KR100748668B1

KR100748668B1 - 자동 변속기 유압 제어시스템의 매뉴얼 밸브

Info

Publication number: KR100748668B1
Application number: KR1020050123173A
Authority: KR
Inventors: 이진희
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2005-12-14
Filing date: 2005-12-14
Publication date: 2007-08-10
Also published as: US20070131291A1; CN1982755A; JP2007162929A; CN1982755B; KR20070063194A; DE102006039350A1; JP4974272B2

Abstract

R → N 매뉴얼 변속시 배출되는 변속 유체(ATF)를 상온은 물론 극저온과 같은 상황에서도 제어가 가능하도록 하기 위하여;

밸브보디에 입력포트를 통해 유입된 유압을 후진 변속시 이에 관계되는 2개의 마찰요소로 공급할 수 있도록 2개의 후진압 공급포트를 보유하는 밸브보디와, 상기 밸브 보디내에 내장되어 운전석의 셀렉트 레버와 연동되면서 변속 레인지에 따라 유로를 변환하는 밸브스풀을 포함하여 이루어지는 자동 변속기 유압 제어시스템의 매뉴얼 밸브에 있어서,

상기 2개의 후진압 공급 포트를 개폐 제어하는 밸브스풀의 랜드에 적어도 1개 이상의 배출유로를 형성한 자동 변속기 유압 제어시스템의 매뉴얼 밸브를 제공한다.

배출유로. 배출홈. 수직홀. 수평홀

Description

자동 변속기 유압 제어시스템의 매뉴얼 밸브{MANUAL VALVE OF HYDRAULIC CONTROL SYSTEM FOR AUTOMATIC TRANSMISSION}

도 1은 본 발명이 적용되는 유압 제어시스템의 일 실시예도.

도 2는 본 발명의 매뉴얼 밸브에 적용되는 밸브스풀의 사시도.

도 3은 도 2의 Ⅰ - Ⅰ선 단면도.

도 4는 도 2의 Ⅱ - Ⅱ선 단면도.

도 5는 본 발명에 의한 매뉴얼 밸브의 단면도.

도 6은 종래 매뉴얼 밸브의 단면도이다.

본 발명은 차량용 자동 변속기의 유압 제어시스템에 적용되는 매뉴얼 밸브에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 R → N 매뉴얼 변속시 배출되는 변속 유체(ATF)를 상온은 물론 극저온과 같은 상황에서도 제어가 가능한 자동 변속기 유압 제어시스템의 매뉴얼 밸브에 관한 것이다.

예컨대, 차량에 적용되는 자동 변속기는 차량의 주행속도와 스로틀 밸브의 개도율 및 제반 검출조건에 따라 변속제어유닛에서 다수의 솔레노이드 밸브를 제어 하여 유압을 제어함으로써, 목표 변속단의 변속기어가 동작되어 자동으로 변속이 이루어지게 하는 것이다.

즉, 운전자가 셀렉트 레버를 원하는 변속단으로 레인지 변환하면, 유압 제어시스템에서 매뉴얼 밸브의 포트 변환이 이루어지면서 오일펌프로부터 공급되는 유압을 솔레노이드 밸브의 듀티 제어에 따라 변속기어 메카니즘의 여러 작동요소를 선택적으로 작동시켜 변속이 이루어지도록 하는 것이다.

상기와 같은 자동 변속기의 유압 제어시스템에 있어서, 운전자의 선택적인 셀렉트 레버의 조작에 연??되면서 유로를 변환시키는 종래 매뉴얼 밸브는 도 6에서와 같이 밸브보디와 밸브스풀을 포함하여 이루어진다.

상기 밸브보디에는 오일펌프로부터 압송되는 유체가 입력되는 제1포트(100)와, 상기 제1포트(100)로 공급된 유압을 타이밍 제어압 관로로 공급하는 제2포트(102)와, 상기 제1포트(100)로 공급된 유압을 미도시한 레귤레이터 밸브의 제어압으로 공급하는 제3포트(104)와, 상기 제1포트(100)로 공급된 유압을 미 도시한 시프트 컨트롤 밸브로 공급하는 제4포트(106)와, R 레인지시 상기 제1포트(100)로 공급된 유압을 후진에서 작동하는 마찰요소로 유압을 공급하는 제5, 6포트(108)(110)을 보유하게 된다.

그리고 상기에서 제6포트(110)와 연결되는 후진압 관로(112)상에는 솔레노이드 밸브(S)에 의하여 제어되는 N-R 컨트롤 밸브(114)가 배치되며, 상기 N-R 컨트롤 밸브(114)의 하류측은 상류측과 바이패스 관로(116)에 의하여 상호 연통되며, 이의 바이패스 관로(116)상에는 유압 배출시 개방되는 첵 밸브(118)가 배치된다.

상기 밸브보디에 내장되는 밸브스풀(120)은 일측에 운전석의 셀렉트 레버와 연결되는 연결부(122)를 두고 그 일측으로 제1,2,3랜드(124)(126)(128)가 구성되며, 이들 랜드들은 밸브보디의 포트 구성에 따라 상호 소정의 간격을 두고 형성된다.

또한, 상기 밸브스풀(120)에 형성된 유압 배출홈(130)의 측면에 오리피스(132)를 형성하여 D → N 매뉴얼 변속시 배출되는 유압을 제어할 수 있도록 하고 있다.

그리고 상기 밸브보디의 제2랜드(126)와 제3랜드(128)는 R 레인지시 제1포트(100)를 제5,6포트(108)(110)와 연통시킬 수 있도록 형성되며, 상기 제3랜드(128)는 N 레인지에서 상기 제5,6포트(108)(110)가 그 일측으로 형성되는 2개의 배출포트(EX)와 연통되도록 제5,6포트(108)(110)의 일측에 위치할 수 있도록 구성된다.

이에따라 엔진 작동시 항상 발생되는 유압은 제1포트(100)로 공급되며, 이의 유압은 P레인지에서 상기 유압 배출홈(130)과 오리피스(132)를 통해 배출되고, R 레인지에서 상기 제5,6포트(108)(110)로 공급되며, N레인지에서 제2포트(102)와 제3포트(104)로 공급되고, D레인지에서 제2,3,4포트(102)(104)(106)로 공급되어 변속을 행하게 되는 것이다.

그러나 상기와 같은 종래의 매뉴얼 밸브에 있어서는 R 레인지에서 N레인지로 매뉴얼 변속을 실행하는 경우에는 제5, 6 포트로 공급되었던 유압이 단순히 배출포트를 통해 배출되도록 구성되어 있는 바, 해제압 제어가 전혀 이루어지지 않기 때 문에 이에 따른 문제점이 뒤따르게 된다.

즉, 후진압의 해제시간을 전혀 제어할 수 없는 바, 변속유체의 점성이 낮은 상온의 조건과, 변속유체의 점성이 높아지는 극저온의 조건에서도 동일 조건으로 배출이 이루어게 된다.

이러한 경우 변속 유체의 점도가 낮아지는 상온에서는 변속유체가 급격하게 배출됨으로써, 변속충격이 발생되고, 변속 유체의 점도가 높아지는 극저온 상태에서는 변속 유체의 배출시간이 길어지면서 마찰요소의 해제 상태가 미비하여 차량이 임의로 후진하는 등의 안전사고를 유발할 수 있다는 문제점을 내포하고 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 R → N 매뉴얼 변속시 배출되는 변속 유체(ATF)를 상온은 물론 극저온과 같은 상황에서도 제어가 가능하도록 하여 변속 충격을 최소화하여 변속감을 향상시키고, 마찰요소의 해제 상태가 미비하여 발생될 수 있는 안전사고를 미연에 방지할 수 있도록 한 자동 변속기 유압 제어시스템의 매뉴얼 밸브를 제공함에 있다.

이를 실현하기 위하여 본 발명은, 밸브보디에 입력포트를 통해 유입된 유압을 후진 변속시 이에 관계되는 2개의 마찰요소로 공급할 수 있도록 2개의 후진압 공급포트를 보유하는 밸브보디와,

상기 밸브 보디내에 내장되어 운전석의 셀렉트 레버와 연동되면서 변속 레인지에 따라 유로를 변환하는 밸브스풀을 포함하여 이루어지는 자동 변속기 유압 제 어시스템의 매뉴얼 밸브에 있어서,

상기에서 배출유로는 제1, 2 배출유로로 이루어지는데, 상기 제1 배출유로는 후진 레인지시 후진압 공급 포트와 동일 위치의 랜드 외주면 양측부에 밸브스풀의 축방향과 직교되도록 형성된 요입홈을 상호 연결하는 수직 홀과, 밸브스풀의 축방향으로 형성되어 상기 수직 홀의 중간부를 외부와 연통시키는 수평 홀을 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

또한, 제2 배출유로는 상기 요입홈의 양단부 사이의 랜드 외주면에 축방향으로 요입 형성되는 배출홈으로 이루어짐을 특징으로 한다.

이하, 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 의한 매뉴얼 밸브의 적용상태를 설명하기 위한 유압 제어시스템의 일예를 도시한 것으로서, 본 발명의 매뉴얼 밸브는 반드시 도 1과 같은 유압 제어시스템에만 적용되는 것은 아니고, N-D 컨트롤 밸브가 적용되는 모든 유압 제어시스템에 적용할 수 있음을 전제한다.

즉, 본 발명이 적용되는 유압 제어시스템의 일예의 구성을 살펴보면 도 1에서와 같이, 오일펌프(2)로부터 생성되는 유압은 압력조절밸브(4)와, 토크 컨버터 컨트롤 밸브(6)와, 댐퍼 클러치 컨트롤 밸브(8)들로 공급된다.

또한, 오일펌프(2)로부터 생성되는 일부의 유압은 리듀싱 밸브(10)와, 매뉴얼 밸브(12)로 공급되고, 상기 리듀싱 밸브(10)에서 감압된 일정한 유압은 제1 압력제어밸브(14) 및 제2 압력제어 밸브(16)로 공급되어 변속단의 제어압으로 제어된다.

그리고 상기 제1,2 압력제어밸브(14)(16)로 공급되는 유압의 일부는 N-R 컨트롤 밸브(18)로 공급되고, 상기한 매뉴얼 밸브(12)가 주행(D) 레인지에 있을때 유압이 흐르는 관로(20)에는 제1 솔레노이드 밸브(S1) 및 제2 솔레노이드 밸브(S2)의 제어에 따라 유로를 절환하는 시프트 컨트롤 밸브(22)가 연결되어 상기한 매뉴얼 밸브(12)와 함께 수동 및 자동 변속 컨트롤이 이루어진다.

상기 관로(20)상에는 1속관로(24)가 분지되어 상기 제3, 4 솔레노이드 밸브(S3)(S4)에 의해 제어되는 제1,2 압력 제어밸브(14)(16)와 연결되어 변속 제어압을 공급하게 된다.

상기 시프트 컨트롤 밸브(22)에는 2속관로(26), 3속관로(28), 4속관로(30)가 연결되는데, 상기 2속 관로(26)는 1-2 시프트 밸브(32)과 컨트롤 스위치 밸브(34), 그리고 페일 세이프 밸브(36)와 연결되고, 3속 관로(28)는 2개의 관로(38)(40)로 분기되어 제1 분기 관로(38)는 2-3/4-3 시프트 밸브(42)와 연결되고, 제2 분기 관로(40)는 컨트롤 스위치 밸브(34)와 엔드 클러치 밸브(44)로 유압을 공급한다.

또한, 4속 관로(30)는 리어 클러치 해방밸브(46)와 2-3/4-3 시프트 밸브(42)과 연결되고, 일부는 하이-로우 압력밸브(48)를 통해 압력 조절밸브(4)로 공급되어 라인압을 조절하게 된다.

그리고 상기한 매뉴얼 밸브(12)의 타이밍 제어관로(40)는 컨트롤 스위치 밸브(34)와 하이- 로우 압력밸브(48)와 연결되어 제5 솔레노이드 밸브(S5)에 의하여 제어된다.

또한, 매뉴얼 밸브(12)가 후진(R) 레인지에 있을 때 후진 제1 제어관로(52)로 공급되는 유압은 리어 클러치 해방밸브(46)와 2-3/4-3 시프트 밸브(42)를 통해 프론트 클러치(C4)와 킥 다운 서어보(C2)의 해제측 쳄버로 유압을 공급할 수 있도록 함과 동시에 페일 세이프 밸브(36)의 제어압으로 공급된다.

그리고 후진 제2 제어관로(54)로 공급되는 유압은 N-R 컨트롤 밸브(18)와 1-2 시프트 밸브(32)를 통해 로우-리버스 브레이크(C5)로 유압을 공급하게 되는 구성을 갖는다.

상기와 같은 유압 제어시스템에 적용되는 매뉴얼 밸브(12)는 도 2,3,4와 같이 구성되는데, 부호 60은 밸브스풀을 지칭한다.

상기 밸브스풀(60)은 외관적으로 보았을 때, 일측에 운전석의 셀렉트 레버와 연결되는 연결부(61)를 두고 그 일측으로 제1,2,3랜드(62)(63)(64)가 구성되며, 이들 랜드(62)(63)(64)들은 후술하는 밸브보디의 포트 구성에 따라 상호 소정의 간격을 두고 형성된다.

또한, 상기 연결부(61)의 단부로부터 상기 제1, 2 랜드(62)(63) 사이 까지는 미도시된 배출홈이 형성되고, 상기 배출홈의 내단부는 직교하는 방향으로 관통되는 유입공(65)과 연결되어 상기 유입공(65)으로 유입되는 변속유체는 상기 배출홈과 오리피스(66)를 통해 배출하게 된다.

상기와 같은 밸브스풀이 내장되는 밸브보디는 도 5에서와 같이, 오일펌프(2)로부터 압송되는 유체가 입력되는 제1포트(70)와, 상기 제1포트(70)로 공급된 유압을 타이밍 제어압 관로(50)로 공급하는 제2포트(71)와, 상기 제1포트(70)로 공급된 유압을 레귤레이터 밸브(4)의 제어압으로 공급하는 제3포트(72)와, 상기 제1포트(70)로 공급된 유압을 시프트 컨트롤 밸브(22)로 공급하는 제4포트(73)와, R 레인지시 상기 제1포트(70)로 공급된 유압을 제1,2 후진압 관로(52)(54)로 공급하는 제5, 6포트(74)(75)를 보유하게 된다.

이에따라 엔진 작동시 항상 발생되는 유압은 제1포트(70)로 공급되며, 이의 유압은 P 레인지에서 유입공(65)과 오리피스(66)를 통해 배출되고, R 레인지에서 상기 제5,6포트(74)(75)로 공급되며, N레인지에서 제2포트(71)와 제3포트(72)로 공급되고, D레인지에서 제2,3,4포트(71)(72)(73)로 공급되어 변속을 행하게 되는 것이다.

이러한 매뉴얼 밸브(12)에 있어서 본 발명은 밸브스풀(60)의 제3랜드(64)를 구성함에 있어서, 그의 폭을 상기 제4, 5포트(74)(75)를 충분히 수용할 수 있도록 크게 형성한다.

그리고 상기 제3랜드(64)의 중간부 즉, N 레인지에서 상기 제4, 5포트(74)(75)와 동일 위치에 상,하부에 축방향에 직교하도록 일정 깊이의 요입홈(80)(81)을 형성하고, 이의 요입홈(80)(81)은 중앙의 수직 홀(82)에 의하여 상호 연결되도록 하며, 상기 수직 홀(82)은 밸브스풀(60)의 축방향으로 형성되는 수평 홀(83)에 의하여 외부로 통할 수 있도록 함으로써, 제1 배출유로를 형성하였다.

이에따라 R 레인지에서 N 레인지로 매뉴얼 변속을 행하는 경우 제5, 6포트(74)(75)로 공급되었던 변속유체가 상기 요입홈(80)(81)의 수직 홀(82)과 수평 홀(83)을 통해 배출되는 것이다.

그리고 본 발명에서는 상기 요입홈(80)(81)의 양단부 사이의 제3랜드 외주면에 일정 깊이를 갖는 배출홈(84)(85)을 축방향으로 형성하되, 그의 내측단부는 상기 요입홈(80)(81)의 중간 정도까지 형성하고, 외측단부는 완전 개구되도록 형성하여 제2 배출유로를 구성하였다.

이에따라 R 레인지에서 N 레인지로 매뉴얼 변속을 행하는 경우 제5, 6포트(74)(75)로 공급되었던 변속유체가 상기 요입홈(80)(81)의 수직 홀(82)과 수평 홀(83)을 통해 배출됨과 동시에 상기 배출홈(84)(85)을 통해서도 배출이 이루어지도록 한 것이다.

상기에서 변속유체의 배출에 관여하는 수직 홀(82)과 수평 홀(83), 그리고 배출홈(84)(85)의 크기는 해당 자동 변속기의 설계 기준에 따라 설정된다.

그리고, 상기 설명에서는 배출홈(84)(85)의 내측 단부를 요입홈(80)(81)의 중간 위치까지라고 설명하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 필요에 따라서는 제2랜드(63) 방향으로 더욱 진입하여 형성할 수도 있고, 그 반대로 외측까지 형성할 수도 있다.

즉, 배출홈(80)(81)의 내단부가 제2랜드(63)으로 진입하면 개구면적이 확대되어 해제시간을 단축시킬 수 있으며, 그 반대로 외측에 형성하면 개구면적이 작아지므로 해제시간을 지연시킬 수 있게 되는 것인 바, 적용 자동 변속기의 특성에 따라 설정하면 된다.

상기와 같은 매뉴얼 밸브(12)는 N 레인지 상태에서는 도 5와 같은 상태가 되며, 이의 상태에서는 제5, 6포트(74)(75)를 통해 공급되었던 변속유체가 상기 요입홈(80)(81)의 수직 홀(82)과 수평 홀(83)을 통해 배출됨과 동시에 상기 배출홈(84)(85)을 통해서도 배출이 이루어지게 된다.

이와같은 변속유체의 배출은 상기 수직 및 수평 홀(82)(83)과, 배출홈(84)(86)의 개구 면적에 의하여 지배를 받게 되는 바, 최초 설계시에는 상온의 상태에서 R → N 변속시 변속충격이 발생되지 않는 범위의 해제시간을 갖도록 설정하면 된다.

그리고 동절기와 같이 저온의 상태 변속 유체의 점도가 높아지는 경우에는 운전자가 미 도시한 운전석의 셀렉트 레버를 D 레인지측으로 조금만 밀어주면 밸브스풀(60)이 D 레인지측으로 이동하면서 상기 배출홈(84)(85)의 개구면적을 증대시켜 주게 되는 바, 해제 시간을 빨리할 수 있게 된다.

또한, 극 저온(약 -30도 정도)에서는 제3 솔레노이드 밸브(S3)를 제어하여 N-R 컨트롤 밸브(18)의 밸브스풀이 도면에서 우측으로 이동하도록 제어하면 배출포트(EX)가 개구되는 바, 매뉴얼 밸브(12)를 통하지 않고 N-R 컨트롤 밸브(18)에서 직접 배출되도록 하면 된다.

이상에서와 같이 본 발명에 의하면, R → N 매뉴얼 변속시 어느 온도 조건에서도 변속 유체(ATF)의 배출 제어가 가능하게 되는 바, 변속 충격 발생을 억제하여 변속감을 크게 향상시킬 수 있게 된다.

그리고 극저온 상태에서 변속 유체의 점도가 높아지더라도 해제시간을 단축시킬 수 있는 바, 후진 마찰요소의 해제 미비로 인한 안전사고를 미연에 방지할 수 있는 발명인 것이다.

Claims

밸브보디에 입력포트를 통해 유입된 유압을 후진 변속시 이에 관계되는 2개의 마찰요소로 공급할 수 있도록 2개의 후진압 공급포트를 보유하는 밸브보디와,

상기 밸브 보디내에 내장되어 운전석의 셀렉트 레버와 연동되면서 변속 레인지에 따라 유로를 변환하는 밸브스풀을 포함하여 이루어지는 자동 변속기 유압 제어시스템의 매뉴얼 밸브에 있어서,

상기 2개의 후진압 공급 포트를 개폐 제어하는 밸브스풀의 랜드에 적어도 1개 이상의 배출유로를 형성하여 이루어짐을 특징으로 하는 자동 변속기 유압 제어시스템의 매뉴얼 밸브.
제1항에 있어서, 배출유로는 제1, 2 배출유로로 이루어짐을 특징으로 하는 자동 변속기 유압 제어시스템의 매뉴얼 밸브.
제2항에 있어서, 제1 배출 유로는 후진 레인지시 후진압 공급 포트와 동일 위치의 랜드 외주면 양측부에 밸브스풀의 축방향과 직교되도록 형성된 요입홈을 상호 연결하는 수직 홀과, 밸브스풀의 축방향으로 형성되어 상기 수직 홀의 중간부를 외부와 연통시키는 수평 홀을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 자동 변속기 유압 시스템의 매뉴얼 밸브.
제2항 또는 제3항에 있어서, 제2 배출유로는 상기 요입홈의 양단부 사이의 랜드 외주면에 축방향으로 요입 형성되는 배출홈으로 이루어짐을 특징으로 하는 자동 변속기 유압 제어시스템의 매뉴얼 밸브.
제4항에 있어서, 배출홈의 내측단부는 상기 요입홈의 중간부까지 형성하고, 외측단부는 랜드의 자유단으로 완전 개구되도록 형성함을 특징으로 하는 자동 변속기 유압 제어시스템의 매뉴얼 밸브.
오일펌프로부터 압송되는 유압이 입력되는 제1포트와, 상기 제1포트이 유압을 제어압으로 공급하는 제2,3포트와, 상기 제1포트의 유압을 전진압으로 공급하는 제4포트와, 상기 제1포트의 유압을 후진압으로 공급하는 제5,6포트를 보유하는 밸브보디와;

운전석의 셀렉트 레버와 연결되는 연결부를 두고 그 일측으로 상기 포트들에 대응하여 상호 소정의 간격을 두고 형성되는 제1,2,3 랜드를 보유하는 밸브스풀을 포함하여 이루어지는 자동 변속기 유압 제어시스템의 매뉴얼 밸브에 있어서,

상기 제5,6포트를 선택적으로 개폐하는 밸브스풀의 제3 랜드에 2개의 배출유로를 형성하여 이루어짐을 특징으로 하는 자동 변속기 유압 제어시스템의 매뉴얼 밸브.
제6항에 있어서, 배출유로 중 제1 배출 유로는 후진 레인지시 후진압 공급 포트와 동일 위치의 랜드 외주면 양측부에 밸브스풀의 축방향과 직교되도록 형성된 요입홈을 상호 연결하는 수직 홀과, 밸브스풀의 축방향으로 형성되어 상기 수직 홀의 중간부를 외부와 연통시키는 수평 홀을 포함하여 이루어지고,

제2 배출유로는 상기 요입홈의 양단부 사이의 랜드 외주면에 축방향으로 요입 형성되는 배출홈으로 이루어짐을 특징으로 하는 자동 변속기 유압 제어시스템의 매뉴얼 밸브.
제7항에 있어서, 제2 배출유로의 배출홈 내측단부는 상기 요입홈의 중간부까지 형성하고, 외측단부는 랜드의 외측으로 완전 개구되도록 형성함을 특징으로 하는 자동 변속기 유압 제어시스템의 매뉴얼 밸브.