KR20120050547A - 바이패스 밸브를 이용한 자동변속기 오일 온도 조절 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 바이패스 밸브를 이용한 자동변속기 오일 온도 조절 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 자동변속기 오일의 온도가 높을 때에는 오일이 라디에이터 등의 냉각장치를 경유하여 냉각되도록 하고, 자동변속기 오일의 온도가 낮을 때에는 오일이 전열부를 구비한 바이패스 밸브를 흐르도록 하여 오일의 온도를 높여줌으로 오일의 온도를 일정하게 유지시켜 줄 수 있는 자동변속기 오일 온도 조절 시스템에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은, 자동변속기 출구 관로, 오일쿨러 입구 관로, 오일쿨러 출구 관로 및 자동변속기 입구 관로로 이어지는 오일 순환 경로를 이루는 자동변속기 오일 온도 조절 시스템에 있어서, 상기 자동변속기 출구 관로와 자동변속기 입구 관로를 연통시키는 바이패스 유로의 형성이 가능하도록 구비된 바이패스 밸브; 및 상기 바이패스 밸브에 구비된 전열부; 를 포함하며, 상기 바이패스 밸브는 상기 오일이 설정 온도 이하일 경우 상기 자동변속기 출구 관로와 자동변속기 입구 관로를 연통시켜 상기 오일이 상기 전열부에 의해 가열되도록 하는 것을 특징으로 하는 바이패스 밸브를 이용한 자동변속기 오일 온도 조절 시스템을 제공한다.

Description

바이패스 밸브를 이용한 자동변속기 오일 온도 조절 시스템{Temperature Control System for Automatic Transmission Fluid using Bypass Valve}

본 발명은 바이패스 밸브를 이용한 자동변속기 오일 온도 조절 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 자동변속기 오일의 온도가 높을 때에는 오일이 라디에이터 등의 냉각장치를 경유하여 냉각되도록 하고, 자동변속기 오일의 온도가 낮을 때에는 오일이 전열부를 구비한 바이패스 밸브를 흐르도록 하여 오일의 온도를 높여줌으로 오일의 온도를 일정하게 유지시켜 줄 수 있는 자동변속기 오일 온도 조절 시스템에 관한 것이다.

자동변속기 오일(ATF: Automatic Transmission Fluid)은 토크 컨버터 내에서의 동력 전달, 기어 또는 베어링 등 회전요소의 윤활뿐만 아니라, 밸브, 클러치, 브레이크 등의 작동과 마찰부위의 냉각작용 등을 수행한다.

상기 자동변속기 오일은 고온시 점도가 너무 낮으면 컨트롤 밸브, 클러치, 피스톤, 시일부 등으로 오일의 누유량이 많아져 유압저하 등의 원인이 되고, 저온시 점도가 너무 높아지면 밸브 등의 움직임이 원활하지 않게 되는 문제가 발생하게 된다. 또한, 상기 자동변속기 오일의 점도 변화는 토크 컨버터의 성능에도 영향을 주게 되므로, 일정한 온도로의 유지가 매우 중요하다.

이처럼 자동변속기 오일의 온도관리는 매우 중요한 것이기 때문에, 오일(ATF)의 정상작동을 위하여 다양한 냉각 시스템이 개발되고 있다. 그러나 종래의 냉각 시스템은 자동변속기 오일의 냉각 성능에 주로 초점을 맞춘 것으로, 저온 시동시와 같이 오일의 온도가 낮을 때에는 신속하게 정상상태로 돌리지 못하는 단점이 있었다. 이에 따라 오일(ATF)의 유동성이 불량한 상태가 오래 지속 되며, 저온 시동성이 불량하고, 변속 충격의 발생 빈도가 높은 문제가 있었다.

상기와 같은 단점을 극복하기 위하여, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 엔진 냉각수를 이용한 오일(ATF) 온도 제어 시스템이 개발된 바 있다. 일반적으로 엔진(1)의 냉각수(20)는 고온 상황에는 라디에이터(오일쿨러, 3)에서 냉각되고, 저온 상황에서는 히터(4)에 의해 가열되어 일정한 온도를 유지하게 된다. 이때, 상기 시스템은 자동변속기 오일(10)이 열교환기(5) 내부에서 엔진 냉각수(20)와 열 교환이 이루어지도록 함으로 고온 상황뿐만 아니라 저온 상황에서도 자동변속기 오일(10)의 온도 및 점도가 일정하게 유지되도록 하고 있다.

그러나 상기 시스템은 자동변속기 오일(10)의 일정 온도 유지를 위해 별도의 열교환기(5)를 장착해야 하고, 엔진 냉각수(20)의 라인을 이에 맞게 설정해야 하는 어려움이 있었다. 또한, 저온 상황에서는 엔진 냉각수(20)의 난방 성능을 악화시키는 문제점이 있었으며, 엔진룸 내부에 위치한 열교환기(5)의 구성상 엔진룸 내부의 열에 의해 자동변속기 오일(10)의 냉각 효율도 떨어지는 단점이 있었다.

게다가, 도 2에 도시된 바와 같이 저온 상황에서 엔진 냉각수(20)의 난방 성능 유지를 위해 별도의 밸브(6)를 추가한 경우에는 밸브 추가에 따른 비용 증가 문제 및 레이아웃 구성에 어려움이 있는 문제를 지니고 있었다.

따라서 본 발명은 전술한 바와 같은 기술적 과제를 해결하는데 그 목적이 있는 발명으로서, 상온 운전조건 또는 변속기 오일의 온도가 높을 때에는 자동변속기 오일이 라디에이터 등의 냉각장치를 경유하여 냉각되도록 하고, 주행 초기 또는 오일의 과냉각시에는 오일이 바이패스 되도록 함과 아울러 전열부에 의해 가열되도록 함으로 자동변속기 오일의 온도를 일정하게 유지시켜 줄 수 있는 자동변속기 오일 온도 조절 시스템을 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 바이패스 밸브를 이용한 자동변속기 오일 온도 조절 시스템은, 자동변속기 출구 관로, 오일쿨러 입구 관로, 오일쿨러 출구 관로 및 자동변속기 입구 관로로 이어지는 오일 순환 경로를 이루는 자동변속기 오일 온도 조절 시스템에 있어서, 상기 자동변속기 출구 관로와 자동변속기 입구 관로를 연통시키는 바이패스 유로의 형성이 가능하도록 구비된 바이패스 밸브; 및 상기 바이패스 밸브에 구비된 전열부; 를 포함하며, 상기 바이패스 밸브는 상기 오일이 설정 온도 이하일 경우 상기 자동변속기 출구 관로와 자동변속기 입구 관로를 연통시켜 상기 오일이 상기 전열부에 의해 가열되도록 하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 전열부는 상기 바이패스 밸브가 상기 자동변속기 출구 관로와 자동변속기 입구 관로를 연통시킴에 따라 ON 작동되도록 할 수 있다.

또는, 상기 오일의 온도를 측정하는 온도 센서; 및 상기 전열부의 작동을 제어하는 제어부를 더 포함하며, 상기 제어부는 상기 온도 센서에서 측정된 상기 오일의 온도가 설정치 이하일 때 상기 전열부를 ON 작동시킬 수 있다.

본 발명에 따른 바이패스 밸브를 이용한 자동변속기 오일 온도 조절 시스템에 의하면, 자동변속기 오일의 과열 상황뿐만 아니라 과냉각 상태에서도 오일의 온도가 일정하게 유지될 수 있도록 하여 최적의 오일 온도 상태를 확보할 수 있다.

또한, 별도의 냉각 라인 또는 가열 라인을 구성할 필요 없이 본 발명의 바이패스 밸브의 설치를 통해 간단하게 오일 가열 기능을 추가할 수 있어 비용 절감의 효과가 있다.

이에 따라 본 발명은 간단한 장치를 통해 저온 상황에서도 자동변속기 오일의 유동성을 확보할 수 있고, 저온 시동 특성 개선 및 변속 충격 억제의 효과도 기대할 수 있다.

도 1 및 도 2는 종래 기술에 따른 자동변속기 오일 온도 조절 시스템의 구성을 나타낸 개략도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 자동변속기 오일 온도 조절 시스템의 구성을 나타낸 개략도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 자동변속기 오일 온도 조절 시스템에서 바이패스 밸브의 작동 과정을 나타내는 도면.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 자동변속기 오일 온도 조절 시스템에서 고온 상황 및 저온 상황에서의 오일(ATF)의 유체 흐름을 나타내는 개략도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 자동변속기 오일 온도 조절 시스템의 동작을 나타내는 순서도.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 바이패스 밸브를 이용한 자동변속기 오일 온도 조절 시스템을 나타내고 있다. 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 온도 조절 시스템은 자동변속기 출구 관로(31), 오일쿨러 입구 관로(32), 오일쿨러 출구 관로(33), 자동변속기 입구 관로(34), 바이패스 밸브(44) 및 상기 바이패스 밸브(40)에 구비된 전열부(44)를 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 자동변속기 출구 관로(31)는 자동변속기(2) 측으로부터 자동변속기 오일(10)을 공급받으며, 오일쿨러 입구 관로(32)를 통해 오일쿨러(3)로 상기 자동변속기 오일(10)을 공급한다. 이때, 상기 자동변속기 오일(10)은 오일쿨러(3)에 의해 냉각된 후, 오일쿨러 출구 관로(33) 및 자동변속기 입구 관로(34)를 거쳐 자동변속기(2)로 공급될 수 있다. 상기 오일쿨러(3)로는 라디에이터를 비롯한 공지의 냉각 장치를 사용할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 온도 조절 시스템은 상기 자동변속기 출구 관로(31)와 자동변속기 입구 관로(34)를 연통할 수 있는 바이패스 밸브(40)를 포함한다. 상기 바이패스 밸브(40)의 자세한 구성은 도 4에 나타나 있다.

본 발명에서 상기 바이패스 밸브(40)는 관로를 흐르는 자동변속기 오일(10)의 온도에 따라 개폐 작동 가능한 밸브이다. 구체적으로, 상기 자동변속기 오일(10)의 온도가 높을 경우에는 상기 바이패스 밸브(40) 내부에 구비된 왁스(미도시)의 팽창으로 인해 스프링(42)이 압축되고, 이에 따라 상기 바이패스 밸브(40)가 닫힘 상태가 된다. 상기 바이패스 밸브(40)의 닫힘 상태에서는 자동변속기 오일(10)이 상기 바이패스 밸브(40)를 통과하지 않고, 자동변속기 출구 관로(31)->오일쿨러 입구 관로(32)->오일쿨러->오일쿨러 출구 관로(33)->자동변속기 입구 관로(34)를 경유하여 순환을 이루게 된다.

한편, 상기 자동변속기 오일(10)의 온도가 낮을 경우에는 상기 왁스의 수축으로 인해 스프링(42)이 팽창되고, 이에 따라 상기 바이패스 밸브(40)가 열림 상태가 된다. 이에 따라 상기 자동변속기 오일(10)은 자동변속기 출구 관로(31)->바이패스 밸브(40)->자동변속기 입구 관로(34)로 바이패스(Bypass) 하게 된다. 이때, 상기 바이패스 밸브(40)가 개폐 작동하는 임계 온도치는 상기 바이패스 밸브(40)에 구비되는 왁스 및 스프링(42)의 탄성력의 조절을 통해 적절히 설정할 수 있다.

상기 자동변속기 오일(10)이 상기 바이패스 밸브(40)를 경유하여 바이패스 하는 경우, 상기 오일(10)은 상기 바이패스 밸브(40)에 구비된 전열부(44)에 의해 가열될 수 있다. 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 자동변속기 오일 온도 조절 시스템에서 고온 상황(도 5a) 및 저온 상황(도 5b)에서의 자동변속기 오일(10)의 유체 흐름을 나타내고 있다.

도 5a에 도시된 바와 같이, 고온 상황에서 본 발명에 따른 시스템은 바이패스 밸브(40)가 닫히게 되어, 자동변속기 출구 관로(31)와 오일쿨러 입구 관로(32)가 연통되고, 오일쿨러 출구 관로(33)와 자동변속기 입구 관로(34)가 연통하게 된다. 이에 따라, 자동변속기(2)로부터 공급된 오일(10)은 상기 자동변속기 출구 관로(31) 및 오일쿨러 입구 관로(32)를 통해 오일쿨러(3)에 제공되며, 상기 오일쿨러(3)에 의해 냉각될 수 있다. 이처럼 오일쿨러(3)에 의해 냉각된 상기 오일(10)은 다시 오일쿨러 출구 관로(33) 및 자동변속기 입구 관로(34)를 통해 자동변속기(2)에 유입될 수 있다.

한편 도 5b에 도시된 바와 같이, 저온 상황에서는 상기 바이패스 밸브(40)가 열리게 되어, 자동변속기 출구 관로(31)와 자동변속기 입구 관로(34)가 상기 바이패스 밸브(40)를 통해 직접 연통하게 된다. 이에 따라, 자동변속기(2)로부터 공급된 오일(10)은 상기 자동변속기 출구 관로(31), 바이패스 밸브(40) 및 자동변속기 입구 관로(34)를 통해 자동변속기(2)에 유입되며, 이 과정에서 상기 오일(10)은 상기 바이패스 밸브(40)에 구비된 전열부(44)에 의해 가열될 수 있다.

본 발명에서 상기 전열부(44)는 상기 바이패스 밸브(40)의 내주면 혹은 외주면을 둘러싸도록 형성될 수 있으며, 저온 환경에서 온도가 낮은 자동변속기 오일(10)의 온도를 높여줌으로 상기 오일이 일정한 온도를 유지할 수 있도록 한다.

본 발명의 실시예에서 상기 전열부(44)는 외부 전원을 통해 전력을 인가받을 수 있으며, 상기 바이패스 밸브(40)가 개방될 때 ON 작동되도록 구비될 수 있다. 따라서, 상기 전열부(44)는 상기 바이패스 밸브(40)로 자동변속기 오일(10)이 흐를 때에만 가열 작동하도록 형성될 수 있다.

또는 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 전열부(44)는 상기 자동변속기 오일(10)의 온도에 따라 ON/OFF 작동을 제어 받도록 구비될 수도 있다. 즉, 본 발명에 따른 시스템은 상기 자동변속기 오일(10)의 온도를 측정하는 온도 센서 및 상기 온도 측정값을 입력으로 받아 상기 전열부(44)의 ON/OFF 작동을 제어하는 제어부를 구비할 수 있으며, 상기 제어부는 상기 온도 센서에서 측정된 값이 설정치 이하일 경우 상기 전열부가 ON 작동되도록 할 수 있다.

이에 따라, 본 발명에서는 오일(10)의 온도에 따른 구간을 더 세분화하여, 오일(10) 온도가 정상 범위에 있을 때에는 냉각이나 가열되는 일 없이 상기 바이패스 밸브(40)를 경유하여 자동변속기(2)에 유입될 수 있도록 하고, 상기 오일(10)의 온도가 설정치 이하로 떨어졌을 때에만 상기 바이패스 밸브(40)에 구비된 전열부(44)에 의해 가열되도록 할 수 있다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 자동변속기 오일 온도 조절 시스템의 동작 과정을 나타내고 있다.

먼저, 본 발명에 따른 시스템은 자동변속기 오일의 순환 과정에서 상기 오일의 온도가 설정된 온도를 초과하는지 체크 하게 된다(S100). 이때, 상기 오일 온도가 설정 온도를 초과할 때에는 바이패스 밸브가 닫히게 되며(S110), 이에 따라 상기 오일이 오일쿨러로 순환하게 된다(S112). 상기 오일은 오일쿨러에 의해 냉각이 이루어진 후(S114), 자동변속기로 다시 유입될 수 있다(S130).

반면에, 상기 오일 온도가 설정 온도 이하일 경우에는 바이패스 밸브가 열리게 되며(S120), 이에 따라 상기 오일이 바이패스 밸브를 통해 순환하게 된다. 상기 오일은 바이패스 밸브에 구비된 전열부에 의해 가열된 후(S122), 자동변속기로 다시 유입될 수 있다(S130).

본 발명에서 상기 바이패스 밸브의 개폐를 결정하는 설정 온도 및 개폐 동작은 상기 바이패스 밸브의 왁스 및 스프링에 의해 기계적으로 구현될 수 있으며, 온도 센서 및 솔레노이드 코일 등을 이용하여 전기적으로 구현될 수도 있다.

이처럼 본 발명에 따른 자동변속기 오일 온도 조절 시스템은 바이패스 밸브 및 전열부를 이용한 간단한 장치의 구성을 통해 과냉각 상태의 자동변속기 오일의 온도를 안정 상태로 돌려줄 수 있고, 자동변속기 오일이 일정한 온도 및 점도를 유지할 수 있도록 할 수 있다.

이상에서는 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 설명하였으나, 당업자라면 본 발명의 취지 및 범위를 벗어나지 않고 수정, 변경을 할 수 있다. 따라서 본 발명의 상세한 설명 및 실시예로부터 본 발명이 속하는 기술분야에 속한 사람이 용이하게 유추할 수 있는 것은 본 발명의 권리범위에 속하는 것으로 해석된다.

2 : 자동변속기 3 : 오일쿨러
10 : 자동변속기 오일
31 : 자동변속기 출구 관로 32 : 오일쿨러 입구 관로
33 : 오일쿨러 출구 관로 34 : 자동변속기 입구 관로
40 : 바이패스 밸브 44 : 전열부

Claims (3)

1. 자동변속기 출구 관로, 오일쿨러 입구 관로, 오일쿨러 출구 관로 및 자동변속기 입구 관로로 이어지는 오일 순환 경로를 이루는 자동변속기 오일 온도 조절 시스템에 있어서,
   상기 자동변속기 출구 관로와 자동변속기 입구 관로를 연통시키는 바이패스 유로의 형성이 가능하도록 구비된 바이패스 밸브; 및
   상기 바이패스 밸브에 구비된 전열부;
   를 포함하며, 상기 바이패스 밸브는 상기 오일이 설정 온도 이하일 경우 상기 자동변속기 출구 관로와 자동변속기 입구 관로를 연통시켜 상기 오일이 상기 전열부에 의해 가열되도록 하는 것을 특징으로 하는 바이패스 밸브를 이용한 자동변속기 오일 온도 조절 시스템.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 전열부는 상기 바이패스 밸브가 상기 자동변속기 출구 관로와 자동변속기 입구 관로를 연통시킴에 따라 ON 작동되는 것을 특징으로 하는 바이패스 밸브를 이용한 자동변속기 오일 온도 조절 시스템.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 오일의 온도를 측정하는 온도 센서; 및
   상기 전열부의 작동을 제어하는 제어부를 더 포함하며,
   상기 제어부는 상기 온도 센서에서 측정된 상기 오일의 온도가 설정치 이하일 때 상기 전열부를 ON 작동시키는 것을 특징으로 하는 바이패스 밸브를 이용한 자동변속기 오일 온도 조절 시스템.
   

Images