KR20120123069A - 유압 시스템의 펌프 제어 장치 - Google Patents

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히다치 겡키 가부시키 가이샤
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Abstract

선회 기동 시에는, 컨트롤러(38)의 펌프 토출 압력 대응 펌프 토크 연산부(43), 선회 조작압 대응 펌프 토크 연산부(44), 최대값 선택부(45)에서 제2 유압 펌프(3)의 토출 압력에 따라 제2 유압 펌프(3)의 최대 흡수 토크를 Tb와 Tc로 변경하는 제어를 행하고, 선회와 다른 동작의 선회 복합 조작에서는, 감산부(47)에서 전체 펌프 토크(Tr0)로부터 제2 유압 펌프(3)의 최대 흡수 토크(Tp2)를 빼는 연산을 행함으로써, 제2 유압 펌프(3)의 토크 감소분을 선회 모터(7) 이외의 액추에이터에 관련된 제1 유압 펌프(2)에 배분하는 제어를 행한다. 이것에 의해 선회 기동 시의 릴리프에 의한 에너지 손실을 줄여 에너지 효율을 향상시킴과 함께, 선회 기동 후의 등속 이행 과정에서는 필요한 유량을 선회 모터에 공급하여 원활하게 등속 선회에 도달하게 하여, 복합 조작성과 작업 효율을 향상시킨다.

Description

유압 시스템의 펌프 제어 장치{PUMP CONTROL UNIT FOR HYDRAULIC SYSTEM}
본 발명은, 유압 셔블 등의 건설 기계에 구비되는 유압 시스템의 펌프 제어 장치에 관한 것으로, 특히, 상부 선회체를 가지는 건설 기계의 유압 구동 시스템에 있어서, 작업 상태에 따라 복수의 유압 펌프의 토크 배분을 제어하는 펌프 제어 장치에 관한 것이다.
상부 선회체를 가지는 건설 기계의 대표예로서 유압 셔블이 있다. 이 유압 셔블의 유압 시스템에서는, 유압 펌프의 변위 용적을 제어하는 레귤레이터에 토크 제어 기능을 부가한 펌프 제어 장치를 사용하는 경우가 많다. 레귤레이터에 토크 제어 기능을 부가한 펌프 제어 장치는, 유압 펌프의 토출 압력을 레귤레이터로 유도하고, 유압 펌프의 토출 압력이 상승하여 유압 펌프의 흡수 토크가 설정한 최대 흡수 토크에 도달하면, 그 이상 유압 펌프의 토출 압력의 상승에 대해서는 유압 펌프의 변위 용적을 줄이도록 제어하고, 유압 펌프의 흡수 토크가 설정한 최대 흡수 토크를 넘지 않도록 제어하는 것이며, 이것에 의해 원동기의 과부하에 의한 엔진 스톨이 방지된다.
또, 유압 펌프가 2개 이상 있는 경우에는, 일반적으로, 전체 마력 제어라고 불리는 토크 제어를 행하는 펌프 제어 장치가 사용된다. 이것은, 예를 들면 특허문헌 1에 기재된 바와 같이, 2개의 유압 펌프(이하, 제1 및 제2 유압 펌프라고 함)의 각각의 레귤레이터에 제1 유압 펌프와 제2 유압 펌프의 양방의 토출 압력을 유도하고, 제1 유압 펌프의 흡수 토크와 제2 유압 펌프의 흡수 토크의 합이 설정한 최대 흡수 토크에 도달하면, 그 이상 유압 펌프의 토출 압력의 상승에 대하여 제1 및 제2 유압 펌프의 각각의 변위 용적을 줄이도록 제어하는 것이며, 이것에 의해 제1 및 제2 유압 펌프의 각각에 관련된 액추에이터가 단독으로 구동되는 경우에는, 제1 및 제2 유압 펌프에 할당된 전체 마력을 이용할 수 있어, 원동기 출력의 유효 이용이 가능하게 된다.
또, 유압 펌프가 2개 이상 있는 경우의 펌프 제어 장치로서 특허문헌 2에 기재된 것이 있다. 이것은, 복수의 조작 레버로부터의 전기 신호에 기초하여 복수의 액추에이터 중 2개의 액추에이터를 동시에 작동시키는 작업이라고 판정한 경우, 그 2개의 액추에이터의 조합에 따라, 2개의 액추에이터의 각각 접속되는 복수의 유압 펌프에 배분되는 엔진 출력의 배분 비율을 설정하고, 그 배분 비율이 되도록 복수의 유압 펌프의 각각의 경전각(傾轉角)을 제어하도록 한 것이다.
일본 특허 공개 제2000-73960호 공보 일본 특허 제3576064호 공보
유압 셔블 등의 상부 선회체를 구비한 건설 기계에 있어서는, 상부 선회체를 정지한 상태로부터 기동하는 선회 기동 시(선회 기동 직후의 가속 시도 포함, 이하 동일)에는, 상부 선회체는 액추에이터인 선회 모터에 있어서 큰 관성 부하가 되기 때문에, 유압 펌프의 토출 압력은 급격하게 상승하여 릴리프 밸브에 의해 결정되는 최대 압력(릴리프압)에 도달하고, 릴리프 밸브로부터 압유가 릴리프함에 따른 에너지 손실을 발생시킨다. 이때, 유압 펌프의 토출 유량이 너무 많으면, 에너지 손실이 증가하여 에너지 효율이 저하된다. 또, 상부 선회체가 가속하여 선회 속도가 높아져 감과 함께 릴리프 밸브로부터의 릴리프 유량은 없어지고, 유압 펌프로부터 선회 모터로의 유량의 공급이 미치지 않게 되기 때문에, 유압 펌프의 토출 압력은 내려가기 시작한다. 이때, 유압 펌프의 토출 유량이 너무 적으면, 필요한 유량을 선회 모터에 공급하여 원활하게 등속(等速) 선회에 도달하게 할 수 없어, 작업 효율이 저하된다.
특허문헌 1 및 2에 기재된 펌프 제어 장치에서는, 선회 단독 조작에서의 선회 기동 시에는, 선회 모터에 관련된 1개의 유압 펌프로 전체 마력(전체 토크)을 소비하도록 토크 제어되기 때문에, 유압 펌프의 변위 용적의 감소력은 적고, 유압 펌프의 토출 유량은 필요량보다 많아져서, 비교적 대량의 압유가 릴리프 밸브로부터 릴리프된다. 그 결과, 릴리프에 의한 에너지 손실이 많고, 에너지 효율이 저하함과 함께, 발열이나 고열에 의한 유압 기기의 손상을 초래하기 쉽다.
또, 유압 셔블 등의 건설 기계에 있어서는, 선회 모터 이외에도 복수의 유압실린더나 유압 모터를 구비하고, 선회 모터와 그 이외의 액추에이터를 동시에 구동하는 선회 복합 조작에 의한 작업이 행하여진다.
특허문헌 1에 기재된 펌프 제어 장치에서는, 전체 마력 제어에 의해 2개의 유압 펌프는 연계하여 동일한 변위 용적이 되도록 제어되기 때문에, 선회 복합 조작에서의 선회 기동 시에는, 선회 모터에 관련된 유압 펌프의 토출 유량은 많아지고, 릴리프에 의한 에너지 손실이 많아지는 등, 선회 단독 조작에서의 선회 기동 시와 동일한 문제를 발생시킬 가능성이 있다. 또, 선회 복합 조작에 의해 행하는 작업의 종류에 따라서는, 선회 모터 이외의 액추에이터에 관련된 유압 펌프의 토출 유량을 많게 하고자 하는 경우가 있다. 예를 들면, 흙 굴삭 후에 선회와 붐 상승을 복합하여, 트럭 또는 덤프트럭의 베셀 상에 흙을 운반하는 것과 같은 선회 붐 상승 작업에서는, 선회 기동 시에는 붐은 빠르게 올라가고, 그 후 상부 선회체를 신속하게 회전하도록 할 수 있으면, 복합 조작성과 작업 효율을 향상시킬 수 있다. 특허문헌 1에 기재된 펌프 제어 장치에서는, 이러한 선회 붐 상승 작업을 행할 때, 전체 마력 제어에 따른 유량 감소에 의해 선회 기동 시의 붐 상승량이나 선회 기동 후의 선회 속도가 부족하여, 복합 조작성과 작업 효율이 저하될 가능성이 있다.
특허문헌 2에 기재된 펌프 제어 장치에서는, 복수의 유압 펌프의 엔진 출력의 배분 비율이 일정하기 때문에, 선회 기동 시에 선회 모터 이외의 액추에이터에 관련된 유압 펌프의 토출 유량이 많아지도록 배분 비율을 설정하면, 선회 모터에 관련된 유압 펌프의 토출 유량이 적어지기 때문에, 선회 기동 후의 등속 이행 과정에 있어서 필요한 유량을 선회 모터에 공급할 수 없어, 원활하게 등속 선회에 도달하게 할 수 없다.
본 발명의 제1 목적은, 선회 기동 시의 릴리프에 의한 에너지 손실을 줄여 에너지 효율을 향상시킴과 함께, 선회 기동 후의 등속 이행 과정에서는 필요한 유량을 선회 모터에 공급하여 원활하게 등속 선회에 도달하게 하여, 작업 효율을 향상시킬 수 있는 유압 시스템의 펌프 제어 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 제2 목적은, 선회 기동 시의 릴리프에 의한 에너지 손실을 줄여 에너지 효율을 향상시킴과 함께, 선회 복합 조작에서의 선회 기동 시에는 선회 모터 이외의 액추에이터의 속도를 빠르게 하고, 선회 기동 후의 등속 이행 과정에서는 필요한 유량을 선회 모터에 공급하여 원활하게 등속 선회에 도달하게 하여, 복합 조작성과 작업 효율을 향상시킬 수 있는 유압 시스템의 펌프 제어 장치를 제공하는 것이다.
(1) 상기 제1의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 원동기에 의해 구동되는 가변 용량형의 제1 및 제2 유압 펌프와, 상기 제1 유압 펌프로부터 토출된 압유에 의해 구동되고, 유압 셔블의 붐을 구동하는 붐 실린더를 포함하는 복수의 액추에이터와, 상기 제2 유압 펌프로부터 토출된 압유에 의해 구동되고, 유압 셔블의 상부 선회체를 구동하는 선회 모터를 포함하는 복수의 액추에이터와, 상기 붐 실린더 및 선회 모터를 각각 조작하는 제1 및 제2 조작 수단을 포함하는 복수의 조작 수단과, 상기 제1 및 제2 유압 펌프로부터 토출되는 압유의 최대 압력을 결정하는 릴리프 밸브를 구비하는 유압 시스템의 펌프 제어 장치에 있어서, 상기 제2 유압 펌프의 토출 압력을 검출하는 압력 검출 수단과, 상기 제1 유압 펌프의 최대 흡수 토크를 설정하고, 상기 제1 유압 펌프의 흡수 토크가 그 최대 흡수 토크를 넘지 않도록 상기 제1 유압 펌프의 변위 용적을 제어하는 제1 펌프 토크 제어 수단과, 상기 제2 유압 펌프의 최대 흡수 토크를 설정하고, 상기 제2 유압 펌프의 흡수 토크가 그 최대 흡수 토크를 넘지 않도록 상기 제2 유압 펌프의 변위 용적을 제어하는 제2 펌프 토크 제어 수단을 구비하고, 상기 제2 펌프 토크 제어 수단은, 상기 제2 유압 펌프로 소비 가능한 최대 토크값과 이 최대 토크값보다 작은 토크값이 미리 설정되어 있고, 상기 압력 검출 수단으로 검출한 상기 제2 유압 펌프의 토출 압력이, 상기 릴리프 밸브가 결정하는 최대 압력에 도달하지 않은 소정의 압력보다 낮을 때에는 상기 제2 유압 펌프의 최대 흡수 토크로서 상기 최대 토크값을 설정하고, 상기 압력 검출 수단으로 검출한 상기 제2 유압 펌프의 토출 압력이, 상기 릴리프 밸브가 결정하는 최대 압력까지 상승했을 때에는, 상기 제2 유압 펌프의 최대 흡수 토크로서 상기 최대 토크값보다 작은 토크값을 설정한 것으로 한다.
이와 같이 구성한 본 발명에 있어서는, 선회 기동 시(선회 기동 직후의 가속시도 포함, 이하 동일)에, 제2 유압 펌프의 토출 압력이 급격하게 상승하여 릴리프 밸브에 의해 결정되는 최대 압력에 도달하면, 제2 펌프 토크 제어 수단은, 제2 유압 펌프의 최대 흡수 토크로서 최대 토크값보다 작은 토크값을 설정하고, 제2 유압 펌프의 최대 흡수 토크를 낮추도록 제어하고, 제2 유압 펌프의 변위 용적이 감소한다. 그 결과, 제2 유압 펌프의 토출 유량이 감소하여 릴리프 밸브로부터의 릴리프 유량이 감소되고, 선회 기동 시의 에너지 손실이 억제되어, 에너지 효율을 향상시킬 수 있다.
그 후, 상부 선회체가 가속하여 선회 속도가 높아져 감과 함께 릴리프 밸브로부터의 릴리프 유량은 없어지고, 또한 제2 유압 펌프로부터 선회 모터로의 유량의 공급이 미치지 않게 되기 때문에, 제2 유압 펌프의 토출 압력은 내려가기 시작한다. 이때, 제2 펌프 토크 제어 수단은, 제2 유압 펌프의 최대 흡수 토크로서 최대 토크값을 설정하고, 제2 유압 펌프의 토출 압력이 내려감에 따라 제2 유압 펌프의 최대 흡수 토크를 높이는 제어(제2 유압 펌프의 토출 압력에 따라 제2 유압 펌프의 최대 흡수 토크를 변경하는 제어)를 행하여, 제2 유압 펌프의 변위 용적은 점차 증가한다. 그 결과, 선회 속도의 상승에 수반하여 제2 유압 펌프의 토출 유량이 증가하여 필요한 유량을 선회 모터에 공급하고, 원활하게 등속 선회에 이르게 하여, 작업 효율을 향상시킬 수 있다.
(2) 또, 상기 제2의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 상기 (1)에 있어서, 상기 제1 펌프 토크 제어 수단은, 상기 제1 유압 펌프와 상기 제2 유압 펌프로 소비 가능한 전체 펌프 토크값으로부터 상기 제2 펌프 토크 제어 수단에 설정한 상기 제2 유압 펌프의 최대 흡수 토크를 뺀 값을 상기 제1 유압 펌프의 최대 흡수 토크로서 설정한 것으로 한다.
이와 같이 구성한 본 발명에 있어서는, 선회 조작과 선회 이외의 동작을 복합된 선회 복합 조작, 예를 들면 선회와 붐 상승의 복합 조작에서의 선회 기동 시에는, 상기한 바와 같이 제2 펌프 토크 제어 수단은, 제2 유압 펌프의 최대 흡수 토크로서 최대 토크값보다 작은 토크값을 설정하고, 제2 유압 펌프의 최대 흡수 토크를 낮추도록 제어하며, 제2 유압 펌프의 변위 용적이 감소한다. 또 동시에, 제1 펌프 토크 제어 수단은, 제1 유압 펌프와 제2 유압 펌프로 소비 가능한 전체 펌프 토크값으로부터 제2 펌프 토크 제어 수단에 설정한 제2 유압 펌프의 최대 흡수 토크를 뺀 값을 제1 유압 펌프의 최대 흡수 토크로서 설정하기 때문에, 제2 유압 펌프의 최대 흡수 토크의 감소분을 제1 유압 펌프의 최대 흡수 토크에 가산하는 결과가 되고, 제1 및 제2 유압 펌프의 최대 흡수 토크의 배분을 변경하여 제1 유압 펌프의 최대 흡수 토크를 증대하도록 제어하며, 제1 유압 펌프의 변위 용적이 증가한다. 이와 같이 제2 유압 펌프의 토크 감소분을 선회 모터 이외의 액추에이터(예를 들면, 붐 실린더)를 구동하는 제1 유압 펌프에 배분하는 제어(선회 모터에 관련된 제2 유압 펌프의 토크 감소 제어에 의한 토크 감소분을 선회 모터 이외의 액추에이터에 관련된 제1 유압 펌프에 배분하는 제어)를 행함으로써, 선회 복합 조작에서의 선회 기동 시에 선회 모터 이외의 액추에이터의 속도가 빨라져서, 복합 조작성과 작업 효율의 향상을 실현한다.
또, 선회 복합 조작에 있어서도, 상부 선회체가 가속하여 선회 속도가 높아져 가고 릴리프 밸브로부터의 릴리프 유량이 없어지면, 제2 펌프 토크 제어 수단은 제2 유압 펌프의 최대 흡수 토크로서 최대 토크값을 설정하고, 제2 유압 펌프의 토출 압력이 내려감에 따라 제2 유압 펌프의 흡수 토크를 높이도록 제어하여, 제2 유압 펌프의 변위 용적은 점차 증가한다. 그 결과, 선회 속도의 상승에 수반하여 제2 유압 펌프의 토출 유량이 증가하여 필요한 유량을 선회 모터에 공급하고, 원활하게 등속 선회에 이르게 한다.
(3) 상기 (1) 또는 (2)에 있어서, 바람직하게는, 상기 선회 모터를 조작하는 제2 조작 수단의 조작량을 검출하는 조작량 검출 수단을 더 구비하고, 상기 제2 펌프 토크 제어 수단은, 상기 조작량 검출 수단으로 검출한 제2 조작 수단의 조작량이 소정의 값을 넘고 또한 상기 압력 검출 수단으로 검출한 상기 제2 유압 펌프의 토출 압력이, 상기 릴리프 밸브가 결정하는 최대 압력까지 상승했을 때에, 상기 제2 유압 펌프의 최대 흡수 토크로서 상기 최대 토크값보다 작은 토크값을 설정하고, 상기 조작량 검출 수단으로 검출한 제2 조작 수단의 조작량이 소정의 값 이하일 때에는, 상기 압력 검출 수단으로 검출한 상기 제2 유압 펌프의 토출 압력 여하에 관계없이, 상기 제2 유압 펌프의 최대 흡수 토크로서 상기 최대 토크값을 설정한다.
이것에 의해 선회 조작 시에는, 제2 조작 수단의 조작량이 소정의 값을 넘기 때문에, 제2 펌프 토크 제어 수단은 제2 유압 펌프의 토출 압력에 따라 최대 토크값보다 작은 토크값 또는 최대 토크값을 설정하고 제2 유압 펌프의 최대 흡수 토크를 변경하는 제어를 행하며, 선회 기동 시의 릴리프에 의한 에너지 손실을 줄임과 함께, 선회 복합 조작에서의 선회 기동 시에는 선회 모터에 관련된 제2 유압 펌프의 토크 감소 제어에 의한 토크 감소분을 선회 모터 이외의 액추에이터에 관련된 제1 유압 펌프에 분배하는 제어를 행하고, 선회 모터 이외의 액추에이터의 속도를 빠르게 하여, 선회 기동 후의 등속 이행 과정에서는 필요한 유량을 선회 모터에 공급하여 원활하게 등속 선회에 도달하게 한다.
한편, 제2 유압 펌프에 관련된 액추에이터 중, 선회 모터 이외의 액추에이터를 구동하는 조작 시에는, 제2 조작 수단의 조작량은 소정의 값 이하이기 때문에, 제2 펌프 토크 제어 수단은, 압력 검출 수단으로 검출한 제2 유압 펌프의 토출 압력 여하에 관계없이, 제2 유압 펌프의 최대 흡수 토크로서 상기 최대 토크값을 설정하고, 그 결과, 제2 유압 펌프의 토출 압력의 변화에 관계없이 제2 유압 펌프의 최대 흡수 토크를 일정하게 제어하고, 제2 유압 펌프의 최대 흡수 토크가 변화됨에 따른 액추에이터의 속도 변화를 방지하여, 조작성 및 작업성의 저하가 회피된다.
본 발명에 의하면, 선회 기동 시에는, 제2 유압 펌프의 토출 압력을 따라 제2 유압 펌프의 최대 흡수 토크를 변경하는 제어를 행함으로써, 선회 기동 시의 릴리프에 의한 에너지 손실을 줄이고 에너지 효율을 향상시킴과 함께, 선회 기동 후의 가속 과정에서는 필요한 유량을 선회 모터에 공급하여 원활하게 등속 선회에 도달하게 하여, 작업 효율을 향상시킬 수 있다.
또, 본 발명에 의하면, 선회와 다른 동작의 선회 복합 조작에서는, 제2 유압 펌프의 토크 감소분을 선회 모터 이외의 액추에이터에 관련된 제1 유압 펌프에 분배하는 제어를 행함으로써, 선회 모터 이외의 액추에이터의 속도를 빠르게 하여, 복합 조작성과 작업 효율을 향상시킬 수 있다.
또, 본 발명에 의하면, 선회 모터를 조작하는 제2 조작 수단이 소정의 값 이상 조작되었을 때에만, 제2 유압 펌프의 최대 흡수 토크를 변경하는 제어와 제2 유압 펌프의 토크 감소분을 선회 모터 이외의 액추에이터에 관련된 제1 유압 펌프에 분배하는 제어를 행하기 때문에, 선회 모터 이외의 액추에이터를 구동하는 조작 시에는, 제2 유압 펌프의 최대 흡수 토크가 변화됨에 따른 액추에이터의 속도 변화를 방지하여, 조작성 및 작업성의 저하를 회피할 수 있다.
도 1은 발명의 일 실시 형태에 의한 펌프 제어 장치를 구비한 유압 시스템의 유압 회로도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 유압 시스템의 제1 및 제2 레귤레이터 부분의 확대도이다.
도 3은 본 실시 형태에 의한 펌프 제어 장치의 전체 구성을 나타내는 도면이다.
도 4는 컨트롤러의 처리 내용을 나타내는 기능 블록도이다.
도 5는 펌프 토출 압력 대응 펌프 토크 연산부의 제2 유압 펌프의 토출 압력과 제1 흡수 토크의 관계를 확대하여 나타내는 도면이다.
도 6은 선회 조작압 대응 펌프 토크 연산부의 선회 조작 압력과 제2 흡수 토크의 관계를 확대하여 나타내는 도면이다.
도 7은 유압 셔블의 외관을 나타내는 도면이다.
본 발명의 실시 형태를 도면을 사용하여 설명한다.
<전체 구성>
도 1은, 본 발명의 일 실시 형태에 의한 펌프 제어 장치를 구비한 유압 시스템의 유압 회로도이다. 본 실시 형태에 관련된 유압 시스템은, 원동기, 예를 들면 디젤 엔진(이하, 간단히 엔진이라고 함)(1)과, 이 엔진(1)에 의해 구동되는 가변 용량형의 복수의 유압 펌프, 예를 들면 제1 및 제2 유압 펌프(2, 3)와, 제1 및 제2 유압 펌프(2, 3)로부터 토출되는 압유의 최대 압력(유압 공급 회로의 최대 압력)을 결정하는 릴리프 밸브(4)와, 제1 및 제2 유압 펌프(2, 3)로부터 토출된 압유에 의해 구동되는 아암 실린더(5), 붐 실린더(6), 선회 모터(7), 버킷 실린더(8)를 포함하는 복수의 액추에이터와, 제1 및 제2 유압 펌프(2, 3)로부터 아암 실린더(5), 붐 실린더(6), 선회 모터(7), 버킷 실린더(8)에 공급되는 압유의 유량 및 방향을 제어하는 컨트롤 밸브(11~14)를 포함하는 복수의 컨트롤 밸브와, 엔진(1)에 의해 구동되는 파일럿 펌프(15)와, 파일럿 펌프(15)로부터의 토출유에 기초하여 컨트롤 밸브(11~14)를 조작하기 위한 제어 파일럿압을 생성하는 조작 레버 장치(16~19)를 구비하고 있다.
컨트롤 밸브(11~14)는 센터 바이패스 타입이며, 컨트롤 밸브(11, 12)는 센터 바이패스 라인(21) 상에 배치되고, 컨트롤 밸브(13, 14)는 센터 바이패스 라인(22) 상에 배치되어 있다. 센터 바이패스 라인(21)의 상류 측은 제1 유압 펌프(2)의 토출 유로(油路)(2a)에 접속되고, 하류 측은 탱크(T)에 접속되며, 센터 바이패스 라인(22)의 상류 측은 제2 유압 펌프(3)의 토출 유로(3a)에 접속되고, 하류 측은 탱크(T)에 접속되어 있다. 또, 컨트롤 밸브(11, 12)는 각각 아암용 및 붐용이며, 제1 유압 펌프(2)의 토출 유로(2a)에 평행하게 접속되고, 아암 실린더(5) 및 붐 실린더(6)와 함께 제1 유압 회로를 구성하고 있다. 컨트롤 밸브(13, 14)는 각각 선회용 및 버킷용이며, 제2 유압 펌프(3)의 토출 유로(3a)에 평행하게 접속되고, 선회 모터(7) 및 버킷 실린더(8)와 함께 제2 유압 회로를 구성하고 있다.
아암 실린더(5)는 유압 셔블의 아암을 밀고 당기는 액추에이터이고, 붐 실린더(6)는 이 붐을 올리고 내리는 액추에이터이며, 선회 모터(7)는 이 상부 선회체를 선회시키는 액추에이터이며, 버킷 실린더(8)는 이 버킷을 밀고 당기는 액추에이터이다.
제1 유압 펌프(2)는 제1 레귤레이터(201)를 구비하고, 제2 유압 펌프(3)는 제2 레귤레이터(301)를 구비하고 있다. 제1 레귤레이터(201)는 요구 유량[조작 레버 장치(16, 17)의 조작량]에 따라 제1 유압 펌프(2)의 변위 용적 가변 부재인 경사판(2b)의 경전각(변위 용적 또는 용량)을 조정하여, 펌프 토출 유량을 제어함과 함께, 제1 유압 펌프(2)의 흡수 토크가 설정된 최대 흡수 토크(후술)를 넘지 않도록 제1 유압 펌프(2)의 경전각을 제어한다. 제2 레귤레이터(301)도 마찬가지로, 요구 유량[조작 레버 장치(18, 19)의 조작량]에 따라 제2 유압 펌프(3)의 변위 용적 가변 부재인 경사판(3b)의 경전각(변위 용적 또는 용량)을 조정하여, 펌프 토출유량을 제어함과 함께, 제2 유압 펌프(3)의 흡수 토크가 설정된 최대 흡수 토크(후술)를 넘지 않도록 제2 유압 펌프(3)의 경전각을 제어한다.
또한, 본 실시 형태에서는 제1 유압 펌프(2)로 아암 실린더(5), 붐 실린더(6)를 구동하고, 제2 유압 펌프(3)로 선회 모터(7), 버킷 실린더(8)를 구동하는 경우에 대하여 설명하지만 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 제1 유압 펌프로 버킷 실린더, 붐 실린더를 구동하고, 제2 유압 펌프로 선회 모터, 아암 실린더를 구동할 수도 있다.
조작 레버 장치(16, 17)가 생성한 제어 파일럿압을 컨트롤 밸브(11, 12)로 유도하는 제어 파일럿 회로에는 셔틀 밸브(23a, 23b, 23c)가 접속되고, 조작 레버 장치(16, 17)에 의해 생성된 조작 파일럿압의 최고 압력이 셔틀 밸브(23a, 23b, 23c)에 의해 선택되어, 제1 유압 펌프(2)의 요구 유량을 지시하는 제어 신호 압력으로서 제1 레귤레이터(201)에 주어진다.
마찬가지로, 조작 레버 장치(18, 19)가 생성한 제어 파일럿압을 컨트롤 밸브(13, 14)로 유도하는 조작 파일럿 회로에는 셔틀 밸브(24a, 24b, 24c)가 접속되고, 조작 레버 장치(18, 19)에 의해 생성된 제어 파일럿압의 최고 압력이 셔틀 밸브(24a, 24b, 24c)에 의해 선택되어, 제2 유압 펌프(3)의 요구 유량을 지시하는 제어 신호 압력으로서 제2 레귤레이터(301)에 주어진다.
<펌프 레귤레이터>
도 2는, 도 1에 나타낸 유압 시스템의 제1 및 제2 레귤레이터(201, 301)의 확대도이다.
제1 레귤레이터(201)는, 제1 유압 펌프(2)의 경사판(2b)을 경전 동작시키는 경전 제어 액추에이터(211)와, 이 액추에이터(211)의 위치(후술하는 제어 피스톤의 위치)를 제어하는 펌프 유량 제어 밸브(212) 및 펌프 토크 제어 밸브(213)를 가지고 있다. 이들 제어 밸브(212, 213)는 서보 밸브로서 구성되어 있다.
경전 제어 액추에이터(211)는, 경사판(2b)에 연계되고 또한 양단에 설치된 수압부(受壓部)의 수압 면적이 다른 제어 피스톤(211a)과, 이 제어 피스톤(211a)의 소면적수압부 측에 위치하는 수압실(211b)과, 대면적 수압부 측에 위치하는 수압실(211c)을 구비하고, 수압실(211b, 211c)의 압력 밸런스로 제어 피스톤(211a)을 동작시켜, 제1 유압 펌프(2)의 경사판의 경전각을 제어한다. 수압실(211b)은 파일럿 펌프(15)의 토출 라인(15a)에 유로(215)를 통하여 접속되고, 수압실(211c)은 파일럿 펌프(15)의 토출 라인(15a)에 유로(215) 및 유로(216)와, 펌프 유량 제어 밸브(212) 및 펌프 토크 제어 밸브(213)를 통하여 접속되어 있다. 또, 수압실(211c)은 펌프 유량 제어 밸브(212) 및 펌프 토크 제어 밸브(213)와 유로(217, 218)를 통하여 탱크(T)에 접속되어 있다.
펌프 유량 제어 밸브(212)는, 유량 제어 스풀(212a)과, 유량 제어 스풀(212a)의 일단(一端) 측에 위치하는 위치 유지용의 약한 스프링(212b)과, 유량 제어 스풀(212a)의 타단(他端) 측에 위치하는 수압실(212c)을 구비하고 있다. 수압실(212c)에는 상기 셔틀 밸브(23a, 23b, 23c)에 의해 선택된 조작 레버 장치(16, 17)의 조작 파일럿압의 최고 압력이 유로(219)를 통하여 제1 유압 펌프(2)의 제어 신호 압력으로서 유도되어 있다.
펌프 토크 제어 밸브(213)는, 토크 제어 스풀(213a)과, 토크 제어 스풀(213a)의 일단 측에 위치하는 스프링(213b)과, 토크 제어 스풀(213a)의 타단 측에 위치하는 PQ 제어 수압실(213c) 및 토크 감소 제어 수압실(213d)을 구비하고 있다. PQ 제어 수압실(213c)은 유로(221)를 통하여 제1 유압 펌프(2)의 토출 라인(2a)에 접속되고, 제1 유압 펌프(2)의 토출 압력이 유도되며, 토크 감소 제어 수압실(213d)은 유로(222)를 통하여 제1 전자(電磁) 비례 밸브(31)의 출력 포트에 접속되어, 제1 전자 비례 밸브(31)로부터 출력되는 제어 압력이 유도된다. 스프링(213b)과 토크 감소 제어 수압실(213d)은 대향하여 위치하고, 스프링(213b)이 부여하는 도시 우측 방향의 가압력은 토크 감소 제어 수압실(213d)이 생성하는 도시 좌측 방향의 가압력보다 크게 설정되며, 스프링(213b)의 가압력과 토크 감소 제어 수압실(213d)의 가압력의 차이인 도시 우측 방향의 가압력에 의해 제1 유압 펌프(2)의 최대 흡수 토크를 설정한다. 이 최대 흡수 토크는 토크 감소 제어 수압실(213d)로 유도되는 제1 전자 비례 밸브(31)로부터의 제어 압력에 의해 조정된다.
펌프 유량 제어 밸브(212)는, 수압실(212c)로 유도되는 제어 신호 압력(요구유량)이 증가하면, 유량 제어 스풀(212a)을 도시 우측 방향으로 변위시키고, 경전 제어 액추에이터(211)의 대면적 측의 수압실(211c)을 탱크(T)에 연통시킴으로써, 수압실(211c)의 압력을 저하시킨다. 경전 제어 액추에이터(211)는 이 수압실(211c)의 압력의 저하에 의해 제어 피스톤(211a)을 도시 좌측 방향으로 이동시키고, 제1 유압 펌프(2)의 경사판(2b)의 경전량(변위 용적)을 증가시켜서, 제1 유압 펌프(2)의 토출 유량을 증가시킨다. 반대로, 제어 신호 압력(요구 유량)이 저하되면, 펌프 유량 제어 밸브(212)는 유량 제어 스풀(212a)을 도시 좌측 방향으로 변위시키고, 경전 제어 액추에이터(211)의 대면적 측의 수압실(211c)을 파일럿 펌프(15)의 토출 라인(15a)에 연통시킴으로써, 수압실(211c)의 압력을 상승시킨다. 경전 제어 액추에이터(211)는 이 수압실(211c)의 압력의 상승에 의해 제어 피스톤(211a)을 도시 우측 방향으로 이동시키고, 제1 유압 펌프(2)의 경사판(2b)의 경전량(변위 용적)을 감소시켜서, 제1 유압 펌프(2)의 토출 유량을 감소시킨다.
이와 같이 펌프 유량 제어 밸브(212)는, 수압실(212c)로 유도되는 제어 신호압력(요구 유량)에 따라 경전 제어 액추에이터(211)의 대면적 측의 수압실(211c)의 압력을 바꾸고, 제1 유압 펌프(2)의 경사판(2b)의 경전각을 조정하여 펌프 토출 유량을 제어한다.
펌프 토크 제어 밸브(213)는, PQ 제어 수압실(213c)로 유도되는 제1 유압 펌프(2)의 토출 압력이 상승하고, PQ 제어 수압실(213c)에 발생하는 도시 좌측 방향의 가압력이 스프링(213b)의 가압력과 토크 감소 제어 수압실(213d)의 가압력의 차인 도시 우측 방향의 가압력을 상회하면, 토크 제어 스풀(213a)을 도시 좌측 방향으로 변위시키고, 경전 제어 액추에이터(211)의 대면적 측의 수압실(211c)을 파일럿 펌프(15)의 토출 라인(15a)에 연통시킴으로써, 수압실(211c)의 압력을 상승시킨다. 경전 제어 액추에이터(211)는 이 수압실(211c)의 압력의 상승에 의해 제어 피스톤(211a)을 도시 우측 방향으로 이동시키고, 제1 유압 펌프(2)의 경사판(2b)의 경전량(변위 용적)을 감소시켜서, 제1 유압 펌프(2)의 토출 유량을 감소시킨다. 반대로, 제1 유압 펌프(2)의 토출 압력이 저하되고, PQ 제어 수압실(213c)에 발생하는 도시 좌측 방향의 가압력이 스프링(213b)의 가압력과 토크 감소 제어 수압실(213d)의 가압력의 차이인 도시 우측 방향의 가압력을 하회하면, 펌프 토크 제어 밸브(213)는 토크 제어 스풀(213a)을 도시 우측 방향으로 변위시키고, 경전 제어 액추에이터(211)의 대면적 측의 수압실(211c)을 탱크(T)에 연통시킴으로써, 수압실(211c)의 압력을 저하시킨다. 경전 제어 액추에이터(211)는 이 수압실(211c)의 압력의 저하에 의해 제어 피스톤(211a)을 도시 좌측 방향으로 이동시키고, 제1 유압 펌프(2)의 경사판(2b)의 경전량(변위 용적)을 증가시켜서, 제1 유압 펌프(2)의 토출 유량을 증가시킨다.
이와 같이 펌프 토크 제어 밸브(213)가 작동하고, 제1 유압 펌프(2)의 변위 용적이 제어되는 결과, 펌프 토크 제어 밸브(213)는, 제1 유압 펌프(2)의 토출 압력이 상승하고, 제1 유압 펌프(2)의 흡수 토크가 증대될 때, 제1 유압 펌프(2)의 흡수 토크가 스프링(213b)의 가압력과 토크 감소 제어 수압실(213d)의 가압력의 차인 도시 우측 방향의 가압력에 의해 설정되는 최대 흡수 토크를 넘지 않도록 제어한다. 또, 그 최대 흡수 토크는 토크 감소 제어 수압실(213d)로 유도되는 제1 전자 비례 밸브(31)로부터의 제어 압력에 의해 조정된다.
제2 레귤레이터(301)는, 제2 유압 펌프(3)의 경사판(3b)을 경전 동작시키는 경전 제어 액추에이터(311)와, 이 액추에이터(311)의 구동을 제어하는 펌프 유량 제어 밸브(312) 및 펌프 토크 제어 밸브(313)를 가지고 있다. 이들 제어 밸브(312, 313)는 서보 밸브로서 구성되어 있다.
경전 제어 액추에이터(311), 펌프 유량 제어 밸브(312) 및 펌프 토크 제어 밸브(313)는, 제1 레귤레이터(201)의 경전 제어 액추에이터(211), 펌프 유량 제어 밸브(212) 및 펌프 토크 제어 밸브(213)와 동일하게 구성되어 있고, 도면 중, 동등한 부분에는, 200번대의 참조 숫자를 300번대로 바꾸어 나타내고 있다.
경전 제어 액추에이터(311)의 수압실(31lb)은 파일럿 펌프(15)의 토출 라인(15a)에 유로(315)와 유로(215, 216)를 통하여 접속되고, 수압실(311c)은 파일럿 펌프(15)의 토출 라인(15a)에 펌프 유량 제어 밸브(312) 및 펌프 토크 제어 밸브(313)와, 유로(316) 및 유로(215, 216)를 통하여 접속되어 있다. 또, 수압실(311c)은 펌프 유량 제어 밸브(312) 및 펌프 토크 제어 밸브(313)와 유로(317) 및 유로(218)를 통하여 탱크(T)에 접속되어 있다. 펌프 유량 제어 밸브(312)의 수압실(312c)에는 상기 셔틀 밸브(24a, 24b, 24c)에 의해 선택된 조작 레버 장치(18, 19)의 조작 파일럿압의 최고 압력이 유로(319)를 통하여 제2 유압 펌프(3)의 제어신호 압력으로서 유도된다. 펌프 토크 제어 밸브(313)의 PQ 제어 수압실(313c)은 유로(321)를 통하여 제2 유압 펌프(3)의 토출 라인(3a)에 접속되고, 제2 유압 펌프(3)의 토출 압력이 유도되며, 토크 감소 제어 수압실(313d)은 제2 전자 비례 밸브(32)의 출력 포트에 유로(322)를 통하여 접속되고, 제2 전자 비례 밸브(32)로부터 출력되는 제어 압력이 유도된다.
펌프 유량 제어 밸브(312)는, 제1 레귤레이터(201)의 펌프 유량 제어 밸브(212)와 마찬가지로, 수압실(312c)로 유도되는 제어 신호 압력(요구 유량)에 따라 경전 제어 액추에이터(311)의 대면적 측의 수압실(311c)의 압력을 바꾸고, 제2 유압 펌프(3)의 경사판(3b)의 경전각을 조정하여 펌프 토출 유량을 제어한다.
펌프 토크 제어 밸브(313)는, 제1 레귤레이터(201)의 펌프 토크 제어 밸브(213)와 마찬가지로, 스프링(313b)의 가압력과 토크 감소 제어 수압실(313d)의 가압력의 차인 도시 우측 방향의 가압력에 의해 제2 유압 펌프(3)의 최대 흡수 토크를 설정함과 함께, 제2 유압 펌프(3)의 토출 압력이 상승하고, 제2 유압 펌프(3)의 흡수 토크가 증대할 때, 제2 유압 펌프(3)의 흡수 토크가 스프링(313b)의 가압력과 토크 감소 제어 수압실(313d)의 가압력의 차인 도시 우측 방향의 가압력에 의해 설정되는 최대 흡수 토크를 넘지 않도록 제어한다. 또, 그 최대 흡수 토크는 토크 감소 제어 수압실(313d)로 유도되는 제2 전자 비례 밸브(32)로부터의 제어 압력에 의해 조정된다.
<펌프 제어 장치>
도 3은, 이상과 같은 유압 시스템에 설치된 본 실시 형태에 의한 펌프 제어 장치의 전체 구성을 나타내는 도면이다. 본 실시 형태의 펌프 제어 장치는, 제2 유압 펌프(3)의 토출 라인(3a)에 접속되고, 제2 유압 펌프(3)의 토출 압력을 검출하는 압력 센서(35)와, 셔틀 밸브(24a)의 출력 측에 접속되고, 조작 레버 장치(18)가 생성하는 제어 파일럿압을 선회 조작 압력으로서 검출하는 압력 센서(36)와, 엔진 컨트롤 다이얼 등의 엔진 회전수 지령 조작 장치(37)와, 컨트롤러(38)와, 컨트롤러(38)로부터 출력되는 제어 전류에 의해 작동하는 상기 서술한 제1 및 제2 전자비례 밸브(31, 32)를 가지고 있다. 컨트롤러(38)는, 압력 센서(35, 36)로부터의 검출 신호와 엔진 회전수 지령 조작 장치(37)로부터의 지령 신호를 입력하여, 소정의 연산 처리를 행하고, 제1 및 제2 전자 비례 밸브(31, 32)에 제어 전류를 출력 함으로써, 펌프 토크 제어 밸브(213, 313)를 제어하고, 제1 및 제2 유압 펌프(2, 3)의 최대 흡수 토크를 제어한다.
<컨트롤러>
도 4는, 컨트롤러(38)의 처리 내용을 나타내는 기능 블록도이다. 컨트롤러(38)는, 전체 펌프 토크 연산부(41), 제2 펌프 할당 토크 연산부(42), 펌프 토출 압력 대응 펌프 토크 연산부(43), 선회 조작압 대응 펌프 토크 연산부(44), 최대값선택부(45), 최소값 선택부(46), 감산부(47), 제1 토크 제어 압력 연산부(48), 제2 토크 제어 압력 연산부(49)의 각 연산 기능을 가지고 있다.
전체 펌프 토크 연산부(41)는, 엔진 회전수 지령 조작 장치(37)에 의해 지령된 엔진(1)의 목표 회전수(Nr)에 따라 제1 및 제2 유압 펌프(2, 3)의 2개의 펌프로 소비 가능한 합계의 펌프 토크(이하, 전체 펌프 토크라고 함)(Tr0)를 산출한다. 이 연산은, 엔진 회전수 지령 조작 장치(37)로부터 목표 회전수(Nr)의 지령 신호를 입력하고, 이것을 메모리에 기억되어 있는 테이블에 참조시켜 대응하는 전체 펌프 토크(Tr0)를 연산함으로써 행하여진다. 전체 펌프 토크(Tr0)는 엔진(1)의 출력 토크의 범위 내의 값으로서 설정되어 있고, 메모리의 테이블에는, 엔진(1)의 출력 토크의 변화에 대응하여, 목표 회전수(Nr)가 정격의 최대 회전수 부근에 있을 때에는, 전체 펌프 토크(Tr0)는 최대값(Ta)이며, 목표 회전수(Nr)가 낮아짐에 따라서 전체 펌프 토크(Tr0)가 감소하도록, 목표 회전수(Nr)와 전체 펌프 토크(Tr0)의 관계가 설정되어 있다.
제2 펌프 할당 토크 연산부(42)는, 엔진 회전수 지령 조작 장치(37)에 의해 지령된 엔진(1)의 목표 회전수(Nr)에 따라 제2 유압 펌프(3)로 소비 가능한 할당 최대 펌프 토크(Tp2max)를 산출한다. 이 연산은, 엔진 회전수 지령 조작 장치(37)로부터 목표 회전수(Nr)의 지령 신호를 입력하고, 이것을 메모리에 기억되어 있는 테이블에 참조시켜 대응하는 할당 최대 펌프 토크(Tp2max)를 연산함으로써 행한다. 할당 최대 펌프 토크(Tp2max)는, 전체 펌프 토크(Tr0)의 범위 내에 있어서, 제2 유압 펌프(3)에 관련된 액추에이터의 단독 조작 및 복합 조작에 있어서의 최대 소비 펌프 토크를 고려한 값이며, 예를 들면, Tp2max=Tr0/2이다. 메모리의 테이블에는, 전체 펌프 토크(Tr0)의 변화에 대응하여, 목표 회전수(Nr)가 정격의 최대 회전수 부근에 있을 때에는, 할당 최대 펌프 토크(Tp2max)는, 예를 들면 최대값(Tb)이며, 목표 회전수(Nr)가 낮아짐에 따라서 할당 최대 펌프 토크(Tp2max)가 감소하도록, 목표 회전수(Nr)와 할당 최대 펌프 토크(Tp2max)의 관계가 설정되어 있다. 최대값(Tb)은, 예를 들면 전체 펌프 토크(Tr0)의 최대값(Ta)의 절반(Tb=Ta/2)이다.
펌프 토출 압력 대응 펌프 토크 연산부(43)는, 압력 센서(35)에 의해 검출된 제2 유압 펌프(3)의 토출 압력에 따라 제2 유압 펌프(3)로 소비 가능한 제1 흡수 토크(Tp21)를 산출한다. 이 연산은, 압력 센서(35)로부터 제2 유압 펌프(3)의 토출 압력의 검출 신호를 입력하고, 이것을 메모리에 기억되어 있는 테이블에 참조시켜서, 그 검출 신호가 나타내는 제2 유압 펌프(3)의 토출 압력에 대응하는 제1 흡수 토크(Tp21)를 연산함으로써 행한다.
도 5는, 펌프 토출 압력 대응 펌프 토크 연산부(43)의 제2 유압 펌프(3)의 토출 압력과 제1 흡수 토크(Tp21)의 관계를 확대하여 나타내는 도면이다. 도 5에 있어서, 제1 흡수 토크(Tp21)는 할당 최대 펌프 토크(Tp2max)의 최대값(Tb) 이하의 값으로서 설정되어 있고, 메모리의 테이블에는, 제2 유압 펌프(3)의 토출 압력이 릴리프 밸브(4)에 의해 결정되는 최대 압력(Pmax) 근방의 제1 압력값(Pp2a)보다 낮을 때에는, 제1 흡수 토크(Tp21)는 할당 최대 펌프 토크(Tp2max)의 최대값(Tb)과 동일한, 제2 유압 펌프(3)로 소비 가능한 최대 토크값이며(Tp21=Tb), 제2 유압 펌프(3)의 토출 압력이 제1 압력값(Pp2a)을 넘어서 더욱 상승하면 제1 흡수 토크(Tp21)는 감소하고, 제2 유압 펌프(3)의 토출 압력이 더욱 상승하여, 릴리프 밸브(4)에 의해 결정되는 최대 압력(Pmax) 근방의 제2 압력값(Pp2b)(>Pp2a)을 넘으면, 제1 흡수 토크(Tp21)는 상기 최대 토크값(Tb)보다 작은 토크값(Tc)으로 감소하도록(Tp21=Tc), 제2 유압 펌프(3)의 토출 압력과 제1 흡수 토크(Tp21)의 관계가 설정되어 있다. 토크값(Tc)은, 선회 기동에 필요한 최소의 토크값으로서 미리 구하여 설정한 것이다.
도시의 예에서는, 제1 흡수 토크(Tp21)의 급격한 변화를 피하기 위하여, 제1 압력값(Pp2a) 및 제2 압력값(Pp2b)을 문턱값으로서 제1 흡수 토크(Tp21)를 Tb와 Tc로 변화시켰지만, 예를 들면 제2 압력값(Pp2b)을 문턱값으로서 제1 흡수 토크(Tp21)를 Tb와 Tc로 변화시켜도 된다. 또, 제2 압력값(Pp2b)은 릴리프 밸브(4)에 의해 결정되는 최대 압력(Pmax) 근방의 값으로 하였지만, 최대 압력(Pmax) 그 자체여도 된다.
선회 조작압 대응 펌프 토크 연산부(44)는, 압력 센서(36)에 의해 검출된 선회 조작 압력에 따라 제2 유압 펌프(3)로 소비 가능한 제2 흡수 토크(Tp22)를 산출한다. 이 연산은, 압력 센서(36)로부터 선회 조작 압력의 검출 신호를 입력하고, 이것을 메모리에 기억되어 있는 테이블에 참조시켜서, 그 검출 신호가 나타내는 선회 조작 압력에 대응하는 제2 흡수 토크(Tp22)를 연산함으로써 행한다.
도 6은, 선회 조작압 대응 펌프 토크 연산부(44)의 선회 조작 압력과 제2 흡수 토크(Tp22)의 관계를 확대하여 나타내는 도면이다. 도 6에 있어서, 제2 흡수 토크(Tp22)도 할당 최대 펌프 토크(Tp2max)의 최대값(Tb) 이하의 값으로서 설정되어 있고, 메모리의 테이블에는, 선회 조작 압력(선회용의 제어 파일럿압)이 최대 압력(Pcmax) 근방의 압력값(Pca)보다 낮을 때에는, 제2 흡수 토크(Tp22)는 할당 최대 펌프 토크(Tp2max)의 최대값(Tb)과 동일하고(Tp22=Tb), 선회 조작 압력이 압력값(Pca)을 넘어서 더욱 상승하면 제2 흡수 토크(Tp22)는 감소하고, 선회 조작 압력이 더욱 상승하여 최대 압력(Pcmax) 근방의 압력값(Pcb)(>Pca)을 넘으면, 제2 흡수 토크(Tp22)는, 펌프 토출 압력 대응 펌프 토크 연산부(43)에 있어서 제2 유압 펌프(3)의 토출 압력이 Pp2b를 넘었을 때에 설정되는 토크값과 동일한 토크값(Tc)으로 감소하도록(Tp22=Tc), 선회 조작 압력과 제2 흡수 토크(Tp22)의 관계가 설정되어 있다. 압력값(Pca)은, 오퍼레이터가 선회 기동을 의도하여 선회용의 조작 레버 장치(18)의 조작 레버를 완전히(fully) 조작했다고 판단할 수 있는 값이며, 예를 들면 최대 선회 조작 압력의 80% 이상의 값이다.
최대값 선택부(45)는, 펌프 토출 압력 대응 펌프 토크 연산부(43)에서 산출한 제1 흡수 토크(Tp21)와 선회 조작압 대응 펌프 토크 연산부(44)에서 산출한 제2 흡수 토크(Tp22) 중 큰 쪽을 선택하여, 제3 흡수 토크(Tp23)로서 출력한다.
최소값 선택부(46)는, 제2 펌프 할당 토크 연산부(42)에서 산출한 제2 유압 펌프(3)의 할당 최대 펌프 토크(Tp2max)와 최대값 선택부(45)에서 선택한 제3 흡수 토크(Tp23) 중 작은 쪽을 선택하여, 제2 유압 펌프(3)의 제어용의 최대 흡수 토크(Tp2)로서 출력한다.
감산부(47)는, 전체 펌프 토크 연산부(41)에서 산출한 전체 펌프 토크(Tr0)로부터 최소값 선택부(46)에서 선택한 최대 흡수 토크(Tp2)를 차감하여, 제1 유압 펌프(2)의 제어용의 최대 흡수 토크(Tp1)를 산출한다.
제1 토크 제어 압력 연산부(48)는, 감산부(47)에서 산출한 제1 유압 펌프(2)의 제어용의 최대 흡수 토크(Tp1)를 제1 레귤레이터(201)로 설정하는 것에 필요한 제1 전자 비례 밸브(31)의 출력 압력(제어 압력)을 산출하는 것이며, 최대 흡수 토크(Tp1)를 메모리에 기억되어 있는 테이블에 참조시켜, 그 최대 흡수 토크(Tp1)에 대응하는 제어 압력(Pc1)을 연산한다. 메모리의 테이블에는, 제1 전자 비례 밸브(31)로부터의 제어 압력(Pc1)이 스프링(213b)에 대향 위치하는 토크 감소 제어 수압실(213d)에 입력되는 것(네가티브 제어)을 고려하여, 최대 흡수 토크(Tp1)가 증대됨에 따라서 제어 압력(Pc1)이 감소하도록 최대 흡수 토크(Tp1)와 제어 압력(Pc1)의 관계가 설정되어 있다. 이 제어 압력(Pc1)은, 제1 전자 비례 밸브(31)는 솔레노이드에 인가되는 제어 전류가 최소일 때에는 파일럿 펌프(15)의 토출 압력에 기초하여 최대의 제어 압력을 생성하는 구성임을 고려하여 특성을 설정한 도시 생략한 전류 변환·증폭부를 통하여 제1 전자 비례 밸브(31)의 제어 전류로 변환·증폭되어, 제1 전자 비례 밸브(31)에 출력된다.
제2 토크 제어 압력 연산부(49)는, 최소값 선택부(46)에서 선택한 제2 유압 펌프(3)의 제어용의 최대 흡수 토크(Tp2)를 제2 레귤레이터(301)로 설정하는 것에도 필요한 제2 전자 비례 밸브(32)의 출력 압력(제어 압력)을 산출하는 것이며, 최대 흡수 토크(Tp2)를 메모리에 기억되어 있는 테이블에 참조시켜, 그 최대 흡수 토크(Tp2)에 대응하는 제어 압력(Pc2)을 연산한다. 메모리의 테이블에는, 제2 전자 비례 밸브(32)로부터의 제어 압력(Pc2)이 스프링(313b)에 대향 위치하는 토크 감소 제어 수압실(313d)에 입력되는 것(네가티브 제어)을 고려하여, 최대 흡수 토크(Tp2)가 증대됨에 따라서 제어 압력(Pc2)이 감소하도록 최대 흡수 토크(Tp2)와 제어 압력(Pc2)의 관계가 설정되어 있다. 이 제어 압력(Pc2)은, 제2 전자 비례 밸브(32)는 솔레노이드에 인가되는 제어 전류가 최소일 때 파일럿 펌프(15)의 토출 압력에 기초하여 최대의 제어 압력을 생성하는 구성인 것을 고려하여 특성을 설정한 도시 생략한 전류 변환·증폭부를 통하여 제2 전자 비례 밸브(32)의 제어 전류로 변환·증폭되어, 제2 전자 비례 밸브(32)에 출력된다.
이상에 있어서, 압력 센서(35)는, 제2 유압 펌프(3)의 토출 압력을 검출하는 압력 검출 수단을 구성하고, 엔진 회전수 지령 조작 장치(37), 컨트롤러(38)의 전체 펌프 토크 연산부(41), 감산부(47), 제1 토크 제어 압력 연산부(48), 제1 전자비례 밸브(31), 제1 레귤레이터(201)의 펌프 토크 제어 밸브(213)는, 제1 유압 펌프(2)의 최대 흡수 토크(Tp1)를 설정하고, 제1 유압 펌프(2)의 흡수 토크가 그 최대 흡수 토크(Tp1)를 넘지 않도록 제1 유압 펌프(2)의 변위 용적을 제어하는 제1 펌프 토크 제어 수단을 구성하고, 컨트롤러(38)의 펌프 토출 압력 대응 펌프 토크 연산부(43), 선회 조작압 대응 펌프 토크 연산부(44), 최대값 선택부(45), 최소값 선택부(46), 제2 토크 제어 압력 연산부(49), 제2 전자 비례 밸브(32), 제2 레귤레이터(301)의 펌프 토크 제어 밸브(313)는, 제2 유압 펌프(3)의 최대 흡수 토크(Tp2)를 설정하고, 제2 유압 펌프(3)의 흡수 토크가 그 최대 흡수 토크(Tp2)를 넘지 않도록 제2 유압 펌프(3)의 변위 용적을 제어하는 제2 펌프 토크 제어 수단을 구성한다. 그리고, 그 제2 펌프 토크 제어 수단[컨트롤러(38), 펌프 토출 압력 대응 펌프 토크 연산부(43), 제2 토크 제어 압력 연산부(49), 제2 전자 비례 밸브(32), 제2 레귤레이터(301)의 펌프 토크 제어 밸브(313)]은, 제2 유압 펌프(3)로 소비 가능한 최대 토크값(Tb)과 이 최대 토크값(Tb)보다 작은 토크값(Tc)이 미리 설정되어 있고, 압력 검출 수단[압력 센서(35)]으로 검출한 제2 유압 펌프(3)의 토출 압력이, 릴리프 밸브(4)가 결정하는 최대 압력(Pmax)에 도달하지 않는 소정의 압력(Pp2a)보다 낮을 때에는 제2 유압 펌프(3)의 최대 흡수 토크(Tp2)로서 최대 토크값(Tb)을 설정하고, 압력 검출 수단으로 검출한 제2 유압 펌프(3)의 토출 압력이, 릴리프 밸브(4)가 결정하는 최대 압력(Pmax)까지 상승했을 때에는, 제2 유압 펌프(3)의 최대 흡수 토크(Tp2)로서 최대 토크값(Tb)보다 작은 토크값(Tc)을 설정한다.
또, 제1 펌프 토크 제어 수단[컨트롤러(38)의 감산부(47)]은, 제1 유압 펌프(2)와 제2 유압 펌프(3)로 소비 가능한 전체 펌프 토크값(Tr0)으로부터 제2 펌프 토크 제어 수단에 설정한 제2 유압 펌프(3)의 최대 흡수 토크(Tp2)를 뺀 값을 제1 유압 펌프(2)의 최대 흡수 토크(Tp1)로서 설정한다.
또한, 셔틀 밸브(24a) 및 압력 센서(36)는, 선회 모터(7)를 조작하는 제2 조작 수단[조작 레버 장치(18)]의 조작량을 검출하는 조작량 검출 수단을 구성하고, 제2 펌프 토크 제어 수단[컨트롤러(38)의 선회 조작압 대응 펌프 토크 연산부(44), 최대값 선택부(45)]은, 조작량 검출 수단으로 검출한 제2 조작 수단의 조작량이 소정의 값(Pca~Pcb)을 넘고, 또한 압력 검출 수단으로 검출한 제2 유압 펌프(3)의 토출 압력이, 릴리프 밸브(4)가 결정하는 최대 압력(Pmax)까지 상승했을 때에, 제2 유압 펌프(3)의 최대 흡수 토크(Pp2)로서 최대 토크값(Tb)보다 작은 토크값(Tc)을 설정하고, 조작량 검출 수단으로 검출한 제2 조작 수단의 조작량이 소정의 값(Pca~Pcb) 이하일 때에는, 압력 검출 수단으로 검출한 제2 유압 펌프(3)의 토출 압력 여하에 관계없이, 제2 유압 펌프(3)의 최대 흡수 토크(Tp2)로서 최대 토크값(Tb)을 설정한다.
<유압 셔블>
도 7은, 도 1에 나타낸 유압 시스템을 탑재한 유압 셔블의 외관을 나타내는 도면이다. 유압 셔블은 하부 주행체(100)와 상부 선회체(101)와 프론트 작업기(102)를 구비하고 있다. 하부 주행체(100)는 좌우의 크롤러식 주행 장치(103a, 103b)를 가지고, 좌우의 주행 모터(104a, 104b)에 의해 구동된다. 상부 선회체(101)는 하부 주행체(100) 상에 선회 가능하게 탑재되고, 선회 모터(7)에 의해 선회 구동된다. 프론트 작업기(102)는 상부 선회체(101)의 전부(前部)에 부앙(俯仰) 가능하게 장착되어 있다. 상부 선회체(101)에는 엔진 룸(106), 캐빈(운전실)(107)이 구비되고, 엔진 룸(106)에 엔진(1)이나 제1 및 제2 유압 펌프(2, 3), 파일럿 펌프(15) 등의 유압기기가 배치되며, 캐빈(107) 내에는 상기 조작 레버 장치(16~19)나 엔진 회전수 지령 조작 장치(37)가 배치되어 있다.
프론트 작업기(102)는 붐(111), 아암(112), 버킷(113)을 가지는 다관절 구조이며, 붐(111)은 붐 실린더(6)의 신축에 의해 상하 방향으로 회전 운동하고, 아암(112)은 아암 실린더(5)의 신축에 의해 상하, 전후 방향으로 회전 운동하며, 버킷(113)은 버킷 실린더(8)의 신축에 의해 상하, 전후 방향으로 회전 운동한다. 도 1에서는 좌우의 주행 모터(104a, 104b) 등의 액추에이터나 그들의 조작계를 생략하여 나타내고 있다.
<동작>
<선회 단독 조작>
먼저, 선회 단독 조작 시의 동작에 대하여 설명한다.
선회용의 조작 레버 장치(18)의 조작 레버를 도 1의 좌측 방향으로 완전히 조작하면, 선회 조작압이 제2 유압 펌프(3)의 제2 레귤레이터(301)의 경전 제어 스풀(312a)에 작용하고, 제2 유압 펌프(3)의 변위 용적이 증대됨과 동시에, 선회용의 컨트롤 밸브(13)가 도시 좌측 방향으로 움직이는 것에 의해, 제2 유압 펌프(3)로부터 탱크(T)로의 회로가 끊어지고, 컨트롤 밸브(13)의 미터인 스로틀을 통하여 선회 모터(7)에 압유가 보내진다. 이때 상부 선회체(101)는 정지하고 있고, 선회 모터(7)에 있어서 큰 관성 부하가 되기 때문에, 제2 유압 펌프(3)의 토출 압력은 급격하게 상승하여 릴리프 밸브(4)에 의해 결정되는 유압 공급 회로의 최대 압력(릴리프압)에 도달한다. 컨트롤러(38)는 선회 조작압과 제2 유압 펌프(3)의 토출 압력의 각 값으로부터 도 4에 있어서의 각 연산을 실행한다. 여기서는, 제2 유압 펌프(3)의 토출 압력 및 선회 조작 압력 각각이 최대가 되기 때문에, 도 4의 펌프 토출 압력 대응 펌프 토크 연산부(43), 선회 조작압 대응 펌프 토크 연산부(44), 최대값 선택부(45)에서는, 제2 유압 펌프(3)의 최대 흡수 토크를 Tc로 낮추는 연산 결과가 되고, 제2 전자 비례 밸브(32)로부터 출력되는 제어 압력은 제2 유압 펌프(3)의 최대 흡수 토크를 낮추도록 제어되어, 제2 유압 펌프(3)의 변위 용적이 감소된다. 이 결과, 제2 유압 펌프(3)의 토출 유량이 감소하여 릴리프 밸브(4)로부터의 릴리프 유량이 감소하여, 선회 기동 시의 에너지 손실이 억제된다.
그 후, 상부 선회체(101)가 가속하여 선회 속도가 높아져 감과 함께 릴리프 밸브(4)로부터의 릴리프 유량은 없어지고, 또한 제2 유압 펌프(3)로부터 선회 모터(7)로의 유량의 공급이 미치지 않게 되기 때문에, 제2 유압 펌프(3)의 토출 압력은 내려가기 시작한다. 컨트롤러(38)는 선회 조작압과 제2 유압 펌프(3)의 토출 압력의 각 값으로부터 도 4에 있어서의 연산을 실행한다. 여기서는, 선회 조작 압력이 최대이고, 또한 제2 유압 펌프(3)의 토출 압력이 릴리프 밸브(4)에 의해 결정되는 유압 공급 회로의 최대 압력(릴리프압)을 하회하고 있기 때문에, 제2 유압 펌프(3)의 토출 압력 및 선회 조작 압력 각각이 최대가 되기 때문에, 도 4의 펌프 토출 압력 대응 펌프 토크 연산부(43), 선회 조작압 대응 펌프 토크 연산부(44), 최대값 선택부(45)에서는, 제2 유압 펌프(3)의 최대 흡수 토크를 Tc로부터 Tb로 높이는 연산 결과가 되고, 제2 전자 비례 밸브(32)로부터 출력되는 제어 압력은 제2 유압 펌프(3)의 토출 압력이 내려감에 따라 제2 유압 펌프(3)의 흡수 토크를 높이는 제어[제2 유압 펌프(3)의 토출 압력에 따라 제2 유압 펌프(3)의 최대 흡수 토크를 변경하는 제어]를 행하여, 제2 유압 펌프(3)의 변위 용적은 점차 증가한다. 이 결과, 선회 속도의 상승에 수반하여 제2 유압 펌프(3)의 토출 유량이 증가하여 필요한 유량을 선회 모터(7)에 공급하고, 원활하게 등속 선회에 이르게 한다.
<선회와 붐 상승의 복합 조작>
다음으로, 선회와 붐 상승의 복합 조작 시의 동작에 대하여 설명한다.
선회용의 조작 레버 장치(18)의 조작 레버와 붐용의 조작 레버 장치(17)의 조작 레버를 도 1의 좌측 방향으로 완전히 조작하면, 선회 조작압이 제2 유압 펌프(3)의 제2 레귤레이터(301)의 경전 제어 스풀(312a)에 작용하고, 또한, 붐 조작압이 제1 유압 펌프(2)의 제1 레귤레이터(201)의 경전 제어 스풀(212a)에 작용하며, 제1 및 제2 유압 펌프(2, 3) 쌍방의 변위 용적이 증대됨과 동시에, 선회용의 컨트롤 밸브(13) 및 붐용의 컨트롤 밸브(12)는 각각 도시 좌측 방향으로 움직임에 따라, 제1 및 제2 유압 펌프(2, 3) 쌍방으로부터 탱크(T)로의 회로가 끊어지고, 컨트롤 밸브(12, 13)의 각각의 미터인 스로틀을 통하여 붐 실린더(6)와 선회 모터(7)에 압유가 보내진다. 이때 상부 선회체(101)는 정지하고 있고, 선회 모터(7)에 있어서 큰 관성 부하가 되기 때문에, 제2 유압 펌프(3)의 토출 압력은 급격하게 상승하여 릴리프 밸브(4)에 의해 결정되는 유압 공급 회로의 최대 압력(릴리프압)에 도달한다. 컨트롤러(38)는 선회 조작압과 제2 유압 펌프(3)의 토출 압력의 각 값으로부터 도 4에 있어서의 각 연산을 실행한다. 여기서는, 제2 유압 펌프(3)의 토출 압력 및 선회 조작 압력 각각이 최대가 되기 때문에, 도 4의 펌프 토출 압력 대응 펌프 토크 연산부(43), 선회 조작압 대응 펌프 토크 연산부(44), 최대값 선택부(45)에서는, 제2 유압 펌프(3)의 최대 흡수 토크를 Tc로 낮추는 연산 결과가 되어, 제2 전자 비례 밸브(32)로부터 출력되는 제어 압력은 제2 유압 펌프(3)의 최대 흡수 토크를 낮추도록 제어되고, 제2 유압 펌프(3)의 변위 용적이 감소한다. 또 동시에, 컨트롤러(38)는 감산부(47)에서 전체 펌프 토크(Tr0)로부터 제2 유압 펌프(3)의 최대 흡수 토크(Tp2)를 빼는 연산을 행하기 때문에, 제2 유압 펌프(3)의 최대 흡수 토크의 감소분을 제1 유압 펌프(2)의 최대 흡수 토크에 가산하는 결과가 되어, 제1 및 제2 유압 펌프(2, 3)의 최대 흡수 토크의 배분이 변경된다. 이로써, 제1 전자 비례 밸브(31)로부터 출력되는 제어 압력은 제1 유압 펌프(2)의 최대 흡수 토크를 높이도록 제어되고, 제1 유압 펌프(2)의 변위 용적이 증가한다. 이처럼 제2 유압 펌프(3)의 토크 감소분을 선회 모터(7) 이외의 액추에이터인 붐 실린더(6)를 구동하는 제1 유압 펌프(2)에 배분하는 제어[선회 모터(7)에 관련된 제2 유압 펌프(3)의 토크 감소 제어에 의한 토크 감소분을 선회 모터(7) 이외의 액추에이터에 관련된 제1 유압 펌프(2)에 분배하는 제어]를 행함으로써 제2 유압 펌프(3)의 토출 유량이 감소하고 릴리프 밸브(4)로부터의 릴리프 유량이 감소하며, 선회 기동 시의 에너지 손실을 억제함과 함께, 붐 실린더 속도가 빨라져서, 복합 조작성과 작업 효율의 향상이 실현된다.
그 후, 상부 선회체(101)가 가속하여 선회 속도가 높아져 감과 함께 릴리프 밸브(4)로부터의 릴리프 유량은 없어지고, 또한 제2 유압 펌프(3)로부터 선회 모터(7)로의 유량의 공급이 미치지 않게 되기 때문에, 제2 유압 펌프(3)의 토출 압력은 내려가기 시작한다. 컨트롤러(38)는 선회 조작압과 제2 유압 펌프(3)의 토출 압력의 각 값으로부터 도 4에 있어서의 연산을 실행한다. 여기서는 선회 조작 압력이 최대이고 또한 제2 유압 펌프(3)의 토출 압력이 릴리프 밸브(4)에 의해 결정되는 유압 공급 회로의 최대 압력(릴리프압)을 하회하고 있기 때문에, 제2 유압 펌프(3)의 토출 압력 및 선회 조작 압력 각각이 최대가 되기 때문에, 도 4의 펌프 토출 압력 대응 펌프 토크 연산부(43), 선회 조작압 대응 펌프 토크 연산부(44), 최대값 선택부(45)에서는, 제2 유압 펌프(3)의 최대 흡수 토크를 Tc로부터 Tb로 높이는 연산 결과가 되고, 제2 전자 비례 밸브(32)로부터 출력되는 제어 압력은 제2 유압 펌프(3)의 최대 흡수 토크를 높이는 제어[제2 유압 펌프(3)의 토출 압력에 따라 제2 유압 펌프(3)의 최대 흡수 토크를 변경하는 제어]를 행하며, 제2 유압 펌프(3)의 변위 용적은 증가 방향으로 제어된다. 이 결과, 선회 속도의 상승에 수반하여 필요한 유량을 선회 모터(7)에 공급하여, 원활하게 등속 선회에 이르게 한다.
<선회와 붐 하강, 선회와 아암의 복합 조작>
이상으로 선회와 붐 상승의 복합 조작 시에 있어서의 동작을 서술하였는데, 선회와 붐 하강의 복합 조작, 선회와 아암의 복합 조작을 행했을 때에도 동일한 동작이 이루어진다.
<버킷의 단독 조작, 혹은 붐 또는 아암과 버킷의 복합 조작>
제2 유압 펌프(3)에 관련된 액추에이터 중, 선회 모터(7) 이외의 액추에이터인 버킷 실린더(8)를 구동하는 조작 시의 동작에 대하여 설명한다.
버킷용의 조작 레버 장치(19)의 조작 레버를 도 1의 예를 들면 좌측 방향으로 완전히 조작하면, 버킷 조작압이 제2 유압 펌프(3)의 제2 레귤레이터(301)의 경전 제어 스풀(312a)에 작용하고, 제2 유압 펌프(3)의 변위 용적이 증대됨과 동시에, 버킷용의 컨트롤 밸브(14)가 도시 우측 방향으로 움직임에 따라, 제2 유압 펌프(3)로부터 탱크(T)로의 회로가 끊어지고, 컨트롤 밸브(14)의 미터인 스로틀을 통하여 버킷 실린더(8)에 압유가 보내진다. 이때 컨트롤러(38)는 선회 조작압과 제2 유압 펌프(3)의 토출 압력의 각 값으로부터 도 4에 있어서의 각 연산을 실행한다. 여기서는, 선회용의 조작 레버 장치(18)의 조작 레버는 조작되지 않고, 선회 조작 압력이 최소(탱크압)가 되기 때문에, 도 4의 펌프 토출 압력 대응 펌프 토크 연산부(43), 선회 조작압 대응 펌프 토크 연산부(44), 최대값 선택부(45)에서는, 압력 검출 수단으로 검출한 제2 유압 펌프의 토출 압력 여하에 관계없이, 제2 유압 펌프(3)의 최대 흡수 토크를 Tb로 높이는 연산 결과가 되어, 제2 전자 비례 밸브(32)로부터 출력되는 제어 압력은 제2 유압 펌프(3)의 최대 흡수 토크를 높이도록 제어된다. 그 결과, 제2 유압 펌프(3)의 토출 압력의 변화에 관계없이 제2 유압 펌프(3)의 최대 흡수 토크를 일정하게 제어하고, 제2 유압 펌프(3)의 최대 흡수 토크가 변화됨에 따른 버킷 실린더(8)의 속도 변화를 방지하며, 조작성 및 작업성의 저하가 회피된다.
<목표 회전수(Nr)의 변경>
엔진 회전수 지령 조작 장치(37)에 의해 지령된 엔진(1)의 목표 회전수(Nr)가 정격의 최대 회전수 부근에 있을 때에는, 컨트롤러(38)의 전체 펌프 토크 연산부(41)에서 연산되는 전체 펌프 토크(Tr0)는 최대값(Ta)이며, 제2 펌프 할당 토크 연산부(42)에서 연산되는 제2 유압 펌프(3)의 할당 최대 펌프 토크(Tp2max)는 최대값(Tb)(Tb=Ta/2)이다. 따라서, 컨트롤러(38)의 최소값 선택부(46)에서는, 펌프 토출 압력 대응 펌프 토크 연산부(43), 선회 조작압 대응 펌프 토크 연산부(44), 최대값 선택부(45)에 의해 연산된 흡수 토크가 최대값(Tb)일 때를 포함하고, 그 값이 그대로 선택되는 연산 결과가 되어, 상기 서술한 동작에 있어서, 제2 유압 펌프(3)의 할당 최대 펌프 토크(Tp2max)로서 사전에 설정한 최대값(Tb)을 충분히 활용할 수 있다.
오퍼레이터가, 예를 들면, 미세 조작 작업을 의도하여 엔진 회전수 지령 조작 장치(37)를 조작하여 엔진(1)의 목표 회전수(Nr)를 낮춘 경우에는, 컨트롤러(38)의 전체 펌프 토크 연산부(41)에서는 전체 펌프 토크(Tr0)로서 최대값(Ta)보다 작은 값이 연산되고, 제2 펌프 할당 토크 연산부(42)에서도 제2 유압 펌프(3)의 할당 최대 펌프 토크(Tp2max)로서 최대값(Tb)(Tb=Ta/2)보다 작은 값이 연산된다. 그 결과, 펌프 토출 압력 대응 펌프 토크 연산부(43), 선회 조작압 대응 펌프 토크 연산부(44), 최대값 선택부(45)에서 연산된 흡수 토크가 최대값(Tb)이었다고 해도, 최소값 선택부(46)에서는 제2 펌프 할당 토크 연산부(42)에서 연산된 최대값(Tb)보다 작은 값이 선택되어, 제2 유압 펌프(3)의 최대 흡수 토크를 낮추도록 제어한다. 마찬가지로, 감산부(47)에 있어서도, 전체 펌프 토크 연산부(41)에서 연산한 최대값(Ta)보다 작은 값으로부터 최소값 선택부(46)에서 선택한 최대 흡수 토크(Tp2)를 차감하여, 제1 유압 펌프(2)의 제어용의 최대 흡수 토크(Tp1)를 산출하기 때문에, 제1 유압 펌프(2)의 제어용의 최대 흡수 토크(Tp1)도 전체 펌프 토크 연산부(41)에서 연산한 값에 따른 작은 값이 되고, 제1 유압 펌프(2)의 최대 흡수 토크를 낮추도록 제어한다. 이것에 의해, 제1 및 제2 유압 펌프(2, 3)의 토출 유량이 제한되어, 미세 조작 작업을 원활하게 행할 수 있다.
<효과>
이상과 같이 본 실시 형태에 의하면, 선회 기동 시는, 제2 유압 펌프(3)의 토출 압력에 따라 제2 유압 펌프(3)의 최대 흡수 토크를 Tb와 Tc로 변경하는 제어를 행함으로써, 선회 기동 시의 릴리프에 의한 에너지 손실을 줄여 에너지 효율을 향상시킴과 함께, 선회 기동 후의 가속 과정에서는 필요한 유량을 선회 모터(7)에 공급하여 원활하게 등속 선회에 도달하게 하여, 작업 효율을 향상시킬 수 있다.
또, 선회와 다른 동작의 선회 복합 조작에서는, 제2 유압 펌프(3)의 토크 감소분을 선회 모터(7) 이외의 액추에이터에 관련된 제1 유압 펌프(2)에 분배하는 제어를 행하기 때문에, 선회 모터(7) 이외의 액추에이터의 속도를 빠르게 하여, 복합 조작성과 작업 효율을 향상시킬 수 있다.
또, 선회용의 조작 레버 장치(18)의 조작 레버가 조작되었을 때에만, 제2 유압 펌프(3)의 토출 압력에 따라 제2 유압 펌프(3)의 최대 흡수 토크를 변경하는 제어와 제2 유압 펌프(3)의 토크 감소분을 선회 모터(7) 이외의 액추에이터에 관련된 제1 유압 펌프(2)에 분배하는 제어를 행하기 때문에, 선회 모터(7) 이외의 액추에이터를 구동하는 조작 시에는, 제2 유압 펌프(3)의 최대 흡수 토크가 변화됨에 따른 액추에이터의 속도 변화를 방지하고, 조작성 및 작업성의 저하를 회피할 수 있다.
또한, 엔진(1)의 목표 회전수(Nr)를 낮춘 경우에는, 제1 및 제2 유압 펌프 (2, 3)의 최대 흡수 토크를 낮추도록 제어하기 때문에, 제1 및 제2 유압 펌프(2, 3)의 토출 유량이 제한되어, 미세 조작 작업을 원활하게 행할 수 있다.
또한, 이상의 실시 형태에서는, 유압 시스템이 메인 펌프로서 제1 및 제2의 2개의 유압 펌프(2, 3)를 가지는 것에 대하여 설명하였지만, 제1 및 제2 유압 펌프(2, 3) 이외에 제3 유압 펌프가 있어도 된다. 또, 제1 및 제2 유압 펌프는 각각 1개씩의 유압 펌프로 하였지만, 적어도 일방의 유압 펌프는 전체 마력 제어되는 2개의 유압 펌프이어도 된다. 이처럼 유압 펌프의 수를 변경한 경우에도, 상기 실시 형태와 동일한 효과가 얻어진다.
또, 상기 실시 형태에서는, 컨트롤러(38)에 최대값 선택부(45)를 설치하고, 펌프 토출 압력 대응 펌프 토크 연산부(43)의 출력과 선회 조작압 대응 펌프 토크 연산부(44)의 출력의 최대값을 선택하였지만, 선회 조작압 대응 펌프 토크 연산부(44)와 최대값 선택부(45)의 설치 목적은, 선회용의 조작 레버 장치(18)의 조작 레버가 조작되었을 때에만, 제2 유압 펌프(3)의 토출 압력에 따라 제2 유압 펌프(3)의 최대 흡수 토크를 변경하는 제어를 행하도록 하는 것이기 때문에, 선회 조작 압 대응 펌프 토크 연산부(44) 대신 선회 조작압이 소정의 값 이상이 되면 ON 신호를 출력하는 연산부를 설치하고, 최대값 선택부(45) 대신 그 ON 신호로 전환되는 스위치부를 설치하며, 선회 조작압 대응 펌프 토크 연산부(44)와 최소값 선택부(46)를 그 스위치부를 통하여 접속하도록 해도 된다.
1: 엔진 2: 제1 유압 펌프
3: 제2 유압 펌프 4: 릴리프 밸브
5: 아암 실린더 6: 붐 실린더
7: 선회 모터 8: 버킷 실린더
11~14: 컨트롤 밸브 15: 파일럿 펌프
16~19: 조작 레버 장치 21, 22: 센터 바이패스 라인
23a, 23b, 23c: 셔틀 밸브 24a, 24b, 24c: 셔틀 밸브
31: 제1 전자 비례 밸브 32: 제2 전자 비례 밸브
35: 압력 센서 36: 압력 센서
37: 엔진 회전수 지령 조작 장치 38: 컨트롤러
41: 전체 펌프 토크 연산부 42: 제2 펌프 할당 토크 연산부
43: 펌프 토출 압력 대응 펌프 토크 연산부
44: 선회 조작압 대응 펌프 토크 연산부
45: 최대값 선택부 46: 최소값 선택부
47: 감산부 48: 제1 토크 제어 압력 연산부
49: 제2 토크 제어 압력 연산부 100: 하부 주행체
101: 상부 선회체 102: 프론트 작업기
103a, 103b: 크롤러식 주행 장치 104a, 104b: 좌우 주행 모터
106: 엔진 룸 107: 캐빈
111: 붐 112: 아암
113: 버킷 201: 제1 레귤레이터
211: 경전 제어 액추에이터 211a: 제어 피스톤
211b, 211c: 수압실 212: 펌프 유량 제어 밸브
212a: 유량 제어 스풀 212b: 스프링
212c: 수압실 213: 펌프 토크 제어 밸브
213a: 토크 제어 스풀 213b: 스프링
213c: PQ 제어 수압실 213d: 토크 감소 제어 수압실
215~219, 221, 222: 유로 301: 제2 레귤레이터
311: 경전 제어 액추에이터 311a: 제어 피스톤
31lb, 311c: 수압실 312: 펌프 유량 제어 밸브
312a: 유량 제어 스풀 312b: 스프링
312c: 수압실 313: 펌프 토크 제어 밸브
313a: 토크 제어 스풀 313b: 스프링
313c: PQ 제어 수압실 313d: 토크 감소 제어 수압실
315~317, 319, 321, 322: 유로

Claims (3)

  1. 원동기에 의해 구동되는 가변 용량형의 제1 및 제2 유압 펌프와, 상기 제1 유압 펌프로부터 토출된 압유에 의해 구동되고, 유압 셔블의 붐을 구동하는 붐 실린더를 포함하는 복수의 액추에이터와, 상기 제2 유압 펌프로부터 토출된 압유에 의해 구동되고, 유압 셔블의 상부 선회체를 구동하는 선회 모터를 포함하는 복수의 액추에이터와, 상기 붐 실린더 및 선회 모터를 각각 조작하는 제1 및 제2 조작 수단을 포함하는 복수의 조작 수단과, 상기 제1 및 제2 유압 펌프로부터 토출되는 압유의 최대 압력을 결정하는 릴리프 밸브를 구비하는 유압 시스템의 펌프 제어 장치에 있어서,
    상기 제2 유압 펌프의 토출 압력을 검출하는 압력 검출 수단과,
    상기 제1 유압 펌프의 최대 흡수 토크를 설정하고, 상기 제1 유압 펌프의 흡수 토크가 그 최대 흡수 토크를 넘지 않도록 상기 제1 유압 펌프의 변위 용적을 제어하는 제1 펌프 토크 제어 수단과,
    상기 제2 유압 펌프의 최대 흡수 토크를 설정하고, 상기 제2 유압 펌프의 흡수 토크가 그 최대 흡수 토크를 넘지 않도록 상기 제2 유압 펌프의 변위 용적을 제어하는 제2 펌프 토크 제어 수단을 구비하고,
    상기 제2 펌프 토크 제어 수단은, 상기 제2 유압 펌프로 소비 가능한 최대 토크값과 이 최대 토크값보다 작은 토크값이 미리 설정되어 있고, 상기 압력 검출 수단으로 검출한 상기 제2 유압 펌프의 토출 압력이, 상기 릴리프 밸브가 결정하는 최대 압력에 도달하지 않는 소정의 압력보다 낮을 때에는 상기 제2 유압 펌프의 최대 흡수 토크로서 상기 최대 토크값을 설정하고, 상기 압력 검출 수단으로 검출한 상기 제2 유압 펌프의 토출 압력이, 상기 릴리프 밸브가 결정하는 최대 압력까지 상승했을 때에는, 상기 제2 유압 펌프의 최대 흡수 토크로서 상기 최대 토크값보다 작은 토크값을 설정하는 것을 특징으로 하는 유압 시스템의 펌프 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 펌프 토크 제어 수단은, 상기 제1 유압 펌프와 상기 제2 유압 펌프로 소비 가능한 전체 펌프 토크값으로부터 상기 제2 펌프 토크 제어 수단에 설정한 상기 제2 유압 펌프의 최대 흡수 토크를 뺀 값을 상기 제1 유압 펌프의 최대 흡수 토크로서 설정하는 것을 특징으로 하는 유압 시스템의 펌프 제어 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 선회 모터를 조작하는 제2 조작 수단의 조작량을 검출하는 조작량 검출수단을 더 구비하고,
    상기 제2 펌프 토크 제어 수단은, 상기 조작량 검출 수단으로 검출한 제2 조작 수단의 조작량이 소정의 값을 넘고 또한 상기 압력 검출 수단으로 검출한 상기 제2 유압 펌프의 토출 압력이, 상기 릴리프 밸브가 결정하는 최대 압력까지 상승했을 때에, 상기 제2 유압 펌프의 최대 흡수 토크로서 상기 최대 토크값보다 작은 토크값을 설정하고, 상기 조작량 검출 수단으로 검출한 제2 조작 수단의 조작량이 소정의 값 이하일 때에는, 상기 압력 검출 수단으로 검출한 상기 제2 유압 펌프의 토출 압력 여하에 관계없이, 상기 제2 유압 펌프의 최대 흡수 토크로서 상기 최대 토크값을 설정하는 것을 특징으로 하는 유압 시스템의 펌프 제어 장치.
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