本发明涉及流体压力控制回路。更具体地，本发明涉及一种技术，用于增强向流体压力设备供应流体或从流体压力设备排出流体的性能。

一种流体压力控制回路可以在例如车辆的变速器中使用，该回路包括(a)通过流体压力操作的流体压力设备和(b)经由连接通道连接到流体压力设备的控制阀，控制阀根据阀元件的位置来改变预定流体单位时间的流量(以下称为“流量”)，所述预定流体是将被供应到流体压力设备或者将从流体压力设备排出的流体。日本早期公开专利No.05-196127中公开的一种液压控制回路是上述流体压力控制回路的一个例子。在该液压控制回路的控制阀中，连接通道中的流体压力经由从该连接通道分支出去的反馈通道而施加到一个阀元件，该阀元件根据所述流体压力和预定压力调节负载之间的平衡而移动。此控制阀包括：供应端口，通过所述供应端口从油泵等供应流体；排出端口，通过所述排出端口排出流体；和连通端口，连接通道被连接到所述连通端口。供应端口、排出端口和连通端口之间连通的状态(以下称为“连通状态”)根据所述阀元件的位置而连续地变化，由此控制被供应的流体的流量。
在这种流体压力控制回路中，当正在供应/排出流体或者流体压力正被改变时(以下称为“在供应/排出流体或者流体压力改变期间”)，由于流体在连接通道等等中的环流期间产生的阻力(以下称为“连接通道的环流阻力”)，所以经由反馈通道而被施加到阀元件上的流体压力并不总是反映流体压力设备中的流体压力。因此，降低了环流通过控制阀的流体的流量，使得难以获得足够的响应性。当这样的流体压力控制回路被应用到例如变速器的流体压力设备(例如液压摩擦啮合设备)上时，需要在换档期间即时地供应/排出流体，以获得预定的换档响应性。因此，通过增大阀的直径或通过减小阀的重叠量，可以增大流体在供应端口中实际环流时所通过部分的横截面积(以下被称为“供应端口的环流横截面积”，对其他端口也有相同的说法)、排出端口的环流横截面积和连通端口的环流横截面积。然而，在此情况下，存在一个问题是，因为从排出端口漏出的流体的流量也增大了，因此增大了被消耗的流体量，这使得需要增大诸如油泵的流体压力供应源的排流能力。

本发明是在考虑到上述情形下做出的。本发明的目的是在供应/排出流体或流体压力改变期间，获得优良的响应性而不会增大被消耗的流体量。为了达到这样的目的，提供了一种流体压力控制回路，其包括(a)通过流体压力操作的流体压力设备，和(b)经由连接通道连接到所述流体压力设备的控制阀，所述控制阀根据阀元件的位置来改变向所述流体压力设备供应或从所述流体压力设备排出的预定流体的流量；所述流体压力控制回路的特征在于还包括压差反映设备，所述压差反映设备基于所述连接通道中预定的两个不同部分之间的流体压差，来移动所述阀元件，并且根据所述流体压差来改变通过所述控制阀而被供应或被排出的流体的流量。
在上述流体压力控制回路中，基于连接通道中预定的两个不同部分之间的流体压差，检测在供应/排出流体或流体压力改变期间的流体环流状态。通过基于流体的环流状态即流体压差，来移动控制阀的阀元件，而改变环流通过控制阀的流体的流量。因此，增强了控制阀控制流量的灵活性，而不会增大被消耗的流体量。例如，当根据流体压差而移动阀元件以使得流量增大时，可以在供应/排出流体或流体压力改变期间，增强响应性而不会增大被消耗的流体量。
根据本发明的另一方面，提供了一种流体压力控制回路，其包括通过流体压力操作的流体压力设备，和经由连接通道连接到所述流体压力设备的控制阀，所述控制阀向所述流体压力设备供应预定流体或从所述流体压力设备排出该流体，并且所述控制阀通过改变被供应或排出的流体的流量，而根据预定压力调节负载来控制所述连接通道中的流体压力，经由从所述连接通道分支出去的反馈通道而将连接通道中的流体压力施加到所述阀元件，根据所述阀元件的移动来改变所述流体的流量，基于所述流体压力和所述预定压力调节负载之间的关系确定所述阀元件的移动，所述流体压力控制回路的特征在于还包括(c)压差反映设备，所述压差反映设备将与所述连接通道中预定的两个不同部分之间的流体压差相对应的压差负载施加到所述阀元件，并且根据所述流体压差来改变通过所述控制阀而被供应或被排出的流体的流量。
利用上述流体压力控制回路，可以经由反馈通道将连接通道中的流体压力施加到控制阀的阀元件上，并且通过根据流体压力和所述预定压力调节负载之间的关系而移动阀元件，来改变流体的流量。基于连接通道中预定的两个不同部分之间的流体压差，检测在供应/排出流体或流体压力改变期间的流体环流状态。通过将与流体的环流状态即流体压差对应的压差负载施加到阀元件上，改变了环流通过控制阀的流体的流量。因此，增强了控制阀控制流量的灵活性，而不会增大被消耗的流体量。例如，当根据流体压差而移动阀元件以使得流量增大时，可以在供应/排出流体或流体压力改变期间，增强响应性而不会增大被消耗的流体量。
优选的是，(a)用于限制所述流体环流的环流限制装置，位于所述连接通道中，和(b)所述压差反映设备将所述环流限制装置上游侧和下游侧之间的流体压差反映到所述阀元件的移动上。
利用上述流体压力控制回路，环流限制装置位于所述连接通道中，所述压差反映设备将所述环流限制装置上游侧和下游侧之间的流体压差反映到所述阀元件的移动上。因此，流体压力设备中的流体压力在稳态下由环流限制装置所稳定，而在供应/排出流体或流体压力改变期间的响应性通过压差反映设备而被增强。
同样优选的是，在所述流体压力控制回路中，所述压差反映设备根据流体压差来移动所述阀元件，使得随着流体压差的增大，通过控制阀而被供应或被排出的流体的流量也增大。
利用上述流体压力控制回路，根据流体压差来移动阀元件，使得随着流体压差的增大，通过控制阀而被供应或被排出的流体的流量也增大。因此，在供应/排出流体或流体压力改变期间，增强了响应性而不会增大被消耗的流体量。
附图说明
通过结合以下附图来阅读本发明优选实施例的详细描述，可以更好地理解本发明的以上和其他目的、特征、优点以及技术和工业重要性，所述附图中：图1是示意性地示出了应用于本发明实施例的、车辆传动系单元的结构的视图；图2是一张表，示出了用于获得图1中每个换档速度的离合器的啮合/分离状态和制动器的啮合/分离状态；图3是示出图1所示的车辆传动系单元中包括的、作为第一实施例的液压控制回路的示图；图4是示出本发明第二实施例的示图，示出与图3相应的回路；图5是示出本发明第三实施例的示图，示出与图3相应的回路；图6是示出本发明第四实施例的示图，示出与图3相应的回路。

在以下描述和附图中，将参考示例性实施例对本发明进行更详细的描述。首先将详细描述本发明的第一实施例。图1是示意性示出车辆的横向传动系单元的视图，所述车辆例如是FF(发动机前置-前驱)车辆。诸如汽油发动机的发动机10的输出经由变矩器12、自动变速器14和差速齿轮单元16而传递到驱动轮(前轮)(未示出)，所述发动机10由于燃料的燃烧而产生动力。变矩器12包括：泵轮20，其耦合到发动机10的曲轴18；涡轮转子24，其耦合到自动变速器14的输入轴22；定子30，其经由单向离合器26而固定到作为非旋转部件的壳体28；和闭锁离合器32，经由阻尼器(未示出)将曲轴18直接连接到输入轴22。诸如齿轮泵的机械式油泵21被耦合到泵轮20，并且由发动机10驱动以与泵轮20一起旋转。由此产生用于换档和润滑的液压。发动机10是运行该车辆的驱动力源，而变矩器12是液力动力传动设备。
自动变速器14设置有输入轴22、第一行星齿轮组40、第二行星齿轮组42、第三行星齿轮组46和输出齿轮48。第一行星齿轮组40、第二行星齿轮组42和第三行星齿轮组46全都是单级小行星齿轮类型(single piniontype)。第一行星齿轮组40和第二行星齿轮组42被设置为与输入轴22共轴，并且当第一行星齿轮组40的行星轮架耦合到第二行星齿轮组42的齿圈、以及第二行星齿轮组42的行星轮架耦合到第一行星齿轮组40的齿圈时，形成所谓的CR-CR相连的行星齿轮机构。第三行星齿轮组46被设置为与副轴44共轴，副轴44与输入轴22平行。输出齿轮48被固定到副轴44的一端，并与差速齿轮单元16啮合。行星齿轮组40、42和46中的每一个的元件，即太阳轮、齿圈和行星轮架，彼此选择性地耦合或者由四个离合器C0、C1、C2和C3耦合到输入轴，并选择性地由三个制动器B1、B2和B3耦合到作为非旋转部件的壳体28，其中所述行星齿轮架可旋转地支承与太阳轮和齿圈相啮合的行星轮。而且，行星齿轮组40、42和46的元件彼此耦合或者根据旋转方向由两个单向离合器F1和F2耦合到壳体28。应当注意到，因为差速齿轮单元16被配置成关于轴对称，因此图1中省略了其下面部分。
被设置成与输入轴22共轴的第一行星齿轮组40和第二行星齿轮组42对，连同离合器C0、C1、C2、制动器B1和B2以及单向离合器F1，组成了用于四个前进速度和一个倒档的初级传动部分MG。被设置成与副轴44共轴的第三行星齿轮组46，连同离合器C3、制动器B3以及单向离合器F2，组成了次级传动部分即下传动部分U/D。在初级传动部分MG中，输入轴22：i)经由离合器C0耦合到第二行星齿轮组42的行星轮架K2；ii)经由离合器C1耦合到第一行星齿轮组40的太阳轮S1；以及iii)经由离合器C2耦合到第二行星齿轮组42的太阳轮S2。第一行星齿轮组40的齿圈R1耦合到第二行星齿轮组42的行星轮架K2，而第二行星齿轮组42的齿圈R2耦合到第一行星齿轮组40的行星轮架K1。第二行星齿轮组42的太阳轮S2经由制动器B1耦合到壳体28。第一行星齿轮组40的齿圈R1经由制动器B2耦合到壳体28。在第二行星齿轮组42的行星轮架K2和壳体28之间设置单向离合器F1。固定到第一行星齿轮组40的行星轮架K1上的第一副轴齿轮G1，与固定到第三行星齿轮组46的齿圈R3上的第二副轴齿轮G2啮合，于是在初级传动部分MG和下驱动部分U/D之间传递动力。在下驱动部分U/D中，第三行星齿轮组46的行星轮架K3和太阳轮S3经由离合器C3耦合到一起。而且，在下驱动部分U/D中，在太阳轮S3和壳体28之间并行地设置制动器B3和单向离合器F2。
离合器C0、C1、C2和C3以及制动器B1、B2、B3(如果没有进一步说明，则以下分别简称为“离合器C”和“制动器B”)是液压摩擦啮合设备，例如，离合器C是多片式离合器，而制动器B是带形制动器，它们都由液压致动器控制。如图2所示，这些离合器C在啮合状态和分离状态之间切换，制动器B在啮合状态和分离状态之间切换，并根据变速杆(未示出)的位置来实现每个速度，即五个前进速度、一个倒档或空挡。图2中的名称“第一”至“第五”分别表示第一前进速度至第五前进速度。在图中，圆圈表示啮合状态，“X”表示分离状态，而三角表示与动力传递无关的啮合状态。
图3中的液压控制回路50被配置成通过向作为离合器C和制动器B之一的液压设备52供应工作油，来使其啮合/合上；并通过从液压设备52排出工作油，来使其分离/释放。在工作油的液压被调节阀54根据加速器操作量调节到预定液压后，从油泵21排出的工作油通过供应/排出切换控制阀56而被供应给液压设备52。液压控制回路50对应于流体压力控制单元，液压设备52对应于流体压力设备，而工作油对应于流体。
供应/排出切换控制阀56对应于控制阀。供应/排出切换控制阀56包括阀柱58，其作为阀元件线性往复运动；并且还包括：供应端口60，通过供应端口60而从调节阀54供应工作油；排出端口62，通过排出端口62排出工作油；和连通端口66，其通过连接通道64被连接到液压设备52。通过移动阀柱58，供应端口60、排出端口62和连通端口66之间的连通状态被连续地改变。也就是说，当阀柱58在图3中向下移动时，增大了连通端口66和供应端口60之间通道的环流横截面积，减小了连通端口66和排出端口62之间通道的环流横截面积，由此增大了通过连通端口66和连接通道64而从供应端口60向液压设备52供应的工作油的流量。另一方面，当阀柱58在图3中向上移动时，增大了连通端口66和排出端口62之间通道的环流横截面积，并减小了连通端口66和供应端口60之间通道的环流横截面积，由此增大了通过连接通道64、连通端口66和排出端口62而从液压设备52排出的工作油的流量。
供应/排出切换控制阀56还包括信号油室70、反馈室74和回动弹簧76。通过向信号油室70提供由电磁阀68的负载控制而获得的信号液压PS，信号油室70将阀柱58向下推。通过从反馈通道72向反馈室74提供连接通道64中的液压，反馈室74将阀柱58向上推。回动弹簧76将阀柱58向上推。通过移动阀柱58来使得信号油室70的压力、反馈室74的压力和回动弹簧76的压力彼此变得平衡，从而根据信号液压PS来控制连接通道64中的液压和液压设备52中的液压。因此，当液压设备52在换档期间被啮合或分离时，可以改变其液压，即可以根据预定变化模式来改变离合器C和制动器B的啮合转矩，由此可以平稳地进行换档。每一个液压设备52都设置了供应/排出切换控制阀56和电磁阀68。如果必要的话，为每一个液压设备52设置多对供应/排出切换控制阀56和电磁阀68。因此，就分别控制了离合器C的啮合转矩和制动器B的啮合转矩。信号液压PS对应于压力调节负载。在此实施例中，信号液压PS由电磁阀68的负载控制来控制。然而，信号液压PS也可以使用线性电磁阀来控制。
在这样的液压控制回路50中，当正在向液压设备52供应工作油或者正在从液压设备52排出工作油时，由于连接通道64的环流阻力(即通道阻力)会引起压力减小。当正在向液压设备52供应工作油时，反馈室74中的液压超过液压设备52中的液压。另一方面，当正在从液压设备52排出工作油时，反馈室74中的液压变得低于液压设备52中的液压。因此，在供应或者排出工作油时，阀柱58朝着工作油的供应或排出被限制并且流量减小的方向移动。因此，增大了供应或者排出工作油所需的时间，即液压设备52啮合或分离的时间，因此换档的响应性变差。尤其是，在连接通道64中液压设备52附近的部分，即在连接通道64中，相对于反馈通道72从连接通道64分支出去的部分而言靠近液压设备52的部分，形成有用于限制工作油的环流的孔78，以抑制液压设备52中工作油液压的波动。因此，在换档期间反馈室74中的液压和液压设备52中的液压之间的偏差进一步增大了，因此上述问题变得更加严重。
在第一实施例中，由压差反映设备80检测孔78的上游侧和下游侧之间的液压差，并且将与该液压差对应的压差负载施加到阀柱58，使得工作油的流量增大。当正在执行换档并且工作油环流通过连接通道64时，根据环流流量，孔78上游侧和下游侧之间的液压变得不同。因此，当阀柱58移动而使得液压差变大时，通过供应/排出切换控制阀56被供应或被排出的工作油的流量增大，可以以足够的流量供应或排出工作油，而不管连接通道64的环流阻力和由于孔78导致的压力减小如何。
压差反映设备80包括：(a)位于阀柱58上的一对压差检测表面82和84，使得以相反方向施加液压，这对表面的受压面积彼此相等；和(b)一对压差检测通道86和88，压差检测通道86在图3中的孔78的左侧部分处连接到连接通道64，并将孔78左侧环流的工作油引入到压差检测表面82，而压差检测通道88在图3中的孔78的右侧部分处连接到连接通道64，并将孔78右侧环流的工作油引入到压差检测表面84。压差检测表面82形成为大直径部分90的一个末端面，而压差检测表面84形成为大直径部分90的另一个末端面。该大直径部分向外凸出的受压表面用作压差检测表面82和84，并且产生与液压差相对应的压差负载。在第一实施例中，相对于孔78而言更靠近供应/排出切换控制阀56的压差检测通道86中的液压，被施加到上压差检测表面82，以向下移动阀柱58，使得随着液压差的增大，通过供应/排出切换控制阀56被供应或被排出的工作油的流量也增大。相对于孔78而言更靠近液压设备52的压差检测通道88中的液压，被施加到下压差检测表面84，以向上移动阀柱58。也就是说，当工作油被供应给液压设备52时，压差检测通道86中的液压超过压差检测通道88中的液压。因此，阀柱58向下移动，而增大了供应端口60和连通端口66之间的通道的环流横截面积。另一方面，当从液压设备52排出工作油时，压差检测通道88中的液压超过压差检测通道86中的液压。因此，阀柱58向上移动，而增大了排出端口62和连通端口66之间的通道的环流横截面积。
对于根据此实施例的液压控制单元50，因为在连接通道64中形成孔78，在工作油几乎不环流通过连接通道64的稳态操作中，液压设备52中的液压是稳定的。而且，将与孔78上游侧和下游侧之间的液压差相对应的压差负载，通过压差反映设备80施加到供应/排出切换控制阀56的阀柱58。因此，当进行换档时液压差增大并且工作油环流通过连接通道64，此时阀柱58根据液压差而被移动，使得环流通过供应/排出切换控制阀56的工作油的流量增大。因此，与以下情况相比，可以有效地防止增大工作油的消耗量，并防止由于从油泵21排出的流体量增大而引起的节油性的恶化：完全通过增大流量来增强换档响应性；流量是通过增大供应端口60、排出端口62和连通端口66的环流横截面积来增大；以及环流横截面积是例如通过增大供应/排出切换控制阀56的阀直径或减小阀重叠量来增大。
在此实施例中，在阀柱58上形成一对受压面积彼此相等的压差检测表面82，并且分别通过压差检测通道86和88，将孔78上游侧的工作油和下游侧的工作油施加到压差检测表面82和84上。因此，压差负载被机械地施加到阀柱58上，并且可以容易而低成本地配置该设备。压差检测表面82和84的受压面积对应于压差负载。压差检测表面82和84的受压面积被恰当设置，以使得可以获得预定流量或者说换档响应性，以与阀柱58的移动量或者说流量的增大相对应。
在根据第一实施例的供应/排出切换控制阀56中，当将信号液压PS从电磁阀68供应给流动油室70时，压力调节负载被施加到阀柱58。然而，在图4中所示的第二实施例中，电磁线圈102被集成地安装到供应/排出切换控制阀100上，并且由于电磁线圈102的激励，压力调节负载被直接施加到阀柱58。
而且，在图5所示的第三实施例中，在压差反映设备110中，没有形成孔78和压差检测通道86，将压差检测通道112设置成从反馈通道72分支出去，并且将反馈通道72中的液压施加到压差检测表面82。在此情况下，由于压力减小引起的液压差被施加到阀柱58上。在反馈通道72从连接通道64分支出去处的分支点114与压差检测通道88从连接通道64分支出去处的分支点116之间，由于连接通道64的环流阻力而引起液压的减小。
而且，在图6所示的第四实施例中，供应/排出切换控制阀120不包括反馈室74。在工作油几乎不环流通过连接通道64的稳定状态下，阀柱58被保持在弹簧122的压力和信号液压相平衡的位置处。根据阀柱58的位置来控制液压设备124中的液压。当正在进行换档并且工作油环流通过连接通道64时，阀柱58被移动以使得工作油的流量增大，由此增强换档响应性。在此情况下，液压设备124例如是带式无级变速器的输入端可变带轮的液压缸。信号液压PS和液压设备124中的液压由电磁阀68以反馈方式控制，从而获得所希望的速比。
根据本发明的流体压力控制回路被适当地应用到车辆的变速器，例如其中根据诸如离合器和制动器的液压摩擦啮合设备的啮合/分离而进行换档的行星齿轮式变速器，以及其中由液压缸来控制带轮的槽宽(速比)和带张紧力的带式无级变速器。在此情况下，通过减小换档所需时间而不增大被消耗的流体量，可以获得所需要的换档响应性。然而，根据本发明的流体压力控制回路可以被应用到除了变速器之外的其他机构的流体压力控制回路。液压摩擦啮合设备和液压缸中的每一个都与流体压力设备相对应。根据本发明的流体压力控制回路不仅可以应用到使用诸如工作油的液体的流体压力控制回路，还可以应用到使用诸如空气的气体或其他流体的各种流体压力控制回路。
控制阀的阀元件例如是线性往复运动的阀柱。例如，阀元件被配置成连续改变供应端口、排出端口和连通端口之间的连通状态，其中通过所述供应端口从油泵等供应流体，通过所述排出端口排出流体，连接通道被连接到所述连通端口，根据阀柱的移动来改变连通状态，确定阀柱的移动以使得通过反馈通道引入的流体压力和压力调节负载彼此相对抗并随后变得平衡。然而，如上所述，并不一定要反馈。例如，可以这样使用该配置，即其中根据压力调节负载和弹簧的压力之间的关系，将阀元件保持在预定的供应位置或者排出位置，并且阀元件根据连接通道中的流体压差而移动，由此改变环流流量。
控制阀可以是在向流体压力设备供应流体时使用的阀，可以是在从流体压力设备排出流体时使用的阀，或者可以是在供应并排出流体时都使用的阀。
环流限制装置例如设置在，相对于反馈通道从连接通道分支出去的分支点而言靠近流体压力设备的位置。环流限制装置由于根据环流流量的环流阻力，在环流限制装置上游侧和下游侧之间引起流体压力的差。对于第一、第二和第四实施例，优选地使用一个限制环流横截面积的孔。然而，如同第三实施例中那样，不一定要使用诸如孔之类的环流限制装置。两个预定部分之间的流体压力的差可以在其中压力由于环流阻力而减小的相对较长的通道中获得，或者在其环流横截面积相对较小的通道中获得。即使当环流横截面积基本不变时，两个部分之间的、压力由于环流阻力而减小的通道，广义上来说也可以被认为是环流限制装置。
压差反映设备包括：(a)位于阀元件上的一对压差检测表面，使得以相反方向施加流体压力，这对表面的受压面积彼此相等；和(b)一对压差检测通道，压差检测通道被连接到连接通道中的两个不同部分，例如孔的上游侧和下游侧，并分别将这两个不同部分的工作油引入到压差检测表面。在此情况下，因为流体压差被机械地施加到阀元件，因此可以容易而低成本地配置该设备。至于比另一个压差检测通道更靠近控制阀的压差检测通道，例如可以使用反馈通道。
压差反映装置可以在各种其他实施例中实现。例如，除了控制阀外可以提供检测流体压差的平衡阀等，并且与流体压差对应的输出压力可以施加到控制阀的阀元件。而且，可以由流体压力传感器等来对流体压差进行电检测，并且与流体压差对应的压差负载可以由线性电磁阀等施加到阀元件。可以采用各种实施例，只要流体压差被反映到阀元件的移动上。例如，根据流体的环流流量来产生连接通道中两个部分之间的流体压差。因此，环流流量可以被流量传感器等所检测，并且与环流流量对应的负载可以由线性电磁阀等施加到阀元件。而且，可以根据流体压差将阀元件移动预定的量，来改变环流通过控制阀的流体的流量。
而且，在上述实施例中，根据流体压差移动阀元件，使得当流体压差增大时，通过控制阀被供应或排出的流体的流量也增大。然而，可以采用不同实施例。例如，根据流体压差来移动阀元件，使得当流体压差增大时，通过控制阀被供应或排出的流体的流量减小。
虽然已经参考其示例性实施例对本发明进行了描述，应当理解到本发明不限于这些示例性实施例或构造。相反，本发明意于覆盖各种改进和等同布置。此外，虽然以各种示例性的组合和结构示出了本发明的各种元件，但包括更多、更少或仅仅单个元件的其他组合和结构也在本发明的构思和范围内。