KR101063494B1 - 솔레노이드 밸브 이물질 제거장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 자동변속기에서 유압 제어장치로 사용되는 솔레노이드 밸브 제어장치로, "N(중립)" 혹은 "P(주차)"의 변속단 상태에서 댐퍼 클러치 제어용 비례제어 솔레노이드 밸브(Variable Force Solenoid Valve : VFS)를 최대 전류로 순간 작동시켜 스풀과 홀더 사이에 끼인 이물질을 제거하는 것이다.
본 발명은 차량의 제반적인 운전정보를 검출하여 제어부에 제공하는 차량정보검출부; 상기 차량정보검출부의 정보를 분석하여 설정된 이물질 제거 제어조건을 만족하면 제어 듀티 및 시간을 결정하여 솔레노이드 밸브를 설정된 횟수 작동시키는 제어부; 상기 제어부의 듀티 신호에 따라 작동되어 댐퍼 클러치를 작동시키는 솔레노이드 밸브를 포함한다.
댐퍼 클러치, 솔레노이드 밸브, 이물질, 스풀

Description

솔레노이드 밸브 이물질 제거장치 및 방법{APPARATUS FOR REMOVAL FOREIGN SUBSTANCE OF SOLENOID VALVE AND METHOD THEREOF}
본 발명은 자동변속기에서 유압 제어장치로 사용되는 솔레노이드 밸브 제어장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 "N(중립)" 혹은 "P(주차)"의 변속단 상태에서 댐퍼 클러치 제어용 비례제어 솔레노이드 밸브(Variable Force Solenoid Valve : VFS)를 최대 전류로 순간 작동시켜 스풀과 홀더 사이에 끼인 이물질을 제거하는 솔레노이드 밸브 이물질 제거장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 자동변속기에서 유압 제어장치로 사용되는 솔레노이드 밸브는 라인압 가변제어와 클러치 및 브레이크를 작동시키는 역할을 수행하며, 통상적으로 스풀 타입의 비례제어 솔레노이드 밸브가 사용된다.
도 7에 도시된 바와 같이 비례제어 솔레노이드 밸브는, 도시되지 않은 제어수단에서 인가되는 제어전류에 따라 동작되는 솔레노이드(10), 상기 솔레노이드(10)에 의해 구동되는 스풀(30), 상기 스풀(30)이 삽입되어 장착되는 홀더(50) 및 상기 스풀(30)을 탄성 지지하는 스프링(70)을 포함한다.
상기 홀더(50)의 중심을 길이 방향으로 관통하여 내부에는 상기 스풀(30)이 배치되고, 상기 스풀(30)은 솔레노이드(10)에 의하여 길이 방향으로 움직인다.
상기 홀더(50)에는 외측면에서 내부로 제1홀(51)과 제2홀(53) 및 제3홀(55)이 순차적으로 배치되고, 상기 제1,2,3홀(51,53,55)의 반대측에 제1피드백홀(57)과 제2피드백홀(59)이 형성된다.
상기 제1홀(51)을 통하여 유압펌프(미도시)에서 발생된 유압이 내부로 공급되고, 상기 제2홀(53)을 통하여 상기 스풀(30)에 의해서 제어된 유압이 압력조절밸브(PCV ; Pressure Control Valve)를 통하여 자동변속기의 작동요소, 즉 클러치 또는 브레이크에 공급된다.
또한, 상기 제3홀(55)을 통하여 오일 리저버 탱크로부터 부족한 오일을 공급받거나 남은 오일을 배출시킨다.
상기 제1피드백홀(57)에서 상기 제2피드백홀(59)을 따라서 피드백홈(61)이 형성되어 제1피드백홀(57)과 제2피드백홀(59)과의 피드백유로(63)를 형성시킨다.
그리고, 상기 제2피드백홀(59)에 인접하여 단차홈(65) 형성되어, 유압의 신속한 피드백이 이루어지도록 한다.
상기한 바와 같이 솔레노이드 밸브는 도시되지 않은 변속제어수단에서 듀티(Duty) 값으로 결정되어 인가되는 제어전류에 의해 동작되어 클러치 또는 브레이크를 제어하는데, 변속용 클러치 및 브레이크 솔레노이드 밸브에 인가되는 제어전류는 변속이 진행되는 상태를 제외하고는 0% 듀티 또는 100% 듀티로 인가된다.
솔레노이드 밸브에 100% 듀티의 제어전류가 인가되는 경우 솔레노이드 밸브는 가지고 있는 최대(Full)의 힘으로 작동되어져 솔레노이드 밸브의 스풀과 홀더 사이에 작은 이물질이 끼어 있다고 하더라도 강한 작동력에 의해 이물질을 제거하는 능력을 가진다.
한편, 댐퍼 클러치 제어용 솔레노이드 밸브를 작동시키는 제어전류의 범위는 다른 클러치 및 브레이크를 작동시키는 솔레노이드 밸브에 비하여 제한적이다.
통상적으로 댐퍼 클러치 제어용 비례 제어 솔레노이드 밸브는 엔진토크 등에 비례하여 제어되고, 완전직결 조건이라 하더라도 100% 듀티의 제어전류를 인가하지 않고 있다.
이는 킥 다운(Kick Down)시 댐퍼 클러치 제어용 비례 제어 솔레노이드 밸브에 공급되는 유압을 빨리 떨어뜨려서 댐퍼 클러치가 신속히 해제되도록 함으로써, 운전성의 측면에서 빠른 응답성을 확보하기 위함이다.
상기한 바와 같이 댐퍼 클러치 제어용 비례 제어 솔레노이드 밸브의 제어전류는 엔진토크에 따라 결정되므로, 100% 듀티의 제어전류가 인가되는 경우는 WOT(Wide Open Throttle)로 운전자가 급가속의 의지에 있을 경우로 제한된다.
이와 같이 댐퍼 클러치 제어용 비례 제어 솔레노이드 밸브의 전류제어 영역은 매우 제한적이므로 이물질이 오일에 섞여 솔레노이드 밸브로 흘러 들어가는 경우 스풀과 홀더에 끼이게 되며, 이에 의해 스풀과 홀더의 마찰력을 증가시켜 댐퍼 클러치의 안정적인 작동을 방해하고, 심한 경우 솔레노이드 밸브가 스틱(Stick) 되어 댐퍼 클러치의 작동이 이루어지지 않는 문제점이 발생한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 댐퍼 클러치가 결합되어 터빈 회전수(Nt)가 엔진회전수(Ne)를 추종하는 상태에서 이물질의 영향으로 댐퍼 클러치가 비정상적으로 작동하는 경우 터빈의 떨림이 발생되어 자체에 진동으로 작용하므로 승차감을 저하시킨다.
또한, 변속단이 중립(N)을 선택하고 있던 상태에서 주행 변속단(D)으로 전환되는 경우 이물질에 의한 영향으로 댐퍼 클러치가 비정상적으로 작동하는 경우 엔진 스톨(Stall)이 발생한다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로, 그 목적은 자동변속기에서 변속단이 "N(중립)" 혹은 "P(주차)" 를 유지하는 상태에서 설정된 조건을 만족하는 경우 댐퍼 클러치 제어용 비례제어 솔레노이드 밸브를 최대 전류로 설정횟수 동안 순간 작동시켜 스풀과 홀더 사이에 끼인 이물질을 강하게 밀어줌으로써 자동 제거되도록 한 것이다.
상기한 목적을 실현하기 위한 본 발명의 특징에 따른 솔레노이드 밸브 이물질 제거장치는, 차량의 제반적인 운전정보를 검출하여 제어부에 제공하는 차량정보검출부; 상기 차량정보검출부의 정보를 분석하여 설정된 이물질 제거 제어조건을 만족하면 제어 듀티 및 시간을 결정하여 솔레노이드 밸브를 설정된 횟수 작동시키는 제어부; 상기 제어부의 듀티 신호에 따라 작동되어 댐퍼 클러치를 작동시키는 솔레노이드 밸브를 포함한다.
또한, 본 발명의 특징에 따른 솔레노이드 밸브 제거방법은, 차량운전정보가 솔레노이드 밸브의 이물질 제거 제어조건인지 판단하는 과정; 이물질 제거 제어조건을 만족하면 설정된 맵으로부터 제어 듀티 및 제어시간을 결정하는 과정 및 상기 결정된 제어 듀티 및 제어 시간으로 설정횟수 솔레노이드 밸브를 작동시키는 과정을 포함한다.
전술한 구성에 의하여 본 발명은 댐퍼 클러치 제어용 비례 제어 솔레노이드 밸브를 상시적으로 안정되게 유지하여 밸브 스틱(Stick)이 발생되지 않아 초기 성능 및 내구에 따른 신뢰성을 확보하는 효과를 기대할 수 있다.
또한, 댐퍼 클러치의 안정된 동작으로 변속감과 승차감 및 연비 향상이 기대되는 효과가 있다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않으며, 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 솔레노이드 밸브 이물질 제거장치의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.
본 발명은 차량정보검출부(100)와 제어부(200) 및 솔레노이드 밸브(300)를 포함한다.
차량정보검출부(100)는 엔진회전수검출부(110)와 변속단검출부(120), 수온검출부(130), 유온검출부(140) 및 차속검출부(150)를 포함하며, 운전중에 차량의 제반적인 정보를 검출하여 그에 대한 정보를 제어부(200)에 제공한다.
상기 엔진회전수검출부(110)는 크랭크 각 센서 혹은 캠 각 센서로 구성되며, 엔진 회전수의 정보를 제어부(200)에 제공한다.
변속단 검출부(120)는 인히비터 스위치로, 시프트 레버(Shift Lever)로 선택되는 변속단의 정보를 검출하여 제어부(200)에 제공한다.
수온검출부(130)는 엔진을 순환하는 냉각수의 온도를 검출하여 수온의 정보를 제어부(200)에 제공한다.
유온검출부(140)는 변속기 오일의 온도를 검출하여 제어부(140)에 제공한다.
차속검출부(150)는 변속기의 출력축의 회전속도로부터 차속을 검출하여 제어부(140)에 제공한다.
제어부(200)는 상기 차량정보검출부(100)의 정보를 분석하여 이물질 제거 제어를 위해 설정된 조건을 만족하면 솔레노이드 밸브(300)를 최대 전류로 설정횟수 동안 순간 작동시켜 스풀과 홀더 사이에 끼인 이물질을 강하게 밀어 배출시킨다.
상기 이물질 제거 제어를 위해 설정된 조건은 엔진회전수가 설정된 기준회전수를 초과하고, 냉각수의 온도가 설정된 일정온도를 초과하며, 변속기 오일의 온도가 설정된 기준온도를 초과하고, 차속이 검출되지 않는 정지 상태이며, 시프트 레버로 선택되는 변속단이 "N(중립)" 혹은 "P(주차)"의 위치에 있는 조건이다.
상기 제어부(200)는 차량정보검출부(100)의 정보가 이물질 제거 제어를 위해 설정된 조건을 만족하지 않는 경우 솔레노이드 밸브(300)를 통상적으로 제어하여 댐퍼 클러치의 작동을 실행시킨다.
솔레노이드 밸브(300)는 댐퍼 클러치 제어용 비례 제어 솔레노이드 밸브로 상기 제어부(200)에서 인가되는 듀티 제어신호에 따라 작동되어 댐퍼 클러치를 작동시킨다.
전술한 바와 같은 기능을 포함하는 본 발명의 동작은 다음과 같이 실행된다.
엔진이 시동 온을 유지하는 상태에서 차량정보검출부(100)는 엔진회전수와 변속단, 냉각수의 온도, 변속기 오일의 온도, 현재의 차속 등을 포함하는 정보를 검출하여 제어부(200)에 인가한다(S101).
제어부(200)는 상기와 같이 검출되는 차량의 제반적인 상태정보를 분석하여(S102) 댐퍼 클러치 제어용인 솔레노이드 밸브(300)의 이물질 제거 제어조건을 만족하는지 판단한다(S103).
상기 솔레노이드 밸브(300)의 이물질 제거 제어조건은 엔진회전수가 설정된 기준회전수를 초과하고, 냉각수의 온도가 설정된 일정온도를 초과하며, 변속기 오일의 온도가 설정된 기준온도를 초과하고, 차속이 검출되지 않는 정지 상태이며, 시프트 레버로 선택되는 변속단이 "N(중립)" 혹은 "P(주차)"의 위치에 있는 조건이다.
상기 S103의 판단에서 솔레노이드 밸브(300)의 이물질 제거 제어조건을 만족하지 않으면 상기 S102의 과정으로 리턴되고, 솔레노이드 밸브(300)의 이물질 제거 제어조건을 만족하면 솔레노이드 밸브(300)를 작동시키기 위한 듀티를 100%로 결정하고 동시에 작동 시간을 결정한다(S104).
상기 이물질 제거 제어를 위한 듀티 및 시간은 변속기 오일의 온도, 냉각수의 온도 및 엔진 회전수의 관계를 적용하여 맵 테이블로 설정되며, 직선 혹은 기울기를 갖는 제어값으로 설정된다.
상기와 같이 솔레노이드 밸브(300)의 스풀과 홀더의 사이에 끼인 이물질을 제거하기 위한 듀티와 작동 시간이 결정되면 일정시간 지연을 통해 오일의 압력이 충분하게 형성되도록 한 후 상기에서 결정된 100%의 듀티와 시간으로 댐퍼 클러치 제어용인 솔레노이드 밸브(300)를 첨부된 도 3에 도시된 바와 같이 순간적으로 작동 제어하여 스풀과 홀더 사이에 끼어 있는 이물질을 강하게 밀리어 배출 제거될 수 있도록 한다(S105).
상기 솔레노이드 밸브(300)를 100% 듀티로 순간 작동시키는 이물질 제거의 횟수를 카운터하여(S106) 설정된 기준횟수에 도달하였는지 판단한다(S107).
상기 S107의 판단에서 설정된 일정횟수, 예를 들어 3회 내지 4회 이상 반복되었으면 이물질 제거 제어 동작을 종료한 다음 정상 듀티로 제어한다(S108).
상기 이물질 제거 제어의 타이밍은 도 4에 도시된 바와 같이 이물질 제거 제어를 위한 조건을 만족하면 충분한 오일 압력을 형성하기 위하여 설정된 일정시간 (t1) 동안 지연한 다음 최대 전류가 출력될 수 있는 듀티, 바람직하게는 100%의 듀티를 솔레노이드 밸브(300)에 설정된 일정시간(t2) 동안 공급하며, 설정된 반복 횟수에 도달하기까지 오일 압력 형성을 위한 일정시간의 지연(t1)과 100% 듀티의 제 어를 반복한다.
상기와 같이 솔레노이드 밸브(300)를 100% 듀티로 순간 작동시키는 이물질 제거 제어의 상태에서 시프트 레버를 통해 "D(주행)" 혹은 "R(후진)"이 검출되는지, 즉 이물질 제거 제어의 해제 조건이 검출되는지 판단한다(S109).
상기 S109의 판단에서 이물질 제어 제거의 해제 조건인 "D(주행)" 혹은 "R(후진)" 변속단의 선택이 검출되면 댐퍼 클러치 제어용 솔레노이드 밸브(300)를 정상 듀티로 제어한다(S110).
상기한 제어가 실행되는 경우 도 5에 도시된 바와 같이, 터빈 회전수의 안정화를 제공하여 쾌적한 승차감을 제공하며, 동시에 연비 향상을 제공한다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 솔레노이드 밸브 이물질 제거장치의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 솔레노이드 밸브 이물질 제거방법에 대한 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 솔레노이드 밸브 이물질 제거신호 출력 파형을 도시한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 솔레노이드 밸브 이물질 제거신호의 타이밍도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 솔레노이드 밸브 이물질 제거 전후의 특성을 도시한 도면이다.
도 6은 종래의 자동변속기에서 댐퍼 클러치의 이상 작동에 의한 증상을 도시한 도면이다.
도 7은 일반적인 비례제어 솔레노이드 밸브 구성을 도시한 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 차량정보검출부 200 : 제어부
300 : 솔레노이드 밸브

Claims (12)

  1. 차량의 제반적인 운전정보를 검출하여 제어부에 제공하는 차량정보검출부; 상기 차량정보검출부의 정보를 분석하여 설정된 이물질 제거 제어조건을 만족하면 제어 듀티 및 시간을 결정하여 솔레노이드 밸브를 설정된 횟수 작동시키는 제어부; 상기 제어부의 듀티 신호에 따라 작동되어 댐퍼 클러치를 작동시키는 솔레노이드 밸브를 포함하되, 상기 제어부에 설정되는 이물질 제거 제어조건은,
    엔진회전수가 설정된 기준회전수를 초과하고, 냉각수의 온도가 설정된 일정온도를 초과하며, 변속기 오일의 온도가 설정된 기준온도를 초과하고, 차속이 검출되지 않는 정지 상태이며, 변속단이 "N(중립)" 혹은 "P(주차)" 위치에 있는 조건으로 설정되는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브 이물질 제거장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 차량운전정보가 솔레노이드 밸브의 이물질 제거 제어조건인지 판단하는 과정; 이물질 제거 제어조건을 만족하면 설정된 맵으로부터 제어 듀티 및 제어시간을 결정하는 과정 및 상기 결정된 제어 듀티 및 제어 시간으로 설정횟수 솔레노이드 밸브를 작동시키는 과정을 포함하며, 상기 이물질 제거 제어조건은,
    엔진회전수가 설정된 기준회전수를 초과하고, 냉각수 온도가 설정된 일정온도를 초과하며, 변속기 오일의 온도가 설정된 기준온도를 초과하고, 차속이 검출되지 않는 정지 상태이며, 변속단이 "N(중립)" 혹은 "P(주차)" 위치에 있는 조건으로 설정되는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브 이물질 제거방법.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
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