用于自动变速的液压控制系统相关申请的交叉引用
本发明要求2000年12月30日受理的，号码为No.10-2000-0087011
的韩国专利申请的优先权。
发明背景
(a)发明领域
本发明涉及一个用于一种自动变速的液压控制系统，更具体地，涉
及一个用于一种自动变速的液压控制系统，它能够使单向离合器的优点
被理想地应用于12，34，以及42的档位变换中。
(b)相关技术描述
传统的在车辆中所使用的自动变速典型地包括一个扭矩变换器、一
个由与该扭矩变换器相连的一个多级变速器机构实现的动力传动系、以
及一个根据车辆的一种驾驶状态选择性地操纵动力传动系的多个操作部
件之一的液压控制系统。
在这种自动变速的设计中，根据各种不同因素如性能、耐久性、可
靠性、可大规模生产性以及制造成本来规划一个设计概念和计划。选择
了一个设计概念之后，在包括机械操作、液压控制和电子控制在内的三
个广泛的领域中进行开发。
属于机械操作范畴的动力传动系是通过一个复合行星齿轮组
(compound planetary gearset)来实现的。该复合行星齿轮组包括至少
两个简单行星齿轮组并执行进入一个所需档位级别的控制。由一个液压
控制系统进行的液压控制被用于控制动力传动系。该液压控制系统包括
一个用于调节由一个油泵的操作而产生的液压的压力调节器，一个用于
形成一种换档模式的手动/自动换档控制器，一个用于控制换档感觉和响
应性以保持换档平稳的液压控制器，一个用于操纵一个扭矩变换器的一
个阻尼离合器的阻尼离合器控制器，以及一个用于向摩擦部件提供合适
的液压的液压分配器。
由液压分配器所进行的液压分配会因开/关控制的电磁阀和任务控
制(duty control)的电磁阀而有所不同，这两种控制都是由一个变速控
制单元来执行的。因此，对摩擦部件的选择性操作可以被实现，从而实
现进入多个档位和速度中的变换。
在这样一种自动变速中，虽然提供了自动变速对于手动变速的所有
优点(如易于驾驶)，但明显的换档震动的产生仍然留下了一个问题。
为了使换档震动最小化，必须平滑地控制动力传动系的离合器和制动
器。在这一方面，比最精确的电子控制更有效的是单向离合器的安装。
当在一个已经在进行了的换档过程中进行换档时，通过使用单向离
合器，可以预期得到一个良好的响应性。因为这种优点，人们进行了许
多研究，通过使用两个单向离合器来改善换档感觉。
图1显示了一个传统的四速自动变速动力传动系的示意图，其中使
用了单向离合器。
由一个发动机E产生的旋转力通过一个扭矩变换器被传送到一个
输入轴2。输入轴2将接收到的扭矩传送到第一和第二单小齿轮(pinion)
行星齿轮组4和6，并且，通过第一和第二单小齿轮行星齿轮组4和6
的互补操作来实现换档。经由一个与第一单小齿轮行星齿轮组4的行星
齿轮架8相连的传递驱动齿轮10来实现离合器连动，通过离合器连动
能够实现输出。
下面的叙述中，将在第一单小齿轮行星齿轮组4的一个恒星齿轮
12、行星齿轮架8和一个环形齿轮14的前面加上单词“第一”(如第
一恒星齿轮12)；而在第二单小齿轮行星齿轮组6的一个恒星齿轮16、
一个行星齿轮架18和一个环形齿轮20的前面加上单词“第二”。
在第一行星齿轮架8与第二环形齿轮20固定地连接在一起的状态
下，第一恒星齿轮12经过一个第一摩擦部件C1与输入轴2相连。第一
摩擦部件C1在所有的前进速度中操作。进而，第二行星齿轮架18经过
一个第二离合器C2与输入轴2相连，C2在前进三速和四速中操作，并
且第二恒星齿轮16经过第三离合器C3与输入轴2相连，其中C3在一
个倒档R档位中操作。
另外，第二行星齿轮架18还通过一个第一制动器B1和一个第一
单向离合器F1与一个变速箱壳(transmission housing)22相连，其中
B1和F1是平行安装的，而且第二行星齿轮架18还通过一个第二单向
离合器F2和平行安装的第四离合器C4与第一环形齿轮14相连。同样，
第二恒星齿轮16通过第二制动器B2与与变速箱壳22相连。
在上述的动力传动系中，通过摩擦部件的操作来实现换档，它们是
受变速控制单元控制的。参照图2，它显示了根据换档档位和各档位内
的换档速度(适用的)，摩擦部件以及一个发动机制动的不同操作状态。
下面将参考图1和图2的图表来叙述动力传动系的换档操作。
在一速中，第一离合器C1和第一与第二单向离合器F1与F2被操
作。相应地，第一恒星齿轮12充当一个输入部件，而第一环形齿轮14
和第二行星齿轮架18充当反应部件。从一速切换到二速中是通过第二
制动器B2的操作来实现的。也就是说，通过第二制动器B2的接合，输
入通过第一恒星齿轮12而实现，而第二恒星齿轮16充当一个反应部件，
以便实现进入二速的换档。
从二速进入三速的换档是通过第二离合器C2的操作和第二制动器
B2的分离而实现的。作为结果，第一和第二单小齿轮行星齿轮组4和6
被连接起来，以便产生与输入一致的输出。从三速进入四速(即超速传
动)的换档是通过第二制动器B2的操作来实现的，从而使第二恒星齿
轮12充当一个反应部件。
为了实现进入倒档R档位的换档，第三离合器C3和第一制动器B1
被控制为接合状态，以使输入通过第二恒星齿轮16得到实现，并且第
二恒星齿轮架18充当一个反应部件。
总体来说，并且为了叙述在还没有提到的档位中的摩擦部件操作状
况，换档是以如下方式实现的：第一离合器C1在一速、二速和三速中
操作；第二离合器C2在三速和四速中操作；第三离合器C3在倒档R
档位中操作；第四离合器C4在停车档P档、倒档R档、空档N档和低
档L档中操作；而第二制动器B2在二速和四速中操作。
参考图6，在用于控制上述动力传动系的一个液压控制系统中，一
个由一个手动阀200提供的D档压力被提供给第一离合器C1并提供给
第一、第二和第三压力控制阀202、204和206。同样，一个L档压力
被提供给第一压力控制阀202，并且一个R档压力被供应给第三离合器
C3和第一制动器B1。
此外，提供给第一压力控制阀202的D档压力根据由第一电磁阀208
所进行的控制被选择性地提供给第二制动器B2的一个操作端，而L档
压力在低档L档位中被提供给第一制动器B1。第一制动器B1经由一个
往复阀210与第一压力控制阀202和手动阀200的一个R档端口相连，
这样不论液压是从哪个方向提供的，都能被供应给第一制动器B1。
供应给第二压力控制阀204的D档压力根据一个第二电磁阀212
的控制被提供给第二离合器C2和第三压力控制阀206。同样，供应给
第三压力控制阀206的D档压力根据一个第三电磁阀214的控制被选择
性地提供给第四离合器C4。在D档压力被供应给第四离合器C4这样
一种情况下，第三压力控制阀206从第二压力控制阀204向第二制动器
B2的一个非操作端提供液压。
然而，在如上所述的传统液压控制系统中，由于系统只是简单地用
于控制管路压力，而且电磁阀仅仅作为切换阀来控制定时，精确的换档
控制是不可能实现的。特别是，在二速和三速之间的换档控制中，由于
使用了这样的控制方法，即在第二离合器C2接合时第二制动器B2分离，
使得在二速与三速之间换档过程中的精确控制是不可能的。而且，随着
启动发动机制动的第一制动器B1和第四离合器C4的操作，由于使用了
直接提供管路压力的方法，明显的换档震动就产生了。
而且，在从低档2档到低档L档的手动换档过程中，在与第二制
动器B2操作端压力的排空同时发生的是向第一制动器B1供应管路压
力，这导致了显著的换档震动的产生。当以高速行驶时，从行驶档D档
切换到倒档R档，会导致被管路压力强制执行的换档，以及可能给摩擦
材料带来的毁坏。
此外，如果在以三速或四速进行驾驶时手动控制转换到低档L档，
发动机每分钟的转数(rpm)由于第二离合器的分离而被过度增加。因
而，发动机控制单元会突然地执行发动机燃料切断来保护发动机。然而，
在这个控制过程中会发生进入空档的切换，而使车辆的正常操作不可能
进行。
本发明的内容
本发明是在解决上述问题的努力中产生的。
本发明的一个目的是提供一种用于自动变速的液压控制系统，其中
在四速自动变速中使用了两个单向离合器，而且单向离合器的优点能够
理想地被应用于12、34和42的档位变换中。
为了实现上述目的，本发明提供了一个用于一种自动变速的液压控
制系统，该液压控制系统控制一个自动变速动力传动系，该动力传动系
包括：第一、第二、第三和第四离合器，它们分别在一速、二速和三速
中，三速和四速中，倒档R档中，以及需要发动机制动时进行操作；一
个第一制动器，它在一速中需要发动机制动时或者在倒档R档中操作；
以及一个第二制动器，它在二速和四速中操作。液压控制系统包含一个
手动阀，手动阀包括一个用于在倒档R档中排出液压的R档端口、一
个用于在除倒档R档之外的所有档位中排出液压的N档端口、一个用
于在所有前进行驶档中排出液压的D档端口、以及一个用于在低档档位
排出液压的L档端口；一个用于有选择地向第一离合器和第四离合器提
供由一个第一电磁阀控制的第一压力的第一切换阀；一个用于有选择地
向第二离合器和第一制动器提供由一个第二电磁阀控制的第二压力的第
二切换阀；一个用于控制从手动阀R档端口接收的液压并向第三离合器
提供液压的第三离合器控制阀；一个用于控制从手动阀D档端口供应的
液压并向第二制动器提供液压的第二制动器控制阀；以及一个用于同时
控制第三离合器控制阀和第二制动器控制阀的第三电磁阀。
依据本发明的一个特点，第一切换阀在第一压力被供应给第四离合
器时向第一离合器提供D档压力，并在第一压力被供应给第一离合器时
向第四离合器提供管路压力。
依据本发明的另一个特点，由作用于一端的一个第四电磁压力和作
用于相对一端的D档压力来控制第一切换阀。
依据本发明的另外一个特点，在D档压力大于第四电磁压力的情
况下，第一切换阀向第四离合器提供第一压力。
依据本发明的又一个特点，第二切换阀在第二压力被提供给第一制
动器时，排空供应给第二离合器的液压，并且在第二压力被提供给第二
离合器时排空供应给第一制动器的液压。
依据本发明的另外一个特点，第二切换阀是由作用于一端的D档
压力和作用于相对一端的L档压力和电磁压力来控制的，并且在D档压
力作用于第二切换阀的情况下，能够通过L档压力和电磁压力二者的操
作来完成端口接通的变换。
依据本发明的另外一个特点，该电磁压力是一个第四电磁阀的压
力。
依据本发明的另外一个特点，当D档压力大于L档压力和该电磁
压力的总和时，第二切换阀向第二离合器提供第二压力。
依据本发明的另外一个特点，该液压控制系统还包括一个安装在第
二制动器和第二制动器控制阀之间的连接管路上的故障保险阀，该故障
保险阀用于在液压被提供给第一制动器或者液压被同时提供给第二离合
器和第四离合器时，阻断在第二制动器和第二制动器控制阀之间的管
路。
依据本发明的另外一个特点，该故障保险阀是由提供给一端的D
档压力和提供给相对一端的第一制动器供应压力、第二离合器供应压力
与第四离合器供应压力来控制的，该故障保险阀在第一制动器供应压力
或者第二和第四离合器供应压力的总和大于D档压力的情况下会排空提
供给第二制动器的液压，而如果这个条件不能被满足时，就接通第二制
动器控制阀与第二制动器的管线。
依据本发明的另外一个特点，第二压力是从一个第二压力控制阀排
出的液压，该控制阀接收来自手动阀N档端口的液压并受第二电磁阀的
控制。
附图说明
附图收编于此并构成本说明书的一部分，它们说明了本发明的一个
实施例，并且与叙述一起用于解释本发明的原理：
图1是一个传统四速自动变速动力传动系的示意图，其中使用了单
向离合器；
图2是一个图表，显示了依据换档速度和档位，图1的动力传动系
摩擦部件的操作状态；
图3是依据本发明的一个优选实施例的一个用于自动变速的液压控
制系统的示意图；
图4是图3的液压控制系统的详细图示；
图5是一个图表，显示了应用于图3的液压控制系统电磁阀的操作
状态；以及
图6是一个传统液压控制系统的示意图。
优选实施例的详细描述
现在将参考附图对本发明的优选实施例进行详细的叙述。
图3显示了依据本发明的一个优选实施例，用于一种自动变
速的一个液压控制系统的示意图。由于管路压力控制和阻尼离合
器控制是按与先有技术相同的方式进行的，所以将不再对这些操
作进行详细的叙述了。在图3中，以方块图形式显示了从一个手
动阀100到摩擦部件的所有部件，其中手动阀100直接参与进入
不同档位的换档控制。
与在传统的液压控制系统中一样，摩擦部件C1、C2、C3、C4、
B1和B2在不同速度和档位中被接合。也就是说，参照图2，第
一离合器C1在一速、二速和三速中操作；第二离合器C2在三速
以及四速中操作；第三离合器C3在一个倒档R档中操作；第四
离合器C4在一个停车档P档、倒档R档、一个空档N档和一个
低档L档中操作，并根据需要在一速、二速和三速中操作；第一
制动器B1在停车档P、倒档R、空档N和低档L档中操作；而
第二制动器B2在二速和四速中操作。
然而，在本发明中，实现了这样的结构，从而使第一离合器
C1和第四离合器C4共同使用一个液压，而第二离合器C2和第
一制动器B1共同使用一个液压。另一方面，第三离合器C3和第
二制动器B2则被供给不同的控制压力。
更具体地，第一和第四离合器C1和C4共同使用一个第一压
力控制阀102的一个输出压力，第一压力控制阀102的输出压力
通过一个第一切换阀104的操作被选择性地提供给第一和第四离
合器C1和C4。
由于第一离合器C1的控制只需要在N→D换档中执行，而第
四离合器C4只需要在二速和更高速中操作，所以这种压力的共用
是可能的。
同样，通过一个第二电磁阀S2的操作，第二离合器C2和第
一制动器B1共同使用一个第二压力控制阀106的一个输出压力。
即，第二压力控制阀106的输出压力由一个第二切换阀108选择
性地供应给第二离合器C2和第一制动器B1。由于第二离合器C2
的控制只需要在三速和四速中进行，所以这种压力的共用是可能
的。第一和第二切换阀104和108由一个第四电磁阀S4来控制，
并且手动阀100的N档压力被用作在换到停车档P档和空档N档
之前操作第一制动器B1的供应压力。
第二制动器B2通过一个第三电磁阀S3的操作接收一个第三
压力控制阀110的输出压力。一个故障保险阀被安装在第二制动
器B2和第三压力控制阀110之间。同样，第三离合器C3接收一
个第四压力控制阀114的输出压力，第四压力控制阀114也由第
三电磁阀S3来控制。在倒档R档中，供应给第四压力控制阀114
的压力经过一个往复阀116被供给第一制动器B1，其中往复阀116
是在第一制动器B1和第二切换阀108之间提供的。
图4显示了上述液压控制系统的详细视图。该图将被用于更
详细地描述液压控制系统的各个阀门。
管路被连接到第一压力控制阀102，以使从手动阀100接收
到的D档压力能够被供应给第一切换阀104，或者使供应给第一
切换阀104的液压被排空。为了进行端口接通变换，第一压力控
制阀102由第一电磁阀S1控制的压力和提供给第一压力控制阀102
的相对一端的输出压力来控制。
管路连接到第一切换阀104，以便分别向第四离合器C4和第
一离合器C1供给管路压力和来自第一压力控制阀102的液压，或
者分别向第四离合器C4和第一离合器C1供给从第一压力控制阀
102供应的液压和D档压力。为了进行端口接通变换，第一切换
阀104被构造为由第四电磁阀S4控制的压力和供给第一切换阀104
相对一端的D档压力来控制。
第一切换阀104由于特定的原因，被如上所述进行构造。即，
由于第四电磁阀S4在以下档位中受控关闭，所以在停车档P档、
倒档R档和空档N档中第四离合器C4必须由管路压力来维持。
同样，由于第一离合器C1只需要在N→D换档过程中被控制，并
且为了在行驶档D档怠速中进入空档控制，第一压力控制阀102
的控制压力需要在P、R和N档以及一速中供应，而第四离合器
C4则需要管路压力供应。
管路连接到第二压力控制阀106，以便从手动阀100向第二
切换阀108提供N档压力，或者排空供应给第二切换阀108的液
压。为了进行端口接通变换，第二压力控制阀106受到第二电磁
阀S2控制的压力和提供给第二压力控制阀106相对一端的输出压
力的控制。
管路连接到第二切换阀108，以使由第二压力控制阀106供
给的液压被供应给第二离合器C2并且排空供应给第一制动器B1
的液压，或者使由第二压力控制阀106供给的液压被供应给第一
制动器B1并且排空供应给第二离合器C2的液压。为了进行端口
接通的变换，第二切换阀108受D档压力的控制，并且受供应给
第二切换阀108相对一端的第四电磁阀S4控制压力以及L档压力
的控制。
由于第二离合器C2的操作只在车辆的典型驾驶中才需要而
第一制动器只是在倒档R档或者低档L档的一速中才被操作，所
以L档压力被用作控制压力。但是，如果在手动阀100被控制到
低档L档时的瞬间，对第二离合器C2的液压供应被中断，而同
时对第一制动器B1的液压供应被启动，就可能会产生换档震动或
者瞬间的动力传递能力丧失。
也就是说，换档震动产生于对第一制动器B1突然的液压供
应，并且在以高速(如行驶档D档的三速或者四速)行驶中换入
低档L档的情况下，离合器C2的突然分离和第一制动器B1的突
然接合会导致发动机转速(每分钟的转数，rpm)同样突然的提
高。如果发动机转速增加到或者高于切断燃料的转速水平，则车
辆就不可能进行正常的工作了。
为了解决这个问题，因此，L档压力和第四电磁阀S4的压力
作为控制压力在第二切换阀108的一端操作，该端与D档压力所
操作的那一端相对。也就是说，端口接通的变换可以通过L档压
力和第四电磁阀S4压力两者的操作来完成。
管路被连接到第三压力控制阀110，以将从手动阀100供给
的D档压力供应给故障保险阀112，或者排空供应给故障保险阀112
的液压。为了进行端口接通变换，第三压力控制阀110受到由第
三电磁阀S3控制的压力和供给第三压力控制阀110相对一端的输
出压力的控制。
管路被连接到故障保险阀112，以使从第三压力控制阀110
供给的液压被供应到第二制动器B2，或者使供应给第二制动器B2
的液压被排空。为了进行端口接通变换，故障保险阀112受由第
一制动器B1、第二离合器C2和第四离合器C4的控制压力控制
的压力的控制，并受供应给故障保险阀112相对一端的D档压力
的控制。作为结果，故障保险阀112起到了防止同时接合第一和
第二制动器B1和B2以及在第二和第四离合器C2和C4都被接合
时分离第二制动器B2的作用。
管路被连接到第四压力控制阀114，以将从手动阀100供应
的R档压力供应给第三离合器C3，或者将供应给第三离合器C3
的液压排空。为了进行端口接通变换，第四压力控制阀114受第
三电磁阀S3控制的压力和供应给第四压力控制阀114相对一端的
输出压力的控制。因此，精确控制是通过第三电磁阀S3在N→R
换档过程中对第四压力控制阀114的控制而实现的。
第一、第二、第三和第四电磁阀S1、S2、S3和S4接收一个
减压阀(未显示)的控制压力来控制压力控制阀。电磁阀S1、S2、
S3和S4由一个变速控制单元操作，如图5中所示。
第一、第二和第三电磁阀S1、S2和S3是任务控制的电磁阀，
最好是PWM(脉冲宽度调制)类型的。因此，在图5中的“开”
也是在第一、第二和第三电磁阀S1、S2和S3是任务控制的情况
下。
根据图5中所示的电磁阀操作，发明的液压控制系统的摩擦
部件如图2中所示进行操作，从而实现换档。摩擦部件的操作概
述如下。
通过第一切换阀104的操作，第一离合器C1在一速中接收
第一压力控制阀102的输出压力，并在二速、三速和四速中接收
D档压力。
第二离合器C2在三速和四速中通过第二压力控制阀106和
第二切换阀108接收液压，而第三离合器C3在倒档R档中接收
第四压力控制阀114的控制压力。并且，根据第一切换阀104的
控制，第四离合器C4在停车档P档、倒档R档和空档N档中接
收管路压力，而在二速、三速和四速中接收第一压力控制阀102
的输出压力。
第一制动器B1在倒档R档中接收直接来自手动阀100的液
压，而在低档L档中，通过第二压力控制阀106和第二切换阀108
接收液压。第二制动器B2在二速和四速中通过第三压力控制阀110
和故障保险阀112接收液压。
在上面所述的本发明的液压控制系统中，实现了由单向离合
器进行的特别的非同步控制，获得了快速的换档响应时间，并且
实现了由电磁阀对第一摩擦部件的液压控制，从而实现了怠速时
进入空档的控制，这样燃料的消耗得到了最小化。
而且，由于良好的独立控制，实现了高质量的换档。并且，
通过实现由四个电磁阀对六个摩擦部件的控制而使电磁阀的数目
得到了减少。最后，由于进入四个速度的换档是由两个单向离合
器实现的，所以在12、34和42的换档过程中，单向离合
器的优点被充分地利用了。
虽然已经在上面对本发明的优选实施例进行了详细的描述，
但无疑可以理解到，这里讲述的基本发明概念仍然可以有许多变
化和修改会呈现于熟悉本技术领域的人员面前，如后附的权利要
求所定义的那样，它们将依然落入本发明的精神和范围之内。