KR19980017013A - 차량용 자동 변속기의 유압 제어 시스템 - Google Patents

차량용 자동 변속기의 유압 제어 시스템 Download PDF

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KR19980017013A
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장재덕
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박병재
현대자동차주식회사
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Abstract

오일펌프로 부터 발생된 유압을 조절하는 압력조절 수단과, 변속모드를 형성시켜줄 수 있는 수동 및 동 변속 컨트롤 수단과, 변속기 원활한 변속모드 형성을 위해 변속감 및 응답성을 조절하는 유압 컨트롤 수단과, 토오크 컨버터의 댐퍼 클러치 작동을 위한 댐퍼 클러치 컨트롤 수단과, 각 마찰요소에 적절한 유압공급을 분배하는 유압분배 수단을 포함하는 차량용 자동 변속기의 유압제어 시스템에 있어서, 변속제어시 솔레노이드 밸브들이 듀티제어가 진행될 때 배출되는 유량으로 각각의 관로에 유압저하가 발생하는 것을 보상하기 위하여, 솔레노이드 밸브들을 제어하기 위하여 라인압을 감압하여 기준압으로 변환하는 솔레노이드 공급밸브의 출구측에 이 기준압을 탄성적으로 저장하여 압력저하시 압력을 보상할 수 있는 유압보상 수단으로 제공한 차량용 자동 변속기의 유압제어 시스템을 제공한다.

Description

차량용 자동 변속기의 유압 제어 시스템
제1도는 본 발명에 관련하는 유압제어 시스템.
제2도 a) b)는 본 발명에 관련하는 유압보상 수단의 작동전 및 작동후의 상태를 설명하기 위한 도면.
제3도는 유압제어 시스템에서 압력저하가 일어난 후 압력보상이 이루어지는 나타낸 그래프이다.
본 발명은 차량용 자동 변속기의 유압 제어 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 변속제어를 위하여 온/오프되거나 듀티제어되는 솔레노이드밸브에 의해 압력저하가 발생하는 것을 보상할 수 있는 유압제어 시스템에 관한 것이다.
차량용 자동 변속기는 토오크 컨버터와, 이 토오크 컨버터에 연결되어 있는 다단 변속기어 메카니즘을 가지고 있으며, 차량의 주행상태에 따라 변속기어 메카니즘의 기어단중 어느 하나의 기어단을 선택하기 위한 유압작동 마찰요소를 포함하고 있다.
차량용 자동 변속기의 유압제어 시스템은, 오일펌프로 부터 발생된 유압을 제어밸브를 통하여 마찰요소를 선택하여 작동시킴으로서 차량의 주행상태에 따라 적절한 변속이 자동적으로 행하여질 수 있도록 하는 작용을 한다.
이러한 유압제어 시스템은 오일펌프로 부터 발생된 유압을 조절하는 압력조절 수단과, 변속모드를 형성시켜줄 수 있는 수동 및 동 변속 컨트롤수단과, 변속기 원활한 변속모드 형성을 위해 변속감 및 응답성을 조절하는 유압 컨트롤 수단과, 토오크 컨버터의 댐퍼 클러치 작동을 위한 댐퍼 클러치 컨트롤 수단과, 각 마찰요소에 적절한 유압공급을 분배하는 유압분배 수단을 포함하여 이루어진다.
상기한 유압 컨트롤 수단은 마찰요소에 작용하는 공급 라인압(드라이브압), 토오크 컨버터 공급압, 솔레노이드 밸브 공급압등을 조절하게 되는데, 이 유압은 실질적으로 변속감에 영향을 주게 된다.
따라서 변속조작시 조절된 유압을 공급하여 마찰요소를 작동시킴과 아울러 동기 완료시 드라이브 압으로 바꾸어 마찰요소로 공급하는 방식의 유압제어 시스템이 제안된 바 있다.
이러한 방식의 유압제어 시스템은, 댐퍼 클러치를 작동시키고, 또 라인압을 가변시키고, 또 변속기 토오크 압을 우선하여 공급하기 위하여, 각각의 밸브에 솔레노이드 밸브를 마련하여 듀티제어하게 된다.
그런데 이와 같이 변속제어를 행하기 위하여 솔레노이드 밸브를 듀티제어하는 동안에 솔레노이드 밸브를 통하여 유량이 배출되므로 일정한 압을 유지할 수 없는 문제점이 있다.
즉 유량손실로 유압을 안정화시키기 어렵게 되어 변속감이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 변속제어시 유량부족 현상을 방지하여 변속감을 향싱시킬 수 있는 차량용 자동 변속기의 유압 제어 시스템을 제공하는데 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 실현하기 위하여, 오일펌프로 부터 발생된 유압을 일정한 라인압으로 조절하는 압력조절 수단과,
셀렉터 레버에 연동하여 해당 레인지에서 드라이브 압이나 후진압 또는 2속관로 및 1속관로로 유압을 선택적으로 공급하는 매뉴얼 밸브와,
변속시 원활한 변속모드 형성을 위해 트랜스밋션 제어 유닛에 의해 듀티제어되거나 온/오프제어되는 솔레노이드 밸브들로 기준압을 공급하는 솔레노이드 공급밸브를 보유하는 유압 컨트롤 수단과,
토오크 컨버터의 댐퍼 클러치 작동을 위한 댐퍼 클러치 컨트롤 수단과,
각 마찰요소에 적절한 유압공급을 분배하는 변속밸브들 및 클러치 밸브들을 보유하는 유압분배 수단과,
상기한 라인압을 변속제어에 우선하여 사용하기 위하여 라인압보다 낮은 압으로 만드는 토오크 압 생성수단을 포함하며,
상기한 유압 컨트롤 수단의 출구측에는 기준압을 탄성적으로 저장하여 토오크 생성수단과 압력조절수단과 댐퍼 클러치 컨트롤 수단으로 공급되는 유압이 낮아질 때 유압을 보충하는 유압보상 수단이 더욱 제공되는 차량용 자동 변속기의 유압 제어 시스템을 제공한다.
상기한 유압보상 수단은, 솔레노이드 공급밸브의 출구측에서 공급되는 기준압이 작용하는 피스톤과, 이 기준압에 저항하는 위치에서 피스톤을 밀어주는 탄성부재를 포함하는 차량용 자동 변속기의 유압 제어 시스템을 제공한다.
상기한 유압분배 수단은 제1,2,3 변속밸브와, 이들 변속밸브의 유압공급방향을 절환시키는 솔레노이드 밸브들을 포함하며, 이들 솔레노이드 밸브들은 라인압을 제어하는 차량용 자동 변속기의 유압 제어 시스템을 제공한다.
상기한 토오크 압 생성수단은, 토오크 압을 유압분배 수단의 변속밸브들중 하나 이상의 밸브로 토오크 압을 교대로 공급하는 컨트롤 스위치 밸브를 보유하고 있으며, 이 컨트롤 스위치 밸브는 라인압에 의해 제어되는 차량용 자동 변속기의 유압 제어 시스템을 제공한다.
상기한 토오크 압 생성수단은 토오크 압의 일부를 중립 레인지에서 주행 레인지로 모드 변경시 우선하여 마찰요소로 공급할 수 있도록 하기 위하여 라인압에 의해 제어되는 N-D 컨트롤 밸브를 마찰요소측으로 직접 연결한 차량용 자동 변속기의 유압 제어 시스템을 제공한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.
제1도는 본 발명에 의한 유압제어 시스템으로서, 엔진의 구동력에 의해 오일을 펌핑하는 오일펌프(2)와, 엔진의 동력을 변속기의 입력축으로 전달하는 토오크 컨버터(4)와, 이 토오크 컨버터내에 설치되어 동력전달 효율을 높이는 댐퍼 클러치(6)와, 오일펌프에서 발생한 유압을 차량의 주행상태에 따라 가변시키는 압력조절밸브(8)와, 이 압력조절밸브를 통과하는 유압을 토오크 컨버터의 작동유압과 윤활개소에 공급하는 컨버터 피이드 밸브(10)와, 상기한 댐퍼 클러치의 작동을 제어하는 컨버터 클러치 조절밸브(12)를 보유하고 있다.
상기한 압력조절밸브(8)는 트랜스밋션 제어 유닛(TCU)에 의해 듀티제어되는 제1솔레노이드 밸브(S1)에 의해 포트변환이 이루어질 수 있도록 되어 있으며, 컨버터 클러치 조절밸브(12)는 트랜스밋션 제어 유닛에 의해 듀티제어되는 제2솔레노이드 밸브(S2)에 의해 포트변환이 이루어질 수 있도록 되어 있다.
상기한 압력조절밸브(8)는 라인압 관로(14)를 통하여 솔레노이드 공급밸브(16)와 연결되어 이 밸브로 유압을 공급할 수 있도록 되어 있는데, 이 솔레노이드 공급밸브를 통과하는 유압은 상기한 제1,2 솔레노이드 밸브(S1, S2)로 공급될 수 있도록 되어 있으며, 또 관로(18)를 통하여 제3솔레노이드 밸브(S3)로 공급될 수 있도록 되어 있다.
상기한 제3 솔레노이드 밸브(S3)는 토오크 컨트롤 조절밸브(20)의 포트변환에 관계할 수 있도록 되어 있는데, 이 토오크 컨트롤 조절밸브(20)는 상기한 라인압 관로(14)와 연결되면서 셀렉터 레버의 레인지 위치에 따라 해당위치로 이동하는 매뉴얼 밸브(22)로부터 특히 주행(D) 레인지 선택시 드라이브 압 관로(24)로부터 드라이브 압을 공급받아 상기한 제3 솔레노이드 밸브의 듀티제어 따라 토오크 압 관로(26)로 토오크 압을 공급할 수 있는 유로를 구성한다.
상기한 솔레노이드 공급밸브(16)에서 기준압으로 만들어져 관로(28)를 따라 흐르는 유압은 압력조절밸브(8)와 컨버터 클러치 조절밸브(12)의 제어포트로 각각 흐르게 되는데, 이 관로에서는 본 발명이 제공하는 압력제어수단이 설치된다.
본 발명이 제공하는 입력제어 수단은 어큐뮬레이터 밸브(30)로서, 유압 피스톤(32)과, 이 피스톤을 탄지하는 탄성부재(34), 그리고 피스톤이 이동하고 탄성부재가 압축될 수 있는 공간을 형성하는 밸브바디(36)를 포함한다.
상기한 밸브바디(36)에는 피스톤 이동시 밸브 작동압을 안정화시키기 위한 오리피스 관로(38)가 제공되어 있다.
상기한 토오크 압 관로(18)로부터 토오크 압을 공급받는 컨트롤 스위치 밸브(40)는 제1 토오크 압 관로(42)와 제2 토오크 압 관로(44)로 교대로 토오크 압을 공급하게 되는데, 이러한 스위칭 작용은 트랜스밋션 제어 유닛에 의해 온/오프제어되는 제4 솔레노이드 밸브(S4)에 의해 가능하게 된다.
상기한 토오크 압 관로(28)에는 중립 레인지에서 주행 레인지로 레인지 변경시 우선하여 토오크 압을 마찰요소(C1)로 공급하기 위하여 N-D 컨트롤 밸브(46)의 좌측 포트에 라인압이 작용할 수 있도록하고 있다.
상기한 제1 및 제2 토오크 압 관로들로부터 선택적으로 토오크 압을 공급받는 제1 변속밸브(48)는 공급받는 토오크 압을 제1 클러치 밸브(50)로 토오크 압을 공급하면서 이 클러치 밸브를 통하여 마찰요소(B2)로 토오크 압을 공급할 수 있도록 유로를 구성하고 있다.
상기한 N-D 컨트롤 밸브(46)는 토오크 압을 우측단 포트로 유입시켜 포트절환이 이루어질 수 있도록 하므로서 토오크 압이 드라이브 압으로 바꾸어질 수 있도록 하고 있으며, 또 제1 변속밸브(48)는 토오크 압을 드라이브 압으로 바꾸기 위하여 제5 솔레노이드 밸브(S5)로 제어할 수 있도록 하고 있다.
상기한 제5 솔레노이드 밸브(S5)는 라인압 관로(14)로부터 공급되는 라인압을 밸브에 작용시키거나, 밸브에 작용하지 않도록 배출하게 된다.
상기한 제1 변속밸브(48)로부터 토오크 압을 공급받고 또 제1 클러치 밸브로부터 토오크 압 또는 드라이브 압을 공급받는 제2 변속밸브(52)는 상기한 제1 변속밸브가 제1 클러치 밸브로 토오크 압 또는 드라이브 압을 공급하는 방식으로 제2 클러치 밸브(54)와 유로를 구성하여 마찰요소(C2)로 유압을 공급할 수 있도록 구성된다.
이 제2 변속밸브(52)는 제6 솔레노이드 밸브(S6)에 의해 포트 절환이 이루어질 수 있도록 되어 있으며, 이 밸브도 또한 라인압에 의해 유로를 변경하게 된다.
그리고 제3 변속밸브(56)도 상기한 제2 변속밸브(52)로부터 토오크 압을 공급받고 제2 클러치 밸브(554)로부터 토오크 압과 드라이브 압을 공급받을 수 있는 유로를 구성하므로서 마찰요소(C3)로 유압을 공급할 수 있도록 구성된다.
이 제3 변속밸브(56)는 제7 솔레노이드 밸브(S7)에 의해 포트 절환이 이루어져 토오크 압 또는 드라이브 압을 상기한 마찰요소로 공급할 수 있는데, 이 포트 절환도 라인압 관로(14)로부터 공급되는 유압에 의해 이루어진다.
한편 상기한 라인압 관로(14)는 상기한 제3 클러치 밸브(58)로 라인압을 공급하여 마찰요소(B4)를 작동시킬 수 있는 구성으로 되어 있으며, 특히 후진(R) 레인지에서 후진압 관로(60)를 통하여 마찰요소(B1)로 후진압을 공급할 수 있도록 됨과 아울러 N-R 컨트롤 밸브(62)를 통하여 상기한 마찰요소(C2)로 유압을 공급할 수 있는 유로를 구성하고 있다.
상기한 매뉴얼 밸브(22)가 2 레인지에 위치할 때 드라이브 압이 흐르는 2속관로(64)는 제2 변속밸브(56)와 제2 클러치 밸브(54)를 통하여 제1 클러치 밸브(50)로 드라이브 압을 보내고, 이 제1 클러치 밸브에서 마찰요소(B2)로 유압을 공급할 수 있도록 되어 있다.
또한 상기한 매뉴얼 밸브(22)가 L 레인지에 있을 때 드라이브 압이 흐르는 1속관로(68)는 제2 변속밸브(52)와 제1 클러치 밸브(50)를 통하여 마찰요소(B1)로 유압을 공급할 수 있는 유로를 구성하고 있다.
이와 같이 이루어지는 본 발명의 유압제어 시스템은, 제1 솔레노이드 밸브(S1)가 듀티제어되면서 오일펌프(2)로부터 토출되는 유압을 일정하게 조절하게 된다.
이때 일정하게 조절되는 유압은 라인압 관로(14)를 따라 흐르면서 매뉴얼 밸브(22)로 공급되며, 일부의 라인압은 솔레노이드 밸브(16)로 흐르면서 기준압으로 유출되어 상기한 제1,2,3 솔레노이드 밸브(S1, S2, S3)로 공급되어 제어압으로 사용된다.
그리고 라인압 관로(14)로부터 연장되는 관로를 따라 제3 클러치 밸브(58)로 공급되면서 마찰요소(B4)로 공급되고, 일부는 N-D 클러치 밸브(46)로 공급되는 밸브스풀을 이동시키게 된다.
이러한 작용이 이루어진 상태에서 매뉴얼 밸브가 주행(D) 레인지로 이치하게 되면, 라인압은 드라이브 압 관로(24)를 따라 흐르면서 N-D 컨트롤 밸브에서 대기하는 상태로 있고, 일부의 드라이브 압은 토오크 컨트롤 조절밸브(20)로 공급되면서 제3 솔레노이드 밸브(S3)의 듀티제어에 의해 토오크 압으로 변환되어 토오크 압 관로(26)로 흐르게 된다.
이 토오크 압 관로(26)를 따라 흐르는 토오크 압은 컨트롤 스위치 밸브(40)로 공급되면서 듀티제어되는 제4 솔레노이드 밸브(S4)에 의해 제1 토오크 압 관로(42) 또는 제2 토오크 압 관로(44)로 흐르면서 변속밸브들로 공급되면서 클러치 밸브를 경유하여 복수개의 마찰요소들 중에서 해당하는 마찰요소로 공급되면서 변속단 제어를 행하게 된다.
그런데 변속제어를 행할 때 댐퍼 클러치(6)를 안정되게 제어하기 위하여, 또 라인압을 가변시키기 위하여, 또 변속기 토오크 압 제어를 위하여 각각 제2 솔레노이드 밸브(S2)와 제1 솔레노이드 밸브(S1)와 제3 솔레노이드 밸브(S3)를 듀티제어하게 되는데, 이때 듀티율이 증가하면서 관로로부터 배출되는 유량이 증가하여 각각의 유량부족현상이 나타나 압력저하가 발생하게 된다.
이러한 압력저하는 본 실시예가 제공하는 압력제어 수단의 어큐뮬레이터 밸브(30)에 의해 다음과 같은 작용으로 보상된다.
즉, 제2도에 도시하고 있는 바와 같이, a)의 상태에서 포트(P)를 통하여 솔레노이드 공급밸브(16)로부터 유압이 유입되면 그 유압에 의해 피스톤(32)은 탄성부재(34)의 탄성력을 이기고 도면에서 보아 우측으로 이동하여 제2도 b)의 상태가 된다.
즉 솔레노이드 공급밸브(16)로부터 유압을 공급받아 탄성적으로 저장하고 있는 상태로 있게 되는데, 이러한 상태에서는 각각 관로에서 유량부족으로 유압이 낮아지지 않는 경우 평형상태를 유지하게 된다.
그런데 상기한 바와 같이 각각의 관로에서 변속제어를 위해 솔레노이드 밸브들이 듀티제어되면서 유량이 배출되면 압력보상 수단과 각각의 관로 사이에서 평형상태가 깨지면서 탄성부재(34)의 탄성력이 피스톤(32)이 우측으로 이동하면서 그곳에 저장되었던 유압을 각각의 관로 밀어내게 된다.
이러한 작용으로 유량이 보충되면서 낮아진 유압은 제3도에 도시한 바와 같이 다시 상승하게 된다.
제3도에서 영역(I)은 솔레노이드 밸브가 작동하면서 유압이 낮아지는 부분이며, 영역(II)는 유압보상 수단에 의해 다시 유압이 상승하는 부분이다.
이러한 유압은 어느 정도의 유압보충시간이 소요되지만, 그 시간은 매우 짧게 되므로 이러한 유압보상 수단이 강구되어 있지 않는 유압제어 시스템에 비하여 보다 안정된 기준압을 유지할 수 있다.
따라서 변속제어시 유압이 낮아져 변속충격이 발생하는 종래의 문제점을 해소할 수 있다.

Claims (5)

  1. 오일펌프로 부터 발생된 유압을 일정한 라인압으로 조절하는 압력조절 수단과,
    셀렉터 레버에 연동하여 해당 레인지에서 드라이브 압이나 후진압 또는 2속관로 및 1속관로로 유압을 선택적으로 공급하는 매뉴얼 밸브와,
    변속시 원활한 변속모드 형성을 위해 트랜스밋션 제어 유닛에 의해 듀티제어되거나 온/오프제어되는 솔레노이드 밸브들로 기준압을 공급하는 솔레노이드 공급밸브를 보유하는 유압 컨트롤 수단과,
    토오크 컨버터의 댐퍼 클러치 작동을 위한 댐퍼 클러치 컨트롤 수단과,
    각 마찰요소에 적절한 유압공급을 분배하는 변속밸브들 및 클러치 밸브들을 보유하는 유압분배 수단과,
    상기한 라인압을 변속제어에 우선하여 사용하기 위하여 라인압보다 낮은 압으로 만드는 토오크 압 생성수단을 포함하며,
    상기한 유압 컨트롤 수단의 출구측에는 기준압을 탄성적으로 저장하여 토오크 생성수단과 압력조절수단과 댐퍼 클러치 컨트롤 수단으로 공급되는 유압이 낮아질 때 유압을 보충하는 유압보상 수단이 더욱 제공되는 차량용 자동 변속기의 유압 제어 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 유압보상 수단은, 솔레노이드 공급밸브의 출구측에서 공급되는 기준압이 작용하는 피스톤과, 이 기준압에 저항하는 위치에서 피스톤을 밀어주는 탄성부재를 포함하는 차량용 자동 변속기의 유압 제어 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 유압분배 수단은 제1,2,3 변속밸브와, 이들 변속밸브의 유압공급방향을 절환시키는 솔레노이드 밸브들을 포함하며, 이들 솔레노이드 밸브들은 라인압을 제어하는 차량용 자동 변속기의 유압 제어 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 토오크 압 생성수단은, 토오크 압을 유압분배 수단의 변속밸브들중 하나 이상의 밸브로 토오크 압을 교대로 공급하는 컨트롤 스위치 밸브를 보유하고 있으며, 이 컨트롤 스위치 밸브는 라인압에 의해 제어되는 차량용 자동 변속기의 유압 제어 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 토오크 압 생성수단은 토오크 압의 일부를 중립 레인지에서 주행 레인지로 모드 변경시 우선하여 마찰요소로 공급할 수 있도록 하기 위하여 라인압에 의해 제어되는 N-D 컨트롤 밸브를 마찰요소측으로 직접 연결한 차량용 자동 변속기의 유압 제어 시스템.
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