特許 7522742 ショベル

(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】

(24)【登録日】2024-07-17

(45)【発行日】2024-07-25

(54)【発明の名称】ショベル

(51)【国際特許分類】

   E02F 9/20 20060101AFI20240718BHJP

   F15B 11/042 20060101ALI20240718BHJP

   F15B 11/02 20060101ALI20240718BHJP

【ＦＩ】

E02F9/20 Z

F15B11/042

F15B11/02 C

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2021539293

(86)(22)【出願日】2020-08-07

(86)【国際出願番号】 JP2020030520

(87)【国際公開番号】W WO2021029399

(87)【国際公開日】2021-02-18

【審査請求日】2023-06-12

(31)【優先権主張番号】P 2019148139

(32)【優先日】2019-08-09

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】502246528

【氏名又は名称】住友建機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】西川原 理一

【審査官】高橋 雅明

(56)【参考文献】

【文献】特開平１１－３０３８０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２００９／１２３０４７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００６－１４４８５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－００９８８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－００５８６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／１０５５２７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１５－０５９５９１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ０２Ｆ ９／２０

Ｆ１５Ｂ １１／０４２

Ｆ１５Ｂ １１／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

下部走行体と、
前記下部走行体に搭載される上部旋回体と、
前記上部旋回体に搭載されるエンジンと、
前記エンジンによって駆動される油圧ポンプと、
油圧アクチュエータと、
前記油圧アクチュエータを操作する操作装置と、
センターバイパス油路と、
前記センターバイパス油路に配置された固定絞りと、
前記固定絞りの上流側における作動油の圧力である制御圧に基づいて前記油圧ポンプの吐出量をネガティブコントロールによって制御する制御装置と、を備え、
前記ネガティブコントロールの制御特性は、前記制御圧と、前記油圧ポンプの目標吐出量に相当する指令値との対応関係によって定められ、
前記制御装置は、前記指令値の下限と上限との間の全範囲にわたって、前記操作装置の操作量に応じて前記ネガティブコントロールの制御特性を変化させる、
ショベル。

【請求項2】

前記操作装置は、操作レバーであり、
前記操作レバーがフルレバー操作されたときの前記ネガティブコントロールの制御特性は、前記指令値の下限と上限との間の全範囲にわたって、前記操作レバーがハーフレバー操作されたときの前記ネガティブコントロールの制御特性と異なる、
請求項１に記載のショベル。

【請求項3】

下部走行体と、
前記下部走行体に搭載される上部旋回体と、
前記上部旋回体に搭載されるエンジンと、
前記エンジンによって駆動される油圧ポンプと、
油圧アクチュエータと、
前記油圧アクチュエータを操作する操作装置と、
センターバイパス油路と、
前記センターバイパス油路に配置された固定絞りと、
前記固定絞りの上流側における作動油の圧力である制御圧に基づいて前記油圧ポンプの吐出量をネガティブコントロールによって制御する制御装置と、を備え、
前記ネガティブコントロールの制御特性は、前記制御圧と、前記油圧ポンプの目標吐出量に相当する指令値との対応関係を表す傾斜線によって定められ、
前記傾斜線は、前記制御圧及び前記指令値の第１の組み合わせで決まる上端点と前記制御圧及び前記指令値の第２の組み合わせで決まる下端点とを結ぶ線であり、
前記上端点に対応する前記指令値は、前記下端点に対応する前記指令値よりも大きく、
前記上端点に対応する前記制御圧は、前記下端点に対応する前記制御圧よりも小さく、
前記上端点は、前記指令値の上限である最大指令値と前記制御圧の第１設定圧とによって表され、
前記下端点は、前記指令値の下限である最小指令値と前記制御圧の第２設定圧とによって表され、
前記上端点及び前記下端点の少なくとも一方の位置は可変であり、
前記制御装置は、前記指令値が前記最小指令値に固定された状態で前記第２設定圧を変化させることで前記下端点の位置を変化させるよう構成されている、
ショベル。

【請求項4】

前記上端点に対応する前記制御圧の設定値は、可変であり、且つ、前記固定絞りの下流側における作動油の圧力である背圧よりも高くなるように設定される、
請求項３に記載のショベル。

【請求項5】

前記上端点及び前記下端点の少なくとも一方の位置は、前記操作装置の操作量の変化に応じて変化し、
前記操作装置のうちの一つの操作量の変化に応じて変化する前記上端点及び前記下端点の少なくとも一方の位置の変化量は、前記操作装置のうちの別の一つの操作量の変化に応じて変化する前記上端点及び前記下端点の少なくとも一方の位置の変化量とは異なる、
請求項３に記載のショベル。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ネガティブコントロール方式の油圧システムを搭載するショベルに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、ネガティブコントロール方式の油圧システムを搭載するショベルが知られている（特許文献１参照。）。ネガティブコントロール方式の油圧システムでは、油圧ポンプが吐出する作動油のうち、ショベルの各部を動かすための油圧アクチュエータに流入しない作動油は、センターバイパス油路に配置された絞りを通って作動油タンクに排出される。油圧ポンプの吐出量は、この絞りの上流側における作動油の圧力である制御圧に応じて制御される。制御圧は、絞りを通過する作動油の流量が大きいほど大きくなる。油圧アクチュエータが操作されると、油圧アクチュエータに流入する作動油の流量が増加するため、絞りを通過する作動油の流量は減少し、制御圧は低下する。そのため、油圧ポンプは、制御圧が低下するほど吐出量が増加するように制御される。油圧アクチュエータが操作されたときに、十分な量の作動油を油圧アクチュエータに流入させるためである。一方で、油圧ポンプは、制御圧が増加するほど吐出量が減少するように制御される。油圧アクチュエータが操作されていないときに、作動油が無駄に排出されてしまうのを防止するためである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第４８４３１０５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１に開示されるようなネガティブコントロール方式の油圧システムでは、油圧ポンプの吐出量と制御圧との対応関係は固定的に設定されている。そのため、油圧ポンプが必要以上の作動油を吐出してしまう状況、或いは、油圧ポンプが必要な作動油を吐出できない状況が発生し得る。

【0005】

上述に鑑み、油圧ポンプの吐出量をより柔軟に制御できるネガティブコントロール方式の油圧システムを搭載したショベルを提供することが望ましい。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の実施形態に係るショベルは、下部走行体と、前記下部走行体に搭載される上部旋回体と、前記上部旋回体に搭載されるエンジンと、前記エンジンによって駆動される油圧ポンプと、油圧アクチュエータと、前記油圧アクチュエータを操作する操作装置と、センターバイパス油路と、前記センターバイパス油路に配置された固定絞りと、前記固定絞りの上流側における作動油の圧力である制御圧に基づいて前記油圧ポンプの吐出量をネガティブコントロールによって制御する制御装置と、を備え、前記ネガティブコントロールの制御特性は、前記制御圧と、前記油圧ポンプの目標吐出量に相当する指令値との対応関係によって定められ、前記制御装置は、前記指令値の下限と上限との間の全範囲にわたって、前記操作装置の操作量に応じて前記ネガティブコントロールの制御特性を変化させる。

【発明の効果】

【0007】

上述の手段により、油圧ポンプの吐出量をより柔軟に制御できるネガティブコントロール方式の油圧システムを搭載したショベルを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の実施形態に係るショベルの側面図である。

【図2】図１のショベルに搭載される駆動システムの構成例を示す概略図である。

【図3】吐出量制御機能の構成例を示す図である。

【図4】参照テーブルの内容の一例を説明する図である。

【図5】参照テーブルの内容の別の一例を説明する図である。

【図6】参照テーブルの内容の更に別の一例を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

最初に、図１を参照して、本発明の実施形態に係る建設機械としての掘削機（ショベル１００）について説明する。図１はショベル１００の側面図である。図１に示すショベル１００の下部走行体１には旋回機構２を介して上部旋回体３が旋回可能に搭載されている。上部旋回体３には作業要素としてのブーム４が取り付けられている。ブーム４の先端には作業要素としてのアーム５が取り付けられ、アーム５の先端に作業要素及びエンドアタッチメントとしてのバケット６が取り付けられている。ブーム４、アーム５、及びバケット６は、アタッチメントの一例である掘削アタッチメントを構成している。ブーム４は、ブームシリンダ７により駆動され、アーム５は、アームシリンダ８により駆動され、バケット６は、バケットシリンダ９により駆動される。上部旋回体３には、キャビン１０が設けられ、且つ、エンジン１１等の動力源が搭載されている。

【0010】

図２は、図１のショベル１００に搭載される駆動システムの構成例を示す図である。図２では、機械的動力伝達ラインが二重線で示され、作動油ラインが実線で示され、パイロットラインが破線で示され、且つ、電気制御ラインが一点鎖線で示されている。

【0011】

ショベル１００の駆動システムは、主に、エンジン１１、ポンプレギュレータ１３、メインポンプ１４、パイロットポンプ１５、操作装置２６、吐出圧センサ２８、操作圧センサ２９、及びコントローラ３０等を含む。

【0012】

エンジン１１は、ショベル１００の駆動源である。本実施形態では、エンジン１１は、所定の回転数を維持するように動作するディーゼルエンジンである。エンジン１１の出力軸は、メインポンプ１４及びパイロットポンプ１５のそれぞれの入力軸に連結されている。

【0013】

メインポンプ１４は、作動油をコントロールバルブユニット１７に供給できるように構成されている。本実施形態では、メインポンプ１４は、斜板式可変容量型油圧ポンプであり、左メインポンプ１４Ｌ及び右メインポンプ１４Ｒを含む。

【0014】

ポンプレギュレータ１３は、メインポンプ１４の吐出量を制御するように構成されている。本実施形態では、ポンプレギュレータ１３は、コントローラ３０からの指令に応じてメインポンプ１４の斜板傾転角を調節してメインポンプ１４の吐出量を制御する。ポンプレギュレータ１３は、斜板傾転角に関する情報をコントローラ３０に対して出力してもよい。具体的には、ポンプレギュレータ１３は、左メインポンプ１４Ｌの吐出量を制御する左ポンプレギュレータ１３Ｌ、及び、右メインポンプ１４Ｒの吐出量を制御する右ポンプレギュレータ１３Ｒを含む。

【0015】

パイロットポンプ１５は、操作装置２６を含む各種油圧機器に作動油を供給するように構成されている。本実施形態では、パイロットポンプ１５は、固定容量型油圧ポンプである。但し、パイロットポンプ１５は、省略されてもよい。この場合、パイロットポンプ１５が担っていた機能は、メインポンプ１４によって実現されてもよい。すなわち、メインポンプ１４は、コントロールバルブユニット１７に作動油を供給する機能とは別に、絞り等により作動油の圧力を低下させた後で操作装置２６等に作動油を供給する機能を備えていてもよい。

【0016】

コントロールバルブユニット１７は、複数の制御弁を動作可能に収容するように構成されている。本実施形態では、コントロールバルブユニット１７は、メインポンプ１４が吐出する作動油の流れを制御する複数の制御弁を含む。コントロールバルブユニット１７は、それら制御弁を通じ、メインポンプ１４が吐出する作動油を１又は複数の油圧アクチュエータに選択的に供給できるように構成されている。複数の制御弁は、メインポンプ１４から油圧アクチュエータに流れる作動油の流量、及び、油圧アクチュエータから作動油タンクＴ１に流れる作動油の流量を制御する。油圧アクチュエータは、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、走行用油圧モータ２０、及び旋回用油圧モータ２１を含む。走行用油圧モータ２０は、左走行用油圧モータ２０Ｌ及び右走行用油圧モータ２０Ｒを含む。

【0017】

旋回用油圧モータ２１は、上部旋回体３を旋回させる油圧モータである。旋回用油圧モータ２１のポートに接続される油路２１Ｐは、リリーフ弁２２及びチェック弁２３を介して油路４４に接続されている。具体的には、油路２１Ｐは、左油路２１ＰＬ及び右油路２１ＰＲを含む。リリーフ弁２２は、左リリーフ弁２２Ｌ及び右リリーフ弁２２Ｒを含む。チェック弁２３は、左チェック弁２３Ｌ及び右チェック弁２３Ｒを含む。

【0018】

左リリーフ弁２２Ｌは、左油路２１ＰＬにおける作動油の圧力が所定のリリーフ圧に達した場合に開き、左油路２１ＰＬにおける作動油を油路４４に排出する。また、右リリーフ弁２２Ｒは、右油路２１ＰＲにおける作動油の圧力が所定のリリーフ圧に達した場合に開き、右油路２１ＰＲにおける作動油の作動油を油路４４に排出する。

【0019】

左チェック弁２３Ｌは、左油路２１ＰＬにおける作動油の圧力が油路４４における作動油の圧力より低くなった場合に開き、油路４４から左油路２１ＰＬに作動油を補給する。右チェック弁２３Ｒは、右油路２１ＰＲにおける作動油の圧力が油路４４における作動油の圧力より低くなった場合に開き、油路４４から右油路２１ＰＲに作動油を補給する。この構成により、チェック弁２３は、旋回用油圧モータ２１の制動時に吸い込み側ポートに作動油を補給できる。

【0020】

操作装置２６は、操作者が油圧アクチュエータの操作のために用いる装置である。本実施形態では、操作装置２６は、油圧式であり、パイロットラインを介して、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を油圧アクチュエータのそれぞれに対応する制御弁のパイロットポートに供給する。パイロットポートのそれぞれに供給される作動油の圧力であるパイロット圧は、油圧アクチュエータのそれぞれに対応する、操作装置２６を構成するレバー又はペダルの操作方向及び操作量に応じた圧力である。但し、操作装置２６は電気式であってもよい。

【0021】

具体的には、操作装置２６は、左操作レバー、右操作レバー、左走行操作レバー、右走行レバー、左走行操作ペダル、及び右走行ペダル等を含む。左操作レバーは、アーム操作レバー及び旋回操作レバーとして機能する。右操作レバーは、ブーム操作レバー及びバケット操作レバーとして機能する。

【0022】

温度センサ２７は、作動油タンクＴ１における作動油の温度を検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力するように構成されている。

【0023】

吐出圧センサ２８は、メインポンプ１４の吐出圧を検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力するように構成されている。本実施形態では、吐出圧センサ２８は、左メインポンプ１４Ｌの吐出圧を検出する左吐出圧センサ２８Ｌ、及び、右メインポンプ１４Ｒの吐出圧を検出する右吐出圧センサ２８Ｒを含む。

【0024】

操作圧センサ２９は、操作装置２６を用いた操作者の操作内容を検出するための装置である。操作内容は、例えば、操作方向及び操作量（操作角度）等である。本実施形態では、操作圧センサ２９は、油圧アクチュエータのそれぞれに対応する操作装置２６を構成するレバー又はペダルの操作方向及び操作量を圧力の形で検出する圧力センサであり、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。但し、操作装置２６の操作内容は、操作角センサ、加速度センサ、角速度センサ、レゾルバ、電圧計、又は電流計等、圧力センサ以外の装置の出力を用いて検出されてもよい。

【0025】

コントローラ３０は、ショベル１００を制御するための制御装置である。本実施形態では、コントローラ３０は、ＣＰＵ、揮発性記憶装置、及び不揮発性記憶装置等を備えたコンピュータで構成されている。

【0026】

センターバイパス油路４０は、コントロールバルブユニット１７内に配置された制御弁を通る作動油ラインであり、左センターバイパス油路４０Ｌ及び右センターバイパス油路４０Ｒを含む。

【0027】

制御弁１７０は、走行直進弁としてのスプール弁である。制御弁１７０は、下部走行体１の直進性を高めるべくメインポンプ１４から左走行用油圧モータ２０Ｌ及び右走行用油圧モータ２０Ｒのそれぞれに作動油が供給されるように作動油の流れを切り換える。具体的には、走行用油圧モータ２０と他の何れかの油圧アクチュエータとが同時に操作された場合、左メインポンプ１４Ｌが左走行用油圧モータ２０Ｌ及び右走行用油圧モータ２０Ｒの双方に作動油を供給できるように制御弁１７０は切り換えられる。他の油圧アクチュエータが何れも操作されていない場合には、左メインポンプ１４Ｌが左走行用油圧モータ２０Ｌに作動油を供給でき、且つ、右メインポンプ１４Ｒが右走行用油圧モータ２０Ｒに作動油を供給できるように、制御弁１７０は切り換えられる。

【0028】

制御弁１７１は、メインポンプ１４が吐出する作動油を走行用油圧モータ２０へ供給し、且つ、走行用油圧モータ２０が吐出する作動油を作動油タンクへ排出するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。具体的には、制御弁１７１は、制御弁１７１Ｌ及び制御弁１７１Ｒを含む。制御弁１７１Ｌは、左メインポンプ１４Ｌが吐出する作動油を左走行用油圧モータ２０Ｌへ供給し、且つ、左走行用油圧モータ２０Ｌが吐出する作動油を作動油タンクへ排出するために作動油の流れを切り換える。制御弁１７１Ｒは、左メインポンプ１４Ｌ又は右メインポンプ１４Ｒが吐出する作動油を右走行用油圧モータ２０Ｒへ供給し、且つ、右走行用油圧モータ２０Ｒが吐出する作動油を作動油タンクへ排出するために作動油の流れを切り換える。

【0029】

制御弁１７２は、左メインポンプ１４Ｌが吐出する作動油をオプションの油圧アクチュエータへ供給し、且つ、オプションの油圧アクチュエータが吐出する作動油を作動油タンクへ排出するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。オプションの油圧アクチュエータは、例えば、グラップル開閉シリンダである。

【0030】

制御弁１７３は、左メインポンプ１４Ｌが吐出する作動油を旋回用油圧モータ２１へ供給し、且つ、旋回用油圧モータ２１が吐出する作動油を作動油タンクへ排出するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。

【0031】

制御弁１７４は、右メインポンプ１４Ｒが吐出する作動油をバケットシリンダ９へ供給し、且つ、バケットシリンダ９内の作動油を作動油タンクへ排出するためのスプール弁である。

【0032】

制御弁１７５は、メインポンプ１４が吐出する作動油をブームシリンダ７へ供給し、且つ、ブームシリンダ７内の作動油を作動油タンクへ排出するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。具体的には、制御弁１７５は、制御弁１７５Ｌ及び制御弁１７５Ｒを含む。制御弁１７５Ｌは、ブーム４の上げ操作が行われた場合にのみ作動し、ブーム４の下げ操作が行われた場合には作動しない。

【0033】

制御弁１７６は、メインポンプ１４が吐出する作動油をアームシリンダ８へ供給し、且つ、アームシリンダ８内の作動油を作動油タンクへ排出するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。具体的には、制御弁１７６は、制御弁１７６Ｌ及び制御弁１７６Ｒを含む。

【0034】

本実施形態では、制御弁１７０～１７６はパイロット式スプール弁であるが、操作装置２６が電気式である場合には、電磁スプール弁であってもよい。

【0035】

操作装置２６としての操作レバーが電気式である場合、レバー操作量は、電気信号としてコントローラ３０へ入力される。また、パイロットポンプ１５と各制御弁のパイロットポートとの間には電磁弁が配置される。電磁弁は、コントローラ３０からの電気信号に応じて動作するように構成される。この構成により、操作レバーを用いた手動操作が行われると、コントローラ３０は、レバー操作量に対応する電気信号によって電磁弁を制御してパイロット圧を増減させることで各制御弁を移動させることができる。なお、各制御弁は、上述のように電磁スプール弁で構成されていてもよい。この場合、電磁スプール弁は、電気式の操作レバーのレバー操作量に対応するコントローラ３０からの電気信号に応じて動作する。

【0036】

戻り油路４１は、コントロールバルブユニット１７内に配置された作動油ラインであり、左戻り油路４１Ｌ及び右戻り油路４１Ｒを含む。油圧アクチュエータから流出して制御弁１７１～１７６を通過した作動油は、戻り油路４１を通って作動油タンクＴ１に向かって流れる。

【0037】

パラレル油路４２は、センターバイパス油路４０に並行する作動油ラインである。本実施形態では、パラレル油路４２は、左センターバイパス油路４０Ｌに並行する左パラレル油路４２Ｌ、及び、右センターバイパス油路４０Ｒに並行する右パラレル油路４２Ｒを含む。左パラレル油路４２Ｌは、制御弁１７１Ｌ、１７２、１７３、又は１７５Ｌによって左センターバイパス油路４０Ｌを通る作動油の流れが制限或いは遮断された場合に、より下流の制御弁に作動油を供給できる。右パラレル油路４２Ｒは、制御弁１７１Ｒ、１７４、又は１７５Ｒによって右センターバイパス油路４０Ｒを通る作動油の流れが制限或いは遮断された場合に、より下流の制御弁に作動油を供給できる。

【0038】

ここで、図２の油圧システムで採用されるネガティブコントロールについて説明する。センターバイパス油路４０には、最も下流にある制御弁１７５のそれぞれと作動油タンクＴ１との間に絞り１８が配置されている。メインポンプ１４が吐出した作動油の流れは、絞り１８で制限される。そして、絞り１８は、ポンプレギュレータ１３を制御するための制御圧を発生させる。具体的には、絞り１８は、開口面積が固定である固定絞りであり、左絞り１８Ｌ及び右絞り１８Ｒを含む。絞り１８は、開口面積が大きいほど、制御圧の急変に対する安定性を高める傾向を有する。また、絞り１８は、開口面積が小さいほど、制御圧の応答性を高める傾向を有する。左メインポンプ１４Ｌが吐出した作動油の流れは、左絞り１８Ｌで制限される。そして、左絞り１８Ｌは、左ポンプレギュレータ１３Ｌを制御するための制御圧を発生させる。同様に、右メインポンプ１４Ｒが吐出した作動油の流れは、右絞り１８Ｒで制限される。そして、右絞り１８Ｒは、右ポンプレギュレータ１３Ｒを制御するための制御圧を発生させる。

【0039】

制御圧センサ１９は、絞り１８の上流で発生する制御圧を検出するセンサであり、左制御圧センサ１９Ｌ及び右制御圧センサ１９Ｒを含む。本実施形態では、制御圧センサ１９は、検出した値をコントローラ３０に対して出力するように構成されている。コントローラ３０は、制御圧に応じた指令をポンプレギュレータ１３に対して出力する。ポンプレギュレータ１３は、指令に応じてメインポンプ１４の斜板傾転角を調節することによって、メインポンプ１４の吐出量を制御する。具体的には、ポンプレギュレータ１３は、制御圧が大きいほどメインポンプ１４の吐出量を減少させ、制御圧が小さいほどメインポンプ１４の吐出量を増大させる。

【0040】

ネガティブコントロールにより、図２の油圧システムは、油圧アクチュエータが何れも操作されていない場合には、メインポンプ１４における無駄なエネルギ消費を抑制できる。無駄なエネルギ消費は、メインポンプ１４が吐出する作動油がセンターバイパス油路４０で発生させるポンピングロスを含む。油圧アクチュエータが操作されている場合には、メインポンプ１４から必要十分な作動油を操作対象の油圧アクチュエータに確実に供給できるようにする。

【0041】

センターバイパス油路４０及び戻り油路４１は、絞り１８の下流で油路４３の合流点に接続される。油路４３は、合流点の下流で二手に分岐し、コントロールバルブユニット１７の外にある油路４５及び油路４６に接続される。すなわち、センターバイパス油路４０及び戻り油路４１のそれぞれを流れる作動油は油路４３で合流した後で油路４５又は油路４６を通って作動油タンクＴ１に至る。また、油路４３は、旋回用油圧モータ２１の吸い込み側における作動油の不足を補填するための作動油ラインである油路４４を介して旋回用油圧モータ２１に接続されている。

【0042】

油路４５は、油路４３と作動油タンクＴ１とを接続する作動油ラインである。油路４５には、チェック弁５０、オイルクーラ５１、及びフィルタ５３が配置されている。

【0043】

チェック弁５０は、一次側と二次側の圧力差が所定の開弁圧力差を上回った場合に開く弁である。本実施形態では、チェック弁５０は、スプリング式逆止弁であり、上流側の圧力が下流側の圧力より高く且つその圧力差が開弁圧力差を上回る場合に開いてコントロールバルブユニット１７内の作動油をオイルクーラ５１に向けて流出させる。この構成により、チェック弁５０は、油路４３及び油路４４における作動油の圧力を開弁圧より高いレベルに維持でき、旋回用油圧モータ２１の吸い込み側における作動油の不足を確実に補填できるようにする。この場合、開弁圧は、絞り１８に対する背圧の下限値となる。そして、絞り１８に対する背圧は、チェック弁５０を通過する作動油の流量が大きくなるほど大きくなる。チェック弁５０は、コントロールバルブユニット１７に統合されていてもよく、省略されてもよい。チェック弁５０が省略される場合、油路４５、チェック弁５０、オイルクーラ５１、及びフィルタ５３のそれぞれにおける圧力損失は、絞り１８に対する背圧となる。そして、絞り１８に対する背圧は、油路４５を通過する作動油の流量が大きくなるほど大きくなる。

【0044】

オイルクーラ５１は、油圧システムを循環する作動油を冷却するための装置である。本実施形態では、オイルクーラ５１は、エンジン１１が駆動する冷却ファンによって冷却される熱交換器ユニットに含まれている。熱交換器ユニットは、ラジエータ、インタクーラ、及びオイルクーラ５１等を含む。また、本実施形態では、油路４５は、チェック弁５０とオイルクーラ５１とを接続する油路部分４５ａと、オイルクーラ５１と作動油タンクＴ１とを接続する油路部分４５ｂを含む。油路部分４５ｂにはフィルタ５３が配置されている。

【0045】

油路４６は、オイルクーラ５１をバイパスするバイパス油路である。本実施形態では、油路４６は、一端が油路４３に接続され、他端が作動油タンクＴ１に接続されている。一端がチェック弁５０とオイルクーラ５１との間で油路４５に接続されていてもよい。また、油路４６にはチェック弁５２が配置されている。

【0046】

チェック弁５２は、チェック弁５０と同様に、一次側と二次側の圧力差が所定の開弁圧力差を上回った場合に開く弁である。本実施形態では、チェック弁５２は、スプリング式逆止弁であり、上流側の圧力が下流側の圧力より高く且つその圧力差が開弁圧力差を上回る場合に開いてコントロールバルブユニット１７内の作動油を作動油タンクＴ１に向けて流出させる。チェック弁５２の開弁圧力差は、チェック弁５０の開弁圧力差より大きい。そのため、コントロールバルブユニット１７内の作動油は、最初にチェック弁５０を通って流れ、その後にオイルクーラ５１を流れる際の抵抗によって圧力が開弁圧を上回った場合にチェック弁５２を通って流れる。チェック弁５２は、コントロールバルブユニット１７に統合されていてもよい。

【0047】

次に、図３を参照し、コントローラ３０がメインポンプ１４の吐出量を制御する機能（以下、「吐出量制御機能」とする。）の一例について説明する。図３は、吐出量制御機能を実現するコントローラ３０の構成例を示す。本実施形態では、コントローラ３０は、パワー制御部３０Ａ、省エネルギ制御部３０Ｂ、最小値選択部３０Ｃ、最大値設定部３０Ｄ及び電流指令出力部３０Ｅを有する。

【0048】

パワー制御部３０Ａは、メインポンプ１４の吐出量を制御する機能の１つであるパワーコントロールを実現する制御部であり、メインポンプ１４の吐出圧Ｐｄに基づいて吐出量Ｑの指令値Ｑｄを導き出すように構成されている。パワーコントロールは、メインポンプ１４の吐出量と吐出圧との積で表される吸収パワーがエンジン１１の出力パワー以下となるようにメインポンプ１４の吐出量を調整する機能である。本実施形態では、パワー制御部３０Ａは、吐出圧センサ２８が出力する吐出圧Ｐｄを取得する。そして、パワー制御部３０Ａは、参照テーブルを参照し、取得した吐出圧Ｐｄに対応する指令値Ｑｄを導き出す。参照テーブルは、メインポンプ１４の許容最大吸収パワー（例えば許容最大吸収馬力）と吐出圧Ｐｄと指令値Ｑｄとの対応関係を参照可能に保持するＰＱ線図に関する参照テーブルであり、不揮発性記憶装置に予め記憶されている。パワー制御部３０Ａは、例えば、予め設定されているメインポンプ１４の許容最大吸収馬力と吐出圧センサ２８が出力する吐出圧Ｐｄとを検索キーとして参照テーブルを参照することで、指令値Ｑｄを一意に決定できる。

【0049】

省エネルギ制御部３０Ｂは、メインポンプ１４の吐出量を制御する機能の１つであるネガティブコントロールを実現する制御部であり、制御圧Ｐｎに基づいて吐出量の指令値Ｑｎを導き出すように構成されている。本実施形態では、省エネルギ制御部３０Ｂは、制御圧センサ１９が出力する制御圧Ｐｎを取得する。そして、省エネルギ制御部３０Ｂは、参照テーブルを参照し、取得した制御圧Ｐｎに対応する指令値Ｑｎを導き出す。参照テーブルは、制御圧Ｐｎと指令値Ｑｎとの対応関係を参照可能に保持する参照テーブルであり、不揮発性記憶装置に予め記憶されている。

【0050】

最小値選択部３０Ｃは、複数の入力値から最小値を選択して出力するように構成されている。本実施形態では、最小値選択部３０Ｃは、指令値Ｑｄと指令値Ｑｎのうちの小さい方を最終指令値Ｑｆとして出力するように構成されている。

【0051】

省エネルギ制御部３０Ｂが導き出す指令値Ｑｎは、典型的には、仕上げ作業又は均し作業等の比較的低負荷の作業が行われる場合に、最小値選択部３０Ｃによって選択される。一方で、パワー制御部３０Ａが導き出す指令値Ｑｄは、典型的には、掘削作業等の比較的高負荷の作業が行われる場合に、最小値選択部３０Ｃによって選択される。

【0052】

最大値設定部３０Ｄは、最大指令値Ｑｍａｘを出力するように構成されている。最大指令値Ｑｍａｘは、メインポンプ１４の最大吐出量に対応する指令値である。本実施形態では、最大値設定部３０Ｄは、不揮発性記憶装置等に予め記憶されている最大指令値Ｑｍａｘを電流指令出力部３０Ｅに出力するように構成されている。

【0053】

電流指令出力部３０Ｅは、ポンプレギュレータ１３に対して電流指令を出力するように構成されている。本実施形態では、電流指令出力部３０Ｅは、最小値選択部３０Ｃが出力する最終指令値Ｑｆと最大値設定部３０Ｄが出力する最大指令値Ｑｍａｘとに基づいて導き出される電流指令Ｉをポンプレギュレータ１３に対して出力する。なお、電流指令出力部３０Ｅは、最終指令値Ｑｆに基づいて導き出される電流指令Ｉをポンプレギュレータ１３に対して出力してもよい。

【0054】

次に、図４を参照し、省エネルギ制御部３０Ｂが参照する参照テーブルの内容について説明する。図４は、参照テーブルの内容である、制御圧Ｐｎと指令値Ｑｎとの対応関係を示す図である。具体的には、図４は、制御圧センサ１９が検出する制御圧Ｐｎを横軸に配し、指令値Ｑｎを縦軸に配している。折れ線（傾斜線ＧＬを含む。）は、指令値Ｑｎと制御圧Ｐｎとの関係を示している。指令値Ｑｎは、メインポンプ１４の目標吐出量に相当する。コントローラ３０は、メインポンプ１４の実際の吐出量Ｑが目標吐出量となるようにポンプレギュレータ１３を制御する。目標吐出量は、ブリード流量Ｑｂとシリンダ流量Ｑｃとの合計流量に相当する。ブリード流量Ｑｂは、絞り１８を通過する作動油の流量であり、シリンダ流量Ｑｃは、油圧シリンダ（図４の例では、アームシリンダ８のボトム側油室）に流入する作動油の流量である。なお、ブリード流量Ｑｂは、制御圧が高くなるにつれて大きくなる。

【0055】

より具体的には、図４は、均し作業の際に左操作レバーがアーム閉じ方向に操作されたときに参照される参照テーブルの内容を示す図である。図４は、左操作レバーがインチング操作されたときの制御圧Ｐｎと指令値Ｑｎとの対応関係を実線で示している。インチング操作は、例えば、左操作レバーが中立位置にあるときのレバー操作量を０％とし、左操作レバーが最大限に傾けられたときのレバー操作量を１００％としたときの、２０％未満のレバー操作量での操作を意味する。また、図４は、左操作レバーがハーフレバー操作されたときの制御圧Ｐｎと指令値Ｑｎとの対応関係を破線で示している。ハーフレバー操作は、例えば、２０％以上８０％未満のレバー操作量での操作を意味する。同様に、図４は、左操作レバーがフルレバー操作されたときの制御圧Ｐｎと指令値Ｑｎとの対応関係を一点鎖線で示している。フルレバー操作は、例えば、８０％以上のレバー操作量での操作を意味する。

【0056】

本実施形態では、省エネルギ制御部３０Ｂは、上端点Ａ及び下端点Ｂを通る傾斜線ＧＬを利用して制御圧Ｐｎに対応する指令値Ｑｎを導き出すように構成されている。

【0057】

上端点Ａは、傾斜線ＧＬの上端を定める点であり、最大指令値Ｑｍａｘと、第１設定圧Ｐｘとによって表される。最大指令値Ｑｍａｘは、ネガティブコントロールで使用される指令値の上限であり、例えば、メインポンプ１４の最大斜板傾転角に対応する固定値である。第１設定圧Ｐｘは、左操作レバーがアーム閉じ方向に操作されたときのパイロット圧であるアーム閉じパイロット圧に応じて変化する可変値である。

【0058】

下端点Ｂは、傾斜線ＧＬの下端を定める点であり、最小指令値Ｑｍｉｎと、第２設定圧Ｐｙとによって表される。最小指令値Ｑｍｉｎは、ネガティブコントロールで使用される指令値の下限であり、例えば、メインポンプ１４の最小斜板傾転角より所定角度だけ大きい斜板傾転角（例えばスタンバイ流量に対応する斜板傾転角）に対応する固定値である。第２設定圧Ｐｙは、アーム閉じパイロット圧とは無関係に設定される固定値であり、例えば、スタンバイ流量の作動油が絞り１８を通過するときの制御圧に対応している。

【0059】

図４に示す例では、省エネルギ制御部３０Ｂは、上端点Ａの位置を横軸方向に変化させることで、すなわち、第１設定圧Ｐｘを変化させることで、制御圧Ｐｎと指令値Ｑｎとの対応関係を調整できるように構成されている。

【0060】

具体的には、省エネルギ制御部３０Ｂは、インチング操作が行われているときと、ハーフレバー操作が行われているときと、フルレバー操作が行われているときのそれぞれで、上端点Ａの位置を異ならせることによって、制御圧Ｐｎと指令値Ｑｎとの対応関係を、そのときのショベル１００の状態に適したものに調整している。なお、図４に示す例では、説明の便宜上、省エネルギ制御部３０Ｂは、インチング操作が行われているときと、ハーフレバー操作が行われているときと、フルレバー操作が行われているときの３段階で上端点Ａの位置を変化させているが、実際には、所定の制御周期毎にアーム閉じパイロット圧に応じて上端点Ａの位置を無段階に変化させるように構成されている。

【0061】

より具体的には、省エネルギ制御部３０Ｂは、インチング操作が行われているときには、図４の実線で示すように、上端点Ａを初期上端点Ａ１（第１設定圧Ｐｘが設定値Ｐｘ１（ゼロ）のときの点）から変位させずに傾斜線ＧＬが傾斜線ＧＬ１となるように構成されている。

【0062】

省エネルギ制御部３０Ｂは、ハーフレバー操作が行われているときには、図４の破線で示すように、傾斜線ＧＬが傾斜線ＧＬ２となるように、上端点Ａを初期上端点Ａ１から上端点Ａ２に変位させる。上端点Ａ２は、対応する制御圧Ｐｎの設定値Ｐｘ２が、初期上端点Ａ１に対応する設定値Ｐｘ１（ゼロ）よりもΔＰ１だけ大きい点である。また、省エネルギ制御部３０Ｂは、フルレバー操作が行われているときには、図４の一点鎖線で示すように、傾斜線ＧＬが傾斜線ＧＬ３となるように、上端点Ａを上端点Ａ３に変位させる。上端点Ａ３は、対応する制御圧Ｐｎの設定値Ｐｘ３が、上端点Ａ２に対応する設定値Ｐｘ２よりもΔＰ２だけ大きい点である。

【0063】

このように上端点Ａの位置を横軸方向に変化させることによって、省エネルギ制御部３０Ｂは、アーム閉じが行われるときに絞り１８を通じて無駄に作動油タンクＴ１に排出されてしまう作動油の流量を減少させることができる。

【0064】

例えば、インチング操作で左操作レバーがアーム閉じ方向に操作されているときに、仮に傾斜線ＧＬが、フルレバー操作のときに採用される傾斜線ＧＬ３に固定されていた場合、アームシリンダ８に流入する作動油の流量であるシリンダ流量Ｑｃとして流量Ｑｃ１を確保するためには、実際の制御圧Ｐｎは、値Ｐ１となっている必要がある。この場合、ブリード流量Ｑｂは、流量Ｑｂ１となる。

【0065】

これに対し、傾斜線ＧＬとして傾斜線ＧＬ１が採用された場合、シリンダ流量Ｑｃとして流量Ｑｃ１を確保するためには、実際の制御圧Ｐｎは、値Ｐ１より小さい値Ｐ２となっていればよい。この場合、ブリード流量Ｑｂは、流量Ｑｂ１よりΔＱだけ小さい流量Ｑｂ２となる。制御圧Ｐｎが小さいほどブリード流量Ｑｂは小さいためである。すなわち、省エネルギ制御部３０Ｂは、シリンダ流量Ｑｃを流量Ｑｃ１で維持しながらブリード流量ＱｂをΔＱだけ減少させることができ、ひいては、メインポンプ１４の吐出量を抑えることができる。

【0066】

このように、コントローラ３０は、操作装置２６の操作内容に応じてネガティブコントロールの制御特性を変化させることによって、メインポンプ１４の吐出量をより柔軟に制御できる。具体的には、省エネルギ制御部３０Ｂは、アーム閉じパイロット圧に応じて傾斜線ＧＬを調整することによって、シリンダ流量Ｑｃを減少させることなくブリード流量Ｑｂを減少させることができる。そのため、省エネルギ制御部３０Ｂは、作動油タンクＴ１に無駄に排出されてしまう作動油の量を減少させることができる。

【0067】

なお、省エネルギ制御部３０Ｂは、例えば、制御圧Ｐｎが値Ｐ２のときに、指令値Ｑｎとして値Ｑ２を導き出す。

【0068】

また、上述のように上端点Ａを変位させることによって、省エネルギ制御部３０Ｂは、フルレバー操作でアーム閉じが行われるときに、高い背圧のために吐出量Ｑが小さくなってしまうのを防止できる。

【0069】

例えば、フルレバー操作で左操作レバーがアーム閉じ方向に操作されているときに、仮に傾斜線ＧＬが、インチング操作のときに採用される傾斜線ＧＬ１に固定されていた場合、背圧が、初期上端点Ａ１における第１設定圧Ｐｘの設定値Ｐｘ１（ゼロ）より大きい値Ｐ３であれば、指令値Ｑｎは、最大指令値Ｑｍａｘより小さい値Ｑ３に制限されてしまう。すなわち、メインポンプ１４は、フルレバー操作が行われており、吐出量Ｑをできるだけ大きくすべき状況にあるにもかかわらず、最大斜板傾転角に設定されることはない。制御圧Ｐｎは、絞り１８の下流側における作動油の圧力である背圧の値Ｐ３よりも小さい値にはなり得ないためである。具体的には、この場合の制御圧Ｐｎは、絞り１８を通過する作動油の流量であるブリード流量Ｑｂによってではなく、背圧によって決まってしまうためであり、コントローラ３０は、ブリード流量Ｑｂによって決定されるべき、本来の制御圧Ｐｎに対応する指令値Ｑｎを導き出すことができないためである。

【0070】

これに対し、傾斜線ＧＬとして傾斜線ＧＬ３が採用された場合、上端点Ａ３は、第１設定圧Ｐｘの設定値Ｐｘ３が背圧の値Ｐ３以上となるように設定される。この場合、省エネルギ制御部３０Ｂは、実際の制御圧Ｐｎが値Ｐ３のときに、指令値Ｑｎとして最大指令値Ｑｍａｘを導き出す。その結果、メインポンプ１４は、最大斜板傾転角となるように制御され、最大吐出量で作動油を吐出できる。

【0071】

なお、図４を参照する上述の説明は、左操作レバーをアーム閉じ方向に単独で操作したときに適用されているが、左操作レバーをアーム開き方向、左旋回方向、又は右旋回方向に単独で操作したとき、或いは、右操作レバーをブーム上げ方向、ブーム下げ方向、バケット閉じ方向、又はバケット開き方向に単独で操作したときにも同様に適用される。或いは、上述の説明は、走行レバーを前進方向又は後進方向に単独で操作したときにも同様に適用される。更に、上述の説明は、１又は複数の操作装置２６による複合操作が行われたときにも同様に適用される。この場合、コントローラ３０は、ΔＰ１及びΔＰ２を含む上端点Ａの変位量が、左操作レバーが単独で操作されているときと、右操作レバーが単独で操作されているときとで異なるように構成されていてもよい。或いは、コントローラ３０は、上端点Ａの変位量が、左操作レバーがアーム閉じ方向に単独で操作されているときと、左操作レバーがアーム開き方向に単独で操作されているときとで異なるように構成されていてもよい。或いは、コントローラ３０は、上端点Ａの変位量が、単独操作が行われているときと、複合操作が行われているときとで異なるように構成されていてもよい。

【0072】

次に、図５を参照し、省エネルギ制御部３０Ｂが参照する参照テーブルの内容の別の一例について説明する。図５は、参照テーブルの内容である、制御圧Ｐｎと指令値Ｑｎとの対応関係を示す図であり、図４に対応している。

【0073】

図５に示す対応関係は、傾斜線ＧＬの上端を定める上端点Ａを固定とし傾斜線ＧＬの下端を定める下端点Ｂを可変とした点で図４に示す対応関係と異なるが、その他の点で図４に示す対応関係と共通している。そのため、共通部分の説明を省略し、相違部分を詳説する。

【0074】

図５に示す例では、省エネルギ制御部３０Ｂは、下端点Ｂの位置を変化させることで、すなわち、第２設定圧Ｐｙを変化させることで、制御圧Ｐｎと指令値Ｑｎとの対応関係を調整できるように構成されている。

【0075】

具体的には、省エネルギ制御部３０Ｂは、インチング操作が行われているときと、ハーフレバー操作が行われているときと、フルレバー操作が行われているときのそれぞれで、下端点Ｂの位置を異ならせることで、制御圧Ｐｎと指令値Ｑｎとの対応関係をそのときのショベル１００の状態に適したものに調整している。なお、図５に示す例では、説明の便宜上、省エネルギ制御部３０Ｂは、インチング操作が行われているときと、ハーフレバー操作が行われているときと、フルレバー操作が行われているときの３段階で下端点Ｂの位置を変化させているが、実際には、所定の制御周期毎にアーム閉じパイロット圧に応じて下端点Ｂの位置を無段階に変化させるように構成されている。

【0076】

より具体的には、省エネルギ制御部３０Ｂは、インチング操作が行われているときには、図５の実線で示すように、下端点Ｂを初期下端点Ｂ１から変位させずに傾斜線ＧＬが傾斜線ＧＬ１１となるように構成されている。

【0077】

この場合、アームシリンダ８のボトム側油室に流入する作動油の流量であるシリンダ流量Ｑｃは、制御圧Ｐｎが値Ｐｚから第２設定圧Ｐｙの設定値Ｐｙ１に向かって減少するにつれて緩やかに増加するように制御される。吐出量Ｑが最小指令値Ｑｍｉｎに相当する量で維持される状況下でブリード流量Ｑｂが減少していくためである。そのため、ショベル１００の操作者は、制御圧Ｐｎが値Ｐｚから第２設定圧Ｐｙの設定値Ｐｙ１までの範囲において、左操作レバーをアーム閉じ方向に少しずつ傾けることで、シリンダ流量Ｑｃを少しずつ増大させることができる。すなわち、操作者は、制御圧Ｐｎ（レバー操作量）の比較的広い範囲にわたってアーム５のインチング操作を実行できる。その結果、ショベル１００は、アーム５がインチング操作されるときのアーム５の動き出しの操作性を高めることができる。

【0078】

省エネルギ制御部３０Ｂは、ハーフレバー操作が行われているときには、図５の破線で示すように、傾斜線ＧＬが傾斜線ＧＬ１２となるように、下端点Ｂを初期下端点Ｂ１から下端点Ｂ２に変位させる。下端点Ｂ２は、対応する制御圧Ｐｎの設定値Ｐｙ２が、初期下端点Ｂ１に対応する制御圧Ｐｎの設定値Ｐｙ１よりもΔＰ３だけ大きい点である。また、省エネルギ制御部３０Ｂは、フルレバー操作が行われているときには、図５の一点鎖線で示すように、傾斜線ＧＬが傾斜線ＧＬ１３となるように、下端点Ｂを下端点Ｂ３に変位させる。下端点Ｂ３は、対応する制御圧Ｐｎの設定値Ｐｙ３が、下端点Ｂ２に対応する制御圧Ｐｎの設定値Ｐｙ２よりもΔＰ４だけ大きい点である。

【0079】

このように下端点Ｂを変位させることによって、省エネルギ制御部３０Ｂは、アーム閉じが行われるときに絞り１８を通じて無駄に作動油タンクＴ１に排出されてしまう作動油の流量を減少させることができる。

【0080】

例えば、インチング操作で左操作レバーがアーム閉じ方向に操作されているときに、仮に傾斜線ＧＬが、フルレバー操作のときに採用される傾斜線ＧＬ１３に固定されていた場合、アームシリンダ８に流入する作動油の流量であるシリンダ流量Ｑｃとして流量Ｑｃ１を確保するためには、実際の制御圧Ｐｎは、値Ｐ１となっている必要がある。この場合、ブリード流量Ｑｂは、流量Ｑｂ１となる。

【0081】

これに対し、傾斜線ＧＬとして傾斜線ＧＬ１１が採用された場合、シリンダ流量Ｑｃとして流量Ｑｃ１を確保するためには、実際の制御圧Ｐｎは、値Ｐ１より小さい値Ｐ２となっていればよい。この場合、ブリード流量Ｑｂは、流量Ｑｂ１よりΔＱだけ小さい流量Ｑｂ２となる。制御圧Ｐｎが小さいほどブリード流量Ｑｂは小さいためである。すなわち、省エネルギ制御部３０Ｂは、シリンダ流量Ｑｃを流量Ｑｃ１で維持しながらブリード流量ＱｂをΔＱだけ減少させることができ、ひいては、メインポンプ１４の吐出量を抑えることができる。

【0082】

なお、省エネルギ制御部３０Ｂは、例えば、制御圧Ｐｎが値Ｐ２のときに、指令値Ｑｎとして値Ｑ２を導き出す。

【0083】

このように、省エネルギ制御部３０Ｂは、アーム閉じパイロット圧に応じて傾斜線ＧＬを調整することによって、シリンダ流量Ｑｃを減少させることなくブリード流量Ｑｂを減少させることができる。そのため、省エネルギ制御部３０Ｂは、作動油タンクＴ１に無駄に排出されてしまう作動油の量を減少させることができる。

【0084】

また、上述のように下端点Ｂを変位させることによっても、上端点Ａを変位させた場合と同様に、省エネルギ制御部３０Ｂは、フルレバー操作でアーム閉じが行われるときに、高い背圧のために吐出量Ｑが小さくなってしまうのを防止できる。

【0085】

なお、図５を参照する上述の説明は、左操作レバーをアーム閉じ方向に単独で操作したときに適用されているが、左操作レバーをアーム開き方向、左旋回方向、又は右旋回方向に単独で操作したとき、或いは、右操作レバーをブーム上げ方向、ブーム下げ方向、バケット閉じ方向、又はバケット開き方向に単独で操作したときにも同様に適用される。或いは、上述の説明は、走行レバーを前進方向又は後進方向に単独で操作したときにも同様に適用される。更に、上述の説明は、１又は複数の操作装置２６による複合操作が行われたときにも同様に適用される。この場合、コントローラ３０は、ΔＰ３及びΔＰ４を含む下端点Ｂの変位量が、左操作レバーが単独で操作されているときと、右操作レバーが単独で操作されているときとで異なるように構成されていてもよい。或いは、コントローラ３０は、下端点Ｂの変位量が、左操作レバーがアーム閉じ方向に単独で操作されているときと、左操作レバーがアーム開き方向に単独で操作されているときとで異なるように構成されていてもよい。或いは、コントローラ３０は、下端点Ｂの変位量が、単独操作が行われているときと、複合操作が行われているときとで異なるように構成されていてもよい。

【0086】

また、コントローラ３０は、アーム閉じ方向に傾けられた左操作レバーが中立状態に戻されるとき、すなわち、左操作レバーのレバー操作量が減少するときには、下端点Ｂの位置を変化させないように、すなわち、下端点Ｂをそのときの位置で固定するように構成されていてもよい。メインポンプ１４の吐出量が急減してしまうのを防止するためである。すなわち、アーム５の閉じ速度が急減してしまうのを防止するためである。この場合、コントローラ３０は、左操作レバーが中立状態に戻ったとき、すなわち、左操作レバーのレバー操作量がゼロになったときに、下端点Ｂの位置を初期下端点Ｂ１の位置に戻すように構成されていてもよい。

【0087】

次に、図６を参照し、省エネルギ制御部３０Ｂが参照する参照テーブルの内容の更に別の一例について説明する。図６は、参照テーブルの内容である、制御圧Ｐｎと指令値Ｑｎとの対応関係を示す図であり、図４及び図５のそれぞれに対応している。

【0088】

図６に示す対応関係は、傾斜線ＧＬの上端を定める上端点Ａ、及び、傾斜線ＧＬの下端を定める下端点Ｂの双方の位置を可変とした点で図４及び図５のそれぞれに示す対応関係と異なるが、その他の点で図４及び図５のそれぞれに示す対応関係と共通している。そのため、共通部分の説明を省略し、相違部分を詳説する。

【0089】

図６に示す例では、省エネルギ制御部３０Ｂは、上端点Ａ及び下端点Ｂのそれぞれの位置を変化させることで、すなわち、第１設定圧Ｐｘ及び第２設定圧Ｐｙのそれぞれを変化させることで、制御圧Ｐｎと指令値Ｑｎとの対応関係を調整できるように構成されている。

【0090】

具体的には、省エネルギ制御部３０Ｂは、インチング操作が行われているときと、ハーフレバー操作が行われているときと、フルレバー操作が行われているときのそれぞれで、上端点Ａ及び下端点Ｂのそれぞれの位置を異ならせることで、制御圧Ｐｎと指令値Ｑｎとの対応関係をそのときのショベル１００の状態に適したものに調整している。なお、図６に示す例では、説明の便宜上、省エネルギ制御部３０Ｂは、インチング操作が行われているときと、ハーフレバー操作が行われているときと、フルレバー操作が行われているときの３段階で上端点Ａ及び下端点Ｂのそれぞれの位置を変化させているが、実際には、所定の制御周期毎にアーム閉じパイロット圧に応じて上端点Ａ及び下端点Ｂのそれぞれの位置を無段階に変化させるように構成されている。

【0091】

より具体的には、省エネルギ制御部３０Ｂは、インチング操作が行われているときには、図６の実線で示すように、上端点Ａを初期上端点Ａ１から変位させずに、且つ、下端点Ｂを初期下端点Ｂ１から変位させずに、傾斜線ＧＬが傾斜線ＧＬ２１となるように構成されている。

【0092】

この場合、アームシリンダ８のボトム側油室に流入する作動油の流量であるシリンダ流量Ｑｃは、制御圧Ｐｎが値Ｐｚから第２設定圧Ｐｙの設定値Ｐｙ１に向かって減少するにつれて緩やかに増加するように制御される。吐出量Ｑが最小指令値Ｑｍｉｎに相当する量で維持される状況下でブリード流量Ｑｂが減少していくためである。そのため、ショベル１００の操作者は、制御圧Ｐｎが値Ｐｚから第２設定圧Ｐｙの設定値Ｐｙ１までの範囲において、左操作レバーをアーム閉じ方向に少しずつ傾けることで、シリンダ流量Ｑｃを少しずつ増大させることができる。すなわち、操作者は、制御圧Ｐｎ（レバー操作量）の比較的広い範囲にわたってアーム５のインチング操作を実行できる。その結果、ショベル１００は、アーム５がインチング操作されるときのアーム５の動き出しの操作性を高めることができる。

【0093】

省エネルギ制御部３０Ｂは、ハーフレバー操作が行われているときには、図６の破線で示すように、傾斜線ＧＬが傾斜線ＧＬ２２となるように、上端点Ａを初期上端点Ａ１から上端点Ａ２に変位させ、且つ、下端点Ｂを初期下端点Ｂ１から下端点Ｂ２に変位させる。上端点Ａ２は、対応する制御圧Ｐｎの設定値Ｐｘ２が、初期上端点Ａ１に対応する制御圧Ｐｎの設定値Ｐｘ１よりもΔＰ１だけ大きい点である。下端点Ｂ２は、対応する制御圧Ｐｎの設定値Ｐｙ２が、初期下端点Ｂ１に対応する制御圧Ｐｎの設定値Ｐｙ１よりもΔＰ３だけ大きい点である。また、省エネルギ制御部３０Ｂは、フルレバー操作が行われているときには、図６の一点鎖線で示すように、傾斜線ＧＬが傾斜線ＧＬ２３となるように、上端点Ａを上端点Ａ３に変位させ、且つ、下端点Ｂを下端点Ｂ３に変位させる。上端点Ａ３は、対応する制御圧Ｐｎの設定値Ｐｘ３が、上端点Ａ２に対応する制御圧Ｐｎの設定値Ｐｘ２よりもΔＰ２だけ大きい点である。下端点Ｂ３は、対応する制御圧Ｐｎの設定値Ｐｙ３が、下端点Ｂ２に対応する制御圧Ｐｎの設定値Ｐｙ２よりもΔＰ４だけ大きい点である。

【0094】

このように上端点Ａ及び下端点Ｂのそれぞれを変位させることによって、省エネルギ制御部３０Ｂは、アーム閉じが行われるときに絞り１８を通じて無駄に作動油タンクＴ１に排出されてしまう作動油の流量を減少させることができる。

【0095】

例えば、インチング操作で左操作レバーがアーム閉じ方向に操作されているときに、仮に傾斜線ＧＬが、フルレバー操作のときに採用される傾斜線ＧＬ２３に固定されていた場合、アームシリンダ８に流入する作動油の流量であるシリンダ流量Ｑｃとして流量Ｑｃ１を確保するためには、実際の制御圧Ｐｎは、値Ｐ１となっている必要がある。この場合、ブリード流量Ｑｂは、流量Ｑｂ１となる。

【0096】

これに対し、傾斜線ＧＬとして傾斜線ＧＬ２１が採用された場合、シリンダ流量Ｑｃとして流量Ｑｃ１を確保するためには、実際の制御圧Ｐｎは、値Ｐ１より小さい値Ｐ２となっていればよい。この場合、ブリード流量Ｑｂは、流量Ｑｂ１よりΔＱだけ小さい流量Ｑｂ２となる。制御圧Ｐｎが小さいほどブリード流量Ｑｂは小さいためである。すなわち、省エネルギ制御部３０Ｂは、シリンダ流量Ｑｃを流量Ｑｃ１で維持しながらブリード流量ＱｂをΔＱだけ減少させることができ、ひいては、メインポンプ１４の吐出量を抑えることができる。

【0097】

なお、省エネルギ制御部３０Ｂは、例えば、制御圧Ｐｎが値Ｐ２のときに、指令値Ｑｎとして値Ｑ２を導き出す。

【0098】

このように、省エネルギ制御部３０Ｂは、アーム閉じパイロット圧に応じて傾斜線ＧＬを調整することによって、シリンダ流量Ｑｃを減少させることなくブリード流量Ｑｂを減少させることができる。そのため、省エネルギ制御部３０Ｂは、作動油タンクＴ１に無駄に排出されてしまう作動油の量を低減させることができる。

【0099】

また、上述のように上端点Ａ及び下端点Ｂのそれぞれを変位させることによっても、上端点Ａのみを変位させた場合或いは下端点Ｂのみを変位させた場合と同様に、省エネルギ制御部３０Ｂは、フルレバー操作でアーム閉じが行われるときに、高い背圧のために吐出量Ｑが小さくなってしまうのを防止できる。

【0100】

例えば、フルレバー操作で左操作レバーがアーム閉じ方向に操作されているときに、仮に傾斜線ＧＬが、インチング操作のときに採用される傾斜線ＧＬ２１に固定されていた場合、背圧が、初期上端点Ａ１における第１設定圧Ｐｘの設定値Ｐｘ１（ゼロ）より大きい値Ｐ３であれば、指令値Ｑｎは、最大指令値Ｑｍａｘより小さい値Ｑ３に制限されてしまう。すなわち、メインポンプ１４は、フルレバー操作が行われており、吐出量Ｑをできるだけ大きくすべき状況にあるにもかかわらず、最大斜板傾転角に設定されることはない。制御圧Ｐｎは、背圧の値Ｐ３よりも小さい値にはなり得ないためである。具体的には、この場合の制御圧Ｐｎは、絞り１８を通過する作動油の流量であるブリード流量Ｑｂによってではなく、背圧によって決まってしまうためであり、コントローラ３０は、ブリード流量Ｑｂによって決定されるべき、本来の制御圧Ｐｎに対応する指令値Ｑｎを導き出すことができないためである。

【0101】

これに対し、傾斜線ＧＬとして傾斜線ＧＬ２３が採用された場合、上端点Ａ３は、第１設定圧Ｐｘの設定値Ｐｘ３が背圧の値Ｐ３以上となるように設定される。この場合、省エネルギ制御部３０Ｂは、実際の制御圧Ｐｎが値Ｐ３のときに、指令値Ｑｎとして最大指令値Ｑｍａｘを導き出す。その結果、メインポンプ１４は、最大斜板傾転角となるように制御され、最大吐出量で作動油を吐出できる。

【0102】

なお、図６を参照する上述の説明は、左操作レバーをアーム閉じ方向に単独で操作したときに適用されているが、左操作レバーをアーム開き方向、左旋回方向、又は右旋回方向に単独で操作したとき、或いは、右操作レバーをブーム上げ方向、ブーム下げ方向、バケット閉じ方向、又はバケット開き方向に単独で操作したときにも同様に適用される。或いは、上述の説明は、走行レバーを前進方向又は後進方向に単独で操作したときにも同様に適用される。更に、上述の説明は、１又は複数の操作装置２６による複合操作が行われたときにも同様に適用される。この場合、コントローラ３０は、ΔＰ１及びΔＰ２を含む上端点Ａの変位量が、左操作レバーが単独で操作されているときと、右操作レバーが単独で操作されているときとで異なるように構成されていてもよい。ΔＰ３及びΔＰ４を含む下端点Ｂの変位量についても同様である。或いは、コントローラ３０は、上端点Ａの変位量が、左操作レバーがアーム閉じ方向に単独で操作されているときと、左操作レバーがアーム開き方向に単独で操作されているときとで異なるように構成されていてもよい。下端点Ｂの変位量についても同様である。或いは、コントローラ３０は、上端点Ａの変位量が、単独操作が行われているときと、複合操作が行われているときとで異なるように構成されていてもよい。下端点Ｂの変位量についても同様である。

【0103】

上述のように、本発明の実施形態に係るショベル１００は、下部走行体１と、下部走行体１に搭載される上部旋回体３と、上部旋回体３に搭載されるエンジン１１と、エンジン１１によって駆動される油圧ポンプとしてのメインポンプ１４と、油圧アクチュエータと、油圧アクチュエータを操作する操作装置２６と、メインポンプ１４の吐出量をネガティブコントロールによって制御する制御装置としてのコントローラ３０と、を備えている。そして、コントローラ３０は、操作装置２６の操作内容に応じてネガティブコントロールの制御特性を変化させるように構成されている。

【0104】

この構成により、ショベル１００は、メインポンプ１４の吐出量をより柔軟に制御できる。その結果、ショベル１００は、例えば、均し作業の際に、インチング操作によって左操作レバーがアーム閉じ方向に操作されたときに、ネガティブコントロールの制御特性が固定されている場合に比べ、広いレバー操作量の範囲にわたって、レバー操作量の増加に応じてメインポンプ１４の吐出量を緩やかに増加させることができる。そのため、ショベル１００の操作者は、アーム５の細かな動きを意図したとおりに実現できる。

【0105】

操作装置２６は、典型的には、左操作レバー、右操作レバー、左走行レバー、又は右走行レバー等の操作レバーである。そして、操作レバーがフルレバー操作されたときのネガティブコントロールの制御特性は、例えば、操作レバーがハーフレバー操作されたときのネガティブコントロールの制御特性とは異なるように調整される。

【0106】

その結果、ショベル１００は、例えば、均し作業の際に、ハーフレバー操作によって左操作レバーがアーム閉じ方向に操作されたときに、ネガティブコントロールの制御特性が固定されている場合に比べ、アームシリンダ８に流入する作動油の流量であるシリンダ流量Ｑｃを減少させることなく、アームシリンダ８に流入することなく作動油タンクＴ１に排出される作動油の流量であるブリード流量Ｑｂを減少させることができる。

【0107】

また、ショベル１００は、例えば、均し作業の際に、フルレバー操作によって左操作レバーがアーム閉じ方向に操作されたときに、ネガティブコントロールの制御特性が固定されている場合に比べ、より確実にメインポンプ１４の吐出量を最大限に増加させることができる。傾斜線ＧＬの上端を定める点である上端点Ａに対応する制御圧Ｐｎの設定値が背圧よりも大きくなるように調整されるためである。

【0108】

ネガティブコントロールの制御特性は、例えば、センターバイパス油路４０に配置された絞り１８の上流側における作動油の圧力である制御圧Ｐｎと、メインポンプ１４の吐出量に関する指令値Ｑｎとの対応関係を表す傾斜線ＧＬによって定められる。そして、コントローラ３０は、望ましくは、傾斜線ＧＬの上端点Ａ及び下端点Ｂの少なくとも一方の位置が可変となるように構成される。

【0109】

具体的には、傾斜線ＧＬの上端点Ａは、例えば図４に示すように、アーム閉じパイロット圧（レバー操作量）の変化に応じて横軸方向に変化するように構成されていてもよい。なお、上端点Ａは、その位置が縦軸方向にも変化するように構成されていてもよい。

【0110】

或いは、傾斜線ＧＬの下端点Ｂは、例えば図５に示すように、アーム閉じパイロット圧（レバー操作量）の変化に応じて横軸方向に変化するように構成されていてもよい。なお、下端点Ｂは、その位置が縦軸方向にも変化するように構成されていてもよい。

【0111】

或いは、傾斜線ＧＬの上端点Ａ及び下端点Ｂの双方は、例えば図６に示すように、アーム閉じパイロット圧（レバー操作量）の変化に応じて横軸方向に変化するように構成されていてもよい。なお、上端点Ａ及び下端点Ｂの双方は、各位置が縦軸方向にも変化するように構成されていてもよい。

【0112】

傾斜線ＧＬの上端点Ａに対応する制御圧Ｐｎの設定値は、望ましくは、可変であり、且つ、絞り１８の下流側における作動油の圧力である背圧よりも高くなるように設定される。この設定により、ショベル１００は、例えば、均し作業の際に、フルレバー操作によって左操作レバーがアーム閉じ方向に操作されたときに、メインポンプ１４の吐出量が不必要に制限されてしまうのを防止できる。すなわち、ショベル１００は、制御圧Ｐｎの最小値が、絞り１８を通過する作動油の流量であるブリード流量Ｑｂによってではなく、背圧によって決まってしまう場合であっても、ブリード流量Ｑｂによって決まる本来の制御圧Ｐｎに対応する指令値Ｑｎを導き出すことができる。

【0113】

なお、フルレバー操作によって走行レバーが操作されたときの上端点Ａに対応する制御圧Ｐｎの設定値は、フルレバー操作によって左操作レバーがアーム閉じ方向又はアーム開き方向に操作されたときの上端点Ａに対応する制御圧Ｐｎの設定値よりも大きくなるように構成されていてもよい。油圧モータが単独で駆動されたときの背圧は、典型的には、油圧シリンダが単独で駆動されたときの背圧よりも大きいためである。

【0114】

傾斜線ＧＬの上端点Ａ及び下端点Ｂの少なくとも一方の位置は、望ましくは、操作装置２６の操作量の変化に応じて変化する。この場合、操作装置２６のうちの一つの操作量の変化に応じて変化する傾斜線ＧＬの上端点Ａ及び下端点Ｂの少なくとも一方の位置の変化量は、操作装置２６のうちの別の一つの操作量の変化に応じて変化する傾斜線ＧＬの上端点Ａ及び下端点Ｂの少なくとも一方の位置の変化量とは異なるように調整される。

【0115】

例えば、操作装置２６のうちの一つである左操作レバーのアーム閉じ方向におけるレバー操作量の変化に応じて変化する傾斜線ＧＬの上端点Ａの位置の変化量は、操作装置２６のうちの別の一つである右操作レバーのブーム上げ方向におけるレバー操作量の変化に応じて変化する傾斜線ＧＬの上端点Ａの位置の変化量とは異なるように調整される。下端点Ｂについても同様である。

【0116】

また、左操作レバーのアーム閉じ方向におけるレバー操作量の変化に応じて変化する傾斜線ＧＬの上端点Ａの位置の変化量は、左操作レバーのアーム開き方向におけるレバー操作量の変化に応じて変化する傾斜線ＧＬの上端点Ａの位置の変化量とは異なるように調整されてもよい。下端点Ｂについても同様である。

【0117】

以上、本発明の好ましい実施形態が説明された。しかしながら、本発明は、上述した実施形態に限定されることはない。上述した実施形態は、本発明の範囲を逸脱することなしに、種々の変形又は置換等が適用され得る。また、上述の実施形態を参照して説明された特徴のそれぞれは、技術的に矛盾しない限り、適宜に組み合わされてもよい。

【0118】

例えば、上述の実施形態では、傾斜線ＧＬは、上端点Ａと下端点Ｂとを結ぶ直線分であるが、上端点Ａと下端点Ｂとを結ぶ、２つ以上の屈折点を有する折れ線であってもよく、上端点Ａと下端点Ｂとを結ぶ曲線であってもよく、上端点Ａと下端点Ｂとを結ぶ、直線と曲線の組み合わせであってもよい。

【0119】

また、上述の実施形態では、省エネルギ制御部３０Ｂは、上端点Ａの位置と下端点Ｂの位置とを決定することで傾斜線ＧＬを定めるように構成されているが、一つ又は二つ以上の別の点を決定することで傾斜線ＧＬを定めるように構成されていてもよい。

【0120】

また、上述の実施形態では、省エネルギ制御部３０Ｂは、操作圧センサ２９が検出するパイロット圧に基づいて上端点Ａ及び下端点Ｂの少なくとも一方の位置を変化させるように構成されている。しかしながら、省エネルギ制御部３０Ｂは、操作圧センサ２９が検出するパイロット圧と、背圧を検出する背圧センサの検出値とに基づいて上端点Ａ及び下端点Ｂの少なくとも一方の位置を変化させるように構成されていてもよい。背圧センサは、例えば、センターバイパス油路４０における絞り１８の下流側の油路部分、すなわち、絞り１８と油路４３との間の油路部分にある作動油の圧力を背圧として検出する圧力センサである。省エネルギ制御部３０Ｂは、この背圧センサの検出値に基づき、上端点Ａに対応する制御圧Ｐｎの設定値が背圧よりも高くなるように、上端点Ａを変位させてもよい。

【0121】

本願は、２０１９年８月９日に出願した日本国特許出願２０１９－１４８１３９号に基づく優先権を主張するものであり、この日本国特許出願の全内容を本願に参照により援用する。

【符号の説明】

【0122】

１・・・下部走行体 ２・・・旋回機構 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 １０・・・キャビン １１・・・エンジン １３・・・ポンプレギュレータ １４・・メインポンプ １５・・・パイロットポンプ １７・・・コントロールバルブユニット １８・・・絞り １９・・・制御圧センサ ２０・・・走行用油圧モータ ２０Ｌ・・・左走行用油圧モータ ２０Ｒ・・・右走行用油圧モータ ２１・・・旋回用油圧モータ ２１Ｐ・・・油路 ２２・・・リリーフ弁 ２３・・・チェック弁 ２６・・・操作装置 ２７・・・温度センサ ２８・・・吐出圧センサ ２９・・・操作圧センサ ３０・・・コントローラ ３０Ａ・・・パワー制御部 ３０Ｂ・・・省エネルギ制御部 ３０Ｃ・・・最小値選択部 ３０Ｄ・・・最大値設定部 ３０Ｅ・・・電流指令出力部 ４０・・・センターバイパス油路 ４１・・・戻り油路 ４２・・・パラレル油路 ４３～４６・・・油路 ４５ａ、４５ｂ・・・油路部分 ５０・・・チェック弁 ５１・・・オイルクーラ ５２・・・チェック弁 ５３・・・フィルタ １７１～１７６・・・制御弁

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】