KR20140116449A

KR20140116449A - 하이브리드 건설 기계

Info

Publication number: KR20140116449A
Application number: KR1020147021120A
Authority: KR
Inventors: ?스케 후쿠다; 노부요시 요시다
Original assignee: 카야바 고교 가부시기가이샤
Priority date: 2012-02-03
Filing date: 2013-01-24
Publication date: 2014-10-02
Also published as: US20150033727A1; EP2811171A1; WO2013115053A1; JP2013160294A; EP2811171B1; CN104067001A; EP2811171A4; KR101652612B1; CN104067001B; JP5762328B2; US9410307B2

Abstract

하이브리드 건설 기계는, 제1 및 제2 메인 펌프와, 제1 및 제2 공급 통로와, 제1 및 제2 회로 계통과, 유압 모터와, 모터 제너레이터와, 어시스트 펌프와, 어시스트 펌프에 접속되어 분기하는 합류 통로와, 제1 및 제2 로직 밸브와, 다른 쪽 분기 통로에 개재 장착되는, 어시스트 펌프가 제2 로직 밸브의 상류측의 제2 공급 통로에 접속하는 상태와, 제2 메인 펌프가 유압 모터에 접속하는 상태를 전환 가능한 전환 밸브와, 체크 밸브를 구비한다. 제1 로직 밸브의 포핏 직경은, 제2 로직 밸브의 포핏 직경보다도 작다.

Description

하이브리드 건설 기계{HYBRID CONSTRUCTION MACHINE}

본 발명은, 하이브리드 건설 기계에 관한 것이다.

JP2011-241947A는, 엔진에 의해 구동되는 메인 펌프의 토출압에, 모터에 의해 구동되는 어시스트 펌프의 토출압을 부가하는 것이 가능한 하이브리드 건설 기계를 개시하고 있다. 하이브리드 건설 기계는, 가변 용량형의 제1 메인 펌프 및 제2 메인 펌프를 구비한다.

제1 메인 펌프는 제1 공급 통로를 경유해서 제1 회로 계통에 접속하고, 제1 회로 계통에는 복수의 조작 밸브가 접속하고 있다. 제1 공급 통로에는, 제1 로직 밸브의 출력 포트가 접속된다. 제1 로직 밸브의 입력 포트는, 합류 통로를 경유해서 가변 용량형의 어시스트 펌프에 항상 연통하고 있다.

제2 메인 펌프는 제2 공급 통로를 경유해서 제2 회로 계통에 접속하고, 제2 회로 계통에는 복수의 조작 밸브가 접속하고 있다. 제2 공급 통로에는, 제2 로직 밸브가 개재 장착된다. 제2 로직 밸브의 입력 포트는, 제2 로직 밸브의 상류측의 제2 공급 통로를 통하여 제2 메인 펌프에 접속하고 있다. 제2 로직 밸브의 출력 포트는, 제2 로직 밸브의 하류측의 제2 공급 통로를 통하여 제2 회로 계통에 접속하고 있다.

가변 용량형의 어시스트 펌프는, 가변 용량형의 유압 모터 및 모터 제너레이터와 연계하여 일체 회전한다. 모터 제너레이터는, 인버터를 통하여 배터리에 접속하고 있다. 따라서, 유압 모터가 회전하면, 모터 제너레이터가 회전하여 발전하고, 발전된 전력은 인버터를 통하여 배터리에 축전된다.

제2 공급 통로에는 전환 밸브가 접속된다. 전환 밸브는, 센터링 스프링의 작용으로 통상은 중립 위치를 유지하고, 어시스트 펌프에 연통한 합류 통로를, 분기 통로를 경유해서 제2 공급 통로에 연통시킨다. 분기 통로에는, 전환 밸브로부터 제2 공급 통로에의 유통만을 허용하는 체크 밸브가 설치된다.

따라서, 전환 밸브가 중립 위치에 있는 경우, 제1 로직 밸브 및 제2 로직 밸브는 합류 통로에 대하여 병렬로 접속되게 된다.

상기 종래의 기술에서는, 어시스트 펌프가, 합류 통로를 통하여 제1 메인 펌프 및 제2 메인 펌프에 대하여 병렬로 접속된다. 이 중, 제2 메인 펌프에 대해서는, 어시스트 펌프가, 체크 밸브를 구비한 분기 통로를 통하여 접속된다. 체크 밸브는 그 개방도가 제한되므로, 어시스트 펌프로부터 제2 메인 펌프에 이르는 경로에 있어서의 압력 손실이, 어시스트 펌프로부터 제1 메인 펌프에 이르는 경로에 있어서의 압력 손실보다도 커져, 양자의 압력 밸런스가 무너질 가능성이 있다.

압력 밸런스가 무너지면, 어시스트 펌프의 토출유를, 제1 메인 펌프 및 제2 메인 펌프의 토출유에 합류시켜, 조작 밸브를 조작하는 경우에, 오퍼레이터의 조작감이 악화될 가능성이 있다.

본 발명의 목적은, 제1 메인 펌프 및 제2 메인 펌프와는 다른 동력원을 이용해서 구동하는 어시스트 펌프를 제1 메인 펌프 및 제2 메인 펌프에 대하여 병렬로 접속하는 경우에서의 제1 메인 펌프 및 제2 메인 펌프에 합류하는 압력의 밸런스를 유지하는 것이 가능한 하이브리드 건설 기계를 제공하는 것이다.

본 발명의 어느 형태에 따르면, 하이브리드 건설 기계이며, 제1 메인 펌프 및 제2 메인 펌프와, 제1 공급 통로를 통하여 제1 메인 펌프와 접속되는 제1 회로 계통과, 제2 공급 통로를 통하여 제2 메인 펌프와 접속되는 제2 회로 계통과, 제2 메인 펌프에 접속되는 유압 모터와, 유압 모터의 구동력으로 회전하는 모터 제너레이터와, 모터 제너레이터의 구동력으로 회전하는 어시스트 펌프와, 어시스트 펌프에 접속되고, 도중으로부터 한쪽 분기 통로와 다른 쪽 분기 통로로 분기하는 합류 통로와, 한쪽 분기 통로와 제1 공급 통로 사이에 개재 장착된 제1 로직 밸브와, 제2 공급 통로에 개재 장착된 제2 로직 밸브와, 다른 쪽 분기 통로에 개재 장착되고, 어시스트 펌프가 제2 로직 밸브의 상류측의 제2 공급 통로에 접속하는 상태와, 제2 메인 펌프가 유압 모터에 접속하는 상태를 전환 가능한 전환 밸브와, 다른 쪽 분기 통로에 있어서의 전환 밸브보다 하류측에 설치되고, 어시스트 펌프로부터 제2 로직 밸브에의 유통만을 허용하는 체크 밸브를 구비하고, 제1 로직 밸브의 포핏 직경이, 제2 로직 밸브의 포핏 직경보다도 작은, 하이브리드 건설 기계가 제공된다.

본 발명의 실시 형태, 본 발명의 이점에 대해서는, 첨부된 도면을 참조하면서 이하에 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 하이브리드 건설 기계의 유압 제어 회로를 도시하는 회로도이다.
도 2는 밸브 본체의 단면을 도시하는 단면도이다.

이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 실시 형태에 대해서 설명한다.

도 1은, 본 발명의 실시 형태에 따른 하이브리드 건설 기계의 유압 제어 회로를 도시하는 회로도이다. 유압 제어 회로에는, 엔진(E)에 연계한 가변 용량형의 제1 메인 펌프(MP1) 및 제2 메인 펌프(MP2)와, 엔진(E)의 회전에 따라서 발전하는 발진기(G)가 설치된다.

제1 메인 펌프(MP1)는, 제1 공급 통로(1)를 통하여, 복수의 조작 밸브를 구비한 제1 회로 계통(S1)에 직접 접속된다. 제1 공급 통로(1)에는, 제1 로직 밸브(2)에 설치한 입력 포트(2a) 및 출력 포트(2b) 중 출력 포트(2b)가 접속된다.

제2 메인 펌프(MP2)는, 제2 공급 통로(3)를 경유해서, 복수의 조작 밸브를 구비한 제2 회로 계통(S2)에 접속된다. 제2 공급 통로(3)의 통로 과정에는, 제2 로직 밸브(4)가 설치된다. 제2 공급 통로(3)는, 제2 로직 밸브(4)의 상류측에 배치되는 상류측 공급 통로(3a)와, 제2 로직 밸브의 하류측에 배치되는 하류측 공급 통로(3b)로 구성된다. 제2 로직 밸브(4)의 입력 포트(4a)는 상류측 공급 통로(3a)에 접속되고, 제2 로직 밸브(4)의 출력 포트(4b)는 하류측 공급 통로(3b)에 접속된다. 따라서, 제2 메인 펌프(MP2)의 토출유는, 제2 로직 밸브(4)를 경유해서 제2 회로 계통(S2)에 공급된다.

또한, 유압 제어 회로에는, 제1 메인 펌프(MP1) 및 제2 메인 펌프(MP2)와는 별도로 어시스트 펌프(AP)가 설치된다. 어시스트 펌프(AP)는 모터 제너레이터(MG)의 구동력으로 회전시킨다. 모터 제너레이터(MG)는 유압 모터(M)의 구동력으로 회전시킨다. 유압 모터(M)는 전환 밸브(5)에 접속한 접속 통로(6)를 경유해서, 상류측 공급 통로(3a)에 접속하고 있다.

어시스트 펌프(AP)에는 합류 통로(7)가 접속된다. 합류 통로(7)는 분기 통로(7a)와 분기 통로(7b)로 분기한다.

한쪽 분기 통로(7a)는, 제1 로직 밸브(2)의 입력 포트(2a)에 직접 접속하고 있다. 따라서, 한쪽 분기 통로(7a)에 공급된 어시스트 펌프(AP)의 토출유는, 제1 로직 밸브(2)를 경유해서 제1 회로 계통(S1)에 공급된다.

다른 쪽 분기 통로(7b)는, 전환 밸브(5) 및 전환 밸브(5)의 하류에 설치되는 체크 밸브(8)를 경유해서 상류측 공급 통로(3a)에 접속하고 있다. 체크 밸브(8)는, 어시스트 펌프(AP)로부터 상류측 공급 통로(3a)에의 유통만을 허용한다.

전환 밸브(5)는 3위치 전환 밸브이며, 도시의 중립 위치에 있는 경우, 분기 통로(7b)를 연통 상태로 유지하고, 접속 통로(6)를 차단한다. 이에 의해, 어시스트 펌프(AP)의 토출유는, 한쪽 분기 통로(7a)를 경유해서 제1 로직 밸브(2)의 입력 포트(2a)에 공급되는 동시에, 다른 쪽 분기 통로(7b)를 경유해서 상류측 공급 통로(3a)에 공급된다.

전환 밸브(5)가 도면 좌측 위치로 전환되면, 분기 통로(7b)가 차단되는 동시에, 접속 통로(6)가 연통된다. 이에 의해, 제2 메인 펌프(MP2)가 상류측 공급 통로(3a) 및 접속 통로(6)를 통하여 유압 모터(M)에 연통된다.

전환 밸브(5)가 도면 우측 위치로 전환되면, 접속 통로(6) 및 분기 통로(7b)의 양자가 차단된다.

또한, 분기 통로(7b)에는, 전환 밸브(5)와 체크 밸브(8) 사이로부터 분기하는 바이패스 통로(9)가 설치된다. 바이패스 통로(9)는 하류측 공급 통로(3b)에 직접 접속된다. 바이패스 통로(9)에는 어시스트 펌프(AP)로부터, 하류측 공급 통로(3b)에의 유통만을 허용하는 체크 밸브(10)가 설치된다.

전환 밸브(5)는 파일럿실(5a) 및 파일럿실(5b)을 갖고, 파일럿실(5a)에 전자 전환 밸브(11)가 접속되고, 파일럿실(5b)에 전자 전환 밸브(12)가 접속된다. 전환 밸브(5)에는, 전자 전환 밸브(11, 12)를 통하여 파일럿 펌프(PP)로부터의 파일럿압이 유도된다. 전환 밸브(5)는 파일럿압의 작용에 의해 중립 위치, 좌측 위치 및 우측 위치 중 어느 하나로 전환된다.

제1 로직 밸브(2)의 파일럿실(2c)은, 개폐 밸브(13)를 통하여 제1 공급 통로(1)에 접속하고 있다. 제2 로직 밸브(4)의 파일럿실(4c)은, 개폐 밸브(14)를 통하여 하류측 공급 통로(3b)에 접속하고 있다. 개폐 밸브(13, 14)는 완전 개방 위치와 폐쇄 위치와 교축 제어 위치를 갖고, 개폐 밸브(13, 14)의 각 파일럿실(13a, 14a)의 파일럿압에 따라서, 완전 개방 위치, 폐쇄 위치 또는 교축 제어 위치로 전환된다.

개폐 밸브(13, 14)의 각 파일럿실(13a, 14a)에는, 전자 전환 밸브(11, 15)가 접속된다. 개폐 밸브(13, 14)는, 전자 전환 밸브(11, 15)를 통하여 유도되는 파일럿 펌프(PP)로부터의 파일럿압에 의해 전환된다. 전자 전환 밸브(11)는, 전환 밸브(5)의 한쪽 파일럿실(5a)에도 접속되어 있다.

전자 전환 밸브(11)가 도 1에 도시하는 중립 위치에 있는 경우, 전환 밸브(5)의 파일럿실(5a) 및 개폐 밸브(14)의 파일럿실(14a)의 각각이 드레인 통로(16)에 연통된다. 한편, 컨트롤러(C)로부터의 제어 신호에 의해 전자 전환 밸브(11)의 솔레노이드가 여자되면, 전자 전환 밸브(11)가 전환 위치로 전환된다. 이에 의해, 양쪽 파일럿실(5a, 14a)에 파일럿 펌프(PP)의 파일럿압이 유도된다.

전자 전환 밸브(15)가 도 1에 도시하는 중립 위치에 있는 경우, 개폐 밸브(13)의 파일럿실(13a)이 드레인 통로(16)에 연통된다. 한편, 컨트롤러(C)로부터의 제어 신호에 의해 전자 전환 밸브(15)의 솔레노이드가 여자되면, 전자 전환 밸브(15)가 전환 위치로 전환된다. 이에 의해, 개폐 밸브(13)의 파일럿실(13a)에 파일럿 펌프(PP)의 파일럿압이 유도된다.

컨트롤러(C)는, 오퍼레이터의 조작에 따른 제어 신호를 출력한다. 오퍼레이터는, 전자 전환 밸브(11, 12 및 15)의 각각을 동시에 전환 위치로 전환할 수도 있고, 각각을 개별로 전환할 수도 있다.

모터 제너레이터(MG)에 발전 기능을 발휘시키는 경우, 컨트롤러(C)는 제어 신호를 출력하여, 전자 전환 밸브(11)를 전환 위치로 전환한다. 전자 전환 밸브(11)가 전환 위치로 전환되면, 전환 밸브(5)의 한쪽 파일럿실(5a) 및 개폐 밸브(14)의 파일럿실(14a)의 각각에, 파일럿 펌프(PP)의 파일럿압이 유도된다. 이 때, 컨트롤러(C)는 전자 전환 밸브(12)의 솔레노이드를 비여자 상태로 유지하고, 전환 밸브(5)의 다른 쪽 파일럿실(5b)을 드레인 통로(16)에 연통시킨다.

개폐 밸브(14)의 파일럿실(14a)에 파일럿압이 유도되면, 개폐 밸브(14)는 파일럿실(14a)의 압력 작용으로 폐쇄 위치로 전환된다. 그러면, 제2 로직 밸브(4)의 파일럿실(4c)이 폐쇄되므로, 제2 로직 밸브(4)는 폐색 상태로 유지된다.

따라서, 제2 메인 펌프(MP2)로부터의 토출유는, 제2 회로 계통(S2)에 유도되는 일 없이, 접속 통로(6) 및 전환 밸브(5)를 경유해서 유압 모터(M)에 공급되고, 유압 모터(M)를 회전시킨다. 유압 모터(M)가 회전하면, 모터 제너레이터(MG)가 회전하여 발전하고, 발전된 전력이 인버터(I)를 통하여 배터리(64)에 충전된다. 또한, 배터리(64)에는 엔진(E)에 직결한 발진기(G)가 발전된 전력도 축전된다.

한편, 어시스트 펌프(AP)의 토출유를, 제1 메인 펌프(MP1) 및 제2 메인 펌프(MP2)의 토출유에 합류시키는 경우, 컨트롤러(C)는 제어 신호를 출력하여, 전자 전환 밸브(11, 12 및 15)의 솔레노이드를 전부 비여자 상태로 한다. 이에 의해, 전자 전환 밸브(11, 12 및 15)가 도시의 중립 위치에 유지되고, 전환 밸브(5)의 파일럿실(5a, 5b) 및 개폐 밸브(13, 14)의 파일럿실(13a, 14a)이 드레인 통로(16)에 연통된다.

개폐 밸브(13)의 파일럿실(13a)이 드레인 통로(16)에 연통되므로, 개폐 밸브(13)는 도시의 중립 위치인 완전 개방 위치에 유지된다. 이 상태에서, 어시스트 펌프(AP)의 토출유가 분기 통로(7a)로부터 제1 로직 밸브(2)에 유입되면, 제1 로직 밸브(2)가 개방된다.

따라서, 분기 통로(7a)에 공급된 어시스트 펌프(AP)의 토출유는, 제1 로직 밸브(2)를 경유해서 제1 공급 통로(1)에 합류하고, 제1 회로 계통(S1)에 공급된다.

또한, 상기와 같이 전환 밸브(5)의 파일럿실(5a, 5b)이 드레인 통로(16)에 연통되므로, 전환 밸브(5)는 도시의 중립 위치에 유지되고, 합류 통로(7)의 분기 통로(7b) 및 바이패스 통로(9)가 어시스트 펌프(AP)에 연통된다. 이 때, 개폐 밸브(14)의 파일럿실(14a)도 드레인 통로(16)에 연통되어 있으므로, 개폐 밸브(14)는 도시의 중립 위치인 완전 개방 위치에 유지된다. 개폐 밸브(14)가 완전 개방 위치에 유지되면, 제2 로직 밸브(4)의 파일럿실(4c)이 제2 공급 통로(3)에 연통되므로, 분기 통로(7b)의 압력이 제2 로직 밸브(4)에 작용해서 제2 로직 밸브(4)가 개방된다.

따라서, 어시스트 펌프(AP)의 토출유는, 분기 통로(7b)로부터 제2 로직 밸브(4)를 경유해서 제2 회로 계통(S2)에 공급되는 동시에, 바이패스 통로(9)를 통하여 제2 회로 계통(S2)에 직접 공급된다.

이와 같이, 어시스트 펌프(AP)의 토출유는, 분기 통로(7b) 및 바이패스 통로(9)의 2개의 통로를 경유해서 제2 회로 계통(S2)에 공급되므로, 압력 손실이 상대적으로 작아진다.

또한, 바이패스 통로(9)에도 체크 밸브(10)를 설치하고 있으므로, 바이패스 통로(9)의 압력 손실도 체크 밸브(10)의 개방도에 좌우된다. 그러나, 분기 통로(7b)의 체크 밸브(8)와, 바이패스 통로(9)의 체크 밸브(10)의 합계 개방도가 유로 면적이 되므로, 분기 통로(7b)만의 경우보다 압력 손실이 작아진다.

또한, 오퍼레이터의 조작에 따라서 컨트롤러(C)가 조작 신호를 출력하여, 전자 전환 밸브(11) 또는 전자 전환 밸브(15)의 개방도를 제어하고, 개폐 밸브(13) 및 개폐 밸브(14) 중 어느 하나를, 폐쇄 위치와 완전 개방 위치 사이의 교축 제어 위치에 유지하는 것도 가능하다. 이 경우, 교축 개방도에 따라서 제1 로직 밸브(2) 또는 제2 로직 밸브(4)의 개방도를 제어할 수 있다.

도 2는, 상기 유압 제어 회로를 갖는 밸브 본체(17)의 단면을 도시하는 단면도이다.

밸브 본체(17)에는, 전환 밸브(5)의 스풀(S)이 미끄럼 이동 가능하게 내장된다. 스풀(S)은 양단부가 파일럿실(5a, 5b)을 향하도록 배치된다. 파일럿실(5b)에는 센터링 스프링(18)이 설치된다.

밸브 본체(17)에는, 밸브 본체(17)에 내장한 제1 로직 밸브(2)의 입력 포트(2a)와 출력 포트(2b)가 형성되는 동시에, 밸브 본체(17)에 내장한 제2 로직 밸브(4)의 입력 포트(4a)와 출력 포트(4b)가 형성된다. 또한, 밸브 본체(17)에는 접속 통로(6)와, 어시스트 펌프(AP)에 접속한 합류 통로(7)가 형성된다. 합류 통로(7)의 한쪽 분기 통로(7a)는, 스풀(S)의 전환 위치에 관계없이 제1 로직 밸브(2)의 입력 포트(2a)에 항상 연통되어 있다.

밸브 본체(17) 내에는 제2 공급 통로(3)의 상류측 공급 통로(3a)가 개방되고, 상류측 공급 통로(3a)가 제2 로직 밸브(4)의 입력 포트(4a)에 연통되어 있다. 밸브 본체(17) 내의 스풀(S)의 주위에는, 도면 우측으로부터 순서대로 제1 내지 제4 환형상 홈(19 내지 22)이 형성된다.

제1 환형상 홈(19)은, 밸브 본체(17) 내에 형성한 분기 통로(7a)와 분기 통로(7b)의 분기점에 위치한다. 따라서, 분기 통로(7a)는 스풀(S)의 전환 위치에 관계없이, 제1 환형상 홈(19)을 통하여 어시스트 펌프(AP)에 항상 연통된다.

제2 환형상 홈(20)은, 밸브 본체(17) 내에 형성한 분기 통로(7b)와 바이패스 통로(9)의 분기점에 위치한다. 제3 환형상 홈(21)은, 분기 통로(7b)와 상류측 공급 통로(3a)를 연통시키는 통로의 도중에 위치한다. 제4 환형상 홈(22)은 접속 통로(6)의 도중에 형성된다.

또한, 스풀(S)에는 도면 우측으로부터 순서대로 제1 환형상 오목부(23) 및 제2 환형상 오목부(24)가 형성된다. 제1 환형상 오목부(23)는, 스풀(S)이 도 2에 도시하는 중립 위치에 있는 경우, 제1 환형상 홈(19)으로부터 제2 환형상 홈(20)까지 걸쳐서 배치되고, 제1 환형상 홈(19)과 제2 환형상 홈(20)을 연통한 상태로 유지한다. 이 상태에서는, 어시스트 펌프(AP)에 연통하는 합류 통로(7)는 분기 통로(7a)에 연통하는 동시에, 제1 환형상 홈(19), 제1 환형상 오목부(23) 및 제2 환형상 홈(20)을 통하여, 분기 통로(7b)와 바이패스 통로(9)에 연통한다. 또한, 제4 환형상 홈(22)은 제2 환형상 오목부(24)에 대향하는 동시에, 다른 통로와의 연통이 차단된다.

한쪽 파일럿실(5a)에 파일럿압이 작용하면, 스풀(S)은 도면 우측 방향으로 이동한다. 스풀(S)이 도면 우측 방향으로 이동하면, 제1 환형상 오목부(23)가 제2 환형상 홈(20)으로부터 어긋나므로, 제2 환형상 홈(20)에 연통하는 분기 통로(7b) 및 바이패스 통로(9)와 어시스트 펌프(AP)의 연통이 차단된다.

이 때, 제2 환형상 오목부(24)가 제3 환형상 홈(21)으로부터 제4 환형상 홈(22)까지 걸쳐서 배치되므로, 제3 환형상 홈(21) 및 제4 환형상 홈(22)이 연통된다. 따라서, 접속 통로(6)는, 제4 환형상 홈(22), 제2 환형상 오목부(24) 및 제3 환형상 홈(21)을 통하여 상류측 공급 통로(3a)에 연통한다.

여기서, 제1 로직 밸브(2)의 포핏(p1)의 포핏 직경은, 제2 로직 밸브(4)의 포핏(p2)의 포핏 직경보다도 작게 설정된다.

도 1에 있어서 설명한 바와 같이, 개폐 밸브(13)는 제1 로직 밸브(2)의 파일럿실(2c)의 파일럿압을 제어하고, 전자 전환 밸브(15)의 전환 위치에 따라서, 폐쇄 위치, 교축 제어 위치 또는 개방 위치로 전환 가능하다. 또한, 도 2에서는 전자 전환 밸브(15)의 도시를 생략하고 있다.

또한, 제1 로직 밸브(2)의 포핏(p1)에는 통부(25)가 형성되고, 통부(25)의 주위에는, 복수의 소경 구멍(25a)과 복수의 대경 구멍(25b)이 형성된다. 포핏(p1)이 밸브 개방 방향으로 이동하면, 출력 포트(2b)에 대하여, 소경 구멍(25a)이 미리 개방되고, 그 후에 대경 구멍(25b)이 개방된다.

이에 의해, 소경 구멍(25a) 및 대경 구멍(25b)의 공경을 조정함으로써, 제1 공급 통로(1)를 흐르는 압유의 압력 손실을 조정할 수 있고, 제1 공급 통로(1)와 제2 공급 통로(3)의 압력 손실을 동일하게 함으로써, 공급유를 균등하게 분배할 수 있다.

도 1에 있어서 설명한 바와 같이, 개폐 밸브(14)는, 제2 로직 밸브의 파일럿실(4c)의 파일럿압을 제어하고, 전자 전환 밸브(11)의 전환 위치에 따라서, 폐쇄 위치, 교축 제어 위치 또는 개방 위치로 전환 가능하다. 또한, 도 2에서는 전자 전환 밸브(11)의 도시를 생략하고 있다.

다음에, 전자 전환 밸브(11, 12 및 15)의 전부를 도 1에 도시하는 중립 위치에 유지한 상태에서, 어시스트 펌프(AP)로부터 작동유를 토출시키는 경우에 대해서 설명한다.

전자 전환 밸브(11, 12)를 중립 위치로 하면, 스풀(S)이 도 2에 도시하는 중립 위치에 유지되는 동시에, 개폐 밸브(13, 14)가 중립 위치인 개방 위치에 유지된다.

이 상태에서, 어시스트 펌프(AP)로부터 토출된 토출유가 합류 통로(7)에 공급되면, 토출유는 분기 통로(7a, 7b)에 공급된다.

분기 통로(7a)에 공급된 토출유는, 제1 로직 밸브(2)의 입력 포트(2a)에 유입된다. 이 때, 개폐 밸브(13)는 개방 위치에 유지되어 있으므로, 입력 포트(2a)측의 압력에 의해 제1 로직 밸브(2)가 개방되고, 대경 구멍(25b)이 출력 포트(2b)에 개방된다. 이에 의해, 분기 통로(7a)에 유도된 어시스트 펌프(AP)의 토출유는, 출력 포트(2b)를 통하여 제1 공급 통로(1)에 유도되고, 제1 메인 펌프(MP1)의 토출유와 합류하여 제1 회로 계통(S1)에 공급된다.

제2 환형상 홈(20)으로부터 분기 통로(7b)에 공급된 어시스트 펌프(AP)의 토출유는, 분기 통로(7b)에 설치한 체크 밸브(8)를 경유해서 상류측 공급 통로(3a)에 유도되고, 제2 메인 펌프(MP2)의 토출유와 합류하여, 제2 로직 밸브(4)의 입력 포트(4a)에 유도된다. 이 때, 개폐 밸브(14)는 개방 위치에 유지되어 있으므로, 입력 포트(4a)에 유도된 합류 오일의 압력에 의해 제2 로직 밸브(4)가 개방된다. 이에 의해, 입력 포트(4a)에 유도된 합류 오일은 출력 포트(4b)에 유도되고, 출력 포트(4b)로부터 하류측 공급 통로(3b)에 유출된다.

제2 환형상 홈(20)으로부터 바이패스 통로(9)에 유도된 어시스트 펌프(AP)의 토출유는, 체크 밸브(10)를 경유해서 하류측 공급 통로(3b)에 유출된다. 즉, 제2 환형상 홈(20)에 유도된 어시스트 펌프(AP)의 토출유는, 분기 통로(7b)로부터 제2 로직 밸브(4)를 경유해서 하류측 공급 통로(3b)에 유도되는 루트와, 바이패스 통로(9)를 경유해서 하류측 공급 통로(3b)에 유도되는 루트로 분리되어 흐른다. 그리고, 이들 루트는 하류측 공급 통로(3b)로 합류한다.

따라서, 분기 통로(7b) 및 바이패스 통로(9)의 각각에 체크 밸브(8, 10)를 설치하였다고 해도, 압력 손실은 그다지 커지지 않는다.

게다가, 제1 로직 밸브(2)의 포핏(p1)의 포핏 직경은, 제2 로직 밸브(4)의 포핏(p2)의 포핏 직경보다 작게 설정되므로, 양쪽 로직 밸브(2, 4)가 동시에 개방된 경우, 제1 로직 밸브(2)의 압력 손실의 쪽이 커진다.

이와 같이, 체크 밸브를 설치하지 않은 분기 통로(7a)측에서는, 제1 로직 밸브(2)의 포핏(p1)의 포핏 직경을 상대적으로 작게 하여, 통과하는 작동유의 압력 손실을 상대적으로 크게 하는 한편, 분기 통로(7b)측에서는 바이패스 통로(9)를 병렬로 설치함으로써 압력 손실을 작게 하고 있다. 즉, 한쪽에서는 압력 손실을 적극적으로 크게 하고, 다른 쪽에서는 압력 손실을 작게 함으로써, 어시스트 펌프(AP)로부터 양쪽 회로 계통(S1, S2)에 유도되는 압유의 압력 손실을 조정할 수 있으므로, 오퍼레이터의 조작감의 악화를 억제할 수 있다.

또한, 개폐 밸브(13, 14)를 교축 제어 위치로 전환하면, 제1 로직 밸브(2) 및 제2 로직 밸브(4)의 개방도를, 개폐 밸브(13, 14)의 교축 개방도에 따라서 제어할 수 있다. 특히, 개폐 밸브(13)를 교축 제어 위치로 전환함으로써, 교축 개방도에 따라서, 제1 로직 밸브(2)의 개방도를 소경 구멍(25a)만이 개방되는 개방도로 제어할 수 있다.

따라서, 다양한 조건 하에서, 제1 회로 계통(S1)과 제2 회로 계통(S2)에 유도되는 압유의 압력 손실을 제어할 수 있다. 예를 들어, 파워 셔블의 굴착시에, 제1 회로 계통(S1)에 설치한 특정한 실린더의 작동 속도를 우선시키는 경우에는, 제1 로직 밸브(2)의 개방도를 상대적으로 크게 하고, 제1 회로 계통(S1)에 우선적으로 압유를 공급할 수 있다.

한편, 전자 전환 밸브(11)를 전환 위치에 유지하고, 전자 전환 밸브(12)를 도 1에 도시하는 중립 위치에 유지한 경우, 개폐 밸브(14)가 폐쇄 위치에 유지된다. 이에 의해, 제2 로직 밸브(4)의 파일럿실(4c)이 폐쇄되므로, 입력 포트(4a)에 압력이 작용해도, 제2 로직 밸브(4)는 폐색 상태로 유지된다.

또한, 전환 밸브(5)의 한쪽 파일럿실(5a)에 파일럿압이 유도되고, 다른 쪽 파일럿실(5b)은 드레인 통로(16)에 연통한다. 스풀(S)은 한쪽 파일럿실(5a)의 압력에 의해 도 2의 우측 방향으로 이동하고, 전환 밸브(5)가 도 1의 좌측 위치로 전환된다. 이에 의해, 도 2에 도시하는 바와 같이, 제2 환형상 오목부(24)를 통하여 상류측 공급 통로(3a)와 접속 통로(6)가 연통된다.

따라서, 제2 메인 펌프(MP2)의 토출유는 상류측 공급 통로(3a)로부터, 제3 환형상 홈(21), 제2 환형상 오목부(24) 및 제4 환형상 홈(22)을 경유해서 접속 통로(6)에 유도되고, 접속 통로(6)로부터 유압 모터(M)에 공급된다. 유압 모터(M)에 제2 메인 펌프(MP2)의 토출유가 유도되면, 유압 모터(M)가 회전하고, 모터 제너레이터(MG)가 회전하여 발전 기능을 발휘한다.

또한, 상기와 같이 유압 모터(M)를 회전시켜 모터 제너레이터(MG)에 발전시키는 경우, 어시스트 펌프(AP)의 틸팅각을 제로로 하여 토출량을 제로로 함으로써, 발전 효율을 올릴 수 있다.

한편, 전자 전환 밸브(11)를 도 1에 도시하는 중립 위치에 유지하고, 전자 전환 밸브(12)를 전환 위치로 전환한 경우, 전환 밸브(5)의 한쪽 파일럿실(5a)이 드레인 통로(16)에 연통되고, 다른 쪽 파일럿실(5b)이 파일럿 펌프(PP)에 연통된다. 스풀(S)은 파일럿실(5b)의 압력에 의해 도 2의 좌측 방향으로 이동하고, 전환 밸브(5)가 도 1의 우측 위치로 전환된다. 이에 의해, 유압 모터(M)와 제2 메인 펌프(MP2)의 연통이 차단되는 동시에, 어시스트 펌프(AP)와 분기 통로(7b) 및 바이패스 통로(9)의 연통이 차단된다. 이 경우, 어시스트 펌프(AP)의 토출유는, 분기 통로(7a)를 경유해서 제1 로직 밸브(2)에만 공급된다.

이상, 본 발명의 실시 형태에 대해서 설명하였지만, 상기 실시 형태는 본 발명의 적용예의 일부를 도시한 것에 지나지 않고, 본 발명의 기술적 범위를 상기 실시 형태의 구체적 구성에 한정되는 취지는 아니다.

본원은 2012년 2월 3일에 일본 특허청에 출원된 일본 특허 출원 제2012-022286에 기초하는 우선권을 주장하고, 이 출원의 모든 내용은 참조에 의해 본 명세서에 인용된다.

Claims

하이브리드 건설 기계이며,
제1 메인 펌프 및 제2 메인 펌프와,
제1 공급 통로를 통하여 상기 제1 메인 펌프와 접속되는 제1 회로 계통과,
제2 공급 통로를 통하여 상기 제2 메인 펌프와 접속되는 제2 회로 계통과,
상기 제2 메인 펌프에 접속되는 유압 모터와,
상기 유압 모터의 구동력으로 회전하는 모터 제너레이터와,
상기 모터 제너레이터의 구동력으로 회전하는 어시스트 펌프와,
상기 어시스트 펌프에 접속되고, 도중으로부터 한쪽 분기 통로와 다른 쪽 분기 통로로 분기하는 합류 통로와,
상기 한쪽 분기 통로와 상기 제1 공급 통로 사이에 개재 장착된 제1 로직 밸브와,
상기 제2 공급 통로에 개재 장착된 제2 로직 밸브와,
상기 다른 쪽 분기 통로에 개재 장착되고, 상기 어시스트 펌프가 상기 제2 로직 밸브의 상류측의 상기 제2 공급 통로에 접속하는 상태와, 상기 제2 메인 펌프가 상기 유압 모터에 접속하는 상태를 전환 가능한 전환 밸브와,
상기 다른 쪽 분기 통로에 있어서의 상기 전환 밸브보다 하류측에 설치되고, 상기 어시스트 펌프로부터 상기 제2 로직 밸브에의 유통만을 허용하는 체크 밸브
를 구비하고,
상기 제1 로직 밸브의 포핏 직경이, 상기 제2 로직 밸브의 포핏 직경보다도 작은,
하이브리드 건설 기계.
제1항에 있어서,
상기 제1 로직 밸브의 파일럿실에는 개폐 밸브가 설치되고,
상기 개폐 밸브는, 완전 개방 위치, 폐쇄 위치 및 교축 제어 위치 중 어느 하나로 전환 가능한, 하이브리드 건설 기계.
제1항에 있어서,
상기 제2 로직 밸브의 파일럿실에는 개폐 밸브가 설치되고,
상기 개폐 밸브는, 완전 개방 위치, 폐쇄 위치 및 교축 제어 위치 중 어느 하나로 전환 가능한, 하이브리드 건설 기계.
제1항에 있어서,
상기 제1 로직 밸브의 포핏에는 통부가 형성되고,
상기 통부의 주위이며, 상기 포핏의 밸브 개방 방향 전방에 복수의 소경 구멍이 형성되고, 밸브 개방 방향 후방에 복수의 대경 구멍이 형성되는, 하이브리드 건설 기계.