KR20050091730A - 액티브 텐셔너 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 자동 텐셔너는 동력 전달 벨트의 장력을 감지 및 제어하기 위한 로드셀을 구비한다. 상기 텐셔너는 레버 아암/풀리 위치와 그에 따른 벨트 부하를 세팅하도록 전기 모터에 의해 구동되는 리드 스크류를 포함한다. 또한, 텐셔너는 벨트 부하를 감지하도록 텐셔너의 리드 스크류와 맞물리는 로드셀을 포함한다. 텐셔너 모터는 로드셀 신호를 사용하여 루프 제어된다. 제어기는 로드셀로부터 감지된 벨트 부하와 예정된 벨트 부하값을 비교하여 필요한 벨트 부하를 확인하고, 이에 의해 텐셔너 레버 아암의 위치가 상기 필요한 벨트 부하에 상응하게 세팅된다. 또한, 텐셔너는 엔진 작동 상태에 의해서도 제어될 수 있다.

Description

액티브 텐셔너{ACTIVE TENSIONER}

본 발명은 텐셔너에 관한 것이고, 보다 구체적으로 로드셀 신호 또는 엔진 작동 상태에 따라 벨트 장력을 제어하는 자동 텐셔너에 관한 것이다.

차량 엔진은 특히 엔진에 의해 구동되는 부속품을 포함한다. 부속품으로는 파워 스티어링 펌프, 공조용 압축기, 교류 발전기 등을 들 수 있다. 이들 부속품은 벨트(들)에 의해 엔진의 크랭크 샤프트에 연결되는 풀리를 각각 구비한다. 이들 부속품은 크랭크 샤프트가 회전할 때 벨트(들)에 의해 구동된다.

효율적인 작동을 위해, 벨트는 소정량의 예부하 또는 장력을 받는 상태로 설치될 필요가 있다. 이는 공지의 방법을 사용하여 달성될 수 있다. 부속품 중 하나에 있어서의 가동 샤프트를 기계적으로 조정하여 벨트를 인장시킬 수 있다. 다른 방법은 벨트 텐셔너를 사용하는 것을 포함한다.

벨트 텐셔너는 레버 아암에 힘을 부여하는 스프링을 포함한다. 레버 아암은 통상 그에 대해 저널링되는 풀리를 포함한다. 풀리는 벨트와 접촉한다. 텐셔너의 스프링 등과 같은 편향 부재가 벨트 부하를 부여 및 유지하는 데 사용된다. 벨트 부하는 텐셔너의 기하학적 구조와 텐셔너의 스프링률의 함수이다.

액추에이터는 텐셔너의 위치 및 그에 따른 벨트 장력을 제어하는 데 사용되었다. 예컨대, 액추에이터는 구동 풀리와 피동 풀리 사이의 위상차를 조정하는 데 사용된다. 제어 신호는 피동 풀리와 비교한 구동 풀리의 상대적 회전 위상으로부터 얻어진다.

관련 기술의 대표예로는 1998년 시키 등(Shiki et al.)에 허여된 미국 특허 제5,733,214호가 있는데, 이 특허에는 구동 풀리와 피동 풀리 사이의 위상각에 기초하여 텐셔너로부터 무단 벨트에 인가되는 장력을 조정하기 위한 제어 시스템을 포함하는, 내연 기관의 무단 전달 벨트의 장력 조정 시스템이 개시되어 있다.

로드셀로 감지한 벨트 부하에 의해 제어되는 자동 텐셔너가 요구된다. 엔진 작동 상태에 응답하여 벨트 장력을 제어하는 자동 텐셔너가 요구된다. 본 발명은 이러한 요구를 충족시킨다.

도 1은 벨트 구동 시스템에 있는 텐셔너의 사시도.

도 2는 텐셔너의 단면도.

도 3은 벨트 구동 시스템에 있는 텐셔너의 전방 사시도.

도 4는 텐셔너의 후방 사시도.

도 5는 기어 박스의 도면.

도 6은 텐셔너 제어 유닛의 개략적인 다이어그램.

도 7은 벨트 장력을 제어하기 위한 논리 다이어그램.

도 8은 피드백 제어 및 PWM 공정을 위한 논리 다이어그램.

도 9는 피스톤 힘의 연산을 위한 논리 다이어그램.

도 10은 불감 영역(deadzone)에 대한 논리 다이어그램.

도 11은 안티 와인드업(anti-windup)을 위한 논리 다이어그램.

도 12는 신호 변환을 위한 논리 다이어그램.

도 13은 단계 I에 대한 논리 다이어그램.

도 14는 단계 dt1에 대한 논리 다이어그램.

도 15는 진단 및 복귀 메카니즘을 위한 논리 다이어그램.

도 16의 (a)는 서미스터 입력에 대한 논리 다이어그램.

도 16의 (b)는 액추에이터 전류 피드백 계산을 위한 논리 다이어그램.

도 16의 (c)는 로드셀 교정을 위한 논리 다이어그램.

도 16의 (d)는 엔진 속도 계산을 위한 논리 다이어그램.

도 16의 (e)는 PWM의 자동/수동 제어를 위한 논리 다이어그램.

도 16의 (f)는 HBRIDGE 1을 위한 논리 다이어그램.

도 17은 기준 톱니형 벨트의 측면도.

본 발명의 주 양태는 로드셀로 감지한 벨트 부하에 의해 제어되는 자동 텐셔너를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 양태는 엔진 작동 상태에 응답하여 벨트 장력을 제어하는 자동 텐셔너를 제공하는 것이다.

본 발명의 그 밖의 양태는 후술하는 본 발명의 상세한 설명 및 첨부 도면에 의해 교시되거나 혹은 명백해질 것이다.

자동 텐셔서는 동력 전달 벨트의 장력을 감지 및 제어하기 위하여 로드셀을 구비한다. 상기 텐셔서는 레버 아암/풀리의 위치 및 그에 따른 벨트 부하를 세팅하기 위해 전기 모터에 의해 구동되는 리드 스크류(lead screw)를 포함한다. 또한, 텐셔너는 벨트 부하를 감지하기 위해 텐셔너의 리트 스크류와 맞물리는 로드셀을 포함한다. 텐셔너의 모터는 로드셀의 신호를 사용하여 제어된다. 제어기는 로드셀로부터 감지된 벨트 부하를 소정의 벨트 부하 값과 비교하여 필요한 벨트 부하를 확인하고, 이에 의해 상기 필요한 벨트 부하에 상응하게 텐셔너 레버 아암의 위치를 세팅한다. 또한, 텐셔너는 엔진 작동 상태에 의해 제어될 수 있다.

도 1은 벨트 구동 시스템에 있는 텐셔너의 사시도이다. 본 발명은 벨트 텐셔너에 의해 동력 전달 벨트에 인가되는 힘을 엔진 작동 중에 변화하는 엔진의 요구 사항에 따라 변동시킬 수 있게 한다. 텐셔너 아암의 위치를 실시간으로 능동 제어하면, 소정의 텐셔너 편향 부재 위치와 벨트 인장 요건에 기초하여 소정의 힘을 부여하는 종래의 장치와는 달리, 항상 벨트에 최적의 장력이 인가되는 것이 허용된다.

또한, 본 발명에 따른 텐셔너 및 시스템은 전자적으로 제어되는 감쇠를 포함한다. 보다 구체적으로, 상기 감쇠는 엔진의 작동 상태 중에 구동부의 동적 거동에 의해 텐셔너에 인가되는 동적 힘에 대한 텐셔너의 동적 응답을 감쇠하는 것이다. 감쇠 파라미터는 무한한 것으로 세팅될 수 있고, 즉 텐셔너 제어기는 특정 작동 상태에 바람직한 장력을 계산한다. 그 후, 적절한 장력을 풀리를 통해 벨트에 인가하여, 작동 중에 벨트에서 발생하는 동적 (고주파) 장력 변화량에 대해 응답(이동)하지 않는다.

감쇠 파라미터가 무한대 미만인 경우에, 동적 장력은 벨트 장력을 연속적으로 조정하여 벨트 시스템의 공진 주파수를 변경하는 것에 의해 감소될 수 있다. 장력을 연속적으로 조정하면, 벨트는 보다 낮은 평균 장력에서 작동되는 것이 허용되는데, 이는 벨트 수명을 직접적으로 증대시킨다. 또한, 이는 벨트뿐만 아니라 시스템의 다른 구성 요소, 예컨대 베어링에도 적용된다.

텐셔너의 다른 장점으로는, 예컨대 고속 주행 상태와 공전(空轉) 상태 등의 서로 다른 엔진 상태에서 요구되는 장력 레벨을 절충시키는 것을 필요로 하기 때문에, 노이즈 레벨이 현저히 감소된다는 것이 있다. 최적의 세팅은 각 작동 상태 마다 제어기에 의해 특정된다. 벨트에 요구되는 장력이 최소인 공전 상태에서 낮은 벨트 장력이 세팅되고, 소정의 속도, 예컨대 2000 RPM을 넘어서는 엔진 작동 상태나 또는 벨트 가속 혹은 감속이 큰 기간 동안에 높은 벨트 장력이 세팅된다.

텐셔너는 리드 스크류 개념에 기초한 액추에이터를 포함한다. 리드 스크류의 일단부는 텐셔너의 레버 아암과 접촉하는데, 이 레버 아암은 베이스, 예컨대 엔진에 대해 피벗 가능하게 연결되어 있다. 편심 장착된 풀리가 상기 레버 아암의 단부에 저널링된다. 상기 풀리는 벨트 상에서 지지되며, 이러한 접촉을 통해 벨트 장력이 발생된다. 리드 스크류는 축선 방향으로 이동 가능하며, 보다 구체적으로 나선 가공된 확장 너트 또는 칼라(collar)를 통하여 리드 스크류가 기어 트레인에 의해 회전될 때, 리드 스크류는 축선 방향으로 이동한다. 리드 스크류의 축선 방향 이동에 의해 레버 아암이 이동하고, 이에 의해 벨트의 장력이 변경된다. 리드 스크류와 맞물리는 나선 가공된 확장 너트 또는 칼라는, 텐셔너의 단부 커버에 있는 암형 육각부에 육각 단부가 끼워 맞춰짐으로써 회전이 방지된다. 상기 확장 너트 또는 칼라는 텐셔너의 단부 커버에 있는 암형 육각부에 의해 그리고 타단부에 있는 보어에 의해 위치 설정된다. 이로써, 확장 너트와 리드 스크류가 그 축선을 따라 자유롭게 움직인다. 확장 너트의 육각형부는 부하 분산 와셔에서 그리고 나아가 스페이서에서 지지되고, 끝으로 부하 감지 장치, 즉 로드셀에서 지지된다. 부하 감지 장치는, 리드 스크류가 동축으로 관통하는 중앙 개구를 갖는 '도우넛' 또는 토로이드(toroid)형 로드셀을 포함한다.

당업계에 공지된 12V DC 전기 모터를 포함하는 액추에이터 모터에 의해 리드 스크류의 구동력이 제공되는데, 상기 모터는 엔진의 전기 시스템에 접속되는 정도의 크기인 것이 유익하다. 또한, 모터는 특정 엔진의 전기 시스템에 가장 유익한 42V 또는 그 밖의 전압의 것일 수 있다. 대표적인 모터는 존슨 모터(Johnson Motor)와 이가라시(Igarashi)에 의해 제조되지만, 그 밖의 적절한 모터도 시장에서 쉽게 입수 가능하다. 상기 구동력은 감속 기어 변속기를 매개로 하여 액추에이터로부터 리드 스크류로 전달된다.

로드셀은 레버 아암으로부터 리드 스크류에 인가되는 축선 방향 부하를 측정한다. 이 축선 방향 부하의 데이터와, 레버 아암 및 텐셔너 풀리의 공지된 기하학적 구조는 벨트의 장력을 계산 또는 결정하는 데 사용된다.

보다 구체적으로, 도 1을 참조하면, 텐셔너(1000)는 기어 박스(100), 액추에이터(200), 로드셀(300), 리드 스크류 조립체(400), 풀리(500) 및 레버 아암(600)을 포함한다. 기어 박스(100)는 기어(101, 102, 103, 104 및 105)로 이루어진 감속 기어 변속기를 포함한다. 기어(101 내지 105)는 예시적인 것이며, 기어 박스에 사용될 수 있는 기어의 수를 한정하려는 것이 아니다. 물론, 바람직한 기어 감속을 얻기 위해 임의의 수의 기어를 사용할 수 있다. 액추에이터(200)는 기어(101)에 연결된다. 리드 스크류(401)는 기어(105)에 연결된다. 기어 박스(100)에 의해 달성되는 기어 감속은 100 내지 1의 범위 안에 있다.

리드 스크류(401)는 토로이드형 로드셀(300)의 중앙 보어를 동축으로 관통하는 힘 부여 부재이다. 리드 스크류 샤프트(401)는 확장 너트 또는 칼라(403)와 나사 결합한다. 리드 스크류(401)가 기어(105)의 작동에 의해 회전될 때, 리드 스크류(401)는 그 주축을 따라 축선 방향으로 이동하여, 레버 아암(600)을 M+ 또는 M- 방향으로 이동시킨다. 이어서, 칼라(402)에 가해지는 힘을 증대 또는 감소시키는 벨트 장력은 상기 리드 스크류의 이동에 의해 증대된다. 이어서, 칼라(402)는 로드셀(300) 상에서 지지된다. 로드셀(300), 즉 로드 센서는 본원에 보다 상세히 기술되는 바와 같이 로드셀의 신호를 발생시켜 이를 제어기에 송신한다. 로드셀의 신호는 벨트 부하와 그리고 그에 따른 벨트 장력을 나타낸다.

별법으로서, 로드셀(300)은 "버튼" 타입의 로드셀을 포함할 수 있는데, 이는 로드셀 상에 직접 지지되는 리드 스크류(401)로부터 부하를 직접적으로 받는 것이다. 별법으로서, 로드셀(300)은 압축 변형 또는 인장 변형을 받을 때 전압을 발생시키는 석영 또는 세라믹 요소 등의 압전 재료로 이루어질 수 있다.

레버 아암(600)은 피벗점(501)(도 2 참조)을 중심으로 피벗한다. 리드 스크류(401)는 레버 아암(600)과 맞물린다. 레버 아암(600)이 M+ 방향으로 이동하면, 벨트 장력이 증대되어, 리드 스크류(401)에 의해 로드셀(300)에 부여되는 힘이 증대된다. 레버 아암(600)이 M- 방향으로 이동하면, 벨트 장력이 감소되어, 리드 스크류(401)에 의해 로드셀(300)에 부여되는 힘이 감소된다.

도 2는 텐셔너의 단면도이다. 리드 스크류(401)는 너트 또는 칼라(402)의 나선 가공된 내측 보어부(404)와 맞물리는 나사부(403)를 포함한다. 칼라(402)는 로드셀(300) 상에서 지지된다. 전술한 바와 같이, 리드 스크류(401)를 M+ 방향으로 이동시키면, 칼라(402)는 벨트에 부여되는 힘과 그에 따라 로드셀(300)에 부여되는 힘을 증대시킨다. 아이들러 풀리(700)는 벨트 작동을 더 안정시키는 역할을 한다.

거리(a1)는 리드 스크류의 힘 방향에 있어서 레버 아암에 대한 리드 스크류의 접촉점으로부터 피벗점(501)까지의 거리이다. 거리(a2)는 리드 스크류의 힘 방향에 수직한 방향에 있어서 레버 아암에 대한 리드 스크류의 접촉점으로부터 피벗점(501)까지의 거리이다. 이들 거리는, 소정의 텐셔너 구조에 의해 실현되는 특정한 기계적 이점을 결정하는 기하학적 관계의 변수를 이룬다.

도 3은 벨트 구동 시스템에 있는 텐셔너의 전방 사시도이다. 텐셔너(1000)는 예시적인 벨트 구동 시스템의 일부분에 도시되어 있다. 벨트(B)의 일부분이 풀리(500), 풀리(700) 및 시스템 내의 그 밖의 풀리(도시 생략) 주위에 걸려 움직이는 것으로 도시되어 있다. 시스템 내의 그 밖의 풀리로는 공조용 압축기, 파워 스티어링 펌프, 연료 분사 펌프, 오일 펌프, 교류 발전기 또는 발전기/시동기 등에 연결되는 풀리를 들 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.

도 4는 텐셔너의 후방 사시도이다. 레버 아암(600)이 도시되어 있다. 리드 스크류(401)는 레버 아암(600)과 맞물린다. 풀리(500)는 레버 아암(600)에 저널링된다.

도 5는 기어 박스의 도면이다. 기어 박스의 커버가 제거된 상태에서, 기어(101, 102, 103, 104, 105)를 포함하는 기어 트레인을 보여준다. 기어(101)는 액추에이터 구동 샤프트에 연결된다. 리미트 스위치(800 및 801)는 리드 스크류(401)의 전체 이동 범위를 한정하는 액추에이터(200)의 작동을 제어하는 데 사용된다. 리드 스크류(401)가 축선 방향으로 이동할 때, 기어(105)는 기어(104)를 따라 축선 방향으로 이동한다. 리드 스크류 기어(105)에 의해 리미트 스위치(800, 801) 중 어느 하나가 상기 이동 범위의 어느 한 단부에 맞닿으면, 액추에이터(200)는 정지하게 되고, 이에 의해 기어 트레인, 액추에이터 또는 벨트에 손상을 입힐 수 있는 과부하 상태가 회피된다.

별법으로서, 텐셔너의 전체 외장 또는 물리적 크기를 감소시키기 위해, 기어 트레인의 기어(101)는 하이포이드(hypoid) 기어 장치로 구성될 수 있다. 즉, 기어(101)는 당업계에 공지된 하이포이드 기어로 구성되고, 이에 의해 액추에이터(200)의 구동 샤프트(200a)는 기어(101)의 외주부를 구동시킨다. 또한, 이에 의해 기어 트레인에 사용되는 기어의 수를 줄일 수 있다.

텐셔너의 작동과 그에 따른 위치가 전자 제어 시스템에 의해 제어된다. 시스템은 텐셔너의 리드 스크류 위치와 그에 따른 벨트 장력을 제어하는 프로세서를 구비한 제어기를 포함한다. 제어기는 다양한 입력을 수신하고 그에 따라 작동한다. 또한, 제어기는 임의의 입력 파라미터에 대한 리드 스크류의 위치 특징에 있어서의 최적화된 텐셔너 벨트 부하를 맵핑한다. 상기 위치 특징은 소정 관계를 따라 연산되거나, 제어기의 메모리에 있는 맵으로부터 선택 혹은 조사된다. 입력 파라미터는 특정한 제어 출력값을 제공하기 위해 조사 또는 연산에 의해 재차 결합되는데, 상기 제어 출력값은 리드 스크류의 힘을 제어하여, 필요한 벨트 장력을 세팅한다. 또한, 시스템의 센서로부터 수집된 데이터를 저장하기 위해, 메모리가 마련된다.

리드 스크류의 힘과 그에 따른 벨트 장력이 리드 스크류 힘의 피드백 루프에 의해 제어되고, 로드셀을 통해 실현된다. 그 밖의 제어 변수로는 엔진 속도, 부하 혹은 스로틀 위치, 엔진의 변속 기어비, 엔진 냉각제 및/또는 오일의 온도, 주행 속도, 및 벨트 노이즈 신호 등이 있다. 이러한 변수의 리스트는 예시적인 것이며, 텐셔너를 제어하는 데 사용될 수 있는 모든 가능한 변수를 포함하는 것은 아니다. 또한, 이러한 제어 프로토콜은 앞먹임(feedforward) 기간 혹은 예비 제어 기간에서 구현될 수 있으며, 이에 의해 예정된 리드 스크류 힘이 시스템에 입력된다.

또한, 상기 변수는 처리될 수 있으며, 예컨대 엔진의 속도를 1차 미분 처리하여 엔진의 가속도를 제공한다. 스로틀 운동을 1차 미분하면, 엔진의 스로틀 위치의 변화율이 운전자의 요구에 대한 지표로서 제공되어, 벨트 장력의 변화를 요구한다. 또한, 엔진을 크게, 예컨대 10,000 RPM/초로 가속 및 감속하려면, 벨트 장력을 적정 수준으로 빠르게 변화시키는 것이 요구될 수 있다.

텐셔너의 진단 시스템이 액티브 텐셔너에 결합될 수 있다. 텐셔너 진단 시스템은 아주 다양한 방식으로 작동할 수 있다. 예컨대, 온도 센서는 소정의 벨트 환경에 대하여 완전한 시간 이력 및 온도 이력을 유지하는 데 사용된다. 상기 이력은 제어기의 메모리에 저장된다. 이 정보는 고정된 온도를 갖는 경우의 동등한 기간에 대하여 아레니우스(Arrhenius) 관계식을 사용하여 비교하는 데 이용된다. 그 후, 상기 정보는, 예컨대 경고 및 "긴급" 레벨 등을 비롯한 소정 레벨로 미리 정해진 벨트 수명에 대해 비교된다. 이는 고무 노화로부터 일어날 수 있는 많은 결과, 예컨대 후방 크랙, 컴파운드 경화, 재킷 크랙 및 코드 열화(이에 한정되는 것은 아님)를 커버한다. 소정의 임계값을 초과한 경우에, 경고 신호가 당업계에 공지된 사용자 인터페이스(예컨대, CRT 또는 LCD 디스플레이)로 시스템에 의해 송신된다.

온도 센서의 다른 용도로는, 시스템 및 벨트가 극저온 시동에 노출되는 사이클의 개수를 모니터링하는 것이 있다. 이는 급단적인 작동 상태에서 발생되는 추가적인 코드의 피로를 확인하는 것을 허용한다. 상기 정보는 모델에 추가적인 누적 손상으로서 기록된다. 또한, 상기 정보는 특정 온도에서의 저온 시동이 신규 벨트에서보다 온도 시효 후의 벨트에 더 많은 손상을 입히는 범위를 결정하는 데에 사용된다. 이어서, 상기 정보는 벨트의 시효 및 최종 벨트 고장을 보다 잘 예측하는 데 사용된다.

또한, 텐셔너 진단은 벨트 계수(또는 명백한 벨트 계수)의 측정을 기초로 하여 작용한다. 텐셔너 제어기는 엔진 작동 사이클의 적절한 지점에서, 가장 바람직하게는 각 엔진 정지시에 진단 사이클을 경험한다. 상기 공정은 텐셔너가 소정의 엔진 정지 상태로 되기 전에 2가지 특정한 조건을 통해 텐셔너를 순환시키는 단계를 포함한다. 상기 조건은 하중(L)과 위치(P) 측정(L1, P1과 L2, P2)을 제공한다. 이것은 텐셔너의 각 측부에서 각 벨트 스트랜드의 탄성 계수가 계산되는 것을 허용한다. 상기 탄성 계수는 벨트가 처음 특정되는 때에 제어기의 메모리 내에 저장된 기준값과 비교되고, 벨트가 끼워진 후에 최초의 10 또는 20회 시동에 대한 평균값과 비교된 다음, 가장 최근의 10 또는 20회 시동의 평균과 비교된다.

계수 비교는 정확한 계수의 벨트가 끼워졌는가를 초기에 검사하게 하여, 이후에 실제 계수가 특정한 벨트에 대한 소정 범위 내에 있는가를 적당하게 결정하게 된다. 예컨대, 제어기는 벨트 교체 후에 10회의 시동-정지 사이클에 대한 정보를 수집할 수 있다. 이어서, 초기의 벨트 탄성 계수는 수집된 정보를 이용하여 계산된다. 다음에, 초기의 탄성 계수는 제어기의 메모리에 저장된다. 이 초기의 탄성 계수는 벨트의 작동 수명에 걸쳐 탄성 계수 쇠퇴에 이르게 되어 피로 판단의 근거가 된다. 이는 벨트 수명의 임의의 지점에서의 실제 벨트 계수를 고려하기 위해 장력의 세팅점을 조정하는 것을 허용한다. 최근의 일정 개수 사이클의 평균에 대한 탄성 계수의 검사는 (아마도 벨트와 풀리 사이에 위치하게 되는 외부 몸체로 인한 크림핑 또는 손상의 결과로서) 짧은 길이의 벨트와 관련하여 나타나는 탄성 계수의 문제를 식별하는 것을 허용한다. 이들 문제는 계수의 감소로서 나타난다. 계수 감소의 변화율은 남은 벨트 수명을 예상하는 데에 사용된다.

측정 조건 L1/P1, L2/P2은 부하를 특정하고 위치를 측정하거나 그 반대로 함으로써 규정될 수 있다. 소정 위치를 특정하면 전범위 위치 센서가 아니라 리미트 스위치(800, 801)가 사용되게 할 수 있다는 이점이 있다. 이것은 시스템의 복잡성을 저감시킨다. 또한, 위치는 소정 위치(P1)에 도달하는데 걸리는 공지의 시간 정보를 기초로 하여 고정된 기간 동안 고정된 듀티 사이클로 액추에이터를 구동시킴으로써 결정될 수도 있다. 이어서, 부하(L1)가 결정된다. 다음에, 액추에이터는 제2 위치(P2)에 도달하는데 걸리는 시간 정보를 기초로 하여 제2 기간 동안에 고정된 듀티 사이클로 구동된다. 이어서, 제2 부하(L2)가 결정된다. 벨트 계수를 계산하는 방식은 당업계에 이미 공지되어 있다.

탄성 계수값은 (텐셔너의 양측 풀리에 홈이 형성되어 있으면 벨트의 선단 및 후단 에지 모두에서) 코드 피로, 에지 마모 및 루트 크랙 등을 비롯한 특정 벨트 고장 모드를 누적 검출하는 것을 허용한다. 전술한 바와 같이, 크림핑 및 그 밖의 국부적인 물리적 손상의 검출이 또한 검출된다.

또한, 식별 가능한 기준 치형부(도 18 참조)가 벨트 상에 설치될 수 있다. 기준 치형부를 이용하면, 전체 벨트 길이에 걸쳐 벨트의 탄성 계수가 맵핑될 수 있다. 이 정보는 나선형으로 권취된 인장 코드의 경우에 벨트 탄성 계수가 전체 벨트 길이를 따라 일정값이 아니기 때문에 유용하다. 특정 벨트 부분에 대한 탄성 계수값을 결정하면 코드 피로의 측정 정밀도가 크게 향상된다. 또한, 벨트에 대하여 분산된 임의의 수의 측정에 의존하지 않고 전체 벨트가 샘플링되기 때문에, 전체 벨트의 탄성 계수를 정확하게 표시하는 이점이 있다.

시스템의 다른 이점은 텐셔너 제어 유닛을 엔진 관리 시스템에 접속시키는 것을 기초로 한다. 텐셔너 제어 유닛을 엔진 관리 시스템에 접속시키면, 기준 치형부가 센서를 통과하는 매 시간에 따라 다수의 누적 벨트 사이클이 계수되는 것을 허용한다. 또한, 벨트에 인가된 장력과 각 사이클 동안의 작동 온도가 검출되어 저장될 수 있다. 이것은 벨트 코드의 피로 조건을 결정하는 데에 더 많은 정보를 제공한다.

또 다른 이점은 특정한 벨트 교체 간격을 배제하는 것이다. 현재, 벨트 교체 간격은 다소 임의적이고 보수적이어서, 벨트의 대부분이 적절한 교체 시기보다 훨씬 전에 교체된다. 본 발명의 시스템을 사용하면, 벨트 교체 간격이 보수적인 추정 대신에 실제 측정에 의해 결정되므로, 평균 벨트 수명이 크게 증가된다. 실제 작동 시간에 상관없이, 실제 피로가 발생하기 전에 초기 고장이 검출되기 때문에, 더욱 향상된 신뢰성이 실현된다.

도 6은 텐셔너 제어 모듈의 개략적인 다이어그램이다. 제어 모듈(A)은 여러 입력을 받아 들이고, 텐셔너를 위한 여러 출력(제어 신호)을 발생시킨다. 대표적인 입력으로는 1) 로드셀에 의해 측정되는 바와 같은 액추에이터 리드 스크류 상에 작용하는 힘(B), 2) 서미스터에 의해 측정되는 엔진 온도(C), 3) 엔진 속도(D), 4) 동기화 클럭 신호(E), 5) 액추에이터 전기 모터 전류 피드백(F), 6) 리미트 스위치(800)에서 방향 1로의 스트로크의 종결(G), 7) 리미트 스위치(801)에서 방향 2로의 스트로크의 종결(H)이 있다. 제어 시스템의 출력은 소정 H-브리지 드라이버에 대한 펄스 폭 변조 신호(값 및 부호 또는 방향이 정해짐)이다. H-브리지 드라이버의 경우에, 전류는 양 및 음일 수 있고, 따라서 액추에이터(400)의 양방향 운동이 제공된다. 이러한 시스템은 차량용 12V 전기 시스템(J)에 연결됨으로써 전력이 공급된다.

벨트 장력 제어는 로드셀 신호로부터의 피드백 제어에 기초한다. 벨트 장력은, 벨트 감김 각도 및 인장 풀리/레버 아암의 통상의 기하학적 형상에 기초한 삼각 관계식(trigonometric relationship)에 의해서, 리드 스크류 상의 힘, 나아가 로드셀 상의 힘으로부터 계산될 수 있다.

보다 구체적으로,

T = 벨트 힘

θ = 풀리 둘레의 벨트 감김 각도

F_p = 풀리 허브에 작용하는 힘

F = 액추에이터 스크류에 작용하는 힘

a1 = 리드 스크류 인가 힘에서 풀리 피벗까지 힘 방향으로 취한 거리

a2 = 리드 스크류 인가 힘에서 풀리 피벗까지 힘 방향에 대해 직각으로 취한 거리

스크류에 작용하는 힘은

F = F_p*(a1/a2), 그리고,

F_p = 2*T*sin(θ/2)

이러한 계산을 위해, 리드 스크류 스트로크는 거리 a1 및 a2와, 감김 각도 θ에는 거의 영향을 끼치지 않을 정도로 충분히 작은 것으로 가정한다.

예를 들면,

θ = 86.45°

a1 = 10 ㎜

a2 = 45.5 ㎜

장력 제어 시스템은 기준 제어 루프로서 사용되는 리드 스크류 힘의 값을 계산하는 데에 2가지 모드를 사용한다. 이러한 모드 중 하나는 목표 벨트 장력을 기초로 목표 리드 스크류 힘을 계산한다. 별법으로서, 목표 리드 스크류 힘은 엔진 속도의 함수인 조사 맵(look-up map)으로부터 얻을 수 있다.

목표 벨트 장력 모드를 사용하면, 리드 스크류 힘은 다음의 식을 사용하여 계산될 수 있다.

F = 2*T*sin(θ/2)*(a1/a1)

여기서, a1 및 a2는 앞서 설명하였음

T = 벨트 장력의 보정값

θ = 벨트 감김 각도

원하는 리드 스크류 힘이 결정되면, 제어기는 액추에이터로 신호를 보내어 제1 방향 또는 제2 방향으로 작동하게 하며, 이에 의해 리드 스크류는 리드 스크류 힘을 증가 또는 감소시키도록 이동하여 벨트 장력을 증가 또는 감소시킨다. 로드셀로부터의 신호가 목표 리드 스크류 힘에 대해 계속적으로 비교된다. 목표 리드 스크류 힘이 얻어지면, 제어기는 리드 스크류 액추에이터를 정지시킨다. 리미트 스위치가 활성화되면, 제어기는 리미트 스위치 신호를 수신하여 액추에이터의 작동을 정지시킨다.

도 7은 벨트 장력의 제어를 위한 논리 다이어그램이다. 변수 belt_wrap_angle, a1_pully_center 및 a1_tension은 텐셔너가 사용되고 있는 특정 벨트 시스템을 기준으로 한 스칼라 입력값이다.

파라미터 map_sine_belt_angle은 시스템 메모리에 저장된 조사표(look-up table)로부터 얻어진다.

목표 리드 스크류 힘은 안티 와인드업 기능(anti-windup functionality)을 갖는 비례 미적분(PID) 제어기에 의해 제어된다. 안티 와인드업이 실시되면, 비례 미적분 및 안티 와인드업 게인이 교정 파라미터로서 제공된다.

도 8은 피드백 제어와 펄스 폭 변조(PWM) 공정을 위한 논리 다이어그램이다. PWM은 변압기를 사용하지 않고서 0볼트와 기준값 사이의 가변 전압을 공급하는 데에 사용되는 방법이다. 도 8은 액티브 텐셔너의 상위 레벨 기능을 보여준다. 제어 알고리즘을 계산하기 위한 사이클 시간은 약 0.004s이다. 디지털 저역 통과 필터가 제어를 위해 사용되는 엔진 속도(N_Eng_rpm) 및 로드셀 신호(LoadCell)에 적용된다.

이하의 단계가 제공되고 도 8에 설명되어 있다.

1) 피스톤의 힘 계산(800) : 이 단계에서는, 목표 리드 스크류 힘을 계산한다. 전술한 바와 같이, 2가지 모드를 사용하여 리드 스크류 힘을 얻을 수 있다(도 9 참조).

a. 전술한 바와 같은 간단한 삼각 관계식을 이용하여 목표 벨트 장력으로부터 리드 스크류 힘을 계산한다. 엔진 속도를 브레이크 포인트로서 사용하여 맵으로부터 목표 벨트 장력을 판독한다. 새추레이션 블록(saturation block)은 벨트 장력이 교정 가능한 범위 내에 놓이는 것을 보장한다.

b. 목표 리드 스크류 힘을 엔진 속도의 함수로서 조사표로부터 직접 판독할 수 있다.

2) 불감 영역(801): 이것은 PID 제어 루프의 에러 신호에 적용되는 불감 영역을 제공한다(도 10 참조).

3) 안티-와인드업 PID(802): 이것은 리드 스크류 힘을 제어하는 PID 제어기이고, 적분항의 와인드업 효과를 방지한다(도 11 참조).

4) 변환 신호(803): 이것은 PID 제어기 출력을 적절한 PWM 신호로 변환시켜 액추에이터 모터를 구동한다(도 12 참조).

변수 T_SPEED(텐셔너 속도), N_Eng_rpm(엔진 속도), T_LOAD(텐셔너 부하), Load_Cell(로드셀 신호), N_Eng_V_2_rpm, N_Eng_rpm_offset, K_Load는 스칼라이다.

다시 도 8을 참조하면, 목표 리드 스크류 힘과 측정된 리드 스크류 힘 사이의 차이로부터 발생되는 리드 스크류 힘 에러는 불감 영역 처리에 의하여 비례 미적분("PID") 제어기에 제공되기 전에 조절된다. PID 제어기의 불감 대역은 예정된 교정 범위 내측에 있는 경우에 에러를 “0”으로 설정한다. 제어기는 액추에이터의 이동을 정지시키고, 이에 따라 리드 스크류 힘 에러가 예정된 교정 범위 내에 있을 때 리드 스크류의 이동을 정지시킨다. 리드 스크류 힘 에러가 교정 범위를 초과하는 경우에, 제어기는 측정된 리드 스크류 힘을 다시 교정 범위 내로 되돌리도록 액추에이터를 작동시킨다.

도 9는 목표 피스톤 힘(피스톤 힘)의 계산을 위한 논리 다이어그램이다. Tension_to_piston_force(900)는 공지된 리드 스크류 힘을 기초로 하여 벨트 장력을 계산한다. Map_target_belt_force_Limiter_1은 리드 스크류 힘을 최대값(belt_tension_max)과 최소값(belt_tension_min) 사이로 제한한다. 최대 및 최소 리드 스크류 힘을 초과하지 않는 한, 목표 피스톤(리드 스크류) 힘(903)이 발생된다. 목표 리드 스크류 힘이 로드셀 신호에 대하여 비교된다. 그 후, 제어기에 의해 제어 신호가 발생되어 리드 스크류 위치를 조정하고, 이로써 벨트 장력을 필요에 따라 조정한다. 대표적인 벨트 장력 범위는 약 0 N 내지 3000 N이고, 이는 약 0 N 내지 1000 N의 피스톤 힘 범위에 대응한다. 0.004초의 간격으로 계산을 실행한다. 그러나, 이 간격은 작동 상태에 의해 필요에 따라 조정될 수 있다.

도 10은 불감 영역에 대한 논리 다이어그램이다. 실행된 불감 영역은 제어 작용이 일어나지 않는 교정 가능한 영역이 존재하고, 이로써 무한 댐핑 특성이 실행되는 것을 보장한다. 교정 가능한 파라미터(StartDZ, EndDZ)가 동일하지 않는 한, 클래스(class)가 언급된 범위 내에 놓이는 입력 독립변수(argument)에 대하여 “0”으로 복귀된다. 불감 영역 경계가 동일한 경우에, 입력 독립변수는 변경되지 않은 상태로 복귀된다. 경계 밖의 입력 신호값의 경우에, 파라미터(StartDZ, EndDZ)는 적절하게 감산된다. 첨두어 “calc"는 주 변수의 계산을 지칭한다.

도 11은 안티-와인드업에 대한 논리 다이어그램이다. 단계 I의 논리 다이어그램인 도 13과 단계 DT1의 논리 다이어그램인 도 14를 참조하라. "CtrlDeviation"은 오차 피스톤 힘을 제어하는 것을 지칭한다. "Load"는 피스톤 부하를 지칭한다. "var_N_Eng"는 엔진 속도를 지칭한다. "PWM"은 펄스폭 변조를 지칭하고, "compute"는 계산을 지칭한다.

도 12는 신호 변환을 위한 논리 다이어그램이다. 이는 하이-레벨의 제어에 의해 계산된 표준 PWM 값과 프로세서에 의해 해석될 수 있는 값으로부터의 변환이다. 예컨대, 프로세서/제어기에 의해 계산된 값은 -100과 +100(여기서, -와 +는 회전의 2가지 의미임) 사이에서 변경될 수 있고, 2개의 값에서 로우-레벨 소프트웨어 드라이버를 위해 전환되며, 제1 부호는 극성(방향)에 관한 것이고, 제2 값은 이하에서와 같이 계산되는 최종의 PWM 값이다.

PWM_Cmd = 100 - PWM

여기서, PWM_Cmd는 액추에이터(400)로 전달되는 값이고, PWM은 하이-레벨 제어에 의해 계산된 값이다. "HB_direction"은 일반적으로 전기 모터의 방향을 지칭한다. "HB_Direction_Cmd"는 전기 모터 방향과 관련한 명령 신호를 지칭한다.

도 13은 단계 I에 대한 논리 다이어그램이다. 이는 PID 제어에 속하는 안티-와인드업 적분기 제어이다. 조사표(T1)는 엔진 회전 속도(게인 스케줄)에 따라 상이한 적분기 게인을 제공할 수 있다. 안티-와인드업 적용은 단일 스칼라 게인(kA)에 의해 동조된다. 파라미터 "IntegratorOff"는 사용자가 필요에 따라 적분기를 수동으로 스위치 오프하는 것을 허용한다. "CtrlInput"은 텐셔너 위치와 관련한 PID 제어기에 대한 입력이다. "Integral_input_value"는 스칼라 적분기 제어기 입력항이다.

도 14는 PID 제어에 속하는 단계 DT1에 대한 논리 다이어그램이다. 미분 적용은 게인(Kd)에 의해 동조된다. "dtlbuffer"는 스칼라 메모리항이고, "dtlout"는 스칼라 출력 DT1 항이다.

도 15는 진단 및 복귀 메카니즘에 대한 논리 다이어그램이다. 이 진단법은 클럭 진단(고임계치/저임계치)과, 엔진 속도 범위 진단(고임계치/저임계치)과, 로드셀 진단(고임계치/저임계치)과, 리미트 스위치 스트로크의 종결 진단(스위치 개방/폐쇄)과, 액추에이터 모터 전류 피드백 진단(과전류 상의 고임계치)을 포함한다. 각각은 도시되어 있는 바와 같이 오류 플래그가 세팅되어 있다.

도 16의 (a)는 서미스터 입력에 대한 논리 다이어그램이다. 엔진 제어 유닛으로부터 서미스터 신호(RawValue7_OC-ADC)를 수신한다. 이는 본 명세서에 별도로 기재된 바와 같이 벨트의 작동 온도 이력을 맵핑하는 데에 사용될 수 있다.

도 16의 (b)는 액추에이터 전류 피드백 계산의 논리 다이어그램이다. 액추에이터 전류 피드백(RawValue5_OC_ADC)과 피드백 인자(ADC_O_Current_Feedback_Factor)는 예외적인 운전 상태, 예를 들어 액추에이터의 비활성화를 필요로 하는 로킹된 로터 상태를 확인하는 데에 사용된다. 로터가 로킹되면 액추에이터에 의해 비정상적인 높은 전류 인출이 일어난다. 로킹된 로터 상태는 레버 아암의 주행 범위에 있어서의 장애로 인하여 발생할 수 있고, 또는 운동 범위의 양단부에 있는 리미트 스위치의 고장으로 인하여 발생할 수도 있다.

도 16의 (c)는 로드셀 교정을 위한 논리 다이어그램이다. 로드셀 교정은 기준으로 사용되는 제2 로드셀을 사용하여 각 엔진 시동 시에 실시할 수 있다. 인스턴트 시스템에 있어서, 로드셀 교정(부하[N]에 대한 볼트[mV]의 관계)은 제조 단계 중에 수행되고, 센서의 작동 수명 중에 특정 허용 오차 내에 남아있게 된다.

도 16의 (d)는 엔진 속도 계산을 위한 논리 다이어그램이다. 엔진 속도는 벨트 장력을 결정하는 데에 사용된다. 또한, 벨트 지속 수명을 예측하기 위해 누적 운전 수명 이력을 결정하는 데에도 사용된다.

도 16의 (e)는 PWM의 자동/수동 제어에 대한 논리 다이어그램이다. PWM은 본원에 기재되어 있는 자동 모드 이외에도 수동으로 제어될 수 있다. 수동 모드에서는 차량 운전자 또는 기술자가 필요한 벨트 장력을 입력할 수 있다. 입력 벨트 장력은 벨트에 과도한 응력이 가해지는 것을 회피하기 위해 소정 범위 한계 사이에만 있을 수 있다. 수동 모드는 시스템의 작동 오류를 제거하기 위해 사용될 수도 있다.

도 16의 (f)는 HBRIDGE1에 대한 논리 다이어그램이다. 이것은 전기 모터 회전 방향을 제어한다(HBridgel_Dir). H-bridge 회로는 DC 모터 구동 분야에서 널리 알려져 있다.

도 17은 기준 톱니형 벨트의 측면도이다. 톱니형 벨트(2000)는 엘라스토머 몸체(2001)를 포함한다. 이 엘라스토머 몸체(2001) 내에는 인장 부재(2002)가 매설된다. 인장 부재(2002)는 폴리아미드, 아라미드 및 폴리에스테르의 스트랜드(strand)와 그 균등물을 포함할 수 있다.

엘라스토머 몸체(2001)는 이에 한정되는 것은 아니지만 폴리클로로플렌, 알킬레이티드 클로로술폰네이티드 고무(alkylated chlorosulphonated rubber), 폴리부타디엔, 수소첨가된 니트릴 부타디엔 고무(hydrogenated nitrile butadien rubber, HNBR), 또는 EPDM을 비롯한 천연 고무 및 합성 고무뿐만 아니라, 그 균등물과 전술한 것 중 2 이상의 합성물을 포함할 수 있다.

치형부(2003)는 벨트(2000)의 풀리 맞물림부로부터 돌출된다. 본 발명의 벨트는 벨트 구동 시스템이 작동하는 중에 벨트 상의 특정 지점(들)을 확인하는 수단을 포함한다. 톱니형 벨트의 경우에, 이는 소정의 치형부가 벨트 상에 배치되는 것을 허용한다. 이후에, 이 정보는 본원에 개시되어 있는 바와 같이 모니터링하는 데에 사용될 수 있다.

벨트 위에 기준 마크를 달성하는 수단이 몇가지 있다. 예를 들어, 대조 컬러 스트립(2004)이 벨트 외면에 설치되어, 광학 센서(2007)에 의해 감지된다. 대조 컬러 스트립(2004)은 자기 센서(2008)로 감지되는 적절한 자성을 갖고 있는 분말 재료도 포함할 수 있다.

다른 예에 있어서, 치형부(2003) 또는 벨트 몸체 내에 인서트(2005, 2006)가 성형된다. 인서트(2005, 2006)는 자성, 전기성, 홀 효과, 용량성, 또는 다른 수단에 의해 감지될 수 있는 소정의 장치를 포함할 수 있다. 센서(2007, 2008)는 액티브 텐셔너 제어기에 연결된다.

비록, 본 명세서에는 본 발명의 단일 형태가 기재되어 있지만, 본 명세서에 기재되어 있는 발명의 보호 범위와 그 기술적 사상을 벗어나지 않는 한 구조 및 구성 관계에 변형을 실시할 수 있다는 것은 당업자에게는 명백할 것이다.

Claims (30)

1. 전기 액추에이터와;

   레버 아암과 맞물리는 힘 부여 부재와;

   상기 레버 아암에 대해 저널링되고, 벨트와 맞물릴 수 있는 풀리; 그리고

   상기 힘 부여 부재와 동축으로 맞물리고, 부하 신호를 감지하여 이를 제어기에 전송하는 부하 센서

   를 포함하고, 상기 힘 부여 부재가 상기 전기 액추에이터에 의해 축선 방향으로 이동될 수 있도록, 상기 힘 부여 부재는 상기 전기 액추에이터와 맞물리고; 상기 제어기는 상기 부하 신호를 이용하여 힘 부여 부재의 위치를 제어하는 것인 텐셔너.
2. 제1항에 있어서, 상기 힘 부여 부재는 리드 스크류(lead screw)를 포함하고, 이 리드 스크류는 나선 가공된 칼라(collar)에 회전 가능하게 맞물리는 것인 텐셔너.
3. 제1항에 있어서, 상기 전기 액추에이터는 전기 모터를 포함하는 것인 텐셔너.
4. 제1항에 있어서, 상기 힘 부여 부재는 기어 변속기를 통해 상기 전기 액추에이터와 맞물리는 것인 텐셔너.
5. 제1항에 있어서, 상기 부하 센서는 보어를 더 포함하고, 이 부하 센서는 상기 보어를 통해 상기 힘 부여 부재와 동축으로 맞물리는 것인 텐셔너.
6. 제1항에 있어서, 상기 레버 아암은 장착면에 피벗식으로 결합되는 것인 텐셔너.
7. 무단 벨트의 장력을 조정하는 시스템으로서,

   토로이드(toroid)형 센서와,

   레버 아암에 대해 저널링되는 풀리로서, 무단 벨트에 벨트 부하를 인가하기 위해 무단 벨트와 접촉하는 풀리

   를 포함하고, 상기 토로이드형 부하 센서는 벨트 부하를 감지하여 벨트 부하 신호를 제어기에 전송하며, 상기 제어기는 벨트 부하 신호를 사용하여 벨트 부하에 대한 풀리 위치를 선택하는 것인 장력 조정 시스템.
8. 제7항에 있어서, 상기 텐셔너는 전기 액추에이터에 의해 이동될 수 있는 축선 방향 가동 부재를 더 포함하고, 상기 레버 아암은 상기 축선 방향 가동 부재와 맞물리며, 상기 토로이드형 부하 센서는 상기 축선 방향 가동 부재와 동축으로 맞물리는 것인 장력 조정 시스템.
9. 제8항에 있어서, 상기 전기 액추에이터는 전기 모터를 더 포함하고, 상기 전기 모터는 감속 기어 변속기를 통해 상기 축선 방향 가동 부재와 맞물리는 것인 장력 조정 시스템.
10. 피벗 레버 아암에 대해 저널링된 풀리와 벨트를 맞물리게 하는 단계와;

    벨트 부하에 대하여 레버 아암의 위치를 설정하는 단계와;

    토로이드형 로드셀을 사용하여 벨트 부하를 감지하는 단계와;

    필요한 벨트 부하에 상응하게 벨트 부하값을 선택하는 단계와;

    벨트 부하와 벨트 부하값을 비교하는 단계와;

    상기 벨트 부하값에 기초하여 새로운 레버 아암의 위치를 결정하는 단계; 그리고

    벨트 부하를 벨트 부하값으로 세팅하기 위해, 레버 아암을 새로운 레버 아암의 위치로 이동시키는 단계

    를 포함하는 벨트 부하 제어 방법.
11. 제10항에 있어서, 엔진 파라미터를 결정하는 단계와; 벨트 부하값을 상기 엔진 파라미터와 관련하여 선택하는 단계를 포함하는 벨트 부하 제어 방법.
12. 토로이드형 부하 센서를 갖는 텐셔너와 벨트를 맞물리게 하는 단계와;

    벨트 부하를 벨트에 부여하기 위해 텐셔너의 위치를 조정하는 단계와;

    토로이드형 부하 센서로 벨트 부하를 감지하는 단계와;

    감지된 벨트 부하와 필요한 벨트 부하를 비교하는 단계; 그리고

    감지된 벨트 부하가 필요한 벨트 부하와 실질적으로 동일할 때까지, 제어기로 텐셔너의 위치를 조정하는 단계

    를 포함하는 벨트 인장 방법.
13. 제12항에 있어서, 상기 필요한 벨트 부하를 엔진 작동 파라미터와 관련하여 선택하는 단계를 포함하는 것인 벨트 인장 방법.
14. 제13항에 있어서, 상기 필요한 벨트 부하를 엔진 작동 속도와 관련하여 선택하는 단계를 포함하는 것인 벨트 인장 방법.
15. 제13항에 있어서, 엔진 작동 온도를 감지하는 단계와; 상기 필요한 벨트 부하를 상기 엔진 작동 온도와 관련하여 선택하는 단계를 포함하는 것인 벨트 인장 방법.
16. 제12항에 있어서, 상기 필요한 벨트 부하를 조사표(look-up table)로부터 선택하는 단계를 포함하는 것인 벨트 인장 방법.
17. 제15항에 있어서, 엔진의 온도 이력을 제어기의 메모리에 저장하는 단계를 포함하는 것인 벨트 인장 방법.
18. 제12항에 있어서, 기준 치형부를 벨트에 사용하는 단계와; 누적 벨트 사이클을 결정하기 위해 기준 치형부의 통과를 매번 센서로 감지하는 단계와; 벨트 피로 상태의 분석을 위해 누적 벨트 사이클을 메모리에 저장하는 단계; 그리고 사용자에게 알리는 단계를 포함하는 것인 벨트 인장 방법.
19. 로드 센서를 갖는 텐셔너와 벨트를 맞물리게 하는 단계와;

    제1 벨트 부하(L1)를 벨트에 부여하기 위해 텐셔너를 제1 위치(P1)로 조정하는 단계와;

    제1 벨트 부하(L1)를 부하 센서로 감지하는 단계와;

    제2 벨트 부하(L2)를 벨트에 부여하기 위해 텐셔너를 제2 위치(P2)로 조정하는 단계와;

    제2 벨트 부하(L2)를 부하 센서로 감지하는 단계; 그리고

    L1, L2, P1, P2를 이용하여 벨트 계수를 계산하는 단계

    를 포함하는 벨트 계수 계산 방법.
20. 제19항에 있어서, 계산된 벨트 계수의 값을 제어기의 메모리에 저장하는 단계와; 벨트 계수의 동향을 확인하기 위해 상기 계산된 벨트 계수의 값을 비교하는 단계; 그리고 사용자에게 알리는 단계를 더 포함하는 것인 벨트 계수 계산 방법.
21. 제19항에 있어서, 제1 리미트 스위치를 사용하여 제1 위치(P1)를 감지하는 단계와; 제2 리미트 스위치를 사용하여 제2 위치(P2)를 감지하는 단계를 포함하는 것인 벨트 계수 계산 방법.
22. 제19항에 있어서, 위치(P1)에 이르는 제1 기간 동안에 고정된 듀티 사이클로 텐셔너를 구동시킴으로써 텐셔너를 조정하는 단계와; 위치(P2)에 이르는 제2 기간 동안에 고정된 듀티 사이클로 텐셔너를 구동시킴으로써 텐셔너를 조정하는 단계를 포함하는 것인 벨트 계수 계산 방법.
23. 로드 센서를 갖는 텐셔너와 벨트를 맞물리게 하는 단계와;

    제1 벨트 부하(L1)를 벨트에 부여하기 위해 텐셔너를 조정하는 단계와;

    제1 리미트 스위치로 제1 벨트 위치(P1)를 감지하는 단계와;

    제2 벨트 부하(L2)를 벨트에 부여하기 위해 텐셔너를 조정하는 단계와;

    제2 리미트 스위치로 제2 벨트 위치(P2)를 감지하는 단계; 그리고

    L1, L2, P1, P2를 이용하여 벨트 계수를 계산하는 단계

    를 포함하는 벨트 계수 계산 방법.
24. 제23항에 있어서, 계산된 벨트 계수의 값을 제어기의 메모리에 저장하는 단계와; 벨트 계수의 동향을 확인하기 위해 상기 계산된 벨트 계수의 값을 비교하는 단계; 그리고 사용자에게 알리는 단계를 더 포함하는 것인 벨트 계수 계산 방법.
25. 전기 액추에이터와;

    레버 아암과 맞물리는 리드 스크류와;

    상기 레버 아암에 대해 저널링되고, 벨트와 맞물릴 수 있는 풀리; 그리고

    상기 리드 스크류와 동축으로 맞물리고, 부하 신호를 제어기에 전송하는 부하 센서

    를 포함하고, 상기 리드 스크류가 상기 전기 액추에이터에 의해 이동될 수 있도록, 상기 리드 스크류는 상기 전기 액추에이터와 맞물리고; 상기 제어기는 상기 부하 신호를 이용하여 리드 스크류의 위치를 제어하는 것인 텐셔너.
26. 제25항에 있어서, 상기 전기 액추에이터는 전기 모터를 포함하는 것인 텐셔너.
27. 제25항에 있어서, 상기 리드 스크류는 기어 변속기에 의해 상기 전기 액추에이터와 맞물리는 것인 텐셔너.
28. 제25항에 있어서, 상기 부하 센서는 보어를 갖는 토로이드형 로드셀을 포함하고, 상기 토로이드형 로드셀은 상기 보어를 통해 상기 리드 스크류와 동축으로 맞물리는 것인 텐셔너.
29. 제25항에 있어서, 상기 레버 아암은 장착면에 피벗식으로 결합되는 것인 텐셔너.
30. 제25항에 있어서, 상기 리드 스크류는 칼라에 회전 가능하게 맞물리는 것인 텐셔너.