KR100220056B1 - 차량용 자동변속기 유압제어 시스템의 안전장치 - Google Patents

Abstract

3속에서 4속으로 또는 그와 반대로, 그리고 4속에서 2속으로 스킵시프트를 할때 반력요소인 브레이크의 엉킴이 일어나지 않도록 하기 위하여, 2속시 반력으로 작동하는 제3마찰요소와, 3속과 5속에서 작동하는 제4마찰요소로 작동유압을 공급하는 1-2 시프트 밸브 및 2-3/4-3 시프트 밸브의 밸브스풀을 위치제어하기 위하여 4,5속에서 작동하는 제5마찰요소의 작동유압을 이들 밸브의 3번째 포트로 공급하고, 이들 3번째 포트로 연결되는 관로에 셔틀밸브를 설치한 차량용 자동변속기 유압제어 시스템의 안전장치.

Description

차량용자동 변속기 유압제어 시스템의 안전장치

제1도는 본 발명에 의한 안전장치가 적용된 유압제어 시스템의 개략도.

제2도는 본 발명에 의한 안전장치의 상세도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

2 : 오일펌프 4 : 래귤레이터 밸브

6 : 리듀싱 밸브 14 : 제1압력제어밸브

16 : 제2압력제어밸브 18 : 제3압력제어밸브

20 : 제4압력제어밸브 22 : N-D 컨트를 밸브

24 : 1-2 시프트 밸브 26 : 2-3/4-3시프트밸브

28 : 4-5 시프트 밸브

본 발명은 차량용 자동변속기 유압제어 시스템의 안전장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 3속에서 4속으로, 또는 4속에서 3속으로 그리고 4속에서 2속으로 변속이 이루어질때 반력요소인 브레이크의 록킹을 방지할 수 있도록 한 안전장치에 관한 것이다.

차량의 자동 변속은 각 변속단마다 클러치 또는 브레이크와 같은 마찰요소가 유성기어장치의 선기어, 유성기어 및 링기어중 어느 요소를 입력으로 하고 어느 요소를 출력으로 선택하느냐에 따라 이루어진다.

따라서 이러한 요소를 입력 또는 출력 그리고 반력으로 선택하기 위한 수단을 강구하여야 하는데, 차량에서는 이러한 수단으로 트랜스밋션 제어유닛(TCU)에 의해 유압의 흐름방향을 결정하는 유압제어 시스템을 채용하고 있다.

이러한 유압제어 시스템은 기어 트레인을 실질적으로 제어하게 되는데, 대부분의 기어 트레인은 회전부재의 반력과 입력이 각각 제어되면서 작동하고 있는 마찰요소의 작동해제와 새로운 마찰요소의 작동이 순차적으로 행하여지도록 되어 있다.

그러나 기 작동하고 있는 마찰요소가 해제되기 이전에 새로운 마찰요소가 작동을 하게 되면 특허 브레이크와 같은 마찰요소인 경우에는 기어 트레인이 손상될 수 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 브레이크의 엉킴현상을 방지할 수 있는 안전장치를 제공하는데 목적이 있다.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위하여, 오일폄프와, 이 오일펌프로 부터 발생되는 유압을 일정한 유압으로 조정하는 레귤레이터 밸브와, 이 레귤레이터 조정압보다 낮은 유압으로 조정하는 리듀싱 밸브와, 적어도 4개 이상의 압력제어밸브 및 다수개의 시프트 밸브를 포함하여 이루어지는 차량용 자동변속기 유압제어 시스템에 있어서, 2속시 반력으로 작동하는 제3마찰요소와, 3속과 5속에서 작동하는 제4마찰요소로 작동유압을 공급하는 1-2 시프트 밸브 및 2-3/4-3 시프트 밸브의 밸브스풀을 위치제어하기 위하여 4,5속에서 작동하는 제5마찰요소의 작동유압을 이들 밸브의 3번째 포트로 공급하고, 이들 3번째 포트로 연결되는 관로에 셔틀밸브를 설치한 차량용 자동변속기 유압제어 시스템의 안전장치를 제공한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 따라 더욱 상세히 설명한다.

제1도는 본 발명의 유압제어 시스템을 나타내는 도면으로서, 매뉴얼 밸브가 중립(N) 위치에 있는 경우를 도시하고 있다.

본 발명의 유압제어 시스템은, 오일펌프(2)로 부터 공급되는 유체를 변속에 적당한 일정한 유압으로 바꾸어주는 라인압 조절부(A)와, 이 라인압 조절부로 부터 공급되는 유압을 각각의 마찰요소에 선택하여 공급하는 변속제어부(B)를 포함하여 이루어진다.

상기한 라인압 조절부는, 오일펌프(2)와, 이 오일펌프로 부터 발생한 유압을 일정한 유압으로 조정하는 레귤레이터 밸브(4)와, 라인압보다 항시 낮은 유압으로 조정하는 리듀싱 밸브(6)와, 토오크 컨버터(8)의 동력전달 효율을 높이기 위한 수단으로 토오크 컨버터내에 설치된 댐퍼 클러치를 제어하는 토오크 컨버터 컨트롤 밸브(10) 및 댐퍼 클러치 컨트롤 밸브(12)를 포함한다.

이러한 라인압 조절부는 본 출원인에 의해 기 출원된 대한민국 특허출원 제93-11131호에 제안된 것과 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.

상기한 변속부(B)는 제2도에 도시한 바와 같이 제1,2,3,4 압력제어밸브(14,16,18,20)와, N-D컨트롤 밸브(22) 및 1-2 시프트 밸브(24) 그리고 2-314-3 시프트 밸브(26) 및 4-5 시프트 밸브(28)를 포함하여 이루어진다.

상기한 4개의 압력제어밸브는, 리듀싱 밸브(6)와 관로(30)를 통하여 상호 연통됨으로서 제어유압을 공급받을 수 있도록 되어 있는데, 이들 압력제어밸브는 동일한 구조를 갖는다.

상기한 N-D 컨트롤 밸브(22)는 밸브바디에 형성된 스풀 홈에 위치한 밸브스풀을 제어하기 위한 포트들을 구비하고 있는데, 제1포트(32)는 관로(M)로 부터 직접 유압을 공급받을 수 있도록 연결되어 있으며, 이 제1포트로 유입된 유압을 제1마찰요소(B1)로 공급하기 위한 제2포트(36)를 구비하고 있다.

그리고 제2압력제어밸브(16)로 부터 관로(38)를 통하여 유압을 공급받는 제3포트(40)를 구비하고 있는데, 이들 포트는 각각 밸브스풀의 제1랜드(42)와 스프링(44)으로 탄지되는 제2랜드(46)에 의해 포트변환을 행하게 된다.

상기한 N-D 컨트롤 밸브(22)의 제2포트(36)는 제1마찰요소(Bl)와 연통하여 작동유압을 공급할 수 있도록 되어 있으며, 제2마찰요소(C1)는 상기한 제1압력제어밸브(14)와 관로(48)로 연결되어 작동압을 공급받을 수 있도록 되어 있다.

상기한 1-2 시프트 밸브(24)는 밸브바디에 형성되어 밸브스풀을 제어하기 위한 작동유압을 공급하기 위해 다수개의 포트들을 구비하고 있는데, 제1포트(50)는 제2압력제어밸브(16)와 관로(38)로 연결되어 있으며, 제2포트(52)는 제3마찰요소(B2)와 연결되어 작동유압을 공급할 수 있도록 되어 있다.

그리고 제3포트(54)는 제3압력제어밸브(18) 및 제4압력제어밸브(20)로부터 각각 관로(56)(58)를 통하여 제어압을 공급받을 수 있도록 되어 있다.

이 1-2 시프트 밸브(24)의 밸브스풀은 상기한 N-D 컨트롤 밸브의 밸브스풀과 같이 제1랜드(60) 및 스프링(62)으로 탄지되는 제2랜드(M)를 갖는다.

한편 2-3/4-3 시프트 밸브(26)는 제4마찰요소(B3)를 작동시키기 위한 것으로서, 이 작동유압을 제3압력제어밸브(18)로 부터 관로(56)를 통하여 전달받는 제1포트(66)와, 이 제1포트로 유입된 작동유압을 제4마찰요소(B3)로 공급하기 위한 제2포트(68)와, 제4압력제어밸브(20)로 부터 관로(58)를 통하여 제어압을 공급받는 제3포트(70)를 보유하고 있다.

상기한 2-3/4-3 시프트 밸브의 밸브스풀은 상기한 1-2 시프트 밸브의 밸브스풀과 동일한 구조로서, 제1랜드(72)와 제2랜드(74)를 포함하여 이루어지고 있으며, 스프링(76)에 의해 탄지되어 좌측으로 이동력을 받는 상태로 설치되는데, 이 스프링(76)의 탄성력은 상기한 스프링(62)의 탄상력보다 작은 스프링으로 이루어져 유압에 의해 순차적인 제어가 이루어질 수 있도록 되어 있다.

또한 상기한 4-5 시프트 밸브(28)는 제1압력제어밸브(14)로 부터 관로(48)를 통하여 제어압을 공급받는 제1포트(78)와, 관로(56)를 통하여 제3압력제어밸브(18)로 부터 작동유압을 공급받는 제2포트(80) 및 이 작동유압을 제4마찰요소(B3)로 공급하기 위한 제3포트(82)를 포함하고 있다.

이 밸브의 밸브스풀도 상기한 1-2 시프트 밸브와 동일한 구조로서, 제1랜드(84) 및 제2랜드(86)를 갖는다.

한편 제5마찰요소(C2)는 제4압력제어밸브(20)로 부터 관로(58)를 통하여 직접 작동유압을 공급받을 수 있도록 되어 있는데, 이것은 D 레인지 4,5속에서 이루어질 수 있다.

상기한 제2 내지 제5마찰요소로 공급되는 유로에는 각각 어큐뮬레이터(88,90,92,94)가 설치되어 있는데, 이 어큐뮬레이터는 작동유압이 마찰요소로 공급될때 이 작동유압을 어느 정도 일시적으로 축적할 수 있기 때문에 마찰요소의 급격한 맥동을 방지하고 부드러운 변속을 할 수 있다.

상기한 1-2 시프트 밸브(24)의 제3포트(54)와 2-3/4-3 시프트 밸브(26)의 제2포트(68) 및 제3포트(70)는 각각 관로(90,92)로 연결되고 있는데, 이들 관로(90,92)는 셔틀밸브(M)에 의해 어느 하나의 관로측으로 부터 전달되는 유압만을 1-2 시프트 밸브의 제3포트(82)로 공급할 수 있도록 되어 있다.

또한 상기한 2-3/4-3 시프트 밸브(26)의 제2포트(68)와 4-5 시프트 밸브(28)의 제3포트(82)는 제4마찰요소(B3)로 각각 선택적으로 유압을 공급할 수 있도록 되어 있는데, 이들 유압의 선택적인 공급은 상기한 관로(90)와 또다른 관로(96)가 합쳐지는 곳에 설치된 셔틀밸브(98)에 의해 실현될 수 있다.

이와 같이 이루어지는 본 발명의 유압제어 시스템은, 도시하고 있지 않으나 적어도 1개 이상의 유성기어 셋트를 포함하여 이루어지는 기어 트레인을 제어하기 위하여 사용될 수 있는 것으로서 이하 각 변속단 제어과정을 간략히 설명한다.

주행 1속의 변속과정은, 오일펌프(2)에서 발생한 유압이 매뉴얼 밸브를 통하여 관로(31)를 따라 흐르면서 제1압력제어밸브(14)와 N-D 컨트롤 밸브(22)로 공급됨으로서 시작된다.

이때 제1,4솔레노이드 밸브(S1, S4)가 트랜스밋션 제어 유닛에 의해 오프상태로 제어되면서 제1압력제어밸브(14)의 밸브스풀(40)을 우측으로 이동시키면서 관로(M)로 흐르는 유압을 또다른 관로(48)로 흐르게 한다.

따라서 관로(48)로 흐르는 유압의 일부는 제2마찰요소(C1)로 직접 공급된다.

이때 N-D 컨트롤 밸브(22)의 제1포트측(32)로 공급되는 유압이 밸브스풀을 밀면서 제2포트(36)를 통하여 제1마찰요소(B1)로 공급되면서 1속 동기를 완료하게 된다

그런데 이 제2마찰요소(C1)로 공급되는 작동유압은 어큐뮬레이터(88)에 의해 일시적으로 축적되므로 급격한 맥동은 이루어지지 않고 부드러운 변속작용이 이루어진다.

이러한 1속 상태에서 차속이 증가하게 되면 트랜스밋션 제어 유닛은, 제1,2,4솔레노이드 밸브(S1,S2,S4)를 오프상태로 제어하게 되므로 제2마찰요소(C1)로의 작동유압은 그대로 공급되지만 N-D 컨트롤 밸브의 제3포트(40)에는 제2압력제어밸브(16)로 부터 관로(38)를 통하여 제어압이 공급되므로 밸브스풀이 좌측으로 이동하면서 제1포트(32)와 제2포트(36)의 연통상태를 차단하게 된다

따라서 제1마찰요소(B1)에 작용하던 유압은 N-D 컨트롤 밸브(22)의 배출포트(Ex)를 통하여 배출된다.

그런데 제2솔레노이드 밸브(S2)가 오프상태로 제어됨에 의해 관로(34)의 유압이 제2압력제어밸브(16)를 통하여 관로(38)를 통하여 흐르게 되므로 상기한 바와 같이 N-D 컨트롤 밸브(22)의 제어압으로 일부 사용되지만, 일부의 유압은 1-2 시프트 밸브(24)의 제1포트(50)로 유입되면서 이 밸브의 밸브스풀을 우측으로 이동시키면서 제2포트(52)를 통하여 나가면서 제3마찰요소(B2)로 공급된다

즉, 1속에서 작용하던 제1마찰요소(B1)의 작동이 중지되고 제2마찰요소(C1)가 작동을 하는 상태에서 추가적으로 제3마찰요소(B2)가 작동하면서 2속으로 변속을 하게 된다.

이러한 2속제어 상태에서 차속이 점점 빠르게 되면, 트랜스밋션 제어 유닛은 모든 솔레노이드 밸브(S1,S2,S3,S4,S5)를 온/오프상태로 제어하여 제1,2,3,4 압력제어밸브들의 밸브스풀을 모두 도면에서 보아 우측으로 이동시키게 된다.

이러한 작용으로 관로(34)로 흐르는 유압은 제1,2,3 압력제어밸브(14,16,18)를 지나 각각 관로(48,38,56)로 흐르면서 N-D 컨트롤 밸브(22), 1-2 시프트 밸브(24), 2-3/4-3 시프트 밸브(26)로 흐르게 된다.

따라서 제2마찰요소(C1)는 작동을 계속하게 되는데, 1-2 시프트 밸브(24)의 제3포트(54)로 제3압력제어밸브(18)에서 관로(56)를 따라 제어압이 흐르게 되므로 1-2 시프트 밸브의 밸브스풀을 좌측으로 이동시키게 된다.

이러한 작용으로 1-2 시프트 밸브의 제 1,2포트가 차단되므로 제3마찰요소(B2)의 작동 공급이 중단되고, 동시에 1-2 시프트 밸브의 제어압 일부가 관로(90)를 따라 제4마찰요소(B3)로 공급되면서 3속으로 변속하게 된다.

이러한 3속 상태에서 차속이 점점 빠르게 되면 트랜스밋션 제어 유닛은, 제4솔레노이드 밸브(S4)만을 온 상태로 제어하여 관로(90)로 흐르는 유압을 차단하게 된다.

이러한 작용으로 제4마찰요소(B3)로 공급되던 유압이 차단되므로 제4마찰요소의 작동은 중단되는데, 제4압력제어밸브(20)의 밸브스풀이 좌측으로 이동하게 되므로 관로(34)의 유압은 관로(58)를 따라 제5마찰요소(C2)로 공급된다.

즉 제2마찰요소가 작동하는 상태에서 제4마찰요소의 작동이 중단되면서 추가로 제5마찰요소(C2)가 작동하면서 4속으로 변속하계 된다.

이러한 4속 상태에서 차속이 더욱 빠르게 되면 트랜스밋션 제어 유닛은 제1,4솔레노이드 밸브(S1,S4)를 온 상태로 제어하면서 제2,3솔레노이드 밸브(S2,S3)를 오프상태로 제어하여 제7도에 도시한 바와 같이 제1,4압력제어밸브의 밸브스풀은 좌측으로 이동시키고 제2,3압력제어밸브의 밸브스풀은 우측으로 이동시키게 된다.

이때 제5마찰요소(C2)는 게속 작동상태를 유지하게 되는데, 제1압력 제어 밸브(14)의 작동이 중단되므로 관로(28)의 유압이 차단되면서 제2마찰요소(C1)의 작동이 중단된다.

이와 동시에 제3압력제어밸브(18)로 부터 관로(56)를 따라 흐르는 유압은 4-5 시프트 밸브(28)의 제2포트(80) 및 제3포트(82)를 통하여 흐르면서 셔틀밸브(98)를 통하여 3속에서 작동하던 제4마찰요소(B3)를 다시 작동시키게 된다.

이와 같이 본 발명에 관련하는 유압제어 시스템은 전진 5속의 변속작용을 실현할 수 있는데, 이러한 변속제어 과정중에 특히 3속에서 4속으로 변속시, 또는 4속에서 3속으로 변속시나, 고속주행중 급가속 필요시 4속에서 2속으로 스킵 시프트가 이루어지는 경우 브레이크의 엉킴을 방지함으로써 안전장치의 기능을 갖게 된다.

즉, D 레인지 2속에서 3속으로 변속제어를 행할때 제2마찰요소(C1)가 입력으로 작용하고 제4마찰요소(B3)가 반력으로 작용하여야 하는데, 이러한 경우 제3압력제어밸브(18)에 의해 제어압이 관로(56)를 통하여 제1포트(66) 및 제2포트(68)를 경유하면서 관로(90)로 흐르게 된다.

이러한 유압의 흐름은 각각 셔틀밸브(94)(98)로 유입되면서 각각 1-2 시프트 밸브(24)의 제3포트(64)로 유입되면서 밸브스풀을 좌측으로 밀어 제1포트와 제2포트를 차단하여 제3마찰요소(B2)로 공급되는 유압을 차단하고, 이와 동시에 제4마찰요소(B3)로 작동유압을 공급한다.

1-2 시프트 밸브(앱)의 밸브스풀을 좌측으로 이동시키는 것은 2속에서 작동하던 제3마찰요소(B2)의 작동을 중단시키기 위한 것으로서 제3마찰요소의 작동유압이 1-2 시프트 밸브의 배출포트(Ex)를 통하여 배출된다.

그리고 3속에서 4속으로 변속시 제2마찰요소(C1)와 제5마찰요소(C5)가 동시에 작동되어야 하므로 제4마찰요소(B3)의 작동이 중지되어야 한다.

이러한 작용은 2-3/4-3 시프트 밸브(26)의 제3포트(70)로 유입되는 작동압이 밸브스풀을 좌측으로 이동시키게 되므로 관로(90)를 통하여 제4마찰요소(B3)로 공급되던 유압이 차단된다.

이때 제3마찰요소(B2)가 작동될 것을 대비하여 셔틀밸브(94)를 통하여 1-2 시프트 밸브(24)의 제3포트(54)로 제어유압을 공급하게 되므로 제3마찰요소는 작동하지 않는다.

또한 4속에서 3속으로 다운 시프트될 때에는 제5마찰요소(C2)의 작동유압을 해지함으로써 2-3/4-3 시프트 밸브(26)와 1-2 시프트 밸브(24)의 밸브스풀 제어유압을 해지하게 된다.

따라서 제3마찰요소(B2)와 제4마찰요소(B3)가 동시에 작용하게 되는데, 1-2 시프트 밸브(24)의 밸브스풀을 탄지하는 스프링(62)의 탄성계수를 2-3/4-3 시프트 밸브의 밸브스풀을 탄지하는 스프링의 계수보다 큰 것을 사용하게 되면, 2-3/4-3 시프트 밸브의 밸브스풀이 이동한 후, 1-2 시프트 밸브의 밸브스풀이 이동하게 되므로 제3마찰요소(B2)의 작동을 방지한다.

그리고 4속에서 2속으로 스킵 시프트가 이루어질때에는 제5마찰요소(C2)의 작동이 중지됨과 아울러 제3마찰요소(B2)의 작동압이 공급될때 제3압력제어밸브(18)에 의해 제4마찰요소(B3)의 작동압이 해제되면서 제5마찰요소(C2)의 작동압을 해제하게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 유압제어 시스템의 안전장치는, 2개의 시프트 밸브와 1개의 셔틀밸브로 브레이크가 엉킴되는 것을 방지할 수 있도록 하면서 변속이 행하여질 수 있도록 하고 있기 때문에 기어 트레인의 파손을 근본적으로 방지할 수 있다.

또한 본 발명의 안전장치는, 스프링의 탄성계수를 달리하여 유압에 의해 순차적으로 작동할 수 있도록 1-2 시프트 밸브 및 2-3/4-3 시프트 밸브를 구성하고 있기 때문에 타임제어가 가능하며 인터록을 방지할 수 있다.

Claims (2)

1. (정정) 오일핌프와, 이 오일펌프로부터 생성되는 유압을 일정압으로 조절하는 레귤레이터 밸브와, 이 레귤레이터 조정압 보다 낮은 유압으로 조절하는 리듀싱 밸브와, 적어도 4개 이상의 압력제어밸브 및 다수개의 시프트 밸브를 포함하여 이루어지는 차량용 자동 변속기에 있어서, 2속시 반력으로 작동하는 제3 마찰요소를 제어하는 1-2 시프트 밸브와; 3속과 5속에서 작동하는 제4 마찰요소를 제어하는 2-3/4-3 시프트 밸브와; 4,5속에서 작동하는 제5 마찰요소의 작동 유압과 제4 마찰요소의 작동 유압이 상기 1-2 시프트 밸브의 제어압으로 선택적인 공급이 이루어지도록 하는 셔틀밸브를 포함하여 이루어지는 차량용 자동 변속기 유압제어시스템의 안전장치.
2. 제1항에 있어서, 1-2 시프트 밸브의 밸브스풀을 지지하는 스프링의 탄성계수 2-3/4-3 시프트 밸브의 밸브스풀을 지지하는 스프링의 탄성계수 보다 큰 것을 특징으로 하는 차량용 자동변속기 유압 제어시스템의 안전장치.