KR101339241B1 - 가변 베인 오일 펌프 제어회로 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 자동변속기를 제어하는 작동유체를 공급하는 가변 베인 오일 펌프와, 상기 가변 베인 오일 펌프로부터 토출되는 유압라인에 설치되는 레귤레이터 밸브 및 상기 레귤레이터 밸브로부터 공급되는 작동유체를 토크컨버터에서 요구하는 압력으로 제어하는 토크컨버터 제어 밸브;를 포함하고, 상기 가변 베인 오일 펌프는 상기 토크컨버터 제어 밸브에서 배출되는 작동유체의 유량에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 가변 베인 오일 펌프 제어회로에 관한 것으로서, 본 발명에 의하면 가변 제어 응답성이 향상되고 캐비테이션 현상을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Description

가변 베인 오일 펌프 제어회로{CONTROL CIRCUIT FOR VARIABLE VANE OIL PUMP}
본 발명은 가변 베인 오일 펌프 제어회로에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자동변속기에 사용되는 가변 베인 오일펌프의 캠링을 최적화하여 제어할 수 있는 가변 베인 오일 펌프 제어회로에 관한 것이다.
일반적으로 자동변속기의 변속제어장치(TCU)는 다수의 솔레노이드밸브를 제어함으로서, 클러치와 브레이크류와 같은 마찰요소(작동요소)를 제어한다.
일반적으로 고정 유량형 오일펌프(Fixed Oil Pump)의 경우 저속에서는 오일 압력이 낮고, 고속에서는 오일 압력이 높게 된다.
그런데 엔진 시스템에서 실제 높은 압력이 요구되는 부분은 고온 저속 영역(Hot idle)이므로, 실제 오일 압력과 요구 압력과의 차이는 결국 손실로서 연비 등을 악화시키게 된다.
최근 엔진의 경우 VVT 및 VVL, CDA 적용 등으로 인해 특히 고온 저속 영역(Hot idle)에서 높은 오일 압력이 요구되고 있는 실정이다.
고정 유량형 오일펌프의 경우 고온 저속 영역(Hot idle)의 오일 압력을 높이기 위해서는 로터 폭을 크게 하는 등 오일펌프 용량을 증대해야만 하며, 이러한 오일펌프 용량 증대는 마찰 증가를 유발하여 연비를 악화시키게 된다.
한편, 가변 오일 펌프(Variable Oil Pump)는 상기 고정 유량형 오일펌프(Fixed Oil Pump)의 한계성을 극복하는 연비절감 아이템으로, 엔진 부품회사들이 개발 완료하여 엔진 오일 펌프에 적용을 준비중인 차세대 연비절감 주요 핵심 부품이며, 엔진 적용을 위한 가변 오일 펌프의 경우 유럽 및 북미 부품업체들의 주도로 개발된 베인(Vane) 방식이 주류를 이루고 있다.
상기한 가변 베인 오일 펌프는 변속기 내부 윤활 및 작동 요소구동에 필요한 유압 및 유량의 최적제어를 위하여 오일 토출량의 연속적인 변화를 도모하는 것이라고 말할 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 가변 베인 오일 펌프의 구조를 나타낸 도면이다. 종래의 가변 오일 펌프 구조는 도 1에 도시된 바와 같이, 포트를 형성하는 하우징(1)과, 외부 둘레에 방사상으로 다수의 베인(2)이 설치되는 로터(3)와, 상기 로터의 둘레에 설치되는 캠링(4)과, 상기 캠링(4)을 탄성 지지하는 스프링(5)과, 상기 캠링을 하우징에 회전 가능하게 고정하는 피봇핀(6) 및 커버(7)를 포함한다.
이러한 가변 베인 오일 펌프는 토출 유량의 변화를 주기 위해서 상기 캠링에 제어압을 공급하여 펌프 내부의 편심을 변경시켜 체적을 변화시킨다.
이러한 제어압을 형성하기 위하여 종래의 기술은 솔레노이드를 이용하거나 펌프 토출 유량 피드백 또는 레귤레이터 밸브의 EX 유량을 이용하여 가변 베인 오일 펌프의 제어압을 형성하였다.
그러나, 상기 솔레노이드를 이용하는 기술의 경우에는 솔레노이드 추가로 인한 레이아웃 설정이 어려운 문제가 있고, 원가가 상승되는 문제가 있으며, 펌프의 토출 유량을 피드백하거나 또는 도 2에 도시된 바와 같이 레귤레이터 밸브의 EX 유량을 이용하여 펌프의 가변 제어를 실시하는 제어의 응답성이 낮고 펌프 흡입 성능이 제대로 확보되지 못하는 문제가 있다.
본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 가변 베인 오일 펌프 제어에 필요한 충분한 유량을 확보하고 가변 제어의 응답성을 향상시킬 수 있는 가변 베인 오일 펌프 제어회로를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 과제를 해결하기 위한 수단으로서 본 발명의 실시예에서는 가변 베인 오일 펌프 제어회로를 제공한다. 몇몇 실시예에서, 상기 가변 베인 오일 펌프 제어회로는 자동변속기를 제어하는 작동유체를 공급하는 가변 베인 오일 펌프; 상기 가변 베인 오일 펌프로부터 토출되는 유압라인에 설치되는 레귤레이터 밸브; 및 상기 레귤레이터 밸브로부터 공급되는 작동유체를 토크컨버터에서 요구하는 압력으로 제어하는 토크컨버터 제어 밸브;를 포함하고, 상기 가변 베인 오일 펌프는 상기 토크컨버터 제어 밸브에서 배출되는 작동유체의 유량에 의해 제어되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 토크컨버터 제어 밸브의 배출라인이 상기 가변 베인 오일 펌프의 제어라인에 연결되어 상기 오일펌프를 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 레귤레이터 밸브의 배기라인의 작동유체가 상기 가변 베인 오일 펌프의 흡입라인으로 재순환되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 토크컨버터 제어 밸브의 작동유체가 상기 배출라인에서 분기된 제1관로를 통해 오일필터와 오일팬으로 유입되며, 상기 오일필터와 상기 오일팬을 통과한 작동유체가 제2관로를 통해 상기 가변 베인 오일 펌프에 흡입되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제어라인과 상기 제1관로에는 오리피스가 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 토크컨버터 제어 밸브의 배출라인과 상기 레귤레이터 밸브의 배기라인이 하나의 제3관로로 연결되며, 상기 제3관로가 상기 가변 베인 오일 펌프의 제어라인에 연결되어 상기 오일 펌프를 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제3관로에서 분기된 제4관로를 통해 오일필터와 오일팬으로 유입되며, 상기 오일필터와 상기 오일팬을 통과한 작동유체가 제5관로를 통해 상기 가변 베인 오일 펌프로 흡입되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제어라인과 상기 제4관로에는 오리피스가 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 가변 베인 오일 펌프 제어회로에 의하면 가변 제어 응답성이 향상되고 변속기 내부 T/C압 생성 이후 변속기 필요 유량의 최적의 제어를 할 수 있으며 캐비테이션 현상을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 가변 베인 오일 펌프의 분해 사시도이다.
도 2는 종래기술에 따른 가변 베인 오일 펌프 제어회로의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 가변 베인 오일 펌프 제어회로의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 가변 베인 오일 펌프 제어회로의 구성도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 가변 베인 오일 펌프 제어회로(10)의 구성도이다.
도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 가변 베인 오일 펌프 제어회로(10)는 상기 자동변속기를 제어하는 작동유체를 공급하는 가변 베인 오일 펌프(20)와, 상기 가변 베인 오일 펌프(20)로부터 토출되는 유압라인(21)에 설치되는 레귤레이터 밸브(30) 및 상기 레귤레이터 밸브(30)로부터 공급되는 작동유체를 토크컨버터에서 요구하는 압력으로 제어하는 토크컨버터 제어 밸브(40)를 포함하고, 상기 가변 베인 오일 펌프(20)는 상기 토크컨버터 제어 밸브(40)에서 배출되는 작동유체의 유량에 의해 제어되는 것을 특징으로 한다.
상기 가변 베인 오일 펌프(20)는 작동유체가 배출되는 유압라인(21)과 가변 베인 오일 펌프(20)를 제어하는 제어라인(22) 및 작동유체를 흡입하는 흡입라인(23)과 각각 연결된다.
상기 가변 베인 오일 펌프(20)의 구조는 출구를 형성하는 하우징과, 외부 둘레에 방사상으로 다수의 베인이 설치되는 로터와, 상기 로터의 둘레에 설치되는 캠링과, 상기 캠링을 탄성 지지하는 스프링과, 상기 캠링을 하우징에 회전 가능하게 고정하는 피봇핀 및 커버를 포함할 수 있다.
상기 가변 베인 오일 펌프(20)로부터 토출된 작동유체는 상기 유압라인(21)을 따라 상기 레귤레이터 밸브(30)로 공급된다.
본 발명의 실시예에 따른 레귤레이터 밸브(30)는 도 3에 도시된 바와 같이 그 배기(Ex)라인(31)이 상기 가변 베인 오일 펌프(20)의 흡입라인(23)과 연결된다.
상기 가변 베인 오일 펌프(20)로부터 토출된 작동유체의 일부가 상기 레귤레이터 밸브(30)의 배기(Ex)라인(31)을 통과하여 상기 흡입라인(23)을 통해 재순환되어 가변 베인 오일 펌프(20)로 유입된다. 이로 인해, 가변 베인 오일 펌프(20)의 흡입 부압이 상승하게 되므로 캐비테이션(Cavitation)이 방지되는 효과가 있다.
한편, 상기 레귤레이터 밸브(30)에 의해 조절된 제어압은 상기 레귤레이터 밸브(30)의 공급라인(32)을 통해 배출되어 상기 토크컨버터 제어 밸브(40)로 유입된다.
상기 토크컨버터 제어 밸브(40)는 자동변속기 차량의 토크컨버터에서 요구하는 압력으로 제어하는 역할을 하는 부분으로서 상기 레귤레이터 밸브(30)로부터 유입되는 작동유체의 제어압을 통해 토크컨버터를 제어하게 된다.
본 발명의 실시예에 따른 가변 베인 오일 펌프 제어회로(10)의 경우 도 3에 도시된 바와 같이 상기 토크컨버터 제어 밸브(40)의 배출(Ex)라인(41)이 상기 가변 베인 오일 펌프(20)의 제어라인(22)에 직접 연결된다.
따라서, 상기 배출(Ex)라인(41)을 통해 상기 토크컨버터에서 배출되는 작동유체의 유량으로 상기 가변 베인 오일 펌프(20)를 제어함으로써 자동변속기 내부에 라인압 및 필요한 T/C(Torque Converter)압 생성 이후에 최적 제어를 할 수 있게 된다.
하나 또는 다수의 실시예에서 상기 토크컨버터 제어 밸브(40)의 배출라인(41)은 도 3에 도시된 바와 같이 두 갈래로 분기되어 하나는 상기 가변 베인 오일 펌프(20)의 제어라인(22)과 연결되고, 하나는 상기 오일필터(50)와 오일팬(60)으로 유입되는 제1관로(51)에 연결되도록 구성할 수 있다.
상기 오일필터(Oil Filter)(50)는 유압 회로에서 사용된 작동유체를 재사용할 수 있도록 작동유체 내부의 불순물을 여과한다.
상기 오일팬(Oil Fan)(60)은 제1관로(51)의 배출유량 및 변속기 내부 오일을 모으며 이를 제2관로(52)를 통해 다시 가변 베인 오일 펌프(20)로 공급한다.
상기 오일필터(50) 및 오일팬(60)의 구조 및 작동에 대해서는 당업자에게 널리 알려져 있으므로 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면 상기 오일팬(60)에 연결된 제2관로(52)와 상기 레귤레이터 밸브(30)의 배기(Ex)라인(31)의 재순환 유로가 연결됨으로써 상기 레귤레이터 밸브의 배출 유량이 더해진 채로 상기 가변 베인 오일 펌프(20)의 흡입라인(23)으로 흡입되므로 캐비테이션이 보다 효과적으로 방지될 수 있다.
또한, 상기 토크컨버터 제어 밸브(40)의 배출라인(41)과 상기 제1관로(51) 상에는 오리피스(70)를 형성하여 배출 유량을 조절하여 제어유로(22)의 급격한 압력저하를 방지 할 수 있다. 오리피스(70)는 유체가 흐르는 관로 속에 설치되어 조리개 역할을 하는 부분으로서, 본 발명의 경우 상기 배출라인(41) 및 상기 제1관로(51)의 관의 지름 보다 작은 지름으로 형성되어 배출 유량 및 제어압력을 조절하게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이 도 3에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 가변 베인 오일 펌프 제어회로(10)에 따르면 토크컨버터 제어 밸브(40)의 배출(Ex) 유량을 이용하여 상기 가변 베인 오일 펌프(20)를 제어하게 되므로 변속기 필요 유량과 유압의 최적 제어 및 제어 응답성이 향상되는 효과가 있으며, 상기 레귤레이터 밸브(30)의 배출(Ex) 유량을 재순환하여 가변 베인 오일 펌프(20)로 다시 흡입 시킴으로써 캐비테이션 현상을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 4은 본 발명의 다른 실시예에 따른 가변 베인 오일 펌프 제어회로(10)의 구성도이다.
도 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 다른 실시예에 따른 가변 베인 오일 펌프 제어회로(10)는 상기 자동변속기를 제어하는 작동유체를 공급하는 가변 베인 오일 펌프(20)와, 상기 가변 베인 오일 펌프(20)로부터 토출되는 유압라인(21)에 설치되는 레귤레이터 밸브(30) 및 상기 레귤레이터 밸브(30)로부터 공급되는 작동유체를 토크컨버터에서 요구하는 압력으로 제어하는 토크컨버터 제어 밸브(40)를 포함하고, 상기 토크컨버터 제어 밸브(40)의 배출라인(41)과 상기 레귤레이터 밸브(30)의 배기라인(31)이 하나의 제3관로(53)로 연결되며, 상기 제3관로(53)가 상기 가변 베인 오일 펌프(20)의 제어라인(22)에 연결됨으로써, 상기 가변 베인 오일 펌프(20)가 상기 토크컨버터 제어 밸브(40) 및 레귤레이터 밸브(30)에서 배출되는 작동유체의 유량에 의해 제어되는 것을 특징으로 한다.
도 4에 도시된 바와 같이 상기 가변 베인 오일 펌프(20)로부터 토출된 작동유체는 상기 유압라인(21)을 따라 상기 레귤레이터 밸브(30)로 공급되며, 상기 레귤레이터 밸브(30)의 배기(Ex)라인(31)은 상기 토크컨버터 제어 밸브(40)의 배출(Ex)라인(41)과 연결되어 하나의 제3관로(53)를 형성한다.
그리고 상기 제3관로(53)는 상기 가변 베인 오일 펌프(20)의 흡입라인(23)에 연결된다.
따라서, 상기 레귤레이터 밸브(30)의 배기라인(31)을 따라 제공되는 Ex 유량과 상기 토크컨버터 제어 밸브(40)의 배출라인(41)을 통해 제공되는 Ex 유량이 합쳐진 채로 제3관로(53)를 통과하여 상기 가변 베인 오일 펌프(20)를 제어하게 되므로 가변 베인 펌프 제어 유량이 충분히 확보됨으로써 가변 제어 응답성을 현저하게 향상시킬 수 있게 된다.
하나 또는 다수의 실시예에서 상기 제3관로(53)는 도 4에 도시된 바와 같이 두 갈래로 분기되어 하나는 상기 가변 베인 오일 펌프(20)의 제어라인(22)과 연결되고, 하나는 상기 오일필터(50)와 오일팬(60)으로 유입되는 제4관로(54)에 연결되도록 구성할 수 있다.
상기 오일팬(60)(Oil Fan)은 제4관로(54)의 배출유량 및 변속기 내부 오일을 모으며 이를 제5관로(55)를 통해 다시 가변 베인 오일 펌프(20)로 공급한다.
또한, 상기 제어라인(22)와 상기 제4관로(54) 상에는 오리피스(70)를 형성하여 유량을 조절할 수 있다. 오리피스(70)는 유체가 흐르는 관로 속에 설치되어 조리개 역할을 하는 부분으로서, 본 발명의 경우 상기 제어라인(22) 및 상기 제4관로(54)의 관의 지름 보다 작은 지름으로 형성되어 유량을 조절하게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이 도 4에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 가변 베인 오일 펌프 제어회로(10)에 따르면 토크컨버터 제어 밸브(40)의 배출(Ex) 유량에 상기 레귤레이터 밸브(30)의 배출(Ex) 유량을 더하여 상기 가변 베인 오일 펌프(20)를 제어하게 되므로 제어 응답성이 현저하게 향상되는 효과가 있다.
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
10: 가변 베인 오일 펌프 제어회로 20: 가변 베인 오일 펌프
30: 레귤레이터 밸브 40: 토크컨버터 제어 밸브
50: 오일필터 60: 오일팬
70: 오리피스

Claims (8)

  1. 자동변속기 차량의 가변 베인 오일 펌프 제어회로에 있어서,
    상기 자동변속기를 제어하는 작동유체를 공급하는 가변 베인 오일 펌프;
    상기 가변 베인 오일 펌프로부터 토출되는 유압라인에 설치되는 레귤레이터 밸브; 및
    상기 레귤레이터 밸브로부터 공급되는 작동유체를 토크컨버터에서 요구하는 압력으로 제어하는 토크컨버터 제어 밸브;를 포함하고,
    상기 가변 베인 오일 펌프는 상기 토크컨버터 제어 밸브에서 배출되는 작동유체의 유량에 의해 제어되되,
    상기 토크컨버터 제어 밸브의 배출라인이 상기 가변 베인 오일 펌프의 제어라인에 연결되어 상기 오일펌프를 제어하고,
    상기 레귤레이터 밸브의 배기라인의 작동유체가 상기 가변 베인 오일 펌프의 흡입라인으로 재순환되는 것을 특징으로 하는 가변 베인 오일 펌프 제어회로.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 토크컨버터 제어 밸브의 작동유체가 상기 배출라인에서 분기된 제1관로를 통해 오일필터와 오일팬으로 유입되며, 상기 오일필터와 상기 오일팬을 통과한 작동유체가 제2관로를 통해 상기 가변 베인 오일 펌프에 흡입되는 것을 특징으로 하는 가변 베인 오일 펌프 제어회로.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제어라인과 상기 제1관로에는 오리피스가 형성되는 것을 특징으로 하는 가변 베인 오일 펌프 제어회로.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
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