KR20180040279A

KR20180040279A - 다단 변속 유압제어 시스템 및 이를 적용한 다단 자동변속기

Info

Publication number: KR20180040279A
Application number: KR1020160131951A
Authority: KR
Inventors: 송수영
Original assignee: 현대 파워텍 주식회사
Priority date: 2016-10-12
Filing date: 2016-10-12
Publication date: 2018-04-20

Abstract

본 발명의 다단 자동변속기는 2개의 브레이크와 4개의 클러치를 작동요소로 하고, 상기 2개의 브레이크 및 상기 4개중 2개의 클러치와 각각 연계된 4개의 N/H 타입 다이렉트 솔레노이드 밸브, 상기 4개중 나머지 2개의 클러치와 연계된 2개의 N/L 타입 다이렉트 솔레노이드 밸브, 상기 2개의 브레이크 및 상기 4개중 2개의 클러치와 각각 연계된 4개의 림프 홈 밸브, 매뉴얼밸브와 상기 4개중 1개의 다이렉트 솔레노이드 밸브의 사이를 이어주는 스테틱 체크 밸브를 림프 홈 모드 구성요소로하고, 오일필터, 기계식 메인 오일펌프, 전동식 보조 오일펌프, 오일 여과기, 2방향(2 Way)타입 토크 컨버터를 포함함으로써 림프 홈 기능에 관여하는 솔레노이드 밸브의 페일(Fail) 상황에서도 안정적인 림프 홈 기능이 구현되면서도 보다 단단한 회로가 구현되는 특징을 갖는다.

Description

다단 변속 유압제어 시스템 및 이를 적용한 다단 자동변속기{Multi Step Hydraulic Control System and Automatic Transmission thereby}

본 발명은 10속 유압제어 시스템에 관한 것으로, 특히 전동식 오일펌프(Electric Oil Pump)가 적용되면서 림프 홈 모드(Limp-Home Mode)의 기능이 개선된 유압회로로 이루어진 전진10단/후진1단 유압제어 시스템 및 자동변속기에 관한 것이다.

일반적으로 다단 변속을 구현하는 자동변속기는 최적화된 유압회로로 유압제어 시스템을 구축한다.

일례로, 유압제어 시스템의 유압회로는 토크 컨버터 컨트롤 밸브(TCV, Torque Converter Control Valve), 토크 컨버터 압력제어밸브(TPCV, Torque Converter Pressure Control Valve), 록업 스위치 밸브(Lock Up Switch Valve), 다이렉트 솔레노이드 밸브(Direct-Solenoid Valve), 솔레노이드 밸브(Solenoid Valve), 스풀 밸브(Spool Valve), 온/오프 솔레노이드 밸브(On/Off Direct-Solenoid Valve), 단형(Short)의 가변(또는 가변압) 솔레노이드 밸브(Various Force Solenoid Valve), 감압밸브(Pressure Reducing Valve), 압력조절밸브(Regulator Valve), 매뉴얼 밸브(Manual Valve), D(주행)-N(중립)용 스테틱 어큠(Static Accumulator) 등을 구성요소로 포함하고, 이들 구성 요소들이 입출력 유로와 드레인유로(Ex 유로)로 연결된다.

그러므로 유압회로는 펌프로 부터 공급받은 유량을 특정 범위내로 제어하는 라인압 제어, 댐퍼 클러치 제어압력과 토크 컨버터(Torque Converter)의 입출력 압력을 제어하는 토크 컨버터 제어, 복수개의 브레이크(Brake)와 클러치(Clutch)의 각각을 직접 제어하는 작동요소제어를 기본으로 하고, 작동 요소간 인터락(interlock)방지기능 및 고장 발생 시 현재 변속단을 특정의 변속단으로 대체시켜 변속기를 보호하면서 최소한의 차량 운행을 가능케 하는 림프 홈(Limp-Home) 기능이 이루어지기 위한 페일 세이프 모드를 구현한다.

국내 공개특허공보 10-2009-0050639(2009년05월20일)

하지만, 다단 변속 자동변속기는 전동오일펌프의 유량 손실 최소화로 효율 최적화가 이루어고, 이를 위해선 유압회로에서 손실되는 유량이 최소화된 유압제어 시스템이 구현될 수 있어야 한다.

그러므로 유압제어 시스템의 유압회로 최적화 설계에는 다음의 조건 충족이 이루어져야 한다.

첫째, 압력조절밸브(Regulator Valve)에서 라인압 제어 시 순간적으로 유량을 버리면서 특정압으로 제어가 되므로 압력부하를 받아 회전하는 전동식 오일펌프에서 만들어진 유량을 불가피하게 버리게 되므로 전동식 오일펌프의 유량손실을 유발한다. 따라서 유량손실 최소화로 펌프용량을 줄여 변속기 효율이 높아지도록 하는 최적화 설계를 위해 해소될 수 있어야 한다.

둘째, 해제되는 작동요소에 기 생성된 제어압을 해제 제어하는 D(주행)-N(중립) 제어 시 매뉴얼밸브에서의 유로 변경으로 솔레노이드 밸브의 공급유로가 드레인유로(Ex 유로)와 연결되면서 갑작스럽게 솔레노이드 밸브의 공급압이 0으로 떨어지고, 이러한 현상을 보완하기 위하여 D-N 어큠과 오리피스 및 체크밸브 등을 배치함으로써 유량이 갑자기 빠지는 것을 억제하나 유량이 조금만 빠져도 순식간에 압력이 0로 떨어지는 비압축성의 유체의 특성을 완벽하게 커버하지 못함으로써 스테틱(STATIC)(N(중립) → R(후진) 및 R→ N 변속)영역에서의 변속제어 성능이 떨어지고 변속충격을 유발하게 된다. 여기서, "→"는 진행 방향을 나타내는 기호를 위미한다. 따라서 변속제어 성능 향상과 변속충격 완화를 위해 해소될 수 있어야 한다.

셋째, 유압회로에 배치된 많은 구성요소에서의 유량 누유(leak)가 발생되고, 이로 인하여 시스템에서 요구되는 유량 증가로 펌프용량이 증가됨에 따른 더 많은 유량손실로 이어져 변속기 효율을 저하시키는 악순환을 가져온다. 따라서 구성요소에서의 유량 누유(leak)는 펌프용량을 줄여 변속기 효율이 높아지도록 하는 최적화 설계를 위해 해소될 수 있어야 한다.

이에 상기와 같은 점을 감안한 본 발명은 클러치 제어에 전류 인가/비인가로 구분된 복수의 솔레노이드 밸브 조합과 림프 홈 밸브의 연계가 이루어짐으로써 림프 홈 모드(Limp-Home Mode)의 기능을 단순하게 구현하고, 특히 페일 세이프(Fail Safe) 기능을 가지는 다수의 스풀 밸브(Spool Valve)를 조합하여 림프 홈 기능에 관여하는 솔레노이드 밸브의 페일(Fail)에 의한 림프 홈 모드 시 무조건 R-N-D(D5)가 구현되는 유압회로를 구성하며, 이를 토크 분담비 차이과다 문제를 해결한 2 Way용 토크 컨버터가 적용된 유압제어 시스템으로 하여 2개의 브레이크(Brake)와 4개의 클러치(Clutch)가 작동요소인 파워트레인구조와 전동식 오일펌프로 유량을 공급하는 전진10단/후진1단의 자동변속기가 제공됨에 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다단 유압제어 시스템은 2개의 제1,2 브레이크와 4개의 제1,2,3,4 클러치를 작동요소로 하고, 4개의 N/H(NORMALY HIGH) 타입 다이렉트 솔레노이드 밸브와 2개의 N/L(NORMALY LOW) 타입 다이렉트 솔레노이드 밸브로 림프 홈 모드를 구현하고; 상기 제1 브레이크는 N/H 타입 제1 다이렉트 솔레노이드 밸브와 연계되고, 상기 제2 브레이크는 N/H 타입 제2 다이렉트 솔레노이드 밸브와 연계되며, 상기 제1 클러치는 N/H 타입 제3 다이렉트 솔레노이드 밸브와 연계되고, 상기 제2 클러치는 N/H 타입 제4 다이렉트 솔레노이드 밸브와 연계되며, 상기 제3 클러치는 N/L 타입 제 5 다이렉트 솔레노이드 밸브와 연계되고, 상기 제4 클러치는 N/L 타입 제 6 다이렉트 솔레노이드 밸브와 연계되며, 상기 제1,2 브레이크와 상기 제1,2 클러치의 각각은 제1,2,3,4 림프 홈 밸브와 연계되고, 상기 제1 다이렉트 솔레노이드 밸브는 매뉴얼밸브에 이어진 스테틱 체크 밸브와 연계된 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예로서, 상기 림프 홈 모드는 D단의 고정단을 특정단으로 고정하여 R단 N단 D 고정단에서 상기 제1,2 브레이크와 제1,2,3,4 클러치를 잡아 림프-홈 기능과 인터록(Interlock)방지가 이루어진다.

바람직한 실시예로서, 상기 제2 브레이크는 제2 브레이크 압 스위치 밸브와 제2 브레이크 제어압 스위치 밸브로 브레이크 압에 대한 압력스위칭과 제어기울기 이원화를 구현한다. 상기 제4 클러치는 저단 및 고 토크에서 2개의 피스톤에 압력이 동시에 인가되는 반면 고단 및 저 토크에서 한쪽 피스톤에만 압력이 인가되는 이중 피스톤 구조이고, 상기 피스톤의 인가 압력은 제 4 클러치 스위치 밸브로 제가 이루어진다.

바람직한 실시예로서, 상기 제1,2,3,4 클러치의 각각에 제1,2,3,4 클러치 어큠이 연계되고, 상기 제1,2,3,4 클러치 어큠의 각각은 D단의 특정단에서 고 토크 분담비인 경우 피스톤의 한쪽에 스프링이 적용된 한 방향 작동 구조인 반면 저 토크 분담비인 경우 오리피스를 형성한 피스톤의 양쪽에 스프링이 적용된 양 방향 작동 구조로 이루어진다.

바람직한 실시예로서, 상기 스테틱 체크 밸브는 리듀싱 압이나 토크컨버터 압을 연결하는 2방향 타입으로 이루어지고, 상기 매뉴얼밸브의 R-N-D 제어에 따라 해제되는 솔레노이드 공급압 대신 상기 매뉴얼밸브로부터 리듀싱 압이 공급된다.

그리고 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다단 자동변속기는 2개의 브레이크와 4개의 클러치를 작동요소로 하고, 상기 2개의 브레이크 및 상기 4개중 2개의 클러치와 각각 연계된 4개의 N/H 타입 다이렉트 솔레노이드 밸브, 상기 4개중 나머지 2개의 클러치와 연계된 2개의 N/L 타입 다이렉트 솔레노이드 밸브, 상기 2개의 브레이크 및 상기 4개중 2개의 클러치와 각각 연계된 4개의 림프 홈 밸브, 매뉴얼밸브와 상기 4개중 1개의 다이렉트 솔레노이드 밸브의 사이를 이어주는 스테틱 체크 밸브를 림프 홈 모드 구성요소로 하는 다단 변속 유압제어 시스템; 오일필터, 기계식 메인 오일펌프, 전동식 보조 오일펌프, 오일 여과기, 2방향(2 Way)타입 토크 컨버터; 가 포함된 것을 특징으로 한다.

이러한 본 발명은 전동오일펌프 및 브레이크 2개/클러치 4개를 작동요소로 하는 파워트레인구조가 적용된 전진10단/후진1단의 자동변속기를 위한 유압제어 시스템의 유압회로가 토크 분담비 차이과다 문제를 해결한 2 Way용 토크 컨버터에 적용되면서 특히 6개의 솔레노이드 밸브와 1개의 림프 홈 밸브 및 다수의 스풀 밸브의 조합으로 림프 홈 기능에 관여하는 솔레노이드 밸브의 페일(Fail) 상황에서도 림프 홈 모드가 작동되고, 다음과 같은 작용과 효과를 구현한다.

첫째, 기존의 10속 유압회로에서 적용되던 스테틱 어큠(Static Accumulator)이 삭제 가능한 단순한 구조를 가지므로 설계원가 효과가 있다. 둘째, 스테틱 어큠(Static Accumulator)의 제거로 레이아웃(Layout)이 유리해진다, 셋째, 스테틱 어큠(Static Accumulator)대신 볼타입의 스테틱 체크 밸브(Static Check Valve)로 변경함으로써 해제(Release)제어에 관여된 솔레노이드 밸브의 공급압 빠짐 현상 최소화로 스테틱(Static) 제어에 유리하다. 넷째, 압력조절밸브(Regulator Valve)의 드레인(drain) 유량 축소와 유압회로의 각 구성요소에서 누유(leak)량을 최소화함으로써 펌프용량 최소화가 가능하고, 이를 통해 자동변속기 전달효율이 증대됨과 더불어 차량 연비향상에도 유리하게 작용된다. 다섯째, 클러치 작동압 댐핑용 어큠의 누유(leak)량을 최소화하도록 어큠 형상 변경이 가능하여 별도 브래킷을 장착하지 않도록 보어경을 축소함으로써 레이아웃(Layout)이 유리해진다,

도 1은 본 발명에 따른 전진10단/후진1단의 자동변속기에 적용된 유압제어 시스템의 유압회로도이고, 도 2는 본 발명에 따른 자동변속기의 변속작동표이며, 도 3은 본 발명에 따른 자동변속기의 파워트레인중 브레이크의 제어 기울기 이원화 선도이며, 도 4는 본 발명에 따른 자동변속기의 파워트레인중 클러치의 이중 피스톤 구조이고, 도 5는 본 발명에 따른 유압제어 시스템의 페일세이프중 림프 홈 모드 유압회로도이며, 도 6은 본 발명에 따른 스테틱 체크 밸브의 동작 상태이며, 도 7은 본 발명에 따른 변형 유압회로가 적용된 자동변속기의 파워트레인중 클러치 작동압 어큠 구조의 예이다.

이하 본 발명의 실시 예를 첨부된 예시도면을 참조로 상세히 설명하며, 이러한 실시 예는 일례로서 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로, 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.

도 1과 도 2는 각각 전진10단/후진1단의 자동변속기 및 변속 작동표를 나타낸다.

상기 전진10단/후진1단의 자동변속기의 하드웨어는 2개의 제1,2 브레이크(Brake)(51-1,51-2)와 4개의 제1,2,3,4 클러치(Clutch)(52-1,52-2,52-3,52-4)로 구성된 작동요소(50), 오일필터(1), 메인/보조 오일펌프(2,3), 오일 여과기(Oil Strainer)(5), 토크 컨버터(Torque Converter)(7)를 포함한다.

구체적으로 각 구성요소의 작동은 다음과 같다.

상기 오일필터(1)는 오일을 흡입(Suction)하여 이물질을 여과한다. 상기 메인 오일펌프(2)는 변속용 기계식 오일펌프(Machinery Oil Pump)로서, 윤활용 유량을 제외한 변속에 필요한 유량을 공급한다. 상기 보조오일펌프(3)는 전동식 오일펌프(Electric Oil Pump)로서 ISG(Idle Stop & Go)기능을 위해 동작한다. 상기 오일 여과기(5)는 밸브바디 자체에 내장되는 내장형이다. 상기 토크 컨버터(7)는 2방향(2 Way)타입으로서 내장된 댐퍼 클러치(Damper Clutch)의 제어에 의한 록업(Lock Up)과 변속충격을 완화하고 윤활유량을 공급하는 유체 커플링이다.

또한 상기 전진10단/후진1단의 자동변속기의 유압제어 시스템은 페일세이프 릴리프 밸브(4), 저압 감압밸브(Reducing Valve)(6), 라인압 레귤레이터 밸브(Regulator Valve)(8), 라인압 가변 솔레노이드 밸브(Various Force Solenoid Valve)(9), 토컨 가변 솔레노이드 밸브(Torque Converter Various Force Solenoid Valve)(10), 토컨 컨트롤 밸브(Torque Convert Control Valve)(11), 토컨 압력제어밸브(Torque Converter Pressure Control Valve)(12), 록업 스위치 밸브(Lock-Up Switch Valve)(13), 체크 밸브(Check-Valve)(16), 매뉴얼밸브(Manual Valve)(17), 잔압 밸브(18), 감압 어큠(Reducing Accumulator)(19), 스테틱 체크밸브(Static Check Valve)(20), 2개의 댐핑 밸브(Damping Valve)(21-1,21-2), 6개의 제1,2,3,4,5,6 다이렉트(Direct) 솔레노이드 밸브(22-1,30,22-2,22-3,23-1,23-2), 온오프(On/off) 솔레노이드 밸브(24), 4개의 제1,2,3,4 림프 홈 밸브(Limp-Home Valve)(25-1,25-2,26-1,26-2), 제2 브레이크 압 스위치 밸브(Break Pressure Switch Valve)(27), 제2 브레이크 제어압 스위치 밸브(Break Control Pressure Switch Valve)(28), 제 4 클러치 스위치 밸브(Clutch Pressure Switch Valve)(29), 작동요소용 어큠(Accumulator)(40)으로 구현된 유압회로를 포함한다.

구체적으로 각 구성요소의 작동은 하기와 같다.

상기 페일세이프 릴리프 밸브(4)는 펌프(2,3)의 이상 작동에 의한 라인압 과다 상승 시 압력을 낮추는 볼(Ball) 타입이고, PLV(Pressure Lubrication Valve)로 칭한다. 상기 저압 감압밸브(6)는 라인압 가변 솔레노이드 밸브(9)와 온오프(On/off) 솔레노이드 밸브(24)에 공급되는 저압을 생성하는 스플 밸브(Spool Valve)이다. 상기 라인압 레귤레이터 밸브(8)는 라인압을 제어한다. 상기 라인압 가변 솔레노이드 밸브(9)는 라인압 레귤레이터 밸브(8)가 라인압을 가변제어 할 수 있도록 간접제어를 하는 단형 라인압 가변 솔레노이드 밸브(Short Various Force Solenoid Valve)이다.

상기 토컨 가변 솔레노이드 밸브(10)는 토컨압(T/Con Pressure)을 제어하는 토컨 컨트롤 밸브(11)가 가변제어가 가능하도록 간접제어를 하는 단형 라인압 가변 솔레노이드 밸브(Short Various Force Solenoid Valve)이다. 상기 토컨 컨트롤 밸브(11)는 토컨압(T/Con Pressure)을 제어한다. 상기 토컨 압력제어밸브(12)는 토크컨버터(7)의 댐퍼 클러치를 제어한다.

상기 록업 스위치 밸브(13)는 토크컨버터(7)의 댐퍼 클러치에 의한 록업 제어를 담당한다. 상기 체크 밸브(16)는 볼(Ball) 타입이다. 상기 매뉴얼밸브(17)는 변속단인 R-P/N-D를 제어한다. 상기 잔압 밸브(18)는 잔압을 유지한다.

상기 감압 어큠(19)은 감압(Reducing Pressure)을 수행한다. 상기 작동요소용 어큠(40)은 제1,2 브레이크 어큠(41-1,41-2)과 제1,2,3,4 클러치 어큠(42-1,42-2,42-3,42-4)으로 구성되고, 각각이 해당되는 작동요소(51-1,51-2,52-1,52-2,52-3,52-4)에 대한 감압(Reducing Pressure)을 수행한다.

상기 스테틱 체크밸브(20)는 유입되는 유압의 방향에 따라 유로를 개폐하고 다른 쪽 유로는 막아준다. 상기 제1,2 댐핑 밸브(21-1,21-2)는 솔레노이드 밸브(9,24,22-1,22-2,22-3)에서 압력의 이상 떨림을 완화시켜 준다.

상기 제1,3,4 다이렉트 솔레노이드 밸브(22-1,22-2,22-3)는 전류 비 인가 시 최대 제어압을 만들어 줌으로써 전원OFF 시에 작동하는 N/H(NORMALY HIGH) 타입이다. 상기 제 2 다이렉트(Direct) 솔레노이드 밸브(30)는 전류 비 인가 시 최대 제어압을 만들어 줌으로써 전원OFF 시에 작동하는 N/H(NORMALY HIGH) 타입이고, 대 유량 솔레노이드 밸브이다. 상기 제 5,6 다이렉트 솔레노이드 밸브(23-1,23-2)는 최대 전류 인가 시 최대 제어압을 만들어 줌으로써 전원ON 시에 작동하는 N/L(NORMALY LOW) 타입이다. 상기 온오프 솔레노이드 밸브(24)는 전류 인가 시 공급된 압력을 제어 측으로 공급하는 N/C(Normal Close)타입이다.

상기 제1,2 림프 홈 밸브(25-1,25-2)는 림프-홈 모드(Limp-Home Mode)에서 림프-홈 기능 시 작동되는 스플 밸브(Spool Valve)이다. 상기 제3,4 림프 홈 밸브(26-1,26-2)는 림프-홈 모드(Limp-Home Mode)에서 림프-홈 기능 시 R단 과 D단에서 작동되는 스플 밸브(Spool Valve)이다.

상기 제2 브레이크 압 스위치 밸브(27)는 제2 브레이크(51-2)의 압력을 상기 제2 브레이크 제어압 스위치 밸브(28)는 제2 브레이크(51-2)의 제어압력을 각각 제어함으로써 제어 기울기 이원화를 구현한다. 상기 제 4 클러치 스위치 밸브(29)는 제4 클러치(52-4)에 적용된 이중 피스톤을 제어한다.

상기 스테틱 체크 밸브(31)는 스테틱 어큠(20)의 작동 시 제1 다이렉트 솔레노이드 밸브(22-1)의 공급압을 빠르게 유입시키고 해제 시 늦게 해제시켜 준다.

한편 도 3의 제2 브레이크(51-2)의 제어기울기 이원화 대응 선도 및 도 4의 제4 클러치(52-4)의 이중 피스톤 구조는 제어성 향상을 위한 예를 나타낸다. 이는 2개의 제1,2 브레이크(51-1,51-2)와 4개의 제1,2,3,4 클러치(52-1,52-2,52-3,52-4)를 작동요소로 10속을 구현할 때, 제2 브레이크(51-2)의 저단과 중간단에서 담당하는 토크 차이 과다한 점을 해소하기 위한 예로 예시된다.

도 3을 참조하면, 제2 브레이크 압 스위치 밸브(27)와 제2 브레이크 제어압 스위치 밸브(28)로 제2 브레이크(51-2)에 대한 압력스위칭과 제어기울기 이원화 기법이 적용됨으로써 저 토크가 필요 시 제어 기울기를 낮추고 고 토크 필요시 제어 기울기를 높여 제어될 수 있다.

도 4를 참조하면, 제4 클러치(52-4)에 대한 스위칭 밸브와 연계된 이중 피스톤 적용으로 저단일 때와 고단일 때를 구분하여 피스톤을 제어할 수 있도록 이중피스톤이 적용된다. 따라서 제 4 클러치 스위치 밸브(29)와 같은 별도의 스위치 밸브를 둠으로써 저단/고토크 필요 시 2개의 피스톤에 압력이 동시에 인가되고 반면 고단/저토크 필요 시 한쪽 피스톤에만 압력이 인가된다. 특히, R-P/N-D의 각 변속단에 스플 밸브를 작동시키는 페일 세이프 기능의 스위치 밸브가 추가된다. 따라서 림프-홈(Limp-Home)의 기능을 위한 페일(Fail) 시 제 4 클러치 스위치 밸브(29)에 인가되는 전원을 차단함으로써 온오프 솔레노이드 밸브(24)에 대한 제어압도 해제될 수 있다. 이 경우 페일 세이프 기능의 스위치 밸브의 작용으로 매뉴얼밸브(17)가 D단과 R단에서 제어압(솔레노이드 밸브)이 아닌 라인압을 유입시켜 주게 된다.

한편 도 5는 유압제어 시스템의 페일세이프용 유압회로에서 림프 홈 모드 유압회로의 구성을 예시한다.

도시된 바와 같이, 림프 홈 모드 유압회로는 N/H 타입 제1,2,3,4 다이렉트 솔레노이드 밸브(22-1,30,22-2,22-3), N/L 타입 제 5,6 다이렉트 솔레노이드 밸브(23-1,23-2)가 제1,2 브레이크(51-1,51-2)와 제1,2,3,4 클러치(52-1,52-2,52-3,52-4)에 연계되어 매뉴얼밸브(17)와 회로를 형성하고, 제1,2,3,4 림프 홈 밸브(25-1,25-2,26-1,26-2)가 제1,2 브레이크(51-1,51-2)와 제1,2,3,4 클러치(52-1,52-2,52-3,52-4)의 각각에 구비되며, 매뉴얼밸브(17)에 연계된 스테틱 체크 밸브(20)가 제1 다이렉트 솔레노이드 밸브(22-1)와 제1 브레이크(51-1)에 연계된다.

이로부터 상기 림프 홈 모드 유압회로는 페일 세이프(Fail Safe)를 림프-홈(Limp-Home)기능과 인터록(Interlock)방지로 구현한다.

일례로, 밸브 페일(Fail) 시 밸브에 인가되는 전류를 모두 차단하여 D단의 고정단을 특정단(D5(5속))로 고정하여 R단 N단 D 고정단(D5)에서 작동요소를 잡아 구현되는 페일 세이프는 하기와 같다.

림프-홈(Limp-Home)기능

R단 : B1(51-1), B2(51-2), C1(52-1) - 전원OFF 시에 작동하는 N/H 타입 제1,2,3,4 다이렉트 솔레노이드 밸브(22-1,30,22-2,22-3)에 의해 R단 제어압이 인가된다.

N단 : B2(51-2), C1(52-1) - 전원OFF 시에 작동하는 N/H 타입 제1,2,3,4 다이렉트 솔레노이드 밸브(22-1,30,22-2,22-3)에 의해 라인압 유로를 공급압으로 하여 N단 제어압이 인가된다.

D5단 : B1(51-1), C1(52-1), C2(52-2) - 최대 전류 인가 시 작동하는 N/L 타입 제 5,6 다이렉트 솔레노이드 밸브(23-1,23-2)에 의해 매뉴얼 밸브(17)의 D단 시 통과되는 D단 유로에서 공급압이 유입되어 D단 제어압이 인가된다.

인터록(Interlock)방지

림프 홈 모드(Limp-Home Mode)의 D단 시 B1(51-1), C1(52-1), C2(52-2)로 동시적인 압력 유입이 이루어지나 제1,2,3,4 림프 홈 밸브(25-1,25-2,26-1,26-2)가 림프 홈 모드(Limp-Home Mode)의 D단에서 제1 브레이크(51-1)의 N/H 타입 제1 다이렉트 솔레노이드 밸브(22-1)에 의하여 B1(51-1)의 브레이크 압이 생성됨을 차단하고. B1(51-1)의 브레이크 압이 해제됨으로써 인터록(Interlock)이 발생되지 않는다.

한편 상기 림프 홈 모드 유압회로는 림프홈 모드에 관여하는 N/C 타입 온오프 솔레노이드 밸브(24)의 페일에 대한 대응을 밸브방식과 센서방식으로 구현한다.

상기 밸브방식은 제1,2,3,4 림프 홈 밸브(25-1,25-2,26-1,26-2)를 이용하면서 제1 브레이크(51-1)용 N/H 타입 제1 다이렉트 솔레노이드 밸브(22-1)를 N/C 타입 제1 다이렉트 솔레노이드 밸브로 변경하는 구성이다. 이로부터 토크 컨버터 제어기(Torque Converter Controller)가 N/C 타입 온오프 솔레노이드 밸브(24)의 페일(N/C(Normal Close)상태에 따른 페일)의 인지가 불가할 수밖에 없더라도 N/C 타입 온오프 솔레노이드 밸브(24)가 제어압을 유지할 수 있게 된다.

상기 센서방식은 제1,2 브레이크(51-1,51-2)와 제1,2,3,4 클러치(52-1,52-2,52-3,52-4) 측에 압력센서 또는 압력 스위치 센서를 더 장착하는 구성이다. 이로부터 토크 컨버터 제어기가 상기 센서를 통해 N/C 타입 온오프 솔레노이드 밸브(24)의 페일(N/C(Normal Close)상태에 따른 페일)의 인지가 가능하고, 그 결과 N/C 타입 온오프 솔레노이드 밸브(24)의 N/C(Normal Close)상태로 페일 시 압력이 D단에서 N단으로 빠지고 R단에서 N단으로 빠지는 현상에 대해 충분히 유효한 대처가 이루어지게 된다.

도 6을 참조하면, 상기 스테틱 체크 밸브(20)의 경우 기존 스테틱 어큠(Static Accum) 대신 적용됨으로써 D/R단일 경우 볼이 좌측으로 밀려 리듀싱압 유로가 차단되고, D단/R단 유로가 밸브 공급압을 제공하며, 매뉴얼밸브(17)에서 R->N 제어 시 볼이 우측으로 밀려 R단측 유로를 차단되고, 리듀싱 압이 밸브의 공급압으로 제공됨으로써 매뉴얼밸브(17)의 압력 드레인(drain)에 의한 밸브 해제(Release) 제어 시 비정상제어를 보완하여 스테틱(Static) 제어성이 정상 구현되도록 한다.

이러한 이유는 통상 D단/R단 유로의 압력은 리듀싱압 유로의 압력 대비 크므로 스테틱 체크 밸브(20)의 볼이 N단 제어 시를 제외하고 리듀싱압 유로를 막아줌에 근거한다. 그러므로 기존 스테틱 어큠(Static Accum) 대신 스테틱 체크 밸브(20)을 적용하더라도 정상적인 조건인 D단/R단 시 볼의 좌측이동으로 리듀싱압 유로를 막음으로써 정상적인 D단 R단 제어가 가능하게 된다.

도 7을 참조하면, 상기 전진10단/후진1단의 자동변속기에서 작동요소용 어큠(40)의 변경 구조를 알 수 있다.

일례로, 상기 작동요소용 어큠(40)을 구성하는 제1,2 브레이크 어큠(41-1,41-2)은 변경이 없는 반면 제1,2,3,4 클러치 어큠(42-1,42-2,42-3,42-4)은 도 1 내지 도 5를 통해 기술된 고 토크 분담비 타입 전진10단/후진1단의 자동변속기에 적용된 한 방향으로만 작동하는 어큠과 스프링 대신 양방향에 스프링을 적용하고 피스톤에 오리피스를 적용한 원가절감형 어큠으로 대체된다. 다만, 이러한 원가절감형 어큠은 상대적으로 토크 변동이 심하지 않은 곳에 적용된다.

1 : 오일필터 2 : 메인 오일펌프
3 : 보조 오일펌프 4 : 페일세이프 릴리프 밸브
5 : 오일 여과기(Oil Strainer)
6 : 저압 감압밸브(Reducing Valve)
7 : 토크 컨버터 8 : 라인압 레귤레이터 밸브(Regulator Valve)
9 : 라인압 가변 솔레노이드 밸브(Various Force Solenoid Valve)
10 : 토컨 가변 솔레노이드 밸브(Various Force Solenoid Valve)
11 : 토컨 컨트롤 밸브(Torque Converter Control Valve)
12 : 토컨 압력제어밸브(Torque Converter Pressure Control Valve)
13 : 록업 스위치 밸브(Lock-Up Switch Valve)
16 : 체크밸브(Check-Valve)
17 : 매뉴얼밸브(Manual Valve)
18 : 잔압 밸브 19 : 감압 어큠(Reducing Accumulator)
20 : 스테틱 체크밸브(Static Check Valve)
21-1,21-2 : 제1,2 댐핑 밸브(Damping Valve)
22-1,22-2,22-3 : 제1,3,4 다이렉트(Direct) 솔레노이드 밸브
23-1,23-2 : 제 5,6 다이렉트(Direct) 솔레노이드 밸브
24 : 온오프(On/off) 솔레노이드 밸브
25-1,25-2 : 제1,2 림프 홈 밸브(Limp-Home Valve)
26-1,26-2 : 제3,4 림프 홈 밸브(Limp-Home Valve)
27 : 제2 브레이크 스위치 밸브(Break Switch Valve)
28 : 제2 브레이크 제어 스위치 밸브(Break Control Switch Valve)
29 : 제 4 클러치 스위치 밸브(Clutch Pressure Switch Valve)
30 : 제 2 다이렉트(Direct) 솔레노이드 밸브
40 : 작동요소용 어큠(Accumulator)
41-1,41-2 : 제1,2 브레이크 어큠
42-1,42-2,42-3,42-4 : 제1,2,3,4 클러치 어큠
50 : 작동요소
51-1,51-2 : 제1,2 브레이크(Brake)
52-1,52-2,52-3,52-4 : 제1,2,3,4 클러치(Clutch)

Claims

제1,2 브레이크, 제1,2,3,4 클러치를 작동요소로 하고, 림프 홈 모드를 구현하는 다단 변속 유압제어 시스템에 있어서,
상기 림프 홈 모드는, 상기 제1 브레이크와 연계된 N/H(NORMALY HIGH) 타입의 제1 다이렉트 솔레노이드 밸브, 상기 제2 브레이크와 연계된 N/H(NORMALY HIGH) 타입의 제2 다이렉트 솔레노이드 밸브, 상기 제1 클러치와 연계된 N/H(NORMALY HIGH) 타입의 제3 다이렉트 솔레노이드 밸브, 상기 제2 클러치와 연계된 N/H(NORMALY HIGH) 타입의 제4 다이렉트 솔레노이드 밸브, 상기 제3 클러치와 연계된 N/L(NORMALY LOW) 타입의 제 5 다이렉트 솔레노이드 밸브, 상기 제4 클러치와 연계된 N/L(NORMALY LOW) 타입의 제 6 다이렉트 솔레노이드 밸브, 상기 제1,2 브레이크와 상기 제1,2 클러치의 각각과 연계된 림프 홈 밸브, 매뉴얼밸브와 상기 제1 다이렉트 솔레노이드 밸브의 사이를 이어주는 스테틱 체크 밸브가 구성요소로 되는 것을 특징으로 하는 다단 변속 유압제어 시스템.
청구항 1에 있어서, 상기 림프 홈 모드는 D단의 고정단을 특정단으로 고정하여 R단 N단 D 고정단에서 상기 작동요소를 잡아 림프-홈 기능과 인터록(Interlock)방지가 이루어지는 것을 특징으로 하는 다단 변속 유압제어 시스템.
청구항 2에 있어서, 상기 특정단은 D 5(전진 5단)인 것을 특징으로 하는 다단 변속 유압제어 시스템.
청구항 2에 있어서, 상기 림프 홈 기능은, 상기 제1,2 브레이크와 상기 제1 클러치를 잡아 상기 제1,2,3,4 다이렉트 솔레노이드 밸브에 의해 R단 제어압이 인가되고, 상기 제2 브레이크와 상기 제1 클러치를 잡아 상기 제1,2,3,4 다이렉트 솔레노이드 밸브에 의해 라인압 유로를 공급압으로 하여 N단 제어압이 인가되며, 상기 제1 브레이크와 상기 제1,2 클러치를 잡아 상기 제 5,6 다이렉트 솔레노이드 밸브에 의해 상기 매뉴얼 밸브의 D단 시 통과되는 D단 유로에서 공급압을 유입하여 D단 제어압이 인가되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 다단 변속 유압제어 시스템.
청구항 2에 있어서, 상기 인터록 방지 기능은, 상기 제1,2,3,4 림프 홈 밸브로 D단에서 상기 제1 다이렉트 솔레노이드 밸브에 의한 제1 브레이크의 브레이크 압 생성이 차단되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 다단 변속 유압제어 시스템.
청구항 1에 있어서, 상기 제2 브레이크는 제2 브레이크 압 스위치 밸브와 제2 브레이크 제어압 스위치 밸브로 브레이크 압에 대한 압력스위칭과 제어기울기 이원화를 구현하는 것을 특징으로 하는 다단 변속 유압제어 시스템.
청구항 6에 있어서, 상기 제어기울기 이원화는 저 토크에서 제어 기울기를 낮추고 고 토크에서 제어 기울기를 높여주는 방식인 것을 특징으로 하는 다단 변속 유압제어 시스템.
청구항 1에 있어서, 상기 제4 클러치는 저단 및 고 토크에서 2개의 피스톤에 압력이 동시에 인가되는 반면 고단 및 저 토크에서 한쪽 피스톤에만 압력이 인가되는 이중 피스톤 구조이고, 상기 피스톤의 인가 압력은 제 4 클러치 스위치 밸브로 제어되는 것을 특징으로 하는 다단 변속 유압제어 시스템.
청구항 1에 있어서, 상기 스테틱 체크 밸브(20)는 리듀싱 압이나 토크컨버터 압을 연결하는 2방향 타입으로 이루어지고, 상기 매뉴얼밸브(17)의 R-N-D 제어에 따라 해제되는 솔레노이드 공급압 대신 상기 매뉴얼밸브(17)로부터 리듀싱 압이 공급되는 것을 특징으로 하는 다단 변속 유압제어 시스템.
청구항 1 내지 청구항 9중 어느 한 항에 의한 다단 변속 유압제어 시스템,
오일 흡입과 이물질을 여과하는 오일필터,
윤활용 유량을 제외한 변속에 필요한 유량을 공급하는 메인 오일펌프,
ISG(Idle Stop & Go)기능을 위해 동작하는 보조오일펌프,
밸브바디 자체에 내장된 오일 여과기,
내장된 댐퍼 클러치(Damper Clutch)의 제어에 의한 록업(Lock Up)과 변속충격을 완화하고 윤활유량을 공급하는 2방향(2 Way)타입 토크 컨버터
가 포함된 것을 특징으로 하는 다단 자동변속기.
청구항 10에 있어서, 상기 메인 오일펌프는 기계식 오일펌프이고, 상기 보조오일펌프는 전동식 오일펌프인 것을 특징으로 하는 다단 자동변속기.
청구항 10에 있어서, 상기 토크 컨버터는 유체 커플링인 것을 특징으로 하는 다단 자동변속기.