KR100992494B1 - 변속장치의 유압 제어 시스템 - Google Patents

변속장치의 유압 제어 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 변속장치의 유압 제어 시스템을 제공한다. 본 발명의 시스템은 엔진(1)에 의해 구동되는 유압펌프(10)와, 유압펌프(10)에서 토출되는 압유를 압송하는 메인라인(20)과, 메인라인(20)의 압유를 일시적으로 저장하는 어큐물레이터(27)와, 메인라인(20)에서 분지되며 전진 1단 클러치(32a), 후진 1단 클러치(32b), 전진 2단 클러치(32c), 후진 2단 클러치(32d)와 각각 연결되는 제 1 내지 제 4분지라인(30a, 30b, 30c, 30d)을 포함하는 변속장치의 유압 제어시스템에 있어서, 유압펌프(10)의 토출 유량에 관계없이 상시 일정한 유량의 압유가 각 클러치(32a, 32b, 32c, 32d)에 공급될 수 있도록 메인라인(20)을 따라 압송되는 압유의 유량을 제어하는 유량제어수단을 더 포함한다. 특히, 유량제어수단은 설정된 유량만 메인라인 (20)을 통과시키고, 초과분의 압유는 드레인시킬 수 있도록 상기 메인라인(20)에 설치되는 플로루 디바이더(40)인 것을 특징으로 한다. 이러한 본 발명에 의하면, 엔진 가속시에도 각 클러치로 공급되는 압유의 유량을 일정하게 제어함으로써 급속한 유량 증대에 따른 변속 충격을 방지할 수 있는 효과를 갖는다.

Description

변속장치의 유압 제어 시스템{HYDRAULIC CONTROL SYSTEM FOR TRANSMISSION}
도 1은 일반적인 변속장치의 유압 제어 시스템을 나타내는 유압 회로도,
도 2는 본 발명에 따른 변속장치의 유압 제어 시스템 구성을 나타내는 유압회로도,
도 3은 본 발명에 따른 변속장치의 유압 제어 시스템의 다른 실시예를 나타내는 유압회로도이다.
♣ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ♣
10: 유압펌프 20: 메인라인
27: 어큐물레이터 30a: 제 1분지라인
30b: 제 2분지라인 30c: 제 3분지라인
30d: 제 4분지라인 32a: 전진 1단 클러치
32b: 후진 1단 클러치 32c: 전진 2단 클러치
32d: 후진 2단 클러치 34a: 전진 1단 솔레노이드 밸브
34b: 후진 1단 솔레노이드 밸브 34c: 전진 2단 솔레노이드 밸브
34c: 후진 2단 솔레노이드 밸브 40: 플로우 디바이더
42: 제 1유로 44: 오리피스
46: 제 2유로 50: 드레인라인
60: 제 3유압라인 62: 오리피스
본 발명은 변속장치의 유압 제어 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 엔진 가속시 각 클러치로 공급되는 압유의 유량을 일정하게 제어할 수 있는 변속장치의 유압 제어 시스템에 관한 것이다.
지게차와 같은 중장비는 차량의 주행상태에 따라 엔진의 회전력과 속도를 적절하게 변환시켜주는 변속장치를 구비하고 있다. 변속장치는 수동식과 동력식이 있으며, 근래에는 운전자의 편의를 도모하기 위하여 "파워시프트 트랜스미션"이라고 불리우는 동력식 변속장치가 널리 사용되고 있다.
동력식 변속장치는 선기어, 피니온기어 및 링리어로 이루어진 유성기어장치를 갖는 것으로, 유성기어장치의 어떤 기어를 변속장치의 입력축 또는 출력축에 연결하고, 어떤 기어를 변속장치 하우징에 고정시키는가에 따라 지게차의 주행방향을 바꿀 수도 있고 주행속도를 변화시킬 수도 있다. 유성기어장치의 기어를 입력축 또는 출력축에 연결하거나 변속장치 하우징에 고정시키는 역할은 유압작동식 클러치에 의해 수행된다. 이러한 유압작동식 클러치의 예로는 전진 1단 클러치, 전진 2단 클러치, 후진 1단 클러치, 후진 2단 클러치 등을 들 수 있다.
유압작동식 클러치는 압유가 공급됨에 따라 연결상태로 되고, 압유가 차단됨에 따라 해제상태로 되는데, 이러한 압유의 공급 및 차단은 전진 1단 솔레노이드 밸브와, 전진 2단 솔레노이드 밸브, 후진 1단 솔레노이드 밸브와, 후진 2단 솔레노이드 밸브를 통해 이루어진다.
도 1에는 유압작동식 클러치를 제어하는 지게차의 유압 제어 시스템이 도시되어 있다. 이에 따르면, 유압 제어 시스템은 엔진(1)에 의해 작동되는 유압펌프 (10)를 구비하며, 이 유압펌프(10)는 압유를 압송하는 메인라인(20)을 갖는다.
메인라인(20)에는 제 1바이패스라인(22)과 제 2바이패스라인(24)이 분지된다. 제 1바이패스라인(22)에는 릴리프밸브(22a)가 설치되며, 릴리프밸브(22a)는 메인라인(20)의 유압이 설정압력 이상이 될 경우, 유압펌프(10)의 압유를 오일탱크 (T)로 드레인 시킨다. 그리고 제 2바이패스라인(24)은 도시하지 않은 리프트실린더와 틸트실린더 등의 작업기에 압유를 공급한다.
그리고 메인라인(20)에는 인칭밸브(25)와 오리피스(26)와 어큐물레이터(27)가 차례로 설치된다. 인칭밸브(25)는 도시하지 않은 인칭페달을 밟음에 따라 압유의 흐름량을 줄여준다. 오리피스(26)는 인칭밸브(6)로부터 배출되는 압유의 흐름량을 조절한다. 어큐물레이터(27)는 스프링부하형으로서, 인칭밸브(25)를 통과한 압유를 일시적으로 저장한다.
한편, 메인라인(20)은 제 1분지라인(30a)과 제 2분지라인(30b)과 제 3분지라인(30c)과 제 4분지라인(30d)으로 분지된다. 제 1 내지 제 4분지라인(30a, 30b, 30c, 30d) 각각은 전진 1단 클러치(32a), 후진 1단 클러치(32b), 전진 2단 클러치 (32c), 후진 2단 클러치(32d)에 연결 접속된다. 그리고 제 1 내지 제 4분지라인 (30a, 30b, 30c, 30d) 각각에는 전진 1단 솔레노이드 밸브(34a), 후진 1단 솔레노 이드 밸브(34b), 전진 2단 솔레노이드 밸브(34c), 후진 2단 솔레노이드 밸브(34d)가 각각 설치된다.
전진 1단 솔레노이드 밸브(34a), 후진 1단 솔레노이드 밸브(34b), 전진 2단 솔레노이드 밸브(34c), 후진 2단 솔레노이드 밸브(34d) 각각은, 운전자가 작동레버 (도시하지 않음.)를 조작함에 따라 작동위치로 절환되며, 절환된 각 솔레노이드 밸브(34a, 34b, 34c, 34d)는 제 1 내지 제 4분지라인(30a, 30b, 30c, 30d)을 개방하여 상기 메인라인(3)의 압유를 전진 1단 클러치(32a) 또는 후진 1단 클러치(32b) 또는 전진 2단 클러치(32c) 또는 후진 2단 클러치(32d)로 각각 공급한다.
이러한 구성을 갖는 유압 제어 시스템의 작동을 살펴보면 다음과 같다. 먼저, 엔진(1)의 구동에 따라 유압펌프(10)가 작동하면, 상기 유압펌프(10)로부터 압유가 토출되며, 토출된 압유는 메인라인(20)을 통해 압송된다.
그리고 메인라인(20)으로 압송되는 압유는 인칭밸브(25)를 통과하게 되고, 인칭밸브(25)를 통과한 압유는 제 1 내지 제 4분지라인(30a, 30b, 30c, 30d)으로 각각 압송된다. 이때, 제 1 내지 제 4분지라인(30a, 30b, 30c, 30d)으로 압송된 압유는 각 솔레노이드 밸브(34a, 34b, 34c, 34d)들에 의해 차단된 상태이다.
한편, 각 솔레노이드 밸브(34a, 34b, 34c, 34d)들이 제 1 내지 제 4분지라인(30a, 30b, 30c, 30d)을 차단함에 따라 상기 인칭밸브(25)를 통과한 압유는 어큐물레이터(27)에 저장되기 시작한다. 그리고 압유의 저장이 완료되면, 메인라인(20)의 압유는 더 이상 인칭밸브(25)를 통과하지 못하고, 릴리프밸브(22a)를 통해 드레인 된다.
그리고 이와 같은 상태에서 운전자가 차량을 전진 또는 후진시키기 위해 작동레버를 조작하면, 각 솔레노이드 밸브(34a, 34b, 34c, 34d)중 어느 하나가 절환된다. 그리고 어느 하나의 솔레노이드 밸브가 절환되면, 이에 대응되는 어느 하나의 분지라인이 개방되면서 전진 1단 클러치(32a) 또는 후진 1단 클러치(32b) 또는 전진 2단 클러치(32c) 또는 후진 2단 클러치(32d)로 압유가 공급된다. 이러한 상태에서 전진 1단 또는 후진 1단 또는 전진 2단 또는 후진 2단으로 변속되는 것이다.
그러나, 이와 같은 종래의 유압 제어 시스템은, 급가속과 변속이 동시에 이루어질 경우, 변속 충격이 발생되는 문제점이 지적되고 있다.
즉, 급가속을 하고자 엔진(1)의 회전수를 증대시킬 경우, 엔진(1)의 회전수는 아이들 상태에서보다 3배나 증가하게 되고, 이와 동시에 유압펌프(10)의 토출 유량도 3배로 증가된다. 따라서, 이때에 변속이 이루어질 경우에는 많은 량의 압유가 한꺼번에 메인라인(20)과 각 분지라인(30a, 30b, 30c, 30d)을 통해 각 클러치 (32a, 32b, 32c, 32d)로 공급되며, 이에 따라 각 각 클러치(32a, 32b, 32c, 32d)에는 급격한 클러치 압력의 증가로 인한 압력 써어지(surge)와 유압충격이 발생된다. 결국, 압력 써어지(surge)와 유압충격이 발생됨에 따라 변속 충격이 일어나는 것이다.
한편, 브레이크를 작동시킨 후, 급가속할 때에는 엔진(1)의 회전수가 더욱 더 증가되는데, 이에 따라 더 큰 압력 써어지와 유압충격이 발생되어 변속 충격이 더욱 가중되는 결과를 초래한다. 심지어는 이 같은 변속 충격으로 인해 변속장치가 파손되는 경우마저 발생한다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 그 목적은 엔진 가속시에도 각 클러치로 공급되는 압유의 유량을 일정하게 제어함으로써 급속한 유량 증대에 따른 변속 충격을 방지할 수 있는 변속장치의 유압 제어 시스템을 제공하는 데 있다.
이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 엔진에 의해 구동되는 유압펌프와, 상기 유압펌프에서 토출되는 압유를 압송하는 메인라인과, 상기 메인라인의 압유를 일시적으로 저장하는 어큐물레이터와, 상기 메인라인에서 분지되며 전진 1단 클러치, 후진 1단 클러치, 전진 2단 클러치, 후진 2단 클러치와 각각 연결되는 제 1 내지 제 4분지라인을 포함하는 변속장치의 유압 제어시스템에 있어서, 상기 유압펌프의 토출 유량에 관계없이 상시 일정한 유량의 압유가 상기 각 클러치에 공급될 수 있도록 상기 메인라인을 따라 압송되는 압유의 유량을 제어하는 유량제어수단을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 유량제어수단은 설정된 유량만 메인라인을 통과시키고, 초과분의 압유는 드레인시킬 수 있도록 상기 메인라인에 설치되는 플로우 디바이더인 것을 특징으로 한다.
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 유압 회로도이다. 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 발명의 유압 제어 시스템은 인칭밸브(25)의 상류에 배치되는 플로우 디바이더(Flow Divider:40)를 구비한다.
플로우 디바이더(40)는 유압펌프(10)의 토출 유량에 관계없이 일정한 유량의 압유를 각 클러치(32a, 32b, 32c, 32d)에 공급하는 유량제어수단으로서, 메인라인(20)과 접속 연통되는 제 1유로(42)를 가지며, 제 1유로(42)에는 오리피스 (44)가 설치된다.
오리피스(44)는 설정된 유량만을 통과시키는 것으로, 통과 유량을 일정하게 제어하는 역할을 한다. 특히, 통과 유량을 일정하게 제어함으로써 인칭밸브(25)로 유입되는 압유의 유량을 일정하게 유지시키며, 인칭밸브(25)로 유입되는 압유의 유량을 일정하게 유지시킴으로써 각 클러치(32a, 32b, 32c, 32d)로 공급되는 압유의 유량을 일정하게 유지시킨다. 따라서, 오리피스(44)는 엔진(1)의 회전수가 증대되어 유압펌프(10)의 압유 토출량이 급격하게 증가되더라도 설정된 유량의 압유를 일정하게 각 클러치(32a, 32b, 32c, 32d)로 공급하며, 이에 따라 급격한 유량 증가로 인한 각 클러치(32a, 32b, 32c, 32d)의 압력 써어지와 유압충격을 방지한다.
한편, 오리피스(44)에 의해 제어되는 압유의 유량은, 엔진(1)의 아이들링시 상기 유압펌프(10)의 토출 유량을 기준으로 설정된다. 즉, 오리피스(44)를 통과하는 압유의 유량은, 엔진(1)의 아이들링(Idling)시에 상기 유압펌프(10)로부터 토출되는 압유의 유량과 동일하게 구성된다는 것이다. 이는 엔진(1)의 아이들링시에 토출되는 유압펌프(10)의 유량 정도의 압유가 상기 클러치(32a, 32b, 32c, 32d)로 공급되면, 압력 써어지와 유압충격을 발생되지 않기 때문이다.
다시, 도 2를 살펴보면, 플로우 디바이더(40)는 오리피스(44)의 입력단으로부터 분지되는 제 2유로(46)를 구비한다. 제 2유로(46)는 제 1유로(42)로 도입된 메인라인(20)의 유량이 설정된 유량, 즉 오리피스(44)의 통과 유량 보다 초과할 경우, 초과분의 압유를 바이패스 하는 역할을 한다. 특히, 엔진(1)의 가속시 유압펌프(10)의 토출 유량이 급격하게 증대될 경우, 증가된 압유의 유량을 바이패스 하는 역할을 한다.
한편, 본 발명의 유압 제어 시스템은 플로우 디바이더(40)의 제 2유로(46)와 연결되는 드레인라인(50)을 더 구비한다. 드레인라인(50)은 제 2유로(46)로 바이패스된 압유를 오일탱크(T)로 드레인 시킨다.
다음으로, 이와 같은 구성을 갖는 본 발명의 작동을 특징부를 위주로 하여 설명한다. 먼저, 엔진(1)의 구동에 따라 유압펌프(10)가 작동한다. 그러면, 상기 유압펌프(10)로부터 압유가 토출되며, 토출된 압유는 메인라인(20)으로 따라 압송된다.
그리고 메인라인(20)을 따라 압송되는 압유는 플로우 디바이더(40)의 제 1유로(42)로 도입되며, 도입된 압유는 오리피스(44)를 통과하면서 인칭밸브(25)로 유 입된다.
한편, 오리피스(44)를 통과하는 압유는, 상기 오리피스(44)를 통과하는 과정에서 그 유량이 일정하게 조절되면서 인칭밸브(25)로 유입되고, 유입된 압유는 인칭밸브(25)와 분지라인(30a, 30b, 30c, 30d)과 솔레노이드 밸브(34a, 34b, 34c, 34d)들을 거치면서 클러치(32a, 32b, 32c, 32d)까지 압송된다.
결과적으로, 유량 및 유압이 제어된 압유는, 압력 써어지와 유압충격을 발생시키지 않으면서 클러치(32a, 32b, 32c, 32d)까지 압송되고, 압송된 압유는 적절한 압력으로 클러치(32a, 32b, 32c, 32d)를 작동시키며, 이에 따라 변속 충격을 발생시키지 않는다. 특히, 변속하는 과정에서, 엔진(1) 급가속으로 인해 유압펌프(10)의 토출 유량이 급속하게 증대되더라도 상기 오리피스(44)에서 설정된 적량의 압유만이 일정하게 공급함으로써 변속충격은 발생되지 않는다.
한편, 유압펌프(10)의 토출 유량이 증대될 경우, 설정 유량 이상의 압유가 오리피스(44)로 공급되는데, 이때, 설정 유량 이상의 압유는 제 2유로(46)와 드레인라인(50)을 통해 오일탱크(T)로 드레인 된다.
다음으로, 도 3에는 본 발명에 따른 유압 제어 시스템의 다른 실시예를 나타내는 도면이 도시되어 있다. 다른 실시예의 본 발명은 인칭밸브(25)의 출력단으로부터 분지되어 어큐물레이터(27)와 연결되는 제 3유압라인(60)과, 이 제 3유압라인 (60)에 설치되는 오리피스(62)로 구성되는 특징을 갖는다.
이러한 다른 실시예의 유압 제어 시스템은 인칭밸브(27)를 통과한 압유를 바이패스한 다음, 이를 어큐물레이터(27)내로 공급하여 유체의 충전 부하를 증대시키 는 역할을 한다. 특히, 유체의 충전 부하를 증대시킴으로써 어큐물레이터(27)에 저장되는 압유의 저장량을 제어하며, 따라서 각 클러치(32a, 32b, 32c, 32d)로 공급되는 유량을 제어하여 급격한 유량 증가로 인한 각 클러치(32a, 32b, 32c, 32d)의 압력 써어지와 유압충격을 방지한다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 변속장치의 유압 제어 시스템은, 엔진 가속시에도 각 클러치로 공급되는 압유의 유량을 일정하게 제어함으로써 급속한 유량 증대에 따른 변속 충격을 방지할 수 있는 효과를 갖는다.

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  2. 엔진(1)에 의해 구동되는 유압펌프(10)와, 상기 유압펌프(10)에서 토출되는 압유를 압송하는 메인라인(20)과, 상기 메인라인(20)의 압유를 일시적으로 저장하는 어큐물레이터(27)와, 상기 메인라인(20)에서 분지되며 전진 1단 클러치(32a), 후진 1단 클러치(32b), 전진 2단 클러치(32c), 후진 2단 클러치(32d)와 각각 연결되는 제 1 내지 제 4분지라인(30a, 30b, 30c, 30d)을 포함하는 변속장치의 유압 제어시스템에 있어서,
    상기 유압펌프(10)의 토출 유량에 관계없이 상시 일정한 유량의 압유가 상기 각 클러치(32a, 32b, 32c, 32d)에 공급될 수 있도록 상기 메인라인(20)을 따라 압송되는 압유의 유량을 제어하는 유량제어수단을 더 포함하며,
    상기 유량제어수단은 설정된 유량만 메인라인(20)을 통과시키고, 초과분의 압유는 드레인시킬 수 있도록 상기 메인라인(20)에 설치되는 플로우 디바이더(40)인 것을 특징으로 하는 변속장치의 유압 제어 시스템.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 플로우 디바이더(40)에 의해 설정된 유량은, 상기 엔진(1)의 아이들링시 상기 유압펌프(10)로부터 토출되는 압유의 유량과 동일하게 설정되는 것을 특징으로 하는 변속장치의 유압 제어 시스템.
  4. 제 2항에 있어서, 상기 유량제어수단은 상기 메인라인(20)의 압유를 바이패스하여 상기 어큐물레이터(27)로 공급할 수 있도록 상기 메인라인(20)과 상기 어큐물레이터(27)와 연결되는 제 3유압라인(60)과, 상기 제 3유압라인(60)에 설치되는 오리피스(62)로 구성되는 것을 특징을 하는 변속장치의 유압 제어 시스템.
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