JP2009144343A - 建設機械 - Google Patents

Abstract

【課題】走行時の省エネルギ化を図るとともに、エンジンを低出力化した場合にも下部走行体の走行性能が良好な建設機械を提供することを課題とする。
【解決手段】建設機械は、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒを制御するために、コントローラ２５によって電磁弁が駆動制御される電磁比例減圧弁１０２Ｌ、１０２Ｒを備える。電磁比例減圧弁１０２Ｌ、１０２Ｒが作動すると、流量制御部２２Ｌ、２２Ｒ、スプール弁２０Ｌ、２０Ｒ、ピストン２１Ｌ、２１Ｒを介してメインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの斜板が駆動され、吐出流量が通常値Ｑ０よりも低い値Ｑ１に制限される。コントローラ２５は、走行時に、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの吐出流量をＱ１に制限する。吐出流量Ｑ１は、走行時に必要な馬力が、定馬力特性Ｗ１を超えないような値に設定されている。これにより、直進性が改善されると同時に流量の減少により圧力損失を減少させ、省エネルギ効果が得られる。
【選択図】図４

Description

本発明は、走行性能を改善した建設機械に関する。

図１は、従来の建設機械を示す側面図である。この建設機械の下部走行体１には、旋回機構２を介して上部旋回体３が搭載されている。また、上部旋回体３には、ブーム４、アーム５、及びバケット６と、これらを油圧駆動するためのブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９に加えて、キャビン１０及び動力源が搭載される。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は、それぞれ、ブーム４、アーム５、及びバケット６を油圧駆動するための油圧シリンダである。

図２は、従来の建設機械の油圧制御回路を示す図である。エンジン１１には、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒ、及びパイロットポンプ１３が接続されている。エンジン１１とメインポンプ１２Ｌ、１２Ｒは、上部旋回体３に搭載される動力源である。

メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒ、及びパイロットポンプ１３の吸い込み側にはタンク１４が接続される。また、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの吐出側には、高圧油圧ライン１５Ｌ、１５Ｒを介して油圧パイロット式のコントロールバルブ１６が接続され、パイロットポンプ１３の吐出側には、パイロットライン１５Ｐを介して操作装置１７が接続されている。

メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒは、下部走行体１用の走行用油圧モータ１８Ｌ（左用）及び１８Ｒ（右用）、旋回用油圧モータ１９、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を駆動するための圧油を生成・出力するポンプである。また、パイロットポンプ１３は、走行用油圧モータ１８Ｌ、１８Ｒ、旋回用油圧モータ１９、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の油圧操作系で用いるパイロット圧油を生成・出力するポンプである。メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒ、及びパイロットポンプ１３には、タンク１４内の油が供給される。

高圧油圧ライン１５Ｌ、１５Ｒは、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒによって生成・出力された圧油をコントロールバルブ１６に供給するための油圧ラインである。

コントロールバルブ１６は、建設機械における油圧系の制御を行う制御装置であり、内部のスプールバルブを介して走行用油圧モータ１８Ｌ、１８Ｒ、旋回用油圧モータ１９、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が接続される。コントロールバルブ１６は、内部のスプールバルブを駆動制御することにより、走行用油圧モータ１８Ｌ、１８Ｒ、旋回用油圧モータ１９、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、又はバケットシリンダ９を選択し、圧油を供給する。

操作装置１７は、走行用油圧モータ１８Ｌ、１８Ｒ、旋回用油圧モータ１９、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を操作するための各々複数のレバー１７Ａ及びペダル１７Ｂを備える。この操作装置１７には、パイロットライン１５Ｐを通じてパイロット圧（１次圧）が供給されており、レバー１７Ａ及びペダル１７Ｂの操作量に応じてパイロット圧の２次圧を出力する。

このパイロット圧の２次圧は、コントロールバルブ１６に伝達され、コントロールバルブ１６は、２次圧に応じて内部のスプールバルブを駆動制御することにより、高圧油圧ライン１５Ｌ、１５Ｒから走行用油圧モータ１８Ｌ、１８Ｒ、旋回用油圧モータ１９、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、又はバケットシリンダ９を選択し、圧油を供給する。
これにより、走行用油圧モータ１８Ｌ、１８Ｒ、旋回用油圧モータ１９、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は、レバー１７Ａ及びペダル１７Ｂの操作量に応じて油圧で駆動される。

走行用油圧モータ１８Ｌ、１８Ｒは、モータの吸収量を切り替えるための斜板角度の切替手段を備えており、この斜板角度の切替手段は、運転室内のスイッチの切替により、パイロット圧を利用して油圧で切り替え可能に構成されている。斜板角度を切り替えることにより、吸収量を低速走行モード（吸収量大：１速）と高速走行モード（吸収量小：２速）から選択することができる。

低速走行モード（１速）は、速度が低く駆動トルクの大きい走行モードであり、高速走行モードは、速度が高く駆動トルクの低い走行モードである。なお、斜板角度の切替手段には、高速走行時に走行負荷圧力が上昇した場合には、駆動トルクを増大させるために走行モードを自動的に低速走行モード（１速）に切り替える自動切り替え機能がある。

メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒは、ポンプ傾転角を制御することによって吐出流量を制御するように構成されている。このポンプ傾転角は、スプールバルブ２０Ｌ、２０Ｒによって駆動されるピストン２１Ｌ、２１Ｒによって調整される。なお、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの最大吐出流量は、ポンプ傾転角を最大にしたときに得られるように設定されており、メインポンプ１２Ｌ、１２ＲともにＱ０（ｃｃ／ｒｅｖ）である。この最大吐出流量Ｑ０は、メインポンプ１２Ｌと１２Ｒとで同一の値に設定されている。

流量制御部２２Ｌ、２２Ｒは、コントロールバルブ１６の絞り１６Ｌ、１６Ｒ手前側の油圧に応じてスプールバルブ２０Ｌ、２０Ｒを制御することにより、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの吐出流量を制御する。走行用油圧モータ１８Ｌ、１８Ｒ、旋回用油圧モータ１９、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のいずれも操作されていない場合には、コントロールバルブ１６の内部では、高圧油圧ライン１５Ｌ、１５Ｒから供給される圧油が利用されないため、圧油はこの中立戻り通路を通り、絞り１６Ｌ、１６Ｒ手前側の圧力は上昇する。このとき、流量制御部２２Ｌ、２２Ｒは、スプールバルブ２０Ｌ、２０Ｒとピストン２１Ｌ、２１Ｒを介して、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの吐出流量を少なくするようにポンプ傾転角を制御する。これにより、無操作時のポンプ吐出流量を最小にして省エネルギ化を図っている。

一方、走行用油圧モータ１８Ｌ、１８Ｒ、旋回用油圧モータ１９、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のうちの少なくともいずれか一つが操作される場合には、それに応じた高圧油圧ライン１５Ｌ、１５Ｒから供給される圧油は、コントロールバルブ１６を介して、操作対象となる油圧モータ又はシリンダに供給されるため、それに応じた絞り１６Ｌ、１６Ｒを通る中立戻り通路に圧油は流れないので圧力は低下する。このとき、操作対象となる流量制御部２２Ｌ、２２Ｒは、スプールバルブ２０Ｌ、２０Ｒとピストン２１Ｌ、２１Ｒを介して、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの吐出流量を減少させることを解除する。

馬力制御部２３Ｌ、２３Ｒは、エンジン１１の過負荷を防止するために、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの馬力（Ｗ＝吐出圧力（Ｐ）×吐出流量（Ｑ））を一定値以下に制限するための油圧馬力制御部である。

電磁比例減圧弁２４は、コントローラ２５によって駆動される電磁弁を備え、馬力制御部２３Ｌ、２３Ｒの設定出力を変更するためのものであり、コントローラの指示によりパイロット圧を減圧して出力する減圧弁である。

コントローラ２５は、建設機械の電気系を統括的に制御する主制御部である。

また、高圧油圧ライン１５Ｌ、１５Ｒの間には、リリーフバルブ２６が配設されている。このリリーフバルブ２６は、高圧油圧ライン１５Ｌ、１５Ｒ内の圧力が所定値（例えば３０ＭＰａ）を超えないように油圧を制御するためのバルブであり、油圧機器を保護するために設けられている。このリリーフバルブ２６は、電磁比例減圧弁２７を備えており、電磁比例減圧弁２７は、コントローラ２５によって駆動制御され、パイロット圧を利用してリリーフバルブ２６を昇圧する。

図３は、従来の建設機械におけるメインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの吐出圧力と吐出流量の関係を示す特性図である。メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの吐出圧力と吐出流量の関係は、吐出圧力が最大吐出圧力Ｐｍａｘ以下となるように、かつ、吐出流量がＱ０以下となるように設定されるとともに、吐出圧力がＰ１からＰｍａｘの間では、馬力（吐出圧力×吐出流量）が所定値以下となるように、等馬力特性Ｗ０が設定されている。

この特性図に示す特性Ｗ０は、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの定格設定の定馬力特性を表している。この特性Ｗ０を変更するには、コントローラ２５が電磁比例減圧弁２４を駆動し、これにより馬力制御部２３Ｌ、２３Ｒが油圧駆動され、さらにスプールバルブ２０Ｌ、２０Ｒとピストン２１Ｌ、２１Ｒが油圧駆動されることにより行われる。このような定馬力特性を用いるのは、軽負荷のときには素早い作業を行い、重負荷のときには緩やかな速度での作業を行うためである。この定馬力特性Ｗ０は、エンジン１１の出力に合わせて設定されている。

また、建設機械は、平坦地では、吐出流量が最大値Ｑ０の状態で走行するように設計されている。これは、左右の走行用油圧モータ１８Ｌ、１８Ｒに供給される圧油の流量を揃えるためである。

ここで、平坦地において、低速走行モードで走行用油圧モータ１８Ｌ、１８Ｒに圧油を供給するために必要なメインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの吐出圧力をＰａ、高速走行モードで必要な吐出圧力をＰｂ（Ｐｂ>Ｐａ）とすると、Ｐｂは、定馬力特性Ｗ０が始まるＰ１よりも低く設定されている。

このように、最大吐出流量の領域で走行するように構成されているため、高速走行モードでは、吐出圧力Ｐｂに最大吐出流量Ｑ０を乗じて得る馬力（Ｐｂ×Ｑ０）が必要であり、低速走行モードでは、吐出圧力Ｐａに最大吐出流量Ｑ０を乗じて得る馬力（Ｐａ×Ｑ０）が必要である。馬力（Ｐｂ×Ｑ０）及び（Ｐａ×Ｑ０）は、最大出力Ｗ０を超えないように設定されている。

以上のような建設機械において、近年は、省エネルギ化の期待が高まっており、走行時の省エネルギ化についても対応が望まれている。

また、近年は、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの原動機をハイブリッド化して高効率化を図る建設機械も提案されている。このようなハイブリッド型の建設機械では、エンジン１１の駆動をアシストするための電動機を備えるため、エンジン１１の低出力化が図られている（例えば、特許文献１）。
特開平２００４−０３６３０３号公報

ところで、走行用油圧モータ１８Ｌ、１８Ｒは、下部走行体１の左右の永久軌道を別々に駆動するために、１つずつ設けられている。

しかしながら、省エネルギ化のためにハイブリッド化等でエンジン１１を低出力化した建設機械では、平坦地を連続的に走行する際には、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの定馬力特性は、エンジン１１の低出力化に合わせて図３に示す特性Ｗ０よりも低い特性Ｗ１に設定される。これは、一般掘削等ではアシストが有るため特性Ｗ０の設定であるが、連続走行時にはアシストが期待できないためである。

このように定馬力特性を低下させた場合に、高速走行モードでの最大馬力（Ｐｂ×Ｑ０）がＷ１を超えてしまうと、走行用油圧モータ１８Ｌ、１８Ｒの斜板が高速走行モード用に設定されている状態において、特性Ｗ１によって吐出流量が制限されてしまう。

また、エンジン１１の出力の低下度合いによっては、特性Ｗ１よりもさらに低い特性Ｗ２に設定される場合もあり、低速走行モードでの最大馬力（Ｐａ×Ｑ０）がＷ２を超えてしまうと、走行用油圧モータ１８Ｌ、１８Ｒの斜板が低速走行モード用に設定されている状態において、特性Ｗ２によって吐出流量が制限される場合がある。

また、馬力制御部２３Ｌ、２３Ｒは、ばねの復元力を利用してスプールバルブ２０Ｌ、２０Ｒを機械的に駆動制御しており、図３に示す定馬力特性は、馬力制御部２３Ｌ、２３Ｒが有するばねのばね定数によって実現されている。このため、馬力制御部２３Ｌと２３Ｒの定馬力特性は、ばね定数の誤差等により異なる可能性がある。

旋回用油圧モータ１９、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は、それぞれ１つしか存在せず、２つのメインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの馬力制御部２３Ｌと２３Ｒの定馬力特性が異なっても動作に影響が生じにくい。

しかしながら、走行用油圧モータ１８Ｌ、１８Ｒの各々には、２つのメインポンプ１２Ｌ、１２Ｒから別々に圧油が供給されているため、メインポンプ１２Ｌと１２Ｒのポンプ傾転角を制御する馬力制御部２３Ｌと２３Ｒによって設定される定馬力特性Ｗ１又はＷ２が異なると、メインポンプ１２Ｌと１２Ｒの吐出流量が異なり、左右の走行用油圧モータ１８Ｌ、１８Ｒへの圧油の供給量が異なることになるため、左右の永久軌道の駆動速度に差異が生じ、建設機械が直進しない場合や蛇行を生じる可能性があった。

そこで、本発明は、走行時の省エネルギ化を図るとともに、下部走行体の走行性能が良好な建設機械を提供することを目的とする。

本発明の一局面の建設機械は、建設機械の原動機により駆動されるメイン油圧ポンプ及びパイロットポンプと、下部走行体の左右の永久軌道をそれぞれ駆動する一対の走行用油圧モータと、作業要素を油圧駆動するための油圧アクチュエータと、前記メイン油圧ポンプから前記走行用油圧モータ及び前記油圧アクチュエータへの圧油を制御するコントロールバルブと、前記メイン油圧ポンプの吐出流量を制御するポンプ吐出流量制御手段と、前記走行用油圧モータ及び前記油圧アクチュエータを操作するための操作手段と、前記操作手段を介しての前記走行用油圧モータ又は前記油圧アクチュエータの操作を検出する操作検出手段と、前記操作検出手段によって前記走行用油圧モータの操作が検出されると、前記メイン油圧ポンプの最大吐出流量を所定度合いまで低下させる主制御手段とを含む。

また、前記ポンプ吐出流量制御手段は、前記主制御手段によって制御される電磁比例減圧弁を含んでもよい。

また、前記走行用油圧モータは高速走行用と低速走行用とで吸収量を切り替えるように構成されており、前記主制御手段は、低速走行時には前記ポンプ吐出流量制御手段に前記メイン油圧ポンプの最大吐出流量を通常値に設定させ、高速走行時には前記ポンプ吐出流量制御手段に前記メイン油圧ポンプの最大吐出流量を前記通常値よりも低い流量に制限させてもよい。

また、前記走行用油圧モータは高速走行用と低速走行用とで吸収量を切り替えるように構成されており、前記主制御手段は、低速走行時には前記ポンプ吐出流量制御手段に前記メイン油圧ポンプの最大吐出流量を通常値よりも低い第１流量に制限させ、高速走行時には前記ポンプ吐出流量制御手段に前記メイン油圧ポンプの最大吐出流量を前記第１流量と同一又は異なる第２流量に制限させてもよい。

また、前記メイン油圧ポンプの最大吐出流量を前記通常値よりも低下させたことによる前記走行用油圧モータの回転数の低下を補うように、前記走行用油圧モータの高速走行用又は低速走行用の吸収量が低く設定されてもよい。

また、前記走行用油圧モータに供給される圧油の油圧上限値を可変制限する可変リリーフバルブをさらに備え、前記主制御手段は、前記走行用油圧モータの操作が検出されると、前記可変リリーフバルブの油圧上限値を通常値よりも上昇させてもよい。

本発明によれば、走行時の省エネルギ効果が得られるとともに、下部走行体の走行性能
が良好な建設機械を提供できるという特有の効果が得られる。

以下、本発明の建設機械を適用した実施の形態について説明する。本実施の形態の建設機械の説明にあたり、従来の建設機械と同一又は同等の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。

「実施の形態１」
実施の形態１の建設機械は、原動機がハイブリッド化されており、エンジン１１の駆動をアシストする電動機１００を備える。この電動機１００は、減速機１０１を介してエンジン１１に機械的に接続されており、原則的にはポンプ１２の負荷が大きいときには力行運転を行うことによりエンジン１１の駆動をアシストし、ポンプ１２の負荷が小さいときは回生運転を行うことによって発電する。電動機１００の運転制御は、インバータを介してコントローラ２５によって行われる。電動機１００には、インバータを介してバッテリが接続されており、力行運転に必要な電力はバッテリから供給され、発電によって生じた電力はバッテリに充電される。この充放電の制御はコントローラ２５によって行われる。実施の形態１の建設機械では、このように電動機１００を備えることにより、エンジン１１は低出力化されている。

図４は、実施の形態１の建設機械の油圧回路を示す図である。この油圧回路に示すように、実施の形態１の建設機械では、電磁比例減圧弁１０２Ｌ、１０２Ｒが追加されている。

電磁比例減圧弁１０２Ｌ、１０２Ｒは、流量制御部２２Ｌ、２２Ｒを制御するために配設されており、コントローラ２５によって電磁弁が駆動制御される。この電磁比例減圧弁１０２Ｌ、１０２Ｒは、出力側がシャトル弁１０３Ｌ、１０３Ｒを介して流量制御部２２Ｌ、２２Ｒに接続されている。このシャトル弁１０３Ｌ、１０３Ｒには、コントロールバルブ１６の絞り１６Ｌ、１６Ｒ手前側の油圧も入力されており、電磁比例減圧弁１０２Ｌ、１０２Ｒから供給される油圧と、コントロールバルブ１６の絞り１６Ｌ、１６Ｒ手前側の油圧とのうち、いずれか高い方が流量制御部２２Ｌ、２２Ｒに伝達されるように構成されている。

また、実施の形態１の建設機械は、操作装置１７から出力されるパイロット圧の２次圧を検出するための圧力センサ１０４を備える。圧力センサ１０４は、操作装置１７の操作に応じて、操作量を表す電気的な検出信号を出力する。この検出信号は、コントローラ２５に入力される。

図５は、実施の形態１の建設機械におけるメインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの吐出圧力と吐出流量の関係を示す特性図である。定馬力特性は、走行の際には、エンジンの低出力化に合わせて特性Ｗ１に設定されている。なお、ここに示す特性Ｗ０とＷ１は、図３に示すものと同一である。

電磁比例減圧弁１０２Ｌ、１０２Ｒは、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの吐出流量をＱ０よりも低いＱ１に制限するために配設される制御用の減圧弁である。ここで、吐出流量Ｑ１は、下部走行体１が高速走行モードで走行を行う場合（すなわちメインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの吐出圧力がＰｂ'になった場合）においても、馬力（吐出流量Ｑ１×吐出圧力Ｐｂ'）がＷ１を超えないように設定されている。

この詳細は、図５において、Ｐｂは吐出流量Ｑ０での平坦地高速走行時のポンプ吐出圧力であり、Ｐｂ＝ＰＬ０＋Ｐｍｂである。なお、ＰＬ０は全体の圧力損失であり、Ｐｍｂは平坦地高速走行時のモータに必要な有効圧力である。

同様に、Ｐｂ'は吐出量Ｑ１での平坦地高速走行時のポンプ吐出圧力であり、Ｐｂ'＝ＰＬ１＋Ｐｍｂ'である。

ＰＬ１はそのときの全体圧力損失であり、Ｐｍｂ'はモータに必要な有効圧力である。

一方、平坦地高速走行時には一般的にＰＬ０とＰｍｂは半々くらいのレベルである。

従って、一例としてＱ１をＱ０から１０％下げたレベルとし、モータ回転数を補うべくモータ吸収量を１０％下げた場合においても、ＰＬ１≒０．８ＰＬ０（ここで、圧力損失は概略流量の２乗に比例）、Ｐｍｂ'≒１．１Ｐｍｂとなり、ＰＬ０≒Ｐｍｂとすれば、Ｐｍｂ'＝ＰＬ１＋Ｐｍｂ'＝０．８ＰＬ０＋１．１Ｐｍｂ＝１．９ＰＬ０となり、Ｐｍｂ'<Ｐｂ＝２ＰＬ０となる。

この電磁比例減圧弁１０２Ｌ、１０２Ｒは、高速走行モードを選択するための操作が高速選択スイッチにより入力された場合に、コントローラ２５によって駆動制御が行われる。

図６は、実施の形態１の建設機械の電磁比例制御弁１０２Ｌ、１０２Ｒの駆動制御がコントローラ２５によって行われる場合の処理手順を示す図である。

コントローラ２５は、走行するための操作が行われたか否かを判定する（ステップＳ１）。この判定処理は、圧力センサ１０４から入力される検出信号に基づいて行われる処理であり、走行操作を検出するまで繰り返し実行される。

コントローラ２５は、操作装置１７に走行操作が入力されたと判定した場合は、高速走行モードが選択されているか否かを判定する（ステップＳ２）。この判定処理は、高速選択スイッチから入力される検出信号に基づいて行われる処理であり、高速走行モードが選択されていない場合は、ステップＳ１にリターンする。

コントローラ２５は、高速走行モードが選択されていると判定した場合は、電磁比例減圧弁１０２Ｌ、１０２Ｒの電磁弁を励磁し、電磁比例減圧弁１０２Ｌ、１０２Ｒを作動させる（ステップＳ３）。これにより、吐出流量をＱ１にするための所定の操作圧力が発生する。この場合、走行操作が入力されているため、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒから出力される圧油は、走行用油圧モータ１８Ｌ、１８Ｒに供給され、コントロールバルブ１６の絞り１６Ｌ、１６Ｒ手前側で検出される油圧は略零となる。このため、シャトル弁１０３Ｌ、１０３Ｒは、電磁比例減圧弁１０２Ｌ、１０２Ｒ側に切り替わり、流量制御部２２Ｌ、２２Ｒには電磁比例減圧弁で所定の圧力に減圧されたパイロット圧が伝達される。これにより、スプールバルブ２０Ｌ、２０Ｒとピストン２１Ｌ、２１Ｒが駆動され、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの吐出流量がＱ０からＱ１に低減される。

図５に示すように、高速走行モードを行うためにメインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの吐出圧力がＰｂ'になり、吐出流量がＱ１になっても、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの馬力はＷ１を超えることはない。このように、実施の形態１の建設機械によれば、高速走行モードでは吐出流量がＱ１で制限されるため、コントロールバルブ１６を介して走行用油圧モータ１８Ｌ、１８Ｒに供給される圧油の流量が略同一となり、高速走行モードで走行する際の直進性を良好にすることができる。

コントローラ２５は、ステップＳ３の処理を終えると、高速での走行操作が終了したか否かを判定する（ステップＳ４）。これは、高速選択スイッチにおいて低速走行モードが選択された場合、又は、操作装置１７に走行操作が入力されなくなった場合が該当する。

コントローラ２５は、高速での走行操作が終了したと判定した場合は、電磁比例減圧弁１０２Ｌ、１０２Ｒの電磁弁を消磁し、電磁比例減圧弁１０２Ｌ、１０２Ｒを非作動状態にする（ステップＳ５）。これにより、電磁比例減圧弁１０２Ｌ、１０２Ｒの入力側は、ドレイン圧に切り替わる。

以上の処理は、建設機械の運転中は繰り返し実行される。

このように、実施の形態１の建設機械によれば、原動機のハイブリッド化によりエンジン１１が低出力化されている場合でも、高速走行モードで走行する際におけるメインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの最大吐出流量を制限しているので、走行用油圧モータ１８Ｌ、１８Ｒに供給される圧油の流量が左右で均等となり、高速走行モードで走行する際における直進性が良好な建設機械を提供することができる。

なお、ここで、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒと走行用油圧モータ１８Ｌ、１８Ｒとの間の圧力損失について説明する。この圧力損失は、高圧油圧ライン１５Ｌ、１５Ｒ、バルブ、及び継ぎ手等によって生じ、流量の約２乗に比例する関係にある。実施の形態１の建設機械のように、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの吐出流量をＱ０からＱ１に低減することにより、圧力損失もＰＬ０からＰＬ１に低減される。

これにより、同じ平坦地高速走行時において同じ走行特性を維持した上で、圧力損失が概略Ｑ０×ＰＬ０からＱ１×ＰＬ１に減少する。これは、図５の斜線部に相当し、この減少分の省エネルギ効果が得られる。

また、実施の形態１の建設機械では、走行用油圧モータ１８Ｌ、１８Ｒを高速走行モードに切り替えた場合におけるメインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの吐出流量をＱ１に制限したことにより、高速走行モードでの最高速度がＱ１とＱ０の比（Ｑ１／Ｑ０）だけ低下する。

このような最高速度の低下を防ぐためには、走行用油圧モータ１８Ｌ、１８Ｒの高速走行モード用の吸収量をその分小さく設定すればよい。

この場合でも先に述べた如く、平坦地高速走行時のモータ必要有効圧力はその分高くなるが、流量が減少したことによる圧力損失の低減により、その低減分がそれだけ圧力を低くする。

なお、吸収量を小さくすることにより高速時の駆動力が低下するが、坂道等で駆動力が不足する場合は、自動切り替え機能によって走行用油圧モータ１８Ｌ、１８Ｒの走行モードが低速走行モード（１速）に切り替えられる。低速走行モードではモータ吸収量変更は行われていないため、十分な駆動力を得ることができる。

「実施の形態２」
図７は、実施の形態２の建設機械におけるメインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの吐出圧力と吐出流量の関係を示す特性図である。走行時の定馬力特性は、エンジンの低出力化に合わせて特性Ｗ２に設定されている。実施の形態２の建設機械のエンジン１１は、実施の形態１の建設機械のエンジン１１よりも出力が低下されているため、特性Ｗ２は、図５に示す特性Ｗ１よりも低く設定されている。なお、ここに示す特性Ｗ０とＷ２は、図３に示すものと同一である。

実施の形態２の建設機械は、高速走行モードと低速走行モードの両方においてメインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの吐出流量を制限するように構成されている点が実施の形態１の建設機械と異なる。その他の構成は、実施の形態１の建設機械に準ずるため、同一又は同等の構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。以下、相違点を中心に説明する。

電磁比例減圧弁１０２Ｌ、１０２Ｒは、高速走行モードが選択されたときは、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの吐出流量をＱ２に制限し、低速走行モードが選択されたときは、吐出流量をＱ１に制限するための減圧弁である。なお、図７に示す吐出流量Ｑ０は、実施の形態１における値と同一である。

ここで、吐出流量Ｑ２は、下部走行体１が高速走行モードで走行を行う場合（すなわちメインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの吐出圧力がＰｂ'になった場合）においても、馬力（吐出流量Ｑ２×吐出圧力Ｐｂ'）がＷ２を超えないように設定されている。

また、吐出流量Ｑ１は、下部走行体１が低速走行モードで走行を行う場合（すなわちメインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの吐出圧力がＰａ'になった場合）においても、馬力（吐出流量Ｑ１×吐出圧力Ｐａ'）がＷ２を超えないように設定されている。

なお、電磁比例減圧弁１０２Ｌ、１０２Ｒの吐出流量の制御は、高速走行モード又は低速走行モードを選択するための操作が入力された場合に、コントローラ２５によって駆動制御が行われる。

図８は、実施の形態２の建設機械の電磁比例制御弁１０２Ｌ、１０２Ｒの駆動制御がコントローラ２５によって行われる場合の処理手順を示す図である。

コントローラ２５は、走行するための操作が行われたか否かを判定する（ステップＳ１１）。この判定処理は、圧力センサ１０４から入力される検出信号に基づいて行われる処理であり、走行操作を検出するまで繰り返し実行される。

コントローラ２５は、操作装置１７に走行操作が入力されたと判定した場合は、高速走行モードが選択されているか否かを判定する（ステップＳ１２）。この判定処理は、高速選択スイッチから入力される検出信号に基づいて行われる処理である。

コントローラ２５は、高速走行モードが選択されていると判定した場合は、電磁比例減圧弁１０２Ｌ、１０２Ｒの電磁弁を励磁し、電磁比例減圧弁１０２Ｌ、１０２Ｒを作動させる（ステップＳ１３）。これにより、入力側に吐出流量をＱ２とするための所定の操作圧力が発生する。この場合、走行操作が入力されているため、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒから出力される圧油は、走行用油圧モータ１８Ｌ、１８Ｒに供給され、コントロールバルブ１６の絞り１６Ｌ、１６Ｒ手前側で検出される油圧は略零となる。このため、シャトル弁１０３Ｌ、１０３Ｒは、電磁比例減圧弁１０２Ｌ、１０２Ｒ側に切り替わり、流量制御部２２Ｌ、２２Ｒには電磁比例減圧弁で所定の圧力に減圧されたパイロット圧が伝達される。これにより、スプールバルブ２０Ｌ、２０Ｒとピストン２１Ｌ、２１Ｒが駆動され、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの最大吐出流量がＱ０からＱ２に低減される。

図７に示すように、高速走行モードを行うためにメインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの吐出圧力がＰｂ'になり、吐出流量がＱ２になっても、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの馬力はＷ２を超えることはない。このように、実施の形態２の建設機械によれば、高速走行モードでは吐出流量がＱ２で制限されるため、走行用油圧モータ１８Ｌ、１８Ｒに供給される圧油の流量が略同一となり、高速走行モードで走行する際の直進性を良好にすることができる。

コントローラ２５は、ステップＳ１３の処理を終えると、高速での走行操作が終了したか否かを判定する（ステップＳ１４）。これは、高速選択スイッチにおいて低速走行モードが選択された場合、又は、操作装置１７に走行操作が入力されなくなった場合が該当する。

コントローラ２５は、高速での走行操作が終了したと判定した場合は、電磁比例減圧弁１０２Ｌ、１０２Ｒの電磁弁を消磁し、電磁比例減圧弁１０２Ｌ、１０２Ｒを非作動状態にする（ステップＳ１５）。これにより、電磁比例減圧弁１０２Ｌ、１０２Ｒの入力側は、ドレイン圧に切り替わる。

また、コントローラ２５は、ステップＳ１２において、高速走行モードが選択されていないと判定した場合は、低速走行モードが選択されているか否かを判定する（ステップＳ１６）。この判定処理は、高速選択スイッチから入力される検出信号に基づいて行われる処理である。

コントローラ２５は、低速走行モードが選択されていると判定した場合は、電磁比例減圧弁１０２Ｌ、１０２Ｒの電磁弁を励磁し、電磁比例減圧弁１０２Ｌ、１０２Ｒを作動させる（ステップＳ１７）。これにより、入力側に吐出流量をＱ１とするための所定の操作圧力が発生する。この場合、走行操作が入力されているため、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒから出力される圧油は、走行用油圧モータ１８Ｌ、１８Ｒに供給され、コントロールバルブ１６の絞り１６Ｌ、１６Ｒ手前側で検出される油圧は略零となる。このため、シャトル弁１０３Ｌ、１０３Ｒは、電磁比例減圧弁１０２Ｌ、１０２Ｒ側に切り替わり、流量制御部２２Ｌ、２２Ｒには電磁比例減圧弁１０２Ｌ、１０２Ｒから伝達されるパイロット圧が伝達される。これにより、スプールバルブ２０Ｌ、２０Ｒとピストン２１Ｌ、２１Ｒが駆動され、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの最大吐出流量がＱ０からＱ１に低減される。

図７に示すように、低速走行モードを行うためにメインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの吐出圧力がＰａ'になり、吐出流量がＱ１になっても、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの馬力はＷ２を超えることはない。このように、実施の形態２の建設機械によれば、低速走行モードでは、吐出流量がＱ１で制限されるため、走行用油圧モータ１８Ｌ、１８Ｒに供給される圧油の流量が略同一となり、低速走行モードで走行する際の直進性を良好にすることができる。

コントローラ２５は、ステップＳ１７の処理を終えると、低速での走行操作が終了したか否かを判定する（ステップＳ１８）。これは、高速選択スイッチにおいて高速走行モードが選択された場合、又は、操作装置１７に走行操作が入力されなくなった場合が該当する。

コントローラ２５は、低速走行モードでの走行操作が終了したと判定した場合は、手順をステップＳ１５に進行させ、電磁比例減圧弁１０２Ｌ、１０２Ｒの電磁弁を消磁し、電磁比例減圧弁１０２Ｌ、１０２Ｒを非作動状態にする（ステップＳ１５）。これにより、電磁比例減圧弁１０２Ｌ、１０２Ｒの入力側は、タンク１４に切り替わる。

以上の処理は、建設機械の運転中は繰り返し実行される。

このように、実施の形態２の建設機械によれば、原動機のハイブリッド化により実施の形態１の場合よりもさらにエンジン１１が低出力化されている場合でも、高速走行モード及び低速走行モードで走行する際におけるメインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの吐出流量を制限するので、走行用油圧モータ１８Ｌ、１８Ｒに供給される圧油の流量を均等に保つことができる。このため、高速走行モード及び低速走行モードで走行する際における直進性が良好な建設機械を提供することができる。

なお、ここで、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒと走行用油圧モータ１８Ｌ、１８Ｒとの間の圧力損失について説明する。この圧力損失は、高圧油圧ライン１５Ｌ、１５Ｒ、バルブ、及び継ぎ手等によって生じ、流量の約２乗に比例する関係にある。実施の形態２の建設機械のように、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの吐出流量をＱ０からＱ１又はＱ２に低減することにより、圧力損失もＰＬ０からＰＬ１又はＰＬ２に低減される。

この圧力損失の低減により、省エネルギ効果が得られる。

また、実施の形態２の建設機械では、走行用油圧モータ１８Ｌ、１８Ｒを高速走行モードに切り替えた場合におけるメインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの吐出流量をＱ２に制限するとともに、低速走行モードに切り替えた場合におけるメインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの吐出流量をＱ１に制限したことにより、高速走行モードでの最高速度がＱ２とＱ０の比（Ｑ２／Ｑ０）だけ低下し、低速走行モードでの最高速度がＱ１とＱ０の比（Ｑ１／Ｑ０）だけ低下する。

ここで、建設機械の最高速度は、実施の形態１と同様に、走行用油圧モータ１８Ｌ、１８Ｒの吸収量をその分低く設定することによって向上させることができる。平坦地走行時の状況は実施の形態１と同様である。吸収量を低減すると、駆動トルクが低下する。このため、実施の形態２のように高速走行モード及び低速走行モードの両方において吐出流量を制限する場合は、走行用油圧モータ１８Ｌ、１８Ｒの高速走行モード用及び低速走行モード用の吸収量を低減してもよいが、どちらか一方を低減する場合は、高速走行モード用の走行用油圧モータ１８Ｌ、１８Ｒの吸収量だけを低減することが好ましい。これは、低速走行モードでの駆動トルクを低下させないようにする場合に有効である。

また、走行用油圧モータ１８Ｌ、１８Ｒの高速走行モード用又は低速走行モード用の吸収量を低減することに加えて、リリーフバルブ２６として上限圧を可変的に制御可能な可変リリーフバルブを用い、駆動力が不足する場合には、電磁比例減圧弁２７を操作して上限値を上昇させることにより、高圧油圧ライン１５Ｌ、１５Ｒ内の油圧を上昇させて走行用油圧モータ１８Ｌ、１８Ｒの駆動力を増大させるようにしてもよい。

以上では、原動機がハイブリッド化された建設機械を用いて説明したが、エンジン１１をアシストするための電動機１００に加えて、旋回機構２が電動化されている建設機械であってもよい。この場合、旋回用油圧モータ１９の代わりに電動機を用いればよく、旋回駆動を行うための加速時に力行運転を行わせるとともに、減速時に回生運転を行わせることにより、発電で得られる電力をバッテリに充電するように構成してもよい。

また、以上では、原動機がハイブリッド化された建設機械に適用する形態について説明したが、本実施の形態の建設機械は、バイブリッド型に限定されるものではなく、すべての作業要素が油圧駆動されていてもよい。

以上、本発明の例示的な実施の形態の建設機械について説明したが、本発明は、具体的に開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。

従来の建設機械を示す側面図である。 従来の建設機械の油圧制御回路を示す図である。 従来の建設機械におけるメインポンプの吐出圧力と吐出流量の関係を示す特性図である。 実施の形態１の建設機械の油圧回路を示す図である。 実施の形態１の建設機械におけるメインポンプの吐出圧力と吐出流量の関係を示す特性図である。 実施の形態１の建設機械の電磁比例制御弁の駆動制御がコントローラによって行われる場合の処理手順を示す図である。 実施の形態２の建設機械におけるメインポンプの吐出圧力と吐出流量の関係を示す特性図である。 実施の形態２の建設機械の電磁比例制御弁の駆動制御がコントローラによって行われる場合の処理手順を示す図である。

符号の説明

１ 下部走行体
１Ａ、１Ｂ 走行機構
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
１２Ｌ、１２Ｒ メインポンプ
１３ パイロットポンプ
１４ タンク
１５Ａ 可変リリーフバルブ
１５Ｌ、１５Ｒ 高圧油圧ライン
１５Ｐ パイロットライン
１６ コントロールバルブ
１６Ｌ、１６Ｒ 絞り
１７ 操作装置
１７Ａ レバー
１７Ｂ ペダル
１８Ｌ、１８Ｒ 走行用油圧モータ
１９ 旋回用油圧モータ
２０Ｌ、２０Ｒ スプールバルブ
２１Ｌ、２１Ｒ ピストン
２２Ｌ、２２Ｒ 流量制御部
２３Ｌ、２３Ｒ 馬力制御部
２４ 電磁比例減圧弁
２５ コントローラ
２６ 可変リリーフバルブ
２７ 電磁比例減圧弁
１００ 電動機
１０１ 減速機
１０２Ｌ、１０２Ｒ 電磁比例減圧弁
１０３Ｌ、１０３Ｒ シャトル弁
１０４ 圧力センサ

Claims (6)

1. 建設機械の原動機により駆動されるメイン油圧ポンプ及びパイロットポンプと、
   下部走行体の左右の永久軌道をそれぞれ駆動する一対の走行用油圧モータと、
   作業要素を油圧駆動するための油圧アクチュエータと、
   前記メイン油圧ポンプから前記走行用油圧モータ及び前記油圧アクチュエータへの圧油を制御するコントロールバルブと、
   前記メイン油圧ポンプの吐出流量を制御するポンプ吐出流量制御手段と、
   前記走行用油圧モータ及び前記油圧アクチュエータを操作するための操作手段と、
   前記操作手段を介しての前記走行用油圧モータ又は前記油圧アクチュエータの操作を検出する操作検出手段と、
   前記操作検出手段によって前記走行用油圧モータの操作が検出されると、前記メイン油圧ポンプの最大吐出流量を所定度合いまで低下させる主制御手段と
   を含む、建設機械。
2. 前記ポンプ吐出流量制御手段は、前記主制御手段によって制御される電磁比例減圧弁を含む、請求項１に記載の建設機械。
3. 前記走行用油圧モータは高速走行用と低速走行用とで吸収量を切り替えるように構成されており、
   前記主制御手段は、低速走行時には前記ポンプ吐出流量制御手段に前記メイン油圧ポンプの最大吐出流量を通常値に設定させ、高速走行時には前記ポンプ吐出流量制御手段に前記メイン油圧ポンプの最大吐出流量を前記通常値よりも低い流量に制限させる、請求項１又は２に記載の建設機械。
4. 前記走行用油圧モータは高速走行用と低速走行用とで吸収量を切り替えるように構成されており、
   前記主制御手段は、低速走行時には前記ポンプ吐出流量制御手段に前記メイン油圧ポンプの最大吐出流量を通常値よりも低い第１流量に制限させ、高速走行時には前記ポンプ吐出流量制御手段に前記メイン油圧ポンプの最大吐出流量を前記第１流量と同一又は異なる第２流量に制限させる、請求項１又は２に記載の建設機械。
5. 前記メイン油圧ポンプの最大吐出流量を前記通常値よりも低下させたことによる前記走行用油圧モータの回転数の低下を補うように、前記走行用油圧モータの高速走行用又は低速走行用の吸収量が低く設定される、請求項３又は４に記載の建設機械。
6. 前記走行用油圧モータに供給される圧油の油圧上限値を可変制限する可変リリーフバルブをさらに備え、
   前記主制御手段は、前記走行用油圧モータの操作が検出されると、前記可変リリーフバルブの油圧上限値を通常値よりも上昇させる、請求項５に記載の建設機械。

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