KR20050048654A - 건설 기계의 제어 장치, 및 입력 토크 연산 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 원동기(20)에 의해 구동되는 가변 용량 유압 펌프(10)와, 이 유압 펌프(10)로부터의 토출유에 의해 구동되는 유압 액츄에이터(5)와, 원동기(20)의 실제 회전수(Nr)를 검출하는 회전수 검출 수단(31)을 가지는 건설 기계의 제어 장치에 있어서, 조작 수단(14a)의 조작량에 따라 원동기(20)의 회전수를 제어하는 원동기 제어 수단(40B)과, 회전수 검출 수단(31)에 검출된 실제 회전수(Nr)와 조작 수단(14a)의 조작에 의한 제어 회전수(Nθ)의 편차(△N)에 따라 유압 펌프(10)의 입력 토크(T2)를 증감시키는 입력 토크 제어 수단(40A)을 구비하고, 입력 토크 제어 수단(40A)이 제어 회전수(Nθ)가 실제 회전수(Nr)보다 크고, 또한 그 편차(△N)가 소정값(N2) 이상일 때, 입력 토크(T2)를 감소시키는 제어를 행한다.

Description

건설 기계의 제어 장치, 및 입력 토크 연산 방법 {CONTROLLER FOR CONSTRUCTION MACHINE AND METHOD FOR OPERATING INPUT TORQUE}

본 발명은 건설 기계의 원동기에 작용하는 입력 토크를 제어하는 건설 기계의 제어 장치, 및 입력 토크 연산 방법에 관한 것이다.

엔진에 의해 구동되는 가변 용량 유압 펌프로부터의 토출유에 의해 구동되는 주행용 유압 모터를 구비하고, 예를 들면 주행 페달의 조작에 따라 유압 모터로 인도되는 압유량을 제어하여 차량을 주행시키는 동시에, 주행 페달의 조작에 따라 엔진 회전수도 제어 가능하게 한 건설 기계가 알려져 있다(예를 들면, 일본국 특허 제2633095호 공보).

상기 공보에 기재된 건설 기계에서는, 이하와 같은 스피드 센싱에 의한 입력 토크 제어를 행한다. 즉, 회전수 센서에 의해 검출되는 실제의 엔진 회전수와, 엔진의 거버너 레버 위치에 대응한 목표 회전수의 편차로부터 엔진 스톨(engine stall)을 방지하기 위한 목표 토크를 연산하고, 이 목표 토크로부터 목표 펌프 경전각(傾轉角)을 구해 펌프 경전각을 제어한다. 목표 토크의 연산에 있어서는, 입력 토크가 증가하는 방향의 제어만 행하고, 입력 토크가 감소하는 방향의 제어를 행하지 않는다. 이에 따라 유압 펌프의 경전각은 소정값 이상으로 유지되어, 원활한 가속성을 확보할 수 있다.

그런데, 최근 흑연의 발생을 억제하기 위해 배기 가스 대응 엔진이 사용된다. 배기 가스 대응 엔진이란, 엔진의 전(全) 부하 성능 곡선에 있어서의 저회전 측의 엔진 출력 토크를 종래의 것과 비교하여 작게 한 것이다. 보다 구체적으로는, 엔진의 최고 출력 토크를 고회전 측으로 시프트하는 동시에, 저회전역(域)으로부터 중회전역의 토크 라이즈(torque rise)를 작게 하고, 중회전역으로부터 고회전역의 토크 라이즈를 크게 한 것이다. 이에 따라 저회전측의 연료 소비가 억제되어, 흑연의 발생이 억제된다.

이와 같은 배기 가스 대응 엔진을 사용한 경우에 상기 공보에 기재된 입력 토크 제어를 행하면, 다음과 같은 문제가 발생한다. 즉, 상기 공보에 기재된 건설 기계에서는, 입력 토크를 감소시키는 제어를 행하지 않으므로, 주행 개시 시나 오르막 즉 등판 주행 시 등 주행 부하가 증가한 경우에 입력 토크가 엔진 출력 토크를 상회하여, 엔진 스톨을 일으킬 우려가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 적용되는 휠식 유압 셔블의 외관을 나타낸 도면이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 관한 제어 장치의 유압 회로를 나타낸 도면이다.

도 3은 가변 용량 유압 펌프의 P-qp선 도면이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 적용되는 엔진의 전(全) 부하 성능 곡선을 나타낸 도면이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 관한 제어 장치의 블록도이다.

도 6은 입력 토크 제어 회로의 상세를 설명하는 도면이다.

도 7은 엔진 회전수 제어 회로의 상세를 설명하는 도면이다.

도 8은 엔진 회전수 제어 순서를 나타낸 플로 차트이다.

도 9는 본 발명의 실시예에 관한 제어 장치에 의한 동작 특성을 나타낸 도면이다.

본 발명의 목적은 배기 가스 대응 엔진에 사용하여 바람직한 건설 기계의 제어 장치, 및 입력 토크 연산 방법을 제공하는 것에 있다.

본 발명은 원동기에 의해 구동되는 가변 용량 유압 펌프와, 이 유압 펌프로부터의 토출유에 의해 구동되는 유압 액츄에이터와, 원동기의 실제 회전수를 검출하는 회전수 검출 수단을 가지는 건설 기계에 적용된다. 그리고, 이 제어 장치는 조작 수단의 조작량에 따라 원동기의 회전수를 제어하는 원동기 제어 수단과, 회전수 검출 수단에 의해 검출된 실제 회전수와 조작 수단의 조작에 의한 제어 회전수의 편차에 따라 유압 펌프의 입력 토크를 증감시키는 입력 토크 제어 수단을 구비하고, 제어 회전수가 실제 회전수보다 크고, 또한 그 편차가 소정값 이상일 때, 입력 토크를 감소시키는 제어를 행한다.

또, 본 발명에 의한 건설 기계의 제어 장치는 조작 수단의 조작량에 따라 원동기의 회전수를 제어하는 원동기 제어 수단과, 회전수 검출 수단에 의해 검출된 실제 회전수와 조작 수단의 조작에 의한 제어 회전수의 편차에 따라 유압 펌프의 입력 토크를 증감시키는 입력 토크 제어 수단을 구비하고, 제어 회전수가 실제 회전수보다 크고, 또한 그 편차가 소정값 이상일 때, 편차가 소정값 미만일 때 보다 입력 토크를 크게 감소시키는 제어를 행한다.

이에 따라, 엔진 스톨을 방지할 수 있는 동시에, 양호한 가속성을 얻을 수 있어, 배기 가스 대응 엔진에도 바람직하게 사용할 수 있다.

제어 회전수가 실제 회전수보다 크고, 또한 그 편차가 소정값 미만일 때는, 입력 토크의 증감량을 0으로 하는 것이 바람직하다. 제어 회전수가 실제 회전수보다 크고, 또한 그 편차가 상기 소정값 이상일 때의 입력 토크의 변화율을 제어 회전수가 실제 회전수보다 작을 때의 입력 토크의 변화율보다 크게 해도 된다.

유압 액츄에이터를 주행용 유압 모터로 하고, 조작 수단을 주행 페달로서 구성할 수 있다. 비주행 시의 입력 토크를 주행 시의 입력 토크보다 크게 감소시켜도 된다.

본 발명은 휠식 유압 셔블에 적용하는 것이 바람직하다.

원동기의 제어 회전수와 실제 회전수의 편차에 따른 기준 토크를 연산하고, 제어 회전수가 실제 회전수보다 크고, 또한 그 편차가 소정값 이하일 때는 보정 토크를 0, 편차가 소정값 이상일 때는 보정 토크를 마이너스의 값으로 하고, 이 보정 토크에 기준 토크를 가산하여 입력 토크를 연산해도 된다.

이하, 도 1∼도 9를 참조하여 본 발명에 의한 건설 기계의 제어 장치를 휠식 유압 셔블에 적용한 일실시예를 설명한다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 휠식 유압 셔블은 주행체(1)와, 주행체(1)의 상부에 선회 가능하게 탑재된 선회체(2)를 가진다. 선회체(2)에는 운전실(3)과 붐(4a), 암(4b), 버킷(4c)으로 이루어지는 작업용 프론트 어태치먼트(4)가 설치되어 있다. 붐(4a)은 불 실린더(4d)의 구동에 의해 기복(起伏)하고, 암(4b)은 암 실린더(4e)의 구동에 의해 기복하고, 버킷(4c)은 버킷 실린더(4f)의 구동에 의해 클라우드 또는 덤프한다. 주행체(1에는 유압 구동에 의한 주행용 유압 모터(5)가 설치되고, 주행용 유압 모터(5)의 회전은 프로펠러 샤프트, 액슬을 통해 바퀴(6)(타이어)에 전달된다.

주행용 및 작업용 유압 회로를 도 2에 나타냈다. 가변 용량 유압 펌프(10)는 제어 밸브(11)를 통해 유압 모터(5)에 접속되고, 제어 밸브(12)를 통해 유압 실린더[예를 들면, 붐 실린더(4d)]에 접속되어 있다. 제어 밸브(11)의 파일럿 포트는 전후진 변환 밸브(13)를 통해 파일럿 밸브(14)에 접속되고, 제어 밸브(12)의 파일럿 포트는 파일럿 밸브(15)에 접속되어 있다.

전후진 변환 밸브(13)는 도시하지 않은 스위치에 의해 변환되고, 파일럿 밸브(14)는 주행 페달(14a)의 조작량에 따라 구동된다. 스위치 조작에 의해 전후진 변환 밸브(13)를 전진 위치 또는 후진 위치로 변환하고, 주행 페달(14a)을 조작하면, 제어 밸브(11)에는 유압원(16)으로부터의 파일럿압이 작용한다. 이에 따라 제어 밸브(11)가 구동되어 유압 펌프(10)로부터의 압유가 유압 모터(5)에 공급되고, 유압 모터(5)의 회전에 의해 차량을 전진 또는 후진시킬 수 있다.

한편, 파일럿 밸브(15)는 조작 레버(15a)의 조작량에 따라 구동된다. 조작 레버(15a)를 조작하면, 제어 밸브(12)에는 유압원(17)으로부터의 파일럿압이 작용한다. 이에 따라, 제어 밸브(12)가 구동되어 유압 펌프(10)로부터의 압유가 붐 실린더(4d)에 공급되고, 붐 실린더(4d)의 구동에 의해 굴삭 작업 등을 행할 수 있다.

유압 펌프(10)는 엔진(20)에 의해 구동되며, 펌프 경전각 qp는 레귤레이터(30)에 의해 변경된다. 레귤레이터(30)에는 펌프 토출 압력이 피드백되어, 마력 제어가 행해진다. 마력 제어란 도 3에 나타낸 바와 같이 이른바 P-qp 제어이다. 이와 동시에 본 실시예에서는, 후술하는 바와 같이 스피드 센싱을 행하여 입력 토크를 연산하고, 이 입력 토크에 따라 펌프 경전각 pq를 제어한다. 이에 따라, 도 3에 나타낸 바와 같이 입력 토크가 증감된다.

본 실시예에서는, 흑연의 발생을 억제하기 위해 배기 가스 대응 엔진이 사용된다. 도 4는 엔진의 전 부하 성능 곡선을 나타낸 특성도이며, 배기 가스 대응 엔진 특성을 실선으로, 배기 가스 대응이 아닌 엔진 특성을 점선으로 나타냈다. 배기 가스 대응 엔진이란, 도 4에 나타낸 바와 같이, 저회전 측의 출력 토크 T를 작게 한 것이다. 보다 구체적으로는, 최고 출력 토크를 고회전 측으로 시프트시키는 동시에, 저회전역(域)으로부터 중회전역의 토크 라이즈(torque rise)를 작게 하고, 중회전역으로부터 고회전역의 토크 라이즈를 크게 한 것이다. 이와 같은 특성의 엔진을 사용함으로써 저회전 측의 연료 소비가 억제되어, 흑연의 발생이 억제된다.

도 5는 본 실시예에 관한 제어 장치의 블록도이다. 엔진(20)의 거버너 레버(21)는 링크 기구(22)를 통해 펄스 모터(23)에 접속되고, 펄스 모터(23)의 회전에 의해 엔진 회전수가 제어된다. 즉, 펄스 모터(23)의 정전(正轉)으로 엔진 회전수가 상승하고, 역전(逆轉)으로 저하된다. 이 펄스 모터(23)의 회전은 컨트롤러(40)로부터의 제어 신호에 의해 후술하는 바와 같이 제어된다. 거버너(21)에는 링크 기구(22)를 통해 포텐시오미터(24)가 접속되고, 포텐시오미터(24)에 의해 엔진(20)의 회전수에 따른 거버너 레버 각도를 검출하고, 엔진 제어 회전수 Nθ로서 컨트롤러(40)에 입력된다.

또한, 컨트롤러(40)에는, 엔진(20)의 실제 회전수 Nr을 검출하는 회전수 센서(31)와, 브레이크 스위치(32)와, 전후진 변환 밸브(13)의 변환 위치를 검출하는 위치 센서(33)와, 엔진 회전수 지령용 조작 부재인 연료 레버(34)의 조작량 X를 검출하는 검출기(35)와, 주행 페달(14a)의 조작량에 따른 파일럿 압력 Pt를 검출하는 압력 센서(36)가 접속되어 있다.

브레이크 스위치(32)는 주행, 작업 및 주차 위치로 변환되어 작업/주행 신호를 출력한다. 주행 위치로 변환되면 주차 브레이크를 해제하고, 브레이크 페달에 의해 서비스 브레이크의 작동을 허용한다. 작업 위치로 변환되면 주차 브레이크와 서비스 브레이크를 작동한다. 주차 위치로 변환되면 주차 브레이크를 작동한다. 주행 위치로 변환되면 브레이크 스위치(32)는 오프 신호를 출력하고, 작업 및 주차 위치로 변환되면 온 신호를 출력한다.

컨트롤러(40)는 입력 토크를 제어하는 토크 제어부(40A)와 엔진 회전수를 제어하는 회전수 제어부(40B)를 가진다. 도 6은 토크 제어부(40A)의 상세를 설명하는 개념도이다.

토크 제어부(40A)는 엔진 실제 회전수 Nr과 제어 회전수 Nθ의 편차 △N을 연산하는 편차 연산부(41)와, 기준 토크 TB1, TB2를 각각 연산하는 기준 토크 연산부(42, 43)와, 보정 토크 △T1, △T2를 각각 연산하는 보정 토크 연산부(44, 45)와, 계수를 각각 연산하는 계수 연산부(46, 47)와, 보정 토크 △T1, △T2와 계수를 각각 곱하는 승산부(48, 49)와, 승산 후의 보정 토크 △T1, △T2와 기준 토크 TB1, TB2를 각각 가산하여 목표 입력 토크 T1, T2를 연산하는 가산부(50, 51)와, 목표 입력 토크 T1, T2의 한쪽을 선택하는 선택부(52)와, 선택한 목표 입력 토크 T1 또는 T2로 제어하기 위한 제어 신호 i를 출력하는 변환부(53)를 가진다.

기준 토크 연산부(42)와 보정 토크 연산부(44)와 계수 연산부(46)에는 각각 작업에 적합한 특성이 설정되고, 기준 토크 연산부(43)와 보정 토크 연산부(45)와 계수 연산부(47)에는 각각 주행에 적합한 특성이 설정된다.

토크 제어부(40A)에서의 연산에 대하여 상세하게 설명한다.

편차 연산부(41)는 회전수 센서(31)로 검출된 엔진 실제 회전수 Nr과 포텐시오미터(24)로 검출된 제어 회전수 Nθ의 편차 △N(=Nr-Nθ)을 연산하고, 이 편차 △N은 보정 토크 연산부(44, 45)에 각각 입력된다. 각 보정 토크 연산부(44, 45)에는, 도시한 바와 같이 편차 △N과 보정 토크 △T1, △T2의 관계가 미리 기억되어 있고, 이 특성으로부터 편차 △N에 따른 보정 토크 △T1, △T2를 각각 연산한다.

보정 토크 연산부(44)의 특성에 의하면, 편차 △N이 정(正)일 때 보정 토크 △T1도 정이며, 편차 △N의 증가에 따라 보정 토크 △T1은 비례적으로 증가한다. 편차 △N이 마이너스일 때 보정 토크 △T1도 부이며, 편차 △N의 감소에 따라 보정 토크 △T1은 비례적으로 감소(｜△T1｜은 증가)한다. 이 경우, 편차 △N은 정일 때의 특성 경사는 편차 △N이 부일 때의 특성 경사와 동일하다.

한편, 보정 토크 연산부(45)의 특성에 의하면, 편차 △N이 정일 때 보정 토크 △T2도 정이며, 편차 △N의 증가에 따라 보정 토크 △T는 비례적으로 증가한다. 이에 대하여, 편차 △N이 부일 때는, 편차 △N이 0으로부터 소정값 N2까지는 보정 토크 △T2는 0이며, 편차 △N이 소정값 N2보다 작아지면 편차 △N의 감소에 따라 보정 토크 △T2는 비례적으로 감소한다. 편차 △N이 소정값 N2보다 작을 때의 특성 경사는 편차 △N이 정일 때의 특성 경사보다 심하다.

각 기준 토크 연산부(42, 43)에는, 도시한 바와 같이 제어 회전수 Nθ와 기준 토크 TB1, TB2의 관계가 미리 기억되고, 이 특성으로부터 제어 회전수 Nθ에 따른 기준 토크 TB1, TB2를 각각 연산한다. 각 계수 연산부(46, 47)에는, 도시한 바와 같이 제어 회전수 Nθ에 대하여 계수가 비례적으로 증가하는 특성이 미리 기억되고, 이 특성으로부터 제어 회전수 Nθ에 따른 계수를 연산한다. 각 승산부(48, 49)는 보정 토크 연산부(44, 45)에서 연산된 보정 토크 △T1, △T2에 계수 연산부(46, 47)에서 연산된 계수를 곱한다.

각 가산부(50, 51)는 승산부(48, 49)에서 승산된 보정 토크 △T와 기준 토크 연산부(42, 43)에서 연산된 기준 토크 TB1, TB2를 각각 가산하여, 목표 입력 토크 T1, T2를 연산한다.

선택부(52)는 브레이크 스위치(32)와 위치 센서(33)와 압력 센서(36)로부터의 신호에 의해 차량 주행인가 여부를 판정한다. 즉, 브레이크 스위치(32)가 오프되고, 또한 전후진 변환 밸브(13)가 중립 위치 이외에 있고, 또한 주행 페달(14a)의 조작에 의한 파일럿압 Pt가 소정값 이상일 때 차량 주행으로 판정하고, 이 이외의 조건에서는 차량 비주행으로 판정한다. 그리고, 차량 주행 시에는 목표 입력 토크 T2를 선택하고, 차량 비주행 시(예를 들면, 작업 시)에는 목표 입력 토크 T1을 선택한다.

변환부(53)는 선택된 목표 입력 토크 T1 또는 T2에 따른 제어 신호 i를 연산한다. 도시는 생략했지만, 펌프 레귤레이터(30)에는 경전각 조정용 실린더와 이 실린더에의 압유의 흐름을 제어하는 전자 밸브가 설치되고, 이 전자 밸브에 변환부(53)로부터의 제어 신호 i가 출력된다. 이에 따라 펌프 경전각 qp가 변경되어, 입력 토크가 목표 입력 토크 T1 또는 T2로 제어된다.

도 7은 회전수 제어부(40B)의 상세를 설명하는 개념도이다. 목표 회전수 연산부(61)에는, 도시한 바와 같이 검출기(35)에 의한 검출값 X와 목표 회전수 Nx의 관계가 미리 기억되어 있고, 이 특성으로부터 연료 레버(34)의 조작량에 따른 목표 회전수 Nx를 연산한다. 목표 회전수 연산부(62)에는, 도시한 바와 같이 압력 센서에 의한 검출값 Pt와 목표 회전수 Nt의 관계가 미리 기억되어 있고, 이 특성으로부터 주행 페달(14a)의 조작량에 따른 목표 회전수 Nt를 연산한다.

이 경우, 각 목표 회전수 연산부(61, 62)의 특성도 조작량의 증가에 따라 목표 회전수 Nx, Nt가 아이들 회전수 Ni로부터 직선적으로 증가하고 있다. 목표 회전수 연산부(61)의 최대 목표 회전수 Nxmax는 엔진(20)의 최고 회전수보다 낮게 설정되며, 목표 회전수 연산부(62)의 최대 목표 회전수 Ntmax는 엔진(20)의 최고 회전수와 거의 동일하게 설정되어 있다. 따라서, 최대 목표 회전수 Ntmax는 최대 목표 회전수 Nxmax보다 크다.

선택부(63)는 목표 회전수 연산부(61, 62)에서 연산된 목표 회전수 Nx, Nt 중 큰 쪽의 값을 선택한다. 서보 제어부(64)는 선택된 회전수(회전수 지령값 Nin)과 포텐시오미터(24)에 의해 검출된 거버너 레버(21)의 변위량에 상당하는 제어 회전수 Nθ를 비교한다. 그리고, 도 8에 나타낸 순서에 따라 양자가 일치되도록 펄스 모터(23)를 제어한다.

도 8에서, 먼저 스텝 S21에서 회전수 지령값 Nin과 제어 회전수 Nθ를 각각 판독하고, 스텝 S22로 진행한다. 스텝 S22에서는, Nθ-Nin의 결과를 회전수 차(差) A로서 메모리에 저장하고, 스텝 S23에서, 미리 정한 기준 회전수 차 K를 사용하여, ｜A｜≥K인가 여부를 판정한다. 긍정되면 긍정되면 스텝 S24로 진행하여, 회전수 차 A＞0인가 여부를 판정하고, A＞0이면 제어 회전수 Nθ가 회전수 지령값 Nin보다 큰, 즉 제어 회전수가 목표 회전수보다 높기 때문에, 엔진 회전수를 낮추기 위해 스텝 S25에서 모터 역전을 지령하는 신호를 펄스 모터(23)에 출력한다. 이에 따라 펄스 모터(23)가 역전하여 엔진 회전수가 저하된다.

한편, A≤0이면 제어 회전수 Nθ가 회전수 지령값 Nin보다 작은, 즉 제어 회전수가 목표 회전수보다 낮기 때문에, 엔진 회전수를 높이기 위해 스텝 S26에서 모터 정전을 지령하는 신호를 출력한다. 이에 따라, 펄스 모터(13)가 정전되어, 엔진 회전수가 상승한다. 스텝 S23이 부정되면 스텝 S27로 진행되어 모터 정지 신호를 출력하고, 이에 따라 엔진 회전수가 일정값으로 유지된다. 스텝 S25∼S27dmf 실행하면 시작으로 복귀한다.

다음에, 본 실시예에 관한 제어 장치의 특징적인 동작에 대하여 설명한다.

차량 주행 개시 시에는, 브레이트 스위치(32)를 주행 위치로 조작하고, 전후진 변환 밸브(13)를 전진 또는 후진 위치로 변환한다. 이 상태에서, 예를 들면 연료 레버(34)를 아이들 위치로 조작하는 동시에, 구동력을 최대로 발휘하기 위해 주행 페달(14a)을 최대 조작하면, 유압 펌프(10)로부터의 압유에 의해 주행 모터(5)가 구동되어, 차량이 주행을 개시한다. 이 때 주행 페달(14a)에 의한 목표 회전수 Nt는 연료 레버(34)에 의한 목표 회전수 Nx보다 크므로, 선택부(63)는 회전수 지령값 Nin으로서 목표 회전수 Nt를 선택하고, 도 8의 순서에 따라 실제의 회전수가 회전수 지령값 Nin과 일치하도록 거버너 레버 위치를 제어한다. 이에 따라, 거버너 레버(21)가 크게 변위되어, 도 9 (a)에 파선으로 나타낸 바와 같이 제어 회전수 Nθ가 증가한다.

제어 회전수 Nθ가 증가하면 실제의 엔진 회전수 Nr도 증가하지만, 엔진 실제 회전수 Nr이 제어 회전수 Nθ에 달할 때까지는 타임 래그가 있기 때문에, 이 타임 래그 사이는 편차 △N은 부로 된다. 이 경우의 엔진 출력 토크 T는 도 9 (b)에 나타낸 바와 같으며, 이 특성을 도 4의 특성으로부터 인도된다.

차량 주행 시에 있어서, 선택부(52)는 목표 입력 토크 T2를 선택한다. 따라서, 토크 제어부(40A)는 보정 토크 연산부(45)의 특성에 따라 스피드 센싱을 행한다. 주행 페달(14a)의 조작 개시 직후는 편차 ｜△N｜이 소정값 N2보다 크기 때문에, 보정 토크 연산부(45)는 부의 보정 토크 △T2를 연산한다. 따라서, 도 9 (b)에 나타낸 바와 같이 주행 개시 시의 입력 토크 T2는 출력 토크 T보다 작아져, 엔진 스톨을 회피할 수 있다.

엔진 실제 회전수 Nr이 상승하여 편차 ｜△N｜이 감소되면, 그에 따라 부의 보정 토크 △T2는 감소되고, 편차 ｜△N｜이 소정값 N2 이하로 되면 보정 토크 △T2는 0이 된다. 이와 같이 편차 ｜△N｜이 0으로 되기 전에 보정 토크 △T를 0으로 함으로써, 입력 토크 T2를 기준 토크 TB2 상당까지 조기에 회복할 수 있어, 양호한 가속성을 얻을 수 있다. 그리고, 도 9 (b)에 나타낸 바와 같이, 입력 토크 T2가 증가하는 과정에서, 단기적으로 입력 토크 T2가 출력 토크 T를 상회할 우려가 있지만, 입출력 토크의 차(T-T2)는 작기 때문에, 실용상 문제없다. 그리고, 상기 실시예는 차량에 관한 부하가 커지는 경우에 보다 효과적이며, 주행 개시 시뿐만 아니라 등판 주행 시에도 동일하게 작용한다.

도 9 (b)의 특성 T20은 종래의 입력 토크 특성, 즉 편차 △N이 마이너스인 경우에 보정 토크 △T를 일률적으로 0으로 유지하는 경우의 특성이다. 이 특성에 의하면, 편차 △N이 부인 경우에 입력 토크 T20은 기준 토크보다 작아지지 않는다. 따라서, 출력 토크가 작은 배기 가스 대응 엔진을 사용하면, 주행 개시 시의 입력 토크 T20이 엔진 출력 토크 T를 상회하여, 엔진 스톨을 일으킬 우려가 있다.

작업 시에는 브레이크 스위치(32)를 작업 위치에 조작하는 동시에, 전후진 변환 밸브(13)를 중립 위치로 변환한다. 이 상태에서 주행 페달(14a)의 조작을 정지하고 연료 레버(34)를 소요량 조작하면, 회전수 제어부(40B)의 선택부(63)는 회전수 지령값 Nin으로서 연료 레버(34)에 의한 목표 회전수 Nx를 선택하고, 실제의 회전수가 회전수 지령값 Nin과 일치하도록 거버너 레버 위치를 제어한다. 이 때, 토크 제어부(40A)의 선택부(52)는 목표 입력 토크 T1을 선택하고, 토크 제어부 (40A)는 보정 토크 연산부(44)의 특성에 따라 스피드 센싱을 행한다. 보정 토크 연산부(44)의 편차 △T도 부이기 때문에, 도 9 (c)에 나타낸 바와 같이 입력 토크 T1은 출력 토크 T보다 항상 작아진다.

본 실시예에 의하면, 이하와 같은 효과를 볼 수 있다.

(1) 엔진 실제 회전수 Nr과 제어 회전수 Nθ의 편차 △N이 부이며, 또한 편차 ｜△N｜이 소정값 N2보다 클 때는 보정 토크 △T2를 부로 하고, ｜△N｜이 소정값 N2 이하일 때는 보정 토크 △T2를 0으로 하도록 했다. 이에 따라, 배기 가스 대응 엔진을 사용한 경우라도, 주행 개시 시의 입력 토크 T2를 출력 토크 T보다 작게 할 수 있어, 엔진 스톨을 방지할 수 있는 동시에, 양호한 가속성을 확보할 수 있다.

(2) 편차 △N이 부이며, 또한 편차 ｜△N｜이 소정값 N2보다 클 때의 보정 토크 △T의 경사를 적어도 편차 △N이 정일 때의 보정 토크 △T의 경사보다 크게 했다. 이에 따라, 편차 △N이 소정값 N2에 근접했을 때 입력 토크 T2를 조기에 기준 토크 TB2까지 회복할 수 있는 동시에, 편차 △N이 정일 때의 헌팅도 방지할 수 있다.

(3) 주행과 비주행에서 보정 토크 △T를 산출하기 위한 특성을 변경하여, 비주행 시에는 가속성이 그다지 문제가 되지 않기 때문에, 편차 △N이 부일 때 보정 토크 △T도 부가 되도록 했다. 이에 따라, 작업 시에는 항상 입력 토크 T1을 출력 토크 T 이하로 억제할 수 있다.

그리고, 상기 실시예에서는, 편차 △N이 N2≤△N≤0의 범위에서 보정 토크 △T2를 0으로 했지만, 편차 △N이 부인 경우에 소정값 N2를 경계로 하여 보정 토크 △T2의 경사를 2 단계로 변경하는 특성을 가지는 것이면, 보정 토크 △T2를 반드시 0으로 하지 않아도 된다.

이상에서는, 차량 주행 시에 주행용 유압 모터(5)의 가속성을 확보하는 예를 나타냈지만, 이에 한정되지 않고, 예를 들면 차량의 상부 선회체를 선회시키는 선회용 유압 모터에 적용해도 된다. 따라서, 조작 수단도 주행 페달(14a)에 한정되지 않는다.

이상에서는, 건설 기계로서 휠식 유압 셔블을 예로 들어 설명했지만, 휠식 이외의 건설 기계에도 본 발명을 적용할 수 있다.

Claims (8)

1. 원동기에 의해 구동되는 가변 용량 유압 펌프와,

   상기 유압 펌프로부터의 토출유에 의해 구동되는 유압 액츄에이터와,

   상기 원동기의 실제 회전수를 검출하는 회전수 검출 수단을 가지는 건설 기계의 제어 장치에 있어서,

   상기 조작 수단의 조작량에 따라 상기 원동기의 회전수를 제어하는 원동기 제어 수단과,

   상기 회전수 검출 수단에 의해 검출된 실제 회전수와 상기 조작 수단의 조작에 의한 제어 회전수의 편차에 따라 상기 유압 펌프의 입력 토크를 증감시키는 입력 토크 제어 수단

   을 구비하고,

   상기 입력 토크 제어 수단은, 제어 회전수가 실제 회전수보다 크고, 또한 그 편차가 소정값 이상일 때, 입력 토크를 감소시키는 제어를 행하는 것을 특징으로 하는 건설 기계의 제어 장치.
2. 원동기에 의해 구동되는 가변 용량 유압 펌프와,

   상기 유압 펌프로부터의 토출유에 의해 구동되는 유압 액츄에이터와,

   상기 원동기의 실제 회전수를 검출하는 회전수 검출 수단을 가지는 건설 기계의 제어 장치에 있어서,

   상기 조작 수단의 조작량에 따라 상기 원동기의 회전수를 제어하는 원동기 제어 수단과,

   상기 회전수 검출 수단에 의해 검출된 실제 회전수와 상기 조작 수단의 조작에 의한 제어 회전수의 편차에 따라 상기 유압 펌프의 입력 토크를 증감시키는 입력 토크 제어 수단

   을 구비하고,

   상기 입력 토크 제어 수단은, 제어 회전수가 실제 회전수보다 크고, 또한 그 편차가 소정값 이상일 때, 편차가 상기 소정값 미만일 때보다 입력 토크를 크게 감소시키는 제어를 행하는 것을 특징으로 하는 건설 기계의 제어 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 입력 토크 제어 수단은 제어 회전수가 실제 회전수보다 크고, 또한 그 편차가 상기 소정값 미만일 때는, 입력 토크의 증감량을 0으로 하는 것을 특징으로 하는 건설 기계의 제어 장치.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 입력 토크 제어 수단은, 제어 회전수가 실제 회전수보다 작을 때, 그 편차의 증가에 따라 입력 토크를 증가시키는 제어를 행하고,

   제어 회전수가 실제 회전수보다 크고, 또한 그 편차가 상기 소정값 이상일 때의 입력 토크의 변화율을, 제어 회전수가 실제 회전수보다 작을 때의 입력 토크의 변화율보다 크게 하는 것을 특징으로 하는 건설 기계의 제어 장치.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 유압 액츄에이터는 주행용 유압 모터이며, 상기 조작 수단은 주행 페달인 것을 특징으로 하는 건설 기계의 제어 장치.
6. 제5항에 있어서,

   주행, 비주행을 검출하는 주행 검출 수단을 구비하고,

   상기 입력 토크 제어 수단은, 제어 회전수가 실제 회전수보다 클 때 상기 주행 검출 수단에 의해 비주행이 검출되면, 주행이 검출되었을 때보다 입력 토크를 크게 감소시키는 것을 특징으로 하는 건설 기계의 제어 장치.
7. 원동기에 의해 구동되는 가변 용량 유압 펌프와,

   상기 유압 펌프로부터의 토출유에 의해 구동되는 유압 액츄에이터와,

   상기 원동기의 실제 회전수를 검출하는 회전수 검출 수단과,

   제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 제어 장치

   를 구비하는 것을 특징으로 하는 휠식 유압 셔블.
8. 적어도 원동기에 의해 구동되는 가변 용량 유압 펌프와, 상기 유압 펌프로부터의 토출유에 의해 구동되는 유압 액츄에이터를 가지는 유압 회로에 의해 입력되는 입력 토크 연산 방법에 있어서,

   상기 원동기의 제어 회전수와 실제 회전수의 편차에 따른 기준 토크를 연산하고,

   제어 회전수가 실제 회전수보다 크고, 또한 그 편차가 소정값 이하일 때는 보정 토크를 0으로 하고, 편차가 상기 소정값 이상일 때는 보정 토크를 마이너스의 값으로 하고,

   상기 보정 토크에 상기 기준 토크를 가산하여 입력 토크를 연산하는 것을 특징으로 하는 입력 토크 연산 방법.