KR101069477B1

KR101069477B1 - 건설 기계의 펌프 제어 장치

Info

Publication number: KR101069477B1
Application number: KR1020087024086A
Authority: KR
Inventors: 아끼히로 나라자끼; 고오지 이시까와; 노부에이 아리가
Original assignee: 히다찌 겐끼 가부시키가이샤
Priority date: 2007-01-22
Filing date: 2008-01-22
Publication date: 2011-09-30
Also published as: CN101542131B; EP2107252A4; US20090044528A1; WO2008090890A1; CN101542131A; JP2008175368A; EP2107252A1; JP4794468B2; KR20090010948A; EP2107252B1; US8006491B2

Abstract

압력 검출 수단(30)에 의해 검출되는 제3 펌프의 토출압(Pd3)을 기초로 하여 상기 제1, 제2 펌프의 보정 토크량을 출력하는 토크 보정량 출력부(T2)와, 상기 지령 수단에 의해 지령되는 원동기의 목표 회전수를 기초로 하여 상기 제1, 제2 펌프의 기준 토크값을 출력하는 기준 토크 출력부(T1)와, 그것들의 출력값 Td3, Te를 기초로 상기 제1, 제2 펌프의 입력 토크를 증가시키는 토크 제어 지령압을 연산하고, 제1, 제2 펌프용 레귤레이터의 가변 기구에 외부 지령압으로서 공급하여, 제1, 제2 펌프의 입력 토크가 필요 이상으로 감소되지 않도록 한다. 이에 의해, 3개의 가변 용량형 유압 펌프를 사용하였을 때에, 그 중 1개의 유압 펌프의 토출압을 감압 밸브에 의해 감압하고, 그 압력으로 그 밖의 2개의 유압 펌프의 입력 토크를 감소시켜도 엔진 출력을 유효 활용할 수 있어, 작업량의 저하를 초래하지 않는다.

감압 밸브, 펌프용 레귤레이터, 파일럿 펌프

Description

건설 기계의 펌프 제어 장치{PUMP CONTROL DEVICE FOR CONSTRUCTION MACHINE}

본 발명은 유압 셔블 등의 건설 기계에 구비되어 엔진에 의해 구동되는 적어도 3개의 유압 펌프를 갖는 유압 회로에 관한 것으로, 특히 각 유압 펌프의 구동에 수반하는 소비 토크가 엔진의 출력 마력을 초과하지 않고, 또한 엔진 출력을 유효활용하도록 각 유압 펌프의 배제 용적을 제어하기 위한 건설 기계의 펌프 제어 장치에 관한 것이다.

이러한 종류의 종래기술로서, 예를 들어 특허문헌 1에 기재된 것이 있다. 이 종래기술은, 1대의 원동기로 구동되는 3개의 가변 용량형 유압 펌프와, 복수의 액추에이터로 구성되어 있고, 제1 및 제2 유압 펌프의 배제 용적은 각각의 자기 토출압(P1, P2)과 제3 유압 펌프의 토출압(P3)을 감압 밸브에 의해 감압한 압력(P3')을 기초로 하여 제어되고, 제3 유압 펌프의 토출압(P3')이 클 때는, 제1, 제2 유압 펌프의 입력 토크는 작아지도록 제어된다. 또한, 제3 유압 펌프의 배제 용적은 자기 토출압(P3)에 의해서만 제어되도록 되어 있어, 제3 유압 펌프로부터 토출되는 압유는 제1, 제2 유압 펌프의 토출 유량의 변동, 즉 소비 토크의 변동의 영향을 받지 않고 안정된 유량을 확보할 수 있다. 그래서 제1, 제2, 제3 유압 펌프의 입력 토크의 총합이 엔진이 낼 수 있는 마력을 초과하지 않고 제어되어, 엔진의 과부하가 방지되고 있다.

특허문헌 1 : 일본 특허 출원 공개 제2002-242904호 공보

그러나, 상기한 특허문헌 1에 개시된 종래기술에서는, 제1, 제2 유압 펌프의 입력 토크를 제어하는 경우에는, 제3 유압 펌프의 토출압이 감압 밸브를 통한 2차압에 의해 제1, 제2 유압 펌프(1, 2)의 토크 감소를 행하고 있고, 상기 감압 밸브의 설정은 도6에 나타내는 최대압(P30) 이하가 되도록 설정되어 있고, 도6에 나타내는 토크 감소 특성선 카-타-파를 기초로 토크 감소하지만, 제3 유압 펌프의 실제의 입력 토크는 레귤레이터의 스프링 특성의 영향 등에 의해 입력 토크선 f처럼 되어 버리므로, 제3 유압 펌프의 토출압을 감압 밸브로 감압한 2차압에 의한 제1, 제2 유압 펌프의 토크 감소는 도6의 영역 A에 나타낸 바와 같이, 실제의 제3 유압 펌프 입력 토크 이상의 토크 감소가 행해져 버린다. 그로 인해 제3 유압 펌프의 토출압이 최대압(P30)보다 큰 영역에서는 원동기 출력을 유효하게 활용할 수 없으므로 작업량이 저하되어 버리는 문제가 있다.

본 발명에서는, 제3 펌프의 토출압을 이용하여 제1, 제2 유압 펌프의 입력 토크를 제어하는 경우에, 제3 유압 펌프의 토출압을 감압 밸브로 감압한 2차압으로 제1, 제2 유압 펌프(1, 2)의 토크 감소를 행해도 원동기 출력을 유효하게 활용할 수 있어, 작업량의 저하를 초래하지 않는 건설 기계의 펌프 제어 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 청구항 1에 관한 발명은, 원동기와, 상기 원동기에 의해 구동되는 가변 용량형의 제1, 제2, 제3 펌프와 고정 용량형의 파일럿 펌프와, 상기 원동기의 목표 회전수를 지령하는 지령 수단과, 상기 원동기의 회전수를 제어하는 제어 장치와, 상기 제1, 제2, 제3 펌프의 토출압을 기초로 제1, 제2 펌프의 입력 토크를 제어하는 제1, 제2 펌프용 레귤레이터와, 상기 제3 펌프의 토출압을 기초로 제3 펌프의 입력 토크를 제어하는 제3 펌프용 레귤레이터와, 상기 제1, 제2 펌프용 레귤레이터에 공급되는 상기 제3 펌프의 토출압을 제한하는 제한 수단을 구비한 건설 기계의 펌프 제어 장치에 있어서, 상기 제1, 제2 펌프용 레귤레이터는 외부 지령압에 의해 상기 제1, 제2 펌프의 입력 토크를 가변으로 하는 가변 기구를 구비하고, 상기 제1, 제2 펌프용 레귤레이터에 공급되는 상기외부 지령압으로서의 토크 제어 지령압을 연산하는 컨트롤러와, 상기 토크 제어 지령압을 제어하는 토크 제어 수단과, 상기 제3 펌프의 토출압을 검출하는 압력 검출 수단을 구비하고, 상기 컨트롤러는 상기 압력 검출 수단에 의해 검출되는 제3 펌프의 토출압을 기초로 하여 상기 제1, 제2 펌프의 보정 토크량을 출력하는 토크 보정량 출력부와, 상기 지령 수단에 의해 지령되는 원동기의 목표 회전수를 기초로 하여 상기 제1, 제2 펌프의 기준 토크값을 출력하는 기준 토크 출력부와, 상기 토크 보정량 출력부와 상기 기준 토크 출력부의 출력값을 기초로 상기 제3 펌프의 토출압에 의해 상기 제1, 제2 펌프의 입력 토크를 제어하도록 상기 제1, 제2 펌프의 입력 토크를 증가시키도록 상기 토크 제어 지령압을 연산하는 연산부를 구비한 것을 특징으로 한다.

또한, 청구항 2에 관한 발명에서는, 청구항 1에 기재된 건설 기계의 펌프 제어 장치에 있어서, 상기 원동기의 실제 회전수를 검출하는 회전수 검출 수단을 구비하고, 상기 컨트롤러에는 상기 지령 수단에 의해 지령되는 목표 회전수와 실제로 회전수의 편차에 의해 제1, 제2 펌프의 입력 토크를 또한 보정하는 보정값을 출력하는 스피드 센싱 토크 보정량 출력부를 더 구비하고, 상기 연산부는 상기 토크 보정량 출력부와 기준 토크 출력부와 상기 스피드 센싱 토크 보정량 출력부로부터 각각 출력되는 보정량을 기초로 하여 상기 토크 제어 지령압을 연산하는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 구성한 청구항 1에 관한 발명에서는, 제한 수단으로 제한된 제3 유압 펌프의 토출압(2차압)에 의해 제1, 제2 유압 펌프(1, 2)의 토크 감소를 행하는 경우에 있어서도, 제3 유압 펌프의 토출압이 제한 수단에 의해 제한되어서 제1, 제2 유압 펌프가 과도하게 토크 감소될 것 같이 되어도 압력 검출 수단에 의해 검출되는 실제의 제3 펌프의 토출압을 기초로 하여 제1, 제2 유압 펌프를 토크 증가시킴으로써, 각 유압 펌프의 입력 토크의 총합이 엔진이 낼 수 있는 출력에 있어서의 설정 범위 내에서 유효하게 활용할 수 있으므로, 제3 유압 펌프로부터 공급되는 압유로 구동하는 액추에이터의 부하가 증대해도, 제1 및 제2 유압 펌프의 배제 용적을 극단적으로 감소시키지 않고, 제1 및 제2 유압 펌프로부터의 토출 유량으로서 적어도 소정의 유량을 확보할 수 있고, 각 액추에이터의 과잉의 속도 저하를 방지하여 양호한 조작성과 작업 성능을 확보할 수 있다.

청구항 2에 관한 발명에서는, 실제로 엔진 회전수를 검출하는 회전수 검출 수단에 의해 검출한 엔진의 회전수와 목표 회전수를 설정하기 위해 지령 수단에 의해 설정한 목표 회전수의 편차로부터 스피드 센싱 토크 보정량을 결정하고, 그 토크 보정량과 목표 회전수로부터 미리 결정된 기준 토크와, 상기 제3 유압 펌프의 토출압으로부터 결정되는 제1, 제2 유압 펌프의 보정 토크량의 3개의 토크 보정량의 합이 최종적인 유압 펌프 합계의 입력 토크가 되므로, 액추에이터에 급격하게 부하가 작용해도 엔진 회전의 래그 다운(lag down)을 방지하는 것이 가능해진다.

도1은 본 발명에 의한 제1 실시 형태의 유압 회로도이다.

도2는 제1 실시 형태에 있어서의 주요부 유압 회로도이다.

도3은 제1 실시 형태에 있어서의 제어 흐름도이다.

도4는 제1 실시 형태에 있어서의 제1, 제2 유압 펌프의 유량 특성을 나타내는 도면이다.

도5는 제1 실시 형태에 있어서의 제3 유압 펌프의 유량 특성을 나타내는 도면이다.

도6은 제1 실시 형태에 있어서의 제3 유압 펌프의 토크 제어 특성과 실제 입력 토크를 나타내는 도면이다.

도7은 본 발명에 의한 제2 실시 형태의 유압 회로도이다.

도8은 제2 실시 형태에 있어서의 주요부 유압 회로도이다.

도9는 제2 실시 형태에 있어서의 제어 흐름도이다.

도10은 본 발명이 적용되는 건설 기계로서의 유압 셔블의 외관을 나타내는 도면이다.

[부호의 설명]

1 : 제1 유압 펌프

2 : 제2 유압 펌프

3 : 제3 유압 펌프

4 : 파일럿 펌프

5 : 엔진

6 : 레귤레이터(제1 및 제2 유압 펌프용 레귤레이터, 가변 기구 부착)

7 : 레귤레이터

14 : 감압 밸브(제한 수단)

29 : 컨트롤러

30 : 압력 센서(압력 검출 수단)

35 : 전자기 비례 밸브(제어 수단)

T1 : 테이블(기준 토크 출력부)

T2 : 테이블(토크 보정량 출력부)

T5 : 테이블(스피드 센싱 토크 보정량 출력부)

(제1 실시 형태)

이하, 본 발명에 의한 건설 기계의 유압 회로의 실시 형태를 도1 내지 도6, 도10을 기초로 설명한다. 본 실시 형태는 건설 기계로서 유압 셔블을 대상으로 적 용한 것으로, 도1은 전체 유압 회로도, 도2는 주요부 유압 회로도, 도3은 컨트롤러에 의한 처리의 흐름을 나타내는 흐름도, 도4는 제1 및 제2 유압 펌프의 토출 유량 특성도, 도5는 제3 유압 펌프의 토출 유량 특성도, 도6은 제3 펌프 토출압에 의한 제1, 제2 펌프 토크 감소 특성, 도10은 유압 셔블의 외관도이다.

우선, 도10을 이용하여 본 발명이 적용되는 유압 셔블의 구성을 설명한다. 유압 셔블은 주행 장치(49)에 의해 트랙 벨트를 구동하여 주행하는 주행체(41)와, 주행체(41) 상에 선회 모터(13)(도2 참조)에 의해 선회 가능하게 설치되는 선회체(40)와, 선회체(40)의 전방에 상하 이동 가능하게 설치되는 작업 장치(47)로 개략 구성된다. 선회체(40)에는 운전실(43)과, 후술하는 엔진(5), 유압 펌프(1, 2, 3) 등의 구동원(모두 도2 참조)이 격납되는 기계실(42)을 갖는다. 작업 장치(47)는 선회체(40)의 전방부에 상하 이동 가능하게 설치되는 붐(44)과, 붐(44)의 선단부에 설치되는 아암(45)과, 아암(45)의 선단부에 설치되는 버킷(46)을 갖고, 붐(44), 아암(45), 버킷(46)은 각각 붐 실린더(11), 아암 실린더(12), 버킷 실린더(48)에 의해 구동된다.

도1은 붐 실린더(11), 아암 실린더(12), 선회 모터(13)의 유압 회로도의 전체도를 나타낸다. 또한 버킷 실린더(48) 및 주행 모터 및 조작 파일럿계의 유압 회로에 대해서는 생략하고 있다. 상기 도1에 도시한 바와 같이 제1 실시 형태에 의한 유압 회로는 엔진(5)에 의해 구동하는 가변 용량형의 제1, 제2, 제3 유압 펌프(1, 2, 3)와 고정 용량형의 파일럿 펌프(4)를 갖고 있다.

제1, 제2, 제3 유압 펌프(1, 2, 3)로부터 각각의 주 관로(22, 23, 24)에 토 출된 압유는 방향 제어 밸브(8, 9, 10)에 의해 그 흐름이 제어되고, 붐 실린더(11), 아암 실린더(12), 선회 모터(13)로 유도된다.

제1, 제2, 제3 유압 펌프(1, 2, 3)는 1 회전당의 토출 유량(용적)을 배제 용적 가변 기구(이하 경사판으로 대표함)(1a, 2a, 3a)의 틸팅각(배제 용적)을 변화시킴으로써 조정 가능한 경사판 펌프이며, 경사판(1a, 2a)의 틸팅각은 제1 및 제2 펌프(1, 2)용 용량 제어 수단으로서의 레귤레이터(6)에 의해 제어되고, 경사판(3a)의 틸팅각은 제3 유압 펌프용 용량 제어 수단으로서의 레귤레이터(7)에 의해 제어된다.

레귤레이터(6, 7)를 포함하는 유압 회로의 주요부 상세를 도2를 기초로 설명한다. 또한 이 도2에서는, 각 액추에이터를 도시 생략한 조작 레버의 조작량에 따른 속도로 구동시키기 위한 기구, 즉 각 액추에이터를 조작 신호에 따른 속도로 구동시키기 위해 유압 펌프에 요구되는 유량에 따라서 틸팅각을 증가, 혹은 감소시키는 유량 제어 기구에 대해서는 도시를 생략하고 있다.

레귤레이터(6)는 유압 펌프(1, 2)의 자기압에 의해 입력 토크를 제어하는 기능 및 외부로부터의 지령압에 의해 유압 펌프의 입력 토크를 제어하는 기능을 갖고, 레귤레이터(7)는 유압 펌프(3)의 자기압에 의해 입력 토크를 제어하는 기능을 갖고, 각각 서보 실린더(6a, 7a)와 틸팅 제어 밸브(6b, 7b)로 형성되어 있다. 서보 실린더(6a)는 수압 면적차로 구동하는 차동 피스톤(6e)을 갖고, 이 차동 피스 톤(6e)의 대경측 수압실(6c)은 틸팅 제어 밸브(6b)를 통해 파일럿 관로(28a)에 접속되고, 파일럿 관로(25)를 통해 공급되는 파일럿압(P0)이 직접 작용한다. 또한, 차동 피스톤(6e)의 수압실(6j)은 파일럿 관로(36), 후술하는 전자기 비례 밸브(35)를 통해 파일럿 관로(25)에 접속되어 전자기 비례 밸브(35)에 의해 감압된 파일럿압(P35)이 작용한다. 그리고, 대경측 수압실(6c)이 파일럿 관로(28a)에 연통하면 차동 피스톤(6e)은 수압 면적차에 의해 도시 우측으로 구동되고, 대경측 수압실(6c)이 탱크(15)에 연통하면, 차동 피스톤(6e)은 수압 면적차에 의해 도시 좌측으로 구동된다. 차동 피스톤(6e)이 도시 우측으로 이동하면, 경사판(1a, 2a)의 틸팅각, 즉 펌프 틸팅이 감소하고, 유압 펌프(1, 2)의 토출량은 감소하고, 차동 피스톤(6e)이 도시 좌측으로 이동하면, 경사판(1a, 2a)의 틸팅각, 즉 펌프 틸팅이 증가하고, 유압 펌프(1, 2)의 토출량은 증가한다. 또한, 파일럿 1차압(P0)을 감압하는 전자기 비례 밸브(35)를 설치하고, 각각 관로(36)를 통해 감압된 파일럿 2차압(P35)이 차동 피스톤(6e)의 외부 지령 수압실(6j)로 유도되도록 되어 있고, 외부 지령 수압실(6j)에 파일럿 2차압(P35)이 작용함으로써, 제1, 제2 유압 펌프의 입력 토크가 유압 펌프(1, 2)의 자기압이나 제3 펌프의 토출압에 관계없이 가변으로 할 수 있다. 즉 파일럿 2차압(P35)이 승압된 경우에는, 서보 피스톤(6e)의 밸런스가 (6j 압박력 + 6c 압박력)과 (6d 압박력)의 3개의 압박력으로 펌프 틸팅이 제어된다. 이로 인해, 파일럿 2차압(P35)이 승압하고 있는 상태에서는, 파일럿 2차압(P35)이 승압하고 있지 않은 상태와 비교하여, 제1, 제2 유압 펌프(1, 2)의 틸팅 제어가 제1, 제2 유압 펌프(1, 2) 토출압이 낮은 상태에서 행해지므로, 제1, 제2 펌프의 입력 토크는 작아진다. 반대로, 파일럿 2차압(P35)이 승압하고 있지 않은 경우에는, 외부 지령 수압실(6j)은 파일럿 관로(36)를 통해 탱크(15)와 연통하고 있으므로, 서보 피스톤(6e)의 6j 압박력이 없어지고, 서보 피스톤(6e)의 밸런스가 (6c 압박력)과 (6d 압박력)의 2개의 압박력으로 펌프 틸팅이 제어된다. 이로 인해, 파일럿 2차압(P35)이 승압하고 있지 않은 상태에서는, 파일럿 2차압(P35)이 승압하고 있는 상태와 비교하여, 제1, 제2 유압 펌프(1, 2)의 틸팅 제어가 제1, 제2 유압 펌프(1, 2) 토출압이 높은 상태에서 이루어지기 때문에, 제1, 제2 펌프의 입력 토크는 파일럿 2차압(P35)이 승압하고 있지 않은 경우에 비교하여 커진다.

서보 실린더(7a)는 수압 면적차로 구동하는 차동 피스톤(7e)을 갖고, 이 차동 피스톤(7e)의 대경측 수압실(7c)은 틸팅 제어 밸브(7b)를 통해 파일럿 관로(28c)에 접속되고, 파일럿 관로(28)를 통해 공급되는 파일럿압(P0)이 직접 작용한다. 그리고, 대경측 수압실(7c)이 파일럿 관로(28c)에 연통하면 차동 피스톤(7e)은 수압 면적차에 의해 도시 우측으로 구동되고, 대경측 수압실(7c)이 탱크(15)에 연통하면, 차동 피스톤(7e)은 수압 면적차에 의해 도시 좌측으로 구동된다. 차동 피스톤(7e)이 도시 우측으로 이동하면, 경사판(3a)의 틸팅각, 즉 펌프 틸팅이 감소하고, 토출압 펌프(3)의 토출량은 감소하고, 차동 피스톤(7e)이 도시 좌측으로 이동하면, 경사판(3a)의 틸팅각, 즉 펌프 틸팅이 증가하고, 유압 펌프(3)의 토출량은 증가한다.

틸팅 제어 밸브(6b, 7b)는 입력 토크 제한용 밸브이며, 스풀(6g, 7g)과 스프링(6f, 7f)과 조작 구동부(6h, 6i, 7h)로 형성되어 있다. 제1 펌프로부터 토출된 압유(토출압 P1)와 제2 펌프로부터 토출된 압유(토출압 P2)는 각각의 주관로(22, 23)로부터 분기된 관로(16 및 17)에 의해 셔틀 밸브(26)로 유도되고, 셔틀 밸 브(26)에 의해 선택된 고압측의 압유(압력 P12)가 관로(27)를 통해 제1, 제2 유압 펌프(1, 2)용 틸팅 제어 밸브(6b)의 조작 구동부(6h)로 유도된다. 또한 제3 유압 펌프로부터 토출된 압유(토출압 P3)는 주 관로(24)로부터 분기된 관로(18) 상에 설치된 후술하는 제한 수단으로서의 감압 밸브(14)에 의해 감압되어(압력 P3'), 관로(19)를 통해 다른 1개의 조작 구동부(6i)로 유도된다. 한편, 제3 펌프용 틸팅 제어용 밸브(7b)의 조작 구동부(7h)에는 제3 유압 펌프로부터의 토출압(P3)이 관로(18) 및 이 관로(18)로부터 분기된 관로(18a)를 통해 직접 유도된다. 그리고, 각 틸팅 제어 밸브(6b, 7b)는 스프링(6f, 7f)에 의한 압박력과 조작 구동부(6h, 6i, 7h)로의 유압에 의한 압박력에 따라서 그 밸브 위치가 제어된다.

감압 밸브(14)는 스프링(14a)과 토출압이 피드백되는 수압부(14b)를 갖고, 제3 유압 펌프(3)의 토출압(P3)이 스프링(14a)에 의해 설정되는 소정의 압력값 이상이 되면 교축량을 크게 한다. 이에 의해, 제3 유압 펌프(3)의 토출압(P3)이 감압되어, 틸팅 제어 밸브(6b)의 조작 구동부(6i)로 유도되는 압력(P3')이 소정의 압력값 이상이 되지 않도록 되어 있다. 본 실시 형태에서는 스프링(14a)의 설정은 도5에 도시하는 제3 유압 펌프(3)의 토출 유량 제어가 실시되지 않는 최대압(P30)으로 설정하고 있다. 15는 압유의 저유 탱크이다.

전자기 비례 밸브(35)는 솔레노이드(35b)에 전류(35i)가 통전하면, 이 전류값에 따라서 전자기 비례 밸브(35)의 스풀이 이동하고, 그 밸브 위치가 I측 및 J측이 된다. 이 스풀의 이동에 의해 파일럿 관로(25)와 관로(36)가 서서히 연통하여, 전류값(35i)이 커짐에 따라서 파일럿 2차압(P35)이 커지고, 틸팅 제어용 차동 피스 톤(6e)의 외부 지령 수압실(6j)에 그 파일럿 2차압(P35)이 공급된다.

압력 센서(30)는 제3 유압 펌프(3)의 토출압(P3)을 검출하고, 컨트롤러(29)에 지령 전압을 송신하고 있다.

컨트롤러(29)는 압력 센서(30)에서 검출한 제3 유압 펌프(3)의 토출압(Pd3)과 미리 준비된 제3 유압 펌프(3)의 토출압(Pd3)과 토크 보정량의 관계를 나타낸 테이블(T2)로부터 제1, 제2 유압 펌프(1, 2)의 토크 증가 보정량(Td3)을 결정하고, 또한 엔진 회전 컨트롤 다이얼(37)로 설정된 목표 엔진 회전수(Ne)와 미리 준비된 목표 엔진 회전수(Ne)와 기준 토크의 관계를 나타낸 테이블(T1)로부터 기준 토크(Te)를 결정하고, 컨트롤러 연산부(T6)에서 전술한 기준 토크(Te)와 제1, 제2 유압 펌프(1, 2)의 토크 증가 보정량(Td3)을 가산하여 목표 토크(Ta)를 결정하고, 미리 준비된 목표 토크(Ta)와 비례 밸브 출력(Ps)의 관계 테이블(T3)로부터 전자기 비례 밸브 출력(Ps)을 결정하고, 전자기 밸브 출력 특성 테이블(T4)에 의해 전자기 밸브(35)로 출력하는 전류값(Tsa)을 결정한다. 또한, 테이블(T2)에서 결정되는 토크 증가 보정량(Td3)은 제3 유압 펌프(3)의 레귤레이터(7)의 스프링 특성 등을 고려하여, 도6에 나타내는 영역 A분의 토크 감소를 보충하는 토크 증가량으로서 실험 등에 의해 미리 결정되는 값이다.

이상과 같이 구성된 제1 실시 형태에 의한 건설 기계의 유압 회로에서는, 붐 실린더(11)를 작동시킨 경우에는, 그 요구 유량에 따라서 도시 생략한 유량 제어 기구에 의해 레귤레이터(6)의 틸팅각이 증가하고, 제1 유압 펌프(1)로부터의 토출 유량이 증가한다. 이 토출 유량의 증가 및 붐 실린더(11)의 부하압에 의해, 제1 유압 펌프(1)로부터의 토출압(P1)이 커지고, 틸팅 제어 밸브(6b)의 조작 구동부(6h)의 압력(P12)이 상승하여, 스풀(6g)의 도2 좌측으로의 압박력이 증가한다. 이 스풀(6g)의 좌측으로의 압박력이 스프링(6f)에 의한 우측으로의 압박력을 상회하면, 스풀(6g)이 좌측으로 이동하고, 그 밸브 위치가 C측으로 이행하여, 서보 실린더(6a)의 대경측 수압실(6c)과 파일럿 관로(28a)를 연통한다. 상술한 바와 같이, 서보 실린더(6a)의 대경측 수압실(6c)과 파일럿 관로(28a)가 연통하면, 서보 실린더(6a)의 각 수압실(6c, 6d)의 수압 면적차에 의해 차동 피스톤(6c)이 도2의 우측으로 이행하여 경사판(1a, 2a)의 틸팅각이 감소한다. 한편, 선회 모터(13)는 작동하고 있지 않으므로, 제3 유압 펌프(3)의 토출압(P3)은 저압의 상태를 유지하고, 틸팅 제어 밸브(6b)의 다른 하나의 조작 구동부(6i)에 부여되는 압력(P3')도 매우 저압의 상태를 유지한다. 이때의 비례 밸브 출력은, 상기 제3 유압 펌프(3)의 토출압(P3)은 저압의 상태를 유지하고 있으므로, 목표 엔진 회전수(Ne)로부터 결정된 기준 토크(Te)에 준한 기준 토크(Te)를 만족시키는 출력으로 되어 있다.

이와 같이 선회 모터(13)가 작동하고 있지 않은 경우에는, 제1 유압 펌프(1) 및 제2 유압 펌프(2)의 틸팅각은 제1 유압 펌프(1) 혹은 제2 유압 펌프(2)의 토출압(P1, P2)에 의해 제어되어, 도4에 나타내는 유량 특성선 가-나-다-라를 따라 토출 유량이 변화된다. 즉, 제1 유압 펌프(1) 및 제2 유압 펌프(2)로부터의 토출압(P1, P2)이 비교적 저압인 경우에는 틸팅각이 크고, 토출 유량도 많아지지만, 토출압(P1, P2)이 높아짐에 따라 틸팅각을 줄이고 그 토출 유량을 줄여, 미리 제1 유압 펌프(1) 및 제2 유압 펌프(2)에 할당된 최대 입력 토크 a(파선으로 나타내는 곡 선 a)를 초과하지 않도록 그 틸팅각이 제어된다.

이와 같은 상황에서, 선회 모터(13)의 작동이 지시되면, 도시 생략한 유량 제어 기구에 의해 제3 유압 펌프(3)로부터의 토출 유량이 증가하고, 상술한 붐 실린더(11)의 구동의 경우와 거의 동일한 작용에 의해 토출압(P3)에 따라서 도5에 나타내는 유량 특성선을 따라 유압 펌프(3)의 경사판(3a)의 틸팅각이 감소한다. 즉, 제3 유압 펌프(3)에 대해 미리 설정된 최대 입력 토크 c(파선으로 나타내는 곡선 c)를 초과하지 않는 범위에서 틸팅각이 제어된다.

이 경우, 제3 유압 펌프(3)용 레귤레이터(7)에 의한 제어에는 제1 유압 펌프(1) 및 제2 유압 펌프(2)의 토출압(P1, P2)이 반영되어 있지 않으므로, 예를 들어 붐 실린더(11)의 부하압이 변동해도 선회 모터(13)로의 제3 유압 펌프(3)로부터의 공급 유량은 변동하지 않는다.

한편, 제3 유압 펌프(3)로부터의 토출압(P3)은 감압 밸브(14)를 통해 제1, 제2 유압 펌프(1, 2)용 레귤레이터(6)로 유도되고 있다. 즉, 틸팅 제어 밸브(6b)의 조작 구동부(6h)에는 제1, 제2 유압 펌프(1, 2)로부터의 토출압(P12)이 작용하고, 또한 다른 하나의 조작 구동부(6i)에는 제3 유압 펌프(3)로부터의 토출압(P3)이 감압된 압력(P3')이 부여되므로, 레귤레이터(6)에 의한 제1, 제2 유압 펌프(1, 2)의 틸팅각이 선회 모터(13)가 구동하고 있지 않은 경우보다도 더욱 작게 감소된다. 여기서, 압력 센서(30)에서 검출된 제3 유압 펌프(3)의 토출압(P3)은 컨트롤러(29)로 송신되어 전술한 바와 같이 압력 센서(30)에서 검출한 제3 유압 펌프의 토출압(Pd3)과 미리 준비된 제3 유압 펌프의 토출압(Pd3)과 토크 보정량의 관계를 나타낸 테이블(T2)로부터 제1, 제2 유압 펌프의 토크 증가 보정량(Td3)을 결정하고, 또한 엔진 회전 컨트롤 다이얼(37)로 설정된 목표 엔진 회전수(Ne)와 미리 준비된 목표 엔진 회전수(Ne)와 기준 토크의 관계를 나타낸 테이블(T1)로부터 기준 토크(Te)를 결정하고, 컨트롤러 연산부(T6)에서 전술한 기준 토크(Te)와 제1, 제2 유압 펌프(1, 2)의 토크 증가 보정량(Td3)을 가산하여 목표 토크(Ta)를 결정하고, 미리 준비된 목표 토크(Ta)와 비례 밸브 출력(Ps)의 관계 테이블(T3)로부터 전자기 비례 밸브 출력(Ps)을 결정하고, 전자기 밸브 출력 특성 테이블(T4)에 의해 전자기 밸브로 송신하는 전류값(Tsa)을 결정하고, 전자기 비례 밸브(35)로부터 외부 지령압(P35)이 공급된다. 감압 밸브(14)로부터 부여되는 압력(P3')과 전자기 비례 밸브(35)로부터 공급되는 외부 지령압(P35)의 값에 따라서 도4에 나타내는 유량 특성선 가-나-다-라-사-바-마로 둘러싸이는 영역의 값으로 제어되게 된다. 상술한 바와 같이, 감압 밸브(14)의 스프링(14b)은 틸팅 제어 밸브(6b)에 전달되는 압력(P3')이 P30 이하가 되도록 설정되어 있고, 특성선 마-바-사는 제1, 제2 유압 펌프(1, 2)의 최대 입력 토크 a로부터 압력 P30에 상당하는 제3 유압 펌프(3)의 입력 토크분을 뺀 토크 b(도4에 파선으로 나타내는 곡선 b)에 상기 토크 증가량을 가산한 토크 d(도4에 파선으로 나타내는 곡선 d)를 목표로 하는 유량 특성선 가-아-자-차로 나타내어지는 유량이 확보된다. 여기서 제1, 제2 유압 펌프(1, 2)의 최대 입력 토크 a로부터 압력(P3')에 상당하는 제3 유압 펌프(3)의 입력 토크분을 뺀 토크 b(도4에 파선으로 나타내는 곡선 b)에 상기 토크 증가량을 가산한 토크 d(도4에 파선으로 나타내는 곡선 d)는, 전술한 바와 같이 제3 유압 펌프의 토출압(P3)에 의해 변화하므로, 토크 a(도4에 파선으로 나타내는 곡선 a)와 토크 b(도4에 파선으로 나타내는 곡선 b) 사이에 위치한다. 이로 인해, 선회 부하가 커져 제3 유압 펌프(3)로부터의 토출압(P3)이 증가해도, 제1, 제2 유압 펌프(1, 2)로부터의 토출 유량은 적어도 도4에 유량 특성선 가-아-자-차로 나타내어지는 유량이 확보되어, 붐 실린더(11) 및 아암 실린더(12)의 동작 속도가 극단적으로 저하되는 것을 회피할 수 있는 동시에, 제3 유압 펌프로부터 공급되는 압유로 구동하는 액추에이터의 부하가 증대해도, 제1 및 제2 유압 펌프의 배제 용적을 극단적으로 줄이지 않고, 제1 및 제2 유압 펌프로부터의 토출 유량으로서 적어도 소정의 유량을 확보할 수 있어, 각 액추에이터의 과잉의 속도 저하를 방지하여, 양호한 조작성과 작업 성능을 확보할 수 있다.

따라서, 이 제1 실시 형태에 의한 건설 기계의 유압 회로에 따르면, 선회 부하가 증대해도 제1, 제2 유압 펌프(1, 2)로부터의 토출 유량을 필요 이상으로 줄이지 않고, 제3 유압 펌프(3)의 토출압(P3')에 의한 과잉의 토크 감소량을 제1, 제2 유압 펌프(1, 2)측에서 토크 증가시킴으로써, 엔진 출력의 유효 활용이 가능해진다. 그러므로, 붐 실린더(11) 및 아암 실린더(12)의 극단적인 속도 저하를 회피할 수 있고, 양호한 조작성을 확보할 수 있다.

(제2 실시 형태)

본 제2 실시 형태에서는, 제1 실시 형태에 실제 엔진 회전수를 검출하기 위한 엔진 회전수 센서(32)와 이 엔진 회전 센서(32)에서 검출한 실제 엔진 회전수를 컨트롤러(29)에 송신하는 배선(33)을 추가한 구성으로 되어 있다.

또한, 컨트롤러(29)에서는 압력 센서(30)에서 검출한 제3 유압 펌프의 토출압(Pd3)과 미리 준비된 제3 유압 펌프의 토출압(Pd3)과 토크 보정량의 관계를 나타낸 테이블(T2)로부터 제1, 제2 유압 펌프의 토크 증가 보정량(Td3)을 결정하고, 또한 엔진 회전 컨트롤 다이얼(37)로 설정된 목표 엔진 회전수(Ne)와 미리 준비된 목표 엔진 회전수(Ne)와 기준 토크의 관계를 나타낸 테이블(T1)로부터 기준 토크(Te)를 결정하고, 엔진 회전 센서(32)로부터 검출된 실제 엔진 회전수(Nr)과 상기 목표 엔진 회전수(Ne)의 편차(Nr - Ne)와 미리 준비된 엔진 회전 센서(32)로부터 검출한 실제 엔진 회전수(Nr)와 상기 목표 엔진 회전수(Ne)의 편차와 토크 보정량의 관계를 나타낸 테이블(T5)로부터 토크 보정량(TNs)을 결정하고, 컨트롤러 연산부(T7)에서 상기 실제 엔진 회전수(Nr)와 상기 목표 엔진 회전수(Ne)의 편차로부터 구한 TNs와 상기 기준 토크(Te)와 제1, 제2 유압 펌프의 토크 증가 보정량(Td3)을 가감산하여 목표 토크(Ta)를 결정하고, 미리 준비된 목표 토크(Ta)와 비례 밸브 출력의 관계 테이블(T3)로부터 전자기 비례 밸브 출력(Ps)을 결정하고, 전자기 밸브 출력 특성 테이블(T4)에 의해 전자기 밸브로 송신하는 전류값(Tsa)을 결정한다.

상술한 제2 실시 형태에서는 제1 실시 형태의 작용 효과에 부가하여, 다음의 작용 효과를 발휘한다. 즉, 엔진에 작용하는 부하를 기초로 하여 유압 펌프(1, 2)의 토크 보정도 행하도록 하였으므로, 레버의 급격한 조작에 의한 액추에이터의 급격한 부하 상태에 있어서의 엔진 회전 래그 다운을 방지하는 것이 가능해진다.

Claims

원동기(5)와, 상기 원동기에 의해 구동되는 가변 용량형의 제1, 제2, 제3 펌프(1, 2, 3)와 고정 용량형의 파일럿 펌프(4)와, 상기 원동기의 목표 회전수(Ne)를 지령하는 지령 수단(37)과, 상기 원동기의 회전수를 제어하는 제어 장치(29)와, 상기 제1, 제2, 제3 펌프의 토출압을 기초로 제1, 제2 펌프의 입력 토크를 제어하는 제1, 제2 펌프용 레귤레이터(6)와, 상기 제3 펌프의 토출압을 기초로 제3 펌프의 입력 토크를 제어하는 제3 펌프용 레귤레이터(7)와, 상기 제1, 제2 펌프용 레귤레이터에 공급되는 상기 제3 펌프의 토출압을 제한하는 제한 수단(14)을 구비한 건설 기계의 펌프 제어 장치에 있어서,

상기 제1, 제2 펌프용 레귤레이터는 외부 지령압(P35)에 의해 상기 제1, 제2 펌프의 입력 토크를 가변으로 하는 가변 기구(6e, 6j)를 구비하고,

상기 제1, 제2 펌프용 레귤레이터에 공급되는 상기 외부 지령압으로서의 토크 제어 지령압(Ps)을 연산하는 컨트롤러(29)와,

상기 토크 제어 지령압을 제어하는 토크 제어 수단(35)과,

상기 제3 펌프의 토출압을 검출하는 압력 검출 수단(30)을 구비하고,

상기 컨트롤러는 상기 압력 검출 수단에 의해 검출되는 제3 펌프의 토출압(P3)을 기초로 하여 상기 제1, 제2 펌프의 보정 토크량(Td3)을 출력하는 토크 보정량 출력부(T2)와,

상기 지령 수단에 의해 지령되는 원동기의 목표 회전수를 기초로 하여 상기 제1, 제2 펌프의 기준 토크값(Te)을 출력하는 기준 토크 출력부(T1)와,

상기 토크 보정량 출력부와 상기 기준 토크 출력부의 출력값을 기초로 상기 토크 제어 지령압을 연산하는 연산부(T3)를 구비한 것을 특징으로 하는 건설 기계의 펌프 제어 장치.
제1항에 있어서, 상기 원동기(5)의 실제 회전수(Nr)를 검출하는 회전수 검출 수단(32)을 구비하고,

상기 컨트롤러(29)에는 상기 지령 수단(37)에 의해 지령되는 목표 회전수(Ne)와 실제로 회전수의 편차(Ns)에 의해 제1, 제2 펌프(1, 2)의 입력 토크를 또한 보정하는 보정값(TNs)을 출력하는 스피드 센싱 토크 보정량 출력부(T5)를 더 구비하고,

상기 연산부(T3)는 상기 토크 보정량 출력부(T2)와 기준 토크 출력부(T1)와 상기 스피드 센싱 토크 보정량 출력부로부터 각각 출력되는 보정량을 기초로 하여 상기 토크 제어 지령압(Ps)을 연산하는 것을 특징으로 하는 건설 기계의 펌프 제어 장치.