KR102442673B1 - 차량용 시프트 바이 와이어 장치 - Google Patents

차량용 시프트 바이 와이어 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 메인유로; 및 상기 메인유로와 연결되는 것으로서 R단, N단 및 D단의 각 변속단에 대응하여 복수로 구성되는 제어밸브; 를 포함하고, 상기 제어밸브를 작동시켜 작동유를 인가하거나 차단함으로써 변속을 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 시프트 바이 와이어 장치를 제공한다.

Description

차량용 시프트 바이 와이어 장치{SHIFT BY WIRE DEVICE FOR VEHICLE}
본 발명은 전기 신호로 변속이 가능한 차량용 시프트 바이 와이어 장치에 관한 것이다.
일반적으로 시프트 바이 케이블(SBC, Shift By Cable)은 기계식 변속장치로 케이블에 의해 연결되어 있는 운전석의 기어봉 식 변속레버를 밀거나 당겨 R단, N단 및 D단을 변속한다.
도 1은 종래의 시프트 바이 케이블의 회로를 나타내는 도면이다. 도 1을 참조하면, 시프트 바이 케이블(SBC, Shift By Cable)은 차량 조작계와 케이블로 연결되어 있는 매뉴얼밸브(100) 위치에 따라 라인압은 매뉴얼 R일 때 R단 라인압, 매뉴얼 N일 때는 모두 차단, 그리고 매뉴얼 D일 때 D단 라인압과 연결된다. 매뉴얼밸브(100)는 라인압을 공급받으며 차량 운전석의 기어봉 식 변속레버(200)의 조작에 따라 R단, D단 및 N단의 모드로 동작한다.
한편, 시프트 바이 와이어(SBW, Shift By Wire)는 사람이 물리적인 힘으로 변속기를 조작해서 바꾸지 않고 전기적 신호를 주면 자동차가 스스로 변속을 하는 것을 의미한다. 기계식인 시프트 바이 케이블(SBC, Shift By Cable)과 달리 시프트 바이 와이어(SBW, Shift By Wire)는 전기 신호로 R단, N단, D단으로 변속이 가능한 전자식 변속장치이다. 시프트 바이 와이어(SBW, Shift By Wire)는 운전석의 다이얼 식 변속레버 또는 버튼 식 변속레버 등과 같은 전자식 변속레버의 작동을 통해 변속이 가능하다.
시프트 바이 와이어(SBW, Shift By Wire)는 시프트 바이 케이블(SBC, Shift By Cable)과 같은 기어봉 식 변속레버와 연결되는 복잡한 기계장치가 필요하지 않기 때문에 부품 소형화 및 모듈화를 통해 차지하는 공간도 적고 무게도 덜 나가 그만큼 공간 활용도가 좋으며, 실내도 좀 더 다채롭게 디자인할 수 있으며 미래지향적 이미지도 강조할 수 있고, 다이얼 식 변속레버 또는 버튼 식 변속레버를 작동할 때 발생하는 소음이나 진동도 거의 없다.
그런데 기존 시프트 바이 와이어(SBW, Shift By Wire)의 매뉴얼밸브는 운전석에 설치되어 있는 기어봉 식 변속레버에 의해 작동되는 수동용 밸브로서, 전자식 변속장치인 시프트 바이 와이어(SBW, Shift By Wire)에 적용하는 것은 불가능 하였다.
이에 대하여, 본 발명은 새로운 제어밸브들의 구성을 통해 시프트 바이 와이어(SBW, Shift By Wire)를 구현할 수 있는 메커니즘을 제시하고자 한다.
대한민국 공개특허공보 제10-2018-0040278호(2018.04.20. 공개)
전술한 문제를 해결하기 위하여, 본 발명은 새로운 제어밸브들의 구성을 통해 시프트 바이 와이어(SBW, Shift By Wire)를 구현할 수 있도록 한 차량용 시프트 바이 와이어 장치를 제공하고자 한다.
전술한 목적을 이루기 위해 본 발명은, 메인유로; 및 상기 메인유로와 연결되는 것으로서 R단, N단 및 D단의 각 변속단 제어를 위해 복수로 구성되는 제어밸브; 를 포함하고, 상기 제어밸브를 작동시켜 작동유를 인가하거나 차단함으로써 변속을 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 시프트 바이 와이어 장치를 제공한다.
또한, 상기 메인유로에서 제1 유로 및 제2 유로가 분기되고, 상기 제어밸브는 상기 제1 유로에 구비되는 제1 솔레노이드밸브; 상기 제1 유로에서 분기되는 제1 연결유로에 구비되는 제2 솔레노이드밸브; 및 상기 제2 유로와 연결되는 제2 연결유로에 구비되는 제3 솔레노이드밸브; 를 포함한다.
또한, 상기 제2 유로와 제2 연결유로 사이에 제1 스위치밸브가 구비되고, 상기 제1 유로와 제2 유로 사이의 메인유로 부위에서 분기되는 제3 연결유로는 상기 제1 스위치밸브와 연결된다.
또한, 상기 제3 연결유로에는 리듀싱밸브 및 온오프솔레노이드밸브가 구비된다.
또한, 상기 제2 솔레노이드밸브는 제4 연결유로에 의해 제2 스위치밸브와 연결되고 상기 제1 스위치밸브와 제2 스위치밸브는 제5 연결유로에 의해 연결된다.
또한, 상기 제1 솔레노이드밸브는 제1 클러치와 연결되고, 상기 제2 솔레노이드밸브는 제2 클러치와 연결되며, 상기 제3 솔레노이드밸브는 제3 클러치와 연결된다.
또한, 전자식 변속레버를 R단으로 조작하면, 제1 솔레노이드밸브, 제2 솔레노이드밸브 및 온오프솔레노이드밸브에 전원이 인가되어 온 상태가 이루어지면서 상기 제1 클러치 및 제2 클러치가 작동한다.
또한, 전자식 변속레버를 N단으로 조작하면, 상기 제2 솔레노이드밸브 및 온오프솔레노이드밸브에 전원이 인가되어 온 상태가 이루어지면서 상기 제2 클러치가 작동한다.
또한, 전자식 변속레버를 D단으로 조작하면, 상기 제2 솔레노이드밸브 및 제3 솔레노이드밸브에 전원이 인가되어 온 상태가 이루어지면서 상기 제2 클러치, 제3 클러치가 작동한다.
또한, 상기 메인유로는 오일펌프가 구비되는 작동유 공급유로와 연결되고, 상기 오일펌프는 엔진으로부터 동력을 전달받아 구동하면서 작동유를 작동유 공급유로를 통해 메인유로로 공급한다.
본 발명은 새로운 제어밸브들의 구성을 통해 시프트 바이 와이어(SBW, Shift By Wire)를 구현할 수 있다.
또한, 본 발명은 새로운 제어밸브들의 구성을 통해 기존의 시프트 바이 케이블(SBC, Shift By Cable) 타입의 기계식 조작 방식의 매뉴얼밸브 기능을 대체할 수 있다.
도 1은 종래의 시프트 바이 케이블의 회로를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 N단 유압회로를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 R단 유압회로를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 D단 유압회로를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 클러치 작동표 및 솔레노이드밸브 통전표를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.
기존 시프트 바이 와이어(SBW, Shift By Wire)의 매뉴얼밸브는 운전석에 설치되어 있는 기어봉 식 변속레버에 의해 작동되는 수동용 밸브로서, 전자식 변속장치인 시프트 바이 와이어(SBW, Shift By Wire)에 적용하는 것은 불가능 하였다. 이에 대하여, 본 발명은 새로운 제어밸브들의 구성을 통해 시프트 바이 와이어(SBW, Shift By Wire)를 구현할 수 있는 메커니즘을 제시하고자 한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 N단 유압회로를 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명은 온오프솔레노이드밸브(34), 복수로 구성되는 스위치밸브 및 복수로 구성되는 솔레노이드밸브를 통해 R단, N단, D단 변속 시프트 바이 와이어(SBW, Shift By Wire)를 구현할 수 있다.
구체적으로 본 발명은 메인유로(10) 및 제어밸브를 포함하고, 제어밸브를 작동시켜 작동유를 인가하거나 차단함으로써 R단, N단 및 D단 변속을 제어할 수 있다.
메인유로(10)에서 제1 유로(11) 및 제2 유로(12)가 분기된다. 메인유로(10)는 작동유 공급유로(1)와 연결된다. 일예로서 작동유 공급유로(1)에는 오일펌프(2), 레귤레이팅밸브(3), 오일필터(4) 및 오일팬(5)이 구비될 수 있다.
오일펌프(2)는 엔진(미도시)으로부터 동력을 전달받아 구동한다. 오일펌프(2)의 구동에 의해 오일팬(5)의 작동유가 작동유 공급유로(1)를 통해 메인유로(10)로 공급된다. 메인유로(10)는 라인압을 통해 연결된 유로로 작동유를 공급한다.
일예로서 레귤레이팅밸브(3)는 유압회로의 시스템 압을 생성하기 위한 라인압 제어용 밸브이다. 레귤레이팅밸브(3)는 가변 라인압 제어가 가능하다. 레귤레이팅밸브(3)에 의해 가변 라인압의 제어가 가능하기 때문에 변속 후 압력을 낮추어 고압 오일펌프(2) 구동에 따른 손실을 최소화할 수 있고 이로 인해 연비를 개선할 수 있다.
제어밸브는 작동유를 통해 라인압을 공급하는 메인유로(10)와 연결된다. 제어밸브는 R단, N단 및 D단의 각 변속단에 대응하여 복수로 구성된다.
구체적으로 제어밸브는 제1 솔레노이드밸브(21), 제2 솔레노이드밸브(22) 및 제3 솔레노이드밸브(23)를 포함한다. 제1 솔레노이드밸브(21)는 메인유로(10)에서 분기되는 제1 유로(11)에 구비되고 제1 클러치(A)를 제어한다. 제2 솔레노이드밸브(22)는 제1 유로(11)에서 분기되는 제1 연결유로(11a)에 구비되고, 제2 클러치(B)를 제어한다. 제3 솔레노이드밸브(23)는 메인유로(10)에서 분기되는 제2 유로(12)와 연결되는 제2 연결유로(12a)에 구비되고, 제3 클러치(C)를 제어한다.
제2 유로(12)와 제2 연결유로(12a) 사이에 제1 스위치밸브(31)가 구비된다. 일예로서 제1 스위치밸브(31)는 R단 및 D단 변속을 제어하는 밸브이다.
제1 유로(11)와 제2 유로(12) 사이의 메인유로(10) 부위에서 제3 연결유로(13a)가 분기된다. 제3 연결유로(13a)는 제1 스위치밸브(31)와 연결된다.
제3 연결유로(13a)에는 리듀싱밸브(33) 및 온오프솔레노이드밸브(34)가 구비된다. 파일럿압은 제3 연결유로(13a)를 통해 제1 스위치밸브(31)에 작용한다. 온오프솔레노이드밸브(34)는 리듀싱밸브(33)로부터 감압된 유압을 상시 공급받는다. 리듀싱밸브(33)에 의해 감압된 유압이 제1 스위치밸브(31)에 작용하여 제1 스위치밸브(31)를 작동시킨다.
제2 솔레노이드밸브(22)는 제4 연결유로(14a)에 의해 제2 스위치밸브(32)와 연결된다. 제2 스위치밸브(32)는 제2 클러치(B)와 연결된다.
제1 스위치밸브(31)와 제2 스위치밸브(32)는 제5 연결유로(15a)에 의해 연결된다. R단압은 제5 연결유로(15a)를 통해 제2 스위치밸브(32)에 작용한다.
제1 솔레노이드밸브(21)는 제1 클러치(A)와 연결되어 제1 클러치(A)의 작동을 제어할 수 있다. 제2 솔레노이드밸브(22)는 제2 클러치(B)와 연결되어 제2 클러치(B)의 작동을 제어할 수 있다. 제3 솔레노이드밸브(23)는 제3 클러치(C)와 연결되어 제3 클러치(C)의 작동을 제어할 수 있다. 제3 솔레노이드밸브(23)는 제2 연결유로(12a)에 제1 스위치밸브(31)와 연결된다.
다음은 전자식 변속레버를 N단으로 조작시 작동에 대해 설명한다.
도 2와 같이 운전자가 운전석에 마련되어 있는 다이얼 식 변속레버 또는 버튼 식 변속레버 등과 같은 전자식 변속레버(미도시)를 N단으로 조작하면, 제2 솔레노이드밸브(22) 및 온오프솔레노이드밸브(34)에 전원이 인가되어 온 상태가 이루어진다. 이로 인해 제2 클러치(B)가 작동하면서 N단 변속이 이루어진다.
이때, 제1 솔레노이드밸브(21) 및 제3 솔레노이드밸브(23)에 전원이 인가되지 않아 제1 클러치(A) 및 제3 클러치(C)에 작동유가 공급되지 않기 때문에 제1 클러치(A) 및 제3 클러치(C)는 작동하지 않는다.
다음은 전자식 변속레버를 R단으로 조작시 작동에 대해 설명한다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 R단 유압회로도이다. 도 3을 참조하면, 운전자가 운전석에 마련되어 있는 다이얼 식 변속레버 또는 버튼 식 변속레버 등과 같은 전자식 변속레버(미도시)를 R단으로 조작하면, 제1 솔레노이드밸브(21), 제2 솔레노이드밸브(22) 및 온오프솔레노이드밸브(34)에 전원이 인가되어 온 상태가 이루어진다. 이로 인해 제1 클러치(A) 및 제2 클러치(B)가 작동하고, R단 변속이 이루어진다.
제1 스위치밸브(31)의 작동에 의해 제5 연결유로(15a)에 작용하는 R단압은 제2 스위치밸브(32)을 거쳐 제2 클러치(B)에 작용한다.
이때, 제3 솔레노이드밸브(23)에 전원이 인가되지 않아 작동유가 제3 클러치(C)에 공급되지 않기 때문에 제3 클러치(C)는 작동하지 않는다.
다음은 전자식 변속레버를 D단으로 조작시 작동에 대해 설명한다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 D단 유압회로도이다. 도 4를 참조하면, 운전자가 운전석에 마련되어 있는 다이얼 식 변속레버 또는 버튼 식 변속레버 등과 같은 전자식 변속레버(미도시)를 D단으로 조작하면, 제2 솔레노이드밸브(22) 및 제3 솔레노이드밸브(23)에 전원이 인가되어 온 상태가 이루어진다. 이로 인해 제2 클러치(B) 및 제3 클러치(C)가 작동하고, D단 변속이 이루어진다.
제2 연결유로(12a)의 D단압은 제3 솔레노이드밸브(23)을 거쳐 제3 클러치(C)에 작용한다.
제1 스위치밸브(31)는 N단 및 R단 변속시와 다른 포트가 제2 연결유로(12a)와 연결된다. 이로 인해 제5 연결유로(15a)에는 작동유가 공급되지 않고, 제2 연결유로(12a)에만 작동유가 공급된다.
이때, 제1 솔레노이드밸브(21)에는 전원이 인가되지 않아 작동유가 제1 클러치(A)에 공급되지 않기 때문에 제1 클러치(A)는 작동하지 않는다.
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 클러치 작동표 및 솔레노이드밸브 통전표를 나타내는 도면이다.
각 변속별 클러치 작동과 솔레노이드밸브의 통전에 대해 다시 한번 간략하게 정리하면, R단 변속시에는 제1 클러치 및 제2 클러치가 작동하고 제1 솔레노이브밸브, 제2 솔레노이드밸브 및 온오프솔레노이드밸브에 전원이 인가된다.
N단 변속시에는 제2 클러치가 작동하고 제2 솔레노이브밸브 및 온오프솔레노이드밸브에 전원이 인가된다.
D단 변속시에는 제2 클러치 및 제3 클러치가 작동하고 제2 솔레노이브밸브 및 제3 솔레노이드밸브에 전원이 인가된다.
살펴본 바와 같이, 본 발명은 새로운 제어밸브들의 구성을 통해 시프트 바이 와이어(SBW, Shift By Wire)를 구현할 수 있다. 또한, 본 발명은 새로운 제어밸브들의 구성을 통해 기존의 시프트 바이 케이블(SBC, Shift By Cable) 타입의 기계식 조작 방식의 매뉴얼밸브 기능을 대체할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1 : 작동유 공급유로
2 : 오일펌프
3 : 레귤레이팅밸브
4 : 오일필터
5 : 오일팬
10 : 메인유로
11 : 제1 유로
11a : 제1 연결유로
12 : 제2 유로
12a : 제2 연결유로
13a : 제3 연결유로
14a : 제4 연결유로
15a : 제5 연결유로
21 : 제1 솔레노이드밸브
22 : 제2 솔레노이드밸브
23 : 제3 솔레노이드밸브
31 : 제1 스위치밸브
32 : 제2 스위치밸브
33 : 리듀싱밸브
34 : 온오프솔레노이드밸브
A : 제1 클러치
B : 제2 클러치
C : 제3 클러치

Claims (10)

  1. 메인유로; 및
    상기 메인유로와 연결되는 것으로서 R단, N단 및 D단의 각 변속단 제어를 위해 복수로 구성되는 제어밸브;
    를 포함하고,
    상기 제어밸브를 작동시켜 작동유를 인가하거나 차단함으로써 변속을 제어하며,
    상기 메인유로에서 제1 유로 및 제2 유로가 분기되고,
    상기 제어밸브는 상기 제1 유로에서 분기되는 제1 연결유로에 구비되는 제2 솔레노이드밸브를 구비하며,
    상기 제1 유로와 제2 유로 사이의 메인유로 부위에서 제3 연결유로가 분기되고,
    상기 제3 연결유로에 리듀싱밸브 및 온오프솔레노이드밸브가 구비되며,
    상기 제2 솔레노이드밸브는 제2 클러치와 연결되고,
    전자식 변속레버를 N단으로 조작하면, 상기 제2 솔레노이드밸브 및 온오프솔레노이드밸브에 전원이 인가되어 온 상태가 이루어지면서 상기 제2 클러치가 작동하며,
    상기 제어밸브는,
    상기 제1 유로에 구비되는 제1 솔레노이드밸브; 및
    상기 제2 유로와 연결되는 제2 연결유로에 구비되는 제3 솔레노이드밸브;
    를 포함하고,
    상기 제2 유로와 제2 연결유로 사이에 제1 스위치밸브가 구비되고, 상기 제3 연결유로는 상기 제1 스위치밸브와 연결되며,
    상기 제2 솔레노이드밸브는 제4 연결유로에 의해 제2 스위치밸브와 연결되고 상기 제1 스위치밸브와 제2 스위치밸브는 제5 연결유로에 의해 연결되고,
    상기 제1 솔레노이드밸브는 제1 클러치와 연결되고, 상기 제3 솔레노이드밸브는 제3 클러치와 연결되며,
    전자식 변속레버를 D단으로 조작하면, 상기 제2 솔레노이드밸브 및 제3 솔레노이드밸브에 전원이 인가되어 온 상태가 이루어지면서 상기 제2 클러치, 제3 클러치가 작동하는 것을 특징으로 하는 차량용 시프트 바이 와이어 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    전자식 변속레버를 R단으로 조작하면, 제1 솔레노이드밸브, 제2 솔레노이드밸브 및 온오프솔레노이드밸브에 전원이 인가되어 온 상태가 이루어지면서 상기 제1 클러치 및 제2 클러치가 작동하는 것을 특징으로 하는 차량용 시프트 바이 와이어 장치.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 메인유로는 오일펌프가 구비되는 작동유 공급유로와 연결되고, 상기 오일펌프는 엔진으로부터 동력을 전달받아 구동하면서 작동유를 작동유 공급유로를 통해 메인유로로 공급하는 것을 특징으로 하는 차량용 시프트 바이 와이어 장치.
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