(57)【要約】  本発明の実施形態に係るショベルは、下部走行体と、前記下部走行体に旋回可能に搭載される上部旋回体と、前記上部旋回体に搭載される油圧ポンプと、前記油圧ポンプが吐出する作動油によって駆動される油圧アクチュエータと、前記油圧ポンプが吐出する作動油のうち、前記油圧アクチュエータを経由せずに作動油タンクに流れる作動油の流量を制御するブリード弁と、前記油圧アクチュエータの動作の状態に応じて前記ブリード弁の開口面積を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記油圧アクチュエータが単独動作である場合、前記ブリード弁の開口面積を小さくする。
2019022001.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部走行体と、
前記下部走行体に旋回可能に搭載される上部旋回体と、
前記上部旋回体に搭載される油圧ポンプと、
前記油圧ポンプが吐出する作動油によって駆動される油圧アクチュエータと、
前記油圧ポンプが吐出する作動油のうち、前記油圧アクチュエータを経由せずに作動油タンクに流れる作動油の流量を制御するブリード弁と、
前記油圧アクチュエータの動作の状態に応じて前記ブリード弁の開口面積を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記油圧アクチュエータが単独動作である場合、前記ブリード弁の開口面積を小さくする、
ショベル。
【請求項２】
前記制御装置は、前記油圧ポンプから前記油圧アクチュエータへ供給される作動油の流量が所定流量より小さい場合、前記所定流量と、前記油圧ポンプから前記油圧アクチュエータへ供給される作動油の流量とに基づいて、前記ブリード弁の開口面積を制御する、
請求項１に記載のショベル。
【請求項３】
前記制御装置は、前記油圧ポンプから前記油圧アクチュエータへ供給される作動油の流量が所定流量より小さい場合、前記所定流量と、前記油圧ポンプから前記油圧アクチュエータへ供給される作動油の流量との差分に基づいて、前記ブリード弁の開口面積を制御する、
請求項１に記載のショベル。
【請求項４】
前記所定流量は、前記油圧ポンプの許容最小吐出量に応じて定められる、
請求項２に記載のショベル。
【請求項５】
前記制御装置は、前記油圧ポンプから前記油圧アクチュエータへ供給される作動油の流量が所定流量以上である場合、前記ブリード弁の開口を遮断する、
請求項１に記載のショベル。
【請求項６】
前記ブリード弁の開口が遮断されている場合における前記油圧ポンプから前記油圧アクチュエータへ供給される作動油の流量は、前記油圧アクチュエータに対応する操作装置の操作量に基づいて算出される、
請求項５に記載のショベル。
【請求項７】
前記油圧アクチュエータは、走行用油圧モータである、
請求項１に記載のショベル。
【請求項８】
前記油圧ポンプから前記油圧アクチュエータに向かう作動油の流れを制御する制御弁を有し、
前記制御弁は、前記油圧ポンプと前記作動油タンクとの間で直列に接続されている、
請求項１に記載のショベル。
【請求項９】
前記制御弁は、弁位置にかかわらず、下流側への開口を維持する、
請求項８に記載のショベル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ショベルに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ネガコン圧センサが検出したネガコン圧に応じて油圧ポンプの吐出量を制御するショベルが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２０２００２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のショベルでは、油圧アクチュエータの圧力変動によりネガコン圧が変動する。このため、ポンプの吐出量も変動してしまい、操作性が悪化する。【０００５】
そこで、上記課題に鑑み、操作性を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の実施形態に係るショベルは、下部走行体と、前記下部走行体に旋回可能に搭載される上部旋回体と、前記上部旋回体に搭載される油圧ポンプと、前記油圧ポンプが吐出する作動油によって駆動される油圧アクチュエータと、前記油圧ポンプが吐出する作動油のうち、前記油圧アクチュエータを経由せずに作動油タンクに流れる作動油の流量を制御するブリード弁と、前記油圧アクチュエータの動作の状態に応じて前記ブリード弁の開口面積を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記油圧アクチュエータが単独動作である場合、前記ブリード弁の開口面積を小さくする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の実施形態によれば、操作性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態に係るショベルの側面図
【図２】図１のショベルの駆動系の構成例を示すブロック図
【図３】図１のショベルに搭載される油圧システムの構成例を示す概略図
【図４】コントローラの動作の流れを示すブロック線図
【図５】ブリード弁の開口面積の算出方法を示すブロック線図
【図６】ブリード弁開閉処理の一例のフローチャート
【図７】図１のショベルに搭載される油圧システムの別の構成例を示す概略図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。
【００１０】
最初に、図１を参照して、本発明の実施形態に係るショベルの全体構成について説明する。図１は本発明の実施形態に係るショベルの側面図である。
【００１１】
図１に示されるように、ショベルの下部走行体１には、旋回機構２を介して上部旋回体３が旋回可能に搭載されている。上部旋回体３には、ブーム４が取り付けられている。ブーム４の先端には、アーム５が取り付けられ、アーム５の先端にはエンドアタッチメントとしてのバケット６が取り付けられている。ブーム４、アーム５、及びバケット６は、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９によりそれぞれ油圧駆動される。上部旋回体３には、キャビン１０が設けられ、且つエンジン１１等の動力源が搭載される。キャビン１０内には、コントローラ３０が設置されている。
【００１２】
次に、図２を参照して、図１のショベルの駆動系の構成について説明する。図２は、図１のショベルの駆動系の構成例を示すブロック図である。図２中、機械的動力系、高圧油圧ライン、パイロットライン、及び電気制御系をそれぞれ二重線、太実線、破線、及び一点鎖線で示している。
【００１３】
図２に示されるように、ショベルの駆動系は、主に、エンジン１１、レギュレータ１３、メインポンプ１４、パイロットポンプ１５、コントロールバルブ１７、操作装置２６、吐出圧センサ２８、操作圧センサ２９、コントローラ３０、比例弁３１等を含む。
【００１４】
エンジン１１は、ショベルの駆動源である。本実施形態では、エンジン１１は、例えば、所定の回転数を維持するように動作するディーゼルエンジンである。また、エンジン１１の出力軸は、メインポンプ１４及びパイロットポンプ１５の入力軸に連結されている。
【００１５】
メインポンプ１４は、高圧油圧ラインを介して作動油をコントロールバルブ１７に供給する。本実施形態では、メインポンプ１４は、斜板式可変容量型油圧ポンプである。
【００１６】
レギュレータ１３は、メインポンプ１４の吐出量を制御する。本実施形態では、レギュレータ１３は、コントローラ３０からの制御指令に応じてメインポンプ１４の斜板傾転角を調節することによってメインポンプ１４の吐出量を制御する。
【００１７】
パイロットポンプ１５は、パイロットラインを介して操作装置２６及び比例弁３１を含む各種油圧制御機器に作動油を供給する。本実施形態では、パイロットポンプ１５は、固定容量型油圧ポンプである。
【００１８】
コントロールバルブ１７は、ショベルにおける油圧システムを制御する油圧制御装置である。コントロールバルブ１７は、制御弁１７１〜１７６、及びブリード弁１７７を含む。コントロールバルブ１７は、制御弁１７１〜１７６を通じ、メインポンプ１４が吐出する作動油を１又は複数の油圧アクチュエータに選択的に供給できる。制御弁１７１〜１７６は、メインポンプ１４から油圧アクチュエータに流れる作動油の流量、及び油圧アクチュエータから作動油タンクに流れる作動油の流量を制御する。油圧アクチュエータは、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、バケットシリンダ９、左側走行用油圧モータ１Ａ、右側走行用油圧モータ１Ｂ、及び旋回用油圧モータ２Ａを含む。ブリード弁１７７は、メインポンプ１４が吐出する作動油のうち、油圧アクチュエータを経由せずに作動油タンクに流れる作動油の流量（以下「ブリード流量」と称する。）を制御する。ブリード弁１７７は、コントロールバルブ１７の外部に設置されていてもよい。
【００１９】
操作装置２６は、操作者が油圧アクチュエータの操作のために用いる装置である。本実施形態では、操作装置２６は、パイロットラインを介して、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を油圧アクチュエータのそれぞれに対応する制御弁のパイロットポートに供給する。パイロットポートのそれぞれに供給される作動油の圧力（パイロット圧）は、油圧アクチュエータのそれぞれに対応する操作装置２６のレバー又はペダル（図示せず。）の操作方向及び操作量に応じた圧力である。
【００２０】
吐出圧センサ２８は、メインポンプ１４の吐出圧を検出する。本実施形態では、吐出圧センサ２８は、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。
【００２１】
操作圧センサ２９は、操作装置２６を用いた操作者の操作内容を検出する。本実施形態では、操作圧センサ２９は、油圧アクチュエータのそれぞれに対応する操作装置２６のレバー又はペダルの操作方向及び操作量を圧力（操作圧）の形で検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。操作装置２６の操作内容は、操作圧センサ２９以外の他のセンサを用いて検出されてもよい。
【００２２】
コントローラ３０は、ショベルの駆動制御を行う主制御部として機能する。本実施形態では、コントローラ３０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を含むコンピュータで構成されている。コントローラ３０の各種機能は、例えばＲＯＭに格納されたプログラムをＣＰＵが実行することで実現される。コントローラ３０の詳細については後述する。
【００２３】
比例弁３１は、コントローラ３０が出力する制御指令に応じて動作する。本実施形態では、比例弁３１は、コントローラ３０が出力する電流指令に応じてパイロットポンプ１５からコントロールバルブ１７内のブリード弁１７７のパイロットポートに導入される二次圧を調整する電磁弁である。比例弁３１は、例えば、電流指令が大きいほど、ブリード弁１７７のパイロットポートに導入される二次圧が大きくなるように動作する。
【００２４】
次に、図３を参照して、ショベルに搭載される油圧システムの構成について説明する。図３は、図１のショベルに搭載される油圧システムの構成例を示す概略図である。図３では、図２と同様に、機械的動力系、高圧油圧ライン、パイロットライン、及び電気制御系を、それぞれ二重線、太実線、破線、及び一点鎖線で示している。
【００２５】
図３に示されるように、油圧システムは、エンジン１１によって駆動されるメインポンプ１４Ｌ、１４Ｒから、管路４２Ｌ、４２Ｒを経て作動油タンクまで作動油を循環させている。メインポンプ１４Ｌ、１４Ｒは、図２のメインポンプ１４に対応する。
【００２６】
管路４２Ｌは、コントロールバルブ１７内に配置された制御弁１７１、１７３、１７５Ｌ及び１７６Ｌのそれぞれをメインポンプ１４Ｌと作動油タンクとの間で並列に接続する高圧油圧ラインである。管路４２Ｒは、コントロールバルブ１７内に配置された制御弁１７２、１７４、１７５Ｒ及び１７６Ｒのそれぞれをメインポンプ１４Ｒと作動油タンクとの間で並列に接続する高圧油圧ラインである。
【００２７】
制御弁１７１は、メインポンプ１４Ｌが吐出する作動油を左側走行用油圧モータ１Ａへ供給し、且つ、左側走行用油圧モータ１Ａが吐出する作動油を作動油タンクへ排出するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。
【００２８】
制御弁１７２は、メインポンプ１４Ｒが吐出する作動油を右側走行用油圧モータ１Ｂへ供給し、且つ、右側走行用油圧モータ１Ｂが吐出する作動油を作動油タンクへ排出するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。
【００２９】
制御弁１７３は、メインポンプ１４Ｌが吐出する作動油を旋回用油圧モータ２Ａへ供給し、且つ、旋回用油圧モータ２Ａが吐出する作動油を作動油タンクへ排出するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。
【００３０】
制御弁１７４は、メインポンプ１４Ｒが吐出する作動油をバケットシリンダ９へ供給し、且つ、バケットシリンダ９内の作動油を作動油タンクへ排出するためのスプール弁である。
【００３１】
制御弁１７５Ｌ、１７５Ｒは、メインポンプ１４Ｌ、１４Ｒが吐出する作動油をブームシリンダ７へ供給し、且つ、ブームシリンダ７内の作動油を作動油タンクへ排出するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。
【００３２】
制御弁１７６Ｌ、１７６Ｒは、メインポンプ１４Ｌ、１４Ｒが吐出する作動油をアームシリンダ８へ供給し、且つ、アームシリンダ８内の作動油を作動油タンクへ排出するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。
【００３３】
ブリード弁１７７Ｌ、１７７Ｒは、メインポンプ１４Ｌ、１４Ｒが吐出する作動油に関するブリード流量を制御するスプール弁である。ブリード弁１７７Ｌ、１７７Ｒは、図２のブリード弁１７７に対応する。ブリード弁１７７Ｌ、１７７Ｒは、例えば、最小開口面積（開度０％）の第１弁位置と最大開口面積（開度１００％）の第２弁位置とを有する。ブリード弁１７７Ｌ、１７７Ｒは、第１弁位置と第２弁位置との間で無段階に移動可能である。
【００３４】
レギュレータ１３Ｌ、１３Ｒは、メインポンプ１４Ｌ、１４Ｒの斜板傾転角を調節することによって、メインポンプ１４Ｌ、１４Ｒの吐出量を制御する。レギュレータ１３Ｌ、１３Ｒは、図２のレギュレータ１３に対応する。コントローラ３０は、例えば、メインポンプ１４Ｌ、１４Ｒの吐出圧の増大に応じてメインポンプ１４Ｌ、１４Ｒの斜板傾転角をレギュレータ１３Ｌ、１３Ｒで調節して吐出量を減少させる。吐出圧と吐出量との積で表されるメインポンプ１４の吸収馬力がエンジン１１の出力馬力を超えないようにするためである。
【００３５】
アーム操作レバー２６Ａは、操作装置２６の一例であり、アーム５を操作するために用いられる。アーム操作レバー２６Ａは、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を利用し、レバー操作量に応じた制御圧を制御弁１７６Ｌ、１７６Ｒのパイロットポートに導入させる。具体的には、アーム操作レバー２６Ａは、アーム閉じ方向に操作された場合に、制御弁１７６Ｌの右側パイロットポートに作動油を導入させ、且つ、制御弁１７６Ｒの左側パイロットポートに作動油を導入させる。また、アーム操作レバー２６Ａは、アーム開き方向に操作された場合には、制御弁１７６Ｌの左側パイロットポートに作動油を導入させ、且つ、制御弁１７６Ｒの右側パイロットポートに作動油を導入させる。
【００３６】
ブーム操作レバー２６Ｂは、操作装置２６の一例であり、ブーム４を操作するために用いられる。ブーム操作レバー２６Ｂは、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を利用し、レバー操作量に応じた制御圧を制御弁１７５Ｌ、１７５Ｒのパイロットポートに導入させる。具体的には、ブーム操作レバー２６Ｂは、ブーム上げ方向に操作された場合に、制御弁１７５Ｌの右側パイロットポートに作動油を導入させ、且つ、制御弁１７５Ｒの左側パイロットポートに作動油を導入させる。また、ブーム操作レバー２６Ｂは、ブーム下げ方向に操作された場合には、制御弁１７５Ｌの左側パイロットポートに作動油を導入させ、且つ、制御弁１７５Ｒの右側パイロットポートに作動油を導入させる。
【００３７】
吐出圧センサ２８Ｌ、２８Ｒは、吐出圧センサ２８の一例であり、メインポンプ１４Ｌ、１４Ｒの吐出圧を検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。
【００３８】
操作圧センサ２９Ａ、２９Ｂは、操作圧センサ２９の一例であり、アーム操作レバー２６Ａ、ブーム操作レバー２６Ｂに対する操作者の操作内容を圧力の形で検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。操作内容は、例えば、レバー操作方向、レバー操作量（レバー操作角度）等である。
【００３９】
左右走行レバー（又はペダル）、バケット操作レバー、及び旋回操作レバー（何れも図示せず。）はそれぞれ、下部走行体１の走行、バケット６の開閉、及び上部旋回体３の旋回を操作するための操作装置である。これらの操作装置は、アーム操作レバー２６Ａ、ブーム操作レバー２６Ｂと同様の構成であってよい。即ち、これらの操作装置は、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を利用し、レバー操作量（又はペダル操作量）に応じた制御圧を油圧アクチュエータのそれぞれに対応する制御弁の左右何れかのパイロットポートに導入させる。これらの操作装置のそれぞれに対する操作者の操作内容は、操作圧センサ２９Ａ、２９Ｂと同様に、対応する操作圧センサによって圧力の形で検出され、検出値がコントローラ３０に対して出力される。
【００４０】
コントローラ３０は、操作圧センサ２９Ａ、２９Ｂ等の出力を受信し、必要に応じてレギュレータ１３Ｌ、１３Ｒに対して制御指令を出力し、メインポンプ１４Ｌ、１４Ｒの吐出量を変化させる。また、必要に応じて比例弁３１Ｌ１、３１Ｌ２、３１Ｒ１、３１Ｒ２に対して電流指令を出力し、ブリード弁１７７Ｌ、１７７Ｒ、及びネガティブコントロール絞り１８Ｌ、１８Ｒ（以下「ネガコン絞り１８Ｌ、１８Ｒ」と称する。）の開口面積を変化させる。
【００４１】
比例弁３１Ｌ１、３１Ｒ１は、コントローラ３０が出力する電流指令に応じてパイロットポンプ１５からブリード弁１７７Ｌ、１７７Ｒのパイロットポートに導入される二次圧を調整する。比例弁３１Ｌ２、３１Ｒ２は、コントローラ３０が出力する電流指令に応じてパイロットポンプ１５からネガコン絞り１８Ｌ、１８Ｒに導入される二次圧を調整する。比例弁３１Ｌ１、３１Ｌ２、３１Ｒ１、３１Ｒ２は、図２の比例弁３１に対応する。
【００４２】
比例弁３１Ｌ１、３１Ｒ１は、ブリード弁１７７Ｌ、１７７Ｒを第１弁位置と第２弁位置の間の任意の位置で停止できるように二次圧を調整可能である。比例弁３１Ｌ２、３１Ｒ２は、ネガコン絞り１８Ｌ、１８Ｒの開口面積を調整できるように二次圧を調整可能である。
【００４３】
次に、図３の油圧システムで採用されるネガティブコントロール制御（以下「ネガコン制御」と称する。）について説明する。
【００４４】
管路４２Ｌ、４２Ｒには、最も下流にあるブリード弁１７７Ｌ、１７７Ｒのそれぞれと作動油タンクとの間にネガコン絞り１８Ｌ、１８Ｒが配置されている。ブリード弁１７７Ｌ、１７７Ｒを通過して作動油タンクに至る作動油の流れは、ネガコン絞り１８Ｌ、１８Ｒで制限される。そして、ネガコン絞り１８Ｌ、１８Ｒは、レギュレータ１３Ｌ、１３Ｒを制御するための制御圧（以下「ネガコン圧」と称する。）を発生させる。ネガコン圧センサ１９Ｌ、１９Ｒは、ネガコン圧を検出するためのセンサであり、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。
【００４５】
本実施形態では、ネガコン絞り１８Ｌ、１８Ｒは、比例弁３１Ｌ２、３１Ｒ２の二次圧に応じて開口面積が変化する可変絞りである。ネガコン絞り１８Ｌ、１８Ｒは、例えば、比例弁３１Ｌ２、３１Ｒ２の二次圧が増大するにつれて開口面積が小さくなる。但し、ネガコン絞り１８Ｌ、１８Ｒは、固定絞りであってもよい。
【００４６】
コントローラ３０は、ネガコン圧に応じてメインポンプ１４Ｌ、１４Ｒの斜板傾転角を調節することによって、メインポンプ１４Ｌ、１４Ｒの吐出量を制御する。以下では、ネガコン圧とメインポンプ１４Ｌ、１４Ｒの吐出量との関係を「ネガコン特性」と称する。ネガコン特性は、例えば、参照テーブルとしてＲＯＭ等に記憶されていてもよく、所定の計算式で表現されていてもよい。コントローラ３０は、例えば、所定のネガコン特性を表すテーブルを参照し、ネガコン圧が大きいほどメインポンプ１４Ｌ、１４Ｒの吐出量を減少させ、ネガコン圧が小さいほどメインポンプ１４Ｌ、１４Ｒの吐出量を増大させる。
【００４７】
具体的には、図３で示されるように油圧アクチュエータが何れも操作されていない待機状態の場合、メインポンプ１４Ｌ、１４Ｒが吐出する作動油は、ブリード弁１７７Ｌ、１７７Ｒを通ってネガコン絞り１８Ｌ、１８Ｒに至る。そして、ブリード弁１７７Ｌ、１７７Ｒを通過する作動油の流れは、ネガコン絞り１８Ｌ、１８Ｒの上流で発生するネガコン圧を増大させる。その結果、コントローラ３０は、メインポンプ１４Ｌ、１４Ｒの吐出量を所定の許容最小吐出量まで減少させ、吐出された作動油が管路４２Ｌ、４２Ｒを通過する際の圧力損失（ポンピングロス）を抑制する。待機状態におけるこの所定の許容最小吐出量は、ブリード流量の一例であり、以下では、「スタンバイ流量」と称する。
【００４８】
一方、何れかの油圧アクチュエータが操作された場合、メインポンプ１４Ｌ、１４Ｒが吐出する作動油は、操作対象の油圧アクチュエータに対応する制御弁を通って操作対象の油圧アクチュエータに流れ込む。そのため、ブリード弁１７７Ｌ、１７７Ｒを通ってネガコン絞り１８Ｌ、１８Ｒに至るブリード流量は減少し、ネガコン絞り１８Ｌ、１８Ｒの上流で発生するネガコン圧は低下する。その結果、コントローラ３０は、メインポンプ１４Ｌ、１４Ｒの吐出量を増大させ、操作対象の油圧アクチュエータに十分な作動油を供給し、操作対象の油圧アクチュエータの駆動を確かなものとする。なお、以下では、油圧アクチュエータに流れ込む作動油の流量を「アクチュエータ流量」と称する。この場合、メインポンプ１４Ｌ、１４Ｒが吐出する作動油の流量は、アクチュエータ流量とブリード流量の合計に相当する。
【００４９】
上述のような構成により、図３の油圧システムは、油圧アクチュエータを作動させる場合には、メインポンプ１４Ｌ、１４Ｒから必要十分な作動油を作動対象の油圧アクチュエータに確実に供給できる。また、待機状態においては、油圧エネルギーの無駄な消費を抑制できる。ブリード流量をスタンバイ流量まで低減させることができるためである。
【００５０】
ところで、ショベルにおいては、油圧アクチュエータの圧力が変動する場合がある。特に、下部走行体１がクローラ式の場合、油圧アクチュエータとしての左側走行用油圧モータ１Ａ、右側走行用油圧モータ１Ｂの圧力が変動しやすい。
【００５１】
しかしながら、図３の油圧システムでは、左側走行用油圧モータ１Ａ、右側走行用油圧モータ１Ｂの圧力が変動すると、ネガコン圧が変動する。この場合、ネガコン制御においては、ネガコン圧に応じて制御されるメインポンプ１４Ｌ、１４Ｒの吐出量も変動する。そのため、下部走行体１の走行が急峻な動きとなりやすく、操作性が悪い。
【００５２】
そこで、本実施形態では、ショベルの動作が下部走行体１の走行の単独動作である場合、コントローラ３０は、ポンプの流量制御方式をネガコン制御からレバー操作量に基づいてポンプ流量を制御するポジティブコントロール制御（以下、「ポジコン制御」とする。）に切り替える。これにより、左側走行用油圧モータ１Ａ、右側走行用油圧モータ１Ｂの圧力変動によりネガコン圧が変動した場合であっても、ネガコン圧の変動の影響を受けることなく、ポンプ流量が制御される。その結果、走行の操作性が向上する。
【００５３】
また、本実施形態では、ショベルの動作が下部走行体１の走行の単独動作である場合、コントローラ３０は、比例弁３１Ｌ１、３１Ｒ１を制御してブリード弁１７７Ｌ、１７７Ｒの開口を遮断する。これにより、メインポンプ１４Ｌ、１４Ｒが吐出する作動油のうち、油圧アクチュエータを経由せずに管路４２Ｌ、４２Ｒを通って作動油タンクに流れる作動油を遮断できる。そのため、メインポンプ１４Ｌ、１４Ｒが吐出する全ての作動油を左側走行用油圧モータ１Ａ、右側走行用油圧モータ１Ｂに供給できる。その結果、走行の操作性が向上する。
【００５４】
次に、図２から図５を参照して、図１のショベルのコントローラ３０の構成について説明する。図４は、コントローラ３０の動作の流れを示すブロック線図である。図５は、ブリード弁１７７の開口面積の算出方法を示すブロック線図である。
【００５５】
図２に示されるように、コントローラ３０は、動作判定部３０１と、必要流量計算部３０２と、流量判定部３０３と、ブリード弁開口面積計算部３０４と、ブリード弁制御部３０５、ポンプ流量制御部３０６とを有する。
【００５６】
動作判定部３０１は、ショベルの動作が下部走行体１の走行の単独動作であるか否かを判定する。本実施形態では、動作判定部３０１は、操作装置２６の操作パイロット圧力に基づいて、ショベルの動作が下部走行体１の走行の単独動作であるか否かを判定する。操作パイロット圧力は、例えば、操作圧センサ２９が検出する検出値であってよい。
【００５７】
必要流量計算部３０２は、左側走行用油圧モータ１Ａ、右側走行用油圧モータ１Ｂに必要な作動油の流量（以下「必要流量」と称する。）を算出する。本実施形態では、図４に示されるように、走行パイロット圧力と必要流量との関係に基づいて、走行パイロット圧力に対応する必要流量を算出する。走行パイロット圧力と必要流量との関係は、例えば、ＲＯＭ等に記憶されている。
【００５８】
流量判定部３０３は、左側走行用油圧モータ１Ａ、右側走行用油圧モータ１Ｂに必要な作動油の流量が所定流量より小さいか否かを判定する。所定流量は、メインポンプ１４の許容最小吐出量に応じて定められる流量である。
【００５９】
ブリード弁開口面積計算部３０４は、ブリード弁１７７Ｌ、１７７Ｒの開口面積を算出する。本実施形態では、図５に示されるように、ブリード弁開口面積計算部３０４は、必要流量、所定流量、ポンプ圧力、及びネガコン圧との関係を表す所定の計算式に基づいて、ブリード弁１７７Ｌ、１７７Ｒの開口面積を算出する。ポンプ圧力は、例えば、吐出圧センサ２８Ｌ、２８Ｒが検出するメインポンプ１４Ｌ、１４Ｒの吐出圧であってよい。
【００６０】
ブリード弁制御部３０５は、ブリード弁１７７Ｌ、１７７Ｒの開口面積を制御する。本実施形態では、図４に示されるように、ブリード弁制御部３０５は、ブリード弁開口面積計算部３０４が算出したブリード弁１７７Ｌ、１７７Ｒの開口面積とストロークとの関係に基づいて、開口面積に対応するストロークを算出する。また、ブリード弁制御部３０５は、算出したストロークに対応する電流指令を比例弁３１Ｌ１、３１Ｒ１に対して出力する。これにより、ブリード弁１７７Ｌ、１７７Ｒの開口面積が増減する。具体的には、ブリード弁制御部３０５は、必要流量と所定流量との差分が大きいほど、比例弁３１に対する電流指令を低減させて比例弁３１の二次圧を低減させることで、ブリード弁１７７の開口面積を増大させる。一方、ブリード弁制御部３０５は、必要流量と所定流量との差分が小さいほど、比例弁３１に対する電流指令を増大させて比例弁３１の二次圧を増大させることで、ブリード弁１７７の開口面積を低減させる。例えば、メインポンプ１４Ｌの許容最小吐出量が３０Ｌ／ｍｉｎ、左側走行用油圧モータ１Ａに必要な作動油の流量が１０Ｌ／ｍｉｎであるとする。この場合、ブリード弁制御部３０５は、両流量の差分である２０Ｌ／ｍｉｎの流量の作動油が作動油タンクへ流れるように比例弁３１Ｌに対する電流指令を出力することで、ブリード弁１７７Ｌの開口面積を増減させる。これにより、メインポンプ１４Ｌが吐出する作動油（３０Ｌ／ｍｉｎ）のうち、左側走行用油圧モータ１Ａに必要な作動油（１０Ｌ／ｍｉｎ）を除いた作動油（２０Ｌ／ｍｉｎ）がブリード弁１７７Ｌの開口を介して作動油タンクへ排出される。
【００６１】
ポンプ流量制御部３０６は、メインポンプ１４Ｌ、１４Ｒの吐出量を制御する。本実施形態では、ポンプ流量制御部３０６は、図４に示されるように、必要流量とポンプ流量との関係に基づいて、必要流量に対応するポンプ流量を算出し、算出したポンプ流量に対応する制御指令をレギュレータ１３Ｌ、１３Ｒに対して出力する。これにより、レギュレータ１３Ｌ、１３Ｒは、ポンプ流量制御部３０６の制御指令に応じてメインポンプ１４の斜板傾転角を調節することによってメインポンプ１４Ｌ、１４Ｒの吐出量を制御する。具体的には、ポンプ流量制御部３０６は、必要流量が大きいほど、メインポンプ１４Ｌ、１４Ｒの吐出量が大きくなるようにレギュレータ１３Ｌ、１３Ｒに対して制御指令を出力する。一方、ポンプ流量制御部３０６は、必要流量が小さいほど、メインポンプ１４Ｌ、１４Ｒの吐出量が小さくなるようにレギュレータ１３Ｌ、１３Ｒに対して制御指令を出力する。
【００６２】
次に、図６を参照して、コントローラ３０がブリード弁１７７の開閉を制御する処理（以下「ブリード弁開閉処理」と称する。）について説明する。図６は、ブリード弁開閉処理の一例のフローチャートである。コントローラ３０は、ショベルの稼働中に所定の制御周期で繰り返しこの処理を実行する。
【００６３】
最初に、動作判定部３０１は、操作パイロット圧力を取得する（ステップＳＴ１）。本実施形態では、動作判定部３０１は、操作圧センサ２９の出力に基づき、操作パイロット圧力を取得する。
【００６４】
続いて、動作判定部３０１は、ショベルの動作が下部走行体１の走行の単独動作であるか否かを判定する（ステップＳＴ２）。本実施形態では、動作判定部３０１は、ステップＳＴ１で取得した操作パイロット圧力に基づいて、ショベルの動作が下部走行体１の走行の単独動作であるか否かを判定する。
【００６５】
ショベルの動作が下部走行体１の走行の単独動作ではないと動作判定部３０１が判定した場合（ステップＳＴ２のＮｏ）、ネガコン制御を行う（ステップＳＴ３）。ステップＳＴ３の後、処理を終了する。
【００６６】
一方、ショベルの動作が下部走行体１の走行の単独動作であると動作判定部３０１が判定した場合（ステップＳＴ２のＹｅｓ）、必要流量計算部３０２は、必要流量を算出する（ステップＳＴ４）。本実施形態では、図４に示されるように、必要流量計算部３０２は、走行パイロット圧力と必要流量との関係に基づいて、走行パイロット圧力に対応する必要流量を算出する。
【００６７】
続いて、流量判定部３０３は、必要流量が所定流量より小さいか否かを判定する（ステップＳＴ５）。所定流量は、メインポンプ１４の許容最小吐出量に応じて定められる流量である。許容最小吐出量は、メインポンプ１４の仕様書等を参照することにより取得することができる。
【００６８】
必要流量が所定流量より小さいと流量判定部３０３が判定した場合（ステップＳＴ５のＹｅｓ）、ブリード弁開口面積計算部３０４は、ブリード弁１７７Ｌ、１７７Ｒの開口面積を算出する（ステップＳＴ６）。本実施形態では、図５に示されるように、ブリード弁開口面積計算部３０４は、必要流量、所定流量、ポンプ圧力、及びネガコン圧の関係を表す所定の計算式に基づいて、ブリード弁１７７Ｌ、１７７Ｒの開口面積を算出する。ポンプ圧力は、例えば、吐出圧センサ２８Ｌ、２８Ｒが検出するメインポンプ１４Ｌ、１４Ｒの吐出圧であってよい。
【００６９】
続いて、ブリード弁制御部３０５は、ブリード弁１７７Ｌ、１７７Ｒの開口面積を制御する（ステップＳＴ７）。本実施形態では、図４に示されるように、ブリード弁制御部３０５は、ブリード弁開口面積計算部３０４が算出したブリード弁１７７Ｌ、１７７Ｒの開口面積とストロークとの関係に基づいて、開口面積に対応するストロークを算出する。また、ブリード弁制御部３０５は、算出したストロークに対応する電流指令を比例弁３１Ｌ１、３１Ｒ１に対して出力する。これにより、ブリード弁１７７Ｌ、１７７Ｒの開口面積を増減させる。ステップＳＴ７の後、処理を終了する。
【００７０】
一方、必要流量が所定流量以上であると流量判定部３０３が判定した場合（ステップＳＴ５のＮｏ）、ポジコン制御を行う（ステップＳＴ８）。本実施形態では、図４に示されるように、ポンプ流量制御部３０６は、必要流量とポンプ流量との関係に基づいて、必要流量に対応するポンプ流量を算出し、算出したポンプ流量に対応する制御指令をレギュレータ１３Ｌ、１３Ｒに対して出力する。これにより、レギュレータ１３Ｌ、１３Ｒは、ポンプ流量制御部３０６の制御指令に応じてメインポンプ１４Ｌ、１４Ｒの斜板傾転角を調節することによってメインポンプ１４Ｌ、１４Ｒの吐出量を制御する。
【００７１】
続いて、ブリード弁制御部３０５は、ブリード弁１７７Ｌ、１７７Ｒの開口を遮断する（ステップＳＴ９）。本実施形態では、ブリード弁制御部３０５は、最小開口面積（開度０％）の第１弁位置に対応する電流指令を比例弁３１Ｌ１、３１Ｒ１に対して出力する。これにより、ブリード弁１７７Ｌ、１７７Ｒの開口を遮断する。ステップＳＴ９の後、処理を終了する。
【００７２】
この構成により、左側走行用油圧モータ１Ａ、右側走行用油圧モータ１Ｂの圧力変動によりネガコン圧が変動した場合であっても、ネガコン圧の変動の影響を受けることなく、ポンプの吐出量が制御される。また、メインポンプ１４Ｌ、１４Ｒが吐出する作動油のうち、油圧アクチュエータを経由せずに管路４２Ｌ、４２Ｒを通って作動油タンクに流れる作動油を遮断できる。そのため、メインポンプ１４Ｌ、１４Ｒが吐出する全ての作動油を左側走行用油圧モータ１Ａ、右側走行用油圧モータ１Ｂに供給できる。その結果、走行の操作性が向上する。
【００７３】
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、上記内容は、発明の内容を限定するものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。
【００７４】
上記の実施形態では、ショベルの動作が下部走行体１の走行の単独動作である場合にブリード弁制御部３０５がブリード弁開閉処理を実行する形態を例に挙げて説明したが、これに限定されない。例えば、ショベルの動作が破砕機、ハーベスタ、グラップル等のエンドアタッチメントの単独動作である場合においても本発明が適用可能である。また、ショベルの動作が上部旋回体３、ブーム４、アーム５の単独動作である場合においても本発明が適用可能である。
【００７５】
また、図３では、メインポンプ１４Ｌから油圧アクチュエータに向かう作動油の流れを制御する制御弁１７１、１７３、１７５Ｌ、１７６Ｌのそれぞれは、メインポンプ１４Ｌと作動油タンクとの間で互いに並列に接続されている。つまり、本実施形態では、制御弁１７１、１７３、１７５Ｌ、１７６Ｌにおける各スプール弁と重複しないように管路４２Ｌが形成されている。しかしながら、制御弁１７１、１７３、１７５Ｌ、１７６Ｌのそれぞれを、メインポンプ１４Ｌと作動油タンクとの間で直列に接続させ、管路４２Ｌが各スプール弁と重複するように形成させてもよい。この場合、各制御弁を構成するスプールが何れの弁位置に切り換えられていたとしても、管路４２Ｌは、スプールで遮断されることなく、下流側に配置された隣接する制御弁に作動油を供給できる。このように、管路４２Ｌは制御弁の状態にかかわらず、下流側への開口を維持する。
【００７６】
同様に、メインポンプ１４Ｒから油圧アクチュエータに向かう作動油の流れを制御する制御弁１７２、１７４、１７５Ｒ、１７６Ｒのそれぞれは、メインポンプ１４Ｒと作動油タンクとの間で互いに並列に接続されている。つまり、本実施形態では、制御弁１７２、１７４、１７５Ｒ、１７６Ｒにおける各スプール弁と重複しないように管路４２Ｒが形成されている。しかしながら、制御弁１７２、１７４、１７５Ｒ、１７６Ｒのそれぞれを、メインポンプ１４Ｒと作動油タンクとの間で直列に接続させ、管路４２Ｒが各スプール弁と重複するように形成させてもよい。この場合、各制御弁を構成するスプールが何れの弁位置に切り換えられていたとしても、管路４２Ｒは、スプールで遮断されることなく、下流側に配置された隣接する制御弁に作動油を供給できる。このように、管路４２Ｒは制御弁の状態にかかわらず、下流側への開口を維持する。
【００７７】
また、図３では、ブリード弁１７７Ｌ、１７７Ｒがそれぞれ管路４２Ｌ、４２Ｒの最も下流に設けられている場合を説明したが、これに限定されない。ブリード弁１７７Ｌ及びネガコン絞り１８Ｌは、管路４２Ｌの上流、例えば図７に示されるように、管路４２Ｌにおけるメインポンプ１４Ｌと吐出圧センサ２８Ｌとの間から分岐して設けられた管路に設けられていてもよい。また、ブリード弁１７７Ｒ及びネガコン絞り１８Ｒは、管路４２Ｒの上流、例えば図７に示されるように、管路４２Ｒにおけるメインポンプ１４Ｒと吐出圧センサ２８Ｒとの間から分岐して設けられた管路に設けられていてもよい。更にまた、各制御弁の間の管路４２Ｌ、４２Ｒから分岐させて、ブリード弁１７７Ｌ、１７７Ｒとネガコン絞り１８Ｌ、１８Ｒを介して作動油タンクへ排出するようにしてもよい。なお、図７は、図１のショベルに搭載される油圧システムの別の構成例を示す概略図であり、図２及び図３と同様に、機械的動力系、高圧油圧ライン、パイロットライン、及び電気制御系を、それぞれ二重線、太実線、破線、及び一点鎖線で示している。
【００７８】
本国際出願は、２０１７年７月２７日に出願した日本国特許出願第２０１７−１４５７４９号に基づく優先権を主張するものであり、当該出願の全内容を本国際出願に援用する。
【符号の説明】
【００７９】
１      下部走行体
１Ａ    左側走行用油圧モータ
１Ｂ    右側走行用油圧モータ
２      旋回機構
２Ａ    旋回用油圧モータ
３      上部旋回体
４      ブーム
５      アーム
６      バケット
７      ブームシリンダ
８      アームシリンダ
９      バケットシリンダ
１３    レギュレータ
１４    メインポンプ
１５    パイロットポンプ
１７    コントロールバルブ
２６    操作装置
２８    吐出圧センサ
２９    操作圧センサ
３０    コントローラ
３１    比例弁
１７７  ブリード弁
３０１  動作判定部
３０２  必要流量計算部
３０３  流量判定部
３０４  ブリード弁開口面積計算部
３０５  ブリード弁制御部
３０６  ポンプ流量制御部
【図１】
2019022001.tif 000003
【図２】
2019022001.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2019022001.tif 000007
【図６】
2019022001.tif 000008
【図７】
2019022001.tif 000009
【国際調査報告】
2019022001.tif 000010
2019022001.tif 000011
2019022001.tif 000012
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