KR20140061354A

KR20140061354A - 건설 기계

Info

Publication number: KR20140061354A
Application number: KR1020147001820A
Authority: KR
Inventors: 신야 이무라; 히데토시 사타케; 고오지 이시카와; 세이지 히지카타; 다카토시 오오키; 신지 니시카와
Original assignee: 히다찌 겐끼 가부시키가이샤
Priority date: 2011-07-25
Filing date: 2012-06-01
Publication date: 2014-05-21
Also published as: US10221871B2; JP5687150B2; JP2013024387A; EP2738397B1; WO2013015022A1; CN103703258B; EP2738397A4; US20170175782A1; US20140137548A1; CN103703258A; EP2738397A1; KR101942603B1

Abstract

회수한 에너지를 효율적으로 사용함으로써, 큰 연료 저감 효과가 얻어지는 건설 기계를 제공한다. 2개 이상의 액추에이터(7, 8)와, 액추에이터(7, 8)를 구동시키기 위한 유압 에너지를 발생시키는 메인 펌프(3)와, 메인 펌프(3)와 액추에이터(7, 8) 사이에 설치한 유량 조정 수단(4)과, 유압 에너지에 추가하기 위한 에너지를 발생시키는 추가 에너지 발생 수단(11)과, 추가 에너지 발생 수단(11)에서 에너지가 발생할 때에, 메인 펌프(3)가 발생하는 유압 에너지를 감소시키는 제어 수단(20)을 구비한 건설 기계이며, 추가 에너지 발생 수단으로부터의 에너지를 추가하는 장소를 액추에이터(7, 8)에 따라서 선택적으로 전환하는 전환 수단(12d, 12e, 12f)을 더 구비하고, 제어 수단(20)은 에너지를 추가하는 액추에이터(7, 8)에 따라서, 메인 펌프(3)가 발생하는 유압 에너지의 감소율을 변경 제어한다.

Description

건설 기계 {CONSTRUCTION MACHINE}

본 발명은 건설 기계에 관한 것으로, 특히, 1개의 액추에이터에 대해 2개 이상의 에너지 공급 수단을 갖는 건설 기계에 관한 것이다.

일반적으로, 건설 기계 중 하나인 유압 셔블은, 엔진 등의 원동기와, 이 원동기에 의해 구동되는 유압 펌프와, 이 유압 펌프로부터 토출된 압유에 의해 붐, 아암, 버킷 및 선회체 등을 구동시키는 각 유압 실린더를 포함하는 유압 액추에이터와, 유압 펌프로부터의 압유를 유압 액추에이터로 전환 공급하는 컨트롤 밸브(조작 밸브)를 구비하고 있다. 이러한 건설 기계에 있어서, 동력원의 동력을 저감시켜 건설 기계 전체의 연소량 소비를 저감시키기 위해, 자중에 의해 낙하하는 붐의 위치 에너지나, 선회체의 관성 운동 에너지를 회수하여, 유효 활용하는 기술이 제안되어 있다.

예를 들어, 유압 액추에이터로부터의 복귀 오일을 회수 수단에 의해 회수 후, 회생 수단에 의해 회생하고, 회생한 회생 유량을 유압 펌프로부터의 토출 유량에 합류시킬 때, 엔진 등의 구동 수단에 의해 구동되는 상기 유압 펌프로부터의 토출 유량을 상기 회생 유량에 따라서 제어하는 것이 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).

일본 특허 공개 제2004-84907호 공보

특허문헌 1의 종래 기술에 있어서, 회생한 회생 유량과 유압 펌프로부터의 토출 유량을 합류시킨 작동유의 전 유량은, 컨트롤 밸브(조작 밸브)를 통해 유압 액추에이터에 공급되고 있다.

컨트롤 밸브에 있어서는, 작동유의 누설이나 압력 손실을 원인으로 하는 에너지 손실이 발생하므로, 회수한 에너지 전부를 유압 액추에이터에서 사용하는 것은 어려웠다. 이로 인해, 상술한 종래 기술에 있어서는, 충분한 연료 저감 효과를 얻을 수 없다고 하는 과제가 있었다.

본 발명은 상술한 사항에 기초하여 이루어진 것으로, 그 목적은, 회수한 에너지를 효율적으로 사용함으로써, 큰 연료 저감 효과가 얻어지는 건설 기계를 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 제1 발명은, 2개 이상의 액추에이터와, 상기 액추에이터를 구동시키기 위한 유압 에너지를 발생시키는 메인 펌프와, 상기 메인 펌프와 상기 액추에이터 사이에 설치한 유량 조정 수단과, 상기 유압 에너지에 추가하기 위한 에너지를 발생시키는 추가 에너지 발생 수단과, 상기 추가 에너지 발생 수단에서 에너지가 발생할 때에, 상기 메인 펌프가 발생하는 유압 에너지를 감소시키는 제어 수단을 구비한 건설 기계이며, 상기 추가 에너지 발생 수단으로부터의 상기 에너지를 추가하는 장소를 상기 액추에이터에 따라서 선택적으로 전환하는 전환 수단을 더 구비하고, 상기 제어 수단은, 상기 에너지를 추가하는 상기 액추에이터에 따라서, 상기 메인 펌프가 발생하는 유압 에너지의 감소율을 변경 제어하는 것으로 한다.

또한, 제2 발명은, 제1 발명에 있어서, 상기 전환 수단은, 상기 에너지를 추가하는 상기 액추에이터에 따라서, 상기 에너지를 추가하는 장소를, 상기 유량 조정 수단보다도 상기 메인 펌프측 또는 상기 유량 조정 수단보다도 상기 액추에이터측에 공급하도록 전환하는 것을 특징으로 한다.

또한, 제3 발명은, 제1 또는 제2 발명에 있어서, 상기 추가 에너지 발생 수단은, 에너지 축적 수단과, 상기 에너지 축적 수단에 축적된 에너지에 의해 동작하는 원동기와, 상기 원동기에 의해 구동되는 유압 펌프를 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 제4 발명은, 제1 발명에 있어서, 상기 전환 수단은, 상기 에너지를 추가하는 상기 액추에이터에 따라서, 상기 에너지를 추가하는 장소를, 상기 유량 조정 수단보다도 상기 메인 펌프측 또는 상기 액추에이터에 직접 작용하도록 전환하는 것을 특징으로 한다.

또한, 제5 발명은, 제1 또는 제4 발명 중 어느 하나에 있어서, 상기 추가 에너지 발생 수단은, 에너지 축적 수단과, 상기 에너지 축적 수단에 축적된 에너지에 의해 동작하는 원동기를 구비하고, 상기 액추에이터 중 적어도 1개는, 적어도 1개의 상기 원동기와 연결된 복합 액추에이터인 것을 특징으로 한다.

또한, 제6 발명은, 제5 발명에 있어서, 상기 추가 에너지 발생 수단은, 상기 복합 액추에이터를 구성하는 상기 원동기에서 발생하는 에너지의 증감의 변화 속도를, 상기 메인 펌프의 출력의 증감의 응답 지연에 맞추어 제어 가능하게 한 것을 특징으로 한다.

또한, 제7 발명은, 제1 발명에 있어서, 상기 제어 수단은, 상기 추가 에너지 발생 수단이 발생한 에너지가 상기 액추에이터를 구동시킬 때까지 발생하는 손실이 작을수록, 상기 메인 펌프가 발생하는 에너지의 감소율을 크게 하도록 상기 메인 펌프를 제어하는 것을 특징으로 한다.

또한, 제8 발명은, 제7 발명에 있어서, 상기 제어 수단은, 에너지를 추가하는 장소가 상기 유량 조정 수단보다도 상기 액추에이터측일 때에는, 에너지를 추가하는 장소가 상기 유량 조정 수단보다도 상기 메인 펌프측일 때보다도, 상기 메인 펌프가 발생하는 에너지의 감소율을 크게 하도록 상기 메인 펌프를 제어하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 회수한 에너지를 효율적으로 사용함으로써, 동력원의 동력을 저감시켜 건설 기계 전체의 연소량 소비를 대폭 저감시킬 수 있는 건설 기계를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 건설 기계의 제1 실시 형태를 구성하는 전동·유압 기기의 시스템 구성도이다.
도 2는 본 발명의 건설 기계의 제1 실시 형태의 붐 상승 조작시에 있어서의 유압 펌프 모터 발생 에너지와 메인 펌프 발생 에너지와 붐 실린더에 공급되는 에너지의 관계의 일례를 나타내는 특성도이다.
도 3은 본 발명의 건설 기계의 제1 실시 형태의 선회 조작시에 있어서의 유압 펌프 모터 발생 에너지와 메인 펌프 발생 에너지와 선회 유압 모터에 공급되는 에너지의 관계의 일례를 나타내는 특성도이다.
도 4는 본 발명의 건설 기계의 제2 실시 형태를 구성하는 전동·유압 기기의 시스템 구성도이다.
도 5는 본 발명의 건설 기계의 제2 실시 형태의 선회 조작시에 있어서의 선회 전동기 발생 에너지와 메인 펌프 발생 에너지와 선회 유압 모터 및 선회 전동기의 합계 에너지의 관계의 일례를 나타내는 특성도이다.

이하, 건설 기계로서 유압 셔블을 예로 들어 본 발명의 실시 형태를 도면을 이용하여 설명한다. 또한, 본 발명은 선회체를 구비한 건설 기계 전반(작업 기계를 포함함)에 적용이 가능하며, 본 발명의 적용은 유압 셔블에 한정되는 것은 아니다.

<실시예 1>

도 1은 본 발명의 건설 기계의 제1 실시 형태를 구성하는 전동·유압 기기의 시스템 구성도이다. 도 1에 있어서, 부호 1은 동력원인 엔진, 2는 엔진에 공급되는 연료를 저장하는 연료 탱크, 3은 엔진(1)에 구동되는 가변 용량형 메인 펌프, 4는 유량 조정 수단으로서의 컨트롤 밸브, 5는 붐 조작용 제어 밸브, 6은 선회체 조작용 제어 밸브, 7은 붐 실린더, 8은 선회 유압 모터, 9는 발전·전동기(원동기), 10은 캐패시터 또는 배터리로 구성되는 축전 수단(에너지 축적 수단), 11은 발전·전동기(9)에 의해 구동되는 유압 펌프 모터(추가 에너지 발생 수단), 12a∼f는 전환 밸브, 20은 컨트롤러(제어 수단)를 나타낸다. 메인 펌프(3)는 가변 용량 기구로서, 예를 들어 경사판을 갖고 있고, 이 경사판의 틸팅각을 용량 제어 장치(3a)에 의해 조정함으로써 메인 펌프(3)의 용량(배기 용적)을 변화시켜, 압유의 토출 유량을 제어하고 있다.

메인 펌프(3)로부터 토출되는 압유를, 붐 실린더(7), 선회 유압 모터(8) 등의 각 액추에이터에 공급하는 주 관로(30)에는, 주 관로(30) 내의 압유의 압력을 제한하는 릴리프 밸브(14)와 압유의 방향과 유량을 제어하는 컨트롤 밸브(4)가 설치되어 있다. 릴리프 밸브(14)는 유압 배관 내의 압력이 설정 압력 이상으로 상승한 경우에, 주 관로(30)의 압유를 작동유 탱크(16)로 릴리프시키는 것이다.

유량 조정 수단으로서의 컨트롤 밸브(4)는, 붐 조작용 제어 밸브(5)와 선회체 조작용 제어 밸브(6)를 구비하고 있다. 붐 조작용 제어 밸브(5)와 선회체 조작용 제어 밸브(6)는, 3위치 6포트의 전환 제어 밸브이며, 그 양 파일럿 조작부(도시하지 않음)에 공급되는 파일럿 압력에 의해, 각 제어 밸브 위치를 전환하여, 작동유의 유로의 개구 면적을 변화시킨다. 이것에 의해, 메인 펌프(3)로부터 각 액추에이터(7, 8)에 공급되는 작동유의 방향과 유량을 제어하여, 각 액추에이터(7, 8)를 구동시키고 있다. 또한, 붐 조작용 제어 밸브(5)와 선회체 조작용 제어 밸브(6)는, 메인 펌프(3)로부터의 압유가 공급되는 입구 포트(5c, 6c)와, 작동유 탱크(16)에 연통되는 출구 포트(5d, 6d)와, 중립 위치일 때에 연통되는 센터 포트(5T, 6T)와, 각 액추에이터(7, 8)측에 접속되는 접속 포트(5a, 5b, 6a, 6b)를 갖고 있다.

붐 실린더(7)는 실린더와 피스톤 로드를 갖고 있고, 실린더는, 보텀측의 오일실(7a)과 로드측의 오일실(7b)을 구비하고 있다. 보텀측의 오일실(7a)에는, 후술하는 전환 밸브(12a)가 배치된 제1 관로(31)의 일단부측이 접속되어 있고, 제1 관로(31)의 타단부측은, 붐 조작용 제어 밸브(5)의 접속 포트(5a)에 접속되어 있다. 로드측의 오일실(7b)에는, 제2 관로(32)의 일단부측이 접속되어 있고, 제2 관로(32)의 타단부측은, 붐 조작용 제어 밸브(5)의 접속 포트(5b)에 접속되어 있다.

선회 유압 모터(8)는, 2개의 작동유 입구(8a, 8b)를 갖고 있고, 공급하는 작동유 입구를 변경함으로써, 회전 방향의 변경을 가능하게 한다. 한쪽의 작동유 입구(8a)에는, 제3 관로(33)의 일단부측이 접속되어 있고, 제3 관로(33)의 타단부측은, 선회체 조작용 제어 밸브(6)의 접속 포트(6a)에 접속되어 있다. 다른 쪽의 작동유 입구(8b)에는, 제4 관로(34)의 일단부측이 접속되어 있고, 제4 관로(34)의 타단부측은, 선회체 조작용 제어 밸브(6)의 접속 포트(6b)에 접속되어 있다.

제3 관로(33)와 제4 관로(34)에는, 오버로드 릴리프 밸브(8c와 8d)가 각각 설치되어 있다. 또한, 제3 관로(33)와 제4 관로(34)에는, 각 관로측으로부터의 유출만을 허가하는 체크 밸브(8e, 8f)가 각각 설치되고, 이들 체크 밸브(8e, 8f)의 출구측은, 제5 관로(35)에 의해 접속되어 있다.

발전·전동기(9)는, 후술하는 컨트롤러(20)로부터의 지령에 의해, 축전 수단(10)의 전력을 사용하여 토크를 발생시키는 역행(力行) 제어, 또는 토크를 흡수함으로써 발전하여 전력을 에너지 축적 수단인 축전 수단(10)에 축적하는 회생 제어 중 어느 하나가 실행된다.

유압 펌프 모터(11)는, 그 회전축을 발전·전동기(9)의 회전축과, 직접 또는 기어 등을 통해 기계적으로 연결하고 있다. 발전·전동기(9)가 역행 제어되는 경우에는, 유압 펌프 모터(11)는 유압 펌프로서 작동하고, 작동유를 작동유 탱크(16)로부터 흡인하여 후술하는 제1 부 관로(36)와 제2 부 관로(37)로 토출시킨다. 한편, 발전·전동기(9)가 회생 제어되는 경우에는, 유압 펌프 모터(11)는 유압 모터로서 작동하고, 후술하는 제3 부 관로(38)로부터의 작동유의 압력에 의해 회전된다.

유압 펌프 모터(11)가, 유압 펌프로서 작동하는 경우는, 추가 에너지 발생 수단으로 되어, 붐 실린더(7)나 선회 유압 모터(8)를 구동시키기 위한 추가 에너지를 발생시킨다. 이 추가 에너지는, 미리 설정되어 있는 유압 펌프 모터(11)의 용적과 검출되는 유압 펌프 모터(11)의 회전수와 토출 압력의 곱을 시간 적분함으로써 구할 수 있다.

유압 펌프 모터(11)가 유압 펌프로서 작동하는 경우에, 유압 펌프 모터(11)로부터의 압유가 토출되는 제1 부 관로(36)에는, 제1 부 관로(36) 내의 압유의 압력을 제한하는 릴리프 밸브(15)와 압유의 연통/차단을 제어하는 전환 밸브(12d∼12f)가 설치되어 있다. 제2 부 관로(37)는 전환 밸브(12f)를 통해 일단부측을 제1 부 관로(36)와 접속하고, 타단부측을 주 관로(30)와 접속하고 있다. 제3 부 관로(38)는 일단부측에서 제1 부 관로(36)와 분기 접속되고, 타단부측에서 전환 밸브(12b, 12c)를 통해 제1 관로(31), 제5 관로(35)와 각각 접속되어 있다. 릴리프 밸브(15)는, 유압 배관 내의 압력이 설정 압력 이상으로 상승한 경우에, 제1 부 관로(36)의 압유를 작동유 탱크(16)로 릴리프시키는 것이다. 또한, 전환 밸브(12b∼12f)는 2포트 2위치의 전자 전환 밸브이며, 그 전환은, 후술하는 컨트롤러(20)로부터의 지령에 의해 제어되고 있다.

전환 밸브(12b)는, 한쪽의 포트를 제1 관로(31)로부터의 유출만을 허가하는 체크 밸브의 출구측에 접속하고, 다른 쪽의 포트를 제3 부 관로(38)에 접속하고 있다.

전환 밸브(12c)는, 한쪽의 포트를 제5 관로(35)의 분기부에 접속하고, 다른 쪽의 포트를 제3 부 관로(38)에 접속하고 있다.

전환 밸브(12d)는, 한쪽의 포트를 제3 관로(33)에의 유입만을 허가하는 체크 밸브의 입구측에 접속하고, 다른 쪽의 포트를 제1 부 관로(36)에 접속하고 있다.

전환 밸브(12e)는, 한쪽의 포트를 제4 관로(34)에의 유입만을 허가하는 체크 밸브의 입구측에 접속하고, 다른 쪽의 포트를 제1 부 관로(36)에 접속하고 있다.

전환 밸브(12f)는, 한쪽의 포트를 제2 부 관로(37)를 통해 주 관로(30)에의 유입만을 허가하는 체크 밸브의 입구측에 접속하고, 다른 쪽의 포트를 제1 부 관로(36)에 접속하고 있다.

전환 밸브(12d, 12e, 12f)는, 본 발명의 특징 중 하나인 전환 수단이며, 이들을 개폐 제어함으로써 에너지를 추가하는 장소를 전환한다. 구체적으로는, 에너지를 추가하는 장소를, 선회 유압 모터(8)의 작동유 입구(8a), 작동유 입구(8b), 메인 펌프(3)의 토출관로로 되는 주 관로(30) 중 어느 하나로 전환 가능하게 한다.

컨트롤러(20)는, 도시하지 않은 각 조작 레버의 조작 신호와, 축전 수단(10)의 전력의 축전량을 입력하고, 용량 제어 장치(3a)에 토출 유량 지령을 출력하고, 메인 펌프(3)의 용량을 제어하고, 발전·전동기(9)에 역행 지령, 또는 회생 지령을 출력하여, 유압 펌프 모터(11)의 토크를 제어하고 있다. 또한, 전환 밸브(12a∼12f)의 전자 조작부에 전류 지령을 출력하여, 각 전환 밸브의 개폐 상태를 제어한다.

다음에, 상술한 본 발명의 건설 기계의 제1 실시 형태의 동작에 대해 설명한다. 우선, 작업자에 의한 붐 조작에 대해 설명한다.

도 1에 있어서, 붐 조작용 제어 밸브(5)는 도시하지 않은 조작 레버의 조작량이 제로인 중립인 경우의 배치를 나타내고 있다. 여기서, 접속 포트(5a와 5b)는 입구 포트(5c)와 출구 포트(5d)와 각각 차단되어 있고, 센터 포트(5T)가 연통되므로, 메인 펌프(3)로부터의 압유는, 작동유 탱크(16)에 공급된다.

도시하지 않은 조작 레버에 의해 붐 상승의 조작이 행해지면, 파일럿 조작부(도시하지 않음)에 공급되는 파일럿 압력에 의해, 붐 조작용 제어 밸브(5)는 우측 방향으로 이동하여 A 위치로 전환된다. 이것에 의해, 입구 포트(5c)와 접속 포트(5a)가 연통되고, 출구 포트(5d)와 접속 포트(5b)가 연통된다. 또한, 컨트롤러(20)는 붐 상승의 조작 신호를 입력하고, 전환 밸브(12a)의 전자 조작부에 개방 지령을, 전환 밸브(12b)의 전자 조작부에 폐쇄 지령을 각각 출력한다. 이것에 의해, 메인 펌프(3)로부터의 압유는, 제1 관로(31)를 통해 붐 실린더(7)의 보텀측의 오일실(7a)에 공급되고, 붐 실린더(7)의 로드측의 오일실(7b) 내의 압유는, 제2 관로(32)를 통해 작동유 탱크(16)로 배출된다. 이 결과, 붐 실린더(7)의 피스톤 로드가 신장된다.

한편, 붐 하강의 조작이 행해지면, 파일럿 조작부(도시하지 않음)에 공급되는 파일럿 압력에 의해, 붐 조작용 제어 밸브(5)는 좌측 방향으로 이동하여 B 위치로 전환된다. 이것에 의해, 입구 포트(5c)와 접속 포트(5b)가 연통되고, 출구 포트(5d)와 접속 포트(5a)가 연통된다. 또한, 컨트롤러(20)는 붐 하강의 조작 신호를 입력하고, 전환 밸브(12a)의 전자 조작부에 폐쇄 지령을, 전환 밸브(12b)의 전자 조작부에 개방 지령을 각각 출력한다. 이것에 의해, 메인 펌프(3)로부터의 압유는, 제2 관로(32)를 통해 붐 실린더(7)의 로드측의 오일실(7b)에 공급되고, 붐 실린더(7)의 피스톤 로드가 축소되는 동시에, 붐 실린더(7)의 보텀측의 오일실(7a)로부터 배출된 압유는, 제1 관로(31)와 제3 부 관로(38)를 통해 유압 펌프 모터(11)로 유도된다. 이것에 의해, 유압 펌프 모터(11)는 유압 모터로서 작동하여, 발전·전동기(9)를 회전시킨다. 이때, 컨트롤러(20)는 발전·전동기(9)를 회전 방향과 역방향으로 토크가 발생하도록 회생 제어하고, 그 발전 전력을 축전 수단(10)에 축적한다.

그런데, 에너지 축적 수단인 축전 수단(10)에 충분한 전력이 축전되어 있을 때에, 도시하지 않은 조작 레버에 의한 붐 상승의 조작이 행해진 경우에는, 컨트롤러(20)에 의해, 이하의 추가 에너지 시퀀스 제어가 행해진다. 붐 조작용 제어 밸브(5) 등의 동작은 상술한 붐 상승 조작시와 동일하다.

우선, 컨트롤러(20)에 입력되는 축전 수단(10)의 전력의 축전량과, 미리 설정되어 있는 설정값을 비교하여, 입력값이 설정값을 초과하는 경우에, 붐 상승의 조작 신호가 입력되면, 컨트롤러(20)는 상술한 전환 밸브(12a, 12b)의 전자 조작부에의 지령 신호에 더하여, 전환 밸브(12f)의 전자 조작부에 개방 지령을 출력한다. 또한, 발전·전동기(9)에 역행 지령을 출력하고, 유압 펌프 모터(11)를 유압 펌프로서 작동시켜, 유압 펌프 모터(11)로부터 토출된 압유를 제1 부 관로(36), 전환 밸브(12f)와 제2 부 관로(37)를 통해 주 관로(30)에 합류시킨다. 이것에 의해, 붐 상승을 행하기 위해, 추가 에너지가 부가되어 있다.

한편, 컨트롤러(20)는 용량 제어 장치(3a)에 토출 유량 감소 지령을 출력하고, 메인 펌프(3)의 용량을 감소 제어하여, 유압 펌프 모터(11)로부터의 추가된 토출 유량분을 감소시킨다. 이것에 의해, 붐 실린더(7)에 공급되는 작동유의 양이 변화되지 않으므로, 추가 에너지 있음/없음에 의한 조작성의 변화는 발생하지 않는다. 또한, 메인 펌프(3)의 토출 유량을 감소시킨다고 하는 것은, 메인 펌프(3)가 발생하는 유압 에너지를 감소시키는 것으로 된다. 이 결과, 구동원인 엔진(1)의 부하가 감소하므로, 엔진(1)의 연료 소비량을 감소시킬 수 있다.

다음에, 작업자에 의한 선회 조작에 대해 설명한다.

도 1에 있어서, 선회체 조작용 제어 밸브(6)는, 도시하지 않은 조작 레버의 조작량이 제로인 중립인 경우의 배치를 나타내고 있다. 도시하지 않은 조작 레버에 의해 우선회 조작이 행해지면, 파일럿 조작부(도시하지 않음)에 공급되는 파일럿 압력에 의해, 선회체 조작용 제어 밸브(6)는 우측 방향으로 이동하여 A 위치로 전환된다. 이것에 의해, 입구 포트(6c)와 접속 포트(6a)가 연통되고, 출구 포트(6d)와 접속 포트(6b)가 연통된다. 또한, 컨트롤러(20)는 우선회 조작 신호를 입력하고, 전환 밸브(12c)의 전자 조작부에 폐쇄 지령을 출력한다. 이것에 의해, 메인 펌프(3)로부터의 압유는, 제3 관로(33)를 통해 선회 유압 모터(8)의 작동유 입구(8a)에 공급되고, 선회 유압 모터(8)의 작동유 입구(8b)로부터의 압유는, 제4 관로(34)를 통해 작동유 탱크(16)로 배출된다. 이 결과, 선회 유압 모터(8)를 우측 방향으로 회전 조작한다.

한편, 상술한 우선회 조작이 행해지고, 그 후, 도시하지 않은 조작 레버가 중립으로 되었을 때, 즉 선회 감속시에는, 선회체 조작용 제어 밸브(6)는 도 1에 나타내는 상태로 되고, 접속 포트(6a와 6b)는 입구 포트(6c)와 출구 포트(6d)와 각각 차단되어 있고, 센터 포트(6T)가 연통된다. 또한, 컨트롤러(20)는 선회 중립의 조작 신호를 입력하고, 전환 밸브(12c)의 전자 조작부에 개방 지령을 출력한다. 이것에 의해, 선회 유압 모터(8)의 작동유 입구(8a, 8b)로부터 배출된 압유는, 제5 관로(35)와 제3 부 관로(38)를 통해 유압 펌프 모터(11)로 유도된다. 이것에 의해, 유압 펌프 모터(11)는 유압 모터로서 작동하여, 발전·전동기(9)를 회전시킨다. 이때, 컨트롤러(20)는 발전·전동기(9)를 회전 방향과 역방향으로 토크가 발생하도록 회생 제어하고, 그 발전 전력을 축전 수단(10)에 축적한다.

그런데, 에너지 축적 수단인 축전 수단(10)에 충분한 전력이 축전되어 있을 때에, 도시하지 않은 조작 레버에 의한 우선회 조작이 행해진 경우에는, 컨트롤러(20)에 의해, 이하의 추가 에너지 시퀀스 제어가 행해진다. 선회체 조작용 제어 밸브(6) 등의 동작은 상술한 우선회 조작시와 동일하다.

우선, 컨트롤러(20)에 입력되는 축전 수단(10)의 전력의 축전량과, 미리 설정되어 있는 설정값을 비교하여, 입력값이 설정값을 초과하는 경우에, 우선회 조작 신호가 입력되면, 컨트롤러(20)는 상술한 전환 밸브(12c)의 전자 조작부에 폐쇄 지령을, 전환 밸브(12d)의 전자 조작부에 개방 지령을, 전환 밸브(12e)의 전자 조작부에 폐쇄 지령을 각각 출력한다. 또한, 발전·전동기(9)에 역행 지령을 출력하고, 유압 펌프 모터(11)를 유압 펌프로서 작동시켜, 유압 펌프 모터(11)로부터 토출된 압유를 제1 부 관로(36), 전환 밸브(12d)를 통해 제3 관로(33)에 합류시킨다. 이것에 의해, 우선회를 행하기 위해, 추가 에너지가 부가된다.

한편, 컨트롤러(20)는 용량 제어 장치(3a)에 토출 유량 감소 지령을 출력하고, 메인 펌프(3)의 용량을 감소 제어하여, 유압 펌프 모터(11)로부터의 추가된 토출 유량분을 감소시킨다. 이 선회 조작에 있어서, 작동유를 합류시키는 장소(에너지를 추가하는 장소)는 선회체 조작용 제어 밸브(6)와 선회 유압 모터(8) 사이의 제3 관로(33)로 되므로, 상술한 붐 상승의 경우와 달리, 유압 펌프 모터(11)로부터 토출된 작동유는 선회체 조작용 제어 밸브(6)를 통과하지 않는다. 이로 인해, 제어 밸브 통과에 의한 작동유의 누설이나 압력 손실을 원인으로 하는 에너지 손실이 발생하지 않으므로, 컨트롤러(20)는 메인 펌프(3)의 토출 유량을 유압 펌프 모터(11)의 토출 유량 이상으로 크게 감소시킨다.

즉, 컨트롤러(20)는 우선회인 경우에 있어서의 메인 펌프(3)가 발생하는 유압 에너지의 감소율을, 붐 상승의 경우의 감소율보다도 크게 한다. 여기서, 메인 펌프(3)가 발생하는 유압 에너지의 감소율 K는 다음 식으로 정의된다.

K＝{(추가 에너지 없음인 경우에 메인 펌프(3)가 발생하는 에너지)－(추가 에너지 있음인 경우에 메인 펌프(3)가 발생하는 에너지)}÷(유압 펌프 모터(11)가 발생하는 에너지)

이것에 의해, 선회 유압 모터(8)에 공급되는 작동유의 양을 추가 에너지 있음/없음에서 변화시키지 않아, 조작성의 변화를 발생시키지 않는다. 또한, 유압 펌프 모터(11)가 발생한 에너지 이상으로 메인 펌프(3)가 발생하는 에너지를 감소시키게 된다. 이 결과, 구동원인 엔진(1)의 부하가 감소하므로, 엔진(1)의 연료 소비량을 감소시킬 수 있다.

좌선회 조작이 행해지면, 파일럿 조작부(도시하지 않음)에 공급되는 파일럿 압력에 의해, 선회체 조작용 제어 밸브(6)는 좌측 방향으로 이동하여 B 위치로 전환된다. 이것에 의해, 입구 포트(6c)와 접속 포트(6b)가 연통되고, 출구 포트(6d)와 접속 포트(6a)가 연통된다. 또한, 컨트롤러(20)는 좌선회 조작 신호를 입력하고, 전환 밸브(12c)의 전자 조작부에 폐쇄 지령을 출력한다. 이것에 의해, 메인 펌프(3)로부터의 압유는, 제4 관로(34)를 통해 선회 유압 모터(8)의 작동유 입구(8b)에 공급되고, 선회 유압 모터(8)의 작동유 입구(8a)로부터의 압유는, 제3 관로(33)를 통해 작동유 탱크(16)로 배출된다. 이 결과, 선회 유압 모터(8)를 좌측 방향으로 회전 조작한다.

컨트롤러(20)는 축전 수단(10)에 충분한 전력이 축전되어 있을 때에는, 전환 밸브(12e)를 개방하고, 전환 밸브(12d)를 폐쇄하도록 제어한다. 그 밖의 제어 방법 및 제어 효과는, 우선회의 경우와 마찬가지이므로 상세 설명은 생략한다.

다음에, 상술한 본 발명의 건설 기계의 제1 실시 형태에 있어서의 유압 펌프 모터 발생 에너지와 메인 펌프 발생 에너지 등의 관계에 대해 도 2 및 도 3을 이용하여 설명한다. 도 2는 본 발명의 건설 기계의 제1 실시 형태의 붐 상승 조작시에 있어서의 유압 펌프 모터 발생 에너지와 메인 펌프 발생 에너지와 붐 실린더에 공급되는 에너지의 관계의 일례를 나타내는 특성도, 도 3은 본 발명의 건설 기계의 제1 실시 형태의 선회 조작시에 있어서의 유압 펌프 모터 발생 에너지와 메인 펌프 발생 에너지와 선회 유압 모터에 공급되는 에너지의 관계의 일례를 나타내는 특성도이다.

도 2 및 도 3에 있어서, 파선부는 「추가 에너지 없음」의 특성을 나타내고, 축전 수단(10)에 충분한 전력이 축전되어 있지 않아, 유압 펌프 모터(11)에서 추가 에너지를 발생시키지 않는 경우를 나타낸다. 실선부는 「추가 에너지 있음」의 특성을 나타내고, 축전 수단(10)에 충분한 전력이 축전되어 있어, 유압 펌프 모터(11)에서 추가 에너지를 발생시키는 경우를 나타낸다.

도 2의 붐 상승 조작에 있어서, 「추가 에너지 있음」의 경우는, 붐 상승 조작에 따라서 유압 펌프 모터(11)에서 유압 에너지 S2를 발생시킨다(작동유를 토출함). 동시에, 메인 펌프(3)에서 발생하는 유압 에너지 M2를, 「추가 에너지 없음」의 경우의 에너지 M1보다도 작게 하고 있다. 이때, 컨트롤러(20)는 다음 식이 성립되도록 제어한다.

M2＝M1－S2

이러한 제어가 실행됨으로써, 「추가 에너지 있음」시에 붐 실린더(7)에 공급되는 에너지와, 「추가 에너지 없음」시에 붐 실린더(7)에 공급되는 에너지가 동일해져, 추가 에너지 있음/없음에서 동일한 조작성을 유지할 수 있다. 또한, 「추가 에너지 있음」의 경우는, 메인 펌프(3)가 발생하는 에너지를 감소시켜, 구동원인 엔진(1)의 부하가 감소하므로, 엔진(1)의 연료 소비량을 감소시킬 수 있다.

그러나, 상술한 바와 같이, 붐 상승의 경우, 추가 에너지는 컨트롤 밸브(4)를 통과하여 액추에이터인 붐 실린더(7)에 작용하므로, 컨트롤 밸브(4)에서 에너지 손실이 발생하여, 충분한 연료 저감 효과가 얻어지지 않는다고 하는 문제가 있었다. 따라서, 선회 조작의 경우에는, 이하의 제어를 행하고 있다.

도 3의 선회 조작에 있어서, 「추가 에너지 있음」의 경우는, 붐 상승의 경우와 마찬가지로, 선회 조작에 따라서 유압 펌프 모터(11)에서 유압 에너지 S4를 발생시킨다(작동유를 토출함). 동시에, 메인 펌프(3)에서 발생하는 유압 에너지 M4를, 「추가 에너지 없음」의 경우의 에너지 M3보다도 작게 하고 있다. 이때, 컨트롤러(20)는 다음 식이 성립되도록 제어한다.

M4＝M3－S4×K

여기서, K는 상술한 감소율을 나타내고, 작동유가 선회체 조작용 제어 밸브(6)를 통과할 때에 상실되는 에너지에 기초하여 1 이상의 값을, 미리 설정한다. 구체적으로는, 선회체 조작용 제어 밸브(6)에 들어가는 작동유의 에너지(압력×유량의 시간 적분값)를 선회체 조작용 제어 밸브(6)로부터 나오는 작동유의 에너지(압력×유량의 시간 적분값)로 제산한 값으로 한다.

예를 들어, 선회체 조작용 제어 밸브(6)의 효율(＝(나오는 작동유의 에너지)÷(들어가는 작동유의 에너지))이 0.8인 경우, 감소율 K는, 1÷0.8＝1.25로서 산출되고, 이 값을 설정한다. 이것은, 선회체 조작용 제어 밸브(6)의 효율이 나쁘면(손실이 크면), 감소율 K를 크게 하는 것을 의미한다.

즉, 컨트롤러(20)는 우선회의 경우에 있어서의 메인 펌프(3)가 발생하는 유압 에너지의 감소율을, 붐 상승의 경우의 감소율보다도 크게 한다. 여기서, 메인 펌프(3)가 발생하는 유압 에너지의 감소율 K는 다음 식으로 정의된다.

K＝{(추가 에너지 없음의 경우에 메인 펌프(3)가 발생하는 에너지)―(추가 에너지 있음의 경우에 메인 펌프(3)가 발생하는 에너지)}÷(유압 펌프 모터(11)가 발생하는 에너지)

환언하면, 붐 상승과 같이, 추가 에너지 발생 수단인 유압 펌프 모터(11)가 발생한 에너지가 액추에이터인 붐 실린더(7)를 구동시킬 때까지 발생하는 손실이 큰 경우와, 선회와 같이, 추가 에너지 발생 수단인 유압 펌프 모터(11)가 발생한 에너지가 액추에이터인 선회 유압 모터(8)를 구동시킬 때까지 발생하는 손실이 작은 경우에서는, 메인 펌프(3)가 발생하는 에너지의 감소율 K가 다르다. 선회와 같이, 손실이 작으면 작을수록, 감소율 K를 크게 하도록 컨트롤러(20)는 제어하고 있다.

또한, 붐 상승과 같이, 에너지를 추가하는 장소가, 유량 조정 수단으로서의 컨트롤 밸브(4)의 메인 펌프(3)측인 경우와, 선회와 같이, 유량 조정 수단으로서의 컨트롤 밸브(4)의 액추에이터(8)측인 경우에서는, 메인 펌프(3)가 발생하는 에너지의 감소율 K가 다르다. 선회와 같이, 컨트롤 밸브(4)의 액추에이터(8)측일 때에, 감소율 K를 크게 하도록 컨트롤러(20)는 제어하고 있다.

또한, 선회체 조작용 제어 밸브(6)에 들어가는 작동유의 에너지를, 선회체 조작용 제어 밸브(6)로부터 나오는 작동유의 에너지로 제산한 값은, 조작량이 작을 때일수록 커지는 경향이 있으므로, 조작량이 작을 때에는 감소율 K를 크게 해도 된다.

이와 같이 함으로써, 「추가 에너지 있음」시에 선회 유압 모터(8)에 공급되는 에너지와, 「추가 에너지 없음」시에 선회 유압 모터(8)에 공급되는 에너지가 동일해져, 추가 에너지 있음/없음에서 동일한 조작성을 유지할 수 있다. 또한, 「추가 에너지 있음」의 경우는, 메인 펌프(3)가 발생하는 에너지를 감소시켜, 구동원인 엔진(1)의 부하가 감소하므로, 엔진(1)의 연료 소비량을 감소시킬 수 있다.

이상과 같이, 에너지 축적 수단인 축전 수단(10)에 충분한 전력이 축전되어 있을 때에 선회 조작이 행해졌을 때에는, 붐 상승 조작이 행해졌을 때보다도 큰 연료 저감 효과가 얻어진다.

상술한 본 발명의 건설 기계의 제1 실시 형태에 따르면, 회수한 에너지를 효율적으로 사용함으로써, 동력원인 엔진(1)의 동력을 저감시켜 건설 기계 전체의 연소량 소비를 대폭 저감시킬 수 있는 건설 기계를 제공할 수 있다.

또한, 붐 상승에서 에너지를 추가하는 경우는, 메인 펌프(3)와 유압 펌프 모터(11)의 유량 제어에 오차가 발생해도, 그들의 합계 유량은 붐 조작용 제어 밸브(5)에 의해 조정되므로, 붐 실린더(7)에 공급되는 유량의 오차는 작아, 조작성을 크게 손상시키는 일은 없다. 그러나, 선회 조작에서 에너지를 추가하는 경우는, 유압 펌프 모터(11)의 유량 제어의 오차는, 선회체 조작용 제어 밸브(6)에 의해 조정되지 않으므로, 그대로 선회 유압 모터(8)에 공급되는 유량의 오차로 된다. 그러나, 선회체의 관성 모멘트가 크기 때문에, 선회 동작에 큰 영향을 미치지 않아, 조작성을 크게 손상시키는 일은 없다.

또한, 본 실시 형태에 있어서는, 붐 실린더(7)와 선회 유압 모터(8)를 액추에이터로 한 경우에 대해 설명하였지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 붐 실린더(7)와 선회 유압 모터(8) 대신에 별도의 액추에이터를 사용해도 된다. 단, 유압 펌프 모터(11)로부터 토출된 작동유가 선회체 조작용 제어 밸브(6)를 통과하지 않고 직접 공급되는 액추에이터[도 1의 경우에는 선회 유압 모터(8)]는 유압 펌프 모터(11)의 유량 제어의 오차가 그다지 영향을 미치지 않는 액추에이터로 하거나, 그 오차에 의한 조작성 악화를 허용할 수 있는 액추에이터로 할 필요가 있다.

<실시예 2>

이하, 본 발명의 건설 기계의 제2 실시 형태를 도면을 이용하여 설명한다. 도 4는 본 발명의 건설 기계의 제2 실시 형태를 구성하는 전동·유압 기기의 시스템 구성도이다. 도 4에 있어서, 도 1 내지 도 3에 나타내는 부호와 동일 부호인 것은 동일 부분이므로, 그 상세한 설명은 생략한다.

도 4에 도시하는 본 발명의 건설 기계의 제2 실시 형태는, 대략 제1 실시 형태와 마찬가지의 유압원과 작업기 등으로 구성되지만, 이하의 구성이 다르다.

제1 실시 형태에 있어서의 유압 펌프 모터(11)가 토출시킨 작동유를 선회체 조작용 제어 밸브(6)와 선회 유압 모터(8) 사이에서 합류시키는 구성[전환 밸브(12d, 12e)와 그들의 전후의 유압 배관]을 생략하고, 선회 유압 모터(8)의 회전축과 그 회전축을 직접 또는 기어 등을 통해 기계적으로 연결한 선회 전동기(13)(원동기)를 새롭게 설치하고 있다(추가 에너지 발생 수단).

선회 전동기(13)는 컨트롤러(20)로부터의 지령에 의해, 축전 수단(10)의 전력을 사용하여 토크를 발생하는 역행 제어가 실행된다. 선회체는, 선회 유압 모터(8)와 선회 전동기(13)의 합계 토크에 의해 구동된다. 환언하면, 선회체는 선회 전동기(13)와 선회 유압 모터(8)가 연결된 복합 액추에이터에 의해 구동된다.

다음에, 상술한 본 발명의 건설 기계의 제2 실시 형태의 동작에 대해 설명한다. 우선, 붐 상승, 붐 하강, 선회 감속시에 컨트롤러(20)가 실행하는 제어는, 생략된 전환 밸브(12d, 12e)에의 지령 등을 제외하고 상술한 제1 실시 형태와 대략 동일하다.

그런데, 에너지 축적 수단인 축전 수단(10)에 충분한 전력이 축전되어 있을 때에, 도시하지 않은 조작 레버에 의한 우선회 또는 좌선회 조작이 행해진 경우에는, 컨트롤러(20)에 의해, 이하의 추가 에너지 시퀀스 제어가 행해진다. 선회체 조작용 제어 밸브(6) 등의 동작은 상술한 제1 실시 형태와 동일하다.

우선, 컨트롤러(20)에 입력되는 축전 수단(10)의 전력의 축전량과, 미리 설정되어 있는 설정값을 비교하여, 입력값이 설정값을 초과하고 있는 경우에, 우선회 또는 좌선회의 조작 신호가 입력되면, 컨트롤러(20)는 상술한 전환 밸브(12c)의 전자 조작부에 폐쇄 지령을, 선회 전동기(13)에 역행 지령을 각각 출력하므로, 선회 전동기(13)는 선회 유압 모터(8)를 어시스트하여, 선회체 구동의 토크를 증가시킨다. 이것에 의해, 우선회 또는 좌선회를 행하기 위해, 추가 에너지가 부가된다. 이 추가 에너지는, 검출되는 선회 전동기(13)의 토크와 회전수의 곱을 시간 적분함으로써 구할 수 있다.

한편, 컨트롤러(20)는 선회 전동기(13)로부터 선회 유압 모터(8)에 추가된 에너지분을 감소시키도록, 용량 제어 장치(3a)에 토출 유량 감소 지령을 출력하여, 메인 펌프(3)의 용량을 감소 제어한다. 이 선회체의 조작에 있어서, 선회 전동기(13)에서 발생하는 에너지는 선회체에 직접 작용한다. 이로 인해, 상술한 붐 상승의 유압 펌프 모터(11)에서 발생한 에너지의 제어 밸브에서의 손실이라고 하는 것은 발생하지 않으므로, 컨트롤러(20)는 메인 펌프(3)에서 발생하는 에너지를 선회 전동기(13)에서 발생하는 에너지 이상으로 크게 감소시킨다.

이것에 의해, 선회체를 구동시키는 에너지를 변화시키지 않아, 조작성의 변화를 발생시키지 않는다. 또한, 선회 전동기(13)가 발생한 에너지 이상으로 메인 펌프(3)가 발생하는 에너지를 감소시키게 된다. 이 결과, 구동원인 엔진(1)의 부하가 감소하므로, 엔진(1)의 연료 소비량을 크게 감소시킬 수 있다.

에너지 축적 수단인 축전 수단(10)에 충분한 전력이 축전되어 있는 상태하에서, 컨트롤러(20)는 선회체 구동시에, 선회 전동기(13)에 의한 추가 에너지 시퀀스 제어를 행하여, 붐 구동시에, 상술한 유압 펌프 모터(11)를 유압 펌프로서 작동시키는 추가 에너지 시퀀스 제어를 행한다. 붐과 선회체를 동시에 구동시키는 경우에는, 선회 전동기(13)에 의한 추가 에너지 시퀀스 제어와 유압 펌프 모터(11)를 유압 펌프로서 작동시키는 추가 에너지 시퀀스 제어를 행한다.

다음에, 상술한 본 발명의 건설 기계의 제2 실시 형태에 있어서의 선회 전동기 발생 에너지와 메인 펌프 발생 에너지 등과 선회체 구동 에너지의 관계에 대해 도 5를 이용하여 설명한다. 도 5는 본 발명의 건설 기계의 제2 실시 형태의 선회 조작시에 있어서의 선회 전동기 발생 에너지와 메인 펌프 발생 에너지와 선회 유압 모터 및 선회 전동기의 합계 에너지의 관계의 일례를 나타내는 특성도이다. 도 5에 있어서, 도 1 내지 도 4에 도시하는 부호와 동일한 부호의 것은 동일 부분이므로, 그 상세한 설명은 생략한다.

도 5에 있어서, 파선부는 「추가 에너지 없음」의 특성을 나타내고, 축전 수단(10)에 충분한 전력이 축전되어 있지 않아, 선회 전동기(13)에서 추가 에너지를 발생하지 않는 경우를 나타낸다. 실선부는 「추가 에너지 있음」의 특성을 나타내고, 축전 수단(10)에 충분한 전력이 축전되어 있어, 선회 전동기(13)에서 추가 에너지를 발생시키는 경우를 나타낸다.

도 5의 선회 조작에 있어서, 「추가 에너지 있음」의 경우는, 선회 조작에 따라서 선회 전동기(13)에서 에너지 S6을 발생한다(토크를 발생함). 동시에, 메인 펌프(3)에서 발생하는 유압 에너지 M6을, 「추가 에너지 없음」의 경우의 에너지 M5보다도 작게 하고 있다. 이때, 컨트롤러(20)는 다음 식이 성립되도록 제어한다.

M6＝M5－S6×K

여기서, K는 상술한 감소율을 나타내고, 작동유가 선회체 조작용 제어 밸브(6)를 통과할 때에 상실되는 에너지에 기초하여 1 이상의 값을, 미리 설정한다. 구체적으로는, 선회체 조작용 제어 밸브(6)에 들어가는 작동유의 에너지(압력×유량의 시간 적분값)를 선회 유압 모터에서 발생하는 에너지(토크×각속도의 시간 적분값)로 제산한 값으로 한다.

예를 들어, 선회체 조작용 제어 밸브(6)의 효율(＝(나오는 작동유의 에너지)÷(들어가는 작동유의 에너지))이 0.8, 선회 유압 모터(8)의 효율(＝(발생하는 회전 에너지)÷(들어가는 작동유의 에너지))이 0.9인 경우, 감소율 K는, 1÷(0.8×0.9)≒1.39로서 산출되어, 이 값을 설정한다.

또한, 선회 전동기(13)와 선회 유압 모터(8) 사이에 기어가 설치되고, 선회 전동기(13)가 출력한 에너지의 일부가 그 기어에 의해 상실되는 경우는, 감소율 K는 그만큼 작게 한다.

예를 들어, 선회체 조작용 제어 밸브(6)의 효율이 0.8, 선회 유압 모터(8)의 효율이 0.9, 선회 전동기(13)의 기어의 효율이 0.9인 경우, 감소율 K는, 0.9÷(0.8×0.9)＝1.25로서 산출되어, 이 값을 설정한다.

또한, 선회체 조작용 제어 밸브(6)에 들어가는 작동유의 에너지를, 선회 유압 모터(8)에서 발생하는 에너지로 제산한 값은, 조작량이 작을 때일수록 커지는 경향이 있으므로, 조작량이 작을 때에는 감소율 K를 크게 하도록 제어해도 된다.

또한, 선회체 조작용 제어 밸브(6)에 들어가는 작동유의 에너지를, 선회 유압 모터(8)에서 발생하는 에너지로 제산한 값은, 선회 유압 모터(8)의 미터인측이 도시하지 않은 릴리프 밸브에 의해 릴리프되었을 때에는 커지므로, 선회 유압 모터(8)의 미터인압이 미리 설정한 임계값을 초과하였을 때에는 감소율 K를 크게 하도록 제어해도 된다.

또한, 일반적으로 전동기는 유압 펌프보다도 출력을 증감시킬 때의 응답이 빠르므로, 선회 전동기(13)의 출력을 급격하게 증감시켰다고 해도, 그것에 맞추어 메인 펌프(3)의 출력은 증감시킬 수 없다. 따라서, 메인 펌프(3)의 출력의 증감의 응답 지연분만큼, 선회 전동기(13)의 출력의 증감을 지연시키도록 제어해도 된다.

이와 같이 함으로써, 「추가 에너지 있음」시에 선회체에 부여되는 에너지와, 「추가 에너지 없음」시에 선회체에 부여되는 에너지가 동일해져, 추가 에너지 있음/없음에서 동일한 조작성을 유지할 수 있다. 또한, 「추가 에너지 있음」의 경우는, 메인 펌프(3)가 발생하는 에너지를 감소시켜, 구동원인 엔진(1)의 부하가 감소하므로, 엔진(1)의 연료 소비량을 감소시킬 수 있다.

상술한 본 발명의 건설 기계의 제2 실시 형태에 따르면, 상술한 제1 실시 형태와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.

또한, 일반적으로 전동기는 유압 펌프보다도 높은 정밀도로 발생하는 에너지를 제어하는 것이 가능하므로, 선회 동작의 조작성을 크게 손상시키는 일은 없다.

또한, 본 실시 형태에 있어서는, 붐 실린더(7)와 선회 유압 모터(8)를 액추에이터로 한 경우에 대해 설명하였지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 붐 실린더(7) 대신에 별도의 액추에이터를 사용해도 되고, 전동기에 의해 에너지를 추가하는 액추에이터는 선회 이외여도 된다.

1 : 엔진
2 : 연료 탱크
3 : 메인 펌프
4 : 컨트롤 밸브(유량 조정 수단)
5 : 붐 조작용 제어 밸브
6 : 선회체 조작용 제어 밸브
7 : 붐 실린더
8 : 선회 유압 모터
9 : 발전·전동기(원동기)
10 : 축전 수단(에너지 축적 수단)
11 : 유압 펌프 모터
12 : 전환 밸브
13 : 선회 전동기(원동기)
14 : 릴리프 밸브
15 : 릴리프 밸브
16 : 작동유 탱크
20 : 컨트롤러(제어 수단)
30 : 주 관로
36 : 제1 부 관로
37 : 제2 부 관로
38 : 제3 부 관로

Claims

2개 이상의 액추에이터(7, 8)와, 상기 액추에이터(7, 8)를 구동시키기 위한 유압 에너지를 발생시키는 메인 펌프(3)와, 상기 메인 펌프(3)와 상기 액추에이터(7, 8) 사이에 설치한 유량 조정 수단(4)과, 상기 유압 에너지에 추가하기 위한 에너지를 발생시키는 추가 에너지 발생 수단(11)과, 상기 추가 에너지 발생 수단(11)에서 에너지가 발생할 때에, 상기 메인 펌프(3)가 발생하는 유압 에너지를 감소시키는 제어 수단(20)을 구비한 건설 기계이며,
상기 추가 에너지 발생 수단(11)으로부터의 상기 에너지를 추가하는 장소를 상기 액추에이터(7, 8)에 따라서 선택적으로 전환하는 전환 수단(12d, 12e, 12f)을 더 구비하고,
상기 제어 수단(20)은, 상기 에너지를 추가하는 상기 액추에이터(7, 8)에 따라서, 상기 메인 펌프(3)가 발생하는 유압 에너지의 감소율을 변경 제어하는 것을 특징으로 하는, 건설 기계.
제1항에 있어서, 상기 전환 수단(12d, 12e, 12f)은 상기 에너지를 추가하는 상기 액추에이터(7, 8)에 따라서, 상기 에너지를 추가하는 장소를, 상기 유량 조정 수단(4)보다도 상기 메인 펌프(3)측 또는 상기 유량 조정 수단(4)보다도 상기 액추에이터(7, 8)측에 공급하도록 전환하는 것을 특징으로 하는, 건설 기계.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 추가 에너지 발생 수단은, 에너지 축적 수단(10)과, 상기 에너지 축적 수단에 축적된 에너지에 의해 동작하는 원동기(9)와, 상기 원동기(9)에 의해 구동되는 유압 펌프(11)를 구비하는 것을 특징으로 하는, 건설 기계.
제1항에 있어서, 상기 전환 수단은, 상기 에너지를 추가하는 상기 액추에이터에 따라서, 상기 에너지를 추가하는 장소를, 상기 유량 조정 수단(4)보다도 상기 메인 펌프(3)측 또는 상기 액추에이터(8)에 직접 작용하도록 전환하는 것을 특징으로 하는, 건설 기계.
제1항 또는 제4항에 있어서, 상기 추가 에너지 발생 수단은, 에너지 축적 수단(10)과, 상기 에너지 축적 수단(10)에 축적된 에너지에 의해 동작하는 원동기(9, 13)를 구비하고, 상기 액추에이터(7, 8) 중 적어도 1개는, 적어도 1개의 상기 원동기(9, 13)와 연결된 복합 액추에이터(8, 13)인 것을 특징으로 하는, 건설 기계.
제5항에 있어서, 상기 추가 에너지 발생 수단은, 상기 복합 액추에이터(8, 13)를 구성하는 상기 원동기(13)에서 발생하는 에너지의 증감의 변화 속도를, 상기 메인 펌프(3)의 출력의 증감의 응답 지연에 맞추어 제어 가능하게 한 것을 특징으로 하는, 건설 기계.
제1항에 있어서, 상기 제어 수단(20)은 상기 추가 에너지 발생 수단(11)이 발생한 에너지가 상기 액추에이터(7, 8)를 구동시킬 때까지 발생하는 손실이 작을수록, 상기 메인 펌프(3)가 발생하는 에너지의 감소율을 크게 하도록 상기 메인 펌프(3)를 제어하는 것을 특징으로 하는, 건설 기계.
제7항에 있어서, 상기 제어 수단(20)은 에너지를 추가하는 장소가 상기 유량 조정 수단(4)보다도 상기 액추에이터(7, 8)측일 때에는, 에너지를 추가하는 장소가 상기 유량 조정 수단(4)보다도 상기 메인 펌프(3)측일 때보다도, 상기 메인 펌프(3)가 발생하는 에너지의 감소율을 크게 하도록 상기 메인 펌프(3)를 제어하는 것을 특징으로 하는, 건설 기계.