KR101945436B1 - 건설 기계 - Google Patents

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마사토시 호시노
야스타카 츠루가
기와무 다카하시
세이지 히지카타
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히다치 겡키 가부시키 가이샤
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Abstract

운전자의 의도에 반하여 엔진이 정지한 경우에도, 엔진의 시동시의 부하 토오크를 저감할 수 있는 건설 기계를 제공한다.
유압 셔블은 펌프 용량 제어부(37) 및 언로드 제어부(38)를 갖는 제어 장치(35)를 구비한다. 펌프 용량 제어부(37)는, 엔진(14)의 구동 중, 회전수 센서(41)에 의해 검출된 엔진(14)의 회전수가 미리 설정된 저속 회전수 N3 이하가 될 때에, 레귤레이터 장치(20)를 제어하여 유압 펌프(16)의 용량을 최소 용량으로 가변시킨다. 언로드 제어부(40)는, 엔진(14)의 시동시에 언로드 밸브(24)를 개방 위치로 제어한다.

Description

건설 기계
본 발명은 유압 셔블 등의 건설 기계에 관한 것이다.
유압 셔블 등의 건설 기계는 엔진과, 엔진에 의해서 구동되는 가변용량형의 유압 펌프와, 유압 액추에이터와, 조작 부재의 조작에 따라서 유압 펌프로부터 유압 액추에이터로의 압유의 흐름을 제어하는 방향 전환 밸브를 구비하고 있다. 또, 엔진에 의해서 구동되는 고정 용량형의 파일럿 펌프와, 파일럿 펌프의 토출압을 이용하여 유압 펌프의 용량을 가변시키는 레귤레이터 장치를 구비하고 있다.
종래에, 예를 들면 저온 환경하의 엔진의 시동성을 높이는 것을 목적으로 하여, 엔진의 시동시에 필요한 부하 토오크를 저감하는 기술이 제창되어 있다. 특허문헌 1에서는, 엔진의 시동시에 유압 펌프의 용량을 최소 용량으로 하여 유압 펌프의 부하를 저감하고 있다.
한편, 특허문헌 2에서는, 파일럿 펌프의 토출측과 탱크를 접속하는 관로에 언로드 밸브를 설치하고 있고, 엔진의 시동시에 언로드 밸브를 개방 위치로 하여 파일럿 펌프의 부하를 저감하고 있다.
일본 공개특허 특개2008-151211호 공보 일본 공개특허 특개평5-125747호 공보
엔진의 시동시에, 유압 펌프의 부하뿐만 아니라, 파일럿 펌프의 부하도 저감하면, 엔진의 부하 토오크를 더 저감하는 것이 가능하다. 즉, 엔진의 시동시에, 유압 펌프의 용량을 최소 용량으로 할 뿐만 아니라, 언로드 밸브를 개방 위치로 하는 것을 생각할 수 있다. 그러나, 엔진의 시동시에 언로드 밸브를 개방 위치로 하면, 파일럿 펌프의 토출압이 충분히 얻어지지 않아, 레귤레이터 장치를 구동할 수 없다. 즉, 엔진의 시동시에 유압 펌프의 용량을 가변시킬 수 없다.
그래서, 특허문헌 1에 기재한 바와 같이, 엔진을 정지시킬 때에, 유압 펌프의 용량을 최소 용량으로 가변시키는 것을 생각할 수 있다. 구체적으로 설명하면, 제어장치는, 예를 들면, 키 스위치의 신호에 기초하여, 키 스위치가 OFF 위치로 조작되었다고 판정하였을 때에, 유압 펌프의 용량을 최소 용량으로 가변시킨 후, 엔진을 정지시킨다. 그러나, 이 경우, 키 스위치가 ON 위치인 채로, 예를 들면 과부하 등의 이유로 엔진이 정지하면, 유압 펌프의 용량을 가변시킬 수 없다. 즉, 엔진의 시동시의 부하 토오크가 커질 가능성이 있다.
본 발명의 목적은, 운전자의 의도에 반하여 엔진이 정지한 경우에도, 엔진의 시동시의 부하 토오크를 저감할 수 있는 건설 기계를 제공하는 데에 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 건설 기계는 엔진과, 상기 엔진의 회전수를 검출하는 회전수 센서와, 상기 엔진에 의해서 구동되는 가변용량형의 유압 펌프와, 유압 액추에이터와, 조작 부재의 조작에 따라서 상기 유압 펌프로부터 상기 유압 액추에이터로의 압유의 흐름을 제어하는 방향 전환 밸브와, 상기 엔진에 의해서 구동되는 고정 용량형의 파일럿 펌프와, 상기 파일럿 펌프의 토출압을 이용하여 상기 유압 펌프의 용량을 가변시키는 레귤레이터 장치와, 상기 파일럿 펌프의 토출측과 탱크를 접속하는 관로에 설치되고, 폐쇄 위치와 개방 위치로 전환 가능한 언로드 밸브와, 상기 레귤레이터 장치를 제어하여 상기 유압 펌프의 용량을 제어하는 펌프 용량 제어부, 및 상기 엔진의 시동시에 상기 언로드 밸브를 개방 위치로 제어하는 언로드 제어부를 갖는 제어장치를 구비하고, 상기 펌프 용량 제어부는, 상기 유압 액추에이터의 구동이 가능한 상기 유압 펌프의 토출압을 얻기 위하여 최저한 필요한 상기 엔진의 아이들 회전수보다 작고, 또한 상기 레귤레이터 장치의 구동이 가능한 상기 파일럿 펌프의 토출압을 얻기 위하여 최저한 필요한 상기 엔진의 크랭킹 회전수보다 커지도록 미리 설정된 상기 엔진의 저속 회전수를 기억하고, 상기 엔진의 구동 중, 상기 회전수 센서에 의해 검출된 상기 엔진의 회전수가 상기 저속 회전수 이하가 될 때에, 상기 레귤레이터 장치를 제어하여 상기 유압 펌프의 용량을 최소 용량으로 가변시킨다.
본 발명에 의하면, 운전자의 의도에 반하여 엔진이 정지하는 경우이더라도, 엔진이 정지하기 전에(즉, 회전수 센서에 의해 검출된 엔진의 회전수가 저속 회전수 이하가 될 때에), 유압 펌프의 용량을 최소 용량으로 가변시킬 수 있다. 그 때문에, 엔진의 시동시에 유압 펌프의 부하를 저감할 수 있다. 또, 엔진의 시동시에, 언로드 밸브를 개방 위치로 하더라도 지장을 초래하는 경우가 없이, 파일럿 펌프의 부하를 저감할 수 있다. 따라서, 운전자의 의도에 반하여 엔진이 정지한 경우에도, 엔진의 시동시의 부하 토오크를 저감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 있어서의 유압 셔블의 구조를 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 있어서의 유압 셔블의 유압 구동 장치의 구성을 차체 컨트롤러와 함께 나타내는 회로도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 있어서의 차체 컨트롤러의 기능적 구성을 관련 기기와 함께 나타내는 블럭도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 있어서의 엔진 시동시의 차체 컨트롤러의 제어 처리 내용을 나타내는 플로우차트이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 형태에 있어서의 엔진 구동 중의 차체 컨트롤러의 제어 처리 내용을 나타내는 플로우차트이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 형태의 동작을 설명하기 위한 타임 차트이다.
본 발명의 일 실시 형태를, 도면을 참조하면서 설명한다.
도 1은 본 실시 형태에 있어서의 유압 셔블의 구조를 나타내는 사시도이다.
유압 셔블은 차체(1)와 프론트 작업 장치(2)를 구비하고 있다. 차체(1)는 크롤러식의 하부 주행체(3)와, 하부 주행체(3)의 상측에 선회 가능하게 설치된 상부 선회체(4)로 구성되어 있다. 하부 주행체(3)는, 좌측 및 우측의 주행 모터(5)(도 1에서는, 좌측의 주행 모터(5)만 나타낸다)의 회전 구동에 의해서 주행하게 되어 있다. 상부 선회체(4)는, 선회 모터(도시 생략)의 회전 구동에 의해서 선회하게 되어 있다.
프론트 작업 장치(2)는, 상부 선회체(4)의 앞 부분에 연직 방향으로 회동 가능하게 연결된 부움(6)과, 부움(6)에 연직 방향으로 회동 가능하게 연결된 아암(7)과, 아암(7)에 연직 방향으로 회동 가능하게 연결된 버킷(8)을 구비하고 있다. 부움(6), 아암(7) 및 버킷(8)은 부움 실린더(9), 아암 실린더(10) 및 버킷 실린더(11)의 신축 구동에 의해서 각각 회동하게 되어 있다.
상부 선회체(4)의 앞 부분에는 운전실(12)이 설치되고, 상부 선회체(4)의 뒷 부분에는 기계실(13)이 설치되어 있다. 기계실(13)에는 엔진(14)(후술의 도 2 참조) 등의 기기가 탑재되어 있다.
운전실(12)에는 운전자가 착좌하는 운전석(도시 생략)과, 좌측 및 우측의 주행용 조작 부재(상세하게는, 도시하지 않기는 하였으나, 조작 페달 및 조작 레버를 일체화한 것)가 설치되어 있다. 그리고, 운전자가 좌측의 주행용 조작 부재를 전후 방향으로 조작하여 좌측의 주행 모터(5)의 동작을 지시하고, 우측의 주행용 조작 부재를 전후 방향으로 조작하여 우측의 주행 모터(5)의 동작을 지시하게 되어 있다.
또, 운전실(12)에는, 좌측의 작업용 조작 부재(상세하게는, 도시하지 않기는 하였으나, 조작 레버)와, 우측의 작업용 조작 부재(15)(상세하게는, 후술의 도 2에서 나타내는 바와 같이, 조작 레버)가 설치되어 있다. 그리고, 운전자가 좌측의 작업용 조작 부재를 전후 방향으로 조작하여 아암 실린더(10)의 동작을 지시하고, 좌측의 작업용 조작 부재를 좌우 방향으로 조작하여 선회 모터의 동작을 지시하게 되어 있다. 또, 운전자가 우측의 작업용 조작 부재(15)를 전후 방향으로 조작하여 부움 실린더(9)의 동작을 지시하고, 우측의 작업용 조작 부재(15)를 좌우 방향으로 조작하여 버킷 실린더(11)의 동작을 지시하게 되어 있다.
다음으로, 본 실시 형태의 유압 셔블의 유압 구동 장치에 대하여 설명한다. 도 2는 본 실시 형태에 있어서의 유압 셔블의 유압 구동 장치의 구성을 차체 컨트롤러와 함께 나타내는 회로도이다. 또한, 도 2에 있어서는, 상술한 복수의 유압 액추에이터 중, 부움 실린더(9)의 구동에 관계되는 방향 전환 밸브 및 조작 장치를 대표적으로 나타내고 있다. 그 외의 유압 액추에이터(상세하게는, 좌측 및 우측의 주행 모터(5), 선회 모터, 아암 실린더(10), 버킷 실린더(11))의 구동에 각각 관계되는 방향 전환 밸브 및 조작 장치도 동일하므로, 그들의 설명을 생략한다.
유압 구동 장치는 엔진(14)과, 엔진(14)에 의해서 구동되는 가변용량형의 유압 펌프(16) 및 고정 용량형의 파일럿 펌프(17)와, 유압 펌프(16)로부터 부움 실린더(9)로의 압유의 흐름을 제어하는 부움용 방향 전환 밸브(18)와, 작업용 조작 부재(15)의 전후 방향의 조작에 따라서 부움용 방향 전환 밸브(18)를 전환하는 조작 장치(19)와, 유압 펌프(16)의 용량을 가변시키는 레귤레이터 장치(20)를 구비하고 있다. 또한, 엔진(14)의 회전축, 유압 펌프(16)의 회전축 및 파일럿 펌프(17)의 회전축은 상시 연결되어 있다.
조작 장치(19)는 조작 부재(15)의 전후 방향의 조작에 따라서, 파일럿 펌프(17)로부터의 토출압을 감압하여 파일럿압을 생성하는 파일럿 밸브를 갖고 있다. 그리고, 조작 부재(15)가 중립 위치로부터 앞쪽으로 조작된 경우에, 조작 부재(15)의 앞쪽의 조작량에 대응하는 파일럿압을 생성하고, 생성한 파일럿압을 부움용 방향 전환 밸브(18)의 수압부(21a)로 출력하여, 부움용 방향 전환 밸브(18)를 전환한다. 이에 의해, 유압 펌프(16)로부터 부움 실린더(9)의 로드측으로 압유가 공급되어, 부움 실린더(9)가 축단(縮短)된다.
또, 조작 부재(15)의 중립 위치로부터 뒤쪽으로 조작된 경우에, 조작 부재(15)의 뒤쪽의 조작량에 대응하는 파일럿압을 생성하고, 생성한 파일럿압을 부움용 방향 전환 밸브(18)의 수압부(21b)로 출력하여, 부움용 방향 전환 밸브(18)를 전환한다. 이에 의해, 유압 펌프(16)로부터 부움 실린더(9)의 보텀측에 압유가 공급되어, 부움 실린더(9)가 신장된다.
조작 장치(19)의 출력측에는 셔틀 밸브(22a)가 설치되어 있다. 이 셔틀 밸브(22a)는, 조작 장치(19)로부터 부움용 방향 전환 밸브(18)의 수압부(21a, 21b)로 각각 출력된 파일럿압을 입력하고, 높은 쪽의 파일럿압을 출력한다. 마찬가지로, 도시하지 않은 그 외의 조작 장치의 출력측에도 셔틀 밸브(22a)가 설치되어 있다. 복수의 셔틀 밸브(22a)의 출력측에는 복수 단(段)의 셔틀 밸브(22b)(도 2에서는 최종단의 셔틀 밸브(22b)만 나타낸다)가 설치되어 있다. 최종단의 셔틀 밸브(22b)는 모든 조작 장치로부터 출력된 파일럿압 중 최대 파일럿압을 출력하게 되어 있다.
파일럿 펌프(17)의 토출측에는 릴리프 밸브(23)가 접속되어 있다. 그리고, 엔진(14)의 회전수가 크랭킹 회전수 N4(상세는 후술) 이상이면, 릴리프 밸브(23)는 파일럿 펌프(17)의 토출압이 설정 압력 P가 되도록 조정한다.
파일럿 펌프(17)의 토출측과 탱크를 접속하는 관로에는 언로드 밸브(24)(전자 밸브)가 설치되어 있다. 언로드 밸브(24)는, 도면 중 좌측의 폐쇄 위치(노멀 위치)와 도면 중 우측의 개방 위치(작동 위치)로 전환 가능하게 되어 있다. 그리고, 엔진(14)의 회전수가 크랭킹 회전수 N4 이상이며, 언로드 밸브(24)가 폐쇄 위치이면, 조작 장치나 레귤레이터 장치(20)로 파일럿 펌프(17)의 토출압(설정 압력)을 공급한다. 한편, 언로드 밸브(24)가 개방 위치이면, 파일럿 펌프(17)의 부하를 저감하게 되어 있다.
레귤레이터 장치(20)는, 파일럿 펌프(17)의 토출압을 이용하여 유압 펌프(16)의 용량을 가변시키는 것이며, 회동 실린더(25), 유압 파일럿식의 회동 제어 밸브(26), 및 전자 밸브(27)를 구비하고 있다.
회동 실린더(25)는, 유압 펌프(16)의 경사판의 회동각(즉, 용량)을 가변시키는 서보 피스톤(28)과, 서보 피스톤(28)의 일방(一方)측 단부(端部)를 수납하는 유실(油室)(29a)과, 서보 피스톤(28)의 타방(他方)측 단부를 수납하는 유실(29b)을 갖고 있다. 서보 피스톤(28)은, 일방측 단부의 수압 면적보다 타방측 단부의 수압 면적이 커지도록 구성되어 있다. 유실(29a)는, 파일럿 펌프(17)의 토출측에 접속되고, 유실(29b)은 회동 제어 밸브(26)의 실린더 포트에 접속되어 있다.
회동 제어 밸브(26)는 3 포트 3 위치형의 제어 밸브이며, 회동 실린더(25)의 유실(29b)에 접속된 실린더 포트, 탱크에 접속된 탱크 포트, 및 파일럿 펌프(17)의 토출측에 접속된 펌프 포트를 갖고 있다. 그리고, 실린더 포트와 탱크를 연통하는 도면 중 좌측의 전환 위치와, 실린더 포트, 탱크 포트, 및 펌프 포트를 차단하는 도면 중 한가운데의 전환 위치와, 실린더 포트와 펌프 포트를 연통하는 도면 중 우측의 전환 위치로 전환 가능하게 되어 있다.
회동 제어 밸브(26)는, 슬리브(30)에 대하여 이동하는 스풀(31)과, 스풀(31)의 일방측에 설치된 스프링(32)과, 스풀(31)의 반대측에 설치된 수압부(33)를 갖고 있다. 슬리브(30)는, 회동 실린더(25)의 서보 피스톤(28)에 링크를 개재하여 접속되고, 서보 피스톤(28)에 연동한다.
전자 밸브(27)는, 최종단의 셔틀 밸브(22b)로부터 회동 제어 밸브(26)의 수압부(33)로 최대 파일럿압(제어압)을 도출하는 관로에 설치되어 있다. 전자 밸브(27)는, 회동 제어 밸브(26)의 수압부(33)와 최종단의 셔틀 밸브(22b)의 출력측을 연통하는 도면 중 우측의 전환 위치(노멀 위치)와, 회동 제어 밸브(26)의 수압부(33)와 탱크를 연통하는 도면 중 좌측의 전환 위치(작동 위치)로 전환 가능하게 되어 있다.
그리고, 전자 밸브(27)가 도면 중 우측의 전환 위치이면, 최종단의 셔틀 밸브(22b)로부터 회동 제어 밸브(26)의 수압부(33)에 최대 파일럿압이 도출된다. 이에 의해, 회동 제어 밸브(26) 및 회동 실린더(25)는, 최대 파일럿압에 따라서 유압 펌프(16)의 경사판의 회동각(즉, 용량)을 가변 제어하게 되어 있다.
상세하게 설명하면, 회동 제어 밸브(26)의 수압부(33)에 도입된 최대 파일럿압과 스프링(32)의 가압력의 균형에 의해, 스풀(31)의 위치가 결정된다. 이 때, 회동 제어 밸브(26)의 수압부(33)에 도입된 최대 파일럿압이 그때까지의 압력보다 높아지면, 스풀(31)은 슬리브(30)에 대하여 도면 중 우측으로 이동한다. 이에 의해, 회동 제어 밸브(26)는, 실린더 포트와 탱크 포트를 연통하는 도면 중 좌측의 전환 위치로 전환되어, 회동 실린더(25)의 유실(29b)의 압력을 저하시킨다. 따라서, 서보 피스톤(28)이 도면 중 좌측으로 이동하여, 유압 펌프(16)의 경사판의 회동각(즉, 용량)을 증가시킨다.
또, 서보 피스톤(28)의 도면 중 좌측의 이동에 따라, 회동 제어 밸브(26)의 슬리브(30)가 도면 중 우측으로 이동한다. 이에 의해, 회동 제어 밸브(26)는 실린더 포트, 탱크 포트 및 펌프 포트를 차단하는 도면 중 한가운데의 전환 위치로 전환된다. 따라서, 회동 제어 밸브(26)의 수압부(33)에 도입된 최대 파일럿압이 그때까지의 압력으로 변하지 않으면, 회동 실린더(25)의 유실(29b) 내의 오일이 변동되지 않는다. 따라서, 서보 피스톤(28)의 위치를 유지하고, 유압 펌프(16)의 경사판의 회동각(즉, 용량)을 유지한다.
한편, 회동 제어 밸브(26)의 수압부(33)에 도입된 최대 파일럿압이 그때까지의 압력보다 낮아지면, 스풀(31)은 슬리브(30)에 대하여 도면 중 좌측으로 이동한다. 이에 의해, 회동 제어 밸브(26)는, 실린더 포트와 펌프 포트를 연통하는 도면 중 우측의 전환 위치로 전환되어, 회동 실린더(25)의 유실(29b)의 압력을 상승시킨다. 따라서, 서보 피스톤(28)이 도면 중 우측으로 이동하여, 유압 펌프(16)의 경사판의 회동각(즉, 용량)을 감소시킨다.
또, 서보 피스톤(28)의 도면 중 우측의 이동에 따라, 회동 제어 밸브(26)의 슬리브(30)가 도면 중 좌측으로 이동한다. 이에 의해, 회동 제어 밸브(26)는 실린더 포트, 탱크 포트 및 펌프 포트를 차단하는 도면 중 한가운데의 전환 위치로 전환된다. 따라서, 회동 제어 밸브(26)의 수압부(33)에 도입된 최대 파일럿압이 그때까지의 압력으로 변하지 않으면, 회동 실린더(25)의 유실(29b) 내의 오일이 변동되지 않는다. 따라서, 서보 피스톤(28)의 위치를 유지하고, 유압 펌프(16)의 경사판의 회동각(즉, 용량)을 유지한다.
전자 밸브(27)가 도면 중 좌측의 전환 위치이면, 회동 제어 밸브(26)의 수압부(33)에 작용하는 압력이 저하된다. 이에 의해, 회동 제어 밸브(26) 및 회동 실린더(25)는 유압 펌프(16)의 경사판의 회동각을 최소 회동각으로 가변시킨다. 즉, 유압 펌프(16)의 용량을 최소 용량으로 가변시키게 되어 있다.
다음으로, 본 실시 형태의 유압 셔블의 제어계에 대하여 설명한다. 도 3은 본 실시 형태에 있어서의 엔진 컨트롤러 및 차체 컨트롤러를 관련 기기와 함께 나타내는 블럭도이다. 도 4는 실시 형태에 있어서의 엔진 시동시의 차체 컨트롤러의 제어 처리 내용을 나타내는 플로우차트이다. 도 5는 본 실시 형태에 있어서의 엔진 구동 중의 차체 컨트롤러의 제어 처리 내용을 나타내는 플로우차트이다.
제어계는 엔진 컨트롤러(34)와 차체 컨트롤러(35)를 구비하고 있다. 차체 컨트롤러(35)는, 기능적 구성으로서, 엔진(14)의 목표 회전수를 설정하는 목표 회전수 설정부(36)와, 레귤레이터 장치(20)의 전자 밸브(27)를 제어하여 유압 펌프(16)의 용량을 제어하는 펌프 용량 제어부(37)와, 언로드 밸브(24)를 제어하는 언로드 제어부(38)를 갖고 있다. 또한, 컨트롤러(34, 35)는, 프로그램에 기초하여 연산 처리나 제어 처리를 실행하는 연산 제어부(예를 들면, CPU)와, 프로그램이나 연산 처리의 결과를 기억하는 기억부(예를 들면, ROM, RAM) 등을 갖는 것이다.
상술한 운전실(12)에는 키 스위치(39) 및 다이얼(40)이 설치되어 있다. 다이얼(40)은 상술한 유압 액추에이터가 구동 가능한 유압 펌프(16)의 토출압을 얻기 위한 회전수의 범위(예를 들면, 2000∼800 rpm)에서 엔진(14)의 회전수를 선택한다.
차체 컨트롤러(35)의 목표 회전수 설정부(36)는, 다이얼(40)에 의해 선택된 회전수에 기초하여 엔진(14)의 목표 회전수 N1을 설정하고, 설정한 목표 회전수 N1을 엔진 컨트롤러(34)에 출력한다. 엔진(14)에는 회전수 센서(41)가 장착되어 있고(상술의 도 2 참조), 회전수 센서(41)는, 엔진(14)의 실 회전수를 검출하여 엔진 컨트롤러(34) 및 차체 컨트롤러(35)에 출력한다.
또한, 유압 액추에이터가 구동 가능한 유압 펌프(16)의 토출압을 얻기 위하여 최저한 필요한 회전수(예를 들면, 800 rpm)를 아이들 회전수 N2라고 칭한다. 레귤레이터 장치(20)가 구동 가능한 파일럿 펌프(17)의 토출압을 얻기 위하여 최저한 필요한 회전수(예를 들면, 200 rpm)를 크랭킹 회전수 N4라고 칭한다. 차체 컨트롤러(35)는 아이들 회전수 N2를 기억함과 함께, 아이들 회전수 N2보다 작고 또한 크랭킹 회전수 N4보다 커지도록 미리 설정된 저속 회전수 N3(예를 들면, 400 rpm)을 기억하고 있다.
키 스위치(39)는 OFF 위치, ON 위치 및 START 위치로 조작 가능하게 되어 있다. 키 스위치(39)가 OFF 위치로부터 ON 위치로 조작되면, 엔진 컨트롤러(34) 및 차체 컨트롤러(35)의 전원이 ON이 된다.
키 스위치(39)가 ON 위치로부터 START 위치로 조작되면, 스타터(42)가 구동되어 엔진(14)을 시동시킴과 함께, 키 스위치(39)의 시동 신호가 엔진 컨트롤러(34) 및 차체 컨트롤러(35)에 출력된다. 또한, 키 스위치(39)는, START 위치로부터 ON 위치로 자동적으로 되돌아오게 되어 있다.
엔진 컨트롤러(34)는, 키 스위치(39)의 시동 신호가 입력되면, 엔진(14)의 회전수를 증가시키도록, 엔진(14)의 연료 분사 장치(43)를 제어한다. 그 후, 회전수 센서(41)에 의해 검출된 엔진(14)의 실 회전수가 목표 회전수와 동일해지도록, 엔진(14)의 연료 분사 장치(43)를 제어한다.
차체 컨트롤러(35)의 언로드 제어부(38)는, 도 4에서 나타내는 바와 같이, 키 스위치(39)의 시동 신호가 입력되면(단계 S100), 엔진 플래그 F=0(엔진 시동 상태)으로 초기화된다(단계 S110). 그리고, 언로드 밸브(24)의 솔레노이드부에 구동 신호를 출력하여, 언로드 밸브(24)를 개방 위치로 제어한다(단계 S120). 또, 회전수 센서(41)에 의해 검출된 엔진(14)의 실 회전수가 저속 회전수 N3 미만인지를 판정하고(단계 S130), 엔진(14)의 실 회전수가 저속 회전수 N3 미만인 동안, 언로드 밸브(24)을 개방 위치로 제어한다(단계 S120).
그 후, 회전수 센서(41)에 의해 검출된 엔진(14)의 실 회전수가 저속 회전수 N3 이상이 되면, 언로드 밸브(24)의 솔레노이드부에 구동 신호를 출력하지 않고, 언로드 밸브(24)를 폐쇄 위치로 제어한다(단계 S140). 그 후, 회전수 센서(41)에 의해 검출된 엔진(14)의 실 회전수가 아이들 회전수 N2에 도달하였는지를 판정하고(단계 S150), 엔진(14)의 실 회전수가 아이들 회전수 N2에 도달해 있으면, 엔진 플래그 F=1(엔진 구동 상태)로 고친다(단계 S160).
차체 컨트롤러(35)의 펌프 용량 제어부(37)는, 엔진(14)의 구동 중(환언하면, 엔진 플래그 F=1인 경우), 도 5에서 나타내는 제어 처리를 주기적으로 실행한다. 상세하게는, 먼저, 회전수 센서(41)에 의해 검출된 엔진(14)의 실 회전수가 저속 회전수 N3 이하인지를 판정한다(단계 S200). 엔진(14)의 실 회전수가 저속 회전수 N3을 초과하고 있으면, 레귤레이터 장치(20)의 전자 밸브(27)의 솔레노이드부에 구동 신호를 출력하지 않고, 전자 밸브(27)를, 회동 제어 밸브(26)의 수압부(33)와 최종단의 셔틀 밸브(22b)의 출력측을 연통하는 전환 위치로 제어한다(단계 S210). 이에 의해, 최대 조작 파일럿압에 따라서 유압 펌프(16)의 용량을 가변시키는 제어(포지티브 제어)를 유효화한다.
한편, 예를 들면 과부하 등의 이유로 엔진(14)의 실 회전수가 감소하여, 엔진(14)의 실 회전수가 저속 회전수 N3 이하가 되면, 다시, 회전수 센서(41)에 의해 검출된 엔진(14)의 실 회전수가 제로인지를 판정한다(단계 S220). 처음에는, 엔진(14)의 실 회전수가 제로가 아니기 때문에, 레귤레이터 장치(20)의 전자 밸브(27)의 솔레노이드부에 구동 신호를 출력하고, 전자 밸브(27)를, 회동 제어 밸브(26)의 수압부(33)와 탱크를 연통하는 전환 위치로 제어한다(단계 S230). 이에 의해, 유압 펌프(16)의 용량을 최소 용량으로 가변시킨다. 그 후, 엔진(14)의 실 회전수가 제로가 되면, 전자 밸브(27)의 솔레노이드부로의 구동 신호의 출력을 정지한다(단계 S240).
다음으로, 본 실시 형태의 동작 및 작용 효과를 설명한다. 도 6은 본 실시 형태의 동작을 설명하기 위한 타임 차트이며, 레귤레이터 장치(20)의 전자 밸브(27) 및 언로드 밸브(24)의 동작과 함께, 엔진(14)의 실 회전수, 파일럿 펌프(17)의 토출압, 및 유압 펌프(16)의 용량의 경시변화를 나타낸다.
도 6에서 나타내는 바와 같이, 엔진(14)의 구동 중에 과부하가 발생하면(시간 t1), 엔진(14)의 회전수가 저하된다. 그리고, 엔진(14)의 실 회전수가 저속 회전수 N3이 된 후 제로가 되기까지의 동안(시간 t2∼t3), 차체 컨트롤러(35)의 펌프 용량 제어부(37)는, 레귤레이터 장치(20)의 전자 밸브(27)를 구동하여, 회동 제어 밸브(26)의 수압부(33)와 탱크를 연통시킨다. 이에 의해, 유압 펌프(16)의 용량을 최소 용량 qmin으로 가변시킨다. 따라서, 운전자의 의도에 반하여 엔진(14)이 정지하는 경우이더라도, 유압 펌프(16)의 용량을 최소 용량 qmin으로 가변시킬 수 있다. 그 때문에, 엔진(14)의 시동시에, 유압 펌프(16)의 용량이 예를 들면 최대 용량 qmax로 되지 않고, 유압 펌프(16)의 부하를 저감할 수 있다.
또, 운전자가 키 스위치(39)를 START 위치로 조작한 후, 엔진(14)의 실 회전수가 저속 회전수 N3이 되기까지의 동안(시간 t4∼t5), 차체 컨트롤러(35)의 언로드 제어부(38)는, 언로드 밸브(24)를 구동하여, 파일럿 펌프(17)의 토출측과 탱크를 연통시킨다. 이에 의해, 파일럿 펌프(17)의 부하를 저감할 수 있다. 이 때, 레귤레이터 장치(20)를 구동시킬 필요가 없으므로, 파일럿 펌프(17)의 토출압이 충분히 얻어지지 않더라도 지장을 초래하는 일이 없다.
따라서, 본 실시 형태에서는, 운전자의 의도에 반하여 엔진(14)이 정지한 경우에도, 엔진(14)의 시동시의 부하 토오크를 저감할 수 있다.
또한, 상기 일 실시 형태에 있어서, 차체 컨트롤러(35)의 펌프 용량 제어부(37)는, 회전수 센서(41)에 의해 검출된 엔진(14)의 실 회전수가 저속 회전수 N3이 된 후 제로가 되기까지의 동안, 레귤레이터 장치(20)의 전자 밸브(27)를 구동하는 경우를 예로 들어 설명하였지만, 이것에 한정되지 않고, 본 발명의 취지 및 기술 사상을 일탈하지 않는 범위 내에서 변형이 가능하다. 예를 들면, 크랭킹 회전수 N4보다 작고 또한 제로보다 커지도록 설정 회전수(예를 들면, 100 rpm)를 미리 설정하고, 회전수 센서(41)에 의해 검출된 엔진(14)의 실 회전수가 저속 회전수 N3이 된 후 설정 회전수가 되기까지의 동안, 레귤레이터 장치(20)의 전자 밸브(27)를 구동해도 된다. 이 경우에도 상기와 동일한 효과를 얻을 수 있다.
또, 상기 일 실시 형태에 있어서, 차체 컨트롤러(35)의 언로드 제어부(38)는, 엔진(14)의 기동시, 회전수 센서(41)에 의해 검출된 엔진(14)의 회전수가 저속 회전수 N3 미만일 때에, 언로드 밸브(24)를 개방 위치로 제어하고, 회전수 센서(41)에 의해 검출된 엔진(14)의 회전수가 저속 회전수 N3 이상이 될 때에, 언로드 밸브(24)를 폐쇄 위치로 전환하는 경우를 예로 들어 설명하였지만, 이것에 한정되지 않고, 본 발명의 취지 및 기술 사상을 일탈하지 않는 범위 내에서 변형이 가능하다.
차체 컨트롤러(35)의 언로드 제어부(38)는, 엔진(14)의 기동시, 회전수 센서(41)에 의해 검출된 엔진(14)의 회전수가 아이들 회전수 N2 미만일 때에, 언로드 밸브(24)를 개방 위치로 제어하고, 회전수 센서(41)에 의해 검출된 엔진(14)의 회전수가 아이들 회전수 N2 이상이 될 때에, 언로드 밸브(24)를 폐쇄 위치로 전환해도 된다. 이 경우에도 상기와 동일한 효과를 얻을 수 있다.
또, 차체 컨트롤러(35)의 언로드 제어부(38)는, 엔진(14)의 시동시, 키 스위치(39)의 시동 신호를 입력한 후, 미리 설정된 소정 시간(상세하게는, 예를 들면, 엔진(14)의 회전수가 저속 회전수 N3 또는 아이들 회전수 N2까지 상승하는데에 필요한 시간)이 경과할 때까지, 언로드 밸브(24)를 개방 위치로 제어하고, 소정 시간이 경과한 후, 언로드 밸브(24)를 폐쇄 위치로 전환해도 된다. 이 경우에도 상기와 동일한 효과를 얻을 수 있다.
또, 상기 일 실시 형태에 있어서, 레귤레이터 장치(20)의 회동 제어 밸브(26)의 수압부(33)에 최대 조작 파일럿압을 도입하고, 최대 조작 파일럿압에 따라서 유압 펌프(16)의 용량을 가변시키는 제어(포지티브 제어)를 행하는 경우를 예로 들어 설명하였지만, 이것에 한정되지 않고, 본 발명의 취지 및 기술 사상을 일탈하지 않는 범위 내에서 변형이 가능하다. 예를 들면, 복수의 방향 전환 밸브를 통과하는 센터 바이패스 라인의 최하류 부분에 스로틀을 설치하고, 그 스로틀의 상류측 압력(제어압)을 레귤레이터 장치(20)의 회동 제어 밸브(26)의 수압부(33)에 도입하고, 스로틀의 상류측 압력에 따라서 유압 펌프(16)의 용량을 가변시키는 제어(네가티브 제어)를 행해도 된다. 이 경우에도 상기와 동일한 효과를 얻을 수 있다.
또, 상기 일 실시 형태에 있어서, 레귤레이터 장치(20)는 회동 실린더(25), 유압 파일럿식의 회동 제어 밸브(26) 및 전자 밸브(27)로 구성된 경우를 예로 들어 설명하였지만, 이것에 한정되지 않고, 본 발명의 취지 및 기술 사상을 일탈하지 않는 범위 내에서 변형이 가능하다. 즉, 본 발명의 과제의 관점에서 말하면, 레귤레이터 장치(20)는, 파일럿 펌프(17)의 토출압을 이용하여 유압 펌프(16)의 용량을 가변시키는 것이면 되고, 예를 들면, 회동 실린더 및 전자식의 회동 제어 밸브에 의해 구성되어도 된다. 이 경우에도 상기와 동일한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 이상에 있어서는, 본 발명의 적용 대상으로서, 유압 셔블을 예로 들어 설명하였지만, 크레인이나 휠 로더 등의 다른 건설 기계에 적용해도 된다는 것은 자명하다.
5: 주행 모터
9: 부움 실린더
10: 아암 실린더
11: 버킷 실린더
14: 엔진
15: 우측의 작업용 조작 부재
16: 유압 펌프
17: 파일럿 펌프
18: 부움용 방향 전환 밸브
20: 레귤레이터 장치
24: 언로드 밸브
25: 회동 실린더
26: 회동 제어 밸브
27: 전자 밸브
35: 차체 컨트롤러
37: 펌프 용량 제어부
38: 언로드 제어부
39: 키 스위치
41: 회전수 센서

Claims (4)

  1. 엔진과,
    상기 엔진의 회전수를 검출하는 회전수 센서와,
    상기 엔진에 의해서 구동되는 가변용량형의 유압 펌프와,
    유압 액추에이터와,
    조작 부재의 조작에 따라서 상기 유압 펌프로부터 상기 유압 액추에이터로의 압유의 흐름을 제어하는 방향 전환 밸브와,
    상기 엔진에 의해서 구동되는 고정 용량형의 파일럿 펌프와,
    상기 파일럿 펌프의 토출압을 이용하여 상기 유압 펌프의 용량을 가변시키는 레귤레이터 장치와,
    상기 파일럿 펌프의 토출측과 탱크를 접속하는 관로에 설치되고, 폐쇄 위치와 개방 위치로 전환 가능한 언로드 밸브와,
    상기 레귤레이터 장치를 제어하여 상기 유압 펌프의 용량을 제어하는 펌프 용량 제어부, 및 상기 엔진의 시동시에 상기 언로드 밸브를 개방 위치로 제어하는 언로드 제어부를 갖는 제어장치를 구비하고,
    상기 펌프 용량 제어부는,
    상기 유압 액추에이터의 구동이 가능한 상기 유압 펌프의 토출압을 얻기 위하여 상기 엔진의 필요한 최저의 아이들 회전수보다 작고, 또한 상기 레귤레이터 장치의 구동이 가능한 상기 파일럿 펌프의 토출압을 얻기 위하여 상기 엔진의 필요한 최저의 크랭킹 회전수보다 커지도록 미리 설정된 상기 엔진의 저속 회전수를 기억하고,
    상기 엔진의 구동 중, 상기 회전수 센서에 의해 검출된 상기 엔진의 회전수가 상기 저속 회전수 이하가 될 때에, 상기 레귤레이터 장치를 제어하여 상기 유압 펌프의 용량을 최소 용량으로 가변시키는 것을 특징으로 하는 건설 기계.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 레귤레이터 장치는,
    상기 유압 펌프의 경사판의 회동각을 가변시키는 회동 실린더와,
    상기 회동 실린더의 유실과 상기 파일럿 펌프의 토출측을 연통하는 전환 위치와, 상기 회동 실린더의 유실과 상기 탱크를 연통하는 전환 위치로 전환 가능한 유압 파일럿식의 회동 제어 밸브와,
    상기 회동 제어 밸브의 수압부로 제어압을 도출하는 관로에 설치된 전자 밸브를 구비하고,
    상기 펌프 용량 제어부는,
    상기 엔진의 구동 중, 상기 회전수 센서에 의해 검출된 상기 엔진의 회전수가 상기 저속 회전수 이하가 될 때에, 상기 전자 밸브를 제어하여 상기 유압 펌프의 용량을 최소 용량으로 가변시키는 것을 특징으로 하는 건설 기계.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 언로드 제어부는, 상기 엔진의 시동시, 상기 회전수 센서에 의해 검출된 상기 엔진의 회전수가 상기 저속 회전수 또는 상기 아이들 회전수 미만일 때에, 상기 언로드 밸브를 개방 위치로 제어하고, 상기 회전수 센서에 의해 검출된 상기 엔진의 회전수가 상기 저속 회전수 또는 상기 아이들 회전수 이상이 될 때에, 상기 언로드 밸브를 폐쇄 위치로 전환하는 것을 특징으로 하는 건설 기계.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 언로드 제어부는, 상기 엔진의 시동시, 키 스위치의 시동 신호를 입력한 후, 미리 설정된 소정 시간이 경과할 때까지, 상기 언로드 밸브를 개방 위치로 제어하고, 상기 소정 시간이 경과한 후, 상기 언로드 밸브를 폐쇄 위치로 전환하는 것을 특징으로 하는 건설 기계.
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