JP2020153505A

JP2020153505A - 作業機械の油圧駆動装置

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Publication number: JP2020153505A
Application number: JP2019055179A
Authority: JP
Inventors: 藤田　雄一郎; Yuichiro Fujita; 雄一郎藤田; 京平岡; Kyo Hiraoka
Original assignee: Kobelco Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Kobelco Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2019-03-22
Filing date: 2019-03-22
Publication date: 2020-09-24
Anticipated expiration: 2039-03-22
Also published as: JP7268435B2

Abstract

【課題】著しい作業効率の低下及び圧力損失を伴うことなく、ブーム及びバケットを共通の油圧ポンプで駆動しながらブーム上げ動作を確実に行うことが可能な油圧駆動装置を提供する。【解決手段】油圧駆動装置は、ブームシリンダ２６及びバケットシリンダ２８にブーム制御弁３６及びバケット制御弁３８をそれぞれ介して接続される第１油圧ポンプ３１と、ブームシリンダ２６にブーム上げ増速制御弁３９を介して接続される第２油圧ポンプ３２と、ブーム上げ増速制御弁３９に入力されるブーム上げパイロット圧を制限するブーム上げ増速制限弁５０と、ブーム上げ操作及びバケット掘削操作の複合操作時に前記ブーム上げパイロット圧の制限を小さくするようにブーム上げ増速制限弁５０に指令を与える増速制限指令部６０と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、ブーム、アーム及びバケットを含む作業装置を備えた油圧ショベル等の作業機械の当該作業装置を油圧により駆動するための装置に関する。

従来、油圧ショベル等の作業機械における掘削用の作業装置を駆動するための装置として、特許文献１の図３に示されるものが知られている。この装置は、ブーム、アーム及びバケットをそれぞれ動かすための油圧アクチュエータであるブームシリンダ、アームシリンダ及びバケットシリンダと、これらのシリンダに作動油を供給するための第１油圧ポンプ及び第２油圧ポンプと、前記ブーム、アーム及びバケットをそれぞれ操作するためのブームリモコン弁、アームリモコン弁、及びバケットリモコン弁と、を備える。

前記第１油圧ポンプは、前記ブームシリンダ及び前記バケットシリンダに対してパラレルに作動油を供給するように当該ブームシリンダ及び当該バケットシリンダにそれぞれブームコントロールバルブ及びバケットコントロールバルブを介して接続され、前記第２油圧ポンプは前記アームシリンダに作動油を供給するように当該アームシリンダにアームコントロールバルブを介して接続されるとともに、前記ブームシリンダに増速用の作動油を供給するように当該ブームシリンダにブーム合流コントロールバルブを介して接続される。前記ブームコントロールバルブ、アームコントロールバルブ、バケットコントロールバルブ及びブーム合流コントロールバルブのそれぞれはパイロット操作式の油圧切換弁により構成され、それぞれのパイロットポートに入力されるパイロット圧に応じた開度で開弁して各シリンダに供給される作動油の流量を変化させる。

前記ブームリモコン弁、前記アームリモコン弁及び前記バケットリモコン弁のそれぞれは、オペレータによる操作を受けることにより、当該操作に対応したパイロット圧が対応するコントロールバルブのパイロットポートに入力されるのを許容するように開弁する。例えば、前記バケットリモコン弁にバケットを掘削方向（すくい方向）に動かすためのバケット掘削操作が与えられると、当該バケットリモコン弁は前記バケットコントロールバルブのバケット掘削パイロットポートに前記バケット掘削操作に対応した大きさのパイロット圧すなわちバケット掘削パイロット圧が供給されるのを許容するように開弁する。また、前記ブームリモコン弁に前記ブームをブーム上げ方向に動かすためのブーム上げ操作が与えられると、当該ブームリモコン弁は前記ブームコントロールバルブ及び前記ブーム合流コントロールバルブのそれぞれのブーム上げパイロットポートに前記ブーム上げ操作に対応した大きさのパイロット圧すなわちブーム上げパイロット圧が供給されるのを許容するように開弁する。

前記装置は、さらに、前記バケット掘削パイロットポートに入力される前記バケット掘削パイロット圧を減圧するための電磁比例減圧弁と、当該電磁比例減圧弁に減圧指令を入力するコントローラと、を備える。前記コントローラは、前記ブームを上げ方向に動かすためのブーム上げ操作、前記アームを引き方向に動かすためのアーム引き操作、及び前記バケット掘削操作がそれぞれ前記ブームリモコン弁、アームリモコン弁及びバケットリモコン弁に与えられる複合操作時に前記電磁比例減圧弁に指令を与えて前記バケット掘削パイロットポートに与えられる前記バケット掘削パイロット圧を制限する（つまり前記バケット掘削操作に対応するパイロット圧よりも低くする）制御を実行する。

前記制御が行われる理由は次のとおりである。前記複合操作時におけるバケット掘削動作による負荷は概してブーム上げ動作による負荷に比べて小さい。この状態で前記第１油圧ポンプから吐出される作動油は前記ブームシリンダ及び前記バケットのシリンダのうちのバケットシリンダに偏って大流量で流れてしまい、ブーム上げ動作に必要なポンプ圧を確保できなくなるおそれがある。前記制御は、このような複合操作時に前記バケット掘削パイロット圧を制限して前記バケットコントロールバルブの開口面積を絞ることにより、前記ブーム上げ動作に必要なポンプ圧を確保することを目的とする。具体的に、前記コントローラは、特許文献１の図３及び図４に示されるように、前記複合操作時においてブーム上げパイロット圧とアーム引きパイロット圧の和を演算し、当該パイロット圧の和が一定以上の場合、つまりブームリモコン弁及びアームリモコン弁に対して大きなブーム上げ操作及びアーム上げ操作が与えられる場合、に前記バケット掘削パイロット圧を制限する制御を実行する。

特開２００４−１５０１９８号公報

前記特許文献１に記載される装置によれば、ブーム上げ操作とバケット掘削操作とが同時に行われる複合操作時には専らバケットコントロールバルブの開口面積を絞ることによりブーム上げ動作が確保されるため、バケット掘削動作の速度がオペレータの指定する速度よりも低下してしまう。また、前記開口面積の絞りにより前記バケットコントロールバルブでの圧力損失が増大する。

本発明は、ブーム、アーム及びバケットを含む作業装置を備えた作業機械に設けられて当該作業装置を油圧により駆動する油圧駆動装置であって、前記ブーム及び前記バケットを共通の油圧ポンプにより駆動しながら、ブーム上げ操作及びバケット掘削操作の複合操作が行われるときにバケット掘削動作速度の著しい低下及び圧力損失の著しい増加を伴うことなくブーム上げ動作を確保することが可能な油圧駆動装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明はブーム上げ増速制御弁に着目してなされた。前記ブーム上げ増速制御弁は、ブーム及びバケットをそれぞれ動かすブームシリンダ及びバケットシリンダが接続される油圧ポンプ（以下「第１油圧ポンプ」と称する。）とは別の油圧ポンプ（以下「第２油圧ポンプ」と称する。）と、前記ブームシリンダと、の間に介在し、前記ブームシリンダと前記第１油圧ポンプとの間に介在するブーム制御弁とは別に、前記第２油圧ポンプから前記ブームシリンダにブーム上げ増速用の作動油が供給されるのを許容するように開弁するように構成されている。このブーム上げ増速制御弁を利用してブーム上げ操作とバケット掘削操作の複合操作時に前記第２油圧ポンプから前記ブームシリンダに作動油を補給することにより、前記バケットシリンダと前記第１油圧ポンプとの間に介在するバケット制御弁の開口面積の絞りを行わなくても（あるいはその絞りを抑えながら）前記ブームシリンダの作動によるブーム上げ動作を確保することが可能である。

ただし、前記ブーム上げ増速制御弁の本来の目的は、前記ブーム上げ操作がある程度まで増大した時点ではじめて前記ブームシリンダへの作動油の補給を許容してブーム上げ動作の増速を開始させることにあるので、従来のブーム上げ増速制御弁の開弁特性（入力されるブーム上げパイロット圧とブーム上げ増速制御弁の開弁ストロークとの関係）は当該ブーム上げ増速制御弁が前記ブーム制御弁の開弁開始タイミングから遅れて開弁するように設定されている。従って、このような従来のブーム上げ増速制御弁をそのまま使用すると、前記ブーム上げ操作及び前記バケット掘削操作の複合操作時において当該ブーム上げ操作がある程度大きくならないと前記ブーム上げ増速制御弁は開弁することができず、よって当該開弁によるブーム上げ動作の確保を行うことはできない。

本発明は、このような観点に基づいて完成されたものである。すなわち、本発明により提供されるのは、機体及び作業装置を備えた作業機械であって前記作業装置が当該機体に起伏可能に支持されるブームと当該ブームの先端部に回動可能に連結されるアームと当該アームの先端部に取付けられる掘削用のバケットとを含む作業機械に設けられ、前記ブーム、前記アーム及び前記バケットを油圧により駆動するための装置であって、作動油の供給を受けることにより伸縮して前記ブームにブーム上げ動作とブーム下げ動作とを行わせるブームシリンダと、作動油の供給を受けることにより伸縮して前記アームにアーム引き動作とアーム押し動作とを行わせるアームシリンダと、作動油の供給を受けて前記バケットにバケット掘削動作とバケット開き動作とを行わせるバケットシリンダと、前記ブームシリンダ及び前記バケットシリンダにそれぞれパラレルに作動油を供給するように当該ブームシリンダ及び当該バケットシリンダに接続される第１油圧ポンプと、前記ブームシリンダ及び前記バケットシリンダ以外の油圧アクチュエータに作動油を供給するための第２油圧ポンプと、前記第１油圧ポンプと前記ブームシリンダとの間に介在し、前記ブームに前記ブーム上げ動作を行わせるためのブーム上げパイロット圧及び前記ブームに前記ブーム下げ動作を行わせるためのブーム下げパイロット圧の供給を受けて前記第１油圧ポンプから前記ブームシリンダに供給される作動油の流量を変化させるように開閉動作することが可能なパイロット操作式のブーム制御弁と、前記第１油圧ポンプと前記バケットシリンダとの間に介在し、前記バケットに前記バケット掘削動作を行わせるためのバケット掘削パイロット圧及び前記バケットに前記バケット開き動作を行わせるためのバケット開きパイロット圧の供給を受けて前記第１油圧ポンプから前記バケットシリンダに供給される作動油の流量を変化させるように開閉動作することが可能なパイロット操作式のバケット制御弁と、前記第２油圧ポンプと前記ブームシリンダとの間に介在し、前記ブーム上げパイロット圧の供給を受けて前記第２油圧ポンプから前記ブームシリンダに供給される作動油の流量を変化させるように開閉動作することが可能なパイロット操作式のブーム上げ増速制御弁と、前記ブームに前記ブーム上げ動作及び前記ブーム下げ動作をそれぞれ行わせるためのブーム上げ操作及びブーム下げ操作を受けて当該ブーム上げ操作及び当該ブーム下げ操作にそれぞれ対応した前記ブーム上げパイロット圧及び前記ブーム下げパイロット圧を前記ブーム制御弁に与えるとともに前記ブーム上げパイロット圧を前記ブーム上げ増速制御弁に与えるブーム操作装置と、前記バケットに前記バケット掘削動作及び前記バケット開き動作をそれぞれ行わせるためのバケット掘削操作及びバケット開き操作を受けて当該バケット掘削操作及び当該バケット開き操作にそれぞれ対応した前記バケット掘削パイロット圧及び前記バケット開きパイロット圧を前記バケット制御弁に与えるバケット操作装置と、前記ブーム操作装置と前記ブーム上げ増速制御弁との間に介在し、増速制限指令の入力を受けることにより、前記ブーム上げ増速制御弁の開弁のために最低限必要な前記ブーム上げ操作の大きさである増速開始ブーム上げ操作量を増大させるように前記増速制限指令に応じて前記ブーム操作装置から前記ブーム制御弁に与えられる前記ブーム上げパイロット圧を制限するように作動するブーム上げ増速操作弁と、前記増速制限指令を生成して前記ブーム上げ増速操作弁に入力する増速制限指令部と、を備える。さらに、前記増速制限指令部は、前記ブーム上げ操作及び前記バケット掘削操作を前記ブーム操作装置及び前記バケット操作装置にそれぞれ同時に与える複合操作が行われているときには当該複合操作が行われていないときに比べて前記ブーム上げ増速操作弁による前記ブーム上げパイロット圧の制限を小さくして前記増速開始ブーム上げ操作量を小さくするように前記増速制限指令を変化させる。

ここでいう「ブーム上げパイロット圧の制限を小さく」する態様には、当該制限を最小にする（すなわち実質上当該ブーム上げパイロット圧の制限を解除する）ことも包含される。

前記ブーム上げ増速操作弁と前記増速制限指令部の組合せは、前記第２油圧ポンプと前記ブームシリンダとの間に介在するブーム上げ増速制御弁が、本来のブーム上げ増速制御弁としての機能と、前記複合操作が行われているときに正常なブーム上げ動作を可能にする機能と、を併有することを可能にする。具体的に、前記増速制限指令部は、前記ブーム上げ操作と前記バケット掘削操作の複合操作が行われていないときには前記増速開始ブーム上げ操作量を大きくする（つまりブーム操作装置に比較的大きなブーム上げ操作が与えられるまでブーム上げ増速制御弁が開弁しないように前記ブーム上げパイロット圧の制限を行う）ような増速制限指令を前記ブーム上げ増速操作弁に入力することにより、従来のブーム上げ増速制御弁を用いる場合と同様に、前記ブーム上げ増速制御弁の開弁によるブーム上げ動作の増速の開始タイミングを遅らせることができる。一方、前記ブーム上げ操作と前記バケット掘削操作の複合操作が行われているときには前記増速開始ブーム上げ操作量を小さくする（つまりブーム操作装置に比較的小さなブーム上げ操作が与えられる時点から前記ブーム上げ増速制御弁が開弁するように前記ブーム上げパイロット圧の制限を緩和または解除する）ような増速制限指令を前記ブーム上げ増速操作弁に入力することにより、前記ブーム上げ操作が小さくても前記第２油圧ポンプから前記ブームシリンダへの作動油の補給を許容して正常なブーム上げ動作を可能にすることができる。

具体的な態様として、前記増速制限指令部は、前記バケット操作装置に前記バケット掘削操作が与えられていないときの前記増速制限指令であって前記ブーム上げパイロット圧の増大に伴って前記ブーム上げ増速操作弁による前記ブーム上げパイロット圧の制限を低下させる特性をもつ基本制限指令を演算する基本制限指令演算部と、前記基本制限指令を最大として前記バケット掘削パイロット圧の増大に伴って前記ブーム上げ増速操作弁による前記ブーム上げパイロット圧の制限を低下させる特性をもつ最終制限指令を演算し、当該最終制限指令を前記増速制限指令として前記ブーム上げ増速操作弁に入力する最終制限指令演算部と、を有するものが、好適である。当該基本制限指令演算部と当該最終制限指令演算部の組合せは、簡単な演算でブーム上げ操作及びバケット掘削操作の双方を考慮した適正なブーム上げパイロット圧の制限（増速開始ブーム上げ操作量の増減）を実行することを可能にする。

以上説明したように、前記増速開始ブーム上げ操作量、すなわち前記ブーム上げ増速制御弁の開弁のために最低限必要な前記ブーム上げ操作の大きさ、は前記ブーム上げ増速制限弁による前記ブーム上げパイロット圧（前記ブーム上げ増速制御弁に最終的に入力されるブーム上げパイロット圧）によって調節することが可能であるため、従来の装置と異なり、ブーム上げ増速制御弁の開弁タイミングをブーム制御弁の開弁タイミングよりも遅らせるために前記ブーム制御弁の開弁特性（すなわち入力されるブーム上げパイロット圧に対する開弁ストロークの特性）と前記ブーム増速制御弁の開弁特性とを必ずしも異ならせる必要はない。換言すれば、前記ブーム上げ増速制御弁に前記ブーム制御弁の開弁特性と同等の開弁特性を設定することも可能である。このことは、装置全体の設計を容易にしてコストを削減することを可能にする。

以上のように、本発明によれば、ブーム、アーム及びバケットを含む作業装置を備えた作業機械に設けられて当該作業装置を油圧により駆動する油圧駆動装置であって、前記ブーム及び前記バケットを共通の油圧ポンプにより駆動しながら、ブーム上げ操作及びバケット掘削操作の複合操作が行われるときにバケット掘削動作速度の著しい低下及び圧力損失の著しい増加を伴うことなくブーム上げ動作を確保することが可能な油圧駆動装置を提供することができる。

本発明の実施の形態に係る油圧式作業機械である油圧ショベルを示す側面図である。前記油圧ショベルに搭載される油圧駆動装置の構成要素を含む油圧回路及びコントローラを示す図である。前記コントローラの機能構成を示すブロック図である。ブーム上げパイロット圧とこれに対応して前記コントローラにより演算されるブーム上げ２速基本制限指令電流との関係を示すグラフである。バケット掘削パイロット圧とこれに対応して前記コントローラにより演算されるブーム上げ２速最終制限指令電流との関係を示すグラフである。前記ブーム上げパイロット圧と実際のブーム上げ２速制御弁のスプールストロークとの関係を示すグラフである。

本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。

図１は、前記実施の形態に係る油圧ショベルを示す。なお、本発明が適用される作業機械は前記油圧ショベルに限らない。本発明は、機体と、当該機体に起伏可能に支持されるブームと、当該ブームの先端部に回動可能に連結されるアームと、当該アームの先端部に取付けられる作業アタッチメントと、を備えた作業機械に広く適用され得る。

前記油圧ショベルは、地面Ｇの上を走行可能な下部走行体１０と、前記下部走行体１０に搭載される上部旋回体１２と、前記上部旋回体１２に搭載される作業装置１４と、前記作業装置１４を油圧により駆動する油圧駆動装置と、を備える。

前記下部走行体１０及び前記上部旋回体１２は、前記作業装置１４を支持する機体を構成する。前記上部旋回体１２は、旋回フレーム１６と、その上に搭載される複数の要素と、を有する。当該複数の要素は、エンジンを収容するエンジンルーム１７や運転室であるキャブ１８を含む。

前記作業装置１４は、掘削作業その他の必要な作業のための動作を行うことが可能であり、ブーム２１、アーム２２及びバケット２４を含む。前記ブーム２１は、前記旋回フレーム１６の前端に起伏可能すなわち水平軸回りに回動可能に支持される基端部と、その反対側の先端部と、を有する。前記アーム２２は、前記ブーム２１の先端部に水平軸回りに回動可能に取付けられる基端部と、その反対側の先端部と、を有する。前記バケット２４は、先端アタッチメントに相当するものであり、前記アーム２２の先端部に回動可能に取付けられる。当該バケット２４は、前記地面Ｇの掘削を行うことが可能であり、当該掘削のための刃先を構成する先端２５を有する。

前記油圧駆動装置は、前記ブーム２１、前記アーム２２及び前記バケット２４のそれぞれを動かすための油圧アクチュエータ、すなわち、一対のブームシリンダ２６、アームシリンダ２７及びバケットシリンダ２８を含む。これらのシリンダ２６〜２８のそれぞれは、作動油の供給を受けて伸縮する油圧シリンダにより構成される。

前記一対のブームシリンダ２６のそれぞれは、前記上部旋回体１２と前記ブーム２１との間に介在し、当該ブーム２１に起伏動作、すなわちブーム上げ動作及びブーム下げ動作、を行わせるように伸縮する。当該ブームシリンダ２６は、図２に示されるへッド側室２６ｈ及びロッド側室２６ｒを有し、当該へッド側室２６ｈに作動油が供給されることにより伸長して前記ブーム２１をブーム上げ方向に動かすとともに前記ロッド側室２６ｒ内の作動油を排出する一方、前記ロッド側室２６ｒに作動油が供給されることにより収縮して前記ブーム２１をブーム下げ方向に動かすとともに前記へッド側室２６ｈ内の作動油を排出する。なお、本発明に係るブームシリンダは、ブーム幅方向の中央に配置された単一の油圧シリンダであってもよい。

前記アームシリンダ２７は、前記ブーム２１と前記アーム２２との間に介在し、当該アーム２２に回動動作、すなわちアーム引き動作及びアーム押し動作、を行わせるように伸縮する。具体的に、当該アームシリンダ２７は、図２に示されるへッド側室２７ｈ及びロッド側室２７ｒを有し、当該へッド側室２７ｈに作動油が供給されることにより伸長して前記アーム２２をアーム引き方向（当該アーム２２の先端がブーム２１に近づく方向）に動かすとともに前記ロッド側室２７ｒ内の作動油を排出する一方、前記ロッド側室２７ｒに作動油が供給されることにより収縮して前記アーム２２をアーム押し方向（当該アーム２２の先端がブーム２１から離れる方向）に動かすとともに前記へッド側室２７ｈ内の作動油を排出する。

前記バケットシリンダ２８は、前記アーム２２と前記バケット２４との間に介在し、当該バケット２４に回動動作、すなわちバケット掘削動作及びバケット開き動作、を行わせるように伸縮する。具体的に、当該バケットシリンダ２８は、伸長することにより前記バケット２４をバケット掘削方向（当該バケット２４の先端２５がアーム２２に近づく方向；すくい方向）に回動させる一方、収縮することにより前記バケット２４をバケット開き方向（当該バケット２４の先端２５がアーム２２から離れる方向）に回動させる。

図２は、前記油圧ショベルに搭載される油圧回路及びこれに電気的に接続されるコントローラ６０を示す。図２は、より詳しくは、当該油圧回路のうち前記ブーム２１、前記アーム２２及び前記バケット２４を油圧により駆動しかつその駆動を制御するための要素を示す。

前記油圧回路は、前記ブームシリンダ２６、前記アームシリンダ２７及び前記バケットシリンダ２８に加え、第１油圧ポンプ３１と、第２油圧ポンプ３２と、ブーム１速制御弁３６と、アーム制御弁３７と、バケット制御弁３８と、ブーム上げ２速制御弁３９と、第１操作器４１と、第２操作器４２と、を含む。

前記第１及び第２油圧ポンプ３１，３２は、駆動源である図略のエンジンに接続され、当該エンジンが出力する動力によりそれぞれ駆動されて作動油を吐出する。

前記ブーム１速制御弁３６は、前記第１油圧ポンプ３１と前記一対のブームシリンダ２６との間に介在するブーム制御弁であり、当該第１油圧ポンプ３１から当該ブームシリンダ２６に供給される作動油の流量であるブーム流量を変化させるように開閉動作する。具体的に、当該ブーム１速制御弁３６は、ブーム上げパイロットポート３６ａ及びブーム下げパイロットポート３６ｂを有するパイロット操作式の３位置方向切換弁からなり、前記第１油圧ポンプ３１からタンクに至る第１センターバイパスラインＣＬ１の途中に配置される。

前記ブーム１速制御弁３６は、前記ブーム上げ及びブーム下げパイロットポート３６ａ，３６ｂのいずれにもパイロット圧が入力されないときは中立位置に保たれ、前記第１センターバイパスラインＣＬ１を開通して前記第１油圧ポンプ３１と前記ブームシリンダ２６との間を遮断し、これにより前記ブームシリンダ２６を停止状態に保つ。前記ブーム１速制御弁３６は、前記ブーム上げパイロットポート３６ａにブーム上げパイロット圧Ｐｂｒが入力されるとそのブーム上げパイロット圧Ｐｂｒの大きさに対応したストロークで前記中立位置からブーム上げ位置に切換えられ、前記第１センターバイパスラインＣＬ１から分岐する第１供給ラインＳＬ１を通じて前記第１油圧ポンプ３１から前記一対のブームシリンダ２６のそれぞれのへッド側室２６ｈに前記ストロークに応じた流量（ブーム流量）で作動油が供給されることを許容するとともに、当該一対のブームシリンダ２６のそれぞれのロッド側室２６ｒからタンクに作動油が戻ることを許容するように、開弁する。これにより、前記ブームシリンダ２６は前記ブーム上げパイロット圧Ｐｂｒに対応した速度で前記ブーム上げ方向に駆動される。前記ブーム１速制御弁３６は、逆に、前記ブーム下げパイロットポート３６ｂにブーム下げパイロット圧Ｐｂｌが入力されるとそのブーム下げパイロット圧Ｐｂｌの大きさに対応したストロークで前記中立位置からブーム下げ位置に切換えられ、前記第１供給ラインＳＬ１を通じて前記第１油圧ポンプ３１から前記一対のブームシリンダ２６のそれぞれのロッド側室２６ｒに前記ストロークに応じた流量で作動油が供給されることを許容するとともに、当該一対のブームシリンダ２６のそれぞれのへッド側室２６ｈからタンクに作動油が戻ることを許容するように、開弁する。これにより、前記ブームシリンダ２６は前記ブーム下げパイロット圧Ｐｂｌに対応した速度で前記ブーム下げ方向に駆動される。

前記アーム制御弁３７は、前記第２油圧ポンプ３２と前記アームシリンダ２７との間に介在し、当該第２油圧ポンプ３２から当該アームシリンダ２７に供給される作動油の流量であるアーム流量を変化させるように開閉動作する。具体的に、当該アーム制御弁３７は、アーム引きパイロットポート３７ａ及びアーム押しパイロットポート３７ｂを有するパイロット操作式の３位置方向切換弁からなり、前記第２油圧ポンプ３２に接続された第２センターバイパスラインＣＬ２の途中に配置される。

前記アーム制御弁３７は、前記アーム引き及びアーム押しパイロットポート３７ａ，３７ｂのいずれにもパイロット圧が入力されないときは中立位置に保たれ、前記第２センターバイパスラインＣＬ２を開通して前記第２油圧ポンプ３２と前記アームシリンダ２７との間を遮断し、これにより、前記アームシリンダ２７を停止状態に保つ。前記アーム制御弁３７は、前記アーム引きパイロットポート３７ａにアーム引きパイロット圧Ｐａｒが入力されるとそのアーム引きパイロット圧Ｐａｒの大きさに対応したストロークで前記中立位置からアーム引き位置に切換えられ、前記第２センターバイパスラインＣＬ２から分岐する第２供給ラインＳＬ２を通じて前記第２油圧ポンプ３２から前記アームシリンダ２７のへッド側室２７ｈに前記ストロークに応じた流量（アーム流量）で作動油が供給されることを許容するとともに、当該アームシリンダ２７のロッド側室２７ｒからタンクに作動油が戻ることを許容するように、開弁する。これにより、前記アームシリンダ２７は前記アーム引きパイロット圧Ｐａｒに対応した速度で前記アーム引き方向に駆動される。前記アーム制御弁３７は、逆に、前記アーム押しパイロットポートにアーム押しパイロット圧Ｐａｐが入力されるとそのアーム押しパイロット圧Ｐａｐの大きさに対応したストロークで前記中立位置からアーム押し位置に切換えられ、前記第２油圧ポンプ３２から前記第２供給ラインＳＬ２を通じて前記アームシリンダ２７のロッド側室２７ｒに前記ストロークに応じた流量（アーム流量）で作動油が供給されることを許容するとともに、当該アームシリンダ２７のへッド側室２７ｈからタンクに作動油が戻ることを許容するように、開弁する。これにより、前記アームシリンダ２７は前記アーム押しパイロット圧Ｐａｐに対応した速度で前記アーム押し方向に駆動される。

前記バケット制御弁３８は、前記第１油圧ポンプ３１と前記バケットシリンダ２８との間に介在し、当該第１油圧ポンプ３１から当該バケットシリンダ２８に供給される作動油の流量であるバケット流量を変化させるように開閉動作する。具体的に、当該バケット制御弁３８は、バケット掘削パイロットポート３８ａ及びバケット開きパイロットポート３８ｂを有するパイロット操作式の３位置方向切換弁からなり、前記第１センターバイパスラインＣＬ１において前記ブーム１速制御弁３６の下流側に配置される。

前記バケット制御弁３８は、前記バケット掘削及びバケット開きパイロットポート３８ａ，３８ｂのいずれにもパイロット圧が入力されないときは中立位置に保たれ、前記第１センターバイパスラインＣＬ１を開通して前記第１油圧ポンプ３１と前記バケットシリンダ２８との間を遮断し、これにより、前記バケットシリンダ２８を停止状態に保つ。前記バケット制御弁３８は、前記バケット掘削パイロットポート３８ａにバケット掘削パイロット圧Ｐｋｅが入力されるとそのバケット掘削パイロット圧Ｐｋｅの大きさに対応したストロークで前記中立位置からバケット掘削位置に切換えられ、前記第１センターバイパスラインＣＬ１から分岐する前記第１供給ラインＳＬ１を通じて前記第１油圧ポンプ３１から前記一対のバケットシリンダ２８のへッド側室２８ｈに前記ストロークに応じた流量（バケット流量）で作動油が供給されることを許容するとともに、当該バケットシリンダ２８のそれぞれのロッド側室２８ｒからタンクに作動油が戻ることを許容するように、開弁する。これにより、前記バケットシリンダ２８は前記バケット掘削パイロット圧Ｐｋｅに対応した速度で前記バケット掘削方向に駆動される。前記バケット制御弁３８は、逆に、前記バケット開きパイロットポート３８ｂにバケット開きパイロット圧Ｐｋｏが入力されるとそのバケット開きパイロット圧Ｐｋｏの大きさに対応したストロークで前記中立位置からバケット開き位置に切換えられ、前記第１供給ラインＳＬ１を通じて前記第１油圧ポンプ３１から前記バケットシリンダ２８のそれぞれのロッド側室２８ｒに前記ストロークに応じた流量で作動油が供給されることを許容するとともに、当該バケットシリンダ２８のそれぞれのへッド側室２８ｈからタンクに作動油が戻ることを許容するように、開弁する。これにより、前記バケットシリンダ２８は前記バケット開きパイロット圧Ｐｋｏに対応した速度で前記バケット開き方向に駆動される。

従って、前記第１油圧ポンプ３１は前記ブームシリンダ２６及び前記バケットシリンダ２８に対して作動油をパラレルに供給するように前記ブーム１速制御弁３６及び前記バケット制御弁３８に接続される。

前記ブーム上げ２速制御弁３９は、前記第２供給ラインＳＬ２と前記一対のブームシリンダ２６との間に介在するブーム増速制御弁であり、前記第２油圧ポンプ３２から吐出される作動油の一部が前記第１油圧ポンプ３１から吐出される作動油と合流して前記一対のブームシリンダ２６のそれぞれのへッド側室２６ｈに供給されることを許容するように開弁動作する。具体的に、当該ブーム上げ２速制御弁３９は、ブーム上げパイロットポート３９ａを有するパイロット操作式の２位置切換弁により構成される。当該ブーム上げ２速制御弁３９は、前記ブーム上げパイロットポート３９ａに前記一定以上のブーム上げパイロット圧Ｐｂｒが供給されないときは合流阻止位置に保持されて前記第２供給ラインＳＬ２と前記ブームシリンダ２６との間を遮断することにより前記合流を阻止する一方、前記ブーム上げパイロットポート３９ａに前記一定以上のブーム上げパイロット圧Ｐｂｒが供給されるとそのブーム上げパイロット圧Ｐｂｒの大きさに対応したストロークで合流許容位置に切換えられて前記第２供給ラインＳＬ２から前記ブームシリンダ２６のへッド側室２６ｈへの作動油の供給（すなわち第１油圧ポンプ３１からの作動油への第２油圧ポンプ３２からの作動油の合流）を許容する。従って、前記第２油圧ポンプ３２は、前記アームシリンダ２７及び前記ブームシリンダ２６にパラレルに作動油を供給するように前記アーム制御弁３７及び前記ブーム上げ２速制御弁３９に接続される。

この実施の形態に係る前記ブーム上げ２速制御弁３９には、従来のブーム上げ２速制御弁（ブーム上げ増速制御弁）と異なり、前記ブーム１速制御弁３６の開弁特性と同等の開弁特性が与えられている。ここでいう開弁特性とは、当該ブーム１速制御弁３６及びブーム上げ２速制御弁３９のブーム上げパイロットポート３６ａ，３９ａにそれぞれ入力される前記ブーム上げパイロット圧Ｐｂｒと、これに対応して当該ブーム１速及びブーム上げ２速制御弁３６，３９のスプールがブーム上げ方向に開弁するストローク（スプールストロークまたは開弁ストローク）との関係を意味する。具体的には、前記ブーム１速制御弁３６の開弁が開始されるブーム上げパイロット圧Ｐｂｒと同等のブーム上げパイロット圧Ｐｂｒが前記ブーム上げパイロットポート３９ａに入力されることにより前記ブーム上げ２速制御弁３９が開弁を開始するように、つまり、前記ブーム上げパイロットポート３６ａ，３９ａに互いに同等のブーム上げパイロット圧Ｐｂｒが入力される場合には前記ブーム１速制御弁３６及び前記ブーム上げ２速制御弁３９が同時に開弁を開始するように、両制御弁３６，３９における調整用ばねのばね圧が、設定されている。

ただし、この実施の形態では、後に詳述するように、前記両制御弁３６，３９の開弁特性が同じであっても、前記ブーム上げ２速制御弁３９に最終的に入力されるブーム上げパイロット圧Ｐｂｒｆが制限されることにより、ブーム上げパイロット圧Ｐｂｒの増大に伴って前記ブーム１速制御弁３６が実際に開弁を開始するタイミングと前記ブーム上げ２速制御弁３９が開弁を開始するタイミングとの間に差を与えることが可能となっている。

前記第１操作器４１は、ブーム操作を受けるブーム操作装置としての機能と、バケット操作を受けるバケット操作装置としての機能と、を併有する。

前記ブーム操作は、前記ブーム２１を動かすためにオペレータから前記第１操作器４１に与えられる操作であって、当該ブーム２１に前記ブーム上げ動作を行わせるためのブーム上げ操作と、当該ブーム２１に前記ブーム下げ動作を行わせるためのブーム下げ操作と、を含む。前記ブーム操作装置としての機能は、前記ブーム上げ操作または前記ブーム下げ操作を受けることにより当該ブーム上げ操作または当該ブーム下げ操作に対応した前記ブーム上げパイロット圧Ｐｂｒまたは前記ブーム下げパイロット圧Ｐｂｏを前記ブーム１速制御弁３６及び前記ブーム上げ２速制御弁３９のそれぞれに入力する機能である。

前記バケット操作は、前記バケット２４を動かすためにオペレータから前記第１操作器４１に与えられる操作であって、前記バケット２４に前記バケット掘削動作を行わせるためのバケット掘削操作と、前記バケット２４に前記バケット開き動作を行わせるためのバケット開き操作と、を含む。前記バケット操作装置としての機能は、前記バケット掘削操作及び前記バケット開き操作のいずれかを受けることにより当該バケット掘削操作または当該バケット開き操作に対応した前記バケット掘削パイロット圧Ｐｋｅまたは前記バケット開きパイロット圧Ｐｋｏを前記バケット制御弁３８に入力する機能である。

具体的に、前記第１操作器４１は、ブーム操作部材及びバケット操作部材として機能する第１操作レバー４１ａと、ブーム指令部及びバケット指令部として機能する第１パイロット弁４１ｂと、を有する。

前記第１操作レバー４１ａは、前記運転室内においてオペレータにより前記ブーム操作及び前記バケット操作を受けることが可能となるように配置される。前記ブーム操作は、前記第１操作レバー４１ａを所定のブーム操作方向に回動させる操作であり、前記ブーム上げ操作及び前記ブーム下げ操作は前記第１操作レバー４１ａを互いに逆向きに回動させる操作である。前記バケット操作は、前記第１操作レバー４１ａを前記ブーム操作方向と直交するバケット操作方向に回動させる操作であり、前記バケット掘削操作及び前記バケット開き操作は前記第１操作レバー４１ａを互いに逆向きに回動させる操作である。また、当該第１操作レバー４１ａは、前記ブーム操作方向と前記バケット操作方向とが複合された方向に操作を受けることも可能であり、この操作は前記ブーム操作と前記バケット操作とが混合された操作、すなわち、前記ブーム２１と前記バケット２４とを同時に動かすブーム−バケット複合操作、に相当する。

前記第１パイロット弁４１ｂは、図示されないパイロット油圧源（例えばパイロットポンプ）と、前記ブーム１速制御弁３６、前記ブーム上げ２速制御弁３９及び前記バケット制御弁３８のそれぞれのパイロットポートと、の間に介在する。

前記第１パイロット弁４１ｂは、前記第１操作レバー４１ａに与えられる前記ブーム操作に連動して開弁することにより、前記ブーム１速制御弁３６のパイロットポート３６ａ，３６ｂのうち前記ブーム操作の方向に対応するパイロットポートに対して当該ブーム操作の大きさに対応した大きさのブーム上げパイロット圧Ｐｂｒまたはブーム下げパイロット圧Ｐｂｌが前記パイロット油圧源から入力されることを許容するように開弁する。例えば、当該第１パイロット弁４１ｂは、前記第１操作レバー４１ａに前記ブーム上げ操作が与えられると、前記ブーム１速制御弁３６のブーム上げパイロットポート３６ａさらには前記ブーム上げ２速制御弁３９のブーム上げパイロットポート３９ａに対して前記ブーム上げ操作の大きさに対応したブーム上げパイロット圧Ｐｂｒがブーム上げパイロットライン４６，４９をそれぞれ通じて供給されるのを許容するように開弁する。

また、前記第１パイロット弁４１ｂは、前記第１操作レバー４１ａに与えられる前記バケット操作に連動して開弁することにより、前記バケット制御弁３８のパイロットポート３８ａ，３８ｂのうち前記バケット操作の方向に対応するパイロットポートに対して当該バケット操作の大きさに対応した大きさのバケット掘削パイロット圧Ｐｋｅまたはバケット開きパイロット圧Ｐｋｏが前記パイロット油圧源から入力されることを許容するように開弁する。例えば、当該第１パイロット弁４１ｂは、前記第１操作レバー４１ａに前記バケット掘削操作が与えられると、前記バケット掘削パイロットポート３８ａに対して前記バケット掘削操作の大きさに対応したバケット掘削パイロット圧Ｐｋｅがバケット掘削パイロットライン４８を通じて供給されるのを許容するように開弁する。

前記第２操作器４２は、アーム操作を受けるアーム操作装置としての機能を有する。前記アーム操作は、前記アーム２２を動かすためにオペレータから前記第２操作器４２に与えられる操作であって、当該アーム２２に前記アーム引き動作を行わせるためのアーム引き操作と、当該アーム２２に前記アーム押し動作を行わせるためのアーム押し操作と、を含む。前記アーム操作装置としての機能は、前記アーム引き操作及び前記アーム押し操作のいずれかを受けることにより当該アーム引き操作または当該アーム押し操作に対応した前記アーム引きパイロット圧Ｐａｒまたは前記アーム押しパイロット圧Ｐｂｐを前記アーム制御弁３７に入力する機能である。

具体的に、前記第１操作器４１は、アーム操作部材として機能する第２操作レバー４２ａと、アーム指令部として機能する第２パイロット弁４２ｂと、を有する。

前記第２操作レバー４２ａは、前記運転室内においてオペレータにより前記アーム操作を受けることが可能となるように配置される。前記アーム操作は、前記第２操作レバー４２ａを所定のアーム操作方向に回動させる操作であり、前記アーム引き操作及び前記アーム押し操作は前記第２操作レバー４２ａを互いに逆向きに回動させる操作である。

前記第２パイロット弁４２ｂは、前記パイロット油圧源と、前記アーム制御弁３７のパイロットポート３７ａ，３７ｂと、の間に介在する。当該第２パイロット弁４２ｂは、前記第２操作レバー４２ａに与えられる前記アーム操作に連動して開弁し、前記パイロットポート３７ａ，３７ｂのうち前記アーム操作の方向に対応するパイロットポート（アーム引きパイロットポート３７ａまたはアーム押しパイロットポート３７ｂ）に対して当該アーム操作の大きさに対応した大きさのアーム引きパイロット圧Ｐａｃまたはアーム押しパイロット圧Ｐａｐが前記パイロット油圧源から入力されることを許容するように開弁する。例えば、当該第２パイロット弁４２ｂは、前記第２操作レバー４２ａに前記アーム引き操作が与えられると、前記アーム引きパイロットポート３７ａに対して前記アーム引き操作の大きさに対応したアーム引きパイロット圧Ｐａｒがアーム引きパイロットライン４７を通じて供給されるのを許容するように開弁する。

前記ブーム上げ２速制限弁５０は、前記ブーム上げパイロットライン（ブーム上げ２速用パイロットライン）４９の途中に設けられて、前記のようにブーム操作装置として機能する前記第１操作器４１と前記ブーム上げ２速制御弁３９の前記ブーム上げパイロットポート３９ａとの間に介在し、前記コントローラ６０から入力されるブーム上げ２速制限指令（正確には後述のようなブーム上げ２速最終制限指令）に応じて、当該第１操作器４１から最終的に前記ブーム上げパイロットポート（ブーム上げ２速用パイロットポート）３９ａに供給される前記ブーム上げパイロット圧Ｐｂｒの大きさを制限するように、作動する。具体的に、この実施の形態に係る前記ブーム上げ２速制限弁５０は、ソレノイド５２を有する電磁逆比例減圧弁により構成され、前記ソレノイド５２に流される励磁電流、すなわち前記ブーム上げ２速制限指令に相当するブーム上げ２速制限指令電流Ｉｒ、が大きいほど当該ブーム上げ２速制限弁５０の二次圧、すなわち最終的に前記ブーム上げパイロットポート３９ａに入力されるブーム上げパイロット圧（ブーム上げ２速用パイロット圧）Ｐｂｒｆ、の最大値をより小さい値に抑える（つまり当該ブーム上げパイロット圧Ｐｂｒｆを制限する）ように、開弁作動する。

前記油圧回路は、ブーム上げパイロット圧センサ５６、アーム引きパイロット圧センサ５７及びバケット掘削パイロット圧センサ５８をさらに含む。これらのパイロット圧センサ５６〜５８のそれぞれは、検出対象であるパイロット圧に対応する電気信号であるパイロット圧検出信号を生成して前記コントローラ６０に入力する。

前記パイロット圧センサ５６〜５８は、それぞれ、前記ブーム上げ操作、前記アーム引き操作及び前記バケット掘削操作の大きさを検出するために装備される。具体的に、前記ブーム上げパイロット圧センサ５６は、前記第１操作器４１から前記ブーム１速制御弁３６及び前記ブーム上げ２速制御弁３９の前記ブーム上げパイロットポート３６ａ，３９ａに向けて出力される前記ブーム上げパイロット圧（ブーム上げ２速制御弁３９については前記ブーム上げ２速制限弁５０の一次圧）Ｐｂｒを検出する。前記アーム引きパイロット圧センサ５７は、前記第２操作器４２から前記アーム制御弁３７の前記アーム引きパイロットポート３７ａに入力される前記アーム引きパイロット圧Ｐａｒを検出する。前記バケット掘削パイロット圧センサ５８は、前記第１操作器４１から前記バケット制御弁３８の前記バケット掘削パイロットポート３８ａに入力される前記バケット掘削パイロット圧Ｐｋｅを検出する。

前記コントローラ６０は、前記複数の圧力センサから入力される圧力検出信号に基づいて前記ブーム上げ２速制限指令（増速制限指令）を生成し、当該ブーム上げ２速制限指令を前記ブーム上げ２速制限弁５０に入力することにより、最終的に前記ブーム上げ２速パイロットポート３９ａに入力されるブーム上げパイロット圧Ｐｂｒｆの制限、すなわち、前記第１操作器４１に与えられるブーム上げ操作に対応する前記ブーム上げ２速制御弁３９の開弁ストロークの制限、を制御する。前記制御を行うための機能として、前記コントローラ６０は、図３に示される基本制限指令演算部６２及び最終制限指令演算部６４を有する。

前記基本制限指令演算部６２は、ブーム上げ２速基本制限指令電流Ｉｒｏを演算する。当該ブーム上げ２速基本制限指令電流Ｉｒｏは、前記第１操作器４１に前記バケット掘削操作が与えられていない時（例えばブーム上げ単独操作時）において当該第１操作器４１から出力されるブーム上げパイロット圧Ｐｂｒに対応して生成されるブーム上げ２速制限指令に相当する。当該ブーム上げ２速基本制限指令演算部６２は、基本的には前記ブーム上げパイロット圧Ｐｂｒの増大に伴って前記ブーム上げ２速基本制限指令電流Ｉｒｏを小さくする（つまりブーム上げパイロットポート３９ａに最終的に入力されるブーム上げパイロット圧Ｐｂｒｆの制限を小さくする）ような当該ブーム上げ２速基本制限指令電流Ｉｒｏの算定を行う。このことは、前記ブーム上げパイロット圧Ｐｂｒの増大に伴って前記ブーム上げ２速制御弁３９のブーム上げパイロットポート３９ａに最終的に入力されるブーム上げパイロット圧（ブーム上げ２速用パイロット圧）Ｐｂｒｆを前記ブーム１速制御弁３６のブーム上げパイロットポート３６ａに入力されるブーム上げパイロット圧Ｐｂｒに近づけることを意味する。

この実施の形態に係る前記ブーム上げ２速基本制限指令演算部６２は、図４に示されるようなマップ、すなわち、前記ブーム上げパイロット圧センサ５６によって検出されるブーム上げパイロット圧（前記ブーム上げ２速制限弁５０の一次圧）Ｐｂｒに基づいて決定されるべきブーム上げ２速基本制限指令電流Ｉｒｏを特定するマップ、を格納しており、当該マップに基づいて前記ブーム上げパイロット圧Ｐｂｒに対応した前記ブーム上げ２速基本制限指令電流Ｉｒｏを決定する。

前記マップにおける前記ブーム上げパイロット圧Ｐｂｒと前記ブーム上げ２速基本制限指令電流Ｉｒｏとの関係は次の通りである。

ｉ）ブーム上げパイロット圧Ｐｂｒが予め設定された最大制限判定値Ｐｂｒ１以下である場合（Ｐｂｒ≦Ｐｂｒ１）：Ｉｒｏ＝Ｉｒｍａｘ（最大電流）
ｉｉ）ブーム上げパイロット圧Ｐｂｒが前記最大制限判定値Ｐｂｒ１よりも大きな値であって予め設定された制限解除判定値Ｐｂｒ２（＞Ｐａｒ１）以上である場合（Ｐｂｒ≧Ｐｂｒ２）：Ｉｒｏ＝Ｉｒｍｉｎ（最小電流）
ｉｉｉ）ブーム上げパイロット圧Ｐｂｒが前記最大制限判定値Ｐｂｒ１よりも大きくかつ前記制限解除判定値Ｐｂｒ２よりも小さい場合（Ｐｂｒ１＜Ｐｂｒ＜Ｐｂｒ２）：前記最大電流Ｉｒｍａｘから最小電流Ｉｒｍｉｎに至るまでの範囲内で前記ブーム上げパイロット圧Ｐｂｒの増大に伴って減少する値（中間電流）。

このように、前記基本制限指令演算部６２は、前記ブーム上げパイロット圧Ｐｂｒが小さいときは大きなブーム上げ２速基本制限指令電流Ｉｒｏを算定し、逆に前記ブーム上げパイロット圧Ｐｂｒが大きいときは小さいブーム上げ２速基本制限指令電流Ｉｒｏを算定する。このことは、前記ブーム上げ単独操作時、すなわち、前記ブーム操作装置にブーム上げ操作が与えられるが前記バケット操作装置にバケット掘削操作が与えられていない時、において、ブーム上げパイロット圧Ｐｂｒが小さいうちは最終的にブーム上げ２速制御弁３９に入力されるブーム上げパイロット圧Ｐｂｒｆを大きく制限することにより、前記ブーム上げ２速制御弁３９に前記ブーム１速制御弁３６の開弁特性と同じ開弁特性が与えられているにもかかわらず、前記ブーム上げ２速制御弁３９が開弁するために最低限必要なブーム上げ操作の大きさである増速開始ブーム上げ操作量を大きくすることを可能にする。つまり、前記ブーム上げ２速制御弁３９が本来のブーム上げ増速制御弁としての機能、このことは、ブーム上げ操作がある程度まで大きくなった時点ではじめて増速用の作動油が前記第２油圧ポンプ３２から前記一対のブームシリンダ２６に供給されることを許容する機能、を発揮することを可能にする。

前記最終制限指令演算部６４は、ブーム上げ２速最終制限指令電流Ｉｒｆを演算する。当該ブーム上げ２速最終制限指令電流Ｉｒｆは、前記ブーム上げ単独操作時だけでなく、前記第１操作器４１に前記ブーム上げ操作及び前記バケット掘削操作の双方を与えるブーム−バケット複合操作が行われているときにも適用されるブーム上げ２速最終制限指令に相当する。当該ブーム上げ２速基本制限指令演算部６２は、前記ブーム上げ２速基本制限指令電流Ｉｒｏを最大値とし、前記バケット掘削操作に対応する前記バケット掘削パイロット圧Ｐｋｅの増大に伴って前記ブーム上げ２速最終制限指令電流Ｉｒｆを小さくする（つまり前記複合操作が行われているときに最終的にブーム上げ２速制御弁３９のブーム上げパイロットポート３９ａに与えられるブーム上げパイロット圧Ｐｂｒｆの制限を小さくする）ような当該ブーム上げ２速基本制限指令電流Ｉｒｏの算定を行う。このことは、前記バケット掘削パイロット圧Ｐｋｅの増大に伴って前記ブーム上げ２速制御弁３９のブーム上げパイロットポート３９ａに最終的に入力されるブーム上げパイロット圧（ブーム上げ２速用パイロット圧）Ｐｂｒｆを前記ブーム１速制御弁３６のブーム上げパイロットポート３６ａに入力されるブーム上げパイロット圧Ｐｂｒに近づけることを意味する。

この実施の形態に係る前記ブーム上げ２速最終制限指令演算部６４は、図５に示されるようなマップ、すなわち、前記ブーム上げ２速基本制限指令電流Ｉｒｏと前記バケット掘削パイロット圧Ｐｋｅに基づいて決定されるべきブーム上げ２速最終制限指令電流Ｉｒｆを特定するマップ、を格納しており、当該マップに基づいて前記ブーム上げパイロット圧Ｐｂｒに対応した前記ブーム上げ２速最終制限指令電流Ｉｒｆを決定する。

前記マップにおける前記バケット掘削パイロット圧Ｐｋｅと前記ブーム上げ２速最終制限指令電流Ｉｒｆとの関係は次の通りである。

ｉ）バケット掘削パイロット圧Ｐｋｅが予め設定された最大制限判定値Ｐｋｅ１以下である場合（ブーム上げ単独操作の場合も含む；Ｐｋｅ≦Ｐｋｅ１）：Ｉｒｆ＝Ｉｒｏ（ブーム上げ２速基本制限指令電流と同等）
ｉｉ）バケット掘削パイロット圧Ｐｋｅが前記最大制限判定値Ｐｂｒ１よりも大きな値であって予め設定された制限解除判定値Ｐｋｅ２（＞Ｐｋｅ１）以上である場合（Ｐｋｅ≧Ｐｋｅ２）：Ｉｒｆ＝Ｉｒｍｉｎ（最小電流）
ｉｉｉ）バケット掘削パイロット圧Ｐｋｅが前記最大制限判定値Ｐｋｅ１よりも大きくかつ前記制限解除判定値Ｐｋｅ２よりも小さい場合（Ｐｋｅ１＜Ｐｋｅ＜Ｐｋｅ２）：前記ブーム上げ２速基本制限指令電流Ｉｒｏから前記最小電流Ｉｒｍｉｎに至るまでの範囲内で前記バケット掘削パイロット圧Ｐｋｅの増大に伴って減少する値（中間電流）。

前記最終制限指令演算部６４は、前記のようにして決定した前記ブーム上げ２速最終指令電流Ｉｒｆを実際のブーム上げ２速指令電流Ｉｒとして前記ブーム上げ２速制限弁５０のソレノイド５２に流し、これにより、前記ブーム上げ２速制御弁３９のブーム上げパイロットポート３９ａに最終的に入力されるブーム上げパイロット圧Ｐｂｒｆの制限を制御する。具体的に、当該最終制限指令演算部６４は、ブーム上げ単独操作時、及び、ブーム上げ操作及びバケット掘削操作の複合操作が行われているが当該バケット掘削操作が極めて小さい時、は前記ブーム上げ２速基本制限指令電流Ｉｒｏをそのままブーム上げ２速最終制限指令電流Ｉｒｆとして適用することにより、前記ブーム上げ２速制御弁３９が本来の機能、つまりブーム上げ操作がある程度増大した時点ではじめて開弁して前記第２油圧ポンプ３２から前記一対のブームシリンダ２６に増速用の作動油が供給されるのを許容する機能、を発揮することを可能にする。一方、当該最終制限指令演算部６４は、ブーム上げ操作及びある程度の大きさのバケット掘削操作の複合操作が行われているとき、つまり、第１油圧ポンプ３１から吐出される作動油の多くがバケットシリンダ２８に流れてブーム上げ動作を阻害するおそれがあるとき、は前記ブーム上げ２速最終制限指令電流Ｉｒｆを前記ブーム上げ２速基本制限指令電流Ｉｒｏよりも下げて前記ブーム上げ２速制御弁３９に入力される前記ブーム上げパイロット圧Ｐｂｒｆの制限を小さくすることにより、ブーム上げ操作が小さい状態でも前記第２油圧ポンプ３２から前記ブーム上げ２速制御弁３９を通じて前記一対のブームシリンダ２６に作動油が補給されて前記ブーム上げ動作が行われることを可能にする。

この効果を、図６を参照しながら説明する。図６は、前記ブーム上げ２速制御弁３９のブーム上げパイロットポート３９ａに最終的に入力されるブーム上げパイロット圧（つまり前記ブーム上げ２速制限弁５０により制限された後のブーム上げパイロット圧）Ｐｂｒｆと、これに対応して作動する前記ブーム上げ２速制御弁３９の実際のスプールストローク（ブーム上げ方向への開弁ストローク）Ｓｂと、の関係を実線Ｌ１で示したものである。つまり、当該実線Ｌ１は前記ブーム上げ２速制御弁３９の本来の開弁特性（この実施の形態では前記ブーム１速制御弁３６の開弁特性と同等の特性）を示している。図６に示されるスプールストロークＳｂｏは、前記ブーム上げ２速制御弁３９を作動油が流れることを許容するのに最低限必要なスプールストローク、つまり実質的な開弁開始ストロークであり、このスプールストロークＳｂｏに対応するブーム上げパイロット圧Ｐｂｒ１が開弁開始パイロット圧に相当する。

図６において、ブーム上げ操作及びバケット掘削操作の複合操作が行われているときに前記第１操作器４１から所定の大きさのブーム上げパイロット圧Ｐｂｒａが出力された場合を想定する。このブーム上げパイロット圧Ｐｂｒａが仮に制限されることなくブーム上げ２速制御弁３９に入力されたとすると、当該ブーム上げ２速制御弁３９のスプールストロークＳｂはストロークＳｂ１となるが（図６の点Ｐ１）、実際には前記ブーム上げパイロット圧Ｐｂｒａが前記ブーム上げ２速制限弁５０による制限を受けて減圧されてから前記ブーム上げ２速制御弁３９に入力されるため、当該ブーム上げ２速制御弁３９の実際のスプールストロークＳｂは前記ストロークＳｂ１よりも小さいストロークＳｂ２となる（点Ｐ２）。

このように、前記ブーム上げ２速制御弁３９に最終的に入力されるブーム上げパイロット圧Ｐｂｒｆが前記ブーム上げ２速制限弁５０によって制限されることにより、当該ブーム上げ２速制御弁３９の見かけ上の開弁特性（前記第１操作器４１から出力されて前記ブーム上げパイロットセンサ５６により検出されるブーム上げパイロット圧Ｐｂｒｆに対する前記ブーム上げ２速制御弁３９のスプールストロークＳｂの特性）は、図６に示されるように点Ｐ３を通る二点鎖線Ｌ２で示された特性となる。前記点Ｐ３は、図６において前記点Ｐ１を通る水平線と前記点Ｐ２を通る垂直線との交点である。前記二点鎖線Ｌ２で示される見かけ上の開弁特性において、前記開弁開始ストロークＳｂｏに対応する開弁開始パイロット圧Ｐｂｒ２は、前記本来の開弁特性における開弁開始パイロット圧Ｐｂｒ１よりも大きい。このことは、前記ブーム上げパイロット圧Ｐｂｒｆの制限によって前記ブーム上げ２速制御弁３９の見かけ上の開弁特性が実線Ｌ１に示される本来の開弁特性から二点鎖線Ｌ２に示される開弁特性に移行するのに伴い、前記増速開始ブーム上げ操作量、すなわち、ブーム上げ２速制御弁３９を開弁させるのに最小限必要なブーム上げ操作の大きさ、が増大することを意味する。

このように、前記ブーム上げ２速制限弁５０及び前記コントローラ６０の組合せによる最終的なブーム上げパイロット圧（実際にブーム上げ２速制御弁３９に入力されるブーム上げパイロット圧）Ｐｂｒｆの制限は、前記ブーム上げ２速制御弁３９がその本来の開弁特性（実線Ｌ１；この実施の形態ではブーム１速制御弁３６の開弁特性と同等の特性）よりもスプールストロークが抑制された見かけ上の開弁特性（二点鎖線Ｌ２）を有すること、つまりブーム上げ１速制御弁３６よりも遅れて開弁を開始する特性を有すること（ブーム上げ１速制御弁３６の増速開始ブーム上げ操作量よりも大きな増速開始ブーム上げ操作量を有すること）を可能にし、逆に前記ブーム上げパイロット圧Ｐｂｒｆの制限の解除は、前記ブーム上げ２速制御弁３９の開弁特性が本来の開弁特性（実線Ｌ１）に復帰すること、つまりブーム上げ１速制御弁３６と同時に開弁を開始する特性を有すること（ブーム上げ１速制御弁３６の増速開始ブーム上げ操作量と同等の増速開始ブーム上げ操作量を有すること）を可能にする。すなわち、前記ブーム上げ２速制御弁３９に入力される前記ブーム上げパイロット圧Ｐｂｒｆの制限及び解除の制御は、当該ブーム上げ２速制御弁３９が少なくとも実線Ｌ１及び二点鎖線Ｌ２に示される２種類の開弁特性を併有することを可能にする。このうち、二点鎖線Ｌ２で示される開弁特性は、ブーム上げ操作がある程度大きくなった時点で開弁を開始する特性であるため、ブーム上げ単独操作時においてブーム上げ動作を増速させるのに適しており、実線Ｌ１で示される開弁特性は、ブーム上げ操作が小さい時点から開弁を始める特性であるため、ブーム上げ操作及びバケット掘削操作の複合操作が行われているときにブーム上げ動作を確保するのに適している。

本発明は、以上説明した実施の形態に限定されない。本発明は、例えば次のような態様を包含する。

（Ａ）増速制限指令部について
本発明に係る増速制限指令部による制御、すなわち、ブーム上げ増速制御弁（前記実施の形態ではブーム上げ２速制御弁３９）に入力されるブーム上げパイロット圧の制限及びその解除または緩和のための制御、は図３に示される基本制限指令演算部６２と最終制限指令演算部６４との組み合わせによるものに限定されない。例えば、当該増速制限指令部は、ブーム操作装置から出力されるブーム上げパイロット圧に対する制限後のブーム上げパイロット圧（最終的にブーム上げ増速制御弁に入力されるブーム上げパイロット圧）の特性（ブームパイロット圧制限特性）として、予め設定された複数の特性、例えば、複合操作が行われていないときのブームパイロット圧制限特性（例えば図４に示される特性）と、複合操作が行われているときの特性（例えば図４に示される特性よりもブーム上げパイロット圧の制限を小さくした特性；無制限の特性も含む。）と、を記憶し、これらのうち前記複合操作の有無に基づいて適用すべきブームパイロット圧制限特性を選択するものであってもよい。

（Ｂ）ブーム上げ増速制御弁の本来の開弁特性について
本発明に係るブーム上げ増速制御弁（前記実施の形態ではブーム上げ２速制御弁３９）の本来の開弁特性、すなわち、実際に当該ブーム上げ増速制御弁に入力されるブーム上げパイロット圧に対する開弁ストロークの特性、は、必ずしもブーム制御弁（前記実施の形態ではブーム１速制御弁）の開弁特性と同等でなくてもよい。当該ブーム上げ増速制御弁の見かけ上の開弁特性（ブーム操作装置から出力されるブーム上げパイロット圧に対する開弁ストロークの特性）は、上述のように、当該ブーム上げ増速制御弁に入力されるブーム上げパイロット圧の制限によって自由に変化させることが可能であるからである。しかし、前記ブーム制御弁の開弁特性と前記ブーム上げ増速制御弁の開弁特性を同等にすることは、装置全体の設計を容易にしてコストの削減を図ることを可能にする。

（Ｃ）それぞれの操作装置について
本発明に係るブーム操作装置及びバケット操作装置は、前記実施の形態のように共通の第１操作器４１により構成されるものに限られず、それぞれ別の操作器（例えばリモコン弁）により構成されてもよい。また、本発明においてアームの操作を可能にするための手段は特に限定されない。

（Ｄ）バケット掘削パイロット圧の制限について
前記のように、本発明に係るブーム上げ増速制限弁及び増速制限指令部は、ブーム上げ増速制御弁に入力されるブーム上げパイロット圧の制限及びその解除によって、バケット制御弁に入力されるバケット掘削パイロット圧の制限を要することなくブーム上げ動作の確保を可能にするものであるが、複合操作が行われているときのブーム上げ動作をより確実にするために、前記ブーム上げ増速制限弁に入力される前記ブーム上げパイロット圧の制限の解除または緩和と併せて前記バケット掘削パイロット圧の制限が行われてもよい。この場合も、当該バケット掘削パイロット圧の制限度合いを従来よりも低くして作業効率の低下及び圧力損失の増大を効果的に抑制することが可能である。

１０下部走行体（機体）
１２上部旋回体（機体）
１４作業装置
２１ブーム
２２アーム
２４バケット
２６ブームシリンダ
２７アームシリンダ
２８バケットシリンダ
３１第１油圧ポンプ
３２第２油圧ポンプ
３６ブーム１速制御弁（ブーム制御弁）
３６ａブーム上げパイロットポート
３８バケット制御弁
３８ａバケット掘削パイロットポート
３９ブーム上げ２速制御弁（ブーム上げ増速制御弁）
４１第１操作器（ブーム操作装置及びバケット操作装置）
４１ａ第１操作レバー
４１ｂ第１パイロット弁
５０ブーム上げ２速制限弁（ブーム上げ増速制限弁）
５６ブーム上げパイロット圧センサ
５８バケット掘削パイロット圧センサ
６０コントローラ（増速制限指令部）
６２基本制限指令演算部
６４最終制限指令演算部

Claims

機体及び作業装置を備えた作業機械であって前記作業装置が当該機体に起伏可能に支持されるブームと当該ブームの先端部に回動可能に連結されるアームと当該アームの先端部に取付けられる掘削用のバケットとを含む作業機械に設けられ、前記ブーム、前記アーム及び前記バケットを油圧により駆動するための装置であって、
作動油の供給を受けることにより伸縮して前記ブームにブーム上げ動作とブーム下げ動作とを行わせるブームシリンダと、
作動油の供給を受けることにより伸縮して前記アームにアーム引き動作とアーム押し動作とを行わせるアームシリンダと、
作動油の供給を受けて前記バケットにバケット掘削動作とバケット開き動作とを行わせるバケットシリンダと、
前記ブームシリンダ及び前記バケットシリンダにそれぞれパラレルに作動油を供給するように当該ブームシリンダ及び当該バケットシリンダに接続される第１油圧ポンプと、
前記ブームシリンダ及び前記バケットシリンダ以外の油圧アクチュエータに作動油を供給するための第２油圧ポンプと、
前記第１油圧ポンプと前記ブームシリンダとの間に介在し、前記ブームに前記ブーム上げ動作を行わせるためのブーム上げパイロット圧及び前記ブームに前記ブーム下げ動作を行わせるためのブーム下げパイロット圧の供給を受けて前記第１油圧ポンプから前記ブームシリンダに供給される作動油の流量を変化させるように開閉動作することが可能なパイロット操作式のブーム制御弁と、
前記第１油圧ポンプと前記バケットシリンダとの間に介在し、前記バケットに前記バケット掘削動作を行わせるためのバケット掘削パイロット圧及び前記バケットに前記バケット開き動作を行わせるためのバケット開きパイロット圧の供給を受けて前記第１油圧ポンプから前記バケットシリンダに供給される作動油の流量を変化させるように開閉動作することが可能なパイロット操作式のバケット制御弁と、
前記第２油圧ポンプと前記ブームシリンダとの間に介在し、前記ブーム上げパイロット圧の供給を受けて前記第２油圧ポンプから前記ブームシリンダに供給される作動油の流量を変化させるように開閉動作することが可能なパイロット操作式のブーム上げ増速制御弁と、
前記ブームに前記ブーム上げ動作及び前記ブーム下げ動作をそれぞれ行わせるためのブーム上げ操作及びブーム下げ操作を受けて当該ブーム上げ操作及び当該ブーム下げ操作にそれぞれ対応した前記ブーム上げパイロット圧及び前記ブーム下げパイロット圧を前記ブーム制御弁に与えるとともに前記ブーム上げパイロット圧を前記ブーム上げ増速制御弁に与えるブーム操作装置と、
前記バケットに前記バケット掘削動作及び前記バケット開き動作をそれぞれ行わせるためのバケット掘削操作及びバケット開き操作を受けて当該バケット掘削操作及び当該バケット開き操作にそれぞれ対応した前記バケット掘削パイロット圧及び前記バケット開きパイロット圧を前記バケット制御弁に与えるバケット操作装置と、
前記ブーム操作装置と前記ブーム上げ増速制御弁との間に介在し、増速制限指令の入力を受けることにより、前記ブーム上げ増速制御弁の開弁のために最低限必要な前記ブーム上げ操作の大きさである増速開始ブーム上げ操作量を増大させるように前記増速制限指令に応じて前記ブーム操作装置から前記ブーム制御弁に与えられる前記ブーム上げパイロット圧を制限するように作動するブーム上げ増速操作弁と、
前記増速制限指令を生成して前記ブーム上げ増速操作弁に入力する増速制限指令部と、を備え、前記増速制限指令部は、前記ブーム上げ操作及び前記バケット掘削操作を前記ブーム操作装置及び前記バケット操作装置にそれぞれ同時に与える複合操作が行われているときには当該複合操作が行われていないときに比べて前記ブーム上げ増速操作弁による前記ブーム上げパイロット圧の制限を小さくして前記増速開始ブーム上げ操作量を小さくするように前記増速制限指令を変化させる、作業機械の油圧駆動装置。
請求項１記載の作業機械の油圧駆動装置であって、前記増速制限指令部は、前記バケット操作装置に前記バケット掘削操作が与えられていないときの前記増速制限指令であって前記ブーム上げパイロット圧の増大に伴って前記ブーム上げ増速操作弁による前記ブーム上げパイロット圧の制限を低下させる特性をもつ基本制限指令を演算する基本制限指令演算部と、前記基本制限指令を最大として前記バケット掘削パイロット圧の増大に伴って前記ブーム上げ増速操作弁による前記ブーム上げパイロット圧の制限を低下させる特性をもつ最終制限指令を演算し、当該最終制限指令を前記増速制限指令として前記ブーム上げ増速操作弁に入力する最終制限指令演算部と、を有する、作業機械の油圧駆動装置。
請求項１または２記載の作業機械の油圧駆動装置であって、前記ブーム上げ増速制御弁は、前記ブーム制御弁の開弁特性と同等の開弁特性を有し、前記開弁特性は、入力されるブーム上げパイロット圧に対する開弁ストロークの特性である、作業機械の油圧駆動装置。