KR20010114080A

KR20010114080A - 차량용 자동 변속기의 라인압 조절 시스템

Info

Publication number: KR20010114080A
Application number: KR1020000034140A
Authority: KR
Inventors: 김태균; 장재덕; 박종술; 심현수; 이진희; 이창욱
Original assignee: 이계안; 현대자동차주식회사
Priority date: 2000-06-21
Filing date: 2000-06-21
Publication date: 2001-12-29
Also published as: JP2002039345A; KR100369147B1; US6485388B2; AU772786B2; US20010056004A1; CN1329995A; DE10065612A1; CN1223472C; AU7257100A

Abstract

라인압 조절용 솔레노이드 밸브를 적용하여 풀 라인압 가변 제어를 가능하게 함으로써, 현재의 운전 조건에 따른 최적의 라인압을 유지하여 연비 향상을 도모하고, 변속중 라인압 제어로 제어폭을 크게 확대할 목적으로;

자동변속기의 유압 계통에 적용되는 상기 레귤레이터 밸브는 밸브보디와 제1, 2밸브스풀, 그리고 상기 제2 밸브스풀의 외주면을 감싸는 슬리이브와 상기 제1 밸브스풀과 슬리이브 사이에 탄지되는 탄성부재를 포함하여 이루어져, 상기 제1 밸브스풀은 라인압과 탄성부재의 탄성력에 의해 제어되고, 상기 제2 밸브스풀은 리듀싱 밸브의 감압을 제어하는 라인압 제어용 솔레노이드 밸브의 제어압과 후진압에 의해 제어되도록 리듀싱 밸브와 매뉴얼 밸브에 연결되는 차량용 자동 변속기의 라인압 조절 시스템을 제공한다.

Description

차량용 자동 변속기의 라인압 조절 시스템{REGULATING VALVE SYSTEM OF AUTOMATIC TRANSMISSION FOR VEHICLE}

본 발명은 차량용 자동 변속기에 적용되는 유압 제어 시스템의 라인압 조절장치에 관한 것이다.

예컨데, 차량용 자동 변속기는 토크 컨버터와, 이 토크 컨버터에 연결되어 있는 다단 변속기어 메카니즘인 파워 트레인을 보유하고 있으며, 차량의 주행 상태에 따라 상기 파워 트레인의 작동요소 중 어느 하나의 작동요소를 선택적으로 작동시키기 위한 유압 제어 시스템을 보유하게 된다.

이러한 자동 변속기를 설계함에 있어서는, 우선적으로 설계 목표에 부합되는 설계 개념을 찾기 위하여 개념 설계와 설계 방안이 제시되고, 성능, 내구성, 신뢰성, 양산성 및 제조비용 등의 측면에서 가장 우수한 설계 개념 하나를 선택하게 된다.

그리고 상기와 같은 설계 개념이 선택되면, 대개는 메카니컬 섹션과, 유압 제어 시스템, 전자 제어 시스템의 3부분으로 나누어 개발이 이루어지게 되는데,

상기 메커니컬 섹션에서의 파워 트레인은 적어도 2개 이상의 단순 유성기어셋트를 조합하여 요구되는 변속단을 얻을 수 있는 복합 유성기어셋트로 이루어지며, 상기와 같은 파워 트레인을 운용하는 유압 제어 시스템은 오일펌프로부터 발생된 유압을 조절하는 압력 조절 수단과, 변속모드를 형성시켜줄 수 있는 수동 및 자동 변속 컨트롤 수단과, 변속시 원활한 변속모드 형성을 위해 변속감 및 응답성을 조절하는 유압 컨트롤 수단과, 토크 컨버터의 댐퍼 클러치 작동을 위한 댐퍼 클러치 컨트롤 수단과, 각 마찰요소에 적절한 유압 공급을 분배하는 유압 분배수단을 포함하여 이루어진다.

이에 따라 트랜스밋션 제어 유닛에 의해 온/오프되는 솔레노이드 밸브들과 듀티 제어되는 솔레노이드 밸브들에 의해 유압 분배 수단의 유압 분배가 다르게 이루어지면서 마찰요소의 작동이 선택되어 변속단 제어가 실현되는 것이다.

이러한 유압 제어 시스템에 있어서의 종래 라인압 조절 시스템의 유압 계통을 살펴보면, 도 4에서와 같이, 오일펌프(200)로부터 생성된 유압이 레귤레이터 밸브(202)에 의하여 일정한 라인압으로 조절되면, 라인압의 일부는 토오크 컨버터 컨트롤 밸브(204)에 의해 다시 일정하게 조절되어 댐퍼 클러치 솔레노이드 밸브(S1)에 의하여 제어되는 댐퍼 클러치 컨트롤 밸브(206)로 공급되며, 일부의 라인압은이의 라인압 보다 낮은 일정한 압으로 감합시키는 리듀싱 밸브(208)을 통해 상기 댐퍼 클러치 컨트롤 밸브(206)로 공급되거나, 운전자의 의지에 따라 포트 변환이 이루어지면서 유압 제어수단 및 분배수단을 통해 각 마찰요소로 공급될 수 있도록 하는 매뉴얼 밸브(210)로 공급되는 유압 계통으로 이루어지게 된다.

그리고 상기 레귤레이터 밸브(202)는 "N", "D", "2", "L"레인지에서는 매뉴얼 밸브(210)의 전진압 관로(212)와 연결되어 매뉴얼 밸브(210)로부터 공급되는 유압에 의해 제어되고, "D"레인지 3속 및 4속에서는 3, 4속에서 공통적으로 작동하는 마찰요소와 연결된 관로(214)을 통해 공급되는 유압에 의하여 제어되며, "R" 레인지에서는 매뉴얼 밸브(210)와 연결되어진 후진압 관로(216)을 통해 공급되는 후진압에 의하여 제어되면서 라인압을 조절할 수 있도록 구성되어 있다.

그러나 상기와 같은 라인압 조절은, 상기 전진압 및 후진압 관로(212)(214)와, 3,4속 마찰요소와 연결된 관로(216)로부터 공급되는 유압과 밸브스풀을 탄지하고 있는 스프링(218)의 상호 보완 작용에 의하여 이루어지게 되는 바, 매뉴얼 밸브로부터 공급되는 유압에 의하여 라인압 가변이 이루어짐으로써, 라인압의 전자제어가 불가능하며, 운전 조건에 따라 능동적인 제어가 이루어지지 않음으로써, 불필요하게 라인압이 고압으로 조성되어 연비를 저하시킨다는 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 라인압 조절용 솔레노이드 밸브를 적용하여 풀 라인압 가변 제어를 가능하게 함으로써, 현재의 운전 조건에 따른 최적의 라인압을 유지하여 연비향상을 도모하고, 변속중 라인압 제어로 제어폭을 크게 확대할 수 있는 자동 변속기의 라인압 조절 시스템을 제공함에 있다.

도 1은 본 발명에 의한 라인압 조절 시스템의 유압 계통도.

도 2는 본 발명의 요부 구성도.

도 3은 본 발명에 적용되는 레귤레이터 밸브의 단면도.

도 4는 종래 라인압 조절 시스템의 유압 계통도이다.

이를 실현하기 위하여 본 발명은, 오일펌프로부터 생성된 유압이 레귤레이터 밸브에 의하여 일정한 라인압으로 조절되면, 라인압의 일부는 토오크 컨버터 내의 댐퍼 클러치 제어용으로 공급되고, 일부의 라인압은 이의 라인압 보다 낮은 일정한 압으로 감합시키는 리듀싱 밸브를 통해 상기 댐퍼 클러치 제어용으로 공급되거나, 운전자의 의지에 따라 포트 변환이 이루어지면서 유압 제어수단 및 분배수단을 통해 각 마찰요소로 공급될 수 있도록 하는 매뉴얼 밸브로 공급되는 유압 제어 시스템에 있어서,

상기 레귤레이터 밸브는 밸브보디와 제1, 2밸브스풀, 그리고 상기 제2 밸브스풀의 외주면을 감싸는 슬리이브와 상기 제1 밸브스풀과 슬리이브 사이에 탄지되는 탄성부재를 포함하여 이루어져, 상기 제1 밸브스풀은 라인압과 탄성부재의 탄성력에 의해 제어되고, 상기 제2 밸브스풀은 리듀싱 밸브의 감압을 제어하는 라인압 제어용 솔레노이드 밸브의 제어압과 후진압에 의해 제어되도록 리듀싱 밸브와 매뉴얼 밸브에 연결되는 차량용 자동 변속기의 라인압 조절 시스템을 제공한다.

이하, 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 의한 라인압 조절 시스템의 유압 계통도로서, 오일펌프(2)로부터 생성된 유압이 레귤레이터 밸브(4)에 의하여 일정한 라인압으로 조절되면,라인압의 일부는 토오크 컨버터 컨트롤 밸브(6)에 의해 다시 일정하게 조절되어 댐퍼 클러치 솔레노이드 밸브(S1)에 의하여 제어되는 댐퍼 클러치 컨트롤 밸브(8)로 공급된다.

그리고 일부의 라인압은 이의 라인압 보다 낮은 일정한 압으로 감합시키는 리듀싱 밸브(10)를 통해 상기 댐퍼 클러치 컨트롤 밸브(8)로 공급되거나, 운전자의 의지에 따라 포트 변환이 이루어지면서 유압 제어수단 및 분배수단을 통해 각 마찰요소로 공급될 수 있도록 하는 매뉴얼 밸브(12)로 공급되는 구성을 갖는다.

또한, 상기 레귤레이터 밸브(4)는 상기 리듀싱 밸브(10)와의 사이에 라인압 제어용 솔레노이드 밸브(S2)를 개재시켜 연통되며, 상기 매뉴얼 밸브(12)와는 후진압 관로(14)로 연통된다.

이에 따라 후진 레인지 이외에는 상기 라인압 제어용 솔레노이드 밸브(S2)의 제어에 의하여 라인압을 제어하게 되는 것이다.

이와 같은 라인압 조절 시스템에 적용되는 레귤레이터 밸브(4)의 구성을 살펴보면, 도 2 및 도3 에서와 같이, 밸브보디와 제1, 2밸브스풀(20)(22), 그리고 상기 제2 밸브스풀(22)의 외주면을 감싸는 슬리이브(24)와 상기 제1 밸브스풀(20)과 슬리이브(24) 사이에 탄지되는 탄성부재(26)를 포함하여 이루어진다.

보다 구체적으로 살펴보면, 상기 레귤레이터 밸브(4)의 밸브보디는 오일펌프(2)로부터 유압을 공급받는 제1 포트(30)와, 상기 제1 포트(30)로부터 공급되는 유압을 리턴 시키는 제2포트(32)와, 상기 제1포트(30)로 공급되는 유압을 토오크 컨버터 컨트롤 밸브(6)로 공급하는 제3포트(34)와, 상기 제1포트(30)와 연통된 상태에서 상기 제3포트(34)의 하류측에서 연통되는 제4포트(36)와, 상기 제1포트(30)의 상류측에서 분기되어 제1 밸브스풀(20)에 제어압을 공급하는 제5포트(38)와, 후진압 관로(14)와 연통되는 제6포트(40)와, 라인압 제어용 솔레노이드 밸브(S2)로부터 제어압을 공급받는 제7포트(42)를 포함하여 이루어진다.

그리고 상기 밸브보디내에 배치되는 제1 밸브스풀(20)은, 상기 제5포트(38)로 공급되는 유압이 작용하는 제1 랜드(50)와, 상기 제1 랜드(50)에 이웃하여 형성되는 제2 랜드(52)와, 상기 제1, 2포트(30)(32) 사이에 배치되는 제3랜드(54)와, 선택적으로 상기 제1포트(30)와 제3포트(34)를 연통시키는 제4랜드(56)를 포함하여 이루어진다.

상기 제1 밸브스풀(20)의 제4랜드(56)측에 배치되는 제2 밸브스풀(22)은 상호 일정 간격을 두고 제1,2 랜드(60)(62)가 형성되며, 상기 제1 랜드(60)의 일측으로는 상기 제1 밸브스풀(20)의 제4랜드(56)의 돌출부(58)와 접촉될 수 있는 일정 길이의 돌출부(64)가 형성된다.

또한, 상기 제2랜드(62)에는 축 중심을 관통하는 수직홀(66)이 형성되고, 상기 수직홀(66)로부터 돌출부(64) 까지는 수평홀(68)이 관통된다.

그리고 상기 제2 밸브스풀(22)을 감싸는 슬리이브(24)는 상기 제2 밸브스풀(22)의 제1, 2랜드(60)(62) 사이에 위치하여 제6포트(40)와 연통되는 제1 통공(70)과, 상기 제7포트(42)와 연동되어 제2 랜드(62)에 작용하는 제어압을 공급하는 제2 통공(72)을 포함하여 이루어지며, 그 일측단에는 어져스터 스크류(74)가 배치된다.

이에 따라 상기 어져스터 스크류(74)를 풀고 조임에 따라 상기 슬리이브(24)가 이동하면서 이의 슬리이브(24)와 제1 밸브스풀(20) 사이에 탄지되어 있는 탄성부재(26)의 탄성력을 조절함으로써, 이의 탄성력에 따른 기본 라인압을 설정하게 된다.

즉, 제1 포트(30)와 제5포트(38)로 공급되는 유압과 탄성부재(26)의 탄성력이 상호 보완 작용으로 제1 밸브스풀(20)의 위치가 이동되면서 제2 포트(32)를 통해 리턴되는 유량에 따라 기본적으로 라인압이 설정되는 것이다.

그리고 상기 라인압 제어용 솔레노이드 밸브(S2)를 통해 제어압이 공급되면, 이의 유압이 제2 밸브스풀(22)의 제2 랜드(62)에 작용하여 제2 밸브스풀(22)을 도면에서 우측으로 이동시키게 되는데, 이때, 제2 밸브스풀(22)이 도면에서 우측으로 이동하면 이의 돌출부(64)와 제1 밸브스풀(20)의 돌출부(58)가 접촉되면서 제1 밸브스풀(20)을 도면에서 우측으로 밀어줌으로써, 이에 따른 라인압이 조절되는 것이다.

이러한 라인압 조절은 상기 제1, 2 밸브스풀(20)(22)의 랜드 단면적과 제1,5 7포트(30)(38)(42)로 공급되는 유압에 따라 이루어지게 되는데, 랜드의 단면적과 유압과의 관계를 살펴보면 다음과 같다.

Ps : S2 제어압 Ex : 배출포트

Pr : 후진시 라인압 Pc : 토크 컨버터 컨트롤 밸브 공급압

Pl : 라인압 Psu : 펌프로의 리턴압

Pd : 전진시 라인압 Fs : 탄성부재의 탄성력

A1 : 제1 밸브스풀의 제1랜드 단면적

A2 : 제2 밸브스풀의 제1랜드 단면적

A3 : 제2 밸브스풀의 제2 랜드 단면적

라고 정의할 때,

전진 주행 상태에서 라인압(Pd)은

Al × Pd = Fs + A3 ×Ps

Pd = (A3/A1) × Ps + (Fs/Al) 이고.

후진 주행시의 라인압(Pr)은

Al × Pr = Fs + A3 × Ps + (A2-A3) Pr

(A1 - A2 + A3) × Pr = Fs + A3 ×Ps

Pr = {A3/(A1-A2+A3)} × Ps + Fs / (A1 - A2 +A3)가 되며,

상기의 힘평형 방정식에서 보면 어떤 경우이든

Pl = a ×Ps ×b (a, b는 A1,A2,A3,Fs의 항으로 이루어지는 상수) 임을 알 수 있다.

이에 따라 라인압 제어용 솔레노이드 밸브(S2)의 제어압을 변화시키면 라인압을 제어할 수 있게 되는 것이다.

그리고 슬리이브(24)를 적용하는 것은 밸브보디의 가공시 제1 밸브스풀(20)에 적용되는 메인 툴(Main Tooling)을 바꾸지 않고 가공하고, 슬리이브(24)의 제2 밸브스풀(22)의 제1,2 랜드(60)(62)의 외경을 변경시켜 후진압과 전진압의 변경에 용이하게 대응할 수 있도록 하기 위함이다.

또한, 상기 제2 밸브스풀(22)에 수직홀(66)과 수평홀(68)을 형성한 것은 제어 유압인 라인압 제어용 솔레노이드 밸브(S2)의 제어압과 후진압 사이에 누유에 의한 유압 변화를 방지하기 위한 것으로서, 원치 않는 누유를 배출시키면서 컴팩화할 수 있게 되는 것이다.

물론, 배출포트를 직접 설치할 수도 있으나, 이러한 경우 제2 밸브스풀(22)에 랜드를 한 개 추가하여야 하기 때문에 밸브 및 슬리이브가 길어져 전체적으로 밸브보디의 설계시 레이아웃에 제한을 받기 때문에 배출포트를 설치하는 것은 바람직하지 않다.

이상에서와 같이 본 발명에 의하면, 레귤레이터 밸브에 리듀싱 밸브로부터 공급되는 유압을 라인압 조절용 솔레노이드 밸브로 제어하여 공급하여 풀 라인압 가변 제어를 가능하게 함으로써, 현재의 운전 조건에 따른 최적의 라인압을 유지하여 연비 향상을 도모하고, 변속중 라인압 제어로 제어폭을 크게 확대할 수 있는 발명인 것이다.

Claims

오일펌프로부터 생성된 유압이 레귤레이터 밸브에 의하여 일정한 라인압으로 조절되면, 라인압의 일부는 토오크 컨버터 내의 댐퍼 클러치 제어용으로 공급되고, 일부의 라인압은 이의 라인압 보다 낮은 일정한 압으로 감합시키는 리듀싱 밸브를 통해 상기 댐퍼 클러치 제어용으로 공급되거나, 운전자의 의지에 따라 포트 변환이 이루어지면서 유압 제어수단 및 분배수단을 통해 각 마찰요소로 공급될 수 있도록 하는 매뉴얼 밸브로 공급되는 유압 제어 시스템에 있어서,

상기 레귤레이터 밸브는 밸브보디와 제1, 2밸브스풀, 그리고 상기 제2 밸브스풀의 외주면을 감싸는 슬리이브와 상기 제1 밸브스풀과 슬리이브 사이에 탄지되는 탄성부재를 포함하여 이루어져, 상기 제1 밸브스풀은 라인압과 탄성부재의 탄성력에 의해 제어되고, 상기 제2 밸브스풀은 리듀싱 밸브의 감압을 제어하는 라인압 제어용 솔레노이드 밸브의 제어압과 후진압에 의해 제어되도록 리듀싱 밸브와 매뉴얼 밸브에 연결됨을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 라인압 조절 시스템.
청구항 1에 있어서, 밸브보디는 오일펌프로부터 유압을 공급받는 제1 포트와, 상기 제1 포트로부터 공급되는 유압을 리턴시키는 제2포트와, 상기 제1포트로 공급되는 유압을 토오크 컨버터 컨트롤 밸브로 공급하는 제3포트와, 상기 제1포트와 연통된 상태에서 상기 제3포트의 하류측에서 연통되는 제4포트와, 상기 제1포트의 상류측에서 분기되어 제1 밸브스풀에 제어압을 공급하는 제5포트와, 후진압 관로와 연통되는 제6포트와, 라인압 제어용 솔레노이드 밸브로부터 제어압을 공급받는 제7포트를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 라인압 조절 시스템.
청구항 1에 있어서, 제1 밸브스풀은 상기 제5포트로 공급되는 유압이 작용하는 제1 랜드와, 상기 제1 랜드에 이웃하여 형성되는 제2 랜드와, 상기 제1, 2포트 사이에 위치되는 제3랜드와, 선택적으로 상기 제1포트와 제3포트를 연통시키는 제4랜드를 포함하며, 상기 제4랜드의 일측으로는 일정 길이의 돌출부가 형성됨을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 라인압 조절 시스템.
청구항 1 또는 3에 있어서, 제1 밸브스풀의 제4랜드측에 배치되는 제2 밸브스풀은 상호 일정 간격을 두고 제1,2 랜드가 형성되며, 상기 제1 랜드의 일측으로 상기 제1 밸브스풀의 제4랜드의 돌출부와 접촉될 수 있는 일정 길이의 돌출부가 형성되어 상기 제2 밸브스풀의 제1, 2랜드 사이에 위치하여 제6포트와 연통되는 제1 통공과, 상기 제7포트와 연동되어 제2 랜드에 작용하는 제어압을 공급하는 제2 통공을 포함하여 이루어지는 슬리이브의 내경부에 배치됨을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 라인압 조절 시스템.
청구항 4에 있어서, 제2 밸브스풀의 제2랜드는 축 중심을 관통하는 수직홀이 형성되고, 이 수직홀로부터 돌출부까지 관통되는 수평홀이 형성됨을 특징으로 하는특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 라인압 조절 시스템.
청구항 4에 있어서, 슬리이브는 그 일측단에 어져스터 스크류를 보유함을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 라인압 조절 시스템.