KR0179050B1

KR0179050B1 - 5속 자동변속기의 유압제어장치

Info

Publication number: KR0179050B1
Application number: KR1019930032032A
Authority: KR
Inventors: 장재덕
Original assignee: 전성원; 현대자동차주식회사
Priority date: 1993-12-31
Filing date: 1993-12-31
Publication date: 1999-04-01
Also published as: KR950017393A; US5569116A; JPH07208591A

Abstract

본 발명은 구조가 간단하고 변속응답성이 뛰어난 5속 자동변속기의 유압제어 장치를 제공하는데 목적이 있다. 본 발명의 유압제어장치는, 복수개의 마찰요소를 선택적으로 계합 및 해방시켜서 5속의 전진기어 비와 1속의 후진기어비를 달성하기 위한 것으로서, 소정압력의 구동유체를 생성하기 위한 펌프와, 이 펌프로부터의 구동 유체를 전진라인 및 후진라인으로 분배하도록 수동으로 조작되는 매뉴얼밸브와, 상기 전진라인을 통해 공급된 구동유체를 상기 마찰요소중 적어도 하나에 공급하여 상기 5속의 전진기어비중 하나를 달성하는 제 1 내지 제 4 의 시프트밸브와, 상기 제 1 내지 제 4 의 시프트밸브에 각각 대응하도록 설치되어 차속 및 드로틀 개도에 따라 각 시프트밸브의 작동을 제어하기 위한 제 1 내지 제 4 의 솔레노이드밸브와, 상기 제 1 내지 제 3 의 시프트밸브에 의해 위치제어되어 구동유체의 흐름경로를 절환하는 2속 내지 4속 밸브와, 상기 제 4 의 시프트밸브에 의해 위치제어되어 구동유체의 흐름경로를 절환하는 오버드라이브 유닛밸브로 구성된다.

Description

5속 자동변속기의 유압제어장치

제1도는 본 발명의 유압제어장치가 적용되는 종래 파워트레인의 일예를 도시하는 개략도이다.

제2도는 각 변속레인지에 있어서 제1도의 파워트레인을 구성하는 마찰요소의 계합 및 해방상태를 나타내는 도면이다.

제3도는 본 발명에 따른 유압제어장치의 유압회로도로서, 매뉴얼밸브가 주차 위치(P)에 있는 것을 나타내는 도면이다.

제4a도 및 제4b도는 제3도에 이점쇄선으로 도시한 유압제어장치의 상측 변속제어부(P1)및 하측변속제어부(P2)를 각각 나타내는 확대도이다.

제5a도 및 제5b 도는 제4a도의 상측 변속제어 부(P1)를 구성하는 제 1의 시프트 밸브가 우측 위치 및 좌측위치로 각각 이동해 있는 상태를 보인 확대도이다.

제6a도 및 제6b는 제4a도의 상측 변속제어부(P1)를 구성하는 2속 밸브가 우측위치 및 좌측위치로 이동해 있는 상태를 각각 나타내는 확대도이다.

제7도는 중립 레인지(N)에서 본 발명에 따른 유압제어장치의 작동상태를 나타내 는 유압회로도이다.

제8도는 전진구동 레인지(D)의 1속에서 유압제어장치의 작동상태를 나타내는 유압회로도이다.

제9도는 전진구동 레인지 2속에서 유압제어장치의 작동상태를 나타내는 유압회로도이다.

제10도는 전진구동 레인지 3속에서 유압제어장치의 작동상태를 나타내는 유압회로도이다.

제11도는 전진구동 레인지 4속에서 유압제어장치의 작동상태를 나타내는 유압회로도이다.

제12도는 전진구동 레인지 5속에서 유압제어장치의 작동상태를 나타내는 유압회로도이다.

제13도는 후진구동 레인지(R)에서 유압제어장치의 작동상태를 나타내는 유압회로도이다.

제14도는 저속 레인지(L)에서 유압제어장치의 작동상태를 나타내는 유압회로도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

58 : 메인 압력라인 60 : 오일펌프

62 : 압력조절밸브 64 : 컨버터 피드밸브

66 : 댐퍼클러치 제어밸브 68 : 댐퍼클러치

76 : 감압밸브 78 : 매뉴얼밸브

80 : 오버드라이브 유닛밸브 87 : 후진방지밸브

94 : 제 1 의 시프트밸브 96 : 제 2 의 시프트밸브

98 : 제 3 의 시프트밸브 100 : 제 4 의 시프트 밸브

102 : 2속밸브 104 : 3속밸브

106 : 4속밸브 S1-S6 : 솔레노이드밸브

C1 : 오버런 전진클러치 C2 : 전진클러치

C3 : 3속클러치 C4 : 후진클러치

C5 : 오버드라이브 유닛 클러치 B1 : 로우/리버스 브레이크

B2 : 2속브레이크 B3 : 4속밴드브레이크

B4 : 5속브레이크 TC : 토오크 컨버터

본 발명은 차량의 자동변속기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 구조가 간단하고 변속응답성이 우수한 5속 자동변속기의 유압제어장치에 관한 것이다.

일반적으로, 차량용 자동변속기는 토오크 컨버터와, 이 토오크 컨버터에 작동적으로 연결되어 있는 기어트레인과, 유압에 의해 선택적으로 계합 및 해방되어 상기 기어트레인을 통한 동력의 전달경로를 변화시킴으로써 다양한 전진기어비 및 후진기어비를 달성하기 위한 복수개의 마찰요소와, 차량의 운전상태에 따라 상기 마찰요소의 작동을 제어하는 유압제어장치를 구비하고 있다. 자동 변속기 기술분야에서는 상기 토오크 컨버터, 기어트레인 및 마찰 요소를 일괄해서 파워트레인이라고 부르기도 한다.

공지된 5속 자동변속기에 있어서, 상기 기어트레인은 복수개의 유성기어장치를 구비하고 있으며, 각각의 유성기어장치는 선기어와, 애뉼러스기어와, 이들 양자의 기어 사이에 배치된 복수개의 피니언으로 이루어진다. 또한, 상기 마찰요소는 오버런 전진클러치, 전진클러치, 3속클러치, 후진클러치, 오버드라이브 유닛클러치 등의 유압작동식 클러치와, 로우/리버스 브레이크, 2속 브레이크, 4속 밴드브레이크, 5속 브레이크 등의 유압작동식 브레이크로 구성된다.

한편, 5속 자동변속기용 유압제어장치는 소정압력의 구동유체를 생성하기 위한 오일펌프와, 이 구동유체의 압력을 저압, 중압, 고압으로 가변 조절할 수 있는 압력조절밸브와, 조절된 압력의 구동유체를 상기 토오크 컨버터, 클러치 및 브레이크로 분배하는 일련의 스풀밸브와, 상기 구동유체의 압력을 감소시켜서 제어유체를 생성 하는 감압밸브와, 이 저압유체를 이용해서 상기 스풀밸브의 작동 제어하는 복수개의 솔레노이드밸브와, 운전자에 의해 수동으로 조작되어 변속레인지를 결정하는 매뉴얼 밸브를 포함하고 있다. 이러한 유압제어장치의 작동모드는 상기 매뉴얼밸브의 위치 및 상기 솔레노이드밸브의 개폐상태에 따라 달라진다.

종래의 유압제어장치의 일예로서, 본 출원인이 1993년 6월 22일자로 출원한 한국 특허출원 제 93-11131 호는, 하나 이상의 마찰요소에 구동유체를 선택적으로 공급하는 복수개의 스풀타입 시프트밸브와, 구동유체의 압력을 적절히 변화시켜서 상기 각각의 시프트밸브로 공급하기 위한 토오크 컨트롤밸브와, 상기 토오크 컨트롤밸브로부터의 구동유체의 흐름경로를 절환하기 위한 컨트롤 스위치밸브와, 상기 시프트밸브, 토오크 컨트롤밸브 및 컨트롤 스위치밸브의 작동을 제어하기 위한 복수개의 솔레노이드밸브로 이루어진 유압제어장치를 개시하고 있다. 이 유압제어장치는 구동유체의 압력을 토오크 컨트롤밸브로 제어한 다음, 컨트롤 스위치밸브를 통해 각각의 시프트밸브로 공급하도록 구성되어 있기 때문에 변속 응답성이 불량할 뿐만 아니라, 스풀밸브 및 솔레노이드밸브의 수량의 증가로 인하여 장치의 구조가 복잡해지고 가격이 고가화된다고 하는 문제점을 안고 있다.

또한, 본 출원인이 1993년 7월 1일자로 출원한 한국 특허출원 제 93-12037호는, 시프트 밸브로서 제 1 내지 제 4 의 솔레노이드밸브를 이용해서 2속 밸브, 3속밸브, 4속 밸브 및 오버 드라이브 유닛밸브를 적절히 제어하고, 이에 의해 2속 브레이크, 3속 클러치, 4속 밴드 브레이크, 오버 드라이브 유닛 클러치 및 5속 브레이크를 계합 또는 해방시키므로써 전진 5속을 실현하도록 된 자동변속기용 유압제어장치를 제안하고 있다. 이 유압제어장치에 의하면, 매뉴얼밸브를 전진구동레인지(D)에 놓으면, 오일펌프로 부터의 구동유체가 전진클러치 및 오버 드라이브 유닛 직결 클러치로 직접 공급되어 제 1속을 달성하게 된다. 제 2속에서는 제 1 의 솔레노이드밸브가 통전되어 2속 밸브의 밸브스풀을 우측으로 이동시킴으로써 구동유체가 2속 브레이크로 공급되어 당해 브레이크를 계합시키게 된다. 제 3속 내지 제 5속에서는 제 2 내지 제 4 의 솔레노이드 밸브가 순차적으로 통전되어 3속 클러치, 4속 밴드브레이크 및 5속 브레이크를 계합시킨다. 이 유압제어장치는 종래의 스풀타입 시프트 밸브를 솔레노이드밸브로 대체하였기 때문에 그 구조가 간단하고 가격이 저렴하다고 하는 장점이 있다. 그러나, 오일펌프로부터 공급되는 구동유체의 흐름을 솔레노이드밸브로 직접제어하게 되므로, 대용량의 솔레노이드밸브를 사용하지 않으면 안되고, 또한, 장시간 운전 후에는 솔레노이드밸브가 열적 손상 등으로 인해 고장을 일으켜서 변속의 신뢰성을 저하시킬 우려가 있다.

본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 작동의 신뢰성을 저하시키지 않으면서도 변속에 필요한 스풀밸브 및 솔레노이드밸브의 수량을 감소시킴과 아울러 유로의 단순화 및 부품의 공용화를 도모할 수 있는 5속 자동변속기의 유압제어장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 오일펌프로부터 각각의 마찰요소로 분배되는 구동유체의 압력을 시프트밸브로 직접 제어함으로써 변속 응답성을 향상시킨 5속 자동변속기의 유압제어장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 전진구동레인지의 모든 변속단에서 마찰요소를 계합시키는데 필요한 충분한 양의 구동유체를 확보할 수 있도록 설계된 5속 자동변속기의 유압제어장치를 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 유압제어장치는, 복수개의 마찰요소를 선택적으로 계합 및 해방시켜서 5속의 전진기어 비와 1속의 후진기어 비를 달성하도록 구성된 것으로서, 소정압력의 구동유체를 생성하기 위한 오일펄프와, 이 펌프로부터의

구동유체를 전진라인 및 후진라인으로 분배하도록 수동으로 조작되는 매뉴얼밸브와, 상기 전진라인을 통해 공급된 구동유체를 상기 마찰요소중 적어도 하나에 공급하여 상기 5속의 전진기어비중 하나를 달성하는 제 1 내지 제 4 의 시프트밸브와, 상기 제 1 내지 제 4 의 시프트밸브에 각각 대응하도록 설치되어 차속 및 드로틀 개도에 따라 각 시프트밸브의 작동을 제어하기 위한 제 1 내지 제 4 의 솔레노이드밸브왁, 상기 제 1 내지 제 3 의 시프트밸브에 의해 위치제어되어 구동유체의 흐름경로를 절환하는 2속 내지 4속 밸브와, 상기 제 4 의 시프트밸브에 의해 위치제어되어 구동유체의 흐름경로를 절환하는 오버 드라이브 유닛밸브를 포함하고 있다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 제 1 내지 제 4 의 시프트밸브의 각각은, 하우징과, 상기 제 1 의 위치와 제 2 의 위치 사이에서 운동할 수 있도록 상기 하우징 내에 미끄럼운동가능하게 조립된 한쌍의 제 1 및 제 2 밸브스풀과, 이들 제 1 및 제 2 밸브스풀을 상기 제 1 의 위치로 바이어스시키기 위한 한쌍의 제 1 및 제2 스프링으로 이루어진다. 또한, 상기 하우징은, 보어와, 구동유체를 상기 보어내로 도입하기 위한 유입포트와, 이 유입포트에 선택적으로 연통하는 배출포트와, 상기 보어내로 저압유체를 도입하여 상기 제 1 및 제 2 의 밸브스풀을 스프링력에 대항하여 제 2 의 위치로 이동시키기 위한 제어포트를 갖는다. 상기 제 1 의 밸브스풀은 상기 유입포트를 선택적으로 개폐하기 위한 제 1 의 랜드와 상기 제 1 의 랜드로부터 소정의 간격을 두고 축 방향으로 이격되어 있는 제 2 의 랜드를 구비한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거하여 상세히 설명한다.

각각의 도면에 있어서 동일한 부품은 동일한 참조번호로 나타낸다.

제1도를 참조하면, 본 발명의 유압제어장치가 적용되는 파워트레인이 개략적으로 도시되어 있다. 이 파워트레인은 토오크컨버터(TC)를 포함하고, 상기 토오크 컨버트(TC)는, 엔진의 크랭크축에 직결되어 회전하는 펌프임펠러(I)와, 이 펌프임펠러(I)와 대향배치되어 작동유체를 통해서 펌프임펠러(I)의 회전력을 전달받는 터어빈런너(R)와, 이들 펌프인펠러(I)와 터어빈런너(R)의 사이에 배치되어 작동유체의 흐름방향을 바꾸어 줌으로써 펌프임펠러(I)의 회전력을 증대시켜주는 스테이터(Q)로 이루어 진다.

상기 터어빈 런너(R)는 주변속부(2)의 입력축(X1)에 직결되어 엔진의 회전력을 전달할 수 있도록 되어 있으며, 이 입력축(X1)의 외주에는 각각 개별적으로 회전할 수 있는 3단 입력축(4)과 후진 선기어축(6)이 회전가능하게 설치되어 있다. 상기 3단 입력축(4)과 후진 선기어축(6)은 3속 클러치(C3)와 후진 클러치(C4)를 통하여 회전력을 전달받아 각각 제 1 유성기어장치(8)와 제 2 유성기어장치(10)로 회전력을 전달할 수 있도록 되어 있다.

상기 제 1 및 제 2 유성기어장치(8,10)는 입력축(X1)의 회전력을 전달받아 변속을 행하는 주변속부(2)를 구성하도록 되어 있는데, 상기 제 1 유성기어장치(8)는 오버런 전진클러치(C1)및 전진클러치(C2)를 통하여 입력축(X1)의 회전력을 직접 전달받는 선기어(12)와, 이 선기어(12)의 의주에 치차 물림되는 복수의 유성기어(14) 및 이 유성기어(14)가 내치차 물림되는 애뉼러스 기어(16)를 포함하여 이루어진다.

상기 유성기어(14)는 캐리어(18)에 의해 지지되는데, 이 캐리어(18)는 제 2 유성기어 장치(10)의 애뉼러스기어(20)와 구동스프로켓(22)을 연결하는 출력드럼(24)에 일체로 연결된다.

또한 상기 제 2 유성기어장치(10)는 선기어(26)와 유성기어(28)및 애뉼러스기어(20)를 구성요소로 하여 제 1 유성기어장치(8)와 동일한 구조로 이루어지고 있다. 상기 제 1 유성기어장치(8)의 애뉼러스 기어(16)는 3속 클러치(C3)를 통하여 3 단 입력축(4)의 회전력을 전달받도록 되어 있으며, 제 2유성기어장치(10)의 유성기어(28)를 지지하고 있는 캐리어(30)와 연결되어 동력을 전달하도록 되어 있다.

상기 후진 선기어 축(6)은 4속 밴드 브레이크(B3)에 의해 회전이 제어되도록 설치되어 있으며, 또 2속 브레이크(B2)에 의해 반시계 방향의 회전이 통제되도록 되어있다. 상기 2속 브레이크(B2)와 후진 선기어 축(6)사이에는 일방향 클러치(F3) 가 설치되어 2-3속 변속시 작용하도록 되어 있으며, 제 2 유성기어장치(10)의 캐리어(30)의 연장부는 로우/리버스 브레이크(B1)에 의해 회전이 제어되도록 이루어져 있다. 이 캐리어(30)의 연장부는 또한 일방향 클러치(F2)에 의해 반시계 방향의 회전을 제어하면서 1-2속 변속시 작용하도록 되어 있다. 또한 상기 전진클러치(C2)와 제 1 유성기어장치(8)의 선기어(12)사이에는 일방향 클러치(F1)가 설치되어 3-4 속 변속시 작용하도록 되어 있다.

상기 구동 스프로켓(22)은 부변속부(32)의 종동 스프로켓(34)과 체인부재(36)로 연결되어 주변속부(2)의 동력을 부변속부(32)로 전달할 수 있도록 되어 있다.

이 종동 스프로켓(34)은 제 3 유성기어장치(38)로 회전력을 전달할 수 있도록 캐리어(40)와 연결되고 있는데, 이 캐리어(40)는 선기어(42)의 외주에 치차물림된 유성기어(44)를 회전가능하게 지지한다. 상기 유성기어(44)는 애뉼러스 기어(46)에 내접하여 회전력을 전달할 수 있도록 되어 있으며, 이 애뉼러스 기어(46)는 출력 플랜지(48)를 통하여 종감속용 유성기어장치(50)로 회전력을 전달할 수 있도록 되어 있다.

상기 종동 스프로켓(34)과 선기어(42)사이에는 오버드라이브유닛 클러치(C5)와, 4-5속 변속시 작용하는 일방향 클러치(F4)가 설치되어 있으며, 또한 5속 브레이크(B4)가 변속기 케이스(52)에 설치되어 있다. 또한 상기 종감속용 유성기어장치(50)는 차동장치(5B)로 회전력을 전달하고, 이 회전력은 출력축(X2)을 통하여 차륜으로 전달되어 차량을 구동하게 되는 것이다.

제2도는 각 변속단별 브레이크 및 클러치의 작동상태를 나타낸다. 제2도에 있어서, 기호 ○ 는 클러치 또는 브레이크가 계합상태에 있는 것을 표시하고, 기호 X 는 클러치 또는 브레이크가 해방상태에 있는 것을 표시한다. 또한, 기호 C는 유압에 의해 작동되는 클러치, 기호 F 는 일방향 클러치, 기호 B 는 유압에 의해 작동되는 브레이크를 각각 표시한다.

제2도에 나타낸 오버런 전진클러치(C1), 전진클러치(C2), 3속 클러치(C3), 후진클러치(C4), 오버 드라이브 유닛클러치(C5), 로우/리버스 브레이크(B1), 2속 브레이크(B2), 4속 밴드브레이크(B3)및 j속 브레이크(B4)의 작동은 제3도 내지 제14도를 참조하여 후술하는 유압제어장치에 의해 적절히 제어되어서 소망하는 변속단을 달성하게 된다. 각 변속단에 있어서 클러치 및 브레이크의 작동여부는 제2도에 명료하게 표시되어 있으므로 이에 관한 구체전인 설명은 생략한다.

제3도를 참조하면, 본 발명에 따른 유압제어장치의 유압회로가 도시되어 있다. 이 유압제어장치는 변속기의 입력측과 함께 회전하여 오일팬(56)내의 유체를 정평함으로써 고압의 구동유체를 메인압력라인(58)으로 토출하는 오일펌프(60)와, 이 오일펌프(60)에 의해 생성된 구동유체의 압력을 솔레노이드밸브(55)의 듀티율에 따라 저압, 중압, 고압중 어느 하나로 가변제어하여 라인압으로 변화시키는 압력조절밸브(62)를 구비하고 있다.

상기 메인압력라인(58)내의 구동유체는 컨버터 피드밸브(64)및 댐퍼클러치 제어밸브(66)를 경유해서 토오크 컨버터(TC)로 공급된다. 컨버터 피드밸브(64)는 토오크 컨버터(TC)로 공급되는 유체의 압력을 일정하게 조절하는 기능을 수행하고, 댐퍼클러치 제어밸브(66)는 상기 컨버터 피드밸브(64)로부터 토오크컨버터(TC)로 공급되는 유체의 흐름경로를 절환함으로써 댐퍼클러치 혹은 록업클러치(68)를 선택적으로 계합 및 해방하는 역할을 수행한다. 댐퍼클러치 제어밸브(66)의 작동은 솔레노이드밸브(56)에 의해서 제어된다.

또한, 상기 메인압력라인(58)내의 구동유체는 제 1 의 분지라인(70), 제 2 의 분지라인(72)및 제 3 의 분지라인(74)을 통해서 감압밸브(76), 매뉴얼밸브(78)및 오버드라이브 유닛밸브(80)로 각각 분배된다. 상기 감압밸브(76)는 구동유체의 압력을 감소시켜서 저압유체로 변환하는 역할을 수행하며, 이 저압유체는 감압라인(82)을 통해서 상기 압력조절밸브(62)및 댐퍼클러치 제어밸브(66)로 공급된다. 또한, 상기 저압유체는 후술하는 제 1 내지 제 4 의 시프트털보 및 후진반지밸브에도 공급되어서 이들 밸브를 제어하는데 사용된다.

상기 메뉴얼밸브(78)는 운전자의 수동조작에 의해서 주차위치(P), 후진위치(R), 중립위치(N), 전진구동위치(D), 제 1 의 저속위치(3), 제 2 저속위치(2)및 제 3 의 저속위치(L)로 선택적으로 이동되는 밸브스풀(84)을 갖추고 있다. 제3도에는 상기 매뉴얼밸브(78)의 밸브스플(84)이 주차위치(P)에 놓여 있는 것으로 도시되어 있다. 이 주차위치(P)에서는 제 2 의 분지라인(72)을 통해 공급된 구동유체가 밸브스풀(84)의 중심에 축 방향으로 천공된 배출구(점선으로 표시함)를 통해서 상기 오일팬(56)으로 되돌아 간다.

후진위치(R)에서는 상기 제 2 의 분지라인(72)이 후진라인(86)과 연통하게 되는 반면, 중립위치(N)에서는 상기 제 2 의 분지라인(72)내의 구동유체가 매뉴얼밸브(78)를 통과할 수 없도록 되어 있다 또한, 전진구동위치(D)에서는 구동유체가 상기 매뉴얼밸브(78)를 통과하여 전진라인(88)으로 공급되고, 제 1 의 저속위치(3)에서는 구동유체가 전진라인(88)뿐만 아니라 제 1 의 저속라인(90)으로도 공급된다.

제 2 및 제 3 의 저속위치(2)(L)에서는 구동유체가 상기 전진라인(88)및 제 1 의 저속라인(90)외에도 제 2 의 저속라인(92)으로도 공급된다.

본 발명의 유압제어장치는 전진라인(88)을 통해 공급된 구동유체의 흐름경로를 바꾸어서 2속 브레이크(B2),3속 클러치(C3),4속 밴드브레이크(33)및 5속 브레이크(B4)를 순차적으로 또는 건너될 방식으로 작동시키기 위한 제 1 내지 제 4 의 시프트밸브(94, 96, 98, 100)를 구비하고 있다. 또한, 상기 제 1 내지 제 4 의 시프트밸브(94, 96, 98, 100)는 키어틀레인의 회전토오크에 따라 구동유체의 압력을 적절히 가변시켜서 클러치나 브레이크의 슬립현상을 방지하는 기능을 수행한다. 이들 시프트밸브(94, 96, 98, 100)의 작동은 그에 대응해서 설치된 제 1 내지 제 4 의 상시 폐쇄형 솔레노이드밸브(S1, S2, S3, S4)에 의해서 제어되고, 이들 솔레노이드밸브(S1, S2, S3, S4)는 도면에 도시하지 않은 변속기 제어유닛(TCU)에 의해 듀티제어 된다. 따라서, 상기 각각의 시프트밸브(94, 96, 98, 100)를 통해 상기 2속 브레이크(B2), 3속 클러치(C3),4속 밴드 브레이크(B3)및 5속 브레이크(B4)로 공급되는 구동유체의 압력은 상기 솔레노이드밸브(S1, S2, S3, S4)의 듀티율에 따라 작동하는 제 1 내지 제 4 의 시프트밸브(94,96,98,100)에 의해서 기어트레인의 회전 토오크에 맞게 적절히 조절될 수 있다.

또한, 상기 제 1 내지 3 의 시프트밸브(94, 96, 98)는 2속 내지 3속 밸브(102, 104, 106)를 개재해서 상기 2속 브레이크(B2), 3속 클러치(C3)및 4속 밴드브레이크(B3)와 각각 연통할 수 있도록 되어 있으며, 상기 제 4 의 시프트밸브(100)는 오버 드라이브 유닛밸브(80)를 개재해서 5속 브레이크(B4)와 연통할 수 있도록 되어 있다. 또한, 후진라인(86)에는 후진방지밸브(87)가 부가적으로 설치되어서, 차량의 전진주행중 잘못해서 매뉴얼밸브(78)를 후진위치(R)로 이동시키더라도 로우/리버스 브레이크(B1)가 작동하지 못하도록 되어 있다. 이러한 후진방지밸브(87)는 제 1 의 솔레노이드밸브(51)에 의해 제어된다.

제4a도에 명료하게 도시된 바와 같이, 상기 제 1 의 시프트밸브(94)는 구동유체의 압력을 조절하여 상기 2속 브레이크(B2)로 공급함으로써 1속과 2속간의 변속을 행하기 위한 것으로, 밸브하우징(108)곽, 좌측워치와 우측위치 사이에서 운동할 수 있도록 상기 하우징(108)내에 서로 일정한 거리를 두고 조립된 한쌍의 제 1 및 제 2 밸브스풀(110, 112)과, 상기 각각의 밸브스풀(110, 112)을 우측위치로 바이어스시키기 위한 한쌍의 제 1 및 제 2 스프링(114, 116)으로 이루어지며, 상기 제 1 의 스프링(114)은 상기 제 2 의 스프링(116)에 비해서 작은 탄성계수를 갖는다.

상기 하우징(108)은 보어(118)와, 전진라인(88)에 연결되어 구동유체를 공급받는 유입포트(120)와, 이 유입포트(120)와 선택적으로 연통하고 상기 2속 밸브(102)에 이어진 배출포트(122)와, 감압라인(82)을 통해서 제 1 의 솔레노이드밸브(51)와 연통하고 있는 제어포트(124)를 가지고 있다. 또한, 상기 제 1 의 밸브스풀(110)은 유입포트(120)를 선택적으로 개폐하기 위한 제 1 의 랜드(126)와 이 제 1 의 랜드(126)로 부터 소정의 간격을 두고 축 방향으로 이격되어 있는 제 2 의 랜드(128)를 갖는다.

제5a도는 제 1 의 시프트밸브(94)의 밸브스풀(110, 112)이 우측 위치로 이동해 있는 것을 나타낸다. 이 상태에서는 제 1 의 솔레노이드밸브(51)가 온되어 있기 때문에 저압유체는 제어포트(124)를 통해 외부로 배출되고, 이에 수반하여 밸브스풀(110, 112)은 스프링(114, 116)의 탄력에 의해 도시된 바와 같이 우측으로 이동하게 된다.

그러므로, 유입포트(120)는 제 1 의 밸브스풀(110)의 제 1의 랜드(126)에 의해서 폐쇄되어 배출포트(122)와 연통할 수 없게 된다. 상기 제 1 의 솔레노이드밸브(51)가 오프상태로 듀티제어되면, 제어포트(124)를 통해서 저압유체가 보어(118)내로 도입되고, 이에 수반하여 밸브스풀(110, 112)은 스프링(114, 116)의 탄력을 극복하고 좌측으로 이동하게 된다. 이 결과, 유입포트(120)는 배출포트(122)와 연통하여 제 1 의 시프트밸브(94)를 통한 구동유체의 흐름을 허용하게 된다.

그런데, 상기 제 1 의 솔레노이드밸브(51)는 변속기 제어유닛(TCU)에 의해 듀티제어되면서 소정의 듀티율(통전시간/주기)로 온과 오프를 반복하게 되므로, 상기 제 1 의 시프트밸브(94)의 제 1 및 제 2 밸브스풀(110, 112)은 반복적인 직선왕복운동을 일으켜서 유입포트(120)를 연속적으로 개폐한다. 이때, 유입포트(120)의 개방시간이 폐쇄시간보다 길면, 배출포트(122)를 통해 2속 브레이크(B2)로 공급되는 구동유체의 압력이 커지고, 반대로 개방시간이 폐쇄시간보다 짧으면 상기 구동유체의 압력이 작아진다.

한편, 상기 솔레노이드밸브(51)가 온 상태로 고정되면, 제어포트(124)를 통해 보어(118)내로 도입되어 제 1 및 제 2 의 밸브스풀(110, 112)을 좌측으로 밀고 있던 저압유체는 감압라인(82)을 통해서 외부로 배출되고, 이에 따라, 제 2 의 밸브스풀(112)이 제 2 의 스프링(116)의 탄력에 의해 우측으로 신속히 이동하게 된다. 이어서, 제 1 의 밸브스풀(110)이 제 1 의 스프링(114)의 탄력을 받아 우측으로 이동하게 되는 바, 이 때 제 1 의 밸브스풀(110)의 이동속도는 제 2 의 밸브스풀(112)의 이동속도에 비해서 상당히 느리다. 그 이유는 제 1 의 스프링의 탄성계수가 제 2 의 스프링의 탄성계수보다 상당히 작게 설정되어 있기 때문이다. 이와 같이 제 1 의 밸브스풀(110)의 이동속도를 지연시키면 제 2속에서 제 1속으로의 하향변속시 2속 브레이크(B2)에 작용하고 있던 유압을 서서히 해제하여 변속충격을 줄일 수 있다.

다시 제4a도를 참조하면, 상기 2속 밸브(102)는. 밸브하우징(130)과, 제 1 및 제 2 의 위치 사이에서 운동할 수 있도록 상기 하우징(130)내에 미끄럼운동 가능하게 조립된 밸브스풀(132)과, 이 밸브스풀(132)을 제 1 의 위치로 바이어스시키기 위한 스프링(134)으로 이루어진다. 상기 하우징(130)은 보어(136)와, 상기 제 1 의 시프트밸브(94)의 배출포트(122)에 연결된 제 1 의 유입포트(138)와, 상기 전진라인(88)에 연결되어 구동유체를 공급받는 제 2 의 유입포트(140)와, 상기 3속 밸브(104) 및 4속 밸브(106)를 경유하여 상기 제 1 의 저속라인(90)에 연결된 제 3 의 유입포트(142)와, 상기 제 1 의 유입포트(138)와 선택적으로 연통하고 상기 2속 브레이크(B2)에 이어진 제 1 의 배출포트(144)와, 상기 제 2 의 유입포트(140)와 선택적으로 연통하고 상기 제 2 의 시프트 밸브(96)및 상기 3속 밸브(104)에 이어진 제 2 의 배출포트(146)와, 상기 제 3 의 유입포트(142)와 선택적으로 연통하고 상기 로우/리버스 브레이크(B1)에 이어진 제 3 의 배출포트(148)와, 상기 제 3 의 유입포트(142)와 선택적으로 연통하고 상기 4속 밴드브레이크(B3)에 이어진 제 4 의 배출포트(150)를 갖추고 있다.

또한, 상기 2속 밸브(102)의 밸브스풀(132)은 상기 유입포트(138, 140, 142) 및 상기 배출포트(144, 146, 148, 150)와 협동하여 상기 2속 밸브(102)를 통한 구동유체의 흐름을 제어할 수 있도록 밸브스풀(132)의 길이를 따라 소정의 간격으로 배열된 제 1 내지 제 5 의 랜드(152, 154, 156, 158, 160)를 가진다.

제6A도에 도시된 바와 같이, 상기 2속 밸브(102)의 밸브스풀(132)은 평상시 스프링(134)의 탄력에 의해서 제 1 의 위치, 즉 좌측 위치로 바이어스되고 있다.

이 위치에서, 제 1 의 배출포트(144)는 상기 밸브스풀(132)의 제 1 의 랜드(152)에 의해서 제 1 의 유입포트(138)로부터 단절되어 있으므로, 상기 제 1 의 시프트밸브(94)로 부터의 구동유체는 상기 2속 브레이크(32)로 공급될 수 없다. 마찬가지로, 제 2 의 배출포트(146)도 밸브스풀(132)의 제 3 의 랜드(156)에 의해서 제 2 의 유입포트(140)로부터 단절되어 있다. 한편, 제 3 의 유입포트(142)는 제 3 의 배출포트(148)와는 연통하게 되지만 제 4 의 배출포트(150)로 부터는 단절되어 있으므로, 상기 제 2 의 저속라인(92)으로 부터의 구동유체는 제 3 의 유입포트(142)및 제 3 의 배출포트(148)를 거쳐 로우/리버스 브레이크(B1)로 공급될 수 있게 된다.

구동유체가 상기 제 1 의 시프트밸브(94)로부터 제 1 의 유입포트(138)를 통해서 상기 2속 밸브(102)로 공급되면, 밸브스풀(132)은 제6B도에 도시한 것과 같이 스프링(134)의 탄력을 극복하고 제 2 의 위치, 즉 우측 위치로 이동하게 된다.

이에 따라, 제 1 의 시프트밸브(94)로 부터의 구동유체는 제 1 의 유입포트(138)및 제 1 의 배출포트(144)를 통해 상기 2속 브레이크(32)로 홀러가서 당해 2속 브레이크(B2)를 계합시키게 된다. 이와 동시에, 전진라인(입)내의 구동유체는 제 2 의 유입포트(140)및 제 2 의 배출포트(146)를 거쳐서 상기 제 2 의 시프트밸브(96)및 상기 3속 밸브(104)로 각각 분배되고, 제 3 의 유입포트(142)는 제 4 의 배출포트(150)와 연통하여, 상기 제 2 의 저속라인(92)으로 부터의 구동유체를 4속 밴드 브레이크(B3)로 공급하게 된다.

제4a도로 돌아가면, 상기 제 2 의 시프트밸브(96)는 구동유체의 압력을 조절하여 상기 3속 클러치(C3)로 공급함으로서 2속과 3속간의 변속을 행하기 위한 것으로, 밸브하우징(162)과, 좌측위치와 우측위치 사이에서 운동할 수 있도록 상기 하우징(162)내에 서로 일정한 거리를 두고 조립된 한쌍의 제 1 및 제 2 밸브스풀(164, 166)과, 상기 각각의 스풀(164, 166)을 우측위치로 바이어스시키기 위한 한쌍의 제 1 및 제 2 스프링(168, 170)으로 이루어지며, 상기 제 1 의 스프링(168)은 상기 제 2 의 스프링(170)보다 더 작은 탄성계수를 갖는다.

상기 하우징(108)은 보어(172)와, 상기 2속 밸브(102)의 제 2 의 배출포트(146)에 연결된 유입포트(174)와, 이 유입포트(174)와 선택적으로 연통하고 3속 밸브(104)에 이어진 배출포트(176)와, 감압라인(82)을 통해 제 2 의 솔레노이드밸브(르2)와 연통하고 있는 제어 포트(178)를 가지고 있다. 또한, 상기 제 1 의 밸브스풀(164)은 유입포트(174)를 선택적으로 개폐하기 위한 제 1 의 랜드(180)와 이 제 1 의 랜드(180)로부터 소정의 간격을 두고 축 방향으로 이격되어 있는 제 2 의 랜드(182)를 갖는다. 이러한 구조를 갖는 제 2 의 시프트밸브(96)는 위에서 설명한 제 1 의 시프트 밸브와 동일한 방식으로 작동한다.

상기 3속 밸브(104)는 밸브하우징(184)과, 제 1 및 제 2 의 위치 사이에서 운동할 수 있도록 상기 하우징(184)내에 미끄럼운동가능하게 조립된 밸브스풀(186)과, 이 밸브스풀(186)을 제 1 의 위치로 바이어스시키기 위한 스프링(188)으로 이루어진다. 상기 하우징(184)은 보어(190)와, 상기 제 2 의 시프트밸브(96)의 배출포트(176)에 연결된 제 1 의 유입포트(192)와, 상기 2속 밸브(102)의 제 2 의 배출포트(146)에 연결된 제 2 의 유입포트(194)와, 상기 제 2 의 저속라인(92)에 직접 연결된 제 3 의 유입포트(196)와, 상기 제 1 의 유입포트(192)와 선택적으로 연통하고 상기 3속 클러치(C3)치 연결된 제 1 의 배출포트(198)와, 상기 제 2 의 유입포트(194)와 선택적으로 연통하고 상기 제 3 의 시프트밸브(98)및 상기 d속 밸브(106)에 이어진 제 2 의 배출포트(200)와, 상기 제 3 의 유입포트(196)와 선택적으로 연통하고 상기 2속 밸브(102)의 제 3 의 유입포트(142)에 이어진 제 3 의 배출포트(202)를 갖추고 있다. 또한, 상기 3속 밸브(104)의 밸브스풀(186)은 제 1 내지 제 3 의 유입포트(192, 194, 196)및 제 1 내지 제 3 의 배출포트(198, 200, 202)와 협동하여 상기 3속 밸브(104)를 통한 구동유체의 흐름을 제어할 수 있도록 밸브스풀(186)의 길이를 따라 소정의 간격으로 배열된 제 1 내지 제 5 의 랜드(204, 206, 208, 210, 212)를 가진다.

제4b도를 보면, 상기 제 3 의 시프트밸브(98)는 구동유체의 압력을 조절하여 상기 4속 밴드브레이크(B3)로 공급함으로써 3속과 4속 간의 변속을 행하기 위한 것으로서, 밸브하우징(214)과, 좌측위치와 우측위치 사이에서 운동할 수 있도록 상기 하우징(214)내에 서로 일정한 거리를 두고 조립된 한쌍의 제 1 및 제 2 밸브스풀(216, 218)과, 상기 각각의 밸브스풀(216, 218)을 우측위치로 바이어스시키기 위한 한쌍의 제 1 및 제 2 스프링(220, 222)으로 이루어지며, 상기 제 1 의 스프링(220)은 제 2 의 스프링(222)보다 더 작은 탄성계수를 갖는다.

상기 하우징(214)은 보어(224)와, 상기 3속 밸브(104)의 제 2 의 배출포트(200)에 연결된 유입포트(226)와, 이 유입포트(226)와 선택적으로 연통하고 상기 4속 밸브(106)에 이어진 배출포트(228)와, 감압라인(82)을 통해 제 3 의 솔레노이드밸브(53)와 연통하고 있는 제어포트(230)를 가지고 있다. 또한, 상기 제 1 의 밸브스풀(216)은 유입포트(226)을 선택적으로 개폐하기 위한 것으로, 제 1 의 랜드(232)와 이 제 1 의 랜드(232)로 부터 소정의 간격을 두고 축 방향으로 이격되어 있는 제 2 의 랜드(234)를 갖는다 이상과 같은 제 3 의 시프트밸브(98)는 제 1 의 밸브스풀(216)이 우측으로 이동하였을 때 유입포트(226)와 배출포트(228)가 서로 연통하게 되는 점을 제외하고는 위에서 설명한 제 1 의 시프트밸브(94)와 거의 통일한 방식으로 작동한다.

상기 4속 밸브(106)는 밸브하우징(236)과, 제 1 및 제 2 위치 사이에서 운동할 수 있도록 상기 하우징(236)내에 미끄럼운동가능하게 조립된 밸브스풀(238)과, 이 밸브스풀(238)을 제 1 의 위치로 바이어스시키기 위한 스프링(240)으로 이루어진다.

상기 하우징(236)은 보어(242)와, 상기 제 3 의 시프트밸브(98)의 배출포트(228)에 이어진 제 1 의 유입포트(244)와, 상기 3속 밸브(106)의 제 2 의 배출포트(200)에 이어진 제 2 의 유입포트(246)와, 상기 제 1 의 저속라인(90)에 직접 연결된 제 3 의 유입포트(248)와, 상기 제 1 의 유입포트(씨4)와 선택적으로 연통하고 상기 4속 밴드 브레이크(B3)에 연결된 제 1 의 배출포트(250)와, 상기 제 2 의 유입포트(246)와 선 택적으로 연통하고 상기 제 4 의 시프트밸브(100)에 이어진 제 2 의 배출포트(252)와, 상기 제 3 의 유입포트(248)와 선택적으로 연통하고 상기 오버런 전진클러치(C1)에 연결된 제 3 의 배출포트(254)를 갖추고 있다.

또한, 상기 4속 밸브(106)의 밸브스풀(238)은 상기 제 1 내지 제 3 의 유입포트(244, 246, 248)및 상기 제 1 내지 제 3 의 배출포트(250, 252, 254)와 협동하여 상기 4속 밸브(106)를 통한 구동유체의 흐름을 제어할 수 있도록 밸브스풀(238)의 길이를 따라 소정의 간격으로 배열된 제 1 내지 제 5 의 랜드(256, 258, 260. 262, 264)를 가진다.

제4b도에 도시되어 있는 바와같이, 상기 제 4 의 시프트밸브(100)는 구동유체의 압력을 조절하여 상기 5속 브레이크(B4)로 공급함으로써 4속과 5속간의 변속을 행하기 위한 것으로, 밸브하우징(266)과, 좌측위치와 우측위치 사이에서 운동할 수 있도록 상기 하우징(266)내에 서로 일정한 거리를 두고 조립된 한쌍의 제 1 및

제 2 밸브스풀(268, 270)과, 상기 각각의 밸브스풀(268, 270)을 우측위치로 바이어스시키기 위한 한쌍의 제 1 및 제 2 스프링(272, 274)으로 이루어지며, 상기 제 1의 스프링(272)은 제 2 의 스프링(274)보다 더 작은 탄성계수를 갖는다.

상기 하우징(266)은 보어(276)와, 상기 4속 밸브(106)의 제 2 의 배출포트(252)에 연결되어 구동유체를 공급받는 유입포트(278)와, 이 유입포트(278)와 선택적으로 연통하고 상기 오버 드라이브 유닛밸브(80)에 이어진 배출포트(280)와, 감압라인(82)을 통해 제 4 의 솔레노이드밸브(54)와 연통하고 있는 제어포트(282)를 가지고 있다. 또한, 상기 제 1 의 밸브스풀(268)은 상기 유입포트(278)를 선택적으로 개폐하기 위한 것으로, 제 1 의 랜드(284)와 이 제 1 의 랜드(284)로부터 소정의 간격을 두고 축 방향으로 이격되어 있는 제 2 의 랜드(286)로 구성되어 있다.

이러한 구조를 갖는 제 4 의 시프트밸브(100)는 제 1 의 밸브스풀(268)이 우측으로 이동하였을 때 유입포트(278)와 배출포트(280)가 서로 연통하게 되는 점을 제외하고는 위에서 설명한 제 1 의 시프트밸브(94)와 거의 동일한 방식으로 작동한다.

상기 오버드라이브 유닛밸브(80)는 밸브하우징(288)과, 제 1 및 제 2 의 위치사이에서 운동할 수 있도록 상기 하우징(288)내에 미끄럼운동가능하게 조립된 밸브스풀(290)과, 이 밸브스풀(290)을 제 1 의 위치로 바이어스시키기 위한 스프링(292)으로 이루어진다. 상기 하우징(288)은 보어(294)와, 상기 제 4 의 시프트밸브(100)의 배출포트(280)에 연결된 제 1 의 유입포트(296)와, 상기 제 3 의 분지라인(74)을 통하여 오일 펌프에 직접 연결된 제 2 의 유입포트(298)와, 상기 제 1 의 유입포트(296)와 선택적으로 연통하고 상기 5속 브레이크(34)에 연결된 제 1 의 배출포트(300)와, 상기 112 의 유입포트(298)와 선택적으로 연통하고 상기 오버드라이브 유닛클러치(C5)에 연결된 제 2 의 배출포트(302)를 갖추고 있다. 또한, 상기 오버드라이브 유닛밸브(80)의 밸브스풀(290)은 상기 제 1 의 유입포트(296), 제 2 의 유입포트(298), 제 1 의 배출포트(300)및 제 2 의 배출포트(302)와 협동하여 상기 오버드라이브 유닛밸브(80)를 통한 구동유체의 흐름을 제어할 수 있도록 밸브스풀(186)의 길이를 따라 소정의 간격으로 배열된 제 1 내지 제 3 의 랜드(304, 306, 308)를 가진다.

다음으로, 제7도 내지 제14도를 참조하여 본 발명에 따른 5속 자동변속기용 유압제어장치의 작동에 관해서 상세히 설명한다.

제7도는 중립레인지(N)에서 유압제어장치의 작동상태를 나타내는 유압회로도로서, 이 도면에서 줄무늬는 구동유체의 분포를 표시하는 것이다. 도시된 바와같이, 오일펌프(60)는 엔진에 의해 구동되어 고압의 구동유체를 메인압력라인(58)으로 송급하고, 이 메인압력라인(58)내의 구동유체의 압력은 솔레노이드밸브(Si)의 듀티율에 따라 작동하는 압력조절밸브(62)에 의해서 각각의 변속레인지에 적합한 압력(일반적으로 라인압이라 칭함)으로 변환된다. 이어서, 상기 구동유체는 제 1 의 분지라인(70)을 통해서 감압밸브(76)로 공급되고, 이 감압밸브(76)는 구동유체의 압력을 감소시켜서 저압유체를 생성한 다음, 감압라인(82)을 통해서 제 1 내지 제 6 의 솔레노이드밸브(S1-S6)로 분배하게 된다.

또한, 상기 메인압력라인(58)내의 구동유체는 제 2 의 분지라인(72)을 통해서 매뉴얼밸브(78)에도 공급된다. 그런데, 매뉴얼밸브(78)의 밸브스풀(84)은 중립위치(N)로 이동해 있으므로, 상기 제 2 의 분지라인(72)내의 구동유체는 매뉴얼밸브(78)를 통과할 수 없다. 이와는 별도로, 상기 메인압력라인(58)내의 구동유체는 제 3 의 분지라인(74)및 오버드라이브 유닛밸브(80)를 경유해서 오버드라이브 유닛클러치(C5)에도 분배되어 당해 클러치(C5)를 계합시키므로써 중립레인지(N)를 달성하게 된다. 제2도에 도시되어 있는 바와 같이, 중립레인지(N)에서는 오버 드라이브 유닛 클러치(C5)를 제외한 모든 유압작동식 클러치 및 브레이크는 해방상태로 유지된다.

제8도는 전진구동레인지(D)의 제 1속에서 유압제어장치의 작동상태를 나타내는 유압회로로서, 이 도면에서 줄무늬는 구동유체의 분포를 표시한다. 도시된 바와 같이, 메인압력라인(58)내의 구동유체는 제 1 내지 제 3 의 분지라인(70, 72, 74)을 통해서 감압밸브(76), 매뉴얼밸브(78)및 오버 드라이브 유닛밸브(80)로 각각 분배된다. 상기 감압밸브(76)로 보내진 구동유체는 저압유체로 변환된 다음, 감압라인(82)을 통해서 제 1 내지 제 6 의 솔레노이드밸브(S1-S6)로 공급되고, 상기 오버드라이브 유닛밸브(80)르 보내진 구동유체는 오버 드라이브 유닛클러치(C5)로 공급되어 당해 클러치(C5)를 계합시킨다. 한편, 상기 매뉴얼밸브(78)는 제 2 의 분지라인(72)과 전진라인(88)을 연통시킴으로써 구동유체가 전진라인(88)을 통해 전진클러치(C2)로 공급되도록 한다. 이상과 같은 방식으로 오버드라이브 유닛클러치(C5)와 전진클러치(Cf)가 계합상태로 되면, 전진구동레인지(D)의 제 1속이 달성된다. 제2도를 보면 알 수 있는 바와 같이, 상기 전진구동레인지(D)의 제 1 속에서는 상기 오버드라이브 유닛클러치(C5)및 전진클러치(C2)뿐만 아니라 제 1, 제 2 및 제 4 의 일방향 클러치(F1, F2, F4)도 작동하게 되며, 제 1 및 제 2 의 솔레노이드밸브(S1, S2)는 온 상태로 듀티제어 되어 감압라인(82)으로부터 저압유체를 배출시킨다.

제9도는 전진구동레인지(D)의 제 2속에서 유압제어장치의 작동상태를 나타내는 유압회로도로서, 이 도면에서 줄무늬는 구동유체의 분포를 표시한다. 상기한 제 1 속과 마찬가지로, 제 2속에서는 오버 드라이브 유닛클러치(C5)와 전진클러치(C2)가 구동유체의 압력에 의해 계합상태로 유지되고 있다. 제 1 속의 상태에서 차속 및 드로틀 개도가 증가하면, 제 1 의 솔레노이드밸브(51)가 오프되어 저압유체가 제어포트(12B)를 통해 제 1 의 시프트밸브(9B)내로 도입되게 된다. 이에 따라, 제 1 및 제 2 의 스풀(110)(112)은 스프링의 탄력을 극복하고 좌측으로 이동하여 유입포트(120)와 배출포트(122)를 연통시킨다. 이 결과, 구동유체는 상기 2속밸브(102)의 제 1 의 유입포트(138)로 흘러가서 밸브스풀(132)을 우측으로 밀고 제 1 의 배출포트(144)를 거쳐 2속 브레이크(B2)로 공급됨으로써 제 2 속을 달성한다. 이때, 상기 2속 밸브(102)의 제 2 의 유입포트(140)에 대기하고 있던 구동유체는 제 2 의 배출포트(146)를 통해서 제 2 의 시프트밸브(96)및 3속 밸브(104)로 공급된다.

제2도에 표시되어 있는 바와같이, 상기 제 2속에서는 2속 브레이크(B2), 전진클러치(C2)및 오버 드라이브 유닛클러치(C5)뿐만아니라 제 1, 제 3, 제 4 의 일방향 클러치(F1, F3, F4)도 작동한다.

제10도는 전진구동레인지(D)의 제 3속에서 유압제어장치의 작동상태를 나타내는 유압회로도로서, 이 도면에서 줄무늬는 구동유체의 분포를 표시하고 있다. 상기한 제 2속과 마찬가지로, 제 3속에서는 전진클러치(C2), 2속 브레이크(B2)및 오버드라이브 유닛클러치(C5)가 구동유체의 압력에 의해 계합상태로 유지되고 있다.

제 2 속의 상태에서 차속 및 드로틀 개도가 증가하면, 제 2 의 솔레노이드밸브(52)가 오프되어 저압유체가 제어포트(178)를 통해 제 2 의 시프트밸브(96)내로 도입된다. 이에 따라, 제 1 및 제 2 의 스풀(164)(166)은 스프링의 탄력을 극복하고 좌측으로 이동하여 유입포트(174)와 배출포트(176)를 연통시킨다. 이 결과, 구동유체는 상기 3속 밸브(104)의 제 1 의 유입포트(192)로 흘러가서 밸브스풀(186)을 우측으로 밀고 제 1 의 배출포트(198)를 거쳐 3속 클러치(C3)로 공급됨으로써 제 3속을 달성한다. 이때, 상기 3속 밸브(104)의 제 2 의 유입포트(194)에 대기하고 있던 구동유체는 제 2 의 배출포트(200)를 통해서 상기 제 3 의 시프트밸브(98)및 4속 밸브(106)로 공급된다. 제2도에 나타낸 바와 같이, 상기 제 3속에서는 전진클러치(C2), 2속 브레이크(B2), 3속 클러치(C3)및 오버 드라이브 유닛클러치(C5)뿐만 아니라 제 1 및 제 4 의 일방향클러치(F1, F4)도 작동한다.

제11도는 전진구동레인지(D)의 제 4속에서 유압제어장치의 작동상태를 나타내는 유압회로도로서, 이 도면에서 줄무늬는 구동유체의 분포를 표시하고 있다.

상기한 제 3속과 마찬가지로, 제 4속에서는 전진클러치(C2), 2속 브레이크(B2), 3속 클러치(C3)및 오버 드라이브 유닛클러치(C5)가 구동유체의 압력에 의해 계합상태로 유지되고 있다. 제 3속의 상태에서 차속 및 드로틀 개도가 증가하면, 제 3 의 솔레노이드밸브(53)가 온되어 저압유체가 제 3 의 시프트밸브(98)로부터 제어포트(230)를 통해 배출된다. 이에 따라, 제 1 및 제 2 의 밸브스풀(216)(218)은 스프링의 탄력에 의해서 우측으로 이동하여 유입포트(226)와 배출포트(228)를 연통시킨다. 이 결과, 구동유체는 상기 4속 밸브(106)의 제 1 의 유입포트(244)로 흘러가서 밸브스풀(238)을 우측으로 밀고 제 1 의 배출포트(250)를 거쳐 4속 밴드 브레이크(B3)로 공급됨으로써 제 4속을 달성한다. 이때, 상기 4속 밸브(106)의 제 2 의 유입포트(246)에 대기하고 있던 구동유체는 제 2 의 배출포트(252)를 통해서 제 4 의 시프트 밸브(100)로 공급된다. 제 2 도에 나타낸 바와 같이, 상기 제 4속에서는 전진클러치(C2), 2속 브레이크(B2), 3속 클러치(C3), 4속 밴드브레이크(B3)및 오버드라이브 유닛클러치(C5)뿐만 아니라 제 4 의 일방향 클러치(F4)도 작동한다.

제12도는 전진구동레인지(D)의 5속에서 유압제어장치의 작동상태를 나타내는 유압회로도로서, 이 도면에서 줄무늬는 구동유체의 분포를 표시하고 있다. 상기한 제 4속과 마찬가지로, 제 5속에서는 전진클러치(C2), 2속 브레이크(B2), 3속 클러치(C3)및 4속 밴드 브레이크(B3)가 구동유체의 압력에 의해 계합상태로 유지되고 있으나, 오버 드라이브 유닛클러치(C5)는 후술하는 것과 같은 방식으로 해방된다.

제 4속의 상태에서 오버 드라이브 스위치를 켜면, 제 4 의 솔레노이드밸브(54)가 온되어 저압유체가 제 4 의 시프트밸브(100)로부터 제어포트(282)를 통해서 배출된다. 이에 따라, 제 1 및 제 2 의 밸브스풀(268)(270)은 스프링의 탄력에 의해서 우측으로 이동하여 유입포트(278)와 배출포트(280)를 연통시킨다. 이 결과, 구동유체는 상기 오버드라이브 유닛밸브(80)의 제 1 의 유입포트(296)로 흘러가서 밸브스풀(290)을 우측으로 밀고 제 1 의 배출포트(300)를 거쳐 5속 브레이크(B4)로 공급된다. 이때, 제 2 의 유입포트(298)와 제 2 의 배출포트(302)는 제 2 의 랜드(306)에 의해서 차단되므로 오버드라이브 유닛클러치(C5)에는 더 이상 구동유체가 공급되지 않는다. 요컨대, 제 5속에서는 상기 전진클러치(C2), 2속 브레이크(B2), 3속 클러치(C3), 4속 밴드 브레이크(B3)및 5속 브레이크(B4)가 계합되고, 오버 드라이브 유닛클러치(C5) 는 해방된다. 또한, 제2도에 나타낸 것과 같이, 제 1 내지 제 4 의 일방향 클러치(F1-F4)는 어느것도 작동하지 않는다.

제13도는 후진레인지(R)에서 유압제어장치의 작동상태를 나타내는 유압회로도로서, 이 도면에서 줄무늬는 구동유체의 분포를 표시하는 것이다. 오일펌프(60)에서 토출된 메인압력라인(58)내의 구동유체는 제 1 내지 제 3 의 분지라인(70,72, 74)을 통해서 감압밸브(76), 매뉴얼밸브(78)및 오버 드라이브 유닛밸브(80)로 공급되고 있다 이때, 오버 드라이브 유닛밸브(80)의 밸브스풀은 스프링의 탄력에 의해 좌측으로 이동해 있으므로, 제 3 의 분지라인(74)으로 부터의 구동유체는 오버드라이브 유닛클러치(C5)로 직접 공급되어 당해 클러치(C5)를 계합시키게 된다. 또한, 매뉴얼밸브(78)로 공급된 구동유체는 후진라인(86)을 통해서 후진클러치(C4)로 보내져서 당해 클러치(C4)를 계합시킨다. 상기 후진라인(86)내의 구동유체는 후진방지밸브(87)에도 공급된다. 그런데, 후진레인지(R)에서는 제 1 의 솔레노이드밸브(51)가 오프상태로 유지되고 있으므로, 상기 후진방지밸브(87)의 밸브스풀은 제어유체의 압력에 의해서 좌측으로 밀린다. 이에 따라, 후진라인(86)내의 구동유체는 바이패스라인(89)을 통해서 로우/리버스 브레이크(31)로 공급되어 당해 브레이크(B1)를 계합시키게 된다 요컨대, 후진레인지(R)에서는 로우/리버스 브레이크(B1), 후진클러치(C4)및 오버 드라이브 유닛클러치(C5)가 구동유체의 유압에 의해서 계합되고, 나머지의 유압작동식 클러치 및 브레이크는 해방상태로 유지된다. 또한, 제2도에 나타낸 바와 같이, 상기 후진레인지(R)에서는 제 2 및 제 4 의 일방향클러치(F2, F4)도 작동한다.

제14도는 저속레인지(L)에서 유압제어장치의 작동상태를 나타내는 유압회로도로서, 이 도면에서 줄무늬는 구동유체의 분포를 표시하는 것이다. 위에서 설명한 전진구동레인지(D)의 제 1속에서와 마찬가지로, 저속레인지(L)에서는 메인압력라인(58)내의 구동유체는 제 1 내지 제 3 의 분지라인(70, 72, 74)을 통해서 감압밸브(76), 매뉴얼밸브(78)및 오버 드라이브 유닛밸브(80)로 공급된다. 이때, 오버드라이브 유닛밸브(80)의 밸브스풀은 스프링의 탄력에 의해 좌측으로 이동해 있으므로, 제 3 의 분지라인(74)으로부터의 구동유체는 오해드라이브 유닛클러치(C5)로 직접 공급되어 당해 클러치(C5)를 계합시키게 된다. 한편, 매뉴얼밸브(78)로 공급된 구동유체는 전진라인(88), 제 1 의 저속라인(90)및 제 2 의 저속라인(92)으로 각각 분배된다. 전진라인(88)내의 구동유체는 전진클러치(C2)로 직접 공급되고, 제 1 의 저속라인(90)내의 구동유체는 4속 밸브(106)를 경유해서 오버런전진클러치(C1)로 공급되며 제 2 의 저속라인(92)내의 구동유체는 3속 및 2속 밸브(104, 102)를 경유해서 로우/리버스 브레이크(B1)로 공급된다. 따라서, 저속레인지(L)에서는 로우/리버스 브레이크(B1), 오버런 전진클러치(C1), 전진클러치(C2)및 오버 드라이브 유닛클러치(C5)가 계합상태로 되고, 나머지의 유압 작동식 클러치 및 브레이크는 해방된다. 또한, 제2도에 나타낸 바와 같이, 저속레인지(L)에서는 제 1, 제 2 및 제 4 의 일방향 클러치(F1, F2, F4)도 작동한다.

이상에서는 순차적인 변속에 관하여 상세히 설명하였으나, 차속의 변화율이 급격할 경우에는 건너뜀변속(skip shift)도 가능하다. 예를들어, 제 1속에서 제 3속으로의 건너뜀변속이 필요할 때에는, 제8도에서 제 2 의 솔레노이드밸브(52)를 오프시켜서 제 2 의 시프트밸브(96)의 밸브스풀이 좌측으로 이동되도록 한 다음, 제 1 의 솔레노이드밸브(51)를 온에서 오프로 듀티제어하여 제 1 의 시프트밸브(94)의 밸브스풀이 좌측으로 이동되도록 한다. 이에 따라, 전진라인(88)내의 구동유체는 제 1 의 시프트밸브(94)및 2속 밸브(102)를 거쳐서 2속 브레이크(B2)로 공급됨과 동시에, 제 2 의 시프트밸브(96)및 3속 밸브(104)를 경유하여 3속 클러치(C3)에도 공급됨으로써 제 1속에서 제 3속으로의 건너뜀변속이 이루어지게 되는 것이다. 기타의 건너뜀변속도 제 1 내지 제 4 의 솔레노이드밸브(S1-S4)를 적절히 제어하여 달성할 수 있다. 또한, 하향변속(downshift)은 제8도 내지 제12도를 참고로 설명한 상향변속(upshift)의 역순으로 이루어지며, 비상시에는 제 3속으로 고정된다.

이상에서 상세히 설명한 본 발명의 유압제어장치에 의하면, 작동의 신뢰성을 저하시키지 않으면서도 변속에 필요한 스풀밸브 및 솔레노이드밸브의 수량을 감소시김과 아울러. 유로의 단순화 및 부품 공용화를 도모할 수 있을 _뿐만아니라, 오일펌프로부터 각각의 마찰요소로 분배되는 구동유체의 압력을 시프트밸브로 직접 제어함으로써 변속응답성을 향상시킬 수 있다. 또한, 전진라인내의 구동유체를 2속 밸브, 3속 밸브 및 4속 밸브로 직접 공급하기 위한 별도의 유로가 마련되어 있으므로, 3속 클러치, 4속 밴드 브레이크 및 5속 브레이크를 작동시키는데 충분한 유량을 확보할 수 있다.

Claims

토오크 컨버터와, 5속의 전진기어비와 적어도 1속의 후진기어 비를 달성할 수 있도록 상기 토오크 컨버터에 작동적으로 연결된 기어트레인과, 유압에 의해 작동되어 상기 기어트레인을 통한 동력의 전달경로를 변경하는 복수개의 마찰요소와, 상기 마찰요소를 선택적으로 계합시키거나 해방시켜서 상기 기어비중 어느 하나를 달성하기 위한 유압제어장치로 이루어진 5속 자동변속기에 있어서, 상기 유압제어 장치가, 소정압력의 유압을 생성하는 오일 펌프와, 상기 펌프로 부터의 구동유체를 전진라인 및 후진라인으로 분배하도록 수동으로 조작되는 매뉴얼 밸브와, 상기 전진라인을 통해 공급된 구동유체의 압력을 조절하여 마찰요소중 적어도 하나에 공급함으로서 5 속의 전진기어비중 어느 하나를 달성하기 위한 것으로, 밸드하우징과, 구동유체의 흐름을 차단하는 제 1의 위치와 구동유체의 흐름을 허용하는 제 2의 위치사이에서 운동할 수 있도록 상기 하우징내에 서로 일정한 간격을 두고 조립되는 제 1 및 제 2의 밸브 스풀과, 상기 밸브 스풀은 상기 제 1의 위치 및 제 2의 위치중 어느 하나로 바이어스하는 제 1 및 제 2 스프링을 각각 포함하고, 상기 제 1 스프링이 상기 제 2 스프링보다 작은 탄성계수를 가지는 제 1 내지 제 4의 시프트 밸브와, 상기 제 1내지 제 4의 시프트 밸브에 각각 대응하도록 설치되어 차속 및 드로틀 개도에 따라 각 시프트 밸브의 작동을 제어하기 위한 제 1내지 제 4의 솔레노이드 밸브와, 상기 제 1의 시프트 밸브와 상기 전진라인과 연통하여, 구동유체의 흐름을 차단하는 제 1의 위치와 상기 제 1의 시프트 밸브로부터 그에 대응하는 마찰요소로의 구동유체의 흐름을 허용하여 제 2 속의 전진기어 비를 달성하는 제 2의 위치사이에서 작동가능하도록 구성된 2속 밸브와, 상기 제 2 시프트 밸브와 상기 제 2속 밸브와 연통하여, 구동유체의 흐름을 차단하는 제 1의 위치와 상기 제 2의 시프트 밸브로부터 그에 대응하는 마찰요소로의 구동유체의 흐름을 허용하여 제 3 속의 전진기어 비를 달성하는 제 2의 위치사이에서 작동가능하도록 구성된 3속 밸브와, 상기 제 3 시프트 밸브와 상기 제 3속 밸브와 연통하여, 구동유체의 흐름을 차단하는 제 1의 위치와 상기 제 3의 시프트 밸브로부터 그에 대응하는 마찰요소로의 구동유체의 흐름을 허용하여 제 4 속의 전진기어 비를 달성하는 제 2의 위치사이에서 작동가능하도록 구성된 4속 밸브와, 상기 제 4 시프트 밸브와 상기 오일펌프와 연통하여, 상기 제 4의 시프트밸브로 부터의 구동유체의 흐름을 차단하는 제 1의 위치와 상기 펌프로 부터의 구동유체의 흐름을 차단함과 아울러, 제 4의 시프트 밸브로부터 그에 대응하는 마찰요소로의 구동유체의 흐름을 허용하여 제 5 속의 전진기어 비를 달성하는 제 2의 위치사이에서 작동가능하도록 구성된 오버 드라이브 유닛밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동변속기.
제1항에 있어서, 상기 각 시프트 밸브의 하우징은, 보어와, 구동유체를 상기 보어내로 도입하기 위한 유임포트와, 이 유입포트에 선택적으로 연통하는 배출포트와, 상기 보어내로 저압유체를 도입하여 상기 제 1 및 제 2의 밸브스풀을 스프링의 탄력에 대항하여 제 2의 위치로 이동시키기 위한 제어포트를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 자동변속기.
제2항에 있어서, 상기 제 1 의 밸브스풀은, 상기 유입포트를 선택적으로 개폐하기 위한 제 1 의 랜드와, 이 제 1 의 랜드로부터 소정의 간격을 두고 축 방향으로 이격되어 있는 제 2 의 랜드로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동변속기.
제1항에 있어서, 상기 솔레노이드밸브는 상시 폐쇄형 솔레노이드밸브인 것을 특징으로 하는 자동변속기.
제2항에 있어서, 상기 2속 밸브, 3속 밸브 및 4속 밸브의 각각은 하우징과, 제 1 및 제 2 의 위치 사이에서 운동할 수 있도록 상기 하우징내에 미끄럼운동가능하게 조립된 밸브스풀과, 이 밸브스풀을 상기 제 1 의 위치로 바이어스시키기 위한 스프링으로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동변속기.
제5항에 있어서, 상기 2속 밸브의 하우징은, 보어와, 상기 제 1 의 시프트밸브의 배출포트에 통하고 상기 연결된 제 1 의 유입포트와, 상기 전진라인에 연결되어 구동유체를 공급받는 제 2의 유입포트와, 상기 3속 밸브 및 4속 밸브 및 4속 밸브를 경유하여 상기 펌프로부터 제 2 의 저속라인을 통해 구동유체를 공급받는 제 3 의 유입트와, 상기 제 1 의 유입포트와 선택적으로 연통하는 제 1 의 배출포트와, 상기 제 2 의 유입포트와 선택적으로 연통하고 상기 제 2 의 시프트밸브 및 상기 3속 밸브에 이어진 제 2 의 배출포트와, 상기 제 3 의 유입포트와 선택적으로 연통하는 제 3 의 배출포트와, 상기 제 3 의 배출포트가 상기 제 3 의 유입포트와 연통하고 있지 않을 때 상기 제 3 의 유입포트와 연통하도록 된 제 4 의 유입포트로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동변속기.
제6항에 있어서, 상기 2속 밸브의 밸브스풀은, 상기 제 1 내지 제 3 의 유입포트 및 상기 제 1 내지 제 4 의 유입포트와 협동하여 상기 2속 밸브를 통한 구동유체의 흐름을 제어할 수 있도록 상기 밸브스풀의 길이를 따라 소정의 간격으로 배열된 제 1 내지 제 5 의 랜드를 갖는 것을 특징으로 하는 자동변속기.
제5항에 있어서, 상기 3속 밸브의 하우징은, 보어와, 상기 제 2 의 시프트밸브의 배출포트에 연결된 제 1 의 유입포트와, 상기 2속 밸브의 제 2 의 배출포트에 연결된 제 2 의 유입포트와, 상기 펌프로 부터의 구동유체를 제 2 의 저속라인을 통해서 공급받는 제 3 의 유입포트와, 상기 제 1 의 유입포트와 선택적으로 연통하는 제 1 의 배출포트와, 상기 제 2 의 유입포트와 선택적으로 연통하고 상기 제 3 의 시프트밸브 및 상기 4속 밸브에 이어진 제 2 의 배출포트와, 상기 제 3 의 유입포트와 선택적으로 연통하고 상기 2속 밸브의 제 3 의 유입포트에 이어진 제 3 의 배출포트로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동변속기.
제8항에 있어서, 상기 3속 밸브의 밸브스풀은 상기 제 1 내지 제 3 의 유입포트와 협동하여 상기 3속 밸브를 통한 구동유체의 흐름을 제어할 수 있도록 상기 밸브스풀의 길이를 따라 소정의 간격으로 배열된 제 1 내지 제 5 의 랜드를 갖는 것을 특징으로 하는 자동변속기.
제5항에 있어서, 상기 4속 밸브의 하우징은, 보어와, 상기 제 3 의 시프트밸브의 배출포트에 이어진 제 1 의 유입포트와, 상기 3속 밸브의 제 2 의 배출포트에 이어진 제 2 의 유입포트와, 상기 펌프로 부터 제 1 의 저속라인을 통해 구동유체를 공급받는 제 3 의 유입포트와, 상기 제 1 의 유입포트와 선택적으로 연통하는 제 1 의 배출포트와, 상기 제 2 의 유입포트와 선택적으로 연통하고 상기 제 4 의 시프토밸브에 이어진 제 2 의 배출포트와, 상기 제 3 의 유입포트와 선택적으로 연통하는 제 3 의 배출포트로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동변속기.
제10항에 있어서, 상기 4속 밸브의 밸브스풀은, 상기 제 1 내지 제 3 의 유입포트 및 제 1 내지 제 3 의 배출포트와 협동하여 상기 4속 밸브를 통한 구동유체의 흐름을 제어할 수 있도록 상기 밸브스풀의 길이를 따라 소정의 간격으로 배열된 제 1 내지 제 5 의 랜드를 갖는 것을 특징으로 하는 자동변속기.
제5항에 있어서, 상기 오버 드라이브 유닛밸브는, 하우징과, 상기 제 1 의 위치와 상기 제 2 의 위치 사이에서 운동할 수 있도록 상기 하우징내에 미끄럼운동가능하게 조립된 밸브스풀과, 이 밸브스풀을 상기 제 1 의 위치로 바이어스시키기 위한 스프링으로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동변속기.
제12항에 있어서, 상기 오버 드라이브 유닛밸브의 하우징은, 보어와, 상기 제 4 의 시프트밸브의 배출포트에 연결된 제 1 의 유입포트와, 상기 펌프에 직접 연결된 제 2 의 유입포트와, 상기 제 1 의 유입포트와 선택적으로 연통하는 제 1 의 배출포트와, 상기 제 2 의 유입포트와 선택적으로 연통하는 제 2 의 배출포트를 갖는 것을 특징으로 하는 자동변속기.
제13항에 있어서, 상기 오버 드라이브 밸브의 밸브스풀은, 상기 제 1 의 유입포트. 제 2 의 유입 포트, 제 1 의 배출포트 및 제 2 의 배출포트와 협동하여 상기 오버 드라이브 밸브를 통한 구동유체의 흐름을 제어할 수 있도록 밸브스풀의 길이를 따라 소정의 간격으로 배열된 제 1 내지 제 3 의 랜드를 갖는 것을 특징으로 하는 자동변속기.
제1항에 있어서, 차량의 전진주행중 상기 매뉴얼밸브를 후진위치로 조작하더라도 상기 후진기어비가 달성되지 못하도록 하는 후진방지밸브를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 자동변속기.
제15항에 있어서, 상기 후진방지밸브의 작동은 상기 제 1 의 솔레노이드밸브에 의해서 제어되것을 특징으로 하는 자동변속기.
제1항에 있어서, 상기 펌프에서 토출된 구동유체의 압력을 저압, 중압 및 고압중 어느 하나로 가변적으로 조절하기 위한 압력조절밸브를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 자동변속기.
제17항에 있어서, 상기 구동유체의 압력을 감소시켜서 저압유체를 생성하기 위한 감압밸브를 추가로 포함하는 것을 특징으로하는 자동변속기.
제1항에 있어서, 상기 마찰요소는, 상기 유압제어장치에 의해 선택적으로 계합 및 해방되어 상기 5속의 전진기어비 및 1속의 후진기어비중 어느 하나를 달성하기 위한 오버런 전진클러치, 전진클러치, 3속 클러치, 후진클러치, 오버 드라이브 유닛클러치, 로우/리버스 브레이크, 2속 브레이크, 4속 밴드브레이크 및 5속 브레이크를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동변속기.