JP2010070978A - 建設機械 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の腕体を同時に動作させる複合操作の際に全馬力制御が行われる場合であっても、それら複数の腕体を効率的に動作させる建設機械を提供すること。
【解決手段】油圧ポンプ１０Ｌ、１０Ｒが吐出する圧油でアーム５を動作させる第一動作モード、又は、油圧ポンプ１０Ｌ、１０Ｒが吐出する圧油でアーム５を動作させながら油圧ポンプ１０Ｒが吐出する圧油でブーム４を動作させる第二動作モードを有する建設機械は、第二動作モードにおいて全馬力制御が行われる場合にブーム４を動作させる油圧ポンプ１０Ｒの吸収馬力を低減させ、吸収馬力の低減分だけアーム５を動作させる油圧ポンプ１０Ｌの吸収馬力を増大させる。
【選択図】図７

Description

本発明は、吐出量可変の油圧ポンプが吐出する圧油により油圧アクチュエータを作動させながらブーム、アーム又はバケット等の腕体を動作させる建設機械に関し、特に、複数の腕体を同時に動作させる複合操作の際に全馬力制御（油圧ポンプの吸収馬力がエンジン又は電動モータの出力馬力を超えることがないよう油圧ポンプの吐出量を吐出圧に応じて制御することを意味する。）が行われる場合であっても、腕体を効率的に動作させる建設機械に関する。

従来、二つの油圧ポンプを用いてアームを速やかに動作させながらそのうちの一方の油圧ポンプを用いてブーム又はバケット等をゆっくりと動作させる複合操作の際に、アーム操作量に応じて変化する一方の油圧ポンプの吐出量の上限を、ブーム又はバケット等の操作量に反比例させながら制限し、双方の油圧ポンプの吐出量に対して全馬力制御が適用され他方の油圧ポンプの吐出量がその全馬力制御によって強制的に制限されてしまうのを抑制することで、アームの動作速度の低下を抑えながらも、その一方の油圧ポンプに対応するセンターバイパス管路における圧力損失による余分な発熱を抑制する油圧制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００７−２３６０６号公報

しかしながら、特許文献１に記載の油圧制御装置は、アームを速やかに動作させる場合にも全馬力制御による双方の油圧ポンプの吐出量に対する制限が発生しないよう、アーム操作量に応じて変化する一方の油圧ポンプの吐出量の上限を制限するので、必然的にアームの動作速度を制限してしまうこととなる。

これに対し、特許文献１に記載の油圧制御装置は、アームシリンダの収縮側から伸張側に圧油を再生することで伸張側に流入する圧油の不足を補いアームの所望の動作速度を実現させるようにしているが、ブーム又はバケット等の操作量に反比例させながら油圧ポンプの吐出量を制限するためブーム又はバケット等の操作性の低下は免れ得ない。

上述の点に鑑み、本発明は、複数の腕体を同時に動作させる複合操作の際に全馬力制御が行われる場合であっても、それら複数の腕体を効率的に動作させる建設機械を提供することを目的とする。

上述の課題を解決するために、第一の発明に係る建設機械は、第一油圧ポンプ及び第二油圧ポンプが吐出する圧油で第一腕体のみを動作させる第一動作モード、又は、該第一及び第二油圧ポンプが吐出する圧油で該第一腕体を動作させながら該第二油圧ポンプが吐出する圧油で該第二腕体を動作させる第二動作モードを有する建設機械であって、前記第二動作モードにおいて、駆動源が出力する馬力を超えないように前記第一及び第二油圧ポンプで全馬力制御が行われる場合に、前記第二油圧ポンプの吸収馬力を低減させる吸収馬力低減手段と、前記第二動作モードにおいて、駆動源が出力する馬力を超えないように前記第一及び第二油圧ポンプで全馬力制御が行われる場合に、前記第一油圧ポンプの吸収馬力を増大させる吸収馬力増大手段と、を備えることを特徴とする。

また、第二の発明は、第一の発明に係る建設機械であって、前記吸収馬力増大手段による吸収馬力の増大分は、前記吸収馬力低減手段による吸収馬力の低減分以下であることを特徴とする。

また、第三の発明は、第一又は第二の発明に係る建設機械であって、前記第二動作モードにおいて、前記吸収馬力低減手段は、前記第二油圧ポンプの吸収馬力を前記第二腕体の動作に必要な圧油量と前記第一腕体に合流させる圧油量とに応じて設定することを特徴とする。

また、第四の発明は、第一乃至第三の何れかの発明に係る建設機械であって、前記吸収馬力低減手段は、前記全馬力制御における前記第二油圧ポンプの最大吐出量に対して吸収馬力を所定量低減させると共に、該低減させた吸収馬力を前記第二腕体の動作に必要な圧油量の増加に応じて前記第二油圧ポンプの最大吐出量に向かうように漸増させるように前記第二油圧ポンプの吸収馬力を設定することを特徴とする。

上述の手段により、本発明は、複数の腕体を同時に動作させる複合操作の際に全馬力制御が行われる場合であっても、それら複数の腕体を効率的に動作させる建設機械を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について説明する。

図１は、本発明に係る建設機械用油圧ポンプ制御装置が搭載される油圧ショベルの構成例を示す図である。図１において、油圧ショベル１は、クローラ式の下部走行体２の上に、旋回機構を介して、上部旋回体３をＸ軸周りに旋回自在に搭載している。

また、上部旋回体３は、前方中央部に、ブーム４、アーム５及びバケット６、並びに、これらをそれぞれ駆動する油圧アクチュエータとしてのブームシリンダ７、アームシリンダ８及びバケットシリンダ９から構成される掘削アタッチメントを備える。

図２は、本発明に係る建設機械に搭載される油圧ポンプ制御装置の油圧回路図であり、ポンプ制御装置１００は、エンジン又は電動モータによって駆動される、一回転当たりの吐出量（ｃｃ／ｒｅｖ）が可変である二つの油圧ポンプ１０L、１０Rから、切換弁１１Ｌ、１２Ｌ、１３Ｌ及び１５Ｌを連通するセンターバイパス管路３０L、又は、切換弁１１Ｒ、１２R、１３Ｒ、１４及び１５Ｒを連通するセンターバイパス管路３０Rを経て圧油タンク２２まで圧油を循環させる。

また、切換弁１１Ｌは、油圧ポンプ１０Lが吐出する圧油を走行用油圧モータ４２Lで循環させるために圧油の流れを切り換えるスプール弁である。

切換弁１１Ｒは、走行直進弁であり、下部走行体２を駆動する走行用油圧モータ４２L、４２Rと、上部旋回体３の何れかの油圧アクチュエータ（例えば、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又は旋回用油圧モータ４４である。）とが同時に操作された場合に、下部走行体２の直進性を高めるために油圧ポンプ１０Ｌから左右の走行用油圧モータ４２L、４２Rに圧油を循環させるために圧油の流れを切り換えるスプール弁である。

また、切換弁１２Ｌは、油圧ポンプ１０Ｌが吐出する圧油を旋回用油圧モータ４４で循環させるために圧油の流れを切り換えるスプール弁であり、切換弁１２Ｒは、油圧ポンプ１０Rが吐出する圧油を走行用油圧モータ４２Rで循環させるために圧油の流れを切り換えるスプール弁である。

また、切換弁１３Ｌ、１３Ｒはそれぞれ、油圧ポンプ１０Ｌ、１０Ｒが吐出する圧油をブームシリンダ７へ供給し、また、ブームシリンダ７内の圧油を圧油タンク２２へ排出するために圧油の流れを切り換えるスプール弁であり、切換弁１３Ｒは、ブーム操作レバー５１が操作された場合に作動するスプール弁（以下、「第一速ブーム切換弁１３Ｒ」とする。）であり、切換弁１３Ｌは、ブーム操作レバー５１が所定操作量以上で操作された場合に油圧ポンプ１０Ｌの吐出する圧油を合流させるためのスプール弁（以下、「第二速ブーム切換弁１３Ｌ」とする。）である。

切換弁１４は、油圧ポンプ１０Ｒが吐出する圧油をバケットシリンダ９へ供給し、また、バケットシリンダ内の圧油を圧油タンク２２へ排出するためのスプール弁である。

また、切換弁１５Ｌ、１５Ｒはそれぞれ、油圧ポンプ１０Ｌ、１０Ｒが吐出する圧油をアームシリンダ８へ供給し、また、アームシリンダ８内の圧油を圧油タンク２２へ排出するために圧油の流れを切り換えるスプール弁であり、切換弁１５Ｌは、アーム操作レバー５０が操作された場合に作動するスプール弁（以下、「第一速アーム切換弁１５Ｌ」とする。）であり、切換弁１５Ｒは、アーム操作レバー５０が所定操作量以上で操作された場合に油圧ポンプ１０Ｒの吐出する圧油を合流させるためのスプール弁（以下、「第二速アーム切換弁１５Ｒ」とする。）である。

センターバイパス管路３０L、３０Rは、それぞれ、最も下流にある切換弁１５Ｌ、１５Ｒと圧油タンク２２との間にネガティブコントロール絞り２０L、２０Ｒを備え、油圧ポンプ１０L、１０Rが吐出した圧油の流れを制限することにより、ネガティブコントロール絞り２０L、２０Rの上流において、油圧ポンプ用レギュレータ４０L、４０Rを制御するための制御圧（以下、「ネガコン圧」とする。）を発生させる圧油管路である。

破線で示される制御圧管路３２L、３２Rは、ネガティブコントロール絞り２０L、２０Rの上流で発生させたネガコン圧を油圧ポンプ用レギュレータ４０L、４０Rに伝達するための制御圧管路である。

ここで、図３を参照しながら、油圧ポンプ用レギュレータ４０Ｌ、４０Ｒについて説明する。なお、図３は、図２における領域ＩＩＩの拡大図である。

油圧ポンプ用レギュレータ４０Rは、油圧ポンプ１０Rの吐出量を制御すべく、油圧ポンプ１０Ｒのポンプ容量を変化させるための斜板（ヨーク）を傾転駆動するための傾転アクチュエータ４１Ｒと、傾転アクチュエータ４１Ｒに圧油の給排を行うためのスプール弁機構６０Ｒと、全馬力制御時にスプール弁機構６０Ｒのスプール弁６００Ｒを変位させるための全馬力制御部５３Ｒと、ネガティブコントロール制御時にスプール弁６００Ｒを変位させるためのネガコン制御部６１Ｒと、傾転アクチュエータ４１Ｒの駆動変位をスプール弁６００Ｒにフィードバックするためのフィードバックレバー６２Ｒとからなる駆動機構である。

傾転アクチュエータ４１Ｒは、一端に大径受圧部ＰＲ１を有すると共に他端に小径受圧部ＰＲ２を有する作動ピストン４１０Ｒと、大径受圧部ＰＲ１に対応する受圧室４１１Ｒと、小径受圧部ＰＲ２に対応する受圧室４１２Ｒとからなり、受圧室４１１Ｒにはスプール弁６００Ｒを介して油圧ポンプ１０Ｒの吐出圧Ｐ２が導入され、或いは受圧室４１１Ｒからスプール弁６００Ｒを介して圧油が排出され、また、受圧室４１２Ｒには油圧ポンプ１０Ｒの吐出圧Ｐ２が導入される。作動ピストン４１０Ｒは、受圧室４１１Ｒに圧油が導入されて受圧室４１２Ｒ側に変位すると油圧ポンプ１０Ｒの斜板（ヨーク）を小流量側に傾転駆動する。

スプール弁機構６０Ｒは、油圧ポンプ１０Ｒの吐出圧Ｐ２が導入される第一ポート、圧油タンク２２に連通する第二ポート、及び受圧室４１１Ｒに連通する出力ポートを有し、第一ポートと出力ポートとを連通する第一位置、第二ポートと出力ポートとを連通する第二位置、又は第一ポート及び第二ポートの何れをも出力ポートに連通しない中立位置に選択的に切り換えられるスプール弁６００Ｒと、スプール弁６００Ｒを第二位置に変位させる方向に付勢するばね６０１Ｒとからなる。

全馬力制御部５３Ｒは、スプール弁６００Ｒを第一位置に変位させる方向に押圧可能なサーボピストン５３０Ｒと、サーボピストン５３０Ｒを押圧状態から復帰させるばね５３１Ｒと、サーボピストン５３０Ｒに設けられた受圧部ＰＲ３に対応し油圧ポンプ１０Ｒの吐出圧Ｐ２が導入される受圧室５３２Ｒと、受圧部ＰＲ４に対応し油圧ポンプ１０Ｌの吐出圧Ｐ１が導入される受圧室５３３Ｒと、受圧部ＰＲ５に対応し後述する電磁比例弁５５の制御圧が導入される受圧室５３４Ｒとからなる。

ネガコン制御部６１Ｒは、スプール弁６００Ｒを第一位置に変位させる方向に押圧可能なサーボピストン６１０Ｒと、サーボピストン６１０Ｒを押圧状態から復帰させるばね６１１Ｒと、サーボピストン６１０Ｒに設けられた受圧部ＰＲ６に対応し制御圧管路３２Ｒの制御圧が導入される受圧室６１２Ｒとからなる。

フィードバックレバー６２Ｒは、サーボピストン５３０Ｒ又はサーボピストン６１０Ｒの変位によってスプール弁６００Ｒが第一位置又は第二位置に切り換えられ、受圧室４１１Ｒに圧油が導入され或いは受圧室４１１Ｒから圧油が排出されることにより作動ピストン４１０Ｒが移動したときにその移動量を物理的にスプール弁６００Ｒにフィードバックし、中立位置に復帰させるためのリンク機構である。

なお、油圧ポンプ用レギュレータ４０Ｌは、全馬力制御部５３Ｌにおいて、受圧室５３２Ｌに油圧ポンプ１０Ｌの吐出圧Ｐ１が導入される点、受圧室５３３Ｌに油圧ポンプ１０Ｒの吐出圧Ｐ２が導入される点、及び受圧室５３４Ｒに後述する電磁比例弁５７の制御圧が導入される点で油圧ポンプ用レギュレータ４０Ｒと相違するが、その他の点では共通するため説明を省略する。

このような構成により、油圧ポンプ用レギュレータ４０Ｌ、４０Ｒは、サーボピストン５３０Ｌ、５３０Ｒ又はサーボピストン６１０Ｌ、６１０Ｒに導入される制御圧が大きいほど油圧ポンプ１０Ｌ、１０Ｒの吐出量を減少させ、導入される制御圧が小さいほど油圧ポンプ１０Ｌ、１０Ｒの吐出量を増大させるようにする。

図２に示すように、油圧ショベル１における何れの油圧アクチュエータも利用されていない場合（以下、「待機モード」とする。）、油圧ポンプ１０L、１０Rが吐出する圧油は、センターバイパス管路３０L、３０Rを通ってネガティブコントロール絞り２０L、２０Rに至り、ネガティブコントロール絞り２０L、２０Rの上流で発生するネガコン圧を増大させる。

その結果、油圧ポンプ用レギュレータ４０L、４０Rは、ネガコン制御部６１Ｌ、６１Ｒに導入されたネガコン圧によりスプール弁６００Ｌ、６００Ｒを第一位置に変位させ、傾転アクチュエータ４１Ｌ、４１Ｒを駆動して、油圧ポンプ１０L、１０Rの吐出量を減少させ、吐出した圧油がセンターバイパス管路３０Ｌ、３０Ｒを通過する際の圧力損失（ポンピングロス）を抑制するようにする。

一方、図５〜図９に示すように、油圧ショベル１における何れかの油圧アクチュエータが利用された場合、油圧ポンプ１０L、１０Rが吐出する圧油は、その油圧アクチュエータに対応する切換弁を介してその油圧アクチュエータに流れ込み、ネガティブコントロール絞り２０L、２０Rに至る量を減少或いは消滅させ、ネガティブコントロール絞り２０L、２０Rの上流で発生するネガコン圧を低下させる。

その結果、油圧ポンプ用レギュレータ４０L、４０Rは、油圧ポンプ１０L、１０Rの吐出量を増大させ、各油圧アクチュエータに十分な圧油を循環させ、各アクチュエータの駆動を確かなものとする。

上述のような構成により、ポンプ制御装置１００は、待機モードにおいては、油圧ポンプ１０L、１０Rにおける無駄なエネルギー消費（油圧ポンプ１０L、１０Rの吐出する圧油がセンターバイパス管路３０Ｌ、３０Ｒで発生させるポンピングロス）を抑制しながらも、各種油圧アクチュエータを作動させる場合には、油圧ポンプ１０Ｌ、１０Ｒから必要十分な圧油を各種油圧アクチュエータに供給できるようにする。

アーム操作レバー５０は、コントロールポンプ５２が吐出する圧油を利用してレバー操作量に応じた制御圧を、第一速アーム切換弁１５Ｌのパイロットポート、及び第二速アーム切換弁１５Ｒのパイロットポートにその制御圧を導入させる装置である。

ブーム操作レバー５１は、アーム操作レバー５０と同様、コントロールポンプ５２が吐出する圧油を利用してレバー操作量に応じた制御圧を、第一速ブーム切換弁１３Ｒのパイロットポート、及び第二速ブーム切換弁１３Ｌのパイロットポートにその制御圧を導入させる装置である。

全馬力制御部５３Ｌ、５３Ｒは、油圧ポンプ１０Ｌ、１０Ｒの合計吸収馬力がエンジン又は電動モータの出力馬力を超えることがないよう油圧ポンプ１０Ｌ、１０Ｒの吐出量をそれぞれの吐出圧に応じて制御する機構であり、油圧ポンプ１０Ｌ、１０Ｒにおける吐出圧Ｐ１、Ｐ２の導入を受けて、油圧ポンプ１０Ｌ、１０Ｒが吐出量Ｑ１、Ｑ２で圧油を吐出するよう、油圧ポンプ用レギュレータ４０L、４０Rのスプール弁６００Ｌ、６００Ｒを変位させて傾転アクチュエータ４１Ｌ、４１Ｒを駆動して、油圧ポンプ１０Ｌ、１０Ｒの斜板（ヨーク）を傾転駆動させる。なお、吐出圧Ｐ１、Ｐ２と吐出量Ｑ１、Ｑ２との間の関係は、所定のＰ（吐出圧）−Ｑ（吐出量）線図（以下、「通常時Ｐ−Ｑ線図」とする。）で予め決定されているものとする。

図４は、全馬力制御の特性を示すＰ−Ｑ線図であり、図４（Ａ）は、油圧ポンプ１０Ｌ、１０Ｒの双方に適用される通常時Ｐ−Ｑ線図であり、図４（Ｂ）は、後述の吸収馬力低減手段によって用いられる吸収馬力低減時Ｐ−Ｑ線図の一例であり、図４（Ｃ）は、後述の吸収馬力増大手段によって用いられる吸収馬力増大時Ｐ−Ｑ線図の一例である。

図４（Ａ）に示すように、例えば、アーム操作レバー５０のレバー操作量が所定値以上となり、ネガティブコントロール絞り２０Ｌの上流におけるネガコン圧が所定値未満となり（油圧ポンプ１０Ｌに対し最大吐出量を要求することになる。）、油圧ポンプ１０Ｌの吐出量の制御がネガコン圧による制御から全馬力制御部５３Ｌによる制御に移行した場合、油圧ポンプ１０Ｌの吐出圧ＰがＰ１、油圧ポンプ１０Ｒの吐出圧がＰ２であれば、全馬力制御部５３Ｌは、油圧ポンプ１０Ｌの吐出量Ｑが（Ｐ１＋Ｐ２）／２におけるＱ１（＝Ｑ２）となるよう、油圧ポンプ用レギュレータ４０Lの傾転アクチュエータ４１Ｌに対して相応の圧油を供給する。

また、油圧ポンプ１０Ｒの吐出量の制御もネガコン圧による制御から全馬力制御部５３Ｒによる制御に移行し、油圧ポンプ１０Ｌの吐出圧ＰがＰ１、油圧ポンプ１０Ｒの吐出圧ＰがＰ２であれば、全馬力制御部５３Ｒは、油圧ポンプ１０Ｒの吐出量Ｑが（Ｐ１＋Ｐ２）／２におけるＱ２（＝Ｑ１）となるよう、油圧ポンプ用レギュレータ４０Ｒの傾転アクチュエータ４１Ｒに対して相応の制御圧を供給する。

メインコントローラ５４は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ(Random Access Memory)、ＲＯＭ（Read Only Memory）等を備えたコンピュータであり、吸収馬力低減手段に対応するプログラムをＲＯＭに記憶しながら、吸収馬力低減手段に対応する処理をＣＰＵに実行させる。

また、メインコントローラ５４は、アーム操作レバー５０を上げ方向に操作した場合に発生する制御圧を測定する圧力センサＳ１、及び、アーム操作レバー５０を下げ方向に操作した場合に発生する制御圧を測定する圧力センサＳ２の出力に基づいてアーム操作レバー５０のレバー操作量を検出する。

同様に、メインコントローラ５４は、ブーム操作レバー５１を上げ方向に操作した場合に発生する制御圧を測定する圧力センサＳ３、及び、ブーム操作レバー５１を下げ方向に操作した場合に発生する制御圧を測定する圧力センサＳ４の出力に基づいてブーム操作レバー５１のレバー操作量を検出する。

更に、メインコントローラ５４は、油圧ポンプ１０Ｌの吐出圧を測定する圧力センサＳ５、及び、油圧ポンプ１０Ｒの吐出圧を測定する圧力センサＳ６の出力に基づいて油圧ポンプ１０Ｌ、１０Ｒにおける圧油の吐出状態を検出する。

吸収馬力低減手段は、圧力センサＳ１〜Ｓ６の出力に基づいて掘削アタッチメントの操作内容を判定し、所定の複合操作が行われたと判定した場合であって、油圧ポンプ１０Ｌ、１０Ｒの吐出量が全馬力制御部５３Ｌ、５３Ｒによって制御されるときに、油圧ポンプ１０Ｒの吸収馬力を低減させるための手段であり、例えば、油圧ポンプ１０Ｌが吐出する圧油によってアーム５を速やかに動作させるために油圧ポンプ１０Ｌ、１０Ｒの吐出量が全馬力制御部５３Ｌ、５３Ｒによって制御される場合であって、油圧ポンプ１０Ｒが吐出する圧油によってブーム４をゆっくりと動作させる場合、油圧ポンプ１０Ｒの吐出量Ｑが吸収馬力低減時Ｐ−Ｑ線図に沿ったものとなるよう、電磁比例弁５５に対して制御電流を供給し、油圧ポンプ用レギュレータ４０Ｒの傾転アクチュエータ４１Ｒに対して適切な圧油を供給させるようにする。

ここで、電磁比例弁５５は、メインコントローラ５４が出力する制御電流に応じてコントロールポンプ５２から全馬力制御部５３Ｒの受圧室５３４Ｒに導入される制御圧を調整するためのバルブであり、電磁弁５５の制御電流の最小値と最大値との中間値における制御圧を基準制御圧として全馬力制御部５３Ｒの受圧室５３４Ｒに導入しており、制御電流の増加に対して制御圧が減少する特性となっている。また、吸収馬力低減時Ｐ−Ｑ線図は、ブーム操作レバー５１のレバー操作量に応じて複数用意されており、メインコントローラ５４のＲＯＭ等に予め登録されているものとする。

図４（Ｂ）は、吸収馬力低減時Ｐ−Ｑ線図を実線で示し、通常時Ｐ−Ｑ線図を破線で示す。油圧ポンプ１０Lの吐出圧ＰがＰ１であり、油圧ポンプ１０Ｒの吐出圧ＰがＰ２であった場合、油圧ポンプ１０Ｒの吐出量Ｑは、通常、全馬力制御部５３Ｒにより通常時Ｐ−Ｑ線図に沿った（Ｐ１＋Ｐ２）／２におけるＱ２（＝Ｑ１）となるよう制御されるが、所定の複合操作が行われたときに、吸収馬力低減手段は、油圧ポンプ１０Ｒの吐出量Ｑが吸収馬力低減時Ｐ−Ｑ線図に沿った吐出量ＱＴ２（ＱＴ２＜Ｑ２）となるよう、電磁比例弁５５に対して制御電流を供給し、全馬力制御部５３Ｒの受圧室５３４Ｒに制御圧を導入することで、見かけ上、吐出圧（Ｐ１＋Ｐ２）／２よりも高い吐出圧が発生しているかのように全馬力制御部５３Ｒのサーボピストン５３０Ｒをオフセットさせることで、相応の圧油を油圧ポンプ用レギュレータ４０Ｒの傾転アクチュエータ４１Ｒに導入させる。

このようにして、吸収馬力低減手段は、油圧ポンプ１０Ｒの吸収馬力を低減させ、無駄な圧力損失の発生を抑制することができる。なお、図４（Ｂ）の灰色領域ＡＲ１は、吸収馬力低減手段による油圧ポンプ１０Ｒにおける吸収馬力の低減分を表す。

吸収馬力増大手段は、吸収馬力低減手段により一方の油圧ポンプの吸収馬力が低減された場合に、他方の油圧ポンプの吸収馬力を増大させるための手段であり、例えば、吸収馬力低減手段により油圧ポンプ１０Ｒの吐出量が吸収馬力低減時Ｐ−Ｑ線図に沿ったものとなるように低減された場合、油圧ポンプ１０Ｌの吐出量Ｑが吸収馬力増大時Ｐ−Ｑ線図に沿ったものとなるよう、電磁比例弁５７に対して制御電流を供給し、油圧ポンプ用レギュレータ４０Ｌの傾転アクチュエータ４１Ｌに対して適切な圧油を供給させるようにする。

ここで、電磁比例弁５７は、メインコントローラ５４が出力する制御電流に応じてコントロールポンプ５２から全馬力制御部５３Ｌの受圧室５３４Ｌに導入される制御圧を調整するためのバルブであり、電磁弁５７の制御電流の最小値と最大値との中間値における制御圧を基準制御圧として全馬力制御部５３Ｌの受圧室５３４Ｌに導入しており、制御電流の増加に対して制御圧が減少する特性となっている。また、吸収馬力増大時Ｐ−Ｑ線図は、吸収馬力低減時Ｐ−Ｑ線図と一対となるように複数用意されており、メインコントローラ５４のＲＯＭ等に予め登録されているものとする。

図４（Ｃ）は、吸収馬力増大時Ｐ−Ｑ線図を実線で示し、通常時Ｐ−Ｑ線図を破線で示す。油圧ポンプ１０Ｌの吐出圧ＰがＰ１であり、油圧ポンプ１０Ｒの吐出圧ＰがＰ２であった場合、油圧ポンプ１０Ｌの吐出量Ｑは、通常、全馬力制御部５３Ｌにより通常時Ｐ−Ｑ線図に沿った（Ｐ１＋Ｐ２）／２におけるＱ１（＝Ｑ２）となるように制御されるが、所定の複合操作が行われたときには、吸収馬力増大手段は、油圧ポンプ１０Ｌの吐出量Ｑが吸収馬力増大時Ｐ−Ｑ線図に沿った吐出量ＱＴ１（ＱＴ１＞Ｑ１＝Ｑ２）となるよう、電磁比例弁５７に対して制御電流を供給し、全馬力制御部５３Ｌの受圧室５３４Ｌに制御圧を導入することで、見かけ上、吐出圧（Ｐ１＋Ｐ２）／２よりも低い吐出圧が発生しているかのように全馬力制御部５３Ｌのサーボピストン５３０Ｌをオフセットさせることで、相応の圧油を油圧ポンプ用レギュレータ４０Ｌの傾転アクチュエータ４１Ｌに導入させる。

このようにして、吸収馬力増大手段は、吸収馬力低減手段が低減させた油圧ポンプ１０Ｒにおける吸収馬力の低減分だけ油圧ポンプ１０Ｌの吸収馬力を増大させ、駆動源の出力馬力を超えることがないようにしながらも、アーム５をより速やかに動作させることができる。

なお、図４（Ｃ）の灰色領域ＡＲ２は、吸収馬力増大手段による油圧ポンプ１０Ｌにおける吸収馬力の増大分を表し、吸収馬力低減手段による油圧ポンプ１０Ｒにおける吸収馬力の低減分を表すＡＲ１と同じ大きさであることを表す。

次に、図５を参照しながら、アーム単独操作時におけるポンプ制御装置１００の状態について説明する。

図５は、アーム操作レバー５０を下げ方向に最大限傾倒させた場合におけるポンプ制御装置１００の状態を示し、油圧ポンプ１０Ｌは、全馬力制御部５３Ｌの制御の下、第一速アーム切換弁１５Ｌを経てアームシリンダ８のヘッド側に最大吐出量で圧油を供給しながら、アームシリンダ８のロッド側からアームシリンダ８内の圧油を圧油タンク２２に排出させ、同時に、油圧ポンプ１０Ｒは、主としてセンターバイパス管路３０Ｒを通過する圧油を、第二速アーム切換弁１５Ｒ経由でアームシリンダ８のヘッド側に合流させている（第一動作モード）。

次に、図６〜図９を参照しながら、様々な複合操作を行った場合におけるポンプ制御装置１００の状態について説明する。

図６は、アーム操作レバー５０を下げ方向に最大限傾倒させ、かつ、ブーム操作レバー５１を上げ方向に僅かに傾倒させた場合におけるポンプ制御装置１００の状態を示し、油圧ポンプ１０Ｌは、全馬力制御部５３Ｌの制御の下、第一速アーム切換弁１５Ｌを経てアームシリンダ８のヘッド側に最大吐出量で圧油を供給しアームシリンダ８のロッド側からアームシリンダ８内の圧油を圧油タンク２２に排出させている。

また、油圧ポンプ１０Ｒは、全馬力制御部５３Ｒの制御の下、最大吐出量で、第一速ブーム切換弁１３Ｒを経てブームシリンダ７のヘッド側に圧油を供給しブームシリンダ７のロッド側からブームシリンダ７内の圧油を圧油タンク２２に排出させ、同時に、主としてパラレル回路３１Ｒを通過する圧油を、第二速アーム切換弁１５Ｒを経てアームシリンダ８のヘッド側に合流させている。

これにより、油圧ショベル１は、ブーム４をゆっくりと上げながら（起こしながら）アーム５を速やかに下げる（抱き込む）動作（第二動作モード）を実行する。

この場合、アーム操作レバー５０のレバー操作量が大きいので油圧ポンプ１０Ｌばかりでなく油圧ポンプ１０Ｒからもアームシリンダ８のヘッド側へ圧油を流入させようとするが、アームシリンダ８の負荷圧がブームシリンダ７の負荷圧よりも低いときには、油圧ポンプ１０Ｒが吐出するほとんど全ての圧油がアームシリンダ８のヘッド側に流入してしまうことになる。これを防止するため、第二速アーム切換弁１５Ｒに向かうパラレル回路３１Ｒに絞り２３（第二速アーム切換弁１５Ｒの内部に配置される場合もある。）を設けてアームシリンダ８のヘッド側に流入する圧油の流量を制限しているが、絞り２３のところで無駄な圧力損失を発生させることとなる（圧力損失の発生箇所を破線円Ｃ１で示す。）。

また、全馬力制御部５３Ｌ、５３Ｒは、油圧ポンプ１０Ｌ、１０Ｒの合計吸収馬力がエンジンの出力馬力を超えない範囲で最大吐出量となるように全馬力制御するため、ブームシリンダ７のヘッド側に必要とされる圧油に対して吐出量が多くなることから、第一速ブーム切換弁１３Ｒにおいてスプール開口が小さい領域では、ここでも無駄な圧力損失を発生させることとなる（圧力損失の発生箇所を破線円Ｃ２、Ｃ３で示す。なお、第一速ブーム切換弁１３Ｒは、他の複合操作のために絞られているため圧力損失が更に大きい。）。

図７は、図６の状態において、その無駄な圧力損失の発生を抑制するために吸収馬力低減手段が作動した場合におけるポンプ制御装置１００の状態を示し、メインコントローラ５４の吸収馬力低減手段は、圧力センサＳ２の出力に基づいてアーム操作レバー５０が下げ方向に最大限（第二アーム切換弁１５Ｒが作動させられる程度である。）傾倒されたことを検出し、かつ、圧力センサＳ３の出力に基づいてブーム操作レバー５１が上げ方向に傾倒されたことを検出した場合に、ブーム操作レバー５０のレバー操作量に応じた吸収馬力低減時Ｐ−Ｑ線図（図４（Ｂ）参照。）を用いながら、油圧ポンプ１０Ｒの実際の吐出量がＱＴ２（ＱＴ２＜Ｑ２）となるよう、電磁比例弁５５に対して制御電流を供給する。

また、メインコントローラ５４の吸収馬力増大手段は、吸収馬力低減手段により油圧ポンプ１０Ｒの吐出量が低減された場合（電磁比例弁５５に制御電流が供給された場合）、吸収馬力低減時Ｐ−Ｑ線図（図４（Ｂ）参照。）に対応する吸収馬力増大時Ｐ−Ｑ線図（図４（Ｃ）参照。）を用いながら、油圧ポンプ１０Ｌの実際の吐出量がＱＴ１（ＱＴ１＞Ｑ１）となるよう、電磁比例弁５７に対して制御電流を供給する。

これにより、ポンプ制御装置１００は、油圧ポンプ１０Ｌの最大吐出量ＱＴ１と、油圧ポンプ１０Ｒの吐出量ＱＴ２の一部（第二速アーム切換弁１５Ｒを通
過する分）とで圧油をアームシリンダ８のヘッド側に流入させアーム５を速やかに下げ方向（抱き込み方向）に動作させると同時に、油圧ポンプ１０Ｒの吐出量ＱＴ２の残部（第二速アーム切換弁１５Ｒを通過する分を除いた分）で圧油をブームシリンダ７のヘッド側に流入させブーム４をゆっくりと上げ方向（起こす方向）に動作させながら、エンジンの出力馬力を上回る吸収馬力によってエンジンストップを引き起こすこともなく、第二速アーム切換弁１５Ｒに向かうパラレル回路３１Ｒの絞り２３における無駄な圧力損失の発生を抑制することができる。

なお、油圧ポンプ１０Ｒの吐出量ＱＴ２は、ブーム操作レバー５１のレバー操作量に応じた吐出量に第二速アーム切換弁１５Ｒを通過する分を補償した吐出量ＱＴ２まで減少するが、ブーム４及びアーム５の動作速度に大きな影響を与える程ではない。

一方で、油圧ポンプ１０Ｌの吐出量Ｑは、吐出量ＱＴ１まで増大するので、アーム５をより速やかに下げ方向（抱き込み方向）に動作させることができる。

図８は、アーム操作レバー５０を下げ方向に最大限傾倒させ、かつ、バケット操作レバー５６を下げ方向に傾倒させた場合におけるポンプ制御装置１００の状態を示し、油圧ポンプ１０Ｌは、全馬力制御部５３Ｌの制御の下、第一速アーム切換弁１５Ｌを経てアームシリンダ８のヘッド側に最大吐出量で圧油を供給しアームシリンダ８のロッド側からアームシリンダ８内の圧油を圧油タンク２２に排出させている。

また、油圧ポンプ１０Ｒは、全馬力制御部５３Ｒの制御の下、最大吐出量で、バケット切換弁１４を経てバケットシリンダ９のヘッド側に圧油を供給しバケットシリンダ９のロッド側からバケットシリンダ９内の圧油を圧油タンク２２に排出させ、同時に、主としてパラレル回路３１Ｒを通過する圧油を、第二速アーム切換弁１５Ｒを経て、アームシリンダ８のヘッド側に合流させている。

これにより、油圧ショベル１は、バケット６をゆっくりと下げながらアーム５を速やかに下げる（抱き込む）動作（第二動作モード）を実行する。

この場合、ポンプ制御装置１００は、アーム操作レバー５０のレバー操作量が大きいので油圧ポンプ１０Ｌばかりでなく油圧ポンプ１０Ｒからもアームシリンダ８のヘッド側へ圧油を流入させようとするが、例えば、空中時の様にアームシリンダ８の負荷圧がバケットシリンダ９の負荷圧よりも低いときには、油圧ポンプ１０Ｒが吐出するほとんど全ての圧油がアームシリンダ８のヘッド側に流入してしまうようなことになる。これを防止するため、第二速アーム切換弁１５Ｒに向かうパラレル回路３１Ｒに絞り２３（第二速アーム切換弁１５Ｒの内部に配置される場合もある。）を設けてアームシリンダ８のヘッド側に流入する圧油の流量を制限しているが、絞り２３のところで無駄な圧力損失を発生させることとなる（圧力損失の発生箇所を破線円Ｃ１で示す。）。

また、全馬力制御部５３Ｌ、５３Ｒは、油圧ポンプ１０Ｌ、１０Ｒの合計吸収馬力がエンジンの出力馬力を超えない範囲で最大吐出量となるように全馬力制御するため、バケットシリンダ９のヘッド側に必要とされる圧油に対して吐出量が多くなることから、バケット切換弁１４においてスプール開口が小さい領域では、ここでも無駄な圧力損失を発生させることとなる（圧力損失の発生箇所を破線円Ｃ４、Ｃ５で示す。）。

図９は、図８の状態において、その無駄な圧力損失の発生を抑えるために吸収馬力低減手段が作動した場合におけるポンプ制御装置１００の状態を示し、メインコントローラ５４の吸収馬力低減手段は、圧力センサＳ２の出力に基づいてアーム操作レバー５０が下げ方向に最大限（第二アーム切換弁１５Ｒが作動させられる程度である。）傾倒されたことを検出し、かつ、圧力センサＳ８の出力に基づいてバケット操作レバー５６が下げ方向に傾倒されたことを検出した場合に、バケット操作レバー５６のレバー操作量に応じた吸収馬力低減時Ｐ−Ｑ線図（図４（Ｂ）参照。）を用いながら、油圧ポンプ１０Ｒの実際の吐出量がＱＴ２（ＱＴ２＜Ｑ２）となるよう、電磁比例弁５５に対して制御電流を供給する。

また、メインコントローラ５４の吸収馬力増大手段は、吸収馬力低減手段により油圧ポンプ１０Ｒの吐出量が低減された場合、吸収馬力低減時Ｐ−Ｑ線図（図４（Ｂ）参照。）に対応する吸収馬力増大時Ｐ−Ｑ線図（図４（Ｃ）参照。）を用いながら、油圧ポンプ１０Ｌの実際の吐出量がＱＴ１（ＱＴ１＞Ｑ１）となるよう、電磁比例弁５７に対して制御電流を供給する。

これにより、ポンプ制御装置１００は、油圧ポンプ１０Ｌの吐出量ＱＴ１と、油圧ポンプ１０Ｒの吐出量ＱＴ２の一部（第二速アーム切換弁１５Ｒを通過する分）とで圧油をアームシリンダ８のヘッド側に流入させアーム５を速やかに下げ方向（抱き込み方向）に動作させると同時に、油圧ポンプ１０Ｒの吐出量ＱＴ２の残部（第二速アーム切換弁１５Ｒを通過する分を除いた分）で圧油をバケットシリンダ９のヘッド側に流入させバケット６をゆっくりと上げ方向（起こす方向）に動作させながら、エンジンの出力馬力を上回る吸収馬力によってエンジンストップを引き起こすこともなく、第二速アーム切換弁１５Ｒに向かうパラレル回路３１Ｒの絞り２３における無駄な圧力損失の発生を抑制することができる。

なお、油圧ポンプ１０Ｒの吐出量ＱＴ２は、バケット操作レバー５６のレバー操作量に応じた吐出量に第二速アーム切換弁１５Ｒを通過する分を補償した吐出量ＱＴ２まで減少するが、アーム５及びバケット６の動作速度に大きな影響を与える程ではない。

一方で、油圧ポンプ１０Ｌの吐出量Ｑは、吐出量ＱＴ１まで増大するので、アーム５をより速やかに下げ方向（抱き込み方向）に動作させることができる。

以上、本発明の実施の形態について詳述したが、本発明は特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。

例えば、上述の実施例において、バケット６を装着したものを例示しているが、これに代えてリフティングマグネットとしてもよい。

また、上述の実施例において、ポンプ制御装置１００は、吸収馬力低減手段による油圧ポンプ１０Ｒにおける吸収馬力の低減分と同じだけ、吸収馬力増大手段によって、油圧ポンプ１０Ｌにおける吸収馬力を増大させるようにするが、その増大分は、その減少分を超えない限り何れの大きさであってもよく、アーム操作レバー５０のレバー操作量に応じて調整されてもよい。

また、上述の実施例において、ポンプ制御装置１００は、ブーム操作レバー５１のレバー操作量に応じた吐出量、又はバケット操作レバー５６のレバー操作量に応じた吐出量となるように、予めＲＯＭ等に記憶させておいた吸収馬力低減時Ｐ−Ｑ線図を用いて調整するものとしているが、これに代えて油圧ポンプ１０Ｒの吐出量をまず所定量（例えば、２０％）低減させる基準低減吐出量を設定し、この基準低減吐出量をブーム操作レバー５１のレバー操作量の増加に応じて、又はバケット操作レバー５６のレバー操作量の増加に応じて、最大吐出量に向かって漸増させるようにしてもよい。

また、上述の実施例において、全馬力制御部５３Ｌ、５３Ｒのそれぞれに更に別の受圧室５３５Ｌ、５３５Ｒを設け別の電磁比例弁５８を介してそれら受圧室５３５Ｌ、５３５Ｒに圧油を供給することで、例えば、エンジン回転数に応じて油圧ポンプ１０Ｌ、１０Ｒの流量を同一量増減させ得る増馬力制御機構を併存させることも可能である（図１０参照）。

また、ポンプ制御装置１００は、切換弁５９を用いることにより、通常時には、増馬力制御機構として全馬力制御部５３Ｌ、５３Ｒの双方に電磁弁５７の制御圧を導入し、吸収馬力低減時には、全馬力制御部５３Ｌに電磁弁５７の制御圧を導入し、且つ、全馬力制御部５３Ｒに電磁弁５５の制御圧を導入するようにしてもよい（図１１参照）。なお、ポンプ制御装置１００は、全馬力制御部５３Ｌ、５３Ｒのそれぞれにサーボピストン５３０Ｌ、５３０Ｒとは別の増馬力制御機構用サーボピストンを設けて、増馬力制御と吸収馬力制御とを個別に行うようにしてもよい。

更に、ポンプ制御装置１００は、図１１のような構成の代わりに、シャトル弁６５を用いて制御圧管路３２Ｒのネガコン圧と電磁比例弁５５の制御圧とを選択的にネガコン制御部６１の受圧室６１２Ｒに導入する構成としてもよい（図１２参照。）。

また、上述の実施例において、ポンプ制御装置１００は、油圧ポンプ１０Ｌ、１０Ｒの吐出圧Ｐ１、Ｐ２に応じて変位されるサーボピストン５３０Ｌ、５３０Ｒを用いて全馬力制御部５３Ｌ、５３Ｒを構成しているが、これに代えて、油圧ポンプ１０Ｌ、１０Ｒの吐出圧Ｐ１、Ｐ２を検出するセンサを設け、メインコントローラ５４によりこれらの検出値に基づいてスプール弁機構６０Ｒにおけるスプール弁６００Ｒの目標変位量を設定して、スプール弁６００Ｒを駆動するような構成とし、このメインコントローラ５４によるスプール弁６００Ｒの目標変位量の設定時に吸収馬力低減手段による補正を行うようにしてもよい。

また、上述の実施例において、ポンプ制御装置１００は、第二速アーム切換弁１５Ｒに向かうパラレル回路３１Ｒに絞り２３を設けたものを例示しているが、これに代えて、第二速アーム切換弁１５Ｒの内部に絞りを設けるようにしてもよい。

油圧ショベルの構成例を示す図である。 本発明に係る建設機械に搭載されるポンプ制御装置の油圧回路図である。 図２の領域ＩＩＩの拡大図である。 全馬力制御の特性を示すＰ−Ｑ線図である。 アームを単独操作した場合におけるポンプ制御装置の状態を示す図である。 アーム及びブームを複合操作した場合におけるポンプ制御装置の状態を示す図（その１）である。 アーム及びブームを複合操作した場合におけるポンプ制御装置の状態を示す図（その２）である。 アーム及びバケットを複合操作した場合におけるポンプ制御装置の状態を示す図（その１）である。 アーム及びバケットを複合操作した場合におけるポンプ制御装置の状態を示す図（その２）である。 本発明に係る建設機械に搭載されるポンプ制御装置の油圧回路図の別形態（その１）である。 本発明に係る建設機械に搭載されるポンプ制御装置の油圧回路図の別形態（その２）である。 本発明に係る建設機械に搭載されるポンプ制御装置の油圧回路図の別形態（その３）である。

符号の説明

１・・・油圧ショベル ２・・・下部走行体 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 １０L、１０R・・・油圧ポンプ １１Ｌ・・・走行モータ切換弁 １１Ｒ・・・走行直進弁 １２Ｌ・・・旋回モータ切換弁 １２Ｒ・・・走行モータ切換弁 １３Ｌ・・・第二速ブーム切換弁 １３Ｒ・・・第一速ブーム切換弁 １４・・・バケット切換弁 １５Ｌ・・・第一速アーム切換弁 １５Ｒ・・・第二速アーム切換弁 ２０Ｌ、２０Ｒ・・・ネガティブコントロール絞り ２２・・・圧油タンク ２３・・・絞り ３０Ｌ、３０Ｒ・・・センターバイパス管路 ３２Ｌ、３２Ｒ・・・制御圧管路 ４０Ｌ、４０Ｒ・・・油圧ポンプ用レギュレータ ４１・・・傾転アクチュエータ ４２Ｌ、４２Ｒ・・・走行用油圧モータ ４４・・・旋回用油圧モータ ５０・・・アーム操作レバー ５１・・・ブーム操作レバー ５２・・・コントロールポンプ ５３Ｌ、５３Ｒ・・・全馬力制御部 ５４・・・メインコントローラ ５５・・・電磁比例弁 ５６・・・バケット操作レバー ５７・・・電磁比例弁 ５８・・・電磁比例弁 ５９・・・切換弁 ６０・・・スプール機構 ６１・・・ネガコン制御部 ６５・・・シャトル弁 １００、２００・・・ポンプ制御装置 Ｓ１〜Ｓ８・・・圧力センサ

Claims (4)

1. 第一油圧ポンプ及び第二油圧ポンプが吐出する圧油で第一腕体のみを動作させる第一動作モード、又は、該第一及び第二油圧ポンプが吐出する圧油で該第一腕体を動作させながら該第二油圧ポンプが吐出する圧油で該第二腕体を動作させる第二動作モードを有する建設機械であって、
   前記第二動作モードにおいて、駆動源が出力する馬力を超えないように前記第一及び第二油圧ポンプで全馬力制御が行われる場合に、前記第二油圧ポンプの吸収馬力を低減させる吸収馬力低減手段と、
   前記第二動作モードにおいて、駆動源が出力する馬力を超えないように前記第一及び第二油圧ポンプで全馬力制御が行われる場合に、前記第一油圧ポンプの吸収馬力を増大させる吸収馬力増大手段と、
   を備えることを特徴とする建設機械。
2. 前記吸収馬力増大手段による吸収馬力の増大分は、前記吸収馬力低減手段による吸収馬力の低減分以下である、
   ことを特徴とする請求項１に記載の建設機械。
3. 前記第二動作モードにおいて、前記吸収馬力低減手段は、前記第二油圧ポンプの吸収馬力を前記第二腕体の動作に必要な圧油量と前記第一腕体に合流させる圧油量とに応じて設定する、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の建設機械。
4. 前記吸収馬力低減手段は、前記全馬力制御における前記第二油圧ポンプの最大吐出量に対して吸収馬力を所定量低減させると共に、該低減させた吸収馬力を前記第二腕体の動作に必要な圧油量の増加に応じて前記第二油圧ポンプの最大吐出量に向かうように漸増させるように前記第二油圧ポンプの吸収馬力を設定する、
   ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の建設機械。