KR101713738B1 - 토크 컨버터의 유압제어회로 - Google Patents

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Abstract

토크 컨버터의 유압제어회로가 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 토크 컨버터의 유압제어회로는 토크 컨버터 내에 작동 유압을 공급 및 배출하는 공급유로 및 배출유로와, 상기 토크 컨버터 내의 록업 클러치의 체결 유압실과 해제 유압실에 체결 및 해제 유압을 공급 및 배출하는 체결 및 해제 유압실 유로를 보유하는 4웨이 별실 다판 클러치용 토크 컨버터에 있어서, 오일펌프로부터 공급되는 유압을 안정되게 제어하는 라인 레귤레이터 밸브로부터 공급되는 라인압을 제어하여 직접 토크 컨버터 케이스 내부의 유체실에 작동 유압으로 공급하는 토크 컨버터 컨트롤 밸브; 상기 라인 레귤레이터 밸브로부터 공급되는 유압을 안정되게 감압 제어하는 리듀싱 밸브; 상기 라인 레귤레이터 밸브로부터 공급되는 유압을 제어하여 록 업 클러치의 체결 유압실로 공급하는 토크 컨버터 컨트롤 솔레노이드 밸브; 및 상기 토크 컨버터 컨트롤 솔레노이드 밸브의 제어압에 의하여 제어되면서 상기 리듀싱 밸브로부터 공급되는 유압을 상기 록 업 클러치의 해제 유압실에 공급하거나 상기 록 업 클러치의 해제 유압실의 유압을 배출하는 스위치 밸브를 포함한다.

Description

토크 컨버터의 유압제어회로{A HYDRAULIC CONTROL APPARATUS FOR HYDRAULIC TORQUE CONVERTER}
본 발명은 차량용 자동변속기에 적용되는 토크 컨버터의 유압제어회로에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 4웨이 별실 다판 클러치 토크 컨버터에 내장된 록 업 클러치를 토크 컨버터내의 작동 압력과 별도 제어할 수 있도록 한 토크 컨버터의 유압제어회로에 관한 것이다.
자동차 메이커들은 최근 세계적인 고유가 및 이산화탄소(CO2)의 규제로 인해 연비 향상 및 친환경 차량의 개발이 핵심과제가 되었으며, 연비 향상 및 친환경 차량의 기술 개발에 총력을 기울이고 있다.
이러한 연비 향상 및 친환경 차량의 기술 개발에는 차량의 자동 변속기에 적용되는 토크 컨버터도 포함된다.
상기 자동 변속기의 토크 컨버터는 엔진의 회전동력을 직접 전달받는 임펠러와, 상기 임펠러에 대향 배치되어 상기 임펠러로부터 공급되는 유체에 의하여 구동되는 터빈과, 상기 임펠러와 터빈의 대향부 내측에 배치되어 토크 증배 작동를 수행하는 스테이터를 구비하고 있다.
또한, 상기 자동 변속기의 토크 컨버터는 고속 영역에서 토크를 기계적으로 직접 전달할 수 있는 록 업 클러치(Lock Up Clutch)를 보유하고 있으며, 상기 록 업 클러치는 토크 컨버터의 입력측 회전부재로서 상기 임펠러와 직접 연결된 프론트 커버와 출력측 회전부재인 터빈 사이에 형성되는 공간부에 배치된다.
그리고 상기 록 업 클러치는 토크 증배 작동을 이용하는 발진이나 임펠러와 터빈의 상대 회전을 허용할 필요가 있는 변속을 제외한 고속 영역에서 작동함으로써, 연비 성능을 향상시킬 수 있다.
그러나 상기와 같은 통상적인 록 업 클러치는 토크 컨버터 케이스 내의 임펠러와 터빈 사이에서 동력을 전달하기 위하여 충전되어 있는 유압이 체결 유압으로 공급될 수 있도록 하고 있기 때문에 효과적인 제어가 이루어질 수 없다는 문제점을 내포하고 있다.
보다 구체적으로 살펴보면, 토크 컨버터의 케이스 내부에는 임펠러와 터빈 사이에서 동력을 전달하기 위하여 작동유가 충전되어 있으나, 상기 케이스내의 유압은 임펠러의 회전 속도, 터빈의 회전 속도 및 상기 임펠러와 터빈의 상대 속도비 변화에 따라 크게 변동된다.
이러한 작동 유압이 상기 록 업 클러치의 피스톤에 체결 유압으로 작용하는 경우, 록 업 클러치에 작용하는 체결력이 변동하기 때문에 록 업 클러치의 체결 및 슬립 제어가 제대로 이루어지지 않는다.
또한, 상기 작동 유압은 록 업 클러치의 체결 유압으로 작용하기 위해서는 작동 유압 이상의 고압으로 인가되어야 하기 때문에 고용량의 오일펌프를 필요로 하게 되며, 결과적으로 변속기의 동력전달효율이 저하되고, 엔진 부하의 증대로 인하여 연비 성능을 저하시키는 문제점을 내포하고 있다.
이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예는 4웨이 별실 다판 클러치 토크 컨버터에 내장된 록 업 클러치를 토크 컨버터내의 작동 압력과 별도의 체결 유압으로 제어할 수 있도록 하여 록 업 클러치의 제어성과 동력전달성능을 증대시켜 높은 연비 성능 향상을 도모할 수 있는 토크 컨버터의 유압제어회로를 제공하고자 한다.
본 발명의 하나 또는 다수의 실시 예에서는 토크 컨버터 내에 작동 유압을 공급 및 배출하는 공급유로 및 배출유로와, 상기 토크 컨버터 내의 록업 클러치의 체결 유압실과 해제 유압실에 체결 및 해제 유압을 공급 및 배출하는 체결 및 해제 유압실 유로를 보유하는 4웨이 별실 다판 클러치용 토크 컨버터에 있어서, 오일펌프로부터 공급되는 유압을 안정되게 제어하는 라인 레귤레이터 밸브로부터 공급되는 라인압을 제어하여 직접 토크 컨버터 케이스 내부의 유체실에 작동 유압으로 공급하는 토크 컨버터 컨트롤 밸브; 상기 라인 레귤레이터 밸브로부터 공급되는 유압을 안정되게 감압 제어하는 리듀싱 밸브; 상기 라인 레귤레이터 밸브로부터 공급되는 유압을 제어하여 록 업 클러치의 체결 유압실로 공급하는 토크 컨버터 컨트롤 솔레노이드 밸브; 및 상기 토크 컨버터 컨트롤 솔레노이드 밸브의 제어압에 의하여 제어되면서 상기 리듀싱 밸브로부터 공급되는 유압을 상기 록 업 클러치의 해제 유압실에 공급하거나 상기 록 업 클러치의 해제 유압실의 유압을 배출하는 스위치 밸브를 포함하는 토크 컨버터의 유압제어회로가 제공될 수 있다.
또한, 상기 스위치 밸브가 상기 리듀싱 밸브로부터 유압을 공급받는 제1포트; 상기 제1포트로 공급되는 유압을 해제 유압실로 공급하는 제2포트; 상기 제2포트로부터 배출되는 유압을 배출하는 제3포트; 및 상기 토크 컨버터 컨트롤 솔레노이드 밸브로부터 제어압을 공급받는 제4포트를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 해제 유압실에 잔압 수준의 유압이 유지되도록 상기 스위치 밸브의 제3포트에 체크 밸브가 연결될 수 있다.
또한, 상기 잔압이 0.1 ~ 0.2 bar의 범위 내에서 유지될 수 있다.
본 발명의 실시 예는 4웨이 별실 다판 클러치 타입의 토크 컨버터에 있어서, 록 업 클러치의 체결 및 체결 해제 제어를 토크 컨버터내의 작동 유압과 관계없이 독립적으로 수행할 수 있다.
이에 따라 록 업 클러치의 체결을 위하여 라인압을 상승시킬 필요 없이 오히려 낮추어 오일펌프의 부하를 줄임으로써, 차량의 동력전달 성능과 연비 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 록 업 클러치의 체결 및 체결 해제가 토크 컨버터 컨트롤 솔레노이드 밸브과, 스위치 밸브 및 체크 밸브에 의하여 제어되기 때문에 제어 안정성을 향상시킬 수 있다.
그 외에 본 발명의 실시 예로 인해 얻을 수 있거나 예측되는 효과에 대해서는 본 발명의 실시 예에 대한 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시하도록 한다. 즉 본 발명의 실시 예에 따라 예측되는 다양한 효과에 대해서는 후술될 상세한 설명 내에서 개시될 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 토크 컨버터의 유압제어회로에 적용되는 4웨이 별실 토크 컨버터의 반단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 토크 컨버터의 유압제어회로도로서, 록 업 클러치의 미작동 상태를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 토크 컨버터의 유압제어회로도로서, 록 업 클러치의 작동 상태를 나타낸 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 적용하여 설명한다.
도 1은 본 발명이 적용되는 4웨이 별실 토크 컨버터의 반단면도이다.
도 1을 참조하면, 토크 컨버터(TC)는 프론트 커버(2), 임펠러(4), 터빈(6), 스테이터(8)를 포함한다.
상기 프론트 커버(2)는 엔진의 크랭크 축(미도시)에 연결되어 엔진과 함께 회전한다.
상기 임펠러(4)는 상기 프론트 커버(2)에 연결되어 함께 회전한다.
상기 터빈(6)은 상기 임펠러(4)에 대향하여 배치되며, 상기 임펠러(4)로부터 공급되는 유체의 회전력에 의하여 회전하면서 터빈 허브(10)를 통해 변속기의 입력축을 구동시킨다.
상기 스테이터(8)는 상기 임펠러(4)와 터빈(6) 사이에서 일방향 클러치에 의해 일방향으로만 회전할 수 있도록 배치되어 터빈(6)으로부터 나오는 유체(자동 변속기용 오일)의 흐름을 바꾸어 임펠러(4)측으로 전달한다.
상기에서 스테이터(8)는 프론트 커버(2)와 동일한 회전 중심을 갖는다.
상기 유체는 공급유로(12)를 통해 토크 컨버터 케이스 내부의 유체실(14)로 공급되고, 배출유로(16)를 통해 배출되어 냉각 및 윤활부를 거쳐 쿨러(Cooler)로 공급된다.
그리고 토크 컨버터(TC)의 내부에는 엔진과 변속기를 직접 연결하는 수단으로 사용되는 록 업 클러치(LUC)가 프론트 커버(2)와 터빈(6) 사이에 배치된다.
상기 록 업 클러치(LUC)는 프론트 커버(2)에 고정된 보스(18)와, 상기 보스(18)에 회전방향으로 지지되는 클러치 플레이트(20)를 보유한다.
또한, 록 업 클러치(LUC)는 터빈(6)에 고정된 댐퍼 조립체(22)를 매개로 상기 터빈(6)과 연결되는 클러치 리테이너(24)를 보유하며, 상기 클러치 플레이트(20) 사이에서 상기 클러치 리테이너(24)에 회전방향으로 지지되는 클러치 디스크(26)를 보유한다.
이러한 록 업 클러치(LUC)는 상기 클러치 플레이트(20)의 후측에 피스톤(28)을 보유하며, 상기 피스톤(28)의 압력에 의하여 클러치 플레이트(20)와 클러치 디스크(26)가 압착되면서 체결 상태가 된다.
또한, 상기 피스톤(28)과 보스(18) 사이에는 체결 유압실(30)이 형성되고, 상기 피스톤(28)과 프론트 커버(2) 사이에는 해제 유압실(32)이 형성된다.
이에 따라, 클러치 체결 유압이 체결 유압실 유로(34)를 통해 상기 체결 유압실(30)에 공급되면, 피스톤(28)이 도면에서 좌측으로 전진 이동하면서 록 업 클러치(LUC)를 체결시킨다.
그리고 클러치 해제 유압이 해제 유압실 유로(36)를 통해 상기 해제 유압실(32)에 공급됨과 동시에 상기 체결 유압실(30)의 유압이 체결 유압실 유로(34)를 통해 배출되면, 피스톤(28)이 도면에서 우측으로 후진 이동하면서 록 업 클러치(LUC)의 체결 상태가 해제된다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 토크 컨버터의 유압제어회로도로서, 록 업 클러치(LCU)의 미작동 상태를 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 상기 토크 컨버터(TC) 내부 유체실(14)의 유압은 토크 컨버터 컨트롤 밸브(TCCV)에 의하여 제어되며, 상기 토크 컨버터 컨트롤 밸브(TCCV)는 라인 레귤레이터 밸브(LRV)로부터 공급되는 라인압을 안정되게 제어하여 직접 토크 컨버터(TC)의 유체실(14)에 작동 유압으로 공급한다.
상기 라인 레귤레이터 밸브(LRV)는 오일펌프(OP)로부터 공급되는 유압의 일부를 제1 재순환 유로(R1)를 통해 오일팬(P)으로 재순환 시키면서 유압을 안정되게 조절하여 토크 컨버터 컨트롤 밸브(TCCV)로 공급한다.
그러면, 상기 토크 컨버터 컨트롤 밸브(TCCV)에서는 라인 레귤레이터 밸브(LRV)로부터 공급되는 유압의 일부를 제2 재순환 유로(R2)를 통해 오일팬(P)으로 재순환 시키면서 유압을 안정되게 조절하여 공급유로(12)를 통해 토크 컨버터(TC)의 유체실(14)로 공급하여 토크 컨버터(TC)의 작동 유압이 되도록 한다.
그리고 상기 토크 컨버터(TC)의 유체실(14)로부터 배출유로(16)를 통해 배출되는 유압은 냉각 및 윤활 유압으로 공급된다.
또한, 상기 록 업 클러치(RUC)의 체결 유압실(30)과 해제 유압실(32)의 유압은 토크 컨버터 컨트롤 솔레노이드 밸브(SOL)와 스위치 밸브(SWV)에 의하여 제어되며, 상기 스위치 밸브(SWV)는 상기 라인 레귤레이터 밸브(LRV)로부터 공급되는 유압을 감압 제어하는 리듀싱 밸브(RDV)로부터 유압을 공급받는다.
상기 록 업 클러치(RUC)의 체결 유압실(30)의 유압은 토크 컨버터 컨트롤 솔레노이드 밸브(SOL)에 의하여 제어되어 공급되며, 상기 토크 컨버터 컨트롤 솔레노이드 밸브(SOL)는 상기 라인 레귤레이터 밸브(LRV)로부터 라인압이 공급되면 이를 제어하여 록 업 클러치(RUC)의 체결 유압실(30)로 공급함과 동시에 유압의 일부가 상기 스위치 밸브(SWV)의 제어압으로 공급된다.
상기 리듀싱 밸브(RDV)는 라인 레귤레이터 밸브(LRV)로부터 공급되는 유압의 일부를 제3 재순환 유로(R3)를 통해 오일팬(P)으로 재순환 시키면서 유압을 감압 조절하여 스위치 밸브(SWV)로 공급하고, 상기 스위치 밸브(SWV)는 상기 토크 컨버터 컨트롤 솔레노이드 밸브(SOL)에 의하여 제어되면서 록 업 클러치(LUC)의 해제 유압실(32)로 유압을 공급하거나 차단하게 된다.
여기서, 상기 스위치 밸브(SWV)는 스풀밸브로 이루어지며, 도면에서는 구체적으로 도시하고 있지 않으나, 밸브보디에서는 상기 리듀싱 밸브(RDV)로부터 유압을 공급받는 제1포트(101)와, 상기 제1 포트(101)로 공급되는 유압을 록 업 클러치(RUC)의 해제 유압실(32)로 공급하는 제2포트(102)와, 상기 제2포트(102)로부터 배출되는 유압을 배출하는 제3포트(103), 상기 토크 컨버터 컨트롤 솔레노이드 밸브(SOL)로부터 제어압을 공급받는 제4포트(104)를 포함하여 이루어진다.
즉, 도 2를 참조하면, 상기 토크 컨트롤 솔레노이드 밸브(SOL)로부터 기준값 이하의 제어압이 공급되거나 제어압이 공급되지 않으면, 상기 제1포트(101)와 제2포트(102)가 연결되어 상기 리듀싱 밸브(RDV)로부터 공급되는 유압이 록 업 클러치(RUC)의 해제 유압실(32)로 공급되면서 록 업 클러치(RUC)의 작동을 해제하게 된다.
그리고 상기 제3포(103)는 체크 밸브(CV)와 연결되며, 상기 체크 밸브(CV)는 제4 재순환 유로(R4)를 통해 오일 팬(P)과 연결된다.
상기 체크 밸브(CV)는 일방향으로 유압이 전달되도록 함과 동시에 상기 제3포트(103)를 통해 배출되는 유압이 잔압 수준(대략 0.1 ~ 0.2 bar)의 압력을 유지할 수 있도록 하는 역할을 수행한다.
상기 체크 밸브(CV)의 구성은 통상적인 구성으로 상세한 설명은 생략한다.
한편, 도 2를 참조하면, 상기 제1, 제2, 제3, 제4 재순환 유로(R1)(R2)(R3)(R4)가 배출압을 모두 오일 팬(P)으로 재순환 되는 것으로 도시하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 오일펌프(OP)의 흡입유로에 연결될 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 토크 컨버터의 유압제어회로도로서, 록 업 클러치(LCU)의 작동 상태를 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 록 업 클러치(RUC)의 작동 제어시에는 상기 스위치 밸브(SWV)의 유로가 절환되어 상기 리듀싱 밸브(RDV)로부터 공급되는 유압이 차단되도록 제2포트(102)와 제3포트(103)가 연결된다.
이에 따라, 해제 유압실(32)의 유압은 체크 밸브(CV)에 의하여 잔압을 유지하면서 배출되고, 체결 유압실(30)에는 토크 컨버터 컨트롤 솔레노이드 밸브(SOL)의 제어압이 공급되어 록 업 클러치(RUC)가 체결되도록 제어한다.
이상에서와 같이 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 4웨이 별실 다판 클러치 타입의 토크 컨버터(TC)에 있어서, 록 업 클러치(RUC)의 체결 및 체결 해제 제어를 토크 컨버터(TC)내의 작동 유압과 관계없이 독립적으로 수행할 수 있다.
즉, 록 업 클러치(RUC)의 체결을 위하여 라인압을 상승시킬 필요 없이 오히려 낮추어 엔진의 부하를 줄임으로써, 차량의 동력전달 성능과 연비 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 록 업 클러치(RUC)의 체결 및 체결 해제가 토크 컨버터 컨트롤 솔레노이드 밸브(SOL)와, 스위치 밸브(SWV) 및 체크 밸브(CV)에 의하여 제어되기 때문에 제어 안정성을 향상시킬 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
14: 유체실
28: 피스톤
30: 체결 유압실
32: 해제 유압실
CV: 체크 밸브
LRV: 라인 레귤레이터 밸브
LUC: 록 업 클러치
RDV: 리듀싱 밸브
SOL: 토크 컨버터 컨트롤 솔레노이드 밸브
SWV: 스위치 밸브
TCCV: 토크 컨버터 컨트롤 밸브

Claims (4)

  1. 토크 컨버터 내에 작동 유압을 공급 및 배출하는 공급유로 및 배출유로와, 상기 토크 컨버터 내의 록업 클러치의 체결 유압실과 해제 유압실에 체결 및 해제 유압을 공급 및 배출하는 체결 및 해제 유압실 유로를 보유하는 4웨이 별실 다판 클러치용 토크 컨버터에 있어서,
    오일펌프로부터 공급되는 유압을 안정되게 제어하는 라인 레귤레이터 밸브로부터 공급되는 라인압을 제어하여 직접 토크 컨버터 케이스 내부의 유체실에 작동 유압으로 공급하는 토크 컨버터 컨트롤 밸브;
    상기 라인 레귤레이터 밸브로부터 공급되는 유압을 안정되게 감압 제어하는 리듀싱 밸브;
    상기 라인 레귤레이터 밸브로부터 공급되는 유압을 제어하여 록 업 클러치의 체결 유압실로 공급하는 토크 컨버터 컨트롤 솔레노이드 밸브; 및
    상기 토크 컨버터 컨트롤 솔레노이드 밸브의 제어압에 의하여 제어되면서 상기 리듀싱 밸브로부터 공급되는 유압을 상기 록 업 클러치의 해제 유압실에 공급하거나 상기 록 업 클러치의 해제 유압실의 유압을 배출하는 스위치 밸브를 포함하는 토크 컨버터의 유압제어회로.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스위치 밸브가
    상기 리듀싱 밸브로부터 유압을 공급받는 제1포트;
    상기 제1포트로 공급되는 유압을 해제 유압실로 공급하는 제2포트;
    상기 제2포트로부터 배출되는 유압을 배출하는 제3포트; 및
    상기 토크 컨버터 컨트롤 솔레노이드 밸브로부터 제어압을 공급받는 제4포트를 포함하는 것을 특징으로 하는 토크 컨버터의 유압제어회로.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 해제 유압실에 잔압 수준의 유압이 유지되도록 상기 스위치 밸브의 제3포트에 체크 밸브가 연결되는 토크 컨버터의 유압제어회로.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 잔압이 0.1 ~ 0.2 bar의 범위 내에서 유지되는 토크 컨버터의 유압제어회로.
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