KR101766065B1 - 가변 저항형 솔레노이드 제어 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 솔레노이드에 대한 것으로서, 더 상세하게는 제품 제조 편차로 인한 유압 보정을 가변 저항을 적용하여 실행하는 가변 저항형 솔레노이드 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 스크류를 삭제하고 가변 저항을 통해 성능 편차를 보정함으로써 중량이 감소하며, 제품을 단순화할 수 있다.

Description

가변 저항형 솔레노이드 제어 장치 및 방법{Apparatus and Method for controlling variable resistance typed solenoid}
본 발명은 솔레노이드에 대한 것으로서, 더 상세하게는 제품 제조 편차로 인한 유압 보정을 가변 저항을 적용하여 실행하는 가변 저항형 솔레노이드 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 자동 변속기 또는 무단 변속기에서 사용되는 솔레노이드 밸브의 주요 형태로는 변속제어유닛으로부터의 온/오프 신호에 의해 제어되는 온/오프 타입 및 PWM(pulse width modulation)타입, 변속제어유닛에서 솔레노이드 밸브의 구동을 위한 듀티 제어신호 출력에 맞춰 구동부 역시 출력 듀티에 비례하는 전류의 양으로 솔레노이드 밸브를 구동하는 VFS(Varible Force Solenoid) 타입 등이 있다.
특히, VFS 타입은 자동 변속기 또는 무단 변속기에 사용되는 라인 압력 가변제어 시스템의 유압 응답성 및/또는 라인 압력 안정성을 향상시키는데 주요한 요소로 작용한다.
또한, 차량에서 사용하는 이러한 솔레노이드는 일반적인 솔레노이드와 동일하게 제어 시스템(TCU: Transmission Control Unit)에서 제어 전류가 공급된다.
그리고, 이 공급 전류에 따라 아마츄어(amature)를 구동하는 힘이 변화하게 된다. 이를 보여주는 도면이 도 1에 도시된다. 도 1을 참조하면, 솔레노이드(100)의 내측에는 코일(120), 아마츄어(110), 스풀(130), 스프링(140), 보정을 위한 스크류(150), 코일(120)에 전류를 공급하는 TCU(160) 등이 구성된다.
하지만, 제조 편차에 의해 제품간에 동일 전류를 공급해도 스풀의 거동에 미세한 차이가 발생한다.
이러한 미세한 차이를 보정하기 위해 솔레노이드 하부에 보정 스크류를 장착하여 발생한 편차를 보정한다. 부연하면, 솔레노이드 밸브 제조에 따른 성능 편차를 위해 스프링 받침을 스크류 형태로 구성하여 스크류 높이 조정을 통해 스프링력을 조절하여 제품간 편차를 조절하였다.
그런데, 이러한 방식의 경우 스크류가 삽입되면서 좌면이 틀어져, 스크류를 조정하고 시험을 다시 진행해야 하는 공정상의 불편함이 존재한다.
또한, 용접을 통한 보정 스크류 위치 고정시 편차가 발생할 가능성도 존재한다.
1. 한국공개특허번호 제10-2006-0116465호 2. 한국공개특허번호 제10-2014-0083661호
본 발명은 위 배경기술에 따른 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로서, 제품 제조 편차로 인한 유압 보정을 스크류 위치 조정을 통해 보정하는 대신에 제품을 단순화하여 보정할 수 있는 가변 저항형 솔레노이드 제어 장치 및 방법을 제공을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 스크류로 인해 발생할 수 있는 기구적인 문제(예를 들면, 스프링 좌굴, 마찰, 간섭 등)를 해소할 수 있는 가변 저항형 솔레노이드 제어 장치 및 방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.
본 발명은 위에서 제시된 과제를 달성하기 위해, 제품 제조 편차로 인한 유압 보정을 스크류 위치 조정을 통해 보정하는 대신에 제품을 단순화하여 보정할 수 있는 가변 저항형 솔레노이드 제어 장치를 제공한다.
상기 가변 저항형 솔레노이드 제어 장치는, 코일과 아마츄어와 스풀과 스프링을 갖는 가변 저항형 솔레노이드 제어 장치로서,
상기 코일에 전류를 공급하는 제어기; 및
상기 코일에 공급되는 전류를 조정하는 가변 저항;을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 가변 저항은 회전형 가변 저항인 것을 특징으로 할 수 있다.
다른 한편으로, 상기 가변 저항형 솔레노이드 제어 장치는, 상기 스풀에 의한 유압을 측정하는 유압 센서; 및 상기 코일에 공급되는 전류를 센싱하는 전류 센서;를 포함할 수 있다.
이때, 상기 제어기는 측정된 유압을 기준값과 비교하여 유압 보정값을 생성하고, 센싱된 전류를 통해 전압을 계산하며, 상기 유압 보정값에 대응하도록 상기 전류 및 전압을 이용하여 가변 저항값을 계산하고 상기 코일에 전류를 공급하며, 상기 가변 저항은 상기 가변 저항값에 따라 상기 코일에 공급되는 전류를 조정하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 가변 저항은 전자식 가변 저항인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 가변 저항값은 전류, 전압 및 상기 유압 보정값에 저항값이 미리 설정되어 있는 룩업 테이블을 이용하여 산출되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 제어기는 TCU(Transmission Control Unit)이며, 상기 전류 센서를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
삭제
또 다른 한편으로, 본 발명의 다른 일실시예는, 코일과 아마츄어와 스풀과 스프링을 갖는 가변 저항형 솔레노이드 제어 방법으로서, 제어기가 상기 코일에 전류를 공급하는 단계; 유압 센서를 상기 스풀에 의한 유압을 측정하는 단계; 전류 센서가 상기 코일에 공급되는 전류를 센싱하는 단계; 상기 제어기가 측정된 유압을 기준값과 비교하여 유압 보정값을 생성하는 단계; 상기 제어기가 센싱된 전류를 통해 전압을 계산하며, 상기 유압 보정값에 대응하도록 상기 전류 및 전압을 이용하여 가변 저항값을 계산하는 단계; 및 상기 제어기가 상기 코일에 전류를 공급함에 따라 상기 가변 저항이 상기 가변 저항값에 따라 상기 코일에 공급되는 전류를 조정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 따르면, 스크류를 삭제하고 가변 저항을 통해 성능 편차를 보정함으로써 중량이 감소하며, 제품을 단순화할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 효과로서는 스크류를 조정함에 따라 발생하는 부품간의 기구적인 문제인 마찰, 간섭, 스프링 좌굴등의 문제를 제거할 수 있다는 점을 들 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 효과로서는 스크류 조정 및/또는 용접 공정을 삭제함으로써 공정 단순화가 가능하다는 점을 들 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 효과로서는 내구에 따른 부품 특성 변화가 가변 저항을 통한 편차 보정이 가능하게 됨으로써 A/S 성능 보정이 가능하다는 점을 들 수 있다.
도 1은 일반적인 솔레노이드의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 가변 저항형 솔레노이드 제어 장치의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 가변 저항형 솔레노이드 제어 과정을 보여주는 흐름도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 구체적으로 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용한다. 제 1, 제 2등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. "및/또는" 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않아야 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 가변 저항형 솔레노이드 제어 장치 및 방법을 상세하게 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 가변 저항형 솔레노이드 제어 장치(20)의 구성도이다. 도 2를 참조하면, 상기 가변 저항형 솔레노이드 제어 장치(20)는, 가변 저항형 솔레노이드(200), 가변 저항형 솔레노이드(200)에 공급되는 전류를 조정하기 위한 가변 저항(250), 가변 저항형 솔레노이드(200)에 전류를 공급하는 제어기(260), 가변 저항형 솔레노이드(200)에 공급되는 전류를 센싱하는 전류 센서(270), 가변 저항형 솔레노이드(200)로부터 생성되는 유압을 센싱하는 유압 센서(280) 등을 포함하여 구성된다.
가변 저항형 솔레노이드(200)는 유입구, 유출구, 배출구가 형성되는 플랜지의 유입구 개폐 및/또는 배출구로의 유체가 배출 또는 차단되도록 개폐시키는 스풀(230)과, 자력에 의해 왕복 운동하는 아마츄어(210), 아마츄어(210)를 내측에 감싸는 코일(220)이 설치된다. 또한, 일단에 복원력을 위한 스프링(240)이 구성된다.
동작을 설명하면, 코일(220)에 제어기(260)로부터 전류가 공급됨에 따라 자기력선이 형성되어 아마츄어(210)가 우측으로 이동되며 상기 아마츄어(210)의 이동으로 스풀(230)도 같이 우측 방향으로 이동된다. 이에 따라, 유압이 개폐구(231)를 통해 배출 또는 유입된다. 이때 유압 센서(280)를 통해 배출 또는 유입되는 유압을 체크할 수 있다.
이와 달리, 코일(220)에 인가된 전류가 차단되면 압축된 스프링(240)의 탄성 복원력에 의해 스풀(230)은 초기 위치로 복귀하게 된다. 이에 따라, 개폐구(231)는 폐색되어 유압의 배출 또는 유입이 막히게 된다.
유압 센서(280)는 이해를 위해 개폐구(231)의 앞단에 도시되었으나, 설치 위치는 다양할 수 있다. 예를 들면, 개폐구(231)에 연결된 관 내측에 설치될 수도 있다. 또는, 계측기가 될 수 있다. 즉, 사용자가 검시를 위해서 사용할 수 있다. 이 경우, 사용자는 계측기를 통해 계측된 값을 가지고 가변 저항(250)을 수동으로 동작하여 저항을 가변할 수 있다. 이때 가변 저항(250)은 회전형 가변 저항이 된다.
제어기(260)는 코일(220)에 전류를 공급하는 기능을 수행한다. 다른 한편으로, 전류 센서(270), 유압 센서(280), 가변저항(250) 및 제어기(260)는 이용하여 자동적으로 가변 저항형 솔레노이드(200)의 구동력 F값을 조절하는 것도 가능하다.
부연하면, 제어기(260)는 측정된 유압을 기준값과 비교하여 유압 보정값을 생성하고, 센싱된 전류를 통해 전압을 계산한다. 또한, 상기 유압 보정값에 대응하도록 상기 전류 및 전압을 이용하여 가변 저항값을 계산하고 상기 코일(220)에 전류를 공급한다. 이때, 가변 저항(250)은 상기 가변 저항값에 따라 제어기(260)로부터 상기 코일(220)에 공급되는 전류를 조정한다.
여기서, 가변 저항값은 전류, 전압 및 상기 유압 보정값에 저항값이 미리 설정되어 있는 룩업 테이블을 이용하여 산출될 수 있다.
이때, 가변 저항(250)은 전자식 가변 저항이 된다. 일반적으로 솔레노이드의 구동력 값 F는 다음식으로 정의될 수 있다.
Figure 112015116656566-pat00001
여기서, B는 자기장, I는 전류, L은 길이를 나타낸다. 즉, 솔레노이드는 '앙페르 법칙', 즉 전류가 흐르는 도선에 수직으로 작용한 자기장에 의해 유도된 힘을 이용한 장치이다.
차량에서 사용하는 솔레노이드는 일반적인 솔레노이드와 동일하게 제어기(260)에서 제어용 전류가 코일(220)에 공급된다. 그리고, 이 공급된 전류에 따라 아마츄어를 구동하는 힘이 변화하게 된다.
한편, 제어기(260)는 TCU(Transmission Control Unit)가 될 수 있다. 특히, 도 2에서는 전류 센서(270)를 별도로 구성하였으나, 제어기(260) 내에 전류 센서(270) 또는 전압 센서를 포함되도록 구성하는 것도 가능하다.
도 3은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 가변 저항형 솔레노이드 제어 과정을 보여주는 흐름도이다. 특히, 도 3은 전자식의 가변 저항(250), 제어기(260), 전류 센서(270) 및 유압 센서(280)를 통해 자동으로 보정하는 방식을 설명한다.
도 3을 참조하면, 제어기(260)가 상기 코일(220)에 전류를 공급함에 따라 스풀(230)이 동작한다. 이에 따라 유압 센서(280)가 상기 스풀(230)에 의한 유압을 측정하고, 전류 센서(270)가 상기 코일(2202)에 공급되는 전류를 센싱한다(단계 S310).
이후, 상기 제어기(260)가 측정된 유압을 기준값과 비교하여 유압 보정값을 생성하고, 상기 제어기(260)가 센싱된 전류를 통해 전압을 계산한다(단계 S320).
상기 유압 보정값에 대응하도록 상기 전류 및 전압을 이용하여 가변 저항값을 계산한다(단계 S330).
이후, 상기 제어기(260)가 상기 코일(220)에 전류를 공급함에 따라 상기 가변 저항이 상기 가변 저항값에 따라 상기 코일에 공급되는 전류를 조정하여 보정을 완료한다(단계 S340,S350).
20: 가변 저항형 솔레노이드 제어 장치
200: 가변 저항형 솔레노이드
210: 아마츄어 220: 코일
230: 스풀 231: 개폐구
240: 스프링
250: 가변 저항
260: 제어기
270: 전류 센서
280: 유압 센서

Claims (11)

  1. 아마츄어와, 상기 아마츄어를 감싸는 코일과 스풀과 스프링을 갖는 가변 저항형 솔레노이드 제어 장치에 있어서,
    상기 코일에 전류를 공급하는 제어기; 및
    상기 코일에 공급되는 전류를 조정하는 가변 저항;을 포함하며,
    상기 스풀에 의한 유압을 측정하는 유압 센서; 및
    상기 코일에 공급되는 전류를 센싱하는 전류 센서;를 포함하며,
    상기 제어기는 측정된 유압을 기준값과 비교하여 유압 보정값을 생성하고, 센싱된 전류를 통해 전압을 계산하며, 상기 유압 보정값에 대응하도록 상기 전류 및 전압을 이용하여 가변 저항값을 계산하고 상기 코일에 전류를 공급하며, 상기 가변 저항은 상기 가변 저항값에 따라 상기 코일에 공급되는 전류를 조정하고,
    상기 가변 저항값은 전류, 전압 및 상기 유압 보정값에 저항값이 미리 설정되어 있는 룩업 테이블을 이용하여 산출되는 것을 특징으로 하는 가변 저항형 솔레노이드 제어 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 가변 저항은 회전형 가변 저항인 것을 특징으로 하는 가변 저항형 솔레노이드 제어 장치.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 가변 저항은 전자식 가변 저항인 것을 특징으로 하는 가변 저항형 솔레노이드 제어 장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어기는 TCU(Transmission Control Unit)이며, 상기 전류 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 저항형 솔레노이드 제어 장치.
  8. 아마츄어와, 상기 아마츄어를 감싸는 코일과 스풀과 스프링을 갖는 가변 저항형 솔레노이드 제어 방법에 있어서,
    제어기가 상기 코일에 전류를 공급하는 단계;
    유압 센서를 상기 스풀에 의한 유압을 측정하는 단계;
    전류 센서가 상기 코일에 공급되는 전류를 센싱하는 단계;
    상기 제어기가 측정된 유압을 기준값과 비교하여 유압 보정값을 생성하는 단계;
    상기 제어기가 센싱된 전류를 통해 전압을 계산하며, 상기 유압 보정값에 대응하도록 상기 전류 및 전압을 이용하여 가변 저항값을 계산하는 단계;
    상기 제어기가 상기 코일에 전류를 공급함에 따라 상기 가변 저항이 상기 가변 저항값에 따라 상기 코일에 공급되는 전류를 조정하는 단계;를 포함하며,
    상기 가변 저항값은 전류, 전압 및 상기 유압 보정값에 저항값이 미리 설정되어 있는 룩업 테이블인 는 것을 특징으로 하는 가변 저항형 솔레노이드 제어 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 가변 저항은 전자식 가변 저항인 것을 특징으로 하는 가변 저항형 솔레노이드 제어 방법.
  10. 삭제
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 제어기는 TCU(Transmission Control Unit)이며, 상기 전류 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 저항형 솔레노이드 제어 방법.
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