KR101015771B1

KR101015771B1 - 건설 기계용 3 펌프 시스템의 토크 제어 장치

Info

Publication number: KR101015771B1
Application number: KR1020087016643A
Authority: KR
Inventors: 가즈노리 나까무라; 고오지 이시까와; 노부에이 아리가; 아끼히로 나라자끼
Original assignee: 히다찌 겐끼 가부시키가이샤
Priority date: 2006-12-07
Filing date: 2007-09-07
Publication date: 2011-02-16
Also published as: AU2007330245A1; CN101371050A; JP4758877B2; WO2008068938A1; EP2101065A1; KR20090010944A; EP2101065A4; AU2007330245B2; CN101371050B; JP2008144804A; US20100218493A1; US8371117B2; EP2101065B1

Abstract

본 발명의 과제는 건설 기계용 3 펌프 시스템의 토크 제어 장치에 있어서, 제1, 제2 및 제3 유압 펌프의 합계의 흡수 토크를 정확하게 제어할 수 있어, 엔진의 출력 토크를 유효하게 이용할 수 있도록 하는 것이다.

펌프 베이스 토크 연산부(42)에서 목표 회전수로부터 펌프 베이스 토크(Tr)를 산출하고, 감산부(44)에서 펌프 베이스 토크(Tr)로부터 제3 펌프 기준 흡수 토크(T3r)를 감산하여 제1 및 제2 유압 펌프(2, 3)에서 사용 가능한 최대 흡수 토크의 기준값(Tf)을 산출한다. 보정 토크 연산부(45)에서 제3 유압 펌프(4)의 토출 압력으로부터 보정 토크값을 산출하고, 가산부(46)에서 기준값(Tf)에 그 보정 토크값(Tm)을 가산하여 목표 흡수 토크(Tn)를 산출하여, 이 목표 흡수 토크(Tn)를 얻을 수 있도록 제1 레귤레이터(31)를 제어한다.

펌프 베이스 토크 연산부, 유압 펌프, 레귤레이터, 원동기, 컨트롤 밸브 유닛

Description

건설 기계용 3 펌프 시스템의 토크 제어 장치 {TORQUE CONTROLLER OF THREE PUMP SYSTEM FOR CONSTRUCTION MACHINERY}

본 발명은 건설 기계용 3 펌프 시스템의 토크 제어 장치에 관한 것으로, 특히 1대의 원동기(엔진)에 의해 구동되는 적어도 3개의 가변 용량형 유압 펌프를 구비한 유압 쇼벨 등의 건설 기계용 3 펌프 시스템에 있어서, 그 3개의 유압 펌프의 흡수 토크가 엔진의 출력 토크를 초과하지 않도록 제어하는 건설 기계용 3 펌프 시스템의 토크 제어 장치에 관한 것이다.

유압 쇼벨 등의 건설 기계의 유압 구동 장치로서, 1대의 엔진에 의해 구동되는 3개의 유압 펌프를 구비하고, 이들 3개의 유압 펌프로부터 토출되는 압유에 의해 복수의 유압 액추에이터를 구동하는 3 펌프 시스템이 있고, 그 일례가 특허문헌 1에 기재되어 있다. 이 특허문헌 1에 기재된 3 펌프 시스템은 제1 및 제2 유압 펌프의 토출 압력을 기초로 하여 제1 및 제2 유압 펌프의 용량을 제어함으로써 제1 및 제2 유압 펌프의 흡수 토크를 제어하는 제1 레귤레이터와, 제3 유압 펌프의 토출 압력을 기초로 하여 제3 유압 펌프의 용량을 제어함으로써 제3 유압 펌프의 흡수 토크를 제어하는 제2 레귤레이터를 구비하고, 제2 레귤레이터에는 스프링 수단에 의해 제3 유압 펌프에서 사용 가능한 최대 흡수 토크가 설정되어 있다. 또한, 제1 레귤레이터에는 제3 유압 펌프의 토출 압력이 감압 밸브를 통해 유도되어, 스프링 수단에 의해 설정된 제1 및 제2 유압 펌프에서 사용 가능한 최대 흡수 토크의 기준값을, 그 감압 밸브를 통해 유도된 제3 유압 펌프의 토출 압력에 의해 조정하여, 제1, 제2 및 제3 유압 펌프의 합계의 흡수 토크를 제어하고 있다. 감압 밸브에 의한 소정의 압력값으로서, 제2 레귤레이터에 의한 흡수 토크 제어(입력 토크 제한 제어라고도 함)가 실시되는 제3 유압 펌프의 토출 압력 범위의 최소 토출 압력(제2 레귤레이터에 의한 흡수 토크 제어가 실시되지 않은 제3 유압 펌프의 토출 압력 범위의 최대 토출 압력)이 설정되어 있다.

특허문헌 1 : 일본 특허 출원 공개 제2002-242904호 공보

이상과 같이 종래의 3 펌프 시스템에서는 제3 유압 펌프의 토출 압력을 제1 레귤레이터에 피드백하여, 제1, 제2 및 제3 유압 펌프의 합계의 흡수 토크를 제어하고 있다. 이와 같은 종래의 3 펌프 시스템에 있어서는, 제3 유압 펌프의 토출 압력이 소정의 압력값 이하에 있고, 제3 유압 펌프의 흡수 토크 제어(입력 토크 제한 제어)가 실시되어 있지 않은 상태에서는 제3 유압 펌프의 토출 압력의 토출 압력을 그대로 제1 레귤레이터로 유도하여, 제3 유압 펌프의 토출 압력에 의해 제1 및 제2 유압 펌프에서 사용 가능한 최대 흡수 토크가 증가하도록 조정한다. 이에 의해 제3 유압 펌프에서 사용하고 있지 않은 흡수 토크분을 제1 및 제2 유압 펌프측에서 사용할 수 있게 되어 엔진의 출력 토크를 유효하게 이용할 수 있다.

한편, 제3 유압 펌프의 토출 압력이 소정의 압력값을 초과하여 제3 유압 펌프의 흡수 토크 제어가 실시되면, 제3 유압 펌프의 토출 압력을 감압 밸브에 의해 소정의 압력값으로 감압하여 제1 레귤레이터로 유도함으로써, 제1 및 제2 유압 펌프에서 사용 가능한 최대 흡수 토크의 증가를 제한한다. 이에 의해 제1, 제2 및 제3 유압 펌프의 합계의 흡수 토크가 엔진의 출력 토크를 초과하지 않도록 제어하여 엔진 스톨을 방지할 수 있다.

그러나, 종래의 3 펌프 시스템에서는 제3 유압 펌프의 흡수 토크 제어 시에 있어서의 흡수 토크를 정확하게 파악할 수 없어, 엔진의 출력 토크를 유효하게 이용할 수 없다는 문제가 있었다.

즉, 종래의 3 펌프 시스템에 있어서, 제3 유압 펌프의 토출 압력을 감압 밸브에 의해 소정의 압력값으로 감압하여 제1 레귤레이터로 유도함으로써 제1 및 제2 유압 펌프에서 사용 가능한 최대 흡수 토크를 제어하는 것은, 제1 내지 제3 유압 펌프에 할당된 합계의 최대 흡수 토크로부터, 당해 소정의 압력값(일정)에 대응하는 일정한 흡수 토크를 뺀 값을 제1 및 제2 유압 펌프에 할당하는 것을 의미한다. 그러나, 제3 유압 펌프에서 사용 가능한 최대 흡수 토크는 스프링 수단에 설정되어 있으므로, 엄밀하게 말하면 일정하지 않다. 즉, 스프링 수단에 의해 설정되는 최대 흡수 토크는 펌프 토출 압력과 펌프 용량의 관계를 나타내는 Pq선도 상에 있어서, 직선 혹은 직선의 조합으로 나타나는 것에 비해, 토크 일정 곡선은 Pq선도 상에 있어서 쌍곡선으로 나타나는 것으로, 양자는 일치하지 않는다. 환언하면, 제3 유압 펌프의 토출 압력만으로는 제3 유압 펌프의 흡수 토크 제어 시에 있어서의 흡수 토크를 정확하게 파악할 수는 없다. 그 결과, 제1, 제2 및 제3 유압 펌프의 합계의 흡수 토크를 정확하게 제어할 수 없어, 엔진의 출력 토크를 유효하게 이용할 수 없다.

본 발명의 목적은 제1, 제2 및 제3 유압 펌프의 합계의 흡수 토크를 정확하게 제어할 수 있어, 엔진의 출력 토크를 유효하게 이용할 수 있는 건설 기계용 3 펌프 시스템의 토크 제어 장치를 제공하는 것이다.

과제를 해결하기 위한 수단

(1) 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 원동기와, 상기 원동기에 의해 구동되는 가변 용량형 제1 및 제2 유압 펌프와, 상기 원동기에 의해 구동되는 가변 용량형 제3 유압 펌프와, 상기 원동기의 목표 회전수를 지령하는 지령 수단과, 상기 지령 수단에 의해 지령되는 목표 회전수를 기초로 하여 상기 원동기의 회전수를 제어하는 원동기 제어 장치와, 상기 제1 및 제2 유압 펌프의 토출 압력을 기초로 하여 상기 제1 및 제2 유압 펌프의 용량을 제어함으로써 상기 제1 및 제2 유압 펌프의 흡수 토크를 제어하는 제1 레귤레이터와, 상기 제3 유압 펌프의 토출 압력을 기초로 하여 상기 제3 유압 펌프의 용량을 제어함으로써 상기 제3 유압 펌프의 흡수 토크를 제어하는 제2 레귤레이터를 구비하고, 상기 제2 레귤레이터는 상기 제3 유압 펌프에서 사용 가능한 최대 흡수 토크를 설정하는 스프링 수단을 갖는 건설 기계용 3 펌프 시스템의 토크 제어 장치에 있어서, 상기 제3 유압 펌프의 토출 압력을 검출하는 압력 센서와, 상기 지령 수단에 의해 지령되는 목표 회전수와 상기 압력 센서에 의해 검출된 상기 제3 유압 펌프의 토출 압력을 기초로 하여 상기 제1 및 제2 유압 펌프에서 사용 가능한 최대 흡수 토크를 연산하여, 그 연산 결과에 따른 제어 신호를 출력하는 제어 수단을 구비하고, 상기 제1 레귤레이터는 상기 제어 신호를 기초로 하여 상기 제1 및 제2 유압 펌프의 흡수 토크가 상기 제어 수단에서 연산한 최대 흡수 토크를 초과하지 않도록 상기 제1 및 제2 유압 펌프의 용량을 제어하는 것으로 한다.

이와 같이 제어 수단에 있어서, 지령 수단에 의해 지령되는 목표 회전수와 압력 센서에 의해 검출되는 제3 유압 펌프의 토출 압력을 기초로 하여 제1 및 제2 유압 펌프에서 사용 가능한 최대 흡수 토크를 연산하여, 그 연산 결과에 따른 제어 신호를 기초로 하여 제1 및 제2 유압 펌프의 용량을 제어함으로써 제3 유압 펌프의 흡수 토크를 정확하게 파악한 3 펌프 토크 제어가 가능해져, 제1, 제2 및 제3 유압 펌프의 합계의 흡수 토크를 정확하게 제어하여 엔진의 출력 토크를 유효하게 이용할 수 있다.

(2) 또한, 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 원동기와, 상기 원동기에 의해 구동되는 가변 용량형 제1 및 제2 유압 펌프와, 상기 원동기에 의해 구동되는 가변 용량형 제3 유압 펌프와, 상기 원동기의 목표 회전수를 지령하는 지령 수단과, 상기 지령 수단에 의해 지령되는 목표 회전수를 기초로 하여 상기 원동기의 회전수를 제어하는 원동기 제어 장치와, 상기 제1 및 제2 유압 펌프의 토출 압력을 기초로 하여 상기 제1 및 제2 유압 펌프의 용량을 제어함으로써 상기 제1 및 제2 유압 펌프의 흡수 토크를 제어하는 제1 레귤레이터와, 상기 제3 유압 펌프의 토출 압력을 기초로 하여 상기 제3 유압 펌프의 용량을 제어함으로써 상기 제3 유압 펌프의 흡수 토크를 제어하는 제2 레귤레이터를 구비하고, 상기 제2 레귤레이터는 상기 제3 유압 펌프에서 사용 가능한 최대 흡수 토크를 설정하는 스프링 수단을 갖는 건설 기계용 3 펌프 시스템의 토크 제어 장치에 있어서, 상기 제3 유압 펌프의 토출 압력을 검출하는 압력 센서와, 상기 원동기의 실제 회전수를 검출하는 회전수 센서와, 상기 지령 수단에 의해 지령되는 목표 회전수와 상기 회전수 센서에 의해 검출되는 상기 원동기의 실제 회전수와의 편차를 연산하여, 이 회전수 편차와, 상기 지령 수단에 의해 지령된 목표 회전수와 상기 압력 센서에 의해 검출된 상기 제3 유압 펌프의 토출 압력을 기초로 하여 상기 제1 및 제2 유압 펌프에서 사용 가능한 최대 흡수 토크를 연산하여, 그 연산 결과에 따른 제어 신호를 출력하는 제어 수단을 구비하고, 상기 제1 레귤레이터는 상기 제어 신호를 기초로 하여 상기 제1 및 제2 유압 펌프의 흡수 토크가 상기 제어 수단에서 연산한 최대 흡수 토크를 초과하지 않도록 상기 제1 및 제2 유압 펌프의 용량을 제어하는 것으로 한다.

이에 의해 상기 (1)에서 서술한 바와 같이, 제3 유압 펌프의 흡수 토크를 정확하게 파악한 3 펌프 토크 제어가 가능해져, 제1, 제2 및 제3 유압 펌프의 합계의 흡수 토크를 정확하게 제어하여, 엔진의 출력 토크를 유효하게 이용할 수 있다.

또한, 제어 수단에 있어서, 지령 수단에 의해 지령되는 목표 회전수와 회전수 센서에 의해 검출되는 원동기의 실제 회전수와의 편차를 연산하여, 이 회전수 편차도 포함하여 제1 및 제2 유압 펌프에서 사용 가능한 최대 흡수 토크를 연산함으로써, 회전수 편차의 변화에 따라서 제1 및 제2 유압 펌프에서 사용 가능한 최대 흡수 토크를 증감하는 스피드 센싱 제어를 행할 수 있어, 이 스피드 센싱 제어에 의한 효과(토크 감소 제어, 토크 증가 제어 등의 효과)를 얻을 수 있다. 또한, 동일한 제어 수단을 이용하여 3 펌프 토크 제어와 스피드 센싱 제어의 연산을 행하고, 하나의 제어 신호에 의해 양쪽의 제어를 행하므로, 간단한 구성으로 3 펌프 토크 제어에 있어서 스피드 센싱 제어를 실시할 수 있다.

(3) 상기 (1) 또는 (2)에 있어서, 바람직하게는, 상기 제어 수단은 상기 목표 회전수를 기초로 하여 상기 제1, 제2 및 제3 유압 펌프에서 사용 가능한 합계의 최대 흡수 토크인 펌프 베이스 토크를 연산하는 제1 수단과, 상기 제3 유압 펌프의 기준 흡수 토크를 미리 설정한 제2 수단과, 상기 제3 유압 펌프의 토출 압력을 기초로 하여 상기 제3 유압 펌프의 현재의 흡수 토크와 상기 기준 흡수 토크의 차분을 보정 토크값으로서 연산하는 제3 수단과, 상기 제1 수단에서 연산한 펌프 베이스 토크와 상기 제2 수단에 설정한 제3 유압 펌프의 기준 흡수 토크와 상기 제3 수단에서 연산한 보정 토크값을 이용하여 상기 제1 및 제2 유압 펌프에서 사용 가능한 최대 흡수 토크를 연산하는 제4 수단을 갖는다.

이와 같이 제3 유압 펌프의 기준 흡수 토크를 미리 설정해 두고, 제3 유압 펌프의 토출 압력을 기초로 하여 제3 유압 펌프의 현재의 흡수 토크와 기준 흡수 토크의 차분을 보정 토크값으로서 연산함으로써, 제1 및 제2 유압 펌프에서 사용 가능한 최대 흡수 토크를 펌프 베이스 토크로부터 제3 유압 펌프의 현재의 흡수 토크를 뺀 값으로서 연산할 수 있어, 제3 유압 펌프의 흡수 토크를 정확하게 파악한 3 펌프 토크 제어가 가능해진다.

(4) 또한, 상기 (3)에 있어서, 바람직하게는, 상기 제2 수단은 상기 제3 유압 펌프의 기준 흡수 토크로서, 상기 제2 레귤레이터에 의한 흡수 토크 제어가 실시되는 상기 제3 유압 펌프의 토출 압력 범위의 최소 토출 압력에 있어서의 상기 제3 유압 펌프의 흡수 토크를 설정한다.

이에 의해, 제3 수단은 제2 레귤레이터에 의한 흡수 토크 제어가 실시되는 제3 유압 펌프의 토출 압력 범위의 최소 토출 압력에 있어서의 제3 유압 펌프의 흡수 토크를 기준으로 한 보정 토크값의 설정이 가능해져, 보정 토크값의 설정 및 계산이 용이해진다.

(5) 또한, 상기 (3)에 있어서, 바람직하게는, 상기 제4 수단은 상기 제1 수단에서 연산한 펌프 베이스 토크로부터 상기 제2 수단에 설정한 제3 유압 펌프의 기준 흡수 토크를 감산하여 상기 제1 및 제2 유압 펌프에서 사용 가능한 최대 흡수 토크의 기준값을 연산하고, 이 최대 흡수 토크의 기준값에 상기 제3 수단에서 연산한 보정 토크값을 가산하여 상기 제1 및 제2 유압 펌프에서 사용 가능한 최대 흡수 토크를 연산한다.

이에 의해, 제4 수단은 제1 수단에서 연산한 펌프 베이스 토크와 제2 수단에 설정한 제3 유압 펌프의 기준 흡수 토크와 제3 수단에서 연산한 보정 토크값을 이용하여 제1 및 제2 유압 펌프에서 사용 가능한 최대 흡수 토크를 산출할 수 있다.

(6) 또한, 상기 (1) 또는 (2)에 있어서, 상기 제어 수단은 상기 목표 회전수를 기초로 하여 상기 제1, 제2 및 제3 유압 펌프에서 사용 가능한 합계의 최대 흡수 토크인 펌프 베이스 토크를 연산하는 제1 수단과, 상기 제3 유압 펌프의 토출 압력을 기초로 하여 상기 제3 유압 펌프의 현재의 흡수 토크를 연산하는 제2 수단과, 상기 제1 수단에서 연산한 펌프 베이스 토크로부터 상기 제2 수단에서 연산한 제3 유압 펌프의 현재의 흡수 토크를 감산하여 상기 제1 및 제2 유압 펌프에서 사용 가능한 최대 흡수 토크를 연산하는 제3 수단을 갖는 것이라도 좋다.

이것에 의해서도, 제1 및 제2 유압 펌프에서 사용 가능한 최대 흡수 토크를 펌프 베이스 토크로부터 제3 유압 펌프의 현재의 흡수 토크를 뺀 값으로서 연산할 수 있어, 제3 유압 펌프의 흡수 토크를 정확하게 파악한 3 펌프 토크 제어가 가능해진다.

(7) 또한, 상기 (2)에 있어서, 바람직하게는, 상기 제어 수단은 상기 지령 수단에 의해 지령되는 목표 회전수와 상기 압력 센서에 의해 검출된 상기 제3 유압 펌프의 토출 압력을 기초로 하여 상기 제1 및 제2 유압 펌프에서 사용 가능한 최대 흡수 토크의 제1 목표값을 연산하는 제5 수단과, 상기 회전수 편차를 기초로 하여 토크 보정값을 연산하는 제6 수단과, 상기 제5 수단에서 연산한 최대 흡수 토크의 제1 목표값에 상기 토크 보정값을 가산하여 상기 제1 및 제2 유압 펌프에서 사용 가능한 최대 흡수 토크의 제2 목표값을 연산하는 제7 수단을 갖고, 이 제7 수단에서 연산한 제2 목표값을 기초로 하여 상기 제어 신호를 출력한다.

이에 의해, 회전수 편차의 변화에 따라서 제1 및 제2 유압 펌프에서 사용 가능한 최대 흡수 토크를 증감하는 스피드 센싱 제어를 행할 수 있다.

(8) 또한, 상기 (7)에 있어서, 바람직하게는, 상기 제5 수단은 상기 목표 회전수를 기초로 하여 상기 제1, 제2 및 제3 유압 펌프에서 사용 가능한 합계의 최대 흡수 토크인 펌프 베이스 토크를 연산하는 제1 수단과, 상기 제3 유압 펌프의 기준 흡수 토크를 미리 설정한 제2 수단과, 상기 제3 유압 펌프의 토출 압력을 기초로 하여 상기 제3 유압 펌프의 현재의 흡수 토크와 상기 기준 흡수 토크의 차분을 보정 토크값으로서 연산하는 제3 수단과, 상기 제1 수단에서 연산한 펌프 베이스 토크와 상기 제2 수단에 설정한 제3 유압 펌프의 기준 흡수 토크와 상기 제3 수단에서 연산한 보정 토크값을 이용하여 상기 제1 및 제2 유압 펌프에서 사용 가능한 최대 흡수 토크의 제1 목표값을 연산하는 제4 수단을 갖는다.

(9) 상기 (7)에 있어서, 상기 제5 수단은 상기 목표 회전수를 기초로 하여 상기 제1, 제2 및 제3 유압 펌프에서 사용 가능한 합계의 최대 흡수 토크인 펌프 베이스 토크를 연산하는 제1 수단과, 상기 제3 유압 펌프의 토출 압력을 기초로 하여 상기 제3 유압 펌프의 현재의 흡수 토크를 연산하는 제2 수단과, 상기 제1 수단에서 연산한 펌프 베이스 토크로부터 상기 제2 수단에서 연산한 제3 유압 펌프의 현재의 흡수 토크를 감산하여 상기 제1 및 제2 유압 펌프에서 사용 가능한 최대 흡수 토크의 제1 목표값을 연산하는 제3 수단을 갖는 것이라도 좋다.

본 발명에 따르면, 제3 유압 펌프의 흡수 토크를 정확하게 파악한 3 펌프 토크 제어가 가능해져, 제1, 제2 및 제3 유압 펌프의 합계의 흡수 토크를 정확하게 제어할 수 있어, 엔진의 출력 토크를 유효하게 이용할 수 있다.

또한, 원동기의 회전수 편차의 변화에 따라서 제1 및 제2 유압 펌프에서 사용 가능한 최대 흡수 토크를 증감하는 스피드 센싱 제어를 행할 수 있어, 이 스피드 센싱 제어에 의한 효과(토크 감소 제어, 토크 증가 제어 등의 효과)를 얻을 수 있다.

또한, 동일한 제어 수단을 이용하여 3 펌프 토크 제어와 스피드 센싱 제어의 연산을 행하고, 하나의 제어 신호에 의해 양쪽의 제어를 행하므로, 간단한 구성으로 3 펌프 토크 제어에 있어서 스피드 센싱 제어를 실시할 수 있다.

도1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 토크 제어 장치를 구비한 건설 기계용 3 펌프 시스템의 전체를 도시하는 구성도이다.

도2는 도1에 도시한 제1 레귤레이터의 토크 제어 특성을 나타내는 도면이다.

도3은 도1에 도시한 제2 레귤레이터의 토크 제어 특성을 나타내는 도면이다.

도4는 컨트롤러의 토크 제어 장치에 관한 처리 기능을 도시하는 기능 블럭도이다.

도5는 엔진 출력 토크와 펌프 베이스 토크(펌프 최대 흡수 토크)의 관계를 나타내는 도면이다.

도6은 보정 토크값의 설명도로, 도6의 (a)는 제3 유압 펌프의 토출 압력(제3 펌프 토출 압력)과 제3 유압 펌프의 용량(제3 펌프 용량)과 제3 펌프 기준 흡수 토크의 관계를 나타내는, 도3과 동일한 도면이고, 도6의 (b)는 제3 펌프 토출 압력과 제3 유압 펌프의 흡수 토크(소비 토크)와의 관계를 나타내는 도면이고, 도6의 (c)는 제3 펌프 토출 압력과 보정 토크값과의 관계를 나타내는 도면이다.

도7은 제3 유압 펌프의 토출 압력과 목표 흡수 토크(제1 및 제2 유압 펌프에서 이용 가능한 최대 흡수 토크)의 관계를 나타내는 도면이다.

도8은 본 발명의 제2 실시 형태에 있어서의 컨트롤러의 토크 제어 장치에 관한 처리 기능을 도시하는, 도4와 동일한 기능 블럭도이다.

도9는 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 토크 제어 장치를 구비한 건설 기계용 3 펌프 시스템의 전체를 도시하는 구성도이다.

도10은 제3 실시 형태에 있어서의 컨트롤러의 토크 제어 장치에 관한 처리 기능을 도시하는 기능 블럭도이다.

도11은 엔진 출력 토크 및 펌프 흡수 토크와 스피드 센싱 제어의 관계를 나타내는 도면이다.

도12는 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 토크 제어 장치의 레귤레이터 부분을 도시하는 도면이다.

[부호의 설명]

1 : 원동기(엔진)

2 : 제1 유압 펌프

3 : 제2 유압 펌프

4 : 제3 유압 펌프

6 : 컨트롤 밸브 유닛

6a, 6b, 6c : 밸브 그룹

7 내지 12 : 복수의 유압 액추에이터

15, 16, 17 : 메인 릴리프 밸브

18 : 파일럿 릴리프 밸브

21 : 회전수 지령 조작 장치

22 : 엔진 제어 장치

23, 23A, 23B : 컨트롤러

24 : 거버너 제어 모터

25 : 연료 분사 장치

31 : 제1 레귤레이터

31a, 31b : 스프링

31c, 31d, 31e : 수압부

32 : 제2 레귤레이터

34 : 압력 센서

35 : 전자기 비례 밸브

42 : 펌프 베이스 토크 연산부

43 : 제3 펌프 기준 흡수 토크 설정부

44, 46A, 52 : 감산부

45 : 보정 토크 연산부

45A : 제3 펌프 흡수 토크 연산부

46, 54 : 가산부

47 : 전자기 밸브 출력 압력 연산부

48 : 전자기 밸브 구동 전류 연산부

51 : 회전수 센서

53 : 게인 승산부

131 : 제1 레귤레이터

132 : 제2 레귤레이터

112, 212 : 틸팅 제어 액추에이터

113, 213 : 토크 제어 서보 밸브

113d : 토크 감소 제어 수압실

114, 214 : 포지션 제어 밸브

이하, 본 발명의 실시 형태를, 도면을 이용하여 설명한다.

도1은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 토크 제어 장치를 구비한 건설 기계용 3 펌프 시스템의 전체를 도시하는 구성도이다. 본 실시 형태는 건설 기계로서 유압 쇼벨을 대상으로 한 것이다.

도1에 있어서, 본 실시 형태에 관한 건설 기계용 3 펌프 시스템은 원동기(1)와, 이 원동기(1)에 의해 구동되는 가변 용량형 제1 유압 펌프(2), 제2 유압 펌프(3), 제3 유압 펌프(4)의 3개의 메인 펌프와, 원동기(1)에 의해 구동되는 고정 용량형 파일럿 펌프(5)와, 제1, 제2 및 제3 유압 펌프(2, 3, 4)에 접속된 컨트롤 밸브 유닛(6)과, 컨트롤 밸브 유닛(6)에 접속된 복수의 유압 액추에이터(7, 8, 9, 10, 11, 12, …)를 구비하고 있다.

컨트롤 밸브 유닛(6)은 제1, 제2 및 제3 유압 펌프(2, 3, 4)에 대응한 3개의 밸브 그룹(6a, 6b, 6c)을 갖고 있고, 3개의 밸브 그룹(6a, 6b, 6c)은 각각 복수의 유량 제어 밸브로 이루어지고, 이들 유량 제어 밸브에 의해 제1, 제2 및 제3 유압 펌프(2, 3, 4)로부터 복수의 유압 액추에이터(7, 8, 9, 10, 11, 12, …)로 공급되 는 압유의 흐름(방향 및 유량)이 제어된다. 또한, 3개의 밸브 그룹(6a, 6b, 6c)의 유량 제어 밸브는 공지의 센터 바이패스 타입이고, 대응하는 유압 액추에이터의 조작 수단(조작 레버 장치)이 조작되어 있지 않고, 유량 제어 밸브가 중립 위치에 있을 때에는 제1, 제2 및 제3 유압 펌프(2, 3, 4)의 토출 라인(2a, 3a, 4a)을 탱크에 연통시키고 있다. 이때, 제1, 제2 및 제3 유압 펌프(2, 3, 4)의 토출 압력은 탱크압으로 저하된다.

복수의 유압 액추에이터(7, 8, 9, 10, 11, 12, …)는, 예를 들어 유압 쇼벨의 선회 모터, 아암 실린더, 좌우 주행 모터, 버킷 실린더, 붐 실린더를 포함하고, 예를 들어 유압 액추에이터(7)가 선회 모터이고, 유압 액추에이터(8)가 아암 실린더이고, 유압 액추에이터(9)가 좌측 주행 모터이고, 유압 액추에이터(10)가 우측 주행 모터이고, 유압 액추에이터(11)가 버킷 실린더이고, 유압 액추에이터(12)가 붐 실린더이다.

제1, 제2 및 제3 유압 펌프(2, 3, 4)의 토출 라인(2a, 3a, 4a)에는 메인 릴리프 밸브(15, 16, 17)가 설치되고, 파일럿 펌프(5)의 토출 라인(5a)에는 파일럿 릴리프 밸브(18)가 설치되어 있다. 메인 릴리프 밸브(15, 16, 17)는 제1, 제2 및 제3 유압 펌프(2, 3, 4)의 토출 압력을 규제하여, 메인 회로의 최대 압력을 설정하는 것이다. 파일럿 릴리프 밸브(18)는 파일럿 펌프(5)의 최대 토출 압력을 규제하여 파일럿 유압원의 압력을 설정하는 것이다.

원동기(1)는 디젤 엔진이고, 이 디젤 엔진(이하, 단순히 엔진이라고 함)(1)에 다이얼식 회전수 지령 조작 장치(21)와 엔진 제어 장치(22)가 설치되어 있다. 회전수 지령 조작 장치(21)는 엔진(1)의 목표 회전수를 지령하는 지령 수단이고, 엔진 제어 장치(22)는 컨트롤러(23)와, 거버너 모터(24)와, 연료 분사 장치(거버너)(25)를 갖고 있다. 컨트롤러(23)는 회전수 지령 조작 장치(21)로부터의 지령 신호를 입력하여 소정의 연산 처리를 행하여, 거버너 제어 모터(24)에 구동 신호를 출력한다. 거버너 제어 모터(24)는 그 구동 신호에 따라서 회전하여, 회전수 지령 조작 장치(21)가 지령하는 목표 회전수를 얻을 수 있도록 연료 분사 장치(25)의 연료 분사량을 제어한다.

본 실시 형태에 관한 토크 제어 장치는 이와 같은 3 펌프 시스템에 설치되는 것으로, 제1 및 제2 유압 펌프(2, 3)의 용량[배수 용적(displacement volume) 혹은 경사판의 틸팅]을 제어함으로써 제1 및 제2 유압 펌프(2, 3)의 흡수 토크(소비 토크)를 제어하는 제1 레귤레이터(31)와, 제3 유압 펌프(4)의 용량(배수 용적 혹은 경사판의 틸팅)을 제어함으로써 제3 유압 펌프(4)의 흡수 토크(소비 토크)를 제어하는 제2 레귤레이터(32)와, 제3 유압 펌프(4)의 토출 압력을 검출하는 압력 센서(34)와, 전자기 비례 밸브(35)와, 상기한 컨트롤러(23)를 구비하고 있다.

제1 레귤레이터(31)는 제1 및 제2 유압 펌프(2, 3)의 용량 증가 방향으로 작용하는 스프링(31a, 31b)과, 제1 및 제2 유압 펌프(2, 3)의 용량 감소 방향으로 작용하는 수압부(31c, 31d, 31e)를 갖고 있다. 수압부(31c, 31d)에는 제1 및 제2 유압 펌프(2, 3)의 토출 압력이 파일럿 라인(37, 38)을 통해 도입되고, 수압부(31e)에는 전자기 비례 밸브(35)로부터의 제어 압력이 제어 유로(39)를 통해 도입된다. 스프링(31a, 31b)과 수압부(31e)는 제1 및 제2 유압 펌프(2, 3)에서 사용 가능한 최대 흡수 토크를 설정하는 기능을 갖고 있다. 이와 같은 구성에 의해 제1 레귤레이터(31)는 제1 및 제2 유압 펌프(2, 3)의 흡수 토크가 스프링(31a, 31b)과 수압부(31e)로 유도되는 제어 압력에 의해 설정되는 최대 흡수 토크를 초과하지 않도록 제1 및 제2 유압 펌프(2, 3)의 용량을 제어한다.

제2 레귤레이터(32)는 제3 유압 펌프(4)의 용량 증가 방향으로 작용하는 스프링(32a)과, 제3 유압 펌프(4)의 용량 감소 방향으로 작용하는 수압부(32b)를 갖고, 수압부(31b)에는 제3 유압 펌프(4)의 토출 압력이 파일럿 라인(40)을 통해 도입된다. 스프링(32a)은 제3 유압 펌프(4)에서 사용 가능한 최대 흡수 토크를 설정하는 기능을 갖고 있다. 이와 같은 구성에 의해 제2 레귤레이터(32)는 제3 유압 펌프(4)의 흡수 토크가 스프링(32a)에 의해 설정되는 최대 흡수 토크를 초과하지 않도록 제3 유압 펌프(4)의 용량을 제어한다.

압력 센서(34)는 제3 유압 펌프(4)의 토출 압력에 따른 검출 신호를 출력하고, 이 검출 신호는 컨트롤러(23)에 입력된다. 컨트롤러(23)는 소정의 연산 처리를 행하여, 전자기 비례 밸브(35)에 구동 신호를 출력한다. 전자기 비례 밸브(35)는 파일럿 펌프(5)의 토출 압력을 원압으로 하여 컨트롤러(23)로부터의 구동 신호에 따른 제어 압력을 생성하고, 이 제어 압력은 신호 라인(39)을 통해 제1 레귤레이터(31)의 수압부(31e)로 유도된다. 이에 의해 제1 레귤레이터(31)에 있어서는, 수압부(31e)로 유도되는 제어 압력에 따라서 제1 및 제2 유압 펌프에서 사용 가능한 최대 흡수 토크의 값이 조정된다.

도2는 제1 레귤레이터(31)의 토크 제어 특성을 나타내는 도면이다. 횡축은 제1 및 제2 유압 펌프(2, 3)의 토출 압력의 합이고, 종축은 제1 및 제2 유압 펌프(2, 3)의 용량(배수 용적 혹은 경사판의 틸팅)이다.

또한, 도2에 있어서, 꺾임선 A, B, C는 제1 레귤레이터(31)에 의한 흡수 토크 제어(입력 토크 제한 제어)의 특성선으로, 꺾임선 A는 제3 유압 펌프(4)에 관한 유압 액추에이터, 예를 들어 유압 액추에이터(12)가 작동하고 있지 않고, 제3 유압 펌프(4)의 토출 압력이 탱크압(P0)(도3 참조)으로 저하되어 있을 때의 것이고, 꺾임선 B는 제3 유압 펌프(4)의 토출 압력이 제2 레귤레이터(32)에 의한 흡수 토크 제어가 실시되는 제3 유압 펌프(4)의 토출 압력 범위의 최소 토출 압력[제2 레귤레이터(32)에 의한 흡수 토크 제어의 개시 압력](P1)(도3 참조)에 있을 때의 것이고, 꺾임선 C는 제3 유압 펌프(4)의 토출 압력이 압력(P1)에 있어서의 제3 유압 펌프(4)의 흡수 토크[제3 펌프 기준 흡수 토크(T3r)]와의 차가 최대가 될 때의 P2(도3 참조)에 있을 때의 것이다.

제3 유압 펌프(4)의 토출 압력이 탱크압(P0)에 있을 때, 제1 및 제2 유압 펌프(2, 3)의 토출 압력의 합에 따라서 제1 및 제2 유압 펌프의 용량은 다음과 같이 변화된다.

제1 및 제2 유압 펌프(2, 3)의 토출 압력의 합이 P0 내지 P1A의 범위 내에 있을 때에는, 흡수 토크 제어는 실시되지 않고, 제1 및 제2 유압 펌프(2, 3)의 용량은 최대 용량 특성선(L1) 상에 있고, 최대(일정)이다. 이때, 제1 및 제2 유압 펌프(2, 3)의 흡수 토크는 이들의 토출 압력의 상승에 따라서 증대된다. 제1 및 제2 유압 펌프(2, 3)의 토출 압력의 합이 P1A를 초과하면 흡수 토크 제어가 실시되 어, 제1 및 제2 유압 펌프(2, 3)의 용량은 특성선 A를 따라서 감소된다. 이에 의해 제1 및 제2 유압 펌프(2, 3)의 흡수 토크는 토크 일정 곡선 TA로 나타내는 규정 토크(Ta)를 초과하지 않도록 제어된다. 이 경우, 압력(P1A)이 제1 레귤레이터(31)에 의한 흡수 토크 제어의 개시 압력이고, P1A 내지 Pmax는 제1 레귤레이터(31)에 의한 흡수 토크 제어가 실시되는 제1 및 제2 유압 펌프(2, 3)의 토출 압력 범위이다. 또한, Pmax는 제1 및 제2 유압 펌프(2, 3)의 토출 압력의 합의 최대값이고, 메인 릴리프 밸브(15, 16)의 릴리프 설정 압력의 합에 상당하는 값이다. 제1 및 제2 유압 펌프(2, 3)의 토출 압력의 합이 Pmax까지 상승하면, 메인 릴리프 밸브(15, 16)가 모두 작동하여 그 이상의 펌프 토출 압력의 상승은 제한된다.

제3 유압 펌프(4)의 토출 압력이 상승하면, 흡수 토크 제어의 특성선은 꺾임선 A, B, C로 변화되고, 그것에 따라서 제1 레귤레이터(31)에 의한 흡수 토크 제어의 개시 압력은 P1A로부터 P1B, P1C로 변화되고, 제1 레귤레이터(31)에 의한 흡수 토크 제어가 실시되는 토출 압력 범위는 P1A 내지 Pmax로부터 P1B 내지 Pmax, P1C 내지 Pmax로 변화된다. 또한, 그것에 따라서, 제1 및 제2 유압 펌프(2, 3)에서 사용 가능한 최대 흡수 토크는 Ta로부터 Tb, Tc로 감소된다.

도3은 제2 레귤레이터(32)의 토크 제어 특성을 나타내는 도면이다. 횡축은 제3 유압 펌프(4)의 토출 압력이고, 종축은 제3 유압 펌프(4)의 용량(배수 용적 혹은 경사판의 틸팅)이다. 실선 D는 스프링(32a)에 의해 설정되는 흡수 토크 제어의 특성선이다.

제3 유압 펌프(4)의 토출 압력이 P0 내지 P1의 범위 내에 있을 때에는 흡수 토크 제어는 실시되지 않고, 제3 유압 펌프(4)의 용량은 최대 용량 특성선 L2 상에 있고, 최대(일정)이다. 이때, 제3 유압 펌프(4)의 흡수 토크는 그 토출 압력의 상승에 따라서 증대된다. 제3 유압 펌프(4)의 토출 압력이 P1을 초과하면 흡수 토크 제어가 실시되어, 제3 유압 펌프(4)의 용량은 특성선 C에 따라서 감소된다. 이에 의해, 제3 유압 펌프(4)의 흡수 토크는 토크 일정 곡선 TD로 나타내는 규정 토크(Td)를 초과하지 않도록 제어된다. 이 경우, 압력(P1)이 제2 레귤레이터(32)에 의한 흡수 토크 제어의 개시 압력이고, P1 내지 Pmax는 제2 레귤레이터(32)에 의한 흡수 토크 제어가 실시되는 제3 유압 펌프(4)의 토출 압력 범위이다. Pmax는 제3 유압 펌프(4)의 토출 압력의 최대값이고, 메인 릴리프 밸브(17)의 릴리프 설정 압력에 상당하는 값이다. 제3 유압 펌프(4)의 토출 압력이 Pmax까지 상승하면, 메인 릴리프 밸브(17)가 작동하여 그 이상의 펌프 토출 압력의 상승은 제한된다.

도4는 컨트롤러(23)의 토크 제어 장치에 관한 처리 기능을 도시하는 기능 블럭도이다. 컨트롤러(23)는 펌프 베이스 토크 연산부(42)와, 제3 펌프 기준 흡수 토크 설정부(43)와, 감산부(44)와, 보정 토크 연산부(45)와, 가산부(46)와, 전자기 밸브 출력 압력 연산부(47)와, 전자기 밸브 구동 전류 연산부(48)를 구비하고 있다.

펌프 베이스 토크 연산부(42)는 제1, 제2 및 제3 유압 펌프(2, 3, 4)의 3개의 펌프에서 사용 가능한 합계의 최대 흡수 토크를 펌프 베이스 토크(Tr)로서 산출하는 것으로, 회전수 지령 조작 장치(21)로부터 목표 회전수의 지령 신호를 입력하고, 이를 메모리에 기억되어 있는 테이블에 참조시켜, 그 목표 회전수에 대응하는 펌프 베이스 토크(Tr)를 연산한다. 메모리의 테이블에는 목표 회전수가 낮아짐에 따라서 펌프 베이스 토크(Tr)가 감소되도록 목표 회전수와 펌프 베이스 토크(Tr)의 관계가 설정되어 있다.

도5는 엔진 출력 토크(Te)와 펌프 베이스 토크(펌프 최대 흡수 토크)(Tr)의 관계를 나타내는 도면이다. 엔진(1)의 출력 토크(Te)는 엔진 회전수가 낮아짐에 따라서 낮아진다. 펌프 최대 흡수 토크(Tr)는 엔진(1)의 출력 토크(Te)의 범위 내일 필요가 있다. 따라서, 펌프 최대 흡수 토크(Tr)도 목표 회전수가 낮아짐에 따라서 감소된다.

제3 펌프 기준 흡수 토크 설정부(43)는 제3 유압 펌프(4)의 실제의 흡수 토크(소비 토크)를 계산할 때의 기준값으로서의 제3 펌프 기준 흡수 토크(T3r)를 설정하는 것이다. 여기서, 제3 펌프 기준 흡수 토크(T3r)는 도3에 토크 일정 곡선 TR로서 나타내는 토크값이고, 이 토크값은 제2 레귤레이터(32)에 의한 흡수 토크 제어가 실시되는 제3 유압 펌프(4)의 토출 압력 범위의 최소 토출 압력[이하, 제2 레귤레이터(32)에 의한 흡수 토크 제어의 개시 압력이라고 함](P1)에 있어서의 제3 유압 펌프(4)의 흡수 토크이다.

감산부(44)는 펌프 베이스 토크(Tr)로부터 제3 펌프 기준 흡수 토크(T3r)를 감산하여, 제1 및 제2 유압 펌프(2, 3)에서 사용 가능한 최대 흡수 토크의 기준값(Tf)을 산출한다. 즉,

Tf ＝ Tr － T3r

보정 토크 연산부(45)는 제4 유압 펌프의 토출 압력으로부터 제3 유압 펌 프(4)의 현재의 흡수 토크(소비 토크)와 제3 펌프 기준 흡수 토크(T3r)의 차분을 보정 토크값으로서 산출하는 것으로, 압력 센서(34)로부터 제3 유압 펌프(4)의 토출 압력(제3 펌프 토출 압력)의 검출 신호를 입력하고, 이를 메모리에 기억되어 있는 테이블에 참조시켜, 그 제3 펌프 토출 압력에 대응하는 보정 토크값(Tm)을 연산한다. 메모리의 테이블에는, 제3 펌프 토출 압력이 P0으로부터 흡수 토크 제어의 개시 압력(P1)까지의 범위에 있을 때에는 제3 펌프 토출 압력이 상승함에 따라서 보정 토크값(Tm)이 T0으로부터 0까지 감소되고, 제3 펌프 토출 압력이 흡수 토크 제어의 개시 압력(P1)을 초과하면, 보정 토크값(Tm)이 제3 펌프 토출 압력에 따른 소정의 부의 값이 되도록 제3 펌프 토출 압력과 보정 토크값(Tm)의 관계가 설정되어 있다.

도6은 보정 토크값(Tm)의 설명도이다. 이 도6을 이용하여 보정 토크값(Tm)에 대해 설명한다.

도6의 (a)는 제3 유압 펌프(4)의 토출 압력(제3 펌프 토출 압력)과 제3 유압 펌프(4)의 용량(제3 펌프 용량)과 제3 펌프 기준 흡수 토크(T3r)의 관계를 나타내는, 도3과 동일한 도면이다.

도6의 (a)에 있어서, 도3을 이용하여 설명한 바와 같이, 제3 펌프 토출 압력이 P0 내지 P1의 범위 내에 있을 때, 제3 펌프 용량은 최대(일정)이고, 제3 펌프 토출 압력이 P1을 초과하면, 제3 펌프 용량은 특성선 C를 따라서 감소된다. 이 경우, 제3 펌프 토출 압력이 P1을 초과하면, 제2 레귤레이터(32)에 의한 흡수 토크 제어가 개시된다. 이 흡수 토크 제어에 있어서, 제3 유압 펌프(4)의 실제의 흡수 토크는, 이상적으로는 토크 일정 곡선 TR로 나타낸 바와 같이 일정한 값[제3 펌프 기준 흡수 토크(T3r)]을 제어하고 싶다. 그러나, 제2 레귤레이터(32)에 의한 흡수 토크 제어의 설정값은 스프링(32a)의 압박력에 의해 부여되어 있으므로, 제3 유압 펌프(4)의 흡수 토크는 실제로는 특성선 C와 같이 제어되어, 토크 일정 곡선 T3R로 나타내는 이상의 제3 펌프 기준 흡수 토크(T3r)에 대해 오차가 있다.

도6의 (b)는 제3 펌프 토출 압력과 제3 유압 펌프(4)의 흡수 토크(소비 토크)와의 관계를 나타내는 도면으로, 사선부 F는 이상의 제3 펌프 기준 흡수 토크(T3r)에 대한 제3 유압 펌프(4)의 실제의 흡수 토크의 오차를 나타내고 있다. 또한, 사선부 E는 제3 유압 펌프(4)의 토출 압력이 P0 내지 P1의 범위 내에 있을 때의 제3 유압 펌프(4)의 흡수 토크가 제3 펌프 기준 흡수 토크(T3r)를 만족시키지 않는 영역을 나타내고 있다. 제3 펌프 토출 압력이 탱크압의 P0일 때, 제3 유압 펌프(4)의 흡수 토크는 최소의 T3min이고, 제3 펌프 토출 압력이 P0으로부터 P1까지 상승함에 따라서 제3 유압 펌프(4)의 흡수 토크는 직선 G와 같이 T3min으로부터 T3r까지 비례적으로 증대된다. 이 경우, 제3 유압 펌프(4)의 흡수 토크는 제3 펌프 기준 흡수 토크(T3r)에 대해 과소로 되어 있고, 감산부(44)에서 연산한 기준값(Tf)(＝ Tr － T3r)을 그대로 제1 및 제2 유압 펌프(2, 3)에서 사용 가능한 최대 흡수 토크로서 설정한 경우, 펌프 베이스 토크(Tr)를 완전히 사용한 부분이다.

도6의 (b)에 있어서, 제3 펌프 토출 압력이 P1을 초과하면, 도6의 (a)의 토크 일정 곡선 T3R에 대한 특성선 C의 차분에 대응하여 제3 유압 펌프(4)의 흡수 토크는 곡선 H와 같이 변화된다. 즉, 제3 펌프 토출 압력이 P1을 초과하면 제3 유압 펌프(4)의 흡수 토크는 T3r보다도 커져, T3r과의 차는 제3 펌프 토출 압력이 상승함에 따라서 증대되고, 제3 펌프 토출 압력이 P2에 도달하면 T3r과의 차는 최대가 되고, 제3 펌프 토출 압력이 P2를 초과하면 T3r과의 차는 반대로 서서히 감소된다. 이 경우, 제3 유압 펌프(4)의 흡수 토크는 제3 펌프 기준 흡수 토크(T3r)에 대해 과대로 되어 있고, 감산부(44)에서 연산한 기준값(Tf)(＝ Tr － T3r)을 그대로 제1 및 제2 유압 펌프(2, 3)에서 사용 가능한 최대 흡수 토크로서 설정한 경우, 펌프 베이스 토크(Tr)를 초과한 과잉 토크가 되는 부분이다.

도6의 (c)는 제3 펌프 토출 압력과 보정 토크값(Tm)의 관계를 나타내는 도면이다. 이 관계는 도6의 (b)의 제3 펌프 토출 압력과 제3 유압 펌프(4)의 실제의 흡수 토크와의 관계의 역특성이고, 도면 중, 직선 Ga는 도6의 (b)의 직선 G에 대응하고, 곡선 Ha는 도6의 (b)의 곡선 H에 대응하고 있다. 제3 펌프 토출 압력이 탱크압의 P0일 때, 보정 토크값(Tm)은 Tm0이고, 이 Tm0은 도6의 (b)의 T3r과 T3min의 차분이다. 즉,

Tm0 ＝ T3r － T3min

제3 펌프 토출 압력이 P0으로부터 P1까지 상승하는 동안은, 제3 펌프 토출 압력이 상승함에 따라서 보정 토크값(Tm)은 직선 Ga와 같이 Tm0으로부터 0까지 비례적으로 감소되고, 제3 펌프 토출 압력이 P1을 초과하면 보정 토크값(Tm)은 부의 값이 되어 곡선 Ha와 같이 변화된다. 즉, 제3 펌프 토출 압력이 상승함에 따라서 보정 토크값(Tm)은 그 액추에이터의 영역에서 0으로부터 서서히 감소되고, 제3 펌프 토출 압력이 P2에 도달하면 보정 토크값(Tm)은 최소가 되고, 제3 펌프 토출 압 력이 P2를 초과하면 보정 토크값(Tm)은 반대로 서서히 증가하여 0 부근으로 복귀된다.

가산부(46)는 감산부(44)에서 구한 최대 흡수 토크의 기준값(Tf)에 보정 토크 연산부(45)에서 연산한 보정 토크값(Tm)을 가산하여, 제1 및 제2 유압 펌프(2, 3)에서 사용 가능한 최대 흡수 토크를 목표 흡수 토크(Tn)로서 산출한다. 즉,

Tn ＝ Tf ＋ Tm

도7은 제3 유압 펌프(4)의 토출 압력과 목표 흡수 토크(Tn)[제1 및 제2 유압 펌프(2, 3)에서 이용 가능한 최대 흡수 토크]의 관계를 나타내는 도면이다. 도7 중, 1점 쇄선은 펌프 베이스 토크 연산부(42)에서 연산되는 펌프 베이스 토크(Tr)를 도시하고, 2점 쇄선은 감산부(44)에서 연산되는 제1 및 제2 유압 펌프(2, 3)에서 사용 가능한 최대 흡수 토크의 기준값(Tf)을 나타내고 있다. 1점 쇄선의 펌프 베이스 토크(Tr)는 엔진(1)의 목표 회전수가 있는 값(예를 들어, 최대의 정격 회전수)에 있을 때에 연산된 것이다. 2점 쇄선의 기준값(Tf)은 1점 쇄선의 펌프 베이스 토크(Tr)로부터 제3 펌프 기준 흡수 토크(T3r)를 감산한 값이다(Tf ＝ Tr － T3r).

가산부(46)에서 연산되는 목표 흡수 토크(Tn)는 2점 쇄선의 기준값(Tf)에 보정 토크 연산부(45)에서 연산되는 보정 토크값(Tm)을 가산한 값으로(Tn ＝ Tf ＋ Tm), 도6의 (c)에 나타내는 제3 펌프 토출 압력과 보정 토크값(Tm)의 관계에 대응하여 직선 Gb 및 곡선 Hb와 같이 된다. 직선 Gb 및 곡선 Hb는 도6의 (c)의 보정 토크값(Tm)을 도시하는 직선 Ga 및 곡선 Ha에 대응하고 있다.

제3 펌프 토출 압력이 P0에 있을 때, 목표 흡수 토크(Tn)는 Tr ― T3min이고, 제3 펌프 토출 압력이 P0으로부터 P1까지 상승함에 따라서, 목표 흡수 토크(Tn)는 직선 Gb를 따라서 Tr ― T3min으로부터 Tf로 감소된다. 제3 펌프 토출 압력이 P1을 초과하면, 제3 펌프 토출 압력이 상승함에 따라서 목표 흡수 토크(Tn)는 곡선 Hb를 따라서 감소되고, 제3 펌프 토출압이 P2에 도달하면, 목표 흡수 토크(Tn)는 최소의 Tr ― Tc가 된다. 제3 펌프 토출 압력이 더욱 상승하면, 목표 흡수 토크(Tn)는 곡선 Hb를 따라서 반대로 증가하기 시작하여, Pmax에서 Tf 부근까지 복귀된다.

전자기 밸브 출력 압력 연산부(47)는 제1 레귤레이터(31)에 있어서, 제1 및 제2 유압 펌프(2, 3)에서 사용 가능한 최대 흡수 토크로서 목표 토크(Tn)를 설정하기 위한 제어 압력을 산출하는 것으로, 가산부(46)에서 구한 목표 흡수 토크(Tn)를 메모리에 기억되어 있는 테이블에 참조시켜, 그 목표 흡수 토크(Tn)에 대응하는 전자기 비례 밸브(35)의 출력 압력(Pc)을 연산한다. 메모리의 테이블에는 목표 흡수 토크(Tn)가 증대됨에 따라서 출력 압력(Pc)이 작아지도록 목표 흡수 토크(Tn)와 출력 압력(Pc)의 관계가 설정되어 있다.

전자기 밸브 구동 전류 연산부(48)는 전자기 밸브 출력 압력 연산부(47)에서 구한 전자기 비례 밸브(35)의 출력 압력(Pc)을 얻기 위한 전자기 비례 밸브(35)의 구동 전류(Ic)를 산출하는 것으로, 전자기 밸브 출력 압력 연산부(47)에서 구한 전자기 비례 밸브(35)의 출력 압력(Pc)을 메모리에 기억되어 있는 테이블에 참조시켜, 그 출력 압력(Pc)에 대응하는 전자기 비례 밸브(35)의 구동 전류(Ic)를 연산한 다. 메모리의 테이블에는 출력 압력(Pc)이 증대됨에 따라서 구동 전류(Ic)가 증대되도록 출력 압력(Pc)과 구동 전류(Ic)의 관계가 설정되어 있다. 이 구동 전류(Ic)는 도시하지 않는 앰프에 의해 증폭되어 전자기 비례 밸브(35)에 출력된다.

이상에 있어서, 다이얼식 회전수 지령 조작 장치(21)는 엔진(원동기)(1)의 목표 회전수를 지령하는 지령 수단을 구성하고, 엔진 제어 장치(22)는 그 지령 수단(21)에 의해 지령되는 목표 회전수를 기초로 하여 엔진(1)의 회전수를 제어하는 원동기 제어 장치를 구성하고, 컨트롤러(23)와 전자기 비례 밸브(35)는 지령 수단(21)에 의해 지령되는 목표 회전수와 압력 센서(34)에 의해 검출된 제3 유압 펌프(4)의 토출 압력을 기초로 하여 제1 및 제2 유압 펌프(2, 3)에서 사용 가능한 최대 흡수 토크를 연산하여, 그 연산 결과에 따른 제어 신호를 출력하는 제어 수단을 구성하고, 제1 레귤레이터(31)는 그 제어 신호에 따라서 제1 및 제2 유압 펌프(2, 3)의 흡수 토크가 당해 제어 수단(23, 35)에서 연산한 최대 흡수 토크를 초과하지 않도록 제1 및 제2 유압 펌프(2, 3)의 용량을 제어한다.

또한, 펌프 베이스 토크 연산부(42)는 목표 회전수를 기초로 하여 제1, 제2 및 제3 유압 펌프(2 내지 4)에서 사용 가능한 합계의 최대 흡수 토크인 펌프 베이스 토크를 연산하는 제1 수단을 구성하고, 제3 펌프 기준 흡수 토크 설정부(43)는 제3 유압 펌프(4)의 기준 흡수 토크를 미리 설정한 제2 수단을 구성하고, 보정 토크 연산부(45)는 제3 유압 펌프(4)의 토출 압력을 기초로 하여 제3 유압 펌프(4)의 현재의 흡수 토크와 기준 흡수 토크의 차분을 보정 토크값으로서 연산하는 제3 수단을 구성하고, 감산부(44)와 가산부(46)는 제1 수단에서 연산한 펌프 베이스 토크 와 제2 수단에 설정한 제3 유압 펌프의 기준 흡수 토크와 제3 수단에서 연산한 보정 토크값을 이용하여 제1 및 제2 유압 펌프(2, 3)에서 사용 가능한 최대 흡수 토크를 연산하는 제4 수단을 구성한다.

다음에, 이상과 같이 구성한 본 실시 형태의 동작을 설명한다.

제1 및 제2 유압 펌프에 관한 유압 액추에이터 중 하나, 예를 들어 유압 액추에이터(7)를 작동시킨 경우, 제1 유압 펌프로부터의 압유가 컨트롤 밸브 유닛(6)의 밸브 그룹(6a)에 포함되는 대응하는 유량 제어 밸브를 통해 유압 액추에이터(7)에 공급된다. 이때, 제1 유압 펌프(2)의 토출 압력은 유압 액추에이터(7)의 부하압에 의해 증대되고, 이 제1 유압 펌프(2)의 토출 압력이 제1 레귤레이터(31)의 수압부(31c)로 유도되어, 제1 유압 펌프(2)의 토출 압력이 소정의 값을 초과하면 제1 유압 펌프(2)의 용량(흡수 토크)이 감소되도록 제어된다. 이 소정의 값은, 하기하는 바와 같이 제1 레귤레이터(31)의 수압부(31e)로 유도되는 제어 압력[즉, 목표 흡수 토크(Tn)]에 따라서 변화된다.

<제3 유압 펌프(4)에 관한 유압 액추에이터의 비작동시>

제3 유압 펌프(4)에 관한 유압 액추에이터, 예를 들어 유압 액추에이터(12)가 작동하고 있지 않을 때, 제3 유압 펌프(4)의 토출 압력은 탱크압(P0)으로 저하되어 있고, 제3 유압 펌프(4)는 T3min의 흡수 토크를 소비하고 있다.

컨트롤러의 가산부(46)에서는 목표 흡수 토크(Tn)로서 Tr － T3min이 연산되어, 이 목표 흡수 토크(Tn)를 기초로 하여 전자기 비례 밸브(35)에 대응하는 구동 전류가 출력되어, 제1 레귤레이터(31)의 수압부(31e)에 대응하는 제어 압력이 유도 된다. 이 제어 압력은 제1 토크 레귤레이터(31)의 스프링(31a, 31b)의 압박력에 대향하여 작용하여, 제1 및 제2 유압 펌프에서 사용 가능한 최대 흡수 토크가 목표 흡수 토크(Tn)(Tr ― T3min)에 대응한 값이 되도록 조정된다.

도2의 곡선 TA는 그 목표 흡수 토크(Tn)(Tr ― T3min)에 대응하는 토크 일정 곡선이고, 도2의 꺾임선 A는 그때에 설정되는 제1 레귤레이터(31)에 의한 흡수 토크 제어의 특성선이다.

이와 같이 제1 레귤레이터(31)에 흡수 토크 제어의 특성선 A가 설정될 때, 제1 레귤레이터(31)는 다음과 같이 제1 및 제2 유압 펌프(2, 3)의 용량을 제어한다. 즉, 제1 및 제2 유압 펌프(2, 3)의 토출 압력의 합이 P0 내지 P1A의 범위 내에 있을 때에는 흡수 토크 제어는 실시되지 않고, 제1 및 제2 유압 펌프(2, 3)의 용량은 최대 용량 특성선 L1 상에서 최대(일정)이고, 제1 및 제2 유압 펌프(2, 3)의 토출 압력의 합이 P1A를 초과하면 흡수 토크 제어가 실시되어, 제1 및 제2 유압 펌프(2, 3)의 용량은 특성선 A에 따라서 감소되고, 제1 및 제2 유압 펌프(2, 3)의 흡수 토크가 토크 일정 곡선 TA로 나타내는 규정 토크(Ta)(＝ Tn ＝ Tr ― T3min)를 초과하지 않도록 제어된다.

이와 같이 제3 유압 펌프의 토출 압력이 P0일 때, 제3 유압 펌프의 흡수 토크는 T3min이고, 제1 및 제2 유압 펌프의 최대 흡수 토크는 Tr ― T3min이고, 제1, 제2 및 제3 유압 펌프의 합계의 최대 흡수 토크는 Tr이 되어, 펌프 베이스 토크(Tr)를 과부족 없이 완전히 사용할 수 있다.

<제3 유압 펌프(4)에 관한 유압 액추에이터의 작동시>

제3 유압 펌프(4)에 관한 유압 액추에이터가 작동하여 제3 유압 펌프(4)의 토출 압력이 상승될 때, 컨트롤러의 가산부(46)에서는 제3 펌프 토출 압력에 따른 목표 흡수 토크(Tn)가 연산된다.

<펌프 토출 압력 P0 내지 P1>

즉, 제3 펌프 토출 압력이 P0 내지 P1의 범위에 있을 때, 제3 유압 펌프는 도6의 (b)의 직선 G로 나타내는 T3min 내지 T3r의 흡수 토크를 소비한다.

한편, 제3 펌프 토출 압력이 P0 내지 P1의 범위에 있을 때, 컨트롤러의 가산부(46)에서는 목표 흡수 토크(Tn)로서 제3 펌프 토출 압력이 상승함에 따라서 감소되는 도7의 직선 Gb 상의 Tr － T3min으로부터 Tf(＝ Tr － T3r)의 범위의 값이 연산되어 제3 펌프 토출 압력이 P1에 도달하면, 목표 흡수 토크(Tn)로서 Tf가 연산되어 각각 그 목표 흡수 토크(Tn)를 기초로 하여 전자기 비례 밸브(35)에 대응하는 구동 전류가 출력되어, 제1 레귤레이터(31)의 수압부(31e)에 대응하는 제어 압력이 유도된다. 여기서, 전자기 밸브 출력 압력 연산부(47)에서 연산되는 출력 압력(Pc)은 목표 흡수 토크(Tn)와 반비례의 관계에 있으므로, 제3 펌프 토출 압력이 P0 내지 P1의 범위에서 상승함에 따라서 제1 레귤레이터(31)의 수압부(31e)로 유도되는 제어 압력은 상승하고, 이 제어 압력은 스프링(31a, 31b)의 압박력에 대향하여 작용한다. 이에 의해 제1 레귤레이터(31)에 있어서, 수압부(31e)와 스프링(31a, 31b)에 의해 설정되는 최대 흡수 토크는 감소되고, 제1 및 제2 유압 펌프(2, 3)에서 사용 가능한 최대 흡수 토크가 목표 흡수 토크(Tn)에 따른 값이 되도록 조정된다.

도2의 곡선 TB는 제3 펌프 토출 압력이 P1에 도달하고, 목표 흡수 토크(Tn)로서 Tf가 연산되었을 때의 목표 흡수 토크(Tn)에 대응하는 토크 일정 곡선이고, 도2의 꺾임선 B는 그때에 설정되는 제1 레귤레이터(31)에 의한 흡수 토크 제어의 특성선이다. 제3 펌프 토출 압력이 P0으로부터 P1로 상승하는 동안은, 제3 펌프 토출 압력의 상승에 따라서 흡수 토크 제어의 특성선의 특성선은 A로부터 B로 시프트하고, 대응하는 토크 일정 곡선은 TA로부터 TB로 시프트한다.

제1 레귤레이터(31)에 흡수 토크 제어의 특성선 B가 설정될 때, 제1 및 제2 유압 펌프(2, 3)의 토출 압력의 합이 P0 내지 P1B(＜P1A)의 범위 내에 있을 때에는 흡수 토크 제어는 실시되지 않고, 제1 및 제2 유압 펌프(2, 3)의 용량은 최대 용량 특성선 L1 상에서 최대(일정)이고, 제1 및 제2 유압 펌프(2, 3)의 토출 압력의 합이 P1B(＜P1A)를 초과하면 흡수 토크 제어가 실시되어, 제1 및 제2 유압 펌프(2, 3)의 용량은 특성선 B를 따라서 감소되고, 제1 및 제2 유압 펌프(2, 3)의 흡수 토크가 토크 일정 곡선 TB로 나타내는 규정 토크(Tb)(＝ Tn ＝ Tf)를 초과하지 않도록 제어된다.

제1 레귤레이터(31)의 흡수 토크 제어의 특성선이 A로부터 B로 시프트하는 동안은, 그것에 따라서 제1 레귤레이터(31)에 의한 흡수 토크 제어의 개시 압력은 P1A로부터 P1B로 감소되고, 제1 레귤레이터(31)에 의한 흡수 토크 제어의 펌프 토출 압력 범위도 P1A 내지 Pmax로부터 P1B 내지 Pmax로 변화된다.

이와 같이 제3 펌프 토출 압력이 P0 내지 P1의 범위에 있을 때, 제3 유압 펌프의 최대 흡수 토크는 T3min 내지 T3r이고, 제1 및 제2 유압 펌프의 최대 흡수 토 크는 Tr － T3min 내지 Tr － T3r이고, 이 경우에도 제1, 제2 및 제3 유압 펌프의 합계의 흡수 토크는 Tr이 되어, 펌프 베이스 토크(Tr)를 과부족 없이 완전히 사용할 수 있다.

<펌프 토출 압력(P1 내지 P2)>

제3 펌프 토출 압력이 P1 내지 P2의 범위에 있을 때에는, 제3 유압 펌프는 도6의 (b)의 곡선 H1로 나타내는 T3r 내지 Td의 흡수 토크를 소비한다.

한편, 제3 펌프 토출 압력이 P1 내지 P2의 범위에 있을 때, 컨트롤러의 가산부(46)에서는 목표 흡수 토크(Tn)로서 제3 펌프 토출 압력이 상승함에 따라서 감소되는 도7의 곡선 Hb1 상의 Tf(＝ Tr － T3r) 내지 Tr － Td의 값이 연산되고, 제3 펌프 토출 압력이 P2에 도달하면 목표 흡수 토크(Tn)로서 Tr － Td가 연산되고, 각각 그 목표 흡수 토크(Tn)를 기초로 하여 전자기 비례 밸브(35)에 대응하는 구동 전류가 출력되어 제1 레귤레이터(31)의 수압부(31e)에 대응하는 제어 압력이 유도된다. 제3 펌프 토출 압력이 P0 내지 P1의 범위에 있는 경우와 마찬가지로 이 경우에도 제3 펌프 토출 압력이 P1 내지 P2의 범위에서 상승함에 따라서 제1 레귤레이터(31)의 수압부(31e)로 유도되는 제어 압력은 상승하고, 이 제어 압력과 스프링(31a, 31b)에 의해 설정되는 최대 흡수 토크는 감소되고, 제1 및 제2 유압 펌프(2, 3)에서 사용 가능한 최대 흡수 토크가 목표 흡수 토크(Tn)에 따른 값이 되도록 조정된다.

도2의 곡선 TC는 제3 펌프 토출 압력이 P2에 도달하여, 목표 흡수 토크(Tn)로서 Tr － Td가 연산되었을 때의 목표 흡수 토크(Tn)에 대응하는 토크 일정 곡선 이고, 도2의 꺾임선 C는 그때에 설정되는 제1 레귤레이터(31)에 의한 흡수 토크 제어의 특성선이다. 제3 펌프 토출 압력이 P1로부터 P2로 상승하는 동안은, 제3 펌프 토출 압력의 상승에 따라서 흡수 토크 제어의 특성선은 B로부터 C로 시프트하고, 대응하는 토크 일정 곡선은 TB로부터 TC로 시프트한다.

제1 레귤레이터(31)에 흡수 토크 제어의 특성선 C가 설정될 때, 제1 및 제2 유압 펌프(2, 3)의 토출 압력의 합이 P0 내지 P1C(＜P1B)의 범위 내에 있을 때에는 흡수 토크 제어는 실시되지 않고, 제1 및 제2 유압 펌프(2, 3)의 용량은 최대 용량 특성선 L1 상에서 최대(일정)이고, 제1 및 제2 유압 펌프(2, 3)의 토출 압력의 합이 P1C(＜P1B)를 초과하면 흡수 토크 제어가 실시되어, 제1 및 제2 유압 펌프(2, 3)의 용량은 특성선 C를 따라서 감소되고, 제1 및 제2 유압 펌프(2, 3)의 흡수 토크가 토크 일정 곡선 TC로 나타내는 규정 토크(Tc)(＝ Tn ＝ Tr － Td)를 초과하지 않도록 제어된다.

제1 레귤레이터(31)의 흡수 토크 제어의 특성선이 B로부터 C로 시프트하는 동안은, 그것에 따라서 제1 레귤레이터(31)에 의한 흡수 토크 제어의 개시 압력은 P1B로부터 P1C로 감소되고, 제1 레귤레이터(31)에 의한 흡수 토크 제어의 펌프 토출 압력 범위도 P1B 내지 Pmax로부터 P1C 내지 Pmax로 변화된다.

이와 같이 제3 펌프 토출 압력이 P1 내지 P2의 범위에 있을 때, 제3 유압 펌프의 최대 흡수 토크는 T3r 내지 Td이고, 제1 및 제2 유압 펌프의 최대 흡수 토크는 Tr － T3r 내지 Tr － Td이고, 이 경우에도 제1, 제2 및 제3 유압 펌프의 합계의 흡수 토크는 Tr이 되고, 펌프 베이스 토크(Tr)를 과부족 없이 완전히 사용할 수 있다.

<펌프 토출 압력(P2 내지 Pmax)>

제3 펌프 토출 압력이 P2 내지 Pmax의 범위에 있을 때에는, 제3 유압 펌프는 도6의 (b)의 곡선 H2로 나타내는 Td 내지 T3r의 흡수 토크를 소비한다.

한편, 제3 펌프 토출 압력이 P2 내지 Pmax의 범위에 있을 때, 컨트롤러의 가산부(46)에서는 목표 흡수 토크(Tn)로서 제3 펌프 토출 압력이 상승함에 따라서 증대되는 도7의 직선 곡선 Hb2 상의 Tr － Td 내지 Tf(＝ Tr － T3r)의 값이 연산되고, 제3 펌프 토출 압력이 Pmax에 도달하면 목표 흡수 토크(Tn)로서 Tf 부근의 값이 연산되고, 각각 그 목표 흡수 토크(Tn)를 기초로 하여 전자기 비례 밸브(35)에 대응하는 구동 전류가 출력되어, 제1 레귤레이터(31)의 수압부(31e)에 대응하는 제어 압력이 유도된다. 이 경우에는 제3 펌프 토출 압력이 P2 내지 Pmax의 범위에서 상승함에 따라서 제1 레귤레이터(31)의 수압부(31e)로 유도되는 제어 압력은 감소되고, 이 제어 압력과 스프링(31a, 31b)에 의해 설정되는 최대 흡수 토크는 증대되고, 이에 의해 제1 및 제2 유압 펌프(2, 3)에서 사용 가능한 최대 흡수 토크가 목표 흡수 토크(Tn)에 따른 값이 되도록 조정된다. 그 결과, 도2에 있어서, 제3 펌프 토출 압력이 P2로부터 Pmax로 상승하는 동안은, 제3 펌프 토출 압력의 상승에 따라서 흡수 토크 제어의 특성선은 C로부터 B로 복귀되도록 시프트하고, 대응하는 토크 일정 곡선도 TC로부터 TB로 시프트한다. 또한, 이 흡수 토크 제어의 특성선의 시프트에 따라서 제1 레귤레이터(31)에 의한 흡수 토크 제어의 개시 압력은 P1C로부터 P1B로 상승하고, 제1 레귤레이터(31)에 의한 흡수 토크 제어의 펌프 토출 압력 범위도 P1C 내지 Pmax로부터 P1B 내지 Pmax로 변화된다.

이와 같이 제3 펌프 토출 압력이 P2 내지 Pmax의 범위에 있을 때, 제3 유압 펌프의 흡수 토크는 Td 내지 T3r 부근이고, 제1 및 제2 유압 펌프의 흡수 토크는 Tr － Td 내지 Tr － T3r 부근이고, 이 경우에도 제1, 제2 및 제3 유압 펌프의 합계의 흡수 토크는 Tr이 되어, 펌프 베이스 토크(Tr)를 과부족 없이 완전히 사용할 수 있다.

이상과 같이 본 실시 형태에 있어서는, 보정 토크 연산부(45)에 있어서, 제3 유압 펌프(4)의 현재의 흡수 토크(소비 토크)와 제3 펌프 기준 흡수 토크(T3r)의 차분을 보정 토크값으로서 산출하고, 가산부(46)에 있어서, 최대 흡수 토크의 기준값(Tf)에 그 보정 토크값(Tm)을 가산하여 제1 및 제2 유압 펌프(2, 3)에서 사용 가능한 최대 흡수 토크를 목표 흡수 토크(Tn)로서 산출하고, 이 목표 흡수 토크(Tn)를 얻을 수 있도록 제1 레귤레이터(31)에 의한 흡수 토크 제어의 특성선을 시프트하고 있고, 이에 의해 제3 유압 펌프(4)의 흡수 토크를 정확하게 파악한 3 펌프 토크 제어가 가능해져, 펌프 베이스 토크(Tr)를 과부족 없이 완전히 사용할 수 있다. 그 결과, 펌프 베이스 토크(Tr)를 엔진(1)의 출력 토크(Te)의 범위 내에서 출력 토크(Te)에 최대한 가깝게 하여 출력 토크(Te)와의 차분을 적게 하도록 설정하는 것이 가능해져, 엔진의 출력 토크를 유효하게 이용할 수 있다.

본 발명의 제2 실시 형태를, 도8을 이용하여 설명한다. 도8은 본 실시 형태에 있어서의 컨트롤러의 토크 제어 장치에 관한 처리 기능을 도시하는, 도4와 동일한 기능 블럭도이다. 도면 중, 도4에 도시하는 부분과 동등한 것에는 동일한 부호 를 붙이고 있다. 본 실시 형태는 제1 실시 형태에 있어서의 컨트롤러 내의 연산 알고리즘의 변형예를 나타내는 것이다.

도8에 있어서, 본 실시 형태에 관한 컨트롤러(23A)는 펌프 베이스 토크 연산부(42)와, 제3 펌프 흡수 토크 연산부(45A)와, 감산부(46A)와, 전자기 밸브 출력 압력 연산부(47)와, 전자기 밸브 구동 전류 연산부(48)를 구비하고 있다.

제3 펌프 흡수 토크 연산부(45A)는 제3 유압 펌프(4)의 토출 압력으로부터 제3 유압 펌프(4)의 현재의 흡수 토크(소비 토크)를 직접 산출하는 것으로, 압력 센서(34)로부터 제3 유압 펌프(4)의 토출 압력(제3 펌프 토출 압력)의 검출 신호를 입력하고, 이를 메모리에 기억되어 있는 테이블에 참조시켜, 그 제3 펌프 토출 압력에 대응하는 제3 유압 펌프(4)의 현재의 흡수 토크(소비 토크)(T3m)를 연산한다. 메모리의 테이블에는 도6의 (b)에 도시한 제3 펌프 토출 압력과 제3 유압 펌프(4)의 흡수 토크(소비 토크)와의 관계가 설정되어 있다.

감산부(46A)는 펌프 베이스 토크 연산부(42)에서 연산한 펌프 베이스 토크(Tr)로부터 제3 펌프 흡수 토크 연산부(45A)에서 연산한 제3 펌프의 현재의 흡수 토크를 감산하여 제1 및 제2 유압 펌프(2, 3)에서 사용 가능한 최대 흡수 토크를 목표 흡수 토크(Tn)로서 산출한다. 즉,

Tn ＝ Tr － T3m

이와 같이 연산한 목표 흡수 토크(Tn)는 제1 실시 형태와 마찬가지로 전자기 밸브 출력 압력 연산부(47) 및 전자기 밸브 구동 전류 연산부(48)에 의해 전자기 비례 밸브(35)의 구동 신호로 변환되고, 전자기 비례 밸브(35)로부터 목표 흡수 토 크(Tn)에 따른 제어 압력을 출력하여 제1 레귤레이터의 수압부(31e)로 유도한다.

이와 같이 구성한 본 실시 형태에 있어서도, 제3 펌프 흡수 토크 연산부(45A)에 있어서, 제3 유압 펌프(4)의 토출 압력으로부터 제3 유압 펌프(4)의 현재의 흡수 토크(소비 토크)를 산출하고, 감산부(46A)에 있어서, 펌프 베이스 토크(Tr)로부터 제3 펌프의 현재의 흡수 토크를 감산하고, 제1 및 제2 유압 펌프(2, 3)에서 사용 가능한 최대 흡수 토크를 목표 흡수 토크(Tn)로서 산출하므로, 제3 유압 펌프(4)의 흡수 토크를 정확하게 파악한 3 펌프 토크 제어가 가능해져, 제1, 제2 및 제3 유압 펌프의 합계의 흡수 토크를 정확하게 제어할 수 있어, 엔진의 출력 토크를 유효하게 이용할 수 있다.

본 발명의 제3 실시 형태를 도9 내지 도11을 이용하여 설명한다. 도9는 본 실시 형태에 관한 토크 제어 장치를 구비한 건설 기계용 3 펌프 시스템의 전체를 도시하는 구성도이고, 도10은 컨트롤러의 토크 제어 장치에 관한 처리 기능을 도시하는 기능 블럭도이다. 도면 중, 도1 및 도4에 도시하는 부분과 동등한 것에는 동일한 부호를 붙이고 있다. 본 실시 형태는 제1 실시 형태에 있어서의 토크 제어 기능을 이용하여 그 토크 제어 기능에, 소위 스피드 센싱 제어의 기능을 부가한 것이다.

도9에 있어서, 본 실시 형태에 관한 토크 제어 장치는 컨트롤러(23B), 제1 레귤레이터(31), 제2 레귤레이터(32), 압력 센서(34), 전자기 비례 밸브(35)에 추가하여, 엔진(1)의 회전수를 검출하는 회전수 센서(51)를 더 구비하고 있다.

도10에 있어서, 본 실시 형태에 관한 컨트롤러(23B)는 도4에 도시한 구성 요 소[펌프 베이스 토크 연산부(42), 제3 펌프 기준 흡수 토크 설정부(43), 감산부(44), 보정 토크 연산부(45), 가산부(46), 전자기 밸브 출력 압력 연산부(47), 전자기 밸브 구동 전류 연산부(48)]에 추가하여, 감산부(52)와, 게인 승산부(53)와, 가산부(54)를 더 구비하고 있다.

감산부(52)는 회전수 센서(51)로 검출한 엔진(1)의 실제 회전수로부터 목표 회전수를 감산하여 회전수 편차(ΔN)를 연산한다.

게인 승산부(53)는 감산부(52)에서 연산한 회전수 편차(ΔN)에 스피드 센싱 제어의 보정 토크 게인(스피드 센싱 제어 게인)(KT)을 곱하여 스피드 센싱 제어의 토크 보정값(ΔT)을 연산한다.

가산부(46)는 감산부(44)에서 구한 최대 흡수 토크의 기준값(Tf)에 보정 토크 연산부(45)에서 연산한 보정 토크값(Tm)을 가산하여, 제1 및 제2 유압 펌프(2, 3)에서 사용 가능한 최대 흡수 토크를 제1 목표 흡수 토크(Tn0)로서 산출한다. 즉,

Tn0 ＝ Tf ＋ Tm

가산부(54)는 가산부(46)에서 연산한 제1 목표 흡수 토크(Tn0)에 게인 승산부(53)에서 연산한 스피드 센싱 제어의 토크 보정값(ΔT)을 가산하여 제2 목표 흡수 토크(Tn)를 연산한다.

이와 같이 연산한 제2 목표 흡수 토크(Tn)는 제1 실시 형태와 마찬가지로 전자기 밸브 출력 압력 연산부(47) 및 전자기 밸브 구동 전류 연산부(48)에 의해 전자기 비례 밸브(35)의 구동 신호로 변환하고, 전자기 비례 밸브(35)보다 목표 흡수 토크(Tn)에 따른 제어 압력을 출력하여 제1 레귤레이터의 수압부(31e)로 유도한다. 제1 레귤레이터(31)는 최대 흡수 토크를 Tn으로 설정하여 제1 및 제2 유압 펌프의 흡수 토크가 Tn을 초과하지 않도록 제어한다.

이상에 있어서, 컨트롤러(23B)와 전자기 비례 밸브(35)는 지령 수단(회전수 지령 조작 장치)(21)에 의해 지령되는 목표 회전수와 회전수 센서(51)에 의해 검출되는 엔진(원동기)(1)의 실제 회전수와의 편차를 연산하고, 이 회전수 편차와, 지령 수단(21)에 의해 지령된 목표 회전수와 압력 센서(34)에 의해 검출된 제3 유압 펌프(4)의 토출 압력을 기초로 하여 제1 및 제2 유압 펌프(2, 3)에서 사용 가능한 최대 흡수 토크를 연산하고, 그 연산 결과에 따른 제어 신호를 출력하는 제어 수단을 구성하고, 제1 레귤레이터(31)는 그 제어 신호를 기초로 하여 제1 및 제2 유압 펌프(2, 3)의 흡수 토크가 당해 제어 수단(23B, 35)에서 연산한 최대 흡수 토크를 초과하지 않도록 제1 및 제2 유압 펌프(2, 3)의 용량을 제어한다.

스피드 센싱 제어에 의한 토크 감소 제어 및 토크 증가 제어의 효과를 도11을 이용하여 설명한다.

도11은 엔진 출력 토크 및 펌프 흡수 토크와 스피드 센싱 제어의 관계를 나타내는 도면이다. 도면 중, 직선 DR은 목표 엔진 회전수가 정격 회전수(Nrated)에 있을 때에 연료 분사 장치(25)에 의해 연료 분사량이 제어되는 영역인 레귤레이션 영역의 특성선이고, P점은 레귤레이션 영역의 최대 연료 분사점이다. 또한, 도시한 예에서는, 연료 분사 장치(25)는 최대 연료 분사점(P)으로부터 엔진 부하가 감소됨에 따라서 엔진 회전수가 증대되도록 제어하는 수하(drooping) 특성을 갖고 있 다. 또한, 직선 G는 도10의 게인 승산부(53)에 있어서의 스피드 센싱 제어 게인(KT)의 특성선이다.

<토크 감소 제어>

엔진(1)의 출력 토크와 제1 내지 제3 유압 펌프(2 내지 4)의 흡수 토크가 도11의 M1점에서 밸런스된 상태에서 엔진(1)과 제1 내지 제3 유압 펌프(2 내지 4)가 동작하고 있는 것으로 한다. 이 상태로부터 제1 및 제2 유압 펌프(2, 3) 혹은 제3 유압 펌프(4)의 부하(토출 압력)가 급격하게 증대되면, 연료 분사 장치(25)의 제어의 응답 지연에 의해 엔진(1)의 회전수가 과도적으로 저하된다. 이와 같은 경우, 도10의 감산부(52)에서는 회전수 편차(ΔN)를 부의 값으로서 연산하고, 게인 승산부(53)에서도 스피드 센싱 제어의 토크 보정값(ΔT)을 부의 값으로서 연산하고, 가산부(54)에서는 제1 목표 흡수 토크(Tn0)에 부의 값으로서의 토크 보정값(ΔT)을 가산함으로써, 제1 목표 흡수 토크(Tn0)보다도 토크 보정값(ΔT)의 절대치분만큼 작은 제2 목표 흡수 토크(Tn)를 연산한다. 이에 의해 제1 레귤레이터(31)에 설정되는 최대 흡수 토크도 ΔT분만큼 감소되고, 제1 레귤레이터(31)에 의해 제어되는 제1 및 제2 유압 펌프의 흡수 토크도 마찬가지로 감소된다(토크 감소 제어). 즉, 도11에 있어서, 제1 내지 제3 유압 펌프(2 내지 4)에 대한 흡수 토크 제어의 동작점은 엔진(1)의 출력 토크와 제1 내지 제3 유압 펌프(2 내지 4)의 흡수 토크의 밸런스점(M1)으로부터 스피드 센싱 제어 게인(KT)의 특성선 G를 따라서 M2점으로 이동한다. 이와 같이 제1 내지 제3 유압 펌프(2 내지 4)의 흡수 토크가 감소되는 결과, 엔진(1)의 회전수는 빠르게 상승하여 엔진 성능의 저하를 방지하여, 작업 성능 을 향상시킬 수 있다.

<토크 증가 제어>

엔진(1)의 출력 토크와 제1 내지 제3 유압 펌프(2 내지 4)의 흡수 토크가 밸런스되는 도11의 M1점에서는, 도10의 감산부(52)에서는 회전수 편차(ΔN)가 정의 값으로서 연산되고, 게인 승산부(53)에서 연산되는 스피드 센싱 제어의 토크 보정값(ΔT)도 정의 값으로서 연산되고, 가산부(54)에 있어서 연산되는 제2 목표 흡수 토크(Tn)는 제1 목표 흡수 토크(Tn0)보다도 토크 보정값(ΔT)의 절대치분만큼 증대된다. 그 결과, 제1 레귤레이터(31)로 설정되는 최대 흡수 토크도 ΔT분만큼 증대되고, 제1 레귤레이터(31)에 의해 제어되는 제1 및 제2 유압 펌프의 흡수 토크도 그것에 따라서 증대된다(토크 증가 제어). 이에 의해 베이스 펌프 토크(Tr)를 엔진 출력 토크(Te)에 대해 여유를 갖고 설정한 경우라도, 정상 상태에서의 밸런스점(M1)에 있어서, 제1 레귤레이터(31)의 최대 흡수 토크(제1 및 제2 유압 펌프의 흡수 토크)를 베이스 펌프 토크(Tr)보다도 증대시킨 제어가 가능해지고, 이에 의해 엔진 출력의 유효 이용이 가능해진다. 또한, 엔진(1)의 동작점이 최대 연료 분사점(P)에 근접하므로, 연비를 향상시킬 수 있다.

이와 같이 구성한 본 실시 형태에 있어서도, 컨트롤러(23B) 내의 제1, 제2 및 제3 유압 펌프에 관한 흡수 토크 제어의 처리 기능[펌프 베이스 토크 연산부(42), 제3 펌프 기준 흡수 토크 설정부(43), 감산부(44), 보정 토크 연산부(45), 가산부(46), 전자기 밸브 출력 압력 연산부(47), 전자기 밸브 구동 전류 연산부(48)]에 의해, 제1 실시 형태와 마찬가지로 제3 유압 펌프(4)의 흡수 토크를 정 확하게 파악한 3 펌프 토크 제어가 가능해져, 제1, 제2 및 제3 유압 펌프(2 내지 4)의 합계 토크의 흡수 토크를 정확하게 제어하여 엔진의 출력 토크를 유효하게 이용할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 있어서는, 회전수 센서(51)를 설치하여, 컨트롤러(23B)에 감산부(52), 게인 승산부(53) 및 가산부(54)의 연산 기능을 추가하였으므로, 3 펌프 토크 제어에 대해 스피드 센싱 제어를 실시하는 것이 가능해져 원동기의 과부하 시에는 토크 감소 제어에 의해 엔진 성능의 저하를 방지하여 작업 성능을 향상시킬 수 있는 동시에, 회전수 편차(ΔN)가 정의 동작 시에는 토크 증가 제어에 의해 엔진 출력의 유효하게 이용이 가능해지고, 또한 연비를 향상시킬 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 있어서는, 동일한 제어 수단[컨트롤러(23B)]을 이용하여 3 펌프 토크 제어와 스피드 센싱 제어의 연산을 행하고, 하나의 제어 신호에 의해 양쪽의 제어를 행하므로, 전자기 비례 밸브(35), 전자기 비례 밸브(35)로부터의 제어 압력이 유도되는 제1 레귤레이터(31)의 수압부(31e) 등의 기기가 1세트로 되어, 간단한 구성으로 3 펌프 토크 제어에 있어서 스피드 센싱 제어를 실시할 수 있다.

또한, 제3 실시예에서는 컨트롤러(23B) 내의 3 펌프 토크 제어의 처리 기능으로서 제1 실시 형태에 관한 처리 기능[펌프 베이스 토크 연산부(42), 제3 펌프 기준 흡수 토크 설정부(43), 감산부(44), 보정 토크 연산부(45), 가산부(46), 전자기 밸브 출력 압력 연산부(47), 전자기 밸브 구동 전류 연산부(48)]을 이용하였으 나, 제2 실시 형태의 처리 기능[펌프 베이스 토크 연산부(42)와, 제3 펌프 흡수 토크 연산부(45A)와, 감산부(46A), 전자기 밸브 출력 압력 연산부(47), 전자기 밸브 구동 전류 연산부(48)]에 스피드 센싱 제어의 처리 기능을 부가해도 좋고, 이 경우에도 제3 실시 형태와 동일한 효과를 얻을 수 있다.

본 발명의 제4 실시 형태를, 도12를 이용하여 설명한다. 도12는 제4 실시 형태에 관한 토크 제어 장치의 레귤레이터 부분을 도시하는 도면이다. 도면 중, 도1에 도시한 부재와 동등한 것에는 동일한 부호를 붙이고 있다. 본 실시 형태는 제1 레귤레이터 및 제2 레귤레이터에 대해, 요구 유량에 따라서 제1 내지 제3 유압 펌프의 용량(토출 유량)을 제어하는 기능을 갖게 한 경우의 것이다.

도12에 있어서, 제1 및 제2 유압 펌프(2, 3)는 제1 레귤레이터(131)를 구비하고, 제3 유압 펌프(4)는 제2 레귤레이터(132)를 구비하고 있다. 제1 및 제2 유압 펌프(2, 3)는 제1 레귤레이터(131)에 의해 배수 용적 가변 부재인 경사판(2b, 3b)의 틸팅각을 조정함으로써 배수 용적(용량)을 조정하고, 요구 유량에 따라서 펌프 토출 유량을 제어하는 동시에, 펌프 흡수 토크를 조정한다. 제3 유압 펌프(4)는 제2 레귤레이터(131)에 의해 배수 용적 가변 부재인 경사판(4b)의 틸팅각을 조정함으로써 배수 용적(용량)을 조정하고, 요구 유량에 따라서 펌프 토출 유량을 제어하는 동시에, 펌프 흡수 토크를 조정한다.

제1 레귤레이터(131)는 경사판(2b, 3b)을 작동하는 틸팅 제어 액추에이터(112)와, 이 액추에이터(112)를 제어하는 토크 제어 서보 밸브(113)와 포지션 제어 밸브(114)를 갖고 있다. 틸팅 제어 액추에이터(112)는 경사판(2b, 3b)에 연계 되고 또한 양단부에 설치된 수압부의 수압 면적이 다른 펌프 틸팅 제어 스풀(112a)과, 이 펌프 틸팅 제어 스풀(112a)의 소면적 수압부측에 위치하는 틸팅 제어 증가 토크 수압실(112b)과, 대면적 수압부측에 위치하는 틸팅 제어 감소 토크 수압실(112c)을 구비하고 있다. 틸팅 제어 증가 토크 수압실(112b)은 파일럿 펌프(5)의 토출 라인(5a)에 유로(135)를 통해 접속되고, 틸팅 제어 감소 토크 수압실(112c)은 파일럿 펌프(5)의 토출 라인(5a)에 유로(135)와, 토크 제어 서보 밸브(113) 및 포지션 제어 밸브(114)를 통해 접속되어 있다.

토크 제어 서보 밸브(113)는 토크 제어 스풀(113a)과, 토크 제어 스풀(113a)의 일단부측에 위치하는 스프링(113b)과, 토크 제어 스풀(113a)의 타단부측에 위치하는 PQ 제어 수압실(113c) 및 토크 감소 제어 수압실(113d)을 구비하고 있다. 제1 및 제2 유압 펌프(2, 3)의 토출 라인(2a, 2b)에는 제1 및 제2 유압 펌프(2, 3)의 고압측의 토출 압력을 검출하는 셔틀 밸브(136)가 설치되고, PQ 제어 수압실(113c)은 신호 라인(115)을 통해 셔틀 밸브(136)의 출력 포트에 접속되고, 토크 감소 제어 수압실(113d)은 전자기 비례 밸브(35)의 출력 포트에 제어 유로(39)를 통해 접속되어 있다. 전자기 비례 밸브(35)는, 전술한 바와 같이 컨트롤러(23)(도1)로부터의 구동 신호(전기 신호)에 의해 작동한다.

포지션 제어 밸브(114)는 포지션 제어 스풀(114a)과, 포지션 제어 스풀(114a)의 일단부측에 위치하는 위치 유지용의 약한 스프링(114b)과, 포지션 제어 스풀(114a)의 타단부측에 위치하는 제어 수압실(114c)을 구비하고 있다. 제어 수압실(114c)에는 제1 및 제2 유압 펌프(2, 3)에 관한 조작계의 조작량(요구 유량)에 따른 유압 신호(116)가 유도된다. 이 유압 신호(116)는 공지의 다양한 방법으로 생성할 수 있다. 예를 들어, 조작 레버 장치에 의해 생성되는 조작 파일럿압 중 가장 고압의 조작 파일럿압을 선택하여 유압 신호(116)로 해도 좋다. 또한, 유량 제어 밸브가 센터 바이패스 타입의 밸브인 경우, 센터 바이패스 라인의 하류측에 조리개를 설치하여, 그 조리개의 상류측의 압력을 네거티브 컨트롤압으로서 취출하고, 이 네거티브 컨트롤 압력을 반전하여 유압 신호(116)로 해도 좋다.

펌프 틸팅 제어 스풀(112a)은 수압실(112b, 112c)의 압유의 압력 밸런스로, 제1 및 제2 유압 펌프(2, 3)의 경사판의 틸팅각(용량)을 제어한다. 토크 제어 서보 밸브(113)의 PQ 제어 수압실(113c)에 제1 및 제2 유압 펌프(2, 3)의 고압측의 토출 압력이 유도되어, 그 압력이 높아질수록 토크 제어 스풀(113a)이 도시 좌측 방향으로 이동한다. 이에 의해 수압실(112c)에 파일럿 펌프(5)의 토출유가 유입되어 펌프 틸팅 제어 스풀(112a)을 도시 우측 방향으로 이동하고, 제1 및 제2 유압 펌프(2, 3)의 경사판(2b, 3b)을 펌프 배수 용적 감소 방향으로 구동하여, 펌프 용량을 작게 하여 펌프 흡수 토크를 감소시킨다. 제1 및 제2 유압 펌프(2, 3)의 토출 압력이 낮아질수록 상기한 역동작이 행해져, 제1 및 제2 유압 펌프(2, 3)의 경사판(2b, 3b)을 펌프 배수 용적 증가 방향으로 구동하여, 펌프 배수 용적을 크게 하여 펌프 흡수 토크를 증가시킨다.

또한, 토크 제어 서보 밸브(113)의 제1 및 제2 유압 펌프(2, 3)에 대한 흡수 토크 제어의 특성은 스프링(113b)과 토크 감소 제어 수압실(113d)로 유도되는 제어 압력에 의해 정해져 전자기 비례 밸브(35)를 제어하고, 제어 압력을 바꿈으로써 전 술한 바와 같이 흡수 토크 제어의 특성이 시프트된다(도2 참조).

제2 레귤레이터(131)는 경사판(4b)을 작동하는 틸팅 제어 액추에이터(212)와, 이 액추에이터(212)를 제어하는 토크 제어 서보 밸브(213)와 포지션 제어 밸브(214)를 갖고 있다. 틸팅 제어 액추에이터(212), 토크 제어 서보 밸브(213) 및 포지션 제어 밸브(214)는 제1 레귤레이터(131)의 틸팅 제어 액추에이터(112), 토크 제어 서보 밸브(113) 및 포지션 제어 밸브(114)와 마찬가지로 구성되어 있고, 도면 중, 동등한 부분에는 10번대의 숫자를 200번대의 숫자로 바꾼 부호를 붙여서 도시하고 있다. 단, 토크 제어 서보 밸브(113)에서는, 설정 토크의 조정은 불필요하므로, 토크 감소 제어 수압실(113d)에 상당하는 것은 설치되어 있지 않다.

제2 레귤레이터(132)의 동작도 제1 레귤레이터(131)의 동작과 실질적으로 동일하다. 단, 그 흡수 토크 제어의 특성은 토크 제어 서보 밸브(213)의 스프링(213b)에 의해 정해지고, 일정하다(도3 참조).

이상과 같이 구성한 본 실시 형태에 있어서는, 제1 레귤레이터(131) 및 제2 레귤레이터(132)에, 요구 유량에 따라서 제1 내지 제3 유압 펌프(2 내지 4)의 용량(토출 유량)을 제어하는 기능을 갖게 한 것으로, 제1 실시 형태와 동일한 효과를 얻을 수 있다.

Claims

원동기(1)와,

상기 원동기에 의해 구동되는 가변 용량형 제1 및 제2 유압 펌프(2, 3)와,

상기 원동기에 의해 구동되는 가변 용량형 제3 유압 펌프(4)와,

상기 원동기의 목표 회전수를 지령하는 지령 수단(21)과,

상기 지령 수단에 의해 지령되는 목표 회전수를 기초로 하여 상기 원동기의 회전수를 제어하는 원동기 제어 장치(22)와,

상기 제1 및 제2 유압 펌프의 토출 압력을 기초로 하여 상기 제1 및 제2 유압 펌프의 용량을 제어함으로써 상기 제1 및 제2 유압 펌프의 흡수 토크를 제어하는 제1 레귤레이터(31 ; 131)와,

상기 제3 유압 펌프의 토출 압력을 기초로 하여 상기 제3 유압 펌프의 용량을 제어함으로써 상기 제3 유압 펌프 흡수 토크를 제어하는 제2 레귤레이터(32 ; 132)를 구비하고,

상기 제2 레귤레이터(32 ; 132)는 상기 제3 유압 펌프에서 사용 가능한 최대 흡수 토크를 설정하는 스프링 수단(32a ; 213b)을 갖는 건설 기계용 3 펌프 시스템의 토크 제어 장치에 있어서,

상기 제3 유압 펌프(4)의 토출 압력을 검출하는 압력 센서(34)와,

상기 지령 수단(21)에 의해 지령되는 목표 회전수와 상기 압력 센서(34)에 의해 검출된 상기 제3 유압 펌프(4)의 토출 압력을 기초로 하여 상기 제1 및 제2 유압 펌프(2, 3)에서 사용 가능한 최대 흡수 토크(Tn)를 연산하여, 그 연산 결과에 따른 제어 신호를 출력하는 제어 수단(23, 35 ; 23A, 35 ; 23B, 35)을 구비하고,

상기 제1 레귤레이터(31 ; 131)는 상기 제어 신호를 기초로 하여 상기 제1 및 제2 유압 펌프(2, 3)의 흡수 토크가 상기 제어 수단에서 연산한 최대 흡수 토크(Tn)를 초과하지 않도록 상기 제1 및 제2 유압 펌프(2, 3)의 용량을 제어하는 것을 특징으로 하는 건설 기계용 3 펌프 시스템의 토크 제어 장치.
원동기(1)와,

상기 원동기에 의해 구동되는 가변 용량형 제1 및 제2 유압 펌프(2, 3)와,

상기 원동기에 의해 구동되는 가변 용량형 제3 유압 펌프(4)와,

상기 원동기의 목표 회전수를 지령하는 지령 수단(21)과,

상기 지령 수단에 의해 지령되는 목표 회전수를 기초로 하여 상기 원동기의 회전수를 제어하는 원동기 제어 장치(22)와,

상기 제1 및 제2 유압 펌프의 토출 압력을 기초로 하여 상기 제1 및 제2 유압 펌프의 용량을 제어함으로써 상기 제1 및 제2 유압 펌프의 흡수 토크를 제어하는 제1 레귤레이터(31 ; 131)와,

상기 제3 유압 펌프의 토출 압력을 기초로 하여 상기 제3 유압 펌프의 용량을 제어함으로써 상기 제3 유압 펌프의 흡수 토크를 제어하는 제2 레귤레이터(32 ; 132)를 구비하고,

상기 제2 레귤레이터(32 ; 132)는 상기 제3 유압 펌프에서 사용 가능한 최대 흡수 토크를 설정하는 스프링 수단(32a ; 213b)을 갖는 건설 기계용 3 펌프 시스템의 토크 제어 장치에 있어서,

상기 제3 유압 펌프(4)의 토출 압력을 검출하는 압력 센서(34)와,

상기 원동기(1)의 실제 회전수를 검출하는 회전수 센서(51)와,

상기 지령 수단(21)에 의해 지령되는 목표 회전수와 상기 회전수 센서(51)에 의해 검출되는 상기 원동기(1)의 실제 회전수와의 편차를 연산하여, 이 회전수 편차(ΔN)와, 상기 지령 수단(21)에 의해 지령된 목표 회전수와 상기 압력 센서(34)에 의해 검출된 상기 제3 유압 펌프(4)의 토출 압력을 기초로 하여 상기 제1 및 제2 유압 펌프(2, 3)에서 사용 가능한 최대 흡수 토크(Tn)를 연산하여, 그 연산 결과에 따른 제어 신호를 출력하는 제어 수단(23B, 35)을 구비하고,

상기 제1 레귤레이터(31 ; 131)는 상기 제어 신호를 기초로 하여 상기 제1 및 제2 유압 펌프(2, 3)의 흡수 토크가 상기 제어 수단에서 연산한 최대 흡수 토크(Tn)를 초과하지 않도록 상기 제1 및 제2 유압 펌프(2, 3)의 용량을 제어하는 것을 특징으로 하는 건설 기계용 3 펌프 시스템의 토크 제어 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제어 수단(23, 35 ; 23B, 35)은 상기 목표 회전수를 기초로 하여 상기 제1, 제2 및 제3 유압 펌프(2 내지 4)에서 사용 가능한 합계의 최대 흡수 토크인 펌프 베이스 토크(Tr)를 연산하는 제1 수단(42)과, 상기 제3 유압 펌프(4)의 기준 흡수 토크(T3r)를 미리 설정한 제2 수단(43)과, 상기 제3 유압 펌프(4)의 토출 압력을 기초로 하여 상기 제3 유압 펌프(4)의 현재의 흡수 토 크와 상기 기준 흡수 토크의 차분을 보정 토크값(Tm)으로서 연산하는 제3 수단(45)과, 상기 제1 수단에서 연산한 펌프 베이스 토크와 상기 제2 수단에 설정한 제3 유압 펌프(4)의 기준 흡수 토크와 상기 제3 수단에서 연산한 보정 토크값을 이용하여 상기 제1 및 제2 유압 펌프(2, 3)에서 사용 가능한 최대 흡수 토크(Tn)를 연산하는 제4 수단(44, 46)을 갖는 것을 특징으로 하는 건설 기계용 3 펌프 시스템의 토크 제어 장치.
제3항에 있어서, 상기 제2 수단(43)은 상기 제3 유압 펌프의 기준 흡수 토크(T3r)로서, 상기 제2 레귤레이터(32 ; 132)에 의한 흡수 토크 제어가 실시되는 상기 제3 유압 펌프(4)의 토출 압력 범위의 최소 토출 압력(P1)에 있어서의 상기 제3 유압 펌프(4)의 흡수 토크를 설정하는 것을 특징으로 하는 건설 기계용 3 펌프 시스템의 토크 제어 장치.
제3항에 있어서, 상기 제4 수단(44, 46)은 상기 제1 수단(42)에서 연산한 펌프 베이스 토크(Tr)로부터 상기 제2 수단(43)에 설정한 제3 유압 펌프의 기준 흡수 토크(T3r)를 감산하여 상기 제1 및 제2 유압 펌프(2, 3)에서 사용 가능한 최대 흡수 토크의 기준값(Tf)을 연산하고, 이 최대 흡수 토크의 기준값에 상기 제3 수단(45)에서 연산한 보정 토크값(Tm)을 가산하여 상기 제1 및 제2 유압 펌프(2, 3)에서 사용 가능한 최대 흡수 토크(Tn)를 연산하는 것을 특징으로 하는 건설 기계용 3 펌프 시스템의 토크 제어 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제어 수단(23A, 35)은 상기 목표 회전수를 기초로 하여 상기 제1, 제2 및 제3 유압 펌프(2 내지 4)에서 사용 가능한 합계의 최대 흡수 토크인 펌프 베이스 토크(Tr)를 연산하는 제1 수단(42)과, 상기 제3 유압 펌프(4)의 토출 압력을 기초로 하여 상기 제3 유압 펌프(4)의 현재의 흡수 토크(T3m)를 연산하는 제2 수단(45A)과, 상기 제1 수단에서 연산한 펌프 베이스 토크로부터 상기 제2 수단에서 연산한 제3 유압 펌프의 현재의 흡수 토크를 감산하여 상기 제1 및 제2 유압 펌프(2, 3)에서 사용 가능한 최대 흡수 토크(Tn)를 연산하는 제3 수단(46A)을 갖는 것을 특징으로 하는 건설 기계용 3 펌프 시스템의 토크 제어 장치.
제2항에 있어서, 상기 제어 수단(23B, 35)은 상기 지령 수단(21)에 의해 지령되는 목표 회전수와 상기 압력 센서(34)에 의해 검출된 상기 제3 유압 펌프(4)의 토출 압력을 기초로 하여 상기 제1 및 제2 유압 펌프(2, 3)에서 사용 가능한 최대 흡수 토크의 제1 목표값(Tn0)을 연산하는 제5 수단(42 내지 46 ; 42, 45A, 46A)과, 상기 회전수 편차(ΔN)를 기초로 하여 토크 보정값(ΔT)을 연산하는 제6 수단(53)과, 상기 제5 수단(42 내지 46 ; 42, 45A, 46A)에서 연산한 최대 흡수 토크의 제1 목표값(Tn0)에 상기 토크 보정값(ΔT)을 가산하여 상기 제1 및 제2 유압 펌프(2, 3)에서 사용 가능한 최대 흡수 토크의 제2 목표값(Tn)을 연산하는 제7 수단(54)을 갖고, 이 제7 수단(54)에서 연산한 제2 목표값(Tn)을 기초로 하여 상기 제어 신호 를 출력하는 것을 특징으로 하는 건설 기계용 3 펌프 시스템의 토크 제어 장치.
제7항에 있어서, 상기 제5 수단(42 내지 46)은 상기 목표 회전수를 기초로 하여 상기 제1, 제2 및 제3 유압 펌프(2 내지 4)에서 사용 가능한 합계의 최대 흡수 토크인 펌프 베이스 토크(Tr)를 연산하는 제1 수단(42)과, 상기 제3 유압 펌프(4)의 기준 흡수 토크(T3r)를 미리 설정한 제2 수단(43)과, 상기 제3 유압 펌프(4)의 토출 압력을 기초로 하여 상기 제3 유압 펌프(4)의 현재의 흡수 토크와 상기 기준 흡수 토크의 차분을 보정 토크값(Tm)으로서 연산하는 제3 수단(45)과, 상기 제1 수단에서 연산한 펌프 베이스 토크와 상기 제2 수단에 설정한 제3 유압 펌프(4)의 기준 흡수 토크와 상기 제3 수단에서 연산한 보정 토크값을 이용하여 상기 제1 및 제2 유압 펌프에서 사용 가능한 최대 흡수 토크의 제1 목표값(Tn0)을 연산하는 제4 수단(44, 46)을 갖는 것을 특징으로 하는 건설 기계용 3 펌프 시스템의 토크 제어 장치.
제7항에 있어서, 상기 제5 수단(42, 45A, 46A)은 상기 목표 회전수를 기초로 하여 상기 제1, 제2 및 제3 유압 펌프(2 내지 4)에서 사용 가능한 합계의 최대 흡수 토크인 펌프 베이스 토크(Tr)를 연산하는 제1 수단(42)과, 상기 제3 유압 펌프(4)의 토출 압력을 기초로 하여 상기 제3 유압 펌프(4)의 현재의 흡수 토크(T3m)를 연산하는 제2 수단(45A)과, 상기 제1 수단에서 연산한 펌프 베이스 토크로부터 상기 제2 수단에서 연산한 제3 유압 펌프의 현재의 흡수 토크를 감산하여 상기 제1 및 제2 유압 펌프(2, 3)에서 사용 가능한 최대 흡수 토크의 제1 목표값(Tn0)을 연산하는 제3 수단(46A)을 갖는 것을 특징으로 하는 건설 기계용 3 펌프 시스템의 토크 제어 장치.