KR20070109420A - 자동변속기 유압 제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동변속기 유압 제어장치에 관한 것으로,

변속 레버의 조작에 따라 포트 변환하여 각 변속 모드에 따른 유압을 해당 부재에 공급하는 매뉴얼 밸브(110)와, 일정 이상의 유압에서는 개방되고 일정 이하의 유압에서 폐쇄되어 오일펌프 출력의 유압을 일정 이상으로 유지하는 릴리프 밸브(120)를 포함하는 자동변속기 유압 제어장치에 있어서, 상기 릴리프 밸브(120)는 오리피스(130)와 상기 오리피스(130)를 개폐 조정하는 솔레노이드 조립체(140)를 구비한 것을 특징으로 하여,

종래의 자동변속기 유압 제어장치에 비하여 릴리프 밸브에 가변 오리피스를 장착하여 자동변속기 차량의 정지시 전진/후진 단에서 중립 단으로 변속시, 변속해제 지연시간을 단축하는 효력을 발휘하는 발명이다.

자동변속기, 유압 제어장치

Description

자동변속기 유압 제어장치 {Hydraulic control device for transmission}

도 1은 일반적인 자동변속기 유압 제어장치의 일부 회로도,

도 2는 변속기 오일온도 및 오리피스의 직경에 따른 변속해제 지연 시간을

나타내는 그래프,

도 3은 본 발명에 의한 자동변속기 유압 제어장치에 장착되는 릴리프 밸브의

구성도,

도 4는 본 발명에 의한 자동변속기 유압 제어장치에 장착되는 릴리프 밸브에

구비되는 오리피스의 폐쇄 작동도,

도 5는 본 발명에 의한 자동변속기 유압 제어장치에 장착되는 릴리프 밸브에

구비되는 오리피스의 개방 작동도.

도 6은 본 발명에 의한 솔레노이드의 자기장 표시도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 간단한 설명>

110 : 매뉴얼 밸브 120 : 릴리프 밸브

130 : 오리피스 140 : 솔레노이드 조립체

141 : 솔레노이드 142 : 스프링

143 : 영구 자석 144 : 스위치

145 : 온도 감지 센서

본 발명은 자동변속기 유압 제어장치에 관한 것으로서, 릴리프 밸브내에 가변형 오리피스를 장착하여, 변속기 내부의 오일 온도에 따라 오리피스 직경을 변경하여, 변속해제 지연 시간을 단축하고 차량의 안전성을 향상시키는 자동변속기 유압 제어장치에 관한 발명이다.

변속 장치는 자동차, 선박, 발전기 등, 동력원의 회전 속도를 다른 속도로 변환시켜 사용하는 기계류에 널리 이용되고 있다.

특히 자동차에 사용되는 변속 장치는 엔진과 차륜 사이에 설치되어 차량의 진행상태에 따라 엔진의 구동력을 적절히 변환하여 원활하고 안전한 주행이 이루어질 수 있도록 하는 기능을 수행한다.

이러한 변속 장치는 운전자의 의지로 변속을 수행하는 수동 변속기와, 각종 센서에 의하여 자동으로 변환이 이루어지도록 하는 자동변속기로 크게 나뉘며, 상 기의 자동변속기는 구조가 복잡하다는 단점에도 사용상의 편리함을 이유로 널리 이용되고 있다.

개략적인 자동변속기는, 엔진의 출력이 오일을 매개로 하여 토크 컨버터를 거쳐 클러치부로 전달되면, 클러치부에서 오일의 유압을 샤프트의 회전력으로 변환하고, 샤프트의 회전력은 유성 기어 장치를 통하여 감속 및 역전되어 양측 차륜으로 회전력을 전달한다.

좀 더 상술하면, 차량용 자동변속기는 토크 컨버터와, 이 토크 컨버터에 연결되어 있는 유성 기어 장치를 구비하고 있으며, 차량의 주행상태에 따라서 변속기어의 기아단을 변속하기 위한 유압 작동 마찰요소를 포함하고 있다. 그리고 상기 토크 컨버터와 유압작동 마찰요소의 작용, 그리고 자동변속기의 윤활작용은 유압 제어장치에 의해 제어된다.

도 1은 일반적인 자동변속기 유압 제어장치의 일부 회로도이다.

유압 제어시스템은 일반적으로 매뉴얼 밸브(10)에 의해서 수동으로 제어됨과 동시에 운전조건에 따라 TCU(Transmission Control Unit)에 의해서 자동으로 제어된다.

자동변속기를 제어하는데 필요한 오일 유압은 엔진의 구동력에 의해서 작동하는 오일펌프(20)에 의하여 발생하고, 매뉴얼 밸브(10)는 변속레바의 조작에 따라 포트변환하여 각 변속모드에 따른 유압을 해당 부재에 공급한다.

또한 레귤레이타 밸브(30)는 상기 오일펌프(20)로 부터 유압을 공급받아 차량의 주행상태에 따라 유압을 조절하고, 토크 컨버터 컨트롤밸브(40)는 토크 컨버터(50)로 보내는 유압을 일정하게 하며, 댐퍼 클러치 컨트롤밸브(60)는 댐퍼클러치(70)를 제어하는 것으로서 댐퍼클러치 컨트롤 솔레노이드 밸브(80)에 의해서 듀티(DUTY)제어 되며, 리듀싱 밸브(90)는 라인압을 감압하는 것으로서 상기 댐퍼 클러치 컨트롤 솔레노이드 밸브(80)와 댐퍼 클러치 컨트롤 밸브(60)가 제어압을 형성하도록 하는데 필요한 근원압(1차압)을 제공하는 역할을 한다.

또한 윤활개소로의 오일공급은 오일펌프(20), 레귤레이타 밸브(30), 토크 컨버터 컨트롤밸브(40), 댐퍼 클러치 컨트롤 밸브(60)를 통하여 이루어진다.

상기와 같은 유압 제어시스템에 있어서, 운전자가 변속기 중립위치에 시동을 켜 놓을 시, 유압 라인상의 오일은 메뉴얼 벨브(10)의 배출구를 통하여 계속해서 배출되어 유압이 감소하여 윤활개소에는 오일이 공급되지 못한다.

따라서, 매뉴얼 밸브(10)의 윤활개소와 연통하는 배출구에 일정이상의 유압 에서 개방되고 일정 이하의 유압에서는 폐쇄되어 오일펌프로부터 유압 라인의 유압을 일정 이상으로 유지시키는 릴리프 밸브(11)를 장착하여 사용한다.

이러한 경우, 변속기의 중립 위치에서 유압 라인의 유압을 일정하게 유지하여 매뉴얼 밸브(10)가 중립 단에 위치되어 있는 경우에도 오일 펌프(20)에서 이어지는 유압 라인의 유압을 일정하게 유지하고, 이에 따라 윤활개소에 오일이 작용하여 정상적인 윤활작용이 이루어진다.

다만 차량의 정지시 전진/후진 단에서 중립 단으로 변속시에는 매뉴얼 밸브(10)를 통해 유압이 해제되어, 이로 인한 갑작스런 압력 변동에 기인하여 쇼크가 발생하게 되었다.

특히 전진/후진 단에서 중립 단으로 릴리즈되는 경우 급격한 압력 변동에 의한 쇼크 저감을 위해 종래에는 트로틀 개도 조정, 감압 라인 조정 장치, TCU(Transmission Control Unit)를 통한 변속제어 방법을 동원하였고, 특히 상기의 문제점 해결을 위하여 사용되는 가장 일반적인 방법으로 릴리프 밸브에 오리피스를 삽입하여 사용하였다.

오리피스란 보통 유량의 조절·측정 등에 사용되는 것으로, 가공의 편의성을 이유로 보통 원형을 가지며, 지름 D인 유관(流管) 도중에 관의 지름 d(D＞d)의 오 리피스를 삽입하면, 베르누이의 정리에 의해 그 직후에서 유속이 변화하여 압력이 떨어지는 효력이 발생한다.

따라서 종래의 릴리즈 밸브(11)에 쇼크 저감을 위한 오리피스의 삽입시, 유압 해제에 의한 압력 증가분에 대한 감압 작용으로 급격한 압력 변동을 방지하는 효과가 있는 반면, 변속 장치내의 변속 오일이 고온으로 가면 응답성이 높아지고, 저온에서는 응답성이 낮아지는 현상에 의해 탑승자로 하여금 변속감을 느끼게 하는 동시에, 변속 오일이 저온인 경우에는 전진/후진 단에서 중립 단으로 변속시 감압시간이 지연되는 문제점이 있었다.

도 2는 변속기 오일온도 및 오리피스의 직경에 따른 변속해제 지연 시간을 나타내는 그래프이다.

변속기 내부 밸브의 압력이 3Bar에 도달하면 일반적으로 변속이 해제된 것으로 보는데, 도 2에서 도시하는 바와 같이 변속기 오일의 온도가 20℃를 전후하여 변속 해제 시간이 급격히 변동하고 특히 변속기 오일의 온도가 20℃ 미만인 경우에는 오리피스 직경이 클수록 변속 해제가 지연되는 것을 알 수 있다.

따라서 변속오일이 저온인 경우에는 전진/후진 단에서 중립 단으로 변속시 감압시간이 지연되는 것으로, 변속 이후에도 차량이 직진 혹은 후진하여 안전문제를 크게 위협하는 문제점이 있었다.

본 발명은 자동변속기 유압 제어장치에 관한 것으로서, 릴리프 밸브내에 가변형 오리피스를 장착하여, 변속기 내부의 오일 온도가 일정온도 이하로 떨어지는 경우 오리피스 직경을 확대하여, 변속해제 지연 시간을 단축하고 차량의 안전성을 향상시키는 자동변속기 유압 제어장치에 관한 발명이다.

상기의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 변속 레버의 조작에 따라 포트 변환하여 각 변속 모드에 따른 유압을 해당 부재에 공급하는 매뉴얼 밸브와, 일정 이상의 유압에서는 개방되고 일정 이하의 유압에서 폐쇄되어 오일펌프 출력의 유압을 일정 이상으로 유지하는 릴리프 밸브를 포함하는 자동변속기 유압 제어장치에 있어서, 상기 릴리프 밸브는 오리피스와 상기 오리피스를 개폐 조정하는 솔레노이드 조립체를 구비하여 구성된다.

이하 첨부한 도면에 의하여 본 발명을 상세히 설명한다. 다만 종래 기술과 동일한 구성에 대하여는 설명을 생략한다.

도 3은 본 발명에 의한 자동변속기 유압 제어장치에 장착되는 매뉴얼 밸브와 릴리프 밸브의 구성도이고, 도 4는 본 기술에 의한 자동변속기 유압 제어장치에 장 착되는 릴리프 밸브에 구비되는 오리피스의 폐쇄 작동도이며, 도 5는 본 기술에 의한 자동변속기 유압 제어장치에 장착되는 릴리프 밸브에 구비되는 오리피스의 개방 작동도이고 도 6은 솔레노이드의 자기장 표시도 이다.

도 3 및 도 4에서 도시하는 바와 같이, 본 발명은 변속 레버의 조작에 따라 포트 변환하여 각 변속 모드에 따른 유압을 해당 부재에 공급하는 매뉴얼 밸브(110)와, 일정 이상의 유압에서는 개방되고 일정 이하의 유압에서 폐쇄되어 오일펌프(20) 출력의 유압을 일정 이상으로 유지하는 릴리프 밸브(120)를 포함하는 자동변속기 유압 제어장치에 있어서, 상기 릴리프 밸브(120)는 오리피스(130)와 상기 오리피스(130)를 개폐 조정하는 솔레노이드 조립체(140)를 구비하여 구성된다.

도 3에서는 발명에 의한 자동변속기 유압 제어장치에 장착되는 매뉴얼 밸브와 릴리프 밸브의 구성도를 나타내는 것으로, 일반적인 자동변속기 유압 제어장치의 일부 회로도를 나타내었던 도 1에서 도시하는 매뉴얼 밸브(10) 및 릴리프 밸브(11)에 솔레노이드 조립체(140)를 구비한 오리피스(130)를 삽입한 것으로 본 발명의 핵심 구성 요소이다.

상기 릴리프 밸브(120)는 오리피스(130)와 상기 오리피스(130)를 개폐 조정하는 솔레노이드 조립체(140)를 구비하여 구성된다.

상기 오리피스(130)는 직경을 이루는 일 부분이 개방되고 솔레노이드(141)가 삽입되어, 솔레노이드 조립체(140)의 작동에 의한 솔레노이드(141) 연직 운동에 따라 오리피스(130)의 직경이 개방 또는 폐쇄되도록 구성된다.

상기 솔리노이드 조립체(140)는 솔레노이드(141)와 스프링(142)과 영구 자석(143)을 포함하여 구성되는데, 구체적으로 스프링(142)과; 상기 상프링(142)에 의해 탄지되고 전원 스위치(144)를 구비하여 상기 오리피스(130)를 개폐하는 솔레노이드(141)와; 상기 스프링(142)을 중심으로 상기 솔레노이드(141)와 대향에 위치하고 상기 솔레노이드(141)에 인력을 작용하는 영구 자석(143)을 포함하여 구성된다.

도 6은 본 발명에 의한 솔레노이드의 자기장 표시도인데, 상기 솔레노이드(141)는 연 자성체로 구성된 코어를 중심으로 전기코일이 감겨진 형태로 구성되고, 코일에 전류를 흐르게 되면 전류의 방향에 따라 플레밍의 왼손 법칙에 의해 자기장이 형성된다.

따라서 스위치의 작동에 의해 상기 솔레노이드(141) 상단에 N극이 표시되며, 하단에는 S극이 표시되고, 스위치의 극성을 바꾸는 경우 자기장의 극성도 바뀌게 된다.

상기 솔레노이드(141)는 스프링(142)에 의해 지지되어 있는데 스프링(142)을 중심으로 상기 솔레노이드(141)와 대향에 영구자석(143)이 위치한다.

상기 영구자석(143)은 상기 솔레노이드(141)에 자성을 띄게 되는 경우 상기 솔레노이드(141)에 인력을 작용하는 방향으로 장착되도록 구성함이 타당하다.

또한 상기 솔레노이드 조립체(140)의 일예로서 변속기 오일 온도를 감지하는 온도 감지 센서(145)를 장착하여 상기 온도 감지 센서(145)의 전기적 신호를 받아 상기 오리피스(130)를 개폐하도록 구성하여 사용할 수 있다.

이때 변속해제 지연 시간은 변속기 내 오일 온도가 약 20℃ 이하로 떨어졌을때 급격히 증가하므로 상기 온도 감지 센서(145)는 20℃를 기준으로 전기적 신호를 발생하도록 조정하는 것이 타당하다.

이하 본 발명의 작동 및 효과에 대하여 설명한다.

운전자가 차량을 정지하기 위해 변속기의 전진/후진 단에서 중립 단으로 변속시, 온도 감지 센서(145)는 변속기 내 변속기 오일의 온도를 측정한다.

상기 온도 감지 센서(145)의 변속기 오일의 온도 측정 결과, 변속기 오일의 온도가 20℃ 이상인 경우에는 상기 전원 스위치(144)는 작동하지 않는다.

이때, 상기 스프링(142)의 탄성력이 솔레노이드(141)에 작용하고 상기 솔레 노이드(141)는 도 5에서 도시하는 바와 같이 오리피스(130)를 폐쇄하는 위치에 고정되어, 오리피스(130)의 직경(D1)은 1.0mm보다 작게 된다.

따라서 운전자의 변속시, 특히 변속기를 중립 단에 위치하는 경우, 유압의 해제에 의한 급격한 압력 변동이 야기하는 쇼크는 상기 오리피스(130)에 의해 효과적으로 감소한다.

온도 감지 센서(145)가 변속기 오일의 온도를 측정하여 변속기 오일의 온도가 20℃ 이하인 경우에는 상기 온도 감지 센서(145)에서 전원 스위치(144)로 전기적 신호를 송출하고 이로 인해 전원 스위치(144)가 작동하여 상기 솔레노이드(141)에 전류가 유입된다.

전류의 유입 방향 및 솔레노이드(141)에 감겨진 코일의 회전 방향에 따라 상기 솔레노이드(141)에 자기장이 형성되고 솔레노이드(141)의 끝단부는 N극 또는 S극에 해당하는 자성을 띄게 된다.

상기 솔레노이드(141)가 자성을 띄게 되면 대향에 위치하고 있는 영구자석(143)은 자성을 띄는 상기 솔레노이드(141)에 인력을 작용하게 되고, 상기 솔레노이드(141)는 상기 스프링(142)의 반력을 극복하고 영구자석(143)측으로 이동하여 상기 오리피스(130)를 개방하는 위치에서 고정된다. (Fs < Fm + Fe)

이때 오리피스(130)의 직경(D2)은 1.6mm보다 크게 되어 변속시 발생하는 압력변화에 의한 쇼크를 감소시킴과 동시에, 변속기를 전진/후진 단에서 중립 단으로 변속시 발생하는 변속해제 지연 시간을 단축하여 중립 단으로 이동 후, 차량이 전진 또는 후진하는 것을 방지하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 릴리프 밸브내에 가변형 오리피스를 장착하여, 변속기 내부의 오일 온도가 높은 경우 오리피스의 직경을 1.0mm 이하로 유지하여 변속으로 인한 유압해제에 의해 발생하는 쇼크를 감소시키고, 변속기 내부의 오일 온도가 일정온도 이하로 떨어지는 경우 오리피스 직경을 1.6mm이상으로 유지하여 변속 쇼크의 감쇄와 함께 변속해제 지연 시간을 단축하여 변속기를 중립 단으로 이동한 경우에도 차량이 일정거리 직진 또는 후진하는 것을 방지하여 차량의 안전성 및 상품성을 향상시키는 탁월한 효과를 발휘하는 발명이다.

Claims (3)

1. 변속 레버의 조작에 따라 포트 변환하여 각 변속 모드에 따른 유압을 해당 부재에 공급하는 매뉴얼 밸브와, 일정 이상의 유압에서는 개방되고 일정 이하의 유압에서 폐쇄되어 오일펌프 출력의 유압을 일정 이상으로 유지하는 릴리프 밸브를 포함하는 자동변속기 유압 제어장치에 있어서,

   상기 릴리프 밸브는 오리피스와 상기 오리피스를 개폐 조정하는 솔레노이드 조립체를 구비한 것을 특징으로 하는 자동변속기 유압 제어장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 솔레노이드 조립체는 스프링과; 상기 상프링에 의해 탄지되고 전원 스위치를 구비하여 상기 오리피스를 개폐하는 솔레노이드와; 상기 스프링을 중심으로 상기 솔레노이드와 대향에 위치하고 상기 솔레노이드에 인력을 작용하는 영구자석으로 구성된 것을 특징으로 하는 자동변속기 유압 제어장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 솔레노이드 조립체는 변속기 오일 온도를 감지하는 온도 감지 센서의 전기적 신호를 받아 상기 오리피스를 개폐하는 것을 특징으로 하는 자동변속기 유 압 제어장치.

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