KR101725617B1 - 작업 기계의 유압 구동 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 과제는 유압 펌프의 펌프 용량의 유효 활용에 의해 연비 개선이 가능한 유압 구동 장치가 제공된다. 이 장치는 컨트롤러(30)를 구비한다. 컨트롤러(30)는 엔진 조작 부재의 조작량에 대응하는 임시 목표 엔진 회전수를 산정하는 연산부(32)와, 액추에이터 조작 부재의 조작량에 대응하는 제1 제어용 목표 펌프 용량 및 펌프 부하압에 대응하는 제2 제어용 목표 펌프 용량에 기초해서 임시 목표 펌프 용량을 산정하는 연산부(34)와, 최종 목표 엔진 회전수 및 최종 목표 펌프 용량을 산정해서 지령을 출력하는 지령부(36)를 갖는다. 지령부(36)는 임시 목표 엔진 회전수와 임시 목표 펌프 용량으로부터 목표 펌프 토출량을 연산하고, 최종 목표 펌프 용량을 임시 목표 펌프 용량보다도 큰 용량으로 설정하고, 최종 목표 엔진 회전수를 임시 목표 엔진 회전수보다도 낮은 엔진 회전수이며 상기 목표 펌프 토출량과 동등한 펌프 토출량을 얻는 것이 가능한 엔진 회전수로 설정한다.

Description

작업 기계의 유압 구동 장치 {HYDRAULIC DRIVE DEVICE FOR CONSTRUCTION MACHINE}
본 발명은, 유압 셔블 등의 작업 기계에 설치되는 유압 구동 장치에 관한 것이다.
유압 셔블 등의 작업 기계에 설치되는 유압 구동 장치는, 일반적으로, 엔진과, 이 엔진에 의해 구동되어 작동유를 토출하는 유압 펌프와, 당해 작동유의 공급을 받아서 작동하는 유압 액추에이터를 구비한다. 단위 시간당의 상기 엔진의 회전수인 엔진 회전수에 대해서는, 운전실에 오퍼레이터가 조작 가능한 스로틀 레버가 설치되고, 이 스로틀 레버의 조작량에 대응한 목표 엔진 회전수에 기초해서 상기 엔진 회전수의 제어가 행해진다.
그런데, 이 기술에서는, 상기 스로틀 레버에 의해 지정되는 엔진의 회전수와, 운전자가 요구하고 있는 유압 액추에이터의 작동 속도가 반드시 일치하지는 않는 경우가 있다. 예를 들어, 운전자가 상기 유압 액추에이터에 대해 높은 작업 속도를 요구하고 있지 않은 경우, 구체적으로는 당해 운전자에 의한 작업용의 조작 레버의 조작량이 적은 경우라도, 상기 스로틀 레버의 조작량이 크면 엔진 회전수가 높게 유지되어 버린다. 이것은 연비의 향상의 현저한 방해가 된다.
종래, 이와 같은 작업 기계에 있어서의 엔진의 연비를 개선하기 위한 기술로서, 특허 제4812843호 공보에 기재되는 장치가 알려져 있다. 이 장치는 가변 용량형의 유압 펌프와, 그 펌프 용량을 검출하는 펌프 용량 검출 수단과, 엔진 회전수를 지령하기 위한 엔진 회전수 지령 수단과, 목표 엔진 회전수를 설정하는 설정 수단을 구비한다. 이 설정 수단은, 상기 엔진 회전수 지령 수단에 의해 지령된 지령값에 따라서 상기 엔진의 제1 목표 회전수를 설정함과 함께, 상기 제1 목표 회전수보다도 낮은 회전수인 상기 엔진의 제2 목표 회전수를 설정하고, 상기 엔진의 제2 목표 회전수에 기초해서 엔진 회전수 제어를 행한다. 이에 의해, 상기 엔진의 연비 개선이 도모된다.
또한, 상기 설정 수단은, 상기 제2 목표 회전수에 기초하는 운전 중에 상기 펌프 용량 검출 수단에 의해 검출된 펌프 용량이 제1 소정 펌프 용량 이상으로 증대한 시점에서 상기 엔진의 목표 회전수를 상기 제2 목표 회전수로부터 당해 제2 목표 회전수보다도 높은 회전수이며 상기 제1 목표 회전수 이하의 회전수인 제3 목표 회전수로 변경해서 엔진 회전수를 제어한다. 이에 의해, 고속 구동이 요구되는 운전에 대응하는 펌프 토출량이 확보된다.
그러나, 상기 특허 제4812843호 공보에 기재되는 장치에서는, 유압 펌프의 펌프 용량이 조작 레버의 조작량이나 유압 펌프의 부하에 따라서 제어되므로, 당해 유압 펌프의 능력을 엔진의 연비 개선에 충분히 살릴 수 없다. 그 한편, 상기와 같이 종래로부터 행해지고 있는 펌프 용량의 제어와 동등한 제어, 즉, 상기 조작 레버 즉 속도 지정용의 조작 부재의 조작량에 기초해서 펌프 용량을 증감시키는 포지티브 컨트롤이나, 유압 펌프의 부하에 기초해서 엔진의 마력을 적정하게 유지하도록 펌프 용량을 증감시키는 마력 제어와 동등한 제어를 행하는 것의 요구가 존재한다.
본 발명의 목적은, 엔진 및 이에 의해 구동되는 가변 용량형의 유압 펌프를 구비한 작업 기계의 유압 구동 장치이며, 종래의 포지티브 컨트롤이나 마력 제어에 상당하는 제어를 행하면서, 상기 유압 펌프의 펌프 용량을 유효하게 활용해서 상기 엔진의 연비를 개선할 수 있는 것을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명자들은 가변 용량형의 유압 펌프에 의한 작동유의 토출량에 착안했다. 종래는, 소위 포지티브 컨트롤이나 마력 제어를 행하기 위해, 액추에이터의 작동 속도를 지정하기 위한 조작 레버 등의 액추에이터 조작 부재의 조작량과, 상기 유압 펌프의 펌프 부하압에 따라서 상기 유압 펌프의 펌프 용량이 조작되고 있었지만, 이 펌프 용량의 조작은 최종적으로 상기 유압 펌프의 펌프 토출량을 제어하기 위해 행해지는 것이기 때문에, 당해 펌프 용량이 상기 액추에이터 조작 부재의 조작량이나 상기 펌프 부하압에 대응하고 있지 않아도, 실제의 펌프 토출량을 당해 조작량이나 당해 펌프 부하압에 따른 목표 펌프 토출압에 대응지으면 실질적으로 상기 포지티브 컨트롤이나 마력 제어를 달성할 수 있게 된다. 따라서, 상기 펌프 용량을 조금 크게 설정하면서, 이 펌프 용량과의 관계에 있어서 상기 목표 펌프 토출량이 얻어지는 목표 엔진 회전수를 설정함으로써, 실제의 엔진 회전수를 종래 제어보다도 억제해서 연비의 향상을 도모하는 것이 가능하다.
본 발명은, 이와 같은 관점에서 이루어진 것이다. 본 발명이 제공하는 작업 기계의 유압 구동 장치는, 엔진과, 이 엔진에 의해 구동되어 작동유를 토출하는 적어도 하나의 가변 용량형의 유압 펌프와, 상기 적어도 하나의 유압 펌프가 토출하는 작동유의 공급을 받아서 작동하는 유압 액추에이터와, 상기 엔진의 목표 회전수를 지정하기 위한 조작을 받는 엔진 조작 부재와, 상기 유압 액추에이터의 작동 속도를 지정하기 위한 조작을 받는 액추에이터 조작 부재와, 상기 적어도 하나의 유압 펌프의 부하압을 검출하는 펌프 부하압 검출기와, 상기 엔진 조작 부재의 조작량을 검출하는 엔진 조작 검출기와, 상기 액추에이터 조작 부재의 조작량을 검출하는 액추에이터 조작 검출기와, 상기 펌프 부하압 검출기가 검출하는 펌프 부하압과 상기 엔진 조작 검출기 및 상기 액추에이터 조작 검출기가 각각 검출하는 조작량에 기초해서 상기 적어도 하나의 유압 펌프의 펌프 용량에 대한 지령 및 상기 엔진의 회전수에 대한 지령을 출력하는 컨트롤러를 구비한다. 상기 컨트롤러는, 상기 엔진 조작 부재의 조작량에 대응하는 임시 목표 엔진 회전수를 산정하는 임시 목표 엔진 회전수 연산부와, 상기 액추에이터 조작 부재의 조작량에 대응하는 제1 제어용 목표 펌프 용량 및 상기 펌프 부하압에 대응하는 제2 제어용 목표 펌프 용량을 각각 산정해서 그 중 저위의 것을 상기 적어도 하나의 유압 펌프의 임시 목표 펌프 용량으로서 선정하는 임시 목표 펌프 용량 연산부와, 상기 임시 목표 엔진 회전수 및 상기 임시 목표 펌프 용량에 기초해서 최종 목표 엔진 회전수 및 최종 목표 펌프 용량을 산정하고, 이들 최종 목표 엔진 회전수 및 최종 목표 펌프 용량에 기초하는 상기 엔진 회전수 및 상기 펌프 용량에 대한 지령을 출력하는 지령부를 구비한다. 상기 지령부는, 상기 임시 목표 펌프 용량이 상기 적어도 하나의 유압 펌프의 최대 펌프 용량보다도 큰 경우에는 상기 최종 목표 엔진 회전수를 상기 임시 목표 엔진 회전수로 설정하고, 상기 최종 목표 펌프 용량을 상기 최대 펌프 용량으로 설정하는 한편, 상기 임시 목표 펌프 용량이 상기 적어도 하나의 유압 펌프의 최대 펌프 용량 이하인 경우에는, 상기 임시 목표 엔진 회전수와 상기 임시 목표 펌프 용량에 기초해서 상기 적어도 하나의 유압 펌프의 작동유 토출량에 대한 목표 펌프 토출량을 연산하고, 상기 최종 목표 펌프 용량을 상기 임시 목표 펌프 용량보다도 큰 용량이며 상기 최대 펌프 용량 이하의 용량으로 설정하고, 상기 최종 목표 엔진 회전수를, 상기 임시 목표 엔진 회전수보다도 낮은 엔진 회전수이며, 당해 최종 목표 엔진 회전수와 상기 최종 목표 펌프 용량에 의해 상기 목표 펌프 토출량과 동등한 펌프 토출량을 얻는 것이 가능한 엔진 회전수로 설정한다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 작업 기계의 유압 구동 장치를 도시하는 회로도이다.
도 2는 상기 유압 구동 장치에 있어서의 컨트롤러의 기능 구성을 도시하는 블록도이다.
도 3은 상기 컨트롤러의 연산 제어 동작을 나타내는 흐름도이다.
도 4는 상기 컨트롤러의 연산 제어 동작을 나타내는 타임차트이다.
도 5는 상기 유압 구동 장치에 있어서의 스로틀 레버의 조작량과 상기 컨트롤러가 연산하는 임시 목표 엔진 회전수와의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 6은 상기 유압 구동 장치에 있어서의 모터 조작 레버의 조작량과 상기 컨트롤러가 연산하는 포지티브 컨트롤용 목표 엔진 회전수와의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 7은 상기 유압 구동 장치에 있어서의 유압 펌프의 펌프 부하압과 상기 컨트롤러가 연산하는 마력 제어용 목표 엔진 회전수와의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 8은 상기 유압 구동 장치에 있어서의 엔진의 회전수와 연비율과의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 9는 상기 유압 펌프의 펌프 부하압과 최대 펌프 흡수 토크에 대응하는 펌프 용량과의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 10은 상기 유압 구동 장치에 있어서의 유압 펌프의 펌프 용량의 증대가 제한되지 않을 경우의 엔진 회전수의 저하에 수반하는 엔진 토크의 증대를 나타내는 그래프이다.
도 11은 상기 유압 구동 장치에 있어서의 유압 펌프의 펌프 용량의 증대가 제한되는 경우의 엔진 회전수의 저하에 수반하는 엔진 토크의 증대를 나타내는 그래프이다.
본 발명의 바람직한 실시 형태를, 도면을 참조하면서 설명한다.
도 1은 이 실시 형태에 따른 작업 기계의 유압 구동 장치를 도시한다. 이 유압 구동 장치는, 엔진(10)과, 제1 유압 펌프(11)와, 제2 유압 펌프(12)와, 유압 실린더(14)나 유압 모터(16)를 포함하는 복수의 유압 액추에이터와, 유압 제어 회로(18)와, 스로틀 레버(20)와, 리모콘 밸브(21, 22)를 포함하는 복수의 조작 장치와, 실린더용 리모콘 밸브(24)와, 파일럿압 센서(25, 26)와, 펌프압 센서(27, 28)와, 컨트롤러(30)를 구비한다.
상기 제1 및 제2 유압 펌프(11, 12)는, 상기 엔진(10)의 출력축에 연결되고, 당해 엔진(10)에 의해 구동됨으로써, 상호 독립하여 탱크 내의 작동유를 토출한다. 상기 제1 및 제2 유압 펌프(11, 12)는 가변 용량형이며, 각 유압 펌프(11, 12)에는 각각 레귤레이터(11a, 12a)가 부설된다. 이들 레귤레이터(11a, 12a)는 후술하는 펌프 용량 지령의 입력을 받음으로써 상기 제1 및 제2 유압 펌프(11, 12)의 용량을 변화시키도록 작동한다.
상기 유압 제어 회로(18)는, 상기 제1 및 제2 유압 펌프(11, 12)와 상기 복수의 유압 액추에이터 사이에 개재하고, 당해 유압 펌프(11, 12)로부터 당해 유압 액추에이터에 공급되는 작동유의 방향 및 유량의 제어를 행한다. 이 유압 제어 회로(18)는, 각 유압 액추에이터에 대응해서 설치되는 복수의 컨트롤 밸브를 포함하고, 이 실시 형태에서는 각 컨트롤 밸브는 파일럿 전환 밸브에 의해 구성된다. 이 파일럿 전환 밸브는, 대응하는 유압 액추에이터와, 이 유압 액추에이터에 할당된 유압 펌프(11) 또는 유압 펌프(12) 사이에 개재하고, 파일럿압의 공급을 받아서 개폐 작동함과 함께 당해 파일럿압에 대응한 유량으로 작동유를 상기 유압 액추에이터에 유도한다. 이 실시 형태에 따른 유압 제어 회로(18)는, 상기 제1 유압 펌프(11)에 상기 유압 실린더(14)를 포함하는 적어도 하나의 유압 액추에이터를 접속하고, 상기 제2 유압 펌프(12)에 상기 유압 모터(16)를 포함하는 적어도 하나의 유압 액추에이터를 접속한다.
상기 스로틀 레버(20)는, 상기 엔진(10)의 목표 회전수인 목표 엔진 회전수를 지령하기 위해 조작되는 레버 본체와, 이 레버 본체의 조작량인 스로틀 레버 조작량(Ls)을 검출하는 레버 센서를 구비한다. 이 중 레버 본체가 본 발명에 관한 「엔진 조작 부재」에 상당하고, 레버 센서가 「엔진 조작 검출기」에 상당한다. 레버 센서는, 상기 레버 본체의 조작량에 대응한 전기 신호인 조작 검출 신호를 상기 컨트롤러(30)에 입력한다.
상기 복수의 조작 장치는, 상기 복수의 유압 액추에이터에 각각 대응해서 설치되고, 당해 유압 액추에이터를 움직이게 하기 위한 조작을 받는다. 구체적으로, 당해 복수의 조작 장치에 포함되는 상기 리모콘 밸브(21)는 상기 유압 실린더(14)에 대응하고, 상기 리모콘 밸브(22)는 상기 유압 모터(16)에 대응한다. 각 리모콘 밸브(21, 22)는, 본 발명에 관한 「액추에이터 조작 부재」에 상당하는 조작 레버(21a, 22a)를 각각 포함하고, 당해 조작 레버(21a, 22a)의 조작량에 대응한 파일럿압을, 파일럿 라인(23, 24)을 통해서 상기 유압 제어 회로(18) 내의 대응하는 컨트롤 밸브의 파일럿 포트에 입력한다. 이와 같이 하여, 상기 유압 실린더(14) 및 상기 유압 모터(16)는 각각 상기 리모콘 밸브(21, 22)의 조작 레버(21a, 22a)에 대응한 유량에서의 작동유의 공급을 받고, 당해 유량에 대응한 속도로 작동한다. 다른 유압 액추에이터에 대해서도 마찬가지이다.
상기 파일럿압 센서(25, 26)는, 상기 각 파일럿 라인(23, 24)에 있어서의 파일럿압(Pt1, Pt2), 즉 상기 조작 레버(21a, 22a)의 조작량에 대응하는 파라미터를 검출하는 것이다. 즉, 파일럿압 센서(25, 26)는, 본 발명에 관한 「액추에이터 조작 검출기」를 구성하는 것이며, 상기 각 파일럿압(Pt1, Pt2)에 대응하는 전기 신호인 파일럿압 검출 신호를 상기 컨트롤러(30)에 입력한다. 또한, 도 1에서는 편의상, 하나의 리모콘 밸브(21, 22)에 대해 단일의 파일럿 라인(23, 24)만이 도시되어 있지만, 실제로는 상기 조작 레버(21a, 22a)의 조작 방향에 대응해서 한 쌍의 파일럿 라인이 각 리모콘 밸브(21, 22)에 대해 배치되고, 각각의 파일럿 라인에 대해 파일럿압 센서가 설치된다.
상기 펌프압 센서(27, 28)는, 상기 제1 및 제2 유압 펌프(11, 12)로부터 토출되는 작동유의 압력 즉 펌프 부하압(Pp1, Pp2)을 각각 검출한다. 즉, 펌프압 센서(27, 28)는, 본 발명에 관한 「펌프 부하압 검출기」를 구성하는 것이며, 상기 각 펌프 부하압(Pp1, Pp2)에 대응하는 전기 신호인 펌프 부하압 검출 신호를 상기 컨트롤러(30)에 입력한다.
상기 컨트롤러(30)는, 상기 각 펌프압 센서(27, 28)가 검출하는 펌프 부하압(Pp1, Pp2)과, 상기 스로틀 레버(20)에 있어서의 레버 본체의 조작량 즉 스로틀 레버 조작량(Ls)과, 상기 각 파일럿압 센서(25, 26)가 검출하는 파일럿압(Pt1, Pt2) 즉 상기 각 리모콘 밸브(21, 22)에 있어서의 조작 레버(21a, 22a)의 조작량에 대응하는 파라미터에 기초해서, 상기 유압 펌프(11, 12)의 펌프 용량에 대한 펌프 용량 지령과, 상기 엔진(10)의 회전수에 대한 엔진 회전수 지령을 작성하고, 출력한다. 상기 각 펌프 용량 지령은, 상기 각 유압 펌프(11, 12)의 펌프 용량에 대한 최종 목표 펌프 용량(qf1, qf2)을 각각 포함하고, 당해 각 유압 펌프(11, 12)에 부설되는 상기 레귤레이터(11a, 12a)에 각각 입력된다. 상기 엔진 회전수 지령은, 상기 엔진(10)의 회전수에 대한 최종 목표 엔진 회전수(Nf)를 포함하고, 상기 엔진 ECU(19)에 입력된다.
상기 컨트롤러(30)는, 이와 같은 연산 제어 동작을 행하기 위한 요소로서, 도 2에 도시하는 바와 같은 임시 목표 엔진 회전수 연산부(32)와, 임시 목표 펌프 용량 연산부(34)와, 지령부(36)를 구비한다.
상기 임시 목표 엔진 회전수 연산부(32)는, 엔진 조작 부재인 상기 스로틀 레버(20)의 레버 본체의 조작량 즉 스로틀 레버 조작량(Ls)에 대응하는 임시 목표 엔진 회전수(Nt)를 산정한다.
상기 임시 목표 펌프 용량 연산부(34)는, 다음의 연산을 행한다.
a) 제1 유압 펌프(11)에 대해, 상기 조작 레버(21a)를 포함하는 적어도 하나의 액추에이터 조작 부재의 조작량에 대응하는[이 실시 형태에서는 당해 조작량에 따라서 변화하는 파일럿압이며 적어도 상기 파일럿압(Pt1)을 포함하는 것에 대응하는] 포지티브 컨트롤용 목표 펌프 용량(제1 제어용 목표 펌프 용량;이하 「PC용 목표 펌프 용량」이라고 칭함)(qp1)을 산정한다.
b) 제2 유압 펌프(12)에 대해, 상기 조작 레버(22a)를 포함하는 적어도 하나의 액추에이터 조작 부재의 조작량에 대응하는[이 실시 형태에서는 당해 조작량에 따라서 변화하는 파일럿압이며 적어도 상기 파일럿압(Pt2)을 포함하는 것에 대응하는] PC용 목표 펌프 용량(qp2)을 산정한다.
c) 상기 각 유압 펌프(11, 12)의 펌프 부하압(Pp1, Pp2)에 대응하는 마력 제어용 목표 펌프 용량(제2 제어용 목표 펌프 용량)(qh)을 산정한다.
d) 제1 및 제2 유압 펌프(11, 12)의 각각에 대해 산정된 PC용 목표 펌프 용량(qp1, qp2)과 마력 제어용 목표 펌프 용량(qh)을 개별로 대비해서 그 중 저위의 것을 각각 임시 목표 펌프 용량(qt1, qt2)으로서 선정한다.
상기 지령부(36)는, 상기 임시 목표 엔진 회전수(Nt) 및 상기 임시 목표 펌프 용량(qt1, qt2)에 기초해서 최종 목표 엔진 회전수(Nf) 및 양쪽 유압 펌프(11, 12)에 관한 최종 목표 펌프 용량(qf1, qf2)을 산정하고, 이들에 기초해서 상기 엔진 회전수 지령 및 상기 펌프 용량 지령을 출력한다.
다음에, 이 컨트롤러(30)가 행하는 구체적인 연산 제어 동작의 내용을, 도 3의 플로우차트, 도 4의 타임차트 및 도 5 내지 도 7의 그래프를 참조하면서 설명한다.
(1) 각 정보의 도입(도 3의 스텝 S1)
컨트롤러(30)는, 우선, 각 센서로부터 입력되는 검출 신호에 의한 정보를 도입한다. 구체적으로는, 스로틀 레버 조작량(Ls)과, 파일럿압(Pt1, Pt2)을 포함하는 복수의 파일럿압과, 펌프 부하압(Pp1, Pp2)에 관한 정보를 도입한다.
(2) 임시 목표 엔진 회전수(Nt)의 산정(도 3의 스텝 S2)
컨트롤러(30)의 임시 목표 엔진 회전수 연산부(32)는, 상기 스로틀 레버 조작량(Ls)에 기초해서, 임시 목표 엔진 회전수(Nt)를 산정한다. 이 산정은, 미리 상기 스로틀 레버 조작량(Ls)과 상기 임시 목표 엔진 회전수(Nt)에 대해 부여된 관계식이나 맵에 기초해서 행해진다. 이 실시 형태에 있어서, 상기 임시 목표 엔진 회전수 연산부(32)는, 도 5에 도시하는 바와 같은 스로틀 레버 조작량(Ls)과 임시 목표 엔진 회전수(Nt)와의 관계를 기억하고, 이 관계에 기초해서 상기 임시 목표 엔진 회전수(Nt)를 결정한다. 도 5에 도시되는 관계에서는, 목표 엔진 회전수의 하한 Nmin과 상한 Nmax 사이의 범위에서, 스로틀 레버 조작량(Ls)의 증대에 수반해서 증대하는 임시 목표 엔진 회전수(Nt)가 부여된다.
(3) 임시 목표 펌프 용량(qt1, qt2)의 산정(도 3의 스텝 S3)
한편, 컨트롤러(30)의 임시 목표 펌프 용량 연산부(34)는, 조작 레버(21a, 22a)의 조작량에 대응하는 상기 파일럿압(Pt1, Pt2)을 포함하는 복수의 파일럿압과, 상기 제1 및 제2 유압 펌프(11, 12)의 펌프 부하압(Pp1, Pp2)에 기초해서, 당해 제1 및 제2 유압 펌프(11, 12)의 임시 목표 펌프 용량(qt1, qt2)을 연산한다. 구체적으로는 다음과 같다.
(3-1) PC용 목표 펌프 용량(qp1, qp2)의 산정
상기 임시 목표 펌프 용량 연산부(34)는, 제1 및 제2 유압 펌프(11, 12)의 각각에 대해, 당해 유압 펌프에 대한 각 파일럿압에 기초해서, PC용(포지티브 컨트롤용) 목표 펌프 용량(qp1, qp2), 즉 운전자가 요구하는 액추에이터 작동 속도에 기초하는 제어를 행하기 위한 목표 펌프 용량을 산정한다. 이 산정은, 미리 상기 각 파일럿압과 상기 PC용 목표 펌프 용량(qp1, qp2)에 대해 부여된 관계식이나 맵에 기초해서 행해진다.
구체적으로, 상기 임시 목표 펌프 용량 연산부(34)는, 도 6에 도시하는 바와 같은 파일럿압과 PC용 목표 펌프 용량과의 관계를 기억하고, 이 관계에 기초해서 상기 각 파일럿압에 대응하는 PC용 목표 펌프 용량을 결정한다. 도 6에 도시하는 관계에서는, 펌프 용량 하한(qmin)과 상한(qmax) 사이의 범위에서 파일럿압의 증대에 수반해서 증대하는 PC용 목표 펌프 용량(qp)이 부여된다.
제1 유압 펌프(11) 및 제2 유압 펌프(12)에 접속되는 유압 액추에이터의 각각이 단일인 경우, 즉, 제1 유압 펌프(11)에 접속되는 유압 액추에이터가 상기 유압 실린더(14)만이며, 상기 제2 유압 펌프(12)에 접속되는 유압 액추에이터가 상기 유압 모터(16)만인 경우에는, 당해 유압 실린더(14) 및 당해 유압 모터(16)에 각각 대응하는 리모콘 밸브(21, 22)의 파일럿압(Pt1, Pt2)에 각각 기초해서 제1 및 제2 유압 펌프(11, 12)에 관한 PC용 목표 펌프 용량(qp1, qp2)이 결정된다.
이에 대해, 제1 및 제2 유압 펌프(11, 12) 중 적어도 한쪽에 복수의 유압 액추에이터가 접속되어 있는 경우에는, 각각의 유압 액추에이터에 대응하는 파일럿압에 기초해서 결정된 PC용 목표 펌프 용량의 총합이 최종의 PC용 목표 펌프 용량(qp1, qp2)으로서 산정된다. 예를 들어, 제1 유압 펌프(11)에 상기 유압 실린더(14)와 그 이외의 다른 유압 액추에이터가 접속되어 있는 경우, 당해 제1 유압 펌프(11)에 대해서는, 당해 유압 실린더(14)에 관한 파일럿압(Pt1)에 대응하는 PC용 목표 펌프 용량과 당해 다른 유압 액추에이터에 관한 파일럿압에 대응하는 PC용 목표 펌프 용량의 총합이 당해 제1 유압 펌프(11)에 대한 PC용 목표 펌프 용량(qp1)으로서 산정된다. 당해 총합이 미리 설정된 PC용 목표 펌프 용량(qp1)의 최대값을 초과하는 경우에는, 당해 총합의 값에 관계없이 당해 최대값이 당해 PC용 목표 펌프 용량(qp1)으로 설정된다. 이 연산은, 제2 유압 펌프(12)의 PC용 목표 펌프 용량(qp2)의 산정에도 마찬가지로 적용된다.
(3-2) 마력 제어용 목표 펌프 용량(qh)의 산정
상기 임시 목표 펌프 용량 연산부(34)는, 상기 제1 및 제2 유압 펌프(11, 12)의 각각에 대해 검출된 펌프 부하압(Pp1, Pp2)에 기초해서, 마력 제어용 목표 펌프 용량(qh), 즉 엔진 마력을 바람직한 범위로 유지하는 제어를 위한 목표 펌프 용량을 산정한다. 이 산정은, 미리 상기 펌프 부하압(Pp1, Pp2)과 상기 마력 제어용 목표 펌프 용량(qh)에 대해 부여된 관계식이나 맵에 기초해서 행해진다.
구체적으로, 이 실시 형태에 따른 상기 임시 목표 펌프 용량 연산부(34)는, 도 7에 도시하는 바와 같은 펌프 부하압(Pp1, Pp2)과 마력 제어용 목표 펌프 용량(qh)과의 관계를 기억하고, 이 관계에 기초해서 상기 각 펌프 부하압(Pp1, Pp2)에 각각 대응하는 마력 제어용 목표 펌프 용량(qh)을 산정하고, 예를 들어 그 평균값을 최종의 마력 제어용 목표 펌프 용량(qh)으로서 결정한다. 이 결정된 마력 제어용 목표 펌프 용량(qh)은, 이후에도 설명하는 바와 같이, 제1 및 제2 유압 펌프(11, 12)의 펌프 용량 제어에 공통적으로 사용된다. 도 7에 도시하는 관계에서는, 펌프 용량 상한(qmax) 이하의 범위 내에서 펌프 부하압(Pp)의 증대에 수반해서 대략 반비례적으로 감소하는 마력 제어용 목표 펌프 용량(qh)이 부여된다.
(3-3) 임시 목표 펌프 용량(qt1, qt2)의 결정
상기 임시 목표 펌프 용량 연산부(34)는, 상기 제1 및 제2 유압 펌프(11, 12)의 각각에 대해 산정된 PC용 목표 펌프 용량(qp1, qp2)과, 상기 제1 및 제2 유압 펌프(11, 12)에 공통적으로 사용되는 상기 마력 제어용 목표 펌프 용량(qh)에 기초해서, 당해 제1 및 제2 유압 펌프(11, 12)의 각각에 대해 임시 목표 펌프 용량(qt1, qt2)을 결정한다. 구체적으로는, 당해 제1 및 제2 유압 펌프(11, 12)의 각각에 관한 PC용 목표 펌프 용량(qp)과 상기 마력 제어용 목표 펌프 용량(qh)이 개별로 대비되고, 그 중 저위의 것이 상기 제1 및 제2 유압 펌프(11, 12)에 관한 임시 목표 펌프 용량(qt1, qt2)으로서 개별로 채택된다. 즉, 제1 및 제2 유압 펌프(11, 12)의 임시 목표 펌프 용량(qt1, qt2)은, 다음 식에 의해 각각 부여된다.
qt1=min(qp1, qh) … (1A)
qt2=min(qp2, qh) … (1B)
(4) 최종 목표 엔진 회전수(Nf) 및 최종 목표 펌프 용량(qf)의 산정(도 3의 스텝 S4 내지 S8)
컨트롤러(30)의 지령부(36)는, 이하와 같이 하여, 최종 목표 엔진 회전수(Nf)를 산정함과 함께, 제1 및 제2 유압 펌프(11, 12)의 각각에 대해 최종 목표 펌프 용량(qf1, qf2)을 산정한다.
우선, 상기 제1 및 제2 유압 펌프(11, 12)의 각각에 대해 산정된 상기 임시 목표 펌프 용량(qt1, qt2) 중 적어도 한쪽이 당해 유압 펌프(11, 12)의 최대 펌프 용량(qmax)보다도 큰 경우(스텝 S4에서 "아니오"), 종래의 통상 제어를 초과한 펌프 용량의 활용은 불가능하므로, 종래의 제어와 같이, 상기 지령부(36)는 임시 목표 펌프 용량(qt1, qt2)을 그대로 최종 목표 펌프 용량(qf1, qf2)으로 각각 설정함과 함께, 임시 목표 엔진 회전수(Nt)를 그대로 최종 목표 엔진 회전수(Nt)로 설정한다(스텝 S5).
한편, 상기 임시 목표 펌프 용량(qt1, qt2)의 양쪽이 유압 펌프(11, 12)의 최대 펌프 용량(qmax) 이하인 경우(스텝 S4에서 "예"), 지령부(36)는 유압 펌프(11, 12)의 펌프 용량을 최대한 살려서 목표 엔진 회전수를 낮추는 연산 제어를 실행한다.
우선, 지령부(36)는, 상기 임시 목표 엔진 회전수(Nt) 및 이 목표 펌프 용량(qt1, qt2)에 기초해서, 이들 엔진 회전수 및 펌프 용량에 의해 얻어져야 할 제1 및 제2 유압 펌프(11, 12)의 목표 펌프 토출량(Qp1, Qp2)을 각각 연산한다(스텝 S6). 이들 목표 펌프 토출량(Qp1, Qp2)은 다음 식에 의해 부여된다.
Qp1=Nt×qt1 … (2A)
Qp2=Nt×qt2 … (2B)
이들 목표 펌프 토출량(Qp1, Qp2)을 각각 충족시키면, 실제의 펌프 용량을 상기 PC용 목표 펌프 용량(qp1, qp2)이나 마력 제어용 목표 펌프 용량(qh)보다 크게 해도[예를 들어 최대 펌프 용량(qmax)으로 설정해도], 그 만큼만 목표 엔진 회전수를 저하시킴으로써 사실상 포지티브 컨트롤이나 마력 제어를 실행할 수 있게 된다. 바꾸어 말하면, 당해 포지티브 컨트롤이나 마력 제어에 상당하는 제어를 실행하면서, 펌프 용량의 유효 활용에 의해 목표 엔진 회전수를 낮춰서 연비의 개선을 도모하는 것이 가능하다.
따라서, 지령부(36)는, 상기 각 목표 펌프 토출량(Qp) 및 상기 최대 펌프 용량(qmax)으로부터 제1 및 제2 유압 펌프(11, 12)에 관한 잠정 목표 엔진 회전수(Nf1, Nf2)를 역산하고, 이들 잠정 목표 엔진 회전수(Nf1, Nf2) 및 미리 설정된 최소 목표 엔진 회전수(Nmin) 중 가장 높은 위치의 것을 최종 목표 엔진 회전수(Nf)로 결정한다(스텝 S7). 즉, 최종 목표 엔진 회전수(Nf)는 다음 식에 의해 부여된다.
Nf1=Qp1/qmax … (3A)
Nf2=QP2/qmax … (3B)
Nf=max(Nf1, Nf2, Nmin) … (3C)
여기서 잠정 목표 엔진 회전수(Nf1, Nf2) 외에 최소 목표 엔진 회전수(Nmin)를 선택지에 추가하고 있는 것은, 목표 엔진 회전수의 과도한 저하, 예를 들어 연비를 오히려 악화시키는 정도의 목표 엔진 회전수의 저하를 방지하기 위함이다. 도 8에 도시되는 바와 같이, 엔진의 연비율은 특정한 엔진 회전수(Nopt)에서 최소가 되기 때문에, 당해 특정한 엔진 회전수(Nopt) 또는 그 근방의 회전수에 상기 최소 목표 엔진 회전수(Nmin)가 설정된다.
또한, 지령부(36)는, 상기 최종 목표 엔진 회전수(Nf) 및 상기 목표 펌프 토출량(Qp1, Qp2)에 기초해서, 제1 및 제2 유압 펌프(11, 12)에 대한 최종 목표 펌프 용량(qf1, qf2)을 산정한다(스텝 S8). 이 최종 목표 펌프 용량(qf1, qf2)은 다음 식에 의해 부여된다.
qf1=Qp1/Nf … (4A)
qf2=Qp2/Nf … (4B)
이들 식 (4A) 및 (4B) 및 상기 식 (2A) 및 (2B)로부터 명백해진 바와 같이, 최종 목표 엔진 회전수(Nf) 및 최종 목표 펌프 용량(qf1, qf2)에 의해 얻어지는 제1 및 제2 유압 펌프(11, 12)의 펌프 토출량(QP1=Nf×qf1, QP2=Nf×qf2)은, 상기 임시 목표 엔진 회전수(Nt) 및 임시 목표 펌프 용량(qt1, qt2)에 의해 얻어지는 펌프 용량과 동등하다.
지령부(36)는, 이와 같이 하여 연산한 최종 목표 엔진 회전수(Nf) 및 최종 목표 펌프 용량(qf1, qf2)을 각각 포함하는 엔진 회전수 지령 및 제1 및 제2 펌프 용량 지령을 상기 엔진 ECU(19) 및 레귤레이터(11a, 12a)에 각각 입력한다. 이에 의해, 포지티브 컨트롤이나 마력 제어를 실현하기 위한 펌프 토출량을 확보하면서 엔진(10)의 연비를 개선하는 것이 가능한 엔진 회전수 제어 및 펌프 용량 제어가 실행된다.
도 4의 타임차트는, 제1 및 제2 유압 펌프(11, 12)에 관한 파일럿압이 각각 파일럿압(Pt1, Pt2)만이며, 펌프 부하압(Pp1, Pp2)이 비교적 낮아서 마력 제어용 목표 펌프 용량(qh)이 qmax인 경우이며, 또한, 스로틀 레버(20)의 조작량(Ls)이 최대인 경우의 조작 레버(21a, 22a)의 조작에 대응하는 각 값의 시간 변화를 나타내는 것이다. 이 경우, 임시 목표 펌프 용량(qt1, qt2)은 포지티브 컨트롤용 목표 펌프 용량(qp1, qp2)으로 지배되고, 따라서 오로지 파일럿압(Pt1, Pt2)에 대응해서 변화한다. 따라서, 파일럿압(Pt1, Pt2)이 낮은 동안 즉 조작 레버(21a, 22a)의 조작량이 작은 동안은, 임시 목표 펌프 용량(qt1, qt2) 및 목표 펌프 토출량(Qp1, Qp2)이 모두 최소값으로 되어 있다. 이 상태로부터 차례로 조작 레버(21a, 22a)의 조작량이 증가하면, 상기 임시 목표 펌프 용량(qt1, qt2)이 각각 차례로 커지지만, 이 임시 목표 펌프 용량(qt1, qt2)보다도 큰 최종 목표 펌프 용량(qf1, qf2)이 설정(도 4의 최하단)됨으로써 최종 목표 엔진 회전수(Nf)는 장기에 걸쳐 최소 목표 엔진 회전수[예를 들어 연비가 최소로 되는 엔진 회전수(Nopt)]로 유지되고, 이에 의해, 제1 및 제2 유압 펌프(11, 12)가 갖는 펌프 용량을 유효하게 활용한 연비의 저감이 실현된다.
또한, 펌프 부하압(Pp1, Pp2)이 높은 경우, 마력 제어용 목표 펌프 용량(qh)이 지배적으로 되어 당해 마력 제어용 목표 펌프 용량(qh)이 임시 목표 펌프 용량(qt1, qt2)에 채택되게 된다. 이와 같은 경우에도 무조건으로 최종 목표 펌프 용량을 최대 펌프 용량 또는 이에 가까운 값으로 설정하면, 유압 펌프(11, 12)의 흡수 토크가 허용값을 초과해서 엔진(10)에 과부하가 가해질 우려가 있어, 바람직하지 않다.
따라서, 상기 지령부(36)는, 상기 최종 목표 펌프 용량(qf1, qf2)에 대응하는 펌프 흡수 토크가 미리 설정된 최대 토크를 상회하지 않는 범위에서 당해 최종 목표 펌프 용량(qf1, qf2)을 각각 설정하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 당해 펌프 흡수 토크가 과도하게 상승해서 엔진 고장 등이 생기는 것이 방지된다. 구체적으로는, 도 9에 도시하는 바와 같이, 엔진(10)의 과부하를 피할 수 있는 최대 토크(제한 토크)(Tlimit)에 대응하는 제한 펌프 용량(qlimit)은, 도 9에 도시되는 바와 같이 펌프 부하압(Pp)의 증가에 수반해서 감소하기 때문에, 이 제한 펌프 용량(qlimit) 이하의 범위에서 최종 목표 펌프 용량(qf)이 산정되는 것이 바람직하다. 구체적으로, 당해 제한 펌프 용량(qlimit)은 다음 식에 의해 부여된다.
qlimit=Tlimit×2π/Pp1(또는 Pp2)
이 흡수 토크의 제한의 구체적인 이점을, 도 10 및 도 11에 도시하는 사례를 사용해서 설명한다. 도 10은 펌프 흡수 토크에 대해 아무런 제한없이 최종 목표 펌프 용량을 증가시켜 목표 엔진 회전수의 저하를 도모하는 예를 나타낸다. 이 예에 있어서, 스로틀 레버(20)의 조작량에 대응하는 임시 목표 엔진 회전수(Nt)가 엔진 회전수 최대값(Nmax)에 대응하고 있을 때에 펌프 용량을 무조건 증가시켜 최종 목표 엔진 회전수(Nf)를 연비를 최소로 하는 엔진 회전수(Nopt)까지 저하시키는 경우를 상정한다. 이 경우, 원래 엔진 토크가 작은 점(40A)으로부터 엔진 회전수를 낮춰도 지장은 생기지 않지만, 원래 엔진 토크가 큰 점(40B)으로부터 엔진 회전수를 낮추면 엔진 토크가 최대로 도달하게 되어[점(42B)], 엔진(10)의 과부하에 의한 문제가 생기기 쉬운 상태로 된다.
이에 대해, 도 11에 도시하는 바와 같이 펌프 흡수 토크에 제한을 부여하는 경우, 즉, 최종 목표 펌프 용량(qf)을 펌프 흡수 토크가 최대 토크[제한 토크(Tlimit)] 이하의 범위 내에서만 설정하는 경우, 점(40B)으로부터의 엔진 회전수의 저하는 엔진 토크가 Tlimit를 초과하지 않는 범위에 제한되므로[점(41B)], 엔진(10)의 과부하에 의한 문제가 미연에 방지된다.
도 3의 흐름도에 나타내는 연산 제어에서는, 임시 목표 펌프 용량(qt1, qt2)보다도 큰 펌프 용량으로서 최대 펌프 용량(qmax)이 최종 목표 펌프 용량(qf)으로 설정되어 있지만, 본 발명에 관한 최종 목표 펌프 용량의 설정값은 반드시 상기 최대 펌프 용량(qmax)이 아니어도 좋고, 예를 들어 이에 1보다도 조금 작은 계수가 곱하게 된 것이어도 좋다. 이 경우라도, 당해 최종 목표 펌프 용량과의 제휴에 의해 목표 펌프 토출량이 얻어지는 최종 목표 엔진 회전수(<임시 목표 엔진 회전수)를 산정함으로써, 포지티브 컨트롤이나 마력 제어의 실행이 가능하다.
또한, 본 발명에 있어서, 상기와 같은 펌프 용량의 증가 즉 임시 목표 펌프 용량보다도 큰 최종 목표 펌프 용량의 설정을 행하는 것에 대해, 별도의 제한이 추가되어도 좋다. 예를 들어, 상기 조작 레버(21a, 22a)가 중립 위치 또는 그 근방에 있는 상태에서는, 작업 기계가 거의 일을 하고 있지 않고, 반드시 종래 동등한 펌프 토출량이 필요없으므로, 이와 같은 상태에서도 상기 증가가 행해지는 것은 바람직하지 않다. 이와 같은 경우는 예외적으로, 액추에이터 조작 부재가 중립 위치에 가까워지면 펌프 용량이 최소 용량(qmin)에 근접한 보정이 이루어져도 좋다. 이 경우는, 최종 목표 엔진 회전수 및 최종 목표 펌프 용량에 의해 얻어지는 펌프 토출량이 목표 펌프 토출량보다도 약간 적어지지만, 조작성에 크게 영향을 미치는 일은 없다.
또한, 본 발명에 관한 지령부는, 최종 목표 엔진 회전수가 설정값 이상으로 된 경우, 예를 들어 최대 엔진 회전수에 가까운 값에 도달한 경우에, 상기 임시 목표 펌프 용량의 변동에 관계없이 상기 최종 목표 엔진 회전수의 변동을 억제하는 제어를 행하는 것이 바람직하다. 이 제어는, 액추에이터 조작 부재의 조작량이나 펌프 부하압이 빈번히 변동되는 경우에, 이에 추종해서 엔진 회전수가 변동됨으로써 조작성을 악화시키는 문제를 해소하는 것을 가능하게 한다. 구체적으로는, 최종 목표 엔진 회전수가 설정값 이상으로 된 시점으로부터 설정 시간이 경과할 때까지는, 가령 최종 목표 엔진 회전수를 낮추는 운전 조건 하로 되어도 엔진 회전수를 저하시키지 않고 지속하는 제어나, 최종 목표 엔진 회전수의 시간 변화 게인을 설정값 이하로 제한하는 제어가 적합하다.
본 발명에 관한 유압 구동 장치가 구비하는 유압 펌프의 대수는 한정되지 않는다. 예를 들어, 당해 장치가 단일의 유압 펌프만을 구비하는 경우, 상기 PC용 목표 펌프 용량, 상기 임시 목표 펌프 용량, 상기 목표 펌프 토출량 및 최종 목표 펌프 용량의 각각에 대해 단일의 값만이 산정되는 것은, 물론이다.
이상과 같이, 본 발명에 따르면, 엔진 및 이에 의해 구동되는 가변 용량형의 유압 펌프를 구비한 작업 기계의 유압 구동 장치이며, 종래의 포지티브 컨트롤이나 마력 제어에 상당하는 제어를 행하면서, 상기 유압 펌프의 펌프 용량을 유효하게 활용해서 상기 엔진의 연비를 개선할 수 있는 것이 제공된다. 이 장치는, 엔진과, 이 엔진에 의해 구동되어 작동유를 토출하는 적어도 하나의 가변 용량형의 유압 펌프와, 상기 적어도 하나의 유압 펌프가 토출하는 작동유의 공급을 받아서 작동하는 유압 액추에이터와, 상기 엔진의 목표 회전수를 지정하기 위한 조작을 받는 엔진 조작 부재와, 상기 유압 액추에이터의 작동 속도를 지정하기 위한 조작을 받는 액추에이터 조작 부재와, 상기 적어도 하나의 유압 펌프의 부하압을 검출하는 펌프 부하압 검출기와, 상기 엔진 조작 부재의 조작량을 검출하는 엔진 조작 검출기와, 상기 액추에이터 조작 부재의 조작량을 검출하는 액추에이터 조작 검출기와, 상기 펌프 부하압 검출기가 검출하는 펌프 부하압과 상기 엔진 조작 검출기 및 상기 액추에이터 조작 검출기가 각각 검출하는 조작량에 기초해서 상기 적어도 하나의 유압 펌프의 펌프 용량에 대한 지령 및 상기 엔진의 회전수에 대한 지령을 출력하는 컨트롤러를 구비한다. 상기 컨트롤러는, 상기 엔진 조작 부재의 조작량에 대응하는 임시 목표 엔진 회전수를 산정하는 임시 목표 엔진 회전수 연산부와, 상기 액추에이터 조작 부재의 조작량에 대응하는 제1 제어용 목표 펌프 용량 및 상기 펌프 부하압에 대응하는 제2 제어용 목표 펌프 용량을 각각 산정해서 그 중 저위의 것을 상기 적어도 하나의 유압 펌프의 임시 목표 펌프 용량으로서 선정하는 임시 목표 펌프 용량 연산부와, 상기 임시 목표 엔진 회전수 및 상기 임시 목표 펌프 용량에 기초해서 최종 목표 엔진 회전수 및 최종 목표 펌프 용량을 산정하고, 이들 최종 목표 엔진 회전수 및 최종 목표 펌프 용량에 기초하는 상기 엔진 회전수 및 상기 펌프 용량에 대한 지령을 출력하는 지령부를 구비한다. 상기 지령부는, 상기 임시 목표 펌프 용량이 상기 적어도 하나의 유압 펌프의 최대 펌프 용량보다도 큰 경우에는, 상기 최종 목표 엔진 회전수를 상기 임시 목표 엔진 회전수로 설정하고, 상기 최종 목표 펌프 용량을 상기 최대 펌프 용량으로 설정하는 한편, 상기 임시 목표 펌프 용량이 상기 적어도 하나의 유압 펌프의 최대 펌프 용량 이하인 경우에는, 상기 임시 목표 엔진 회전수와 상기 임시 목표 펌프 용량에 기초해서 상기 적어도 하나의 유압 펌프의 작동유 토출량에 대한 목표 펌프 토출량을 연산하고, 상기 최종 목표 펌프 용량을 상기 임시 목표 펌프 용량보다도 큰 용량이며 상기 최대 펌프 용량 이하의 용량으로 설정하고, 상기 최종 목표 엔진 회전수를, 상기 임시 목표 엔진 회전수보다도 낮은 엔진 회전수이며, 당해 최종 목표 엔진 회전수와 상기 최종 목표 펌프 용량에 의해 상기 목표 펌프 토출량과 동등한 펌프 토출량을 얻는 것이 가능한 엔진 회전수로 설정한다.
이 장치에서는, 가변 용량형의 유압 펌프의 펌프 용량을 유효하게 활용해서 엔진의 연비 개선을 도모하는 것이 가능하다. 예를 들어, 오퍼레이터가 엔진 조작 부재를 크게 조작하고 있지만 액추에이터 조작 부재의 조작량이 작아서 큰 액추에이터 속도가 요구되어 있지 않은 경우에는, 유압 펌프에 대한 최종 목표 펌프 용량이 펌프 최대 용량을 초과하지 않는 범위에서 임시 목표 펌프 용량(즉 액추에이터 조작 부재의 조작량 및 펌프 부하압에 기초해서 산정되는 목표 펌프 용량)보다도 큰 최종 목표 펌프 용량이 산정되고, 그 만큼만 상기 엔진 조작 부재에 대응하는 임시 목표 엔진 회전수보다도 작은 최종 목표 엔진 회전수가 산정된다. 이와 같이 하여 실제의 엔진 회전수가 자동으로 억제되어 연비의 개선이 달성된다. 게다가, 상기 최종 펌프 용량 및 상기 최종 목표 엔진 회전수는, 이들에 의해 얻어지는 상기 유압 펌프의 펌프 토출량이 상기 임시 목표 펌프 용량과 상기 임시 엔진 회전수에 기초해서 연산되는 목표 펌프 토출량과 동등해지도록 설정되므로, 상기 펌프 용량의 증가에 의해 상기 엔진 회전수의 억제 및 연비의 개선을 도모하면서도, 액추에이터 조작 부재의 조작량에 기초하는 제어(소위 포지티브 컨트롤)나 펌프 부하압에 기초하는 제어(소위 마력 제어)에 상당하는 제어의 실행을 담보할 수 있다.
상기 지령부는, 상기 임시 목표 펌프 용량이 상기 적어도 하나의 유압 펌프의 최대 펌프 용량 이하인 경우에, 예를 들어 상기 목표 펌프 토출량을 상기 최대 펌프 용량으로 나눈 것을 상기 최종 목표 엔진 회전수로 설정해도 좋다. 이에 의해, 상기 적어도 하나의 유압 펌프의 펌프 용량을 최대한 살린 엔진 회전수의 억제 및 연비의 개선이 가능해진다.
그 한편, 상기 지령부는, 상기 최종 목표 엔진 회전수가 미리 설정된 최저 목표 엔진 회전수를 하회하지 않는 범위에서 당해 최종 목표 엔진 회전수를 설정하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 큰 펌프 용량의 설정에 의한 상기 엔진 회전수가 과도한 저하, 예를 들어 엔진의 연비를 오히려 악화시키는 저하가 방지된다.
또한, 상기 지령부는, 상기 최종 목표 펌프 용량에 대응하는 펌프 흡수 토크가 미리 설정된 최대 토크를 상회하지 않는 범위에서 당해 최종 목표 펌프 용량을 설정하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 당해 펌프 흡수 토크가 과도하게 상승해서 엔진 고장 등의 문제가 생기는 것을 미연에 방지할 수 있다.
또한, 상기 지령부는, 상기 최종 목표 엔진 회전수가 설정값 이상으로 된 경우, 예를 들어 최대 엔진 회전수에 가까운 값에 도달한 경우에, 상기 임시 목표 펌프 용량의 변동에 관계없이 상기 최종 목표 엔진 회전수의 변동을 억제하는 제어, 예를 들어 설정 시간이 경과할 때까지는 엔진 회전수를 저하시키지 않는는 제어나 최종 목표 엔진 회전수의 시간 변화 게인을 설정값 이하로 제한하는 제어를 행하는 것이 바람직하다. 이 제어는 액추에이터 조작 부재의 조작량이나 펌프 부하압이 빈번히 변동되는 경우에, 이에 추종해서 엔진 회전수가 변동됨으로써 조작성을 악화시키는 문제를 해소하는 것을 가능하게 한다.
본 발명에 관한 유압 구동 장치는, 상기 적어도 하나의 유압 펌프로서 복수의 유압 펌프를 구비하는 것이어도 좋다. 이 경우, 상기 컨트롤러는, 당해 복수의 유압 펌프의 각각에 대해, 상기 제1 제어용 목표 펌프 용량, 상기 임시 목표 펌프 용량, 상기 목표 펌프 토출량 및 상기 최종 목표 펌프 용량을 개별로 연산하는 것이 좋다.

Claims (6)

  1. 작업 기계의 유압 구동 장치이며,
    엔진과,
    이 엔진에 의해 구동되어 작동유를 토출하는 적어도 하나의 가변 용량형의 유압 펌프와,
    이 유압 펌프가 토출하는 작동유의 공급을 받아서 작동하는 유압 액추에이터와,
    상기 엔진의 목표 회전수를 지정하기 위한 조작을 받는 엔진 조작 부재와,
    상기 유압 액추에이터의 작동 속도를 지정하기 위한 조작을 받는 액추에이터 조작 부재와,
    상기 유압 펌프의 부하압을 검출하는 펌프 부하압 검출기와,
    상기 엔진 조작 부재의 조작량을 검출하는 엔진 조작 검출기와,
    상기 액추에이터 조작 부재의 조작량을 검출하는 액추에이터 조작 검출기와,
    상기 펌프 부하압 검출기가 검출하는 펌프 부하압과 상기 엔진 조작 검출기 및 상기 액추에이터 조작 검출기가 각각 검출하는 조작량에 기초해서 상기 적어도 하나의 유압 펌프의 펌프 용량에 대한 지령 및 상기 엔진의 회전수에 대한 지령을 출력하는 컨트롤러를 구비하고,
    상기 컨트롤러는, 상기 엔진 조작 부재의 조작량에 대응하는 임시 목표 엔진 회전수를 산정하는 임시 목표 엔진 회전수 연산부와, 상기 액추에이터 조작 부재의 조작량에 대응하는 제1 제어용 목표 펌프 용량 및 상기 펌프 부하압에 대응하는 제2 제어용 목표 펌프 용량을 각각 산정해서 그 중 저위의 것을 상기 적어도 하나의 유압 펌프의 임시 목표 펌프 용량으로서 선정하는 임시 목표 펌프 용량 연산부와, 상기 임시 목표 엔진 회전수 및 상기 임시 목표 펌프 용량에 기초해서 최종 목표 엔진 회전수 및 최종 목표 펌프 용량을 산정하고, 이들 최종 목표 엔진 회전수 및 최종 목표 펌프 용량에 기초하는 상기 엔진 회전수 및 상기 펌프 용량에 대한 지령을 출력하는 지령부를 갖고,
    상기 지령부는, 상기 임시 목표 펌프 용량이 상기 적어도 하나의 유압 펌프의 최대 펌프 용량보다도 큰 경우에는, 상기 최종 목표 엔진 회전수를 상기 임시 목표 엔진 회전수로 설정하고, 상기 최종 목표 펌프 용량을 상기 최대 펌프 용량으로 설정하는 한편,
    상기 지령부는, 상기 임시 목표 펌프 용량이 상기 적어도 하나의 유압 펌프의 최대 펌프 용량 이하인 경우에는, 상기 임시 목표 엔진 회전수와 상기 임시 목표 펌프 용량을 곱하여 상기 적어도 하나의 유압 펌프의 작동유 토출량에 대한 목표 펌프 토출량을 연산하고, 상기 최종 목표 펌프 용량을 상기 임시 목표 펌프 용량보다도 큰 용량이며 상기 최대 펌프 용량 이하의 용량으로 설정하고, 상기 최종 목표 엔진 회전수를, 상기 임시 목표 엔진 회전수보다도 낮은 엔진 회전수이며, 당해 최종 목표 엔진 회전수와 상기 최종 목표 펌프 용량에 의해 상기 목표 펌프 토출량과 동등한 펌프 토출량을 얻는 것이 가능한 엔진 회전수로 설정하는, 작업 기계의 유압 구동 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 지령부는, 상기 임시 목표 펌프 용량이 상기 적어도 하나의 유압 펌프의 최대 펌프 용량 이하인 경우에, 상기 목표 펌프 토출량을 상기 최대 펌프 용량으로 나눈 것을 상기 최종 목표 엔진 회전수로 설정하는, 작업 기계의 유압 구동 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 지령부는, 상기 최종 목표 엔진 회전수가 미리 설정된 최저 목표 엔진 회전수를 하회하지 않는 범위에서 당해 최종 목표 엔진 회전수를 설정하는, 작업 기계의 유압 구동 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 지령부는, 상기 최종 목표 펌프 용량에 대응하는 펌프 흡수 토크가 미리 설정된 최대 토크를 상회하지 않는 범위에서 당해 최종 목표 펌프 용량을 설정하는, 작업 기계의 유압 구동 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 지령부는, 상기 최종 목표 엔진 회전수가 설정값 이상으로 된 경우에, 상기 임시 목표 펌프 용량의 변동에 관계없이 상기 최종 목표 엔진 회전수의 변동을 억제하는 제어를 행하는, 작업 기계의 유압 구동 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 유압 펌프는 복수의 유압 펌프를 포함하고, 상기 컨트롤러는, 당해 복수의 유압 펌프의 각각에 대해, 상기 제1 제어용 목표 펌프 용량, 상기 임시 목표 펌프 용량, 상기 목표 펌프 토출량 및 상기 최종 목표 펌프 용량을 개별로 연산하는, 작업 기계의 유압 구동 장치.
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