KR19990003447A - 자동변속기의 과열 방지장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차가 장시간 고속주행시 자동변속기 내를 윤활하는 오일의 온도가 상승하면 이를 감지하여 엔진의 회전수를 감소시킴으로써, 온도가 상승된 오일의 순환에 의해 변속기어와 토크 컨버터에 발생되는 마모 및 고장을 방지하고자 하는 것이다.

본 발명의 자동 변속기는 변속기어의 마찰에 따른 오일의 온도 상승을 검출하는 감지수단, 상기 감지수단에 의해 검출된 온도를 입력받아 엔진을 제어하는 제어수단과, 상기 제어수단에 의해 오일의 온도 상승에 따라 운전자에게 경고를 하는 경고수단으로 이루어진 자동변속기의 과열 방지장치와, 이 과열 방지장치에 의해 자동변속기 오일의 온도 상승을 방지하는 방법에 관한 것이다.

Description

자동변속기의 과열 방지장치 및 그 방법

본 발명은 자동차의 고속주행으로 인하여 차량의 속도를 변환하는 자동변속기가 고속으로 회전하는 과정에서 기어의 마찰로 인하여 윤활을 하는 오일의 열화에 의한 변속기어 및 토크 컨버터의 마모를 방지하기 위한 것으로서, 토크 컨버터의 온도를 검출하는 온도센서를 설치하여 오일의 온도가 설정온도 이상이 되면 냉각팬에 의해 일차적으로 온도 상승을 저감시키고 오일의 온도가 계속하여 상승되면 이차적으로 엔진 연료분사기의 연료분사 시기를 늦춰 고속주행시 변속기어 및 토크 컨버터가 마모로 손상되는 것을 방지하기 위한 자동변속기의 과열 방지장치 및 그 방법에 관한 것이다.

자동차의 자동변속기는 운전자의 가속페달 조작만으로 차량의 주행속도를 가감할 수 있는 변속기로서, 유압의 조정에 의해 작동 되어지는 토크 컨버터(torque converter)와 기어 트레인(gear train)의 조합으로 이루어져 있다.

일반적으로 사용되고 있는 자동변속기의 개략적인 구성을 도 1에 도시하였는 바, 이를 간단하게 설명하면 다음과 같다.

도시되는 바와 같이, 자동변속기의 주요 구성은 자동변속기(100) 각부에 오일을 공급하는 오일탱크(115)와, 오일이 흡입되며 엔진(미도시)으로부터 동력을 받아 회전력을 발생시키는 토크 컨버터(103)와, 토크 컨버터(103)에 연결되어 회전하는 변속기어 트레인(105)과, 차량의 운행상태에 따라 기어 트레인의 기어를 선택적으로 작동시키는 유압 제어 회로(113)로 구성되어 있다.

상기 토크 컨버터(103)는 엔진의 크랭크 축과 직결되어 회전하는 입력축(117)에 일체로 연결된 임펠러(107)와, 출력축(119)에 직결되고 상기 임펠러(107)와 대향되도록 설치된 터어빈(109)과, 일정한 작동 범위 내에서 상기 임펠러(107)를 출발하여 터어빈(109)에 운동 에너지를 전달하고 회수되는 오일의 방향을 전환하여 다시 임펠러(107)의 회전력을 증대시켜 주는 스테이터(111)로 구성되어 있다.

특히, 토크 컨버터(103)는 엔진의 크랭크 축과 직결되는 임펠러(107)가 토크 컨버터(103)의 외관을 이루어 그 날개의 방향이 내측의 입력축(117) 방향으로 형성되고 상기 임펠러(107)의 날개에 대향하는 방향의 날개를 가진 터어빈(109)이 출력축(119)에 연결되며, 그 사이에 스테이터(111)가 설치된 구조이다. 스테이터(111)는 클러치 포인트(clutch point) 이후 터어빈(109)과 같은 방향으로 회전하도록 고정축에 원 웨 이 클러치(one way clutch)로 연결된 구조를 가진다.

이와 같이 구성된 자동변속기(100)의 작동은 토크 컨버터(103)의 임펠러(107)로 전달되는 엔진의 출력이 터어빈(109)을 통해 변속기어 트레인(105)으로 전달되고, 상기 변속기어 트레인(105)은 다수의 선기어와 링기어 및 캐리어로 구성되는 장치로서 각 기어들의 회전을 적절히 제어함으로써 각 기어들간의 상대 운동에 의해 상기 터어빈(109)으로부터 공급되는 회전력이 적절한 변속비로 변환되어 추진축으로 전달되도록 한 것이다.

즉, 자동차의 각 부위에 장착된 센서가 자동차의 각종 상태를 TCM(Transmission Control Module)에 전달하면, TCM은 자동차의 상태에 따라 유압 제어 회로(113)를 제어하는 바, 오일 펌프에 의해 가압된 압유가 공급되는 유압관로에 설치된 다수의 솔레노이드 밸브가 제어되고, 솔레노이드 밸브의 작동에 의해 유압관로에 부분적인 압력 변화가 발생되면 유압관로에 설치되어 있는 다수의 밸브 기구가 작동되어 마찰부재로의 유압 작용 상태를 변화시킨다. 마찰부재는 유압의 작용 상태에 따라 변속기어 트레인(105)의 기어 회전 상태를 조절하게 되어 제공된 회전력을 원하는 변속비로 변속하여 출력하게 된다.

따라서, 엔진으로부터 동력을 받아 회전하고 있는 자동변속기(100)는 엔진과 직결되어 있는 토크 컨버터(103)의 입력축(117)으로부터 회전력을 받아 출력축(119)으로 동력을 전달하여 차량의 주행을 가능하게 한다. 이때, 운전자가 변속을 위해 가속페달을 밟게되면 변속기어 트레인(105) 내에 설치되어 있는 각각의 변속기어가 선택적으로 작동하여 차량의 변속을 가져온다.

한편, 오일탱크(115)에 담겨져 있는 오일은 오일 펌프의 작동에 의해 자동변속기(100)의 각부에 보내지며, 토크 컨버터(103)에 공급된 오일은 변속기어가 설치되어 있는 변속기어 트레인(105)으로 유입되어 변속기어가 원활하게 회전할 수 있도록 하는 윤활 역할도 하게 된다. 또한, 기어를 윤활한 오일은 순환을 하여 토크 컨버터(103) 내로 다시 유입이 되어진다.

그러나, 차량이 시속 140㎞이상의 속도로 장시간 주행을 하는 과정에서 고속주행으로 인해 토크 컨버터(103)가 고속으로 회전하고 이에 따라 변속기어의 회전속도가 빨라지게 되며, 고속회전으로 인해 변속기어 트레인(105)을 구성하고 있는 각각의 기어들 사이에서 발생하는 마찰열에 의해 기어를 윤활시키는 오일의 온도가 상승하게 된다.

이와 같이, 오일의 온도가 상승함에 따라 고속회전 하는 변속기어의 마찰열에 의해 오일에 열화가 발생하게 되고, 따라서 윤활을 목적으로 하는 오일이 제 역할을 하지 못하게 됨으로써 열화가 발생된 오일이 순환을 하여 토크 컨버터에 유입되므로 변속기어와 토크 컨버터의 윤활이 원활히 이루어지지 않아 마모 및 고장이 발생하게 되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 자동차가 장시간 고속주행을 함에 따라 자동변속기 내를 윤활하는 오일의 온도가 상승하면 이를 감지하여 냉각팬에 의해 온도를 저하시키고 이런 과정에서도 오일의 온도가 계속 상승하면 연료분사기의 연료분사 시기를 조절하여 차속을 감소시킴으로써 오일의 온도 저감에 의해 변속기어와 토크 컨버터에 발생되는 마모 및 고장을 방지하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래 자동변속기의 내부 구성을 보인 종단면도,

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 자동변속기 과열 방지장치의 구성을 보인 블 록도,

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 자동변속기의 과열 방지장치를 나타낸 종단면 도,

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 자동변속기 과열 방지장치의 동작 제어상태 를 보인 흐름도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 자동변속기 3 : 토크 컨버터

5 : 변속기어 트레인 7 : 임펠러

9 : 터어빈 11 : 스테이터

13 : 유압 제어 회로 15 : 오일탱크

17 : 입력축 19 : 출력축

21 : 냉각팬 23 : 냉각핀

30 : 온도센서 40 : TCM

50 : ECM 60 : 경고등

70 : 연료 분사기 80 : 점화 플러그

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 자동변속기에 있어서, 고속주행에 의해 변속기어의 마찰에 따른 오일의 온도 상승을 검출하는 감지수단, 상기 감지수단에 의해 검출된 온도를 입력받아 엔진의 연료분사기의 연료공급 시기를 조절하는 제어수단과, 상기 제어수단에 의해 오일의 온도 상승에 따라 운전자에게 경고를 알리는 경고수단으로 이루어진 자동변속기의 과열 방지장치를 제공하고자 한다.

또한, 자동변속기에 설치된 온도센서로 오일의 온도를 검출하는 단계, TCM에서오일의 온도가 설정치 이상인가를 판단하는 단계, 그 결과 오일의 온도가 설정치 이상이면 냉각팬을 구동시키고 엔진의 회전수을 저감시키는 신호를 출력시키는 단계, TCM에 의해 자동차의 고속주행 작동을 중지시키는 단계, ECM에 의해 경고등을 점멸 작동시키는 단계, 경고등이 작동된 다음 엔진의 연료 분사량을 감소시키는 단계, 연료 분사량의 감소에 따라 점화 플러그의 점화시기를 늦추는 단계, 그 결과 엔진의 회전수가 설정치 이하로 감소되었는가를 판단하는 단계로 이루어진 자동변속기의 과열 방지방법을 제공한다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부도면에 의거 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 실시예에 따른 자동변속기의 과열 방지장치는 도 2 및 도 3에 도시되는 바와 같이, 종래의 자동변속기와 마찬가지로 자동변속기(1) 각부에 오일을 공급하는 오일탱크(15)와, 오일이 흡입되며 엔진으로부터 동력을 받아 회전력을 발생시키는 토크 컨버터(3)와, 토크 컨버터(3)로부터 회전력을 받아 회전하는 변속기어 트레인(5)과, 차량의 운행상태에 따라 변속기어 트레인(5) 각각의 기어를 선택적으로 작동시키는 유압 제어 회로(13)로 구성되어 있다.

상기 토크 컨버터(3)는 엔진의 크랭크 축과 직결되어 회전하는 입력축(17)에 일체로 연결된 임펠러(7)와, 출력축(19)에 직결되고 상기 임펠러(7)와 대향되도록 설치된 터어빈(9)과, 일정한 작동 범위 내에서 상기 임펠러(7)를 출발하여 터어빈(9)에 운동 에너지를 전달하고 회수되는 오일의 방향을 전환하여 다시 임펠러(7)의 회전력을 증대시켜 주는 스테이터(11)로 구성되어 있다.

또한, 자동변속기의 외주면 일측에 설치되어 장시간의 고속주행에 따라 자동변속기(1) 오일의 온도가 상승하는 것을 온도 센서(30)에 의해 검출하고, 온도 센서(30)에 의해 검출된 온도값을 TCM으로 보내게 된다. TCM은 온도 센서에 의해 입력되는 오일의 온도가 설정치 이상인가를 판단하고 설정치 이상이면 냉각팬(21)을 구동시키는 전류를 인가한다.

이에 따라 자동변속기의 외곽에 설치되어 있는 냉각팬(21)이 회전을 하여 자동변속기(1)의 온도 상승을 억제하고, 그 이후에도 오일의 온도가 계속해서 상승하면 TCM(40)은 경고등(60)과 엔진의 회전수를 제어하는 신호를 ECM(Electronic Control Module;50)으로 출력한다. TCM(40)으로부터 출력된 신호를 입력받아 ECM(50)은 자동변속기의 온도 상승을 운전자에게 알리기 위한 신호를 경고등(60)에 인가하여 점멸하도록 한다. 또한, TCM(40)에서 출력된 엔진 회전수 제어신호에 의해 ECM(50)은 엔진의 토크를 저감하도록 엔진 회전수를 감소시키게 된다. 아울러 TCM(40)에서 출력되는 신호에 의해 오버드라이브(over drive) 상태와 같은 고속주행 작동이 정지된다.

자동변속기(1)의 외부에는 TCM(40)으로부터 인가되는 전류에 의해 냉각풍을 발생시키는 냉각팬(21)과, 냉각팬(21)과 대향되어 있으며 자동변속기(1)의 외주면 일측에 설치되어 과열로 발생하는 자동변속기의 내부열을 외부로 발산하는 냉각핀(23)이 설치되어 있다.

이러한 과열방지장치를 구비하고 있는 자동변속기(1)는 토크 컨버터(3)의 임펠러(7)로 전달되는 엔진의 출력이 터어빈(9)을 통해 변속기어 트레인(5)으로 전달되된다. 이 변속기어 트레인(5)은 다수의 선기어와 링기어 및 캐리어로 구성되는 기어 조립체로서 각 기어들의 회전을 적절히 제어함으로써 각 기어들간의 상대 운동에 의해 터어빈(9)으로부터 공급되는 회전력을 적절한 변속비로 변환하여 추진축에 전달하게 된다.

이와 같이 동작하는 과정에서 자동변속기(1) 내부의 윤활을 위해 사용되고 있는 오일은 고속 주행 상태로 장시간 운행할 때 자동변속기(1)의 토크 컨버터(3)와 이 토크 컨버터로부터 회전력을 전달 받는 변속기어 트레인(5)의 각각의 기어가 고속으로 회전함에 따라 마찰로 인하여 순환 온도가 상승하게 된다.

도 4는 본 고안의 실시예에 따른 자동변속기의 과열 방지장치의 동작 상태를 보인 흐름도로서, 자동변속기(1)에 설치되어 오일의 온도 상승을 감지하는 온도 센서(30)에 의해 검출된 오일의 온도를 TCM(40)으로 보내고, 이 신호를 받은 TCM(40)은 상승된 오일의 온도를 판단하여 오일의 온도가 설정치 이상이면 냉각팬(21)에 전류를 인가하고 냉각풍을 발생시킨후 ECM(50)으로 엔진 회전수 제어신호를 보내게 된다. 이렇게 해서 자동변속기(1)의 오일 온도 상승을 방지하게 된다.

이와 같이 제어되는 과정을 좀더 상세하게 살펴보면 변속기의 과열 방지방법은자동변속기(1)에 설치된 온도센서(30)를 통해 오일의 온도를 검출하는 단계, 오일의 온도가 설정치 이상인가를 판단하는 단계, 그 결과 오일의 온도가 설정치 이상이면 냉각팬(21)의 구동시키고 엔진의 회전수을 저감시키기 위한 신호를 출력시키는 단계, 자동차의 고속주행 작동을 중지시키는 단계, 운전자에게 경고를 하기 위해 점멸되도록 경고등(60)을 작동시키는 단계, 경고등(60)이 작동되면 엔진의 연료 분사량을 감소시키는 단계, 연료 분사량의 감소에 따라 점화 플러그(80)의 점화시기를 늦추는 단계, 그 결과 고속주행에 따른 회전수가 설정치 이하로 감속 되었는가를 판단하는 단계로 이루어짐을 보인 것이다.

도 4에 따라 좀더 상세하게 설명하면 다음과 같다. TCM(40)은 자동변속기(1) 외부의 일측에 설치되어 있는 온도센서(30)에 의해 검출되는 온도를 입력받는다. 그리고 나서 TCM(40)은 온도상승에 따른 자동변속기(1)의 과열을 방지하도록 입력된 온도가 설정치 이상 인가를 판단한다.

그 결과 자동변속기(1)의 온도가 설정치 이상인 것으로 판단되면 TCM(40)은 냉각팬(21) 작동 신호를 출력한다. 이 신호에 따라 인가된 전류에 의해 냉각풍을 발생시키는 냉각팬(21)은 자동변속기(1)의 외주면에 설치되어 있는 냉각핀(23)과 대향한 위치에 장착되어 있다. 이 냉각핀(23)은 방열핀으로서 자동변속기(1)의 내부열을 보다 효과적으로 외부에 방출하게 된다.

이와 같이, 자동변속기(1)의 외곽에서 냉각풍을 발생시켜 오일의 온도상승을 억제하도록 되어 있으나 자동변속기(1)가 과열되어 있는 경우에는 냉각팬(21)을 사용해도 냉각이 되지 않고 계속해서 오일의 온도가 상승하여 온도센서(30)에 의해 검출되는 온도치가 설정치 이상으로 상승할 수도 있다. 이렇게 되면 TCM(40)은 ECM(50) 제어신호를 출력한다. ECM(50)은 TCM(40)으로부터 출력된 신호에 따라 운전자에게 경고 신호를 보내고 엔진의 회전수를 제어하게 된다.

따라서, TCM(40)으로부터 신호를 입력받은 ECM(50)은 먼저 차량의 내부에 운전자가 인식할 수 있는 위치에 설치되어 있는 경고등(60)에 전원을 인가하고, 인가된 전원에 의해 경고등(60)은 빛을 점멸하게 된다. 그 후, ECM(50)은 엔진 연료 분사기(70)의 연료 분사 시기를 조절하고 이에 따라 연료를 폭발시키기 위해 스파크를 일으키는 점화 플러그(80)의 점화시기를 조절함으로서 엔진의 회전수를 저하시켜 자동차의 주행 속도를 저하시켜 오일의 온도가 설정치 이상으로 상승되는 것을 방지하게 된다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 자동차가 장시간의 고속주행에 따른 자동변속기의 고속회전에 의해 온도가 상승하는 오일의 온도상승을 억제시킴으로서, 자동변속기의 과열을 방지할 수 있고, 아울러 과열에 의한 오일의 온도상승과 자동변속기 내에서 순환을 하는 오일이 기어의 마찰에 의해 열화가 발생되는 것을 방지하여 자동변속기 내의 토크컨버터와 변속기어의 마모 및 고장 등을 방지할 수 있다.

본 발명은 특정의 실시예에 관련하여 도시 설명했지만, 특허 청구 범위에 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변형이 가능하다는 것을 당업계의 통상의 지식을 가진자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.

Claims (4)

1. 엔진의 회전수에 따라 자동으로 속도를 변속하는 자동변속기에 있어서, 고속주행에 의해 변속기어의 마찰에 따른 자동변속기(1)의 내부에서 순환하는 오일의 온도 상승을 검출하는 감지수단, 상기 감지수단에 의해 검출된 온도를 입력받아 연료 분사기(70)에 의한 연료공급량 및 공급시기를 조절하는 제어수단과, 상기 제어수단에 의해 오일의 온도 상승에 따라 운전자에게 경고를 알리는 경고수단으로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동변속기의 과열 방지장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제어수단은 오일의 온도가 설정치 이상인가를 판단하는 TCM(40)과, 상기 TCM(40)으로부터 출력되는 신호를 받아 엔진의 회전수를 제어하는 ECM(50)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동변속기의 과열 방지장치.
3. 제 1항에 있어서, 상기 자동변속기(1)의 외주면 일측에는 냉각핀(23)이 설치되고, 상기 냉각핀(23)과 대향되어 냉각팬(21)이 설치되는 것을 특징으로 하는 자동변속기의 과열 방지장치.
4. 온도센서(30)를 통해 오일의 온도를 검출하는 단계, TCM(40)에서 오일의 온도가 설정치 이상인가를 판단하는 단계, 그 결과 오일의 온도가 설정치 이상이면 냉각팬(21)을 구동시키고 엔진의 회전수을 저감시키는 신호를 출력하는 단계, 상기 TCM(40)에 의해 자동차의 고속주행 작동을 중지시키는 단계, ECM(50)에 의해 경고등(60)을 점멸 작동시키는 단계, 상기 경고등(60)이 작동된 다음 엔진의 연료 분사량을 감소시키는 단계, 연료 분사량의 감소에 따라 점화 플러그(80)의 점화시기를 늦추는 단계, 그 결과 엔진의 회전수가 설정치 이하로 감속 되었는가를 판단하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동변속기의 과열 방지장치 및 그 제어방법.