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KR101736287B1 - 건설 기계의 유압 구동 장치 - Google Patents

건설 기계의 유압 구동 장치 Download PDF

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KR101736287B1
KR101736287B1 KR1020167004605A KR20167004605A KR101736287B1 KR 101736287 B1 KR101736287 B1 KR 101736287B1 KR 1020167004605 A KR1020167004605 A KR 1020167004605A KR 20167004605 A KR20167004605 A KR 20167004605A KR 101736287 B1 KR101736287 B1 KR 101736287B1
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South Korea
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hydraulic pump
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discharge
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야스타카 츠루가
기와무 다카하시
야스하루 오카자키
히로유키 노베자와
겐지 야마다
Original Assignee
가부시키가이샤 히다치 겡키 티에라
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Abstract

타방의 유압 펌프의 흡수 토오크를 순유압적인 구성에 의해 양호한 정밀도로 검출하여 일방의 유압 펌프측에 피드백함으로써, 전체 토오크 제어를 양호한 정밀도로 행하여, 원동기의 정격 출력 토오크를 유효 이용하고 또한 탑재성을 향상시킨다. 이 목적을 위하여, 제 1 유압 펌프(1a)의 토출압과 로드 센싱 구동 압력이 유도되고, 제 2 유압 펌프(1b)의 흡수 토오크를 모의한 특성이 되도록 제 2 유압 펌프(1b)의 토출압을 보정하여 출력하는 토오크 피드백 회로(31)와, 이 토오크 피드백 회로(31)의 출력압이 유도되고, 이 출력압이 높아짐에 따라서 제 1 유압 펌프(1a)의 용량을 감소시켜 최대 토오크(T1max)가 감소하도록 제 1 유압 펌프(1a)의 용량을 제어하는 토오크 피드백 피스톤(32a, 32b)을 설치한다. 토오크 피드백 회로(31)는 분압 스로틀부(34a, 34b), 분압 밸브(35a, 35b), 릴리프 밸브(37a, 37b)를 갖는다.

Description

건설 기계의 유압 구동 장치{HYDRAULIC DRIVE DEVICE FOR CONSTRUCTION MACHINE}
본 발명은, 유압 셔블 등의 건설 기계의 유압 구동 장치에 관련된 것이며, 특히, 적어도 2개의 가변 용량형의 유압 펌프를 구비하고, 그 중 일방(一方)의 유압 펌프가 적어도 토오크 제어를 행하는 펌프 제어 장치(레귤레이터)를 갖고, 타방(他方)이 로드 센싱 제어와 토오크 제어를 행하는 펌프 제어 장치(레귤레이터)를 갖는 건설 기계의 유압 구동 장치에 관한 것이다.
유압 셔블 등의 건설 기계의 유압 구동 장치에 있어서는, 유압 펌프의 토출압이 복수의 액추에이터의 최고 부하압보다 목표 차압만큼 높아지도록 유압 펌프의 용량(유량)을 제어하는 레귤레이터를 구비한 것이 널리 이용되고 있고, 이 제어는 로드 센싱 제어라고 불리고 있다. 특허문헌 1에는, 그와 같은 로드 센싱 제어를 행하는 레귤레이터를 구비한 건설 기계의 유압 구동 장치에 있어서, 2개의 유압 펌프를 설치하고, 2개의 유압 펌프의 각각에서 로드 센싱 제어를 행하도록 한 2 펌프 로드 센싱 시스템이 기재되어 있다.
또, 건설 기계의 유압 구동 장치의 레귤레이터에서는, 통상, 유압 펌프의 토출압이 높아짐에 따라서 유압 펌프의 용량을 감소시킴으로써 유압 펌프의 흡수 토오크가 원동기의 정격 출력 토오크를 초과하지 않도록 토오크 제어를 행하여, 원동기가 오버 토오크가 되어 정지하는 것(엔진 스톨)을 방지하고 있다. 유압 구동 장치가 2개의 유압 펌프를 구비하는 경우에는, 일방의 유압 펌프의 레귤레이터는 자신의 토출압뿐만 아니라, 타방의 유압 펌프의 흡수 토오크에 관련된 파라미터를 받아들여 토오크 제어를 행하여(전체 토오크 제어), 원동기의 정지 방지와 원동기의 정격 출력 토오크의 유효 이용을 도모하고 있다.
예를 들면, 특허문헌 2에서는, 일방의 유압 펌프의 토출압을 감압 밸브를 개재하여 타방의 유압 펌프의 레귤레이터로 유도하여, 전체 토오크 제어를 행하고 있다. 감압 밸브의 세트압은 일정하고, 또한 이 세트압은 타방의 유압 펌프의 레귤레이터의 토오크 제어의 최대 토오크를 모의한 값으로 설정되어 있다. 이에 의해 일방의 유압 펌프에 관련된 액추에이터만을 구동하는 작업에서는, 일방의 유압 펌프가 원동기의 정격 출력 토오크의 거의 전부를 유효하게 사용할 수 있고, 또한 타방의 유압 펌프에 관련된 액추에이터를 동시에 구동하는 복합 조작의 작업에서는, 펌프 전체의 흡수 토오크가 원동기의 정격 출력 토오크를 초과하지 않아, 원동기의 정지를 방지할 수 있다.
특허문헌 3에서는, 2개의 가변 용량형의 유압 펌프에 대하여 전체 토오크 제어를 행하기 위하여, 타방의 유압 펌프의 경전각(傾轉角)을 감압 밸브의 출력압으로서 검출하고, 그 출력압을, 일방의 유압 펌프의 레귤레이터로 유도하고 있다. 특허문헌 4에서는, 타방의 유압 펌프의 경전각을 요동 아암의 아암 길이로 치환하여 검출함으로써, 전체 토오크 제어의 제어 정밀도를 향상시키고 있다.
일본 공개특허 특개2011-196438호 공보 일본 특허 제3865590호 공보 일본 공고특허 특공평3-7030호 공보 일본 공개특허 특개평7-189916호 공보
특허문헌 1에 기재된 2 펌프 로드 센싱 시스템에 특허문헌 2에 기재된 전체 토오크 제어의 기술을 조합함으로써, 특허문헌 1에 기재된 2 펌프 로드 센싱 시스템에 있어서도 전체 토오크 제어를 행할 수 있게 된다. 그러나, 특허문헌 2의 전체 토오크 제어에 있어서는, 상술한 바와 같이, 감압 밸브의 세트압은 타방의 유압 펌프의 토오크 제어의 최대 토오크를 모의한 일정한 값으로 설정되어 있다. 이 때문에, 2개의 유압 펌프에 관련된 액추에이터를 동시에 구동하는 복합 조작의 작업에 의해, 타방의 유압 펌프가 토오크 제어의 제한을 받고, 토오크 제어의 최대 토오크에 의해 동작하는 운전 상태에 있을 때에는, 원동기의 정격 출력 토오크의 유효 이용을 도모할 수 있다. 그러나, 타방의 유압 펌프가 토오크 제어의 제한을 받지 않고, 로드 센싱 제어에 의해서 용량 제어를 행하는 운전 상태에 있을 때에는, 타방의 유압 펌프의 흡수 토오크가 토오크 제어의 최대 토오크보다 작은데도 불구하고, 최대 토오크를 모의한 감압 밸브의 출력압이 일방의 유압 펌프의 레귤레이터로 유도되고, 일방의 유압 펌프의 흡수 토오크를 필요 이상으로 감소시키도록 제어해 버린다. 이 때문에 전체 토오크 제어를 양호한 정밀도로 행할 수 없었다.
특허문헌 3에서는, 타방의 유압 펌프의 경전각을 감압 밸브의 출력압으로서 검출하고, 그 출력압을 일방의 유압 펌프의 레귤레이터로 유도함으로써, 전체 토오크 제어의 정밀도를 높이려고 하고 있다. 그러나, 일반적으로 펌프의 토오크는 토출압과 용량의 곱, 즉 (토출압×펌프 용량)/2π에 의해 구해지는 데에 비하여, 특허문헌 3에서는, 일방의 유압 펌프의 토출압을 단턱 구비 피스톤의 2개의 파일롯실(室)의 일방으로 유도하고, 감압 밸브의 출력압(타방의 유압 펌프의 토출량 비례 압력)을 단턱 구비 피스톤의 타방의 파일롯실로 유도하고, 토출압과 토출량 비례 압력과의 합을 출력 토오크의 파라미터로서 일방의 유압 펌프의 용량을 제어하고 있으므로, 실제로 사용되고 있는 토오크와의 사이에 상당한 오차가 생겨 버린다는 문제가 있었다.
특허문헌 4에서는, 타방의 유압 펌프의 경전각을 요동 아암의 아암 길이로 치환하여 검출함으로써, 전체 토오크 제어의 제어 정밀도를 향상시키고 있다. 그러나, 특허문헌 4의 레귤레이터는, 요동 아암과 레귤레이터 피스톤 내에 설치된 피스톤이 힘을 전달하면서 상대적으로 슬라이딩한다는, 매우 복잡한 구조가 되어 있어, 충분한 내구성을 갖는 구조를 갖게 하려고 하면, 요동 아암과 레귤레이터 피스톤 등의 부품을 강고하게 하지 않을 수 없어, 레귤레이터의 소형화가 곤란하다는 문제가 있었다. 특히, 소형의 유압 셔블에 의해 또한 후단(後端) 반경이 작은, 소위 후방 소(小) 선회형의 경우, 유압 펌프를 격납하는 공간이 작아, 탑재가 곤란한 경우가 있었다.
본 발명의 목적은, 일방의 유압 펌프가 적어도 토오크 제어를 행하는 펌프 제어 장치를 갖고, 타방의 유압 펌프가 로드 센싱 제어와 토오크 제어를 행하는 적어도 2개의 가변 용량형의 유압 펌프를 갖는 건설 기계의 유압 구동 장치에 있어서, 타방의 유압 펌프의 흡수 토오크를 순(純)유압적인 구성에 의해 양호한 정밀도로 검출하여 일방의 유압 펌프측에 피드백함으로써, 전체 토오크 제어를 양호한 정밀도로 행하고, 원동기의 정격 출력 토오크를 유효 이용할 수 있고 또한 탑재성을 향상시키는 유압 구동 장치를 제공하는 것이다.
(1) 상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 원동기와, 상기 원동기에 의해 구동되는 가변 용량형의 제 1 유압 펌프와, 상기 원동기에 의해 구동되는 가변 용량형의 제 2 유압 펌프와, 상기 제 1 및 제 2 유압 펌프에 의해 토출된 압유에 의해 구동되는 복수의 액추에이터와, 상기 제 1 및 제 2 유압 펌프로부터 상기 복수의 액추에이터에 공급되는 압유의 유량을 제어하는 복수의 유량 제어 밸브와, 상기 복수의 유량 제어 밸브의 전후 차압을 각각 제어하는 복수의 압력 보상 밸브와, 상기 제 1 유압 펌프의 토출 유량을 제어하는 제 1 펌프 제어 장치와, 상기 제 2 유압 펌프의 토출 유량을 제어하는 제 2 펌프 제어 장치를 구비하며, 상기 제 1 펌프 제어 장치는, 상기 제 1 유압 펌프의 토출압과 용량 중 적어도 일방이 증대하고, 상기 제 1 유압 펌프의 흡수 토오크가 증대할 때, 상기 제 1 유압 펌프의 흡수 토오크가 제 1 최대 토오크를 초과하지 않도록 상기 제 1 유압 펌프의 용량을 제어하는 제 1 토오크 제어부를 갖고, 상기 제 2 펌프 제어 장치는, 상기 제 2 유압 펌프의 토출압과 용량 중 적어도 일방이 증대하고, 상기 제 2 유압 펌프의 흡수 토오크가 증대할 때, 상기 제 2 유압 펌프의 흡수 토오크가 제 2 최대 토오크를 초과하지 않도록 상기 제 2 유압 펌프의 용량을 제어하는 제 2 토오크 제어부와, 상기 제 2 유압 펌프의 흡수 토오크가 상기 제 2 최대 토오크보다 작을 때, 상기 제 2 유압 펌프의 토출압이 상기 제 2 유압 펌프에 의해 토출된 압유에 의해 구동되는 액추에이터의 최고 부하압보다 목표 차압만큼 높아지도록 상기 제 2 유압 펌프의 용량을 제어하는 로드 센싱 제어부를 갖는 건설 기계의 유압 구동 장치에 있어서, 상기 제 1 토오크 제어부는, 상기 제 1 유압 펌프의 토출압이 유도되고, 상기 토출압의 상승시에 상기 제 2 유압 펌프의 용량을 감소시켜 흡수 토오크가 감소하도록 상기 제 1 유압 펌프의 용량을 제어하는 제 1 토오크 제어 액추에이터와, 상기 제 1 최대 토오크를 설정하는 제 1 가압 수단을 갖고, 상기 제 2 토오크 제어부는, 상기 제 2 유압 펌프의 토출압이 유도되고, 상기 토출압의 상승시에 상기 제 2 유압 펌프의 용량을 감소시켜 흡수 토오크가 감소하도록 상기 제 2 유압 펌프의 용량을 제어하는 제 2 토오크 제어 액추에이터와, 상기 제 2 최대 토오크를 설정하는 제 2 가압수단을 가지며, 상기 로드 센싱 제어부는, 상기 제 2 유압 펌프의 토출압과 상기 최고 부하압과의 차압이 상기 목표 차압보다 작아짐에 따라서 낮아지도록 로드 센싱 구동 압력을 변화시키는 제어 밸브와, 상기 로드 센싱 구동 압력이 낮아짐에 따라서 상기 제 2 유압 펌프의 용량을 증가하여 토출 유량이 증가하도록 상기 제 2 유압 펌프의 용량을 제어하는 로드 센싱 제어 액추에이터를 갖고, 상기 제 1 펌프 제어 장치는, 상기 제 2 유압 펌프의 토출압과 상기 로드 센싱 구동 압력이 유도되어, 상기 제 2 유압 펌프가 상기 제 2 토오크 제어부의 제어의 제한을 받고, 상기 제 2 최대 토오크에 의해 동작할 때와, 상기 제 2 유압 펌프가 상기 제 2 토오크 제어부의 제어의 제한을 받지 않고, 상기 로드 센싱 제어부가 상기 제 2 유압 펌프의 용량을 제어할 때의 어느 경우에나 상기 제 2 유압 펌프의 흡수 토오크를 모의한 특성이 되도록, 상기 제 2 유압 펌프의 토출압과 상기 로드 센싱 구동 압력 에 기초하여 상기 제 2 유압 펌프의 토출압을 보정하고, 토오크 제어 압력으로서 출력하는 토오크 피드백 회로와, 상기 토오크 제어 압력이 유도되고, 상기 토오크 제어 압력이 높아짐에 따라서 상기 제 1 유압 펌프의 용량을 감소시켜 상기 제 1 최대 토오크가 감소하도록 상기 제 1 유압 펌프의 용량을 제어하는 제 3 토오크 제어 액추에이터를 더 가지며, 상기 토오크 피드백 회로는, 상기 제 2 유압 펌프의 토출압이 유도되는 고정 스로틀과, 이 고정 스로틀의 하류측에 위치하고, 하류측이 탱크에 접속된 가변 스로틀 밸브와, 상기 고정 스로틀과 상기 가변 스로틀 밸브 사이의 유로에 접속되고, 상기 유로의 압력을 상기 제 2 토오크 제어부의 제어를 개시하는 압력 이상이 되지 않도록 제어하는 압력 제한 밸브를 가지며, 상기 가변 스로틀 밸브는, 상기 로드 센싱 구동 압력이 최저 압력에 있을 때에는 완전폐쇄하고, 상기 로드 센싱 구동 압력이 높아짐에 따라서 개구 면적이 커지도록 구성되고, 상기 토오크 피드백 회로는, 상기 고정 스로틀과 상기 가변 스로틀 밸브 사이의 유로의 압력에 기초하여 상기 토오크 제어 압력을 생성하고, 이 토오크 제어 압력이 상기 제 3 토오크 제어 액추에이터로 유도되는 것으로 한다.
이와 같이 구성한 본 발명에 있어서는, 제 2 유압 펌프가 제 2 토오크 제어부의 제어의 제한을 받지 않고, 로드 센싱 제어부가 제 2 유압 펌프의 용량을 제어할 때(제 2 유압 펌프의 토출압이 제 2 토오크 제어부의 제어를 개시하는 압력보다 낮을 때), 고정 스로틀과 가변 스로틀 밸브 사이의 유로의 압력은 제 2 유압 펌프의 토출압이 증가함에 따라서 증가하고 또한 로드 센싱 구동 압력이 높아짐에 따라서 작아진다. 이 압력의 변화는, 제 2 유압 펌프가 제 2 토오크 제어부의 제어의 제한을 받지 않고, 로드 센싱 제어가 제 2 유압 펌프의 용량을 제어할 때, 제 2 유압 펌프의 토출압이 증가함에 따라서 증가하고 또한 로드 센싱 구동 압력이 높아짐(제 2 유압 펌프의 용량이 작아짐)에 따라서 작아지는 제 2 유압 펌프의 흡수 토오크의 변화와 근사하다. 또, 토오크 제어 압력은 고정 스로틀과 가변 스로틀 밸브 사이의 유로의 압력에 기초하여 생성되는 것이며, 토오크 제어 압력의 변화도 제 2 유압 펌프의 흡수 토오크의 변화와 근사하다. 이에 의해 제 2 유압 펌프의 흡수 토오크를 순유압적인 구성에 의해 양호한 정밀도로 검출할 수 있고, 토오크 피드백 회로는 제 2 유압 펌프의 흡수 토오크를 모의한 특성이 되도록 제 2 유압 펌프의 토출압을 보정하여 토오크 제어 압력으로서 출력할 수 있다.
그리고, 그 토오크 제어 압력을 제 3 토오크 제어 액추에이터로 유도하고, 제 2 유압 펌프의 흡수 토오크를 제 1 유압 펌프(일방의 유압 펌프)측에 피드백함으로써, 제 2 유압 펌프가 제 2 토오크 제어부의 제어의 제한을 받고, 제 2 최대 토오크에 의해 동작할 때와, 제 2 유압 펌프가 제 2 토오크 제어부의 제어의 제한을 받고, 로드 센싱 제어부가 제 2 유압 펌프의 용량을 제어할 때의 어느 경우에나, 제 2 유압 펌프의 흡수 토오크만큼, 제 1 유압 펌프의 제 1 토오크 제어부에 설정되는 제 1 최대 토오크를 감소시킬 수 있고, 전체 토오크 제어를 양호한 정밀도로 행하여, 원동기의 정격 출력 토오크를 유효 이용할 수 있다. 또, 제 2 유압 펌프의 흡수 토오크를 순유압적으로 검출하는 구성이기 때문에, 제 1 펌프 제어 장치를 소형화할 수 있어, 탑재성이 향상한다.
(2) 상기 (1)에 있어서, 바람직하게는, 상기 토오크 피드백 회로는, 상기 제 2 유압 펌프의 토출압이 1차 압력으로서 유도되는 감압 밸브를 더 구비하며, 상기 고정 스로틀과 상기 가변 스로틀 밸브 사이의 유로의 압력이 상기 감압 밸브의 세트압을 설정하는 목표 제어 압력으로서 상기 감압 밸브로 유도되고, 상기 감압 밸브는, 상기 제 2 유압 펌프의 토출압이 상기 세트압보다 낮을 때에는, 상기 제 2 유압 펌프의 토출압을 그대로 2차 압력으로서 출력하고, 상기 제 2 유압 펌프의 토출압이 상기 세트압보다 높을 때에는, 상기 제 2 유압 펌프의 토출압을 상기 세트압으로 감압하여 출력하고, 상기 감압 밸브의 출력압이 상기 토오크 제어 압력으로서 상기 제 3 토오크 제어 액추에이터로 유도된다.
이와 같이 제 2 유압 펌프의 토출압으로부터 감압 밸브에 의해서 토오크 제어 압력을 생성함으로써, 토오크 제어 압력에 의해 제 3 토오크 제어 액추에이터를 구동할 때의 유량이 확보되어, 제 3 토오크 제어 액추에이터를 구동할 때의 응답성을 양호하게 할 수 있다.
또, 고정 스로틀과 가변 스로틀 밸브 사이의 유로의 압력은, 직접 토오크 제어 압력으로서 사용되지 않으므로, 필요한 목표 제어 압력을 얻기 위한 고정 스로틀과 가변 스로틀 밸브의 설정과 제 3 토오크 제어 액추에이터의 응답성의 설정을 독립적으로 행할 수 있고, 필요한 성능을 발휘하기 위한 토오크 피드백 회로의 설정을 용이하면서도 정확하게 행할 수 있다.
또한, 제 2 유압 펌프의 토출압이 감압 밸브의 세트압보다 높을 때에는, 제 2 유압 펌프의 토출압 변동이 감압 밸브에 의해 블록되어 제 3 토오크 제어 액추에이터에 영향을 주지 않으므로, 시스템의 안정성이 확보된다.
(3) 상기 (1) 또는 (2)에 있어서, 바람직하게는, 상기 압력 제한 밸브는 릴리프 밸브이다.
본 발명에 의하면, 제 2 유압 펌프의 흡수 토오크를 순유압적인 구성(토오크 피드백 회로)에 의해 양호한 정밀도로 검출할 수 있음과 함께, 그 흡수 토오크를 제 1 유압 펌프(일방의 유압 펌프)측에 피드백함으로써, 전체 토오크 제어를 양호한 정밀도로 행하여, 원동기의 정격 출력 토오크를 유효 이용할 수 있다. 또, 제 2 유압 펌프의 흡수 토오크를 순유압적으로 검출하는 구성이기 때문에, 제 1 펌프 제어 장치를 소형화할 수 있어, 탑재성이 향상한다. 이에 의해 에너지 효율이 좋은, 저연비(低燃費)이고 실용적인 건설 기계를 제공할 수 있다.
도 1a는 본 발명의 제 1 실시 형태에 관련된 유압 셔블(건설 기계)의 유압 구동 장치의 전체를 나타낸 유압 회로도이다.
도 1b는 본 발명의 제 1 실시 형태에 관련된 유압 셔블(건설 기계)의 유압 구동 장치의 토오크 피드백 회로의 상세를 나타낸 유압 회로도이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시 형태에 관련된 유압 셔블(건설 기계)의 유압 구동 장치의 전체를 나타낸 블럭도이다.
도 3은 로드 센싱 제어 피스톤이 동작할 때의 LS 구동 압력과 제 1 및 제 2 유압 펌프의 사판(斜板)의 경전각과의 관계를 나타낸 도면이다.
도 4a는 제 1 토오크 제어부의 토오크 제어 선도이다.
도 4b는 제 2 토오크 제어부(13b)의 토오크 제어 선도이다.
도 5a는 LS 구동 압력과 제 1 및 제 2 분압 밸브의 개구 면적과의 관계를 나타낸 도면이다.
도 5b는 제 1 및 제 2 분압 밸브의 개구 면적과 목표 제어 압력과의 관계를 나타낸 도면이다.
도 5c는 LS 구동 압력이 변화될 때의 제 3 및 제 4 토출 포트의 토출압과 목표 제어 압력과의 관계를 나타낸 도면이다.
도 5d는 LS 구동 압력이 변화될 때의 제 3 및 제 4 토출 포트의 토출압과 토오크 제어 압력과의 관계를 나타낸 도면이다.
도 6은 식 (6) 및 식 (7)로 나타내어지는 제 3 및 제 4 토출 포트의 토출압과 토오크 제어 압력과 LS 구동 압력과의 관계를 나타낸 도면이다.
도 7은 유압 셔블의 외관을 나타낸 도면이다.
도 8은 비교예로서, 도 1에 나타낸 제 1 및 제 2 유압 펌프를 구비한 2 펌프 로드 센싱 시스템에 특허문헌 2에 기재된 전체 토오크 제어의 기술을 조합한 경우의 유압 시스템을 나타낸 도면이다.
도 9는 도 8에 나타낸 비교예의 전체 토오크 제어를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 실시 형태의 전체 토오크 제어를 나타낸 도면이다.
이하에서, 본 발명의 실시 형태를 도면에 따라서 설명한다.
∼구성∼
도 1a, 도 1b 및 도 2는 본 발명의 제 1 실시 형태에 관련된 유압 셔블(건설 기계)의 유압 구동 장치를 나타낸 도면이며, 도 1a는 유압 구동 장치 전체를 나타낸 유압 회로도, 도 2는 유압 구동 장치 전체를 나타낸 블럭도이다. 도 1b는 도 1a 및 도 2에 나타낸 토오크 피드백 회로의 상세를 나타낸 유압 회로도이다.
도 1a 및 도 2에 있어서, 본 실시 형태의 유압 구동 장치는, 제 1 및 제 2 2개의 토출 포트(P1, P2)를 갖는 가변 용량형의 제 1 유압 펌프(1a)와, 제 3 및 제 4의 2개의 토출 포트(P3, P4)를 갖는 가변 용량형의 제 2 유압 펌프(1b)와, 제 1 및 제 2 유압 펌프(1a, 1b)에 접속되고, 제 1 및 제 2 유압 펌프(1a, 1b)를 구동하는 원동기(2)와, 제 1 및 제 2 유압 펌프(1a)의 제 1 및 제 2 토출 포트(P1, P2)의 토출유 및 제 2 유압 펌프(1b)의 제 3 및 제 4 토출 포트(P3, P4)의 토출유에 의해 구동되는 복수의 액추에이터(3a∼3h)와, 제 1 및 제 2 유압 펌프(1a, 1b)의 제 1 ∼제 4 토출 포트(P1∼P4)와 복수의 액추에이터(3a∼3h)와의 사이에 배치되고, 제 1 및 제 2 유압 펌프(1a, 1b)의 제 1∼제 4 토출 포트(P1∼P4)로부터 복수의 액추에이터(3a∼3h)에 공급되는 압유의 흐름을 제어하는 컨트롤 밸브(4)를 구비하고 있다.
제 1 유압 펌프(1a)의 용량과 제 2 유압 펌프(1b)의 용량은 동일하다. 제 1 유압 펌프(1a)의 용량과 제 2 유압 펌프(1b)의 용량은 달라도 된다.
제 1 유압 펌프(1a)는, 제 1 및 제 2 토출 포트(P1, P2)에 대하여 공통적으로 설치된 제 1 펌프 제어 장치(레귤레이터)(5a)를 갖고, 마찬가지로 제 2 유압 펌프(1b)는, 제 3 및 제 4 토출 포트(P3, P4)에 대하여 공통적으로 설치된 제 2 펌프 제어 장치(레귤레이터)(5b)를 갖고 있다.
또, 제 1 유압 펌프(1a)는, 단일의 용량 제어 기구(사판)를 구비한 스플릿 플로우 타입의 유압 펌프이며, 제 1 펌프 제어 장치(5a)는 그 단일의 용량 제어 기구를 구동하여 제 1 유압 펌프(1a)의 용량(사판의 경전각)을 제어하고, 제 1 및 제 2 토출 포트(P1, P2)의 토출 유량을 제어한다. 마찬가지로, 제 2 유압 펌프(1b)는, 단일의 용량 제어 기구(사판)를 구비한 스플릿 플로우 타입의 유압 펌프이며, 제 2 펌프 제어 장치(5b)는 그 단일의 용량 제어 기구를 구동하여 제 2 유압 펌프(1b)의 용량(사판의 경전각)을 제어하고, 제 3 및 제 4 토출 포트(P3, P4)의 토출 유량을 제어한다.
제 1 및 제 2 유압 펌프(1a, 1b)는, 각각, 단일의 토출 포트를 갖는 가변 용량형의 유압 펌프를 2대 조합한 것이어도 되며, 그 경우에는, 제 1 유압 펌프(1a)의 2대의 유압 펌프의 2개의 용량 제어 기구(사판)를 제 1 펌프 제어 장치(5a)에 의해 구동하고, 제 2 유압 펌프(1b)의 2대의 유압 펌프의 2개의 용량 제어 기구(사판)를 제 2 펌프 제어 장치(5b)에 의해 구동하면 된다.
원동기(2)는 예를 들면 디젤 엔진이다. 디젤 엔진은, 공지된 바와 같이, 예를 들면 전자 가버너를 구비하고, 연료 분사량을 제어함으로써 회전수와 토오크가 제어된다. 엔진 회전수는, 엔진 컨트롤 다이얼 등의 조작 수단에 의해 설정된다. 원동기(2)는 전동 모터여도 된다.
컨트롤 밸브(4)는, 클로즈드 센터형의 복수의 유량 제어 밸브(6a∼6m)와, 유량 제어 밸브(6a∼6m)의 상류측에 접속되고, 유량 제어 밸브(6a∼6m)의 미터인 스로틀부의 전후 차압을 제어하는 압력 보상 밸브(7a∼7m)와, 유량 제어 밸브(6a∼6c)의 부하압 포트에 접속되고, 액추에이터(3a, 3b, 3e)의 최고 부하압을 검출하는 제 1 셔틀 밸브군(8a)과, 유량 제어 밸브(6d∼6f)의 부하압 포트에 접속되고, 액추에이터(3a, 3c, 3d)의 최고 부하압을 검출하는 제 2 셔틀 밸브군(8b)과, 유량 제어 밸브(6g∼6i)의 부하압 포트에 접속되고, 액추에이터(3e, 3f, 3h)의 최고 부하압을 검출하는 제 3 셔틀 밸브군(8c)과, 유량 제어 밸브(6j∼6m)의 부하압 포트에 접속되고, 액추에이터(3d, 3g, 3h)와 유량 제어 밸브(6m)에 예비 액추에이터가 접속되었을 때에 그 예비 액추에이터의 최고 부하압을 검출하는 제 4 셔틀 밸브군(8d)과, 제 1 유압 펌프(1a)의 토출 포트(P1, P2)에 각각 접속되고, 토출 포트(P1, P2)의 토출압이 제 1 및 제 2 셔틀 밸브군(8a, 8b)에 의해서 검출된 최고 부하압에 스프링(9a, 9b)의 세트압(언로드압)을 가산한 압력보다 높아지면 개방 상태가 되어 토출 포트(P1, P2)의 토출유를 탱크로 리턴시키고, 토출압의 상승을 제한하는 제 1 및 제 2 언로드 밸브(10a, 10b)와, 제 2 유압 펌프(1b)의 토출 포트(P3, P4)에 각각 접속되고, 토출 포트(P3, P4)의 토출압이 제 3 및 제 4 셔틀 밸브군(8c, 8d)에 의해서 검출된 최고 부하압에 스프링(9c, 9d)의 세트압(언로드압)을 가산한 압력보다 높아지면 개방 상태가 되어 토출 포트(P3, P4)의 토출유를 탱크로 리턴시키고, 토출압의 상승을 제한하는 제 3 및 제 4 언로드 밸브(10c, 10d)와, 제 1 유압 펌프(1a)의 제 1 및 제 2 토출 포트(P1, P2)의 각각의 토출 유로의 사이 및 제 1 및 제 2 셔틀 밸브군(8a, 8b)의 각각의 출력 유로의 사이에 배치된 제 1 연통(連通) 제어 밸브(15a)와, 제 2 유압 펌프(1b)의 제 3 및 제 4 토출 포트(P3, P4)의 각각의 토출 유로의 사이 및 제 3 및 제 4 셔틀 밸브군(8c, 8d)의 각각의 출력 유로의 사이에 배치된 제 2 연통 제어 밸브(15b)를 구비하고 있다. 제 1∼제 4 언로드 밸브(10a∼10d)의 스프링(9a∼9d)의 세트압은, 후술하는 로드 센싱 제어의 목표 차압과 동등하거나, 이보다 조금 높은 압력으로 설정되어 있다.
또, 도시하지는 않지만, 컨트롤 밸브(4)는, 제 1 유압 펌프(1a)의 토출 포트(P1, P2)에 각각 접속되고, 안전 밸브로서 기능하는 제 1 및 제 2 메인 릴리프 밸브와, 제 2 유압 펌프(1b)의 토출 포트(P3, P4)에 각각 접속되고, 안전 밸브로서 기능하는 제 3 및 제 4 메인 릴리프 밸브를 구비하고 있다.
압력 보상 밸브(6a∼6f)는, 제 1 유압 펌프(1a)의 토출 포트(P1, P2)의 토출압과 제 1 및 제 2 셔틀 밸브군(8a, 8b)에 의해서 검출된 최고 부하압과의 차압을 목표 보상 차압으로서 설정하도록 구성되고, 압력 보상 밸브(7g∼7m)는, 제 2 유압 펌프(1b)의 토출 포트(P3, P4)의 토출압과 제 3 및 제 4 셔틀 밸브군(8c, 8d)에 의해서 검출된 최고 부하압과의 차압을 목표 보상 차압으로서 설정하도록 구성되어 있다. 구체적으로는, 압력 보상 밸브(7a∼7c)는 제 1 토출 포트(P1)의 토출압이 개방 방향 작동측으로 유도되고, 제 1 및 제 2 셔틀 밸브군(8a, 8b)에 의해 검출된 액추에이터(3a∼3e)의 최고 부하압이 폐쇄 방향 작동측으로 유도되고, 유량 제어 밸브(6a∼6c)의 미터인 스로틀부의 전후 차압이 양자의 차압과 동등해지도록 제어한다. 압력 보상 밸브(7d∼7f)는 제 2 토출 포트(P2)의 토출압이 개방 방향 작동측으로 유도되고, 제 1 및 제 2 셔틀 밸브군(8a, 8b)에 의해 검출된 액추에이터(3a∼3e)의 최고 부하압이 폐쇄 방향 작동측으로 유도되고, 유량 제어 밸브(6d∼6f)의 미터인 스로틀부의 전후 차압이 양자의 차압과 동등해지도록 제어한다. 압력 보상 밸브(7g∼7i)는 제 3 토출 포트(P3)의 토출압이 개방 방향 작동측으로 유도되고, 제 3 및 제 4 셔틀 밸브군(8c, 8d)에 의해 검출된 액추에이터(3d∼3h)의 최고 부하압이 폐쇄 방향 작동측으로 유도되고, 유량 제어 밸브(6g∼6i)의 미터인 스로틀부의 전후 차압이 양자의 차압과 동등해지도록 제어한다. 압력 보상 밸브(7j∼7m)는 제 4 토출 포트(P4)의 토출압이 개방 방향 작동측으로 유도되고, 제 3 및 제 4 셔틀 밸브군(8c, 8d)에 의해 검출된 액추에이터(3d∼3h)의 최고 부하압이 폐쇄 방향 작동측으로 유도되고, 유량 제어 밸브(6j∼6m)의 미터인 스로틀부의 전후 차압이 양자의 차압과 동등해지도록 제어한다. 이에 의해, 제 1 유압 펌프(1a)와 제 2 유압 펌프(1b)의 각각에 있어서, 복수의 액추에이터를 동시에 구동하는 복합 조작시에, 액추에이터의 부하압의 대소에 관계없이, 유량 제어 밸브의 개구 면적비에 따른 유량의 배분이 가능하게 될 뿐만 아니라, 제 1∼제 4 토출 포트(P1∼P4)의 토출 유량이 부족한 새추레이션(saturation) 상태에 있더라도, 새추레이션의 정도에 따라서 유량 제어 밸브의 미터인 스로틀부의 전후 차압을 감소시켜, 양호한 복합 조작성을 확보할 수 있다.
복수의 액추에이터(3a∼3d)는, 예를 들면 각각, 유압 셔블의 아암 실린더, 버킷 실린더, 선회 모터, 왼쪽 주행 모터이며, 복수의 액추에이터(3e∼3h)는, 예를 들면 각각, 오른쪽 주행 모터, 스윙 실린더, 블레이드 실린더, 부움 실린더이다.
여기서, 아암 실린더(3a)는, 제 1 유압 펌프(1a)의 제 1 및 제 2 토출 포트(P1, P2)의 양방의 토출유가 합류하여 공급되도록, 유량 제어 밸브(6a, 6e)와 압력 보상 밸브(7a, 7e)를 개재하여 제 1 및 제 2 토출 포트(P1, P2)에 접속되고, 부움 실린더(3h)는, 제 2 유압 펌프(1b)의 제 3 및 제 4 토출 포트(P3, P4)의 양방의 토출유가 합류하여 공급되도록, 유량 제어 밸브(6h, 6l)와 압력 보상 밸브(7h, 7l)를 개재하여 제 3 및 제 4 토출 포트(P3, P4)에 접속되어 있다.
주행 왼쪽의 주행 모터(3d)는, 제 1 유압 펌프(1a)의 제 1 및 제 2 토출 포트(P1, P2)의 한쪽의 토출 포트인 제 2 토출 포트(P2)와, 제 2 유압 펌프(1b)의 제 3 및 제 4 토출 포트(P3, P4)의 한쪽의 토출 포트인 제 4 토출 포트(P4)의 토출유가 합류하여 공급되도록, 유량 제어 밸브(6f, 6j)와 압력 보상 밸브(7f, 7j)를 개재하여 제 2 및 제 4 토출 포트(P2, P4)에 접속되고, 주행 오른쪽의 주행 모터(3e)는, 제 1 유압 펌프(1a)의 제 1 및 제 2 토출 포트(P1, P2)의 다른 한쪽의 토출 포트인 제 1 토출 포트(P1)와, 제 2 유압 펌프(1b)의 제 3 및 제 4 토출 포트(P3, P4)의 다른 한쪽의 토출 포트인 제 3 토출 포트(P3)의 토출유가 합류하여 공급되도록, 유량 제어 밸브(6c, 6g)와 압력 보상 밸브(7c, 7g)를 개재하여 제 1 및 제 3 토출 포트(P1, P3)에 접속되어 있다.
또, 버킷 실린더(3b)는, 제 1 유압 펌프(1a)의 제 1 토출 포트(P1)의 토출유가 공급되도록, 유량 제어 밸브(6b)와 압력 보상 밸브(7b)를 개재하여 제 1 토출 포트(P1)에 접속되고, 선회 모터(3c)는, 제 1 유압 펌프(1a)의 제 2 토출 포트(P2)의 토출유가 공급되도록, 유량 제어 밸브(6d)와 압력 보상 밸브(7d)를 개재하여 제 2 토출 포트(P2)에 접속되어 있다.
스윙 실린더(3f)는, 제 2 유압 펌프(1b)의 제 3 토출 포트(P3)의 토출유가 공급되도록, 유량 제어 밸브(6i)와 압력 보상 밸브(7i)를 개재하여 제 3 토출 포트(P3)에 접속되고, 블레이드 실린더(3g)는, 제 2 유압 펌프(1b)의 제 4 토출 포트(P4)의 토출유가 공급되도록, 유량 제어 밸브(6k)와 압력 보상 밸브(7k)를 개재하여 제 4 토출 포트(P4)에 접속되어 있다.
유량 제어 밸브(6m)와 압력 보상 밸브(7m)는 예비용(악세사리)이며, 예를 들면, 버킷(308)을 파쇄기로 교환한 경우에, 파쇄기의 개폐 실린더가 유량 제어 밸브(6m)와 압력 보상 밸브(7m)를 개재하여 제 4 토출 포트(P4)에 접속된다.
제 1 연통 제어 밸브(15a)는, 주행 모터(3d, 3e)와 제 1 유압 펌프(1a)에 관련된 다른 액추에이터(부움 실린더(3a), 버킷 실린더(3b), 선회 모터(3c)) 중 적어도 1개를 동시에 구동하는 복합 동작시 이외(이하, 주행 복합 동작시 이외라고 함)에는 도면에서 상측의 차단 위치에 있고, 주행 모터(3d, 3e)와 당해 다른 액추에이터 중 적어도 1개를 동시에 구동하는 복합 동작시(이하, 주행 복합 동작시라고 함)에 도면에서 하측의 연통 위치로 전환된다.
제 2 연통 제어 밸브(15b)는, 주행 모터(3d, 3e)와 제 2 유압 펌프(1b)에 관련된 다른 액추에이터(스윙 실린더(3f), 블레이드 실린더(3g), 부움 실린더(3h)) 중 적어도 1개를 동시에 구동하는 복합 동작시 이외(이하, 주행 복합 동작시 이외라고 함)에는 도면에서 상측의 차단 위치에 있고, 주행 모터(3d, 3e)와 당해 다른 액추에이터 중 적어도 1개를 동시에 구동하는 복합 동작시(이하, 주행 복합 동작시라고 함)에 도면에서 하측의 연통 위치로 전환된다.
제 1 연통 제어 밸브(15a)는, 도면에서 상측의 차단 위치에 있을 때, 제 1 유압 펌프(1a)의 제 1 및 제 2 토출 포트(P1, P2)의 각각의 토출 유로의 연통을 차단하고, 도면에서 하측의 연통 위치로 전환되면, 제 1 유압 펌프(1a)의 제 1 및 제 2 토출 포트(P1, P2)의 각각의 토출 유로를 연통시킨다.
제 2 연통 제어 밸브(15b)도 동일하며, 도면에서 상측의 차단 위치에 있을 때, 제 2 유압 펌프(1b)의 제 3 및 제 4 토출 포트(P3, P4)의 각각의 토출 유로의 연통을 차단하고, 도면에서 하측의 연통 위치로 전환되면, 제 2 유압 펌프(1b)의 제 3 및 제 4 토출 포트(P3, P4)의 각각의 토출 유로를 연통시킨다.
또, 제 1 연통 제어 밸브(15a)는 셔틀 밸브를 내장하고 있고, 도면에서 상측의 차단 위치에 있을 때에는, 제 1 셔틀 밸브군(8a)의 출력 유로와 제 2 셔틀 밸브군(8b)의 출력 유로와의 연통을 차단하고, 또한 제 1 및 제 2 셔틀 밸브군(8a, 8b)의 각각의 출력 유로를 각각의 하류측에 연통시키고, 도면에서 하측의 연통 위치로 전환되면, 제 1 및 제 2 셔틀 밸브군(8a, 8b)의 각각의 출력 유로를 셔틀 밸브를 개재하여 연통시키고, 고압측의 최고 부하압을 각각의 하류측으로 도출한다.
제 2 연통 제어 밸브(15b)도 마찬가지로 셔틀 밸브를 내장하고 있고, 도면에서 상측의 차단 위치에 있을 때에는, 제 3 셔틀 밸브군(8c)의 출력 유로와 제 4 셔틀 밸브군(8d)의 출력 유로와의 연통을 차단하고, 또한 제 3 및 제 4 셔틀 밸브군(8c, 8d)의 각각의 출력 유로를 각각의 하류측에 연통시키고, 도면에서 하측의 연통 위치로 전환되면, 제 3 및 제 4 셔틀 밸브군(8c, 8d)의 각각의 출력 유로를 셔틀 밸브를 개재하여 연통시키고, 고압측의 최고 부하압을 각각의 하류측으로 도출한다.
제 1 연통 제어 밸브(15a)가 도면에서 상측의 차단 위치에 있을 때, 제 1 유압 펌프(1a)의 제 1 토출 포트(P1)측에서는, 제 1 셔틀 밸브군(8a)에 의해 검출된 액추에이터(3a, 3b, 3e)의 최고 부하압이 제 1 언로드 밸브(10a)와 압력 보상 밸브(7a∼7c)로 유도되고, 그 최고 부하압에 기초하여 제 1 언로드 밸브(10a)는 제 1 토출 포트(P1)의 토출압의 상승을 제한하고, 압력 보상 밸브(7a∼7c)는 유량 제어 밸브(6a∼6c)의 미터인 스로틀부의 전후 차압을 제어한다. 제 2 유압 펌프(1a)의 제 2 토출 포트(P2)측에서는, 제 2 셔틀 밸브군(8b)에 의해 검출된 액추에이터(3a, 3c, 3d)의 최고 부하압이 제 2 언로드 밸브(10b)와 압력 보상 밸브(7d∼7f)로 유도되고, 그 최고 부하압에 기초하여 제 2 언로드 밸브(10b)는 제 2 토출 포트(P2)의 토출압의 상승을 제한하고, 압력 보상 밸브(7d∼7f)는 유량 제어 밸브(6d∼6f)의 미터인 스로틀부의 전후 차압을 제어한다.
제 1 연통 제어 밸브(15a)가 도면에서 하측의 연통 위치로 전환되면, 제 1 유압 펌프(1a)의 제 1 토출 포트(P1)측에서는, 제 1 및 제 2 셔틀 밸브군(8a, 8b)에 의해 검출된 액추에이터(3a∼3e)의 최고 부하압이 제 1 언로드 밸브(10a)와 압력 보상 밸브(7a∼7c)로 유도되고, 그 최고 부하압에 기초하여 제 1 언로드 밸브(10a)는 제 1 토출 포트(P1)의 토출압의 상승을 제한하고, 압력 보상 밸브(7a∼7c)는 유량 제어 밸브(6a∼6c)의 미터인 스로틀부의 전후 차압을 제어한다. 제 2 유압 펌프(1a)의 제 2 토출 포트(P2)측에서는, 마찬가지로 제 1 및 제 2 셔틀 밸브군(8a, 8b)에 의해 검출된 액추에이터(3a∼3e)의 최고 부하압이 제 2 언로드 밸브(10b)와 압력 보상 밸브(7d∼7f)로 유도되고, 그 최고 부하압에 기초하여 제 2 언로드 밸브(10b)는 제 2 토출 포트(P2)의 토출압의 상승을 제한하고, 압력 보상 밸브(7d∼7f)는 유량 제어 밸브(6d∼6f)의 미터인 스로틀부의 전후 차압을 제어한다.
제 2 연통 제어 밸브(15b)가 도면에서 상측의 차단 위치에 있을 때, 제 2 유압 펌프(1b)의 제 3 토출 포트(P3)측에서는, 제 3 셔틀 밸브군(8c)에 의해 검출된 액추에이터(3e, 3f, 3h)의 최고 부하압이 제 3 언로드 밸브(10c)와 압력 보상 밸브(7g∼7i)로 유도되고, 그 최고 부하압에 기초하여 제 3 언로드 밸브(10c)는 제 3 토출 포트(P3)의 토출압의 상승을 제한하고, 압력 보상 밸브(7g∼7i)는 유량 제어 밸브(6g∼6i)의 미터인 스로틀부의 전후 차압을 제어한다. 제 2 유압 펌프(1b)의 제 4 토출 포트(P4)측에서는, 제 4 셔틀 밸브군(8d)에 의해 검출된 액추에이터(3d, 3g, 3h)의 최고 부하압이 제 4 언로드 밸브(10d)와 압력 보상 밸브(7j∼7m)로 유도되고, 그 최고 부하압에 기초하여 제 4 언로드 밸브(10d)는 제 4 토출 포트(P4)의 토출압의 상승을 제한하고, 압력 보상 밸브(7j∼7m)는 유량 제어 밸브(6j∼6m)의 미터인 스로틀부의 전후 차압을 제어한다.
제 2 연통 제어 밸브(15b)가 도면에서 하측의 연통 위치로 전환되면, 제 2 유압 펌프(1b)의 제 3 토출 포트(P3)측에서는, 제 3 및 제 4 셔틀 밸브군(8c, 8d)에 의해 검출된 액추에이터(3d∼3h)의 최고 부하압이 제 3 언로드 밸브(10c)와 압력 보상 밸브(7g∼7i)로 유도되고, 그 최고 부하압에 기초하여 제 3 언로드 밸브(10c)는 제 3 토출 포트(P3)의 토출압의 상승을 제한하고, 압력 보상 밸브(7g∼7i)는 유량 제어 밸브(6g∼6i)의 미터인 스로틀부의 전후 차압을 제어한다. 제 2 유압 펌프(1b)의 제 4 토출 포트(P4)측에서는, 마찬가지로 제 3 및 제 4 셔틀 밸브군(8c, 8d)에 의해 검출된 액추에이터(3d∼3h)의 최고 부하압이 제 4 언로드 밸브(10d)와 압력 보상 밸브(7j∼7m)로 유도되고, 그 최고 부하압에 기초하여 제 4 언로드 밸브(10d)는 제 4 토출 포트(P4)의 토출압의 상승을 제한하고, 압력 보상 밸브(7j∼7m)는 유량 제어 밸브(6j∼6m)의 미터인 스로틀부의 전후 차압을 제어한다.
제 1 펌프 제어 장치(5a)는, 제 1 유압 펌프(1a)의 제 1 및 제 2 토출 포트(P1, P2)의 토출압이, 복수의 액추에이터(3a∼3h) 중, 제 1 및 제 2 토출 포트(P1, P2)의 토출유에 의해 구동되는 액추에이터(3a∼3e)의 최고 부하압보다 소정 압력만큼 높아지도록 제 1 유압 펌프(1a)의 사판의 경전각(용량)을 제어하는 제 1 로드 센싱 제어부(12a)와, 제 1 유압 펌프(1a)의 흡수 토오크가 소정 값을 초과하지 않도록 제 1 유압 펌프(1a)의 사판의 경전각(용량)을 제한 제어하는 제 1 토오크 제어부(13a)를 갖고 있다.
제 2 펌프 제어 장치(5b)는, 제 2 유압 펌프(1b)의 제 3 및 제 4 토출 포트(P3, P4)의 토출압이, 복수의 액추에이터(3a∼3h) 중, 제 3 및 제 4 토출 포트(P3, P4)의 토출유에 의해 구동되는 액추에이터(3d∼3h)의 최고 부하압보다 소정 압력만큼 높아지도록 제 2 유압 펌프(1b)의 사판의 경전각(용량)을 제어하는 제 2 로드 센싱 제어부(12b)와, 제 2 유압 펌프(1b)의 흡수 토오크가 소정 값을 초과하지 않도록 제 2 유압 펌프(1b)의 사판의 경전각(용량)을 제한 제어하는 제 2 토오크 제어부(13b)를 갖고 있다.
제 1 로드 센싱 제어부(12a)는, 로드 센싱 구동 압력(이하, LS 구동 압력이라고 함)을 생성하는 로드 센싱 제어 밸브(16a, 16b)와, 로드 센싱 제어 밸브(16a, 16b)가 생성한 LS 구동 압력의 저압측을 선택하여 출력하는 저압 선택 밸브(21a)와, 저압 선택 밸브(21a)가 선택하여 출력한 LS 구동 압력이 유도되고, 이 LS 구동 압력에 따라서 제 1 유압 펌프(1a)의 사판의 경전각을 변화시키는 로드 센싱 제어 피스톤(로드 센싱 제어 액추에이터)(17a)를 구비하고 있다.
제 2 로드 센싱 제어부(12b)는, 로드 센싱 구동 압력(이하, LS 구동 압력이라고 함)을 생성하는 로드 센싱 제어 밸브(16c, 16d)와, 로드 센싱 제어 밸브(16c, 16d)가 생성한 LS 구동 압력의 저압측을 선택하여 출력하는 저압 선택 밸브(21b)와, 저압 선택 밸브(21b)가 선택하여 출력한 LS 구동 압력이 유도되고, 이 LS 구동 압력에 따라서 제 2 유압 펌프(1b)의 사판의 경전각을 변화시키는 로드 센싱 제어 피스톤(로드 센싱 제어 액추에이터)(17b)를 구비하고 있다.
제 1 로드 센싱 제어부(12a)에 있어서, 제어 밸브(16a)는, 로드 센싱 제어의 목표 차압을 설정하는 스프링(16a1)과, 이 스프링(16a1)에 대향하여 위치하고, 제 1 토출 포트(P1)의 토출압이 유도되는 수압부(受壓部)(16a2)와, 스프링(16a1)과 동일한 측에 위치하는 수압부(16a3)를 구비하고 있다. 제 1 연통 제어 밸브(15a)가 도면에서 상측의 차단 위치에 있을 때, 제어 밸브(16a)의 수압부(16a3)에는 제 1 셔틀 밸브군(8a)에 의해 검출된 액추에이터(3a, 3b, 3e)의 최고 부하압이 유도되고, 제 1 연통 제어 밸브(15a)가 도면에서 하측의 연통 위치로 전환되면, 제어 밸브(16a)의 수압부(16a3)에는 제 1 및 제 2 셔틀 밸브군(8a, 8b)에 의해 검출된 액추에이터(3a∼3e)의 최고 부하압이 유도된다. 제어 밸브(16a)는, 수압부(16a2)로 유도되는 제 1 토출 포트(P1)의 토출압과, 수압부(16a3)로 유도되는 액추에이터(3a, 3b, 3e) 또는 액추에이터(3a∼3e)의 최고 부하압과, 스프링(16a1)의 가압력과의 밸런스에 의해서 변위되어, LS 구동 압력을 증감시킨다.
즉, 수압부(16a2)로 유도되는 제 1 토출 포트(P1)의 토출압이, 수압부(16a2)로 유도되는 최고 부하압에 스프링(16a1)에 의해서 설정되는 목표 차압(소정 압력)을 가산한 압력보다 높아지면, 제어 밸브(16a)는 도면에서 좌방(左方)으로 이동하여 2차 포트를 유압원(제 1 토출 포트(P1))에 연통함으로써 LS 구동 압력을 상승시키고, 수압부(16a2)로 유도되는 제 1 토출 포트(P1)의 고압측의 토출압이, 수압부(16a2)로 유도되는 최고 부하압에 스프링(16a1)에 의해서 설정되는 목표 차압(소정 압력)을 가산한 압력보다 낮아지면, 제어 밸브(16a)는 도면에서 우방(右方)으로 이동하여 2차 포트를 탱크에 연통함으로써 LS 구동 압력을 저하시킨다. 제어 밸브(16a)가 도면에서 좌측 방향으로 이동하였을 때에 2차 포트가 연통하는 유압원은 파일롯 펌프의 토출 유로에 형성되고, 일정한 파일롯압을 생성하는 파일롯 유압원이어도 된다.
제어 밸브(16b)는, 로드 센싱 제어의 목표 차압을 설정하는 스프링(16b1)과, 이 스프링(16b1)에 대향하여 위치하고, 제 2 토출 포트(P2)의 토출압이 유도되는 수압부(16b2)와, 스프링(16b1)과 동일한 측에 위치하는 수압부(16b3)를 구비하고 있다. 제 1 연통 제어 밸브(15a)가 도면에서 상측의 차단 위치에 있을 때, 제어 밸브(16b)의 수압부(16b3)에는 제 2 셔틀 밸브군(8b)에 의해 검출된 액추에이터(3a, 3c, 3d)의 최고 부하압이 유도되고, 제 1 연통 제어 밸브(15a)가 도면에서 하측의 연통 위치로 전환되면, 제어 밸브(16b)의 수압부(16a3)에는 제 1 및 제 2 셔틀 밸브군(8a, 8b)에 의해 검출된 액추에이터(3a∼3e)의 최고 부하압이 유도된다. 제어 밸브(16b)는, 수압부(16b2)로 유도되는 제 2 토출 포트(P2)의 토출압과, 수압부(16b3)로 유도되는 액추에이터(3a, 3c, 3d) 또는 액추에이터(3a∼3e)의 최고 부하압과, 스프링(16b1)의 가압력과의 밸런스에 의해서 변위되어, 제어 밸브(16a)와 마찬가지로 LS 구동 압력을 증감시킨다.
저압 선택 밸브(21a)는 로드 센싱 제어 밸브(16a, 16b)가 생성하는 LS 구동 압력의 저압측을 선택하여 로드 센싱 제어 피스톤(17a)에 출력한다. 로드 센싱 제어 피스톤(17a)은 그 LS 구동 압력에 기초하여 제 1 유압 펌프(1a)의 사판의 경전각을 변화시켜, 제 1 및 제 2 토출 포트(P1, P2)의 토출 유량을 증감시킨다.
제 2 로드 센싱 제어부(12b)에 있어서, 제어 밸브(16c)는, 로드 센싱 제어의 목표 차압을 설정하는 스프링(16c1)과, 이 스프링(16c1)에 대향하여 위치하고, 제 3 토출 포트(P3)의 토출압이 유도되는 수압부(16c2)와, 스프링(16c1)과 동일한 측에 위치하는 수압부(16c3)를 구비하고 있다. 제 2 연통 제어 밸브(15b)가 도면에서 상측의 차단 위치에 있을 때, 제어 밸브(16c)의 수압부(16c3)에는 제 3 셔틀 밸브군(8c)에 의해 검출된 액추에이터(3e, 3f, 3h)의 최고 부하압이 유도되고, 제 2 연통 제어 밸브(15b)가 도면에서 하측의 연통 위치로 전환되면, 제어 밸브(16c)의 수압부(16c3)에는 제 3 및 제 4 셔틀 밸브군(8c, 8d)에 의해 검출된 액추에이터(3d∼3h)의 최고 부하압이 유도된다. 제어 밸브(16c)는, 수압부(16c2)로 유도되는 제 3 토출 포트(P3)의 토출압과, 수압부(16c3)로 유도되는 액추에이터(3e, 3f, 3h) 또는 액추에이터(3d∼3h)의 최고 부하압과, 스프링(16c1)의 가압력과의 밸런스에 의해서 변위되어, 제어 밸브(16a)와 마찬가지로 LS 구동 압력을 증감시킨다.
제어 밸브(16d)는, 로드 센싱 제어의 목표 차압을 설정하는 스프링(16d1)과, 이 스프링(16d1)에 대향하여 위치하고, 제 4 토출 포트(P4)의 토출압이 유도되는 수압부(16d2)와, 스프링(16d1)과 동일한 측에 위치하는 수압부(16d3)를 구비하고 있다. 제 2 연통 제어 밸브(15b)가 도면에서 상측의 차단 위치에 있을 때, 제어 밸브(16d)의 수압부(16d3)에는 제 4 셔틀 밸브군(8d)에 의해 검출된 액추에이터(3d, 3g, 3h)의 최고 부하압이 유도되고, 제 2 연통 제어 밸브(15b)가 도면에서 하측의 연통 위치로 전환되면, 제어 밸브(16d)의 수압부(16d3)에는 제 3 및 제 4 셔틀 밸브군(8c, 8d)에 의해 검출된 액추에이터(3d∼3h)의 최고 부하압이 유도된다. 제어 밸브(16d)는, 수압부(16d2)로 유도되는 제 4 토출 포트(P4)의 토출압과, 수압부(16d3)로 유도되는 액추에이터(3d, 3g, 3h) 또는 액추에이터(3d∼3h)의 최고 부하압과, 스프링(16d1)의 가압력과의 밸런스에 의해서 변위되어, 제어 밸브(16a)와 마찬가지로 LS 구동 압력을 증감시킨다.
저압 선택 밸브(21b)는 로드 센싱 제어 밸브(16c, 16d)가 생성하는 LS 구동 압력의 저압측을 선택하여 로드 센싱 제어 피스톤(17b)에 출력한다. 로드 센싱 제어 피스톤(17b)은 그 LS 구동 압력에 기초하여 제 2 유압 펌프(1b)의 사판의 경전각을 변화시키고, 제 3 및 제 4 토출 포트(P3, P4)의 토출 유량을 증감시킨다.
도 3은 로드 센싱 제어 피스톤(17a, 17b)이 동작할 때의 LS 구동 압력과 제 1 및 제 2 유압 펌프(1a, 1b)의 사판의 경전각과의 관계를 나타낸 도면이다. 도면 중, 로드 센싱 제어 피스톤(17a, 17b)에 작용하는 LS 구동 압력을 Px1, px2로 나타내고, 제 1 및 제 2 유압 펌프(1a, 1b)의 사판의 경전각을 q1, q2로 나타내고 있다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 로드 센싱 제어 피스톤(17a)은, LS 구동 압력(Px1)이 상승하면 제 1 유압 펌프(1a)의 사판의 경전각(q1)을 작게 하여 제 1 및 제 2 토출 포트(P1, P2)의 토출 유량을 감소시키고, LS 구동 압력(Px1)이 저하하면 제 1 유압 펌프(1a)의 사판의 경전각(q1)을 크게 하여 제 1 및 제 2 토출 포트(P1, P2)의 토출 유량을 증대시킨다. 이에 의해 제 1 로드 센싱 제어부(12a)는, 제 1 유압 펌프(1a)의 제 1 및 제 2 토출 포트(P1, P2)의 고압측의 토출압이, 제 1 및 제 2 토출 포트(P1, P2)의 토출유에 의해 구동되는 액추에이터(3a∼3e)의 최고 부하압보다 소정 압력만큼 높아지도록 제 1 유압 펌프(1a)의 사판의 경전각(용량)을 제어한다. 도면 중, K는 LS 구동 압력(Px1)에 대한 제 1 유압 펌프(1a)의 사판의 경전각(q1)의 변화율이며, 후술하는 스프링(S3, S4)의 스프링 정수와 제 2 유압 펌프(1b)의 경전각(q2)(용량)의 관계로부터 결정되는 값이다.
로드 센싱 제어 피스톤(17b)도, 로드 센싱 제어 피스톤(17a)과 마찬가지로 LS 구동 압력(Px2)의 증감에 따라서 제 2 유압 펌프(1b)의 사판의 경전각(q2)을 변화시키고, 제 2 유압 펌프(1b)의 제 3 및 제 4 토출 포트(P3, P4)의 고압측의 토출압이, 제 3 및 제 4 토출 포트(P3, P4)의 토출유에 의해 구동되는 액추에이터(3d∼3h)의 최고 부하압보다 소정 압력만큼 높아지도록 제 2 유압 펌프(1b)의 사판의 경전각(용량)을 제어한다.
제 1 및 제 2 로드 센싱 제어부(12, 12b)에 있어서, 스프링(16a1, 16b1) 및 스프링(16c1, 16d1)에 의해 설정되는 로드 센싱 제어의 목표 차압은, 각각, 예를 들면 2 ㎫ 정도이다.
또, 제 1 펌프 제어 장치(5a)에 있어서, 제 1 토오크 제어부(13a)는, 제 1 토출 포트(P1)의 토출압이 도입되는 제 1 토오크 제어 피스톤(제 1 토오크 제어 액추에이터)(18a)과, 제 2 토출 포트(P2)의 토출압이 도입되는 제 2 토오크 제어 피스톤(제 1 토오크 제어 액추에이터)(19a)과, 최대 토오크(T1max)(제 1 최대값 토오크)를 설정하는 가압 수단인 스프링(S1, S2)(도 1에서는 간략화를 위하여 1개의 스프링만을 도시)을 구비하고 있다.
제 2 토오크 제어부(13b)는, 제 3 토출 포트(P3)의 토출압이 도입되는 제 3 토오크 제어 피스톤(제 2 토오크 제어 액추에이터)(18b)과, 제 4 토출 포트(P4)의 토출압이 도입되는 제 4 토오크 제어 피스톤(제 2 토오크 제어 액추에이터)(19b)과, 최대 토오크(T2max)(제 2 최대 토오크)를 설정하는 가압 수단인 스프링(S3, S4)(도 1에서는 간략화를 위하여 1개의 스프링만을 도시)을 구비하고 있다.
또, 제 1 토오크 제어부(13a)는, 제 2 유압 펌프(1b)의 제 3 및 제 4 토출 포트(P3, P4)의 토출압과 제 2 로드 센싱 제어부(12b)의 로드 센싱 제어 피스톤(17b)에 작용하는 LS 구동 압력이 유도되고, 제 2 유압 펌프(1b)가 제 2 토오크 제어부(13b)의 제어의 제한을 받고, 최대 토오크(T2max)(제 2 최대 토오크)에 의해 동작할 때와, 제 2 유압 펌프(1b)가 제 2 토오크 제어부(13b)의 제어의 제한을 받지 않고, 제 2 로드 센싱 제어부(12b)가 제 2 유압 펌프(1b)의 용량을 제어할 때(후술하는 제 2 유압 펌프(1b)의 흡수 토오크 일정 제어의 개시 압력(Pb)보다 낮을 때)의 어느 경우에나 제 2 유압 펌프(1b)의 흡수 토오크를 모의한 특성이 되도록, 제 3 및 제 4 토출 포트(P3, P4)의 토출압과 LS 구동 압력에 기초하여 제 2 유압 펌프(1b)의 제 3 및 제 4 토출 포트(P3, P4)의 토출압을 보정하여 출력하는 토오크 피드백 회로(30)와, 제 2 유압 펌프(1b)의 제 3 토출 포트(P3)의 토출압을 보정한 토오크 피드백 회로(30)의 출력압이 유도되고, 이 출력압이 높아짐에 따라서 제 1 유압 펌프(1a)의 사판의 경전각(용량)을 감소시키고, 스프링(S1, S2)에 의해서 설정된 최대 토오크(T1max)를 감소시키는 제 1 감소 토오크 제어 피스톤(제 3 토오크 제어 액추에이터)(31a)과, 제 2 유압 펌프(1b)의 제 4 토출 포트(P4)의 토출압을 보정한 토오크 피드백 회로(30)의 출력압이 유도되고, 이 출력압이 높아짐에 따라서 제 1 유압 펌프(1a)의 사판의 경전각(용량)을 감소시키고, 스프링(S1, S2)에 의해서 설정된 최대 토오크(T1max)를 감소시키는 제 2 감소 토오크 제어 피스톤(제 3 토오크 제어 액추에이터)(31b)을 구비하고 있다.
도 4a는 제 1 토오크 제어부(13a)의 토오크 제어 선도이고, 도 4b는 제 2 토오크 제어부(13b)의 토오크 제어 선도이다. 토오크 제어 선도에서는, 종축은 경전각(용량)(q1, q2)이고, 종축을 토출 유량(Q1, Q2; Q3, Q4)으로 치환하면, 이들은 마력 제어 선도가 된다. 또, 횡축은 펌프 토출압이고, 도 4a에서는 제 1 및 제 2 토출 포트(P1, P2)의 평균 토출압 (P1p+P2p/2), 도 4b에서는 제 3 및 제 4 토출 포트(P3, P4)의 평균 토출압 (P3p+P4p/2)이다.
도 4a에 있어서, 제 2 유압 펌프(1b)의 토출유가 액추에이터(3d∼3h)에 공급되어 있지 않을 때에는, 토오크 피드백 회로(30) 및 제 1 및 제 2 감소 토오크 제어 피스톤(31a, 31b)은 기능하지 않고, 제 1 토오크 제어부(13a)에는 스프링(S1, S2)에 의해서 최대 토오크(T1max)가 설정된다. TP1a, TP1b는 그 최대 토오크(T1max)를 설정하는 스프링(S1, S2)의 특성선이다.
이 상태에서, 제 1 유압 펌프(1a)에 관련된 액추에이터(3a∼3e) 중 어느 하나에 제 1 유압 펌프(1a)의 토출유가 공급되고, 제 1 및 제 2 토출 포트(P1, P2)의 평균 토출압이 상승할 때, 이 평균 토출압이 특성선(TP1a)의 시단(始端)의 압력(토오크 제어 개시 압력)(Pa) 이하인 동안에는, 제 1 토오크 제어부(13a)는 동작하지 않는다. 이 경우, 제 1 유압 펌프(1a)의 사판의 경전각(용량)(q1)은, 제 1 토오크 제어부(13a)의 제어의 제한을 받지 않고, 제 1 로드 센싱 제어부(12a)의 제어에 의해, 조작 레버 장치의 조작량(요구 유량)에 따라서, 제 1 유압 펌프(1a)가 갖는 최대 경전각(q1max)까지 증가 가능하다.
제 1 유압 펌프(1a)의 사판이 최대 경전각(q1max)에 있는 상태에서 제 1 및 제 2 토출 포트(P1, P2)의 평균 토출압이 Pa를 초과하면 제 1 토오크 제어부(13a)는 동작하고, 평균 토출압이 상승함에 따라서 제 1 유압 펌프(1a)의 최대 경전각(최대 용량)을 특성선(TP1a, TP1b)을 따라서 줄이도록 흡수 토오크 일정 제어(또는 마력 일정 제어)를 행한다. 이 경우, 제 1 로드 센싱 제어부(12a)는 제 1 유압 펌프(1a)의 경전각을 특성선(TP1a, TP1b)이 규정하는 경전각을 초과하여 증가시킬 수는 없다.
도면에 나타낸 바와 같이, 특성선(TP1a, TP1b)은 2개의 스프링(S1, S2)에 의해서 흡수 토오크 일정 곡선(쌍곡선)(TP1)에 근사하도록 설정되어 있다. 이에 의해 제 1 토오크 제어부(13a)는 제 1 유압 펌프(1a)의 평균 토출압이 상승할 때, 제 1 유압 펌프(1a)의 흡수 토오크가 최대 토오크(T1max)를 초과하지 않도록 흡수 토오크 일정 제어(또는 마력 일정 제어)를 행한다. 최대 토오크(T1max)는 엔진(2)의 정격 출력 토오크(TER)보다 조금 작아지도록 설정되어 있다.
도 4b에 있어서, 제 2 토오크 제어부(13b)에는, 제 1 유압 펌프(1a)의 동작 상태에 관계없이, 스프링(S3, S4)에 의해서 최대 토오크(T2max)가 설정되어 있다. TP2a, TP2b는 그 최대 토오크(T1max)를 설정하는 스프링(S3, S4)의 특성선이다.
제 2 유압 펌프(1b)에 관련된 액추에이터(3d∼3h) 중 어느 하나에 제 2 유압 펌프(1b)의 토출유가 공급되고, 제 3 및 제 4 토출 포트(P3, P4)의 평균 토출압이 상승할 때, 이 평균 토출압이 특성선(TP2a)의 시단의 압력(토오크 제어 개시 압력)(Pb) 이하인 동안에는, 제 2 토오크 제어부(13b)는 동작하지 않는다. 이 경우, 제 2 유압 펌프(1b)의 사판의 경전각(용량)(q2)은, 제 2 토오크 제어부(13b)의 제어의 제한을 받지 않고, 제 2 로드 센싱 제어부(12b)의 제어에 의해, 조작 레버 장치의 조작량(요구 유량)에 따라서, 제 2 유압 펌프(1b)가 갖는 최대 경전각(q2max)까지 증가 가능하다.
제 2 유압 펌프(1b)의 사판이 최대 경전각(q2max)에 있는 상태에서 제 3 및 제 4 토출 포트(P3, P4)의 평균 토출압이 Pb를 초과하면 제 2 토오크 제어부(13b)는 동작하고, 평균 토출압이 상승함에 따라서 제 2 유압 펌프(1b)의 최대 경전각(최대 용량)을 특성선(TP2a, TP2b)을 따라서 줄이도록 흡수 토오크 일정 제어를 행한다. 이 경우, 제 2 로드 센싱 제어부(12b)는 제 2 유압 펌프(1b)의 경전각을 특성선(TP2a, TP2b)이 규정하는 경전각을 초과하여 증가시킬 수는 없다.
도면에 나타낸 바와 같이, 특성선(TP2a, TP2b)은 2개의 스프링(S3, S4)에 의해서 흡수 토오크 일정 곡선(쌍곡선)(TP2)을 근사하도록 설정되어 있다. 이에 의해 제 2 토오크 제어부(13b)는 제 2 유압 펌프(1b)의 평균 토출압이 상승할 때, 제 2 유압 펌프(1b)의 흡수 토오크가 최대 토오크(T2max)를 초과하지 않도록 흡수 토오크 일정 제어(또는 마력 일정 제어)를 행한다. 최대 토오크(T2max)는 제 1 토오크 제어부(13a)에 설정되는 최대 토오크(T1max)보다 작고, 엔진(2)의 정격 출력 토오크(TER)의 1/2 정도로 설정되어 있다.
또, 제 2 유압 펌프(1b)에 관련된 액추에이터(3d∼3h) 중 어느 하나에 제 2 유압 펌프(1b)의 토출유가 공급되고, 제 2 유압 펌프(1b)의 토출유에 의해 액추에이터(3d∼3h) 중 어느 하나가 구동될 때, 토오크 피드백 회로(30)는, 제 2 유압 펌프(1b)의 제 3 및 제 4 토출 포트(P3, P4)의 토출압을, 제 2 유압 펌프(1b)의 흡수 토오크를 모의한 특성이 되도록 보정하여 출력하고, 제 1 및 제 2 감소 토오크 제어 피스톤(31a, 31b)은, 토오크 피드백 회로(30)의 출력압이 높아짐에 따라서 제 1 토오크 제어부(13a)에 설정된 최대 토오크(T1max)를 감소시킨다.
도 4a에 있어서, 2개의 화살표 R1, R2는, 제 1 및 제 2 감소 토오크 제어 피스톤(31a, 31b)이 최대 토오크(T1max)를 감소시키는 효과를 나타내고 있다. 제 2 유압 펌프(1b)의 제 3 및 제 4 토출 포트(P3, P4)의 토출압이 상승하고, 그 때의 제 2 유압 펌프(1b)의 흡수 토오크가 최대 토오크(T2max)보다 작은 T2이고, 토오크 피드백 회로(30)가 모의한 흡수 토오크가 T2s(≒T2)일 때, 토오크 피드백 피스톤(32a, 32b)은, 도 4a에 화살표 R1로 나타낸 바와 같이, 최대 토오크(T1max)를 T1max-T2s로 감소시킨다. 또, 제 2 유압 펌프(1b)의 흡수 토오크가 최대 토오크(T2max)이고, 토오크 피드백 회로(30)가 모의한 흡수 토오크가 T2maxs(≒T2max)일 때, 토오크 피드백 피스톤(32a, 32b)은, 도 4a에 화살표 R2로 나타낸 바와 같이, 최대 토오크(T1max)를 T1max-T2maxs로 감소시킨다.
여기서, 제 1 토오크 제어부(13a)에 설정되는 최대 토오크(T1max)는 상술한 바와 같이 엔진(2)의 정격 출력 토오크(TER)보다 조금 작고, 제 2 유압 펌프(1b)의 토출유가 액추에이터(3d∼3h)에 공급되지 않고, 제 1 유압 펌프(1a)의 토출유가 액추에이터(3a∼3e) 중 어느 하나에 공급되고, 액추에이터(3a∼3e) 중 어느 하나를 구동할 때, 제 1 토오크 제어부(13a)는 제 1 유압 펌프(1a)의 흡수 토오크가 최대 토오크(T1max)를 초과하지 않도록 흡수 토오크 일정 제어(또는 마력 일정 제어)를 행함으로써, 제 1 유압 펌프(1a)의 흡수 토오크가 엔진(2)의 정격 출력 토오크(TER)를 초과하지 않도록 제어된다. 이에 의해 엔진(2)의 정격 출력 토오크(TER)를 최대한 유효하게 이용하면서, 엔진(2)의 정지(엔진 스톨)를 방지할 수 있다.
또, 제 2 유압 펌프(1b)의 토출유가 액추에이터(3d∼3h) 중 어느 하나에 공급되고, 제 2 유압 펌프(1b)의 토출유에 의해 액추에이터(3d∼3h) 중 어느 하나가 구동될 때에는, 상술한 바와 같이 토오크 피드백 피스톤(32a, 32b)은, 도 4a에 화살표 X로 나타낸 바와 같이, 최대 토오크(T1max)를 T1max-T2s 또는 T1max-T2maxs로 감소시킨다. 이에 의해 제 1 유압 펌프(1a)에 관련된 액추에이터(3a∼3e) 중 어느 하나와 제 2 유압 펌프(1b)에 관련된 액추에이터(3d∼3h) 중 어느 하나를 동시에 구동하는 복합 조작시에 있어서도, 제 1 유압 펌프(1a)와 제 2 유압 펌프(1b)의 합계의 흡수 토오크가 엔진(2)의 정격 출력 토오크(TER)를 초과하지 않도록 전체 토오크 제어가 행해지고, 이 경우에도, 엔진(2)의 정격 출력 토오크(TER)를 최대한 유효하게 이용하면서, 엔진(2)의 정지(엔진 스톨)를 방지할 수 있다.
도 1b는 토오크 피드백 회로(30)의 상세를 나타낸 도면이다.
토오크 피드백 회로(30)는, 제 2 유압 펌프(1b)의 제 3 토출 포트(P3)의 토출압을 제 2 유압 펌프(1b)의 흡수 토오크를 모의한 특성이 되도록 보정하여 출력하는 제 1 토오크 피드백 회로부(30a)와, 제 2 유압 펌프(1b)의 제 4 토출 포트(P4)의 토출압을 제 2 유압 펌프(1b)의 흡수 토오크를 모의한 특성이 되도록 보정하여 출력하는 제 2 토오크 피드백 회로부(30b)를 갖고 있다.
제 1 토오크 피드백 회로부(30a)는, 제 3 토출 포트(P3)의 토출압이 1차 압력으로서 유도되는 제 1 토오크 감압 밸브(32a)와, 이 제 1 토오크 감압 밸브(32a)의 세트압을 설정하기 위한 목표 제어 압력을 생성하는 제 1 분압 회로(33a)를 갖고, 제 1 토오크 감압 밸브(32a)는, 제 3 토출 포트(P3)의 토출압이 세트압보다 낮을 때에는, 제 3 토출 포트(P3)의 토출압을 그대로 2차 압력으로서 출력하고, 제 3 토출 포트(P3)의 토출압이 세트압보다 높을 때에는, 제 3 토출 포트(P3)의 토출압을 세트압(목표 제어 압력)으로 감압하여 출력하고, 그 출력압(2차 압력)이 토오크 제어 압력으로서 제 1 감소 토오크 제어 피스톤(31a)으로 유도된다.
제 1 분압 회로(33a)는, 제 3 토출 포트(P3)의 토출압이 유도되는 제 1 분압 스로틀부(34a), 이 제 1 분압 스로틀부(34a)의 하류측에 위치하는 제 1 분압 밸브(35a), 제 1 분압 스로틀부(34a)와 제 1 분압 밸브(35a)의 사이의 제 1 유로(36a)에 접속되고, 제 1 유로(36a)의 압력이 세트압(릴리프압) 이상이 되지 않도록 하는 제 1 릴리프 밸브(압력 제한 밸브)(37a)로 구성되어 있다. 제 1 분압 스로틀부(34a)는 고정 스로틀이고, 일정한 개구 면적을 갖고 있다. 제 1 분압 밸브(35a)는, 제 2 로드 센싱 제어부(12b)의 로드 센싱 제어 피스톤(17b)에 작용하는 LS 구동 압력(Px2)이 유도되고, 이 LS 구동 압력(Px2)에 따라서 개구 면적을 변화시키는 가변 스로틀 밸브이다. LS 구동 압력(Px2)이 탱크압일 때, 제 1 분압 밸브(35a)의 개구 면적은 제로(완전폐쇄)이며, LS 구동 압력(Px2)이 상승함에 따라서 제 1 분압 밸브(35a)의 개구 면적은 증가하고, LS 구동 압력(Px2)이 소정의 압력 이상으로 상승하면, 제 1 분압 밸브(35a)의 개구 면적은 최대(완전개방)가 된다. 이 제 1 분압 밸브(35a)의 개구 면적의 변화에 따라서 제 1 분압 스로틀(34a)과 제 1 분압 밸브(35a) 사이의 제 1 유로(36a)에 생성되는 목표 제어 압력은, 제 1 릴리프 밸브(37a)의 세트압으로부터 탱크압(제로)까지 연속적으로 변화되고, 이 목표 제어 압력의 변화에 따라서 제 1 토오크 감압 밸브(32a)가 생성하는 토오크 제어 압력도 연속적으로 변화된다. 제 1 릴리프 밸브(37a)의 세트압은 제 2 토오크 제어부(13b)의 토오크 제어 개시 압력(Pb)(도 4b)에 맞추어, Pb와 동등하게 설정되어 있다.
제 2 토오크 피드백 회로부(30b)도 제 1 토오크 피드백 회로부(30a)와 마찬가지로 구성되어 있다. 즉, 제 2 토오크 피드백 회로부(30b)는, 제 4 토출 포트(P4)의 토출압이 1차 압력으로서 유도되는 제 2 토오크 감압 밸브(32b)와, 이 제 2 토오크 감압 밸브(32b)의 세트압을 설정하기 위한 목표 제어 압력을 생성하는 제 2 분압 회로(33b)를 갖고, 제 2 토오크 감압 밸브(32b)는, 제 4 토출 포트(P4)의 토출압이 세트압보다 낮을 때에는, 제 4 토출 포트(P4)의 토출압을 그대로 2차 압력으로서 출력하고, 제 4 토출 포트(P4)의 토출압이 세트압보다 높을 때에는, 제 4 토출 포트(P4)의 토출압을 세트압(목표 제어 압력)으로 감압하여 출력하고, 그 출력압(2차 압력)이 토오크 제어 압력으로서 제 2 감소 토오크 제어 피스톤(31b)으로 유도된다.
제 2 분압 회로(33b)는, 제 4 토출 포트(P4)의 토출압이 유도되는 제 2 분압 스로틀부(34b), 이 제 2 분압 스로틀부(34b)의 하류측에 위치하는 제 2 분압 밸브(35b), 제 2 분압 스로틀부(34b)와 제 2 분압 밸브(35b)의 사이의 제 2 유로(36b)에 접속되고, 제 2 유로(36b)의 압력이 세트압(릴리프압) 이상이 되지 않도록 하는 제 2 릴리프 밸브(압력 제한 밸브)(37b)로 구성되어 있다. 제 2 분압 스로틀부(34b)는 고정 스로틀이고, 일정한 개구 면적을 갖고 있다. 제 2 분압 밸브(35b)는, 제 2 로드 센싱 제어부(12b)의 로드 센싱 제어 피스톤(17b)에 작용하는 LS 구동 압력(Px2)이 유도되고, 이 LS 구동 압력(Px2)에 따라서 개구 면적을 변화시키는 가변 스로틀 밸브이다. LS 구동 압력(Px2)이 탱크압일 때, 제 2 분압 밸브(35b)의 개구 면적은 제로(완전폐쇄)이며, LS 구동 압력(Px2)이 상승함에 따라서 제 2 분압 밸브(35b)의 개구 면적은 증가하고, LS 구동 압력(Px2)이 소정의 압력 이상으로 상승하면, 제 2 분압 밸브(35b)의 개구 면적은 최대(완전개방)가 된다. 이 제 2 분압 밸브(35b)의 개구 면적의 변화에 따라서 제 2 분압 스로틀(34b)과 제 2 분압 밸브(35b)과의 사이의 제 2 유로(36b)에 생성되는 목표 제어 압력은, 제 2 릴리프 밸브(37b)의 세트압으로부터 탱크압(제로)까지 연속적으로 변화되고, 이 목표 제어 압력의 변화에 따라서 제 2 토오크 감압 밸브(32b)가 생성하는 토오크 제어 압력도 연속적으로 변화된다. 제 2 릴리프 밸브(37b)의 세트압은, 제 2 토오크 제어부(13b)의 토오크 제어 개시 압력(Pb)(도 4b)에 맞추어, Pb와 동등하게 설정되어 있다.
도 5a는, LS 구동 압력(Px2)과 제 1 및 제 2 분압 밸브(35a, 35b)의 개구 면적과의 관계를 나타낸 도면이고, 도 5b는 제 1 및 제 2 분압 밸브(35a, 35b)의 개구 면적과 목표 제어 압력과의 관계를 나타낸 도면이고, 도 5c는 LS 구동 압력(Px2)이 변화될 때의 제 3 및 제 4 토출 포트의 토출압과 목표 제어 압력과의 관계를 나타낸 도면이고, 도 5d는 LS 구동 압력(Px2)이 변화될 때의 제 3 및 제 4 토출 포트의 토출압과 토오크 제어 압력과의 관계를 나타낸 도면이다. 도면 중, AP3, AP4는 제 1 및 제 2 분압 밸브(35a, 35b)의 개구 면적이고, P3tref, P4tref는 제 1 및 제 2 유로(36a, 36b)에 생성되는 목표 제어 압력이며, P3p, P4p는 제 3 및 제 4 토출 포트의 토출압이고, P3t, P4t는 제 1 및 제 2 토오크 감압 밸브(32a, 32b)가 생성하는 토오크 제어 압력이다.
도 5a에 나타낸 바와 같이, 제 2 로드 센싱 제어부(12b)의 로드 센싱 제어 피스톤(17b)에 작용하는 LS 구동 압력(Px2)이 탱크압일 때 제 1 및 제 2 분압 밸브(35a, 35b)의 개구 면적(AP3, AP4)은 제로(완전폐쇄)이며, LS 구동 압력(Px2)이 상승함에 따라서 제 1 및 제 2 분압 밸브(35a, 35b)의 개구 면적(AP3, AP4)은 증가하고, LS 구동 압력(Px2)이 소정의 압력(Px2a) 이상으로 상승하면 제 1 및 제 2 분압 밸브(35a, 35b)의 개구 면적(AP3, AP4)은 최대(APmax)(완전개방)가 된다.
도 5b에 나타낸 바와 같이, 제 1 및 제 2 분압 밸브(35a, 35b)의 개구 면적(AP3, AP4)이 제로(완전폐쇄)일 때, 제 1 및 제 2 유로(36a, 36b)의 압력은 제 3 및 제 4 토출 포트의 토출압(P3p, P4p)과 동등하다. 단, 제 1 및 제 2 유로(36a, 36b)의 압력은 제 1 및 제 2 릴리프 밸브(37a, 37b)의 세트압 이상이 될 수는 없다. 제 1 및 제 2 분압 밸브(35a, 35b)의 개구 면적(AP3, AP4)이 제로(완전폐쇄)로부터 증가함에 따라서, 목표 제어 압력(P3tref, P4tref)은 저하되고, 제 1 제 1 및 제 2 분압 밸브(35a, 35b)의 개구 면적(AP3, AP4)이 최대(APmax)(완전개방)가 되면, 목표 제어 압력(P3tref, P4tref)은 탱크압(제로)이 된다.
도 5c에 나타낸 바와 같이, LS 구동 압력이 탱크압(제로)일 때, 제 1 및 제 2 분압 밸브(35a, 35b)의 개구 면적(AP3, AP4)은 제로(완전폐쇄)이며, 목표 제어 압력(P3tref, P4tref)은 제 3 및 제 4 토출 포트의 토출압과 동등해진다. 그 결과, 제 3 및 제 4 토출 포트의 토출압이 상승할 때, 목표 제어 압력(P3tref, P4tref)도 제 3 및 제 4 토출 포트의 토출압과 동일한 값으로 상승한다. 이 때의 목표 제어 압력(P3tref, P4tref)의 상승 비율을 나타내는 직선의 기울기는 1이다. 제 3 및 제 4 토출 포트의 토출압이 제 1 및 제 2 릴리프 밸브(37a, 37b)의 세트압에 도달하면, 목표 제어 압력(P3tref, P4tref)은 제 1 및 제 2 릴리프 밸브(37a, 37b)의 세트압으로 일정하게 된다.
LS 구동 압력이 탱크압으로부터 상승할 때, 그에 따라서 제 1 및 제 2 분압 밸브(35a, 35b)의 개구 면적(AP3, AP4)은 증가하고, 제 3 및 제 4 토출 포트의 토출압이 상승함에 따라서 제 1 및 제 2 분압 밸브(35a, 35b)의 개구 면적(AP3, AP4)은 제로(완전폐쇄)일 때보다 작은 비율(작은 직선의 기울기)로 목표 제어 압력(P3tref, P4tref)은 상승한다. LS 구동 압력이 상승함에 따라서 목표 제어 압력(P3tref, P4tref)의 상승 비율(직선의 기울기)은 작아지고, 동일한 제 3 및 제 4 토출 포트의 토출압에 의해 얻어지는 목표 제어 압력(P3tref, P4tref)은 낮아진다. 제 3 및 제 4 토출 포트의 토출압이 제 1 및 제 2 릴리프 밸브(37a, 37b)의 세트압인 토오크 제어 개시 압력(Pb)에 도달하면, 목표 제어 압력(P3tref, P4tref)은 제 1 및 제 2 릴리프 밸브(37a, 37b)의 세트압(Pb)으로 일정하게 된다.
LS 구동 압력이 소정의 압력(Px2)까지 상승하면, 제 1 및 제 2 분압 밸브(35a, 35b)의 개구 면적(AP3, AP4)은 최대(APmax)(완전개방)가 되고, 목표 제어 압력(P3tref, P4tref)은 탱크압(제로)이 된다.
이와 같이 제 3 및 제 4 토출 포트의 토출압이 상승할 때 목표 제어 압력(P3tref, P4tref)이 변화된 결과, 도 5d에 나타낸 바와 같이, 토오크 제어 압력(P3t, P4t)도 목표 제어 압력(P3tref, P4tref)과 마찬가지로 변화된다. 즉, LS 구동 압력이 탱크압(제로)일 때, 토오크 제어 압력(P3t, P4t)은 제 3 및 제 4 토출 포트의 토출압과 동일하게 되고, LS 구동 압력이 상승함에 따라서 토오크 제어 압력(P3t, P4t)의 상승 비율(직선의 기울기)은 작아지고, 동일한 제 3 및 제 4 토출 포트의 토출압에 의해 얻어지는 토오크 제어 압력(P3t, P4t)은 낮아진다. 제 3 및 제 4 토출 포트의 토출압이 제 1 및 제 2 릴리프 밸브(37a, 37b)의 세트압인 토오크 제어 개시 압력(Pb)에 도달하면, 토오크 제어 압력(P3t, P4t)은 제 1 및 제 2 릴리프 밸브(37a, 37b)의 세트압(Pb)으로 일정하게 된다. LS 구동 압력이 소정의 압력(Px2)에 도달하면, 토오크 제어 압력(P3t, P4t)은 탱크압(제로)이 된다.
다음으로, 상기한 바와 같이 토오크 피드백 회로부(30a, 30b)에 의해서 생성되는 토오크 제어 압력(P3t, P4t)이 제 2 유압 펌프(1b)의 흡수 토오크를 모의한 특성인 것에 대하여 설명한다.
도 1a 및 도 1b에 나타낸 제 2 펌프 제어 장치(5b)에 있어서, 제 2 유압 펌프(1b)의 제 3 및 제 4 토출 포트(P3, P4)의 실제의 흡수 토오크를 각각 τ3, τ4라고 하면, 흡수 토오크(τ3, τ4)는 이하의 식에 의해 계산된다.
τ3 = (P3p×q2)/2π … (1)
τ4 = (P4p×q2)/2π … (2)
전술한 바와 같이, P3p, P4p는 제 3 및 제 4 토출 포트(P3, P4)의 토출압이고, q2는 제 2 유압 펌프(1b)의 경전각이다.
또, 제 2 토오크 제어부(13b)의 흡수 토오크 일정 제어(또는 마력 일정 제어)의 제한을 받고 있지 않은 경우, 제 2 유압 펌프(1b)의 경전각은 제 2 로드 센싱 제어부(12b)에 의해 제어된다. 이 때, 제 2 유압 펌프(1b)의 사판은 LS 구동 압력(Px2)과 스프링(S3, S4)을 받고, 경전각(q2)은 이하의 식으로 나타내어진다.
q2 = q2max-K×Px2 … (3)
여기서, K는 스프링(S3, S4)의 스프링 정수와 제 2 유압 펌프(1b)의 경전각(q2)(용량)의 관계로부터 결정되는 정수이며, 도 3에 나타낸 기울기(K)에 상당하는 값이다.
한편, 토오크 제어 압력(P3t, P4t)을 제 2 유압 펌프(1b)의 흡수 토오크를 모의한 특성으로 하기 위해서는, 토오크 제어 압력(P3t, P4t)의 인가에 의해서 제 1 및 제 2 감소 토오크 제어 피스톤(31a, 31b)에 발생하는 가압력이 제 3 및 제 4 토출 포트(P3, P4)의 흡수 토오크(τ3, τ4)에 비례한 값이 되는 것이 필요하고, 그러기 위해서는 이하의 관계가 성립할 필요가 있다.
τ3 = C(A×P3t) … (4)
τ4 = C(A×P4t) … (5)
여기서, A는 제 1 및 제 2 감소 토오크 제어 피스톤(31a, 31b)의 수압 면적이고, C는 비례 정수이다.
상기 식 (1)∼(5)로부터, 토오크 제어 압력(P3t, P4t)은 이하의 식으로 나타내어진다.
τ3 = (P3p×(q2max-K×Px2))/2π = C(A×P3t)
τ4 = (P4p×(q2max-K×Px2))/2π = C(A×P4t)
변형하면, 다음의 식이 된다.
P3t = ((P3p×(q2max-K×Px2))/2π)/C×A
P4t = ((P4p×(q2max-K×Px2))/2π)/C×A
D = 2π/C×A로 치환하면, 다음의 식이 된다.
P3t = D (P3p×(q2max-K×Px2))
P4t = D (P4p×(q2max-K×Px2))
D×q2max가 1이 되도록 A와 C의 값을 설정하면, 다음의 식이 된다.
P3t = P3p×(1-(K×Px2/D)) … (6)
P4t = P4p×(1-(K×Px2/D)) … (7)
도 6은 식 (6) 및 식 (7)로 나타내어지는 제 3 및 제 4 토출 포트의 토출압(P3p, P4p)과 토오크 제어 압력(P3t, P4t)과 LS 구동 압력(Px2)과의 관계를 나타낸 도면이다.
도 6에 나타낸 바와 같이, 식 (6) 및 식 (7)에서 LS 구동 압력(Px2)이 탱크압(제로)일 때, 토오크 제어 압력(P3t, P4t)은 제 3 및 제 4 토출 포트의 토출압(P3p, P4p)과 동일하게 된다. 또, LS 구동 압력(Px2)이 상승함에 따라서 토오크 제어 압력(P3t, P4t)의 상승 비율을 나타내는 직선의 기울기인 (1-(K×Px2/D))의 값은 작아지고, 동일한 제 3 및 제 4 토출 포트의 토출압(P3p, P4p)에 의해 얻어지는 토오크 제어 압력(P3t, P4t)은 낮아진다. 제 3 및 제 4 토출 포트의 토출압(P3p, P4p)의 토출압이 토오크 제어 개시 압력(Pb)까지 상승하면, 제 2 토오크 제어부(13b)의 흡수 토오크 일정 제어(또는 마력 일정 제어)가 시작되고, 제 2 유압 펌프(1b)의 흡수 토오크는 일정하게 된다. 따라서, 토오크 제어 압력(P3t, P4t)도 토오크 제어 개시 압력(Pb)으로 일정하게 하면 된다.
도 5d와 도 6의 비교로부터 알 수 있는 바와 같이, 도 5d에 나타난 제 3 및 제 4 토출 포트의 토출압(P3p, P4p)이 상승할 때의 토오크 제어 압력(P3t, P4t)의 증가 비율(직선의 기울기)은, 도 6에 나타난 제 3 및 제 4 토출 포트의 토출압(P3p, P4p)이 상승할 때의 토오크 제어 압력(P3t, P4t)의 증가 비율(직선의 기울기)과 동일하도록, LS 구동 압력(Px3)이 상승함에 따라서 작아지도록 변화되고, 토오크 제어 압력(P3t, P4t)이 제 1 및 제 2 릴리프 밸브(37a, 37b)의 세트압인 토오크 제어 개시 압력(Pb)에 도달하면, 그 세트압(Pb)으로 일정하게 된다.
이와 같이 토오크 피드백 회로부(30a, 30b)에 의해서 생성되는 토오크 제어 압력(P3t, P4t)은 제 2 유압 펌프(1b)의 흡수 토오크를 모의한 특성이 되어 있고, 토오크 피드백 회로부(30a, 30b)는, 제 2 유압 펌프(1b)가 제 2 토오크 제어부(13b)의 제어의 제한을 받고, 최대 토오크(T2max)(제 2 최대 토오크)에 의해 동작할 때와, 제 2 유압 펌프(1b)가 제 2 토오크 제어부(13b)의 제어의 제한을 받지 않고, 제 2 로드 센싱 제어부(12b)가 제 2 유압 펌프(1b)의 용량을 제어할 때(제 2 유압 펌프(1b)의 흡수 토오크 일정 제어의 개시 압력(Pb)보다 낮을 때)의 어느 경우에나 메인 펌프(202)의 흡수 토오크를 모의한 특성이 되도록, 메인 펌프(202)의 토출압을 보정하여 출력하는 기능을 갖고 있다.
도 7에 유압 셔블의 외관을 나타낸다.
도 7에 있어서, 유압 셔블은, 상부 선회체(300)와 하부 주행체(301)와 프론트 작업기(302)를 구비하며, 상부 선회체(300)는 하부 주행체(301) 상에 선회 가능하게 탑재되고, 프론트 작업기(302)는, 상부 선회체(300)의 선단(先端) 부분에 스윙 포스트(303)를 개재하여 상하 및 좌우 방향으로 회동(回動) 가능하게 연결되어 있다. 하부 주행체(301)는 좌우의 크롤러 벨트(310, 311)를 구비하고, 또한 트럭 프레임(304)의 전방에 상하 이동 가능한 배토(排土)용의 블레이드(305)를 구비하고 있다. 상부 선회체(300)는 캐빈(운전실)(300a)을 구비하고, 캐빈(300a) 내에 프론트 작업기 및 선회용의 조작 레버 장치(309a, 309b)(일방만 도시함)나 주행용의 조작 레버/페달 장치(309c, 309d)(일방만 도시함) 등의 조작 수단이 설치되어 있다. 프론트 작업기(302)는 부움(306), 아암(307), 버킷(308)을 핀 결합하여 구성되어 있다.
상부 선회체(300)는 하부 주행체(301)에 대하여 선회 모터(3c)에 의해서 선회 구동되고, 프론트 작업기(302)는, 스윙 포스트(303)를 스윙 실린더(3f)(도 1a 참조)에 의해 회동함으로써 수평 방향으로 회동하고, 하부 주행체(301)의 좌우의 크롤러 벨트(310, 311)는 좌우의 주행 모터(3d, 3e)에 의해서 회전 구동되고, 블레이드(305)는 블레이드 실린더(3g)에 의해 상하로 구동된다. 또, 부움(306), 아암(307), 버킷(308)은 각각 부움 실린더(3h), 아암 실린더(3a), 버킷 실린더(3b)를 신축함으로써 상하 방향으로 회동한다.
∼동작∼
다음으로, 본 실시 형태의 동작을 설명한다.
< 단독 구동 >
<< 제 1 유압 펌프(1a)측 액추에이터의 단독 구동 >>
제 1 유압 펌프(1a)측에 접속된 액추에이터 중 1개, 예를 들면 아암 실린더(3a)를 단독으로 구동하여 아암 동작을 행할 때에는, 아암용의 조작 레버를 조작하면 유량 제어 밸브(6a, 6e)가 전환되고, 아암 실린더(3a)에 제 1 및 제 2 토출 포트(P1, P2)의 토출유가 합류하여 공급된다. 또, 이 때 전술한 바와 같이, 제 1 로드 센싱 제어부(12a)의 로드 센싱 제어와 제 1 토오크 제어부(13a)의 흡수 토오크 일정 제어에 의해 제 1 및 제 2 토출 포트(P1, P2)의 토출 유량이 제어된다.
버킷 실린더(3b) 또는 선회 모터(3c)를 단독으로 구동하여 버킷 동작 또는 선회 동작을 행할 때에는, 각각의 조작 레버를 조작하면 유량 제어 밸브(6b) 또는 유량 제어 밸브(6d)가 전환되고, 한쪽의 토출 포트(P1 또는 P2)의 토출유가 버킷 실린더(3b) 또는 선회 모터(3c)에 공급된다. 또, 이 때에도 제 1 로드 센싱 제어부(12a)의 로드 센싱 제어와 제 1 토오크 제어부(13a)의 흡수 토오크 일정 제어에 의해 제 1 및 제 2 토출 포트(P1, P2)의 토출 유량이 제어된다. 버킷 실린더(3b) 또는 선회 모터(3c)에 압유를 공급하지 않는 측의 토출 포트(P2 또는 P1)의 토출유는 언로드 밸브(10b 또는 10a)를 개재하여 탱크로 리턴된다.
<< 제 2 유압 펌프(1b)측 액추에이터의 단독 구동 >>
제 2 유압 펌프(1b)측에 접속된 액추에이터 중 1개, 예를 들면 부움 실린더(3h)를 단독으로 구동하여 부움 동작을 행할 때에는, 부움용의 조작 레버를 조작하면 유량 제어 밸브(6h, 6l)가 전환되고, 부움 실린더(3h)에 제 3 및 제 4 토출 포트(P3, P4)의 토출유가 합류하여 공급된다. 또, 이 때 전술한 바와 같이, 제 2 로드 센싱 제어부(12b)의 로드 센싱 제어와 제 2 토오크 제어부(13b)의 흡수 토오크 일정 제어에 의해 제 3 및 제 4 토출 포트(P3, P4)의 토출 유량이 제어된다.
스윙 실린더(3f) 또는 블레이드 실린더(3g)를 단독으로 구동하여 스윙 동작 또는 블레이드 동작을 행할 때에는, 각각의 조작 레버를 조작하면 유량 제어 밸브(6i) 또는 유량 제어 밸브(6k)가 전환되고, 한쪽의 토출 포트(P3 또는 P4)의 토출유가 스윙 실린더(3f) 또는 블레이드 실린더(3g)에 공급된다. 또, 이 때에도 제 2 로드 센싱 제어부(12b)의 로드 센싱 제어와 제 2 토오크 제어부(13b)의 흡수 토오크 일정 제어에 의해 제 3 및 제 4 토출 포트(P3, P4)의 토출 유량이 제어된다. 스윙 실린더(3f) 또는 블레이드 실린더(3g)에 압유를 공급하지 않는 측의 토출 포트(P4 또는 P3)의 토출유는 언로드 밸브(10d 또는 10c)를 개재하여 탱크로 리턴된다.
< 제 1 유압 펌프(1a)측 액추에이터와 제 2 유압 펌프(1b)측 액추에이터의 동시 구동 >
<< 아암 실린더와 부움 실린더의 동시 구동 >>
아암 실린더(3a)와 부움 실린더(3h)를 동시에 구동하여 아암(307)과 부움(306)의 복합 동작을 행할 때에는, 아암용의 조작 레버와 부움용의 조작 레버를 조작하면 유량 제어 밸브(6a, 6e)와 유량 제어 밸브(6h, 6l)가 전환되고, 아암 실린더(3a)에 제 1 및 제 2 토출 포트(P1, P2)의 토출유가 합류하여 공급되고, 부움 실린더(3h)에 제 3 및 제 4 토출 포트(P3, P4)의 토출유가 합류하여 공급된다. 또, 제 1 유압 펌프(1a)측과 제 2 유압 펌프(1b)측의 각각에서, 전술한 바와 같이, 제 1 및 제 2 로드 센싱 제어부(12a, 12b)의 로드 센싱 제어와 제 1 및 제 2 토오크 제어부(13a, 13b)의 흡수 토오크 일정 제어에 의해, 제 1 및 제 2 토출 포트(P1, P2)의 토출 유량과 제 3 및 제 4 토출 포트(P3, P4)의 토출 유량이 제어된다. 또, 제 1 토오크 제어부(13a)의 흡수 토오크 일정 제어에서는, 도 4a에 나타낸 전체 토오크 제어가 행해진다.
<< 선회 모터와 부움 실린더의 동시 구동 >>
선회 모터(3c)와 부움 실린더(3h)를 동시에 구동하여 상부 선회체(300)(선회)와 부움(306)의 복합 동작을 행할 때에는, 선회용의 조작 레버와 부움용의 조작 레버를 조작하면 유량 제어 밸브(6d)와 유량 제어 밸브(6h, 6l)가 전환되고, 선회 모터(3c)에 제 2 토출 포트(P2)의 토출유가 공급되고, 부움 실린더(3h)에 제 3 및 제 4 토출 포트(P3, P4)의 토출유가 합류하여 공급된다. 또, 제 1 유압 펌프(1a)측과 제 2 유압 펌프(1b)측의 각각에서, 전술한 바와 같이, 제 1 및 제 2 로드 센싱 제어부(12a, 12b)의 로드 센싱 제어와 제 1 및 제 2 토오크 제어부(13a, 13b)의 흡수 토오크 일정 제어에 의해, 제 1 및 제 2 토출 포트(P1, P2)의 토출 유량과 제 3 및 제 4 토출 포트(P3, P4)의 토출 유량이 제어된다. 또, 제 1 토오크 제어부(13a)의 흡수 토오크 일정 제어에서는, 도 4a에 나타낸 전체 토오크 제어가 행해진다. 유량 제어 밸브(6a∼6c)가 폐쇄되어 있는 측의 제 1 토출 포트(P1)의 토출유는 언로드 밸브(10a)를 개재하여 탱크로 리턴된다.
<< 제 1 유압 펌프(1a)측 액추에이터와 제 2 유압 펌프(1b)측 액추에이터의 다른 조합의 동시 구동 >>
제 1 유압 펌프(1a)의 제 1 및 제 2 토출 포트(P1, P2)에만 접속되는 액추에이터(아암 실린더(3a), 버킷 실린더(3b), 선회 모터(3c)) 중 적어도 1개와, 제 2 유압 펌프(1b)의 제 3 및 제 4 토출 포트(P3, P4)에만 접속되는 액추에이터(스윙 실린더(3f), 블레이드 실린더(3g), 부움 실린더(3h)) 중 적어도 1개를 동시에 구동하는 상기 이외의 복합 동작에 있어서도, 상기와 마찬가지로, 로드 센싱 제어와 흡수 토오크 일정 제어에 의해, 제 1 및 제 2 토출 포트(P1, P2)의 토출 유량과 제 3 및 제 4 토출 포트(P3, P4)의 토출 유량이 제어되고, 제 1 토오크 제어부(13a)의 흡수 토오크 일정 제어에서는, 도 4a에 나타낸 전체 토오크 제어가 행해진다. 유량 제어 밸브가 폐쇄되어 있는 측의 토출 포트의 토출유는 대응하는 언로드 밸브를 개재하여 탱크로 리턴된다.
< 제 1 유압 펌프(1a)측의 2개의 액추에이터의 동시 구동 >
제 1 유압 펌프(1a)의 제 1 토출 포트(P1)에 접속되는 액추에이터(아암 실린더(3a), 버킷 실린더(3b), 주행 오른쪽의 주행 모터(3e)) 중 적어도 1개와, 제 1 유압 펌프(1a)의 제 2 토출 포트(P2)에 접속되는 액추에이터(아암 실린더(3a), 선회 모터(3c), 주행 왼쪽의 주행 모터(3d)) 중 적어도 1개를 동시에 구동하는 복합 동작에서는, 아암 실린더(3a)를 단독으로 구동하는 아암 동작의 경우와 마찬가지로, 제 1 로드 센싱 제어부(12a)의 로드 센싱 제어와 제 1 토오크 제어부(13a)의 흡수 토오크 일정 제어에 의해 제 1 및 제 2 토출 포트(P1, P2)의 토출 유량이 제어된다. 또, 요구 유량이 적은 측의 토출 포트의 토출유의 잉여 유량 또는 유량 제어 밸브가 폐쇄되어 있는 측의 토출 포트의 토출유는 언로드 밸브를 개재하여 탱크로 리턴된다. 이 때, 제 1 셔틀 밸브군(208a)에 의해서 검출된 제 1 토출 포트(P1)측의 액추에이터의 부하압(최고 부하압)이 압력 보상 밸브(7a∼7c)와 제 1 언로드 밸브(210a)로 유도되고, 제 2 셔틀 밸브군(208b)에 의해서 검출된 제 2 토출 포트(P2)측의 액추에이터의 부하압(최고 부하압)이 압력 보상 밸브(7d∼7f)와 제 2 언로드 밸브(210b)로 유도되고, 제 1 토출 포트(P1)측과 제 2 토출 포트(P2)측에서 각각 압력 보상 밸브와 언로드 밸브의 제어가 행해진다. 이에 의해 저부하압측의 토출 포트의 잉여 유량이 탱크로 리턴할 때, 그 토출 포트의 압력은 당해 토출 포트측의 언로드 밸브에 의해서 낮은 부하압에 기초하여 압력 상승이 제한되기 때문에, 잉여 유량이 탱크로 리턴할 때의 언로드 밸브의 압손(壓損)이 저감되어, 에너지 로스가 적은 운전이 가능하게 된다.
< 제 2 유압 펌프(1b)측의 2개의 액추에이터의 동시 구동 >
제 2 유압 펌프(1b)측의 2개의 액추에이터를 동시에 구동하는 복합 동작에 있어서도, 상술한 제 1 유압 펌프(1a)측의 2개의 액추에이터를 동시에 구동하는 복합 동작의 경우와 마찬가지로, 제 2 로드 센싱 제어부(12b)의 로드 센싱 제어와 제 2 토오크 제어부(13b)의 흡수 토오크 일정 제어에 의해 제 3 및 제 4 토출 포트(P3, P4)의 토출 유량이 제어된다. 또, 요구 유량이 적은 측의 토출 포트의 토출유의 잉여 유량 또는 유량 제어 밸브가 폐쇄되어 있는 측의 토출 포트의 토출유는 언로드 밸브를 개재하여 탱크로 리턴되고, 이 때의 언로드 밸브의 압손이 저감되어, 에너지 로스가 적은 운전이 가능하게 된다.
< 주행 동작 >
주행 왼쪽의 주행 모터(3d)와 주행 오른쪽의 주행 모터(3e)를 구동하여 주행 동작을 행할 때에는, 좌우의 주행용 조작 레버 또는 페달을 조작하면 유량 제어 밸브(6f, 6j)와 유량 제어 밸브(6c, 6g)가 전환되고, 주행 왼쪽의 주행 모터(3d)에 제 1 유압 펌프(1a)의 제 2 토출 포트(P2)의 토출유와 제 2 유압 펌프(1b)의 제 4 토출 포트(P4)의 토출유가 합류하여 공급되고, 주행 오른쪽의 주행 모터(3e)에 제 1 유압 펌프(1a)의 제 1 토출 포트(P1)의 토출유와 제 2 유압 펌프(1b)의 제 3 토출 포트(P3)의 토출유가 합류하여 공급된다. 이 때문에, 가령, 제 1 유압 펌프(1a)의 사판의 경전각과 제 2 유압 펌프(1b)의 사판의 경전각이 상이하고, 제 1 및 제 2 토출 포트(P1, P)와 제 3 및 제 4 토출 포트(P3, P4)에서 토출 유량의 상이함이 발생하였다고 하더라도, 주행 왼쪽의 주행 모터(3d)의 공급 유량과 주행 오른쪽의 주행 모터(3e)의 공급 유량은 동일하게 되어, 차체는 사행(蛇行)하지 않고 직진 주행할 수 있다.
즉, 제 1 토출 포트(P1)의 토출 유량을 Q1, 제 2 토출 포트(P2)의 토출 유량을 Q2, 제 3 토출 포트(P3)의 토출 유량을 Q3, 제 4 토출 포트(P4)의 토출 유량을 Q4라고 한 경우, 주행 왼쪽의 주행 모터(3d)에의 공급 유량과 주행 오른쪽의 주행 모터(3e)에의 공급 유량은 각각 다음과 같이 된다.
주행 왼쪽의 공급 유량: Q2 + Q4
주행 오른쪽의 공급 유량: Q1 + Q3
여기서, Q1 = Q2(동일 사판이기 때문에), Q3 = Q4(동일 사판이기 때문에)의 관계에 있다. 따라서, 가령 Q1 = Q2 ≠ Q3 = Q4가 되었다고 하더라도,
Q2 + Q4 = Q1 + Q3
의 관계는 성립하고, 주행 왼쪽의 주행 모터(3d)의 공급 유량과 주행 오른쪽의 주행 모터(3e)의 공급 유량은 동일하게 된다.
이와 같이 제 1 및 제 2 토출 포트(P1, P)와 제 3 및 제 4 토출 포트(P3, P4)에서 토출 유량의 상이함이 발생하였다고 하더라도, 주행 왼쪽의 주행 모터(3d)의 공급 유량과 주행 오른쪽의 주행 모터(3e)의 공급 유량은 동일하게 되어, 차체는 사행하지 않고 직진 주행할 수 있다.
< 주행 복합 동작 >
주행 모터(3d, 3e)와 다른 액추에이터 중 적어도 1개, 예를 들면 아암 실린더(3a)를 동시에 구동하는 주행 복합 동작을 행하는 경우에 대하여 설명한다.
주행 복합 동작을 의도하여 좌우의 주행용 조작 레버 또는 페달과 아암용의 조작 레버를 조작하면, 유량 제어 밸브(6f, 6j) 및 유량 제어 밸브(6c, 6g)와 유량 제어 밸브(6a, 6e)가 전환됨과 동시에, 제 1 연통 제어 밸브(215a)가 도면에서 하측의 연통 위치로 전환된다. 이에 의해 주행 왼쪽의 주행 모터(3d)에 제 1 유압 펌프(1a)측으로부터 제 1 및 제 2 토출 포트(P1, P2)의 토출유가 합류하여 공급되고, 제 2 유압 펌프(1b)측으로부터 제 4 토출 포트(P4)의 토출유가 공급되고, 주행 오른쪽의 주행 모터(3e)에 제 1 유압 펌프(1a)측으로부터 제 1 및 제 2 토출 포트(P1, P2)의 토출유가 합류하여 공급되고, 제 2 유압 펌프(1b)측으로부터 제 3 토출 포트(P3)의 토출유가 공급된다. 아암 실린더(3a)에는, 제 1 및 제 2 토출 포트(P1, P2)의 주행 모터(3d, 3e)에 공급된 나머지의 압유가 공급된다.
이 때, 또한, 제 1 유압 펌프(1a)측에 있어서는, 제 1 연통 제어 밸브(215a)가 도면에서 하측의 연통 위치로 전환되기 때문에, 제 1 및 제 2 셔틀 밸브군(208a, 208b)에 의해 검출된 액추에이터(3a∼3e)의 최고 부하압이 로드 센싱 제어 밸브(216a, 216b)와 압력 보상 밸브(7a∼7c, 7d∼7f) 및 제 1 언로드 밸브(210a, 210b)로 유도되고, 로드 센싱 제어와 압력 보상 밸브 및 언로드 밸브의 제어가 행해진다. 한편, 제 2 유압 펌프(1b)측에 있어서는, 제 2 연통 제어 밸브(215b)는 도면에서 상측의 차단 위치에 유지되어 있기 때문에, 제 3 토출 포트(P3)측과 제 4 토출 포트(P4)측에서 각각 최고 부하압이 검출되고, 각각의 최고 부하압이 대응하는 로드 센싱 제어 밸브(216c, 216d)와 압력 보상 밸브(7g∼7i, 7j∼7m) 및 제 3 및 제 4 언로드 밸브(210c, 210d)로 유도되고, 로드 센싱 제어와 압력 보상 밸브 및 언로드 밸브의 제어가 행해진다.
여기서, 주행 복합 동작에서 주행 직진을 행하는 경우에 대하여 설명한다.
주행 복합 동작에서 주행 직진을 의도하여 좌우의 주행용 조작 레버 또는 페달을 동량(同量) 조작하면, 유량 제어 밸브(6f, 6j)의 스트로크량(개구 면적)과 유량 제어 밸브(6c, 6g)의 스트로크량(개구 면적-요구 유량)이 동일하게 되도록 전환된다. 또, 전술한 바와 같이 주행 왼쪽의 주행 모터(3d)에 제 1 유압 펌프(1a)의 제 2 토출 포트(P2)의 토출유와 제 2 유압 펌프(1b)의 제 4 토출 포트(P4)의 토출유가 합류하여 공급되고, 주행 왼쪽의 주행 모터(3d)에 제 1 유압 펌프(1a)측으로부터 제 1 및 제 2 토출 포트(P1, P2)의 토출유가 합류하여 공급되고, 제 2 유압 펌프(1b)측으로부터 제 4 토출 포트(P4)의 토출유가 공급되고, 주행 오른쪽의 주행 모터(3e)에 제 1 유압 펌프(1a)측으로부터 제 1 및 제 2 토출 포트(P1, P2)의 토출유가 합류하여 공급되고, 제 2 유압 펌프(1b)측으로부터 제 3 토출 포트(P3)의 토출유가 공급된다. 이에 의해 주행 복합 동작에 있어서도, 주행 왼쪽의 주행 모터(3d)의 공급 유량과 주행 오른쪽의 주행 모터(3e)의 공급 유량이 동일하게 되어, 차체는 사행하지 않고 직진 주행할 수 있다.
즉, 제 1 토출 포트(P1)의 토출 유량을 Q1, 제 2 토출 포트(P2)의 토출 유량을 Q2, 제 3 토출 포트(P3)의 토출 유량을 Q3, 제 4 토출 포트(P4)의 토출 유량을 Q4라고 하고, 주행 왼쪽의 주행 모터(3d)에 공급되는 압유의 유량을 Qd, 주행 오른쪽의 주행 모터(3e)에 공급되는 압유의 유량을 Qe, 주행 모터 이외의 액추에이터인 부움 실린더(3a)에 공급되는 압유의 유량을 Qa라고 한 경우, 좌우의 주행 모터(3d, 3e)에 공급되는 압유의 유량(Qd, Qe)은 다음과 같이 된다.
먼저, 좌우의 주행 모터(3d, 3e)에 제 1 유압 펌프(1a)측으로부터, 제 1 및 제 2 토출 포트(P1, P2)의 토출유의 합류 유량(Q1 + Q2)으로부터 부움 실린더(3a)에 공급되는 압유의 유량(Qa)을 뺀 Q1 + Q2 - Qa의 1/2씩이 공급된다. Q1 + Q2 - Qa의 1/2이 되는 것은, 유량 제어 밸브(6f)의 스트로크량(개구 면적)과 유량 제어 밸브(6c)의 스트로크량(개구 면적 - 요구 유량)이 동일하기 때문이다. 또, 좌우의 주행 모터(3d, 3e)에 제 2 유압 펌프(1b)측으로부터, 제 1 및 제 2 토출 포트(P1, P2)의 토출유의 합류 유량(Q3 + Q4)의 1/2씩이 공급된다. 이 경우에도, Q3 + Q4의 1/2이 되는 것은, 유량 제어 밸브(6j)의 스트로크량(개구 면적)과 유량 제어 밸브(6g)의 스트로크량(개구 면적 - 요구 유량)이 동일하기 때문이다. 따라서, 좌우의 주행 모터(3d, 3e)에 공급되는 압유의 유량(Qd, Qe)은 다음과 같이 나타내어진다.
주행 오른쪽의 공급 유량(Qd) = (Q1+Q2-Qa)/2+(Q3+Q4)/2
주행 왼쪽의 공급 유량(Qe) = (Q1+Q2-Qa)/2+(Q3+Q4)/2
즉, Qd = Qe이고, 차체는 사행하지 않고 직진 주행할 수 있다.
상기 주행 복합 동작의 동작례는 주행 모터(3d, 3e)와 아암 실린더(3a)를 동시에 구동한 경우의 것이다. 다른 주행 복합 동작의 동작례로서, 제 1 유압 펌프(1a)의 제 1 토출 포트(P1) 또는 제 2 토출 포트(P2)으로부터만 토출되는 압유에 의해 구동되는 액추에이터(버킷 실린더(3b), 선회 모터(3c)), 또는 제 2 유압 펌프(1b)의 제 3 토출 포트(P3) 또는 제 4 토출 포트(P4)으로부터만 토출되는 압유에 의해 구동되는 액추에이터(스윙 실린더(3f), 블레이드 실린더(3g))를 동시에 구동하는 주행 복합 동작이 있다. 본 실시 형태에서는, 그와 같은 주행 복합 동작을 행하는 경우에도, 차체는 사행하지 않고 직진 주행할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 제 1∼제 4 셔틀 밸브군(208a∼208d)과 제 1 및 제 2 연통 제어 밸브(15a, 15b), 로드 센싱 제어 밸브(216a∼216d) 및 저압 선택 밸브(221a, 221b)를 설치하고, 제 1 및 제 2 연통 제어 밸브(15a, 15b)에 의해 토출 포트와 최대 부하압의 출력 유로의 양방을 연통 및 차단하는 구성으로 하였지만, 제 1 및 제 2 연통 제어 밸브(15a, 15b)는 토출 포트를 연통 및 차단하는 구성으로 하고, 그 이외의 회로 구성은 제 1 실시 형태와 동일해도 된다. 이 경우에도, 제 1 및 제 2 연통 제어 밸브(15a, 15b)가 주행 복합 동작시에 연통 위치로 전환됨으로써, 직진 주행성을 확보하는 효과를 얻을 수 있다.
∼효과∼
다음으로, 본 실시 형태에 의해 얻어지는 효과에 대하여 설명한다.
도 8은 비교예로서, 도 1에 나타낸 제 1 및 제 2 유압 펌프(1a, 1b)를 구비한 2 펌프 로드 센싱 시스템에 특허문헌 2에 기재된 전체 토오크 제어의 기술을 조합한 경우의 유압 시스템을 나타낸 도면이다. 도면 중, 도 1에 나타낸 요소와 동등한 부재에는 동일한 부호를 붙이고 있다.
도 8에 나타낸 비교예의 유압 시스템은, 토오크 피드백 회로(30)(제 1 토오크 피드백 회로부(30a) 및 제 2 토오크 피드백 회로부(30b)) 대신에, 감압 밸브(41a, 41b)를 구비하고 있다. 감압 밸브(41a, 41b)는, 2차 압력(토오크 제어 압력)이 세트압을 초과하지 않도록 제 2 유압 펌프(1b)의 제 3 및 제 4 토출 포트의 토출압을 감압하여 출력한다. 감압 밸브(41a, 41b)의 세트압은, 제 2 유압 펌프(1b)의 토오크 제어부의 스프링(S3, S4)에 의해서 설정되는 최대 토오크(T2max) 상당의 값(도 4b에 나타낸 흡수 토오크 일정 제어의 개시 압력(Pb))이 되도록 설정되어 있다.
도 9는 도 8에 나타낸 비교예의 전체 토오크 제어를 나타낸 도면이다. 도 8에 나타낸 비교예에 있어서는, 제 2 유압 펌프의 제 3 및 제 4 토출 포트의 토출압이 흡수 토오크 일정 제어의 개시 압력 이상에 있는 경우에는, 제 2 유압 펌프(1b)는 흡수 토오크 일정 제어 하에 있다고 상정하여, 감압 밸브(41a, 41b)는 제 2 유압 펌프의 제 3 및 제 4 토출 포트의 토출압을 최대 토오크(T2max) 상당의 압력으로 감압하여 제 1 유압 펌프(1a)의 감소 토오크 제어 피스톤(31a, 31b)으로 유도하고, 제 1 유압 펌프(1a)측에서는 최대 토오크를 T1max로부터 T2max만큼 감소시켜 전체 토오크 제어를 행하고 있다.
그러나, 제 2 유압 펌프의 제 3 및 제 4 토출 포트의 토출압이 흡수 토오크 일정 제어의 개시 압력 이상에 있는 경우이더라도, 제 2 유압 펌프(1b)가 흡수 토오크 일정 제어 하에 없고, 제 2 유압 펌프(1b)가 로드 센싱 제어에 의해서 흡수 토오크 일정 제어에 의해 제한되는 경전보다 작은 경전각으로 제어되는 경우가 있다. 이 경우에는, 최대 토오크(T2max) 상당의 압력에 의해 상정한 제 2 유압 펌프(1b)의 흡수 토오크는 제 2 유압 펌프(1b)의 실제의 흡수 토오크보다 큰 값이 되어 버린다.
그 결과, 최대 토오크(T2max) 상당의 압력이 유도되고, T1max - T2max의 최대 토오크에서 전체 토오크 제어를 행하는 제 1 유압 펌프(1a)에서는, 필요 이상으로 최대 토오크가 감소하도록 제어되어 버려, 원동기의 출력 토오크를 유효하게 사용할 수 없다.
도 10은 본 실시 형태의 전체 토오크 제어를 나타낸 도면이다.
본 실시 형태에서는, 토오크 피드백 회로(30)는, 제 2 유압 펌프(1b)가 제 2 토오크 제어부(13b)의 제어의 제한을 받고, 최대 토오크(T2max)(제 2 최대 토오크)에서 동작할 때와, 제 2 유압 펌프(1b)가 제 2 토오크 제어부(13b)의 제어의 제한을 받지 않고, 제 2 로드 센싱 제어부(12b)가 제 2 유압 펌프(1b)의 용량을 제어할 때(제 2 유압 펌프(1b)의 흡수 토오크 일정 제어의 개시 압력(Pb)보다 낮을 때)의 어느 경우에나 제 2 유압 펌프(1b)의 흡수 토오크를 모의한 특성이 되도록, 제 2 유압 펌프(1b)의 제 3 및 제 4 토출 포트(P3, P4)의 토출압을 보정하여 출력하고, 제 1 및 제 2 감소 토오크 제어 피스톤(31a, 31b)은, 토오크 피드백 회로(30)의 출력압이 높아짐에 따라서 제 1 토오크 제어부(13a)에 설정된 최대 토오크(T1max)를 감소시킨다.
예를 들면, 전술한 바와 같이, 제 2 유압 펌프(1b)의 제 3 및 제 4 토출 포트(P3, P4)의 토출압이 상승하고, 그 때의 제 2 유압 펌프(1b)의 흡수 토오크가 최대 토오크(T2max)보다 작은 T2이고, 토오크 피드백 회로(30)가 모의한 흡수 토오크가 T2s(≒T2)일 때, 토오크 피드백 피스톤(32a, 32b)은, 도 10에 화살표로 나타낸 바와 같이, 최대 토오크(T1max)를 T1max - T2s로 감소시키고, 이 최대 토오크(T1max - T2s)에 의해 전체 토오크 제어가 행해진다. 그 결과, 필요 이상으로 최대 토오크가 감소하지 않고, 엔진(2)의 정격 출력 토오크(TER)를 최대한 유효하게 이용하면서, 엔진(2)의 정지(엔진 스톨)를 방지할 수 있다.
이상과 같이 본 실시 형태에 의하면, 제 2 유압 펌프(1b)의 흡수 토오크를 순유압적인 구성(토오크 피드백 회로(30))에 의해 양호한 정밀도로 검출할 수 있음과 함께, 그 흡수 토오크를 제 1 유압 펌프(1a)측에 피드백함으로써, 전체 토오크 제어를 양호한 정밀도로 행하고, 원동기(2)의 정격 출력 토오크(TER)를 유효 이용할 수 있다. 또, 제 2 유압 펌프(1b)의 흡수 토오크를 순유압적으로 검출하는 구성이기 때문에, 제 1 펌프 제어 장치(5a)를 소형화할 수 있어, 펌프 제어 장치를 포함한 유압 펌프의 탑재성이 향상한다. 이에 의해 에너지 효율이 좋은, 저연비이고 실용적인 건설 기계를 제공할 수 있다.
또, 도 5c 및 도 5d에 나타낸 바와 같이, 제 1 및 제 2 분압 스로틀부(고정 스로틀)(34a, 34b)와 제 1 및 제 2 분압 밸브(가변 스로틀 밸브)(35a, 35b)와의 사이의 제 1 및 제 2 유로(36a, 36b)에 형성되는 목표 제어 압력과 제 1 및 제 2 감압 밸브(32a, 32b)가 출력하는 토오크 제어 압력은 동일한 값의 압력이며, 제 1 및 제 2 유로(36a, 36b)에 형성된 압력을 직접 토오크 제어 압력으로서 사용하는 것도 가능하다.
그러나, 제 1 및 제 2 유로(36a, 36b)에 형성된 압력을 직접 토오크 제어 압력으로서 사용한 경우에는, 토오크 제어 압력에 의해 제 3 토오크 제어 액추에이터(32a, 32b)를 구동할 때, 제 1 및 제 2 분압 스로틀부(고정 스로틀)(34a, 34b)가 저항이 되어 제 3 토오크 제어 액추에이터(32a, 32b)에 충분한 유량의 압유를 공급하기가 어려워, 제 3 토오크 제어 액추에이터(32a, 32b)의 응답성이 악화될 가능성이 있다.
또, 제 1 및 제 2 유로(36a, 36b)로부터 압유가 제 3 토오크 제어 액추에이터(32a, 32b)에 공급되는 경우에는, 제 1 및 제 2 유로(36a, 36b)의 유량(油量)이 변화되어 압력 변화가 일어나기 쉬워, 제 1 및 제 2 유로(36a, 36b)에 형성되는 압력을 도 5c에 나타낸 바와 같은 압력 변화가 되도록 정확하게 설정하기가 어려워진다. 또한, 제 2 유압 펌프(1b)의 토출압이 변동되면, 그 토출압의 변동이 직접 제 3 토오크 제어 액추에이터(32a, 32b)에 전달되어, 시스템의 안정성이 저해될 가능성이 있다.
본 실시 형태에서는, 제 1 및 제 2 분압 스로틀부(고정 스로틀)(34a, 34b)와 제 1 및 제 2 분압 밸브(가변 스로틀 밸브)(35a, 35b)와의 사이의 제 1 및 제 2 유로(36a, 36b)의 압력을 목표 제어 압력으로서 제 1 및 제 2 감압 밸브(32a, 32b)로 유도하여 제 1 및 제 2 감압 밸브(32a, 32b)의 세트압을 설정하고, 제 2 유압 펌프(1b)의 토출압으로부터 제 1 및 제 2 감압 밸브(32a, 32b)에 의해서 토오크 제어 압력을 생성하도록 하였으므로, 토오크 제어 압력에 의해 제 3 토오크 제어 액추에이터(32a, 32b)를 구동할 때의 유량이 확보되고, 제 3 토오크 제어 액추에이터(32a, 32b)를 구동할 때의 응답성을 양호하게 할 수 있다.
또, 제 1 및 제 2 분압 스로틀부(고정 스로틀)(34a, 34b)와 제 1 및 제 22 분압 밸브(가변 스로틀 밸브)(35a, 35b)와의 사이의 제 1 및 제 2 유로(36a, 36b)의 압력은, 직접 토오크 제어 압력으로서 사용되지 않으므로, 필요한 목표 제어 압력을 얻기 위한 제 1 및 제 2 분압 스로틀부(고정 스로틀)(34a, 34b)와 제 1 및 제 22 분압 밸브(가변 스로틀 밸브)(35a, 35b)의 설정과 제 3 토오크 제어 액추에이터(32a, 32b)의 응답성의 설정을 독립적으로 행할 수 있고, 필요한 성능을 발휘하기 위한 토오크 피드백 회로(30)의 설정을 용이하면서도 정확하게 행할 수 있다.
또한, 제 2 유압 펌프(1b)의 토출압이 제 1 및 제 2 감압 밸브(32a, 32b)의 세트압보다 높을 때에는, 제 2 유압 펌프(1b)의 토출압 변동이 제 1 및 제 2 감압 밸브(32a, 32b)에 의해 블록되어 제 3 토오크 제어 액추에이터(32a, 32b)에 영향을 주지 않으므로, 시스템의 안정성이 확보된다.
∼기타∼
이상의 실시 형태에서는, 제 1 및 제 2 유압 펌프가 제 1 및 제 2 토출 포트(P1, P2) 및 제 3 및 제 4 토출 포트(P3, P4)를 갖는 스플릿 플로우 타입의 유압 펌프인 경우에 대하여 설명하였지만, 제 1 및 제 2 유압 펌프의 양방 또는 일방은 단일의 토출 포트를 갖는 싱글 플로우 타입의 유압 펌프여도 된다. 제 1 및 제 2 유압 펌프가 싱글 플로우 타입의 유압 펌프인 경우, 토오크 피드백 회로(30)의 회로부와 토오크 제어 압력이 유도되는 감소 토오크 제어 피스톤은 각각 1개씩 있으면 된다. 또, 도 4a 및 도 4b의 횡축은 단일의 토출 포트의 압력(유압 펌프의 토출압)이 된다.
또, 상술한 바와 같이, 토오크 피드백 회로(30)에 있어서, 제 1 및 제 2 분압 스로틀부(고정 스로틀)(34a, 34b)와 제 1 및 제 2 분압 밸브(가변 스로틀 밸브)(35a, 35b)와의 사이의 제 1 및 제 2 유로(36a, 36b)에 형성되는 목표 제어 압력과 제 1 및 제 2 감압 밸브(32a, 32b)가 출력하는 토오크 제어 압력은 동일한 값의 압력이므로, 제 1 및 제 2 유로(36a, 36b)에 형성된 압력을 직접 토오크 제어 압력으로서 감소 토오크 제어 액추에이터(31a, 31b)로 유도하는 구성으로 해도 된다.
또, 상기 실시 형태에서는, 토오크 피드백 회로(30)에 있어서, 제 1 및 제 2 분압 스로틀부(고정 스로틀)(34a, 34b)와 제 1 및 제 2 분압 밸브(가변 스로틀 밸브)(35a, 35b)와의 사이의 제 1 및 제 2 유로(36a, 36b)의 압력이 세트압(토오크 개시 압력(Pb)) 이상이 되지 않도록 제 1 및 제 2 릴리프 밸브(37a, 37b)를 설치하였지만, 릴리프 밸브 대신에 감압 밸브를 이용해도 된다. 이 경우, 감압 밸브의 세트압을 토오크 개시 압력(Pb)으로 설정하고, 감압 밸브의 출력압을 목표 제어 압력(P35ref, P4tref)로서 이용함으로써, 동일한 기능을 얻을 수 있다.
또, 제 1 펌프 제어 장치(5a)는, 제 1 로드 센싱 제어부(12a)와 제 1 토오크 제어부(18a)를 갖는 것으로 하였지만, 제 1 펌프 제어 장치(5a)에 있어서의 제 1 로드 센싱 제어부(12a)는 필수는 아니며, 조작 레버의 조작량(유량 제어 밸브의 개구 면적 - 요구 유량)에 따라서 제 1 유압 펌프의 용량을 제어할 수 있는 것이라면, 소위 포지티브 제어 또는 네가티브 제어 등, 그 외의 제어 방식이어도 된다.
또한, 상기 실시 형태의 로드 센싱 시스템도 일례이며, 로드 센싱 시스템은 여러 가지의 변형이 가능하다. 예를 들면, 상기 실시 형태에서는, 펌프 토출압과 최고 부하압을 절대압으로서 출력하는 차압 감압 밸브를 설치하고, 그 출력압을 압력 보상 밸브로 유도하여 목표 보상 차압을 설정하고 또한 LS 제어 밸브로 유도하고, 로드 센싱 제어의 목표 차압을 설정하였지만, 펌프 토출압과 최고 부하압을 각각의 유로에 의해 압력 제어 밸브나 LS 제어 밸브로 유도하도록 해도 된다.
1a: 제 1 유압 펌프
1b: 제 2 유압 펌프
2: 원동기(디젤 엔진)
3a∼3h: 액추에이터
3a: 아암 실린더
3d: 주행 왼쪽의 주행 모터
3e: 주행 오른쪽의 주행 모터
3h: 부움 실린더
4: 컨트롤 밸브
5a: 제 1 펌프 제어 장치
5b: 제 2 펌프 제어 장치
6a∼6m: 유량 제어 밸브
7a∼7m: 압력 보상 밸브
8a: 제 1 셔틀 밸브군
8b: 제 2 셔틀 밸브군
8c: 제 3 셔틀 밸브군
8d: 제 4 셔틀 밸브군
9a∼9d: 스프링
10a∼10d: 언로드 밸브
12a: 제 1 로드 센싱 제어부
12b: 제 2 로드 센싱 제어부
13a: 제 1 토오크 제어부
13b: 제 2 토오크 제어부
15a: 제 1 연통 제어 밸브
15b: 제 2 연통 제어 밸브
16a∼16d: 로드 센싱 제어 밸브
17a, 17b: 로드 센싱 제어 피스톤(로드 센싱 제어 액추에이터)
18a: 제 1 토오크 제어 피스톤(제 1 토오크 제어 액추에이터)
19a: 제 2 토오크 제어 피스톤(제 1 토오크 제어 액추에이터)
18b: 제 3 토오크 제어 피스톤(제 2 토오크 제어 액추에이터)
19b: 제 4 토오크 제어 피스톤(제 2 토오크 제어 액추에이터)
21a, 21b: 저압 선택 밸브
30: 토오크 피드백 회로
30a: 제 1 토오크 피드백 회로부
30b: 제 2 토오크 피드백 회로부
31a: 제 1 감소 토오크 제어 피스톤(제 3 토오크 제어 액추에이터)
31b: 제 2 감소 토오크 제어 피스톤(제 3 토오크 제어 액추에이터)
32a: 제 1 토오크 감압 밸브
32b: 제 2 토오크 감압 밸브
33a: 제 1 분압 회로
33b: 제 2 분압 회로
34a: 제 1 분압 스로틀부
34b: 제 2 분압 스로틀부
35a: 제 1 분압 밸브
35b: 제 1 분압 밸브
36a: 제 1 유로
36b: 제 2 유로
37a: 제 1 릴리프 밸브(압력 제한 밸브)
37b: 제 2 릴리프 밸브(압력 제한 밸브)
P1, P2: 제 1 및 제 2 토출 포트
P3, P4: 제 3 및 제 4 토출 포트
S1, S2: 스프링
S3, S4: 스프링

Claims (3)

  1. 원동기와,
    상기 원동기에 의해 구동되는 가변 용량형의 제 1 유압 펌프와,
    상기 원동기에 의해 구동되는 가변 용량형의 제 2 유압 펌프와,
    상기 제 1 및 제 2 유압 펌프에 의해 토출된 압유에 의해 구동되는 복수의 액추에이터와,
    상기 제 1 및 제 2 유압 펌프로부터 상기 복수의 액추에이터에 공급되는 압유의 유량을 제어하는 복수의 유량 제어 밸브와,
    상기 복수의 유량 제어 밸브의 전후 차압을 각각 제어하는 복수의 압력 보상 밸브와,
    상기 제 1 유압 펌프의 토출 유량을 제어하는 제 1 펌프 제어 장치와,
    상기 제 2 유압 펌프의 토출 유량을 제어하는 제 2 펌프 제어 장치를 구비하며,
    상기 제 1 펌프 제어 장치는,
    상기 제 1 유압 펌프의 토출압과 용량 중 적어도 일방이 증대하고, 상기 제 1 유압 펌프의 흡수 토오크가 증대할 때, 상기 제 1 유압 펌프의 흡수 토오크가 제 1 최대 토오크를 초과하지 않도록 상기 제 1 유압 펌프의 용량을 제어하는 제 1 토오크 제어부를 갖고,
    상기 제 2 펌프 제어 장치는,
    상기 제 2 유압 펌프의 토출압과 용량 중 적어도 일방이 증대하고, 상기 제 2 유압 펌프의 흡수 토오크가 증대할 때, 상기 제 2 유압 펌프의 흡수 토오크가 제 2 최대 토오크를 초과하지 않도록 상기 제 2 유압 펌프의 용량을 제어하는 제 2 토오크 제어부와,
    상기 제 2 유압 펌프의 흡수 토오크가 상기 제 2 최대 토오크보다 작을 때, 상기 제 2 유압 펌프의 토출압이 상기 제 2 유압 펌프에 의해 토출된 압유에 의해 구동되는 액추에이터의 최고 부하압보다 목표 차압만큼 높아지도록 상기 제 2 유압 펌프의 용량을 제어하는 로드 센싱 제어부를 갖는 건설 기계의 유압 구동 장치에 있어서,
    상기 제 1 토오크 제어부는, 상기 제 1 유압 펌프의 토출압이 유도되고, 상기 토출압의 상승시에 상기 제 2 유압 펌프의 용량을 감소시켜 흡수 토오크가 감소하도록 상기 제 1 유압 펌프의 용량을 제어하는 제 1 토오크 제어 액추에이터와, 상기 제 1 최대 토오크를 설정하는 제 1 가압 수단을 갖고,
    상기 제 2 토오크 제어부는, 상기 제 2 유압 펌프의 토출압이 유도되고, 상기 토출압의 상승시에 상기 제 2 유압 펌프의 용량을 감소시켜 흡수 토오크가 감소하도록 상기 제 2 유압 펌프의 용량을 제어하는 제 2 토오크 제어 액추에이터와, 상기 제 2 최대 토오크를 설정하는 제 2 가압 수단을 가지며,
    상기 로드 센싱 제어부는,
    상기 제 2 유압 펌프의 토출압과 상기 최고 부하압과의 차압이 상기 목표 차압보다 작아짐에 따라서 낮아지도록 로드 센싱 구동 압력을 변화시키는 제어 밸브와, 상기 로드 센싱 구동 압력이 낮아짐에 따라서 상기 제 2 유압 펌프의 용량을 증가하여 토출 유량이 증가하도록 상기 제 2 유압 펌프의 용량을 제어하는 로드 센싱 제어 액추에이터를 갖고,
    상기 제 1 펌프 제어 장치는,
    상기 제 2 유압 펌프의 토출압과 상기 로드 센싱 구동 압력이 유도되어, 상기 제 2 유압 펌프가 상기 제 2 토오크 제어부의 제어의 제한을 받고, 상기 제 2 최대 토오크에 의해 동작할 때와, 상기 제 2 유압 펌프가 상기 제 2 토오크 제어부의 제어의 제한을 받지 않고, 상기 로드 센싱 제어부가 상기 제 2 유압 펌프의 용량을 제어할 때의 어느 경우에나 상기 제 2 유압 펌프의 흡수 토오크를 모의한 특성이 되도록, 상기 제 2 유압 펌프의 토출압과 상기 로드 센싱 구동 압력에 기초하여 상기 제 2 유압 펌프의 토출압을 보정하고, 토오크 제어 압력으로서 출력하는 토오크 피드백 회로와,
    상기 토오크 제어 압력이 유도되고, 상기 토오크 제어 압력이 높아짐에 따라서 상기 제 1 유압 펌프의 용량을 감소시켜 상기 제 1 최대 토오크가 감소하도록 상기 제 1 유압 펌프의 용량을 제어하는 제 3 토오크 제어 액추에이터를 더 가지며,
    상기 토오크 피드백 회로는,
    상기 제 2 유압 펌프의 토출압이 유도되는 고정 스로틀과,
    이 고정 스로틀의 하류측에 위치하고, 하류측이 탱크에 접속된 가변 스로틀 밸브와,
    상기 고정 스로틀과 상기 가변 스로틀 밸브 사이의 유로에 접속되고, 상기 유로의 압력을 상기 제 2 토오크 제어부의 제어를 개시하는 압력 이상이 되지 않도록 제어하는 압력 제한 밸브를 가지며,
    상기 가변 스로틀 밸브는, 상기 로드 센싱 구동 압력이 최저 압력에 있을 때에는 완전폐쇄하고, 상기 로드 센싱 구동 압력이 높아짐에 따라서 개구 면적이 커지도록 구성되고,
    상기 토오크 피드백 회로는, 상기 고정 스로틀과 상기 가변 스로틀 밸브 사이의 유로의 압력에 기초하여 상기 토오크 제어 압력을 생성하고, 이 토오크 제어 압력이 상기 제 3 토오크 제어 액추에이터로 유도되는 것을 특징으로 하는 건설 기계의 유압 구동 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 토오크 피드백 회로는, 상기 제 2 유압 펌프의 토출압이 1차 압력으로서 유도되는 감압 밸브를 더 구비하고,
    상기 고정 스로틀과 상기 가변 스로틀 밸브 사이의 유로의 압력이 상기 감압 밸브의 세트압을 설정하는 목표 제어 압력으로서 상기 감압 밸브로 유도되고,
    상기 감압 밸브는, 상기 제 2 유압 펌프의 토출압이 상기 세트압보다 낮을 때에는, 상기 제 2 유압 펌프의 토출압을 그대로 2차 압력으로서 출력하고, 상기 제 2 유압 펌프의 토출압이 상기 세트압보다 높을 때에는, 상기 제 2 유압 펌프의 토출압을 상기 세트압으로 감압하여 출력하고, 상기 감압 밸브의 출력압이 상기 토오크 제어 압력으로서 상기 제 3 토오크 제어 액추에이터로 유도되는 것을 특징으로 하는 건설 기계의 유압 구동 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 압력 제한 밸브는 릴리프 밸브인 것을 특징으로 하는 건설 기계의 유압 구동 장치.
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