【手続補正書】
【提出日】平成17年5月25日(2005.5.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車エンジンのための動力伝達用チェーンおよびテンショナシステムであって、
入力軸に連結された少なくとも一つのドライブスプロケットと、出力軸に連結された少なくとも一つのドリブンスプロケットとを含む複数のスプロケットと、
ドライブスプロケットによって引っ張られるいくつかのリンクを含む少なくとも一つの第１のチェーンスパンと、ドリブンスプロケットによって引っ張られるいくつかのリンクを含む第２のチェーンスパンとを有し、複数のスプロケットの周りに巻き掛けられたチェーンとを備え、
テンショナシステムが、
（ｉ）チェーンに緊張力を作用させるほど十分に大きな押付力をチェーンスパンに及ぼすために、固定支持面に可動支持された一端を有し、少なくとも一つのチェーンスパンと接触するように配置された摩擦面を有するシューと、
(ii) ブレードスプリング・シュー組立体として、シューに駆動可能に係合してシューに緊張力を作用させるブレードスプリングと、
(iii)ブレードスプリング・シュー組立体に駆動可能に連結されたピエゾストレーンアクチュエータと、
(iv) ブレードスプリング・シュー組立体に連結されたセンサからのセンサ信号を受け取るように設けられた回路とを備え、
予め設定された周波数または周波数帯でブレードスプリング・シュー組立体に発生する振動と関連するセンサ信号が回路により受信されたとき、回路が、ピエゾストレーンアクチュエータと相互作用して、チェーンテンショナで検出された振動を消失させるのに効果的な振動を発生させるようになっている、
ことを特徴とする動力伝達用チェーンおよびテンショナシステム。
【請求項２】
請求項１において、
制御されるべきテンショナシステムのブレードスプリング・シュー組立体における所定の共振周波数に調整した受動的アナログ共振回路を回路が備えている、
ことを特徴とする動力伝達用チェーンおよびテンショナシステム。
【請求項３】
請求項２において、
制御されるべきテンショナシステムのブレードスプリング・シュー組立体における所定の共振周波数帯に調整したアナログ共振回路を受動的アナログ共振回路が備えている、
ことを特徴とする動力伝達用チェーンおよびテンショナシステム。
【請求項４】
請求項１において、
センサがピエゾトランスデューサ検出要素を有しており、回路が、ピエゾストレーンアクチュエータに供給されたフィードバック電圧を発生するように設けられたパッシブアナログ共振回路を有しており、
フィードバック電圧が、ブレードスプリング・シュー組立体について予め決定された周波数または周波数帯での振動に起因しかつピエゾトランスデューサ検出要素から供給された電圧を反転させる回路によって、得られており、前記周波数または周波数帯が、制御されるべき振動に起因するブレードスプリング・シュー組立体の応力およびひずみに対抗する振動をピエゾストレーンアクチュエータに生成させるのに効果的なものになっている、
ことを特徴とする動力伝達用チェーンおよびテンショナシステム。
【請求項５】
請求項４において、
ピエゾストレーンアクチュエータおよびピエゾトランスデューサ検出要素が、ブレードスプリングの面に接続されたピエゾトランスデューサモジュール内において互いに平行に配置されている、
ことを特徴とする動力伝達用チェーンおよびテンショナシステム。
【請求項６】
請求項１において、
ピエゾストレーンアクチュエータが、少なくとも縦方向の中央面領域に沿ってブレードスプリングの近傍に接続されている、
ことを特徴とする動力伝達用チェーンおよびテンショナシステム。
【請求項７】
請求項１において、
ブレードスプリング・シュー組立体の曲げ振動が所定の周波数または周波数帯で発生する位置に配置されていると予め設定されていたブレードスプリングの最大変位点の近傍において、ピエゾストレーンアクチュエータがブレードスプリングに連結されている、
ことを特徴とする動力伝達用チェーンおよびテンショナシステム。
【請求項８】
請求項１において、
チェーンテンショナにアクティブ振動制御を提供するように設けられた制御ユニットをさらに備え、制御ユニットが、ブレードスプリング・シュー組立体で検出された振動周波数を示すセンサからのセンサ信号を処理するように設けられており、ピエゾストレーンアクチュエータにおいて振動を発生させるのに効果的な電圧、周波数および位相を有する電気エネルギを発生するためのマイクロプロセッサコントローラおよび制御回路を制御ユニットが有している、
ことを特徴とする動力伝達用チェーンおよびテンショナシステム。
【請求項９】
請求項１において、
検出された振動周波数が、予め設定された共振周波数を有している、
ことを特徴とする動力伝達用チェーンおよびテンショナシステム。
【請求項１０】
請求項８において、
制御ユニットが、電源によって駆動される増幅器をさらに有しており、増幅器からの電気エネルギがピエゾストレーンアクチュエータに供給されることによってチェーンテンショナの振動が制御されるように、増幅器が制御ユニットの出力に接続された入力を有するとともに、ピエゾストレーンアクチュエータに電気エネルギを供給する出力を有している、
ことを特徴とする動力伝達用チェーンおよびテンショナシステム。
【請求項１１】
請求項１０において、
制御ユニットが周波数対位相の制御マップを有しており、制御ユニットから出力された出力信号が制御マップに基づいている、
ことを特徴とする動力伝達用チェーンおよびテンショナシステム。
【請求項１２】
請求項１において、
ピエゾストレーンアクチュエータが、ブレードスプリングまたはシューの一方に接続されている、
ことを特徴とする動力伝達用チェーンおよびテンショナシステム。
【請求項１３】
請求項８において、
センサが加速度計を有している、
ことを特徴とする動力伝達用チェーンおよびテンショナシステム。
【請求項１４】
テンショナシステムであって、
一つの組立体としてシューと係合する少なくとも一つのブレードスプリングを備え、このブレードスプリング・シュー組立体は、該組立体に対して相対移動可能でかつ面接触する別個の部材に緊張力を作用させるように設けられており、
ブレードスプリング・シュー組立体に駆動可能に接続されたピエゾストレーンアクチュエータを備え、
ブレードスプリング・シュー組立体に接続されたセンサから発生するセンサ信号を受け取るように設けられた回路を備え、予め設定された周波数または周波数帯でブレードスプリング・シュー組立体に発生する振動に関連するセンサ信号が回路で受信されたときに、チェーンテンショナで検出された振動を低減させるのに効果的な振動を生じさせるように、回路がピエゾストレーンアクチュエータと相互に作用し合っている、
ことを特徴とするテンショナシステム。
【請求項１５】
請求項１４において、
ブレードスプリング・シュー組立体は、シューの面を走行するチェーンに緊張力を作用させるように設けられている、
ことを特徴とするテンショナシステム。
【請求項１６】
請求項１５において、
回路が、制御されるべきチェーンテンショナのブレードスプリング・シュー組立体の振動における所定の共振周波数に調整されたパッシブアナログ共振回路を有している、
ことを特徴とするテンショナシステム。
【請求項１７】
請求項１６において、
共振回路が、制御されるべきチェーンテンショナのブレードスプリング・シュー組立体の振動における所定の共振周波数帯に調整されたアナログ共振回路を有している、
ことを特徴とするテンショナシステム。
【請求項１８】
請求項１４において、
センサがピエゾトランスデューサ検出要素を有し、回路が、ピエゾストレーンアクチュエータに供給されるフィードバック電圧を発生するように設けられたパッシブアナログ共振回路を有しており、ピエゾトランスデューサ検出要素により供給された電圧を反転しかつブレードスプリング・シュー組立体の所定の周波数または周波数帯の振動に起因する回路によって、フィードバック電圧が獲得されており、ブレードスプリング・シュー組立体の所定の周波数または周波数帯が、制御されるべき振動に起因するブレードスプリング・シュー組立体の応力およびひずみに対抗するピエゾストレーンアクチュエータの振動を生成するのに効果的なものになっている、
ことを特徴とするテンショナシステム。
【請求項１９】
請求項１８において、
ピエゾストレーンアクチュエータおよびピエゾトランスデューサ検出要素が、ブレードスプリングの面に接続された一体的な電気機械的ピエゾトランスデューサモジュール内において互いに平行に配置されている、
ことを特徴とするテンショナシステム。
【請求項２０】
請求項１４において、
ピエゾストレーンアクチュエータが、少なくとも縦方向の中央面領域に沿ってブレードスプリングの近傍に接続されている、
ことを特徴とするテンショナシステム。
【請求項２１】
請求項１４において、
ブレードスプリング・シュー組立体の曲げ振動が所定の周波数または周波数帯で発生する位置に配置されるように予め設定されていたブレードスプリングの最大変形点の近傍において、ピエゾストレーンアクチュエータがブレードスプリングに連結されている、
ことを特徴とするテンショナシステム。
【請求項２２】
請求項１４において、
チェーンテンショナのアクティブ振動制御を提供するように設けられた制御ユニットをさらに有しており、制御ユニットが、ブレードスプリング・シュー組立体で検出された振動周波数を示すセンサからのセンサ信号を処理するように設けられており、制御ユニットが、ピエゾストレーンアクチュエータの振動を生じさせるのに効果的な電圧、周波数および位相を有する電気エネルギを発生するためのマイクロプロセッサコントローラおよび制御回路を有しており、ピエゾストレーンアクチュエータの振動が、ブレードスプリング・シュー組立体で検出された振動に対抗してこれを消失させるのに効果的なものになっている、
ことを特徴とするテンショナシステム。
【請求項２３】
請求項２２において、
検出された振動周波数が、予め設定された共振周波数を有している、
ことを特徴とするテンショナシステム。
【請求項２４】
請求項２２において、
制御ユニットが、電源によって駆動される増幅器をさらに有しており、該増幅器は、チェーンテンショナの振動が増幅器からの電気エネルギをピエゾストレーンアクチュエータに供給することによって制御されるように、制御回路の出力に接続された入力を有するとともに、ピエゾストレーンアクチュエータに電気エネルギを供給するための出力を有している、
ことを特徴とするテンショナシステム。
【請求項２５】
請求項２２において、
制御ユニットが周波数対位相の制御マップを有しており、制御回路からの出力信号が制御マップに基づいている、
ことを特徴とするテンショナシステム。
【請求項２６】
請求項１４において、
ピエゾストレーンアクチュエータが、ブレードスプリングまたはシューの一方に接続されている、
ことを特徴とするテンショナシステム。
【請求項２７】
請求項２２において、
センサが加速度計を有している、
ことを特徴とするテンショナシステム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の詳細な説明
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般に、自動車のタイミング用および動力伝達用のアプリケーションにおいて、チェーン駆動装置とともに用いられ得るテンショナに関し、詳細には、振動減衰装置を有するブレード形チェーンテンショナに関する。
【０００２】
【従来の技術およびその課題】
チェーンテンショニング装置は、チェーンが一組のスプロケット間を走行するときに動力伝達用チェーンを制御するのに用いられている。このようなチェーンは、クランクシャフトスプロケットのようなドライブスプロケットとカムスプロケットのようなドリブンスプロケットとの間に延びる、互いに隔てられた少なくとも二つのスパンを通常有している。
【０００３】
チェーンがドリブンスプロケットを出てドライブスプロケットに入るスプロケット間のスパン部分は、ドライブスプロケットからチェーンに作用する力により緊張力の作用下におかれている。
【０００４】
チェーンがドライブスプロケットを出てドリブンスプロケットに入るスプロケット間のスパン部分は、当該スパンに作用する駆動力が存在していないことにより、減少した緊張力の作用下におかれており、弛んでいる。一方、スプロケット間の芯間距離が長いシステムにおいては、双方のスパンがスプロケット間で弛みを示す。
【０００５】
したがって、チェーン部材およびスプロケット間の適切な噛合いがシステムの運転中に維持されることが、チェーンおよびスプロケットの適切な運転には不可欠である。チェーンおよびスプロケットのこのような噛合いを維持するための手段の一つは、チェーンスパンに適切な緊張力を維持することである。
【０００６】
チェーンの緊張力の低下は、好ましくない振動およびノイズをチェーンスパンに生じさせる。チェーンの緊張力の低下はまた、チェーンスリップ、スプロケット歯との噛合不良の可能性を増加させ、エンジンの効率を低下させ、ときには、システムを故障させる。
【０００７】
たとえば、内燃機関のチェーン駆動カムシャフトの場合に、チェーンがスリップを起こすのを防止することは、とくに重要である。というのは、カムシャフトのタイミングが数度ずれると、エンジンを作動不良にし、エンジンに損傷を与えるからである。
【０００８】
チェーンの緊張力は、温度の幅広い変化やエンジンの種々の部品間の線膨張により変化し得る。さらに、長期間の使用中のチェーン構成部品の摩耗もまた、チェーンの緊張力を低下させる。また、自動車用のアプリケーションにおいて、エンジン速度、エンジン荷重およびその他の応力による事象によりチェーン装置に作用する断続的な応力が、一時的なまたは永続的なチェーン緊張力を生じさせる。
【０００９】
このようなトランスミッションシステムにおいて緊張力を維持するために、テンショナ部材をチェーンスパンに沿ってチェーンに押し付けるテンショナ装置が用いられてきた。このトランスミッションシステムは、典型的には、チェーンスパンを機械的に変形させてチェーンに所望の緊張力を作用させるように、チェーンを押圧している。
【００１０】
こうした機能を発揮する現在のテンショナ装置は、ブレードスプリングテンショナを有している。このブレードスプリングテンショナは、プラスチック製の比較的平坦なシューを備え、緊張力の作用下で互いに重なり合った一つまたはそれ以上の弧状のブレードスプリングを利用している。
【００１１】
ブレードスプリングテンショナは、チェーンがプラスチックシューに沿って走行するのを許容することによって、機能する。シュー内に挿入されたブレードスプリングは、シューが加熱されたときに、シューをより湾曲した形状に変形させる。
【００１２】
たとえば、米国特許第 3,490,302号は、ブレードスプリングがピンおよび穴の結合によりシューと機械的に連動するように設けられた、このようなチェーンテンショナを開示している。米国特許第 4,921,472号は、ピンを使用することなく、シュー端部の通路を介してシューに機械的に結合したブレードスプリングを有するブレードスプリングテンショナを開示している。
【００１３】
米国特許第 5,266,066号は、ブレードスプリングが、シューに荷重を作用させるようにシュー内部のポケットに組み合わされかつ弧状に形成された単純な矩形状の金属製帯板から構成されている別のブレードスプリングチェーンテンショナを開示している。
【００１４】
残念ながら、従来のブレード形テンショナは、ある欠点を有している。その一つは、チェーンの長時間の振動の影響を受けやすいということである。エンジンの過酷な運転条件は、チェーンの緊張力を変化させる。たとえば、カムシャフトおよびクランクシャフトは、チェーンの緊張力を著しく変化させるねじり振動を生じさせる。さらに、急激な緊張力の変動は、チェーンの剛性したがってチェーンの伸びを生じさせる。
【００１５】
ブレードスプリングは、ねじり振動によって与えられるチェーンの緊張力の変化に反応する。振動周波数に応じて、ブレードスプリングのスプリング力は、チェーンの長時間の振動を生じさせる共振振動に反応する。チェーンテンショニングシステムにおけるこのような振動をできるだけ速く相殺して、チェーンの緊張力を一定に維持することは、望ましいことである。
【００１６】
このような振動の問題に取り組む従来のアプローチの一つとして、少なくともある限定された条件下ではあるが、米国特許第 5,462,493号は、一対のシューから構成されたダブルブレードスプリングテンショナを開示している。この場合、一方のシューが、チェーンに緊張力を作用させるように設けられるとともに、ブレードスプリングに連結された他方のシューにオーバラップしている。
【００１７】
このダブルブレードスプリングテンショナは、チェーン振動および鉛直方向の振動を減衰させるためにオーバラップしたシューを用いることによって、機械的なパッシブ減衰特性を創成している。
【００１８】
このような改良にも拘らず、従来のブレードスプリングテンショニングシステムは、一般に、相対的に短いチェーンスパンおよび低い動的荷重を有するチェーンテンショニングシステムにその適用が限定されてきた。
【００１９】
より詳細には、従来のブレードスプリングテンショナは、チェーン緊張力にとってより困難な環境において、十分な減衰能力がなく、システムの共振時に緊張力の十分な制御を提供しないので、一般に、長いチェーンスパンまたは高い動的荷重を有するテンショニングシステムに望ましい状態を達成できなかった。
【００２０】
タイミングチェーンは、スプロケットがチェーンと噛み合うのみならず、トルクおよびカムによるエンジン振動がエンジンブロックを通じて伝搬するというような、エンジン内の周期的な緊張力による事象の影響を受ける。いくつかの正味の振動周波数が実際にしばしば発生するのであるが、テンショニングシステムに作用する多数の力は蓄積されまたは相殺される。
【００２１】
したがって、長いスパンおよび（または）高い動的荷重を有するチェーンテンショニングシステムにおいては、液圧チェーンテンショナ装置の使用が考慮されて、一定のチェーン緊張力を維持しかつチェーンの動きを減衰させるという二つの機能を提供するために液圧チェーンテンショナが使用されてきた。
【００２２】
典型的な液圧テンショナは、チェーン内にスライド自在に設けられるとともに、スプロケットによって外方に付勢されてチェーンに緊張力を作用させるプランジャを有している。オイルポンプなどのような外部の圧力源からの液圧は、装置のハウジング内に形成された通路およびチェックバルブを介してチャンバ内に流入する。
【００２３】
プランジャは、主に内部スプリングまたは同様の部材により、チェーンに向かって、直接的にはテンショナアームに向かって、外方に移動する。プランジャの位置は、主にハウジング内の液圧によって維持されている。テンショナアームまたはシューとともに使用される液圧テンショナは、米国特許第 5,967,921号に開示されている。
【００２４】
液圧チェーンテンショナを使用する振動減衰機構については、チェーンがその走行路を横切るときに、振動またはキックしてチェーンをテンショナアームに押し付ける。振動またはキックの力は、テンショナ装置に伝達されて、チェーンから離れる逆方向に液圧プランジャを移動させる。この逆方向の動きは、チャンバ内の作動流体の抗力を受ける。というのは、チャンバ外方への流体の流れはチェックバルブ組立体によって制限されているからである。
【００２５】
このようにして、テンショナは、プランジャ移動がチェーンに向かう一方向へは相対的に容易であるが、逆方向には難しいという、いわゆる逆止機能を獲得する。また、機械的な逆止機能を提供するために、ラック・アンド・ラチェット組立体もま採用され得る。
【００２６】
残念ながら、液圧テンショナは、従来のブレードスプリング形チェーンテンショナと比較して相対的に高価である。またアプリケーションによっては、従来の液圧テンショナの大きさがこのようなテンショナの据付けおよび運転を困難にする。
【００２７】
従来の液圧テンショナの大きさにより生じる困難性を克服するために、チェーン組立体から一定の距離を隔てて液圧テンショナを据え付けることができるレバーシステムが採用されてきた。このレバーシステムを通じて、液圧テンショナは、チェーン組立体の一つまたはそれ以上のスパンに圧力を作用させ、これにより、チェーンの緊張力を維持している。
【００２８】
しかしながら、このようなレバー機構は、テンショナシステムの複雑さを増すとともに、メンテナンス費用、問題および装置不良の付随的な増加を伴う付加的な可動部品を含むことになる。このような枢支レバー機構の使用はまた、液圧テンショナがチェーン振動を減衰させる能力を低下させる。
【００２９】
また、液圧テンショナにおける典型的なロッドおよびピストン構造の機械的な制限が、チェーン寿命の間にテンショナにより取り除くことができる弛み量を制限する。
【００３０】
圧電性材料の使用が提案されており、たとえばスキー板や、自動車のボディパネル、航空機および車両の室内のノイズ減衰、洗濯機のパネル、ＬＥＤにより光る運動靴のような振動減衰または音響減衰を含むある特定のアプリケーションに実施されてきた。
【００３１】
圧電性は、天然の水晶、ロッシェル塩およびトルマリンのみならず、チタン酸バリウムおよびチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＩ）のような工業用セラミックを含むある種の結晶材料が有する特性の一つである。圧縮、締付け、引張りなどの機械的な力が圧電性材料に作用すると、結晶構造は、作用した圧力の大きさに比例する電圧を発生する。逆にいえば、電界が作用すると、結晶構造は形状を変え、これにより、材料に寸法的な変化が生じる。
【００３２】
大抵の場合、同じ部材がいずれかの仕事を遂行するように用いられ得る。圧電性材料に対してｚ軸方向に正の電圧が作用した場合には、固体の矩形状部材は、一方向（ｚ軸方向）に伸びるとともに他の二方向（ｘ軸方向およびｙ軸方向）に縮む。
【００３３】
電圧が逆向きに作用した場合には、部材はｚ軸方向に縮み、ｘ，ｙ軸方向に伸びる。このようにして、圧電モータ（ピエゾモータ）つまりアクチュエータは、電気エネルギーを機械エネルギーに変換し、ピエゾ生成器つまりセンサは、機械エネルギーを電気エネルギーに変換する。
【００３４】
バイモルフ・ピエゾアクチュエータは、互いに強固に接着されかつ位相をずらして接続された、二枚の薄い圧電性材料の層から構成されている。一方の層が伸びると、他方の層が縮んで、バイメタルの帯板のようにアクチュエータを湾曲させる。
【００３５】
１９９５年マサチューセッツ州ケンブリッジのＡＣＸ（現在はシマー・インクの支社）は、Ｋ２“４”スキーとして市場に出されたスキーの振動を減少させるために、パッシブ共振回路を有する二層の圧電技術を利用していた。ＡＣＸの装置は、機械的エネルギをまず電気エネルギに変え、次に、スキーの性能に悪影響を与える振動モードのみを減衰するように調整された抵抗回路に電気エネルギを通すことによって、機械エネルギを熱に変えて消失させる。
【００３６】
ピエゾアクチュエータにはまた、高速ジェット機の後部のバフェッティング(buffeting) 振動を減少させるために、アクティブ・ディジル信号処理（ＤＳＰ）制御システムが設けられている。
【００３７】
これら従来の振動システムのための散逸荷重(dissipation load)は、抵抗回路が、抵抗に作用する電位を消失させることによって発生する熱に耐えることができるように、比較的低くなっている。従来の振動システムは、高回転の動的な機械的システムなどのシステムを含んでいなかった。
【００３８】
「曲げ振動を受ける構造体のアクティブ振動制御」という名称の米国特許第 5,458,222号は、ジェットエンジンのダクトまたは洗濯機のパネルのようなパネルの上に装着されるとともに、ＡＣ信号によって圧電駆動されて曲げ振動を相殺するように構造物に予応力を作用させるピエゾ変換器を開示している。
【００３９】
「アクティブ音響ライナー」という名称の米国特許第5,498,127号は、吸入ファン領域の回りで圧電パネルを支持するとともに、ジェットエンジン内のノイズを低減するように駆動される堅い後ろ板を開示している。
【００４０】
「自動車の車内ノイズ減衰装置」という名称の米国特許第5,812,684号は、振動の基本的な節に沿った個所において自動車のサイドウインドーに装着された圧電センサおよび圧電アクチュエータを開示しており、サイドウインドーの前記個所では、アクチュエータは、センサにより発生する信号と逆位相で振動する。
【００４１】
「自動車パネルの振動制御装置」という名称の米国特許第6,138,996号は、振動により発生するパネル応力を相殺し、これによりパネルの剛性を効果的に増加させるように使用される圧電素子について開示している。単一の電気機械式トランスデューサを含むモジュールが、自動車のフレーム部材の一方の側に適用されており、またはパネル部材の逆側に挟持されている。当該特許はまた、振動を低減させるための共振回路の使用についても開示している。
【００４２】
「表面から発生するノイズを能動的に抑制するための装置」という名称の米国特許第 6,178,246号は、軸方向に高感度のピエゾノイズセンサと、自動車のボディのノイズ抑制アクチュエータとを開示している。さらに、米国特許第 5,656,882号、米国特許第 5,687,462号および米国特許第 5,857,694号は、多くのアプリケーションに適した圧電減衰器について開示している。
【００４３】
チェーン用のブレードスプリングテンショニングシステムは、典型的には、ブレードスプリング・シュー組立体の面に当接する動力伝達用チェーンおよびタイミングチェーンのような非常に動的なシステムに使用されている。ブレードスプリング・シュー組立体は、その釣り合い位置においてほぼ静止するとともに、チェーンの弛みに反応して弛みを緩和するように意図されている。
【００４４】
このため、ブレードスプリング・シュー組立体は、チェーンのテンショニング中にしばしば大きな力の影響を受ける。チェーンとスプロケットとの噛合いに関連した衝撃に加えて、衝撃および機械的な力がエンジンブロックを通じて発生する。これらの衝撃および機械的な力は、しばしばその発生源から直接または間接的に伝達されて、チェーンからブレードスプリングテンショナに伝達される。
【００４５】
同様の力は、高応力の動的な環境下の他のシステムにおいても、テンショナに作用する。多くのアプリケーションにおいて、このような力は一定の振動周波数で繰り返し発生する。たとえば、タイミングチェーンは、５０００ｒｐｍで回転するとき、５０００Ｈｚで共振する。
【００４６】
多くの例において、関連する振動エネルギはブレードスプリングに伝達され、シュー組立体は、長期間にわたって摩耗を加速させるとともに、ブレードテンショナシステム、チェーンシステム、チェーンスプロケットおよび関連するシステムの耐久性を減少させる。
【００４７】
また、いくつかの例において、シリンダ数が少なくかつ高回転で運転される自動車エンジンを設計したいとする要望もまた、チェーン振動の増加に寄与する。本発明は、このようなブレードテンショナの振動を減少させるのに効果的な振動制御を提供する。
【００４８】
本発明は、チェーンおよびブレードテンショナの振動を効果的に減衰させることができる動力伝達用チェーンおよびテンショナシステムを提供することを目的とする。
【００４９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明に係る自動車エンジンのための動力伝達用チェーンおよびテンショナシステムは、入力軸に連結された少なくとも一つのドライブスプロケットと、出力軸に連結された少なくとも一つのドリブンスプロケットとを含む複数のスプロケットとを備えるとともに、ドライブスプロケットによって引っ張られるいくつかのリンクを含む少なくとも一つの第１のチェーンスパンと、ドリブンスプロケットによって引っ張られるいくつかのリンクを含む第２のチェーンスパンとを有し、複数のスプロケットの周りに巻き掛けられたチェーンとを備えている。テンショナシステムは、（ｉ）チェーンに緊張力を作用させるほど十分に大きな押付力をチェーンスパンに及ぼすために、固定支持面に可動支持された一端を有し、少なくとも一つのチェーンスパンと接触するように配置された摩擦面を有するシューと、 (ii) ブレードスプリング・シュー組立体として、シューに駆動可能に係合してシューに緊張力を作用させるブレードスプリングと、 (iii)ブレードスプリング・シュー組立体に駆動可能に連結されたピエゾストレーンアクチュエータと、 (iv) ブレードスプリング・シュー組立体に連結されたセンサからのセンサ信号を受け取るように設けられた回路とを備えている。そして、予め設定された周波数または周波数帯でブレードスプリング・シュー組立体に発生する振動と関連するセンサ信号が回路により受信されたとき、回路が、ピエゾストレーンアクチュエータと相互作用して、チェーンテンショナで検出された振動を消失させるのに効果的な振動を発生させるようになっている。
【００５０】
請求項２の発明においては、回路が、制御されるべきテンショナシステムのブレードスプリング・シュー組立体における所定の共振周波数に調整した受動的アナログ共振回路を備えている。
【００５１】
請求項３の発明においては、受動的アナログ共振回路が、制御されるべきテンショナシステムのブレードスプリング・シュー組立体における所定の共振周波数帯に調整したアナログ共振回路を備えている。
【００５２】
請求項４の発明においては、センサがピエゾトランスデューサ検出要素を有しており、回路が、ピエゾストレーンアクチュエータに供給されたフィードバック電圧を発生するように設けられたパッシブアナログ共振回路を有している。フィードバック電圧は、ブレードスプリング・シュー組立体について予め決定された周波数または周波数帯での振動に起因しかつピエゾトランスデューサ検出要素から供給された電圧を反転させる回路によって、得られている。この周波数または周波数帯は、制御されるべき振動に起因するブレードスプリング・シュー組立体の応力およびひずみに対抗する振動をピエゾストレーンアクチュエータに生成させるのに効果的なものになっている。
【００５３】
請求項５の発明においては、ピエゾストレーンアクチュエータおよびピエゾトランスデューサ検出要素が、ブレードスプリングの面に接続されたピエゾトランスデューサモジュール内において互いに平行に配置されている。
【００５４】
請求項６の発明においては、ピエゾストレーンアクチュエータが、少なくとも縦方向の中央面領域に沿ってブレードスプリングの近傍に接続されている。
【００５５】
請求項７の発明においては、ブレードスプリング・シュー組立体の曲げ振動が所定の周波数または周波数帯で発生する位置に配置されていると予め設定されていたブレードスプリングの最大変位点の近傍において、ピエゾストレーンアクチュエータがブレードスプリングに連結されている。
【００５６】
請求項８の発明においては、チェーンテンショナにアクティブ振動制御を提供するように設けられた制御ユニットをさらに備えている。制御ユニットは、ブレードスプリング・シュー組立体で検出された振動周波数を示すセンサからのセンサ信号を処理するように設けられている。また制御ユニットが、ピエゾストレーンアクチュエータにおいて振動を発生させるのに効果的な電圧、周波数および位相を有する電気エネルギを発生するためのマイクロプロセッサコントローラおよび制御回路を有している。
【００５７】
請求項９の発明においては、検出された振動周波数が、予め設定された共振周波数を有している。
【００５８】
請求項１０の発明においては、制御ユニットが、電源によって駆動される増幅器をさらに有しており、増幅器からの電気エネルギがピエゾストレーンアクチュエータに供給されることによってチェーンテンショナの振動が制御されるように、増幅器が制御ユニットの出力に接続された入力を有するとともに、ピエゾストレーンアクチュエータに電気エネルギを供給する出力を有している。
【００５９】
請求項１１の発明においては、制御ユニットが周波数対位相の制御マップを有しており、制御ユニットから出力された出力信号が制御マップに基づいている。
【００６０】
請求項１２の発明においては、ピエゾストレーンアクチュエータがブレードスプリングまたはシューの一方に接続されている。
【００６１】
請求項１３の発明においては、センサが加速度計を有している。
【００６２】
請求項１４の発明に係るテンショナシステムは、一つの組立体としてシューと係合する少なくとも一つのブレードスプリングを備え、該ブレードスプリング・シュー組立体は、該組立体に対して相対移動可能でかつ面接触する別個の部材に緊張力を作用させるように設けられている。また、このテンショナシステムは、ブレードスプリング・シュー組立体に駆動可能に接続されたピエゾストレーンアクチュエータと、ブレードスプリング・シュー組立体に接続されたセンサから発生するセンサ信号を受け取るように設けられた回路とを備えている。そして、予め設定された周波数または周波数帯でブレードスプリング・シュー組立体に発生する振動に関連するセンサ信号が回路で受信されたとき、チェーンテンショナで検出された振動を低減させるのに効果的な振動を生じさせるように、回路がピエゾストレーンアクチュエータと相互に作用し合っている。
【００６３】
請求項１５の発明においては、ブレードスプリング・シュー組立体が、シューの面を走行するチェーンに緊張力を作用させるように設けられている。
【００６４】
請求項１６の発明においては、回路が、制御されるべきチェーンテンショナのブレードスプリング・シュー組立体の振動における所定の共振周波数に調整されたパッシブアナログ共振回路を有している。
【００６５】
請求項１７の発明においては、共振回路が、制御されるべきチェーンテンショナのブレードスプリング・シュー組立体の振動における所定の共振周波数帯に調整されたアナログ共振回路を有している。
【００６６】
請求項１８の発明においては、センサがピエゾトランスデューサ検出要素を有しており、回路が、ピエゾストレーンアクチュエータに供給されるフィードバック電圧を発生するように設けられたパッシブアナログ共振回路を有している。そして、ピエゾトランスデューサ検出要素により供給された電圧を反転しかつブレードスプリング・シュー組立体の所定の周波数または周波数帯の振動に起因する回路によって、フィードバック電圧が獲得されており、ブレードスプリング・シュー組立体の所定の周波数または周波数帯が、制御されるべき振動に起因するブレードスプリング・シュー組立体の応力およびひずみに対抗するピエゾストレーンアクチュエータの振動を生成するのに効果的なものになっている。
【００６７】
請求項１９の発明においては、ピエゾストレーンアクチュエータおよびピエゾトランスデューサ検出要素が、ブレードスプリングの面に接続された一体的な電気機械的ピエゾトランスデューサモジュール内において互いに平行に配置されている。
【００６８】
請求項２０の発明においては、ピエゾストレーンアクチュエータが、少なくとも縦方向の中央面領域に沿ってブレードスプリングの近傍に接続されている。
【００６９】
請求項２１の発明においては、ブレードスプリング・シュー組立体の曲げ振動が所定の周波数または周波数帯で発生する位置に配置されるように予め設定されていたブレードスプリングの最大変形点の近傍において、ピエゾストレーンアクチュエータがブレードスプリングに連結されている。
【００７０】
請求項２２の発明においては、チェーンテンショナのアクティブ振動制御を提供するように設けられた制御ユニットをさらに有している。制御ユニットは、ブレードスプリング・シュー組立体で検出された振動周波数を示すセンサからのセンサ信号を処理するように設けられるとともに、ピエゾストレーンアクチュエータの振動を生じさせるのに効果的な電圧、周波数および位相を有する電気エネルギを発生するためのマイクロプロセッサコントローラおよび制御回路を有している。そして、ピエゾストレーンアクチュエータの振動が、ブレードスプリング・シュー組立体で検出された振動に対抗してこれを消失させるのに効果的なものになっている。
【００７１】
請求項２３の発明においては、検出された振動周波数が、予め設定された共振周波数を有している。
【００７２】
請求項２４の発明においては、制御ユニットが、電源によって駆動される増幅器をさらに有しており、該増幅器は、チェーンテンショナの振動が増幅器からの電気エネルギをピエゾストレーンアクチュエータに供給することによって制御されるように、制御回路の出力に接続された入力を有するとともに、ピエゾストレーンアクチュエータに電気エネルギを供給するための出力を有している。
【００７３】
請求項２５の発明においては、制御ユニットが周波数対位相の制御マップを有しており、制御回路からの出力信号が制御マップに基づいている。
【００７４】
請求項２６の発明においては、ピエゾストレーンアクチュエータが、ブレードスプリングまたはシューの一方に接続されている。
【００７５】
請求項２７の発明においては、センサが加速度計を有している。
【００７６】
本発明によれば、支持面に取付け可能なシューと、シューと係合するブレードスプリングと、シューおよびブレードスプリングを含むブレードスプリング・シュー組立体に駆動可能に連結されたピエゾストレーンアクチュエータ要素と、ブレードスプリング・シュー組立体に連結されたセンサ要素から発生するセンサ信号を受け取るように設けられた回路とを含むブレード形チェーンテンショナが設けられている。
【００７７】
この場合、回路に入力されたセンサ信号が予め設定された周波数または周波数帯でブレードスプリング・シュー組立体に発生する振動と関連しているときに、回路は、ピエゾストレーンアクチュエータ要素と相互に作用して、チェーンテンショナ内部の振動を吸収して消失させるのに効果的な振動を生じさせる。
【００７８】
減衰作用を有する本発明によるブレード形チェーンテンショナは、該ブレードテンショナの摩耗または疲労を低減させ、これにより、耐久性を向上させて有効寿命を伸ばすために、とくにチェーンによる振動のみならず、自動車の他の部品からブレードテンショナに伝達される他の振動の問題にも取り組んでいる。
【００７９】
パッシブ・チェーンテンショナ減衰システムに関する本発明の一つの特徴部分においては、回路が、ブレードスプリングの振動における所定の共振周波数または共振周波数帯に調整されたパッシブアナログ共振回路と、制御されるべきチェーンテンショナのシュー組立体とを備えている。
【００８０】
所定の共振周波数または共振周波数帯においてブレードスプリング・シュー組立体に振動が発生すると、ブレードスプリング・シュー組立体に連結されたセンサ要素に作用する機械的応力または運動がセンサ信号に変換されて、共振回路に供給される。
【００８１】
予め設定された共振周波数または共振周波数帯で振動するブレードスプリングまたはシューに関連するセンサ信号を受け取ると、パッシブアナログ共振回路は、振動の機械的エネルギを、ピエゾストレーンアクチュエータに振動を生じさせるのに効果的な電圧、周波数および位相を有する電気エネルギに変換する。このピエゾストレーンアクチュエータの振動は、ブレードスプリング・シュー組立体の振動に対抗してこれを緩和する。
【００８２】
本発明によるパッシブ減衰装置の一実施態様においては、センサ要素が、振動による応力を電圧として現れる電気エネルギに変換するピエゾトランスデューサ要素を有しており、このピエゾトランスデューサ要素は、ブレードスプリングまたはブレードシューに取り付けられている。
【００８３】
予め設定された共振周波数または共振周波数帯の振動がブレードスプリング・シュー組立体に発生すると、ピエゾ検出要素で発生した電圧がパッシブアナログ共振回路によって位相を変えられ、ブレードスプリング・シュー組立体に機械的に結合された第２のピエゾトランスデューサ要素に印加される。
【００８４】
第２のピエゾトランスデューサ要素は、反転された電圧を物理的応力に変換するためのストレーンアクチュエータ要素として用いられている。この物理的応力は、ブレードスプリング・シュー組立体の振動に対抗してこれを相殺する物理的変形をストレーンアクチュエータ要素に生じさせる。
【００８５】
一般に、ほぼ単一の周波数または周波数帯のいずれか一方においてピエゾストレーンアクチュエータ要素に電圧を反転して供給するためのパッシブアナログ共振回路を同調させる際の決定は、高効率の減衰作用と機能的な帯域幅（Ｑ値）との間の相殺取引(tradeoff)を考慮に入れて決める。
【００８６】
理想的には、アナログ共振回路は、ブレードスプリング・シュー組立体の共振周波数を相殺する際に出力信号が最適な効率を有するように、入力センサ信号の位相および振幅を変える。
【００８７】
一般に、パッシブアナログ共振回路において周波数域の同調（フィルタリング）が広く行われていればいるほど、増加する帯域幅の応答性の機能として、検出される入力電圧に対して減衰効率（つまり反転電圧の振幅の絶対値）が相対的に低くなる。減衰効率は、ブレードスプリング・シュー組立体の共振を低減させまたは相殺するのを許容するほど十分に高く維持されていなければならない。
【００８８】
本発明の他の特徴部分においては、ピエゾストレーンアクチュエータ要素およびピエゾトランスデューサ検出要素が、ブレードスプリングの表面に連結された一体的な電気機械的ピエゾトランスデューサモジュール内において互いに平行に配置された別個の平坦状部材である。
【００８９】
この構成では、必ずしもすべての場合については当てはまらないが、ピエゾトランスデューサ検出要素がブレードスプリングまたはブレードシューの表面に接近して配置されており、ピエゾストレーンアクチュエータ要素がブレードスプリングまたはブレードシューの逆側の検出要素の側に装着されている。
【００９０】
この場合には、ピエゾストレーンアクチュエータ要素内に生じた振動が、検出要素内に発生する共振に直接対抗して、検出要素が直接接触しているブレードスプリングまたはブレードシューの共振に対抗する。
【００９１】
ピエゾトランスデューサ検出要素およびピエゾストレーンアクチュエータ要素は、積層状態で互いにオーバラップしている必要はないが、共振に対抗するのに適したブレードスプリングまたはブレードシューの表面に沿った別個の異なる位置に装着されていてもよい。
【００９２】
本発明の好ましい一つの態様においては、ピエゾストレーンアクチュエータ要素が、予め設定された共振周波数または共振周波数帯でブレードスプリング・シュー組立体の振動中に予想されるブレードスプリングの最大変位点の近傍において、ブレードスプリングに連結されている。
【００９３】
ここで、ピエゾストレーンアクチュエータ要素の位置に関して本明細書中で使用される「近傍」という語は、本発明の目的にしたがって、アクチュエータ要素に生じた振動がブレードスプリング・シュー組立体の振動を低減させる限りにおいて、ブレードスプリングまたはブレードシューの表面に直接または間接的に装着し、あるいは検出要素を介して、または結合材やトランスデューサモジュール被包部材などを介して装着することを含んでいる。
【００９４】
本発明の他の特徴部分においては、減衰システムがアクティブ・チェーンテンショナ減衰システムとして機能する。アクティブ減衰システムを使用する運転の一実施態様においては、ピエゾトランスデューサ検出要素がブレードスプリング・シュー組立体のブレードスプリングまたはブレードシューに連結されている。
【００９５】
ピエゾトランスデューサ検出要素は、ブレードスプリングまたはブレードシュー（これらは「テンショナブレード」とも呼称される）の振動の発生を検出して、ブレードスプリングおよびシュー組立体の振動の特性（たとえば振幅、周波数および（または）位相）を示す検出信号を発生するのに使用されている。
【００９６】
制御ユニットは、ピエゾトランスデューサ検出要素により供給された検出信号を処理するマップを含むマイクロプロセッサと、ブレードスプリング・シュー組立体で検出された振動の振幅および周波数を決定するためのアクティブ制御回路とを備えたアクティブ制御論理回路を有している。
【００９７】
ブレードスプリング・シュー組立体の振動に関し予め設定された周波数または周波数帯が制御ユニットによって検出されると、アクティブ制御回路は、ブレードスプリング・シュー組立体に発生している振動に対抗してこれを相殺する振動を生成するのに効果的な電気エネルギがブレードスプリング・シュー組立体のピエゾストレーンアクチュエータ要素に戻って印加されるような電圧、振幅および位相を有する電気エネルギを発生する。
【００９８】
予め設定された周波数または周波数帯は、共振周波数または共振周波数帯に対応しているが、本発明の実施態様は、このような共振状態には限定されない。一実施態様においては、電圧信号は、ピエゾストレーンアクチュエータ要素の圧電材料にフィードバックされ、干渉部材として機械的に一体に結合された検出要素を介してブレードスプリング・シュー組立体で検出される振動を消失させる十分な、制御された振動とピエゾストレーン要素の物理的大きさの変化とを生じさせる。
【００９９】
また、アクティブ減衰システムにおいては、制御ユニットのアクティブ制御回路により発生するフィードバック電圧信号を増幅して、より活発な振動制御を行うために、増幅器が用いられる。
【０１００】
この実施態様では、増幅器は、バッテリのような動力源に接続されている。制御ユニットが反応する振動周波数と同様に、アクティブ制御回路を使用するフィードバック信号の特性を適切に選択することによって、チェーンによる振動のみならずエンジンまたは車両の他の位置からの他の振動入力によるブレードスプリングまたはブレードシューの共振または他の振動に効果的に対抗するように、ピエゾストレーンアクチュエータ要素がフォースアクチュエータとして用いられ得る。
【０１０１】
本発明によるこのようなアクティブ減衰構成は、広い周波数領域または予め選択された個々の周波数において、ピエゾ要素が振動を低減させるのを許容する。
【０１０２】
本発明によるアクティブ減衰モードの他の実施態様において、振動センサは、ブレードスプリング・シュー組立体に直接連結されているか、あるいは、チェーンに少なくとも一部伝達される振動力を有する他のエンジン部品または車両部品に離れて取り付けられた加速度計または類似の微小電気機械的モーションセンサである。加速度計は、データ信号を供給するのに効果的な任意の適切な方法で（たとえばワイヤレスまたはワイヤ接続により）制御ユニットに連結されている。
【０１０３】
したがって、本発明のピエゾ減衰システムは、エンジンの捩じり振動により作用するようなチェーンの緊張力変動に反応するブレードスプリングまたはブレードシューの振動を消失させる。このようにして、ブレードスプリングのスプリング力が、チェーンの長期間の振動をもたらす可能性がある共振またはその他の振動を伴うエンジンの捩じり振動に反応するのを抑制される。
【０１０４】
内部の振動を減衰させるために、ピエゾストレーンアクチュエータ要素をブレードシューまたはブレードスプリングのいずれか一方に接続することは、これらの部材がすべて機械的に結合されていることにより、全体としてテンショナの振動を効果的に減衰させるということが理解されるだろう。
【０１０５】
理解されるように、本発明によるテンショナは、チェーンに緊張力を作用させるための独創的で多機能かつ一体的な電気機械的システムである。本発明によるチェーンテンショナは、優れたテンショニングおよび振動減衰特性の能力を有している。また、本発明のチェーンテンショナは、非液圧式に基づいたチェーンテンショニングおよび振動減衰のシステムとして、潜在的なコスト節減を提供する。
【０１０６】
アプリケーションに応じて、本発明のテンショナは、高価なテンショナ摩耗面材料の必要性を減らしまたは排除するとともに、チェーンノイズを低減させ、ブレードスプリングチェーンテンショナシステムを使用するエンジンシステムの信頼性およびテンショナ部品の全体寿命を潜在的に向上させる。
【０１０７】
さらに、振動の少ないエンジンタイミングのアプリケーションにおいてチェーンスパンの弛みを除去することによって、本発明は、チェーンが摩耗して弛んだときに、クランクシャフトおよびカムシャフト間のタイミングが変化する可能性を減少させる。
【０１０８】
本発明の振動制御装置により受動的にまたは能動的に減衰させることができるチェーンテンショナの一実施態様においては、シューがチェーンスパンに当接してチェーンスパンの緊張力を維持しつつ配置されるように、シューが固定支持部の一端に取り付けられており、ブレードスプリングがシューに機械的に係合している。
【０１０９】
チェーンテンショナは、シューがチェーン走行路の外側からチェーンに当接するとともに、チェーンスパンの弛みをなくすようにチェーン走行路を変位させることによりチェーンスパンに緊張力を作用させるように、スプロケット間においてチェーン長さ方向に配置されている。たとえばシューの面に沿って移動するチェーンとの摩擦接触からテンショナの温度が増加すると、チェーンの変位が始まりまたは増加する。
【０１１０】
このような接触中には、チェーンが接触するシューは、剛性が低下する傾向があり、ブレードスプリングからの荷重は、シューの凸面側がチェーンスパンの側にさらに延びてシューからチェーンに作用する緊張力を増加させるように、シューをその両端部が互いに内方に向かった状態である、より湾曲した弧状形状にする。シューが冷却して剛性が増してブレードスプリングにより曲率が減少するとき、緊張力付与のプロセスは逆になる。
【０１１１】
本発明のこれらおよびその他の特徴・目的をよく理解するためには、添付図面に関連して以下の詳細な記述が参照されるべきである。
【０１１２】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施態様による、受動的に減衰されるパッシブ・ブレードスプリングテンショナ１０を示している。このテンショナ１０は、ドライブスプロケット１８およびドリブンスプロケット２０間において、チェーンスパン１６ａに沿った位置でチェーンに緊張力を作用させるように用いられている。
【０１１３】
テンショナ１０は、プラスチック製のシュー３０と、ブレードスプリング２８と、ピエゾストレーン要素３２とを有しており、これらの部材は、チェーンスパン１６ａに最も近い位置から順にチェーンスパン１６ａから横方向に離れる方向に配置されている。
【０１１４】
シュー３０は、第１の端部１２および第２の端部１４を有している。シュー３０は、第１および第２の端部１２，１４間において弧状の湾曲形状に沿って延びる中央の接触面２６を有している。シュー３０の中央の接触面２６は、チェーンスパン１６ａと接触している。
【０１１５】
チェーンスパン１６ａは、ドリブンスプロケット２０およびドライブスプロケット１８間に延びる弛み側チェーンスパンであることが多いが、テンショナ１０は、チェーンの他方のチェーンスパンに配置するようにしてもよい。
【０１１６】
チェーンスパン１６ａと接触するシュー３０の面が大きければ大きいほど、テンショナ１０がチェーンスパン１６ａに作用できる緊張力が大きくなる。チェーンテンショナ１０のシュー３０が接触するチェーンスパン１６ａの長さの調整は、テンショナの位置およびブレードスプリング２８の形状の変化により達成される。
【０１１７】
テンショナ１０の第１の端部１２は、固定支持部２２の上にスライド自在に支持されている。テンショナ１０の使用時には、第１の端部１２は固定支持部２２に当接して固定支持部２２の上をスライドする。テンショナ１０の第２の端部１４は、枢支取付部２４に連結されている。これは、たとえばボルト、枢支ピンまたは他の適切な固定手段を受け入れるように設けられた穴を第２の端部２４に形成することによって、達成される。
【０１１８】
枢支取付部２４の枢支軸は、チェーン１６およびスプロケット１８，２０の面に直交している。したがって、テンショナ１０は、チェーン１６およびスプロケット１８，２０と同じ平面内でその長さ方向に沿って旋回する。
【０１１９】
テンショナ１０の弧状形状が変化すると、第１の端部１２が固定支持部２２の上をスライドする。テンショナ１０の弧状形状における屈曲度合いの増加は、テンショナ１０を撓ませ、チェーン接触領域２６に沿ってシュー３０を介したチェーンスパン１６ａとの接触面積を増加させ、チェーンスパン１６ａをその走行路から変位させる。
【０１２０】
チェーンテンショナ１０は、シュー３０にたとえば機械的に係合した関係のブレードスプリング２８を有している。ブレードスプリングをテンショナシューに関連付ける適切な技術は、たとえば米国特許第 3,490,302号、米国特許第 4,921,472号、米国特許第 5,266,066号および米国特許第 5,984,815号に記述されており、これらの教示内容は、引用することによって本件出願の中に含まれる。
【０１２１】
シュー３０は、荷重の作用下および昇温下でシューの変形を生じさせるクリープを起こす堅い合成樹脂材料から構成されている。荷重は、ブレードスプリング２８から作用している。シュー２０の合成樹脂材料は、熱安定性ナイロン６／６が好ましいが、たとえばガラス添加剤入りのナイロン６／６のような複合材料から構成されていてもよい。
【０１２２】
シュー２０を構成する材料としては、変形可能な弾性材料が一般に好ましい。というのは、運転中に、運転環境で発生したまたは存在していた熱（エンジンの熱を含む）が、ブレードスプリング２８からの荷重の作用下で、シュー３０を変形させてシュー３０をより湾曲した形状にするからである。高温下においてテンショナ１０の大きな湾曲形状は、チェーンスパン１６ａの緊張力を維持するように作用する。
【０１２３】
異なる性能特性を獲得するためにシュー３０の全部または一部に用いられる他の材料としては、たとえばポリエーテル・エーテル・ケトン（ＰＥＥＫ）がある。ＰＥＥＫは、少なくともシュー３０のチェーン接触領域２６において、その高い耐摩耗性および耐久性のために使用される。
【０１２４】
上述のおよびその他の材料はまた、たとえば、シュー３０および固定支持部２２間のスライド抵抗を最小限に抑えるために、熱膨張特性および機能上の特性から選択されている。
【０１２５】
ブレードスプリング２８は、任意の適切な材料、典型的には、熱処理されたばね綱または満足できる弾性を有する類似の材料から構成されている。このような目的のために適切な材料は、すぐに入手可能であり、当該分野の当業者に知られている。
【０１２６】
ブレードスプリング２８は、概略矩形形状を有するとともに、シュー３０の形成半径よりも小さな形成半径で弧状に形状されており、運転中のシュー３０に十分な緊張力を作用させている。このため、ブレードスプリング２８はシュー３０よりも小さな曲率半径を有しており、シュー３０は相対的に平坦状になっている。
【０１２７】
ブレードスプリング２８の矩形形状は、スプロケットの全長および全幅にわたって緊張力を均等に分配するのに寄与している。シュー３０およびブレードスプリング２８は、ブレードスプリング２８をより平坦な形状に伸ばすような力をシュー３０がブレードスプリング２８に及ぼすとともに、シュー３０をより湾曲した形状にするような荷重をブレードスプリング２８がシュー３０に及ぼすように、組み立てられている。
【０１２８】
シュー３０はプラスチックのような半剛性材料から構成されているので、高温下で荷重を受けると変形する。運転中には、シュー３０の面に沿って移動するチェーン１６との接触による熱により、および自動車エンジンの内部または周囲のような他の熱発生源からの熱により、テンショナ１０の温度が上昇する。
【０１２９】
このような温度上昇の結果、シュー３０の剛性が低下して、ブレードスプリング２８からの荷重がシュー３０をより湾曲した形状にする。このとき、シュー３０は、各端部１２，１４が互いに内方に押しやられており、シュー３０の凸面側はチェーンスパン１６ａの側にさらに延びており、シュー３０からチェーン１６への緊張力が増加している。
【０１３０】
本発明にしたがって、少なくとも一つのピエゾ減衰モジュール（またはピエゾモジュール）３２が、ブレードスプリング２８またはシュー３０の少なくとも一方の面に連結されている。図１においては、ピエゾ減衰モジュール３２は、ブレードスプリング２８の面２９に機械的に連結されたピエゾトランスデューサ検出要素（またはピエゾ検出要素）３３と、ピエゾストレーンアクチュエータ要素（またはピエゾアクチュエータ要素）３５とを有している。ピエゾモジュール３２の適切な運転を提供するその他の直接的または間接的な結合手法を用いるようにしてもよい。
【０１３１】
たとえば、エポキシ樹脂または他の適切な結合剤を用いて部材を構造体に接着することによって、またはブレード部材自体の内部に圧電材料を埋め込むことによって、ピエゾ減衰モジュール３２をブレードスプリング２８またはシュー３０に機械的に結合するようにしてもよい。
【０１３２】
ピエゾ減衰モジュール３２のピエゾトランスデューサ検出要素３３が、パッシブアナログ共振回路である共振回路３４に電気的に接続されている。ピエゾ検出要素３３は、ピエゾモジュール３２が接続されたブレードスプリングまたはシューが組立体の共振周波数で振動するとき、またはピエゾモジュール３２の圧電ひずみ要素を振動させるとき、応力またはひずみのエネルギの変化を受ける。
【０１３３】
したがって、ブレードスプリングまたはシューの振動または変形は、ピエゾ検出要素３３内の圧電材料を振動させることによって、機械的な力（ひずみエネルギ）から電圧（電位）に変換される。このことは、共振回路３４に供給されるセンサ信号５９を提供する。共振回路３４は、隣接するブレードスプリング２８の振動に起因してピエゾ検出要素３３に発生した電圧を反転させる特定の共振周波数または共振周波数帯に同調されている。
【０１３４】
反転された電圧信号は、所定の共振周波数または共振周波数帯で発生するブレードスプリング・シュー組立体の振動に関連したピエゾ検出要素３３の変形に対抗するのに効果的な制御された物理的変化、たとえば振動を生じる応力を発生させるように、ピエゾストレーンアクチュエータ要素３５に接続されている。これらの部材はすべて機械的に結合されているので、ブレードスプリング・シュー組立体の振動が消失して相殺されることになる。
【０１３５】
ピエゾトランスデューサ検出要素３３およびピエゾストレーンアクチュエータ要素３５は、ひずみエネルギおよび電気エネルギを変換する圧電性材料から構成されており、好ましくは、矩形状シートのようなシート状に形成されている。このような圧電性材料は、たとえば、鉛−ジルコン酸塩−チタン酸塩（ＰＺＴ）のセラミックシートを含む圧電セラミック材料を含んでいる。
【０１３６】
例示として、ピエゾストレーン要素は、単独でまたは積層された積層体として、シートまたは積層構造を含む組立体またはモジュールとして、別個のシートの形態で用いられ得る。ブレードスプリング２８またはシュー３０に連結されたモジュール３２におけるピエゾ要素３３，３５のシートは、ここで記述された減衰機能を支持するのに十分な大きさで用いられている。
【０１３７】
たとえば、一体的なピエゾモジュール３２は、ピエゾ要素３３，３５を含み得る。これらのピエゾ要素３３，３５は、背中合わせで配置されており、各々矩形状の平坦なプレートとして形成されたＰＺＴ，ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）または他の適切な圧電材料から構成されている。
【０１３８】
各ピエゾ要素３３，３５の逆側の面の上には、正負の電極対（図示せず）が配置される。各ピエゾ検出要素３３，３５は、極性の観点から互いに逆に接続されている。アナログ共振制御回路３４は、電極対に電気的に接続されている。エポキシ樹脂またはその他の適切な樹脂製のパッケージが、電極を含むピエゾ検出要素３３，３５と制御回路３４とを熱硬化工程をへて内部に封止している。
【０１３９】
電導性のシートがピエゾ要素３３，３５と電極との間に配置される。エポキシ製パッケージの二つの側面は、ポリイミド製フィルムによって覆われている。
【０１４０】
ブレードスプリング２８が共振周波数で曲げ振動を受けるとき、ピエゾトランスデューサ検出要素３３内で周期応力が生成される。この応力は、ブレードテンショナ組立体２８，３０の曲げ振動の周波数において圧縮と引張を交互に繰り返す。これにより、周期的な電圧がピエゾトランスデューサ検出要素３３からパッシブアナログ制御回路３４に供給される。
【０１４１】
ブレードテンショナ２８，３０がその共振周波数で振動するとき、制御回路３４は、ブレードテンショナ２８，３０の曲げ応力に対抗する応力をピエゾストレーンアクチュエータ要素３５内部に発生させるような電圧、周波数および位相を有する電気エネルギを発生する。
【０１４２】
パッシブ制御の実施態様の一実施態様においては、制御回路３４が、制御されるべきブレードテンショナの共振周波数に同調されたパッシブアナログ共振回路を有している。パッシブ共振回路３４は、たとえば、抵抗・コイル回路（ＲＬ）、抵抗・コンデンサ回路（ＲＣ）またはコイル・コンデンサ回路（ＬＣ）、あるいはこれら三つの要素すべてを使用する回路（ＲＬＣ）を含み得る。
【０１４３】
共振回路３４の機能においては、同調された共振周波数においてピエゾトランスデューサ検出要素３３における電圧から発生した入力信号５９は、コイル３８の電流が反転（フリップ）してから一気に流れるまでコンデンサ３９に一時的に蓄えられる。
【０１４４】
検出された信号５９は反転され、コンデンサ３９に蓄えられ、次に位相が約１８０度ずれて、ピエゾモジュール３２におけるピエゾアクチュエータ要素３５への出力信号として供給される。これにより、ピエゾトランスデューサ要素３３の共振をオフセットする振動が生成される。大抵の場合、実際に要求される位相の変化は正確に１８０度ではない。適用される正確な値は特定のシステムによる。
【０１４５】
このようにして、システムの周波数および構造上の減衰作用が制御される。たとえば、適切な位相変化量は、約１８０±２０°の範囲内におさまるだろう。このため、回路内に設計されたＱ値は、回路が狭い共振周波数で電圧を反転するように設計されているか、または共振周波数帯で電圧を反転するように設計されているかを指示する。
【０１４６】
ＬＣ回路またはＬＲＣ回路の抵抗またはインダクタンスを変えることによって、たとえば５００ｒｐｍ（５０００Ｈｚ）の機械的共振周波数で、チェーンは振動を開始し、共振がブレードテンショナに達すると、回路が電圧信号の位相を反転して、共振を鎮めるのに効果的な他のピエゾ要素に反転信号を戻す。
【０１４７】
このようにして、ピエゾトランスデューサ検出要素３３が或る方向に曲がると、ピエゾストレーンアクチュエータ要素３５が、ピエゾトランスデューサ検出要素３３に対するオフセット量だけ曲がる。アナログ共振回路を構成する制御回路３４は、以下に詳細に記述されるように、制御されるべきチェーンテンショナ組立体２８，３０の曲げ振動の共振周波数に同調されている。
【０１４８】
たとえば、回路３４は、図１に示すように、コンデンサ３９をコイル３８に並列に連結するとともに、この並列回路に抵抗３６を直列に接続することによって構成されている。他の実施態様では、回路は、コンデンサを直列回路に並列に接続することによって、構成されている。この制御回路３４は、パッシブアナログ回路である。
【０１４９】
図２は、パッシブアナログ共振回路に使用される、振動を制御するためのパッシブ装置のブロック図を概略的に示している。
【０１５０】
このパッシブ減衰の実施態様の一つの特徴部分においては、振動制御回路の周波数が、単一の構造振動の共振周波数と適合するように設計（同調）されている。たとえば、タイミングチェーンは５０００Ｈｚで共振する。しかしながら、アナログ共振回路が反応する周波数の領域（帯域幅）は、当該分野では知られていることであるが、設計の問題として変化し得る。
【０１５１】
すなわち、パッシブアナログ共振回路の設計は、高効率の減衰作用と機能上の帯域幅（Ｑ値）との妥協案である。一つの側面においては、パッシブアナログ共振回路３４は、非常に高いＱ値を有するように設計されている。これにより、回路は、相対的に狭い周波数領域内でのみ共振し、他の周波数はフィルタで取り除かれる。
【０１５２】
回路が高いＱ値用に設計されている場合には、回路は、非常に効率のよい位相変化・振幅移動を生じる。これに対して、もし回路が低いＱ値用に設計されているならば、相対的に効率の低い振幅移動が達成されるが、回路３４は相対的に大きな周波数帯に反応する。
【０１５３】
一実施態様においては、ピエゾストレーンアクチュエータ要素３５およびピエゾトランスデューサ検出要素３３は、ブレードスプリング２８の面２９に連結された一体的な電気機械的ピエゾモジュール３２内において、互いに平行に配置されている。もう一つの側面においては、ピエゾストレーンアクチュエータ要素は、少なくとも縦方向の中央面の領域３７に沿ってブレードスプリング２８の隣に連結されている。
【０１５４】
さらに他の実施態様においては、ブレードスプリング・シュー組立体で検出された振動に対抗してこれを消失させるのに効果的な所定の共振周波数または共振周波数帯でブレードスプリングおよびシュー組立体２８，３０の曲げ振動が発生する位置に配置されているとして予め設定されたブレードスプリング２８の最大変形点４３の近傍において、ピエゾストレーンアクチュエータ要素３５がブレードスプリング２８に連結されている。
【０１５５】
ピエゾトランスデューサ検出要素３３またはピエゾストレーンアクチュエータ要素３５の少なくともいずれか一方のピエゾ要素の形状に関しては、いずれも約１０〜５インチ（約０．１ミクロン）の均一の厚みを有し、約２インチの幅と３インチの長さを有する概略平坦状の帯板である。
【０１５６】
なお、これらの数値は、当然のことながら、特定のブレードテンショナの大きさに応じて変わる。また対抗力は、表面積や厚みを増やし、配置を変えることによって制御可能である。
【０１６５】
他の実施態様においては、ピエゾトランスデューサ検出要素の振動に対してブレードスプリングを曲げるための梃子（てこ）を形成するために、トランスデューサはブレードスプリングの両端に適用するようにしてもよい。一般に、検出に関しては、最もひずみの大きなブレード領域にピエゾ素子を配置するのが好ましい。
【０１５７】
本発明のパッシブモードに関しては、検出用ピエゾ要素および変位用ピエゾ要素は好都合なことに互いに密着しているが、これらのピエゾ要素は、ブレードスプリングに対して同じ長さを有している必要はない。本発明のアクティブ検出モードにおいては、振動は、ブレードで、またはブレードの共振周波数と相関関係を有するエンジンの他の部分で検出される。検出用ピエゾ要素で検出された電圧は、オンボード・マイクロプロセッサで処理される。
【０１５８】
ブレードスプリングの共振エネルギに対抗するのに効果的な力は、ピエゾトランスデューサが固定された他の位置まで伝達される。チェーンの振動は、車内ノイズを生成する。他の実施態様においては、変位用ピエゾ素子を駆動するために、車内に音響センサが配置される。検出用ピエゾ素子は、チェーンおよびスプロケット間の衝撃力のみならずチェーン摩耗による振動を緩和する。
【０１５９】
本発明によるパッシブ振動減衰の他の実施態様においては、ピエゾ検出要素３３のかわりに、加速度計またはモーションセンサ、あるいは類似の計測センサがブレードスプリング・シュー組立体の振動または動きを検出するのに用いられる。
【０１６０】
本発明の他の実施態様によるパッシブ減衰テンショナシステムにおいては、ピエゾ減衰モジュール３２が単一のピエゾセンサアクチュエータを有するように、図１のテンショニング減衰システムが変更されている。
【０１６１】
この単一のピエゾセンサアクチュエータは、たとえば、ブレードスプリング２８に装着された要素３３のみである。そして、そのひずみによる出力電圧は、抵抗を含むバイパスループ（図示せず）と、ピエゾ検出要素３３の上部および下部電極を越えて接続されたフィルタとを横切って接続されている。
【０１６２】
ブレードスプリング２８がピエゾ検出要素３３のひずみを生成するように振動するとき、該ひずみはその内部で電圧に変換され、バイパスループを介して電荷は消失する。その結果、ブレードスプリング２８および検出要素３３内に生じるひずみの変化が減衰される。
【０１６３】
図３は、図１に示した多機能のテンショナシステム１０を用いて駆動チェーン１６に緊張力を作用させるチェーンテンショナシステム２００の概略図である。駆動チェーン１６は、一組のスプロケット（すなわちドライブスプロケット１８およびドリブンスプロケット２０）間を走行するように設けられており、チェーンスパン１６ａ，１６ｂを有している。
【０１６４】
テンショナシステム２００は、たとえば、ドライブスプロケットとしてのクランクシャフトスプロケット１８およびドリブンスプロケットとしてのカムシャフトスプロケット２０を有するエンジンタイミングシステムに適用される。この例では、テンショナ１０は、二つのスプロケット１８，２０間においてチェーンスパン１６ａに沿って配置されている。テンショナ１０は、枢支端２４においてエンジンブロックに取り付けられる。
【０１６５】
シュー３０は、上述したように、チェーンスパン１６ａの外側部分と接触するように配置された摩耗面２６を有している。なお、シュー３０は、チェーン１６が走行する通路を形成するように平坦な中央面と立ち上がった縁部を備えたチェーン接触摩耗面２６を有していてもよい。
【０１６６】
チェーンスパンの内側部分に接触するように、またチェーンスパンの内側部分および外側部分の双方に接触するように、一つまたはそれ以上のテンショナシステム２００を設けるようにしてもよい。
【０１６７】
多数のテンショナシステム２００のアプリケーションにおいては、システムのシューは、一つまたはそれ以上のシュー３０がチェーンスパンの外側部分と接触して、チェーンへの緊張力の作用およびチェーン振動の減衰を提供するように協働する配置を含む縦一列になって作用する。
【０１６８】
他の実施態様においては、ブレードテンショナの望ましくない振動および動き制御するために、アクティブ回路が採用されている。この点において、図４は、アクティブピエゾ減衰システムが設けられている点を除いて、図１のテンショナ１０と概略同じ構造を有するテンショナ１１０を含む本発明の他の実施態様を示している。
【０１６９】
テンショナ１１０は、第１の端部１１２、第２の端部１１４、枢支取付部１２４およびブレードスプリング１２８を有している。第１の端部１１２は、固定取付部１２２の上をスライドする。
【０１７０】
テンショナ１１０は、チェーンスパン１６ａおよびスプロケット２０，１８を含む平面内で弧状に形成されている。テンショナ１１０は、チェーン接触領域１２６においてチェーンスパン１６ａと接触しており、作用する緊張力の程度は、チェーン接触領域１２６の大きさ、テンショナ１１０の配置およびテンショナ１１０の円弧に関係している。
【０１７１】
上述したテンショナ１０と同様に、テンショナ１１０が曲率半径の減少によってより曲がると、テンショナ１１０の外側面と接触するチェーンスパン１６ａの量が大きくなる。
【０１７２】
図１のチェーン１０と同様に、テンショナ１１０は、チェーンと接触するシュー１３０と、ブレードスプリング１２８とを有している。図４の実施態様においては、二方式のピエゾモジュール１３２は、ブレードスプリング１２８および（または）シュー１３０に接続されている。
【０１７３】
たとえば、ピエゾモジュール１３２は、ブレードスプリング１２８に接着されており、またはブレードスプリング１２８内に埋め込まれている。ピエゾモジュール１３２は、アクティブピエゾ減衰システムの一部であり、図４に示すように、少なくとも一つの検出要素１３５と、少なくとも一つのアクチュエータ要素１３３とを有している。ピエゾモジュール１３２は、制御回路または他の制御システム１４０に接続されている。
【０１７４】
ピエゾ検出要素１３５およびアクチュエータ要素１３３は、いずれも圧電材料から構成されるが、類似のアクティブ減衰特性を提供する材料の組合せから構成するようにしてもよい。ピエゾ要素は、物理的応力または変形（曲げ、引張、圧縮など）の影響を受けたときに電圧を発生する圧電材料を有している。
【０１７５】
逆にいえば、電圧が圧電材料に作用したときには、圧電材料を含むピエゾ要素の物理的大きさが変化する。たとえば、圧電材料に生じた物理的大きさの変化は、接触しているピエゾ検出要素およびブレードスプリング・シュー組立体のひずみに対する抵抗を増加させる振動を生成する。
【０１７６】
同じピエゾ要素の構造体において、検出要素およびアクチュエータ要素を同じ位置に配置する種々の方法は、本発明の範疇に属する。たとえば、図４においては、同一の平坦状ピエゾモジュール１３２の逆側面を形成するように、検出要素１３５およびアクチュエータ要素１３３が背中合わせで一体に配置された例が示されている。
【０１７７】
二つのピエゾ要素１３３，１３５は、背中合わせで配置されるとともに、そのプラス端子およびマイナス端子が逆になるように適切に接続されている。制御ユニット１３７によりストレーンアクチュエータ要素１３３に発生するＡＣ駆動電圧は、以下に詳細に説明するように、検出要素１３５の振動に対して約１８０度位相がずれており、これにより、この振動を相殺して消失させている。
【０１７８】
あるいは、検出および駆動機能は、ブレードスプリングまたはシューに装着された同じ平面内で横方向または縦方向に隔てられた検出要素およびアクチュエータ要素の配列を有する単一層のピエゾストレーン要素、または同様の機能特性を発揮する複数層のピエゾストレーン要素のような他の構成と組み合わされてもよい。
【０１７９】
このアクティブ減衰の実施態様においては、テンショナ１１０は、広い周波数帯にわたって、または予め選択された個々の周波数にわたって、圧電効果により減衰される。
【０１８０】
図４に示すように、アクティブ減衰システムを使用する運転の一実施態様においては、ピエゾトランスデューサ検出要素１３５がブレードスプリング・シュー組立体１２８／１３０のブレードスプリング１２８（またはシュー１３０）の面１２９に連結されるとともに、チェーンテンショナ１１０の減衰制御ユニットサブアッシ１３７に連結されている。
【０１８１】
図５は、チェーンによる振動エネルギ５１がブレードテンショナ５３に伝達されている、本発明の一実施態様による処理を示す概略ブロック図である。振動エネルギ５１は、センサ５７で検出される周波数５５でブレードテンショナ５３を振動させる。センサ５７は、制御回路６１Ａを含む制御ユニット６１に供給される入力信号５９を発生する。
【０１８２】
センサ信号５９は、ブレードスプリング・シュー組立体５３で発生する振動の特性（振幅、周波数および（または）位相）を示す。制御ユニット６１の制御回路６１Ａは、受動的にまたは能動的に入力信号５９を、ピエゾトランスデューサ６５に送出される電気信号である出力信号６３に変換する。ピエゾトランスデューサ６５は、出力信号６３を機械エネルギ６７に変換する。
【０１８３】
この機械エネルギ６７は、チェーンによるブレードテンショナ５３の振動を相殺する力を発生させるのに効果的な、たとえば平面方向におけるトランスデューサの物理的大きさの変化を生じさせる。すなわち、制御ユニット６１は、トランスデューサ６５の振動である機械的エネルギ６７を発生させるのに効果的な出力信号６３を出力して、該出力信号６３をトランスデューサ６５に供給する。
【０１８４】
これにより、ブレードスプリング・シュー組立体で検出される振動に効果的に対抗できる。図５に示された制御回路６１Ａを含む制御ユニット６１は、ここで記述された本発明の異なる実施態様において、アクティブ制御ユニットまたはパッシブ制御ユニットの例となり得る。
【０１８５】
センサ５７で検出されて制御ユニット６１により変換される所定の周波数または周波数帯は、共振周波数に対応し得るが、本発明は必ずしもそのような状態には限定されない。たとえば、ブレードテンショナに発生する共振振動または非共振振動に対しては、本発明のこの実施態様を用いて対抗することができる。
【０１８６】
図６は、本発明の一実施態様による開ループフィードバック制御を使用した、図４の振動制御を含むチェーンテンショナシステムの使用のためのブロック図である。図６に示すように、とくに本実施態様のアクティブ減衰制御においては、制御ユニット１３７は、マイクロプロセッサおよびアクティブ制御回路１４０からなるアクティブ制御回路を有している。
【０１８７】
アクティブ制御回路１４０は、ブレードスプリング・シュー組立体でセンサつまりピエゾセンサ１３４または加速度計１４１により検出される振動の振幅および周波数を入力信号１５９から決定し、ブレードスプリング・シュー組立体１２８／１３０で検出された曲げ振動を相殺するために、ピエゾトランスデューサ１３６に供給するのに必要なＡＣ出力電圧信号１６３を入力信号１５９から計算しまたは決定する。
【０１８８】
ブレードスプリング・シュー組立体の振動の所定の周波数または周波数帯が制御ユニット１３７で検出されたとき、アクティブ制御回路１４０は、ブレードスプリング・シュー組立体１２８／１３０に取り付けられた別のピエゾストレーンアクチュエータ１３６に戻るように、ブレードスプリング・シュー組立体に発生している振動に対抗してこれを相殺する振動に帰着する応力を生成するのに効果的な電圧、振幅および位相を有する電気エネルギを発生させる。
【０１８９】
好ましい一実施態様においては、制御ユニット１３７で検出された所定の周波数または周波数帯は、共振周波数である。駆動電圧信号１６３は、ピエゾストレーンアクチュエータ１３３の圧電材料にフィードバックされ、一体的に連結された部材同士の介在要素としてのセンサ１３４を介してブレードスプリング・シュー組立体で検出された振動を消失させるのに十分な大きさの、ピエゾストレーンアクチュエータ１３３の制御された振動に帰着する応力を生じさせる。
【０１９０】
また、アクティブ減衰システムにおいては、制御ユニット１３７のアクティブ制御回路１４０により直接出力されるフィードバック電圧信号１６１を増幅して、より強固な振動制御を行うようにするために、増幅器（ＡＭＰ）１３８が使用されている。増幅器１３８は、この実施態様では、バッテリのような電源１３９に接続されている。
【０１９１】
制御ユニット１３７が反応する共振周波数のみならず、アクティブ制御回路１４０を使用するフィードバック信号の特性を適切に選択することによって、チェーンによる振動のみならずエンジンまたは車両の他の配置に起因する他の振動入力からのブレードスプリングまたはシューの共振または振動に効果的に対抗するために、ピエゾストレーンアクチュエータ要素１３３がフォースアクチュエータとして用いられ得る。
【０１９２】
アクチュエータ要素１３３内の圧電材料は、要素１３３がテンショナ１２８／１３０内に存在している振動または振動エネルギに能動的に対抗するフォースアクチュエータとして用いられるように、アクティブ制御回路１４０からのフィードバックとして得られた電気信号１６３を機械的エネルギまたはひずみエネルギに変換する。電気信号がアクチュエータ要素１３３内の圧電材料に対して正しい方向に作用すると、材料はその表面にひずみを与えてこれを曲げる。
【０１９３】
圧電材料の応答は極めて速いので、ブレードスプリング１２８およびこれに関連するテンショナ構造体のようなターゲットの構造物は、外部の入力信号による周波数で効果的に振動する。出力信号１６３を制御することによって、アクチュエータ要素１３３内の圧電材料は、テンショナ構造体１２８／１３０の共振または強制振動に効果的に対抗する。
【０１９４】
図７は、図４に示されたチェーンテンショナシステムに使用されるアクティブ振動制御をサポートするのに用いられる信号処理回路７００のフローチャートである。この回路の記述において以下に述べられたハードウエアの特徴の大部分は、すでに記述されており、その記述が参照されるべきである。
【０１９５】
ステップ７０１において、入力電圧信号１５９は、ブレードスプリング・シュー組立体に装着されたピエゾ検出要素１３５内で生成される。このデータ信号は、ステップ７０２において、制御回路１４０に入力される。入力信号１５９の発生および制御回路１４０への入力は、リアルタイムで実質的に同時に発生することが理解されるだろう。
【０１９６】
ステップ７０３では、ここで述べられた目的のために埋め込まれた適切なソフトウエアまたは回路を有するプログラマブルマイクロプロセッサまたは予めプログラムされたマイクロプロセッサを含む制御回路１４０が、獲得されたデータ信号１５９を読み取って分析する。
【０１９７】
この分析は、獲得された信号１５９における振動の周波数、振幅および位相のような変数をブレードスプリング・シュー組立体のすでに知られた振動の事象と関連付けるために、たとえば、データベースの情報との比較または制御マップの使用を含み得る。制御マップは、ブレードスプリング・シュー組立体に対して前もって行われた構造分析の研究に基づいて予め作成されている。
【０１９８】
マイクロプロセッサはまた、システムの耐用年数の間に獲得された新しいデータを加えて、その部分のデータベースを作成する。種々のデータ信号がチェーンの振動に影響を与えるエンジン内の振動に関係しているところの、制御回路１４０に同時に供給されるすべてのデータを広くサンプリングするために、ステップ７０２においては、カムシャフトカバーなどの上に配置された加速度計からのようなエンジンブロック内のその他の位置から入力データ信号が得られるようにしてもよい。
【０１９９】
ステップ７０４においては、制御回路により発生した電気エネルギがピエゾストレーントランスデューサ１３６に接続されたとき、ブレードスプリング・シュー組立体に発生している振動に対抗してこれを消失させるのに効果的な機械的応力を生成するように、オンボードプログラムが制御回路に指示して適切な電圧、振幅および位相を有する駆動電圧信号１６１を発生させる。
【０２００】
駆動電圧信号１６１は、ステップ７０５に示すように、制御ユニット１４０から出力された後、ピエゾトランスデューサ１３６で発生する駆動力を増大させるために増幅される。増幅された駆動電圧信号は、出力されてピエゾトランスデューサに送信される。制御ユニット１４０のマイクロプロセッサは、増幅のレベルを制御するようにプログラムされていてもよい。
【０２０１】
図４に示されるようなテンショナに用いられるアクティブ減衰制御システムにおいては、制御ユニット１３７が、テンショナ１１０の振動を減衰させるために、適用可能な任意の振動周波数に同調するのを許容する調整制御能力を有している。したがって、制御ユニット１３７は、アクティブ制御回路１４０のために選択された任意の振動周波数で運転可能である。
【０２０２】
これにより、広い周波数領域および（または）一つまたはそれ以上の単一の共振周波数において、ピエゾストレーンアクチュエータがテンショナの振動エネルギを低減させることができる。
【０２０３】
このようなアクティブ減衰制御の方法は、とくに、加速度計１４１からの情報のような発生周波数についての付加的な情報（たとえば最初の推測値）が含まれている場合に、非常に効果的である。チェーンによる振動の発生については、測定または計算された発生周波数（たとえばピッチ周波数）がすぐに入手可能である。
【０２０４】
より進んだシステムにおいては、チェーンの発生情報にのみ基づいた完全フィードフォワードシステム(full feed-forward system)を利用することも可能である。
【０２０５】
アクティブ減衰制御を使用するこの実施態様においては、データ信号がこれらの特徴の一つまたはそれ以上を表しており、検出された信号の周波数、振幅、位相のような変数を、チェーン振動特性を表しかつ制御回路１４０からの駆動電圧信号を発生させるデータ信号に関連付ける「制御マップ」を利用することができる。このデータから得られた制御信号は、増幅器１３８で増幅され、振動に対抗する電気エネルギ１６３がピエゾストレーンアクチュエータ１３３に与えられる。
【０２０６】
図８は、駆動チェーン１６に使用されるチェーンテンショナシステム４００の概略図である。チェーン１６は、一組のスプロケット（つまりドライブスプロケット１８およびドリブンスプロケット２０）間を走行するように設けられており、スパン１６ａ，１６ｂを有している。チェーンスパン１６ａには、図４のテンショナ１１０が配置されている。
【０２０７】
上述した実施態様と同様に、テンショナシステム４００は、チェーン１６の内側部分または外側部分を制御するように設けられていてもよく、チェーン１６の内側部分および外側部分の双方でアクティブ減衰を行えるように、他のテンショナ１１０と関連して使用されるようにしてもよい。
【０２０８】
本発明の実施態様による減衰・テンショニングの実施態様またはその相当物のいずれかを使用することによって、本発明は、ブレードテンショナの振動エネルギを減衰させることができ、これにより、ブレードテンショナシステムの耐久性を向上させて有効寿命を向上させる。
【０２０９】
本発明は、これまで特定の実施態様に関連して記述されてきたが、当該分野の当業者は、本発明の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更をなし得る。したがって、明細書および図面は、限定された意味ではなく、単なる例示としてみなされるべきである。
【０２１０】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、チェーンテンショナの振動を効果的に減衰させることができる効果がある。