KR102447505B1

KR102447505B1 - 변속기용 오일레벨 제어장치

Info

Publication number: KR102447505B1
Application number: KR1020170113132A
Authority: KR
Inventors: 황진영
Original assignee: 현대자동차주식회사; 기아 주식회사
Priority date: 2017-09-05
Filing date: 2017-09-05
Publication date: 2022-09-27
Also published as: KR20190026353A

Abstract

본 발명은 오일의 온도에 따라 변속기 내부의 오일 유량을 능동적으로 제어 가능한 기술에 관한 것으로, 본 발명에서는, 유온이 높은 경우 오일임시저장소에 오일을 채워 오일레벨을 낮추게 되는바, 동력손실을 방지하여 연비를 개선하는 것은 물론 지속적인 오일 순환을 통해 오일 냉각성능을 향상시키고, 유온이 낮은 경우 오일임시저장소에 오일을 비워 오일레벨을 높이게 되는바, 오일 흡입성을 향상시키는 변속기용 오일레벨 제어장치가 소개된다.

Description

변속기용 오일레벨 제어장치{APPARATUS FOR CONTROLLING LEVEL OF OIL IN TRANSMISSION}

본 발명은 오일의 온도에 따라 변속기 내부의 오일 유량을 능동적으로 제어 가능한 변속기용 오일레벨 제어장치에 관한 것이다.

자동변속기에 있어 오일은 유압제어용 및 윤활용으로 사용되는 필수적인 작동유체이다.

그러나, 자동변속기 내부에는 유성기어장치를 비롯한 회전체가 설치되어 회전작동 되는바, 오일이 회전체의 저항으로 작용하여 손실이 발생하는 문제가 있다.

이에, 오일의 점도를 낮추거나 오일의 유량을 최소화하여 낮은 오일레벨을 유지하도록 하는 기술이 제안되고 있는 실정에 있다.

하지만, 오일의 유량을 지나치게 줄이게 되면, 극저온 운전환경에서 공기 유입이 발생하게 되고, 이에 터빈이 풀려 런업현상이 발생하거나, 엔진 시동이 꺼지는 등의 문제가 생기게 되어, 오일의 유량을 줄이는 데에는 한계가 있다.

이에, 최근에는 변속기케이스 구조의 최적화를 통해 오일레벨을 축소하는 기술이 제안되고 있지만, 오일의 온도가 높은 고온 주행 상황에서는 오일이 팽창하면서 상당수준까지 오일레벨이 상승하게 되는바, 이 역시 회전체의 쳐닝에 의한 동력손실로 이어지게 되는 문제가 있다.

상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.

US 2015-0285369 A

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 오일의 온도에 따라 변속기 내부의 오일 유량을 능동적으로 제어 가능한 변속기용 오일레벨 제어장치를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 오일펌프에서 토출된 오일의 압력을 제어하는 레귤레이터밸브; 상기 레귤레이터밸브에서 배출되는 오일의 일부를 오일팬에 배출하도록 경로가 형성된 순환유로; 오일이 저장되고, 오일의 유량이 일정량 이상 증가함에 따라 저장된 오일이 오일팬에 배출되도록 배출구가 마련된 오일임시저장소; 상기 순환유로와 오일임시저장소 사이에 마련되어, 작동상태에 따라 순환유로와 오일임시저장소를 연통하거나 오일임시저장소와 오일팬을 연통하여 오일의 유동경로를 전환하는 스위치밸브; 및 오일의 온도에 따라 상기 스위치밸브의 작동을 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

상기 오일의 온도를 측정하는 유온센서;를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 유온센서에서 측정된 온도가 설정온도 이상시, 순환유로와 오일임시저장소가 연통되도록 스위치밸브의 작동을 제어하고, 상기 유온센서에서 측정된 온도가 설정온도 미만시, 오일임시저장소와 오일팬이 연통되도록 스위치밸브의 작동을 제어할 수 있다.

상기 순환유로는, 일단이 레귤레이터밸브에 연결되고; 중단에서 분기되어, 분기된 하나의 타단이 오일펌프의 전단에 연결되며; 중단에서 분기된 다른 하나의 타단이 스위치밸브에 연결될 수 있다.

상기 오일임시저장소는 상하 길이방향으로 길게 형성되어, 상단에 배출구가 형성되고, 하단에 스위치밸브가 연결될 수 있다.

상기 오일임시저장소는, 밸브바디의 내부에 격벽에 의해 공간이 조성되어 마련될 수 있다.

상기 스위치밸브는, 솔레노이드밸브의 온/오프 작동에 따라 작동상태가 전환될 수 있다.

상기한 과제 해결수단을 통해 본 발명은, 오일의 온도가 높은 주행상황의 경우 오일임시저장소에 오일을 채워 변속기 내부의 오일레벨을 낮추게 됨으로써, 쳐닝에 의한 동력손실을 방지하여 연비를 개선하는 효과가 있고, 또한 오일임시저장소 내부의 오일이 계속적으로 배출구를 통해 순환됨으로써, 오일량 저감에 따른 냉각성능 저하의 영향을 받지 않고 오일을 사용하여, 냉각성능을 향상시킬 수 있는 효과도 있다.

더불어, 오일의 온도가 낮은 주행상황의 경우, 오일임시저장소에 오일을 모두 비워 변속기 내부에 오일량을 충분하게 확보함으로써, 높은 오일레벨을 유지하여 오일 흡입성을 향상시키는 효과도 있다.

도 1은 본 발명에 따른 오일레벨 제어장치의 구성과, 오일온도가 고온 상태에서 주행시 오일의 순환경로를 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명에서 오일온도가 저온 상태에서 주행시 오일의 순환경로를 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명에 따른 오일임시저장소의 배치구조를 설명하기 위한 도면.

본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 변속기용 오일레벨 제어장치는, 레귤레이터밸브(5)와, 순환유로(7)와, 오일임시저장소(15)와, 스위치밸브(9) 및 제어부(23)를 포함하여 구성할 수 있다.

도 1을 참조하여, 본 발명을 구체적으로 살펴보면, 먼저 레귤레이터밸브(5)는 오일펌프(1)에서 토출된 오일의 압력을 제어한다.

예컨대, 오일팬(3)과 오일펌프(1)가 연결되어, 오일팬(3) 내부의 오일을 오일펌프(1)가 펌핑하고, 오일펌프(1)의 토출구에는 레귤레이터밸브(5)가 연결되어 펌핑된 오일의 압력을 조절하여 변속기 내에 유압이 필요한 요소에 공급한다. 이때에, 상기 오일펌프(1)는 엔진의 동력을 제공받아 회전하는 기계식 오일펌프이거나, 전동기의 동력을 제공받아 회전하는 전동식 오일펌프일 수도 있다.

순환유로(7)는, 상기 레귤레이터밸브(5)에서 배출되는 오일의 일부를 오일팬(3)에 배출하도록 형성된 유로일 수 있다.

예컨대, 상기 순환유로(7)는 그 일단이 레귤레이터밸브(5)의 순환배출용 포트에 연결될 수 있다. 그리고, 상기 순환유로(7)의 중단에서 양 갈래로 분기가 되며, 분기된 하나의 유로의 타단이 오일펌프(1)의 전단에 연결된다. 또한, 상기 순환유로(7)의 중단에서 분기된 나머지 다른 하나의 유로의 타단이 스위치밸브(9)의 포트에 연결될 수 있다.

즉, 상기 레귤레이터밸브(5)에서 변속기에 필요한 유압을 생성하고 남은 오일이 다시 오일팬(3)에 배출이 되며, 이를 위해 레귤레이터밸브(5)와 오일펌프(1) 사이에 오일이 순환되는 순환유로(7)가 마련될 수 있는 것이다.

오일임시저장소(15)는, 내부에 오일의 저장이 가능하게 구성한 것으로, 오일의 유량이 일정량 이상 증가하게 되면, 저장된 오일이 오일팬(3)에 직접적으로 배출되도록 배출구(17)가 마련될 수 있다.

예컨대, 상기 오일임시저장소(15)는 상하 길이방향으로 길게 형성될 수 있으며, 상기 오일임시저장소(15)의 상단에 배출구(17)가 형성될 수 있다. 그리고, 상기 오일임시저장소(15)의 하단에는 출입구(19)가 마련되고, 상기 출입구(19)가 스위치밸브(9)의 다른 포트와 연결될 수 있다.

이러한, 상기 오일임시저장소(15)는, 밸브바디(13)의 내부에 조성될 수 있는 것으로, 바람직하게는 도 3과 같이 변속기의 측면에 밸브바디(13)가 세워진 형태로 구비될 수 있고, 밸브바디 커버(13a)와 인접하여 소정 공간을 두고 격벽(13b)이 마련되는바, 상기 밸브바디 커버(13a)와 격벽(13b) 사이에 공간이 조성되어 오일임시저장소(15)가 마련될 수 있다.

즉, 오일임시저장소(15)의 일정 높이에 배출구(17)가 구비됨으로써, 오일임시저장소(15) 내에 오일이 유입되는 과정에서, 오일의 높이가 배출구(17) 위로 넘게 되면, 배출구(17)를 통해 오일이 배출될 수 있게 된다.

계속해서, 도 1을 참조하면, 스위치밸브(9)는, 상기 순환유로(7)와 오일임시저장소(15) 사이에 마련되어, 작동상태에 따라 순환유로(7)와 오일임시저장소(15)를 연통하거나 오일임시저장소(15)와 오일팬(3)을 연통하여 오일의 유동경로를 전환하는 역할을 한다.

예컨대, 상기 스위치밸브(9)는 솔레노이드밸브(11)의 온/오프 작동에 따라 작동상태가 전환되는 밸브일 수 있는 것으로, 솔레노이드밸브(11)의 온 작동시, 순환유로(7)와 오일임시저장소(15)를 연통하도록 포트의 개도상태가 전환될 수 있다.

그리고, 솔레노이드밸브(11)의 오프 작동시, 복원스프링에 작동에 의해 오일임시저장소(15)와 오일팬(3)을 연통하도록 포트의 개도상태가 전환될 수 있다.

즉, 스위치밸브(9) 내부의 스풀의 이동을 통해 포트의 개도상태가 전환될 수 있는 것으로, 이 출원에서는 3포트 2위치 스위치밸브(9)가 적용될 수 있다.

아울러, 제어부(23)는 오일의 온도에 따라 상기 스위치밸브(9)의 작동을 제어하는 것으로, 바람직하게는 솔레노이드밸브(11)의 온/오프 작동을 제어할 수 있다.

이를 위해, 본 발명에서는 상기 오일의 온도를 측정하는 유온센서(21)를 더 포함할 수 있다. 상기 유온센서(21)는 오일이 통과하는 유로 상에 마련될 수 있는 것으로, 오일팬(3), 변속기 내부, 밸브바디 등의 적절한 위치를 선정하여 장착될 수 있다.

이에 따라 상기 제어부(23)는, 상기 유온센서(21)에서 측정된 온도가 설정온도 이상시, 순환유로(7)와 오일임시저장소(15)가 연통되도록 스위치밸브(9)의 작동을 제어할 수 있다.

도 1을 참조하여 구체적으로 설명하면, 오일의 온도가 상대적으로 고온인 경우, 솔레노이드밸브(11)를 온 작동하면 스위치밸브(9)에 의해 순환유로(7)와 오일임시저장소(15) 사이가 개방되고, 오일임시저장소(15)와 오일팬(3) 사이가 차단된다.

이에, 레귤레이터밸브(5)에서 순환유로(7)를 통해 배출되는 오일이 스위치밸브(9)를 통해 오일임시저장소(15) 내부에 유입된다.

그러면, 오일임시저장소(15) 내부에 저장되는 오일이 저장소 내부의 공간을 채우면서 그 수위가 점진적으로 상승하게 되고, 이 과정에서 오일의 수위가 배출구(17)의 높이보다 높아지게 되면 배출구(17)를 통해 오일이 배출되면서 오일이 오일팬(3) 내부에 순환 공급된다.

즉, 오일의 온도가 높은 주행상황에서는 오일임시저장소(15)에 오일이 채워지게 됨으로써, 상기 오일임시저장소(15)에 채워진 오일의 유량만큼 변속기 내부의 오일의 유량이 줄어들게 되어, 오일레벨이 낮춰지게 된다.

따라서, 회전체의 회전작동에 따른 쳐닝에 의한 동력손실을 방지하게 됨으로써 연비를 개선하게 되고, 더불어 오일임시저장소(15) 내부의 오일이 계속적으로 배출구(17)를 통해 배출되어 순환됨으로써, 오일량 저감에 따른 냉각성능 저하의 영향을 받지 않고, 오일을 사용할 수 있게 된다.

반면, 상기 유온센서(21)에서 측정된 온도가 설정온도 미만시, 오일임시저장소(15)와 오일팬(3)이 연통되도록 스위치밸브(9)의 작동을 제어할 수 있다.

도 2를 참조하여 구체적으로 설명하면, 오일의 온도가 상대적으로 저온인 경우, 솔레노이드밸브(11)가 오프 작동되면서 스위치밸브(9)에 의해 오일임시저장소(15)와 오일팬(3) 사이가 개방되고, 순환유로(7)와 오일임시저장소(15) 사이에 차단된다.

이에, 레귤레이터밸브(5)에서 순환유로(7)를 통해 배출되는 오일이 스위치밸브(9)를 통해 더 이상 오일임시저장소(15) 내부에 유입되지 못하게 되고, 오일팬(3) 내부에 순환 공급된다.

또한, 오일임시저장소(15)에 저장되어 있던 오일은 스위치밸브(9)를 통해 오일팬(3) 내부에 모두 배출이 된다.

따라서, 오일이 수축되고, 오일의 점도가 낮은 저온에서의 주행 상황에서는, 변속기 내부에 오일량을 충분하게 확보함으로써, 높은 오일레벨을 유지하여 오일 흡입성에 문제가 없도록 한다.

한편, 본 발명은 상기한 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

1 : 오일펌프 3 : 오일팬
5 : 레귤레이터밸브 7 : 순환유로
9 : 스위치밸브 11 : 솔레노이드밸브
13 : 밸브바디 13a : 밸브바디 커버
13b : 격벽 15 : 오일임시저장소
17 : 배출구 19 : 출입구
21 : 유온센서 23 : 제어부

Claims

오일펌프에서 토출된 오일의 압력을 제어하는 레귤레이터밸브;
상기 레귤레이터밸브에서 배출되는 오일의 일부를 오일팬에 배출하도록 경로가 형성된 순환유로;
오일이 저장되고, 오일의 유량이 일정량 이상 증가함에 따라 저장된 오일이 배출되도록 배출구가 마련되고, 배출구에서 배출된 오일이 오일팬에 직접적으로 배출되도록 구성한 오일임시저장소;
상기 순환유로와 오일임시저장소 사이에 마련되어, 작동상태에 따라 순환유로와 오일임시저장소를 연통하거나 오일임시저장소와 오일팬을 연통하여 오일의 유동경로를 전환하는 스위치밸브; 및
오일의 온도에 따라 상기 스위치밸브의 작동을 제어하는 제어부;를 포함하는 변속기용 오일레벨 제어장치.
청구항 1에 있어서,
상기 오일의 온도를 측정하는 유온센서;를 더 포함하고,
상기 제어부는,
상기 유온센서에서 측정된 온도가 설정온도 이상시, 순환유로와 오일임시저장소가 연통되도록 스위치밸브의 작동을 제어하고,
상기 유온센서에서 측정된 온도가 설정온도 미만시, 오일임시저장소와 오일팬이 연통되도록 스위치밸브의 작동을 제어하는 것을 특징으로 하는 변속기용 오일레벨 제어장치.
청구항 1에 있어서,
상기 순환유로는,
일단이 레귤레이터밸브에 연결되고;
중단에서 분기되어, 분기된 하나의 타단이 오일펌프의 전단에 연결되며;
중단에서 분기된 다른 하나의 타단이 스위치밸브에 연결된 것을 특징으로 하는 변속기용 오일레벨 제어장치.
청구항 1에 있어서,
상기 오일임시저장소는 상하 길이방향으로 길게 형성되어, 상단에 배출구가 형성되고, 하단에 스위치밸브가 연결된 것을 특징으로 하는 변속기용 오일레벨 제어장치.
청구항 4에 있어서,
상기 오일임시저장소는, 밸브바디의 내부에 격벽에 의해 공간이 조성되어 마련된 것을 특징으로 하는 변속기용 오일레벨 제어장치.
청구항 1에 있어서,
상기 스위치밸브는,
솔레노이드밸브의 온/오프 작동에 따라 작동상태가 전환되는 것을 특징으로 하는 변속기용 오일레벨 제어장치.