KR100240401B1 - 차량 자동 변속기의 엔진 브레이크 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량 자동 변속기의 엔진 브레이크 장치에 관한 것으로, 종래 자동 변속은 시프트 밸브가 유로를 제어하여 유성 기어를 작동시킴으로써 수행되어 초보자에게도 숙련자에 가까운 운전 기술이 제공될 수 있으며, 전자제어식에서는 TCU가 솔레노이드를 제어하여 보다 복잡한 주행패턴을 갖는 자동변속이 수행되도록 되어 있다.

그러나, 급박한 상황에서 자동 변속기에 무리를 주지 않고 엔진 브레이크를 수행하는 자동 변속기는 없었다.

이에 본 발명은 예시도면 제4도 내지 제6도 에서와 같이 후륜구동 자동 변속 차량의 출력샤프트(10)에 유압 브레이크(12)가 설치되고, 이러한 유압 브레이크(12)는 TCU(20)의 제어에 따라 자동 변속기 오일이 작동유압으로 공급되도록 한 것이다.

또한, TCU(20)는 차속센서(24), 트로틀 위치센서(22), 홀드스위치(26)나 레버스위치(28)로부터 중고속영역에서 운전자가 가속폐달에서 발을 떼고, 변속레버를 이용하여 강제적으로 다운시프트시켰을 경우 유압 브레이크가 작동되도록 한 것이다.

Description

차량 자동 변속기의 엔진 브레이크 장치

본 발명은 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 제1도는 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 트로틀 밸브의 개도로부터 감지되는 엔진의 부하와 차속 양자를 고려하여 자동 변속을 하며, 기계식에서는 이것을 유압으로 대치하여 시프트 밸브를 제외하고, 전자식에서는 센서로 부터 TCU(Transmission Control Unit)가 솔레노이드 밸브를 제어하여 수행하는 것이다.

예시도면 제2도는 이러한 시프트 밸브의 기계식 제어 원리를 나타낸 개요도로서, 시프트 밸브(4)의 스플 밸브(5) 양단에 트로틀 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 트로틀 유압과 거버너 유압은 작동되지 않지만, 전자식 역시 트로틀 개도와 차속을 변속의 근거로 하므로 트로틀 위치 센서와 차속 센서가 상기 유압에 대체되어 있어 TCU의 통전에 따라 유로가 제어되는 것이다.

따라서, 자동 변속의 주행특성을 나타낸 자동 변속 선도 역시 트로틀 개도와 차속의 상관 관계로 나타나는 것이며, 예시도면 제3도에 그 일례가 도시되어 있다.

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

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

예를 들어 트로틀 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 트로틀 밸브 개도가 작으면 비교적 낮은 차속에서 업 시프트한다.

이상과 같은 이유로 트로틀 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.

예를들어 자동 변속기에는 홀드모드가 있으며, 이는 가속폐달에서 발을 뗀 경우 1단 시프트다운시켜 차륜의 구동력을 차단하지 않으면서도 동시에 엔진 브레이크 효과를 이용한 것으로 홀드스위치의 접점에 의해 TCU가 시프트밸브를 제어하도록 되어 있다.

그러나, 이러한 홀드모드 역시 상술된 자동 변속 선도를 그 기초로 하여 그 위치에 다른 상황을 부가한 것이고, 이러한 홀드모드 이외에도 스노우 또는 윈터모드 등도 있다.

상술된 바와 같이 자동변속은 시프트 밸브(4)가 유로를 제어하여 유성 기어를 작동시킴으로써 수행되어 초보자에게도 숙련자에 가까운 운전 기술이 제공될 수 있으며, 전자제어식에서는 TCU가 솔레노이드를 제어하여 보다 복잡한 주행패턴을 갖는 자동변속이 수행되도록 되어 있다.

그러나, 급박한 상황에서 자동 변속기에 무리를 주지않고 엔진 브레이크를 수행하는 자동 변속기는 없었다.

즉, 제3도에 도시된 바와 같이 어느정도 속도를 초과하여 톱기어로 주행하는 상태에서 엔진 브레이크가 작용되는 3.2.1단에 자동적으로 다운 시프트하는데에는 4-3속이 약 30km/h, 2-1속이 약 15km/h가 되어 상당한 저속이 되지 않으면 자동적으로 다운 시프트하지 않는 것을 알 수 있다.

다시 말하면 자동 변속에서는 중고속 주행시 자동으로 수행되는 엔진 브레이크를 기대할 수 없으며, 이는 중고속에서 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.

이러한 이유로 홀드모드가 작동되더라도 1단 정도만 다운시프트될 뿐이고, 이러한 경우의 엔진 브레이크 효과는 미비하여 급박한 상황에서는 별다른 효과가 없다.

또한, 상기 강제적 다운시프트란 변속레버를 D레인지에서 2단(S) 또는 1단(L)으로 조작하여 매뉴얼밸브의 유로를 조정함으로써 수행되는데, 상술된 이유로 중고속 주행상태에서의 변속레버의 조작은 금지하도록 되어 있는 것이며, 이러한 지식이 없는자가 중고속주행시 엔진 브레이크 효과를 위하여 변속레버를 자주 조작하게 되면 이는 자동변속기나 엔진의 손상의 결과를 일으키게 되는 것이다.

본 발명은 이러한 문제점이 고려되어 안출된 것으로, 운전자의 선택에 따라 자동변속기에 무리를 주지않으면서 엔진 브레이크가 수행되는 차량 자동 변속기의 엔진 브레이크 장치를 제공함에 그 목적이 있는 것이다.

이를 위한 본 발명은 후륜구동 자동변속 차량의 출력샤프트에 유압 브레이크가 설치되고, 이러한 유압 브레이크는 TCU의 제어에 따라 자동변속기 오일이 작동유압으로 공급되도록 한 것이다.

또한, TCU는 차속센서, 트로틀 위치센서, 홀드스위치나 레버스위치로부터 중고속영역에서 운전자가 가속페달에서 발을 떼고, 변속레버를 이용하여 강제적으로 다운시프트시켰을 경우 유압 브레이크가 작동되도록 한 것이다.

제1도는 일반적인 자동 변속기의 설명도.

제2도는 시프트 밸브의 기계식 제어 원리를 나타낸 설명도.

제3도는 종래 문제점을 설명하기 위한 자동 변속기의 주행 특성을 나타낸 자동 변속 선도.

제4도는 본 발명의 구성도.

제5도는 본 발명에 따른 솔레노이드 밸브를 설명하기 위한 제4도의 A부 단면 확대설명도.

제6도는 본 발명에 따른 유압식 브레이크 및 유압실린더를 설명하기 위한 제4도의 B부 확대단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 출력샤프트 12 : 유압 브레이크

14 : 유압실린더 16 : 바이패스 파이프

18 : 솔레노이드 밸브 20 : TCU

22 : 트로틀 위치센서 24 : 차속센서

26 : 홀드스위치 28 : 레버스위치

30 : 리버스 브레이크드럼 32 : 브레이크 밴드

34 : 차체 36 : 힌지

38 : 작용로드 40 : 리턴스프링

42 : 피스톤 44 : 리턴스프링

46 : 실링 48 : 오일실

이하 첨부된 예시도면과 함께 본 발명을 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 후륜구동 자동변속 차량의 출력샤프트(10)에 유압 브레이크(12)가 설치되고, 유압 브레이크(12)의 유압실린더(14)는 자동 변속기의 작동유로에 바이패스 파이프(16)가 설치되어 이와 연결되며, 바이패스 파이프(16)의 입구인 작동유로에는 솔레노이드 밸브(18)가 설치되는 한편, 솔레노이드 밸브(18)는 TCU(20)의 출력단에 연결되어 TCU(20)의 입력단에 연결된 트로틀 위치센서(22)와 차속센서(24)와 홀드스위치(26)나 레버스위치(28)의 접점으로부터의 신호로 고속주행시 트로틀밸브가 전폐된 경우 개도되는 구조인 차량 자동변속기의 엔진 브레이크 장치이다.

여기서, 유압 브레이크(12)는 출력샤프트(10)의 외주에 리버스 브레이크드럼(30)이 설치되고, 리버스 브레이크드럼(30) 외주에 일정거리 이격되어 브레이크 밴드(32)가 설치되며, 브레이크 밴드(32)의 일단은 자체(34)에 힌지(36) 결합되고, 타단은 유압실린더(14)의 작용로드(38)와 결합된 구조인 것을 특징으로 한다.

또한, 솔레노이드 밸브(18)는 차속센서(14)로부터 차속에 비례하여 그 개도치가 증가되는 구조인 것을 특징으로 한다.

예시도면 제4도는 본 발명을 나타낸 구성도이다.

본 발명은 후륜구동의 자동 변속 차량에 적용되며, 자동 변속기의 출력샤프트 (16)에 유압 브레이크(12)를 설치하여 TCU(20)가 엔진 브레이크의 역할이 수행되도록 출력샤프트(10)의 회전을 유압 브레이크(12)를 이용해 강제적으로 제어하는 것이다.

즉, 종래 기술에 전기된 바와 같이 홀드모드는 급박한 상황에서 별다른 효과가 없고, 또한 변속레버를 이용한 강제적인 다운시프트는 자동 변속기 내부의 유성기어의 조합을 손상시키므로 본 발명은 자동 변속기 외부인 출력샤프트(10)의 회전수를 강제적으로 경감시켜 변속레버를 강제적으로 이동시키더라도 출력샤프트(10)에서 회전수를 저감시켜 자동 변속기 내부 구성부분을 보호한 것이다.

이러한 본 발명이 유압 브레이크(12)를 제어하기 위하여는 2단의 조건이 필요하며, 하나는 본 발명이 급박한 상황하에서의 엔진 브레이크를 수행하기 위함인바 중고속영역인 경우에 작동되도록 하였고, 다른 하나는 운전자의 의욕에 따라 작동되도록 한 것이다.

이를 위해 TCU(20)의 입력단에 연결된 종래의 차속센서(24), 트로틀 위치센서(22), 홀드스위치(26)나 레버스위치(28)를 이용하였으며, TCU(20)는 차속센서(24)로부터 중고속영역임을 판단하여 후단의 조건이 만족되면 유압 브레이크(12)를 제어하도록 수행과정이 입력되어 있음은 당연하다.

또한, 트로틀 위치센서(22)로부터 트로틀 밸브가 전폐된 경우는 운전자가 가속페달에서 발을 뗀 경우이며, 홀드스위치(26)나 레버스위치(28)가 접점되면 운전자가 홀드모드를 선택하거나, 변속레버를 강제적으로 다운이동시킨 것이므로 상기 트로틀 위치센서(22)의 신호에 부가하여 운전자가 엔진 브레이크를 수행시킬 의사의 표시인 것이다.

이러한 2단의 조건에 의해 본 발명인 엔진 브레이크가 작동되며 엔진 브레이크의 작동은 최종적인 유압 브레이크(12)의 작동이고, 이러한 유압식 브레이크 작동은 TCU(20)의 제어에 의한 솔레노이드 밸브(18)의 개도에 의한다.

즉, 솔레노이드 밸브(18)의 개폐가 유압 브레이크(12)측으로의 작동유의 공급과 차단으로 나타나며, 이러한 솔레노이드 밸브(18)는 제어밸브의 작동유로에 바이패스 유로를 형성하고 바이패스 유로의 입구에 설치된다.

여기서, 바이패스 유로는 바이패스 파이프(16)로 유압 브레이크(12)의 유압 실린더(14)와 연결되어 있으며, 이러한 바이패스 유로는 매뉴얼밸브로 진입되는 작동유로측에 형성됨이 바람직하다.

이는 매뉴얼밸브는 유압조절밸브로 부터 일정한 유압이 작동되고 있으며, 또한 매뉴얼밸브의 토출구측에는 각각의 시프트밸브와 연결되는 다수의 작동유로가 형성되어 있기 때문에 매뉴얼밸브의 진입유로측에 바이패스 유로가 형성되는 것이 바람직한 것이다.

이러한 바이패스 유로의 입구에 설치되는 솔레노이드 밸브(18)에 의해 유압 실린더(14)로의 작동유가 공급 차단될 뿐더러 작동유압의 세기 역시 조절된다.

즉, 본 발명이 중고속이상에서 유압 브레이크(12)를 작동시키는데, 이러한 중고속이상의 영역에서 모두 같은 세기의 제동력을 출력샤프트(10)에 가하는 것은 불합리하고 이러한 제동력은 차속에 비례하여 증가되어야 하기 때문에 솔레노이드 밸브(18)는 차속센서(24)에 의해 그 개도치가 조절되는 것이다.

이를 설명하기 위한 예시도면 제5도는 예시도면 제4도의 A부 단면확대개요도로서 솔레노이드 밸브(18)는 기존의 스플밸브의 형상이며, 입구측의 이동거리에 따라 개도치가 달라져 출구측으로의 작동유압의 세기가 달라지고 이것이 유압 브레이크(12)와 유압실린더(14)의 작동유압으로 되는 것이며, 미설명부호 40는 TCU(20)로부터 전원공급차단시 솔레노이드 밸브(18)의 복귀를 위한 리턴스프링이다.

유압실린더(14)는 예시도면 제6도에서와 같이 바이패스 파이프(16)의 선단에 연결되어 피스톤(42)의 일면에 작동유압이 작용되며 피스톤의 타면측에는 작용로드(38)와 리턴스프링(44)이 설치되어 있으며, 미설명부호 46은 실링(Seal-ling)이고 48은 오일실(Oil Seal)이다.

따라서, 작용로드(38)는 상기된 바와 같이 솔레노이드 밸브(18)의 개도치에 따른 작동유압조절과 이러한 작동유압이 조절되어 피스톤(42)에 작용되고, 최종적으로 작용로드(38)에 그 유압에 따른 힘이 작용되는 것이다.

따라서, 작용로드(38)의 선단이 브레이크 밴드(32)를 작용시키며 브레이크 밴드(32)는 출력샤프트(10)와 일체로 회전되는 리버스 브레이크드럼(30)에 마찰을 가하여 출력샤프트(10)의 회전수를 강제적으로 하강시키는 것이다.

이러한 브레이크 밴드(32)에 의한 엔진 브레이크가 피스톤(42)에 최대의 작동유압이 작용하더라도 출력샤프트(10)를 완전 정지시키지 않음은 당연하고, 단지 적절한 엔진 브레이크가 중고속영역에서 수행되도록 차속에 비례하여 마찰력을 부가하고 이에 따라 출력샤프트(10)의 회전수만을 경감시키는 것이며, 이를 고려하여 브레이크 밴드(32)의 제동력이 정하여짐은 당연하다.

이하 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

정상주행을 할 경우에는 기존의 자동 변속 수행을 따르게 되며, 급격한 상황을 TCU(20)가 판단하게 되면 TCU(20)는 솔레노이드 밸브(18)을 개도한다.

여기서, 급격한 상황은 진술된 2단의 조건이며, 이 경우 중고속 이상영역에서 그 차속에 비례하여 솔레노이드 밸브(18)가 개도된다.

이때, 자동 변속기 내측으로부터 작동유압이 피스톤(42)에 전달되며, 피스톤(42)과 함께 작용로드(38)가 일체로 이동되면서 브레이크 밴드(32)는 리버스 브레이크드럼(30)에 마찰을 가해 차속에 따른 엔진 브레이크 작동을 수행한다.

이러한 엔진 브레이크 수행은 전기된 2단의 조건이 계속 유지될때까지 계속 수행되며, 어느 하나의 조건이 해재되면 본 발명의 엔진 브레이크 수행은 해재되며, 이는 TCU(20)가 솔레노이드 밸브(18)의 통전을 차단하면, 리턴스프링(40)에 의해 솔레노이드 밸브(18)가 복귀되어 작동유압이 차단되고, 이때 리턴스프링(44)에 의해 피스톤(42)과 작용로드(38)가 복귀되어 브레이크 팬드(32)가 복귀됨으로서 해제되는 것이다.

상술된 바와 같이 본 발명에 따르면 후륜구동 자동변속차량의 출력샤프트에 유압 브레이크가 설치되고, 유압 브레이크는 TCU의 제어에 따라 중고속영역이고 운전자의 임의에 따라 작동됨으로써 급박한 상황시 자동 변속기의 악영향을 경감시키면서 엔진 브레이크가 수행되는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 후륜구동 자동변속차량의 출력샤프트(10)에 유압 브레이크(12)가 설치되고, 상기 유압 브레이크(12)가 출력샤프트(10)의 외주에 리버스 브레이크드럼(30)이 설치되고 이 리버스 브레이크 드럼(30)외주에 일정거리 이격되어 브레이크 밴드(32)가 설치되며 상기 브레이크 밴드(32)의 일단은 차체(34)에 힌지(36) 결합되고 타단은 자동변속기의 작동유로에 바이패스 파이프(16)가 설치된 유압실린더(14)의 작용로드(38)와 결합되도록 하고, 상기 바이패스 파이프(16)의 입구인 작동유로에 설치된 솔레노이드밸브(18)가 TCU(20)의 출력단에 연결되어 TCU(20)의 입력단에 연결된 트로틀 위치센서(22)와 차속센서(24)와 홀드스위치(26)나 레버스위치(28)의 접점으로부터의 신호로 고속주행시 트로틀밸브가 전폐된 경우 개도되도록 이루어진 차량 자동 변속기의 엔진브레이크장치.