特許 6580618 建設機械

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6580618

(24)【登録日】2019年9月6日

(45)【発行日】2019年9月25日

(54)【発明の名称】建設機械

(51)【国際特許分類】

   E02F 9/22 20060101AFI20190912BHJP

【ＦＩ】

   E02F9/22 F

【請求項の数】4

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2017-54601(P2017-54601)

(22)【出願日】2017年3月21日

(65)【公開番号】特開2018-155066(P2018-155066A)

(43)【公開日】2018年10月4日

【審査請求日】2018年12月27日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005522

【氏名又は名称】日立建機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000442

【氏名又は名称】特許業務法人 武和国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】柄澤 英男

(72)【発明者】

【氏名】小高 克明

【審査官】 亀谷 英樹

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−１７０６９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２８１０６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２３００３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０５２５８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１６／１６９９３９（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｅ０２Ｆ ９／２０−９／２２

Ｅ０２Ｆ ３／４２−３／４３

Ｆ１５Ｂ ２０／００−２１／１２

Ｆ１５Ｂ １１／００−１１／２２

Ｆ１５Ｂ ２１／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

エンジンと、作動油を貯留する作動油タンクと、前記エンジンによって駆動され、前記作動油タンク内の作動油を圧油として吐出する油圧ポンプと、前記油圧ポンプから吐出された圧油によって動作するブームシリンダと、当該圧油の流れを制御するオープンセンタタイプの方向制御弁と、前記方向制御弁を切換操作する操作装置と、前記ブームシリンダが伸縮することによって上下方向へ回動するブームとを備え、前記ブームによるブーム下げ動作を利用して車体を持ち上げるジャッキアップ操作を行う建設機械において、
前記車体の重量を取得する車体重量取得装置と、
前記操作装置の操作量を検出する操作量検出器と、
前記油圧ポンプの吐出圧を検出する吐出圧検出器と、
前記油圧ポンプを前記作動油タンクに接続するセンタバイパス管路の途中であって前記方向制御弁よりも下流に設けられ、当該センタバイパス管路を全閉することが可能な開口面積特性を有するセンタバイパス切換弁と、
前記センタバイパス切換弁を切換操作するセンタバイパス切換弁用操作弁と、
前記車体重量取得装置によって取得された前記車体の重量、前記操作量検出器によって検出された前記操作装置の操作量、及び前記吐出圧検出器によって検出された前記油圧ポンプの吐出圧に基づいて、前記センタバイパス切換弁の動作を制御するコントローラとを備え、
前記コントローラは、
前記車体の重量毎に予め設定された前記ブーム下げ動作に対する前記操作装置の操作量と前記油圧ポンプの目標吐出圧との第１関係を記憶する記憶部と、
前記車体重量取得装置によって取得された前記車体の重量及び前記操作量検出器によって検出された前記操作装置の操作量を前記記憶部に記憶された前記第１関係に適用し、前記油圧ポンプの目標吐出圧を演算する目標吐出圧演算部と、
前記吐出圧検出器によって検出された前記油圧ポンプの吐出圧が前記目標吐出圧演算部によって演算された前記油圧ポンプの目標吐出圧と一致するように、前記センタバイパス切換弁用操作弁を介して前記センタバイパス切換弁をフィードバック制御するフィードバック制御部とを有することを特徴とする建設機械。

【請求項2】

請求項１に記載の建設機械において、
前記コントローラは、前記操作量検出器によって検出された前記操作装置の操作量に応じて、前記ジャッキアップ操作が行われているか否かを判定するジャッキアップ操作判定部を有し、
前記フィードバック制御部は、前記ジャッキアップ操作判定部によって前記ジャッキアップ操作が行われていると判定されたとき、前記センタバイパス切換弁のフィードバック制御を行うことを特徴とする建設機械。

【請求項3】

請求項１に記載の建設機械において、
前記車体重量取得装置は、前記コントローラに対して前記車体の重量を入力する入力装置から構成されたことを特徴とする建設機械。

【請求項4】

請求項１に記載の建設機械において、
前記コントローラからの駆動信号に従って前記油圧ポンプの傾転角を変更するレギュレータを備え、
前記油圧ポンプは、前記レギュレータによって変更された傾転角に応じた流量の圧油を吐出する可変容量型油圧ポンプから成り、
前記記憶部は、前記車体の重量毎に予め設定された前記ブーム下げ動作に対する前記操作装置の操作量と前記油圧ポンプの目標吐出流量との第２関係を記憶し、
前記コントローラは、
前記車体重量取得装置によって取得された前記車体の重量及び前記操作量検出器によって検出された前記操作装置の操作量を前記記憶部に記憶された前記第２関係に適用し、前記油圧ポンプの目標吐出流量を演算する目標吐出流量演算部と、
前記目標吐出流量演算部によって演算された前記油圧ポンプの目標吐出流量に相当する前記駆動信号を前記レギュレータに出力して前記油圧ポンプの傾転角を制御する傾転角制御部とを有することを特徴とする建設機械。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ブームによるブーム下げ動作を利用してジャッキアップ操作を行うことが可能な油圧ショベル等の建設機械に関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、油圧ショベル等の建設機械は、原動機としてのエンジンと、このエンジンによって駆動される油圧ポンプと、この油圧ポンプから吐出された圧油によって動作するブームシリンダやバケットシリンダ等の油圧アクチュエータとを備え、当該油圧アクチュエータを操作して車体の前部に設けられたブームやバケット等のフロント作業機を作動させることにより、掘削や放土等の必要な作業を行っている。

【0003】

このような構成を有する建設機械にあっては、作業中に進行方向にある路面の段差を乗り上げたり、走行体の履帯を空転させることで履帯に付着した泥等を落としたりするために、ブーム下げ動作でバケットを地面に押し付けて車体を持ち上げるジャッキアップ操作が行われる。その際、本来のブーム下げ動作の操作性を損なうことなく、ブームに対して大きな押し付け力を発生させることができる油圧機器が従来より要望されている。

【0004】

この種の油圧機器を備えた従来技術として、油圧ポンプから油圧アクチュエータに供給される圧油の流れを制御するオープンセンタタイプの方向制御弁を備えたコントロールバルブと、方向制御弁を切換操作する操作装置とを有し、コントロールバルブは、油圧アクチュエータのセクションに操作性能の異なる２つの方向制御弁を有し、操作装置の操作信号を２つの方向制御弁のいずれかに導くかを切り換える信号切換手段を設けた建設機械の油圧駆動装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

【0005】

また、他の従来技術として、ブームシリンダへの圧油の流れを制御する方向制御弁と、この方向制御弁の切換操作を行う操作装置とを備えると共に、ブームシリンダのボトム圧が所定圧に達したときに切り換えられるジャッキアップ切換弁と、このジャッキアップ切換弁の切換操作に伴って方向制御弁のメータインに供給される圧油の流路を開路側又は閉路側に変更する流路変更手段と、ジャッキアップ切換弁を切り換える圧油の流路を制御する絞り及びチェックバルブを含むスローリターン回路を備えた油圧作業機の油圧回路が知られている（例えば、特許文献２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００５−２２０５４４号公報

【特許文献2】特開２００５−２２１０２６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

上述した特許文献１に開示された従来技術は、ジャッキアップ操作を行う際に、２つの方向制御弁のうち、フルストローク位置近傍でセンタバイパス油路の可変絞りを全閉する開口面積特性を有する方向制御弁を選択することにより、センタバイパス油路を閉じ切ることで力強いブーム下げ動作が可能となる。しかしながら、このブーム下げ動作中に操作装置を微操作してセンタバイパス油路を閉じ切ると、油圧ポンプの吐出圧が急に上昇して圧油が勢い良く飛び出すため、ジャッキアップ操作に対する操作性が悪化したり、油圧ポンプの流量制御が影響を受けることにより、複数の油圧アクチュエータを同時に駆動する複合操作において油圧アクチュエータの速度が変動したりする等の不都合が生じることが懸念されている。

【0008】

また、上述した特許文献２に開示された従来技術は、ブーム下げ動作中にブームシリンダのボトム圧が所定圧よりも小さくなったときには、油圧ポンプから吐出される圧油が方向制御弁を介してブームシリンダのロッド室に供給される。この状態においては、操作装置の操作量に対して油圧ポンプの吐出圧が徐々に上昇するものの、中型や大型の油圧ショベル等のように、車体の重量が比較的大きい仕様の建設機械の場合、ジャッキアップ操作時に車体を持ち上げるのに必要な圧力が高くなるので、操作装置の操作量に対する車体の上昇量（車体の持ち上がり量）が後退することが問題になっている。また、作業内容の変更により、油圧ショベルのブーム、アームまたは先端のアタッチメントを交換する場合がある。この場合、油圧ショベルの重量が出荷時の重量から変動するが、重量が増えた場合には、出荷時の設定のままではジャッキアップに必要な持ち上げ力が得られない状況も生じてくる。

【0009】

本発明は、このような従来技術の実情からなされたもので、その目的は、車体の重量に拘わらず、ジャッキアップ操作時に良好な操作性能を実現することができる建設機械を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記の目的を達成するために、本発明の建設機械は、エンジンと、作動油を貯留する作動油タンクと、前記エンジンによって駆動され、前記作動油タンク内の作動油を圧油として吐出する油圧ポンプと、前記油圧ポンプから吐出された圧油によって動作するブームシリンダと、当該圧油の流れを制御するオープンセンタタイプの方向制御弁と、前記方向制御弁を切換操作する操作装置と、前記ブームシリンダが伸縮することによって上下方向へ回動するブームとを備え、前記ブームによるブーム下げ動作を利用して車体を持ち上げるジャッキアップ操作を行う建設機械において、前記車体の重量を取得する車体重量取得装置と、前記操作装置の操作量を検出する操作量検出器と、前記油圧ポンプの吐出圧を検出する吐出圧検出器と、前記油圧ポンプを前記作動油タンクに接続するセンタバイパス管路の途中であって前記方向制御弁よりも下流に設けられ、当該センタバイパス管路を全閉することが可能な開口面積特性を有するセンタバイパス切換弁と、前記センタバイパス切換弁を切換操作するセンタバイパス切換弁用操作弁と、前記車体重量取得装置によって取得された前記車体の重量、前記操作量検出器によって検出された前記操作装置の操作量、及び前記吐出圧検出器によって検出された前記油圧ポンプの吐出圧に基づいて、前記センタバイパス切換弁の動作を制御するコントローラとを備え、前記コントローラは、前記車体の重量毎に予め設定された前記ブーム下げ動作に対する前記操作装置の操作量と前記油圧ポンプの目標吐出圧との第１関係を記憶する記憶部と、前記車体重量取得装置によって取得された前記車体の重量及び前記操作量検出器によって検出された前記操作装置の操作量を前記記憶部に記憶された前記第１関係に適用し、前記油圧ポンプの目標吐出圧を演算する目標吐出圧演算部と、前記吐出圧検出器によって検出された前記油圧ポンプの吐出圧が前記目標吐出圧演算部によって演算された前記油圧ポンプの目標吐出圧と一致するように、前記センタバイパス切換弁用操作弁を介して前記センタバイパス切換弁をフィードバック制御するフィードバック制御部とを有することを特徴としている。

【発明の効果】

【0011】

本発明の建設機械によれば、車体の重量に拘わらず、ジャッキアップ操作時に良好な操作性能を実現することができる。前述した以外の課題、構成、及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明に係る建設機械の一実施形態として挙げた油圧ショベルの構成を示す全体図である。

【図2】図１に示す旋回体の内部の構成を示す油圧回路図である。

【図3】図２に示すコントローラのハードウェア構成を模式的に示すブロック図である。

【図4】図２に示すコントローラの機能構成を示すブロック図である。

【図5】図４に示す記憶部に記憶された第１関係及び第２関係の具体例を示す図である。

【図6】本実施形態に係るコントローラによるジャッキアップ操作時の油圧駆動装置の制御処理の流れを示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明に係る建設機械を実施するための形態を図に基づいて説明する。

【0014】

図１は本発明に係る建設機械の一実施形態として挙げた油圧ショベル１００の構成を示す全体図、図２は旋回体１２の内部の構成を示す油圧回路図である。

【0015】

本発明に係る建設機械の一実施形態は、例えば、図１に示す油圧ショベル１００から成っている。この油圧ショベル１００は、走行体１１と、この走行体１１の上側に旋回装置１２Ａを介して旋回可能に取り付けられた旋回体１２と、この旋回体１２の前方に取り付けられて上下方向に回動するフロント作業機１３とから構成されている。

【0016】

走行体１１は、前後方向の一端のうち左右の両側にそれぞれ配置され、履帯１１Ａを駆動する走行モータ１１Ｂを有している。旋回装置１２Ａは、内部に配置された旋回モータ（図示せず）を有している。これらの走行モータ１１Ｂ及び旋回モータは、例えば、油圧を動力源とする油圧モータから構成されている。

【0017】

旋回体１２は、車体の前部に配置され、オペレータが搭乗する運転室１５と、車体の後部に配置され、車体のバランスを保つカウンタウェイト１６と、これらの運転室１５とカウンタウェイト１６との間に配置され、原動機としてのエンジン３１（図２参照）を格納する機械室１７と、この機械室１７の上部に設けられた車体カバー１８とを有している。

【0018】

また、図２に示すように、旋回体１２は、機械室１７内に格納され、車体の動作全体を制御するコントローラ２１と、このコントローラ２１の後述の入出力インターフェース２１Ｄ（図３参照）に通信接続され、コントローラ２１に対して各種の情報を入力する入力装置２２と、油圧によってフロント作業機１３を動かすための油圧駆動装置２３とを有している。なお、油圧駆動装置２３の具体的な構成については後述する。

【0019】

図１に示すフロント作業機１３は、基端が旋回体１２に回動可能に取り付けられ、上下方向に回動するブーム１３Ａと、このブーム１３Ａの先端に回動可能に取り付けられ、上下方向に回動するアーム１３Ｂと、このアーム１３Ｂの先端に回動可能に取り付けられ、上下方向に回動するバケット１３Ｃとを有している。

【0020】

また、フロント作業機１３は、旋回体１２とブーム１３Ａとを接続し、伸縮することによってブーム１３Ａを回動させるブームシリンダ１３ａと、ブーム１３Ａの上側に配置されると共にブーム１３Ａとアーム１３Ｂとを接続し、伸縮することによってアーム１３Ｂを回動させるアームシリンダ１３ｂと、アーム１３Ｂとバケット１３Ｃとを接続し、伸縮することによってバケット１３Ｃを回動させるバケットシリンダ１３ｃとを有している。

【0021】

図２に示すように、ブームシリンダ１３ａは、圧油が供給されるシリンダチューブ１３ａ１と、このシリンダチューブ１３ａ１内に摺動自在に収容され、シリンダチューブ１３ａ１内をボトム室１３ａ２とロッド室１３ａ３とに区画するピストン１３ａ４と、シリンダチューブ１３ａ１のロッド室１３ａ３内に一部が収容され、ピストン１３ａ４に基端が連結されたピストンロッド１３ａ５とから構成されている。

【0022】

このような構成のブームシリンダ１３ａでは、圧油がシリンダチューブ１３ａ１のボトム室１３ａ２に供給されると、ボトム室１３ａ２内の圧力が上昇してピストン１３ａ４がロッド室１３ａ３側へ押し出されることにより、ピストンロッド１３ａ５がシリンダチューブ１３ａ１の外側へ伸長し、ブーム上げ動作が行われる。

【0023】

一方、圧油がシリンダチューブ１３ａ１のロッド室１３ａ３に供給されると、ロッド室１３ａ３内の圧力が上昇してピストン１３ａ４がボトム室１３ａ２側へ押し戻されることにより、ピストンロッド１３ａ５がシリンダチューブ１３ａ１の内側へ縮退し、ブーム下げ動作が行われる。これにより、ブーム１３Ａによるブーム下げ動作を利用して車体を持ち上げるジャッキアップ操作が可能となる。なお、アームシリンダ１３ｂ及びバケットシリンダ１３ｃの構成についても、ブームシリンダ１３ａの構成と同様であるため、重複する説明を省略する。

【0024】

上述した走行モータ１１Ｂ、旋回モータ、ブームシリンダ１３ａ、アームシリンダ１３ｂ、及びバケットシリンダ１３ｃが油圧アクチュエータを構成する。なお、油圧ショベル１００には、バケット１３Ｃ等の各種アタッチメントが存在し、バケット１３Ｃは岩盤を掘削するブレーカ（図示せず）や岩石を破砕する小割機（図示せず）等に変更可能であり、作業の内容に適したアタッチメントを用いることにより、掘削や破砕を含む様々な作業を行うことができる。

【0025】

図１に示す運転室１５には、オペレータの右側の近傍に設置され、オペレータが右手で把持してブームシリンダ１３ａ及びバケットシリンダ１３ｃを操作するための操作装置としての操作レバー１５Ａ（図２参照）と、オペレータの左側の近傍に設置され、アームシリンダ１３ｂ及び旋回モータを操作するための操作レバー（図示せず）と、オペレータの前方の下側に設置され、走行モータ１１Ｂを操作するための走行ペダル（図示せず）とを含んでおり、これらの各装置はコントローラ２１に電気的に接続されている。

【0026】

なお、ブームシリンダ１３ａ、アームシリンダ１３ｂ、バケットシリンダ１３ｃ、走行モータ１１Ｂ、及び旋回モータの動作方向及び動作速度は、オペレータの右側の操作レバー１５Ａ、オペレータの左側の操作レバー、及び走行ペダルの操作方向及び操作量によって予め設定されている。

【0027】

オペレータの右側の操作レバー１５Ａは、前後方向に操作されると、その操作量に対応してブーム１３Ａを上下方向へ回動させるように設定されている。また、当該操作レバー１５Ａは、左右方向に操作されると、その操作量に対応してバケット１３Ｃを上下方向へ回動させるように設定されている。オペレータの左側の操作レバーは、前後方向に操作されると、その操作量に対応して旋回体１２を左右に旋回させるように設定されている。また、当該操作レバーは、左右方向に操作されると、その操作量に対応してアーム１３Ｂを上下方向へ回動させるように設定されている。

【0028】

図３はコントローラ２１のハードウェア構成を模式的に示すブロック図である。

【0029】

図３に示すように、コントローラ２１は、例えば図示されないが、車体の動作全体を制御するための各種の演算を行うＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）２１Ａと、ＣＰＵ２１Ａによる演算を実行するためのプログラムを格納するＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）２１Ｂ１やＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）２１Ｂ２等の記憶装置２１Ｂと、ＣＰＵ２１Ａがプログラムを実行する際の作業領域となるＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）２１Ｃと、外部の装置との間で各種の情報や信号の入出力を行う入出力インターフェース２１Ｄとを含むハードウェアから構成されている。

【0030】

このようなハードウェア構成において、ＲＯＭ２１Ｂ１やＨＤＤ２１Ｂ２、もしくは図示しない光学ディスク等の記録媒体に格納されたプログラムがＲＡＭ２１Ｃに読み出され、ＣＰＵ２１Ａの制御に従って動作することによりプログラム（ソフトウェア）とハードウェアとが協働して、コントローラ２１の機能を実現する機能ブロックが構成される。なお、本実施形態の特徴をなすコントローラ２１の機能構成の詳細については後述する。

【0031】

図２に示す入力装置２２は、例えば、オペレータが携帯し、各種の情報を画面に表示してオペレータの入力を受け付けるタッチパネル等の携帯端末から構成されている。運転室１５内のオペレータは、入力装置２２の画面から車体の重量を含む油圧ショベル１００の仕様を入力すると、その情報をコントローラ２１へ送信する。したがって、入力装置２２は、車体の重量を取得する車体重量取得装置として機能する。なお、本実施形態では、車体の重量として、フロント作業機１３を含まない走行体１１及び旋回体１２の重量の総和を用いているが、本発明はこの場合に限らず、走行体１１、旋回体１２、及びフロント作業機１３の重量の総和を用いてもよい。

【0032】

油圧駆動装置２３は、運転室１５内のオペレータの右側の操作レバー１５Ａ、オペレータの左側の操作レバー、及び走行ペダルの操作に応じて、圧油を生成してブームシリンダ１３ａ、アームシリンダ１３ｂ、バケットシリンダ１３ｃ、走行モータ１１Ｂ、及び旋回モータを駆動する。

【0033】

以下、これらの油圧アクチュエータを駆動するための油圧駆動装置２３の構成について、図２を参照しながら詳細に説明する。なお、同図は油圧アクチュエータのうちブームシリンダ１３ａに関する構成を示しており、他のアームシリンダ１３ｂ、バケットシリンダ１３ｃ、走行モータ１１Ｂ、及び旋回モータに関する構成は本発明の特徴部分ではないため、これらの構成の図示及び説明を省略する。

【0034】

図２に示すように、油圧駆動装置２３は、原動機としてのエンジン３１と、作動油を貯留する作動油タンク３２と、エンジン３１の出力軸に接続され、作動油タンク３２内の作動油を圧油として吐出する油圧ポンプ３３と、パイロット圧油を吐出するパイロットポンプ３４とを含んでいる。

【0035】

また、油圧駆動装置２３は、コントローラ２１に通信接続され、油圧ポンプ３３の容量を調整するレギュレータとしての電磁比例弁３５と、左右の両側に形成された操作部３６Ａ，３６Ｂにパイロット管路５１Ａ，５１Ｂを介して接続され、油圧ポンプ３３からブームシリンダ１３ａへ供給する圧油の流れを制御するオープンセンタタイプの方向制御弁３６とを含んでいる。

【0036】

さらに、油圧駆動装置２３は、方向制御弁３６とブームシリンダ１３ａのボトム室１３ａ２とを接続する管路５２に取り付けられ、この管路５２を流通する作動油の圧力、すなわち、ブームシリンダ１３ａのボトム側の圧力（以下、便宜的にボトム圧と称する）を検出する圧力センサ３７と、操作レバー１５Ａと方向制御弁３６の左右の操作部３６Ａ，３６Ｂとを接続するパイロット管路５１Ａ，５１Ｂにそれぞれ取り付けられ、これらのパイロット管路５１Ａ，５１Ｂを流通する作動油の圧力、すなわち、パイロット圧を検出するパイロット圧センサ３８Ａ，３８Ｂとを含んでいる。

【0037】

また、油圧駆動装置２３は、油圧ポンプ３３を作動油タンク３２に接続するセンタバイパス管路５３の途中であって方向制御弁３６よりも上流、すなわち、油圧ポンプ３３の吐出口側に設けられ、油圧ポンプ３３の吐出圧を検出する吐出圧検出器としての吐出圧センサ３９とを含んでいる。

【0038】

上述した圧力センサ３７、パイロット圧センサ３８Ａ，３８Ｂ、及び吐出圧センサ３９は、コントローラ２１に通信接続されており、これらの各センサ３７，３８Ａ，３８Ｂ，３９から得られた情報はコントローラ２１に入力される。そして、コントローラ２１は、パイロット圧センサ３８Ａ，３８Ｂによって検出されたパイロット圧を操作レバー１５Ａの操作量に換算して各種の演算を行う。すなわち、パイロット圧センサ３８Ａ，３８Ｂが操作レバー１５Ａの操作量を検出する操作量検出器として機能する。

【0039】

さらに、油圧駆動装置２３は、センタバイパス管路５３の途中であって方向制御弁３６よりも下流に設けられ、当該センタバイパス管路５３を全閉することが可能な開口面積特性を有するセンタバイパス切換弁４０と、センタバイパス切換弁４０を切換操作するセンタバイパス切換弁用操作弁としての電磁比例弁４１とを含んでいる。

【0040】

油圧ポンプ３３は、電磁比例弁３５によって変更された傾転角に応じた流量の圧油を吐出する可変容量型油圧ポンプから成っている。具体的には、この油圧ポンプ３３は、可変容量機構として、例えば、斜板（図示せず）を有し、この斜板の傾斜角を調整することによって圧油の吐出流量を制御している。以下、油圧ポンプ３３を斜板ポンプとして説明するが、圧油の吐出流量を制御する機能を有するものであれば、油圧ポンプ３３は斜軸ポンプ等であってもよい。

【0041】

電磁比例弁３５は、コントローラ２１から出力される駆動信号に基づいて、油圧ポンプ３３の容量（押しのけ容積）を調整するものである。具体的には、電磁比例弁３５は、コントローラ２１から駆動信号を受信すると、パイロットポンプ３４から吐出されたパイロット圧油から当該駆動信号に相当する制御圧を生成し、この制御圧によって油圧ポンプ３３の斜板の傾斜角を変更する。これにより、油圧ポンプ３３の容量が調整され、油圧ポンプ３３の吸収トルクを制御することができる。

【0042】

方向制御弁３６は、ブームシリンダ１３ａと油圧ポンプ３３との間に接続され、図示されないが、外殻を形成するハウジング内でストロークすることにより、油圧ポンプ３３から吐出された圧油の流量及び方向を調整するスプールを有している。また、方向制御弁３６は、作動油をブームシリンダ１３ａのボトム室１３ａ２へ導くことにより、ブームシリンダ１３ａを伸長させる切換位置Ｌ、作動油をブームシリンダ１３ａへ導かずに作動油タンク３２へ流出させる切換位置Ｎ、及び作動油をブームシリンダ１３ａのロッド室１３ａ３へ導くことにより、ブームシリンダ１３ａを縮退させる切換位置Ｒを有している。

【0043】

この方向制御弁３６の切換位置Ｒ側には、ブーム下げ動作時の振動を緩和するための絞り３６ａが内蔵されている。そして、方向制御弁３６は、パイロットポンプ３４からパイロット管路５１Ａ，５１Ｂを介して左右の操作部３６Ａ，３６Ｂにそれぞれ流入したパイロット圧油の圧力に応じて、スプールのストローク量を変更しながら３つの切換位置Ｌ，Ｎ，Ｒのいずれかに切り換えるように構成されている。

【0044】

このような構成の油圧駆動装置２３では、油圧ポンプ３３がエンジン３１の駆動力で動作することにより、油圧ポンプ３３から吐出された圧油が方向制御弁３６に供給され、パイロットポンプ３４から吐出されたパイロット圧油が操作レバー１５Ａに供給される。このとき、運転室１５内のオペレータが操作レバー１５Ａを前後方向に操作すると、操作装置１Ａは、その操作量に応じて減圧したパイロット圧油を、パイロット管路５１Ａ，５１Ｂを介して方向制御弁３６の左右の操作部３６Ａ，３６Ｂへそれぞれ供給する。

【0045】

これにより、方向制御弁３６内のスプールの位置がパイロット圧油によって切換えられるので、油圧ポンプ３３から方向制御弁３６を流通した圧油がブームシリンダ１３ａへ供給されることにより、ブームシリンダ１３ａが伸縮してブーム１３Ａをそれぞれ駆動することができる。つまり、オペレータによる操作レバー１５Ａの操作に従って、ブーム上げ動作又はブーム下げ動作を行うことができる。

【0046】

次に、本実施形態の特徴をなすコントローラ２１の具体的な機能構成について、図４を参照しながら詳細に説明する。図４はコントローラ２１の機能構成を示すブロック図である。

【0047】

コントローラ２１は、ジャッキアップ操作判定部２１１、記憶部２１２、目標吐出圧演算部２１３、フィードバック制御部２１４、目標吐出流量演算部２１５、及び傾転角制御部２１６を含んで構成されている。

【0048】

ジャッキアップ操作判定部２１１は、パイロット圧センサ３８Ａ，３８Ｂによって検出されたパイロット圧に相当する操作レバー１５Ａの操作量及び圧力センサ３７によって検出されたブームシリンダ１３ａのボトム圧に応じて、ジャッキアップ操作が行われているか否かを判定する。

【0049】

記憶部２１２は、車体の重量毎に予め設定されたブーム下げ動作に対する操作レバー１５Ａの操作量と油圧ポンプ３３の目標吐出圧（狙いポンプ吐出圧）との第１関係、及び車体の重量毎に予め設定されたブーム下げ動作に対する操作レバー１５Ａの操作量と油圧ポンプ３３の目標吐出流量（狙いポンプ流量）との第２関係を記憶する。

【0050】

図５は記憶部２１２に記憶された第１関係及び第２関係の具体例を示す図である。

【0051】

図５に示すように、記憶部２１２に記憶された第１関係は、例えば、車体の重量が（１）２０ｔ〜２１ｔ、（２）２１ｔ〜２２ｔ、（３）２２ｔ〜２３ｔ、（４）２３ｔ〜２４ｔ、（５）２４ｔ〜２５ｔ、（６）２５ｔ〜毎に、ブーム下げ動作に対する操作量が大きくなるに従って目標吐出圧が高くなる比例関係であり、さらに車体の重量が大きくなるにつれて、すなわち、（１）〜（６）の順にその比例関係の傾きが大きくなるように設定されている。

【0052】

また、記憶部２１２に記憶された第２関係は、例えば、車体の重量が（１）２０ｔ〜２１ｔ、（２）２１ｔ〜２２ｔ、（３）２２ｔ〜２３ｔ、（４）２３ｔ〜２４ｔ、（５）２４ｔ〜２５ｔ、（６）２５ｔ〜毎に、ブーム下げ動作に対する操作量が大きくなるに従って目標吐出流量が増加する比例関係であり、さらに車体の重量が大きくなるにつれて、すなわち、（１）〜（６）の順にその比例関係の傾きが大きくなるように設定されている。

【0053】

目標吐出圧演算部２１３は、入力装置２２によって入力された車体の重量及びパイロット圧センサ３８Ａ，３８Ｂによって検出されたパイロット圧に相当する操作レバー１５Ａの操作量を記憶部２１２に記憶された第１関係に適用し、油圧ポンプ３３の目標吐出圧を演算する。フィードバック制御部２１４は、吐出圧センサ３９によって検出された油圧ポンプ３３の吐出圧が目標吐出圧演算部２１３によって演算された油圧ポンプ３３の目標吐出圧と一致するように、電磁比例弁４１を介してセンタバイパス切換弁４０をフィードバック制御する。

【0054】

目標吐出流量演算部２１５は、入力装置２２によって入力された車体の重量及びパイロット圧センサ３８Ａ，３８Ｂによって検出されたパイロット圧に相当する操作レバー１５Ａの操作量を記憶部２１２に記憶された第２関係に適用し、油圧ポンプ３３の目標吐出流量を演算する。傾転角制御部２１６は、目標吐出流量演算部２１５によって演算された油圧ポンプ３３の目標吐出流量に相当する駆動信号を電磁比例弁３５に出力して油圧ポンプ３３の傾転角を制御する。

【0055】

次に、本実施形態に係るコントローラ２１によるジャッキアップ操作時の油圧駆動装置２３の制御処理について、図６に示すフローチャーを参照しながら詳細に説明する。図６は本実施形態に係るコントローラ２１による油圧駆動装置２３の制御処理の流れを示すフローチャートである。

【0056】

図６に示すように、まずは、コントローラ２１のジャッキアップ操作判定部２１１は、パイロット圧センサ３８Ａ，３８Ｂの検出信号を取得し、パイロット圧センサ３８Ｂによって検出されたパイロット圧が所定値（例えば、５ＭＰａ）以上であるか否かを確認する（ステップ（以下、Ｓと記す）６０１）。

【0057】

このとき、ジャッキアップ操作判定部２１１は、パイロット圧センサ３８Ｂによって検出されたパイロット圧が所定値未満であることを確認すると（Ｓ６０１／ＮＯ）、ブーム下げ動作が行われていないので、ジャッキアップ操作が行われていないと判定し、本実施形態に係るコントローラ２１によるジャッキアップ操作時の油圧駆動装置２３の制御処理を終了する。

【0058】

一方、Ｓ６０１において、ジャッキアップ操作判定部２１１は、パイロット圧センサ３８Ｂによって検出されたパイロット圧が所定値以上であることを確認すると（Ｓ６０１／ＹＥＳ）、ブーム下げ動作が行われているので、圧力センサ３７の検出信号を取得し、圧力センサ３７によって検出されたブームシリンダ１３ａのボトム圧が所定値（例えば、１０ＭＰａ）以下であるか否かを確認する（Ｓ６０２）。

【0059】

このとき、ジャッキアップ操作判定部２１１は、圧力センサ３７によって検出されたブームシリンダ１３ａのボトム圧が所定値よりも高いことを確認すると（Ｓ６０２／ＮＯ）、ジャッキアップ操作が行われていないと判定し、本実施形態に係るコントローラ２１によるジャッキアップ操作時の油圧駆動装置２３の制御処理を終了する。

【0060】

一方、Ｓ６０２において、ジャッキアップ操作判定部２１１は、圧力センサ３７によって検出されたブームシリンダ１３ａのボトム圧が所定値以下であることを確認すると（Ｓ６０２／ＹＥＳ）、ジャッキアップ操作が行われていると判定し、その判定結果をコントローラ２１の目標吐出圧演算部２１３へ送信する。

【0061】

次に、目標吐出圧演算部２１３は、ジャッキアップ操作判定部２１１の判定結果を受信すると、入力装置２２の入力情報及びパイロット圧センサ３８Ａ，３８Ｂの検出信号を取得すると共に、記憶部２１２内の情報を参照し、入力装置２２によって入力された車体の重量、パイロット圧センサ３８Ａ，３８Ｂによって検出されたパイロット圧に相当する操作レバー１５Ａの操作量、及び記憶部２１２に記憶された第１関係から油圧ポンプ３３の目標吐出圧を演算し（Ｓ６０３）、その演算結果をコントローラ２１のフィードバック制御部２１４へ送信する。

【0062】

そして、フィードバック制御部２１４は、目標吐出圧演算部２１３の演算結果を受信すると、吐出圧センサ３９によって検出された油圧ポンプ３３の吐出圧と目標吐出圧演算部２１３によって演算された油圧ポンプ３３の目標吐出圧との差分を演算し、その差分から駆動信号を生成して電磁比例弁４１へ送信する。これにより、電磁比例弁４１が駆動信号を受信すると、パイロットポンプ３４から吐出されたパイロット圧油から当該駆動信号に相当する制御圧を生成し、その制御圧をセンタバイパス切換弁４０に与えることにより、センタバイパス切換弁４０の開口量が調整され、センタバイパス切換弁４０のフィードバック制御が行われる（Ｓ６０４）。

【0063】

また、目標吐出流量演算部２１５は、入力装置２２の入力情報及びパイロット圧センサ３８Ａ，３８Ｂの検出信号を取得すると共に、記憶部２１２内の情報を参照し、入力装置２２によって入力された車体の重量、パイロット圧センサ３８Ａ，３８Ｂによって検出されたパイロット圧に相当する操作レバー１５Ａの操作量、及び記憶部２１２に記憶された第２関係から油圧ポンプ３３の目標吐出流量を演算し（Ｓ６０５）、その演算結果をコントローラ２１の傾転角制御部２１６へ送信する。

【0064】

そして、傾転角制御部２１６は、目標吐出流量演算部２１５の演算結果を受信すると、目標吐出流量演算部２１５によって演算された油圧ポンプ３３の目標吐出流量に相当する駆動信号を電磁比例弁３５へ送信する。これにより、電磁比例弁３５が駆動信号を受信すると、パイロットポンプ３４から吐出されたパイロット圧油から当該駆動信号に相当する制御圧を生成し、その制御圧を油圧ポンプ３３の傾転アクチュエータ（図示せず）に与えることにより、油圧ポンプ３３の斜板の傾斜角が調整され、油圧ポンプ３３の傾転角が制御される（Ｓ６０６）。このようにして、本実施形態に係るコントローラ２１によるジャッキアップ操作時の油圧駆動装置２３の制御処理が完了する。

【0065】

このように構成した本実施形態に係る油圧ショベル１００によれば、コントローラ２１が、入力装置２２によって入力された車体の重量、パイロット圧センサ３８Ａ，３８Ｂによって検出されたパイロット圧に相当する操作レバー１５Ａの操作量、及び吐出圧センサ３９によって検出された油圧ポンプ３３の吐出圧に基づいて、センタバイパス切換弁４０の動作を制御するようにしている。そのため、ブーム下げ動作中に操作レバー１５Ａを微操作しても、油圧ポンプ３３の吐出圧が急に上昇することがなく、油圧ポンプ３３の流量を適切に制御できるので、ジャッキアップ操作に対する操作性を高めると共に、複数の油圧アクチュエータの複合操作時に油圧アクチュエータの速度の変動等を抑制することができる。

【0066】

さらに、コントローラ２１のフィードバック制御部２１４によるセンタバイパス切換弁４０のフィードバック制御において、油圧ショベル１００の仕様に含まれる車体の重量が反映されているので、ジャッキアップ操作時に車体の重量に応じて車体を持ち上げるのに必要な油圧ポンプ３３の吐出圧が異なっても、操作レバー１５Ａの操作量に対する車体の上昇量（車体の持ち上がり量）を維持することができる。このように、本実施形態は、車体の重量に拘わらず、ジャッキアップ操作時に良好な操作性能を実現することができる。

【0067】

また、本実施形態に係る油圧ショベル１００では、フィードバック制御部２１４は、ジャッキアップ操作判定部２１１によってジャッキアップ操作が行われていると判定されたときに限り、センタバイパス切換弁４０のフィードバック制御を行うようにしているので、ジャッキアップ操作以外のブーム下げ動作やブーム上げ動作中にセンタバイパス切換弁４０が作動することがない。これにより、ブームシリンダ１３ａの誤作動を防止できるので、オペレータによる操作レバー１５Ａの操作に伴って、ブーム１３Ａを安定して上下方向へ回動させることができる。

【0068】

また、本実施形態に係る油圧ショベル１００では、入力装置２２をコントローラ２１の入出力インターフェース２１Ｄに接続し、オペレータが携帯する入力装置２２の画面から油圧ショベル１００の仕様を入力することにより、センタバイパス切換弁４０のフィードバック制御に対して、オペレータが搭乗する油圧ショベル１００の車体の重量に適した設定を容易に行うことができる。これにより、ジャッキアップ操作を行う際のオペレータの利便性を向上させることができる。

【0069】

また、本実施形態に係る油圧ショベル１００では、フィードバック制御部２１４によるセンタバイパス切換弁４０のフィードバック制御に加え、コントローラ２１の傾転角制御部２１６が、入力装置２２によって入力された車体の重量、及びパイロット圧センサ３８Ａ，３８Ｂによって検出されたパイロット圧に相当する操作レバー１５Ａの操作量に基づいて、油圧ポンプ３３の傾転角を制御するようにしている。そのため、オペレータによる操作レバー１５Ａの操作に応じて、油圧ポンプ３３の吐出流量が調整されることにより、ブーム１３Ａの速度を迅速に増減させることができる。これにより、ジャッキアップ操作時にオペレータの意図通りの車体の動きを実現できるので、油圧ショベル１００の操作性能に対して優れた信頼性を得ることができる。また、本実施形態では、車格の違いによるジャッキアップに必要な力は、出荷時に車体重量を入力することで調整が可能である。また、本実施形態では、作業現場でフロント作業機のアタッチメントを交換したり、カウンタウェイトを増量したりして車体重量が変更された場合においても、ジャッキアップ力の調整が可能である。

【0070】

なお、上述した本発明の各実施形態は、本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。

【符号の説明】

【0071】

１１…走行体、１１Ａ…履帯、１１Ｂ…走行モータ、１２…旋回体、１３…フロント作業機、１３Ａ…ブーム、１３ａ…ブームシリンダ、１３ａ１…シリンダチューブ、１３ａ２…ボトム室、１３ａ３…ロッド室、１３ａ４…ピストン、１３ａ５…ピストンロッド、１３Ｂ…アーム、１３ｂ…アームシリンダ、１３Ｃ…バケット、１３ｃ…バケットシリンダ、１５…運転室、１５Ａ…操作レバー（操作装置）、１６…カウンタウェイト、１７…機械室、１８…車体カバー、
２１…コントローラ、２２…入力装置（車体重量取得装置）、２３…油圧駆動装置、３１…エンジン、３２…作動油タンク、３３…油圧ポンプ、３４…パイロットポンプ、３５…電磁比例弁（レギュレータ）、３６…方向制御弁、３６Ａ，３６Ｂ…操作部、３６ａ…絞り、３７…圧力センサ、３８Ａ，３８Ｂ…パイロット圧センサ（操作量検出器）、３９…吐出圧センサ（吐出圧検出器）、４０…センタバイパス切換弁、４１…電磁比例弁（センタバイパス切換弁用操作弁）、５１Ａ，５１Ｂ…パイロット管路、５２…管路、５３…センタバイパス管路
１００…油圧ショベル（建設機械）、２１１…ジャッキアップ操作判定部、２１２…記憶部、２１３…目標吐出圧演算部、２１４…フィードバック制御部、２１５…目標吐出流量演算部、２１６…傾転角制御部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】