KR20010024770A

KR20010024770A - 자동변속기

Info

Publication number: KR20010024770A
Application number: KR1020007006760A
Authority: KR
Inventors: 게랄트 로베
Original assignee: 볼프강 화우스; 젯트에프 프리드리히스하펜 아게; 칼-페터 찌이트로우
Priority date: 1997-12-19
Filing date: 1998-12-15
Publication date: 2001-03-26
Also published as: DE19756685A1; EP1040287A1; DE19756685C2; JP2003517540A; WO1999032806A1

Abstract

차량의 자동변속기 특히 CVT-변속기에 있어서 가변구동은 추진연결밴드와 함께 제1디스크세트(12)와 제2디스크세트(10)를 가지며 가변구동은 오일펌프(3)로부터 공급된 변속기오일로 전기유압제어압력공급장치에 의하여 조절된다. 오일펌프로부터 나오는 압력공급장치의 고압관(4)에는 압력조절장치(1)가 배설되어 있어서 고압관(4)내에 전환밸브(2) 및 전환밸브(2)를 우회하는 바이패스관(5)으로 구성되어 있다. 동시에 바이패스관(5)에는 실린더하우징(6)에 배설되고 2개의 거리제어장치(7, 8)사이에서 이동이 가능한 단차피스톤(9)이 배설되어 있어서 제1전면(13)과 제1실린더실(14)과 제2의 마주하는 전면(15)과 오일펌프방향에 따라서 제1실린더실(14)보다 작은 단면을 가진 제2실린더실(16)을 제어한다.

Description

자동변속기{CONTINUOUSLY VARIABLE AUTOMATIC TRANSMISSION}

서두에 언급한 유형의 자동변속기는 실제 일반적으로 공지되어 있다. 한가지 유형은 예컨대 "ATZ 자동차기술잡지" 96(1996) 378페지들에 기재되어 있다.

이러한 유형의 자동변속기에 있어서는 차량운행중에 가변구동의 유압작동식 조정장치는 오일펌프에 의하여 내연기관의 각 운전상태 또는 차량의 주행속도에 따르는 자동변속기의 변속비의 설정에 필요한 조정압력을 받는다. 조정압력은 오일펌프로부터 압력공급장치로 필요한 변속기유량에 의하여 설정된다.

이러한 자동변속기는 그러나 일정한 변속기상태에서는 필요한 조정역학을 가지지 못한다는 결점이 있다. 이것은 오일펌프가 특히 짧은 조정시간내에는 필요한 변속기유량을 압력공급장치에 이송할 상태에 있지 않고 있음을 의미한다.

이러한 결점은 무엇보다도 주행속도의 급변시에 발생하는 바와 같은 변속비변동이 심할 경우에 발생한다. 동시에 고 주행속도로부터는 물론이고 시내교통의 운전에서 차량의 정지에 이르는 시간간격이 극히 짧음으로 특히 극단적 운전상태 소위 공포의 제동"(panic braking)이 문제가 되며 후자는 특히 극단적인 운전상태를 나타낸다.

내연기관은 특히 부분부하 영역 즉 연료소비가 최적인 회전수범위에서 구동되며 또한 1차축과 2차축사이의 자동변속기에 알맞는 변속비가 설정되어 있다. 시내교통의 위험한 상태에서 자주 일어나는 경우처럼 이러한 운전상태로부터 차량정지에 이르기까지 차량의 급작스런 제동에 있어서 이러한 시간 내에 변속비의 최대 또는 새로운 시발을 위하여 감안되어 있는 변속은 충분히 신속하게 수행이 불가하다. 자동변속기의 이에 필요한 최대변속에 의한 연이은 쾌적한 시발은 불가하다. 이로 인하여 과소한 변속비의 경우에 설상가상으로 소위 엔진의 "실속(失速)" 현상이 일어난다.

이러한 문제는 더구나 오일펌프에서도 일어나는데 기하학적인 송출량에 관하여 이에 따라서 보다 크게되어 실속하지만 이러한 해결방안은 불리하게도 극도로 저하된 변속효율에 이른다.

본 발명은 슬라이드링크밴드(slide link band)와 더불어 1차디스크대우 및 2차디스크대우를 가지는 차량의 자동변속기, 특히 가변구동을 가지는 CVT-변속기( 벨트식 무단변속기)에 관한 것으로 가변구동은 오일펌프에 의하여 공급된 변속기오일로 전기유압식 제어 압력공급장치에 의하여 조정이 가능하다.

도 1 자동변속기의 압력조절장치의 약도;

도 2 시간에 대한 제동과정중에 차량의 주행속도 및 내연기관의 회전수 변화;

도 3 자동변속기의 변속비변화와 도 1에 따르는 주행상태변화에 따르는 시간에 대한 제2축의 디스크세트의 추가 대응 조절거리

및

도 4 도 3에 따르는 2차디스크세트의 조절거리의 시간에 대한 실제

변속기오일양의 변화;

본 발명에 있어서는 각각 주행상태에 적합한 또는 필요한 변속비를 가지도록 가능한 한 펌프크기를 작게 할 경우에도 충분히 높은 조정기능을 가지는 자동변속기를 제공하기 위한 과제를 기본으로 하고 있다.

발명에 따라서 본 과제는 청구 제1항에 제시되어 언급한 제 특징에 의하여 해결된다.

발명에 따라 자동변속기 또는 전환밸브와 단차피스톤으로 구비되어 있는 압력조정장치를 가진 압력공급장치에 의하여 조정기능을 제고하는 장점을 얻게 된다.

예컨대 서두에서 언급한 공포제동의 경우에 있어서와 같은 큰 변속변동이 발생하면 오일펌프와 1차디스크세트와 2차디스크세트를 가진 가변구동간의 결합은 전환밸브에 의하여 중절되며 오일펌프는 변속기오일을 바이패스관을 거쳐서 제2실린더공간으로 송출하며 단차피스톤에 의하여 가변구동과 더불어 연계된다.

오일펌프에 의하여 유입된 변속기유량에 의하여 유리한 방법으로 제2실린더실에 압력이 감소되어 단차피스톤을 제1전면방향에 따라서 축방향으로 민다. 제2실린더실의 용적은 이와 동시에 제1실린더실의 용적이 단차피스톤의 조정거리에 비례하여 작아지는 동안에 유입된 변속기오일양만큼 커진다.

이와 같은 유형과 방법으로 발명에 따르는 압력조정장치에서 압력제고에 이르는 데 이는 오일펌프에 의하여 유리한 방법으로 조달해선 안 되는 가상적 유입변속기오일에 해당한다. 당해 가상적인 변속기오일양은 단차피스톤의 제1전면과 제2전면사이에서 실제 송출된 변속기오일양과 직경비값과의 곱으로 나타난다.

본 발명에 의하여 이에 따라서 유리한 방법으로 일정한 시간사이에서 선행기술에서 공지된 자동변속기의 경우보다 변속비의 큰 변동이 조정 가능하도록 되어 있다. 또한 단차피스톤의 적당한 설계는 필요한 변속기 오일양 또한 작은 크기의 적당한 가격과 적은 공간을 요하는 오일펌프로서 이루어 질 수 있다.

본 발명의 유리한 형태와 개발은 종속제청구항들과 다음의 도면에 의하여 원칙적으로 명시된 실시 예로부터 나타나며 도면의 내용은 다음과 같다:

도 1은 자동변속기의 보다 상세히 도시되어 있지 않은 압력공급에 있어서 압력조절장치(1)의 약도이며 압력조절장치(1)는 오일펌프(3)로부터 나오는 압력관(4) 및 전환밸브(2)를 우회하고 있는 바이패스관(5)을 가지고 있다. 바이패스관(5)에는 실린더하우징(6)내에 설치되고 2개의 거리한계장치(7, 8)사이에서 이동이 가능한 단차피스톤(9)이 들어 있다.

오일펌프(3)에 의하여 압력조절장치(1)를 거쳐서 오일이 도 1에서 기호로만 표시되어 있는 2차디스크세트(10)와 미리 전환된 제어장치(11)에 따라서 동시에 암시만 된 자동변속기의 가변구동의 1차디스크세트(12)에 이송되며 디스크세트(10, 12)는 오일압력에 의하여 도시되어 있지 않은 1차축 또는 2차축상에서 일정한 변속비의 조정을 위하여 축방향에 따라서 밀린다.

단차피스톤(3)은 압축조정방향(1) 또는 바이패스관(5)에 제1전면(13)으로 제1실린더실(14)의 한계 및 오일펌프(3)방향에 따른 제2의 마주하는 전면(15)을 가진 제2실린더실(16)의 한계를 정하도록 설치되어 있다. 제1실린더실(14)은 동시에 압력관(4)과 더불어 전환밸브(2)의 이부위에서 아래쪽으로 공간단위를 형성한다.

전환밸브(2)는 자기밸브(17)에 의하여 차단위치로 전환어서 오일펌프(3)로부터 오일을 가변구동에 공급하는 압력관(4)이 차단된다.

바이패스관(5)은 오일펌프(3)와 압력관(4)의 전환밸브(2)사이의 영역에서 분기되어서 단차피스톤(9)의 제2실린더실로 통한다.

단차피스톤(9)은 본 실시예에서 제1단면(18) 및 그로부터 단차로 되어 있는 제2단면(19)을 가지고 있는 회전대칭체로 구성되어 있어서 제1단면(18)의 직경은 제1전면(13)의 직경에 그리고 제2단면(19)의 직경은 제2전면(15)의 직경과 일치한다.

단차피스톤(9)은 제1실린더실(14)의 실린더베이스를 나타내는 거리제어장치(7)와 거리제어장치로 사용하는 단락(8)사이에서 축방향에 따라서 최대 위치조정거리에 걸쳐서 이동이 가능하며 제1실린더실(14)과 제2실린더실(16)사이에 조인트가 감안되어 있는 데 이는 제1실린더실(14)의 실린더베이스(7)의 단차피스톤(9)의 최종위치부위에서 열려있으며 단차피스톤(9)의 이로부터 분기된 위치에서 닫혀 있다.

이러한 결합을 형성하기 위하여 단차피스톤(9)은 그의 제1전면(13)으로부터 나와 있으며 그의 중심축(20)에 대하여 동심으로 배열되어 있는 채널(21)을 가지고 있어서 이것은 단차피스톤(9)의 작은 직경을 가진 제2단면(19)에 이른다. 단차피스톤(9)의 이러한 단면(19)의 영역에서 채널(21)은 4개의 구멍과 연결되어 있으며 이는 반경방향에 따라서 밖으로 단차피스톤(9)의 원주부위에 이르기까지 뻗어 있다.

제1실린더실(14)의 실린더베이스(7)의 그의 단부에서 단차피스톤(9)의 구멍(22)의 위치에 대하여 실린더하우징(6)의 실린더실(14, 16)사이의 연결을 위하여 환형홈으로 형성되어 있는 조인트(23)가 바이패스관(5)으로 통하는 조인트관(24)과 함께 설치되어 있다. 이에 따라서 단차피스톤(9)의 이러한 단부에는 오일펌프(3)로부터 바이패스관(5)과 단차피스톤(9)을 거쳐서 전환밸브(2)를 우회하여 압력관(4)에 오일공급이 가능하다.

바이패스관(5)에는 압력관(4)과 조인트관(24)입구의 그의 분기사이의 영역에 교축장치로서 펌프측으로 작용하는 오리피스(25)가 설치되어 있다.

압력조정장치(1)의 작동방법은 도2 내지 4에서 예로서 도시되어 있는 주행과정에 의하여 설명한다.

도 2에서 차량의 주행속도 v_F의 변화 및 제동과정중 시간에 대하여 이에 따르는 내연기관의 회전수 n_M가 도시되어 있다. 일정한 교통상황에 의하여 차량주행속도 v_F가 연속적으로 감소하게 되면 엔진회전수 n_M는 어느 시점 t_WK에 이르기까지 일정한 값을 가지게 된다. 시점 t_WK 즉 일정하게 사전에 부여된 차량속도로부터 공지된 유형의 토크콘버터브리지크러치가 열려져서 엔진이 계속 감속하여 정지에 이르기까지의 "실속"이 되는 것을 방지한다. 엔진회전수 n_M은 이 때 시점 t_L에서 끝나는 짧은 시간 내에 떨어진다.

도 3을 참조하여 자동변속기의 변속비 I 와 이에 대하여 시간에 대한 도 1의 차량속도의 변화에 따르는 제2축의 디스크세트의 조정거리 x가 도시되어 있다. 변속비 i 는 각 작동점의 제어특성곡선에 따르는 최적의 변속비 i_opt로 조정되어야 하며 이는 운전자콘디숀 및 /또는 연료소비에 관하여 최적으로 된다. t_0의 경우에는 최소 조정변속비 i_min, 소위 "오버드라이버"(overdrive)가 존재하는데 즉 변속기출력회전수는 변속기입력회전수보다도 더 크다. 시간이 경과함에 따라서 변속비 i는 레귤레이터에 의하여 주행속도 v_F, 엔진회전수 n_M 및 스롯틀밸브위치와 같은 다수의 매개변수에 따르는 변속기제어특성장에 분포되어 있는 최적값에 따르게 되어 있다.

본 예는 내연기관과 자동변속기의 작동상태로서 부분부하작동에 따르며 여기에서 내연기관은 소비최적인 저회전수영역에서 작동되며 최대 주행단이 존재 즉 자동변속기가 최소변속비 i_Min을 가진다. 이러한 최소변속비 i_M에 대하여 x는 0의 2차디스크세트의 조정거리에 해당한다. 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 주행속도 v_F가 계속 감소함에 따라서 변속비 i는 시점 t_3에 대한 최대변속비 i_max에 이르기까지 계속 증가하며 조정거리 x는 동시에 최대 조정거리 x_max에 이르기까지 증가한다.

도 4는 도 3에 따르는 제2디스크세트의 조정거리에 소요되는 필요 및 실제적인 오일펌프(3)에 의하여 송출된 변속기오일양의 변화를 제시하고 있다. 동시에 실제적인 송출양 V_real은 t_0으로부터 시점 t_WK에 이르기 까지의 영역에서 일정한 값을 가지고 있음을 알 수 있다. 시점 t_WK에서 실제 변속기오일소요량 V_real은 갑자기 소량으로 떨어진다. 송출된 변속기오일량의 이러한 변화는 오일펌프(3)가 내연기관에 의하여 구동된다는 사실에 기인하며 오일펌프(3)의 회전수는 내연기관의 회전수에 따른다. 따라서 콘버터브리지크러치의 열리는 시점 t_WK에서 엔진회전수 n_M의 감소로 실제 소요된 변속기오일양 v_real이 감소된다.

도 4에 동시에 도시되어 있는 공급압력 윤활유량, 변속기1차공급 즉 압력레규레이터 오일공급누설 및 제어장치누설 및 디스크세트의 소요조정작용으로 인하여 발생하는 소요 변속기오일양 v_erf의 변화는 이에 반하여 t_0 및 t_WK사이의 시간격에서 소요 변속기오일의 양은 변속기1차공급으로부터 일정한 값에 이르기까지 증가하며 이는 항상 실제 소요되는 변속기오일양 V_real 값보다 훨씬 적다. 시점 t_L로부터 소요변속기오일양 V_erf의 값은 실제소요변속기오일양 V_real 값이 상으로 증가한다.

이로부터 선행기술에서 공지되어 있는 자동변속기의 유형을 가지고는 시점 t_L에서부터 최적의 변속비 i_opt의 조정은 더 이상 불가한 것을 알 수 있다. 도 4의 사선영역의 곡선차이는 소요오일양의 적분을 나타내며 이는 최적의 변속비 i_opt 또는 연속적인 시발과정에 대한 최대변속비보장의 조정을 위하여 필요한 것이다.

변속비제어가 즉 변속비변동이 설정된 한계치를 상회하면서 상기의 경우를 인식하면 압력조정장치(1)의 압력관(4)은 전환밸브(2)에 의하여 차단된다. 오일펌프는 이 때 변속기오일을 오리피스(25)를 가진 바이패스관을 거쳐서 제2실린더(16)로 송출한다. 공급된 변속기오일양에 의하여 제2실린더실(16)의 압력은 단차피스톤(9)이 제1전면(13)방향의 축방향에 따라서 밀리도록 증가한다. 단차피스톤(9)의 이동은 다시 제1실런더실(14)의 용적이 단차피스톤(9)의 이동거리에 비례하여 작아지는 결과를 가져온다. 단차피스톤(9)의 제1전면(13)은 제2전면(15)보다 크게 되어 있음으로 동일한 이동거리에서 제1실린더실(14)로부터는 오일펌프(3)로부터 제2의 보다 작은 실린더실(16)로 송출되는 양보다 많은 오일양이 밀려난다.

이러한 방법으로 압력조절장치(1)에서 가상유입변속기오일양이 발생하는 데 이는 t_L과 t_3사이의 시간간격에서 필요한 변속기오일양 V_erf의 유동을 재현한다. 이러한 가상적인 변속기오일양에 의하여 이제 자동변속기의 높은 추진력에 도달함으로 제1- 및 제2디스크세트간에 최적의 변속비 i_opt로 설정이 가능하다.

단차피스톤(9)이 그의 제1전면(13)과 더불어 실린더베이스(7)의 단부에 도달하면 단차피스톤(9)의 구멍(22)들은 하우징(4)의 조인트(23)와 일치하도록 배열되어 있어서 -상기와 같이- 오일펌프(3)와 제1실린더실(14)간의 연결이 이루어지는 것이다. 이것은 오일펌프(3)가 변속기오일을 이제 제1실린더실(14) 또는 고압관(4)으로 송출한다. 이에 따라서 가변구동 또한 단차피스톤(9)의 단부에 도달후에도 압력을 받게 되어 있다.

또한 이러한 연결은 오일압력이 극단적인 범위로 증가되는 것을 방지함으로서 단차피스톤(9)의 손상으로부터 보호되고 추가 안전밸브가 없어도 된다.

전환밸브(2)가 다시 개방위치로 전환되면 오일펌프(3)는 변속기오일을 다시 고압관(4)을 거쳐서 제1실린더실(14)과 가변구동으로 송출한다. 제1전면(13)과 제2전면(15)의 직경비에 의하여 단차피스톤(9)은 제2전면(15)의 방향에 따라서 숄더(shoulder)(8)로 밀린다.

동시에 한 방향으로만 작용하는 오리피스(25)가 이동이 허용이동속도를 초과하고 추진력이 최대 변속비 i_ma로부터 감소되는 것을 방지한다.

제1실린더실(14)의 용적은 조정하기에 충분하며 단차피스톤(9)단부에서의 제1실린더실(14)은 숄더(shoulder)(8)에서 보정일을 할만한 정도의 크기이다.

벨트식 자동변속기에 있어서 주행상태에 알맞으면서 필요한 변속비를 유지하도록 펌프크기를 가급적 작게 하면서도 충분히 큰 추진력을 가지도록 하고 있다.

Claims

차량의 변속기 특히 가변구동을 가진 CVT-변속기는 추진연결밴드와 더불어 제1디스크세트와 제2디스크세트를 가지며 가변구동은 오일펌프로 공급된 변속기오일에 의하여 전기유압식제어압력공급장치에 의하여 조정이 가능 한 바 오일펌프(3)에서 나오는 고압발생장치의 고압관(4)에 고압조절장치(1)가 설치되어 있으며 이것은 고압관(4)내 전환밸브(2) 및 전환밸브(2)를 우회하는 바이패스관(5)으로 구성되어 있으며 바이패스관(5)에는 실린더하우징(6)내에 설치되고 2개의 거리제어장치(7, 8)사이에서 이동 가능한 단차피스톤(9)이 배설되어 있어서 제1전면(13)과 함께 제1실린더실(14) 및 제2의 마주하는 전면(15)과 함께 오일펌프(3)방향에 따라서 제1실린더실(14)보다 작은 단면을 가지는 제2실린더실(16)을 제한하는 것을 특징으로 하는 자동변속기.
제1항에 있어서,

단차피스톤(3)은 바이패스관(5)에 제1실린더실(14)이 고압관(4)과 함께 전환밸브(2)아래쪽으로 공간단위를 형성하는 것을 특징으로 하는 자동변속기.
제1 또는 제2항에 있어서,

오일펌프(3)로부터 제2디스크세트(10), 제1디스크세트(12) 및 제어장치(11)에 오일공급을 위한 고압관(4)은 전환밸브(2)에 의하여 차단이 가능한 것을 특징으로 하는 자동변속기.
제1 내지 3항중의 어느 한 항에 있어서,

제1실린실(14)과 제2실린더실(6)과의 사이에는 한 개 조인트가 설치되어 있어서 거리제어장치의 단차피스톤단부영역에서 제1전면(13)방향으로 열려있으며 단차피스톤(9)의 이로부터 편위되어 있는 위치에서 닫혀 있는 것을 특징으로 하는 자종변속기.
제4항에 있어서,

단차피스톤(9)은 연결을 구성하기 위하여 적어도 그의 제1전면(13)으로부터 나와서 적어도 그의 중심축(20)에 대하여 거의 동심으로 배열되어 있는 채널(21)을 가지며 이는 적어도 거의 제2전면(16)의 직경에 상당한 직경을 가진 단차피스톤(9)의 단면(19)에 이르기까지 도달하며 이러한 단면(19)의 영역에서 적어도 채널(21)과 연결되어 있는 구멍(22)을 가지며 이는 단차피스톤(9)의 원주영역에 이르기까지 반경방향에 따라 밖으로 뻗어 있는 것을 특징으로 하는 자동변속기.
제5항에 있어서,

단차피스톤(9)의 구멍(22)위치에 대응하여 실린더하우징(6)에 연결을 이루기 위하여 그의 단부는 거리제어장치(7)에서 제1전면(13)의 방향에 따라서 한 개 조인트(23)가 바이패스관(5)과 합류하는 연결관(24)과 함께 배설되어 있는 것을 특징으로 하는 자동변속기.
제6항에 있어서,

조인트는 환형홈(23)으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 자동변속기.
제1 내지 7항중의 어느 한 항에 있어서,

단차피스톤(9)의 제2실린더실(16)앞의 바이패스관(5)에는 펌프쪽으로 작용하는 교축장치(25)가 배설되어 있는 것을 특징으로 하는 자동변속기.
제8항에 있어서,

바이패스관(5)의 교축장치(25)는 고압관(40) 및 그의 지관과 연결관(24)의 합류사이의 영역에 배설되어 있는 것을 특징으로 하는 자동변속기.
제9항에 있어서,

교축장치는 오리피스(25)로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 자동변속기.
제1항 내지 10항중의 어느 한 항에 있어서,

단차피스톤(9)의 단부에서 제1실린더실(14)에 대한 용적의 크기는 거리제어장치(8)에 제2실린더실(16)의 방향에 따라서 보정역활을 하도록 결정되어 있는 것을 특징으로 하는 자동변속기