6646007 建設機械の油圧制御装置

(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】6646007

(24)【登録日】2020年1月14日

(45)【発行日】2020年2月14日

(54)【発明の名称】建設機械の油圧制御装置

(51)【国際特許分類】

   E02F 9/22 20060101AFI20200203BHJP

   F15B 11/02 20060101ALI20200203BHJP

   F15B 11/08 20060101ALI20200203BHJP

   F15B 11/042 20060101ALI20200203BHJP

   F15B 11/16 20060101ALI20200203BHJP

【ＦＩ】

   E02F9/22 Q

   F15B11/02 C

   F15B11/08 A

   F15B11/042

   F15B11/16 B

【請求項の数】3

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2017-69600(P2017-69600)

(22)【出願日】2017年3月31日

(65)【公開番号】特開2018-172860(P2018-172860A)

(43)【公開日】2018年11月8日

【審査請求日】2018年12月18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】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】小倉 康平

(72)【発明者】

【氏名】小高 克明

【審査官】 北村 一

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０５−１０６６０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１７−０５７９２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−０３９６７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１７／０１４３２４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１１／０９６４３５（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１５Ｂ １１／００−１１／２２；２１／１４

Ｅ０２Ｆ ３／４２− ３／４３； ３／８４− ３／８５； ９／２０−９／２２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

原動機と、
前記原動機によって駆動される可変容量型の油圧ポンプと、
前記油圧ポンプの吐出油により駆動される複数の油圧アクチュエータと、
上流側が前記油圧ポンプに接続され、下流側が作動油タンクに接続されたセンタバイパスラインに配置され、前記油圧ポンプから前記複数の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センタバイパス型の複数の方向流量制御弁と、
前記複数の油圧アクチュエータに対応して設けられ、前記複数の方向流量制御弁をそれぞれ操作する複数の操作装置とを備えた建設機械の油圧制御装置において、
前記複数の方向流量制御弁の操作量を検出する操作量検出装置と、
前記原動機の回転数を検出する回転数検出装置と、
前記センタバイパスラインの前記複数の方向流量制御弁よりも下流側に配置されたセンタバイパス制御弁と、
前記回転数検出装置で検出した前記原動機の回転数が通常作業時のエンジン回転数である定格回転数よりも低い場合に、前記操作量検出装置で検出した前記複数の操作装置の操作量に基づいて前記センタバイパスラインにおける前記複数の方向流量制御弁の合成開口面積を計算し、前記センタバイパス制御弁の開口面積が前記合成開口面積に前記回転数検出装置で検出したエンジン回転数の前記定格回転数に対する比率を掛けた値となるように前記センタバイパス制御弁を制御する制御装置とを備えたことを特徴とする建設機械の油圧制御装置。

【請求項2】

請求項１に記載の建設機械の油圧制御装置において、
前記制御装置は、前記センタバイパスラインにおける前記複数の方向流量制御弁の開口面積のうちの最小値を前記合成開口面積として選択することを特徴とする建設機械の油圧制御装置。

【請求項3】

請求項１に記載の建設機械の油圧制御装置において、
前記建設機械は、ブーム、アーム及びバケットを有するフロント作業機を備え、前記バケットにクレーン作業用のフックが装着された油圧ショベルであり、
前記複数の油圧アクチュエータは、前記ブームを回動させるブームシリンダと、前記アームを駆動するアームシリンダと、前記バケットを回動させるバケットシリンダとを含み、
前記複数の方向流量制御弁は、前記油圧ポンプから前記ブームシリンダに供給される圧油の流れを制御するパイロット式の第１方向流量制御弁と、前記油圧ポンプから前記アームシリンダに供給される圧油の流れを制御するパイロット式の第２方向流量制御弁と、前記油圧ポンプから前記バケットシリンダに供給される圧油の流れを制御するパイロット式の第３方向流量制御弁とを含み、
前記複数の操作装置は、前記第１方向流量制御弁を操作する第１操作レバー装置と、前記第２方向流量制御弁を操作する第２操作レバー装置と、前記第３方向流量制御弁を操作する第３操作レバー装置とを含み、
前記操作量検出装置は、前記第１操作レバー装置により生成されたブーム上げ操作パイロット圧力を検出する第１圧力センサと、前記第２操作レバー装置により生成されたアーム引き操作パイロット圧力を検出する第２圧力センサと、前記第２操作レバー装置により生成されたアーム押し操作パイロット圧力を検出する第３圧力センサと、前記第３操作レバー装置により生成されたバケット引き操作パイロット圧力を検出する第４圧力センサと、前記第３操作レバー装置により生成されたバケット押し操作パイロット圧力を検出する第５圧力センサとを含むことを特徴とする建設機械の油圧制御装置。

【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制御装置に係わり、特に、クレーン作業等の微速操作作業を行う油圧ショベル等の建設機械の油圧制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

油圧ショベル等の建設機械は、クレーン作業や整地作業といった慎重な操作が要求される作業（微速操作作業）において、作業機の作動速度を減じて使用されることがある。作業機の作動速度を減じることができる建設機械の油圧駆動制御装置を開示するものとして、例えば特許文献１がある。

【0003】

特許文献１には、原動機と、この原動機によって駆動される油圧ポンプと、この油圧ポンプから発生する圧油により駆動されるアクチュエータと、このアクチュエータに対して設けられた操作手段と、この操作手段の操作レバーの操作方向と操作量に応じて切り換え操作され、前記アクチュエータに供給される圧油の流れを制御する方向制御弁と、パイロット一次圧を発生させるパイロットポンプと、前記操作手段に設けられ、前記パイロット一次圧に基づき前記操作レバーの操作方向と操作量に応じたパイロット二次圧を発生し前記方向制御弁を動作せしめるパイロット弁とを有する油圧駆動制御装置が記載されている。この油圧駆動制御装置では、原動機の回転数を下げて油圧ポンプの吐出流量を低下させることにより、作業機の作業速度を減ずることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第４２１５４０９号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１に記載の油圧駆動制御装置では、エンジン回転数を通常作業時のエンジン回転数（定格回転数）よりも低く設定して油圧ポンプの吐出流量を低下させた場合に、油圧アクチュエータの負荷保持側に圧油が流入し始めるとき（油圧アクチュエータが動き始めるとき）のレバー操作量が大きくなり、油圧アクチュエータへの供給流量を可変とするレバー操作域が縮小するため、微速操作作業における操作性が悪化する。

【0006】

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、原動機の回転数を定格回転数よりも低く設定して油圧ポンプの吐出流量を低下させた場合に、油圧アクチュエータへの供給流量を可変とするレバー操作域を広く保つことにより、微速操作作業における操作性の悪化を防止できる建設機械の油圧制御装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するために、本発明は、原動機と、前記原動機によって駆動される可変容量型の油圧ポンプと、前記油圧ポンプの吐出油により駆動される複数の油圧アクチュエータと、上流側が前記油圧ポンプに接続され、下流側が作動油タンクに接続されたセンタバイパスラインに配置され、前記油圧ポンプから前記複数の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センタバイパス型の複数の方向流量制御弁と、前記複数の油圧アクチュエータに対応して設けられ、前記複数の方向流量制御弁をそれぞれ操作する複数の操作装置とを備えた建設機械の油圧制御装置において、前記複数の方向流量制御弁の操作量を検出する操作量検出装置と、前記原動機の回転数を検出する回転数検出装置と、前記センタバイパスラインの前記複数の方向流量制御弁よりも下流側に配置されたセンタバイパス制御弁と、前記回転数検出装置で検出した前記原動機の回転数が通常作業時のエンジン回転数である定格回転数よりも低い場合に、前記操作量検出装置で検出した前記複数の操作装置の操作量に基づいて前記センタバイパスラインにおける前記複数の方向流量制御弁の合成開口面積を計算し、前記センタバイパス制御弁の開口面積が前記合成開口面積に前記回転数検出装置で検出したエンジン回転数の前記定格回転数に対する比率を掛けた値となるように前記センタバイパス制御弁を制御する制御装置とを備えたものとする。

【0008】

以上のように構成した本発明によれば、原動機の回転数を定格回転数よりも低く設定して油圧ポンプの吐出流量を低下させた場合に、油圧アクチュエータの負荷保持側に圧油が流入し始めるとき（油圧アクチュエータが動き始めるとき）のレバー操作量の上昇を抑えることができる。これにより、油圧アクチュエータへの供給流量を可変とするレバー操作域が広く保たれるため、微速操作作業における操作性の悪化を防止できる。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、原動機の回転数を定格回転数よりも低く設定して油圧ポンプの吐出流量を低下させた場合に、油圧アクチュエータへの供給流量を可変とするレバー操作域が広く保たれ、微速操作作業における操作性の悪化を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の実施の形態における油圧制御装置が搭載された油圧ショベル（建設機械）の外観を示す図である。

【図2】本実施の形態における油圧制御装置の全体構成図である。

【図3A】方向流量制御弁の図記号を拡大して示す図である。

【図3B】方向流量制御弁の開口面積特性を示す図である。

【図4】コントローラの処理内容を示すフローチャートである。

【図5】センタバイパス制御弁に印加される制御圧力とセンタバイパス制御弁の開口面積との関係（変換テーブル）を示す図である。

【図6】センタバイパス開口面積の演算処理を示すブロック図である。

【図7】方向流量制御弁の操作パイロット圧力とセンタバイパス制御弁の開口面積との関係（センタバイパス制御弁の制御特性）を示す図である。

【図8】従来技術におけるレバー操作量とアクチュエータ供給流量との関係を示す図である。

【図9】本実施の形態におけるレバー操作量とアクチュエータ供給流量との関係を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

図１は本実施の形態における油圧制御装置が搭載された油圧ショベル（建設機機械）の外観を示す図である。

【0012】

図１において、油圧ショベルは下部走行体１００と上部旋回体１０１とフロント作業機１０２を備えている。下部走行体１００は左右のクローラ式走行装置１０３ａ，１０３ｂを有し、左右の走行モータ１０４ａ，１０４ｂにより駆動される。上部旋回体１０１は下部走行体１００上に旋回可能に搭載され、旋回モータ（図示せず）により旋回駆動される。フロント作業機１０２は上部旋回体１０１の前部に上下方向に回動可能に取り付けられている。上部旋回体１０１にはエンジンルーム１０６及びキャビン（運転室）１０７が備えられ、エンジンルーム１０６内にはエンジン（原動機）６や油圧ポンプ４、パイロットポンプ９等の油圧機器が配置され、キャビン１０７内には操作レバー装置１３，２４，２７（図２参照）、操作ペダル装置（図示せず）等の操作装置が配置されている。

【0013】

フロント作業機１０２はブーム１１１、アーム１１２及びバケット１１３を有する多関節構造である。ブーム１１１はブームシリンダ８の伸縮により上下方向に回動する。アーム１１２はアームシリンダ６０の伸縮により上下、前後方向に回動する。バケット１１３はバケットシリンダ８０の伸縮により上下、前後方向に回動する。

【0014】

図２は本実施の形態における油圧制御装置の全体構成図である。図２では、説明の簡略化のため、図１に示した左右の走行モータ１０４ａ，１０４ｂ、アームシリンダ６０、バケットシリンダ８０等の油圧アクチュエータに係わる部分を省略している。

【0015】

図２において、本実施の形態における油圧制御装置は、エンジン６によって駆動される可変容量型の油圧ポンプ（メインポンプ）４及び固定容量型のパイロットポンプ９と、油圧ポンプ４から吐出された圧油により駆動される複数の油圧アクチュエータ８，６０，８０と、油圧ポンプ４から油圧アクチュエータ８，６０，８０に供給される圧油の流れ方向及び流量を制御するパイロット式の方向流量制御弁１，２０，２１を内蔵したコントロールバルブ装置１１とを備えている。

【0016】

油圧ポンプ４の吐出油路はメインリリーフ弁２２を介して作動油タンクＴに接続されており、メインリリーフ弁２２は油圧ポンプ４の吐出圧力が最大吐出圧に達すると開弁し、作動油タンクＴに圧油を排出する。また、パイロットポンプ９の吐出油路はパイロットリリーフ弁２３を介して作動油タンクＴに接続されており、パイロットリリーフ弁２３はパイロットポンプ９の吐出圧力が最大吐出圧力に達すると開弁し、作動油タンクＴに圧油を排出する。

【0017】

方向流量制御弁１，２０，２１はセンタバイパス型であり、油圧ポンプ４の吐出油路につながるセンタバイパスライン１２上に配置されている。すなわち、センタバイパスライン１２は方向流量制御弁１，２０，２１を貫通して伸びている。センタバイパスライン１２の上流側は油圧ポンプ４の吐出油路に接続され、下流側は作動油タンクＴに接続されている。

【0018】

油圧アクチュエータ８はブーム１１１を上下させる油圧シリンダ（ブームシリンダ）であり、方向流量制御弁１はブーム制御用の第１方向流量制御弁である。油圧アクチュエータ６０はアーム１１２を押し引きする油圧シリンダ（アームシリンダ）であり、方向流量制御弁２０はアーム制御用の第２方向流量制御弁である。油圧アクチュエータ８０はバケット１１３を押し引きする油圧シリンダ（バケットシリンダ）であり、方向流量制御弁２１はバケット制御用の第３方向流量制御弁である。

【0019】

ブームシリンダ８は方向流量制御弁１にアクチュエータライン１６，１７を介して接続されている。ブームシリンダ８はボトム側シリンダ室８ａ及びロッド側シリンダ室８ｂを有し、ボトム側シリンダ室８ａはアクチュエータライン１６に接続され、ロッド側シリンダ室８ｂはアクチュエータライン１７に接続されている。これによりブームシリンダ８には方向流量制御弁１を介して油圧ポンプ４の吐出油が供給される。アームシリンダ６０及びバケットシリンダ８０についても同様であるため、説明は省略する。

【0020】

操作レバー装置１３はブーム操作用の第１操作レバー装置であり、パイロットポンプ９の吐出圧力に基づいて操作レバー１３ａの操作方向に応じたブーム上げ指令としての操作パイロット圧力（以下「ブーム上げ操作パイロット圧力」という。）Ｐｐ１又はブーム下げ指令としての操作パイロット圧力（以下「ブーム下げ操作パイロット圧力」という。）Ｐｐ２を生成する減圧弁を有しており、生成された操作パイロット圧力Ｐｐ１又はＰｐ２は方向流量制御弁１の対応する受圧部に導かれ、方向流量制御弁１はその操作パイロット圧力Ｐｐ１又はＰｐ２によりブーム上げ方向（図示左方向）又はブーム下げ方向（図示右方向）に切り換えられる。

【0021】

操作レバー装置２４はアーム操作用の第２操作レバー装置であり、パイロットポンプ９の吐出圧力に基づいて操作レバー２４ａの操作方向に応じたアームクラウド（アーム引き）指令としての操作パイロット圧力（以下「アーム引き操作パイロット圧力」という。）Ｐｐ３又はアームダンプ（アーム押し）指令としての操作パイロット圧力（以下「アーム押し操作パイロット圧力」という。）Ｐｐ４を生成する減圧弁を有しており、生成された操作パイロット圧力Ｐｐ３又はＰｐ４は方向流量制御弁２０の対応する受圧部に導かれ、方向流量制御弁２０はその操作パイロット圧力Ｐｐ３又はＰｐ４によりアームクラウド方向（図示左方向）又はアームダンプ方向（図示右方向）に切り換えられる。

【0022】

操作レバー装置２７はバケット操作用の第３操作レバー装置であり、パイロットポンプ９の吐出圧力に基づいて操作レバー２７ａの操作方向に応じたバケットクラウド（バケット引き）指令としての操作パイロット圧力（以下「バケット引き操作パイロット圧力」という。）Ｐｐ５又はバケットダンプ（バケット押し）指令としての操作パイロット圧力（以下「バケット押し操作パイロット圧力」という。）Ｐｐ６を生成する減圧弁を有しており、生成された操作パイロット圧力Ｐｐ５又はＰｐ６は方向流量制御弁２１の対応する受圧部に導かれ、方向流量制御弁２１はその操作パイロット圧力Ｐｐ５又はＰｐ６によりバケットクラウド方向（図示左方向）又はバケットダンプ方向（図示右方向）に切り換えられる。

【0023】

図３Ａは方向流量制御弁１，２０，２１の図記号を拡大して示す図である。

【0024】

図３Ａにおいて、センタバイパス型の方向流量制御弁１，２０，２１は、センタバイパス通路部Ｒｂ、メータイン通路部Ｒｉ及びメータアウト通路部Ｒｏを有し、センタバイパス通路部Ｒｂはセンタバイパスライン１２上に位置し、メータイン通路部Ｒｉは油圧ポンプ４の吐出油路につながる圧油供給ライン１８をアクチュエータライン１６又は１７に連通させる油路上に位置し、メータアウト通路部Ｒｏはアクチュエータライン１６又は１７を作動油タンクＴに連通させる油路上に位置している。圧油供給ライン１８には油圧アクチュエータ側からの圧油の逆流を防止するためのロードチェック弁１５が設けられている。方向流量制御弁１，２０，２１は、その切換量（ストローク）に応じて３つの通路部Ｒｂ，Ｒｉ，Ｒｏの開口面積を調整することで油圧ポンプ４の吐出流量を分配し、油圧アクチュエータ８，６０，８０に圧油を供給するものである。

【0025】

図３Ｂは方向流量制御弁１，２０，２１の開口面積特性を示す図である。

【0026】

図３Ｂにおいて、センタバイパス通路部Ｒｂは、Ａ１に示すような開口面積特性を有し、メータイン通路部Ｒｉ及びメータアウト通路部Ｒｏは、Ａ２に示すような開口面積特性を有している。図３Ｂの横軸は対応する操作装置により生成される操作パイロット圧力であり、操作レバーの操作量（以下「レバー操作量」という。）又は方向流量制御弁１，２０，２１のスプールストロークに概ね対応している。図３Ｂの縦軸はセンタバイパス通路部Ｒｂ、メータイン通路部Ｒｉ又はメータアウト通路部Ｒｏの開口面積である。

【0027】

操作装置の操作レバーが操作され、操作パイロット圧力が上昇するにしたがって（レバー操作量又は方向流量制御弁のスプールストロークが増大するにしたがって）、センタバイパス通路部Ｒｂの開口面積Ａ１は減少し、メータイン通路部Ｒｉ及びメータアウト通路部Ｒｏの開口面積Ａ２は増大する。すなわち、センタバイパス型の方向流量制御弁では、方向流量制御弁のストロークが小さいあるストローク以下では、メータイン通路部Ｒｉの開口面積Ａ１が小さく、センタバイパス通路部Ｒｂの開口面積Ａ２が大きいため、油圧ポンプの吐出圧力が油圧アクチュエータの負荷圧よりも高くならず、油圧ポンプの吐出流量はその全量がセンタバイパス通路部Ｒｂを介して作動油タンクＴに流出する。方向流量制御弁のストロークが増大するに従ってメータイン通路部Ｒｉの開口面積Ａ２が増大し、センタバイパス通路部Ｒｂの開口面積Ａ１が減少するため、油圧ポンプ４の吐出圧力が油圧アクチュエータの負荷圧よりも高くなり、油圧ポンプ４の吐出油の一部がメータイン通路部Ｒｉを介して油圧アクチュエータに流入し、油圧アクチュエータが動き始める。方向流量制御弁のストロークが更に増大すると、それに応じてメータイン通路部Ｒｉの開口面積Ａ２が増大し、センタバイパス通路部Ｒｂの開口面積Ａ１が減少するため、メータイン通路部Ｒｉを介して油圧アクチュエータに供給される圧油の流量が増大し、油圧アクチュエータ速度も増大する。また、図３Ｂに示す開口面積特性は、油圧アクチュエータの容量や操作レバーの操作性に応じて方向流量制御弁１，２０，２１ごとに最適化されている。

【0028】

図２に戻り、油圧ポンプ４はレギュレータ５を備えている。レギュレータ５はポンプ制御圧力Ｐｐｃと自身が係わる油圧ポンプ４の吐出圧力を入力し、ポジコン制御と入力トルク制限制御を行う。

【0029】

本実施の形態の油圧制御装置は、その特徴的構成として、更に、センタバイパスライン１２の方向流量制御弁１，２０，２１よりも下流側に配置されたセンタバイパス制御弁２と、ブーム上げ操作パイロット圧力Ｐｐ１を検出する圧力センサ（第１圧力センサ）７と、アーム引き操作パイロット圧力Ｐｐ３を検出する圧力センサ（第２圧力センサ）２５と、アーム押し操作パイロット圧力Ｐｐ４を検出する圧力センサ（第３圧力センサ）２６と、バケット引き操作パイロット圧力Ｐｐ５を検出する圧力センサ（第４圧力センサ）２８と、バケット押し操作パイロット圧力Ｐｐ６を検出する圧力センサ（第５圧力センサ）２９と、エンジン６の回転数を検出する回転数センサ（回転数検出装置）１９と、コントローラ（制御装置）１０と、コントローラ１０からの制御信号により動作し、パイロットポンプ９の吐出圧力に基づいて制御圧力Ｐｃｂを生成する電磁比例弁３とを備えている。電磁比例弁３により生成された制御圧力Ｐｃｂは、センタバイパス制御弁２に印加され、センタバイパス制御弁４１の開口を制御する。

【0030】

図４はコントローラ１０の処理内容を示すフローチャートである。

【0031】

図４において、まず、コントローラ１０は圧力センサ７，２５，２６，２８，２９の検出信号より、ブーム上げ操作パイロット圧力Ｐｐ１、アーム引き操作パイロット圧力Ｐｐ３、アーム押し操作パイロット圧力Ｐｐ４、バケット引き操作パイロット圧力Ｐｐ５及びバケット押し操作パイロット圧力Ｐｐ６のいずれかが所定の値Ｐｐｍｉｎよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１）。ここで、所定の値Ｐｐｍｉｎは操作装置１３，２４，２７により生成される操作パイロット圧力の最小値であり、操作パイロット圧力が所定の値Ｐｐｍｉｎよりも大きいことは操作レバーが操作されたことを意味する。操作パイロット圧力Ｐｐ１〜Ｐｐ６は方向流量制御弁１，２０，２１の操作量に対応しており、圧力センサ７，２５，２６，２８，２９は方向流量制御弁１，２０，２１の操作量を検出する操作量検出装置を構成している。

【0032】

ステップＳ１で操作パイロット圧力Ｐｐ１〜Ｐｐ５のいずれかが所定の値Ｐｐｍｉｎよりも大きい（ＹＥＳ）と判定した場合は、コントローラ１０は更に回転数センサ１９の検出信号より、エンジン６の回転数Ｎが所定の値Ｎｍａｘよりも小さいか否かを判定する（ステップＳ２）。

【0033】

ステップＳ２でエンジン６の回転数Ｎが所定の値Ｎｍａｘよりも小さい（ＮＯ）と判定した場合は、センタバイパス制御弁２の開口面積Ａｃｂを演算する（ステップＳ３）。開口面積Ａｃｂの演算方法については後述する。

【0034】

一方、ステップＳ１でブーム上げ操作パイロット圧力Ｐｐ１が所定の値Ｐｐｍｉｎよりも大きくない（ＮＯ）と判定した場合又はステップＳ２でエンジン回転数Ｎが所定の値Ｎｍａｘよりも小さくない（ＮＯ）と判定した場合は、センタバイパス制御弁２の開口面積Ａｃｂを最大値（全開）に設定する（ステップＳ４）。

【0035】

ステップＳ３又はＳ４に続いて、コントローラ１０はセンタバイパス制御弁２の開口面積ＡｃｂがステップＳ３又はＳ４で設定された開口面積と一致するように電磁比例弁３を制御する（ステップＳ５）。具体的には、コントローラ１０は、図５に示す変換テーブルに基づいて、図４のステップＳ３又はＳ４で設定された開口面積に対応する制御圧力Ｐｃｂを計算し、この制御圧力Ｐｃｂが電磁比例弁３により生成されるように電磁比例弁３を励磁する。以上の処理により、センタバイパス制御弁２の開口面積Ａｃｂが制御される。

【0036】

図６は図４のステップＳ３におけるセンタバイパス開口面積の演算処理を示すブロック図である。

【0037】

図６において、ステップＳ３は演算ブロックＢ１〜Ｂ８で構成されており、操作パイロット圧力Ｐｐ１，Ｐｐ３〜Ｐｐ６及びエンジン回転数Ｎに基づいてセンタバイパス制御弁２の開口面積Ａｃｂを計算する。

【0038】

演算ブロックＢ１では、変換テーブルＴ１に基づいて、ブーム上げ操作パイロット圧力Ｐｐ１に対応する方向流量制御弁１のセンタバイパス通路部Ｒｂの開口面積を計算する。ここで、変換テーブルＴ１には方向流量制御弁２０のセンタバイパス通路部Ｒｂの開口面積特性Ａ１（図３Ａ参照）が設定されている。

【0039】

演算ブロックＢ２では、変換テーブルＴ２に基づいて、アーム引き操作パイロット圧力Ｐｐ２に対応する方向流量制御弁２０のセンタバイパス通路部Ｒｂの開口面積を計算する。ここで、変換テーブルＴ２には方向流量制御弁２０のセンタバイパス通路部Ｒｂの開口面積特性が設定されている。

【0040】

演算ブロックＢ３では、変換テーブルＴ３に基づいて、アーム押し操作パイロット圧力Ｐｐ３に対応する方向流量制御弁２０のセンタバイパス通路部Ｒｂの開口面積を計算する。ここで、変換テーブルＴ３には方向流量制御弁２０のセンタバイパス通路部Ｒｂの開口面積特性が設定されている。

【0041】

演算ブロックＢ４では、変換テーブルＴ４に基づいて、バケット引き操作パイロット圧力Ｐｐ４に対応する方向流量制御弁２１のセンタバイパス通路部Ｒｂの開口面積を計算する。ここで、変換テーブルＴ４には方向流量制御弁２１のセンタバイパス通路部Ｒｂの開口面積特性が設定されている。

【0042】

演算ブロックＢ５では、変換テーブルＴ５に基づいて、バケット押し操作パイロット圧力Ｐｐ５に対応する方向流量制御弁２１のセンタバイパス通路部Ｒｂの開口面積を出力する。ここで、変換テーブルＴ５には方向流量制御弁２１のセンタバイパス通路部Ｒｂの開口面積特性が設定されている。

【0043】

演算ブロックＢ６では、演算ブロックＢ１〜Ｂ５で計算した開口面積（方向流量制御弁１，２０，２１のセンタバイパス流路部Ｒｂの開口面積）のうちの最小値を選択する。この最小値の選択は、方向流量制御弁１，２０，２１のセンタバイパス流路部Ｒｂの合成開口面積を求めることに相当する。方向流量制御弁１，２０，２１のセンタバイパス流路部Ｒｂ（センタバイパス絞り）はセンタバイパスライン１２上で直列に接続されており、直列絞りにおいては開口面積が小さい方の絞りが支配的に効く。そのため、本実施の形態では、方向流量制御弁１，２０，２１のセンタバイパス流路部Ｒｂの合成開口面積をセンタバイパス流路部Ｒｂの開口面積のうちの最小値で近似することにより、計算を簡易化している。なお、本実施の形態では微速操作作業としてクレーン作業を想定しており、ブーム下げ方向の負荷が生じないため、演算ブロックＢ６ではブーム下げ操作圧力Ｐｐ２を考慮していないが、ブーム下げ方向の負荷が生じる場合はブーム下げ操作圧力Ｐｐ２も含めて最小値を選択する必要がある。

【0044】

演算ブロックＢ７では、回転数センサ１９で検出したエンジン回転数Ｎの定格回転数Ｎｍａｘに対する比率（＝Ｎ／Ｎｍａｘ）を補正係数（０〜１）として計算する。ここで、定格回転数Ｎｍａｘは通常作業時のエンジン回転数である。

【0045】

演算ブロックＢ８では、演算ブロックＢ６で計算した合成開口面積に演算ブロックＢ７で計算した補正係数（０〜１）を掛けることにより、センタバイパス制御弁２の開口面積Ａｃｂを計算する。この計算は、方向流量制御弁１，２０，２１のセンタバイパス通路部Ｒｂとセンタバイパス制御弁２との合成開口面積が、方向流量制御弁１，２０，２１のセンタバイパス通路部Ｒｂの合成開口面積に上記補正係数（０〜１）を掛けた値となるときのセンタバイパス制御弁２の開口面積Ａｃｂを求めることに相当する。センタバイパス制御弁２の開口面積Ａｃｂを方向流量制御弁１，２０，２１のセンタバイパス通路部Ｒｂの合成開口面積よりも小さくしたときは、センタバイパスライン１２においてセンタバイパス制御弁２の絞りが支配的となり、方向流量制御弁１，２０，２１のセンタバイパス通路部Ｒｂとセンタバイパス制御弁２との合成開口面積はセンタバイパス制御弁２と開口面積とほぼ一致する。そのため、センタバイパス制御弁２の開口面積Ａｃｂを方向流量制御弁１，２０，２１のセンタバイパス通路部Ｒｂの合成開口面積に補正係数（０〜１）を掛けた値とすることにより、方向流量制御弁１，２０，２１のセンタバイパス通路部Ｒｂとセンタバイパス制御弁２との合成開口面積を方向流量制御弁１，２０，２１のセンタバイパス通路部Ｒｂの合成開口面積に補正係数（０〜１）を掛けた値とほぼ一致させることができる。

【0046】

図７は方向流量制御弁１，２０，２１の操作パイロット圧力Ｐｐ１，Ｐｐ３〜Ｐｐ６とセンタバイパス制御弁２の開口面積Ａｃｂとの関係（センタバイパス制御弁２の制御特性）を示す図である。

【0047】

図７において、Ｃ０はエンジン回転数Ｎを定格回転数Ｎｍａｘに設定した場合の制御特性であり、操作パイロット圧力に関わらずセンタバイパス制御弁２の開口面積Ａｃｂは最大値（全開）となる。Ｃ１は、エンジン回転数Ｎを定格回転数Ｎ０よりも低いＮ１に設定した場合の制御特性であり、Ｃ２はエンジン回転数ＮをＮ１よりも低いＮ２に設定した場合の制御特性であり、それぞれ、方向流量制御弁１，２０，２１の合成開口面積（図中、破線で示す）にエンジン回転数Ｎ１，Ｎ２の定格回転数Ｎｍａｘに対する比率（補正係数）を掛けたものとほぼ一致している。

【0048】

以上のように構成した油圧ショベルの動作を説明する。

【0049】

図１に戻り、バケット１１３の背部には格納式のフック１３０が装着されている。フック１３０はクレーン作業用であり、図示の如く、バケット背部に取り付けたフック１３０にワイヤーを掛けて吊り荷１３１を吊り上げる。このクレーン作業では、ブーム１１１の上げ下げ（ブーム上げ及びブーム下げ）により吊り荷１３１の上下方向（高さ方向）の移動（位置調整）を行い、アーム１１２の押し引き（アームダンプ及びアームクラウド）又は旋回により吊り荷１３１の前後及び横方向（水平方向）の移動（位置調整）を行う。ブーム上げでは、ブームシリンダ８のボトム側シリンダ室８ａが負荷保持側となり、ボトム側シリンダ室８ａに高圧の保持圧が発生する。また、クレーン作業は重負荷で微速操作が要求される作業であるため、エンジン回転数Ｎは定格回転数Ｎｍａｘよりも低く設定されている。

【0050】

クレーン作業として、図１に示すように、吊り荷１３１を空中に保持した状態でブーム上げにより吊り荷１３１の上方への移動を行う場合を考える。

【0051】

オペレータが、クレーン作業でブーム上げにより吊り荷１３１の上方への移動を行うことを意図してブーム用の操作レバー装置１３の操作レバー１３ａをブーム上げ方向に操作すると、ブーム上げ指令の操作パイロット圧力Ｐｐ１がブーム用の方向流量制御弁１の受圧部に導かれ、方向流量制御弁１はブーム上げ方向（図示左方向）に切り換え操作される。

【0052】

一方、ブーム上げ指令の操作パイロット圧力Ｐｐ１は圧力センサ７により検出され、圧力センサ７の検出信号は、エンジン６の回転数を検出する回転数センサ１９の検出信号と共にコントローラ１０に入力される。コントローラ１０は、これらの検出信号に基づいて図４に示したフローチャートの処理を行う。このとき、操作パイロット圧力Ｐｐ１はＰｐ１＞Ｐｐｍｉｎでかつエンジン回転数ＮがＮ＜Ｎｍａｘであるため、ステップＳ１及びＳ２でいずれもＹＥＳと判定され、ステップＳ３及びＳ５の処理により電磁比例弁３に制御信号が出力される。これにより、センタバイパスライン１２の合成開口面積がエンジン回転数Ｎの低下に応じて縮小するようにセンタバイパス制御弁２の開口面積が制御される。これにより、油圧ポンプ４の吐出圧力は定格回転数Ｎｍａｘ設定時と同様にレバー操作量の増加に応じて上昇し、油圧ポンプ４の吐出圧力がブームシリンダ８のボトム側シリンダ室８ａに高圧の保持圧を上回ると、油圧ポンプ４の吐出油がブームシリンダ８の負荷保持側であるボトム側シリンダ室８ａに流入してブームシリンダ８が伸展し、ブーム１１１が上方に回動する。

【0053】

本実施の形態の効果を従来技術と比較して説明する。

【0054】

図８は従来技術におけるレバー操作量とアクチュエータ供給流量との関係を示す図であり、Ｆ１はエンジン回転数Ｎを定格回転数Ｎｍａｘに設定した場合の関係を示しており、Ｆ２はエンジン回転数Ｎを定格回転数Ｎｍａｘよりも低く設定した場合の関係を示している。

【0055】

図８において、エンジン回転数Ｎを定格回転数Ｎｍａｘに設定した状態でレバー操作量がＳ１に達すると、図７において操作パイロット圧力がＰＳ１に達し、方向流量制御弁１，２０，２１のセンタバイパス通路部Ｒｂの合成開口面積がＡ１１まで縮小する。これにより、油圧ポンプ４の吐出圧力が油圧アクチュエータの負荷圧を上回り、油圧アクチュエータの負荷保持側に圧油が流入し始める。その結果、レバー操作量Ｓ１までのレバー操作域が不感帯となり、レバー操作量Ｓ１から油圧アクチュエータへの供給流量が最大となるレバー操作量Ｓｍａｘまでの間が油圧アクチュエータへの供給流量を可変とするレバー操作域Ｘ１となる。

【0056】

一方、クレーン作業等の微速操作作業においてエンジン回転数Ｎを定格回転数Ｎｍａｘよりも低いＮ１に設定すると、油圧ポンプ４の吐出流量がエンジン回転数Ｎに比例して低下し、油圧ポンプ４の吐出圧力も同様に低下する。この状態でレバー操作量がＳ１に達すると、図７において操作パイロット圧力ＰＳ１に達し、方向流量制御弁１，２０，２１のセンタバイパス通路部Ｒｂの合成開口面積がＡ１１まで縮小するが、油圧ポンプ４の吐出流量が低下したことで油圧ポンプ４の吐出圧力は油圧アクチュエータの負荷圧を上回らず、油圧アクチュエータの負荷保持側に圧油は流入しない。操作レバーを更に操作してレバー操作量がＳ２に達すると、図７において操作パイロット圧力ＰＳ２に達し、方向流量制御弁１，２０，２１のセンタバイパス通路部Ｒｂの合成開口面積がＡ１２（図７参照）まで縮小する。このとき、油圧ポンプ４の吐出圧力は油圧アクチュエータの負荷圧を上回り、油圧アクチュエータの負荷保持側に圧油が流入し始める。その結果、レバー操作量Ｓ２までのレバー操作域が不感帯となり、油圧アクチュエータへの供給流量を可変とするレバー操作域がＸ１からＸ２まで縮小し、微速操作作業における操作性が悪化する。

【0057】

図９は本実施の形態におけるレバー操作量とアクチュエータ供給流量との関係を示す図であり、Ｆ３はエンジン回転数Ｎを定格回転数Ｎｍａｘに設定した場合の関係を示しており、Ｆ４はエンジン回転数Ｎを定格回転数Ｎｍａｘよりも低く設定した場合の関係を示している。

【0058】

本実施の形態において、エンジン回転数Ｎを定格回転数Ｎｍａｘ以上に設定した場合は、図４のステップＳ２でＮＯと判定され、ステップＳ４でセンタバイパス制御弁２の開口面積が最大値（全開）に設定されるため、センタバイパスライン１２の合成開口面積はセンタバイパス制御弁２の影響を受けない。従って、Ｆ３は従来技術における特性Ｆ１（図８参照）と一致し、油圧ショベルは従来技術と同様に動作する。

【0059】

一方、クレーン作業等の微速操作作業においてエンジン回転数Ｎを定格回転数Ｎｍａｘよりも低いＮ１に設定した場合は、油圧ポンプ４の吐出流量がエンジン回転数Ｎに比例して低下し、油圧ポンプ４の吐出圧力も同様に低下する。このとき、センタバイパス制御弁２の開口面積Ａｃｂは、エンジン回転数Ｎの低下に比例して方向流量制御弁１，２０，２１のセンタバイパス通路部Ｒｂの合成開口面積よりも小さくなるように制御される。これにより、レバー操作量がＳ１に達すると、センタバイパス制御弁２の開口面積がＡ１２まで縮小して油圧ポンプ４の吐出圧力が油圧アクチュエータの負荷圧を上回り、油圧アクチュエータの負荷保持側に圧油が流入し始める。

【0060】

本実施の形態によれば、微速操作作業においてエンジン回転数Ｎを定格回転数Ｎｍａｘよりも低く設定して油圧ポンプ４の吐出流量を低下させた場合に、定格回転数Ｎｍａｘ設定時に油圧アクチュエータの負荷保持側に圧油が流入し始めるとき（油圧アクチュエータが動き始めるとき）のレバー操作量Ｓ１で油圧アクチュエータの負荷保持側に圧油が流入し始める。これにより、油圧アクチュエータへの供給流量を可変とするレバー操作域Ｘ１が定格回転数Ｎｍａｘ設定時と同様に広く保たれるため、微速操作作業における操作性の悪化を防止できる。

【0061】

以上、本発明の実施の形態について詳述したが、本発明は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施の形態は、本発明を油圧ショベルに適用したものであるが、本発明はこれに限られず、クレーン等の建設機械にも適用できる。また、上記した実施の形態は、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。

【符号の説明】

【0062】

１…方向流量制御弁（第１方向流量制御弁）、２…センタバイパス制御弁、３…電磁比例弁、４…油圧ポンプ（メインポンプ）、５…レギュレータ、６…エンジン、７…圧力センサ（第１圧力センサ）、８…ブームシリンダ（油圧アクチュエータ）、８ａ…ボトム側シリンダ室、８ｂ…ロッド側シリンダ室、９…パイロットポンプ、１０…コントローラ（制御装置）、１１…コントロールバルブ装置、１２…センタバイパスライン、１３…操作レバー装置（第１操作レバー装置）、１３ａ…操作レバー、１５…ロードチェック弁、１６，１７…アクチュエータライン、１８…圧油供給ライン、１９…回転数センサ（回転数検出装置）、２０…方向流量制御弁（第２方向流量制御弁）、２１…方向流量制御弁（第３方向流量制御弁）、２２…メインリリーフ弁、２３…パイロットリリーフ弁、２４…操作レバー装置（第２操作レバー装置）、２４ａ…操作レバー、２５…圧力センサ（第２圧力センサ）、２６…圧力センサ（第３圧力センサ）、２７…操作レバー装置（第３操作レバー装置）、２７ａ…操作レバー、２８…圧力センサ（第４圧力センサ）、２９…圧力センサ（第５圧力センサ）、６０…アームシリンダ（油圧アクチュエータ）、６０ａ…ボトム側シリンダ室、６０ｂ…ロッド側シリンダ室、８０…バケットシリンダ（油圧アクチュエータ）、８０ａ…ボトム側シリンダ室、８０ｂ…ロッド側シリンダ室、１００…下部走行体、１０１…上部旋回体、１０２…フロント作業機、１０３ａ，１０３ｂ…クローラ式走行装置、１０４ａ，１０４ｂ…走行モータ、１０６…エンジンルーム、１０７…キャビン、１１１…ブーム、１１２…アーム、１１３…バケット、１３０…フック、１３１…吊り荷、Ｐｐ１…操作パイロット圧力（ブーム上げ）、Ｐｐ２…操作パイロット圧力（ブーム下げ）、Ｐｐ３…操作パイロット圧力（アーム引き）、Ｐｐ４…操作パイロット圧力（アーム押し）、Ｐｐ５…操作パイロット圧力（バケット引き）、Ｐｐ６…操作パイロット圧力（バケット押し）、Ｐｃｂ…制御圧力、Ｐｐｃ…ポンプ制御圧力、Ｒｂ…センタバイパス通路部、Ｒｉ…メータイン通路部、Ｒｏ…メータアウト通路部、Ｔ…作動油タンク。

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】