KR890000322B1 - 고마력용 자동변속 클러치를 결합하기위한 스푸울밸브의 전기유압제어시스템 - Google Patents

고마력용 자동변속 클러치를 결합하기위한 스푸울밸브의 전기유압제어시스템 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

고마력용 자동변속 클러치를 결합하기위한 스푸울밸브의 전기유압제어시스템
제1도는 본 발명에 따른 전기유압 밸브 시스템의 한 실시예의 길이방향 단면도.
제2도는 밸브 시스템의 모니터면의 평면도.
제3, 4 및 제5도는 각각 다른 작동상태에서의 부품들의 상관위치를 나타내는 유압제어 시스템의 개략적인 유압회로도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 스푸울 11 : 스푸울
12 : 몸체 13 : 밸브(펄스폭 변조 밸브)
14 : 밸브(상시 폐쇄3방향은/오프 밸브) 15 : 밴드
16 : 유입포트 17 : 배출포트
18 : 포트(클러치 이송포트) 25 : 관로
28 : 돌기 35, 36 : 채널
본 발명은 전기유압제어 시스템에 관계하며 특히 고마력용 자동변속클러치를 결합 또는 분리하기 위해 사용되는 전기유압 제어시스템에 관계한다. 트럭, 버스, 비포장도로용 장비등에 사용되는 형식의 고마력용 자동변속기에서 한 기어가 다른 기어로 변환되는 기어변환시기(gear shift point)의 제어는 엔진의 속도를 검지하는 원심형 거버너(govenor), 트로틀(throttle)위치에 따른 구동축의 회전속도 및 어떤 경우에 있어서는 출력측의 토오크 등과 같은 기계적 입력에 의해 제어되어 왔다.
주어진 조건에 대하여 변속될 때, 그 변속시키는 여러종류의 기제적 결합요소들의 조정과 본래부터 갖고 있는 가공공차에 크게 좌우된다. 기계적 입력은 한기어로부터 다음기어로 변속될때 다양한 종류의 클러치를 결합 또는 분리하기 위해 주 스푸울밸브를 제어하는 파이로트 스푸울 밸브를 작동시킨다. 이 스푸울밸브는 주로 최고압과 압력이 없는 상태 또는 극히 미소압력을 갖는 상태 사이로, 즉 온(on)/오프(off)형식으로 작동되기 때문에, 갑자기 변속되어 전달되는 토오크가 급격히 중가하거나 높은 압력으로 접촉하고 있는 상태에서 클러치면이 서로 과도하게 미끌어지기 때문에 클러치면이 조속히 마모되게 한다.
엔진 회전속도, 출력속도, 토오크 및 트로틀 위치등을 전기적으로 검지하고, 값싼 마이크로 프로세서를 사용하여 주어진 조건에 부합하는 정확한 변속시기를 계산하여, 한기어로부터 다른기어로 변속할 때 적합한 클러치를 결합 및/또는 분리하는 전기유압장치를 제어할 수 있다. 소요의 기어에 사용되는 클러치는 결합되고 마찬가지로 불필요한 기어에 사용되는 클러치는 분리된다. 이런 형태의 클러치의 결합에 있어서, 먼저 클러치 유압공간에 낮은 압력의 유압유(예를들어 10-20PSI)로 채울 필요가 있으며, 이것은 클러치 복귀스프링을 눌러서 클러치면이 낮은 압력으로 미끄러지면서 결합되게 한다. 클러치를 채우기 위한 유압체적은 10입방인치 까지이며 클러치면과 요소의 마모량과 충전개시 때에 클러치에 잔류하고 있는 잔류유량에 따라 또 소정의 클러치에 따라 변한다.
클러치공간을 신속히 충전하는 것이 바람직하다. 예를들어 0.5초 이하가 바람직하며 초기 유동량은 매우 높은 필요가 있고 예를들어 분당 10-20 갈론이다.
클러치가 완전히 채워지면, 클러치공간의 압력은 10-20 PSI 의 낮은 충전압력으로부터 관로압력까지 선형적으로 증가하여 클러치면이 미끄럼이 없이 높은 압력으로 결합되게 된다. 관로 압력은 보통 높으며 150PSI 정도이다. 그러나 60PSI 에서 350PSI 까지 변화한다
클러치가 완전히 결합된 후에는 전기유압밸브에 전기신호가 가해지지 않으면 클러치를 이 위치에 고정시킬 필요가 있다. 클러치를 "고정"하는 것은 불의의 사고등으로 전기가 차단될 경우에서 변속장치가 그 상태를 유지해주기 때문에 안전한 방법이다.
클러치를 분리하기 위해서 관로 압력으로부터 "0"까지 클러치 내부압력을 선형적으로 감소시킬 필요가 있다.
본 발명은 마이크로 컴퓨터로부터 지령되는 전기적 지령에 따라 클러치를 결합 또는 분리하는 전기유압 제어장치에 관계한다.
본 발명의 목적중 하나는, 보어(bore)를 갖는 몸체를 포함하는 스푸울 밸브로 구성된 전기유압제어 시스템을 제공하는 것이다. 스푸울은 보어내부에서 왕복운동 할 수 있게 보어내부에 위치한다. 밸브몸체는 유입구,유출구, 및 배출구를 갖는다. 전기유압 3방향 상시 폐쇄 진폭변조밸브는 스푸울의 한 끝과 연결되는 유출구와 밸브몸체의 유입구와 연결되는 유입구를 갖는다. 전기유압 3방향 상시폐쇄 온/오프 밸브는 몸체의 유출구와 연결되는 유입구와 스푸울의 다른 끝과 연결되는 유출구를 갖는다. 스프링은 스푸울을 펄스폭변조(pulse width modulated)밸브쪽으로 민다. 스푸울은 유입구로부터 유출구로 이어지는 통로에서 상시 장애가 되게 위치 한다.
제1도를 참조하여, 본 장치는 보어(12)내부에 위치하는 스푸울(11)을 갖는 몸체와 3방향 펄스폭 변조(Pulse width modulated (PWM))밸브(13)와 보어(12)의 단부를 폐쇄하고 있는 상시 폐쇄3방향 온/오프 밸브(14)로 구성된다. 밴드(band, 15)는 보어(12)의 일정한 위치에 밸브(13,14)를 유지해준다. 스푸울(11)은 보어(12)내의 스푸울(11)의 상대적 축방향운동으로 유입포트(port,16)와 주 배출포트(17)를 선택적으로 개폐한다. 스푸울의 운동범위내에서, 클러치 이송포트(18)는 완전히 개방된 상태이다.
제1도는 스프링이 스푸울을 밸브(13)의 유출구 측단(20)에 접하여 완전히 오른쪽에 있게 하는 상태로 완전히 클러치 분리상태에 있는 장치를 나타낸다. 이 위치에서, 유입포트(16)는 완전히 덮혀 있고 클러치내의 잔유압력은 포트(18)로부터 배출포트(17)을 거쳐 탱크로 스푸울 공간(21)를 통하여 방출된다. 0링은 밸브(13,14)와 몸체(10)사이의 기밀을 유지해준다. 진폭변조밸브(13)는 관로압을 갖는 유압유가 관로(25)로부터 반경방향 구멍(24)를 통하여 들어올 수 있는 형상이고, 전기 신호에 직접비례하는 압력을 갖는 유압유을 유출구측단(20)을 통하여 보어(12)와 밸브(13)의 끝에 형성된 공간(26)으로 보낸다. 진복변조밸브(13)로부터 배출된 유체는 돌기(28)의 축방향 보어(27)를 통하여 탱크로 배출된다. 이 형상에서, 진폭변조밸브(13)의 동력이 완전히 차단되면 유입구는 닫힌 상태를 유지하고, 스프링(19)이 스푸울(11)을 단부(20)쪽으로 완전히 밀어 붙이기 때문에 공간(26)내의 유체는 배출포트(27)를 통하여 강제로 밀려나간다
온/오프 밸브(14)는 포트(18)를 통해 클러치에 가해진 유압이 관로(30)을 통해 유입포트(29)로 전달된다.온/오프 밸브(14)에 동력이 차단되면 유입포트(29)는 닫힌 상태가 유지되어 클러치포트(18)로부터 밸브(14)로 아무 유체도 흐르지 않게 되며, 밸브내의 유체와 보어(12) 및 스푸울(11)의 단부에 의해서 형성된 공간(30a)의 유체는 전부 돌기(32a)를 관통하는 축방향 배출포트를 통하여 탱크로 배출된다. 밸브에 동력이 공급되면 배출포트(32)는 닫힌 상태를 유지하고 유입포트(29)는 열려서 클러치에 공급된 유압유는 유입구(29)를 통하여 공간(30a)으로 흘러들어 간다.
제2도를 참조하여, 장착볼트를 수납하는 장착구멍(34)과 정렬된 해당하는 나사가공된 구멍을 갖고 블록 (10)의 포트(16,17,18)에 해당하는 포트를 갖는 변속기의 면상에 본 장치의 면(33)이 밀봉상태를 유지하면서 장착된다. 채널(35,236)은 블록(10)에 주조되어 블록(10)이 변속기에 밀봉상태를 유지하면서 장착되었을 때 유입포트(16)와 관로(25)를 연결하는 통로를 형성하고 클러치포트와 관로(30)를 연결하는 관로를 형성한다.
본 장치의 작동순서는 다음과 같다. : 펄스폭 변조밸브(13)는 30% 내지 100%의 범위의 미리 지정된 작동사이클 동안 작동하고 이 경우 작동사이클에 직접비례하는 관로 압력의 백분율로 공간(26)에 압력유를 공급하여 클러치를 충전한다. 공간(26)내의 압력은 스프링력을 이기고 스푸울(11)이 왼쪽으로 이동되게 하여 유입포트(16)가 열리게 하여 클러치포트와 연결되게 하고 배출포트(17)를 닫는다. 이 위치에서, 클러치공간의 충전율과 클러치에서의 스프링의 압하량에 의하여 발생된 배압(back pressure)에 따라 15-40 PSI 정도의 압력으로 유체는 포트(16)를 통과하여 공간(21)로 포트(18)를 통하여 클러치로 공급된다. 이때, 경사진 구멍에 설치된 압력변환기(36)가 압력의 상승을 감지하고 동시에 온/오프 밸브(14)에 동력을 공급하여 클러치포트의 압력으로 공간(30)을 채우고 스푸울(11)의 단부에 균형력(balance force)을 발생하고 밸브(13)에 입력되는 작동사이클을 15%-30%로 감소시킨다.
클러치 충전상태를 검지하는 압력 변환기(26)를 사용하는 대시인에 , 충전사이클은 시간사이클로 작동되어 미리 지정된 시간의 경과후에 온/오프 밸브(14)는 온되고 밸브(13)에 대한 펄스폭변조작동사이클은 15%-30%로 감소된다. 이 방법은 클러치의 체적변화를 고려하지 않기 때문에 충전사이클 감시변환기에 비하여 그 효과가 낮다.
공간(30)내의 유압에 의해 스푸울(11)에 가해지는 힘과 합해진 스프링(19)에 기인한 힘은 공간(26)내의 유압에 의하여 발생하는 힘을 극복하여 스푸울이 오른쪽으로 이동하게 하여 유입포트(16)을 제한하고 유체를 포트(18)을 통하여 클러치로 흐르게 한다. 스푸울(11)은 공간(20)내의 유압에 의한 힘과 클러치에 가해지는 출력압력이 공간(26)내의 펄스폭변조 밸브(13) 유입압력에서 스프링(10)에 기인한 힘에 해당하는 필요압력을 뺀 압력과 일치하는 압력으로 스푸울(11)과 포트(16)사이에서 유체가 규제되는 (metered)위치에 스푸울(11)을 있게한다. 스푸울(11)은 펄스폭변조밸브 출력이 일정하게 유지되는 한 그 클러치 압력을 유지하는 이 평형위치에 유지될 것이다. 클러치의 압력을 증가시키기 위해 펄스폭변조 밸브(13)에 대한 작동사이클을 증가하여 공간(26)내의 압력이 증가하여 스푸울(11)의 힘의 균형이 깨져 왼쪽으로 이동하게 하여 공간(30)내의 압력이 다시 펄스폭변조 압력에서 스프링력을 뺀 압력과 평형이 스푸울(11)에 발생할 때까지 클러치 압력이 증가하게 한다.
클러치가 충전되고 평형이 얻어지면, (이때 이 평형은 0,1-0.3초 정도에서 얻어진다)공간(30)으로의 클러치 피이드백(feed back)압력의 평형효과에 기인하여 약10 PSI 인 스프링력 평형압력을 뺀 관로압력까지 클러치 압력을 증가시키기 위해 15%-30%의 미리 지정된 값으로부터 100%까지의 펄스폭 변조밸브의 작동사이클을 선형적으로 증가시켜 클러치가 부드럽게 결합한다. 이때 미리 지정된 시간간격(preset time span)은 0.5초 내지 1.5초이다. 이때, 온/오프 밸브(14)는 동력이 차단되고, 공간(30)내의 압력이 "0"까지 감소하나 공간(26)내의 압력은 관로 압력을 유지한다. 또한 150 PSI 인 관로 압력에 가까운 불평형력으로 스푸울(11)은 단부(20)인 왼쪽단부 끝까지 이동하여 포트(16)를 완전히 열어서 공간(21)을 통하여 포트(22)와 연결되어 클러치에 관로의 전체압력을 공급한다.
보올(38)을 보어(12)로 밀어 붙이는 스프링(37)의 작동에 의한 멈춤수단이 마련된다. 스푸울(11)은 그 외주에 멈춤홈(39)이 마련되어 스푸울(11)의 가장 왼쪽의 위치에 있을 때 멈춤보올(38)이 멈춤홈(39)에 결합하여 스푸울(11)을 오른쪽으로 미는 스프링(19)의 힘을 충분히 이겨서 스푸울(11)이 그 위치에 유지될 수 있게 해준다.
스푸울(11)이 이렇게 고정된 상태에서, 펄스폭 변조밸브(13)는 꺼지고 공간(26)내의 압력은 배출포트(25)를 통해 탱크로 배출된다. 또한 클러치로 공급되는 토출압력으로 유지된다.
전기유압밸브(13,14)는 본 출원의 출원인에게 양도되고, 1984년 2월 7일에 출원된 미국특허 출원번호 제577,835호에 보인 종래기술의 구조일 수도 있다. 제3, 4 및 제5도는 제어시스템의 개략적 유압회로도이다. 그 작동관계는 다음과 같다. 밸브(14)은 V1으로 표시하고 밸브(13)은 V2로 나타낸다.
Figure kpo00001
클러치가 충전되면, 압력의 충격은 15psi 에 가깝고 램프업(rampup)을 개시하고 밸브 V1에 동력을 공급하는 스위치는 P1=P3로 하여 스푸울을 평형되게 한다. 그러면 V2의 작동사이클은 램프업을 실행하는 데 소요되는 값까지 증가한다. 스푸울은 P2가 관로압력(P)와 같아질 때까지 P1은 P2와 같게하여 평형될 것이다.
동력 차단, 전압력(제5도)
100%의 작동사이클에 대한 신호로, 밸브(V1)은 밸브(V2)바로 직전에 동력이 차단되어 스푸울이 고정되고 밸브(V2)가 동력이 차단된 후에 스푸울은 제위치에 멈춤수단에 의하여 고정된다.
P1은 더이상 P3와 같지 않다.
P2와 P3는 "0"까지 배출된다.
P1= 관로압력(P)
클러치의 분리
밸브(V1)에 동력이 공급되기 약간전에 100%로 작동사이클로 밸브에 동력이 공급되고 램프다운(rampdown)으로 조절형식이 반전되고 0%의 작동사이클에서 동시에 밸브(V1) 및 밸브(V2)가 동력이 차단된다.
낮은 압력의 유압유를 클러치 공간과 같은 장치에 충전하고, 그 후에 관로 압력까지 압력을 증가하여 클러치면이 미끄럼이 없는 고압결합되게 하고 클러치를 이 상태에 있게 하며, 관로압력으로부터 "0"까지 클러치내의 압력을 감소시켜 클러치를 분리할 수 있게 작동하는 전기유압시스템이 제공되었음을 볼 수 있는 것이다.

Claims (6)

  1. 보어를 갖는 몸체를 포함하는 스푸울 밸브, 보어내에서 왕복운동할 수 있게 보어내에 위치하는 스푸울, 유입포트, 유출포트 및 배출포트를 갖는 상기 밸브 몸체, 상기 스푸울의 한 끝과 연결되는 유출구와 상기 밸브몸체에 대한 유입구와 연결되는 유입구를 갖는 전기유압 3방향 상시 폐쇄 펄스폭 변조밸브, 상기 스푸울의 다른끝과 연결되는 유출구와 상기 몸체의 유출구와 연결되는 유입구를 갖는 전기유압 3방향 상시 폐쇄 온/오프 밸브로 구성된 것을 특징으로 하는 전기유압 제어시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 스푸울을 상기 펄스폭 변조 밸브쪽으로 미는 스프링수단, 상기 유입구로부터 유출구까지의 관로에 상시 장해가 되게 위치한 상기 스푸울을 특징으로 하는 전기유압제어시스템.
  3. 제1항에 있어서, 온/오프 밸브쪽으로 스푸울이 변환된 후에 그것이 변환된 후의 위치에 상기 스푸울을 고정하도록 작동하는 멈춤수단, 유출구를 통해 공급되는 유압이 스프링스단에 의한 압력을 뺀 펄스폭 변조 밸브의 압력과 충분히 같아지게 스푸울을 통한 유동을 제어하기 위해 펄스폭 변조밸브의 평형을 유지해 주는 유압 피이드 백신호를 제공하는 기능을 하는 온/오프 밸브의 동력공급에 따라서 유출구를 통하여 유동할 수 있고 유입구를 부분적으로 개방하기 위해 온/오프 밸브쪽으로 변환될 수 있고 배출포트를 열리게 하며 유입구로부터 유동할 수 있게 작동가능한 동력이 차단된 두 밸브와 함께 스프링이 작동하에서 그의 상시(normal)위치에 있는 상기 스푸울을 특징으로 하는 전기유압제어시스템.
  4. 상기 제1항에 있어서, 간격을 두고 배치된 랜드(lands)로 구성되고 하나의 랜드는 유입구의 미터링(metering)제어할 수 있게 작동하고 다른 하나의 랜드는 배출포트를 제어할 수 있게 작동가능한 상기 스푸울로 구성되고, 상기 유출구는 상기 랜드사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 전기유압시스템.
  5. 상기 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 스푸울 밸브의 상기 펄스폭 변조 밸프의 유입구와 상기 밸브 몸체에 대한 유입구 사이를 연결하는 관로와 상기 온/오프 밸브의 유입구와 상기 몸체의 유출구 사이를 연결하는 관로가 마련된 것을 특징으로 하는 전기유압 제어시스템.
  6. 상기 제1항 내지 제4항중 어느하나의 항에 있어서, 유체가 공급되는 장치의 유체충전여부를 감지하기 위해 스푸울 밸브의 유출구에서의 유압을 검지하기 위한 압력변환장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기유압 제어시스템.
KR1019850006343A 1985-04-04 1985-08-31 고마력용 자동변속 클러치를 결합하기위한 스푸울밸브의 전기유압제어시스템 KR890000322B1 (ko)

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