KR20110061593A - 동력 전달 장치 및 이를 구비하는 차량 - Google Patents

동력 전달 장치 및 이를 구비하는 차량 Download PDF

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Abstract

매뉴얼 밸브에는, 시프트가 D 포지션에 조작되었을 경우에 폐쇄되고, 시프트가 N 포지션에 조작되었을 경우에 드레인을 위해 개방되는 드레인 입력 포트가 형성된다. 전환 밸브는, 엔진의 작동 중에 라인압이 작용하고 있을 때에는 압력 조절 밸브부의 출력 포트와 클러치의 유로를 연통시키고 드레인 포트를 폐쇄하며, 엔진 자동 정지 중에 라인압이 작용하지 않고 있을 때에는 압력 조절 밸브부의 출력 포트와 클러치의 유로 사이의 연통을 차단하고 유로와 드레인 포트를 연통시킨다. 드레인 입력 포트와 드레인 포트는 드레인 유로에 의해 연결된다.

Description

동력 전달 장치 및 이를 구비하는 차량 {POWER TRANSMISSION DEVICE AND VEHICLE HAVING THE SAME}
본 발명은 동력 전달 장치, 및 동력 전달 장치를 구비하는 차량에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 본 발명은 차량에 설치되어 마찰 결합 요소를 통해서 모터로부터의 동력을 차축에 전달하는 동력 전달 장치, 및 동력 전달 장치를 구비하는 차량에 관한 것이다.
관련 기술에 따르면, 통상적으로 이러한 종류의 동력 전달 장치는 엔진으로부터의 동력에 의해 구동하는 유압 펌프와; 시프트 조작에 연동하는 매뉴얼 시프트 밸브와; 입력 포트가 매뉴얼 시프트 밸브를 통해서 유압 펌프에 연결된 솔레노이드 밸브와; 2-포지션의 전자기 밸브 밸브로서 구성된 (그리고 체크 밸브를 포함하는) 선택 밸브로서, 제1 포지션에서 선택 밸브는, 솔레노이드 밸브의 출력 포트와 마찰 결합 장치(클러치) 사이에 개재되고 솔레노이드 밸브의 출력 포트와 마찰 결합 장치(클러치)를 연결하는 유로와 연통하며, 제2 포지션에서 선택 밸브는 이러한 유로를 차단하는, 선택 밸브와; 클러치에 토출압을 직접적으로 공급하는 전자기 펌프를 구비한다(예를 들어, 일본 특허 출원 공개 제JP-A-2008-180303호 공보 참조).
전술한 동력 전달 장치에서는, 선택 밸브가 솔레노이드 밸브의 출력 포트와 클러치 사이의 연결을 차단하는 동안 (이물질의 침투와 같은) 어떠한 이상에 의해 선택 밸브가 스틱(stick)하게 되면, 클러치에 작용하고 있는 유압이 트랩핑(trapped)될 있다. 일반적으로, 시프트 조작이 중립 포지션으로 실행되면, 유압 펌프로부터의 유압이 매뉴얼 시프트 밸브에 의해 차단되기 때문에, 유압 펌프로부터의 유압은 클러치에 공급되지 않게 된다. 전술한 경우에서는, 매뉴얼 시프트 밸브가 중립 포지션으로 실행된 시프트 조작에 수반하여 유압 펌프로부터의 유압을 차단하더라도, 클러치는 잔압(residual pressure)에 의해 결합한 상태로 유지되어, 엔진으로부터 예기치 않은 동력이 차축에 전달될 수 있다.
본 발명은 클러치에 유체압의 공급과 차단을 행하는 전환 밸브에 이상이 발생했을 경우에도 중립 포지션으로의 시프트 조작 시에 모터로부터의 예기치 않은 동력이 차축에 전달되는 것을 억지하는 동력 전달 장치, 및 이를 구비하는 차량을 제공한다.
본 발명의 동력 전달 장치 및 이를 구비하는 차량은 전술한 바를 달성하기 위해서 이하의 것을 채용한다.
본 발명의 제1 형태에 따른 동력 전달 장치는 차량에 설치된다. 동력 전달 장치는 모터로부터의 동력을 차축에 전달하는 마찰 결합 요소와; 상기 모터로부터의 동력에 의해 구동되어서 유체압을 발생시키는 기계식 펌프와; 상기 마찰 결합 요소의 유체압 서보에 연결된 공급로에 연결되어, 상기 공급로의 개방과 폐쇄 사이에서 전환하는 전환 밸브와; 시프트가 주행 포지션으로 조작되어 있을 경우에는, 상기 기계식 펌프에 의해 발생된 유체압을 상기 공급로에 출력하고, 상기 전환 밸브가 상기 공급로를 폐쇄한 상태에서 로킹되었을 때에 시프트가 중립 포지션으로 조작되었을 경우에는, 상기 유체압 서보 내의 작동 유체를 드레인하는 시프트 밸브와; 전력에 의해 구동되고, 상기 전환 밸브가 상기 공급로를 폐쇄하고 있을 때 유체압을 발생시켜서 상기 유체압 서보에 공급하는 전동식 펌프를 포함한다.
상기 제1 형태의 동력 전달 장치에 의하면, 시프트가 주행 포지션으로 조작되었을 때, 시프트 밸브는 기계식 펌프에 의해 발생된 유체압을 마찰 결합 요소의 유체압 서보에 연결된 공급로에 출력한다. 또한, 공급로의 개방과 폐쇄 사이에서 전환하는 전환 밸브가 공급로를 폐쇄한 상태에서 로킹되는 동안, 시프트가 중립 포지션으로 조작되면, 시프트 밸브는 유체압 서보내의 작동 유체를 드레인 한다. 이에 의해, 전환 밸브가 어떠한 이상에 의해 공급로를 폐쇄한 상태에서 로킹되더라도, 모터로부터 운전자에 의한 예기치 않은 동력이 차축에 전달되는 것을 확실하게 억지할 수 있다. 또한, 전환 밸브가 정상적으로 작동할 때에는, 모터의 정지에 따라 기계식 펌프가 정지하는 동안에 전동식 펌프가 구동될 수 있으므로, 유체압이 마찰 결합 요소의 유체압 서보에 인가될 수 있다. 따라서, 이 후 모터가 재시동했을 때에, 마찰 결합 요소가 신속히 결합될 수 있고, 동력 전달이 빠르게 개시된다. 여기서, 용어 "모터"는, 자동 정지 및 자동 시동하는 내연 기관을 포함되는 것 이외에, 전동식 모터도 포함한다. 용어 "마찰 결합 요소"는, 2개의 회전 시스템을 연결하는 클러치를 포함하는 것 이외에, 1개의 회전 시스템을 케이스와 같은 고정 시스템에 연결하는 브레이크도 포함한다. 또한, 용어 "전동식 펌프"는, 전동식 모터로부터의 동력에 의해 구동되어 유체압을 발생시키는 통상의 전동식 펌프뿐만 아니라, 전자기력 또는 스프링의 압박력을 이용해 가동부를 왕복운동시킴으로써 유체압을 발생시키는 전자기 펌프 등을 포함한다.
상기 제1 형태에 따른 동력 전달 장치에 있어서, 상기 시프트 밸브는, 입력 포트와; 주행 포지션용 출력 포트를 포함하는 복수의 출력 포트와; 상기 유체압 서보에 연결된 드레인 유로에 연결되고, 상기 드레인 유로로부터 작동 유체를 입력하는 드레인 입력 포트를 포함할 수 있고; 시프트가 주행 포지션으로 조작되었을 경우에는, 상기 기계식 펌프에 의해 발생되는 유체압이 상기 입력 포트로부터 입력되어 상기 주행 포지션용 출력 포트로부터 출력되고 상기 드레인 입력 포트가 폐쇄되며, 시프트가 중립 포지션으로 조작되었을 경우에는, 상기 입력 포트와 상기 주행 포지션용 출력 포트 사이의 연통이 차단되고 상기 드레인 입력 포트가 개방되어 상기 작동 유체를 드레인한다.
전술한 구조에 있어서, 상기 드레인 유로는 상기 전환 밸브를 통해서 상기 유체압 서보에 연결될 수 있다. 상기 전환 밸브는, 상기 기계식 펌프로부터의 유로에 연결된 신호압용 포트(signal pressure port)와; 상기 주행 포지션용 출력 포트로부터의 유로에 연결된 입력 포트와; 상기 유체압 서보로부터의 유로에 연결된 출력 포트와; 상기 드레인 유로에 연결된 드레인 포트를 포함하며; 상기 전환 밸브는, 유체압이 상기 신호압용 포트에 작용하고 있을 때에는 상기 입력 포트와 상기 출력 포트를 연통시키고 상기 드레인 포트를 폐쇄하며, 유체압이 상기 신호압용 포트에 작용하지 않고 있을 때에는 상기 입력 포트를 폐쇄하고 상기 출력 포트와 상기 드레인 포트를 연통시킨다.
상기 전동식 펌프는 전자기 펌프일 수 있다. 상기 전동식 펌프는 상기 주행 포지션용 출력 포트로부터의 유체압을 입력하고 조절해서 상기 전환 밸브를 통해 상기 유체압 서보에 유체압을 공급하는 압력 조절 밸브를 포함할 수 있고, 상기 압력 조절 밸브와 상기 전자기 펌프가 솔레노이드 밸브로 일체화된다. 상기 솔레노이드 밸브는, 입력 포트, 출력 포트 및 드레인 포트를 포함하는 제1 포트 그룹과, 흡입 포트 및 토출 포트를 포함하는 제2 포트 그룹을 구비한 중공 슬리브와; 상기 슬리브에 수용되는 샤프트이며, 축 방향으로 활주함으로써 상기 각 포트를 개폐하는 스풀과; 상기 스풀을 축 방향으로 압박하는 스프링과; 상기 스프링과 대향하는 방향으로 상기 스풀 상에 작용하는 추력을 발생시키는 솔레노이드부와; 상기 솔레노이드부에 의해 발생되는 추력을 조절함으로써, 드레인 포트로부터의 토출에 의해서 상기 입력 포트를 통해 입력된 작동 유체의 압력을 조절하고, 상기 출력 포트로부터 작동 유체를 출력하는 상기 압력 조절 밸브로서 기능하도록, 상기 슬리브와 상기 스풀 사이에 형성된 압력 조절실과; 상기 솔레노이드부로부터의 추력의 발생과 해제를 반복함으로써, 상기 흡입 포트를 통해서 작동 유체를 흡입하고 상기 토출 포트로부터 작동 유체를 토출하는 상기 전자기 펌프로서 기능하도록, 상기 슬리브와 상기 스풀 사이의 공간으로 규정되며 상기 압력 조절실과는 분리된 펌프실을 포함할 수 있다. 결과적으로, 압력 조절 밸브와 전자기 펌프를 개별적으로 제공하는 것에 비해, 보다 소형화된 장치가 실현될 수 있다.
본 발명의 제2 형태에 따른 차량은 모터와, 전술한 제1 형태에 따른 동력 전달 장치를 포함한다. 동력 전달 장치는 차량에 설치된다. 또한 동력 전달 장치는, 모터로부터의 동력을 차축에 전달하는 마찰 결합 요소와; 상기 모터로부터의 동력에 의해 구동되어서 유체압을 발생시키는 기계식 펌프와; 상기 마찰 결합 요소의 유체압 서보에 연결된 공급로에 연결되고, 상기 공급로의 개방과 폐쇄 사이에서 전환하는 전환 밸브와; 시프트가 주행 포지션으로 조작되어 있을 경우에는, 상기 기계식 펌프에 의해 발생된 유체압을 상기 공급로에 출력하고, 상기 전환 밸브가 상기 공급로를 폐쇄한 상태에서 로킹되었을 때에 시프트가 중립 포지션으로 조작되었을 경우에는, 상기 유체압 서보내의 작동 유체를 드레인하는 시프트 밸브와; 전력에 의해 구동되고, 상기 전환 밸브가 상기 공급로를 폐쇄하고 있을 때 유체압을 발생시켜서 상기 유체압 서보에 공급하는 전동식 펌프를 포함한다.
본 발명의 제2 형태에 의하면, 차량은 전술한 본 발명의 제1 형태에 따른 동력 전달 장치를 탑재한다. 따라서, 본 발명의 동력 전달에 의해 달성되는 효과, 예를 들어, 중립 포지션에의 시프트 조작 후에 운전자에 의한 예기치 않은 동력이 차축에 전달되는 것을 더욱 확실하게 억지하는 효과가 본 발명의 차량에 의해 달성될 수 있다.
본 발명의 특징, 장점, 및 기술적 그리고 산업적 의의는 첨부도면을 참조하여 하기의 본 발명의 예시적인 실시예의 상세한 설명에 설명되어 있으며, 동일한 참조부호는 동일한 요소를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예로서의 동력 전달 장치(20)가 내장된 자동차(10)의 구성의 개략을 도시하는 구성도이다.
도 2는 실시예의 동력 전달 장치(20)에 제공된 자동 변속기(30)의 구성의 개략을 도시하는 구성도이다.
도 3은 자동 변속기(30)의 작동 차트를 도시하는 설명도이다.
도 4는 유압 회로(40)의 구성의 개략을 도시하는 구성도이다.
도 5는 솔레노이드 밸브(100)의 구성의 개략을 도시하는 구성도이다.
도 6a 및 도 6b는 시프트 레버(71)가 D 포지션에 위치하는 동안 매뉴얼 밸브(90)의 동작과, 시프트 레버(71)가 N 포지션에 위치하는 동안 매뉴얼 밸브(90)의 동작을 도시하는 설명도이다.
도 7은 변형예에 따른 유압 회로(40B)의 구성의 개략을 도시하는 구성도이다.
다음에, 본 발명의 실시예를 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예로서의 동력 전달 장치(20)가 내장된 자동차(10)의 구성의 개략을 도시하는 구성도이다. 도 2는 실시예의 동력 전달 장치(20)에 제공된 자동 변속기(30)의 구성의 개략을 도시하는 구성도이다. 도 3은 자동 변속기(30)의 작동 차트를 도시하는 설명도다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 차량(10)은 엔진(12)과, 엔진용 전자 제어 유닛(엔진 ECU)(16)과, 동력 전달 장치(20)를 포함한다. 엔진(12)은 가솔린이나 디젤 등의 탄화수소 연료의 폭발 연소에 의해 동력을 출력하는 내연 기관이다. 엔진 ECU(16)는 엔진(12)을 운전 및 제어한다. 본 실시예의 동력 전달 장치(20)는 엔진(12)의 크랭크 샤프트(14) 뿐만 아니라, 디퍼런셜 기어(84)를 통해서 좌우의 차륜(86a, 86b)에 연결된 구동축(82)에 연결되고, 엔진(12)으로부터의 동력을 구동축(82)에 전달한다.
본 실시예의 동력 전달 장치(20)는 엔진(12)으로부터의 동력을 구동축(82)에 전달하는 트랜스액슬 장치(transaxle device)로서 구성되고, 토크 컨버터(22)와, 기계식 오일 펌프(42)와, 자동 변속기(30)와, 유압 회로(40)와, 자동 변속기용 전자 제어 유닛(AT ECU)(26)과, 메인 전자 제어 유닛(60)을 포함한다. 토크 컨버터(22)는 로크 업 클러치를 구비하며, 엔진(12)의 크랭크 샤프트(14)에 연결된 입력측의 펌프 임펠러(22a)와 출력측의 터빈 러너(runner)(22b)로 이루어진다. 기계식 오일 펌프(42)는 토크 컨버터(22)의 하류에 배치되고 엔진(12)으로부터의 동력에 의해 작동유를 압송한다. 자동 변속기(30)는 유압에 의해 단이 변하고(staged) 구동된다. 또한, 자동 변속기(30)는 토크 컨버터(22)의 터빈 러너(22b)측에 연결된 입력축(36)과 구동축(82)에 연결된 출력축(38)을 갖는다. 자동 변속기는 입력축(36)에 입력된 동력의 속도를 변화시킨 후 출력축(38)에 출력한다. 유압 회로(40)는 자동 변속기(30)를 구동하는 액추에이터다. AT ECU(26)는 자동 변속기(30)[유압 회로(40)]를 제어한다. 메인 전자 제어 유닛(60)은 차량 전체를 제어한다. 메인 전자 제어 유닛(60)에는, 점화 센서(70)로부터의 점화 신호, 시프트 레버(71)의 조작 위치를 검출하는 시프트 포지션 센서(72)로부터의 시프트 포지션(SP), 액셀러레이터 페달(73)의 답입량을 검출하는 액셀러레이터 페달 포지션 센서(74)로부터의 액셀러레이터 개방도(Acc), 브레이크 페달(75)의 답입을 검출하는 브레이크 스위치(76)로부터의 브레이크 스위치 신호(BSW), 및 차속 센서(78)로부터의 차속(V)이 입력된다. 또한, 메인 전자 제어 유닛(60)은 통신 포트를 통해서 엔진 ECU(16) 및 AT ECU(26)에 연결되고, 엔진 ECU(16) 및 AT ECU(26)와 각종 제어 신호 및 데이터의 교환을 행하고 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 자동 변속기(30)는 더블 피니언식의 유성 기어 기구(30a)와, 싱글 피니언식의 2개의 유성 기어 기구(30b, 30c)와, 3개의 클러치(C1, C2, C3)와, 4개의 브레이크(B1, B2, B3, B4)와, 3개의 원웨이 클러치(F1, F2, F3)를 구비한다. 더블 피니언식의 유성 기어 기구(30a)는 외부 치형부(external teeth)를 갖는 선 기어(sun gear)(31a)와, 이러한 선 기어(31a)에 대해 동심원으로 배치된 내부 치형부(internal teeth)를 갖는 링 기어(32a)와, 선 기어(31a)와 맞물리는 복수의 제1 피니언 기어(33a)와, 복수의 제1 피니언 기어(33a)와 맞물리며 링 기어(32a)와도 맞물리는 복수의 제2 피니언 기어(34a)와, 복수의 제1 피니언 기어(33a) 및 복수의 제2 피니언 기어(34a)에 연결되며 이들을 자전 및 공전 가능하게 유지하는 캐리어(35a)를 구비한다. 선 기어(31a)는 클러치(C3)를 통해서 입력축(36)에 연결된다. 선 기어(31a)는 원웨이 클러치(F2)를 통해서 브레이크(B3)에 연결되고, 선 기어(31a)의 회전은 브레이크(B3)를 결합 및 해제함으로써 허용되거나 정지상태로 유지된다. 링 기어(32a)의 회전은 브레이크(B2)를 결합 및 해제함으로써 허용되거나 정지상태로 유지된다. 캐리어(35a)는 원웨이 클러치(F1)에 의해 일 방향으로 회전이 규제되고, 캐리어(35a)의 회전은 브레이크(B1)를 결합 및 해제함으로써 허용되거나 정지상태로 유지된다. 싱글 피니언식의 유성 기어 기구(30b)는 외부 치형부를 갖는 선 기어(31b)와, 선 기어(31b)에 대해 동심원으로 배치된 내부 치형부를 갖는 링 기어(32b)와, 선 기어(31b) 및 링 기어(32b)와 맞물리는 복수의 피니언 기어(33b)와, 복수의 피니언 기어(33b)를 자전 및 공전 가능하게 유지하는 캐리어(35b)를 구비한다. 선 기어(31b)는 클러치(C1)를 통해서 입력축(36)에 연결된다. 링 기어(32b)는 더블 피니언식의 유성 기어 기구(30a)의 링 기어(32a)에 연결되고, 링 기어(32b)의 회전은 브레이크(B2)를 결합 및 해제함으로써 허용되거나 정지상태로 유지된다. 캐리어(35b)는 클러치(C2)를 통해서 입력축(36)에 연결되고, 캐리어(35b)는 원웨이 클러치(F3)에 의해 일 방향으로 회전이 규제된다. 싱글 피니언식의 유성 기어 기구(30c)는 외부 치형부를 갖는 선 기어(31c)와, 선 기어(31c)에 대해 동심원으로 배치된 내부 치형부를 갖는 링 기어(32c)와, 선 기어(31c) 및 링 기어(32c)와 맞물리는 복수의 피니언 기어(33c)와, 복수의 피니언 기어(33c)를 자전 및 공전 가능하게 유지하는 캐리어(35c)를 구비한다. 선 기어(31c)는 싱글 피니언식의 유성 기어 기구(30b)의 선 기어(31b)에 연결된다. 링 기어(32c)는 싱글 피니언식의 유성 기어 기구(30b)의 캐리어(35b)에 연결되고, 링 기어(32c)의 회전은 브레이크(B4)를 결합 및 해제함으로써 허용되거나 정지상태로 유지된다. 캐리어(35c)는 출력축(38)에 연결된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 자동 변속기(30)는 클러치(C1 내지 C3) 및 브레이크(B1 내지 B4)를 결합 및 해제함으로써 제1 및 제5 전진 속도(forward speeds), 하나의 후진 속도(reverse speed), 및 중립 사이에서 전환할 수 있다. 제1 전진 속도, 즉 입력축(36)의 회전을 가장 큰 감속비로 감속해서 그러한 회전을 출력축(38)에 전달하는 상태는, 클러치(C1)를 결합하고, 클러치(C2, C3) 및 브레이크(B1 내지 B4)를 해제함으로써 형성된다. 제1 전진 속도에서는, 브레이크(B4)가 엔진 브레이크 동안 결합된다. 제2 전진 속도는 클러치(C1) 및 브레이크(B3)를 결합하고, 클러치(C2, C3) 및 브레이크(B1, B2, B4)를 해제함으로써 형성된다. 제2 전진 속도에서는, 브레이크(B2)가 엔진 브레이크 동안 결합된다. 제3 전진 속도는 클러치(C1, C3) 및 브레이크(B3)를 결합하고, 클러치(C2) 및 브레이크(B1, B2, B4)를 해제함으로써 형성된다. 제3 전진 속도에서는, 브레이크(B1)가 엔진 브레이크 동안 결합된다. 제4 전진 속도는 클러치(C1 내지 C3) 및 브레이크(B3)를 결합하고, 브레이크(B1, B2, B4)를 해제함으로써 형성된다. 제5 전진 속도, 즉 입력축(36)의 회전을 가장 작은 감속비로 감속(증속)해서 이러한 회전을 출력축(38)에 전달하는 상태는 클러치(C2, C3) 및 브레이크(B1, B3)를 결합하고, 클러치(C1) 및 브레이크(B2, B4)를 해제함으로써 형성된다. 자동 변속기(30)에서 중립, 즉 입력축(36)과 출력축(38)이 커플링되지 않은 상태(state of uncoupling)는 모든 클러치(C1 내지 C3)와 브레이크(B1 내지 B4)를 해제함으로써 달성된다. 후진 속도는 클러치(C3) 및 브레이크(B4)를 결합하고, 클러치(C1, C2) 및 브레이크(B1 내지 B3)를 해제함으로써 형성된다.
자동 변속기(30)의 클러치(C1 내지 C3) 및 브레이크(B1 내지 B4)의 결합 및 해제는 유압 회로(40)에 의해 행해진다. 도 4는 유압 회로(40)에 있어서의 클러치(C1)의 구동 시스템의 구성의 개략을 도시하는 부분 구성도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 유압 회로(40)는 조절 밸브(43)와, 리니어 솔레노이드(44)와, 매뉴얼 밸브(90)와, 솔레노이드 밸브(100)와, 전환 밸브(50)와, 어큐뮬레이터(49)를 포함한다. 조절 밸브(43)는 엔진(12)으로부터의 동력에 의해 구동되는 기계식 오일 펌프(42)로부터 스트레이너(41)를 통해서 압송된 작동유의 압력[라인압(PL)]을 조절한다. 리니어 솔레노이드(44)는 라인압(PL)으로부터 모듈레이터 밸브(도시하지 않음)를 통해서 발생되는 모듈레이터 압력(PMOD)을 조절해서 이 모듈레이터 압력(PMOD)을 신호압으로서 출력함으로써, 조절 밸브(43)를 구동한다. 매뉴얼 밸브(90)에는 라인압(PL)을 입력하는 입력 포트(92a)와, 드라이브 포지션(D 포지션)용 출력 포트(92b)와, 리버스 포지션(R 포지션)용 출력 포트(92c) 등이 형성된다. 매뉴얼 밸브(90)는 시프트 레버(71)의 조작에 연동해서 각 포트를 개폐한다. 솔레노이드 밸브(100)는 매뉴얼 밸브(90)의 D 포지션용 출력 포트(92b)로부터 출력된 작동유를 입력하고 조절해서, 작동유를 클러치(C1)에 출력하는 리니어 솔레노이드로서 기능한다. 솔레노이드 밸브(100)는 클러치(C1)에 작동유를 압송하는 전자기 펌프로서도 기능한다. 전환 밸브(50)는 리니어 솔레노이드로서 기능하는 솔레노이드 밸브(100)로부터의 작동유와 전자기 펌프로서 기능하는 솔레노이드 밸브(100)로부터의 작동유를 클러치(C1)에 공급하는 것 사이에서 선택적으로 전환한다. 어큐뮬레이터(49)는 클러치(C1)에 연결된 유로(48)에 연결되고, 클러치(C1)에 작용하는 유압을 축적한다. 도 4는 클러치(C1)의 유압 시스템을 도시할 뿐, 본 발명의 중요 사항이 아니기 때문에 다른 클러치(C2, C3) 또는 브레이크(B1 내지 B4)의 유압 시스템을 도시하지는 않음을 주목해야 한다. 이들 유압 시스템은 통상의 리니어 솔레노이드 등을 사용해서 구성될 수 있다. 유압 회로(40)가 구비된 솔레노이드 밸브(100)는 이하에서 자세히 설명된다.
도 5는 솔레노이드 밸브(100)의 구성의 개략을 도시하는 구성도이다. 솔레노이드 밸브(100)는, 매뉴얼 밸브(90)를 통해서 입력되는 라인압(PL)으로부터 최적의 클러치압을 발생시킴으로써 클러치(C1)를 직접 제어할 수 있는 직접 제어용 리니어 솔레노이드로서 기능하도록, 및 유압을 발생시키는 전자기 펌프로서 기능하도록 구성된다. 솔레노이드 밸브(100)는 솔레노이드부(110)와, 솔레노이드부(110)에 의해 구동되어서, 라인압(PL)을 입력하고, 입력된 라인압(PL)을 조절 및 출력하는 압력 조절 밸브부(120)와, 솔레노이드부(110)에 의해 유사하게 구동되어서 작동유를 압송하는 펌프부(130)를 구비한다.
솔레노이드부(110)는 케이스(111)와, 코일(솔레노이드 코일)(112)과, 제1 코어(114)와, 제2 코어(115)와, 플런저(116)와, 샤프트(118)를 포함한다. 케이스(111)는 바닥을 갖는 원통형 부재(bottomed cylindrical member)이다. 코일(112)은 케이스(111)의 내주측에 배치되고, 절연성 보빈 주위에 절연된 전기 도체를 권취함으로써 형성된다. 제1 코어(114)는 케이스(111)의 개구 단부에 플랜지 외주부가 고정된 플랜지부(114a), 및 플랜지부(114a)로부터 코일(112)의 내주면을 따라 축 방향으로 연장하는 원통부(114b)로 이루어진다. 원통형 제2 코어(115)는 케이스(111)의 바닥에 형성된 오목부의 내주면과 접촉하고, 코일(112)의 내주면을 따라 제1 코어(114)의 원통부(114b)와 소정 간격만큼 이격된 위치까지 축 방향으로 연장한다. 플런저(116)는 제2 코어(115)에 수용되고, 제1 코어(114)의 내주면 및 제2 코어(115)의 내주면 상에서 축 방향으로 활주할 수 있다. 샤프트(118)는 플런저(116)의 선단에 접촉하는 동안 제1 코어(114)의 원통부(114b)에 수용되고, 원통부(114b)의 내주면 상에서 축 방향으로 활주할 수 있다. 솔레노이드부(110)는 코일(112)로부터의 단자가 케이스(111)의 외주부에 형성된 커넥터부(119)에 배치되고, 전기는 이러한 단자를 통해서 코일(112)에 전도된다. 케이스(111)와, 제1 코어(114)와, 제2 코어(115)와, 플런저(116)는 모두 고순도의 철과 같은 강자성 재료에 의해 형성된다. 제1 코어(114)의 원통부(114b)의 단부면과 제2 코어(115)의 단부면 사이의 공간은 비자성체로서 기능하도록 형성된다. 이러한 공간은 비자성체로서 기능하기만 하면 스테인리스 스틸, 황동 등등과 같은 비자성 금속으로서 제공될 수 있음을 주목해야 한다. 솔레노이드부(110)에서는, 코일(112)에 전기를 전도시킴으로써 자속이 케이스(111), 제2 코어(115), 플런저(116), 제1 코어(114), 및 다시 케이스(111)의 순서대로 코일(112)의 주위를 주회하는 자기 회로를 형성한다. 이에 의해, 제1 코어(114)와 플런저(116) 사이에서 작용하는 흡인력이 플런저(116)를 흡인한다. 전술한 바와 같이, 플런저(116)의 선단은 제1 코어(114)의 내주면 상의 축 방향으로 활주가능한 샤프트(118)와 접촉한다. 따라서, 플런저(116) 상에 작용하는 흡인력은 샤프트(118)가 전방(도면에서 좌측)으로 압출되도록 한다.
압력 조절 밸브부(120)와 펌프부(130)는 슬리브(122), 스풀(124), 엔드 플레이트(126), 및 스프링(128)을 공통 부재로 사용한다. 대체로 원통 형상의 슬리브(122)는 밸브체(102) 내에 합체되고, 일 단부가 솔레노이드부(110)의 케이스(111)에 의해 제1 코어(114)에 부착된다. 스풀(124)은 슬리브(122)의 내부 공간에 수용되고, 일 단부가 솔레노이드부(110)의 샤프트(118)의 선단과 접촉한다. 엔드 플레이트(126)는 슬리브(122)의 타 단부에 나사식으로 고정된다. 스프링(128)은 스풀(124)을 솔레노이드부(110)측의 방향으로 압박한다.
슬리브(122)에는, 압력 조절 밸브부(120)를 형성하는 영역에서 개구부인, 입력 포트(122a), 출력 포트(122b), 드레인 포트(122c), 및 피드백 포트(122d)가 형성된다. 입력 포트(122a)는 매뉴얼 밸브(90)의 D 포지션용 출력 포트(92b)로부터의 작동유를 입력한다. 출력 포트(122b)는 입력된 작동유를 클러치(C1)측으로 토출한다. 드레인 포트(122c)는 입력된 작동유를 드레인 한다. 피드백 포트(122d)는 출력 포트(122b)로부터 출력되는 작동유를, 밸브체(102)의 내면과 슬리브(122)의 외면에 의해 형성된 유로(122e)를 통해서 입력하고, 스풀(124)에 피드백력을 작용시킨다. 또한, 슬리브(122)의 솔레노이드부(110)측의 단부에는, 스풀(124)의 활주로 인해 슬리브(122)의 내주면과 스풀(124)의 외주면 사이에서 누출된 작동유를 토출하기 위한 토출 구멍(122f)이 형성된다. 슬리브(122)에는, 펌프부(130)를 형성하는 영역에서 개구부인, 흡입 포트(132a), 토출 포트(132b), 및 드레인 포트(132c)가 형성된다. 흡입 포트(132a)는 작동유를 흡입하고, 토출 포트(132b)는 흡입된 작동유를 토출한다. 드레인 포트(132c)는 펌프부(130)의 기능이 정지했을 때에 잔존하는 작동유를 토출한다.
스풀(124)은 슬리브(122)의 내측에 수용되는 샤프트와 비슷한 부재로서 형성되고, 슬리브(122)의 내벽을 활주할 수 있는 3개의 원통형 랜드(124a, 124b, 124c)와, 연통부(123a)와, 연결부(123b)와, 랜드(124c)에 연결된 흡입용 체크 밸브(134)와, 흡입용 체크 밸브(134)와 엔드 플레이트(126) 사이에 개재된 토출용 체크 밸브(136)를 구비한다. 연통부(123a)는 랜드(124a)와 랜드(124b)를 연결하고, 연통부(123a)의 외경이 랜드(124a, 124b)의 외경보다도 작고 또한 외경이 랜드(124a, 124b) 양쪽으로부터 중앙부를 향해 작아지도록 테이퍼진 형상을 갖는다. 또한, 연통부(123a)는 입력 포트(122a)와, 출력 포트(122b)와, 드레인 포트(122c) 사이의 연통을 가능하게 한다. 연결부(123b)는 솔레노이드부(110)측의 방향으로 스풀(124)에 피드백력을 인가하는 피드백실을, 슬리브(122)의 내벽과 함께, 형성한다. 압력 조절실(121)은 슬리브(122)와, 스풀(124)의 연통부(123a)와, 랜드(124a, 124b)에 의해 형성된다. 펌프실(131)은 슬리브(122)와, 스풀(124)의 흡입용 체크 밸브(134)와 토출용 체크 밸브(136)에 의해 형성된다.
펌프부(130)의 흡입용 체크 밸브(134)는 랜드(124c)에 연결되어 중앙에 펌프실(131) 및 흡입 포트(132a)와 연통하는 개구부(133)가 형성된 원통형 본체(134a)와, 볼(134b)과, 이 볼(134b)을 본체(134a)의 개구부(133)에 대해 압박하는 스프링(134c)을 포함한다. 펌프실(131) 내측이 정압일 경우에, 스프링(134c)의 압박력은 개구부(133)를 차단하여 밸브를 폐쇄한다. 펌프실(131) 내측이 부압일 경우에, 스프링(134c)의 수축은 개구부(133)를 차단하지 않아 밸브를 개방한다. 토출용 체크 밸브(136)는, 스프링(128)과 흡입용 체크 밸브(134)의 스프링(134c)을 수용하는 스프링 수용부(spring receiver)로서 기능하며, 중앙에 토출 포트(132b)와 연통하는 개구부(135)가 형성된 원통형 본체(136a)와; 볼(136b)과; 스프링 수용부로서 작용하는 엔드 플레이트(126)와 더불어 볼(136b)을 본체(136a)의 개구부(135)에 대해 압박하는 스프링(136c)을 포함한다. 펌프실(131) 내측이 부압일 경우에, 스프링(136c)의 압박력은 개구부(135)를 차단하여 밸브를 폐쇄한다. 펌프실(131) 내측이 정압일 경우에, 스프링(136c)의 수축은 개구부(135)를 차단하지 않아 밸브를 개방한다. 따라서, 솔레노이드부(110)의 코일(112)에의 통전이 온(on)에서 오프(off)로 전환되었을 때, 스프링(136c) 및 스프링(128)의 압박력은 스풀(124)을 솔레노이드부(110)측으로 이동시킴으로써, 펌프실(131) 내측에 부압을 발생시켜 펌프실(131)이 흡입용 체크 밸브(134)를 통해서 흡입 포트(132a)로부터 작동유를 흡입하도록 한다. 그러나, 솔레노이드부(110)의 코일(112)에의 통전이 오프(off)에서 온(on)으로 전환되었을 때, 솔레노이드부(110)로부터의 추력은 스풀(124)을 엔드 플레이트(126)측으로 이동시킴으로써, 펌프실(131) 내측에 정압을 발생시켜 흡입된 작동유가 토출용 체크 밸브(136)를 통해서 토출 포트(132b)로부터 토출하도록 한다.
다음에, 솔레노이드 밸브(100)의 동작, 즉 리니어 솔레노이드로서 기능하는 동작 및 전자기 펌프로서 기능하는 동작에 대해서 설명한다. 우선, 리니어 솔레노이드로서 기능할 때의 동작에 대해서 설명한다. 여기서, 코일(112)에의 통전이 오프되었을 경우가 고려된다. 이 경우, 스풀(124)은 스프링(128, 134c, 136c)의 압박력에 의해 솔레노이드부(110)측으로 이동되기 때문에, 랜드(124b)는 입력 포트(122a)를 차단하고 출력 포트(122b)가 연통부(123a)를 통해서 드레인 포트(122c)와 연통한다. 따라서, 유압이 클러치(C1)에 작용하지 않는다. 일단 코일(112)에의 통전이 온(on) 되면, 플런저(116)는 코일(112)에 인가되는 전류의 크기에 대응하는 흡인력에 의해 제1 코어(114)에 흡인되고, 그에 따라 샤프트(118)가 압출된다. 따라서 샤프트(118)의 선단과 접촉하는 스풀(124)이 엔드 플레이트(126)측으로 이동한다. 결과적으로, 입력 포트(122a), 출력 포트(122b), 및 드레인 포트(122c)가 서로 연통하고, 입력 포트(122a)로부터 입력된 작동유는 일부가 출력 포트(122b)에 출력되고 나머지가 드레인 포트(122c)에 출력된다. 또한, 작동유가 피드백 포트(122d)를 통해서 피드백실에 공급되고, 출력 포트(122b)의 출력압에 대응하는 피드백력이 솔레노이드부(110)측의 방향으로 스풀(124)에 작용한다. 따라서, 스풀(124)은 플런저(116)의 추력(흡인력), 스프링(128)의 스프링력, 및 피드백력이 정확히 균형을 이루는 위치에서 정지하게 된다. 그러한 경우, 코일(112)에 인가되는 전류가 커질수록, 즉 플런저(116)의 추력이 커질수록, 스풀(124)이 엔드 플레이트(126)측으로 더욱 이동하도록 하여, 입력 포트(122a)의 개구 면적이 확대되고 드레인 포트(122c)의 개구 면적이 좁아진다. 코일(112)에의 통전이 최대가 되면, 스풀(124)은 플런저(116)의 가동 범위로서 엔드 플레이트(126)측까지 멀리 이동하여, 연통부(123a)가 입력 포트(122a)와 출력 포트(122b)를 연통시키고, 랜드(124a)는 드레인 포트(122c)를 차단하여 출력 포트(122b)와 드레인 포트(122c) 사이의 연통을 차단한다. 이에 의해, 최대 유압이 클러치(C1)에 작용한다. 전술한 바와 같이, 본 실시예의 솔레노이드 밸브(100)는, 코일(112)에의 통전이 오프(off)되었을 때 입력 포트(122a)가 차단되고 출력 포트(122b)가 드레인 포트(122c)와 연통하기 때문에, 노멀 클로즈형 솔레노이드 밸브(normally closed solenoid valve)로서 기능하는 것이 명확해 진다.
계속해서, 솔레노이드 밸브(100)를 전자기 펌프로서 기능시킬 경우 솔레노이드 밸브(100)의 동작이 설명된다. 여기서, 코일(112)에의 통전이 온(on)에서 오프(off)로 전환되었을 경우가 고려된다. 이러한 경우, 스풀(124)은 엔드 플레이트(126)측으로부터 솔레노이드부(110)측으로 이동한다. 따라서, 부압이 펌프실(131) 내측에 발생되며, 흡입용 체크 밸브(134)가 개방되고 토출용 체크 밸브(136)가 폐쇄되어, 펌프실(131)은 흡입용 체크 밸브(134)를 통해서 흡입 포트(132a)로부터 작동유를 흡입한다. 일단 이러한 상태로부터 코일(112)에의 통전이 온(on) 되면, 스풀(124)은 솔레노이드부(110)측으로부터 엔드 플레이트(126)측으로 이동한다. 그에 따라, 정압이 펌프실(131) 내측에 발생되며, 흡입용 체크 밸브(134)가 폐쇄되고 토출용 체크 밸브(136)가 개방되어, 펌프실(131)에 의해 흡입된 작동유가 토출용 체크 밸브(136)를 통해서 토출 포트(132b)로부터 토출된다. 따라서, 코일(112)에의 통전이 온(on)과 오프(off)를 반복하여 전환하는 구형파 전류(square wave current)를 인가함으로써 본 실시예의 솔레노이드 밸브(100)가 작동유를 압송하는 전자기 펌프로서 기능하도록 할 수 있다. 이로써, 솔레노이드 밸브(100)의 상세한 설명을 마친다.
전환 밸브(50)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 슬리브(52)와, 슬리브(52)의 내측에서 축 방향으로 활주하는 스풀(54)과, 스풀(54)을 축 방향으로 압박하는 스프링(56)에 의해 형성된다. 슬리브(52)에는 각종 포트: 라인압(PL)을 신호압으로서 입력하는 신호압용 입력 포트(52a), 스트레이너(41)와 기계식 오일 펌프(42) 사이의 유로(46)에 연결된 입력 포트(52b), 솔레노이드 밸브(100)의 펌프부(130)의 흡입 포트(132a)에 연결된 출력 포트(52c), 드레인 포트(52d), 솔레노이드 밸브(100)의 압력 조절 밸브부(120)의 출력 포트(122b)에 연결된 입력 포트(52e), 클러치(C1)의 유로(48)에 연결된 출력 포트(52f), 드레인 유로(91)에 연결된 드레인 포트(52g), 펌프부(130)의 드레인 포트(132c)에 연결된 입력 포트(52h), 및 드레인 포트(52i)가 형성되어 있다. 라인압(PL)이 전환 밸브(50)의 신호압용 입력 포트(52a)에 입력되었을 때, 스풀(54)은 스프링(56)의 압박력을 극복해 도면에서 밸브의 우측에 도시된 위치로 이동하여, 입력 포트(52e)는 출력 포트(52f)와 연통하고 드레인 포트(52g)는 폐쇄된다. 따라서, 압력 조절 밸브부(120)의 출력 포트(122b)는 클러치(C1)의 유로(48)와 연통하고, 드레인 유로(91)가 차단된다. 라인압(PL)이 신호압용 입력 포트(52a)에 입력되지 않을 때에는, 스프링(56)의 압박력에 의해 스풀(54)이 도면에서 밸브의 좌측에 도시된 위치로 이동한다. 그 결과, 입력 포트(52b)가 출력 포트(52c)와 연통함으로써 펌프부(130)의 흡입 포트(132a)가 전환 밸브(50)를 통해서 스트레이너(41)와 기계식 오일 펌프(42) 사이의 유로(46)에 연결된다. 또한, 입력 포트(52e)가 폐쇄되고 출력 포트(52f)가 드레인 포트(52g)와 연통함으로써 클러치(C1)의 유로(48)가 드레인 유로(91)와 연통한다. 라인압(PL)이 신호압용 입력 포트(52a)에 입력되었을 때에는, 입력 포트(52b)가 폐쇄되고, 출력 포트(52c)가 드레인 포트(52d)와 연통해서 작동유가 펌프부(130)의 흡입 포트(132a)에 공급되지 않으며, 출력 포트(52h)가 드레인 포트(52i)와 연통해서 펌프부(130)의 드레인 포트(132c)로부터 작동유를 드레인한다.
매뉴얼 밸브(90)에는, 도 4에 도시된 바와 같이, 밸브체 내측에 형성된 대략 원통형 공간과 연통하는, 입력 포트(92a), D 포지션용 출력 포트(92b), 및 R 포지션용 출력 포트(92c)가 형성된다. 매뉴얼 밸브(90)는 시프트 레버(71)의 시프트 조작에 수반해서 공간 내측에 2개의 랜드(94a, 94b)가 제공된 스풀(94)을 활주시킴으로써 각종 포트를 개폐한다. 즉, 시프트가 D 포지션으로 조작되었을 때에는, 스풀(94)의 2개의 랜드(94a, 94b) 사이의 공간이 입력 포트(92a)와 D 포지션용 출력 포트(92b)를 연통시키고, 랜드(94a)는 입력 포트(92a)와 R 포지션용 출력 포트(92c) 사이의 연통을 차단한다. 시프트가 N 포지션으로 조작되었을 때에는, 랜드(94b)가 입력 포트(92a)와 D 포지션용 출력 포트(92b) 사이의 연통을 차단하고, 랜드(94a)는 입력 포트(92a)와 R 포지션용 출력 포트(92c) 사이의 연통을 차단한다. 시프트가 R 포지션으로 조작되었을 때에는, 스풀(94)의 2개의 랜드(94a, 94b) 사이의 공간은 입력 포트(92a)와 R 포지션용 출력 포트(92c)를 연통시키고, 랜드(94b)는 입력 포트(92a)와 D 포지션용 출력 포트(92b) 사이의 연통을 차단한다.
또한, 매뉴얼 밸브(90)의 밸브체에는, 입력 포트(92a) 및 출력 포트(92b, 92c) 이외에, 드레인 유로(91)에 연결된 드레인 입력 포트(92d)가 형성된다. 드레인 입력 포트(92d)는 랜드(94b)에 의해 입력 포트(92a) 및 출력 포트(92b, 92c)로부터 이격되어 있다. 도 6a 및 도 6b는, 시프트 레버(71)가 D 포지션에 있는 동안 매뉴얼 밸브(90)의 동작, 및 시프트 레버(71)가 N 포지션에 있는 동안 매뉴얼 밸브(90)의 동작을 도시한다. 매뉴얼 밸브(90)에 있어서, 시프트가 D 포지션으로 조작되었을 때에는, 드레인 입력 포트(92d)가 랜드(94b)의 외벽에 의해 폐쇄된다(도 6a 참조). 시프트가 N 포지션으로 조작되었을 때에는, 랜드(94b)가 도면에서 좌측으로 이동하여 드레인 입력 포트(92d)를 개방하며, 드레인 유로(91)의 작동유가 드레인 입력 포트(92d)를 통해서 입력되고 랜드(94a)와는 반대측인 랜드(94b)측으로부터 드레인된다(도 6b 참조).
또한, 이와 같이 형성된 본 실시예의 자동차(10)가 시프트 레버(71)를 드라이브(D) 주행 포지션으로 하고 주행하고 있을 경우에, 미리 설정된 모든 자동 정지 조건이 만족되었을 때에 엔진(12)이 자동 정지한다. 이러한 자동 정지 조건은, 차속(V)이 제로(0) 이고, 액셀러레이터가 오프(off)이며, 브레이크 스위치 신호(BSW)가 온(on)인 것을 포함한다. 일단 엔진(12)이 자동 정지한 경우에, 그 후 브레이크 스위치 신호(BSW)가 오프(off)인 것과 같은 미리 설정된 자동 시동 조건이 만족되면, 자동 정지된 엔진(12)이 자동 시동 된다.
자동 정지 조건이 본 실시예의 자동차(10)에서 만족되어 엔진(12)이 자동 정지되었을 때에는, 그에 따라 기계식 오일 펌프(42)도 정지한다. 따라서, 라인압(PL)이 빠지고, 전환 밸브(50)의 스풀(54)은 솔레노이드 밸브(100)의 압력 조절 밸브부(120)의 출력 포트(122b)와 클러치(C1)의 유로(48) 사이의 연통을 차단하며, 클러치(C1)의 유로(48)와 드레인 유로(91)를 연통시킨다. 시프트 레버(71)가 D 포지션에 있을 때, 드레인 유로(91)에 연결된 매뉴얼 밸브(90)의 드레인 입력 포트(92d)가 폐쇄된다. 그에 따라, 솔레노이드 밸브(100)는 전자기 펌프로서 기능할 수 있고, 유압이 클러치(C1)에 작용하도록 할 수 있다. 다음에, 자동 시동 조건이 만족되어 엔진(12)이 자동 시동 되면, 그에 따라 기계식 오일 펌프(42)가 작동한다. 따라서, 라인압(PL)이 공급되고, 전환 밸브(50)의 스풀(54)은 압력 조절 밸브부(120)의 출력 포트(122b)와 클러치(C1)의 유로(48)를 연통시키고, 유로(48)와 드레인 유로(91) 사이의 연통을 차단한다. 이러한 경우, 매뉴얼 밸브(90)의 D 포지션용 출력 포트(92b)를 통해서 입력된 라인압(PL)이 솔레노이드 밸브(100)를 압력 조절 밸브로서 기능시킴으로써 조절되고 클러치(C1)에 공급되어, 클러치(C1)가 완전하게 결합되어 차량을 발진시킨다. 엔진(12)이 자동 정지하는 동안 솔레노이드 밸브(100)를 전자기 펌프로서 기능시켜 유압이 클러치(C1)에 작용하도록 함으로써, 엔진(12)이 자동으로 재시동한 직후에 클러치(C1)가 신속히 결합될 수 있다. 그에 따라, 차량이 부드럽게 발진할 수 있다. 본 실시예에서, 솔레노이드 밸브(100)는, 전자기 펌프로서의 압송 성능이 클러치(C1)의 피스톤과 드럼 사이에 설치된 시일 링 등으로부터 누출되는 펌프부(130)로부터 작동유의 양만큼만 보충할 수 있는 정도로 설계된다.
시프트 레버(71)가 D 포지션에 있고 엔진(12)이 자동 정지하는 동안 이물질의 침투 등에 의해 전환 밸브(50)의 스풀(54)이 도 4의 밸브의 좌측에 도시된 위치에서 스터킹(stuck)(로킹)한 상태로 될 수 있다. 이 상태에서는, 다음에 엔진(12)의 자동 시동 조건이 만족되어 라인압(PL)이 전환 밸브(50)의 신호압용 입력 포트(52a)에 작용하더라도, 스풀(54)이 이동하지 않는다. 따라서, 솔레노이드 밸브(100)의 압력 조절 밸브부(120)의 출력 포트(122b)와 클러치(C1)의 유로(48) 사이의 연통이 차단된 채로 유지되고, 유로(48)는 드레인 유로(91)와 연통된 채로 유지된다. 시프트 레버(71)가 D 포지션에 있을 때, 드레인 유로(91)에 연결된 드레인 입력 포트(92d)는 폐쇄된다. 그에 따라, 잔압이 클러치(C1)상에 작용한다. 이러한 경우, 시프트 레버(71)를 D 포지션으로부터 N 포지션으로 조작함으로써, 매뉴얼 밸브(90)의 드레인 입력 포트(92d)를 개방하고, 클러치(C1)에 작용하고 있는 잔압은 전환 밸브(50)의 출력 포트(52f) 및 드레인 포트(52g), 드레인 유로(91), 및 매뉴얼 밸브(90)의 드레인 입력 포트(92d)를 상기 순서대로 통해서 드레인 된다. 따라서, 전환 밸브(50)가 스틱하더라도, 시프트 레버(71)가 N 포지션으로 조작되었을 때에, 클러치(C1)의 잔압이 드레인 됨으로써, 엔진(12)으로부터의 동력이 구동축(82)에 전달되는 것을 방지한다. 이러한 이유로 드레인 유로(91)는 전환 밸브(50)와 매뉴얼 밸브(90)를 연결한다.
전술한 실시예의 동력 전달 장치(20)에 따르면, 매뉴얼 밸브(90)에는, 시프트가 D 포지션으로 조작되었을 경우에 폐쇄하고 시프트가 N 포지션으로 조작되었을 경우에 드레인하기 위해서 개방하는 드레인 입력 포트(92d)가 형성된다. 엔진(12)의 운전중에 라인압(PL)이 신호압용 입력 포트(52a)에 작용하고 있을 때에는, 압력 조절 밸브부(120)의 출력 포트(122b)가 클러치의 유로(48)와 연통하고 드레인 포트(52g)가 폐쇄되며, 엔진(12)의 자동 정지중에 라인압(PL)이 신호압용 입력 포트(52a)에 작용하지 않고 있을 때에는, 압력 조절 밸브부(120)의 출력 포트(122b)와 클러치의 유로(48) 사이의 연통이 차단되고 유로(48)가 드레인 포트(52g)와 연통하도록 전환 밸브(50)가 형성된다. 또한, 매뉴얼 밸브(90)의 드레인 입력 포트(92d)와 전환 밸브(50)의 드레인 포트(52g)가 드레인 유로(91)에 의해 연결된다. 그에 따라, 클러치(C1)의 유압이 전환 밸브(50), 드레인 유로(91), 및 매뉴얼 밸브(90)의 드레인 입력 포트(92d)를 통해서 드레인 될 수 있다. 그에 따라, 엔진(12)의 자동 정지 동안 이물질의 침투 등에 의해 클러치(C1)의 유로(48)를 폐쇄한 상태에서 전환 밸브(50)가 스틱하더라도, 그 후에 엔진(12)이 재시동하고 시프트가 N 포지션으로 조작되었을 때에, 클러치(C1)의 잔압의 드레인에 의해서 엔진(12)으로부터의 동력이 구동축(82)에 전달되는 것을 억제할 수 있다. 이 결과, N 포지션에 있는 동안에 운전자에 의한 예기치 않은 동력의 전달을 억제할 수 있다.
본 실시예의 동력 전달 장치(20)에서는, 클러치(C1)의 유로(48)와 드레인 유로(91)는 전환 밸브(50)[출력 포트(52f), 드레인 포트(52g)]를 통해서 연결된다. 하지만, 클러치(C1)의 유로(48)와 드레인 유로(91)는 직접 연결될 수 있다.
본 실시예의 동력 전달 장치(20)에서는, 솔레노이드 밸브(100)가 리니어 솔레노이드 및 전자기 펌프 모두로서 기능하도록 일체적으로 구성된다. 하지만, 리니어 솔레노이드와 전자기 펌프는 개별체(separate bodies)로서 형성될 수 있다. 도 7은 변형예에 따른 유압 회로(40B)의 구성의 개략을 도시하는 구성도이다. 도 7에서는 유압 회로(40)와 유압 회로(40B)의 동일한 구성에 대해서 동일한 참조부호를 부여하고, 본원에서 중복 설명은 생략하였다. 도면에 도시된 바와 같이, 솔레노이드 밸브(100) 및 전환 밸브(50) 대신에, 변형예의 유압 회로(40B)는 리니어 솔레노이드(SLC1), 전자기 펌프(200), 및 전환 밸브(150)를 포함한다. 노멀 클로즈형 리니어 솔레노이드(SLC1)는 매뉴얼 밸브(90)의 D 포지션용 출력 포트(92b)로부터 라인압(PL)을 입력하고, 토출에 의해 작동 유체의 압력을 조절하며, 작동 유체를 출력한다. 전자기 펌프(200)에는 기계식 오일 펌프(42)와 스트레이너(41) 사이의 유로(46)에 연결된 흡입 포트(232a), 및 클러치(C1)의 유로(48)에 연결된 토출 포트(232b)가 형성된다. 전자기 펌프(200)는 흡입 포트(232a)로부터 작동유를 흡입하고 토출 포트(232b)로부터 토출한다. 전환 밸브(150)는 리니어 솔레노이드(SLC1)의 출력 포트(222b)와 클러치(C1)의 유로(48) 사이에서, 및 유로(48)와 드레인 유로(91) 사이에서의 연통과 연통의 차단 사이에서 전환한다. 리니어 솔레노이드(SLC1)가 노멀 클로즈형으로서 구성되는 것이라고 했지만, 리니어 솔레노이드(SLC1)는 노멀 오픈형(normally open type)일 수 있음은 물론이다.
전환 밸브(150)는 슬리브(152)와, 슬리브(152) 내측을 축 방향으로 활주하는 스풀(154)과, 스풀(154)을 축 방향으로 압박하는 스프링(156)에 의해 형성된다. 슬리브(152)는 라인압(PL)을 신호압으로서 입력하는 신호압용 입력 포트(152a)와; 리니어 솔레노이드(SLC1)의 출력 포트(222b)에 연결된 입력 포트(152b)와; 전자기 펌프(200)의 토출 포트(232b) 및 클러치(C1)의 유로(48)에 연결된 출력 포트(152c)와; 드레인 유로(91)에 연결된 드레인 포트(152d)로 형성된다. 라인압(PL)이 전환 밸브(150)의 신호압용 입력 포트(152a)에 입력되었을 때, 스풀(154)은 스프링(156)의 압박력을 극복해 도면에서 밸브의 좌측에 도시된 위치로 이동한다. 그 결과, 입력 포트(152b)는 출력 포트(152c)와 연통하고, 리니어 솔레노이드(SLC1)의 출력 포트(222b)는 클러치(C1)의 유로(48)와 연통하며, 출력 포트(152c)와 드레인 포트(152d) 사이의 연통이 차단되고, 클러치(C1)의 유로(48)와 드레인 유로(91) 사이의 연통은 차단된다. 라인압(PL)이 신호압용 입력 포트(152a)에 입력되지 않을 때에는, 스프링(156)의 압박력에 의해 스풀(154)이 도면에서 밸브의 우측에 도시된 위치로 이동한다. 그 결과, 입력 포트(152b)는 폐쇄되고, 리니어 솔레노이드(SLC1)의 출력 포트(222b)와 클러치(C1)의 유로(48) 사이의 연통이 차단되며, 출력 포트(152c)는 드레인 포트(152d)와 연통하고, 클러치(C1)의 유로(48)는 드레인 유로(91)와 연통한다. 본 실시예와 마찬가지로, 변형예의 유압 회로(40B)에 있어서, 매뉴얼 밸브(90)에는 드레인 유로(91)에 연결된 드레인 입력 포트(92d)가 형성된다. 따라서 클러치(C1)의 유압은 전환 밸브(150)[출력 포트(152c) 및 드레인 포트(152d)], 드레인 유로(91), 및 매뉴얼 밸브(90)의 드레인 입력 포트(92d)를 통해서 드레인될 수 있다. 그에 따라, 본 실시예와 마찬가지로, 엔진(12)의 자동 정지동안 이물질의 침투 등에 의해 전환 밸브(150)가 클러치(C1)의 유로(48)를 폐쇄한 상태에서 스틱되더라도, 그 후에 엔진(12)이 자동으로 재시동하고 시프트가 N 포지션으로 조작되었을 때에, 클러치(C1)의 잔압이 드레인 됨으로써, 엔진(12)으로부터의 동력이 구동축(82)에 전달되는 것을 억지할 수 있다.
본 실시예의 동력 전달 장치(20)에서는, 펌프부(130)의 토출 포트(132b)와 클러치(C1)의 유로(48)가 직접 연결된다. 하지만, 토출 포트(132b)와 클러치(C1)의 유로(48)가 전환 밸브(50)를 통해서 연결될 수 있다. 이 경우, 엔진(12)이 작동하는 동안 라인압(PL)이 작용하고 있을 때에는, 토출 포트(132b)와 클러치(C1)의 유로(48) 사이의 연통이 차단되도록, 및 엔진(12)이 자동 정지하는 동안 라인압(PL)이 작용하지 않고 있을 때에는, 토출 포트(132b)와 클러치(C1)의 유로(48)를 연통시키도록 전환 밸브(50)가 형성될 수 있다.
본 실시예의 동력 전달 장치(20)에서는, 전환 밸브(50)는 라인압(PL)을 사용해서 구동된다. 하지만, 전환 밸브(50)는 모듈레이터 밸브(도시하지 않음)에 의해 라인압(PL)을 낮춤으로써 달성되는 모듈레이터 압력(PMOD)을 사용해서 구동될 수 있다. 그렇지 않으면, 라인압(PL) 또는 모듈레이터 압력(PMOD)이 솔레노이드 밸브를 통해서 전환 밸브(50)에 공급될 수 있고, 이러한 솔레노이드 밸브는 전환 밸브(50)를 구성하도록 사용된다.
본 실시예의 동력 전달 장치(20)에서, 압력 조절 밸브로서 기능하는 솔레노이드 밸브(100)는 라인압(PL)으로부터 최적인 클러치압을 생성시킴으로써 클러치(C1)를 직접 제어하는 직접 제어용 압력 조절 밸브로서 구성될 수 있다. 별도의 제어 밸브를 구동시키기 위해 파일럿(pilot) 제어용 압력 조절 밸브가 사용될 수 있으며, 이러한 제어 밸브는 클러치(C1)를 제어하는 클러치압을 생성할 수 있다.
본 실시예의 동력 전달 장치(20)에서는, 흡입용 체크 밸브(134)와 토출용 체크 밸브(136)가 슬리브(122) 내에 내장된다. 하지만, 어느 한쪽이 슬리브(122) 외에도 밸브체(102)의 임의의 부분에 합체될 수 있거나, 양쪽이 밸브체(102) 내에 합체될 수 있다.
여기서는, 본 실시예의 주요한 요소와 본원의 '해결하려는 과제 및 과제의 해결 수단'에 기재된 본 발명의 주요한 요소 사이의 대응 관계에 대해서 설명한다. 본 실시예에서는, 엔진(12)이 "모터"에 대응하고; 자동 변속기(30), 유압 회로(40) 등이 "동력 전달 장치"에 대응하며; 기계식 오일 펌프(42)는 "기계식 펌프"에 대응하고; 솔레노이드 밸브(100) 및 전자기 펌프(200)의 솔레노이드부(110) 및 펌프부(130)는 "전자기 펌프"에 대응하며; 매뉴얼 밸브(90)는 "시프트 밸브"에 대응하고; 전환 밸브(50)는 "전환 밸브"에 대응한다. 솔레노이드 밸브(100)의 솔레노이드부(110) 및 압력 조절 밸브부(120)는 "압력 조절 밸브"에 대응한다. 여기서, 모터는 가솔린 또는 디젤과 같은 탄화수소계 연료를 사용해 동력을 출력하는 내연 기관에 한정되지 않는다. 모터는 수소 엔진과 같은 임의 형태의 내연 기관일 수 있거나, 내연 기관 이외에 전동식 모터와 같이 동력을 출력할 수 있는 임의 형태의 모터일 수 있다. 동력 전달 장치는 제1 내지 제5 전진 속도를 갖는 5단 변속의 자동 변속기(30)를 내장한다. 그러나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않으며, 4단, 6단, 또는 8단 자동 변속과 같은 임의의 단수(number of speeds)를 갖는 자동 변속기를 내장할 수 있다. 또한, 동력 전달 장치는 자동 변속기를 내장하는 것에 한정되지 않는다. 동력 전달 장치는 클러치를 가지며 클러치의 결합 상태를 전환시킴으로써 모터의 출력축과 차축을 연결 및 해제시킬 수 있게 제공된 임의의 형태를 취할 수 있으며, 여기서 동력 전달 장치는 엔진(12)의 크랭크 샤프트(14)에 클러치를 통해서 직접 연결되고 디퍼런셜 기어(84)를 통해서 차륜(86a, 86b)에 연결된다. 전자기 펌프는 솔레노이드부(110)로부터의 전자기력을 이용해 작동유를 압송하는 전자기 펌프에 한정되지 않는다. 전자기 펌프는 전동식 모터로부터의 동력을 사용해 작동유를 압송하는 전동식 펌프와 같은, 전력에 의해 구동되어 유체압을 발생시키는 임의의 형태의 펌프일 수 있다. 또한, 전자기 펌프는 제1 전진 속도를 형성하는 클러치(C1)에 작동 유체를 압송하는 것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 제1 전진 속도 이외의 변속단(제2 전진 속도 등)이 운전자의 지시나 주행 상태에 의해 발진시에 설정되었을 때, 전자기 펌프는 이러한 변속단을 형성하는 클러치나 브레이크에 작동유를 압송할 수 있다. 압력 조절 밸브는 노멀 클로즈형 솔레노이드 밸브에 한정되지 않으며, 노멀 오픈형 솔레노이드 밸브로서 구성될 수 있다. 본 실시예의 주요한 요소와 본원의 '해결하려는 과제 및 과제의 해결 수단'에 기재된 본 발명의 주요한 요소 사이의 대응 관계와 관련해, 본 실시예는 본원의 '해결하려는 과제 및 과제의 해결 수단'에 기재된 본 발명을 실시하기 위한 최선의 형태의 구체적인 설명을 위한 일례일 뿐이다. 이러한 대응 관계는 본원의 '해결하려는 과제 및 과제의 해결 수단'에 기재된 본 발명의 요소를 한정하지 않는다. 즉, 본원의 '해결하려는 과제 및 과제의 해결 수단'에 기재된 본 발명의 해석은 상세한 설명에 기초해야 하고, 본 실시예는 단지 본원의 '해결하려는 과제 및 과제의 해결 수단'에 기재된 본 발명의 특정 실시예이다.
위의 실시예는 본 발명을 실시하기 위한 최선의 형태를 설명하기 위해 사용되었다. 그러나, 본 발명은 이러한 실시예에 특별히 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 실시 형태를 이용해 실시될 수 있는 것은 물론이다.
본 발명은 자동차 산업 등에 이용 가능하다.

Claims (7)

  1. 차량에 설치되는 동력 전달 장치에 있어서,
    모터로부터의 동력을 차축에 전달하는 마찰 결합 요소와,
    상기 모터로부터의 동력에 의해 구동되어서 유체압을 발생시키는 기계식 펌프와,
    상기 마찰 결합 요소의 유체압 서보에 연결된 공급로에 연결되어, 상기 공급로의 개방과 폐쇄 사이에서 전환하는 전환 밸브와,
    시프트가 주행 포지션으로 조작되어 있을 경우에는, 상기 기계식 펌프에 의해 발생된 유체압을 상기 공급로에 출력하고, 상기 전환 밸브가 상기 공급로를 폐쇄한 상태에서 로킹되었을 때에 시프트가 중립 포지션으로 조작되었을 경우에는, 상기 유체압 서보 내의 작동 유체를 드레인하는 시프트 밸브와,
    전력에 의해 구동되고, 상기 전환 밸브가 상기 공급로를 폐쇄하고 있을 때 유체압을 발생시켜서 상기 유체압 서보에 공급하는 전동식 펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는, 동력 전달 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 시프트 밸브는,
    입력 포트와,
    주행 포지션용 출력 포트를 포함하는 복수의 출력 포트와,
    상기 유체압 서보에 연결된 드레인 유로에 연결되고, 상기 드레인 유로로부터 작동 유체를 입력하는 드레인 입력 포트를 포함하고,
    시프트가 주행 포지션으로 조작되었을 경우에는, 상기 기계식 펌프에 의해 발생되는 유체압이 상기 입력 포트로부터 입력되어 상기 주행 포지션용 출력 포트로부터 출력되고 상기 드레인 입력 포트가 폐쇄되며,
    시프트가 중립 포지션으로 조작되었을 경우에는, 상기 입력 포트와 상기 주행 포지션용 출력 포트 사이의 연통이 차단되고 상기 드레인 입력 포트가 개방되어 상기 작동 유체를 드레인하는, 동력 전달 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 전환 밸브는, 유체압이 상기 기계식 펌프로부터 입력되고 있을 때에는, 상기 공급로가 개방되어 상기 유체압 서보와 상기 주행 포지션용 출력 포트를 연결하는 제1 연결 상태와, 유체압이 상기 기계식 펌프로부터 입력되지 않고 있을 때에는, 상기 공급로가 폐쇄되어 상기 유체압 서보와 상기 주행 포지션용 출력 포트 사이의 연결을 차단하는 제2 연결 상태 사이에서 전환하는, 동력 전달 장치.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 드레인 유로는 상기 전환 밸브를 통해서 상기 유체압 서보에 연결되고,
    상기 전환 밸브는,
    상기 기계식 펌프로부터의 유로에 연결된 신호압용 포트(signal pressure port)와,
    상기 주행 포지션용 출력 포트로부터의 유로에 연결된 입력 포트와,
    상기 유체압 서보로부터의 유로에 연결된 출력 포트와,
    상기 드레인 유로에 연결된 드레인 포트를 포함하며,
    상기 전환 밸브는, 유체압이 상기 신호압용 포트에 작용하고 있을 때에는 상기 입력 포트와 상기 출력 포트를 연통시키고 상기 드레인 포트를 폐쇄하며, 유체압이 상기 신호압용 포트에 작용하지 않고 있을 때에는 상기 입력 포트를 폐쇄하고 상기 출력 포트와 상기 드레인 포트를 연통시키는, 동력 전달 장치.
  5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전동식 펌프는 전자기 펌프이며,
    상기 전동식 펌프는, 상기 주행 포지션용 출력 포트로부터의 유체압을 입력하고 조절해서 상기 전환 밸브를 통해 상기 유체압 서보에 유체압을 공급하는 압력 조절 밸브를 포함하고,
    상기 압력 조절 밸브와 상기 전자기 펌프가 솔레노이드 밸브로 일체화되며,
    상기 솔레노이드 밸브는,
    입력 포트, 출력 포트 및 드레인 포트를 포함하는 제1 포트 그룹과, 흡입 포트 및 토출 포트를 포함하는 제2 포트 그룹을 구비한 중공 슬리브와,
    상기 슬리브에 수용되는 샤프트이며, 축 방향으로 활주함으로써 상기 각 포트를 개폐하는 스풀과,
    상기 스풀을 축 방향으로 압박하는 스프링과,
    상기 스프링과 대향하는 방향으로 상기 스풀 상에 작용하는 추력을 발생시키는 솔레노이드부와,
    상기 솔레노이드부에 의해 발생되는 추력을 조절함으로써, 드레인 포트로부터의 토출에 의해서 상기 입력 포트를 통해 입력된 작동 유체의 압력을 조절하고, 상기 출력 포트로부터 작동 유체를 출력하는 상기 압력 조절 밸브로서 기능하도록, 상기 슬리브와 상기 스풀 사이에 형성된 압력 조절실과,
    상기 솔레노이드부로부터의 추력의 발생과 해제를 반복함으로써, 상기 흡입 포트를 통해서 작동 유체를 흡입하고 상기 토출 포트로부터 작동 유체를 토출하는 상기 전자기 펌프로서 기능하도록, 상기 슬리브와 상기 스풀 사이의 공간으로 규정되며 상기 압력 조절실과는 분리된 펌프실을 포함하는, 동력 전달 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 모터는 자동 정지와 자동 시동하는 내연 기관인, 동력 전달 장치.
  7. 차량에 있어서,
    모터와,
    제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 동력 전달 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는, 차량.
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