KR20120068892A

KR20120068892A - 능동 제어형 텐셔너

Info

Publication number: KR20120068892A
Application number: KR1020127008299A
Authority: KR
Inventors: 펜튼 오셔
Original assignee: 보르그워너 인코퍼레이티드
Priority date: 2009-09-15
Filing date: 2010-09-08
Publication date: 2012-06-27
Also published as: JP2013504723A; EP2478228A2; EP2478228A4; WO2011034760A3; US20120202629A1; WO2011034760A2; CN102472300A

Abstract

엔진용 텐셔너 시스템은 적어도 하나의 종동 스프로킷, 적어도 하나의 구동 스프로킷, 체인, 및 체인에 장력을 주는 텐셔너를 포함한다. 유체가 텐셔너를 빠져나갈 수 있도록 하는 밸브에 의해 텐셔너의 댐핑을 능동 제어한다.

Description

능동 제어형 텐셔너{ACTIVE CONTROL TENSIONER}

관련 출원에 대한 참조

본 출원은 2009년 9월 15일자로 출원된 가출원 번호 제61/242,410호("능동 제어형 텐셔너")에 개시된 하나 이상의 발명을 주장한다. 35 USC §119(e)에 따라 미국 가출원의 이점을 이에 주장하며, 전술한 출원을 이에 참조로서 통합한다.

본 발명은 텐셔너 분야에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 능동 제어형 텐셔너에 관한 것이다.

종래 기술의 텐셔너는 체인 스트랜드의 장력에 기반하여 체인에 반응적으로 장력을 주며, 능동 제어되지 않는다.

밸브는 텐셔너 하우징 또는 몸체 내에 위치하거나, 또는 대안으로 텐셔너로부터 멀리 위치할 수 있다.

텐셔너는 선형 텐셔너 또는 회전 텐셔너일 수 있다. 텐셔너는 랙을 구비할 수 있다.

도 1은 체인과 함께 제1 실시형태의 능동 제어형 회전 텐셔너의 개략도를 도시한다.
도 2는 제1 위치를 향해 이동하는 제1 실시형태의 능동 제어형 회전 텐셔너의 개략도를 도시한다.
도 3은 제2 위치를 향해 이동하는 제1 실시형태의 능동 제어형 회전 텐셔너의 개략도를 도시한다.
도 4는 제3 위치를 향해 이동하는 제1 실시형태의 능동 제어형 회전 텐셔너의 개략도를 도시한다.
도 5는 몸체 내에 밸브를 구비하며 제1 위치를 향해 이동하는 제2 실시형태의 능동 제어형 선형 텐셔너의 개략도를 도시한다.
도 6은 몸체 내에 밸브를 구비하며 제2 위치를 향해 이동하는 제2 실시형태의 능동 제어형 선형 텐셔너의 개략도를 도시한다.
도 7은 몸체 내에 밸브를 구비하며 제3 위치를 향해 이동하는 제2 실시형태의 능동 제어형 선형 텐셔너의 개략도를 도시한다.
도 8은 몸체 내에 밸브를 구비하는 제3 실시형태의 능동 제어형 선형 텐셔너의 개략도를 도시한다.
도 9는 몸체 내에 밸브를 구비하는 제4 실시형태의 능동 제어형 선형 텐셔너의 개략도를 도시한다.
도 10은 몸체 내에 밸브를 구비하며 제1 위치를 향해 이동하는 제5 실시형태의 능동 제어형 선형 텐셔너의 개략도를 도시한다.
도 11은 몸체 내에 밸브를 구비하며 제2 위치를 향해 이동하는 제5 실시형태의 능동 제어형 선형 텐셔너의 개략도를 도시한다.
도 12는 몸체 내에 밸브를 구비하며 제3 위치를 향해 이동하는 제5 실시형태의 능동 제어형 선형 텐셔너의 개략도를 도시한다.

도 1 내지 도 4는 제1 실시형태의 능동 제어형 텐셔너(8)를 도시한다. 능동 제어형 텐셔너는 그 댐핑 특성을 수정하기 위해 유체 제한을 변경하는 능동 제어형 텐셔너이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 회전 텐셔너(8)는, 구동 스프로킷(4), 적어도 하나의 종동 스프로킷(2, 3), 및 동력 전달 체인(5) 또는 벨트를 구비한 엔진 타이밍 시스템에서 사용될 수 있다. 회전 텐셔너(8)는 그 댐핑의 능동 제어를 위해 밸브(28)에 결합된다. 도시된 실시예에서, 동력 전달 체인(5)의 양 스트랜드에 블레이드 슈(6, 7)가 구비된다.

회전 텐셔너(8)는 전체적으로 체인(5)의 두 스트랜드 사이에서 종동 스프로킷들 사이로 연장되는 중심선(C)에 대해 센터링된다. 회전 텐셔너(8)는 블레이드 슈들(6, 7)과 연결된다.

구동 스프로킷(4)과 종동 스프로킷(2, 3)과 블레이드 슈(6, 7)와 전달 체인(5)의 대안적인 구성, 스프로킷(2, 3, 4)과 블레이드 슈(6, 7)와 체인(5)에 대한 회전 텐셔너(8)의 배치, 및 회전 텐셔너(8)를 블레이드 슈(6, 7)에 부착하는 방법은 도 1에 도시된 구성 또는 수단에 제한되지 않는다.

중앙 피봇점을 중심으로 회전 가능한 베인들(11, 12, 13, 14)을 구비한 회전체(9)가 회전 텐셔너의 텐셔너 하우징(10) 내에 고정된다. 일 실시형태에서, 텐셔너 하우징(10)은 베인(11)을 수용하는 적어도 하나의 챔버(15)를 정의한다. 적어도 하나의 챔버는 유압 라인(22)을 통해 오일 펌프(20)와 유체 연통되며, 유압 라인(26)을 통해 밸브(28)와 유체 연통된다. 토션 스프링(미도시)이 텐셔너 하우징(10)과 회전체(9) 사이에 구비되어, 유압 라인(22)을 향한 유체를 제한하는 위치로 회전체를 편향시킬 수 있다.

대안적인 실시형태에서, 텐셔너 하우징(10)은 두 유형의 챔버(15, 16)를 정의한다. 도면에는 총 4개의 챔버 구성이 도시되었지만, 당해 기술분야의 숙련자들은 임의의 개수의 챔버를 이용할 수 있다. 제1 챔버(15) 세트는 베인들(11, 12)을 수용한다. 제2 챔버(16) 세트는 베인들(13, 14)을 수용한다. 베인들(11, 12)을 수용한 제1 챔버(15) 세트는 각각 유압 라인들(22, 24)을 통해 오일 펌프(20)와 유체 연통되며 유압 라인들(22, 26)을 통해 밸브(28)와 유체 연통된다. 대기를 향한 유로(17)가 챔버(15) 내에 구비되어, 모든 공기, 증기, 또는 누유가 빠져나갈 수 있으며, 회전 텐셔너의 폐쇄(lock-up)를 방지한다. 유로(17)는 일반적으로 오일을 배출하지 않는다. 제2 챔버(16) 세트에서는 베인들(13, 14)이 스프링(19)에 의해 작동된다. 대안으로, 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 토션 스프링(미도시)이 텐셔너 하우징(10)과 회전체(9) 사이에 구비되어, 스프링(19) 대신 제2 챔버(16) 세트에서 회전체를 편향시킬 수 있다. 챔버(16)는 유로(18)를 통해 대기에 개방되어, 챔버(16)에 들어올 수 있는 모든 공기 또는 오일이 빠져나갈 수 있도록 한다.

바람직하게, 압력완화 밸브(25)가 유압 라인(26) 내에 구비되며, "팝오프(pop off)" 압력, 즉 오일 펌프 시스템의 압력보다 큰, 밸브 시트로부터 볼을 상승시키는 압력을 가지고, 그에 따라 오일 펌프(20)의 누출이 오일 저장조(44)로 직접 흐르는 것을 방지한다. 압력완화 밸브(21)가 또한 바람직하게 오일 펌프(20)와 챔버(15)들 사이의 유압 라인(24)에 구비되어, 오일 펌프(20)로의 모든 역류의 발생을 방지한다.

회전 텐셔너(8)와 유체 연통된 밸브(28)는 스풀(37)을 미끄럼 가능하게 수용하는 보어(33)를 가진 밸브 하우징(32)을 포함한다. 스풀은 적어도 2개의 원통형 랜드(37a, 37b)를 구비하되, 이들은 밸브 하우징(32) 내에 알맞게 끼워맞춤되며, 적어도 하나의 라인(바람직하게는 2개의 라인(38, 39)이 사용됨)을 향한 엔진 오일 유동을 선택적으로 차단할 수 있다. 유압 라인은 바람직하게 유동 제한기를 구비한다. 2개의 유압 라인을 도시하였지만, 단지 하나의 유압 라인 또는 다수의 유압 라인을 사용할 수 있고, 라인당 다수의 유동 제한기를 사용할 수 있다. 밸브(28)는 회전 텐셔너(8)로부터 멀리 위치하거나, 또는 대안으로 회전 텐셔너(8)의 회전체(9) 내에 구비될 수 있다.

밸브 하우징 내의 스풀(37)의 위치는 별개의 두 대향력 세트에 의해 영향을 받는다. 스프링(34)은 랜드(37b)의 단부에 작용하여, 도 2 내지 도 4에 도시된 배향에서 좌측으로 스풀(37)을 탄성 가압한다. 제2 스프링(35)이 랜드(37a) 에 작용하여, 도 2 내지 도 4에 도시된 배향에서 우측으로 스풀(37)을 탄성 가압한다. 랜드(37a)는 바람직하게 액츄에이터(29)에 대한 역류를 방지할 정도로 충분히 큰 직경을 가진다. 스풀 연장부(36)가 스풀 랜드(37a)의 단부에 구비되며 액츄에이터(29)와 접촉된다.

액츄에이터(29), 바람직하게 가변력 솔레노이드의 힘이 스풀 랜드(37a)의 단부에 가해지며, 전자엔진 제어부(ECU, 41)의 제어 신호에 응답하여 바람직하게 펄스폭 변조(PWM)형 제어기(42)의 압력 제어 신호에 의해 제어된다. ECU(41)는 기존의 엔진 센서(40)들로부터 데이터를 포함한 입력 신호를 수신한다. 입력 신호는 다양한 엔진 제어 파라미터에 기반할 수 있으며, 바람직하게 오일 온도, 오일 압력, 냉각수 온도, 페이저 각도, 스로틀 위치, 구동 모드/구동 기어, 주변 온도, 시스템 상의 경과 시간(number of hours), 엔진 회전수(RPM), 및/또는 기타 엔진 파라미터를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. ECU(41) 내에 바람직하게 텐셔너 맵(46)이 있고, 상기 텐셔너 맵은 바람직하게 특정의 엔진 모델에 요구되는 함수에 기반한 사전보정된 행렬(pre-calibrated matrix)을 포함한다. ECU(41)는 텐셔너 맵(46) 및 입력 신호에 기반하여 제어기(42)에 밸브(28)의 위치를 조절하기 위한 신호를 전송한다.

도 2를 참조하면, 스풀 랜드(37a)에 가해진 액츄에이터(29)의 힘이 증가함에 따라, 스풀 랜드(37a)에 가해진 액츄에이터(29) 및 스프링(35)의 힘이 스풀(37) 반대편의 스프링(34)의 힘과 동일하거나 균형을 이룰 때까지, 스풀(37)이 액츄에이터(29) 및 스프링(35)의 힘에 의해 제1 위치를 향해 훨씬 우측으로 가압된다. 스풀이 이러한 제1 위치인 경우, 제2 랜드(37b)는 오일 저장조(44)를 향한 라인들(38, 39)을 차단 해제하고, 그로 인해 유압 라인(26)의 압력이 압력완화 밸브(25)의 팝오프 압력을 극복할 정도로 크다고 가정할 때, 오일이 챔버(15)들로부터 밸브(28)를 통해 라인들(38, 39) 중 적어도 하나의 라인을 거쳐 오일 저장조(44) 또는 섬프로 흐를 수 있도록 한다.

회전 텐셔너(8)의 댐핑량은 오일 저장조(44) 또는 섬프 및 챔버(15)들에 개방되는 라인들(38, 39)의 개수에 따라 좌우되며, 밸브(28)와 오일 저장조(44) 또는 섬프 사이의 2개 이상의 라인(38, 39)이 오일 저장조(44) 또는 섬프로 배출할 수 있을 때 점점 더 유연하게 될 수 있다. 유체가 챔버(15)들을 빠져나갈 때, 회전 텐셔너(8)에 의한 체인(5)의 댐핑은 더 유연하게 되고, 그 최대 한계에서 챔버(15)들로부터의 유체 유동이 완전히 제한되거나 또는 챔버(15)들로부터의 유체 유동에 대한 저항이 실질적으로 없어진다.

텐셔너의 실제 범위 내에서, 텐셔너는 더 많이 누출할수록 더 유연하고, 펌핑에 더 많은 에너지가 소모되며, 더 효과적인 댐핑이 이루어진다. 텐셔너는 더 적게 누출할수록 덜 유연하고, 펌핑에 더 적은 에너지가 소모되며, 덜 효과적인 댐핑이 이루어진다.

유체가 라인들(38, 39)을 통해 오일 저장조(44)로 빠져나갈 때, 베인들(13, 14)에 가해진 스프링의 힘 외에 챔버(15)들로부터의 오일 유량의 변화로 인해 감소된 챔버(15)들의 오일 압력이 블레이드 슈들(6, 7)을 통해 체인으로부터 인가되는 토크와 반응하여 체인(5)의 움직임을 약하게 한다.

도 3을 참조하면, 스풀 랜드(37a)에 가해진 액츄에이터(29)의 힘이 감소하는 경우, 스풀 랜드(37b)에 가해진 스프링(34)의 힘은 스풀(37)에 가해진 액츄에이터(29)의 힘 및 스프링(35)의 힘을 극복하고, 스풀(37)을 훨씬 좌측으로 가압한다. 제2 위치에서는 스풀 랜드(37b)가 밸브를 향한 라인들(38, 39)을 차단하여, 유체가 라인들(38, 39)을 통해 전혀 빠져나가지 못한다.

챔버(15)들로부터의 유체 유동이 제한되기 때문에, 블레이드 슈들(6, 7) 에 가해진 체인 힘은 낮은 체인 장력을 가짐에 따라, 텐셔너(8)는 공급 압력 및 스프링 힘 아래서 회전할 수 있다. 체인 장력이 증가함에 따라, 챔버(15)들로부터의 외향 유동이 제한된다. 높은 장력 및 낮은 장력 사이의 체인 장력 순환의 결과로, 텐셔너 몸체가 적소에 래칫(펌핑)될 수 있다.

도 4는 스풀 랜드(37b)에 가해진 스프링(34)의 힘이 스풀(37)에 가해진 액츄에이터(29)의 힘과 동일한 제3 위치의 스풀(37)을 도시한다. 이 위치에서, 스풀 랜드(37b)는 바람직하게 적어도 하나의 유압 라인(39)을 차단하고, 다른 적어도 하나의 유압 라인(38)은 챔버(15)들 및 오일 저장조(44) 사이에서 개방된다. 이 위치에서는 체인이 부분적으로 댐핑된다. 스풀 밸브는 그 양측의 힘이 동일하거나 균형을 이룬 경우 다수의 위치에서 멈출 수 있음을 주목해야 한다.

상기 실시형태에서, 액츄에이터(29)는 대안으로 온/오프 솔레노이드, 푸시/풀 솔레노이드, 개방 프레임 또는 폐쇄 프레임, 펄스폭 변조 솔레노이드, 가변력 구동식 솔레노이드, DC 서보, 서보, 스텝 모터, 또는 다른 모든 기계, 전기, 공압, 유압 또는 진공 액츄에이터, 또는 이들의 임의의 조합일 수 있다.

4개의 챔버를 도시하였지만, 임의의 개수의 챔버를 사용할 수 있다. 밸브와 오일 저장조 또는 섬프 사이에 2개의 라인을 도시하였지만, 본 발명의 범주 내에서 하나의 라인만 구비하거나 추가적인 라인들을 구비할 수 있다.

대안으로, 라인들(38, 39)은 오일 저장조(44)와 직접 유체 연통되는 대신 라인(24)과 직접 유체 연통될 수 있다.

다른 실시형태에서, 압력완화 밸브는 라인(26)에 구비되지 않을 수 있다.

다른 실시형태에서, 밸브(28)는 텐셔너 몸체(9) 또는 텐셔너 하우징(10) 내에 위치할 수 있다.

액츄에이터(29)에 의해 가변 제어되는 다수의 위치를 가진 밸브(28)를 사용함으로써, 텐셔너(8)의 댐핑은 더 유연하게 되거나(더 많은 누출 및 더 많은 댐핑) 덜 유연하게 되도록(더 적은 누출 및 덜 효과적인 댐핑) 가변되거나, 또는 시스템의 장력 요구를 만족시키며 텐셔너(8)의 댐핑을 능동 제어 또는 가변하는 데에 필요한 그 사이의 임의의 지점으로 가변될 수 있다.

도 5 내지 도 7은 텐셔너 몸체(61) 내에 밸브(77)를 구비한 능동 제어형 선형 텐셔너(60)의 개략도를 도시한다. 텐셔너 몸체(61)는 개방 단부(80a)와 제2 단부(80b)를 가진 보어(80)를 포함한다. 중공 피스톤(62)이 보어(80) 내에 미끄럼 가능하게 수용된다. 일 실시형태에서, 중공 피스톤(62)은 그 상부에 배기구(63)가 관통 형성된다. 피스톤(62)은, 적어도 하나의 종동 스프로킷 및 적어도 하나의 구동 스프로킷(미도시)을 포함하는 엔진용 텐셔너 시스템에서 벨트 또는 체인에 인접한 가이드, 블레이드 슈, 또는 아암과 접촉한다.

압력 챔버(82)가 피스톤(62)과 텐셔너 몸체(61)의 보어(80) 사이에 형성된다. 압력 챔버(82) 내에 피스톤 편향 스프링(biasing spring, 65)이 있고, 보어(80)의 제2 단부(80b)에 체크밸브 조립체(67)가 있다. 보어(80)의 제2 단부(80b)와 오일 저장조(78) 사이의 유입 라인(68)을 통해 오일이 오일 펌프(79) 및 오일 저장조(78)로부터 보어(80)의 제2 단부(80b)로 공급된다. 체크밸브 조립체(67)는 압력 챔버(82)로부터 텐셔너 저장조(78)로의 유체 역류를 방지한다.

밸브(77)가 텐셔너 몸체(61) 내에 있고, 상기 밸브는 라인(74)을 통해 압력 챔버(82)와 유체 연통된 상태로 액츄에이터(69)에 의해 제어된다. 압력완화 밸브(83)가 바람직하게 라인(74)에 구비되어, 유체가 오일 펌프(79)로부터 오일 저장조(73)로 직접 흐르는 것을 방지한다. 스풀(71)이 텐셔너 몸체(61)의 보어(64) 내에 미끄럼 가능하게 수용된다. 스풀은 적어도 2개의 원통형 랜드(71a, 71b)를 구비하되, 이들은 텐셔너 몸체(61)의 보어(64) 내에 알맞게 끼워맞춤되며, 적어도 하나의 유압 라인(바람직하게는 적어도 2개의 유압 라인(72, 75)이 사용됨)를 향한 엔진 오일 유동을 선택적으로 차단할 수 있다. 유압 라인들(72, 75)은 바람직하게 유동 제한된다. 단지 2개의 유압 라인을 도시하였지만, 하나의 유압 라인 또는 다수의 유압 라인을 사용할 수 있고, 라인당 다수의 유동 제한기를 사용할 수 있다. 다른 실시형태에서, 밸브(77)는 텐셔너(60)의 텐셔너 몸체(61)로부터 멀리 위치할 수 있다.

밸브 몸체(61) 내의 스풀(71)의 위치는 별개의 두 대향력 세트에 의해 영향을 받는다. 스프링(66)은 랜드(71a)의 단부에 작용하여, 도 5 내지 도 7에 도시된 배향에서 우측으로 스풀(71)을 탄성 가압한다. 제2 스프링(70)이 액츄에이터(69)에 작용하며, 상기 액츄에이터는 스풀 랜드(71b)에 작용하여, 도 5 내지 도 7에 도시된 배향에서 좌측으로 스풀(71)을 탄성 가압한다. 액츄에이터(69)는 스풀 랜드(71b)와 접촉한다. 랜드(71b)는 액츄에이터(69)에 대한 역류를 방지하기 위해 라인들(72, 75)을 차단하도록 연장될 수 있다. 스풀(71)과 액츄에이터(69) 사이의 보어(64) 내에 또는 액츄에이터(69)에 인접한 몸체(61) 내에 추가적인 유로를 마련할 수 있다. 대안으로, 액츄에이터(69) 외에도, 별개의 장착부에 부착된 스프링이 스풀 랜드(71b)에 작용할 수 있다.

도 5를 참조하면, 액츄에이터(69) 및 스프링(70)으로부터 스풀(71)에 가해진 힘이 감소하여 스프링(66)의 힘보다 작아짐에 따라, 스풀 랜드(71b)에 가해진 액츄에이터(69)의 힘이 스풀 랜드(71a)에 가해진 스프링(66)의 힘과 동일하거나 균형을 이룰 때까지, 스풀(71)이 스프링(66)의 힘에 의해 제1 위치를 향해 훨씬 우측으로 가압된다. 스풀(71)이 이러한 제1 위치인 경우, 유압 라인들(72, 75)이 차단 해제되고, 그로 인해 오일이 압력 챔버(82)로부터 라인들(72, 75) 중 적어도 하나의 라인을 거쳐 오일 저장조(73) 또는 다시 저장조(78)로 흐를 수 있도록 한다. 대안으로, 시스템은 유압 라인들(72, 75)을 차단하기 위해 스프링 편향될 수 있다.

선형 텐셔너(60)의 댐핑량은 오일 저장조(73) 및 압력 챔버(82)에 개방되는 라인들(72, 75)의 개수에 따라 좌우되며, 밸브(77)와 오일 저장조(73) 사이의 2개 이상의 라인(72, 75)이 오일 저장조(73)로 배출할 수 있을 때 점점 더 유연하게 될 수 있다. 유체가 압력 챔버(82)를 빠져나갈 때, 선형 텐셔너(60)에 의한 체인의 댐핑은 더 유연하게 되고, 그 최대 한계에서 압력 챔버로부터의 유체 유동이 완전히 제한되거나 또는 압력 챔버로부터의 유체 유동에 대한 저항이 실질적으로 없어진다.

유체가 라인들(72, 75)을 통해 오일 저장조(73)로 빠져나갈 때, 피스톤(62)에 가해진 스프링의 힘 외에 압력 챔버(82)로부터의 오일 유량의 변화로 인해 감소된 압력 챔버(82)의 오일 압력이 피스톤(62) 및 아암 및/또는 가이드를 통해 체인으로부터 간접적으로 또는 직접적으로 인가되는 하중과 반응하여 체인(5)의 움직임을 약하게 한다.

도 6을 참조하면, 액츄에이터(69) 및 스프링(70)으로부터 스풀(71)에 가해진 힘이 증가하여 스프링(66)의 힘보다 커짐에 따라, 스풀 랜드(71b)에 가해진 액츄에이터(69)의 힘이 스풀 랜드(71a)에 가해진 스프링(66)의 힘과 동일하거나 균형을 이룰 때까지, 스풀(71)이 액츄에이터(69) 및 스프링(70)의 힘에 의해 제2 위치를 향해 훨씬 좌측으로 가압된다. 스풀(71)이 이러한 제2 위치인 경우, 제2 랜드(71b)가 오일 저장조(73)를 향한 라인들(72, 75)을 차단한다. 스풀(71)과 액츄에이터(69) 사이의 보어(64) 내에 또는 액츄에이터(69)에 인접한 몸체(61) 내에 추가적인 유로를 마련할 수 있다. 대안으로, 액츄에이터(69) 외에도, 별개의 장착부에 부착된 스프링이 스풀 랜드(71b)에 작용할 수 있다.

압력 챔버(82)로부터의 유체 유동이 제한될 때, 선형 텐셔너는 매우 제한된 양의 오일만이 빠져나갈 수 있기 때문에 최소 댐핑 상태이다. 텐셔너의 강성은 텐셔너 몸체(61)로부터 중공 피스톤(62)을 편향시키는 텐셔너 편향 스프링(65)의 스프링 속도에 기반한다. 텐셔너의 댐핑은 엔진 파라미터에 기반하여 액츄에이터(69) 및 밸브(77)에 의해 제어되는 압력 챔버(82)로부터의 오일의 허용 유체 유량에 기반한다. 엔진 파라미터는 오일 온도, 오일 압력, 냉각수 온도, 페이저 각도, 스로틀 위치, 구동 모드/구동 기어, 주변 온도, 능동 실린더의 개수, 시스템 상의 경과 시간, 엔진 회전수(RPM), 및/또는 기타 엔진 파라미터를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.

도 7은 스풀 랜드(71a)에 가해진 스프링(66)의 힘이 스풀(71)에 가해진 스프링(70) 및 액츄에이터(69)의 힘과 동일한 제3 위치의 스풀(71)을 도시한다. 이 위치에서, 스풀 랜드(71b)는 바람직하게 적어도 하나의 유압 라인(75)을 차단하고, 다른 적어도 하나의 유압 라인(72)은 압력 챔버(82) 및 오일 저장조(73) 사이에서 개방된다. 이 위치에서는 체인이 부분적으로 댐핑된다.

상기 실시형태에서, 액츄에이터(69)는 대안으로 펄스폭 변조 솔레노이드, 가변력 구동식 솔레노이드, 온/오프 솔레노이드, 푸시/풀 솔레노이드, 개방 프레임 또는 폐쇄 프레임, DC 서보, 스텝 모터, 또는 다른 모든 기계, 전기, 공압, 유압 또는 진공 액츄에이터, 또는 이들의 임의의 조합일 수 있다.

밸브가 텐셔너 몸체(61) 내에 존재하는 것으로 도시하였지만, 당해 기술분야의 숙련자들은 밸브(77)가 대안으로 텐셔너 몸체(61)로부터 멀리 위치할 수 있음을 이해할 것이다.

일 실시형태에서, 액츄에이터(69)의 힘은 가변력 솔레노이드의 힘일 수 있고, 이는 스풀 랜드(71b)의 단부에 가해지며, 전자엔진 제어부(ECU)의 제어 신호에 응답하여 바람직하게 펄스폭 변조(PWM)형 제어기(미도시)의 압력 제어 신호에 의해 제어된다. ECU는 기존의 엔진 센서들로부터 데이터를 포함한 입력 신호를 수신한다. 입력 신호는 다양한 엔진 제어 파라미터에 기반할 수 있으며, 바람직하게 오일 온도, 오일 압력, 냉각수 온도, 페이저 각도, 스로틀 위치, 구동 모드/구동 기어, 주변 온도, 시스템 상의 경과 시간, 엔진 회전수(RPM), 및/또는 기타 엔진 파라미터를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. ECU 내에 바람직하게 텐셔너 맵이 있고, 상기 텐셔너 맵은 바람직하게 특정의 엔진 모델에 요구되는 함수에 기반한 사전보정된 행렬을 포함한다. ECU는 텐셔너 맵 및 입력 신호에 기반하여 제어기에 밸브(77)의 위치를 조절하기 위한 신호를 전송한다.

도 8은 도 5 내지 도 7에 도시된 텐셔너와 유사한 능동 제어형 선형 텐셔너(60)의 개략도를 도시하되, 텐셔너 몸체(61) 내에 밸브(77) 대신 3방향 밸브(87)가 구비된다. 텐셔너 몸체(61)는 개방 단부(80a)와 제2 단부(80b)를 가진 보어(80)를 포함한다. 중공 피스톤(62)이 보어(80) 내에 미끄럼 가능하게 수용된다. 피스톤(62)은, 적어도 하나의 종동 스프로킷 및 적어도 하나의 구동 스프로킷(미도시)을 포함하는 엔진용 텐셔너 시스템에서 벨트 또는 체인에 인접한 가이드, 블레이드 슈, 또는 아암과 접촉한다. 일 실시형태에서, 중공 피스톤(62)은 그 상부에 배기구(63)가 관통 형성된다.

압력 챔버(82)가 피스톤(62)과 텐셔너 몸체(61)의 보어(80) 사이에 형성된다. 압력 챔버(82) 내에 피스톤 편향 스프링(65)이 있고, 보어(80)의 제2 단부(80b)에 체크밸브 조립체(67)가 있다. 보어(80)의 제2 단부(80b)와 오일 저장조(78) 사이의 유입 라인(68)을 통해 오일이 오일 펌프(79) 및 오일 저장조(78)로부터 보어(80)의 제2 단부(80b)로 공급된다. 체크밸브 조립체(67)는 압력 챔버(82)로부터 텐셔너 저장조(78)로의 유체 역류를 방지한다.

3방향 밸브(87)는 텐셔너 몸체(61)의 보어(64) 내에 미끄럼 가능하게 수용되는 스풀(88)을 구비한다. 스풀(88)은 적어도 3개의 원통형 랜드(88a, 88b, 88c)를 구비하되, 이들은 텐셔너 몸체(61)의 보어(64) 내에 알맞게 끼워맞춤되며, 적어도 하나의 유압 라인(바람직하게는 2개의 유압 라인(72, 75)이 구비되며 유동 제한됨)을 향한 엔진 오일 유동을 선택적으로 차단할 수 있다. 단지 2개의 유압 라인을 도시하였지만, 하나의 유압 라인 또는 다수의 유압 라인을 사용할 수 있고, 라인당 다수의 유동 제한기를 사용할 수 있다. 대안적인 실시형태에서, 밸브(87)는 텐셔너(60)의 텐셔너 몸체(61)로부터 멀리 위치할 수 있다. 다른 대안적인 실시형태에서, 유압 라인들(72, 75)은 오일 저장조(78)와 유체 연통될 수 있다. 대안으로, 시스템은 유압 라인들(72, 75)을 차단하기 위해 스프링 편향될 수 있다.

텐셔너 몸체(61) 내의 스풀(88)의 위치는 별개의 두 대향력 세트에 의해 영향을 받는다. 스프링(66)은 랜드(88a)의 단부에 작용하여, 도 8에 도시된 배향에서 우측으로 스풀(88)을 탄성 가압한다. 제2 스프링(70)이 액츄에이터(69)에 작용하며, 상기 액츄에이터는 스풀 랜드(88c)에 작용하여, 도 8에 도시된 배향에서 좌측으로 스풀(88)을 탄성 가압한다. 액츄에이터(69)는 스풀 랜드(88c)와 접촉한다. 랜드(88c)는 액츄에이터(69)에 대한 역류를 방지하기 위해 라인들(72, 75)을 차단하도록 연장될 수 있다. 스풀(88)과 액츄에이터(69) 사이의 보어(64) 내에 또는 액츄에이터(69)에 인접한 몸체(61) 내에 추가적인 유동 제한기를 마련할 수 있다. 대안으로, 액츄에이터(69) 외에도, 별개의 장착부에 부착된 스프링이 스풀 랜드(88c)에 작용할 수 있다.

텐셔너 몸체(61)의 보어(80)와 피스톤(62) 사이에 형성된 압력 챔버(82) 내의 유체 압력 및 밸브(87)의 위치에 따라, 유체는 압력 챔버(82)로부터 유압 라인(74)을 통해 밸브(87)로 빠져나가고, 적어도 하나의 유압 라인(72, 75)을 통해 오일 저장조(73) 또는 다시 저장조(78)로 빠져나갈 수 있다. 밸브(87)는 액츄에이터(69)에 의해 구동된다.

액츄에이터(69)는 텐셔너 몸체(61) 내에서 3방향 밸브(87)를 이동시켜, 유체가 압력 챔버(82)로부터 제거되어 텐셔너의 댐핑이 더 유연하도록 능동 조절하거나, 또는 압력 챔버(82)의 유체 압력이 가변 등급(varying degrees)으로 형성될 수 있도록 한다.

밸브(87)의 스풀의 단부에 가해진 액츄에이터(69)의 힘이 스풀의 반대편 단부에 가해진 힘보다 큰 경우, 스풀 랜드(88c)에 가해진 액츄에이터(69)의 힘이 스풀 랜드(88a)에 가해진 스프링(66)의 힘과 동일하거나 균형을 이룰 때까지 스풀이 이동되고, 밸브(87)와 오일 저장조(73) 사이의 적어도 하나의 라인(72, 75)이 개방되며, 유체가 압력 챔버(82)로부터 배출되어 선형 텐셔너의 댐핑이 더 유연하게 된다. 선형 텐셔너의 댐핑은 유동이 일 라인(72)에서 제2 라인(75)으로(또는 그 역으로) 방향이 바뀜에 따라 점점 더 유연하게 될 수 있다. 아울러, 밸브(87)의 스풀 랜드(88c)에 가해진 액츄에이터(69)의 힘이 스풀 랜드(88a)에 가해진 스프링(66)의 힘보다 작거나 스풀 랜드(88a)에 가해진 스프링(66)의 힘보다 큰 경우, 라인들(72, 75) 중 적어도 하나의 라인이 저장조(73) 및/또는 대안으로 오일 저장조(78)에 개방된다.

밸브(87)의 스풀 랜드(88c)에 가해진 액츄에이터(69)의 힘이 스풀 랜드(88a)에 가해진 스프링(66)의 힘과 동일한 경우, 스풀 랜드(88b)는 바람직하게 라인(74)을 차단하며, 유체가 라인들(72, 75)을 거쳐 저장조(73) 또는 다시 저장조(78)로 빠져나가는 것을 방지한다. 라인들(72, 75)이 스풀 랜드(88b)에 의해 차단될 때, 선형 텐셔너의 댐핑은 매우 제한된 양의 오일만이 빠져나갈 수 있기 때문에 최소가 된다. 텐셔너의 강성은 텐셔너 몸체(61)로부터 중공 피스톤(62)을 편향시키는 텐셔너 편향 스프링(65)의 스프링 속도에 기반한다. 텐셔너의 댐핑은 엔진 파라미터에 기반하여 액츄에이터(69) 및 밸브(87)에 의해 제어되는 압력 챔버(82)로부터의 오일의 허용 유체 유량에 기반한다. 엔진 파라미터는 오일 온도, 오일 압력, 냉각수 온도, 페이저 각도, 스로틀 위치, 구동 모드/구동 기어, 주변 온도, 능동 실린더의 개수, 시스템 상의 경과 시간, 엔진 회전수(RPM), 및/또는 기타 엔진 파라미터를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.

일 실시형태에서, 액츄에이터(69)의 힘은 가변력 솔레노이드의 힘일 수 있고, 이는 스풀 랜드(88c)의 단부에 가해지며, 전자엔진 제어부(ECU)의 제어 신호에 응답하여 바람직하게 펄스폭 변조(PWM)형 제어기(미도시)의 압력 제어 신호에 의해 제어된다. ECU는 기존의 엔진 센서들로부터 데이터를 포함한 입력 신호를 수신한다. 입력 신호는 다양한 엔진 제어 파라미터에 기반할 수 있으며, 바람직하게 오일 온도, 오일 압력, 냉각수 온도, 페이저 각도, 스로틀 위치, 구동 모드/구동 기어, 주변 온도, 시스템 상의 경과 시간, 엔진 회전수(RPM), 및/또는 기타 엔진 파라미터를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. ECU 내에 바람직하게 텐셔너 맵이 있고, 상기 텐셔너 맵은 바람직하게 특정의 엔진 모델에 요구되는 함수에 기반한 사전보정된 행렬을 포함한다. ECU는 텐셔너 맵 및 입력 신호에 기반하여 제어기에 밸브(87)의 위치를 조절하기 위한 신호를 전송한다.

도 9는 도 5 내지 도 7에 도시된 텐셔너와 유사한 능동 제어형 선형 텐셔너(60)의 개략도를 도시하되, 텐셔너 몸체(61) 내에 밸브(77) 대신 서보 구동식 밸브(93)가 구비된다. 텐셔너 몸체(61)는 개방 단부(80a)와 제2 단부(80b)를 가진 보어(80)를 포함한다. 중공 피스톤(62)이 보어(80) 내에 미끄럼 가능하게 수용된다. 피스톤(62)은, 적어도 하나의 종동 스프로킷 및 적어도 하나의 구동 스프로킷(미도시)을 포함하는 엔진용 텐셔너 시스템에서 벨트 또는 체인에 인접한 가이드, 블레이드 슈, 또는 아암과 접촉한다. 일 실시형태에서, 중공 피스톤(62)은 그 상부에 배기구(63)가 관통 형성된다.

서보 밸브(93)는 텐셔너 몸체(61)의 보어(64) 내에 미끄럼 가능하게 수용되는 스풀(94)을 구비한다. 스풀(94)은 적어도 2개의 원통형 랜드(94a, 94b)를 구비하되, 이들은 텐셔너 몸체(61)의 보어(64) 내에 알맞게 끼워맞춤되며, 적어도 하나의 유압 라인(72)을 향한 엔진 오일 유동을 선택적으로 차단할 수 있다. 유압 라인(72)은 유동 제한되지 않는데, 이는 필요한 경우 서보 구동식 밸브(93)가 유동 제한을 제어하고 변경할 것이기 때문이다. 서보(95)는 전기식, 부분 전자식, 유압식, 공압식, 또는 자기식일 수 있다. 단지 한 개의 유압 라인을 도시하였지만, 추가적인 유압 라인들을 사용할 수 있다. 다른 실시형태에서, 밸브(93)는 텐셔너(60)의 텐셔너 몸체(61)로부터 멀리 위치할 수 있다. 대안으로, 시스템은 유압 라인(72)을 차단하기 위해 스프링 편향될 수 있다.

텐셔너 몸체(61) 내의 스풀(94)의 위치는 별개의 두 대향력 세트에 의해 영향을 받는다. 스프링(66)은 랜드(94a)의 단부에 작용하여, 도 9에 도시된 배향에서 우측으로 스풀(94)을 탄성 가압한다. 제2 스프링(70)이 액츄에이터(95)에 작용하며, 상기 액츄에이터는 랜드(94b)에 작용하여, 도 9에 도시된 배향에서 좌측으로 스풀(94)을 탄성 가압한다. 서보 액츄에이터(95)는 스풀 랜드(94b)와 접촉한다. 랜드(94b)는 액츄에이터(95)에 대한 역류를 방지하기 위해 라인(72)을 차단하도록 연장될 수 있다. 스풀(94)과 액츄에이터(95) 사이의 보어(64) 내에 또는 액츄에이터(95)에 인접한 몸체(61) 내에 추가적인 유로를 마련할 수 있다. 대안으로, 액츄에이터(95) 외에도, 별개의 장착부에 부착된 스프링이 스풀 랜드(94b)에 작용할 수 있다.

텐셔너 몸체(61)의 보어(80)와 피스톤(62) 사이에 형성된 압력 챔버(82) 내의 유체 압력 및 밸브(93)의 위치에 따라, 유체는 압력 챔버(82)로부터 유압 라인(74)을 통해 밸브(93)로 빠져나가고, 유압 라인(72)을 거쳐 오일 저장조(73)로 빠져나갈 수 있다. 대안적인 실시형태에서, 유압 라인(72)은 오일 저장조(78)와 유체 연통될 것이다.

서보(95)는 텐셔너 몸체(61) 내에서 밸브(93)를 이동시켜, 유체가 압력 챔버(82)로부터 제거되어 텐셔너의 댐핑이 더 유연하도록 능동 조절하거나, 또는 압력 챔버(82)의 유체 압력이 가변 등급으로 형성될 수 있도록 한다. 스풀 랜드(94b)에 가해진 서보(95) 및 스프링(70)의 힘이 스풀 랜드(94a)에 가해진 스프링(66)의 힘보다 큰 경우, 스풀 랜드(94a)에 가해진 스프링(66)의 힘이 스풀 랜드(94b)에 가해진 액츄에이터(95)의 힘과 동일할 때까지 스풀이 이동되고, 밸브(93)와 오일 저장조(73) 사이의 라인(72)이 개방되며, 유체가 압력 챔버(82)로부터 배출되어 선형 텐셔너의 댐핑이 더 유연하게 된다. 선형 텐셔너의 댐핑은 서보에 의해 제어됨에 따라 점점 더 유연하게 될 수 있다. 유체가 압력 챔버(82)를 빠져나갈 때, 선형 텐셔너(60)에 의한 체인의 댐핑은 더 유연하게 되고, 그 최대 한계에서 압력 챔버로부터의 유체 유동이 완전히 제한되거나 또는 압력 챔버로부터의 유체 유동에 대한 저항이 실질적으로 없어진다. 스풀 랜드(94b)에 가해진 서보(95) 및 스프링(70)의 힘이 스풀 랜드(94a)에 가해진 스프링(66)의 힘보다 작은 경우, 스풀 랜드(94a)에 가해진 스프링(66)의 힘이 스풀 랜드(94b)에 가해진 액츄에이터(95)의 힘과 동일할 때까지 스풀이 이동되고, 밸브(93)와 오일 저장조(73) 사이의 라인(72)이 폐쇄된다.

밸브(93)의 스풀 랜드(94b)에 가해진 서보(95) 및 스프링(70)의 힘이 스풀 랜드(94a)에 가해진 스프링(66)의 힘과 동일하여 스풀이 좌측으로 이동된 경우, 스풀 랜드(94b)는 바람직하게 라인(74)을 차단하며, 유체가 라인(72)을 통해 저장조(73)로 빠져나가는 것을 방지한다. 라인(74)이 스풀 랜드(94b)에 의해 차단될 때, 선형 텐셔너의 강성은 매우 제한된 양의 오일만이 빠져나갈 수 있기 때문에 최대가 된다. 텐셔너의 강성 및 댐핑은 텐셔너 몸체(61)로부터 중공 피스톤(62)을 편향시키는 텐셔너 편향 스프링(65)의 스프링 속도, 및 엔진 파라미터에 기반하여 액츄에이터(95) 및 밸브(93)에 의해 제어되는 압력 챔버(82)로부터의 오일의 허용 유체 유량에 기반한다. 엔진 파라미터는 오일 온도, 오일 압력, 냉각수 온도, 페이저 각도, 스로틀 위치, 구동 모드/구동 기어, 주변 온도, 능동 실린더의 개수, 시스템 상의 경과 시간, 엔진 회전수(RPM), 및/또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.

상기 실시형태에서, 액츄에이터(95)는 대안으로 펄스폭 변조 솔레노이드, 가변력 구동식 솔레노이드, 온/오프 솔레노이드, 푸시/풀 솔레노이드, 개방 프레임 또는 폐쇄 프레임, DC 서보, 스텝 모터, 또는 다른 모든 기계, 전기, 공압, 유압 또는 진공 액츄에이터, 또는 이들의 임의의 조합일 수 있다.

밸브가 텐셔너 몸체 내에 존재하는 것으로 도시하였지만, 밸브(93)는 대안으로 텐셔너 몸체(61)로부터 멀리 위치할 수 있다.

일 실시형태에서, 액츄에이터(95)의 힘은 가변력 솔레노이드의 힘일 수 있고, 이는 스풀 랜드(88c)의 단부에 가해지며, 전자엔진 제어부(ECU)의 제어 신호에 응답하여 바람직하게 펄스폭 변조(PWM)형 제어기(미도시)의 압력 제어 신호에 의해 제어된다. ECU는 기존의 엔진 센서들로부터 데이터를 포함한 입력 신호를 수신한다. 입력 신호는 다양한 엔진 제어 파라미터에 기반할 수 있으며, 바람직하게 오일 온도, 오일 압력, 냉각수 온도, 페이저 각도, 스로틀 위치, 구동 모드/구동 기어, 주변 온도, 시스템 상의 경과 시간, 엔진 회전수(RPM), 및/또는 기타 엔진 파라미터를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. ECU 내에 바람직하게 텐셔너 맵이 있고, 상기 텐셔너 맵은 특정의 엔진 모델에 요구되는 함수에 기반한 사전보정된 행렬을 포함한다. ECU는 텐셔너 맵 및 입력 신호에 기반하여 제어기에 밸브(93)의 위치를 조절하기 위한 신호를 전송한다.

도 10 내지 도 12는 텐셔너 몸체(61) 내에 밸브(100)를 구비한 능동 제어형 선형 텐셔너(60)의 개략도를 도시한다. 텐셔너 몸체(61)는 개방 단부(80a)와 제2 단부(80b)를 가진 보어(80)를 포함한다. 중공 피스톤(62)이 보어(80) 내에 미끄럼 가능하게 수용된다. 피스톤(62)은, 적어도 하나의 종동 스프로킷 및 적어도 하나의 구동 스프로킷(미도시)을 포함하는 엔진용 텐셔너 시스템에서 벨트 또는 체인에 인접한 가이드, 블레이드 슈, 또는 아암과 접촉한다. 일 실시형태에서, 중공 피스톤(62)은 그 상부에 배기구(63)가 관통 형성된다.

압력 챔버(82)가 피스톤(62)과 텐셔너 몸체(61)의 보어(80) 사이에 형성된다. 압력 챔버(82) 내에 피스톤 편향 스프링(65)이 있고, 보어(80)의 제2 단부(80b)에 체크밸브 조립체(67)가 있다. 보어(80)의 제2 단부(80b)와 오일 저장조(78) 사이의 유입 라인(68)을 통해 오일이 오일 펌프(79) 및 오일 저장조(78)로부터 보어(80)의 제2 단부(80b)로 공급된다. 체크밸브 조립체(67)는 압력 챔버(82)로부터 텐셔너 저장조(78)로의 유체 역류를 방지하거나 제한한다.

밸브(100)가 텐셔너 몸체(61) 내에 있고, 상기 밸브는 라인(74)을 통해 압력 챔버(82)와 유체 연통된 상태로 액츄에이터(69)에 의해 제어되며, 액츄에이터(69)에 전자적으로 결합된 제어기(103)에 의해 제어된다. 압력완화 밸브(83)가 라인(74)에 구비되고, 팝오프 압력이 오일 공급 압력보다 낮을 때 펌프(79)의 오일이 압력완화 밸브를 통해 직접 공급된다. 스풀(101)이 텐셔너 몸체(61)의 보어(64) 내에 미끄럼 가능하게 수용된다. 스풀(101)은 적어도 2개의 원통형 랜드(101a, 101b)를 구비하되, 이들은 텐셔너 몸체(61)의 보어(64) 내에 알맞게 끼워맞춤되며, 유동 제한된 적어도 하나의 유압 라인(바람직하게는 2개의 유압 라인(72, 75)이 구비되며 유동 제한됨)을 향한 엔진 오일 유동을 선택적으로 차단할 수 있다. 단지 2개의 유압 라인을 도시하였지만, 하나의 유압 라인 또는 다수의 유압 라인을 사용할 수 있고, 라인당 다수의 유동 제한기를 사용할 수 있다. 다른 실시형태에서, 밸브(100)는 텐셔너(60)의 텐셔너 몸체(61)로부터 멀리 위치할 수 있다. 대안으로, 시스템은 유압 라인들(72, 75)을 차단하기 위해 스프링 편향될 수 있다. 대안으로, 액츄에이터(69)가 도 9에 도시된 바와 같이 서보라면, 단지 하나의 유압 라인(72)이 저장조(73)를 향해 구비될 것이고, 라인(72) 상의 유동 제한기는 필요하지 않을 것이다. 대안적인 실시형태에서, 밸브(100)는 텐셔너(60)의 텐셔너 몸체(61)로부터 멀리 위치할 수 있다. 다른 대안적인 실시형태에서, 유압 라인들(72, 75)은 오일 저장조(78)와 유체 연통될 수 있다. 대안으로, 시스템은 유압 라인들(72, 75)을 차단하기 위해 스프링 편향될 수 있다.

밸브 몸체(61) 내의 스풀(101)의 위치는 별개의 두 대향력 세트에 의해 영향을 받는다. 스프링(66)은 랜드(101a)의 단부에 작용하여, 도 10에 도시된 배향에서 우측으로 스풀(101)을 탄성 가압한다. 제2 스프링(70)이 액츄에이터(69)에 작용하며, 상기 액츄에이터는 스풀 랜드(101b)에 작용하여, 도 11에 도시된 배향에서 좌측으로 스풀(101)을 탄성 가압한다. 액츄에이터(69)는 스풀 랜드(101b)와 접촉한다. 대안으로, 액츄에이터(69) 외에도, 별개의 장착부에 부착된 스프링이 스풀 랜드(101b)에 작용할 수 있다. 랜드(101b)는 바람직하게 액츄에이터(69)와 랜드(101b) 사이의 공동으로의 역류를 방지할 정도로 충분히 길거나, 또는 대안으로, 랜드(101b)와 접촉하는 액츄에이터(69) 부분이 스풀 랜드(101b)의 직경과 대략 동일함을 주목해야 한다. 대안으로, 액츄에이터(69) 외에도, 별개의 장착부에 부착된 스프링이 스풀 랜드(101b)에 작용할 수 있다.

오일 저장조(78)의 압력을 측정하는 압력 변환기(102)가 오일 저장조(78)에 근접하게 구비되며 제어기(103)에 전자적으로 결합된다. 오일 저장조(78)의 온도를 감시하고 측정하는 열전대(104)가 오일 저장조(78)에 근접하게 구비되며 제어기(103)에 전자적으로 결합된다. 열전대(104) 및 압력 변환기(102)는 오일 저장조(78)에 구비되거나, 또는 오일 저장조(78)의 압력 및 온도의 적절한 측정을 가능하게 하는 텐셔너 몸체 내의 임의의 다른 위치에 구비될 수 있다.

오일 저장조(78)의 압력 및 온도는 제어기(103)로 전송되어 감시된다. 제어기(103)는 액츄에이터(69)에 전자적으로 결합된다. 제어기(103)는 오일 저장조(78)에 인접한 열전대(104) 및 압력 변환기(102)에 기반하여 액츄에이터(69)로 신호를 전송한다. 상기 신호는 펄스폭 변조될 수 있다. 액츄에이터(69)는 텐셔너 몸체(61) 내에서 밸브(100)를 이동시켜, 유체가 압력 챔버(82)로부터 제거되어 선형 텐셔너(60)의 댐핑이 더 유연하도록 능동 조절하거나, 또는 압력 챔버(82)의 유체 압력이 형성되어 유연성이 감소되도록 한다. 제어기(103)는 엔진의 ECU에 의해 전력을 공급받거나 공급받지 않을 수 있으며, 바람직하게 원격으로 또는 전지에 의해 전력을 공급받는다.

일 실시형태에서, 액츄에이터(69)의 힘은 가변력 솔레노이드의 힘일 수 있고, 이는 스풀 랜드(101b)의 단부에 가해지며, 전자엔진 제어부(ECU)의 제어 신호에 응답하여 바람직하게 펄스폭 변조(PWM)형 제어기(미도시)의 압력 제어 신호 및/또는 온도 제어 신호에 의해 제어된다. ECU는 기존의 엔진 센서들, 예컨대 압력 변환기 및/또는 열전대로부터 데이터를 포함한 입력 신호를 수신한다. 입력 신호는 다양한 엔진 제어 파라미터에 기반할 수 있으며, 바람직하게 오일 온도, 오일 압력, 냉각수 온도, 페이저 각도, 스로틀 위치, 구동 모드/구동 기어, 주변 온도, 시스템 상의 경과 시간, 엔진 회전수(RPM), 및/또는 기타 엔진 파라미터를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. ECU 내에 바람직하게 텐셔너 맵이 있고, 상기 텐셔너 맵은 바람직하게 특정의 엔진 모델에 요구되는 함수에 기반한 사전보정된 행렬을 포함한다. ECU는 텐셔너 맵 및 입력 신호에 기반하여 제어기에 밸브(100)의 위치를 조절하기 위한 신호를 전송한다.

추가적인 압력 변환기(105)가 텐셔너 몸체(61)의 보어(80)와 피스톤(62) 사이에 형성된 압력 챔버(82)의 압력을 측정하기 위해 압력 챔버(82)에 근접하게 구비될 수 있다. 추가적인 압력 변환기(105)는 제어기(103)에 전자적으로 결합되며, 압력 챔버(82)의 압력 및 체인의 댐핑량에 대한 피드백을 제어기(103)에 제공하여, 제어기(103)가 액츄에이터(69)를 통해 밸브 위치를 변경하여 댐핑을 능동 가변 제어할 수 있도록 한다.

도 10을 참조하면, 액츄에이터(69) 및 스프링(70)으로부터 스풀(101)에 가해진 힘이 감소하여 스프링(66)의 힘보다 작아짐에 따라, 스풀 랜드(101a)에 가해진 스프링(66)의 힘이 스풀 랜드(101b)에 가해진 액츄에이터(69) 및 스프링(70)의 힘과 동일할 때까지, 스풀이 스프링(66)의 힘에 의해 제1 위치를 향해 훨씬 우측으로 가압된다. 스풀(101)이 이러한 제1 위치인 경우, 유압 라인들(72, 75)이 차단 해제되고, 그로 인해 오일이 압력 챔버(82)로부터 라인들(72, 75) 중 적어도 하나의 라인을 거쳐 오일 저장조(73) 또는 다시 저장조(78)로 흐를 수 있도록 한다. 다른 실시형태에서, 밸브는 유압 라인들(72, 75)을 차단하기 위해 스프링 편향될 수 있다.

선형 텐셔너(60)의 댐핑량은 오일 저장조(73)에 개방되는 라인들(72, 75)의 개수, 오일 저장조의 오일 온도, 오일 저장조의 압력, 및 압력 챔버(82)의 오일 압력에 따라 좌우되며, 밸브(100)와 오일 저장조(73) 사이의 2개 이상의 라인(72, 75)이 오일 저장조(73)로 배출할 수 있을 때 점점 더 유연하게 될 수 있다. 유체가 압력 챔버(82)를 빠져나갈 때, 선형 텐셔너(60)에 의한 체인의 댐핑은 더 유연하게 되고, 그 최대 한계에서 압력 챔버로부터의 유체 유동이 완전히 제한되거나 또는 압력 챔버로부터의 유체 유동에 대한 저항이 실질적으로 없어진다. 유체가 라인들(72, 75)을 통해 오일 저장조(73)로 또는 대안으로 오일 저장조(78)로 빠져나갈 때, 피스톤(62)에 가해진 스프링의 힘 외에 압력 챔버(82)의 오일 압력의 감소로 인해 변화된 압력 챔버(82)로부터의 오일 유량이 피스톤(62)을 통해 체인으로부터 인가되는 하중과 반응하여 체인(5)의 움직임을 약하게 한다.

도 11을 참조하면, 액츄에이터(69) 및 스프링(70)으로부터 스풀(101)에 가해진 힘이 증가하여 스프링(66)의 힘보다 커짐에 따라, 스풀 랜드(101a)에 가해진 스프링(66)의 힘이 스풀 랜드(101b)에 가해진 액츄에이터(69) 및 스프링(70)의 힘과 동일할 때까지, 스풀(101)이 액츄에이터(69) 및 스프링(70)의 힘에 의해 제2 위치를 향해 훨씬 좌측으로 가압된다. 스풀(101)이 이러한 제2 위치인 경우, 제2 랜드(101b)가 오일 저장조(73)를 향한 라인들(72, 75)을 차단한다. 스풀(101)과 액츄에이터(69) 사이의 보어(64) 내에 또는 액츄에이터(69)에 인접한 몸체(61) 내에 추가적인 유로를 마련할 수 있다. 대안으로, 액츄에이터(69) 외에도, 별개의 장착부에 부착된 스프링이 스풀 랜드(101b)에 작용할 수 있다.

압력 챔버(82)로부터의 유체 유동이 제한될 때, 텐셔너는 매우 제한된 양의 오일만이 빠져나갈 수 있기 때문에 덜 유연하다. 텐셔너의 강성은 텐셔너 몸체(61)로부터 중공 피스톤(62)을 편향시키는 텐셔너 편향 스프링(65)의 스프링 속도에 기반한다. 텐셔너의 댐핑은 엔진 파라미터, 저장조(78)의 압력, 저장조(78)의 온도, 및 압력 챔버(82)의 압력에 기반하여 액츄에이터(69) 및 밸브(100)에 의해 제어되는 압력 챔버(82)로부터의 오일의 허용 유체 유량에 기반한다. 엔진 파라미터는 오일 온도, 오일 압력, 냉각수 온도, 페이저 각도, 스로틀 위치, 구동 모드/구동 기어, 주변 온도, 능동 실린더의 개수, 시스템 상의 경과 시간, 엔진 회전수(RPM), 및/또는 기타 엔진 파라미터를 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.

도 12는 스풀 랜드(101a)에 가해진 스프링(66)의 힘이 스풀(101)에 가해진 스프링(70) 및 액츄에이터(69)의 힘과 동일한 제3 위치의 스풀(101)을 도시한다. 이 위치에서, 스풀 랜드(101b)는 바람직하게 적어도 하나의 유압 라인(75)을 차단하고, 다른 적어도 하나의 유압 라인(72)은 압력 챔버(82) 및 오일 저장조(73) 사이에서 개방된다. 이 위치에서는 체인이 부분적으로 댐핑된다.

밸브가 텐셔너 몸체(61) 내에 존재하는 것으로 도시하였지만, 당해 기술분야의 숙련자들은 밸브(101)가 대안으로 텐셔너 몸체(61)로부터 멀리 위치할 수 있음을 이해할 것이다.

적어도 하나의 압력 변환기 및 적어도 하나의 열전대가 또한 도 1 내지 도 5의 회전 텐셔너에 구비될 수 있다. 적어도 하나의 압력 변환기는 오일 저장조(44) 및/또는 압력 챔버(15)에 구비될 수 있고, 적어도 하나의 열전대는 오일 저장조(44)에 구비될 수 있다. 상기 실시형태에서와 같이, 압력 변환기는 오일 저장조(44)의 압력을 측정하며 제어기(42) 또는 ECU(41) 또는 103과 유사한 별개의 제어기에 전자적으로 결합될 것이다. 열전대는 오일 저장조의 온도를 감시하고 측정하며 역시 제어기(42) 또는 ECU(41) 또는 103과 유사한 별개의 제어기에 전자적으로 결합될 것이다. 열전대 및 압력 변환기는 오일 저장조(44)의 압력 및 온도의 적절한 측정을 가능하게 하는 회전 텐셔너의 다른 부분에 구비될 수 있다. ECU(41)는 오일 저장조(44)의 압력 및 온도에 기반하여 제어기 및 액츄에이터에 제1 실시형태의 밸브(28)의 위치를 조절하기 위한 제어 신호를 전송하거나, 또는 103과 유사한 별개의 제어기에 의해 제어될 것이다.

상기 실시형태들의 텐셔너는 랙을 구비하거나 구비하지 않을 수 있다.

상기 실시형태들 모두에서, 밸브가 가변 액츄에이터에 의해 다수의 위치(예컨대, 두 위치가 아님)로 편향될 수 있으므로, 텐셔너는 체인에 능동 가변 댐핑을 제공할 수 있다.

상기 실시형태들 모두에서, 스풀 밸브의 스풀은 또한, 소량의 유체가 항상 존재하며 밸브와 오일 저장조 사이의 라인들 중 하나를 통해 흐르도록 위치할 수 있다.

상기 실시형태들 모두에서, 스풀 밸브의 대향 단부들에 가해진 힘이 균형을 이루는 경우, 밸브는 이동하지 않는다. 스풀 밸브는 다수의 위치를 가진 다중 위치 밸브이고, 도면에 도시되고 명세서에 설명된 위치들은 단지 실시예에 불과하다.

상기 실시형태들 모두에서, 압력완화 밸브는 또한 디스크형 체크 밸브이거나 임의의 다른 유형의 체크 밸브일 수 있다.

상기 실시형태들 모두에서, 뱅뱅(bang-bang), 비례(P), 비례-적분(PI), 비례-적분-미분(PID), 적분(I), 미분(D), 리드-래그(lead-lag), 및 근궤적(root locus)을 포함하지만 이에 제한되지 않는 고전적인 제어 방식에 의해 밸브를 제어할 수 있다. 또한, 적응, 모델 참조, 자가 조절(self tuning), 조절기, 슬라이딩 모드, 퍼지 로직, 신경망, 및 상태 공간 제어기 또는 다른 제어 유형을 포함하지만 이에 제한되지 않는 현대적인 제어 방식에 의해 밸브를 제어할 수 있다.

상기 실시형태들 모두에서, 시스템의 액츄에이터는 폐루프 제어형일 수 있으며, ECU 또는 액츄에이터에 라인(24)의 압력 또는 밸브/스풀 위치(이에 제한되지 않음)로부터의 피드백, 유동 또는 직접 체인 장력 피드백을 제공함으로써 시스템에 적용될 수 있고, 상기 ECU 또는 액츄에이터는 이후 스풀 밸브의 위치를 변경시킨다. 대안으로, 시스템의 액츄에이터는 또한 개루프 제어형일 수 있다.

상기 실시형태들 모두에서, PWM 대신 전류 구동 시스템을 대안으로 사용할 수 있다.

상기 실시형태들 모두에서, 밸브 및 솔레노이드 대신 4방향 제어 밸브를 대안으로 사용할 수 있다.

상기 실시형태들 모두에서, 텐셔너는 또한 체인 대신 벨트에 장력을 줄 수 있고 풀리를 사용할 수 있다.

따라서, 본원에 설명된 본 발명의 실시형태들은 본 발명의 원리의 적용을 단지 예시한 것임을 이해해야 한다. 예시된 실시형태들의 상세에 대한 본원의 참조는, 그 자체가 본 발명에 필수적인 것으로 간주되는 특징들을 인용하고 있는 청구범위의 범주를 제한하려는 의도가 아니다.

Claims

적어도 하나의 종동 스프로킷, 적어도 하나의 구동 스프로킷, 체인 또는 벨트, 및 체인 또는 벨트에 장력을 주는 텐셔너를 포함하는 엔진용 텐셔너 시스템에서,
상기 텐셔너는:
보어를 가진 텐셔너 몸체;
텐셔너 몸체의 보어에 수용되며, 텐셔너 몸체와 압력 챔버를 형성하는 피스톤;
텐셔너 몸체 내에서 피스톤을 편향시키는 스프링;
유압 라인을 통해 압력 챔버와 유체 연통된 밸브; 및
밸브 및 오일 저장조와 유체 연통된 적어도 하나의 라인을 포함하며,
밸브가 제1 위치로 이동하면, 유체는 압력 챔버로부터 밸브를 통해 오일 저장조와 유체 연통된 적어도 하나의 라인으로 빠져나가고, 압력 챔버의 유체 손실이 텐셔너에 의해 체인 또는 벨트에 인가되는 장력을 가변적으로 유연화하고 댐핑하는 것인 시스템.
제1항에 있어서,
오일 저장조와 유체 연통된 적어도 하나의 라인은 유동 제한되는 것인 시스템.
제1항에 있어서,
밸브가 제2 위치로 이동하면, 유체가 압력 챔버로부터 오일 저장조와 유체 연통된 적어도 하나의 라인으로 빠져나가는 것을 차단하고, 유체가 오일 저장조로 흐르는 것을 제한하는 것인 시스템.
제1항에 있어서,
밸브를 이동시키며 폐루프 제어에 의해 제어되는 액츄에이터를 더 포함하는 시스템.
제4항에 있어서,
액츄에이터는 솔레노이드인 것인 시스템.
제1항에 있어서,
압력 챔버와 유체 연통되며 제2 저장조에 유체를 공급하는 유체 공급부;
제어기에 전기적으로 결합되며 제2 저장조의 압력을 측정하는 제1 압력 변환기; 및
제어기에 전기적으로 결합되며 제2 저장조의 온도를 측정하는 열전대를 더 포함하는 시스템.
제6항에 있어서,
제어기에 전기적으로 결합되며, 압력 챔버의 압력을 측정하는 제2 변환기를 더 포함하는 시스템.
제1항에 있어서,
밸브가 제3 위치로 이동하면, 압력 챔버로부터 밸브를 통해 오일 저장조로 빠져나가는 유체가 밸브에 의해 부분적으로 차단되는 것인 시스템.
제1항에 있어서,
압력완화 밸브를 포함하며, 밸브 및 압력 챔버와 유체 연통된 라인을 더 포함하는 시스템.
제1항에 있어서,
밸브는 텐셔너 몸체 내에 있는 것인 시스템.
적어도 하나의 종동 스프로킷, 적어도 하나의 구동 스프로킷, 체인 또는 벨트, 및 체인 또는 벨트에 장력을 주는 텐셔너를 포함하는 엔진용 텐셔너 시스템에서,
상기 텐셔너는:
텐셔너 하우징;
텐셔너 하우징 내에 고정되며, 중심점을 중심으로 회전 가능하고, 하우징과의 사이에 형성된 적어도 하나의 챔버 내에 일련의 베인들이 수용되는 회전체로, 상기 챔버는 베인과 하우징 사이에 형성되며 유체 공급부와 유체 연통되는 것인 회전체;
챔버와 유체 연통된 밸브; 및
밸브 및 오일 저장조와 유체 연통된 적어도 하나의 라인을 포함하며,
밸브가 제1 위치로 이동하면, 유체는 적어도 하나의 챔버로부터 밸브를 통해 오일 저장조와 유체 연통된 적어도 하나의 라인으로 빠져나가고, 적어도 하나의 챔버의 유체 손실이 텐셔너에 의해 체인 또는 벨트에 인가되는 장력을 가변적으로 유연화하고 댐핑하는 것인 시스템.
제11항에 있어서,
밸브가 제2 위치로 이동하면, 유체가 적어도 하나의 챔버로부터 빠져나가는 것을 차단하고, 유체가 오일 저장조로 흐르는 것을 제한하는 것인 시스템.
제11항에 있어서,
적어도 하나의 챔버는 대기를 향한 유동 제한기를 포함하는 것인 시스템.
제11항에 있어서,
밸브가 제3 위치로 이동하면, 적어도 하나의 챔버로부터 밸브를 통해 오일 저장조로 빠져나가는 유체가 밸브에 의해 부분적으로 차단되는 것인 시스템.
제11항에 있어서,
제1 방향으로 베인들을 편향시키는 편향 스프링을 구비한 제2 챔버를 더 포함하는 시스템.