KR100748761B1 - 하이브리드 무단변속기의 클러치 냉각용 윤활방향제어밸브 - Google Patents

하이브리드 무단변속기의 클러치 냉각용 윤활방향제어밸브 Download PDF

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Abstract

본 발명은 하이브리드 무단변속기의 클러치 냉각용 윤활방향제어밸브에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 종래에는 윤활제어밸브를 이용하여 하나의 유로로 포워드 클러치와 리버스 브레이크를 함께 냉각시켜 불필요한 유량 손실이 발생하는 문제점을 개선하여, 전진 또는 후진시 형성되는 클러치의 압력에 따라 작동플런저가 좌측 또는 우측으로 이동하여 냉각이 필요한 클러치에만 클러치 냉각유량이 흐를수 있도록 함으로써, 처닝 손실을 줄이고, 냉각 효과를 극대화하여 유량소모를 저감할 수 있도록 한 하이브리드 무단변속기의 클러치 냉각용 윤활방향제어밸브에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 양단에 포워드 클러치 및 리버스 브레이크의 작동압력이 전달되도록 제1 및 제2압력형성유로가 형성된 실린더와; 상기 제1 및 제2압력형성유로에 각각 축설된 피스톤과; 상기 피스톤을 탄성지지하는 스프링과; 냉각유량이 유입되도록 상기 실린더의 중앙에 형성된 유입구와; 상기 유입구를 사이에 두고 양쪽에 일정한 간격으로 각각 형성된 제1 및 제2냉각유로와; 상기 실린더의 중앙에 일정한 간격으로 축설되고, 상기 포워드 클러치 및 리버스 브레이크의 작동압력을 받아 상기 제1 및 제2냉각유로를 개폐하는 작동플런저;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 무단변속기의 클러치 냉각용 윤활방향제어밸브를 제공한다.
윤활방향제어밸브, 실린더, 피스톤, 작동플런저, 압력형성유로, 스프링, 냉각유로

Description

하이브리드 무단변속기의 클러치 냉각용 윤활방향제어밸브{Lube direction valve for clutch cooling of hybrid Continueously Variable Transmission}
도 1은 종래의 무단변속기를 탑재한 하이브리드 시스템을 나타내는 구성도이고,
도 2는 종래의 윤활제어밸브의 작동원리를 나타내는 개략도이고,
도 3은 본 발명에 따른 윤활방향제어밸브를 나타내는 단면도이고,
도 4a 내지 4c는 본 발명에 따른 윤활방향제어밸브의 작동상태를 나타내는 단면도이고,
도 5는 본 발명의 윤활방향제어밸브에 따른 포워드 클러치 및 리버스 브레이크의 냉각유량 및 유량 압력을 나타내는 그래프이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 윤활방향제어밸브 11 : 실린더
12a,12b : 피스톤 13a,13b : 작동플런저
14a : 리버스 브레이크의 작동압력 14b : 포워드 클러치 압력
14c : 냉각기 압력 15 : 제1압력형성유로
16 : 제2압력형성유로 18a,18b : 스프링
19 : 유입구 20a : 제1냉각유로
20b : 제2냉각유로 17a,17b,21a,21b : 중심축
본 발명은 하이브리드 무단변속기의 클러치 냉각용 윤활방향제어밸브에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 종래에는 윤활제어밸브를 이용하여 하나의 유로로 포워드 클러치와 리버스 브레이크를 함께 냉각시켜 불필요한 유량 손실이 발생하는 문제점을 개선하여, 전진 또는 후진시 형성되는 클러치의 압력에 따라 작동플런저가 좌측 또는 우측으로 이동하여 냉각이 필요한 클러치에만 클러치 냉각유량이 흐를수 있도록 함으로써, 처닝 손실을 줄이고, 냉각 효과를 극대화하여 유량소모를 저감할 수 있도록 한 하이브리드 무단변속기의 클러치 냉각용 윤활방향제어밸브에 관한 것이다.
일반적으로 차량의 변속기는 엔진의 구동력을 변속비로 변화시켜 구동륜에 전달하는 기능을 구비하고 있다.
상기 변속기는 다단 변속비로 이루어져 운전자가 의지대로 직접 변속단을 선택하는 수동 변속기, 다단 변속비로 이루어져 차량의 주행 조건에 따라 자동적으로 변속되는 자동 변속기, 그리고 각 변속단 사이에 특정한 변속 영역이 없이 무단으로 연속적인 변속을 실현하는 무단 변속기로 대별된다.
종래 상기 무단변속기를 탑재한 하이브리드 시스템은 도 1에 도시한 바와 같이 엔진(1)의 동력을 가변하여 출력하는 토크컨버터(2) 및 무단변속기(3)가 설치되며, 상기 무단변속기(3)에서 출력되는 구동력은 바퀴(4)를 회전하게 되는 구조를 이루고 있다.
상기 엔진(1)과 무단변속기(3) 사이에는 모터(5)가 설치되어 가속시 구동력을 제공하고 감속시 차량의 운동에너지를 전기로 전환하게 된다.
물론 엔진을 스타팅하기 위하여 엔진(1)고 직접 연결되는 다른 모터(6)도 설치되어 있다.
상기와 같이 구성된 자동차의 하이브리드 무단변속 시스템은 엔진(1)의 구동력을 토크컨버터(2)가 받아서 회전력을 가변하게 되며, 상기 토크컨버터(2)의 구동력은 무단변속기(3)에 입력되어 회전수가 가변되어 바퀴(4)를 구동하게 된다.
이 때 엔진의 최적 운전점을 위하여 무단변속기(3)가 제어되며, 가속 및 감속시에 모터(5)가 사용되게 된다.
물론 모터(6)는 엔진을 시동하게 되며, 엔진이 시동된 뒤에는 배터리(7)에 전기를 공급하게 된다.
상기 엔진의 출력측에는 엔진의 회전수를 등속 및 감속하여 전진 및 후진을 제공하고 엔진의 공회전을 제공하는 회전방향가변수단이 설치되어 있다.
상기 회전방향가변수단은 싱글피니언유성기어의 선기어와 캐리어를 고정하여 링기어를 정회전하는 포워드클러치와, 상기 싱글피니언유성기어의 캐리어를 고정하여 감속된 회전수로 링기어를 역회전하도록 하는 리버스 브레이크를 포함한다.
한편, 상기 하이브리드 무단변속시스템의 전후진 장치인 포워드 클러치 및 리버스 브레이크가 발진기능을 담당하여, 발진(클러치 슬립)시에는 클러치의 온도가 급격히 상승하게 된다.
따라서, 상기 포어드 클러치 및 리버스 브레이크를 많은 유량으로 냉각시키기 위해 종래에는 윤활제어밸브(Lubrication Control Valve)를 이용하여 제어하였다.
도 2는 종래의 윤활제어밸브(100)의 작동원리를 나타내는 도면으로서, 라인조절밸브(Line Regulating Valve)에서 배출되는 유량을 받아 클러치 냉각 압력을 조절하고, 상기 조절압력은 클러치 윤활 제어 솔레노이드 밸브(Clutch Lubrication Control Solenoid Valve)에 의하여 제어된다.
결과적으로 상기 윤활제어밸브(100)의 조절압력에 의해 클러치 냉각 유량이 제어된다.
미설명부호 101은 냉각기이다.
그러나, 상기 클러치 냉각 유량이 하나의 유로로 항상 포워드 클러치와 리버스 브레이크를 냉각시키게 되는바, 전진시에 불필요하게 리버스 브레이크를 냉각시키므로, 처닝(churning;교유) 손실이 증가한다.
또한, 필요이상의 냉각 유량을 제어하게 되므로, 유량 손실을 초래하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 전진 또는 후진시 형성되는 클러치의 압력에 따라 작동플런저가 좌측 또는 우측으로 이동하여 냉각이 필요한 클러치에만 클러치 냉각유량이 흐를수 있도록 함으로써, 처닝 손실을 줄이고, 냉각 효과를 극대화하여 유량소모를 저감할 수 있도록 한 하이브리드 무단변속기의 클러치 냉각용 윤활방향제어밸브를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 하이브리드 무단변속기의 클러치 냉각용 윤활방향제어밸브에 있어서,
양단에 포워드 클러치 및 리버스 브레이크의 작동압력이 전달되도록 제1 및 제2압력형성유로가 형성된 실린더와; 상기 제1 및 제2압력형성유로에 각각 축설된 피스톤과; 상기 피스톤을 탄성지지하는 스프링과; 냉각유량이 유입되도록 상기 실린더의 중앙에 형성된 유입구와; 상기 유입구를 사이에 두고 양쪽에 일정한 간격으로 각각 형성된 제1 및 제2냉각유로와; 상기 실린더의 중앙에 일정한 간격으로 축설되고, 상기 포워드 클러치 및 리버스 브레이크의 작동압력을 받아 상기 제1 및 제2냉각유로를 개폐하는 작동플런저;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
바람직한 구현예로서, 상기 제1압력형성유로에는 리버스 브레이크의 작동압력이 전달되고, 상기 제2압력형성유로에는 포워드 클러치의 작동압력이 전달되는 것을 특징으로 한다.
더욱 바람직한 구현예로서, 상기 작동플런저와 피스톤 사이에는 리버스 브레 이크 및 포워드 클러치의 작동압력이 전달될 수 있도록 작동유체가 채워진 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1 및 제2냉각유로 중 제1압력형성유로와 가까운 제1냉각유로는 상기 유입구를 통해 유입된 냉각유량이 포워드 클러치로 배출되는 통로이고, 제2압력형성유로와 가까운 제2냉각유로는 상기 유입구를 통해 유입된 냉각유량이 리버스 브레이크로 배출되는 통로인 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 윤활방향제어밸브의 작동원리를 나타내는 개략도이고, 도 4는 본 발명에 따른 윤활방향제어밸브를 나타내는 상세도이고, 도 5는 본 발명의 윤활방향제어밸브에 따른 포워드 클러치 및 리버스 브레이크의 냉각유량 및 유량 압력을 나타내는 그래프이다.
본 발명은 불필요한 냉각 유량의 저감을 위한 하이브리드 무단변속기의 클러치 냉각용 윤활방향제어밸브(10)에 관한 것이다.
전술한 바와 같이, 하이브리드 무단변속기는 포워드 클러치 및 리버스 브레이크를 포함하고, 포워드 클러치는 전진기능을 하고, 리버스 브레이크는 후진기능을 하게 된다.
따라서, 발진(클러치 슬립)시에는 클러치의 온도가 급격히 상승하여 많은 유량으로 클러치 냉각이 필요하다.
본 발명은 포워트 클러치 또는 리버스 브레이크의 작동압에 따라 선택적으로 클러치 냉각유량이 하나의 클러치 유로로 흐르게 하는 윤활방향제어밸브(10)를 제 공한다.
상기 윤활방향제어밸브(10)는 양단에 압력형성유로가 형성된 실린더(11)와, 실린더(11) 내부에 서로 대칭되도록 축설된 한쌍의 피스톤(12) 및 작동플런저(13)로 구성되어 있다.
상기 실린더(11)의 내부는 피스톤(12) 및 작동플런저(13)가 좌우로 이동할 수 있도록 중공부가 형성되어 있고, 실린더(11)의 일단부에는 리버스 브레이크의 작동압이 전달되는 제1압력형성유로(15)가 형성되어 있고, 실린더(11)의 타단부에는 포워드 클러치의 작동압이 전달되는 제2압력형성유로(16)가 형성되어 있다.
상기 제1 및 제2압력형성유로(15,16)에는 각각 중심축(17a,17b) 및 피스톤(12a,12b)이 설치되어 있고, 상기 피스톤(12a,12b)은 실린더(11) 양단 내측에 삽입설치된 스프링(18a,18b)에 의해 탄성지지되어 있다.
상기 실린더(11)의 중앙에는 냉각 유량이 유입되는 유입구(19)와, 이 유입구(19)를 사이에 두고 양쪽으로 제1냉각유로(20a) 및 제2냉각유로(20b)가 형성되어 있다.
좌측으로 형성된 제1냉각유로(20a)는 포워드 냉각 유로이고, 우측으로 형성된 제2냉각유로(20b)는 리버스 브레이크 유로이다.
상기 실린더(11) 내부 중앙에 일정한 간격으로 작동플런저(13a,13b)가 중심축(21a,21b)에 의해 마주보게 축설되어 있고, 이 작동플런저(13)가 제1냉각유로(20a) 및 제2냉각유로(20b)를 가로막고 있다. 이때, 작동플런저(13) 사이에는 유입구(19)를 통해 냉각 유량이 유입되어 있다.
상기 중심축(17a,17b,21a,21b)은 각각 일정한 간격으로 떨어져 있다.
이와 같은 구성에 의한 본 발명에 따른 윤활방향제어밸브의 작동상태를 설명하면 다음과 같다.
냉각 유량이 필요한 경우는 클러치가 슬립하는 경우이고, 유입구(19)를 통해 냉각유량이 실린더(11) 내부로 유입되면서 작동플런저(13)를 가압하여, 작동플런저(13)를 지지하는 스프링(18a,18b)이 압축되게 된다.
1) 포워드 클러치의 작동압이 발생된 영역(0~10초) : 전진 발진시에는 포워드 클러치가 작동하여 작동압력이 형성되고, 이 작동압력은 제2압력형성유로(16)를 통해 전달되어 피스톤(12b)을 가압하게 된다.
계속해서, 상기 압축력에 의해 압축되었던 스프링(18b)이 원래 위치로 복귀되고, 양쪽의 작동플런저(13a,13b)가 좌측으로 이동하면서 좌측의 제1냉각유로(20a)가 열리게 되고, 우측의 제2냉각유로(20b)는 닫혀진 상태로 되게 된다.
따라서, 상기 제1냉각유로(20a)를 통해 작동플런저(13a,13b) 사이에 유입된 냉각유량이 배출되어 포워드 클러치로 흘러서 냉각시킨다.
2) 포워드 클러치 및 리버스 브레이크의 압력이 0 bar인 경우(10~15) : 차량 정지시 포워드 클러치의 작동압력(14b)이 없어짐으로써, 스프링(18a,18b)이 다시 압축되고, 유입구(19)를 통해 유입된 냉각유량이 양쪽의 작동플런저(13a,13b)를 가압하여 양쪽으로 이동함으로써, 양쪽의 제1 및 제2냉각유로(20a,20b)가 반씩 열리면서 작동플런저(13a,13b) 사이의 냉각유량이 제1 및 제2냉각유로(20a,20b)를 통해 포워드 클러치 및 리버스 브레이크로 흘러서 냉각시키게 된다.
3) 리버스 브레이크의 작동압이 발생된 영역(15~25초): 차량 후진시에는 리버스 브레이크의 작동압력(14a)이 형성되고, 이 작동압력은 제1압력형성유로(15)를 통해 전달되어 피스톤(12)을 가압하게 된다.
계속해서, 상기 압축력에 의해 압축되었던 스프링(18a)이 원래의 위치로 복귀되면서 양쪽의 작동플런저(13a,13b)가 우측으로 이동하면서 좌측의 제1냉각유로(20a)가 닫히게 되고, 우측의 제2냉각유로(20b)는 열린 상태로 되게 된다.
따라서, 상기 제2냉각유로(20b)를 통해 작동플런저(13a,13b) 사이에 유입된 냉각유량이 배출되어 리버스 브레이크로 흘러서 냉각시킨다.
이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않으며, 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 실시할 수 있는 다양한 형태의 실시예들을 모두 포함한다.
이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따른 하이브리드 무단변속기의 클러치 냉각용 윤활방향제어밸브에 의하면, 전진 발진시에는 포워드 클러치의 작동압에 의해 작동플런저가 좌측으로 이동하여 리버스 브레이크와 연결되는 제2냉각유로를 닫고 포워드 클러치와 연결되는 제1냉각유로만을 열음으로써, 포워드 클러치에 많은 유량을 흘려보내어 냉각시키고, 후진 발진시에는 리버스 브레이크의 작동압에 의해 작동플런저가 우측으로 이동하여 리버스 브레이크와 연결되는 제2냉각유로만을 열고 포워드 클러치와 연결되는 제1냉각유로를 닫음으로써, 리버스 브레이크에 많은 유량을 흘려보내어 냉각시켜 냉각 효과를 극대화할 수 있다.

Claims (4)

  1. 하이브리드 무단변속기의 클러치 냉각용 윤활방향제어밸브에 있어서,
    양단에 포워드 클러치 및 리버스 브레이크의 작동압력(14a)이 전달되도록 제1 및 제2압력형성유로가 형성된 실린더(10)와;
    상기 제1 및 제2압력형성유로에 각각 축설된 피스톤(12)과;
    상기 피스톤을 탄성지지하는 스프링(18)과;
    냉각유량이 유입되도록 상기 실린더의 중앙에 형성된 유입구(19)와;
    상기 유입구를 사이에 두고 양쪽에 일정한 간격으로 각각 형성된 제1 및 제2냉각유로(20a,20b)와;
    상기 실린더의 중앙에 일정한 간격으로 축설되고, 상기 포워드 클러치 및 리버스 브레이크의 작동압력(14a)을 받아 상기 제1 및 제2냉각유로를 개폐하는 작동플런저(13);
    를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 하이브리드 무단변속기의 클러치 냉각용 윤활방향제어밸브.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1압력형성유로에는 리버스 브레이크의 작동압력(14a)이 전달되고, 상기 제2압력형성유로에는 포워드 클러치의 작동압력(14b)이 전달되는 것을 특징으로 하는 하이브리드 무단변속기의 클러치 냉각용 윤활방향제어밸브.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 작동플런저와 피스톤 사이에는 리버스 브레이크 및 포워드 클러치의 작동압력(14b)이 전달될 수 있도록 작동유체가 채워진 것을 특징으로 하는 하이브리드 무단변속기의 클러치 냉각용 윤활방향제어밸브.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 배출구 중 제1압력형성유로와 가까운 배출구는 상기 유입구를 통해 유입된 냉각유량이 포워드 클러치로 배출되는 통로이고, 제2압력형성유로와 가까운 배출구는 상기 유입구를 통해 유입된 냉각유량이 리버스 브레이크로 배출되는 통로인 것을 특징으로 하는 하이브리드 무단변속기의 클러치 냉각용 윤활방향제어밸브.
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