KR19990054542A - 비례압력해제밸브를 이용한 벨트식 무단변속기의 유압제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 비례압력해제밸브를 이용하여 차량의 주행조건 및 운전자의 의지를 반영한 최적의 변속비를 구현하여, 연비를 개선하고 가속성능을 향상시킬 수 있는 비례압력해제밸브를 이용한 벨트식 무단변속기의 유압제어장치에 관한 것으로서, 엔진 회전수와 드로틀 개도,차속등을 바탕으로 엔진출력과 주행저항에 맞는 최적의 변속비를 도출하는 제어기(180)와, 이 제어기(180)에서 전달되는 출력신호에 따라 구동되어 유압라인(190)을 통해 축력제어밸브(140)로부터 유입된 라인압을 제어하여 파일럿압을 형성하는 비례압력해제밸브(200)와, 유압라인(192)을 통해 비례압력해제밸브(200)로부터 유입된 파일럿압에 의해 구동풀리 작동압을 제어하여 제 1유압 실린더(54)의 제 1유압실(54a)로 공급하는 변속비제어밸브(120)를 포함하는 구성을 지니고 있다.

Description

비례압력해제밸브를 이용한 벨트식 무단변속기의 유압제어장치

본 발명은 벨트식 무단변속기의 유압제어장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 무단변속기의 축력을 최적으로 제어하여 동력전달효율을 높임으로써, 적용 차량의 연비나 가속성능을 향상시키고 다른 엔진 및 차량에 적용하는 경우에 튜닝시간과 비용을 절감할 수 있는 비례압력해제밸브를 이용한 벨트식 무단변속기의 유압제어장치에 관한 것이다.

현재, 자동차에서 사용하고 있는 변속기는 변속방식에 따라 수동변속기와 자동변속기로 구분되며 자동변속기는 다시 유단자동변속기와 무단자동변속기(continuously variable transmission; CVT)로 구분된다. 이러한 변속기는 엔진의 회전력을 변환시켜 구동바퀴로 전달하는 기능 이외에도, 정차시 엔진의 공회전을 가능하게 하며, 구동바퀴의 회전방향을 전환시켜 후진을 가능케 한다.

기존의 수동변속기나 유단자동변속기에서는 엔진의 회전속도에 따른 변속비가 극히 제한되어 있기 때문에 일정한 변속범위들간의 변속을 이루게 되므로 변속단이 존재하여 변속충격등이 발생하게 된다. 그러나, 무단변속기에서는 주어진 범위내의 모든 변속비를 연속적으로 선택할 수 있으므로, 무단변속기를 장착한 차량에서는 엔진이 요구되는 회전운전점에서 운전되도록 주행조건에 대한 변속비를 구현하여 최대출력 및 최저연비점으로 운전가능하게 된다.

또한, 변속이 진행되는 동안에도 동력전달이 차단되지 않으므로 변속충격이 거의 없다. 자동차용 무단변속기로는 고무벨트나 체인을 이용하여 풀리의 유효직경을 변화시킴으로써, 무단으로 변속하는 방식이 채용되고 있다. 벨트 구동방식이나 체인 구동방식은 모두 양측 풀리의 폭을 변화시키는 것에 의하여 속도비를 무단계로 변화시키는 것으로, 각 풀리의 폭은 주로 유압을 통해 조정한다. 구동풀리의 유효직경이 작을 때에는 종동풀리의 유효직경이 증대되어 저속의 변속단을 얻을 수 있으며, 반대로, 구동풀리의 유효직경이 클 때에는 종동풀리의 유효직경이 감소되면서 고속의 변속단을 얻을 수 있다. 통상, 변속비는 0.5∼2.5의 사이를 무단계로 변환하게 된다.

도 1은 벨트식 무단변속기의 기어 트레인을 개략적으로 도시한 구성도이다. 크랭크축의 일단에는 플라이 휘일(2)이 고정되어 있으며, 이 플라이 휘일(2)을 통해 전달되는 엔진의 구동력은 토션댐퍼(4)를 통해 구동축(10)으로 전달된다. 구동축(10)에는 직결축(6)이 고정되어 있고, 이 직결축(8)의 단부에는 각종 마찰계합요소를 제어하는 유압제어장치에 오일을 공급하기 위한 오일펌프(8)가 설치되어 있다.

토션댐퍼(4)를 통해 구동축(10)으로 전달된 엔진의 구동력은 캐리어(32)를 통해 유성기어세트(30)로 전달된다. 유성기어세트(30)는 입력축(40)과 연결되어 있는 선기어(34)와, 이 선기어(34)와 외접하는 더블 피니언(36, 36') 및 이 더블 피니언(36, 36')과 내접하는 링기어(38)로 이루어져 있다. 캐리어(32)는 전진 클러치(42)와 작동적으로 연결되며, 링기어(38)는 후진 클러치(44)와 작동적으로 연결된다.

전진시에 계합되어 유성기어세트(30)의 캐리어(32)를 통해 전달된 엔진의 구동력을 전달하는 전진 클러치(42)는 후술하는 구동풀리(50)와 연결된다. 후진시에 계합되어 후진을 가능케 하는 후진 클러치(44)의 일측면은 변속기 하우징(20)에 고정되어 있다.

상기 입력축(40)의 단부에 일체로 구성되며 상기 직결축(6)을 중심으로 회전가능하게 설치되는 구동풀리(50)가 갖추어져 있다. 구동풀리(50)는 캐리어(32)와 유성기어세트(30)부터 입력된 구동력을 벨트(14)를 개재하여 종동풀리(56)로 전달한다. 종동풀리(56)로 전달된 동력은 출력축(58)과 중간 피니언(60) 및 아이들러 기어(62)를 통해 아이들러 샤프트(64)로 전달되며, 아이들러 샤프트(64)로 전달된 구동력은 종감속 피니언(36, 36')과 종감속 기어(68)를 거쳐 차동기어(70)로 전달된 다음, 좌우측 구동바퀴로 보내짐으로써, 차량의 주행을 가능케 한다.

이러한 구성의 무단변속기에 있어서, 변속레버가 주차(P) 또는 중립(N)에 위치되어 있는 경우에, 전진 클러치(42)와 후진 클러치(44)는 모두 해방된 상태를 유지한다. 다만, 주차(P)위치에서 종동풀리(52)는 주차 로크 등에 의해 기계적으로 고정되어 차량이 움직이지 않도록 제지한다.

운전자가 선택레버를 전진주행(D)이나 속도제한 또는 부하운전(L)을 선택하게 되면, 전진 클러치(42)가 계합되고 후진 클러치(44)는 해방상태를 유지하게 된다. 전진 클러치(42)의 계합으로 캐리어(32)는 커넥터(46)를 개재하여 구동풀리(50)과 연결된다. 즉, 유성기어세트가 일체적으로 회전되면서 구동축(10)을 통해 전달되는 엔진의 회전력이 구동풀리(50)로 전달된다. 구동풀리(50)의 회전력은 벨트(14)를 개재하여 종동풀리(56)로 전달되며, 종동풀리(56)로 전달된 동력은 차례대로, 출력축(58), 중간 피니언(60), 아이들러 기어(62) 및 아이들러 샤프트(64)를 거쳐 종감속 피니언(36, 36')과 종감속 기어(68)로 전달된 후에, 차동기어(70)를 통해 좌우측 구동바퀴로 전달된다.

만일, 선택레버가 후진(R)에 위치되면, 유압제어장치의 제어에 의해서 전진 클러치(42)가 해방되고 후진 클러치(44)는 유압에 의해 계합된다. 그에 따라서, 후진 클러치(44)는 변속기 하우징(20)에 대해 링기어(38)를 고정시켜 반력을 제공한다.

링기어(38)가 변속기 하우징(20)에 대해 고정됨에 따라, 링기어(38)에 치합되어 있는 피니언(36)은 캐리어(32)의 회전방향과 반대로 회전되며, 선기어(34)와 치합되어 있는 피니언(36')은 캐리어(32)의 회전방향과 같은 방향으로 회전된다. 그 결과, 선기어(34)는 캐리어(32)의 회전방향과 반대로 회전되므로, 구동풀리(50)와 일체로 구성되는 입력축(40)이 구동축(10)의 회전방향과 반대로 회전하게 되어 차량의 후진을 가능케 한다.

도 2는 종래의 유압제어장치를 도시한 회로도이다. 이것은 미국특허 제 4,400,164호에 개시된 벨트식 무단변속기의 유압제어장치로서, 개략적인 구성을 보면, 오일펌프(8)에 의해서 흡인되는 오일의 압력을 적절히 제어하여 소정의 라인압을 형성한 다음, 종동풀리(52)를 작동시키는 제 2유압 실린더(56)로 보내는 축력제어밸브(120)와, 캠(131)의 작동에 따라 축력제어밸브(120)에서 공급되는 오일을 구동풀리(50)를 작동시키는 제 2유압 실린더(56)로 보내는 변속비제어밸브(140)가 구비되어 있다.

변속비제어밸브(140)에 의해 구동풀리(50)의 제 1유압 실린더(54)에 오일이 공급되면서 구동풀리(50)의 유효직경이 변화되면, 이 변화량량은 로드(117) 및 레버(151)를 통해 축력제어밸브(120)로 전달되어 종동풀리(56)의 제 2유압 실린더(56)로 공급되는 라인압을 기계적으로 제어하게 된다.

이를 보다 상세히 설명하면, 종동풀리(56)의 벨트 접촉면에 작용하는 축방향 압축력(축력이라 약칭함)의 크기에 의해 구동풀리(50)로부터 종동풀리(56)로 전달할 수 있는 최대 토오크의 크기가 결정되며, 벨트(14)와 풀리(50, 56)간의 미끄러짐이 없이 전달 가능한 최대 토오크 값이 주어진 엔진출력 및 변속비 하에서 입력축(40)으로부터 출력축(58)으로 전달되는 토오크 보다 크도록 축력을 제어한다. 이와 같은 기계유압 제어방식에서는 엔진 회전수와 변속비를 입력신호로 하여 축력을 제어하게 된다.

여기에서, 구동풀리(50)는 입력축(40)과 일체로 형성되어 있는 고정판(50a) 및 볼스플라인 결합에 의해 입력축(40)을 따라 길이방향으로 미끄럼 이동할 수 있도록 장착된 이동판(50b)으로 구성되어 있으며, 이동판(50b)은 제 1유압 실린더(54)의 피스톤 역할을 한다. 제 1유압 실린더(54)에는 제 1유압실(54a)이 형성되어 있으며, 이 제 1유압실(54a)을 구성하는 챔버(123)에는 오일구멍(124)이 형성되어 있다. 그러므로, 입력축(40)의 회전에 따라 원심력이 증대되면, 제 1유압실(54a)내부의 오일은 오일구멍(124)을 통해 피톳튜브(125)로 배출된 다음, 유압라인(26)을 통해 변속비제어밸브(120)에 형성된 포트(122)와 축력제어밸브(140)에 형성된 포트(146)로 공급된다.

벨트(14)를 개재하여 구동풀리(50)와 함께 회전하는 종동풀리(52)는 출력축(58)과 일체로 형성되어 있는 고정판(52a) 및 볼스플라인 결합에 의해 출력축(58)을 따라 길이방향으로 미끄럼 이동할 수 있도록 장착된 이동판(52b)으로 구성되어 있으며, 이동판(52b)은 제 2유압 실린더(56)와 일체로 형성되어 있다. 제 2유압실(56a)은 피스톤(111)에 의해 감싸져 있으며, 유압라인(113)을 통해 작동유체인 오일이 공급 및 배출된다.

구동풀리(50)를 구성하는 이동판(50b)에는 압축 스프링(129)에 의해 가압되어 있는 센싱 슈(18)가 배치되어 있으며, 센싱 슈(18)의 변위에 따라 로드(117)가 이동되면서 레버(151)를 가압하게 된다. 그에 따라, 레버(151)는 회전축(150)을 중심으로 회전되면서 스프링(147)을 통해 축력제어밸브(140)에 내장된 제 2스풀(141)을 이동시킨다.

오일펌프(8)가 작동되면, 오일탱크(116)에 저장되어 있던 오일이 흡인되면서 오일휠터(119)를 통과한 다음, 오일은 다시 유압라인(144)을 경유하여 축력제어밸브(140)로 공급된다. 축력제어밸브(140)는 오일펌프(8)에 의해 압송된 오일의 압력을 조절하는 것으로, 내부에는 스프링(147)에 의해 가압된 상태의 제 2스풀(141)이 설치되어 있다. 제 2스풀(141)에는 확대단부(142)가 형성되어 있어, 오일펌프(8)에 의해 펌핑되는 오일의 압력이 과도하게 높은 경우에는 공간부(143)로 유입된 고압의 오일이 확대단부(142)의 우측면에 작용하게 되며, 제 2스풀(141)은 스프링(147)의 힘을 이기고 도면에서 좌측으로 밀리게 된다. 그 결과, 유압라인(144)을 통해 유입된 오일의 일부가 리턴라인(145)을 따라 오일탱크(116)로 복귀됨으로써, 라인압을 일정하게 유지하게 된다.

축력제어밸브(140)에 내장되어 있는 제 2스풀(141)은 구동풀리(50)의 회전속도에 의해서도 영향을 받는다. 즉, 구동풀리(50)의 회전속도가 증대되어 챔버(123)에 가해지는 원심력이 커지게 되면, 제 1유압실(54a)내의 오일이 오일구멍(124)을 통해 피톳튜브(25)로 배출된다. 배출된 오일은 유압라인(126)을 통해서 축력제어밸브(140)의 공간부(146)로 유입된다. 이와 함께, 유압라인(126)을 통해 변속비제어밸브(120)의 공간부(122)로도 오일이 공급됨으로써, 상기 축력제어밸브(140)와 변속비제어밸브(120)를 작동시키는 피톳압을 형성하게 된다. 이해를 돕기 위하여, 본 명세서에서는 피톳압이 형성된 유압라인을 연속 X로 표시하였으며, 라인압은 연속사선으로 표시하는 한편, 구동풀리 작동압은 연속 Ⅰ로 각각 구분하여 표시하였다.

무단변속기의 변속비를 제어하는 변속비제어밸브(120)내에는 제 1스풀(121)이 내장되어 있다. 이 제 1스풀(121)의 일단은 유압라인(126)을 통해 공간부(122)로 유입된 오일에 의해 가압되어 있으며, 타단은 스프링(127)을 개재하여 피스톤(128)에 의해 가압되어 있다. 피스톤(128)은 캠(131)에 의해 연동되는 종동자(133)의 일단에 부착되어 있다. 따라서, 회전축(132)을 중심으로 캠(131)이 회전하게 되면, 종동자(133)가 길이방향을 따라 직선으로 이동되면서 피스톤(128)을 개재하여 제 1스풀(121)을 가압하게 된다.

이러한 구성의 유압제어장치에 있어서, 변속비의 제어는 다음과 같이 이루어진다.

무단변속기가 주어진 변속비를 유지하는 동안에는 구동풀리(50)의 이동판(50b) 및 종동풀리(52)의 이동판(52b)은 정지된 상태를 유지하며, 변속비제어밸브(120)에 내장되어 있는 스프링(127)의 힘은 축력제어밸브(140)의 공간부(122)를 통해 작용하는 피톳압 및 공간부(161)를 통해 작용하는 구동풀리 작동압과 동일하게 유지된다.

이러한 상태에서, 구동풀리(50)의 회전속도가 점차 증대되면, 유압라인(126)을 통해 공간부(122)에 가해지는 피톳압이 증대됨으로써, 제 1스풀(121)은 스프링(127)의 힘을 이기고 좌측으로 이동되면서 유로를 개방하게 되어, 유압라인(144 및 106)을 통해서 제 1유압 실린더(54)의 제 1유압실(54a)에 오일이 공급되기 시작한다. 제 1유압실(54a)로 유입된 오일은 구동풀리(50)의 이동판(50b)을 가압하게 되고, 이동판(50b)은 입력축(40)을 따라 길이방향으로 이동되면서 벨트(14)의 직경비를 점차 증대시키게 된다.

제 1스풀(121)이 좌측으로 이동되는 동안에, 센싱 슈(18)와 로드(117)의 작동에 의해서 레버(151)가 회동하게 되며, 레버(151)의 회동으로 제 1스풀(121)이 밀리면서 유로를 개방하게 된다. 그 결과, 축력제어밸브(140)로 유입된 오일의 일부가 리턴라인(145)을 통해 배출되고, 유압라인(144 및 162)을 통해서 변속비제어밸브(120)에 형성된 공간부(161)의 압력이 저하됨으로써, 공간부(122)의 증대된 압력을 보상하는 한편, 유압라인(113)을 통해 제 2유압 실린더(56)의 제 2유압실(56a)로 공급되는 라인압이 저하된다. 압력의 저하로 종동풀리(52)의 이동판(52b)은 출력축(58)을 따라 길이방향으로 이동되며, 종동풀리(52)의 유효직경의 증가는 구동풀리(50)에서의 유효직경의 감소로 이어짐으로써, 출력축(58)의 회전속도가 증대되어 차량의 가속이 이루어진다.

이러한 구성을 지닌 종래의 벨트식 무단변속기의 유압제어장치는 드로틀 개도 및 차속에 대한 변속비가 고정되어 있어, 각 주행 조건에 따라 엔진 운전점을 최적으로 선정하는 것이 불가능하며, 기계 유압식 제어의 특성상 제어입력 인자수가 제한되기 때문에, 운전자의 의지 및 주행 조건을 변속비 제어로직에 반영하는데는 한계가 있다. 또한, 제어기구의 특성상 응답 지연 및 자체 댐핑등으로 인해 변속비 변화율과 같은 세부적인 미세제어가 힘들고, 주행조건의 갑작스러운 변화에 대한 실시간 추종제어가 불가능하므로 응답성이 저하되는 문제를 지니고 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 안출한 본 발명은 주행조건 및 운전자의 의지를 반영하는 엔진회전수, 드로틀 개도 및 주행모드를 엔진제어유닛이나 관련 센서기구들로부터 입력받아 제어 목표값인 최적의 변속비를 도출한 다음, 회전수 검출기에서 구한 실제 변속비와 비교하여 해당 제어신호를 비례압력해제밸브에 보내어 변속비제어밸브의 제어 파일럿압을 형성시켜 최적의 구동풀리 작동압을 제공함으로써, 최적의 변속비를 구현함과 동시에, 급작스런 변속요구시에 주어진 시간내에 목표 변속비에 도달함으로써 응답성을 향상시킬 수 있는 비례압력해제밸브를 이용한 벨트식 무단변속기의 유압제어장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 벨트식 무단변속기의 기어 트레인을 도시한 구성도,

도 2는 종래의 유압제어장치를 도시한 회로도,

도 3은 본 발명에 따른 유압제어장치를 도시한 회로도,

도 4는 본 발명에서 채용한 비례압력해제밸브의 작동상태를 보인 단면도,

도 5는 본 발명에 따른 유압제어장치의 블록도.

♣도면의 주요부분에 대한 부호의 설명♣

2:플라이 휘일 4:토션댐퍼

6:직결축 8:오일펌프

14:벨트 20:변속기 하우징

30:유성기어세트 32:캐리어

34:선기어 36, 36':피니언

38:링기어 40:입력축

42, 44:진진, 후진 클러치 46:커넥터

50, 52:구동, 종동풀리 54, 56:제 1, 2유압 실린더

54a:제 1유압실 56a:제 2유압실

58:출력축 60:중간 피니언

62:아이들 기어 64:아이들 샤프트

66:종감속 피니언 68:종감속기어

70:차동기어 117:로드

118:센싱 슈 120:변속비제어밸브

128:피스톤 131:캠

133:종동자 140:축력제어밸브

151:레버 180:제어기

200:비례압력해제밸브 210:제 3스풀

212:스프링 220:회전수 검출기

상술한 본 발명의 목적은 엔진의 구동력이 전달되는 입력축과, 이 입력축에 설치된 구동풀리와, 벨트를 개재하여 구동풀리로부터 전달되는 회전력을 출력축으로 보내는 종동풀리와, 구동풀리의 이동판을 입력축의 길이방향을 따라 미끄럼 이동시키는 제 1유압 실린더와, 종동풀리의 이동판을 출력축의 길이방향을 따라 미끄럼 이동시키는 제 2유압 실린더와, 오일펌프에서 압송된 오일의 압력을 일정하게 제어하여 라인압을 형성함과 동시에 제 2유압 실린더에 라인압을 공급하여 벨트의 가압력을 변화시키는 축력제어밸브를 구비하는 벨트식 무단변속기에 있어서, 엔진 회전수와 드로틀 개도,차속등을 바탕으로 최적의 변속비를 도출하는 제어기와, 이 제어기에서 전달되는 출력신호에 따라 구동되어 유압라인을 통해 축력제어밸브로부터 유입된 라인압을 제어하여 파일럿압을 형성하는 비례압력해제밸브와, 유압라인을 통해 비례압력해제밸브로부터 유입된 파일럿압에 의해 구동풀리 작동압을 제어하여 제 1유압 실린더의 제 1유압실로 공급하는 변속비제어밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 비례압력해제밸브를 이용한 벨트식 무단변속기의 유압제어장치에 의해 달성된다.

이하, 첨부한 도 3 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 비례압력해제밸브를 이용한 벨트식 무단변속기의 유압제어장치에 대하여 설명하기로 한다.(도 1 및 도 2에서 설명한 종래의 구조와 동일한 부품은 동일한 부호로 표시한다.)

도 3은 본 발명에 따른 유압제어장치를 도시한 회로도이고, 본 발명에서 채용한 비례압력해제밸브의 작동상태를 보인 단면도이며, 도 5는 본 발명에 따른 유압제어장치의 블록도이다.

먼저, 도 2에서 설명한 바와 같이, 구동풀리의 회전력을 종동풀리로 전달하는 매개수단으로서 V벨트를 채용하는 벨트식 무단변속기에는 엔진의 구동력이 전달되는 입력축(40)에 일체로 형성된 고정판(50a) 및 입력축(40)을 따라 길이방향으로 이동할 수 있도록 설치된 구동풀리(50)와, 벨트(14)를 개재하여 구동풀리(50)로부터 전달받는 것으로, 출력축(58)에 일체로 형성된 고정판(52a) 및 이 출력축(58)을 따라 길이방향으로 이동할 수 있도록 설치된 종동풀리(52)를 변속비 가변수단으로 이용한다.

구동풀리(50)에는 제 1유압실(54a)이 형성된 제 1유압 실린더(54)가 구비되어 있어, 고정판(50a)과 이동판(50b)간에 끼워져 있는 벨트(14)의 직경비를 변화시킬 수 있는 한편, 종동풀리(52)에도 제 2유압실(56a)이 형성된 제 2유압 실린더(56)가 구비되어 있어, 고정판(52a)과 이동판(52b)간에 끼워져 있는 벨트(14)의 직경비를 변화시키면서 벨트(14)에 대한 가압력을 변경하여 엔진출력을 차축에 전달하게 된다.

이러한 기능을 지닌 제 1유압 실린더(54)와 제 2유압 실린더(56)에 오일을 안정적으로 공급하여 변속을 수행하기 위한 축력제어밸브(140) 및 변속비제어밸브(120)가 추가로 구비되어 있다. 축력제어밸브(140)는 오일펌프(8)에서 압송된 오일의 압력을 일정하게 제어하여 라인압을 형성함과 동시에, 상기 제 2유압 실린더(56)에 라인압을 공급하여 벨트(14)의 가압력을 변화시킨다. 또한, 변속비제어밸브(120)는 제 1유압 실린더(54)에 구동풀리 작동압을 공급하여 벨트의 직경비를 변화시킨다.

이러한 구성을 지닌 벨트식 무단변속기의 유압제어장치에 있어서, 종래에는

입력축(40)의 회전속도에 따라 작용하는 원심력에 의해서 증감되는 피톳압을 이용하여 변속비제어밸브(120)에 내장되어 있는 제 1스풀(121)을 제어함으로써, 구동풀리 작동압을 변화시키는 방식을 이용하였다. 그러나, 본 발명의 바람직한 실시예에서는 현재의 차량의 주행조건이나 운전자의 의지를 반영하는 엔진회전수와 드로틀 개도에 의해 구해진 목표 변속비를 실제의 차속에 의해서 구해진 실제 변속비와 비교하여 최적의 변속비를 도출한 다음, 도출된 변속비에 따라 제어 파일럿압을 형성시켜 최적의 구동풀리 작동압을 제공함으로써, 목표 변속비를 구현하는 방식을 채용하였다,

이를 위해서, 유압제어장치에 제어기(180)와 비례압력해제밸브(proportional pressure relief valve)를 포함시켰다. 또한, 실제 변속비를 구하기 위하여 구동풀리(50)의 외주면에는 펄스를 발생시키는 다수의 돌기(222)를 부착하였으며, 변속기 하우징(20)에는 돌기(222)와 대향으로 배치되어 구동풀리(50)의 회전수를 검출한 후에, 이를 제어기(180)로 보내는 회전수 검출기(220)를 설치하였다. 이 회전수 검출기(220)는 구동풀리(50)의 실제 회전수를 검출하여 제어기(180)로 보내게 되며, 제어기(180)는 전달되는 신호를 바탕으로 실제 변속비를 구하게 된다.

파일럿압의 제어를 위해 본 발명에서 채용한 비례압력해제밸브(200)는 내부에 다수의 랜드를 지닌 제 3스풀(210)이 설치되어 있다. 또한, 이 밸브(200)에는 스프링(212)의 탄성력과 유압라인(190)을 통해 작용하는 라인압의 크기에 따라 제 3스풀(210)이 미끄럼 이동되면서 개폐하는 제 1 내지 제 4포트(202∼208)가 형성되어 있다. 비례압력해제밸브(200)의 제 1포트(202)는 유압라인(192)을 통해 변속비제어밸브(120)의 유입포트(120a)와 연결되며, 제 2포트(204)는 유압라인(190)을 통해 축력제어밸브(140)의 배출포트(140a)와 연결된다. 제 3포트(206)와 제 4포트(208)는 배출포트로서, 제 4포트(208)를 빠져 나온 오일은 리턴라인(194)를 통해 오일탱크(116)로 배출된다.

또한, 비례압력해제밸브(200)의 내부에는 제 3스풀(210)과 대향으로 솔레노이드(216)가 배치되어 있다. 이 솔레노이드(216)는 제어기(180)로부터 전달되는 제어신호에 따라 자화되면서 내부의 플런저(214)를 가압하는 것으로, 플런저(214)의 이동에 따라 스프링(212)이 압축되면서 제 3스풀(210)은 비례압력해제밸브(200)의 내벽을 따라 미끄럼 이동되어 제 1 내지 제 4포트(202∼208)를 선택적으로 개방하게 된다.

솔레노이드(216)에 전기가 공급되지 않는 경우에, 비례압력해제밸브(200)의 제 1랜드(210a)와 제 2랜드(210b)는 도 4에 실선으로 도시한 바와 같이, 스프링(218)에 의해서 당겨진 상태로 제 1포트(202) 및 제 2포트(204)를 막고 있는 한편, 제 3포트(206)와 제 4포트(208)를 개방시켜 제 3포트(206)로 유입되는 오일을 유압라인(194)을 통해 오일탱크(116)로 배출시킨다.

제어기(180)로부터의 출력신호가 솔레노이드(216)로 전달되면, 솔레노이드(216)가 자화되면서 제 3스풀(210)을 밀게 되어 도 4에 가상선으로 도시한 바와 같이, 비례압력해제밸브(200)의 내벽을 따라 미끄럼 이동된다. 제 3스풀(210)의 이동에 따라, 제 1랜드(210a)와 제 2랜드(210b)는 제 1포트(202)와 제 2포트(204)를 개방시킴과 동시에, 제 3포트(206)와 제 4포트(208)를 막는다. 이때, 제 1랜드(210a)와 제 2랜드(210b)는 짧은 시간 내에 지속적으로 이들 포트(202∼208)들을 개폐하기 때문에, 실제로는 유압라인(190)을 통해 축력제어밸브(140)에서 공급되는 오일이 유압라인(192)을 통해 변속비제어밸브(120)의 유입포트(120a)로 공급되는 한편, 그 중에 일부가 유압라인(194)을 통해 오일탱크(116)로도 배출됨으로써, 변속비에 맞게 적절히 감압되는 것이 가능하다.

그러므로, 유압라인(190)을 따라 축력제어밸브(140)의 배출포트(140a)에서 배출된 라인압은 비례압력해제밸브(200)의 제 2포트(204)로 유입되어 적절히 감압된다. 이때, 비례압력해제밸브(200)내에 형성된 파일롯압은 제 1포트(202)를 통해 배출된 후에 유압라인(192)을 경유하여 변속비제어밸브(120)의 유입포트(120a)로 공급된다.

변속비제어밸브(120)의 유입포트(120a)로 유입된 파일롯압은 제 1스풀(121)의 일단을 가압하고 있는 스프링(127)과의 상대적인 크기에 따라 적절히 감압 조절되어 구동풀리 작동압을 형성한 다음, 유압라인(106)을 통해 제 1유압 실린더(54)내의 제 1유압실(54a)로 공급된다.

다음에, 도 5는 본 발명에 따른 유압제어장치의 블록도이다.

솔레노이드(216)의 제어에 따라서, 비례압력해제밸브(200)는 유압라인(190)을 통해 축력제어밸브(140)로부터 유입되는 라인압을 감압하여 파일럿압을 형성하게 되며, 파일럿압은 유압라인(192)을 통해 변속비제어밸브(120)의 유입포트(120a)로 공급된 후에, 변속비제어밸브(120)의 작동에 따라 구동풀리 작동압으로 변환되어 제 1유압 실린더(54)의 제 1유압실(54a)내로 공급된다.

제 1유압 실린더(54)의 제 1유압실(54a)로 유입된 구동풀리 작동압에 의해서, 구동풀리(50)를 구성하고 있는 이동판(50b)은 입력축(40)을 따라 미끄럼 이동하게 된다. 그 결과, 구동풀리(50)의 유효반경이 증대됨으로써, 벨트식 무단변속기의 변속비가 목표로 하는 최적의 변속비를 얻을 수 있도록 제어되는 것이 가능하다. 변속비제어밸브(120)로 공급되는 오일의 압력은 다시, 압력센서 등에 의해서 검출되어 제어기로 보내짐으로써, 차량의 운전상태에 따라서 벨트식 무단변속기의 변속비가 지속적으로 피드백 제어할 수도 있다.

이러한 기능을 지닌 본 발명의 유압제어장치에서는 급작스런 변속 요구시(변속비 변화율이 큰 경우)에 주어진 시간내에 목표 변속비에 도달할 수 있도록 구동풀리 작동압은 물론, 유량을 조정하는 기능을 제어로직에 반영하여 용이하게 구현할 수 있으며, 당업자에게 있어서 이러한 기술은 주지의 사실이므로 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.

지금까지 설명한 본 발명의 바람직한 실시예에서는 최적의 변속비를 구하기 위한 방안으로 비례압력해제밸브(200)를 채용하였으나, 본 기술분야에 통상의 지식을 가진 자에게는 그 밖의 다른 변형도 실시할 수 있음을 이해할 것이다. 가령, 펄스폭 변조밸브(pulse width modulation valve)를 채용하여도 구하고자 하는 최적의 변속비를 얻는 것이 가능하다.

이상으로 설명한 본 발명에 의하면, 주행조건 및 운전자의 의지를 반영하는 엔진회전수, 드로틀 개도 및 주행모드를 엔진제어유닛이나 관련 센서기구들로부터 입력받아 제어기가 각 상황에 대한 제어 목표값인 최적의 변속비를 도출한 다음, 회전수 검출기에서 구한 실제 변속비와 비교하여 해당 제어신호를 비례압력해제밸브에 보내어 변속비제어밸브의 제어 파일럿압을 형성시켜 최적의 구동풀리 작동압을 형성하기 때문에, 연비나 가속성과 같은 차량의 제반성능을 월등히 향상시킬 수 있다. 또한, 전자제어 시스템의 최대 장점인 실시간 미세제어가 가능하고 소프트 웨어의 튜닝(tuning)만으로도 여러 차종의 엔진에 적용할 수 있다. 또한, 원하는 기능을 쉽게 부가하는 것이 가능하므로 상품성 향상에도 기여하게 된다.

Claims (1)

1. 엔진의 구동력이 전달되는 입력축(40)과, 이 입력축(40)에 설치된 구동풀리(50)와, 벨트(14)를 개재하여 구동풀리(50)로부터 전달되는 회전력을 출력축(58)으로 보내는 종동풀리(52)와, 상기 구동풀리(50)의 이동판(50b)을 입력축(40)의 길이방향을 따라 미끄럼 이동시키는 제 1유압 실린더(54)와, 상기 종동풀리(52)의 이동판(52b)을 출력축(58)의 길이방향을 따라 미끄럼 이동시키는 제 2유압 실린더(56)와, 오일펌프(8)에서 압송된 오일의 압력을 일정하게 제어하여 라인압을 형성함과 동시에 상기 제 2유압 실린더(56)에 라인압을 공급하여 벨트(14)의 가압력을 변화시키는 축력제어밸브(140)를 구비하는 벨트식 무단변속기에 있어서,

   엔진 회전수와 드로틀 개도, 차속등을 바탕으로 최적의 변속비를 도출하는 제어기(180)와,

   상기 제어기(180)에서 전달되는 출력신호에 따라 구동되어 유압라인(190)을 통해 상기 축력제어밸브(140)로부터 유입된 라인압을 제어하여 파일럿압을 형성하는 비례압력해제밸브(200)와,

   유압라인(192)을 통해 상기 비례압력해제밸브(200)로부터 유입된 파일럿압에 의해 구동풀리 작동압을 제어하여 상기 제 1유압 실린더(54)의 제 1유압실(54a)로 공급하는 변속비제어밸브(120)를 포함하는 것을 특징으로 하는 비례압력해제밸브를 이용한 벨트식 무단변속기의 유압제어장치.