KR20080091428A

KR20080091428A - 유압 셔블의 엔진 제어 장치

Info

Publication number: KR20080091428A
Application number: KR1020087012518A
Authority: KR
Inventors: 마사미 콘도우
Original assignee: 얀마 가부시키가이샤
Priority date: 2005-11-01
Filing date: 2006-10-31
Publication date: 2008-10-13
Also published as: JP2007255414A; US20090101107A1; EP1947316A1; DE602006012084D1; EP1947316A4; CN101300415A; KR101218476B1; US7908068B2; WO2007052658A1; CN101300415B; EP1947316B1; JP4199276B2

Abstract

주행 성능을 확보하면서, 셔블 작업시의 저연비화 및 저소음화를 용이하게 실현하는 기술을 제공한다. 아이소크로너스(isochronous) 제어 또는 드루프(droop) 제어 중, 어느 하나의 제어 방법을 임의로 선택 가능한 엔진(2)의 선택 수단(28)과, 주행 장치(20)의 주행 상태를 검지하는 주행 검지 수단(4)을 구비하는 유압 셔블(1)에 있어서, 주행 검지 수단(4)이 주행 상태를 검지할 때에는 아이소크로너스 제어를 선택하고, 출력 증대시에 있어서 정격 운전시의 엔진 회전수를 유지하고, 또한 주행 검지 수단(4)이 주행 상태를 검지하지 않을 때에는 상기 드루프 제어를 선택하고, 출력 증대시에 있어서 상기 정격 운전시의 엔진 회전수에 비해 낮은 엔진 회전수로 하는 엔진(2)의 제어 수단(3)을 구비한다.

Description

유압 셔블의 엔진 제어 장치{ENGINE CONTROLLER OF HYDRAULIC SHOVEL}

본 발명은 유압 셔블 등의 건설 기계를 구동하는 엔진의 저연비화 및 저소음화하기 위한 기술에 관한 것이다.

종래, 유압 셔블의 작업 개선을 목적으로 한 기술로는 여러 가지 기술이 개시되어 있고 공지되어 있다.

예를 들어 셔블 작업시의 개선에 관한 기술로는, 유압 셔블의 붐암(Boom Arm)의 승강 및 본체부의 선회 등을 구동하는 유압 회로 구조의 효율화에 의해 저연비화를 도모하는 기술이나, 또한, 유압 셔블의 붐암의 승강을 구동하는 유압 회로에 있어서, 유압 펌프의 유량을 적정화함으로써 출력 손실(loss)을 저감시켜 저연비화를 도모하는 기술 등이 본 발명과 동일한 출원인에 의해 개시되고 공지되어 있다.

또한, 주행시의 개선에 관한 기술로는, 주행 속도의 저·고속 변환 또는 자동 2속 기능을 가진 유압 주행 차량에 있어서, 저속 주행 정지시의 쇼크를 저감시키는 기술이나, 또한, 주행시에 있어서 주행계를 구동하는 유압 펌프의 출력을 일시적으로 증대시키는 기능을 구비함으로써 주행 성능을 일시적으로 향상 가능하게 한 기술 등이 개시되어 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 유압 셔블의 전체적인 구성을 도시한 측면도.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 관한 유압 셔블의 제어 계통의 구성을 도시한 설명도.

도 3은 본 발명을 적용하지 않은 유압 셔블에서의 출력 토크(torque)-엔진 회전수의 관계를 나타내는 출력선.

도 4는 본 발명을 적용하지 않은 유압 셔블에서의 셔블 작업시와 주행시의 엔진 출력 특성을 변환하는 경우의 출력 토크-엔진 회전수의 관계를 나타내는 출력선.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 관한 유압 셔블에서의 셔블 작업시와 주행시의 엔진 출력 특성을 변환하는 경우의 출력 토크-엔진 회전수의 관계를 나타내는 출력선.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 관한 유압 셔블에서의 주행시의 정격 출력점과 무부하 상태에서의 엔진 회전수를 거의 동일하게 한 출력 토크-엔진 회전수의 관계를 나타내는 출력선.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 관한 부착물(attachment) 장착시 작업에 적합한 출력 토크-엔진 회전수의 관계를 나타내는 출력선.

도 8은 출력선의 개선예(실시예 1)의 출력 토크-엔진 회전수의 관계를 나타내는 출력선.

도 9는 출력선의 개선예(실시예 2)의 출력 토크-엔진 회전수의 관계를 나타내는 출력선.

도 10은 출력선의 개선예(실시예 3)의 출력 토크-엔진 회전수의 관계를 나타내는 출력선.

도 11은 출력선의 개선예(실시예 4)의 출력 토크-엔진 회전수의 관계를 나타내는 출력선.

도 12는 출력선의 개선예(실시예 5)의 출력 토크-엔진 회전수의 관계를 나타내는 출력선.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 유압 셔블 2 : 엔진

3 : 제어 수단 4 : 주행 검지 수단

20 : 주행 장치 28 : 선택 수단

상기 선행 기술의 발명 효과에 의해 셔블 작업시에는 엔진 출력을 저감시키면서 필요능력이 확보되게 되었다.

그러나, 유압 셔블의 등판(登坂) 속도나 선회 속도 등의 기본 성능은, 정격 출력으로 결정지어지는 것이고, 현재 상태에서도 주행 성능의 확보라고 하는 조건에 의해 엔진 정격 출력이 결정되고 있다. 그 때문에, 셔블 작업시에도 정격 출력 영역에서 운전이 되어, 결과적으로 과잉출력이 되기 때문에 출력 손실이 생기고 있다.

그리고, 상기 과잉출력에 기인하는 출력 손실에 대해서는 상기 선행 기술에서는 개선되지 않아 아직 개선의 여지가 남겨져 있는 상황이다.

그래서 본 발명에서는 이러한 상황을 감안하여, 주행 성능을 확보하면서 셔블 작업시의 저연비화 및 저소음화를 용이하게 실현하는 기술을 제공하는 것을 과제로 하고 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상과 같고, 다음에 상기 과제를 해결하기 위한 수단을 설명한다.

즉, 본 발명의 유압 셔블의 엔진 제어 장치에 있어서는, 아이소크로너스(isochronous) 제어 또는 드루프(droop) 제어 중, 어느 하나의 제어 방법을 임의로 선택 가능한 엔진 회전 제어 수단과 주행 장치의 주행 상태를 검지하는 검지 수단을 구비하고, 상기 검지 수단이 주행 상태를 검지할 때에는, 상기 아이소크로너스 제어를 선택하고, 출력 증대시에 있어서, 정격 운전시의 엔진 회전수를 유지하고, 또한, 상기 검지 수단이 주행 상태를 검지하지 않을 때에는, 상기 드루프 제어를 선택하고, 출력 증대시에 있어서, 상기 정격 운전시의 엔진 회전수에 비해 낮은 엔진 회전수로 하는 것을 특징으로 한 것이다.

또한, 본 발명의 유압 셔블의 엔진 제어 장치에 있어서는, 상기 아이소크로너스 제어를 선택했을 때의 최소 출력시의 엔진 회전수와 상기 드루프 제어를 선택했을 때의 최소 출력시의 엔진 회전수를 거의 동일하게 설정한 것을 특징으로 한 것이다.

또한, 본 발명의 유압 셔블의 엔진 제어 장치에 있어서는, 상기 검지 수단을, 주행 상태를 알리는 경보 수단과 겸용하는 것을 특징으로 한 것이다.

또한, 본 발명의 유압 셔블의 엔진 제어 장치에 있어서는, 이코노미 모드 또는 통상 모드 중, 어느 하나의 모드를 선택 가능한 모드 선택 수단을 구비하고, 상기 이코노미 모드를 선택할 때에는, 엔진 회전수를 상기 정격 운전시의 엔진 회전수에 비해 더 낮은 엔진 회전수로 제한하는 것을 특징으로 한 것이다.

본 발명의 유압 셔블의 엔진 제어 장치에 있어서는, 아이소크로너스 제어 또는 드루프 제어 중, 어느 하나의 제어 방법을 임의로 선택 가능한 엔진 회전 제어 수단과 주행 장치의 주행 상태를 검지하는 검지 수단을 구비하고, 상기 검지 수단이 주행 상태를 검지할 때에는, 상기 아이소크로너스 제어를 선택하고, 출력 증대시에 있어서, 정격 운전시의 엔진 회전수를 유지하고, 또한, 상기 검지 수단이 주행 상태를 검지하지 않을 때에는, 상기 드루프 제어를 선택하고, 출력 증대시에 있어서, 상기 정격 운전시의 엔진 회전수에 비해 낮은 엔진 회전수로 함으로써, 셔블 작업시에는 필요 최소한의 엔진 출력으로 운전이 가능해지기 때문에 출력 손실이 저감되어 저연비화를 도모할 수 있고, 또한 주행시에는 정격 엔진 출력으로 운전이 가능해지기 때문에 주행 성능이 확보된다.

또한, 본 발명의 유압 셔블의 엔진 제어 장치에 있어서는, 상기 아이소크로너스 제어를 선택했을 때의 최소 출력시의 엔진 회전수와 상기 드루프 제어를 선택했을 때의 최소 출력시의 엔진 회전수를 거의 동일하게 설정함으로써, 작업 모드와 주행 모드의 변환시에 엔진 회전수가 변동하지 않기 때문에 오퍼레이터(operator)가 위화감을 느끼지 않고, 조작감을 손상하지 않는다.

또한, 본 발명의 유압 셔블의 엔진 제어 장치에 있어서는, 상기 검지 수단을, 주행 상태를 알리는 경보 수단과 겸용함으로써, 엔진 제어 장치의 부품 개수를 적게 할 수 있기 때문에 제조 가격의 저감에 기여할 수 있다.

또한, 본 발명의 유압 셔블의 엔진 제어 장치에 있어서는, 이코노미 모드(economy mode) 또는 통상 모드 중, 어느 하나의 모드를 선택 가능한 모드 선택 수단을 구비하고, 상기 이코노미 모드를 선택할 때에는, 엔진 회전수를 상기 정격 운전시의 엔진 회전수에 비해 더 낮은 엔진 회전수로 제한함으로써, 조작감을 손상하지 않고, 셔블 작업시 더욱 저연비화 및 저소음화를 도모할 수 있다.

다음에, 발명의 실시 형태를 설명한다.

또한, 도 1 내지 도 12에 도시하는 각 점 및 범위는 작업시 출력 토크(torque)(50), 최소 필요 토크(51), 아이들링(idling) 회전수(52), 무부하 영역(53), 작업시 회전수(54), 정격시 회전수(55), 무부하시 회전수(56, 57), 특별 작업시 회전수(58), 통상 모드시 최고 회전수(59), 이코노미 모드시 최고 회전수(60)를 나타내고 있다.

우선, 처음에 본 발명을 적용하는 일 실시예에 관한 유압 셔블의 전체 구성에 대해서 도 1 내지 도 4를 사용하여 설명한다.

도 1에 도시한 바와 같이, 유압 셔블(1)은 크롤러(crawler)식 주행 장치(20) 상에 선회대(21)를 선회 가능하게 설치하고, 상기 선회대(21) 상에 엔진(2)이나 조종부(23) 등을 배치하고, 상기 선회대(21) 앞 부분에 굴삭 작업기(22)를 배열 설치하고 있다. 상기 조종부(23)에는 운전석(24)과 그 전방에 조작 칼럼(column)(25)이 배치되고, 상기 조작 칼럼(25) 상에 주행 레버(lever)(6)가 배치되어 있다. 상기 주행 레버(6)의 회동 기부에는, 주행 조작한 것을 검지하기 위하여 스위치 등에 의해 구성한 주행 검지 수단(4)이 배치되어 있다. 단, 주행을 검지하는 수단 및 주행 검지 수단의 배치 위치는 한정하는 것이 아니고, 차축의 회전을 회전 센서로 검지하거나, 압력 스위치를 유압 회로의 주행 모터 구동 유로에 배치하거나 하는 것이 가능하다.

또한, 도 2에 도시한 바와 같이, 엔진(2)의 회전을 제어하기 위한 제어 수단(3)은, 연산 처리 장치(CPU)(26)나 기억 수단(RAM, ROM)(27), 선택 수단(28) 등을 구비하고 있다. 또한, 제어 수단(3)에는 상기 주행 검지 수단(4), 회전수를 설정하는 설정 수단(액셀 레버)(29), 경보 수단(5), 회전수를 검지하는 수단이 되는 회전수 센서(30), 연료 분사량이나 분사 시기를 제어하는 액추에이터(actuator)(31), 변환 수단(32) 등이 접속되어 있다.

상기 기억 수단(27)에는 복수의 엔진 출력 특성이 맵(map)으로 기억되어 있어, 상기 엔진 출력 특성은 작업 내용이나 주행 상태 등에 따라 자동적으로 선택 수단(28)에 의해 변환되도록 하고, 또한, 버튼이나 스위치 등의 변환 수단(32)에 의해 임의로 선택하는 것도 가능하게 하고 있다. 또한, 상기 주행 검지 수단(4)은 주행 레버(6)를 조작하면 제어 수단(3)에 신호를 송신하여 주행 상태임이 검지된다. 이와 동시에, 주행 경보 수단(5)이 작동된다. 상기 주행 경보 수단(5)과 주행 검지 수단(4)은 종래 직접 접속되어 있었지만, 제어 수단(3)에 접속함으로써, 주행 검지 수단(4)은 선택 수단(28)의 변환과 주행 경보 수단(5)의 작동에 이용하는 것이 가능해지고, 검지하는 수단을 겸용하는 구성으로 되어 있다.

상기 제어 수단(3)의 기억 수단에는, 도 3에 도시하는 주행시 출력선(11, 11a)과 도 4에 도시하는 작업시 출력선(10, 10a)이 기억되어 있어, 주행시와 작업시에 있어서 선택 수단(28)에 의해 변환되도록 구성하고 있다.

도 3에 도시한 바와 같이, 현재 상태에서는, 유압 셔블(1)의 정격 출력은 주행 성능의 확보에 필요로 되는 출력에 따라 결정되고 있고, 정격 출력점(8) 부근에서 운전이 되고 있다. 그러나, 셔블(굴삭) 작업에 있어서는, 정격 출력점(8)보다도 낮은 엔진 회전수로 억제되는 작업시 출력점(9) 부근에서 운전하는 편이 이상적이다. 즉, 현재 상태의 셔블 작업에서는, 과잉의 높은 엔진 회전수로 운전되고 있어 출력 손실이 생기고 있다.

그래서, 도 4에 도시한 바와 같이, 주행시는 주행시 출력선(11, 11a)의 출력 특성으로 주행하고, 작업시는 작업시 출력선(10, 10a)의 출력 특성으로 작업을 실시하도록 한다. 즉, 주행시나 작업시에 있어서 액셀 레버(설정 수단)(29)는 작업 영역까지 회동한다. 이 상태로 주행시에는, 선택 수단(28)에 의해 출력 특성이 변환되어 주행시 출력선(11a)과 같이, 엔진 회전수는 정격 출력점(8)까지 상승하고, 무부하이면 정격 회전수보다도 약간 상승한 B점까지 상승한다. 작업시에 있어서는, 선택 수단(28)에 의해 출력 특성이 변환되어 작업시 출력선(10a)과 같이, 엔진 회전수는 작업시 출력점(9)까지 상승하고 무부하시는 A점까지 상승한다.

다음에, 구체적 제어에 대해서 설명한다.

도 2 및 도 4에 도시한 바와 같이, 엔진(2)을 시동하여 아이들링 상태로부터 액셀 레버(설정 수단)(29)를 작업 영역까지 회전하면, 엔진 회전수는 작업시 출력점(9)에서의 회전수까지 상승된다. 그리고, 운전자에 의해 주행 레버(6)가 조작되면, 주행 검지 수단(4)이 상기 조작을 검지하여 제어 수단(3)에 입력하고, 상기 제어 수단(3)은 선택 수단(28)에 의해 작업시 출력선(10a)에서 주행시 출력선(11a)으로 변경되고, 제어 수단(3)은 액추에이터(31) 등을 작동하여 엔진(2)의 회전수를 정격 출력점(8)까지 상승시킨다. 이 때의 엔진 회전수는 회전수 센서(30)에 의해 검지되어 피드백 제어된다.

또한, 상기 조작과는 반대로, 주행 레버(6)의 해제 조작(손을 놓는 조작)이 되면, 상기 주행시 출력선(11a)에서 작업시 출력선(10a)으로 변경되도록 하고 있다.

이렇게 운전자가 통상의 조작을 행하는 것에 의해, 출력선의 변환을 의식하지 않고, 각 운전 상태에 최적인 출력 특성에 의한 운전이 가능해지는 것이다.

즉, 셔블 작업시는 필요 최소한의 엔진 출력으로 운전이 가능해지기 때문에 출력 손실이 저감되어 저연비화를 도모할 수 있고, 주행시는 정격 엔진 출력으로 운전이 가능해지기 때문에 주행 성능이 확보되는 것이다.

또한, 엔진 출력 특성은 자동으로 변환되기 때문에 조작성이 유지되는 것이다.

또한, 상기 복수의 엔진 출력 특성이 무부하 상태에서의 엔진 회전수를 거의 동일하게 설정하는 것도 가능하다.

상기한 바와 같이, 엔진 출력 특성을 각 운전 상태에 따라 제어함으로써, 조작성을 유지하면서 저연비화 및 주행 성능의 확보가 가능해진다.

그러나, 도 4에 도시되는 각 출력선(10a, 11a)을 채용했을 경우에는, 자동적으로 출력 특성이 작업시 출력선(10a)으로 나타내지는 출력 특성에서 주행시 출력선(11a)으로 나타내지는 출력 특성으로 순간적으로 변경되기 때문에, 그 때 선 도면 상의 운전 상태점이 점 A로부터 점 B로(혹은 점 B로부터 점 A로) 순간적으로 이동한다. 이 때문에, 엔진 회전수가 급격하게 변동하고 운전자에게 불쾌감을 주게 된다.

그래서, 도 5에 도시한 바와 같이, 주행시와 작업시의 무부하 상태(점 C)에서의 엔진 회전수를 거의 동일하게 한 작업시 출력선(10b)을 설정함으로써 출력선의 자동 변경에 따른 엔진 회전수의 급격한 변동을 없앨 수 있다.

즉, 작업 상태와 주행 상태가 변환될 때에 엔진 회전수가 변동하지 않기 때문에 운전자에게 위화감을 주지 않는 조작감을 유지할 수 있는 것이다.

이하에 있어서는, 상기 엔진 정격 출력에 도달하는 출력 특성을 가진 상기 엔진 출력 특성이 정격 출력시의 엔진 회전수와 무부하 상태의 엔진 회전수를 거의 동일하게 설정되는 것에 대해서 설명한다.

상기한 바와 같이, 무부하 상태의 엔진 회전수를 거의 동일하게 한 각 출력선(10b, 11a)을 채용함으로써 출력선의 자동 변경에 따른 엔진 회전수의 급격한 변동을 없애는 것이 가능해진다.

그러나, 도 5에 도시되는 각 출력선(10b, 11a)을 채용했을 경우에는, 주행 상태에서, 정격 출력시의 엔진 회전수에 비해 무부하 상태의 엔진 회전수가 높아 무부하 상태에서의 소음이 커지고 있다. 이 때문에, 유압 셔블(1)의 운전 소음값을 증대시키는 원인이 되어버린다.

그래서, 도 6에 도시한 바와 같이, 무부하 상태(즉, 최소 출력시)의 엔진 회전수(점 D)를 정격 출력시의 엔진 회전수와 거의 동일하게 한 아이소크로너스 선을 갖는 주행시 출력선(11b)을 설정하는(즉, 아이소크로너스 제어를 행하는) 것에 의해, 주행 상태에서의 최소 출력시의 소음값을 정격 출력 운전시의 레벨까지 저감시키는 것이 가능해진다. 이에 의해, 주행시의 저소음화를 도모할 수 있는 것이다.

또한, 도 5와 비교하여 알 수 있는 바와 같이, 주행시 출력점인 정격 출력점(8)은 바뀌지 않기 때문에 주행시의 주행 성능은 유지할 수 있다.

또한, 아이소크로너스 선은 부하의 변동에 관계없이 속도 설정(즉, 회전수)이 일정한 상태를 나타내는 것이다.

또한, 도 6에 도시한 바와 같이, 무부하 상태(즉, 최소 출력시)의 엔진 회전수(점 D)를 정격 출력시의 엔진 회전수와 거의 동일하게 한 드루프 선을 갖는 주행시 출력선(10c)을 설정하는(즉, 드루프 제어를 행하는) 것에 의해, 작업 상태에서의 최소 출력시의 소음값을 정격 출력 운전시의 레벨까지 저감시키는 것이 가능해진다. 이에 의해, 특히 저출력 작업시의 저소음화를 도모할 수 있는 것이다.

또한, 도 5에 나타내는 작업시 출력선(10b)과 비교하여 알 수 있는 바와 같이, 도 6에 나타내는 작업시 출력선(10c)을 채용하면, 특히 저출력 작업시 엔진 회전수를 저감할 수 있기 때문에 저연비화를 도모할 수 있다.

또한, 드루프 선은 부하의 증가에 따라 속도 설정(즉, 회전수)이 감소하는 상태를 나타내는 것이다.

즉, 아이소크로너스 제어 또는 드루프 제어 중, 어느 하나의 제어 방법을 임의로 선택 가능한 엔진(2)의 선택 수단(28)과, 주행 장치(20)의 주행 상태를 검지하는 주행 검지 수단(4)을 구비하는 유압 셔블(1)의 엔진 제어 장치(제어 수단(3))에 있어서, 주행 검지 수단(4)이 주행 상태를 검지할 때에는 아이소크로너스 제어를 선택하고, 출력 증대시에 있어서 정격 운전시의 엔진 회전수를 유지하고, 또한 주행 검지 수단(4)이 주행 상태를 검지하지 않을 때에는 상기 드루프 제어를 선택하고, 출력 증대시에 있어서 상기 정격 운전시의 엔진 회전수에 비해 낮은 엔진 회전수로 하도록 하고 있다.

이에 의해, 셔블 작업시에 있어서는 필요 최소한의 엔진 출력으로 운전이 가능해지기 때문에 출력 손실이 저감되어 저연비화를 도모할 수 있고, 또한, 주행시에 있어서는 정격 엔진 출력으로 운전이 가능해지기 때문에 주행 성능이 확보되는 것이다.

또한 이 때, 도 6에 도시한 바와 같이, 도 5와 동일하게, 주행시와 작업시의 무부하 상태(점 D)에서의 엔진 회전수를 거의 동일하게 한 작업시 출력선(10c) 및 주행시 출력선(11b)을 설정함으로써, 출력선의 자동 변경에 따른 엔진 회전수의 급격한 변동을 없앨 수 있다.

즉, 아이소크로너스 제어를 선택했을 때의 최소 출력시의 엔진 회전수와 드루프 제어를 선택했을 때의 최소 출력시의 엔진 회전수를 거의 동일하게 설정함으로써, 작업 상태와 주행 상태가 변환될 때에 엔진 회전수가 변동하지 않기 때문에 운전자에게 위화감을 주지 않는 조작감을 유지할 수 있는 것이다.

또한, 상기 복수의 엔진 출력 특성이, 상기 엔진 정격 출력에 도달하지 않는 출력 특성을 가진 상기 엔진 출력 특성에 비해 상기 엔진 회전수를 낮게 설정한 상기 엔진 출력 특성 중 한 가지를 갖는 구성에 대해서 설명한다.

상기 유압 셔블(1)에 있어서는, 굴삭 작업뿐만 아니라, 암석 등을 파쇄하는 크러셔(crusher)나 기타 작업을 상정한 각종 부착물이 장착 가능하다. 부착물 장착시의 작업에 있어서는, 통상의 작업 상태에 비해 저부하에서의 필요 회전수는 크지만 고부하에서의 필요 회전수는 작기 때문에, 도 6에 나타내는 작업시 출력선(10c)을 채용했을 경우에는, 불필요한 출력 영역(즉, 과잉의 엔진 회전수)에서의 운전이 되기 때문에 출력 손실이 생겨버린다.

그래서, 도 7에 도시한 바와 같이, 부착물 장착 작업을 상정한 제 3 출력선으로서 특별 작업시 출력선(12)을 설정하고, 변환 수단(32)을 작업에 맞춰 변환함으로써, 부착물 장착 작업의 필요 토크 출력 및 필요속도에 따른 운용이 가능해지고, 더욱 저연비화를 도모할 수 있다.

즉, 부착물 장착시 작업에 있어서도, 최적인 엔진 출력 특성으로 운전이 가능해지는 것이다. 또한, 더욱 저연비화를 도모할 수 있는 것이다.

또한, 유압 셔블(1)에는, 주행시 및 선회시의 대인접촉 사고를 회피하기 위하여, 상기 유압 셔블(1)이 주행 상태인 것을 주위에 알게 하는 수단으로서, 주행 경보 수단(5)을 구비하는 것이 일반적이다.

주행 상태로의 이행은, 도 2에 도시한 바와 같이, 상기한 각 출력선(10b, 10c)의 변환과 동일하게, 주행 검지 수단(4)이 주행 레버(6)의 조작을 검지하고, 상기 주행 검지 수단(4)에서 주행 경보 수단(5)으로 신호를 주는 것으로 상기 주행 경보 수단(5)의 작동·비작동이 적절하게 변환된다. 상기 제어 수단(3)과 주행 경보 수단(5)은, 상기 유압 셔블(1)이 주행 상태인지 아닌지에 의해 동작을 바꾸는 점에서 공통되고 있고, 신호를 발생시켜 부여하는 수단으로서 주행 검지 수단(4)을 공유하는 것은 기능적으로 정합성이 잡히고 있다.

또한, 상기 주행 경보 수단(5)은, 상기 유압 셔블(1)이 통상 구비하고 있는 기능이기 때문에, 주행 검지 수단(4)을 상기 제어 수단(3)과 공유하면, 새로운 기능의 추가시 부품의 추가 개수를 줄일 수 있다.

즉, 주행 검지 수단(4)을 주행 상태를 알리는 주행 경보 수단(5)과 겸용하는 구성으로 하고 있고, 이에 의해 부품 개수를 적게 할 수 있는 것이다. 또한, 가격 저감에 기여할 수 있는 것이다.

다음에, 도 6에 나타내는 출력선에 더 개선을 추가한 예(실시예 1)에 대해서 도 8을 사용하여 설명한다.

도 8에 도시한 바와 같이, 도 6의 출력선에 비해 무부하시 회전수를 약간 높게 설정하고 그 회전수를 유지한 채 출력 토크가 상승하여 정격 출력점(8)에 이르기 직전에서, 드루프 제어(도 8 중 P부)에 의해 정격 출력 회전수에 도달하도록 주행시 출력선(11c)을 설정하고 있다.

그리고, 주행시는 주행시 출력선(11, 11c)의 출력 특성으로 주행하고, 작업시는 작업시 출력선(10, 10d)(점 D에서 작업시 출력점(9))의 출력 특성으로 작업을 실시하도록 함으로써, 도 6의 출력선을 채용했을 때와 동일하게, 셔블 작업시는 필요 최소한의 엔진 출력으로 운전이 가능해지기 때문에 출력 손실이 저감되어 저연비화를 도모할 수 있고, 또한 주행시는 정격 엔진 출력으로 운전이 가능해지기 때문에 주행 성능이 확보된다.

또한 이 경우, 무부하 상태시의 소음이 약간 높아진다고 하는 단점은 있지만, 무부하 상태에서의 회전수와 정격 출력점(8)에서의 회전수에 차이를 두는 것에 의해, 출하시나 유지 보수(maintenance) 등에 있어서 정격 출력점(8)의 확인이나 조정이 용이하게 되기 때문에 실용성 향상의 면에서는 장점이 있다.

이상이 도 6에 나타내는 출력선에 더 개선을 추가한 예(실시예 1)에 대한 설명이다.

다음에, 도 6에 나타내는 출력선에 더 개선을 추가한 예(실시예 2)에 대해서 도 9를 사용하여 설명한다.

도 9에 도시한 바와 같이, 도 6 및 도 8의 출력선에 비해 무부하시 회전수를 조금 낮게(작업시 회전수보다도 높음) 설정하여 그 회전수를 유지한 채 출력 토크가 상승하여 정격 출력점(8)에 이르기 직전에서, 역 드루프 제어(도 9 중 Q부)에 의해 정격 출력 회전수에 도달하도록 주행시 출력선(11d)을 설정하고 있다. 또한, 역 드루프 제어란, 무부하 상태에서 최대부하까지의 동안에 엔진 회전수를 증가시키는 제어를 의미하고 있다.

그리고, 주행시는 주행시 출력선(11, 11d)의 출력 특성으로 주행하고, 작업시는 작업시 출력선(10, 10e)의 출력 특성으로 작업을 실시함으로써, 도 6의 출력선을 채용했을 때와 동일하게, 셔블 작업시는 필요 최소한의 엔진 출력으로 운전이 가능해지기 때문에 출력 손실이 저감되어 저연비화를 도모할 수 있고, 또한 주행시는 정격 엔진 출력으로 운전이 가능해지기 때문에 주행 성능이 확보된다.

또한 이 경우, 무부하 상태에서의 회전수를 정격 출력점(8)에서의 회전수에 비해 더 낮게 설정할 수 있기 때문에 무부하 상태시 더욱 저연비화·저소음화가 가능해진다.

이상이 도 6에 나타내는 출력선에 더 개선을 추가한 예(실시예 2)에 대한 설명이다.

다음에, 도 6에 나타내는 출력선에 더 개선을 추가한 예(실시예 3)에 대해서 도 10을 사용하여 설명한다.

도 10에 도시한 바와 같이, 도 6, 도 8 및 도 9의 출력선에 비해 무부하시 회전수를 조금 낮게 설정(작업시 회전수)하고, 정격 출력점(8)에는, 역 드루프 제어에 의해 정격 출력 회전수에 도달하도록 주행시 출력선(11e)을 설정하고, 또한 작업시 출력점(9)에는 아이소크로너스 제어에 의해 작업시 출력 회전수에 도달하도록 작업시 출력선(10f)을 설정하고 있다.

그리고, 주행시는 주행시 출력선(11, 11e)의 출력 특성으로 주행하고, 작업시는 작업시 출력선(10, 10f)의 출력 특성으로 작업을 실시하도록 함으로써, 도 6의 출력선을 채용했을 때와 동일하게, 셔블 작업시는 필요 최소한의 엔진 출력으로 운전이 가능해지기 때문에 출력 손실이 저감되어 저연비화를 도모할 수 있고, 또한 주행시는 정격 엔진 출력으로 운전이 가능해지기 때문에 주행 성능이 확보된다.

또한 이 경우, 무부하 상태에서의 회전수를 정격 출력점(8)에서의 회전수에 비해 상기(실시예 2)보다 더 낮게 설정할 수 있기 때문에 무부하 상태시 더욱 저연비화·저소음화가 가능해진다.

이상이 도 6에 나타내는 출력선에 더 개선을 추가한 예(실시예 3)에 대한 설명이다.

다음에, 도 6에 나타내는 출력선에 더 개선을 추가한 예(실시예 4)에 대해서 도 11을 사용하여 설명한다.

도 11에 도시한 바와 같이, 도 6 및 도 8 내지 도 10의 출력선에 비해 무부하시 회전수를 작업시 회전수보다도 조금 낮게 설정하고, 정격 출력점(8)에는 역 드루프 제어에 의해 정격 출력 회전수에 도달하도록 주행시 출력선(11f)을 설정하고, 또한 작업시 출력점(9)에는 무부하시 회전수(점 D)를 유지한 채 토크를 상승하여 작업시 출력점(9)에 이르기 직전에서 역 드루프 제어(도 11 중 R부)에 의해 작업시 출력 회전수에 도달하도록 작업시 출력선(10g)을 설정하고 있다.

그리고, 주행시는 주행시 출력선(11, 11f)의 출력 특성으로 주행하고, 작업시는 작업시 출력선(10, 10g)의 출력 특성으로 작업을 실시하도록 함으로써, 도 6의 출력선을 채용했을 때와 동일하게, 셔블 작업시는 필요 최소한의 엔진 출력으로 운전이 가능해지기 때문에 출력 손실이 저감되어 저연비화를 도모할 수 있고, 또한 주행시는 정격 엔진 출력으로 운전이 가능해지기 때문에 주행 성능이 확보된다.

또한 이 경우, 무부하 상태에서의 회전수를 정격 출력점(8)에서의 회전수에 비해, 상기(실시예 3)보다 더 낮게 설정할 수 있는 것은 말할 것도 없고, 작업시 회전수에 비해서도 낮게 설정할 수 있기 때문에 무부하 상태시 더욱 저연비화·저소음화가 가능해진다.

이상이 도 6에 나타내는 출력선에 더 개선을 추가한 예(실시예 4)에 대한 설명이다.

이상의 설명에 도시한 바와 같이, (실시예 1)에 있어서는, 정격 출력시에서의 엔진 회전수와 무부하 상태에서의 엔진 회전수가 거의 동일하게 설정된 복수의 엔진 출력 특성을 가지고, 상기 엔진 출력 특성을 작업 내용에 따라 자동적으로 선택하는 제어 수단(3)을 구비한 유압 셔블(1)로서, 상기 복수의 엔진 출력 특성이, 무부하 상태에서 드루프 제어에 의해 엔진 정격 출력의 회전수에 도달하는 주행시 출력선(11, 11c)과, 무부하 상태에서 드루프 제어에 의해 엔진 정격 출력의 회전수에 도달하지 않는 작업시 출력선(10, 10d)을 구비하는 구성으로 하고 있다.

이에 의해, 셔블 작업시는 필요 최소한의 엔진 출력으로 운전이 가능해지기 때문에 출력 손실이 저감되어 저연비화를 도모할 수 있고, 주행시는 정격 엔진 출력으로 운전이 가능해지기 때문에 주행 성능이 확보되는 것이다.

또한, 정격 출력점의 확인을 용이하게 할 수 있는 것이다.

또한, (실시예 2)에 있어서는, 상기 복수의 엔진 출력 특성이, 무부하 상태에서 역 드루프 제어에 의해 엔진 정격 출력의 회전수에 도달하는 주행시 출력선(11, 11d)과, 무부하 상태에서 드루프 제어에 의해 엔진 정격 출력의 회전수에 도달하지 않는 작업시 출력선(10, 10e)을 구비하는 구성으로 하고 있다.

또한, (실시예 3)에 있어서는, 상기 복수의 엔진 출력 특성이, 무부하 상태에서 역 드루프 제어에 의해 엔진 정격 출력의 회전수에 도달하는 주행시 출력선(11, 11e)과, 무부하 상태에서 아이소크로너스 제어에 의해 엔진 정격 출력의 회전수에 도달하지 않는 작업시 출력선(10, 10f)을 구비하는 구성으로 하고 있다.

또한, 무부하 상태시 더욱 저연비화·저소음화를 도모할 수 있는 것이다.

또한, (실시예 4)에 있어서는, 상기 복수의 엔진 출력 특성이, 무부하 상태에서 역 드루프 제어에 의해 엔진 정격 출력의 회전수에 도달하는 주행시 출력선(11, 11f)과, 무부하 상태에서 역 드루프 제어에 의해 엔진 정격 출력의 회전수에 도달하지 않는 작업시 출력선(10, 10g)을 구비하는 구성으로 하고 있다.

다음에, 도 6에 나타내는 출력선에 더 개선을 추가한 예(실시예 5)에 대해서 도 2, 도 6 또는 도 12를 사용하여 설명한다.

도 2에 도시한 바와 같이, (실시예 5)에 있어서는, 모드 선택 수단(33)을 구비하도록 하고 있고, 도 6에 나타내는 출력선으로 나타내지는 통상 모드에 추가하여 이코노미 모드를 선택 가능한 구성으로 하고 있다.

도 12에 도시한 바와 같이, 이코노미 모드를 선택했을 때에는, 이코노미 모드시 최고 회전수를 설정하도록 하고 있고, 통상 모드시 최고 회전수(즉, 정격시 엔진 회전수)에 비해 엔진 회전수를 낮게 제한하도록 하고 있다.

이에 의해, 이코노미 모드를 선택했을 때에는, 엔진 회전수가 저하하기 때문에 작업 스피드(예를 들면, 주행 속도나 선회 속도)가 저하하는 반면, 저연비화 및 저소음화를 도모할 수 있으며, 또한 출력 토크가 통상 모드와 동등하게 유지된다.

또한, 이코노미 모드시에도 통상 모드와 동일하게, 점 E를 공통으로 하고, 작업시 출력선(10h)은 드루프 선(즉, 드루프 제어를 행함)으로 하고 있으며, 또한, 주행시 출력선(11g)은 아이소크로너스 선(즉, 아이소크로너스 제어를 행함)으로 하고 있기 때문에, 통상 모드와 이코노미 모드를 변환해도 위화감이 없는 조작감을 유지할 수 있다.

즉, 작업 스피드가 요구되지 않을 때에는, 이코노미 모드를 선택함으로써 필요한 주행 성능 및 굴삭 성능을 확보하면서, 위화감이 없는 조작감을 유지하면서, 통상 모드에 비해 더 저연비화 및 저소음화를 도모할 수 있다.

즉, 이코노미 모드 또는 통상 모드 중 어느 하나의 모드를 선택 가능한 모드 선택 수단(33)을 구비하고, 이코노미 모드를 선택할 때에는, 엔진 회전수를, 정격 운전시의 엔진 회전수(즉, 통상 모드시 최고 회전수)에 비해 더 낮은 엔진 회전수(즉, 이코노미 모드시 최고 회전수)로 제한하도록 하고 있어, 이에 의해, 조작감을 손상하지 않고, 셔블 작업시 더욱 저연비화 및 저소음화를 도모할 수 있는 것이다.

이상이 도 6에 나타내는 출력선에 더 개선을 추가한 예(실시예 5)에 대한 설명이다.

본 발명은 유압 셔블에 한정되지 않고 기타 유압을 이용하는 건설 작업 기계 등의 용도에도 널리 적용할 수 있다.

Claims

아이소크로너스(isochronous) 제어 또는 드루프(droop) 제어 중, 어느 하나의 제어 방법을 임의로 선택 가능한 엔진 회전 제어 수단과, 주행 장치의 주행 상태를 검지하는 검지 수단을 구비하고,

상기 검지 수단이 주행 상태를 검지할 때에는, 상기 아이소크로너스 제어를 선택하고, 출력 증대시에 있어서, 정격 운전시의 엔진 회전수를 유지하고,

또한, 상기 검지 수단이 주행 상태를 검지하지 않을 때에는, 상기 드루프 제어를 선택하고, 출력 증대시에 있어서, 상기 정격 운전시의 엔진 회전수에 비해 낮은 엔진 회전수로 하는 것을 특징으로 하는 유압 셔블의 엔진 제어장치.
제 1 항에 있어서,

상기 아이소크로너스 제어를 선택했을 때의 최소 출력시의 엔진 회전수와 상기 드루프 제어를 선택했을 때의 최소 출력시의 엔진 회전수를 거의 동일하게 설정한 것을 특징으로 하는 유압 셔블의 엔진 제어장치.
제 1 항에 있어서,

상기 검지 수단을, 주행 상태를 알리는 경보 수단과 겸용하는 것을 특징으로 하는 유압 셔블의 엔진 제어장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

이코노미 모드(economy mode) 또는 통상 모드 중, 어느 하나의 모드를 선택 가능한 모드 선택 수단을 구비하고, 상기 이코노미 모드를 선택할 때에는, 엔진 회전수를 상기 정격 운전시의 엔진 회전수에 비해 더 낮은 엔진 회전수로 제한하는 것을 특징으로 하는 유압 셔블의 엔진 제어장치.