KR100469548B1 - 무단변속기용제어밸브를갖는유압식비상제어장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 무단 변속기의 제 1 및 제 2 유압식 베벨 기어 축방향 조절기 내의 유압 압력을 변속비에 따라 변화시키기 위한 유압식 비상 제어장치로서, 펌프가 적어도 제 2 의 베벨 기어 축방향 조절기의 피스톤 실에 공급하고, 적어도 1개의 하류에 접속된 압력 제한밸브가 거기의 유압을 제한하고, 또한 상기 펌프가 상기 공급으로부터 연속 방향 밸브를 통해 제 1 축방향 조절기의 피스톤 실에 공급하고, 상기 연속 방향 제어밸브는, 펌프의 후방에 배치되며 또한 전환 밸브 내에 통합되어 있는 드로틀 밸브에 작용하는 압력차에 의해서 제어되는 방식의, 유압식 비상 제어 장치에 관한 것이다. 전환 밸브, 연속 방향 제어밸브 및 압력 제한밸브는 각각 복수의 파일럿 제어밸브 중 적어도 1개를 통해 해당 제어되는 밸브에 배치되어 있는 기계적 및/또는 유압식 액추에이터의 작용에 대항하여 유압으로 제어된다.
파일럿 제어밸브에 의해서 특히 전환 밸브는, 시스템 내에 발생하는 제어 압력 변동으로부터 제어장치의 고장을 검출하고 비상 주행 모드로 전환시키도록, 유압으로 제어된다.

Description

무단 변속기용 제어밸브를 갖는 유압식 비상제어장치
본 발명은 청구범위 제 1 항의 전제부에 따른 유압식 비상 제어장치에 관한 것이다.
미공개 독일 특허 출원 제 DE 195 19 162.5호 명세서에는 전자식으로 제어되는 무단 변속기(continllously variable transmission, CVT)용 유압식 비상 제어장치가 개시되어 있다. 특히 승용차에 사용되는 CVT는 비상 주행 모드를 위한 제어장치를 갖고 있으며, 이 제어장치는 통상 주행 모드용 전기 유압식 제어장치의 고장시 간단한 유압수단에 의해 전달 수단의 인장을 보장한다. 상기 유압 수단은 도 1에 관한 설명에서 기술한다. 상기 유압 수단은 한편으로는 예컨대 전부하 시에 전달수단의 미끄러짐 없이 시동을 보장하며, 다른 한편으로는 시동 후에 높은 시동 변속비로부터 낮은 오버드라이브 변속비로의 기어 변속을 가능하게 한다.
통상 주행 모드로부터 비상 주행 모드로 전환시키는 유압 밸브는, 통상 주행 모드 동안 전자기 액추에이터에 의해 이 주행 모드에 필요한 전환 및/또는 제어위치로 유지된다.
도 1은 선행 기술에 따른 유압식 비상 제어장치를 도시한 도면.
도 2는 파일럿 제어 압력에 비례하는 전류가 공급되는 전기 작동식 파일럿 제어 밸브를 구비한 도 1에 따른 유압식 비상 제어장치를 도시한 도면.
도 3은 파일럿 제어 압력에 반비례하는 전류가 공급되는 파일럿 제어 밸브를 구비한 도 2에 따른 유압식 비상 제어장치를 도시한 도면.
도 4는 파일럿 제어를 위해 작동 압력도 사용되는 도 3에 따른 유압식 비상 제어장치를 도시한 도면.
유압식 비상 제어장치는 무단 변속기가 통상 주행 모드에서 액티브한 전기 유압식 제어장치의 지원 없이 비상 주행 작동을 할 수 있도록 하기 위한 것이다. 청구항 1의 특징을 포함하는 유압식 비상 제어장치에 있어서, 특히 전환 밸브, 즉 전자 제어장치의 고장 시에 통상 주행 모드로부터 비상 주행 모드로 전환시키는 전환밸브는, 시스템 내에 생기는 제어 압력 변동을 기초로 그 스위칭 위치를 변동시키도록 유압식으로 제어된다. 예를 들면, 전환밸브는 통상 주행 모드로부터 비상 주행 모드로 전환시킨다. 전환 밸브의 제어에 사용되는 압력은 전자 제어장치가 고장나든가 또는 이미 고장난 경우에만 발생한다. 시스템 내의 제어 압력 변동이 다시 전자 제어장치가 고장나지 않은 경우의 통상 주행 모드에 상응하게 되면, 전환밸브는 통상 주행 모드용 스위칭 위치로 전환시킨다. 상기 전환밸브는 일반적인 경우 임의의 기능을 활성화시킬 수 있다.
본 발명에 따른 유압식 비상 제어장치에 의해, 특히 상기 전환밸브에 대한 전기 제어 전체가 생략된다.
본 발명의 다른 세부사항은 청구항 2 이하 및 도면 설명에 제시된다.
본 발명의 3 실시예 및 선행 기술이 도면에 유압 회로도의 형태로 개략적으로 도시되어 있으며, 이하의 설명에서 구체적으로 기술된다.
도 1은 선행 기술에 따른, 무단 변속기의 구동측 및 피동측 압력 실린더의 유압 압력을 제어하기 위한 유압 회로도의 일부를 도시한다. 공지된 무단 변속기(10)는 2개의 베벨 기어 쌍을 가지며, 상기 베벨 기어 쌍 사이에 전달수단(14), 예를 들면 링크 벨트, 체인, V 벨트 등이 배치되어 있다. 2개의 베벨 기어 쌍은 각각 2개의 베벨 기어(11, 12; 15, 16)로 구성되며, 상기 베벨 기어는 유압으로 상호지지 가능하게 구성되어 있다. 이를 위해 필요한 피스톤 및 실린더 부품은 바람직하게는 적어도 베벨 기어의 일부에 통합되어 있다. 상기 부분에 의해 에워싸인 피스톤 실, 즉 1차측의 피스톤 실(13) 및 2차측의 피스톤 실(7)에는 설정된 변속비에 따라 각각의 작동 압력이 가해진다.
여기에 설명된 실시예에서, 필요한 피동측 2차 압력은 필요한 구동측 1차 압력보다 크거나 같다. 통상 주행 모드 동안(도 1의 밸브 위치에 대해 도시되지 않음), 피스톤 실(13, 17)에는 예를 들면, 자동차 엔진에 의해서 구동되는 유체 정력학(hydrostatic) 펌프(1)를 통해 유압유가 공급된다. 펌프(1)는 압력매체를 서비스 라인(101, 102;service line)을 통해 2차측 피스톤 실(17)로 송출한다.
피스톤 실(13)내의 1차 유압은 3/2 연속 방향 제어밸브(continuous path valve;20)에 의해 조정된다. 2차 서비스 라인(102)으로부터 서비스 라인(103)을 거쳐서 공급받는 1차 압력밸브(20)는 서비스 라인(104)을 거쳐서 피스톤 실(13)에 접속되어 있다. 상기 1차 압력밸브는 양측의 유압 액추에이터와 더불어 좌측에 복원 스프링(21)을 그리고 우측에 조절가능한 전기 액추에이터(22)를 갖고 있다. 연속 방향 제어밸브(20)의 제어 접속부(25, 26)에 적응된 제어 라인(23, 24;control line)내의 압력은 상기 밸브(20)의 전기적인 조절에 영향을 주지 않는데, 그 이유는 밸브(30)의 작동 시에, 즉 거의 드로틀되지 않는 스위칭 위치에서, 그들이 동일한 값을 갖기 때문이다.
상기 서비스 라인(101, 102) 또는 피스톤 실(17)내의 압력은 압력 센서(2)에 의해 검출된다.
또한, 펌프(1)로부터 송출된 유압유는 5/2 방향 제어밸브(30) 및 서비스 라인(105)을 거쳐서, 외부 제어되는 압력 제한 밸브(40)로 흐른다. 통상 주행 모드에서 5/2 방향 제어밸브(30)는 스위칭 위치 2에 있기 때문에, 한편으로는 서비스 라인(101, 105)이 거의 드로틀되지 않고 서로 접속되며, 다른 한편으로는 밸브(30, 40)사이에 있는 제어 라인(44)이 탱크로 경감된다. 우측의 전기 액추에이터(42)와 좌측의 복원 스프링(41)을 구비하고 있는 외부 제어되는 압력 제한밸브(40)에 의해서, 2차 압력이 제한 및 제어된다. 보통의 유압 제한을 위해, 밸브(40) 전방의 압력이 서비스 라인(102)으로부터 제어 라인(43)을 거쳐서 꺼내어진다. 조절 가능한 전기 액추에이터(42)에 의해, 통상 주행 모드에서 2차 유압이 소정의 작동 상태에 따라서 전달수단(14) 내의 벨트 인장을 위해 필요한 수준으로 강하된다, 베벨 기어 조절에 필요치 않은 유압유는 낮은 압력 레벨로 서비스 라인(106)내로 이송된다. 서비스 라인(106)으로부터 유압유가 예를 들면, 클러치, 컨버터 또는 윤활장치와 같은 다른 구동 부품에 제공될 수 있다.
전자 제어장치가 고장나면 밸브(30)가 복원 스프링(31)에 의해서 스위칭 위치 1로 이동된다. 펌프(1)로부터 송출된 유압유는 밸브(30)내에 통합되어 측정구멍으로서 작용하는 드로틀 밸브(39)에 의해 드로틀되며, 이어서 서비스 라인(105)을 거쳐서 압력 제한 밸브(40) 및 서비스 라인(106)을 통해서 낮은 압력 레벨로 배출된다. 압력 제한 밸브(40) 내의 전기 액추에이터(42)는 고장나 있다. 그 대신에 스위칭 위치 1로 이동된 밸브(30)에 의해서, 1차 압력에 의존하는 외부 액추에이터가 제어 라인(44, 45)을 통해 스위치 온 된다. 따라서, 1차 유압이 상승하면 2차 유압이 감소된다.
드로틀 밸브(39)의 전방과 후방에 접속되어 있는 제어 라인(23, 24)내의 압력차가 1차 압력밸브(20)의 제어 입력으로 전달된다. 이 경우, 펌프(1)의 송출량은 적어도 변속비 조절에 관련된 회전수 범위에서 회전수의 함수로서 변동된다는 것이 전제된다. 드로틀 밸브(39), 밸브(20)에서 제어 입력의 범위 내의 슬라이드의 작용면과 복원 스프링(21)은 서로 적응됨으로써, 밸브(20)가 베벨 기어 조절을 위한 엔진 회전수에서 대략 중간 폐쇄 위치에 있게 된다. 엔진회전수가 더욱 증가하면 밸브(20)는 드로틀 밸브(39)에서의 높은 압력 강하로 인해 차츰 열리므로, 유압유가 서비스 라인(103)으로부터 1차측 서비스 라인(104)을 거쳐서 피스톤 실(13)에 이른다. 따라서, 변속비는 "오버드라이브" 방향으로 감소하고 결국 엔진 회전수가 다시 비상 주행 모드를 위한 설정 회전수에 도달한다.
엔진 회전수가 저하되면 밸브(20)의 슬라이드가 스위칭 위치 1의 방향으로 이동됨으로써, 유압유가 피스톤 실(13)로부터 탱크 내로 유출될 수 있다. 이 경우 변속비가 "로우" 방향으로 커진다. 따라서 엔진 회전수가 다시 상승한다.
따라서, 엔진 회전수가 거의 일정하면서 기어 변속비가 "로우"로부터 "오버 드라이브"로 조절될 수 있다.
도 2, 도 3 및 도 4의 유압 회로도에서는, 도 1에 도시된 밸브(20, 30, 40)의 전기 액추에이터에 의한 작동 대신에 유압 파일럿 제어(pilot control)가 이루어진다. 상기 파일럿 제어는 예를 들면 유압 및 전기로 작동되는 파일럿 제어 밸브(120, 140, 160, 170)에 의해서 행해진다. 상기 파일럿 제어 밸브는 3/2 연속 방향 제어 밸브이다. 각각의 파일럿 제어 밸브는 공급 접속부와, 복원 접속부와, 작동 접속부와, 제어 접속부를 갖고 있다. 상기 제어 접속부는 각각의 조절가능한 전기 액추에이터와 마주 놓인다. 각각의 파일럿 제어 밸브에서, 작동 접속부는 제어 접속부와 접속되어 있다. 모든 파일럿 제어 밸브의 공급 접속부는 서비스 라인(106)을 거쳐서 공급받는다. 단부에는 압력 제한 밸브(50)가 배치되어 있으며, 상기 압력 제한 밸브는 서비스 라인(106)내의 유압을 중간 레벨로 만든다.
파일럿 제어 밸브(140)의 작동 접속부는 한편으로는 제어 라인(145)을 거쳐서 밸브(40')에 접속되어 있으며, 다른 한편으로는 제어 라인(146)을 거쳐서 밸브(30')에 접속되어 있다. 여기서, 제어 라인(146, 43, 44)은 밸브(40')의 별도의 제어면 43a, 43b, 43c 앞에서 끝난다.
파일럿 제어 밸브(120)의 작동 접속부도 한편으로는 제어 라인(125)을 거쳐서 밸브(20')의 우측 제어 접속부에 접속되어 있고 다른 한편으로는 제어 라인(126)을 거쳐서 밸브(30')에 접속되어 있다.
서비스 라인(102)으로부터 서비스 라인(111)이 다른 3/2 방향 센서 밸브(60)로 분기하고 있다. 상기 밸브(60)는 후방에 접속된 시동 클러치(4)를 제어하는데 사용되며, 서비스 라인(112)에 의해 상기 시동 클러치에 접속되어 있다. 여기서, 밸브(60)는 좌측에서 복원 스프링에 의해, 우측 전방에서 2개의 제어 라인(65, 165)에 의해 유압으로 부하를 받는다. 제어 라인(65)은 서비스 라인(112)에 접속되어 있다. 제 2 제어 라인(165)은 파일럿 제어 밸브(160)의 작동 접속부에 접속된다. 동일한 작동 접속부에 제어 라인(166)이 접속되어 있으며, 이 제어 라인에 의해 밸브(30')가 유압으로 파일럿 제어된다.
도 2에 도시된 제 4 파일럿 제어 밸브(170)는 컨버터 록업(lockup) 클러치 또는 다른 (도시되지 않은) 유압 작동식 유닛의 제어를 위해 사용된다. 이를 위해 파일럿 제어밸브(170)의 작동 접속부로부터 2개의 제어 라인(175, 176)이 연장된다. 후자의 제어 라인은 밸브(30')의 좌측 정면에 접속되어 있다.
밸브(30')의 좌측 정면에는 개략적으로 도시된 제어면 33a 내지 33d를 가진 4개의 유압 액추에이터가 있다. 예를 들면, 거기에 도달하는 각각의 제어 라인(126, 146, 166, 176)은 특정 제어면에 접속되며, 제어 라인들은 서로 유압으로 접속되어 있지 않다. 개별 파일럿 제어압력은 각각 밸브(30')의 슬라이드에서 파일럿 제어력을 야기하고, 상기 파일럿 제어력은 가산되어 전체 힘을 형성한다.
파일럿 제어 밸브(120, 140, 160, 170)는 압력 조절기 전류가 증가함에 따라 상승하는 압력 특성곡선을 갖는다. 상기 파일럿 제어밸브는 특히, 예를 들면 슬라이드형 압력 조절기, 평좌(flat seat) 압력 조절기 및/또는 펄스폭 변조되는 압력 조절기로서 형성될 수 있다.
통상 주행 모드 동안 파일럿 제어 밸브(120, 140, 160, 170)의 전기 액추에이터에 전류가 공급됨으로써, 제어 라인(126, 146, 166, 176)을 거쳐서 밸브(30')의 좌측 정면에 배치되어 있는 제어면 33a 내지 33d에 작용하는 제어압력이 상기 밸브를 스위칭 위치 2에 유지시킨다.
또한, 밸브(20')에서는 제어 라인(125) 내의 제어압력에 의해서 야기되는 힘이 복원 스프링(21)의 힘과 평형을 유지하고 있다.
전자 제어장치가 고장나면. 파일럿 제어밸브(120, 140, 160, 170)의 전기 액추에이터가 고장나기 때문에, 제어 라인(126, 146, 166, 176)내의 제어 압력이 최소값으로 강하한다. 밸브(30')는 그 복원 스프링(31)에 의해서 스위칭 위치 1로 이동되며, 따라서 비상 주행 모드로 전환된다.
도 3에는 파일럿 제어 밸브(120', 140', 160', 170')를 갖는 유압 회로도가 도시되어 있다. 상기 밸브는 예를 들면 좌측에 복원 스프링을 갖는 한편, 그 반대 측면에는 전기 및 유압 액추에이터의 조합체를 갖는다. 후방에 접속된 밸브를 유압 작동시키기 위한 제어압력은 각각의 작동 접속부로부터 연장된 제어 라인에서 각각 꺼내어진다. 상기 제어 라인(126', 146', 166', 176') 모두는 예를 들면 밸브(30")의 우측 정면으로 연장된다. 반대편 정면에는 복원스프링(31)이 있다. 파일럿 제어밸브로부터 연장된 제어 라인(125', 145', 165')은 밸브(20", 40", 60')의 정면, 즉 도 2의 밸브(20', 40', 60)에서 각각 복원스프링이 배치되어 있는 정면에서 끝난다.
적어도 밸브(40", 60')에서 유압 작동이 기계적 작동을 대체한다. 밸브(20')의 경우, 유압 및 기계 작동이 도 2의 밸브(20')와는 반대편의 정면에서 이루어진다.
파일럿 제어밸브(120', 140', 160', 170')는 압력 조절기의 전류가 증가함에 따라 감소하는 압력 특성곡선을 갖는다. 전류 공급부가 고장나면, 제어 라인(126', 146', 166', 176')내의 압력이 그때마다 최대 한계값까지 커지고, 따라서 비상 밸브(30")는 복원스프링(31)의 힘에 대항하여 스위칭 위치 1로 전환된다.
도 4에 도시된 유압 회로도에서는 통상 주행 모드와 비상 주행 모드로 전환시키는 밸브(30"')가 부분적으로만 파일럿 제어밸브를 통해 제어된다는 것이 나타난다. 이것은 파일럿 제어밸브(120')와 (170')이다. 밸브(30"')의 우측 정면에는 제어 라인(35)이 접속되고, 이 제어 라인(35)은 제어 라인(43)으로부터 공급받는다. 제어 라인(35, 43)은 2차 압력 하에 있다. 또한, 밸브(30'' ')는 제어 라인(66)을 통해, 시동 클러치(4)에 있는 유압으로 제어된다. 다른 유압 유닛도 밸브(30"')를 제어하기 위한 다른 제어압력을 공급할 수 있다.
밸브(30" ')는 밸브(30', 30'')와는 달리, 개방된 통로와 드로틀된 통로로만 전환시킨다.
도 2, 도 3 및 도 4에 도시된 밸브의 경우, 경우에 따라서는 스프링 레이트에 대해서도 조정 가능한 기계적인 스프링 복원 수단 대신에, 부분적으로 유압 액추에이터가 사용될 수도 있다. 또한, 밸브(30', 30", 30" ')로 연장된 제어 라인은 이 밸브에서 뿐만 아니라, 상기 밸브 앞의 임의의 장소에서 통합될 수 있다. 이 경우에, 상기 제어 라인의 통합시, 파일럿 제어 압력에 의해 야기된 힘이 가산되지 않는다.

Claims (9)

  1. 무단 변속기의 제 1 및 제 2 유압식 베벨 기어 축방향 조절기구 내의 유압 압력을 변속비에 따라 변화시키기 위한 형식으로서, 펌프가 제 2 유압식 베벨 기어 축방향 조절기구의 피스톤 실에 압력 유체를 공급하고, 적어도 1개의 하류 압력 제한밸브가 이 적어도 1개의 하류 압력 제한 밸브의 유압 압력을 제한하며, 또한, 상기 펌프가 펌프의 하류에 배치되고 전환 밸브에 통합되어 있는 드로틀 밸브에 작용하는 압력차에 의해서 제어되는 연속 방향 밸브를 통해서 제 1 유압식 베벨 기어 축방향 조절기구의 피스톤 실에 압력 유체를 공급하며, 상기 전환 밸브, 상기 연속 방향 제어 밸브 및 상기 적어도 1개의 압력 제한 밸브는 각각 기계식 또는 유압식 액추에이터를 구비하는 유압식 비상 제어 장치에 있어서,
    상기 전환 밸브, 상기 연속 방향 제어 밸브 및 상기 적어도 1개의 압력 제한 밸브에 접속된 복수의 파일럿 제어 밸브(120,120' ; 140,140' ; 160,160' ; 170,170')를 포함하며, 그에 의해서 상기 전환 밸브, 상기 연속 방향 제어 밸브 및 상기 적어도 1개의 압력 제한 밸브는 그와 연관된 상기 기계식 또는 유압식 액추에이터의 작용에 대항하여 상기 파일럿 제어 밸브들중 적어도 하나를 통해서 각각 유압으로 트리거(trigger)되는 유압식 비상 제어 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 전환 밸브를 각 파일럿 제어 밸브들과 연결하는 개별 제어 라인과, 상기 전환 밸브의 각 제어면들에 작용하기 위하여 상기 개별 제어 라인에 운반되는 파일럿 제어 유체를 추가로 포함하는 유압식 비상 제어 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 적어도 1개의 압력 제한밸브가 외부 제어 유체와 함께 작용하는 개별 제어면들을 구비하는 유압식 비상 제어 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 전환 밸브는 상기 파일럿 제어밸브의 적어도 2개에 결합되고, 그에 의해서, 상기 전환 밸브는 상기 파일럿 제어밸브의 적어도 2개에 의해서 결합식으로 트리거되는 유압식 비상 제어 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 적어도 1개의 압력 제한 밸브는 서비스 라인에 의해서 결합된 두 압력 제한 밸브로 구성되고 상기 파일럿 제어 밸브들은 상기 서비스 라인을 통해서 유압유를 공급받는 유압식 비상 제어 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 각 파일럿 제어밸브는 전기로 또한 유압으로 작동되는 3/2 연속 방향 제어 밸브이고 상기 파일럿 제어 밸브들은 상기 액추에이터들중 각 하나의 단일 개별 제어 접속부와 유압으로 교통되는 단일 서비스 접속부를 각각 구비하는 유압식 비상 제어 장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 각 파일럿 제어밸브는 스프링 복원 수단을 갖는 전기로 또한 유압으로 작동되는 3/2 연속 방향 제어 밸브이고 상기 파일럿 제어 밸브들은 각 스프링 복원 수단에 대향하는 각 단일 분리 제어 접속부와 유압으로 교통하는 단일 서비스 접속부를 각각 구비하는 유압식 비상 제어 장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 변환 밸브와 상기 연속 방향 제어 밸브는 탄성력이 조정가능한 복원 스프링을 각각 구비하는 유압식 비상 제어 장치.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 적어도 1개의 압력 제한밸브는 탄성력이 조정가능한 복원 스프링을 각각 구비하는 유압식 비상 제어 장치.
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