KR100241316B1 - 펌프토오크 제어장치 - Google Patents

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KR100241316B1
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겐로꾸 스기야마
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요오이찌 고와따리
고오지 이시까와
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세구치 류이치
히다치 겡키 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 엔진스톨의 발생을 확실하게 방지할 수 있고, 또한 엔진토오크를 충분히 이용할 수 있는 펌프토오크제어장치를 제공한다.
콘트롤러(120)에 입력된 엔진목표회전수(N)에 대응하는 엔진토오크(T)가 함수발생기(121)에 의하여 구해지고, 이것에 토오크보정설정기(128)에 격납되어 있는 토오크보정치가 가산되어 이 보정된 값과 가변용량유압펌프의 토출압(Pd)에 의거하여 변위용적(q)이 산출되고, 이 변위용적(q)에 대응하는 목표경사회전량(θ1)이 함수발생기(125)에 의하여 구하여진다. 한편, 네가티브콘트롤압(Pn)으로부터 구하여지는 목표경사회전량(θ2)과 비교되어, 최소치 선택기(127)로부터 작은 쪽의 값이 출력된다. 토오크보정치는 입력장치(15)에 의하여 임의로 설정할 수 있기 때문에 엔진스톨의 발생을 확실하게 방지할 수 있고, 또한 엔진토오크를 충분히 이용할 수 있다.

Description

펌프토오크 제어장치{APPARATUS FOR CONTROLLING PUMP TORQUE}
본 발명은 가변용량유압펌프로부터의 토출유로 구동되는 각종 장치를 사용하여 작업을 행할 경우, 해당 가변용량펌프를 제어하는 토오크제어장치에 관한 것이다.
유압셔블 등의 건설기계를 포함하는 유압작업기의 대다수는 가변용량유압펌프를 탑재하고, 유압펌프로부터의 압력유에 의하여 유압액츄에이터를 구동하여 원하는 작업을 행한다. 이와 같은 유압작업기에 사용되는 유압회로 및 제어장치에 관하여 유압셔블을 예로 들어 설명한다.
도 3은 유압셔블의 유압회로도의 일예를 나타낸다. 이 유압회로는 도 3에 나타내는 바와 같이, 엔진(1)에 의하여 구동하는 가변용량유압펌프(2), 이 가변용량유압펌프(2)의 변위용적기구(2a)를 제어하는 레귤레이터(3), 가변용량유압펌프 (2)로부터 토출된 압력유의 흐름을 제어하는 유량제어밸브(6), 및 이 유량제어밸브 (6)를 거쳐 공급된 압력유에 의하여 작동하는 유압실린더(5)를 구비하고 있다. 변위용적기구(2a)에는 경사판이나 경사축 등의 종류가 있으나, 이하 경사판으로 대표하여 경사판(2a)이라 기재한다. 또한 경사판(2a)의 경전각도(θ)가 커지면, 가변용량유압펌프(2)의 토출유량이 증가한다.
유량제어밸브(6)는 중립시 가변용량유압펌프(2)로부터의 압력유를 센터바이 패스로(center by-pass 路)(7)를 지나 탱크(8)로 유도하는 센터바이패스형의 유량제어밸브로 되어 있다. 또 센터바이패스로(7)에는 드로틀(9)이 마련되어 있다.
레귤레이터(3)는 경사판(2a)을 구동하기 위한 유압실린더(3a)와 가변용량펌프(2)의 입력토오크가 엔진(1)의 출력마력을 초과하지 않도록 유압실린더(3a)로의유량을 제어하는 제어밸브(3b, 3c)를 구비하고 있다.
엔진(1)은 키스위치(key switch)(lb)에 의하여 기동하고, 드로틀레버(1a)에 의해 목표회전수가 지시된다. 이 드로틀레버(la)에는 조작량에 비례하는 전기신호 를 출력하는 목표회전수발생기를 구비하고 있다.
또한, 유압셔블에는 부움실린더, 아암실린더, 버킷실린더, 선회모터, 주행모터 등의 유압액츄에이터가 구비되고, 이것에 대하여 각각 유량제어밸브가 설치되나, 이들을 유압실린더(5) 및 유량제어밸브(6)로 대표하고, 도시는 생략한다. 또드로틀(9)은 도시하지 않은 각 유량제어밸브의 최하류에 설치된다.
또한, 가변용량유압펌프(2)의 토출압(Pd)을 검출하기 위한 토출압센서(10),드로틀(9)의 상류측 압력(이하, 네가티브콘트롤압이라 함)(Pn)을 검출하는 네가티브콘트롤압센서(11)를 구비하고 있다.
토출압센서(10)로 검출된 토출압(Pd), 네가티브콘트롤압센서(11)로 검출된네가티브콘트롤압(Pn) 및 드로틀레버(1a)로부터의 목표회전수(N)는 콘트롤러(12)에입력된다. 이 콘트롤러(12)는 입력된 신호에 의거하여 후기하는 소정의 연산을 행하고, 결과를 전자비례밸브(13)로 출력한다. 전자비례밸브(13)는 콘트롤러(12)로부터의 신호에 의거하여 레귤레이터(3)를 형성하는 제어밸브(3c)에 대하여 제어압을 공급한다.
이상과 같이 구성된 유압셔블의 유압회로에서는, 유량제어밸브(6)가 조작되면, 가변용량유압펌프(2)로부터 공급된 압력유가 유량제어밸브(6)의 조작량에 따라유압실린더(5)에 공급되고, 유압실린더(5)가 작동한다. 또, 유압실린더(5)에 공급되지 않는 잉여유량은 바이패스로(7)를 지나 탱크(8)로 되돌려진다.
따라서, 유량제어밸브(6)의 조작량이 작을 때에는 센터바이패스로(7)를 통과하는 압력유의 유량이 많아져 네가티브콘트롤압(Pn)이 고압으로 된다. 반대로, 유량제어밸브(6)의 조작량이 큰 경우에는 네가티브콘트롤압(Pn)이 저압으로 된다. 환언하면, 네가티브콘트롤압(Pn)이 저압인 경우에는 가변용량유압펌프(2)에 대한요구유량이 많은 것을 의미하고, 네가티브콘트롤압(Pn)이 고압인 경우에는 가변용량유압펌프(2)에 대한 요구유량이 적은 것을 의미한다.
콘트롤러(12)는 네가티브콘트톨압(Pn)을 입력하고, 저압인 경우에는 가변용량유압펌프(2)의 토출량을 증가시키도록, 고압인 경우에는 가변용량유압펌프(2)의토출량을 줄이도록 경사판(2a)의 목표경사회전량을 연산한다.
한편, 엔진(1)은 회전수에 따른 마력특성을 가진다. 이것에 대하여 가변용량유압펌프(2)에 필요한 입력토오크는 토출유량과 토출압력과의 곱에 비례한다.
가변용량유압펌프(2)는 엔진(1)의 구동축에 의하여 회전하고, 이 회전에 의하여 압력유를 토출하도록 되어 있기 때문에, 엔진(1)의 출력마력이상인 부하가 구동축에작용하지 않도록 가변용량유압펌프(2)의 토출유량을 제한할 필요가 있다.
이 때문에, 콘트롤러(12)는 드로틀레버(1a)로부터의 목표회전수(N)와 가변용량유압펌프(2)의 토출압(Pd)을 입력하고, 엔진(1)의 출력마력 범위 내에서 경사판 (2a)의 목표경사회전량을 연산한다.
그리고 콘트롤러(12)는 상기한 두 개의 목표경사회전량, 즉 가변용량유압펌프(2)에 대한 요구유량에 따른 목표경사회전량과, 엔진(1)의 출력마력에 의거하는목표경사회전량을 비교하여, 작은 쪽의 값을 최종적으로 목표경사회전량으로 하고,이 값에 따른 구동신호를 전자비례밸브(13)에 출력한다.
이 콘트롤러(12)에 의한 실제의 연산내용을 도 4에 의거하여 설명한다. 이도 4는 콘트롤러(12)의 마력제어에 관한 기능블록도이다. 이 콘트롤러(12)는 엔진 (1)의 목표회전수(N)와 출력토오크의 관계를 결정한 함수발생기(121)와, 후기하는정수를 설정하는 정수설정기(122)와, 승산기(123), 제산기(124), 변위용적(q)과 경사판(2a)의 목표경사회전량(θ1)과의 관계를 결정한 함수발생기(125)와, 네가티브콘트롤압(Pn)과 목표경사회전량(θ2)과의 관계를 결정한 함수발생기(126)와, 두 개의 목표경사회전량(θ1, θ2)중 작은 쪽의 값을 선택출력하는 최소치선택기(127)로형성되어 있다.
목표회전수(N)가 입력되면, 이것에 대응하는 엔진토오크(T)가 함수발생기 (121)에 의하여 구해진다. 이 엔진토오크(T)에 대하여 정수설정기(122)에 설정된정수가 승산기(123)에 의하여 승산된다. 이 승산결과를 제산기(124)에 의하여 가변용량유압펌프(2)의 토출압(Pd)으로 제산함으로써, 변위용적(q)이 산출된다. 이변위용적(q)에 대한 경사판(2a)의 목표경사회전량(θl)이 함수발생기(125)에서 출력된다.
한편, 네가티브콘트롤압(Pn)에 대응하는 경사판(2a)의 목표경사회전량(θ2)이 함수발생기(126)로부터 출력된다.
최소치선택기(127)에는 두 개의 목표경사회전량(θ1과 θ2)이 입력되고, 그중 작은 쪽의 값이 선택되고, 최종적인 목표경사회전량(θ13)으로서 출력된다.
상기한 변위용적(q)을 얻기 까지의 기능을 수식에 의하여 나타내면, 다음과같이 된다.
가변용량유압펌프(2)의 기계효율을 ηm, 용적효율을 ηv라 하면, 가변용량유 압펌프(2)의 전효율(ηp)은
ηp=ηm·ηv ‥‥‥‥‥‥‥‥‥(1)
로 나타낸다. 여기서 엔진마력을 Le, 가변용량유압펌프(2)의 발생마력을 Lp라 하면,
Lp=ηp·Le ‥‥‥‥‥‥‥‥‥(2)
가 된다. 또, 가변용량유압펌프(2)의 토출유량을 Q, 토출압을 Pd, 엔진토오크를 T라 하면,
Le=N·T/716 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥(3)
Lp=Pd·Q/450 ‥‥‥‥‥‥‥‥‥(4)
로 나타낸다. 그리고, (2) 내지 (4)식으로부터
T=Pd·Q/(0.628·ηp·N) ‥‥‥‥‥‥‥‥‥(5)
가 된다. (5)식에서 유량(Q)은 가변용량유압펌프(2)의 변위용적을 상기와
같이 q라 하면,
Q=ηv·N·q/1000 ‥‥‥‥(6)
이며, (6)식을 (5)식에 대입하면,
q=628·ηm·T/Pd ‥‥‥‥‥‥‥‥‥(7)
이 된다. 또한, 이 (7)식에 나타내는 엔진토오크(T)가 함수발생기(121)에 의하여 얻어지는 값이며, 계수(628·ηm)가 정수설정기(122)에 설정되는 값이 된다.
상기한 종래기술에 의한 유압회로에서는 콘트롤러(12) 및 전자비례밸브(13),제어밸브(3c) 등에 의하여 적정한 마력제어가 행하여진다. 그러나, 반대로 신품인엔진을 사용하는 경우에는, 정격치 이상의 엔진토오크를 발생할 수 있는 것이 있다. 이와 같은 경우에는, 상기 마력제어를 행함으로써 엔진이 가지는 커다란 토오크를 효과없게 하는 사태가 생긴다.
본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은 엔진실속(stal1)의 발생을 확실하게 방지할 수 있고, 또한 엔진이 가지는 출력토오크를 유효하게 이용할 수 있는 유압펌프의 제어장치를 제공하는 데 있다.
도 1은 본 발명의 제 1실시예에 의한 콘트롤러의 기능블록도,
도 2는 도 1에 나타내는 가산기에 의한 가산결과를 설명하는 도,
도 3은 유압셔블의 유압회로도,
도 4는 종래기술에 의한 콘트롤러의 기능블록도이다.
(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)
1: 엔진 1a: 드로틀레버
1al: 목표회전수발생기 2: 가변용량펌프
2a: 경사판 3: 레귤레이터
3a: 유압실린더 120: 콘트롤러
128: EEPROM 129: 가산기
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 엔진에 의하여 구동되는 가변용량유압펌프, 이 가변용량유압펌프의 토출량을 결정하는 변위용적기구, 이 변위용적기구를 제어하는 레귤레이터, 상기 가변용량유압펌프의 토출압을 검출하는 펌프토출압검출수단, 상기 엔진의 목표회전수를 지시하는 회전수지시수단 및 이 회전수지시수단에 의하여 지시된 목표회전수에 따른 상기 엔진의 토오크를 구하고 이 구하여진 토오크와 상기 펌프토출압검출수단에 의하여 검출한 가변용량유압펌프의 토출압에 의거하여 상기 레귤레이터를 제어하는 제어수단을 구비한 펌프토오크 제어장치에 있어서, 상기 구하여진 엔진의 토오크를 보정하기 위한 보정수단을 설치한 것을특징으로 한다.
본 발명은 상기와 같이 구성되어 있으며, 회전수지시수단으로부터의 목표회전수와, 펌프토출압검출수단에 의하여 검출된 가변용량유압펌프의 토출압이 제어수단에 입력된다. 제어수단은 입력된 목표회전수에 따른 엔진의 토오크를 구하고, 또한 이 구한 토오크에 대하여 보정수단에 의하여 보정한다. 그리고, 보정된 엔진의 토오크와 가변용량유압펌프의 토출압에 의거하여 레귤레이터를 제어한다.
따라서, 엔진의 기능이 저하하고 엔진토오크가 정격치보다도 작아진 경우에도 보정수단에 의하여 토오크의 저하에 따른 보정을 행할 수 있기 때문에, 엔진실속의 발생을 확실하게 방지할 수 있다. 또, 새로운 엔진을 사용하여 이 엔진이 보다 큰 토오크를 발생할 수 있는 경우이더라도 보정수단에 의하여 토오크의 증가분을 보정할 수 있기 때문에, 엔진이 가지는 출력토오크를 유효하게 이용할 수 있다.
(실시예)
이하, 본 발명의 실시예를 도면에 기초하여 설명한다.
도 1은 본 실시예에 사용한 콘트롤러의 기능블록도이다. 상기한 종래기술에의한 콘트롤러의 기능블록도를 나타내는 도 4와 동일 또는 등가인 부분에는 동일부호가 붙여져 있고, 그 설명은 생략한다.
본 실시예에 의한 콘트롤러와, 도 4예 나타낸 종래기술에 의한 콘트롤러에 하기하는 구성요소를 추가한 점만이 다르다. 즉, 도 1에 나타내는 바와 같이 본 실시예에 의한 콘트롤러에 토오크보정치를 설정하기 위한 설정수단으로서의 토오크보정설정기(128), 목표회전수(N)에 따라 구한 엔진의 토오크(T)와 토오크보정치를가산하는 가산기(129), 이 토오크보정설정기(128)에 대하여 토오크보정치를 입력하기 위한 입력수단(15), 및 입력장치(15)와 콘트롤러(120)를 접속하기 위한 커넥터 (14a, 14b)를 설치한 점이다.
입력장치(15)는 토오크보정치를 입력하기 위한 키보드(152)와 이 값을 표시하는 표시(151)를 구비한다.
그리고 가산기(129), 토오크보정치설정기(128), 입력장치(15), 커넥터(14a, 14b)에 의하여 보정수단이 형성된다.
이상과 같이 구성한 본 실시예에서는, 커넥터(14a)와 커넥터(14b)를 접속하고, 입력장치(15)의 키보드(152)에 의하여 토오크보정치를 입력함으로써 이 값이토오크보정치설정기에 설정된다. 그리고, 함수발생기(121)에 의하여 출력된 목표회전수(N)에 대응하는 엔진의 토오크(T)에 대하여 가산기(129)에 의하여 토오크보정치가 가산된다. 이 보정된 값과 가변용량유압펌프의 토출압(Pd)에 의거하여 변위용적(q)및 경사판의 목표경사회전량(θ1)이 구하여진다. 그리고, 네가티브콘트롤압(Pn)에 따른 경사판의 목표경사회전량(θ2)과 비교하여 작은 쪽의 값이 최소치선택기(127)에 의하여 선택되고, 전자비례밸브로 출력된다.
도 2는 도 1에 나타내는 가산기(129)에 의한 가산결과를 나타내는 도이다.
동도에 있어서, T는 함수발생기(121)에 의하여 구하여지는 엔진의 토오크특성곡선을 나타낸다. T1은 엔진의 토오크특성이 저하한 경우, 토오크보정치설정기(128)에토오크보정치로서 부의 값이 설정되었을 때의 가산기(129)의 출력을 나타낸다. 이경우, 토오크보정치가 토오크특성(T)으로부터 감산된다. 또한, T2는 엔진(1)이 새롭고 보다 큰 토오크를 발생할 수 있는 경우, 토오크보정치설정기(128)에 토오크보정치로서 정의 값이 설정되었을 때 가산기(129)의 출력을 나타낸다. 이 경우, 토오크보정치가 토오크특성(T)에 가산된다.
또한, 콘트롤러(120)를 컴퓨터에 의하여 구성하는 경우에는 토오크보정치설정기(128)로서 개서가능한 비휘발성의 메모리, 예를 들어 EEPROM(electrically erasable and programmable read only memory)를 사용하면, 입력장치(15)로부터의 신호에 의하여 임의로 개서가 가능하게 된다.
또, 상기 설명에서는 작업기로서 유압셔블을 예시하여 설명하였으나, 다른 작업기에도 적용할 수 있는 것은 분명하다.
이상, 설명한 바와 같이 본 실시예에 의하면, 엔진의 상태에 따라 목표회전수에 대한 엔진의 토오크를 토오크보정치설정기(128)에 설정한 토오크보정치를 사용하고, 가산기(129)에 의하여 보정한 값으로서 출력할 수 있기 때문에, 엔진실속을 확실하게 방지할 수 있다. 또한, 새로운 엔진을 장비한 바와 같은 경우에 엔진이 가지는 토오크를 충분히 유효하게 이용할 수 있다.
이상 상세하게 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 엔진의 상태에 따라 목표회전수에 대한 엔진의 토오크를 보정수단에 의하여 보정한 값으로서 출력할 수 있기 때문에, 엔진의 기능이 저하한 경우에도 엔진실속을 확실하게 방지할 수 있다. 또한, 새로운 엔진을 장비한 경우, 엔진이 가지는 토오크를 충분히 유효하게이용할 수 있다.

Claims (3)

  1. 엔진에 의하여 구동되는 가변용량유압펌프와,
    상기 가변용량유압펌프의 토출량을 결정하는 변위용적기구와,
    상기 변위용적기구를 제어하는 레귤레이터와,
    상기 가변용량유압펌프의 토출압을 검출하는 펌프토출압검출수단과,
    상기 엔진의 목표회전수를 지시하는 회전수지시수단과,
    엔진회전수와 출력 토오크의 관계를 정한 함수 발생기와,
    상기 회전수지시수단에 의하여 지시된 목표회전수에 따른 상기 엔진의 토오 크를 구하고, 이 구하여진 토오크와 상기 펌프토출압검출수단에 의하여 검출한 가변용량유압펌프의 토출압에 의거하여 상기 레귤레이터를 제어하는 제어수단을 구비한 펌프토오크제어장치에 있어서,
    상기 함수 발생기에 정해진 엔진회전수와 출력토오크의 관계를 보정하기 위하여 보정치를 설정하는 설정수단과, 이 설정수단에 의하여 설정된 보정치를 상기 함수 발생기에 정해진 출력 토오크로부터 가산 또는 감산하는 수단을 갖는 보정수단을 설치한 것을 특징으로 하는 펌프토오크제어장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 설정수단에 설정된 보정치는 임의로 변경가능한 것을 특징으로 하는 펌프토오크제어장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 설정수단이 개서가능한 비휘발성의 메모리를 포함하는 것을 특징으로 하는 펌프토오크제어장치.
KR1019960069001A 1995-12-22 1996-12-20 펌프토오크 제어장치 KR100241316B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7335100A JPH09177679A (ja) 1995-12-22 1995-12-22 ポンプトルク制御装置
JP7-335100 1995-12-22

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KR970045658A KR970045658A (ko) 1997-07-26
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Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019960069001A KR100241316B1 (ko) 1995-12-22 1996-12-20 펌프토오크 제어장치

Country Status (6)

Country Link
US (1) US5934879A (ko)
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