(57)【要約】【課題】通常のレバー操作に対する油圧ポンプの燃費の悪化を抑制すると共に、高速なレバー操作に対する油圧アクチュエータの応答性を向上できる作業機械を提供する。【解決手段】複数の操作装置４２〜４４で生成された複数の操作信号圧力のうち最も高い圧力を選択して出力する第１選択弁３３と、パイロットポンプ１３の圧油を減圧して出力する電磁比例弁４１ａ，４１ｂと、前記第１選択弁から出力された圧力および前記電磁比例弁から出力された圧力のいずれか大きい方を選択し、レギュレータ２７ａ，２７ｂの制御信号圧力ＸＰ１，ＸＰ２として出力する第２選択弁３６，３７と、圧力センサ３９で検知した操作信号圧力の変化速度が増加した場合に、前記制御信号圧力を上昇させる指令信号を前記電磁比例弁へ出力するコントローラ４０とを備える。【選択図】  図５
2020023794.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原動機と、
前記原動機によって駆動される少なくとも１つの可変容量型の油圧ポンプと、
前記油圧ポンプの吐出流量を制御する油圧パイロット式のレギュレータと、
前記油圧ポンプから吐出される圧油によって駆動される複数の油圧アクチュエータと、
前記油圧ポンプから吐出された圧油を前記複数の油圧アクチュエータに給排する複数の流量制御弁と、
パイロットポンプと、
前記パイロットポンプの圧油を減圧して前記複数の流量制御弁を切換操作するための操作信号圧力を生成する複数の操作装置とを備えた作業機械において、
前記複数の操作信号圧力の少なくとも１つを検知する第１圧力センサと、
前記複数の操作装置で生成された複数の操作信号圧力のうち最も高い圧力を選択して出力する第１選択弁と、
前記パイロットポンプの圧油を減圧して出力する電磁比例弁と、
前記第１選択弁から出力された圧力および前記電磁比例弁から出力された圧力のいずれか大きい方を選択し、前記レギュレータの制御信号圧力として出力する第２選択弁と、
前記第１圧力センサで検知した操作信号圧力の変化速度が増加した場合に、前記制御信号圧力を上昇させる指令信号を前記電磁比例弁へ出力するコントローラとを備えた
ことを特徴とする作業機械。
【請求項２】
請求項１に記載の作業機械において、
作動油温を検知する第１温度センサを更に備え、
前記コントローラは、前記第１温度センサで検知した作動油温が第１の設定温度よりも低いとき、または前記第１温度センサで検知した作動油温が前記第１の設定温度よりも高く設定された第２の設定温度よりも高いときに、前記変化速度の増加に応じて上昇させた前記制御信号圧力を低下させる指令信号を前記電磁比例弁へ出力する
ことを特徴とする作業機械。
【請求項３】
請求項１に記載の作業機械において、
前記原動機の回転数を検知する回転数センサを更に備え、
前記コントローラは、前記原動機の目標回転数から前記回転数センサで検知した回転数を差し引いた偏差が所定の値よりも大きいときに、前記変化速度の増加に応じて上昇させた前記制御信号圧力を低下させる指令信号を前記電磁比例弁へ出力する
ことを特徴とする作業機械。
【請求項４】
請求項１に記載の作業機械において、
ラジエタ水温を検知する第２温度センサと、
大気圧を検知する大気圧センサとを更に備え、
前記コントローラは、前記第２温度センサで検知したラジエタ水温が所定の温度よりも低いとき、または前記大気圧センサで検知した大気圧が所定の圧力よりも低いときに、前記変化速度の増加に応じて上昇させた前記制御信号圧力を低下させる指令信号を前記電磁比例弁へ出力する
ことを特徴とする作業機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧ショベル等の作業機械に係わり、特に、複数のパイロット操作装置により生成された操作信号圧力のうちの所定のものの最高圧力をシャトル弁で検出し、この最高圧力を制御信号圧力として油圧ポンプのレギュレータを作動させる作業機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数のパイロット操作装置により生成された操作信号圧力のうちの所定のものの最高圧力をシャトル弁で検出し、これを制御信号圧力として油圧ポンプのレギュレータを作動させる作業機械の一例として、例えば特許公報１に記載のものがある。
【０００３】
特許文献１には、少なくとも１つの油圧ポンプと、複数のアクチュエータと、前記油圧ポンプから吐出された圧油を前記複数のアクチュエータにそれぞれ給排する複数の流量制御弁と、パイロット油圧源と、このパイロット油圧源の圧力から操作信号圧力を生成し対応する流量制御弁を切り換え操作する複数のパイロット操作装置と、これら複数のパイロット操作装置により生成された操作信号圧力のうちの所定の操作信号圧力群の最高圧力を選択する複数のシャトル弁とを有し、これらシャトル弁によって選択された最高圧力に基づき制御信号圧力を生成し、前記油圧ポンプ、アクチュエータ、流量制御弁のいずれかに関して設けられた少なくとも１つの操作器（レギュレータ）を作動させる油圧作業機の油圧回路装置において、前記最高圧力を選択する複数のシャトル弁の全てを１つのシャトルブロックに内蔵させ、このシャトルブロック内で前記制御信号圧力を生成し、前記操作器（レギュレータ）に出力することを特徴とする油圧作業機の油圧回路装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−８２４１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の作業機の油圧回路装置では、パイロット操作装置の操作信号圧力のうちの最高圧力がシャトル弁により検出され、この最高圧力は制御信号圧力として油圧ポンプのレギュレータに伝えられ、レギュレータを作動させることにより油圧ポンプの押しのけ容積が制御される。これにより、油圧ポンプの無駄な吐出流量が抑制されるため、油圧ポンプの燃費の悪化を抑制することができる。
【０００６】
ところで、油圧ショベルで実施される作業には、土砂の掘削作業やならし作業などの通常作業の他に、バケット内の土砂、コンクリート片、鉄材等を振り分けるためにアームやバケットを高速で振る作業（ガラ振り作業）などがある。このガラ振り作業では、アーム用のパイロット操作装置（アーム操作装置）やバケット用のパイロット操作装置（バケット操作装置）で生成される操作信号圧力が高速で変化するため、その最高圧力である制御信号圧力も高速で変化する。しかし、油圧ポンプのレギュレータは応答性が低く、制御圧力信号の高速な変化に追従して押しのけ容積を変化させることができない。そのため、アーム操作装置やバケット操作装置の操作信号圧力の変化に対して油圧ポンプの吐出流量の変化が追従できず、アームシリンダやバケットシリンダの応答性が悪化し、作業効率が低下するおそれがある。
【０００７】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、通常のレバー操作に対する油圧ポンプの燃費の悪化を抑制すると共に、高速なレバー操作に対する油圧アクチュエータの応答性を向上できる作業機械を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は、原動機と、前記原動機によって駆動される少なくとも１つの可変容量型の油圧ポンプと、前記油圧ポンプの吐出流量を制御する油圧パイロット式のレギュレータと、前記油圧ポンプから吐出される圧油によって駆動される複数の油圧アクチュエータと、前記油圧ポンプから吐出された圧油を前記複数の油圧アクチュエータに給排する複数の流量制御弁と、パイロットポンプと、前記パイロットポンプの圧油を減圧して前記複数の流量制御弁を切換操作するための操作信号圧力を生成する複数の操作装置とを備えた作業機械において、前記複数の操作信号圧力の少なくとも１つを検知する圧力センサと、前記複数の操作装置で生成された複数の操作信号圧力のうち最も高い圧力を選択して出力する第１選択弁と、前記パイロットポンプの圧油を減圧して出力する電磁比例弁と、前記第１選択弁から出力された圧力および前記電磁比例弁から出力された圧力のいずれか大きい方を選択し、前記レギュレータの制御信号圧力として出力する第２選択弁と、前記圧力センサで検知した操作信号圧力の変化速度が増加した場合に、前記制御信号圧力を上昇させる指令信号を前記電磁比例弁へ出力するコントローラとを備えたものとする。
【０００９】
以上のように構成した本発明によれば、土砂の掘削作業やならし作業などの通常のレバー操作が行われる作業時は、レバー操作量（操作圧力信号）に応じて油圧ポンプの押しのけ容積（ポンプ傾転）が調整される。これにより、油圧ポンプの無駄な吐出流量が抑制されるため、油圧ポンプの燃費の悪化を抑制することが可能となる。
【００１０】
一方、例えばガラ振り作業などの高速なレバー操作が行われる作業時は、レバー操作量（操作圧力信号）の変化速度に応じて油圧ポンプの押しのけ容積（ポンプ傾転）が調整されるため、油圧ポンプの吐出流量がレバー操作量によらず常に高い状態に保たれる。これにより、レバー操作量に応じた流量が速やかに油圧アクチュエータに供給されるため、油圧アクチュエータの応答性を向上することが可能となる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、通常のレバー操作に対する油圧ポンプの燃費の悪化を抑制すると共に、高速なレバー操作に対する油圧アクチュエータの応答性を向上することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態に係る作業機械の一例としての油圧ショベルの側面図である。
【図２】図１に示す油圧ショベルに搭載された油圧駆動装置の油圧回路図である。
【図３】図２に示す流量制御弁を切換操作するパイロット操作装置の油圧回路図である。
【図４】図２に示すシャトルブロックの油圧回路図である。
【図５】本発明の第１の実施例におけるポンプ制御信号の生成フローを示す図である。
【図６】操作信号圧力とシャトルブロックから出力されるポンプ制御信号との関係（シャトルブロックの特性）を示す図である。
【図７】操作信号圧力の変化速度と電磁比例弁から出力されるポンプ制御信号との関係（ポンプ制御信号生成部の特性）を示す図である。
【図８】本発明の第１の実施例における操作信号圧力と油圧ポンプの押しのけ容積（ポンプ傾転）との関係を示す図である。
【図９】本発明の第２の実施例におけるポンプ制御信号の生成フローを示す図である。
【図１０】本発明の第３の実施例におけるポンプ制御信号の生成フローを示す図である。
【図１１】本発明の第４の実施例におけるポンプ制御信号の生成フローを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態に係る作業機械として油圧ショベルを例に挙げ、図面を参照して説明する。なお、各図中、同等の部材には同一の符号を付し、重複した説明は適宜省略する。
【実施例１】
【００１４】
図１は、本発明の第１の実施例に係る油圧ショベルの側面図である。
【００１５】
図１に示すように、油圧ショベル１００は、下部走行体１と、この下部走行体１の上部に配置される上部旋回体２と、この上部旋回体２に接続されているフロント作業機構３とを備えている。下部走行体１は左右の走行履帯４を有し、この左右の走行履帯４は左右の走行モータ（不図示）により駆動する。また、上部旋回体２は下部走行体１に旋回装置５を介して連結されており、この旋回装置５は旋回モータ（不図示）により駆動し、上部旋回体２を水平方向に旋回させることが可能である。
【００１６】
フロント作業機構３は土砂の掘削などの作業を行なうためのものであり、上部旋回体２に上下方向に回動可能に設けたブーム６と、このブーム６の先端に上下又は前後方向に回動可能に設けたアーム７と、このアーム７の先端に上下又は前後方向に回動可能に連結したフロントアタッチメントとしてのバケット８から構成される。さらに、ブーム６を上下方向に駆動するブームシリンダ９、アーム７を上下又は前後方向に駆動するアームシリンダ１０、バケット８を上下又は前後方向に駆動するバケットシリンダ１１が設けられており、ブームシリンダ９、アームシリンダ１０、バケットシリンダ１１のシリンダロッドがそれぞれ伸縮することでフロント作業機構３が動作し、土砂の掘削などの作業を可能にする。
【００１７】
図２は、図１に示す油圧ショベル１００に搭載された油圧駆動装置の油圧回路図である。
【００１８】
図２に示すように、油圧駆動装置２００は、油圧ポンプ１２ａ，１２ｂと、パイロットポンプ１３と、これらのポンプ１２ａ，１２ｂ，１３を回転駆動するエンジン１４と、油圧ポンプ１２ａ，１２ｂに接続されたコントロールバルブユニット１５とを備えている。コントロールバルブユニット１５は流量制御弁１６〜１９と流量制御弁２０〜２４の２つの弁グループを有し、流量制御弁１６〜１９は油圧ポンプ１２ａの吐出路２５ａにつながるセンタバイパスライン２６ａ上に配置され、流量制御弁２０〜２４は油圧ポンプ１２ｂの吐出路２５ｂにつながるセンタバイパスライン２６ｂ上に配置されている。
【００１９】
センタバイパスライン２６ａの最上流には、右走行モータへ圧油を給排する走行右用流量制御弁１６が接続されている。走行右用流量制御弁１６の下流側には、上流側から順に、バケットシリンダ１１へ圧油を給排するバケット用流量制御弁１７、ブームシリンダ９へ圧油を給排するブーム用流量制御弁１８、アームシリンダ１０へ圧油を給排するアーム用流量制御弁１９がタンデム・パラレル接続されている。
【００２０】
一方、センタバイパスライン２６ｂには、上流側から順に、旋回モータ６に圧油を給排する旋回用流量制御弁２０、アームシリンダ１０に圧油を給排するアーム用流量制御弁２１、ブームシリンダ９に圧油を給排するブーム用流量制御弁２２、アタッチメントに圧油を給排するアタッチメント用流量制御弁２３がタンデム・パラレル接続されている。アタッチメント用流量制御弁２３の下流側には、左走行モータに圧油を給排する走行左用流量制御弁２４がタンデム接続されている。
【００２１】
油圧ポンプ１２ａ，１２ｂは斜板式または斜軸式の可変容量ポンプであり、これらの油圧ポンプ１２ａ，１２ｂには斜板または斜軸の傾転、すなわち押しのけ容積を制御するレギュレータ２７ａ，２７ｂが設けられている。
【００２２】
パイロットポンプ１３の吐出路２８には、パイロットポンプ１３の吐出圧力を一定圧に保持するパイロットリリーフ弁２９が接続されている。
【００２３】
コントロールバルブユニット１５の流量制御弁１６〜１９及び２０〜２４はパイロット操作装置４２，４３，４４からの操作信号圧力により切換操作される。パイロット操作装置４２，４３，４４はパイロットポンプ１３の吐出圧力（一定圧）を元圧にしてそれぞれの操作信号圧力を生成する。
【００２４】
パイロット操作装置４２，４３，４４により生成された操作信号圧力はシャトルブロック３３に一旦導入され、このシャトルブロック３３を介して同図２に示すように流量制御弁１６〜１９及び２０〜２４に与えられる。また、シャトルブロック３３では後述するように、パイロット操作装置４２，４３，４４からの操作信号圧力に基づいて、フロント操作信号Ｘｆ、走行操作信号Ｘｔ、ポンプ制御信号ＸＰ１ａ，ＸＰ２ａが生成される。
【００２５】
パイロット操作装置４２，４３，４４からの操作信号圧力からコントロールバルブユニット１５への信号管路３８には、それぞれの操作信号圧力を検知する圧力センサ３９が設けられている。なお、圧力センサ３９はパイロット操作装置４２，４３，４４から生成される操作信号圧力すべてを検知するようそれぞれの信号管路に設けてもよいし、必要な操作信号圧力のみを選択して設けてもよい。コントローラ４０は、圧力センサ３９で検知された圧力値の変化速度に応じて、ポンプ制御信号ＸＰ１ｂ，ＸＰ２ｂを算出する。コントローラ４０が算出したポンプ制御信号ＸＰ１ｂ，ＸＰ２ｂの値に応じてコントローラ４０から電磁比例弁４１ａ，４１ｂへ指令がなされ、電磁比例弁４１ａ，４１ｂがパイロットポンプ１３の吐出圧力（一定圧）を元圧にしてポンプ制御信号ＸＰ１ｂ，ＸＰ２ｂを生成する。
【００２６】
図３は、図２に示す流量制御弁１６〜２４を切換操作するパイロット操作装置４２〜４４の油圧回路図である。
【００２７】
図３に示すように、パイロット操作装置４２は、走行右用のパイロット操作装置４５及び走行左用のパイロット操作装置４６から成り、それぞれ、１対のパイロット弁（減圧弁）４５ａ，４５ｂ及び４６ａ，４６ｂと操作ペダル４５ｃ，４６ｃとを有し、操作ペダル４５ｃを前後方向に操作するとその操作方向に応じてパイロット弁４５ａ，４５ｂのいずれか一方が作動し、操作量に応じた操作信号圧力ＡｆまたはＡｒが生成され、操作ペダル４６ｃを前後方向に操作するとその操作方向に応じてパイロット弁４６ａ，４６ｂのいずれか一方が作動し、操作量に応じた操作信号圧力ＢｆまたはＢｒが生成される。操作信号圧力Ａｆは走行右前進用であり、操作信号圧力Ａｒは走行右後進用であり、操作信号圧力Ｂｆは走行左前進用であり、操作信号圧力Ｂｒは走行左後進用である。
【００２８】
パイロット操作装置４３は、バケット用のパイロット操作装置４７及びブーム用のパイロット操作装置４８から成り、それぞれ、１対のパイロット弁（減圧弁）４７ａ，４７ｂ及び４８ａ，４８ｂと共通の操作レバー４７ｃとを有し、操作レバー４７ｃを左右方向に操作するとその操作方向に応じてパイロット弁４７ａ，４７ｂのいずれか一方が作動し、操作量に応じた操作信号圧力ＣｃまたはＣｄが生成され、操作レバー４７ｃを前後方向に操作するとその操作方向に応じてパイロット弁４８ａ，４８ｂのいずれか一方が作動し、操作量に応じた操作信号圧力ＤｕまたはＤｄが生成される。操作信号圧力Ｃｃはバケットクラウド用であり、操作信号圧力Ｃｄはバケットダンプ用であり、操作信号圧力Ｄｕはブーム上げ用であり、操作信号圧力Ｄｄはブーム下げ用である。
【００２９】
パイロット操作装置４４は、アーム用のパイロット操作装置４９及び旋回用のパイロット操作装置５０から成り、それぞれ、１対のパイロット弁（減圧弁）４９ａ，４９ｂ及び５０ａ，５０ｂと共通の操作レバー４９ｃとを有し、操作レバー４９ｃを左右方向に操作するとその操作方向に応じてパイロット弁４９ａ，４９ｂのいずれか一方が作動し、操作量に応じた操作信号圧力ＥｃまたはＥｄが生成され、操作レバー４９ｃを前後方向に操作するとその操作方向に応じてパイロット弁５０ａ，５０ｂのいずれか一方が作動し、操作量に応じた操作信号圧力Ｆｒ，Ｆ１が生成される。操作信号圧力Ｅｃはアームクラウド用であり、操作信号圧力Ｅｄはアームダンプ用であり、操作信号圧力Ｆｒは旋回右用であり、操作信号圧力Ｆ１は旋回左用である。
【００３０】
図４は、図２に示すシャトルブロック３３の油圧回路図である。
【００３１】
図４に示すように、シャトルブロック３３は、本体６０と、この本体６０内に設けられるシャトル弁６１〜７５と、諸操作に係る操作信号圧力の最高圧力に応じて作動する油圧切換弁８１，８２とを備えている。なお、シャトルブロック３３は一体に構成する必要は無く、シャトル弁６１〜７および油圧切換弁８１，８２を油圧配管で接続して構成しても良い。
【００３２】
シャトル弁６１〜６７は、シャトル弁群の最上段に配置され、シャトル弁６１は走行右前進の操作信号圧力Ａｆと走行右後進の操作信号圧力Ａｒの高圧側を選択し、シャトル弁６２は走行左前進の操作信号圧力Ｂｆと走行左後進の操作信号圧力Ｂｒの高圧側を選択し、シャトル弁６３はバケットクラウドの操作信号圧力Ｃｃとバケットダンプの操作信号圧力Ｃｄの高圧側を選択し、シャトル弁６４はブーム上げの操作信号圧力Ｄｕとブーム下げの操作信号圧力Ｄｄの高圧側を選択し、シャトル弁６５はアームクラウドの操作信号圧力Ｅｃとアームダンプの操作信号圧力Ｅｄの高圧側を選択し、シャトル弁６６は旋回右の操作信号圧力Ｆｒと旋回左の操作信号圧力Ｆ１の高圧側を選択し、シャトル弁６７は予備のアクチュエータが予備の流量制御弁２３に接続された場合に設けられる予備のパイロット操作装置の１対のパイロット弁からの操作信号圧力の高圧側を選択する。
【００３３】
シャトル弁６８〜７０は、シャトル弁群の２段目に配置され、シャトル弁６８は最上段のシャトル弁６１とシャトル弁６２のそれぞれで選択した操作信号圧力の高圧側を選択し、シャトル弁６９は最上段のシャトル弁６４とシャトル弁６５で選択した操作信号圧力の高圧側を選択し、シャトル弁７０は最上段のシャトル弁６６とシャトル弁６７の高圧側を選択する。
【００３４】
シャトル弁７１，７２はシャトル弁群の３段目に配置され、シャトル弁７１は最上段のシャトル弁６３と２段目のシャトル弁６９のそれぞれで選択した操作信号圧力の高圧側を選択し、シャトル弁７２は２段目のシャトル弁６９とシャトル弁７０のそれぞれで選択した高圧側を選択する。
【００３５】
シャトル弁７３，７４はシャトル弁群の４段目に配置され、シャトル弁７３は最上段のシャトル弁６１と３段目のシャトル弁７１のそれぞれで選択した操作信号圧力の高圧側を選択し、シャトル弁７４は３段目のシャトル弁７１とシャトル弁７２のそれぞれで選択した操作信号圧力の高圧側を選択する。
【００３６】
シャトル弁７５はシャトル弁群の最下段に配置され、最上段のシャトル弁６２と３段目のシャトル弁７２のそれぞれで選択した操作信号圧力の高圧側を選択する。
【００３７】
４段目のシャトル弁７３の後段に配置される油圧切換弁８１は、シャトル弁７３で選択された操作信号圧力が受圧部８１ａに与えられることにより切り換えられ、パイロットポンプ１３の圧力から対応する制御信号圧力を生成する。
【００３８】
また、シャトル弁７５の後段に配置される油圧切換弁８２は、シャトル弁７５で選択された操作信号圧力が受圧部８２ａに与えられることにより切り換えられ、パイロットポンプ１３の圧力から対応する制御信号圧力を生成する。
【００３９】
油圧切換弁８１で生成された制御信号圧力は、ポンプ制御信号ＸＰ１ａとして出力され、油圧切換弁８２で生成された制御信号圧力は、ポンプ制御信号ＸＰ２ａとして出力される。
【００４０】
なお、シャトル弁６８で選択された操作信号圧力は走行操作信号Ｘｔとして出力され、走行系の制御に活用される。また、シャトル弁７４で選択された操作信号圧力はフロント操作信号Ｘｆとして出力され、旋回ブレーキの駆動と解除のために活用される。
【００４１】
油圧切換弁８１，８２のそれぞれから出力されるポンプ制御信号ＸＰ１ａ，ＸＰ２ａは、図２に示す信号管路３４，３５のそれぞれを介して、シャトル弁３６，３７へ達する。シャトル弁３６，３７では、ポンプ制御信号ＸＰ１ａ，ＸＰ２ａと上述のポンプ制御信号ＸＰ１ｂ，ＸＰ２ｂとの最高圧が選択され、ポンプ制御信号ＸＰ１，ＸＰ２を生成し、レギュレータ２７ａ，２７ｂに与えられる。制御信号ＸＰ１，ＸＰ２は、図２に示す信号管路３４，３５のそれぞれを介して、レギュレータ２７ａ，２７ｂに与えられる。例えば、レギュレータ２７ａ，２７ｂはポンプ制御信号ＸＰ１，ＸＰ２の値の増加に応じて油圧ポンプ１２ａ，１２ｂの吐出流量を増加させるように、これらの油圧ポンプ１２ａ，１２ｂを制御する。
【００４２】
図５は、本実施例におけるポンプ制御信号ＸＰ１，ＸＰ２の生成フローを示す図である。
【００４３】
図５に示すように、シャトルブロック３３は、操作装置４２，４３，４４からの操作信号圧力に応じたポンプ制御信号ＸＰ１ａ，ＸＰ２ａを出力する。図６は、操作信号圧力とシャトルブロック３３から出力されるポンプ制御信号ＸＰ１ａ，ＸＰ２ａとの関係（シャトルブロック３３の特性）を示す図である。図６に示すように、シャトルブロック３３から出力されるポンプ制御信号ＸＰ１ａ，ＸＰ２ａは操作信号圧力に応じて値が大きくなる。
【００４４】
コントローラ４０は、圧力センサ３９で検出した操作信号圧力の変化速度に応じたポンプ制御信号ＸＰ１ｂ，ＸＰ２ｂを算出して出力するポンプ制御信号生成部４０ａを有する。図７は、操作信号圧力の変化速度と電磁比例弁４１ａ，４１ｂから出力されるポンプ制御信号ＸＰ１ｂ，ＸＰ２ｂとの関係（ポンプ制御信号生成部４０ａの特性）を示す図である。図７に示すように、電磁比例弁４１ａ，４１ｂから出力されるポンプ制御信号ＸＰ１ｂ，ＸＰ２ｂは操作信号圧力の変化速度に応じて値が大きくなる。
【００４５】
シャトル弁３６は、シャトルブロック３３から出力されるポンプ制御信号ＸＰ１ａと電磁比例弁４１ａから出力されるポンプ制御信号ＸＰ１ｂの最高圧を選択し、ポンプ制御信号ＸＰ１としてレギュレータ２７ａへ出力する。同様に、シャトル弁３７は、シャトルブロック３３から出力されるポンプ制御信号ＸＰ２ａと電磁比例弁４１ａから出力されるポンプ制御信号ＸＰ２ｂの最高圧を選択し、ポンプ制御信号ＸＰ２としてレギュレータ２７ｂへ出力する。
【００４６】
これにより、例えば上述のならし作業時などでは、操作信号圧力の変化速度が小さいため、ポンプ制御信号ＸＰ１ａ，ＸＰ２ａの値がポンプ制御信号ＸＰ１，ＸＰ２としてレギュレータ２７ａ，２７ｂへ導かれる。また、例えば上述のガラ振り作業時などのように、急なレバー操作が入ると操作信号圧力の変化速度が大きくなるためポンプ制御信号ＸＰ１ｂ，ＸＰ２ｂの値がポンプ制御信号ＸＰ１，ＸＰ２としてレギュレータ２７ａ，２７ｂへ導かれる。
【００４７】
図８は、通常作業時におけるバケット用の流量制御弁１７の操作信号圧力と油圧ポンプ１２ａの押しのけ容積（ポンプ傾転）との関係、およびバケット８を高速で振って土砂等の内容物を振り分けるガラ振り作業時のバケット用の流量制御弁１７の操作信号圧力と油圧ポンプ１２ａの押しのけ容積（ポンプ傾転）との関係を示す図である。
【００４８】
通常作業時は、操作信号圧力の変化速度が小さく、シャトルブロック３３から出力されるポンプ制御信号ＸＰ１ａが電磁比例弁４１ａから出力されるポンプ制御信号ＸＰ１ｂを上回るため、シャトルブロック３３から出力されるポンプ制御信号ＸＰ１ａがシャトル弁３６で選択され、レギュレータ２７ａに作用する。これにより、油圧ポンプ１２ａの押しのけ容積（ポンプ傾転）は操作信号圧力に応じて変化する。
【００４９】
一方、ガラ振り作業時は、操作信号圧力の変化速度が大きく、電磁比例弁４１ａから出力されるポンプ制御信号ＸＰ１ｂがシャトルブロック３３から出力されるポンプ制御信号ＸＰ１ａを上回るため、電磁比例弁４１ａから出力されるポンプ制御信号ＸＰ１ａがシャトル弁３６で選択され、レギュレータ２７ａに作用する。これにより、油圧ポンプ１２ａの傾転は操作信号圧力の変化速度に応じて変化し、操作信号圧力によらず高い状態に保たれる。
【００５０】
このように本実施例に係る油圧ショベル１００は、原動機１４と、原動機１４によって駆動される少なくとも１つの可変容量型の油圧ポンプ１２ａ，１２ｂと、油圧ポンプ１２ａ，１２ｂの吐出流量を制御する油圧パイロット式のレギュレータ２７ａ，２７ｂと、油圧ポンプ１２ａ，１２ｂから吐出される圧油によって駆動される複数の油圧アクチュエータ９〜１１と、油圧ポンプ１２ａ，１２ｂから吐出された圧油を複数の油圧アクチュエータ９〜１１に給排する複数の流量制御弁１６〜２４と、パイロットポンプ１３と、パイロットポンプ１３の圧油を減圧して複数の流量制御弁１６〜２４を切換操作するための操作信号圧力を生成する複数のパイロット操作装置４２〜４３とを備えた作業機械１００において、複数の操作信号圧力の少なくとも１つを検知する第１圧力センサ３９と、複数のパイロット操作装置４２〜４４で生成された複数の操作信号圧力の最も高い圧力ＸＰ１ａ，ＸＰ２ａを選択して出力する第１選択弁３３と、パイロットポンプ１３の圧油を減圧して出力する電磁比例弁４１ａ，４１ｂと、第１選択弁３３から出力された圧力ＸＰ１ａ，ＸＰ２ａおよび電磁比例弁４１ａ，４１ｂから出力された圧力ＸＰ１ｂ，ＸＰ２ｂのいずれか大きい方を選択し、レギュレータ２７ａ，２７ｂの制御信号圧力ＸＰ１，ＸＰ２として出力する第２選択弁３６，３７と、第１圧力センサ３９で検知した操作信号圧力の変化速度が増加した場合に、レギュレータ２７ａ，２７ｂへの制御信号圧力ＸＰ１，ＸＰ２を高める指令信号を電磁比例弁４１ａ，４１ｂへ出力するコントローラ４０とを備えている。
【００５１】
以上のように構成した本実施例に係る油圧ショベル１００によれば、土砂の掘削作業やならし作業などの通常のレバー操作が行われる作業時は、レバー操作量（操作信号圧力）に応じて油圧ポンプ１２ａ，１２ｂの押しのけ容積（ポンプ傾転）が調整される。これにより、油圧ポンプ１２ａ，１２ｂの無駄な吐出流量が抑制されるため、油圧ポンプ１２ａ，１２ｂの燃費の悪化を抑制することが可能となる。
【００５２】
一方、ガラ振り作業などの高速なレバー操作が行われる作業時は、レバー操作量（操作圧力信号）の変化速度に応じて油圧ポンプ１２ａ，１２ｂの押しのけ容積（ポンプ傾転）が調整されるため、油圧ポンプ１２ａ，１２ｂの吐出流量がレバー操作量によらず常に高い状態に保たれる。これにより、レバー操作量に応じた流量が速やかに油圧アクチュエータ９〜１１に供給されるため、油圧アクチュエータ９〜１１の応答性を向上することが可能となる。
【実施例２】
【００５３】
本発明の第２の実施例に係る油圧ショベル１００について、第１の実施例との相違点を中心に説明する。
【００５４】
図９は、本実施例におけるポンプ制御信号ＸＰ１，ＸＰ２の生成フローを示す図である。
【００５５】
図９に示すように、コントローラ４０は、温度センサ９１で検知した作動油温に応じたゲインＧｈを算出して出力するゲイン生成部４０ｂと、ポンプ制御信号生成部４０ａの出力（ポンプ制御信号ＸＰ１ｂ，ＸＰ２ｂ）にゲイン生成部４０ｂの出力（ゲインＧｈ）を乗算して電磁比例弁４１ａ，４１ｂに出力する乗算部４０ｃとを更に有する。
【００５６】
ゲイン生成部４０ｂは、作動油温が第１の設定温度Ｔｈ１以上でかつ第１の設定温度よりも高い第２の設定温度Ｔｈ２以下の時（常温時）はゲインＧｈを１．０とし、第１の設定温度Ｔｈ１よりも低い時（低温時）、または第２の設定温度Ｔｈ２よりも高い時（高温時）はその度合いに応じてゲインＧｈを１．０から０まで低下させる。
【００５７】
このように本実施例に係る油圧ショベル１００は、作動油温を検知する第１温度センサ９１を更に備え、コントローラ４０は、第１温度センサ９１で検知した作動油温が第１の設定温度Ｔｈ１よりも低いとき、または第１温度センサ９１で検知した作動油温が第１の設定温度Ｔｈ１よりも高く設定された第２の設定温度Ｔｈ２よりも高いときに、圧力センサ３９で検知した操作信号圧力の変化速度の増加に応じて高めた制御信号圧力（ポンプ制御信号生成部４０ａで算出した制御信号圧力）ＸＰ１ｂ，ＸＰ２ｂを低下させる指令信号を電磁比例弁４１ａ，４１ｂへ出力する。
【００５８】
以上のように構成した本実施例に係る油圧ショベル１００によれば、第１の実施例と同様の効果に加えて以下の効果を達成することができる。
【００５９】
作動油の低温時は、作動油の圧力が上がり油圧機器への負荷が大きくなり、ポンプ吐出流量を増加させると故障の可能性がある。また、高温時にポンプ吐出流量を増加させ負荷が上がるとヒートバランスが崩れオーバーヒートの可能性がある。本実施例では、ポンプ制御信号生成部４０ａで算出したポンプ制御信号ＸＰ１ｂ，ＸＰ２ｂの値に、作動油温に応じたゲインＧｈを乗じることで、低温時や高温時はポンプ吐出流量の増加を制限し、油圧機器へ負荷がかかることを抑えると同時に、常温時には必要に応じてポンプ吐出流量を増加させ、油圧ポンプ１２ａ，１２ｂの応答性を高めることができる。
【実施例３】
【００６０】
本発明の第３の実施例に係る油圧ショベル１００について、第１の実施例との相違点を中心に説明する。
【００６１】
図１０は、本実施例におけるポンプ制御信号ＸＰ１，ＸＰ２の生成フローを示す図である。
【００６２】
図１０に示すように、コントローラ４０は、エンジン１４の目標回転数から回転数センサ９２で検知した回転数（実回転数）を差し引いた偏差（エンジン回転数偏差）に応じたゲインＧｄを算出して出力するゲイン生成部４０ｄと、ポンプ制御信号生成部４０ａの出力（ポンプ制御信号ＸＰ１ｂ，ＸＰ２ｂ）にゲイン生成部４０ｄの出力（ゲインＧｄ）を乗算して電磁比例弁４１ａ，４１ｂに出力する乗算部４０ｃとを更に有する。
【００６３】
ゲイン生成部４０ｄは、エンジン回転数偏差が所定の偏差ΔＮ以下の時はゲインＧｄを１．０とし、エンジン回転数偏差が所定の偏差ΔＮよりも大きい時はその度合いに応じてゲインＧｄを１．０から０まで低下させる。
【００６４】
このように本実施例に係る油圧ショベル１００は、原動機１４の回転数を検知する回転数センサ９２を更に備え、コントローラ４０は、原動機１４の目標回転数から回転数センサ９２で検知した回転数を差し引いた偏差が所定の値ΔＮよりも大きいときに、圧力センサ３９で検知した操作信号圧力の変化速度の増加に応じて高めた制御信号圧力（ポンプ制御信号生成部４０ａで算出した制御信号圧力）ＸＰ１ｂ，ＸＰ２ｂを低下させる指令信号を電磁比例弁４１ａ，４１ｂへ出力する。
【００６５】
以上のように構成した本実施例に係る油圧ショベル１００によれば、第１の実施例と同様の効果に加えて以下の効果を達成することができる。
【００６６】
急なレバー操作が入り、ポンプ制御信号ＸＰ１ｂ，ＸＰ２ｂに応じてポンプ吐出流量が急増すると、エンジン１４に急負荷が入り、エンジン回転数が落ち込む可能性がある。本実施例では、ポンプ制御信号生成部４０ａで算出したポンプ制御信号ＸＰ１ｂ，ＸＰ２ｂの値に、エンジン回転偏差に応じたゲインＧｄを乗じることで、エンジン回転偏差が大きいときにはポンプ吐出流量の増加を制限し、エンジン回転数の復帰を早めることができる。
【実施例４】
【００６７】
本発明の第４の実施例に係る油圧ショベル１００について、第１の実施例との相違点を中心に説明する。
【００６８】
図１１は、本実施例におけるポンプ制御信号ＸＰ１，ＸＰ２の生成フローを示す図である。
【００６９】
図１１に示すように、コントローラ４０は、温度センサ９３で検知したラジエタ水温に応じたゲインＧｒを算出して出力するゲイン生成部４０ｅと、大気圧センサ９４で検知した大気圧に応じたゲインＧａを算出して出力するゲイン生成部４０ｆと、ポンプ制御信号生成部４０ａの出力（ポンプ制御信号ＸＰ１ｂ，ＸＰ２ｂ）にゲイン生成部４０ｅの出力（ゲインＧｒ）を乗算して出力する乗算部４０ｃと、乗算部４０ｃの出力にゲイン生成部４０ｆの出力（ゲインＧａ）を乗算して電磁比例弁４１ａ，４１ｂに出力する乗算部４０ｇとを更に有する。
【００７０】
ゲイン生成部４０ｅは、ラジエタ水温が所定の温度Ｔｒ１以上の時はゲインＧｒを１．０とし、ラジエタ水温が所定の温度Ｔｒ１よりも低い時はその度合いに応じてゲインＧｒを１．０から０まで低下させる。ゲイン生成部４０ｆは、大気圧が所定の圧力Ｐａ１以上の時はゲインＧａを１．０とし、大気圧が所定の圧力Ｐａ１よりも低い時はその度合いに応じてゲインＧａを１．０から０まで低下させる。
【００７１】
このように本実施例に係る油圧ショベル１００は、ラジエタ水温を検知する第２温度センサ９３と、大気圧を検知する大気圧センサ９４とを更に備え、第２温度センサ９３で検知したラジエタ水温が所定の温度Ｔｒ１よりも低いとき、または前記大気圧センサで検知した大気圧が所定の圧力Ｐａ１よりも低いときに、圧力センサ３９で検知した操作信号圧力の変化速度の増加に応じて高めた制御信号圧力（ポンプ制御信号生成部４０ａで算出した制御信号圧力）ＸＰ１ｂ，ＸＰ２ｂを低下させる指令信号を電磁比例弁４１ａ，４１ｂへ出力する。
【００７２】
以上のように構成した本実施例に係る油圧ショベル１００によれば、第１の実施例と同様の効果に加えて以下の効果を達成することができる。
【００７３】
ラジエタ水温が低温の時や、高地で大気圧が低いときはエンジン１４への負荷が大きく、これらの状況ではエンジン１４が油圧ポンプ１２ａ，１２ｂの応答性についていけない場合がある。本実施例では、ポンプ制御信号生成部４０ａで算出したポンプ制御信号ＸＰ１ｂ，ＸＰ２ｂの値に対し、ラジエタ水温に応じたゲインＧｒ、および大気圧に応じたゲインＧａを乗じることで、エンジン１４に負荷がかかる状況下では油圧ポンプ１２ａ，１２ｂの応答性を落とし、エンジン１４への負荷を抑えることができる。
【００７４】
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は、上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は、本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成に他の実施例の構成の一部を加えることも可能であり、ある実施例の構成の一部を削除し、あるいは、他の実施例の一部と置き換えることも可能である。
【符号の説明】
【００７５】
１…下部走行体、２…上部旋回体、３…フロント作業機構、４…走行履帯、５…旋回装置、６…ブーム、７…アーム、８…バケット、９…ブームシリンダ（油圧アクチュエータ）、１０…アームシリンダ（油圧アクチュエータ）、１１…バケットシリンダ（油圧アクチュエータ）、１２ａ，１２ｂ…油圧ポンプ、１３…パイロットポンプ、１４…エンジン（原動機）、１５…コントロールバルブユニット、１６〜２４…流量制御弁、２５ａ，２５ｂ…吐出路、２６ａ，２６ｂ…センタバイパスライン、２７ａ，２７ｂ…レギュレータ、２８…吐出路、２９…パイロットリリーフ弁、３３…シャトルブロック（第１選択弁）、３４，３５…信号管路、３６，３７…シャトル弁（第２選択弁）、３８…信号管路、３９…圧力センサ（第１圧力センサ）、４０…コントローラ、４０ａ…ポンプ制御信号生成部、４０ｂ…ゲイン生成部、４０ｃ…乗算部、４０ｄ…ゲイン生成部、４０ｅ…ゲイン生成部、４０ｆ…ゲイン生成部、４０ｇ…乗算部、４１ａ，４１ｂ…電磁比例弁、４２〜５０…パイロット操作装置、４５ａ，４５ｂ，４６ａ，４６ｂ，４７ａ，４７ｂ，４８ａ，４８ｂ，４９ａ，４９ｂ，５０ａ，５０ｂ…パイロット弁、４５ｃ，４６ｃ…操作ペダル、４７ｃ，４８ｃ，４９ｃ，５０ｃ…操作レバー、６０…本体、６１〜７５…シャトル弁、８１，８２…油圧切換弁、８１ａ，８２ａ…受圧部、９１…温度センサ、９２…回転数センサ、９３…温度センサ、９４…大気圧センサ、１００…油圧ショベル（作業機械）、２００…油圧駆動装置。
【図１】
2020023794.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2020023794.tif 000009
【図８】
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【図９】
2020023794.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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