KR20050068625A - 자동 변속기의 유압 제어시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 자동 변속기의 유압 제어시스템에 관한 것으로, L 레인지로 변속시 토오크 컨버터 컨트롤 밸브의 작동압을 증대시켜 오일팬으로 드레인되는 작동유의 양을 줄여 오일 쿨러로 더 많은 양의 작동유가 공급될 수 있게 함으로써, 작동유의 과도한 온도 상승을 방지할 수 있도록 하는 데 그 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 토오크 컨버터의 윤활과, 자동 변속기내 각종 섭동 부위에 대한 윤활을 위해 윤활용 유압을 일정하게 조절하는 토오크 컨버터 컨트롤 밸브와; 상기 토오크 컨버터 컨트롤 밸브로부터 공급되는 작동압의 경로를 조절하여 상기 토오크 컨버터에 구비된 댐퍼 클러치의 체결과 해제를 조절하는 댐퍼 클러치 컨트롤 밸브; 셀렉트 레버와 연동되어 변속 레인지의 절환을 도모하는 매뉴얼 밸브; 상기 매뉴얼 밸브에 의한 변속 레인지의 변화에 따라 해당 마찰 요소로 작동압의 공급 및 해제 경로를 변경시키도록 포트의 절환이 수반되는 시프트 컨트롤 밸브;
상기 시프트 컨트롤 밸브의 작동을 도모하는 신호압의 공급 및 해제를 제어하는 제1,제2시프트 컨트롤 솔레노이드밸브; 주행중 차속과 스로틀 개도에 따라 해당 마찰 요소로 작동압의 공급 및 해제시 압력 제어를 수행하는 제1,제2압력 컨트롤 밸브; 상기 제1,제2압력 컨트롤 밸브의 작동을 도모하는 신호압의 공급 및 해제를 제어하는 제1,제2압력 컨트롤 솔레노이드밸브 및; 상기 매뉴얼 밸브가 L 레인지로 위치할 경우에, 상기 토오크 컨버터 컨트롤 밸브에 라인압을 신호압으로 출력하여, 상기 토오크 컨버터 컨트롤 밸브에서 배출 포트로 배출되는 유량을 감소시켜, 오일 쿨러측으로 공급되는 유량을 증가시키는 스위칭 밸브를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

자동 변속기의 유압 제어시스템{hydraulic control system for automatic transmission}
본 발명은 자동 변속기의 유압 제어시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 주행중 L 레인지로 변속시 토오크 컨버터 컨트롤 밸브에서 배출되는 작동유의 유량을 줄여 오일 쿨러로 공급되는 유량을 증가시킴으로써, 작동유의 과도한 온도 상승을 방지할 수 있도록 하는 자동 변속기의 유압 제어시스템에 관한 것이다.
일반적으로 자동 변속기는 변속과 각종 섭동부위에 대한 윤활 및 냉각을 목적으로 소정량의 작동유(ATF)를 밸브 바디내에 충전하고 있는 바, 상기 작동유의 유온은 정상 상태에서 80 ~ 100℃ 정도로 유지하는 것이 변속 품질의 측면에서 가장 유리한 것으로 알려져 있다.
이는 작동유의 유온에 따른 점성 등의 물성적 변화를 고려하여 자동 변속기의 튜닝시 상기 온도 영역에서 최상의 변속 품질이 구현될 수 있도록 자동 변속기를 튜닝하기 때문이다.
따라서, 자동 변속기를 탑재한 차량에는 작동유의 유온을 상기 영역으로 유지하기 위해 유온이 상승된 작동유를 냉각하기 위한 오일 쿨러를 구비하는 것이 통상적이다.
또한, 자동 변속기에 있어 작동유의 유온을 정상 상태로 유지하기 위해 변속 제어유니트(TCU)가 실시하는 제어도 있는 데, 이는 토오크 컨버터에 구비된 댐퍼 클러치를 제어하는 것이다.
즉, 자동 변속기의 변속 제어유니트(TCU)는 D 레인지 주행 상태에서 작동유의 온도가 과도하게 상승하는 것을 방지하기 위해, 예컨대 등판길을 D 레인지 상태에서 주행할 때, 작동유의 온도가 고온일 경우(대략 120℃ 정도임)에는 더 이상의 과도한 작동유의 온도 상승을 방지하기 위해, D 레인지 2단에서 댐퍼 클러치를 인위적으로 체결시키는 제어를 하게 된다.
이 결과, 토오크 컨버터내에서는 작동유와 임펠러 및 터빈측 블레이드 사이에서 발생하는 슬립에 의한 마찰이 줄어 들게 되고, 이로 인해 추가적인 작동유의 온도 상승이 방지될 수 있게 된다.
그런데, 작동유의 온도가 고온인 상태에서 L 레인지로 주행하는 경우에는 2단으로 변속이 이루어지지 않음으로 인해, 변속 제어유니트(TCU)는 토오크 컨버터내 댐퍼 클러치에 대한 제어를 하지 못하게 되고, 이로 인해 토오크 컨버터에서 발생하는 슬립으로 인해 작동유의 온도는 과도하게 상승하게 되는 결과를 초래하게 된다.
그리고, 이와 같은 작동유의 과도한 온도 상승은 작동유의 점성과 같은 물성적 특성을 변화시켜 변속 품질에도 좋지 못한 영향을 미치게 되므로, 변속시 쇽크의 발생을 초래하게 되는 문제가 있었다.
이에 본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로, L 레인지로 변속시 토오크 컨버터 컨트롤 밸브의 작동압을 증대시켜 오일팬으로 드레인되는 작동유의 양을 줄여 오일 쿨러로 더 많은 양의 작동유가 공급될 수 있게 함으로써, 작동유의 과도한 온도 상승을 방지할 수 있도록 하는 자동 변속기의 유압 제어시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은,
토오크 컨버터의 윤활과, 자동 변속기내 각종 섭동 부위에 대한 윤활을 위해 윤활용 유압을 일정하게 조절하는 토오크 컨버터 컨트롤 밸브와;
상기 토오크 컨버터 컨트롤 밸브로부터 공급되는 작동압의 경로를 조절하여 상기 토오크 컨버터에 구비된 댐퍼 클러치의 체결과 해제를 조절하는 댐퍼 클러치 컨트롤 밸브;
셀렉트 레버와 연동되어 변속 레인지의 절환을 도모하는 매뉴얼 밸브;
상기 매뉴얼 밸브에 의한 변속 레인지의 변화에 따라 해당 마찰 요소로 작동압의 공급 및 해제 경로를 변경시키도록 포트의 절환이 수반되는 시프트 컨트롤 밸브;
상기 시프트 컨트롤 밸브의 작동을 도모하는 신호압의 공급 및 해제를 제어하는 제1,제2시프트 컨트롤 솔레노이드밸브;
주행중 차속과 스로틀 개도에 따라 해당 마찰 요소로 작동압의 공급 및 해제시 압력 제어를 수행하는 제1,제2압력 컨트롤 밸브;
상기 제1,제2압력 컨트롤 밸브의 작동을 도모하는 신호압의 공급 및 해제를 제어하는 제1,제2압력 컨트롤 솔레노이드밸브 및;
상기 매뉴얼 밸브가 L 레인지로 위치할 경우에, 상기 토오크 컨버터 컨트롤 밸브에 라인압을 신호압으로 출력하여, 상기 토오크 컨버터 컨트롤 밸브에서 배출 포트로 배출되는 유량을 감소시켜, 오일 쿨러측으로 공급되는 유량을 증가시키는 스위칭 밸브를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 자동 변속기의 유압 제어시스템은 도 1에 도시된 바와 같이, 토오크 컨버터(10)의 윤활과 자동 변속기내 각종 섭동 부위에 대한 윤활을 위해 윤활용 유압을 일정하게 조절하는 토오크 컨버터 컨트롤 밸브(12)와, 상기 토오크 컨버터 컨트롤 밸브(12)로부터 공급되는 작동압의 경로를 조절하여 상기 토오크 컨버터(10)에 구비된 댐퍼 클러치(10a)의 체결과 해제를 조절하는 댐퍼 클러치 컨트롤 밸브(14) 및, 셀렉트 레버와 연동되어 변속 레인지의 절환을 도모하는 매뉴얼 밸브(16)를 갖추고 있다.
그리고, 본 발명은 상기 매뉴얼 밸브(16)에 의한 변속 레인지의 변화에 따라 해당 마찰 요소로 작동압의 공급 및 해제 경로를 변경시키도록 포트의 절환이 수반되는 시프트 컨트롤 밸브(18)와, 상기 시프트 컨트롤 밸브(18)의 작동을 도모하는 신호압의 공급 및 해제를 제어하는 제1,제2시프트 컨트롤 솔레노이드밸브(20,22) 및, 주행중 차속과 스로틀 개도에 따라 해당 마찰 요소로 작동압의 공급 및 해제시 압력 제어를 수행하는 제1,제2압력 컨트롤 밸브(24,26)를 갖추고 있다.
여기서, 상기 제1,제2압력 컨트롤 밸브(24,26)에는 이의 작동을 도모하는 신호압의 공급 및 해제를 제어하는 제1,제2압력 컨트롤 솔레노이드밸브(28,30)가 구비되어 있다.
또한, 본 발명은 상기 매뉴얼 밸브(16)가 L 레인지로 위치할 경우에, 상기 토오크 컨버터 컨트롤 밸브(12)에 라인압을 신호압으로 출력하여, 상기 토오크 컨버터 컨트롤 밸브(12)의 작동압을 높임으로써, 배출 포트(EX)를 통해 오일팬으로 배출되는 유량을 감소시켜, 오일 쿨러(32)측으로 공급되는 작동유의 유량을 증가시키도록 하는 스위칭 밸브(34)를 갖추고 있다.
여기서, 상기 스위칭 밸브(34)는 상기 제1압력 컨트롤 솔레노이드밸브(28)로부터 신호압을 공급받는 제1포트(34a)와, 밸브바디내 작동유의 압력을 일정한 수준의 라인압으로 조압하는 레귤레이터 밸브(36)로부터 상기 매뉴얼 밸브(16)로 공급되는 라인압을 공급받는 제2포트(34b), 상기 제1시프트 컨트롤 솔레노이드밸브(20)로부터 신호압을 공급받는 제3포트(34c), 상기 제2시프트 컨트롤 솔레노이드밸브(22)로부터 신호압을 공급받는 제4포트(34d) 및, 상기 제2포트(34b)를 통해 공급된 라인압을 상기 토오크 컨버터 컨트롤 밸브(12)에 신호압으로 출력하여 상기 토오크 컨버터 컨트롤 밸브(12)의 작동압을 상승시키는 제5포트(34e)를 구비하고 있다.
또한, 상기 스위칭 밸브(34)는 상기 제1포트(34a)를 통해 공급되는 신호압을 받는 제1,제2랜드(34aa,34bb)와, 상기 제2랜드(34bb)의 측부에서 상기 제2포트(34b)를 통해 공급되는 라인압을 상기 제5포트(34e)에 선택적으로 인가하는 제3랜드(34cc), 상기 제3랜드(34cc)의 측부에서 상기 제3포트(34c)를 통해 공급되는 신호압을 받는 제4,제5랜드(34dd,34ee) 및, 상기 제5랜드(34ee)를 탄발지지하는 리턴 스프링(34f)을 갖추고 있다.
이 경우, 상기 제1랜드(34aa)와 제4랜드(34dd)의 단면적은 동일하고, 상기 제2랜드(34bb)와 제3랜드(34cc)의 단면적이 동일하며, 상기 제2랜드(34bb)와 제3랜드(34cc)의 단면적은 상기 제1랜드(34aa)와 제4랜드(34dd)의 단면적 보다 크게 설정되고, 상기 제5랜드(34ee)는 제4랜드(34dd) 보다 단면적이 크게 설정된다.
이 결과, 상기 스위칭 밸브(34)에서 밸브 스풀에 가해지는 힘의 평형 관계는 다음의 관계식과 같다.
Ppcsv-a ×(A2-A1) = Pscsv-a × (A2-A1) + Pscsv-b × (A1-A3) + Fspring
여기서, 상기 Ppcsv-a는 상기 제1압력 컨트롤 솔레노이드밸브(28)로부터 상기 제1포트(34a)로 공급되는 신호압이고, Pscsv-a는 상기 제1시프트 컨트롤 솔레노이드밸브(20)로부터 상기 제3포트(34c)로 공급되는 작동압이며, Pscsv-b는 상기 제2시프트 컨트롤 솔레노이드밸브(22)로부터 상기 제4포트(34d)로 공급되는 작동압이고, Fspring은 상기 리턴 스프링(34f)에 의한 탄성력인 한편, 상기 A1,A2,A3은 각각 상기 제1,제2,제3랜드(34aa,34bb,34cc)의 단면적이다.
또한, 상기 토오크 컨버터 컨트롤 밸브(12)는 상기 스위칭 밸브(34)의 제5포트(34e)를 통해 공급되는 라인압을 인가받는 제1포트(12a)와, 상기 레귤레이터 밸브(36)로부터 라인압을 인가받는 제2포트(12b), 상기 제2포트(12b)를 통해 인가받은 라인압을 상기 댐퍼 클러치 컨트롤 밸브(14)로 출력하는 제3포트(12c) 및, 상기 제1,제2포트(12a,12b) 사이에 형성된 배출 포트(EX)를 구비한다.
아울러, 상기 토오크 컨버터 컨트롤 밸브(12)는 상기 제1포트(12a)를 통해 공급되는 라인압을 받는 제1,제2랜드(12aa,12bb)와, 상기 제2랜드(12bb)의 측부에서 상기 제2포트(12b)를 통해 공급되는 라입압을 피드백 신호압으로 받는 제3랜드(12cc) 및, 상기 제1랜드(12aa)를 탄발지지하는 리턴 스프링(12d)을 갖추고 있다.
따라서, 상기 스위칭 밸브(34)에서는 L 레인지이외의 변속 레인지에서 상기 관계식의 평형 관계가 이루어지지 않게 되고, 이와 같은 상기 관계식의 평형 관계가 만족되지 않으면, 밸브 스풀의 이동이 수반되어 상기 제5포트(34e)는 제3랜드(34cc)에 의해 폐쇄된다.
이 결과, 상기 토오크 컨버터 컨트롤 밸브(12)의 제1포트(12a)에는 아무런 신호압의 공급이 이루어지지 않게 되므로, 상기 토오크 컨버터 컨트롤 밸브(12)에서 상기 댐퍼 클러치 컨트롤 밸브(14)로 공급되는 유량은 원래의 상태로 유지된다.
이에 반해, L 레인지의 경우 상기 스위칭 밸브(34)에서는 상기 관계식의 평형 관계가 만족되며, 즉, 상기 제2포트(34b)와 제5포트(34e) 사이의 교통이 수반되면, 상기 스위칭 밸브(34)의 제5포트(34e)를 통해 상기 토오크 컨버터 컨트롤 밸브(12)의 제1포트(12a)로 라인압이 신호압으로 공급될 수 있으므로, 상기 토오크 컨버터 컨트롤 밸브(12)에서는 상기 제1포트(12a)를 통해 인가되는 신호압을 매개로 상기 제2랜드(12bb)가 배출 포트(EX)를 막게 되는 힘이 더 커지게 되어, 상기 제3포트(12c)를 통해 댐퍼 클러치 컨트롤 밸브(14)로 공급되는 유량이 극대화될 수 있어, 상기 댐퍼 클러치 컨트롤 밸브(14)를 통해 토오크 컨버터(10)를 거쳐 상기 오일 쿨러(32)로 공급되는 작동유의 유량은 많아져, 작동유의 충분한 냉각이 이루어지게 된다.
즉, 자동 변속기가 L 레인지의 변속 상태로 작동중 2단 변속이 수반되지 않음과 더불어, 이로 인해 상기 댐퍼 클러치(10a)의 작동이 불가능할 때, 작동유의 온도가 상기 토오크 컨버터(10)에서 발생하는 슬립에 의해 상승되는 경우에도, 상기 스위칭 밸브(34)를 매개로 한 상기 토오크 컨버터 컨트롤 밸브(12)의 작동을 통해 상기 오일 쿨러(32)로 더 많은 양의 작동유가 공급될 수 있으므로, 작동유의 과도한 온도 상승을 방지할 수 있게 된다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 자동 변속기의 유압 제어시스템에 의하면, 변속 제어유니트(TCU)가 토오크 컨버터의 댐퍼 클러치를 제어하지 못하는 L 레인지의 변속 상태에서, 토오크 컨버터 컨트롤 밸브의 작동압을 증대시켜 오일팬으로 드레인되는 작동유의 양을 줄임으로써, 댐퍼 클러치 컨트롤 밸브와 토오크 컨버터를 경유하여 오일 쿨러로 더 많은 양의 작동유가 공급될 수 있게 되, 작동유의 충분한 냉각이 수반되므로, 작동유의 과도한 온도 상승을 방지할 수 있는 효과가 있게 되는 것이다.
또한, 상기와 같이 L 레인지에서 작동유의 충분한 냉각 효과는 작동유의 점성과 같은 물성적 특성을 정상적으로 보장할 수 있으므로, 변속시 수반되는 쇽크와 같은 문제를 해소할 수 있게 되는 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 자동 변속기의 유압 회로로서 L 레인지에서 작동 상태를 도시한 도면.
도 2는 도 1에 도시된 토오크 컨버터 컨트롤 밸브와 스위칭 밸브를 확대하여 도시한 도면.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
10-토오크 컨버터 12-토오크 컨버터 컨트롤 밸브
14-댐퍼 클러치 컨트롤 밸브 16-매뉴얼 밸브
18-시프트 컨트롤 밸브
20,22-제1,제2시프트 컨트롤 솔레노이드밸브
24,26-제1,제2압력 컨트롤 밸브
28,30-제1,제2압력 컨트롤 솔레노이드밸브
32-오일 쿨러 34-스위칭 밸브

Claims (4)

  1. 토오크 컨버터의 윤활과, 자동 변속기내 각종 섭동 부위에 대한 윤활을 위해 윤활용 유압을 일정하게 조절하는 토오크 컨버터 컨트롤 밸브와;
    상기 토오크 컨버터 컨트롤 밸브로부터 공급되는 작동압의 경로를 조절하여 상기 토오크 컨버터에 구비된 댐퍼 클러치의 체결과 해제를 조절하는 댐퍼 클러치 컨트롤 밸브;
    셀렉트 레버와 연동되어 변속 레인지의 절환을 도모하는 매뉴얼 밸브;
    상기 매뉴얼 밸브에 의한 변속 레인지의 변화에 따라 해당 마찰 요소로 작동압의 공급 및 해제 경로를 변경시키도록 포트의 절환이 수반되는 시프트 컨트롤 밸브;
    상기 시프트 컨트롤 밸브의 작동을 도모하는 신호압의 공급 및 해제를 제어하는 제1,제2시프트 컨트롤 솔레노이드밸브;
    주행중 차속과 스로틀 개도에 따라 해당 마찰 요소로 작동압의 공급 및 해제시 압력 제어를 수행하는 제1,제2압력 컨트롤 밸브;
    상기 제1,제2압력 컨트롤 밸브의 작동을 도모하는 신호압의 공급 및 해제를 제어하는 제1,제2압력 컨트롤 솔레노이드밸브 및;
    상기 매뉴얼 밸브가 L 레인지로 위치할 경우에, 상기 토오크 컨버터 컨트롤 밸브에 라인압을 신호압으로 출력하여, 상기 토오크 컨버터 컨트롤 밸브에서 배출 포트로 배출되는 유량을 감소시켜, 오일 쿨러측으로 공급되는 유량을 증가시키는 스위칭 밸브를 포함하여 구성되는 자동 변속기의 유압 제어시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 스위칭 밸브는 상기 제1압력 컨트롤 솔레노이드밸브로부터 신호압을 공급받는 제1포트와, 밸브바디내 작동유의 압력을 일정한 수준의 라인압으로 조압하는 레귤레이터 밸브로부터 상기 매뉴얼 밸브로 공급되는 라인압을 공급받는 제2포트, 상기 제1시프트 컨트롤 솔레노이드밸브로부터 신호압을 공급받는 제3포트, 상기 제2시프트 컨트롤 솔레노이드밸브로부터 신호압을 공급받는 제4포트 및, 상기 제2포트를 통해 공급된 라인압을 상기 토오크 컨버터 컨트롤 밸브에 신호압으로 출력하여 상기 토오크 컨버터 컨트롤 밸브의 작동압을 상승시키는 제5포트를 구비하고;
    상기 제1포트를 통해 공급되는 신호압을 받는 제1,제2랜드와, 상기 제2랜드의 측부에서 상기 제2포트를 통해 공급되는 라인압을 상기 제5포트에 선택적으로 인가하는 제3랜드, 상기 제3랜드의 측부에서 상기 제3포트를 통해 공급되는 신호압을 받는 제4,제5랜드 및, 상기 제5랜드를 탄발지지하는 리턴 스프링을 갖춘 것을 특징으로 하는 자동 변속기의 유압 제어시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1랜드와 제4랜드의 단면적이 동일하고, 상기 제2랜드와 제3랜드의 단면적이 동일하며, 상기 제5랜드는 제4랜드 보다 면적이 작게 형성되는 한편, 상기 제2랜드와 제3랜드의 단면적은 상기 제1랜드와 제4랜드의 단면적 보다 크게 설정되고, 상기 제5랜드는 제4랜드 보다 단면적이 크게 설정된 것을 특징으로 하는 자동 변속기의 유압 제어시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 토오크 컨버터 컨트롤 밸브는 상기 스위칭 밸브의 제5포트를 통해 공급되는 라인압을 인가받는 제1포트와, 상기 레귤레이터 밸브로부터 라인압을 인가받는 제2포트, 상기 제2포트를 통해 인가받은 라인압을 상기 댐퍼 클러치 컨트롤 밸브로 출력하는 제3포트 및, 상기 제1,제2포트 사이에 형성된 배출포트를 구비하고;
    상기 제1포트를 통해 공급되는 라인압을 받는 제1,제2랜드와, 상기 제2랜드의 측부에서 상기 제2포트를 통해 공급되는 라입압을 피드백 신호압으로 받는 제3랜드 및, 상기 제1랜드를 탄발지지하는 리턴 스프링을 갖춘 것을 특징으로 하는 자동 변속기의 유압 제어시스템.
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