JP2021042602A - ショベル - Google Patents

Abstract

【課題】エネルギ損失を抑えながらも、作業に必要な力を出すことができるショベルを提供すること。【解決手段】ショベル１００は、上部旋回体３と、下部走行体１と、ブーム４及びアーム５を含む掘削アタッチメントＡＴと、油圧アクチュエータと、油圧アクチュエータへ流れる作動油を制御する制御弁と、メインポンプ１４と、リリーフ弁５０と、コントローラ３０と、を備えている。コントローラ３０は、メインポンプ１４の吐出圧がリリーフ弁５０のリリーフ圧で維持されるように、メインポンプ１４の吐出量を制御する。【選択図】図１

Description

本開示は、掘削機としてのショベルに関する。

従来、メインポンプの吐出側の油路における作動油の圧力を所定の圧力以下に抑えるためのリリーフ弁を備えたショベルが知られている（特許文献１参照。）。

メインポンプの吐出側の油路における作動油の圧力が所定の圧力であるリリーフ圧に達した状態であるリリーフ状態では、メインポンプが吐出する作動油の一部は、リリーフ弁を介して作動油タンクに排出される。このリリーフ状態は、油路内の作動油の圧力が最大となっている状態であり、ショベルが最も大きな力を出せる状態である。

特開平１１−３３６７０５号公報

しかしながら、リリーフ状態では、作動油の一部がリリーフ弁を介して作動油タンクに排出されるため、エネルギ損失が発生している。

そこで、エネルギ損失を抑えながらも、作業に必要な力を出すことができるショベルを提供することが望ましい。

本発明の実施形態に係るショベルは、上部旋回体と、下部走行体と、ブーム及びアームを含むアタッチメントと、油圧アクチュエータと、前記油圧アクチュエータへ流れる作動油を制御する制御弁と、油圧ポンプと、リリーフ弁と、制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記油圧ポンプの吐出圧が前記リリーフ弁のリリーフ圧で維持されるように、前記油圧ポンプの吐出量を制御する。

上述の手段により、エネルギ損失を抑えながらも、作業に必要な力を出すことができるショベルが提供される。

本発明の実施形態に係るショベルの側面図である。 図１のショベルに搭載される油圧システムの構成例を示す図である。 メインポンプの吐出圧と吐出量の時間的推移の概要を示す図である。 本発明の別の実施形態に係るショベルの側面図である。 図４のショベルに搭載される油圧システムの構成例を示す図である。 アームシリンダの動作速度とメインポンプの吐出量の時間的推移の概要を示す図である。

最初に、図１を参照して、本発明の実施形態に係る掘削機としてのショベル１００について説明する。図１はショベル１００の側面図である。本実施形態では、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。下部走行体１は、走行用油圧モータ２Ｍによって駆動される。走行用油圧モータ２Ｍは、左側のクローラを駆動する左走行用油圧モータ２ＭＬ、及び、右側のクローラを駆動する右走行用油圧モータ２ＭＲ（図１では不可視）を含む。旋回機構２は、上部旋回体３に搭載されている旋回用油圧モータ２Ａによって駆動される。但し、旋回用油圧モータ２Ａは、電動アクチュエータとしての旋回用電動発電機であってもよい。

上部旋回体３にはブーム４が取り付けられている。ブーム４の先端にはアーム５が取り付けられ、アーム５の先端には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。アーム５の先端には、浚渫バケット、法面バケット、グラップル、ブレーカ、又はリフティングマグネット等がエンドアタッチメントとして取り付けられていてもよい。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ＡＴを構成する。ブーム４はブームシリンダ７で駆動され、アーム５はアームシリンダ８で駆動され、バケット６はバケットシリンダ９で駆動される。

上部旋回体３には、運転室としてのキャビン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。また、上部旋回体３には、コントローラ３０が取り付けられている。なお、本書では、便宜上、上部旋回体３における、ブーム４が取り付けられている側を前側とし、カウンタウェイトが取り付けられている側を後側とする。

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。そして、コントローラ３０は、様々な機能に対応するプログラムを不揮発性記憶装置から読み出し、対応するプログラムをＣＰＵに実行させることで、それらの様々な機能を実現するように構成されている。

次に、図２を参照し、ショベル１００に搭載される油圧システムの構成例について説明する。図２は、ショベル１００に搭載される油圧システムの構成例を示す。図２は、機械的動力伝達系、作動油ライン、パイロットライン、及び電気制御系を、それぞれ二重線、実線、破線、及び点線で示している。

ショベル１００の油圧システムは、主に、エンジン１１、レギュレータ１３、メインポンプ１４、パイロットポンプ１５、コントロールバルブ１７、操作装置２６、吐出圧センサ２８、操作圧センサ２９、コントローラ３０、及びエンジン回転数調整ダイヤル７５等を含む。

図２において、油圧システムは、エンジン１１によって駆動されるメインポンプ１４から、センターバイパス油路４０及びパラレル油路４２の少なくとも１つを経て作動油タンクまで作動油を循環させている。

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、例えば、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。

メインポンプ１４は、作動油ラインを介して作動油をコントロールバルブ１７に供給す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、電気制御式の油圧ポンプである。具体的には、メインポンプ１４は、斜板式可変容量型の油圧ポンプである。

レギュレータ１３は、メインポンプ１４の吐出量を制御する。本実施形態では、レギュレータ１３は、コントローラ３０からの制御指令に応じてメインポンプ１４の斜板傾転角を調整してメインポンプ１４の１回転当たりの押し退け容積を制御することでメインポンプ１４の吐出量を制御する。

パイロットポンプ１５は、パイロットラインを介して操作装置２６を含む油圧制御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。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減少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。

コントロールバルブ１７は、ショベル１００における油圧システムを制御する油圧制御装置である。本実施形態では、コントロールバルブ１７は、一点鎖線で示すように、制御弁１７１〜１７６を含む。制御弁１７５は制御弁１７５Ｌ及び制御弁１７５Ｒを含み、制御弁１７６は制御弁１７６Ｌ及び制御弁１７６Ｒを含む。コントロールバルブ１７は、制御弁１７１〜１７６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。制御弁１７１〜１７６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、左走行用油圧モータ２ＭＬ、右走行用油圧モータ２ＭＲ、及び旋回用油圧モータ２Ａを含む。

操作装置２６は、操作者がアクチュエータの操作のために用いる装置である。アクチュエータは、油圧アクチュエータ及び電動アクチュエータの少なくとも一方を含む。本実施形態では、操作装置２６は、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、コントロールバルブ１７内の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のレバー又はペダル（図示せず。）の操作方向及び操作量に応じた圧力である。

吐出圧センサ２８は、メインポンプ１４の吐出圧を検出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、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。

操作圧センサ２９は、操作装置２６を介した操作の内容を検出するように構成されている。本実施形態では、操作圧センサ２９は、アクチュエータのそれぞれに対応する操作装置２６としてのレバー又はペダルの操作方向及び操作量を圧力（操作圧）の形で検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。操作装置２６の操作内容は、操作圧センサ以外の他のセンサを用いて検出されてもよい。

メインポンプ１４は、左メインポンプ１４Ｌ及び右メインポンプ１４Ｒを含む。そして、左メインポンプ１４Ｌは、左センターバイパス油路４０Ｌ又は左パラレル油路４２Ｌを経て作動油タンクまで作動油を循環させ、右メインポンプ１４Ｒは、右センターバイパス油路４０Ｒ又は右パラレル油路４２Ｒを経て作動油タンクまで作動油を循環させる。

左センターバイパス油路４０Ｌは、コントロールバルブ１７内に配置された制御弁１７１、１７３、１７５Ｌ、及び１７６Ｌを通る作動油ラインである。右センターバイパス油路４０Ｒは、コントロールバルブ１７内に配置された制御弁１７２、１７４、１７５Ｒ、及び１７６Ｒを通る作動油ラインである。

制御弁１７１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２ＭＬへ供給し、且つ、左走行用油圧モータ２ＭＬ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。

制御弁１７２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２ＭＲへ供給し、且つ、右走行用油圧モータ２ＭＲ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。

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２Ａへ供給し、且つ、旋回用油圧モータ２Ａ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。

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に作動油の流れを切り換えるスプール弁である。

制御弁１７５Ｌは、左メインポンプ１４Ｌが吐出する作動油をブームシリンダ７へ供給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。制御弁１７５Ｒは、右メインポンプ１４Ｒ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。

制御弁１７６Ｌは、左メインポンプ１４Ｌ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。制御弁１７６Ｒは、右メインポンプ１４Ｒ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。

左パラレル油路４２Ｌは、左センターバイパス油路４０Ｌに並行する作動油ラインである。左パラレル油路４２Ｌは、制御弁１７１、１７３、及び１７５Ｌの何れか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、右センターバイパス油路４０Ｒに並行する作動油ラインである。右パラレル油路４２Ｒは、制御弁１７２、１７４、及び１７５Ｒの何れか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。

レギュレータ１３は、左レギュレータ１３Ｌ及び右レギュレータ１３Ｒを含む。左レギュレータ１３Ｌは、コントローラ３０からの制御指令を受け、左メインポンプ１４Ｌの吐出圧に応じて左メインポンプ１４Ｌの斜板傾転角を調整することによって左メインポンプ１４Ｌの吐出量を制御できるように構成されている。この吐出量を制御する機能は、パワー制御機能又は馬力制御機能と称される。具体的には、コントローラ３０からの制御指令に応じて動作する左レギュレータ１３Ｌは、例えば、左メインポンプ１４Ｌの吐出圧の増加に応じて左メインポンプ１４Ｌの斜板傾転角を調整して１回転当たりの押し退け容積を減少させることで吐出量を減少させる。右レギュレータ１３Ｒについても同様である。吐出圧と吐出量との積で表されるメインポンプ１４の吸収パワー（例えば吸収馬力）がエンジン１１の出力パワー（例えば出力馬力）を超えないようにするためである。

操作装置２６は、左操作レバー２６Ｌ、右操作レバー２６Ｒ、及び走行レバー２６Ｄを含む。走行レバー２６Ｄは、左走行レバー２６ＤＬ及び右走行レバー２６ＤＲを含む。

左操作レバー２６Ｌは、旋回操作とアーム５の操作に用いられる。左操作レバー２６Ｌは、前後方向に操作されると、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を利用し、レバー操作量に応じたパイロット圧を制御弁１７６のパイロットポートに作用させる。また、左操作レバー２６Ｌは、左右方向に操作されると、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を利用し、レバー操作量に応じたパイロット圧を制御弁１７３のパイロットポートに作用させる。

具体的には、左操作レバー２６Ｌは、アーム閉じ方向に操作された場合に、制御弁１７６Ｌの右パイロットポートに作動油を導入させ、且つ、制御弁１７６Ｒの左パイロットポートに作動油を導入させる。また、左操作レバー２６Ｌは、アーム開き方向に操作された場合には、制御弁１７６Ｌの左パイロットポートに作動油を導入させ、且つ、制御弁１７６Ｒの右パイロットポートに作動油を導入させる。また、左操作レバー２６Ｌは、左旋回方向に操作された場合に、制御弁１７３の左パイロットポートに作動油を導入させ、右旋回方向に操作された場合に、制御弁１７３の右パイロットポートに作動油を導入させる。

右操作レバー２６Ｒは、ブーム４の操作とバケット６の操作に用いられる。右操作レバー２６Ｒは、前後方向に操作されると、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を利用し、レバー操作量に応じたパイロット圧を制御弁１７５のパイロットポートに作用させる。また、右操作レバー２６Ｒは、左右方向に操作されると、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を利用し、レバー操作量に応じたパイロット圧を制御弁１７４のパイロットポートに作用させる。

具体的には、右操作レバー２６Ｒは、ブーム下げ方向に操作された場合に、制御弁１７５Ｒの右パイロットポートに作動油を導入させる。また、右操作レバー２６Ｒは、ブーム上げ方向に操作された場合には、制御弁１７５Ｌの右パイロットポートに作動油を導入させ、且つ、制御弁１７５Ｒの左パイロットポートに作動油を導入させる。また、右操作レバー２６Ｒは、バケット閉じ方向に操作された場合に、制御弁１７４の左パイロットポートに作動油を導入させ、バケット開き方向に操作された場合に、制御弁１７４の右パイロットポートに作動油を導入させる。

走行レバー２６Ｄは、クローラの操作に用いられる。具体的には、左走行レバー２６ＤＬは、左側のクローラの操作に用いられる。左走行レバー２６ＤＬは、左走行ペダルと連動するように構成されていてもよい。左走行レバー２６ＤＬは、前後方向に操作されると、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を利用し、レバー操作量に応じたパイロット圧を制御弁１７１のパイロットポートに作用させる。右走行レバー２６ＤＲは、右側のクローラの操作に用いられる。右走行レバー２６ＤＲは、右走行ペダルと連動するように構成されていてもよい。右走行レバー２６ＤＲは、前後方向に操作されると、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を利用し、レバー操作量に応じたパイロット圧を制御弁１７２のパイロットポートに作用させる。

吐出圧センサ２８は、吐出圧センサ２８Ｌ及び吐出圧センサ２８Ｒを含む。吐出圧センサ２８Ｌは、左メインポンプ１４Ｌ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。吐出圧センサ２８Ｒについても同様である。

操作圧センサ２９は、操作圧センサ２９ＬＡ、２９ＬＢ、２９ＲＡ、２９ＲＢ、２９ＤＬ、及び２９ＤＲを含む。操作圧センサ２９ＬＡは、左操作レバー２６Ｌに対する前後方向への操作の内容を圧力の形で検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。操作内容は、例えば、レバー操作方向及びレバー操作量（レバー操作角度）等である。

同様に、操作圧センサ２９ＬＢは、左操作レバー２６Ｌに対する左右方向への操作の内容を圧力の形で検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。操作圧センサ２９ＲＡは、右操作レバー２６Ｒに対する前後方向への操作の内容を圧力の形で検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。操作圧センサ２９ＲＢは、右操作レバー２６Ｒに対する左右方向への操作の内容を圧力の形で検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。操作圧センサ２９ＤＬは、左走行レバー２６ＤＬに対する前後方向への操作の内容を圧力の形で検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。操作圧センサ２９ＤＲは、右走行レバー２６ＤＲに対する前後方向への操作の内容を圧力の形で検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。

コントローラ３０は、操作圧センサ２９の出力を受信し、必要に応じてレギュレータ１３に対して制御指令を出力し、メインポンプ１４の吐出量を変化させてもよい。

また、コントローラ３０は、絞り１８と制御圧センサ１９を用いた省エネルギ制御としてのネガティブコントロール制御を実行するように構成されている。絞り１８は左絞り１８Ｌ及び右絞り１８Ｒを含み、制御圧センサ１９は左制御圧センサ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、ネガティブコントロール圧センサとして機能する。省エネルギ制御は、メインポンプ１４による無駄なエネルギ消費を抑制するためにメインポンプ１４の吐出量を減少させる制御である。

左センターバイパス油路４０Ｌには、最も下流にある制御弁１７６Ｌと作動油タンクとの間に左絞り１８Ｌが配置されている。そのため、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、左レギュレータ１３Ｌを制御するための制御圧（ネガティブコントロール圧）を発生させる。左制御圧センサ１９Ｌは、この制御圧を検出するためのセンサであり、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。コントローラ３０は、この制御圧に応じて左メインポンプ１４Ｌの斜板傾転角を調整することで、ネガティブコントロール制御によって、左メインポンプ１４Ｌの吐出量を制御する。コントローラ３０は、この制御圧が大きいほど左メインポンプ１４Ｌの吐出量を減少させ、この制御圧が小さいほど左メインポンプ１４Ｌの吐出量を増加させる。右メインポンプ１４Ｒの吐出量も同様に制御される。

具体的には、図２で示されるようにショベル１００における油圧アクチュエータが動作可能であっても何れも操作されていない場合（ゲートロックが解除状態であっても油圧アクチュエータが操作されていない場合）、すなわち、ショベル１００が待機状態にある場合、左メインポンプ１４Ｌが吐出する作動油は、左センターバイパス油路４０Ｌを通って左絞り１８Ｌに至る。そして、左メインポンプ１４Ｌが吐出する作動油の流れは、左絞り１８Ｌの上流で発生する制御圧を増加させる。その結果、コントローラ３０は、左メインポンプ１４Ｌの吐出量をスタンバイ流量まで減少させ、吐出した作動油が左センターバイパス油路４０Ｌを通過する際の圧力損失（ポンピングロス）を抑制する。スタンバイ流量は、待機状態のときに採用される所定の流量であり、例えば、許容最小吐出量である。一方、何れかの油圧アクチュエータが操作された場合、左メインポンプ１４Ｌが吐出する作動油は、操作対象の油圧アクチュエータに対応する制御弁を介して、操作対象の油圧アクチュエータに流れ込む。そして、操作対象の油圧アクチュエータに対応する制御弁は、左絞り１８Ｌに至る作動油の流量を減少或いは消失させ、左絞り１８Ｌの上流で発生する制御圧を減少させる。その結果、コントローラ３０は、左メインポンプ１４Ｌの吐出量を増加させ、操作対象の油圧アクチュエータに十分な作動油を流入させ、操作対象の油圧アクチュエータの駆動を確かなものとする。なお、コントローラ３０は、右メインポンプ１４Ｒの吐出量も同様に制御する。

上述のようなネガティブコントロール制御により、図２の油圧システムは、待機状態においては、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。また、図２の油圧システムは、油圧アクチュエータを作動させる場合には、メインポンプ１４から必要十分な作動油を作動対象の油圧アクチュエータに確実に供給できる。

リリーフ弁５０は、センターバイパス油路４０における作動油の圧力が所定のリリーフ圧を超えたときに作動油を作動油タンクに放出するように構成されている。センターバイパス油路４０における作動油の圧力の過度の上昇は、油圧システムを構成する油圧機器又は構造物の破損をもたらすおそれがあるためである。図２に示す例では、リリーフ弁５０は、センターバイパス油路４０と作動油タンクとを繋ぐ油路４３に配置されている。また、油路４３にはチェック弁５１が配置されている。

チェック弁５１は、作動油タンクからセンターバイパス油路４０への作動油の流れを止めるように構成されている。図２に示す例では、チェック弁５１は、作動油タンクから左センターバイパス油路４０Ｌへの作動油の流れを止める左チェック弁５１Ｌと、作動油タンクから右センターバイパス油路４０Ｒへの作動油の流れを止める右チェック弁５１Ｒとを含む。

油路４３は、中央油路４３Ｃ、左油路４３Ｌ、及び右油路４３Ｒを含む。左油路４３Ｌは、左センターバイパス油路４０Ｌと中央油路４３Ｃとを繋ぐ油路であり、右油路４３Ｒは、右センターバイパス油路４０Ｒと中央油路４３Ｃとを繋ぐ油路である。

図２に示す例では、リリーフ弁５０は、中央油路４３Ｃに配置され、左チェック弁５１Ｌは、左油路４３Ｌに配置され、右チェック弁５１Ｒは、右油路４３Ｒに配置されている。

このように、図２の油圧システムは、１つのリリーフ弁５０で左センターバイパス油路４０Ｌと右センターバイパス油路４０Ｒのそれぞれにおける作動油を作動油タンクに放出できるように構成されている。但し、油圧システムは、左センターバイパス油路４０Ｌにおける作動油を作動油タンクに放出するための左リリーフ弁と、右センターバイパス油路４０Ｒにおける作動油を作動油タンクに放出するための右リリーフ弁とを別々に備えていてもよい。この場合、左リリーフ弁は、左センターバイパス油路４０Ｌと作動油タンクとを繋ぐ左油路に配置され、右リリーフ弁は、右センターバイパス油路４０Ｒと作動油タンクとを繋ぐ右油路に配置される。

エンジン回転数調整ダイヤル７５は、エンジン１１の回転数を調整するためのダイヤルである。エンジン回転数調整ダイヤル７５は、エンジン回転数の設定状態を示すデータをコントローラ３０に送信する。本実施形態では、エンジン回転数調整ダイヤル７５は、ＳＰモード、Ｈモード、Ａモード、及びＩＤＬＥモードの４段階でエンジン回転数を切り換えできるように構成されている。ＳＰモードは、作業量を優先したい場合に選択される回転数モードであり、最も高いエンジン回転数を利用する。Ｈモードは、作業量と燃費を両立させたい場合に選択される回転数モードであり、二番目に高いエンジン回転数を利用する。Ａモードは、燃費を優先させながら低騒音でショベル１００を稼働させたい場合に選択される回転数モードであり、三番目に高いエンジン回転数を利用する。ＩＤＬＥモードは、エンジン１１をアイドリング状態にしたい場合に選択される回転数モードであり、最も低いエンジン回転数を利用する。エンジン１１は、エンジン回転数調整ダイヤル７５で設定された回転数モードのエンジン回転数で一定回転するように制御される。

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、地面を掘削するためのバケット閉じ操作が行われた場合に吐出量制御機能が実行されるときの右メインポンプ１４Ｒの吐出圧Ｐｄと吐出量Ｑｄの時間的推移の概要を示す。そのため、以下の説明は、コントローラ３０が右メインポンプ１４Ｒの吐出圧Ｐｄに基づいて吐出量Ｑｄを制御する場合に関するが、コントローラ３０が左メインポンプ１４Ｌの吐出圧に基づいて吐出量を制御する場合についても同様に適用される。また、バケット開き操作、アーム閉じ操作、アーム開き操作、ブーム上げ操作、ブーム下げ操作、又は旋回操作が行われたときに吐出量制御機能が実行される場合についても同様に適用される。また、エンドアタッチメントとしてグラップルが取り付けられている構成では、グラップルの掴み操作が行われた場合に吐出量制御機能が実行される場合についても同様に適用される。また、他のエンドアタッチメントが取り付けられている構成で吐出量制御機能が実行される場合についても同様に適用される。

具体的には、図３（Ａ）は、吐出量制御機能が実行されるときの吐出圧Ｐｄの時間的推移の概要を実線で示し、吐出量制御機能が実行されないときの吐出圧Ｐｄの時間的推移の概要を点線で示している。同様に、図３（Ｂ）は、吐出量制御機能が実行されるときの吐出量Ｑｄの時間的推移の概要を実線で示し、吐出量制御機能が実行されないときの吐出量Ｑｄの時間的推移の概要を点線で示している。

吐出量制御機能が実行されない場合、バケット閉じ操作が行われると、右メインポンプ１４Ｒの吐出量Ｑｄは、右操作レバー２６Ｒのレバー操作量に応じて増加する。掘削抵抗が大きい場合には、右メインポンプ１４Ｒの吐出量Ｑｄは、図３（Ｂ）の点線で示すように、右操作レバー２６Ｒのレバー操作量に応じて急増する。

右メインポンプ１４Ｒの吐出量Ｑｄが急増すると、制御弁１７４を通ってバケットシリンダ９のボトム側油室に流入する作動油の流量も急増してバケットシリンダ９が伸長し、バケット６が閉じられる。バケット６が閉じられると、掘削抵抗が急増し、右メインポンプ１４Ｒの吐出圧Ｐｄは急増する。

吐出圧Ｐｄが急増すると、コントローラ３０は、吐出圧Ｐｄと吐出量Ｑｄとの積で表される右メインポンプ１４Ｒの吸収パワーがエンジン１１の出力パワーを超えないようにパワー制御機能を実行し、吐出量Ｑｄを急減させる。吐出量Ｑｄが急減すると、制御弁１７４を通ってバケットシリンダ９のボトム側油室に流入する作動油の流量も急減してバケットシリンダ９の伸長が鈍化し、バケット６の閉じ速度が急減する。バケット６の閉じ速度が急減すると、掘削抵抗が急減し、右メインポンプ１４Ｒの吐出圧Ｐｄは急減する。

吐出圧Ｐｄが急減すると、コントローラ３０は、パワー制御機能により、吐出量Ｑｄを再び急増させる。吐出量Ｑｄが急増すると、制御弁１７４を通ってバケットシリンダ９のボトム側油室に流入する作動油の流量も急増してバケットシリンダ９の伸長が促進され、バケット６の閉じ速度が急増する。バケット６の閉じ速度が急増すると、掘削抵抗が再び急増し、右メインポンプ１４Ｒの吐出圧Ｐｄは再び急増する。

このように、吐出量制御機能が実行されない場合、右メインポンプ１４Ｒの吐出圧Ｐｄは、図３（Ａ）に示すように、急激な増減を繰り返しながら増加していく。同様に、右メインポンプ１４Ｒの吐出量Ｑｄは、図３（Ｂ）に示すように、急激な増減を繰り返しながら増加していく。右メインポンプ１４Ｒは、吸収パワーがエンジン１１の出力パワーを超えない限り、右操作レバー２６Ｒのレバー操作量によって決まる吐出量まで吐出量Ｑｄを増加させようとするためである。

その後、時刻ｔ１において、吐出圧Ｐｄがリリーフ圧Ｐｒに達すると、右メインポンプ１４Ｒが吐出する作動油の一部は、リリーフ弁５０を通じて作動油タンクに放出される。すなわち、右メインポンプ１４Ｒが吐出する作動油の油圧エネルギの一部は、バケット６の閉じ動作のために利用されることなく捨てられてしまう。

吐出圧Ｐｄがリリーフ圧Ｐｒを超えた後も、吐出量Ｑｄは、パワー制御機能により、吐出圧Ｐｄと吐出量Ｑｄとの積で表される右メインポンプ１４Ｒの吸収パワーがエンジン１１の出力パワーを超えない限り、右操作レバー２６Ｒのレバー操作量に応じて増加する。すなわち、リリーフ弁５０を通じて作動油タンクに放出される作動油の流量（以下、「リリーフ流量」とする。）が増えたとしても、右メインポンプ１４Ｒの吸収パワーがエンジン１１の出力パワーを下回る限り、吐出量Ｑｄは制限されない。また、操作者は、リリーフ弁５０を通じて作動油が無駄に作動油タンクに放出されていることを認識したとしても、レバー操作量をどの程度減少させれば、右メインポンプ１４Ｒに最大限の力を発揮させながらリリーフ流量を抑えることができるのかを判断できない。そのため、操作者は、多くの場合、リリーフ弁５０を通じた作動油の無駄な放出を継続させてしまう。なお、図３（Ｂ）の斜線領域は、無駄に放出されてしまう作動油の体積、すなわち、バケットシリンダ９の伸長に利用されない作動油の体積を表している。

吐出量制御機能は、この無駄に捨てられてしまう作動油を減らすことができる。すなわち、吐出量制御機能は、右メインポンプ１４Ｒに最大限の力を発揮させながらもリリーフ流量を抑えることができる。

吐出量制御機能が実行される場合、コントローラ３０は、時刻ｔ１において吐出圧Ｐｄがリリーフ圧Ｐｒに達した後、吐出圧Ｐｄがリリーフ圧Ｐｒで維持されるように、吐出量Ｑｄを制御する。具体的には、コントローラ３０は、右レギュレータ１３Ｒに適切な制御指令を適切なタイミングで出力することで、判定圧としてのリリーフ圧Ｐｒを吐出圧Ｐｄが上回った場合に吐出量Ｑｄを減少させ、判定圧としてのリリーフ圧Ｐｒを吐出圧Ｐｄが下回った場合に吐出量Ｑｄを増加させる。なお、コントローラ３０は、吐出圧Ｐｄがリリーフ圧Ｐｒを上回った場合には吐出量Ｑｄを許容最小吐出量に減少させてもよい。また、判定圧は、クラッキング圧等、リリーフ圧Ｐｒより低い圧力であってもよい。

この構成により、吐出量制御機能を備えたコントローラ３０は、メインポンプ１４に最大限の力を発揮させながらもリリーフ流量を抑えることができる。その結果、コントローラ３０は、エネルギ損失を抑えることができ、ひいては、エンジン１１の燃費を改善できる。また、コントローラ３０は、リリーフ弁５０を通って作動油タンクに放出される作動油の流量を抑えることで、作動油がリリーフ弁５０を通過することによる作動油の温度の上昇を抑えることができ、ひいては、油圧システムのヒートバランス性能を向上させることができる。また、コントローラ３０は、メインポンプ１４の吐出圧の過度の上昇を抑えることで、エンジン負荷を低減させることができる。また、コントローラ３０は、メインポンプ１４の吐出圧の過度の上昇を抑えることで、油圧アクチュエータの動作速度の急増を抑えることができ、ひいては、ショベル１００の操作性及び安定性を向上させることができる。

なお、ショベル１００の操作者は、寒冷地で油圧駆動系の暖機を行う場合に、リリーフ弁５０を通じた作動油の放出を意図的に行う場合がある。操作者は、例えば、バケット６を最も閉じた状態で更にバケット閉じ操作を継続することで、右メインポンプ１４Ｒの吐出圧Ｐｄをリリーフ圧Ｐｒ以上にし、リリーフ弁５０を通過する作動油の流量を増加させる。リリーフ弁５０で圧力損失を発生させることで、リリーフ弁５０を通過する作動油の温度を上昇させるためである。

しかしながら、吐出量制御機能が実行されると、リリーフ弁５０を通って放出される作動油の流量が抑制されてしまうため、操作者は、油圧駆動系の暖機を効率的に実行できない。

そこで、コントローラ３０は、油圧駆動系の暖機が行われていると判定した場合には、吐出量制御機能を実行しないように構成されていてもよい。例えば、コントローラ３０は、上述のようにバケット閉じ操作による油圧駆動系の暖機が行われている場合、予め設定された時間を超えてバケット閉じ操作が継続されたと判定したときに、実行中の吐出量制御機能を停止させてもよい。バケット閉じ操作は、例えば、右操作レバー２６Ｒの左方向へのフルレバー操作である。フルレバー操作は、例えば、操作レバーが中立状態（非操作状態）にあるときのレバー操作量を０％とし、操作レバーが最も倒されたときのレバー操作量を１００％としたときに、レバー操作量が９０％以上となる操作を意味する。

この場合、右メインポンプ１４Ｒの吐出量Ｑｄは、吐出量制御機能が停止されるまでは、吐出圧Ｐｄがリリーフ圧Ｐｒで維持されるように制御される。しかしながら、吐出量制御機能が停止されると、吐出圧Ｐｄが判定圧としてのリリーフ圧Ｐｒを超えたとしても、右メインポンプ１４Ｒの吸収パワーがエンジン１１の出力パワーを超えない限り、吐出量Ｑｄは、レバー操作量に応じた量まで増加する。そのため、リリーフ流量は、吐出量制御機能が実行されていたときよりも増加する。その結果、リリーフ弁５０を通過する作動油の温度上昇が促進され、ひいては、油圧駆動系の暖機が促進される。

コントローラ３０は、メインポンプ１４の吐出圧が所定の判定圧（リリーフ圧）以上である状態が予め設定された時間を超えて継続したと判定した場合に、実行中の吐出量制御機能を停止させてもよい。或いは、コントローラ３０は、油温センサの出力に基づき、作動油の温度が所定の温度より低いと判定した場合には、吐出量制御機能を実行しないように構成されていてもよい。

次に、図４及び図５を参照し、本発明の別の実施形態に係るショベル１００について説明する。図４（Ａ）はショベル１００の左側面図であり、図４（Ｂ）はショベル１００の上面図である。図５は、図４のショベル１００に搭載される油圧システムの構成例を示す。

図４のショベル１００は、主に、ブーム角度センサＳ１、アーム角度センサＳ２、バケット角度センサＳ３、機体傾斜センサＳ４、旋回角速度センサＳ５、シリンダ圧センサ、物体検知装置７０、及び撮像装置８０を備える点で、図１のショベル１００と異なる。図５の油圧システムは、油圧シリンダにシリンダ圧センサが取り付けられている点で、図２の油圧システムと異なる。

ブーム角度センサＳ１は、ブーム４の回動角度であるブーム角度θ１を検出するように構成されている。図４に示す例では、ブーム角度θ１は、例えば、ブーム４を最も下降させた状態からの回動角度である。そのため、ブーム角度θ１は、ブーム４を最も上昇させたときに最大となる。

アーム角度センサＳ２は、アーム５の回動角度であるアーム角度θ２を検出するように構成されている。アーム角度θ２は、例えば、アーム５を最も閉じた状態からの回動角度である。そのため、アーム角度θ２は、アーム５を最も開いたときに最大となる。

バケット角度センサＳ３は、バケット６の回動角度であるバケット角度θ３を検出するように構成されている。バケット角度θ３は、例えば、バケット６を最も閉じた状態からの回動角度である。そのため、バケット角度θ３は、バケット６を最も開いたときに最大となる。

図４に示す例では、ブーム角度センサＳ１、アーム角度センサＳ２、及びバケット角度センサＳ３のそれぞれは、加速度センサとジャイロセンサの組み合わせで構成されている。但し、ブーム角度センサＳ１、アーム角度センサＳ２、及びバケット角度センサＳ３のそれぞれは、加速度センサのみで構成されていてもよい。また、ブーム角度センサＳ１は、ブームシリンダ７に取り付けられたストロークセンサであってもよく、ロータリエンコーダ、ポテンショメータ、又は慣性計測装置等であってもよい。アーム角度センサＳ２及びバケット角度センサＳ３についても同様である。

機体傾斜センサＳ４は、所定の平面に対する上部旋回体３の傾斜を検出するように構成されている。図４に示す例では、機体傾斜センサＳ４は、水平面に関する上部旋回体３の前後軸回りの傾斜角（ロール角）及び左右軸回りの傾斜角（ピッチ角）を検出する加速度センサである。上部旋回体３の前後軸及び左右軸は、例えば、互いに直交してショベル１００の旋回軸上の一点であるショベル中心点を通る。

旋回角速度センサＳ５は、上部旋回体３の旋回角速度を検出するように構成されている。図４に示す例では、旋回角速度センサＳ５は、ジャイロセンサである。旋回角速度センサＳ５は、レゾルバ又はロータリエンコーダ等であってもよい。旋回角速度センサＳ５は、旋回速度を検出してもよい。旋回速度は、旋回角速度から算出されてもよい。

シリンダ圧センサは、例えば、ブームボトム圧センサＳ７Ｂ、ブームロッド圧センサＳ７Ｒ、アームボトム圧センサＳ８Ｂ、アームロッド圧センサＳ８Ｒ、バケットボトム圧センサＳ９Ｂ、及びバケットロッド圧センサＳ９Ｒを含む。

ブームボトム圧センサＳ７Ｂは、ブームシリンダ７のボトム側油室における作動油の圧力であるブームボトム圧を検出するように構成されている。ブームロッド圧センサＳ７Ｒは、ブームシリンダ７のロッド側油室における作動油の圧力であるブームロッド圧を検出するように構成されている。

アームボトム圧センサＳ８Ｂは、アームシリンダ８のボトム側油室における作動油の圧力であるアームボトム圧を検出するように構成されている。アームロッド圧センサＳ８Ｒは、アームシリンダ８のロッド側油室における作動油の圧力であるアームロッド圧を検出するように構成されている。

バケットボトム圧センサＳ９Ｂは、バケットシリンダ９のボトム側油室における作動油の圧力であるバケットボトム圧を検出するように構成されている。バケットロッド圧センサＳ９Ｒは、バケットシリンダ９のロッド側油室における作動油の圧力であるバケットロッド圧を検出するように構成されている。

物体検知装置７０は、ショベル１００の周囲に存在する物体を検知するように構成されている。物体は、例えば、人、動物、車両、建設機械、建造物、壁、柵、又は穴等である。物体検知装置７０は、例えば、単眼カメラ、超音波センサ、ミリ波レーダ、ステレオカメラ、ＬＩＤＡＲ、距離画像センサ、又は赤外線センサ等である。本実施形態では、物体検知装置７０は、キャビン１０の上面前端に取り付けられた前センサ７０Ｆ、上部旋回体３の上面後端に取り付けられた後センサ７０Ｂ、上部旋回体３の上面左端に取り付けられた左センサ７０Ｌ、及び、上部旋回体３の上面右端に取り付けられた右センサ７０Ｒを含む。

物体検知装置７０は、ショベル１００の周囲に設定された所定領域内の所定物体を検知するように構成されていてもよい。すなわち、物体検知装置７０は、物体の種類を識別できるように構成されていてもよい。例えば、物体検知装置７０は、人と人以外の物体とを区別できるように構成されていてもよい。

撮像装置８０は、ショベル１００の周囲を撮像するように構成されている。本実施形態では、撮像装置８０は、上部旋回体３の上面後端に取り付けられた後カメラ８０Ｂ、キャビン１０の上面前端に取り付けられた前カメラ８０Ｆ、上部旋回体３の上面左端に取り付けられた左カメラ８０Ｌ、及び、上部旋回体３の上面右端に取り付けられた右カメラ８０Ｒを含む。

後カメラ８０Ｂは後センサ７０Ｂに隣接して配置され、前カメラ８０Ｆは前センサ７０Ｆに隣接して配置され、左カメラ８０Ｌは左センサ７０Ｌに隣接して配置され、且つ、右カメラ８０Ｒは右センサ７０Ｒに隣接して配置されている。

撮像装置８０が撮像した画像は、キャビン１０内に設置された表示装置に表示される。撮像装置８０は、俯瞰画像等の視点変換画像を表示装置に表示できるように構成されていてもよい。俯瞰画像は、例えば、後カメラ８０Ｂ、左カメラ８０Ｌ、及び右カメラ８０Ｒのそれぞれが出力する画像を合成して生成される。

撮像装置８０は、物体検知装置７０として利用されてもよい。この場合、物体検知装置７０は省略されてもよい。

次に、図６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である吐出量制御機能の別の一例について説明する。図６は、地面を掘削するためのバケット閉じ操作が行われた場合に吐出量制御機能が実行されるときの右メインポンプ１４Ｒの吐出圧Ｐｄ及び吐出量Ｑｄとバケットシリンダ９の伸長速度ｖとの時間的推移の概要を示す。そのため、以下の説明は、コントローラ３０がバケットシリンダ９の伸長速度ｖに基づいて右メインポンプ１４Ｒの吐出量を制御する場合に関するが、コントローラ３０が他の油圧アクチュエータの動作速度に基づいて左メインポンプ１４Ｌ又は右メインポンプ１４Ｒの吐出量を制御する場合についても同様に適用される。例えば、バケットシリンダ９の収縮速度、アームシリンダ８の伸縮速度、ブームシリンダ７の伸縮速度、又は、旋回用油圧モータ２Ａの回転速度等に基づいて左メインポンプ１４Ｌ又は右メインポンプ１４Ｒの吐出量を制御する場合についても同様に適用される。

具体的には、図６（Ａ）は、吐出量制御機能が実行されるときの吐出圧Ｐｄの時間的推移の概要を実線で示し、吐出量制御機能が実行されないときの吐出圧Ｐｄの時間的推移の概要を点線で示している。また、図６（Ｂ）は、吐出量制御機能が実行されるときの吐出量Ｑｄの時間的推移の概要を実線で示し、吐出量制御機能が実行されないときの吐出量Ｑｄの時間的推移の概要を点線で示している。同様に、図６（Ｃ）は、吐出量制御機能が実行されるときの伸長速度ｖの時間的推移の概要を実線で示し、吐出量制御機能が実行されないときの伸長速度ｖの時間的推移の概要を点線で示している。

吐出量制御機能が実行されない場合、バケット閉じ動作が行われているときに、時刻ｔ１において掘削抵抗が増加すると、バケットボトム圧が増加し、右メインポンプ１４Ｒの吐出圧Ｐｄも、図６（Ａ）の点線で示すように増加する。

そして、バケットボトム圧が増加すると、右メインポンプ１４Ｒの吐出量Ｑｄは、ネガティブコントロール制御により、図６（Ｂ）の点線で示すように減少させられる。バケットシリンダ９のボトム側油室に流入する作動油の流量が減少し、右絞り１８Ｒを通過する作動油の流量が増加するためである。

そして、バケットシリンダ９のボトム側油室に流入する作動油の流量が減少すると、バケットボトム圧及び吐出圧Ｐｄは減少し、バケットシリンダ９の伸長速度ｖ（バケット６の閉じ速度）も減少する。このとき、ショベル１００の操作者は、多くの場合、右操作レバー２６Ｒのバケット閉じ方向へのレバー操作量を増加させる。伸長速度ｖが減少した分だけ伸長速度ｖを増加させるためである。

そして、時刻ｔ２において、右操作レバー２６Ｒがバケット閉じ方向へ更に倒されると、ネガティブコントロール制御によって減少していた吐出量Ｑｄは、図６（Ｂ）の点線で示すように増加に転じる。制御弁１７４のＰＴポートの開口面積が減少し、右絞り１８Ｒを通過する作動油の流量が減少するためである。

その結果、バケットボトム圧は、掘削抵抗が減少しない限り、再び増加に転じ、吐出圧Ｐｄも、図６（Ａ）の点線で示すように再び増加に転じる。そして、伸長速度ｖも、図６（Ｃ）の点線で示すように再び増加に転じる。

このとき、レバー操作量（吐出量Ｑｄ）の増加が大きいほど、すなわち、バケットシリンダ９のボトム側油室に流入する作動油の流量が大きいほど、バケットボトム圧は急激に増加する。しかしながら、右メインポンプ１４Ｒが吐出する作動油のほとんどは、バケットシリンダ９のボトム側油室に流入できず、制御弁１７４のＰＴポートを通って作動油タンクに排出される。そのため、伸長速度ｖは、瞬間的には増加するが、ネガティブコントロール制御により吐出量Ｑｄがその直後に減少してしまうため、実質的にはほとんど増加しない。

そして、伸長速度ｖがほとんど増加しないと、ショベル１００の操作者は、多くの場合、右操作レバー２６Ｒのバケット閉じ方向へのレバー操作量を更に増加させる。このようにして、レバー操作量の増加、バケットボトム圧（吐出圧Ｐｄ）の増加、伸長速度ｖの瞬間的な増加、ネガティブコントロール制御による吐出量Ｑｄの減少、及び伸長速度ｖの減少の順で各事象が繰り返されてしまう。

なお、伸長速度ｖの瞬間的な増加は、エンジン負荷の増加をもたらし、伸長速度ｖの増減の繰り返しは、ショベル１００の機体の不安定化をもたらしてしまう。

また、操作者は、基本的に、右操作レバー２６Ｒのレバー操作量を変えることで吐出量Ｑｄを増減させることができるが、吐出量Ｑｄの増減に対するバケットシリンダ９の反応は、伸長速度ｖ及び掘削抵抗等に応じて常に変化する。そのため、操作者は、実際に右操作レバー２６Ｒを操作するまでは、そのときの状況に適した吐出量Ｑｄをもたらす適切なレバー操作量を知ることはできない。

吐出量制御機能は、このような適切なレバー操作量を知ることができないという事実に起因するバケットシリンダ９の不安定な動きを抑えることができる。すなわち、吐出量制御機能は、そのときの状況に適した速度でバケット６を閉じさせることができる。

吐出量制御機能が実行される場合、コントローラ３０は、バケットシリンダ９の伸長速度ｖに応じて右メインポンプ１４Ｒの吐出量Ｑｄを調整する。

具体的には、コントローラ３０は、バケット角度θ３を検出するバケット角度センサＳ３、又は、バケットシリンダ９の伸縮量を検出するバケットシリンダストロークセンサ等の出力に基づいてバケットシリンダ９の伸長速度ｖを取得する。図６に示す例では、コントローラ３０は、バケット角度センサＳ３の出力に基づいてバケット６の回動角速度を算出し、更に、バケット６の回動角速度に基づいてバケットシリンダ９の伸長速度ｖを算出している。

或いは、コントローラ３０は、バケットボトム圧センサＳ９Ｂ及びバケットロッド圧センサＳ９Ｒの少なくとも一方の出力に基づいてバケットシリンダ９の伸長速度ｖを算出してもよい。

或いは、コントローラ３０は、物体検知装置７０の１つである前センサ７０Ｆの出力に基づいてバケットシリンダ９の伸長速度ｖを算出してもよく、撮像装置８０の１つである前カメラ８０Ｆが撮像した画像に公知の画像処理を施すことでバケットシリンダ９の伸長速度ｖを算出してもよい。

或いは、コントローラ３０は、上述の様々な装置の出力の任意の組み合わせに基づいてバケットシリンダ９の伸長速度ｖを算出してもよい。

そして、コントローラ３０は、例えば、バケットシリンダ９の伸長速度ｖの増加率（伸長加速度）が減少しているときに右メインポンプ１４Ｒの吐出量Ｑｄを減少させ、バケットシリンダ９の伸長速度ｖの増加率（伸長加速度）が増加しているときに右メインポンプ１４Ｒの吐出量Ｑｄを増加させるように構成されている。

そのため、右メインポンプ１４Ｒの吐出量Ｑｄは、図６（Ｂ）の実線で示すように、吐出量制御機能が実行されない場合（点線で示す推移）に比べて小さい変動幅で増加しながら、時刻ｔ３において、右操作レバー２６Ｒのレバー操作量に応じた吐出量Ｑｔに達する。バケットシリンダ９の伸長速度ｖは、図６（Ｃ）の実線で示すように、吐出量制御機能が実行されない場合（点線で示す推移）に比べて小さい変動幅で増加しながら、時刻ｔ３において、所望の伸長速度ｖｔに達する。また、右メインポンプ１４Ｒの吐出圧Ｐｄは、図６（Ａ）の実線で示すように、吐出量制御機能が実行されない場合（点線で示す推移）に比べて小さい変動幅で増加しながら、時刻ｔ３において、現在の掘削抵抗に応じた吐出圧Ｐｔに達する。

このように、コントローラ３０は、吐出量制御機能を実行して吐出量Ｑｄを制御した場合であっても、吐出量制御機能を実行しない場合とほぼ同じタイミングである時刻ｔ３で、吐出量Ｑｄをレバー操作量に応じた吐出量Ｑｔに到達させることができる。また、コントローラ３０は、吐出量制御機能を実行して吐出量Ｑｄを制御した場合であっても、吐出量制御機能を実行しない場合とほぼ同じタイミングである時刻ｔ３で、吐出圧Ｐｄを現在の掘削抵抗に応じた吐出圧Ｐｔに到達させることができる。更に、コントローラ３０は、吐出量制御機能を実行して吐出量Ｑｄを制御した場合であっても、吐出量制御機能を実行しない場合とほぼ同じタイミングである時刻ｔ３で、バケットシリンダ９の伸長速度ｖを所望の伸長速度ｖｔに到達させることができる。なお、時刻ｔ３以降においては、すなわち、吐出量Ｑｄが吐出量Ｑｔに達し、吐出圧Ｐｄが吐出圧Ｐｔに達し、且つ、伸長速度ｖが伸長速度ｖｔに達した後においては、吐出量Ｑｄ、吐出圧Ｐｄ、及び伸長速度ｖは、吐出量制御機能が実行されているか否かにかかわらず同じように推移する。したがって、コントローラ３０は、吐出量制御機能を実行することで、バケットシリンダ９の動きを鈍化させたり、掘削力を弱めたりすることはない。その上で、コントローラ３０は、時刻ｔ３に至るまでの期間において、すなわち、吐出量Ｑｄが吐出量Ｑｔに達し、吐出圧Ｐｄが吐出圧Ｐｔに達し、且つ、伸長速度ｖが伸長速度ｖｔに達するまでの期間において、バケットシリンダ９の動作に寄与することなく無駄に作動油タンクに排出されてしまう作動油の流量を抑えることができる。

なお、コントローラ３０は、バケットボトム圧センサＳ９Ｂの出力に応じて右メインポンプ１４Ｒの吐出量Ｑｄを調整してもよい。例えば、コントローラ３０は、バケットボトム圧が所定圧を上回る場合に吐出量Ｑｄを減少させてもよい。バケット閉じ動作が行われている際にバケットボトム圧が所定圧を上回る場合には、コントローラ３０は、吐出量Ｑｄを増加させたとしても、バケット６の閉じ速度を瞬間的に増加させることしかできず、却ってショベル１００の機体の不安定化をもたらすのみであると判定できるためである。このように、コントローラ３０は、バケット閉じ動作が行われている際にバケットボトム圧の時間的推移を監視することで、吐出量Ｑｄを適切に調整できる。すなわち、コントローラ３０は、少なくとも一時的には操作者による右操作レバー２６Ｒのレバー操作量とは無関係に吐出量Ｑｄを制御することで、吐出量Ｑｄが過度に増加してしまうのを防止できる。

また、図６に示す例では、コントローラ３０は、吐出圧Ｐｄがリリーフ圧Ｐｒよりも顕著に低い吐出圧Ｐｔになるように吐出量Ｑｄを調整しているが、吐出圧Ｐｄがリリーフ圧Ｐｒになるように吐出量Ｑｄを調整してもよい。

この構成により、吐出量制御機能を備えたコントローラ３０は、メインポンプ１４の吐出量が無駄に増加されてしまい、追加的に吐出された作動油が油圧アクチュエータの動作に寄与しないばかりか、却って油圧アクチュエータの動きを不安定にしてしまうのを防止できる。すなわち、コントローラ３０は、油圧アクチュエータの動作状況に応じた適切な吐出量を実現できる。その結果、コントローラ３０は、エネルギ損失を抑えることができ、ひいては、エンジン１１の燃費を改善できる。また、コントローラ３０は、メインポンプ１４の吐出圧の過度の上昇を抑えることで、エンジン負荷を低減させることができる。また、コントローラ３０は、メインポンプ１４の吐出圧の過度の上昇を抑えることで、油圧アクチュエータの動作速度の急増を抑えることができ、ひいては、ショベル１００の操作性及び安定性を向上させることができる。

また、吐出量制御機能を備えたコントローラ３０は、メインポンプ１４の吐出量が無駄に増加されてしまうのを防止できるため、油圧アクチュエータに流入できずに制御弁のＰＴポートを通じて作動油タンクに排出されてしまう作動油の流量を抑えることができる。すなわち、コントローラ３０は、油圧アクチュエータの動作に寄与することなく無駄に作動油タンクに排出されてしまう作動油の流量を抑えることができる。その結果、コントローラ３０は、エネルギ損失を抑えることができ、ひいては、エンジン１１の燃費を改善できる。

また、吐出圧Ｐｄがリリーフ圧Ｐｒよりも顕著に低い吐出圧Ｐｔになるように吐出量Ｑｄを調整することは、吐出量制御機能によって決まる吐出量Ｑｄが、パワー制御機能によって決まる吐出量Ｑｄよりも小さいことを意味する。すなわち、コントローラ３０は、エンジン１１の出力パワーよりも顕著に小さいレベルでメインポンプ１４の吸収パワーを維持しながら、油圧アクチュエータの動作状況に応じた適切な吐出量を実現できる。

上述のように、本発明の実施形態に係るショベル１００は、例えば図１〜図３に示すように、上部旋回体３と、下部走行体１と、ブーム４及びアーム５を含むアタッチメントとしての掘削アタッチメントＡＴと、油圧アクチュエータと、油圧アクチュエータへ流れる作動油を制御する制御弁１７１〜１７６と、油圧ポンプとしてのメインポンプ１４と、リリーフ弁５０と、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、メインポンプ１４の吐出圧がリリーフ弁５０のリリーフ圧で維持されるように、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。

また、本発明の実施形態に係るショベル１００では、例えば図４〜図６に示すように、コントローラ３０は、メインポンプ１４の吐出圧がリリーフ弁５０のリリーフ圧以下の所定範囲内の圧力となるように、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。

具体的には、コントローラ３０は、作動油をリリーフ弁５０から放出させない状態で、油圧アクチュエータを所望の速度で動かすための必要最低限の吐出圧及び吐出量を実現するように構成されている。より具体的には、コントローラ３０は、増減を繰り返す伸長加速度で動作していたバケットシリンダ９が略一定の伸長加速度で動作するように、伸長速度ｖに応じて右メインポンプ１４Ｒの吐出量を増減するように構成されている。

上述のような構成により、ショベル１００は、エネルギ損失を抑えながらも、作業に必要な力を出すことができる。

また、コントローラ３０は、望ましくは、メインポンプ１４の吸収パワーが駆動源としてのエンジン１１の出力パワー未満となるようにメインポンプ１４の吐出量を制御するパワー制御機能を有する。そして、コントローラ３０は、吐出量制御機能によって決まる吐出量Ｑｄが、パワー制御機能によって決まる吐出量Ｑｄよりも小さくなるように構成されている。

この構成により、コントローラ３０は、エンジン１１の出力パワーよりも顕著に小さいレベルでメインポンプ１４の吸収パワーを維持しながらも、メインポンプ１４に最大限の力を発揮させ、且つ、リリーフ流量を抑えることができる。また、コントローラ３０は、エンジン１１の出力パワーよりも顕著に小さいレベルでメインポンプ１４の吸収パワーを維持しながら、油圧アクチュエータの動作状況に応じた適切な吐出量を実現できる。

以上、本発明の好ましい実施形態について詳説した。しかしながら、本発明は、上述した実施形態に制限されることはない。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、別々に説明された特徴は、技術的な矛盾が生じない限り、組み合わせが可能である。

例えば、上述の実施形態では、コントローラ３０は、パワー制御機能を実行することで、図３の点線で示すような吐出圧Ｐｄの急激な増減の繰り返しが発生するのを抑制しているが、吐出量制御機能を実行することで、このような吐出圧Ｐｄの急激な増減の繰り返しが発生するのを抑制してもよい。例えば、コントローラ３０は、吐出量制御機能を実行することで、パワー制御機能に制限を加えてもよい。具体的には、コントローラ３０は、パワー制御機能を実行する際に導き出される最大許容吐出量から所定量を差し引いた値を目標吐出量として算出し、吐出量Ｑｄがその目標吐出量となるように吐出量Ｑｄを調整してもよい。なお、最大許容吐出量は、例えば、エンジン１１の出力パワーを吐出圧Ｐｄで除算することで導き出される。

このように、コントローラ３０は、パワー制御機能によってメインポンプ１４の吸収パワーがエンジン１１の出力パワーと等しくなるように吐出量Ｑｄを調整するのではなく、吐出量制御機能によってメインポンプ１４の吸収パワーがエンジン１１の出力パワーよりも僅かに低い状態で維持されるように吐出量Ｑｄを調整してもよい。

その結果、コントローラ３０は、吐出圧Ｐｄが急減したときにパワー制御機能によって吐出量Ｑｄが最大許容吐出量まで急増してしまうのを抑制でき、ひいては、吐出量Ｑｄの急増によって吐出圧Ｐｄが急増してしまうのを抑制できる。すなわち、コントローラ３０は、図３の点線で示すような吐出圧Ｐｄの急激な増減の繰り返しが発生するのを抑制できる。

或いは、コントローラ３０は、制御周期毎に算出される目標吐出量の増分を制限する吐出量制御機能を実行することによって、パワー制御機能に制限を加えてもよく、所定期間にわたって吐出量Ｑｄの増加を禁止或いは制限する吐出量制御機能を実行することによって、パワー制御機能に制限を加えてもよい。

このようにして、吐出量制御機能は、無駄に捨てられてしまう作動油を減らすことができる。すなわち、吐出量制御機能は、右メインポンプ１４Ｒに最大限の力を発揮させながらもリリーフ流量を抑えることができる。なお、リリーフ流量を抑えることは、吐出量制御機能によって決まる吐出量Ｑｄが、パワー制御機能によって決まる吐出量Ｑｄよりも小さいことを意味する。すなわち、コントローラ３０は、エンジン１１の出力パワーよりも顕著に小さいレベルでメインポンプ１４の吸収パワーを維持しながらも、メインポンプ１４に最大限の力を発揮させ、且つ、リリーフ流量を抑えることができる。

また、上述の実施形態では、コントローラ３０は、レギュレータ１３に制御指令を出力し、メインポンプ１４の斜板傾転角を調整してメインポンプ１４の１回転当たりの押し退け容積を制御することでメインポンプ１４の吐出量を制御する。しかしながら、コントローラ３０は、エンジン回転数を増減させることで、メインポンプ１４の吐出量を制御してもよい。具体的には、コントローラ３０は、エンジン回転数を低減させることでメインポンプ１４の吐出量を減少させ、且つ、エンジン回転数を増加させることでメインポンプ１４の吐出量を増加させてもよい。或いは、コントローラ３０は、レギュレータ１３による吐出量の制御と、エンジン回転数の増減による吐出量の制御とを併用してもよい。

また、上述の実施形態では、コントローラ３０は、基本的に、ネガティブコントロール制御を利用してメインポンプ１４の吐出量を増減させているが、ポジティブコントロール制御又はロードセンシング制御等の他の制御を利用してメインポンプ１４の吐出量を増減させてもよい。

また、上述の実施形態では、油圧式パイロット回路を備えた油圧式操作システムが開示されている。例えば、左操作レバー２６Ｌに関する油圧式パイロット回路では、パイロットポンプ１５から左操作レバー２６Ｌへ供給される作動油が、左操作レバー２６Ｌのアーム開き方向への操作によって開閉されるリモコン弁の開度に応じた流量で、制御弁１７６のパイロットポートへ伝達される。或いは、右操作レバー２６Ｒに関する油圧式パイロット回路では、パイロットポンプ１５から右操作レバー２６Ｒへ供給される作動油が、右操作レバー２６Ｒのブーム上げ方向への操作によって開閉されるリモコン弁の開度に応じた流量で、制御弁１７５のパイロットポートへ伝達される。

但し、このような油圧式パイロット回路を備えた油圧式操作システムではなく、電気式パイロット回路を備えた電気式操作システムが採用されてもよい。この場合、電気式操作システムにおける電気式操作レバーのレバー操作量は、例えば、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、電気式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応じ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。

１・・・下部走行体 ２・・・旋回機構 ２Ａ・・・旋回用油圧モータ ２Ｍ・・・走行用油圧モータ ２ＭＬ・・・左走行用油圧モータ ２ＭＲ・・・右走行用油圧モータ 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・・・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 １８・・・絞り １９・・・制御圧センサ ２６・・・操作装置 ２８・・・吐出圧センサ ２９・・・操作圧センサ ３０・・・コントローラ ４０・・・センターバイパス油路 ４２・・・パラレル油路 ４３・・・油路 ５０・・・リリーフ弁 ５１・・・チェック弁 ７０・・・物体検知装置 ７５・・・エンジン回転数調整ダイヤル ８０・・・撮像装置 １００・・・ショベル １７１〜１７６・・・制御弁 ＡＴ・・・掘削アタッチメント Ｓ１・・・ブーム角度センサ Ｓ２・・・アーム角度センサ Ｓ３・・・バケット角度センサ Ｓ４・・・機体傾斜センサ Ｓ５・・・旋回角速度センサ Ｓ７Ｂ・・・ブームボトム圧センサ Ｓ７Ｒ・・・ブームロッド圧センサ Ｓ８Ｂ・・・アームボトム圧センサ Ｓ８Ｒ・・・アームロッド圧センサ Ｓ９Ｂ・・・バケットボトム圧センサ Ｓ９Ｒ・・・バケットロッド圧センサ

Claims (6)

1. 上部旋回体と、
   下部走行体と、
   ブーム及びアームを含むアタッチメントと、
   油圧アクチュエータと、
   前記油圧アクチュエータへ流れる作動油を制御する制御弁と、
   油圧ポンプと、
   リリーフ弁と、
   制御装置と、を備え、
   前記制御装置は、前記油圧ポンプの吐出圧が前記リリーフ弁のリリーフ圧で維持されるように、前記油圧ポンプの吐出量を制御する吐出量制御機能を有する、
   ショベル。
2. 上部旋回体と、
   下部走行体と、
   ブーム及びアームを含むアタッチメントと、
   油圧アクチュエータと、
   前記油圧アクチュエータへ流れる作動油を制御する制御弁と、
   油圧ポンプと、
   リリーフ弁と、
   制御装置と、を備え、
   前記制御装置は、前記油圧ポンプの吐出圧が前記リリーフ弁のリリーフ圧以下の所定範囲内の圧力となるように、前記油圧ポンプの吐出量を制御する吐出量制御機能を有する、
   ショベル。
3. 前記制御装置は、前記油圧アクチュエータの動作速度に基づき、前記油圧ポンプの吐出量を制御する、
   請求項２に記載のショベル。
4. 前記制御装置は、前記油圧アクチュエータにおける作動油の圧力が所定の圧力以上の場合に、前記油圧ポンプの吐出量を減少させる、
   請求項３に記載のショベル。
5. 前記制御装置は、油圧駆動系の暖機の際には、前記油圧ポンプの吐出量を減少させない、
   請求項１に記載のショベル。
6. 前記制御装置は、前記油圧ポンプの吸収パワーが駆動源の出力パワー未満となるように前記油圧ポンプの吐出量を制御するパワー制御機能を有し、
   前記吐出量制御機能によって決まる吐出量は、前記パワー制御機能によって決まる吐出量より小さい、
   請求項１乃至５の何れかに記載のショベル。

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