KR102393674B1 - 쇼벨 - Google Patents

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KR102393674B1
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valve
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에이스케 마쯔자키
히로시 이시야마
코이치로 쯔카네
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스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명의 실시예에 관한 쇼벨은, 제1 펌프(14L)와, 제2 펌프(14R)와, 선회용 유압모터(21)와, 선회감속 중에 선회용 유압모터(21)로부터 작동유를 받아 엔진어시스트토크를 생성 가능한 펌프·모터(14A)와, 선회감속 중에 선회용 유압모터(21)로부터 유출되는 작동유를 축적하는 어큐뮬레이터(80)와, 토출포트(21L)와 펌프·모터(14A) 및 어큐뮬레이터(80)의 사이의 연통·차단을 전환하는 재생밸브(22G)와, 재생밸브(22G)를 제어하는 컨트롤러(30)를 갖는다. 선회감속 중, 컨트롤러(30)는, 재생밸브(22G)의 개방도를 조정하여 선회유출압을 선회제동목표압으로 하고, 또한 선회용 유압모터(21)로부터 유출되는 작동유를 동일한 압력으로 펌프·모터(14A) 및 어큐뮬레이터(80)에 유입시킨다.

Description

쇼벨{Shovel}
본 발명은, 복수의 유압펌프와 유압펌프 및 유압모터 중 적어도 일방으로서 기능하는 적어도 하나의 유압장치를 포함하는 유압회로를 탑재하는 쇼벨에 관한 것이다.
3개의 유압펌프의 각각으로부터 공급되는 작동유에 의하여 동시에 구동되는 붐실린더, 암실린더, 및 버킷실린더를 구비한 건설기계용 유압시스템이 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).
이 유압시스템은, 붐, 암, 및 버킷으로 구성되는 작업장치의 구동속도를 증속시키기 위하여 3개의 유압펌프의 각각으로부터 공급되는 작동유를 합류시켜 붐, 암, 및 버킷의 각각에 대응하는 실린더에 유입시키고 있다.
특허문헌 1: 일본 공개특허공보 2010-48417호
그러나, 상술한 유압시스템은, 붐실린더, 암실린더, 및 버킷실린더를 동시에 구동한 경우의 각각의 부하압의 차이에 대해서는 언급하고 있지 않다. 이로 인하여, 부하압차에 의한 에너지손실의 발생을 방지할 수 없어, 3개의 유압펌프를 효율적으로 동작시키고 있다고는 하기 어렵다.
상술에 감안하여, 복수의 유압펌프와 유압펌프 및 유압모터 중 적어도 일방으로서 기능하는 적어도 하나의 유압장치를 보다 효율적으로 동작시킬 수 있는 유압회로를 탑재하는 쇼벨을 제공하는 것이 요망된다.
본 발명의 실시예에 관한 쇼벨은, 복수의 유압펌프를 갖는 쇼벨로서, 선회용 유압모터와, 선회가속 중에 상기 선회용 유압모터의 흡입포트측으로부터 유출되는 작동유, 또는 선회감속 중에 상기 선회용 유압모터의 토출포트측으로부터 유출되는 작동유를 받아 엔진어시스트토크를 생성 가능한 유압모터와, 상기 유출되는 작동유를 축적 가능한 어큐뮬레이터와, 상기 흡입포트 또는 상기 토출포트와 상기 유압모터 및 상기 어큐뮬레이터의 사이의 연통·차단을 전환하는 개방도 조정 가능한 개폐밸브와, 상기 개폐밸브를 제어하는 제어장치를 가지며, 상기 제어장치는, 상기 개폐밸브의 개방도를 조정하여 상기 유출되는 작동유의 압력을 소정의 목표압으로 하고, 또한 상기 유출되는 작동유를 동일한 압력으로 상기 유압모터 및 상기 어큐뮬레이터의 각각에 유입시킨다.
또, 본 발명의 실시예에 관한 쇼벨은, 복수의 유압펌프를 갖는 쇼벨로서,
선회용 유압모터와, 선회가속 중에 상기 선회용 유압모터의 흡입포트측으로부터 유출되는 작동유, 또는 선회감속 중에 상기 선회용 유압모터의 토출포트측으로부터 유출되는 작동유를 축적 가능한 어큐뮬레이터와, 상기 흡입포트 또는 상기 토출포트와 상기 어큐뮬레이터의 사이의 연통·차단을 전환하는 개방도 조정 가능한 개폐밸브와, 상기 개폐밸브를 제어하는 제어장치를 가지며, 상기 제어장치는, 상기 개폐밸브의 개방도를 조정하여 상기 유출되는 작동유의 압력을 소정의 목표압으로 하고, 또한 상기 유출되는 작동유를 상기 어큐뮬레이터에 유입시킨다.
상술한 수단에 의하여, 복수의 유압펌프와, 유압펌프 및 유압모터 중 적어도 일방으로서 기능하는 적어도 하나의 유압장치를 보다 효율적으로 동작시킬 수 있는 유압회로를 탑재하는 쇼벨을 제공할 수 있다.
도 1은 쇼벨의 측면도이다.
도 2는 도 1의 쇼벨에 탑재되는 유압회로의 구성예를 나타내는 개략도이다.
도 3은 도 1의 쇼벨에 탑재되는 유압회로의 다른 구성예를 나타내는 개략도이다.
도 4는 굴삭동작이 행해지는 경우에 있어서의 도 2의 유압회로의 상태를 나타낸다.
도 5는 굴삭동작이 행해지는 경우에 있어서의 도 2의 유압회로의 상태를 나타낸다.
도 6은 굴삭동작이 행해지는 경우에 있어서의 도 2의 유압회로의 상태를 나타낸다.
도 7은 굴삭동작이 행해지는 경우에 있어서의 도 3의 유압회로의 상태를 나타낸다.
도 8은 배압회생에 의한 엔진의 어시스트를 수반하는 굴삭동작이 행해지는 경우에 있어서의 도 2의 유압회로의 상태를 나타낸다.
도 9는 배압회생에 의한 엔진의 어시스트를 수반하는 굴삭동작이 행해지는 경우에 있어서의 도 3의 유압회로의 상태를 나타낸다.
도 10은 어큐뮬레이터 어시스트를 수반하는 굴삭동작이 행해지는 경우에 있어서의 도 2의 유압회로의 상태를 나타낸다.
도 11은 어큐뮬레이터 어시스트를 수반하는 굴삭동작이 행해지는 경우에 있어서의 도 3의 유압회로의 상태를 나타낸다.
도 12는 배압회생에 의한 유압액추에이터의 어시스트를 수반하는 굴삭동작이 행해지는 경우에 있어서의 도 2의 유압회로의 상태를 나타낸다.
도 13은 배압회생에 의한 유압액추에이터의 어시스트를 수반하는 굴삭동작이 행해지는 경우에 있어서의 도 3의 유압회로의 상태를 나타낸다.
도 14는 배압회생에 의한 엔진의 어시스트를 수반하는 배토(排土)동작이 행해지는 경우에 있어서의 도 2의 유압회로의 상태를 나타낸다.
도 15는 배압회생에 의한 엔진의 어시스트를 수반하는 배토동작이 행해지는 경우에 있어서의 도 3의 유압회로의 상태를 나타낸다.
도 16은 배압회생에 의한 유압액추에이터의 어시스트를 수반하는 배토동작이 행해지는 경우에 있어서의 도 2의 유압회로의 상태를 나타낸다.
도 17은 배압회생에 의한 유압액추에이터의 어시스트를 수반하는 배토동작이 행해지는 경우에 있어서의 도 3의 유압회로의 상태를 나타낸다.
도 18은 배압회생에 의한 어큐뮬레이터의 축압(蓄壓)을 수반하는 배토동작이 행해지는 경우에 있어서의 도 2의 유압회로의 상태를 나타낸다.
도 19는 배압회생에 의한 어큐뮬레이터의 축압을 수반하는 배토동작이 행해지는 경우에 있어서의 도 3의 유압회로의 상태를 나타낸다.
도 20은 어큐뮬레이터의 축압을 수반하는 붐하강 선회감속동작이 행해지는 경우에 있어서의 도 2의 유압회로의 상태를 나타낸다.
도 21은 어큐뮬레이터의 축압을 수반하는 붐하강 선회감속동작이 행해지는 경우에 있어서의 도 3의 유압회로의 상태를 나타낸다.
도 22는 엔진의 어시스트 및 어큐뮬레이터의 축압을 수반하는 선회감속동작이 행해지는 경우에 있어서의 도 2의 유압회로의 상태를 나타낸다.
도 23은 유압시스템의 제어의 흐름을 나타내는 제어블록선도이다.
도 24는 선회감속처리의 흐름을 나타내는 플로차트이다.
도 25는 엔진의 어시스트 및 어큐뮬레이터의 축압을 수반하는 선회감속동작이 행해지는 경우에 있어서의 도 2의 유압회로의 상태를 나타낸다.
도 26은 엔진의 어시스트 및 어큐뮬레이터의 축압을 수반하는 선회감속동작이 행해지는 경우에 있어서의 도 3의 유압회로의 상태를 나타낸다.
도 27은 엔진의 어시스트 및 어큐뮬레이터의 축압을 수반하는 선회가속동작이 행해지는 경우에 있어서의 도 2의 유압회로의 상태를 나타낸다.
도 28은 선회가속처리의 흐름을 나타내는 플로차트이다.
도 29는 엔진의 어시스트 및 어큐뮬레이터의 축압을 수반하는 선회가속동작이 행해지는 경우에 있어서의 도 3의 유압회로의 상태를 나타낸다.
도 30은 어큐뮬레이터의 축압을 수반하는 선회가속동작이 행해지는 경우에 있어서의 도 2의 유압회로의 상태를 나타낸다.
도 31은 어큐뮬레이터의 축압을 수반하는 선회가속동작이 행해지는 경우에 있어서의 도 3의 유압회로의 상태를 나타낸다.
도 1은, 본 발명이 적용되는 쇼벨을 나타내는 측면도이다. 쇼벨의 하부주행체(1)에는, 선회기구(2)를 통하여 상부선회체(3)가 탑재되어 있다. 상부선회체(3)에는, 붐(4)이 장착되어 있다. 붐(4)의 선단(先端)에는 암(5)이 장착되고, 암(5)의 선단에는 버킷(6)이 장착되어 있다. 작업요소로서의 붐(4), 암(5), 및 버킷(6)은, 어태치먼트의 일례인 굴삭어태치먼트를 구성하고, 붐실린더(7), 암실린더(8), 및 버킷실린더(9)에 의하여 각각 유압 구동된다. 상부선회체(3)에는, 캐빈(10)이 마련되고, 또한 엔진(11) 등의 동력원 및 컨트롤러(30) 등이 탑재된다.
컨트롤러(30)는, 쇼벨의 구동제어를 행하는 주(主)제어부로서의 제어장치이다. 본 실시예에서는, 컨트롤러(30)는, CPU(Central Processing Unit) 및 내부메모리를 포함하는 연산처리장치로 구성되고, 내부메모리에 격납된 구동제어용 프로그램을 CPU에 실행시켜 각종 기능을 실현한다.
도 2는, 도 1의 쇼벨에 탑재되는 유압회로의 구성예를 나타내는 개략도이다. 본 실시예에서는, 유압회로는, 주로 제1 펌프(14L), 제2 펌프(14R), 펌프·모터(14A), 컨트롤밸브(17), 및 유압액추에이터를 포함한다. 유압액추에이터는, 주로 붐실린더(7), 암실린더(8), 버킷실린더(9), 선회용 유압모터(21), 및 어큐뮬레이터(80)를 포함한다.
붐실린더(7)는, 붐(4)을 승강시키는 유압실린더이며, 보텀측 오일챔버와 로드측 오일챔버의 사이에는 재생밸브(7a)가 접속되고, 보텀측 오일챔버측에는 유지밸브(7b)가 설치된다. 또, 암실린더(8)는, 암(5)을 개폐시키는 유압실린더이며, 보텀측 오일챔버와 로드측 오일챔버의 사이에는 재생밸브(8a)가 접속되고, 로드측 오일챔버측에는 유지밸브(8b)가 설치된다. 또, 버킷실린더(9)는, 버킷(6)을 개폐시키는 유압실린더이며, 보텀측 오일챔버와 로드측 오일챔버의 사이에는 재생밸브(9a)가 접속된다.
선회용 유압모터(21)는, 상부선회체(3)를 선회시키는 유압모터이며, 포트(21L, 21R)가 각각 릴리프밸브(22L, 22R)를 통하여 작동유탱크(T)에 접속되고, 셔틀밸브(22S)를 통하여 재생밸브(22G)에 접속되며, 또한 체크밸브(23L, 23R)를 통하여 작동유탱크(T)에 접속된다.
릴리프밸브(22L)는, 포트(21L)측의 압력이 소정의 릴리프압에 도달한 경우에 개방되어, 포트(21L)측의 작동유를 작동유탱크(T)로 배출한다. 또, 릴리프밸브(22R)는, 포트(21R)측의 압력이 소정의 릴리프압에 도달한 경우에 개방되어, 포트(21R)측의 작동유를 작동유탱크(T)로 배출한다.
셔틀밸브(22S)는, 포트(21L)측 및 포트(21R)측 중 압력이 높은 쪽의 작동유를 재생밸브(22G)에 공급한다.
재생밸브(22G)는, 컨트롤러(30)로부터의 지령에 따라 동작하는 밸브이며, 선회용 유압모터(21)(셔틀밸브(22S))와 펌프·모터(14A) 또는 어큐뮬레이터(80)의 사이의 재생유로의 연통·차단을 전환한다. 본 실시예에서는, 재생밸브(22G)는 개방도 조정 가능한 개폐밸브이다. 컨트롤러(30)는, 재생밸브(22G)의 개방도를 조정하여 재생유로의 유로면적을 조정함으로써 선회용 유압모터(21)로부터 유출되는 작동유의 압력을 제어해도 된다. 상부선회체(3)의 선회를 정지시키기 위한 제동토크를 조정하기 위해서이다.
체크밸브(23L)는, 포트(21L)측의 압력이 부압이 된 경우에 개방되어, 작동유탱크(T)로부터 포트(21L)측에 작동유를 보급한다. 체크밸브(23R)는, 포트(21R)측의 압력이 부압이 된 경우에 개방되어, 작동유탱크(T)로부터 포트(21R)측에 작동유를 보급한다. 이와 같이, 체크밸브(23L, 23R)는, 선회용 유압모터(21)의 제동 시에 흡입측의 포트에 작동유를 보급하는 보급기구를 구성한다.
제1 펌프(14L)는, 작동유탱크(T)로부터 작동유를 흡입하여 토출하는 유압펌프이며, 본 실시예에서는 사판(斜板)식 가변용량형 유압펌프이다. 또, 제1 펌프(14L)는 레귤레이터에 접속된다. 레귤레이터는, 컨트롤러(30)로부터의 지령에 따라 제1 펌프(14L)의 사판경전각(斜板傾轉角)을 변경하여 제1 펌프(14L)의 토출량을 제어한다. 제2 펌프(14R)에 대해서도 동일하다.
또, 제1 펌프(14L)의 토출측에는 릴리프밸브(14aL)가 설치되어 있다. 릴리프밸브(14aL)는, 제1 펌프(14L)의 토출측의 압력이 소정의 릴리프압에 도달한 경우에 개방되어, 토출측의 작동유를 작동유탱크(T)로 배출한다. 제2 펌프(14R)의 토출측에 설치되는 릴리프밸브(14aR)에 대해서도 동일하다.
펌프·모터(14A)는, 유압펌프(제3 펌프)로서도 유압모터로서도 기능하는 유압장치이며, 본 실시예에서는 사판식 가변용량형 유압펌프·모터이다. 또, 펌프·모터(14A)는, 제1 펌프(14L) 및 제2 펌프(14R)와 마찬가지로 레귤레이터에 접속된다. 레귤레이터는, 컨트롤러(30)로부터의 지령에 따라 펌프·모터(14A)의 사판경전각을 변경하여 펌프·모터(14A)의 토출량을 제어한다. 다만, 펌프·모터(14A)는 고정용량형 유압펌프·모터여도 된다. 또, 펌프·모터(14A)는, 유압모터로서 기능하는 경우에 필요에 따라서 공회전할 수 있도록, 클러치기구를 통하여 엔진(11)에 접속되어도 된다.
또, 펌프·모터(14A)의 토출측에는 릴리프밸브(70a)가 설치되어 있다. 릴리프밸브(70a)는, 펌프·모터(14A)의 토출측의 압력이 소정의 릴리프압에 도달한 경우에 개방되어, 토출측의 작동유를 작동유탱크(T)로 배출한다.
또, 본 실시예에서는, 제1 펌프(14L), 제2 펌프(14R), 및 펌프·모터(14A)는, 각각의 구동축이 기계적으로 연결된다. 구체적으로는, 각각의 구동축은, 변속기(13)를 통하여 소정의 변속비로 엔진(11)의 출력축에 연결된다. 이로 인하여, 엔진 회전수가 일정하면, 각각의 회전수도 일정해진다. 단, 제1 펌프(14L), 제2 펌프(14R), 및 펌프·모터(14A)는, 엔진 회전수가 일정하더라도 회전수를 변경할 수 있도록, 무단변속기 등을 통하여 엔진(11)에 접속되어도 된다.
컨트롤밸브(17)는, 쇼벨에 있어서의 유압구동계의 제어를 행하는 유압제어장치이다. 또, 컨트롤밸브(17)는, 주로 가변로드체크밸브(51~53), 합류밸브(55), 통일블리드오프밸브(56L, 56R), 전환밸브(60~63), 및 유량제어밸브(170~173)를 포함한다.
유량제어밸브(170~173)는, 유압액추에이터에 유출입하는 작동유의 방향 및 유량을 제어하는 밸브이다. 본 실시예에서는, 유량제어밸브(170~173)의 각각은, 대응하는 조작레버 등의 조작장치(도시하지 않음)가 생성하는 파일럿압을 좌우 중 어느 하나의 파일럿포트로 받아 동작하는 4포트 3위치의 스풀밸브이다. 조작장치는, 조작량(조작각도)에 따라 생성된 파일럿압을 조작방향에 대응하는 측의 파일럿포트에 작용시킨다.
구체적으로는, 유량제어밸브(170)는, 선회용 유압모터(21)에 유출입하는 작동유의 방향 및 유량을 제어하는 스풀밸브이며, 유량제어밸브(171)는, 암실린더(8)에 유출입하는 작동유의 방향 및 유량을 제어하는 스풀밸브이다.
또, 유량제어밸브(172)는, 붐실린더(7)에 유출입하는 작동유의 방향 및 유량을 제어하는 스풀밸브이며, 유량제어밸브(173)는, 버킷실린더(9)에 유출입하는 작동유의 방향 및 유량을 제어하는 스풀밸브이다.
가변로드체크밸브(51~53)는, 컨트롤러(30)로부터의 지령에 따라 동작하는 밸브이다. 본 실시예에서는, 가변로드체크밸브(51~53)는, 유량제어밸브(171~173)의 각각과 제1 펌프(14L) 및 제2 펌프(14R) 중 적어도 일방의 사이의 연통·차단을 전환 가능한 2포트 2위치의 전자밸브이다. 다만, 가변로드체크밸브(51~53)는, 제1 위치에 있어서, 펌프측으로 복귀하는 작동유의 흐름을 차단하는 체크밸브를 갖는다. 구체적으로는, 가변로드체크밸브(51)는, 제1 위치에 있는 경우에 유량제어밸브(171)와 제1 펌프(14L) 및 제2 펌프(14R) 중 적어도 일방의 사이를 연통시키고, 제2 위치에 있는 경우에 그 연통을 차단한다. 가변로드체크밸브(52) 및 가변로드체크밸브(53)에 대해서도 동일하다.
합류밸브(55)는, 합류전환부의 일례이며, 컨트롤러(30)로부터의 지령에 따라 동작하는 밸브이다. 본 실시예에서는, 합류밸브(55)는, 제1 펌프(14L)가 토출하는 작동유(이하, “제1 작동유”라고 함)와, 제2 펌프(14R)가 토출하는 작동유(이하, “제2 작동유”라고 함)를 합류시킬지 여부를 전환 가능한 2포트 2위치의 전자밸브이다. 구체적으로는, 합류밸브(55)는, 제1 위치에 있는 경우에 제1 작동유와 제2 작동유를 합류시키고, 제2 위치에 있는 경우에 제1 작동유와 제2 작동유를 합류시키지 않도록 한다.
통일블리드오프밸브(56L, 56R)는, 컨트롤러(30)로부터의 지령에 따라 동작하는 밸브이다. 본 실시예에서는, 통일블리드오프밸브(56L)는, 제1 작동유의 작동유탱크(T)로의 배출량을 제어 가능한 2포트 2위치의 전자밸브이다. 통일블리드오프밸브(56R)에 대해서도 마찬가지이다. 이 구성에 의하여, 통일블리드오프밸브(56L, 56R)는, 유량제어밸브(170~173) 중 관련된 유량제어밸브의 합성개구를 재현할 수 있다. 구체적으로는, 합류밸브(55)가 제2 위치에 있는 경우에, 통일블리드오프밸브(56L)는 유량제어밸브(170) 및 유량제어밸브(171)의 합성개구를 재현할 수 있고, 통일블리드오프밸브(56R)는 유량제어밸브(172) 및 유량제어밸브(173)의 합성개구를 재현할 수 있다.
전환밸브(60~63)는, 컨트롤러(30)로부터의 지령에 따라 동작하는 밸브이다. 본 실시예에서는, 전환밸브(60~63)는, 유압액추에이터의 각각으로부터 배출되는 작동유를 펌프·모터(14A)의 상류측(공급측)으로 흘려보낼지 여부를 전환 가능한 3포트 2위치의 전자밸브이다. 구체적으로는, 전환밸브(60)는, 제1 위치에 있는 경우에, 재생밸브(22G)를 통하여 선회용 유압모터(21)로부터 배출되는 작동유를 펌프·모터(14A)의 공급측으로 흘려보내고, 제2 위치에 있는 경우에, 재생밸브(22G)를 통하여 선회용 유압모터(21)로부터 배출되는 작동유를 어큐뮬레이터(80)로 흘려보낸다. 또, 전환밸브(61)는, 제1 위치에 있는 경우에, 암실린더(8)로부터 배출되는 작동유를 작동유탱크(T)로 흘려보내고, 제2 위치에 있는 경우에, 암실린더(8)로부터 배출되는 작동유를 펌프·모터(14A)의 공급측으로 흘려보낸다. 전환밸브(62) 및 전환밸브(63)에 대해서도 동일하다.
어큐뮬레이터(80)는, 가압된 작동유를 축적하는 유압장치이다. 본 실시예에서는, 어큐뮬레이터(80)는, 질소가스를 이용한 어큐뮬레이터이며, 전환밸브(81) 및 전환밸브(82)에 의하여 작동유의 축적·방출이 제어된다.
전환밸브(81)는, 컨트롤러(30)로부터의 지령에 따라 동작하는 밸브이다. 본 실시예에서는, 전환밸브(81)는, 가압된 작동유의 공급원인 제1 펌프(14L)와 어큐뮬레이터(80)의 사이의 연통·차단을 전환 가능한 2포트 2위치의 전자밸브이다. 구체적으로는, 전환밸브(81)는, 제1 위치에 있는 경우에 제1 펌프(14L)와 어큐뮬레이터(80)의 사이를 연통시키고, 제2 위치에 있는 경우에 그 연통을 차단한다. 다만, 전환밸브(81)는, 제1 위치에 있어서, 제1 펌프(14L)측으로 복귀하는 작동유의 흐름을 차단하는 체크밸브를 갖는다.
전환밸브(82)는, 컨트롤러(30)로부터의 지령에 따라 동작하는 밸브이다. 본 실시예에서는, 전환밸브(82)는, 가압된 작동유의 공급처인 펌프·모터(14A)의 공급측과 어큐뮬레이터(80)의 사이의 연통·차단을 전환 가능한 2포트 2위치의 전자밸브이다. 구체적으로는, 전환밸브(82)는, 제1 위치에 있는 경우에 펌프·모터(14A)와 어큐뮬레이터(80)의 사이를 연통시키고, 제2 위치에 있는 경우에 그 연통을 차단한다. 다만, 전환밸브(82)는, 제1 위치에 있어서, 어큐뮬레이터(80)측으로 복귀하는 작동유의 흐름을 차단하는 체크밸브를 갖는다.
전환밸브(90)는, 컨트롤러(30)로부터의 지령에 따라 동작하는 밸브이다. 본 실시예에서는, 전환밸브(90)는, 펌프·모터(14A)가 토출하는 작동유(이하, “제3 작동유”라고 함)의 공급처를 전환 가능한 3포트 2위치의 전자밸브이다. 구체적으로는, 전환밸브(90)는, 제1 위치에 있는 경우에 제3 작동유를 전환밸브(91)를 향하여 흘려보내고, 제2 위치에 있는 경우에 제3 작동유를 작동유탱크(T)를 향하여 흘려보낸다.
전환밸브(91)는, 컨트롤러(30)로부터의 지령에 따라 동작하는 밸브이다. 본 실시예에서는, 전환밸브(91)는, 제3 작동유의 공급처를 전환 가능한 4포트 3위치의 전자밸브이다. 구체적으로는, 전환밸브(91)는, 제1 위치에 있는 경우에 제3 작동유를 암실린더(8)를 향하게 하고, 제2 위치에 있는 경우에 제3 작동유를 선회용 유압모터(21)를 향하게 하며, 제3 위치에 있는 경우에 제3 작동유를 어큐뮬레이터(80)를 향하게 한다.
다음으로, 도 3을 참조하여, 유압회로의 다른 구성예에 대하여 설명한다. 도 3은, 도 1의 쇼벨에 탑재되는 유압회로의 다른 구성예를 나타내는 개략도이다. 도 3의 유압회로는, 주로 암실린더(8)에 유출입하는 작동유의 방향 및 유량이 2개의 유량제어밸브(171A, 171B)에 의하여 제어되는 점, 붐실린더(7)의 보텀측 오일챔버에 유출입하는 작동유의 유량이 2개의 유량제어밸브(172A, 172B)에 의하여 제어되는 점, 합류전환부가 합류밸브가 아닌 가변로드체크밸브에 의하여 구성되는 점(합류밸브가 생략되는 점), 붐실린더(7)로부터의 복귀유를 어큐뮬레이터(80)에 축적 가능한 점에서, 도 2의 유압회로와 상이하지만 그 외의 점에서 공통된다. 이로 인하여, 공통점의 설명을 생략하면서, 상이점을 상세하게 설명한다.
유량제어밸브(171A, 172B)는, 암실린더(8)에 유출입하는 작동유의 방향 및 유량을 제어하는 밸브이며, 도 2의 유량제어밸브(171)에 대응한다. 구체적으로는, 유량제어밸브(171A)는, 제1 작동유를 암실린더(8)에 공급하고, 유량제어밸브(171B)는, 제2 작동유를 암실린더(8)에 공급한다. 따라서, 암실린더(8)에는, 제1 작동유와 제2 작동유가 동시에 유입될 수 있다.
유량제어밸브(172A)는, 붐실린더(7)에 유출입하는 작동유의 방향 및 유량을 제어하는 밸브이며, 도 2의 유량제어밸브(172)에 대응한다.
유량제어밸브(172B)는, 붐상승조작이 행해진 경우에, 붐실린더(7)의 보텀측 오일챔버에 제1 작동유를 유입시키는 밸브이며, 붐하강조작이 행해진 경우에는, 붐실린더(7)의 보텀측 오일챔버로부터 유출되는 작동유를 제1 작동유에 합류시킬 수 있다.
유량제어밸브(173)는, 버킷실린더(9)에 유출입하는 작동유의 방향 및 유량을 제어하는 밸브이며, 도 2의 유량제어밸브(173)에 대응한다. 다만, 도 3의 유량제어밸브(173)는, 버킷실린더(9)의 로드측 오일챔버로부터 유출되는 작동유를 보텀측 오일챔버에 재생하기 위한 체크밸브를 그 내부에 포함한다.
가변로드체크밸브(50, 51A, 51B, 52A, 52B, 53)는, 유량제어밸브(170, 171A, 171B, 172A, 172B, 173)의 각각과 제1 펌프(14L) 및 제2 펌프(14R) 중 적어도 일방의 사이의 연통·차단을 전환 가능한 2포트 2위치의 밸브이다. 이들 6개의 가변로드체크밸브는, 각각이 연동하여 동작함으로써 합류전환부로서의 기능을 완수하여, 도 2의 합류밸브(55)의 기능을 실현시킬 수 있다. 이로 인하여, 도 3의 유압회로에서는 도 2의 합류밸브(55)가 생략된다. 또, 동일한 이유에 의하여, 도 2의 전환밸브(91)가 생략된다.
통일블리드오프밸브(56L, 56R)는, 제1 작동유의 작동유탱크(T)로의 배출량을 제어 가능한 2포트 2위치의 밸브이며, 도 2의 통일블리드오프밸브(56L, 56R)에 대응한다.
다만, 도 3의 6개의 유량제어밸브는 모두 6포트 3위치의 스풀밸브이며, 도 2의 유량제어밸브와 달리, 센터바이패스포트를 갖는다. 이로 인하여, 도 3의 통일블리드오프밸브(56L)는 유량제어밸브(171A)의 하류에 배치되고, 통일블리드오프밸브(56R)는 유량제어밸브(171B)의 하류에 배치된다.
전환밸브(61A)는, 암실린더(8)의 로드측 오일챔버로부터 배출되는 작동유를 펌프·모터(14A)의 상류측(공급측)으로 흘려보낼지 여부를 전환 가능한 2포트 2위치의 밸브이다. 구체적으로는, 전환밸브(61A)는, 제1 위치에 있는 경우에 암실린더(8)의 로드측 오일챔버와 펌프·모터(14A)의 사이를 연통시키고, 제2 위치에 있는 경우에 그 연통을 차단한다.
전환밸브(62A)는, 붐실린더(7)로부터 배출되는 작동유를 펌프·모터(14A)의 상류측(공급측)으로 흘려보낼지 여부를 전환 가능한 3포트 3위치의 밸브이다. 구체적으로는, 전환밸브(62A)는, 제1 위치에 있는 경우에 붐실린더(7)의 보텀측 오일챔버와 펌프·모터(14A)의 사이를 연통시키고, 제2 위치에 있는 경우에 붐실린더(7)의 로드측 오일챔버와 펌프·모터(14A)의 사이를 연통시키며, 제3 위치(중립위치)에 있는 경우에 그들 사이의 연통을 차단한다.
전환밸브(62B)는, 붐실린더(7)의 로드측 오일챔버로부터 배출되는 작동유를 작동유탱크(T)로 배출할지 여부를 전환 가능한 2포트 2위치의 가변릴리프밸브이다. 구체적으로는, 전환밸브(62B)는, 제1 위치에 있는 경우에 붐실린더(7)의 로드측 오일챔버와 작동유탱크(T)의 사이를 연통하고, 제2 위치에 있는 경우에 그 연통을 차단한다. 다만, 전환밸브(62B)는, 제1 위치에 있어서, 작동유탱크(T)로부터의 작동유의 흐름을 차단하는 체크밸브를 갖는다.
전환밸브(62C)는, 붐실린더(7)의 보텀측 오일챔버로부터 배출되는 작동유를 작동유탱크(T)로 배출할지 여부를 전환 가능한 2포트 2위치의 가변릴리프밸브이다. 구체적으로는, 전환밸브(62C)는, 제1 위치에 있는 경우에 붐실린더(7)의 보텀측 오일챔버와 작동유탱크(T)의 사이를 연통하고, 제2 위치에 있는 경우에 그 연통을 차단한다. 다만, 전환밸브(62C)는, 제1 위치에 있어서, 작동유탱크(T)로부터의 작동유의 흐름을 차단하는 체크밸브를 갖는다.
전환밸브(90)는, 펌프·모터(14A)가 토출하는 제3 작동유의 공급처를 전환 가능한 3포트 2위치의 전자밸브이며, 도 2의 전환밸브(90)에 대응한다. 구체적으로는, 전환밸브(90)는, 제1 위치에 있는 경우에 제3 작동유를 컨트롤밸브(17)를 향하여 흘려보내고, 제2 위치에 있는 경우에 제3 작동유를 전환밸브(92)를 향하여 흘려보낸다.
전환밸브(92)는, 제3 작동유의 공급처를 전환 가능한 4포트 3위치의 전자밸브이다. 구체적으로는, 전환밸브(92)는, 제1 위치에 있는 경우에 제3 작동유를 선회용 유압모터(21)의 보급기구를 향하게 하고, 제2 위치에 있는 경우에 제3 작동유를 어큐뮬레이터(80)를 향하게 하며, 제3 위치에 있는 경우에 제3 작동유를 작동유탱크(T)를 향하게 한다.
[굴삭동작]
다음으로, 도 4~도 6을 참조하여, 굴삭동작이 행해지는 경우에 있어서의 도 2의 유압회로의 상태를 설명한다. 다만, 도 4~도 6은, 굴삭동작이 행해지는 경우에 있어서의 도 2의 유압회로의 상태를 나타낸다. 또, 도 4~도 6의 흑색의 굵은 실선은, 유압액추에이터에 유입되는 작동유의 흐름을 나타내고, 실선의 굵기가 굵을수록 유량이 큰 것을 나타낸다.
컨트롤러(30)는, 조작장치가 생성하는 파일럿압을 검출하는 조작압센서(도시하지 않음) 등의 조작검출부의 출력에 근거하여 쇼벨에 대한 조작자의 조작내용을 판단한다. 또, 컨트롤러(30)는, 제1 펌프(14L), 제2 펌프(14R), 및 펌프·모터(14A)의 각각의 토출압을 검출하는 토출압센서(도시하지 않음), 유압액추에이터의 각각의 압력을 검출하는 부하압센서(도시하지 않음) 등의 부하검출부의 출력에 근거하여 쇼벨의 동작상태를 판단한다. 다만, 본 실시예에서는, 부하압센서는, 붐실린더(7), 암실린더(8), 및 버킷실린더(9)의 각각의 보텀측 오일챔버 및 로드측 오일챔버의 각각의 압력을 검출하는 실린더압센서를 포함한다. 또, 컨트롤러(30)는, 어큐뮬레이터압센서(도시하지 않음)의 출력에 근거하여 어큐뮬레이터(80)에 축적되는 작동유의 압력(이하, “어큐뮬레이터압”이라고 함)을 검출한다.
그리고, 컨트롤러(30)는, 암(5)이 조작되었다고 판단하면, 도 4에 나타내는 바와 같이, 암조작레버의 조작량에 따라, 제2 위치에 있는 합류밸브(55)를 제1 위치의 방향으로 이동시킨다. 그리고, 제1 작동유와 제2 작동유를 합류시켜, 제1 작동유 및 제2 작동유를 유량제어밸브(171)에 공급한다. 유량제어밸브(171)는, 암조작레버의 조작량에 따른 파일럿압을 받아 도 4의 우측 위치로 이동하여, 제1 작동유 및 제2 작동유를 암실린더(8)에 유입시킨다.
또, 컨트롤러(30)는, 붐(4) 및 버킷(6)이 조작되었다고 판단한 경우, 부하압센서의 출력에 근거하여 굴삭동작인지 상굴(床堀)동작인지를 판단한다. 상굴동작은, 예를 들면 버킷(6)으로 지면을 고르게 하는 동작이며, 암실린더(8)의 보텀측 오일챔버의 압력이 굴삭동작 시에 비하여 낮다.
굴삭동작이라고 판단한 경우, 컨트롤러(30)는, 네거티브컨트롤제어, 포지티브컨트롤제어, 로드센싱제어, 마력제어 등의 펌프토출량제어에 근거하여, 붐조작레버 및 버킷조작레버의 조작량에 대응하는 제2 펌프(14R)의 토출량 지령값을 결정한다. 그리고, 컨트롤러(30)는, 대응하는 레귤레이터를 제어하여 제2 펌프(14R)의 토출량이 지령값과 같이 되도록 제어한다.
또, 컨트롤러(30)는, 상술한 펌프토출량제어를 이용하여, 붐조작레버 및 버킷조작레버의 조작량에 더하여 암조작레버의 조작량을 고려한 토출량 계산값과 토출량 지령값의 유량차를 산출하여, 그 유량차에 상당하는 유량의 작동유를 펌프·모터(14A)에 토출시킨다. 이 토출량 계산값은, 굴삭동작과 같이 암(5)이 풀레버(예를 들면, 레버의 중립상태를 0%로 하고, 최대조작상태를 100%로 한 경우의 80% 이상의 조작량)로 조작되어 있는 경우에 제2 펌프(14R)의 최대토출량이 된다. 구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 도 5에 나타내는 바와 같이, 펌프·모터(14A)를 유압펌프로서 작동시키고, 대응하는 레귤레이터를 제어하여 펌프·모터(14A)의 토출량이 그 유량차에 상당하는 유량이 되도록 제어한다. 그리고, 컨트롤러(30)는, 전환밸브(90)를 제1 위치로 하여 제3 작동유를 전환밸브(91)를 향하게 하고, 또한 전환밸브(91)를 제1 위치로 하여 제3 작동유를 암실린더(8)를 향하게 한다.
또, 컨트롤러(30)는, 상술한 유량차, 제1 펌프(14L)의 토출압, 제2 펌프(14R)의 토출압 등에 근거하여 합류밸브(55)의 개구면적을 제어한다. 도 4~도 6의 예에서는, 컨트롤러(30)는, 미리 등록한 개구맵을 참조하여 합류밸브(55)의 개구면적을 결정하고, 그 개구면적에 대응하는 지령을 합류밸브(55)에 대하여 출력한다. 다만, 컨트롤러(30)는, 개구맵 대신에 소정의 함수를 이용하여 합류밸브(55)의 개구면적을 결정해도 된다.
예를 들면, 컨트롤러(30)는, 펌프·모터(14A)가 토출하는 제3 작동유의 유량이 상술한 유량차에 상당하는 유량에 도달한 경우, 도 6에 나타내는 바와 같이, 합류밸브(55)를 제2 위치로 하여 제1 작동유와 제2 작동유의 합류를 차단한다.
또, 상굴동작이라고 판단한 경우에도, 컨트롤러(30)는, 도 6에 나타내는 바와 같이, 쇼벨의 움직임이 불안정하게 되지 않는 한에 있어서, 가능한 한 신속하게 합류밸브(55)를 폐쇄한다. 제2 작동유만을 붐실린더(7) 및 버킷실린더(9)에 유입시키도록 하여 붐(4) 및 버킷(6)의 조작성을 향상시키기 위해서이다.
다만, 도 4~도 6의 예에서는, 펌프·모터(14A)의 최대토출량은, 제2 펌프(14R)의 최대토출량보다 작다. 이로 인하여, 상술한 유량차가 펌프·모터(14A)의 최대토출량을 상회하는 경우, 컨트롤러(30)는, 유압펌프로서 기능하는 펌프·모터(14A)와 제1 펌프(14L)를 최대토출량으로 작동시킨 후, 제2 펌프(14R)의 토출량을 증대시킨다. 그리고, 제2 펌프(14R)의 최대토출량과 실제의 증대 후의 토출량의 차가, 펌프·모터(14A)의 최대토출량 이하가 되도록 한다. 암(5)의 동작속도가, 제1 작동유 및 제2 작동유를 이용하는 경우의 암(5)의 동작속도를 하회하지 않도록 하기 위해서이다.
단, 펌프·모터(14A)의 최대토출량이 제2 펌프(14R)의 최대토출량 이상인 경우에는, 컨트롤러(30)는, 도 6에 나타내는 바와 같이, 굴삭동작 중에 합류밸브(55)를 폐쇄한 상태(제2 위치)로 유지할 수 있다. 제1 작동유 및 제3 작동유를 이용하는 경우의 암(5)의 동작속도가, 제1 작동유 및 제2 작동유를 이용하는 경우의 암(5)의 동작속도를 하회하는 경우는 없기 때문이다. 이 경우, 컨트롤러(30)는, 굴삭동작 중에는 항상, 제1 작동유 및 제3 작동유만을 암실린더(8)에 유입시키고, 제2 작동유만을 붐실린더(7) 및 버킷실린더(9)에 유입시킨다. 이로 인하여, 암(5)을 움직이기 위한 작동유와 붐(4) 및 버킷(6)을 움직이기 위한 작동유를 완전히 분리할 수 있어, 각각의 조작성을 높일 수 있다.
다음으로, 도 7을 참조하여, 굴삭동작이 행해지는 경우에 있어서의 도 3의 유압회로의 상태를 설명한다. 다만, 도 7은, 굴삭동작이 행해지는 경우에 있어서의 도 3의 유압회로의 상태를 나타낸다. 또, 도 7의 흑색 및 회색의 굵은 실선은, 유압액추에이터에 유입되는 작동유의 흐름을 나타내고, 실선의 굵기가 굵을수록 유량이 큰 것을 나타낸다. 또, 도 7에 있어서의 회색의 굵은 실선은, 작동유의 흐름이 감소 혹은 소실될 수 있는 것을 추가적으로 나타낸다.
컨트롤러(30)는, 도 2의 유압회로의 경우와 마찬가지로, 조작검출부의 출력에 근거하여 쇼벨에 대한 조작자의 조작내용을 판단하고, 부하검출부의 출력에 근거하여 쇼벨의 동작상태를 판단한다.
암(5)이 조작되면, 유량제어밸브(171A)는 암조작레버의 조작량에 따른 파일럿압을 받아 도 7의 좌측 위치로 이동하고, 유량제어밸브(171B)는 암조작레버의 조작량에 따른 파일럿압을 받아 도 7의 우측 위치로 이동한다.
그리고, 컨트롤러(30)는, 암(5)이 조작되었다고 판단하면, 가변로드체크밸브(51A)를 제1 위치로 하여, 제1 작동유가 가변로드체크밸브(51A)를 통하여 유량제어밸브(171A)에 도달하도록 한다. 또, 가변로드체크밸브(51B)를 제1 위치로 하여, 제2 작동유가 가변로드체크밸브(51B)를 통하여 유량제어밸브(171B)에 도달하도록 한다. 유량제어밸브(171A)를 통과한 제1 작동유는, 유량제어밸브(171B)를 통과한 제2 작동유와 합류하여, 암실린더(8)의 보텀측 오일챔버에 유입된다.
그 후, 컨트롤러(30)는, 붐(4) 및 버킷(6)이 조작되었다고 판단하면, 부하압센서의 출력에 근거하여 굴삭동작인지 상굴동작인지를 판단한다. 그리고, 굴삭동작이라고 판단한 경우, 컨트롤러(30)는, 붐조작레버 및 버킷조작레버의 조작량에 대응하는 제2 펌프(14R)의 토출량 지령값을 결정한다. 그리고, 컨트롤러(30)는, 대응하는 레귤레이터를 제어하여 제2 펌프(14R)의 토출량이 지령값과 같이 되도록 제어한다.
이때, 유량제어밸브(172A)는 붐조작레버의 조작량에 따른 파일럿압을 받아 도 7의 좌측 위치로 이동한다. 또, 유량제어밸브(173)는 버킷조작레버의 조작량에 따른 파일럿압을 받아 도 7의 우측 위치로 이동한다. 그리고, 컨트롤러(30)는, 가변로드체크밸브(52A)를 제1 위치로 하여, 제2 작동유가 가변로드체크밸브(52A)를 통하여 유량제어밸브(172A)에 도달하도록 한다. 또, 가변로드체크밸브(53)를 제1 위치로 하여, 제2 작동유가 가변로드체크밸브(53)를 통하여 유량제어밸브(173)에 도달하도록 한다. 그리고, 유량제어밸브(172A)를 통과한 제2 작동유는, 붐실린더(7)의 보텀측 오일챔버에 유입되고, 유량제어밸브(173)를 통과한 제2 작동유는, 버킷실린더(9)의 보텀측 오일챔버에 유입된다.
또, 컨트롤러(30)는, 제2 펌프(14R)의 최대토출량과 토출량 지령값의 유량차를 산출하여, 그 유량차에 상당하는 유량의 작동유를 펌프·모터(14A)에 토출시킨다. 구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 도 7에 나타내는 바와 같이, 펌프·모터(14A)를 유압펌프로서 작동시키고, 대응하는 레귤레이터를 제어하여 펌프·모터(14A)의 토출량이 그 유량차에 상당하는 유량이 되도록 제어한다. 그리고, 컨트롤러(30)는, 전환밸브(90)를 제1 위치로 하여 제3 작동유를 컨트롤밸브(17)를 향하게 한다.
또, 컨트롤러(30)는, 상술한 유량차, 제1 펌프(14L)의 토출압, 제2 펌프(14R)의 토출압 등에 근거하여 가변로드체크밸브(51B)의 개구면적을 제어한다. 도 7의 예에서는, 컨트롤러(30)는, 미리 등록한 개구맵을 참조하여 가변로드체크밸브(51B)의 개구면적을 결정하고, 그 개구면적에 대응하는 지령을 가변로드체크밸브(51B)에 대하여 출력한다. 이로써, 암실린더(8)의 보텀측 오일챔버에 유입되는 제2 작동유가 감소되거나 혹은 소실된다. 다만, 도 7에 있어서의 회색의 굵은 실선은, 펌프·모터(14A)가 토출하는 제3 작동유의 유량의 증대에 따라, 암실린더(8)의 보텀측 오일챔버에 유입되는 제2 작동유가 감소되거나 혹은 소실되는 것을 나타낸다.
상술과 같이, 컨트롤러(30)는, 붐상승, 암폐쇄 및 버킷폐쇄를 포함하는 굴삭동작이 행해진 경우에, 펌프·모터(14A)를 유압펌프로서 작동시킨다. 그리고, 부하압이 높은 유압액추에이터(암실린더(8))에 펌프·모터(14A)가 토출하는 제3 작동유를 유입시킨다. 또, 제1 작동유와 제3 작동유를 이용하여 부하압이 높은 유압액추에이터를 원하는 속도로 동작시킬 수 있는 경우에는, 합류밸브(55)를 폐쇄하여(혹은 합류전환부를 기능시켜) 제1 작동유와 제2 작동유의 합류를 차단한다. 이로 인하여, 본 발명의 실시예에 관한 쇼벨은, 제1 작동유로 부하압이 높은 유압액추에이터(암실린더(8))를 동작시키고, 또한 제1 작동유보다 낮은 압력의 제2 작동유로 부하압이 낮은 유압액추에이터(붐실린더(7) 및 버킷실린더(9))를 동작시킬 수 있다. 구체적으로는, 제1 작동유와의 합류를 위하여 제1 작동유와 동일한 압력까지 가압된 제2 작동유로 부하압이 낮은 유압액추에이터를 동작시킬 필요가 없다. 즉, 그 가압된 제2 작동유를 이용하여 부하압이 낮은 유압액추에이터를 원하는 속도로 동작시키기 위하여 스로틀로 그 제2 작동유의 유량을 줄일 필요가 없다. 그 결과, 그 스로틀로 압력손실이 발생하는 것을 저감 혹은 방지할 수 있어, 에너지손실을 저감 혹은 방지할 수 있다.
다만, 컨트롤러(30)는, 펌프·모터(14A)에 제3 작동유를 토출시키는 대신에, 개별 유량제어에 의하여 제1 펌프(14L)의 토출량을 증대시켜도 된다. 구체적으로는, 합류밸브(55)를 폐쇄하여(혹은 합류전환부를 기능시켜) 제1 작동유와 제2 작동유의 합류를 차단한 후, 제2 펌프(14R)의 토출량을 저감시킨 만큼, 제1 펌프(14L)의 최대토출량(최대사판경전각)을 증대시켜도 된다.
[배압회생에 의한 엔진의 어시스트를 수반하는 굴삭동작]
다음으로, 도 8을 참조하여, 배압회생에 의한 엔진(11)의 어시스트를 수반하는 굴삭동작이 행해지는 경우에 있어서의 도 2의 유압회로의 상태를 설명한다. 다만, 도 8은, 배압회생에 의한 엔진(11)의 어시스트를 수반하는 굴삭동작이 행해지는 경우에 있어서의 도 2의 유압회로의 상태를 나타낸다. 또, 도 8의 흑색의 굵은 실선은, 유압액추에이터에 유입되는 작동유의 흐름을 나타내고, 실선의 굵기가 굵을수록 유량이 큰 것을 나타낸다. 또, 도 8의 흑색 및 회색의 굵은 점선은, 유압액추에이터로부터 유출되는 작동유의 흐름을 나타낸다.
배압회생은, 복수의 유압액추에이터가 동시에 동작하는 경우이며, 또한 복수의 유압액추에이터의 각각의 부하압이 상이한 경우에 실행되는 처리이다. 예를 들면, 붐상승조작 및 암폐쇄조작에 의한 복합굴삭동작이 행해지는 경우, 암실린더(8)의 부하압(암실린더(8)의 보텀측 오일챔버의 압력)은, 붐실린더(7)의 부하압(붐실린더(7)의 보텀측 오일챔버의 압력)에 비하여 높아진다. 굴삭 중에는 버킷(6)이 접지하여 붐(4), 암(5), 및 버킷(6)의 각각의 중량이 지면에 지지되기 때문이며, 또 암(5)의 굴삭동작(폐쇄동작)에 대한 굴삭반력을 붐(4)이 받기 때문이다.
이로 인하여, 복합굴삭동작이 행해지는 경우, 컨트롤러(30)는, 암실린더(8)의 비교적 높은 부하압에 대처하기 위하여, 유압회로의 시스템압(제1 펌프(14L) 및 제2 펌프(14R)의 토출압)을 증대시킨다. 한편, 컨트롤러(30)는, 시스템압보다 낮은 부하압으로 동작하는 붐실린더(7)의 동작속도를 제어하기 위하여, 붐실린더(7)의 보텀측 오일챔버에 유입되는 작동유의 유량을 제어한다. 이때, 유량제어밸브(172)의 스로틀에 의하여 유량을 제어한 경우에는 압력손실(에너지손실)을 발생시키는 결과가 된다. 따라서, 컨트롤러(30)는, 붐실린더(7)의 로드측 오일챔버의 압력(배압)을 높임으로써, 유량제어밸브(172)에서의 압력손실의 발생을 회피하면서, 붐실린더(7)의 동작속도의 제어를 실현한다. 또, 컨트롤러(30)는, 붐실린더(7)의 로드측 오일챔버의 압력(배압)을 높이기 위하여, 로드측 오일챔버로부터 유출되는 작동유를 펌프·모터(14A)에 공급하고, 펌프·모터(14A)를 유압(회생)모터로서 기능시킨다. 다만, 컨트롤러(30)는, 이 배압회생을 실행하는 경우, 붐조작레버의 조작량에 관계없이, 유량제어밸브(172)를 도 8의 우측 위치로 크게 이동시킨다. 유량제어밸브(172)의 개구면적을 최대로 하여 압력손실을 최소한으로 억제하기 위해서이다. 예를 들면, 컨트롤러(30)는, 감압밸브(도시하지 않음)를 이용하여 유량제어밸브(172)의 파일럿포트에 작용하는 파일럿압을 증대시켜 유량제어밸브(172)의 이동량을 어시스트한다.
구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 조작검출부의 출력에 근거하여 쇼벨에 대한 조작자의 조작내용을 판단하고, 부하검출부의 출력에 근거하여 쇼벨의 동작상태를 판단한다.
그리고, 컨트롤러(30)는, 붐상승조작, 암폐쇄조작, 및 버킷폐쇄조작에 의한 복합굴삭동작이 행해지고 있다고 판단하면, 어느 유압액추에이터의 부하압이 최소인지를 판단한다. 구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 만일 유량제어밸브의 스로틀에 의하여 유압액추에이터의 각각에 유입되는 작동유의 유량을 제어한 경우, 어느 유압액추에이터에 있어서 에너지손실(압력손실)이 최대가 되는지를 판단한다.
그리고, 컨트롤러(30)는, 붐실린더(7)의 보텀측 오일챔버의 압력(부하압)이 최소라고 판단하면, 전환밸브(62)를 제2 위치로 하여, 흑색의 굵은 점선으로 나타내는 바와 같이, 붐실린더(7)의 로드측 오일챔버로부터 유출되는 작동유를 펌프·모터(14A)의 공급측을 향하게 한다. 또, 컨트롤러(30)는, 붐조작레버의 조작량과는 관계없이, 감압밸브에 의하여 유량제어밸브(172)의 우측의 파일럿포트에 작용하는 파일럿압을 증대시켜 유량제어밸브(172)를 최대개구로 하여, 유량제어밸브(172)에서의 압력손실을 저감시킨다. 또, 컨트롤러(30)는, 전환밸브(63)를 제1 위치로 하여 버킷실린더(9)의 로드측 오일챔버로부터 유출되는 작동유를 작동유탱크(T)를 향하게 한다.
그 후, 컨트롤러(30)는, 붐실린더(7)의 동작속도가 붐조작레버의 조작량에 따른 속도가 되도록, 유압모터로서의 펌프·모터(14A)에 의한 작동유의 흡수량(압퇴(押退)용적)을 제어한다. 구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 레귤레이터에 의하여 펌프·모터(14A)의 사판경전각을 조정하여 압퇴용적을 제어한다. 예를 들면, 컨트롤러(30)는, 펌프·모터(14A)를 일정속도로 회전시키는 경우, 압퇴용적을 작게 할수록 붐실린더(7)의 로드측 오일챔버로부터 유출되는 작동유의 유량을 작게 할 수 있어, 붐실린더(7)의 로드측 오일챔버의 압력(배압)을 상승시킬 수 있다. 이 관계를 이용하여, 컨트롤러(30)는, 배압이 붐실린더(7)의 원하는 부하압(보텀측 오일챔버의 압력)에 알맞는 압력이 되도록 그 배압을 제어할 수 있다.
또, 붐실린더(7)의 로드측 오일챔버로부터 유출되는 작동유는, 펌프·모터(14A)를 회전시킴으로써 회전토크를 발생시킨다. 이 회전토크는, 변속기(13)를 통하여 엔진(11)의 회전축에 전달되어, 제1 펌프(14L) 및 제2 펌프(14R)의 구동력으로서 이용될 수 있다. 즉, 펌프·모터(14A)가 발생시킨 회전토크는, 엔진(11)의 회전을 어시스트하기 위하여 이용되고, 엔진(11)의 부하 나아가서는 연료분사량을 억제하는 효과를 나타낸다. 다만, 도 8의 흑색의 1점쇄선화살표는, 회전토크가 변속기(13)를 통하여 엔진(11)의 회전축에 전달되어, 제1 펌프(14L) 및 제2 펌프(14R)의 구동력으로서 이용될 수 있는 것을 나타낸다. 또, 엔진(11)의 출력제어에는, 바람직하게는 과도부하제어(토크베이스제어)를 응용한 것이 이용될 수 있다.
또, 펌프·모터(14A)의 압퇴용적을 제어하는 것만으로는 붐실린더(7)의 동작속도를 붐조작레버의 조작량에 따른 속도로 제어할 수 없는 경우, 컨트롤러(30)는, 붐실린더(7)의 로드측 오일챔버로부터 유출되는 작동유 중 적어도 일부를 작동유탱크(T)를 향하게 한다. 구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 전환밸브(62)를 제1 위치와 제2 위치의 사이의 중간위치로 하거나, 혹은 전환밸브(62)를 제1 위치로 완전히 전환함으로써, 붐실린더(7)의 로드측 오일챔버로부터 유출되는 작동유 중 적어도 일부를 작동유탱크(T)로 배출시킨다. 유량제어밸브(172)의 CT개구가 큰 경우(붐상승조작의 조작량이 크고 붐(4)을 신속히 상승시키고 싶은 조작자의 의사가 추정되는 경우), 혹은 붐실린더(7)에 부하가 가해져 배압을 발생시킬 필요가 없어진 경우에 대해서도 동일하다. 다만, 도 8에 있어서의 회색의 굵은 점선은, 전환밸브(62)가 제1 위치의 방향으로 이동된 경우에, 붐실린더(7)의 로드측 오일챔버로부터 유출되는 작동유가 작동유탱크(T)로 배출되는 것을 나타낸다.
다만, 상술에서는, 붐실린더(7)의 보텀측 오일챔버의 압력(부하압)이 최소라고 판단되는 경우를 설명하지만, 버킷실린더(9)의 보텀측 오일챔버의 압력(부하압)이 최소라고 판단되는 경우에 대해서도 동일한 설명이 적용된다. 구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 버킷실린더(9)의 보텀측 오일챔버의 압력(부하압)이 최소라고 판단하면, 전환밸브(63)를 제2 위치로 하여, 버킷실린더(9)의 로드측 오일챔버로부터 유출되는 작동유를 펌프·모터(14A)의 공급측을 향하게 한다. 또, 컨트롤러(30)는, 버킷조작레버의 조작량과는 관계없이, 감압밸브에 의하여 유량제어밸브(173)의 우측의 파일럿포트에 작용하는 파일럿압을 증대시켜 유량제어밸브(173)를 최대개구로 하여, 유량제어밸브(173)에서의 압력손실을 저감시킨다. 또, 컨트롤러(30)는, 전환밸브(61) 및 전환밸브(62)를 각각 제1 위치로 하여 암실린더(8) 및 붐실린더(7)의 각각의 로드측 오일챔버로부터 유출되는 작동유를 작동유탱크(T)를 향하게 한다. 또, 버킷실린더(9)의 동작속도도 상술과 마찬가지로 제어된다.
또, 컨트롤러(30)는, 암실린더(8)의 보텀측 오일챔버의 압력(부하압)이 최소라고 판단하면, 전환밸브(61)를 제2 위치로 하여, 암실린더(8)의 로드측 오일챔버로부터 유출되는 작동유를 펌프·모터(14A)의 공급측을 향하게 한다. 또, 컨트롤러(30)는, 암조작레버의 조작량과는 관계없이, 감압밸브에 의하여 유량제어밸브(171)의 우측의 파일럿포트에 작용하는 파일럿압을 증대시켜 유량제어밸브(171)를 최대개구로 하여, 유량제어밸브(171)에서의 압력손실을 저감시킨다. 또, 컨트롤러(30)는, 전환밸브(62) 및 전환밸브(63)의 각각을 제1 위치로 하여 붐실린더(7) 및 버킷실린더(9)의 각각의 로드측 오일챔버로부터 유출되는 작동유를 작동유탱크(T)를 향하게 한다. 또, 암실린더(8)의 동작속도도 상술과 마찬가지로 제어된다.
다음으로, 도 9를 참조하여, 배압회생에 의한 엔진(11)의 어시스트를 수반하는 굴삭동작이 행해지는 경우에 있어서의 도 3의 유압회로의 상태를 설명한다. 다만, 도 9는, 배압회생에 의한 엔진(11)의 어시스트를 수반하는 굴삭동작이 행해지는 경우에 있어서의 도 3의 유압회로의 상태를 나타낸다. 또, 도 9의 흑색의 굵은 실선은, 유압액추에이터에 유입되는 작동유의 흐름을 나타내고, 실선의 굵기가 굵을수록 유량이 큰 것을 나타낸다. 또, 도 9의 흑색의 굵은 점선은, 유압액추에이터로부터 유출되는 작동유의 흐름을 나타낸다.
구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 붐상승조작, 암폐쇄조작, 및 버킷폐쇄조작에 의한 복합굴삭동작이 행해지고 있다고 판단하면, 전환밸브(62A)를 제2 위치로 하여, 흑색의 굵은 점선으로 나타내는 바와 같이, 붐실린더(7)의 로드측 오일챔버로부터 유출되는 작동유를 펌프·모터(14A)의 공급측을 향하게 한다. 또, 컨트롤러(30)는, 붐조작레버의 조작량과는 관계없이, 감압밸브에 의하여 유량제어밸브(172A)의 좌측의 파일럿포트에 작용하는 파일럿압을 증대시켜 유량제어밸브(172A)를 최대개구로 하여, 유량제어밸브(172A)에서의 압력손실을 저감시킨다. 또, 컨트롤러(30)는, 유량제어밸브(173)를 통하여 버킷실린더(9)의 로드측 오일챔버로부터 유출되는 작동유를 작동유탱크(T)로 배출시킨다.
그 후, 컨트롤러(30)는, 붐실린더(7)의 동작속도가 붐조작레버의 조작량에 따른 속도가 되도록, 유압모터로서의 펌프·모터(14A)에 의한 작동유의 흡수량(압퇴용적)을 제어한다.
또, 예를 들면 펌프·모터(14A)의 압퇴용적을 제어하는 것만으로는 붐실린더(7)의 동작속도를 붐조작레버의 조작량에 따른 속도로 제어할 수 없는 경우, 컨트롤러(30)는, 붐실린더(7)의 로드측 오일챔버로부터 유출되는 작동유 중 적어도 일부를 작동유탱크(T)로 배출시킨다. 구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 전환밸브(62B)를 제1 위치와 제2 위치의 사이의 중간위치로 하거나, 혹은 전환밸브(62B)를 제1 위치로 완전히 전환함으로써, 붐실린더(7)의 로드측 오일챔버로부터 유출되는 작동유 중 적어도 일부를 작동유탱크(T)로 배출시킨다. 다만, 컨트롤러(30)는, 필요에 따라서, 전환밸브(62A)를 제3 위치(중립위치)로 하여 붐실린더(7)의 로드측 오일챔버와 펌프·모터(14A)의 사이의 연통을 차단해도 된다. 다만, 도 9에 있어서의 회색의 굵은 점선은, 전환밸브(62B)가 제1 위치로 전환된 경우에, 붐실린더(7)의 로드측 오일챔버로부터 유출되는 작동유가 작동유탱크(T)로 배출되는 것을 나타낸다.
상술과 같이, 컨트롤러(30)는, [굴삭동작]에서 설명한 효과에 더하여, 이하의 효과를 추가적으로 실현한다.
구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 붐상승조작이 행해진 경우에, 붐실린더(7)의 로드측 오일챔버로부터 유출되는 작동유로 펌프·모터(14A)를 회전시켜 배압을 생성한다. 이로 인하여, 본 발명의 실시예에 관한 쇼벨은, 배압을 생성할 때에 얻어지는 회전토크를 엔진(11)의 어시스트를 위하여 이용할 수 있다. 그 결과, 어시스트출력분만큼 엔진출력을 저감시키는 것에 의한 에너지 절약화, 엔진출력에 어시스트출력을 더하여 유압펌프의 출력을 증대시키는 것에 의한 동작의 고속화 및 사이클타임의 단축 등을 실현시킬 수 있다. 다만, 도 9의 흑색의 1점쇄선화살표는, 회전토크가 변속기(13)를 통하여 엔진(11)의 회전축에 전달되어, 제1 펌프(14L) 및 제2 펌프(14R)의 구동력으로서 이용될 수 있는 것을 나타낸다.
또, 컨트롤러(30)는, 펌프·모터(14A)를 회전시킴으로써 배압을 생성하기 때문에, 붐실린더(7)의 로드측 오일챔버로부터 유출되는 작동유의 흐름을 스로틀로 좁힐 필요가 없고, 스로틀로 압력손실을 발생시키는 경우도 없다. 이로 인하여, 붐실린더(7)의 로드측 오일챔버로부터 유출되는 작동유의 유압에너지가 열에너지로서 소비되는 것을 억제 혹은 방지하여, 에너지손실을 억제 혹은 방지할 수 있다.
[어큐뮬레이터 어시스트를 수반하는 굴삭동작]
다음으로, 도 10을 참조하여, 어큐뮬레이터 어시스트를 수반하는 굴삭동작이 행해지는 경우에 있어서의 도 2의 유압회로의 상태를 설명한다. 다만, 도 10은, 어큐뮬레이터 어시스트를 수반하는 굴삭동작이 행해지는 경우에 있어서의 도 2의 유압회로의 상태를 나타낸다. 또, 도 10의 흑색의 굵은 실선은, 유압액추에이터에 유입되는 작동유의 흐름을 나타내고, 실선의 굵기가 굵을수록 유량이 큰 것을 나타낸다.
어큐뮬레이터 어시스트는, 어큐뮬레이터(80)에 축적된 작동유를 이용하여 유압액추에이터의 움직임을 어시스트하는 처리이며, 어큐뮬레이터(80)에 축적된 작동유만을 이용하여 유압액추에이터를 동작시키는 경우를 포함한다.
구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 암(5)이 조작되었다고 판단하면, 도 10에 나타내는 바와 같이, 암조작레버의 조작량에 따라, 제2 위치에 있는 합류밸브(55)를 제1 위치의 방향으로 이동시킨다. 그리고, 제1 작동유와 제2 작동유를 합류시켜, 제1 작동유 및 제2 작동유를 유량제어밸브(171)에 공급한다. 유량제어밸브(171)는, 암조작레버의 조작량에 따른 파일럿압을 받아 도 10의 우측 위치로 이동하여, 제1 작동유 및 제2 작동유를 암실린더(8)에 유입시킨다.
그 후, 컨트롤러(30)는, 붐(4) 및 버킷(6)이 조작되었다고 판단한 경우, 부하압센서의 출력에 근거하여 굴삭동작인지 상굴동작인지를 판단한다.
굴삭동작이라고 판단한 경우, 컨트롤러(30)는, 네거티브컨트롤제어, 포지티브컨트롤제어, 로드센싱제어, 마력제어 등의 펌프토출량제어에 근거하여, 붐조작레버 및 버킷조작레버의 조작량에 대응하는 제2 펌프(14R)의 토출량 지령값을 결정한다. 그리고, 컨트롤러(30)는, 대응하는 레귤레이터를 제어하여 제2 펌프(14R)의 토출량이 지령값과 같이 되도록 제어한다.
또, 컨트롤러(30)는, 제2 펌프(14R)의 최대토출량과 토출량 지령값의 유량차를 산출하여, 그 유량차에 상당하는 유량의 작동유를 펌프·모터(14A)에 토출시킨다. 구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 전환밸브(82)를 제1 위치로 하여 어큐뮬레이터(80)와 펌프·모터(14A)의 사이를 연통시키고, 어큐뮬레이터(80)에 축적된 작동유를 펌프·모터(14A)를 향하게 하여 방출시킨다.
그리고, 컨트롤러(30)는, 암실린더(8)의 부하압(보텀측 오일챔버의 압력)이 어큐뮬레이터압보다 높은 경우, 펌프·모터(14A)를 유압펌프로서 작동시켜 공급측의 작동유의 압력(어큐뮬레이터압)을 부하압까지 증대시키고, 또한 대응하는 레귤레이터를 제어하여 펌프·모터(14A)의 토출량이 그 유량차에 상당하는 유량이 되도록 제어한다. 유압펌프로서 작동하는 펌프·모터(14A)는, 작동유탱크(T)로부터 작동유를 흡입하는 경우에 비하여, 작은 펌프부하로 작동유를 토출시킬 수 있다. 그 결과, 엔진(11)의 부하를 저감시켜 에너지 절약화를 실현시킬 수 있다.
또, 컨트롤러(30)는, 암실린더(8)의 부하압(보텀측 오일챔버의 압력)이 어큐뮬레이터압 이하인 경우, 펌프·모터(14A)를 유압모터로서 작동시켜 공급측의 작동유의 압력(어큐뮬레이터압)을 부하압까지 저감시키고, 또한 대응하는 레귤레이터를 제어하여 펌프·모터(14A)의 토출량이 그 유량차에 상당하는 유량이 되도록 제어한다. 유압모터로서 작동하는 펌프·모터(14A)는, 엔진(11)을 어시스트하여, 제1 펌프(14L)를 회전시키기 위한 구동력의 일부를 부담할 수 있다. 그 결과, 컨트롤러(30)는, 제1 펌프(14L)의 흡수마력을 증대시킬 수 있거나, 혹은 흡수마력을 증대시키지 않는 경우에는 엔진(11)의 부하 나아가서는 연료분사량을 억제할 수 있다.
다만, 도 10의 흑색의 1점쇄선화살표는, 유압모터로서 작동하는 펌프·모터(14A)가 발생시킨 회전토크가 변속기(13)를 통하여 엔진(11)의 회전축에 전달되어, 제1 펌프(14L) 및 제2 펌프(14R)의 구동력으로서 이용될 수 있는 것을 나타낸다. 또, 회색의 1점쇄선화살표는, 유압펌프로서 작동하는 펌프·모터(14A)가 엔진(11)의 출력의 일부를 이용하는 것을 나타낸다.
그리고, 컨트롤러(30)는, 전환밸브(90)를 제1 위치로 하여 제3 작동유를 전환밸브(91)를 향하게 하고, 또한 전환밸브(91)를 제1 위치로 하여 제3 작동유를 암실린더(8)를 향하게 한다.
또, 컨트롤러(30)는, 상술한 유량차, 제1 펌프(14L)의 토출압, 제2 펌프(14R)의 토출압 등에 근거하여 합류밸브(55)의 개구면적을 제어한다. 도 10의 예에서는, 컨트롤러(30)는, 미리 등록한 개구맵을 참조하여 합류밸브(55)의 개구면적을 결정하고, 그 개구면적에 대응하는 지령을 합류밸브(55)에 대하여 출력한다. 다만, 컨트롤러(30)는, 개구맵 대신에 소정의 함수를 이용하여 합류밸브(55)의 개구면적을 결정해도 된다.
한편, 상굴동작이라고 판단한 경우, 컨트롤러(30)는, 쇼벨의 움직임이 불안정하게 되지 않는 한에 있어서, 가능한 한 신속하게 합류밸브(55)를 폐쇄한다. 제2 작동유만을 붐실린더(7) 및 버킷실린더(9)에 유입시키도록 하여 붐(4) 및 버킷(6)의 조작성을 향상시키기 위해서이다.
다만, 도 10의 예에서는, 펌프·모터(14A)의 최대토출량은, 제2 펌프(14R)의 최대토출량보다 작다. 이로 인하여, 상술한 유량차가 펌프·모터(14A)의 최대토출량을 상회하는 경우, 컨트롤러(30)는, 유압펌프로서 기능하는 펌프·모터(14A)와 제1 펌프(14L)를 최대토출량으로 작동시킨 후, 제2 펌프(14R)의 토출량을 증대시킨다. 제2 펌프(14R)의 최대토출량과 실제의 증대 후의 토출량의 차가, 펌프·모터(14A)의 최대토출량 이하가 되도록 하여, 암(5)의 동작속도가, 제1 작동유 및 제2 작동유를 이용하는 경우의 암(5)의 동작속도를 하회하지 않도록 하기 위해서이다.
단, 펌프·모터(14A)의 최대토출량이 제2 펌프(14R)의 최대토출량 이상인 경우에는, 컨트롤러(30)는, 굴삭동작 중에 합류밸브(55)를 폐쇄한 상태(제2 위치)로 유지할 수 있다. 제1 작동유 및 제3 작동유를 이용하는 경우의 암(5)의 동작속도가, 제1 작동유 및 제2 작동유를 이용하는 경우의 암(5)의 동작속도를 하회하는 경우는 없기 때문이다. 이 경우, 컨트롤러(30)는, 굴삭동작 중에는 항상, 제1 작동유 및 제3 작동유만을 암실린더(8)에 유입시키고, 제2 작동유만을 붐실린더(7) 및 버킷실린더(9)에 유입시킨다. 이로 인하여, 암(5)을 움직이기 위한 작동유와 붐(4) 및 버킷(6)을 움직이기 위한 작동유를 완전히 분리할 수 있어, 각각의 조작성을 높일 수 있다.
다음으로, 도 11을 참조하여, 어큐뮬레이터 어시스트를 수반하는 굴삭동작이 행해지는 경우에 있어서의 도 3의 유압회로의 상태를 설명한다. 다만, 도 11은, 어큐뮬레이터 어시스트를 수반하는 굴삭동작이 행해지는 경우에 있어서의 도 3의 유압회로의 상태를 나타낸다. 또, 도 11의 흑색 및 회색의 굵은 실선은, 유압액추에이터에 유입되는 작동유의 흐름을 나타내고, 실선의 굵기가 굵을수록 유량이 큰 것을 나타낸다. 또, 도 11에 있어서의 회색의 굵은 실선은, 작동유의 흐름이 감소 혹은 소실될 수 있는 것을 추가적으로 나타낸다.
컨트롤러(30)는, 도 10의 유압회로의 경우와 마찬가지로, 조작검출부의 출력에 근거하여 쇼벨에 대한 조작자의 조작내용을 판단하고, 부하검출부의 출력에 근거하여 쇼벨의 동작상태를 판단한다.
암(5)이 조작되면, 유량제어밸브(171A)는 암조작레버의 조작량에 따른 파일럿압을 받아 도 11의 좌측 위치로 이동하고, 유량제어밸브(171B)는 암조작레버의 조작량에 따른 파일럿압을 받아 도 11의 우측 위치로 이동한다.
그리고, 컨트롤러(30)는, 암(5)이 조작되었다고 판단하면, 가변로드체크밸브(51A)를 제1 위치로 하여, 제1 작동유가 가변로드체크밸브(51A)를 통하여 유량제어밸브(171A)에 도달하도록 한다. 또, 가변로드체크밸브(51B)를 제1 위치로 하여, 제2 작동유가 가변로드체크밸브(51B)를 통하여 유량제어밸브(171B)에 도달하도록 한다. 유량제어밸브(171A)를 통과한 제1 작동유는, 유량제어밸브(171B)를 통과한 제2 작동유와 합류하여, 암실린더(8)의 보텀측 오일챔버에 유입된다.
그 후, 컨트롤러(30)는, 붐(4) 및 버킷(6)이 조작되었다고 판단하면, 부하압센서의 출력에 근거하여 굴삭동작인지 상굴동작인지를 판단한다. 그리고, 굴삭동작이라고 판단한 경우, 컨트롤러(30)는, 붐조작레버 및 버킷조작레버의 조작량에 대응하는 제2 펌프(14R)의 토출량 지령값을 결정한다. 그리고, 컨트롤러(30)는, 대응하는 레귤레이터를 제어하여 제2 펌프(14R)의 토출량이 지령값과 같이 되도록 제어한다.
이때, 유량제어밸브(172A)는 붐조작레버의 조작량에 따른 파일럿압을 받아 도 11의 좌측 위치로 이동한다. 또, 유량제어밸브(173)는 버킷조작레버의 조작량에 따른 파일럿압을 받아 도 11의 우측 위치로 이동한다. 그리고, 컨트롤러(30)는, 가변로드체크밸브(52A)를 제1 위치로 하여, 제2 작동유가 가변로드체크밸브(52A)를 통하여 유량제어밸브(172A)에 도달하도록 한다. 또, 가변로드체크밸브(53)를 제1 위치로 하여, 제2 작동유가 가변로드체크밸브(53)를 통하여 유량제어밸브(173)에 도달하도록 한다. 그리고, 유량제어밸브(172A)를 통과한 제2 작동유는, 붐실린더(7)의 보텀측 오일챔버에 유입되고, 유량제어밸브(173)를 통과한 제2 작동유는, 버킷실린더(9)의 보텀측 오일챔버에 유입된다.
또, 컨트롤러(30)는, 제2 펌프(14R)의 최대토출량과 토출량 지령값의 유량차를 산출하여, 그 유량차에 상당하는 유량의 작동유를 펌프·모터(14A)에 토출시킨다. 구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 전환밸브(82)를 제1 위치로 하여 어큐뮬레이터(80)와 펌프·모터(14A)의 사이를 연통시키고, 어큐뮬레이터(80)에 축적된 작동유를 펌프·모터(14A)를 향하게 하여 방출시킨다.
그리고, 컨트롤러(30)는, 암실린더(8)의 부하압(보텀측 오일챔버의 압력)이 어큐뮬레이터압보다 높은 경우, 펌프·모터(14A)를 유압펌프로서 작동시켜 공급측의 작동유의 압력(어큐뮬레이터압)을 부하압까지 증대시킨다. 그리고, 대응하는 레귤레이터를 제어하여 펌프·모터(14A)의 토출량이 그 유량차에 상당하는 유량이 되도록 제어한다. 유압펌프로서 작동하는 펌프·모터(14A)는, 작동유탱크(T)로부터 작동유를 흡입하는 경우에 비하여, 작은 펌프부하로 작동유를 토출시킬 수 있다. 그 결과, 엔진(11)의 부하를 저감시켜 에너지 절약화를 실현시킬 수 있다.
또, 컨트롤러(30)는, 암실린더(8)의 부하압(보텀측 오일챔버의 압력)이 어큐뮬레이터압 이하인 경우, 펌프·모터(14A)를 유압모터로서 작동시켜 공급측의 작동유의 압력(어큐뮬레이터압)을 부하압까지 저감시킨다. 그리고, 대응하는 레귤레이터를 제어하여 펌프·모터(14A)의 토출량이 그 유량차에 상당하는 유량이 되도록 제어한다. 유압모터로서 작동하는 펌프·모터(14A)는, 엔진(11)을 어시스트하여, 제1 펌프(14L)를 회전시키기 위한 구동력의 일부를 부담할 수 있다. 그 결과, 컨트롤러(30)는, 제1 펌프(14L)의 흡수마력을 증대시킬 수 있거나, 혹은 흡수마력을 증대시키지 않는 경우에는 엔진(11)의 부하 나아가서는 연료분사량을 억제할 수 있다.
다만, 도 11의 흑색의 1점쇄선화살표는, 유압모터로서 작동하는 펌프·모터(14A)가 발생시킨 회전토크가 변속기(13)를 통하여 엔진(11)의 회전축에 전달되어, 제1 펌프(14L) 및 제2 펌프(14R)의 구동력으로서 이용될 수 있는 것을 나타낸다. 또, 회색의 1점쇄선화살표는, 유압펌프로서 작동하는 펌프·모터(14A)가 엔진(11)의 출력의 일부를 이용하는 것을 나타낸다.
또, 컨트롤러(30)는, 상술한 유량차, 제1 펌프(14L)의 토출압, 제2 펌프(14R)의 토출압 등에 근거하여 가변로드체크밸브(51B)의 개구면적을 제어한다. 도 11의 예에서는, 컨트롤러(30)는, 미리 등록한 개구맵을 참조하여 가변로드체크밸브(51B)의 개구면적을 결정하고, 그 개구면적에 대응하는 지령을 가변로드체크밸브(51B)에 대하여 출력한다. 이로써, 암실린더(8)의 보텀측 오일챔버에 유입되는 제2 작동유가 감소되거나 혹은 소실된다. 다만, 도 11에 있어서의 회색의 굵은 실선은, 펌프·모터(14A)가 토출하는 제3 작동유의 유량의 증대에 따라, 암실린더(8)의 보텀측 오일챔버에 유입되는 제2 작동유가 감소되거나 혹은 소실되는 것을 나타낸다.
상술과 같이, 컨트롤러(30)는, [굴삭동작] 및 [배압회생에 의한 엔진의 어시스트를 수반하는 굴삭동작]에서 설명한 효과에 더하여 이하의 효과를 추가적으로 실현한다.
구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 굴삭동작이 행해진 경우에, 어큐뮬레이터(80)에 축적된 작동유를 펌프·모터(14A)에 공급한다. 그리고, 펌프·모터(14A)를 유압펌프로서 작동시킬지 유압모터로서 작동시킬지를 결정하고, 또한 펌프·모터(14A)의 압퇴용적을 제어함으로써 펌프·모터(14A)가 토출하는 제3 작동유의 토출압을 변화시킨다. 이로 인하여, 제3 작동유의 공급처인 유압액추에이터의 부하압과 어큐뮬레이터압의 대소관계에 관계없이, 제3 작동유를 그 유압액추에이터에 유입시킬 수 있다. 그 결과, 제1 작동유와 제3 작동유의 유량밸런스를 유연하게 제어할 수 있고, 또, 어큐뮬레이터(80)에 축적된 유압에너지를 효율적으로 재이용할 수 있다.
[배압회생에 의한 유압액추에이터의 어시스트를 수반하는 굴삭동작]
다음으로, 도 12를 참조하여, 배압회생에 의한 유압액추에이터의 어시스트를 수반하는 굴삭동작이 행해지는 경우에 있어서의 도 2의 유압회로의 상태를 설명한다. 다만, 도 12는, 배압회생에 의한 암실린더(8)의 어시스트를 수반하는 굴삭동작이 행해지는 경우에 있어서의 도 2의 유압회로의 상태를 나타낸다. 또, 도 12의 흑색의 굵은 실선은, 유압액추에이터에 유입되는 작동유의 흐름을 나타내고, 실선의 굵기가 굵을수록 유량이 큰 것을 나타낸다. 또, 도 12의 흑색 및 회색의 굵은 점선은, 유압액추에이터로부터 유출되는 작동유의 흐름을 나타낸다.
구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 붐상승조작, 암폐쇄조작, 및 버킷폐쇄조작에 의한 복합굴삭동작이 행해지고 있다고 판단하면, 어느 유압액추에이터의 부하압이 최소인지를 판단한다. 그리고, 컨트롤러(30)는, 붐실린더(7)의 보텀측 오일챔버의 압력(부하압)이 최소라고 판단하면, 전환밸브(62)를 제2 위치로 하여, 흑색의 굵은 점선으로 나타내는 바와 같이, 붐실린더(7)의 로드측 오일챔버로부터 유출되는 작동유를 펌프·모터(14A)의 공급측을 향하게 한다. 또, 컨트롤러(30)는, 붐조작레버의 조작량과는 관계없이, 감압밸브에 의하여 유량제어밸브(172)의 우측의 파일럿포트에 작용하는 파일럿압을 증대시켜 유량제어밸브(172)를 최대개구로 하여, 유량제어밸브(172)에서의 압력손실을 저감시킨다. 또, 컨트롤러(30)는, 전환밸브(63)를 제1 위치로 하여 버킷실린더(9)의 로드측 오일챔버로부터 유출되는 작동유를 작동유탱크(T)를 향하게 한다.
그 후, 컨트롤러(30)는, 붐실린더(7)의 동작속도가 붐조작레버의 조작량에 따른 속도가 되도록, 펌프·모터(14A)에 의한 작동유의 흡수량(압퇴용적)을 제어한다. 구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 암실린더(8)의 부하압(보텀측 오일챔버의 압력)이 붐실린더(7)의 원하는 배압(로드측 오일챔버의 압력)보다 높은 경우, 펌프·모터(14A)를 유압펌프로서 작동시켜 공급측의 작동유의 압력(붐실린더(7)의 로드측 오일챔버의 압력)을 암실린더(8)의 부하압까지 증대시킨다. 또, 컨트롤러(30)는, 암실린더(8)의 부하압(보텀측 오일챔버의 압력)이 붐실린더(7)의 원하는 배압 이하인 경우, 펌프·모터(14A)를 유압모터로서 작동시켜 공급측의 작동유의 압력(붐실린더(7)의 로드측 오일챔버의 압력)을 부하압까지 저감시킨다. 그리고, 컨트롤러(30)는, 레귤레이터에 의하여 펌프·모터(14A)의 사판경전각을 조정하여 압퇴용적을 제어한다. 예를 들면, 컨트롤러(30)는, 펌프·모터(14A)를 일정속도로 회전시키는 경우, 압퇴용적을 작게 할수록 붐실린더(7)의 로드측 오일챔버로부터 유출되는 작동유의 유량을 작게 할 수 있어, 붐실린더(7)의 로드측 오일챔버의 압력(배압)을 상승시킬 수 있다. 이 관계를 이용하여, 컨트롤러(30)는, 배압이 붐실린더(7)의 원하는 부하압(보텀측 오일챔버의 압력)에 알맞는 압력이 되도록 그 배압을 제어할 수 있다.
또, 붐실린더(7)의 로드측 오일챔버로부터 유출되는 작동유는, 유압모터로서 기능하는 펌프·모터(14A)를 회전시킴으로써 회전토크를 발생시킨다. 이 회전토크는, 변속기(13)를 통하여 엔진(11)의 회전축에 전달되어, 제1 펌프(14L) 및 제2 펌프(14R)의 구동력으로서 이용될 수 있다. 즉, 펌프·모터(14A)가 발생시킨 회전토크는, 엔진(11)의 회전을 어시스트하기 위하여 이용되고, 엔진(11)의 부하 나아가서는 연료분사량을 억제하는 효과를 나타낸다. 다만, 엔진(11)의 출력제어에는, 바람직하게는 토크베이스제어를 응용한 것이 이용될 수 있다.
또, 유압펌프로서 기능하는 펌프·모터(14A)는, 붐실린더(7)의 로드측 오일챔버로부터 유출되는 작동유를 흡입함으로써, 작동유탱크(T)로부터 작동유를 흡입하는 경우에 비하여 작은 펌프부하로 작동유를 토출시킬 수 있다. 그 결과, 엔진(11)의 부하를 저감시켜 에너지 절약화를 실현시킬 수 있다.
다만, 도 12의 흑색의 1점쇄선화살표는, 유압모터로서 작동하는 펌프·모터(14A)가 발생시킨 회전토크가 변속기(13)를 통하여 엔진(11)의 회전축에 전달되어, 제1 펌프(14L) 및 제2 펌프(14R)의 구동력으로서 이용될 수 있는 것을 나타낸다. 또, 회색의 1점쇄선화살표는, 유압펌프로서 작동하는 펌프·모터(14A)가 엔진(11)의 출력의 일부를 이용하는 것을 나타낸다.
또, 펌프·모터(14A)의 압퇴용적을 제어하는 것만으로는 붐실린더(7)의 동작속도를 붐조작레버의 조작량에 따른 속도로 제어할 수 없는 경우, 컨트롤러(30)는, 붐실린더(7)의 로드측 오일챔버로부터 유출되는 작동유 중 적어도 일부를 작동유탱크(T)를 향하게 한다. 구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 전환밸브(62)를 제1 위치와 제2 위치의 사이의 중간위치로 하거나, 혹은 전환밸브(62)를 제1 위치로 완전히 전환함으로써, 붐실린더(7)의 로드측 오일챔버로부터 유출되는 작동유 중 적어도 일부를 작동유탱크(T)로 배출시킨다. 유량제어밸브(172)의 CT개구가 큰 경우, 혹은 붐실린더(7)에 부하가 가해져 배압을 발생시킬 필요가 없어진 경우에 대해서도 동일하다. 다만, 도 12에 있어서의 회색의 굵은 점선은, 전환밸브(62)가 제1 위치의 방향으로 이동된 경우에, 붐실린더(7)의 로드측 오일챔버로부터 유출되는 작동유가 작동유탱크(T)로 배출되는 것을 나타낸다.
또, 펌프·모터(14A)의 압퇴용적을 제어하는 것만으로는 암실린더(8)의 동작속도를 암조작레버의 조작량에 따른 속도로 제어할 수 없는 경우, 컨트롤러(30)는, 합류밸브(55)를 제1 위치로 하여 제2 펌프(14R)가 토출하는 제2 작동유를 암실린더(8)에 유입시킨다.
다만, 상술에서는, 붐실린더(7)의 보텀측 오일챔버의 압력(부하압)이 최소라고 판단되는 경우를 설명하지만, 버킷실린더(9)의 보텀측 오일챔버의 압력(부하압)이 최소라고 판단되는 경우에 대해서도 동일한 설명이 적용된다. 구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 버킷실린더(9)의 보텀측 오일챔버의 압력(부하압)이 최소라고 판단하면, 전환밸브(63)를 제2 위치로 하여, 버킷실린더(9)의 로드측 오일챔버로부터 유출되는 작동유를 펌프·모터(14A)의 공급측을 향하게 한다. 또, 컨트롤러(30)는, 버킷조작레버의 조작량과는 관계없이, 감압밸브에 의하여 유량제어밸브(173)의 우측의 파일럿포트에 작용하는 파일럿압을 증대시켜 유량제어밸브(173)를 최대개구로 하여, 유량제어밸브(173)에서의 압력손실을 저감시킨다. 또, 컨트롤러(30)는, 전환밸브(61) 및 전환밸브(62)를 각각 제1 위치로 하여 암실린더(8) 및 붐실린더(7)의 각각의 로드측 오일챔버로부터 유출되는 작동유를 작동유탱크(T)를 향하게 한다. 또, 버킷실린더(9)의 동작속도도 상술과 같이 제어된다.
또, 컨트롤러(30)는, 암실린더(8)의 보텀측 오일챔버의 압력(부하압)이 최소라고 판단하면, 전환밸브(61)를 제2 위치로 하여, 암실린더(8)의 로드측 오일챔버로부터 유출되는 작동유를 펌프·모터(14A)의 공급측을 향하게 한다. 또, 컨트롤러(30)는, 암조작레버의 조작량과는 관계없이, 감압밸브에 의하여 유량제어밸브(171)의 우측의 파일럿포트에 작용하는 파일럿압을 증대시켜 유량제어밸브(171)를 최대개구로 하여, 유량제어밸브(171)에서의 압력손실을 저감시킨다. 또, 컨트롤러(30)는, 전환밸브(62) 및 전환밸브(63)의 각각을 제1 위치로 하여 붐실린더(7) 및 버킷실린더(9)의 각각의 로드측 오일챔버로부터 유출되는 작동유를 작동유탱크(T)를 향하게 한다. 또, 암실린더(8)의 동작속도도 상술과 같이 제어된다.
다음으로, 도 13을 참조하여, 배압회생에 의한 유압액추에이터의 어시스트를 수반하는 굴삭동작이 행해지는 경우에 있어서의 도 3의 유압회로의 상태를 설명한다. 다만, 도 13은, 배압회생에 의한 암실린더(8)의 어시스트를 수반하는 굴삭동작이 행해지는 경우에 있어서의 도 3의 유압회로의 상태를 나타낸다. 또, 도 13의 흑색 및 회색의 굵은 실선은, 유압액추에이터에 유입되는 작동유의 흐름을 나타내고, 실선의 굵기가 굵을수록 유량이 큰 것을 나타낸다. 또, 도 13의 흑색 및 회색의 굵은 점선은, 유압액추에이터로부터 유출되는 작동유의 흐름을 나타낸다. 또, 도 13에 있어서의 회색의 굵은 실선 및 굵은 점선은, 작동유의 흐름이 감소 혹은 소실될 수 있는 것을 추가적으로 나타낸다.
구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 붐상승조작, 암폐쇄조작, 및 버킷폐쇄조작에 의한 복합굴삭동작이 행해지고 있다고 판단하면, 전환밸브(62A)를 제2 위치로 하여, 흑색의 굵은 점선으로 나타내는 바와 같이, 붐실린더(7)의 로드측 오일챔버로부터 유출되는 작동유를 펌프·모터(14A)의 공급측을 향하게 한다. 또, 컨트롤러(30)는, 붐조작레버의 조작량과는 관계없이, 감압밸브에 의하여 유량제어밸브(172A)의 좌측의 파일럿포트에 작용하는 파일럿압을 증대시켜 유량제어밸브(172A)를 최대개구로 하여, 유량제어밸브(172A)에서의 압력손실을 저감시킨다. 또, 컨트롤러(30)는, 유량제어밸브(173)를 통하여 버킷실린더(9)의 로드측 오일챔버로부터 유출되는 작동유를 작동유탱크(T)로 배출시킨다.
그 후, 컨트롤러(30)는, 붐실린더(7)의 동작속도가 붐조작레버의 조작량에 따른 속도가 되도록, 펌프·모터(14A)에 의한 작동유의 흡수량(압퇴용적)을 제어한다. 구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 암실린더(8)의 부하압(보텀측 오일챔버의 압력)이 붐실린더(7)의 원하는 배압(로드측 오일챔버의 압력)보다 높은 경우, 펌프·모터(14A)를 유압펌프로서 작동시켜 공급측의 작동유의 압력(붐실린더(7)의 로드측 오일챔버의 압력)을 암실린더(8)의 부하압까지 증대시킨다. 또, 컨트롤러(30)는, 암실린더(8)의 부하압(보텀측 오일챔버의 압력)이 붐실린더(7)의 원하는 배압 이하인 경우, 펌프·모터(14A)를 유압모터로서 작동시켜 공급측의 작동유의 압력(붐실린더(7)의 로드측 오일챔버의 압력)을 부하압까지 저감시킨다. 그리고, 컨트롤러(30)는, 레귤레이터에 의하여 펌프·모터(14A)의 사판경전각을 조정하여 압퇴용적을 제어한다.
다만, 도 13의 흑색의 1점쇄선화살표는, 유압모터로서 작동하는 펌프·모터(14A)가 발생시킨 회전토크가 변속기(13)를 통하여 엔진(11)의 회전축에 전달되어, 제1 펌프(14L) 및 제2 펌프(14R)의 구동력으로서 이용될 수 있는 것을 나타낸다. 또, 회색의 1점쇄선화살표는, 유압펌프로서 작동하는 펌프·모터(14A)가 엔진(11)의 출력의 일부를 이용하는 것을 나타낸다.
또, 예를 들면 펌프·모터(14A)의 압퇴용적을 제어하는 것만으로는 붐실린더(7)의 동작속도를 붐조작레버의 조작량에 따른 속도로 제어할 수 없는 경우, 컨트롤러(30)는, 붐실린더(7)의 로드측 오일챔버로부터 유출되는 작동유 중 적어도 일부를 작동유탱크(T)로 배출시킨다. 구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 전환밸브(62B)를 제1 위치와 제2 위치의 사이의 중간위치로 하거나, 혹은 전환밸브(62B)를 제1 위치로 완전히 전환함으로써, 붐실린더(7)의 로드측 오일챔버로부터 유출되는 작동유 중 적어도 일부를 작동유탱크(T)로 배출시킨다. 다만, 컨트롤러(30)는, 필요에 따라서, 전환밸브(62A)를 제3 위치(중립위치)로 하여 붐실린더(7)의 로드측 오일챔버와 펌프·모터(14A)의 사이의 연통을 차단해도 된다. 다만, 도 13에 있어서의 회색의 굵은 점선은, 전환밸브(62B)가 제1 위치로 전환된 경우에, 붐실린더(7)의 로드측 오일챔버로부터 유출되는 작동유가 작동유탱크(T)로 배출되는 것을 나타낸다.
또, 펌프·모터(14A)의 압퇴용적을 제어함으로써 암실린더(8)의 동작속도를 암조작레버의 조작량에 따른 속도로 제어할 수 있는 경우, 컨트롤러(30)는, 가변로드체크밸브(51B)를 제2 위치로 하여 제2 작동유의 암실린더(8)로의 유입을 차단해도 된다. 다만, 도 13에 있어서의 회색의 굵은 실선은, 가변로드체크밸브(51B)가 제2 위치로 전환된 경우에, 제2 작동유의 암실린더(8)로의 유입이 차단되는 것을 나타낸다.
상술과 같이, 컨트롤러(30)는, [굴삭동작] 및 [배압회생에 의한 엔진의 어시스트를 수반하는 굴삭동작]에서 설명한 효과에 더하여, 이하의 효과를 추가적으로 실현한다.
구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 굴삭동작이 행해진 경우에, 붐실린더(7)의 로드측 오일챔버로부터 유출되는 작동유를 펌프·모터(14A)에 공급한다. 그리고, 펌프·모터(14A)를 유압펌프로서 작동시킬지 유압모터로서 작동시킬지를 결정하고, 또한 펌프·모터(14A)의 압퇴용적을 제어함으로써 펌프·모터(14A)가 토출하는 제3 작동유의 토출압을 변화시킨다. 이로 인하여, 제3 작동유의 공급처인 유압액추에이터의 부하압과 붐실린더(7)의 로드측 오일챔버에 있어서의 원하는 배압의 대소관계에 관계없이, 제3 작동유를 그 유압액추에이터에 유입시킬 수 있다. 그 결과, 제1 작동유와 제3 작동유의 유량밸런스를 유연하게 제어할 수 있고, 또 회생한 에너지를 효율적으로 재이용할 수 있다.
[배압회생에 의한 엔진의 어시스트를 수반하는 배토동작]
다음으로, 도 14를 참조하여, 배압회생에 의한 엔진(11)의 어시스트를 수반하는 배토동작이 행해지는 경우에 있어서의 도 2의 유압회로의 상태를 설명한다. 다만, 도 14는, 배압회생에 의한 엔진(11)의 어시스트를 수반하는 배토동작이 행해지는 경우에 있어서의 도 2의 유압회로의 상태를 나타낸다. 또, 도 14의 흑색의 굵은 실선은, 유압액추에이터에 유입되는 작동유의 흐름을 나타내고, 실선의 굵기가 굵을수록 유량이 큰 것을 나타낸다. 또, 도 14의 흑색의 굵은 점선은, 유압액추에이터로부터 유출되는 작동유의 흐름을 나타낸다.
배토동작은, 붐하강, 암개방, 및 버킷개방을 포함하는 동작이다. 또, 붐(4)은 자중(自重)으로 하강하고, 붐(4)의 하강속도는 붐실린더(7)의 보텀측 오일챔버로부터 유출되는 작동유의 유량을 조정함으로써 제어된다. 구체적으로는, 보텀측 오일챔버로부터 유출되는 작동유의 유량이 클수록 붐(4)의 하강속도는 커진다.
붐하강조작이 행해지면, 유량제어밸브(172)는 붐조작레버의 조작량에 따른 파일럿압을 받아 도 14의 좌측 위치로 이동한다. 또, 암개방조작이 행해지면, 유량제어밸브(171)는 암조작레버의 조작량에 따른 파일럿압을 받아 도 14의 좌측 위치로 이동하고, 버킷개방조작이 행해지면, 유량제어밸브(173)는 버킷조작레버의 조작량에 따른 파일럿압을 받아 도 14의 좌측 위치로 이동한다.
그리고, 컨트롤러(30)는, 붐하강조작이 행해졌다고 판단하면, 도 14에 나타내는 바와 같이, 재생밸브(7a)의 개구를 최대로 하여 붐실린더(7)의 보텀측 오일챔버로부터 유출되는 작동유를 붐실린더(7)의 로드측 오일챔버에 유입시킨다.
다만, 재생밸브(7a)의 개구가 최대가 되면, 붐실린더(7)의 보텀측 오일챔버의 압력이 그대로 로드측 오일챔버에도 가해지기 때문에, 보텀측 오일챔버의 압력이 더 상승하여 컨트롤밸브(17) 내에 설치된 릴리프밸브의 릴리프압을 초과하는 경우가 있다. 이로 인하여, 컨트롤러(30)는, 붐실린더(7)의 보텀측 오일챔버의 압력이 그 릴리프압에 가까워진 경우에는, 재생밸브(7a)의 개구를 작게 하여 보텀측 오일챔버의 압력이 그 릴리프압을 넘지 않도록 한다.
또, 컨트롤러(30)는, 전환밸브(62)를 제2 위치로 하여, 흑색의 굵은 점선으로 나타내는 바와 같이, 붐실린더(7)의 보텀측 오일챔버로부터 유출되는 작동유를 펌프·모터(14A)의 공급측을 향하게 한다. 또, 컨트롤러(30)는, 붐조작레버의 조작량과는 관계없이, 감압밸브에 의하여 유량제어밸브(172)의 좌측의 파일럿포트에 작용하는 파일럿압을 증대시켜 유량제어밸브(172)를 최대개구로 하여, 유량제어밸브(172)에서의 압력손실을 저감시킨다. 또, 컨트롤러(30)는, 가변로드체크밸브(52)를 제2 위치로 하여, 제2 펌프(14R)와 유량제어밸브(172)의 사이의 연통을 차단한다.
또, 컨트롤러(30)는, 붐조작레버의 조작량 및 재생밸브(7a)의 개방도에 따라 펌프·모터(14A)의 토출량을 제어한다. 구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 펌프·모터(14A)를 유압모터로서 작동시켜, 붐실린더(7)의 보텀측 오일챔버의 압력이 급변하지 않도록, 또 릴리프압을 초과하지 않도록, 대응하는 레귤레이터를 제어하여 펌프·모터(14A)의 압퇴용적을 제어한다. 그리고, 컨트롤러(30)는, 전환밸브(90)를 제2 위치로 하여 펌프·모터(14A)가 토출하는 제3 작동유를 작동유탱크(T)로 배출시킨다.
또, 컨트롤러(30)는, 합류밸브(55)를 제2 위치 상태로 유지하여 제1 작동유와 제2 작동유를 합류시키지 않도록 하고, 암실린더(8) 및 버킷실린더(9)의 각각의 움직임이 별개의 작동유로 독립하여 제어되도록 한다. 이 경우, 암실린더(8)의 로드측 오일챔버에 유입되는 작동유의 유량은, 제1 펌프(14L)에 의한 직접 제어가 가능하기 때문에, 유량제어밸브(171)에 있어서의 스로틀로 제한될 필요는 없다. 마찬가지로, 버킷실린더(9)의 로드측 오일챔버에 유입되는 작동유의 유량은, 제2 펌프(14R)에 의한 직접 제어가 가능하기 때문에, 유량제어밸브(173)에 있어서의 스로틀로 제한될 필요는 없다. 이로 인하여, 컨트롤러(30)는, 붐실린더(7)에 대응하는 유량제어밸브(172)의 경우와 마찬가지로, 감압밸브에 의하여 유량제어밸브(171, 173)의 좌측의 파일럿포트에 작용하는 파일럿압을 증대시켜 유량제어밸브(171, 173)를 최대개구로 하여, 유량제어밸브(171, 173)에서의 압력손실을 저감시켜도 된다. 다만, 암개방조작 및 버킷개방조작을 수반하는 배토동작이 행해지는 경우, 암조작레버 및 버킷조작레버는, 전형적으로는, 풀레버(예를 들면, 레버의 중립상태를 0%로 하고, 최대조작상태를 100%로 한 경우의 80% 이상의 조작량)로 조작된다. 이로 인하여, 유량제어밸브(171, 173)는 모두 최대개구가 된다.
또, 붐실린더(7)의 보텀측 오일챔버로부터 유출되는 작동유는, 펌프·모터(14A)를 회전시킴으로써 회전토크를 발생시킨다. 이 회전토크는, 도 14의 흑색의 1점쇄선화살표로 나타내는 바와 같이, 변속기(13)를 통하여 엔진(11)의 회전축에 전달되어, 제1 펌프(14L) 및 제2 펌프(14R)의 구동력으로서 이용될 수 있다. 즉, 펌프·모터(14A)가 발생시킨 회전토크는, 엔진(11)의 회전을 어시스트하기 위하여 이용되고, 엔진(11)의 부하 나아가서는 연료분사량을 억제하는 효과를 나타낸다.
또, 펌프·모터(14A)의 압퇴용적을 제어하는 것만으로는 붐실린더(7)의 동작속도를 붐조작레버의 조작량에 따른 속도로 제어할 수 없는 경우, 컨트롤러(30)는, 붐실린더(7)의 보텀측 오일챔버로부터 유출되는 작동유 중 적어도 일부를 작동유탱크(T)를 향하게 한다. 구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 전환밸브(62)를 제1 위치와 제2 위치의 사이의 중간위치로 하거나, 혹은 전환밸브(62)를 제1 위치로 완전히 전환함으로써, 붐실린더(7)의 보텀측 오일챔버로부터 유출되는 작동유 중 적어도 일부를 작동유탱크(T)로 배출시킨다.
다음으로, 도 15를 참조하여, 배압회생에 의한 엔진(11)의 어시스트를 수반하는 배토동작이 행해지는 경우에 있어서의 도 3의 유압회로의 상태를 설명한다. 다만, 도 15는, 배압회생에 의한 엔진(11)의 어시스트를 수반하는 배토동작이 행해지는 경우에 있어서의 도 3의 유압회로의 상태를 나타낸다. 또, 도 15의 흑색의 굵은 실선은, 유압액추에이터에 유입되는 작동유의 흐름을 나타내고, 실선의 굵기가 굵을수록 유량이 큰 것을 나타낸다. 또, 도 15의 흑색 및 회색의 굵은 점선은, 유압액추에이터로부터 유출되는 작동유의 흐름을 나타낸다.
구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 붐하강조작이 행해졌다고 판단하면, 재생밸브(7a)의 개구를 최대로 하여 붐실린더(7)의 보텀측 오일챔버로부터 유출되는 작동유를 붐실린더(7)의 로드측 오일챔버에 유입시킨다.
또, 컨트롤러(30)는, 전환밸브(62A)를 제1 위치로 하여, 붐실린더(7)의 보텀측 오일챔버로부터 유출되는 작동유를 펌프·모터(14A)의 공급측을 향하게 한다. 또, 컨트롤러(30)는, 붐조작레버의 조작량과는 관계없이, 감압밸브에 의하여 유량제어밸브(172A)의 우측의 파일럿포트에 작용하는 파일럿압을 저감시키고 유량제어밸브(172A)를 중립위치로 하여, 붐실린더(7)의 보텀측 오일챔버로부터 유량제어밸브(172A)를 통하여 작동유탱크(T)를 향하는 작동유의 흐름을 차단한다. 또, 컨트롤러(30)는, 가변로드체크밸브(52A)를 제2 위치로 하여, 제2 펌프(14R)와 유량제어밸브(172A)의 사이의 연통을 차단한다.
또, 암개방조작이 행해지면, 유량제어밸브(171A)는 암조작레버의 조작량에 따른 파일럿압을 받아 도 15의 우측 위치로 이동한다. 또, 버킷개방조작이 행해지면, 유량제어밸브(173)는 버킷조작레버의 조작량에 따른 파일럿압을 받아 도 15의 좌측 위치로 이동한다.
또, 컨트롤러(30)는, 암개방조작이 행해졌다고 판단하면, 가변로드체크밸브(51A)를 제1 위치로 하여, 제1 펌프(14L)와 유량제어밸브(171A)의 사이를 연통시킨다. 또, 컨트롤러(30)는, 버킷개방조작이 행해졌다고 판단하면, 가변로드체크밸브(53)를 제1 위치로 하여, 제2 펌프(14R)와 유량제어밸브(173)의 사이를 연통시킨다.
또, 컨트롤러(30)는, 붐조작레버의 조작량 및 재생밸브(7a)의 개방도에 따라 펌프·모터(14A)의 토출량을 제어한다. 구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 펌프·모터(14A)를 유압모터로서 작동시켜, 붐실린더(7)의 보텀측 오일챔버의 압력이 급변하지 않도록, 대응하는 레귤레이터를 제어하여 펌프·모터(14A)의 압퇴용적을 제어한다. 그리고, 컨트롤러(30)는, 전환밸브(90)를 제2 위치로 하고, 또한 전환밸브(92)를 제3 위치로 하여 펌프·모터(14A)가 토출하는 제3 작동유를 작동유탱크(T)로 배출시킨다.
또, 컨트롤러(30)는, 가변로드체크밸브(51B)를 제2 위치 상태로 유지하여 제1 작동유와 제2 작동유를 합류시키지 않도록 하고, 암실린더(8) 및 버킷실린더(9)의 각각의 움직임이 별개의 작동유로 독립하여 제어되도록 한다. 이 경우, 암실린더(8)의 로드측 오일챔버에 유입되는 작동유의 유량은, 제1 펌프(14L)에 의한 직접 제어가 가능하기 때문에, 유량제어밸브(171A)에 있어서의 스로틀로 제한될 필요는 없다. 마찬가지로, 버킷실린더(9)의 로드측 오일챔버에 유입되는 작동유의 유량은, 제2 펌프(14R)에 의한 직접 제어가 가능하기 때문에, 유량제어밸브(173)에 있어서의 스로틀로 제한될 필요는 없다. 이로 인하여, 컨트롤러(30)는, 붐실린더(7)에 대응하는 유량제어밸브(172A)의 경우와 마찬가지로, 감압밸브에 의하여 유량제어밸브(171A)의 우측의 파일럿포트에 작용하는 파일럿압을 증대시켜 유량제어밸브(171A)를 최대개구로 하고, 또한 감압밸브에 의하여 유량제어밸브(173)의 좌측의 파일럿포트에 작용하는 파일럿압을 증대시켜 유량제어밸브(173)를 최대개구로 하여, 유량제어밸브(171A, 173)에서의 압력손실을 저감시켜도 된다.
또, 붐실린더(7)의 보텀측 오일챔버로부터 유출되는 작동유는, 펌프·모터(14A)를 회전시킴으로써 회전토크를 발생시킨다. 이 회전토크는, 도 15의 흑색의 1점쇄선화살표로 나타내는 바와 같이, 변속기(13)를 통하여 엔진(11)의 회전축에 전달되어, 제1 펌프(14L) 및 제2 펌프(14R)의 구동력으로서 이용될 수 있다. 즉, 펌프·모터(14A)가 발생시킨 회전토크는, 엔진(11)의 회전을 어시스트하기 위하여 이용되고, 엔진(11)의 부하 나아가서는 연료분사량을 억제하는 효과를 나타낸다.
또, 펌프·모터(14A)의 압퇴용적을 제어하는 것만으로는 붐실린더(7)의 동작속도를 붐조작레버의 조작량에 따른 속도로 제어할 수 없는 경우, 컨트롤러(30)는, 붐실린더(7)의 보텀측 오일챔버로부터 유출되는 작동유 중 적어도 일부를 작동유탱크(T)를 향하게 한다. 구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 전환밸브(62C)를 제1 위치와 제2 위치의 사이의 중간위치로 하거나, 혹은 전환밸브(62C)를 제1 위치로 완전히 전환함으로써, 붐실린더(7)의 보텀측 오일챔버로부터 유출되는 작동유 중 적어도 일부를 작동유탱크(T)로 배출시킨다.
또, 컨트롤러(30)는, 붐조작레버의 조작량과는 관계없이, 감압밸브에 의하여 유량제어밸브(172B)의 좌측의 파일럿포트에 작용하는 파일럿압을 증대시켜 유량제어밸브(172B)를 도 15의 좌측 위치로 하여, 붐실린더(7)의 보텀측 오일챔버로부터 유출되는 작동유를 제1 작동유에 합류시켜도 된다.
또한, 도 15에 있어서의 회색의 굵은 점선은, 전환밸브(62C)가 제1 위치의 방향으로 이동된 경우에 붐실린더(7)의 보텀측 오일챔버로부터 유출되는 작동유가 작동유탱크(T)로 배출되는 것, 및 유량제어밸브(172B)가 좌측 위치로 이동된 경우에 붐실린더(7)의 보텀측 오일챔버로부터 유출되는 작동유가 유량제어밸브(172B)에서 제1 작동유와 합류하는 것을 나타낸다.
상술과 같이, 컨트롤러(30)는, 붐하강조작이 행해진 경우에, 붐실린더(7)의 보텀측 오일챔버로부터 유출되는 작동유로 펌프·모터(14A)를 회전시켜 배압을 생성한다. 이로 인하여, 본 발명의 실시예에 관한 쇼벨은, 배압을 생성할 때에 얻어지는 유압에너지를 엔진(11)의 어시스트를 위하여 이용할 수 있다. 그 결과, 어시스트출력분만큼 엔진출력을 저감시키는 것에 의한 에너지 절약화, 엔진출력에 어시스트출력을 더하여 유압펌프의 출력을 증대시키는 것에 의한 동작의 고속화 및 사이클타임의 단축 등을 실현시킬 수 있다.
또, 컨트롤러(30)는, 펌프·모터(14A)를 회전시킴으로써 배압을 생성하기 때문에, 붐실린더(7)의 보텀측 오일챔버로부터 유출되는 작동유의 흐름을 스로틀로 좁힐 필요가 없고, 스로틀로 압력손실을 발생시키는 경우도 없다. 이로 인하여, 붐(4)의 위치에너지가 열에너지로서 소비되는 것을 억제 혹은 방지하여, 에너지손실을 억제 혹은 방지할 수 있다.
또, 컨트롤러(30)는, 붐하강조작, 암개방조작, 및 버킷개방조작이 동시에 행해진 경우이더라도, 제1 작동유와 제2 작동유를 합류시키지 않고, 암실린더(8) 및 버킷실린더(9)의 각각의 움직임을 별개의 작동유로 독립하여 제어한다. 이로 인하여, 암실린더(8)를 움직이기 위하여 요구되는 제1 작동유의 유량, 및 버킷실린더(9)를 움직이기 위하여 요구되는 제2 작동유의 유량 중 일방이 타방의 영향을 받는 경우가 없다. 이로 인하여, 유압펌프가 필요 이상으로 작동유를 토출하는 것을 방지할 수 있다.
[배압회생에 의한 유압액추에이터의 어시스트를 수반하는 배토동작]
다음으로, 도 16을 참조하여, 배압회생에 의한 유압액추에이터의 어시스트를 수반하는 배토동작이 행해지는 경우에 있어서의 도 2의 유압회로의 상태를 설명한다. 다만, 도 16은, 배압회생에 의한 암실린더(8)의 어시스트를 수반하는 배토동작이 행해지는 경우에 있어서의 도 2의 유압회로의 상태를 나타낸다. 또, 도 16의 흑색의 굵은 실선은, 유압액추에이터에 유입되는 작동유의 흐름을 나타내고, 실선의 굵기가 굵을수록 유량이 큰 것을 나타낸다. 또, 도 16의 흑색의 굵은 점선은, 유압액추에이터로부터 유출되는 작동유의 흐름을 나타낸다.
붐하강조작이 행해지면, 유량제어밸브(172)는 붐조작레버의 조작량에 따른 파일럿압을 받아 도 16의 좌측 위치로 이동한다. 또, 암개방조작이 행해지면, 유량제어밸브(171)는 암조작레버의 조작량에 따른 파일럿압을 받아 도 16의 좌측 위치로 이동하고, 버킷개방조작이 행해지면, 유량제어밸브(173)는 버킷조작레버의 조작량에 따른 파일럿압을 받아 도 16의 좌측 위치로 이동한다.
그리고, 컨트롤러(30)는, 붐하강조작이 행해졌다고 판단하면, 흑색의 굵은 점선으로 나타내는 바와 같이, 재생밸브(7a)의 개구를 최대로 하여 붐실린더(7)의 보텀측 오일챔버로부터 유출되는 작동유를 붐실린더(7)의 로드측 오일챔버에 유입시킨다.
또, 컨트롤러(30)는, 전환밸브(62)를 제2 위치로 하여, 흑색의 굵은 점선으로 나타내는 바와 같이, 붐실린더(7)의 보텀측 오일챔버로부터 유출되는 작동유를 펌프·모터(14A)의 공급측을 향하게 한다. 또, 컨트롤러(30)는, 붐조작레버의 조작량과는 관계없이, 감압밸브에 의하여 유량제어밸브(172)의 좌측의 파일럿포트에 작용하는 파일럿압을 증대시켜 유량제어밸브(172)를 최대개구로 하여, 유량제어밸브(172)에서의 압력손실을 저감시킨다. 또, 컨트롤러(30)는, 가변로드체크밸브(52)를 제2 위치로 하여, 제2 펌프(14R)와 유량제어밸브(172)의 사이의 연통을 차단한다.
또, 컨트롤러(30)는, 붐조작레버의 조작량 및 재생밸브(7a)의 개방도에 따라 펌프·모터(14A)의 토출량을 제어한다. 구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 암실린더(8)의 부하압(로드측 오일챔버의 압력)이 붐실린더(7)의 원하는 배압(보텀측 오일챔버의 압력)보다 높은 경우, 펌프·모터(14A)를 유압펌프로서 작동시켜 공급측의 작동유의 압력(붐실린더(7)의 보텀측 오일챔버의 압력)을 암실린더(8)의 부하압까지 증대시킨다. 또, 컨트롤러(30)는, 암실린더(8)의 부하압(로드측 오일챔버의 압력)이 붐실린더(7)의 원하는 배압 이하인 경우, 펌프·모터(14A)를 유압모터로서 작동시켜 공급측의 작동유의 압력(붐실린더(7)의 로드측 오일챔버의 압력)을 부하압까지 저감시킨다. 그리고, 컨트롤러(30)는, 붐실린더(7)의 보텀측 오일챔버의 압력이 급변하지 않도록, 대응하는 레귤레이터에 의하여 펌프·모터(14A)의 사판경전각을 조정하여 압퇴용적을 제어한다. 예를 들면, 컨트롤러(30)는, 펌프·모터(14A)를 일정속도로 회전시키는 경우, 압퇴용적을 작게 할수록 붐실린더(7)의 보텀측 오일챔버로부터 유출되는 작동유의 유량을 작게 할 수 있어, 붐실린더(7)의 보텀측 오일챔버의 압력(배압)을 상승시킬 수 있다. 이 관계를 이용하여, 컨트롤러(30)는, 펌프·모터(14A)의 토출측의 작동유의 압력이 암실린더(8)의 부하압이 되도록, 또한 펌프·모터(14A)의 공급측의 작동유의 압력이 원하는 배압이 되도록 펌프·모터(14A)를 제어할 수 있다. 다만, 컨트롤러(30)는, 펌프·모터(14A)의 사판경전각과 회전속도를 조정하는 대신에, 스로틀을 이용한 분류(分流)제어에 의하여 펌프·모터(14A)의 토출측의 작동유의 압력이 암실린더(8)의 부하압이 되도록, 또한 펌프·모터(14A)의 공급측의 작동유의 압력이 원하는 배압이 되도록 해도 된다. 이 경우, 펌프·모터(14A)의 사판경전각은 고정이어도 된다. 상술 및 후술의 다른 제어에 있어서도, 컨트롤러(30)는, 펌프·모터(14A)의 사판경전각과 회전속도를 조정하는 대신에, 스로틀을 이용한 분류제어에 의하여 펌프·모터(14A)의 토출측 및 공급측의 각각의 작동유의 압력이 원하는 압력이 되도록 해도 된다.
유압펌프로서 작동하는 펌프·모터(14A)는, 작동유탱크(T)로부터 작동유를 흡입하는 경우에 비하여, 작은 펌프부하로 작동유를 토출시킬 수 있다. 그 결과, 엔진(11)의 부하를 저감시켜 에너지 절약화를 실현시킬 수 있다. 또, 컨트롤러(30)는, 펌프·모터(14A)가 토출하는 제3 작동유의 토출량만큼 제1 펌프(14L)가 토출하는 제1 작동유의 토출량을 저감시킨다. 그 결과, 암실린더(8)의 로드측 오일챔버에 유입되는 작동유의 유량을 변경하지 않고 엔진(11)의 부하를 저감시켜 에너지 절약화를 실현시킬 수 있다.
또, 유압모터로서 작동하는 펌프·모터(14A)는, 엔진(11)을 어시스트하여, 제1 펌프(14L)를 회전시키기 위한 구동력의 일부를 부담할 수 있다. 그 결과, 컨트롤러(30)는, 제1 펌프(14L)의 흡수마력을 증대시킬 수 있거나, 혹은 흡수마력을 증대시키지 않는 경우에는 엔진(11)의 부하 나아가서는 연료분사량을 억제할 수 있다. 다만, 도 16의 회색의 1점쇄선화살표는, 유압펌프로서 작동하는 펌프·모터(14A)가 엔진(11)의 출력의 일부를 이용하는 것을 나타낸다. 또, 도 16의 흑색의 1점쇄선화살표는, 유압모터로서 작동하는 펌프·모터(14A)가 엔진(11)을 어시스트하여 제1 펌프(14L)의 구동력의 일부를 부담하는 것을 나타낸다.
그리고, 컨트롤러(30)는, 전환밸브(90)를 제1 위치로 하여 펌프·모터(14A)가 토출하는 제3 작동유를 전환밸브(91)를 향하게 하고, 또한 전환밸브(91)를 제1 위치로 하여 제3 작동유를 암실린더(8)를 향하게 한다.
또, 컨트롤러(30)는, 합류밸브(55)를 제2 위치 상태로 유지하여 제1 작동유와 제2 작동유를 합류시키지 않도록 하고, 암실린더(8) 및 버킷실린더(9)의 각각의 움직임이 별개의 작동유로 독립하여 제어되도록 한다. 이 경우, 암실린더(8)의 로드측 오일챔버에 유입되는 작동유의 유량은, 제1 펌프(14L)에 의한 직접 제어가 가능하기 때문에, 유량제어밸브(171)에 있어서의 스로틀로 제한될 필요는 없다. 마찬가지로, 버킷실린더(9)의 로드측 오일챔버에 유입되는 작동유의 유량은, 제2 펌프(14R)에 의한 직접 제어가 가능하기 때문에, 유량제어밸브(173)에 있어서의 스로틀로 제한될 필요는 없다. 이로 인하여, 컨트롤러(30)는, 붐실린더(7)에 대응하는 유량제어밸브(172)의 경우와 마찬가지로, 감압밸브에 의하여 유량제어밸브(171, 173)의 좌측의 파일럿포트에 작용하는 파일럿압을 증대시켜 유량제어밸브(171, 173)를 최대개구로 하여, 유량제어밸브(171, 173)에서의 압력손실을 저감시켜도 된다.
또, 펌프·모터(14A)의 압퇴용적을 제어하는 것만으로는 붐실린더(7)의 동작속도를 붐조작레버의 조작량에 따른 속도로 제어할 수 없는 경우, 컨트롤러(30)는, 붐실린더(7)의 보텀측 오일챔버로부터 유출되는 작동유 중 적어도 일부를 작동유탱크(T)를 향하게 한다. 구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 전환밸브(62)를 제1 위치와 제2 위치의 사이의 중간위치로 하거나, 혹은 전환밸브(62)를 제1 위치로 완전히 전환함으로써, 붐실린더(7)의 보텀측 오일챔버로부터 유출되는 작동유 중 적어도 일부를 작동유탱크(T)로 배출시킨다.
다음으로, 도 17을 참조하여, 배압회생에 의한 유압액추에이터의 어시스트를 수반하는 배토동작이 행해지는 경우에 있어서의 도 3의 유압회로의 상태를 설명한다. 다만, 도 17은, 배압회생에 의한 암실린더(8)의 어시스트를 수반하는 배토동작이 행해지는 경우에 있어서의 도 3의 유압회로의 상태를 나타낸다. 또, 도 17의 흑색의 굵은 실선은, 유압액추에이터에 유입되는 작동유의 흐름을 나타내고, 실선의 굵기가 굵을수록 유량이 큰 것을 나타낸다. 또, 도 17의 흑색 및 회색의 굵은 점선은, 유압액추에이터로부터 유출되는 작동유의 흐름을 나타낸다.
구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 붐하강조작이 행해졌다고 판단하면, 재생밸브(7a)의 개구를 최대로 하여 붐실린더(7)의 보텀측 오일챔버로부터 유출되는 작동유를 붐실린더(7)의 로드측 오일챔버에 유입시킨다.
또, 컨트롤러(30)는, 전환밸브(62A)를 제1 위치로 하여, 붐실린더(7)의 보텀측 오일챔버로부터 유출되는 작동유를 펌프·모터(14A)의 공급측을 향하게 한다. 또, 컨트롤러(30)는, 붐조작레버의 조작량과는 관계없이, 감압밸브에 의하여 유량제어밸브(172A)의 우측의 파일럿포트에 작용하는 파일럿압을 저감시키고 유량제어밸브(172A)를 중립위치로 하여, 붐실린더(7)의 보텀측 오일챔버로부터 유량제어밸브(172A)를 통하여 작동유탱크(T)를 향하는 작동유의 흐름을 차단한다. 또, 컨트롤러(30)는, 가변로드체크밸브(52A)를 제2 위치로 하여, 제2 펌프(14R)와 유량제어밸브(172A)의 사이의 연통을 차단한다.
또, 암개방조작이 행해지면, 유량제어밸브(171A)는 암조작레버의 조작량에 따른 파일럿압을 받아 도 17의 우측 위치로 이동한다. 또, 버킷개방조작이 행해지면, 유량제어밸브(173)는 버킷조작레버의 조작량에 따른 파일럿압을 받아 도 17의 좌측 위치로 이동한다.
또, 컨트롤러(30)는, 암개방조작이 행해졌다고 판단하면, 가변로드체크밸브(51A)를 제1 위치로 하여, 제1 펌프(14L)와 유량제어밸브(171A)의 사이를 연통시킨다. 또, 컨트롤러(30)는, 버킷개방조작이 행해졌다고 판단하면, 가변로드체크밸브(53)를 제1 위치로 하여, 제2 펌프(14R)와 유량제어밸브(173)의 사이를 연통시킨다.
또, 컨트롤러(30)는, 붐조작레버의 조작량 및 재생밸브(7a)의 개방도에 따라 펌프·모터(14A)의 토출량을 제어한다. 구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 암실린더(8)의 부하압(로드측 오일챔버의 압력)이 붐실린더(7)의 원하는 배압(보텀측 오일챔버의 압력)보다 높은 경우, 펌프·모터(14A)를 유압펌프로서 작동시켜 공급측의 작동유의 압력(붐실린더(7)의 보텀측 오일챔버의 압력)을 암실린더(8)의 부하압까지 증대시킨다. 또, 컨트롤러(30)는, 암실린더(8)의 부하압(로드측 오일챔버의 압력)이 붐실린더(7)의 원하는 배압 이하인 경우, 펌프·모터(14A)를 유압모터로서 작동시켜 공급측의 작동유의 압력(붐실린더(7)의 로드측 오일챔버의 압력)을 부하압까지 저감시킨다. 그리고, 컨트롤러(30)는, 붐실린더(7)의 보텀측 오일챔버의 압력이 급변하지 않도록, 대응하는 레귤레이터에 의하여 펌프·모터(14A)의 사판경전각을 조정하여 압퇴용적을 제어한다. 예를 들면, 컨트롤러(30)는, 펌프·모터(14A)를 일정속도로 회전시키는 경우, 압퇴용적을 작게 할수록 붐실린더(7)의 보텀측 오일챔버로부터 유출되는 작동유의 유량을 작게 할 수 있어, 붐실린더(7)의 보텀측 오일챔버의 압력(배압)을 상승시킬 수 있다. 이 관계를 이용하여, 컨트롤러(30)는, 펌프·모터(14A)의 토출측의 작동유의 압력이 암실린더(8)의 부하압이 되도록, 또한 펌프·모터(14A)의 공급측의 작동유의 압력이 원하는 배압이 되도록 펌프·모터(14A)를 제어할 수 있다.
유압펌프로서 작동하는 펌프·모터(14A)는, 작동유탱크(T)로부터 작동유를 흡입하는 경우에 비하여, 작은 펌프부하로 작동유를 토출시킬 수 있다. 그 결과, 엔진(11)의 부하를 저감시켜 에너지 절약화를 실현시킬 수 있다. 또, 컨트롤러(30)는, 펌프·모터(14A)가 토출하는 제3 작동유의 토출량만큼 제1 펌프(14L)가 토출하는 제1 작동유의 토출량을 저감시킨다. 그 결과, 암실린더(8)의 로드측 오일챔버에 유입되는 작동유의 유량을 변경하지 않고 엔진(11)의 부하를 저감시켜 에너지 절약화를 실현시킬 수 있다.
또, 유압모터로서 작동하는 펌프·모터(14A)는, 엔진(11)을 어시스트하여, 제1 펌프(14L)를 회전시키기 위한 구동력의 일부를 부담할 수 있다. 그 결과, 컨트롤러(30)는, 제1 펌프(14L)의 흡수마력을 증대시킬 수 있거나, 혹은 흡수마력을 증대시키지 않는 경우에는 엔진(11)의 부하 나아가서는 연료분사량을 억제할 수 있다. 다만, 도 17의 회색의 1점쇄선화살표는, 유압펌프로서 작동하는 펌프·모터(14A)가 엔진(11)의 출력의 일부를 이용하는 것을 나타낸다. 또, 도 17의 흑색의 1점쇄선화살표는, 유압모터로서 작동하는 펌프·모터(14A)가 엔진(11)을 어시스트하여 제1 펌프(14L)의 구동력의 일부를 부담하는 것을 나타낸다.
또, 컨트롤러(30)는, 가변로드체크밸브(51B)를 제2 위치 상태로 유지하여 제1 작동유와 제2 작동유를 합류시키지 않도록 하고, 암실린더(8) 및 버킷실린더(9)의 각각의 움직임이 별개의 작동유로 독립하여 제어되도록 한다. 이 경우, 암실린더(8)의 로드측 오일챔버에 유입되는 작동유의 유량은, 제1 펌프(14L)에 의한 직접 제어가 가능하기 때문에, 유량제어밸브(171A)에 있어서의 스로틀로 제한될 필요는 없다. 마찬가지로, 버킷실린더(9)의 로드측 오일챔버에 유입되는 작동유의 유량은, 제2 펌프(14R)에 의한 직접 제어가 가능하기 때문에, 유량제어밸브(173)에 있어서의 스로틀로 제한될 필요는 없다. 이로 인하여, 컨트롤러(30)는, 붐실린더(7)에 대응하는 유량제어밸브(172A)의 경우와 마찬가지로, 감압밸브에 의하여 유량제어밸브(171A)의 우측의 파일럿포트에 작용하는 파일럿압을 증대시켜 유량제어밸브(171A)를 최대개구로 하고, 또한 감압밸브에 의하여 유량제어밸브(173)의 좌측의 파일럿포트에 작용하는 파일럿압을 증대시켜 유량제어밸브(173)를 최대개구로 하여, 유량제어밸브(171A, 173)에서의 압력손실을 저감시켜도 된다.
또, 펌프·모터(14A)의 압퇴용적을 제어하는 것만으로는 붐실린더(7)의 동작속도를 붐조작레버의 조작량에 따른 속도로 제어할 수 없는 경우, 컨트롤러(30)는, 붐실린더(7)의 보텀측 오일챔버로부터 유출되는 작동유 중 적어도 일부를 작동유탱크(T)를 향하게 한다. 구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 전환밸브(62C)를 제1 위치와 제2 위치의 사이의 중간위치로 하거나, 혹은 전환밸브(62C)를 제1 위치로 완전히 전환함으로써, 붐실린더(7)의 보텀측 오일챔버로부터 유출되는 작동유 중 적어도 일부를 작동유탱크(T)로 배출시킨다.
또, 컨트롤러(30)는, 붐조작레버의 조작량과는 관계없이, 감압밸브에 의하여 유량제어밸브(172B)의 좌측의 파일럿포트에 작용하는 파일럿압을 증대시켜 유량제어밸브(172B)를 도 17의 좌측 위치로 하여, 붐실린더(7)의 보텀측 오일챔버로부터 유출되는 작동유를 제1 작동유에 합류시켜도 된다.
다만, 도 17에 있어서의 회색의 굵은 점선은, 전환밸브(62C)가 제1 위치의 방향으로 이동된 경우에 붐실린더(7)의 보텀측 오일챔버로부터 유출되는 작동유가 작동유탱크(T)로 배출되는 것, 및 유량제어밸브(172B)가 좌측 위치로 이동된 경우에 붐실린더(7)의 보텀측 오일챔버로부터 유출되는 작동유가 유량제어밸브(172B)에서 제1 작동유와 합류하는 것을 나타낸다.
상술과 같이, 컨트롤러(30)는, [배압회생에 의한 엔진의 어시스트를 수반하는 배토동작]에서 설명한 효과에 더하여, 이하의 효과를 추가적으로 실현한다.
구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 펌프·모터(14A)를 유압펌프로서 작동시킬지 유압모터로서 작동시킬지를 결정하고, 또한 펌프·모터(14A)의 압퇴용적을 제어함으로써 펌프·모터(14A)가 토출하는 제3 작동유의 토출압을 변화시킨다. 이로 인하여, 제3 작동유의 공급처인 유압액추에이터의 부하압과 붐실린더(7)의 원하는 배압의 대소관계에 관계없이, 제3 작동유를 그 유압액추에이터에 유입시킬 수 있다. 그 결과, 제1 작동유와 제3 작동유의 유량밸런스를 유연하게 제어할 수 있고, 또 회생한 에너지를 효율적으로 재이용할 수 있다.
[배압회생에 의한 어큐뮬레이터의 축압을 수반하는 배토동작]
다음으로, 도 18을 참조하여, 배압회생에 의한 어큐뮬레이터(80)의 축압을 수반하는 배토동작이 행해지는 경우에 있어서의 도 2의 유압회로의 상태를 설명한다. 다만, 도 18은, 배압회생에 의한 어큐뮬레이터(80)의 축압을 수반하는 배토동작이 행해지는 경우에 있어서의 도 2의 유압회로의 상태를 나타낸다. 또, 도 18의 흑색의 굵은 실선은, 유압액추에이터에 유입되는 작동유의 흐름을 나타내고, 실선의 굵기가 굵을수록 유량이 큰 것을 나타낸다. 또, 도 18의 흑색의 굵은 점선은, 유압액추에이터로부터 유출되는 작동유의 흐름을 나타낸다.
붐하강조작이 행해지면, 유량제어밸브(172)는 붐조작레버의 조작량에 따른 파일럿압을 받아 도 18의 좌측 위치로 이동한다. 또, 암개방조작이 행해지면, 유량제어밸브(171)는 암조작레버의 조작량에 따른 파일럿압을 받아 도 18의 좌측 위치로 이동하고, 버킷개방조작이 행해지면, 유량제어밸브(173)는 버킷조작레버의 조작량에 따른 파일럿압을 받아 도 18의 좌측 위치로 이동한다.
그리고, 컨트롤러(30)는, 붐하강조작이 행해졌다고 판단하면, 흑색의 굵은 점선으로 나타내는 바와 같이, 재생밸브(7a)의 개구를 최대로 하여 붐실린더(7)의 보텀측 오일챔버로부터 유출되는 작동유를 붐실린더(7)의 로드측 오일챔버에 유입시킨다.
또, 컨트롤러(30)는, 전환밸브(62)를 제2 위치로 하여, 흑색의 굵은 점선으로 나타내는 바와 같이, 붐실린더(7)의 보텀측 오일챔버로부터 유출되는 작동유를 펌프·모터(14A)의 공급측을 향하게 한다. 또, 컨트롤러(30)는, 붐조작레버의 조작량과는 관계없이, 감압밸브에 의하여 유량제어밸브(172)의 좌측의 파일럿포트에 작용하는 파일럿압을 증대시켜 유량제어밸브(172)를 최대개구로 하여, 유량제어밸브(172)에서의 압력손실을 저감시킨다. 또, 컨트롤러(30)는, 가변로드체크밸브(52)를 제2 위치로 하여, 제2 펌프(14R)와 유량제어밸브(172)의 사이의 연통을 차단한다.
또, 컨트롤러(30)는, 붐조작레버의 조작량 및 재생밸브(7a)의 개방도에 따라 펌프·모터(14A)의 토출량을 제어한다. 구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 어큐뮬레이터압이 붐실린더(7)의 원하는 배압(보텀측 오일챔버의 압력)보다 높은 경우, 펌프·모터(14A)를 유압펌프로서 작동시켜 공급측의 작동유의 압력(붐실린더(7)의 보텀측 오일챔버의 압력)을 어큐뮬레이터압까지 증대시킨다. 또, 컨트롤러(30)는, 어큐뮬레이터압이 붐실린더(7)의 원하는 배압 이하인 경우, 펌프·모터(14A)를 유압모터로서 작동시켜 공급측의 작동유의 압력(붐실린더(7)의 로드측 오일챔버의 압력)을 어큐뮬레이터압까지 저감시킨다. 그리고, 컨트롤러(30)는, 붐실린더(7)의 보텀측 오일챔버의 압력이 급변하지 않도록, 대응하는 레귤레이터에 의하여 펌프·모터(14A)의 사판경전각을 조정하여 압퇴용적을 제어한다. 예를 들면, 컨트롤러(30)는, 펌프·모터(14A)를 일정속도로 회전시키는 경우, 압퇴용적을 작게 할수록 붐실린더(7)의 보텀측 오일챔버로부터 유출되는 작동유의 유량을 작게 할 수 있어, 붐실린더(7)의 보텀측 오일챔버의 압력(배압)을 상승시킬 수 있다. 이 관계를 이용하여, 컨트롤러(30)는, 펌프·모터(14A)의 토출측의 작동유의 압력이 어큐뮬레이터압이 되도록, 또한 펌프·모터(14A)의 공급측의 작동유의 압력이 원하는 배압이 되도록 그 작동유의 압력을 제어할 수 있다.
유압펌프로서 작동하는 펌프·모터(14A)는, 작동유탱크(T)로부터 작동유를 흡입하여 어큐뮬레이터(80)를 축압하는 경우에 비하여, 작은 펌프부하로 어큐뮬레이터(80)를 축압할 수 있다. 그 결과, 엔진(11)의 부하를 저감시켜 에너지 절약화를 실현시킬 수 있다. 또, 유압모터로서 작동하는 펌프·모터(14A)는, 엔진(11)을 어시스트하여, 제1 펌프(14L)를 회전시키기 위한 구동력의 일부를 부담할 수 있다. 그 결과, 컨트롤러(30)는, 제1 펌프(14L)의 흡수마력을 증대시킬 수 있거나, 혹은 흡수마력을 증대시키지 않는 경우에는 엔진(11)의 부하 나아가서는 연료분사량을 억제할 수 있다. 다만, 도 18의 회색의 1점쇄선화살표는, 유압펌프로서 작동하는 펌프·모터(14A)가 엔진(11)의 출력의 일부를 이용하는 것을 나타낸다. 또, 도 18의 흑색의 1점쇄선화살표는, 유압모터로서 작동하는 펌프·모터(14A)가 엔진(11)을 어시스트하여 제1 펌프(14L)의 구동력의 일부를 부담하는 것을 나타낸다.
그리고, 컨트롤러(30)는, 전환밸브(90)를 제1 위치로 하여 펌프·모터(14A)가 토출하는 제3 작동유를 전환밸브(91)를 향하게 하고, 또한 전환밸브(91)를 제3 위치로 하여 제3 작동유를 어큐뮬레이터(80)를 향하게 한다. 또, 컨트롤러(30)는, 전환밸브(81)를 제1 위치로 하여 펌프·모터(14A)와 어큐뮬레이터(80)의 사이를 연통시킨다. 이 경우, 제1 펌프(14L)와 어큐뮬레이터(80)의 사이의 연통을 다른 전환밸브에 의하여 차단해도 된다.
또, 컨트롤러(30)는, 합류밸브(55)를 제2 위치 상태로 유지하여 제1 작동유와 제2 작동유를 합류시키지 않도록 하고, 암실린더(8) 및 버킷실린더(9)의 각각의 움직임이 별개의 작동유로 독립하여 제어되도록 한다. 이 경우, 암실린더(8)의 로드측 오일챔버에 유입되는 작동유의 유량은, 제1 펌프(14L)에 의한 직접 제어가 가능하기 때문에, 유량제어밸브(171)에 있어서의 스로틀로 제한될 필요는 없다. 마찬가지로, 버킷실린더(9)의 로드측 오일챔버에 유입되는 작동유의 유량은, 제2 펌프(14R)에 의한 직접 제어가 가능하기 때문에, 유량제어밸브(173)에 있어서의 스로틀로 제한될 필요는 없다. 이로 인하여, 컨트롤러(30)는, 붐실린더(7)에 대응하는 유량제어밸브(172)의 경우와 마찬가지로, 감압밸브에 의하여 유량제어밸브(171, 173)의 좌측의 파일럿포트에 작용하는 파일럿압을 증대시켜 유량제어밸브(171, 173)를 최대개구로 하여, 유량제어밸브(171, 173)에서의 압력손실을 저감시켜도 된다.
또, 펌프·모터(14A)의 압퇴용적을 제어하는 것만으로는 붐실린더(7)의 동작속도를 붐조작레버의 조작량에 따른 속도로 제어할 수 없는 경우, 컨트롤러(30)는, 붐실린더(7)의 보텀측 오일챔버로부터 유출되는 작동유 중 적어도 일부를 작동유탱크(T)를 향하게 한다. 구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 전환밸브(62)를 제1 위치와 제2 위치의 사이의 중간위치로 설정하거나, 혹은 전환밸브(62)를 제1 위치로 완전히 전환함으로써, 붐실린더(7)의 보텀측 오일챔버로부터 유출되는 작동유 중 적어도 일부를 작동유탱크(T)로 배출시킨다.
다음으로, 도 19를 참조하여, 배압회생에 의한 어큐뮬레이터(80)의 축압을 수반하는 배토동작이 행해지는 경우에 있어서의 도 3의 유압회로의 상태를 설명한다. 다만, 도 19는, 배압회생에 의한 암실린더(8)의 어시스트를 수반하는 배토동작이 행해지는 경우에 있어서의 도 3의 유압회로의 상태를 나타낸다. 또, 도 19의 흑색의 굵은 실선은, 유압액추에이터에 유입되는 작동유의 흐름을 나타내고, 실선의 굵기가 굵을수록 유량이 큰 것을 나타낸다. 또, 도 19의 흑색 및 회색의 굵은 점선은, 유압액추에이터로부터 유출되는 작동유의 흐름을 나타낸다.
구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 붐하강조작이 행해졌다고 판단하면, 재생밸브(7a)의 개구를 최대로 하여 붐실린더(7)의 보텀측 오일챔버로부터 유출되는 작동유를 붐실린더(7)의 로드측 오일챔버에 유입시킨다.
또, 컨트롤러(30)는, 전환밸브(62A)를 제1 위치로 하여, 붐실린더(7)의 보텀측 오일챔버로부터 유출되는 작동유를 펌프·모터(14A)의 공급측을 향하게 한다. 또, 컨트롤러(30)는, 붐조작레버의 조작량과는 관계없이, 감압밸브에 의하여 유량제어밸브(172A)의 우측의 파일럿포트에 작용하는 파일럿압을 저감시키고 유량제어밸브(172A)를 중립위치로 하여, 붐실린더(7)의 보텀측 오일챔버로부터 유량제어밸브(172A)를 통하여 작동유탱크(T)를 향하는 작동유의 흐름을 차단한다. 또, 컨트롤러(30)는, 가변로드체크밸브(52A)를 제2 위치로 하여, 제2 펌프(14R)와 유량제어밸브(172A)의 사이의 연통을 차단한다.
또, 암개방조작이 행해지면, 유량제어밸브(171A)는 암조작레버의 조작량에 따른 파일럿압을 받아 도 19의 우측 위치로 이동한다. 또, 버킷개방조작이 행해지면, 유량제어밸브(173)는 버킷조작레버의 조작량에 따른 파일럿압을 받아 도 19의 좌측 위치로 이동한다.
또, 컨트롤러(30)는, 암개방조작이 행해졌다고 판단하면, 가변로드체크밸브(51A)를 제1 위치로 하여, 제1 펌프(14L)와 유량제어밸브(171A)의 사이를 연통시킨다. 또, 컨트롤러(30)는, 버킷개방조작이 행해졌다고 판단하면, 가변로드체크밸브(53)를 제1 위치로 하여, 제2 펌프(14R)와 유량제어밸브(173)의 사이를 연통시킨다.
또, 컨트롤러(30)는, 붐조작레버의 조작량 및 재생밸브(7a)의 개방도에 따라 펌프·모터(14A)의 토출량을 제어한다. 구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 어큐뮬레이터압이 붐실린더(7)의 원하는 배압(보텀측 오일챔버의 압력)보다 높은 경우, 펌프·모터(14A)를 유압펌프로서 작동시켜 공급측의 작동유의 압력(붐실린더(7)의 보텀측 오일챔버의 압력)을 어큐뮬레이터압까지 증대시킨다. 또, 컨트롤러(30)는, 어큐뮬레이터압이 붐실린더(7)의 원하는 배압 이하인 경우, 펌프·모터(14A)를 유압모터로서 작동시켜 공급측의 작동유의 압력(붐실린더(7)의 로드측 오일챔버의 압력)을 어큐뮬레이터압까지 저감시킨다. 그리고, 컨트롤러(30)는, 붐실린더(7)의 보텀측 오일챔버의 압력이 급변하지 않도록, 대응하는 레귤레이터에 의하여 펌프·모터(14A)의 사판경전각을 조정하여 압퇴용적을 제어한다. 예를 들면, 컨트롤러(30)는, 펌프·모터(14A)를 일정속도로 회전시키는 경우, 압퇴용적을 작게 할수록 붐실린더(7)의 보텀측 오일챔버로부터 유출되는 작동유의 유량을 작게 할 수 있어, 붐실린더(7)의 보텀측 오일챔버의 압력(배압)을 상승시킬 수 있다. 이 관계를 이용하여, 컨트롤러(30)는, 펌프·모터(14A)의 토출측의 작동유의 압력이 어큐뮬레이터압이 되도록, 또한 펌프·모터(14A)의 공급측의 작동유의 압력이 원하는 배압이 되도록 펌프·모터(14A)를 제어할 수 있다.
유압펌프로서 작동하는 펌프·모터(14A)는, 작동유탱크(T)로부터 작동유를 흡입하여 어큐뮬레이터(80)를 축압하는 경우에 비하여, 작은 펌프부하로 어큐뮬레이터(80)를 축압할 수 있다. 그 결과, 엔진(11)의 부하를 저감시켜 에너지 절약화를 실현시킬 수 있다. 또, 유압모터로서 작동하는 펌프·모터(14A)는, 엔진(11)을 어시스트하여, 제1 펌프(14L)를 회전시키기 위한 구동력의 일부를 부담할 수 있다. 그 결과, 컨트롤러(30)는, 제1 펌프(14L)의 흡수마력을 증대시킬 수 있거나, 혹은 흡수마력을 증대시키지 않는 경우에는 엔진(11)의 부하 나아가서는 연료분사량을 억제할 수 있다. 다만, 도 19의 회색의 1점쇄선화살표는, 유압펌프로서 작동하는 펌프·모터(14A)가 엔진(11)의 출력의 일부를 이용하는 것을 나타낸다. 또, 도 19의 흑색의 1점쇄선화살표는, 유압모터로서 작동하는 펌프·모터(14A)가 엔진(11)을 어시스트하여 제1 펌프(14L)의 구동력의 일부를 부담하는 것을 나타낸다.
또, 컨트롤러(30)는, 가변로드체크밸브(51B)를 제2 위치 상태로 유지하여 제1 작동유와 제2 작동유를 합류시키지 않도록 하고, 암실린더(8) 및 버킷실린더(9)의 각각의 움직임이 별개의 작동유로 독립하여 제어되도록 한다. 이 경우, 암실린더(8)의 로드측 오일챔버에 유입되는 작동유의 유량은, 제1 펌프(14L)에 의한 직접 제어가 가능하기 때문에, 유량제어밸브(171A)에 있어서의 스로틀로 제한될 필요는 없다. 마찬가지로, 버킷실린더(9)의 로드측 오일챔버에 유입되는 작동유의 유량은, 제2 펌프(14R)에 의한 직접 제어가 가능하기 때문에, 유량제어밸브(173)에 있어서의 스로틀로 제한될 필요는 없다. 이로 인하여, 컨트롤러(30)는, 붐실린더(7)에 대응하는 유량제어밸브(172A)의 경우와 마찬가지로, 감압밸브에 의하여 유량제어밸브(171A)의 우측의 파일럿포트에 작용하는 파일럿압을 증대시켜 유량제어밸브(171A)를 최대개구로 하고, 또한 감압밸브에 의하여 유량제어밸브(173)의 좌측의 파일럿포트에 작용하는 파일럿압을 증대시켜 유량제어밸브(173)를 최대개구로 하여, 유량제어밸브(171A, 173)에서의 압력손실을 저감시켜도 된다.
또, 펌프·모터(14A)의 압퇴용적을 제어하는 것만으로는 붐실린더(7)의 동작속도를 붐조작레버의 조작량에 따른 속도로 제어할 수 없는 경우, 컨트롤러(30)는, 붐실린더(7)의 보텀측 오일챔버로부터 유출되는 작동유 중 적어도 일부를 작동유탱크(T)를 향하게 한다. 구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 전환밸브(62C)를 제1 위치와 제2 위치의 사이의 중간위치로 하거나, 혹은 전환밸브(62C)를 제1 위치로 완전히 전환함으로써, 붐실린더(7)의 보텀측 오일챔버로부터 유출되는 작동유 중 적어도 일부를 작동유탱크(T)로 배출시킨다.
또, 컨트롤러(30)는, 붐조작레버의 조작량과는 관계없이, 감압밸브에 의하여 유량제어밸브(172B)의 좌측의 파일럿포트에 작용하는 파일럿압을 증대시켜 유량제어밸브(172B)를 도 19의 좌측 위치로 하여, 붐실린더(7)의 보텀측 오일챔버로부터 유출되는 작동유를 제1 작동유에 합류시켜도 된다.
다만, 도 19에 있어서의 회색의 굵은 점선은, 전환밸브(62C)가 제1 위치의 방향으로 이동된 경우에 붐실린더(7)의 보텀측 오일챔버로부터 유출되는 작동유가 작동유탱크(T)로 배출되는 것, 및 유량제어밸브(172B)가 좌측 위치로 이동된 경우에 붐실린더(7)의 보텀측 오일챔버로부터 유출되는 작동유가 유량제어밸브(172B)에서 제1 작동유와 합류하는 것을 나타낸다.
상술과 같이, 컨트롤러(30)는, [배압회생에 의한 엔진의 어시스트를 수반하는 배토동작] 및 [배압회생에 의한 유압액추에이터의 어시스트를 수반하는 배토동작]에서 설명한 효과에 더하여, 이하의 효과를 추가적으로 실현한다.
구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 펌프·모터(14A)를 유압펌프로서 작동시킬지 유압모터로서 작동시킬지를 결정하고, 또한 펌프·모터(14A)의 압퇴용적을 제어함으로써 펌프·모터(14A)가 토출하는 제3 작동유의 토출압을 변화시킨다. 이로 인하여, 제3 작동유의 공급처인 어큐뮬레이터(80)의 압력과 붐실린더(7)의 원하는 배압의 대소관계에 관계없이, 제3 작동유를 어큐뮬레이터(80)에 유입시킬 수 있다. 그 결과, 붐(4)의 위치에너지를 유압에너지로서 유연하게 어큐뮬레이터(80)에 저장할 수 있고, 저장한 유압에너지를 효율적으로 재이용할 수 있다. 또, 붐하강조작이 행해진 경우로서, 엔진(11)을 어시스트할 필요가 없을 때, 혹은 암실린더(8)의 동작속도를 증대시킬 필요가 없을 때에, 붐(4)의 위치에너지를 유압에너지로서 어큐뮬레이터(80)에 저장할 수 있다. 또, 붐(4)의 위치에너지가 작은 경우이더라도 유압에너지로서 어큐뮬레이터(80)에 저장할 수 있다.
[어큐뮬레이터의 축압을 수반하는 붐하강 선회감속동작]
다음으로, 도 20을 참조하여, 어큐뮬레이터(80)의 축압을 수반하는 붐하강 선회감속동작이 행해지는 경우에 있어서의 도 2의 유압회로의 상태를 설명한다. 다만, 도 20은, 어큐뮬레이터(80)의 축압을 수반하는 붐하강 선회감속동작이 행해지는 경우에 있어서의 도 2의 유압회로의 상태를 나타낸다. 또, 도 20의 회색의 굵은 실선은, 어큐뮬레이터(80)에 유입되는 작동유의 흐름을 나타내고, 도 20의 흑색의 굵은 점선은, 유압액추에이터로부터 유출되는 작동유의 흐름을 나타낸다.
붐하강 선회감속동작은, 붐하강 및 선회감속을 포함하는 동작이다. 또, 상부선회체(3)는 관성에 의하여 회전을 계속하고, 상부선회체(3)의 감속도는 선회용 유압모터(21)의 토출포트측의 작동유의 압력을 조정함으로써 제어된다. 구체적으로는, 토출포트측의 작동유의 압력이 높을수록 상부선회체(3)의 감속도는 커진다.
붐하강조작이 행해지면, 유량제어밸브(172)는 붐조작레버의 조작량에 따른 파일럿압을 받아 도 20의 좌측 위치로 이동한다.
그리고, 컨트롤러(30)는, 붐하강조작이 행해졌다고 판단하면, 흑색의 굵은 점선으로 나타내는 바와 같이, 재생밸브(7a)의 개구를 최대로 하여 붐실린더(7)의 보텀측 오일챔버로부터 유출되는 작동유를 붐실린더(7)의 로드측 오일챔버에 유입시킨다.
또, 컨트롤러(30)는, 전환밸브(62)를 제2 위치로 하여, 흑색의 굵은 점선으로 나타내는 바와 같이, 붐실린더(7)의 보텀측 오일챔버로부터 유출되는 작동유를 펌프·모터(14A)의 공급측을 향하게 한다. 또, 컨트롤러(30)는, 붐조작레버의 조작량과는 관계없이, 감압밸브에 의하여 유량제어밸브(172)의 좌측의 파일럿포트에 작용하는 파일럿압을 증대시켜 유량제어밸브(172)를 최대개구로 하여, 유량제어밸브(172)에서의 압력손실을 저감시킨다. 또, 컨트롤러(30)는, 가변로드체크밸브(52)를 제2 위치로 하여, 제2 펌프(14R)와 유량제어밸브(172)의 사이의 연통을 차단한다.
또, 컨트롤러(30)는, 붐조작레버의 조작량 및 재생밸브(7a)의 개방도에 따라 펌프·모터(14A)의 토출량을 제어한다. 구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 펌프·모터(14A)를 유압모터로서 작동시켜, 붐실린더(7)의 보텀측 오일챔버의 압력이 급변하지 않도록, 대응하는 레귤레이터를 제어하여 펌프·모터(14A)의 압퇴용적을 제어한다. 그리고, 컨트롤러(30)는, 전환밸브(90)를 제2 위치로 하여 펌프·모터(14A)가 토출하는 제3 작동유를 작동유탱크(T)로 배출시킨다.
다만, 컨트롤러(30)는, 펌프·모터(14A)가 토출하는 제3 작동유를 어큐뮬레이터(80) 또는 동작 중의 유압액추에이터를 향하게 해도 된다. 구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 어큐뮬레이터압이 붐실린더(7)의 원하는 배압(보텀측 오일챔버의 압력)보다 높은 경우, 펌프·모터(14A)를 유압펌프로서 작동시켜 공급측의 작동유의 압력(붐실린더(7)의 보텀측 오일챔버의 압력)을 어큐뮬레이터압까지 증대시킨다. 또, 컨트롤러(30)는, 어큐뮬레이터압이 붐실린더(7)의 원하는 배압 이하인 경우, 펌프·모터(14A)를 유압모터로서 작동시켜 공급측의 작동유의 압력(붐실린더(7)의 로드측 오일챔버의 압력)을 어큐뮬레이터압까지 저감시킨다. 그리고, 컨트롤러(30)는, 붐실린더(7)의 보텀측 오일챔버의 압력이 급변하지 않도록, 대응하는 레귤레이터에 의하여 펌프·모터(14A)의 사판경전각을 조정하여 압퇴용적을 제어한다. 또, 컨트롤러(30)는, 전환밸브(90)를 제1 위치로 하여 펌프·모터(14A)가 토출하는 제3 작동유를 전환밸브(91)를 향하게 하고, 또한 전환밸브(91)를 제3 위치로 하여 제3 작동유를 어큐뮬레이터(80)를 향하게 한다. 이와 같이 하여, 컨트롤러(30)는, 펌프·모터(14A)의 토출측의 작동유의 압력이 어큐뮬레이터압이 되도록, 또한 펌프·모터(14A)의 공급측의 작동유의 압력이 원하는 배압이 되도록 펌프·모터(14A)를 제어한다. 제3 작동유를 동작 중의 유압액추에이터를 향하게 하는 경우도 마찬가지이다.
유압펌프로서 작동하는 펌프·모터(14A)는, 작동유탱크(T)로부터 작동유를 흡입하는 경우에 비하여, 작은 펌프부하로 작동유를 토출시킬 수 있다. 그 결과, 엔진(11)의 부하를 저감시켜 에너지 절약화를 실현시킬 수 있다. 또, 유압모터로서 작동하는 펌프·모터(14A)는, 회전토크를 발생시켜 엔진(11)을 어시스트하여, 제1 펌프(14L)를 회전시키기 위한 구동력의 일부를 부담할 수 있다. 그 결과, 컨트롤러(30)는, 제1 펌프(14L)의 흡수마력을 증대시킬 수 있거나, 혹은 흡수마력을 증대시키지 않는 경우에는 엔진(11)의 부하 나아가서는 연료분사량을 억제할 수 있다.
도 20의 예에서는, 펌프·모터(14A)를 유압모터로서 작동시켜 제3 작동유를 작동유탱크(T)로 배출시키는 경우, 컨트롤러(30)는, 펌프·모터(14A)의 회전토크에 의하여 구동되는 제1 펌프(14L)가 토출하는 제1 작동유를 어큐뮬레이터(80)에 유입시킨다. 이 경우, 컨트롤러(30)는, 제1 펌프(14L)의 토출압이 어큐뮬레이터압이 되도록, 대응하는 레귤레이터에 의하여 제1 펌프(14L)의 압퇴용적을 제어한다. 또, 컨트롤러(30)는, 전환밸브(81)를 제1 위치로 하여 제1 펌프(14L)와 어큐뮬레이터(80)의 사이를 연통시킨다. 다만, 도 20의 흑색의 1점쇄선화살표는, 유압모터로서 작동하는 펌프·모터(14A)의 회전토크가 제1 펌프(14L)를 구동하는 것을 나타내고, 도 20의 회색의 굵은 실선은, 펌프·모터(14A)가 발생시킨 회전토크를 포함하는 토크에 의하여 구동되는 제1 펌프(14L)의 제1 작동유가 어큐뮬레이터(80)에 유입되는 것을 나타낸다.
또, 펌프·모터(14A)의 압퇴용적을 제어하는 것만으로는 붐실린더(7)의 동작속도를 붐조작레버의 조작량에 따른 속도로 제어할 수 없는 경우, 컨트롤러(30)는, 붐실린더(7)의 보텀측 오일챔버로부터 유출되는 작동유 중 적어도 일부를 작동유탱크(T)를 향하게 한다. 구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 전환밸브(62)를 제1 위치와 제2 위치의 사이의 중간위치로 하거나, 혹은 전환밸브(62)를 제1 위치로 완전히 전환함으로써, 붐실린더(7)의 보텀측 오일챔버로부터 유출되는 작동유 중 적어도 일부를 작동유탱크(T)로 배출시킨다.
또, 선회감속동작이 행해지면, 유량제어밸브(170)는, 선회조작레버의 조작량이 감소하여 파일럿압이 감소하기 때문에, 도 20의 중립위치로 이동한다.
그리고, 컨트롤러(30)는, 선회감속동작이 행해졌다고 판단하면, 흑색의 굵은 점선으로 나타내는 바와 같이, 재생밸브(22G)를 개방하여 선회용 유압모터(21)의 토출포트(21L)측의 작동유를 전환밸브(60)를 향하게 하여 유출시킨다. 또, 컨트롤러(30)는, 전환밸브(60)를 제2 위치로 하여, 흑색의 굵은 점선으로 나타내는 바와 같이, 선회용 유압모터(21)로부터 유출되는 작동유를 어큐뮬레이터(80)에 유입시킨다.
또, 컨트롤러(30)는, 선회용 유압모터(21)의 토출포트(21L)측의 작동유의 압력과 어큐뮬레이터압에 따라, 재생밸브(22G)의 개방도 또는 전환밸브(60)의 제2 위치에서의 개방도를 조정한다. 그리고, 상부선회체(3)의 선회를 정지시키기 위한 원하는 제동토크를 발생시킬 수 있도록, 토출포트(21L)측의 작동유의 압력을 제어한다. 다만, 컨트롤러(30)는, 선회압센서(도시하지 않음)의 출력에 근거하여 선회용 유압모터(21)의 2개의 포트(21L, 21R)의 각각의 측의 작동유의 압력을 검출한다.
또, 컨트롤러(30)는, 선회감속동작이 행해졌다고 판단하면, 전환밸브(60)를 제1 위치로 하여, 선회용 유압모터(21)로부터 유출되는 작동유를 펌프·모터(14A)의 공급측에 유입시켜도 된다. 이 경우, 컨트롤러(30)는, 펌프·모터(14A)를 회전시킴으로써 제동압을 생성하기 때문에, 선회용 유압모터(21)로부터 유출되는 작동유의 흐름을 스로틀로 좁힐 필요가 없고, 스로틀로 압력손실을 발생시키는 경우도 없다. 이로 인하여, 상부선회체(3)의 관성에너지가 열에너지로서 소비되는 것을 억제 혹은 방지하여, 에너지손실을 억제 혹은 방지할 수 있다.
다음으로, 도 21을 참조하여, 어큐뮬레이터(80)의 축압을 수반하는 붐하강 선회감속동작이 행해지는 경우에 있어서의 도 3의 유압회로의 상태를 설명한다. 다만, 도 21은, 어큐뮬레이터(80)의 축압을 수반하는 붐하강 선회감속동작이 행해지는 경우에 있어서의 도 3의 유압회로의 상태를 나타낸다. 또, 도 21의 회색의 굵은 실선은, 어큐뮬레이터(80)에 유입되는 작동유의 흐름을 나타내고, 도 21의 흑색의 굵은 점선은, 유압액추에이터로부터 유출되는 작동유의 흐름을 나타낸다.
구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 붐하강조작이 행해졌다고 판단하면, 재생밸브(7a)의 개구를 최대로 하여 붐실린더(7)의 보텀측 오일챔버로부터 유출되는 작동유를 붐실린더(7)의 로드측 오일챔버에 유입시킨다.
또, 컨트롤러(30)는, 전환밸브(62A)를 제1 위치로 하여, 붐실린더(7)의 보텀측 오일챔버로부터 유출되는 작동유를 펌프·모터(14A)의 공급측을 향하게 한다. 또, 컨트롤러(30)는, 붐조작레버의 조작량과는 관계없이, 감압밸브에 의하여 유량제어밸브(172A)의 우측의 파일럿포트에 작용하는 파일럿압을 저감시키고 유량제어밸브(172A)를 중립위치로 하여, 붐실린더(7)의 보텀측 오일챔버로부터 유량제어밸브(172A)를 통하여 작동유탱크(T)를 향하는 작동유의 흐름을 차단한다. 또, 컨트롤러(30)는, 가변로드체크밸브(52A)를 제2 위치로 하여, 제2 펌프(14R)와 유량제어밸브(172A)의 사이의 연통을 차단한다.
또, 컨트롤러(30)는, 붐조작레버의 조작량 및 재생밸브(7a)의 개방도에 따라 펌프·모터(14A)의 토출량을 제어한다. 구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 펌프·모터(14A)를 유압모터로서 작동시켜, 붐실린더(7)의 보텀측 오일챔버의 압력이 급변하지 않도록, 대응하는 레귤레이터를 제어하여 펌프·모터(14A)의 압퇴용적을 제어한다. 그리고, 컨트롤러(30)는, 전환밸브(90)를 제2 위치로 하고, 또한 전환밸브(92)를 제1 위치로 하여 펌프·모터(14A)가 토출하는 제3 작동유를 선회용 유압모터(21)의 보급기구를 향하게 한다.
다만, 컨트롤러(30)는, 펌프·모터(14A)가 토출하는 제3 작동유를 어큐뮬레이터(80) 또는 동작 중의 유압액추에이터를 향하게 해도 된다. 구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 어큐뮬레이터압이 붐실린더(7)의 원하는 배압(보텀측 오일챔버의 압력)보다 높은 경우, 펌프·모터(14A)를 유압펌프로서 작동시켜 공급측의 작동유의 압력(붐실린더(7)의 보텀측 오일챔버의 압력)을 어큐뮬레이터압까지 증대시킨다. 또, 컨트롤러(30)는, 어큐뮬레이터압이 붐실린더(7)의 원하는 배압 이하인 경우, 펌프·모터(14A)를 유압모터로서 작동시켜 공급측의 작동유의 압력(붐실린더(7)의 로드측 오일챔버의 압력)을 어큐뮬레이터압까지 저감시킨다. 그리고, 컨트롤러(30)는, 붐실린더(7)의 보텀측 오일챔버의 압력이 급변하지 않도록, 대응하는 레귤레이터에 의하여 펌프·모터(14A)의 사판경전각을 조정하여 압퇴용적을 제어한다. 또, 컨트롤러(30)는, 전환밸브(90)를 제1 위치로 하고, 또한 전환밸브(92)를 제2 위치로 하여 펌프·모터(14A)가 토출하는 제3 작동유를 어큐뮬레이터(80)에 유입시킨다. 이와 같이 하여, 컨트롤러(30)는, 펌프·모터(14A)의 토출측의 작동유의 압력이 어큐뮬레이터압이 되도록, 또한 펌프·모터(14A)의 공급측의 작동유의 압력이 원하는 배압이 되도록 펌프·모터(14A)를 제어한다. 제3 작동유를 동작 중의 유압액추에이터를 향하게 하는 경우도 마찬가지이다.
유압펌프로서 작동하는 펌프·모터(14A)는, 작동유탱크(T)로부터 작동유를 흡입하는 경우에 비하여, 작은 펌프부하로 작동유를 토출시킬 수 있다. 그 결과, 엔진(11)의 부하를 저감시켜 에너지 절약화를 실현시킬 수 있다. 또, 유압모터로서 작동하는 펌프·모터(14A)는, 회전토크를 발생시켜 엔진(11)을 어시스트하여, 제1 펌프(14L)를 회전시키기 위한 구동력의 일부를 부담할 수 있다. 그 결과, 컨트롤러(30)는, 제1 펌프(14L)의 흡수마력을 증대시킬 수 있거나, 혹은 흡수마력을 증대시키지 않는 경우에는 엔진(11)의 부하 나아가서는 연료분사량을 억제할 수 있다.
도 21의 예에서는, 펌프·모터(14A)를 유압모터로서 작동시켜 제3 작동유를 작동유탱크(T)로 배출시키는 경우, 컨트롤러(30)는, 펌프·모터(14A)의 회전토크에 의하여 구동되는 제1 펌프(14L)가 토출하는 제1 작동유를 어큐뮬레이터(80)에 유입시킨다. 이 경우, 컨트롤러(30)는, 제1 펌프(14L)의 토출압이 어큐뮬레이터압이 되도록, 대응하는 레귤레이터에 의하여 제1 펌프(14L)의 압퇴용적을 제어한다. 또, 컨트롤러(30)는, 전환밸브(81)를 제1 위치로 하여 제1 펌프(14L)와 어큐뮬레이터(80)의 사이를 연통시킨다. 다만, 도 21의 흑색의 1점쇄선화살표는, 유압모터로서 작동하는 펌프·모터(14A)의 회전토크가 제1 펌프(14L)를 구동하는 것을 나타내고, 도 21의 회색의 굵은 실선은, 펌프·모터(14A)가 발생시킨 회전토크를 포함하는 토크에 의하여 구동되는 제1 펌프(14L)의 제1 작동유가 어큐뮬레이터(80)에 유입되는 것을 나타낸다.
또, 펌프·모터(14A)의 압퇴용적을 제어하는 것만으로는 붐실린더(7)의 동작속도를 붐조작레버의 조작량에 따른 속도로 제어할 수 없는 경우, 컨트롤러(30)는, 붐실린더(7)의 보텀측 오일챔버로부터 유출되는 작동유 중 적어도 일부를 작동유탱크(T)를 향하게 한다. 구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 전환밸브(62C)를 제1 위치와 제2 위치의 사이의 중간위치로 하거나, 혹은 전환밸브(62C)를 제1 위치로 완전히 전환함으로써, 붐실린더(7)의 보텀측 오일챔버로부터 유출되는 작동유 중 적어도 일부를 작동유탱크(T)로 배출시킨다.
또, 선회감속동작이 행해지면, 유량제어밸브(170)는, 선회조작레버의 조작량이 감소하여 파일럿압이 감소하기 때문에, 도 21의 중립위치로 이동한다.
그리고, 컨트롤러(30)는, 선회감속동작이 행해졌다고 판단하면, 흑색의 굵은 점선으로 나타내는 바와 같이, 재생밸브(22G)를 개방하여 선회용 유압모터(21)의 토출포트(21L)측의 작동유를 어큐뮬레이터(80)에 유입시킨다.
또, 컨트롤러(30)는, 선회용 유압모터(21)의 토출포트(21L)측의 작동유의 압력과 어큐뮬레이터압에 따라 재생밸브(22G)의 개방도를 조정한다. 그리고, 상부선회체(3)의 선회를 정지시키기 위한 원하는 제동토크를 발생시킬 수 있도록, 토출포트(21L)측의 작동유의 압력을 제어한다.
다만, 도 21의 예에서는, 선회감속동작이 행해지면, 흡입포트(21R)측의 작동유의 압력이 부압이 되어, 보급기구에 있어서의 체크밸브(23R)는, 흡입포트(21R)측에 작동유를 보급한다. 이때, 컨트롤러(30)는, 전환밸브(90)를 제2 위치로 하고, 또한 전환밸브(92)를 제1 위치로 하여 펌프·모터(14A)가 토출하는 제3 작동유를 선회용 유압모터(21)의 보급기구를 향하게 하고 있다. 이로 인하여, 체크밸브(23R)는, 회색의 굵은 점선으로 나타내는 바와 같이, 펌프·모터(14A)가 토출하는 제3 작동유를 흡입포트(21R)측에 보급할 수 있다. 그 결과, 보급기구는, 작동유탱크(T) 내의 작동유의 양이 감소되어 작동유탱크(T)로부터 작동유를 흡입하기 어려워진 경우이더라도, 캐비테이션을 발생시키지 않고, 선회용 유압모터(21)에 작동유를 보급할 수 있다. 다만, 작동유탱크(T) 내의 작동유의 양은, 어큐뮬레이터(80)에 축압되는 작동유의 양이 많을수록 적어진다.
상술과 같이, 컨트롤러(30)는, [배압회생에 의한 엔진의 어시스트를 수반하는 배토동작], [배압회생에 의한 유압액추에이터의 어시스트를 수반하는 배토동작], 및 [배압회생에 의한 어큐뮬레이터의 축압을 수반하는 배토동작]에서 설명한 효과에 더하여, 이하의 효과를 추가적으로 실현한다.
구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 붐하강 선회감속동작이 행해지는 경우, 선회용 유압모터(21)로부터 유출되는 작동유를 어큐뮬레이터(80)에 유입시키고, 또한 붐실린더(7)의 보텀측 오일챔버로부터 유출되는 작동유를 펌프·모터(14A)의 공급측에 유입시킨다. 이로 인하여, 본 실시예에 관한 쇼벨은, 선회감속 시에 발생하는 유압에너지를 어큐뮬레이터(80)에 저장할 수 있어, 붐하강 시에 발생하는 유압에너지를 엔진(11)의 어시스트를 위하여 이용할 수 있다. 또, 붐하강 시에 발생하는 유압에너지를 이용하여 엔진(11)을 어시스트함으로써 제1 펌프(14L)를 구동하고, 그 제1 펌프(14L)가 토출하는 제1 작동유를 어큐뮬레이터(80)에 유입시킴으로써, 붐하강 시에 발생하는 유압에너지를 어큐뮬레이터(80)에 저장할 수 있다. 이로 인하여, 붐하강 시에 발생하는 유압에너지가 큰 경우이더라도, 제1 펌프(14L)의 토출량을 증대시켜 제1 펌프(14L)의 흡수마력을 증대시킴으로써, 그 유압에너지의 전체를 회생할 수 있다.
[엔진의 어시스트 및 어큐뮬레이터의 축압을 수반하는 선회감속동작]
다음으로, 도 22를 참조하여, 엔진(11)의 어시스트 및 어큐뮬레이터(80)의 축압을 수반하는 선회감속동작이 행해지는 경우에 있어서의 도 2의 유압회로의 상태를 설명한다. 다만, 도 22는, 엔진(11)의 어시스트 및 어큐뮬레이터(80)의 축압을 수반하는 선회감속동작이 행해지는 경우에 있어서의 도 2의 유압회로의 상태를 나타낸다. 또, 도 22의 흑색의 굵은 점선은, 선회용 유압모터(21)로부터 유출되는 작동유의 흐름을 나타내고, 흑색의 1점쇄선화살표는, 엔진어시스트토크가 변속기(13)를 통하여 엔진(11)의 회전축에 전달되는 모습을 나타낸다. 또, 도 22는, 선회용 유압모터(21)의 포트(21L)가 토출포트가 되는 경우를 일례로서 나타내지만, 이하의 설명은, 포트(21R)가 토출포트가 되는 경우에 대해서도 동일하게 적용된다.
선회감속동작은, 상부선회체(3)의 선회속도를 저감시키는 동작이다. 상부선회체(3)는 선회조작레버가 중립위치로 복귀된 경우이더라도 관성에 의하여 회전을 계속한다. 이 경우, 상부선회체(3)의 감속도는 선회용 유압모터(21)의 토출포트측의 작동유의 압력(이하, “선회유출압”이라고 함)을 조정함으로써 제어된다. 구체적으로는, 선회유출압이 높을수록 상부선회체(3)의 감속도는 커진다.
선회감속동작이 행해지면, 유량제어밸브(170)는, 선회조작레버의 조작량이 감소하여 파일럿압이 감소하기 때문에, 도 22에 나타내는 바와 같이 중립위치로 이동한다. 그 결과, 제1 펌프(14L), 제2 펌프(14R), 및 펌프·모터(14A) 중 적어도 하나로부터 선회용 유압모터(21)에 유입되는 작동유는 차단된다.
그리고, 컨트롤러(30)는, 선회감속동작이 행해졌다고 판단하면, 흑색의 굵은 점선으로 나타내는 바와 같이, 재생밸브(22G)를 개방하여 선회용 유압모터(21)의 토출포트(21L)측의 작동유를 전환밸브(60)를 향하게 하여 유출시킨다. 또, 컨트롤러(30)는, 전환밸브(60)를 제2 위치로 하여, 흑색의 굵은 점선으로 나타내는 바와 같이, 선회용 유압모터(21)로부터 유출되는 작동유를 어큐뮬레이터(80)에 유입시킨다. 또한, 컨트롤러(30)는, 전환밸브(82)를 제1 위치로 하여 어큐뮬레이터(80)와 펌프·모터(14A)의 사이를 연통시키고, 흑색의 굵은 점선으로 나타내는 바와 같이, 선회용 유압모터(21)로부터 유출되는 작동유를 펌프·모터(14A)에도 유입시킨다. 그 결과, 선회용 유압모터(21)로부터 유출되는 작동유는, 동일한 압력으로 어큐뮬레이터(80) 및 펌프·모터(14A)의 각각에 유입된다.
또, 컨트롤러(30)는, 선회압센서의 출력인 선회유출압과, 어큐뮬레이터압센서의 출력인 어큐뮬레이터압에 따라 재생밸브(22G)의 개방도를 조정한다. 그리고, 상부선회체(3)의 선회를 정지시키기 위한 원하는 제동토크를 발생시킬 수 있도록 선회유출압을 제어한다. 본 실시예에서는, 컨트롤러(30)는, 선회유출압이 릴리프밸브(22L)의 릴리프압 또는 크래킹압보다 약간 낮은 압력(이하, “선회제동목표압”이라고 함)이 되도록, 재생밸브(22G)의 전후로 그 선회제동목표압과 어큐뮬레이터압의 차만큼 차압을 발생시킨다. 다만, 선회제동목표압은 내부메모리 등에 미리 등록되어 있어도 되고, 각종 센서의 출력에 근거하여 그때마다 산출되어도 된다.
구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 선회제동목표압과 어큐뮬레이터압의 차가 클수록, 즉 어큐뮬레이터압이 낮을수록 재생밸브(22G)의 개방도를 작게 하고, 선회제동목표압과 어큐뮬레이터압의 차가 작을수록, 즉 어큐뮬레이터압이 높을수록 재생밸브(22G)의 개방도를 크게 한다. 다만, 어큐뮬레이터압이 선회제동목표압보다 큰 경우에는, 컨트롤러(30)는, 재생밸브(22G)를 폐쇄함으로써 포트(21L)측의 작동유를 릴리프밸브(22L)로부터 작동유탱크(T)로 배출해도 된다.
또, 컨트롤러(30)는, 펌프·모터(14A)의 압퇴용적과 어큐뮬레이터압으로부터 펌프·모터(14A)가 발생시키는 엔진어시스트토크를 산출한다. 펌프·모터(14A)의 압퇴용적은, 예를 들면 사판경전각센서(도시하지 않음)의 출력으로부터 도출된다. 그리고, 컨트롤러(30)는, 엔진어시스트토크가 어시스트토크 목푯값이 되도록 펌프·모터(14A)의 압퇴용적, 즉 사판경전각을 조정한다. 다만, 어시스트토크 목푯값은 내부메모리 등에 미리 등록되어 있어도 되고, 각종 센서의 출력에 근거하여 그때마다 산출되어도 된다.
구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 엔진어시스트토크가 어시스트토크 목푯값보다 작은 경우에 사판경전각을 크게 하여 압퇴용적을 크게 한다. 엔진어시스트토크를 어시스트토크 목푯값에 근접시키기 위해서이다. 압퇴용적이 커지면 펌프·모터(14A)에 유입되는 작동유의 유량이 증대되기 때문에, 어큐뮬레이터(80)에 유입되는 작동유의 유량이 감소한다. 또, 컨트롤러(30)는, 엔진어시스트토크가 어시스트토크 목푯값보다 큰 경우에 사판경전각을 작게 하여 압퇴용적을 작게 한다. 엔진어시스트토크를 어시스트토크 목푯값 이하로 억제하기 위해서이다. 압퇴용적이 작아지면 펌프·모터(14A)에 유입되는 작동유의 유량이 감소되기 때문에, 어큐뮬레이터(80)에 유입되는 작동유의 유량이 증대한다. 다만, 어큐뮬레이터(80)는, 내부에 축적한 작동유의 체적이 증대함에 따라 어큐뮬레이터압을 증대시켜, 선회제동목표압과 어큐뮬레이터압의 차를 감소시킨다. 그리고, 선회제동목표압과 어큐뮬레이터압의 차가 감소한 경우, 컨트롤러(30)는, 재생밸브(22G)의 개방도를 크게 하여 선회유출압이 선회제동목표압으로 유지되도록 한다. 원하는 제동토크를 유지하기 위해서이다.
이 경우, 제동토크(TB)는 이하의 식 (1)로 나타난다. 다만, Dm은 선회용 유압모터(21)의 압퇴용적(모터용적), Pm은 선회유출압을 나타낸다.
[수학식 1]
Figure 112017033923800-pct00001
또, 선회용 유압모터(21)로부터 유출되는 작동유의 유량(이하, “선회유출유량”이라고 함)(Qm)은 이하의 식 (2)로 나타난다.
[수학식 2]
Figure 112017033923800-pct00002
또, 선회유출유량(Qm)은, 재생밸브(22G)를 흐르는 작동유의 유량이기도 하기 때문에, 이하의 식 (3)으로도 나타난다. 다만, cma는 유량계수, Ama는 재생밸브(22G)의 개구면적, Pacc는 어큐뮬레이터압, ρ는 작동유의 밀도를 나타낸다.
[수학식 3]
Figure 112017033923800-pct00003
그리고, 유압시스템은 가제어(可制御)이기 때문에, 재생밸브(22G)의 개구제어에 의하여 유압시스템 상태를 임의로 변경할 수 있다. 이로 인하여, 본 실시예에서는, 컨트롤러(30)는, 선회유출압(Pm)이 원하는 선회제동목표압이 되도록 재생밸브(22G)의 개구면적(Ama)을 조정한다. 이하에서는, 이 조정을 “선회유출압 피드백제어”라고 한다.
또, 전환밸브(82)를 제1 위치로 하여 어큐뮬레이터(80)와 펌프·모터(14A)의 상류측의 사이를 연통시키면, 선회용 유압모터(21)로부터 유출되는 작동유의 일부 또는 전부가 펌프·모터(14A)의 상류측으로 흘러 든다. 이때의 작동유 유량의 평형식은 이하의 식 (4)로 나타난다. 또한, Qacc는 어큐뮬레이터(80)로 흘러 드는 유량을 나타내고, QP3은 펌프·모터(14A)로 흘러 드는 유량을 나타낸다.
[수학식 4]
Figure 112017033923800-pct00004
다만, 펌프·모터(14A)로 흘러 드는 유량(QP3)은, 펌프·모터(14A)의 압퇴용적(VP3)과 엔진 회전수(ωe)를 이용하여 이하의 식 (5)로 나타난다.
[수학식 5]
Figure 112017033923800-pct00005
그리고, 상술한 대로, 유압시스템은 가제어이기 때문에, 재생밸브(22G)의 개구제어, 및 펌프·모터(14A)의 압퇴용적제어에 의하여 유압시스템의 상태를 임의로 변경할 수 있다. 이로 인하여, 본 실시예에서는, 컨트롤러(30)는, 엔진어시스트토크(TP3)가 원하는 어시스트토크 목푯값이 되도록 펌프·모터(14A)의 압퇴용적(VP3)을 조정한다. 이하에서는, 이 조정을 “엔진어시스트토크 피드백제어”라고 한다.
이와 같이, 컨트롤러(30)는, 선회유출압 피드백제어와 엔진어시스트토크 피드백제어를 동시에 또한 독립하여 실행하여 선회유출압 및 엔진어시스트토크를 원하는 값으로 제어할 수 있다.
다만, 이때에 펌프·모터(14A)로 흘러 드는 유량(QP3)에 의하여 펌프·모터(14A)가 발생시키는 엔진어시스트토크(TP3)는 이하의 식 (6)으로 나타난다.
[수학식 6]
Figure 112017033923800-pct00006
한편, 펌프·모터(14A)가 생성 가능한 엔진어시스트토크(TP3)의 허용최댓값은 그 때의 엔진(11)의 부하에 따라 정해진다. 이로 인하여, 컨트롤러(30)는, 선회용 유압모터(21)로부터 유출되는 작동유의 전부를 펌프·모터(14A)에 보낼 수 없는 경우가 있다. 이 경우, 선회용 유압모터(21)로부터 유출되는 작동유 중 펌프·모터(14A)에 보낼 수 없는 작동유는 어큐뮬레이터(80)에 축적된다. 어큐뮬레이터압(Pacc)은 작동유가 축적됨에 따라 상승하고, 선회제동목표압과의 차압은 작아진다. 컨트롤러(30)는, 이 차압의 감소에 따라 재생밸브(22G)의 개방도를 크게 하여, 선회용 유압모터(21)로부터 유출되는 작동유의 압력이 선회제동목표압으로 유지되도록 한다.
이와 같이, 컨트롤러(30)는, 선회감속 중에 선회용 유압모터(21)로부터 유출되는 작동유의 일부를 어큐뮬레이터(80)에 축적하고, 나머지 부분을 어큐뮬레이터(80)에 축적하지 않고 직접적으로 펌프·모터(14A)의 상류측에 보낼 수 있다. 그리고, 원하는 엔진어시스트토크를 발생시켜, 예를 들면 엔진(11)의 드래그토크를 경감시켜 에너지 절약화를 도모할 수 있다. 또, 컨트롤러(30)는, 어큐뮬레이터(80)에 일단 축적한 후에 펌프·모터(14A)의 상류측으로 방출하는 경우에 비하여, 상부선회체(3)의 관성에너지를 보다 효율적으로 이용할 수 있어, 에너지 절약화를 촉진시킬 수 있다.
다음으로, 도 23을 참조하여, 어시스트토크 목푯값(TTgt), 선회제동목표압(PTgt), 및 선회유입유량(Qswg)에 따라 어큐뮬레이터압(Pacc)이 정해질 때까지의 제어의 흐름에 대하여 설명한다. 선회유입유량(Qswg)은, 컨트롤밸브(17)로부터 선회용 유압모터(21)에 유입되는 작동유의 유량을 나타낸다. 또, 도 23은 유압시스템의 제어의 흐름을 나타내는 제어블록선도이며, 선회용 유압모터(21)를 감속시키는 경우를 일례로서 설명한다.
도 23은, 어큐뮬레이터(80)로 흘러 드는 유량(펌프·모터(14A)로 흘러 드는 유량(QP3)을 포함함)(Qacc1)과, 선회용 유압모터(21) 내를 순환하는 유량(Qcir)과, 릴리프밸브(22L, 22R)를 통하여 배출되는 유량(Qrf)이 선회유입유량(Qswg)으로부터 공제되어 선회유출유량(Qm)이 얻어지는 것을 나타낸다. 또한, 도 23은 선회유출유량(Qm)으로부터 선회유출압(Pm)이 도출되는 것을 나타낸다.
구체적으로는, 도 23은 연산요소(E1, E2, E3)의 각각에서, 유량(Qacc1), 유량(Qcir), 유량(Qrf)이 선회유입유량(Qswg)으로부터 공제되어 선회유출유량(Qm)이 도출되는 모습을 나타낸다. 또, 선회유출유량(Qm)이 압축볼륨을 나타내는 연산요소(E4)를 통하여 선회유출압(Pm)으로 변환되는 모습을 나타낸다. 다만, 연산요소(E4)에 있어서, K, Dm, s는 각각, 체적탄성률, 선회용 유압모터(21)의 압퇴용적, 라플라스연산자를 나타낸다.
또, 도 23은 릴리프밸브(22L, 22R)를 나타내는 연산요소(E5)를 통하여 선회유출압(Pm)이 유량(Qrf)으로 변환되는 모습을 나타내고, 연산요소(E6~E10)를 통하여 선회유출압(Pm)이 유량(Qcir)으로 변환되는 모습을 나타낸다. 구체적으로는, 선회용 유압모터(21)의 수압(受壓)면적(ASW)을 나타내는 연산요소(E6)를 통하여 선회유출압(Pm)이 토크(TSW1)로 변환되고, 연산요소(E7)에 있어서 토크(TSW1)로부터 저항토크(TR)를 공제하여 제동토크(TB)가 도출되며, 또한 선회용 유압모터(21)의 관성을 나타내는 연산요소(E8)를 통하여 제동토크(TB)가 선회용 유압모터(21)의 각속도(ω)로 변환되는 모습을 나타낸다. 다만, 연산요소(E8)의 J, s는 각각 관성모멘트, 라플라스연산자를 나타낸다. 또, 선회용 유압모터(21) 내의 작동유의 점성저항(BSW)을 나타내는 연산요소(E9)를 통하여 각속도(ω)가 저항토크(TR)로 변환되고, 선회용 유압모터(21)의 수압면적(ASW)을 나타내는 연산요소(E10)를 통하여 각속도(ω)가 유량(Qcir)으로 변환되는 모습을 나타낸다.
또, 컨트롤러(30)는, 내부메모리 등에 미리 설정된 선회제동목표압(PTgt)을 독출하여, 선회유출압(Pm)이 선회제동목표압(PTgt)이 되도록 재생밸브(22G)의 개방도를 조정한다.
도 23은, 연산요소(E11)에 있어서 선회제동목표압(PTgt)과 선회유출압(Pm)의 편차가 산출되고, 연산요소(PI 제어부)(E12)에 편차가 입력되는 모습을 나타낸다. 또, 연산요소(E13 및 E14)를 통하여 선회유출압(Pm)이 유량(Qacc1)으로 변환되는 모습을 나타낸다. 다만, 유량(Qacc1)은, 펌프·모터(14A)로 흘러 드는 유량(QP3)이 제로일 때에 어큐뮬레이터(80)로 흘러 드는 유량에 상당한다. 또, 연산요소(E14)에 있어서의 Cma, Ama, ΔP, ρ는 각각, 유량계수, 재생밸브(22G)의 개구면적, 재생밸브(22G)의 전후의 차압(Pm-Pacc), 유체밀도를 나타낸다.
구체적으로는, 연산요소(E13)에 있어서 선회유출압(Pm)과 압력(Pacc)의 차가 도출되고, 또한 재생밸브(22G)의 스로틀을 나타내는 연산요소(E14)를 통하여 그 차가 유량(Qacc1)으로 변환되는 모습을 나타낸다.
또, 컨트롤러(30)는, 각종 센서의 출력에 근거하여 어시스트토크 목푯값(TTgt)을 도출한다. 그리고, 펌프·모터(14A)가 발생시키는 엔진어시스트토크(TP3)가 어시스트토크 목푯값(TTgt)이 되도록 펌프·모터(14A)의 압퇴용적(VP3)을 조정한다.
도 23은, 연산요소(E15 및 E16)를 통하여 어시스트토크 목푯값(TTgt)이 유량(QP3)으로 변환되는 모습을 나타낸다. 구체적으로는, 연산요소(E15)에 있어서 어시스트토크 목푯값(TTgt)을 어큐뮬레이터압(Pacc)으로 나누어 펌프·모터(14A)의 압퇴용적(VP3)이 도출되고, 또한 펌프·모터(14A)의 1차지연을 나타내는 연산요소(E16)를 통하여 압퇴용적(VP3)이 펌프·모터(14A)로 흘러 드는 유량(QP3)으로 변환되는 상태를 나타낸다. 다만, 연산요소(E16)에 있어서의 KQ, T, s는 각각 비례게인, 시정수, 라플라스연산자를 나타낸다.
또, 펌프·모터(14A)의 압퇴용적(VP3)이 변화하면 유량(Qacc)이 변화한다. 그 결과, 어큐뮬레이터압(Pacc), 유량(Qacc1), 선회유출압(Pm)도 변화하고, 그 상태에서는 선회용 유압모터(21)의 제동토크도 변화해 버린다. 따라서, 컨트롤러(30)는, 선회유출압(Pm)이 원하는 압력이 되도록 재생밸브(22G)의 개구면적(Ama)을 조정한다.
도 23은, 연산요소(E17~E21)를 통하여 유량(Qacc1)이 어큐뮬레이터압(Pacc)으로 변환되는 모습을 나타낸다. 구체적으로는, 연산요소(E17)에 있어서 유량(Qacc1)으로부터 유량(QP3) 및 유량(Qg)이 공제되어 유량(Qacc)이 산출되는 모습을 나타낸다. 다만, 유량(Qg)은, 어큐뮬레이터(80) 내의 질소가스의 체적변화에 의하여 발생하는 유량을 나타낸다.
또, 도 23은 어큐뮬레이터(80) 내의 작동유를 나타내는 연산요소(E18)를 통하여 유량(Qacc)이 압력변화율(ΔPacc)로 변환되는 모습을 나타낸다. 다만, 연산요소(E18)에 있어서의 K, Vb는 각각, 체적탄성률, 어큐뮬레이터(80) 내의 작동유의 체적을 나타낸다.
또, 도 23은 어큐뮬레이터(80) 내의 질소가스를 나타내는 연산요소(E19)를 통하여 압력변화율(ΔPacc)이 유량(Qg)으로 변환되는 모습을 나타낸다. 다만, 연산요소(E19)에 있어서의 κ, Vg, Pg(=Pacc)는 각각, 비열비, 질소가스체적, 질소가스압력을 나타낸다.
또, 도 23은 연산요소(E20)에서 유량(Qacc1)이 적분되어 체적(Vacc1)으로 변환되고, 그 체적(Vacc1)이 연산요소(E18) 및 연산요소(E19)의 각각의 조정에 이용되는 모습을 나타낸다. 또, 연산요소(E19)의 조정에는, 어큐뮬레이터압(Pacc)이 추가적으로 이용되는 모습을 나타낸다. 또, 도 23은 연산요소(E21)에서 압력변화율(ΔPacc)이 적분되어 어큐뮬레이터압(Pacc)으로 변환되는 모습을 나타낸다.
다음으로, 도 24를 참조하여, 컨트롤러(30)가, 선회감속 중에 원하는 제동토크를 발생시키기 위하여 재생밸브(22G)의 개방도를 조정하고, 또한 원하는 엔진어시스트토크를 발생시키기 위하여 펌프·모터(14A)의 압퇴용적을 조정하는 처리(이하, “선회감속처리”라고 함)에 대하여 설명한다. 또한, 도 24는 선회감속처리의 흐름을 나타내는 플로차트이며, 컨트롤러(30)는, 소정의 제어주기로 반복하여 이 선회감속처리를 실행한다.
처음에, 컨트롤러(30)는, 선회감속 중인지 여부를 판정한다(스텝 S1). 본 실시예에서는, 컨트롤러(30)는, 선회조작레버에 대응하는 조작압센서의 출력에 근거하여 선회감속 중인지 여부를 판정한다.
선회감속 중이라고 판정한 경우(스텝 S1의 YES), 컨트롤러(30)는, 선회유출압 및 어큐뮬레이터압을 취득한다(스텝 S2). 본 실시예에서는, 컨트롤러(30)는, 선회압센서의 출력에 근거하여 선회유출압을 취득하고, 또한 어큐뮬레이터압센서의 출력에 근거하여 어큐뮬레이터압을 취득한다.
그리고, 컨트롤러(30)는, 재생밸브(22G)의 개방도, 및 펌프·모터(14A)의 압퇴용적을 결정한다(스텝 S3). 본 실시예에서는, 컨트롤러(30)는, 선회유출압과 선회제동목표압이 일치하도록, 어큐뮬레이터압과 선회제동목표압의 사이의 차압에 근거하여 재생밸브(22G)의 개방도를 결정한다. 또, 컨트롤러(30)는, 펌프·모터(14A)가 발생시키는 엔진어시스트토크와 어시스트토크 목푯값이 일치하도록, 어큐뮬레이터압과 어시스트토크 목푯값에 근거하여 펌프·모터(14A)의 압퇴용적을 결정한다.
또, 컨트롤러(30)는, 선회유출압이 선회제동목표압으로부터 괴리되었는지 여부를 판정한다(스텝 S4). 그리고, 선회유출압이 선회제동목표압으로부터 괴리되었다고 판정한 경우(스텝 S4의 YES), 컨트롤러(30)는, 재생밸브(22G)의 개방도를 조정한다(스텝 S5).
본 실시예에서는, 컨트롤러(30)는, 선회유출압 피드백제어에 의하여, 선회압센서의 출력인 선회유출압이 선회제동목표압을 상회한 경우에 재생밸브(22G)의 개방도를 크게 하고, 선회유출압이 선회제동목표압을 하회한 경우에 재생밸브(22G)의 개방도를 작게 한다.
또, 컨트롤러(30)는, 엔진어시스트토크가 어시스트토크 목푯값으로부터 괴리되었는지 여부를 판정한다(스텝 S6). 그리고, 엔진어시스트토크가 어시스트토크 목푯값으로부터 괴리되었다고 판정한 경우(스텝 S6의 YES), 컨트롤러(30)는, 펌프·모터(14A)의 압퇴용적을 조정한다(스텝 S7).
본 실시예에서는, 컨트롤러(30)는, 엔진어시스트토크 피드백제어에 의하여, 어큐뮬레이터압과 펌프·모터(14A)의 사판경전각에 근거하여 엔진어시스트토크를 산출한다. 그리고, 엔진어시스트토크가 어시스트토크 목푯값을 상회한 경우에 펌프·모터(14A)의 압퇴용적을 작게 하고, 엔진어시스트토크가 어시스트토크 목푯값을 하회한 경우에 펌프·모터(14A)의 압퇴용적을 크게 한다.
이와 같이 하여, 컨트롤러(30)는, 선회유출압 및 어큐뮬레이터압을 감시하면서, 재생밸브(22G)의 개방도 및 펌프·모터(14A)의 압퇴용적을 조정함으로써, 원하는 제동토크와 원하는 엔진어시스트토크가 유지되도록 한다.
또, 컨트롤러(30)는, 원하는 엔진어시스트토크가 유지되도록 함으로써, 엔진어시스트토크를 과도하게 증대시켜 엔진(11)에 악영향을 끼치는 것을 방지할 수 있다.
다음으로, 도 25를 참조하여, 엔진(11)의 어시스트 및 어큐뮬레이터(80)의 축압을 수반하는 선회감속동작이 행해지는 경우에 있어서의 도 2의 유압회로의 상태의 다른 일례를 설명한다. 다만, 도 25는 엔진(11)의 어시스트 및 어큐뮬레이터(80)의 축압을 수반하는 선회감속동작이 행해지는 경우에 있어서의 도 2의 유압회로의 상태의 다른 일례를 나타낸다. 또, 도 25의 흑색의 굵은 점선은, 선회용 유압모터(21)로부터 유출되는 작동유의 흐름을 나타내고, 흑색의 1점쇄선화살표는, 엔진어시스트토크가 변속기(13)를 통하여 엔진(11)의 회전축에 전달되는 모습을 나타낸다. 또, 도 25는 선회용 유압모터(21)의 포트(21L)가 토출포트가 되는 경우를 일례로서 나타내지만, 이하의 설명은, 포트(21R)가 토출포트가 되는 경우에 대해서도 동일하게 적용된다.
도 25의 상태는, 전환밸브(60)가 제1 위치와 제2 위치의 사이의 중간위치에 있고, 또한 전환밸브(82)가 제2 위치에 있는 점에서 도 22의 상태와 상이하지만 그 외의 점에서 공통된다. 이로 인하여, 공통부분의 설명을 생략하고, 상이부분을 상세하게 설명한다.
컨트롤러(30)는, 선회감속동작이 행해졌다고 판단하면, 흑색의 굵은 점선으로 나타내는 바와 같이, 재생밸브(22G)를 개방하여 선회용 유압모터(21)의 토출포트(21L)측의 작동유를 전환밸브(60)를 향하게 하여 유출시킨다. 또, 컨트롤러(30)는, 전환밸브(60)를 중간위치로 하여, 흑색의 굵은 점선으로 나타내는 바와 같이, 선회용 유압모터(21)로부터 유출되는 작동유를 분류시켜 어큐뮬레이터(80) 및 펌프·모터(14A)의 각각에 동일한 압력으로 유입시킨다.
또, 컨트롤러(30)는, 선회압센서의 출력인 선회유출압과, 어큐뮬레이터압센서의 출력인 어큐뮬레이터압에 따라 재생밸브(22G)의 개방도를 조정한다. 그리고, 상부선회체(3)의 선회를 정지시키기 위한 원하는 제동토크를 발생시킬 수 있도록 선회유출압을 제어한다.
또, 컨트롤러(30)는, 펌프·모터(14A)의 압퇴용적과 어큐뮬레이터압으로부터 펌프·모터(14A)가 발생시키는 엔진어시스트토크를 산출한다. 펌프·모터(14A)의 압퇴용적은, 예를 들면 사판경전각센서의 출력으로부터 도출된다. 그리고, 컨트롤러(30)는, 엔진어시스트토크가 어시스트토크 목푯값이 되도록 펌프·모터(14A)의 압퇴용적, 즉 사판경전각을 조정한다.
이와 같이, 컨트롤러(30)는, 도 25에 나타내는 유압회로의 상태를 이용함으로써, 도 22에 나타내는 유압회로의 상태를 이용한 경우와 동일한 효과를 실현시킬 수 있다.
다음으로, 도 26을 참조하여, 엔진(11)의 어시스트 및 어큐뮬레이터(80)의 축압을 수반하는 선회감속동작이 행해지는 경우에 있어서의 도 3의 유압회로의 상태를 설명한다. 다만, 도 26은 엔진(11)의 어시스트 및 어큐뮬레이터(80)의 축압을 수반하는 선회감속동작이 행해지는 경우에 있어서의 도 3의 유압회로의 상태를 나타낸다. 또, 도 26의 흑색의 굵은 점선은, 선회용 유압모터(21)로부터 유출되는 작동유의 흐름을 나타내고, 흑색의 1점쇄선화살표는, 엔진어시스트토크가 변속기(13)를 통하여 엔진(11)의 회전축에 전달되는 모습을 나타낸다. 또, 도 26은 선회용 유압모터(21)의 포트(21L)가 토출포트가 되는 경우를 일례로서 나타내지만, 이하의 설명은, 포트(21R)가 토출포트가 되는 경우에 대해서도 동일하게 적용된다.
선회감속동작이 행해지면, 유량제어밸브(170)는, 선회조작레버의 조작량이 감소하여 파일럿압이 감소하기 때문에, 도 26에 나타내는 바와 같이 중립위치로 이동한다. 그 결과, 제1 펌프(14L) 및 펌프·모터(14A) 중 적어도 하나로부터 선회용 유압모터(21)에 유입되는 작동유는 차단된다.
그리고, 컨트롤러(30)는, 선회감속동작이 행해졌다고 판단하면, 흑색의 굵은 점선으로 나타내는 바와 같이, 재생밸브(22G)를 개방하여 선회용 유압모터(21)의 토출포트(21L)측의 작동유를 어큐뮬레이터(80)를 향하게 하여 유출시킨다. 또, 컨트롤러(30)는, 전환밸브(82)를 제1 위치로 하여 어큐뮬레이터(80)와 펌프·모터(14A)의 사이를 연통시키고, 흑색의 굵은 점선으로 나타내는 바와 같이, 선회용 유압모터(21)로부터 유출되는 작동유를 펌프·모터(14A)에도 유입시킨다. 그 결과, 선회용 유압모터(21)로부터 유출되는 작동유는, 동일한 압력으로 어큐뮬레이터(80) 및 펌프·모터(14A)의 각각에 유입된다.
또, 컨트롤러(30)는, 선회압센서의 출력인 선회유출압과, 어큐뮬레이터압센서의 출력인 어큐뮬레이터압에 따라 재생밸브(22G)의 개방도를 조정한다. 그리고, 상부선회체(3)의 선회를 정지시키기 위한 원하는 제동토크를 발생시킬 수 있도록 선회유출압을 제어한다.
또, 컨트롤러(30)는, 펌프·모터(14A)의 압퇴용적과 어큐뮬레이터압으로부터 펌프·모터(14A)가 발생시키는 엔진어시스트토크를 산출한다. 펌프·모터(14A)의 압퇴용적은, 예를 들면 사판경전각센서의 출력으로부터 도출된다. 그리고, 컨트롤러(30)는, 엔진어시스트토크가 어시스트토크 목푯값이 되도록 펌프·모터(14A)의 압퇴용적, 즉 사판경전각을 조정한다.
이와 같이, 컨트롤러(30)는, 도 26에 나타내는 유압회로의 상태를 이용함으로써, 도 22에 나타내는 유압회로의 상태를 이용한 경우와 동일한 효과를 실현시킬 수 있다.
[엔진의 어시스트 및 어큐뮬레이터의 축압을 수반하는 선회가속동작]
다음으로, 도 27을 참조하여, 엔진(11)의 어시스트 및 어큐뮬레이터(80)의 축압을 수반하는 선회가속동작이 행해지는 경우에 있어서의 도 2의 유압회로의 상태를 설명한다. 다만, 도 27은 엔진(11)의 어시스트 및 어큐뮬레이터(80)의 축압을 수반하는 선회가속동작이 행해지는 경우에 있어서의 도 2의 유압회로의 상태를 나타낸다. 또, 도 27의 흑색의 굵은 실선은 제1 펌프(14L)로부터 선회용 유압모터(21)로의 작동유의 흐름을 나타내고, 흑색의 굵은 점선은 분기점(B1)으로부터 어큐뮬레이터(80) 및 펌프·모터(14A)로의 작동유의 흐름을 나타내며, 흑색의 1점쇄선화살표는 엔진어시스트토크가 변속기(13)를 통하여 엔진(11)의 회전축에 전달되는 모습을 나타낸다. 또, 도 27은 선회용 유압모터(21)의 포트(21R)가 흡입포트가 되는 경우를 일례로서 나타내지만, 이하의 설명은, 포트(21L)가 흡입포트가 되는 경우에 대해서도 동일하게 적용된다.
선회가속동작은, 상부선회체(3)의 선회속도를 증대시키는 동작이다. 본 실시예에서는, 선회가속동작은, 예를 들면 선회조작레버가 풀레버로 조작되면 실행된다. 구체적으로는, 제1 펌프(14L)가 토출한 작동유의 일부를 릴리프밸브(22R)로부터 작동유탱크(T)를 향하게 하여 유출시키면서, 제1 펌프(14L)가 토출한 작동유의 나머지 부분을 선회용 유압모터(21)의 흡입포트(21R)에 유입시켜 선회용 유압모터(21)를 회전시킨다. 그러나, 작동유의 일부를 릴리프밸브(22R)로부터 작동유탱크(T)를 향하게 하여 유출시키는 것은 큰 유압에너지를 갖는 작동유를 그대로 작동유탱크(T)로 복귀시켜 버린다는 점에서 비효율적이다. 따라서, 컨트롤러(30)는, 릴리프밸브(22R)로부터 작동유탱크(T)를 향하게 하여 유출시키고 있었던 작동유를 어큐뮬레이터(80)에 축적하거나, 또한/혹은, 펌프·모터(14A)에 공급함으로써 유압에너지의 유효이용을 도모한다.
선회가속동작이 행해지면, 유량제어밸브(170)는, 도 27에 나타내는 바와 같이 우측 위치로 전환된다. 그 결과, 제1 펌프(14L)가 토출하는 작동유는 선회용 유압모터(21)의 흡입포트(21R)에 유입된다.
그리고, 컨트롤러(30)는, 선회가속동작이 행해졌다고 판단하면, 흑색의 굵은 점선으로 나타내는 바와 같이, 재생밸브(22G)를 개방하여 선회용 유압모터(21)의 흡입포트(21R)측의 작동유를 전환밸브(60)를 향하게 하여 유출시킨다. 또, 컨트롤러(30)는, 전환밸브(60)를 제2 위치로 하여, 흑색의 굵은 점선으로 나타내는 바와 같이, 재생밸브(22G)로부터 유출되는 작동유를 어큐뮬레이터(80)에 유입시킨다. 또한, 컨트롤러(30)는, 전환밸브(82)를 제1 위치로 하여 어큐뮬레이터(80)와 펌프·모터(14A)의 사이를 연통시키고, 흑색의 굵은 점선으로 나타내는 바와 같이, 재생밸브(22G)로부터 유출되는 작동유를 펌프·모터(14A)에도 유입시킨다. 그 결과, 재생밸브(22G)로부터 유출되는 작동유는, 동일한 압력으로 어큐뮬레이터(80) 및 펌프·모터(14A)의 각각에 유입된다.
또, 컨트롤러(30)는, 선회압센서의 출력인 선회유입압과, 어큐뮬레이터압센서의 출력인 어큐뮬레이터압에 따라 재생밸브(22G)의 개방도를 조정한다. 그리고, 상부선회체(3)의 선회를 가속시키기 위한 원하는 가속토크를 발생시킬 수 있도록 선회유입압을 제어한다. 본 실시예에서는, 컨트롤러(30)는, 선회유입압이 릴리프밸브(22R)의 릴리프압 또는 크래킹압보다 약간 낮은 압력(이하, “선회가속목표압”이라고 함)이 되도록, 재생밸브(22G)의 전후로 그 선회가속목표압과 어큐뮬레이터압의 차만큼 차압을 발생시킨다. 다만, 선회가속목표압은 내부메모리 등에 미리 등록되어 있어도 되고, 각종 센서의 출력에 근거하여 그때마다 산출되어도 된다.
구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 선회가속목표압과 어큐뮬레이터압의 차가 클수록, 즉 어큐뮬레이터압이 낮을수록 재생밸브(22G)의 개방도를 작게 하고, 선회가속목표압과 어큐뮬레이터압의 차가 작을수록, 즉 어큐뮬레이터압이 높을수록 재생밸브(22G)의 개방도를 크게 한다. 다만, 어큐뮬레이터압이 선회가속목표압보다 큰 경우에는, 컨트롤러(30)는, 재생밸브(22G)를 폐쇄함으로써 포트(21R)측의 작동유를 릴리프밸브(22R)로부터 작동유탱크(T)로 배출해도 된다.
또, 컨트롤러(30)는, 펌프·모터(14A)의 압퇴용적과 어큐뮬레이터압으로부터 펌프·모터(14A)가 발생시키는 엔진어시스트토크를 산출한다. 펌프·모터(14A)의 압퇴용적은, 예를 들면 사판경전각센서(도시하지 않음)의 출력으로부터 도출된다. 그리고, 컨트롤러(30)는, 엔진어시스트토크가 어시스트토크 목푯값이 되도록 펌프·모터(14A)의 압퇴용적, 즉 사판경전각을 조정한다. 다만, 어시스트토크 목푯값은 내부메모리 등에 미리 등록되어 있어도 되고, 각종 센서의 출력에 근거하여 그때마다 산출되어도 된다.
구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 엔진어시스트토크가 어시스트토크 목푯값보다 작은 경우에 사판경전각을 크게 하여 압퇴용적을 크게 한다. 압퇴용적이 커지면 펌프·모터(14A)에 유입되는 작동유의 유량이 증대되기 때문에, 어큐뮬레이터(80)에 유입되는 작동유의 유량이 감소한다. 또, 컨트롤러(30)는, 엔진어시스트토크가 어시스트토크 목푯값보다 큰 경우에 사판경전각을 작게 하여 압퇴용적을 작게 한다. 압퇴용적이 작아지면 펌프·모터(14A)에 유입되는 작동유의 유량이 감소되기 때문에, 어큐뮬레이터(80)에 유입되는 작동유의 유량이 증대한다. 다만, 어큐뮬레이터(80)는, 내부에 축적한 작동유의 체적이 증대함에 따라 어큐뮬레이터압을 증대시켜, 선회가속목표압과 어큐뮬레이터압의 차를 감소시킨다. 그리고, 선회가속목표압과 어큐뮬레이터압의 차가 감소한 경우, 컨트롤러(30)는, 재생밸브(22G)의 개방도를 크게 하여 선회유입압이 선회가속목표압으로 유지되도록 한다. 원하는 가속토크를 유지하기 위해서이다.
이 경우, 가속토크(TA)는 이하의 식 (7)로 나타난다. 다만, Dm은 선회용 유압모터(21)의 압퇴용적(모터용적), Pm은 선회유입압을 나타낸다.
[수학식 7]
Figure 112017033923800-pct00007
또, 재생밸브(22G)를 흐르는 작동유의 유량(Qm)은 이하의 식 (8)로 나타난다. 다만, QP는 제1 펌프(14L)의 토출량, Qswg는 선회유입유량을 나타낸다.
[수학식 8]
Figure 112017033923800-pct00008
또, 재생밸브(22G)를 흐르는 작동유의 유량(Qm)은 이하의 식 (9)로도 나타난다. 다만, 식 (9)는 상술한 식 (3)과 동일하고, cma는 유량계수, Ama는 재생밸브(22G)의 개구면적, Pacc는 어큐뮬레이터압, ρ는 작동유의 밀도를 나타낸다.
[수학식 9]
Figure 112017033923800-pct00009
그리고, 유압시스템은 가제어이기 때문에, 재생밸브(22G)의 개구제어에 의하여 유압시스템 상태를 임의로 변경할 수 있다. 이로 인하여, 본 실시예에서는, 컨트롤러(30)는, 선회유입압(Pm)이 원하는 선회가속목표압이 되도록 재생밸브(22G)의 개구면적(Ama)을 조정한다. 이하에서는, 이 조정을 “선회유입압 피드백제어”라고 한다.
또, 전환밸브(82)를 제1 위치로 하여 어큐뮬레이터(80)와 펌프·모터(14A)의 상류측의 사이를 연통시키면, 선회용 유압모터(21)로부터 유출되는 작동유의 일부 또는 전부가 펌프·모터(14A)의 상류측으로 흘러 든다.
그리고, 상술과 같이, 유압시스템은 가제어이기 때문에, 재생밸브(22G)의 개구제어, 및 펌프·모터(14A)의 압퇴용적제어에 의하여 유압시스템의 상태를 임의로 변경할 수 있다. 이로 인하여, 본 실시예에서는, 컨트롤러(30)는, 엔진어시스트토크(TP3)가 원하는 어시스트토크 목푯값이 되도록 펌프·모터(14A)의 압퇴용적(VP3)을 조정한다. 이하에서는, 이 조정을 “엔진어시스트토크 피드백제어”라고 한다.
이와 같이, 컨트롤러(30)는, 선회유입압 피드백제어와 엔진어시스트토크 피드백제어를 동시에 또한 독립하여 실행하여 선회유입압 및 엔진어시스트토크를 원하는 값으로 제어할 수 있다.
또, 컨트롤러(30)는, 선회가속 중에 재생밸브(22G)로부터 유출되는 작동유의 일부를 어큐뮬레이터(80)에 축적하고, 나머지 부분을 어큐뮬레이터(80)에 축적하지 않고 직접적으로 펌프·모터(14A)의 상류측에 보낼 수 있다. 그리고, 원하는 엔진어시스트토크를 발생시켜, 예를 들면 엔진(11)을 어시스트하여 에너지 절약화를 도모할 수 있다. 또, 컨트롤러(30)는, 어큐뮬레이터(80)에 작동유를 일단 축적한 후에 펌프·모터(14A)의 상류측에 방출하는 경우에 비하여, 상부선회체(3)의 관성에너지를 보다 효율적으로 이용할 수 있어, 에너지 절약화를 촉진시킬 수 있다.
다만, 선회가속동작 중의 유압시스템의 제어의 흐름은, 도 23에 나타내는 선회감속동작 중의 유압시스템의 제어의 흐름과 동일하다.
다음으로, 도 28을 참조하여, 컨트롤러(30)가, 선회가속 중에, 원하는 가속토크를 발생시키기 위하여 재생밸브(22G)의 개방도를 조정하고, 또한 원하는 엔진어시스트토크를 발생시키기 위하여 펌프·모터(14A)의 압퇴용적을 조정하는 처리(이하, “선회가속처리”라고 함)에 대하여 설명한다. 다만, 도 28은 선회가속처리의 흐름을 나타내는 플로차트이며, 컨트롤러(30)는, 소정의 제어주기로 반복하여 이 선회가속처리를 실행한다.
처음에, 컨트롤러(30)는, 선회가속 중인지 여부를 판정한다(스텝 S11). 본 실시예에서는, 컨트롤러(30)는, 선회조작레버에 대응하는 조작압센서의 출력에 근거하여 선회가속 중인지 여부를 판정한다.
선회가속 중이라고 판정한 경우(스텝 S11의 YES), 컨트롤러(30)는, 선회유입압 및 어큐뮬레이터압을 취득한다(스텝 S12). 본 실시예에서는, 컨트롤러(30)는, 선회압센서의 출력에 근거하여 선회유입압을 취득하고, 또한 어큐뮬레이터압센서의 출력에 근거하여 어큐뮬레이터압을 취득한다.
그리고, 컨트롤러(30)는, 재생밸브(22G)의 개방도, 및 펌프·모터(14A)의 압퇴용적을 결정한다(스텝 S13). 본 실시예에서는, 컨트롤러(30)는, 선회유입압과 선회가속목표압이 일치하도록, 어큐뮬레이터압과 선회가속목표압의 사이의 차압에 근거하여 재생밸브(22G)의 개방도를 결정한다. 또, 컨트롤러(30)는, 펌프·모터(14A)가 발생시키는 엔진어시스트토크와 어시스트토크 목푯값이 일치하도록, 어큐뮬레이터압과 어시스트토크 목푯값에 근거하여 펌프·모터(14A)의 압퇴용적을 결정한다.
또, 컨트롤러(30)는, 선회유입압이 선회가속목표압으로부터 괴리되었는지 여부를 판정한다(스텝 S14). 그리고, 선회유입압이 선회가속목표압으로부터 괴리되었다고 판정한 경우(스텝 S14의 YES), 컨트롤러(30)는, 재생밸브(22G)의 개방도를 조정한다(스텝 S15).
본 실시예에서는, 컨트롤러(30)는, 선회유입압 피드백제어에 의하여, 선회압센서의 출력인 선회유입압이 선회가속목표압을 상회한 경우에 재생밸브(22G)의 개방도를 크게 하고, 선회유입압이 선회가속목표압을 하회한 경우에 재생밸브(22G)의 개방도를 작게 한다.
또, 컨트롤러(30)는, 엔진어시스트토크가 어시스트토크 목푯값으로부터 괴리되었는지 여부를 판정한다(스텝 S16). 그리고, 엔진어시스트토크가 어시스트토크 목푯값으로부터 괴리되었다고 판정한 경우(스텝 S16의 YES), 컨트롤러(30)는, 펌프·모터(14A)의 압퇴용적을 조정한다(스텝 S17).
본 실시예에서는, 컨트롤러(30)는, 엔진어시스트토크 피드백제어에 의하여, 어큐뮬레이터압과 펌프·모터(14A)의 사판경전각에 근거하여 엔진어시스트토크를 산출한다. 그리고, 엔진어시스트토크가 어시스트토크 목푯값을 상회한 경우에 펌프·모터(14A)의 압퇴용적을 작게 하고, 엔진어시스트토크가 어시스트토크 목푯값을 하회한 경우에 펌프·모터(14A)의 압퇴용적을 크게 한다.
이와 같이 하여, 컨트롤러(30)는, 선회유입압 및 어큐뮬레이터압을 감시하면서, 재생밸브(22G)의 개방도 및 펌프·모터(14A)의 압퇴용적을 조정함으로써, 원하는 가속토크와 원하는 엔진어시스트토크가 유지되도록 한다. 또, 컨트롤러(30)는, 선회가속 중에 제1 펌프(14L)가 토출하는 작동유의 일부를 릴리프밸브(22L, 22R)를 통하여 배출하는 대신에 어큐뮬레이터(80)에 축적하고, 또한/혹은, 펌프·모터(14A)에 공급할 수 있다. 그 결과, 컨트롤러(30)는, 유압에너지의 유효이용을 도모할 수 있다.
다음으로, 도 29를 참조하여, 엔진(11)의 어시스트 및 어큐뮬레이터(80)의 축압을 수반하는 선회가속동작이 행해지는 경우에 있어서의 도 3의 유압회로의 상태를 설명한다. 다만, 도 29는 엔진(11)의 어시스트 및 어큐뮬레이터(80)의 축압을 수반하는 선회가속동작이 행해지는 경우에 있어서의 도 3의 유압회로의 상태를 나타낸다. 또, 도 29의 흑색의 굵은 실선은 제1 펌프(14L)로부터 선회용 유압모터(21)로의 작동유의 흐름을 나타내고, 흑색의 굵은 점선은 분기점(B1)으로부터 어큐뮬레이터(80) 및 펌프·모터(14A)로의 작동유의 흐름을 나타내며, 흑색의 1점쇄선화살표는 엔진어시스트토크가 변속기(13)를 통하여 엔진(11)의 회전축에 전달되는 모습을 나타낸다. 또, 도 29는 선회용 유압모터(21)의 포트(21R)가 흡입포트가 되는 경우를 일례로서 나타내지만, 이하의 설명은, 포트(21L)가 흡입포트가 되는 경우에 대해서도 동일하게 적용된다.
선회가속동작이 행해지면, 도 29에 나타내는 바와 같이, 가변로드체크밸브(50)는 좌측 위치로 전환되고, 유량제어밸브(170)는 우측 위치로 전환된다. 그 결과, 제1 펌프(14L)가 토출하는 작동유는 선회용 유압모터(21)의 흡입포트(21R)에 유입된다.
그리고, 컨트롤러(30)는, 선회가속동작이 행해졌다고 판단하면, 흑색의 굵은 점선으로 나타내는 바와 같이, 재생밸브(22G)를 개방하여 선회용 유압모터(21)의 흡입포트(21R)측의 작동유를 어큐뮬레이터(80)를 향하게 하여 유출시킨다. 또, 컨트롤러(30)는, 전환밸브(82)를 제1 위치로 하여 어큐뮬레이터(80)와 펌프·모터(14A)의 사이를 연통시키고, 흑색의 굵은 점선으로 나타내는 바와 같이, 재생밸브(22G)로부터 유출되는 작동유를 펌프·모터(14A)에도 유입시킨다. 그 결과, 재생밸브(22G)로부터 유출되는 작동유는, 동일한 압력으로 어큐뮬레이터(80) 및 펌프·모터(14A)의 각각에 유입된다.
또, 컨트롤러(30)는, 선회압센서의 출력인 선회유입압과, 어큐뮬레이터압센서의 출력인 어큐뮬레이터압에 따라 재생밸브(22G)의 개방도를 조정한다. 그리고, 상부선회체(3)의 선회를 가속시키기 위한 원하는 가속토크를 발생시킬 수 있도록 선회유입압을 제어한다.
또, 컨트롤러(30)는, 펌프·모터(14A)의 압퇴용적과 어큐뮬레이터압으로부터 펌프·모터(14A)가 발생시키는 엔진어시스트토크를 산출한다. 펌프·모터(14A)의 압퇴용적은, 예를 들면 사판경전각센서의 출력으로부터 도출된다. 그리고, 컨트롤러(30)는, 엔진어시스트토크가 어시스트토크 목푯값이 되도록 펌프·모터(14A)의 압퇴용적, 즉 사판경전각을 조정한다.
이와 같이, 컨트롤러(30)는, 도 29에 나타내는 유압회로의 상태를 이용함으로써, 도 28에 나타내는 유압회로의 상태를 이용한 경우와 동일한 효과를 실현시킬 수 있다.
[어큐뮬레이터의 축압만을 수반하는 선회가속동작]
다음으로, 도 30을 참조하여, 어큐뮬레이터(80)의 축압만을 수반하는 선회가속동작이 행해지는 경우에 있어서의 도 2의 유압회로의 상태를 설명한다. 다만, 도 30은 어큐뮬레이터(80)의 축압만을 수반하는 선회가속동작이 행해지는 경우에 있어서의 도 2의 유압회로의 상태를 나타낸다. 또, 도 30의 흑색의 굵은 실선은 제1 펌프(14L)로부터 선회용 유압모터(21)로의 작동유의 흐름을 나타내고, 흑색의 굵은 점선은 분기점(B1)으로부터 어큐뮬레이터(80)로의 작동유의 흐름을 나타낸다. 또, 도 30은 선회용 유압모터(21)의 포트(21R)가 흡입포트가 되는 경우를 일례로서 나타내지만, 이하의 설명은, 포트(21L)가 흡입포트가 되는 경우에 대해서도 동일하게 적용된다. 또, 도 30의 유압회로에서 실행되는 선회가속처리는, 원하는 엔진어시스트토크를 발생시키기 위하여 펌프·모터(14A)의 압퇴용적을 조정하는 공정을 제외하고, 도 28에 나타내는 선회가속처리와 동일하다. 또, 선회가속동작 중의 유압시스템의 제어의 흐름은, 도 23에 나타내는 선회감속동작 중의 유압시스템의 제어의 흐름과 동일하다.
선회가속동작이 행해지면, 유량제어밸브(170)는, 도 30에 나타내는 바와 같이 우측 위치로 전환된다. 그 결과, 제1 펌프(14L)가 토출하는 작동유는 선회용 유압모터(21)의 흡입포트(21R)에 유입된다.
그리고, 컨트롤러(30)는, 선회가속동작이 행해졌다고 판단하면, 흑색의 굵은 점선으로 나타내는 바와 같이, 재생밸브(22G)를 개방하여 선회용 유압모터(21)의 흡입포트(21R)측의 작동유를 전환밸브(60)를 향하게 하여 유출시킨다. 또, 컨트롤러(30)는, 전환밸브(60)를 제2 위치로 하여, 흑색의 굵은 점선으로 나타내는 바와 같이, 재생밸브(22G)로부터 유출되는 작동유를 어큐뮬레이터(80)에 유입시킨다.
또, 컨트롤러(30)는, 선회압센서의 출력인 선회유입압과, 어큐뮬레이터압센서의 출력인 어큐뮬레이터압에 따라 재생밸브(22G)의 개방도를 조정한다. 그리고, 상부선회체(3)의 선회를 가속시키기 위한 원하는 가속토크를 발생시킬 수 있도록 선회유입압을 제어한다. 본 실시예에서는, 컨트롤러(30)는, 선회유입압이 선회가속목표압이 되도록, 재생밸브(22G)의 전후로 그 선회가속목표압과 어큐뮬레이터압의 차만큼 차압을 발생시킨다. 다만, 선회가속목표압은 내부메모리 등에 미리 등록되어 있어도 되고, 각종 센서의 출력에 근거하여 그때마다 산출되어도 된다.
구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 선회가속목표압과 어큐뮬레이터압의 차가 클수록, 즉 어큐뮬레이터압이 낮을수록 재생밸브(22G)의 개방도를 작게 하고, 선회가속목표압과 어큐뮬레이터압의 차가 작을수록, 즉 어큐뮬레이터압이 높을수록 재생밸브(22G)의 개방도를 크게 한다. 다만, 어큐뮬레이터압이 선회가속목표압보다 큰 경우에는, 컨트롤러(30)는, 재생밸브(22G)를 폐쇄함으로써 포트(21R)측의 작동유를 릴리프밸브(22R)로부터 작동유탱크(T)로 배출해도 된다.
다만, 어큐뮬레이터(80)는, 내부에 축적한 작동유의 체적이 증대함에 따라 어큐뮬레이터압을 증대시켜, 선회가속목표압과 어큐뮬레이터압의 차를 감소시킨다. 그리고, 선회가속목표압과 어큐뮬레이터압의 차가 감소한 경우, 컨트롤러(30)는, 재생밸브(22G)의 개방도를 크게 하여 선회유입압이 선회가속목표압으로 유지되도록 한다. 원하는 가속토크를 유지하기 위해서이다.
이와 같이 하여, 컨트롤러(30)는, 선회유입압 및 어큐뮬레이터압을 감시하면서, 재생밸브(22G)의 개방도를 조정함으로써, 원하는 가속토크가 유지되도록 한다. 또, 컨트롤러(30)는, 선회가속 중에 제1 펌프(14L)가 토출하는 작동유의 일부를 릴리프밸브(22L, 22R)를 통하여 배출하는 대신에 어큐뮬레이터(80)에 축적할 수 있다. 그 결과, 컨트롤러(30)는, 유압에너지의 유효이용을 도모할 수 있다.
다음으로, 도 31을 참조하여, 어큐뮬레이터(80)의 축압만을 수반하는 선회가속동작이 행해지는 경우에 있어서의 도 3의 유압회로의 상태를 설명한다. 다만, 도 31은 어큐뮬레이터(80)의 축압만을 수반하는 선회가속동작이 행해지는 경우에 있어서의 도 3의 유압회로의 상태를 나타낸다. 또, 도 31의 흑색의 굵은 실선은 제1 펌프(14L)로부터 선회용 유압모터(21)로의 작동유의 흐름을 나타내고, 흑색의 굵은 점선은 분기점(B1)으로부터 어큐뮬레이터(80)로의 작동유의 흐름을 나타낸다. 또, 도 31은 선회용 유압모터(21)의 포트(21R)가 흡입포트가 되는 경우를 일례로서 나타내지만, 이하의 설명은, 포트(21L)가 흡입포트가 되는 경우에 대해서도 동일하게 적용된다.
선회가속동작이 행해지면, 도 31에 나타내는 바와 같이, 가변로드체크밸브(50)는 좌측 위치로 전환되고, 유량제어밸브(170)는 우측 위치로 전환된다. 그 결과, 제1 펌프(14L)가 토출하는 작동유는 선회용 유압모터(21)의 흡입포트(21R)에 유입된다.
그리고, 컨트롤러(30)는, 선회가속동작이 행해졌다고 판단하면, 흑색의 굵은 점선으로 나타내는 바와 같이, 재생밸브(22G)를 개방하여 선회용 유압모터(21)의 흡입포트(21R)측의 작동유를 어큐뮬레이터(80)를 향하게 하여 유출시킨다.
또, 컨트롤러(30)는, 선회압센서의 출력인 선회유입압과, 어큐뮬레이터압센서의 출력인 어큐뮬레이터압에 따라 재생밸브(22G)의 개방도를 조정한다. 그리고, 상부선회체(3)의 선회를 가속시키기 위한 원하는 가속토크를 발생시킬 수 있도록 선회유입압을 제어한다.
이와 같이, 컨트롤러(30)는, 도 31에 나타내는 유압회로의 상태를 이용함으로써, 도 30에 나타내는 유압회로의 상태를 이용한 경우와 동일한 효과를 실현시킬 수 있다.
다만, 상술에서는, 도 2 및 도 3의 유압회로의 각각에 있어서의 11종류의 상태(굴삭동작일 때의 4상태, 배토동작일 때의 3상태, 붐하강 선회감속동작일 때의 1상태, 선회감속동작일 때의 1상태, 및 선회가속동작일 때의 2상태)가 설명되었다. 컨트롤러(30)는, 각 유압액추에이터에 대응하는 조작레버의 조작량, 각 유압액추에이터의 부하압, 어큐뮬레이터(80)의 축압상태 등에 근거하여 어느 상태를 실현할지를 결정한다.
예를 들면, 컨트롤러(30)는, 굴삭동작 중에 붐실린더(7)의 로드측 오일챔버에서 배압을 생성할 필요가 없고, 또한 어큐뮬레이터(80)에 충분한 작동유가 축압되어 있다고 판단한 경우에, 어큐뮬레이터 어시스트를 수반하는 굴삭동작이 행해지도록 해도 된다.
또, 컨트롤러(30)는, 굴삭동작 중에 붐실린더(7)의 로드측 오일챔버에서 배압을 생성할 필요가 있고, 또한 암실린더(8)를 신속히 동작시킬 필요가 있다고 판단한 경우에, 배압회생에 의한 유압액추에이터의 어시스트를 수반하는 굴삭동작이 행해지도록 해도 된다.
또, 컨트롤러(30)는, 굴삭동작 중에 붐실린더(7)의 로드측 오일챔버에서 배압을 생성할 필요가 있고, 또한 암실린더(8)를 신속히 동작시킬 필요가 없다고 판단한 경우에, 배압회생에 의한 엔진의 어시스트를 수반하는 굴삭동작이 행해지도록 해도 된다.
또, 컨트롤러(30)는, 배토동작 중에 붐실린더(7)의 보텀측 오일챔버에서 배압을 생성할 필요가 있고, 또한 암실린더(8)를 신속히 동작시킬 필요가 있다고 판단한 경우에, 배압회생에 의한 유압액추에이터의 어시스트를 수반하는 배토동작이 행해지도록 해도 된다.
또, 컨트롤러(30)는, 배토동작 중에 붐실린더(7)의 보텀측 오일챔버에서 배압을 생성할 필요가 있고, 암실린더(8)를 신속히 동작시킬 필요가 없으며, 또한 어큐뮬레이터(80)에 충분한 작동유가 축압되어 있다고 판단한 경우에, 배압회생에 의한 엔진의 어시스트를 수반하는 배토동작이 행해지도록 해도 된다.
또, 컨트롤러(30)는, 배토동작 중에 붐실린더(7)의 보텀측 오일챔버에서 배압을 생성할 필요가 있고, 암실린더(8)를 신속히 동작시킬 필요가 없으며, 또한 어큐뮬레이터(80)에 충분한 작동유가 축압되어 있지 않다고 판단한 경우에, 배압회생에 의한 어큐뮬레이터의 축압을 수반하는 배토동작이 행해지도록 해도 된다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명했지만, 본 발명은, 상술 한 실시예에 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 범위를 일탈하는 일 없이 상술한 실시예에 다양한 변형 및 치환을 더할 수 있다.
예를 들면, 상술한 실시예에 있어서, 유압액추에이터는, 좌측 주행용 유압모터(도시하지 않음) 및 우측 주행용 유압모터(도시하지 않음)를 포함하고 있어도 된다. 이 경우, 컨트롤러(30)는, 주행 감속 시의 유압에너지를 어큐뮬레이터(80)에 축압해도 된다. 또, 선회용 유압모터(21)는 전동모터여도 된다.
또, 상술한 실시예에 관한 쇼벨은, 엔진(11)을 어시스트하는 전동발전기(도시하지 않음), 전동발전기가 발전한 전력을 축적하고 또한 전동발전기에 전력을 공급하는 축전기(도시하지 않음), 전동발전기의 움직임을 제어하는 인버터 등을 탑재하고 있어도 된다.
또, 펌프·모터(14A)는, 엔진(11)으로 구동되는 대신에, 전동발전기로 구동되어도 된다. 이 경우, 펌프·모터(14A)는, 유압모터로서 작동하는 경우, 발생시킨 회전토크로 전동발전기를 발전기로서 작동시키고, 발전 전력을 축전기에 충전시켜도 된다. 또, 전동발전기는, 축전기에 충전된 전력을 이용하여 전동기로서 작동하고, 펌프·모터(14A)를 유압펌프로서 작동시켜도 된다.
또, 본원은, 2014년 10월 6일에 출원한 일본 특허출원 2014-205831호에 근거하여 우선권을 주장하는 것이며, 이 일본 특허출원의 전체 내용을 본원에 참조로서 원용한다.
1: 하부주행체
2: 선회기구
3: 상부선회체
4: 붐
5: 암
6: 버킷
7: 붐실린더
8: 암실린더
9: 버킷실린더
7a, 8a, 9a: 재생밸브
7b, 8b: 유지밸브
10: 캐빈
11: 엔진
13: 변속기
14A: 펌프·모터
14L: 제1 펌프
14R: 제2 펌프
14aL, 14aR: 릴리프밸브
17: 컨트롤밸브
21: 선회용 유압모터
21L, 21R: 포트
22L, 22R: 릴리프밸브
22S: 셔틀밸브
22G: 재생밸브
23L, 23R: 체크밸브
30: 컨트롤러
50, 51, 51A, 51B, 52, 52A, 52B, 53: 가변로드체크밸브
55: 합류밸브
56L, 56R: 통일블리드오프밸브
60, 61, 61A, 62, 62A, 62B, 62C, 63, 81, 82, 90, 91, 92: 전환밸브
70a: 릴리프밸브
80: 어큐뮬레이터
170, 171, 171A, 171B, 172, 172A, 172B, 173: 유량제어밸브
B1: 분기점
T: 작동유탱크

Claims (15)

  1. 복수의 유압펌프를 갖는 쇼벨로서,
    선회용 유압모터와,
    선회가속 중에 상기 선회용 유압모터의 흡입포트측으로부터 유출되는 작동유, 또는 선회감속 중에 상기 선회용 유압모터의 토출포트측으로부터 유출되는 작동유를 받아 엔진어시스트토크를 생성 가능한 유압모터와,
    상기 유출되는 작동유를 축적 가능한 어큐뮬레이터와,
    상기 토출포트와 상기 유압모터 및 상기 어큐뮬레이터를 접속하는 유로의 사이의 연통·차단을 전환하는 개방도 조정 가능한 개폐밸브와,
    상기 개폐밸브를 제어하는 제어장치를 가지며,
    상기 제어장치는, 상기 개폐밸브의 개방도를 조정하여 상기 유출되는 작동유의 압력을 소정의 목표압으로 하고, 또한 상기 유출되는 작동유를 동시에 상기 유압모터 및 상기 어큐뮬레이터의 각각에 유입시키는 쇼벨.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 유출되는 작동유를 동시에 상기 유압모터 및 상기 어큐뮬레이터의 각각에 유입시키는 상태를 선택적으로 실현하는 전환밸브를 갖는 쇼벨.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 전환밸브는, 상기 유압모터와 상기 어큐뮬레이터의 사이에 배치되는 쇼벨.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 전환밸브는, 선회감속 중에, 상기 유압모터와 상기 어큐뮬레이터의 사이를 연통시키고, 상기 개폐밸브로부터 유출되는 작동유를 동시에 상기 유압모터 및 상기 어큐뮬레이터의 각각에 유입시키는 쇼벨.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 전환밸브는, 상기 토출포트와 상기 유압모터 및 상기 어큐뮬레이터의 각각의 사이에 배치되는 쇼벨.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 유압모터는, 가변용량형이며, 상기 엔진어시스트토크가 소정의 어시스트토크 목푯값 이하가 되도록 압퇴용적이 제어되는 쇼벨.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 유압모터의 압퇴용적은, 상기 엔진어시스트토크와 상기 어시스트토크 목푯값이 일치하도록, 상기 어큐뮬레이터에 축적되는 작동유의 압력과 상기 어시스트토크 목푯값에 근거하여 결정되는 쇼벨.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 엔진어시스트토크는, 상기 어큐뮬레이터에 축적되는 작동유의 압력과 상기 유압모터의 사판경전각에 근거하여 산출되는 쇼벨.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 목표압은, 상기 선회용 유압모터의 릴리프밸브의 릴리프압 또는 크래킹압보다 낮은 쇼벨.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어장치는, 선회감속 중에 상기 선회용 유압모터의 토출포트측으로부터 유출되는 작동유의 압력과 상기 목표압이 일치하도록, 상기 어큐뮬레이터에 축적되는 작동유의 압력과 상기 목표압의 차압에 근거하여 상기 개폐밸브의 개방도를 결정하는 쇼벨.
  11. 제 10 항에 있어서,
    선회감속 중에 상기 선회용 유압모터의 토출포트측으로부터 유출되는 작동유의 압력은, 선회압센서에 의하여 검출되고,
    상기 어큐뮬레이터에 축적되는 작동유의 압력은, 어큐뮬레이터압센서에 의하여 검출되는 쇼벨.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어장치는, 선회가속 중에 상기 선회용 유압모터의 흡입포트측으로부터 유출되는 작동유의 압력과 상기 목표압이 일치하도록, 상기 어큐뮬레이터에 축적되는 작동유의 압력과 상기 목표압의 차압에 근거하여 상기 개폐밸브의 개방도를 결정하는 쇼벨.
  13. 제 12 항에 있어서,
    선회가속 중에 상기 선회용 유압모터의 흡입포트측으로부터 유출되는 작동유의 압력은, 선회압센서에 의하여 검출되고,
    상기 어큐뮬레이터에 축적되는 작동유의 압력은, 어큐뮬레이터압센서에 의하여 검출되는 쇼벨.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어장치는, 상기 어큐뮬레이터에 축적되는 작동유의 압력이 상기 목표압보다 큰 경우, 상기 개폐밸브를 폐쇄하여 상기 선회용 유압모터의 흡입포트측의 작동유를 릴리프밸브로부터 작동유탱크로 배출하는 쇼벨.
  15. 삭제
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