KR101976617B1 - 자동변속기 제어를 위한 유압제어 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 SBC(Shift by Cable) 방식으로 매뉴얼 레버의 조작에 의해 유로를 제어하는 매뉴얼 밸브, 상기 매뉴얼 밸브의 제어에 따라 유압이 변속부에 공급되게 하는 유압 회로 및 상기 매뉴얼 밸브를 SBW(Shift by Wire) 방식으로 유압에 의해 제어하는 SBW 모듈을 포함하는 자동변속기 제어를 위한 유압제어 시스템으로서, 본 발명에 의하면, 밸브사양을 이원화하지 않으면서도 SBW 사양의 적용이 가능한 자동변속기 제어를 위한 유압제어 시스템을 제공한다.

Description

자동변속기 제어를 위한 유압제어 시스템{OIL PRESSURE CONTROL SYSTEM FOR CONTROLLING AUTO TRANSMISSION}

본 발명은 자동변속기 제어를 위한 유압제어 시스템에 관한 것이다.

통상적으로, 차량의 조향 및 제동 기술은 주로 기계적 시스템에 의해 이루어진다.

운전자가 스티어링 휠을 움직이거나 브레이크를 밟는 등의 물리적인 힘을 가할 경우 차량은 그 힘을 기계적 운동에너지로 바꿔 구동하는 형태였다.

도 1은 자동차의 자동변속기를 제어하는 유압제어 시스템의 일부로서 매뉴얼 밸브를 나타낸 것이다.

유압회로도에서 매뉴얼 밸브는 운전자의 변속레버의 조작에 따라 와이어로 링크되어 각각 P(parking), R(reverse), N(neutral), D(Drive) 단으로 운전자의 변속의도에 따라 조작이 되며, 이때 매뉴얼 밸브의 위치에 따라 유압회로도 상 R 제어 시 R단 유로의 개방 및 D단 유로 차단, N단 제어 시 라인압 유로를 제외한 R단, D단 유로 차단 및 D단 제어 시 D단 유로 개방 및 R단 유로 차단을 함으로써 운전자의 변속 의도에 따라 변속을 수행하게 된다.

이러한 매뉴얼 밸브가 적용된 타입을 SBC(Shift by Cable)이라고 하며, 통상 매뉴얼 밸브는 1차 Fail Safe 기능을 담당한다.

도시는 매뉴얼 밸브의 포지션이 P-R-N-D 단 총 4 step으로 움직인다.

또한, Sport 모드 적용 시 D단 내 D1, D2 등으로 매뉴얼 밸브를 추가 조작할 수 있다.

반면, R-P/N-D 로 작동되는 매뉴얼밸브의 경우는 P단과 N단의 위치는 동일한 위치에 있으나 실제 매뉴얼 밸브와 연동된 디텐트 레버(detent lever)의 경우 P-R-N-D로 되어 있으며 P단 시 R단을 거쳐 N단 방향으로 움직이게 된다. 그러나, 이와 연동된 디텐트 레버의 경우 P단은 R단을 거쳐 P로 이동하게 된다.

나아가, 변속레버에 의한 변속 레인지(P/R/N/D) 조작이 기계적 케이블이 아닌 와이어에 의해 동작되는 시프트 바이 와이어(Shift by Wire) 시스템이 개발되어 적용되고 있는데, 도 2는 매뉴얼 밸브가 없는 SBW 타입을 나타낸 것이다.

이 같은 SBW 타입의 경우 운전자의 변속 의도를 버튼에 의해 전기식으로 제어하기 위해 솔레노이드 밸브와 연관된 스풀 밸브(spool valve) 등이 추가되어 있으며, SBC 타입과 SBW 타입의 연관 유로는 차이가 많이 있다.

표 1은 SBW 사양의 연관 솔레노이드 밸브의 작동 상태를 나타낸 것이다.

변속단	Sol-R	Sol-D	Sol-P
P	○	○	×
R	○	○	○
N	○	○	○
D	×	×	○
R쏠-Fail	×	제어○	제어○
D쏠-Fail	제어○	×	제어○
P쏠-Fail	제어○	제어○	×

그러나, 이 같은 SBW 타입의 적용은 기존의 SBC 타입의 매뉴얼 밸브가 적용된 유압회로도 상 유로 대비 더 맣은 유로가 필요하며, 추가로 2~3개의 솔레노이드 밸브가 추가되어야 한다.

또한 정상적인 제어와 Fail Safe 기능을 위하여 연관된 스풀 밸브가 3개 정도 추가되어 있어 더 복잡하다.

자동변속기에서 운전자가 변속레버를 조작하여 P-R-N-D 변속을 수행할 수 있도록 하는 SBC를 기본 사양으로 보면, SBW 사양의 경우 추가되는 부품이 많아지고 제어하야 하는 솔레노이드 밸브 개수가 증가하여 제어가 더 어려워진다.

또한, SBW 사양의 경우 추가된 부품이 많고 상호 유로가 상이하므로 SBC 사양의 유압제어 시스템(밸브바디)을 기준으로 동일한 밸브바디로 SBW 사양으로 변경이 어려워 결과적으로 유로와 형상이 서로 다른 밸브바디를 설계하여 이원화해야 한다.

그러므로, SBC 사양의 밸브바디에서 SBW 사양으로 변경하기 위하여 별도의 SBW 모듈로 대응하기 어려워지고, 부품 증가에 따른 비용증가 요소가 커지게 된다.

이상의 배경기술에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 돕기 위한 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.

한국등록특허공보 제10-1349433호

본 발명은 상술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 본 발명은 밸브사양을 이원화하지 않으면서도 SBW 사양의 적용이 가능한 자동변속기 제어를 위한 유압제어 시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 일 관점에 의한 자동변속기 제어를 위한 유압제어 시스템은, SBC(Shift by Cable) 방식으로 매뉴얼 레버의 조작에 의해 유로를 제어하는 매뉴얼 밸브, 상기 매뉴얼 밸브의 제어에 따라 유압이 변속부에 공급되게 하는 유압 회로 및 상기 매뉴얼 밸브를 SBW(Shift by Wire) 방식으로 유압에 의해 제어하는 SBW 모듈을 포함한다.

상기 SBW 모듈은, 공급된 유압을 양방향으로 스위칭하기 위한 양방향 유량제어 밸브(QPV) 및 상기 양방향 유량제어 밸브의 제어에 의해 상기 매뉴얼 밸브를 시프팅시키는 피스톤 액츄에이터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 시프팅된 상기 매뉴얼 밸브와 상기 피스톤 액츄에이터를 변속단에 고정시키기 위한 포펫 스프링 어셈블리를 더 포함할 수 있다.

그리고, 상기 SBW 모듈은, R단에서의 상기 양방향 유량제어 밸브 fail시 R단 유로에 라인압(LP-Sol 제어압)을 공급시키는 SBW 체크밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

나아가, Limp-Home 모드에 의해 상기 SBW 체크밸브에 인가되는 Onoff Sol을 off시킨으로써 상기 SBW 체크밸브가 상기 R단 유로로 라인압을 공급하게 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 SBW 모듈은, 상기 양방향 유량제어 밸브에 의해 R단 유로압 인가시에는 상기 SBW 체크밸브로의 유로를 차단시키고, R단에서의 상기 양방향 유량제어 밸브 fail시 상기 SBW 체크밸브 측 유로를 개방시키는 2way 체크볼을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

이러한 상기 SBW 모듈은 SBC 방식의 유압제어 시스템에 추가 장착되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 자동변속기 제어를 위한 유압제어 시스템에 의하면, SBC 타입의 자동변속기에서 SBW 타입으로 변경 시 밸브바디의 설계변경을 최소화 가능하게 한다.

SBW 타입의 적용 시 SBW 타입에 관여하는 부품류를 기존의 SBC 타입의 밸브바디 및 유로의 셜계 변경 없이 SBW 타입 모듈만을 추가 적용하여 SBW 타입을 구현할 수 있다.

SBW 타입에 추가된 QPV의 경우, 운전자의 레버 조작없이 P-R-N-D에 대한 전기신호를 통하여 전류제어함으로써 필요한 변속단으로의 변속제어가 가능하다.

그리고, 기존 SBC 타입에서의 변속관련부와 P-R-N-D 변속의도제어부를 이원화함으로써 Fail 시에도 주요 Fail Safe 기능인 Limp-Home 기능을 구현할 수 있다.

도 1은 SBC 사양의 유압제어 시스템의 일부를 도시한 것이다.
도 2는 SBW 사양의 유압제어 시스템의 일부를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 의한 SBW 사양의 유압제어 시스템을 도시한 것이다.
도 4는 본 발명에 의한 SBW 모듈을 도시한 것이다.
도 5는 양방향 유량제어를 담당하는 QPV의 특성곡선이다.
도 6은 본 발명에 의한 SBW 모듈에 해당하는 부품의 작동상태를 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명에 의한 SBW 사양의 유압제어 시스템의 다른 예를 도시한 것이다.
도 8은 도 3에서 QPV Sol 밸브의 Fail시 기능을 위한 구성을 나타낸 것이다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.

본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지의 기술이나 반복적인 설명은 그 설명을 줄이거나 생략하기로 한다.

도 3은 본 발명에 의한 SBW 사양의 유압제어 시스템을 도시한 것이고, 도 4는 본 발명에 의한 SBW 모듈을 도시한 것이다.

이하, 도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 의한 자동변속기 제어를 위한 유압제어 시스템을 설명하기로 한다.

본 발명의 자동변속기 제어를 위한 유압제어 시스템은 기존의 SBC 시스템에 용이하게 SBW 타입의 적용이 가능하도록 SBW 관련 부품을 모듈화하여 추가 장착하는 것이다.

그래서, SBC 시스템의 매뉴얼 레버와 기존 유로를 유지하여 밸브바디의 변경을 최소화하여 SBW 시스템으로의 변경이 가능하게 하는 것이다.

매뉴얼 밸브와 디텐트 레버를 링크시키는 매뉴얼밸브 핀은 양방향 유량제어 밸브(QPV)에 의하여 좌우로 움직이는 액츄에이터 피스톤의 포크와 연동시킨다.

QPV는 리듀싱(Reducing) 압을 공급받아 각가 R-P/N-D 단으로 shifting시킴으로써 운전자의 레버 조작을 대신한다.

SBW의 모듈화 부품 중 체크밸브를 거쳐 유입되는압력에 의한 액츄에이터 피스톤의 오작동을 방지하기 위해 체크 볼(check ball)을 적용하였다.

QPV측의 유량 유압과 체크 밸브 측의 유압 유입 시 항시 피스톤 액츄에이터가 작동될 수 있도록 2way 체크볼을 추가 적용하였다.

도 4를 참조하여 SBW 모듈의 각 구성을 보다 구체적으로 살펴보기로 한다.

운전자의 버튼 조작에 의한 유압에 의해 양방향 유량제어 밸브(QPV, 1)는 공급압을 받아 좌우 방향으로 유량제어를 담당하여 스위칭 밸브 역할을 한다.

피스톤 액츄에이터(2)는 QPV(1)의 양방향 유량제어에 의해 매뉴얼 밸브(9)를 좌우로 시프팅(shifting)시키는 역할을 한다.

포펫 스프링 어셈블리(3)는 피스톤 액츄에이터(2)와 매뉴얼밸브(9)를 R-P/N-D 단에 고정시키는 역할을 한다.

플러그 스토퍼(plug stopper, 4)는 한 쪽 방향의 유압/유량의 리크(leak)를 방지한다. 플러그 스토퍼 외 스냅링(snap ring)과 오링(O-ring)이 포함된다.

SBW 체크밸브(5)는 정상 조건에서 SBC 사양의 On-off Sol의 제어압을 공급받아 체크밸브를 우측 유지시킨다.

Rev단에서의 양방향 QPV fail 시 SBC 사양의 On-off Sol을 전원 off하여 LP-Sol 제어압이 피스톤 우측으로 인가되게 한다.

2way 체크볼(6)은 QPV(1)의 R단 유로압과 Fail 시 체크밸브에서의 압력이 항시 유입되도록 한다.

QPV(1)에 의한 R단 유로압 인가 시에는 체크밸브향 유로는 차단되게 한다.

체크볼(7)은 QPV(1)에 의한 R단 유로압 인가 시 체크밸브로 향하는 유로를 차단시킨다.

그리고, 매뉴얼밸브 핀(8)은 SBC 사양에서는 디텐트 레버와 링크시키는 기능을 하며, SBW 사양에서는 피스톤 액츄에이터(2)와 링크가 된다.

매뉴얼밸브(9)는 SBC 사양에서 운전자 변속의도에 따라 변속이 수행되록 디텐트 레버 및 인히비터 스위치와 연동된다.

도 5는 양방향 유량제어를 담당하는 QPV의 특성곡선이다.

인가된 전류가 저전류일 경우 도 4에서 D단 쪽으로 유량이 인가되며 stroke 제어되며, 중간 전류치를 인가하면 D단 R단 측으로 유량이 Ex되어 중간단 N단을 형성하게 된다.

그리고, 중간전류에서 점차 전류를 높이면 R단 유로측으로 유량이 인가된다.

이러한 QPV는 제어 완료 후 중간단으로 제어하게 된다.

QPV에 의한 R-P/N-D 제어는 QPV의 인가전류로 제어를 수행하게 되며, 저전류에서는 QPV의 포트 위치에 따라 D단 유로를 형성하고, 중간전류를 인가할 경우 N단으로 매뉴얼밸브가 위치하여 N단을 형성하게 되며, 중간전류치를 지나 전류를 증대하면 R단으로 매뉴얼밸브가 위치하여 매뉴얼밸브의 위치를 제어하게 된다.

매뉴얼밸브의 위치에 대한 정보는 별도 압력센서를 추가하여 stroke 제어를 확인하거나 TCU에서 각 변속단별 제어상태(동기불일치 등)에 대한 F/Back을 통하여 정위치 여부를 파악할 수 있다.

다음 표 2는 SBW 사양 모듈화를 위하여 추가된 부품 중 QPV의 fail 시 Fail Safe 기능 중 Limp-Home 기능을 만족할 수 있음을 나타낸다.

Fail Part	고장진단처리	변속단	연관 Sol 밸브		작동단
변속제어부(A)	A 전원 Off B 정상 제어	P	N단 고정		B2,C1
		R	R단 고정		B1,B2,C1
		N	N단 고정		B2,C1
		D	D단 고정		B2,C1,C2
PRND 변속부(B)	개별제어 시	Sol Fail 상태	R단 Fail	D단 Fail	N단 Fail
		R단	×	A제어 ○	A제어 ○
		D단	A제어 ○	×	A제어 ○
		N단	A제어 ○	A제어 ○	×
	B 전원 Off	RND 제어 ○	0mA	0mA	0mA

도 6의 경우 표 2의 작동표와 같이 SBW 모듈에 해당하는 부품의 작동상태를 나타내었으며, 특히, Rev Fail 시 SBC 사양에 적용된 Limp-Home 시 작동되는 Onoff Sol을 Off시킴으로써 Rev 구현이 가능하다.

도 7은 QPV의 stick에 의한 매뉴얼밸브가 R위치 고정 시 D단을 형성하기 위해 체크볼을 추가한 유압회로도로서, B파트, 즉 PRND의 운전자 변속의도 제어파트에서 QPV가 Fail되어 매뉴얼밸브가 특정 위치로 고정되었을 경우 Limp-Home 모드를 수행하기 위한 유압회로도이다.

표 3은 도 7을 기준으로 변속단에서의 B파트 Fail 시 상세 정보를 나타낸 것이다.

유압회로도에서 상단의 Onoff Sol은 변속제어부의 Fail 시 Limp-Home 모드 구현을 위하여 추가된 부품이나, B파트에서 매뉴얼밸브가 R위치 고정 시 Onoff Sol 인가전류를 차단함으로써 Rev 구동을 할 수 있도록 하였다.

Fail Part	고장진단처리	변속단	양방향 QPV		A파트 작동단
PRND 변속부(B) 정상제어	A part와 별도처리	P단	QPV	550mA	B2,C1
		R단		1100mA	B1,B2,C1
		N단		550mA	B2,C1
		D단		0	B2,C1,C2
B파트 Fail 시		변속단	Fail＞QPV Fail에 의한 Manual Valve 위치 고정
			R위치 Stick	D위치 Stick	N위치 Stick
PRND 변속부(B)	개별제어 가능 시	P단(N)	B2,C1 제어	B2,C1,C2 제어	N단 Stick
		R단	N단 Stick(B1,B2,C1)	온오프 Sol off(B1,B2,C1)	온오프 Sol off(B1,B2,C1)
		N단	A파트 정상제어	A파트 정상제어	N단 Stick
		D단	B2,C1,C2 제어(C/Ball 작동)	D단 stick(정상제어)	B2,C1,C2 제어(C/Ball 작동)
	B 전원 All Off		0mA	0mA	0mA

마지막으로, 도 8은 도 3의 SBW 모듈화 적용 유압회로도에서 QPV Sol 밸브의 Fail에 의한 매뉴얼밸브의 R위치 고정 시 D단 고정단을 구현하기 위하여 C2 Sol밸브 공급유로 측에 체크볼을 추가하여 D단에서 C2제어 Sol밸브의 공급유로가 매뉴얼밸브의 R단 위치로 고정되는 Fail 발생 시 D 고정단 D5(B1,C1,C2)를 유지에 필요한 C2를 잡기 위하여 라인압 유로와 D단 유로를 2way 체크볼을 추가하여 C2용 Sol밸브에 압력을 공급하기 위하여 적용되었다.

A파트 Fail 시에는 Onoff Sol에 인가된 전류를 해제하여 C2 Sol밸브를 거치지 않고 Fail Safe용 밸브를 통하여 D단 유로압이 인가될 수 있도록 한다.

이상과 같은 본 발명은 예시된 도면을 참조하여 설명되었지만, 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형될 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이며, 본 발명의 권리범위는 첨부된 특허청구범위에 기초하여 해석되어야 할 것이다.

1 : 양방향 유량제어 밸브(QPV)
2 : 피스톤 액츄에이터
3 : 포펫 스프링 어셈블리
4 : 플러그 스토퍼
5 : SBW 체크밸브
6 : 2way 체크볼
7 : 체크볼
8 : 매뉴얼밸브 핀
9 : 매뉴얼밸브

Claims (7)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. SBC(Shift by Cable) 방식으로 매뉴얼 레버의 조작에 의해 유로를 제어하는 매뉴얼 밸브;
   상기 매뉴얼 밸브의 제어에 따라 유압이 변속부에 공급되게 하는 유압 회로; 및
   상기 매뉴얼 밸브를 SBW(Shift by Wire) 방식으로 유압에 의해 제어하는 SBW 모듈을 포함하고,
   상기 SBW 모듈은,
   공급된 유압을 양방향으로 스위칭하기 위한 양방향 유량제어 밸브(QPV);
   상기 양방향 유량제어 밸브의 제어에 의해 상기 매뉴얼 밸브를 시프팅시키는 피스톤 액츄에이터;
   시프팅된 상기 매뉴얼 밸브와 상기 피스톤 액츄에이터를 변속단에 고정시키기 위한 포펫 스프링 어셈블리; 및
   R단에서의 상기 양방향 유량제어 밸브 fail시 R단 유로에 라인압(LP-Sol 제어압)을 공급시키는 SBW 체크밸브를 포함하는,
   자동변속기 제어를 위한 유압제어 시스템.
5. 청구항 4에 있어서,
   Limp-Home 모드에 의해 상기 SBW 체크밸브에 인가되는 Onoff Sol을 off시킨으로써 상기 SBW 체크밸브가 상기 R단 유로로 라인압을 공급하게 하는 것을 특징으로 하는,
   자동변속기 제어를 위한 유압제어 시스템.
6. 청구항 4에 있어서,
   상기 SBW 모듈은,
   상기 양방향 유량제어 밸브에 의해 R단 유로압 인가시에는 상기 SBW 체크밸브로의 유로를 차단시키고, R단에서의 상기 양방향 유량제어 밸브 fail시 상기 SBW 체크밸브 측 유로를 개방시키는 2way 체크볼을 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
   자동변속기 제어를 위한 유압제어 시스템.
7. 청구항 4에 있어서,
   상기 SBW 모듈은 SBC 방식의 유압제어 시스템에 추가 장착되는 것을 특징으로 하는,
   자동변속기 제어를 위한 유압제어 시스템.

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