KR100197141B1 - 차량 자동 변속기의 엔진 브레이크 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량 자동 변속기의 엔진 브레이크 장치에 관한 것으로, 종래에는 자동 변속이라 하더라도 급정거해야 하는 긴급한 상황시에 자동으로 엔진 브레이크가 작동되도록 하는 수단은 없었다.

이에 본 발명은 예시도면 도 4 내지 도 7 에서와 같이 급브레이크 작동시 브레이크 페달 답력에 의해 긴급 상황 신호를 송출하는 급브레이크 조작 감지부(12)를 브레이크 페달(10)측에 설치하고 상기 신호로부터 TCU(14)는 다운 시프트되도록 시프트 솔레노이드 밸브(16)를 제어하는 것이다.

따라서, 급브레이크 조작시 이와 더불어 엔진 브레이크가 자동으로 작동됨으로써 차량의 제동 능력 및 안전성이 향상되는 것이다.

Description

차량 자동 변속기의 엔진 브레이크 장치

본 발명은 차량 자동 변속기의 엔진 브레이크 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 급브레이크 조작시 이와 함께 엔진 브레이크가 자동으로 작동되도록 한 차량 자동 변속기의 엔진 브레이크 장치에 관한 것이다.

자동 변속기는 토크컨버터를 거쳐서 엔진으로부터 동력을 변속하여 추진축으로 전달하는데, 동력의 변속은 유성 기어의 작동과 그 조합으로서 가능토록 되어있다.

이러한 유성 기어의 어느 하나를 구동시키고, 다른 기어를 고정 또는 출력시키는 것은 변속기에 내장된 클러치와 브레이크가 수행하며, 상기 클러치와 브레이크는 유압의 작용으로 작동하도록 되어 있다.

따라서, 변속기에는 이러한 작동 유압을 제공하기 위한 오일 펌프가 장착되며, 오일 펌프로부터의 발생 유압을 제어하여 각 구성 부품으로 오일의 흐름과 작동 유압을 제어하는 복잡한 유로인 제어 밸브가 장착되어 있다.

예시도면 도 1 은 자동 변속기의 작동 상태를 나타낸 개요도로서, 오일 펌프(1)의 구동은 토크컨버터(2)의 선단과 오일 펌프(1)의 인너기어가 맞물려 엔진의 구동력으로서 이루어져 엔진 시동과 동시에 제어 밸브(3)로 작동 유압이 전달되도록 되어 있다.

제어 밸브(3)는 매뉴얼 밸브, 시프트 밸브, 록업릴레이 밸브 등으로 구성되며, 여기서 시프트 밸브가 조합된 유성 기어 관계의 클러치 및 브레이크를 제어하여 자동 변속을 수행하는 제어 밸브(3)의 핵심 부품이라 할 수 있다.

이러한 시프트 밸브의 제어 수단에 따라 자동 변속기는 기계식과 전자식으로 구분되나, 그 근본원리는 같다.

즉, 자동 변속은 스로틀 밸브의 개도로부터 감지되는 엔진의 부하와 차속 양자를 고려하여 자동 변속을 하며, 기계식에서는 이것을 유압으로 대치하여 시프트 밸브를 제어하고, 전자식에서는 센서로 부터 TCU(Transmission Control Unit)가 솔레노이드 밸브를 제어하여 수행하는 것이다.

예시도면 도 2 는 이러한 시프트 밸브의 기계식 제어 원리를 나타낸 개요도로서, 시프트 밸브(4)의 스플 밸브(5) 양단에 스로틀 압(6)과 거버너 압(7)이 작용되고 있으며, 상기 유압의 차이에 따라 스플 밸브(5)는 작동유의 유로를 변경시키는 것이다.

유로의 변경은 상기 조합된 유성 기어 관계의 클러치 및 브레이크의 작동 변경으로 나타나며 이에 따라 다운 시프트되거나 업 시프트되는 것이다.

전자식에서는 상기 스플 밸브가 솔레노이드 밸브로 작동되어 상기와 같은 스로틀 유압과 거버너 유압은 작동되지 않지만, 전자식 역시 스로틀 개도와 차속을 변속의 근거로 하므로 스로틀 위치 센서와 차속 센서가 상기 유압에 대체되어 있어 TCU의 통전에 따라 유로가 제어되는 것이다.

따라서, 자동 변속의 주행특성을 나타낸 자동 변속 선도 역시 스로틀 개도와 차속의 상관 관계로 나타나는 것이며, 예시도면 도 3 에 그 일례가 도시되어 있다.

종축이 스로틀 밸브 개도, 횡축이 차속 변화를 나타내며 실선은 업 시프트, 파선은 다운 시프트를 나타낸다.

도시된 자동 변속 선도에 따라 차속과 스로틀 밸브 개도 위치에 의해 업 시프트가 이루어지는 차속을 읽어 낼 수 있다.

예를 들어 스로틀 밸브 개도가 크고 차속이 저속일 때, 즉 커다란 힘을 필요로 하는 조건에서는 1속에서 2속으로 업 시프트해 나아가는 실선의 변화를 보아도 알 수 있듯이 1속의 사용범위가 길어지고, 같은 차속에서도 스로틀 밸브 개도가 작으면 비교적 낮은 차속에서 업 시프트한다.

이상과 같은 이유로 스로틀 밸브 개도에 의해 주행의 변속점이 변하는 것을 알 수 있으며, 상기 자동 변속 선도는 메이커나 차종에 따라 약간 다를 수 있고, 특히 전자 제어식에서는 상술된 바와 같이 TCU가 솔레노이드 밸브를 제어하므로 복잡한 주행 패턴을 갖는 프로그램화된 자동 변속 선도가 나타날 수 있다.

상술된 바와 같이 자동 변속은 시프트 밸브(4)가 유로를 제어하여 유성 기어를 작동시킴으로써 수행되어 초보자에게도 숙련자에 가까운 운전 기술이 제공될 수 있다.

그러나, 아무리 자동 변속이라 하더라도 급정거해야 하는 긴급한 상황시에 자동으로 엔진 브레이크가 작동되도록 하는 수단은 없었다.

즉, 도 3 에 도시된 바와 같이 어느 정도 속도를 초과하여 톱기어로 주행하는 상태에서 엔진 브레이크가 작용되는 3·2·1단에 자동적으로 다운 시프트하는 데에는 4-3속이 약 30㎞/h , 2-1속이 약 15㎞/h가 되어 상당한 저속이 되지 않으면 자동적으로 다운 시프트하지 않는 것을 알 수 있다.

다시 말하면 자동 변속에서는 고속 주행시 자동으로 수행되는 엔진 브레이크를 기대할 수 없으며, 이는 고속에서 강제적으로 다운 시프트하게 되면 엔진과 변속기측의 회전수가 차이가 나게 되고, 이 차이를 전술한 토크컨버터가 받아주기 때문에 스톨 상태를 일으켜, 변속기 오일의 급격한 온도 상승으로 인한 윤활 불량, 급격한 열화 등으로 변속기에 무리를 주고 또한 엔진을 파손시킬 때도 있기 때문이다.

그러나, 이는 일반적인 주행 상황하에서의 상태이고, 고속시 급정거해야 하는 상황에서는 상기 상태에도 불구하고 다운 시프트시켜 페달 브레이크와 함께 엔진 브레이크를 작동시킴으로써, 제동 능력을 향상시키는 것이 안전성 측면에서 더욱 효과적인 것이다.

이에 본 발명은 상기 상황을 고려하여 안출된 것으로 급정거해야 하는 긴급 상황하에서 자동으로 다운 시프트시켜 엔진 브레이크를 작동시키는 차량 자동 변속기의 엔진 브레이크 장치를 제공함에 그 목적이 있는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 급브레이크 작동시 브레이크 페달 답력에 의해 긴급 상황 신호를 송출하는 급브레이크 조작 감지부를 브레이크 페달측에 설치하고 상기 신호로부터 TCU는 다운 시프트되도록 시프트 솔레노이드 밸브를 제어하는 것이다.

따라서, 급브레이크 조작시 제동장치의 작동과 함께 엔진 브레이크가 자동으로 작동됨으로써 차량의 제동 능력 및 안전성이 향상되는 것이다.

도 1 은 자동 변속기의 유압 회로를 나타낸 개요도,

도 2 는 시프트 밸브의 기계식 제어 원리를 나타낸 설명도,

도 3 은 자동 변속기의 주행 특성을 설명하기 위한 자동 변속 선도,

도 4 는 본 발명에 따른 자동 변속기 엔진 브레이크 장치의 구성도,

도 5 는 본 발명에 따른 급브레이크 조작 감지부를 나타낸 도 4 의 A-A선 단면도,

도 6 은 본 발명에 따른 급브레이크 조작 감지부의 다른 실시예를 나타낸 개요도,

도 7 은 본 발명에 따른 엔진 브레이크 장치의 작용을 나타낸 흐름도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 - 브레이크 페달,12 - 급브레이크 조작 감지부,

14 - TCU16 - 시프트 솔레노이드 밸브,

18 - 플로어 패널,20 - 송출 단자,

22 - 작동 단자,24 - 탄발 스프링,

26 - 작용판,28 - 하우징,

30 - 가이드,32 - 스프링 시트,

34 - 접점대,36 - 걸림턱,

38 - 담력 감지 센서.

이하 첨부된 예시도면과 함께 본 발명을 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 급정거시의 브레이크 페달(10) 답력에 의해 신호를 송출하는 급브레이크 조작 감지부(12)가 브레이크 페달(12)측에 설치되어 TCU(14)의 입력단에 연결되고, 상기 TCU(14)는 상기 급브레이크 조작 감지부(12)로부터의 신호가 입력시 다운 시프트되도록 시프트 솔레노이드 밸브(16)를 제어하는 구조인 차량 자동 변속기의 엔진 브레이크 장치이다.

여기서, 상기 급브레이크 조작 감지부(12)는 브레이크 페달(10)의 끝단과 접하는 플로어 패널(18) 상면에 상기 TCU(14)의 입력단에 연결되는 송출 단자(20)가 설치되고 급정거시의 브레이크 페달 답력에 의해 상기 송출 단자(20)와 접점되도록 작동 단자(22)가 탄발 스프링(24)에 의해 송출 단자(20)와 이격되어 설치된 것을 특징으로 한다.

이를 위한 상기 작동 단자(22)는 브레이크 페달(10)의 회동시 그 끝단에 밀접되도록 볼록한 곡면 형상의 작용판(26)이 형성되고 그 외측 하단으로 하우징(28)의 개구부 내주에 밀착되어 일정한 승강 궤적이 유지되도록 가이드(30)가 형성됨과 더불어 가이드(30)의 내측에는 상기 탄발 스프링(24)의 일단이 안착되는 스프링 시트(32)가 형성되며, 상기 스프링 시트(32)의 중앙 저부에는 상기 송출 단자(20)와 접점되는 접점대(34)가 형성된 것을 특징으로 한다.

예시도면 도 4 는 본 발명을 나타낸 구성도이다.

본 발명은 긴급 주행시 운전자는 본능적으로 급브레이크를 밟게 되고 이때 발생되는 브레이크의 페달 답력에 의해 급브레이크 조작 감지부(12)가 긴급 상황시의 급브레이크임을 감지하여 TCU(14)로 신호를 송출하도록 하였고 TCU(14)는 이 신호에 의해 시프트 솔레노이드 밸브(16)를 다운 시프트하도록 제어하여 페달 브레이크와 함께 엔진 브레이크가 작동되도록 하였다.

즉, TCU(14)는 급브레이크 조작 감지부(12)로부터 신호가 입력되면 전술한 바와 같이 차속 센서와 트로틀 위치 센서의 신호에도 불구하고 강제적으로 다운 시프트하여 긴급 상황시에는 일반적인 자동 변속 선도에 따른 자동 변속 제어를 무시하는 것이다.

이러한 TCU(14)의 제어는 스플 밸브(5)를 이동시켜 다운 시프트측의 유로를 개방함으로써, 작동유가 유성 기어의 조합을 변경시켜 이루어짐은 전기된 바와 같고, 바람직하기로는 급브레이크 조작 감지부(12)로부터 신호가 입력되기 전 상태에서 1단을 다운 시프트함이 발 브레이크와 함께 효과적인 제동을 수행한다는 점에서 좋다.

예시도면 도 5 는 본 발명에 따른 급브레이크 조작 감지부의 일례를 나타낸 도 4 의 A-A선 단면도로서, 급브레이크 조작 감지부(12)는 브레이크를 완전히 밟았을 때, 브레이크 페달(10)의 답력에 의해 작동되도록 브레이크 페달(10)과 플로어 패널(18)이 접하는 위치에 설치되었다.

이를 위한 조작 감지부(12)는 단자를 작동 단자(22)와 송출 단자(20)로 분리하여 그 사이에 탄발 스프링(24)을 설치하여 서로 단락시키고, 상기 작동 단자(22)는 브레이크 페달(10)의 작동에 의해 하강되고, 송출 단자(20)는 상기 작동 단자(22)에 의해 접점되면 그 신호가 TCU(14)로 송출되도록 TCU(14)의 입력단에 연결된 것이다.

여기서, 탄발 스프링(24)은 상기 급브레이크 조작 감지부(12)의 두 단자가 급브레이크시 페달의 답력에 의해 접점되어야 하므로, 이에 적합한 탄성 계수가 정하여져야 함이 바람직하다.

즉, 긴급 상황시에는 운전자가 브레이크 페달을 밟게 되면 일반적인 브레이크 페달의 답력에 수배에 이르게 되며, 따라서 상기 탄발 스프링(24)은 실험적으로 정하여진 일반적인 브레이크 페달의 답력 범위의 약 2∼3배 되도록 그 탄성 계수는 정하여져 일반적인 주행하에서의 발 브레이크 조작으로 인하여 엔진 브레이크가 작동되지 않도록 함이 바람직한 것이다.

이러한 탄발 스프링(24)의 상단에 장착되는 작동 단자(22)는 브레이크 페달(10)의 끝단과 간섭될 때 이와 밀접되도록 상단에 볼록한 곡면으로 성형된 작용판(26)이 형성되고, 작용판(26)의 외주 끝단은 하방으로 연장되어 가이드(30)가 형성되어 있다.

가이드(30)는 2가지 기능을 가지며, 하나는 브레이크 페달(10)의 작용에 의한 작동 단자(22)의 일정한 승강 궤적의 유지와 상기 탄발 스프링(24)의 스프링 시트로서의 역할이다.

이를 위한 가이드(30)는 하우징(28)의 개구부 내주에 그 외주면이 밀착되어 승강궤적이 유지되도록 하며, 가이드(30)의 하단에 외측으로 절곡된 걸림턱(36)이 성형되어 있어 탄발 스프링(24)의 탄발력에 의해 작용 단자(22)가 이탈되는 것을 방지하였다.

이와 더불어 가이드(30)의 내측에는 작용판(26)의 저부와 함께 탄발 스프링(24)이 안착되는 스프링 시트(32)가 형성되어 탄발 스프링(24)의 탄성력이 플로어 패널(18)을 지지점으로 작동 단자(22)에 효과적으로 작용되도록 하였다.

이러한 가이드(30)의 내측인 작용판(26)의 중앙 저부에 상기 송출 단자(20)와 접점되는 접점대(34)가 형성되며, 따라서, 일반적인 브레이크 페달 답력의 2∼3배에 달하는 급브레이크 페달 답력에 의해 작동 단자(22)는 탄발 스프링(24)의 탄성력을 이겨 송출 단자(20)와 접점되는 것이다.

예시도면 도 6 은 본 발명에 따른 급브레이크 조작 감지의 다른 실시예를 나타낸 개요도로서, 답력 감지 센서(38)를 장착하여 긴급 상황시 급브레이크 여부를 TCU(14)가 판단하도록 하였다.

이러한 답력 감지 센서(38)로는 로드셀이나 압전 소자 등이 이용되며, TCU (14)에는 답력한계가 설정되어 있고, 상기 답력 감지 센서(38)로 부터의 신호를 근거로 단위 시간당 답력 변화가 큰 경우 다운 시프트되도록 시프트 솔레노이드 밸브를 제어한다.

따라서, 본 발명의 작용은 예시도면 도 7 과 같은 순서도를 다루게 된다. 평상시의 주행에는 차속과 트로틀 개도로부터 프로그램화된 종래 자동 변속 특성을 따라가게 된다.

그러나, 급브레이크의 조작이 있게 되면 급브레이크 감지부가 이를 감지하여 TCU로 신호를 송출하게 되며, TCU는 이에 따라 시프트 솔레노이드 밸브를 제어하여 1단 다운 시프트를 하고, 이에 따라 차량에는 엔진 브레이크가 작용된다.

한편, 이러한 급브레이크가 조작되고 있는 경우 계속하여 TCU로 신호가 송출되므로 급브레이크가 해제될 때까지 상기 다운 시프트 상태, 즉 엔진 브레이크 상태를 유지하며, 급브레이크 조작이 해제되면 TCU는 종래 자동 변속을 수행하게 된다.

상술된 바와 같이 본 발명에 따르면 긴급 상황시 급브레이크 조작을 감지하여 TCU가 엔진 브레이크를 자동으로 작동시킴으로써 차량 제동 성능을 향상시키는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 급정거시의 브레이크 페달(10) 답력에 의해 신호를 송출하는 급브레이크 조작 감지부(12)가 브레이크 페달(12)측에 설치되어 TCU(14)의 입력단에 연결되고, 상기 TCU(14)는 상기 급브레이크 조작 감지부(12)로부터의 신호가 입력시 다운 시프트되도록 시프트 솔레노이드 밸브(16)를 제어하는 구조인 차량 자동 변속기의 엔진 브레이크 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 급브레이크 조작 감지부(12)는 브레이크 페달(10)의 끝단과 접하는 플로어 패널(18) 상면에 상기 TCU(14)의 입력단에 연결되는 송출 단자(20)가 설치되고 급정거시의 브레이크 페달 답력에 의해 상기 송출 단자(20)와 접점되도록 작동 단자(22)가 탄발 스프링(24)에 의해 송출 단자(20)와 이격되어 설치된 것을 특징으로 하는 차량 자동 변속기의 엔진 브레이크 장치.
3. 제 2 항에 있어서, 작동 단자(22)는 브레이크 페달(10)의 회동시 그 끝단에 밀접되도록 볼록한 곡면 형상의 작용판(26)이 형성되고 그 외측 하단으로 하우징(28)의 개구부 내주에 밀착되어 일정한 승강 궤적이 유지되도록 가이드(30)가 형성됨과 더불어 가이드(30)의 내측에는 상기 탄발 스프링(24)의 일단이 안착되는 스프링 시트(32)가 형성되며, 상기 스프링 시트(32)의 중앙 저부에는 상기 송출 단자(20)와 접점되는 접점대(34)가 형성된 것을 특징으로 차량 자동 변속기의 엔진 브레이크 장치.