(57)【要約】【課題】油圧ポンプのポンプ容量の有効活用により燃費改善が可能な作業機械の油圧駆動装置を提供する。【解決手段】油圧駆動装置は、コントローラ３０を備え、コントローラ３０は、エンジン操作部材の操作量に対応する仮目標エンジン回転数を算定する演算部３２と、アクチュエータ操作部材の操作量に対応する第１制御用目標ポンプ容量及びポンプ負荷圧に対応する第２制御用目標ポンプ容量に基づき仮目標ポンプ容量を算定する演算部３４と、最終目標エンジン回転数及び最終目標ポンプ容量を算定して指令を出力する指令部３６と、を有する。指令部３６は、仮目標エンジン回転数と仮目標ポンプ容量とから目標ポンプ吐出量を演算し、最終目標ポンプ容量を仮目標ポンプ容量よりも大きな容量に設定し、最終目標エンジン回転数を、仮目標エンジン回転数よりも低いエンジン回転数であって前記目標ポンプ吐出量と同等のポンプ吐出量を得ることが可能なエンジン回転数に設定する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業機械の油圧駆動装置であって、
エンジンと、
このエンジンにより駆動されて作動油を吐出する可変容量型の油圧ポンプと、
この油圧ポンプが吐出する作動油の供給を受けて作動する油圧アクチュエータと、
前記エンジンの目標回転数を指定するための操作を受けるエンジン操作部材と、
前記油圧アクチュエータの作動の速度を指定するための操作を受けるアクチュエータ操作部材と、
前記油圧ポンプの負荷圧を検出するポンプ負荷圧検出器と、
前記エンジン操作部材の操作量を検出するエンジン操作検出器と、
前記アクチュエータ操作部材の操作量を検出するアクチュエータ操作検出器と、
前記ポンプ負荷圧検出器が検出するポンプ負荷圧と前記エンジン操作検出器及び前記アクチュエータ操作検出器がそれぞれ検出する操作量とに基づいて前記油圧ポンプのポンプ容量についての指令及び前記エンジンの回転数についての指令を出力するコントローラと、を備え、
前記コントローラは、前記エンジン操作部材の操作量に対応する仮目標エンジン回転数を算定する仮目標エンジン回転数演算部と、前記アクチュエータ操作部材の操作量に対応する第１制御用目標ポンプ容量及び前記ポンプ負荷圧に対応する第２制御用目標ポンプ容量をそれぞれ算定してそのうち低位のものを前記油圧ポンプの仮目標ポンプ容量として選定する仮目標ポンプ容量演算部と、前記仮目標エンジン回転数及び前記仮目標ポンプ容量に基づいて最終目標エンジン回転数及び最終目標ポンプ容量を算定し、これら最終目標エンジン回転数及び最終目標ポンプ容量に基づく前記エンジン回転数及び前記ポンプ容量についての指令を出力する指令部と、を有し、
前記指令部は、前記仮目標ポンプ容量が前記油圧ポンプの最大ポンプ容量よりも大きい場合には前記最終目標エンジン回転数を前記仮目標エンジン回転数に設定し、前記最終目標ポンプ容量を前記最大ポンプ容量に設定する一方、前記仮目標ポンプ容量が前記油圧ポンプの最大ポンプ容量以下の場合には、前記仮目標エンジン回転数と前記仮目標ポンプ容量とに基づいて前記油圧ポンプの作動油の吐出量についての目標ポンプ吐出量を演算し、前記最終目標ポンプ容量を前記仮目標ポンプ容量よりも大きな容量であって前記最大ポンプ容量以下の容量に設定し、前記最終目標エンジン回転数を、前記仮目標エンジン回転数よりも低いエンジン回転数であって、当該最終目標エンジン回転数と前記最終目標ポンプ容量により前記目標ポンプ吐出量と同等のポンプ吐出量を得ることが可能なエンジン回転数に設定する、作業機械の油圧駆動装置。
【請求項２】
請求項１記載の作業機械の油圧駆動装置であって、前記指令部は、前記仮目標ポンプ容量が前記油圧ポンプの最大ポンプ容量以下の場合に、前記目標ポンプ吐出量を前記最大ポンプ容量で除したものを前記最終目標エンジン回転数に設定する、作業機械の油圧駆動装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の作業機械の油圧駆動装置であって、前記指令部は、前記最終目標エンジン回転数が予め設定された最低目標エンジン回転数を下回らない範囲で当該最終目標エンジン回転数を設定する、作業機械の油圧駆動装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の作業機械の油圧駆動装置であって、前記指令部は、前記最終目標ポンプ容量に対応するポンプ吸収トルクが予め設定された最大トルクを上回らない範囲で当該最終目標ポンプ容量を設定する、作業機械の油圧駆動装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の作業機械の油圧駆動装置であって、前記指令部は、前記最終目標エンジン回転数が設定値以上となった場合に、前記仮目標ポンプ容量の変動にかかわらず前記最終目標エンジン回転数の変動を抑制する制御を行う、作業機械の油圧駆動装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の作業機械の油圧駆動装置であって、前記油圧ポンプとして複数の油圧ポンプを具備し、前記コントローラは、当該複数の油圧ポンプのそれぞれについて、前記第１制御用目標ポンプ容量、前記仮目標ポンプ容量、前記目標ポンプ吐出量及び前記最終目標ポンプ容量を個別に演算する、作業機械の油圧駆動装置。
【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設けられる油圧駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
油圧ショベルなどの作業機械に設けられる油圧駆動装置は、一般に、エンジンと、このエンジンにより駆動されて作動油を吐出する油圧ポンプと、当該作動油の供給を受けて作動する油圧アクチュエータと、を備える。前記エンジンの回転数であるエンジン回転数については、運転室にオペレータが操作可能なスロットルレバーが設けられ、このスロットルレバーの操作量に対応した目標エンジン回転数に基づいて前記エンジン回転数の制御が行われる。
【０００３】
ところが、この技術では、前記スロットルレバーにより指定されるエンジンの回転数と、運転者が要求している油圧アクチュエータの作動速度とが必ずしも一致しない場合がある。例えば、運転者が前記油圧アクチュエータについて高い作業速度を要求していない場合、具体的には当該運転者による作業用の操作レバーの操作量が少ない場合でも、前記スロットルレバーの操作量が大きいとエンジン回転数が高く保持されてしまう。このことは燃費の向上の著しい妨げとなる。
【０００４】
従来、このような作業機械におけるエンジンの燃費を改善するための技術として、特許文献１に記載される装置が知られている。この装置は、可変容量型の油圧ポンプと、そのポンプ容量を検出するポンプ容量検出手段と、エンジン回転数を指令するためのエンジン回転数指令手段と、目標エンジン回転数を設定する設定手段と、を備える。この設定手段は、前記エンジン回転数指令手段により指令された指令値に応じて前記エンジンの第１目標回転数を設定するとともに、前記第１目標回転数よりも低い回転数である前記エンジンの第２目標回転数を設定し、前記エンジンの第２目標回転数に基づいてエンジン回転数制御を行う。これにより、前記エンジンの燃費の改善が図られる。
【０００５】
さらに、前記設定手段は、前記第２目標回転数に基づく運転中に前記ポンプ容量検出手段で検出されたポンプ容量が第１の所定ポンプ容量以上に増大した時点で前記エンジンの目標回転数を前記第２目標回転数から当該第２目標回転数よりも高い回転数であり前記第１目標回転数以下の回転数である第３目標回転数に変更してエンジン回転数を制御する。これにより、高速駆動が要求される運転に対応するポンプ吐出量が確保される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許４８１２８４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前記特許文献１に記載される装置では、油圧ポンプのポンプ容量が操作レバーの操作量や油圧ポンプの負荷に応じて制御されるので、当該油圧ポンプの能力をエンジンの燃費の改善に十分活かすことができない。その一方で、前記のように従来から行われているポンプ容量の制御と同等の制御、つまり、前記操作レバーすなわち速度指定用の操作部材の操作量に基づいてポンプ容量を増減させるポジティブコントロールや、油圧ポンプの負荷に基づいてエンジンの馬力を適正に保つようにポンプ容量を増減させる馬力制御と同等の制御を行うことの要求が存在する。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑み、エンジン及びこれにより駆動される可変容量型の油圧ポンプを備えた作業機械の油圧駆動装置であって、従来のポジティブコントロールや馬力制御に相当する制御を行いながら、前記油圧ポンプのポンプ容量を有効に活用して前記エンジンの燃費を改善することができるものを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するため、本発明者らは、可変容量型の油圧ポンプによる作動油の吐出量に着目した。従来は、いわゆるポジティブコントロールや馬力制御を行うために、アクチュエータの作動速度を指定するための操作レバー等のアクチュエータ操作部材の操作量と、前記油圧ポンプのポンプ負荷圧と、に応じて前記油圧ポンプのポンプ容量が操作されていたが、このポンプ容量の操作は最終的に前記油圧ポンプのポンプ吐出量を制御するために行われるものであるから、当該ポンプ容量が前記アクチュエータ操作部材の操作量や前記ポンプ負荷圧に対応していなくても、実際のポンプ吐出量を当該操作量や当該ポンプ負荷圧に応じた目標ポンプ吐出圧に対応づければ実質的に前記ポジティブコントロールや馬力制御を達成できることになる。従って、前記ポンプ容量を大きめに設定しながら、このポンプ容量との関係において前記目標ポンプ吐出量が得られるような目標エンジン回転数を設定することにより、実際のエンジン回転数を従来制御よりも抑えて燃費の向上を図ることが可能である。
【００１０】
本発明は、このような観点からなされたものである。本発明が提供する作業機械の油圧駆動装置は、エンジンと、このエンジンにより駆動されて作動油を吐出する可変容量型の油圧ポンプと、この油圧ポンプが吐出する作動油の供給を受けて作動する油圧アクチュエータと、前記エンジンの目標回転数を指定するための操作を受けるエンジン操作部材と、前記油圧アクチュエータの作動の速度を指定するための操作を受けるアクチュエータ操作部材と、前記油圧ポンプの負荷圧を検出するポンプ負荷圧検出器と、前記エンジン操作部材の操作量を検出するエンジン操作検出器と、前記アクチュエータ操作部材の操作量を検出するアクチュエータ操作検出器と、前記ポンプ負荷圧検出器が検出するポンプ負荷圧と前記エンジン操作検出器及び前記アクチュエータ操作検出器がそれぞれ検出する操作量とに基づいて前記油圧ポンプのポンプ容量についての指令及び前記エンジンの回転数についての指令を出力するコントローラと、を備える。前記コントローラは、前記エンジン操作部材の操作量に対応する仮目標エンジン回転数を算定する仮目標エンジン回転数演算部と、前記アクチュエータ操作部材の操作量に対応する第１制御用目標ポンプ容量及び前記ポンプ負荷圧に対応する第２制御用目標ポンプ容量をそれぞれ算定してそのうち低位のものを前記油圧ポンプの仮目標ポンプ容量として選定する仮目標ポンプ容量演算部と、前記仮目標エンジン回転数及び前記仮目標ポンプ容量に基づいて最終目標エンジン回転数及び最終目標ポンプ容量を算定し、これら最終目標エンジン回転数及び最終目標ポンプ容量に基づく前記エンジン回転数及び前記ポンプ容量についての指令を出力する指令部と、を備える。前記指令部は、前記仮目標ポンプ容量が前記油圧ポンプの最大ポンプ容量よりも大きい場合には前記最終目標エンジン回転数を前記仮目標エンジン回転数に設定し、前記最終目標ポンプ容量を前記最大ポンプ容量に設定する一方、前記仮目標ポンプ容量が前記油圧ポンプの最大ポンプ容量以下の場合には、前記仮目標エンジン回転数と前記仮目標ポンプ容量とに基づいて前記油圧ポンプの作動油の吐出量についての目標ポンプ吐出量を演算し、前記最終目標ポンプ容量を前記仮目標ポンプ容量よりも大きな容量であって前記最大ポンプ容量以下の容量に設定し、前記最終目標エンジン回転数を、前記仮目標エンジン回転数よりも低いエンジン回転数であって、当該最終目標エンジン回転数と前記最終目標ポンプ容量により前記目標ポンプ吐出量と同等のポンプ吐出量を得ることが可能なエンジン回転数に設定する。
【００１１】
この装置では、可変容量型の油圧ポンプのポンプ容量を有効に活用してエンジンの燃費の改善を図ることが、可能である。例えば、オペレータがエンジン操作部材を大きく操作した場合でも、アクチュエータ操作部材の操作量が小さくて大きなアクチュエータ速度が要求されない場合には、油圧ポンプについての最終目標ポンプ容量がポンプ最大容量を超えない範囲で仮目標ポンプ容量（すなわちアクチュエータ操作部材の操作量及びポンプ負荷圧に基づいて算定される目標ポンプ容量）よりも大きな最終目標ポンプ容量が算定され、その分だけ前記エンジン操作部材に対応する仮目標エンジン回転数よりも小さい最終目標エンジン回転数が算定される。このようにして実際のエンジン回転数が自動的に抑えられて燃費の改善が達成される。しかも、前記最終ポンプ容量及び前記最終目標エンジン回転数は、これらによって得られる前記油圧ポンプのポンプ吐出量が前記仮目標ポンプ容量と前記仮エンジン回転数とに基づいて演算される目標ポンプ吐出量と同等になるように設定されるので、前記ポンプ容量の増加により前記エンジン回転数の抑制及び燃費の改善を図りながらも、アクチュエータ操作部材の操作量に基づく制御（いわゆるポジティブコントロール）やポンプ負荷圧に基づく制御（いわゆる馬力制御）に相当する制御の実行を担保することができる。
【００１２】
前記指令部は、前記仮目標ポンプ容量が前記油圧ポンプの最大ポンプ容量以下の場合に、例えば、前記目標ポンプ吐出量を前記最大ポンプ容量で除したものを前記最終目標エンジン回転数に設定してもよい。これにより、前記油圧ポンプのポンプ容量を最大限活かしたエンジン回転数の抑制及び燃費の改善が可能になる。
【００１３】
その一方、前記指令部は、前記最終目標エンジン回転数が予め設定された最低目標エンジン回転数を下回らない範囲で当該最終目標エンジン回転数を設定するのが、好ましい。これにより、大きなポンプ容量の設定による前記エンジン回転数の過度の低下、例えばエンジンの燃費をむしろ悪化させるような低下、が防がれる。
【００１４】
また、前記指令部は、前記最終目標ポンプ容量に対応するポンプ吸収トルクが予め設定された最大トルクを上回らない範囲で当該最終目標ポンプ容量を設定することが、好ましい。これにより、当該ポンプ吸収トルクが過度に上昇してエンスト等の不都合が生じるのを未然に防ぐことができる。
【００１５】
また、前記指令部は、前記最終目標エンジン回転数が設定値以上となった場合、例えば最大エンジン回転数に近い値に達した場合に、前記仮目標ポンプ容量の変動にかかわらず前記最終目標エンジン回転数の変動を抑制する制御、例えば、設定時間が経過するまではエンジン回転数を低下させない制御や最終目標エンジン回転数の時間変化ゲインを設定値以下に制限する制御を行うことが好ましい。この制御は、アクチュエータ操作部材の操作量やポンプ負荷圧が頻繁に変動する場合に、これに追従してエンジン回転数が変動することにより操作性を悪化させる問題を解消することを、可能にする。
【００１６】
本発明に係る油圧駆動装置は、前記油圧ポンプとして複数の油圧ポンプを具備するものであってもよい。この場合、前記コントローラは、当該複数の油圧ポンプのそれぞれについて、前記第１制御用目標ポンプ容量、前記仮目標ポンプ容量、前記目標ポンプ吐出量及び前記最終目標ポンプ容量を個別に演算するのが、よい。
【発明の効果】
【００１７】
以上のように、本発明によれば、エンジン及びこれにより駆動される可変容量型の油圧ポンプを備えた作業機械の油圧駆動装置であって、従来のポジティブコントロールや馬力制御に相当する制御を行いながら、前記油圧ポンプのポンプ容量を有効に活用して前記エンジンの燃費を改善することが可能なものを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態に係る作業機械の油圧駆動装置を示す回路図である。
【図２】前記油圧駆動装置におけるコントローラの機能構成を示すブロック図である。
【図３】前記コントローラの演算制御動作を示すフローチャートである。
【図４】前記コントローラの演算制御動作を示すタイムチャートである。
【図５】前記油圧駆動装置におけるスロットルレバーの操作量と前記コントローラが演算する仮目標エンジン回転数との関係を示すグラフである。
【図６】前記油圧駆動装置におけるモータ操作レバーの操作量と前記コントローラが演算するポジコン用目標エンジン回転数との関係を示すグラフである。
【図７】前記油圧駆動装置における油圧ポンプのポンプ負荷圧と前記コントローラが演算する馬力制御用目標エンジン回転数との関係を示すグラフである。
【図８】前記油圧駆動装置におけるエンジンの回転数と燃費率との関係を示すグラフである。
【図９】前記油圧ポンプのポンプ負荷圧と最大ポンプ吸収トルクに対応するポンプ容量との関係を示すグラフである。
【図１０】前記油圧駆動装置における油圧ポンプのポンプ容量の増大が制限されない場合のエンジン回転数の低下に伴うエンジントルクの増大を示すグラフである。
【図１１】前記油圧駆動装置における油圧ポンプのポンプ容量の増大が制限される場合のエンジン回転数の低下に伴うエンジントルクの増大を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
【００２０】
図１は、この実施の形態に係る作業機械の油圧駆動装置を示す。この油圧駆動装置は、エンジン１０と、第１油圧ポンプ１１と、第２油圧ポンプ１２と、油圧シリンダ１４や油圧モータ１６を含む複数の油圧アクチュエータと、油圧制御回路１８と、スロットルレバー２０と、リモコン弁２１，２２を含む複数の操作装置と、シリンダ用リモコン弁２４と、パイロット圧センサ２５，２６と、ポンプ圧センサ２７，２８と、コントローラ３０と、を備える。
【００２１】
前記第１及び第２油圧ポンプ１１，１２は、前記エンジン１０の出力軸に連結され、当該エンジン１０により駆動されることにより、相互独立してタンク内の作動油を吐出する。前記第１及び第２油圧ポンプ１１，１２は、可変容量型であり、各油圧ポンプ１１，１２にはそれぞれレギュレータ１１ａ，１２ａが付設される。これらのレギュレータ１１ａ，１２ａは後述のポンプ容量指令の入力を受けることにより前記第１及び第２油圧ポンプ１１，１２の容量を変化させるように作動する。
【００２２】
前記油圧制御回路１８は、前記第１及び第２油圧ポンプ１１，１２と前記複数の油圧アクチュエータとの間に介在し、当該油圧ポンプ１１，１２から当該油圧アクチュエータに供給される作動油の方向及び流量の制御を行う。この油圧制御回路１８は、各油圧アクチュエータに対応して設けられる複数のコントロールバルブを含み、この実施の形態では各コントロールバルブはパイロット切換弁により構成される。このパイロット切換弁は、対応する油圧アクチュエータと、この油圧アクチュエータに割り当てられた油圧ポンプ１１または１２との間に介在し、パイロット圧の供給を受けて開閉作動するとともに当該パイロット圧に対応した流量で作動油を前記油圧アクチュエータに導く。この実施の形態に係る油圧制御回路１８は、前記第１油圧ポンプ１１に前記油圧シリンダ１４を含む少なくとも一つの油圧アクチュエータを接続し、前記第２油圧ポンプ１２に前記油圧モータ１６を含む少なくとも一つの油圧アクチュエータを接続する。
【００２３】
前記スロットルレバー２０は、前記エンジン１０の目標回転数である目標エンジン回転数を指令するためのもので、当該指令のために操作されるレバー本体と、このレバー本体の操作量であるスロットルレバー操作量Ｌｓを検出するレバーセンサと、を備える。このうちレバー本体が本発明に係る「エンジン操作部材」に相当し、レバーセンサが「エンジン操作検出器」に相当する。レバーセンサは、前記レバー本体の操作量に対応した電気信号である操作検出信号を前記コントローラ３０に入力する。
【００２４】
前記複数の操作装置は、前記複数の油圧アクチュエータにそれぞれ対応して設けられ、当該油圧アクチュエータを動かすための操作を受ける。具体的に、当該複数の操作装置に含まれる前記リモコン弁２１は前記油圧シリンダ１４に対応し、前記リモコン弁２２は前記油圧モータ１６に対応する。各リモコン弁２１，２２は、本発明に係る「アクチュエータ操作部材」に相当する操作レバー２１ａ，２２ａをそれぞれ含み、当該操作レバー２１ａ，２２ａの操作量に対応したパイロット圧を、パイロットライン２３，２４を通じて前記油圧制御回路１８内の対応するコントロールバルブのパイロットポートに入力する。このようにして、前記油圧シリンダ１４及び前記油圧モータ１６は前記リモコン弁２１，２２の操作レバー２１ａ，２２ａに対応した流量での作動油の供給を受け、当該流量に対応した速度で作動する。他の油圧アクチュエータについても同様である。
【００２５】
前記パイロット圧センサ２５，２６は、前記各パイロットライン２３，２４におけるパイロット圧Ｐｔ１，Ｐｔ２、すなわち前記操作レバー２１ａ，２２ａの操作量に対応するパラメータ、を検出するものである。すなわち、パイロット圧センサ２５，２６は、本発明に係る「アクチュエータ操作検出器」を構成するものであり、前記各パイロット圧Ｐｔ１，Ｐｔ２に対応する電気信号であるパイロット圧検出信号を前記コントローラ３０に入力する。なお、図１では便宜上、一つのリモコン弁２１，２２について単一のパイロットライン２３，２４のみが示されているが、実際には前記操作レバー２１ａ，２２ａの操作方向に対応して一対のパイロットラインが各リモコン弁２１，２２について配備され、それぞれのパイロットラインについてパイロット圧センサが設けられる。
【００２６】
前記ポンプ圧センサ２７，２８は、前記第１及び第２油圧ポンプ１１，１２から吐出される作動油の圧力すなわちポンプ負荷圧Ｐｐ１，Ｐｐ２をそれぞれ検出する。すなわち、ポンプ圧センサ２７，２８は、本発明に係る「ポンプ負荷圧検出器」を構成するものであり、前記各ポンプ負荷圧Ｐｐ１，Ｐｐ２に対応する電気信号であるポンプ負荷圧検出信号を前記コントローラ３０に入力する。
【００２７】
前記コントローラ３０は、前記各ポンプ圧センサ２７，２８が検出するポンプ負荷圧Ｐｐ１，Ｐｐ２と、前記スロットルレバー２０におけるレバー本体の操作量すなわちスロットルレバー操作量Ｌｓと、前記各パイロット圧センサ２５，２６が検出するパイロット圧Ｐｔ１，Ｐｔ２すなわち前記各リモコン弁２１，２２における操作レバー２１ａ，２２ａの操作量に対応するパラメータと、に基づいて、前記油圧ポンプ１１，１２のポンプ容量についてのポンプ容量指令と、前記エンジン１０の回転数についてのエンジン回転数指令と、を出力する。前記各ポンプ容量指令は、前記各油圧ポンプ１１，１２のポンプ容量についての最終目標ポンプ容量ｑｆ１，ｑｆ２をそれぞれ含み、当該各油圧ポンプ１１，１２に付設される前記レギュレータ１１ａ，１２ａにそれぞれ入力される。前記エンジン回転数指令は、前記エンジン１０の回転数についての最終目標エンジン回転数Ｎｆを含み、前記エンジンＥＣＵ１９に入力される。
【００２８】
前記コントローラ３０は、このような演算制御動作を行うための機能構成として、図２に示すような仮目標エンジン回転数演算部３２と、仮目標ポンプ容量演算部３４と、指令部３６と、を備える。
【００２９】
前記仮目標エンジン回転数演算部３２は、エンジン操作部材である前記スロットルレバー２０のレバー本体の操作量すなわちスロットルレバー操作量Ｌｓに対応する仮目標エンジン回転数Ｎｔを算定する。
【００３０】
前記仮目標ポンプ容量演算部３４は、次の演算を行う。
【００３１】
ａ）第１油圧ポンプ１１について、前記操作レバー２１ａを含む少なくとも一つのアクチュエータ操作部材の操作量に対応する（この実施の形態では当該操作量に応じて変化するパイロット圧であって少なくとも前記パイロット圧Ｐｔ１を含むものに対応する）ポジティブコントロール用目標ポンプ容量（第１制御用目標ポンプ容量；以下「ＰＣ用目標ポンプ容量」と称する。）ｑｐ１を算定する。
【００３２】
ｂ）第２油圧ポンプ１２について、前記操作レバー２２ａを含む少なくとも一つのアクチュエータ操作部材の操作量に対応する（この実施の形態では当該操作量に応じて変化するパイロット圧であって少なくとも前記パイロット圧Ｐｔ２を含むものに対応する）ＰＣ用目標ポンプ容量ｑｐ２を算定する。
【００３３】
ｃ）前記各油圧ポンプ１１，１２のポンプ負荷圧Ｐｐ１，Ｐｐ２に対応する馬力制御用目標ポンプ容量（第２制御用目標ポンプ容量）ｑｈを算定する。
【００３４】
ｄ）第１及び第２油圧ポンプ１１，１２のそれぞれについて算定されたＰＣ用目標ポンプ容量ｑｐ１，ｑｐ２と馬力制御用目標ポンプ容量ｑｈとを個別に対比してそのうち低位のものをそれぞれ仮目標ポンプ容量ｑｔ１，ｑｔ２として選定する。
【００３５】
前記指令部３６は、前記仮目標エンジン回転数Ｎｔ及び前記仮目標ポンプ容量ｑｔ１，ｑｔ２に基づいて最終目標エンジン回転数Ｎｆ及び両油圧ポンプ１１，１２に係る最終目標ポンプ容量ｑｆ１，ｑｆ２を算定し、これらに基づいて前記エンジン回転数指令及び前記ポンプ容量指令を出力する。
【００３６】
次に、このコントローラ３０が行う具体的な演算制御動作の内容を、図３のフローチャート、図４のタイムチャート、及び図５〜図７のグラフを参照しながら説明する。
【００３７】
（１）各情報の取り込み（図３のステップＳ１）
コントローラ３０は、まず、各センサから入力される検出信号による情報を取り込む。具体的には、スロットルレバー操作量Ｌｓ、パイロット圧Ｐｔ１，Ｐｔ２を含む複数のパイロット圧及びポンプ負荷圧Ｐｐ１，Ｐｐ２に関する情報を取り込む。
【００３８】
（２）仮目標エンジン回転数Ｎｔの算定（図３のステップＳ２）
コントローラ３０の仮目標エンジン回転数演算部３２は、前記スロットルレバー操作量Ｌｓに基づき、仮目標エンジン回転数Ｎｔを、算定する。この算定は、予め前記スロットルレバー操作量Ｌｓと前記仮目標エンジン回転数Ｎｔとについて与えられた関係式やマップに基づいて行われる。この実施の形態において、前記仮目標エンジン回転数演算部３２は、図５に示すようなスロットルレバー操作量Ｌｓと仮目標エンジン回転数Ｎｔとの関係を記憶し、この関係に基づいて前記仮目標エンジン回転数Ｎｔを決定する。図５に示される関係では、目標エンジン回転数の下限Ｎｍｉｎと上限Ｎｍａｘとの間の範囲において、スロットルレバー操作量Ｌｓの増大に伴って増大するような仮目標エンジン回転数Ｎｔが与えられる。
【００３９】
（３）仮目標ポンプ容量ｑｔ１，ｑｔ２の算定（図３のステップＳ３）
一方、コントローラ３０の仮目標ポンプ容量演算部３４は、操作レバー２１ａ，２２ａの操作量に対応する前記パイロット圧Ｐｔ１，Ｐｔ２を含む複数のパイロット圧と、前記第１及び第２油圧ポンプ１１，１２のポンプ負荷圧Ｐｐ１，Ｐｐ２と、に基づき、当該第１及び第２油圧ポンプ１１，１２の仮目標ポンプ容量ｑｔ１，ｑｔ２を演算する。具体的には次のとおりである。
【００４０】
（３−１）ＰＣ用目標ポンプ容量ｑｐ１，ｑｐ２の算定
前記仮目標ポンプ容量演算部３４は、第１及び第２油圧ポンプ１１，１２のそれぞれについて、当該油圧ポンプに係わる各パイロット圧に基づき、ＰＣ用（ポジティブコントロール用）目標ポンプ容量ｑｐ１，ｑｐ２、つまり運転者の要求するアクチュエータ作動速度に基づく制御を行うための目標ポンプ容量を算定する。この算定は、予め前記各パイロット圧と前記ＰＣ用目標ポンプ容量ｑｐ１，ｑｐ２とについて与えられた関係式やマップに基づいて行われる。
【００４１】
具体的に、前記仮目標ポンプ容量演算部３４は、図６に示すようなパイロット圧とＰＣ用目標ポンプ容量との関係を記憶し、この関係に基づいて前記各パイロット圧に対応するＰＣ用目標ポンプ容量を決定する。図６に示される関係では、ポンプ容量下限ｑｍｉｎと上限ｑｍａｘとの間の範囲でパイロット圧の増大に伴って増大するようなＰＣ用目標ポンプ容量ｑｐが与えられる。
【００４２】
第１油圧ポンプ１１及び第２油圧ポンプ１２に接続される油圧アクチュエータが単一の場合、つまり、第１油圧ポンプ１１に接続される油圧アクチュエータが前記油圧シリンダ１４のみであり、前記第２油圧ポンプ１２に接続される油圧アクチュエータが前記油圧モータ１６のみである場合には、当該油圧シリンダ１４及び当該油圧モータ１６にそれぞれ対応するリモコン弁２１，２２のパイロット圧Ｐｔ１，Ｐｔ２にそれぞれ基づいて第１及び第２油圧ポンプ１１，１２に係るＰＣ用目標ポンプ容量ｑｐ１，ｑｐ２が決定される。
【００４３】
これに対し、第１及び第２油圧ポンプ１１，１２の少なくとも一方に複数の油圧アクチュエータが接続されている場合には、それぞれの油圧アクチュエータに対応するパイロット圧に基づいて決定されたＰＣ用目標ポンプ容量の総和が最終のＰＣ用目標ポンプ容量ｑｐ１，ｑｐ２として算定される。例えば、第１油圧ポンプ１１に前記油圧シリンダ１４とそれ以外の他の油圧アクチュエータとが接続されている場合、当該第１油圧ポンプ１１については、当該油圧シリンダ１４に係るパイロット圧Ｐｔ１に対応するＰＣ用目標ポンプ容量と当該他の油圧アクチュエータに係るパイロット圧に対応するＰＣ用目標ポンプ容量の総和が当該第１油圧ポンプ１１についてのＰＣ用目標ポンプ容量ｑｐ１として算定される。なお、当該総和が予め設定されたＰＣ用目標ポンプ容量ｑｐ１の最大値を超えている場合には、当該総和の値にかかわらず当該最大値が当該ＰＣ用目標ポンプ容量ｑｐ１に設定される。この演算は、第２油圧ポンプ１２のＰＣ用目標ポンプ容量ｑｐ２の算定にも同様に適用される。
【００４４】
（３−２）馬力制御用目標ポンプ容量ｑｈの算定
前記仮目標ポンプ容量演算部３４は、前記第１及び第２油圧ポンプ１１，１２のそれぞれについて検出されたポンプ負荷圧Ｐｐ１，Ｐｐ２に基づいて、馬力制御用目標ポンプ容量ｑｈ、つまりエンジン馬力を好ましい範囲に保つような制御のための目標ポンプ容量を算定する。この算定は、予め前記ポンプ負荷圧Ｐｐ１，Ｐｐ２と前記馬力制御用目標ポンプ容量ｑｈとについて与えられた関係式やマップに基づいて行われる。
【００４５】
具体的に、この実施の形態に係る前記仮目標ポンプ容量演算部３４は、図７に示すようなポンプ負荷圧Ｐｐ１，Ｐｐ２と馬力制御用目標ポンプ容量ｑｈとの関係を記憶し、この関係に基づいて前記各ポンプ負荷圧Ｐｐ１，Ｐｐ２にそれぞれ対応する馬力制御用目標ポンプ容量ｑｈを算定し、例えばその平均値を最終の馬力制御用目標ポンプ容量ｑｈとして決定する。この決定された馬力制御用目標ポンプ容量ｑｈは、後にも述べるように、第１及び第２油圧ポンプ１１，１２のポンプ容量制御に共通して使用される。なお、図７に示される関係では、ポンプ容量上限ｑｍａｘ以下の範囲内でポンプ負荷圧Ｐｐの増大に伴って略反比例的に減少するような馬力制御用目標ポンプ容量ｑｈが与えられる。
【００４６】
（３−３）仮目標ポンプ容量ｑｔ１，ｑｔ２の決定
前記仮目標ポンプ容量演算部３４は、前記第１及び第２油圧ポンプ１１，１２のそれぞれについて算定されたＰＣ用目標ポンプ容量ｑｐ１，ｑｐ２と、前記第１及び第２油圧ポンプ１１，１２に共通して使用される前記馬力制御用目標ポンプ容量ｑｈと、に基づき、当該第１及び第２油圧ポンプ１１，１２のそれぞれについて仮目標ポンプ容量ｑｔ１，ｑｔ２を決定する。具体的には、当該第１及び第２油圧ポンプ１１，１２のそれぞれに係るＰＣ用目標ポンプ容量ｑｐと前記馬力制御用目標ポンプ容量ｑｈとが個別に対比され、そのうち低位のものが前記第１及び第２油圧ポンプ１１，１２に係る仮目標ポンプ容量ｑｔ１，ｑｔ２として個別に採択される。すなわち、第１及び第２油圧ポンプ１１，１２の仮目標ポンプ容量ｑｔ１，ｑｔ２は、次式によってそれぞれ与えられる。
【００４７】
ｑｔ１＝ｍｉｎ（ｑｐ１，ｑｈ）…（１Ａ）
ｑｔ２＝ｍｉｎ（ｑｐ２，ｑｈ）…（１Ｂ）
（４）最終目標エンジン回転数Ｎｆ及び最終目標ポンプ容量ｑｆの算定（図３のステップＳ４〜Ｓ８）
コントローラ３０の指令部３６は、以下のようにして、最終目標エンジン回転数Ｎｆを算定するとともに、第１及び第２油圧ポンプ１１，１２のそれぞれについて最終目標ポンプ容量ｑｆ１，ｑｆ２を算定する。
【００４８】
まず、前記第１及び第２油圧ポンプ１１，１２のそれぞれについて算定された前記仮目標ポンプ容量ｑｔ１，ｑｔ２の少なくとも一方が当該油圧ポンプ１１，１２の最大ポンプ容量ｑｍａｘよりも大きい場合（ステップＳ４でＮＯ）、従来の通常制御を超えたポンプ容量の活用はできないので、従来の制御通り、前記指令部３６は仮目標ポンプ容量ｑｔ１，ｑｔ２をそのまま最終目標ポンプ容量ｑｆ１，ｑｆ２にそれぞれ設定するとともに、仮目標エンジン回転数Ｎｔをそのまま最終目標エンジン回転数Ｎｔに設定する（ステップＳ５）。
【００４９】
一方、前記仮目標ポンプ容量ｑｔ１，ｑｔ２の双方が油圧ポンプ１１，１２の最大ポンプ容量ｑｍａｘ以下の場合（ステップＳ４でＹＥＳ）、指令部３６は、油圧ポンプ１１，１２のポンプ容量を最大限活かして目標エンジン回転数を下げる演算制御を実行する。
【００５０】
まず、指令部３６は、前記仮目標エンジン回転数Ｎｔ及び仮目標ポンプ容量ｑｔ１，ｑｔ２に基づき、これらのエンジン回転数及びポンプ容量によって得られるべき第１及び第２油圧ポンプ１１，１２の目標ポンプ吐出量Ｑｐ１，Ｑｐ２をそれぞれ演算する（ステップＳ６）。これらの目標ポンプ吐出量Ｑｐ１，Ｑｐ２は次式により与えられる。
【００５１】
Ｑｐ１＝Ｎｔ×ｑｔ１    …（２Ａ）
Ｑｐ２＝Ｎｔ×ｑｔ２    …（２Ｂ）
これらの目標ポンプ吐出量Ｑｐ１，Ｑｐ２をそれぞれ満足させれば、実際のポンプ容量を前記ＰＣ用目標ポンプ容量ｑｐ１，ｑｐ２や馬力制御用目標ポンプ容量ｑｈより大きくしても（例えば最大ポンプ容量ｑｍａｘに設定しても）、その分だけ目標エンジン回転数を下げることで事実上ポジティブコントロールや馬力制御を実行できることになる。換言すれば、当該ポジティブコントロールや馬力制御に相当する制御を実行しながら、ポンプ容量の有効活用により目標エンジン回転数を下げて燃費の改善を図ることが可能である。
【００５２】
そこで、指令部３６は、前記各目標ポンプ吐出量Ｑｐ及び前記最大ポンプ容量ｑｍａｘから第１及び第２油圧ポンプ１１，１２に係る暫定目標エンジン回転数Ｎｆ１，Ｎｆ２を逆算し、これらの暫定目標エンジン回転数Ｎｆ１，Ｎｆ２及び予め設定された最小目標エンジン回転数Ｎｍｉｎのうち最高位のものを最終目標エンジン回転数Ｎｆに決定する（ステップＳ７）。つまり、最終目標エンジン回転数Ｎｆは次式により与えられる。
【００５３】
Ｎｆ１＝Ｑｐ１／ｑｍａｘ    …（３Ａ）
Ｎｆ２＝Ｑｐ２／ｑｍａｘ    …（３Ｂ）
Ｎｆ＝ｍａｘ（Ｎｆ１，Ｎｆ２，Ｎｍｉｎ）  …（３Ｃ）
ここで暫定目標エンジン回転数Ｎｆ１，Ｎｆ２に加えて最小目標エンジン回転数Ｎｍｉｎを選択肢に加えているのは、目標エンジン回転数の過度の低下、例えば燃費を却って悪くするほどの目標エンジン回転数の低下を防ぐためである。図８に示されるように、エンジンの燃費率は特定のエンジン回転数Ｎｏｐｔで最小となることから、当該特定のエンジン回転数Ｎｏｐｔまたはその近傍の回転数に前記最小目標エンジン回転数Ｎｍｉｎが設定される。
【００５４】
さらに、指令部３６は、前記最終目標エンジン回転数Ｎｆ及び前記目標ポンプ吐出量Ｑｐ１，Ｑｐ２に基づき、第１及び第２油圧ポンプ１１，１２についての最終目標ポンプ容量ｑｆ１，ｑｆ２を算定する（ステップＳ８）。これらの最終目標ポンプ容量ｑｆ１，ｑｆ２は次式により与えられる。
【００５５】
ｑｆ１＝Ｑｐ１／Ｎｆ    …（４Ａ）
ｑｆ２＝Ｑｐ２／Ｎｆ    …（４Ｂ）
これらの式（４Ａ）及び（４Ｂ）及び前記式（２Ａ）及び（２Ｂ）から明らかなように、最終目標エンジン回転数Ｎｆ及び最終目標ポンプ容量ｑｆ１，ｑｆ２によって得られる第１及び第２油圧ポンプ１１，１２のポンプ吐出量（Ｑｐ１＝Ｎｆ×ｑｆ１，Ｑｐ２＝Ｎｆ×ｑｆ２）は、前記仮目標エンジン回転数Ｎｔ及び仮目標ポンプ容量ｑｔ１，ｑｔ２によって得られるポンプ容量に等しい。
【００５６】
指令部３６は、このようにして演算した最終目標エンジン回転数Ｎｆ及び最終目標ポンプ容量ｑｆ１，ｑｆ２をそれぞれ含むエンジン回転数指令及び第１及び第２ポンプ容量指令を前記エンジンＥＣＵ１９及びレギュレータ１１ａ，１２ａにそれぞれ入力する。これにより、ポジティブコントロールや馬力制御を実現するためのポンプ吐出量を確保しながらエンジン１０の燃費を改善することが可能なエンジン回転数制御及びポンプ容量制御が実行される。
【００５７】
図４のタイムチャートは、第１及び第２油圧ポンプ１１，１２に係るパイロット圧がそれぞれパイロット圧Ｐｔ１，Ｐｔ２のみであって、ポンプ負荷圧Ｐｐ１，Ｐｐ２が比較的低くて馬力制御用目標ポンプ容量ｑｈがｑｍａｘである場合であり、かつ、スロットルレバー２０の操作量Ｌｓが最大である場合の操作レバー２１ａ，２２ａの操作に対応する各値の時間変化を示すものである。この場合、仮目標ポンプ容量ｑｔ１，ｑｔ２はポジティブコントロール用目標ポンプ容量ｑｐ１，ｑｐ２に支配され、よって専らパイロット圧Ｐｔ１，Ｐｔ２に対応して変化する。従って、パイロット圧Ｐｔ１，Ｐｔ２が低い間つまり操作レバー２１ａ，２２ａの操作量が小さい間は、仮目標ポンプ容量ｑｔ１，ｑｔ２及び目標ポンプ吐出量Ｑｐ１，Ｑｐ２がいずれも最小値となっている。この状態から次第に操作レバー２１ａ，２２ａの操作量が増加すると、前記仮目標ポンプ容量ｑｔ１，ｑｔ２がそれぞれ次第に大きくなるが、この仮目標ポンプ容量ｑｔ１，ｑｔ２よりも大きな最終目標ポンプ容量ｑｆ１，ｑｆ２が設定される（図４の最下段）ことにより最終目標エンジン回転数Ｎｆは長期にわたって最小目標エンジン回転数（例えば燃費が最小となるエンジン回転数Ｎｏｐｔ）に維持され、これにより、第１及び第２油圧ポンプ１１，１２がもつポンプ容量を有効に活用した燃費の低減が実現される。
【００５８】
なお、ポンプ負荷圧Ｐｐ１，Ｐｐ２が高い場合、馬力制御用目標ポンプ容量ｑｈが支配的となって当該馬力制御用目標ポンプ容量ｑｈが仮目標ポンプ容量ｑｔ１，ｑｔ２に採択されることになる。このような場合にも無条件で最終目標ポンプ容量を最大ポンプ容量またはこれに近い値に設定すると、油圧ポンプ１１，１２の吸収トルクが許容値を超えてエンジン１０に過負荷が加わるおそれがあり、好ましくない。
【００５９】
従って、前記指令部３６は、前記最終目標ポンプ容量ｑｆ１，ｑｆ２に対応するポンプ吸収トルクが予め設定された最大トルクを上回らない範囲で当該最終目標ポンプ容量ｑｆ１，ｑｆ２をそれぞれ設定することが、好ましい。これにより、当該ポンプ吸収トルクが過度に上昇してエンスト等が生じることが防がれる。具体的には、図９に示すように、エンジン１０の過負荷を回避し得る最大トルク（制限トルク）Ｔｌｉｍｉｔに対応する制限ポンプ容量Ｔｌｉｍｉｔは、図９に示されるようにポンプ負荷圧Ｐｐの増加に伴って減少するから、この制限ポンプ容量ｑｌｉｍｉｔ以下の範囲で最終目標ポンプ容量ｑｆが算定されることが好ましい。具体的に、当該制限ポンプ容量ｑｌｉｍｉｔは次式によって与えられる。
【００６０】
ｑｌｉｍｉｔ＝Ｔｌｉｍｉｔ×２π／Ｐｐ１（またはＰｐ２）
この吸収トルクの制限の具体的な利点を、図１０及び図１１に示す事例を用いて説明する。図１０はポンプ吸収トルクについて何ら制限なしに最終目標ポンプ容量を増加させて目標エンジン回転数の低下を図る例を示す。この例において、スロットルレバー２０の操作量に対応する仮目標エンジン回転数Ｎｔがエンジン回転数最大値Ｎｍａｘに対応しているときにポンプ容量を無条件で増加させて最終目標エンジン回転数Ｎｆを燃費を最小にするエンジン回転数Ｎｏｐｔまで低下させる場合を想定する。この場合、元々エンジントルクが小さい点４０Ａからエンジン回転数を下げても支障は生じないが、元々エンジントルクが大きい点４０Ｂからエンジン回転数を下げるとエンジントルクが最大に達してしまい（点４２Ｂ）、エンジン１０の過負荷による不都合が生じやすい状態になる。
【００６１】
これに対して、図１１に示すようにポンプ吸収トルクに制限を与える場合、つまり、最終目標ポンプ容量ｑｆをポンプ吸収トルクが最大トルク（制限トルクＴｌｉｍｉｔ）以下の範囲内でのみ設定する場合、点４０Ｂからのエンジン回転数の低下はエンジントルクがＴｌｉｍｉｔを超えない範囲に制限されるため（点４１Ｂ）、エンジン１０の過負荷による不都合が未然に防がれる。
【００６２】
図３のフローチャートに示す演算制御では、仮目標ポンプ容量ｑｔ１，ｑｔ２よりも大きなポンプ容量として最大ポンプ容量ｑｍａｘが最終目標ポンプ容量ｑｆに設定されているが、本発明に係る最終目標ポンプ容量の設定値は必ずしも前記最大ポンプ容量ｑｍａｘでなくてもよく、例えばこれに１よりも少し小さい係数が乗じられたものでもよい。この場合でも、当該最終目標ポンプ容量との連携により目標ポンプ吐出量が得られるような最終目標エンジン回転数（＜仮目標エンジン回転数）を算定することにより、ポジティブコントロールや馬力制御の実行が可能である。
【００６３】
また、本発明において、前記のようなポンプ容量の増加すなわち仮目標ポンプ容量よりも大きな最終目標ポンプ容量の設定を行うことについて、別の制限が加えられてもよい。例えば、前記操作レバー２１ａ，２２ａが中立位置またはその近傍にある状態、つまり、作業機械がほとんど仕事をしておらず、必ずしも従来同等のポンプ吐出量が必要ない状態でも増加されることになるため、このような場合は例外的に、アクチュエータ操作部材が中立位置に近づくとポンプ容量が最小容量ｑｍｉｎに近づくような補正がなされてもよい。この場合は、最終目標エンジン回転数及び最終目標ポンプ容量により得られるポンプ吐出量が目標ポンプ吐出量よりも若干少なくなるが、操作性に大きく影響をおよぼすようなことはない。
【００６４】
また、本発明に係る指令部は、最終目標エンジン回転数が設定値以上となった場合、例えば最大エンジン回転数に近い値に達した場合に、前記仮目標ポンプ容量の変動にかかわらず前記最終目標エンジン回転数の変動を抑制する制御を行うことが好ましい。この制御は、アクチュエータ操作部材の操作量やポンプ負荷圧が頻繁に変動する場合に、これに追従してエンジン回転数が変動することにより操作性を悪化させる問題を解消することを、可能にする。具体的には、最終目標エンジン回転数が設定値以上となった時点から設定時間が経過するまでは、仮に最終目標エンジン回転数を下げる運転条件下になってもエンジン回転数を低下させずに持続する制御や、最終目標エンジン回転数の時間変化ゲインを設定値以下に制限する制御が好適である。
【００６５】
本発明に係る油圧駆動装置が具備する油圧ポンプの台数は限定されない。例えば、当該装置が単一の油圧ポンプのみを具備する場合、前記ＰＣ用目標ポンプ容量、前記仮目標ポンプ容量、前記目標ポンプ吐出量及び最終目標ポンプ容量のそれぞれについて単一の値のみが算定されることは、言うまでもない。
【符号の説明】
【００６６】
１０    エンジン
１１    第１油圧ポンプ
１２    第２油圧ポンプ
１４    油圧シリンダ（油圧アクチュエータ）
１６    油圧モータ（油圧アクチュエータ）
１８    油圧制御回路
２０    スロットルレバー（エンジン回転数操作部材）
２１ａ，２２ａ  操作レバー（アクチュエータ操作部材）
２５    パイロット圧センサ（アクチュエータ操作検出器）
２７    ポンプ圧センサ（ポンプ負荷圧検出器）
３０    コントローラ
３２    仮目標エンジン回転数演算部
３４    仮目標ポンプ容量演算部
３６    指令部
【図１】
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【図２】
2015169306.tif 000004
【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】
2015169306.tif 000009
【図８】
2015169306.tif 000010
【図９】
2015169306.tif 000011
【図１０】
2015169306.tif 000012
【図１１】
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