KR20020002283A - 자동 변속기용 입력 클러치 윤활 제어 장치 - Google Patents

자동 변속기용 입력 클러치 윤활 제어 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 오일 펌프와, 슬리브와, 슬리브에 의해 회전 가능하게 지지되는 입력 축과, 인가될 때에 입력 축과 구동 가능하게 결합되는 전자기 입력 클러치와, 전자기 입력 클러치를 오일 펌프와 유체 연통시키는 제1 및 제2 윤활 회로와, 전자기 입력 클러치로 공급되는 윤활유의 양을 조절할 수 있도록 제1 윤활 회로와 제2 윤활 회로를 제어하도록 프로그램된 제어기를 포함하는 자동 변속기용 입력 클러치 윤활 제어 장치를 제공한다. 제1 윤활 회로는 입력 축과 슬리브 사이의 환형 공간을 포함한다. 제2 윤활 회로는 입력 축의 축 방향 구멍을 포함한다.

Description

자동 변속기용 입력 클러치 윤활 제어 장치 {Input Clutch Lubrication Control Apparatus for an Automatic Transmission}
본 발명은 자동 변속기에 사용되는 입력 클러치 내에서 윤활을 제어하기 위한 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전자기 입력 클러치 내에서 윤활을 제어하는 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 연속 가변형(무단 변속) 또는 불연속 가변형(단계식 변속)의 자동 변속기는 토크 컨버터를 거쳐 동력원으로서의 엔진의 회전을 수용하도록 구성된다. 토크 컨버터는 유체 역학적 힘에 의해 입력 부재와 출력 부재 사이에서 동력을 전달한다. 토크 컨버터는 동력의 부드러운 전달을 수행하지만, 입력 부재와 출력 부재 사이에 미끄럼을 발생시켜서 연료 경제성을 떨어뜨린다.
위와 같은 단점을 해소하기 위해, 전자기 클러치 또는 다판 클러치로 구성한 입력 클러치를 토크 컨버터 대신에 사용하는 자동 변속기가 제안되었다. 일본 특허 공개 공보 평10-78052호 및 평5-149418호는 토크 컨버터를 대체하는 다판 클러치를 포함하는 자동 변속기에 대하여 개시하고 있다. 다판 클러치는 비교적 크기가 크고, 상기의 후자 종래 기술에 설명된 바와 같이 클러치 응용 장치를 제어하기 위한 복잡한 유체 회로를 필요로 한다. 이는 결국 자동 변속기의 크기를 크게 하며 구성을 복잡하게 한다. 또한, 자동 변속기에서 토크 컨버터가 다판 클러치로 대체되는 경우, 자동 변속기의 설계는 많이 변경되어야 한다. 따라서, 다판 클러치를 사용하는 것보다는 전자기 클러치를 사용하는 것이 바람직하다.
그러나, 전자기 클러치가 입력 클러치로 사용되는 경우라 해도, 자동 변속기의 시동 또는 변속 작동 시에 바람직하지 않은 충격이 야기되는 것을 방지하기 위해서는 입력 클러치를 미끄럼 상태에서 인가해야 한다. 따라서, 전자기 입력 클러치는 윤활되어야 한다.
전자기 입력 클러치의 윤활 회로는 오일 공급원으로부터 윤활유를 펌핑하는 오일 펌프를 포함한다. 오일 펌프는 변속기 케이싱과 입력 클러치 하우징 사이의 연결부에 배치된다. 제어 밸브 본체는 변속기 케이싱의 하부에 장착되어서 오일 펌프로부터 작동 매체로 공급되는 오일을 이용하여 자동 변속기의 변속을 제어한다. 제어 밸브 본체로부터 나오는 잉여 오일은 입력 클러치 하우징 내에서 전자기 입력 클러치를 윤활하는 데 활용된다. 전자기 입력 클러치의 윤활을 위해 사용되는 윤활유는 입력 클러치 자체가 회전자이므로 입력 클러치의 중앙부로부터 공급되어야 한다. 따라서, 윤활 회로는 입력 클러치의 외주에 형성될 수 없다. 이상에서 설명한 바와 같은 이유 때문에 윤활 회로의 형성은 변속기 입력 축의 직경과 전체 자동 변속기의 반경 방향 치수를 증가시키게 된다.
또한, 입력 클러치를 위해 2개의 윤활 회로가 서로 병렬로 배열되고 윤활유의 양을 용이하게 제어하기 위해 선택적으로 사용되는 경우, 위에 설명된 바와 같은 경향은 보다 더 현저해진다. 위와 같은 문제점들에 대한 해결책이 요구되고 있다.
본 발명의 목적은, 변속기 입력 축과 자동 변속기의 반경 방향 치수를 증가시키지 않으면서도 입력 클러치를 위한 2개의 병렬 윤활 회로가 마련되며 입력 클러치 내에서의 윤활에 사용되는 윤활유의 양을 용이하게 제어할 수 있는, 자동 변속기의 입력 클러치에 있어서 윤활을 제어하기 위한 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 토크 컨버터를 사용하는 자동 변속기의 설계를 실질적으로 변경하지 않으면서도 구성될 수 있는, 자동 변속기의 전자기 입력 클러치를 윤활하기 위한 장치를 제공하기 위한 것이다.
도1은 본 발명의 장치가 결합된 자동 변속기의 일부를 입력 축의 축선을 따라서 도시한 단면도.
도2는 입력 클러치의 내측을 도시하는 것으로서, 엔진 쪽에서 도시한 자동 변속기의 부분 단면도.
도3은 자동 변속기에 사용된 변속기 제어 시스템의 개략적인 블록 선도.
도4는 작동 위치에서 윤활 제어 밸브를 나타내는 것으로 도3의 부분 확대 선도.
도5는 제어기에 의해 실행되는 입력 클러치용의 윤활 제어 프로그램을 나타내는 흐름도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
4: 입력 클러치 5: 입력 축
5a: 환형 공간 5b: 축 방향 구멍
7: 변속부 8: 일방 클러치
21: 변속기 케이싱 22: 단부 커버
23: 하우징 24: 오일 펌프
25: 펌프 하우징 26: 펌프 커버
27: 고정 슬리브 28: 전자기 클러치
29: 입력 클러치 팩 30: 로딩 캠
31: 비틀림 댐퍼 32: 구동 판
33, 45: 클러치 드럼 34: 입력 클러치 허브
35: 환형 부재 36: 주 풀리
37: 보조 풀리 38: V 벨트
39, 40: 베어링 41: 전진-후진 절환 기구
42: 유성 기어 세트 43: 전진 클러치
44: 후진 브레이크 51: 입력 클러치 케이싱
52: 제1 윤활 회로 52a: 유동 제어 부재
53: 제2 윤활 회로 55A: 오일 포집 리브
57: 오일 복귀 통로 61: 변속 제어부
62: 제어기 63: 제1 압력 조절 밸브
64: 제2 압력 조절 밸브 65: 억제기 스위치
66: 스로틀 위치 센서 67: 차속 센서
69: 변속 제어 밸브 70: 전진-후진 선택 밸브
71: 윤활 제어 밸브 71a: 스풀
71b: 스프링 71c: 압력 인가실
72: 솔레노이드 밸브 73: 파일럿 밸브
본 발명의 일 태양에 따르면, 윤활유를 토출하는 오일 펌프와, 슬리브와, 축 방향 구멍을 구비하며 슬리브에 의해 회전 가능하게 지지되는 입력 축과, 인가될 때에 입력 축과 구동 가능하게 결합되도록 전자기적으로 작동되는 전자기 입력 클러치와, 오일 펌프로부터 토출된 윤활유를 전자기 입력 클러치로 공급하며 입력 축의 외부 원주면과 슬리브의 내부 원주면 사이의 공간을 포함하는 제1 윤활 회로와, 오일 펌프로부터 토출된 윤활유를 전자기 입력 클러치로 공급하며 입력 축의 축 방향 구멍을 포함하는 제2 윤활 회로와, 전자기 입력 클러치로 공급되는 윤활유의 양을 조절할 수 있도록 제1 윤활 회로와 제2 윤활 회로를 제어하도록 프로그램된 제어기를 포함하는 자동 변속기용 입력 클러치 윤활 제어 장치가 제공된다.
본 발명의 다른 태양에 따르면, 윤활유를 토출하는 오일 펌프와, 슬리브와, 축 방향 구멍을 구비하며 슬리브와의 사이에 공간을 유지하면서 슬리브에 의해 회전 가능하게 수용되는 입력 축과, 인가될 때에 입력 축과 구동 가능하게 결합되도록 전자기적으로 작동되는 전자기 입력 클러치와, 슬리브와 입력 축 사이의 공간을통해서 전자기 입력 클러치를 오일 펌프와 유체 연통시키는 제1 윤활 통로 수단과, 입력 축의 축 방향 구멍을 통해서 전자기 입력 클러치를 오일 펌프와 유체 연통시키는 제2 윤활 통로 수단과, 전자기 입력 클러치의 작동 상태에 따라서 제1 윤활 통로 수단과 제2 윤활 통로 수단을 제어하도록 프로그램된 제어기를 포함하는 자동 변속기용 입력 클러치 윤활 제어 장치가 제공된다.
본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 윤활유를 토출하는 오일 펌프와, 슬리브와, 슬리브에 의해 회전 가능하게 지지되는 입력 축과, 인가될 때에 입력 축과 구동 가능하게 결합되도록 전자기적으로 작동되는 전자기 입력 클러치와, 전자기 입력 클러치를 오일 펌프와 유체 연통시키며 서로 병렬로 배열되는 제1 윤활 회로 및 제2 윤활 회로와, 전자기 입력 클러치의 작동 상태에 따라서 제1 윤활 회로가 이용되는 단일 회로 윤활 제어와 제1 윤활 회로와 제2 윤활 회로가 이용되는 이중 회로 윤활 제어 중 어느 하나를 실행하도록 프로그램된 제어기를 포함하는 자동 변속기가 제공된다.
도1을 참고하면, 본 발명에 따른 양호한 실시예인, 입력 클러치 내에서 윤활을 제어하기 위한 장치가 결합되어 있는 자동 변속기가 도시되어 있다. 이 실시예에서, 자동 변속기는 나중에 설명하는 변속부(7)를 포함하는 V 벨트 연속 가변 변속기(CVT: continuously variable transmission)의 형태로 되어 있다.
도1에 도시된 바와 같이, V 벨트 CVT는 변속기 케이싱(21), 변속기 케이싱(21)의 후방 단부 개구부를 폐쇄하는 단부 커버(22), 그리고 변속기 케이싱(21)의 전방 단부 개구부에 부착되는 입력 클러치 하우징(23)을 포함한다.오일 펌프(24)는 변속기 케이싱(21)과 입력 클러치 하우징(23) 사이에 배치된다. 오일 펌프(24)는, 펌프 하우징(25), 펌프 하우징(25)과 협동하면서 그 사이에 공간을 한정하는 펌프 커버(26), 및 상기 공간 내에 배치된 내부 기어 펌프 부재를 포함하는 기어 펌프의 형태로 되어 있다. 고정 슬리브(stationary sleeve)(27)는 펌프 커버(26)의 중앙 개구부 내에 이 중앙 개구부를 한정하는 펌프 커버(26)의 내부 원주면과 끼워 맞춰지게 수용된다. 입력 축(5)은 슬리브(27)에 의해 회전 가능하게 지지된다.
입력 클러치(4)는 입력 클러치 하우징(23)의 내부로 돌출하는 입력 축(5)의 전방 부분에 장착된다. 입력 클러치(4)는 전자기적으로 작동하며, 전자기 클러치(28), 전자기 클러치(28)의 외주면에 배치된 입력 클러치 팩(29), 및 전자기 클러치(28)의 내주면에 배치된 로딩 캠(30)을 포함한다. 전자기 클러치(28)는 이것이 인가 또는 결합 상태일 때에는 클러치 드럼(33)의 회전력을 로딩 캠(30)으로 전달하도록 되어 있다. 클러치 드럼(33)은 비틀림 댐퍼(31)와 구동 판(32)을 거쳐서 엔진 크랭크축(도시되지 않음)에 구동 가능하게 연결된다. 클러치 드럼(33)은 오일 펌프(24)의 구동 축으로서 작동한다.
로딩 캠(30)이 전자기 클러치(28)의 인가 시에 엔진 회전력을 받게 되면 상기 로딩 캠(30)은 볼과 캠의 사면 사이에서의 구름 접촉에 의해 캠 기능을 발휘한다. 입력 축(5)에 스플라인된 입력 클러치 허브(34) 상에는 도1에서 우측으로 추력이 야기되어서 작용한다. 입력 클러치 허브(34)는 이것의 외부 원주 부분에 의해 입력 클러치 팩(29)을 가압하는 방향으로 이동된다. 입력 클러치 팩(29)은 입력 클러치 허브(34)가 클러치 드럼(33)과 결합되는 결합 상태가 된다. 이 상태에서, 입력 클러치(4)는 이 입력 클러치(4)가 엔진 회전력을 클러치 드럼(33)과 여기에 결합된 입력 클러치 팩(29)과 입력 클러치 허브(34)를 통해서 입력 축(5)으로 전달하게 되는 인가 상태가 된다.
일방 클러치(8)는 오일 펌프(24)와 로딩 캠(30) 사이에서 입력 축(5)에 삽입 장착된다. 환형 부재(35)는 일방 클러치(8)의 외부 원주면과 회전 가능하게 결합되어서 고정 슬리브(27)의 전방 단부 부분에 고정된다. 환형 부재(35)와 고정 슬리브(27)는 일방 클러치(8)를 위한 반작용력 수용 부재로서 작용하는데, 입력 축(5)이 엔진 회전에 역행하여 회전하는 것을 억제하게 되므로 일방 클러치(8)는 자동차가 경사로에서 롤링하는 것을 방지하는 힐-홀드(hill-hold) 기능을 발휘한다.
변속부(7)는 주 풀리(36), 보조 풀리(37), 및 주 풀리(36)와 보조 풀리(37)를 연결하는 V 벨트(38)를 포함한다. 주 풀리(36)는 변속기 케이싱(21) 안으로 돌출하는 입력 축(5)의 후방 단부 부분에 삽입 장착된다. 주 풀리(36)는 베어링(39)을 통하여 변속기 케이싱(21) 상에 지지되는 전방 단부와 베어링(40)을 통하여 단부 커버(22) 상에 지지되는 후방 단부를 구비한다. 주 풀리(36)와 보조 풀리(37) 각각은 V 벨트(38)와 결합되는 V자형 홈을 한정하고 입력 축(5)의 축 방향으로 연장되는 V자형 홈의 폭을 변경하도록 제어 가능하다. 주 풀리(36)와 보조 풀리(37) 상에 걸쳐지는 V 벨트(38)에 의해 형성된 원호의 곡률 반경은 V자형 홈의 폭을 변경함으로써 연속적으로 변경할 수 있다. 이에 따라 변속부(7)는 연속 가변 변속작동을 수행할 수 있게 된다. 변속에 따른 회전 출력은 보조 풀리(37)로부터 차동 기어(도시되지 않음)를 거쳐서 구동륜으로 전달된다.
입력 축(5)과 주 풀리(36)가 서로 결합되어 있는 연결부에 전진-후진 절환 기구(forward-reverse switching mechanism)(41)가 배치된다. 전진-후진 절환 기구(41)는 단순 유성 기어 세트(42), 습식 다판 전진 클러치(43), 및 후진 브레이크(44)를 포함한다. 단순 유성 기어 세트(42)는, 입력 부재로서 작동하도록 전진 클러치(43)의 클러치 드럼(45)을 거쳐서 입력 축(5)과 구동 가능하게 결합된 링 기어와, 출력 부재로서 작동하도록 주 풀리(36)와 구동 가능하게 결합된 선 기어와, 반작용력 수용 부재로서 작동하도록 후진 브레이크(44)의 허브(46)와 연결된 캐리어를 포함한다. 전진 클러치(43)는 이것이 결합되었을 때에 링 기어와 선 기어를 구동 가능하게 연결시킴으로써 단순 유성 기어 세트(42)가 하나의 유닛이 되게 작동하고 이에 의해 입력 축(5)의 회전력이 주 풀리(36)로 전달되어서 차량이 전진 구동될 수 있게 한다. 후진 브레이크(44)는 단순 유성 기어 세트(42)의 캐리어를 고정시킴으로써 상기 캐리어가 반작용력 수용 부재로서 작용하도록 작동하고 이에 의해 입력 축(5)의 감속 역회전력이 주 풀리(36)로 전달되어서 차량이 후진 구동될 수 있게 한다.
이상과 같이 구성된 도1에 도시된 자동 변속기는 다음과 같이 작동한다. 중립(N) 레인지와 주차(P) 레인지와 같은 비운행 레인지가 선택되면, 전자기 클러치(28)는 OFF 위치에 있도록 전원으로부터 차단되고, 이에 따라 입력 클러치(4)는 해제 상태가 된다. 시동 마찰 부재로서의 전진 클러치(43)와 후진 브레이크(44)는 작동 압력이 배출됨에 따라서 해제 상태가 된다. 이 상태에서는, 엔진 회전력이 주 풀리(36)로 전달되지 않으므로 차량은 정지된다.
주행(D) 레인지가 선택되면, 전진 클러치(43)에는 유압이 인가된다. 이어서 전자기 클러치(28)가 활성화되어서 인가 상태에 있게 되는데, 이 때 로딩 캠(30)은 입력 클러치(4)를 인가 상태에 이르게 하는 캠 기능을 발휘한다. 엔진 회전력은 입력 클러치(4)를 거쳐서 입력 축(5)으로 전달되고, 이어서 인가된 전진 클러치(43)와 단순 유성 기어 세트(42)를 거쳐서 변속부(7)의 주 풀리(36)로 전달된다. 변속부(7)는 회전력을 구동륜에 연속 가변적으로 전달하므로 차량은 전방으로 주행한다. 전자기 클러치(28)의 인가 속도가 제어될 수 있도록 시동 시에 전자기 클러치(28)가 점진적으로 활성화되면, 차량은 전진 방향으로 부드럽게 출발할 수 있다.
후진(R) 레인지가 선택되면, 후진 브레이크(44)에 유압이 인가된다. 이어서, 전자기 클러치(28)가 활성화되어서 인가 상태에 있게 되고, 이에 따라 로딩 캠(30)은 입력 클러치(4)가 인가될 수 있도록 하는 캠 기능을 발휘한다. 엔진 회전력은 인가된 입력 클러치(4)를 거쳐서 입력 축(5)으로 전달된다. 입력 축(5)에 전달된 엔진 회전력은 인가된 후진 브레이크(44)와 유성 기어 세트(42)에 의해 후진 방향으로 감속되고, 이어서 변속부(7)의 주 풀리(36)로 전달된다. 회전력은 변속부(7)에 의해 차륜에 연속 가변적으로 전달된다. 차량은 후진 방향으로 구동한다. 전자기 클러치(28)의 인가 속도가 제어될 수 있도록 시동 시에 전자기 클러치(28)의 활성화가 점진적으로 이루어지면, 차량은 후진 방향으로 부드럽게 출발할 수 있다.
이하에서는 입력 클러치(4)의 윤활에 대해 설명한다. 입력 클러치(4)는 고정 입력 클러치 케이싱(51) 내에서 윤활유로 덮인다. 입력 클러치 케이싱(51)은 입력 클러치 하우징(23)과 함께 변속기 케이싱(21)의 전방 단부 개구부에 고정된다. 입력 클러치 케이싱(51)과 입력 클러치 하우징(23)은 입력 클러치 케이싱(51) 내의 윤활유가 입력 클러치 하우징(23)으로 누출되지 않도록 하는 방식으로 변속기 케이싱(21) 내에 장착된다.
입력 클러치(4)를 윤활하기 위하여 입력 클러치(4)를 오일 펌프(24)와 유체 연통시키는 제1 윤활 회로 또는 통로(52)와 제2 윤활 회로 또는 통로(53)가 마련된다. 제1 및 제2 윤활 회로(52, 53)는 서로 병렬 관계로 배열된다. 제1 윤활 회로(52)는 입력 축(5)의 전방 직경 축소부가 슬리브(27) 안에 삽입 장착되는 연결부에 배치된 환형 공간(5a)을 포함한다. 환형 공간(5a)은 슬리브(27)의 내부 원주면과 입력 축(5)의 직경 축소부의 외부 원주면 사이에 형성된다. 환형 공간(5a)은 슬리브(27)에 형성된 반경 방향 포트를 거쳐서 오일 펌프(24) 및 입력 클러치(4)와 연통된다. 제2 윤활 회로(53)는 입력 축(5)의 축 방향 구멍(5b)을 포함한다. 축 방향 구멍(5b)은 입력 축(5)에 형성된 반경 방향 포트를 거쳐서 입력 클러치(4)와 연통되며 입력 축(5)과 슬리브(27)에 형성된 반경 방향 포트들을 거쳐서 오일 펌프(24)와 연통된다. 여기서, 종래의 토크 컨버터 변속기의 고정 제어(lockup control)를 위한 인입 유체 회로는 입력 클러치(4)용의 제1 윤활 회로(52)로서 적절하게 사용될 수 있다. 또한, 종래의 토크 컨버터 변속기의 고정 제어(lockupcontrol)를 위한 유출 유체 회로는 입력 클러치(4)용의 제2 윤활 회로(53)로서 적절하게 사용될 수 있다. 입력 클러치(4)의 윤활을 완료한 후에, 윤활유는 도2에 도시된 바와 같이 입력 클러치 케이싱(51) 내에 형성된 다수의 오일 포집 리브(55A)에 의해 수집된다.
도2에 도시된 바와 같이, 오일 포집 리브(55A)는 입력 클러치 케이싱(51)의 하부 안쪽에 배치된다. 입력 클러치(4)를 윤활시킨 윤활유는 오일 포집 리브(55A) 들 사이에 형성된 공간 내에 수집된다. 오일 포집 리브(55A)는 입력 클러치 케이싱(51)의 내주면으로부터 상향하면서 반경 방향으로 연장된다. 오일 포집 리브(55A) 들은 도2에서 화살표로 나타낸 바와 같은 입력 클러치(4)의 회전 방향에서 서로 이격된다. 인접하는 2개의 오일 포집 리브(55A)를 연결하며 이들과 협동하여 오일 수집 공간을 한정하는 연결 리브(55B)가 도2에서 점선으로 표시한 바와 같이 마련될 수 있다. 입력 클러치 케이싱(51)의 후방 벽에는 오일 포집 리브(55A) 들 사이에 수집된 윤활유가 입력 클러치 케이싱(51)으로부터 유동할 때에 관통하게 되는 개구(56)가 형성된다. 개구(56)는 도1에 도시된 오일 복귀 통로(57)의 일부를 구성한다.
오일 복귀 통로(57)는 입력 클러치(4)의 윤활이 완료된 후에 수집된 윤활유를 도2에 도시된 오일 팬(pan) 또는 오일 수용 부재(54)로 복귀시킨다. 오일 복귀 통로(57)는 도1에 도시된 바와 같이 모두가 입력 클러치 하우징(23) 안에 형성되어 있는 오일 안내 리브(58)와 개구(59)를 포함한다.
도3을 참고하면, 변속 제어부(61)를 통하여 제어기(62)에 의하여 수행되는여러 가지 제어를 설명하기 위한 블록 선도가 도시되어 있다. 제어기(62)는 중앙 처리 장치(CPU), 입력 포트, 출력 포트, 제어 프로그램을 저장하기 위한 리드 온리 메모리(ROM), 임시 데이터 저장을 위한 랜덤 액세스 메모리(RAM), 및 종래의 데이터 버스를 포함한다.
도3에 도시된 바와 같이, 변속 제어부(61)는 제1 압력 조절 밸브(63), 제2 압력 조절 밸브(64), 변속 제어 밸브(69), 그리고 전진-후진 선택 밸브(70)를 포함한다. 제1 압력 조절 밸브(63)는 오일 펌프(24)로부터 토출된 윤활유(24a)를 작동 매체로 사용하여 변속 제어 압력 Ps를 발생시킨다. 변속 제어 밸브(69)는 제어기(62)에 의해 결정된 목표 기어비에 따라서 변속 제어 압력 Ps를 초기 압력으로 사용하여 주 풀리(36)와 보조 풀리(37)의 V자형 홈의 폭이 조정될 수 있도록 주 풀리(36)와 보조 풀리(37)를 제어한다. 제어기(62)는 억제기 스위치(65), 스로틀 위치 센서(66), 및 차속 센서(67)에서 각각 발생한 신호 출력 RS, TVO, 및 VSP를 받는다. 신호 출력 RS는 차량 운전자가 P, N, D, R 레인지 중에서 선택한 레인지를 나타낸다. 신호 출력 TVO는 스로틀 위치에 대응하는 스로틀 개도를 나타낸다. 신호 출력 VSP는 차속을 나타낸다. 제어기(62)는 신호 출력 RS, TVO, 및 VSP에 기초하여 목표 기어비를 계산한다. 제어기(62)는 주 풀리(36)와 보조 풀리(37)의 V자형 홈의 적절한 폭이 주어진 상태에서 변속 제어 밸브(69)가 목표 기어비에 대응하는 밸브 위치로 이동되도록 스텝핑 모터(68)를 작동시킨다.
제2 압력 조절 밸브(64)는 제1 압력 조절 밸브(63)로부터 토출된 과잉 윤활유를 이용하여 전진-후진 선택 압력 Pc를 발생시킨다. 전진-후진 선택 밸브(70)는차량 운전자에 의해 선택된 레인지에 따라서 기계적으로 작동된다. P 레인지 또는 N 레인지가 선택되면, 전진 클러치(43)와 후진 브레이크(44)는 해제되고, 그에 따라 차량은 정지된다. D 레인지가 선택되면, 차량이 전진 주행할 수 있도록 전진 클러치(43)가 전진-후진 선택 압력 Pc에 의하여 인가된다. R 레인지가 선택되면, 차량이 후진 주행할 수 있도록 후진 브레이크(44)가 전진-후진 선택 압력 Pc에 의하여 인가된다.
제어기(62)는 억제기 스위치(65)로부터 나오는 신호 출력 RS에 따라서 전자기 클러치(28)의 인가/해제 제어, 즉 입력 클러치(4)의 인가/해제 제어를 수행한다. 제어기(62)가 N 레인지 또는 P 레인지가 선택된 것으로 판단하면, 제어기(62)는 전자기 클러치(28)를 전원으로부터 차단한다. 이에 따라 전자기 클러치(28)가 해제되어서 입력 클러치(4)가 해제 상태에 있게 된다. 입력 클러치(4), 전진 클러치(43), 그리고 후진 브레이크(44)가 해제된 상태에서, 차량은 정지하게 된다. 제어기(62)가 D 레인지 또는 R 레인지가 선택된 것으로 판단하면, 제어기(62)는 전자기 클러치(28)와 입력 클러치(4)가 인가될 수 있도록 전자기 클러치(28)에 도3에 도시된 전류 i를 제공한다. 입력 클러치(4)와, 전진 클러치(43) 또는 후진 브레이크(44)가 인가된 상태에서, 차량은 전진 방향이나 후진 방향으로 주행한다. 시동 시에는, 차량이 부드럽게 전진 주행 또는 후진 주행을 시동할 수 있게 하기 위하여 제어기(62)는 전자기 클러치(28)의 인가 속도가 조절될 수 있도록 전자기 클러치(28)에 전류 i를 점진적으로 증가시킨다.
제어기(62)는 또한, 모두가 변속 제어부(61)에 마련되어 있는 윤활 제어 밸브(71)와 솔레노이드 밸브(72)와 파일럿 밸브(73)를 작동시킴으로써 입력 클러치(4)의 윤활 제어를 수행하기도 한다. 윤활 제어 밸브(71)는 스풀(71a), 스풀(71a)을 수용하는 스풀 구멍, 및 스풀 구멍 내에서 스풀(71a)을 한 방향으로 가압하는 스프링(71b)을 포함한다. 스풀(71a)은 스풀 구멍과 함께 작용하여 스풀의 축 방향 단부에 압력 인가실(71c)을 한정한다. 스풀 구멍은 제2 압력 조절 밸브(64), 제1 윤활 회로(52), 및 제2 윤활 회로(53)와 유체 연통한다.
윤활 제어 밸브(71)는 제1 윤활 회로(52)와 제2 윤활 회로(53)가 제2 압력 조절 밸브(64)로부터 토출된 윤활유를 입력 클러치(4)로 보낼 수 있는 도3에 도시된 바와 같은 이중 회로 윤활 위치를 갖는다. 이 위치에서는, 스풀(71a)이 스프링(71b)의 가압력에 의해 스풀 구멍의 바닥 쪽으로 가압되어 있다. 윤활 제어 밸브(71)는 또한 제1 윤활 회로(52)만이 제2 압력 조절 밸브(64)로부터 토출된 윤활유를 입력 클러치(4)로 보낼 수 있는 도4에 도시된 바와 같은 단일 회로 윤활 위치도 구비한다. 이 위치에서는, 스풀(71a)이 스프링(71a)의 가압력에 대항하여 스풀 구멍의 바닥으로부터 멀리 이동되어 있다. 여기서, 종래의 토크 컨버터 변속기의 고정 제어를 위한 고정 제어 밸브를 입력 클러치(4)용의 윤활 제어 밸브(71)로 사용할 수도 있다. 제1 윤활 회로(52) 내에 유동 제어 부재(52a)가 배치되어서 제1 윤활 회로(52)를 통과하는 윤활유의 양을 제한한다. 유동 제어 부재(52a)는 최소량의 윤활유가 입력 클러치(4)의 윤활을 위해 제1 윤활 회로(52)를 통과하게 하는 제1 윤활 회로(52)의 개방 면적을 한정한다. 본 실시예에서, 유동 제어 부재(52a)는 오리피스 형태이다.
제어기(62)는, 나중에 설명하겠지만, 입력 클러치(4)의 작동 상태에 따라서 입력 클러치(4)의 윤활에 필요한 소요 윤활유 양을 결정하도록 프로그램된다. 윤활 제어 밸브(71)는 이중 회로 윤활 위치와 단일 회로 윤활 위치 사이에서 위치 이동하도록 솔레노이드 밸브(72)에 의해 작동된다.
제어기(62)는 솔레노이드 밸브(72)를 OFF 위치와 ON 위치 사이에서 위치 이동하도록 작동시킨다. 솔레노이드 밸브(72)는 초기 압력으로서의 변속 제어 압력 Ps에 기초하여 파일럿 밸브(73)에 의해 발생한 일정한 파일럿 압력 Pp를 공급받는다. 솔레노이드 밸브(72)가 제어기(62)에 의해 OFF 위치로 이동되면, 일정한 파일럿 압력 Pp가 압력 인가실(71c)로 인가되는 것이 방지되고, 이에 따라 윤활 제어 밸브(71)는 도3에 도시된 이중 회로 윤활 위치로 이동한다. 솔레노이드 밸브(72)가 제어기(62)에 의해 ON 위치로 이동되면, 일정한 파일럿 압력 Pp가 압력 인가실(71c)로 인가되고, 이에 따라 윤활 제어 밸브(71)는 도4에 도시된 단일 회로 윤활 위치로 이동한다. 종래 기술의 토크 컨버터 변속기용으로 사용된 고정 제어 밸브를 솔레노이드 밸브(72)와 파일럿 밸브(73)로 사용할 수도 있다.
이하에서는 도5를 참고하여 제어기(62)에 의해 실행되는 윤활 제어의 흐름에 대하여 설명한다.
논리 흐름을 시작하여서 판단 블록(81)으로 가고, 그 판단 블록에서는 전자기 클러치(28)로 공급되는 전류 i의 양에 기초하여서 입력 클러치(4)가 완전 인가 상태 또는 해제 상태에 있는지 아니면 미끄럼 상태에 있는지 여부를 질문한다. 판단 블록(81)에서 입력 클러치(4)가 완전 인가 상태 또는 해제 상태에 있다고 판단되면, 입력 클러치(4)를 윤활하는 데 소요되는 윤활유 소요량을 최소 수준으로 결정하여서 블록(82)으로 간다. 블록(82)에서는 단일 회로 윤활 제어가 다음과 같이 수행된다. 솔레노이드 밸브(72)는 파일럿 압력 Pp가 윤활 제어 밸브(71)의 압력 인가실(71c)로 작용할 수 있게 하는 ON 위치로 이동한다. 이어서 윤활 제어 밸브(71)는 윤활유가 오리피스(52a)를 구비하는 제1 윤활 회로(52)만을 거쳐서 입력 클러치(4)로 보내질 수 있게 하는 단일 회로 윤활 위치로 이동한다. 입력 클러치(4)는 최소로 요구되는 양의 윤활유로 적절하게 윤활된다. 이에 따르면 오일 펌프(24)의 구동 에너지의 손실을 최소 수준으로 제한할 수 있게 된다.
판단 블록(81)에서 입력 클러치(4)가 미끌림 상태라고 판단되면, 입력 클러치(4)를 윤활하는 데 필요한 윤활유의 양을 최대 수준으로 결정하여서 논리는 이중 회로 윤활 제어를 수행하는 블록(83)으로 간다. 블록(83)에서, 솔레노이드 밸브(72)는 파일럿 압력 Pp가 윤활 제어 밸브(71)의 압력 인가실(71c)로 인가되는 것을 방지하기 위해 OFF 위치로 이동한다. 윤활 제어 밸브(71)는 윤활유가 제1 윤활 회로(52)와 제2 윤활 회로(53) 모두를 거쳐서 입력 클러치(4)로 보내지게 하는 이중 회로 윤활 위치로 이동한다. 입력 클러치(4)는 완전히 윤활되고, 이에 따라 부족한 윤활에 의해 야기될 수 있는 마모 및 발열이 방지된다.
본 발명의 상기 실시예에 대한 이상의 설명으로부터 명확히 알 수 있는 바와 같이, 입력 클러치(4)의 윤활은 단일 회로 윤활 제어 및 이중 회로 윤활 제어를 선택함으로써 용이하게 실행된다.
단일 회로 윤활 제어 및 이중 회로 윤활 제어용으로 사용된 제1 및 제2 윤활 회로(52, 53)는 입력 축(5)을 안에 수용하는 슬리브(27)와 입력 축(5) 간의 연결부에 서로 병렬로 마련된다. 즉, 제1 윤활 회로(52)는 입력 축(5)의 외부 원주면과 슬리브(27)의 내부 원주면 사이의 환형 공간(5a)을 포함한다. 제1 윤활 회로(52)는 입력 클러치(4)를 오일 펌프(24)와 유체 연통시킨다. 제2 윤활 회로(53)는 입력 축(5)에 형성된 축 방향 구멍(5b)을 포함한다. 제2 윤활 회로(53)도 입력 클러치(4)를 오일 펌프(24)와 유체 연통시킨다. 이와 같은 장치 배열에 의하면, 입력 축(5)의 직경 증가가 필요치 않게 된다. 따라서, 입력 클러치(4)의 윤활 제어는 자동 변속기의 반경 방향 치수를 증가시킴이 없이도 용이하게 수행될 수 있다.
더욱이, 종래의 토크 컨버터 변속기의 고정 제어를 위한 인입 유체 회로와 유출 유체 회로 각각을 변속기의 설계 변경이 없이도 입력 축(5)과 슬리브(27) 사이의 환형 공간(5a)과 입력 축(5) 내의 축 방향 구멍(5a)으로서 각각 사용할 수 있다. 입력 클러치(4)와 연통하는 환형 공간(5a)은 입력 클러치(4)용의 제1 윤활 회로(52)의 일부로서 사용할 수 있으며, 입력 클러치(4)와 연통하는 축 방향 구멍(5b)은 입력 클러치(4)용의 제2 윤활 회로(53)의 일부로서 사용할 수 있다. 또한, 종래의 토크 컨버터 변속기의 고정 제어를 위한 고정 제어 밸브는 입력 클러치(4)의 윤활 제어를 위한 윤활 제어 밸브(71)로서 사용될 수 있다. 따라서, 입력 클러치(4)의 윤활 제어는, 변속기의 설계를 실질적으로 변경하지 않고도 종래의 토크 컨버터 변속기용의 인입 유체 회로 및 유출 유체 회로와 고정 제어를 위한 고정 제어 밸브를 활용함으로써 수행될 수 있다. 이러한 것은 종래의 토크 컨버터를 구비한 자동 변속기를 활용함으로써 전자기 입력 클러치를 구비한 자동 변속기를 저 비용으로 제공할 수 있게 한다.
더욱이, 제1 윤활 회로(52) 내에 유동 제어 부재(52a)를 마련하게 되면, 입력 클러치(4)를 윤활하는 데 소요되는 윤활유의 양이 제1 윤활 회로(52)를 사용하는 단일 윤활 제어 중에 적절하게 조절될 수 있다.
또한, 입력 클러치(4)의 윤활이 완료된 후에 윤활유는 입력 클러치 케이싱(51)의 하부의 내면으로부터 상향으로 연장되는 다수의 오일 포집 리브(55A)에 의해 수집된다. 이어서 윤활유는 입력 클러치 케이싱(51) 내의 개구(56)를 통해서 오일 복귀 통로(57)로 들어가서 오일 팬(54)으로 복귀된다. 오일 팬(54)으로 복귀된 윤활유는 분명히 입력 클러치(4)의 후속하는 윤활을 위해 사용될 수 있다.
본 출원 발명은 2000년 6월 30일자로 출원된 일본 특허 출원 제2000-198263호에 기초한 것으로, 상기 일본 출원의 명세서, 특허청구범위, 및 도면을 포함한 전체 내용은 본 명세서에 참고로 포함한다.
이상에서는 본 발명을 본 발명의 특정 실시예를 참고하여 설명하였지만, 본 발명은 그 실시예에 한정되지 않는다. 당업자들은 이상에서 설명한 실시예를 그 개시 내용에 비추어 수정 및 변형할 수 있다. 본 발명의 범위는 특허청구범위를 기준으로 하여 한정될 뿐이다.

Claims (20)

  1. 자동 변속기용 입력 클러치 윤활 제어 장치에 있어서,
    윤활유를 토출하는 오일 펌프와, 슬리브와, 축 방향 구멍을 구비하며 슬리브에 의해 회전 가능하게 지지되는 입력 축과, 인가될 때에 입력 축과 구동 가능하게 결합되도록 전자기적으로 작동되는 전자기 입력 클러치와, 오일 펌프로부터 토출된 윤활유를 전자기 입력 클러치로 공급하며 입력 축의 외부 원주면과 슬리브의 내부 원주면 사이의 공간을 포함하는 제1 윤활 회로와, 오일 펌프로부터 토출된 윤활유를 전자기 입력 클러치로 공급하며 입력 축의 축 방향 구멍을 포함하는 제2 윤활 회로와, 전자기 입력 클러치로 공급되는 윤활유의 양을 조절할 수 있도록 제1 윤활 회로와 제2 윤활 회로를 제어하도록 프로그램된 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 변속기용 입력 클러치 윤활 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서, 제어기는, 전자기 입력 클러치의 작동 상태에 따라서 전자기 입력 클러치를 윤활하는 데 소요되는 윤활유 소요량을 결정하도록 프로그램되고, 윤활유 소요량이 최대인 경우에는 제1 윤활 회로와 제2 윤활 회로 모두를 사용하도록 프로그램되며, 윤활유 소요량이 최소인 경우에는 제1 윤활 회로만을 사용하도록 프로그램된 것을 특징으로 하는 자동 변속기용 입력 클러치 윤활 제어 장치.
  3. 제1항에 있어서, 제1 윤활 회로를 통과하는 윤활유의 양을 제한하는 유동 제어 부재를 더 포함하고, 상기 유동 제어 부재는 제1 윤활 회로 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 자동 변속기용 입력 클러치 윤활 제어 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 유동 제어 부재가 오리피스를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 변속기용 입력 클러치 윤활 제어 장치.
  5. 제1항에 있어서, 전자기 입력 클러치를 윤활한 윤활유를 수용하는 오일 팬과, 전자기 입력 클러치를 둘러싸며 사이에 한정된 공간에 윤활유를 수집하는 다수의 오일 포집 리브가 형성된 입력 클러치 케이싱을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 변속기용 입력 클러치 윤활 제어 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 다수의 오일 포집 리브가, 입력 클러치 케이싱의 내주면으로부터 반경 방향으로 연장되며 전자기 입력 클러치의 회전 방향에서 서로 이격된 상향 리브들을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 변속기용 입력 클러치 윤활 제어 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 다수의 오일 포집 리브가, 인접하는 2개의 상향 리브들을 연결하는 연결 리브를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 변속기용 입력 클러치 윤활 제어 장치.
  8. 제5항에 있어서, 오일 팬에 수집된 윤활유를 보내는 오일 복귀 통로를 더 포함하고, 상기 오일 복귀 통로는 입력 클러치 케이싱에 형성된 개구를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 변속기용 입력 클러치 윤활 제어 장치.
  9. 자동 변속기용 입력 클러치 윤활 제어 장치에 있어서,
    윤활유를 토출하는 오일 펌프와, 슬리브와, 축 방향 구멍을 구비하며 슬리브와의 사이에 공간을 유지하면서 슬리브에 의해 회전 가능하게 수용되는 입력 축과, 인가될 때에 입력 축과 구동 가능하게 결합되도록 전자기적으로 작동되는 전자기 입력 클러치와, 슬리브와 입력 축 사이의 공간을 통해서 전자기 입력 클러치를 오일 펌프와 유체 연통시키는 제1 윤활 통로 수단과, 입력 축의 축 방향 구멍을 통해서 전자기 입력 클러치를 오일 펌프와 유체 연통시키는 제2 윤활 통로 수단과, 전자기 입력 클러치의 작동 상태에 따라서 제1 윤활 통로 수단과 제2 윤활 통로 수단을 제어하도록 프로그램된 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 변속기용 입력 클러치 윤활 제어 장치.
  10. 제9항에 있어서, 제어기는, 전자기 입력 클러치의 미끄럼 상태, 완전 인가 상태 및 해제 상태를 결정하도록 프로그램되고, 전자기 입력 클러치가 미끄럼 상태인 경우에는 제1 윤활 통로 수단과 제2 윤활 통로 수단 모두를 사용하도록 프로그램되며, 전자기 입력 클러치가 완전 인가 상태와 해제 상태 중 어느 한 상태인 경우에는 제1 윤활 통로 수단만을 사용하도록 프로그램된 것을 특징으로 하는 자동변속기용 입력 클러치 윤활 제어 장치.
  11. 제9항에 있어서, 제1 윤활 통로 수단을 통과하는 윤활유의 양을 제한하는 유동 제어 수단을 더 포함하고, 상기 유동 제어 수단은 제1 윤활 통로 수단 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 자동 변속기용 입력 클러치 윤활 제어 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 유동 제어 수단이 오리피스를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 변속기용 입력 클러치 윤활 제어 장치.
  13. 제9항에 있어서, 전자기 입력 클러치를 윤활한 윤활유를 수용하는 오일 수용 부재와, 전자기 입력 클러치를 둘러싸며 사이에 한정된 공간에 윤활유를 수집하는 다수의 오일 포집 부재를 갖춘 입력 클러치 케이싱을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 변속기용 입력 클러치 윤활 제어 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 다수의 오일 포집 부재가, 입력 클러치 케이싱의 내주면으로부터 반경 방향으로 연장되며 전자기 입력 클러치의 회전 방향에서 서로 이격된 오일 포집 부재들을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 변속기용 입력 클러치 윤활 제어 장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 다수의 오일 포집 부재가, 인접하는 2개의 오일 포집부재들을 연결하는 연결 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 변속기용 입력 클러치 윤활 제어 장치.
  16. 제13항에 있어서, 오일 수용 부재에 수집된 윤활유를 보내는 오일 복귀 통로를 더 포함하고, 상기 오일 복귀 통로는 입력 클러치 케이싱에 형성된 개구를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 변속기용 입력 클러치 윤활 제어 장치.
  17. 자동 변속기에 있어서,
    윤활유를 토출하는 오일 펌프와, 슬리브와, 슬리브에 의해 회전 가능하게 지지되는 입력 축과, 인가될 때에 입력 축과 구동 가능하게 결합되도록 전자기적으로 작동되는 전자기 입력 클러치와, 전자기 입력 클러치를 오일 펌프와 유체 연통시키며 서로 병렬로 배열되는 제1 윤활 회로 및 제2 윤활 회로와, 전자기 입력 클러치의 작동 상태에 따라서 제1 윤활 회로가 이용되는 단일 회로 윤활 제어와 제1 윤활 회로와 제2 윤활 회로가 이용되는 이중 회로 윤활 제어 중 어느 하나의 제어를 실행하도록 프로그램된 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 변속기.
  18. 제17항에 있어서, 제어기는, 전자기 입력 클러치를 윤활하는 데 소요되는 윤활유 소요량을 결정하도록 프로그램되고, 윤활유 소요량이 최대인 경우에는 이중 회로 윤활 제어를 실행하며, 윤활유 소요량이 최소인 경우에는 단일 회로 윤활 제어를 실행하는 것을 특징으로 하는 자동 변속기.
  19. 제17항에 있어서, 상기 제1 윤활 회로가 입력 축의 외부 원주면과 슬리브의 내부 원주면 사이에 형성된 환형 공간을 포함하고, 상기 제2 윤활 회로가 입력 축에 형성된 축 방향 구멍을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 변속기.
  20. 제19항에 있어서, 제1 윤활 회로를 통과하는 윤활유의 양을 제한하는 유동 제어 부재를 더 포함하고, 상기 유동 제어 부재는 제1 윤활 회로 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 자동 변속기.
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