KR20110121636A

KR20110121636A - 미세 조정 특징을 갖는 인장기

Info

Publication number: KR20110121636A
Application number: KR1020117021601A
Authority: KR
Inventors: 레어스 아이. 콤사; 플라비우 브이. 딘카; 야첵 스텝니아크; 개리 제이. 스파이서
Original assignee: 리텐스 오토모티브 파트너쉽
Priority date: 2009-02-19
Filing date: 2010-02-19
Publication date: 2011-11-07
Also published as: CA2753022A1; EP2399043B1; EP2399043A1; CN102362099B; WO2010094127A1; CN102362099A; BRPI1008041A2; US20110312454A1; EP2399043A4; JP2012518140A; US8840495B2

Abstract

일 태양에서, 본 발명은, 벨트를 인장시키기 위한 벨트 인장기로서, 엔진의 엔진 블록에 대해 고정 장착가능한 피봇 샤프트; 제1 방향 및 반대 제2 방향으로 인장기 암 축을 중심으로 선회하기 위해 피봇 샤프트에 회전가능하게 장착되는 인장기 암; 풀리 축을 중심으로 회전하도록 인장기 암에 회전가능하게 장착되는 풀리; 인장기 암을 제1 방향으로 편위시키도록 위치되고, 제1 단부 및 제2 단부를 구비하며, 제1 단부는 인장기 암과 맞물리는, 인장기 스프링; 및 인장기 스프링의 장력을 제어하기 위해 인장기 스프링의 제2 단부의 위치를 제어하도록 작동가능하게 연결되는 마이크로 조정 메커니즘을 포함하는 벨트 인장기에 관한 것이다.

Description

미세 조정 특징을 갖는 인장기{TENSIONER WITH MICRO-ADJUSTMENT FEATURE}

본 발명은 타이밍 벨트, 타이밍 체인 및 액세서리 구동 벨트와 같은 엔진 피동 요소를 인장시키기 위한 인장기에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 타이밍 벨트 인장기 및 이 인장기에 의해 생성된 벨트 장력의 제어에 관한 것이다.

타이밍 벨트, 타이밍 체인 및 액세서리 구동 벨트를 위한 인장기는 잘 알려져 있다. 그러나, 몇몇 인장기는 단지 이것들을 장착시키는 데 사용되는 체결구(fastener)가 풀어지는 경우에만 조정가능하다. 그러나, 이는 인장기가 엔진 작동 중에 조정되지 못하게 하는데, 왜냐하면 인장기가 엔진에 완전히 고정 장착되지 않은 상태로 엔진을 작동시키면 심각한 안전상의 위험이 나타나기 때문이다. 그러나, 불행히도, 엔진 작동 중에 인장기를 조정하는 것이 인장기를 조정하는 가장 정확한 방식이다.

몇몇 인장기의 다른 문제점은 인장기가 초기 설치 중 정확하게 조정되지 않으면, 인장기를 엔진에 유지시키는 볼트가 풀어지고 그것들이 전위된다는 것이다. 그러나, 볼트가 풀어지게 되면 본질적으로 인장기는 이것이 허용가능한 조정에 대해 가졌던 모든 근접성(proximity)을 상실하게 한다. 따라서, 두 번째 설치 시도가 첫 번째 설치 시도의 보강이 되지 않는다. 따라서, 첫 번째 시도보다 성공할 가능성이 높지 않다. 또한, 이러한 방식으로 인장기를 재설치하는 것은 시간 소모적이다.

이러한 인장기의 다른 문제점은, 설치 과정이 일반적으로 수동으로 수행되고 그것이 자동화된 과정에 적합하지 않다는 것이다.

이들 전술된 문제점 중 하나 이상을 적어도 부분적으로 완화시킨 인장기를 제공하는 것이 유리할 것이다.

일 태양에서, 본 발명은, 벨트를 인장시키기 위한 벨트 인장기로서, 엔진의 엔진 블록에 대해 고정 장착가능한 피봇 샤프트; 제1 방향 및 반대 제2 방향으로 인장기 암 축을 중심으로 선회하기 위해 피봇 샤프트에 회전가능하게 장착되는 인장기 암; 풀리 축을 중심으로 회전하도록 인장기 암에 회전가능하게 장착되는 풀리; 인장기 암을 제1 방향으로 편위시키도록 위치되고, 제1 단부 및 제2 단부를 구비하며, 제1 단부는 인장기 암과 맞물리는, 인장기 스프링; 및 인장기 스프링의 장력을 제어하기 위해 인장기 스프링의 제2 단부의 위치를 제어하도록 작동가능하게 연결되는 마이크로 조정 메커니즘(micro adjustment mechanism)을 포함하는 벨트 인장기에 관한 것이다.

다른 태양에서, 본 발명은, 엔진 상의 벨트를 인장시키는 방법으로서,

a) 피봇 샤프트, 자유 암 정지부 위치와 하중(load) 정지부 위치 사이에서 인장기 암 축을 중심으로 선회하기 위해 피봇 샤프트에 회전가능하게 장착되는 인장기 암, 풀리 축을 중심으로 회전하도록 인장기 암에 회전가능하게 장착되는 풀리, 인장기 암을 자유 암 정지부 위치를 향해 편위시키도록 위치되는 인장기 스프링으로서, 인장기 암과 맞물리는 제1 단부 및 제2 단부를 구비하는 인장기 스프링을 포함하는 인장기를 제공하는 단계;

b) 인장기 암 축이 고정되도록 그리고 풀리가 벨트와 맞물리도록 인장기를 엔진의 엔진 블록에 장착하는 단계; 및

c) 인장기 암이 벨트와 맞물리게 하는 편위력을 조정하기 위해, 인장기 암 축을 고정되게 유지시킨 상태에서, 인장기 스프링의 제2 단부를 이동시키는 단계

를 포함하는 벨트 인장 방법에 관한 것이다.

다른 태양에서, 본 발명은, 인장기를 엔진 상에 자동으로 설치하고 인장기가 엔진에 고정 장착된 후 벨트 장력을 미세 조정하는 방법에 관한 것이다.

다른 태양에서, 본 발명은, 엔진에 고정 장착된 후 그 벨트 장력에 관하여 미세 조정될 수 있는 인장기에 관한 것이다.

이제 첨부 도면을 참조하여 단지 예시적으로만 본 발명을 설명할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 엔진의 엔진 블록에 장착된 인장기의 사시도이다.
도 2는 스프링 단부가 권취 방향(winding direction)으로 가압된 제1 위치에 있는, 도 1에 도시된 인장기의 확대 평면도이다.
도 2a는 도 2에 도시된 인장기의 일부분의 정면도이다.
도 3은 스프링 단부가 제2 또는 공칭 위치(nominal position)에 있는, 도 1에 도시된 인장기의 평면도이다.
도 4는 스프링 단부가 권취 해제 방향(unwinding direction)으로 가압된 제3 위치에 있는, 도 1에 도시된 인장기의 평면도이다.
도 5a는 도 1에 도시된 인장기의 분해 사시도이다.
도 5b는 도 1에 도시된 인장기의 정단면도이다.
도 6은 스프링 단부가 자유 암 정지부에 맞대어진 것을 도시한, 도 1에 도시된 인장기의 저면의 평면도이다.
도 7은 스프링 단부가 공칭 위치에 있는 것을 도시한, 도 1에 도시된 인장기의 저면의 평면도이다.
도 8은 스프링 단부가 하중 정지부에 맞대어진 것을 도시한, 도 1에 도시된 인장기의 저면의 평면도이다.
도 9 및 도 10은 인장기 상의 피봇 샤프트의 조정을 도시한, 도 1에 도시된 인장기의 사시도이다.
도 11은 유체 구동되는 대안적인 액추에이터를 도시한, 도 1에 도시된 인장기의 평면도이다.
도 12는 유체 구동되는 다른 대안적인 액추에이터를 도시한, 도 1에 도시된 인장기의 평면도이다.
도 13은 솔레노이드를 포함하는 대안적인 액추에이터를 도시한, 도 1에 도시된 인장기의 평면도이다.
도 14는 기계식 링크 장치를 구비한 솔레노이드를 포함하는 다른 대안적인 액추에이터를 도시한, 도 1에 도시된 인장기의 평면도이다.
도 15는 수동형(passive) 형상 기억 합금 액추에이터를 포함하는 다른 대안적인 액추에이터를 도시한, 도 1에 도시된 인장기의 평면도이다.
도 16은 기어모터를 포함하는 다른 대안적인 액추에이터를 도시한, 도 1에 도시된 인장기의 평면도이다.
도 17은 스크류-잭 장치를 포함하는 다른 대안적인 액추에이터를 도시한, 도 1에 도시된 인장기의 평면도이다.
도 18 및 도 19는 전진 및 후퇴 위치의 능동형(active) 형상 기억 합금 액추에이터를 포함하는 다른 대안적인 액추에이터를 도시한, 도 1에 도시된 인장기의 평면도이다.
도 20은 스프링 단부를 케이블을 통해 밀어내는 액추에이터를 포함하는 다른 대안적인 액추에이터를 도시한, 도 1에 도시된 인장기의 평면도이다.
도 21은 스프링 단부를 케이블을 통해 끌어당기는 액추에이터를 포함하는 다른 대안적인 액추에이터를 도시한, 도 1에 도시된 인장기의 평면도이다.
도 22는 스프링 단부가 권취 방향으로 조정된 때 인장기의 장력 프로파일을 도시한 그래프이다.
도 23은 스프링 단부가 공칭 위치로 조정된 때 인장기의 장력 프로파일을 도시한 그래프이다.
도 24는 스프링 단부가 권취 해제 위치로 조정된 때 인장기의 장력 프로파일을 도시한 그래프이다.
도 25a는 도 22 내지 도 24에 도시된 인장기의 3가지 장력 프로파일을 도시한 그래프이다.
도 25b는 도 25a에 도시된 그래프의 일부분의 확대도이다.
도 26은 본 발명의 일 실시예에 따른 인장기와 함께 포함될 수 있거나 이것에 의해 사용될 수 있는 센서 및 컨트롤러의 개략도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 벨트 인장기(10)를 도시한 도 1을 참조한다. 벨트 인장기(10)는 엔진(13)의 엔진 블록(12)에 장착된 것으로 도시된다. 인장기(10)는 구동 벨트 또는 타이밍 벨트와 같은 벨트(16)를 인장시키기 위해 사용된다. 도 2는 인장기(10)의 확대도를 평면도로 도시한다. 도 5a는 인장기(10)의 분해 사시도를 도시한다. 도 5b는 인장기(10)의 정단면도를 도시한다.

도 5b를 참조하면, 인장기(10)는 선택적 기부 플레이트(17), 피봇 샤프트(18), 인장기 암(20), 풀리(22), 인장기 스프링(24), 매크로-조정(macro-adjustment) 메커니즘(26)으로 지칭될 수 있는, 벨트 장력을 위한 조대 조정(coarse adjustment) 메커니즘(26), 마이크로-조정(micro-adjustment) 메커니즘(28)으로 지칭될 수 있는, 벨트 장력을 위한 미세 조정 메커니즘을 포함한다. 기부 플레이트(17)는 엔진 블록(12)에 장착가능하고, 아래에서 더욱 상세히 설명되는, 마이크로-조정 메커니즘(28)을 위한 장착 표면을 제공한다. 기부 플레이트(17)는 복수의 기부 플레이트 체결구(32)(도 1)에 의해 엔진 블록(12)에 장착될 수 있다.

도 5b를 참조하면, 피봇 샤프트(18)는 피봇 샤프트 본체(34) 및 이 피봇 샤프트 본체(34)의, 도면 부호 38로 도시된 원위 단부에 있는 피봇 샤프트 플랜지(36)를 포함한다. 피봇 샤프트 본체(34)는 관통하는 피봇 샤프트 체결구 개구(40)를 구비하고, 이 피봇 샤프트 체결구 개구는 피봇 샤프트(10)를 기부 플레이트(12)에 체결하여 피봇 샤프트(18)를 회전 방향으로 고정시키기 위해 그것을 통한 피봇 샤프트 체결구(14)의 관통을 허용한다. 피봇 샤프트 체결구 개구(40)는 피봇 샤프트 회전축(42)을 따라 연장된다.

피봇 샤프트(18)는 인장기 암 피봇축(46)에 중심설정되는 인장기 암 장착 표면(44)을 구비한다. 인장기 암(20)은 인장기 암 장착 표면(44)에 회전가능하게 장착되어, 인장기 암 피봇축(46)을 중심으로 선회된다. 인장기 암 피봇축(46)은 피봇 샤프트 체결구 개구(40)로부터 이격, 즉 오프셋되다. 피봇 샤프트 체결구(14)가 인장기 장착 개구(15) 내에 단지 부분적으로만 조여진 때, 피봇 샤프트(18)는 회전가능하여, 피봇 샤프트 회전축(42)을 중심으로 하는 인장기 암 피봇축(46)의 각도 위치의 조정을 허용한다. 두 축(40, 46)이 또한 도 2에 평면도로 도시된다. 다시 도 5b를 참조하면, 매크로-조정 메커니즘(26)은 피봇 샤프트 체결구 개구(40) 및 인장기 암 피봇축(46)의 오프셋 특성에 의해 제공되며, 아래에서 더욱 상세히 논의될 것이다.

피봇 샤프트(18)는 피봇 샤프트 플랜지(36)의 연장 부분 상에 도시되는 조정 공구 수용 개구(50)를 구비한다. 조정 공구 수용 개구(50)는 조정 공구(51)(도 9 및 도 10에 도시)를 수용하도록 구성된다. 도시된 예시적인 실시예에서, 조정 공구 수용 개구(50)는 육각형 형상을 갖고, 조정 공구(51)는 앨런 키(Allen Key)이지만, 임의의 다른 적합한 형상 및 임의의 다른 적합한 공구가 사용될 수 있다. 인장기 암 피봇축(46)의 회전 위치를 조정하기 위해, 피봇 샤프트 체결구(14)는 체결구(14) 내에 삽입된 공구(예컨대, 앨런 키)의 도 9에 도시된 방향으로의 회전에 의해 도시된 바와 같이, 우선 기부 플레이트(17)로부터 필요한 만큼 풀어진다. 바람직하게는, 피봇 샤프트 체결구(14)는 피봇 샤프트(18)를 이것이 장착되는 엔진 블록(12)의 면에 대해 최대한 수직하게 유지시키기 위해서 최대한 적게 풀어진다. 일단 풀어지면, 조정 공구(51)는 피봇 샤프트(18)[따라서 인장기 암 피봇축(46)]를 이것이 선택된 위치에 도달할 때까지 피봇 샤프트 회전축(42)을 중심으로 회전시키도록 사용된다. 일단 그것이 선택된 위치에 위치되면, 피봇 샤프트 체결구(14)는 피봇 샤프트(18) 및 인장기 암 피봇축(46)의 위치를 고정시키도록 조여질 수 있다.

도 5b를 참조하면, 인장기 암(20)은 도면 부호 52로 도시된 슬리브 베어링을 통해 피봇 샤프트(18) 상의 인장기 암 장착 표면(44)에 회전가능하게 장착되는 슬리브 부분(51)을 구비한다. 인장기 암(20)은 원위부에서 피봇 샤프트 플랜지(36)에 의해 피봇 샤프트(18) 상에 포획되고, 근위부에서 피봇 샤프트(18)에 고정 연결되는(예컨대, 용접에 의해) 스프링 베어링 링(56) 상의 인장기 암 제한 표면(54)에 의해 포획된다. 스프링 베어링 링(56)은 인장기 스프링(24)의 포획을 돕는다.

인장기(10)의 사용 중 인장기 암(20)의 회전을 방해할 수 있는 마찰을 감소시키기 위해 인장기 암(20)의 슬리브 부분(51)의 원위 단부와 피봇 샤프트 플랜지(32) 사이에 베어링 와셔(57)가 제공될 수 있다. 슬리브 부분(51)의 근위 단부는 도면 부호 58로 도시된 비교적 작은 접촉 영역을 갖고서 제조될 수 있어, 그것과 인장기 암 제한 표면(54) 사이에서 비교적 작은 마찰이 생성된다.

인장기 암(20)은 풀리 축(62)에 중심설정되는 풀리 장착 표면(60)을 포함한다. 풀리(22)는 베어링(64)을 통해 풀리 장착 표면(60)에 회전가능하게 장착되어, 풀리 축(62)을 중심으로 선회된다. 인장기 암(20)은 풀리 축(62)이 특히 인장기 암(20)에 제공될 요구되는 이동량에 기초하여 선택된 양만큼 인장기 암 피봇 축(46)으로부터 이격되도록 크기지어진다. 축(62, 46, 42)은 또한 도 2에서 평면도로 볼 수 있다.

풀리(22)는 임의의 적합한 구성을 가질 수 있다. 예를 들어, 도면에 도시된 풀리(22)는 벨트 맞물림 표면(66) 및 벨트(16)가 사용 중 풀리(22)로부터 그 경로를 벗어나 작동하지 못하게 막기 위해 제공되는 제1 및 제2 플랜지 부분(68, 70)을 포함한다.

인장기 스프링(24)은 부분적으로 인장기 암(20)에 의해 그리고 부분적으로 스프링 베어링 부재(56)에 의해 규정되는 스프링 챔버(67) 내에 유지된다. 도 2를 참조하면, 인장기 스프링(24)은 벨트(16)에 선택된 양의 장력을 제공하기 위해 인장기 암(20)을 제1 방향[벨트(16)를 향한 방향]으로 가압시키는 편위력을 제공한다. 도면에 도시된 실시예에서, 인장기 스프링(24)은 인장 스프링이고, 제1 단부(68) 및 제2 단부(70)를 구비한다. 인장기 스프링(24)의 제1 단부(68)는 인장기 암(20) 상에 제공되는 제1 단부 슬롯(72)(도 6) 내에 위치된다. 인장기 스프링(24)의 제2 단부(70)는 인장기 암(20) 내의 제2 단부 슬롯(74)(도 6 및 도 5a)을 통해 스프링 챔버(67)로부터 외향으로 연장된다.

인장기 암(20)의 제2 단부 슬롯(74)은 제1 단부 벽(76) 및 제2 단부 벽(78)에 의해 경계지어진다. 제1 및 제2 단부 벽(76, 78)은 인장기 암(20)이 벨트(16)를 향해 그리고 이것으로부터 이용가능한 이동 각도 범위를 제한하는 제1 및 제2 제한 표면의 역할을 한다. 제1 단부 벽(76)은 자유 암 정지부로 지칭될 수 있고, 제1 방향[즉, 벨트(16)를 향한 또는 이것으로의 방향]으로의 인장기 암(20)의 이동을 제한한다. 제2 단부 벽(78)은 하중 정지부로 지칭될 수 있고, 제2 방향[벨트(16)로부터 멀어지는 방향]으로의 인장기 암(20)의 이동을 제한한다.

사용 중, 인장기(10)는 스프링(24)의 제2 단부(70)가 도 7에 도시된 바와 같이 도면 부호 79로 도시된 마커에 대해 중심설정되게 위치되도록 조정될 수 있다. 이 위치에서, 스프링(24)은 인장기 암(20)이 특정 인장력을 벨트(16)에 인가하게 한다. 벨트(16)의 장력이 감소되는(예컨대, 엔진의 열 수축으로 인해) 상황에서, 인장기 스프링(24)의 편위력은 인장기 암(20)을 벨트(16)로의 방향으로[즉, 자유 암 정지부(76)를 향한 제1 방향으로] 구동시킨다. 인장기 암(20)이 자유 암 정지부(76)를 향해 이동할 때, 스프링(24)은 얼마간의 양만큼 권취 해제되어, 인장기 암(20)에 가해지는 편위력이 인장기 암(20)과 벨트(16) 사이의 평형이 이루어질 때까지 그에 대응하게 감소된다. 벨트(16)의 장력이 증가하는(예컨대, 엔진의 열 팽창으로 인해) 상황에서, 벨트(16)는 팽팽해져, 인장기 암(20)을 하중 정지부(78)를 향해 제2 방향으로 구동시킨다. 인장기 암(20)이 하중 정지부(78)를 향해 회전할 때, 그것은 스프링(24)을 권취시켜, 스프링(24)에 의해 인장기 암(20)에 가해지는 편위력을 인장기 암(20)과 벨트(16) 사이의 평형이 이루어질 때까지 증가시킨다.

도 23에 도시된 그래프는 인장기 암(20)이 그 자유 암 정지부 위치와 그 하중 정지부 위치 사이에서 소정 운동 범위를 통해 회전할 때 벨트(16)의 장력의 선도를 도시한다. 벨트(16)의 장력은 이것을 각각 도 22 및 도 24에 도면 부호 81a 및 81c로 도시된 장력 프로파일 곡선과 구별하기 위해 도면 부호 81b로 도시된 곡선에 의해 나타내어진다. 엔진 블록(12)이 특정 공칭 온도(예컨대, 섭씨 25도)에 있을 때, 제공된 벨트 장력 및 인장기 암(20)의 각도 위치를 식별하게 하는 수직 점선(80)이 그래프에 도시된다. 또한, 엔진 블록(12)이 특정 저온, 예컨대 섭씨 -40도에 있을 때, 벨트 장력 및 인장기 암(20)의 각도 위치를 식별하게 하는 수직선(82)이 그래프에 도시된다. 또한, 엔진 블록(12)이 특정 고온(예컨대, 섭씨 120도)에 있을 때 벨트 장력 및 인장기 암(20)의 각도 위치를 식별하게 하는 수직선(84)이 도시된다. 도시된 장력 곡선(81b)은 도 7에 도시된 조정 상태에 있는, 그리고 특정 벨트(16)와 함께 사용되는 특정 엔진 상에 장착되는, 도면에 도시된 특정 인장기(10)에 특유한 것에 주목해야 할 것이다. 곡선(81b)의 형상은 이들 전술된 요소 중 임의의 것의 변동에 따라 변할 것이다. 본 개시 전반에 걸쳐, 용어 엔진 온도 및 엔진 블록 온도는 인장기(10)의 작동 및 성능에 관하여 실질적으로 동일한 것을 의미하도록 의도된다.

도 6을 참조하면, 스프링(24)의 제2 단부(70)가 엔진 블록(12) 상의 인장기 암 피봇축(46)의 위치를 변화시키지 않고서, 스프링(24)을 선택된 양만큼 권취 해제시키는 방향으로 조정되면, 인장기(10)에 의해 벨트(16)에 제공되는 장력 곡선은 도 24에 도면 부호 81c로 도시된 바와 같을 것이다. 또다시, 엔진 블록 공칭 온도(예컨대, 섭씨 25도)는 수직선(80)에 의해 나타내어지고, 저온(예컨대, 섭씨 -40도)은 선(82)에 의해 나타내어지며, 고온(예컨대, 섭씨 120도)은 선(84)에 의해 나타내어진다.

도 8을 참조하면, 스프링(24)의 제2 단부(70)가 엔진 블록(12) 상의 인장기 암 피봇축(46)의 위치를 변화시키지 않고서, 스프링(24)을 선택된 양만큼 권취시키는 방향으로 조정되면, 인장기(10)에 의해 벨트(16)에 제공되는 장력 곡선은 도 22에 도시된 바와 같을 것이다. 또다시, 엔진 블록 공칭 온도(예컨대, 섭씨 25도)는 수직선(80)에 의해 나타내어지고, 저온(예컨대, 섭씨 -40도)은 선(82)에 의해 나타내어지며, 고온(예컨대, 섭씨 120도)은 선(84)에 의해 나타내어진다.

도 25a 및 도 25b(도 25a의 일부분의 확대도)는 모두 단일 그래프 상에 위치되는 3가지 인장기 프로파일 곡선(81a, 81b, 81c)을 도시한다. 도 6 내지 도 8에 도시된 특정 인장기(10)의 경우, 벨트 장력 프로파일 곡선(81c)은 인장기 암(20)에 대해 대략 약 33도의 각도까지, 인장기 암(20)의 각도 위치 범위의 일부분 전반에 걸쳐 곡선(81b)보다 낮은 것을 볼 수 있다. 대략 이 각도에서, 곡선(81a, 81b)은 교차되고, 이 각도를 넘어서 벨트 장력 프로파일 곡선(81a)은 벨트 장력 프로파일 곡선(81b)보다 높다. 이는 인장기 암(20)이 약 33도를 넘은 때, 스프링 단부(70)를 공칭 위치로부터 권취 해제 방향으로 이동시키는 것은 실제로 벨트 장력을 증가시킴을 의미한다. 이는 이러한 특정 엔진 상의 이러한 특정 벨트의 경우, 피봇 샤프트(18)가 특정 각도로 조정된 이러한 특정 인장기와 관련된 특정 기하학적 구조 때문이다. 또한, 도 25a 및 도 25b로부터, 약 36.5도 미만인 인장기 암 각도의 경우 곡선(81a)이 곡선(81b)보다 높고, 이 각도를 넘어서 곡선(81a)이 곡선(81b) 아래인 것을 볼 수 있다. 이는 약 36.5도의 인장기 암 각도 이상에서, 스프링 단부(70)를 공칭 위치로부터 권취 방향으로 조정하는 것은 벨트 장력을 감소시켰음을 의미한다.

일반적으로, 높은 벨트 장력은 이점 및 단점 둘 모두를 갖는다. 벨트(16)의 높은 장력은 엔진의 비틀림 진동이 벨트(16)에 공진을 발생시킬 가능성을 감소시킨다. 비틀림 진동은 엔진의 작동 중 크랭크샤프트의 속도에서 일어나는 주기적 변동(예컨대, 사인곡선형 변동)에 기인한다. 크랭크샤프트의 이들 속도 변동은 피스톤 및 커넥팅 로드의 왕복 운동과 크랭크샤프트의 회전 운동 사이에서 일어나는 에너지 전달의 결과이다. 이들 주기적 속도 변동은 벨트(16)에 공진을 발생시킬 수 있다. 벨트(16)의 공진은 몇몇 부정적 결과를 가질 수 있다. 벨트(16)가 타이밍 벨트인 실시예에서 한가지 그러한 결과는 공진의 진폭이 너무 크면, 이것은 잠재적으로 벨트(16)가 캠 샤프트에 대해 그 타이밍을 잃게 하고 건너뛰게(skip) 할 수 있다는 것이며, 이는 본 기술 분야에 잘 알려져 있는 바와 같이 대부분의 엔진의 경우 큰 피해를 초래할 것이다. 따라서, 벨트 치가 벨트(16)와 같은 타이밍 벨트 상에서 건너뛸 가능성을 감소시키는 것이 중요하다. 또한, 공진은 벨트 치 건너뜀을 초래하기에 충분히 심하지 않은 때에도 벨트(16)의 수명을 단축시킬 수 있다. 벨트(16)를 비교적 높은 장력 하에서 유지시킴으로써, 비틀림 진동의 영향이 감쇠되어, 공진의 가능성을 감소시킨다.

그러나, 높은 벨트 장력의 중요한 단점은 이것이 벨트와 관련된 엔진 출력의 기생 손실(parasitic loss)을 증가시키는 것인데, 왜냐하면 엔진은 벨트 장력이 증가할 때 단지 회전하기 위해서 상대적으로 더욱 가혹하게 작동하여야 하기 때문이다. 또한, 과도하게 높은 벨트 장력은 벨트(16)의 수명에 부정적인 영향을 줄 수 있다.

마이크로-조정 메커니즘(28)은 인장기(10)의 스프링 장력 프로파일을 제어하기 위해 원하는 대로 스프링(24)의 제2 단부(70)를 조정할 수 있게 한다. 중요하게는, 마이크로-조정 메커니즘(28)은 이러한 조정이 피봇 샤프트 체결구(14)를 풀 필요 없이 수행될 수 있게 한다. 이는 인장기(10)를 엔진(13) 상에 설치하는 동안에 그리고 엔진(13)의 후속하는 시험 중에 유리할 수 있다. 인장기(10)가 엔진(13)에 장착된 때, 벨트(16)에 대한 인장기 암(20)의 정확한 배향 및 위치의 어느 정도의 변동, 스프링(24)의 편위력의 어느 정도의 변동, 및 다른 공차가 있을 것이다. 이들 변수를 보상하기 위해 그리고 엔진이 작동하도록 설계되는 공칭 온도에 대한 엔진 조립 설비의 주위 온도와 같은 다른 영향을 고려하기 위해, 스프링(24)의 제2 단부(70)의 위치가 장력 프로파일을 도 24에 곡선(81c)으로 도시된 프로파일을 향해 이동시키도록 또는 장력 프로파일을 도 22에 곡선(81a)으로 도시된 프로파일을 향해 이동시키도록 마이크로-조정 메커니즘(28)을 사용하여 조정될 수 있다.

몇몇 종래 기술 인장기에서, 인장기가 허용가능한 조정 범위 내에 위치되지 않았으면, 인장기 상의 피봇 샤프트 체결구는 인장기가 재조정될 수 있도록 풀어질 필요가 있었다. 그러나, 몇몇 종래 기술 인장기의 경우, 피봇 샤프트의 위치설정은 일단 피봇 샤프트 체결구가 풀어지면 상실되며, 이는 설치 과정의 상당한 부분이 반복될 필요가 있을 것임을 의미한다. 또한, 설치 과정이 실질적으로 반복되기 때문에, 인장기의 두 번째 설치 시도가 여전히 부적합한 장력 프로파일을 산출할 수 있는 가능성이 존재한다. 또한, 종래 기술 인장기를 설치하려는 2회 또는 3회의 시도 후에 허용가능한 장력 프로파일이 달성될 수 없으면, 엔진 조립 회사의 방침은 인장기를 불합격 처리하고 새로운 인장기를 그 장소에 설치할 수 있거나, 또는 더욱 극단적인 경우에, 전체 엔진이 재가공될 수 있어, 그 엔진과 관련된 조립 시간 및 비용을 현저히 증가시킨다. 대조적으로, 본 발명의 실시예에 따른 인장기(10)의 경우, 인장기(10)가 초기에 엔진(13) 상에 설치된 후 적합한 장력 프로파일을 제공할 수 없다면, 마이크로-조정 메커니즘(28)은 장력 프로파일을 허용가능한 범위 내에 위치시키려는 시도로 조정될 수 있어, 본질적으로 인장기(10)를 재설치할 필요를 없앤다. 이는 마이크로-조정 메커니즘(28)이 반드시 인장기(10)의 모든 불량한 설치를 보상할 수 있을 필요가 있다는 것을 말하는 것이 아님에 주목해야 할 것이다. 간단히 말해서, 마이크로-조정 메커니즘(28)은 체결구(14)를 푼 다음에 인장기(10)를 재설치할 것을 필요로 하지 않고서 몇몇 인장기(10)가 신속하면서도 쉽게 조정될 수 있게 하고 허용가능한 성능 파라미터 내에 들어올 수 있게 한다.

마이크로-조정 메커니즘(28)은 임의의 적합한 형태를 취할 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시된 실시예에서, 마이크로-조정 메커니즘(28)은 임의의 요구되는 각도 위치에서 기부 플레이트(17)에 고정 장착가능한[캠 체결구(88)를 통해] 캠(86)을 포함한다. 캠(86)은 도 2에 높은 장력 위치로, 도 3에 공칭 장력 위치로, 그리고 도 4에 낮은 장력 위치로 도시된다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 캠(86)은 이것이 스프링(24)의 제2 단부(70)를 포획하도록 채널 형상의 에지 면(90)을 구비하고, 제2 단부(70)가 우발적으로 에지 면(80)으로부터 미끄러지지 못하게 막는다.

또한, 캠(86)은 앨런 키와 같은 임의의 적합한 공구일 수 있는 캠 조정 공구(미도시)를 수용하기 위한 조정 공구 수용 개구(92)를 더 포함할 수 있다. 캠(86)을 조정하기 위해, 체결구(88)가 필요한 만큼 풀어지고, 공구(미도시)가 캠(86)을 요구되는 대로 회전시키도록 사용될 수 있으며, 이어서 체결구(88)가 조여진다.

도 2, 도 3 및 도 4에 도시된 마이크로-조정 메커니즘(28)은 수동 조정식 메커니즘이고, 회전 메커니즘이며, 그 조정 범위에 걸쳐 무한히 조정가능한 것에 주목해야 할 것이다.

대안적으로 도 11에 도시된 마이크로-조정 메커니즘(28)과 같은, 2개 이상의 이산된 위치 사이에서 이동가능한 마이크로-조정 메커니즘(28)을 제공하는 것이 가능하다. 도 11의 마이크로-조정 메커니즘(28)은, 선형 액추에이터이고 유체 압력을 사용하여 소정 위치와 제2 위치 사이에서 이동되는 액추에이터(94)를 포함한다. 보다 구체적으로, 액추에이터(94)는 유체 챔버(98) 내의 피스톤(96), 및 이 경우에 제1 및 제2 스프링(100a, 100b)으로 구성되는 선택적 편위 구조체(100)를 포함한다. 챔버는 제1 단부(104)에 있는 제1 포트(102) 및 제2 단부(108)에 있는 제2 포트(106)를 포함한다. 제1 압력의 유체가 제1 포트(102)에 제공되고, 제2 압력의 유체가 제2 포트(106)에 제공된다. 제1 및 제2 포트(102, 106)에서 유체의 압력을 제어함으로써, 피스톤(96)은 제1 또는 제2 위치로 이동될 수 있다. 제1 및 제2 포트(102, 106)를 통한 유체 배출시, 스프링(100a, 100b)은 피스톤(96)을 다시 액추에이터(94)를 위한 제3 위치를 구성하는 홈 위치(home position)로 이동시킨다. 제1 및 제2 위치는 각각 스프링(24)의 제2 단부(70)를 위한 높은 장력 세팅 및 낮은 장력 세팅에 대응할 수 있다. 제3 위치는 제2 단부(70)를 위한 공칭 세팅에 대응할 수 있다.

피스톤(96)은 하우징으로부터 외측으로 연장되고, 스프링(24)의 제2 단부(70)에 연결된다. 스프링(24)의 제2 단부(70)로의 연결은 이 연결이 피스톤(96)이 내밀어지고 후퇴될 때 스프링(24)의 제2 단부(70)와 피스톤(96) 사이에서 일어나는 각도 변화를 수용할 수 있도록 구형 부싱을 통합하는, 도면 부호 110으로 도시된 구형 로드 단부에 의해 이루어질 수 있다. 구형 로드 단부는 로드아일랜드주 02914 이스트 프로비던스 사서함 14349 소재의 이구스 인코포레이티드(igus Inc.)에 의해 제공될 수 있다.

도 11에 도시된 액추에이터(94)는 공압 액추에이터 또는 유압 액추에이터일 수 있는 것에 주목해야 할 것이다.

도 11에 도시된 실시예에 비해 구성면에서 몇몇 변화를 갖는 액추에이터(94)를 도시한 도 12를 참조한다. 보다 구체적으로, 제1 포트(102)는 통기 포트이고, 그 결과 제1 유체 압력은 대기압이다. 또한, 편위 구조체(100)는 단지 제1 스프링(112)만을 포함한다.

액추에이터(94)가 도 11 및 도 12에 도시된 바와 같은 유체 구동식 액추에이터 대신에 전자기 솔레노이드(114)[간단히 솔레노이드(114)로 지칭될 수 있음]인 도 13을 참조한다. 도 13에 도시된 실시예에서, 솔레노이드(114)는 스프링(24)의 제2 단부(70)와 맞물리는 작동 부재(116)를 구동시킨다. 솔레노이드(114)는 그 이용가능한 위치 각각에서 래칭 및 로킹되도록 구성될 수 있다. 엔진이 내부에 설치되는 차량 내의 전기 시스템과 같은 적합한 전원에 솔레노이드(114)를 연결하는 전기 전선관(118)이 도시된다.

스프링(24)의 제2 단부(70)와 작동 부재(116)를 연결하는 구형 로드 단부(110)가 도시된다.

솔레노이드(114)는 임의의 적합한 유형의 솔레노이드일 수 있고, 2개의 위치에 위치가능하도록 구성될 수 있거나, 3개 이상의 위치에 위치가능하도록 구성될 수 있다.

솔레노이드(114), 및 링크 장치(120)를 통해 연결된 스프링(24)의 제2 단부(70)를 도시한 도 14를 참조한다. 링크 장치(120)는 제1 로드(122), 피봇 부재(124) 및 제2 로드(126)를 포함한다. 제1 로드(122)는 솔레노이드(114)에 의해 선형으로 직접 작동되고, 핀 조인트(127)에 의해 피봇 부재(124)에 연결된다. 피봇 부재(124)는 또한 핀 조인트(128)에 의해 제2 로드(126)에 연결된다. 제1 로드(122)가 제1 방향을 따라 이동할 때, 그것은 피봇 부재(125)가 피봇축(130)을 중심으로 회전하게 하여, 제2 로드(126)를 제1 방향에 대해 임의의 선택된 각도에 있을 수 있는 제2 방향을 따라 이동하도록 구동시킨다. 도시된 실시예에서, 제2 로드(126)는 제1 로드(122)에 대체로 수직하게 이동된다. 따라서, 링크 장치(120)는 도 13에 도시된 바와 같은 액추에이터(94)를 위치시키기에 충분한 장소가 없는 경우에 액추에이터(94)를 선택된 각도를 통해 작동시키게 구성하도록 사용될 수 있다. 또한, 핀 조인트(127, 128)의 모멘트 암(moment arm)은 링크 장치(120)에 의해 기계적 이점이 제공되도록 선택될 수 있어, 스프링 단부(70) 상에 선택된 작동력을 제공하기 위해 상대적으로 더욱 작은 액추에이터(94)가 사용될 수 있게 한다.

도 13 및 도 14에 도시된 실시예에서, 솔레노이드는 이것이 하나의 방향[예컨대, 권취 방향으로 지칭될 수 있는, 스프링(24)을 권취시키기 위한 방향]으로 이동하기 위해 동력 공급받고 반대 방향[예컨대, 권취 해제 방향으로 지칭될 수 있는, 스프링(24)을 권취 해제시키기 위한 방향]으로 이동하기 위해 동력 차단되도록 구성될 수 있다. 솔레노이드(114)는 이것을 상기 반대 방향으로 편위시키는, 내부에 있는 편위 스프링을 구비할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 스프링(24)의 제2 단부(70)는 그것을 권취 해제 방향으로 구동시키기 위해 편위력을 제공하도록 사용될 수 있다.

액추에이터(94)가 형상 기억 합금 액추에이터(132)인 도 15를 참조한다. 형상 기억 합금 액추에이터(132)는 스프링 단부(70)를 권취 방향으로 이동시키기 위한 구동력을 제공하는 형상 기억 합금 부재(134)를 포함한다. 도 15에 도시된 형상 기억 합금 액추에이터(132)는 수동형 액추에이터이고, 예를 들어 섭씨 80도와 같은, 엔진(13)의 작동 온도 범위(예컨대, 섭씨 -40도 내지 섭씨 120도) 내에 있도록 선택되는 전이 온도를 갖는다. 이 전이 온도 위에서, 형상 기억 합금 부재(134)는 그 길이를 변화시키고, 스프링 단부(70)를 권취 방향으로 구동시키기 위해 도면 부호 136으로 도시된 작동 부재를 제1 위치로부터 제2 위치로 구동시킨다. 이 전이 온도 아래에서, 형상 기억 합금 부재(134)는 보다 긴 형상으로 복귀되어, 스프링 단부(70) 및 선택적으로 액추에이터 부재(132)의 내부에 있는 편위 부재(미도시)가 작동 부재를 스프링 권취 해제 방향으로 구동시킬 수 있게 한다. 도 15에 도시된 실시예에서, 작동 부재(136)와 스프링 단부(70) 사이의 연결은 캠(86)의 채널형 에지 면(90)을 통한 도 2a에 도시된 포획과 개념적으로 유사한, 도 15에 도시된 도면의 도시면 밖에 있는 방향으로의 스프링 단부의 움직임을 억제하는, 작동 부재(136) 상의 채널형 단부 면(138)에 의해 이루어진다. 대안적으로, 작동 부재(136)는 도 11 내지 도 14에 도시된 로드 단부(110)와 같은 구형 로드 단부를 구비할 수 있다.

액추에이터(94)가 회전 액추에이터이고, 도면 부호 148로 도시된 작동 부재에 작동가능하게 연결되는 전기 모터(140)를 포함하는 도 16을 참조한다. 모터(140)는 제1 기어(144)를 그것 상에 구비한 출력 샤프트(142)를 구비한다. 제1 기어(144)는 도시된 바와 같은 스퍼어 기어일 수 있다. 제1 기어(144)는 모터(142)로부터 입수가능한 토크를 증배시키기 위해 제1 기어(144)보다 크게 구성될 수 있는 제2 기어(146)를 구동시킨다. 제2 기어(146)는 이것 상에 장착되는, 스프링 단부(70)와 맞물리기 위한 채널형 에지 면(150)을 제공하는 캠(148)을 구비한다. 전기 전선관(152)이 모터(142)를 차량용 전기 시스템과 같은 전원에 연결할 수 있다. 모터(142)는 양방향 서보모터 등일 수 있고, 따라서 스프링 단부(70)의 위치가 낮은 장력 위치와 높은 장력 위치 사이의 범위에 걸쳐 무한히 조정될 수 있도록 위치를 실질적으로 무한히 조정가능할 수 있다. 도 16의 액추에이터(94)로서 사용될 수 있는 선택적 기어모터 액추에이터는 모두 본 명세서에 참고로 포함되는 미국 특허 US 3,954,016, US 4,131,306, US 4,674,781, US 4,850,466, US 4,885,954, US 4,893,704, US 5,338,076, US 5,634,676, US 5,862,903 및 US 5,983,739에 개시된 것을 포함한다.

도 16에 도시된 기어(144)의 대안으로서, 모터 출력 샤프트(142)가 웜 기어를 구동시키도록 사용될 수 있으며, 이 웜 기어는 웜 기어가 역 구동되지 못하게 막는 나사 배열을 구비할 수 있다. 이는 용이하게 할 것이다.

액추에이터(94)가 스프링 단부(70)를 벨트 장력 조정에 필요한 만큼 이동시키기 위해 요구되는 대로 수동으로 조정될 수 있는 스크류-잭 타입 액추에이터(158)인 도 17을 참조한다. 스프링 단부(70)는 권취 해제 방향으로 편위되고, 따라서 도면 부호 160으로 도시된 작동 부재가 후퇴될 때 권취 해제 방향으로 이동된다.

액추에이터(94)가 능동형 형상 기억 합금 액추에이터(164)인 도 18 및 도 19를 참조한다. 액추에이터(164)는 엔진(13)의 작동 온도 범위 밖이도록(바람직하게는 그 위이도록) 선택되는 전이 온도를 갖는 형상 기억 합금 부재(166)를 구비한다. 예를 들어, 전이 온도는 대략 섭씨 200도이도록 선택될 수 있다. 그 결과, 액추에이터(164)는 엔진 온도 그것 자체에 대한 노출에 의해 수동적으로 작동되지 않을 것이다. 액추에이터는 차량의 전기 시스템에(또는 임의의 적합한 전원 및 접지에) 필요한 대로 연결되는 리드(lead)(167a, 167b)를 포함할 수 있고, 선택적으로 조정가능하도록 전기적으로 가열될 수 있다. 도시된 액추에이터(164)는 도면 부호 170으로 도시된 작동 부재를 권취 해제 방향을 향해 편위시키는 편위 부재(168)를 포함하여, 전력이 공급된 때(도 18), 액추에이터(164)는 편위 부재(168)를 극복하고 스프링 단부(70)를 권취 방향으로 이동시키며, 액추에이터(164)로의 전력이 차단된 때(도 19), 부재(166)는 저온 (긴) 형상으로 복귀되고, 스프링 단부(70) 및 편위 부재(166)는 작동 부재(170)를 권취 해제 방향으로 이동시킨다. 스프링 단부(70) 그것 자체는 추가적으로 또는 대안적으로 작동 부재(170)를 위한 편위 부재로서의 역할을 할 수 있는 것으로 이해해야 할 것이다. 액추에이터(164)는 두 위치 액추에이터일 수 있거나, 대안적으로 3개 이상의 위치에 위치될 수 있도록 구성될 수 있다.

액추에이터(164)에 사용될 수 있는 형상 기억 합금 선형 액추에이터의 일례가 모두 본 명세서에 참고로 포함되는 미국 특허 4,160,226, 5,345,963 및 5,381,952에 개시된다.

액추에이터(94)가 케이블(180)을 통해 스프링 단부(70)에 작용하는 선형 액추에이터[예컨대, 솔레노이드(114) 또는 도 11 및 도 12에 도시된 유체 구동식 액추에이터(94) 중 하나]인 도 20을 참조한다. 케이블(180)은 바우덴 케이블(Bowden cable)과 같은 임의의 적합한 유형의 케이블일 수 있다. 도 20에 도시된 실시예에서, 케이블(180)은 스프링 단부(70)를 권취 방향으로 밀어내기 위해, 작동 부재(182)에 의해 이동된다. 편위 부재[예를 들어 액추에이터(예컨대, 솔레노이드(114))의 일부일 수 있거나, 또는 스프링 단부(70) 그것 자체일 수 있음]가 케이블을 권취 해제 방향으로 가압시킨다.

도 21에 도시된 실시예에서 케이블(190)의 작동이 스프링 단부(70)를 권취 방향으로 끌어당기는 점을 제외하고는, 도 20에 도시된 실시예와 유사하게, 액추에이터(94)가 케이블(190)을 통해 스프링 단부(70)에 작용하는 선형 액추에이터[예컨대, 솔레노이드(114) 또는 도 11 및 도 12에 도시된 유체 구동식 액추에이터(94) 중 하나]인 도 21을 참조한다.

도면에 도시된 실시예에서, 스프링 단부(70) 그것 자체는 마이크로-조정 메커니즘(28)을 스프링(24)을 권취 해제시키는 방향으로 편위시켜, 마이크로-조정 메커니즘(28)을 위한 편위 구조체의 일부인 것으로 간주될 수 있는 것에 주목해야 할 것이다.

도 11 내지 도 21에 도시된 실시예 중 일부에서는 구형 로드 단부가 사용되지만, 다른 실시예에서는 채널형 단부를 구비하는 로드가 사용되는 것에 주목해야 할 것이다. 채널 형상을 갖는 로드 단부를 보이는 실시예에서는 구형 로드 단부가 사용될 수 있고, 구형 로드 단부를 보이는 실시예에서는 채널 형상을 갖는 에지 면이 대안적으로 사용될 수 있는 것으로 이해해야 할 것이다.

또한, 도 12에 도시된 기계식 링크 장치와 도 20 및 도 21에 도시된 케이블 링크 장치가 공압 장치, 유압 장치, 솔레노이드 및 형상 기억 합금을 포함하는 몇몇 유형의 액추에이터와 함께 사용될 수 있는 것에 주목해야 할 것이다.

선택적으로, 인장기(10)는 엔진(13) 및 인장기(10)가 내부에 설치되는 차량의 사용 중 스프링(24)의 제2 단부(70)의 위치를 조정하기 위해, 마이크로-조정 메커니즘(28)에 작동가능하게 연결되는, 도면 부호 200(도 26)으로 도시된 컨트롤러를 포함할 수 있다. 컨트롤러(200)는 하나 이상의 소스(source)로부터 입력을 수신할 수 있고, 스프링(24)의 제2 단부(70)를 설치할 위치를 결정할 때 이들 입력을 하나 이상의 파라미터를 결정하도록 사용할 수 있다. 특히 컨트롤러(200)가 사용할 수 있는 한가지 파리미터는 엔진 블록 온도이다. 블록 온도는 엔진(13)의 열 팽창 또는 수축 상태에 직접 영향을 준다. 그러나, 벨트(16)는 엔진 블록(12)보다 상대적으로 더욱 작은 치수 변화를 겪어, 엔진 블록(12)이 열 수축한 때, 벨트(16)는 느슨해지고 보다 작은 장력을 가지며, 역으로 엔진 블록(12)이 열 팽창한 때, 벨트(16)는 팽팽해지고 증가된 장력을 갖는다.

엔진 블록(12)이 차가운 때, 벨트(16)는 비교적 낮은 장력을 갖고, 인장기 암(20)은 그 자유 암 정지부(76)를 향해 선회되며, 여기에서 인장기 암(20)을 벨트(16)에 가압시키는 편위력은 상대적으로 더욱 낮다. 엔진 블록(12)이 낮은 블록 온도를 갖는 것으로 결정한 때, 컨트롤러(200)는 스프링(24)에 의해 인장기 암(20)에 가해지는 편위력을 증가시켜 벨트(16)의 장력을 증가시키기 위해, 스프링(24)의 제2 단부(70)를 도 4a에 도시된 '낮은 블록 온도' 위치로 권취 방향으로 이동시키도록 프로그램될 수 있다. 이는 벨트(16)가 비틀림 진동과 같은 소정 영향에 덜 민감하게 한다. 엔진(13)이 낮은 블록 온도를 갖는 특정 예는 엔진(13)의 시동 중이다. 소정 디젤 엔진과 같은 소정 엔진에서, 엔진의 시동 중 존재하는 비틀림 진동은 특히 심하며, 벨트(16)에 공진을 발생시킬 수 있다. 엔진이 상대적으로 더욱 차가울 때 벨트(16)에 상대적으로 더욱 높은 편위력을 유지시키도록 컨트롤러(200)를 프로그램함으로써, 벨트(16)의 공진 발생 및 그에 따른 결과를 억제한다.

얼마 동안의 운전 후 엔진 블록(12)이 예열된 때, 벨트(16)의 장력은 엔진 블록(12)의 열 팽창으로 인해 증가된다. 또한, 몇몇 경우에, 엔진(13)의 비틀림 진동의 양은 엔진(13)이 예열된 때 감소된다. 벨트(16)의 증가된 장력은 인장기 암(20)을 얼마간의 양만큼 하중 정지부(78)를 향한 방향으로 이동시켜, 인장기 암(20)에 가해지는 스프링(24)의 편위력을 증가시킨다. 그러나, 이 시점에서 인장기 암(20) 및 따라서 벨트(16)에 가해지는 편위력은 벨트(16)의 공진을 막는 데 필요한 것보다 높을 수 있는데, 왜냐하면 이 단계에서는 감소된 레벨의 비틀림 진동이 공진을 유발하기 때문이다. 따라서, 컨트롤러(200)는 스프링(24)의 편위력을 감소시켜 벨트 장력을 감소시키기 위해, 스프링(24)의 제2 단부(70)를 도 4b에 도시된 위치로 권취 해제 방향으로 이동시키도록 프로그램될 수 있다. 위의 결과, 컨트롤러(200)는 공진을 억제하기 위해 그렇게 하는 것이 유리하였을 때 벨트(16)의 비교적 높은 장력을 유지시켰고, 벨트 공진의 한 원인이 되는 요인이 덜 문제가 될 때 벨트(16)의 상대적으로 보다 낮은 장력을 유지시켜 엔진(13)의 기생 손실을 감소시켰다.

컨트롤러(200)에 제공되어 이것이 블록 온도를 결정할 수 있게 하는 입력은 블록(12) 내의 온도 센서(202)로부터 산출될 수 있다. 블록(12)에 관한 온도 정보를 수신하는 것 대신에, 컨트롤러(200)는 차량의 시동 중 스프링 편위력을 증가시키기 위해 항상 스프링(24)의 제2 단부(70)를 권취 방향으로 이동시키도록 프로그램될 수 있다. 컨트롤러(200)는 엔진 시동이 개시된 후 선택된 시간 주기가 경과된 때를 감지하도록 프로그램될 수 있다. 선택된 시간 주기의 경과시, 컨트롤러(200)는, 선택된 시간 주기가 경과된 후 엔진(13)은 벨트(16)의 장력을 증가시키기 위해 적합한 양만큼 예열되었고 더 이상 고도의 비틀림 진동을 갖지 않는다는 가정에 기초하여, 스프링(24)의 편위력을 하향으로 조정하도록 프로그램될 수 있다.

컨트롤러(200)가 스프링(24)의 제2 단부(70)를 위한 적합한 위치의 결정에 사용할 수 있는 다른 파라미터는 벨트(16)의 장력이다. 이를 위해, 컨트롤러(200)는 벨트 장력 센서(204)로부터 입력을 수신할 수 있다. 벨트 장력 센서(204)는 임의의 적합한 유형의 센서일 수 있다. 예를 들어, 장력 센서(84)는 벨트(16)의 장력에 관계된 양만큼 벨트(16)에 의해 편위되는 맞물림 부재 상의 스트레인 게이지(strain gauge)를 포함할 수 있다. 이러한 센서는 본 명세서에 참고로 포함되는 미국 특허 6,484,593에 개시된다. 대안적으로, 장력 센서(204)는 엔진(13)의 작동 중 벨트(16)의 진동 주파수를 측정하는 센서일 수 있고, 컨트롤러(200)는 이 진동 주파수에 기초하여 벨트 장력을 결정할 수 있다. 이러한 센서의 특정 예는 영국 NE28 6BY 타인 위어주 월젠드 모리스 로드 소재의 인티그레이티드 디스플레이 시스템즈 리미티드(Integrated Display Systems Limited)에 의해 제작된 클라비스 벨트 텐션 미터(Clavis Belt Tension Meter)이다. 벨트 장력의 측정은 스프링(24)의 제2 단부(70)의 위치를 조정하도록 컨트롤러(200)에 의해 사용될 수 있다. 컨트롤러(200)는 벨트 장력 센서(204)로부터 입력을 수신할 수 있고, 그것 만에 기초하여, 또는 블록 온도와 같은 파라미터에 관계된 다른 입력에 기초하여, 선택된 벨트 장력을 달성하기 위해 스프링(24)의 제2 단부(70)를 어디로 이동시킬지를 결정할 수 있다.

벨트 장력 센서(204)는 인장기(10)를 사용하여 달성되는 실제 벨트 장력의 더욱 큰 정확도를 달성하기 위해 컨트롤러(200)에 의해 사용되는, 폐루프 제어 시스템의 일부로서 사용될 수 있다. 예를 들어, 엔진(13)의 시동 중, 컨트롤러(200)는 온도 센서(202)로부터의 입력에 기초하여, 공진을 억제하기 위해 벨트(16)에 소정 장력이 요구되는 것으로 결정할 수 있다. 초기에, 컨트롤러(200)는 요구되는 벨트 장력을 달성하기 위해 스프링(24)의 제2 단부(70)를 특정 위치로 이동시킬 수 있다. 스프링(24)의 제2 단부(70)의 이동 중, 컨트롤러(200)는 벨트(16)가 요구되는 장력에 얼마나 근사한지를 나타내는 장력 센서(84)로부터의 입력을 수신할 수 있다. 이 입력을 사용하여, 컨트롤러(200)는 그 요구되는 장력을 달성하는 스프링(24)의 제2 단부(70)를 위한 특정 위치에 접근할 수 있다.

컨트롤러(200)는 블록(12)을 위한 온도 센서, 비틀림 진동 센서(86), 크랭크샤프트 각도 위치 센서(88)와 같은 다른 센서로부터의 입력에 기초하여 벨트(16)에 달성될 특정 목표 장력을 결정할 수 있다.

컨트롤러(200)가 결정할 수 있는 다른 파라미터는 비틀림 진동 센서(206)를 사용한, 임의의 특정 순간에 존재하는 비틀림 진동의 양이다. 용어 센서는 복잡성에 관계 없이 센서의 환경에서 부재의 상태를 전달하는 다른 장치로 신호를 보내도록 구성되는 임의의 구조체를 포함하도록 광범위하게 해석되어야 하는 것에 주목해야 할 것이다. 따라서, 센서는 특성을 감지하도록 그리고 이 특성을 어떤 장치로 전달하도록 함께 작동하는 구성요소들의 복합 시스템일 수 있다. 비틀림 진동 센서(206)의 예시적인 실시예가 본 명세서에 참고로 포함되는 PCT 공보 WO 2006/045181에 기재된다. 엔진의 비틀림 진동의 정도를 결정함으로써, 컨트롤러(200)는 벨트(16)에서 발생되는 공진의 가능성을 감소시키도록 인장기의 장력을 조정할 수 있다.

비틀림 진동을 결정하는 다른 방식은 본 명세서에 참고로 포함되는 미국 특허 7,188,021에 개시된 것과 같은, 엔진의 정확한 위치[예컨대, 상사점(top dead center) 등]를 계산하는 엔진 위치 센서(208)를 센서(208)로부터의 입력을 사용하여 예상된 비틀림 진동을 계산하도록 사용할 수 있다.

컨트롤러(200)가 결정할 수 있는 다른 예시적인 파라미터는 벨트 신장 센서(210)를 사용한 실제 벨트 신장량이다.

컨트롤러(200)에 의해 결정될 수 있는 다른 파라미터는 시간이다. 예를 들어, 컨트롤러(200)는 엔진의 시동시 선택된 시간 주기 동안 벨트 장력을 높은 레벨로 증가시키도록 구성될 수 있고, 엔진이 예열되었고 비틀림 진동이 선택된 시간 주기 후 감소된다는 가정 하에, 그 시간 주기 후 벨트의 장력을 감소시킬 수 있다.

도 26에 도시된 센서(202, 204, 206, 208, 210)는 그 실제 위치를 나타내도록 의도되지 않고 컨트롤러(200)에 연결된 센서와 액추에이터(94)에 연결된 컨트롤러(200)를 개략적으로 운반하도록 의도되는 것으로 이해해야 할 것이다.

컨트롤러(200)는 유효 장력 프로파일이 인장기 암(20)의 경우 일부 각도 범위에 걸쳐 비교적 평탄하도록(즉, 일정하도록) 스프링 단부(70)의 위치를 연속적으로 변경시키도록 구성될 수 있는 것에 주목해야 할 것이다. 대안적으로, 컨트롤러(200)는 스프링 단부(70)의 위치를 연속적으로 조정함으로써, 인장기의 장력 프로파일에 임의의 효과적인 형상을 제공하도록 구성될 수 있다.

대안적으로, 컨트롤러(200)는, 컨트롤러(70)가 입력(예컨대, 벨트 장력, 또는 블록 온도)에 응하여 스프링(24)의 제2 단부(70)를 이동시키지만 컨트롤러(200)에는 이것이 요구되는 장력을 벨트(16)에 실제로 제공하였는지를 결정하기 위한 피드백이 제공되지 않는 개루프 제어를 사용하여 작동될 수 있다.

편심 형상을 갖는 피봇 샤프트를 수반하고 인장기 암 피봇축의 위치를 제어하도록 회전되는 대략적 조정 시스템(broad adjustment system)(26)과 함께 미세 조정 시스템(28)이 제공되는 것이 설명되었다. 대안적으로, 인장기가 회전식 대신에 선형인 대략적 조정 시스템을 구비하는 것이 가능하다. 이러한 선형 조정 메커니즘의 일례가 전체 개시 내용이 본 명세서에 참고로 포함되는 미국 특허 6,149,542에 개시된다.

기부 플레이트(17)는 기부 플레이트(17)가 체결구(32)(도 1)를 사용하여 엔진(13)에 간단히 장착될 수 있도록 그것이 인장기(10)가 작동 위치에 예비설치될 수 있게 한다는 점에서 유리하다. 일단 기부 플레이트(17)가 엔진(13)에 장착되면, 마이크로-조정 메커니즘(28)은 그 특정 인장기(10)에 대한 장력 프로파일을 설정하기 위해 요구되는 대로 수동으로 또는 자동으로 조정될 수 있다. 이는 인장기를 설치하는 데 필요한 전체 설치 시간 및 기술을 감소시킨다. 그러나, 기부 플레이트(17)는 생략될 수 있고, 피봇 샤프트(18)는 체결구(14)를 통해 엔진 블록(12) 내의 개구에 직접 장착될 수 있는 것으로 이해해야 할 것이다. 이러한 실시예에서 마이크로-조정 메커니즘(28)은 또한 엔진 블록(12) 상의 하나 이상의 적합한 개구 내에 개별적으로 설치될 것이다. 이는 기부 플레이트(17)를 제공하는 것과 관련된 비용을 없앨 것이지만, 그것은 피봇 샤프트(18)가 설치 중 그 회전 각도의 조정을 필요로 할 것이기 때문에 그리고 두 구성요소[즉, 피봇 샤프트(18) 및 마이크로-조정 메커니즘(28)]가 하나의 구성요소[기부 플레이트(17)] 대신에 블록(12) 상에 설치될 것이기 때문에 인장기(10)의 설치 시간을 증가시킬 것이다.

본 명세서에 도시된 인장기(10)는 편심 장착된 피봇 암(18)을 포함한다. 마이크로-조정 메커니즘(28)은 본 명세서에 참고로 포함되는 미국 공보 2009/0011881에 개시된 것과 같은, 동심 피봇 샤프트를 구비한 인장기와 같은, 다른 유형의 인장기의 벨트 장력을 조정하기 위해 제공될 수 있는 것에 주목해야 할 것이다. 이러한 인장기는 일방향 클러치를 포함한다.

인장기(10)는 엔진 상에 설치될 수 있고, 설치된 후, 마이크로-조정 메커니즘을 사용하여 미세 조정될 수 있는 것에 주목해야 할 것이다. 그 결과, 인장기(10)는 체결구(14)가 완전히 조여지는 동안 어느 정도까지 조정될 수 있다. 이는 엔진이 작동하면서 연료를 연소시키는 동안 인장기(14)가 미세-조정될 수 있게 한다. 이는 인장기(10)가 가장 정확하게 조정될 수 있게 하는데, 왜냐하면 엔진을 작동시키고 연료를 연소시키는 것은 차량 내에 있을 때 인장기가 작동될 조건과 가장 근사하게 부합하기 때문이다. 엔진은 대안적으로 다른 방법에 의해, 예를 들어 전기 모터에 의한 또는 수동에 의한, 스파크 플러그의 제거 후 크랭크샤프트의 회전에 의해, 또는 스파크 플러그가 장착된 엔진의 회전에 의해 조정될 수 있는 것으로 이해해야 할 것이다.

또한, 인장기(10)는 기부 플레이트(17)를 엔진 상에 설치하기 전에 기부 플레이트(17) 상에 예비설치될 수 있는 것에 주목해야 할 것이다. 기부 플레이트는 이어서 적합한 로봇식 장치에 의해 엔진 상에 설치될 수 있고, 마이크로-조정 메커니즘(28)을 사용한 미세 조정이 또한 적합한 로봇식/자동화된 장치를 사용하여 수행될 수 있다. 그 결과, 인장기(10)를 장착하는 전체 공정이 자동화될 수 있다.

위의 설명이 본 발명의 복수의 실시예를 구성하지만, 첨부 특허청구범위의 올바른 의미로부터 벗어나지 않고서 본 발명에 다른 수정 및 변화가 가해질 수 있음을 인식할 수 있을 것이다.

Claims

벨트를 인장시키기 위한 벨트 인장기이며,
엔진의 엔진 블록에 대해 고정 장착가능한 피봇 샤프트;
자유 암 정지부 위치와 하중 정지부 위치 사이에서 인장기 암 축을 중심으로 선회하기 위해 피봇 샤프트에 회전가능하게 장착되는 인장기 암;
풀리 축을 중심으로 회전하도록 인장기 암에 회전가능하게 장착되는 풀리;
인장기 암을 자유 암 정지부 위치를 향해 편위시키도록 위치되고, 제1 단부 및 제2 단부를 구비하며, 제1 단부는 인장기 암과 맞물리는, 인장기 스프링; 및
인장기 스프링의 장력을 제어하기 위해 인장기 스프링의 제2 단부의 위치를 제어하도록 작동가능하게 연결되는 마이크로 조정 메커니즘을 포함하는 벨트 인장기.
제1항에 있어서, 자유 암 정지부 및 하중 정지부를 더 포함하고, 자유 암 정지부 및 하중 정지부는 각각 인장기 암의 자유 암 정지부 위치 및 하중 정지부 위치를 제어하며, 마이크로 조정 메커니즘은 인장기 암과 자유 암 정지부 위치 사이에서 그리고 인장기 암과 하중 정지부 위치 사이에서 이용가능한 각도 범위의 양을 제어하는 벨트 인장기.
제1항에 있어서, 마이크로 조정 메커니즘은 인장기 스프링의 제2 단부와 맞물리는 작동 부재를 포함하는 선형 액추에이터를 포함하는 벨트 인장기.
제3항에 있어서, 마이크로 조정 메커니즘은, 작동 부재에 작동가능하게 연결되고 전원에 연결가능한 형상 기억 합금 부재를 포함하고, 형상 기억 합금 부재는 형상 기억 합금 부재로의 전류에 기초하여 조정가능한 구성을 가지며, 형상 기억 합금 부재의 구성은 작동 부재의 위치를 제어하는 벨트 인장기.
제3항에 있어서, 작동 부재는, 제1 단부와, 피스톤을 제1 방향으로 가압시키기 위해 제1 선택가능 압력에서 유체를 수용하도록 제1 단부에 제1 유체 포트를 구비하는 유체 챔버 내에 위치되는 피스톤이고, 마이크로 조정 메커니즘은 작동 부재를 제1 방향에 반대인 제2 방향으로 편위시키기 위해 위치되는 피스톤 편위 부재를 더 포함하는 벨트 인장기.
제3항에 있어서, 작동 부재는, 제1 단부와, 제1 선택가능 압력에서 유체를 수용하도록 제1 단부에 제1 유체 포트를 구비하는 유체 챔버 내에 위치되는 피스톤이고, 유체 챔버는 제2 단부를 구비하고, 제2 선택가능 압력에서 유체를 수용하도록 제2 단부에 제2 유체 포트를 구비하고, 피스톤은 제1 및 제2 단부의 유체의 압력으로 인해 제1 위치와 제2 위치 사이에서 이동가능하고, 제1 및 제2 위치는 인장기 스프링의 제2 단부의 제1 및 제2 위치에 대응하는 벨트 인장기.
제6항에 있어서, 유체 챔버는 피스톤을 제3 위치를 향해 편위시키기 위한 편위 구조체를 더 포함하고, 제3 위치는 제1 위치와 제2 위치 사이에 있고 인장기 스프링의 제2 단부의 제3 위치에 대응하는 벨트 인장기.
제3항에 있어서, 선형 액추에이터는 전원에 연결가능한 솔레노이드인 벨트 인장기.
제3항에 있어서, 선형 액추에이터는 바이메탈 액추에이터인 벨트 인장기.
제1항에 있어서, 마이크로 조정 메커니즘은 인장기 스프링의 제2 단부와 맞물리는 작동 부재를 포함하는 회전 액추에이터를 포함하는 벨트 인장기.
제10항에 있어서, 회전 액추에이터는 작동 부재에 작동가능하게 연결되는 모터를 더 포함하고, 작동 부재는 캠이며, 모터의 회전은 캠의 회전을 유발시켜 인장기 스프링의 제2 단부를 이동시키는 벨트 인장기.
제1항에 있어서, 컨트롤러를 더 포함하며, 컨트롤러는 마이크로 조정 메커니즘에 작동가능하게 연결되고, 적어도 하나의 파라미터에 기초하여 스프링의 제2 단부의 위치를 조정하도록 구성되는 벨트 인장기.
제1항에 있어서, 적어도 하나의 파라미터는 엔진 블록의 온도를 포함하는 벨트 인장기.
제1항에 있어서, 적어도 하나의 파라미터는 벨트의 장력을 포함하는 벨트 인장기.
제1항에 있어서, 피봇 샤프트에 연결되는 기부 플레이트를 더 포함하고, 기부 플레이트는 엔진 블록에 대한 기부 플레이트의 회전 위치를 고정시키기 위해 엔진 블록 상의 기부 플레이트 로킹 구조체와 맞물림가능한 벨트 인장기.
제1항에 있어서, 마이크로 조정 메커니즘이 고장인 경우 인장기 스프링의 제2 단부가 지나쳐 움직이는 것을 방지하기 위해 선택된 위치에서 엔진 블록에 연결가능한 비상 안전용(fail-safe) 스프링 제한 구조체를 더 포함하는 벨트 인장기.
제3항에 있어서, 회전 액추에이터는 전원에 연결가능한 솔레노이드인 벨트 인장기.
제1항에 있어서, 인장기 암 축의 위치를 제어하도록 작동가능하게 연결되는 매크로-조정 메커니즘을 더 포함하는 벨트 인장기.
제18항에 있어서, 피봇 샤프트는, 피봇 샤프트 회전축을 따라 연장되고 피봇 샤프트 체결구를 통과시키도록 구성되는 체결구 개구를 구비하고, 피봇 샤프트는 인장기 암이 인장기 암 피봇축을 따른 회전을 위해 회전가능하게 장착되는 인장기 암 장착 표면을 구비하며, 인장기 암 피봇축 및 피봇 샤프트 회전축은 서로 이격되고, 체결구 개구의 위치 및 인장기 암 장착 표면의 위치는 매크로-조정 메커니즘에 포함되는 벨트 인장기.
제1항에 있어서, 마이크로 조정 메커니즘은 작동 부재 및 모터를 포함하고, 모터는 작동 부재의 적어도 3개의 위치에서 정지가능한 벨트 인장기.
제20항에 있어서, 모터는 웜에 작동가능하게 연결되고, 웜은 모터의 역 구동을 방지하기 위해 선택된 플라이트 프로파일(flight profile)을 가지며, 웜은 작동 부재에 작동가능하게 연결되는 벨트 인장기.
엔진 상의 벨트를 인장시키는 방법이며,
a) 피봇 샤프트, 자유 암 정지부 위치와 하중 정지부 위치 사이에서 인장기 암 축을 중심으로 선회하기 위해 피봇 샤프트에 회전가능하게 장착되는 인장기 암, 풀리 축을 중심으로 회전하도록 인장기 암에 회전가능하게 장착되는 풀리, 인장기 암을 자유 암 정지부 위치를 향해 편위시키도록 위치되는 인장기 스프링으로서, 인장기 암과 맞물리는 제1 단부 및 제2 단부를 구비하는 인장기 스프링을 포함하는 인장기를 제공하는 단계;
b) 인장기 암 축이 고정되도록 그리고 풀리가 벨트와 맞물리도록 인장기를 엔진의 엔진 블록에 장착하는 단계; 및
c) 인장기 암이 벨트와 맞물리게 하는 편위력을 조정하기 위해, 인장기 암 축을 고정되게 유지시킨 상태에서, 인장기 스프링의 제2 단부를 이동시키는 단계를 포함하는 벨트 인장 방법.
제22항에 있어서, 단계 c)는 엔진 블록의 온도를 결정하는 단계와, 엔진 블록의 온도에 기초하여 인장기 스프링의 제2 단부를 이동시키는 단계를 포함하는 벨트 인장 방법.
제22항에 있어서, 인장기는 인장기 스프링의 제2 단부의 위치를 제어하도록 작동가능하게 연결되는 마이크로 조정 메커니즘을 더 포함하고, 마이크로 조정 메커니즘은 인장기 스프링의 제2 단부와 맞물리는 작동 부재를 포함하는 액추에이터를 포함하는 벨트 인장 방법.
제24항에 있어서, 마이크로 조정 메커니즘에 작동가능하게 연결되는 컨트롤러를 더 포함하고, 상기 마이크로 조정 메커니즘을 통해 컨트롤러는 스프링의 제2 단부의 위치를 조정하도록 구성되는 벨트 인장 방법.
제25항에 있어서, 엔진에 연료를 추가하는 단계와, 연료를 연소시킴으로써 엔진을 시동시키고 엔진을 작동시키는 단계와, 엔진의 작동 중 단계 c)를 수행하는 단계를 더 포함하는 벨트 인장 방법.