KR102105228B1 - 쇼벨 - Google Patents

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춘난 우
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스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명의 실시예에 관한 쇼벨은, 메인펌프(14)와, 메인펌프(14)가 토출하는 작동유에 의하여 구동되는 유압액추에이터(1A, 1B, 7, 8, 9, 21)와, 유압액추에이터(1A, 1B, 7, 8, 9, 21)로부터 배출되는 작동유를 축적하고, 또한 메인펌프(14)의 흡입측으로 작동유를 방출 가능한 어큐뮬레이터부(41)를 구비한다.

Description

쇼벨{Shovel}
본 발명은, 어큐뮬레이터를 구비한 쇼벨에 관한 것이다.
종래, 어큐뮬레이터를 이용한 유압식 선회모터 제어시스템이 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).
특허문헌 1: 일본공표특허공보 2011-514954호
이 유압식 선회모터 제어시스템은, 선회유압모터를 감속시킬 때, 선회유압모터의 관성 동작에 의한 운동에너지를 유압에너지로서 회생시키기 위하여, 선회유압모터가 배출하는 작동유를 어큐뮬레이터에 축적한다. 또, 이 유압식 선회모터 제어시스템은, 선회유압모터를 가속시킬 때, 회생시킨 유압에너지를 운동에너지로서 이용하기 위하여, 어큐뮬레이터에 축적한 작동유를 선회유압모터에 대하여 방출한다.
그러나, 이 유압식 선회모터 제어시스템은, 어큐뮬레이터에 축적한 작동유를 선회유압모터의 구동에만 이용하는 구성이다. 이로 인하여, 어큐뮬레이터의 압력이 낮은 상태에서는, 어큐뮬레이터에 축적한 작동유를 선회유압모터에 대하여 방출할 수 없어, 어큐뮬레이터를 효율적으로 이용하고 있다고는 할 수 없다.
상술한 바를 감안하여, 어큐뮬레이터를 보다 효율적으로 이용하는 쇼벨을 제공하는 것이 요망된다.
본 발명의 실시예에 관한 쇼벨은, 메인펌프와, 상기 메인펌프가 토출하는 작동유에 의하여 구동되는 유압액추에이터와, 상기 유압액추에이터로부터 배출되는 작동유를 축적하고, 또한 상기 메인펌프의 흡입측에 작동유를 방출 가능한 어큐뮬레이터부를 구비할 수 있다.
상술한 수단은, 어큐뮬레이터를 보다 효율적으로 이용하는 쇼벨을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 관한 유압쇼벨의 측면도이다.
도 2는 도 1의 유압쇼벨의 구동계의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 유압회로의 주요부 구성예를 나타내는 도이다.
도 4는 축압·방압처리의 흐름을 나타내는 플로차트이다.
도 5는 도 3의 유압회로의 상태와 각 전환밸브의 상태의 대응관계를 나타내는 대응표이다.
도 6은 어큐뮬레이터의 방압 시의 조작레버압력, 어큐뮬레이터압력, 및 제어신호의 시간적 추이를 나타내는 도이다.
도 7은 유압회로의 주요부 구성예를 나타내는 도이다.
도 8은 축압·방압처리의 흐름을 나타내는 플로차트이다.
도 9는 도 7의 유압회로의 상태와 각 전환밸브의 상태의 대응관계를 나타내는 대응표이다.
도 10은 도 1의 유압쇼벨의 구동계의 다른 구성을 나타내는 블록도이다.
도 11은 유압회로의 주요부 구성예를 나타내는 도이다.
도 12는 축압·방압처리의 흐름을 나타내는 플로차트이다.
도 13은 도 11의 유압회로의 상태와 각 전환밸브의 상태의 대응관계를 나타내는 대응표이다.
도 14는 펌프방압 상태에 있어서의 어큐뮬레이터부로부터 유압실린더로의 작동유의 흐름을 나타내는 도이다.
도 15는 모터방압 상태에 있어서의 어큐뮬레이터부로부터 유압실린더로의 작동유의 흐름을 나타내는 도이다.
도 16은 어큐뮬레이터의 방압 시의 조작레버압력, 어큐뮬레이터압력, 및 제어신호의 시간적 추이를 나타내는 도이다.
도 17은 유압회로의 주요부 구성예를 나타내는 도이다.
도 18은 도 1의 유압쇼벨의 구동계의 또 다른 구성을 나타내는 블록도이다.
도 19는 유압회로의 주요부 구성예를 나타내는 도이다.
도 20은 축압·방압처리의 흐름을 나타내는 플로차트이다.
도 21은 도 19의 유압회로의 상태와 각 전환밸브의 상태의 대응관계를 나타내는 대응표이다.
도 22는 유압회로의 주요부 구성예를 나타내는 도이다.
도 23은 도 22의 유압회로의 제4 상태를 나타내는 도이다.
도 24는 도 22의 유압회로의 제5 상태를 나타내는 도이다.
도면을 참조하면서 본 발명의 실시예에 대하여 설명한다.
도 1은, 본 발명의 실시예에 관한 유압쇼벨을 나타내는 측면도이다. 유압쇼벨의 하부주행체(1)에는, 선회기구(2)를 통하여 상부선회체(3)가 탑재되어 있다. 상부선회체(3)에는, 붐(4)이 장착되어 있다. 붐(4)의 선단에는 암(5)이 장착되고, 암(5)의 선단에는 버킷(6)이 장착되어 있다. 붐(4), 암(5), 및 버킷(6)은, 어태치먼트를 구성하고, 유압실린더인 붐실린더(7), 암실린더(8), 및 버킷실린더(9)에 의하여 각각 유압구동된다. 상부선회체(3)에는, 캐빈(10)이 마련되고, 또한 엔진 등의 동력원이 탑재된다.
도 2는, 도 1의 유압쇼벨의 구동계의 구성을 나타내는 블록도이다. 도 2에 있어서, 기계적 동력계는 이중선, 고압유압라인은 굵은 실선, 파일럿라인은 파선, 전기구동·제어계는 가는 실선으로 각각 나타나 있다.
기계식 구동부로서의 엔진(11)의 출력축에는, 가변용량형 유압펌프로서의 메인펌프(14), 및 고정용량형 유압펌프로서의 파일럿펌프(15)가 접속되어 있다. 메인펌프(14)에는, 고압유압라인(16) 및 제1 방압부(44)를 통하여 컨트롤밸브(17)가 접속되어 있다. 또, 파일럿펌프(15)에는, 파일럿라인(25)을 통하여 조작장치(26)가 접속되어 있다.
컨트롤밸브(17)는, 유압쇼벨에 있어서의 유압계의 제어를 행하는 장치이다. 주행용 유압모터(1A)(우측용), 주행용 유압모터(1B)(좌측용), 붐실린더(7), 암실린더(8), 버킷실린더(9), 선회유압모터(21) 등의 유압액추에이터는, 고압유압라인을 통하여 컨트롤밸브(17)에 접속되어 있다.
조작장치(26)는, 레버(26A), 레버(26B), 및 페달(26C)을 포함한다. 레버(26A), 레버(26B), 및 페달(26C)은, 유압라인(27 및 28)을 통하여, 컨트롤밸브(17) 및 압력센서(29)에 각각 접속되어 있다.
압력센서(29)는, 조작장치(26)를 이용한 조작자의 조작내용을 검출하기 위한 센서이다. 압력센서(29)는, 예를 들면, 유압액추에이터의 각각에 대응하는 조작장치(26)의 레버 또는 페달의 조작방향 및 조작량을 압력의 형태로 검출하고, 검출한 값을 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다. 다만, 조작장치(26)의 조작내용은, 압력센서 이외의 다른 센서를 이용하여 검출되어도 된다.
컨트롤러(30)는, 유압쇼벨의 구동제어를 행하는 주제어부로서의 컨트롤러이다. 컨트롤러(30)는, CPU(Central Processing Unit) 및 내부 메모리를 포함하는 연산처리장치로 구성되고, 내부 메모리에 격납된 구동제어용 프로그램을 CPU에 실행시켜 유압쇼벨의 구동제어를 행한다.
압력센서(S1)는, 메인펌프(14)의 토출압을 검출하는 센서이고, 검출한 값을 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다.
압력센서(S2L)는, 선회유압모터(21)의 제1 포트측의 작동유의 압력을 검출하는 센서이고, 검출한 값을 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다.
압력센서(S2R)는, 선회유압모터(21)의 제2 포트측의 작동유의 압력을 검출하는 센서이고, 검출한 값을 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다.
압력센서(S3)는, 어큐뮬레이터부(41)의 작동유의 압력(이하, “어큐뮬레이터압력”이라고 함)을 검출하는 센서이고, 검출한 값을 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다.
압력센서(S4)는, 붐실린더(7)의 보텀측 유실(油室)의 작동유의 압력을 검출하는 센서이고, 검출한 값을 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다.
어큐뮬레이터부(41)는, 유압회로 내의 작동유를 축적하고, 필요에 따라 그 축적한 작동유를 방출하는 유압회로 요소이다.
제1 축압부(42)는, 선회유압모터(21)와 어큐뮬레이터부(41)의 사이의 작동유의 흐름을 제어하는 유압회로 요소이다.
제2 축압부(43)는, 컨트롤밸브(17)와 어큐뮬레이터부(41)의 사이의 작동유의 흐름을 제어하는 유압회로 요소이다.
제1 방압부(44)는, 메인펌프(14)와 컨트롤밸브(17)와 어큐뮬레이터부(41)의 사이의 작동유의 흐름을 제어하는 유압회로 요소이다.
제2 방압부(45)는, 메인펌프(14)와 탱크와 어큐뮬레이터부(41)의 사이의 작동유의 흐름을 제어하는 유압회로 요소이다.
다만, 어큐뮬레이터부(41), 제1 축압부(42), 제2 축압부(43), 제1 방압부(44), 및 제2 방압부(45)에 대해서는 그 상세를 후술한다.
다음으로, 도 3을 참조하면서, 도 1의 유압쇼벨에 탑재되는 어큐뮬레이터부(41)의 축압 및 방압에 대하여 설명한다. 다만, 도 3은, 도 1의 유압쇼벨에 탑재되는 유압회로의 주요부 구성예를 나타낸다.
도 3에 나타내는 유압회로는, 주로 선회제어부(40), 어큐뮬레이터부(41), 제1 축압부(42), 제2 축압부(43), 제1 방압부(44), 및 제2 방압부(45)를 포함한다.
선회제어부(40)는, 주로 선회유압모터(21), 릴리프밸브(400L, 400R), 및 역류방지밸브(401L, 401R)를 포함한다.
릴리프밸브(400L)는, 선회유압모터(21)의 제1 포트(21L)측의 작동유의 압력이 소정 선회릴리프압을 초과하는 것을 방지하기 위한 밸브이다. 구체적으로는, 제1 포트(21L)측의 작동유의 압력이 소정 선회릴리프압에 달한 경우에, 제1 포트(21L)측의 작동유를 탱크에 배출한다.
마찬가지로, 릴리프밸브(400R)는, 선회유압모터(21)의 제2 포트(21R)측의 작동유의 압력이 소정 선회릴리프압을 초과하는 것을 방지하기 위한 밸브이다. 구체적으로는, 제2 포트(21R)측의 작동유의 압력이 소정 선회릴리프압에 달한 경우에, 제2 포트(21R)측의 작동유를 탱크에 배출한다.
역류방지밸브(401L)는, 제1 포트(21L)측의 작동유의 압력이 탱크압 미만이 되는 것을 방지하기 위한 밸브이다. 구체적으로는, 제1 포트(21L)측의 작동유의 압력이 탱크압까지 저하된 경우에, 탱크 내의 작동유를 제1 포트(21L)측에 공급한다.
마찬가지로, 역류방지밸브(401R)는, 제2 포트(21R)측의 작동유의 압력이 탱크압 미만이 되는 것을 방지하기 위한 밸브이다. 구체적으로는, 제2 포트(21R)측의 작동유의 압력이 탱크압까지 저하된 경우에, 탱크 내의 작동유를 제2 포트(21R)측에 공급한다.
어큐뮬레이터부(41)는, 유압회로 내의 작동유를 축적하고, 필요에 따라 그 축적한 작동유를 방출하는 유압회로 요소이다. 구체적으로는, 어큐뮬레이터부(41)는, 선회감속 중에 선회유압모터(21)의 제동측(토출측)의 작동유를 축적한다. 또, 어큐뮬레이터부(41)는, 붐하강조작 중에 붐실린더(7)가 배출하는 작동유를 축적한다. 그리고, 어큐뮬레이터부(41)는, 유압액추에이터를 조작할 때, 그 축적한 작동유를 메인펌프(14)의 상류측(흡입측) 또는 하류측(토출측)에 방출한다.
본 실시예에서는, 어큐뮬레이터부(41)는, 주로 어큐뮬레이터(410)를 포함한다. 어큐뮬레이터(410)는, 유압회로 내의 작동유를 축적하고, 필요에 따라 그 축적한 작동유를 방출하는 장치이다. 본 실시예에서는, 어큐뮬레이터(410)는, 스프링의 복원력을 이용하는 스프링형 어큐뮬레이터이다.
제1 축압부(42)는, 선회제어부(40)(선회유압모터(21))와 어큐뮬레이터부(41)의 사이의 작동유의 흐름을 제어하는 유압회로 요소이다. 본 실시예에서는, 제1 축압부(42)는, 주로 제1 전환밸브(420) 및 제1 역류방지밸브(421)를 포함한다.
제1 전환밸브(420)는, 어큐뮬레이터부(41)의 축압(회생)동작 시에, 선회제어부(40)로부터 어큐뮬레이터부(41)로의 작동유의 흐름을 제어하는 밸브이다. 본 실시예에서는, 제1 전환밸브(420)는, 3포트 3위치의 전환밸브이고, 컨트롤러(30)로부터의 제어신호에 따라 밸브위치를 전환하는 전자밸브가 이용된다. 또, 파일럿압을 이용한 비례밸브가 이용되어도 된다. 구체적으로는, 제1 전환밸브(420)는, 제1 위치, 제2 위치, 및 제3 위치를 밸브위치로서 갖는다. 다만, 도면 중의 괄호 내의 숫자는, 밸브위치의 번호를 나타낸다. 다른 전환밸브에 대해서도 동일하다.
제1 위치는, 제1 포트(21L)와 어큐뮬레이터부(41)를 연통시키는 밸브위치이다. 또, 제2 위치는, 선회제어부(40)와 어큐뮬레이터부(41)의 사이의 연통을 차단하는 밸브위치이다. 또, 제3 위치는, 제2 포트(21R)와 어큐뮬레이터부(41)를 연통시키는 밸브위치이다.
제1 역류방지밸브(421)는, 어큐뮬레이터부(41)로부터 선회제어부(40)로 작동유가 흐르는 것을 방지하는 밸브이다.
제2 축압부(43)는, 컨트롤밸브(17)와 어큐뮬레이터부(41)의 사이의 작동유의 흐름을 제어하는 유압회로 요소이다. 본 실시예에서는, 제2 축압부(43)는, 붐실린더용 유량제어밸브(17B)와 탱크와 어큐뮬레이터부(41)의 사이에 배치되고, 주로 제2 전환밸브(430) 및 제2 역류방지밸브(431)를 포함한다. 다만, 붐실린더용 유량제어밸브(17B)는, 암실린더용 유량제어밸브 등의 하나 또는 복수의 다른 유량제어밸브여도 된다.
제2 전환밸브(430)는, 어큐뮬레이터부(41)의 축압(회생)동작 시에, 유압액추에이터로부터 어큐뮬레이터부(41)로의 작동유의 흐름을 제어하는 밸브이다. 본 실시예에서는, 제2 전환밸브(430)는, 3포트 2위치의 전환밸브이고, 컨트롤러(30)로부터의 제어신호에 따라 밸브위치를 전환하는 전자밸브가 이용된다. 또, 파일럿압을 이용한 비례밸브가 이용되어도 된다. 구체적으로는, 제2 전환밸브(430)는, 제1 위치 및 제2 위치를 밸브위치로서 갖는다. 제1 위치는, 붐실린더용 유량제어밸브(17B)의 배출포트와 탱크를 연통시키고, 또한 붐실린더용 유량제어밸브(17B)의 배출포트와 어큐뮬레이터부(41)의 사이의 연통을 차단하는 밸브위치이다. 또, 제2 위치는, 붐실린더용 유량제어밸브(17B)의 배출포트와 어큐뮬레이터부(41)를 연통시키고, 또한 붐실린더용 유량제어밸브(17B)의 배출포트와 탱크의 사이의 연통을 차단하는 밸브위치이다.
제2 역류방지밸브(431)는, 어큐뮬레이터부(41)로부터 제2 전환밸브(430)로 작동유가 흐르는 것을 방지하는 밸브이다.
제1 방압부(44)는, 메인펌프(14)와 컨트롤밸브(17)와 어큐뮬레이터부(41)의 사이의 작동유의 흐름을 제어하는 유압회로 요소이다. 본 실시예에서는, 제1 방압부(44)는, 주로 제3 전환밸브(440) 및 제3 역류방지밸브(441)를 포함한다.
제3 전환밸브(440)는, 어큐뮬레이터부(41)의 방압(역행(力行))동작 시에, 어큐뮬레이터부(41)로부터 메인펌프(14) 하류측의 합류점으로의 작동유 흐름을 제어하는 밸브이다. 본 실시예에서는, 제3 전환밸브(440)는, 2포트 2위치의 전환밸브이고, 컨트롤러(30)로부터의 제어신호에 따라 밸브위치를 전환하는 전자밸브가 이용된다. 또, 파일럿압을 이용한 비례밸브가 이용되어도 된다. 구체적으로는, 제3 전환밸브(440)는, 제1 위치 및 제2 위치를 밸브위치로서 갖는다. 제1 위치는, 메인펌프(14)의 하류측의 합류점과 어큐뮬레이터부(41)의 사이의 연통을 차단하는 밸브위치이다. 또, 제2 위치는, 메인펌프(14)의 하류측의 합류점과 어큐뮬레이터부(41)를 연통시키는 밸브위치이다.
제3 역류방지밸브(441)는, 메인펌프(14)로부터 어큐뮬레이터부(41)로 작동유가 흐르는 것을 방지하는 밸브이다.
제2 방압부(45)는, 탱크와 메인펌프(14)와 어큐뮬레이터부(41)의 사이의 작동유의 흐름을 제어하는 유압회로 요소이다. 본 실시예에서는, 제2 방압부(45)는, 주로 제4 전환밸브(450)를 포함한다.
제4 전환밸브(450)는, 어큐뮬레이터부(41)의 방압(역행)동작 시에, 어큐뮬레이터부(41)로부터 메인펌프(14)의 상류측의 합류점으로의 작동유의 흐름을 제어하는 밸브이다. 본 실시예에서는, 제4 전환밸브(450)는, 3포트 2위치의 전환밸브이고, 컨트롤러(30)로부터의 제어신호에 따라 밸브위치를 전환하는 전자밸브가 이용된다. 또, 파일럿압을 이용한 비례밸브가 이용되어도 된다. 구체적으로는, 제4 전환밸브(450)는, 제1 위치 및 제2 위치를 밸브위치로서 갖는다. 제1 위치는, 메인펌프(14)와 탱크를 연통시키고, 또한 메인펌프(14)와 어큐뮬레이터부(41)의 사이의 연통을 차단하는 밸브위치이다. 또, 제2 위치는, 메인펌프(14)와 탱크의 사이의 연통을 차단하며, 또한 메인펌프(14)와 어큐뮬레이터부(41)를 연통시키는 밸브위치이다.
여기에서, 도 4 및 도 5를 참조하면서, 컨트롤러(30)가 어큐뮬레이터부(41)의 축압 및 방압을 제어하는 처리(이하, “축압·방압처리”라고 함)에 대하여 설명한다. 다만, 도 4는, 축압·방압처리의 흐름을 나타내는 플로차트이고, 컨트롤러(30)는, 소정 주기로 반복하여 이 축압·방압처리를 실행한다. 또, 도 5는, 도 3의 유압회로의 상태와 각 전환밸브의 상태의 대응관계를 나타내는 대응표이다.
먼저, 컨트롤러(30)는, 유압쇼벨 상태를 검출하기 위한 각종 센서의 출력에 근거하여, 유압액추에이터의 조작이 행해졌는지 여부를 판정한다(스텝 ST1). 본 실시예에서는, 컨트롤러(30)는, 압력센서(29)의 출력에 근거하여 유압액추에이터의 조작이 행해졌는지 여부를 판정한다.
유압액추에이터의 조작이 행해졌다고 판정하면(스텝 ST1의 YES), 컨트롤러(30)는, 그 조작이 회생조작 또는 역행조작 중 어느 쪽인지를 판정한다(스텝 ST2). 본 실시예에서는, 컨트롤러(30)는, 압력센서(29)의 출력에 근거하여, 선회감속조작, 붐하강조작 등의 회생조작이 행해졌는지, 혹은 선회가속조작, 붐상승조작 등의 역행조작이 행해졌는지를 판정한다.
회생조작이 행해졌다고 판정하면(스텝 ST2의 YES), 컨트롤러(30)는, 그 회생조작이 선회감속조작인지 혹은 그 이외의 회생조작인지를 판정한다(스텝 ST3).
그리고, 회생조작이 선회감속조작이라고 판정하면(스텝 ST3의 YES), 컨트롤러(30)는, 어큐뮬레이터부(41)가 축압 가능한 상태인지 여부를 판정한다(스텝 ST4). 본 실시예에서는, 컨트롤러(30)는, 압력센서(S2L) 또는 압력센서(S2R)가 출력하는 선회유압모터(21)의 제동측(토출측)의 압력 Pso와, 압력센서(S3)가 출력하는 어큐뮬레이터압력 Pa에 근거하여 어큐뮬레이터부(41)가 축압 가능한 상태인지 여부를 판정한다. 구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 압력 Pso가 어큐뮬레이터압력 Pa를 상회하는 경우에 어큐뮬레이터부(41)가 축압 가능한 상태라고 판정하고, 압력 Pso가 어큐뮬레이터압력 Pa 이하인 경우에, 어큐뮬레이터부(41)가 축압 가능한 상태가 아니라고 판정한다.
그리고, 어큐뮬레이터부(41)가 축압 가능한 상태라고 판정하면(스텝 ST4의 YES), 컨트롤러(30)는, 유압회로의 상태를 “선회축압”의 상태로 한다(스텝 ST5).
도 5에 나타내는 바와 같이, “선회축압”의 상태에서는, 컨트롤러(30)는, 제1 전환밸브(420)를 제1 위치 또는 제3 위치로 하여, 제1 축압부(42)를 통하여 선회제어부(40)와 어큐뮬레이터부(41)를 연통시킨다. 또, 컨트롤러(30)는, 제2 전환밸브(430)를 제1 위치로 하여, 붐실린더용 유량제어밸브(17B)의 배출포트와 탱크를 연통시키고, 또한 붐실린더용 유량제어밸브(17B)의 배출포트와 어큐뮬레이터부(41)의 사이의 연통을 차단한다. 또, 컨트롤러(30)는, 제3 전환밸브(440)를 제1 위치로 하여, 메인펌프(14)의 하류측의 합류점과 어큐뮬레이터부(41)의 사이의 연통을 차단한다. 또한, 컨트롤러(30)는, 제4 전환밸브(450)를 제1 위치로 하여, 메인펌프(14)와 탱크를 연통시키고, 메인펌프(14)와 어큐뮬레이터부(41)의 사이의 연통을 차단한다.
그 결과, “선회축압”의 상태에서는, 선회유압모터(21)의 제동측의 작동유가 제1 축압부(42)를 통하여 어큐뮬레이터부(41)로 흘러 어큐뮬레이터(410)에 축적된다. 또, 제2 전환밸브(430), 제3 전환밸브(440), 제4 전환밸브(450)가 각각 어큐뮬레이터부(41)로부터 보아 차단 상태에 있기 때문에, 선회유압모터(21)의 제동측의 작동유가 어큐뮬레이터부(41) 이외의 장소에 유입되는 일은 없다.
또, 스텝 ST3에 있어서, 회생조작이 선회감속조작 이외의 회생조작이라고 판정하면(스텝 ST3의 NO), 컨트롤러(30)는, 어큐뮬레이터부(41)가 축압 가능한 상태인지 여부를 판정한다(스텝 ST6). 본 실시예에서는, 컨트롤러(30)는, 압력센서(S4)가 출력하는 붐실린더(7)의 보텀측 유실의 압력 Pbb와, 압력센서(S3)가 출력하는 어큐뮬레이터압력 Pa에 근거하여 어큐뮬레이터부(41)가 축압 가능한 상태인지 여부를 판정한다. 구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 압력 Pbb가 어큐뮬레이터압력 Pa를 상회하는 경우에 어큐뮬레이터부(41)가 축압 가능한 상태라고 판정하고, 압력 Pbb가 어큐뮬레이터압력 Pa 이하인 경우에, 어큐뮬레이터부(41)가 축압 가능한 상태가 아니라고 판정한다.
그리고, 어큐뮬레이터부(41)가 축압 가능한 상태라고 판정하면(스텝 ST6의 YES), 컨트롤러(30)는, 유압회로의 상태를 “유압실린더축압”의 상태로 한다(스텝 ST7). 본 실시예에서는, 컨트롤러(30)는, 회생조작이 붐하강조작이라고 판정하면, 유압회로의 상태를 “유압실린더축압”의 상태로 한다.
도 5에 나타내는 바와 같이, “유압실린더축압”의 상태에서는, 컨트롤러(30)는, 제1 전환밸브(420)를 제2 위치로 하고, 제1 축압부(42)를 통한 선회제어부(40)와 어큐뮬레이터부(41)의 사이의 연통을 차단한다. 또, 컨트롤러(30)는, 제2 전환밸브(430)를 제2 위치로 하여, 붐실린더용 유량제어밸브(17B)의 배출포트와 어큐뮬레이터부(41)를 연통시키고, 또한 붐실린더용 유량제어밸브(17B)의 배출포트와 탱크의 사이의 연통을 차단한다. 다만, 제3 전환밸브(440) 및 제4 전환밸브(450) 상태는, “선회축압”일 때의 상태와 동일하기 때문에, 설명을 생략한다.
그 결과, “유압실린더축압”의 상태에서는, 붐실린더(7)의 보텀측의 작동유가 제2 축압부(43)를 통하여 어큐뮬레이터부(41)로 흘러 어큐뮬레이터(410)에 축적된다. 또, 제1 전환밸브(420), 제3 전환밸브(440), 제4 전환밸브(450)가 각각 어큐뮬레이터부(41)로부터 보아 차단 상태에 있기 때문에, 붐실린더(7)의 보텀측의 작동유가 어큐뮬레이터부(41) 이외의 장소에 유입되는 일은 없다.
또, 스텝 ST2에 있어서, 회생조작이 아닌 역행조작이라고 판정하면(스텝 ST2의 NO), 컨트롤러(30)는, 어큐뮬레이터부(41)의 축압 상태가 방압에 적합한 상태인지 여부를 판정한다(스텝 ST8). 본 실시예에서는, 컨트롤러(30)는, 압력센서(S3)의 출력에 근거하여, 어큐뮬레이터압력 Pa가 소정압 Pa0 미만인지 여부를 판정한다.
그리고, 어큐뮬레이터부(41)의 축압 상태가 방압에 적합한 상태라고 판정하면(스텝 ST8의 YES), 컨트롤러(30)는, 어큐뮬레이터압력 Pa가, 압력센서(S1)의 출력인 토출압 Pp 미만인지 여부를 판정한다(스텝 ST9). 본 실시예에서는, 어큐뮬레이터압력 Pa가 소정압 Pa0 이상이라고 판정하면, 컨트롤러(30)는, 어큐뮬레이터압력 Pa가 토출압 Pp 미만인지 여부를 판정한다.
그리고, 컨트롤러(30)는, 어큐뮬레이터압력 Pa가 토출압 Pp 미만이라고 판정하면(스텝 ST9의 YES), 컨트롤러(30)는, 유압회로의 상태를 “상류측 방압”의 상태로 한다(스텝 ST10).
도 5에 나타내는 바와 같이, “상류측 방압”의 상태에서는, 컨트롤러(30)는, 제1 전환밸브(420)를 제2 위치로 하여, 제1 축압부(42)를 통한 선회제어부(40)와 어큐뮬레이터부(41)의 사이의 연통을 차단한다. 또, 컨트롤러(30)는, 제2 전환밸브(430)를 제1 위치로 하여, 붐실린더용 유량제어밸브(17B)의 배출포트와 탱크를 연통시키고, 또한 붐실린더용 유량제어밸브(17B)의 배출포트와 어큐뮬레이터부(41)의 사이의 연통을 차단한다. 또, 컨트롤러(30)는, 제3 전환밸브(440)를 제1 위치로 하여, 메인펌프(14)의 하류측의 합류점과 어큐뮬레이터부(41)의 사이의 연통을 차단한다. 또한, 컨트롤러(30)는, 제4 전환밸브(450)를 제2 위치로 하여, 메인펌프(14)와 탱크의 사이의 연통을 차단하고, 또한 메인펌프(14)와 어큐뮬레이터부(41)를 연통시킨다.
그 결과, “상류측 방압”의 상태에서는, 어큐뮬레이터부(41) 내의 작동유가, 제2 방압부(45)를 통하여, 메인펌프(14)의 상류측의 합류점에서 방출된다. 또, 제1 전환밸브(420), 제2 전환밸브(430), 제3 전환밸브(440)가 각각 어큐뮬레이터부(41)로부터 보아 차단 상태에 있기 때문에, 어큐뮬레이터부(41) 내의 작동유가 메인펌프(14)의 상류측의 합류점 이외의 장소에서 방출되는 일은 없다.
또, 스텝 ST9에 있어서, 어큐뮬레이터압력 Pa가 토출압 Pp 이상이라고 판정하면(스텝 ST9의 NO), 컨트롤러(30)는, 유압회로의 상태를 “하류측 방압”의 상태로 한다(스텝 ST11).
도 5에 나타내는 바와 같이, “하류측 방압”의 상태에서는, 컨트롤러(30)는, 제3 전환밸브(440)를 제2 위치로 하여, 메인펌프(14)의 하류측의 합류점과 어큐뮬레이터부(41)를 연통시킨다. 또, 컨트롤러(30)는, 제4 전환밸브(450)를 제1 위치로 하여, 메인펌프(14)와 탱크를 연통시키고, 메인펌프(14)와 어큐뮬레이터부(41)의 사이의 연통을 차단한다. 다만, 제1 전환밸브(420) 및 제2 전환밸브(430)의 상태는, “상류측 방압”일 때의 상태와 동일하기 때문에, 설명을 생략한다.
그 결과, “하류측 방압”의 상태에서는, 어큐뮬레이터부(41) 내의 작동유가, 제1 방압부(44)를 통하여, 메인펌프(14)의 하류측의 합류점에서 방출된다. 또, 제1 전환밸브(420), 제2 전환밸브(430), 제4 전환밸브(450)가 각각 어큐뮬레이터부(41)로부터 보아 차단 상태에 있기 때문에, 어큐뮬레이터부(41) 내의 작동유가 메인펌프(14)의 하류측의 합류점 이외의 장소에서 방출되는 일은 없다.
또, 스텝 ST8에 있어서, 어큐뮬레이터부(41)의 축압 상태가 방압에 적합한 상태가 아니라고 판정하면(스텝 ST8의 NO), 컨트롤러(30)는, 유압회로의 상태를 “탱크공급”의 상태로 하여(스텝 ST12), 어큐뮬레이터부(41)로부터의 작동유의 방출을 금지한다.
도 5에 나타내는 바와 같이, “탱크공급”의 상태에서는, 컨트롤러(30)는, 제3 전환밸브(440)를 제1 위치로 하여, 메인펌프(14)의 하류측의 합류점과 어큐뮬레이터부(41)의 사이의 연통을 차단한다. 또, 컨트롤러(30)는, 제4 전환밸브(450)를 제1 위치로 하여, 메인펌프(14)와 탱크를 연통시키고, 또한 메인펌프(14)와 어큐뮬레이터부(41)의 사이의 연통을 차단한다. 다만, 제1 전환밸브(420) 및 제2 전환밸브(430)의 상태는, “상류측 방압”일 때의 상태와 동일하기 때문에, 설명을 생략한다.
그 결과, “탱크공급”의 상태에서는, 메인펌프(14)는, 탱크로부터 흡입한 작동유를 조작 중인 유압액추에이터에 대하여 공급한다. 또, 제1 전환밸브(420), 제2 전환밸브(430), 제3 전환밸브(440), 제4 전환밸브(450)가 각각 어큐뮬레이터부(41)로부터 보아 차단 상태에 있기 때문에, 어큐뮬레이터부(41) 내의 작동유가 축적 혹은 방출되는 일은 없다. 단, 제1 전환밸브(420), 제2 전환밸브(430)는, 어큐뮬레이터부(41)가 작동유를 축적할 수 있도록 전환되어도 된다.
또, 스텝 ST1에 있어서, 유압액추에이터의 조작이 행해지고 있지 않다고 판정하면(스텝 ST1의 NO), 컨트롤러(30)는, 유압회로의 상태를 “대기”의 상태로 한다(스텝 ST13).
도 5에 나타내는 바와 같이, “대기”의 상태에서는, 제1 전환밸브(420), 제2 전환밸브(430), 제3 전환밸브(440), 제4 전환밸브(450)의 상태는, “탱크공급”일 때의 상태와 동일하다. 그 결과, “대기”의 상태에서는, 어큐뮬레이터부(41) 내의 작동유가 축적 혹은 방출되는 일은 없다.
또, 스텝 ST4에 있어서, 어큐뮬레이터부(41)가 축압 가능한 상태가 아니라고 판정한 경우에도(스텝 ST4의 NO), 컨트롤러(30)는, 유압회로의 상태를 “대기”의 상태로 한다(스텝 ST13). 이 경우, 제1 전환밸브(420)가 제2 위치가 되기 때문에, 선회유압모터(21)의 제동측(토출측)의 작동유는, 릴리프밸브(400L) 또는 릴리프밸브(400R)를 경유하여 탱크로 배출된다.
또, 스텝 ST6에 있어서, 어큐뮬레이터부(41)가 축압 가능한 상태가 아니라고 판정한 경우에도(스텝 ST6의 NO), 컨트롤러(30)는, 유압회로의 상태를 “대기”의 상태로 한다(스텝 ST13). 이 경우, 제2 전환밸브(430)가 제1 위치가 되기 때문에, 붐실린더(7)의 보텀측 유실의 작동유는, 붐실린더용 유량제어밸브(17B) 및 제2 전환밸브(430)를 경유하여 탱크로 배출된다.
다음으로, 도 6을 참조하여, 도 1의 쇼벨에 탑재되는 어큐뮬레이터(410)의 방압에 대하여 설명한다. 다만, 도 6은, 어큐뮬레이터(410)의 방압 시의 조작레버압력, 어큐뮬레이터압력, 그리고 제3 전환밸브(440) 및 제4 전환밸브(450)에 대한 제어신호의 시간적 추이의 일례이다. 다만, 본 실시예에서는, 도 6 상단의 조작레버압력 Pi의 추이는, 붐조작레버의 붐상승방향으로의 조작에 따라 변동하는 파일럿압의 추이를 나타낸다. 또, 도 6 중단의 어큐뮬레이터압력 Pa의 추이는, 압력센서(S3)의 검출값의 추이를 나타낸다. 또, 도 6 하단의 제어신호의 추이는, 제3 전환밸브(440)에 대한 제어신호의 추이(실선) 및 제4 전환밸브(450)에 대한 제어신호의 추이(점선)를 나타낸다.
시각 t1에 있어서, 붐조작레버가 중립위치로부터 붐상승방향으로 기울어지면, 조작레버압력 Pi는, 레버 경사량에 따른 압력까지 증대한다.
컨트롤러(30)는, 압력센서(29)의 출력에 근거하여 역행조작으로서의 붐상승조작이 행해졌다고 판정하면, 어큐뮬레이터압력 Pa가 소정압 Pa0 이상인지 여부를 판정한다.
그리고, 컨트롤러(30)는, 어큐뮬레이터압력 Pa가 소정압 Pa0 이상이고, 어큐뮬레이터압력 Pa가 방압에 적합한 레벨에 있다고 판정하면, 어큐뮬레이터(410) 내의 작동유를 방출시킨다.
본 실시예에서는, 컨트롤러(30)는, 시각 t1에 있어서 어큐뮬레이터(410) 내의 작동유의 방출을 개시시킨다.
구체적으로는, 도 6 중단에 나타내는 바와 같이, 시각 t1에 있어서 어큐뮬레이터압력 Pa가 메인펌프(14)의 토출압 Pp 이상이라고 판정하면, 컨트롤러(30)는, 유압회로의 상태를 “하류측 방압”의 상태로 한다. 다만, 토출압 Pp는, 실제로는 부하에 따라 변화하는 변동값이지만, 본 실시예에서는 설명의 간략화를 위하여 일정값으로 한다.
보다 구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 도 6 하단에 나타내는 바와 같이, 시각 t1에 있어서 제3 전환밸브(440)에 대한 제어신호의 레벨을 ON 레벨(제2 위치를 실현하기 위한 레벨)로 한다. ON 레벨의 제어신호를 수신한 제3 전환밸브(440)는 제2 위치가 되어, 메인펌프(14)의 하류측의 합류점과 어큐뮬레이터(410)를 연통시킨다. 붐실린더(7)의 보텀측 유실은, 어큐뮬레이터(410)로부터 방출되는 작동유를 직접적으로 받아들인다. 즉, 붐실린더(7)의 보텀측 유실은, 메인펌프(14)를 통하지 않고, 어큐뮬레이터(410)로부터 방출되는 작동유를 받아들여 신장하고, 붐(4)을 상승시키도록 한다.
이와 같이, 어큐뮬레이터(410)는, 시각 t1에 있어서, 어큐뮬레이터(410) 내의 작동유를 메인펌프(14)의 하류측의 합류점에 방출한다. 이로 인하여, 어큐뮬레이터압력 Pa는, 도 6 중단에 나타내는 바와 같이, 시간의 경과와 함께 감소하여, 시각 t2에 있어서 토출압 Pp를 하회한다.
시각 t2에 있어서 어큐뮬레이터압력 Pa가 토출압 Pp 미만이라고 판정하면, 컨트롤러(30)는, 유압회로의 상태를 “상류측 방압”의 상태로 한다.
보다 구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 도 6 하단에 나타내는 바와 같이, 시각 t2에 있어서, 제3 전환밸브(440)에 대한 제어신호의 레벨을 OFF 레벨(제1 위치를 실현하기 위한 레벨)로 하고, 또한 제4 전환밸브(450)에 대한 제어신호의 레벨을 ON 레벨로 한다. OFF 레벨의 제어신호를 수신한 제3 전환밸브(440)는 제1 위치가 되어, 메인펌프(14)의 하류측의 합류점과 어큐뮬레이터(410)의 사이의 연통을 차단한다. 한편, ON 레벨의 제어신호를 수신한 제4 전환밸브(450)는 제2 위치가 되어, 메인펌프(14)의 상류측의 합류점과 어큐뮬레이터(410)를 연통시킨다. 붐실린더(7)의 보텀측 유실은, 어큐뮬레이터(410)로부터 방출된 작동유를 간접적으로 받아들인다. 즉, 붐실린더(7)의 보텀측 유실은, 어큐뮬레이터(410)로부터 방출된 작동유를 흡입한 메인펌프(14)가 토출하는 작동유를 받아들여 신장하고, 붐(4)의 상승을 계속하도록 한다.
이와 같이, 어큐뮬레이터(410)는, 시각 t2에 있어서, 어큐뮬레이터(410) 내의 작동유를 메인펌프(14)의 하류측의 합류점에 방출하는 것을 정지하고, 어큐뮬레이터(410) 내의 작동유를 메인펌프(14)의 상류측의 합류점에 방출한다. 그 후, 어큐뮬레이터압력 Pa는, 도 6 중단에 나타내는 바와 같이, 시간의 경과와 함께 계속 감소하여, 시각 t3에 있어서 소정압 Pa0을 하회한다.
시각 t3에 있어서 어큐뮬레이터압력 Pa가 소정압 Pa0 미만이라고 판정하면, 컨트롤러(30)는, 유압회로의 상태를 “탱크공급”의 상태로 한다.
보다 구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 도 6 하단에 나타내는 바와 같이, 시각 t3에 있어서, 제4 전환밸브(450)에 대한 제어신호의 레벨을 OFF 레벨로 한다. OFF 레벨의 제어신호를 수신한 제3 전환밸브(440)는 제1 위치가 되어, 메인펌프(14)의 상류측의 합류점과 어큐뮬레이터(410)의 사이의 연통을 차단한다. 즉, 컨트롤러(30)는, 어큐뮬레이터(410) 내의 작동유의 일체의 방출을 정지한다. 그리고, 붐실린더(7)의 보텀측 유실은, 탱크로부터 작동유를 흡입한 메인펌프(14)가 토출하는 작동유를 받아들여 신장하고, 붐(4)의 상승을 더 계속하도록 한다.
시각 t4에 있어서 붐조작레버가 중립위치로 되돌려지면, 붐실린더용 유량제어밸브(17B)는, 메인펌프(14)와 붐실린더(7)의 사이의 연통을 차단하여, 붐실린더(7)의 보텀측 유실의 신장을 정지시킨다.
이상의 구성에 의하여, 상술한 유압회로는, 유압액추에이터로부터 배출되는 회생 가능한 에너지를 수반하는 작동유를 어큐뮬레이터(410)에 축적한 후 재이용할 수 있다. 또, 상술한 유압회로는, 어큐뮬레이터압력 Pa가 토출압 Pp 이상인 경우뿐만 아니라, 토출압 Pp 미만인 경우이더라도, 어큐뮬레이터부(41) 내의 작동유를 이용할 수 있도록 한다. 이로 인하여, 상술한 유압회로는, 어큐뮬레이터부(41)에 축적된 유압에너지를 보다 효율적으로 이용할 수 있다.
구체적으로는, 상술한 유압회로는, 어큐뮬레이터부(41)의 압력이, 동작시키고자하는 유압액추에이터의 구동측의 압력보다 낮은 경우이더라도, 어큐뮬레이터부(41)의 방압(역행)동작을 실행시킬 수 있다.
또, 상술한 유압회로는, 역행조작을 행하는 경우에는, 어큐뮬레이터부(41)에 작동유를 유입시키지 않도록 하지만, 어큐뮬레이터부(41)에 작동유를 유입시켜도 된다.
또, 상술한 유압회로에 있어서, 컨트롤러(30)는, 선회축압과 유압실린더축압을 양자택일하여 실행하지만, 선회축압 및 유압실린더축압을 동시에 실행해도 된다. 구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 제1 전환밸브(420)를 제1 위치 또는 제3 위치로 하면서, 제2 전환밸브(430)를 제2 위치로 해도 된다.
또, 상술한 유압회로는, 유압액추에이터로부터 되돌아온 오일을 어큐뮬레이터부(41)에 축적하고, 그 축적한 작동유를 필요에 따라 방출할 수 있다. 이로 인하여, 상술한 유압회로는, 어큐뮬레이터부(41)가 없는 구성에 비하여 탱크의 용량을 작게 할 수 있거나 혹은, 탱크 자체를 생략할 수 있다.
또, 상술한 유압회로에서는, 메인펌프(14)가 토출하는 작동유를 이용하거나, 혹은, 메인펌프(14)가 토출하는 작동유와 어큐뮬레이터부(41)에 축적한 작동유를 병용하여 유압액추에이터가 구동된다. 그러나, 상술한 유압회로는, 제3 역류방지밸브(441)를 생략함으로써 메인펌프(14)로부터 어큐뮬레이터부(41)로의 작동유의 흐름을 허용하여, 메인펌프(14)가 토출하는 작동유를 어큐뮬레이터부(41)가 축적할 수 있도록 해도 된다. 또, 상술한 유압회로는, 어큐뮬레이터부(41)에 축적한 작동유만을 이용하여 유압액추에이터가 구동될 수 있도록 해도 된다.
또, 상술한 유압회로는, 메인펌프(14)의 상류측의 합류점 또는 하류측의 합류점에서 어큐뮬레이터부(41)로부터의 작동유를 합류시키는 구성을 갖는다. 그러나, 본 발명은 이 구성에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 상술한 유압회로는, 메인펌프(14)의 하류측의 합류점에서 어큐뮬레이터부(41)로부터의 작동유를 합류시키는 구성 대신에, 어큐뮬레이터부(41)로부터 유압액추에이터에 직접적으로 작동유를 방출할 수 있는 구성을 갖고 있어도 된다. 또한, 상술한 유압회로는, 메인펌프(14)의 상류측의 합류점에서 어큐뮬레이터부(41)로부터의 작동유를 합류시키는 구성을 갖는 것이어도 된다.
또, 상술한 유압회로는, 메인펌프(14)의 상류측의 합류점에서 어큐뮬레이터부(41)로부터의 작동유를 방출할 수 있도록 한다. 이로 인하여, 메인펌프(14)는, 비교적 낮은 압력의 작동유를 탱크로부터 흡입하여 토출하는 경우에 비하여 흡수마력(소정량의 작동유를 토출하기 위하여 필요한 토크)을 저감할 수 있고, 에너지 절약화를 촉진할 수 있다. 또, 메인펌프(14)는, 토출량 제어의 응답성을 높일 수 있다.
또, 상술한 유압회로에 있어서, 어큐뮬레이터부(41)는, 단일의 어큐뮬레이터(410)를 갖는다. 그러나, 본 발명은 이 구성에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 어큐뮬레이터부(41)는, 병렬로 접속되는 2개 이상의 어큐뮬레이터를 포함하고 있어도 된다. 또, 각 어큐뮬레이터의 용량은 임의이며, 모두 동일한 용량이어도 되고, 각각 상이한 용량이어도 된다.
또, 각 어큐뮬레이터의 최대방출압력은, 각각 상이한 압력이어도 된다. 요구되는 방출압력에 따라, 최대방출압력을 각각 상이하게 한 복수의 어큐뮬레이터로부터 작동유의 공급원 또는 축적처로서의 어큐뮬레이터를 선택할 수 있도록 하기 위함이다. 다만, “최대방출압력”이란, 어큐뮬레이터가 방출할 수 있는 최대의 압력이며, 축압(회생)동작 시의 어큐뮬레이터의 최대압력에 의하여 정해지는 압력이다.
또, 각 어큐뮬레이터는, 각각 상이한 타이밍으로 축압되거나 혹은 방압되어도 되고, 2개 이상의 어큐뮬레이터가, 부분적으로 혹은 전체적으로 중복되는 타이밍으로 축압되거나 혹은 방압되어도 된다.
다음으로, 도 7을 참조하면서, 본 발명의 실시예에 관한 유압쇼벨에 탑재되는 다른 유압회로에 있어서의 어큐뮬레이터의 축압 및 방압에 대하여 설명한다. 다만, 도 7은, 도 1의 유압쇼벨에 탑재되는 다른 유압회로의 주요부 구성예를 나타낸다.
또, 도 7의 유압회로는, 어큐뮬레이터 전환밸브(411)를 포함하는 점에서 도 3의 유압회로와 상이하지만, 그 외의 점에서 도 3의 유압회로와 공통된다. 이로 인하여, 공통점의 설명을 생략하고, 상이점을 상세하게 설명한다.
어큐뮬레이터 전환밸브(411)는, 어큐뮬레이터(410)와 유압회로의 다른 부분의 사이의 연통·차단을 제어하는 밸브이다. 본 실시예에서는, 어큐뮬레이터 전환밸브(411)는, 2포트 2위치의 전환밸브이고, 컨트롤러(30)로부터의 제어신호에 따라 밸브위치를 전환하는 전자밸브가 이용된다. 또, 파일럿압을 이용한 비례밸브가 이용되어도 된다. 구체적으로는, 어큐뮬레이터 전환밸브(411)는, 제1 위치 및 제2 위치를 밸브위치로서 갖는다. 제1 위치는, 어큐뮬레이터(410)와 유압회로의 다른 부분의 사이의 연통을 차단하는 밸브위치이다. 또, 제2 위치는, 어큐뮬레이터(410)와 유압회로의 다른 부분을 연통시키는 밸브위치이다.
이 구성에 의하여, 컨트롤러(30)는, 제1 전환밸브(420)를 통하여 선회제어부(40)로부터 유출되는 작동유를, 어큐뮬레이터(410)에 축적하지 않고, 메인펌프(14)의 상류측 또는 하류측의 합류점에 합류시킬 수 있다.
구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 어큐뮬레이터 전환밸브(411)를 제1 위치로 하고, 제1 전환밸브(420)를 제1 위치 또는 제3 위치로 하면서, 제3 전환밸브(440) 및 제4 전환밸브(450) 중 어느 일방을 제2 위치로 한다. 이로써, 컨트롤러(30)는, 선회유압모터(21)의 제동측으로부터 유출되는 작동유를 메인펌프(14)의 상류측 또는 하류측의 합류점에 합류시킬 수 있다.
마찬가지로, 컨트롤러(30)는, 제2 전환밸브(430)를 통하여 붐실린더용 유량제어밸브(17B)로부터 유출되는 작동유를, 어큐뮬레이터(410)에 축적하지 않고, 메인펌프(14)의 상류측 또는 하류측의 합류점에 합류시킬 수 있다.
구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 어큐뮬레이터 전환밸브(411)를 제1 위치로 하고, 제2 전환밸브(430)를 제2 위치로 하면서, 제3 전환밸브(440) 및 제4 전환밸브(450) 중 어느 일방을 제2 위치로 한다. 이로써, 컨트롤러(30)는, 붐실린더(7)의 보텀측 유실로부터 유출되는 작동유를 메인펌프(14)의 상류측 또는 하류측의 합류점에 합류시킬 수 있다.
여기에서, 도 8 및 도 9를 참조하면서, 도 7의 유압회로에 있어서의 축압·방압처리에 대하여 설명한다. 다만, 도 8은, 도 7의 유압회로에 있어서의 축압·방압처리의 흐름을 나타내는 플로차트이고, 도 9는, 도 7의 유압회로의 상태와 각 전환밸브의 상태의 대응관계를 나타내는 대응표이다. 또, 도 8은, 어큐뮬레이터부(41)가 축압 가능한 상태가 아니라고 판정된 경우의 처리(스텝 ST4의 NO인 경우 및 스텝 ST6의 NO인 경우의 처리)가 도 4의 플로차트와 상이하지만, 그 외의 점에서 도 4의 플로차트와 공통된다. 이로 인하여, 공통 부분의 도시 및 설명을 생략한다.
스텝 ST3에 있어서, 회생조작이 선회감속조작이라고 판정하면(스텝 ST3의 YES), 컨트롤러(30)는, 어큐뮬레이터부(41)가 축압 가능한 상태인지 여부를 판정한다(스텝 ST4).
그리고, 어큐뮬레이터부(41)가 축압 가능한 상태가 아니라고 판정하면(스텝 ST4의 NO), 컨트롤러(30)는, 유압실린더가 구동되고 있는지 여부를 판정한다(스텝 ST41). 본 실시예에서는, 컨트롤러(30)는, 압력센서(29)의 출력에 근거하여, 붐(4)의 조작이 행해지고 있는지 여부, 즉, 붐실린더(7)가 구동되고 있는지 여부를 판정한다.
그리고, 유압실린더가 구동되고 있다고 판정하면(스텝 ST41의 YES), 컨트롤러(30)는, 선회유압모터(21)의 제동측(토출측)의 압력 Pso가 토출압 Pp 이상인지 여부를 판정한다(스텝 ST42).
그리고, 압력 Pso가 토출압 Pp 미만이라고 판정하면(스텝 ST42의 NO), 컨트롤러(30)는, 유압회로의 상태를 “선회배출류 상류측 회생”의 상태로 한다(스텝 ST43).
도 9에 나타내는 바와 같이, “선회배출류 상류측 회생”의 상태에서는, 컨트롤러(30)는, 제1 전환밸브(420)를 제1 위치 또는 제3 위치로 하고, 제4 전환밸브(450)를 제2 위치로 하며, 어큐뮬레이터 전환밸브(411)를 제1 위치로 한다. 이로써, 컨트롤러(30)는, 어큐뮬레이터(410)와 유압회로의 다른 부분의 사이의 연통을 차단하면서, 선회제어부(40)와 메인펌프(14)의 상류측의 합류점을 연통시킨다. 또, 컨트롤러(30)는, 제2 전환밸브(430)를 제1 위치로 하여, 붐실린더용 유량제어밸브(17B)의 배출포트와 탱크를 연통시킨다. 또, 컨트롤러(30)는, 제3 전환밸브(440)를 제1 위치로 하여, 선회제어부(40)와 메인펌프(14)의 하류측의 합류점의 사이의 연통을 차단한다.
그 결과, “선회배출류 상류측 회생”의 상태에서는, 선회유압모터(21)의 제동측(토출측)으로부터 배출되는 작동유가, 제1 축압부(42) 및 제2 방압부(45)를 통하여, 메인펌프(14)의 상류측의 합류점에서 방출(회생)된다.
한편, 압력 Pso가 토출압 Pp 이상이라고 판정하면(스텝 ST42의 YES), 컨트롤러(30)는, 유압회로의 상태를 “선회배출류 하류측 회생”의 상태로 한다(스텝 ST44).
도 9에 나타내는 바와 같이, “선회배출류 하류측 회생”의 상태에서는, 컨트롤러(30)는, 제1 전환밸브(420)를 제1 위치 또는 제3 위치로 하고, 제3 전환밸브(440)를 제2 위치로 하며, 어큐뮬레이터 전환밸브(411)를 제1 위치로 한다. 이로써, 컨트롤러(30)는, 어큐뮬레이터(410)와 유압회로의 다른 부분의 사이의 연통을 차단하면서, 선회제어부(40)와 메인펌프(14)의 하류측의 합류점을 연통시킨다. 또, 컨트롤러(30)는, 제2 전환밸브(430)를 제1 위치로 하여, 붐실린더용 유량제어밸브(17B)의 배출포트와 탱크를 연통시킨다. 또, 컨트롤러(30)는, 제4 전환밸브(450)를 제1 위치로 하여, 선회제어부(40)와 메인펌프(14)의 상류측의 합류점의 사이의 연통을 차단한다.
그 결과, “선회배출류 하류측 회생”의 상태에서는, 선회유압모터(21)의 제동측(토출측)으로부터 배출되는 작동유가, 제1 축압부(42) 및 제1 방압부(44)를 통하여, 메인펌프(14)의 하류측의 합류점에서 방출(회생)된다.
다만, 스텝 ST41에 있어서, 유압실린더가 구동되고 있지 않다고 판정하면(스텝 ST41의 NO), 컨트롤러(30)는, 유압회로의 상태를 “대기”의 상태로 한다(스텝 ST13). 이 경우, 제1 전환밸브(420)가 제2 위치가 되기 때문에, 선회유압모터(21)의 제동측(토출측)의 작동유는, 릴리프밸브(400L) 또는 릴리프밸브(400R)를 경유하여 탱크로 배출된다.
또, 스텝 ST3에 있어서, 회생조작이 선회감속조작 이외의 회생조작이라고 판정하면(스텝 ST3의 NO), 컨트롤러(30)는, 어큐뮬레이터부(41)가 축압 가능한 상태인지 여부를 판정한다(스텝 ST6). 본 실시예에서는, 컨트롤러(30)는, 회생조작이 붐하강조작이라고 판정하면, 어큐뮬레이터부(41)가 축압 가능한 상태인지 여부를 판정한다.
그리고, 어큐뮬레이터부(41)가 축압 가능한 상태가 아니라고 판정하면(스텝 ST6의 NO), 컨트롤러(30)는, 선회가속조작이 행해지고 있는지 여부를 판정한다(스텝 ST61).
그리고, 선회가속조작이 행해지고 있다고 판정하면(스텝 ST61의 YES), 컨트롤러(30)는, 붐실린더(7)의 보텀측 유실의 압력 Pbb가 토출압 Pp 이상인지 여부를 판정한다(스텝 ST62).
그리고, 압력 Pbb가 토출압 Pp 미만이라고 판정하면(스텝 ST62의 NO), 컨트롤러(30)는, 유압회로의 상태를 “유압실린더 배출류 상류측 회생”의 상태로 한다(스텝 ST63).
도 9에 나타내는 바와 같이, “유압실린더 배출류 상류측 회생”의 상태에서는, 컨트롤러(30)는, 제2 전환밸브(430)를 제2 위치로 하고, 제4 전환밸브(450)를 제2 위치로 하며, 어큐뮬레이터 전환밸브(411)를 제1 위치로 한다. 이로써, 컨트롤러(30)는, 어큐뮬레이터(410)와 유압회로의 다른 부분의 사이의 연통을 차단하면서, 붐실린더(7)의 보텀측 유실과 메인펌프(14)의 상류측의 합류점을 연통시킨다. 또, 컨트롤러(30)는, 제1 전환밸브(420)를 제2 위치로 하여, 선회제어부(40)와 제1 축압부(42)의 사이의 연통을 차단한다. 또, 컨트롤러(30)는, 제3 전환밸브(440)를 제1 위치로 하여, 붐실린더(7)의 보텀측 유실과 메인펌프(14)의 하류측의 합류점의 사이의 연통을 차단한다.
그 결과, “유압실린더 배출류 상류측 회생”의 상태에서는, 붐실린더(7)의 보텀측 유실로부터 배출되는 작동유가, 제2 축압부(43) 및 제2 방압부(45)를 통하여, 메인펌프(14)의 상류측의 합류점에서 방출(회생)된다.
한편, 압력 Pbb가 토출압 Pp 이상이라고 판정하면(스텝 ST62의 YES), 컨트롤러(30)는, 유압회로의 상태를 “유압실린더 배출류 하류측 회생”의 상태로 한다(스텝 ST64).
도 9에 나타내는 바와 같이, “유압실린더 배출류 하류측 회생”의 상태에서는, 컨트롤러(30)는, 제2 전환밸브(430)를 제2 위치로 하고, 제3 전환밸브(440)를 제2 위치로 하며, 어큐뮬레이터 전환밸브(411)를 제1 위치로 한다. 이로써, 컨트롤러(30)는, 어큐뮬레이터(410)와 유압회로의 다른 부분의 사이의 연통을 차단하면서, 붐실린더(7)의 보텀측 유실과 메인펌프(14)의 하류측의 합류점을 연통시킨다. 또, 컨트롤러(30)는, 제1 전환밸브(420)를 제2 위치로 하여, 선회제어부(40)와 제1 축압부(42)의 사이의 연통을 차단한다. 또, 컨트롤러(30)는, 제4 전환밸브(450)를 제1 위치로 하여, 붐실린더(7)의 보텀측 유실과 메인펌프(14)의 상류측의 합류점의 사이의 연통을 차단한다.
그 결과, “유압실린더 배출류 하류측 회생”의 상태에서는, 붐실린더(7)의 보텀측 유실로부터 배출되는 작동유가, 제2 축압부(43) 및 제1 방압부(44)를 통하여, 메인펌프(14)의 하류측의 합류점에서 방출(회생)된다.
다만, 스텝 ST61에 있어서, 선회가속조작이 행해지고 있지 않다고 판정하면(스텝 ST61의 NO), 컨트롤러(30)는, 유압회로의 상태를 “대기”의 상태로 한다(스텝 ST13). 이 경우, 제2 전환밸브(430)가 제1 위치가 되기 때문에, 붐실린더(7)의 보텀측 유실의 작동유는, 붐실린더용 유량제어밸브(17B) 및 제2 전환밸브(430)를 경유하여 탱크로 배출된다.
이상의 구성에 의하여, 도 7의 유압회로는, 도 3의 유압회로에 의한 효과에 더하여, 유압액추에이터로부터 배출되는 회생 가능한 에너지를 수반하는 작동유를 어큐뮬레이터(410)에 축적하지 않고 재이용할 수 있다는 효과를 나타낸다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명했지만, 본 발명은, 상술한 실시예에 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 범위를 일탈하는 일 없이 상술한 실시예에 다양한 변형 및 치환을 더할 수 있다.
예를 들면, 상술한 실시예에 있어서, 어큐뮬레이터(410)는, 선회유압모터(21) 및 붐실린더(7)로부터의 작동유를 축적한다. 그러나, 본 발명은 이 구성에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 어큐뮬레이터(410)는, 선회유압모터(21) 및 다른 복수의 유압액추에이터로부터의 작동유를 축적하는 구성이어도 된다. 이 경우, 특히 도 7의 유압회로에서는, 하나 이상의 유압액추에이터로 회생조작이 행해지고 다른 하나 이상의 유압액추에이터로 역행조작이 행해졌을 때, 회생조작이 행해진 유압액추에이터로부터 배출되는 작동유를, 어큐뮬레이터(410)에 축적하지 않고, 메인펌프(14)의 상류측 또는 하류측의 합류점에서 합류시켜, 역행조작을 행한 유압액추에이터에 공급해도 된다. 또, 어큐뮬레이터(410)는, 선회유압모터(21)로부터의 작동유만을 축적하는 구성이어도 된다. 이 경우, 제2 축압부(43)는 생략되어도 된다. 또, 어큐뮬레이터(410)는, 선회유압모터(21) 이외의 하나 또는 복수의 유압액추에이터로부터의 작동유만을 축적하는 구성이어도 된다. 이 경우, 제1 축압부(42)는 생략되어도 되고, 선회유압모터(21)는 전동 모터여도 된다.
도 10은, 도 1의 유압쇼벨의 구동계의 다른 구성을 나타내는 블록도이다. 도 10에 있어서, 기계적 동력계는 이중선, 고압유압라인은 굵은 실선, 파일럿라인은 파선, 전기구동·제어계는 가는 실선으로 각각 나타나 있다.
기계식 구동부로서의 엔진(11)의 출력축에는, 가변용량형 유압펌프로서의 메인펌프(14), 고정용량형 유압펌프로서의 파일럿펌프(15), 및 가변용량형 유압펌프모터로서의 펌프모터(35)가 접속되어 있다. 메인펌프(14)에는, 고압유압라인(16)을 통하여 컨트롤밸브(17)가 접속되어 있다. 또, 파일럿펌프(15)에는, 파일럿라인(25)을 통하여 조작장치(26)가 접속되어 있다.
컨트롤밸브(17)는, 유압쇼벨에 있어서의 유압계의 제어를 행하는 장치이다. 주행용 유압모터(1A)(우측용), 주행용 유압모터(1B)(좌측용), 붐실린더(7), 암실린더(8), 버킷실린더(9), 선회유압모터(21) 등의 유압액추에이터는, 고압유압라인을 통하여 컨트롤밸브(17)에 접속되어 있다.
조작장치(26)는, 레버(26A), 레버(26B), 및 페달(26C)을 포함한다. 레버(26A), 레버(26B), 및 페달(26C)은, 유압라인(27 및 28)을 통하여, 컨트롤밸브(17) 및 압력센서(29)에 각각 접속되어 있다.
압력센서(29)는, 조작장치(26)를 이용한 조작자의 조작내용을 검출하기 위한 센서이다. 압력센서(29)는, 예를 들면, 유압액추에이터의 각각에 대응하는 조작장치(26)의 레버 또는 페달의 조작방향 및 조작량을 압력의 형태로 검출하여, 검출한 값을 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다. 다만, 조작장치(26)의 조작내용은, 압력센서 이외의 다른 센서를 이용하여 검출되어도 된다.
컨트롤러(30)는, 유압쇼벨의 구동제어를 행하는 주제어부로서의 컨트롤러이다. 컨트롤러(30)는, CPU(Central Processing Unit) 및 내부 메모리를 포함하는 연산처리장치로 구성되고, 내부 메모리에 격납된 구동제어용 프로그램을 CPU에 실행시켜 유압쇼벨의 구동제어를 행한다.
압력센서(S1)는, 메인펌프(14)의 토출압을 검출하는 센서이고, 검출한 값을 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다.
압력센서(S2L)는, 선회유압모터(21)의 제1 포트측의 작동유의 압력을 검출하는 센서이고, 검출한 값을 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다.
압력센서(S2R)는, 선회유압모터(21)의 제2 포트측의 작동유의 압력을 검출하는 센서이고, 검출한 값을 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다.
압력센서(S3)는, 어큐뮬레이터부(41)의 작동유의 압력(이하, “어큐뮬레이터압력”이라고 함)을 검출하는 센서이고, 검출한 값을 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다.
압력센서(S4)는, 붐실린더(7)의 보텀측 유실의 작동유의 압력을 검출하는 센서이고, 검출한 값을 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다.
어큐뮬레이터부(41)는, 유압회로 내의 작동유를 축적하고, 필요에 따라 그 축적한 작동유를 방출하는 유압회로 요소이다.
제1 축압부(42)는, 선회유압모터(21)와 어큐뮬레이터부(41)의 사이의 작동유의 흐름을 제어하는 유압회로 요소이다.
제2 축압부(43)는, 컨트롤밸브(17)와 어큐뮬레이터부(41)의 사이의 작동유의 흐름을 제어하는 유압회로 요소이다.
제1 방압부(44A)는, 메인펌프(14)와 컨트롤밸브(17)와 어큐뮬레이터부(41)의 사이의 작동유의 흐름을 제어하는 유압회로 요소이다.
제2 방압부(45A)는, 메인펌프(14)와 탱크와 어큐뮬레이터부(41)의 사이의 작동유의 흐름을 제어하는 유압회로 요소이다.
다만, 어큐뮬레이터부(41), 제1 축압부(42), 제2 축압부(43), 제1 방압부(44A), 및 제2 방압부(45A)에 대해서는 그 상세를 후술한다.
다음으로, 도 11을 참조하면서, 도 1의 유압쇼벨에 탑재되는 어큐뮬레이터부(41)의 축압 및 방압에 대하여 설명한다. 다만, 도 11은, 도 1의 유압쇼벨에 탑재되는 유압회로의 주요부 구성예를 나타낸다.
도 11에 나타내는 유압회로는, 주로 선회제어부(40), 어큐뮬레이터부(41), 제1 축압부(42), 제2 축압부(43), 제1 방압부(44A), 및 제2 방압부(45A)를 포함한다.
선회제어부(40)는, 주로 선회유압모터(21), 릴리프밸브(400L, 400R), 및 역류방지밸브(401L, 401R)를 포함한다.
릴리프밸브(400L)는, 선회유압모터(21)의 제1 포트(21L)측의 작동유의 압력이 소정 선회릴리프압을 초과하는 것을 방지하기 위한 밸브이다. 구체적으로는, 제1 포트(21L)측의 작동유의 압력이 소정 선회릴리프압에 달한 경우에, 제1 포트(21L)측의 작동유를 탱크에 배출한다.
마찬가지로, 릴리프밸브(400R)는, 선회유압모터(21)의 제2 포트(21R)측의 작동유의 압력이 소정 선회릴리프압을 초과하는 것을 방지하기 위한 밸브이다. 구체적으로는, 제2 포트(21R)측의 작동유의 압력이 소정 선회릴리프압에 달한 경우에, 제2 포트(21R)측의 작동유를 탱크에 배출한다.
역류방지밸브(401L)는, 제1 포트(21L)측의 작동유의 압력이 탱크압 미만이 되는 것을 방지하기 위한 밸브이다. 구체적으로는, 제1 포트(21L)측의 작동유의 압력이 탱크압까지 저하된 경우에, 탱크 내의 작동유를 제1 포트(21L)측에 공급한다.
마찬가지로, 역류방지밸브(401R)는, 제2 포트(21R)측의 작동유의 압력이 탱크압 미만이 되는 것을 방지하기 위한 밸브이다. 구체적으로는, 제2 포트(21R)측의 작동유의 압력이 탱크압까지 저하된 경우에, 탱크 내의 작동유를 제2 포트(21R)측에 공급한다.
어큐뮬레이터부(41)는, 유압회로 내의 작동유를 축적하고, 필요에 따라 그 축적한 작동유를 방출하는 유압회로 요소이다. 구체적으로는, 어큐뮬레이터부(41)는, 선회감속 중에 선회유압모터(21)의 제동측(토출측)의 작동유를 축적한다. 또, 어큐뮬레이터부(41)는, 붐하강조작 중에 붐실린더(7)가 배출하는 작동유를 축적한다. 그리고, 어큐뮬레이터부(41)는, 유압액추에이터를 조작할 때, 그 축적한 작동유를 메인펌프(14)의 상류측(흡입측) 또는 하류측(토출측)에 방출한다.
본 실시예에서는, 어큐뮬레이터부(41)는, 주로 어큐뮬레이터(410) 및 어큐뮬레이터 전환밸브(411)를 포함한다.
어큐뮬레이터(410)는, 유압회로 내의 작동유를 축적하고, 필요에 따라서 그 축적한 작동유를 방출하는 장치이다. 본 실시예에서는, 어큐뮬레이터(410)는, 스프링의 복원력을 이용하는 스프링형 어큐뮬레이터이다.
어큐뮬레이터 전환밸브(411)는, 어큐뮬레이터(410)와 유압회로의 다른 부분의 사이의 작동유의 흐름을 제어하는 밸브이다. 본 실시예에서는, 어큐뮬레이터 전환밸브(411)는, 2포트 2위치의 전환밸브이고, 컨트롤러(30)로부터의 제어신호에 따라 밸브위치를 전환하는 전자밸브가 이용된다. 또, 파일럿압을 이용한 비례밸브가 이용되어도 된다. 구체적으로는, 어큐뮬레이터 전환밸브(411)는, 제1 위치 및 제2 위치를 밸브위치로서 갖는다. 다만, 도면 중의 괄호 내의 숫자는, 밸브위치의 번호를 나타낸다. 다른 전환밸브에 대해서도 동일하다. 제1 위치는, 어큐뮬레이터(410)와 유압회로의 다른 부분의 사이의 연통을 차단하는 밸브위치이다. 또, 제2 위치는, 어큐뮬레이터(410)와 유압회로의 다른 부분을 연통시키는 밸브위치이다. 다만, 어큐뮬레이터 전환밸브(411)는, 생략되어도 된다.
제1 축압부(42)는, 선회제어부(40)(선회유압모터(21))와 어큐뮬레이터부(41)의 사이의 작동유의 흐름을 제어하는 유압회로 요소이다. 본 실시예에서는, 제1 축압부(42)는, 주로 제1 전환밸브(420) 및 제1 역류방지밸브(421)를 포함한다.
제1 전환밸브(420)는, 어큐뮬레이터부(41)의 축압(회생)동작 시에, 선회제어부(40)로부터 어큐뮬레이터부(41)로의 작동유의 흐름을 제어하는 밸브이다. 본 실시예에서는, 제1 전환밸브(420)는, 3포트 3위치의 전환밸브이고, 컨트롤러(30)로부터의 제어신호에 따라 밸브위치를 전환하는 전자밸브가 이용된다. 또, 파일럿압을 이용한 비례밸브가 이용되어도 된다. 구체적으로는, 제1 전환밸브(420)는, 제1 위치, 제2 위치, 및 제3 위치를 밸브위치로서 갖는다.
제1 위치는, 제1 포트(21L)와 어큐뮬레이터부(41)를 연통시키는 밸브위치이다. 또, 제2 위치는, 선회제어부(40)와 어큐뮬레이터부(41)의 사이의 연통을 차단하는 밸브위치이다. 또, 제3 위치는, 제2 포트(21R)와 어큐뮬레이터부(41)를 연통시키는 밸브위치이다.
제1 역류방지밸브(421)는, 어큐뮬레이터부(41)로부터 선회제어부(40)로 작동유가 흐르는 것을 방지하는 밸브이다.
제2 축압부(43)는, 컨트롤밸브(17)와 어큐뮬레이터부(41)의 사이의 작동유의 흐름을 제어하는 유압회로 요소이다. 본 실시예에서는, 제2 축압부(43)는, 붐실린더용 유량제어밸브(17B)와 탱크와 어큐뮬레이터부(41)의 사이에 배치되며, 주로 제2 전환밸브(430) 및 제2 역류방지밸브(431)를 포함한다. 다만, 붐실린더용 유량제어밸브(17B)는, 암실린더용 유량제어밸브 등의 하나 또는 복수의 다른 유량제어밸브여도 된다.
제2 전환밸브(430)는, 어큐뮬레이터부(41)의 축압(회생)동작 시에, 유압액추에이터로부터 어큐뮬레이터부(41)로의 작동유의 흐름을 제어하는 밸브이다. 본 실시예에서는, 제2 전환밸브(430)는, 3포트 2위치의 전환밸브이고, 컨트롤러(30)로부터의 제어신호에 따라 밸브위치를 전환하는 전자밸브가 이용된다. 또, 파일럿압을 이용한 비례밸브가 이용되어도 된다. 구체적으로는, 제2 전환밸브(430)는, 제1 위치 및 제2 위치를 밸브위치로서 갖는다. 제1 위치는, 붐실린더용 유량제어밸브(17B)의 배출포트와 탱크를 연통시키고, 또한 붐실린더용 유량제어밸브(17B)의 배출포트와 어큐뮬레이터부(41)의 사이의 연통을 차단하는 밸브위치이다. 또, 제2 위치는, 붐실린더용 유량제어밸브(17B)의 배출포트와 어큐뮬레이터부(41)를 연통시키고, 또한 붐실린더용 유량제어밸브(17B)의 배출포트와 탱크의 사이의 연통을 차단하는 밸브위치이다.
제2 역류방지밸브(431)는, 어큐뮬레이터부(41)로부터 제2 전환밸브(430)로 작동유가 흐르는 것을 방지하는 밸브이다.
제1 방압부(44A)는, 메인펌프(14)와 컨트롤밸브(17)와 어큐뮬레이터부(41)의 사이의 작동유의 흐름을 제어하는 유압회로 요소이다. 본 실시예에서는, 제1 방압부(44A)는, 주로 펌프모터(35), 제3 전환밸브(440A) 및 제3 역류방지밸브(441A)를 포함한다.
펌프모터(35)는, 컨트롤러(30)로부터의 제어신호에 따라 토출유량이 변화하는 가변용량형 유압펌프모터이고, 최소 유량을 매우 작게, 바람직하게는 대략 제로로 설정 가능한 것이다. 본 실시예에서는, 펌프모터(35)는, 그 회전축이 엔진(11)의 구동축에 결합된다. 또, 펌프모터(35)는, 엔진(11)의 구동축을 통하여 메인펌프(14)의 사이에서 회전을 전달할 수 있도록 메인펌프(14)에 연결된다. 구체적으로는, 펌프모터(35)의 회전축은, 엔진(11)의 구동축을 통하여 메인펌프(14)의 회전축에 결합된다. 다만, 펌프모터(35)의 회전축은, 클러치기구, 무단변속기구(예를 들면, 변속비 무한대 변속기) 등을 통하여 엔진(11)의 구동축에 결합되어도 된다. 이 경우, 최소 유량은 대략 제로로 설정 가능한 것이 아니어도 된다. 또, 펌프모터(35)의 상류측에는, 펌프모터(35)의 정지 시의 캐비테이션을 방지하기 위한 메이크업회로가 설치된다. 또, 펌프모터(35)의 회전축은, 엔진(11)의 구동축을 통하지 않고 메인펌프(14)의 회전축에 직접적으로 결합되어 있어도 되고, 클러치기구, 무단변속기구(예를 들면, 변속비 무한대 변속기) 등을 통하여 결합되어도 된다.
또, 펌프모터(35)는, 필요에 따라, 유압펌프로서도 유압모터로서도 동작할 수 있다. 본 실시예에서는, 펌프모터(35)는, 어큐뮬레이터압력 Pa가 메인펌프(14)의 토출압 Pp 이상인 경우에 유압모터로서 동작하고, 어큐뮬레이터압력 Pa가 토출압 Pp 미만인 경우에 유압펌프로서 동작한다.
구체적으로는, 유압모터로서 동작하는 펌프모터(35)는, 토출압 Pp 이상의 압력레벨에 있는 어큐뮬레이터부(41) 내의 작동유를 이용하여 엔진(11)의 회전을 어시스트한다. 또한, 펌프모터(35)는, 토출압 Pp 미만의 압력레벨에 있는 작동유를 토출하여, 메인펌프(14)의 상류측의 합류점에서 그 작동유를 합류시킨다. 다만, 펌프모터(35)는, 유압모터로서 동작하는 경우이더라도, 토출압 Pp 이상의 압력레벨에 있는 작동유를 토출하여, 메인펌프(14)의 하류측의 합류점에서 그 작동유를 합류시켜도 된다.
또, 유압펌프로서 동작하는 펌프모터(35)는, 엔진(11)의 구동력을 이용하여, 토출압 Pp 미만의 압력레벨에 있는 어큐뮬레이터부(41) 내의 작동유를 흡입한다. 또한, 펌프모터(35)는, 토출압 Pp 이상의 압력레벨에 있는 작동유를 토출하여, 메인펌프(14)의 하류측의 합류점에서 그 작동유를 합류시킨다. 다만, 펌프모터(35)는, 유압펌프로서 동작하는 경우이더라도, 토출압 Pp 미만의 압력레벨에 있는 작동유를 토출하여, 메인펌프(14)의 상류측의 합류점에서 그 작동유를 합류시켜도 된다.
제3 전환밸브(440A)는, 어큐뮬레이터부(41)의 방압(역행)동작 시에, 펌프모터(35)로부터 메인펌프(14)의 상류측의 합류점 또는 하류측의 합류점으로의 작동유의 흐름을 제어하는 밸브이다. 본 실시예에서는, 제3 전환밸브(440A)는, 3포트 2위치의 전환밸브이고, 컨트롤러(30)로부터의 제어신호에 따라 밸브위치를 전환하는 전자밸브가 이용된다. 또, 파일럿압을 이용한 비례밸브가 이용되어도 된다. 구체적으로는, 제3 전환밸브(440A)는, 제1 위치 및 제2 위치를 밸브위치로서 갖는다. 제1 위치는, 메인펌프(14)의 상류측의 합류점과 펌프모터(35)의 토출포트를 연통시키고, 또한 메인펌프(14)의 하류측의 합류점과 펌프모터(35)의 토출포트의 사이의 연통을 차단하는 밸브위치이다. 또, 제2 위치는, 메인펌프(14)의 하류측의 합류점과 펌프모터(35)의 토출포트를 연통시키고, 또한 메인펌프(14)의 상류측의 합류점과 펌프모터(35)의 토출포트의 사이의 연통을 차단하는 밸브위치이다.
제3 역류방지밸브(441A)는, 메인펌프(14)의 상류측으로부터 펌프모터(35)의 토출포트로 작동유가 흐르는 것을 방지하는 밸브이다.
제2 방압부(45A)는, 탱크와 메인펌프(14)와 어큐뮬레이터부(41)의 사이의 작동유의 흐름을 제어하는 유압회로 요소이다. 본 실시예에서는, 제2 방압부(45A)는, 주로 제4 전환밸브(450A) 및 제4 역류방지밸브(451A)를 포함한다.
제4 전환밸브(450A)는, 어큐뮬레이터부(41)의 방압(역행)동작 시에, 어큐뮬레이터부(41)로부터 메인펌프(14)의 상류측의 합류점으로의 작동유의 흐름을 제어하는 밸브이다. 본 실시예에서는, 제4 전환밸브(450A)는, 2포트 2위치의 전환밸브이고, 컨트롤러(30)로부터의 제어신호에 따라 밸브위치를 전환하는 전자밸브가 이용된다. 또, 파일럿압을 이용한 비례밸브가 이용되어도 된다. 구체적으로는, 제4 전환밸브(450A)는, 제1 위치 및 제2 위치를 밸브위치로서 갖는다. 제1 위치는, 메인펌프(14)의 상류측의 합류점과 어큐뮬레이터부(41)의 사이의 연통을 차단하는 밸브위치이다. 또, 제2 위치는, 메인펌프(14)의 상류측의 합류점과 어큐뮬레이터부(41)를 연통시키는 밸브위치이다.
제4 역류방지밸브(451A)는, 메인펌프(14)의 상류측의 합류점 및 어큐뮬레이터부(41)로부터 탱크로 작동유가 흐르는 것을 방지하는 밸브이다.
여기에서, 도 12~도 15를 참조하면서, 컨트롤러(30)가 어큐뮬레이터부(41)의 축압 및 방압을 제어하는 처리(이하, “축압·방압처리”라고 함)에 대하여 설명한다. 다만, 도 12는, 축압·방압처리의 흐름을 나타내는 플로차트이고, 컨트롤러(30)는, 소정 주기로 반복하여 이 축압·방압처리를 실행한다. 또, 도 13은, 도 11의 유압회로의 상태와 각 전환밸브 상태의 대응관계를 나타내는 대응표이다. 또, 도 14는, “펌프방압”에 있는 유압회로의 상태를 나타내고, 도 15는, “모터방압”에 있는 유압회로의 상태를 나타낸다.
먼저, 컨트롤러(30)는, 유압쇼벨 상태를 검출하기 위한 각종 센서의 출력에 근거하여, 유압액추에이터의 조작이 행해졌는지 여부를 판정한다(스텝 ST1). 본 실시예에서는, 컨트롤러(30)는, 압력센서(29)의 출력에 근거하여 유압액추에이터의 조작이 행해졌는지 여부를 판정한다.
유압액추에이터의 조작이 행해졌다고 판정하면(스텝 ST1의 YES), 컨트롤러(30)는, 그 조작이 회생조작 또는 역행조작 중 어느 쪽인지를 판정한다(스텝 ST2). 본 실시예에서는, 컨트롤러(30)는, 압력센서(29)의 출력에 근거하여, 선회감속조작, 붐하강조작 등의 회생조작이 행해졌는지, 혹은, 선회가속조작, 붐상승조작 등의 역행조작이 행해졌는지를 판정한다.
회생조작이 행해졌다고 판정하면(스텝 ST2의 YES), 컨트롤러(30)는, 그 회생조작이 선회감속조작인지 혹은 그 이외의 회생조작인지를 판정한다(스텝 ST3).
그리고, 회생조작이 선회감속조작이라고 판정하면(스텝 ST3의 YES), 어큐뮬레이터부(41)가 축압 가능한 상태인지 여부를 판정한다(스텝 ST4). 본 실시예에서는, 컨트롤러(30)는, 압력센서(S2L) 또는 압력센서(S2R)가 출력하는 선회유압모터(21)의 제동측(토출측)의 압력 Pso와, 압력센서(S3)가 출력하는 어큐뮬레이터압력 Pa에 근거하여 어큐뮬레이터부(41)가 축압 가능한 상태인지 여부를 판정한다. 구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 압력 Pso가 어큐뮬레이터압력 Pa를 상회하는 경우에 어큐뮬레이터부(41)가 축압 가능한 상태라고 판정하고, 압력 Pso가 어큐뮬레이터압력 Pa 이하인 경우에, 어큐뮬레이터부(41)가 축압 가능한 상태가 아니라고 판정한다.
그리고, 어큐뮬레이터부(41)가 축압 가능한 상태라고 판정하면(스텝 ST4의 YES), 컨트롤러(30)는, 유압회로의 상태를 “선회축압”의 상태로 한다(스텝 ST5).
도 13에 나타내는 바와 같이, “선회축압”의 상태에서는, 컨트롤러(30)는, 어큐뮬레이터 전환밸브(411)를 제2 위치로 하고, 어큐뮬레이터(410)와 유압회로의 다른 부분을 연통시킨다. 또, 컨트롤러(30)는, 제1 전환밸브(420)를 제1 위치 또는 제3 위치로 하고, 제1 축압부(42)를 통하여 선회제어부(40)와 어큐뮬레이터부(41)를 연통시킨다. 또, 컨트롤러(30)는, 제2 전환밸브(430)를 제1 위치로 하여, 붐실린더용 유량제어밸브(17B)의 배출포트와 탱크를 연통시키고, 또한 붐실린더용 유량제어밸브(17B)의 배출포트와 어큐뮬레이터부(41)의 사이의 연통을 차단한다. 또, 컨트롤러(30)는, 제3 전환밸브(440A)를 제1 위치로 하여, 메인펌프(14)의 상류측의 합류점과 펌프모터(35)의 토출포트를 연통시킨다. 또, 컨트롤러(30)는, 제4 전환밸브(450A)를 제1 위치로 하여, 메인펌프(14)의 상류측의 합류점과 어큐뮬레이터부(41)의 사이의 연통을 차단한다. 또, 컨트롤러(30)는, 펌프모터(35)를 정지시켜, 제3 전환밸브(440A)와 어큐뮬레이터부(41)의 사이의 연통을 차단한다. 여기에서, 펌프모터(35)의 정지란, 최소 유량(예를 들면, 대략 제로)으로 설정하는 것, 또는, 클러치기구의 해방 또는 무단변속기구의 출력회전속도가 대략 제로가 되는 변속비로의 전환을 행하는 것을 포함한다. 즉, 컨트롤러(30)는, 펌프모터(35)에 의한, 어큐뮬레이터부(41)에 있어서의 작동유의 메인펌프(14)의 상류측 및 하류측으로의 공급을 금지한다.
그 결과, “선회축압”의 상태에서는, 선회유압모터(21)의 제동측의 작동유가 제1 축압부(42)를 통하여 어큐뮬레이터부(41)로 흘러 어큐뮬레이터(410)에 축적된다. 또, 제2 전환밸브(430), 제3 전환밸브(440A), 제4 전환밸브(450A)가 각각 어큐뮬레이터부(41)로부터 보아 차단 상태에 있기 때문에, 선회유압모터(21)의 제동측의 작동유가 어큐뮬레이터부(41) 이외의 장소에 유입되는 일은 없다.
또, 스텝 ST3에 있어서, 회생조작이 선회감속조작 이외의 회생조작이라고 판정하면(스텝 ST3의 NO), 컨트롤러(30)는, 어큐뮬레이터부(41)가 축압 가능한 상태인지 여부를 판정한다(스텝 ST6). 본 실시예에서는, 컨트롤러(30)는, 압력센서(S4)가 출력하는 붐실린더(7)의 보텀측 유실의 압력 Pbb와, 압력센서(S3)가 출력하는 어큐뮬레이터압력 Pa에 근거하여 어큐뮬레이터부(41)가 축압 가능한 상태인지 여부를 판정한다. 구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 압력 Pbb가 어큐뮬레이터압력 Pa를 상회하는 경우 어큐뮬레이터부(41)가 축압 가능한 상태라고 판정하고, 압력 Pbb가 어큐뮬레이터압력 Pa 이하인 경우에, 어큐뮬레이터부(41)가 축압 가능한 상태가 아니라고 판정한다.
그리고, 어큐뮬레이터부(41)가 축압 가능한 상태라고 판정하면(스텝 ST6의 YES), 컨트롤러(30)는, 유압회로의 상태를 “유압실린더축압”의 상태로 한다(스텝 ST7). 본 실시예에서는, 컨트롤러(30)는, 회생조작이 붐하강조작이라고 판정하면, 유압회로의 상태를 “유압실린더축압”의 상태로 한다.
도 13에 나타내는 바와 같이, “유압실린더축압”의 상태에서는, 컨트롤러(30)는, 제1 전환밸브(420)를 제2 위치로 하여, 제1 축압부(42)를 통한 선회제어부(40)와 어큐뮬레이터부(41)의 사이의 연통을 차단한다. 또, 컨트롤러(30)는, 제2 전환밸브(430)를 제2 위치로 하여, 붐실린더용 유량제어밸브(17B)의 배출포트와 어큐뮬레이터부(41)를 연통시키고, 또한 붐실린더용 유량제어밸브(17B)의 배출포트와 탱크의 사이의 연통을 차단한다. 다만, 어큐뮬레이터 전환밸브(411), 제3 전환밸브(440A), 제4 전환밸브(450A), 펌프모터(35)의 상태는, “선회축압”일 때의 상태와 동일하기 때문에, 설명을 생략한다.
그 결과, “유압실린더축압”의 상태에서는, 붐실린더(7)의 보텀측의 작동유가 제2 축압부(43)를 통하여 어큐뮬레이터부(41)로 흘러 어큐뮬레이터(410)에 축적된다. 또, 제1 전환밸브(420), 제3 전환밸브(440A), 제4 전환밸브(450A)가 각각 어큐뮬레이터부(41)로부터 보아 차단 상태에 있기 때문에, 붐실린더(7)의 보텀측의 작동유가 어큐뮬레이터부(41) 이외의 장소에 유입되는 일은 없다.
또, 스텝 ST2에 있어서, 회생조작이 아니라 역행조작이라고 판정하면(스텝 ST2의 NO), 컨트롤러(30)는, 어큐뮬레이터부(41)의 축압 상태가 방압에 적합한 상태인지 여부를 판정한다(스텝 ST8). 본 실시예에서는, 컨트롤러(30)는, 압력센서(S3)의 출력에 근거하여, 어큐뮬레이터압력 Pa가 소정압 Pa0 미만인지 여부를 판정한다.
그리고, 어큐뮬레이터부(41)의 축압 상태가 방압에 적합한 상태라고 판정하면(스텝 ST8의 YES), 컨트롤러(30)는, 어큐뮬레이터압력 Pa가, 압력센서(S1)의 출력인 토출압 Pp 미만인지 여부를 판정한다(스텝 ST9). 본 실시예에서는, 어큐뮬레이터압력 Pa가 소정압 Pa0 이상이라고 판정하면, 컨트롤러(30)는, 어큐뮬레이터압력 Pa가 토출압 Pp 미만인지 여부를 판정한다.
그리고, 컨트롤러(30)는, 어큐뮬레이터압력 Pa가 토출압 Pp 미만이라고 판정하면(스텝 ST9의 YES), 컨트롤러(30)는, 유압회로의 상태를 “펌프방압”의 상태로 한다(스텝 ST10).
도 13에 나타내는 바와 같이, “펌프방압”의 상태에서는, 컨트롤러(30)는, 제1 전환밸브(420)를 제2 위치로 하여, 제1 축압부(42)를 통한 선회제어부(40)와 어큐뮬레이터부(41)의 사이의 연통을 차단한다. 또, 컨트롤러(30)는, 제2 전환밸브(430)를 제1 위치로 하여, 붐실린더용 유량제어밸브(17B)의 배출포트와 탱크를 연통시키고, 또한 붐실린더용 유량제어밸브(17B)의 배출포트와 어큐뮬레이터부(41)의 사이의 연통을 차단한다. 또, 컨트롤러(30)는, 제3 전환밸브(440A)를 제2 위치로 하여, 메인펌프(14)의 하류측의 합류점과 펌프모터(35)의 토출포트를 연통시킨다. 또, 컨트롤러(30)는, 제4 전환밸브(450A)를 제2 위치로 하여, 메인펌프(14)의 상류측의 합류점과 어큐뮬레이터부(41)를 연통시킨다. 또, 컨트롤러(30)는, 펌프모터(35)를 유압펌프로서 동작시킨다.
그 결과, 도 14에 나타내는 바와 같이, “펌프방압”의 상태에서는, 어큐뮬레이터부(41) 내의 작동유의 일부는, 펌프모터(35)에 의하여 그 압력이 토출압 Pp 이상으로 높아져, 제3 전환밸브(440A)를 통하여 메인펌프(14)의 하류측의 합류점에서 방출된다. 또, 어큐뮬레이터부(41) 내의 작동유의 다른 일부는, 제2 방압부(45A)를 통하여 메인펌프(14)의 상류측의 합류점에서 방출되고, 메인펌프(14)에 의하여 그 압력이 토출압 Pp 이상으로 높아진다. 그리고, 메인펌프(14)가 토출하는 작동유는, 제3 전환밸브(440A)로부터의 작동유와 합류하여 컨트롤밸브(17)를 향하여 흐른다. 또, 제1 전환밸브(420), 제2 전환밸브(430)가 각각 어큐뮬레이터부(41)로부터 보아 차단 상태에 있기 때문에, 어큐뮬레이터부(41) 내의 작동유가 메인펌프(14)의 상류측의 합류점 및 하류측의 합류점 이외의 장소에서 방출되는 일은 없다.
또, 스텝 ST9에 있어서, 어큐뮬레이터압력 Pa가 토출압 Pp 이상이라고 판정하면(스텝 ST9의 NO), 컨트롤러(30)는, 유압회로의 상태를 “모터방압”의 상태로 한다(스텝 ST11).
도 13에 나타내는 바와 같이, “모터방압”의 상태에서는, 컨트롤러(30)는, 제3 전환밸브(440A)를 제1 위치로 하여, 메인펌프(14)의 상류측의 합류점과 펌프모터(35)의 토출포트를 연통시킨다. 또, 컨트롤러(30)는, 제4 전환밸브(450A)를 제1 위치로 하여, 메인펌프(14)의 상류측의 합류점과 어큐뮬레이터부(41)의 사이의 연통을 차단한다. 또, 컨트롤러(30)는, 펌프모터(35)를 유압모터로서 동작시킨다. 다만, 어큐뮬레이터 전환밸브(411), 제1 전환밸브(420) 및 제2 전환밸브(430)의 상태는, “펌프방압”일 때의 상태와 동일하기 때문에, 설명을 생략한다.
그 결과, 도 15에 나타내는 바와 같이, “모터방압”의 상태에서는, 어큐뮬레이터부(41) 내의 작동유는, 펌프모터(35)에 의하여 그 압력이 토출압 Pp 미만으로 낮아져, 제3 전환밸브(440A)를 통하여, 메인펌프(14)의 상류측의 합류점에서 방출된다. 또, 제1 전환밸브(420), 제2 전환밸브(430), 제4 전환밸브(450A)가 각각 어큐뮬레이터부(41)로부터 보아 차단 상태에 있기 때문에, 어큐뮬레이터부(41) 내의 작동유가 메인펌프(14)의 상류측의 합류점 이외의 장소에서 방출되는 일은 없다.
또, “모터방압”의 상태에서는, 펌프모터(35)는, 유압모터로서 동작하여, 엔진(11)을 어시스트한다. 이로 인하여, 엔진(11)은, 메인펌프(14)에 있어서의 보다 큰 흡수마력을 허용할 수 있고, 메인펌프(14)는, 토출 가능한 최대 유량을 증대시킬 수 있다. 구체적으로는, 메인펌프(14)는, 펌프모터(35)에 의한 어시스트가 없는 경우의 최대허용토출유량 Q1(=η×Te×N/Pp)보다 큰 최대허용토출유량 Q2(=η×(Te+Tm)×N/Pp)를 실현할 수 있다. 다만, η, Te, Tm, N, Pp는 각각, 효율, 엔진토크, 펌프모터토크, 메인펌프 회전수, 토출압을 나타낸다.
또, 스텝 ST8에 있어서, 어큐뮬레이터부(41)의 축압 상태가 방압에 적합한 상태가 아니라고 판정하면(스텝 ST8의 NO), 컨트롤러(30)는, 유압회로의 상태를 “탱크공급”의 상태로 하고(스텝 ST12), 어큐뮬레이터부(41)로부터의 작동유의 방출을 금지한다.
도 13에 나타내는 바와 같이, “탱크공급”의 상태에서는, 컨트롤러(30)는, 어큐뮬레이터 전환밸브(411)를 제1 위치로 하여, 어큐뮬레이터(410)와 유압회로의 다른 부분의 사이의 연통을 차단한다. 또, 컨트롤러(30)는, 제3 전환밸브(440A)를 제1 위치로 하여, 메인펌프(14)의 상류측의 합류점과 펌프모터(35)의 토출포트를 연통시킨다. 또, 컨트롤러(30)는, 제4 전환밸브(450A)를 제1 위치로 하여, 메인펌프(14)의 상류측의 합류점과 어큐뮬레이터부(41)의 사이의 연통을 차단한다. 또, 컨트롤러(30)는, 펌프모터(35)를 정지시켜, 제3 전환밸브(440A)와 어큐뮬레이터부(41)의 사이의 연통을 차단한다. 다만, 제1 전환밸브(420) 및 제2 전환밸브(430)의 상태는, “펌프방압”일 때의 상태와 동일하기 때문에, 설명을 생략한다.
그 결과, “탱크공급”의 상태에서는, 메인펌프(14)는, 탱크로부터 흡입한 작동유를 조작 중인 유압액추에이터에 대하여 공급한다. 또, 제1 전환밸브(420), 제2 전환밸브(430), 제3 전환밸브(440A), 제4 전환밸브(450A)가 각각 어큐뮬레이터부(41)로부터 보아 차단 상태에 있기 때문에, 어큐뮬레이터부(41) 내의 작동유가 축적 혹은 방출되는 일은 없다. 단, 제1 전환밸브(420), 제2 전환밸브(430)는, 어큐뮬레이터부(41)가 작동유를 축적할 수 있도록 전환되어도 된다.
또, 스텝 ST1에 있어서, 유압액추에이터의 조작이 행해지고 있지 않다고 판정하면(스텝 ST1의 NO), 컨트롤러(30)는, 유압회로의 상태를 “대기”의 상태로 한다(스텝 ST13).
도 13에 나타내는 바와 같이, “대기”의 상태에서는, 어큐뮬레이터 전환밸브(411), 제1 전환밸브(420), 제2 전환밸브(430), 제3 전환밸브(440A), 제4 전환밸브(450A), 펌프모터(35)의 상태는, “탱크공급”일 때의 상태와 동일하다. 그 결과, “대기”의 상태에서는, 어큐뮬레이터부(41) 내의 작동유가 축적 혹은 방출되는 일은 없다.
또, 스텝 ST4에 있어서, 어큐뮬레이터부(41)가 축압 가능한 상태가 아니라고 판정한 경우에도(스텝 ST4의 NO), 컨트롤러(30)는, 유압회로의 상태를 “대기”의 상태로 한다(스텝 ST13). 이 경우, 제1 전환밸브(420)가 제2 위치가 되기 때문에, 선회유압모터(21)의 제동측(토출측)의 작동유는, 릴리프밸브(400L) 또는 릴리프밸브(400R)를 경유하여 탱크로 배출된다.
또, 스텝 ST6에 있어서, 어큐뮬레이터부(41)가 축압 가능한 상태가 아니라고 판정한 경우에도(스텝 ST6의 NO), 컨트롤러(30)는, 유압회로의 상태를 “대기”의 상태로 한다(스텝 ST13). 이 경우, 제2 전환밸브(430)가 제1 위치가 되기 때문에, 붐실린더(7)의 보텀측 유실의 작동유는, 붐실린더용 유량제어밸브(17B) 및 제2 전환밸브(430)를 경유하여 탱크로 배출된다.
다음으로, 도 16을 참조하여, 도 1의 쇼벨에 탑재되는 어큐뮬레이터(410)의 방압에 대하여 설명한다. 다만, 도 16은, 어큐뮬레이터(410)의 방압 시의 조작레버압력, 어큐뮬레이터압력, 그리고 어큐뮬레이터 전환밸브(411), 제3 전환밸브(440A), 및 제4 전환밸브(450A)에 대한 제어신호의 시간적 추이의 일례이다. 다만, 본 실시예에서는, 도 16 상단의 조작레버압력 Pi의 추이는, 붐조작레버의 붐상승방향으로의 조작에 따라 변동하는 파일럿압의 추이를 나타낸다. 또, 도 16 중단의 어큐뮬레이터압력 Pa의 추이는, 압력센서(S3)의 검출값의 추이를 나타낸다. 또, 도 16 하단의 제어신호의 추이는, 어큐뮬레이터 전환밸브(411)에 대한 제어신호의 추이(일점 쇄선), 제3 전환밸브(440A)에 대한 제어신호의 추이(실선), 및 제4 전환밸브(450A)에 대한 제어신호의 추이(점선)를 나타낸다.
시각 t1에 있어서, 붐조작레버가 중립위치로부터 붐상승방향으로 기울어지면, 조작레버압력 Pi는, 레버 경사량에 따른 압력까지 증대한다.
컨트롤러(30)는, 압력센서(29)의 출력에 근거하여 역행조작으로서의 붐상승조작이 행해졌다고 판정하면, 어큐뮬레이터압력 Pa가 소정압 Pa0 이상인지 여부를 판정한다.
그리고, 컨트롤러(30)는, 어큐뮬레이터압력 Pa가 소정압 Pa0 이상이고, 어큐뮬레이터압력 Pa가 방압에 적합한 레벨에 있다고 판정하면, 어큐뮬레이터(410) 내의 작동유를 방출시킨다.
본 실시예에서는, 컨트롤러(30)는, 시각 t1에 있어서 어큐뮬레이터(410) 내의 작동유의 방출을 개시시킨다.
구체적으로는, 도 16 중단에 나타내는 바와 같이, 시각 t1에 있어서 어큐뮬레이터압력 Pa가 메인펌프(14)의 토출압 Pp 이상이라고 판정하면, 컨트롤러(30)는, 유압회로의 상태를 “모터방압”의 상태로 한다. 다만, 토출압 Pp는, 실제로는 부하에 따라 변화하는 변동값이지만, 본 실시예에서는 설명의 간략화를 위하여 일정값으로 한다.
보다 구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 도 16 하단에 나타내는 바와 같이, 시각 t1에 있어서 어큐뮬레이터 전환밸브(411)에 대한 제어신호의 레벨을 ON 레벨(제2 위치를 실현하기 위한 레벨)로 한다. ON 레벨의 제어신호를 수신한 어큐뮬레이터 전환밸브(411)는 제2 위치가 되어, 어큐뮬레이터(410)와 유압회로의 다른 부분을 연통시킨다. 그리고, 컨트롤러(30)는, 펌프모터(35)를 유압모터로서 동작시킨다. 이로 인하여, 어큐뮬레이터부(41) 내의 작동유는, 펌프모터(35)에 의하여 그 압력이 토출압 Pp 미만으로 낮아져, 제1 위치에 있는 제3 전환밸브(440A)를 통하여, 메인펌프(14)의 상류측의 합류점에서 방출된다. 이와 같이 하여, 붐실린더(7)의 보텀측 유실은, 어큐뮬레이터(410)로부터 방출되는 작동유를 받아들여 신장하고, 붐(4)을 상승시키도록 한다.
이와 같이, 어큐뮬레이터(410)는, 시각 t1에 있어서, 어큐뮬레이터(410) 내의 작동유를 메인펌프(14)의 상류측의 합류점에 방출한다. 이로 인하여, 어큐뮬레이터압력 Pa는, 도 16 중단에 나타내는 바와 같이, 시간의 경과와 함께 감소하여, 시각 t2에 있어서 토출압 Pp를 하회한다.
시각 t2에 있어서 어큐뮬레이터압력 Pa가 토출압 Pp 미만이라고 판정하면, 컨트롤러(30)는, 유압회로의 상태를 “펌프방압”의 상태로 한다.
보다 구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 도 16 하단에 나타내는 바와 같이, 시각 t2에 있어서, 제3 전환밸브(440A)에 대한 제어신호의 레벨을 ON 레벨(제2 위치를 실현하기 위한 레벨)로 하고, 또한 제4 전환밸브(450A)에 대한 제어신호의 레벨을 ON 레벨로 한다. ON 레벨의 제어신호를 수신한 제3 전환밸브(440A)는 제2 위치가 되어, 메인펌프(14)의 하류측의 합류점과 펌프모터(35)의 토출포트를 연통시킨다. 또, ON 레벨의 제어신호를 수신한 제4 전환밸브(450A)는 제2 위치가 되어, 메인펌프(14)의 상류측의 합류점과 어큐뮬레이터(410)를 연통시킨다. 그리고, 컨트롤러(30)는, 펌프모터(35)를 유압펌프로서 동작시킨다. 이로 인하여, 어큐뮬레이터부(41) 내의 작동유의 일부는, 펌프모터(35)에 의하여 그 압력이 토출압 Pp 이상으로 높아져, 제3 전환밸브(440A)를 통하여 메인펌프(14)의 하류측의 합류점에서 방출된다. 또, 어큐뮬레이터부(41) 내의 작동유의 다른 일부는, 제2 방압부(45A)를 통하여 메인펌프(14)의 상류측의 합류점에서 방출되고, 메인펌프(14)에 의하여 그 압력이 토출압 Pp 이상으로 높아진다. 그리고, 메인펌프(14)가 토출하는 작동유는, 제3 전환밸브(440A)로부터의 작동유와 합류하여 컨트롤밸브(17)를 향하여 흐른다. 이와 같이 하여, 붐실린더(7)의 보텀측 유실은, 어큐뮬레이터(410)로부터 방출된 작동유를 받아들여 신장하고, 붐(4)의 상승을 계속하도록 한다.
이와 같이, 어큐뮬레이터(410)는, 시각 t2에 있어서, 어큐뮬레이터(410) 내의 작동유의 일부를 메인펌프(14)의 상류측의 합류점에 방출하는 것에 더하여, 어큐뮬레이터(410) 내의 작동유의 다른 일부를 메인펌프(14)의 하류측의 합류점에도 방출한다. 그 후, 어큐뮬레이터압력 Pa는, 도 16 중단에 나타내는 바와 같이, 시간의 경과와 함께 계속 감소하여, 시각 t3에 있어서 소정압 Pa0을 하회한다.
시각 t3에 있어서 어큐뮬레이터압력 Pa가 소정압 Pa0 미만이라고 판정하면, 컨트롤러(30)는, 유압회로의 상태를 “탱크공급”의 상태로 한다.
보다 구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 도 16 하단에 나타내는 바와 같이, 시각 t3에 있어서, 어큐뮬레이터 전환밸브(411) 및 제4 전환밸브(450A)의 각각에 대한 제어신호의 레벨을 OFF 레벨로 한다. OFF 레벨의 제어신호를 수신한 어큐뮬레이터 전환밸브(411) 및 제4 전환밸브(450A)는 각각 제1 위치가 되어, 어큐뮬레이터(410)와 유압회로의 다른 부분의 연통, 및 메인펌프(14)의 상류측의 합류점과 어큐뮬레이터(410)의 사이의 연통을 차단한다. 또, 컨트롤러(30)는, 펌프모터(35)를 정지시켜, 메인펌프(14)의 하류측의 합류점과 어큐뮬레이터(410)의 사이의 연통을 차단한다. 즉, 컨트롤러(30)는, 어큐뮬레이터(410) 내의 작동유의 일체의 방출을 정지한다. 그리고, 붐실린더(7)의 보텀측 유실은, 탱크로부터 작동유를 흡입한 메인펌프(14)가 토출하는 작동유를 받아들여 신장하고, 붐(4)의 상승을 더 계속하도록 한다.
시각 t4에 있어서 붐조작레버가 중립위치로 되돌려지면, 붐실린더용 유량제어밸브(17B)는, 메인펌프(14)와 붐실린더(7)의 사이의 연통을 차단하여, 붐실린더(7)의 보텀측 유실의 신장을 정지시킨다.
이상의 구성에 의하여, 상술한 유압회로는, 유압액추에이터로부터 배출되는 회생 가능한 에너지를 수반하는 작동유를 어큐뮬레이터(410)에 축적한 후 재이용할 수 있다. 또, 상술한 유압회로는, 어큐뮬레이터압력 Pa가 토출압 Pp 이상인 경우뿐만 아니라, 토출압 Pp 미만인 경우이더라도, 어큐뮬레이터부(41) 내의 작동유를 이용할 수 있도록 한다. 이로 인하여, 상술한 유압회로는, 어큐뮬레이터부(41)에 축적된 유압에너지를 보다 효율적으로 이용할 수 있다.
구체적으로는, 상술한 유압회로는, 어큐뮬레이터부(41)의 압력이, 동작시키고자하는 유압액추에이터의 구동측의 압력보다 낮은 경우이더라도, 어큐뮬레이터부(41)의 방압(역행)동작을 실행시킬 수 있다.
또, 상술한 유압회로는, 역행조작이 행해지는 경우에는, 어큐뮬레이터부(41)에 작동유를 유입시키지 않게 하지만, 어큐뮬레이터부(41)에 작동유를 유입시켜도 된다.
또, 상술한 유압회로에 있어서, 컨트롤러(30)는, 선회축압과 유압실린더축압을 양자택일하여 실행하지만, 선회축압 및 유압실린더축압을 동시에 실행해도 된다. 구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 제1 전환밸브(420)를 제1 위치 또는 제3 위치로 하면서, 제2 전환밸브(430)를 제2 위치로 해도 된다.
또, 상술한 유압회로는, 유압액추에이터로부터 되돌아온 오일을 어큐뮬레이터부(41)에 축적하여, 그 축적한 작동유를 필요에 따라 방출할 수 있다. 이로 인하여, 상술한 유압회로는, 어큐뮬레이터부(41)가 없는 구성에 비하여 탱크의 용량을 작게 할 수 있거나, 혹은, 탱크 자체를 생략할 수 있다.
또, 상술한 유압회로는, 메인펌프(14)의 상류측의 합류점 또는 하류측의 합류점에서 어큐뮬레이터부(41)로부터의 작동유를 합류시키는 구성을 갖는다. 그러나, 본 발명은 이 구성에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 상술한 유압회로는, 메인펌프(14)의 하류측의 합류점에서 어큐뮬레이터부(41)로부터의 작동유를 합류시키는 구성 대신에, 어큐뮬레이터부(41)로부터 유압액추에이터에 직접적으로 작동유를 방출할 수 있는 구성을 갖고 있어도 된다. 또한, 상술한 유압회로는, 메인펌프(14)의 상류측의 합류점에서 어큐뮬레이터부(41)로부터의 작동유를 합류시키는 구성을 갖는 것이어도 된다.
또, 상술한 유압회로는, 메인펌프(14)의 상류측의 합류점에서 어큐뮬레이터부(41)로부터의 작동유를 방출할 수 있도록 한다. 이로 인하여, 메인펌프(14)는, 비교적 낮은 압력의 작동유를 탱크로부터 흡입하여 토출하는 경우에 비하여 흡수마력(소정량의 작동유를 토출하기 위하여 필요한 토크)을 저감할 수 있고, 에너지 절약화를 촉진할 수 있다. 또, 메인펌프(14)는, 토출량 제어의 응답성을 높일 수 있다.
또, 상술한 유압회로에 있어서, 어큐뮬레이터부(41)는, 단일의 어큐뮬레이터(410)를 갖는다. 그러나, 본 발명은 이 구성에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 어큐뮬레이터부(41)는, 병렬로 접속되는 2개 이상의 어큐뮬레이터를 포함하고 있어도 된다. 또, 각 어큐뮬레이터의 용량은 임의이며, 모두 동일한 용량이어도 되고, 각각 상이한 용량이어도 된다.
또, 각 어큐뮬레이터의 최대방출압력은, 각각 상이한 압력이어도 된다. 요구되는 방출압력에 따라, 최대방출압력을 각각 상이하게 한 복수의 어큐뮬레이터로부터 작동유의 공급원 또는 축적처로서의 어큐뮬레이터를 선택할 수 있도록 하기 위함이다. 다만, “최대방출압력”이란, 어큐뮬레이터가 방출할 수 있는 최대의 압력이고, 축압(회생)동작 시의 어큐뮬레이터의 최대압력에 의하여 정해지는 압력이다.
또, 각 어큐뮬레이터는, 각각 상이한 타이밍으로 축압되거나 혹은 방압되어도 되고, 2개 이상의 어큐뮬레이터가, 부분적으로 혹은 전체적으로 중복되는 타이밍으로 축압되거나 혹은 방압되어도 된다.
다음으로, 도 17을 참조하면서, 본 발명의 실시예에 관한 유압쇼벨에 탑재되는 또 다른 유압회로에 있어서의 어큐뮬레이터의 축압 및 방압에 대하여 설명한다. 다만, 도 17은, 도 1의 유압쇼벨에 탑재되는 또 다른 유압회로의 주요부 구성예를 나타낸다.
또, 도 17의 유압회로는, 제4 전환밸브(450A)를 생략하는 점에서 도 11의 유압회로와 상이하지만, 그 외의 점에서 도 11의 유압회로와 공통된다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명했지만, 본 발명은, 상술한 실시예에 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 범위를 일탈는 일 없이 상술한 실시예에 다양한 변형 및 치환을 더할 수 있다.
예를 들면, 상술한 실시예에 있어서, 어큐뮬레이터(410)는, 선회유압모터(21) 및 붐실린더(7)로부터의 작동유를 축적한다. 그러나, 본 발명은 이 구성에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 어큐뮬레이터(410)는, 선회유압모터(21)로부터의 작동유만을 축적하는 구성이어도 된다. 이 경우, 제2 축압부(43)는 생략되어도 된다. 또, 어큐뮬레이터(410)는, 선회유압모터(21) 이외의 하나 또는 복수의 유압액추에이터로부터의 작동유만을 축적하는 구성이어도 된다. 이 경우, 제1 축압부(42)는 생략되어도 되고, 선회유압모터(21)는 전동 모터여도 된다.
도 18은, 도 1의 유압쇼벨의 구동계의 또 다른 구성을 나타내는 블록도이다. 도 18에 있어서, 기계적 동력계는 이중선, 고압유압라인은 굵은 실선, 파일럿라인은 파선, 전기구동·제어계는 가는 실선으로 각각 나타나 있다.
기계식 구동부로서의 엔진(11)의 출력축에는, 가변용량형 유압펌프로서의 메인펌프(14), 및 고정용량형 유압펌프로서의 파일럿펌프(15)가 접속되어 있다. 메인펌프(14)에는, 고압유압라인(16) 및 제1 방압부(44)를 통하여 컨트롤밸브(17)가 접속되어 있다. 또, 파일럿펌프(15)에는, 파일럿라인(25)을 통하여 조작장치(26)가 접속되어 있다.
컨트롤밸브(17)는, 유압쇼벨에 있어서의 유압계의 제어를 행하는 장치이다. 주행용 유압모터(1A)(우측용), 주행용 유압모터(1B)(좌측용), 붐실린더(7), 암실린더(8), 버킷실린더(9), 선회유압모터(21) 등의 유압액추에이터는, 고압유압라인을 통하여 컨트롤밸브(17)에 접속되어 있다.
조작장치(26)는, 레버(26A), 레버(26B), 및 페달(26C)을 포함한다. 레버(26A), 레버(26B), 및 페달(26C)은, 유압라인(27 및 28)을 통하여, 컨트롤밸브(17) 및 압력센서(29)에 각각 접속되어 있다.
압력센서(29)는, 조작장치(26)를 이용한 조작자의 조작내용을 검출하기 위한 센서이다. 압력센서(29)는, 예를 들면, 유압액추에이터의 각각에 대응하는 조작장치(26)의 레버 또는 페달의 조작방향 및 조작량을 압력의 형태로 검출하여, 검출한 값을 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다. 다만, 조작장치(26)의 조작내용은, 압력센서 이외의 다른 센서를 이용하여 검출되어도 된다.
컨트롤러(30)는, 유압쇼벨의 구동제어를 행하는 주제어부로서의 컨트롤러이다. 컨트롤러(30)는, CPU(Central Processing Unit) 및 내부 메모리를 포함하는 연산처리장치로 구성되고, 내부 메모리에 격납된 구동제어용 프로그램을 CPU에 실행시켜 유압쇼벨의 구동제어를 행한다.
압력센서(S1)는, 메인펌프(14)의 토출압을 검출하는 센서이고, 검출한 값을 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다.
압력센서(S2L)는, 선회유압모터(21)의 제1 포트측의 작동유의 압력을 검출하는 센서이고, 검출한 값을 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다.
압력센서(S2R)는, 선회유압모터(21)의 제2 포트측의 작동유의 압력을 검출하는 센서이고, 검출한 값을 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다.
압력센서(S3L)는, 저압어큐뮬레이터부(41L)의 작동유의 압력(이하, “저압어큐뮬레이터 압력”이라고 함)을 검출하는 센서이고, 검출한 값을 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다.
압력센서(S3H)는, 고압어큐뮬레이터부(41H)의 작동유의 압력(이하, “고압어큐뮬레이터 압력”이라고 함)을 검출하는 센서이고, 검출한 값을 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다.
압력센서(S4)는, 붐실린더(7)의 보텀측 유실의 작동유의 압력을 검출하는 센서이고, 검출한 값을 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다.
저압어큐뮬레이터부(41L)는, 유압회로 내의 작동유를 축적하고, 그 축적한 작동유를 메인펌프(14)를 향하여 방출하는 유압회로 요소이다. 본 실시예에서는, 저압어큐뮬레이터부(41L)는, 작동유를 축적하는 탱크의 역할을 한다. 이로 인하여, 본 실시예에서는, 탱크가 생략된다. 단, 탱크를 추가적으로 구비하도록 해도 된다.
고압어큐뮬레이터부(41H)는, 유압회로 내의 작동유를 축적하고, 필요에 따라 그 축적한 작동유를 방출하는 유압회로 요소이다. 본 실시예에서는, 고압어큐뮬레이터부(41H)는, 저압어큐뮬레이터부(41L)의 최대방출압력보다 높은 최대방출압력을 갖는다. 다만, “최대방출압력”이란, 어큐뮬레이터가 방출할 수 있는 최대의 압력이고, 축압(회생)동작 시의 어큐뮬레이터의 최대압력에 의하여 정해지는 압력이다.
제1 축압부(42)는, 선회유압모터(21)와 고압어큐뮬레이터부(41H)의 사이의 작동유의 흐름을 제어하는 유압회로 요소이다.
제2 축압부(43)는, 컨트롤밸브(17)와 저압어큐뮬레이터부(41L)와 고압어큐뮬레이터부(41H)의 사이의 작동유의 흐름을 제어하는 유압회로 요소이다.
제1 방압부(44)는, 메인펌프(14)와 컨트롤밸브(17)와 고압어큐뮬레이터부(41H)의 사이의 작동유의 흐름을 제어하는 유압회로 요소이다.
제2 방압부(45)는, 메인펌프(14)와 저압어큐뮬레이터부(41L)와 고압어큐뮬레이터부(41H)의 사이의 작동유의 흐름을 제어하는 유압회로 요소이다.
제3 축압부(46)는, 메인펌프(14)와 컨트롤밸브(17)와 저압어큐뮬레이터부(41L)의 사이의 작동유의 흐름을 제어하는 유압회로 요소이다.
다만, 저압어큐뮬레이터부(41L), 고압어큐뮬레이터부(41H), 제1 축압부(42), 제2 축압부(43), 제1 방압부(44), 제2 방압부(45), 및 제3 축압부(46)에 대해서는 그 상세를 후술한다.
다음으로, 도 19를 참조하면서, 도 1의 유압쇼벨에 탑재되는 저압어큐뮬레이터부(41L) 및 고압어큐뮬레이터부(41H)의 축압 및 방압에 대하여 설명한다. 다만, 도 19는, 도 1의 유압쇼벨에 탑재되는 유압회로의 주요부 구성예를 나타낸다.
도 19에 나타내는 유압회로는, 주로 선회제어부(40), 저압어큐뮬레이터부(41L), 고압어큐뮬레이터부(41H), 제1 축압부(42), 제2 축압부(43), 제1 방압부(44), 제2 방압부(45), 제3 축압부(46)를 포함한다.
선회제어부(40)는, 주로 선회유압모터(21), 릴리프밸브(400L, 400R), 및 역류방지밸브(401L, 401R)를 포함한다.
릴리프밸브(400L)는, 선회유압모터(21)의 제1 포트(21L)측의 작동유의 압력이 소정 선회릴리프압을 초과하는 것을 방지하기 위한 밸브이다. 구체적으로는, 제1 포트(21L)측의 작동유의 압력이 소정 선회릴리프압에 달한 경우에, 제1 포트(21L)측의 작동유를 저압어큐뮬레이터부(41L)에 배출한다.
마찬가지로, 릴리프밸브(400R)는, 선회유압모터(21)의 제2 포트(21R)측의 작동유의 압력이 소정 선회릴리프압을 초과하는 것을 방지하기 위한 밸브이다. 구체적으로는, 제2 포트(21R)측의 작동유의 압력이 소정 선회릴리프압에 달한 경우에, 제2 포트(21R)측의 작동유를 저압어큐뮬레이터부(41L)에 배출한다.
역류방지밸브(401L)는, 제1 포트(21L)측의 작동유의 압력이 저압어큐뮬레이터 압력 미만이 되는 것을 방지하기 위한 밸브이다. 구체적으로는, 제1 포트(21L)측의 작동유의 압력이 저압어큐뮬레이터 압력까지 저하된 경우에, 저압어큐뮬레이터부(41L) 내의 작동유를 제1 포트(21L)측에 공급한다.
마찬가지로, 역류방지밸브(401R)는, 제2 포트(21R)측의 작동유의 압력이 저압어큐뮬레이터 압력 미만이 되는 것을 방지하기 위한 밸브이다. 구체적으로는, 제2 포트(21R)측의 작동유의 압력이 저압어큐뮬레이터 압력까지 저하된 경우에, 저압어큐뮬레이터부(41L) 내의 작동유를 제2 포트(21R)측에 공급한다.
저압어큐뮬레이터부(41L)는, 유압회로 내의 작동유를 축적하고, 그 축적한 작동유를 메인펌프(14)를 향하여 방출하는 유압회로 요소이다. 예를 들면, 저압어큐뮬레이터부(41L)는, 선회가속조작, 붐상승조작 등의 역행조작이 행해지고 있는 경우에, 유압액추에이터로부터 배출되는 작동유를 축적하고, 또한 그 축적한 작동유를 메인펌프(14)의 상류측(흡입측)에 방출한다.
본 실시예에서는, 저압어큐뮬레이터부(41L)는, 주로 저압어큐뮬레이터(410L)를 포함한다. 저압어큐뮬레이터(410L)는, 유압회로 내의 작동유를 축적하고, 그 축적한 작동유를 방출하는 장치이다. 본 실시예에서는, 저압어큐뮬레이터(410L)는, 스프링의 복원력을 이용하는 스프링형 어큐뮬레이터이다.
고압어큐뮬레이터부(41H)는, 유압회로 내의 작동유를 축적하고, 필요에 따라 그 축적한 작동유를 방출하는 유압회로 요소이다. 구체적으로는, 고압어큐뮬레이터부(41H)는, 선회감속 중에 선회유압모터(21)의 제동측(토출측)의 작동유를 축적한다. 또, 고압어큐뮬레이터부(41H)는, 붐하강조작 중에 붐실린더(7)가 배출하는 작동유를 축적한다. 그리고, 고압어큐뮬레이터부(41H)는, 유압액추에이터를 조작할 때, 그 축적한 작동유를 메인펌프(14)의 상류측(흡입측) 또는 하류측(토출측)에 방출한다.
본 실시예에서는, 고압어큐뮬레이터부(41H)는, 주로 고압어큐뮬레이터(410H)를 포함한다. 고압어큐뮬레이터(410H)는, 유압회로 내의 작동유를 축적하고, 필요에 따라 그 축적한 작동유를 방출하는 장치이다. 본 실시예에서는, 고압어큐뮬레이터(410H)는, 스프링의 복원력을 이용하는 스프링형 어큐뮬레이터이다.
제1 축압부(42)는, 선회제어부(40)(선회유압모터(21))와 고압어큐뮬레이터부(41H)의 사이의 작동유의 흐름을 제어하는 유압회로 요소이다. 본 실시예에서는, 제1 축압부(42)는, 주로 제1 전환밸브(420) 및 제1 역류방지밸브(421)를 포함한다.
제1 전환밸브(420)는, 고압어큐뮬레이터부(41H)의 축압(회생)동작 시에, 선회제어부(40)로부터 고압어큐뮬레이터부(41H)로의 작동유의 흐름을 제어하는 밸브이다. 본 실시예에서는, 제1 전환밸브(420)는, 3포트 3위치의 전환밸브이고, 컨트롤러(30)로부터의 제어신호에 따라 밸브위치를 전환하는 전자밸브가 이용된다. 또, 파일럿압을 이용한 비례밸브가 이용되어도 된다. 구체적으로는, 제1 전환밸브(420)는, 제1 위치, 제2 위치, 및 제3 위치를 밸브위치로서 갖는다. 다만, 도면 중의 괄호 내의 숫자는, 밸브위치의 번호를 나타낸다. 다른 전환밸브에 대해서도 동일하다.
제1 위치는, 제1 포트(21L)와 고압어큐뮬레이터부(41H)를 연통시키는 밸브위치이다. 또, 제2 위치는, 선회제어부(40)와 고압어큐뮬레이터부(41H)의 사이의 연통을 차단하는 밸브위치이다. 또, 제3 위치는, 제2 포트(21R)와 고압어큐뮬레이터부(41H)를 연통시키는 밸브위치이다.
제1 역류방지밸브(421)는, 고압어큐뮬레이터부(41H)로부터 선회제어부(40)로 작동유가 흐르는 것을 방지하는 밸브이다.
제2 축압부(43)는, 컨트롤밸브(17)와 고압어큐뮬레이터부(41H)의 사이의 작동유의 흐름을 제어하는 유압회로 요소이다. 본 실시예에서는, 제2 축압부(43)는, 붐실린더용 유량제어밸브(17B)와 저압어큐뮬레이터부(41L)와 고압어큐뮬레이터부(41H)의 사이에 배치되어, 주로 제2 전환밸브(430) 및 제2 역류방지밸브(431)를 포함한다. 다만, 붐실린더용 유량제어밸브(17B)는, 암실린더용 유량제어밸브 등의 하나 또는 복수의 다른 유량제어밸브여도 된다.
제2 전환밸브(430)는, 고압어큐뮬레이터부(41H)의 축압(회생)동작 시에, 유압액추에이터로부터 고압어큐뮬레이터부(41H)로의 작동유의 흐름을 제어하는 밸브이다. 본 실시예에서는, 제2 전환밸브(430)는, 3포트 2위치의 전환밸브이고, 컨트롤러(30)로부터의 제어신호에 따라 밸브위치를 전환하는 전자밸브가 이용된다. 또, 파일럿압을 이용한 비례밸브가 이용되어도 된다. 구체적으로는, 제2 전환밸브(430)는, 제1 위치 및 제2 위치를 밸브위치로서 갖는다. 제1 위치는, 붐실린더용 유량제어밸브(17B)의 배출포트와 저압어큐뮬레이터부(41L)를 연통시키고, 또한 붐실린더용 유량제어밸브(17B)의 배출포트와 고압어큐뮬레이터부(41H)의 사이의 연통을 차단하는 밸브위치이다. 또, 제2 위치는, 붐실린더용 유량제어밸브(17B)의 배출포트와 고압어큐뮬레이터부(41H)를 연통시키고, 또한 붐실린더용 유량제어밸브(17B)의 배출포트와 저압어큐뮬레이터부(41L)의 사이의 연통을 차단하는 밸브위치이다.
제2 역류방지밸브(431)는, 고압어큐뮬레이터부(41H)로부터 제2 전환밸브(430)로 작동유가 흐르는 것을 방지하는 밸브이다.
제1 방압부(44)는, 메인펌프(14)와 컨트롤밸브(17)와 고압어큐뮬레이터부(41H)의 사이의 작동유의 흐름을 제어하는 유압회로 요소이다. 본 실시예에서는, 제1 방압부(44)는, 주로 제3 전환밸브(440) 및 제3 역류방지밸브(441)를 포함한다.
제3 전환밸브(440)는, 고압어큐뮬레이터부(41H)의 방압(역행)동작 시에, 고압어큐뮬레이터부(41H)로부터 메인펌프(14)의 하류측의 합류점으로의 작동유의 흐름을 제어하는 밸브이다. 본 실시예에서는, 제3 전환밸브(440)는, 2포트 2위치의 전환밸브이고, 컨트롤러(30)로부터의 제어신호에 따라 밸브위치를 전환하는 전자밸브가 이용된다. 또, 파일럿압을 이용한 비례밸브가 이용되어도 된다. 구체적으로는, 제3 전환밸브(440)는, 제1 위치 및 제2 위치를 밸브위치로서 갖는다. 제1 위치는, 메인펌프(14)의 하류측의 합류점과 고압어큐뮬레이터부(41H)의 사이의 연통을 차단하는 밸브위치이다. 또, 제2 위치는, 메인펌프(14)의 하류측의 합류점과 고압어큐뮬레이터부(41H)를 연통시키는 밸브위치이다.
제3 역류방지밸브(441)는, 메인펌프(14)로부터 고압어큐뮬레이터부(41H)로 작동유가 흐르는 것을 방지하는 밸브이다.
제2 방압부(45)는, 저압어큐뮬레이터부(41L)와 메인펌프(14)와 고압어큐뮬레이터부(41H)의 사이의 작동유의 흐름을 제어하는 유압회로 요소이다. 본 실시예에서는, 제2 방압부(45)는, 주로 제4 전환밸브(450)를 포함한다.
제4 전환밸브(450)는, 고압어큐뮬레이터부(41H)의 방압(역행)동작 시에, 고압어큐뮬레이터부(41H)로부터 메인펌프(14)의 상류측의 합류점으로의 작동유의 흐름을 제어하는 밸브이다. 본 실시예에서는, 제4 전환밸브(450)는, 3포트 2위치의 전환밸브이며, 컨트롤러(30)로부터의 제어신호에 따라 밸브위치를 전환하는 전자밸브가 이용된다. 또, 파일럿압을 이용한 비례밸브가 이용되어도 된다. 구체적으로는, 제4 전환밸브(450)는, 제1 위치 및 제2 위치를 밸브위치로서 갖는다. 제1 위치는, 메인펌프(14)와 저압어큐뮬레이터부(41L)를 연통시키고, 또한 메인펌프(14)와 고압어큐뮬레이터부(41H)의 사이의 연통을 차단하는 밸브위치이다. 또, 제2 위치는, 메인펌프(14)와 저압어큐뮬레이터부(41L)의 사이의 연통을 차단하고, 또한 메인펌프(14)와 고압어큐뮬레이터부(41H)를 연통시키는 밸브위치이다.
제3 축압부(46)는, 메인펌프(14)와 컨트롤밸브(17)와 저압어큐뮬레이터부(41L)의 사이의 작동유의 흐름을 제어하는 유압회로 요소이다. 본 실시예에서는, 제3 축압부(46)는, 주로 제5 전환밸브(460), 제5 역류방지밸브(461), 제6 역류방지밸브(462), 및 제7 역류방지밸브(463)를 포함한다.
제5 전환밸브(460)는, 저압어큐뮬레이터부(41L)의 축압(회생)동작 시에, 메인펌프(14)로부터 저압어큐뮬레이터부(41L)로의 작동유의 흐름을 제어하는 밸브이다. 본 실시예에서는, 제5 전환밸브(460)는, 2포트 2위치의 전환밸브이고, 컨트롤러(30)로부터의 제어신호에 따라 밸브위치를 전환하는 전자밸브가 이용된다. 또, 파일럿압을 이용한 비례밸브가 이용되어도 된다. 구체적으로는, 제5 전환밸브(460)는, 제1 위치 및 제2 위치를 밸브위치로서 갖는다. 제1 위치는, 메인펌프(14)의 하류측의 분기점과 저압어큐뮬레이터부(41L)의 사이의 연통을 차단하는 밸브위치이다. 또, 제2 위치는, 메인펌프(14)의 하류측의 분기점과 저압어큐뮬레이터부(41L)를 연통시키는 밸브위치이다.
제5 역류방지밸브(461)는, 저압어큐뮬레이터부(41L)로부터 메인펌프(14)의 하류측의 합류점으로 작동유가 흐르는 것을 방지하는 밸브이다.
제6 역류방지밸브(462)는, 저압어큐뮬레이터부(41L)로부터 붐실린더용 유량제어밸브(17B)로 작동유가 흐르는 것을 방지하는 밸브이다.
제7 역류방지밸브(463)는, 저압어큐뮬레이터부(41L)로부터 선회유압모터용 유량제어밸브(17A)로 작동유가 흐르는 것을 방지하는 밸브이다.
여기에서, 도 20 및 도 21을 참조하면서, 컨트롤러(30)가 저압어큐뮬레이터부(41L) 및 고압어큐뮬레이터부(41H)의 축압 및 방압을 제어하는 처리(이하, “축압·방압처리”라고 함)에 대하여 설명한다. 다만, 도 20은, 축압·방압처리의 흐름을 나타내는 플로차트이고, 컨트롤러(30)는, 소정 주기로 반복하여 이 축압·방압처리를 실행한다. 또, 도 21은, 도 19의 유압회로의 상태와 각 전환밸브 상태의 대응관계를 나타내는 대응표이다.
먼저, 컨트롤러(30)는, 유압쇼벨 상태를 검출하기 위한 각종 센서의 출력에 근거하여, 유압액추에이터의 조작이 행해졌는지 여부를 판정한다(스텝 ST1). 본 실시예에서는, 컨트롤러(30)는, 압력센서(29)의 출력에 근거하여 유압액추에이터의 조작이 행해졌는지 여부를 판정한다.
유압액추에이터가 조작되고 있다고 판정하면(스텝 ST1의 YES), 컨트롤러(30)는, 그 조작이 회생조작 또는 역행조작 중 어느 쪽인지를 판정한다(스텝 ST2). 본 실시예에서는, 컨트롤러(30)는, 압력센서(29)의 출력에 근거하여, 선회감속조작, 붐하강조작 등의 회생조작이 행해졌는지, 혹은, 선회가속조작, 붐상승조작 등의 역행조작이 행해졌는지를 판정한다. 예를 들면, 컨트롤러(30)는, 유압액추에이터가 배출하는 작동유의 압력 Pc가 소정압 Pc0 이상인 경우에 회생조작이 행해지고 있다고 판정한다.
회생조작이 행해졌다고 판정하면(스텝 ST2의 YES), 컨트롤러(30)는, 그 회생조작이 선회감속조작인지 혹은 그 이외의 회생조작인지를 판정한다(스텝 ST3).
그리고, 회생조작이 선회감속조작이라고 판정하면(스텝 ST3의 YES), 컨트롤러(30)는, 고압어큐뮬레이터부(41H)가 축압 가능한 상태인지 여부를 판정한다(스텝 ST4). 본 실시예에서는, 컨트롤러(30)는, 압력센서(S2L) 또는 압력센서(S2R)가 출력하는 선회유압모터(21)의 제동측(토출측)의 압력 Pso와, 압력센서(S3H)가 출력하는 고압어큐뮬레이터 압력 Pa에 근거하여 고압어큐뮬레이터부(41H)가 축압 가능한 상태인지 여부를 판정한다. 구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 압력 Pso가 고압어큐뮬레이터 압력 Pa를 상회하는 경우에 고압어큐뮬레이터부(41H)가 축압 가능한 상태라고 판정하고, 압력 Pso가 고압어큐뮬레이터 압력 Pa 이하인 경우에, 고압어큐뮬레이터부(41H)가 축압 가능한 상태가 아니라고 판정한다.
그리고, 고압어큐뮬레이터부(41H)가 축압 가능한 상태라고 판정하면(스텝 ST4의 YES), 컨트롤러(30)는, 유압실린더가 회생조작되고 있는지 여부를 판정한다(스텝 ST5). 본 실시예에서는, 컨트롤러(30)는, 압력센서(29)의 출력에 근거하여, 붐하강조작이 행해지고 있는지 여부, 즉, 붐실린더(7)가 회생조작되고 있는지 여부를 판정한다.
그리고, 유압실린더가 회생조작되고 있다고 판정하면(스텝 ST5의 YES), 컨트롤러(30)는, 유압회로의 상태를 “제1 상태”로 한다(스텝 ST6). 본 실시예에서는, 컨트롤러(30)는, 선회감속조작 및 붐하강조작이 행해지고 있는 경우에, 유압회로의 상태를 “제1 상태”로 한다.
도 21에 나타내는 바와 같이, “제1 상태”에서는, 컨트롤러(30)는, 제1 전환밸브(420)를 제1 위치 또는 제3 위치로 하여, 제1 축압부(42)를 통하여 선회제어부(40)와 고압어큐뮬레이터부(41H)를 연통시킨다. 또, 컨트롤러(30)는, 제2 전환밸브(430)를 제2 위치로 하여, 붐실린더용 유량제어밸브(17B)의 배출포트와 고압어큐뮬레이터부(41H)를 연통시키고, 또한 붐실린더용 유량제어밸브(17B)의 배출포트와 저압어큐뮬레이터부(41L)의 사이의 연통을 차단한다. 또, 컨트롤러(30)는, 제3 전환밸브(440)를 제1 위치로 하여, 메인펌프(14)의 하류측의 합류점과 고압어큐뮬레이터부(41H)의 사이의 연통을 차단한다. 또, 컨트롤러(30)는, 제4 전환밸브(450)를 제1 위치로 하여, 메인펌프(14)와 저압어큐뮬레이터부(41L)를 연통시키고, 또한 메인펌프(14)와 고압어큐뮬레이터부(41H)의 사이의 연통을 차단한다. 또, 컨트롤러(30)는, 제5 전환밸브(460)를 제1 위치로 하여, 메인펌프(14)의 하류측의 분기점과 저압어큐뮬레이터부(41L)의 사이의 연통을 차단한다.
그 결과, 선회감속조작 및 붐하강조작이 동시에 행해지는 “제1 상태”에서는, 고압어큐뮬레이터부(41H)는, 선회유압모터(21) 및 붐실린더(7)로부터의 작동유를 받아들인다. 또한, 저압어큐뮬레이터부(41L) 내의 작동유가, 제2 방압부(45)를 통하여, 메인펌프(14)의 상류측의 합류점에서 방출된다. 다만, 도 20의 “제1 상태 저압A방압 고압A축압(동시 회생)”(“A”는 어큐뮬레이터를 의미함)은, 이와 같은 유압회로의 상태를 나타낸다.
또, 스텝 ST5에 있어서 유압실린더가 회생조작되고 있지 않다고 판정하면(스텝 ST5의 NO), 컨트롤러(30)는, 유압회로의 상태를 “제2 상태”로 한다(스텝 ST7). 본 실시예에서는, 컨트롤러(30)는, 선회감속조작이 행해지고 있지만 붐하강조작이 행해지고 있지 않은 경우에, 유압회로의 상태를 “제2 상태”로 한다.
도 21에 나타내는 바와 같이, “제2 상태”에서는, 컨트롤러(30)는, 제2 전환밸브(430)를 제1 위치로 하여, 붐실린더용 유량제어밸브(17B)의 배출포트와 저압어큐뮬레이터부(41L)를 연통시키고, 또한 붐실린더용 유량제어밸브(17B)의 배출포트와 고압어큐뮬레이터부(41H)의 사이의 연통을 차단한다. 다만, 제1 전환밸브(420), 제3 전환밸브(440), 제4 전환밸브(450), 및 제5 전환밸브(460)의 상태는, “제1 상태”일 때와 동일하기 때문에, 설명을 생략한다.
그 결과, 선회감속조작이 행해지고, 붐하강조작이 행해지지 않은 “제2 상태”에서는, 고압어큐뮬레이터부(41H)는, 선회유압모터(21)로부터의 작동유를 받아들인다. 또한, 저압어큐뮬레이터부(41L) 내의 작동유가, 제2 방압부(45)를 통하여, 메인펌프(14)의 상류측의 합류점에서 방출된다. 다만, 도 20의 “제2 상태 저압A방압 고압A축압(선회 회생)”은, 이와 같은 유압회로의 상태를 나타낸다.
또, 스텝 ST3에 있어서, 회생조작이 선회감속조작 이외의 회생조작이라고 판정하면(스텝 ST3의 NO), 컨트롤러(30)는, 고압어큐뮬레이터부(41H)가 축압 가능한 상태인지 여부를 판정한다(스텝 ST8). 본 실시예에서는, 컨트롤러(30)는, 압력센서(S4)가 출력하는 붐실린더(7)의 보텀측 유실의 압력 Pbb와, 압력센서(S3H)가 출력하는 고압어큐뮬레이터 압력 Pa에 근거하여 고압어큐뮬레이터부(41H)가 축압 가능한 상태인지 여부를 판정한다. 구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 압력 Pbb가 고압어큐뮬레이터 압력 Pa를 상회하는 경우 고압어큐뮬레이터부(41H)가 축압 가능한 상태라고 판정하고, 압력 Pbb가 고압어큐뮬레이터 압력 Pa 이하인 경우에, 고압어큐뮬레이터부(41H)가 축압 가능한 상태가 아니라고 판정한다.
그리고, 고압어큐뮬레이터부(41H)가 축압 가능한 상태라고 판정하면(스텝 ST8의 YES), 컨트롤러(30)는, 유압회로의 상태를 “제3 상태”로 한다(스텝 ST9).
도 21에 나타내는 바와 같이, “제3 상태”에서는, 컨트롤러(30)는, 제1 전환밸브(420)를 제2 위치로 하여, 선회제어부(40)와 고압어큐뮬레이터부(41H)의 사이의 연통을 차단한다. 다만, 제2 전환밸브(430), 제3 전환밸브(440), 제4 전환밸브(450), 및 제5 전환밸브(460)의 상태는, “제1 상태”일 때와 동일하기 때문에, 설명을 생략한다.
그 결과, 선회감속조작이 행해지지 않고, 붐하강조작이 행해지는 “제3 상태”에서는, 고압어큐뮬레이터부(41H)는, 붐실린더(7)로부터의 작동유를 받아들인다. 또한, 저압어큐뮬레이터부(41L) 내의 작동유가, 제2 방압부(45)를 통하여, 메인펌프(14)의 상류측의 합류점에서 방출된다. 다만, 도 20의 “제3 상태 저압A방압 고압A축압(유압실린더 회생)”은, 이와 같은 유압회로의 상태를 나타낸다.
또, 스텝 ST2에 있어서 회생조작이 행해지고 있지 않다고 판정하면(스텝 ST2의 NO), 컨트롤러(30)는, 고압어큐뮬레이터부(41H)의 축압 상태가 방압에 적합한 상태인지 여부를 판정한다(스텝 ST10). 본 실시예에서는, 컨트롤러(30)는, 압력센서(S3H)의 출력에 근거하여, 고압어큐뮬레이터 압력 Pa가 소정압 Pa0 미만인지 여부를 판정한다.
그리고, 고압어큐뮬레이터부(41H)의 축압 상태가 방압에 적합한 상태라고 판정하면(스텝 ST10의 YES), 컨트롤러(30)는, 고압어큐뮬레이터 압력 Pa가, 압력센서(S1)의 출력인 토출압 Pp 이상인지 여부를 판정한다(스텝 ST11). 본 실시예에서는, 고압어큐뮬레이터 압력 Pa가 소정압 Pa0 이상이라고 판정하면, 컨트롤러(30)는, 고압어큐뮬레이터 압력 Pa가 토출압 Pp 이상인지 여부를 판정한다.
그리고, 컨트롤러(30)는, 고압어큐뮬레이터 압력 Pa가 토출압 Pp 이상이라고 판정하면(스텝 ST11의 YES), 컨트롤러(30)는, 유압회로의 상태를 “제4 상태”로 한다(스텝 ST12).
도 21에 나타내는 바와 같이, “제4 상태”에서는, 컨트롤러(30)는, 제1 전환밸브(420)를 제2 위치로 하여, 선회제어부(40)와 고압어큐뮬레이터부(41H)의 사이의 연통을 차단한다. 또, 컨트롤러(30)는, 제2 전환밸브(430)를 제1 위치로 하여, 붐실린더용 유량제어밸브(17B)의 배출포트와 저압어큐뮬레이터부(41L)를 연통시키고, 또한 붐실린더용 유량제어밸브(17B)의 배출포트와 고압어큐뮬레이터부(41H)의 사이의 연통을 차단한다. 또, 컨트롤러(30)는, 제3 전환밸브(440)를 제2 위치로 하여, 메인펌프(14)의 하류측의 합류점과 고압어큐뮬레이터부(41H)를 연통시킨다. 다만, 제4 전환밸브(450), 및 제5 전환밸브(460)의 상태는, “제1 상태”일 때와 동일하기 때문에, 설명을 생략한다.
그 결과, “제4 상태”에서는, 저압어큐뮬레이터부(41L)는, 선회유압모터(21) 및 붐실린더(7)로부터의 작동유를 받아들인다. 또한, 저압어큐뮬레이터부(41L) 내의 작동유가, 제2 방압부(45)를 통하여, 메인펌프(14)의 상류측의 합류점에서 방출된다. 또, 고압어큐뮬레이터부(41H) 내의 작동유가, 제1 방압부(44)를 통하여, 메인펌프(14)의 하류측의 합류점에서 방출된다. 다만, 도 20의 “제4 상태 저압A방압 고압A하류측 방압”은, 이와 같은 유압회로의 상태를 나타낸다.
또, 스텝 ST11에 있어서 고압어큐뮬레이터 압력 Pa가 토출압 Pp 미만이라고 판정하면(스텝 ST11의 NO), 컨트롤러(30)는, 유압회로의 상태를 “제5 상태”로 한다(스텝 ST13).
도 21에 나타내는 바와 같이, “제5 상태”에서는, 컨트롤러(30)는, 제3 전환밸브(440)를 제1 위치로 하여, 메인펌프(14)의 하류측의 합류점과 고압어큐뮬레이터부(41H)의 사이의 연통을 차단한다. 또, 컨트롤러(30)는, 제4 전환밸브(450)를 제2 위치로 하여, 메인펌프(14)와 고압어큐뮬레이터부(41H)를 연통시키고, 또한 메인펌프(14)와 저압어큐뮬레이터부(41L)의 사이의 연통을 차단한다. 또, 컨트롤러(30)는, 제5 전환밸브(460)를 제1 위치로 하여, 메인펌프(14)의 하류측의 분기점과 저압어큐뮬레이터부(41L)의 사이의 연통을 차단한다. 다만, 제1 전환밸브(420) 및 제2 전환밸브(430)의 상태는, “제4 상태”일 때와 동일하기 때문에, 설명을 생략한다.
그 결과, “제5 상태”에서는, 저압어큐뮬레이터부(41L)는, 선회유압모터(21) 및 붐실린더(7)로부터의 작동유를 받아들인다. 또, 고압어큐뮬레이터부(41H) 내의 작동유가, 제2 방압부(45)를 통하여, 메인펌프(14)의 상류측의 합류점에서 방출된다. 다만, 도 20의 “제5 상태 저압A축압 고압A상류측 방압”은, 이와 같은 유압회로의 상태를 나타낸다.
또, 스텝 ST10에 있어서 고압어큐뮬레이터부(41H)의 축압 상태가 방압에 적합한 상태가 아니라고 판정하면(스텝 ST10의 NO), 컨트롤러(30)는, 유압회로의 상태를 “제6 상태”로 한다(스텝 ST14).
도 21에 나타내는 바와 같이, “제6 상태”에서는, 컨트롤러(30)는, 제4 전환밸브(450)를 제1 위치로 하여, 메인펌프(14)와 저압어큐뮬레이터부(41L)를 연통시키고, 또한 메인펌프(14)와 고압어큐뮬레이터부(41H)의 사이의 연통을 차단한다. 다만, 제1 전환밸브(420), 제2 전환밸브(430), 제3 전환밸브(440), 및 제5 전환밸브(460)의 상태는, “제5 상태”일 때와 동일하기 때문에, 설명을 생략한다.
그 결과, “제6 상태”에서는, 고압어큐뮬레이터부(41H)는, 선회유압모터(21) 및 붐실린더(7)로부터 작동유를 받아들이는 일도 없고, 메인펌프(14)의 상류측의 합류점 및 하류측의 합류점에서 작동유를 방출하는 일도 없다. 또, 저압어큐뮬레이터부(41L)는, 제2 방압부(45)를 통하여 메인펌프(14)의 상류측의 합류점에서 작동유를 방출한다. 그리고, 메인펌프(14)는, 저압어큐뮬레이터부(41L)로부터 흡입한 작동유를 조작 중인 유압액추에이터에 대하여 공급한다. 다만, 도 20의 “제6 상태 저압A방압 고압A차단”은, 이와 같은 유압회로의 상태를 나타낸다.
또, 스텝 ST1에 있어서 유압액추에이터가 조작되고 있지 않다고 판정하면(스텝 ST1의 NO), 컨트롤러(30)는, 유압회로의 상태를 “제7 상태”로 한다(스텝 ST15).
도 21에 나타내는 바와 같이, “제7 상태”에서는, 컨트롤러(30)는, 제5 전환밸브(460)를 제2 위치로 하여, 메인펌프(14)의 하류측의 분기점과 저압어큐뮬레이터부(41L)를 연통시킨다. 다만, 제5 전환밸브(460) 이외의 전환밸브의 상태는, “제6 상태”일 때와 동일하기 때문에, 설명을 생략한다.
그 결과, “제7 상태”에서는, 저압어큐뮬레이터부(41L)는, 메인펌프(14)의 하류측의 분기점으로부터의 작동유를 받아들이면서, 제2 방압부(45)를 통하여 메인펌프(14)의 상류측의 합류점에서 그 작동유를 방출한다. 다만, 도 20의 “제7 상태(대기)”는, 이와 같은 유압회로의 상태를 나타낸다.
또, 스텝 ST4에 있어서, 어큐뮬레이터부(41)가 축압 가능한 상태가 아니라고 판정한 경우에도(스텝 ST4의 NO), 컨트롤러(30)는, 유압회로의 상태를 “제7 상태”로 한다(스텝 ST15). 이 경우, 제1 전환밸브(420)가 제2 위치가 되기 때문에, 선회유압모터(21)의 제동측(토출측)의 작동유는, 릴리프밸브(400L) 또는 릴리프밸브(400R)를 경유하여 저압어큐뮬레이터부(41L)로 배출된다.
또, 스텝 ST8에 있어서, 어큐뮬레이터부(41)가 축압 가능한 상태가 아니라고 판정한 경우에도(스텝 ST8의 NO), 컨트롤러(30)는, 유압회로의 상태를 “제7 상태”로 한다(스텝 ST15). 이 경우, 제2 전환밸브(430)가 제1 위치가 되기 때문에, 붐실린더(7)의 보텀측 유실의 작동유는, 붐실린더용 유량제어밸브(17B) 및 제2 전환밸브(430)를 경유하여 저압어큐뮬레이터부(41L)로 배출된다.
이상의 구성에 의하여, 저압어큐뮬레이터부(41L)는, 탱크로서 기능하여, 메인펌프(14)의 상류측에 작동유를 방출하고, 또한 유압액추에이터로부터 배출되는 작동유를 축적할 수 있다. 이로 인하여, 본 발명의 실시예에 관한 쇼벨은, 탱크를 생략할 수 있다. 또, 탱크가 수납되어 있던 스페이스에 저압어큐뮬레이터부(41L), 고압어큐뮬레이터부(41H) 등을 수납할 수 있다.
또, 상술한 유압회로는, 유압액추에이터로부터 배출되는 회생 가능한 에너지를 수반하는 작동유를 고압어큐뮬레이터(410H)에 축적한 후 재이용할 수 있다. 또, 상술한 유압회로는, 고압어큐뮬레이터 압력 Pa가 토출압 Pp 이상인 경우뿐만 아니라, 토출압 Pp 미만인 경우이더라도, 고압어큐뮬레이터부(41H) 내의 작동유를 이용할 수 있도록 한다. 이로 인하여, 상술한 유압회로는, 고압어큐뮬레이터부(41H)에 축적된 유압에너지를 보다 효율적으로 이용할 수 있다.
구체적으로는, 상술한 유압회로는, 고압어큐뮬레이터부(41H)의 압력이, 동작시키고자 하는 유압액추에이터의 구동측의 압력보다 낮은 경우이더라도, 고압어큐뮬레이터부(41H)의 방압(역행)동작을 실행시킬 수 있다.
또, 상술한 유압회로에서는, 메인펌프(14)가 토출하는 작동유를 이용하거나, 혹은, 메인펌프(14)가 토출하는 작동유와 고압어큐뮬레이터부(41H)에 축적한 작동유를 병용하여 유압액추에이터가 구동된다. 그러나, 상술한 유압회로는, 제3 역류방지밸브(441)를 생략함으로써 메인펌프(14)로부터 고압어큐뮬레이터부(41H)로의 작동유의 흐름을 허용하여, 메인펌프(14)가 토출하는 작동유를 고압어큐뮬레이터부(41H)가 축적할 수 있도록 해도 된다. 또, 상술한 유압회로는, 고압어큐뮬레이터부(41H)에 축적한 작동유만을 이용하여 유압액추에이터가 구동될 수 있도록 해도 된다.
또, 상술한 유압회로는, 메인펌프(14)의 상류측의 합류점 또는 하류측의 합류점에서 고압어큐뮬레이터부(41H)로부터의 작동유를 합류시키는 구성을 갖는다. 그러나, 본 발명은 이 구성에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 본 발명의 실시예에 관한 유압회로는, 메인펌프(14)의 하류측의 합류점에서 고압어큐뮬레이터부(41H)로부터의 작동유를 합류시키는 구성 대신에, 고압어큐뮬레이터부(41H)로부터 유압액추에이터에(컨트롤밸브(17)를 경유하지 않고) 직접적으로 작동유를 방출할 수 있는 구성을 갖고 있어도 된다. 또한, 상술한 유압회로는, 메인펌프(14)의 상류측의 합류점에서 고압어큐뮬레이터부(41H)로부터의 작동유를 합류시키는 구성을 갖는 것이어도 된다.
또, 상술한 유압회로는, 메인펌프(14)의 상류측의 합류점에서 고압어큐뮬레이터부(41H)로부터의 작동유를 방출할 수 있도록 한다. 이로 인하여, 메인펌프(14)는, 비교적 낮은 압력의 작동유를 저압어큐뮬레이터부(41L)로부터 흡입하여 토출하는 경우에 비하여 흡수마력(소정량의 작동유를 토출하기 위하여 필요한 토크)을 저감할 수 있고, 에너지 절약화를 촉진할 수 있다. 또, 메인펌프(14)는, 토출량 제어의 응답성을 높일 수 있다.
또, 상술한 유압회로는, 탱크 대신에 저압어큐뮬레이터부(41L)를 이용한다. 즉, 탱크압보다 높은 저압어큐뮬레이터 압력을 갖는 작동유를 이용할 수 있다. 이로 인하여, 메인펌프(14)는, 탱크로부터 작동유를 흡입하여 토출하는 경우에 비하여 흡수마력(소정량의 작동유를 토출하기 위하여 필요한 토크)을 저감할 수 있고, 에너지 절약화를 촉진할 수 있다. 또, 메인펌프(14)는, 토출량 제어의 응답성을 높일 수 있다.
또, 상술한 유압회로에 있어서, 저압어큐뮬레이터부(41L)는 단일의 저압어큐뮬레이터(410L)를 가지며, 고압어큐뮬레이터부(41H)는 단일의 고압어큐뮬레이터(410H)를 갖는다. 그러나, 본 발명은 이 구성에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 저압어큐뮬레이터부(41L) 및 고압어큐뮬레이터부(41H)의 각각은, 병렬로 접속되는 2개 이상의 어큐뮬레이터를 포함하고 있어도 된다. 이 경우, 저압어큐뮬레이터부(41L) 및 고압어큐뮬레이터부(41H)의 각각에 있어서의 각 어큐뮬레이터의 용량은 임의이며, 모두 동일한 용량이어도 되고, 각각 상이한 용량이어도 된다. 또, 각 어큐뮬레이터의 최대방출압력은, 각각 상이한 압력이어도 된다. 요구되는 방출압력에 따라, 최대방출압력을 각각 상이하게 한 복수의 어큐뮬레이터로부터 작동유의 공급원 또는 축적처로서의 어큐뮬레이터를 선택할 수 있도록 하기 위함이다. 또, 각 어큐뮬레이터는, 각각 상이한 타이밍으로 축압되거나 혹은 방압되어도 되고, 2개 이상의 어큐뮬레이터가, 부분적으로 혹은 전체적으로 중복되는 타이밍으로 축압되거나 혹은 방압되어도 된다.
다음으로, 도 22~도 24를 참조하면서, 본 발명의 실시예에 관한 유압쇼벨에 탑재되는 또 다른 유압회로에 있어서의 어큐뮬레이터의 축압 및 방압에 대하여 설명한다. 다만, 도 22는, 도 1의 유압쇼벨에 탑재되는 또 다른 유압회로의 주요부 구성예를 나타낸다. 또, 도 23은, 도 22의 유압회로의 “제4 상태”에 있어서의 고압어큐뮬레이터부(41H)로부터 붐실린더(7)로의 작동유의 흐름을 나타낸다. 또, 도 24는, 도 22의 유압회로의 “제5 상태”에 있어서의 고압어큐뮬레이터부(41H)로부터 붐실린더(7)로의 작동유의 흐름을 나타낸다.
또, 도 22의 유압회로는, 어큐뮬레이터 전환밸브(411H)를 포함하는 점, 그리고 제1 방압부(44) 및 제2 방압부(45) 대신에, 제1 방압부(44A) 및 제2 방압부(45A)를 갖는 점에서 도 19의 유압회로와 상이하지만, 그 외의 점에서 도 19의 유압회로와 공통된다. 이로 인하여, 공통점의 설명을 생략하고, 상이점을 상세하게 설명한다.
어큐뮬레이터 전환밸브(411H)는, 고압어큐뮬레이터(410H)와 유압회로의 다른 부분의 사이의 연통·차단을 제어하는 밸브이다. 본 실시예에서는, 어큐뮬레이터 전환밸브(411H)는, 2포트 2위치의 전환밸브이고, 컨트롤러(30)로부터의 제어신호에 따라 밸브위치를 전환하는 전자밸브가 이용된다. 또, 파일럿압을 이용한 비례밸브가 이용되어도 된다. 구체적으로는, 어큐뮬레이터 전환밸브(411H)는, 제1 위치 및 제2 위치를 밸브위치로서 갖는다. 제1 위치는, 고압어큐뮬레이터(410H)와 유압회로의 다른 부분의 사이의 연통을 차단하는 밸브위치이다. 또, 제2 위치는, 고압어큐뮬레이터(410H)와 유압회로의 다른 부분을 연통시키는 밸브위치이다.
제1 방압부(44A)는, 메인펌프(14)와 컨트롤밸브(17)와 고압어큐뮬레이터부(41H)의 사이의 작동유의 흐름을 제어하는 유압회로 요소이다. 본 실시예에서는, 제1 방압부(44A)는, 주로 펌프모터(35), 제3 전환밸브(440A), 및 제3 역류방지밸브(441A)를 포함한다.
펌프모터(35)는, 컨트롤러(30)로부터의 제어신호에 따라 토출유량이 변화하는 가변용량형 유압펌프모터이며, 최소 유량을 매우 작게, 바람직하게는 대략 제로로 설정 가능한 것이다. 본 실시예에서는, 펌프모터(35)는, 그 회전축이 엔진(11)의 구동축에 결합된다. 또, 펌프모터(35)는, 엔진(11)의 구동축을 통하여 메인펌프(14)와의 사이에서 회전을 전달할 수 있도록 메인펌프(14)에 연결된다. 구체적으로는, 펌프모터(35)의 회전축은, 엔진(11)의 구동축을 통하여 메인펌프(14)의 회전축에 결합된다. 다만, 펌프모터(35)의 회전축은, 클러치기구, 무단변속기구(예를 들면, 변속비 무한대 변속기) 등을 통하여 엔진(11)의 구동축에 결합되어도 된다. 이 경우, 최소 유량은 대략 제로로 설정 가능한 것이 아니어도 된다. 또, 펌프모터(35)의 상류측에는, 펌프모터(35)의 정지 시의 캐비테이션을 방지하기 위한 메이크업회로가 설치된다. 또, 펌프모터(35)의 회전축은, 엔진(11)의 구동축을 통하지 않고 메인펌프(14)의 회전축에 직접적으로 결합되어 있어도 되며, 클러치기구, 무단변속기구(예를 들면, 변속비 무한대 변속기) 등을 통하여 결합되어도 된다.
또, 펌프모터(35)는, 필요에 따라, 유압펌프로서도 유압모터로서도 동작할 수 있다. 본 실시예에서는, 펌프모터(35)는, 고압어큐뮬레이터 압력 Pa가 메인펌프(14)의 토출압 Pp 이상인 경우에 유압모터로서 동작하고, 고압어큐뮬레이터 압력 Pa가 토출압 Pp 미만인 경우에 유압펌프로서 동작한다.
구체적으로는, 유압모터로서 동작하는 펌프모터(35)는, 토출압 Pp 이상의 압력레벨에 있는 고압어큐뮬레이터부(41H) 내의 작동유를 이용하여 엔진(11)의 회전을 어시스트한다. 또한, 펌프모터(35)는, 토출압 Pp 미만의 압력레벨에 있는 작동유를 토출하여, 메인펌프(14)의 상류측의 합류점에서 그 작동유를 합류시킨다. 다만, 펌프모터(35)는, 유압모터로서 동작하는 경우이더라도, 토출압 Pp 이상의 압력레벨에 있는 작동유를 토출하여, 메인펌프(14)의 하류측의 합류점에서 그 작동유를 합류시켜도 된다.
또, 유압펌프로서 동작하는 펌프모터(35)는, 엔진(11)의 구동력을 이용하여, 토출압 Pp 미만의 압력레벨에 있는 고압어큐뮬레이터부(41H) 내의 작동유를 흡입한다. 또한, 펌프모터(35)는, 토출압 Pp 이상의 압력레벨에 있는 작동유를 토출하여, 메인펌프(14)의 하류측의 합류점에서 그 작동유를 합류시킨다. 다만, 펌프모터(35)는, 유압펌프로서 동작하는 경우이더라도, 토출압 Pp 미만의 압력레벨에 있는 작동유를 토출하여, 메인펌프(14)의 상류측의 합류점에서 그 작동유를 합류시켜도 된다.
제3 전환밸브(440A)는, 고압어큐뮬레이터부(41H)의 방압(역행)동작 시에, 펌프모터(35)로부터 메인펌프(14)의 상류측의 합류점 또는 하류측의 합류점으로의 작동유의 흐름을 제어하는 밸브이다. 본 실시예에서는, 제3 전환밸브(440A)는, 3포트 2위치의 전환밸브이고, 컨트롤러(30)로부터의 제어신호에 따라 밸브위치를 전환하는 전자밸브가 이용된다. 또, 파일럿압을 이용한 비례밸브가 이용되어도 된다. 구체적으로는, 제3 전환밸브(440A)는, 제1 위치 및 제2 위치를 밸브위치로서 갖는다. 제1 위치는, 메인펌프(14)의 상류측의 합류점과 펌프모터(35)의 토출포트를 연통시키고, 또한 메인펌프(14)의 하류측의 합류점과 펌프모터(35)의 토출포트의 사이의 연통을 차단하는 밸브위치이다. 또, 제2 위치는, 메인펌프(14)의 하류측의 합류점과 펌프모터(35)의 토출포트를 연통시키고, 또한 메인펌프(14)의 상류측의 합류점과 펌프모터(35)의 토출포트의 사이의 연통을 차단하는 밸브위치이다.
제3 역류방지밸브(441A)는, 메인펌프(14)의 상류측으로부터 펌프모터(35)의 토출포트로 작동유가 흐르는 것을 방지하는 밸브이다.
제2 방압부(45A)는, 메인펌프(14)와 저압어큐뮬레이터부(41L)와 고압어큐뮬레이터부(41H)의 사이의 작동유의 흐름을 제어하는 유압회로 요소이다. 본 실시예에서는, 제2 방압부(45A)는, 주로 제4 전환밸브(450A) 및 제4 역류방지밸브(451A)를 포함한다.
제4 전환밸브(450A)는, 고압어큐뮬레이터부(41H)의 방압(역행)동작 시에, 고압어큐뮬레이터부(41H)로부터 메인펌프(14)의 상류측의 합류점으로의 작동유의 흐름을 제어하는 밸브이다. 본 실시예에서는, 제4 전환밸브(450A)는, 2포트 2위치의 전환밸브이고, 컨트롤러(30)로부터의 제어신호에 따라 밸브위치를 전환하는 전자밸브가 이용된다. 또, 파일럿압을 이용한 비례밸브가 이용되어도 된다. 구체적으로는, 제4 전환밸브(450A)는, 제1 위치 및 제2 위치를 밸브위치로서 갖는다. 제1 위치는, 메인펌프(14)의 상류측의 합류점과 고압어큐뮬레이터부(41H)의 사이의 연통을 차단하는 밸브위치이다. 또, 제2 위치는, 메인펌프(14)의 상류측의 합류점과 고압어큐뮬레이터부(41H)를 연통시키는 밸브위치이다.
제4 역류방지밸브(451A)는, 메인펌프(14)의 상류측의 합류점 및 고압어큐뮬레이터부(41H)로부터 저압어큐뮬레이터부(41L)로 작동유가 흐르는 것을 방지하는 밸브이다.
이 구성에 의하여, 도 20에 나타내는 “제4 상태”에 있어서, 컨트롤러(30)는, 제3 전환밸브(440A)를 제1 위치로 하여, 메인펌프(14)의 상류측의 합류점과 펌프모터(35)의 토출포트를 연통시킨다. 또, 컨트롤러(30)는, 제4 전환밸브(450A)를 제1 위치로 하여, 메인펌프(14)의 상류측의 합류점과 고압어큐뮬레이터부(41H)의 사이의 연통을 차단한다. 또, 컨트롤러(30)는, 어큐뮬레이터 전환밸브(411H)를 제2 위치로 하여, 고압어큐뮬레이터(410H)와 유압회로의 다른 부분을 연통시킨다. 그리고, 컨트롤러(30)는, 펌프모터(35)를 유압모터로서 동작시킨다. 다만, 제1 전환밸브(420), 제2 전환밸브(430), 및 제5 전환밸브(460)의 상태는, 상술한 유압회로의 “제4 상태”, “제5 상태”일 때와 동일하기 때문에, 설명을 생략한다.
그 결과, 도 23에 나타내는 바와 같이, “제4 상태”에서는, 고압어큐뮬레이터부(41H) 내의 작동유는, 펌프모터(35)에 의하여 그 압력이 토출압 Pp 미만으로 낮아져, 제3 전환밸브(440A)를 통하여, 메인펌프(14)의 상류측의 합류점에서 방출된다. 또, 제1 전환밸브(420), 제2 전환밸브(430), 제4 전환밸브(450A)가 각각 고압어큐뮬레이터부(41H)로부터 보아 차단 상태에 있기 때문에, 고압어큐뮬레이터부(41H) 내의 작동유가 메인펌프(14)의 상류측의 합류점 이외의 장소에서 방출되는 일은 없다.
또, “제4 상태”에서는, 펌프모터(35)는, 유압모터로서 동작하여, 엔진(11)을 어시스트한다. 이로 인하여, 엔진(11)은, 보다 큰(메인펌프(14)에 있어서의) 흡수마력을 허용할 수 있고, 메인펌프(14)는, 토출 가능한 최대 유량을 증대시킬 수 있다. 구체적으로는, 메인펌프(14)는, 펌프모터(35)에 의한 어시스트가 없는 경우의 최대허용토출유량 Q1(=η×Te×N/Pp)보다 큰 최대허용토출유량 Q2(=η×(Te+Tm)×N/Pp)를 실현할 수 있다. 다만, η, Te, Tm, N, Pp는 각각, 효율, 엔진토크, 펌프모터토크, 메인펌프 회전수, 토출압을 나타낸다.
또, 도 20에 나타내는 “제5 상태”에 있어서, 컨트롤러(30)는, 제3 전환밸브(440A)를 제2 위치로 하여, 메인펌프(14)의 하류측의 합류점과 펌프모터(35)의 토출포트를 연통시킨다. 또, 컨트롤러(30)는, 제4 전환밸브(450A)를 제2 위치로 하여, 메인펌프(14)의 상류측의 합류점과 고압어큐뮬레이터부(41H)를 연통시킨다. 그리고, 컨트롤러(30)는, 펌프모터(35)를 유압펌프로서 동작시킨다. 다만, 제1 전환밸브(420), 제2 전환밸브(430), 및 제5 전환밸브(460)의 상태는, 상술한 유압회로의 “제5 상태”일 때와 동일하기 때문에, 설명을 생략한다.
그 결과, 도 24에 나타내는 바와 같이, “제5 상태”에서는, 고압어큐뮬레이터부(41H) 내의 작동유의 일부는, 펌프모터(35)에 의하여 그 압력이 토출압 Pp 이상으로 높아져, 제3 전환밸브(440A)를 통하여 메인펌프(14)의 하류측의 합류점에서 방출된다. 또, 고압어큐뮬레이터부(41H) 내의 작동유의 다른 일부는, 제2 방압부(45A)를 통하여 메인펌프(14)의 상류측의 합류점에서 방출되고, 메인펌프(14)에 의하여 그 압력이 토출압 Pp 이상으로 높아진다. 그리고, 메인펌프(14)가 토출하는 작동유는, 제3 전환밸브(440A)로부터의 작동유와 합류하여 컨트롤밸브(17)를 향하여 흐른다. 또, 제1 전환밸브(420), 제2 전환밸브(430)가 각각 고압어큐뮬레이터부(41H)로부터 보아 차단 상태에 있기 때문에, 고압어큐뮬레이터부(41H) 내의 작동유가 메인펌프(14)의 상류측의 합류점 및 하류측의 합류점 이외의 장소에서 방출되는 일은 없다.
또, 도 20에 나타내는 “제6 상태”에 있어서, 컨트롤러(30)는, 어큐뮬레이터 전환밸브(411H)를 제2 위치로 하여, 고압어큐뮬레이터(410H)와 유압회로의 다른 부분을 연통시킨다. 또, 컨트롤러(30)는, 제3 전환밸브(440A)를 제1 위치로 하여, 메인펌프(14)의 상류측의 합류점과 펌프모터(35)의 토출포트를 연통시킨다. 또, 컨트롤러(30)는, 제4 전환밸브(450A)를 제1 위치로 하여, 메인펌프(14)의 상류측의 합류점과 고압어큐뮬레이터부(41H)의 사이의 연통을 차단한다. 그리고, 컨트롤러(30)는, 펌프모터(35)를 정지시켜, 제3 전환밸브(440A)와 고압어큐뮬레이터부(41H)의 사이의 연통을 차단한다. 여기에서, 펌프모터(35)의 정지란, 최소 유량(예를 들면, 대략 제로)으로 설정하는 것, 또는 클러치기구의 해방 혹은 무단변속기구의 출력회전속도가 대략 제로가 되는 변속비로의 전환을 행하는 것을 포함한다. 즉, 컨트롤러(30)는, 펌프모터(35)에 의한, 고압어큐뮬레이터부(41H)에 있어서의 작동유의 메인펌프(14)의 상류측 및 하류측으로의 공급을 금지한다. 다만, 제1 전환밸브(420), 제2 전환밸브(430), 제5 전환밸브(460)의 상태는, 상술한 유압회로의 “제6 상태”일 때와 동일하기 때문에, 설명을 생략한다.
그 결과, “제6 상태”에서는, 메인펌프(14)의 상류측의 합류점 및 하류측의 합류점에서 작동유를 방출하는 일은 없다. 한편, 저압어큐뮬레이터부(41L)는, 제2 방압부(45A)를 통하여 메인펌프(14)의 상류측의 합류점에서 작동유를 방출한다. 그리고, 메인펌프(14)는, 저압어큐뮬레이터부(41L)로부터 흡입한 작동유를 조작 중인 유압액추에이터에 대하여 공급한다.
또, 도 20에 나타내는 “제7 상태”에 있어서, 컨트롤러(30)는, 어큐뮬레이터 전환밸브(411H)를 제1 위치로 하여, 고압어큐뮬레이터(410H)와 유압회로의 다른 부분의 사이의 연통을 차단한다. 또, 컨트롤러(30)는, 제4 전환밸브(450A)를 제1 위치로 하여, 메인펌프(14)의 상류측의 합류점과 고압어큐뮬레이터부(41H)의 사이의 연통을 차단한다. 그리고, 컨트롤러(30)는, 펌프모터(35)를 정지시켜, 제3 전환밸브(440A)와 고압어큐뮬레이터부(41H)의 사이의 연통을 차단한다. 또, 컨트롤러(30)는, 제5 전환밸브(460)를 제2 위치로 하여, 메인펌프(14)의 하류측의 분기점과 저압어큐뮬레이터부(41L)를 연통시킨다. 다만, 제1 전환밸브(420) 및 제2 전환밸브(430)의 상태는, “제4 상태”또는 “제5 상태”일 때와 동일하기 때문에, 설명을 생략한다.
그 결과, “제7 상태”에서는, 저압어큐뮬레이터부(41L)는, 메인펌프(14)의 하류측의 분기점으로부터의 작동유를 받아들이면서, 제2 방압부(45A)를 통하여 메인펌프(14)의 상류측의 합류점에서 그 작동유를 방출한다.
또, 도 20에 나타내는 “제1 상태” 또는 “제2 상태”에 있어서, 컨트롤러(30)는, 어큐뮬레이터 전환밸브(411H)의 존재에 의하여, 제1 전환밸브(420)를 통하여 선회제어부(40)로부터 유출되는 작동유를, 고압어큐뮬레이터(410H)에 축적하지 않고, 메인펌프(14)의 상류측 또는 하류측의 합류점에 합류시킬 수 있다.
구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 어큐뮬레이터 전환밸브(411H)를 제1 위치로 하고, 제1 전환밸브(420)를 제1 위치 또는 제3 위치로 하면서, 펌프모터(35)를 유압펌프 혹은 유압모터로서 동작시키거나, 혹은, 제4 전환밸브(450A)를 제2 위치로 한다. 이로써, 컨트롤러(30)는, 선회유압모터(21)의 제동측으로부터 유출되는 작동유를 메인펌프(14)의 상류측 또는 하류측의 합류점에 합류시킬 수 있다.
마찬가지로, 컨트롤러(30)는, 제2 전환밸브(430)를 통하여 붐실린더용 유량제어밸브(17B)로부터 유출되는 작동유를, 고압어큐뮬레이터(410H)에 축적하지 않고, 메인펌프(14)의 상류측 또는 하류측의 합류점에 합류시킬 수 있다.
구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 어큐뮬레이터 전환밸브(411H)를 제1 위치로 하고, 제2 전환밸브(430)를 제2 위치로 하면서, 펌프모터(35)를 유압펌프 혹은 유압모터로서 동작시키거나, 혹은, 제4 전환밸브(450A)를 제2 위치로 한다. 이로써, 컨트롤러(30)는, 붐실린더(7)의 보텀측 유실로부터 유출되는 작동유를, 고압어큐뮬레이터(410H)에 축적하지 않고, 메인펌프(14)의 상류측 또는 하류측의 합류점에 합류시킬 수 있다.
이상의 구성에 의하여, 도 22의 유압회로는, 도 19의 유압회로에 의한 효과에 더하여, 유압액추에이터로부터 배출되는 회생 가능한 에너지를 수반하는 작동유를 고압어큐뮬레이터(410H)에 축적하지 않고 재이용할 수 있다는 효과를 나타낸다. 또, 도 22의 유압회로는, 그 작동유의 압력이 메인펌프(14)의 토출압보다 큰지 여부에 관계없이 재이용할 수 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명했지만, 본 발명은, 상술한 실시예에 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 범위를 일탈하는 일 없이 상술한 실시예에 다양한 변형 및 치환을 더할 수 있다.
예를 들면, 상술한 실시예에 있어서, 고압어큐뮬레이터(410H)는, 선회유압모터(21) 및 붐실린더(7)로부터의 작동유를 축적한다. 그러나, 본 발명은 이 구성에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 고압어큐뮬레이터(410H)는, 선회유압모터(21)로부터의 작동유만을 축적하는 구성이어도 된다. 이 경우, 제2 축압부(43)는 생략되어도 된다. 또, 고압어큐뮬레이터(410H)는, 선회유압모터(21) 이외의 하나 또는 복수의 유압액추에이터로부터의 작동유만을 축적하는 구성이어도 된다. 이 경우, 제1 축압부(42)는 생략되어도 되고, 선회유압모터(21)는 전동 모터여도 된다.
또, 본원은, 2013년 8월 5일에 출원한 일본 특허출원 2013-162600호, 2013-162601호, 및 2013-162602호에 각각 근거하는 우선권을 주장하는 것이며, 이들 일본 특허 출원의 전체 내용을 본원에 참고로 원용한다.
1: 하부주행체
1A, 1B: 주행용 유압모터
2: 선회기구
3: 상부선회체
4: 붐
5: 암
6: 버킷
7: 붐실린더
8: 암실린더
9: 버킷실린더
10: 캐빈
11: 엔진
14: 메인펌프
15: 파일럿펌프
16: 고압유압라인
17: 컨트롤밸브
17A: 선회유압모터용 유량제어밸브
17B: 붐실린더용 유량제어밸브
21: 선회유압모터
21L: 제1 포트
21R: 제2 포트
25: 파일럿라인
26: 조작장치
26A, 26B : 레버
26C: 페달
27, 28: 유압라인
29: 압력센서
30: 컨트롤러
35: 펌프모터
40: 선회제어부
41: 어큐뮬레이터부
41L: 저압어큐뮬레이터부
41H: 고압어큐뮬레이터부
42: 제1 축압부
43: 제2 축압부
44, 44A: 제1 방압부
45, 45A: 제2 방압부
46: 제3 축압부
410: 어큐뮬레이터
410L: 저압어큐뮬레이터
410H: 고압어큐뮬레이터
411, 411H: 어큐뮬레이터 전환밸브
420: 제1 전환밸브
421: 제1 역류방지밸브
430: 제2 전환밸브
431: 제2 역류방지밸브
440, 440A: 제3 전환밸브
441, 441A: 제3 역류방지밸브
450, 450A: 제4 전환밸브
451, 451A: 제4 역류방지밸브
460: 제5 전환밸브
461: 제5 역류방지밸브
462: 제6 역류방지밸브
463: 제7 역류방지밸브
S1, S2L, S2R, S3, S3H, S3L, S4: 압력센서

Claims (20)

  1. 메인펌프와,
    상기 메인펌프가 토출하는 작동유에 의하여 구동되는 유압액추에이터와,
    상기 유압액추에이터로부터 배출되는 작동유를 축적하고, 또한 상기 메인펌프의 흡입측에 작동유를 방출 가능한 어큐뮬레이터부를 구비하고,
    상기 어큐뮬레이터부는 상기 어큐뮬레이터부에서의 작동유의 압력이 상기 메인펌프의 토출압 미만인 경우에, 상기 어큐뮬레이터부에서의 작동유를 상기 메인펌프의 흡입측에 방출하는 쇼벨.
  2. 메인펌프와,
    상기 메인펌프가 토출하는 작동유에 의하여 구동되는 선회유압모터를 포함하는 복수의 유압액추에이터와,
    상기 선회유압모터를 포함하는 상기 복수의 유압액추에이터로부터 배출되는 작동유를 축적하고, 또한 상기 메인펌프의 흡입측에 작동유를 방출 가능한 어큐뮬레이터부를 구비하고,
    상기 어큐뮬레이터부는 상기 어큐뮬레이터부에서의 작동유의 압력이 상기 메인펌프의 토출압 미만인 경우에, 상기 어큐뮬레이터부에서의 작동유를 상기 메인펌프의 흡입측에 방출하는 쇼벨.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 어큐뮬레이터부는 상기 메인펌프의 토출측에도 작동유를 방출가능하며, 상기 유압액추에이터의 구동 중에, 상기 메인펌프의 흡입측 또는 토출측에 작동유를 방출하는 것을 특징으로 하는 쇼벨.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 어큐뮬레이터부는 상기 어큐뮬레이터부에 있어서의 작동유의 압력이 상기 메인펌프의 토출압 이상인 경우에, 상기 어큐뮬레이터부에 있어서의 작동유를 상기 메인펌프의 토출측에 방출하는 쇼벨.
  5. 삭제
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 어큐뮬레이터부는 상기 어큐뮬레이터부에 있어서의 작동유의 압력이 소정압 미만인 경우에, 상기 어큐뮬레이터부에 있어서의 작동유의 방출을 금지하는 쇼벨.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 어큐뮬레이터부는 상기 어큐뮬레이터부에 대한 작동유의 유출입을 제어하는 밸브를 포함하는 쇼벨.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 메인펌프에 회전을 전달할 수 있고, 상기 어큐뮬레이터부에 축적된 작동유를 상기 메인펌프의 흡입측에 공급 가능한 유압펌프모터를 더 구비하는 쇼벨.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 유압펌프모터는 상기 유압액추에이터의 구동 중에, 상기 어큐뮬레이터부에 축적된 작동유를 상기 메인펌프의 흡입측 또는 토출측에 공급하는 쇼벨.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 유압펌프모터는 상기 어큐뮬레이터부에 있어서의 작동유의 압력이 소정압 이상인 경우에, 상기 어큐뮬레이터부에 있어서의 작동유를 상기 메인펌프의 흡입측 또는 토출측에 공급하는 쇼벨.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 유압펌프모터는 상기 어큐뮬레이터부에 있어서의 작동유의 압력이 상기 메인펌프의 토출압 이상인 경우에 유압모터로서 동작하고, 상기 어큐뮬레이터부에 있어서의 작동유를 상기 메인펌프의 흡입측에 공급하는 쇼벨.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 유압펌프모터는 상기 어큐뮬레이터부에 있어서의 작동유의 압력이 상기 메인펌프의 토출압 미만인 경우에 유압펌프로서 동작하고, 상기 어큐뮬레이터부에 있어서의 작동유를 상기 메인펌프의 토출측에 공급하는 쇼벨.
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 유압펌프모터는 상기 어큐뮬레이터부에 있어서의 작동유의 압력이 소정압 미만인 경우에, 상기 어큐뮬레이터부에 있어서의 작동유의 상기 메인펌프의 흡입측 및 토출측으로의 공급을 금지하는 쇼벨.
  14. 제 8 항에 있어서,
    상기 유압펌프모터는 상기 어큐뮬레이터부가 방출하는 작동유를 이용하여 유압모터로서 동작하여 동력원을 어시스트하거나, 혹은, 상기 동력원의 구동력을 이용하여 유압펌프로서 동작하여 상기 어큐뮬레이터부가 방출하는 작동유를 상기 유압액추에이터에 공급하는 쇼벨.
  15. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 어큐뮬레이터부는
    상기 유압액추에이터로부터 배출되는 작동유를 축적하고, 또한 상기 메인펌프의 흡입측에 작동유를 방출하는 저압어큐뮬레이터부와,
    상기 유압액추에이터로부터 배출되는 작동유를 축적하고, 또한 상기 유압액추에이터를 향하여 작동유를 방출 가능한 고압어큐뮬레이터부를 가지며,
    상기 고압어큐뮬레이터부는 상기 저압어큐뮬레이터부보다 높은 최대방출압력을 갖는 쇼벨.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 고압어큐뮬레이터부는 상기 유압액추에이터의 구동 중에, 상기 메인펌프의 흡입측 또는 토출측에 작동유를 방출하는 쇼벨.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 메인펌프에 회전을 전달할 수 있고, 상기 고압어큐뮬레이터부에 축적된 작동유를 상기 메인펌프의 흡입측에 공급 가능한 유압펌프모터를 구비하는 쇼벨.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 유압펌프모터는 상기 유압액추에이터의 구동 중에, 상기 고압어큐뮬레이터부에 축적된 작동유를 상기 메인펌프의 흡입측 또는 토출측에 공급하는 쇼벨.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 유압펌프모터는 상기 고압어큐뮬레이터부에 있어서의 작동유의 압력이 상기 메인펌프의 토출압 이상인 경우에 유압모터로서 동작하고, 상기 고압어큐뮬레이터부에 있어서의 작동유를 상기 메인펌프의 흡입측에 공급하는 쇼벨.
  20. 제 17 항에 있어서,
    상기 유압펌프모터는 상기 고압어큐뮬레이터부에 있어서의 작동유의 압력이 상기 메인펌프의 토출압 미만인 경우에 유압펌프로서 동작하고, 상기 고압어큐뮬레이터부에 있어서의 작동유를 상기 메인펌프의 토출측에 공급하는 쇼벨.
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