KR101942853B1 - 건설 기계 - Google Patents

Abstract

용량 레귤레이터(26)와 압력 제어 밸브(44)의 사이에는 제어압 전환 밸브(57)를 설치한다. 이 제어압 전환 밸브(57)는, 압력 제어 밸브(44)로부터 로드 센싱용 제어압(PLS)이 용량 레귤레이터(26)로 출력되는 것을 허용하는 제어 위치(j)와, 용량 레귤레이터(26)로 출력되는 로드 센싱용 제어압(PLS)을 소정의 저압값까지 저하시키는 제어 해제 위치(k)로 전환한다. 컨트롤러(61)는, 필터(19)의 재생이 필요하다고 판정했을 때, 제어압 전환 밸브(57)를 제어 해제 위치(k)로 전환한다. 용량 레귤레이터(26)는, 제어압 전환 밸브(57)가 제어 해제 위치(k)로 전환되어 로드 센싱용 제어압(PLS)이 상기 저압값까지 저하했을 때, 유압 펌프(13)의 토출 용량을 증대시켜 엔진(10)의 회전 부하를 높인다.

Description

건설 기계{CONSTRUCTION MACHINE}

본 발명은, 예를 들면 유압 셔블, 유압 크레인, 휠 로더로 대표되는 건설 기계에 관한 것으로서, 특히, 로드 센싱 제어를 행하도록 한 건설 기계에 관한 것이다.

유압 셔블로 대표되는 건설 기계에는, 복수의 유압 액츄에이터(즉, 작업 장치의 각 유압 실린더, 선회용 및 주행용 유압 모터)의 부하압을 로드 센싱하고, 이 부하압에 상응하는 유량의 압유를 상기 유압 액츄에이터에 공급하기 위하여, 유압원이 되는 가변 용량형 유압 펌프의 토출 용량을 가변적으로 제어하는 구성으로 한 것이 알려져 있다(특허문헌 1).

또, 건설 기계의 원동기가 되는 엔진에는, 일반적으로 디젤 엔진이 사용되고 있다. 이 디젤 엔진으로부터 배출되는 배기 가스 중에는, 예를 들면 입자상 물질(PM: Particulate Matter), 질소산화물(NOx)을 포함하는 유해 물질이 포함되는 경우가 있다. 이 때문에, 유압 셔블로 대표되는 건설 기계에는, 엔진의 배기 가스 통로를 형성하는 배기관에 배기 가스 정화 장치가 설치되어 있다.

이 배기 가스 정화 장치는, 배기 가스 중에 포함되는 일산화질소(NO), 일산화탄소(CO), 탄화수소(HC)를 산화하여 제거하는 산화 촉매(통상, Diesel Oxidation Catalyst, 간략히 DOC라고도 불리고 있다)와, 당해 산화 촉매의 하류측에 배치되어 배기 가스 중의 입자상 물질을 포집하여 제거하는 입자상 물질 제거 필터(통상, Diesel Particulate Filter, 간략히 DPF라고도 불리고 있다)로 이루어지는 후처리 장치를 구비하고 있다(특허문헌 2).

배기 가스 중의 입자상 물질이 입자상 물질 제거 필터에 다량으로 포집되어 부착되었을 때에는, 당해 필터를 재생 처리할 필요가 있다. 이 경우, 상기 입자상 물질은, 이산화질소(NO₂) 영역 하에서는, 예를 들면 250∼300℃ 이상의 고온이 된 배기 가스에 의해 연소된다. 이것에 의해, 상기 입자상 물질은 입자상 물질 제거 필터로부터 제거되고, 당해 필터는 재생된다.

일본 특허 공개 제2001-193705호(특허 제3854027호) 공보 일본 특허 공개 제2011-52669호 공보

그런데, 상기 서술한 특허문헌 1에 의한 종래 기술에서는, 유압원이 되는 가변 용량형 유압 펌프의 토출 용량을 로드 센싱에 의해 가변적으로 제어한다. 이 때문에, 복수의 유압 액츄에이터가 모두 정지하는 무작업시(이하, 무부하시라고 한다)에는, 상기 유압 펌프의 토출 용량은 최소에 가까운 유량으로 제어되고, 엔진의 회전 부하도 작아진다. 이처럼, 엔진의 회전 부하가 작은 상태에서는, 배기 가스의 온도가 입자상 물질 제거 필터의 필터 재생에 필요한 온도보다 저하되는 경우가 있다.

이 때문에, 로드 센싱 제어를 채용한 건설 기계에서는, 유압 액츄에이터의 무부하시에 엔진의 회전 부하가 작아지면, 입자상 물질 제거 필터의 필터 재생 처리를 적정하게 행하는 것이 어려워진다. 이것에 의해, 배기 가스 정화 장치의 수명, 신뢰성이 저하된다는 문제가 있다.

본 발명은 상기 서술한 종래 기술의 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은, 로드 센싱 제어를 채용하여 에너지 절약화를 도모할 수 있는 데다, 필요에 따라 배기 가스의 온도가 소요(所要)의 온도까지 상승하도록 엔진의 회전 부하를 증대시킬 수 있고, 배기 가스 정화 장치의 입자상 물질 제거를 확실하게 행할 수 있도록 한 건설 기계를 제공하는 것에 있다.

(1) 상기 서술한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은, 원동기인 엔진과, 당해 엔진의 배기측에 설치되어 배기 가스를 정화하는 필터를 가진 배기 가스 정화 장치와, 당해 배기 가스 정화 장치에 설치되어 상기 필터의 전, 후의 차압을 검출하는 압력 검출기와, 상기 엔진에 의해 구동되어 용량 가변부를 가지는 가변 용량형의 유압 펌프와, 당해 유압 펌프에 의한 압유의 토출 용량을 가변적으로 제어하는 용량 레귤레이터와, 상기 유압 펌프로부터 토출되는 압유에 의해 구동되는 유압 액츄에이터와, 상기 유압 펌프로부터 상기 유압 액츄에이터로 공급되는 압유의 유량을 제어하는 방향 제어 밸브와, 상기 유압 펌프의 토출압이 상기 유압 액츄에이터의 최고 부하압보다 목표 차압분(分)만큼 높아지도록 상기 용량 레귤레이터에 로드 센싱용 제어압을 출력하는 압력 제어 밸브와, 상기 엔진의 회전을 제어함과 함께 상기 필터의 재생 처리를 행하는 컨트롤러를 구비하여 이루어지는 건설 기계에 적용된다.

본 발명이 채용하는 구성의 특징은, 상기 용량 레귤레이터와 상기 압력 제어 밸브 사이에, 상기 압력 제어 밸브로부터 상기 용량 레귤레이터로 상기 로드 센싱용 제어압이 그대로 출력되는 것을 허용하는 제어 위치와, 상기 용량 레귤레이터로 출력되는 상기 로드 센싱용 제어압을 미리 결정된 저압값까지 저하시키는 제어 해제 위치 중 어느 것에 상기 컨트롤러로부터의 제어 신호에 의해 변환되는 제어압 전환 밸브를 설치하고, 상기 컨트롤러는, 상기 압력 검출기에서 검출된 상기 필터 전, 후 차압에 의해 상기 필터의 재생이 필요하다고 판정했을 때, 상기 제어압 전환 밸브를 상기 제어 위치로부터 제어 해제 위치로 전환하는 상기 제어 신호를 출력하고, 상기 용량 레귤레이터는, 상기 제어압 전환 밸브가 상기 제어 위치로부터 제어 해제 위치로 전환되어 상기 로드 센싱용 제어압이 상기 저압값까지 저하했을 때, 상기 엔진의 배기 가스 온도를 상기 필터의 재생에 필요한 온도까지 상승시키기 위하여 상기 유압 펌프의 토출 용량을 증대시켜 상기 엔진의 회전 부하를 높이는 구성으로 한 것에 있다.

이처럼 구성함으로써, 용량 레귤레이터와 압력 제어 밸브의 사이에 설치된 제어압 전환 밸브는, 배기 가스 정화 장치의 필터가 재생 처리를 행하는 시기에 도달할 때까지는, 압력 제어 밸브로부터 용량 레귤레이터로 로드 센싱용 제어압을 그대로 출력할 수 있다. 이 때문에, 용량 레귤레이터는, 유압 펌프의 토출압이 유압 액츄에이터의 최고 부하압보다 목표 차압분만큼 높아지도록 유압 펌프의 토출 용량을 제어할 수 있어, 에너지 절약화를 도모할 수 있다. 한편, 유압 액츄에이터가 정지하는 무부하시에는, 용량 레귤레이터는, 가변 용량형 유압 펌프의 토출 용량을 최소에 가까운 유량으로 제어하여, 엔진의 회전 부하를 작게 억제할 수 있어, 에너지 절약화를 도모할 수 있다.

또한, 상기 필터의 재생 처리를 행하는 시기에 도달했을 때에는, 상기 제어 압 전환 밸브를 제어 위치로부터 제어 해제 위치로 전환함으로써, 상기 압력 제어 밸브로부터 용량 레귤레이터로 출력되는 상기 로드 센싱용 제어압을 미리 결정된 저압값까지 저하시킬 수 있다. 이것에 의해, 상기 용량 레귤레이터는, 유압 펌프의 토출 용량을 대용량이 되도록 증대시킬 수 있어, 엔진의 회전 부하를 높일 수 있다. 이 결과, 상기 엔진의 배기 가스 온도를 상기 필터의 재생에 필요한 온도까지 상승시킬 수 있어, 상기 필터의 재생을 적당하게 행함으로써 배기 가스 정화 장치의 입자상 물질 제거를 확실하게 행할 수 있다.

(2) 본 발명에 의하면, 상기 방향 제어 밸브가 중립 위치에 있는지의 여부를 검출하는 조작 검출기를 구비하고, 상기 컨트롤러는, 상기 조작 검출기에 의해 상기 방향 제어 밸브가 중립 위치에 있는 것을 검출하고, 또한 상기 필터의 재생이 필요하다고 판정했을 때 상기 제어압 전환 밸브를 상기 제어 위치로부터 제어 해제 위치로 전환하는 상기 제어 신호를 출력하는 구성으로 하고 있다.

상기 구성에 의하면, 조작 검출기를 사용하여 방향 제어 밸브가 중립 위치에 있는지의 여부를 검출함으로써, 유압 액츄에이터가 정지하는 무부하시를 판별할 수 있다. 무부하시의 경우에는, 제어압 전환 밸브를 제어 위치로부터 제어 해제 위치로 전환함으로써, 로드 센싱용 제어압을 저압값까지 저하시킬 수 있다. 이것에 의해, 유압 펌프의 토출 용량을 증대시킬 수 있어, 엔진의 회전 부하를 높일 수 있다. 이 때문에, 상기 엔진의 배기 가스 온도를 필터의 재생에 필요한 온도까지 상승시킬 수 있다.

(3) 본 발명에 의하면, 상기 방향 제어 밸브가 중립 위치에 록 되어 있는지의 여부를 검출하는 조작 록 검출기를 구비하고, 상기 컨트롤러는, 상기 조작 록 검출기에 의해 상기 방향 제어 밸브가 중립 위치에 록 되어 있는 것을 검출하며, 또한 상기 필터의 재생이 필요하다고 판정했을 때 상기 제어압 전환 밸브를 상기 제어 위치로부터 제어 해제 위치로 전환하는 상기 제어 신호를 출력하는 구성으로 하고 있다.

상기 구성에 의하면, 조작 록 검출기를 사용하여 방향 제어 밸브가 중립 위치에 록 되어 있는지의 여부를 검출함으로써, 유압 액츄에이터가 정지하는 무부하 시를 판별할 수 있고, 이 경우에도, 제어압 전환 밸브를 제어 위치로부터 제어 해제 위치로 변환함으로써, 유압 펌프의 토출 용량을 증대시켜, 엔진의 회전 부하를 높일 수 있다.

(4) 본 발명에 의하면, 상기 유압 펌프의 용량 가변부는, 상기 용량 레귤레이터에 의해 경전(傾轉) 구동되어 상기 압유의 토출 용량을 변화시키는 구성으로 하고, 상기 유압 펌프에는, 상기 제어압 전환 밸브가 상기 제어 위치에 있는 동안에는 상기 용량 가변부가 최대 경전 위치와 최소 경전 위치의 사이에서 상기 용량 레귤레이터에 의해 경전 구동되는 것을 허용하고, 상기 컨트롤러로부터의 제어 신호에 의해 상기 제어압 전환 밸브가 상기 제어 위치로부터 제어 해제 위치로 전환되었을 때에는 상기 용량 가변부의 경전 위치를 미리 결정된 범위 내로 제한하는 경전 위치 제한 장치를 설치하는 구성으로 하고 있다.

이 구성에 의하면, 유압 액츄에이터가 정지하는 무부하시에, 제어압 전환 밸브를 제어 위치로부터 제어 해제 위치로 전환함으로써, 경전 위치 제한 장치는, 용량 가변부의 경전 위치를 소정의 범위 내로 제한한다. 이 때문에, 유압 펌프의 토출 용량이 필요 이상으로 커지는 것을 억제할 수 있어, 엔진의 배기 가스 온도가 필터의 재생에 필요한 온도까지 상승하는 범위 내에서 엔진의 회전 부하를 높일 수 있다.

(5) 본 발명은, 상기 유압 액츄에이터 및 방향 제어 밸브를 각각 복수개 구비하고, 또한, 상기 복수의 방향 제어 밸브의 전, 후 차압을 각각 제어하는 복수의 압력 보상 밸브를 구비하고, 상기 압력 제어 밸브는, 상기 복수의 유압 액츄에이터의 최고 부하압보다 목표 차압분만큼 높아지도록 상기 로드 센싱용 제어압을 제어하는 구성으로 하고 있다.

이 구성에 의하면, 복수의 유압 액츄에이터를 각각의 방향 제어 밸브에 의해 개별적으로 제어할 수 있고, 복수의 압력 보상 밸브는, 각 방향 제어 밸브마다의 전, 후 차압을 개별적으로 제어할 수 있다. 압력 제어 밸브는, 복수의 유압 액츄에이터의 최고 부하압보다 목표 차압분만큼 높아지도록 로드 센싱용 제어압을 제어할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 사용하는 유압 셔블을 나타내는 정면도이다.
도 2는 도 1 중의 상부 선회체 중 캡, 외장 커버의 일부를 제거한 상태에서 유압 셔블을 확대하여 나타내는 일부 파단의 평면도이다.
도 3은 엔진, 유압 펌프, 작업용 유압 실린더 및 엔진 제어 장치를 포함한 로드 센싱 제어용 유압 회로를 유압 실린더의 정지 상태에서 나타내는 전체 구성 도이다.
도 4는 도 3 중의 유압 실린더를 구동하기 위하여 방향 제어 밸브를 중립 위치로부터 전환 위치로 전환한 상태를 나타내는 전체 구성도이다.
도 5는 도 4 중의 방향 제어 밸브를 중립 위치로 되돌려 유압 펌프의 용량 제어를 행하고 있는 상태를 나타내는 전체 구성도이다.
도 6은 도 4 중의 제어압 전환 밸브를 전환하여 용량 제어 밸브를 대용량 위치로 되돌린 상태를 나타내는 전체 구성도이다.
도 7은 컨트롤러에 의한 제어압 전환 밸브의 전환 제어 처리를 나타내는 플로우 차트이다.
도 8은 마력 제어에 의한 유압 펌프의 토출 압력과 유량의 관계를 나타내는 특성선도이다.
도 9는 변형예에 의한 로드 센싱 제어용 유압 회로를 나타내는 회로 구성도이다.
도 10은 제2 실시 형태에 의한 로드 센싱 제어용 유압 회로를 나타내는 전체구성도이다.
도 11은 제3 실시 형태에 의한 로드 센싱 제어용 유압 회로의 일부를 확대하여 나타내는 부분 구성도이다.

이하, 본 발명의 실시 형태에 의한 건설 기계로서 소형의 유압 셔블을 예로 들어, 첨부된 도면에 따라 상세하게 설명한다.

여기서, 도 1 내지 도 8은 본 발명의 제1 실시 형태에 관련된 배기 가스 정화 장치를 구비한 유압 셔블을 나타내고 있다.

도면 중, 1은 토사의 굴삭 작업에 사용되는 소형의 유압 셔블이다. 이 유압 셔블(1)은, 자주(自走) 가능한 크롤러식의 하부 주행체(2)와, 당해 하부 주행체(2) 상에 선회 장치(3)를 통하여 선회 가능하게 탑재되어, 당해 하부 주행체(2)와 함께 차체를 구성하는 상부 선회체(4)와, 당해 상부 선회체(4)의 전측에 부앙동(俯仰動) 가능하게 설치된 작업 장치(5)에 의해 대략 구성되어 있다.

여기서, 작업 장치(5)는, 스윙 포스트식 작업 장치로서 구성되고, 예를 들면 스윙 포스트(5A), 붐(5B), 아암(5C), 작업 도구로서의 버킷(5D), 스윙 실린더(도시 생략), 붐 실린더(5E), 아암 실린더(5F) 및 버킷 실린더(5G)를 구비하고 있다. 또, 상부 선회체(4)는, 후술하는 선회 프레임(6), 외장 커버(7), 캡(8) 및 카운터 웨이트(9) 등에 의해 구성되어 있다.

선회 프레임(6)은 상부 선회체(4)의 지지 구조체로서, 당해 선회 프레임(6)은, 선회 장치(3)를 통하여 하부 주행체(2) 상에 장착되어 있다. 선회 프레임(6)에는, 그 후부측에 후술하는 카운터 웨이트(9), 엔진(10)이 설치되고, 좌전측에는 후술하는 캡(8)이 설치되어 있다. 또한, 선회 프레임(6)에는, 캡(8)과 카운터 웨이트(9)의 사이에 위치하여 외장 커버(7)가 설치되고, 이 외장 커버(7) 내에는, 엔진(10), 유압 펌프(13), 작동유 탱크(14), 열교환기(15) 이외에, 연료 탱크, 각종 제어 밸브(모두 도시 생략)가 수용되어 있다.

캡(8)은 선회 프레임(6)의 좌전측에 탑재되고, 당해 캡(8)은, 오퍼레이터가 탑승하는 운전실을 내부에 획성(劃成)하고 있다. 캡(8)의 내부에는, 오퍼레이터가 착좌하는 운전석, 각종 조작 레버[도 3 중에 나타내는 후술하는 파일럿 밸브(48)에 부설된 조작 레버, 게이트 록 밸브(49)를 조작하는 게이트 록 레버]가 배치하여 설치되어 있다.

카운터 웨이트(9)는 상부 선회체(4)의 일부를 구성하고, 당해 카운터 웨이트(9)는, 후술하는 엔진(10)의 후측에 위치하여 선회 프레임(6)의 후단부에 장착되고, 작업 장치(5)와의 중량 밸런스를 맞추는 것이다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 카운터 웨이트(9)의 후면측은, 원호 형상을 이루어 형성되고, 상부 선회체(4)의 선회 반경을 작게 수렴시키는 구성으로 되어 있다.

10은 선회 프레임(6)의 후측에 가로 놓기(橫置) 상태로 배치된 엔진이며, 당해 엔진(10)은, 상기 서술한 바와 같이 소형의 유압 셔블(1)에 원동기로서 탑재되기 때문에, 예를 들면 소형의 디젤 엔진을 사용하여 구성되어 있다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 엔진(10)의 좌측에는, 배기 가스 통로의 일부를 이루는 배기관(11)이 설치되고, 당해 배기관(11)에는 후술하는 배기 가스 정화 장치(16)가 접속하여 설치되어 있다.

여기서, 엔진(10)은, 전자 제어식 엔진에 의해 구성되며, 연료의 공급량이 전자 거버너(12)(도 3 참조)에 의해 가변적으로 제어된다. 즉, 이 전자 거버너(12)는, 후술하는 엔진 제어 장치(63)로부터 출력되는 제어 신호에 기초하여 엔진(10)으로 공급되는 연료의 분사량을 가변적으로 제어한다. 이것에 의해, 엔진(10)의 회전수는, 상기 제어 신호에 의한 목표 회전수에 대응한 회전수가 되도록 제어된다.

13은 엔진(10)의 좌측에 설치된 가변 용량형의 유압 펌프이며, 당해 유압 펌프(13)는, 도 3에 나타내는 작동유 탱크(14)[이하, 탱크(14)라고 한다]와 함께 유압원을 구성하는 것이다. 유압 펌프(13)는, 압유의 토출 용량을 대용량과 소용량 사이에서 변화시키는 용량 가변부(13A)를 가지고 있다. 여기서, 유압 펌프(13)를, 예를 들면 가변 용량형 사판식 유압 펌프로 구성하는 경우에, 용량 가변부(13A)는 사판에 의해 구성된다. 가변 용량형 사축식 유압 펌프에 의해 유압 펌프(13)를 구성하는 경우에는, 사축에 의해 용량 가변부(13A)가 구성된다.

유압 펌프(13)의 용량 가변부(13A)는, 후술하는 리턴 스프링(26A), 경전 액츄에이터(27, 28)에 의해 최대 경전 위치(대용량 위치)와 최소 경전 위치(소용량 위치)의 사이에서 경전 구동된다. 유압 펌프(13)의 토출 용량은, 용량 가변부(13A)가 도 3 중의 화살표 LV 방향으로 최대 경전 위치까지 경전되었을 때 최대용량이 되고, 용량 가변부(13A)가 화살표 SV 방향으로 최소 경전 위치까지 경전되었을 때에는 최소 용량으로 제어된다. 유압 펌프(13)의 토출 용량(압유의 유량)은, 용량 가변부(13A)의 경전 위치(즉, 경전각)에 따라 상기 최대 용량과 최소 용량 사이에서 연속적으로 전환하여 제어해도 되고, 또는 다단계로 단속적으로 전환하여 제어해도 되는 것이다.

도 2에 나타내는 바와 같이, 유압 펌프(13)는, 엔진(10)의 좌측에 동력 전달 장치(도시 생략)를 통하여 장착되고, 이 동력 전달 장치에 의해 엔진(10)의 회전 출력이 전달된다. 유압 펌프(13)는, 엔진(10)에 의해 회전 구동되면, 탱크(14) 내의 유액을 흡입하여, 압유를 후술하는 토출 관로(31)로부터 밸브 장치(32) 내의 방향 제어 밸브(37)를 향하여 토출하는 것이다.

열교환기(15)는 엔진(10)의 우측에 위치하여 선회 프레임(6) 상에 설치되어 있다. 이 열교환기(15)는, 예를 들면 라디에이터, 오일쿨러, 인터쿨러를 포함하여 구성되어 있다. 즉, 열교환기(15)는, 엔진(10)의 냉각을 행함과 함께, 탱크(14)로 되돌아가는 압유(작동유)의 냉각도 행하는 것이다.

다음으로, 제1 실시 형태에서 사용되는 배기 가스 정화 장치(16)에 대하여 설명한다.

즉, 16은 엔진(10)의 배기 가스에 포함되는 유해 물질을 제거하여 정화하는 배기 가스 정화 장치이며, 당해 배기 가스 정화 장치(16)는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 엔진(10)의 좌측 상부가 되는 위치에 배치하여 설치되어 있다. 배기 가스 정화 장치(16)는, 그 상류측에 엔진(10)의 배기관(11)이 접속되어 있다. 배기 가스 정화 장치(16)는, 배기관(11)과 함께 배기 가스 통로를 구성하고, 상류측으로부터 하류측으로 배기 가스가 유통하는 사이에, 이 배기 가스에 포함되는 유해 물질을 제거하는 것이다.

즉, 디젤 엔진으로 이루어지는 엔진(10)은, 고효율이며 내구성도 우수하다. 그러나, 엔진(10)의 배기 가스 중에는, 예를 들면 입자상 물질(PM: Particulate Matter), 질소산화물(NOx), 일산화탄소(CO)로 이루어지는 유해 물질이 포함되어 있다. 이 때문에, 배기관(11)에 장착되는 배기 가스 정화 장치(16)는, 일산화탄소(CO) 등을 산화시켜 제거하는 후술하는 산화 촉매(18)와, 입자상 물질을 포집하여 제거하는 후술하는 입자상 물질 제거 필터(19)를 포함하여 구성되어 있다.

도 3에 나타내는 바와 같이, 배기 가스 정화 장치(16)는, 복수의 통체를 전, 후에서 착탈 가능하게 연결하여 구성된 통 형상의 케이싱(17)을 가지고 있다. 당해 케이싱(17) 내에는, 산화 촉매(18)(통상, Diesel Oxidation Catalyst, 간략히 DOC라고 불린다)와, 입자상 물질 제거 필터(19)(통상, Diesel Particulate Filter, 간략히 DPF라고 불린다)가 분리 가능하게 수용되어 있다.

상기 산화 촉매(18)는, 예를 들면 케이싱(17)의 내경 치수와 동등한 외경 치수를 가진 세라믹제의 셀 형상 통체로 이루어지고, 그 축 방향에는 다수의 관통 구멍(도시 생략)이 형성되며, 그 내면에 귀금속이 코팅되어 있다. 산화 촉매(18)는, 소정의 온도하에서 각 관통 구멍 내에 배기 가스를 유통시킴으로써, 이 배기 가스에 포함되는 일산화탄소(CO), 탄화수소(HC)를 산화시켜 제거하고, 질소산화물(NO)을 이산화질소(NO2)로서 제거하는 것이다.

또, 입자상 물질 제거 필터(19)는, 케이싱(17) 내에서 산화 촉매(18)의 하류 측에 배치되어 있다. 입자상 물질 제거 필터(19)는, 엔진(10)으로부터 배출되는 배기 가스 중의 입자상 물질을 포집함과 함께, 포집한 입자상 물질을 연소시켜 제거함으로써 배기 가스의 정화를 행하는 것이다. 이 때문에, 입자상 물질 제거 필터(19)는, 예를 들면 세라믹 재료로 이루어지는 다공질 부재에 축 방향으로 다수의 작은 구멍(도시 생략)을 형성한 셀 형상 통체에 의해 구성되어 있다. 이것에 의해, 입자상 물질 제거 필터(19)는, 다수의 작은 구멍을 통하여 입자상 물질을 포집하고, 포집한 입자상 물질은, 상기 서술한 바와 같이 연소하여 제거된다. 이 결과, 입자상 물질 제거 필터(19)는 재생된다.

도 3에 나타내는 바와 같이, 배기 가스의 배출구(20)는 배기 가스 정화 장치(16)의 하류측에 설치되어 있다. 이 배출구(20)는, 입자상 물질 제거 필터(19)보다 하류측에 위치하여 케이싱(17)의 출구측에 접속되어 있다. 이 배출구(20)는, 예를 들면 정화 처리된 후의 배기 가스를 대기 중에 방출하는 굴뚝을 포함하여 구성된다.

배기 온도 센서(21)는 배기 가스의 온도를 검출하는 것으로, 당해 배기 온도 센서(21)는, 온도 검출기를 구성하고 있다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 배기 온도 센서(21)는, 배기 가스 정화 장치(16)의 케이싱(17)에 장착되고, 배기관(11) 측으로부터 배출되는 배기 가스의 온도를 검출한다. 배기 온도 센서(21)에서 검출한 온도는, 검출 신호로서 후술하는 엔진 제어 장치(63)로 출력되는 것이다.

22, 23은 배기 가스 정화 장치(16)의 케이싱(17)에 설치된 가스압 센서이며, 당해 가스압 센서(22, 23)는 압력 검출기를 구성하고 있다. 이들의 가스압 센서(22, 23)는, 입자상 물질 제거 필터(19)를 사이에 두고 서로 이간하여 배치되어 있다. 일방의 가스압 센서(22)는, 입자상 물질 제거 필터(19)의 상류측(입구측)에서 배기 가스의 가스압을 압력 P1으로서 검출하고, 타방의 가스압 센서(23)는, 입자상 물질 제거 필터(19)의 하류측(출구측)에서 배기 가스의 가스압을 압력 P2로서 검출한다. 가스압 센서(22, 23)는, 각각의 검출 신호를 후술하는 엔진 제어장치(63)로 출력한다. 엔진 제어 장치(63)는, 가스압 센서(22, 23)로부터의 검출 신호에 의해, 엔진 회전수(연료 분사량) 및 배기 가스의 온도에 기초하여 입자상 물질 제거 필터(19)의 재생 처리를 행할 필요가 있는지의 여부를 판정하는 것이다.

후술하는 엔진 제어 장치(63)는, 가스압 센서(22)에서 검출한 상류측 압력(P1)과 가스압 센서(23)에서 검출한 하류측 압력(P2)으로부터, 양자의 압력차(ΔP)(즉, 필터 전, 후 차압)를 하기의 수학식 1에 따라 연산한다. 또한, 엔진 제어 장치(63)는, 압력차(ΔP)의 연산 결과로부터 입자상 물질 제거 필터(19)에 부착된 입자상 물질, 미연소 잔류물의 퇴적량(즉, 포집량)을 추정하는 것이다. 이 경우, 상기 압력차(ΔP)는, 상기 포집량이 적을 때에는 작은 압력값이 되고, 상기 포집량이 증가함에 따라 높은 압력값이 된다.

다음으로, 유압 펌프(13)의 용량 제어에 사용되는 파일럿 펌프(24), 용량 레귤레이터(26)에 대하여 설명한다.

파일럿 펌프(24)는 탱크(14)와 함께 보조 유압원을 구성하는 보조 유압 펌프이다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 이 파일럿 펌프(24)는, 메인의 유압 펌프(13)와 함께 엔진(10)에 의해 회전 구동된다. 파일럿 펌프(24)는, 탱크(14) 내로부터 흡입한 작동유를 파일럿 관로(25) 내를 향하여 토출함으로써 후술하는 파일럿압을 발생시키는 것이다. 파일럿 관로(25)는, 후술하는 스로틀(53)보다 하류측이 되는 위치에서 복수의 제1 파일럿 관로(25A), 제2 파일럿 관로(25B) 및 제3 파일럿 관로(25C)로 분기되어 있다.

26은 유압 펌프(13)에 의한 압유의 토출 용량을 가변적으로 제어하는 용량 레귤레이터이다. 이 용량 레귤레이터(26)는, 유압 펌프(13)의 용량 가변부(13A)를 경전 구동하는 마력 제어용 경전 액츄에이터(27)와, 로드 센싱 제어용 경전 액츄에이터(28)와, 로드 센싱 제어용 용량 제어 밸브(29)와, 유압 펌프(13)의 용량 가변부(13A)를 최대 경전측으로 가압하는 리턴 스프링(26A)을 포함하여 구성되어 있다. 마력 제어용 경전 액츄에이터(27)와 로드 센싱 제어용 경전 액츄에이터(28)는, 유압 펌프(13)의 용량 가변부(13A)를 리턴 스프링(26A)에 저항하여 소용량측으로 경전 구동하는 유압 실린더에 의해 구성되어 있다. 용량 가변부(13A)의 경전각은, 이들의 액츄에이터(27, 28)를 구성하는 유압 실린더에 급배되는 압유의 압력에 따라 가변적으로 설정된다.

용량 레귤레이터(26)의 마력 제어용 경전 액츄에이터(27)는, 예를 들면 도 8 중에 나타내는 특성선(64)을 따라 유압 펌프(13)의 토출 압력(P)에 대한 토출량(Q)의 제어를 행하는 것이다. 즉, 마력 제어용 경전 액츄에이터(27)는, 압유의 토출압력(P)이 높아지면, 이에 따라 용량 가변부(13A)의 경전각을 점차 작게 하여 유압 펌프(13)의 토출량(Q)을 감소시킨다. 반대로, 압유의 토출 압력(P)이 저하했을 때에는, 이에 따라 용량 가변부(13A)의 경전각을 점차 크게 하여 유압 펌프(13)로부터 토출되는 압유의 토출량(Q)을 증대시킨다. 이 때문에, 유압 펌프(13)의 용량 가변부(13A)는, 리턴 스프링(26A)에 의해 화살표 LV 방향으로 경전 구동된다.

용량 제어 밸브(29)는, 좌, 우의 유압 파일럿부(29A, 29B)를 가진 전환 밸브에 의해 구성되어 있다. 용량 제어 밸브(29)는, 유압 파일럿부(29A, 29B)에 공급되는 파일럿압[후술하는 로드 센싱 목표 차압(ΔPt)와 로드 센싱용 제어압(PLS)]에 따라 대용량 위치(a)와 소용량 위치(b)로 전환된다. 용량 제어 밸브(29)는, 대용량 위치(a)로 전환되어 있는 동안에는 로드 센싱 제어용 경전 액츄에이터(28)를 스로틀(30)을 통하여 탱크(14)에 연통시킨다. 이 때문에, 유압 펌프(13)의 용량 가변부(13A)는, 리턴 스프링(26A)의 스프링력에 의해 화살표 LV 방향으로 최대 경전 위치를 향하여 경전 구동된다.

한편, 도 4, 도 5에 나타내는 바와 같이, 용량 제어 밸브(29)가 대용량 위치(a)로부터 소용량 위치(b)로 전환되었을 때에는, 파일럿 펌프(24)로부터 파일럿 관로(25) 내에 토출된 압유(파일럿압)가 제1 파일럿 관로(25A), 용량 제어 밸브(29) 및 스로틀(30)을 통하여 로드 센싱 제어용 경전 액츄에이터(28)로 공급된다. 이것에 의해, 로드 센싱 제어용 경전 액츄에이터(28)는, 용량 가변부(13A)를 리턴 스프링(26A)에 저항하여 화살표 SV 방향으로 경전각을 작게 하는 방향으로 경전 구동하여, 유압 펌프(13)의 토출 용량은 감소된다.

이 경우, 용량 제어 밸브(29)는, 유압 파일럿부(29B)에 공급되는 파일럿압[즉, 후술하는 로드 센싱용 제어압(PLS)]이, 유압 파일럿부(29A)에 공급되는 파일럿압[즉, 후술하는 로드 센싱 목표 차압(ΔPt)]보다 높은 압력이 되었을 때 대용량 위치(a)로부터 소용량 위치(b)로 전환된다. 그러나, 로드 센싱용 제어압(PLS)은, 유압 펌프(13)로부터 토출되는 압유의 유량이 감소하면, 후술하는 바와 같이 상대적으로 압력이 저하된다. 이 때문에, 로드 센싱용 제어압(PLS)이 로드 센싱 목표 차압(ΔPt)보다 낮아진 단계에서, 용량 제어 밸브(29)는, 소용량 위치(b)로부터 대용량 위치(a)로 전환된다.

한편, 유압 펌프(13)로부터 토출되는 압유의 유량이 증가하여, 로드 센싱용 제어압(PLS)이 로드 센싱 목표 차압(ΔPt)보다 높아지면, 용량 제어 밸브(29)는 대용량 위치(a)로부터 다시 소용량 위치(b)로 전환된다. 이처럼, 용량 제어 밸브(29)는, 로드 센싱용 제어압(PLS)과 로드 센싱 목표 차압(ΔPt)에 따라, 대용량위치(a)와 소용량 위치(b)의 사이에서 반복하여 전환되도록 동작한다. 이 결과, 유압 펌프(13)의 토출 압력이 후술하는 최고 부하압보다 목표 차압분만큼 높아지도록, 유압 펌프(13)의 용량 제어가 행하여진다.

단, 유압 펌프(13)의 토출 압력(P)과 토출량(Q)의 관계가, 도 8에 나타내는 특성선(64)의 범위를 초과하면, 엔진(10)에 과부하가 작용하여 엔진 스톨을 일으키는 원인이 된다. 이 때문에, 용량 레귤레이터(26)의 마력 제어용 경전 액츄에이터(27)는, 유압 펌프(13)의 토출 압력(P)과 토출량(Q)의 관계가, 도 8에 나타내는 특성선(64)의 범위 내에 들어가도록 유압 펌프(13)의 용량 가변부(13A)를 경전 구동하는 것이다.

토출 관로(31)는 유압 펌프(13)의 토출측에 접속된 관로이며, 당해 토출 관로(31)는, 유압 펌프(13)로부터 토출된 압유를 복수의 유압 액츄에이터[예를 들면, 후술하는 유압 실린더(33)를 포함한다]로 공급하는 것이다. 이 때문에, 토출 관로(31)는, 복수의 토출 관로부(31A, 31B)로 분기되고, 이 중 토출 관로부(31A)는, 후술하는 밸브 장치(32)의 공급 관로(34)에 접속되어 있다. 또, 다른 토출 관로부(31B)는, 유압 실린더(33) 이외의 유압 액츄에이터에 다른 밸브 장치(모두 도시 생략)를 통하여 압유를 공급하는 것이다.

또한, 유압 셔블(1)에는, 도 1에 나타내는 붐 실린더(5E), 아암 실린더(5F), 버킷 실린더(5G) 및 스윙 실린더(도시 생략) 이외에, 주행용 유압 모터, 선회용 유압 모터, 배토판용 승강 실린더(모두 도시 생략) 등의 유압 액츄에이터가 설치되어 있다. 그러나, 도 3에 나타내는 유압 회로에서는, 그 설명을 간략화하기 위하여 복수의 유압 액츄에이터의 대표예로서 유압 실린더(33)를 나타낸 것이다.

다음으로, 방향 제어 밸브(37), 압력 보상 밸브(38) 및 압력 제어 밸브(44)를 포함하여 구성되는 밸브 장치(32)에 대하여 설명한다.

32는 유압 실린더(33)의 작동을 제어하는 밸브 장치이다. 이 밸브 장치(32)에는, 토출 관로(31)의 토출 관로부(31A)에 접속된 압유의 공급 관로(34), 탱크(14)에 접속된 배출 관로(35), 후술하는 방향 제어 밸브(37), 압력 보상 밸브(38), 부하압 도출 관로(39, 41), 셔틀 밸브(40), 최고 부하압 관로(42) 및 신호압 도출 관로(45) 등이 설치되어 있다. 또, 밸브 장치(32)에는, 토출 관로(31) 내의 최고 압력을 규정하여 과잉압을 배출 관로(35) 측으로 릴리프시키는 고압 릴리프 밸브(36), 후술하는 언로드 밸브(43), 압력 제어 밸브(44)가 설치되어 있다. 또, 밸브 장치(32)에는, 방향 제어 밸브(37)가 중립 위치(c)에 있는지의 여부를 후술하는 압력 센서(58A)로 검출하기 위한 검출 관로(32A)가 형성되어 있다.

유압 펌프(13)에 접속된 공급 관로(34)에는, 그 도중 위치에 압력 도출 관로(34A)가 분기하여 설치되어 있다. 이 압력 도출 관로(34A)는, 후술하는 언로드 밸브(43) 및 압력 제어 밸브(44)에 파일럿압으로서의 전환 제어압을 공급한다. 배출 관로(35)는, 예를 들면 2개의 관로부(35A, 35B)를 가지고 있다. 이들의 관로부(35A, 35B)는, 후술하는 방향 제어 밸브(37)가 중립 위치(c)로부터 좌측의 전환 위치(d) 또는 우측의 전환 위치 (e)로 전환되었을 때, 유압 실린더(33)의 주(主)관로(33A, 33B)로부터 배출되는 리턴 오일을 탱크(14)로 배출시킨다. 또, 고압 릴리프 밸브(36)는, 압유의 공급 관로(34)와 배출 관로(35)의 관로부(35B)와의 사이에 설치되고, 유압 펌프(13)의 토출압의 상한값을 고압 설정하는 것이다.

37은 유압 실린더(33)의 움직임을 제어하는 방향 제어 밸브이다. 이 방향 제어 밸브(37)는, 밸브 장치(32)의 공급 관로(34)와 배출 관로(35)를 유압 실린더(33)의 한 쌍의 주관로(33A, 33B)에 대하여 선택적으로 연통, 차단하여, 유압 실린더(33)의 신장, 축소 및 정지를 제어하는 것이다. 방향 제어 밸브(37)는, 좌, 우의 유압 파일럿부(37A, 37B)를 가지고, 후술하는 파일럿 밸브(48)로부터 유압 파일럿부(37A, 37B)로 공급되는 파일럿압을 따라, 중립 위치(c)로부터 좌, 우의 전환 위치 (d), (e)의 어느 일방으로 변환된다.

이때, 방향 제어 밸브(37)는, 유압 펌프(13)로부터 토출 관로(31)의 토출 관로부(31A) 및 공급 관로(34)를 통하여 유압 실린더(33)로 공급되는 압유의 유량을 제어하고, 이 유량에 따라 유압 실린더(33)의 신축 속도를 변화시킨다. 방향 제어 밸브(37)는, 후술하는 압력 보상 밸브(38)의 수압(受壓)부(38B)에 부하압 도출 관로(39)를 통하여 접속되는 부하 포트(37C)를 가지고 있다. 이 부하 포트(37C)는, 방향 제어 밸브(37)가 중립 위치(c)로부터 전환 위치(d) 또는 전환 위치(e)로 전환되었을 때, 주관로(33A, 33B) 중 고압측의 주관로에 접속된다. 이 때문에, 압력 보상 밸브(38)의 수압부(38B)에는, 유압 실린더(33)의 부하압, 즉 방향 제어 밸브(37)의 미터 인 스로틀부의 하류측 압력이 후술하는 부하압 도출 관로(39)를 통하여 유도된다.

38은 공급 관로(34) 중 방향 제어 밸브(37)보다 상류측에 배치된 압력 보상 밸브이다. 이 압력 보상 밸브(38)는, 복수의 유압 액츄에이터를 복합 조작할 때, 유압 실린더(33)에 공급하는 압유의 압력을 보상하는 제어를 행하는 것이다. 이 때문에, 압력 보상 밸브(38)는, 개방 방향 작동의 수압부(38A, 38B)와 폐쇄 방향 작동의 수압부(38C)를 가지고 있다. 이들의 수압부(38A∼38C) 중 수압부(38A)에는, 압력 제어 밸브(44)의 출력압이 유도되고, 이 출력압은, 일반적으로 로드 센싱 차압이라고 불리는 후술하는 로드 센싱용 제어압(PLS)에 해당하는 압력이다. 압력 보상 밸브(38)의 수압부(38B)에는, 방향 제어 밸브(37)의 상기 부하 포트(37C), 부하압 도출 관로(39)를 통하여 유압 실린더(33)의 부하압[방향 제어 밸브(37)의 미터 인 스로틀부의 하류측 압력]이 유도된다. 수압부(38C)에는, 방향 제어 밸브(37)의 미터 인 스로틀부의 상류측 압력이 유도된다.

이것에 의해, 압력 보상 밸브(38)는, 수압부(38A)로 유도되는 압력 제어 밸브(44)의 출력압을 목표 보상 차압으로서, 방향 제어 밸브(37)의 전, 후 차압이 당해 목표 보상 차압[즉, 로드 센싱용 제어압(PLS)]과 동일해지도록 제어한다. 즉, 수압부(38C)에 공급되는 방향 제어 밸브(37)의 미터 인 스로틀부의 상류측 압력이, 부하압 도출 관로(39)를 통하여 수압부(38B)로 공급되는 유압 실린더(33)의 부하압(미터 인 스로틀부의 하류측 압력)보다 로드 센싱용 제어압(PLS)분만큼 높아지도록, 압력 보상 밸브(38)는 전환 제어되는 것이다.

이처럼, 압력 보상 밸브(38)를 구성함으로써, 복수의 유압 액츄에이터[유압 실린더(33)를 포함한다]를 동시에 구동하는 복합 조작시에, 방향 제어 밸브(37)와 다른 밸브 장치측의 방향 제어 밸브(도시 생략)은, 각각의 부하압의 대, 소에 상관없이, 미터 인 스로틀부의 개구 면적에 따른 비율로 각각의 유압 액츄에이터에 압유를 공급할 수 있다. 또, 이러한 복합 조작시에는, 유압 펌프(13)로부터 토출되는 압유의 유량이 방향 제어 밸브(37)와 상기 다른 방향 제어 밸브가 요구하는 유량에 미치지 않는 포화 상태가 되는 경우가 있다. 그러나, 이 경우에도, 포화의 정도에 따라 로드 센싱용 제어압(PLS)(로드 센싱 차압)이 저하되고, 이것에 따라 압력 보상 밸브(38)의 목표 보상 차압도 작아진다. 이 때문에, 유압 펌프(13)로부터 토출되는 압유는, 각각의 유압 액츄에이터[유압 실린더(33)를 포함한다]가 요구하는 유량의 비율로 분배되게 된다.

40은 최고 부하압 검출 회로의 일부를 구성하는 셔틀 밸브이다. 이 셔틀 밸브(40)는, 다른 유압 액츄에이터(도시 생략)의 부하압이 유도되는 부하압 도출 관로(41)와, 방향 제어 밸브(37)의 부하 포트(37C)에 접속된 부하압 도출 관로(39)의 사이에 배치되어 있다. 셔틀 밸브(40)는, 부하압 도출 관로(39, 41) 중 고압측이 되는 관로 내의 압력을 선택하고, 고압 선택한 압력을 최고 부하압 관로(42)로 도출하는 것이다. 이것에 의해, 최고 부하압 관로(42)에는, 상기 복수의 유압 액츄에이터 중 가장 높은 부하압(최고 부하압)이 신호압으로서 유도된다.

43은 밸브 장치(32) 내에 설치된 언로드 밸브이다. 이 언로드 밸브(43)는, 압유의 공급 관로(34)로부터 분기된 압력 도출 관로(34A)와 배출 관로(35)의 사이에 고압 릴리프 밸브(36)와 병렬이 되도록 접속되어 있다. 언로드 밸브(43)는, 그 일측에 설치된 압력 설정용 스프링(43A)에 의해 상시 밸브 폐쇄 방향으로 가압되어 있다. 언로드 밸브(43)는, 그 일측에서 최고 부하압 관로(42)로부터의 파일럿압(최고 부하압)을 수압하고, 타측에서는 압력 도출 관로(34A)로부터의 파일럿압[유압 펌프(13)의 토출압]을 수압한다.

이것에 의해, 언로드 밸브(43)는, 유압 펌프(13)의 토출압[압력 도출 관로(34A) 내의 압력]이 최고 부하압 관로(42)의 최고 부하압보다 규정압[즉, 스프링(43A)의 설정압]분만큼 높아지도록 제어하고, 양자의 차압이 상기 규정압을 초과하면 개방하여 압력 도출 관로(34A)를 배출 관로(35)의 관로부(35B)에 연통시킨다. 이 결과, 언로드 밸브(43)는, 에너지 절약화를 도모하기 위하여 유압 펌프(13)의 토출압이 최고 부하압 관로(42)의 최고 부하압보다 필요 이상으로 높은 압력이 되는 것을 억제하고, 예를 들면 무부하 운전시의 펌프 토출압을 상기 규정압[스프링(43A)의 설정압]에 상당하는 압력까지 저하시킬 수 있다.

44는 밸브 장치(32) 내에 설치된 압력 제어 밸브이다. 이 압력 제어 밸브(44)는, 파일럿 펌프(24)로부터 파일럿 관로(25)의 제3 파일럿 관로(25C) 측으로 공급된 압유의 압력을 로드 센싱용 제어압(PLS)으로서 감압 제어하고, 이 로드 센싱용 제어압(PLS)을 신호압 도출 관로(45) 측으로 출력하는 것이다. 압력 제어 밸브(44)는, 그 일단 측에서 최고 부하압 관로(42)로부터의 파일럿압(최고 부하압)과 신호압 도출 관로(45) 내의 압력[로드 센싱용 제어압(PLS)]을 수압하고, 타단측에서는 압력 도출 관로(34A)로부터의 파일럿압[유압 펌프(13)의 토출압]을 수압한다.

압력 제어 밸브(44)는, 이처럼 양단측에서 수압한 압력의 밸런스에 의해 파일럿 펌프(24)로부터 파일럿 관로(25)의 제3 파일럿 관로(25C) 측으로 공급된 압유의 압력(파일럿압)을 감압 제어하고, 압유의 공급 관로(34)의 압력과 최고 부하압 관로(42)의 압력의 차압[즉, 로드 센싱용 제어압(PLS)]과 동일한 압력을 신호압 도출 관로(45)로 출력한다. 다시 말하면, 압력 제어 밸브(44)는, 공급 관로(34)의 압력[유압 펌프(13)의 토출압]과 최고 부하압 관로(42) 측의 최고 부하압의 차압인 로드 센싱용 제어압(PLS)을, 절대압으로서 출력하는 차압 발생 밸브를 구성하고 있다.

이 압력 제어 밸브(44)의 출력압[즉, 로드 센싱용 제어압(PLS)]은, 신호압 도출 관로(45) 및 신호압 관로(46)를 통하여 용량 제어 밸브(29)의 유압 파일럿부(29B)로 유도됨과 함께, 압력 보상 밸브(38)의 수압부(38A)로도 유도된다. 신호 압 관로(46)는, 밸브 장치(32) 내에 형성된 신호압 도출 관로(45)를 외부의 용량 제어 밸브(29)의 유압 파일럿부(29B)에 접속하는 관로로서 구성되어 있다. 압력 제어 밸브(44)는, 유압 펌프(13)의 토출압이 상기 최고 부하압보다 목표 차압분만큼 높아지도록, 상기 로드 센싱용 제어압(PLS)을 신호압 도출 관로(45), 신호압 관로(46)를 통하여 용량 제어 밸브(29)의 유압 파일럿부(29B)로 출력하는 것이다.

다음으로, 파일럿 펌프(24)에 관련된 저압 릴리프 밸브(47), 파일럿 밸브(48), 게이트 록 밸브(49), 게이트 록 스위치(50) 등에 대하여 설명한다.

47은 파일럿 펌프(24)의 토출압을 제어하는 저압 릴리프 밸브이며, 당해 저압 릴리프 밸브(47)는, 파일럿 관로(25)의 제2 파일럿 관로(25B)와 탱크(14)의 사이에 설치되어 있다. 저압 릴리프 밸브(47)는, 파일럿 펌프(24)로부터 토출되는 압유(파일럿압)의 최고압을 설정하고, 제2 파일럿 관로(25B) 내의 압력이 이 이상 높은 과잉압이 되면, 저압 릴리프 밸브(47)는 개방하여 상기 과잉압을 탱크(14) 측으로 릴리프 하는 것이다.

48은 유압 실린더(33)를 원격 조작하는 감압 밸브형의 파일럿 조작 밸브[이하, 파일럿 밸브(48)라고 한다]이다. 이 파일럿 밸브(48)는, 예를 들면 유압 셔블 (1)의 캡(8) 내에 설치되고, 오퍼레이터에 의해 경전 조작되는 조작 레버(도시 생략)를 가지고 있다. 파일럿 밸브(48)는, 그 펌프 포트(48P)가 후술하는 게이트 록 밸브(49)를 통하여 제2 파일럿 관로(25B)[즉, 파일럿 펌프(24)]에 접속되고, 탱크 포트(48T)가 탱크(14)에 접속되어 있다.

파일럿 밸브(48)의 출력 포트(48A, 48B)는, 한 쌍의 파일럿 관로(도시 생략)를 통하여 방향 제어 밸브(37)의 유압 파일럿부(37A, 37B)에 접속되어 있다. 파일럿 밸브(48)의 출력 포트(48A, 48B)는, 오퍼레이터가 후술하는 게이트 록 밸브(49)를 록 위치(f)로부터 작동 위치(g)로 전환한 상태에서, 상기 조작 레버를 경전 조작했을 때, 그 조작량에 대응한 파일럿압을 방향 제어 밸브(37)의 유압 파일럿부(37A, 37B)에 각각 공급한다. 이것에 의해, 방향 제어 밸브(37)는, 도 3, 도 4에 나타내는 중립 위치(c)로부터 전환 위치 (d), (e) 중 어느 것으로 전환된다.

49는 오퍼레이터의 수동 조작에 의해 전환되는 게이트 록 밸브이며, 당해 게이트 록 밸브(49)는, 유압 셔블(1)의 캡(8) 내에 설치된 게이트 록 레버(도시 생략)에 연동하여 전환된다. 즉, 오퍼레이터가 캡(8) 내의 운전석에 착좌할 때까지는, 상기 게이트 록 레버가 상향으로 경전되어 있으므로, 게이트 록 밸브(49)는 록 위치(f)에 유지되어 있다. 그러나, 오퍼레이터가 착좌 후에 상기 게이트 록 레버를 수동으로 하향으로 경전 조작했을 때, 게이트 록 밸브(49)는, 여자(勵磁)되어 록 위치(f)로부터 작동 위치(g)로 전환된다.

도 3에 나타내는 바와 같이, 게이트 록 밸브(49)는, 록 위치(f)에 있을 때 파일럿 밸브(48)의 펌프 포트(48P)를 탱크(14)에 접속하고, 펌프 포트(48P)는 탱크압(저압) 상태로 유지된다. 이 때문에, 파일럿 밸브(48)의 상기 조작 레버를 경전조작해도, 출력 포트(48A, 48B) 측에 파일럿압이 공급되지 않고, 방향 제어 밸브(37)는, 중립 위치(c)에 유지된 상태가 된다.

한편, 도 4에 나타내는 바와 같이, 게이트 록 밸브(49)는, 상기 게이트 록 레버의 경전 조작에 의해 록 위치(f)로부터 작동 위치(g)로 전환된다. 이때, 파일럿 밸브(48)의 펌프 포트(48P)는, 제2 파일럿 관로(25B)를 통하여 파일럿 펌프(24)에 접속되고, 펌프 포트(48P)에는, 예를 들면 저압 릴리프 밸브(47)로 설정된 파일럿압이 공급된다. 이 때문에, 파일럿 밸브(48)는, 상기 조작 레버를 경전 조작했을 때, 출력 포트(48A, 48B) 측으로부터 방향 제어 밸브(37)의 유압 파일럿부(37A, 37B)에 파일럿압을 공급할 수 있고, 방향 제어 밸브(37)를 중립 위치(c)로부터 전환 위치 (d), (e) 중 어느 것으로 전환할 수 있다.

50은 후술하는 컨트롤러(61)에 접속된 게이트 록 스위치이며, 당해 게이트 록 스위치(50)는, 캡(8) 내의 오퍼레이터가 상기 게이트 록 레버를 수동 조작했을 때, 이에 연동하여 개방, 폐쇄된다. 즉, 오퍼레이터가 상기 게이트 록 레버를 상향으로 경전하여 게이트 록 밸브(49)가 록 위치(f)에 있는 동안에는, 게이트 록 스위치(50)가 페쇄된다. 한편, 게이트 록 레버가 하향으로 경전 조작되어 게이트 록 밸브(49)가 록 위치(f)로부터 작동 위치(g)로 전환되었을 때에는, 게이트 록 스위치(50)가 폐쇄된다.

이것에 의해, 게이트 록 스위치(50)는, 조작 록 검출기를 구성하고, 후술하는 컨트롤러(61)에 대하여 유압 셔블(1)의 조작이 가능한 상태에 있는지, 조작 록 상태에 있는지 판별하기 위한 검출 신호를 출력한다. 즉, 컨트롤러(61)는, 게이트 록 밸브(49)가 록 위치(f)에 있는 동안에는, 유압 셔블(1)이 조작 록 되어 작동 금지의 상태에 있다고 판정 처리한다. 한편, 게이트 록 밸브(49)가 록 위치(f)로부터 작동 위치(g)로 전환되었을 때에는, 컨트롤러(61)는, 유압 셔블(1)의 조작이 가능한 상태에 있다고 하여, 도 7에 나타내는 처리를 행하는 것이다.

다음으로, 로드 센싱 목표 차압(ΔPt)을 발생하는 압력 발생 밸브(55)와, 이에 관련된 스로틀(53), 유량 조정 밸브(54) 등에 대하여 설명한다.

51은 파일럿 관로(25)의 도중에 설치된 필터이다. 이 필터(51)는, 파일럿 펌프(24)로부터 저압 릴리프 밸브(47), 탱크(14)를 향하여 유통하는 압유(파일럿압)로부터 이물을 제거하여, 유통하는 유액을 청정화한다. 또, 파일럿 관로(25)의 도중에는, 필터(51)와 병렬로 릴리프 밸브(52)가 설치되어 있다. 이 릴리프 밸브(52)는, 예를 들면 필터(51)에 막힘이 발생했을 때 개방하여, 필터(51) 전, 후로 유액이 유통하는 것을 허용하는 것이다.

53은 필터(51)보다 하류측 위치에서 파일럿 관로(25)의 도중에 설치된 스로틀이다. 이 스로틀(53)은, 파일럿 펌프(24)로부터 저압 릴리프 밸브(47), 탱크(14)를 향하여 파일럿 관로(25) 내를 유통하는 유액에 조임 작용을 부여하여, 스로틀(53) 전, 후에 차압을 발생시킨다. 이 차압은, 압력 발생 밸브(55)에 입력되고, 로드 센싱 목표 차압(ΔPt)으로서 사용된다.

여기서, 파일럿 관로(25) 내를 흐르는 유액의 유량은 파일럿 펌프(24)의 토출 유량이며, 이 토출 유량은, 엔진(10)의 회전수에 의해 변화된다. 이 때문에, 스로틀(53) 전, 후에 발생하는 차압[즉, 로드 센싱 목표 차압(ΔPt)에 사용되는 차압]은, 엔진(10)의 회전수에 대응하여 증감된다. 이것에 의해, 예를 들면 엔진(10)의 회전수가 저하하면, 로드 센싱 목표 차압(ΔPt)이 감소하고, 엔진 회전수가 증가하면, 로드 센싱 목표 차압(ΔPt)도 증가한다.

유량 조정 밸브(54)는 파일럿 관로(25)의 도중에 스로틀(53)과 병렬로 설치되어 있다. 이 유량 조정 밸브(54)는, 엔진(10)의 회전수가 최고 회전수에 가까운 회전수까지 상승하고, 스로틀(53) 전, 후 차압이 여분으로 커졌을 때 개방하여, 스로틀(53) 전, 후로 유액이 유통하는 것을 허용한다. 즉, 유량 조정 밸브(54)는, 로드 센싱 목표 차압(ΔPt)이 필요 이상으로 상승했을 때 개방한다. 이것에 의해, 유량 조정 밸브(54)는, 파일럿 관로(25) 내를 유통하는 유액에 대하여 스로틀(53)에 의해 필요 이상으로 큰 유로 저항이 발생되는 것을 방지하는 것이다.

55는 로드 센싱 목표 차압(ΔPt)을 발생시키는 압력 발생 밸브이다. 이 압력 발생 밸브(55)는, 스로틀(53)을 사용하여 발생한 로드 센싱 목표 차압(ΔPt)을 파일럿 관로(56)로 출력한다. 이 때문에, 압력 발생 밸브(55)는, 그 일단측에서 스로틀(53)의 하류측 압력과 파일럿 관로(56) 내의 로드 센싱 목표 차압(ΔPt)을 수압하고, 타단측에서는 스로틀(53)의 상류측 압력을 수압한다.

압력 발생 밸브(55)는, 이처럼 양단측에서 수압한 압력의 밸런스에 의해 증압 위치(h)와 감압 위치(i)의 사이에서 빈번히 전환되도록 동작한다. 이 결과, 압력 발생 밸브(55)는, 파일럿 펌프(24)로부터 파일럿 관로(25)[즉, 스로틀(53)의 하류측)으로 공급된 압유의 압력(파일럿압)을 감압 제어하고, 엔진 회전수에 의존하여 증가, 감소하는 로드 센싱 목표 차압(ΔPt)을 파일럿 관로(56)로 출력한다.

여기서, 도 4 및 도 5에 있어서는, 엔진 회전수에 의존하여 증가, 감소하는 로드 센싱 목표 차압(ΔPt)을 압력 발생 밸브(55)로부터 파일럿 관로(56)로 출력하고 있는 상태를 가시화하여 나타내기 위하여, 압력 발생 밸브(55)가 증압 위치(h)와 감압 위치(i)의 사이의 중간 영역으로 전환된 상태를 도시하고 있다. 이 경우, 파일럿 관로(56) 내의 로드 센싱 목표 차압(ΔPt)이 스로틀(53) 전, 후 차압보다 저하하면, 압력 발생 밸브(55)는, 도 3에 나타내는 바와 같이 증압 위치(h)로 전환 되고, 반대로 파일럿 관로(56) 내의 로드 센싱 목표 차압(ΔPt)이 스로틀(53) 전, 후 차압보다 높아지면, 압력 발생 밸브(55)는, 도 4, 도 5에 나타내는 바와 같이 증압 위치(h)와 감압 위치(i)의 사이의 중간 영역으로 전환된다.

파일럿 관로(56)는, 압력 발생 밸브(55)로부터 출력되는 엔진 회전수에 의존하여 증가, 감소하는 로드 센싱 목표 차압(ΔPt)을 용량 제어 밸브(29)의 유압 파일럿부(29A)에 공급한다. 용량 제어 밸브(29)는, 유압 파일럿부(29B)에 공급되는 로드 센싱용 제어압(PLS)과 유압 파일럿부(29A)에 공급되는 로드 센싱 목표 차압(ΔPt)을 따라, 대용량 위치(a)와 소용량 위치(b)의 사이에서 반복하여 전환되도록 동작한다. 이 결과, 용량 제어 밸브(29)는, 유압 펌프(13)의 토출 압력이 상기 최고 부하압보다 목표 차압분만큼 높아지도록, 유압 펌프(13)의 용량 제어를 행한다.

57은 용량 제어 밸브(29)의 유압 파일럿부(29B)와 압력 제어 밸브(44)의 사이에 설치된 제어압 전환 밸브이며, 당해 제어압 전환 밸브(57)는, 전자 밸브에 의해 구성되어 있다. 이 제어압 전환 밸브(57)는, 신호압 관로(46)의 도중에 설치되고, 후술하는 컨트롤러(61)로부터의 제어 신호에 의해 제어 위치로서의 로드 센싱 제어 위치(j)와, 제어 해제 위치로서의 로드 센싱 제어 해제 위치(k) 중 어느 것으로 전환된다. 즉, 제어압 전환 밸브(57)는, 컨트롤러(61)로부터의 제어 신호에 의해 소자(消磁)되어 있는 동안에는 로드 센싱 제어 위치(j)가 되고, 여자되었을 때에는 로드 센싱 제어 해제 위치(k)로 전환된다.

제어압 전환 밸브(57)가 로드 센싱 제어 위치(j)에 배치되어 있는 동안에는, 압력 제어 밸브(44)의 출력압[(즉, 로드 센싱용 제어압(PLS)]이 신호압 도출 관로(45) 및 신호압 관로(46)를 통하여 용량 제어 밸브(29)의 유압 파일럿부(29B)로 공급된다. 그러나, 도 6에 나타내는 바와 같이 제어압 전환 밸브(57)가 로드 센싱 제어 위치(j)로부터 로드 센싱 제어 해제 위치(k)로 전환되었을 때에는, 신호압 관로(46)가 탱크(14)에 접속되기 때문에, 로드 센싱용 제어압(PLS)이 미리 결정된 저압값(즉, 탱크압)까지 저하되어, 유압 파일럿부(29B)는 탱크압이 된다.

이 결과, 용량 레귤레이터(26)의 용량 제어 밸브(29)는, 파일럿 관로(56)로부터 유압 파일럿부(29A)로 공급된 로드 센싱 목표 차압(ΔPt)에 의해, 소용량 위치(b)로부터 대용량 위치(a)로 전환되고, 유압 펌프(13)의 용량 가변부(13A)가 화살표 LV 방향으로 경전된다. 이것에 의해, 유압 펌프(13)의 토출 용량이 증대되기 때문에, 엔진(10)의 회전 부하를 높일 수 있어, 엔진(10)으로부터 배출되는 배기 가스의 온도를, 후술하는 바와 같이 입자상 물질 제거 필터(19)의 재생 처리에 필요한 온도까지 상승시킬 수 있다.

다음으로, 컨트롤러(61)와 이에 관련된 조작 검출기(58), 회전수 지시 장치(59) 등에 대하여 설명한다.

58은 복수의 유압 액츄에이터가 정지하고 있는지의 여부를 검출하는 조작 검출기이며, 당해 조작 검출기(58)는, 예를 들면 밸브 장치(32)에 설치된 압력 센서(58A)와, 이와 마찬가지로 다른 밸브 장치에 설치된 압력 센서[예를 들면, 도 9에 나타내는 압력 센서(58B)를 포함한다]를 포함하여 구성되어 있다. 압력 센서(58A)는, 밸브 장치(32) 내에 설치한 검출 관로(32A) 내의 압력을 검출한다. 도 3에 나타내는 바와 같이 방향 제어 밸브(37)가 중립 위치(c)에 있을 때에는, 검출 관로(32A)가 배출 관로(35), 탱크(14)에 연통되므로, 압력 센서(58A)의 검출 압력은, 탱크압까지 저하한다. 이것에 의해, 압력 센서(58A)는, 방향 제어 밸브(37)가 중립 위치(c)에 있어, 유압 실린더(33)가 정지하고 있는 것을 검출할 수 있다.

한편, 도 4에 나타내는 바와 같이 방향 제어 밸브(37)가 중립 위치(c)로부터 전환 위치(d)로 전환되었을 때에는, 검출 관로(32A)가 배출 관로(35)에 대하여 차단되어, 파일럿 펌프(24)로부터의 압유가 파일럿 관로(25)의 제3 파일럿 관로(25C)를 통하여 검출 관로(32A)로 공급된다. 이 때문에, 압력 센서(58A)는, 검출 관로(32A) 내의 압력이 탱크압보다 높은 것을 검출한다. 이것에 의해, 압력 센서(58A)는, 방향 제어 밸브(37)가 중립 위치(c)로부터 전환 위치(d)로 전환되고, 유압 실린더(33)가 축소 방향으로 동작하고 있는 것을 검출할 수 있다. 또한, 방향 제어 밸브(37)가 중립 위치(c)로부터 전환 위치(e)로 전환되어 있을 때에도, 유압 실린더(33)가 신장 방향으로 동작하고 있는 것을, 압력 센서(58A)에 의해 마찬가지로 검출할 수 있다.

또, 밸브 장치(32) 이외의 밸브 장치(도시 생략) 측에도, 동일한 압력 센서[예를 들면, 도 9에 나타내는 압력 센서(58B)를 포함한다]가 설치되고, 각각의 방향 제어 밸브가 중립 위치에 있는지의 여부를 검출할 수 있다. 조작 검출기(58)는, 이들의 압력 센서[압력 센서(58A, 58B)를 포함한다]로부터 출력되는 신호에 의해, 모든 유압 액츄에이터[예를 들면, 도 9에 나타내는 유압 실린더(33, 72)를 포함한다)]가 정지한 무작업시(즉, 무부하시)인지의 여부를, 후술하는 컨트롤러(61)에 의해 판별할 수 있게 한다.

회전수 지시 장치(59)는 엔진(10)의 목표 회전수를 지시하는 장치이며, 당해 회전수 지시 장치(59)는, 상부 선회체(4)의 캡(8)(도 1 참조) 내에 설치되고, 오퍼레이터에 의해 조작되는 조작 다이얼, 업다운 스위치 또는 엔진 레버(모두 도시 생략)에 의해 구성되어 있다. 회전수 지시 장치(59)는, 오퍼레이터의 조작에 따른 목표 회전수의 지시 신호를 후술하는 차체 제어 장치(62)로 출력하는 것이다.

회전 센서(60)는 엔진(10)에 부설되어, 엔진(10)의 회전수를 검출하는 것이다. 이 회전 센서(60)는, 엔진 회전수를 검출하고, 그 검출 신호를 후술하는 엔진 제어 장치(63)로 출력한다. 엔진 제어 장치(63)는, 엔진 회전수의 검출 신호에 기초하여 엔진(10)의 실제 회전수를 감시하고, 예를 들면 회전수 지시 장치(59)에서 지시한 목표 회전수에 실(實)회전수를 근접하도록 엔진 회전수를 제어하는 것이다.

61은 유압 셔블(1)의 제어 장치를 구성하는 컨트롤러이며, 당해 컨트롤러(61)는, 도 3에 나타내는 바와 같이 차체 제어 장치(62)와 엔진 제어 장치(63)를 포함하여 구성되어 있다. 차체 제어 장치(62)는, 그 입력측에 게이트 록 스위치(50), 조작 검출기(58), 회전수 지시 장치(59) 및 오토 아이들 선택 스위치(도시 생략)가 접속되고, 출력측에는 게이트 록 밸브(49) 및 제어압 전환 밸브(57)가 접속되어 있다.

차체 제어 장치(62)는, ROM, RAM, 불휘발성 메모리 등으로 이루어지는 기억부(도시 생략)를 가지고 있다. 이 기억부 내에는, 후술하는 도 7에 나타내는 제어압 전환 밸브(57)의 전환 제어 처리, 즉 배기 가스 정화 장치(16)의 입자상 물질 제거 필터(19)를 재생 처리하기 위하여 제어압 전환 밸브(57)를 전환 제어하는 처리 프로그램이 저장되어 있다. 또한, 차체 제어 장치(62)는, 회전수 지시 장치(59)로부터 출력되는 신호에 따라 엔진 제어 장치(63)로 엔진(10)의 목표 회전수를 지시하는 지령 신호를 출력하는 기능도 가지고 있다.

엔진 제어 장치(63)는, 그 입력측이 배기 온도 센서(21), 가스압 센서(22, 23), 회전 센서(60) 및 차체 제어 장치(62)에 접속되고, 그 출력측은 엔진(10)의 전자 거버너(12) 및 차체 제어 장치(62)에 접속되어 있다. 또, 엔진 제어 장치(63)는, ROM, RAM, 불휘발성 메모리 등으로 이루어지는 기억부(도시 생략)를 가지고 있다. 이 기억부 내에는, 엔진 회전수를 제어하기 위한 처리 프로그램이 저장되어 있다.

이 경우, 엔진 제어 장치(63)는, 차체 제어 장치(62)로부터 출력되는 상기 지령 신호와, 회전 센서(60)로부터 출력되는 엔진 회전수의 검출 신호에 기초하여 소정의 연산 처리를 행하고, 엔진(10)의 전자 거버너(12)에 목표 연료 분사량을 지시하는 제어 신호를 출력한다. 엔진(10)의 전자 거버너(12)는, 그 제어 신호에 따라 엔진(10)의 연소실(도시 생략) 내에 분사 공급해야 할 연료의 분사량을 증가 또는 감소시키거나, 연료의 분사를 정지한다. 이 결과, 엔진(10)의 회전수는, 차체 제어 장치(62)로부터의 상기 지령 신호가 지시하는 목표 회전수에 대응한 회전수가 되도록 제어된다.

도 8은 유압 셔블(1)의 엔진(10)에 의해 유압 펌프(13)를 회전 구동하고 있을 때의 마력 제어 특성(P-Q 특성)을 나타내고 있다. 즉, 유압 펌프(13)는, 유압 셔블(1)의 운전시(예를 들면, 굴삭 작업시)에 있어서, 도 8에 나타내는 토출 압력(P)과 토출량(Q)에 의한 특성선(64)의 범위 내에서 구동된다. 용량 레귤레이터(26)의 마력 제어용 경전 액츄에이터(27)는, 유압 펌프(13)로부터 토출되는 압유의 토출 압력(P)과 토출량(Q)의 관계가, 도 8에 나타내는 특성선(64)의 범위 내에 들어가도록 유압 펌프(13)의 용량 가변부(13A)를 경전 구동한다. 이것에 의해, 엔진(10)에 과부하가 작용하는 것을 억제할 수 있어, 엔진 스톨의 발생을 방지할 수 있다.

제1 실시 형태에 의한 유압 셔블(1)은, 상기 서술한 바와 같은 구성을 가지는 것으로, 다음으로, 그 작동에 대하여 설명한다.

우선, 유압 셔블(1)의 오퍼레이터는, 상부 선회체(4)의 캡(8)에 탑승하여, 엔진(10)을 시동하여 유압 펌프(13)와 파일럿 펌프(24)를 구동한다. 이때, 캡(8) 내의 운전석에 착좌한 오퍼레이터가, 캡(8) 내에 설치된 상기 게이트 록 레버를 하향으로 경전할 때까지는, 게이트 록 스위치(50)으로부터 출력되는 조작 록 검출 신호에 기초하여, 게이트 록 밸브(49)는 록 위치(f)에 유지되어 있다.

이 때문에, 도 3에 나타내는 파일럿 밸브(48)는, 게이트 록 밸브(49)에 의해 펌프 포트(48P)가 탱크(14)에 접속되어 탱크압 상태로 유지된다. 이 결과, 파일럿 밸브(48)의 조작 레버를 경전 조작해도, 출력 포트(48A, 48B) 측에 파일럿압이 공급되지 않아, 방향 제어 밸브(37)는 중립 위치(c)에 유지된 상태가 된다.

그러나, 오퍼레이터가 운전석에 착좌한 후에 상기 게이트 록 레버를 수동으로 하향으로 경전 조작하면, 게이트 록 스위치(50)로부터 조작 가능 검출 신호가 출력되고, 게이트 록 밸브(49)는, 여자되어 록 위치(f)로부터 작동 위치(g)로 전환된다. 도 4, 도 5에 나타내는 바와 같이, 게이트 록 밸브(49)가 작동 위치(g)로 전환되었을 때에는, 파일럿 밸브(48)의 펌프 포트(48P)에, 저압 릴리프 밸브(47)로 설정된 파일럿압이 공급된다.

그래서, 오퍼레이터가 파일럿 밸브(48)의 조작 레버를 수동 조작하면, 파일럿 밸브(48)의 출력 포트(48A, 48B) 측으로부터 방향 제어 밸브(37)의 유압 파일럿부(37A, 37B)에 파일럿압을 공급할 수 있어, 방향 제어 밸브(37)를 중립 위치(c)로부터 전환 위치 (d), (e) 중 어느 것으로 전환할 수 있다. 이때, 유압 펌프(13)로부터의 압유가 방향 제어 밸브(37)를 통하여 유압 실린더(33)로 공급되어, 유압 실린더(33)가 신장하거나 또는 축소하도록 구동된다. 이것에 의해, 예를 들면 유압 셔블(1)의 작업 장치(5)를 부앙동시켜 토사의 굴삭 작업을 행할 수 있다. 또, 이외의 방향 제어 밸브(도시 생략)로부터는 다른 유압 액츄에이터(예를 들면, 선회용 유압 모터, 주행용 유압 모터 또는 그 외의 유압 실린더)에 대하여 압유가 공급된다.

여기서, 차체 제어 장치(62) 및 엔진 제어 장치(63)로 이루어지는 컨트롤러(61)는, 상기 서술한 오토 아이들 선택 스위치(도시 생략)가 개방되어 있을 때, 회전수 지시 장치(59)에 의한 지시값(목표 회전수)에 따라 엔진(10)의 회전수를 제어한다. 그러나, 상기 오토 아이들 선택 스위치가 페쇄되어, 조작 검출기(58)에 의해 모든 방향 제어 밸브(37) 등이 중립 위치에 있을 때에는, 상기 지시값에 상관없이 오토 아이들 회전수로 엔진(10)의 회전수를 제어할 수 있다. 이것에 의해, 모든 유압 액츄에이터가 소정 시간에 걸쳐 계속 정지하는 경우에는, 엔진(10)의 회전수를 오토 아이들 회전수(즉, 무부하 운전용 회전수)까지 저하시킬 수 있어, 연료 소비량의 절약, 저감 또는 소음의 저감화를 도모할 수 있다.

한편, 엔진(10)의 운전시에는, 그 배기관(11)으로부터 유해 물질인 입자상 물질이 배출된다. 이때 배기 가스 정화 장치(16)는, 산화 촉매(18)에 의해 배기 가스 중의 탄화수소(HC), 질소산화물(NO), 일산화탄소(CO)를 산화 제거할 수 있다. 입자상 물질 제거 필터(19)는, 배기 가스 중에 포함되는 입자상 물질을 포집하고, 포집한 입자상 물질을 연소하여 제거(재생)한다. 이것에 의해, 정화한 배기 가스를 하류측의 배출구(20)로부터 외부로 배출할 수 있다.

그런데, 컨트롤러(61)에 의해 상기 서술한 바와 같은 오토 아이들 제어를 행하고 있을 때에는, 엔진(10)의 회전수가 낮은 회전수로 유지된다. 이 때문에, 배기 가스의 온도는, 배기 가스 정화 장치(16)의 입자상 물질 제거 필터(19)를 재생하는데 필요한 온도보다 저하하고, 입자상 물질 제거 필터(19)는, 입자상 물질의 퇴적에 의해 필터가 막힘을 일으키기 쉬워진다.

그래서, 제1 실시 형태는, 차체 제어 장치(62)와 엔진 제어 장치(63)로 이루어지는 컨트롤러(61)에 있어서, 도 7에 나타내는 프로그램에 따른 제어압 전환 밸브(57)의 전환 제어를 행하는 구성으로 하고 있다. 즉, 제어압 전환 밸브(57)를 로드 센싱 제어 위치(j)로부터 로드 센싱 제어 해제 위치(k)로 전환함으로써, 엔진(10)의 오토 아이들 제어시에도 필요에 따라 엔진(10)의 회전 부하를 높이도록, 유압 펌프(13)의 토출 용량을 소용량 상태로부터 대용량 상태로 증대시키는 구성으로 하고 있다.

즉, 엔진(10)의 가동에 의해 도 7의 처리 동작이 스타트하면, 단계 1에서는, 게이트 록 스위치(50)가 개방(OFF)되어 있는지의 여부, 즉 게이트 록 밸브(49)가 록 위치(f)에 있는지의 여부를 판정한다. 단계 1에서 「NO」라고 판정하는 동안에는, 게이트 록 밸브(49)가 록 위치(f)가 아니라, 작동 위치(g)로 전환되어 있다.

그래서, 다음의 단계 2에서는, 오퍼레이터가 파일럿 밸브(48)의 조작 레버를 경전 조작하고 있는지의 여부, 즉 방향 제어 밸브(37)가 중립 위치(c)에 있는지의 여부를 조작 검출기(58)로부터의 검출 신호에 의해 판정한다. 단계 2에서 「NO」라고 판정하는 동안에는, 예를 들면 도 4에 나타내는 바와 같이 방향 제어 밸브(37)가 중립 위치(c)로부터 전환 위치(d)로 전환되고, 유압 실린더(33)는, 압유의 공급에 의해 축소 방향으로 구동되어 있다.

이 때문에, 엔진(10)의 오토 아이들 제어시에도, 방향 제어 밸브(37)의 전환제어에 따라 엔진 회전수는, 회전수 지시 장치(59)에 의한 지시값(목표 회전수)에 대응하는 회전수까지 증속되어 있고, 엔진(10)에는, 유압 실린더(33)의 구동에 따른 회전 부하가 작용하고 있다. 이 결과, 엔진(10)의 배기 가스 온도는, 배기 가스 정화 장치(16)의 입자상 물질 제거 필터(19)를 재생하는데 필요한 온도에 충분히 도달하고 있다.

그래서, 다음의 단계 3에서는, 도 4에 나타내는 바와 같이 제어압 전환 밸브(57)를 소자(消磁)하여 로드 센싱 제어 위치(j)에 둔다. 이것에 의해, 용량 제어 밸브(29)의 유압 파일럿부(29B)에는, 밸브 장치(32) 내의 압력 제어 밸브(44)로부터 신호압 도출 관로(45) 및 신호압 관로(46)를 통하여 로드 센싱용 제어압(PLS)이 공급된다. 이때, 용량 제어 밸브(29)는, 유압 파일럿부(29B)에 공급되는 파일럿압[즉, 로드 센싱용 제어압(PLS)]이, 유압 파일럿부(29A)에 공급되는 파일럿압[즉, 엔진 회전수에 의존하여 증감되는 로드 센싱 목표 차압(ΔPt)]보다 높은 압력이 되었을 때 대용량 위치(a)로부터 소용량 위치(b)로 전환된다.

이처럼, 용량 제어 밸브(29)가 소용량 위치(b)로 전환되면, 용량 레귤레이터(26)의 로드 센싱 제어용 경전 액츄에이터(28)는, 리턴 스프링(26A)에 저항하여 용량 가변부(13A)를 화살표 SV 방향으로 경전각을 작게 하는 방향으로 경전 구동해, 유압 펌프(13)의 토출 용량을 작게 하여 유압 펌프(13)로부터 토출되는 압유의 유량을 감소시킨다. 그러나, 밸브 장치(32) 내의 압력 제어 밸브(44)로부터 출력되는 로드 센싱용 제어압(PLS)은, 유압 펌프(13)에 의한 압유의 토출량이 감소하면, 상대적으로 압력이 저하한다. 그래서, 용량 레귤레이터(26)는, 로드 센싱용 제어압(PLS)이 로드 센싱 목표 차압(ΔPt)보다 낮아진 단계에서, 용량 제어 밸브(29)는, 소용량 위치(b)로부터 대용량 위치(a)로 전환된다.

한편, 유압 펌프(13)로부터 토출되는 압유의 유량이 증가하여, 로드 센싱용 제어압(PLS)이 로드 센싱 목표 차압(ΔPt)보다 높아지면, 용량 제어 밸브(29)는 대용량 위치(a)로부터 다시 소용량 위치(b)로 전환된다. 이처럼, 용량 제어 밸브(29)는, 로드 센싱용 제어압(PLS)과 로드 센싱 목표 차압(ΔPt)을 따라, 대용량 위치(a)와 소용량 위치(b)의 사이에서 반복하여 전환되도록 동작한다.

이 때문에, 유압 펌프(13)의 토출압이 복수의 유압 액츄에이터의 최고 부하압보다 목표 차압분만큼 높아지도록, 용량 레귤레이터(26)에 의해 유압 펌프(13)의 토출 용량을 제어할 수 있어, 에너지 절약화를 도모할 수 있다. 또, 복수의 유압 액츄에이터가 모두 정지하는 무부하시에는, 유압 펌프(13)의 토출 용량을 최소에 가까운 유량으로 제어하여, 엔진의 회전 부하를 작게 억제할 수 있어, 에너지 절약화를 도모할 수 있다. 다음의 단계 4에서는 리턴하여, 단계 1 이후의 처리를 계속한다.

다음으로, 단계 1에서 「YES」라고 판정한 경우에는, 게이트 록 스위치(50)가 록 위치, 즉 게이트 록 밸브(49)가 록 위치(f)로 되돌려져, 복수의 유압 액츄에이터가 모두 정지하는 무부하시로 되어 있다. 또, 단계 2에서 「YES」라고 판정한 경우에도, 방향 제어 밸브(37)를 포함하는 모든 방향 제어 밸브가 중립 위치에 있고, 유압 펌프(13)의 토출 용량은, 용량 레귤레이터(26)에 의해 최소에 가까운 유량으로 제어되어 있다.

그래서, 다음의 단계 5에서는, 예를 들면 가스압 센서(22, 23)로부터의 검출 신호에 의해, 배기 가스 정화 장치(16)의 입자상 물질 제거 필터(19)가 재생 처리를 행해야 할 시기, 즉 필터 재생 시기에 도달하고 있는지의 여부를 판정한다. 이 단계 5의 판정은, 상기 서술한 수학식 1에 의한 압력차(ΔP)에 기초하여 행하여진다. 단계 5에서 「NO」라고 판정하는 동안에는, 필터 재생 시기에 도달하고 있지 않으므로, 단계 3으로 이동하여 제어압 전환 밸브(57)를 소자하여, 로드 센싱 제어 위치(j)로 유지한다.

그러나, 단계 5에서 「YES」라고 판정했을 때에는 필터 재생 시기에 도달하여, 입자상 물질 제거 필터(19)는, 입자상 물질의 퇴적에 의해 필터가 막힘을 일으키기 쉽게 되어 있다. 이 때문에, 다음 단계 6에서는, 제어압 전환 밸브(57)를 여자하여 로드 센싱 제어 위치(j)로부터 로드 센싱 제어 해제 위치(k)로 전환한다.

이것에 의해, 용량 제어 밸브(29)의 유압 파일럿부(29B)와 압력 제어 밸브(44)의 사이에 설치된 신호압 관로(46)는, 도 6에 나타내는 바와 같이 탱크(14)에 접속된다. 이 때문에, 용량 제어 밸브(29)의 유압 파일럿부(29B)에 공급하는 로드 센싱용 제어압(PLS)은, 소정의 저압값(탱크압)까지 저하된다. 이 결과, 용량 레귤레이터(26)의 용량 제어 밸브(29)는, 소용량 위치(b)로부터 대용량 위치(a)로 전환되고, 유압 펌프(13)의 용량 가변부(13A)는, 리턴 스프링(26A)의 스프링력에 의해 화살표 LV 방향으로 경전된다.

이 경우, 도 8 중의 점(65)(예를 들면, 압력 Pa이고, 토출량 Qa의 위치)에서 엔진(10)에 의해 구동되고 있던 유압 펌프(13)는, 용량 가변부(13A)가 대(大)경전측으로 화살표 LV 방향으로 경전되어, 토출 용량이 증대된다. 이것에 의해, 유압 펌프(13)는, 도 8 중의 점(66)(예를 들면, 압력 Pa이고, 토출량 Qb의 위치)에서 엔진(10)에 의해 구동된다.

이처럼, 유압 펌프(13)의 토출 용량을 제어압 전환 밸브(57)의 여자에 의해 증대시킬 수 있기 때문에, 엔진(10)의 회전 부하를 높일 수 있다. 엔진(10)의 부하가 높아지면, 당해 엔진(10)으로부터 배출되는 배기 가스의 온도를, 입자상 물질 제거 필터(19)의 재생 처리에 필요한 온도까지 상승시킬 수 있다. 이 결과, 입자상 물질 제거 필터(19)의 재생 처리를 적절하게 행함으로써, 배기 가스 정화 장치(16)의 입자상 물질 제거를 확실하게 행할 수 있다.

따라서, 제1 실시 형태에 의하면, 게이트 록 스위치(50)가 개방되어 있는지, 폐쇄되어 있는지에 따라, 복수의 방향 제어 밸브[방향 제어 밸브(37)를 포함한다]가 중립 위치에 있는지의 여부를 검출함으로써, 복수의 유압 액츄에이터가 모두 정지하는 무부하시를 판별할 수 있다. 또, 조작 검출기(58)로부터의 검출 신호에 의해서도, 복수의 방향 제어 밸브가 중립 위치에 있는지의 여부, 즉 복수의 유압 액츄에이터가 모두 정지하는 무부하시를 판별할 수 있다.

이들의 유압 액츄에이터의 무부하시에 있어서, 배기 가스 정화 장치(16)의 입자상 물질 제거 필터(19)가 재생 처리를 행해야 할 시기에 도달하고 있는 경우에는, 제어압 전환 밸브(57)를 로드 센싱 제어 위치(j)로부터 로드 센싱 제어 해제 위치(k)로 전환함으로써, 로드 센싱용 제어압(PLS)을 탱크압까지 저하시킬 수 있다. 이것에 의해, 유압 펌프(13)의 토출 용량을 증대시킬 수 있어, 엔진(10)의 회전 부하를 높일 수 있다. 이 때문에, 엔진(10)의 배기 가스 온도를 입자상 물질 제거 필터(19)의 재생에 필요한 온도까지 상승시키고, 입자상 물질 제거 필터(19)의 재생 처리를 원활하게 행할 수 있다.

또한, 상기 제1 실시 형태에서는, 도 7의 단계 1에 있어서 게이트 록 레버가 록 상태에 있는지의 여부에 따라, 복수의 방향 제어 밸브[방향 제어 밸브(37)를 포함한다]가 중립 위치에 있는지의 여부를 판정하는 경우를 예로 들어 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 게이트 록 레버가 록 상태에 있는지의 여부에 상관없이, 예를 들면 조작 검출기(58)로부터의 검출 신호에 의해 복수의 방향 제어 밸브[방향 제어 밸브(37)를 포함한다]가 중립 위치에 있는지의 여부를 판정하는 구성으로 해도 된다.

이 경우, 도 7 중에 나타내는 단계 1의 처리를 폐지할 수 있다. 또, 도 6에 나타내는 게이트 록 밸브(49)를, 록 위치(f)가 아니라, 작동 위치(g)로 전환한 채의 상태에서도, 상기 제1 실시 형태와 동일한 제어를 행할 수 있다. 즉, 복수의 방향 제어 밸브[방향 제어 밸브(37)를 포함한다]가 중립 위치에 있고, 필터 재생 시기에 도달하고 있을 때에는, 제어압 전환 밸브(57)를 로드 센싱 제어 해제 위치(k)로 전환함으로써, 배기 가스 정화 장치(16)의 필터 재생 처리를 자동적으로 행할 수 있다.

다음으로, 도 9는 복수의 밸브 장치와 복수의 유압 액츄에이터를, 제1 실시 형태의 변형예로서 나타내고 있다. 이 변형예에서는, 상기 서술한 제1 실시 형태와 동일한 구성 요소에 동일한 부호를 붙이고, 그 설명을 생략하는 것으로 한다.

도면 중, 71은 유압원을 구성하는 유압 펌프(13), 탱크(14)에 대하여 밸브 장치(32)와 병렬로 설치된 다른 밸브 장치이며, 당해 밸브 장치(71)는, 다른 유압 액츄에이터로서의 유압 실린더(72)의 작동을 제어하는 것이다. 밸브 장치(71)는, 밸브 장치(32)와 거의 동일하게 구성되고, 토출 관로(31)의 토출 관로부(31B) 측에 접속된 압유의 공급 관로(73), 탱크(14)에 접속된 배출 관로(74), 후술하는 방향 제어 밸브(75), 압력 보상 밸브(76), 부하압 도출 관로(77, 79, 80), 셔틀 밸브(78) 및 신호압 관로(81)가 설치되어 있다.

밸브 장치(71)에는, 방향 제어 밸브(75)가 중립 위치(c)에 있는지의 여부를 압력 센서(58B)로 검출하기 위한 검출 관로(71A)가 형성되어 있다. 그러나, 밸브 장치(71)에는, 밸브 장치(32) 측에 설치되어 있는 고압 릴리프 밸브(36), 언로드 밸브(43), 압력 제어 밸브(44)는 설치되어 있지 않다.

75는 유압 실린더(72)의 움직임을 제어하는 방향 제어 밸브이다. 이 방향 제어 밸브(75)는, 밸브 장치(71)의 공급 관로(73)와 배출 관로(74)를 유압 실린더(72)의 한 쌍의 주관로(72A, 72B)에 대하여 선택적으로 연통, 차단하여, 유압 실린더(72)의 신장, 축소 및 정지를 제어하는 것이다. 방향 제어 밸브(75)는, 좌, 우의 유압 파일럿부(75A, 75B)를 가지고, 후술하는 파일럿 밸브(82)로부터 유압 파일럿부(75A, 75B)로 공급되는 파일럿압에 따라, 중립 위치(c)로부터 좌, 우의 전환 위치 (d), (e) 중 어느 일방으로 전환된다.

이때, 방향 제어 밸브(75)는, 유압 펌프(13)로부터 토출 관로(31)의 토출 관로부(31B) 및 공급 관로(73)를 통하여 유압 실린더(72)로 공급되는 압유의 유량을 제어하고, 이 유량에 따라 유압 실린더(72)의 신축 속도를 변화시킨다. 방향 제어 밸브(75)는, 후술하는 압력 보상 밸브(76)의 수압부(76B)에 부하압 도출 관로(77)를 통하여 접속되는 부하 포트(75C)를 가지고 있다. 이 부하 포트(75C)는, 방향 제어 밸브(75)가 중립 위치(c)로부터 전환 위치(d) 또는 전환 위치(e)로 전환되었을 때, 주관로(72A, 72B) 중 고압측의 주관로에 접속된다. 이 때문에, 압력 보상 밸브(76)의 수압부(76B)에는, 유압 실린더(72)의 부하압, 즉 방향 제어 밸브(75)의 미터 인 스로틀부의 하류측 압력이 후술하는 부하압 도출 관로(77)를 통하여 유도된다.

압력 보상 밸브(76)는 공급 관로(73) 중 방향 제어 밸브(75)보다 상류측에 배치되어 있다. 이 압력 보상 밸브(76)는, 밸브 장치(32) 측의 압력 보상 밸브(38)와 동일하게 구성되고, 복수의 유압 액츄에이터를 복합 조작할 때, 유압 실린더(72)에 공급하는 압유의 압력을 보상하는 제어를 행하는 것이다. 이 때문에, 압력 보상 밸브(76)는, 개방 방향 작동의 수압부(76A, 76B)와 폐쇄 방향 작동의 수압부(76C)를 가지고 있다. 이들의 수압부(76A∼76C) 중 수압부(76A)에는, 밸브 장치(32) 측의 압력 제어 밸브(44)로부터 후술하는 신호압 관로(81)를 통하여 로드 센싱용 제어압(PLS)이 유도된다. 압력 보상 밸브(76)의 수압부(76B)에는, 방향 제어 밸브(75)의 부하 포트(75C), 부하압 도출 관로(77)를 통하여 유압 실린더(72)의 부하압[방향 제어 밸브(75)의 미터 인 스로틀부의 하류측 압력]이 유도된다. 수압부(76C)에는, 방향 제어 밸브(75)의 미터 인 스로틀부의 상류측 압력이 유도된다.

셔틀 밸브(78)는 최고 부하압 검출 회로의 일부를 구성하는 밸브이며, 당해 셔틀 밸브(78)는, 다른 유압 액츄에이터(도시 생략)의 부하압이 유도되는 부하압 도출 관로(79)와, 방향 제어 밸브(75)의 부하 포트(75C)에 접속된 부하압 도출 관로(77)의 사이에 배치되어 있다. 셔틀 밸브(78)는, 부하압 도출 관로(77, 79) 중 고압 측이 되는 관로 내의 압력을 선택하고, 고압 선택한 압력을 다른 부하압 도출 관로(80) 내로 유도한다. 이 부하압 도출 관로(80)는, 밸브 장치(32) 측의 부하압 도출 관로(41)에 접속되어 있다. 이것에 의해, 밸브 장치(32) 내의 셔틀 밸브(40)로부터는, 복수의 유압 액츄에이터 중 가장 높은 부하압(최고 부하압)이 최고 부하압 관로(42)로 도출된다.

81은 밸브 장치(71) 내에 설치된 신호압 관로이며, 당해 신호압 관로(81)는, 그 일방측이 밸브 장치(32) 측의 신호압 도출 관로(45)에 접속되고, 타방측은 압력보상 밸브(76)의 수압부(76A)에 접속되어 있다. 신호압 관로(81)는, 밸브 장치(32) 내의 압력 제어 밸브(44)로부터 출력되는 로드 센싱용 제어압(PLS)을 압력 보상 밸브(76)의 수압부(76A)로 유도한다. 이것에 의해, 압력 보상 밸브(76)는, 수압부(76A)로 유도되는 압력 제어 밸브(44)의 출력압[즉, 로드 센싱용 제어압(PLS)]을 목표 보상 차압으로서, 방향 제어 밸브(75)의 전, 후 차압이 당해 목표보상 차압과 동일해지도록 제어하는 것이다.

82는 유압 실린더(72)를 원격 조작하는 감압 밸브형의 파일럿 조작 밸브[이하, 파일럿 밸브(82)라고 한다]이다. 이 파일럿 밸브(82)는, 상기 서술한 파일럿 밸브(48)와 동일하게 구성되고, 그 펌프 포트(82P)가 게이트 록 밸브(49)를 통하여 제2 파일럿 관로(25B)[즉, 파일럿 펌프(24)]에 접속되어, 탱크 포트(82T)가 탱크(14)에 접속되어 있다.

파일럿 밸브(82)의 출력 포트(82A, 82B)는, 한 쌍의 파일럿 관로(도시 생략)를 통하여 방향 제어 밸브(75)의 유압 파일럿부(75A, 75B)에 각각 접속되어 있다. 파일럿 밸브(82)는, 오퍼레이터가 게이트 록 밸브(49)를 록 위치(f)로부터 작동 위치(g)로 전환한 상태에서, 부설의 조작 레버(도시 생략)를 경전 조작했을 때, 그 조작량에 대응한 파일럿압을 방향 제어 밸브(75)의 유압 파일럿부(75A, 75B)에 공급한다. 이것에 의해, 방향 제어 밸브(75)는, 도 9에 나타내는 중립 위치(c)로부터 전환 위치 (d), (e) 중 어느 것으로 전환되는 것이다.

이와 같이 하여, 이처럼 구성되는 변형예에서도, 도 7에 나타내는 처리와 마찬가지로, 유압 실린더(33, 72)를 포함하는 모든 유압 액츄에이터의 무부하시에 있어서, 배기 가스 정화 장치(16)의 입자상 물질 제거 필터(19)가 재생 처리를 행해야 할 시기에 도달하고 있는지의 여부를 판정한다. 배기 가스 정화 장치(16)의 재생 처리를 행하는 경우에는, 제어압 전환 밸브(57)를 로드 센싱 제어 위치(j)로부터 로드 센싱 제어 해제 위치(k)로 전환함으로써, 로드 센싱용 제어압(PLS)을 탱크압까지 저하시킬 수 있다. 따라서, 이 변형예에서도, 상기 서술한 제1 실시 형태와 동일한 효과를 얻을 수 있다.

다음으로, 도 10은 본 발명의 제2 실시 형태를 나타내고 있다. 제2 실시 형태에서는, 상기 서술한 제1 실시 형태와 동일한 구성 요소에 동일한 부호를 붙이고, 그 설명을 생략하기로 한다. 그러나, 제2 실시 형태의 특징은, 밸브 장치(32) 내의 압력 제어 밸브(44)로부터 출력되는 로드 센싱용 제어압(PLS)에 의해, 유압 펌프(13)의 용량 가변부(13A)를 직접적으로 경전 구동하는 구성으로 한 것에 있다.

도면 중, 91은 파일럿 펌프(24)의 토출 측에 접속된 파일럿 관로이며, 당해 파일럿 관로(91)는, 제1 실시 형태에서 서술한 파일럿 관로(25)를 대신하여 이용되고 있다. 파일럿 관로(91)는, 필터(51) 및 릴리프 밸브(52)보다 하류측이 되는 위치에서 제1, 제2 파일럿 관로(91A, 91B)로 분기되어 있다. 파일럿 관로(91)의 제 1 파일럿 관로(91A)는, 제1 실시 형태에서 서술한 제2 파일럿 관로(25B)와 마찬가지로 저압 릴리프 밸브(47)를 통하여 탱크(14)에 접속되어 있다. 제2 파일럿 관로(91B)는, 제1 실시 형태에서 서술한 제3 파일럿 관로(25C)와 마찬가지로 파일럿 펌프(24)로부터의 압유(파일럿압)를 밸브 장치(32) 내의 압력 제어 밸브(44)에 공급하는 것이다.

92는 제2 실시 형태에서 채용한 용량 레귤레이터이며, 당해 용량 레귤레이터(92)는, 제1 실시 형태에서 서술한 용량 레귤레이터(26)와 거의 동일하게 구성되고, 마력 제어용 경전 액츄에이터(27)와, 로드 센싱 제어용 경전 액츄에이터(93)를 가지고 있다. 용량 레귤레이터(92)에는, 유압 펌프(13)의 용량 가변부(13A)를 화살표 LV 방향으로 대용량측으로 경전 구동하는 리턴 스프링(92A)이 설치되어 있다. 그러나, 제1 실시 형태에서 서술한 용량 제어 밸브(29)는, 폐지되어 있다.

이 때문에, 용량 레귤레이터(92)의 로드 센싱 제어용 경전 액츄에이터(93)는, 압력 제어 밸브(44)로부터 신호압 관로(94)를 통하여 출력되는 로드 센싱용 제어압(PLS)에 따라, 유압 펌프(13)의 용량 가변부(13A)를 경전 구동한다. 즉, 마력 제어용 경전 액츄에이터(27)와 로드 센싱 제어용 경전 액츄에이터(93)는, 유압 펌프(13)의 용량 가변부(13A)를 경전 구동하는 유압 실린더에 의해 구성되어, 용량 가변부(13A)의 경전각은, 이들의 유압 실린더에 급배(給排)되는 압유의 압력에 따라 가변적으로 설정된다.

신호압 관로(94)는, 제1 실시 형태에서 서술한 신호압 관로(46)와 마찬가지로, 그 일방측이 밸브 장치(32) 내의 압력 제어 밸브(44)에 신호압 도출 관로(45)를 통하여 접속되어 있다. 신호압 관로(94)의 도중 위치에는, 제1 실시 형태에서 서술한 제어압 전환 밸브(57)가 설치되어 있다. 그러나, 신호압 관로(94)는, 그 타방측이 스로틀(30)을 통하여 로드 센싱 제어용 경전 액츄에이터(93)에 접속되어 있는 점에서, 제1 실시 형태와는 다르다.

용량 레귤레이터(92)의 로드 센싱 제어용 경전 액츄에이터(93)와 압력 제어 밸브(44)의 사이에 설치된 신호압 관로(94)는, 제어압 전환 밸브(57)가 로드 센싱 제어 위치(j)에 있는 동안, 압력 제어 밸브(44)로부터의 로드 센싱용 제어압(PLS)이 로드 센싱 제어용 경전 액츄에이터(93)에 공급되는 것을 허용한다. 그러나, 제어압 전환 밸브(57)가 로드 센싱 제어 해제 위치(k)로 전환되었을 때에는, 신호압 관로(94)가 탱크(14)에 접속된다. 이 때문에, 로드 센싱 제어용 경전 액츄에이터(93)에 공급하는 로드 센싱용 제어압(PLS)은, 소정의 저압값(탱크압)까지 저하된다.

여기서, 배기 가스 정화 장치(16)의 입자상 물질 제거 필터(19)에 대하여 필터 재생 처리를 행하기까지의 사이(즉, 필터 재생 처리를 필요로 하지 않는 통상 시)에는, 제어압 전환 밸브(57)가 소자되어 로드 센싱 제어 위치(j)에 배치되어 있다. 이 때문에, 압력 제어 밸브(44)의 출력압[(즉, 로드 센싱용 제어압(PLS)]은, 신호압 도출 관로(45), 신호압 관로(94) 및 스로틀(30)을 통하여 용량 레귤레이터(92)의 로드 센싱 제어용 경전 액츄에이터(93)에 직접적으로 공급된다.

이것에 의해, 유압 펌프(13)의 용량 가변부(13A)는, 상기 로드 센싱용 제어 압(PLS)의 압력이 높아지면, 리턴 스프링(92A)에 저항하여 경전각이 작아지는 화살표 SV 방향으로 경전되고, 반대로 상기 압력이 저하하면, 리턴 스프링(92A)에 의해 경전각이 커지는 화살표 LV 방향으로 경전된다. 즉, 밸브 장치(32) 내의 압력 제어 밸브(44)는, 유압 펌프(13)의 토출압이 최고 부하압 관로(42)의 최고 부하압보다 목표 차압분만큼 높아지도록 가변적으로 제어한 상기 로드 센싱용 제어압(PLS)을, 로드 센싱 제어용 경전 액츄에이터(93)에 공급한다.

다시 말하면, 상기 최고 부하압에 대한 유압 펌프(13)의 토출압이 상대적으로 커져 상기 목표 차압 이상으로 높아지면, 상기 로드 센싱용 제어압(PLS)의 압력은 상승하고, 로드 센싱 제어용 경전 액츄에이터(93)는 용량 가변부(13A)를 화살표 SV 방향으로 압동(壓動)한다. 이것에 의해, 유압 펌프(13)는, 용량 가변부(13A)의 경전각이 작아져서 압유의 토출량을 감소시켜, 토출 관로(31) 내의 압유가 쓸모없이 탱크(14) 측으로 배출되는 것을 억제할 수 있다.

한편, 상기 최고 부하압에 대한 유압 펌프(13)의 토출압이 상대적으로 작아져 상기 목표 차압보다 저하하면, 압력 제어 밸브(44)는 상기 로드 센싱용 제어압(PLS)의 압력을 감소시키는 감압 제어를 행한다. 이 때문에, 용량 레귤레이터(92)는, 리턴 스프링(92A)의 스프링력에 의해 상기 로드 센싱용 제어압(PLS)의 압력 저하에 따라 용량 가변부(13A)를 화살표 LV 방향으로 경전하고, 유압 펌프(13)의 토출용량을 증대시킨다. 즉, 이 경우에는, 유압 펌프(13)로부터 토출해야 하는 압유의 유량이 부족한 경향이 되고 있으므로, 상기 목표 차압분의 유량을 확보하기 위하여 유압 펌프(13)의 토출 용량을 증대시킬 수 있다.

단, 제1 실시 형태에서 채용한 용량 제어 밸브(29), 스로틀(53), 유량 조정 밸브(54) 및 압력 발생 밸브(55)가, 제2 실시 형태에서는 폐지되어 있다. 이 때문에, 엔진(10)의 회전수에 의존하여 증감되는 로드 센싱 목표 차압(ΔPt)을, 유압 펌프(13)의 용량 제어를 행하는데 있어서의 가변적인 제어값(즉, 파라미터)으로서 사용할 수는 없다. 그러나, 이 경우에도, 밸브 장치(32) 내의 압력 제어 밸브(44)로부터 상기 로드 센싱용 제어압(PLS)을 로드 센싱 제어용 경전 액츄에이터(93)로 공급함으로써, 유압 펌프(13)로부터 토출되는 압유의 토출량을 가변적으로 제어할 수 있다.

이와 같이 하여, 이처럼 구성되는 제2 실시 형태에서도, 유압 펌프(13)의 토출압이 복수의 유압 액츄에이터의 최고 부하압보다 목표 차압분만큼 높아지도록, 용량 레귤레이터(92)에 의해 유압 펌프(13)의 토출 용량을 제어할 수 있어, 제1 실시 형태와 대략 마찬가지로 에너지 절약화를 도모할 수 있다. 한편, 복수의 유압 액츄에이터가 모두 정지하는 무부하시에는, 유압 펌프(13)의 토출 용량을 최소에 가까운 유량으로 제어하여, 엔진의 회전 부하를 작게 억제할 수 있어, 에너지 절약화를 도모할 수 있다.

또한, 도 7에 나타내는 처리와 마찬가지로, 컨트롤러(61)가 가스압 센서(22, 23)로부터의 검출 신호에 의해, 배기 가스 정화 장치(16)의 입자상 물질 제거 필터(19)를 재생 처리해야 할 시기에 도달하고 있다고 판정했을 때에는, 제어압 전환 밸브(57)를 여자하여 로드 센싱 제어 위치(j)로부터 로드 센싱 제어 해제 위치(k)로 전환한다. 이것에 의해, 용량 레귤레이터(92)의 로드 센싱 제어용 경전 액츄에이터(93)와 압력 제어 밸브(44)의 사이에 설치된 신호압 관로(94)를, 탱크(14)에 접속하여, 로드 센싱 제어용 경전 액츄에이터(93)에 공급하는 로드 센싱용 제어압(PLS)을 소정의 저압값(탱크압)까지 저하시킬 수 있다.

이 결과, 용량 레귤레이터(92)의 리턴 스프링(92A)에 의해, 유압 펌프(13)의 용량 가변부(13A)는, 대경전측으로 화살표 LV 방향으로 경전된다. 이 때문에, 유압 펌프(13)의 토출 용량이 증대되어, 엔진(10)의 회전 부하를 높인다. 따라서, 엔진(10)으로부터 배출되는 배기 가스의 온도를, 입자상 물질 제거 필터(19)의 재생 처리에 필요한 온도까지 상승시킬 수 있어, 입자상 물질 제거 필터(19)의 재생 처리를 적절하게 행함으로써, 배기 가스 정화 장치(16)의 수명, 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

다음으로, 도 11은 본 발명의 제3 실시 형태를 나타내고 있다. 제3 실시 형태에서는, 상기 서술한 제1 실시 형태와 동일한 구성 요소에 동일한 부호를 붙이고, 그 설명을 생략하는 것으로 한다. 그러나, 제3 실시 형태의 특징은, 유압 펌프(13)에 경전 위치 제한 장치로서의 규제 실린더(101)를 설치하는 구성으로 한 것에 있다.

여기서, 규제 실린더(101)는, 신축 가능한 로드(101A)를 구비하고, 당해 로드(101A)의 돌출단측에는, 유압 펌프(13)의 용량 가변부(13A)에 맞닿고, 이간 가능한 경전 위치 제한 부재로서의 스토퍼(102)가 설치되어 있다. 즉, 규제 실린더(101)의 로드(101A)를 축소시킨 상태에서는, 제1 실시 형태와 마찬가지로 용량 레귤레이터(26)에 의해, 용량 가변부(13A)는 최대 경전 위치와 최소 경전 위치의 사이에서 경전 구동된다. 이때, 스토퍼(102)는, 용량 가변부(13A)로부터 이간된 위치에 위치되어, 용량 가변부(13A)에 맞닿지 않는다.

그러나, 컨트롤러(61)로부터의 제어 신호에 의해 제어압 전환 밸브(57)(도 6 참조)가 여자되어, 로드 센싱 제어 위치(j)로부터 로드 센싱 제어 해제 위치(k)로 전환되었을 때에는, 규제 실린더(101)의 로드(101A)가 신장하여 스토퍼(102)를 용량 가변부(13A)에 맞닿게 한다. 이것에 의해, 스토퍼(102)는, 유압 펌프(13)의 용량 가변부(13A)의 경전 위치를 미리 결정된 범위 내로 제한할 수 있다.

즉, 경전 위치 제한 부재로서의 스토퍼(102)는, 유압 펌프(13)의 용량 가변부(13A)가 도 11 중의 화살표 LV 방향으로, 이 이상으로 크게 경전되는 것을 규제한다. 이것에 의해, 도 8 중에 나타내는 점(103)의 위치(압력 Pa이고, 토출량 Qc의 위치)에서 유압 펌프(13)의 용량 제어가 행하여진다. 이 경우, 도 8중의 점(65)(압력 Pa이고, 토출량 Qa의 위치)에서 엔진(10)에 의해 구동되고 있던 유압 펌프(13)는, 제어압 전환 밸브(57)가 로드 센싱 제어 위치(j)로부터 로드 센싱 제어 해제 위치(k)로 전환되었을 때, 용량 가변부(13A)가 대경전 측으로 화살표 LV 방향으로 경전되어, 점(103)의 위치에서 엔진(10)에 의해 구동된다.

이것에 의해, 유압 펌프(13)가 도 8 중의 점(66)(압력 Pa이고, 토출량 Qb의 위치)에서 엔진(10)에 의해 구동되는 제1 실시 형태보다, 엔진(10)의 회전 부하를 작게 억제할 수 있다. 즉, 엔진(10)은, 도 8중에 나타내는 점(103)의 위치에서 유압 펌프(13)를 회전 구동함으로써, 입자상 물질 제거 필터(19)의 재생 처리를 행하는데 있어서 필요 최소한 온도까지 배기 가스의 온도를 상승시킬 수 있어, 배기 가스 온도가 필요 이상으로 높아지는 것을 억제할 수 있다.

이와 같이 하여, 이처럼 구성되는 제3 실시 형태에서도, 제어압 전환 밸브(57)가 로드 센싱 제어 위치(j)로부터 로드 센싱 제어 해제 위치(k)로 전환되었을 때, 용량 레귤레이터(26)에 의해 용량 가변부(13A)를 대경전측으로 화살표 LV 방향으로 경전하여 엔진(10)의 회전 부하를 증대시킬 수 있어, 상기 제1 실시 형태와 동일한 효과를 얻을 수 있다.

그러나, 제3 실시 형태에서는, 제어압 전환 밸브(57)가 로드 센싱 제어 해제 위치(k)로 전환되었을 때, 규제 실린더(101)는 로드(101A)가 신장되어 스토퍼(102)가 용량 가변부(13A)에 맞닿는다. 이 때문에, 용량 가변부(13A)의 경전 위치를 소정의 범위 내로 제한하고, 경전각이 이 이상으로 커지는 것을 제한할 수 있다. 이때, 엔진(10)은, 도 8 중에 나타내는 점(103)의 위치에서 유압 펌프(13)를 회전 구동시킴으로써, 입자상 물질 제거 필터(19)의 재생 처리를 행하는데 있어서 필요 최소한 온도까지 배기 가스의 온도를 상승시킬 수 있어, 배기 가스 온도가 필요 이상으로 높아지는 것을 억제할 수 있다.

따라서, 제3 실시 형태에 의하면, 유압 펌프(13)에 경전 위치 제한 장치로서의 규제 실린더(101)를 추가하여 설치하는 구성으로 하고 있다. 이것에 의해, 유압 펌프(13)의 토출 용량이 필요 이상으로 커지는 것을 억제할 수 있어, 엔진(10)의 배기 가스 온도가 필터의 재생에 필요한 온도까지 상승하는 범위 내에서 엔진의 회전 부하를 높일 수 있다.

또한, 상기 제1 실시 형태에서는, 용량 제어 밸브(29)의 유압 파일럿부(29B)와 압력 제어 밸브(44)의 사이에 설치하는 제어압 전환 밸브(57)로서, 전자 밸브를 사용하는 경우를 예를 들어 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 예를 들면 유압 파일럿식 전환 밸브에 의해 제어압 전환 밸브를 구성해도 된다. 이 경우, 컨트롤러로부터의 제어 신호에 의해 제어압 전환 밸브에 공급하는 파일럿압을 가변적으로 제어하고, 제어압 전환 밸브를 로드 센싱 제어 위치와 로드 센싱 제어 해제 위치로 전환하는 구성으로 하면 된다. 이 점은, 제2, 제3 실시 형태에 대해서도 동일하다.

상기 서술한 각 실시 형태에서는, 스윙 포스트식의 작업 장치(5)를 구비한 유압 셔블(1)을 예로 들어 설명하였다. 그러나, 본 발명의 건설 기계는 이에 한정되는 것이 아니며, 예를 들면 오프셋 붐식 작업 장치, 또는 붐, 아암 및 버킷(작업 도구)으로 이루어지는 모노 붐식 작업 장치를 구비한 유압 셔블에 적용해도 된다.

또, 상기 서술한 각 실시 형태에서는, 건설 기계로서 소형의 유압 셔블(1)을 예로 들어 설명하였다. 그러나, 본 발명의 건설 기계는 이에 한정하는 것이 아니며, 예를 들면 중형 이상의 유압 셔블이어도 된다. 또, 휠식 하부 주행체를 구비한 유압 셔블, 휠 로더, 포크 리프트, 유압 크레인에도 적용할 수 있고, 요는 로드 센싱 시스템을 채용한 건설 기계에 널리 적용할 수 있다.

1: 유압 셔블 2: 하부 주행체(차체)
4: 상부 선회체(차체) 5: 작업 장치
6: 선회 프레임 9: 카운터 웨이트
10: 엔진 11: 배기관
12: 전자 거버너 13: 유압 펌프
13A: 용량 가변부 14: 탱크
15: 열교환기 16: 배기 가스 정화 장치
17: 케이싱 18: 산화 촉매
19: 입자상 물질 제거 필터 21: 배기 온도 센서
22, 23: 가스압 센서(압력 검출기) 24: 파일럿 펌프
25, 91: 파일럿 관로 26, 92: 용량 레귤레이터
26A, 92A: 리턴 스프링 27: 마력 제어용 경전 액츄에이터
28, 93: 로드 센싱 제어용 경전 액츄에이터
29: 용량 제어 밸브 31: 토출 관로
32, 71: 밸브 장치
33, 72: 유압 실린더(유압 액츄에이터)
34, 73: 압유의 공급 관로 35, 74: 배출 관로
36: 고압 릴리프 밸브 37, 75: 방향 제어 밸브
38, 76: 압력 보상 밸브 39, 41, 77, 79: 부하압 도출 관로
40, 78: 셔틀 밸브 42: 최고 부하압 관로
43: 언로드 밸브 44: 압력 제어 밸브
45: 신호압 도출 관로 46, 94: 신호압 관로
47: 저압 릴리프 밸브
48, 82: 파일럿 밸브(감압 밸브형 파일럿 조작 밸브)
49: 게이트 록 밸브
50: 게이트 록 스위치(조작 록 검출기)
53: 스로틀 54: 유량 조정 밸브
55: 압력 발생 밸브 56: 파일럿 관로
57: 제어압 전환 밸브 58: 조작 검출기
59: 회전수 지시 장치 60: 회전 센서
61: 컨트롤러(제어 장치) 62: 차체 제어 장치
63: 엔진 제어 장치
101: 규제 실린더(경전 위치 제한 장치)
102: 스토퍼(경전 위치 제한 부재)

Claims (5)

1. 원동기인 엔진과,
   당해 엔진의 배기측에 설치되며 배기 가스를 정화하는 필터를 가진 배기 가스 정화 장치와,
   당해 배기 가스 정화 장치에 설치되며 상기 필터의 전, 후의 차압을 검출하는 압력 검출기와,
   상기 엔진에 의해 구동되며 용량 가변부를 가지는 가변 용량형의 유압 펌프와,
   당해 유압 펌프에 의한 압유의 토출 용량을 가변적으로 제어하는 용량 레귤레이터와,
   상기 유압 펌프로부터 토출되는 압유에 의해 구동되는 유압 액츄에이터와,
   상기 유압 펌프로부터 상기 유압 액츄에이터로 공급되는 압유의 유량을 제어하는 방향 제어 밸브와,
   상기 유압 펌프의 토출압이 상기 유압 액츄에이터의 최고 부하압보다 목표 차압분만큼 높아지도록 상기 용량 레귤레이터에 로드 센싱용 제어압을 출력하는 압력 제어 밸브와,
   상기 엔진의 회전을 제어함과 함께 상기 배기 가스 정화 장치의 필터 재생 처리를 행하는 컨트롤러를 구비하여 이루어지는 건설 기계에 있어서,
   상기 용량 레귤레이터와 상기 압력 제어 밸브의 사이에는, 상기 압력 제어 밸브로부터 상기 용량 레귤레이터에 상기 로드 센싱용 제어압이 그대로 출력되는 것을 허용하는 제어 위치와, 상기 용량 레귤레이터로 출력되는 상기 로드 센싱용 제어압을 미리 결정된 저압값까지 저하시키는 제어 해제 위치 중 어느 것으로 상기 컨트롤러로부터의 제어 신호에 의해 전환되는 제어압 전환 밸브가 설치되고,
   상기 용량 레귤레이터는, 상기 제어압 전환 밸브가 상기 제어 위치로부터 제어 해제 위치로 전환되어 상기 로드 센싱용 제어압이 상기 저압값까지 저하했을 때, 상기 엔진의 배기 가스 온도를 상기 필터의 재생에 필요한 온도까지 상승시키기 위하여 상기 유압 펌프의 토출 용량을 증대시키도록 구성되어 있고,
   상기 컨트롤러는, 상기 압력 검출기에서 검출된 상기 필터의 전, 후 차압에 의해 상기 필터의 재생이 필요하다고 판정했을 때, 상기 제어압 전환 밸브를 상기 제어 위치로부터 제어 해제 위치로 전환하는 상기 제어 신호를 출력하고, 상기 로드 센싱용 제어압을 상기 저압값까지 저하시켜, 상기 유압 펌프의 토출 용량을 증대시켜 상기 엔진의 회전 부하를 높이는 것을 특징으로 하는 건설 기계.
2. 제1항에 있어서,
   상기 방향 제어 밸브가 중립 위치에 있는지의 여부를 검출하는 조작 검출기를 구비하고, 상기 컨트롤러는, 상기 조작 검출기에 의해 상기 방향 제어 밸브가 중립 위치에 있는 것을 검출하고, 또한 상기 필터의 재생이 필요하다고 판정했을 때, 상기 제어압 전환 밸브를 상기 제어 위치로부터 제어 해제 위치로 전환하는 상기 제어 신호를 출력하는 구성으로 하여 이루어지는 건설 기계.
3. 제1항에 있어서,
   상기 방향 제어 밸브가 중립 위치에 록 되어 있는지의 여부를 검출하는 조작 록 검출기를 구비하고, 상기 컨트롤러는, 상기 조작 록 검출기에 의해 상기 방향 제어 밸브가 중립 위치에 록 되어 있는 것을 검출하며, 또한 상기 필터의 재생이 필요하다고 판정했을 때, 상기 제어압 전환 밸브를 상기 제어 위치로부터 제어 해제 위치로 전환하는 상기 제어신호를 출력하는 구성으로 하여 이루어지는 건설 기계.
4. 제1항에 있어서,
   상기 유압 펌프의 상기 용량 가변부는, 상기 용량 레귤레이터에 의해 경전 구동되어 상기 압유의 토출 용량을 변화시키는 구성으로 하고,
   상기 유압 펌프에는, 상기 제어압 전환 밸브가 상기 제어 위치에 있는 동안에는 상기 용량 가변부가 최대 경전 위치와 최소 경전 위치의 사이에서 상기 용량 레귤레이터에 의해 경전 구동되는 것을 허용하고, 상기 컨트롤러로부터의 제어 신호에 의해 상기 제어압 전환 밸브가 상기 제어 위치로부터 제어 해제 위치로 전환되었을 때에는 상기 용량 가변부의 경전 위치를 미리 결정된 범위 내로 제한하는 경전 위치 제한 장치를 설치하는 구성으로 하여 이루어지는 건설 기계.
5. 제1항에 있어서,
   상기 유압 액츄에이터 및 방향 제어 밸브를 각각 복수 개 구비하고, 또한 상기 복수의 방향 제어 밸브의 전, 후 차압을 각각 제어하는 복수의 압력 보상 밸브를 구비하고, 상기 압력 제어 밸브는, 상기 복수의 유압 액츄에이터의 최고 부하압보다 목표 차압분만큼 높아지도록 상기 로드 센싱용 제어압을 제어하는 구성으로 하여 이루어지는 건설 기계.

Images