KR101326854B1 - 차량용 자동변속기의 유압공급장치 - Google Patents

Abstract

차량용 자동변속기의 유압공급장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 자동변속기의 유압공급장치는 엔진의 회전동력을 감속하는 감속수단; 상기 감속수단과 연결되는 입력축; 하나의 회전요소가 상기 입력축과 연결되는 유성기어세트; 상기 유성기어세트의 출력요소와 연결되는 출력축; 상기 출력축에 연결되는 오일펌프; 상기 유성기어세트의 3개의 회전요소 중 상기 입력축과 출력축에 연결되지 않는 회전요소를 선택적으로 구동하는 모터; 상기 입력축의 역회전을 방지하는 제1 원웨이 클러치; 및 상기 모터에 의하여 구동되는 회전요소의 역회전을 방지하는 제2 원웨이 클러치를 포함한다.

Description

차량용 자동변속기의 유압공급장치{OIL PRESSURE SUPPLY DEVICE OF AUTOMATIC TRANSMISSION}

본 발명은 차량용 자동변속기의 유압공급장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 하나의 오일펌프를 엔진의 동력과 모터의 동력으로 구동하여 오일펌프를 상시 최적의 회전수로 구동할 수 있도록 한 차량용 자동변속기의 유압공급장치에 관한 것이다.

최근, 고유가와 배기가스 배출 규제 등이 점점 강화됨으로써, 자동차 메이커들은 친환경적으로 연비를 향상시킬 수 있는 기술 개발에 총력을 기울이고 있다.

자동 변속기에 있어서의 연비 개선은 동력 전달 효율 향상을 통하여 달성할 수 있으며, 상기 동력 전달 효율 향상은 오일펌프의 불필요한 소비 동력을 최소화하여 구현할 수 있다.

상기와 같이 연비 개선을 위하여 오일펌프를 가변 용량형 베인펌프로 적용하고 있으며, 상기 가변 용량형 베인펌프는 로터가 회전하면서 베인을 이동시켜 흡입 유량을 토출하고, 이때 로터와 캠링 사이의 면적이 이론 토출유량이 된다.

또한, 토출 유량에서 분기된 피드백 압력이 캠링을 이동시켜 이론 토출 유량을 제어하며, 이의 토출 유량의 제어에 따라 동력 손실을 저감하게 되는 것이다.

그러나 상기와 같은 가변 용량형 베인펌프는 엔진에 의하여 구동됨으로써, 엔진 회전수에 따라 펌프 효율이 상이하여 동력 손실이 발생되고, 중속 이상에서 유압 진동이 크게 발생된다는 문제점이 있다.

또한, ISG(Idle Stop & Go) 기능을 구현하기 위해서는 별도로 전동식 오일펌프를 추가하여야 하기 때문에 탑재성이 좋지 않고, 생산 원가를 상승시키며, 온도에 따른 유량 보상이 불가능하다는 문제점이 있다.

그리고 연비 개선을 위한 다른 방법으로는 오일펌프를 저압용 오일펌프와 고압용 오일펌프로 분리 구성하여 상기 저압용 오일펌프에서 생성된 유압은 저압부(토크 컨버터, 냉각, 윤활)로 공급되도록 하고, 상기 고압용 오일펌프에서 생성된 유압은 고압부(변속시 선택적으로 작동되는 마찰부재)로 공급되도록 하고 있다.

보다 구체적으로는 상기 저압부를 기준으로 전체적인 유압을 생성하는 구성을 갖도록 하고, 동시에 고압부가 요구하는 일부의 유압만을 고압으로 제어하여 고압부로 공급하는 구성으로 이루어진다.

이에 따라 오일펌프 구동을 위한 소비 동력을 최소화함으로써, 연비 향상을 달성할 수 있으며, 더불어 오일펌프에 걸리는 부하를 감소시켜 소음 및 진동 감소와 내구성 향상을 도모할 수 있다.

그리고 상기와 같은 유압공급시스템에 있어서는 저압용 오일펌프와 고압용 오일펌프를 하나의 구동축으로 구동하거나, 상기 저압용 오일펌프는 엔진의 구동력으로 구동하고 상기 고압용 오일펌프는 모터의 구동력에 의하여 구동하는 것이 보편적이다.

그러나 상기에서 저압용 오일펌프와 고압용 오일펌프를 분리하여 구성하는 경우에는 자동변속기의 구조를 복잡하게 하고, 중량이 증대되어 경량화에 역행한다는 문제점을 내포하고 있다.

또한, 2개의 오일펌프를 적용하는 경우에는 생산원가가 상승함은 물론 탑재성이 좋지 않다는 문제점을 내포하고 있다.

본 발명의 실시 예는 하나의 오일펌프를 엔진의 동력과 모터의 동력으로 구동하여 오일펌프를 상시 최적의 회전수로 구동할 수 있도록 한 차량용 자동변속기의 유압공급장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 하나 또는 다수의 실시 예에서는 엔진의 회전동력을 감속하는 감속수단; 상기 감속수단과 연결되는 입력축; 하나의 회전요소가 상기 입력축과 연결되는 유성기어세트; 상기 유성기어세트의 출력요소와 연결되는 출력축; 상기 출력축에 연결되는 오일펌프; 상기 유성기어세트의 3개의 회전요소 중 상기 입력축과 출력축에 연결되지 않는 회전요소를 선택적으로 구동하는 모터; 상기 입력축의 역회전을 방지하는 제1 원웨이 클러치; 및 상기 모터에 의하여 구동되는 회전요소의 역회전을 방지하는 제2 원웨이 클러치를 포함하는 차량용 자동 변속기의 유압공급장치를 제공할 수 있다.

또한, 상기 감속수단은 엔진측에 연결되는 구동기어; 상기 입력축과 연결되는 입력기어; 상기 구동기어와 입력기어 사이에 배치되는 아이들 기어로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 유성기어세트는 싱글 피니언 유성기어세트로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 유성기어세트는 선기어가 입력축과 연결되고, 유성 캐리어가 출력축과 연결되며, 링기어가 모터의 회전자와 일체로 형성될 수 있다.

또한, 상기 유성기어세트는 더블 피니언 유성기어세트로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 유성기어세트는 선기어가 입력축과 연결되고, 링기어가 출력축과 연결되며, 유성 캐리어가 모터의 회전자와 일체로 형성될 수 있다.

본 발명의 실시 예는 오일펌프를 항상 최적의 회전수로 구동이 가능하여 연비 효과를 최대화할 수 있으며, 공진 영역을 회피하여 제어가 가능하며, 온도별 리크에 의한 유량 저감량의 보상이 가능하다.

또한, 1개의 오일펌프만을 적용함으로써, 탑재성을 높이고 생산원가를 절감할 수 있으며, 기어펌프 및 베인펌프 외에 다양한 종류의 오일펌프를 적용할 수 있고, 모터의 고장 시, 엔진으로 펌프 구동이 가능하여 페일 세이프 기능을 갖게 된다.

그리고 엔진이 정지되어 있는 상태에서는 모터에 의하여 오일펌프를 구동시킬 수 있기 때문에 ISG 기능을 구현할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 유압공급장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 유압공급장치에 적용되는 유성기어세트의 작동 설명을 위한 속도선도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 유압공급장치의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 유압공급장치에 적용되는 유성기어세트의 작동 설명을 위한 속도선도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

단, 본 실시 예를 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 부여함을 전제로 한다.

하기의 설명에서 구성의 명칭을 제1, 제2 등으로 구분한 것은 그 구성의 명칭이 동일하여 이를 구분하기 위한 것으로, 반드시 그 순서에 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 유압공급장치의 구성도이다.

도 1을 참조하여 설명하면, 본 발명에 제1 실시 예에 따른 유압공급장치는 엔진(ENG), 감속수단(2), 유성기어세트(PG), 모터(M), 오일펌프(O/P), 제1, 제2 원웨이 클러치(F1)(F2)를 포함하여 이루어진다.

상기 엔진(ENG)은 자동차의 구동 동력원으로 사용되는 일반적인 엔진을 지칭한다.

상기 감속수단(2)은 엔진(ENG)의 출력측에 연결되는 소경의 구동기어(4)와, 오일펌프(O/P)의 입력축(IS)에 연결되는 대경의 입력기어(6), 그리고 상기 구동기어(4)와 입력기어(6) 사이에 배치되는 아이들 기어(8)를 포함하여 이루어진다.

이에 따라 엔진(ENG)의 회전수가 감속되어 입력축(IS)으로 전달되며, 상기 아이들 기어(8)는 상기 입력기어(6)가 상기 구동기어(4)와 동일방향으로 회전할 수 있도록 하기 위하여 배치된다.

상기 유성기어세트(PG)는 싱글 피니언 유성기어세트로서, 선기어(S)와, 상기 선기어(S)와 외접으로 맞물리는 피니언(P)을 지지하는 유성 캐리어(PC)와, 상기 피니언(P)과 내접으로 맞물리는 링기어(R)를 회전요소로 포함한다.

그리고 상기 선기어(S)는 입력축(IS)과 연결되어 상기 감속수단(2)에 의하여 감속된 엔진(ENG)의 회전동력이 입력되며, 상기 유성 캐리어(PC)는 출력축(OS)을 통해 오일펌프(O/P)와 연결된다.

상기 모터(M)는 공지에서와 같이 로터(10)와 스테이터(12)로 이루어지며, 상기 로터(10)는 상기 유성기어세트(PG)의 링기어(R) 외주측에 일체로 고정되며, 상기 스테이터(12)는 변속기 하우징(H)에 고정된다.

이에 따라 상기 모터(M)에 전원이 인가되면, 상기 링기어(R)를 구동시킨다.

상기 오일펌프(O/P)는 미도시한 오일팬에 저장된 오일을 펌핑하여 자동 변속기의 각 부위에 공급하는 것으로서, 기어펌프 및 베인펌프 등 다양한 종류의 오일펌프를 적용할 수 있다.

상기 제1 원웨이 클러치(F1)는 상기 입력축(IS)과 변속기 하우징(H) 사이에 배치되어 상기 입력축(IS)의 역회전을 방지하는 것으로서, 모터(M)에 의하여 오일펌프(O/P)가 구동될 때, 상기 선기어(S)가 고정요소로 작동할 수 있도록 한다.

상기 제2 원웨이 클러치(F2)는 상기 링기어(R)와 변속기 하우징(H) 사이에 배치되어 상기 링기어(R)의 역회전을 방지하는 것으로서, 엔진(ENG)에 의하여 오일펌프(O/P)가 구동될 때, 상기 링기어(R)가 고정요소로 작동할 수 있도록 한다.

도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 유압공급장치에 적용되는 유성기어세트의 작동 설명을 위한 속도선도로서, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 유성기어세트의 속도 관계를 레버 해석법으로 도시하고 있다.

도 2를 참조하면, 하측의 가로선은 회전속도 "0"을 나타내고, 상측의 가로선은 회전속도 "1.0" 즉, 오일펌프(O/P)를 구동시키는 유성 캐리어(PC)의 기본 회전속도를 나타낸다.

그리고 3개의 세로선은 좌측으로부터 차례로 제1, 제2, 제3 회전요소(N1)(N2)(N3)로 설정되며, 상기 제1 회전요소(N1)는 선기어(S)와 엔진(ENG), 상기 제2 회전요소(N2)는 유성 캐리어(PC), 상기 제3 회전요소(N3)는 링기어(R)와 모터(M)로 설정되고, 이들 간격은 유성기어세트(PG)의 선기어(S)와 링기어(R)의 기어 잇수에 의하여 설정된다.

도 2를 참조하여 엔진(ENG)과 모터(M)의 속도 관계를 살펴보면, 엔진(ENG)의 회전수는 항상 일정한 것이 아니기 때문에 오일펌프(O/P)에서 최적의 유량을 토출하기 위한 구동 회전수를 일정하게 할 수 없다.

이때에는 모터(M)의 회전수를 가변적으로 제어하여 상기 엔진(ENG)의 회전수와 상호 보완하면서 오일펌프(O/P)에서 요구하는 회전수를 맞추게 된다.

즉, 도 2에서와 같이 엔진(ENG)의 회전수(N1)가 요구되는 오일펌프(O/P)의 회전수(N2) 보다 작을 때는 모터(M)의 회전수(N3)가 높게 제어되면서 오일펌프(O/P)를 요구하는 회전수로 구동시키게 된다.

상기에서 모터(M)의 제어 회전수(Nm)는 -Zs/Zr*{(Ne*Z1/Z2)-Np}-Np에 의하여 설정된다.

상기에서 Ne는 엔진 회전수, Np는 오일펌프 회전수, Zs는 선기어 잇수, Zr는 링기어 잇수, Z1는 구동기어 잇수, Z2는 입력기어 잇수를 나타낸다.

이와같이 본 발명에 의한 자동 변속기의 유압공급장치는 오일펌프(O/P)를 항상 최적의 회전수로 구동이 가능하여 연비 효과를 최대화할 수 있으며, 공진 영역을 회피하여 제어가 가능하며, 온도별 리크에 의한 유량 저감량의 보상이 가능하다.

상기에서 공진 영역을 회피하고, 온도별 유량 보상은 운전 조건에 따라 미도시한 모터 제어기에서 상기 모터(M)의 회전수를 제어하여 달성할 수 있다.

또한, 1개의 오일펌프만을 적용함으로써, 탑재성을 높이고 생산원가를 절감할 수 있으며, 기어펌프 및 베인펌프 외에 다양한 종류의 오일펌프를 적용할 수 있고, 모터의 고장시 엔진으로 펌프 구동이 가능하여 페일 세이프 기능을 갖게 된다.

그리고 엔진이 정지되어 있는 상태에서는 모터(M)에 의하여 오일펌프(O/P)를 구동시킬 수 있기 때문에 ISG 기능을 구현할 수 있다.

도 3은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 유압공급장치의 구성도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 유압공급장치에서는 유성기어세트(PG)를 싱글 피니언 유성기어세트로 적용하였으나, 제2 실시 예에서는 유성기어세트(PG)를 더블 피니언 유성기어세트로 적용하였다.

따라서 모터(M)는 유성캐리어(PC)와 연결되고, 출력축(OS)은 링기어(R)에 연결된다.

도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 유압공급장치에 적용되는 유성기어세트의 작동 설명을 위한 속도선도이다.

도 4를 참조하면, 도 3의 구성에 의하여 상기 제1 회전요소(N1)는 선기어(S)와 엔진(ENG), 상기 제2 회전요소(N2)는 링기어(R), 상기 제3 회전요소(N3)는 유성 캐리어(PC)와 모터(M)로 설정되며, 그 작동은 상기 제1 실시 예와 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.

이상으로 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시 예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.

ENG... 엔진
F1,F2... 제1, 제2 원웨이 클러치
H... 변속기 하우징
PG... 유성기어세트
IS... 입력축
OS... 출력축
M... 모터
O/P... 오일펌프

Claims (6)

1. 엔진의 회전동력을 감속하는 감속수단;
   상기 감속수단과 연결되는 입력축;
   하나의 회전요소가 상기 입력축과 연결되는 유성기어세트;
   상기 유성기어세트의 출력요소와 연결되는 출력축;
   상기 출력축에 연결되는 오일펌프;
   상기 유성기어세트의 3개의 회전요소 중 상기 입력축과 출력축에 연결되지 않는 회전요소를 선택적으로 구동하는 모터;
   상기 입력축의 역회전을 방지하는 제1 원웨이 클러치; 및
   상기 모터에 의하여 구동되는 회전요소의 역회전을 방지하는 제2 원웨이 클러치;
   를 포함하는 차량용 자동 변속기의 유압공급장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 감속수단은
   엔진측에 연결되는 구동기어;
   상기 입력축과 연결되는 입력기어;
   상기 구동기어와 입력기어 사이에 배치되는 아이들 기어로 이루어지는 차량용 자동 변속기의 유압공급장치
3. 제1항에 있어서,
   상기 유성기어세트는 싱글 피니언 유성기어세트로 이루어지는 차량용 자동 변속기의 유압공급장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 유성기어세트는
   선기어가 입력축과 연결되고, 유성 캐리어가 출력축과 연결되며, 링기어가 모터의 회전자와 일체로 형성되는 차량용 자동 변속기의 유압공급장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 유성기어세트는 더블 피니언 유성기어세트로 이루어지는 차량용 자동 변속기의 유압공급장치.
6. 제5항에 있어서,
   상기 유성기어세트는
   선기어가 입력축과 연결되고, 링기어가 출력축과 연결되며, 유성 캐리어가 모터의 회전자와 일체로 형성되는 차량용 자동 변속기의 유압공급장치.

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