特許 6619314 建設機械の油圧駆動装置

(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】6619314

(24)【登録日】2019年11月22日

(45)【発行日】2019年12月11日

(54)【発明の名称】建設機械の油圧駆動装置

(51)【国際特許分類】

   E02F 9/22 20060101AFI20191202BHJP

   F15B 11/08 20060101ALI20191202BHJP

   F15B 11/048 20060101ALI20191202BHJP

【ＦＩ】

   E02F9/22 C

   F15B11/08 A

   F15B11/048

【請求項の数】4

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2016-185829(P2016-185829)

(22)【出願日】2016年9月23日

(65)【公開番号】特開2018-48515(P2018-48515A)

(43)【公開日】2018年3月29日

【審査請求日】2018年7月5日

(73)【特許権者】

【識別番号】398071668

【氏名又は名称】株式会社日立建機ティエラ

(74)【代理人】

【識別番号】110001829

【氏名又は名称】特許業務法人開知国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】森 和繁

(72)【発明者】

【氏名】吉田 肇

(72)【発明者】

【氏名】竹林 圭文

(72)【発明者】

【氏名】中村 夏樹

(72)【発明者】

【氏名】前原 太平

【審査官】 石川 信也

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００１−１９９６７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−０１３０８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１０６５９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０４３５００７８（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｅ０２Ｆ ９／２２

Ｆ１５Ｂ １１／００−１１／２２

Ｆ１５Ｂ ２１／１４

Ｂ６６Ｃ ２３／８６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の油圧ポンプと、
前記複数の油圧ポンプから吐出された圧油により駆動される複数のアクチュエータと、
前記複数の油圧ポンプから前記複数のアクチュエータに供給される圧油の流れをそれぞれ制御するオープンセンタ型の複数の方向切換弁と、
パイロット油圧源に接続され、このパイロット油圧源の油圧を元圧として前記複数の方向切換弁を操作するための制御パイロット圧を生成する複数の操作レバー装置とを備え、
前記複数のアクチュエータは、前記複数の油圧ポンプの少なくとも１つの油圧ポンプの吐出油が供給され、建設機械のフロント作業機が上下動可能に取り付けられた上部旋回体を駆動するための旋回モータを含み、
前記複数の方向切換弁は前記旋回モータに供給される圧油の流れを制御する旋回用の方向切換弁を含み、前記複数の操作レバー装置は前記旋回用の方向切換弁を操作するための制御パイロット圧を生成する旋回用の操作レバー装置を含む建設機械の油圧駆動装置において、
前記旋回用の操作レバー装置によって生成される旋回用の制御パイロット圧を前記旋回用の方向切換弁に導く油路に配置された電磁弁を含む制御パイロット圧補正装置と、
前記フロント作業機の姿勢によって変化する前記上部旋回体における旋回動作時の慣性モーメントに応じて前記制御パイロット圧補正装置の電磁弁を駆動する制御装置とを備え、
前記制御装置は、
前記フロント作業機の姿勢を検出する姿勢検出装置と、
前記姿勢検出装置の検出値に基づいて、前記フロント作業機が前記上部旋回体における旋回動作時の慣性モーメントが所定値より小さくなる姿勢にあるかどうかを判定し、前記フロント作業機が前記上部旋回体における旋回動作時の慣性モーメントが前記所定値より小さくなる姿勢にあると判定したときに前記制御パイロット圧補正装置の電磁弁を駆動するコントローラとを備え、
前記制御パイロット圧補正装置は、前記コントローラによって前記電磁弁が駆動されることで、前記旋回用の方向切換弁の最大ストロークをフルストロークより小さい所定のストロークに制限するとともに、前記旋回用の方向切換弁の最大ストロークをブリードオフ開口の閉じ切り点よりも小さくするように前記旋回用の制御パイロット圧を補正することを特徴とする建設機械の油圧駆動装置。

【請求項2】

請求項１の建設機械の油圧駆動装置において、
前記制御パイロット圧補正装置は、前記コントローラによって前記電磁弁が駆動されることで、前記旋回用の方向切換弁の最大ストロークが前記旋回用の方向切換弁のフルストロークの半分よりも大きくなるように前記旋回用の制御パイロット圧を補正することを特徴とする建設機械の油圧駆動装置。

【請求項3】

請求項１の建設機械の油圧駆動装置において、
前記制御パイロット圧補正装置は、前記電磁弁として電磁減圧弁を備え、この電磁減圧弁が前記コントローラによって駆動されることで、前記旋回用の方向切換弁の最大ストロークを前記所定のストロークに制限するように前記旋回用の操作レバー装置により生成された前記旋回用の制御パイロット圧を補正することを特徴とする建設機械の油圧駆動装置。

【請求項4】

請求項１の建設機械の油圧駆動装置において、
前記制御パイロット圧補正装置は、前記電磁弁として電磁切替弁を備え、かつ、前記旋回用の操作レバー装置により生成された前記旋回用の制御パイロット圧を減圧する減圧弁を備え、前記電磁切替弁が前記コントローラによって駆動されることで前記減圧弁の出力圧を選択し、前記旋回用の方向切換弁の最大ストロークを前記所定のストロークに制限するように前記旋回用の操作レバー装置により生成された前記旋回用の制御パイロット圧を補正することを特徴とする建設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建設機械の油圧駆動装置に係わり、特に、建設機械の旋回操作時に上部旋回体の慣性モーメントの変化によって発生する旋回ハンチングの防止を図った建設機械の油圧駆動装置に関する。

【背景技術】

【0002】

建設機械の旋回操作時に上部旋回体の慣性モーメントの変化によって発生する旋回ハンチングの防止を図った建設機械の油圧駆動装置として特許文献１に記載のものが知られている。この油圧駆動装置は、上部旋回体の方向切換弁と方向切換弁を操作するリモコン弁との間に、可変容量ピストン室を備えた２段リリーフバルブを設け、上部旋回体における旋回動作時の慣性モーメント（以下適宜、単に「慣性モーメント」ということがある）の大きさに応じて可変容量ピストン室の容量を変化させることにより、２段リリーフバルブのリリーフ圧変化時間を変化させるとともに、方向切換弁の切換時間を変化させるように構成したものである。方向切換弁はブリードオフ開口を有するオープンセンタ型のバルブである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００２−００４３３８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

従来の一般的な建設機械の油圧駆動装置においては、旋回操作時にフロント作業機の姿勢によって上部旋回体の慣性モーメントが変化してもそれに対する対応がなされていなかった。そのため、超小旋回、後方小旋回といった機械後端部の小さな機械では、フロント作業機の姿勢により上部旋回体の慣性モーメントが大きく変化し、旋回操作上の不具合が生じていた。例えば、慣性モーメントが小さいときに方向切換弁の操作性能を適応させると、慣性モーメントが大きくなったときに旋回速度が遅くなり、反対に、慣性モーメントが大きいときに方向切換弁の操作性能を適応させると、慣性モーメントが小さくなったときに旋回速度が速くなり、オペレータの揺れが旋回用の操作レバーに伝わり、ハンチングを起こすという不具合が発生していた。

【0005】

特許文献１に記載の油圧駆動装置では、リモコン弁と方向切換弁の間に２段リリーフ弁を組み込むことで、上部旋回体の慣性モーメントが小さくなったときに発生する旋回ハンチングを防止できるようにしている。

【0006】

しかし、特許文献１の構成では、方向切換弁がフルストロークしてしまうため、方向切換弁のブリードオフ開口の閉じ切り点などのメータリングの変曲点や、上部旋回体の位置合わせのために旋回用の操作レバー装置をフル操作した状態から少し戻したりした場合の方向切換弁のメータリングの変化に対応することができない。また、上部旋回体の慣性モーメントが大きいときと小さいときとで方向切換弁の切換時間が変わるため、上部旋回体の慣性モーメントが大きいときと小さいときとで旋回の加速性や操作性が変わってしまうという問題もある。

【0007】

本発明の目的は、旋回用方向切換弁のブリードオフ開口の閉じ切り点などのメータリングの変曲点や、上部旋回体の慣性モーメントの大小で旋回の加速性や操作性に影響を与えること無く、上部旋回体の慣性モーメントの変化によって発生する旋回ハンチングを防止することができる建設機械の油圧駆動装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記目的を達成するために、本発明は、複数の油圧ポンプと、前記複数の油圧ポンプから吐出された圧油により駆動される複数のアクチュエータと、前記複数の油圧ポンプから前記複数のアクチュエータに供給される圧油の流れをそれぞれ制御するオープンセンタ型の複数の方向切換弁と、パイロット油圧源に接続され、このパイロット油圧源の油圧を元圧として前記複数の方向切換弁を操作するための制御パイロット圧を生成する複数の操作レバー装置とを備え、前記複数のアクチュエータは、前記複数の油圧ポンプの少なくとも１つの油圧ポンプの吐出油が供給され、建設機械のフロント作業機が上下動可能に取り付けられた上部旋回体を駆動するための旋回モータを含み、前記複数の方向切換弁は前記旋回モータに供給される圧油の流れを制御する旋回用の方向切換弁を含み、前記複数の操作レバー装置は前記旋回用の方向切換弁を操作するための制御パイロット圧を生成する旋回用の操作レバー装置を含む建設機械の油圧駆動装置において、前記旋回用の操作レバー装置によって生成される旋回用の制御パイロット圧を前記旋回用の方向切換弁に導く油路に配置され、電磁弁を含む制御パイロット圧補正装置と、前記フロント作業機の姿勢によって変化する前記上部旋回体における旋回動作時の慣性モーメントに応じて前記制御パイロット圧補正装置の電磁弁を駆動する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記フロント作業機の姿勢を検出する姿勢検出装置と、前記姿勢検出装置の検出値に基づいて、前記フロント作業機が前記上部旋回体における旋回動作時の慣性モーメントが所定値より小さくなる姿勢にあるかどうかを判定し、前記フロント作業機が前記上部旋回体における旋回動作時の慣性モーメントが前記所定値より小さくなる姿勢にあると判定したときに前記制御パイロット圧補正装置の電磁弁を駆動するコントローラとを備え、前記制御パイロット圧補正装置は、前記コントローラによって前記電磁弁が駆動されることで、前記旋回用の方向切換弁の最大ストロークをフルストロークより小さい所定のストロークに制限するとともに、前記旋回用の方向切換弁の最大ストロークをブリードオフ開口の閉じ切り点よりも小さくするように前記旋回用の制御パイロット圧を補正するものとする。

【0009】

このように制御パイロット圧補正装置と制御装置を設け、旋回用の方向切換弁の最大ストロークをフルストロークより小さい所定のストロークに制限するとともに、前記旋回用の方向切換弁の最大ストロークをブリードオフ開口の閉じ切り点よりも小さくするように旋回用の制御パイロット圧を補正することにより、フロント作業機を含む上部旋回体における旋回動作時の慣性モーメントが所定値より小さくなる姿勢にフロント作業機があるとき、旋回用方向切換弁はフルストロークせず、最大ストロークがブリードオフ開口の閉じ切り点よりも小さくなるため、旋回用方向切換弁のブリードオフ開口は閉じ切らず、ブリードオフ開口が閉じ切られる場合に、油圧ポンプの吐出油の全量が旋回モータへ流入する際のショックが発生せず、旋回ハンチングを防止することができる。また、上部旋回体の位置合わせのために旋回用の操作レバー装置の操作レバーをフル操作した状態から少し戻したりした場合にもスプールはブリードオフ開口の閉じ切り点を通らないため、メータリングの変曲点の影響を受けず、旋回用方向切換弁のメータリングの変化に対応することができる。更に、上部旋回体における旋回動作時の慣性モーメントが大きい場合と小さい場合とでメータイン開口のメータリング特性が変化しないため、上部旋回体における旋回動作時の慣性モーメントの大小で旋回の加速性や操作性に影響を与えること無く、上部旋回体の慣性モーメントの変化によって発生する旋回ハンチングを防止することができる。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、旋回用方向切換弁のメータイン開口の閉じ切り点などのメータリングの変曲点や、上部旋回体における旋回動作時の慣性モーメントの大小で旋回の加速性や操作性に影響を与えること無く、上部旋回体の慣性モーメントの変化によって発生する旋回ハンチングを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の第１の実施の形態である建設機械の油圧駆動装置を示す油圧回路図である。

【図2】油圧ショベルの外観を示す図である。

【図3】コントローラの演算機能を示すブロック図である。

【図4】旋回用方向切換弁の開口面積特性を示す図である。

【図5】本発明の第２の実施の形態である建設機械の油圧駆動装置を示す油圧回路図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の実施の形態を図面に従い説明する。

【0013】

＜第１の実施の形態＞
〜構成〜
図１は本発明の第１の実施の形態である建設機械の油圧駆動装置を示す油圧回路図である。本実施の形態において、建設機械は小型の油圧ショベルである。

【0014】

図１において、本実施の形態の油圧駆動装置は、原動機（例えばディーゼルエンジン、以下エンジンという）１と、原動機１によって駆動されるメインポンプである第１油圧ポンプＰ１、第２油圧ポンプＰ２及び第３油圧ポンプＰ３と、第１，第２及び第３油圧ポンプＰ１，Ｐ２，Ｐ３と連動してエンジン１により駆動されるパイロットポンプＰ４と、第１油圧ポンプＰ１から吐出された圧油により駆動される複数のアクチュエータ１７，１８，１９と、第２油圧ポンプＰ２から吐出された圧油により駆動される複数のアクチュエータ１５，１６と、第３油圧ポンプＰ３から吐出された圧油により駆動される複数のアクチュエータ１２，１３，１４と、コントロールバルブ２とを備えている。

【0015】

第１及び第２油圧ポンプＰ１，Ｐ２は可変容量型の油圧ポンプである。また、第１及び第２油圧ポンプＰ１，Ｐ２は共通のレギュレータ４１を備えたスプリットフロータイプの油圧ポンプ４２によって構成され、スプリットフロータイプの油圧ポンプ４２の２つの吐出ポートが第１及び第２油圧ポンプＰ１，Ｐ２を提供している。第３油圧ポンプＰ３は固定容量型の油圧ポンプである。レギュレータ４１は、第１、第２及び第３油圧ポンプＰ１，Ｐ２，Ｐ３の吐出圧が導かれ、それらの圧力の上昇によって第１及び第２油圧ポンプＰ１，Ｐ２の傾転（容量）を減少させるトルク制御（馬力制御）ピストン４１ａ，４１ｂ，４１ｃと、第１、第２及び第３油圧ポンプＰ１，Ｐ２，Ｐ３が利用可能な最大トルクを設定するバネ４１ｅとを備えている。小型の油圧ショベルでは設置スペースの制約からスプリットフロータイプの油圧ポンプ４２を含む３ポンプシステムにて油圧駆動装置を構成することが有効である。

【0016】

アクチュエータ１２はブレードシリンダであり、アクチュエータ１３は旋回モータであり、アクチュエータ１４はスイングシリンダであり、アクチュエータ１５，１７は右左の走行モータであり、アクチュエータ１６はアームシリンダであり、アクチュエータ１８はブームシリンダであり、アクチュエータ１９はバケットシリンダである。

【0017】

コントロールバルブ２は、第１油圧ポンプＰ１の圧油供給油路に接続され、第１油圧ポンプＰ１からアクチュエータ１７，１８，１９に供給される圧油の方向をそれぞれ制御するオープンセンタ型の複数の方向切換弁９，１０，１１と、第２油圧ポンプＰ２からアクチュエータ１５，１６に供給される圧油の方向をそれぞれ制御するオープンセンタ型の複数の方向切換弁７，８と、第３油圧ポンプＰ３からアクチュエータ１２，１３，１４に供給される圧油の方向をそれぞれ制御するオープンセンタ型の複数の方向切換弁３，４，５と、第１，第２及び第３油圧ポンプＰ１，Ｐ２，Ｐ３の圧油供給油路に設けられ第１油圧ポンプＰ１の吐出圧を制限するメインリリーフ弁２６と、第２油圧ポンプＰ２の吐出圧を制限するメインリリーフ弁２７と、第３油圧ポンプＰ３の吐出圧を制限するメインリリーフ弁２８とを有している。メインリリーフ弁２６，２７，２８の出側はコントロールバルブ２内でタンク油路３０に接続され、タンクＴに接続されている。すなわち、本実施の形態の油圧駆動装置はオープンセンタ型の方向切換弁３〜１１を備えたオープンセンタシステムとして構成されている。

【0018】

また、本実施の形態の油圧駆動装置は、パイロットポンプＰ４の圧油供給油路に接続され、パイロットポンプＰ４の圧力を一定に保つパイロットリリーフ弁２９と、パイロットポンプＰ４の圧油供給油路に接続され、パイロットポンプＰ４の油圧を元圧として方向切換弁３〜１１を操作するための制御パイロット圧ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｈ，ｉ，ｊ，ｋ，ｌ，ｍ，ｎ，ｏ，ｐを生成するためのリモコン弁を備えた操作レバー装置２０，２１，２２及び操作ペダル装置２３，２４とを備えている。操作レバー装置２０はブーム用操作レバー装置２０ａとバケット用操作レバー装置２０ｂとを有し、操作レバー装置２１はアーム用操作レバー装置２１ａと旋回用操作レバー装置２１ｂとを有している。操作レバー装置２２はブレード用である。操作ペダル装置２３は右走行用操作ペダル装置２３ａと左走行用操作ペダル装置２３ｂとを有している。操作ペダル装置２４はスイング用である。

【0019】

図２は本実施の形態に係わる小型の油圧ショベルの外観を示す図である。図２において、油圧ショベルは、上部旋回体３００と、下部走行体３０１と、フロント作業機３０２とを備え、上部旋回体３００は下部走行体３０１を旋回モータ１３の回動によって旋回が可能である。上部旋回体３００の前部にはスイングポスト３０３が取り付けられ、このスイングポスト３０３にフロント作業機３０２が上下動可能に取り付けられている。フロント作業機３０２は多関節構造のブーム３０６、アーム３０７、バケット３０８を有し、操作レバー装置２０，２１の操作レバーを操作しブームシリンダ１８、アームシリンダ１６、バケットシリンダ１９を伸縮させることでブーム３０６、アーム３０７、バケット３０８が回動し、フロント作業機３０２の姿勢が変化する。下部走行体３０１は左右のクローラ式走行装置３０１ａ，３０１ｂを備え、走行モータ１５，１７によって走行装置３０１ａ，３０１ｂを駆動することで走行を行う。左右のクローラ式走行装置３０１ａ，３０１ｂ間の中央フレームにはブレード３０４が取り付けられ、ブレード３０４はブレードシリンダ１２の伸縮により上下動作を行う。

【0020】

本実施の形態に係わる小型の油圧ショベルは、図示の如く機械後端部が小さく走行装置３０１ａ，３０１ｂの後端部より前側に位置している後方小旋回型の油圧ショベルであり、旋回時に後端旋回半径が車幅（左右のクローラ式走行装置３０１ａ，３０１ｂ間の全幅）内に納まるように構成されている。ここで、一般に、後方小旋回型の油圧ショベルとは、旋回時に車体後方の安全が確保されるよう後端旋回半径比（後端旋回半径×２を車幅で除した値×１００）が１２０％以内で、 フロント最小旋回半径比（フロント最小旋回半径または機体前部の旋回中心からの最大距離×２を車幅で除した値×１００）が１２０％を超えるショベルであると定義されている。なお、本発明が適用される小型の油圧ショベルは、後端旋回半径比、フロント最小旋回半径比ともに１２０％以内である超小旋回型であってもよい。

【0021】

超小旋回、後方小旋回といった機械後端部の小さな機械では、フロント作業機３０２の姿勢により上部旋回体３００における旋回動作時の慣性モーメント（以下適宜、単に「慣性モーメント」ということがある）が大きく変化し、旋回操作上の不具合が生じていた。例えば、慣性モーメントが小さいときに旋回用方向切換弁４の操作性能を適応させると、慣性モーメントが大きくなったときに旋回速度が遅くなり、反対に、慣性モーメントが大きいときに旋回用方向切換弁４の操作性能を適応させると、慣性モーメントが小さくなったときに旋回速度が速くなり、オペレータの揺れが旋回用の操作レバー装置２１ｂの操作レバーに伝わり、ハンチングを起こすという不具合が発生していた。

【0022】

図１に戻り、本実施の形態の油圧駆動装置はそのような課題を解決するものであり、上記構成に加え、旋回用操作レバー装置２１ｂによって生成される旋回用の制御パイロット圧ｇ，ｈを旋回用方向切換弁４の受圧部に導くパイロットライン（油路）に配置された電磁減圧弁３１ａ，３１ｂを含む制御パイロット圧補正装置３１と、フロント作業機３０２の姿勢によって変化する上部旋回体３００の慣性モーメントに応じて制御パイロット圧補正装置３１の電磁減圧弁３１ａ，３１ｂを駆動する制御装置４４とを備え、制御パイロット圧補正装置３１は、制御装置４４によって電磁減圧弁３１ａ，３１ｂが駆動されることで、旋回用方向切換弁４の最大ストロークをフルストロークより小さい所定のストローク（後述する位置IIIのストロークＳ4）に制限するように旋回用の制御パイロット圧ｇ，ｈを補正する。

【0023】

制御装置４４は、ブーム３０６とアーム３０７の回動支点にそれぞれ設けられた角度センサ３２，３３と、コントローラ３４とを備えている。角度センサ３２，３３はフロント作業機３０２の姿勢を検出する姿勢検出装置である。姿勢検出装置として、角度センサ３２，３３に代えてブームシリンダ１８及びアームシリンダ１６のストロークを検出する位置センサを設けてもよい。

【0024】

コントローラ３４は、角度センサ３２，３３（姿勢検出装置）の検出値に基づいて、フロント作業機３０２が上部旋回体３００の慣性モーメントが所定値より小さくなる姿勢にあるかどうかを判定し、フロント作業機３０２が上部旋回体３００の慣性モーメントが所定値より小さくなる姿勢にあると判定したときに制御パイロット圧補正装置３１の電磁減圧弁３１ａ，３１ｂを駆動する。制御パイロット圧補正装置３１は、コントローラ３４によって電磁減圧弁３１ａ，３１ｂが駆動されることで、旋回用方向切換弁４の最大ストロークを上記所定のストロークに制限するように旋回用の制御パイロット圧ｇ，ｈを補正する。

【0025】

図３はコントローラ３４の演算機能を示すブロック図である。コントローラ３４はフロント作業機姿勢判定部３４ａと電磁減圧弁駆動信号出力部３４ｂとを有している。

【0026】

フロント作業機姿勢判定部３４ａは、角度センサ３２，３３の検出信号に基づいて、フロント作業機３０２がフロント作業機３０２を含む上部旋回体３００の慣性モーメントが所定値より小さくなる姿勢にあるかどうかを判定する。この判定は、例えば上部旋回体３００の慣性モーメントが所定値より小さくなる姿勢にあるときのブーム３０６の角度θb0とアーム３０７の角度θa0をしきい値として予め求めておき、角度センサ３２で検出したブーム３０６の角度θbがθb0より大きく（θb＞θb0）、角度センサ３３で検出したアーム３０７の角度θaがθa0より小さい（θa＜θa0）ときにフロント作業機３０２を含む上部旋回体３００の慣性モーメントが所定値より小さくなる姿勢であると判定する。ここで、図２に示すように、ブーム３０６の角度θbは水平方向に対するブーム３０６の角度として定義し、アーム３０７の角度θaはブーム３０６に対するアーム３０７の角度として定義する。また、上部旋回体３００の慣性モーメントの所定値とは、オペレータが旋回用操作レバー装置２１ｂの操作レバーをフル操作したときに、旋回速度が速くなり過ぎてハンチングを起こす慣性モーメントよりも小さく、その範囲内で最大の慣性モーメント或いはその最大の慣性モーメントよりも余裕値分だけ小さい慣性モーメントである。コントローラ３４にはそのような慣性モーメントの値が図示しないメモリに記憶され、フロント作業機姿勢判定部３４ａはその値を用いて上記判定を行う。

【0027】

電磁減圧弁駆動信号出力部３４ｂは、フロント作業機姿勢判定部３４ａにおいて、フロント作業機３０２がフロント作業機３０２を含む上部旋回体３００の慣性モーメントが所定値より小さくなる姿勢にないと判定されたときは電磁減圧弁３１ａ，３１ｂをスタンバイ状態とする最小電流値を駆動信号（電気信号）として出力する。一方、電磁減圧弁駆動信号出力部３４ｂは、フロント作業機３０２がフロント作業機３０２を含む上部旋回体３００の慣性モーメントが所定値より小さくなる姿勢にあると判定されたときは、電磁減圧弁３１ａ，３１ｂに減圧目標圧力を設定するための電流値を駆動信号(電気信号)として出力する。減圧目標圧力とは、旋回用方向切換弁４の最大ストロークを上記所定のストロークに制限する圧力である。

【0028】

電磁減圧弁駆動信号出力部３４ｂから電磁減圧弁３１ａ，３１ｂをスタンバイ状態とする最小電流値が駆動信号（電気信号）として出力されるとき、電磁減圧弁３１ａ，３１ｂは図１に示す位置に保持され、旋回用操作レバー装置２１ｂによって生成される旋回用の制御パイロット圧ｇ，ｈはそのまま制御パイロット圧ｑ，ｒとして出力される。電磁減圧弁駆動信号出力部３４ｂから電磁減圧弁３１ａ，３１ｂに減圧目標圧力を設定するための電流値が駆動信号(電気信号)として出力されるとき、電磁減圧弁３１ａ，３１ｂは図１に示す位置から旋回用操作レバー装置２１ｂによって生成される旋回用の制御パイロット圧ｇ，ｈをその減圧目標圧力に減圧する位置に切り換わる。このとき、旋回用操作レバー装置２１ｂによって生成される旋回用の制御パイロット圧ｇ，ｈが減圧目標圧力より低い場合はその旋回用の制御パイロット圧ｇ，ｈはそのまま制御パイロット圧ｑ，ｒとして出力され、旋回用の制御パイロット圧ｇが減圧目標圧力より高い場合はその旋回用の制御パイロット圧ｇ，ｈはその減圧目標圧力に減圧され制御パイロット圧ｑ，ｒとして出力される。

【0029】

図４はオープンセンタ型の旋回用方向切換弁４の開口面積特性を示す図である。図４において、４５は旋回用方向切換弁４のブリードオフ開口の開口面積特性であり、４６は旋回用方向切換弁４のメータイン開口の開口面積特性であり、４７は旋回用方向切換弁４のメータアウト開口の開口面積特性である。また、ＢＯはブリードオフ開口、ＭＩはメータイン開口、ＭＯはメータアウト開口である。

【0030】

図４において、ブリードオフ開口ＢＯの開口面積特性４５、メータイン開口ＭＩの開口面積特性４６及びメータアウト開口ＭＯの開口面積特性４７はそれぞれ次のように設定されている。

【0031】

＜ブリードオフ開口ＢＯの開口面積特性４５＞
旋回用方向切換弁４が中立位置にあり、スプールストロークがＳ0のゼロであるとき、ブリードオフ開口は全開であり、開口面積は最大である。旋回用方向切換弁４が操作され、スプールストロークが増大するにしたがってブリードオフ開口は閉じて行き、開口面積は減少する。このとき、スプールストロークがＳ1までは開口面積の減少割合は大きく、スプールストロークがＳ1を超えると開口面積の減少割合は小さくなって開口面積は緩やかに減少し、スプールストロークがＳ3に達するとブリードオフ開口は全閉する。スプールストロークがＳ1からＳ3の開口面積の減少割合の小さい区間はブリードオフの流量をスプールストロークに応じて減少させるメータリング領域である。ブリードオフ開口が全閉するスプールストロークＳ3はブリードオフ開口の閉じ切り点であり、フルストロークＳmaxよりも所定量だけ小さいストロークに設定されている。

【0032】

＜メータイン開口ＭＩの開口面積特性４６＞
スプールストロークがＳ0のゼロであるとき、メータイン開口は閉じており、開口面積はゼロである。旋回用方向切換弁４が操作され、スプールストロークがブリードオフ開口の開口面積の減少割合が変化するストロークであるＳ1に達するとメータイン開口は開き始め、スプールストロークが更に増大するにしたがってメータイン開口の開口面積は小さな増加割合で緩やかに増大し、スプールストロークがブリードオフ開口の閉じ切り点であるＳ3より少し手前のＳ2を超えるとメータイン開口の開口面積の増加割合は大きくなってメータイン開口の開口面積は急峻に増大し、フルストロークＳmaxよりも少し手前でメータイン開口の開口面積は最大となる。スプールストロークがＳ1からＳ2の開口面積の増加割合の小さい区間はメータイン流量をスプールストロークに応じて増大させるメータリング領域である。

【0033】

＜メータアウト開口ＭＯの開口面積特性３７＞
スプールストロークがＳ0のゼロであるとき、メータアウト開口は閉じており、開口面積はゼロである。旋回用方向切換弁４が操作され、スプールストロークがＳ1に達するとメータアウト開口は開き始め、スプールストロークが更に増大するにしたがってメータアウト開口の開口面積はメータイン開口の開口面積の増加割合よりも小さな増加割合で緩やかに増大し、フルストロークＳmaxよりも少し手前のストロークＳ3付近でメータアウト開口の開口面積は最大となる。スプールストロークがＳ1からＳ3の開口面積の増加割合の小さい区間はメータアウト流量をスプールストロークに応じて増大させるメータリング領域である。

【0034】

旋回用方向切換弁４は、旋回用方向切換弁４の操作レバーが操作されていないとき中立位置Ｉにあり、ブリードオフ開口は全開で、メータイン開口及びメータアウト開口は全閉である。旋回用方向切換弁４の操作レバーが図１の左方向又は右方向にフル操作されるとき、電磁減圧弁３１ａ，３１ｂが図１に示す位置に保持されている場合は、旋回用の制御パイロット圧ｇ，ｈはそのまま出力され、旋回用方向切換弁４は図４の左側又は右側のフルストロークＳmaxの位置IIに切り換わり、ブリードオフ開口は全閉で、メータイン開口及びメータアウト開口は全開となる。一方、旋回用方向切換弁４の操作レバーが図１の左方向又は右方向にフル操作されるとき、電磁減圧弁３１ａ，３１ｂが図１に示す位置から減圧位置に切り換わっている場合は、旋回用の制御パイロット圧ｇ，ｈは電磁減圧弁３１ａ，３１ｂの減圧目標圧力に減圧され、旋回用方向切換弁４の最大ストロークはフルストロークＳmaxより小さいストロークＳ4に制限され、旋回用方向切換弁４はストロークＳ4の位置IIIに切り換わる。このとき、ブリードオフ開口は非常に小さいが閉じ切っておらず、メータイン開口はメータリング領域直後の開口面積の増加割合が増大し始めた状態にあり、メータアウト開口は全開直前の状態にある。

【0035】

〜動作〜
次に、本実施の形態の動作を説明する。

【0036】

＜基本動作＞
操作レバー装置２０ａ，２０ｂの操作レバー及び操作ペダル装置２３ｂの操作ペダルが中立であるとき、方向切換弁９，１０，１１は中立位置にあり、第１油圧ポンプＰ１の吐出油は方向切換弁９，１０，１１を介してタンクＴに戻される。操作レバー装置２０ａ，２０ｂの操作レバー及び操作ペダル装置２３ｂの操作ペダルのいずれかを操作すると方向切換弁９，１０，１１が切り換えられ、各アクチュエータ（走行モータ１７、ブームシリンダ１８、バケットシリンダ１９）に対する圧油の流入・排出方向と流量を制御し、各アクチュエータ(走行モータ１７、ブームシリンダ１８、バケットシリンダ１９)を作動させる。

【0037】

操作レバー装置２１ａの操作レバー及び操作ペダル装置２３ａの操作ペダルが中立であるとき、方向切換弁７，８は中立位置にあり、第２油圧ポンプＰ２の吐出油は方向切換弁７，８を介してタンクＴに戻される。操作レバー装置２１ａの操作レバー及び操作ペダル装置２３ａの操作ペダルのいずれかを操作すると、方向切換弁７，８が切り換えられ、各アクチュエータ（走行モータ１５、アームシリンダ１６）に対する圧油の流入・排出方向を制御し、各アクチュエータ（走行モータ１５、アームシリンダ１６）を作動させる。

【0038】

第３油圧ポンプＰ３についても同様であり、操作レバー装置２１ｂ，２２の操作レバー及び操作ペダル装置２４の操作ペダルが中立であるとき、第３油圧ポンプＰ３の吐出油は方向切換弁３，４，５を介してタンクＴに戻される。操作レバー装置２１ｂ，２２の操作レバー及び操作ペダル装置２４の操作ペダルのいずれかを操作すると方向切換弁３，４，５が切り換えられ、各アクチュエータ（ブレードシリンダ１２、旋回モータ１３、スイングシリンダ１４）に対する圧油の流入・排出方向を制御し、各アクチュエータ（ブレードシリンダ１２、旋回モータ１３、スイングシリンダ１４）を作動させる。

【0039】

＜旋回操作時の動作＞
旋回操作を意図して、旋回用操作レバー装置２１ｂの操作レバーを図示左方向に操作した場合、フロント作業機３０２の姿勢に応じて次のように動作する。

【0040】

フロント作業機３０２が、フロント作業機３０２を含む上部旋回体３００の慣性モーメントが所定値以上となる姿勢、例えばフロント作業機３０２がＭＡＸリーチとなる姿勢である場合、コントローラ３４のフロント作業機姿勢判定部３４ａにおいて、角度センサ３２，３３で検出したブーム３０６の角度θbが角度θb0より小さく、角度センサ３３で検出したアーム３０７の角度θaが角度θa0より大きく、フロント作業機３０２がフロント作業機３０２を含む上部旋回体３００の慣性モーメントが所定値より小さくなる姿勢にないと判定され、電磁減圧弁駆動信号出力部３４ｂから電磁減圧弁３１ａ，３１ｂをスタンバイ状態とする最小電流値の駆動信号（電気信号）が出力され、電磁減圧弁３１ａ，３１ｂは図１に示す位置に保たれる。これにより旋回用操作レバー装置２１ｂから出力された制御パイロット圧ｇは減圧されずに制御パイロット圧ｑとして旋回用方向切換弁４の図１下側の受圧部に作用し、旋回用方向切換弁４はフルストロークし、図４の位置Ｉからフルストロークの位置IIに切り換わり、第３油圧ポンプＰ３の吐出油が旋回モータ１３へ流入し、旋回モータ１３を駆動する。

【0041】

フロント作業機３０２が、フロント作業機３０２を含む上部旋回体３００の慣性モーメントが所定値より小さくなる姿勢、例えばフロント作業機３０２を抱え込んだ姿勢である場合、コントローラ３４のフロント作業機姿勢判定部３４ａにおいて、角度センサ３２，３３で検出したブーム３０６の角度θbが角度θb0より大きく、角度センサ３３で検出したアーム３０７の角度θaが角度θa0より小さく、フロント作業機３０２がフロント作業機３０２を含む上部旋回体３００の慣性モーメントが所定値より小さくなる姿勢にあると判定され、電磁減圧弁駆動信号出力部３４ｂから電磁減圧弁３１ａ，３１ｂに減圧目標圧力を設定するための電流値が駆動信号(電気信号)として出力され、電磁減圧弁３１ａ，３１ｂを図１に示す位置から減圧位置に切り換える。これにより旋回用操作レバー装置２１ｂから出力された制御パイロット圧ｇは減圧されて制御パイロット圧ｑとして旋回用方向切換弁４の図１下側の受圧部に作用し、旋回用方向切換弁４はフルストロークせず、図４の位置Iから最大ストロークが制限された位置IIIとなり、第３油圧ポンプＰ３の吐出油が旋回モータ１３へ流入し、旋回モータ１３を駆動する。

【0042】

このとき旋回用方向切換弁４は位置IIへとフルストロークしないため、旋回用方向切換弁４のブリードオフ開口は閉じ切らず、ブリードオフ開口が閉じ切られる場合に第３油圧ポンプＰ３の吐出油の全量が旋回モータ１３へ流入する際のショックが発生せず、旋回ハンチングを防止することができる。また、上部旋回体３００の位置合わせのために旋回用の操作レバー装置２１ｂの操作レバーをフル操作した状態から少し戻したりした場合にもスプールはブリードオフ開口の閉じ切り点Ｓ３を通らないため、メータリングの変曲点の影響を受けず、旋回用方向切換弁４のメータリングの変化に対応することができる。更に、上部旋回体３００の慣性モーメントが小さくなっても、スプールストロークＳ1からＳ4間における旋回用方向切換弁４のメータイン開口のメータリング特性は上部旋回体３００の慣性モーメントが大きい場合と同じであり、上部旋回体３００の慣性モーメントが大きい場合と小さい場合とでメータイン開口のメータリング特性が変化しないため、上部旋回体３００の慣性モーメントの大小で旋回の加速性や操作性に影響を与えること無く、上部旋回体３００の慣性モーメントの変化によって発生する旋回ハンチングを防止することができる。

【0043】

旋回用操作レバー装置２１ｂの操作レバーを図示右方向に操作した場合の動作も同じであり、同様の効果が得られる。

【0044】

〜効果〜
以上のように本実施の形態によれば、旋回用方向切換弁４のメータイン開口の閉じ切り点などのメータリングの変曲点や、上部旋回体３００の慣性モーメントの大小で旋回の加速性や操作性に影響を与えること無く、上部旋回体３００の慣性モーメントの変化によって発生する旋回ハンチングを防止することができる。

【0045】

＜第２の実施の形態＞
図５は、本発明の第２の実施の形態である建設機械の油圧駆動装置を示す油圧回路図である。第２の実施の形態は制御パイロット圧補正装置の構成を第１の実施の形態のものと異ならせたものである。

【0046】

図５において、本実施の形態は制御パイロット圧補正装置３８を備えており、制御パイロット圧補正装置３８は、電磁切替弁３６ａと減圧弁３６ｂとからなるバルブユニット３６と、電磁切替弁３７ａと減圧弁３７ｂとからなるバルブユニット３７とを有している。

【0047】

減圧弁３６ｂ，３７ｂは、旋回用操作レバー装置２１ｂにより生成された旋回用の制御パイロット圧ｇ，ｈを減圧するバルブであり、電磁切替弁３７ａがコントローラ３４によって駆動されることで減圧弁３６ｂ，３７ｂの出力圧が選択され、旋回用方向切換弁４の最大ストロークを上記所定のストロークに制限するように旋回用の操作レバー装置２１ｂにより生成された旋回用の制御パイロット圧ｇ，ｈが補正され、制御パイロット圧ｑ，ｒとして出力される。

【0048】

制御装置４４の構成は、コントローラ３４の電磁減圧弁駆動信号出力部３４ｂにおいて、フロント作業機３０２がフロント作業機３０２を含む上部旋回体３００の慣性モーメントが所定値より小さくなる姿勢にあると判定されたときに、減圧目標圧力を設定する電流値の駆動信号(電気信号)を出力する代わりに、電磁切替弁３６ａ，３６ｂをＯＮする（図５の図示左側の位置から図示右側の位置に切り換える）ための電流値の駆動信号(電気信号)を出力する点を除いて、第１の実施の形態と同じである。

【0049】

以上のように構成した本実施の形態においても、旋回操作を意図して、旋回用操作レバー装置２１ｂの操作レバーを図示左方向に操作した場合の動作は第１の実施の形態と実質的に同じである。すなわち、フロント作業機３０２が、フロント作業機３０２を含む上部旋回体３００の慣性モーメントが所定値より小さくなる姿勢にあるときは、旋回用操作レバー装置２１ｂから出力された制御パイロット圧ｇ，ｈは減圧されて制御パイロット圧ｑ，ｒとして出力され、旋回用方向切換弁４はフルストロークせず、図４の位置Iから最大ストロークが制限された位置IIIとなり、第３油圧ポンプＰ３の吐出油が旋回モータ１３へ流入し、旋回モータ１３を駆動する。

【0050】

したがって、本実施の形態においても第１の実施の形態と同様の効果が得られる。また、本実施の形態によれば、高価な電磁減圧弁を使用しないので、安価な構成で意図する効果を得ることができる。

【0051】

〜その他〜
以上の実施の形態では、３つの油圧ポンプＰ１、Ｐ２、Ｐ３のうち第１及び第２油圧ポンプＰ１，Ｐ２をスプリットフロータイプの油圧ポンプ４２によって構成したが、共通のレギュレータを有する別々の油圧ポンプであってもよい。

【0052】

また、上記実施の形態では、３つの油圧ポンプＰ１、Ｐ２、Ｐ３を備える油圧駆動装置に本発明を適用したが、油圧駆動装置は２つの油圧ポンプを備えるものであってもよい。

【符号の説明】

【0053】

１ 原動機（ディーゼルエンジン）
２ コントロールバルブ
３〜１１ 複数の方向切換弁
４ 旋回用方向切換弁
１２〜１９ 複数のアクチュエータ
１３ 旋回モータ
２０，２１，２２ 操作レバー装置
２１ｂ 旋回用操作レバー装置
２３，２４ 操作ペダル装置
３１ 制御パイロット圧補正装置
３１ａ，３１ｂ 電磁減圧弁（電磁弁）
３２，３３ 角度センサ（姿勢検出装置）
３４ コントローラ
３４ａ フロント作業機姿勢判定部
３４ｂ 電磁減圧弁駆動信号出力部
３８ 制御パイロット圧補正装置
３６ａ，３７ａ 電磁切替弁（電磁弁）
３６ｂ，３７ｂ 減圧弁
４４ 制御装置
３００ 上部旋回体
３０２ フロント作業機
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３ 第１〜第３油圧ポンプ
Ｓmax フルストローク
Ｓ3 ブリードオフ開口の閉じ切り点のスプールストローク
Ｓ4 最大ストロークが制限された位置IIIのスプールストローク

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】