KR20080044057A

KR20080044057A - 통합형 스위칭 윤활방향 밸브

Info

Publication number: KR20080044057A
Application number: KR1020060112869A
Authority: KR
Inventors: 이주형; 이창욱
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2006-11-15
Filing date: 2006-11-15
Publication date: 2008-05-20
Also published as: KR100844725B1

Abstract

본 발명은 통합형 스위칭밸브 및 윤활방향밸브에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 종래의 이원화되어 있던 두개의 스위칭밸브와 윤활방향밸브를 하나의 밸브로 통합함으로써, 원가절감 및 간단한 밸브바디의 설계가 가능하도록 한 통합형 스위칭밸브 및 윤활방향밸브에 관한 것이다.

이를 위해, 본 발명은 포워드클러치와 매뉴얼밸브 사이에 설치되고 다수의 유로가 형성된 밸브하우징과, 상기 유로를 개폐하도록 밸브하우징의 내부에 설치된 작동플런저를 포함하여 구성되고, 엔진정지시에는 포워드클러치 및 매뉴얼밸브의 연결을 차단하고, 전진 변속시에는 포워드클러치와 매뉴얼밸브를 연결함과 동시에 윤활유가 포워드클러치에 공급되고, 후진 변속시에는 포워드클러치와 매뉴얼밸브의 연결을 차단함과 동시에 윤활유가 리버스브레이크에 공급되는 것을 특징으로 하는 통합형 스위칭밸브 및 윤활방향밸브를 제공한다.

포워드클러치, 리버스브레이크, 윤활방향밸브, 세컨드레귤레이터밸브

Description

통합형 스위칭밸브 및 윤활방향밸브{United switching valve and lubrication direction valve}

도 1은 본 발명에 따른 하이브리드 전기차량의 유압제어시스템을 나타내는 회로도이고,

도 2a 내지 도 2c는 본 발명에 따른 통합형 스위칭밸브 및 윤활방향밸브의 작동상태를 나타내는 상태도이고,

도 3은 종래의 하이브리드 전기차량의 유압제어시스템을 나타내는 회로도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 밸브하우징 11 : 윤활수급유로

12a : 제1윤활공급유로 12b : 제2윤활공급유로

13 : 포워드클러치 14 : 리버스브레이크

15a~15d : 제1 내지 제4작동플런저

16a,16b : 피스톤 17 : 매뉴얼밸브

18a : 제1작동유연결유로 18b : 제2작동유연결유로

19 : 세컨드레귤레이터 20a,20b : 스프링

21 : 윤활제어밸브 22 : 라인조절밸브

23 : 개폐유로

일반적으로, 무단변속기를 탑재한 하이브리드 시스템은 엔진의 동력을 가변하여 출력하는 토크컨버터 및 무단변속기가 설치되며, 상기 무단변속기에서 출력되는 구동력은 바퀴를 회전하게 되는 구조를 이루고 있다.

상기 엔진과 무단변속기 사이에는 모터가 설치되어 가속시 구동력을 제공하고 감속시 차량의 운동에너지를 전기로 전환하게 된다.

물론 엔진을 스타팅하기 위하여 엔진과 직접 연결되는 다른 모터도 설치되어 있다.

상기와 같이 구성된 자동차의 하이브리드 무단변속 시스템은 엔진의 구동력을 토크컨버터가 받아서 회전력을 가변하게 되며, 상기 토크컨버터의 구동력은 무단변속기에 입력되어 회전수가 가변되어 바퀴를 구동하게 된다.

이때 엔진의 최적 운전점을 위하여 무단변속기가 제어되며, 가속 및 감속시에 모터가 사용되게 된다.

물론 모터는 엔진을 시동하게 되며, 엔진이 시동된 뒤에는 배터리에 전기를 공급하게 된다.

상기 하이브리드 전기차량용 무단변속기의 유압제어시스템은 도 3에 도시한 바와 같이 엔진의 구동력을 유체마찰로 토오크 변환시키는 토오크 컨버터와, 엔진의 구동과 함께 구동되어 라인압을 생성하는 오일펌프와, 변속레버의 조작으로 상기 라인압을 전진압관로 또는 후진압관로로 선택적으로 분배시켜서 라인압을 ″R레인지″에서 작동하는 리버스 브레이크(14) 또는 ″D레인지″에서 작동하는 포워드 클러치(13)로 분배시키는 매뉴얼 밸브(17)를 포함하여 구성된다.

또한, 상기 오일펌프에서 발생한 유압을 일정압인 라인압으로 조절하고 토오크 컨버터 및 각 유압구동요소에 압유를 공급하며 제1솔레노이드밸브에 의해 듀티제어되는 제1레귤레이터밸브 및 제2레귤레이터밸브, 제1 및 제2레귤레이터밸브를 통한 라인압을 매뉴얼밸브(17)측에 소정압으로 공급하며 제3솔레노이드밸브에 의하여 듀티제어되는 클러치콘트롤밸브를 포함한다.

그 외에도 드로틀개도 및 차속의 상태에 따라 제2솔레노이드밸브에 의하여 듀티제어되며 메인풀리에 유압을 공급하는 변속제어밸브와; ″D레인지″에서 ″R레인지″로 변환시 포워드 클러치(13)압이 해제되기전 리버스 브레이크(14)압이 작동되는 것을 방지시키는 세이프티밸브가 구비되어 있다.

이러한 무단변속기에 있어서, ″D레인지″로 매뉴얼 변속시에는 클러치콘트 롤밸브 및 매뉴얼밸브(17)를 경유하여 포워드클러치(13)에 유압이 공급되고, 제2솔레노이드밸브에 의해 듀티제어되는 변속제어밸브를 경유하여 메인풀리에 유압이 공급된다.

그리고 ″R레인지″로 매뉴얼 변속시에는 라인압이 제3솔레노이드밸브에 의해 듀티제어되는 클러치콘트롤밸브 및 매뉴얼밸브(17)를 경유하여 리버스브레이크(14)에 유압이 공급되게 된다.

한편, 엔진 정지시 오일펌프의 작동이 정지되어 유압형성이 불가능하게 되므로, 제2레귤레이터밸브의 압력 즉, 클러치콘트롤밸브에 공급되는 압력이 0bar가 된다.

그런데, 상기 클러치콘트롤밸브는 노멀 로우(normal low) 타입으로, 포워드클러치 실린더의 유량이 클러치콘트롤밸브를 통해 배출되어 포워드클러치 실린더 내부와 유로가 빈공간이 발생된다.

따라서, 엔진 정지후 엔진이 재가동되었을때 포워드클러치 실린더 내부에 유체를 채우기 위한 시간이 필요하게 되므로, 발진 응답성이 저하되는 문제점이 있다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위해, 본 출원인에 의해 2006년 7월 24일에 특허출원(제2006-0068882호)된 하이브리드 전기차량용 무단변속기의 스위칭 밸브(100)는 엔진 정지시에는 스프링에 의하여 밸브가 포워드클러치 및 매뉴얼밸브를 연결하는 유로를 차단함으로써, 포워드클러치 실린더 내부 및 유로에 일정유량이 채워진 상태로 되고, 엔진이 재가동되면서 오일펌프가 작동되고 제2레귤레이터밸브 의 압력이 형성됨에 따라 밸브가 원래위치로 이동되어 포워드클러치 및 매뉴얼밸브의 유로를 다시 연결함으로써, 포워드클러치 실린더 내부에 유체를 채우기 위한 시간이 필요없게 되므로, 발진 응답성을 개선할 수 있다.

한편, 상기 하이브리드 무단변속시스템의 전후진 장치인 포워드 클러치(13) 및 리버스 브레이크(14)가 발진기능을 담당하여, 발진(클러치 슬립)시에는 클러치의 온도가 급격히 상승하게 된다.

따라서, 상기 포어드 클러치(13) 및 리버스 브레이크(14)를 많은 유량으로 냉각시키기 위해 종래에는 윤활제어밸브(21)(Lubrication Control Valve)를 이용하여 제어하였다.

라인조절밸브(22)(Line Regulating Valve)에서 배출되는 유량을 받아 클러치 냉각 압력을 조절하고, 상기 조절압력은 클러치 윤활 제어 솔레노이드 밸브(Clutch Lubrication Control Solenoid Valve)에 의하여 제어된다.

결과적으로 상기 윤활제어밸브(21)의 조절압력에 의해 클러치 냉각 유량이 제어된다.

또한, 상기 윤활제어밸브(21)에는 D단 시 포워드클러치(13) 또는 R단 시 리버스브레이크(14)의 냉각 윤활을 절환하기 위해 윤활방향밸브(102)가 설치된다.

즉, 상기 윤활방향밸브(102)는 윤활제어밸브(21)로부터 냉각윤활유를 공급받아, 포워드클러치(13) 및 리버스브레이크(14)에 배분하게 된다.

그러나, 상기 하이브리드 전기차량용 무단변속기의 유압제어시스템은 두개의 스위칭밸브 및 윤활방향밸브가 이원화되어 있어 원가상승 및 밸브설계의 복잡함을 초래하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 스위칭밸브 및 윤활방향밸브의 역할을 동시에 수행하고, 이원화되어 있는 두개의 스위칭밸브와 윤활방향밸브를 하나의 밸브로 통합함으로써, 원가를 절감하고 밸브바디의 구조를 간단하게 설계할 수 있도록 한 통합형 스위칭밸브 및 윤활방향밸브를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 하이브리드 전기차량용 무단변속기의 유압제어시스템에 있어서,

포워드클러치와 매뉴얼밸브 사이에 설치되고 다수의 유로가 형성된 밸브하우징과, 상기 유로를 개폐하도록 밸브하우징의 내부에 설치된 작동플런저를 포함하여 구성되고, 엔진정지시에는 포워드클러치 및 매뉴얼밸브의 연결을 차단하고, 전진 변속시에는 포워드클러치와 매뉴얼밸브를 연결함과 동시에 윤활유가 포워드클러치에 공급되고, 후진 변속시에는 포워드클러치와 매뉴얼밸브의 연결을 차단함과 동시에 윤활유가 리버스브레이크에 공급되는 것을 특징으로 한다.

바람직한 구현예로서, 상기 밸브하우징은 중심부 상측에 형성되어 윤활제어밸브를 연결하는 윤활수급유로와, 상기 윤활수급유로를 가운데 두고 양측에 형성되 어 포워드클러치 및 리버스브레이크를 연결하는 제1 및 제2윤활공급유로와, 좌단부 하측에 형성되어 매뉴얼밸브 및 리버스브레이크를 연결하는 제1작동유연결유로와, 우측단 하측에 형성되어 세컨드레귤레이터밸브를 연결하는 제2작동유연결유로와, 상기 제1작동유연결유로와 제1윤활유공급유로 사이에 형성되어 포워드클러치 및 매뉴얼밸브를 연결 및 차단하는 개폐유로를 포함하는 것을 특징으로 한다.

더욱 바람지한 구현예로서, 상기 작동플런저는 상기 밸브하우징의 내부에 일렬로 설치되되, 스프링에 의해 지지되고 상기 개폐유로를 개폐하는 제1작동플런저, 상기 제1윤활공급유로를 개폐하는 제2작동플런저, 상기 제2윤활공급유로를 개폐하는 제3작동플런저, 및 스프링에 의해 지지되고 상기 제2작동유연결유로를 개폐하는 제4작동플런저를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명한다.

첨부한 도 1은 본 발명에 따른 하이브리드 전기차량의 유압제어시스템을 나타내는 회로도이다.

본 발명은 기존에 이원화되어 있던 두개의 스위칭밸브(100)와 윤활방향밸브(102)를 하나의 밸브로 통합할 수 있도록 한 점에 주안점이 있다.

전술한 바와 같이, 오일펌프는 엔진의 구동과 함께 구동되어 라인압을 생성하고, 매뉴얼밸브는 변속레버의 조작으로 상기 라인압을 전진압관로 또는 후진압관로로 선택적으로 분배 즉, 라인압을 ″R레인지″에서 작동하는 리버스 브레이크 또는 ″D레인지″에서 작동하는 포워드 클러치로 분배시킨다.

스위칭밸브는 엔진정지 후 출발시 포워드클러치에 윤활유를 공급한 상태에서 출발하게 함으로써, 발진응답성을 향상시키는 역할을 하고, 윤활방향밸브는 전진변속 또는 후진변속시 윤활유의 공급방향을 선택적으로 분배시켜주는 역할을 한다.

본 발명에 따른 밸브하우징(10)은 다음과 같은 유로가 형성된다.

하우징의 상측 중앙부에는 윤활수급유로(11)가 형성되어 항상 하우징 내부로 윤활유가 공급되게 되고, 윤활수급유로(11)를 가운데 두고 양측에는 제1윤활공급유로(12a) 및 제2윤활공급유로(12b)가 형성되어, 제1윤활공급유로(12a)(좌측)는 포워드클러치(13)로 윤활유를 공급하고, 제2윤활공급유로(12b)(우측)는 리버스브레이크(14)로 윤활유를 공급한다.

상기 윤활유는 제2 및 제3작동플런저(15b,15c)의 작동에 의해 제1윤활공급유로(12a)가 열리면 제2윤활공급유로(12b)가 닫히고 제1윤활공급유로(12a)가 닫히면 제2윤활공급유로(12b)가 열려서 제1 및 제2윤활공급유로(12a,12b) 중 어느 하나에 선택적으로 공급된다.

또한, 상기 윤활유는 엔진정지 후 출발시 및 전진변속에서 후진변속으로 바뀌거나 그 반대의 경우에도 제1 및 제2윤활공급유로(12a,12b)를 통해 윤활유가 공급되므로, 엔진정지후 출발시에 발진응답성을 향상시키게 된다.

하우징의 좌단 하부에는 리버스브레이크(14) 및 매뉴얼밸브(17)를 연결하는 제1작동유연결유로(18a)가 형성되고, 제1작동유연결유로(18a)와 제1윤활공급유로(12a) 사이에는 상하부 방향으로 포워드클러치(13)와 매뉴얼밸브(17)를 연결하는 개폐유로(23)가 형성되어있고, 하우징의 우단 하부에는 제2작동유연결유로(18b)가 형성되어 세컨드레귤레이터밸브(19)를 연결한다.

상기 밸브하우징(10)의 내부에는 상기 각 유로를 엔진 상태 또는 기어변속에 따라 개폐하기 위해 제1 내지 제4작동플런저(15a~15d)가 일렬로 나란하게 설치되어 있다.

또한, 상기 작동플런저(15a~15d)에는 각 플런저마다 일정한 간격을 유지하기 위해 피스톤이 일체로 형성되어 있고, 피스톤의 길이는 상기 유로의 간격에 따라 달리 형성될 수 있다.

상기 제1작동플런저(15a)는 개폐유로(23)를 개폐하기 위해 플런저 중 좌측단에 설치되고, 제1작동플런저(15a)의 피스톤(16a)과 밸브하우징(10)의 좌측단 내벽면 사이에 스프링(20a)이 삽입설치되어 제1작동플런저(15a)를 탄성지지하고 있다.

상기 제2작동플런저(15b)는 제1윤활공급유로(12a)를 개폐하기 위해 제1작동플런저(15a)의 우측에 피스톤(16b)이 밀착되어 설치되고, 제3작동플런저(15c)는 제2윤활공급유로(12b)를 개폐하기 위해 제2작동플런저(15b)의 우측면에 피스톤(16c)이 밀착되어 설치되어 있다.

이때, 제2 및 제3작동플런저(15b,15c) 사이의 간격을 유지하는 피스톤(16c)은 제1 및 제2윤활공급유로(12a,12b)를 선택적으로 연결 및 차단하기 위해 그 길이가 설정되게 된다.

상기 제4작동플런저(15d)는 제2작동유연결유로(18b)로부터 유압을 공급받기 위해 밸브하우징(10)의 우측단 내벽면과 제3작동플런저 사이에 설치되고, 양방향으로 피스톤이 일체로 형성되어 있다.

이와 같은 구성에 의해 본 발명에 따른 통합형 스위칭밸브 및 윤활방향밸브 의 작동상태를 설명하면 다음과 같다.

도 2a 내지 도 2c는 본 발명에 따른 통합형 스위칭밸브 및 윤활방향밸브의 작동상태를 나타내는 상태도이다.

우선 본 발명은 엔진정지(도 2a), 전진변속(도 2b) 및 후진변속(도 2c) 3가지로 구분하여 설명한다.

1) 엔진정지시에는 세컨드레귤레이터밸브(19)의 유압이 빠지면서 인장되었던 스프링(20b)이 본래의 위치로 이동하면서 제1 내지 제4작동플런저(15a~15d)가 우측으로 이동하게 된다.

이때, 좌측단에 설치된 스프링(20a)은 압축되었다가 제1작동플런저(15a)의 이동으로 원래위치로 이동한다.

또한, 상기 제1작동플런저(15a)는 포워드클러치(13) 및 매뉴얼밸브(17)를 연결하는 개폐유로(23)를 차단하고, 제3작동플런저(15c)에 의해 제2윤활공급유로(12b)가 차단되고 제2작동플런저(15b)에 의해 제1윤활공급유로(12a)가 개방되어 윤활수급유로(11)를 통해 유입된 윤활유가 포워드클러치(13)로 공급되게 된다.

2) 엔진 정지후 전진변속시에는 엔진회전수가 증가하면서 높아진 세컨드레귤레이터밸브(19)에 의해 제1 내지 제4작동플런저(15a~15d)가 좌측으로 밀리면서 차단되었던 개폐유로(23)가 열리면서 포워드클러치(13)와 매뉴얼밸브(17)를 연결하게 된다.

이때, 우측단의 스프링(20b)은 인장되고, 좌측단의 스프링(20a)은 압축되게 되며, 상기 제1윤활공급유로(12a)가 개방된 상태로 포워드클러치(13)에 윤활유가 공급되어 엔진 정지 후 출발시 발진응답성을 좋게 할 수 있다.

3) 후진변속시에는 세컨드레귤레이터밸브(19)의 유압이 완전히 빠지면서 제1 내지 제4작동플런저(15a~15d)가 우측으로 완전히 밀리게 되며, 제1작동플런저(15a)에 의해 개폐유로(23)가 차단되고, 제2작동플런저(15b)에 의해 제1윤활공급유로(12a)가 차단되며, 제3작동플런저(15c)에 의해 제2윤활공급유로(12b)가 개방된다.

이때, 상기 좌측단의 스프링(20a)은 압축 또는 중립상태에서 인장되고, 우측단의 스프링(20b)은 인장 또는 중립 상태에서 압축되며, 윤활수급유로(11)를 통해 유입된 윤활유가 제2윤활공급유로(12b)를 통해 리버스브레이크(14)로 공급되게 된다.

따라서, 엔진 정지 및 전진변속시에 모두 포워드클러치(13)에 윤활유가 공급되어 엔진 정지 후 출발시 발진응답성을 향상시킬 수 있고, 전진변속 또는 후진변속에 따라 윤활유를 포워드클러치(13) 및 리버스브레이크(14)에 선택적으로 분배시킴으로써, 스위치밸브 및 윤활방향밸브의 역할을 동시에 수행할 수 있고, 종래에 이원화되었던 스위치밸브 및 윤활방향밸브를 하나로 통합함으로써, 원가 절감 및 구조를 간소화할 수 있다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않으며, 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 실시할 수 있는 다양한 형태의 실시예들을 모두 포함 한다.

이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따른 통합형 스위칭밸브 및 윤활방향밸브에 의하면, 엔진 정지 및 전진변속시에 모두 포워드클러치에 윤활유가 공급되어 엔진 정지 후 출발시 발진응답성을 향상시킬 수 있고, 전진변속 또는 후진변속에 따라 윤활유를 포워드클러치 및 리버스브레이크에 선택적으로 분배시킴으로써, 스위치밸브 및 윤활방향밸브의 역할을 동시에 수행할 수 있고, 종래에 이원화되었던 스위치밸브 및 윤활방향밸브를 하나로 통합함으로써, 원가 절감 및 구조를 간소화할 수 있다.

Claims

하이브리드 전기차량용 무단변속기의 유압제어시스템에 있어서,

포워드클러치(13)와 매뉴얼밸브(17) 사이에 설치되고 다수의 유로가 형성된 밸브하우징(10)과, 상기 유로를 개폐하도록 밸브하우징(10)의 내부에 설치된 작동플런저를 포함하여 구성되고, 엔진정지시에는 포워드클러치(13) 및 매뉴얼밸브(17)의 연결을 차단하고, 전진 변속시에는 포워드클러치(13)와 매뉴얼밸브(17)를 연결함과 동시에 윤활유가 포워드클러치(13)에 공급되고, 후진 변속시에는 포워드클러치(13)와 매뉴얼밸브(17)의 연결을 차단함과 동시에 윤활유가 리버스브레이크(14)에 공급되는 것을 특징으로 하는 통합형 스위칭밸브 및 윤활방향밸브.
청구항 1에 있어서,

상기 밸브하우징(10)은 중심부 상측에 형성되어 윤활제어밸브를 연결하는 윤활수급유로(11)와, 상기 윤활수급유로(11)를 가운데 두고 양측에 형성되어 포워드클러치(13) 및 리버스브레이크(14)를 연결하는 제1 및 제2윤활공급유로(12a,12b)와, 좌단부 하측에 형성되어 매뉴얼밸브(17) 및 리버스브레이크(14)를 연결하는 제1작동유연결유로(18a)와, 우측단 하측에 형성되어 세컨드레귤레이터밸브(19)를 연결하는 제2작동유연결유로(18b)와, 상기 제1작동유연결유로(18a)와 제1윤활유공급유로 사이에 형성되어 포워드클러치(13) 및 매뉴얼밸브(17)를 연결 및 차단하는 개 폐유로(23)를 포함하는 것을 특징으로 하는 통합형 스위칭밸브 및 윤활방향밸브.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

상기 작동플런저는 상기 밸브하우징(10)의 내부에 일렬로 설치되되, 스프링(20a)에 의해 지지되고 상기 개폐유로(23)를 개폐하는 제1작동플런저(15a), 상기 제1윤활공급유로(12a)를 개폐하는 제2작동플런저(15b), 상기 제2윤활공급유로(12b)를 개폐하는 제3작동플런저(15c), 및 스프링(20b)에 의해 지지되고 상기 제2작동유연결유로(18b)를 개폐하는 제4작동플런저(15d)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 통합형 스위칭밸브 및 윤활방향밸브.