KR101865739B1 - 차량용 자동변속기의 유압제어장치 - Google Patents

차량용 자동변속기의 유압제어장치 Download PDF

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KR101865739B1 KR1020160168879A KR20160168879A KR101865739B1 KR 101865739 B1 KR101865739 B1 KR 101865739B1 KR 1020160168879 A KR1020160168879 A KR 1020160168879A KR 20160168879 A KR20160168879 A KR 20160168879A KR 101865739 B1 KR101865739 B1 KR 101865739B1
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신용욱
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이승호
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현대자동차 주식회사
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Abstract

차량용 자동변속기의 유압제어장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 차량용 자동변속기의 유압제어장치는 전진 4, 5, 6속에서 작동하는 제1 클러치와, 전진 3, 5속과 후진속에서 작동하는 제2 클러치와, 전진 1, 2, 3, 4속에서 작동하는 제1 브레이크와, 중립, 파킹, 후진속에서 작동하는 제2 브레이크와, 전진 2, 6속에서 작동하는 제3 브레이크를 포함하는 차량용 자동변속기의 유압제어장치에 있어서, 라인 레귤레이터 밸브로부터 공급되는 라인압을 제어하여 출력하는 제1 솔레노이드 밸브; 매뉴얼 밸브로부터 선택적으로 공급되는 D 레인지압 및 R 레인지압을 제1 셔틀밸브를 통해 공급받아 제어하여 상기 제2 클러치로 공급하는 제2 솔레노이드 밸브; 매뉴얼 밸브로부터 공급되는 D 레인지압을 각각 제어하여 출력하는 제3, 제4 솔레노이드 밸브; 일측에 공급되는 상기 매뉴얼 밸브의 D 레인지압과, 타측에 공급되는 제1 솔레노이드 밸브의 유압 및 제1 브레이크의 작동압과, 제2 셔틀밸브를 통해 선택적으로 공급되는 제2 클러치 및 제3 브레이크의 작동압에 의하여 제어되면서 상기 매뉴얼 밸브로부터 공급되는 R 레인지압 또는 상기 제1 솔레노이드 밸브로부터 공급되는 유압을 제2 브레이크로 공급하고, 상기 제3 솔레노이드 밸브로부터 공급되는 유압을 제1 브레이크로 공급하고, 상기 제4 솔레노이드 밸브로부터 공급되는 유압을 제3 브레이크로 공급하는 제1 페일 세이프 밸브; 및 일측에 제2 셔틀밸브를 통해 선택적으로 공급되는 제2 클러치 및 제3 브레이크의 작동압과, 타측에 공급되는 온/오프 솔레노이드 밸브의 제어압과 매뉴얼 밸브의 R 레인지압에 의하여 제어되면서 상기 제1 솔레노이드 밸브로부터 공급되는 유압을 제1 클러치로 공급하거나 상기 제1 페일 세이프 밸브를 통해 제2 브레이크로 공급하는 제2 페일 세이프 밸브를 포함한다.

Description

차량용 자동변속기의 유압제어장치{HYDRAULIC CONTROL SYSTEM OF AUTOMATIC TRANSMISSION FOR VEHICLES}
본 발명은 차량용 자동변속기의 유압제어장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 솔레노이드 밸브의 고장 등에 의해 정상적인 유압이 공급되지 않는 경우에도 인터록 기능을 구현할 수 있도록 하는 차량용 자동변속기의 유압제어장치에 관한 것이다.
차량용 자동변속기는 토크 컨버터와, 상기 토크 컨버터에 연결되어 있는 다단 변속기어 메커니즘인 유성기어트레인과, 상기 유성기어트레인을 제어하여 변속이 이루어지도록 하는 유압제어장치를 포함한다.
상기 유성기어트레인은 적어도 2개 이상의 유성기어세트를 조합하여 이루어지며, 유성기어세트의 회전요소 중, 선택된 회전요소를 상호 연결하거나 변속기 하우징에 연결하는 클러치 및 브레이크로 이루어지는 다수의 제어요소를 포함하여 이루어진다.
상기 유압제어장치는 차량의 운전조건에 따라 변속이 자동으로 이루어질 수 있도록 트랜스미션 제어유닛에 의하여 제어되면서 상기 유성기어트레인의 제어요소에 선택적으로 유압을 공급 또는 배출할 수 있도록 구성된다.
이에 따라 상기 유압제어장치는 유압을 발생시키는 오일펌프와, 발생유압을 제어유압으로 조절하는 레귤레이터 밸브 및 리듀싱 밸브와, 트랜스미션 제어유닛의 전기적인 신호에 의하여 유압을 제어하는 다수의 솔레노이드 밸브와, 상기 솔레노이드 밸브의 제어유압을 전달받아 유로를 전환하면서 오일펌프로부터 공급되는 유압을 유성기어트레인의 각 제어요소에 선택적으로 공급하거나 배출하는 다수의 스풀밸브 등을 보유한다.
또한, 상기 유압제어장치는 트랜스미션 제어유닛의 고장 등에 의한 솔레노이드 밸브의 제어 불능으로 인하여 인터록 조건이 발생될 때, 특정 유압의 해제 및 인가를 제한하여 인터록을 방지할 수 있는 페일 세이프 기능을 포함하고 있다.
더욱이 최근에는 페일 세이프 기능이 보다 안정적으로 구현되도록 하여 자동변속기에 대한 신뢰감 향상을 위한 연구개발이 활발하게 진행되고 있다.
이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예는 트랜스미션 제어유닛의 제어신호에 따라 유압을 제어하는 솔레노이드 밸브의 고장으로 정상적인 유압이 공급되지 않는 경우에도 인터록에 의한 차량의 급격한 감속에 따른 사고위험과 자동변속기의 심각한 고장을 방지할 수 있도록 하는 차량용 자동변속기의 유압제어장치를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명의 실시 예는 요구되는 페일 세이프 기능을 만족하면서 밸브의 숫자를 최소화할 수 있는 페일 세이프 밸브를 구성함으로써, 운전자에게 안정성을 제공하고, 밸브보디의 원가절감 및 개발기간을 단축할 수 있는 차량용 자동 변속기의 유압제어장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 하나 또는 다수의 실시 예에서는 전진 4, 5, 6속에서 작동하는 제1 클러치와, 전진 3, 5속과 후진속에서 작동하는 제2 클러치와, 전진 1, 2, 3, 4속에서 작동하는 제1 브레이크와, 중립, 파킹, 후진속에서 작동하는 제2 브레이크와, 전진 2, 6속에서 작동하는 제3 브레이크를 포함하는 차량용 자동변속기의 유압제어장치에 있어서, 라인 레귤레이터 밸브로부터 공급되는 라인압을 제어하여 출력하는 제1 솔레노이드 밸브; 매뉴얼 밸브로부터 선택적으로 공급되는 D 레인지압 및 R 레인지압을 제1 셔틀밸브를 통해 공급받아 제어하여 상기 제2 클러치로 공급하는 제2 솔레노이드 밸브; 매뉴얼 밸브로부터 공급되는 D 레인지압을 각각 제어하여 출력하는 제3, 제4 솔레노이드 밸브; 일측에 공급되는 상기 매뉴얼 밸브의 D 레인지압과, 타측에 공급되는 제1 솔레노이드 밸브의 유압 및 제1 브레이크의 작동압과, 제2 셔틀밸브를 통해 선택적으로 공급되는 제2 클러치 및 제3 브레이크의 작동압에 의하여 제어되면서 상기 매뉴얼 밸브로부터 공급되는 R 레인지압 또는 상기 제1 솔레노이드 밸브로부터 공급되는 유압을 제2 브레이크로 공급하고, 상기 제3 솔레노이드 밸브로부터 공급되는 유압을 제1 브레이크로 공급하고, 상기 제4 솔레노이드 밸브로부터 공급되는 유압을 제3 브레이크로 공급하는 제1 페일 세이프 밸브; 및 일측에 제2 셔틀밸브를 통해 선택적으로 공급되는 제2 클러치 및 제3 브레이크의 작동압과, 타측에 공급되는 온/오프 솔레노이드 밸브의 제어압과 매뉴얼 밸브의 R 레인지압에 의하여 제어되면서 상기 제1 솔레노이드 밸브로부터 공급되는 유압을 제1 클러치로 공급하거나 상기 제1 페일 세이프 밸브를 통해 제2 브레이크로 공급하는 제2 페일 세이프 밸브를 포함하는 차량용 자동변속기의 유압제어장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 제1, 제2 솔레노이드 밸브는 노말 상태에서 높은 유압을 유지하는 N/H 타입이고, 상기 제3, 제4 솔레노이드 밸브 및 온/오프 솔레노이드 밸브는 노말 상태에서 유압을 형성하지 않는 N/L 타입으로 이루어질 수 있다.
또한, 제1, 제2, 제3, 제4 솔레노이드 밸브 및 온/오프 솔레노이드 밸브와, 제1, 제2 클러치 및 제1, 제2, 제3 브레이크는 전진 제1속에서 제1, 제2, 제3 솔레노이드 밸브와 온/오프 솔레노이드 밸브가 통전되면서 제1 브레이크가 작동하고, 전진 제2속에서 제1, 제2, 제3, 제4 솔레노이드 밸브가 통전되면서 제1, 제3 브레이크가 작동하고, 전진 제3속에서 제1, 제3 솔레노이드 밸브가 통전되면서 제2 클러치와 제1 브레이크가 작동하고, 전진 제4속에서 제2, 제3 솔레노이드 밸브가 통전되면서 제1 클러치와 제1 브레이크가 작동하고, 전진 제5속에서 전체 솔레노이드 밸브의 통전 없이, 제1, 제2 클러치 작동하고, 전진 제6속에서 제2, 제4 솔레노이드 밸브가 통전되면서 제1 클러치와 제3 브레이크가 작동하고, 후진속에서 온/오프 솔레노이드 밸브가 통전되면서 제2 클러치와 제2 브레이크가 작동하면서 변속이 이루어질 수 있다.
또한, 상기 제1 셔틀밸브는 2개의 입구와 1개의 출구를 갖는 스풀밸브 형태로 이루어지며, 상기 매뉴얼 밸브로부터 D 레인지압을 공급받는 제1포트와, 상기 매뉴얼 밸브로부터 R 레인지압을 공급받는 제2포트와, 상기 제1, 제2포트로 공급되는 유압을 제2 솔레노이드 밸브로 공급하는 제3포트를 포함하는 밸브보디와; 동일직경을 갖는 원주부재로서, 상기 밸브보디에 좌우 이동이 가능하도록 내장되는 밸브스풀을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2 셔틀밸브는 2개의 입구와 1개의 출구를 갖는 스풀밸브 형태로 이루어지며, 상기 제2 클러치의 작동압을 공급받는 제1포트와, 상기 제3 브레이크의 작동압을 공급받는 제2포트와, 상기 제1, 제2포트로 공급되는 유압을 제1, 제2 페일 세이프 밸브로 공급하는 제3포트를 포함하는 밸브보디와; 동일직경을 갖는 원주부재로서, 상기 밸브보디에 좌우 이동이 가능하도록 내장되는 밸브스풀을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 페일 세이프 밸브는 상기 매뉴얼 밸브로부터 D 레인지압을 제어압으로 공급받는 제1포트와, 상기 제2 페일 세이프 밸브를 통해 제1 솔레노이드 밸브의 유압을 공급받는 제2포트와, 상기 매뉴얼 밸브로부터 R 레인지압을 공급받는 제3포트와, 상기 제2포트와 제3포트로 공급되는 유압을 제2 브레이크로 공급하는 제4포트와, 상기 제3 솔레노이드 밸브로부터 유압을 공급받는 제5포트와, 상기 제5포트로 공급되는 유압을 제1 브레이크로 공급하는 제6포트와, 상기 제4 솔레노이드 밸브로부터 유압을 공급받는 제7포트와, 상기 제7포트로 공급되는 유압을 제3 브레이크로 공급하는 제8포트와, 상기 제1 솔레노이드 밸브로부터 유압을 공급받는 제9포트와, 상기 제1 브레이크의 작동압을 제어압으로 공급받는 제10포트와, 상기 제2 셔틀밸브로부터 제어압을 공급받는 제11포트를 포함하는 밸브보디와; 상기 밸브보디에 좌우 이동이 가능하도록 내장되어 제어압의 조건에 따라 좌우 이동되면서 유로를 전환하는 밸브스풀을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2 페일 세이프 밸브는 상기 온/오프 솔레노이드 밸브로부터 제어압을 공급받는 제1포트와, 매뉴얼 밸브로부터 R 레인지압을 제어압으로 공급받는 제2포트와, 상기 제1 솔레노이드 밸브로부터 유압을 공급받는 제3포트와, 상기 제3포트로 공급되는 유압을 제1 페일 세이프 밸브를 경유하여 제2 브레이크로 공급하는 제4포트와, 상기 제3포트로 공급되는 유압을 제1 클러치로 공급하는 제5포트와, 상기 제1, 제2포트의 반대 측에서 제2 클러치 또는 제3 브레이크의 작동압을 제2 셔틀밸브를 통해 선택적으로 제어압으로 공급받는 제6포트를 포함하는 밸브보디와; 상기 밸브보디에 좌우 이동이 가능하도록 내장되어 탄성부재의 탄성력과 제어압의 조건에 따라 좌우 이동되면서 유로를 전환하는 밸브스풀을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예는 트랜스미션 제어유닛의 제어신호에 따라 유압을 제어하는 솔레노이드 밸브의 고장으로 정상적인 유압이 공급되지 않는 경우에도 인터록에 의한 차량의 급격한 감속에 따른 사고위험과 자동변속기의 심각한 고장을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 자동변속기의 유압제어장치에 적용되는 페일 세이프 밸브는 제어요소들의 유압을 피드백 받아 인터록 조건이 발생하는 유압 조합이 작용할 때, 특정 유압을 해제하거나 인가되지 못하도록 함으로써, 인터록을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 자동변속기의 유압제어장치는 제어요소들의 유압을 제어하는 솔레노이드 밸브들 중, 직결단(기어비 1)에 작동되는 솔레노이드 밸브를 노말 상태(전류가 인가되지 않은 상태)에서 높은 유압을 유지하는 N/H 타입으로 구성하고, 페일 세이프 밸브는 매뉴얼 밸브에 의한 R 레인지압이 후진 변속단 제어요소에 직접 공급될 수 있도록 함으로써, 페일 감지에 의한 트랜스미션 제어유닛의 전원 오프 시에도 직결단 또는 후진 주행이 가능하다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 자동변속기의 유압제어장치는 단순한 개념으로 요구되는 페일 세이프 기능을 만족하면서 밸브 숫자를 최소화할 수 있는 페일 세이프 밸브를 구성함으로써, 운전자에게 안정성을 제공하고, 밸브보디의 원가절감 및 개발기간을 단축할 수 있다.
그 외에 본 발명의 실시 예로 인해 얻을 수 있거나 예측되는 효과에 대해서는 본 발명의 실시 예에 대한 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시하도록 한다. 즉 본 발명의 실시 예에 따라 예측되는 다양한 효과에 대해서는 후술될 상세한 설명 내에서 개시될 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 자동변속기의 유압제어장치의 유압 계통도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 자동변속기의 유압제어장치에 적용되는 매뉴얼 밸브의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 자동변속기의 유압제어장치에 적용되는 제1 셔틀밸브의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 자동변속기의 유압제어장치에 적용되는 제2 셔틀밸브의 구성도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 자동변속기의 유압제어장치에 적용되는 제1 페일 세이프 밸브의 구성도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 자동변속기의 유압제어장치에 적용되는 제2 페일 세이프 밸브의 구성도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 자동변속기의 유압제어장치에 적용되는 제2 페일 세이프 밸브의 구성 조건도이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 자동변속기의 유압제어장치에 적용되는 솔레노이드 밸브의 통전도이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 자동변속기의 유압제어장치에 적용되는 제어요소의 각 변속단별 작동도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 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 실시 예에 따른 자동변속기의 유압제어장치의 유압 계통도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 자동변속기의 유압제어장치는 전진 6속 및 후진 1속을 구현할 수 있도록 2개의 클러치(C1)(C2)와 3개의 브레이크(B1)(B2)(B3)로 이루어지는 제어요소를 제어할 수 있도록 구성되며, 상기 5개의 제어요소(C1)(C2)(B1)(B2)(B3)는 4개의 스풀밸브(REG)(MV)(FSV1)(FSV2)와, 2개의 셔틀밸브(SV1)(SV2)와, 6개의 솔레노이드 밸브(VFS)(SS-A)(SOL1)(SOL2)(SOL3)(SOL4)에 의하여 제어된다.
보다 구체적으로 살펴보면, 본 발명의 실시 예에 따른 자동변속기의 유압제어장치는 오일펌프로부터 공급되는 유압은 라인 레귤레이터 밸브(REG)에서 안정된 라인압으로 제어된다.
상기 라인압은 토크 컨버터의 토크 증대와 댐퍼 클러치의 결합 및 해제를 제어하는 발진 제어부로 공급됨과 동시에 운전자의 의지에 따라 레인지를 변환할 수 있는 매뉴얼 밸브(MV)로 공급된다.
또한, 상기 라인압은 리듀싱 밸브(RED)에서 감압되어 상기 라인 레귤레이터 밸브(REG)를 제어하는 라인압 제어용 솔레노이드 밸브(VFS)와 온/오프 솔레노이드 밸브(SS-A)로 공급된다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 자동변속기의 유압제어장치에 적용되는 제어요소의 각 변속단별 작동도이다.
도 9를 함께 참조하면, 상기의 유압 공급 조건하에서, 전진 제4속(D4), 제5속(D5), 제6속(D6)에서 작동하는 제1 클러치(C1)는 제1 솔레노이드 밸브(SOL1)에 의하여 제어된 라인압을 제2 페일 세이프 밸브(FSV2)를 통해 공급받는다.
전진 제3속(D3), 제5속(D5)과 후진속(R)에서 작동하는 제2 클러치(C2)는 제2 솔레노이드 밸브(SOL2)에 의하여 제어된 D 레인지압 또는 R 레인지압을 공급받는데, 상기 매뉴얼 밸브(MV)로부터 레인지 변환에 따라 선택적으로 공급되는 D 레인지압과 R 레인지압은 제1 셔틀밸브(SV1)를 통해 제2 솔레노이드 밸브(SOL2)로 공급된다.
전진 제1속(D1), 제2속(D2), 제3속(D3), 제4속(D4)에서 작동하는 제1 브레이크(B1)는 제3 솔레노이드 밸브(SOL3)에 의하여 제어된 D 레인지압을 제1 페일 세이프 밸브(FSV1)를 통해 공급받는다.
중립(N), 파킹(P), 후진속(R)에서 작동하는 제2 브레이크(B2)는 제1 솔레노이드 밸브(SOL1)에 의하여 제어된 라인압을 제2 페일 세이프 밸브(FSV2)와 제1 페일 세이프 밸브(FSV1)를 통해 공급받거나, 매뉴얼 밸브(MV)로부터 공급되는 R 레인지압을 공급받는다.
전진 제2속(D2), 제6속(D6)에서 작동하는 제3 브레이크(B3)는 제4 솔레노이드 밸브(SOL4)에 의하여 제어된 D 레인지압을 제1 페일 세이프 밸브(FSV1)를 통해 공급받는다.
상기에서 제1, 2 솔레노이드 밸브(SOL1)(SOL2)는 노말 상태(전류가 인가되지 않은 상태)에서 높은 유압을 유지하는 N/H 타입이고, 제3, 제4 솔레노이드 밸브(SOL3)(SOL4) 및 온/오프 솔레노이드 밸브(SS-A)는 노말 상태에서 유압을 형성하지 않는 N/L 타입이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 자동변속기 유압제어장치에 적용되는 매뉴얼 밸브의 구성도이다.
도 2를 참조하면, 매뉴얼 밸브(MV)는 스풀밸브 형태로 이루어지며, 밸브보디는 라인 레귤레이터 밸브(REG)로부터 라인압이 공급되는 제1포트(101)와, 상기 제1포트(101)로 공급된 유압을 제1 셔틀밸브(SV1) 및 제3, 제4 솔레노이드 밸브(SOL3)(SOL4)로 공급하는 제2포트(102)와, 상기 제1포트(101)로 공급된 유압을 제1 셔틀밸브(SV1) 및 제1, 제2 페일 세이프 밸브(FSV1)(FSV2)로 공급하는 제3포트(103)를 포함한다.
또한, 상기 밸브보디에 좌우 이동이 가능하도록 내장되는 밸브스풀은 운전자의 조작에 따라 좌우 이동하면서 상기 제1포트(101)를 선택적으로 제2포트(102) 또는 제3포트(103)와 연결하도록 구성된다.
이에 따라 상기 제1포트(101)로 공급되는 라인압을 운전자의 의지에 따라 제2포트(102)를 통해 D 레인지압으로 공급하거나, 제3포트(103)를 통해 R 레인지압으로 공급한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 자동변속기 유압제어장치에 적용되는 제1 셔틀밸브의 구성도이다.
도 3을 참조하면, 제1 셔틀밸브(SV1)는 2개의 입구와 1개의 출구를 갖는 스풀밸브 형태로 이루어지며, 밸브보디는 상기 매뉴얼 밸브(MV)의 제2포트(102)로부터 D 레인지압을 공급받는 제1포트(111)와, 상기 매뉴얼 밸브(MV)의 제3포트(103)로부터 R 레인지압을 공급받는 제2포트(112)와, 상기 제1, 제2포트(111)(112)로 공급되는 유압을 제2 솔레노이드 밸브(SOL2)로 공급하는 제3포트(113)를 포함한다.
또한, 상기 밸브보디에 좌우 이동이 가능하도록 내장되는 밸브스풀은 동일 직경을 갖는 원주부재로 이루어져 일 측면은 상기 제1포트(111)로 공급되는 유압에 작용하고, 반대측면은 상기 제2포트(112)로 공급되는 유압에 작용하면서 좌우 이동된다.
이에 따라 상기 밸브스풀이 도면에서 좌측으로 이동하면 제1포트(111)와 제3포트(113)를 연결하고, 도면에서 우측으로 이동하면 제2포트(112)와 제3포트(113)를 연결하면서 상기 매뉴얼 밸브(MV)로부터 공급되는 D 레인지압과 R 레인지압을 선택적으로 제2 솔레노이드 밸브(SOL2)로 공급한다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 자동변속기 유압제어장치에 적용되는 제2 셔틀밸브의 구성도이다.
도 4를 참조하면, 제2 셔틀밸브(SV2)는 2개의 입구와 1개의 출구를 갖는 스풀밸브 형태로 이루어지며, 밸브보디는 상기 제2 솔레노이드 밸브(SOL2)로부터 제2 클러치(C2)의 작동압을 공급받는 제1포트(121)와, 상기 제1 페일 세이프 밸브(FSV1)로부터 제3 브레이크(B3)의 작동압을 공급받는 제2포트(122)와, 상기 제1, 제2포트(121)(122)로 공급되는 유압을 제1, 제2 페일 세이프 밸브(FSV1)(FSV2)로 공급하는 제3포트(123)를 포함한다.
또한, 상기 밸브보디에 좌우 이동이 가능하도록 내장되는 밸브스풀은 동일 직경을 갖는 원주부재로 이루어져 일 측면은 상기 제1포트(121)로 공급되는 유압에 작용하고, 반대측면은 상기 제2포트(122)로 공급되는 유압에 작용하면서 좌우 이동된다.
이에 따라 상기 밸브스풀이 도면에서 좌측으로 이동하면 제1포트(121)와 제3포트(123)를 연결하고, 도면에서 우측으로 이동하면 제2포트(122)와 제3포트(123)를 연결하면서 상기 제2 클러치(C2)와 제3 브레이크(B3)로 공급되는 작동압을 선택적으로 제1, 제2 페일 세이프 밸브(FSV1)(FSV2)의 제어압으로 공급한다.
또한, 상기 제2 클러치(C2)와 제3 브레이크(B3)가 동시에 작동되는 변속단은 없으므로 제2 셔틀밸브(SV2)를 통해 2개의 작동압 중, 압력이 높은 작동압이 제1, 제2 페일 세이프 밸브(FSV1)(FSV2)의 제어압으로 공급되도록 함으로써, 제1, 제2 페일 세이프 밸브(FSV1)(FSV2)에 적용되는 밸브스풀의 각 랜드의 숫자를 줄일 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 자동변속기 유압제어장치에 적용되는 제1 페일 세이프 밸브의 구성도이다.
도 5를 참조하면, 제1 페일 세이프 밸브(FSV1)는 스풀밸브 형태로 이루어지며, 밸브보디는 상기 매뉴얼 밸브(MV)로부터 D 레인지압을 제어압으로 공급받는 제1포트(131)와, 제2 페일 세이프 밸브(FSV2)를 통해 제1 솔레노이드 밸브(SOL1)의 유압을 공급받는 제2포트(132)와, 상기 매뉴얼 밸브(MV)로부터 R 레인지압을 공급받는 제3포트(133)와, 상기 제2포트(132)와 제3포트(133)로 공급되는 유압을 제2 브레이크(B2)로 공급하는 제4포트(134)와, 제3 솔레노이드 밸브(SOL3)로부터 유압을 공급받는 제5포트(135)와, 상기 제5포트(135)로 공급되는 유압을 제1 브레이크(B1)로 공급하는 제6포트(136)와, 제4 솔레노이드 밸브(SOL4)로부터 유압을 공급받는 제7포트(137)와, 상기 제7포트(137)로 공급되는 유압을 제3 브레이크(B3)로 공급하는 제8포트(138)와, 상기 제1 솔레노이드 밸브(SOL1)로부터 제어압을 공급받는 제9포트(139)와, 상기 제1 브레이크(B1)의 작동압을 제어압으로 공급받는 제10포트(140)와, 상기 제3 브레이크(B3) 또는 제2 클러치(C2)의 작동압을 제2 셔틀밸브(SV2)를 통해 제어압으로 공급받는 제11포트(141)를 포함한다.
또한, 상기 밸브보디에 좌우 이동이 가능하도록 내장되는 밸브스풀은 상기 제1포트(131)로 공급되는 제어압에 작용하는 제1랜드(151)와, 상기 제1랜드(151)와 함께 상기 제2포트(132)를 선택적으로 제4포트(144)와 연결하는 제2랜드(152)와, 상기 제2랜드(152)와 함께 상기 제3포트(133)를 선택적으로 제4포트(144)와 연결하는 제3랜드(153)와, 상기 제3랜드(153)와 함께 상기 제5포트(135)를 선택적으로 제6포트(146)와 연결하는 제4랜드(154)와, 상기 제4랜드(154)와 함께 상기 제6포트(136)를 선택적으로 제1 배출포트(EX1)와 연결하는 제5랜드(155)와, 상기 제5랜드(155)와 함께 상기 제7포트(137)를 선택적으로 제8포트(148)와 연결하는 제6랜드(156)와, 상기 제9포트(139)로 공급되는 제어압에 작용하면서 상기 제6랜드(156)와 함께 제8포트(138)를 선택적으로 제2 배출포트(EX2)와 연결하는 제7랜드(157)와, 상기 제10포트(140)로 공급되는 제어압에 작용하는 제8랜드(158)와, 상기 제11포트(141)로 공급되는 제어압에 작동하는 제9랜드(159)를 포함한다.
이에 따라 밸브스풀이 도면에서 우측으로 이동하면, 제2포트(132)와 제4포트(134)를 연결하고, 제5포트(135)와 제6포트(136)를 연결하고, 제7포트(137)와 제8포트(138)를 연결한다.
그리고 상기와 반대로 밸브스풀이 도면에서 좌측으로 이동하면, 제3포트(133)와 제4포트(134)를 연결하고, 제6포트(136)를 제1 배출포트(EX1)와 연결하고, 제8포트(138)를 제2 배출포트(EX2)와 연결한다.
즉, 상기 제1 페일 세이프 밸브(FSV1)는 5개의 제어요소로부터 작동압을 피드백 받을 수 있으며, D 레인지에서 5개의 피드백 압 중에 3개의 유압이 동시에 공급되면, 제1, 제2, 제3 브레이크(B1)(B2)(B3)로 공급되는 유압이 차단된다.
또한, 중립(N), 후진속(R)에서 제1 솔레노이드 밸브(SOL1)의 유압이 피드 백되는 경우에는 제3포트(133)로 공급되는 매뉴얼 밸브(MV)의 R 레인지압이 제2 브레이크(B2)로 공급될 수 있도록 구성된다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 자동변속기 유압제어장치에 적용되는 제2 페일 세이프 밸브의 구성도이다.
도 6을 참조하면, 제2 페일 세이프 밸브(FSV2)는 스풀밸브 형태로 이루어지며, 밸브보디는 상기 온/오프 솔레노이드 밸브(SS-A)로부터 제어압을 공급받는 제1포트(161)와, 매뉴얼 밸브(MV)로부터 R 레인지압을 제어압으로 공급받는 제2포트(162)와, 상기 제1 솔레노이드 밸브(SOL1)로부터 유압을 공급받는 제3포트(163)와, 상기 제3포트(163)로 공급되는 유압을 제1 페일 세이프 밸브(FSV1)를 경유하여 제2 브레이크(B2)로 공급하는 제4포트(164)와, 상기 제3포트(163)로 공급되는 유압을 제1 클러치(C1)로 공급하는 제5포트(165)와, 상기 제1, 제2포트(161)(162)의 반대 측에서 제2 클러치(C2) 또는 제3 브레이크(B3)의 작동압을 제2 셔틀밸브(SV2)를 통해 선택적으로 제어압으로 공급받는 제6포트(166)와, 상기 제4포트(164)로 공급되었던 유압을 배출하는 제1 배출포트(EX1)와, 상기 제5포트(165)로 공급되었던 유압을 배출하는 제2 배출포트(EX2)를 포함한다.
또한, 상기 밸브보디에 좌우 이동이 가능하도록 내장되는 밸브스풀은 상기 제1포트(161)로 공급되는 제어압에 작용하는 제1랜드(171)와, 상기 제2포트(162)로 공급되는 제어압에 작용하는 제2랜드(172)와, 상기 제4포트(164)와 제1 배출포트(EX1)를 선택적으로 차단하는 제3랜드(173)와, 상기 제3랜드(173)와 함께 제3포트(163)와 제4포트(164)를 연결하는 제4랜드(174)와, 상기 제4랜드(174)와 함께 제3포트(163)와 제5포트(165)를 연결하는 제5랜드(175)와, 상기 제5랜드(175) 보다 외경이 작게 형성되어 상기 제6포트(166)로 공급되는 제어압에 작용하는 제6랜드(176)를 포함하며, 상기 제6랜드(176)의 외주 측의 감싸는 슬리이브(177)와 상기 제5랜드(175) 사이에 배치되는 탄성부재(178)를 보유한다.
상기 구성에 의하여 상기 제2 페일 세이프 밸브(FSV2)는 도면 우측에 작용하는 제1, 제2포트(161)(162)의 제어압과, 상기 제어압의 반대 측에서 제6포트(166)에 작용하는 유압과 탄성부재(178)의 탄성력에 의하여 제어되면서 제3포트(163)로 공급되는 유압을 제1 클러치(C1) 또는 제2 브레이크(B2)로 공급할 수 있도록 구성되며, 이를 위하여 탄성부재(178)의 탄성력과 유압 작용 면적비는, 도 7과 같은 조건을 만족한다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 자동변속기 유압제어장치에 적용되는 제2 페일 세이프 밸브의 구성 조건도이다.
도 7을 참조하면, 제2 페일 세이프 밸브(FSV2)는 3개의 제어압이 모두 공급되지 않을 때에는 제1 솔레노이드 밸브(SOL1)의 유압이 제1 클러치(C1)로 공급되고, 3개의 제어압이 모두 공급될 때에는 제1 솔레노이드 밸브(SOL1)의 유압이 제2 브레이크(B2)로 공급되어야 한다.
또한, 상기 제2 페일 세이프 밸브(FSV2)는 제6포트(166)로 제어압이 공급되고 있는 상태에서, 제1, 제2포트(161)(162)로 제어압이 공급되지 않거나 제1포트(161)로만 제어압이 공급되는 경우에는 제1 솔레노이드 밸브(SOL1)의 유압이 제1 클러치(C1)로 공급되고, 제2포트(162)로만 제어압이 공급되는 경우에는 제1 솔레노이드 밸브(SOL1)의 유압이 제2 브레이크(B2)로 공급되어야 한다.
또한, 상기 제2 페일 세이프 밸브(FSV2)는 제6포트(166)로 제어압이 공급되고 있지 않은 상태에서, 제1포트(161)와 제2포트(162) 중, 하나의 포트에만 제어압이 공급되거나 제1, 제2 포트(161)(162) 모두에 제어압이 공급되면 제1 솔레노이드 밸브(SOL1)의 유압이 제2 브레이크(B2)로 공급되어야 한다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 자동변속기의 유압제어장치에 적용되는 솔레노이드 밸브의 통전도이고, 도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 자동변속기의 유압제어장치에 적용되는 제어요소의 각 변속단별 작동도로서, 각 변속단별 솔레노이드 밸브와 제어요소의 작동 상태를 살펴보면 다음과 같다.
중립(N), 파킹(P)에서는 제2 솔레노이드 밸브(SOL2)와 온/오프 솔레노이드 밸브(SS-A)가 통전되면서 제2 브레이크(B2)가 작동한다.
전진 제1속(D1)에서는 제1, 제2, 제3 솔레노이드 밸브(SOL1)(SOL2)(SOL3)와 온/오프 솔레노이드 밸브(SS-A))가 통전되면서 제1 브레이크(B1)와 미도시된 원웨이 클러치가 작동한다.
상기에서 원웨이 클러치는 도시되어 있지 않으나, 전진 제1속(D1)에서 고정요소로 작동하는 유성기어트레인의 어느 회전축이 전진 제1속에서 역회전되는 것을 방지하고, 전진 제2속(D2)으로의 변속 시, 변속 충격을 방지할 수 있도록 설치된 것이다.
전진 제2속(D2)에서는 제1, 제2, 제3, 제4 솔레노이드 밸브(SOL1)(SOL2)(SOL3)(SOL4))가 통전되면서 제1, 제3 브레이크(B1)(B3)가 작동한다.
전진 제3속(D3)에서는 제1, 제3 솔레노이드 밸브(SOL1)(SOL3)가 통전되면서 제2 클러치(C2)와 제1 브레이크(B1)가 작동한다.
전진 제4속(D4)에서는 제2, 제3 솔레노이드 밸브(SOL2)(SOL3)가 통전되면서 제1 클러치(C1)와 제1 브레이크(B1)가 작동한다.
전진 제5속(D5)에서는 전체 솔레노이드 밸브의 통전 없이, 제1, 제2 클러치(C1)(C2)가 작동한다.
전진 제6속(D6)에서는 제2, 제4 솔레노이드 밸브(SOL2)(SOL4)가 통전되면서 제1 클러치(C1)와 제3 브레이크(B3)가 작동한다.
후진속(R)에서는 온/오프 솔레노이드 밸브(SS-A)가 통전되면서 제2 클러치(C2)와 제2 브레이크(B2)가 작동한다.
상기 변속과정에서 전진 5속(D5)과 후진속(R)은 각 솔레노이드 밸브에 전류가 인가되지 않는 상태에서 변속이 이루어지게 되는데, 이는 트랜스밋션 제어유닛의 고장 등으로 각 솔레노이드 밸브에 전류가 인가되지 않을 때, D 레인지 상태에서는 전진 5속(직결단)으로 변속되고, R 레인지에서는 후진 변속단 상태를 유지할 수 있도록 하는 페일 세이프 기능을 수행할 수 있도록 한 것이다.
이상에서와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 자동변속기의 유압제어장치는 트랜스밋션 제어유닛에 의해 제어되면서 유압을 제어하는 솔레노이드 밸브의 고장 등에 의해 정상적인 유압이 공급되지 않는 경우에도 인터록에 의한 차량의 급격한 감속에 따른 사고위험과 자동변속기의 심각한 고장을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 자동변속기의 유압제어장치에 작용되는 페일 세이프 밸브는 제어요소들의 유압을 피드백 받아 인터록 조건이 발생하는 유압 조합이 작용할 때, 특정 유압을 해제하거나 인가되지 못하도록 함으로써, 인터록을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 자동변속기의 유압제어장치는 제어요소들의 유압을 제어하는 솔레노이드 밸브들 중 직결단(기어비 1)에 작동되는 솔레노이드 밸브를 노말 상태(전류가 인가되지 않은 상태)에서 높은 유압을 유지하는 N/H 타입으로 구성하고, 페일 세이프 밸브는 매뉴얼 밸브에 의한 R 레인지압이 후진 변속단 제어요소에 직접 공급될 수 있도록 함으로써, 페일 감지에 의한 트랜스밋션 제어유닛의 전원 오프 시에도 직결단 또는 후진 주행이 가능할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 차량용 자동변속기의 유압제어장치는 단순한 개념으로 요구되는 페일 세이프 기능을 만족하면서 밸브 숫자를 최소화할 수 있는 페일 세이프 밸브를 구성함으로써, 운전자에게 안정성을 제공하고, 밸브보디의 원가 절감 및 개발 기간을 단축할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
B1, B2, B3... 제1, 제2, 제3 브레이크
C1, C2... 제1, 제2 클러치.
FSV1, FSV2... 제1, 제2 페일 세이프 밸브
MV... 매뉴얼 밸브
RED... 리듀싱 밸브
REG... 라인 레귤레이터 밸브
SOL1, SOL2, SOL3, SOL4... 제1, 제2, 제3, 제4 솔레노이드 밸브.
SS-A... 온/오프 솔레노이드 밸브
SV1, SV2... 제1, 제2 셔틀밸브
VFS... 라인압 제어용 솔레노이드 밸브

Claims (7)

  1. 전진 4, 5, 6속에서 작동하는 제1 클러치와, 전진 3, 5속과 후진속에서 작동하는 제2 클러치와, 전진 1, 2, 3, 4속에서 작동하는 제1 브레이크와, 중립, 파킹, 후진속에서 작동하는 제2 브레이크와, 전진 2, 6속에서 작동하는 제3 브레이크를 포함하는 차량용 자동변속기의 유압제어장치에 있어서,
    라인 레귤레이터 밸브로부터 공급되는 라인압을 제어하여 출력하는 제1 솔레노이드 밸브;
    매뉴얼 밸브로부터 선택적으로 공급되는 D 레인지압 및 R 레인지압을 제1 셔틀밸브를 통해 공급받아 제어하여 상기 제2 클러치로 공급하는 제2 솔레노이드 밸브;
    매뉴얼 밸브로부터 공급되는 D 레인지압을 각각 제어하여 출력하는 제3, 제4 솔레노이드 밸브;
    일측에 공급되는 상기 매뉴얼 밸브의 D 레인지압과, 타측에 공급되는 제1 솔레노이드 밸브의 유압 및 제1 브레이크의 작동압과, 제2 셔틀밸브를 통해 선택적으로 공급되는 제2 클러치 및 제3 브레이크의 작동압에 의하여 제어되면서 상기 매뉴얼 밸브로부터 공급되는 R 레인지압 또는 상기 제1 솔레노이드 밸브로부터 공급되는 유압을 제2 브레이크로 공급하고, 상기 제3 솔레노이드 밸브로부터 공급되는 유압을 제1 브레이크로 공급하고, 상기 제4 솔레노이드 밸브로부터 공급되는 유압을 제3 브레이크로 공급하는 제1 페일 세이프 밸브; 및
    일측에 제2 셔틀밸브를 통해 선택적으로 공급되는 제2 클러치 및 제3 브레이크의 작동압과, 타측에 공급되는 온/오프 솔레노이드 밸브의 제어압과 매뉴얼 밸브의 R 레인지압에 의하여 제어되면서 상기 제1 솔레노이드 밸브로부터 공급되는 유압을 제1 클러치로 공급하거나 상기 제1 페일 세이프 밸브를 통해 제2 브레이크로 공급하는 제2 페일 세이프 밸브;
    를 포함하는 차량용 자동변속기의 유압제어장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1, 제2 솔레노이드 밸브는 노말 상태에서 높은 유압을 유지하는 N/H 타입이고,
    상기 제3, 제4 솔레노이드 밸브 및 온/오프 솔레노이드 밸브는 노말 상태에서 유압을 형성하지 않는 N/L 타입으로 이루어지는 차량용 자동 변속기의 유압제어장치.
  3. 제1항에 있어서,
    제1, 제2, 제3, 제4 솔레노이드 밸브 및 온/오프 솔레노이드 밸브와, 제1, 제2 클러치 및 제1, 제2, 제3 브레이크는
    전진 제1속에서 제1, 제2, 제3 솔레노이드 밸브와 온/오프 솔레노이드 밸브가 통전되면서 제1 브레이크가 작동하고,
    전진 제2속에서 제1, 제2, 제3, 제4 솔레노이드 밸브가 통전되면서 제1, 제3 브레이크가 작동하고,
    전진 제3속에서 제1, 제3 솔레노이드 밸브가 통전되면서 제2 클러치와 제1 브레이크가 작동하고,
    전진 제4속에서 제2, 제3 솔레노이드 밸브가 통전되면서 제1 클러치와 제1 브레이크가 작동하고,
    전진 제5속에서 전체 솔레노이드 밸브의 통전 없이, 제1, 제2 클러치 작동하고,
    전진 제6속에서 제2, 제4 솔레노이드 밸브가 통전되면서 제1 클러치와 제3 브레이크가 작동하고,
    후진속에서 온/오프 솔레노이드 밸브가 통전되면서 제2 클러치와 제2 브레이크가 작동하면서 변속이 이루어지는 차량용 자동변속기의 유압제어장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 셔틀밸브는
    2개의 입구와 1개의 출구를 갖는 스풀밸브 형태로 이루어지며,
    상기 매뉴얼 밸브로부터 D 레인지압을 공급받는 제1포트와, 상기 매뉴얼 밸브로부터 R 레인지압을 공급받는 제2포트와, 상기 제1, 제2포트로 공급되는 유압을 제2 솔레노이드 밸브로 공급하는 제3포트를 포함하는 밸브보디와;
    동일직경을 갖는 원주부재로서, 상기 밸브보디에 좌우 이동이 가능하도록 내장되는 밸브스풀을 포함하는 차량용 자동변속기의 유압제어장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2 셔틀밸브는
    2개의 입구와 1개의 출구를 갖는 스풀밸브 형태로 이루어지며,
    상기 제2 클러치의 작동압을 공급받는 제1포트와, 상기 제3 브레이크의 작동압을 공급받는 제2포트와, 상기 제1, 제2포트로 공급되는 유압을 제1, 제2 페일 세이프 밸브로 공급하는 제3포트를 포함하는 밸브보디와;
    동일직경을 갖는 원주부재로서, 상기 밸브보디에 좌우 이동이 가능하도록 내장되는 밸브스풀을 포함하는 차량용 자동변속기의 유압제어장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 페일 세이프 밸브는
    상기 매뉴얼 밸브로부터 D 레인지압을 제어압으로 공급받는 제1포트와, 상기 제2 페일 세이프 밸브를 통해 제1 솔레노이드 밸브의 유압을 공급받는 제2포트와, 상기 매뉴얼 밸브로부터 R 레인지압을 공급받는 제3포트와, 상기 제2포트와 제3포트로 공급되는 유압을 제2 브레이크로 공급하는 제4포트와, 상기 제3 솔레노이드 밸브로부터 유압을 공급받는 제5포트와, 상기 제5포트로 공급되는 유압을 제1 브레이크로 공급하는 제6포트와, 상기 제4 솔레노이드 밸브로부터 유압을 공급받는 제7포트와, 상기 제7포트로 공급되는 유압을 제3 브레이크로 공급하는 제8포트와, 상기 제1 솔레노이드 밸브로부터 유압을 공급받는 제9포트와, 상기 제1 브레이크의 작동압을 제어압으로 공급받는 제10포트와, 상기 제2 셔틀밸브로부터 제어압을 공급받는 제11포트를 포함하는 밸브보디와;
    상기 밸브보디에 좌우 이동이 가능하도록 내장되어 제어압의 조건에 따라 좌우 이동되면서 유로를 전환하는 밸브스풀을 포함하는 차량용 자동변속기의 유압제어장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제2 페일 세이프 밸브는
    상기 온/오프 솔레노이드 밸브로부터 제어압을 공급받는 제1포트와, 매뉴얼 밸브로부터 R 레인지압을 제어압으로 공급받는 제2포트와, 상기 제1 솔레노이드 밸브로부터 유압을 공급받는 제3포트와, 상기 제3포트로 공급되는 유압을 제1 페일 세이프 밸브를 경유하여 제2 브레이크로 공급하는 제4포트와, 상기 제3포트로 공급되는 유압을 제1 클러치로 공급하는 제5포트와, 상기 제1, 제2포트의 반대 측에서 제2 클러치 또는 제3 브레이크의 작동압을 제2 셔틀밸브를 통해 선택적으로 제어압으로 공급받는 제6포트를 포함하는 밸브보디와;
    상기 밸브보디에 좌우 이동이 가능하도록 내장되어 탄성부재의 탄성력과 제어압의 조건에 따라 좌우 이동되면서 유로를 전환하는 밸브스풀을 포함하는 차량용 자동변속기의 유압제어장치.
KR1020160168879A 2016-12-12 2016-12-12 차량용 자동변속기의 유압제어장치 KR101865739B1 (ko)

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