KR100611539B1 - 차량의 자동 변속기용 유압 제어 장치 - Google Patents

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마사미 곤도
가즈유키 노다
다쿠야 후지미네
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도요다 지도샤 가부시끼가이샤
아이신에이더블류 가부시키가이샤
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Abstract

차량의 자동 변속기 (10) 에 사용하기 위한 유압 제어 장치로서, 상기 장치는 1 이상의 탈피 관련 속도단을 성립시키는 유압 작동식 마찰 커플링 장치의 1 이상의 탈피 관련 마찰 커플링 장치 (C1, C2, C3, C4, B2) 에 대응하는 1 이상의 변속 관련 솔레노이드 밸브 (SL1, SL2, SL3, SL4, SL6) 의 배출 포트 (110) 에 연결되는 1 이상의 탈피 관련 출력 포트 (130, 132) 를 가지며, 또한 제 3 유압이 입력되는 1 이상의 탈피 관련 입력 포트 (122, 124) 와 유압 유체가 배출되는 1 이상의 배출 포트 (126, 128) 를 부가적으로 갖는 페일 세이프 밸브 (120) 를 더 포함하며, 상기 페일 세이프 스위치 밸브는 상기 1 이상의 탈피 관련 출력 포트와 1 이상의 배출 포트가 서로 연통되며 상기 1 이상의 탈피 관련 입력 포트는 차단되는 정상 연통 상태 및, 상기 1 이상의 탈피 관련 출력 포트와 상기 1 이상의 탈피 관련 입력 포트가 서로 연통되고 상기 1 이상의 배출 포트는 차단되는 페일 관련 연통 상태로 선택적으로 전환될 수 있으며, 제 4 유압이 페일 세이프 스위치 밸브의 상기 1 이상의 탈피 관련 출력 포트로부터 상기 1 이상의 탈피 관련 마찰 커플링 장치에 대응하는 상기 1 이상의 변속 관련 솔레노이드 밸브의 배출 포트에 공급된다.

Description

차량의 자동 변속기용 유압 제어 장치{HYDRAULIC CONTROL APPARATUS FOR AUTOMATIC TRANSMISSION OF VEHICLE}
도 1a 는 본 발명이 적용된 차량의 자동 변속기를 설명하는 개략도이다.
도 1b 는 도 1a 의 자동 변속기의 다수의 속도단과 다수의 결합 요소 (즉, 다수의 유압 작동식 마찰 커플링 장치) 의 각 작동 상태의 여러가지 조합 사이의, 각 속도단을 성립시키기 위한 관계를 나타내는 작동표이다.
도 2 는 도 1a 의 자동 변속기의 속도단의 상당 단에서 다수의 회전 요소의 각 회전 속도를 나타내는 다수의 직선을 나타내는 공선 차트이다.
도 3 은 도 1a 의 자동 변속기에 사용되는 제어 시스템의 관련 부분을 설명하는 도표이다.
도 4 는 도 3 의 제어 시스템의 유압 제어 회로의 관련 부분을 설명하는 도표이다.
도 5 는 도 4 의 유압 제어 회로의 다수의 선형 솔레노이드 밸브 중 하나의 단면도이다.
도 6 은 도 3 의 제어 시스템의 일부분이 시프트 레버의 사시도이다.
도 7 은 도 1a 의 자동 변속기의 속도단이 차량의 현재 작동 상태를 토대로 자동적으로 변경되거나 이동되는 속도 변경 맵을 나타내는 그래프이다.
도 8 은 도 6 의 시프트 레버를 작동시켜 변경될 수 있는 다수의 속도 변경 범위를 설명하는 도표이다.
도 9 는 본 발명의 제 2 실시예로서 다른 제어 시스템의 다른 유압 제어 회로의 관련 부분을 설명하기 위한 도 4 에 대응하는 개략도로서, 이 유압 제어 회로는 전진 주행 속도단에 대응하는 고 - 저 스위치 밸브 (high - low switch valve) 를 포함한다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
10. 자동 변속기 12. 제 1 유성 기어 세트
14. 제 1 변속부 16. 제 2 유성 기어 세트
18. 제 3 유성 기어 세트 20. 제 2 변속부
24. 출력 샤프트 30. 엔진
32. 변속 케이스 B2.제 2 브레이크
S1. 선 기어 CA. 캐리어
R1. 링 기어 RM1. 제 1 회전 요소
C2. 제 2 클러치
본 발명은 차량의 자동 변속기에 사용되는 유압 제어 장치, 특히 변속 관련 솔레노이드 밸브 (transmission - related solenoid valves) 가 소위 "오프 페일 (off - fail)" 상태에 있을 때, 차량을 주행시킬 수 있는, 즉 탈피 (escape) 시킬 수 있는 페일 세이프 (fail - safe) 기술의 개선에 관한 것이다.
차량의 자동 변속기에 사용되는 유압 제어 장치가 공지되어 있다. 자동 변속기는 유압 작동식 다수의 마찰 커플링 장치를 포함하며, 마찰 커플링 장치가 선택적으로 결합되거나 풀리게 (분리) 되면 각각 다른 속도비를 갖는 다수의 속도단중 하나를 성립시킨다. 유압 제어 장치는 마찰 커플링 장치와 관련하여 각각 제공되는 다수의 변속 관련 솔레노이드 밸브를 포함하며, 마찰 커플링 장치에 공급되는 각각의 유압을 제어한다. 일본 특허 출원 공개, 제 9 - 303545 는 예컨대 유압 제어 장치를 개시하고 있으며, 변속 관련 솔레노이드 밸브와 마찰 커플링 장치 사이에 페일 세이프 밸브를 제공하는 것을 제안하고 있는데, 이 페일 세이프 밸브는 변속 관련 솔레노이드 밸브가 각각 유압을 출력할 수 없는 "오프 페일" 상태로 될 때, 마찰 커플링 장치중 미리 선택된 하나에 유압을 공급하여 미리 선택된 속도단 중 하나를 성립시키고 차량을 주행할 수 있게, 즉 탈피되게 한다.
그러나, 상기 통상적인 유압 제어 장치에서, 페일 세이프 밸브는 변속 관련 솔레노이드 밸브와 마찰 커플링 장치 사이에 제공된다. 따라서, 솔레노이드 밸브가 정상이면, 상기 미리 선택된 마찰 커플링 장치는 페일 세이프 밸브를 통해 유압을 받는다. 이는 유체 (오일) 채널의 길이를 증가시키고, 그 유압 제어에 관한 솔레노이드 각각의 응답성과 제어 정확성을 저하시킨다.
본 발명의 목적은 변속 관련 솔레노이드 밸브가 "오프 페일" 상태에 있을 때 , 미리 선택된 마찰 커플링 장치에 유압을 제공하여, 그 유압 제어에 관한 솔레노이드 각각의 응답성과 제어 정확성을 저하시키지 않고, 이미 선택된 속도단을 성립시켜 차량이 주행, 즉 탈피되도록 하는 페일 세이프 기술을 제공하는 것이다.
1) 본 발명의 제 1 특징에 따라서, 차량용 자동 변속기에 사용되는 유압 제어 장치로서, 상기 자동 변속기는 다수의 유압 작동식 마찰 커플링 장치의 선택적인 각각의 결합 및 풀림의 여러가지 조합 중 대응하는 조합에 따라 각각 다른 속도비를 갖는 다수의 속도단을 성립시키며, 상기 유압 제어 장치는 유압 작동식 마찰 커플링 장치에 각각 대응하는 다수의 변속 관련 솔레노이드 밸브를 포함하며, 상기 각각의 솔레노이드 밸브는 제 1 유압이 입력되는 입력 포트, 제 2 유압이 출력되는 출력 포트, 그리고 유압 유체가 배출되는 배출 포트를 구비하며, 또한 상기 솔레노이드 밸브는 입력 포트, 출력 포트 및 배출 포트가 서로 연통되는 상태를 변경시키는 솔레노이드를 포함하며, 상기 변속 관련 솔레노이드 밸브 각각은 그 출력 포트로부터 제 2 유압을 출력하여 유압 작동식 마찰 커플링 장치 중 대응하는 장치를 결합시키는 상기 유압 제어 장치에 있어서, 1 이상의 탈피 관련 속도단을 성립시키는 유압 작동식 마찰 커플링 장치의 1 이상의 탈피 관련 마찰 커플링 장치에 대응하는 1 이상의 변속 관련 솔레노이드 밸브의 배출 포트에 연결되는 1 이상의 탈피 관련 출력 포트를 가지며, 또한 제 3 유압이 입력되는 1 이상의 탈피 관련 입력 포트와 유압 유체가 배출되는 1 이상의 배출 포트를 부가적으로 갖는 페일 세이프 밸브를 더 포함하며, 상기 페일 세이프 스위치 밸브는 상기 1 이상의 탈피 관련 출력 포트와 1 이상의 배출 포트가 서로 연통되며 상기 1 이상의 탈피 관련 입력 포트는 차단되는 정상 연통 상태 및, 상기 1 이상의 탈피 관련 출력 포트와 상기 1 이상의 탈피 관련 입력 포트가 서로 연통되고 상기 1 이상의 배출 포트는 차단되는 페일 관련 연통 상태로 선택적으로 전환될 수 있으며, 제 4 유압이 페일 세이프 스위치 밸브의 상기 1 이상의 탈피 관련 출력 포트로부터 상기 1 이상의 탈피 관련 마찰 커플링 장치에 대응하는 상기 1 이상의 변속 관련 솔레노이드 밸브의 배출 포트에 공급되는 것을 특징으로 하는 유압 제어 장치가 제공된다. 제 1 유압과 제 2 유압은 서로 동일하거나 다를 수 있고, 제 3 유압과 제 4 유압도 서로 동일하거나 다를 수 있다.
차량의 자동 변속기에 사용되는 본 발명의 유압 제어 장치에서, 페일 세이프 스위치 밸브는 탈피 관련 마찰 커플링 장치에 대응하는 변속 관련 솔레노이드 밸브의 배출 포트에 연결된다. 모든 변속 관련 솔레노이드 밸브가 솔레노이드 밸브가 각각의 유압을 출력할 수 없는 오프 페일 상태로 되면, 페일 세이프 스위치 밸브가 정상 연통 상태에서 페일 관련 연통 상태로 전환된다. 따라서, 페일 세이프 스위치 밸브는 탈피 관련 마찰 커플링 장치에 대응하는 변속 관련 솔레노이드 밸브의 배출 포트에 유압을 공급하고, 솔레노이드 밸브의 출력 포트로부터 탈피 관련 마찰 커플링 장치에 유압을 공급하여 탈피 관련 마찰 커플링 장치를 결합시킨다. 따라서, 탈피 관련 속도단이 성립되고, 차량은 주행, 즉 탈피될 수 있다. 페일 세이프 스위치 밸브는 변속 관련 솔레노이드 밸브의 배출 포트에 연결되고, 배출포트에 유압을 공급한다. 따라서, 정상 조건하에서, 페일 세이프 스위치 밸브를 통한 유동 없이 유압은 변속 관련 솔레노이드 밸브에서 유압 작동식 마찰 커플링 장치 (즉, 탈피 관련 마찰 커플링 장치) 로 바로 공급된다. 이러한 구성은 유압 유체가 유동하는, 변속 관련 솔레노이드 밸브와 탈피 관련 마찰 커플링 장치 사이의 유체 채널의 전체 길이의 증가를 방지하는데 기여한다. 따라서, 유체 제어에 대한 변속 관련 솔레노이드 밸브의 응답성과 제어의 정확성이 유지될 수 있다.
2) 제 1 특징 (1) 과 조합될 수 있는 본 발명의 제 2 특징에 따라서, 유압 제어 장치는 정상 연통 상태에서 페일 세이프 스위치 밸브를 정상적으로 유지하고, 각각의 변속 관련 솔레노이드 밸브의 출력 포트가 그 배출 포트와 연통되고 상기 각각의 변속 관련 솔레노이드 밸브가 제 2 유압을 출력하지 않는 오프 페일 상태로 변속 관련 솔레노이드 밸브가 되는 경우 페일 세이프 스위치 밸브를 페일 관련 연통 상태로 전환시키는 페일 관련 밸브 스위칭 장치를 포함한다.
3) 제 1 특징 (1) 또는 제 2 특징 (2) 과 조합될 수 있는 본 발명의 제 3 특징에 따라서, 자동 변속기의 속도단 중 대응하는 단을 선택하기 위해 운전자에 의해 다수의 각 작동 위치중 한 위치로 선택적으로 조작될 수 있는 시프트 레버 및, 운전자에 의해 시프트 레버가 선택적으로 조작될 수 있는 상기 작동 위치에 각각 대응하는 다수의 유체 채널 각각을 기계적으로 선택하는 수동 밸브를 더 포함하며, 페일 세이프 스위치 밸브는 유체 채널 중 대응하는 채널로부터 제 3 유압을 받는 상기 다수의 탈피 관련 입력 포트를 가지며, 또한 상기 다수의 탈피 관련 속도단을 각각 성립시키기 위해 다수의 상기 탈피 관련 마찰 커플링 장치에 각각 대응하는 상기 다수의 변속 관련 솔레노이드 밸브에 각각 연결되는 상기 다수의 탈피 관련 출력 포트를 부가적으로 구비하며, 시프트 레버가 상기 각각의 작동 위치로 조작되고 수동 밸브가 상기 각 작동 위치에 대응하는 유체 채널 중 하나를 기계적으로 선택하는 경우, 페일 세이프 스위치 밸브는 수동 밸브에 의해 기계적으로 선택된 상기 한 유체 채널에 대응하는 탈피 관련 입력 포트 중 하나에서 제 3 유압을 받고, 상기 한 탈피 관련 입력 포트에 대응하는 탈피 관련 출력 포트로부터 변속 관련 솔레노이드 밸브 중 대응하는 밸브로 제 4 유압을 출력하여 대응하는 탈피 관련 속도단을 성립시킨다.
제 3 특징 (3) 에 따른 유압 제어 장치에서, 시프트 레버가 조작되거나 이동되면, 수동 밸브는 유체 채널 중 하나를 기계적으로 선택하고, 페일 세이프 스위치에 의해 출력된 유압은 대응하는 탈피 관련 속도단을 성립시킨다. 따라서, 오프 페일 상태에서, 운전자는 시프트 레버를 조작하여 다수의 탈피 관련 속도단 중 원하는 단, 예컨대 전진 주행 속도단과 후진 속도단 중 원하는 단, 또는 고속측 속도단과 저속측 속도단 중 원하는 단를 선택할 수 있고, 따라서 차량의 주행을 쉽게 제어할 수 있다.
4) 제 1 특징 (1) 내지 제 3 특징 (3) 중 어떤 하나와 조합될 수 있는 본 발명의 제 4 특징에 따라서, 변속 관련 솔레노이드 밸브는 제 2 유압을 출력하여 속도단 중 저속측 속도단을 성립시키는 제 1 변속 관련 솔레노이드 밸브 및, 제 2 유압을 출력하여 속도단 중 고속측 속도단을 성립시키는 제 2 변속 관련 솔레노이드 밸브를 포함하며, 그리고 유압 제어 장치는, 페일 세이프 스위치 밸브와 제 1 및 제 2 변속 관련 솔레노이드 밸브 각각의 사이에 제공되는 고 - 저 스위치 밸브를 더 포함하며, 이 고 - 저 스위치 밸브는 고 - 저 스위치 밸브가 페일 세이프 스위치 밸브의 상기 1 이상의 탈피 관련 출력 포트로부터 출력된 제 4 유압을 제 1 변속 관련 솔레노이드 밸브의 배출 포트에 공급되도록 하는 저속측 연통 상태 및, 고 - 저 스위치 밸브가 페일 세이프 스위치 밸브의 상기 1 이상의 탈피 관련 출력 포트로부터 출력된 제 4 유압을 제 2 변속 관련 솔레노이드 밸브의 배출 포트에 공급되도록 하는 고속측 연통 상태로 선택적으로 전환가능하다.
본 발명의 제 4 특징 (4) 에 따른 유압 제어 장치에서, 고 - 저 스위치 밸브는 저속측 연통 상태 또는 고속측 연통 상태로 선택적으로 전환될 수 있으며, 따라서 고 - 저 스위치 밸브는 페일 세이프 스위치 밸브로부터 출력된 유압을, 제 1 변속 관련 솔레노이드 밸브에 공급하여 저속측 속도단을 성립시키거나, 제 2 변속 관련 솔레노이드 밸브로 공급하여 고속측 속도단을 성립시킨다. 따라서, 차량이 임의의 저속측 속도단에서 주행할 때 변속 관련 솔레노이드 밸브가 오프 페일 상태로 되면 유압이 제 1 변속 관련 솔레노이드 밸브에 공급되고, 차량이 임의의 고속측 속도단에서 주행할 때 변속 관련 솔레노이드 밸브가 오프 페일 상태로 되면, 유압이 제 2 변속 관련 솔레노이드 밸브에 공급된다. 따라서, 변속 관련 솔레노이드 밸브가 오프 페일 상태로 될 때에도, 속도단이 크게 변경되거나 이동되는 것이 방지될 수 있고, 차량을 구동시키거나 주행시키는 구동력이 크게 변하는 것이 방지될 수 있다.
5) 제 4 특징 (4) 과 조합될 수 있는 본 발명의 제 5 특징에 따라서, 제 2 변속 관련 솔레노이드 밸브는 유압 작동식 마찰 커플링 장치 중 하나에 제 2 유압 을 출력하여 다수의 상기 고속측 속도단 각각을 성립시키며, 고 - 저 스위치 밸브는 고속측 신호 압력으로서 제 2 유압을 받아 유압 작동식 마찰 커플링 장치를 결합시키고, 고속측 신호 압력을 받는 경우 저속측 연통 상태에서 고속측 연통 상태로 기계적으로 전환되며, 고속측 신호 압력을 받는 것이 중단되면 고속측 연통 상태에서 저속측 연통 상태로 기계적으로 전환된다.
본 발명의 제 5 특징 (5) 에 따른 유압 제어 장치에서, 고 - 저 스위치 밸브는 고속측 신호 압력으로서, 제 2 변속 관련 솔레노이드 밸브에서 출력된 유압을 받아, 고속측의 유압 작동식 마찰 커플링 장치를 결합시키고, 다수의 고속측 속도단 중 각각을 성립시킨다. 고속측 신호 압력의 존재의 유무에 따라서 고 - 저 스위치 밸브는 저압측 연통 위치 또는 고압측 연통 위치로 기계적으로 이동된다. 따라서, 예컨대 커넥터의 단절에 의해 전력의 공급이 중단되는 것과 같은 고장이 발생하더라도, 차량이 고속측 속도단에서 주행하는지 또는 저속측 속도단에서 주행하는지에 따라서 적절한 속도단이 성립될 수 있다.
본 발명의 상기 목적과 다른 목적, 특징, 장점 및 기술적 산업적 의의는, 첨부된 도면을 고려하여, 본 발명의 바람직한 실시예의 다음 상세한 설명에 의해 더 잘 이해될 것이다.
본 발명에 따른 유압 제어 장치는 바람직하게는, 다수의 유성 기어 세트를 포함하는 유성 기어형의 자동 변속기에 사용된다. 그러나, 본 유압 제어 장치는, 서로 전환될 수 있는 다수의 입력 경로를 갖는 평행축형의 자동 변속기 또는, 다수의 유압 작동식 마찰 커플링 장치의 각각을 선택적으로 결합시키거나 풀어서 (분리시켜서) 속도를 변화시킬 수 있는 다양한 다른 종류의 다른 자동 변속기에 사용될 수도 있다.
유압 작동식 마찰 커플링 장치로서, 유압 액츄에이터에 의해 결합되는 다판식 또는 단판식 클러치 또는 브레이크 또는 벨트형 브레이크가 널리 사용되고 있다. 유압 유체 (오일) 을 공급하여 유압 작동식 마찰 커플링 장치의 결합을 발생시키는 유체 펌프는 유압 유체를 출력하기 위해 엔진과 같은 차량의 구동력원에 으해 구동되는 것일 수 있으며, 또는 차량 구동력원과는 별개로 제공되는 전용의 전기 모토에 의해 구동되는 것일 수 있다.
변속 관련 솔레노이드 밸브로서, 선형 솔레노이드 밸브가 바람직하게 사용된다. 선형 솔레노이드 밸브는, 스풀 밸브 부재, 스풀 밸브 부재의 양 이동 끝의 한 측에 제공되고 선형 솔레노이드 밸브의 출력 유압을 받는 피드백 유체 챔버, 스풀 밸브 부재의 한 이동 끝 측에 제공된 스프링 및, 스풀 밸브 부재의 다른 이동 끝 측에 제공된 솔레노이드를 포함하며, 피드백 유체 챔버에 작용하는 출력 유체 압력, 스프링의 편향력 및, 솔레노이드의 전자기력의 평형을 토대로 출력 유압을 조절한다. 그러나, 듀티 사이클 제어에 따라 출력 유압을 조절하는 온 - 오프 (ON - OFF) 솔레노이드 밸브도 사용될 수 있다.
"오프 - 페일 상태 (off - fail state)" 는, 출력 포트와 배출 포트가 서로 연통되고 입력 포트가 차단되어 있기 때문에, 변속 관련 솔레노이드 밸브가 유압을 출력할 수 없는 것을 의미한다. 예컨대, 소위 "솔레노이드 - 오프 (solenoid - OFF)" 가 발생하는 경우, 즉 예컨대, 와이어의 절단, 커넥터의 단절 또는 전자 제어 장치로의 전력 공급의 중단 때문에 모든 솔레노이드 밸브에 대한 여기 전류의 공급이 중단될 때, 정상 폐쇄형 솔레노이드 밸브는 오프 페일 상태로 된다. 또한, 정상 개방형의 솔레노이드 밸브는, 솔레노이드 밸브에 최대 여기 전류가 공급되는 상태에서 예컨대 전자 제어 장치의 고장 때문에 모든 솔레노이드 밸브가 제어불가능하게 될 때 오프 페일 상태가 될 수 있다.
유압 작동식 마찰 커플링 장치를 포함하는 유압 제어 회로가, 유압 작동식 마찰 커플링 장치 중 대응하는 하나의 유압 엑츄에이터 (예컨대, 유압 실린더) 에 변속 관련 솔레노이드 밸브의 출력 유압을 직접 공급하는 것이, 응답성 및/또는 유압 제어의 정확성의 관점에서 바람직하다. 그러나, 마찰 커플링 장치중 대응하는 하나의 유압 엑츄에이터에 유압 유체를 공급하도록 다수의 제어 밸브 중 대응하는 하나를 작동시키기 위해 각 변속 관련 솔레노이드 밸브의 출력 유압이 사용되도록, 유압 제어 회로가 변경될 수 있다. 따라서, 변속 관련 솔레노이드 밸브가 오프 - 페일 상태로 되어 제어 밸브가 각 유압을 출력할 수 없는 경우에 본 발명이 적용될 수 있다. 이 경우에, 유압은 탈피 관련 마찰 커플링 장치에 대응하는 변속 관련 솔레노이드 밸브의 배출 포트에 공급되어, 탈피 관련 마찰 커플링 장치에 대응하는 제어 밸브가 탈피 관련 마찰 커플링 장치의 유압 엑츄에이터에 유압을 공급하도록 작동되어, 탈피 관련 마찰 커플링 장치의 결합을 일으킬 수 있다.
변속 관련 솔레노이드 밸브는, 솔레노이드 배브가 유압 작동식 마찰 커플링 장치에 각각 하나씩 상당하도록 제공될 수 있다. 그러나, 이러한 방법은 필수 적인 것은 아니다. 예컨대, 유압 작동식 마찰 커플링 장치가 결합되거나 풀리도록 동시에 제어되지 않는 2 이상의 마찰 커플링 장치를 포함하는 경우, 변속 관련 솔레노이드 밸브는 2 이상의 마찰 커플링 장치에 대응하는 공통 솔레노이드 밸브를 포함할 수 있다.
탈피 관련 속도단은, 단일 탈피 관련 마찰 커플링 장치의 결합에 의해 이루어지는 것 또는, 2 이상의 탈피 관련 마찰 커플링 장치 각각의 결합에 의해 이루어지는 것일 수 있다. 2 이상의 탈피 관련 마찰 커플링 장치 각각의 결합이 각각의 변속 관련 솔레노이드 밸브에 의해 이루어지는 경우, 페일 세이프 스위치 밸브는 이 모든 솔레노이드 밸브 각각에 연결되어, 각 솔레노이드 밸브에 유압을 공급할 수 있게 된다.
페일 세이프 스위치 밸브는 단일 밸브로 구성되는 것이 바람직하다. 그러나, 페일 세이프 스위치 밸브는 다수의 밸브로 구성될 수도 있다. 페일 관련 밸브 스위칭 장치는 온 - 오프 솔레노이드 밸브로 구성될 수 있어, 온 - 오프 솔레노이드 밸브의 솔레노이드가 온으로 되는 (즉, 활성화되는) 경우 온 - 오프 솔레노이드 밸브가 유압을 출력하거나 유압의 출력을 정지시켜, 페일 세이프 스위치 밸브를 그의 정상 연통 상태로 전환시키고, 솔레노이드가 오프가 되는 (즉, 비활성화되는) 경우, 온 - 오프 솔레노이드 밸브는 유압의 출력을 정지시키거나 유압을 출력시켜, 페일 세이프 스위치 밸브를 그의 페일 관련 상통 상태로 전환시킨다. 페일 세이프 스위치 밸브는 필요하다면, 정상 연통 상태와 페일 관련 연통 상태 사이에서 페일 세이프 스위치 밸브를 전환시키기 위한 스프링과 같은 편향 부재 또는 장치를 사용할 수 있다.
커넥터의 단절과 같은 전기 시스템의 고장은 모든 변속 관련 솔레노이드 밸브의 오프 - 페일 상태의 가장 큰 원인이다. 따라서, 전력이 스위칭 밸브에 공급되는 경우 스위칭 밸브는 페일 세이프 스위치 밸브를 그의 정상 연통 상태로 전환시키며, 전력의 공급이 중단되는 경우 스위칭 밸브는 페일 세이프 스위치 밸브를 그 페일 관련 연통 상태로 전환시키록, 페일 관련 밸브 스위칭 장치가 구성되는 것이 바람직하다. 이를 위해, 솔레노이드는 바람직하게는 페일 관련 밸브 스위칭 장치에서 사용된다. 그러나, 정상 연통 상태로 페일 세이프 스위치 밸브를 유지하기 위해 다른 종류의 전기 구동력이 사용될 수 있다.
페일 세이프 스위치 밸브는, 온 - 오프 솔레노이드 밸브의 솔레노이드가 온이 되는 (즉, 활성화되는) 경우 온 - 오프 솔레노이드 밸브는 정상 연통 상태로 전환되고, 솔레노이드가 오프되는 (즉, 비활성화되는) 경우 온 - 오프 솔레노이드 밸브는 스프링과 같은 편향 장치 또는 편향 부재 때문에 그 페일 관련 연통 상태로 전환되도록, 온 - 오프 솔레노이드 밸브에 의해 구성될 수 있다.
탈피 관련 속도단 또는 단들은 차량의 전진을 위한 단일 속도단, 또는 차량의 전진을 위한 단과 차량의 후진을 위한 다른 단으로 이루어진 두 개의 속도단일 수 있다. 후자의 경우, 예컨대 시프트 레버의 조작으로 수동 밸브가 전진 유압을 배출하여 차량의 전진을 위한 속도단을 성립시키는 제 1 위치, 그리고 수동 밸브가 후진 유압을 배출하여 차량의 후진을 위한 속도단을 성립시키는 제 2 위치로 기계적으로 전환되는 수동 밸브를 사용하는 것도 가능하다. 선택적으로, 탈피 관련 속도단은, 모두 차량의 전진을 위한 것이지만 다른 속도비를 갖는 예컨대, 큰 속도비를 갖는 저속측 속도단 및 작은 속도비를 갖는 고속측 속도단의 다수의 속도단일 수 있다. 마지막 경우, 다수의 속도단에 각각 대응하는 다수의 유압 회로중 임의의 하나를 선택하기 위해 예컨대 시프트 레버에 의해 작동되는 수동 밸브를 사용하는 것도 가능하다.
탈피 관련 속도단으로서 2 이상의 속도단이 성립될 수 있는 경우, 2 이상의 탈피 관련 속도단에 각각 대응하는 2 이상의 페일 세이프 스위치 밸브를 사용하는 것이 가능하다. 선택적으로, 수동 밸브에 의해 선택되는 유압 회로 중 대응하는 한 회로로부터 유압을 받는 2 이상의 탈피 관련 입력 포트, 그리고 2 이상의 탈피 관련 속도단에 각각 대응하는 2 이상의 변속 관련 솔레노이드 밸브에 각각 연결되는 2 이상의 탈피 관련 출력 포트를 갖는 하나의 페일 세이프 스위치 밸브를 사용하는 것도 가능하다.
차량이 어느 정도의 주행성을 나타내도록 하기 위해, 탈피 관련 속도단 (들) 은 상당히 큰 속도비를 갖는 저속측 속도단인 것이 바람직하다. 그러나, 고속 주행하는 차량이 오프 - 페일 상태로 되면 큰 속도비를 갖는 저속측 속도단은 즉시 탈피 관련 속도단으로 성립되면, 그후 구동력원 브레이크 (예컨대, 엔진 브레이크) 는 갑자기 강하게 결합된다. 이 문제를 회피하기 위해, 탈피 관련 속도단 중 하나로서, 작은 속도비를 갖는 고속측 속도단을 사용하는 것이 바람직하다. 후자의 경우, 페일 세이프 스위치 밸브와 저속측 속도단과 고속측 속도단에 각각 대응하는 각각의 변속 관련 솔레노이드 밸브의 배출 포트 사이에 고 - 저 스위치 밸브를 제공하는 것이 바람직하다. 자동 변속기의 현재 속도단에 따라서 (즉, 오프 페일 상태가 발생하는 경우), 상기 변속 관련 솔레노이드 밸브 중 적절한 하나에 유압을 자동으로 또한 선택적으로 공급하며, 그리고 차량이 고속으로 주행하는 경우 고속측 속도단이 탈피 관련 속도단으로서 성립되고 차량이 저속으로 주행하는 경우 저속측 속도단이 탈피 관련 속도단으로서 성립되도록 고 - 저 스위치 밸브가 구성된다.
상기된 고 - 저 스위치 밸브는 전기 신호에 따라 전기적으로 작동되는 것일 수 있다. 그러나, 전력의 공급이 중단되는 경우에도 고 - 저 스위치 밸브가 작동될 수 있도록, 고 - 저 스위치 밸브는 저속측 속도단 또는 고속측 속도단을 선택적으로 성립시키기 위해 기계적으로 작동되는 것이 바람직하다. 이를 위해, 고 - 저 스위치 밸브는, 탈피 관련 마찰 커플링 장치의 각 결합이 저속측 속도단 및 고속측 속도단을 성립하게 하기 위해 각각의 결합 발생 유압중 하나 또는 모두를 신호 압력 또는 압력 (즉, 파일럿 압력) 으로서 받도하도록 구성될 수 있다. 각각의 변속 관련 솔레노이드 밸브의 출력 유압이 각각의 탈피 관련 마찰 커플링 장치의 유압 엑츄에이터 (예컨대, 각각의 유압 실린더) 에 바로 공급되는 경우, 각각의 출력 유압은 상기 각각의 결합 발생 유압과 실질적으로 동일하다. 한편, 각각의 출력 유압의 사용으로 각각의 제어 밸브를 작동시켜 각각의 유압 엑츄에이터에 유체를 공급하여, 각각의 탈피 관련 마찰 커플링 장치의 결합을 발생시키는 경우, 고 - 저 스위치 밸브는 상기된 각각의 결합 발생 유압 대신에 변속 관련 솔레노이드 밸브의 각각의 출력 유압을 신호 압력으로서 받을 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예가 도면을 참조하여 설명된다. 도 1a 는 본 발명이 적용된 차량 자동 변속기 (10) 의 개략도이며, 도 1b 는 다수의 속도단 (즉, 주차 위치 (P), 중립 위치 (N), 제 1 및 제 2 역주행 속도단 (Rev1), (Rev1) 및 제 1 내지 제 8 전진 주행 속도단 (1st 내지 8th)) 과, 결합 요소 (즉, 제 1 내지 제 4 클러치 (C1 내지 C4), 두 개의 브레이크 (B1, B2), 그리고 일방 클러치 (F1)) 의 각 작동 상태의 관계를 나타내는 작동표이다. 자동 변속기 (10) 는 바람직하게는 FR (전방 엔진, 후륜 구동) 에서 사용되며, 이 경우 변속기 (10) 는 차량의 길이방향 축선을 따라 설치된다. 자동 변속기 (10) 는 이중 피니언형의 제 1 유성 기어 세트 (12) 에 의해 본질적으로 구성되는 제 1 변속부 (14), 이중 피니언형의 제 2 유성 기어 세트 (16) 및 단일 피니언형의 제 3 유성 기어 세트 (18) 에 의해 본질적으로 구성되는 제 2 변속부 (20) 를 포함한다. 제 1 변속부 (14) 및 제 2 변속부 (20) 는 공통의 축선상에 제공된다. 자동 변속기 (10) 는 입력 부재인 입력 샤프트 (24) 의 회전 속도를 변화시켜, 출력 부재인 출력 샤프트 (24) 가 이렇게 변화된 회전 속도로 회전된다. 입력 샤프트 (24) 는 차량을 구동 또는 주행시키기 위한, 동력원인 엔진 (30) 에 의해 구동 또는 회전되는 토크 변환기 (32) 의 터빈의 축이다. 출력 샤프트 (24) 는 프로펠러 샤프트 또는 차동 기어 유닛 (도시되지 않음) 을 통해 차량의 좌우 구동 휠 (도시되지 않음) 을 구동시킨다. 자동 변속기 (10) 는 실질적으로 그 수평 중심선에 대해 대칭이며, 중심선 아래에 위치된 변속기 (10) 의 하반부는 도 1a 에 도시되어 있지 않다.
제 1 변속부 (14) 를 구성하는 제 1 유성 기어 세트 (12) 는 3 가지 회전 요 소, 즉 선 기어 (S1), 캐리어 (CA1) 및 링 기어 (R1) 를 포함한다. 선 기어 (S1) 는 그 축선에 대해 회전할 수 없도록 변속 케이스 (32) (이하, 케이스 (32) 로 약칭함) 에 고정된다. 캐리어 (CA1) 는 입력 샤프트 (22) 에 일체로 연결되고, 입력 샤프트 (22) 에 의해 구동 또는 회전되어, 링 기어 (R1) 는 회전 속도가 입력 샤프트 (24) 의 회전 속도와 비교하여 감소되고 제 2 변속부 (20) 로 출력되는 감속 출력 부재로서 기능하게 된다. 제 2 변속부 (20) 를 함께 구성하는 제 2 유성 기어 세트 (16) 및 제 3 유성 기어 세트 (18) 는 서로 부분적으로 연결되어, 4 개의 회전 요소 (RM1, RM2, RM3, RM4) 를 제공한다. 더 상세하게 설명하면, 제 2 유성 기어 세트 (16) 의 선 기어 (S2) 는 제 1 회전 요소 (RM1) 를 제공하며, 제 2 유성 기어 세트 (16) 및 제 3 유성 기어 세트 (18) 의 각각의 캐리어 (CA2, CA3) 는 서로 연결되어 제 2 회전 요소 (RM2) 를 제공하고, 제 2 유성 기어 세트 (16) 및 제 3 유성 기어 세트 (18) 의 각각의 링 기어 (R2, R3) 는 서로 연결되어 제 3 회전 요소 (RM3) 를 제공하며, 제 3 유성 기어 세트 (18) 의 선 기어 (S3) 는 제 4 회전 요소 (RM4) 를 제공한다. 제 2 유성 기어 세트 (16) 및 제 3 유성 기어 세트 (18) 는 서로 상호협동하여 라비뇨형 (Ravigneaux - type) 의 위성 기어 세트를 제공하며, 이 경우 캐리어 (CA2, CA3) 는 공통 부재로 구성되며, 링 기어 (R2, R3) 는 공통 부재로 구성되고, 제 2 유성 기어 세트 (16) 의 피니언 기어는 또한 제 3 유성 기어 세트 (18) 의 제 2 피니언 기어로서 작용한다.
제 1 회전 요소 (RM1) (즉, 선 기어 (S2)) 는 제 1 브레이크 (B1) 에 의해 케이스 (26) 에 선택적으로 연결되어 제 1 회전 요소 (RM1) 는 회전이 멈추게 되 고, 제 2 회전 요소(RM2) (캐리어 (CA2, CA3)) 는 제 2 브레이크 (B2) 에 의해 케이스 (26) 에 선택적으로 연결되어,제 2 회전 요소 (RM2) 는 회전이 멈추게 되고, 제 4 회전 요소 (RM4) (선 기어 (S3)) 는 제 1 클러치 (C1) 에 의해 제 1 유성 기어 세트 (12) 의 링기어 (R1) 즉, 감속 출력 부재에 선택적으로 연결되고, 제 2 회전 요소(RM2) (캐리어 (CA2, CA3)) 는 제 2 클러치 (C2) 에 의해 입력 샤프트 (22) 에 선택적으로 연결되고, 제 1 회전 요소 (RM1) (선 기어 (S2)) 는 제 3 클러치 (C3) 에 의해 감속 출력 부재인 링 기어 (R1) 에 선택적으로 연결되고 제 4 클러치 (C4) 에 의해 제 1 유성 기어 세트 (12) 의 캐리어 (CA1) 즉, 입력 샤프트 (22) 에 선택적으로 연결되며, 제 3 회전 요소 (RM3) (링 기어 (R2, R2)) 는 출력 샤프트 (24) 에 일체식으로 연결되어 회전을 출력시킨다. 더욱이, 제 2 회전 요소 (RM2) (캐리어 (CA2, CA3)) 와 캐이스 (26) 사이에는, 제 2 브레이크 (B2) 에 평행하게 일방 클러치 (F1) 가 제공되며, 이 일방 클러치는 입력 샤프트 (22) 가 회전되는 전진 방향으로 제 2 회전 요소 (RM2) 의 회전을 허용하고, 역방향으로 제 2 회전 요소 (RM2) 의 회전을 금지한다.
도 2 는 대응하는 속도단에서 제 1 변속부 (14) 및 제 2 변속부 (20) 의 각 회전 요소의 각 상대 회전 속도를 나타내는 다수의 직선을 나타내는 공선 차트이다. 하부 수평선은 회전 속도 "0" 을 나타내며, 상부 수평선은 상대 회전 속도 "1.0" 즉, 입력 샤프트 (22) 의 회전 속도를 나타낸다. 제 1 변속부 (14) 에 대한 3 개의 수직선은 좌측에서 우측 순서로 각각 선 기어 (S1), 링 기어 (R1) 및 캐리어 (CA1) 나타낸다. 3 개의 수직선중 인접하는 선 사이의 거리는 제 1 유 성 기어 세트 (12) 의 기어비 (ρ1) { = (선 기어 (S1) 의 잇 수)/(링 기어 (R1) 의 잇 수)} 에 의해 정해진다. 제 2 변속기 (20) 에 대한 4 개의 수직선은 좌측에서 우측 순서로 각각, 제 1 회전 요소 (RM1) (선 기어 (S2)), 제 2 회전 요소 (RM2) (캐리어 (CA2, CA3)), 제 3 회전 요소 (RM3) (링 기어 (R2, R3)), 및 제 4 회전 요소 (RM4) (선 기어 (S3)) 를 나타낸다. 4 개의 수직선 중 인접하는 선 사이의 거리는 제 2 유성 기어 세트 (16) 의 기어비 (ρ2) 와 제 3 유성 기어 세트 (18) 의 기어비 (ρ3) 에 의해 정해진다.
도 2 의 공선 차트로부터 명백한 바와 같이, 제 1 클러치 (C1) 및 제 2 브레이크 (B2) 가 작동되거나 결합되는 경우 (도 1b 에서 "○" 로 나타냄), 제 4 회전 요소 (RM4) 는 감속 출력 부재인, 링 기어 (R1) 와 일체화 되어 감소된 속도로 회전되며, 제 2 회전 요소 (RM2) 는 회전이 멈추어, 출력 샤프트 (24) 에 연결된 제 3 회전 요소 (RM3) 는 (1st) (도 2) 로 나타낸 속도로 회전되어 가장 큰 속도비{ = (입력 샤프트 (22) 의 회전 속도)/(출력 샤프트 (24) 의 회전 속도)} 를 갖는 제 1 전진 주행 속도단 (1st) 을 성립시킨다. 제 1 클러치 (C1) 및 제 1 브레이크 (B1) 가 결합되는 경우, 제 4 회전 요소 (RM4) 는 링 기어 (R1) 와 일체화 되어 감소된 속도로 회전되며, 제 1 회전 요소 (RM1) 는 회전이 멈추어, 제 3 회전 요소 (RM3) 는 "2nd" 로 나타낸 속도로 회전되어 제 1 전진 주행 속도단 (1st) 보다 작은 속도비를 갖는 제 2 전진 주행 속도단 (2nd) 을 성립시킨다. 제 1 클러치 (C1) 및 제 3 클러치 (C3) 가 결합되는 경우, 제 2 변속부 (20) 는 링 기어 (R1) 와 일체화되어 감소된 속도로 회전되어, 제 3 회전 요소 (RM3) 는 "3rd" 로 나타낸 속도 즉, 링 기어 (R1) 의 회전 속도와 동일한 속도로 회전되어, 제 2 전진 주행 속도단 (2nd) 보다 작은 속도비를 갖는 제 3 전진 주행 속도단 (3rd) 을 성립시킨다. 제 1 클러치 (C1) 및 제 4 클러치 (C4) 가 결합되는 경우, 제 4 회전 요소 (RM4) 는 링 기어 (R1) 와 일체화되어 감소된 속도로 회전되고, 제 1 회전 요소 (RM1) 는 입력 샤프트 (22) 와 일체화되어 회전되어, 제 3 회전 요소 (RM3) 는 "4th" 로 나타낸 속도로 회전되어 제 3 전진 주행 속도단 (3rd) 보다 작은 속도비를 갖는 제 4 전진 주행 속도단 (4th) 을 성립시킨다. 제 1 클러치 (C1) 및 제 2 클러치 (C2) 가 결합되는 경우, 제 4 회전 요소 (RM4) 는 링 기어 (R1) 와 일체화되어 감소된 속도로 회전되고, 제 2 회전 요소 (RM2) 는 입력 샤프트 (22) 와 일체화되어서 회전되어, 제 3 회전 요소 (RM3) 는 "5th" 로 나타낸 속도로 회전되어, 제 4 전진 주행 속도단 (4th) 보다 작은 속도비를 갖는 제 5 전진 주행 속도단 (5th) 을 성립시킨다.
더욱이, 제 2 클러치 (C2) 및 제 4 클러치 (C4) 가 결합되는 경우, 제 2 변속부 (20) 는 입력 샤프트 (22) 와 일체화되어서 회전되어, 제 3 회전 요소 (RM3) 는 (6th) 로 나타낸 속도 즉, 입력 샤프트 (22) 의 회전 속도와 동일한 회전 속도로 회전되어, 제 5 전진 주행 속도단 (5th) 보다 작은 속도비를 갖는 제 6 전진 주행 속도단 (6th) 을 성립시킨다. 제 6 속도단 (6th) 의 속도 비는 1 이다. 제 2 클러치 (C2) 및 제 3 클러치 (C3) 가 결합되는 경우, 제 2 변속부 (20) 는 입력 샤프트 (22) 와 일체화되어 회전되며 제 1 회전 요소 (RE1) 는 링 기어 (R1) 와 일체화되어 감소된 속도로 회전되어, 제 3 회전 요소 (RM3) 는 "7th" 로 나타낸 속 도로 회전되어, 제 6 전진 주행 속도단 (6th) 보다 작은 속도비를 갖는 제 7 전진 주행 속도단 (7th) 을 성립시킨다. 제 2 클러치 (C2) 및 제 1 브레이크 (B1) 가 결합되는 경우, 제 2 회전 요소 (RM2) 는 입력 샤프트 (22) 와 일체화되어 회전되며 제 1 회전 요소 (RE1) 는 회전이 정지되어, 제 3 회전 요소 (RM3) 는 "8th" 로 나타낸 속도로 회전되어, 제 7 전진 주행 속도단 (7th) 보다 작은 속도비를 갖는 제 8 전진 주행 속도단 (8th) 을 성립시킨다.
한편, 제 2 브레이크 (B2) 와 제 3 클러치 (C3) 가 결합되는 경우, 제 2 회전 요소 (RM2) 는 회전이 정지되고 제 1 회전 요소 (RM1) 는 링 기어 (R1) 와 일체화되어 회전되어, 제 3 회전 요소 (RM3) 는 "Rev1" 로 나타낸 속도로 역방향으로 회전되어, 제 1 역주행 속도단 (Rev1) 을 성립시킨다. 그리고, 제 2 브레이크 (B2) 와 제 4 클러치 (C4) 가 결합되는 경우, 제 2 회전 요소 (RM2) 는 회전이 정지되고 제 1 회전 요소 (RM1) 는 입력 샤프트 (22) 와 일체화되어서 회전되어, 제 3 회전 요소 (RM3) 는 "Rev2" 로 나타낸 속도로 역방향으로 회전되어, 제 2 역주행 속도단 (Rev2) 을 성립시킨다.
도 1b 의 작동표는 자동 변속기 (10) 의 상기된 속도단과 4 개의 클러치 (C1, C2, C3, C4) 와 2 개의 브레이크 (B1, B2) 의 각각의 작동 상태의 조합 사이의 관계를 나타내며, 표시 "○" 는 각각의 결합 요소 (C1 ~ C4,B1, B2) 의 결합된 상태를 나타내며, 표시 (○) 는 엔진 브레이크가 작동되는 경우만의 제 2 브레이크 (B2) 의 결합된 상태를 나타내고, 공백은 각 결합 요소가 풀린 (분리된) 상태를 나타낸다. 일방 클러치 (F1) 는 제 1 속도단 (1st) 을 성립시키기 위해 사용되는 제 2 브레이크 (B2) 와 평행하게 제공되기 때문에, 차량이 시동될 때, 즉 가속될 때, 제 2 브레이크 (B2) 를 결합시킬 필요는 없다. 작동표에 도시된 속도단의 각 속도비는 제 1 유성 기어 세트 (12), 제 2 유성 기어 세트 (16) 및 제 3 유성 기어 세트 (18) 각각의 기어비 (ρ1, ρ2, ρ3) 에 따라 결정된다.
제 1 클러치 (C1) 내지 제 4 클러치 (C4) 와 제 1 브레이크 (B1) 및 제 2 브레이크 (B2) 즉, 6 개의 결합 요소는 다수의 마찰판을 포함하며 유압 엑츄에이터에 의해 선택적으로 결합되거나 풀리게 되는 유압 작동식 마찰 커플링 장치이다. 이하, 제 1 클러치 (C1) 내지 제 4 클러치 (C4) 는 클러치 (C) 로 나타내고, 제 1 브레이크 (B1) 및 제 2 브레이크 (B2) 는 브레이크 (B) 로 나타내는데, 이는 서로를 구분할 필요가 없기 때문이다. 6 개의 결합 요소 (C1 내지 C4, B1, B2) 에는 도 3 에 도시된 유압 제어 회로 (98) 의 6 개의 선형 솔레노이드 밸브 (SL1, SL2, SL3, SL4, SL5, SL6) 로부터 각각의 유압이 공급된다. 따라서, 클러치 (C) 및 브레이크 (B) 각각은 선택적으로 결합되거나 풀리고, 각각의 결합 요소 (C, B) 에 공급된 과도기적 유압은 선형 솔레노이드 밸브 (SL1 내지 SL6) 중 대응하는 하나를 활성화 또는 비활성화시키거나, 또는 그에 공급되는 전류를 조절하여 조절된다. 도 4 는 단지 6 개의 선형 솔레노이드 밸브 (SL1 내지 SL6) 에 관련된 유압 제어 회로 (98) 의 일부를 나타낸다. 6 개의 선형 솔레노이드 밸브 (SL1 내지 SL6) 각각은 유압 공급 장치 (46) 에 의해 출력된 선유압 (PL) 을 조절하고, 4 개의 클러치 (C) 및 2 개의 브레이크 (B) 의 각각의 유압 엑츄에이터 (예컨대, 각 유압 실린더) (34, 36, 38, 40, 42, 44) 에 이렇게 조절된 유압을 직접 공급한 다. 유압 공급 장치 (46) 는 엔진 (30) 에 의해 구동되거나 회전되는 기계적 오일 펌프 (48) 및, 선유압 (PL) 을 발생시키는 조절 밸브를 포함하며, 공급 장치 (46) 는 예컨대 엔진 부하에 상당하여 선유압 (PL) 을 제어한다.
6 개의 선형 솔레노이드 밸브 (SL1 내지 SL6) 각각은 변속 관련 솔레노이드 밸브에 상당한다. 6 개의 선형 솔레노이드 밸브 (SL1 내지 SL6) 는 기본적으로 동일한 구조를 갖는다. 본 실시예에서, 각각의 선형 솔레노이드 밸브 (SL1 내지 SL6) 는 정상적으로 폐쇄형이다. 도 5 에 도시된 바와 같이, 각각의 선형 솔레노이드 밸브 (SL1 내지 SL6) 는 거기에 공급되는 활성화 (여기) 전류에 상당하여 전자기력 (F) 을 일으키는 솔레노이드 (100), 스프링 (104), 유압 선 (PL) 이 공급되는 입력 포트 (IN) (106), 조절된 유압이 출력되는 출력 포트 (OUT) (108), 배출 포트 (EX) (110), 및 출력 유압의 일부가 피드백 유압 (Pf) 으로서 공급되는 피드백 챔버 (112) 를 포함한다. 각각의 선형 솔레노이드 밸브 (SL1 내지 SL6) 는 6 개의 유압 엑츄에이터 (34 내지 44) 중 대응하는 엑츄에이터에 출력 유압 (피드백 유압 (Pf) 과 동일) 을 공급하며, 동시에 솔레노이드 (100) 의 전자기력 (F) 에 따라 3 개의 포트 (106, 108, 110) 의 각각의 연통된 또는 차단된 상태를 변화시켜 출력 유압을 제어하거나 조절하여, 피드백 압력 (Pf), 피드백 압력 (Pf) 을 받는 면적 (Af), 스프링 (104) 의 하중 (Fs) 및 솔레노이드 (100) 의 전자기력 (F) 은 다음 식 (1) 을 만족시킨다.
F = Pf × Af + Fs ... (1)
각각의 선형 솔레노이드 밸브 (SL1 내지 SL6) 의 솔레노이드 (100) 는 다른 선형 솔레노이드 밸브의 각각의 솔레노이드 (100) 와는 독립적으로 전자 제어 장치 (90) 에 의해 활성화 (여기) 될 수 있다.
각각의 선형 솔레노이드 밸브 (SL1 내지 SL6) 에는 전기 제어 장치 (90) 로부터 각각의 활성화 전류가 공급되며, 선형 솔레노이드 밸브는 각각의 선형 솔레노이드가 식 (1) 을 만족하도록 맞추어지는 상태에서 각각의 출력 유압을 조절한다. 그러나, 활성화 전류의 공급이 중단되고, 각각의 선형 솔레노이드 밸브 (SL1 내지 SL6) 의 솔레노이드 (100) 가 오프되면 (즉, 솔레노이드 (100) 가 비활성화되면), 도 5 에 도시된 바와 같이 선형 솔레노이드 밸브 (SL1 내지 SL6) 각각의 스풀 밸브 부재 (102) 는 상당 스프링 (104) 의 하중 (Fs) 때문에 상당 솔레노이드 (100) 의 측에서 그 이동 끝 위치에서 유지되고, 상당 입력 포트 (106) 는 실질적으로 완전히 차단된다. 더욱이, 상당 출력 포트 (108) 는 상당 배출 포트 (110) 와 연통하게 되어, 출력 유압은 "0" 이 되고, 클러치 (C) 및 브레이크 (B) 중 대응하는 것은 풀리게 된다.
도 3 은 도 1 에 도시된 자동 변속기 (10) 등을 제어하기 위해 차량에서 사용되는 제어 시스템을 설명하는 도표이다. 이 제어 시스템은 엑셀 페달 (50) 의 작동량 (Acc) 을 검출하는 엑셀 페달 작동량 검출 센서 (52) 를 포함하며, 검출된 엑셀 페달 작동량 (Acc) 을 나타내는 전기 신호를 전자 제어 장치 (90) 에 공급한다. 운전자는 발로 원하는 출력량에 대응하는 양만큼 엑셀 페달 (50) 을 작동시키거나 밟는다. 따라서, 엑셀 페달 (50) 은 엑셀 작동 부재에 상당하고, 엑셀 페달 작동량 (Acc) 은 요구되는 출력량에 상당한다. 제어 시스템은 부가 적으로, 엔진 (30) 의 회전 속도 (NE) 를 검출하는 엔진 회전 속도 센서 (58), 엔진 (30) 에 들어가는 공기의 양 (Q) 을 검출하는 흡기량 센서 (60), 엔진 (30) 에 들어가는 공기의 온도 (TA) 를 검출하는 흡기 온도 센서 (62), 엔진 (30) 의 전자 스로틀 밸브의 완전 폐쇄 상태 (즉, 엔진 (30) 의 공전 상태) 와 스로틀 밸브의 스로틀 개도 (ΘTH) 를 검출하는 공전 스위치를 구비한 스로틀 센서 (64), 출력 샤프트 (24) 의 회전 속도 (NOUT) 에 대응하는 차량의 주행 속도 (V) 를 검출하는 차량 속도 센서 (66), 엔진 (30) 을 냉각하는 냉각수의 온도 (TW) 를 검출하는 냉각수 온도 센서 (68), 서비스 브레이크인 풋 브레이크가 작동되고 있는지 아닌지를 검출하는 브레이크 스위치 (70), 시프트 레버 (72) 의 작동 위치 (PSH) 를 검출하는 레버 위치 센서 (74), 터빈 회전 속도 (NT) (즉, 입력 샤프트 (22) 의 회전 속도 (NIN)) 를 검출하는 터빈 회전 속도 센서 (76), 유압 제어 회로 (98) 에서 유압 유체 (오일) 의 온도로서 AT 오일 온도 (TOIL) 를 검출하는 AT 오일 온도 센서 (78), 자동 변속기 (10) 의 속도단을 시프트 업시키는 시프트 업 명령 (RUP) 을 입력하도록 수동으로 작동되는 시프트 업 스위치 (80), 자동 변속기 (10) 의 속도단을 시프트 다운시키는 시프트 다운 명령 (RDN) 을 입력하도록 수동으로 작동되는 시프트 다운 스위치 (82) 를 포함한다. 이러한 센서 및 스위치 (52, 58, 60, 62, 64, 66, 68, 70, 74, 76, 78, 80, 82) 는 엔진 회전 속도 (NE), 흡기량 (Q), 흡기 온도 (TA), 스 로틀 개도 (ΘTH), 차량 주행 속도 (V), 엔진 냉각수 온도 (TW), 풋 브레이크가 작동되고 있는지 아닌지, 시프트 레버 (72) 의 작동 위치 (PSH), 터빈 회전 속도 (NT), AT 오일 온도 (TOIL), 시프트 업 명령 (RUP) 및 시프트 다운 명령 (RDN) 을 나타내는 각각의 전기 신호를 전기 제어 장치 (90) 에 제공한다.
시프트 레버 (72) 는 운전자의 좌석 부근에 제공되고, 운전자에 의해 4 개의 작동 위치 즉, 도 6 에 도시된 바와 같이, "R (역) 위치", "N (중립) 위치", "D (구동) 위치", 및 "S (연속) 위치" 중의 하나로 수동으로 조작될 수 있다. R 위치는 후진 위치이며, N 위치는 동력 전달 중지 위치이고, D 위치는 전진 주행 속도단의 자동 변경이 이루어지는 전진 위치이며, 그리고 S 위치는 전진 주행 속도단의 수동 변경이 다른 더 높은 속도단을 갖는 다수의 속도 변경 범위 중 하나를 선택하여 이루어지는 전진 위치이다. 시프트 레버 (72) 의 현재 작동 위치는 상기된 레버 위치 센서 (74) 에 의해 검출된다.
시프트 레버 (72) 가 D 위치 또는 S 위치로 조작되면, 차량은 전진 할 수 있으며, 자동 변속기 (10) 의 속도단도 도 2 의 작동표에 도시된 전진 주행 속도단으로서 각각 제 1 속도단 (1st) 내지 제 8 속도단 (8th) 중에서 변경될 수 있다. 더 상세하게는, 시프트 레버 (72) 가 D 위치로 이동되면, 전자 제어 장치 (90) 는 레버 위치 센서 (74) 로부터 공급된 신호를 토대로 이 상황을 인식하며, 모든 전진 주행 속도단 즉, 제 1 속도단 (1st) 내지 제 8 속도단 (8th) 이 차량의 주행 속도 (V) 를 변화시키기 위해 사용될 수 있는 자동 속도 변경 모드를 성립시킨다. 즉, 6 개의 선형 솔레노이드 밸브 (SL1 내지 SL6) 각각의 활성화 및 비활성화는 클러치 (C) 와 브레이크 (B) 중 대응하는 것의 결합 또는 풀림을 전환하기 위해 제어될 수 있어, 8 개의 전지 속도단 중 적절한 하나를 성립시킬 수 있다. 이 속도 변경 제어는, 두가지 파라미터 즉, 차량 속도 (V) 및 엑셀 페달 작동량 (Acc) 에 의해 규정되는 도 7 에 도시된 미리 저장된 속도 변경 맵 (즉, 속도 변경 조건) 에 따라서 이루어진다. 예컨대, 차량 속도 (V) 가 감소될 때, 또는 엑셀 페달 작동량 (Acc) 이 증가될 때, 속도 비가 더 큰 낮은 속도단이 선택된다. 그러나, 속도 변경 제어는 다양한 방식으로 이루어질 수 있는데, 예컨대 엑셀 페달 작동량 (Acc) 및 흡기량 (Q) 및/또는 노면의 경사를 토대로 이루어질 수 있다.
시프트 레버 (72) 가 S 위치로 이동되면, 전자 제어 장치 (90) 는 레버 위치 센서 (74) 에서 공급되는 신호를 토대로 이 상황을 인식하고, D 위치에서 성립될 수 있는 모든 속도단 즉, 제 1 속도단 (1st) 내지 제 8 속도단 (8th) 내에서 미리 결정되어 잇는 다수의 속도 변경 범위 중 임의의 하나를 운전자가 선택할 수 있는 연속 모드를 전기적으로 성립시킨다. S 위치는 차량의 길이 방향으로 배치된 두 개의 선택가능한 서브 위치, 즉 시프트 업 위치 (+) 및 시프트 다운 위치 (-) 를 포함한다. 시프트 레버 (72) 가 시프트 업 위치 (+) 또는 시프트 다운 위치 (-) 로 조작되면, 시프트 업 스위치 (80) 또는 시프트 다운 스위치 (82) 는 이 상황을 검출하고 시프트 업 명령 (RUP) 또는 시프트 다운 명령 (RDN) 을 출력한다. 시프트 업 명령 (RUP) 또는 시프트 다운 명령 (RDN) 을 토대로, 전자 제어 장치 (90) 는 다른 최고 속도단 즉, 다른 최소 속도비를 갖는 도 8 에 도시된 8 개의 속도 변경 범위 (D, 7, 6, 5, 4, 3, 2, L) 중 적절한 하나를 전기적으로 성립시킨다. 8 개의 속도 변경 범위 (D 내지 L) 의 각각에서, 자동 속도 변경 제어는 도 7 의 속도 변경 맵에 따라 이루어진다. 예컨대, 내리막길에서 운전자가 반복적으로 시프트 레버 (72) 를 시프트 다운 위치 (-) 로 조작하면, 속도 변경 범위는 (4) 에서 (3), (2), (L) 로 점진적으로 시프트 다운되어, 자동 변속기 (10) 의 속도단은 제 4 속도단 (4th) 으로부터 제 3 속도단 (3rd), 제 2 속도단 (2nd), 및 제 1 속도단 (1st) 으로 점진적으로 시프트 다운되고, 따라서 엔진 브레이크는 점진적으로 강하게 결합된다. 연속 모드에서 성립된 제 1 속도단 (1st) 에서, 제 2 브레이크 (B2) 가 결합되어 엔진 브레이크를 적용한다.
시프트 업 위치 (+) 와 시프트 다운 위치 (-) 각각이 불안정하고, 시프트 레버 (72) 는 스프링과 같은 편향 장치에 의해 편향되어, S 위치에서 시프트 업 위치 (+) 와 시프트 다운 위치 (-) 사이의 중간 위치로 자동적으로 되돌아가게 된다. 속도 변경 범위는 시프트 레버 (72) 가 시프트 업 위치 (+) 또는 시프트 다운 위치 (-) 로 조작되는 시간 또는, 시프트 레버 (72) 가 시프트 업 위치 (+) 또는 시프트 다운 위치 (-) 에 유지되는 지속 시간을 토대로하여 변하게 된다.
와이어가 절단되거나 커넥터가 단절되면, 또는 전자 제어 장치 (90) 로의 전력 공급이 중단되어, 모든 선형 솔레노이드 밸브 (SL1 내지 SL6) 는 제어불가능하게 되고 각각의 선형 솔레노이드 밸브 (SL1 내지 SL6) 의 솔레노이드 (100) 가 오프되면, 그후 각각의 선형 솔레노이드 밸브 (SL1 내지 SL6) 의 입력 포트 (106) 가 차단되고 각각의 출력 포트 (108) 는 대응하는 배출 포트 (110) 와 연통되어, 각각의 출력 압력은 0 이 된다. 이를 소위, 선형 솔레노이드 밸브 (SL1 내지 SL6) 의 "오프 - 페일" 상태라고 한다. 따라서, 모든 클러치 (C) 및 브레이크 (B) 가 풀리고 (분리되고), 자동 변속기 (10) 는 중립 상태로 위치되는데, 그렇지 않는 경우 차량은 주행할 수 없게 된다. 그러나, 본 실시예에서, 선형 솔레노이드 밸브 (SL1 내지 SL6) 가 오프 - 페일 상태로 된다해도, 유압 제어 회로 (98) 는 각각 탈피 관련 속도단으로서 제 3 전진 주행 속도단 (3rd) 또는 제 2 역주행 (후진) 속도단 (Rev2) 을 기계적으로 성립시킬 수 있어, 차량은 주행가능 즉, 탈피될 수 있다.
더 상세하게는, 도 4 에 도시된 바와 같이, 전진 유압 (PD) 이 수동 밸브 (118) 및 시퀀스 밸브 (120) 를 통해, 제 3 전진 주행 속도단 (3rd) 이 성립되는 경우 결합되는 제 1 클러치 (C1) 및 제 3 클러치 (C3) 에 대응하는 각각의 선형 솔레노이드 밸브 (SL1, SL3) 의 배출 포트 (110) 에 공급된다. 전진 유압 (PD) 은 더욱이 두 개의 선형 솔레노이드 밸브 (SL1, SL3) 의 각각의 출력 포트 (108) 로부터 제 1 클러치 (C1) 및 제 3 클러치 (C3) 각각의 유압 엑츄에이터 (34, 38) 에 공급되어, 제 1 클러치 (C1) 및 제 3 클러치 (C3) 는 결합되고, 제 3 전진 주행 속도단 (3rd) 이 성립된다. 더욱이, 후진 유압 (PR) 이 수동 밸브 (118) 및 시퀀스 밸브 (120) 를 통해, 제 2 역주행 속도단 (Rev2) 이 성립되는 경우 결합되는 제 4 클러치 (C4) 및 제 2 브레이크 (B2) 에 대응하는 각각의 선형 솔레노이드 밸브 (SL4, SL6) 의 배출 포트 (110) 에 공급된다. 후진 유압 (PR) 은 더욱이 두 개의 선형 솔레노이드 밸브 (SL4, SL6) 의 각각의 출력 포트 (108) 로부터 제 4 클러치 (C4) 및 제 2 브레이크 (B2) 각각의 유압 엑츄에이터 (40, 44) 에 공급되어, 제 4 클러치 (C1) 및 제 2 브레이크 (B2) 는 결합되고, 제 2 역주행 속도단 (Rev2) 이 성립된다. 따라서, 제 3 전진 주행 속도단 (3rd) 을 성립시키기 위해 사용되는 제 1 클러치 (C1) 및 제 3 클러치 (C3) 와, 제 2 역주행 속도단 (Rev2) 을 성립시키기 위한 제 4 클러치 (C4) 및 제 2 브레이크 (B2) 는 탈피 관련 마찰 커플링 장치에 상당한다.
수동 밸브 (118) 는 케이블 또는 링크를 통해 상기된 시프트 레버 (72) 에 연결되고, 시프트 레버 (72) 가 전진 또는 후진 방향으로 조작되면, 수동 밸브 (118) 는 기계적으로 오일 유동 채널을 스위치한다. 더 상세하게는, 시프트 레버 (72) 가 차량의 후진에 대응하는 R 위치로 조작 또는 이동되면, 수동 밸브 (118) 는 후진 유압 (PR) 을 출력하고 전진 유압 (PD) 을 배출하며, 시프트 레버 (72) 가 차량의 전진에 대응하는 D 위치 또는 S 위치로 이동되면, 수동 밸브 (118) 는 전진 유압 (PD) 을 출력하고 후진 유압 (PR) 을 배출한다. 더욱이, 시프트 레버 (72) 가 N 위치로 이동되면, 수동 밸브 (118) 는 후진 유압 (PR) 및 전진 유압 (PD) 모두를 배출한다.
상기 시퀀스 밸브 (120) 는 페일 세이프 스위치 밸브에 상당한다. 시퀀 스 밸브 (120) 는 상기 전진 유압 (PD) 및 후진 유압 (PR) 이 각각 공급되는 두 개의 탈피 관련 입력 포트 (122, 124), 유압 유체를 배출하는 배출 포트 (126, 128) 및, 두 탈피 관련 출력 포트 (130, 132) 를 구비한다. 두 탈피 관련 출력 포트 (130, 132) 중 출력 포트 (130) 는 유체 통로 (136) 를 통해 각각의 선형 솔레노이드 밸브 (SL1, SL3) 의 배출 포트 (110) 에 연결되고, 다른 탈피 관련 출력 포트 (132) 는 유체 통로 (138) 를 통해 각각의 선형 솔레노이드 밸브 (SL4, SL6) 의 배출 포트 (110) 에 연결된다. 스풀 밸브 부재 (도시되지 않음) 가 스프링 (134) 의 편향력에 의해 상기 두 개의 이동 끝 위치 중 하나로 이동되면, 시퀀스 밸브 (120) 는 탈피 관련 입력 포트 (122) 및 출력 포트 (130) 가 서로 연통되고 배출 포트 (126) 는 차단되고, 동시에 탈피 관련 입력 포트 (124) 및 출력 포트 (132) 가 서로 연통되고 배출 포트 (126) 는 차단되는 페일 관련 연통 상태로 전환된다. 따라서, 시프트 레버 (72) 가 D 위치로 조작되어 차량이 전진할 수 있는 경우, 수동 밸브 (118) 로부터 출력된 전진 유압 (PD) 은 시퀀스 밸브 (120) 를 통해 선형 솔레노이드 밸브 (SL1, SL3) 의 각각의 배출 포트 (110) 에 공급되고 그후 유압 엑츄에이터 (34, 38) 에 공급되어, 제 1 클러치 (C1) 및 제 3 클러치 (C3) 는 결합되고, 제 3 속도단 (3rd) 이 성립된다. 더욱이, 시프트 레버 (72) 가 R 위치로 조작되어 차량이 후진할 수 있는 경우, 수동 밸브 (118) 로부터 출력된 후진 유압 (PR) 은 시퀀스 밸브 (120) 를 통해 각각의 선형 솔레노이드 밸브 (SL4, SL6) 의 배출 포트 (110) 로 공급되고 그후 유압 엑츄에이터 (40, 44) 에 공급되어, 제 4 클 러치 (C4) 및 제 2 브레이크 (B2) 는 결합되고, 제 2 역주행 속도단 (Rev2) 이 성립된다.
온 - 오프 솔레노이드 밸브 (Sol1) 가 시퀀스 밸브 (120) 에 연결된다. 온 - 오프 솔레노이드 밸브 (Sol1) 가 온되면, 즉 전자 제어 장치 (90) 에 의해 활성화되면, 온 - 오프 솔레노이드 밸브 (Sol1) 는 시퀀스 밸브 (120) 에 신호 압력 을 공급한다. 시퀀스 밸브 (120) 가 신호 압력을 받으면, 시퀀스 밸브 (120) 의 스풀 밸브 부재는 스프링 (134) 의 편향력에 대항하여 두 이동 끝 위치중 다른 위치로 이동된다. 따라서, 시퀀스 밸브 (120) 는 그 정상 연통 상태로 전환되고, 이 상태에서 탈피 관련 출력 포트 (130) 및 배출 포트 (126) 는 서로 연통되며, 탈피 관련 입력 포트 (122) 는 차단되고, 동시에 탈피 관련 출력 포트 (132) 및 배출 포트 (128) 는 서로 연통되며, 탈피 관련 입력 포트 (124) 는 차단된다. 따라서, 각각의 선형 솔레노이드 밸브 (SL1, SL3, SL4, SL6) 의 배출 포트 (110) 는 시퀀스 밸브 (120) 의 배출 포트 (126, 128) 중 하나에 대응하는 것과 연통되어, 유체는 한 배출 포트 (126, 128) 로부터 배출될 수 있다. 따라서, 선형 솔레노이드 밸브 (SL1, SL3, SL4, SL6) 는 결합 요소 (클러치 및 브레이크) (C1, C3, C4, B2) 중 대응하는 하나의 선택적인 결합과 풀림을 제어할 수 있고, 한 결합 요소에 공급된 과도기적인 유압을 제어할 수 있다.
온 - 오프 솔레노이드 밸브 (Sol1) 는 페일 관련 밸브 스위칭 장치에 상응한다. 통상의 또는 정상적인 조건하에서, 전자 제어 장치 (90) 는 온 - 오프 솔레노이드 밸브 (Sol1) 의 솔레노이드를 온 상태로 유지하여, 온 - 오프 솔레노이드 밸브 (Sol1) 는 신호 압력을 시퀀스 밸브 (120) 에 출력하고, 시퀀스 밸브 (120) 는 그 정상 연통 상태에서 유지된다. 그러나, 와이어가 절단되거나 커넥터가 단절되면, 또는 전자 제어 장치 (90) 로의 전력 공급이 중단되어, 온 - 오프 솔레노이드 밸브 (Sol1) 의 솔레노이드가 오프되면 (즉, 비활성화됨), 온 - 오프 솔레노이드 밸브 (Sol1) 는 시퀀스 밸브 (120) 로의 신호 압력 출력을 중단하며, 그 후 시퀀스 밸브 (120) 는 스프링 (134) 의 편향력에 의해 페일 관련 연통 상태로 전환된다. 즉, 와이어가 절단되거나 커넥터가 단절되면, 또는 전자 제어 장치 (90) 로의 전력 공급이 중단되어, 모든 선형 솔레노이드 밸브 (SL1 내지 SL6) 가 소위 "오프 - 페일" 상태로 되면, 온 - 오프 솔레노이드 밸브 (Sol1) 의 솔레노이드는 오프로 되어, 시퀀스 밸브 (120) 는 페일 관련 연통 상태로 전환된다. 따라서, 시프트 레버 (72) 의 현재 작동 위치에 따라서, 제 3 전진 주행 속도단 (3rd) 또는 제 2 역주행 (후진) 속도단 (Rev2) 이 기계적으로 성립된다.
따라서, 차량의 자동 변속기 (10) 에서, 시퀀스 밸브 (120) 는 클러치 (C1, C3, C4) 및 브레이크 (B2) 에 대응하는 선형 솔레노이드 밸브 (SL1, SL3, SL4, SL6) 의 각각의 배출 포트 (110) 에 연결되어, 탈피 관련 속도단으로서 제 3 전진 주행 속도단 (3rd) 및 제 2 역주행 속도단 (Rev2) 을 성립시킨다. 모든 선형 솔레노이드 밸브 (SL1 내지 SL6) 가 밸브 (SL1 내지 SL6) 가 각각의 유압을 출력할 수 없는 오프 페일 상태로되면, 온 - 오프 솔레노이드 밸브 (Sol1) 의 솔레노이드는 오프로 되어, 시퀀스 밸브 (120) 는 정상 연통 상태에서 페일 관련 연통 상태로 전환된다. 따라서, 시퀀스 밸브 (120) 는, 두 개의 선형 솔레노이드 밸브 (SL1, SL3) 의 각각의 배출 포트 (110) 또는 두 개의 선형 솔레노이드 밸브 (SL4, SL6) 의 각각의 배출 포트 (110) 에 전진 유압 (PD) 또는 후진 유압 (PR) 을 공급하고, 그후 출력 포트 (108) 로부터 두 개의 유압 엑츄에이터 (34, 38) 또는 두 개의 엑츄에이터 (40, 44) 에 전진 유압 (PD) 또는 후진 유압 (PR) 을 공급한다. 따라서, 시프트 레버 (72) 의 현재 작동 위치에 따라서, 제 3 전진 주행 속도단 (3rd) 또는 제 2 역주행 (후진) 속도단 (Rev2) 은 기계적으로 성립되고, 차량은 주행, 즉 탈피된다.
시퀀스 밸브 (120) 는 각각의 선형 솔레노이드 밸브 (SL1, SL3, SL4, SL6) 의 배출 포트 (110) 에 연결되고, 이 배출 포트 (110) 에 유압을 공급한다. 따라서, 통상 또는 정상 조건하에서, 유압은 시퀀스 밸브 (120) 를 통한 유동 없이 선형 솔레노이드 밸브 (SL1, SL3, SL4, SL6) 로부터 상당 압력 엑츄에이터 (34, 38, 40, 44) 에 바로 공급된다. 이러한 구성은, 각각의 선형 솔레노이드 밸브 (SL1, SL3, SL4, SL6) 와 유압 엑츄에이터 (34, 38, 40, 44) 중 대응하는 것 사이에 유압 유체가 유동하는 유체 채널의 전체 길이가 증가하는 것을 방지하는데 기여한다. 따라서, 유압 제어에 대한 각각의 선형 솔레노이드 밸브 (SL1, SL3, SL4, SL6) 의 응답성 및 제어 정확성이 유지될 수 있다.
더욱이, 도시된 실시예에서, 시프트 레버 (72) 가 조작되거나 이동될 때, 수동 밸브 (118) 는 전진 유압 (PD) 또는 후진 유압 (PR) 이 각각 공급되는 두 개의 유체 채널 중 하나를 기계적으로 선택하며, 따라서 시퀀스 밸브 (120) 에서 출력된 유압은 두 개의 탈피 관련 속도단 중 대응하는 단을 성립시킨다. 더 상세하게는, 차량의 전진 주행에 대응하는 D 위치로 시프트 레버 (72) 가 이동되면, 제 3 전진 주행 속도단 (3rd) 이 성립되고, 차량의 후진 주행에 대응하는 R 위치로 시프트 레버 (72) 가 이동되면, 제 2 역주행 속도단 (Rev2) 이 성립된다. 따라서, 소위 "오프 페일" 상태에서도, 운전자는 시프트 레버 (72) 를 조작하여 전진 및 후진 중에서 원하는 주행을 선택할 수 있으며, 따라서 차량이 주행하도록, 즉 탈피되도록 쉽게 제어할 수 있다.
상기된 제 1 실시예에서, 시프트 레버 (72) 가 D 또는 S 위치로 조작되고 차량이 전진 주행하면, 어떤 선택도 옵션 없이 제 3 속도단 (3rd) 이 성립된다. 그러나, 도 9 에 도시된 제 2 실시예에서, 차량이 소위 "오프 페일" 상태에 있는 경우 자동 변속기 (10) 의 현재 속도단에 따라서, 제 3 속도단 (3rd) 또는 제 7 속도단 (7th) 을 성립시키기 위해 고 - 저 스위치 밸브 (140) 가 사용된다. 고 - 저 스위치 밸브 (140) 는 상기 유체 통로 (136) 와 제 1 클러치 (C1) 및 제 2 클러치 (C2) 에 각각 대응하는 선형 솔레노이드 밸브 (SL1, SL2) 사이에 제공된다. 제 1 클러치 (C1) 는 제 5 속도단 (5th) 보다 더 높지 않은 각각의 저속측 속도단들을 성립시키기 위해 결합되고, 제 2 클러치 (C2) 는 제 5 속도단 (5th) 보다 더 낮지 않은 각각의 고속측 속도단들을 성립시키기 위해 결합된다. 고 - 저 스위치 밸브 (140) 는 저속측 신호 압력으로서 제 1 클러치 (C1) 에 공급된 유압 즉, 선형 솔레노이드 밸브 (SL1) 의 출력 유압 (즉, SL1 유압) 을 받으며, 고속측 신호 압력으로서 제 2 클러치 (C2) 에 공급된 유압 즉, 선형 솔레노이드 밸브 (SL2) 의 출력 유압 (즉, SL2 유압) 을 받는다. 저속측 신호 압력 및 고속측 신호 압력은 고 - 저 스위치 밸브 (140) 의 스풀 밸브 부재 (도시되지 않음) 의 양 단부에 각각 작용한다. 제 4 속도단 (4th) 보다 높지 않은 전진 주행 속도단이 성립되면, SL1 유압 및 스프링 (142) 의 편향력이 함께 작용하여, 고 - 저 스위치 밸브 (140) 가 선형 솔레노이드 밸브 (SL1) 의 배출 포트 (110) 에 유체 통로 (136) 를 연결하는 저속측 연통 위치를 향해 스풀 밸브 부재를 이동시키게 된다. 이 상태에서, 선형 솔레노이드 밸브 (SL1 내지 SL6) 가 오프 페일 상태로 되면, 스프링 (142) 의 편향력은 저속측 연통 위치에서 고 - 저 스위치 밸브 (140) 의 스풀 밸브 부재를 유지하여, 전진 유압 (PD) 이 유체 통로 (136) 로부터 선형 솔레노이드 밸브 (SL1) 의 배출 포트 (110) 에 공급된다. 이렇게 해서, 제 1 클러치 (C1) 및 제 3 클러치 (C3) 가 결합되고, 제 1 실시예와 같이 제 3 속도단 (3rd) 이 성립된다. 고 - 저 스위치 밸브 (140) 의 스풀 밸브 부재가 저속측 연통 위치로 이동되는 상태는 밸브 (140) 의 저속측 연통 상태이다. 선형 솔레노이드 밸브 (SL1 내지 SL2) 는 청구항 4 에 기재된 제 1 및 제 2 변속 관련 솔레노이드 밸브에 상당하고, 제 1 클러치 (C1) 및 제 3 클러치 (C3) 는 탈피 관련 마찰 커플링 장치에 상당한다. 더욱이, 제 1 클러치 (C1) 는 다수의 저속측 속도단 각각을 성립시키기 위해 결합되는 저속측의 유압 작동식 마찰 커플링 장치에 상당하고, 제 2 클러치 (C2) 는 다수의 고속측 속도단 각각을 성립시키기 위해 결합되는 고속측의 유 작동식 마찰 커플링 장치에 상당한다.
제 6 속도단 (6th) 보다 낮지 않은 전진 주행 속도단이 성립되면, SL2 유압은 스프링 (142) 의 편향력에 대항하여 반대 위치 즉, 고 - 저 스위치 밸브 (140) 가 선형 솔레노이드 밸브 (SL2) 의 배출 포트 (110) 에 유체 통로 (136) 를 연결하는 고속측 연통 위치를 향해 스풀 밸브 부재를 이동시키며, 더욱이 고속측 연통 위치를 향해 스풀 밸브 부재를 가압하는 선유압 (PL) 을 받는다. 따라서, 이 상태로부터 선형 솔레노이드 밸브 (SL1 내지 SL6) 가 오프 페일 상태로 하락되면, 스프링 (142) 의 편향력에 대항하여 선유압 (PL) 은 고속측 연통 위치에서 고 - 저 스위치 밸브 (140) 의 스풀 밸브 부재를 유지하여, 전진 유압 (PD) 이 유체 통로 (136) 로부터 선형 솔레노이드 밸브 (SL2) 의 배출 포트 (110) 에 공급된다. 따라서, 제 2 클러치 (C2) 및 제 3 클러치 (C3) 는 결합되고, 제 7 속도단 (7th) 이 성립된다. 스프링 (142) 의 편향력은 선유압 (PL) 의 가압 하중 보다 작다. 고 - 저 스위치 밸브 (140) 의 스풀 밸브 부재가 고속측 연통 위치로 이동되는 상태는 밸브 (140) 의 고속측 연통 상태이다.
SL1 유압과 SL2 유압이 모두 출력되는 제 5 전진 속도단 (5th) 이 성립되면, 고 - 저 스위치 밸브 (140) 의 스풀 밸브 부재는 이미 성립된 속도단의 이력에 따라서 저속측 연통 위치 또는 고속측 연통 위치에서 유지된다. 스풀 밸브 부재가 저속측 연통 위치에서 유지되면, 제 3 속도단 (3rd) 이 성립되고, 스풀 밸브 부재가 고속측 연통 위치에서 유지되면, 제 7 속도단 (7th) 이 성립된다. 더 상세하게는, 예컨대 현재의 제 5 속도단 (5th) 보다 앞선 속도단이 제 4 속도단 (4th) 보다 높지 않은 경우, SL1 유압 및 스프링 (142) 의 편향력은 함께 작용하여, SL2 유압에 대항하여 저속측 연통 위치에서 스풀 밸브 부재를 유지시킨다. 이상태에서 선형 솔레노이드 밸브 (SL1 내지 SL6) 가 오프 페일 상태로 되면, 스프링 (142) 의 편향 때문에 저속측 연통 위치에서 스풀 밸브 부재가 유지되고, 선형 솔레노이드 밸브 (SL1 내지 SL6) 가 오프 페일 상태로 되는 시기에 따라서 제 7 속도단 (7th) 이 성립될 수 있을지라도, 제 3 속도단 (3rd) 이 성립된다. 한편, 현재의 제 5 속도단 (5th) 보다 앞선 속도단이 제 6 속도단 (6th) 보다 낮지 않으면, SL2 유압은 SL1 유압에 대항하여 고속측 연통 위치에서 스풀 밸브 부재를 유지한다. 더욱이, 고 - 저 스위치 밸브 (140) 는 선유압 (PL) 을 받기 때문에, 스풀 밸브 부재는 고속측 연통 위치에서 유지된다. 이상태에서 선형 솔레노이드 밸브 (SL1 내지 SL6) 가 오프 페일 상태로 되면, 선유압 (PL) 때문에 고속측 연통 위치에서 스풀 밸브 부재가 유지되고, 선형 솔레노이드 밸브 (SL1 내지 SL6) 가 오프 페일 상태로 되는 시기에 따라서 제 3 속도단 (3rd) 이 성립될 수 있을지라도, 제 7 속도단 (7th) 이 성립된다.
따라서, 제 2 실시예에서, 차량이 제 4 속도단 (4th) 보다 높지 않은 임의의 저속측 속도단으로 주행될 때 선형 솔레노이드 밸브 (SL1 내지 SL6) 가 소위 "오프 페일" 상태로 하락되면 제 3 속도단 (3rd) 이 성립되며, 차량이 제 6 속도단 (6th) 보다 낮지 않은 임의의 고속측 속도단으로 주행될 때 선형 솔레노이드 밸브 (SL1 내지 SL6) 가 소위 "오프 페일" 상태로 하락되면 제 7 속도단 (7th) 이 성립되며, 차량이 제 5 속도단 (5th) 으로 주행될 때 선형 솔레노이드 밸브 (SL1 내지 SL6) 가 소위 "오프 페일" 상태로 하락되면 제 3 속도단 (3rd) 또는 제 7 속도단 (7th) 이 성립된다. 따라서, 선형 솔레노이드 밸브 (SL1 내지 SL6) 가 소위 "오프 페일" 상태로 될때에도, 속도단이 크게 변경 또는 이동되는 것이 방지될 수 있고, 차량을 구동하는 구동력도 크게 변하는 것을 방지할 수 있다.
더욱이, 제 2 실시예에서, 고 - 저 스위치 밸브 (140) 는 제 5 속도단 (5th) 보다 낮지 않은 고속측 속도단을 성립시키기 위해 고속측 신호 압력으로서 SL2 유압, 즉 제 2 클러치 (C2) 를 결합하기 위한 유압을 받고, 제 5 속도단 (5th) 보다 높지 않은 저속측 속도단을 성립시키기 위해 저속측 신호 압력으로서 SL1 유압, 즉 제 1 클러치 (C1) 를 결합하기 위한 유압을 받는다. 고속측 신호 압력 (SL2) 및/또는 저속측 신호 압력 (SL1) 의 존재 유뮤에 따라서, 고 - 저 스위치 밸브 (140) 의 스풀 밸브 부재는 저속측 연통 위치 또는 고속측 연통 위치로 기계적으로 이동된다. 따라서, 커넥터의 단절등에 의한 전력의 공급 중단과 같은 고장이 일어나더라도, 차량이 고속측 속도단 또는 저속측 속도단으로 달리는 지에 따라 적절한 속도단 즉, 제 3 속도단 (3rd) 와 제 7 속도단 (7th) 중 적절한 것이 성립될 수 있다.
제 7 속도단 (7th) 이 오프 페일 상태에서 성립될 수 있는 경우에도, 선유압 (PL) 은 점진적으로 낮아지고, 고 - 저 스위치 밸브 (140) 의 스풀 밸브 부재는 스프링 (142) 의 편향력에 의해 그 저속측 연통 위치를 향해 이동되고, 결국 제 7 속도단 (7th) 이 제 3 속도단 (3rd) 으로 시프트 다운된다. 따라서, 차량은 일정한 주행성을 나타낼 수 있다. 고 - 저 스위치 밸브 (140) 는 압력선 (PL) 대신 에 수동 밸브 (118) 에 의해 출력된 전진 유압 (PD) 을 받을 수 있다. 이 경우, 운전자가 시프트 레버 (72) 를 N (중립) 위치로 이동시키면, 고 - 저 스위치 밸브 (140) 에 대한 전진 유압 (PD) 의 공급이 중단되고, 따라서 고 - 저 스위치 밸브 (140) 의 스풀 밸브 부재는 저속측 연통 위치로 이동된다.
본 발명은 본 발명의 범위와 요지를 벗어나지 않고, 당업자에 의해 다양한 변화, 변경 및 개선될 수 있는 것이 이해될 것이다.
본 발명의 구성에 따라서, 변속 관련 솔레노이드 밸브가 "오프 페일" 상태로 될 때, 미리 선택된 마찰 커플링 장치에 유압을 제공하여, 그 유압 제어에 관한 솔레노이드 각각의 응답성과 제어 정확성을 낮추지 않고, 이미 선택된 속도단 중 하나를 성립하고 차량을 주행할 수 있게 하는 페일 세이프 기술을 제공할 수 있다.

Claims (5)

  1. 차량용 자동 변속기 (10) 에 사용되는 유압 제어 장치로서, 상기 자동 변속기는 다수의 유압 작동식 마찰 커플링 장치 (C1 - C4, B1, B2) 의 선택적인 각각의 결합 및 풀림의 여러가지 조합 중 대응하는 조합에 따라 각각 다른 속도비를 갖는 다수의 속도단을 성립시키며, 상기 유압 제어 장치는 유압 작동식 마찰 커플링 장치에 각각 대응하는 다수의 변속 관련 솔레노이드 밸브 (SL1 -SL6) 를 포함하며, 상기 각각의 솔레노이드 밸브는 제 1 유압이 입력되는 입력 포트 (106), 제 2 유압이 출력되는 출력 포트 (108), 그리고 유압 유체가 배출되는 배출 포트 (110) 를 구비하며, 또한 상기 솔레노이드 밸브는 입력 포트, 출력 포트 및 배출 포트가 서로 연통되는 상태를 변경시키는 솔레노이드 (100) 를 포함하며, 상기 변속 관련 솔레노이드 밸브 각각은 그 출력 포트로부터 제 2 유압을 출력하여 유압 작동식 마찰 커플링 장치 중 대응하는 장치를 결합시키는 상기 유압 제어 장치에 있어서,
    1 이상의 탈피 관련 속도단을 성립시키는 유압 작동식 마찰 커플링 장치의 1 이상의 탈피 관련 마찰 커플링 장치 (C1, C2, C3, C4, B2) 에 대응하는 1 이상의 변속 관련 솔레노이드 밸브 (SL1, SL2, SL3, SL4, SL6) 의 배출 포트 (110) 에 연결되는 1 이상의 탈피 관련 출력 포트 (130, 132) 를 가지며, 또한 제 3 유압이 입력되는 1 이상의 탈피 관련 입력 포트 (122, 124) 와 유압 유체가 배출되는 1 이상의 배출 포트 (126, 128) 를 부가적으로 갖는 페일 세이프 밸브 (120) 를 더 포함하며,
    상기 페일 세이프 스위치 밸브는 상기 1 이상의 탈피 관련 출력 포트와 1 이상의 배출 포트가 서로 연통되며 상기 1 이상의 탈피 관련 입력 포트는 차단되는 정상 연통 상태 및, 상기 1 이상의 탈피 관련 출력 포트와 상기 1 이상의 탈피 관련 입력 포트가 서로 연통되고 상기 1 이상의 배출 포트는 차단되는 페일 관련 연통 상태로 선택적으로 전환될 수 있으며, 제 4 유압이 페일 세이프 스위치 밸브의 상기 1 이상의 탈피 관련 출력 포트로부터 상기 1 이상의 탈피 관련 마찰 커플링 장치에 대응하는 상기 1 이상의 변속 관련 솔레노이드 밸브의 배출 포트에 공급되는 것을 특징으로 하는 유압 제어 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 정상 연통 상태에서 페일 세이프 스위치 밸브 (120) 를 정상적으로 유지하고, 각각의 변속 관련 솔레노이드 밸브의 출력 포트 (108) 가 그 배출 포트 (110) 와 연통되고 상기 각각의 변속 관련 솔레노이드 밸브가 제 2 유압을 출력하지 않는 오프 페일 상태로 변속 관련 솔레노이드 밸브 (SL1 - SL6) 가 되는 경우 페일 세이프 스위치 밸브를 페일 관련 연통 상태로 전환시키는 페일 관련 밸브 스위칭 장치 (Sol1) 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유압 제어 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 자동 변속기 (10) 의 속도단 중 대응하는 단을 선택하기 위해 운전자에 의해 다수의 각 작동 위치중 한 위치로 선택적으로 조작될 수 있는 시프트 레버 (72) 및,
    운전자에 의해 시프트 레버가 선택적으로 조작될 수 있는 상기 작동 위치에 각각 대응하는 다수의 유체 채널 각각을 기계적으로 선택하는 수동 밸브 (118) 를 더 포함하며,
    페일 세이프 스위치 밸브 (120) 는 유체 채널 중 대응하는 채널로부터 제 3 유압을 받는 상기 다수의 탈피 관련 입력 포트 (122, 124) 를 가지며, 또한 상기 다수의 탈피 관련 속도단을 각각 성립시키기 위해 다수의 상기 탈피 관련 마찰 커플링 장치 (C1, C2, C3, C4, B2) 에 각각 대응하는 상기 다수의 변속 관련 솔레노이드 밸브 (SL1, SL2, SL3, SL4, SL6) 에 각각 연결되는 상기 다수의 탈피 관련 출력 포트 (130, 132) 를 부가적으로 구비하며,
    시프트 레버가 상기 각각의 작동 위치로 조작되고 수동 밸브가 상기 각 작동 위치에 대응하는 유체 채널 중 하나를 기계적으로 선택하는 경우, 페일 세이프 스위치 밸브는 수동 밸브에 의해 기계적으로 선택된 상기 한 유체 채널에 대응하는 탈피 관련 입력 포트 중 하나에서 제 3 유압을 받고, 상기 한 탈피 관련 입력 포트에 대응하는 탈피 관련 출력 포트로부터 변속 관련 솔레노이드 밸브 중 대응하는 밸브로 제 4 유압을 출력하여 대응하는 탈피 관련 속도단을 성립시키는 것을 특징으로 하는 유압 제어 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 변속 관련 솔레노이드 밸브 (SL1 - SL6) 는 제 2 유압을 출력하여 속도단 중 저속측 속도단을 성립시키는 제 1 변속 관련 솔레노이드 밸브 (SL1) 및, 제 2 유압을 출력하여 속도단 중 고속측 속도단을 성립시키는 제 2 변속 관련 솔레노이드 밸브 (SL2) 를 포함하며, 그리고
    유압 제어 장치는, 페일 세이프 스위치 밸브 (120) 와 제1 및 제 2 변속 관련 솔레노이드 밸브 각각의 사이에 제공되는 고 - 저 스위치 밸브 (140) 를 더 포함하며, 이 고 - 저 스위치 밸브는 고 - 저 스위치 밸브가 페일 세이프 스위치 밸브의 상기 1 이상의 탈피 관련 출력 포트 (130) 로부터 출력된 제 4 유압을 제 1 변속 관련 솔레노이드 밸브의 배출 포트 (110) 에 공급되도록 하는 저속측 연통 상태 및, 고 - 저 스위치 밸브가 페일 세이프 스위치 밸브의 상기 1 이상의 탈피 관련 출력 포트로부터 출력된 제 4 유압을 제 2 변속 관련 솔레노이드 밸브의 배출 포트에 공급되도록 하는 고속측 연통 상태로 선택적으로 전환가능한 것을 특징으로 하는 유압 제어 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 제 2 변속 관련 솔레노이드 밸브 (SL2) 는 유압 작동식 마찰 커플링 장치 (C1 - C4, B1, B2) 중 하나 (C2) 에 제 2 유압을 출력하여 다수의 상기 고속측 속도단 각각을 성립시키며,
    고 - 저 스위치 밸브 (140) 는 고속측 신호 압력으로서 제 2 유압을 받아 유압 작동식 마찰 커플링 장치를 결합시키고, 고속측 신호 압력을 받는 경우 저속측 연통 상태에서 고속측 연통 상태로 기계적으로 전환되며, 고속측 신호 압력을 받는 것이 중단되면 고속측 연통 상태에서 저속측 연통 상태로 기계적으로 전환되는 것을 특징으로 하는 유압 제어 장치.
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