KR20080073233A

KR20080073233A - 자동 변속기 시스템의 2단계 체크 밸브

Info

Publication number: KR20080073233A
Application number: KR1020080010927A
Authority: KR
Inventors: 로스 에이. 글레슬리; 에릭 에스. 넬슨
Original assignee: 쉐플러 카게
Priority date: 2007-02-05
Filing date: 2008-02-04
Publication date: 2008-08-08
Also published as: US20080188352A1; JP2008190720A; US8043186B2; DE102007035706A1

Abstract

자동 변속기 시스템용의 2단계 체크 밸브는 제1 압력에 응답하여 개방되는 제1 부재와 제2 압력에 응답하여 개방되는 제2 부재를 제공하며, 제2 압력은 제1 압력보다 크다.

자동 변속기 시스템, 2단계 체크 밸브, 토크 변환기, 클러치 팩

Description

자동 변속기 시스템의 2단계 체크 밸브{TWO STAGE CHECK VALVE FOR AUTOMATIC TRANSMISSION SYSTEM}

본 발명은 자동 변속기, 특히 자동차용 자동 변속기 입력 샤프트에서 사용되는 체크 밸브에 관한 것이다.

자동 변속기 시스템은 유압 펌프, 토크 변환기, 클러치 팩을 포함하는 유압 회로를 가지고 있다. 입력 축은 동력을 토크 변환기로부터 유성 기어 세트로 전달한다. 클러치 팩을 냉각시키기 위하여, 입력 축은 자동 변속기 유체가 토크 변환기와 클러치 팩 사이로 흐르도록 하는 보어를 지니고 있다.

차량 엔진이 꺼지고 펌프가 작동하지 않는 경우, 자동 변속기 유체는 대체로 토크 변환기로부터 유출되기 때문에, 초기 엔진 시동시, 토크 변환기에는 정상적으로 작동하기 위해 필요한 자동 변속기 유체가 부족하게 된다.

이와 같이 엔진이 꺼질 때 토크 변환기로부터의 자동 변속기 유체의 유출을 방지하고 시동 문제를 해결하기 위하여, 1단계 체크 밸브가 토크 변환기와 클러치 플레이트 사이의 입력 축의 보어에 놓이게 된다. 1단계 체크 밸브는 토크 변환기로부터의 자동 변속기 유체의 유출을 방지하기 위하여 펌프가 꺼져있는 동안 유압 회로를 폐쇄한다. 통상적으로, 이러한 1단계 체크 밸브는 2 내지 4 psi 압력에서 개방되고, 공회전시 분당 6 리터 및 최대 유속시 분당 18 내지 20 리터까지의 유동을 허용한다.

1단계 체크 밸브가 지닌 문제 중 하나는 너무 멀리서 너무 빨리 개방된다는 것이다. 이는 변속기의 개방 클러치 팩을 자동 변속기 유체에 잠기게 하여, 결국 마찰 저항을 일으킨다. 이 마찰 저항은 마찰 손실로 이어지고 연료 소비를 증가시킨다.

본 발명의 목적은 자동 변속기 시스템의 유압 회로에 있는 자동 변속기 유체의 유동을 더 잘 제어함으로써 자동 변속기 시스템에서의 마찰 손실을 감소시키는 것이다. 자동 변속기에서의 마찰 손실의 감소는 더 나은 연료 경제성 및 효율성이라는 장점으로 이어진다.

이러한 발명의 목적 및 장점들은 다음과 같은 기술 내용으로부터 명백해 질 수 있다.

본 발명은 자동 변속기 시스템의 유압 회로의 변속기 입력 샤프트에 수용된 2단계 체크 밸브를 통해 상기 목적을 달성한다. 2단계 체크 밸브는 제1 압력에 응답하여 개방되는 제1 밸브 수단과 제2 압력에 응답하여 개방되는 제2 밸브 수단을 구비한다. 제1 압력은 제2 압력보다 작고 제2 압력은 변속기의 정상 작동 압력 범위보다 작다.

양호하게는, 2단계 체크 밸브는 관형 하우징을 갖고 있으며, 제1 밸브 수단이 제2 밸브 수단 내부에 축방향으로 위치되는 축방향 방식으로 관형 하우징 내에 제1 및 제2 밸브 수단이 배치된다.

제1 밸브 수단은 스프링에 의해 폐쇄 위치로 편향되는 볼 또는 내부 포핏(poppet)이 바람직하다.

제2 밸브 수단은 스프링에 의해 폐쇄 위치로 편향되는 외부 포핏이 바람직하 다. 이 외부 포핏은 홈을 가질 수 있다.

제1 밸브 수단과 제2 밸브 수단 둘 다에 사용하기에 적합한 스프링은 압축 스프링이다.

제1 압력은 약 2psi 내지 약 10psi(10 내지 70kPa)가 바람직하며, 약 6psi 내지 약 8psi(40 내지 55kPa)가 더 바람직하다.

제2 압력은 약 65psi 내지 약 100psi(400 내지 700kPa)가 바람직하며, 약 75psi 내지 약 100psi(500 내지 700kPa)가 더 바람직하다.

정상 작동 압력 범위는 전형적으로 약 125psi(850kPa)이다.

본 발명의 2단계 체크 밸브는 제1 압력이 제2 압력보다 작고 제2 압력은 정상 작동 압력 범위보다 작은 경우 소기의 설계에 따라 좌우되는 서로 다른 제1 및 제2 압력으로 작동하도록 만들어질 수 있다. 제2 압력이 제한된 유동을 줄여서 적합한 작동을 가능하게 하도록 선택되는 반면, 제1 압력은 오일의 유동을 개시하도록 정해진다.

양호하게는, 펌프가 작동하지 않을 경우 2단계 체크 밸브는 토크 변환기로부터의 자동 변속기 유체의 배출을 방지한다.

또한, 본 발명의 목적은 자동 변속기에서 토크 변환기와 클러치 팩 사이의 자동 변속기 유체의 유동을 조절하는 방법에 의해 달성되는데, 여기서 토크 변환기는 자동 변속기의 입력 축에 있는 보어를 통해 클러치 팩과 유체 소통하며, 상기 방법은 제1 압력에 응답하는 제1 체크 밸브 수단의 제1 개방 단계와, 제2 압력에 응답하는 제2 체크 밸브 수단의 제2 개방 단계를 포함하고, 여기서 제1 압력은 제2 압력보다 작다.

본 발명의 실시예가 도면에 도시되어 있으며, 이하에서 보다 상세하게 설명된다.

도1a 및 도1b에 도시된 바와 같이, 2단계 체크 밸브는 활주식 관형 포핏(2)을 지닌 관형 하우징(1)을 구비하며, 포핏(2)은 하우징(1)의 시트(11)에 대해 스프링(6)에 의하여 폐쇄 위치로 편향된다. 스프링(6)은 밸브 조립체의 종판(7)에 의해 적소에서 유지된다. 볼(3)은 포핏(2) 내부에 수용되며 관형 포핏(2)에 있는 시트(10)에 대하여 스프링(5)에 의해 폐쇄 위치로 편향된다. 스프링(5)은 관형 포핏(2)의 부분인 셔틀(shuttle; 4)에 의해 적소에서 유지된다. 셔틀(4)은 표면(12)를 가지고 있고, 종판(7)은 표면(13)을 가지고 있는데, 이는 볼과 포핏의 개방 거리를 제어한다.

체크 밸브는 후술되고 도5에 도시된 바와 같이 변속기 입력 샤프트의 보어에 장착되며, 도1a 내지 도4a에 도시된 바와 같이 O링(8)에 의해 밀봉된다. 시트(10, 11)는 밸브가 개방될 때 유체가 통과하는 환형 개방부를 형성한다. 밸브 시트(10, 11)는 대체로 서로 동심적이다. 시스템 압력이 소정 값의 제1 압력에 도달할 때, 볼(3)이 밸브 시트(10)로부터 축방향으로 변위되어 환형의 오리피스가 볼(3)의 외측 가장자리와 시트(10)의 내측 가장자리 사이에서 개방된다. 이러한 볼의 변위는 시트(10)에 의해 형성된 오리피스를 통해서 대체로 반경 방향으로 연장되는 유로를 개방시킴으로써, 유체는 포핏(2) 위의 방사상 개방부(9)를 통해 종판(7)의 오리피 스(7a) 밖으로 흐르게 된다. 유로의 압력이 소정 수준의 제2 압력까지 증가하게 되면, 관형 포핏(2)이 밸브 시트(11)로부터 축방향으로 변위되어 환형 오리피스가 시트(11)의 외측 가장자리 사이에서 개방된다. 이 유로는 관형 포핏(2)의 외측 가장자리와 관형 부재(1)의 내측 가장자리에 의해 형성된 오리피스를 통해 대체로 반경 방향으로 연장되고 포핏(2)를 축방향으로 지나 오리피스(7a)의 외부로 이어진다. 제2 오리피스의 개방은 체크 밸브를 통해 더 큰 유량의 오일이 통과하도록 하여 클러치 팩에 대한 냉각량을 증가시킨다.

도2a 및 도2b를 살펴보면, 도1a 및 도1b의 볼(3)이 내부 포핏(3')에 의해 대체된 것을 알 수 있다. 내부 포핏(3')은 시트(10)에 대하여 스프링(6)에 의해 편향된다.

도3a 및 도3b는 외부 포핏(2)이 홈을 구비한 외부 포핏(2')으로 된 것을 제외하고는, 도1a 및 도1b와 동일한 도면 부호를 갖는다.

도3a, 도3b, 도4a 및 도4b에서는 종판(7')은 체크 밸브가 개방될 때 유체가 통과할 수 있는 오리피스(7a')를 지닌 평평한 형태로 되어 있다. 도3a, 도3b, 도4a 및 도4b에서는 홈을 가진 외부 포핏(2')을 도시하고 있다.

홈을 가진 외부 포핏(2')에서의 홈은 도3b 및 도4b에 의해 보여지며 이 홈은 축 방향 개방부(9')를 형성하고 내부 포핏(3')이나 볼(3)이 제1 시트(10)로부터 가압될 때 유체의 경로를 제공하며, 유체는 시트(10)에 의해 형성된 오리피스 안으로 들어가 축 방향 개방부(9')를 통해 오리피스(7a') 밖으로 흘러간다.

제2 압력이 총족될 때, 홈을 가진 외부 포핏(2')은 제2 시트(11)로부터 뒤로 이동하여 시트(11)에 의해 형성된 개방 오리피스를 떠난다. 그렇게 되면 자동 변속기 유체는 시트(11)에 의해 형성된 오리피스를 통해서 홈을 가진 외부 포핏(2') 외부 위로 흘러서 오리피스(7a')를 통해서 흐를 수 있게 된다.

홈을 가진 외부 포핏(2')의 후방 운동은 종판(7')의 표면(13')에 의해 제한된다.

볼(3) 및 내부 포핏(3')의 후방 운동은 셔틀(4)의 표면(12)에 의해 제한된다.

알 수 있는 바와 같이, 외부 포핏(2)이나 홈을 가진 외부 포핏(2')의 개방부는 볼(3)이나 내부 포핏(3')의 개방부보다 체크 밸브를 통한 더 큰 오일 유동을 가능하게 한다.

도5에서는 변속기 입력 샤프트(22)과 클러치 팩(24)을 가지고 있는 토크 변환기(20)를 도시하고 있다. 본 발명의 2단계 체크 밸브(28)는 변속기 입력 샤프트(22)의 보어(26)에 장착된다.

이하, 본 발명의 방법을 도1a의 2단계 체크 밸브와 관련하여 설명한다. 펌프가 처음에 켜지고 자동차가 공전하거나 주차되어 있는 경우, 볼(3)은 제1 시트(10)에서 후방으로 멀리 움직이게 된다. 이는 시트(10)가 오리피스를 형성하도록 야기하는데, 이 오리피스는 자동 변속기 유체가 시트(10)에 의해 형성된 오리피스를 통해 흘러, 반경 개방부(9)를 거쳐 종판(7)에 있는 오리피스(7a)를 통해 밖으로 흐르도록 한다. 이는 자동 변속기 유체가 체크 밸브를 통해 토크 변환기로부터 클러치 팩까지 흐른다는 것을 의미한다.

유압 펌프가 유속을 제2 압력 수준까지 증가시킨 경우, 외부 포핏(2)은 제2 시트(11)로부터 후방으로 멀리 움직이게 된다. 이는 제2 시트(11)에 의해 형성된 오리피스가 개방되고 자동 변속기 유체는 제2 시트(11)에 의해 형성된 오리피스를 통해서 외부 포핏(2)의 외부 위로 흐르면서 종판(7)의 오리피스(7a)를 통해서 흐를 수 있음을 의미한다. 시트(11)에 의해 형성된 오리피스의 이러한 개방은 토크 변환기에서 클러치 팩으로까지 더 큰 유체 유동을 가능하게 한다.

체크 밸브를 통한 자동 변속기 유체의 유동이 감소하면, 2단계 체크 밸브는 스테이지별로 폐쇄되어 적당량의 자동 변속기 유체가 클러치 팩으로 공급되는 것을 보장할 수 있다.

도1a 및 도1b는 볼과 외부 포핏을 갖는 본 발명에 따른 2단계 체크 밸브를 도시한다.

도2a 및 도2b는 내부 및 외부 포핏을 채택한 본 발명에 따른 2단계 체크 밸브를 도시한다.

도3a 및 도3b는 볼 및 홈을 구비한 외부 포핏을 지니는 본 발명에 따른 2단계 체크 밸브를 도시한다.

도4a 및 도4b는 내부 포핏 및 홈을 구비한 외부 포핏을 이용한 본 발명에 따른 2단계 체크 밸브를 도시한다.

도5는 변속기 입력 샤프트에 위치한 본 발명에 따른 2단계 밸브를 도시한다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 관형 하우징

2 : 외부 포핏

2' : 홈을 가진 외부 포핏

3 : 볼

3' : 내부 포핏

4 : 셔틀

5 : 제1 스프링

6 : 제2 스프링

7 : T-형 종판

7' : 평평한 종판

7a : 오리피스

7a': 오리피스

8 : O링

9 : 반경 방향 개방부

9' : 축 방향 개방부

10 : 제1 시트

11 : 제2 시트

12 : 셔틀 표면

13, 13': 종판 표면

20 : 토크 변환기

22 : 변속기 입력 샤프트

24 : 클러치 팩

26 : 보어

28 : 2단계 체크 밸브

Claims

유압 펌프와,

변속기 입력 샤프트에 있는 보어를 통해 클러치 팩과 유체 소통하는 토크 변환기와,

상기 축의 보어에 수용된 2단계 체크 밸브를 포함하며,

상기 체크 밸브는 상기 클러치 팩 및 상기 토크 변환기와 유체 소통하고, 상기 체크 밸브는 제1 압력에 응답하여 개방되는 제1 밸브 수단과 제2 압력에 응답하여 개방되는 제2 밸브 수단을 구비하며, 상기 제1 압력은 상기 제2 압력보다 작고 제2 압력은 변속기의 정상 작동 압력 범위보다 작은 차량용 자동 변속기 시스템.
제1항에 있어서, 상기 체크 밸브는 관형 하우징을 포함하고,

상기 제2 밸브 수단은 제2 스프링에 의해 폐쇄 위치로 편향되는 외부 포핏이며, 상기 제2 포핏과 제2 스프링은 상기 관형 하우징 내에 수용되고,

상기 제1 밸브 수단은 제1 스프링에 의해 폐쇄 위치로 편향되는 볼이며, 상기 볼과 제1 스프링은 상기 외부 포핏 내에 수용되는 차량용 자동 변속기 시스템.
제1항에 있어서, 상기 체크 밸브는 관형 하우징을 포함하고,

상기 제2 밸브 수단은 제2 스프링에 의해 폐쇄 위치로 편향되는 외부 포핏이며, 상기 외부 포핏과 제2 스프링은 상기 관형 하우징 내에 수용되고,

상기 제1 밸브 수단은 제1 스프링에 의해 폐쇄 위치로 편향되는 내부 포핏이고, 상기 내부 포핏과 제1 스프링은 상기 외부 포핏 내에 수용되는 차량용 자동 변속기 시스템.
제1항에 있어서, 상기 체크 밸브는 관형 하우징을 포함하고,

상기 제2 밸브 수단은 제2 스프링에 의해 폐쇄 위치로 편향되는 홈을 가진 외부 포핏이며, 상기 홈을 가진 외부 포핏과 제2 스프링은 상기 관형 하우징 내에 수용되고,

상기 제1 밸브 수단은 제1 스프링에 의해 폐쇄 위치로 편향되는 볼이고, 상기 볼과 제1 스프링은 상기 홈을 가진 외부 포핏 내에 수용되는 차량용 자동 변속기 시스템.
제1항에 있어서, 상기 체크 밸브는 관형 하우징을 포함하고,

상기 제2 밸브 수단은 제2 스프링에 의해 폐쇄 위치로 편향되는 홈을 가진 외부 포핏이며, 상기 홈을 가진 외부 포핏과 제2 스프링은 상기 관형 하우징 내에 수용되고,

상기 제1 밸브 수단은 제1 스프링에 의해 폐쇄 위치로 편향되는 내부 포핏이고, 상기 내부 포핏과 제1 스프링은 상기 홈을 가진 외부 포핏 내에 수용되는 차량용 자동 변속기 시스템.
제1항에 있어서, 상기 제1 압력은 약 2psi 내지 약 10psi이며, 상기 제2 압력은 약 65psi 내지 약 100psi이고, 상기 정상 작동 압력 범위는 약 125psi인 차량용 자동 변속기 시스템.
제1항에 있어서, 펌프가 작동하지 않을 때 상기 체크 밸브는 토크 변환기로부터 자동 변속기 유체가 배출되는 것을 방지하는 차량용 자동 변속기 시스템.
자동 변속기의 입력 샤프트의 보어에 사용하는 2단계 체크 밸브이며,

상기 변속기는 유압 펌프와, 상기 보어를 통해 클러치 팩과 유체 소통하는 토크 변환기를 구비하며, 상기 2단계 체크 밸브는,

토크 변환기 및 클러치 팩과 모두 유체 소통하는 유입구 및 유출구를 지닌 관형 하우징과,

상기 관형 하우징에 축 방향으로 위치되어 제1 압력에 응답하여 개방되는 제1 밸브 수단과,

상기 제1 밸브 수단을 수용하며 축방향 방식으로 상기 관형 하우징 내에 수용되어 제2 압력에 응답하여 개방되는 제2 밸브 수단을 포함하며,

상기 제1 압력은 상기 제2 압력보다 작은 2단계 체크 밸브.
제8항에 있어서, 상기 제1 밸브 수단은 제1 스프링에 의해 폐쇄 위치로 편향되는 볼이며, 상기 제2 밸브 수단은 제2 스프링에 의해 폐쇄 위치로 편향되는 외부 포핏인 2단계 체크 밸브.
제8항에 있어서, 상기 제1 밸브 수단은 제1 스프링에 의해 폐쇄 위치로 편향되는 내부 포핏이고, 상기 제2 밸브 수단은 제2 스프링에 의해 폐쇄 위치로 편향되는 외부 포핏인 2단계 체크 밸브.
제8항에 있어서, 상기 제1 밸브 수단은 제1 스프링에 의해 폐쇄 위치로 편향되는 볼이고, 상기 제2 밸브 수단은 제2 스프링에 의해 폐쇄 위치로 편향되는 홈을 가진 외부 포핏인 2단계 체크 밸브.
제8항에 있어서, 상기 제1 밸브 수단은 제1 스프링에 의해 폐쇄 위치로 편향되는 내부 포핏이고, 상기 제2 밸브 수단은 제2 스프링에 의해 폐쇄 위치로 편향되는 홈을 가진 외부 포핏인 2단계 체크 밸브.
제8항에 있어서, 제1 압력은 약 2psi 내지 약 10psi이고, 제2 압력은 약 65psi 내지 약 100psi인 2단계 체크 밸브.
토크 변환기로부터, 입력 샤프트의 보어를 통해 상기 토크 변환기와 유체 소통하는 클러치 팩으로까지의 자동 변속기 유체의 유동을 조절하는 방법이며,

제1 압력에 응답하는 제1 체크 밸브 수단의 제1 개방 단계와,

제2 압력에 응답하는 제2 체크 밸브 수단의 제2 개방 단계를 포함하며,

상기 제1 압력은 상기 제2 압력보다 작은 자동 변속기 유체의 유동 조절 방법.
제14항에 있어서, 제1 압력은 약 2psi 내지 약 10psi이고, 제2 압력은 약 65psi 내지 약 100psi인 자동 변속기 유체의 유동 조절 방법.