KR100222820B1 - 차량용 자동 변속기의 변속제어 시스템 - Google Patents

Abstract

일방향 클러치를 모두 삭제한 파워트레인에서 각각의 클러치를 독립제어로 계합측 및 해방측을 각각 동시에 제어하여 응답성을 빠르게 하며, 싱크로너스 시프트가 가능하게 하기 위하여, 오일펌프와, 변속레버의 이동에 연동하여 포트변환을 행하는 매뉴얼 밸브와, 트랜스밋션 제어 유닛의 듀티제어에 의해 온/오프 제어로 리듀싱 밸브로부터 공급되는 유압을 제어압으로 공급하거나 해제하는 제1,2,3,4솔레노이드 밸브와, 이들 솔레노이드 밸브의 듀티제어에 의해 온/오프작용으로 포트변환이 이루어져 상기 매뉴얼 밸브로부터 공급되는 유압을 마찰요소들의 작동유압으로 공급하거나 배출하는 제1,2,3,4압력제어밸브와, 상기한 압력제어밸브들로부터 공급되는 유압에 의해 포트변환이 이루어져 상기 마찰요소들로 선택적으로 유압을 공급하는 변속제어부를 포함하는 차량용 자동 변속기의 변속제어시스템을 제공한다.

Description

차량용 자동 변속기의 변속제어 시스템

제1도는 본 발명에 의한 변속제어 시스템에 의해 자동 변속이 제어될 수 있는 차량용 파워 트레인의 개략도.

제2도는 본 발명에 의한 변속제어 시스템.

제3도는 제2도의 변속제어부 상세도.

제4도는 제2도의 변속제어부 상세도.

제5도는 본 발명에 관련하는 변속제어 시스템의 각 변속단별 솔레노이드밸브 작동표.

제6도는 제1도의 파워 트레인을 제어하는 마찰요소의 각 변속단별 작동표.

제7도는 본 발명에 의한 변속제어 시스템의 1속 제어 과정을 설명하기 위한 도면.

제8도는 본 발명에 의한 변속제어 시스템의 2속 제어 과정을 설명하기 위한 도면.

제9도는 본 발명에 의한 변속제어 시스템의 3속 제어 과정을 설명하기 위한 도면.

제10도는 본 발명에 의한 변속제어 시스템의 4속 제어 과정을 설명하기 위한 도면.

제11도는 본 발명에 의한 변속제어 시스템의 후진제어 과정을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명은 차량용 자동 변속기의 변속제어 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 일방향 클러치를 모두 삭제하여 파워 트레인을 간소화하게 하고 마찰요소를 독립적으로 계합측 및 해제측을 각각 제어하여 응답성을 좋게 하며 3속에서 4속으로 변속시 오작동에 의한 파워 트레인의 손상을 방지할 수 있는 안전수단 및 매뉴얼 변속감을 증대시킨 수단을 제공한 변속제어시스템에 관한 것이다.

차량용 자동 변속기는 토오크 컨버터와, 이 토오크 컨버터에 연결되어있는 다단 변속기어 메카니즘을 가지고 있으며, 차량의 작동상태에 따라 변속기어 메카니즘의 기어단 중 어느 하나의 단을 선택하기 위한 다수개의 마찰요소를 포함하고 있다.

상기한 자동 변속기의 마찰요소는 변속제어 장치에 의해 선택적으로 작동하거나 작동하는 상태에서 작동이 해지되는데, 이들 마찰요소는 변속이 공급되거나 공급이 중단되는 작용으로 작동 또는 비작동이 된다.

이와 같이 마찰요소를 선택적으로 작동시킬 때 일방향 클러치를 삭제한 변속 시스템에서 각각의 마찰요소는 독립적으로 계합측과 해방측을 각각 제어되어 응답성을 빠르게 할 수 있으며, 현재 변속단에서 다른 변속단으로 업(UP) 시프트되거나 다운(DOWN) 시프트될 때 어느 마찰요소의 작동과 함께 중지되어야 하는데 이때 작동변속을 공급받는 마찰요소와 작동유압을 해제해야 하는 마찰요소의 작동압 공급과 작동압 해제시차가 필요하고 시차를 줄이면 변속 충격에 영향을 미치게 된다.

이러한 작동변속의 공급과 작동변속의 해제시기가 어떤 좋지 않은 요인에 의해 큰 차이를 갖는 경우 엔진 런업이 발생하여 마찰요소가 손상될 수 있으며 변속감이 나쁘다.

본 발명은 상기한 문제점들을 감안하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 일방향 클러치를 삭제한 변속시스템에서 각 마찰요소를 독립제어로 계합측과 해방측을 각각 제어하여 응답성을 좋게 하며, 안전수단을 제공하여 오작동에 의한 파워 트레인의 손상을 방지할 수 있는 차량용 자동 변속기의 변속제어 시스템을 제공하는데 있다.

상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위하여, 오일펌프와, 변속레버의 이동에 연동하여 포트변환을 행하는 매뉴얼 밸브와, 트랜스밋션 제어 유닛의 듀티제어로 리듀싱 밸브로부터 공급되는 변속을 제어압으로 공급하거나 배출하는 제1,2,3,4솔레노이드 밸브와, 이들 솔레노이드 밸브의 듀티제어에 의한 온/오프 작용으로 포트변환이 이루어져 상기 매뉴얼 밸브로부터 공급되는 유압을 마찰요소들의 작동유압으로 공급하거나 해제하는 제1,2,3,4압력제어밸브와, 상기한 압력제어밸브들로부터 공급되는 변속에 의해 포트변환이 이루어져 상기 마찰요소들로 선택적으로 변속을 공급하는 변속제어부를 포함하는 차량용 자동 변속기의 변속제어 시스템을 제공한다.

상기한 제1,2,3,4압력제어밸브들은 매뉴얼 밸브로부터 변속을 공급받는 제1포트와, 이 제1포트로 유입된 변속을 변속제어부로 공급하는 제2포트와, 이들 포트가 연통되거나 차단되도록 밸브스풀을 이동시키는데 필요한 유압을 공급받는 제3포트를 포함하는 차량용 자동 변속기의 변속제어 시스템을 제공한다.

상기한 변속제어부는, 전진(D) 레인지 1,2,3,속에서 공통적으로 작용하는 마찰요소인 전진 클러치로 작동유압을 공급하거나 공급된 유압을 해제하는 전진 클러치 해방밸브와, 전진 레인지 3,4속에서 작동하는 마찰요소인 다이렉트 클러치로 작동유압을 공급하거나, 후진 레인지에서 로우/리버스브레이크로 작동유압을 공급하는 리어 클러치 밸브와, 전진 레인지 1속과 후진 레인지에서 로우/리버스 브레이크로 작동유압을 공급하는 로우/리버스밸브를 포함하는 차량용 자동 변속기의 변속제어 시스템을 제공한다.

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

제1도는 본 발명에 관련하는 차량용 자동 변속기의 파워 트레인을 나타내는 도면으로서, 엔진과 이 엔진의 동력을 변속기의 입력축(2)으로 전달하는 토오크 컨버터(4)와, 상기한 입력축(2)의 외주에 독립적으로 각각 회전 가능하게 배치되는 제1동력전달부재(6) 및 제2동력전달부재(8)와, 이들 제1,2동력 전달부재로 엔진의 동력을 선택적으로 전달하기 위한 제1마찰요소(C1)와 제2마찰요소(C2)를 도시하고 있다.

상기한 파워 트레인은 입력축(2)을 중심으로 동일한 구조의 메카니즘을 갖지만, 도면에서는 1/2만을 도시하고 있다.

상기한 제1동력전달부대(6)와 제2동력전달부재(8)는 제1유성기어장치(10)로 동력을 전달할 수 있는데, 제1동력전달부재(6)는 제1유성기어장치(10)의 선기어(12)와 고정되며, 제2동력전달부재(8)는 제1유성기어장치(10)의 링기어(14)와 고정된다.

그리고 이 제1유성기어장치(10)의 유성기어(16)는 캐리어(18)를 통하여 제2유성기어장치(20)의 링기어(22)와 연결되며, 제1유성기어장치(10)의 링기어(14)는 제2유성기어장치(20)의 유성기어(24)와 연결된다.

상기한 제2유성기어장치(20)의 선기어(26)는 제3마찰요소(C3)를 통하여 입력축(2)의 동력을 전달받을 수 있도록 되어 있으며, 이 제2유성기어장치(20)의 유성기어(24)를 연결하는 캐리어(28)는 제4마찰요소(B1)에 의해 선택적으로 고정되어 반력으로 작용할 수 있도록 되어 있다.

한편 변속기 케이스(30)에 설치된 제5마찰요소(B2)는 제2유성기어장치(20)와 선기어(26)를 선택적으로 고정시킬 수 있도록 되어있다.

제2도는 상기한 제1,2,3,4,5 마찰요소들을 제어하기 위한 유압제어 시스템으로서, 엔진의 동력에 의해 작동하여 라인압을 생성하는 오일펌프(32)와, 상기한 토오크 컨버터(4)의 동력전달 효율을 높이기 위한 댐퍼 클러치를 작동시키는 댐퍼 클러치 제어밸브(34)와, 라인압을 조절하는 레귤레이터 밸브(36) 및 라인압 보다 낮은 솔레노이드 공급 유압으로 조절하는 리듀싱 밸브(38)를 보여주고 있다.

그리고 토오크 컨버터(4)의 작동오일과 윤활오일의 양을 조절하는 토오크컨버터 제어밸브(40) 및 전진 3,4속에서 라인압을 저압으로 가변시켜주는 더욱 낮추는 하이-로우 압력밸브(42)를 보여준다.

또한 변속레버의 위치에 따라 포트변환이 이루어져 각각의 밸브들로 유량을 공급하거나 배출하는 매뉴얼 밸브(44)와, 이 매뉴얼 밸브로부터 공급되는 유압을 트랜스밋션 제어 유닛(TCU)의 제어로 상기한 밸브들로 공급하거나 차단하는 제1,2,3,4압력제어밸브(46,48,50,52)를 보유하는 유압제어부(A)와, 이 유압제어부로부터 공급되는 유압을 각각의 마찰요소로 공급하는 변속제어부(B)를 갖는다.

상기한 변속제어부(B)는, 상기한 유압제어부(A)의 제1압력제어밸브(46)로부터 유압을 공급받는 전진 클러치 해방밸브(54)와, 제2압력제어밸브(48)로부터 유압을 공급받아 밸브스풀의 변위가 발생하는 리어 클러치 밸브(56), 페일 세이프 밸브(58), 로우/리버스 밸브(60)를 포함한다.

상기한 제1,2,3,4압력제어밸브들(46,48,50,52)은 각각 트랜스밋션 제어유닛(TCU)에 의해 듀티제어되는 제1,2,3,4솔레노이드 밸브(S1,S2,S3,S4)의 온/오프작용으로 포트변환이 이루어질 수 있도록 되어 있다.

이들 압력제어밸브들의 포트변환에 관계하는 유압은 상기한 리듀싱밸브(38)로부터 관로(62)를 통하여 각각의 솔레노이드 밸브들로 흐르면서 이들 솔레노이드 밸브의 온/오프작용으로 유압을 형성하거나 배출시킴으로서 포트변환을 행하게 된다.

그리고 상기한 제1,2,3,4압력제어밸브들(46,48,50,52)은 매뉴얼 밸브(44)로부터 공급되는 유압을 상기한 변속제어부(B)의 각 밸브들로 공급하게 되는데, 제1압력제어뱉브(46)는 매뉴얼 밸브(44)로부터 공급되는 유압을 공급받는 제1포트(64)와, 이 제1포트로 유입된 유압을 상기한 전진 클러치 해방밸브(54)로 관로(66)를 통하여 공급하는 제2포트(68)를 구비하고 있다.

제3도는 상기한 유압제어부(A)의 확대도로서, 제1압력제어밸브(46)의 제3포트(70)는 상기한 제1솔레노이드 밸브(S1)가 오프로 제어된 상태에서 리듀싱 밸브(38)로부터 관로(62)를 따라 흐르는 유압을 공급받아 밸브스풀의 변위에 관계할 수 있도록 되어 있으며, 제4포트(72)는 관로(62)의 유압이 직접 작용할 수 있도록 되어 있다.

이 제1압력제어밸브(46)의 밸브스풀은 스프링(74)이 탄지되며 제3포트(70)로 유입되는 유압이 작용하는 제1랜드(76)와, 제1포트(64)를 개폐하는 제2랜드(78) 및 배출포트(Ex)를 개폐하는 제3랜드(80)를 구비하고 있다.

상기한 제2압력제어밸브(48)는 제1압력제어밸브(46)와 동일한 수의 포트 및 밸브스풀을 보유하고 있는데, 제1포트(82)는 매뉴얼 밸브(44)로부터 유압을 공급받을 수 있도록 되어 있으며, 제2포트(84)는 이 제1포트로 유입되는 유압을 관로(86)를 통하여 킥 다운 서보(B2)의 작동측 챔버로 공급함과 동시에 상기한 변속제어부 밸브들(565,58,60)의 제어압으로 공급할 수 있는 관로 연결을 구성한다.

그리고 제3포트(88)는 제2솔레노이드 밸브(S2)가 오프시 유압을 공급받을 수 있도록 되어 있으며, 제4포트(90)는 관로(62)로부터 직접 유압을 공급받을 수 있도록 되어 있다.

또한 제3압력제어밸브(50)도 제2압력제어밸브(48)와 동일한 수의 포트 및 밸브스풀을 갖는데, 매뉴얼 밸브(44)로부터 관로(92)를 통하여 유압을 공급받는 제1포트(915)와, 이 제1포트로 유입된 유압을 변속제어부(B)밸브들(54,56)로 공급하는 제2포트(96)와, 제3솔레노이드 밸브(S3)가 오프시 유압을 공급받는 제3포트(98) 및 관로(62)로부터 유압을 직접 공급받는 제4포트(100)를 보유하고 있다.

그리고 제4압력제어밸브(52)도 제3압력제어 밸브(50)와 동일한 수의 포트 및 밸브스풀을 갖는데, 매뉴얼 밸브(44)로부터 유압을 공급받는 제1포트(102)와, 이 제1포트로 유입된 유압을 킥 다운 서보(B2)의 해지측 챔버로 유압을 공급함과 동시에 상기한 페일 세이프 밸브(58)의 제어압을 공급하는 제2포트(104)를 구비하고 있으며, 상기한 제1,2,3압력제어밸브들과 동일한 기능의 제3,4포트(106,108)를 구비하고 있다.

제4도는 본 발명의 변속제어부(B) 확대도로서, 전진 클러치 해방밸브(54)는 상기한 제1압력제어밸브(460로부터 관로(66)를 통하여 유압을 공급받는 제1포트(110)와, 이 제1포트로 유입된 유압을 전진 클러치(C1)로 공급하는 제2포트(112)와, 관로(66)로부터 제어압을 공급받는 제3포트(114) 및 제3압력제어밸브(50)로부터 제어압을 공급받는 제4포트(116), 그리고 관로(118)를 통하여 페일 세이프 밸브(58)와 연결되는 제5포트(120)를 보유하고 있다.

이 전진 클러치 해방밸브(54)의 밸브스풀은 스프링(122)이 탄지되는 제1랜드(124)와, 제2포트(112)를 배출포트(Ex)와 연통시키거나 차단하는 제2랜드(126)와, 제5포트(120)로 유입되는 유압이 작용하는 제3랜드(128) 및 제4포트(116)의 유압이 작용하는 제4랜드(130)를 보유한다.

상기한 리어 클러치 밸브(56)는 제3압력제어 밸브(50)로부터 유압을 공급받는 제1포트(132)와, 이 제1포트로 유입된 유압을 다이렉트 클러치(C2)로 공급하는 제2포트(134)와, 상기 제1포트(132)로 유입된 유압을 리버스 클러치(C3)로 공급하는 제3포트(136) 및 제2압력제어 밸브(48)로부터 제어압을 공급받는 제4포트(138)를 보유하고 있다.

이 리어 클러치 밸브(56)의 밸브스풀은, 스프링(140)으로 탄지되는 제1랜드(142)와, 제1포트(132)를 개폐하는 제2랜드(144)와, 제4포트(138)로 유입되는 유압이 작용하는 제3랜드(146)를 보유한다.

또한 상기한 페일 세이프 밸브(58)는 제2압력제어밸브(48)로부터 제어압을 공급받는 제1포트(148)와, 이 제1포트(148)로 유입되는 유압을 전진클러치 해방밸브(54)의 제5포트(120)로 공급하는 제2포트(150)를 보유하고 있으며, 킥 다운 서보(B2)의 해지측 챔버압이 공급되는 제3포트(152)를 갖고 있다.

이 밸브의 밸브스풀은, 제1포트(148)로 유입되는 유압을 제2포트(150)로 보내거나 차단하는 제1랜드(154)와, 스프링(156)이 탄지되는 제2랜드(158)를 갖는다.

그리고 로우/리버스 밸브(60)는, 제2압력제어밸브(48)로부터 제어압을 공급받는 제1포트(160)와, 매뉴얼 밸브(44)에서 후진 모드를 이룰 때 유압이 공급되는 제2포트(162)와, 이 제2포트로 유입된 유압을 로우/리버스브레이크(31)로 공급하는 제3포트(164)를 보유하고 있다.

이 로우/리버스 밸브의 밸브스풀은, 제1포트(160)로 유입되는 유압이 작용하는 제1랜드(166)와, 스프링(168)이 탄지되는 제2랜드(170)를 갖는다.

상기한 전진 클러치 해방밸브(54)에서 전진 클러치(C1)로 작동유압을 공급하는 관로(172)와, 리어 클러치 밸브(56)에서 다이렉트 클러치(C2)로 작동유압을 공급하는 관로(174)와, 리어 클러치 밸브(56)에서 리버스 클러치(C3)로 작동유압을 공급하는 관로(176)에는 각각 어큐뮬레이터(178,180,182)가 제공되어 있다.

이들 어큐뮬레이터(178,180,182)는 각각 챔버 내에 피스톤이 스프링으로 탄지되는 구조를 갖는다.

이와 같이 이루어지는 본 발명의 유압제어 시스템은, "P" 레인지에서는 매뉴얼 밸브(44)의 배출포트(Ex)로 유압이 배출되므로 어떠한 마찰요소에도 유압이 공급되지 않는다.

그리고 중립(N) 레인지에서는 매뉴얼 밸브(44)에서 로우/리버스 밸브(60)의 제2포트(162)와 제3포트(164)를 통하여 로우/리버스 브레이크(B1)로 공급된다.

이러한 상태에서는 제1도에 도시한 바와 같이 제2유성기어 장치(20)의 유성 캐리어(28)를 고정시키는 것이므로 엔진의 동력이 변속기로 전달되지는 않는다.

이와 같이 중립 레인지에서 로우/리버스 브레이크(81)를 작동시키는 이유는, 전진(D) 레인지로 모드변경시 변속을 용이하게 하기 위함이고, 후진에서 중립시 리버스 클러치로서, 전진에서 중립시 C1 클러치로서 기계식으로 스프링을 사용하여 제어가 가능하도록 한 시스템을 구현하기 위함이다.

이러한 중립 상태에서 변속레버가 "D" 레인지로 이동하게 되면, 트랜스밋션 제어 유닛(TCU)은 제5도에 도시한 바와 같이 제1솔레노이드밸브(S1)는 오프상태로 듀티 제어하고, 제2,3,4솔레노이드 밸브(S2,S3,S4)는 상태로 듀티 제어하게 된다.

이때 리듀싱 밸브(38)로부터 관로(62)를 따라 제1,2,3,4압력제어밸브(46,48,50,52)를 제어하는 제1,2,3,4솔레노이드 밸브(S1,S2,S3,S4)로 공급되는데, 제1솔레노이드 밸브(S1)만이 오프상태로 제어되기 때문에 제1압력제어밸브(46)의 제3포트(70)에만 유압이 형성된다.

따라서 제1압력제어밸브(46)의 밸브스풀은 도면에서 보아 우측으로 이동하게 되는데, 이러한 작용으로 제1압력제어밸브의 제1포트(64)와 제2포트(68)는 연통되어 매뉴얼 밸브(44)로부터 공급되는 유압을 관로(66)로 흐르게 한다.

이때 관로(66)로 흐르는 유압은 전진 클러치 해방밸브(54)의 제1포트(110)로 유입되는데, 이 전진 클러치 해방밸브의 밸브스풀은 스프링(122)의 탄성력에 의해 도면에서 보아 좌측으로 이동한 상태에 있으므로 제1포트로 유입되는 유압은 제2포트(112)를 통하여 전진클러치(C1)로 공급되면서 1속 제어를 완료하게 된다.(제7도 참조)

이때 전진 클러치 해방밸브(54)의 제3포트(114)에도 유압이 공급되면서 밸브스풀을 좌측으로 완전히 이동시키게 된다.

이와 같이 로우/리버스 브레이크(B1)와 전진 클러치(C1)가 작동하게 되면, 제1도를 통하여 알 수 있듯이 엔진의 동력이 제1동력전달부재(6)를 통하여 제1유성기어장치(10)의 선기어(12)로 전달된다.

이때 유성기어(16)를 통하여 링기어(14)가 회전을 하려고 하지만, 로우리버스 브레이크(B1)에 의해 고정되기 때문에 입력회전수 보다 적은 1속 변속비의 회전수가 출력된다.

이러한 1속 제어 상태에서 스로틀밸브의 개도율이 증가하면서 차속이 빨라지게 되면, 트랜스밋션 제어 유닛(TCU)은 제5도에 도시한 바와 같이 제2솔레노이드 밸브(S2)까지 오프상태로 듀티 제어하게 된다.

그 결과 제8도에 도시한 바와 같이 전진 클러치(C1)의 작용은 그대로 유지되면서 킥 다운 서보(B2)가 듀티 제어로 유압이 상승하여 작동함과 아울러 로우/리버스 브레이크(B1)의 작동이 해제된다. 이때 B2 작동상태와 연통되어 엔진 런업이 발생하지 않도록 피이드 제어를 해야 한다. 만약 B1이 정상 작동 상태보다 먼저 작동될 경우 S4에 의해 B1의 지연제어를 실시한다.

즉 제2솔레노이드 밸브(S2)가 오프상태로 제어됨에 의해 제2압력제어밸브(48)의 밸브스풀이 도면에서 보아 우측으로 이동하면서 매뉴얼 밸브(44)로부터 공급되는 제1포트(82)의 유압을 제2포트(84)로 흐르게 한다.

이 제2포트로 흐르는 유압은 관로(86)를 따라 흐르면서 일부의 유압은 킥 다운 서보(B2)의 작동측 챔버로 공급됨과 동시에 일부의 유압은 각각 리어 클러치 밸브(56)의 제4포트(138)와, 페일 세이프 밸브(58)의 제1포트(148)와, 로우/리버스 밸브(60)의 제1포트(160)로 공급된다.

이러한 유압의 흐름으로 리어 클러치 밸브(56), 페일 세이프 밸브(58), 로우/리버스 밸브(60)들의 밸브스풀은 도면에서 보아 모두 우측으로 이동하게 된다.

따라서 페일 세이프 밸브(58)의 제1포트(148)로 유입되는 유압은 제2포트(150)를 통하여 흐르면서 관로(118)를 따라 전진 클러치 해방밸브(54)의 제5포트(120)로 공급되지만, 이 전진 클러치 해방밸브(54)의 밸브스풀은 제3포트(114)로 유입된 유압과 스프링(122)의 합력에 의해 우측으로 이동하지 않는다.

그리고 로우/리버스 밸브(60)의 밸브스풀이 우측으로 이동하기 때문에 매뉴얼 밸브(44)에서 제2포트(162)로 공급되는 유압은 차단되므로 로우/리버스브레이크(B1)로 공급되는 유압이 해제되면서 이 로우/리버스 밸브(60)의 배출포트(Ex)를 통하여 배출되어 2속 제어가 완료된다. 여기서 로우/리버스밸브(60)의 우측에 유로(152)에 의해 공급되는 S4의 제어압으로 로우/리버스압이 신속히 해제되어 엔진 런업 발생을 방지한다.

이러한 2속 제어 상태에서는 제1도를 통하여 알 수 있듯이 1속과 같이 제1유성기어 장치(10)의 선기어(12)로 엔진의 동력이 전달되지만, 제2유성기어장치(20)의 선기어(26)가 고정되기 때문에 2속의 변속비가 출력된다.

2속으로 주행하는 차량의 스로틀 개도율이 증대하면서 차속이 빨라지게 되면, 트랜스밋션 제어 유닛(TCU)은, 제5도에 도시한 바와 같이 모든 솔레노이드 밸브(S1,S2,S3,S4)를 듀티제어에 의해 오프시키게 된다.

그러면 제9도에 도시한 바와 같이 제1,2,3,4압력제어밸브(46,48,50,52)의 밸브스풀이 도면에서 보아 우측으로 이동하면서 매뉴얼 밸브(44)로부터 공급되는 유압을 각각 제1포트에서 제2포트(68,84,96,104)로 내보내게 된다.

따라서 전진 클러치(C1)는 그대로 작용을 계속하지만, 제4압력제어밸브(52)에서 킥 다운 서보(B2)의 해지측 챔버로 유압을 공급하게 되므로 이 킥 다운 서보의 작동은 중단된다.

그리고 제3압력제어밸브(50)에서 리어 클러치 밸브(56)의 제1포트(132)로 유입되는 유압은 제2포트(134)를 통하여 다이렉트 클러치(C2)로 공급되는 3속 제어를 완료하게 된다.

그러면 제1도에 도시한 바와 같이 제1유성기어장치(10)의 선기어(12)와 링기어(14)로 엔진의 동력이 동시에 들어가기 때문에 입력과 출력이 동일한 1:1의 변속비를 출력한다.

이러한 3속 상태에서 스로틀 개도율이 증대하고 차속이 더욱 빨라지게 되면, 트랜스밋션 제어 유닛(TCU)은 제5도에 도시한 바와 같이 제1,4솔레노이드 밸브(S1,S4)는 온상태로 제어하고, 제2,3솔레노이드밸브(S2,S3)는 오프상태로 제어하게 된다.

이러한 제어에 의해 제10도에 도시한 바와 같이 제1,4압력제어밸브(46,52)의 밸브스풀은 도면에서 보아 좌측으로 이동하게된다.

그 결과 전진 클러치 해방밸브(54)로 공급되던 유압이 차단되고, 킥 다운 서보(B2)의 해지측 챔버 및 페일 세이프 밸브(58)의 제3포트(152)로 공급되던 유압도 차단된다.

이때 전진 클러치(C1)로 공급되었던 작동유압은 전진 클러치 해방밸브(54)의 배출포트(EX)를 통하여 신속히 배출됨과 동시에 킥 다운서보(B2)의 해지측 챔버에 공급되었던 유압은 제4압력제어밸브(52)의 배출포트(Ex)를 통하여 배출된다.

상기한 전진 클러치(C1)의 작동유압이 전진 클러치 해방밸브(54)의 배출포트(Ex)로 배출될 수 있는 이유는, 페일 세이프 밸브(58)의 제3포트(152)에 유입되었던 유압이 제4압력제어 밸브(52)의 배출포트로 함께 배출되기 때문에, 페일 세이프 밸브(58)의 제1포트(148)로 유입되는 유압이 제2포트(150)를 통하여 관로(118)를 따라 전진 클러치 해방밸브(54)의 제5포트(120)로 유입되면서 밸브스풀을 우측으로 이동시키기 때문이다.

이 전진 클러치 해방밸브(54)의 제5포트(120)로 유압이 공급될 때 밸브스풀이 우측으로 이동 가능하게 되는 이유는, 제4포트(116)에 유압이 작용하고 있으므로 제3랜드(128)와 제4랜드(130)에 작용하는 유압이 합력이 스프링(122)의 탄성력보다 크기 때문이다.

이와 같이 다이렉트 클러치(C2)와 킥 다운 서보(B2)가 작동하면 제1도에서 볼 때 엔진의 동력에 제1유성기어장치(10)의 링기어(14)로 입력되고, 제2유성기어장치(20)의 선기어(26)가 고정되기 때문에 입력보다 증속된 변속비가 출력된다.

이와 같이 3속에서 4속으로 변속시 제1솔레노이드 밸브(S1)가 온상태로 제어되지 못하면 전진 클러치 해방밸브(54)의 제3포트(114)로 유압이 공급되는 상태가 되므로 전진 클러치(C1)의 작동유압이 배출되지 못하게 된다.

이러한 상태가 되면 전진 클러치(C1)가 작동을 계속하게 되므로 파워트레인이 손상될 수 있는데, 이러한 상태가 발생하지 않도록 페일 세이프밸브(58)에서 관로(118)를 통하여 전진 클러치 해방밸브(54)의 제5랜드(120)로 유압을 공급함으로써 전진 클러치의 작동유압이 배출될 수 있도록 한다.

그리고 변속레버가 후진(R) 레인지로 선택되면 제5도에 도시한 바와 같이 트랜스밋션 제어 유닛(TCU)은 제3솔레노이드 밸브(53)를 듀티제어에 의해 오프상태로 제어하게 된다.

이와 같이 제3솔레노이드 밸브(53)가 듀티제어에 의해 오프상태로 제어되면 제11도에 도시한 바와 같이 매뉴얼 밸브(44)로부터 제3압력제어밸브(50)의 제1포트(94)로 유입되는 유압이 제2포트(96)를 통하여 리어 클러치 밸브(56)의 제1포트(132)로 유입된다.

이때 이 리어 클러치 밸브(56)는 아무런 제어유압을 받지 않는 상태이므로 스프링의 탄성력에 의해 밸브스풀이 도면에서 보아 좌측으로 이동한 상태로 있게 되므로 제1포트로 유입된 유압은 제3포트(136)를 통하여 관로(176)를 따라 리버스 클러치(C3)로 공급 제어되어 후진으로 변속된다.

이때 에큐뮬레이터와 함께 제어됨과 동시에 매뉴얼 밸브(44)로부터 로우/리버스 밸브(60)의 제2포트(162)로 유입되는 유압은 제3포트(164)를 통하여 중립 상태에서 계속적으로 로우/리버스 브레이크(B1)로 공급되어있다.

그리고 주행중 급발진이 요구될 때 4속에서 상태에서 스로틀 개도율을 급가속하게 되면 트랜스밋션 제어 유닛(TCU)은 제2솔레노이드 밸브(S2)를 듀티제어에 의해 오프상태로 제어하여 그대로 킥 다운 서보(B2)의 작용을 계속 유지시킨 상태에서, 제3솔레노이드 밸브(S3)를 듀티제어로서 온상태로 제어하여 다이렉트 클러치(C2)로 공급되는 유압을 차단함과 아울러 제1솔레노이드 밸브(S1)를 듀티제어에 의해 오프시켜 전진 클러치(C1)를 작동시키게 된다.

이러한 제어에 의해 4속 변속단에서 2속 변속단으로 스킵 변속하여 변속응답성을 빠르게 할 수 있도록 한다.

또한 3속 주행중 급가속이 요구될 때 3속 변속단에서 1속 변속단으로 스킵변속도 4속에서 2속으로 스킵 변속제어시 동일하게 변속한다.

그리고 전진 4속 주행상태에서 변속레버를 "2" 레인지로 운전자가 모드를 바꾸게 되면, 상기한 4-2 스킵변속제어와 동일한 제어를 행하여 2속 변속상태로 되고 전진 3속 주행 중 변속레버를 "L" 레인지로 변경할 때도 3속에서 1속으로 스킵 제어할 때와 동일한 제어 방법으로 매뉴얼 변속된다.

본 발명의 변속제어 시스템은 각각의 마찰요소로 유압을 공급하는 관로에 어큐뮬레이터들을 제공하고 있는데, 이 어큐물레이터는 4속에서 3속으로, 2속에서 3속으로, 중립에서 후진으로 변속할 때 유압의 맥동현상을 줄여 안정화된 압을 공급하여 변속감을 좋게 한다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명의 변속제어 시스템은, 클러치를 모두 삭제하여 파워 트레인을 간소화하고 각각의 마찰요소를 독립제어하기 때문에 응답성을 빠르게 할 수 있으며, 변속시 작동하고 있던 마찰요소의 작동유압을 해지 제어하면서 새로운 마찰요소로 작동유압을 공급하기 때문에 싱크로노스(synchronous) 시프트 제어가 가능한 이점이 있다.

게다가 3속에서 4속으로 변속시 오작동이 발생하는 경우 파워 트레인을 보호할 수 있는 페일 세이프 밸브를 제공하고 있으므로 고속주행시 안정성을 확보할 수 있다.

또한 매뉴얼 변속시 로우/리버스 압을 계속 작동시켜 줌으로써 변속이 용이하고 변속감을 좋게 할 수 있다.

Claims (9)

1. 오일펌프와, 이 오일펌프로부터 생성되어 레귤레이터 밸브에서 일정압으로 조절된 유압을 각 레인지별 모드에 따라 유로를 선택하는 매뉴얼 밸브와, 각각의 솔레노이드 밸브에 의하여 제어되면서 모드 변환이 이루어져 상기 매뉴얼 밸브로부터 공급되는 유압을 마찰요소들의 작동유압으로 공급하거나 배출하는 다수의 압력제어밸브와, 이의 압력제어밸브로부터 공급되는 유압에 의해 포트 변환이 이루어지면서 상기 마찰요소에 선택적으로 유압을 공급하는 변속 제어부로 이루어지는 차량용 자동 변속기의 변속 제어 시스템에 있어서, 상기 압력제어밸브들은, 매뉴얼 밸브로부터 유압을 공급받을 수 있도록 연결되는 제1포트와, 이 제1포트로 유입된 유압을 변속 제어부로 공급하는 제2포트와, 이들 포트가 연통되거나 차단되도록 밸브스풀을 이동시키는데 필요한 유압을 공급받는 제3포트를 각각 보유하는 제1,2,3,4압력제어밸브로 이루어지며, 변속 제어부는 전진 레인지 1, 2, 3속에서 공통적으로 작용하는 마찰요소인 전진 클러치로 작동유압을 공급하거나 공급된 유압을 해제하는 전진 클러치 해방밸브와, 전진 레인지 3, 4속에서 작동하는 마찰요소인 다이렉트 클러치로 작동유압을 공급하거나 후진 레인지에서 로우/리버스 브레이크로 작동유압을 공급하는 리어 클러치 밸브와, 매뉴얼 변속감을 증대시키기 위해 전진 레인지 1속 및 중립과 후진레인지에서 로우/리버스 브레이크로 작동유압을 계속 공급하는 로우/리버스 밸브를 포함하여 차량용 자동 변속기의 변속 제어 시스템.
2. 제1항에 있어서, 변속 제어부는, 전진 레인지 3속에서 4속으로 변속시 전진클러치의 작동 유압을 배출시키기 위한 페일 세이프밸브를 더 포함하는 차량용 자동변속기의 변속 제어 시스템.
3. 제2항에 있어서, 페일 세이프는 전진 클러치 해방밸브와 연결되어 전진 클러치 해방밸브의 포트 변환을 행하는 차량용 자동변속기의 변속 제어 시스템.
4. 제1항에 있어서, 제4압력제어밸브는 전진 2,4속에서 작동하는 킥 다운 서보의 작동측 쳄버로 직접 작동유압을 공급할 수 있는 관로 연결이 이루어지는 차량용 자동 변속기의 변속 제어 시스템.
5. 제1항에 있어서, 변속 제어부는 다운 시프트가 이루어질 때 작동유압의 맥동현상을 줄일 수 있는 어큐뮬레이터를 포함하는 차량용 자동 변속기의 변속 제어 시스템.
6. 제1항에 있어서, 전진 1속 변속단에서 2속 변속단으로 변속될 때 변속감 향상을 위하여 로우/리버스 압의 상태가 변속조건을 만족시키지 못하는 경우 제4압력제어밸브가 작동 해제 제어됨을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 변속제어 시스템.
7. 제1항에 있어서, 중립에서 후진으로 변속시 입력요소인 리버스 클러치를 제3압력제어밸브로 제어하고, 후진에서 중립으로 변속시 해제 제어됨을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 변속 제어 시스템.
8. 제1항에 있어서, 전자제어 불능시 안전회로 구성을 위해 솔레노이드 밸브를 상시 개방형 4개를 사용하여 전진 3속으로 변속이 이루어짐을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 변속 제어 시스템.
9. 제1항에 있어서, 제3압력제어밸브로 리버스 클러치와 다이렉트 클러치를 동시에 제어할 수 있도록 한 셔틀밸브와 솔레노이드 밸브 및 리어 클러치 밸브를 포함하여 이루어지는 차량용 자동 변속기의 변속 제어 시스템.