(57)【要約】【課題】  旋回体等のアクチュエータの作動速度を検出するセンサを作動液から離して設けることができる液圧駆動システムのコントローラユニットを提供する。【解決手段】  コントローラユニットは、アクチュエータに作動液を供給してアクチュエータによって構造体を動かす作業機械用の液圧駆動システムに備わるものであり、構造体の作動速度に応じた信号を出力するジャイロセンサと、ジャイロセンサから出力される構造体の作動速度に応じた信号に基づいてアクチュエータに供給する作動液の流量を制御するコントローラとを有し、コントローラは、構造体に取付けられ、ジャイロセンサは、コントローラに内蔵されている。【選択図】      図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクチュエータに作動液を供給して前記アクチュエータによって構造体を動かす作業機械用の液圧駆動システムに備わるコントローラユニットであって、
前記構造体の作動速度に応じた信号を出力するジャイロセンサと、
前記ジャイロセンサから出力される前記構造体の作動速度に応じた信号に基づいて前記アクチュエータに供給する作動液の流量を制御するコントローラとを有し、
前記コントローラは、前記構造体に取付けられ、
前記ジャイロセンサは、前記コントローラに内蔵されている、コントローラユニット。
【請求項２】
前記構造体は、旋回体であり、
前記アクチュエータは、前記旋回体を旋回させる液圧モータであり、
前記ジャイロセンサは、前記旋回体の旋回速度に応じた信号を出力するようになっている、請求項１に記載のコントローラユニット。
【請求項３】
前記旋回体は、前後方向に延在する延伸構造部を有し、
前記ジャイロセンサは、第１乃至第３軸の各々のまわりにおける角速度に応じた信号を出力するセンサであり、
前記コントローラは、前記第１軸が前記旋回体の前後方向に一致し、且つ前記第２軸が前記旋回体の左右方向に一致するように前記構造体に取付けられる、請求項２に記載のコントローラユニット。
【請求項４】
請求項３に記載のコントローラユニットと、
前記液圧モータに供給する作動液を吐出し、且つ吐出容量を変更可能な可変容量型の液圧ポンプと、
入力されるポンプ流量指令に応じて前記液圧ポンプの吐出容量を制御する流量制御装置と、を備え、
前記ジャイロセンサは、前記構造体における前記第１軸まわりの角速度に応じた信号である第１の信号、及び前記構造体における前記第３軸まわりの角速度に応じた信号である第２の信号を出力し、
前記コントローラは、操作子の操作量に応じた指令流量を演算し、前記ジャイロセンサから出力される第１の信号に基づいて前記構造体のロール角を検出し且つ前記第２の信号に基づいて前記旋回体の旋回方向を検出し、検出される前記ロール角及び前記旋回方向に応じて前記指令流量の制限値を演算し、前記指令流量を前記制限値以下に制限した前記ポンプ流量指令を前記流量制御装置に出力するようになっている、液圧駆動システム。
【請求項５】
前記操作子が操作される操作方向に応じて、前記液圧ポンプから前記液圧モータに供給される作動液の流れる方向を切換えて前記液圧モータの回転方向を切換える方向制御弁を備え、
前記方向制御弁は、前記操作子の操作量に応じて前記液圧モータに対して給排される作動液の流量を制御するようになっており、
前記コントローラは、前記ジャイロセンサから出力される第１の信号に基づいて前記ロール角を検出し且つ前記第２の信号に基づいて前記液圧モータの回転速度と前記回転方向とを検出し、前記液圧モータに対して給排される作動液の流量を検出される前記ロール角、前記回転速度、及び前記回転方向に応じて制限するように前記方向制御弁の動きを制御するようになっている、請求項４に記載の液圧駆動システム。
【請求項６】
請求項３に記載のコントローラユニットと、
前記液圧モータに供給する作動液を吐出する液圧ポンプと、
操作子が操作される操作方向に応じて、前記液圧ポンプから前記液圧モータに供給される作動液の流れる方向を切換えて前記液圧モータの回転方向を切換える方向制御弁と、
入力されるトルク指令に応じた設定圧で作動液をリリーフして、前記液圧モータに供給される作動液の液圧を調整するリリーフ弁と、を備え、
前記ジャイロセンサは、前記構造体における前記第１軸まわりの角速度に応じた信号である第１の信号、及び前記構造体における前記第３軸まわりの角速度に応じた信号である第２の信号を出力し、
前記コントローラは、前記ジャイロセンサから出力される第１の信号に基づいて前記構造体のロール角を検出し且つ前記第２の信号に基づいて前記回転方向を検出し、検出される前記ロール角及び前記回転方向に応じた前記トルク指令を前記リリーフ弁に出力して前記リリーフ弁の設定圧を調整する、液圧駆動システム。
【請求項７】
前記方向制御弁は、前記操作子の操作量に応じて前記液圧モータに対して給排される作動液の流量を制御するようになっており、
前記コントローラは、前記ジャイロセンサから出力される第１の信号に基づいて前記ロール角を検出し且つ前記第２の信号に基づいて前記液圧モータの回転速度と前記回転方向とを検出し、前記液圧モータに対して給排される作動液の流量を検出される前記ロール角、前記回転速度、及び前記回転方向に応じて制限するように前記方向制御弁の動きを制御するようになっている、請求項６に記載の液圧駆動システム。
【請求項８】
供給及び排出される作動液の流量に応じた回転数で作動する作業機械の液圧モータに対して作動液を供給及び排出させる液圧駆動システムであって、
前記液圧モータに供給する作動液を吐出する液圧ポンプと、
操作子が操作される操作方向に応じて前記液圧モータに対して給排される作動液の流れる方向を切換えて前記液圧モータの回転方向を切換え、排出される作動液の流量を前記操作子の操作量に応じて制御する方向制御弁と、
前記作業機械の構造体の姿勢に応じた信号を出力する姿勢検出器と、
前記液圧モータの回転方向と回転速度に応じた信号を出力する回転速度検出器と、
前記回転速度検出器からの信号に基づいて前記液圧モータの回転速度を検出し、前記回転速度に応じた上限値以下に前記液圧モータに対して給排される作動液の流量を制限するように前記方向制御弁の動きを制御するコントローラとを備え、
前記コントローラは、前記姿勢検出器からの信号に基づいて前記構造体の姿勢を検出し且つ前記回転速度検出器からの信号に基づいて前記液圧モータの回転方向を検出し、検出される前記姿勢及び前記回転方向に基づいて前記上限値を補正する、液圧駆動システム。
【請求項９】
入力されるトルク指令に応じた設定圧で前記液圧モータに給排される作動液をリリーフして前記液圧モータに給排される作動液の圧力差を調整するリリーフ弁を備え、
前記コントローラは、検出される前記旋回モータの入口圧力及び出口圧力が予め定められた設定圧力に達している否かを検知し、前記旋回モータの入口圧力及び出口圧力が前記設定圧に達していない場合、検出される前記姿勢及び前記回転方向に基づいて前記上限値を補正し、前記旋回モータの入口圧力及び出口圧力の少なくとも一方が前記設定圧に達している場合、検出される前記姿勢及び前記回転方向に応じたトルク指令を前記リリーフ弁に出力して前記圧力差を調整するようになっている、請求項８に記載の液圧駆動システム。
【請求項１０】
前記作業機械は、旋回体を有する旋回式作業機械であり、
前記液圧モータは、前記旋回体を旋回させる旋回モータであり、
前記旋回体には、前記旋回体の姿勢に応じて前記旋回モータに与える負荷トルクが変化する旋回体構造部が設けられ、
前記姿勢検出器は、前記旋回体の姿勢を示すロール角に応じた信号を出力し、
前記回転速度検出器は、前記旋回モータの回転方向に対応する前記旋回体の旋回方向に応じた信号を出力し、
前記コントローラは、検出される前記ロール角及び前記旋回方向に基づいて前記旋回モータの動作が前記旋回体構造部を昇らせる昇り旋回動作及び前記旋回体構造部を降らせる降り旋回動作のいずれであるかを検知し、検知される動作が前記降り旋回動作の場合、前記旋回モータの給排流量の前記上限値を小さくするように補正する、請求項８に記載の液圧駆動システム。
【請求項１１】
前記旋回モータとは異なる作業機アクチュエータを備え、
前記作業機アクチュエータは、前記液圧ポンプから吐出される作動油によって作動するようになっており、
前記コントローラは、検知される前記旋回動作が昇り旋回動作である場合、前記旋回モータの給排流量の前記上限値を小さくするように補正する、請求項１０に記載の液圧駆動システム。
【請求項１２】
前記姿勢検出器は、前記旋回体の姿勢を示すピッチ角に応じた信号を出力し、
前記コントローラは、検知される動作が前記降り旋回動作の場合、前記ロール角に基づいて制限する前記流量を演算し、検出される前記ピッチ角に応じて制限する前記流量を補正するようになっている、請求項１０又は１１に記載の液圧駆動システム。
【請求項１３】
供給及び排出される作動液の圧力差に応じたトルクで作動して作業機械の構造体を動かす液圧モータに作動液を供給及び排出させる液圧駆動システムであって、
前記液圧モータに供給する作動液を吐出する液圧ポンプと、
操作子が操作される操作方向に応じて、前記液圧ポンプから前記液圧モータに供給される作動液の流れる方向を切換えて前記液圧モータの回転方向を切換える方向切換弁と、
入力されるトルク指令に応じた設定圧で前記液圧モータに給排される作動液をリリーフして前記液圧モータに給排される作動液の圧力差を調整するリリーフ弁と、
前記構造体の姿勢に応じた信号を出力する姿勢検出器と、
前記回転方向に応じた信号を出力する回転方向検出器と、
前記姿勢検出器からの信号に基づいて前記姿勢を検出し且つ前記回転方向検出器からの信号に基づいて前記回転方向を検出し、検出される前記姿勢及び前記回転方向に応じたトルク指令を前記リリーフ弁に出力して前記圧力差を調整するコントローラとを備える液圧駆動システム。
【請求項１４】
前記作業機械は、前記構造体である旋回体を有する旋回式作業機械であり、
前記液圧モータは、前記旋回体を旋回させる旋回モータであり、
前記旋回体には、前記旋回体の姿勢に応じて前記旋回モータに与える負荷トルクを変化させる旋回体構造部が設けられ、
前記姿勢検出器は、前記旋回体の姿勢を示す前記旋回体のロール角に応じた信号を出力し、
前記回転方向検出器は、前記回転方向に対応する前記旋回体の旋回方向及び前記液圧モータの回転速度に応じた信号を出力し、
前記コントローラは、検出される前記ロール角及び前記旋回方向に基づいて前記旋回モータの動作が前記旋回体構造部を昇らせる昇り旋回動作及び前記旋回体構造部を降らせる降り旋回動作のいずれであるかを検知すると共に前記回転方向検出器からの信号に基づいて前記旋回体の加減速状態を検知し、検知される動作が前記昇り旋回動作で且つ加速状態の場合、平地での旋回動作で且つ加速状態の場合に比べて前記旋回モータの旋回トルクを大きくするようにし、検知される動作が前記降り旋回で且つ加速状態の場合、前記旋回モータの旋回トルクを小さくするように、前記圧力差を調整する、請求項１３に記載の液圧駆動システム。
【請求項１５】
前記作業機械は、前記構造体である旋回体を有する旋回式作業機械であり、
前記液圧モータは、前記旋回体を旋回させる旋回モータであり、
前記旋回体には、前記旋回体の姿勢に応じて前記旋回モータに与える負荷トルクを変化させる旋回体構造部が設けられ、
前記姿勢検出器は、前記旋回体の姿勢を示す前記旋回体のロール角に応じた信号を出力し、
前記回転方向検出器は、前記回転方向に対応する前記旋回体の旋回方向及び前記液圧モータの回転速度に応じた信号を出力し、
前記コントローラは、検出される前記ロール角及び前記旋回方向に基づいて前記旋回モータの動作が前記旋回体構造部を昇らせる昇り旋回動作及び前記旋回体構造部を降らせる降り旋回動作のいずれであるかを検知し、且つ前記回転方向検出器からの信号に基づいて前記旋回体の加減速状態を検知し、検知される動作が前記昇り旋回動作で且つ減速状態の場合、平地での旋回動作で且つ減速状態の場合に比べて前記旋回モータのブレーキトルクを小さくし、検知される動作が前記降り旋回動作で且つ減速状態の場合、平地での旋回動作で且つ減速状態の場合に比べて前記旋回モータのブレーキトルクを大きくするように前記圧力差を調整する、請求項１３に記載の液圧駆動システム。
【請求項１６】
前記姿勢検出器は、前記旋回体の姿勢を示すピッチ角に応じた信号を出力し、
前記コントローラは、検知される動作が前記昇り旋回動作の場合、検出される前記ピッチ角に応じて前記圧力差を補正するようになっている、請求項１４又は１５に記載の液圧駆動システム。
【請求項１７】
前記姿勢検出器及び前記回転方向検出器を有するジャイロセンサを備え、
前記ジャイロセンサは、前記旋回体のロール角、ピッチ角、及び旋回速度に応じた信号を出力するようになっている、請求項１６に記載の液圧駆動システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アクチュエータに圧液を供給してアクチュエータを作動させる液圧駆動システム、及びそれに備わるコントローラユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
油圧ショベル等の作業機械では、ブーム等を有する旋回体を油圧モータによって旋回させるようになっている。作業機械は、油圧駆動システムを有しており、油圧駆動システムは、運転者が操作する操作レバーの操作量に応じた流量の作動油を油圧モータに供給して油圧モータを駆動し、操作レバーの操作量に応じた旋回速度で旋回体（構造体）を旋回するようになっている。このような油圧駆動システムとしては、例えば特許文献１のような油圧駆動システムが知られている。
【０００３】
特許文献１の油圧駆動システムは、作動油を吐出する油圧ポンプを有しており、油圧ポンプから吐出された作動油がコントロール弁を介して油圧モータに供給されるようになっている。また、油圧駆動システムは、コントローラを有しており、コントローラは、油圧モータの吸入ポートと排出ポートの差圧と油圧モータの回転数に応じて油圧モータに供給する作動油の流量を調整するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１２７１５４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の油圧駆動システムでは、油圧モータと協働する電動機を備えており、駆動制御装置、即ちコントローラが電動機の回転センサからの信号に基づいて油圧モータの回転数を検出している。電動機の回転センサは、電動機の出力軸等に設けられ、コントローラは、回転センサから離れた場所、例えばキャビン内に設けられている。そのため、回転センサとコントローラとを繋ぐ信号線が長くなって信号線ノイズが載り易くなるので、それを防ぐための処置を講じる必要がある。それを回避するためには、信号線を短くすることが好ましい。
【０００６】
また、回転センサは、電動機に設けられることによって油圧モータの近傍に位置するため、作動油に対する防油措置等を講ずる必要があり、取り扱いが難しい。それ故、油圧モータの回転数、即ち旋回体の回転数を検出するセンサの取り扱いを容易にすべく、それらを油圧モータ、即ち液圧アクチュエータから離して設けられることが好ましい。
【０００７】
更に、電動機及び油圧モータは、作業機械の旋回体を駆動すべく旋回体の中心付近に配置されているので、雨水などに曝される場所に設置される。それ故、回転センサ及びその配線を雨水から守るための防水処置を施す必要がある。また、ショベル等の作業機械は、地面が水平でない傾斜地や窪地等で作業を行うことがあり、作業中に車体が必ずしも水平な状態になっていない。車体が傾いている状態で旋回体を旋回させると、ブーム等の重力に起因する負荷トルクの影響を受けることになり、旋回体を所望の加速度で旋回させることができない。それ故、操作に応じた加速度で旋回体を旋回させることができず、運転者の操作フィーリングに低下する。
【０００８】
そこで本発明は、旋回体等のアクチュエータの作動速度を検出するセンサを作動液から離して設けることができ、且つセンサとコントローラとの距離を短くすることができる液圧駆動システムのコントローラユニットを提供することを第１の目的としている。
【０００９】
また、本発明は、構造体を動かす際の操作フィーリングが構造体の姿勢によって損なわれることを抑制することができる液圧駆動システムを提供することを第２の目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のコントローラユニットは、アクチュエータに作動液を供給して前記アクチュエータによって構造体を動かす作業機械用の液圧駆動システムに備わるコントローラユニットであって、前記構造体の作動速度に応じた信号を出力するジャイロセンサと、前記ジャイロセンサから出力される前記構造体の作動速度に応じた信号に基づいて前記アクチュエータに供給する作動液の流量を制御するコントローラとを有し、前記コントローラは、前記構造体に取付けられ、前記ジャイロセンサは、前記コントローラに内蔵されているものである。
【００１１】
本発明に従えば、ジャイロセンサを用いて構造体の作動速度を検出することができるので、構造体の作動速度を検出する検出器をアクチュエータ等に取付ける必要がない。また、例えばコントローラを構造体内において作動液から離れた位置又は雨水に直接曝されない位置に取付けることによって、ジャイロセンサを作動液から離して配置することができる。これにより、作動液等に対する防油措置、高温対策、及び雨水に対する防水処置等を講ずる必要がない。加えて、ジャイロセンサがコントローラに内蔵されているので、ジャイロセンサとコントローラとの距離をゼロにすることができ、ジャイロセンサとコントローラとの間の外部配線（コントローラの外側に配線される信号線）を不要とすることができる。このようにジャイロセンサに対する防油措置、高温対策、及び防水処置などを講ずる必要がなくなり、且つ外部配線を不要とすることができるので、ジャイロセンサの取付けコストを大幅に低減することができ、またジャイロセンサの取り扱いを容易にすることができる。
【００１２】
上記発明において、前記構造体は、旋回体であり、前記アクチュエータは、前記旋回体を旋回させる液圧モータであり、前記ジャイロセンサは、前記旋回体の旋回速度に応じた信号を出力するようになっていてもよい。
【００１３】
上記構成に従えば、ジャイロセンサを旋回モータに取付けることなく、ジャイロセンサによって旋回体の旋回速度を検出することができる。
【００１４】
上記発明において、前記旋回体は、前後方向に延在する延伸構造部を有し、前記ジャイロセンサは、第１乃至第３軸の各々のまわりにおける角速度に応じた信号を出力するセンサであり、前記コントローラは、前記第１軸が前記旋回体の前後方向に一致し、且つ前記第２軸が前記旋回体の左右方向に一致するように前記構造体に取付けられてもよい。
【００１５】
上記構成に従えば、ジャイロセンサから出力される信号に基づいて、ブームの延在する方向を前後方向とする旋回体のロール角、ピッチ角、及び旋回速度を検出することができる。
【００１６】
本件発明の液圧駆動システムは、前述するコントローラユニットと、前記液圧モータに供給する作動液を吐出し、且つ吐出容量を変更可能な可変容量型の液圧ポンプと、入力されるポンプ流量指令に応じて前記液圧ポンプの吐出容量を制御する流量制御装置と、を備え、前記ジャイロセンサは、前記構造体における前記第１軸まわりの角速度に応じた信号である第１の信号、及び前記構造体における前記第３軸まわりの角速度に応じた信号である第２の信号を出力し、前記コントローラは、操作子の操作量に応じた指令流量を演算し、前記ジャイロセンサから出力される第１の信号に基づいて前記構造体のロール角を検出し且つ前記第２の信号に基づいて前記回転方向を検出し、検出される前記ロール角及び前記回転方向に応じて前記指令流量の制限値を演算し、前記指令流量を前記制限値以下に制限した前記ポンプ流量指令を前記流量制御装置に出力するようになっているものである。
【００１７】
本発明に従えば、ジャイロセンサによってロール角及び旋回方向を検出し、検出されたロール角及び旋回方向に応じて液圧ポンプから吐出される流量を制限する。即ち、旋回体が左右方向に傾いた状態で旋回体を旋回させる場合において、給排される作動液の流量をロール角に応じて制限して液圧モータの速度を調整することができる。これにより、構造体の動かす際に必要以上の流量を給排したり、操作フィーリングが旋回体の左右方向の傾きによって損なわれたりすることを抑制することができる。
【００１８】
上記発明において、前記操作子が操作される操作方向に応じて、前記液圧ポンプから前記液圧モータに供給される作動液の流れる方向を切換えて前記液圧モータの回転方向を切換える方向制御弁を備え、前記方向制御弁は、前記操作子の操作量に応じて前記液圧モータに対して給排される作動液の流量を制御するようになっており、前記コントローラは、前記ジャイロセンサから出力される第１の信号に基づいて前記ロール角を検出し且つ前記第２の信号に基づいて前記液圧モータの回転速度と前記回転方向とを検出し、前記液圧モータに対して給排される作動液の流量を検出される前記ロール角、前記回転速度、及び前記回転方向に応じて制限するように前記方向制御弁の動きを制御するようになっていてもよい。
【００１９】
上記構成に従えば、ジャイロセンサによってロール角、回転速度、及び回転方向を検出し、これらに応じて方向制御弁が液圧モータに対して給排される作動液の流量を制限する。例えば、旋回体が傾いた状態で旋回体を旋回させるとロール角が変化するが、そのロール角、回転方向、及び回転速度に応じて給排される作動液の流量を制限して液圧モータの速度を調整することができる。これにより、旋回体を動かす際に必要以上の流量を給排したり、操作フィーリングが旋回体の左右方向の傾きによって損なわれたりすることを抑制することができる。
【００２０】
本件発明の液圧駆動システムは、前述するコントローラユニットと、前記液圧モータに供給する作動液を吐出する液圧ポンプと、操作子が操作される操作方向に応じて、前記液圧ポンプから前記液圧モータに供給される作動液の流れる方向を切換えて前記液圧モータの回転方向を切換える方向制御弁と、入力されるトルク指令に応じた設定圧で作動液をリリーフして、前記液圧モータに供給される作動液の液圧を調整するリリーフ弁と、を備え、前記ジャイロセンサは、前記構造体における前記第１軸まわりの角速度に応じた信号である第１の信号、及び前記構造体における前記第３軸まわりの角速度に応じた信号である第２の信号を出力し、前記コントローラは、前記ジャイロセンサから出力される第１の信号に基づいて前記構造体のロール角を検出し且つ前記第２の信号に基づいて前記回転方向を検出し、検出される前記ロール角及び前記回転方向に応じた前記トルク指令を前記リリーフ弁に出力して前記リリーフ弁の設定圧を調整するものである。
【００２１】
本発明に従えば、ジャイロセンサによってロール角及び旋回方向を検出し、検出されたロール角及び旋回方向に応じてリリーフ弁の設定圧を変更する。これにより、旋回体が左右方向に傾いた状態で旋回体を回転させる場合において、ロール角に応じて設定圧を変えて液圧モータのトルクを調整することができる。これにより、構造体の動かす際の操作フィーリングが旋回体の左右方向の傾きによって損なわれることを抑制することができる。
【００２２】
上記発明において、前記方向制御弁は、前記操作子の操作量に応じて前記液圧モータに対して給排される作動液の流量を制御するようになっており、前記コントローラは、前記ジャイロセンサから出力される第１の信号に基づいて前記ロール角を検出し且つ前記第２の信号に基づいて前記液圧モータの回転速度と前記回転方向とを検出し、前記液圧モータに対して給排される作動液の流量を検出される前記ロール角、前記回転速度、及び前記回転方向に応じて制限するように前記方向制御弁の動きを制御するようになっていてもよい。
【００２３】
上記構成に従えば、ジャイロセンサによってロール角、回転速度、及び回転方向を検出し、これらに応じて方向制御弁が液圧モータに対して給排される作動液の流量を制限する。例えば、旋回体が傾いた状態で旋回体を旋回させるとロール角が変化するが、そのロール角、回転方向、及び回転速度に応じて給排される作動液の流量を制限して液圧モータの速度を調整することができる。これにより、旋回体を動かす際に必要以上の流量を給排したり、操作フィーリングが旋回体の左右方向の傾きによって損なわれたりすることを抑制することができる。
【００２４】
本発明の液圧駆動システムは、供給及び排出される作動液の流量に応じた回転数で作動する作業機械の液圧モータに対して作動液を供給及び排出させるものであって、前記液圧モータに供給する作動液を吐出する液圧ポンプと、操作子が操作される操作方向に応じて前記液圧モータに対して給排される作動液の流れる方向を切換えて前記液圧モータの回転方向を切換え、給排される作動液の流量を前記操作子の操作量に応じて制御する方向制御弁と、前記作業機械の構造体の姿勢に応じた信号を出力する姿勢検出器と、前記液圧モータの回転方向と回転速度に応じた信号を出力する回転速度検出器と、前記回転速度検出器からの信号に基づいて前記液圧モータの回転速度を検出し、前記回転速度に応じた上限値以下に前記液圧モータに対して給排される作動液の流量を制限するように前記方向制御弁の動きを制御するコントローラとを備え、前記コントローラは、前記姿勢検出器からの信号に基づいて前記構造体の姿勢を検出し且つ前記回転速度検出器からの信号に基づいて前記液圧モータの回転方向と回転速度を検出し、検出される前記姿勢、及び前記回転方向に基づいて前記上限値を補正するものである。
【００２５】
本発明に従えば、構造体の姿勢、及び回転方向に応じて液圧モータに対して給排される作動液の流量を方向制御弁によって制限することができる。これにより、構造体の姿勢に応じて作動液の流量が調整され、液圧モータの回転速度を調整することができる。即ち、構造体の動かす際に必要以上の流量を供給したり、操作フィーリングが構造体の姿勢によって損なわれたりすることを抑制することができる。
【００２６】
上記発明において、入力されるトルク指令に応じた設定圧で前記液圧モータに給排される作動液をリリーフして前記液圧モータに給排される作動液の圧力差を調整するリリーフ弁を備え、前記コントローラは、検出される前記旋回モータの入口圧力が予め定められた設定圧力に達している否かを検知し、前記旋回モータの入口圧力が前記設定圧に達していない場合、検出される前記姿勢及び前記回転方向に基づいて前記上限値を補正し、前記旋回モータの入口圧力が前記設定圧に達している場合、検出される前記姿勢及び前記回転方向に応じたトルク指令を前記リリーフ弁に出力して前記圧力差を調整するようになっていてもよい。
【００２７】
上記構成に従えば、前記旋回モータの入口圧力が前記設定圧に達していない状態、即ち緩加速、緩減速又は定速旋回動作において、液圧モータの回転速度を方向制御弁によって調整することで過速度及び速度不足となることを防ぐことができる。これにより、昇り及び降り旋回動作の際において、操作フィーリングが損なわれることを防ぐことができる。また、前記旋回モータの入口圧力が前記設定圧に達している状態、即ち急加速又は急減速の旋回動作において、構造体の姿勢及び液圧モータの回転方向に応じて液圧モータに給排される作動油の圧力差をリリーフ弁によって調整することができる。これにより、構造体の姿勢に応じて給排される作動油の圧力差を調整して液圧モータのトルクを調整することができ、過加速又は加速不足及び過減速又は減速不足となることを防ぐことができる。従って、昇り及び降り旋回動作の際において操作フィーリングが損なわれることを防ぐことができる。
【００２８】
上記発明において、前記作業機械は、前記構造体である旋回体を有する旋回式作業機械であり、前記液圧モータは、前記旋回体を旋回させる旋回モータであり、前記旋回体には、前記旋回体の姿勢に応じて前記旋回モータに与える負荷トルクが変化する旋回体構造部が設けられ、前記姿勢検出器は、前記旋回体の姿勢を示すロール角に応じた信号を出力し、前記回転速度検出器は、前記旋回モータの回転方向に対応する前記旋回体の旋回方向に応じた信号を出力し、前記コントローラは、検出される前記ロール角及び前記旋回方向に基づいて前記旋回モータの動作が前記旋回体構造部を昇らせる昇り旋回動作及び前記旋回体構造部を降らせる降り旋回動作のいずれであるかを検知し、検知される動作が前記降り旋回動作の場合、前記旋回モータの給排流量の前記上限値を小さくするように補正するようにしてもよい。
【００２９】
上記構成に従えば、構造体の旋回体構造部による負荷トルクによって旋回体を加速させるような降り旋回時に、小さくなるように旋回モータの給排流量の上限値を補正することによって旋回モータの速度を抑えることができる。これにより、降り旋回時に旋回体が加速されて速度が増すことを抑制することができ、構造体の動かす際の操作フィーリングが構造体の姿勢によって損なわれることを抑制することができる。
【００３０】
上記発明において、前記旋回モータとは異なる作業機アクチュエータを備え、前記作業機アクチュエータは、前記液圧ポンプから吐出される作動油によって作動するようになっており、前記コントローラは、検知される前記旋回動作が昇り旋回動作である場合、前記旋回モータの給排流量の前記上限値を小さくするように補正してもよい。
【００３１】
上記構成に従えば、昇り旋回時において構造体の旋回体構造部による負荷トルクによって旋回体を減速させる場合、前記旋回モータの給排流量の上限値を小さくすることによって作業機アクチュエータに優先的に流量を供給することができる。これにより、昇り旋回時に旋回体の速度を変えず、作業機用アクチュエータへの流量を増すことができ、旋回体構造部を動かしながら作業機アクチュエータを動かす際の作業効率を向上させることができる。
【００３２】
上記発明において、前記姿勢検出器は、前記旋回体の姿勢を示すピッチ角に応じた信号を出力し、前記コントローラは、検知される動作が前記降り旋回動作の場合、前記ロール角に基づいて制限する前記流量を演算し、検出される前記ピッチ角に応じて制限する前記流量を補正するようになっていてもよい。
【００３３】
上記構成に従えば、旋回体のピッチ角による構造体の動かす際の操作フィーリングの低下を抑制することができる。
【００３４】
本発明の液圧駆動システムは、供給及び排出される作動液の圧力差に応じたトルクで作動して作業機械の構造体を動かす液圧モータに作動液を供給及び排出させるものであって、前記液圧モータに供給する作動液を吐出する液圧ポンプと、操作子が操作される操作方向に応じて、前記液圧ポンプから前記液圧モータに供給される作動液の流れる方向を切換えて前記液圧モータの回転方向を切換える方向切換弁と、入力されるトルク指令に応じた設定圧で前記液圧モータに給排される作動液をリリーフして前記液圧モータに給排される作動液の圧力差を調整するリリーフ弁と、前記構造体の姿勢に応じた信号を出力する姿勢検出器と、前記回転方向に応じた信号を出力する回転方向検出器と、前記姿勢検出器からの信号に基づいて前記姿勢を検出し且つ前記回転方向検出器からの信号に基づいて前記回転方向を検出し、検出される前記姿勢及び前記回転方向に応じたトルク指令を前記リリーフ弁に出力して前記圧力差を調整するコントローラとを備えるものである。
【００３５】
本発明に従えば、構造体の姿勢及び液圧モータの回転方向に応じて液圧モータに給排される作動油の圧力差をリリーフ弁によって調整することができる。これにより、構造体の姿勢に応じて給排される作動油の圧力差を調整して液圧モータのトルクを調整することができる。これにより、構造体の動かす際の操作フィーリングが構造体の姿勢によって損なわれることを抑制することができる。
【００３６】
上記発明において、前記作業機械は、前記構造体である旋回体を有する旋回式作業機械であり、前記液圧モータは、前記旋回体を旋回させる旋回モータであり、前記旋回体には、前記旋回体の姿勢に応じて前記旋回モータに与える負荷トルクを変化させる旋回体構造部が設けられ、前記姿勢検出器は、前記旋回体の姿勢を示す前記旋回体のロール角に応じた信号を出力し、前記回転方向検出器は、前記回転方向に対応する前記旋回体の旋回方向及び前記液圧モータの回転速度に応じた信号を出力し、前記コントローラは、検出される前記ロール角及び前記旋回方向に基づいて前記旋回モータの動作が前記旋回体構造部を昇らせる昇り旋回動作及び前記旋回体構造部を降らせる降り旋回動作のいずれであるかを検知すると共に前記回転速度検出器からの信号に基づいて前記旋回体の加減速状態を検知し、検知される動作が前記昇り旋回動作で且つ加速状態の場合、平地での旋回動作で且つ加速状態の場合に比べて前記旋回モータの旋回トルクを大きくし、検知される動作が前記降り旋回で且つ加速状態の場合、平地での旋回動作で且つ加速状態の場合に比べて前記旋回モータの旋回トルクを小さくするように、前記圧力差を調整してもよい。
【００３７】
上記構成に従えば、構造体の旋回体構造部による負荷トルクによって旋回体を減速させるような昇り旋回時で且つ加速している際に旋回モータの旋回トルクを大きくすることができる。これにより、昇り旋回時で且つ加速する際に旋回体を回転させるためのトルクが不足することを抑制することができ、また、降り旋回時で且つ加速する際に旋回体を回転させるためのトルクが過剰になることを抑制することができ、構造体の動かす際の操作フィーリングが構造体の姿勢によって損なわれることを抑制することができる。
【００３８】
上記発明において、前記作業機械は、前記構造体である旋回体を有する旋回式作業機械であり、前記液圧モータは、前記旋回体を旋回させる旋回モータであり、前記旋回体には、前記旋回体の姿勢に応じて前記旋回モータに与える負荷トルクを変化させる旋回体構造部が設けられ、前記姿勢検出器は、前記旋回体の姿勢を示す前記旋回体のロール角に応じた信号を出力し、前記回転方向検出器は、前記回転方向に対応する前記旋回体の旋回方向及び前記液圧モータの回転速度に応じた信号を出力し、前記コントローラは、検出される前記ロール角及び前記旋回方向に基づいて前記旋回モータの動作が前記旋回体構造部を昇らせる昇り旋回動作及び前記旋回体構造部を降らせる降り旋回動作のいずれであるかを検知し、且つ前記回転方向検出器からの信号に基づいて前記旋回体の加減速状態を検知し、検知される動作が前記昇り旋回動作で且つ減速状態の場合、平地での旋回動作で且つ減速状態の場合に比べて前記旋回モータのブレーキトルクを小さくし、検知される動作が前記降り旋回動作で且つ減速状態の場合、平地での旋回動作で且つ減速状態の場合に比べて前記旋回モータのブレーキトルクを大きくするように前記圧力差を調整してもよい。
【００３９】
上記構成に従えば、構造体の旋回体構造部による負荷トルクによって旋回体を減速させるような昇り旋回時で且つ減速している際に旋回モータのブレーキトルクを小さくすることができ、旋回体を加速させるような降り旋回時で且つ減速している際に旋回モータのブレーキトルクを大きくすることができる。これにより、昇り旋回時で且つ減速する際には旋回体を回転させるためのブレーキトルクが過剰になることを抑制することができる共に、降り旋回時で且つ減速する際には旋回体を回転させるためのブレーキトルクが不足することを抑制することができ、構造体の動かす際の操作フィーリングが構造体の姿勢によって損なわれることを抑制することができる。
【００４０】
上記発明において、前記姿勢検出器は、前記旋回体の姿勢を示すピッチ角に応じた信号を出力し、前記コントローラは、検知される動作が前記昇り旋回動作の場合、検出される前記ピッチ角に応じて前記圧力差を補正するようになっていてもよい。
【００４１】
上記構成に従えば、旋回体のピッチ角による構造体の動かす際の操作フィーリングの低下を抑制することができる。
【００４２】
上記発明において、前記姿勢検出器及び前記回転方向検出器を有するジャイロセンサを備え、前記ジャイロセンサは、前記旋回体のロール角、ピッチ角、及び旋回速度に応じた信号を出力するようになっていてもよい。
【００４３】
上記構成に従えば、ジャイロセンサによって旋回体のロール角、ピッチ角、及び旋回速度を検出することができるので、部品点数を低減することができる。
【発明の効果】
【００４４】
本発明によれば、旋回体等のアクチュエータの作動速度を検出するセンサを作動液から離して設けることができ、且つセンサとコントローラとの距離を短くすることができる。
【００４５】
また、本発明によれば、構造体の動かす際の操作フィーリングを構造体の姿勢によって損ねることを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本件発明の第１実施形態に係る油圧駆動システムを備える油圧ショベルを斜め後方から見た斜視図である。
【図２】図１の油圧ショベルに備わる第１実施形態の油圧駆動システムの油圧回路全体を示す回路図である。
【図３】図２の油圧駆動システムの油圧回路の一部を示す回路図である。
【図４】図１の油圧ショベルに備わるコントローラを示す斜視図である。
【図５】第１実施形態の油圧駆動システムに備わるコントローラを構成する制御ブロックを示すブロック図である。
【図６】坂道上で旋回する油圧ショベルを示す概略図である。
【図７】図５の油圧駆動システムにおけるレバー操作量、旋回体の旋回速度、指令流量、及び旋回モータのトルクの経時変化を示すグラフである。
【図８】図６に示す油圧ショベルのロール角の経時変化を示すグラフである。
【図９】図６に示す油圧ショベルのピッチ角の経時変化を示すグラフである。
【図１０】第２実施形態の油圧駆動システムに備わるコントローラを構成する制御ブロックを示すブロック図である。
【図１１】第３実施形態の油圧駆動システムに備わるコントローラを構成する制御ブロックを示すブロック図である。
【図１２】第３実施形態の油圧駆動システムにおけるレバー傾倒量、ピッチ角、ロール角、旋回速度、トルク、及び指令流量の経時変化を示すグラフである。
【図１３】第４実施形態の油圧駆動システムに備わるコントローラを構成する制御ブロックを示すブロック図である。
【図１４】その他の実施形態の油圧駆動システムに備わるコントローラを構成する制御ブロックを示すブロック図である。
【図１５】更に別の実施形態の油圧駆動システムに備わるコントローラを構成する制御ブロックを示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
以下、主に本発明に係る実施形態の油圧駆動システム１，１Ａ〜１Ｃ及びコントローラユニット２，２Ａ〜２Ｃについて図面を参照して説明する。なお、以下の説明で用いる方向の概念は、運転者が見る方向と一致しており、説明する上で便宜上使用するものである。それ故、以下の方向の概念は、発明の構成の向き等をその方向に限定するものではない。また、以下に説明する油圧駆動システム１，１Ａ〜１Ｃ及びコントローラユニット２，２Ａ〜２Ｃは、本発明の一実施形態に過ぎない。従って、本発明は実施形態に限定されず、発明の趣旨を逸脱しない範囲で追加、削除、変更が可能である。
【００４８】
＜第１実施形態＞
［油圧ショベル］
図１に示すように、作業機械である油圧ショベル３は、先端部に取り付けられたアタッチメント、例えばバケット４によって掘削や運搬等の様々な作業を行うことができるようになっている。油圧ショベル３は、クローラ等の走行装置５を有しており、走行装置５の上に旋回体６が載せられている。構造体の１つである旋回体６には、運転者が搭乗するための運転席６ａ（キャビン）が形成されている。また、旋回体６には、ブーム７及びアーム８を介してバケット４が設けられており、ブーム７、アーム８、及びバケット４は、前後方向に延在する構造延伸部９を構成している。構造延伸部９は、旋回体６を坂道で旋回させるときに構造延伸部９の重力負荷により旋回体６の旋回に影響を与える要因となる構成である。このように構成されている旋回体６は、走行装置５に対して旋回可能に構成されており、油圧ショベル３は、走行装置５、ブーム７、アーム８及びバケット４を動かしたり、旋回体６を旋回回転させたりする油圧駆動システム１を備えている。以下では、第１実施形態の油圧駆動システム１の構成について、図２及び３を参照しながら説明する。
【００４９】
［油圧駆動システム］
液圧駆動システムである油圧駆動システム１は、主に２つの油圧ポンプ１０，１１０と、複数のコントロール弁１１，１１１〜１１７と、複数の作業機アクチュエータ１７，１２１〜１２５とを備えている。液圧ポンプである油圧ポンプ１０，１１０は、可変容量型の斜板式油圧ポンプであり、エンジンＥによって駆動されて作動油（作動液）を吐出するようになっている。油圧ポンプ１０，１１０は、共に斜板１０ａ，１１０ａを有しており、この斜板１０ａ，１１０ａを傾転させることで作動油の吐出量を変えることができるようになっている。斜板１０ａ，１１０ａの各々にレギュレータ１８，１１８が夫々設けられている。なお、レギュレータ１８，１１８の構成が類似しているので、以下では、レギュレータ１８の構成について図３を参照しながら説明し、レギュレータ１１８の構成についての説明は省略する。
【００５０】
レギュレータ１８は、図示しないサーボピストンを有している。サーボピストンは、斜板１０ａに連結されており、斜板１０ａはサーボピストンの位置に応じた傾転角に傾転するようになっている。また、レギュレータ１８は、電磁比例減圧弁１９を介してパイロットポンプ２０に接続されている。電磁比例減圧弁１９は、パイロットポンプ２０から吐出された油圧を電磁比例減圧弁１９に入力されるポンプ傾転指令に応じた指令圧ｐ０に減圧するように構成されている。レギュレータ１８には、減圧された指令圧ｐ０が与えられ、サーボピストンは、指令圧ｐ０に応じた位置に移動するようになっている。即ち、斜板１０ａが電磁比例減圧弁１９に与えられるポンプ傾転指令に応じた傾転角に傾転するようになっている。
【００５１】
このように構成されている油圧ポンプ１０，１１０は、その傾転角に応じた流量の作動油を吐出ポート１０ｂ，１１０ｂから吐出するようになっている。また、吐出ポート１０ｂ，１１０ｂの各々には、図２に示すように複数のコントロール弁１１，１１１〜１１７が繋がっている。即ち、油圧ポンプ１０の吐出ポート１０ｂには、走行用第１コントロール弁１１１、旋回用コントロール弁１１、ブーム用第１コントロール弁１１３、アーム用第１コントロール弁１１６が上流側から順に繋がっている。また、油圧ポンプ１１０の吐出ポート１１０ｂには、走行用第２コントロール弁１１２、ブーム用第２コントロール弁１１４、バケット用コントロール弁１１５、アーム用第２コントロール弁１１７が上流側から順に繋がっている。
【００５２】
また、複数のコントロール弁１１，１１１〜１１７の各々は、対応する作業機アクチュエータ１７，１２１〜１２５に繋がっている。即ち、走行用第１コントロール弁１１１は、走行装置５に備わる右側走行用モータ１２１に繋がり、走行用第２コントロール弁１１２は、走行装置５に備わる左側走行用モータ１２２に繋がっている。また、ブーム用第１及び第２コントロール弁１１３，１１４は、ブーム用アクチュエータ１２３，１２３に繋がり、バケット用コントロール弁１１５は、バケット用アクチュエータ１２４に繋がり、アーム用第１及び第２コントロール弁１１６，１１７は、アーム用アクチュエータ１２５に繋がっている。
【００５３】
各コントロール弁１１，１１１〜１１７は、ノーマルクローズ形のスプール弁であり、リモートコントロール弁（コントロール弁１１のリモートコントロール弁１２（図３参照）を除いて図示せず）からの指令に応じた位置にスプール（コントロール弁１１のスプール２１（図３参照）を除いて図示せず）が動くようになっている。スプールが動くことによって、スプールの位置に応じた流量の作動油が対応する作業機アクチュエータ１７，１２１〜１２５に給排される。
【００５４】
このように構成される油圧駆動システム１では、リモートコントロール弁からの指令に応じてコントロール弁１１，１１１〜１１７が作動し、作動するコントロール弁１１，１１１〜１１７に対応する作業機アクチュエータ１７，１２１〜１２５に作動油が給排される。これにより、作業機アクチュエータ１７，１２１〜１２５が作動し、走行装置５、旋回体６、ブーム７、バケット４、及びアーム８が動く。以下では、旋回体６を旋回させる構成について、図３を参照しながら更に詳細に説明する。
【００５５】
旋回用コントロール弁１１（以下、「コントロール弁１１」という）は、スプール２１を有し、スプール２１を動かすことで油圧ポンプ１０から吐出される作動油の流れる方向を切換え、また流れる作動油の流量を変えることができるようになっている。より詳細に説明すると、コントロール弁１１は、４つのポート１１ａ〜１１ｄを有している。第１ポート１１ａは、油圧ポンプ１０に接続され、第２ポート１１ｂは、タンクタンク２２に接続されている。また、第３及び第４ポート１１ｃ、１１ｄの各々は、旋回モータ１７に接続されている。４つのポート１１ａ〜１１ｄは、スプール２１を動かすことによって各ポート１１ａ〜１１ｄの接続先が変わるようになっている。例えば、スプール２１が中立位置Ｍに位置している場合、第１ポート１１ａと第２ポート１１ｂとが接続されて油圧ポンプ１０がアンロード状態となり、第３ポート１１ｃと第４ポート１１ｄは遮断される。また、スプール２１が第１オフセット位置Ａ１の方へと移動すると、第１ポート１１ａと第３ポート１１ｃとが接続され且つ第２ポート１１ｂと第４ポート１１ｄとが接続される。他方、スプール２１が第２オフセット位置Ａ２へと移動すると、第１ポート１１ａと第４ポート１１ｄとが接続され且つ第２ポート１１ｂと第３ポート１１ｃとが接続される。
【００５６】
このように、コントロール弁１１は、スプール２１を動かして各ポート１１ａ〜１１ｄ接続状態を切換えることによって、油圧ポンプ１０から吐出される作動油の流れを切換えることができるようになっている。また、スプール２１を動かしてスプール２１の位置を変えることで各ポート１１ａ〜１１ｄの開度が変わるようになっており、開度が変わることによってコントロール弁１１を介して旋回モータ１７に流れる作動油の流量を変えるようになっている。このように構成されているコントロール弁１１には、スプール２１を動かすべく２つのパイロット通路２３，２４を介してリモートコントロール弁１２が接続されている。
【００５７】
リモートコントロール弁１２は、旋回指令を入力するための入力装置であり、リモートコントロール弁１２は、操作レバー２５を有している。操作子である操作レバー２５は、所定方向一方及び他方に傾倒可能に構成されている。リモートコントロール弁１２は、操作レバー２５の傾倒量（操作量）に応じた圧力のパイロット油を操作レバー２５の傾倒方向に対応するパイロット通路２３，２４に出力するようになっている。出力されたパイロット油は、パイロット通路２３，２４を通ってスプール２１に夫々別々に導かれる。スプール２１は、パイロット油の油圧であるパイロット圧ｐ１，ｐ２を互いに抗する方向に受圧し、パイロット圧ｐ１，ｐ２に応じた位置に移動する。これにより、油圧ポンプ１０から吐出される作動油の流れる方向及び前記作動油の流量が変わるようになっている。
【００５８】
また、各パイロット通路２３，２４は、シャトル弁２６に接続されており、シャトル弁２６は、パイロット圧センサ２７に接続されている。シャトル弁２６は、パイロット圧ｐ１，ｐ２のうち高圧を選択し、パイロット圧センサ２７は、シャトル弁２６によって選択された圧力を検出する。即ち、パイロット圧センサ２７は、リモートコントロール弁１２から出力されるパイロット圧ｐ１，ｐ２に応じたパイロット信号を出力するようになっている。
【００５９】
更に、パイロット通路２３，２４の各々には、電磁比例減圧弁１３，１４が介在しており、電磁比例減圧弁１３，１４は、リモートコントロール弁１２からコントロール弁１１に出力されるパイロット圧ｐ１，ｐ２を電磁比例減圧弁１３，１４に流される電流（指令値）に応じた圧力に減圧するようになっている。減圧することによって、第１ポート１１ａから第３ポート１１ｃ又は第４ポート１１ｄに流れる作動油の流量を操作レバー２５の傾倒量に応じた流量よりも制限することができ、第３ポート１１ｃ又は第４ポート１１ｄに接続される旋回モータ１７に流れる作動油の流量を制限することができるようになっている。
【００６０】
旋回モータ１７は、いわゆる固定容量型の斜板式油圧モータであり、回転することによって旋回体６を旋回させるようになっている。旋回モータ１７は、２つの給排ポート１７ａ，１７ｂを有している。旋回モータ１７は、第１給排ポート１７ａに作動油が供給されると作動油の流量に応じた回転速度で出力軸を正方向に回転させて旋回体６を所定方向一方に旋回させる。他方、旋回モータ１７は、第２給排ポート１７ｂに作動油が供給されると作動油の流量に応じた回転速度で出力軸を逆方向に回転させて旋回体６を所定方向他方に旋回させる。また、第１給排ポート１７ａには、第１油路２８を介してコントロール弁１１の第３ポート１１ｃが接続され、第２給排ポート１７ｂには、第２油路２９を介してコントロール弁１１の第４ポート１１ｄが接続されており、コントロール弁１１によって油圧ポンプ１０から流れる作動油の方向を切換えることによって旋回モータ１７の回転方向を切換えることができるようになっている。また、旋回モータ１７は、２つの給排ポート１７ａ，１７ｂの圧力差、即ち給排差圧に応じたトルクで出力軸を回転させるようになっており、給排ポート１７ａ，１７ｂの給排差圧を調整するために、第１油路２８及び第２油路２９の各々には、電磁リリーフ弁１５，１６が接続されている。
【００６１】
電磁リリーフ弁１５，１６は、第１油路２８及び第２油路２９を流れる作動油をタンク２２に排出して前記作動油の油圧を電磁リリーフ弁１５，１６に流れる電流（圧力指令）に応じた圧力（即ち、設定圧）に調整する調圧機能を有している。電磁リリーフ弁１５，１６によって第１油路２８及び第２油路２９の油圧（使用設定圧力）を調整することで、旋回モータ１７のトルク（即ち、旋回体６を旋回加速又は減速させるためのトルク）を調整するようになっている。これによって、旋回体６の加減速を調整することができるようになっている。
【００６２】
また、第１油路２８及び第２油路２９には、電磁リリーフ弁１５，１６の各々に並列してリリーフ弁３１，３２及び逆止弁３３，３４が接続されている。リリーフ弁３１，３２は、各油路２８，２９を流れる作動油が予め定められる使用設定圧力を超えると前記油路２８，２９をタンク２２に開放するようになっている。リリーフ弁３１，３２の設定圧力は、電磁リリーフ弁１５，１６と併用する場合、電磁リリーフ弁１５，１６の設定圧よりも高くされる。それ故、電磁リリーフ弁１５，１６が電気的に故障し、且つ旋回モータ１７の給排ポート１７ａ，１７ｂのうち少なくとも一方の圧力が使用設定圧力を超えると、リリーフ弁３１，３２の少なくとも一方が開いて作動油をタンク２２に逃すようになっている。このように作動油を逃すことによって、旋回モータ１７の給排ポート１７ａ，１７ｂの圧力（即ち、入口圧力及び出口圧力）が過剰に上昇して油圧駆動システム１の損傷することを抑制している。なお、電磁リリーフ弁１５，１６が電気的に故障しても電磁リリーフ弁１５，１６が作動油をリリーフできるように構成されている場合は、リリーフ弁３１、３２が省かれてもよい。逆止弁３３，３４は、タンク２２と接続されており、タンク２２から各油路２８，２９への作動油の流れを許容し、逆方向の作動油の流れを遮断するようになっている。これにより、旋回モータ１７を駆動する際に不足する作動油をタンク２２から逆止弁３３，３４を介して旋回モータ１７に導くことができる。
【００６３】
更に、第１油路２８及び第２油路２９には、油圧センサ３５，３６が夫々設けられており、各油圧センサ３５，３６は、旋回モータ１７の給排ポート１７ａ，１７ｂの油圧（詳細には、第１油路２８及び第２油路２９の油圧）に応じた信号を出力するようになっている。また、油圧センサ３５，３６は、各種の構成を制御するコントローラユニット２に電気的に接続され、油圧に応じた信号を図３に示すようなコントローラユニット２に送信するようになっている。
【００６４】
コントローラユニット２は、コントローラ３９及びジャイロセンサ４０を有している。コントローラ３９は、電磁比例減圧弁１３，１４、電磁リリーフ弁１５，１６、及び電磁比例減圧弁１９に電気的に接続されており、各弁１３〜１６，１９の動きを制御するようになっている。なお、本実施形態の油圧駆動システム１では、２つの油圧ポンプ１０，１１０及び複数のコントロール弁１１、１１１〜１１７を備えており、レギュレータ１８，１１８毎に電磁比例減圧弁１９が設けられている。電磁比例減圧弁１３，１４の各々、電磁リリーフ弁１５，１６の各々、及び電磁比例減圧弁１９の各々は、別々にコントローラユニット２に電気的に接続されており、コントローラ３９は、それらの動きを全て個別に制御できるようになっている。また、コントローラ３９は、油圧ショベル３及びそれに備わる各構成の状態に基づいて各弁１３〜１６，１９の動きを制御するようになっており、前記状態を検出するためにコントローラ３９には、油圧センサ３５，３６の他にジャイロセンサ４０が接続されている。
【００６５】
ジャイロセンサ４０は、例えば図５に示すように３つの計測部４０ａ〜４０ｃを有する３軸ジャイロセンサであり、各計測部４０ａ〜４０ｃは、互いに直交する第１乃至第３軸線、即ちＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸まわりの旋回体６の角速度（作動速度）を検出するようになっている（後述する、図５参照）。また、ジャイロセンサ４０は、本実施形態において図４に示すようにコントローラユニット２に内蔵されている。これにより、ジャイロセンサ４０を油圧ポンプ１０や旋回モータ１７等の油圧機器から離して設けることができる、即ち作動油から離して設けることができ、且つジャイロセンサ４０とコントローラ３９との距離を短くすることができる。更に、ジャイロセンサ４０をコントローラ３９に内蔵することによって、ジャイロセンサ４０とコントローラ３９とを繋ぐ外部配線（コントローラ３９の外側に配置される信号線）を不要とすることができる。このようにコントローラ３９にジャイロセンサ４０を内蔵させることによってコントローラユニット２が構成される。
【００６６】
更に詳細に説明すると、コントローラユニット２では、コントローラ３９が基板４１とケーシング４２との部分によって構成されている。基板４１は、複数の回路素子４１ａが実装されており、更に空いた領域にジャイロセンサ４０が実装されることによってコントローラユニット２が構成されている。このようにジャイロセンサ４０が実装されている基板４１は、ケーシング４２の本体部分４２ａに固定され、本体部分４２ａの開口部を蓋体４２ｂで塞ぐことによってケーシング４２内に密閉されている。このようにしてジャイロセンサ４０は、塵、ほこり、及び作動油等に曝されないようにコントローラ３９に内蔵されている。
【００６７】
また、コントローラユニット２は、ジャイロセンサ４０のＸ軸が構造延伸部９の延在する方向（即ち、前後方向）と一致し、且つジャイロセンサ４０のＺ軸が旋回体６の旋回軸と一致するように旋回体６に取り付けられている。なお、Ｙ軸が左右方向と一致している。このように配置されたジャイロセンサ４０は、各軸まわりの角速度（又は、角加速度）に応じた角速度信号をコントローラ３９に出力するようになっており、コントローラ３９は、ジャイロセンサ４０からの角速度信号に基づいて、旋回体６の状態及び旋回体６の姿勢を演算するようになっている。
【００６８】
より詳細に説明すると、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸まわりの角度は、油圧ショベル３の左右の傾き（即ち、ロール角）、油圧ショベル３の前後の傾き（即ち、ピッチ角）、及び旋回体６の旋回角度に夫々対応している。コントローラ３９は、Ｘ軸まわりの角速度に関する角速度信号であるＸ軸角速度信号（第１の信号）に基づいて油圧ショベル３のロール角を検出し、Ｙ軸まわりの角速度に関する角速度信号であるＹ軸角速度信号に基づいて油圧ショベル３のピッチ角を検出し、更にＺ軸まわりの角速度に関する角速度信号であるＺ軸角速度信号（第２の信号）に基づいて旋回体６の回転数（即ち、旋回速度）を検出する。なお、本実施形態における前後左右方向は、運転者からみた方向であり、前後方向は旋回体６が旋回するので油圧ショベル３の走行方向と異なる場合がある。
【００６９】
このようにして、コントローラ３９は、旋回体６の状態値として旋回体６の回転数を検出し、また旋回体６の姿勢値としてロール角及びピッチ角を検出するようになっている。コントローラ３９は、これらの検出された各値と、パイロット圧センサ２７、及び油圧センサ３５，３６から出力される各種信号に応じた指令値を各弁１３〜１６，１９に流し、各弁１３〜１６，１９の動作を制御するようになっている。これによって、コントローラ３９は、旋回体６の姿勢に関わらず旋回体６を操作レバー２５の動きに応じた態様で旋回させることができるようになっている。以下では、コントローラ３９が有する機能を制御ブロックに分けて図５を参照しながら具体的に説明する。
【００７０】
コントローラ３９は、トルク制御ブロック５１と流量制御ブロック５２とを有している。トルク制御ブロック５１は、ジャイロセンサ４０からの各角速度信号から旋回体６の旋回状態及び旋回体６の姿勢を検知し、これらに基づいて旋回モータ１７のトルクを制御するようになっている。他方、流量制御ブロック５２は、旋回体６の旋回状態に基づいて旋回モータ１７に供給する流量を制御するようになっている。以下では、各制御ブロック５１，５２が有する機能について更に詳細に説明する。まず、トルク制御ブロック５１について説明すると、トルク制御ブロック５１は、ロール角演算部６０、ピッチ角演算部６１、回転数演算部６２、旋回方向検知部６３、昇降旋回検知部６４、補正値演算部６５、角加速度演算部６６、加減速状態検知部６７、目標トルク演算部６８、及び目標差圧演算部６９、制限流量設定部７３を有している。
【００７１】
ロール角演算部６０は、ジャイロセンサ４０の第１計測部４０ａから出力されるＸ軸角速度信号に基づいて油圧ショベル３のＸ軸まわりの角速度（又は加速度）を検出し、更にＸ軸まわりの角速度（又は加速度）に基づいて旋回体６のロール角を演算する。また、ピッチ角演算部６１は、ジャイロセンサ４０の第２計測部４０ｂから出力されるＹ軸角速度信号に基づいて旋回体６のＹ軸まわりの角速度を検出し、更にＹ軸まわりの角速度に基づいて旋回体６のピッチ角を演算する。更に、回転数演算部６２は、ジャイロセンサ４０の第３計測部４０ｃから出力されるＺ軸角速度信号に基づいて旋回体６のＺ軸まわりの角速度を検出し、更にＺ軸まわりの角速度に基づいて旋回モータ１７の回転数に対応する旋回体６の回転数を演算する。
【００７２】
旋回方向検知部６３は、回転数演算部６２で演算された回転数の正負に基づいて旋回方向を検知する。例えば、回転数が正の数である場合、旋回方向が所定方向一方（例えば、時計回り方向）であることを旋回方向検知部６３が検知し、逆に回転数が負の数である場合、旋回方向が所定方向他方（例えば、反時計回り方向）であることを旋回方向検知部６３が検知する。
【００７３】
昇降旋回検知部６４は、旋回方向検知部６３で検知された旋回方向と、ロール角演算部６０で演算したロール角に基づいて、旋回モータ１７が旋回体６を昇り旋回、及び降り旋回のいずれの旋回動作を行わせようとしているかを検知する。ここで、昇り旋回とは、旋回体６が斜面や凸凹面等に位置して左右方向に傾いている状態において旋回体６を旋回させる際、旋回体構造部である構造延伸部９を昇らせる方向に旋回体６を旋回させる動作である。他方、降り旋回とは、上り旋回と同様に旋回体６が左右方向に傾いている状態において構造延伸部９を降ろす方向に旋回体６を旋回させる動作である。このように昇降旋回検知部６４は、旋回時におけるトルクに関して旋回体６の左右方向の傾きを考慮すべく旋回動作を検知するようになっている。
【００７４】
また、補正値演算部６５は、ピッチ角演算部６１で演算されるピッチ角に基づいて補正値を演算する。補正値は、旋回体６の前後方向の傾きに応じて旋回モータ１７のトルクを補正するための値である。本実施形態では、補正値とピッチ角とが対応付けられたマップを補正値演算部６５が有しており、補正値演算部６５は、ピッチ角演算部６１で演算されるピッチ角に基づいて補正値を演算する。なお、補正値は、必ずしもマップによって演算する必要はなく、予め設定される演算式等に基づいてピッチ角から求めるようになっていてもよい。
【００７５】
角加速度演算部６６は、ジャイロセンサ４０の第３計測部４０ｃから出力されるＺ軸角速度信号に基づいて旋回体６のＺ軸まわりの角加速度、即ち旋回体６の旋回加速度を演算する。加減速状態検知部６７は、角加速度演算部６６で演算された旋回加速度に基づいて旋回体６が加減速状態を検知するようになっている。
【００７６】
目標トルク演算部６８は、旋回体６の旋回動作に応じて補正した旋回モータ１７の補正目標トルクを演算する。ここで、補正目標トルクとは、旋回モータ１７の目標トルクであって、旋回体６の姿勢に応じて補正された目標トルクである。目標トルク演算部６８について詳細に説明すると、目標トルク演算部６８は、補正値及びロール角とトルクとが対応付けられた４つのトルクマップを有している。各トルクマップは、旋回動作及び加減速状態の４つの組み合わせの各々に対応付けられている。目標トルク演算部６８は、検知された旋回動作及び加減速状態に基づいてそれらに対応付けられた１つのトルクマップを選択し、選択されたトルクマップと演算された補正値及びロール角に基づいて補正目標トルクを演算する。
【００７７】
各トルクマップについて説明すると、各トルクマップでは、旋回モータ１７によって旋回体６を加速旋回させる旋回トルクを正とし、旋回体６を減速旋回させるブレーキトルクを負としている。各トルクマップの補正目標トルクは、加速状態の場合、昇り旋回動作において補正前の目標トルクより大きく設定され、降り旋回動作において補正前の目標トルクより小さく設定されている。また、減速の場合、昇り旋回動作において補正前の目標トルクより小さく設定され、降り旋回動作において補正前の目標トルクより大きく設定されている。
【００７８】
また、補正目標トルクは、重力に起因して旋回体６に作用する旋回方向のトルクを打ち消すために、各旋回動作において旋回体６の姿勢に応じて変えられている。例えば、昇り旋回動作においてピッチ角（補正値）が大きくなり且つロール角が小さくなる場合、補正目標トルクは、ピッチ角が大きくなるにつれて小さくなるように設定されている（後述する図７の時刻ｔ１〜ｔ３参照）。他方、降り旋回動作においてピッチ角及びロール角が共に小さくなる場合、補正目標トルクは、ピッチ角が小さくなるにつれて更に小さくなるように設定されている（後述する図７の時刻ｔ６〜ｔ８参照）。即ち、補正目標トルクは、ピッチ角が小さくなるにつれて負側に大きくなり、大きなブレーキトルクを生じさせるようになる。
【００７９】
目標差圧演算部６９は、まず目標トルク演算部６８で演算される補正目標トルクに基づいて旋回モータ１７の２つの給排ポート１７ａ，１７ｂの目標給排差圧を演算する。更に詳細に説明すると、目標差圧演算部６９は、旋回モータ１７に補正目標トルクを発生させるべく必要な２つの給排ポート１７ａ，１７ｂの差圧を演算する。更に、目標差圧演算部６９は、演算された差圧に係数を乗算すべく、旋回方向検知部６３で検知される旋回方向に応じて係数を決定する。即ち、所定方向一方が検知されると、演算された差圧に係数１が乗算され、所定方向他方が検知されると、演算された差圧に係数−１が乗算される。このように、目標差圧演算部６９は、補正目標トルクに基づいて目標給排差圧に演算すると共に、旋回方向に応じて目標給排差圧の正負を入れ替える。
【００８０】
また、コントローラ３９は、圧力指令演算部７０を有しており、圧力指令演算部７０は、油圧センサ３５，３６の各々からの圧力信号に基づいて各給排ポート１７ａ，１７ｂの実際の給排差圧ｐ３−ｐ４を演算する。更に、圧力指令演算部７０は、給排差圧ｐ３−ｐ４が目標差圧演算部６９で演算された目標給排差圧となるように電磁リリーフ弁１５，１６の設定圧のフィードバック制御を行う。即ち、圧力指令演算部７０は、給排差圧ｐ３−ｐ４と目標給排差圧とに基づいて電磁リリーフ弁１５，１６に対して圧力指令を出力し、給排差圧ｐ３−ｐ４が目標給排差圧になるように電磁リリーフ弁１５，１６の設定圧を変更する。
【００８１】
例えば、コントロール弁１１のスプール２１が第１オフセット位置Ａ１に移動し、給排差圧ｐ３−ｐ４が正となっている場合、圧力指令演算部７０の演算結果によって加速状態と判定する。これにより、圧力指令演算部７０は、入口側の電磁リリーフ弁１５の設定圧を変更する。他方、スプール２１が中立位置Ｍに移動し、給排差圧ｐ３−ｐ４が負となっている場合、圧力指令演算部７０の演算結果によって減速状態と判定する。これにより、圧力指令演算部７０は、出口側の電磁リリーフ弁１６の設定圧を変更する。このようにして、旋回体６が前後左右方向に傾いてブーム等の旋回体構造部の荷重トルクの影響を旋回モータ１７が受けても荷重トルクに応じて旋回モータ１７のトルクを増減することができる。それ故、旋回体６の姿勢に関わらず、旋回体６を旋回させるときの操作フィーリングを損ねることを抑制することができる。
【００８２】
また、制限流量設定部７３は、回転数演算部６２で演算される回転数に基づいて油圧ポンプ１０から吐出する流量の上限値、即ち制限値を設定する。具体的に説明すると、制限流量設定部７３は、回転数演算部６２で演算される回転数、即ち現在の回転数に必要な作動油の必要流量に予め設定されるオフセット流量を加算した値を制限値として設定する。ここでオフセット流量は、例えば旋回モータ１７で出力可能な最大加速度で加速した際に旋回モータ１７において必要とされる流量増分に設定されている。なお、制限値は、必要な作動油の流量にオフセット流量を加算した値に限定されず、必要な作動油の流量に所定の割合を乗算して得られる値であってもよい。
【００８３】
他方、流量制御ブロック５２は、旋回体６の旋回状態に基づいて旋回モータ１７に供給する流量を制御するようになっており、流量制御ブロック５２は、指令流量演算部７２と、指令流量制限部７４とを有している。指令流量演算部７２は、パイロット圧センサ２７から出力されるパイロット信号に基づいて油圧ポンプ１０から吐出すべき流量である指令流量を演算する。本実施形態では、演算された差圧と指令流量とが対応関係にあり、指令流量演算部７２は、この対応関係に基づいて指令流量を演算するようになっている。なお、指令流量は、パイロット圧ｐ１、ｐ２の各々にパイロット圧力センサを設置し、これらのパイロット圧力センサによって検出されるパイロット圧ｐ１，ｐ２の差圧に基づいて演算してもよい。
【００８４】
指令流量制限部７４は、指令流量演算部７２で演算された指令流量を制限流量設定部７３で設定される制限値以下に制限して指令流量に応じた流量指令をするようになっている。即ち、指令流量制限部７４は、指令流量が制限値未満であれば指令流量に応じたポンプ傾転指令をレギュレータ１８に出力し、指令流量が制限値以上であれば制限値に応じたポンプ傾転指令をレギュレータ１８に出力する。このように、指令流量制限部７４によって流量指令値を制限値以下に制限することによって、不必要な流量の作動油が油圧ポンプ１０から吐出されることを抑制することができるようになっている。
【００８５】
［油圧駆動システムの動作について］
以下では、図６に示すような姿勢の油圧ショベル３において操作レバー２５に対して図７のレバー操作量のグラフに示すような傾倒操作が行われた場合を例にして、図８及び図９も参照しながら油圧駆動システム１の動作を説明する。まず、図６及び図７に関して説明する。図６では、油圧ショベル３を簡略化して示している。また、図６では、油圧ショベル３の３つの状態（第１停止状態、上向き状態、及び第２停止状態）を示している。第１停止状態（実線参照）は、油圧ショベル３が坂道１０１の斜面に対して直交する直交方向にブーム７（即ち、構造延伸部９）を向けて止まった状態である。上向き状態（一点鎖線参照）は、第１停止状態から旋回体６を昇り旋回させてブーム７（即ち、構造延伸部９）を斜面上方に向けた状態である。第２停止状態（二点鎖線参照）は、上向き状態から更に旋回体６を降り旋回させてブーム７（即ち、構造延伸部９）を直交方向他方に向けて止めた状態である。更に、図６では、油圧ショベル３を基点として坂道１０１の斜面を斜面に沿って延びる直線とそれに直交し且つ油圧ショベル３を基点とする直線とによって坂道１０１を４つの象限に分けて示している。なお、紙面左上の象限を第１象限とし、第１象限から順に反時計回りで第２象限、第３象限、及び第４象限とする。また、図７には、上から順に操作レバー２５の傾倒量、旋回体６の旋回速度、油圧ポンプ１０の吐出流量、旋回モータ１７のトルクの経時変化が夫々示されている。更に、図８及び図９には、ロール角度及びピッチ角度の経時変化が夫々示されている。図７乃至図９では、第１停止状態から上向き状態を経て第２停止状態になるように油圧ショベル３の旋回体６を角変位させたときの各種値の経時変化が示されている。
【００８６】
図７に示すように、例えば旋回体６を所定方向一方に加速旋回させるべく操作レバー２５が傾倒される（図７の時刻ｔ０〜ｔ２参照）と、リモートコントロール弁１２からパイロット圧ｐ１が出力される。これにより、コントロール弁１１のスプールが第１オフセット位置Ａ１へと移動して油圧ポンプ１０と旋回モータ１７とが連通する。連通することによって、油圧ポンプ１０から旋回モータ１７の給排ポート１７ａに作動油が供給され、旋回モータ１７が回転する。また、リモートコントロール弁１２からパイロット圧ｐ１が出力されることによって、２つのパイロット圧ｐ１，ｐ２の間に差が生じる。シャトル弁２６は、パイロット圧ｐ１、ｐ２のうち高圧を選択し、その高圧がパイロット圧センサ２７によって検出される。パイロット圧センサ２７は、検出した圧力に応じたパイロット信号を指令流量演算部７２に出力し、指令流量演算部７２は、入力されるパイロット圧に基づいて指令流量を演算する（図７の指令流量の二点鎖線参照）。
【００８７】
また、トルク制御ブロック５１では、ジャイロセンサ４０の各計測部４０ａ〜４０ｃからの３つの角速度信号に基づいて、ロール角演算部６０、ピッチ角演算部６１、回転数演算部６２、及び角加速度演算部６６が旋回体６のロール角、ピッチ角、回転数、及び旋回加速度を演算する。流量制御ブロック５２の制限流量設定部７３は、回転数演算部６２で演算される旋回体６の回転数に基づいて指令流量の制限値を設定する（図７の指令流量のグラフ実線参照）。指令流量制限部７４は、設定される制限値を超えないように指令流量演算部７２で演算された指令流量を制限しながら上昇させ、制限される指令流量に応じたポンプ傾転指令をレギュレータ１８に出力する。これにより、油圧ポンプ１０から吐出される作動油の流量を制限値以下に制限され、不必要に多くの流量が吐出されることを抑制することができる。
【００８８】
特に、短い時間で（図７の時刻ｔ０〜ｔ２）操作レバー２５を所定の傾倒量まで倒す場合、旋回体６の慣性のため旋回体６の旋回速度を操作レバー２５の傾倒量に追従させることができない。それ故、傾倒量に追従させた流量の作動油が油圧ポンプ１０から吐出されてもそれに応じた旋回速度で旋回モータ１７が回転できず、油圧ポンプ１０から吐出された作動油の流量の余剰量が旋回モータ１７に供給されることなく排出される。即ち、旋回動作に必要な流量以上の作動油が流れることになる。そこで、制限流量設定部７３によって指令流量の制限値を設定することによって不必要な流量を抑制することができ、制限値を旋回速度（即ち、旋回体６の慣性）に応じて設定することによって必要十分な流量を油圧ポンプ１０から排出させることができるので、不要な流量が吐出されることの抑制効果を更に大きくすることができる。
【００８９】
このように油圧駆動システム１では、制限流量設定部７３によって制限値を設定し、制限値に応じて油圧ポンプ１０の吐出量を制限しながらレバー２５の傾倒量に応じた流量まで増加させていくことができる。やがて、操作レバー２５の傾倒量が一定に保たれると、コントローラ３９は、一定に保たれた傾倒量に応じた流量の作動油を油圧ポンプ１０から吐出させるべくレギュレータ１８の動きを制御して前記流量まで油圧ポンプ１０の吐出量を徐々に増加させていく（図７の時刻ｔ２〜ｔ３参照）。
【００９０】
また、コントローラ３９は、油圧ポンプ１０からの作動油の流量を増加させている間、電磁リリーフ弁１５，１６の動きを制御して旋回モータ１７のトルクを調整する。即ち、コントローラ３９のトルク制御ブロック５１では、回転数演算部６２で演算される回転数の正負に基づいて旋回方向検知部６３が旋回体６の旋回方向を検知する。昇降旋回検知部６４は、検知された旋回方向とロール角演算部６０で演算されるロール角（例えば、図８参照）とに基づいて昇降旋回検知部６４が旋回体６の旋回動作を検知する。補正値演算部６５は、ピッチ角演算部６１で演算されるピッチ角（例えば、図９参照）に基づいて補正値を演算する。更に、加減速状態検知部６７は、角加速度演算部６６で演算される角加速度に基づいて旋回体６の加減速状態を検知する。
【００９１】
各種値が演算され且つ各種状態が検知されると、目標トルク演算部６８は、検知される旋回動作及び加減速状態に基づいてそれらに対応する１つのトルクマップを選択し、選択されたトルクマップと演算されたロール角及び補正値とに基づいて補正目標トルクを演算する。本実施形態では、旋回開始直後において旋回体６が昇り旋回しており、図６に示すような第１停止状態から操作が開始されている。そのため、旋回開始直後では、構造延伸部９の負荷トルクが旋回体６を減速させるように旋回モータ１７に作用する。それ故、演算される補正目標トルクは、旋回開始直後において最大となる。その後、旋回体６が図６の第１象限を昇り旋回すると、旋回体６のロール角（図８の第１象限参照）が小さくなり且つピッチ角が大きくなり（図９の第１象限参照）、それに合わせて補正目標トルクが減少していく。なお、第１停止状態から旋回体６が図６の第４象限を降り旋回する場合、ブーム等の旋回体構造部の負荷トルクが旋回体６を加速させるように旋回モータ１７に作用するので、補正目標トルクは、その逆の態様を取る。即ち、補正目標トルクは、旋回開始直後において最小値となる。また、旋回体６が第４象限を降り旋回することによって、旋回体６のロール角が小さくなり且つピッチ角が小さくなり、それに合わせて補正目標トルクが増加する。
【００９２】
目標差圧演算部６９は、演算される補正目標トルク及び検知される旋回方向に基づいて旋回モータ１７における目標給排差圧を演算する。圧力指令演算部７０は、演算された目標給排差圧及び実際の給排差圧ｐ３−ｐ４に応じた圧力指令を電磁リリーフ弁１５，１６に出力する。これにより、電磁リリーフ弁１５，１６の設定圧が変更され、図７に示すように旋回開始直後において最大となり（図７のトルクのグラフの時刻ｔ１参照）、旋回体６のロール角が小さくなるにつれて減少するような旋回トルクが旋回モータ１７から出力される（図７のトルクのグラフの時刻ｔ１〜ｔ３参照）。このように、コントローラ３９は、操作レバー２５を傾倒操作して旋回体６を旋回加速させると、旋回体６のロール角及びピッチ角（即ち、旋回体６の姿勢）に応じた旋回トルクを旋回モータ１７に出力させる。これにより、操作レバー２５の傾倒量と旋回モータ１７の加速との対応関係が旋回体６の姿勢によって変化することを抑制することができ、旋回体６を旋回させる際の操作レバー２５の操作フィーリングが旋回体６の姿勢によって損なわれることを抑制することができる。
【００９３】
旋回体６を旋回加速させていると、操作レバー２５が傾倒量を一定に保たれる（図７のレバー傾倒量のグラフの時刻ｔ２〜ｔ４参照）ことによって、やがて操作レバー２５の傾倒量に応じた流量の作動油が油圧ポンプ１０から吐出される（図７の指令流量のグラフの時刻ｔ４〜ｔ６参照）。また、操作レバー２５が傾倒量を一定に保たれることによって、コントロール弁１１の各ポート１１ａ〜１１ｄの開口面積が略一定に保たれる。これにより、油圧ポンプ１０から旋回モータ１７に供給される作動油の流量が略一定に保たれる。
【００９４】
また、コントローラ３９のトルク制御ブロック５１では、旋回加速の時と同様に各演算部６０〜６２，６６によって旋回体６のロール角、ピッチ角、回転数、及び旋回加速度が演算され、演算された各値に基づいて各検知部６４，６７で旋回体６の旋回動作、加減速状態が検知され且つ補正値演算部６５で補正値が演算される。更に、目標トルク演算部６８は、検知された旋回動作及び加減速状態に基づいて１つのトルクマップを選択し、選択されたトルクマップとロール角及び補正値とに基づいて補正目標トルクを演算する。初期段階では、旋回体６が左右方向に傾いて昇り旋回しており、前述する旋回加速の時と同様にブーム等の旋回体構造部の荷重トルクが旋回体６を減速旋回させるように旋回モータ１７のトルクに影響を及ぼし、ロール角が小さくなり且つピッチ角が大きくなるにつれてその影響が小さくなる。それ故、補正目標トルクは、ロール角が小さくなるにつれて減少する。また、補正目標トルクは、ピッチ角に応じた補正値を参照しており、補正目標トルクはピッチ角が大きくなるにつれて減少するようになっている。即ち、旋回体６のロール角が小さくなりまたピッチ角が大きくなるにつれて旋回モータ１７のトルクが減少し（図７のトルクのグラフの時刻ｔ４〜ｔ５参照）、旋回体６の姿勢に関わらず旋回体６を定速旋回させることができる。
【００９５】
その後、旋回体６を昇り旋回させ続けると、やがて油圧ショベル３が上向き状態となり、その状態から更に旋回させることで旋回体６の旋回状態が昇り旋回から降り旋回に切替わる（図７のグラフの時刻ｔ５）。切換わると、構造延伸部９が第１象限から第２象限に移行し、図８に示すようにロール角が０から負の角度となる。そうすると、旋回体構造部の荷重トルクが旋回体６を加速旋回させるように旋回モータ１７のトルクに影響を及ぼす。その影響は、ロール角が小さくなる（即ち、ロール角の絶対値が大きくなる）につれて大きくなる。そのため、旋回モータ１７のトルクが若干減少するが（図７のトルクのグラフの時刻ｔ５〜ｔ６参照）、指令流量を一定に保つことによって旋回体６の姿勢に関わらず旋回体６を定速旋回させることができる。
【００９６】
定速旋回の後、運転者が操作レバー２５を中立位置に戻すと（図７のレバー傾倒量のグラフの時刻ｔ６〜ｔ７参照）、コントロール弁１１の各ポート１１ａ〜１１ｄが徐々に閉じられていく。これにより、旋回モータ１７が第１給排ポート１７ｂから排出した作動油がコントロール弁１１によってタンクへ排出されなくなり、旋回モータ１７にブレーキトルクが発生する。また、操作レバー２５を中立位置に戻すことで、リモートコントロール弁１２から出力されてシャトル弁２６で高圧選択されたパイロット圧ｐ１が低下する。これにより、指令流量演算部７２によって演算される指令流量が減少し、油圧ポンプ１０から吐出される作動油の流量が減少する。
【００９７】
また、コントローラ３９のトルク制御ブロック５１では、旋回加速の時と同様に各演算部６０〜６２，６６によって旋回体６のロール角、ピッチ角、回転数、及び旋回加速度が演算され、演算された各値に基づいて各検知部６４，６７で旋回体６の旋回動作、加減速状態が検知され且つ補正値演算部６５で補正値が演算される。更に、目標トルク演算部６８は、検知された旋回動作及び加減速状態に基づいて１つのトルクマップを選択し、選択されたトルクマップとロール角及び補正値とに基づいて補正目標トルクを演算する。本実施形態では、操作レバー２５が中立位置に戻されたときに旋回体６が降り旋回しており、ブーム等の旋回体構造部の荷重トルクが旋回体６を加速旋回させるように旋回モータ１７のトルクに影響を及ぼし、ロール角及びピッチ角が小さくなる（図８及び図９の第２象限参照）につれてその影響が大きくなっている。それ故、補正目標トルクは、ロール角及びピッチ角が小さくなるにつれて減少していく（補正目標トルクの絶対値が増大していく）。即ち、旋回体６のロール角及びピッチ角が小さくなるにつれて旋回モータ１７のブレーキトルクを増大させるようになっている（図７のトルクのグラフの時刻ｔ６〜ｔ８参照）。それ故、操作レバー２５の戻し量と旋回モータ１７の減速との対応関係が旋回体６の姿勢によって変化することを抑制することができ、旋回体６を旋回させる際の操作レバー２５の操作フィーリングが旋回体６の姿勢によって損なわれることを抑制することができる。
【００９８】
このように、油圧ショベル３では、旋回体６の姿勢が変化することによって旋回モータ１７が構造延伸部９から受ける負荷トルクが変化し、油圧駆動システム１では、旋回体６の姿勢、旋回方向、及び加減速状態に応じてコントローラ３９が電磁リリーフ弁１５，１６の設定圧を変更して旋回モータ１７のトルク（旋回トルク又はブレーキトルク）を調整する。これにより、旋回体６の姿勢、旋回方向、及び加減速状態によって操作レバー２５の操作フィーリングが損なわれることを抑制することができる。
【００９９】
また、第１実施形態の油圧駆動システム１では、ジャイロセンサ４０を用いることによって旋回体６の旋回速度を検出することができるので、回転センサ等を旋回モータ１７に取付ける必要がない。また、コントローラユニット２は、例えば旋回体６、より詳細には旋回体６の運転席６ａ（即ち、キャビン）に配置され、このような位置に配置されるコントローラ３９にジャイロセンサ４０が内蔵されている。それ故、ジャイロセンサ４０を作動油から離して配置することができ、また雨水に直接さらされない位置に配置することができる。これにより、作動油等に対する防油措置及び高温対策や雨水に対する防水処置等を講ずる必要がない。加えて、ジャイロセンサ４０がコントローラ３９に内蔵されているので、ジャイロセンサ４０とコントローラ３９との距離を短く（より詳細にはゼロに）することができ、ジャイロセンサ４０とコントローラ３９との間の外部配線（コントローラの外側に配線される信号線）を不要とすることができる。このようにジャイロセンサに対する防油措置、高温対策、及び防水処置などを講ずる必要がなくなり、且つ外部配線を不要とすることができる。このようにジャイロセンサ４０に対する防油措置、高温対策、及び防水処置などを講ずる必要がなくなり、且つ信号線を短くすることができるので、ジャイロセンサ４０の取付けコストを低減することができ、またジャイロセンサ４０の取り扱いを容易にすることができる。
【０１００】
また、コントローラユニット２は、コントローラ３９に内蔵されるジャイロセンサ４０のＸ軸が旋回体６の前後方向、即ちブーム７（即ち、構造延伸部９）が延在する方向に一致し、またジャイロセンサ４０のＹ軸及びＺ軸の各々が左右方向及び上下方向に夫々一致するように旋回体６に配置されている。これにより、１つのジャイロセンサ４０によって旋回体６のロール角、ピッチ角、及び回転数を検出することができ、部品点数の増加を抑えることができる。また、ジャイロセンサ４０を用いることによって旋回方向を検出することができるので、リモートコントロール弁１２に対して設けられるパイロット圧センサの数を１つにすることができる。即ち、リモートコントロール弁１２に設けるパイロット圧センサの数を減らすことができる。
【０１０１】
＜第２実施形態＞
図１０に示すように第２実施形態の油圧駆動システム１Ａ及びコントローラユニット２Ａは、第１実施形態の油圧駆動システム１と構成が類似している。以下では、油圧駆動システム１Ａについて、第１実施形態の油圧駆動システム１の構成と異なる構成について主に説明し、同一の構成については説明を省略する。後で説明する第３及び第４実施形態の油圧駆動システム１Ｂ，１Ｃ、並びにその他の実施形態の油圧駆動システム１Ｄ，１Ｅについても同様である。
【０１０２】
第２実施形態の油圧駆動システム１Ａでは、コントローラユニット２Ａのコントローラ３９Ａがトルク制御ブロック５１Ａと流量制御ブロック５２Ａとを有し、流量制御ブロック５２Ａは、速度指令演算部８１と、偏差演算器８２と、加速度演算部８３と、トルク演算部８４と、差圧指令演算部８５と、差圧制御演算部８６と、流量指令演算部８７とを有している。速度指令演算部８１は、パイロット圧センサ２７の差圧に基づいて速度指令値を演算する。速度指令値は、旋回体６の目標旋回速度を示す指令値であり、操作レバーの傾倒量に応じた値である。
【０１０３】
偏差演算器８２は、速度指令演算部８１で演算される速度指令（即ち、目標となる旋回速度）からトルク制御ブロック５１Ａの回転数演算部６２で演算される回転数（即ち、実際の旋回速度）を減算して速度の差分を演算する。加速度演算部８３は、偏差演算器８２で演算される速度の差分に基づいて旋回モータ１７の目標角加速度を演算する。トルク演算部８４は、加速度演算部８３で演算された目標角加速度に基づいて旋回モータ１７の目標トルクを演算する。なお、目標角加速度は、加速状態において正の値となり、減速状態において負の値となる。また、目標トルクにおいて正の値は、旋回トルクであり、負の値は、ブレーキトルクである。
【０１０４】
差圧指令演算部８５は、演算された目標トルクを旋回モータ１７に発生させるべく、旋回モータ１７の２つの給排ポート１７ａ，１７ｂの目標給排差圧を演算する。また、差圧制御演算部８６は、油圧センサ３５，３６からの信号に基づいて２つの給排ポート１７ａ，１７ｂの実際の給排差圧を演算し、目標給排差圧から実際の給排差圧を減算して給排差圧の差分を演算する。差圧制御演算部８６は、更にこの差分値に基づいて油圧ポンプ１０から吐出流量に対して増減させるべき流量増減値を演算する。
【０１０５】
差圧制御演算部８６で演算される流量増減値は、流量指令演算部８７にて用いられる。流量指令演算部８７は、トルク制御ブロック５１Ａの回転数演算部６２で演算される回転数に基づいて油圧ポンプ１０から吐出すべき作動油の流量を演算し、更に差圧制御演算部８６で演算される流量増減値に基づいて演算された流量を増減させて流量指令値を演算するようになっている。また、流量指令演算部８７は、演算された流量指令値に応じたポンプ傾転指令をレギュレータ１８に出力し、油圧ポンプ１０から流量指令値に応じた流量の作動油を吐出させる。
【０１０６】
また、トルク制御ブロック５１Ａは、角加速度演算部６６及び加減速状態検知部６７を有しておらず、目標トルク演算部６８及び目標差圧演算部６９に代えてトルク補正値演算部８８と差圧補正値演算部８９とを有している。トルク補正値演算部８８は、トルク演算部８４で演算されたトルクに対して、旋回体６の姿勢に応じて補正すべき補正値を演算するようになっている。更に詳細に説明すると、トルク補正値演算部８８は、補正値及びロール角とトルク補正値とが対応付けられたトルク補正値マップを２つ有しており、２つのトルク補正マップの各々は、旋回動作に対応付けられている。トルク補正値演算部８８は、まず検知される旋回動作に応じて２つのトルク補正マップのうちいずれかを選択し、選択されるトルク補正値マップを用いて各演算部６５，６０で演算される補正値及びロール角に基づいてトルク補正値を演算する。
【０１０７】
なお、トルク補正値マップのトルク補正値は、旋回加速トルクを正値としブレーキトルクを負値とした場合、昇り旋回動作においてトルク補正値が正値に設定され、また降り旋回動作において負値に設定されている。また、補正目標トルクは、重力に起因して旋回体６に作用する旋回方向のトルクを打ち消すために、各旋回動作において旋回体６の姿勢を応じて変えられている。例えば、昇り旋回動作においてピッチ角（補正値）が大きくなり且つロール角が小さくなる場合、トルク補正値は、ピッチ角が大きくなるにつれて小さくなるように設定されている。他方、降り旋回動作においてピッチ角及びロール角が共に小さくなる場合、トルク補正値は、ピッチ角が小さくなるにつれて更に小さくなるように設定されている。
【０１０８】
差圧補正値演算部８９は、トルク補正値演算部８８で演算されるトルク補正値に基づいて給排差圧補正値を演算する。給排差圧補正値は、目標給排差圧を補正するための補正値である。差圧補正値演算部８９について更に詳細に説明すると、差圧補正値演算部８９は、トルク補正値に対応する２つの給排ポート１７ａ，１７ｂの差圧補正値を演算する。更に、差圧補正値演算部８９は、旋回方向検知部６３で検知される旋回方向に応じた係数を演算された差圧補正値に乗算する。即ち、所定方向一方が検知されると、演算された差圧補正値に係数１が乗算され、所定方向他方が検知されると、演算された差圧補正値に係数−１が乗算される。このように、差圧補正値演算部８９は、トルク補正値を給排差圧補正値に換算すると共に、旋回方向に応じて給排差圧補正値の正負を入れ替える。
【０１０９】
また、コントローラ３９Ａは、圧力指令演算部７０Ａを有しており、圧力指令演算部７０Ａは、差圧補正値演算部８９で演算される給排差圧補正値に基づいて差圧指令演算部８５で演算される目標給排差圧を補正する。即ち、圧力指令演算部７０Ａは、目標給排差圧に差圧補正値を加算して補正された目標給排差圧を演算する。更に、圧力指令演算部７０Ａは、油圧センサ３５，３６から信号に基づいて２つの給排ポート１７ａ，１７ｂの実際の給排差圧を演算する。そして、圧力指令演算部７０Ａは、実際の給排差圧が補正された目標給排差圧となるように電磁リリーフ弁１５，１６に対して圧力指令を出力し、電磁リリーフ弁１５，１６の設定圧を変更する。これにより、旋回体６の姿勢に応じて旋回モータ１７のトルクを増減することができる。それ故、旋回体６の姿勢に関わらず、旋回体６を旋回させるときの操作フィーリングを損ねることを抑制することができる。
【０１１０】
このように、油圧駆動システム１Ａでは、操作レバー２５の操作量に応じて旋回モータ１７の差圧、即ち旋回モータ１７の目標トルクが演算されるので、操作レバー２５の操作量に応じた加速度で旋回モータ１７の出力軸を回転又は減速させることができる。また、目標トルクは、トルク制御ブロック５１Ａで旋回体６の姿勢に応じたトルク補正値が演算されるので、旋回体６の姿勢に応じて目標トルクが補正される。これにより、旋回体６を旋回させるときの操作フィーリングが旋回体６の姿勢によって損なわれることを抑制することができる。
【０１１１】
その他、第２実施形態の油圧駆動システム１Ａは、第１実施形態の油圧駆動システム１と同様の作用効果を奏する。
【０１１２】
＜第３実施形態＞
図１１に示すように第３実施形態の油圧駆動システム１Ｂは、コントローラユニット２Ｂを備え、コントローラユニット２Ｂは、コントローラ３９Ｂを備えている。また、コントローラ３９Ｂは、開度制御ブロック５１Ｂと、流量制御ブロック５２Ｂとを有している。開度制御ブロック５１Ｂは、ロール角演算部６０、ピッチ角演算部６１、及び回転数演算部６２、旋回方向検知部６３、昇降旋回検知部６４、角加速度演算部６６、加減速状態検知部６７、制限流量設定部９１、及び流量開度変換部９２を有している。制限流量設定部９１は、旋回体６の姿勢に起因する昇り旋回時の旋回モータ１７の過剰減速及び加速不足を抑え、また旋回体６の姿勢に起因する降り旋回時の旋回体６の旋回速度の過剰加速及び減速不足を抑えるべく、旋回モータ１７から排出される作動油の流量を制限する。
【０１１３】
更に詳細に説明すると、制限流量設定部９１は、まず第１実施形態の制限流量設定部７３と同様に回転数演算部６２で演算される回転数に基づいて油圧ポンプ１０から吐出する流量の上限値、即ち制限値を設定する。更に、制限流量設定部９１は、複数の流量補正マップを有しており、流量補正マップに基づいて流量補正値を設定する。以下では、流量補正値の設定について詳しく説明する。
【０１１４】
各流量補正マップは、ピッチ角及びロール角と流量補正値とが対応付けられており、ピッチ角及びロール角から流量補正値を求めることができるようになっている。また、流量補正マップは、旋回動作及び加減速状態が対応付けられており、制限流量設定部９１は、検出される状態及び動作に応じて使用する流量量補正マップを変えるようになっている。なお、昇り旋回動作で且つ加速状態の場合、更に旋回モータ１７の給排ポート１７ａ，１７ｂの圧力状態（即ち、入口の圧力状態）に応じて流量量補正マップを変えるようになっている。ここで、入出口の圧力状態とは、入口の圧力がリリーフ圧に達しているか否かである。
【０１１５】
即ち、制限流量設定部９１は、まず、昇降旋回検知部６４及び加減速状態検知部６７の検知結果に基づいて旋回動作及び加減速状態を判定する。次に、油圧センサ３５，３６によって旋回モータ１７の入口圧力及び出口圧力を検知し、それに基づいて入口の圧力状態を判定する。そして、制限流量設定部９１は、それら３つの判定結果に対応付けられている１つの流量補正マップを制限流量設定部９１が選択する。選択後、制限流量設定部９１は、選択された流量補正マップと演算されたピッチ角及びロール角に基づいて流量補正値を演算する。更に、制限流量設定部９１は、演算された流量補正値を演算される必要流量に乗算することによって制限値を補正し、補正された制限値を新たな制限値として設定する。設定された新たな制限値は、流量開度変換部９２及び指令流量制限部７４で用いられる。
【０１１６】
流量開度変換部９２は、旋回モータ１７に対して給排される流量を補正後の制限値以下に制限すべく、コントロール弁１１の各ポート１１ａ〜１１ｄの開度を演算する。即ち、流量開度変換部９２は、油圧センサ９３，３５，３６からの出力される信号に基づいて、コントロール弁１１のスプール２１の前後差圧を演算し、演算された差圧と補正後の制限値とを用い絞りの流れの演算式に基づいてコントロール弁１１の各ポート１１ａ〜１１ｄの開度を演算する。流量開度変換部９２は、演算された各ポート１１ａ〜１１ｄの開度に応じた電流を電磁減圧弁１３，１４に流し、旋回モータ１７から排出される作動油の流量が制限値以下となるようにスプール２１を移動させる。
【０１１７】
他方、指令流量制限部７４は、指令流量演算部７２で演算された指令流量を制限流量設定部９１で設定された補正後の制限値以下に制限して指令流量に応じた流量指令を出力するようになっている。これにより、油圧ポンプ１０から吐出される流量を補正後の制限値以下に制限することができ、不必要な流量の作動油が油圧ポンプ１０から吐出されることを抑制することができる。
【０１１８】
このようにして油圧駆動システム１Ｂでは、制限流量設定部９１で演算される制限値に基づいて、旋回モータ１７に給排される作動油の流量を制限するようになっている。制限流量設定部９１は、前述の通り、流量補正マップに基づいて流量補正値を演算し、流量補正値と必要流量とに基づいて新たな制限値を設定するようになっている。なお、旋回モータ１７の入口圧力の状態判定を圧力センサ９３で行い、スプール２１の前後差圧を予め想定される値に設定することで、油圧センサ３５，３６を省略してもよい。以下では、制限値を設定する際に必要な流量補正マップについて、図１２のグラフを参照しながら更に詳しく説明する。
【０１１９】
なお、図１２には、第１実施形態の場合と同様に旋回体６を旋回させて油圧ショベル３を第１停止状態から第２停止状態に遷移させたときの各種値の経時変化が示されている。即ち、図１２には、上から順に操作レバー２５の傾倒量、旋回体６のピッチ角、旋回体６のロール角、旋回体６の旋回速度、及び旋回モータ１７への供給流量の経時変化が夫々示されている。また、図１２には、操作レバーを急操作させた場合であるフルレバー操作時、及び操作レバーを緩慢に操作させた場合であるハーフレバー操作時における各種値の経時変化を示している。なお、フルレバー操作時とハーフレバー操作時とで対比しやすくするために、ピッチ角の変化及びロール角の変化が各操作時で同じになるように横軸の時間の縮尺を変えている。
【０１２０】
本実施形態における流量補正マップの各々は、前述の通り、旋回動作及び加減速状態、入口の圧力状態に対応付けられている。例えば、旋回モータ１７の入口圧力がリリーフ圧に達しない状態の昇り旋回動作（例えば、ハーフレバー操作や作業機アクチュエータとの同時操作時）に関して、それらに関する流量補正マップは、加減速動作に関わらず流量補正値が１より大きい値に設定されている。即ち、昇り旋回動作では、制限値が大きくなり、旋回モータ１７への流量が、平地における旋回に比して減少することを防ぐことができる（図１２の時刻ｔ１０〜ｔ１１の補正後のグラフ参照）。これにより、操作フィーリングを向上させることができる。なお、加速状態と減速状態とでは、旋回モータ１７に発生させるべきトルクがことなるので、使用される流量補正マップが異なっている。
【０１２１】
他方、旋回モータ１７の入口圧力がリリーフ圧に達している状態の昇り旋回動作（即ち、フルレバー操作）では、加速状態である場合、流量補正値を１未満に設定することができる（図１２の時刻ｔ１０〜ｔ１２の補正後のグラフ参照）。これにより、旋回モータ１７への供給流量を減少させることができる。即ち、旋回モータ１７に対して作動油が過剰に供給させることを抑え、リリーフ弁３１，３２から排出される流量を減少させることができる。これにより、エネルギー効率を向上させることができる。
【０１２２】
また、降り旋回動作では、加減速動作に関わらず流量補正値が１未満の値に設定されており、制限値を小さくして旋回体６の旋回速度が平地での旋回に比して過剰に加速されること、又は過剰に減速が不足することを防いでいる。これにより、操作フィーリングを向上させることができる。なお、加速状態と減速状態とでは、旋回モータ１７に発生させるべきトルクが異なるので、使用される流量補正マップが異なっている。
【０１２３】
このように、流量補正マップの各々は、旋回動作及び加減速状態、入口の圧力状態に対応付けられており、旋回動作及び加減速状態、入口の圧力状態に応じて各流量補正マップに規定される流量補正値が１以上又は１未満に設定されている。また、油圧駆動システム１Ｂでは、旋回モータ１７に供給する流量を制御することによって旋回体６の速度制御を行っているが、旋回体６の姿勢に応じて変化する構造延伸部９に作用する重力が変化し、それが旋回速度に影響を与える。そのため、各流量補正マップでは、旋回体６の姿勢に応じて変化する構造延伸部９に作用する重力による旋回動作への影響を小さくするために、旋回体６の姿勢に応じて（より詳しくは、ピッチ角及びロール角に応じて）流量補正値が設定されている。
【０１２４】
例えば、昇り旋回動作では、構造延伸部９に作用する重力に起因するトルクが旋回モータ１７に対して旋回体６を旋回させる方向と反対方向に作用する。そのため、昇り旋回動作では、平地で旋回体６を旋回させる場合（図１２の時刻ｔ１０〜ｔ１１の平地時のグラフ参照）に比べてレバー傾倒量に対する旋回加速度が小さくなり、その結果旋回モータ１７を旋回させるに必要な作動油の流量も小さくなる（ハーフレバー操作において図１２の時刻ｔ１０〜ｔ１１の補正前のグラフ参照、フルレバー操作において図１２の時刻ｔ１０〜ｔ１２の補正前のグラフ参照）。
【０１２５】
即ち、旋回モータ１７の入口圧がリリーフ圧に達していない状態（ハーフレバー操作）の昇り旋回動作では、レバー傾倒量に対して平地と同等の旋回速度を維持するためには、平地と同じ流量制御を行っていると旋回モータ１７に対する供給流量が不足する。そのことを考慮し、前述の通り、昇り旋回動作における流量補正マップでは、流量補正値が１より大きく設定されている。更に、ピッチ角及びロール角と流量補正値との関係を以下のように設定する。即ち、旋回体６の姿勢によって変化する重力の影響に応じて流量補正値を変化させる。更に詳細に説明すると、旋回体６の姿勢が変化して重力の影響が小さくなるにつれて流量補正値を１に近づけるようにし、逆に旋回体６の姿勢が変化して重力が大きくなるにつれて流量補正値を１から遠ざけるようにしている。これにより、重力の影響で旋回速度が遅くなることを抑制し、平地時と同様の旋回速度を維持することを可能にすることができる（図１２の時刻ｔ１０〜ｔ１１における、ハーフレバー操作の補正後のグラフ参照）。
【０１２６】
他方、旋回モータの入口圧がリリーフ圧に達する状態（加速時）の昇り旋回動作では、リリーフ弁３１，３２の設定圧力によって旋回トルクが決まる。それ故、平地で旋回体６を旋回させる場合と同様の流量の作動油を旋回モータ１７に供給すると過剰供給になる。そのことを考慮し、流量補正マップでは流量補正値が１未満に設定されている。これにより、旋回モータ１７に作動油が過剰に供給されてエネルギー効率が低下することを防いでいる（図１２の時刻ｔ１０〜ｔ１２における、フルレバー操作の補正後のグラフ参照）。
【０１２７】
他方、降り旋回動作では、構造延伸部９に作用する重力に起因するトルクが旋回モータ１７に対して旋回体６を旋回させる方向と同じ方向に作用する。そのため、降り旋回動作では、平地で旋回体６を旋回させる場合に比べてレバー傾倒量に対する旋回加速度が大きくなり、旋回モータ１７に必要以上の流量の作動油が供給される（ハーフレバー操作において図１２の時刻ｔ１３〜１５参照、フルレバー操作において図１２の時刻ｔ１３〜ｔ１６参照）。それ故、定速旋回動作時において旋回体６が加速され（図１２の時刻ｔ１３〜ｔ１４の補正前のグラフ参照）、また減速旋回動作時において減速不足（ハーフレバー操作において図１２の時刻ｔ１４〜１５の補正前のグラフ参照、フルレバー操作において図１２の時刻ｔ１４〜ｔ１６の補正前のグラフ参照）が生じる。そのことを考慮し、前述の通り、降り旋回動作における流量補正マップでは流量補正値が１未満に設定されている。また、流量補正マップは、旋回させて重力の影響が大きくなるにつれて流量補正値をゼロに近づき、且つ重力の影響が小さくなるにつれて流量補正値が１に近づくようにピッチ角及びロール角と流量補正値との関係が設定されている。これにより、降り旋回動作の際に、定速旋回時の加速や減速旋回時の減速不足となることを防ぐことができ、平地で旋回動作させているときと同等の操作フィーリングで定速旋回及び減速旋回動作を行うことができる（図１２の時刻ｔ１３〜ｔ１６の補正後のグラフ参照）。
【０１２８】
このようにして油圧駆動システム１Ｂでは、旋回モータ１７に給排される作動油の流量が制限値以下に制限され、旋回体６の姿勢に起因する過剰加速及び減速不足に伴う旋回モータ１７の旋回速度の超過及び不足を抑えることができる。また、昇り旋回時では、主に旋回体６の姿勢に起因する旋回モータ１７のトルク不足に伴う旋回モータ１７への作動油の不足を補うことができ、操作フィーリングを向上することができる。加えて、旋回モータ１７の入口圧力がリリーフ圧に達した際のトルク不足に伴う旋回モータ１７への作動油の過剰供給を抑えることができ、エネルギー効率を向上させることができる。
【０１２９】
また、油圧駆動システム１Ｂでは、昇り旋回時において旋回モータ１７へ供給する作動油の流量の小さくすることによって、他の作業機アクチュエータ１２１〜１２５に優先的に作動油を供給させることも可能である。これにより、昇り旋回時に旋回体６の速度を大きく減らすことなく、他の作業機アクチュエータ１２１〜１２５への流量を増すことができる。それ故、旋回モータ１７と他の作業機アクチュエータ１２１〜１２５とを同時に動かす際に、他の作業機アクチュエータ１２１〜１２５の作業効率を向上させることができる。
【０１３０】
その他、第３実施形態の油圧駆動システム１Ｂは、第１実施形態の油圧駆動システム１と同様の作用効果を奏する。
【０１３１】
＜第４実施形態＞
図１３に示すように第４実施形態の油圧駆動システム１Ｃは、コントローラユニット２Ｃを備え、コントローラユニット２Ｃは、コントローラ３９Ｃを備えている。また、コントローラ３９Ｃは、制御ブロック５１Ｃと、流量制御ブロック５２Ｃとを有している。制御ブロック５１Ｃは、第１実施形態のトルク制御ブロック５１及び第３実施形態の開度制御ブロック５１Ｂの両方の機能を有している。即ち、制御ブロック５１Ｃは、ロール角演算部６０、ピッチ角演算部６１、及び回転数演算部６２、旋回方向検知部６３、昇降旋回検知部６４、補正値演算部６５、角加速度演算部６６、加減速状態検知部６７、目標トルク演算部６８、目標差圧演算部６９、制限流量設定部７３，９１、制限流量設定部９１、及び流量開度変換部９２を有している。
【０１３２】
このような構成を有するコントローラ３９Ｃは、旋回体６の旋回動作に応じてトルク制御及び速度制御が切換わるようになっている。即ち、旋回モータ１７への入口圧力及び出口圧力の少なくとも一方がリリーフ圧に達するような急加速又は急減速の旋回動作（即ち、フルレバー操作）の際、制御ブロック５１Ｃは、第１実施形態のトルク制御ブロック５１と同様のトルク制御を実行する。これにより、昇り旋回動作中における急加速又は急減速でも、旋回モータ１７が構造延伸部９から受ける負荷トルクによって、レバー操作量に対する旋回体６の加速不足及び過減速が生じることを抑制することができる。また、降り旋回動作における急加速又は急減速でも、レバー操作量に対する旋回体６の過加速及び減速不足が生じることを抑制することができる。
【０１３３】
他方、旋回モータ１７への入口圧力及び出口圧力の両方がリリーフ圧に達しない、緩加速、緩減速及び定速旋回動作（例えば、ハーフレバー操作や作業機アクチュエータとの同時操作時）では、制御ブロック５１Ｃは、第３実施形態の開度制御ブロック５１Ｂと同様の開度制御を行い、流量制御ブロック５２Ｃと協働して旋回モータ１７の速度制御を行う。これにより、緩加速、緩減速及び定速旋回動作において、旋回モータ１７が構造延伸部９から受ける負荷トルクによって過速度及び速度不足となることを抑制することができる。
【０１３４】
このように油圧駆動システム１Ｃでは、トルク制御では、抑制できない緩加速、緩減速及び定速旋回時の過速度及び速度不足を速度制御で抑制することができる。また、速度制御では抑制できない急加速旋回時においては、過加速及び加速不足を抑制し、また急減速旋回時においては、過減速及び減速不足を抑制することができる。それ故、急旋回動作及び緩旋回動作のいずれであっても操作フィーリングが損なわれることを抑制することができる。
【０１３５】
その他、第４実施形態の油圧駆動システム１Ｃは、第１実施形態の油圧駆動システム１と同様の作用効果を奏する。
【０１３６】
＜その他の実施形態＞
前述の実施形態において、目標トルク演算部６８は、トルクマップを用いて補正目標トルクを演算しているが、補正目標トルクは予め設定される演算式を用いて演算してもよい。例えば、演算される旋回動作及び加減速状態に応じて用いる演算式を選択し、この演算式を用いて補正値及びロール角に基づいて補正目標トルクを求めればよい。また、昇り旋回及び降り旋回の各々にオフセット値を設定し、目標トルク演算部６８が補正値によって前記オフセット値を補正するようにして補正目標トルクを演算するようにしてもよい。その他、各種マップを用いて演算される値についても同様である。
【０１３７】
また、本実施形態の油圧駆動システム１，１Ａ〜１Ｃでは、コントロール弁１１に旋回指令を与える入力装置としてリモートコントロール弁１２が採用されているが、必ずしもこのような構成に限定されない。入力装置は、例えば操作レバー２５の操作量に応じた信号をコントローラ３９，３９Ａ〜３９Ｃに出力し、コントローラ３９，３９Ａ〜３９Ｃがこの信号に基づいて電磁減圧弁１３，１４の動きを制御してパイロット圧ｐ１，ｐ２を制御するようなものであってもよい。また、本実施形態の油圧駆動システム１，１Ａ〜１Ｃでは、コントロール弁１１のスプール２１の駆動にパイロット油を用いているが、必ずしも油圧による駆動に限定されない。スプール２１を駆動する駆動装置としては、例えばボールねじ等を用いてもよく、ボールねじを電動モータによって駆動することによってスプール２１の位置を変えるようにしてもよい。
【０１３８】
更に本実施形態の油圧駆動システム１，１Ａ〜１Ｃでは、ジャイロセンサ４０が３つの軸線の各々のまわりの旋回体６の角速度を検出するようになっているが、必ずしもそのように構成されている必要はない。例えば、ジャイロセンサ４０は、３つの軸線（Ｘ，Ｙ，Ｚ軸線）のうち２つの軸線の各々のまわりの旋回体６の角速度を検出し、検出された２つの角速度から残りの１つの軸線まわりの角速度を演算するような構成であってもよい。また、３つの軸線のうち２つの軸線の各々のまわりの旋回体６の角加速度と、残りの１つの軸線まわりの旋回体６の角速度とを検出し、これら検出される３つの検出値から３つの軸線の各々のまわりの旋回体６の角速度を演算するような構成であってもよい。更に、ジャイロセンサ４０としては、３つの軸線の各々の加速度を検出可能な加速度センサを用いてもよい。この場合、加速度センサは、検出された加速度をコントローラ３９，３９Ａ〜３９Ｃに出力し、コントローラ３９，３９Ａ〜３９Ｃは、検出された３つの加速度に基づいて３つの軸線の各々のまわりの角速度を演算してもよい。
【０１３９】
また、本実施形態の油圧駆動システム１，１Ａ〜１Ｃでは、給排ポート１７ａ，１７ｂの給排差圧を調整するべく電磁リリーフ弁１５，１６が用いられているが、必ずしも電磁リリーフ弁である必要はない。例えば、電磁リリーフ弁１５，１６に代えて、コントローラ３９，３９Ａ，３９Ｂからの指令に応じてリリーフ圧を多段（少なくとも２段以上）で変更可能なリリーフ弁であればよい。
【０１４０】
また、第２実施形態の油圧駆動システム１Ａでは、トルク制御ブロック５１Ａが差圧補正値演算部８９を有しているが、図１４に示す油圧駆動システム１Ｄのように、コントローラユニット２Ｄのコントローラ３９Ｄが差圧補正値演算部８９を有していなくてもよい。この場合、トルク制御ブロック５１Ｄのトルク補正値演算部８８でトルク補正値が演算される。また、流量制御ブロック５２Ｄのトルク演算部８４では、目標旋回加速度に基づいて旋回モータ１７の目標トルクが演算され、更にトルク補正値演算部８８で演算されるトルク補正値に基づいて目標トルクが補正される。圧力指令演算部７０Ｄは、差圧指令演算部８５で演算される目標給排差圧に基づいて電磁リリーフ弁１５，１６に対して圧力指令を出力し、電磁リリーフ弁１５，１６の設定圧を変更する。このように構成されている油圧駆動システムは、第２実施形態の油圧駆動システム１Ａと同様の作用効果を奏する。
【０１４１】
また、第３実施形態の油圧駆動システム１Ｂでは、コントロール弁１１のスプール２１の位置を直接制御することによって旋回モータ１７に対して給排される流量を調整して旋回モータ１７の回転速度を制御しているが、必ずしもスプール２１を直接制御することによって旋回モータ１７に対して給排される流量を調整することには限定されない。例えば、コントロール弁１１とは別に旋回モータ１７のメータイン側に別の流量制御弁を設け、流量制御弁の開度制御することによって旋回モータ１７に供給される流量を調整するようにしてもよい。
【０１４２】
更に、第３実施形態の油圧駆動システム１Ｂでは、開度制御ブロック５１Ｂが流量開度変換部９２を有しているが、図１５に示す油圧駆動システム１Ｅのように、コントローラユニット２Ｅのコントローラ３９Ｅの開度制御ブロック５１Ｅが流量開度変換部９２を有していなくてもよい。この場合、油圧駆動システム１Ｂのように電磁減圧弁１３，１４の動きを制御して旋回モータ１７に給排される作動油の流量を調整することに代えて、油圧ポンプ１０の吐出量を調整することによって油圧駆動システム１Ｂと同じ動作をするように構成される。
【０１４３】
即ち、油圧駆動システム１Ｂと同様に、制限流量設定部９１が流量補正マップに基づいて流量補正値を設定し、制限値を演算する。指令流量制限部７４は、指令流量を制限値以下に制限し、制限される指令流量に応じた流量指令を減圧弁１９に出力する。これにより、油圧ポンプ１０の吐出流量を制限値以下に制限するようになっている。例えば、降り旋回動作では、制限流量設定部９１が吐出流量の制限値を小さくし、ポンプの吐出流量を抑えるようになっている。これにより、降り旋回動作において旋回モータ１７が作動油を過剰に供給することを防ぐことができる。即ち、降り旋回動作時において、平地で旋回させた場合に比して旋回体６が過剰加速されることを防ぐことができ、操作フィーリンを向上させることができる。
【０１４４】
他方、昇り旋回動作では、制限流量設定部９１が吐出流量の制限値を大きくし、ポンプの吐出流量を増加させるようになっている。これにより、昇り旋回時において油圧ポンプ１０から旋回モータ１７により多くの作動油を供給することができる。即ち、昇り旋回動作時において、平地で旋回させた場合に比して、旋回動作が過剰に低下することを防ぐことができ、操作フィーリンを向上させることができる。
【０１４５】
更に、旋回モータ１７の入口圧力を油圧センサ３５，３６によって検出することによって、コントローラ３９の制限流量設定部９１が旋回モータ１７の入口圧力がリリーフ圧に達しているか否かを判定するようにしてもよい。この場合、制限流量設定部９１は、旋回モータ１７の入口圧力がリリーフ圧に達し、昇り旋回動作で且つ加速状態であると判定すると、吐出流量の制限値を小さくして設定する。これにより、旋回モータ１７への供給流量を減少させることができ、過剰供給される作動油がそのままリリーフ弁３１，３２（図３参照）から排出されてしまうことを抑制することができる。即ち、油圧ポンプ１０から吐出されてそのままリリーフ弁３１，３２を介してタンク２２に排出される作動油の流量を減少させることができ、エネルギー効率を向上させることができる。また、旋回モータ１７の入口圧力がリリーフ圧に達しているか否かの判定を、第３実施形態と同様に、ポンプ圧力の圧力センサ９３（図１１参照）を用いてもよい。
【０１４６】
また、本実施形態の油圧駆動システム１，１Ａ〜１Ｅは、各実施形態において実行され制御の全てを実行する必要はなく、必要に応じて流量制御や圧力制御を削減してもよい。また、油圧駆動システム１，１Ａ〜１Ｅの各々で実行される制御を組み合わせる、例えば流量制御及び圧力制御の両方を実行するようにしてもよい。
【０１４７】
更に、本実施形態の油圧駆動システム１，１Ａ〜１Ｅは、油圧ショベル３に搭載されている場合について説明したが、搭載される油圧ショベル３に限定されず、旋回モータ１７等のアクチュエータを備える建設機械であればよい。また、コントローラ３９，３９Ａ〜３９Ｅは、必ずしも前述するような旋回体６の姿勢に基づいて油圧ポンプ１０の流量や旋回モータ１７のトルクを制御するような機能を有している必要はなく、単に旋回体６の旋回速度を検出して油圧ポンプ１０の流量や旋回モータ１７のトルクを制御するような機能を有していてもよい。
【符号の説明】
【０１４８】
１，１Ａ〜１Ｅ  油圧駆動システム（液圧駆動システム）
２，２Ａ〜２Ｅ  コントローラユニット
３  油圧ショベル（作業機械，旋回式作業機械）
９  構造延伸部（旋回体構造部）
１０  油圧ポンプ
１１  コントロール弁（方向制御弁）
１５，１６  電磁リリーフ弁（リリーフ弁）
１７  旋回モータ（液圧モータ）
１８  レギュレータ（流量制御装置）
２５  操作レバー（操作子）
３９，３９Ａ〜３９Ｅ  コントローラ
４０  ジャイロセンサ（姿勢検出器、回転速度検出器）
１２１〜１２５  アクチュエータ
【図１】
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【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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