KR20090016743A - 건설 기계의 모터 제어 장치 - Google Patents

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히다치 겡키 가부시키 가이샤
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Abstract

본 발명에 의한 건설 기계의 모터 제어 장치는, 유압 펌프와, 유압 펌프로부터의 압력 오일에 의해 구동되는 유압 모터와, 유압 펌프로부터 유압 모터로의 압력 오일의 흐름을 제어하는 제어 밸브와, 유압 모터와 제어 밸브를 접속하는 송출 측 및 리턴 측의 한쌍의 주 관로와, 유압 펌프로부터 유압 모터로의 구동용 압력 오일의 공급을 저지하는 중립 위치, 및 구동용 압력 오일을 공급하는 비중립 위치로 상기 제어 밸브를 조작하는 조작 부재와, 조작 부재에 의해 상기 제어 밸브가 상기 중립 위치로 조작된 상태에서, 리턴 측의 주 관로에 유압 모터의 회전에 대항하는 브레이크압을 발생시키는 브레이크압 발생 장치와, 브레이크압 발생 장치에 의해 브레이크압이 발생하고 있을 때, 유압 펌프로부터의 압력 오일을 한쌍의 주 관로에 안내하는 흐름 제어 장치를 포함한다.

Description

건설 기계의 모터 제어 장치{MOTOR CONTROL DEVICE FOR CONSTRUCTION MACHINE}
본 발명은, 휠식 유압 셔블 등 건설 기계의 모터 제어 장치에 관한 것이다.
주행 모터의 리턴 측 관로에 카운터 밸런스 밸브에 의해 브레이크압이 발생되고, 또한 브레이크압의 발생에 의해 고온화된 회로 내의 오일을 오버로드 릴리프 밸브를 통하여 탱크에 배출하여, 관로 내의 오일 온도 상승을 억제하도록 한 장치가 알려져 있다(특허 문헌 1을 참조). 특허 문헌 1에 기재된 장치에서는, 주행 중에 주행 페달이 비조작으로 되어 제어 밸브가 중립 위치로 복귀하면, 회로 내에 체크 밸브를 통하여 탱크로부터의 오일이 보급되어 캐비테이션의 발생을 방지하도록 하고 있다.
[특허 문헌 1]: 일본 특허출원 공개번호 2003-254305호 공보
예를 들면, 주행 페달을 비조작 상태로 하고 긴 내리막을 주행하는 경우, 회로 내의 오일 온도의 상승 정도가 크기 때문에, 오일 온도 상승을 억제하기 위해서는 회로 내에 비교적 많은 오일을 보급할 필요가 있다. 그러나, 특허 문헌 1에 기재된 장치와 같이 체크 밸브를 통하여 탱크로부터의 오일을 보급하므로, 보급량이 충분하지 않다.
본 발명의 제1 태양에 의한 건설 기계의 모터 제어 장치는, 유압 펌프; 유압 펌프로부터의 압력 오일에 의해 구동되는 유압 모터; 유압 펌프로부터 유압 모터로의 압력 오일의 흐름을 제어하는 제어 밸브; 유압 모터와 제어 밸브를 접속하는 송출 측 및 리턴 측의 한쌍의 주 관로; 유압 펌프로부터 유압 모터로의 구동압의 공급을 저지하는 중립 위치 및 구동압을 공급하는 비중립 위치에 제어 밸브를 조작하는 조작 부재; 조작 부재에 의해 제어 밸브가 중립 위치에 조작된 상태에서, 리턴 측의 주 관로에 유압 모터의 회전에 대항하는 브레이크압을 발생시키는 브레이크압 발생 장치; 및 브레이크압 발생 장치에 의해 브레이크압이 발생하고 있을 때, 유압 펌프로부터의 압력 오일을 한쌍의 주 관로에 안내하는 흐름 제어 장치를 포함한다.
본 발명의 제2 태양은, 제1 태양에 의한 건설 기계의 모터 제어 장치에 있어서, 흐름 제어 장치는, 조작 부재의 조작에 관계없이 제어 밸브를 중립 위치로부터 비중립 위치로 소정량 구동시키는 제어 밸브 구동 장치를 포함하고, 제어 밸브 구동 장치에 의해, 유압 펌프로부터의 압력 오일이 제어 밸브를 통하여 한쌍의 주 관로에 안내되는 것이 바람직하다.
본 발명의 제3 태양은, 제2 태양에 의한 건설 기계의 모터 제어 장치에 있어서, 제어 밸브 구동 장치는, 제어 밸브의 중립 위치로부터 비중립 위치로의 구동량을 제한하는 제한 기구를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 제4 태양은, 제1 태양 내지 제3 태양 중 어느 하나의 태양에 의한 건설 기계의 모터 제어 장치에 있어서, 브레이크압 발생 장치에 의해 브레이크압이 발생되면서 건설 기계가 내리막 주행(이하, "중립 내리막 주행"이라고 함)을 행하고 있는 것을 검출하는 검출 장치를 포함하고, 흐름 제어 장치는, 검출 장치에 의해 중립 내리막 주행이 검출되면, 유압 펌프로부터의 압력 오일을 한쌍의 주 관로에 안내하는 것이 바람직하다.
본 발명의 제5 태양은, 제4 태양에 의한 건설 기계의 모터 제어 장치에 있어서, 검출 장치는, 유압 모터의 구동압을 검출하는 구동압 검출 장치와, 조작 부재의 조작을 검출하는 조작 검출 장치와, 건설 기계의 주행 속도를 검출하는 속도 검출 장치를 포함하고, 구동압 검출 장치에 의해 검출된 구동압이 소정값 이하이면서 또한 조작 검출 장치로부터 제어 밸브를 중립 위치로 하는 조작 부재의 조작이 검출되고, 또한 속도 검출 장치에 의해 검출된 주행 속도가 소정값 이하일 때, 건설 기계가 중립 내리막 주행을 행하고 있다고 판단해도 된다.
본 발명의 제6 태양은, 제2 태양에 의한 건설 기계의 모터 제어 장치에 있어서, 제어 밸브가 중립 위치로부터 비중립 위치로 소정량 구동되면, 유압 펌프로부터 유압 모터로의 구동용 압력 오일의 공급량이, 유압 모터의 회전 속도의 증가를 억제하는 값이 되도록, 소정량으로 설정되는 것이 바람직하다.
본 발명의 제7 태양은, 제2 태양 또는 제6 태양에 의한 건설 기계의 모터 제어 장치에 있어서, 제어 밸브 구동 장치는, 전자거ㅣ 전환 밸브의 조작에 따라 신축하는 램 실린더이며, 램 실린더의 최대 신장량은 제어 밸브의 소정량에 대응하는 것이 바람직하다.
본 발명의 제8 태양은, 제1 태양에 의한 건설 기계의 모터 제어 장치에 있어서, 흐름 제어 장치는, 전환 밸브를 포함하고, 유압 펌프로부터의 압력 오일을 제어 밸브를 통하지 않고 전환 밸브를 통하여 한쌍의 주 관로에 안내해도 된다.
본 발명의 제9 태양은, 제1 태양 내지 제8 태양 중 어느 하나의 태양에 의한 건설 기계의 모터 제어 장치에 있어서, 유압 모터는 주행용 유압 모터라도 된다.
본 발명의 제10 태양에 의한 건설 기계는, 제1 태양 내지 제9 태양 중 어느 하나의 태양에 의한 건설 기계의 모터 제어 장치를 포함한다.
본 발명의 제11 태양은, 제10 태양에 의한 건설 기계에 있어서, 건설 기계는 휠 주행식인 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 유압 펌프로부터의 압력 오일을 유압 모터의 주 관로에 안내하도록 하였으므로, 브레이크압 발생 시의 모터 회로 내의 오일 온도의 상승을 억제할 수 있다.
도 1은 본 발명이 적용되는 휠식 유압 셔블의 측면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 모터 제어 장치의 유압 회로도이다.
도 3은 도 2의 컨트롤 밸브의 상세를 나타낸 도면이다.
도 4는 도 2의 컨트롤 밸브의 개구 비의 특성을 나타낸 도면이다.
도 5는 제1 실시예에 따른 모터 제어 장치의 블록도이다.
도 6은 도 5의 컨트롤러에서의 처리의 일례를 나타낸 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 모터 제어 장치의 유압 회로도이다.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 모터 제어 장치의 유압 회로도이다.
[제1 실시예]
이하, 도 1∼도 6을 참조하여 본 발명에 의한 건설 기계의 모터 제어 장치의 제1 실시예에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명이 적용되는 휠식 유압 셔블을 나타낸다. 이 휠식 유압 셔블은, 하부 주행체(1) 및 하부 주행체(1)의 상부에 선회 가능하게 탑재된 상부 선회체(2)를 포함한다. 상부 선회체(2)에는 운전실(3)과 작업용 프론트 어태치먼트(4)가 설치되어 있다. 하부 주행체(1)에는, 주행용 유압 모터(5), 트랜스미션(6), 프로펠러 샤프트(7) 및 타이어(8)가 설치되어 있다.
도 2는 제1 실시예에 따른 모터 제어 장치의 구성을 나타낸 주행용 유압 회로도이다. 도 2에 나타낸 바와 같이 엔진(10)에 의해 구동되는 유압 펌프(11)로부터의 압력 오일은, 컨트롤 밸브(12)에 의해 방향 및 유량이 제어된다. 컨트롤 밸브(12)와 유압 모터(5)는 한쌍의 주 관로 L1∼L4에 의해 접속되고, 컨트롤 밸브(12)를 통과한 압력 오일은 카운터 밸런스 밸브(13)를 거쳐 주행용 유압 모터(5)에 공급된다. 유압 모터(5)의 회전은 트랜스미션(6)에 의해 감속된 후, 프로펠러 샤프트(7)를 통하여 타이어(8)에 전달되어 차량(유압 셔블)이 주행한다. 트랜스미션(6)의 감속비는, 예를 들면 로우[감속비 대(大)]/하이[감속비 소(小)]의 2단계로 전환될 수 있다. 그리고, 도시는 생략하지만, 유압 펌프(11)로부터의 압력 오일은 주행용 유압 모터(5) 뿐만 아니라, 다른 유압 액츄에이터, 예를 들면 작업용 프론트 어태치먼트를 구동시키기 위한 유압 액츄에이터에도 공급된다.
유압 펌프(11)는 가변 용량형 펌프이며, 펌프 레귤레이터(11A)에 의해 경사회전량(제거 용적)이 제어된다. 펌프 레귤레이터(11A)는 토크 제한부를 포함하고, 이 토크 제한부에 펌프 토출압이 피드백되어 펌프 토출압과 펌프 제거 용적으로 결정되는 부하가 엔진 출력을 웃돌지 않도록 마력이 제어된다. 또한, 레귤레이터(11A)에는 최대 경사 회전 제한부가 설치되고, 최대 경사 회전 제한부에 의해 유압 펌프(11)의 최대 유량이 결정된다.
유압 모터(5)는 자기 압력 경사 회전 제어 기구를 포함하는 가변 용량형 모터이며, 모터 구동압은 셔틀 밸브(14)로부터 유압 모터(5)의 컨트롤 피스톤(15), 서보 피스톤(16)에 작용한다. 이로써, 모터 용량은 모터 구동압이 작은 영역에서는 소용량, 모터 구동압이 큰 영역에서는 대용량이 된다. 모터 구동압은 유압 펌프(11)의 토출압과 상관 관계가 있으며, 펌프 토출압 Pp는 압력 센서(31)에 의해 검출된다.
카운터 밸런스 밸브(13)는 유압 모터(5)의 주행 구동압에 따라 전환된다. 즉, 유압 모터(5)로의 압력 오일의 송출 측 관로 L1 또는 L2 내의 압력이 커지면 카운터 밸런스 밸브(13)는 중립 위치(N 위치)로부터 F 위치 측 또는 R 위치 측으로 각각 전환되어, 송출 측 관로 L1 또는 L2 내의 압력이 작아지면 중립 위치 측으로 전환된다. 카운터 밸런스 밸브(13)가 중립 위치로 전환된 상태에서는, 유압 모터(5)로부터의 리턴 오일은 카운터 밸런스 밸브(13)의 격판에 의해 제한되어, 유압 모터(5)의 리턴 측 관로 L4 또는 L3에 모터(5)의 회전에 대항하는 브레이크압이 발생한다. 브레이크압은 릴리프 밸브(17, 18)에 의해 최고 압력이 제한되고, 릴리프 밸브(17, 18)를 통과한 리턴 오일은 유압 모터(5)의 흡입 측으로 안내된다.
컨트롤 밸브(12)는 도 3에 나타낸 바와 같이 3위치 6포트 전환 밸브이며, 유압 펌프(1)로부터의 압력 오일은 체크 밸브를 통하여 P 포트에 안내된다. 컨트롤 밸브(12)는, 중립 위치 N에서 P-C 포트가 연통되고 또한 A-B 포트가 조리개를 통하여 연통된다. 또한, F 위치에서 A-P 포트와 B-T 포트가 연통되고, R 위치에서 A-T 포트와 B-P 포트가 연통된다. 컨트롤 밸브(12)를 중립 위치로부터 F 위치 측으로 전환했을 때의 컨트롤 밸브(12)의 개구 특성, 즉 스풀의 스트로크 량과 각 포트 사이의 개구비의 관계는 도 4에 나타낸 바와 같다.
컨트롤 밸브(12)는 도 2에 나타낸 바와 같이 파일럿 회로로부터의 주행 파일럿압에 의해 전환 방향과 스트로크 량이 제어된다. 파일럿 회로는, 파일럿 펌프(21)와, 액셀러레이터 페달(22)의 밟는 조작에 따른 파일럿압을 발생하는 한쌍의 주행 파일럿 밸브(23A, 23B)와, 각 파일럿 밸브(23A, 23B)와 컨트롤 밸브(12)의 파일럿 포트 사이에 개재된 한쌍의 슬로우 리턴 밸브(24A, 24B)를 포함한다.
액셀러레이터 페달(22)은 그 앞쪽을 밟는 조작(프론트 스텝) 및 뒤쪽을 밟는 조작(리어 스텝)에 의해 앞 방향 및 뒷 방향으로 회동된다. 액셀러레이터 페달(22)을 프론트 스텝 조작하면 파일럿 밸브(23A)가 구동되고, 리어 스텝 조작하면 파일럿 밸브(23B)가 구동된다. 파일럿 밸브(23A, 23B)의 구동에 의해 액셀러레이터 페달(22)의 조작량에 따른 파일럿압이 발생한다. 파일럿 밸브(23A)의 구동에 의한 주행 파일럿압 Pf는 압력 센서(32)에 의해 검출되고, 액셀러레이터 페달(22)이 중립 상태일 때 파일럿압 Pf는 소정값 Pf0 이하이다.
컨트롤 밸브(12)에는 램 실린더(25)가 설치되고, 램 실린더(25)는 전자기 전환 밸브(26)의 전환에 의해 신축한다. 즉, 전자기 전환 밸브(26)가 위치 A로 전환되면 유압원(27)으로부터의 파일럿압이 램 실린더(25)에 작용하여 램 실린더(25)가 신장한다. 이로써, 램 실린더(25)로부터 컨트롤 밸브(12)의 스풀에 가압력이 작용하여, 스풀이 소정량(도 4의 S1)만큼 스트로크하고, 컨트롤 밸브(12)는 소정량만큼 F 위치 측으로 전환된다. 이 상태, 즉 컨트롤 밸브(12)가 소정량만큼 F 위치 측으로 전환된 상태에서는, 도 4에 나타낸 바와 같이 컨트롤 밸브(12)의 P-C 포트, P-A 포트, B-T 포트가 각각 연통되지만, P-C 포트의 개구비는 P-A 포트와 B-T 포트의 개구비보다 크다. 즉, 스풀의 소정량 S1은, 컨트롤 밸브(12)의 P-A 포트와 B-T 포트의 개구비가 P-C 포트의 개구비보다 작고, 또한, P-C 포트의 개구가 차량을 가속시키지 않는 값이 되도록 설정된다. 그리고, 램 실린더(25)의 최대 신장량은, 램 실린더(25)가 최대 신장량, 신장하면 컨트롤 밸브(12)의 스풀을 소정량 S1만큼 스트로크하도록 설정되어 있다.
한편, 전자기 전환 밸브(26)가 위치 B로 전환되면 램 실린더(25)는 탱크에 연통된다. 이로써, 램 실린더(25)에 의한 컨트롤 밸브(12)에 대한 가압력의 작용이 정지하고, 램 실린더(25)는 스프링력에 의해 수축되어 후퇴하여, 컨트롤 밸브(12)는 중립 위치에 되돌아온다. 전자기 전환 밸브(26)가 위치 B로 전환되면, 도 2의 유압 회로는, 예를 들면 다음과 같이 동작한다.
액셀러레이터 페달(22)을 프론트 스텝 조작하면, 파일럿 밸브(23A)로부터 출력되는 파일럿 압력 오일이 컨트롤 밸브(12)의 파일럿 포트에 작용하여, 컨트롤 밸 브(12)는 파일럿압에 따른 스트로크 량으로 F 위치 측으로 전환된다. 이로써, 유압 펌프(11)로부터의 압력 오일이 유압 모터(5)에 공급된다. 이 때, 컨트롤 밸브(12)와 카운터 밸런스 밸브(13) 사이의 관로 L1은 부하에 따른 모터 구동압이 되고, 이 모터 구동압에 의해 카운터 밸런스 밸브(13)가 F 위치 측으로 전환된다. 이 전환에 의해 리턴 오일 측의 관로 L4가 개방되고, 유압 모터(5)로부터의 압력 오일은 카운터 밸런스 밸브(13), 관로 L2, 컨트롤 밸브(12), 및 오일 쿨러(20)를 통하여 탱크에 되돌아온다. 이로써, 유압 모터(5)가 구동되어 차량이 전진 주행한다.
내리막 주행 시에는, 차체는 중력 가속도에 의한 관성력에 의해 가속되므로, 유압 모터(5)는 펌프 작용이 되고, 모터 구동압이 감소한다. 이에 수반하여 카운터 밸런스 밸브(13)는 중립 위치 측으로 전환되고, 리턴 측 관로 L4에 브레이크압이 발생하여, 차량에 제동력이 작용한다. 이 때 액셀러레이터 페달(22)의 조작을 중지하면, 슬로우 리턴 밸브(24)의 격판에 의해 파일럿압의 리턴 오일이 모이므로, 컨트롤 밸브(12)는 서서히 중립 위치로 전환된다.
컨트롤 밸브(12)가 완전히 중립 위치로 전환되면, 컨트롤 밸브(12)의 A-B 포트는 조리개를 통하여 연통된 상태로 된다(도 4를 참조). 이 상태에서는 관로 L4로부터 탱크로의 오일의 흐름이 저지되어, 브레이크압은 커지게 된다. 브레이크압이 오버로드 릴리프 밸브(18)의 설정압 이상으로 되면, 리턴 오일의 일부는 오버로드 릴리프 밸브(18)를 통하여 유압 모터(5)에 안내된다. 이 때, 유압 모터(5)의 회전에 필요한 흡입 오일량이 부족하면, 유압 모터(5)에는 메이크업 포트(19)로부 터 탱크로부터의 오일이 보충된다.
이와 같이 액셀러레이터 페달(22)의 비조작에 의해 컨트롤 밸브(12)가 중립 위치에 전환된 상태에서, 소정값 V0 이상의 차속도로 내리막 주행하는 경우를 중립 내리막 주행이라고 한다. 중립 내리막 주행 시에는, 주행 파일럿압 Pf가 소정값 Pf0 이하(Pf≤Pf0), 또한 펌프 토출압 Pp가 소정값 Pp0이하(Pp≤PpO), 또한 차속도 V가 소정값 V0이상(V≥VO)이다.
중립 내리막 주행 시에는, 리턴 측 관로 L4에 브레이크압을 발생시킨 압력 오일은 탱크에 되돌아오지 않고, 송출 측 관로 L3에 안내된다. 그러므로, 모터 회로 내의 오일 온도가 서서히 상승하고, 유압 기기의 실링 부재 등의 손상을 일으키는 경우가 있다. 이 경우, 예를 들면, 리턴 측 관로 L4의 오일을 오버로드 릴리프 밸브(18)를 통하여 탱크에 배출하고, 그만큼의 오일을 메이크업 포트(19)를 통하여 모터 회로 내에 흡입하면, 회로 내의 오일 온도의 저하를 도모할 수 있다. 그러나, 메이크업 포트(19)로부터의 압력 오일의 보급량은 그 흡입 작용에 의존하므로, 관로 저항 등의 영향으로 보급량이 충분히 확보되지 않으면, 오일 온도를 충분히 저하시킬 수 없고, 유압 모터의 수명 저하를 초래할 우려가 있다. 그래서, 본 실시예에서는, 중립 내리막 주행 시에 다음과 같이 램 실린더(25)를 제어하여, 모터 회로 내의 오일 온도 상승을 억제한다.
[0022]
도 5는 제1 실시예에 따른 모터 제어 장치의 구성을 나타낸 블록도이다. 컨트롤러(30)에는 휠식 유압 셔블의 차속 V를 검출하는 차속도 센서(33)와, 펌프 토 출압 Pp를 검출하는 압력 센서(31)와, 주행 파일럿압 Pf를 검출하는 압력 센서(32)가 접속되어 있다. 컨트롤러(30)에서는 후술하는 바와 같은 처리를 실행하고, 전자기 전환 밸브(26)에 제어 신호를 출력한다.
도 6은 제1 실시예에 따른 컨트롤러(30)로 실행되는 처리의 일례를 나타낸 흐름도이다. 이 흐름도는, 예를 들면 엔진 키 스위치(도시하지 않음)의 온(ON)에 의해 시작된다. 단계 S1에서는, 센서(31∼33)로부터의 신호에 기초하여, 중립 내리막 주행의 개시가 검출되었는지 여부를 판정한다. V≥V0, Pf≤Pf0, Pp≤Pp0의 조건이 모두 성립하면 단계 S1에서 "예"로 판정되고, 전술한 조건이 하나라도 성립하지 않으면 단계 S1에서 "아니오"로 판정된다.
단계 S1에서 "예"로 판정되면 단계 S2로 진행하고, "아니오"로 판정되면 단계 S4로 진행한다. 단계 S2에서는, 전자기 전환 밸브(26)를 위치 A로 전환한다. 이로써, 램 실린더(25)에 파일럿압이 작용하여, 램 실린더(25)가 신장한다. 단계 S3에서는, 센서(31∼33)로부터의 신호에 기초하여, 중립 내리막 주행의 종료가 검출되었는지의 여부를 판정한다. V<VO, Pf>Pf0, Pp>Pp0 중 어느 하나가 만족되면, 단계 S3에서 "예"로 판정되고, 모두 만족하지 않으면 단계 S3에서 "아니오"로 판정된다. 단계 S3에서 "예"로 판정되면 단계 S4로 진행하고, "아니오"로 판정되면 단계 S2로 되돌아온다. 단계 S4에서는 전자기 전환 밸브(26)를 위치 B로 전환한다. 이로써, 램 실린더(25)로의 파일럿압의 작용이 정지한다.
제1 실시예에 따른 모터 제어 장치의 특징적인 동작을 설명한다.
액셀러레이터 페달(22)을 중립 위치에 조작한 상태로 내리막 주행하고 있을 때, 차속도 V가 소정값 V0 이상으로 되면, 중립 내리막 주행의 개시가 검출된다. 이로써, 램 실린더(25)가 신장하여(단계 S2), 컨트롤 밸브(12)의 스풀이 소정량 S1만큼 스트로크하고, 컨트롤 밸브(12)의 A-B 포트의 연통이 저지되고, P-A 포트와 B-T 포트가 연통된다. 이 스풀의 스트로크에 의해 컨트롤 밸브(12)는 중립 위치로부터 F 위치 측으로 소정량만큼 전환되고, 유압 펌프(11)로부터의 압력 오일이 컨트롤 밸브(12)를 통하여 관로 L1 내에 안내되고, 또한 유압 모터(5)로부터의 리턴 오일의 일부는 컨트롤 밸브(12)를 통하여, 오일 쿨러(20)를 통과하여 탱크에 되돌아간다. 그 결과, 관로 L1∼L4 내의 고온의 오일이 탱크 내의 저온의 오일로 교환되어 모터 회로 내를 냉각시킬 수 있다
이 경우, 모터 회로에는 유압 펌프(11)로부터의 토출유가 공급되므로, 냉각에 필요 충분한 압력 오일을 공급할 수 있고, 장시간의 중립 내리막 주행의 경우에도, 오일 온도 상승에 의한 실링 부재의 손상을 방지할 수 있다. 컨트롤 밸브(12)의 스풀이 소정량 S1 만큼 스트로크한 상태에서는, 컨트롤 밸브(12)의 P-A 포트와 B-T 포트의 개구비는 P-C 포트의 개구비보다 작고, 또한, P-C 포트의 개구는 차량이 주행하는데 필요한 펌프 압력을 발생시키는 개구보다 충분히 크기 때문에, 유압 펌프(11)로부터 유압 모터(5)로의 압력 오일 공급량은 적고, 유압 모터(5)의 회전 속도의 증가도 억제할 수 있다.
차속도 V가 소정값 V0 미만이 되면, 차체의 관성력이 작아지고, 관로 L4 내의 브레이크압도 작아진다. 이 때, 중립 내리막 주행의 종료가 검출되므로 램 실린더(25)로부터의 가압력의 작용이 정지하고, 컨트롤 밸브(12)는 중립 위치로 복귀 한다(단계 S4). 이로써, 유압 펌프(11)로부터 관로 L1으로의 오일의 흐름, 및 관로 L2로부터 탱크로의 오일의 흐름이 저지되고, 관로 L1과 관로 L2 사이를 오일이 순환한다. 이 경우, 관로 L4 내의 브레이크압이 작으므로, 오일 온도의 상승은 문제시되지 않는다. 그리고, 내리막 주행 시 외에는 램 실린더(25)는 신장하지 않으므로, 평지 주행 혹은 오르막 주행 시 등에 컨트롤 밸브(12)의 조작을 방해하지는 않는다.
제1 실시예에 의하면 다음과 같은 작용 효과를 얻을 수 있다.
(1) 중립 내리막 주행 시에 램 실린더(25)에 의해 컨트롤 밸브(12)를 중립 위치로부터 소정량만큼 F 위치 측으로 전환할 수 있도록 했다. 이로써, 유압 펌프(11)로부터 관로 L1에 압력 오일이 안내되고, 관로 L4 내에 브레이크압을 발생하면서, 모터 회로의 오일 온도 상승을 방지할 수 있다.
(2) 중립 내리막 주행 시 외에는 램 실린더(25)로의 압력 오일의 공급을 정지하므로, 차속도가 소정값 V0 미만의 저속 내리막 주행 시 등에 컨트롤 밸브(12)가 F 위치 측으로 강제적으로 전환되지는 않고, 차량의 정지 동작이 용이하게 된다.
(3) 유압 펌프(11)로부터의 압력 오일이 컨트롤 밸브(12)를 통하여 유압 모터(5)에 안내되므로, 냉각유의 공급에 기존의 유압원과 제어 밸브를 유용할 수 있어서 효율적이다.
(4) 펌프 토출압 Pp와 주행 파일럿압 Pf와 차속 V에 의해 중립 내리막 주행을 판정하므로, 중립 내리막 주행을 판정하기 용이하다.
(5) 램 실린더(25)의 구동에 의해 컨트롤 밸브(12)를 전환하므로, 컨트롤 밸브(12)의 전환량이 기계적으로 제한되어 컨트롤 밸브(12)를 양호한 정밀도로 소정량만큼 전환할 수 있다.
(6) 램 실린더(25)에 의해 컨트롤 밸브(12)를 F 위치 측으로만 전환하므로, 구성이 용이하게 된다.
[제2 실시예]
도 7을 참조하여 본 발명에 의한 건설 기계의 모터 제어 장치의 제2 실시예에 대하여 설명한다.
제1 실시예에서는 중립 내리막 주행 시에 컨트롤 밸브(12)를 통하여 유압 모터(5)의 구동 회로 내에 압력 오일을 공급하도록 했지만, 제2 실시예에서는 컨트롤 밸브(12)를 통하지 않고 압력 오일을 공급한다. 그리고, 도 1∼도 6에서 동일한 개소에는 동일한 부호를 부여하고, 이하에서는 제1 실시예와 다른 점을 주로 설명한다.
도 7은 제2 실시예에 따른 모터 제어 장치의 구성을 나타낸 유압 회로도이다. 그리고, 도 7에서는 파일럿 펌프(21), 파일럿 밸브(23A, 23B), 슬로우 리턴 밸브(24A, 24B), 및 압력 센서(32)의 도시는 생략하고 있다. 도 7에 나타낸 바와 같이 관로 L1은 유압 전환 밸브(41)를 통하여 유압 펌프(11)에 접속되고, 관로 L2는 파일럿 체크 밸브(42) 및 격판(43)을 통하여 탱크에 접속되어 있다. 유압 전환 밸브(41) 및 파일럿 체크 밸브(42)의 각 파일럿 포트는 전자기 전환 밸브(44)에 각각 접속되어 있다.
전자기 전환 밸브(44)는 도 6과 동일한 처리에 의해 전환된다. 즉 중립 내리막 주행의 개시가 검출될 때까지는 전자기 전환 밸브(44)는 위치 B로 전환되고, 중립 내리막 주행의 개시가 검출되면 위치 A로 전환된다. 그 후, 중립 내리막 주행의 종료가 검출되면 전자기 전환 밸브(44)는 다시 위치 B로 전환된다.
차속도가 소정값 V0 이상으로 내리막 주행하고, 전자기 전환 밸브(44)가 위치 A로 전환되면, 유압 전환 밸브(41)와 파일럿 체크 밸브(42)에는 각각 유압원(45)으로부터의 파일럿압이 작용한다. 이 파일럿압에 의해 유압 전환 밸브(41)는 위치 A로 전환되고, 컨트롤 밸브(12)를 바이패스하여 유압 펌프(11)로부터 관로 L1으로 압력 오일이 안내된다. 또한, 파일럿 체크 밸브(42)는 개방 밸브로서 기능하고, 관로 L2로부터 탱크로 오일이 흐른다. 이로써, 중립 내리막 주행 시에, 모터 회로에는 유압 펌프(11)로부터의 저온의 압력 오일이 공급되므로, 모터 회로를 냉각시킬 수 있다. 그리고, 이 경우의 유압 전환 밸브(41)의 개구량은, 컨트롤 밸브(12)의 스풀이 S1만큼 스트로크했을 때의 P-A 포트의 개구비(도 4)와 같으며, 조리개(43)의 면적은 B-T 포트의 개구비와 같다.
차속도가 소정값 V0 미만으로 되고, 전자기 전환 밸브(44)가 위치 B로 전환되면, 유압 전환 밸브(41)와 파일럿 체크 밸브(42)로의 파일럿압의 작용은 정지한다. 이로써, 유압 전환 밸브(41)는 위치 B로 전환되고, 유압 펌프(11)로부터 관로 L1으로의 압력 오일의 흐름이 저지된다. 또한, 파일럿 체크 밸브(42)는 체크 밸브로서 기능하고, 관로 L2로부터 탱크로의 압력 오일의 복귀가 저지된다. 그러므로 리턴 측 관로 L4에 효과적으로 브레이크압이 발생하여, 차량이 용이하게 정지된다.
이와 같이 제2 실시예에서는, 중립 내리막 주행 시에 유압 펌프(11)로부터의 압력 오일을 유압 전환 밸브(41)를 통하여 관로 L1으로 안내하고, 또한 관로 L2로부터의 압력 오일을 파일럿 체크 밸브(42)를 통하여 탱크로 되돌아 가도록 했으므로, 모터 회로 내의 오일을 충분히 냉각시킬 수 있다. 이 경우, 컨트롤 밸브(12)를 바이패스하여 유압 펌프(11)로부터의 압력 오일이 공급되므로, 기존의 컨트롤 밸브(12)를 그대로 사용할 수 있다. 유압 펌프(11)로부터 관로 L1으로의 압력 오일 공급량도 용이하게 설정된다.
[제3 실시예]
도 8을 참조하여 본 발명에 의한 건설 기계의 모터 제어 장치의 제3 실시예에 대하여 설명한다.
제1 실시예에서는, 중립 내리막 주행 시에 램 실린더(25)에 의해 컨트롤 밸브(12)를 F 위치 측으로 전환할 수 있도록 했지만, 제3 실시예에서는, 컨트롤 밸브(12)에 작용하는 파일럿압을 제어하여 컨트롤 밸브(12)를 F 위치 측으로 전환한다. 그리고, 도 1∼도 6과 동일한 개소에는 동일한 부호를 부여하고, 이하에서는 제1 실시예와 다른 점을 주로 설명한다.
도 8은 제3 실시예에 따른 모터 제어 장치의 구성을 나타낸 유압 회로도이다. 그리고, 도 8에서는 주행 파일럿 회로를 주로 나타내고 있다. 도 8에 나타낸 바와 같이 슬로우 턴 밸브(24A)와 컨트롤 밸브(12)의 파일럿 포트의 사이에는 셔틀 밸브(51)가 설치되고, 셔틀 밸브(51)에는 전자기 비례 감압 밸브(52)를 통하여 유압원(53)이 접속되어 있다.
전자기 비례 감압 밸브(52)의 감압도는, 컨트롤러(30)로부터의 제어 신호에 의해 제어된다. 즉, 중립 내리막 주행의 개시가 검출될 때까지는 2차압 P2는 탱크압이 되고, 중립 내리막 주행의 개시가 검출되면 2차압 P2는 소정값 Pa로 되고, 그 후, 중립 내리막 주행의 종료가 검출되면 2차압 Pa는 다시 탱크압이 되도록 제어된다. 여기서, 소정값 Pa는 컨트롤 밸브(12)의 스풀에 S1(도 4)의 스트로크 량을 발생시키는 파일럿압에 해당한다.
이로써, 중립 내리막 주행 시에는 감압 밸브(52)로부터의 2차압 Pa가 셔틀 밸브(51)를 통하여 컨트롤 밸브(12)의 파일럿 포트에 작용한다. 그 결과, 컨트롤 밸브(12)는 소정량만큼 F 위치 측으로 전환되고, 유압 펌프(11)로부터의 압력 오일이 컨트롤 밸브(12)를 통하여 관로 L1으로 안내되어, 모터 회로를 냉각시킬 수 있다. 중립 내리막 주행 시 외에는 2차압 P2는 탱크압이 되고, 이 상태에서는 컨트롤 밸브(12)는 액셀러레이터 페달(22)의 조작량에 따라 전환된다.
그리고, 셔틀 밸브(51)와 전자 비례 감압 밸브(52) 사이에 감압 밸브를 개재하여, 감압 밸브에 의해 2차압 P2를 제한하도록 해도 된다. 이로써, 전자 비례 감압 밸브(52)의 고장에 의해 전자 비례 밸브(52)를 통과한 후의 2차압 P2가 과대하게 될 경우에도, 컨트롤 밸브(12)에 작용하는 파일럿압을 소정값 Pa로 유지할 수 있고, 안전면에서 바람직하다. 이 경우, 전자 전환 밸브(52)와 유압원(53) 사이에 전자기 밸브를 설치하고, 유압원(53)으로부터 전자기 비례 감압 밸브(52)로의 압력 오일의 공급을 금지하면, 전자기 비례 감압 밸브(52)가 고장난 경우의 2차압 P2를 탱크압으로 할 수도 있다.
전술한 실시예에서는, 전진 주행 시에만 중립 내리막 주행을 검출하고, 유압 펌프(11)로부터의 압력 오일을 모터 회로인 한쌍의 주 관로 L1∼L4에 공급하였으나, 후진 주행 시에도 중립 내리막 주행을 검출하고, 유압 펌프(11)로부터의 압력 오일을 모터 회로에 공급하도록 해도 된다. 액셀러레이터 페달(22)에 의해 컨트롤 밸브(12)를, 유압 펌프(11)로부터의 구동압의 공급을 저지하는 중립 위치 N 및 구동압을 공급하는 비중립 위치(F 위치, R 위치)로 조작하도록 했지만, 다른 조작 부재를 사용해도 된다. 컨트롤 밸브(12)가 중립 위치로 조작된 상태에서, 카운터 밸런스 밸브(13)에 의해 리턴 측 관로에 브레이크압이 발생되도록 했지만, 다른 브레이크압 발생 수단을 사용해도 된다.
제어 밸브로서 유압 파일럿식 컨트롤 밸브(12)를 사용하였지만, 액셀러레이터 페달(22)의 조작에 의해 링크 등을 통하여 전환하는 기계식 컨트롤 밸브일 수도 있다. 이 경우, 유압 실린더 등의 신축에 의해 중립 내리막 주행 시에 컨트롤 밸브를 소정량 전환할 수 있도록 하면 된다. 또한, 액셀러레이터 페달(22)의 조작량을 전기적으로 검출하고, 이 조작량에 따라 전환하는 전자기식 컨트롤 밸브일 수도 된다. 이 경우, 액셀러레이터 페달이 비조작이라도 중립 내리막 주행 시에는 컨트롤 밸브가 소정값만큼 전환되도록 컨트롤러(30)가 컨트롤 밸브를 제어하면 된다.
전자기 전환 밸브(26)의 전환에 의한 램 실린더(25)의 구동에 의해(도 2), 또는 전자기 전환 밸브(44)의 전환에 의한 유압 전환 밸브(41)와 파일럿 체크 밸브(42)의 전환에 의해(도 7), 또는 전자기 비례 감압 밸브(52)의 구동에 의해(도 8), 유압 펌프(11)로부터의 압력 오일을 관로 L1∼L4로 안내하도록 했지만, 흐름 제어 수단은 이에 한정되지 않는다. 또한, 흐름 제어 수단을 구성하는 컨트롤러(30)에서의 처리도 전술한 것에 한정되지 않는다. 제어 밸브 구동 수단으로서 램 실린더(25)를 사용하였지만, 다른 제어 밸브 구동 수단에 의해 컨트롤 밸브(12)를 구동해도 된다. 컨트롤 밸브(12)를 소정량만으로 전환하지 않고, 소정 시간 및 빈도로 단속적으로 전환할 수 있도록 해도 된다. 램 실린더(25)에 의해 컨트롤 밸브(12)의 구동량을 기계적으로 제한했지만, 제한 기구는 이에 한정되지 않는다. 구동압 검출 수단으로서의 압력 센서(31), 조작 검출 수단으로서의 압력 센서(32), 및 속도 검출 수단으로서의 차속도 센서(33)에 의해, 중립 내리막 주행을 검출하였으나, 검출 수단은 이에 한정되지 않는다.
전술한 실시예는, 주행용 유압 모터(5)에 적용하였으나, 윈치용 유압 모터 등, 주행용 외에도 본 발명을 마찬가지로 적용할 수 있다. 또한, 본 발명은 휠식 유압 셔블 외의 다른 건설 기계에도 마찬가지로 적용할 수 있다. 즉, 본 발명의 특징 및 기능을 실현할 수 있다면, 본 발명은 실시예의 모터 제어 장치로 한정되지 않는다. 그리고, 이상의 설명은 어디까지나 일례이며, 발명을 해석할 때, 전술한 실시예의 기재 사항과 특허 청구의 범위의 기재 사항의 대응 관계에 아무런 한정도 구속도 되지 않는다.
본 출원은 일본국 특허 출원 2006-184517호(2006년 7월 4일 출원)를 기초로 하여, 그 전체 내용은 본 발명에 원용된다.

Claims (11)

  1. 건설 기계의 모터 제어 장치로서,
    유압 펌프;
    상기 유압 펌프로부터의 압력 오일에 의해 구동되는 유압 모터;
    상기 유압 펌프로부터 상기 유압 모터로의 압력 오일의 흐름을 제어하는 제어 밸브;
    상기 유압 모터와 상기 제어 밸브를 접속하는 송출 측 및 리턴 측의 한쌍의 주 관로;
    상기 유압 펌프로부터 상기 유압 모터로의 구동용 압력 오일의 공급을 저지하는 중립 위치, 및 구동용 압력 오일을 공급하는 비중립 위치로 상기 제어 밸브를 조작하는 조작 부재;
    상기 조작 부재에 의해 상기 제어 밸브가 상기 중립 위치로 조작된 상태에서, 상기 리턴 측의 주 관로에 상기 유압 모터의 회전에 대항하는 브레이크압을 발생시키는 브레이크압 발생 장치; 및
    상기 브레이크압 발생 장치에 의해 상기 브레이크압이 발생하고 있을 때, 상기 유압 펌프로부터의 압력 오일을 상기 한쌍의 주 관로에 안내하는 흐름 제어 장치
    를 포함하는 건설 기계의 모터 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 흐름 제어 장치는, 상기 조작 부재의 조작에 관계없이 상기 제어 밸브를 상기 중립 위치로부터 상기 비중립 위치로 소정량 구동시키는 제어 밸브 구동 장치를 포함하고, 상기 제어 밸브 구동 장치에 의해, 상기 유압 펌프로부터의 압력 오일이 상기 제어 밸브를 통하여 상기 한쌍의 주 관로에 안내되는, 건설 기계의 모터 제어 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어 밸브 구동 장치는 상기 제어 밸브의 상기 중립 위치로부터 상기 비중립 위치로의 구동량을 제한하는 제한 기구를 포함하는, 건설 기계의 모터 제어 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 브레이크압 발생 장치에 의해 상기 브레이크압을 발생하면서 상기 건설 기계가 내리막 주행(이하, "중립 내리막 주행"이라고 함)을 행하고 있는 것을 검출하는 검출 장치를 포함하고,
    상기 흐름 제어 장치는, 상기 검출 장치에 의해 상기 중립 내리막 주행이 검출되면, 상기 유압 펌프로부터의 압력 오일을 상기 한쌍의 주 관로에 안내하는, 건설 기계의 모터 제어 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 검출 장치는,
    상기 유압 모터의 구동압을 검출하는 구동압 검출 장치;
    상기 조작 부재의 조작을 검출하는 조작 검출 장치; 및
    상기 건설 기계의 주행 속도를 검출하는 속도 검출 장치
    를 포함하고,
    상기 구동압 검출 장치에 의해 검출된 상기 구동압이 소정값 이하이며, 또한 상기 조작 검출 장치로부터 상기 제어 밸브를 상기 중립 위치로 조작하는 상기 조작 부재의 조작이 검출되고, 또한 상기 속도 검출 장치에 의해 검출된 상기 주행 속도가 소정값 이하일 때, 상기 건설 기계가 상기 중립 내리막 주행을 행하고 있다고 판단하는, 건설 기계의 모터 제어 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 제어 밸브가 상기 중립 위치로부터 상기 비중립 위치에 상기 소정량 구동되면, 상기 유압 펌프로부터 상기 유압 모터로의 상기 구동용 압력 오일의 공급량이, 상기 유압 모터의 회전 속도의 증가를 억제하는 값이 되도록, 상기 소정량으로 설정되는, 건설 기계의 모터 제어 장치.
  7. 제2항 또는 제6항에 있어서,
    상기 제어 밸브 구동 장치는 전자기 전환 밸브의 조작에 따라 신축하는 램 실린더이며, 상기 램 실린더의 최대 신장량은 상기 제어 밸브의 상기 소정량에 대응하는, 건설 기계의 모터 제어 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 흐름 제어 장치는, 전환 밸브를 포함하고, 상기 유압 펌프로부터의 압력 오일을 상기 제어 밸브를 통하지 않고 상기 전환 밸브를 통하여 상기 한쌍의 주 관로에 안내하는, 건설 기계의 모터 제어 장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유압 모터는 주행용 유압 모터인, 건설 기계의 모터 제어 장치.
  10. 건설 기계로서,
    제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재된 건설 기계의 모터 제어 장치를 포함하는 건설 기계.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 건설 기계는 휠 주행식인, 건설 기계.
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