KR20170131485A - 쇼벨 및 쇼벨의 구동방법 - Google Patents

쇼벨 및 쇼벨의 구동방법 Download PDF

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KR20170131485A
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히로시 이시야마
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스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤
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Abstract

쇼벨은, 선회용 유압모터(21)와, 선회용 유압모터를 구동하는 선회구동유압회로와, 엔진(11)에 접속되어, 상기 선회구동유압회로로부터 배출된 작동유가 공급되는 어시스트유압모터(40)와, 쇼벨의 구동을 제어하는 컨트롤러(30)를 갖는다. 컨트롤러(30)는, 엔진의 부하상태를 검출하고, 검출된 부하상태에 근거하여, 선회 감속 시의 어시스트유압모터(40)로의 작동유의 공급을 제어한다.

Description

쇼벨 및 쇼벨의 구동방법
본 발명은, 유압모터에 의하여 선회기구를 구동하는 쇼벨 및 쇼벨의 구동방법에 관한 것이다.
쇼벨의 선회기구를 구동하는 유압모터는, 유압펌프로부터 모터구동유압회로를 통하여 공급되는 고압의 작동유에 의하여 구동된다. 모터구동유압회로는, 유압모터에 공급되는 작동유가 흐르는 관로와 유압모터로부터 배출된 작동유가 흐르는 관로가 한 쌍인 주관로를 포함한다. 주관로의 일방이 공급관로가 되면, 다른 일방이 배출관로가 된다. 유압모터의 회전방향을 반전하기 위해서는, 공급관로와 배출관로를 전환한다.
쇼벨의 선회체의 선회를 정지할 때에는, 모터구동유압회로의 한 쌍의 주관로를 양방 모두 폐지하여, 유압모터의 구동을 정지한다. 그런데, 쇼벨의 선회체는 큰 관성 중량을 갖고 있어, 즉시는 정지할 수 없다. 이로 인하여, 공급관로를 폐지해도 유압모터는 선회체의 관성력에 의하여 계속 회전하려고 한다.
이에 따라, 폐지된 배출관로에는 유압모터로부터 배출된 작동유가 유입되어, 배출관로 내의 유압이 급격하게 상승한다. 이 배출배관 내의 유압의 상승에 의하여 유압모터에 브레이크를 걸게 되지만, 유압이 과도하게 상승하면 배출배관이 파손될 우려가 있다. 따라서, 배출관로에 릴리프밸브를 마련하여, 배출관로 내의 유압이 소정의 압력(릴리프압)을 초과하지 않도록 하여, 고압에 의한 배출관로의 파손을 방지한다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).
특허문헌 1에 개시된 모터구동유압회로에서는, 가변릴리프밸브에 의하여 배출관로의 유압을 공급관로로 되돌리는 것으로 하고 있지만, 배출관로 내의 작동유를 릴리프밸브에 의하여 작동유탱크로 되돌리는 경우도 있다.
특허문헌 1: 일본 공개 실용신안공보 평5-27303호
모터구동유압회로의 주관로에 릴리프밸브를 마련하여 배출관로로부터 유압을 해방시키는 경우, 고압의 작동유를 방출하게 되어, 압력으로서 작동유에 축적된 에너지가 쓸모없게 된다.
따라서, 본 발명은, 모터구동유압회로로부터 배출되는 고압의 작동유로 어시스트유압모터를 구동하여 엔진의 구동을 어시스트하고, 또한 어시스트유압모터의 과회전을 방지할 수 있는 쇼벨을 제공하는 것을 목적으로 한다.
일 실시형태에 의하면, 선회체를 선회시키는 선회용 유압모터와, 상기 선회용 유압모터를 구동하는 선회구동유압회로와, 엔진에 접속되어, 상기 선회구동유압회로로부터 배출된 작동유가 공급되는 어시스트유압모터와, 쇼벨의 구동을 제어하는 컨트롤러를 가지며, 상기 컨트롤러는, 상기 엔진의 부하상태를 검출하고, 검출된 부하상태에 근거하여, 상기 선회용 유압모터의 감속 시의 상기 어시스트유압모터로의 작동유의 공급을 제어하는, 쇼벨이 제공된다.
개시한 실시형태에 의하면, 엔진의 부하상태를 감시하면서 어시스트유압모터에 공급하는 작동유의 유량을 제어하므로, 어시스트유압모터의 과회전이 방지되어, 엔진의 구동을 적절히 어시스트할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 의한 쇼벨의 측면도이다.
도 2는 쇼벨의 구동계의 구성도이다.
도 3은 탠덤유압회로의 회로도이다.
도 4는 전체 패럴렐유압회로의 회로도이다.
도 5는 어시스트유압모터에 작동유를 공급하는 경로에 가변스로틀이 마련된 탠덤유압회로의 회로도이다.
도 6은 도 5에 나타내는 유압회로에 의한 선회정지조작 시의 어시스트유압모터의 구동을 설명하기 위한 타임차트이다.
도 7은 어시스트유압모터로서 가변용량유압모터를 이용한 탠덤유압회로의 회로도이다.
도 8은 도 7에 나타내는 유압회로에 의한 선회정지조작 시의 어시스트유압모터의 구동을 설명하기 위한 타임차트이다.
도면을 참조하면서 본 발명의 실시형태에 대하여 설명한다.
도 1은 일 실시형태에 의한 쇼벨의 측면도이다. 쇼벨의 하부 주행체(1)에는 선회기구(2)를 개재하여 상부 선회체(3)가 탑재된다. 상부 선회체(3)에는 붐(4)이 장착된다. 붐(4)의 선단에는 암(5)이 장착되고, 암(5)의 선단에는 엔드어태치먼트로서의 버킷(6)이 장착된다. 엔드어태치먼트로서, 법면(경사면)용 버킷, 준설용(浚渫用) 버킷, 브레이커 등이 이용되어도 된다.
붐(4), 암(5), 및 버킷(6)은, 어태치먼트의 일례로서 굴삭 어태치먼트를 구성하고, 붐실린더(7), 암실린더(8), 및 버킷실린더(9)에 의하여 각각 유압구동된다.
상부 선회체(3)에는 캐빈(10)이 마련되고, 또한 엔진(11) 및 엔진(11)에 의하여 구동되는 메인펌프(14)(유압펌프) 등의 동력원이 탑재된다. 또, 상부 선회체(3)에는, 상술한 선회기구(2)를 구동하여 상부 선회체(3)를 선회시키기 위한 선회용 유압모터(21)가 마련된다. 또한, 상부 선회체(3)에는, 선회용 유압모터(21), 붐실린더(7), 암실린더(8), 및 버킷실린더(9) 등을 구동하기 위한 유압회로(도시하지 않음)가 마련된다.
캐빈(10) 내에는, 쇼벨의 구동을 제어하기 위한 주제어부로서 컨트롤러(30)가 마련된다. 본 실시형태에서는, 컨트롤러(30)는, CPU 및 내부 메모리를 포함하는 연산처리장치로 구성된다. 컨트롤러(30)의 각종 기능은, CPU가 내부 메모리에 저장된 프로그램을 실행함으로써 실현된다.
도 2는, 도 1의 쇼벨의 구동계의 구성을 나타내는 블록도이다. 도 2에 있어서, 기계적 동력계는 이중선, 고압유압라인은 굵은 실선, 파일럿라인은 파선(破線), 전기구동·제어계는 가는 실선으로 각각 나타난다.
엔진(11)은 쇼벨의 동력원이다. 본 실시형태에서는, 엔진(11)은, 엔진부하의 증감에 관계없이 엔진회전수를 일정하게 유지하는 아이소크로너스 제어를 채용한 디젤엔진이다. 엔진(11)에 있어서의 연료분사량, 연료분사타이밍, 부스트압 등은, 엔진컨트롤유닛(D7)에 의하여 제어된다.
엔진컨트롤유닛(D7)은 엔진(11)을 제어하는 장치이다. 본 실시형태에서는, 엔진컨트롤유닛(D7)은, 오토아이들 기능, 오토아이들스톱 기능 등의 각종 기능을 실행한다.
엔진(11)의 출력축에는, 변속기(13)를 통하여 유압펌프로서의 메인펌프(14) 및 파일럿펌프(15)가 접속된다. 메인펌프(14)에는 고압유압라인(16)을 통하여 컨트롤밸브(17)가 접속된다. 또, 어시스트유압모터(40)도, 변속기(13)를 통하여 엔진(11)의 출력축에 접속되어 있다.
컨트롤밸브(17)는, 쇼벨의 유압계의 제어를 행하는 유압제어장치이다. 우측주행용 유압모터(1A), 좌측주행용 유압모터(1B), 붐실린더(7), 암실린더(8), 버킷실린더(9) 등의 유압액추에이터는, 고압유압라인을 통하여 컨트롤밸브(17)에 접속된다. 또, 선회용 유압모터(21)는, 선회구동유압회로(19)를 통하여 컨트롤밸브(17)에 접속된다.
파일럿펌프(15)에는 파일럿라인(25)을 통하여 조작장치(26)가 접속된다.
조작장치(26)는, 레버(26A), 레버(26B), 페달(26C)을 포함한다. 본 실시형태에서는, 조작장치(26)는, 유압라인(27)을 통하여 컨트롤밸브(17)에 접속된다. 또, 조작장치(26)는, 유압라인(28)을 통하여 압력센서(29)에 접속된다.
압력센서(29)는, 조작장치(26)의 레버(26A), 레버(26B), 및 페달(26C)의 조작을 파일럿압의 변화로서 검출한다. 압력센서(29)는, 압력검출값을 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다.
상술한 구성에 더하여, 본 실시형태에서는, 엔진(11)을 어시스트하는 어시스트유압모터(40)가 마련된다. 어시스트유압모터(40)는, 선회용 유압모터(21)를 포함하는 유압액추에이터로부터 배출된 작동유가 선회구동유압회로(19)를 통하여 공급됨으로써 구동된다. 어시스트유압모터(40)를 구동함으로써, 엔진(11)의 구동을 어시스트할 수 있다. 즉, 선회용 유압모터(21)로부터 배출되는 작동유의 에너지를 엔진(11)의 구동력으로서 재이용함으로써, 엔진(11)의 연료소비량이 저감되어, 쇼벨의 에너지절약에 공헌한다.
다음으로, 도 3을 참조하면서, 본 실시형태에 의한 유압회로의 일례인 탠덤유압회로에 대하여 설명한다. 도 3은 탠덤유압회로의 회로도이다.
도 3에 나타내는 탠덤유압회로는, 제1 펌프(14L), 제2 펌프(14R), 컨트롤밸브(17), 및 각종 유압액추에이터를 포함한다. 유압액추에이터는, 붐실린더(7), 암실린더(8), 버킷실린더(9), 선회용 유압모터(21), 및 어시스트유압모터(40)를 포함한다.
붐실린더(7)는, 붐(4)을 승강시키는 유압실린더이다. 붐실린더(7)의 보텀측 오일챔버와 로드측 오일챔버의 사이에는 재생밸브(7a)가 접속되고, 보텀측 오일챔버측에는 유지밸브(7b)가 배치된다. 암실린더(8)는, 암(5)을 개폐시키는 유압실린더이다. 암실린더(8)의 보텀측 오일챔버와 로드측 오일챔버의 사이에는 재생밸브(8a)가 접속되고, 로드측 오일챔버측에는 유지밸브(8b)가 배치된다. 버킷실린더(9)는, 버킷(6)을 개폐시키는 유압실린더이다.
제1 펌프(14L)는, 작동유탱크(T)로부터 작동유를 흡입하여 토출하는 유압펌프이며, 본 실시형태에서는 사판식(斜板式) 가변용량유압펌프이다. 제1 펌프(14L)는 레귤레이터(도시하지 않음)에 접속된다. 레귤레이터는, 컨트롤러(30)로부터의 지령에 따라 제1 펌프(14L)의 사판경전각(斜板傾轉角)을 변경하여 제1 펌프(14L)의 토출량을 제어한다. 제2 펌프(14R)에 대해서도 동일하다.
어시스트유압모터(40)는, 본 실시형태에서는 고정용량유압모터이다. 어시스트유압모터(40)는, 선회용 유압모터(21)의 선회구동유압회로(19)에 접속되어, 선회구동유압회로(19)로부터 배출되는 고압의 작동유에 의하여 구동된다.
본 실시형태에서는, 제1 펌프(14L), 제2 펌프(14R), 및 어시스트유압모터(40)는, 각각의 구동축이 기계적으로 연결된다. 구체적으로는, 제1 펌프(14L), 제2 펌프(14R), 및 어시스트유압모터(40)의 구동축은, 변속기(13)를 통하여 소정의 변속비로 엔진(11)의 출력축에 연결된다. 이로 인하여, 엔진회전수가 일정하면, 제1 펌프(14L), 제2 펌프(14R), 및 어시스트유압모터(40)의 회전수도 일정해진다. 단, 제1 펌프(14L), 제2 펌프(14R), 및 어시스트유압모터(40)는, 엔진회전수가 일정해도 회전수를 변경할 수 있도록, 무단변속기 등을 통하여 엔진(11)에 접속되어도 된다.
컨트롤밸브(17)는, 쇼벨에 있어서의 유압구동계의 제어를 행하는 유압제어장치이다. 컨트롤밸브(17)는, 가변로드체크밸브(50, 51A, 51B, 52A, 52B, 53), 통일블리드오프밸브(56L, 56R), 전환밸브(62B, 62C), 및 유량제어밸브(170, 171A, 171B, 172A, 172B, 173)를 포함한다.
유량제어밸브(171A, 171B)는, 암실린더(8)에 유출입하는 작동유의 방향 및 유량을 제어하는 밸브이다. 구체적으로는, 유량제어밸브(171A)는, 제1 펌프(14L)가 토출하는 작동유(이하, "제1 작동유"라고 칭함)를 암실린더(8)에 공급하고, 유량제어밸브(171B)는, 제2 펌프(14R)가 토출하는 작동유(이하, "제2 작동유"라고 칭함)를 암실린더(8)에 공급한다. 따라서, 암실린더(8)에는, 제1 작동유와 제2 작동유가 동시에 유입될 수 있다.
유량제어밸브(172A)는, 붐실린더(7)에 유출입하는 작동유의 방향 및 유량을 제어하는 밸브이다. 유량제어밸브(172B)는, 붐상승조작이 행해진 경우에, 붐실린더(7)의 보텀측 오일챔버에 제1 작동유를 유입시키는 밸브이다. 유량제어밸브(172B)는, 붐하강조작이 행해진 경우에는, 붐실린더(7)의 보텀측 오일챔버로부터 유출되는 작동유를 제1 작동유에 합류시킬 수 있다.
유량제어밸브(173)는, 버킷실린더(9)에 유출입하는 작동유의 방향 및 유량을 제어하는 밸브이다. 유량제어밸브(173)는, 버킷실린더(9)의 로드측 오일챔버로부터 유출되는 작동유를 보텀측 오일챔버에 재생하기 위한 체크밸브(173c)를 그 내부에 포함한다.
유량제어밸브(170)는, 선회용 유압모터(21)를 구동하기 위한 선회구동유압회로(19)에, 제1 펌프(14L)가 토출하는 작동유를 공급한다.
가변로드체크밸브(50, 51A, 51B, 52A, 52B, 53)는, 유량제어밸브(170, 171A, 171B, 172A, 172B, 173)의 각각과 제1 펌프(14L) 및 제2 펌프(14R) 중 적어도 일방과의 사이의 연통·차단을 전환 가능한 2포트 2위치의 밸브이다. 이들 6개의 가변로드체크밸브는, 각각이 연동하여 동작함으로써 합류전환부로서의 기능을 한다.
통일블리드오프밸브(56L, 56R)는, 컨트롤러(30)로부터의 지령에 따라 동작하는 밸브이다. 본 실시형태에서는, 통일블리드오프밸브(56L)는, 제1 작동유의 작동유탱크(T)로의 배출량을 제어 가능한 2포트 2위치의 전자밸브이다. 통일블리드오프밸브(56R)에 대해서도 동일하다. 이 구성에 의하여, 통일블리드오프밸브(56L, 56R)는, 유량제어밸브(170, 171A, 171B, 172A, 172B, 173) 중 관련되는 유량제어밸브의 합성개구를 재현할 수 있다. 구체적으로는, 통일블리드오프밸브(56L)는 유량제어밸브(170, 171A, 172B)의 합성개구를 재현할 수 있고, 통일블리드오프밸브(56R)는 유량제어밸브(171B, 172A, 173)의 합성개구를 재현할 수 있다.
다만, 유량제어밸브(170, 171A, 171B, 172A, 172B, 173)의 각각은, 6포트 3위치의 스풀밸브이며, 센터바이패스포트를 갖는다. 이로 인하여, 통일블리드오프밸브(56L)는 유량제어밸브(171A)의 하류에 배치되고, 통일블리드오프밸브(56R)는 유량제어밸브(171B)의 하류에 배치된다.
가변로드체크밸브(50, 51A, 51B, 52A, 52B, 53)는, 컨트롤러(30)로부터의 지령에 따라 동작하는 밸브이다. 본 실시형태에서는, 가변로드체크밸브(50, 51A, 51B, 52A, 52B, 53)는, 유량제어밸브(170, 171A, 171B, 172A, 172B, 173)의 각각과 제1 펌프(14L) 또는 제2 펌프(14R)의 일방과의 사이의 연통·차단을 전환 가능한 2포트 2위치의 전자밸브이다. 가변로드체크밸브(50, 51A, 51B, 52A, 52B, 53)의 각각은, 제1 위치에 있어서, 펌프측으로 되돌아오는 작동유의 흐름을 차단하는 체크밸브를 갖는다. 구체적으로는, 가변로드체크밸브(51A, 51B)는, 체크밸브가 제1 위치에 있는 경우에, 유량제어밸브(171A, 171B)와 제1 펌프(14L) 및 제2 펌프(14R)와의 사이를 각각 연통시키고, 체크밸브가 제2 위치에 있는 경우에 그 연통을 차단한다. 가변로드체크밸브(52A, 52B) 및 가변로드체크밸브(53)에 대해서도 동일하다.
선회용 유압모터(21)는, 상부 선회체(3)를 선회시키는 유압모터이다. 선회용 유압모터(21)의 포트(21L, 21R)는, 각각 릴리프밸브(22L, 22R)를 통하여 작동유탱크(T)에 접속되고, 셔틀밸브(22S)를 통하여 재생밸브(22G)에 접속된다. 또, 선회용 유압모터(21)의 포트(21L, 21R)는, 체크밸브(23L, 23R)를 통하여, 어시스트유압모터(40)의 공급포트(40A)에 접속된다.
체크밸브(23L, 23R)와 어시스트유압모터(40)의 공급포트(40A)를 접속하는 배관의 소정의 위치로서 어시스트유압모터(40)의 근방에, 어시스트공급측 압력센서(80)가 접속된다. 어시스트공급측 압력센서(80)는 어시스트유압모터(40)에 유입하는 작동유의 압력을 검출하고, 검출신호를 컨트롤러(30)에 공급한다.
어시스트유압모터(40)의 배출포트(40B)는 작동유탱크(T)에 접속된다. 배출포트(40B)로부터 작동유탱크(T)에 접속된 배관의 소정의 위치로서 배출포트(40B)의 근방에, 어시스트배출측 압력센서(82)가 접속된다. 어시스트배출측 압력센서(82)는 어시스트유압모터(40)로부터 배출되는 작동유의 압력을 검출하고, 검출신호를 컨트롤러(30)에 공급한다. 다만, 어시스트유압모터(40)로부터 배출되는 작동유의 압력이 대기압과 동일하다고 간주함으로써, 어시스트배출측 압력센서(82)는 반드시 마련할 필요는 없다.
릴리프밸브(22L)는, 포트(21L)측의 압력이 소정의 릴리프압에 도달한 경우에 개방하여, 포트(21L)측의 작동유를 작동유탱크(T)에 배출한다. 마찬가지로, 릴리프밸브(22R)는, 포트(21R)측의 압력이 소정의 릴리프압에 도달한 경우에 개방하여, 포트(21R)측의 작동유를 작동유탱크(T)에 배출한다.
셔틀밸브(22S)는, 포트(21L)측 및 포트(21R)측 중의 압력이 높은 쪽의 작동유를 재생밸브(22G)에 공급한다. 재생밸브(22G)는, 컨트롤러(30)로부터의 지령에 따라 동작하는 개폐밸브이며, 선회용 유압모터(21)(셔틀밸브(22S))와 어시스트유압모터(40)의 사이의 연통·차단을 전환한다.
재생밸브(22G)가 개방되면, 포트(21L)측 및 포트(21R)측 중의 압력이 높은 쪽의 작동유가, 어시스트유압모터(40)의 공급포트(40A)에 공급되어, 어시스트유압모터(40)가 구동된다.
체크밸브(23L)는, 포트(21L)측의 압력이 부압(負壓)이 된 경우에 개방하여, 작동유탱크(T)에 저류되어 있는 작동유를, 선회용 유압모터(21)의 포트(21L)측에 보급한다. 체크밸브(23R)는, 포트(21R)측의 압력이 부압이 된 경우에 개방하여, 작동유탱크(T)에 저류되어 있는 작동유를, 선회용 유압모터(21)의 포트(21R)측에 보급한다. 이와 같이, 체크밸브(23L, 23R)는, 선회용 유압모터(21)의 제동 시에 흡입측의 포트에 작동유를 보급하는 보급기구를 구성한다.
이상과 같은 탠덤유압회로에 의하여, 선회용 유압모터(21)의 브레이크 시에 포트(21L) 또는 포트(21R)에 발생하는 고압의 작동유를 어시스트유압모터(40)에 공급하여, 어시스트유압모터(40)를 구동할 수 있다. 어시스트유압모터(40)가 구동됨으로써, 엔진(11)의 구동이 어시스트되므로, 그만큼 엔진의 연료소비량을 저감할 수 있다.
다음으로, 어시스트유압모터(40)가 구동될 때의 작동유의 흐름에 대하여, 도 3을 참조하면서 설명한다.
여기에서, 선회용 유압모터(21)의 포트(21L)에 작동유가 공급되어 상부 선회체(3)가 선회하고 있는 상태에서, 선회조작레버(26A)가 중립위치로 되돌려져, 선회동작이 정지된 경우에 대하여 설명한다.
선회조작레버(26A)가 중립위치로 되돌려지면, 압력센서(29)가 이것을 검지하여, 컨트롤러(30)에 신호를 보낸다. 이 신호를 받으면, 컨트롤러(30)는, 유량제어밸브(170)에 제어신호를 보내, 유량제어밸브(170)의 위치를 전환하여 제1 펌프(14L)로부터 선회구동유압회로(19)로의 작동유의 공급을 차단한다.
그러면, 선회용 유압모터(21)의 포트(21L)로의 작동유의 공급이 정지된다. 그런데, 상부 선회체(3)의 관성력에 의하여 선회용 유압모터(21)는 회전을 계속하려고 한다. 선회용 유압모터(21)의 회전에 의하여, 포트(21L)측의 작동유는 감압되고, 포트(21R)측의 작동유는 가압된다.
이때, 체크밸브(23L)가 개방되어 작동유탱크(T)로부터 작동유가 부압에 의하여 흡인되어 포트(21L)측에 유입된다. 이로써, 포트(21L)측이 큰 부압은 되지 않고 선회용 유압모터(21)는 관성에 의하여 회전할 수 있는 상태가 된다.
이와 같이, 선회용 유압모터(21)가 관성에 의하여 회전을 계속하면, 선회용 유압모터(21)의 포트(21R)측의 작동유의 압력이 상승하고, 릴리프밸브(22R)의 릴리프압까지 상승한다. 이때에 포트(21R)측의 작동유에 발생한 압력은, 선회용 유압모터(21)의 회전을 저지하려고 하는 브레이크력으로서 작용한다.
그리고, 재생밸브(22G)의 상류측에 접속된 선회배출측 압력센서(84)가, 포트(21R)측의 작동유의 압력이 릴리프압이 된 것을 검출하면, 컨트롤러(30)는 재생밸브(22G)에 제어신호를 보내 재생밸브(22G)를 개방한다. 이로써, 포트(21R)측의 고압의 작동유는, 재생밸브(22G)를 통과하여 화살표 A, B와 같이 흘러, 어시스트유압모터(40)의 공급포트(40A)에 공급된다. 따라서, 어시스트유압모터(40)는, 선회용 유압모터(21)의 관성에 의한 회전에 의하여 발생한 포트(21R)측의 고압의 작동유에 의하여 구동되어, 엔진(11)의 구동을 어시스트할 수 있다.
어시스트유압모터(40)를 구동하여 저압이 된 작동유는, 배출포트(40B)로부터 배출되어 화살표 C와 같이 흘러, 작동유탱크(T)로 되돌아온다.
이상과 같이 작동유가 선회용 유압모터(21)로부터 어시스트유압모터(40)로 흘러, 어시스트유압모터(40)가 구동되고 있는 동안, 컨트롤러(30)는 엔진(11)의 부하상태를 감시하고 있다. 구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 예를 들면, 엔진컨트롤유닛(D7)으로부터 보내져 오는 엔진(11)의 연료분사량으로부터 엔진(11)의 부하상태를 추정할 수 있다. 혹은, 컨트롤러(30)는, 제1 및 제2 펌프(14L, 14R)의 출력(토출압력 및 토출유량)으로부터 엔진(11)의 부하상태를 추정할 수 있다.
그리고, 컨트롤러(30)는, 엔진(11)의 부하상태(엔진(11)의 토크에 상당함)에 대응한 어시스트유압모터(40)의 목표토크를 결정한다. 다음으로, 컨트롤러(30)는, 어시스트공급측 압력센서(80)의 검출압력과 어시스트배출측 압력센서(82)의 검출압력의 차압을 구한다. 그리고, 컨트롤러(30)는, 구한 차압으로부터 어시스트유압모터(40)의 출력토크를 산출하고, 산출한 출력토크와 결정한 목표토크를 비교한다. 다만, 어시스트유압모터로부터 배출되는 작동유의 압력이 대기압과 동일하다고 간주하면, 어시스트공급측 압력센서(80)의 검출압력만으로 출력토크를 산출해도 된다.
산출한 출력토크가 목표토크 이하이면, 컨트롤러(30)는 재생밸브(22G)를 개방한 채로 두고, 어시스트유압모터(40)의 구동에 의한 어시스트를 속행한다. 한편, 산출한 출력토크가 목표토크를 초과하고 있는 경우, 컨트롤러(30)는, 재생밸브(22G)를 폐쇄하여 어시스트유압모터(40)의 구동을 정지하여, 엔진(11)의 어시스트를 정지한다. 이로써, 엔진(11)이 과회전이 되는 것이 방지되어, 엔진(11)의 적절한 어시스트가 실행된다.
즉, 어시스트유압모터(40)의 출력토크가 목표토크를 상회하는 경우는, 어시스트유압모터(40)가 엔진(11)을 연계회전시키는 상태가 되어, 엔진(11)이 과회전이 되어 버리므로, 재생밸브(22G)를 폐쇄하여 어시스트유압모터(40)의 어시스트구동을 정지한다. 이와 같은 상태가 되는 것은, 예를 들면, 상부 선회체(3)의 선회가 종료되어 제1 및 제2 펌프(14L, 14R)의 부하가 없어지고, 그 결과, 엔진(11)이 무부하상태가 된 경우 등을 생각할 수 있다. 이 경우, 엔진(11)은, 제1 및 제2 펌프(14L, 14R)를 공전시키기 위한 토크 및 유압손실이나 기계손실에 상당하는 토크를 출력하기 위하여 회전하고 있으면 되고, 엔진(11)이 출력하는 토크는 매우 작아진다. 따라서, 그와 같은 상태에서는, 어시스트유압모터(40)에 의한 큰 어시스트는 필요없고, 어시스트하면 오히려 과회전이 될 우려가 있기 때문에, 어시스트유압모터(40)에 의한 엔진(11)의 어시스트를 정지한다.
이상의 예에서는, 엔진(11)의 부하상태로부터 어시스트유압모터(40)의 목표토크를 산출했지만, 엔진(11)이 무부하상태일 때에 어시스트를 정지한다는 제어이면, 컨트롤러(30)는, 목표토크를 결정하지 않고, 엔진(11)의 무부하상태를 검출할 뿐이어도 된다. 예를 들면, 컨트롤러(30)는, 레버(26A, 26B), 페달(26C) 등의 모든 조작의 유무를 검출하고, 레버(26A, 26B), 페달(26C) 등의 모두가 중립위치로 되돌아간 것을 검출하면, 재생밸브(22G)를 폐쇄하여 어시스트유압모터(40)의 어시스트구동을 정지하는 것으로 해도 된다.
다만, 본 실시형태에서는, 컨트롤러(30)는, 선회배출측 압력센서(84)의 검출압력을 감시하고 있으며, 검출압력이 배출측의 릴리프밸브(22R 또는 22L)의 릴리프압보다 작아지면, 컨트롤러(30)는 재생밸브(22G)에 제어신호를 보내, 재생밸브(22G)를 폐쇄한다. 이것은, 선회용 유압모터(21)의 배출측의 포트(21R 또는 21L)의 작동유의 압력이 릴리프밸브(22R 또는 22L)의 릴리프압보다 낮아지면, 선회용 유압모터(21)의 적정한 브레이크력이 얻어지지 않게 되기 때문이다.
다만, 본 실시형태에서는, 어시스트유압모터(40)는 엔진(11)의 출력축에 접속되어 항상 회전하고 있다. 이로 인하여, 어시스트유압모터(40)는, 선회구동유압회로(19)로부터 작동유가 공급되지 않는 경우에는(재생밸브(22G)가 폐쇄되었을 때에는) 공전할 수 있는 유압모터가 이용되는 것이 바람직하다.
또, 선회용 유압모터(21)의 고압측의 압력을 검출하기 위하여 선회배출측 압력센서(84)를 재생밸브(22G)의 상류측에 마련하고 있지만, 선회배출측 압력센서(84) 대신에, 압력센서(84L, 84R)를 마련하여 고압측의 작동유의 압력을 검출해도 된다. 압력센서(84L)는 선회용 유압모터(21)의 포트(21L)의 근방에 마련되어, 포트(21L)측의 압력을 검출하여 컨트롤러(30)에 통지한다. 압력센서(84R)는 선회용 유압모터(21)의 포트(21R)의 근방에 마련되어, 포트(21R)측의 압력을 검출하여 컨트롤러(30)에 통지한다.
다음으로, 본 실시형태에 의한 유압회로의 다른 예로서 전체 패럴렐유압회로에 대하여, 도 4를 참조하면서 설명한다. 도 4는 전체 패럴렐유압회로의 회로도이다. 도 4에 있어서, 도 3에 나타내는 구성부품과 동등한 부품에는 동일한 부호를 붙여, 그 설명은 적절히 생략한다.
도 4에 나타내는 전체 패럴렐유압회로에 있어서, 컨트롤밸브(17)는, 가변로드체크밸브(51~53), 합류밸브(55), 및 유량제어밸브(170~173)를 포함한다.
유량제어밸브(170~173)는, 유압액추에이터에 유출입하는 작동유의 방향 및 유량을 제어하는 밸브이다. 본 실시형태에서는, 유량제어밸브(170~173)의 각각은, 대응하는 레버(26A, 26B), 페달(26C) 등의 조작장치(26)가 생성하는 파일럿압을 좌우 어느 하나의 파일럿포트로 받아 동작하는 4포트 3위치의 스풀밸브이다. 조작장치(26)는, 레버(26A, 26B), 페달(26C) 등의 조작량(조작 각도)에 따라 생성한 파일럿압을, 조작방향으로 대응하는 측의 파일럿포트에 작용시킨다.
구체적으로는, 유량제어밸브(170)는, 선회구동유압회로(19)(선회용 유압모터(21))에 유출입하는 작동유의 방향 및 유량을 제어하는 스풀밸브이다. 유량제어밸브(171)는, 암실린더(8)에 유출입하는 작동유의 방향 및 유량을 제어하는 스풀밸브이다. 유량제어밸브(172)는, 붐실린더(7)에 유출입하는 작동유의 방향 및 유량을 제어하는 스풀밸브이다. 유량제어밸브(173)는, 버킷실린더(9)에 유출입하는 작동유의 방향 및 유량을 제어하는 스풀밸브이다.
가변로드체크밸브(51~53)는, 컨트롤러(30)로부터의 지령에 따라 동작하는 밸브이다. 본 실시예에서는, 가변로드체크밸브(51~53)는, 유량제어밸브(171~173)의 각각과 제1 펌프(14L) 및 제2 펌프(14R) 중 적어도 일방과의 사이의 연통·차단을 전환 가능한 2포트 2위치의 전자밸브이다. 다만, 가변로드체크밸브(51~53)는, 제1 위치에 있어서, 펌프측으로 되돌아오는 작동유의 흐름을 차단하는 체크밸브를 갖는다. 구체적으로는, 가변로드체크밸브(51)는, 제1 위치에 있는 경우에 유량제어밸브(171)와 제1 펌프(14L) 및 제2 펌프(14R) 중 적어도 일방과의 사이를 연통시키고, 제2 위치에 있는 경우에 그 연통을 차단한다. 가변로드체크밸브(52) 및 가변로드체크밸브(53)에 대해서도 동일하다.
합류밸브(55)는, 합류전환부의 일례이며, 컨트롤러(30)로부터의 지령에 따라 동작하는 밸브이다. 본 실시예에서는, 합류밸브(55)는, 제1 펌프(14L)가 토출하는 작동유(제1 작동유)와 제2 펌프(14R)가 토출하는 작동유(제2 작동유)를 합류시킬지 여부를 전환 가능한 2포트 2위치의 전자밸브이다. 구체적으로는, 합류밸브(55)는, 제1 위치에 있는 경우에 제1 작동유와 제2 작동유를 합류시키고, 제2 위치에 있는 경우에 제1 작동유와 제2 작동유를 합류시키지 않게 한다.
도 4에 나타내는 전체 패럴렐유압회로의 구성부품 및 그들의 접속은, 상술한 컨트롤밸브(17) 이외에는, 도 3에 나타내는 구성부품 및 그들의 접속과 동일하며, 그 설명은 생략한다.
이상과 같은 전체 패럴렐유압회로에 의해서도, 상술한 탠덤유압회로와 마찬가지로, 선회용 유압모터(21)의 브레이크 시에 포트(21L) 또는 포트(21R)에 발생하는 고압의 작동유를 어시스트유압모터(40)에 공급하여, 어시스트유압모터(40)를 구동할 수 있다. 그리고, 선회 감속 시 또는 선회정지 시의 어시스트유압모터(40)의 구동 시에, 컨트롤러(30)는, 어시스트공급측 압력센서(80)가 검출한 압력과 어시스트배출측 압력센서(82)가 검출한 압력의 차압으로부터, 어시스트유압모터(40)의 출력토크를 산출한다. 그리고, 출력토크가 목표토크를 초과하면, 컨트롤러(30)는 재생밸브(22G)를 폐쇄하여, 어시스트유압모터(40)로의 작동유의 공급을 차단한다. 이로써, 어시스트유압모터(40)의 과회전이 방지되어, 결과적으로 어시스트유압모터(40)에 접속된 엔진(11)의 과회전을 방지할 수 있다.
다음으로, 다른 실시형태에 대하여, 도 5 및 도 6을 참조하면서 설명한다. 도 5는 가변스로틀이 마련된 탠덤유압회로의 회로도이다. 도 6은 도 5에 나타내는 유압회로에 의한 선회정지조작 시의 어시스트유압모터의 구동을 설명하기 위한 타임차트이다. 도 5에 있어서, 도 3에 나타내는 탠덤유압회로의 구성부품과 동등한 부품에는 동일한 부호를 붙여, 그 설명은 생략한다.
도 5에 나타내는 탠덤유압회로에서는, 재생밸브(22G) 대신에, 내부에 가변스로틀이 마련된 재생밸브(22V)가 마련되어 있다. 재생밸브(22V)의 가변스로틀은, 엔진(11)의 부하상태에 근거하여 제어된다.
구체적으로는, 상술한 재생밸브(22G)와 마찬가지로, 선회용 유압모터(21)의 감속이 개시된 후, 선회구동유압회로(19)의 배출포트측의 압력이 상승하여, 릴리프압에 도달하면, 선회배출측 압력센서(84)가 이것을 검지하여, 컨트롤러(30)에 검출신호를 보낸다. 이 신호를 받으면, 컨트롤러(30)는, 재생밸브(22V)에 제어신호를 보내 재생밸브(22V)를 개방한다. 이로써, 포트(21R)측의 고압의 작동유는, 재생밸브(22V)의 가변스로틀을 통과하여 화살표 A, B와 같이 흘러, 어시스트유압모터(40)의 공급포트(40A)에 공급된다. 따라서, 어시스트유압모터(40)는, 선회용 유압모터(21)의 관성에 의한 회전에 의하여 발생한 포트(21R)측의 고압의 작동유에 의하여 구동되어, 엔진(11)의 구동을 어시스트한다.
어시스트유압모터(40)를 구동하여 저압이 된 작동유는, 배출포트(40B)로부터 배출되어 화살표 C와 같이 흘러, 작동유탱크(T)로 되돌아온다.
이상과 같이 작동유가 선회용 유압모터(21)로부터 어시스트유압모터(40)로 흘러, 어시스트유압모터(40)가 구동되고 있는 동안, 컨트롤러(30)는 엔진(11)의 부하상태를 감시하고 있다. 구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 예를 들면, 엔진컨트롤유닛(D7)으로부터 보내져 오는 엔진(11)의 연료분사량으로부터 엔진(11)의 부하상태를 추정한다. 혹은, 컨트롤러(30)는, 제1 및 제2 펌프(14L, 14R)의 출력(토출압력 및 토출유량)으로부터 엔진(11)의 부하상태를 추정한다.
그리고, 컨트롤러(30)는, 엔진(11)의 부하상태(엔진(11)의 토크에 상당함)에 대응한 어시스트유압모터(40)의 목표토크를 결정한다. 컨트롤러(30)는, 어시스트공급측 압력센서(80)의 검출압력과 어시스트배출측 압력센서(82)의 검출압력의 차압을 구한다. 그리고, 컨트롤러(30)는, 구한 차압으로부터 어시스트유압모터(40)의 출력토크를 산출하고, 산출한 출력토크와 결정한 목표토크를 비교한다. 다만, 어시스트유압모터(40)로부터 배출되는 작동유의 압력이 대기압과 동일하다고 간주하면, 어시스트공급측 압력센서(80)의 검출압력만으로 출력토크를 산출해도 된다.
컨트롤러(30)는, 산출한 출력토크가 목표토크에 일치하도록, 재생밸브(22V)의 가변스로틀을 제어한다. 즉, 어시스트유압모터(40)의 출력토크가 목표토크를 상회하는 경우는, 컨트롤러(30)는 재생밸브(22V)의 가변스로틀을 보다 강하게 좁혀 출력토크를 목표토크까지 내려, 어시스트유압모터(40)의 구동에 의한 어시스트동작의 구동력을 저감하여 어시스트를 속행한다. 이로써, 엔진(11)이 과회전이 되는 것이 방지되고, 또한 엔진(11)의 적절한 어시스트가 실현된다. 한편, 어시스트유압모터(40)의 출력토크가 목표토크 이하인 경우, 컨트롤러(30)는, 재생밸브(22V)의 가변스로틀을 보다 크게 개방하여 출력토크를 목표토크까지 올려, 어시스트유압모터(40)의 구동을 속행한다. 이로써, 엔진(11)을 적절히 어시스트할 수 있다.
여기에서, 도 6의 타임차트를 참조하면서, 이상의 동작에 대하여 더 상세하게 설명한다.
이하의 설명에서는, 선회단독조작을 행하는 경우에 대하여 설명한다. 선회단독조작이란, 선회조작레버(26A)만이 조작되어 선회가 행해지고, 다른 조작레버는 조작되지 않는(중립위치에 있는) 경우의 조작을 의미한다.
도 6의 (a)에 나타내는 바와 같이, 선회조작레버(26A)가 시각 t0부터 조작되어 시각 t1에서 최대로 기울어지고, 시각 t1부터 시각 t2까지의 사이, 최대의 기울기로 유지되며, 시각 t4에 있어서 선회조작이 종료되어, 중립위치로 되돌려진 것으로 한다.
시각 t2에 있어서 선회조작레버(26A)가 중립위치를 향하여 되돌려지므로, 선회용 유압모터(21)는 감속된다. 이로써, 선회용 유압모터(21)의 배출측의 포트(여기에서는, 포트(21R)로 함)의 유압은, 시각 t2부터 급격하게 상승하기 시작한다. 그리고, 포트(21R)측의 유압이 시각 t3에 있어서 릴리프밸브(22R)의 릴리프압에 도달하면, 재생밸브(22V)가 개방되어, 릴리프압의 작동유가 어시스트유압모터(40)의 공급포트(40A)를 향하여 흐른다. 따라서, 어시스트유압모터(40)의 공급포트(40A)측의 압력은, 시각 t3부터 상승하기 시작한다. 이로써 어시스트유압모터(40)는 구동되어, 엔진(11)의 구동을 어시스트한다.
여기에서, 선회단독조작의 경우, 엔진(11)에 대한 부하는, 도 6의 (c)에 나타내는 바와 같이, 시각 t0부터 상승하여 최대가 되고, 그 후 시각 t1까지 감소한다. 시각 t1부터 시각 t2까지는, 선회속도를 유지할 만큼의 부하가 된다. 엔진부하는 시각 t2부터 또 서서히 감소하여, 선회조작레버가 중립위치로 되돌려진 시각 t4에 있어서, 공전 시의 엔진부하가 된다. 시각 t4 이후는 그 부하가 유지된다.
컨트롤러(30)는 도 6의 (c)에 나타나는 엔진부하상태를 감시하면서, 엔진부하에 따른 어시스트유압모터(40)의 목표토크를 산출한다. 어시스트유압모터(40)의 목표토크의 산출은, 도 6의 (d)에 나타내는 바와 같이, 어시스트유압모터(40)의 구동이 개시된 시각 t3에서 개시된다.
여기에서, 도 6에 나타내는 예는, 선회단독조작의 경우이며, 시각 t3 이후는 엔진(11)의 부하가 감소한다. 그리고, 시각 t4 이후는, 도 6의 (d)의 실선으로 나타내는 바와 같이, 목표토크는 엔진(11)의 회전과 제1 및 제2 펌프(14L, 14R)의 공전을 유지할 수 있을 정도의 최소목표토크 τ0이 된다.
따라서, 컨트롤러(30)는, 재생밸브(22V)의 가변스로틀을 제어하여, 어시스트유압모터(40)의 공급포트(40A)측의 유압을, 도 6의 (e)에 나타내는 바와 같이 최소압력(Pmin)이 되도록 설정한다. 이로써, 엔진부하가 작아져도, 어시스트유압모터(40)(엔진(11))는 과회전이 되지 않고, 적절히 엔진(11)을 어시스트할 수 있다. 또한, 엔진(11)은 엔진(11) 자체의 내부부하를 위해서도 연료를 분사하고 있기 때문에, 어시스트유압모터(40)는 엔진(11)의 내부부하에 대해서도 엔진어시스트할 수 있어, 연료분사량을 감소시킬 수 있다.
다만, 목표토크에 근거하여 어시스트유압모터(40)에 공급하는 유압을 제어하지 않는 경우, 어시스트유압모터(40)의 출력토크 τ는, 목표토크가 도 6의 (d)의 2점쇄선으로 나타내는 바와 같이 증대하는 것과 동일하게 증대해 버린다. 즉, 출력토크 τ는, 엔진부하가 클 때에 설정되는 목표토크 τ1이 되어 버린다.
이로 인하여, 도 6의 (e)의 2점쇄선으로 나타내는 바와 같이, 어시스트유압모터(40)의 공급포트(40A)측의 압력은, 릴리프압(Prel)까지 상승한다. 그 결과, 어시스트유압모터(40)는 엔진(11)을 과대하게 어시스트하게 되어 버린다. 따라서, 컨트롤러(30)는, 어시스트유압모터(40)의 목표토크를 산출하고, 그 목표토크에 따라 어시스트유압모터(40)로의 작동유의 압력을 제어함으로써, 어시스트유압모터(40)(엔진(11))의 과회전을 방지하면서, 엔진(11)의 적절한 어시스트를 실행한다.
다만, 도 4에 나타내는 전체 패럴렐유압회로에 있어서도, 재생밸브(22G) 대신에, 내부에 가변스로틀이 마련된 재생밸브(22V)를 마련하는 것으로 해도 된다.
다음으로, 또 다른 실시형태에 대하여, 도 7 및 도 8을 참조하면서 설명한다. 도 7은 어시스트유압모터로서 가변용량유압모터를 이용한 탠덤유압회로의 회로도이다. 도 8은 선회정지조작 시의 어시스트유압모터의 구동을 설명하기 위한 타임차트이다. 도 7에 있어서, 도 3에 나타내는 탠덤유압회로의 구성부품과 동등한 부품에는 동일한 부호를 붙여, 그 설명은 생략한다.
도 7에 나타내는 탠덤유압회로에서는, 어시스트유압모터(40)로서, 가변용량유압모터(40V)가 이용되고 있다. 가변용량유압모터(40V)의 출력은, 엔진(11)의 부하에 근거하여 제어된다.
도 7에 나타내는 탠덤유압회로에서는, 어시스트유압모터(40)로서 고정용량유압모터 대신에, 가변용량유압모터가 이용되고 있다. 가변용량유압모터의 출력은, 컨트롤러(30)로부터의 제어신호에 의하여 제어할 수 있다. 예를 들면, 어시스트유압모터(40)로서, 사판식 가변용량유압모터가 이용된 경우, 컨트롤러(30)는, 엔진(11)의 부하에 따라, 사판경전각을 제어함으로써, 어시스트유압모터(40)의 출력을 제어하여, 어시스트유압모터(40)(엔진(11))의 과회전을 방지한다.
구체적으로는, 상술한 재생밸브(22G)와 마찬가지로, 선회용 유압모터(21)의 감속이 개시된 후, 선회구동유압회로(19)의 배출포트측의 압력이 상승하고, 릴리프압에 도달하면, 선회배출측 압력센서(84)가 이것을 검지하여, 컨트롤러(30)에 검출신호를 보낸다. 이 신호를 받으면, 컨트롤러(30)는, 재생밸브(22G)에 제어신호를 보내 재생밸브(22G)를 개방한다. 이로써, 포트(21R)측의 고압의 작동유는, 재생밸브(22G)를 통과하여 화살표 A, B와 같이 흘러, 어시스트유압모터(40)의 공급포트(40A)에 공급된다. 따라서, 어시스트유압모터(40)는, 선회용 유압모터(21)의 관성에 의한 회전에 의하여 발생한 포트(21R)측의 고압의 작동유에 의하여 구동되어, 엔진(11)의 구동을 어시스트한다.
어시스트유압모터(40)를 구동하여 저압이 된 작동유는, 배출포트(40B)로부터 배출되어 화살표 C와 같이 흘러, 작동유탱크(T)로 되돌아온다.
이상과 같이 작동유가 선회용 유압모터(21)로부터 어시스트유압모터(40)로 흘러, 어시스트유압모터(40)가 구동되고 있는 동안, 컨트롤러(30)는 엔진(11)의 부하상태를 감시하고 있다. 구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 예를 들면, 엔진컨트롤유닛(D7)으로부터 보내져 오는 엔진(11)의 연료분사량으로부터 엔진(11)의 부하상태를 추정한다. 혹은, 컨트롤러(30)는, 제1 및 제2 펌프(14L, 14R)의 출력(토출압력 및 토출유량)으로부터 엔진(11)의 부하상태를 추정한다.
그리고, 컨트롤러(30)는, 엔진(11)의 부하상태(엔진(11)의 토크에 상당함)에 대응한 어시스트유압모터(40)의 목표토크를 결정한다. 컨트롤러(30)는, 어시스트공급측 압력센서(80)의 검출압력과 어시스트배출측 압력센서(82)의 검출압력의 차압을 구한다. 그리고, 컨트롤러(30)는, 구한 차압으로부터 어시스트유압모터(40)의 출력토크를 산출하고, 산출한 출력토크와 결정한 목표토크를 비교한다. 다만, 어시스트유압모터(40)로부터 배출되는 작동유의 압력이 대기압과 동일하다고 간주하면, 어시스트공급측 압력센서(80)의 검출압력만으로 출력토크를 산출해도 된다.
컨트롤러(30)는, 산출한 출력토크가 목표토크에 일치하도록, 어시스트유압모터(40)의 출력을 제어한다. 구체적으로는, 어시스트유압모터(40)로서 사판식 가변용량유압모터가 이용된 경우는, 컨트롤러(30)는, 산출한 출력토크가 목표토크에 일치하도록, 어시스트유압모터(40)의 사판의 경전각을 제어한다. 즉, 어시스트유압모터(40)의 출력토크가 목표토크를 상회하는 경우는, 컨트롤러(30)는 어시스트유압모터(40)의 경전각을 작게 하여 출력토크를 목표토크까지 내려, 어시스트유압모터(40)의 구동에 의한 어시스트를 속행한다. 이로써, 엔진(11)이 과회전이 되는 것이 방지되고, 또한 엔진(11)의 적절한 어시스트가 실현된다. 한편, 어시스트유압모터(40)의 출력토크가 목표토크 이하인 경우, 컨트롤러(30)는, 어시스트유압모터(40)의 경전각을 크게 하여 출력토크를 목표토크까지 올려, 어시스트유압모터(40)의 구동을 속행한다. 이로써, 엔진(11)을 적절히 어시스트할 수 있다.
여기에서, 도 8의 타임차트를 참조하면서, 이상의 동작에 대하여 더 상세하게 설명한다.
이하의 설명에서는, 선회단독조작을 행하는 경우에 대하여 설명한다. 선회단독조작이란, 선회조작레버(26A)만이 조작되어 선회가 행해지고, 다른 조작레버는 조작되지 않는(중립위치에 있는) 경우의 조작을 의미한다.
도 8의 (a)에 나타내는 바와 같이, 선회조작레버(26A)가 시각 t0부터 조작되어 시각 t1에서 최대로 기울어지고, 시각 t1부터 시각 t2까지의 사이, 최대의 기울기로 유지되며, 시각 t4에 있어서 선회조작이 종료되어, 중립위치로 되돌려진 것으로 한다.
시각 t2에 있어서 선회조작레버(26A)가 중립위치를 향하여 되돌려지므로, 선회용 유압모터(21)는 감속된다. 이로써, 선회용 유압모터(21)의 배출측의 포트(여기에서는, 포트(21R)로 함)의 유압은, 도 8의 (b)에 나타내는 바와 같이, 시각 t2부터 급격하게 상승하기 시작한다. 그리고, 포트(21R)측의 유압이 시각 t3에 있어서 릴리프밸브(22R)의 릴리프압(Prel)에 도달하면, 재생밸브(22G)가 개방되어, 릴리프압의 작동유가 어시스트유압모터(40)의 공급포트(40A)를 향하여 흐른다. 따라서, 어시스트유압모터(40)의 공급포트(40A)측의 압력은, 도 8의 (e)에 나타내는 바와 같이, 시각 t3부터 상승하기 시작한다. 이로써 어시스트유압모터(40)는 구동되어, 엔진(11)의 구동을 어시스트한다. 한편, 선회용 유압모터(21)의 흡입측의 포트에는, 선회용 유압모터(21)가 감속될 때에, 메인펌프(14)로부터 작동유가 보충된다.
여기에서, 선회단독조작의 경우, 엔진(11)에 대한 부하는, 도 8의 (c)에 나타내는 바와 같이, 시각 t0부터 상승하여 최대가 되고, 그 후 시각 t1까지 감소한다. 시각 t1부터 시각 t2까지는, 선회속도를 유지할 만큼의 부하가 된다. 엔진부하는 시각 t2부터 또 서서히 감소하여, 선회조작레버(26A)가 중립위치로 되돌려진 시각 t4에 있어서, 공전 시의 엔진부하가 된다. 시각 t4 이후는, 그 부하가 유지된다.
컨트롤러(30)는 도 8의 (c)에 나타나는 엔진부하를 감시하면서, 엔진부하에 따른 어시스트유압모터(40)의 목표토크를 산출한다. 어시스트유압모터(40)의 목표토크의 산출은, 도 8의 (d)에 나타내는 바와 같이, 어시스트유압모터(40)의 구동이 개시된 시각 t3에서 개시된다.
여기에서, 도 8에 나타내는 예는, 선회단독조작의 경우이며, 시각 t3 이후는 엔진(11)의 부하가 감소한다. 그리고, 시각 t4 이후는, 도 8의 (d)의 실선으로 나타내는 바와 같이, 목표토크는 엔진(11)의 회전과 제1 및 제2 펌프(14L, 14R)의 공전을 유지할 수 있을 정도의 최소목표토크 τ0이 된다.
그런데, 어시스트유압모터(40)에 공급되는 작동유의 압력은, 도 8의 (e)에 나타내는 바와 같이, 시각 t3부터 급격하게 상승하여, 릴리프압(Prel)에까지 도달한다. 따라서, 릴리프압의 작동유가 어시스트유압모터(40)에 공급되어도, 어시스트유압모터(40)의 출력이 도 8의 (d)의 실선으로 나타내는 목표토크 τ0에 일치하도록, 컨트롤러(30)는 사판을 제어하여 어시스트유압모터(40)의 출력을 제어한다. 이로써, 엔진부하가 작아져도, 어시스트유압모터(40)(엔진(11))는 과회전이 되지 않고, 적절히 엔진(11)을 어시스트할 수 있다.
다만, 목표토크에 근거하여 어시스트유압모터(40)에 공급하는 유압을 제어하지 않는 경우, 어시스트유압모터(40)의 출력토크 τ는, 목표토크가 도 8의 (d)의 2점쇄선으로 나타내는 바와 같이 증대하는 것과 동일하게 증대해 버린다. 즉, 출력토크 τ는, 엔진부하가 클 때(릴리프압(Prel)의 작동유가 공급되었을 때)에 설정되는 목표토크 τ1이 되어 버린다. 이 경우, 어시스트유압모터(40)는 엔진(11)을 과대하게 어시스트하게 되어 버린다. 따라서, 컨트롤러(30)는, 엔진부하에 따라 어시스트유압모터(40)의 작동유의 압력을 제어함으로써, 어시스트유압모터(40)(엔진(11))의 과회전을 방지하면서, 엔진(11)의 적절한 어시스트를 실행하고 있다.
또한, 도 4에 나타내는 전체 패럴렐유압회로에 있어서도, 어시스트유압모터(40)로서, 가변용량유압모터를 이용하는 것으로 해도 된다.
본 국제 특허출원은 2015년 3월 27일에 출원한 일본 특허출원 제2015-067689호에 근거하여 그 우선권을 주장하는 것이며, 일본 특허출원 제2015-067689호의 전체 내용을 본원에 원용한다.
1 하부 주행체
2 선회기구
3 상부 선회체
4 붐
5 암
6 버킷
7 붐실린더
8 암실린더
9 버킷실린더
7a, 8a, 9a 재생밸브
7b, 8b 유지밸브
10 캐빈
11 엔진
13 변속기
14L 제1 펌프
14R 제2 펌프
17 컨트롤밸브
19 선회구동유압회로
21 선회용 유압모터
21L, 21R 포트
22L, 22R 릴리프밸브
22S 셔틀밸브
22G, 22V 재생밸브
23L, 23R 체크밸브
29 압력센서
30 컨트롤러
40, 40V 어시스트유압모터
50, 51, 51A, 51B, 52, 52A, 52B, 53 가변로드체크밸브
55 합류밸브
56L, 56R 통일블리드오프밸브
80 어시스트공급측 압력센서
82 어시스트배출측 압력센서
84, 84L, 84R 선회배출측 압력센서

Claims (11)

  1. 선회체를 선회시키는 선회용 유압모터와,
    상기 선회용 유압모터를 구동하는 선회구동유압회로와,
    엔진에 접속되어, 상기 선회구동유압회로로부터 배출된 작동유가 공급되는 어시스트유압모터와,
    쇼벨의 구동을 제어하는 컨트롤러를 가지며,
    상기 컨트롤러는, 상기 엔진의 부하상태를 검출하고, 검출된 부하상태에 근거하여, 상기 선회용 유압모터의 감속 시의 상기 어시스트유압모터로의 작동유의 공급을 제어하는, 쇼벨.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 컨트롤러는, 검출한 상기 엔진의 부하상태에 근거하여, 상기 어시스트유압모터의 목표토크를 결정하는, 쇼벨.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 엔진의 부하가 소정값보다 작은 경우, 상기 어시스트유압모터의 목표토크를 상기 엔진의 구동을 어시스트하지 않는 제1 토크로 설정하는, 쇼벨.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1 토크는 상기 엔진의 공전을 유지하는 토크가 되는, 쇼벨.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 어시스트유압모터의 상류측에 압력센서가 마련되며,
    상기 컨트롤러는,
    상기 압력센서의 검출값에 근거하여 상기 어시스트유압모터의 출력토크를 산출하고,
    산출된 출력토크가 상기 목표토크가 되도록, 상기 어시스트유압모터로의 작동유의 공급을 제어하는, 쇼벨.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 압력센서는, 선회용 유압모터의 작동유의 배출포트에 마련되는, 쇼벨.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 어시스트유압모터와 상기 선회구동유압회로의 사이에 가변스로틀이 마련되며,
    상기 컨트롤러는, 상기 목표토크에 근거하여 상기 가변스로틀을 제어하는, 쇼벨.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 어시스트유압모터는 가변용량유압모터이며,
    상기 컨트롤러는, 상기 목표토크에 근거하여, 상기 가변용량유압모터의 출력을 제어하는, 쇼벨.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 선회용 유압모터의 감속 시에, 상기 선회용 유압모터의 흡입측에 상기 작동유를 보충하는 메인펌프를 더 갖는, 쇼벨.
  10. 선회체를 선회시키는 선회용 유압모터와,
    상기 선회용 유압모터를 구동하는 선회구동유압회로와,
    엔진에 접속되어, 상기 선회구동유압회로로부터 배출된 작동유가 공급되는 어시스트유압모터와,
    쇼벨의 구동을 제어하는 컨트롤러를 갖는 쇼벨의 구동방법으로서,
    상기 엔진의 부하상태를 검출하고,
    상기 검출된 부하상태에 근거하여, 상기 선회용 유압모터의 감속 시의 상기 어시스트유압모터로의 작동유의 공급을 제어하는, 쇼벨의 구동방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    작동유의 공급의 제어는, 검출한 상기 엔진의 부하상태에 근거하여, 결정된 상기 어시스트유압모터의 목표토크에 근거하여 행해지는, 쇼벨의 구동방법.
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