特許 7585399 チェーンシステムの騒音、振動及びハーシュネスに影響を与えるチェーン運動制御装置のコンプライアンス面

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-11-08

(45)【発行日】2024-11-18

(54)【発明の名称】チェーンシステムの騒音、振動及びハーシュネスに影響を与えるチェーン運動制御装置のコンプライアンス面

(51)【国際特許分類】

   F16H 7/08 20060101AFI20241111BHJP

【ＦＩ】

F16H7/08

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2023111334

(22)【出願日】2023-07-06

(65)【公開番号】P2024012133

(43)【公開日】2024-01-25

【審査請求日】2023-07-06

(31)【優先権主張番号】17/864789

(32)【優先日】2022-07-14

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】500124378

【氏名又は名称】ボーグワーナー インコーポレーテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100093861

【弁理士】

【氏名又は名称】大賀 眞司

(74)【代理人】

【識別番号】100129218

【弁理士】

【氏名又は名称】百本 宏之

(72)【発明者】

【氏名】クラム，マシュー ダブリュー．

(72)【発明者】

【氏名】ヴァン ローン，クリストファー

(72)【発明者】

【氏名】グッドセル，ジョセフ ピー．

【審査官】小川 克久

(56)【参考文献】

【文献】特開平１１－２７０６３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－０６６３２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－１３８４７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】独国特許出願公開第１０２００６０２５８９０（ＤＥ，Ａ１）

【文献】特開昭５６－０５９０５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５６－０６０８４５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】実開昭５４－０４５８８１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開昭５６－０１２００７（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０５７９７８１８（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｈ ７／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

テンショナ面のコンプライアンスを変更して、チェーンシステムの騒音、振動及びハーシュネスを低減する方法であって、
駆動スプロケットと、
従動スプロケットと、
前記駆動スプロケットと前記従動スプロケットとを係合するチェーンであって、前記従動スプロケットと前記従動スプロケットとの間に弛みストランドを有し、前記従動スプロケットと前記従動スプロケットとの間に緊張ストランドを有し、接続要素によって接続された複数のリンクを含み、前記複数のリンクの各々は、接続要素を受け入れるための穴を画定する本体と、歯と、背面とを備え、
前記チェーンの弛みストランドと相互作用するために取り付けられた少なくとも第１テンショナであって、テンショナ面を介して前記チェーンの弛みストランドと接触するテンショナ面を含み、前記テンショナ面が、前記チェーンの前記複数のリンクの背面に力を加えているときに、前記テンショナ面が圧縮状態に変形するようにする、少なくとも第１テンショナと、を含み、
前記方法は、
チェーンシステムレイアウト、チェーンシステム状況、前記少なくとも第１テンショナの初期テンショナ面幾何学的形状、及びチェーンに加えられるテンショナ面の力のうちの少なくとも１つのチェーンシステムの特性を受信するステップと、
前記テンショナ面と前記チェーンとの接触長さを、前記チェーンの２倍ピッチ長よりも短いように決定するステップと、
前記接触長さ及び前記テンショナ面の幾何学的形状に関するコンプライアンステンショナ面の幾何学的形状要件を定義し、設定量のコンプライアンスを有するテンショナ面の圧縮状態を得るステップと、
コンプライアンス幾何学的形状要件に基づいて、圧縮状態を得るために適用力テンショナ面剛性要件を決定するステップと、
前記テンショナ面の幾何学的形状に対するコンプライアンス幾何学的形状要件及び適用力テンショナ面剛性要件を最適化するステップと、
前記最適化されたコンプライアンス幾何学的形状要件及び前記適用力テンショナ面剛性要件をテンショナ面幾何学的形状に適用して、テンショナアームを製造するステップと、を含む、方法。

【請求項2】

第１端部、第２端部、ピボット孔、キャビティ、第１面、及び前記第１面と反対側のテンショナ面を画定する本体を含むテンショナアームによって、コンプライアンス幾何学的形状要件及び適用力テンショナ面剛性要件が満たされ、前記テンショナ面は、前記第１端部から前記第２端部まで延びる曲率半径を有し、前記テンショナ面の一部は、キャビティと位置合わせされた少なくとも２倍ピッチ長の接触領域であり、前記キャビティと前記テンショナ面の接触領域との間の本体厚さが、前記テンショナ面と前記第１面との間の本体厚さよりも小さいく、前記テンショナ面の接触領域は、接触領域以外の面でテンショナ面よりも小さいコンプライアンスを有するようになる、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記キャビティはエラストマーで充填されている、請求項２に記載の方法。

【請求項4】

前記キャビティ内にブレードスプリングが含まれる、請求項２に記載の方法。

【請求項5】

ブレードスプリングの前記第１端部がキャビティ内にあり、前記ブレードスプリングの前記第２端部がテンショナ本体から径方向に離れて延びるように、前記ブレードスプリングが前記ピボット孔の周りにキャビティを通って延びる、請求項２に記載の方法。

【請求項6】

前記キャビティと前記テンショナ面の接触領域との間の厚さは、前記ピボット孔と前記テンショナ面の非接触領域との間の厚さよりも小さい、請求項２に記載の方法。

【請求項7】

第１端部、第２端部、ピボット孔、第１面、及び第１面と反対側のテンショナ面を画定する本体を含むテンショナアームによって、前記コンプライアンス幾何学的形状要件及び前記適用力テンショナ面剛性要件が満たされ、前記テンショナ面は、前記第１端部から前記第２端部まで延びる曲率半径を有し、前記テンショナ面の一部は前記本体の前記第１端部における少なくとも２倍ピッチ長の接触領域であり、前記本体の第１端部で第１面と前記テンショナ面の接触領域との間の本体厚さが、前記テンショナ面の非接触領域と前記第１面との間の本体厚さよりも小さく、前記テンショナ面の接触領域は、接触領域以外の面でテンショナ面よりも小さいコンプライアンスを有するようになる、請求項１に記載の方法。

【請求項8】

前記第１面と前記テンショナ面の接触領域との間の厚さは、前記ピボット孔と前記テンショナ面の非接触領域との間の厚さよりも小さい、請求項７に記載の方法。

【請求項9】

システム状況は、駆動サイクル及び前記チェーンの状態、チェーン次数、周波数及びピッチ次数を含む、請求項１に記載の方法。

【請求項10】

前記初期テンショナ面幾何学的形状は、前記テンショナ面の剛性と、前記テンショナ面の曲率半径とを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項11】

システムレイアウトは、チェーンタイプ、スプロケット歯形、チェーンピッチ、及び前記チェーンの個々のチェーンリンク間の中心距離を含む、請求項１に記載の方法。

【請求項12】

前記チェーンのチェーンピッチ長、少なくとも初期面半径幾何学的形状のテンショナ面幾何学的形状、適用テンショナ力、及びコンプライアンス幾何学的形状要件は、適用力テンショナ面剛性要件を決定するために使用される、請求項１に記載の方法。

【請求項13】

第１端部、第２端部、第１端部と第２端部との間の屈曲部、第１面、前記第１面と反対側の第２面を画定するブレードスプリング本体と、前記第２面に固定的に取り付けられたエラストマー面とを含むテンショナアームによって、前記コンプライアンス幾何学的形状要件及び前記適用力テンショナ面剛性要件が満たされ、前記エラストマーは少なくとも２倍ピッチ長の接触領域を有する、請求項１に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、チェーン運動制御装置の騒音、振動及びハーシュネス（ＮＶＨ）性能を改善することに関し、より具体的には、コンプライアント面を介してチェーン運動制御装置のＮＶＨ性能を改善することに関する。

【背景技術】

【0002】

チェーン用途では、タイミングや伝達系にかかわらず、チェーンの運動を制御するために、チェーンの背面と、テンショナ面、アーム、ガイド、緩衝器などの運動制御装置のテンショナ面との間の接触が必要になる場合がある。チェーンとテンショナ面との接触によりＮＶＨが増加し、チェーンシステムの知覚性能が低下する可能性がある。特に、チェーンのテンショナ面の接触力は、ピッチ周波数などのチェーン次数と一致し、追加の励振や許容できない性能をもたらす可能性がある。

【0003】

チェーンの適用では、タイミング又はドライブシステムのいずれであっても、チェーンの動きを制御するために、チェーンの背面がテンショナガイド、アーム、又は緩衝器の表面に接触する必要がある場合がある。チェーンと表面との間の接触は、ＮＶＨを増加させ、チェーンシステムの知覚性能を低下させる係合騒音をもたらすことがある。特に、チェーンツー面接触力は、ピッチ周波数などのチェーン次数と一致し、追加の励振や許容できない性能をもたらす可能性がある。チェーンシステムのＮＶＨは、通常、チェーンの各リンクとスプロケット及びテンショナとの係合に関連する騒音であるピッチ次数と、ガイド列内のリンクから非ガイド列内のリンクへの係合の違い、又はチェーンのリンク歯の側面に沿った遷移の結果として、半ピッチ及び２倍ピッチ次数で発生する係合の違いと、によって引き起こされる。次数は１回転あたりのイベント数に関係する。周波数は、単位時間あたりのイベント数である。したがって、チェーン次数はチェーン回転と同じである。ピッチ次数は、駆動スプロケットの歯の数に等しい。したがって、駆動スプロケットに４０個の歯がある場合、スプロケットの１回転は、ピッチ次数と呼ばれる４０次に等しくなる。周波数（Ｈｚ）は、（次数＃ｘｒｐｍ）／６０と表すことができる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

図２にチェーンシステム１を示す。チェーンシステム１は、駆動スプロケット２に歯付きチェーン８を介して接続された従動スプロケット６を有する。歯付きチェーン８は、接続要素７により接続された複数のチェーンリンク５を有する。各チェーンリンク５は、テンショニング装置１２に接触可能な背面９を有する本体を有する。チェーンリンク５の背面９の反対側には一対の歯付きチェーン５が設けられている。リンク５の本体内には、接続要素７を受け入れるための一対の穴１１が設けられている。リンク５の歯３は、歯従動スプロケット６と駆動スプロケット２とに噛み合っている。第１テンショナ１０は、チェーン８の第１ストランド８ａに隣接して存在して第１ストランド８ａにおける張力を保持し、第２テンショナ１２は、チェーン８の第２ストランド８ｂに隣接して存在して、第２ストランド８ｂにおける張力を保持する。張力は、チェーンストランド８ａ、８ｂの特定の領域におけるリンク５の背面９上の第１及び第２テンショナ１０、１２の付勢接触によって維持され、チェーンストランド８ａ、８ｂを互いに向かって付勢する。チェーン８の第１ストランド８ａは緊張ストランドであり、第２ストランド８ｂは緩みストランドである。

【0005】

本発明の一実施形態によれば、テンショナ面のコンプライアンスを変更してＮＶＨを低減する方法が開示される。一実施形態では、本方法は、チェーンシステムレイアウト、チェーンシステム状況、少なくとも第１テンショナの初期テンショナ面幾何学的形状、及びチェーンに加えられるテンショナ面の力のうちの少なくとも１つのチェーンシステムの特性を受信するステップと、テンショナ面とチェーンとの接触長さを、チェーンの２倍ピッチ長よりも短いように決定するステップと、接触長さ及びテンショナ面の幾何学的形状に関するコンプライアンステンショナ面の幾何学的形状要件を定義し、設定量のコンプライアンスを有するテンショナ面の圧縮状態を得るステップと、コンプライアンス幾何学的形状要件に基づいて、圧縮状態を得るために適用力テンショナ面剛性要件を決定するステップと、テンショナ面の幾何学的形状に対するコンプライアンス幾何学的形状要件及び適用力テンショナ面剛性要件を最適化するステップと、最適化されたコンプライアンス幾何学的形状要件及び適用力テンショナ面剛性要件をテンショナ面幾何学的形状に適用して、テンショナアームを製造するステップと、を含む。

【0006】

コンプライアンス幾何学的形状要件を満たし、テンショナ面幾何学的形状に対する適用力テンショナ面剛性要件を満たすコンプライアンス面を含むテンショニング装置の例としては、ブレードスプリングが組み込まれたコンプライアンス面を有するテンショニング装置、コンプライアンス面に組み込まれたテンショナスプリング、テンショニング装置のエッジに位置するコンプライアンス面、エラストマー面を有するテンショナデバイスとして機能するスプリングを有するテンショニング装置、コンプライアンス面を有するテンショニング装置、及びエラストマーポケットを有するテンショニング装置を含むことができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

特許又は出願書類には、少なくとも１枚のカラー図面が含まれている。ラー図面を含むこの特許又は特許出願公開書のコピーは、要求と必要な手数料の支払いに応じて、特許庁によって提供される。

【図1】図１は、ＮＶＨを低減するためにテンショナ面のコンプライアンスを変更する方法のフローチャートである。

【図2】図２は、チェーンシステムの例を示す。

【図3】図３は、２ピッチ長よりも小さい接触領域の一例を示す。

【図4】図４は、２ピッチ長よりも大きい接触領域の一例を示す。

【図5a】図５ａは、チェーンの緊張ストランドに隣接して取り付けられたテンショナの、テンショナ面剛性３０００Ｎ／ｍｍにおける、様々なエンジン速度における様々なピッチ周波数でのテンショナ面の接触剛性と、その結果として生じるテンショナトルク変動と、を示す。

【図5b】図５ｂは、チェーンの緊張ストランドに隣接して取り付けられたテンショナの、テンショナ面剛性３００Ｎ／ｍｍにおける、様々なエンジン速度における様々なピッチ周波数でのテンショナ面の接触剛性と、その結果として生じるテンショナトルク変動と、を示す。

【図5c】図５ｃは、チェーンの緊張ストランドに隣接して取り付けられたテンショナの、テンショナ面剛性３０Ｎ／ｍｍにおける、様々なエンジン速度における様々なピッチ周波数でのテンショナ面の接触剛性と、その結果として生じるテンショナトルク変動と、を示す。

【図5d】図５ｄは、チェーンの緩みストランドに隣接して取り付けられたテンショナの、テンショナ面剛性３０００Ｎ／ｍｍにおける、様々なエンジン速度における様々なピッチ周波数でのテンショナ面の接触剛性と、その結果として生じるテンショナトルク変動と、を示す。

【図5e】図５ｅは、チェーンの緩みストランドに隣接して取り付けられたテンショナの、テンショナ面剛性３００Ｎ／ｍｍにおける、様々なエンジン速度における様々なピッチ周波数でのテンショナ面の接触剛性と、その結果として生じるテンショナトルク変動と、を示す。

【図5f】図５ｆは、チェーンの緩みストランドに隣接して取り付けられたテンショナの、テンショナ面剛性３０Ｎ／ｍｍにおける、様々なエンジン速度における様々なピッチ周波数でのテンショナ面の接触剛性と、その結果として生じるテンショナトルク変動と、を示す。

【図6a】図６ａは、チェーンの緊張ストランドに隣接して取り付けられた剛性テンショナ面の周波数対エンジン速度の一例を示す。

【図6b】図６ｂは、チェーンの緊張ストランドに隣接して取り付けられた可撓性テンショナ面の周波数対エンジン速度の一例を示す。

【図6c】図６ｃは、チェーンの弛みストランドに隣接して取り付けられた剛性テンショナ面の周波数対エンジン速度の一例を示す。

【図6d】図６ｄは、チェーンの弛みストランドに隣接して取り付けられた可撓性テンショナ面の周波数対エンジン速度の一例を示す。

【図7】図７は、コンプライアンス面を有するテンショニング装置を示す。

【図8】図８は、コンプライアント面と組み込まれたブレードスプリングとを有するテンショニング装置の一例を示す。

【図9】図９は、コンプライアント面にテンショナスプリングを組み込むテンショニング装置の一例を示す。

【図10】図１０は、装置のエッジにコンプライアント面を有するテンショニング装置の一例を示す。

【図11】図１１は、エラストマー面を有するテンショニング装置として使用されるスプリングの一例を示す。

【図12】図１２は、エラストマーポケットを有するテンショニング装置の一例を示す。

【図13a】図１３ａは、チェーン面及び測定された関連変数の一例を示す。

【図13b】図１３ｂは、平坦面の２ピッチ長さの接触を生成するために潰れ距離を決定するための図を示す。

【図13c】図１３ｃは、所望のコンプライアントの半径と平坦面との間の距離を決定するための図である。

【図13d】図１３ｄは、関連変数を有するチェーン面の概略図を示す。

【図13e】図１３ｅは、所望のコンプライアントの半径、ピッチ長、及び平坦面間の距離と所望のコンプライアント半径との間の関係図を示す。

【図14】図１４は、図５ａ～５ｆ及び６ａ～６ｄのテンショナトルク変動（Ｎｍ）に関連する凡例を示す。

【発明を実施するための形態】

【0008】

コンプライアントをテンショナの面に適用して、チェーン接触領域を変化させたり、チェーン接触力を最小化したりして、懸念されるチェーン次数との位置合わせを防止することができる。本発明の実施形態は、チェーンの運動制御装置上のコンプライアント面（例えば、テンショナ面、アーム、ガイド又は緩衝器）を利用して、ストランドの張力に伴って接触領域が増加するようにする。接触面のコンプライアンス及び幾何学的形状は、本明細書に開示された方法によって決定される。例えば、単一リンクの接触領域から複数のリンクの接触領域への移動は、ピッチ周波数成分を減少させる可能性がある。このようなコンプライアンスは、特定の接触剛性要件のために設計された薄い材料セクションなどの意図的な幾何学的形状によって得ることができる。必要な接触剛性を適用するには、テンショナの設計に組み込むために追加のブレードスプリング又は他のタイプのスプリングが必要になる場合もある。

【0009】

図１は、テンショナ面のコンプライアンスを変更してＮＶＨを低減する方法のフローチャートを示す。

【0010】

第１ステップにおいて、コンピュータは、チェーンシステムレイアウト、システム状況、初期面幾何学的形状、及びテンショニング装置のテンショナ面に加えられる力を受け取る（ステップ１０２）。チェーンシステムレイアウトには、チェーンタイプ、スプロケット歯形、チェーンピッチ、及びチューンリンク間の中心距離が含まれ得るが、これらに限定されない。システム状況には、駆動サイクル及びチェーンの状態（新しいチェーン又は磨耗したチェーン、チェーン次数、周波数及びピッチ次数など）が含まれ得るが、これらに限定されない。初期テンショナ面幾何学的形状は、少なくともその面の曲率半径とテンショナ面の剛性とを含むが、これに限定されない。

【0011】

コンピュータは、チェーンシステムレイアウト、システム状況、初期テンショナ面幾何学的形状、及びテンショニング装置のテンショナ面に加わる力に基づいて、テンショニング装置のテンショナ面とチェーンストランドとの接触長さを決定する（ステップ１０４）。接触長さは、従動スプロケットによってチェーンが駆動されるときにチェーンのストランドに接触してチェーンに張力を直接付与するテンショニング装置のテンショナ面の実際の長さとして定義される。

【0012】

例えば、図３は、テンショナ１２に接触するチェーンシステム１のチェーン８のストランドの断面を示す。チェーンとテンショナ面との間の接触長さは、チェーンタイプ、スプロケット歯形、システム状況などのチェーンシステムレイアウトに基づいて決定される。この場合、テンショナ面１３とチェーンリンク５の背面９との接触領域１４は、１ピッチ長（Ｐ１）程度の距離ｄ１を有する。テンショナ面１３がチェーンのリンク８の背面９に接触すると、テンショナの接触領域１４が圧縮されるか、圧縮状態となる。この設計段階では、テンショナ面の変形は、コンプライアンスがほとんどないソリッド幾何学的形状であると想定されるため、小さいと想定される。

【0013】

テンショナのコンプライアントテンショナ面の接触長さが２ピッチ長よりも長い場合（ステップ１０６）、この方法は終了する。

【0014】

コンプライアントテンショナ面の接触長さが２ピッチ長未満である場合（ステップ１０６）、コンピュータは、設定量のコンプライアントを有する圧縮状態を表すために、接触長さとテンショナ面の幾何学的形状とのコンプライアントテンショナ面の幾何学的形状要件を定義する（ステップ１０８）。必要に応じて、所望の性能が達成されるまで、様々な想定圧縮状態テンショナ面を使用してステップ１０８を繰り返すことができる。圧縮状態とは、テンショニング装置のテンショナ面がチェーンに力を加えてテンショナ面を変形させた状態である。

【0015】

図４は、テンショナに接触するチェーンシステムのチェーンのストランドの断面を示す。この例では、リンク８の背面９とテンショナ１２のテンショナ面１３との間に、２ピッチ以上の長さ（Ｐ１）を有する接触領域１６が存在する。テンショナ面１３がチェーンのリンク８の背面９に接触すると、テンショナの接触領域１６が圧縮されるか、圧縮状態となる。接触領域１４は、少なくとも２つのピッチ長さＰ２にわたる距離ｄ２に等しい長さ１４を有する。

【0016】

図５ａ～５ｆは、チェーン８の弛みストランド８ｂとチェーン８の緊張ストランド８ａとの様々な想定接触剛性におけるテンショナトルク変動を示す。図１４図５ａ～５ｆ及び６ａ～６ｄのテンショナトルク変動（Ｎｍ）に関連する図を以下に説明する図である。

【0017】

図５ａ、５ｂ、５ｃは、チェーンの緊張ストランドに隣接して取り付けられたテンショナの、様々な想定接触剛性における、様々なエンジン速度、様々なピッチ周波数でのテンショナトルク変動と、その結果として生じるテンショナトルク変動とを示す。

【0018】

図５ａを参照すると、この例では、エンジン速度が７００～４０００ｒｐｍのとき、ピッチ周波数は約５００～２５００Ｈｚの周波数を有し、チェーンの緊張ストランドに３０００Ｎ／ｍｍのテンショナ面剛性が付与されたとき、テンショナトルク変動は０．１Ｎｍ未満である。ピッチ周波数の２倍では、テンショナトルクは、エンジン速度１０００～２０００ｒｐｍ、周波数１０００～２０００Ｈｚ、チェーンの緊張ストランドにかかるテンショナ面剛性３０００Ｎ／ｍｍで０．１Ｎｍ未満である。

【0019】

図５ｂを参照すると、ピッチ周波数はエンジン速度７００～２０００ｒｐｍ付近に集中する２０００Ｈｚ以下の周波数であり、チェーンの緊張ストランドに３００Ｎ／ｍｍのテンショナ面剛性を付与したときのテンショナトルク変動は０．１Ｎｍ未満である。ピッチ周波数の２倍では、５００～４０００ｒｐｍの間でチェーンの緊張ストランドに対して、テンショナトルクの変動が非常に小さいことが確認される。

【0020】

図５ｃを参照すると、ピッチ周波数は１０００Ｈｚ未満であり、エンジン速度が７００～１５００ｒｐｍ付近に集中しており、チェーンテンショナに加わるテンショナ面剛性が３０Ｎ／ｍｍのとき、テンショナトルク変動は０．１Ｎｍ未満である。ピッチ周波数の２倍では、５００～４０００ｒｐｍの間でチェーンの緊張ストランドに対して、テンショナトルクの変動が非常に小さいことが確認される。

【0021】

図５ｄ、５ｅ、５ｆは、様々なエンジン速度、様々なピッチ周波数での、チェーンの弛みストランドに隣接して取り付けられたテンショナのテンショナ面の接触剛性と、その結果として生じるテンショナトルク変動と、を示す。

【0022】

図５ｄを参照すると、ピッチ周波数は２００～２５００Ｈｚであり、周波数はエンジン速度５００～４０００ｒｐｍの間に集中し、テンショナのトルク変動は約０．０８～０．１８Ｎｍである。ピッチ周波数の２倍では、エンジン速度が５００～２２００ｒｐｍ、テンショナ変動トルクが約０．１Ｎｍ未満の場合、周波数は８００～２５００Ｈｚ程度に集中する。

【0023】

図５ｅを参照すると、ピッチ周波数が２０００Ｈｚ未満であり、エンジン速度が１６００ｒｐｍ未満である場合、濃度周波数は５００Ｈｚ未満である。この濃度は、テンショナのトルク変動が０．１Ｎｍ未満である。ピッチ周波数の２倍では、５００～４０００ｒｐｍの間でチェーンの弛みストランドでは、テンショナトルクの変動が非常に小さいことが確認される。

【0024】

図５ｆを参照すると、チェーンの弛みストランドのテンショナトルクの変動は、ピッチ及び２倍ピッチ周波数で５００～４０００ｒｐｍの間で非常に小さい。ピッチ周波数を５００ｒｐｍ～４０００ｒｐｍの範囲で０．０５ｎｍ以下に維持する。

【0025】

図５ａ～５ｆに示すシミュレーションは、テンショナ面幾何学的形状の接触長さ及びコンプライアンステンショナ面幾何学的形状要件を提供し、設定量のフレックスメトリクス又はテンショナ面の接触剛性を有する様々なエンジン速度において、２ピッチ長よりも長い接触長さを有する圧縮状態を得る。特に、使用されている適用荷重、初期幾何学的形状、及びその他の情報を利用すると、剛性３０Ｎ／ｍｍは約２ピッチ接触となる。これらの図は、テンショナに適用されるトルク周波数成分が減少し、ＮＶＨ性能が向上することを示す。

【0026】

図１に戻って参照すると、チェーンピッチ長、初期面半径幾何学的形状、作動中にテンショナ伸張状態で加えられるテンショナ力、及びコンプライアンス幾何学的形状要件を用いて、圧縮状態を得るために加えられるテンショナ面剛性要件を決定する（ステップ１１０）。

【0027】

図１３ａ～図１３ｅに示す変数は、以下のように定義される。
ｐ＝チェーンのピッチ長
２ｐ＝２倍ピッチ長
ｒ_０＝初期面半径
ｒ_ｆ ＝ 所望の面半径
ｋ＝所望の面剛性
Ｆ＝適用テンショナ力
δ_１＝半径を伴う２つのピッチ接触長を生じさせるための崩れ距離
δ_２＝Ｒ_ｆと平坦面の距離
δ＝半径を伴う２ピッチ接触を生じさせるための崩れ距離
θ＝図１３ｂにおけるｒ_０とｒ_０ の間の角度、又は図１３ｂにおけるｒ_ｆとｒ_ｆとの間の角度
ｘ＝三角形の斜辺
ｙ＝ 三角形の斜辺

【0028】

図１３ａ、図１３ｄ、図１３ｅは、テンショナ面の幾何学的形状と関連変数の例を示す。示された変数に基づいて、式１．１は、テンショナ面半径を有する２ピッチ接触を生じさせるための潰れ距離を決定するために使用される。

【数1】

（１．１）
ここで、
δ＝半径を伴う２ピッチ接触を生じさせるための崩れ距離
δ_１ ＝平坦面との２ピッチ接触を生じさせるための崩れ距離
δ_２ ＝ｒ_ｆと平坦面との間の距離

【0029】

平坦面（δ_１）との２ピッチ接触を生じさせ崩れ距離は、図１３ｂ及び式（２．１）～（２．５）を用いて決定され、所望のコンプライアンス半径（ｒ_ｆ）と平坦面との間の距離（δ_２）は、図１３ｃ及び式（２．６）を用いて決定される。

【0030】

図１３ｂに示すように、チェーンピッチ長（ｐ）と初期面半径（ｒ_０）を用いる。

【数2】

（２．１）
ここで、
ｘ＝三角形の斜辺
δ_１ ＝平坦面との２ピッチ接触を生じさせるための崩れ距離
ｐ＝ピッチ長

【数3】

（２．２）
ここで、
ｐ＝ピッチ長
ｒ_０＝初期力半径
θ＝ ｒ_０ とｒ_０の間の角度

【数4】

（２．３）
ここで、
ｐ＝ピッチ長
ｒ_０＝初期面半径
ｘ＝ 三角形の斜辺

【0031】

式（２．２）を式（２．３）に代入すると、次式（２．４）が得られる。

【数5】

（２．４）
ここで、
ｐ＝ピッチ長
ｒ_０＝初期面半径
ｘ＝三角形の斜辺

【0032】

式（２．４）を式（２．１）に代入すると、式（２．５）が得られる。

【0033】

【数6】

（２．５）
ここで、
ｐ＝ピッチ長
ｒ_０＝初期面半径
δ_１ ＝平坦面との２ピッチ接触を生じさせるための崩れ距離

【0034】

所望のコンプライアンス半径（δ_２）と平坦面との距離（ｒ_ｆ）は、以下に示される。

【数7】

（２．６）
ここで、
ｒ_ｆ ＝所望の面半径
ｐ＝ピッチ長
δ_２＝ ｒ_ｆと平坦面との間の距離

【0035】

式（１．１）に式（２．５）と（２．６）を代入すると、式（２．７）が得られる。

【数8】

（２．７）
ここで、
ｐ＝ピッチ長
ｒ_０＝初期面半径
ｒ_ｆ ＝所望の面半径
δ＝半径を伴う２ピッチ接触長を生じさせるための崩れ距離

【0036】

所望の表面剛性（ｋ）は、次の式（１．２）を使用して計算される。

【数9】

（１．２）
ここで、
ｆは適用テンショナ力であり、
δは半径を伴う２ピッチ接触を生じさせるための崩れ距離である。

【0037】

式（１．２）に式（２．７）を代入すると、次のような式（２．８）が得られる。

【数10】

（２．８）
ここで、
ｋ＝所望の面剛性
Ｆ＝適用テンショナ力
ｐ＝ピッチ長
ｒ_０＝ 初期面半径
ｒ_ｆ ＝所望の面半径

【0038】

次に、コンプライアンス幾何学的形状要件と、コンプライアンス面幾何学的形状に対するテンショナ力に対する適用力テンショナ面剛性要件とを、例えばコンピュータシミュレーションにより最適化する（ステップ１１２）。

【0039】

ステップ１１０で決定された適用力テンショナ面剛性要件に基づいて、コンピュータは、図６ａ～６ｄに示すように、コンピュータは、チェーンの緊張ストランドおよび緩みストランド上のテンショナについて、剛性フェイステンショナおよび可撓性フェイステンショナの周波数対エンジン速度をシミュレートする。

【0040】

図６ａは、様々なエンジン速度及び様々なテンショナトルクの下で、剛性面を有する緊張ストランドテンショナに関連するピッチ周波数を示す。ピッチ周波数は、エンジン速度が７００ｒｐｍ～４０００ｒｐｍでテンショナトルク変動が０．１Ｎｍ未満のときに５００～２５００Ｈｚ程度の周波数である。ピッチ周波数の２倍では、エンジン速度が１０００～２０００ｒｐｍ、テンショナトルクが０．１Ｎｍ未満の場合、周波数は１０００～２０００Ｈｚである。

【0041】

図６ｂは、様々なエンジン速度及び様々なテンショナトルクの下で、可撓性面を有するストランドテンショナに関連するピッチ周波数を示す。ピッチ周波数は１０００Ｈｚ未満であり、周波数はエンジン速度７００～１５００ｒｐｍ付近に集中し、テンショナのトルク変動は０．１Ｎｍ未満である。ピッチ周波数の２倍では、５００～４０００ｒｐｍの間でチェーンの緊張ストランドに対して、テンショナトルクの変動が非常に小さいことが確認される。

【0042】

図６ｃは、さまざまなエンジン速度およびさまざまな適用テンショナトルクにおける剛性面を有する緩みストランドテンショナに関連するピッチ周波数を示す。ピッチ周波数は２００～２５００Ｈｚであり、周波数はエンジン速度５００～４０００ｒｐｍの間に集中し、テンショナトルク変動は０．０８～０．１８Ｎｍ程度である。ピッチ周波数の２倍では、エンジン速度が５００～２２００ｒｐｍ、テンショナ変動トルクが約０．１Ｎｍ未満の場合、周波数は８００～２５００Ｈｚ程度に集中する。

【0043】

図６ｄは、さまざまなエンジン速度およびさまざまな適用テンショナトルクにおける、可撓性面を有する緩みストランドテンショナに関連するピッチ周波数を示す。ピッチ周波数とピッチ周波数の２倍では、５００～４０００ｒｐｍの間でチェーンの緩みストランドに非常に小さなトルク変動が見られる。ピッチ周波数を５００ｒｐｍ～４０００ｒｐｍの範囲で０．０５ｎｍ以下に維持する。

【0044】

図１に戻って参照すると、コンプライアンス幾何学的形状要件から最適化コンプライアンス幾何学的形状を適用し、適用力テンショナ面剛性要件を適用して、最適化されたＮＶＨ性能を有する少なくとも１つのテンショナアームを生成し（ステップ１１４）、この方法を終了する。

【0045】

図７～１１に、コンプライアンス幾何学的形状要件及び適用力テンショナ面剛性要件を満たすコンプライアンスを組み合わせたテンショナの例を示す。

【0046】

図７は、コンプライアンス面を有するテンショニング装置を示す。テンショニング装置又はテンショナ２００は、第１端部２０９ａ、第２端部２０９ｂ、第１側面２０１、第１側面２０１と反対側にあり、テンショナ面２０４として機能する第２側面、及びピボット孔２０３を画定する本体２０２を有する。テンショナ２００の本体２０２は、ピボット孔２０３を中心に回動する。テンショナ面２０４は、第１端部２０９ａと第２端部２０９ｂとの間にあり、少なくとも一部が接触領域２０６として機能し、チェーン８のストランドに接触する。テンショナ面２０４は、本体２０２の第１端部２０９ａから本体２０２の第２端部２０９ｂまで延びる曲率半径を有する。接触領域２０６は、テンショニング装置２００が係合するチェーンの２倍ピッチ長以上の距離ｄ２を有する。好ましい実施形態では、接触領域２０６のコンプライアンス又は剛性は、接触領域２０６のいずれかの側のテンショナ面領域２０７、２０８のようなテンショナ面２０４の残りの部分のコンプライアンス又は剛性よりも小さい。コンプライアンスは、本体２０２の一部を除去して、本体２０２によって画定された接触領域２０６に位置合わせされたキャビティ２０５を提供することによって達成される。キャビティ２０５は、第１横端部２０５ａと、第２横端部２０５ｂと、第１側２０５ｃと、第２側２０５ｄとを有する。キャビティ２０５とテンショナ面２０４の接触領域２０６との間には、厚さＴ１の壁２１０が設けられている。厚さｔ１は、厚さｔ２及び厚さＴ３よりも小さい。テンショナ面２０４の接触領域２５６とキャビティ２０５の第１側２０５ｃとの間で厚さｔ１が測定される。非接触領域テンショナ面２５６とテンショニング装置２００の本体２０２の第１側面２０１との間で厚さｔ２が測定される。非接触領域テンショナ面２０７とピボット孔２０３との間で厚さｔ３を測定する。キャビティ２０５の第１横端部２０５ａは、壁２１０と一致し、テンショナ面接触領域２０６に位置合わせされている。このため、接触領域２０６におけるテンショナ面２０４の厚さｔ１は、残りのテンショナ面領域２０７、２０８の厚さｔ２、ｔ３よりも小さい。なお、テンショナ面のコンプライアンス幾何学的形状要件及び適用力テンショナ面剛性要件は、上記図１のステップ及びテンショナ面２０４の曲率半径によって決定される。なお、接触領域２０６の長さは変化してもよい。

【0047】

図８は、コンプライアント面と組み込まれたブレードスプリングとを有するテンショニング装置の例を示す。本実施形態では、ブレードスプリング２２０は、キャビティ２０５内に存在し、テンショナ２００の接触領域２０６と位置合わせしている。ブレードスプリング２２０の第１端部２２０ａはキャビティ２０５の第１横端部２０５ａに隣接し、ブレードスプリングの第２端部２２０ｂはキャビティ２０５の第２横端部２０５ｂに隣接する。なお、キャビティ２０５の長さ、ひいては接触領域２０６の長さｄ２は、異なる実施形態において変化してもよい。

【0048】

図１２は、キャビティ２０５がエラストマー２２１で充填された代替実施形態を示す。エラストマー２２１は、キャビティ２０５全体に充填されていることが好ましい。キャビティ２０５は、テンショナ２００の接触領域２０６に位置合わせされている。

【0049】

図９は、コンプライアント面にテンショナスプリングを組み込むテンショニング装置の例を示す。本実施形態では、コンプライアンステンショナスプリング２３０は、キャビティ２０５内に存在し、キャビティ２０５内からピボット孔２０３の周りに延びている。より具体的には、コンプライアンステンショナスプリング２３０は、第１端部２３０ａと第２端部２３０ｂとを有し、第１端部２３０ａと第２端部２３０ｂとの間に長さを有する。第１端部２３０ａは、キャビティ２０５の第１横端部２０５ａに隣接してキャビティ２０５内に存在し、キャビティ２０５の第２横端部２０５ｂを通って延びる。コンプライアンステンショナスプリング２３０は、キャビティ２０５とテンショナ面２０４の接触領域２０６との間の壁２１０と平行であり、残りのテンショナ面領域２０７とほぼ平行に維持され、その後、コンプライアンステンショナスプリング２３０は、ピボット孔２０３の周りで２３０ｃを湾曲又は屈曲させ、テンショナ２００の本体２０２の第１側面２０１から第２端部２３０ｂまで径方向に延びる。

【0050】

図１０は、装置のエッジに位置するコンプライアント面を有するテンショニング装置の一例を示す。本実施形態では、テンショニング装置２５０は、第１端部２５２ａ、第２端部２５２ｂ、第１側面２５１、第１側面２０１と反対側にあり、テンショナ面２５４として機能する第２側面、及びピボット孔２５３を画定する本体２５２を有する。テンショナ２５０の本体２５２は、ピボット孔２５３を中心に回動する。テンショナ面２５４は、第１端部２５２ａと第２端部２５２ｂとの間にあり、少なくとも一部がチェーンのストランドに接触している。テンショナ面２５４は、本体２５２の第１端部２５２ａから本体２５２の第２端部２５２ｂまで延びる曲率半径を有する。チェーンに接触する部分は、チェーン８の２倍ピッチ長以上の距離ｄ２を有する接触領域２５６であり、ここでテンショニング装置２５０が係合する距離ｄ２を有する。本実施形態では、接触領域２５６は、前の実施形態のように本体の中間ではなく、本体２５２の第１端部２５２ａに位置する。好ましい実施形態では、接触領域２５６のコンプライアンス又は剛性は、接触領域２５６に隣接するテンショナ面領域２５７のように、テンショナ面２５４の残りの部分のコンプライアンス又は剛性よりも小さい。コンプライアンスは、接触領域２５６を本体２５２の残りの部分よりも薄い厚さにすることによって達成される。これにより、本体の接触領域２５６の厚さｔ４は、チェーン接触が生じにくい残りの非接触テンショナ面領域２５７の厚さｔ２、ｔ３よりも小さくなる。厚みｔ４は、テンショナ面２５４の接触領域２５６とテンショニング装置２５０の本体２５２の第１側面２５１との間で測定される。厚さｔ２は、非接触領域テンショナ面２５７とテンショニング装置２５０の本体２５２の第１側面２５１との間で測定される。厚さｔ３は、非接触領域テンショナ面２５７とピボット孔２５３との間で測定される。なお、テンショナ面２５４の曲率半径と同様に、テンショナ面のコンプライアンス幾何学的形状要件及び適用力テンショナ面剛性要件は、上記図１のステップによって決定される。また、接触領域２５６の長さは変化してもよい。

【0051】

図１１は、エラストマー面を有するテンショニング装置として使用されるスプリングの一例を示す。本実施形態では、スプリング２７５は、第１端部２７５ａと、第２端部２７５ｂと、第１端部２７５ａと第２端部２７５ｂとの間の屈曲部２７６ｃと、第１側面２７８と、第２側面２７９とを有する本体２７６を有する。エラストマー面２７７は、第１端部２７５ａと屈曲部２７６ｃとの間でスプリング２７５の第２側面２７９に直接取り付けられている。エラストマー面２７７は、第１端部２７７ｂと第２端部２７７ｃとの間の距離ｄ２が、テンショニング装置２７５が係合するチェーンの２倍ピッチ長以上であるか等しい接触領域２７７ａを有する。エラストマー面２７７は、第２側面２７９に結合されていてもよく、接着剤によって取り付けられてもよい。スプリング２７５は、他のスプリングを用いることもできるが、リーフスプリングであることが好ましい。単一のブレードスプリングとして示されている場合、ブレードスプリングは、単一のブレードスプリングとして協働する複数のブレードスプリングから構成されてもよい。

【0052】

したがって、本明細書に記載された本発明の実施形態は、本発明の原理の適用例にすぎないことが理解されるべきである。本明細書において示された実施形態の詳細への参照は特許請求の範囲の範囲を限定することを意図するものではなく、それら自体が本発明に不可欠であるとみなされる特徴を列挙している。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5a】

【図5b】

【図5c】

【図5d】

【図5e】

【図5f】

【図6a】

【図6b】

【図6c】

【図6d】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13d】

【図13a】

【図13b】

【図13c】

【図13e】

【図14】