KR101314042B1 - 차량용 자동 변속기의 변속 제어 시스템 - Google Patents

차량용 자동 변속기의 변속 제어 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량용 자동 변속기의 변속 제어 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 일 방향 클러치를 삭제하여 파워 트레인을 간소화하고 마찰요소를 독립적으로 각각 제어함으로써 변속감을 증대시킬 수 있는 차량용 자동 변속기의 변속 제어 시스템에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 엔진 구동 시 함께 구동하여 오일압을 생성하는 오일 펌프, 상기 오일 펌프에서 생성된 라인압을 주행 모드 절환 및 고속 주행 시 댐퍼 클러치 컨트롤 솔레노이드 밸브의 듀티 제어로 댐퍼 클러치와 함께 가변하는 레귤레이터 밸브, 상기 오일 펌프로부터 생성되어 레귤레이터 밸브에서 일정 압력으로 조절된 유압을 각 레인지별 모드에 따라 유로를 선택하는 매뉴얼 밸브, 각각의 솔레노이드 밸브에 의하여 제어되면서 모드 변환이 이루어져 상기 매뉴얼 밸브로부터 공급되는 유압을 제1, 2, 3, 4 마찰 요소들의 작동 유압으로 공급하거나 배출하는 다수의 압력 제어 밸브, 상기 압력 제어 밸브로부터 공급되는 유압에 의해 상기 제1 마찰 요소에 선택적으로 유압을 공급하는 스위치 밸브로 이루어지는 차량용 자동 변속기의 변속 제어 시스템에 있어서, 상기 스위치 밸브는 중립, 1속 또는 후진 레인지에서 공통적으로 작용하는 마찰 요소인 로우/리버스 브레이크로 작동 유압을 공급하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 변속 제어 시스템을 제공한다.

Description

차량용 자동 변속기의 변속 제어 시스템{SHIFTING SYSTEM FOR CONTROLLING AUTOMATIC TRANSMISSION OF VEHICLE}
본 발명은 차량용 자동 변속기의 변속 제어 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 일 방향 클러치를 삭제하여 파워 트레인을 간소화하고 마찰요소를 독립적으로 각각 제어함으로써 변속감을 증대시킬 수 있는 차량용 자동 변속기의 변속 제어 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 차량용 자동 변속기는 엔진의 구동력을 유체 클러치인 토크 컨버터를 통하여 기어 트레인으로 전달할 수 있도록 되어 있다.
상기 기어 트레인은 유성 기어 세트를 1개 또는 그 이상으로 결합시키고, 어느 하나의 요소를 입력 요소로 함과 동시에 다른 하나의 요소는 반력 요소로 하고, 또 다른 하나의 요소는 출력 요소로 하여 그에 따른 적당한 변속비를 출력할 수 있도록 되어 있다.
상기에서 유성 기어 세트의 요소들은 선택적으로 입력, 반력, 출력으로 하기 위하여 다수개의 마찰 요소들과 일 방향 클러치를 사용하고 있다.
그리고 상기의 마찰 요소들은 트랜스 제어 유닛(TCU)에 의해 제어되는 솔레노이드 밸브를 포함하고 있는 유압 제어 시스템에 의해 적당한 시기에 선택 제어되어 변속이 이루어진다.
이러한 유압 제어 시스템이 적용되는 종래의 4속 자동 변속기의 경우에 있어서, 스킵 변속이 가능한 유압 제어 시스템의 기술로는 오버 드라이브 스위치 밸브(OD switch valve) 및 로우 리버스 스위치 밸브(LR switch valve)가 적용되어 하나의 솔레노이드 밸브를 사용하여 2개의 작동 요소(OD & LR)를 제어하고 있다.
일 방향 클러치(OWC)가 적용되었을 경우, 3-1 skip shift시 일방향 클러치가 반력 토크를 받아 원활한 변속이 이루어지나 변속감을 향상시키기 위하여 일방향 클러치의 삭제 시에는 스킵 시프트(skip shift)가 불가능하다는 문제점을 내포한다.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 유압 시스템의 OD/LR 스위치 밸브를 삭제함과 동시에 일 방향 클러치를 삭제하는데 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 차량용 자동 변속기의 변속 제어 시스템은 엔진 구동 시 함께 구동하여 오일압을 생성하는 오일 펌프, 상기 오일 펌프에서 생성된 라인압을 주행 모드 절환 및 고속 주행 시 댐퍼 클러치 컨트롤 솔레노이드 밸브의 듀티 제어로 댐퍼 클러치와 함께 가변하는 레귤레이터 밸브, 상기 오일 펌프로부터 생성되어 레귤레이터 밸브에서 일정 압력으로 조절된 유압을 각 레인지별 모드에 따라 유로를 선택하는 매뉴얼 밸브, 각각의 솔레노이드 밸브에 의하여 제어되면서 모드 변환이 이루어져 상기 매뉴얼 밸브로부터 공급되는 유압을 제1, 2, 3, 4 마찰 요소들의 작동 유압으로 공급하거나 배출하는 다수의 압력 제어 밸브, 상기 압력 제어 밸브로부터 공급되는 유압에 의해 상기 제1 마찰 요소에 선택적으로 유압을 공급하는 스위치 밸브로 이루어지는 차량용 자동 변속기의 변속 제어 시스템에 있어서, 상기 스위치 밸브는 중립, 1속 또는 후진 레인지에서 공통적으로 작용하는 마찰 요소인 로우/리버스 브레이크로 작동 유압을 공급하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 압력 제어 밸브는 제1, 2, 3, 4 압력 제어 밸브로 이루어지고, 이러한 압력 제어 밸브들은 제1, 2, 3, 4 압력 제어 솔레노이드 밸브에 의해 제어되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1 압력 제어 솔레노이드 밸브는 중립단에서 오프 제어됨으로써 상기 스위치 밸브는 제1 마찰 요소로 압을 공급하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 스위치 밸브로부터 압을 전달받아 상기 제1 마찰 요소로 압을 공급하는 제1 페일 세이프 밸브가 더 포함되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 스위치 밸브는 중립단에서 D레인지 1속에서 2속으로 변속 시 로우/리버스 브레이크의 체결압을 유지함과 동시에 매뉴얼 밸브의 라인압이 제4 마찰 요소로 공급되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 D레인지 1속에서 2속으로 변속 시 상기 매뉴얼 밸브의 라인압을 직접 공급받는 제2 페일 세이프 밸브가 더 포함되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제3, 4 압력 제어 솔레노이드 밸브는 D레인지 1속에서 2속으로 변속 시 오프 제어됨과 동시에 매뉴얼 밸브의 라인압이 상기 제3 압력 제어 솔레노이드 밸브를 경유하여 상기 제2 페일 세이프 밸브를 통과하고 상기 제3 마찰 요소와 제4 마찰 요소로 공급되는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 차량용 자동 변속기의 변속 제어 시스템에 의하면, 일방향 클러치를 삭제하고 각 마찰 요소를 독립 제어로 계합측과 해방측을 각각 제어함으로써 응답성을 향상시키는 효과를 갖는다.
또한, 스위치 밸브를 추가함으로써 페일세이프 기능을 강화하여 오작동에 의한 파워 트레인의 손상을 방지할 수 있는 효과를 갖는다.
또한, 로우/리버스 브레이크의 일 방향 클러치를 삭제함으로써 소프트웨어의 제어 로직 보완 개발을 통해 하드웨어의 원가절감과 중량저감 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 차량용 자동 변속기의 변속 제어 시스템에 의한 중립 상태에서의 전체 유압 회로도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 차량용 자동 변속기의 변속 제어 시스템에 의한 D레인지 1속 상태의 유압 회로도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 차량용 자동 변속기의 변속 제어 시스템에 의한 D레인지 2속 상태의 유압 회로도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 차량용 자동 변속기의 변속 제어 시스템에 의한 중립 상태에서의 전체 유압 회로도이다. 도시한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 의한 차량용 자동 변속기의 변속 제어 시스템은 엔진 운전 중에 항상 유압을 발생시키는 오일 펌프(10), 엔진의 동력을 변속기의 입력축으로 전달하는 토크 컨버터(20), 상기 오일 펌프(10)에서 발생한 유압을 일정한 유압 즉, 라인압으로 조절하는 레귤레이터 밸브(30), 상기 토크 컨버터(20) 및 윤활용의 유압을 일정하게 조절하는 토크 컨버터 컨트롤 밸브(40) 및 토크 컨버터(20) 내에 설치된 댐퍼 클러치에 작용하는 유압을 제어하는 댐퍼 클러치 컨트롤 밸브(50), 제1, 2, 3, 4압력 제어 솔레노이드 밸브(PS1, PS2, PS3, PS4)에 의해 제어되어 변속 시의 충격 발생을 방지하는 제1, 2, 3, 4압력 제어 밸브(P1, P2, P3, P4) 및 중립 레인지에서 후진 레인지로 변속할 때의 충격을 방지하는 N-R 컨트롤 밸브(80)를 포함한다.
또한, 라인압보다 낮은 일정한 유압을 만드는 리듀싱 밸브(60)와, 변속 레버의 위치에 따라 연동하여 유로를 절환시키며 각 밸브로 라인압을 보내거나 배출시키는 매뉴얼 밸브(M)를 포함하며, 상기 제1 압력 제어 솔레노이드 밸브(PS1)의 온/오프 작동에 의해 제어되는 스위치 밸브(70)를 포함한다.
상기 오일 펌프(10)에서 생성된 라인압을 조절하는 기능을 갖고 있는 레귤레이터 밸브(30)는 밸브 바디와 이의 내부에서 이동하는 밸브 스풀(미도시)을 구비한다.
상기 댐퍼 클러치 컨트롤 밸브(50)는 토크 컨버터 내의 댐퍼 클러치(21)를 작동시키기 위하여 클러치 작동 관로(201) 및 클러치 비작동 관로(201)를 통해 토크 컨버터(20)와 연결된다.
한편, 감압 라인(12)과 연결되어 유압을 공급받는 N-R 컨트롤 밸브(80)는 후진 시 작동하는 마찰 요소로 공급되는 유압을 서서히 증가시켜 변속 충격을 감소시키기 위한 것으로서 제2 압력 제어 솔레노이드 밸브(PS2)의 온/오프 듀티 작용으로 밸브 스풀이 좌우로 이동된다. 여기서 상기 밸브 스풀은 좌측단이 스프링(미도시)에 의해 탄성 지지되어 항시 우측으로 이동한 상태를 유지하게 된다.
또한, 상기 스위치 밸브(70)는 제1 압력 제어 밸브(P1)로부터 유압을 공급 또는 차단됨으로써 로우/리버스 클러치의 작동을 제어하게 된다.
전술한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 의한 차량용 자동 변속기의 변속 제어 시스템은 스로틀 밸브의 개도와 차속에 따라 트랜스미션 컨트롤 유닛(TCU)에 의해 제어되어 온/오프 또는 듀티 작용하는 솔레노이드 밸브들에 의해 다음과 같은 변속 작용이 이루어진다.
즉, 엔진이 구동을 시작하면 토크 컨버터(20)가 함께 구동을 하면서 변속기의 입력축을 회전시키게 되는데, 이때 오일 펌프(10)가 구동을 하여 오일압을 생성하여 토출하기 시작한다.
이때 생성되는 오일압의 일부는 라인압 관로(11)를 따라 레귤레이터 밸브(30)와 댐퍼 클러치 컨트롤 밸브(50) 및 스위치 밸브(70)로 흐르고, 일부는 리듀싱 밸브(60) 및 매뉴얼 밸브(M)로 흐르게 된다.
상기에서 레귤레이터 밸브(30)로 흐르는 유압은 토크 컨버터 컨트롤 밸브(40)로 공급됨과 동시에 밸브 스풀을 좌측으로 밀어 배출 포트(Ex) 토출압의 일부가 오일팬(10a)으로 귀환하면서 압력 조절을 수행하게 된다.
이와 함께 리듀싱 밸브(60)로 유입되는 유압이 밸브 스풀의 이동으로 이 포트의 개구 면적을 가변시킴으로써 라인압보다 낮은 유압을 배출시키게 되는데, 이러한 감압은 스위치 밸브(70)와 제1, 2, 3, 4 압력 제어 밸브(P1, P2, P3, P4)로 공급된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 차량용 자동 변속기의 변속 제어 시스템에 의한 중립 상태에서의 전체 유압 회로도이다. 여기서 솔레노이드 밸브의 제어는 다수의 마찰 요소 중에서 제1마찰 요소(C1)를 계합시켜 중립단을 실현하기 위한 것으로서 유압이 공급되는 과정을 설명한다. 도 1을 참고하면, 오일 펌프(10)로부터 공급되는 라인압이 매뉴얼 밸브(M) 및 제1 압력 제어 밸브(P1)로 공급된다.
이때, 제1 압력 제어 솔레노이드 밸브(PS1)는 오프 제어되고, 제2, 3, 4 압력 제어 솔레노이드 밸브(PS2, PS3, PS4)는 각각 온 제어된다.
따라서, 라인압은 상기 제1 압력 제어 밸브(P1)로 공급되고 이러한 제1 압력 제어 밸브(P1)를 경유하는 압을 스위치 밸브(70)에서 전달받게 된다. 이와 같이 상기 스위치 밸브(70)를 통하는 압에 의해 상기 제2 마찰 요소(C2)인 로우/리버스 브레이크를 결합시키게 된다. 아울러, 상기 스위치 밸브(70) 및 제1 마찰 요소(C1) 간에 제1 페일 세이프 밸브(F1)를 포함함으로써 유압 시스템의 이상 작동 시 안정성을 확보할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 차량용 자동 변속기의 변속 제어 시스템에 의한 D레인지 1속 상태의 유압 회로도로서, 상기와 같은 상태에서 변속 레버가 D레인지로 절환되면 제1, 2, 3 압력 제어 솔레노이드 밸브(PS1, PS2, PS3)는 온 상태를 유지하게 되고, 이와 연동하여 매뉴얼 밸브(M)는 스위치 밸브(70)의 작동으로 인하여 상기 로우/리버스 브레이크(C1)의 체결압을 유지한 상태에서 라인 압 관로(11)를 통해 제4 압력 제어 밸브(P4)로 압을 공급하게 된다.
이때, 제1 압력 제어 솔레노이드 밸브(PS3) 및 제4 압력 제어 솔레노이드 밸브(PS4)는 오프 제어되고 제2 압력 제어 밸브(P3) 및 제3 압력 제어 밸브(P4)로 라인압이 공급됨으로써 제1 마찰 요소(C1) 및 제4 마찰 요소(C4)를 계합시키게 된다.
여기서 종래와 같이 일 방향 클러치(OWC)와 언더 클러치(C4)가 계합되는 것과는 달리 중립단으로부터 D레인지 1속으로 변속 시, 스위치 밸브(70)를 이용함으로써 일 방향 클러치(OWC)를 생략하더라도 상기 로우/리버스 브레이크(C1)의 체결압을 그대로 유지할 수 있게 되는 것이다. 특히, 전륜4속 자동 변속기에는 로우/리버스 브레이크(C1)에 일 방향 클러치(OWC)를 적용하여 유압 시스템에서 로우/리버스 브레이크(C1)의 제어가 취약하나, 본 실시예에서는 로우/리버스 브레이크(C1) 유압 제어를 독립적으로 제어될 수 있도록 일 방향 클러치(OWC)를 삭제한 것이다.
도 3은 D레인지 2속에서의 유압회로도로서, 다수의 마찰 요소 중에서 제3 마찰 요소(C3) 및 제4 마찰 요소(C4)를 계합시켜 D레인지 2속을 실현하기 위한 것이다. 여기서 상기 1속의 상태에서 차속이 증가하거나 스로틀 밸브의 개도가 증가하게 되면 트랜스미션 제어 유닛(TCU)은 제1 압력 제어 솔레노이드 밸브(PS1) 및 제2 압력 제어 솔레노이드 밸브(PS2)를 온 제어함과 동시에 제3 압력 제어 솔레노이드 밸브(PS3) 및 제4 압력 제어 솔레노이드 밸브(PS4)를 오프 제어하면서 듀티 제어하기 시작한다. 이때 매뉴얼 밸브(M)로부터 압을 공급받도록 제2 페일 세이프 밸브(F2)를 구비할 수 있으며, 이러한 제2 페일 세이프 밸브(F2)를 통해 2/4 브레이크(C3)로 전달하게 된다. 이와 동시에 상기 제2 페일 세이프 밸브(F2) 및 제4 압력 제어 밸브(P4)로부터 공급되는 압에 의해 언더 클러치(C4)가 작동하도록 함으로써 D레인지 2속으로의 변속이 완료된다.
전술한 바와 같이 상기 마찰 요소 중 로우/리버스 브레이크(C1)가 작동하는 범위는 예를 들면, N레인지에서 D레인지 변속 시, D레인지 1속에서 2속으로의 변속 시 및 D레인지 3속에서 1속으로의 스킵 변속(skip shift) 시이므로 상기 조건에서 로우/리버스 브레이크(C1)가 제어될 수 있도록 한다.
한편, 변속 레버를 R레인지로 절환하게 되면 이와 연동하여 매뉴얼 밸브(M)의 포트 변환이 이루어지면서 오일 펌프(10)에서 생성된 유압이 매뉴얼 밸브(M)를 통하여 후진압 관로(13)를 따라 흘러서 제5 마찰 요소(C5)를 동작시킴과 동시에 레귤레이터 밸브(30)로 공급되어 라인압을 조절하게 된다.
그리고 일부의 유압은 N-R 컨트롤 밸브(80)로 공급된다. 이러한 N-R 컨트롤 밸브(80)는 리듀싱 밸브(60)에서 감압된 유압이 제3 압력 제어 솔레노이드 밸브(PS3)의 듀티 제어 및 매뉴얼 밸브(M)에 의하여 제2 페일 세이프 밸브(F2)로 공급되면서 제5 마찰 요소(C5)로 공급됨과 동시에 스위치 밸브(70)로부터 압을 공급받는 로우/리버스 브레이크(C1)가 작동함으로써 후진 변속이 이루어지게 된다. 즉, 상기와 같이 후진 모드에서는 제1 마찰 요소(C1)와 제5 마찰 요소(C5)로 유압이 공급되어 차량을 후진시키게 된다.
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시 예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
10: 오일 펌프
11: 라인압 관로
12: 감압 라인
13: 후진압 관로
20: 토크 컨버터
21: 댐퍼 클러치
30: 레귤레이터 밸브
40: 토크 컨버터 컨트롤 밸브
50: 댐퍼 클러치 컨트롤 밸브
60: 리듀싱 밸브
70: 스위치 밸브
80: N-R 컨트롤 밸브
C1, C2, C3, C4, C5: 제1, 2, 3, 4, 5 마찰 요소
F1, F2: 제1, 2 페일 세이프 밸브
M: 매뉴얼 밸브
P1, P2, P3, P4: 제1, 2, 3, 4 압력 제어 밸브
PS1, PS2, PS3, PS4: 제1, 2, 3, 4 압력 제어 솔레노이드 밸브
201: 작동 관로
202: 비작동 관로

Claims (7)

  1. 엔진 구동 시 함께 구동하여 오일압을 생성하는 오일 펌프;
    상기 오일 펌프에서 생성된 라인압을 주행 모드 절환 및 고속 주행 시 댐퍼 클러치 컨트롤 솔레노이드 밸브의 듀티 제어로 댐퍼 클러치와 함께 가변하는 레귤레이터 밸브;
    상기 오일 펌프로부터 생성되어 레귤레이터 밸브에서 일정 압력으로 조절된 유압을 각 레인지별 모드에 따라 유로를 선택하는 매뉴얼 밸브;
    각각의 솔레노이드 밸브에 의하여 제어되면서 모드 변환이 이루어져 상기 매뉴얼 밸브로부터 공급되는 유압을 제1, 2, 3, 4 마찰 요소들의 작동 유압으로 공급하거나 배출하는 다수의 압력 제어 밸브;
    상기 압력 제어 밸브로부터 공급되는 유압에 의해 상기 제1 마찰 요소에 선택적으로 유압을 공급하는 스위치 밸브로 이루어지는 차량용 자동 변속기의 변속 제어 시스템에 있어서,
    상기 스위치 밸브는 중립, 1속 또는 후진 레인지에서 공통적으로 작용하는 마찰 요소인 제1 마찰 요소로 작동 유압을 공급하도록 제어하고,
    상기 압력 제어 밸브는 제1, 2, 3, 4 압력 제어 밸브로 이루어지고, 이러한 압력 제어 밸브들은 제1, 2, 3, 4 압력 제어 솔레노이드 밸브에 의해 제어되며,
    상기 스위치 밸브는 중립단에서 D레인지 1속에서 2속으로 변속 시 제1 마찰 요소의 체결압을 유지함과 동시에 매뉴얼 밸브의 라인압이 제4 마찰 요소로 공급되는 것을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 변속 제어 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 압력 제어 솔레노이드 밸브는 중립단에서 오프 제어됨으로써 상기 스위치 밸브는 제1 마찰 요소로 압을 공급하는 것을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 변속 제어 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 스위치 밸브로부터 압을 전달받아 상기 제1 마찰 요소로 압을 공급하는 제1 페일 세이프 밸브가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 변속 제어 시스템.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 D레인지 1속에서 2속으로 변속 시 상기 매뉴얼 밸브의 라인압을 직접 공급받는 제2 페일 세이프 밸브가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 변속 제어 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제3, 4 압력 제어 솔레노이드 밸브는 D레인지 1속에서 2속으로 변속 시 오프 제어됨과 동시에 매뉴얼 밸브의 라인압이 상기 제3 압력 제어 솔레노이드 밸브를 경유하여 상기 제2 페일 세이프 밸브를 통과하고 상기 제3 마찰 요소와 제4 마찰 요소로 공급되는 것을 특징으로 하는 차량용 자동 변속기의 변속 제어 시스템.
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