KR100325580B1 - 변속장치의 유압 제어 시스템 - Google Patents

변속장치의 유압 제어 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 변속장치의 유압 제어 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 메인라인을 갖는 유압펌프와, 상기 메인라인으로부터 분지되는 제 1서브라인 단부에 설치되는 전/후진밸브와, 상기 전/후진밸브의 작동에 의해 전/후진 1단 클러치 및 전/후진 2단 클러치를 작동시키는 속도 선택밸브와, 상기 메인라인으로부터 분지되는 제 2서브라인상에 설치되어 전진 3단 클러치를 작동시키는 3단 솔레노이드 밸브를 포함하여 구성되는 변속장치의 유압 제어 시스템에 있어서,
상기 제 1서브라인(14)상에 설치되며, 상기 제 2서브라인(15)에서 분지되는 파이롯트라인(15a)의 압유에 의해 작동되어 상기 3단 솔레노이드 밸브(50)가 작동하여 3단으로 변속된 상태에서는 제 1서브라인(14)을 차단하도록 구성되는 차단밸브(60)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

변속장치의 유압 제어 시스템{Hydraulic system of transmission}
본 발명은 변속장치의 유압 제어 시스템에 관한 것이다.
지게차와 같은 중장비는 엔진 또는 구동모터로부터 발생되는 동력을 구동륜 또는 추진축에 전달하기 위한 동력전달장치를 구비하고 있다. 이러한 동력전달장치는 엔진 또는 구동모터로부터 발생되는 동력을 추진축에 전달하거나 차단하는 클러치와, 클러치와 추진축 사이에 설치되어 주행상태에 따라 엔진의 회전력과 속도를 적절하게 변환시켜주는 변속장치를 구비하고 있다.
변속장치는 수동식과 동력식이 있으며, 최근에는 운전자의 편의를 도모하기 위하여 조작레버에 의해 또는 자동으로 중립, 전진 및/또는 후진으로의 조향 및 변속이 행해지는 이른바, '파워시프트 트랜스미션'이라고 불리우는 동력식 변속장치가 널리 사용되고 있다.
도 1에는 동력식 변속장치의 유압 제어 시스템을 나타내는 회로도가 도시되어 있다. 이에 따르면, 동력식 변속장치의 유압 제어 시스템은 유압펌프(10)를 구비하며, 이 유압펌프(10)는 메인라인(12)과, 메인라인(12)에서 분지되는 제 1서브라인(14)과 제 2서브라인(15)을 갖는다. 제 1서브라인(14)의 단부에는 전,후진밸브(20)가 설치되며, 이 전,후진밸브(20)에는 제 1유압라인(22)과 제 2유압라인(23)에 의해 어큐뮬레이터(24)가 연결되어 있다. 한편, 제 1유압라인(22)과 제 2유압라인(23)에는 제 1분지라인(25)과 제 2분지라인(26)이 분지되며, 이 제 1분지라인(25)과 제 2분지라인(26)은 속도 선택밸브(30)에 접속 연통되고, 속도 선택밸브(30)는 전진 1단 클러치(31), 후진 1단 클러치(32), 전진 2단 클러치(33), 후진 2단 클러치(34)와 각각 연결되어 있다.
그리고 제 1서브라인(14)에는 제 1파이롯트라인(16)과, 제 2파이롯트라인(17)과, 제 3파이롯트라인(18)이 분지된다. 제 1파이롯트라인(16)과 제 2파이롯트라인(17)은 전,후진밸브(20)의 양측에 접속되어 전,후진밸브(20)를 항상 중립에 위치시키며, 제 3파이롯트라인(18)은 속도 선택밸브(30)의 일측과 연결되어 상기 속도 선택밸브(30)를 제 1위치로 배치시킨다. 한편, 제 1파이롯트라인(16)은 전,후진밸브(20)의 일단에 접속되는 제 1리턴라인(27)과 접속 연통되며, 상기 제 1리턴라인(27)에는 전,후진밸브(20)의 타단과 접속되는 제 2리턴라인(28) 및 속도 선택밸브(30)와 접속되는 제 3리턴라인(29)이 분지된다. 제 1리턴라인(27)과 제 2리턴라인(28)과 제 3리턴라인(29)에는 후진 솔레노이드 밸브(40)와 전진 솔레노이드 밸브(42)와 하이-로우 솔레노이드 밸브(44)가 각각 설치된다. 이 각각의 솔레노이드 밸브(40,42,44)들은 상시폐쇄형으로서, 리턴라인(27,28,29)들을 통하여 각각의 파이롯트라인(16,17,18)들의 압유를 오일탱크(T)로 드레인시킴으로써 전,후진밸브(20)와 속도 선택밸브(30)를 작동시킨다.
한편, 제 2서브라인(15)은 3단 솔레노이드 밸브(50)를 개재하여 전진 3단 클러치(52)와 연결되어 있다.
이러한 구성을 갖는 변속장치의 유압 제어 시스템의 작동을 살펴보면, 먼저, 초기상태에서 엔진 또는 모터의 구동에 따라 유압펌프(10)가 작동하면, 압유가 발생하고, 이 압유는 메인라인(12)을 통해 압송된다. 이와 같이 압송되는 압유는 제 1서브라인(14)을 통하여 전,후진밸브(20)에 대기한다. 이때, 전,후진밸브(20)는 제 1파이롯트라인(16)과 제 2파이롯트라인(17)에 의해 중립에 위치한 상태이며, 속도 선택밸브(7)는 제 3파이롯트라인(18)에 의해 제 1위치에 배치된 상태이다.
이와 같은 상태에서 운전자가 차량을 전진 또는 후진시키기 위해 셀렉터레버를 조작하면, 전진 솔레노이드 밸브(42) 또는 후진 솔레노이드 밸브(40)가 작동하게 되며, 전,후진 솔레노이드 밸브(42,40)가 작동하면, 전,후진 밸브(40)의 스풀이 제 1위치 또는 제 2위치로 이동하게 된다. 이에 따라, 제 1서브라인(14)의 압유는 제 1유압라인(22)과 제 2분지라인(26) 또는 제 2유압라인(23)과 제 1분지라인(25)을 통해 속도 선택밸브(30)로 유통된다. 이때, 하이-로우 솔레노이드 밸브(44)가 작동되지 않는 다면, 압유는 전진 1단 클러치(31)로 공급되거나 또는 후진 1단 클러치(32)로 공급되어 차량은 전진 1단 또는 후진 1단으로 변속되는 것이다.
또한, 상술한 1단 구동상태에서 또는 초기상태에서 속도를 2단으로 변속시키면, 하이-로우 솔레노이드 밸브(44)가 작동하게 되고, 하이-로우 솔레노이드 밸브(44)가 작동하면, 속도 선택밸브(30)의 스풀이 제 2위치로 이동하게 된다. 이에 따라, 압유는 전진 2단 클러치(33)로 공급되거나 또는 후진 2단 클러치(34)로 공급되어 차량은 전진 2단 또는 후진 2단으로 변속되는 것이다.
한편, 차량의 전진 주행속도를 높이기 위해 운전자가 변속레버를 3단으로 변경하는 경우에는, 전,후진 솔레노이드 밸브(42,40) 및 하이-로우 솔레노이드 밸브(44) 모두가 작동되지 않는 반면, 제 2서브라인(15)에 연결된 3단 솔레노이드밸브(50)만이 작동하게 되며, 3단 솔레노이드 밸브(13)가 작동하면, 유압펌프(10)로부터 송출되는 압유가 제 2서브라인(15)을 거쳐 3단 솔레노이드 밸브(50)를 통해 직접 전진 3단 클러치(52)에 공급됨으로써, 차량은 3단으로 변속되는 것이다.
그러나, 이와 같은 종래의 동력장치의 유압 제어 시스템은 전진 3단 클러치작동중에 전,후진 솔레노이드 밸브가 오작동되어 변속장치내의 3단 기어열와 1단 및 2단기어열이 동시에 치합되는 문제가 발생할 수 있다.
즉, 3단 솔레노이드 밸브(50)가 동작하여 전진 3단 클러치(52)가 작동할 때에는 전기회로상 전,후진 솔레노이드 밸브(42,40)가 작동하지 않도록 구성된다. 그러나, 전,후진 솔레노이드 밸브(42,40)가 오작동을 일으키면, 다시말해 이물질 등으로 인하여 온(ON)된 상태에서 오프(OFF)되지 않거나, 3단 작동시 전,후진 솔레노이드밸브(42,40)의 작동을 방지하는 전기회로가 손상되어 오작동 신호가 전달되거나, 전/후진 1,2단 작동시에 3단 솔레노이드 밸브(50)의 오작동으로 인하여 3단 클러치(52)에 압유가 공급되면, 전,후진 1단 클러치(31,32) 또는 전,후진 2단 클러치(33,34)와 전진 3단 클러치(52)가 동시에 동작하는 상태가 된다. 결국, 3단 기어열와 1단 및 2단기어열이 동시에 치합되는 상태가 되는 것이며, 이에 의해 변속장치가 파손될 우려가 있는 것이다. 특히, 변속장치의 파손으로 인하여 차량이 급정지되거나 심지어는 차량이 전복되는 사고까지 발생한다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은 전진 3단 주행중 전,후진 솔레노이드 밸브가 오작동을 일으키거나, 1/2단 주행시 3단 솔레노이드 밸브가 오작동을 일으키더라도 3단 기어열와 1단 및 2단기어열이 동시에 치합되는 것을 방지하는 변속장치의 유압 제어 시스템을 제공하는데 있다.
도 1은 일반적인 변속장치의 유압 제어 시스템의 유압 회로도.
도 2는 본 발명에 따른 변속장치의 유압 제어 시스템 구성을 나타내는 유압회로도,
도 3과 도 4는 본 발명의 특징부인 차단밸브의 구성과 그 작동을 상세하게 나타내는 단면도이다.
♣ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ♣
10: 유압펌프 12: 메인라인
14: 제 1서브라인 15: 제 2서브라인
20: 전/후진밸브 22: 제 1분지라인
23: 제 2분지라인 30: 속도 선택밸브
50: 3단 솔레노이드 밸브 52: 전진 3단 클러치
60: 차단밸브 62: 하우징
63: 내경부 64: 압력실
65: 스풀 66: 압축스프링
68: 압유구멍 69a: 유입포트
69b: 배출포트
이 같은 목적들은 메인라인을 갖는 유압펌프와, 상기 메인라인으로부터 분지되는 제 1서브라인 단부에 설치되는 전/후진밸브와, 상기 전/후진밸브의 작동에 의해 전/후진 1단 클러치 및 전/후진 2단 클러치를 작동시키는 속도 선택밸브와, 상기 메인라인으로부터 분지되는 제 2서브라인상에 설치되어 전진 3단 클러치를 작동시키는 3단 솔레노이드 밸브를 포함하여 구성되는 변속장치의 유압 제어 시스템에 있어서, 상기 제 1서브라인상에 설치되며, 상기 제 2서브라인에서 분지되는 파이롯트라인의 압유에 의해 작동되어 상기 3단 솔레노이드 밸브가 작동하여 3단으로 변속된 상태에서는 제 1서브라인을 차단하도록 구성되는 차단밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 변속장치의 유압 제어 시스템에 의해 달성될 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 변속장치의 유압 제어 시스템의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 변속장치의 유압 제어 시스템 구성을 나타내는 유압회로도이며, 도 3과 도 4는 본 발명의 특징부인 안전밸브의 구성과 그 작동을 상세하게 나타내는 단면도이다. 먼저, 도 2를 참고로하여 본 발명을 설명함에 있어서, 종래의 유압시스템의 구성요소와 동일한 구성요소는 동일한 부호를 부여하여 표시하였으며, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
이에, 본 발명의 특징부를 상세하게 살펴보면, 본 발명에 따른 변속장치의 유압제어 시스템은 차단밸브(60)가 제공됨을 알 수 있다. 이 차단밸브(60)는 3단 솔레노이드 밸브(50)가 작동하여 3단으로 변속된 상태에서는 제 1서브라인(14)을 차단하도록 구성되는 것으로, 제 1서브라인(14)상에 설치되며, 제 2서브라인(15)에서 분지되는 파이롯트라인(15a)의 압유에 의해 작동되는 것을 알 수 있다.
즉, 도 2와 도 3에서와 같이 차단밸브(60)는 하우징(62)을 구비하며, 이 하우징(62)은 일측이 개방된 내경부(63)를 갖는다. 하우징(62)의 개방된 내경부(63)에는 압력실(64)이 형성되도록 상기 내경부(63)를 따라 이동하는 스풀(65)과, 압력실(64)의 용적을 감소시키는 방향으로 스풀(65)을 탄성 가압하는 압축스프링(66)이 차례로 배치된다. 여기서, 스풀(65)에는 노치부(65a)가 형성되어 있으며, 일측이 개방된 하우징(62)의 내경부(63)는 커버(67)에 의해 폐쇄된다.
그리고 하우징(62)은 압력실(64)과 연통되도록 구성되는 압유구멍(68)을 갖는다. 이 압유구멍(68)은 제 2서브라인(15)에서 분지되는 파이롯트라인(15a)과 접속 연통되어 제 2서브라인(15)의 압유를 압력실(64)에 공급한다. 또한, 하우징(62)에는 내경부(63)와 연통되는 유입포트(69a)와 배출포트(69b)를 갖는다. 이 유입포트(69a)와 배출포트(69b)는 도 3에서와 같이 스풀(65)의 노치부(65a)에 의해 서로 연통되도록 구성되며, 도 4에서와 같이 스풀(65)의 이동에 의해 서로 차단되도록 구성된다. 여기서, 유입포트(69a)와 배출포트(69b)는 제 1서브라인(14)의 압유가 상기 차단밸브(60)를 경유하면서 전,후진밸브(20)에 유입될 수 있도록 제 1서브라인(14)과 각각 접속 연통된다. 한편, 하우징(62)의 일측에는 드레인구멍(62a)이 형성되어 있으며, 이 드레인구멍(62a)은 상기 스풀(65)이 내경부(63)를 따라 이동함에 따라 발생되는 부압을 해소시킨다.
다음으로, 이와 같은 구성을 갖는 본 발명의 작동을 특징부를 위주로하여 설명한다. 먼저, 초기상태에서 엔진 또는 모터의 구동에 따라 유압펌프(10)가 작동하여 압유가 발생하면, 압유는 메인라인(12)으로 압송되며, 이같은 압유는 제 1서브라인(14)을 통하여 전,후진밸브(20)에 대기한다. 이때, 전,후진밸브(20)는 제 1파이롯트라인(16)과 제 2파이롯트라인(17)에 의해 중립에 위치한 상태이며, 속도 선택밸브(30)는 제 3파이롯트라인(18)에 의해 제 1위치에 배치된 상태이다.
이와 같은 상태에서 운전자에 의해 전,후진 솔레노이드 밸브(42,40)가 작동하면, 전,후진 밸브(20)의 스풀이 제 1위치 또는 제 2위치로 이동하게 되며, 이에 따라, 제 1서브라인(14)의 압유는 제 1유압라인(22)과 제 2분지라인(26) 또는 제 2유압라인(23)과 제 1분지라인(25)을 통해 속도 선택밸브(30)로 유통되면서 전진 1단 클러치(31)로 공급되거나 또는 후진 1단 클러치(32)로 공급되어 차량을 전진 1단 또는 후진 1단으로 변속시킨다.
또한, 1단 구동상태 또는 초기상태에서 운전자가 속도를 2단으로 변속하여 하이-로우 솔레노이드 밸브(44)가 작동되면, 속도 선택밸브(30)의 스풀이 제 2위치로 이동하게 되며, 이에 따라, 압유는 전진 2단 클러치(33)로 공급되거나 또는 후진 2단 클러치(34)로 공급되어 차량을 전진 2단 또는 후진 2단으로 변속시킨다.
한편, 상기와 같은 상태에서는 3단 솔레노이드 밸브(50)가 작동하지 않는 상태이므로, 차단밸브(60)의 스풀(65)은 압축스프링(66)에 의해 압력실(64)의 용적을최소한으로 감소시키면서 유입포트(69a)와 배출포트(69b)를 계속해서 연통시키며, 이에 의해 제 1서브라인(14)의 압유는 전,후진밸브(20)로 유입될 수 있는 것이다.
그리고 차량의 전진 주행속도를 높이기 위해 운전자가 변속레버를 3단으로 변경하면, 전,후진 솔레노이드 밸브(42,40) 및 하이-로우 솔레노이드 밸브(44) 모두가 작동되지 않는 상태에서 제 2서브라인(15)에 연결된 3단 솔레노이드 밸브(50)만이 작동하게 되며, 이에 의해 유압펌프(10)로부터 송출되는 압유가 제 2서브라인(15)과 3단 솔레노이드 밸브(50)를 통해 전진 3단 클러치(52)에 공급되어 3단으로 변속시키는 것이다.
한편, 3단 솔레노이드 밸브(50)가 작동됨과 동시에 제 2서브라인(15)으로부터 분지되는 파이롯트라인(15a)에도 압유가 유통되기 시작하며, 이에 따라 압유는 파이롯트라인(15a)과 압유구멍(68)을 통하여 차단밸브(60)의 압력실(64)로 유입되면서 스풀(65)을 밀게 된다. 그리고 스풀(65)은 점차적으로 이동하면서 결국, 유입포트(69a)와 배출포트(69b)를 차단시킨다. 이와 같은 상태에서 제 1서브라인(14)은 그 유로가 차단되어 전,후진밸브(20)로 압유를 공급할 수 없게 되는 것이다. 특히, 전,후진 솔레노이드 밸브(42,40)가 오작동하여 전,후진밸브(20)를 작동시키더라도 유압펌프(10)의 압유는 전,후진밸브(20)로 압송되지 않기 때문에 전,후진 1단 클러치(31,32) 및 전,후진 2단 클러치(33,34)는 절대로 작동하지 않는 것이다. 결과적으로, 전,후진 솔레노이드 밸브(42,40)가 오작동하여도 3단 기어열와 1단 및 2단기어열이 동시에 치합되는 일은 없게 되는 것이다.
그리고 운전자가 변속레버를 3단에서 저단으로 변경하여 감속하면, 3단 솔레노이드 밸브(50)는 원위치로 복귀하면서 제 2서브라인(15)을 차단하게 되고, 전진 3단 클러치(52)로의 압유공급은 중단된다. 아울러 파이롯트라인(15a)으로의 압유공급도 중단되며, 결국, 스풀(65)은 압축스프링(66)에 의해 원위치로 복귀하면서 유입포트(69a)와 배출포트(69b)를 연통시키게 된다. 이와 같은 상태에서 유압펌프(10)의 압유는 전,후진밸브(20)까지 거침없이 압송될 수 있으므로 전,후진 솔레노이드 밸브(40,42)의 작동에 따라 전,후진 1단 클러치(31,32)와 전,후진 2단 클러치(33,34)는 작동될 수 있는 것이다.
여기서, 스풀(65)이 이동함에 따라 압력실(64)의 용적은 점차적으로 감소되는 바, 압력실(64)의 오일은 파이롯트라인(15a)과 3단 솔레노이드 밸브(50)를 거쳐 오일탱크(T)로 복귀됨은 물론이다.
한편, 본 설명에서는 전진 3단 클러치(52) 작동시에 전,후진 1단 클러치(31,32)와 전,후진 2단 클러치(33,34)가 오작동되는 것만을 설명하였으나, 그 반대의 경우 즉, 전,후진 1단 클러치(31,32)와 전,후진 2단 클러치(33,34) 작동시, 3단 솔레노이드 밸브(50)가 오작동하더라도 곧바로 상기 차단밸브(60)가 제 1서브라인(14)을 차단하도록 구성되므로 3단 기어열와 1단 및 2단기어열이 동시에 치합되는 일은 결코 없게 되는 것이다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 변속장치의 유압 제어 시스템은 전진 3단 주행시에 전,후진 1단 클러치와 전,후진 2단 클러치가 작동하지 않도록 압유공급을 차단하는 안전밸브를 구비함으로써 전진 3단 주행중에는 전,후진 솔레노이드 밸브의 고장으로 인한 오작동이 발생하더라도 결코, 3단 기어열와 1단 및 2단기어열이 동시에 치합되는 일이 없게 되는 것이다. 따라서, 변속장치의 파손을 사전에 예방할 수 있으며, 운전자에 대한 안전사고의 우려도 줄어들게 된다.

Claims (2)

  1. 메인라인을 갖는 유압펌프와, 상기 메인라인으로부터 분지되는 제 1서브라인
    단부에 설치되는 전/후진밸브와, 상기 전/후진밸브의 작동에 의해 전/후진 1단 클러치 및 전/후진 2단 클러치를 작동시키는 속도 선택밸브와, 상기 메인라인으로부터 분지되는 제 2서브라인상에 설치되어 전진 3단 클러치를 작동시키는 3단 솔레노이드 밸브를 포함하여 구성되는 변속장치의 유압 제어 시스템에 있어서,
    상기 제 1서브라인(14)상에 설치되며, 상기 제 2서브라인(15)에서 분지되는 파이롯트라인(15a)의 압유에 의해 작동되어 상기 3단 솔레노이드 밸브(50)가 작동하여 3단으로 변속된 상태에서는 제 1서브라인(14)을 차단하도록 구성되는 차단밸브(60)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 변속장치의 유압 제어 시스템.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 차단밸브(60)는,
    상기 파이롯트라인(15a)과 접속 연통되는 압력실(64)이 형성되는 내경부(63)와 상기 제 1서브라인(14)의 압유가 상기 내경부(63)를 경유하여 배출될 수 있도록 상기 제 1서브라인(14)과 각각 접속되는 유입포트(69a)와 배출포트(69b)를 갖는 하우징(62)과,
    상기 하우징(62)의 내경부(63)에 배치되며, 상기 압력실(64)로 유입되는 압유에 의해 이동되어 유입포트(69a)와 배출포트(69b)를 서로 연통시키도록 노치부(65a)를 갖는 스풀(65)과,
    상기 압력실(64)의 용적을 감소시키는 방향으로 스풀(65)을 탄성 가압하면서 상기 스풀(65)로 하여금 유입포트(69a)와 배출포트(69b)를 차단하도록 예압력을 인가하는 압축스프링(66)을 구성된 변속장치의 유압 제어 시스템.
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