JP2022090669A - 建設機械 - Google Patents

Abstract

【課題】油圧ポンプの流量制御において応答性の向上を図りつつ操作の違和感を抑制できる建設機械を提供する。【解決手段】建設機械は、電動機５２、ポンプ容量を段階的に異なる複数の設定容量のいずれかに切換可能な油圧ポンプ５１、電動機回転数の調整及びポンプ容量の切換により油圧ポンプ５１の流量制御を実行するコントローラ８０を備える。油圧ポンプ５１の各段の設定容量は、各段の設定容量から１段異なる設定容量に対して、電動機５２の調整可能な回転数範囲に応じて定まる調整可能な流量範囲が互いに一部領域において重なる共通流量領域を生じさせるように設定される。コントローラ８０は、油圧ポンプ５１の流量を共通流量領域上の目標流量に変更するとき、回転数センサ７３の検出回転数又は操作装置７１の操作量に基づき目標流量を実現可能なポンプ容量と電動機回転数の組み合わせの中から１つを選択する。【選択図】 図７

Description

本発明は、建設機械に係り、更に詳しくは、原動機により駆動される油圧ポンプを備えた建設機械に関する。

油圧ショベルや油圧クレーン、ホイールローダ等の建設機械には、油圧アクチュエータに圧油を供給する油圧ポンプが搭載されている。油圧ポンプは、エンジンや電動機等の原動機によって駆動される。油圧ポンプの種類としては、ポンプ容量を変更可能な可変容量型やポンプ容量が機械的に固定された固定容量型の油圧ポンプがある。可変容量型の油圧ポンプでは、原動機の回転数を一定に保って油圧ポンプを回転数一定で駆動させつつポンプ容量を変更することで、ポンプ流量を連続的に調整する。一方、固定容量型の油圧ポンプでは、原動機の回転数の変更により油圧ポンプの回転数を変更することで、ポンプ流量を連続的に調整する。

ところで、建設機械の分野では、近年、オペレータの操作をアシストして作業装置などの動作を制御する半自動制御やオペレータの操作を不要とする自動運転の需要がある。半自動制御や自動運転を行うためには、当該制御の指令に対するポンプ流量の応答性及び精度の向上が求められている。

可変容量型の油圧ポンプでは、サーボピストンの駆動によって斜板の傾転角を制御することでポンプ容量を調整するものが知られている（例えば、特許文献１を参照）。特許文献１に記載の建設機械の制御装置における油圧ポンプの容量制御では、油圧ポンプの吐出圧を一次圧として複数の弁を介してサーボピストンへ供給することで、斜板の傾転角を調整している。各弁の位置や絞りの有無を切り換えてサーボピストンの圧力室に供給する操作圧力を調整することで、斜板の傾転角の変更や当該傾転角の変更の応答速度の調整を行っている。

特許文献１に記載の建設機械に搭載された油圧ポンプのようにサーボピストンによりポンプ容量を調整する構成の場合、サーボピストンの推力によって斜板に生じるモーメントと、ポンプ本体の複数のピストンが往復動時に受ける作動油の油圧反力によって斜板に生じるモーメントとの釣り合いによって、斜板の傾転角が決定される構造になっている。この構造では、目標の傾転角に変更するには、油圧系統上の各弁の位置を切り換えてサーボピストンの圧力室を調圧することで、両者のモーメントの釣合い位置を調整する必要がある。また、当該油圧系統上の作動油は、サーボピストンに対する給排において絞りを通過することがある。このような油圧系統の調圧や作動油の絞りの通過は、ポンプ容量の調整（斜板の傾転角の調整）に対して、応答の遅れや誤差の要因となることがある。

特に、油圧ショベルでは、外気温の変化や掘削動作中の負荷の変化によって作動油の温度が変化するので、温度変化に応じて作動油の粘度が変化する。粘度の変化によって上記油圧系統の絞りを通過する作動油の流量が変化することで、油圧系統（サーボピストンの圧力室）の調圧や傾転角変更の応答速度などのポンプ容量の制御特性に変化が生じてしまう。

このように、可変容量型の油圧ポンプにおける流量制御では、ポンプ容量を調整する構造に起因して応答遅れや誤差が生じることがある。

一方、固定容量型の油圧ポンプでは、ポンプ容量を調整する油圧系統上の調圧機構や絞りなどの構造が不要であり、電動機などの回転数を自在に変更可能な原動機によって駆動されることでポンプ流量を原動機の回転数に応じて連続的に変更することが可能である。近年、電動機を車載した実用例がバッテリ技術の発展とともに主に自動車業界において多くなってきている。固定容量型の油圧ポンプにおける流量制御では、可変容量型の油圧ポンプのようなポンプ容量を調整するための構造に起因した応答遅れや誤差が生じることはない。

しかし、固定容量型の油圧ポンプを用いる場合には、例えば、以下のような問題点がある。油圧ショベルの掘削作業では、油圧ポンプの吐出圧を高圧に維持しつつ、作業負荷や作業内容に応じてポンプ流量を増減させる必要がある。原動機の回転数を制御することによってポンプ流量を調整する場合、可変容量型の油圧ポンプと同様な流量範囲を確保するには、原動機の回転数を所定の範囲に亘って調整可能とする必要がある。固定容量型の油圧ポンプに対して最小流量から最大流量までの急峻な流量調整を可能とするためには、原動機（油圧ポンプ）の回転加速度（角加速度）を当該流量調整の変化量の大きさに応じて大きくする必要がある。しかし、原動機の回転加速度（角加速度）を大きくするには、原動機の最大動力を大きく設定する必要があり、その分、原動機の大型化が懸念される。また、油圧ポンプに対して最小流量から最大流量への急峻な流量調整が要求された場合には、原動機の回転数を調整可能な範囲の下限から上限まで変化させる必要がある。この場合、要求されるポンプ流量（最大流量）に到達するまでの応答時間が長くなることが懸念される。

上記問題点が懸念される固定容量型の油圧ポンプに対して、ポンプ容量を予め設定された複数の容量のいずれかに切換可能な油圧ポンプが知られている（例えば、特許文献２を参照）。特許文献２に記載の射出成形機においては、成形サイクルの各動作工程に対応して、ポンプ容量の設定を複数の固定容量のいずれか１つに切り換えると共に、原動機の回転数を可変に制御することで、油圧ポンプの流量制御が行われている。

特開平１１－２９３７１０号公報 特開２０１８－２０４２５２号公報

前述したように、建設機械において半自動制御や自動運転を行うときには、当該制御の指令に対するポンプ流量の応答性及び精度の向上が求められている。また、油圧ショベルにおける油圧ポンプの流量制御では、オペレータによる急操作が行われた場合や掘削作業時に瞬間的な負荷の入力が生じた場合でも、油圧ポンプの目標流量に対して高い応答性や高い精度が要求されている。

特許文献２に記載の技術のように、ポンプ容量を複数段の固定容量のいずれかに切換可能である油圧ポンプでは、流量制御にて要求される目標流量に応じてポンプ容量を適切な段階の固定容量に切り換えると共に、切り換えた固定容量に対応した電動機の回転数に調整する。この流量制御では、ポンプ流量の調整範囲（最小流量から最大流量までの範囲）を複数段の固定容量によってカバーするので、ポンプ容量が完全に１つに固定された固定容量型の油圧ポンプに比べると、電動機の回転数の変化量を抑制することが可能であると考えられる。したがって、ポンプ容量を複数段の固定容量のいずれかに切換可能な油圧ポンプの流量制御では、電動機の回転数の変化量を抑制することで、電動機の最大動力の低減やポンプ流量の応答性の向上が期待される。

ただし、当該油圧ポンプの流量制御において、ポンプ容量を或る段階の固定容量から異なる段階の固定容量に切り換えると、電動機の回転数に対する油圧ポンプの流量の関係（流量の制御特性）が変化する。そのため、ポンプ容量の切換時に操作の違和感がオペレータに生じることがある。したがって、当該油圧ポンプの流量制御において、電動機回転数の変化量の抑制および操作の違和感の抑制には、油圧ポンプのポンプ容量と原動機の回転数の適切な組み合わせが重要となる。

本発明は、上記の事柄に基づいてなされたもので、その目的は、油圧ポンプの流量制御において、応答性の向上を図りつつ操作の違和感を抑制することができる建設機械を提供することである。

本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、原動機と、前記原動機によって駆動され、ポンプ容量を段階的に異なる複数の設定容量のいずれかに切換可能な油圧ポンプと、前記油圧ポンプが吐出する圧油によって駆動される油圧アクチュエータと、前記油圧アクチュエータの駆動を指示するための操作装置と、前記原動機の回転数を検出する回転数センサと、前記原動機の回転数を調整すると共に前記油圧ポンプのポンプ容量の切換を行うことで、前記油圧ポンプの流量を制御する流量制御を実行するコントローラとを備えた建設機械において、前記油圧ポンプの各段の設定容量は、各段の設定容量から１段異なる設定容量に対して、前記原動機の調整可能な回転数範囲に応じて定まる調整可能な流量範囲が互いに一部の領域において重なる共通流量領域を生じさせるように設定されており、前記コントローラは、前記油圧ポンプの流量を所定の目標流量に変更するときに、前記目標流量が前記共通流量領域上にある場合には、前記回転数センサにより検出された回転数及び前記操作装置の操作量のいずれか一方に基づき、前記目標流量を実現することが可能な前記油圧ポンプのポンプ容量と前記原動機の回転数の組み合わせの中から１つを選択することを特徴とする。

本発明によれば、ポンプ容量を複数段の設定容量のいずれかに切換可能とすることで、可変容量型の油圧ポンプのような容量制御の応答遅れがなく、また、原動機の調整可能な回転数範囲を固定容量型の油圧ポンプよりも限定的に設定可能で、その分、油圧ポンプの流量制御のおける応答時間の短縮が可能となる。また、前後段の設定容量の両方の流量範囲に対して共通流量領域を設けることで、共通流量領域上の目標流量を実現可能なポンプ容量と原動機回転数の組み合わせを複数の選択肢から選択可能となり、原動機の実回転数又は操作装置の操作量を基に当該組み合わせを選択することで、応答時間の短縮やポンプ容量の切換頻度の低減が可能になることがある。したがって、油圧ポンプの流量制御において、応答性の向上を図りつつ操作の違和感を抑制することができる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明の建設機械の第１の実施の形態を適用した油圧ショベルを示す側面図である。 本発明の建設機械の第１の実施の形態における油圧システムの概略構成を示す回路図である。 図２に示す本発明の建設機械の第１の実施の形態の一部を構成する油圧ポンプにおけるポンプ容量の各段の設定容量への切換条件を示す表である。 図２に示す本発明の建設機械の第１の実施の形態における電動機の回転数と油圧ポンプの流量との関係の一例を示す特性図である。 図２に示す本発明の建設機械の第１の実施の形態の一部を構成するコントローラの機能の一例を示すブロック図である。 図５に示す本発明の建設機械の第１の実施の形態に係るコントローラのポンプ流量制御の手順の一例を示すフローチャートである。 本発明の建設機械の第１の実施の形態に係るコントローラのポンプ流量制御におけるポンプ容量と電動機回転数の組み合わせの選択方法を示す説明図である。 本発明の建設機械の第２の実施の形態におけるコントローラの機能の一例を示すブロック図である。 本発明の建設機械の第２の実施の形態における電動機の回転数と油圧ポンプの流量との関係の一例を示す特性図である。 図８に示す本発明の建設機械の第２の実施の形態に係るコントローラのポンプ流量制御の手順の一例を示すフローチャートである。 本発明の建設機械の第２の実施の形態に係るコントローラのポンプ流量制御におけるポンプ容量と電動機回転数の組み合わせの微操作時の選択方法を示す説明図である。

以下、本発明の建設機械の実施の形態について図面を用いて説明する。本実施の形態においては、建設機械の一例として油圧ショベルを例に挙げて説明する。

［第１の実施の形態］
まず、本発明の建設機械の第１の実施の形態としての油圧ショベルの構成について図１を用いて説明する。図１は本発明の建設機械の第１の実施の形態を適用した油圧ショベルを示す側面図である。ここでは、運転席に着座したオペレータから見た方向を用いて説明する。

図１において、建設機械としての油圧ショベル１は、自走可能な下部走行体２と下部走行体２上に旋回可能に搭載された上部旋回体３とで構成された機体を備えている。上部旋回体３の前部には、掘削作業等を行うフロント作業機４が俯仰動可能に設けられている。

下部走行体２は、左右にクローラ式の走行装置１１（左側のみ図示）を備えている。左右の走行装置１１はそれぞれ、油圧アクチュエータとしての走行油圧モータ１２により駆動する。

上部旋回体３は、例えば、油圧アクチュエータとしての旋回油圧モータ（図示せず）によって下部走行体２に対して旋回駆動される。上部旋回体３は、支持構造体である旋回フレーム２１と、旋回フレーム２１上の前部左側に設置された運転室２２と、旋回フレーム２１の後端部に取り付けられたカウンタウェイト２３と、旋回フレーム２１上において運転室２２とカウンタウェイト２３との間の位置に設けられた機械室２４とを含んで構成されている。運転室２２内には、操作装置７１（後述の図２参照）等の油圧ショベル１を操作するための各種装置が配置されている。カウンタウェイト２３は、フロント作業機４との重量バランスをとるためのものである。機械室２４には、後述の油圧ポンプ５１及び電動機５２（後述の図２参照）を含む各種装置等が収容されている。

フロント作業機４は、複数のリンク部材で構成された多関節型の作業装置である。例えば、ブーム３１、アーム３２、アタッチメントとしてのバケット３３を備えている。ブーム３１は、その基端部が上部旋回体３の旋回フレーム２１の前端部に回動可能に支持されている。ブーム３１の先端部には、アーム３２の基端部が回動可能に支持されている。アーム３２の先端部には、バケット３３の基端部が回動可能に支持されている。ブーム３１、アーム３２、バケット３３はそれぞれ、ブームシリンダ３５、アームシリンダ３６、バケットシリンダ３７によって駆動される。ブームシリンダ３５、アームシリンダ３６、バケットシリンダ３７は、圧油の供給によって伸縮可能な油圧アクチュエータである。

次に、本発明の建設機械の第１の実施の形態における油圧システムの概略構成について図２～図４を用いて説明する。図２は本発明の建設機械の第１の実施の形態における油圧システムの概略構成を示す回路図である。図３は図２に示す本発明の建設機械の第１の実施の形態の一部を構成する油圧ポンプにおけるポンプ容量の各段の設定容量への切換条件を示す表である。図４は図２に示す本発明の建設機械の第１の実施の形態における電動機の回転数と油圧ポンプの流量との関係の一例を示す特性図である。

図２において、油圧ショベル１は、下部走行体２、上部旋回体３、フロント作業機４（共に図１参照）を駆動させる油圧システム５０と、オペレータの操作に応じて油圧システム５０を介して、下部走行体２、上部旋回体３、フロント作業機４の動作を制御するコントローラ８０とを備えている。

油圧システム５０は、タンク５５から作動油を吸い込んで圧油を吐出する油圧ポンプ５１と、油圧ポンプ５１を駆動する原動機としての電動機５２と、油圧ポンプ５１から吐出された圧油により駆動する各種の油圧アクチュエータ５３（１つのみ図示）と、油圧ポンプ５１から各種の油圧アクチュエータ５３に対して供給される圧油の流れ（方向及び流量）をそれぞれ制御する各種の方向制御弁５４（１つのみ図示）とを備えている。油圧ポンプ５１の構造の詳細は後述する。電動機５２は、回転数を連続的に自在に変更可能なものである。電動機５２は、コントローラ８０に電気的に接続されており、コントローラ８０の回転数指令に応じて回転数が制御される。各種の油圧アクチュエータ５３は、前述したように、走行油圧モータ１２、旋回油圧モータ（図示せず）、ブームシリンダ３５、アームシリンダ３６、バケットシリンダ３７などである。各種の方向制御弁５４は、走行油圧モータ１２、旋回油圧モータ（図示せず）、ブームシリンダ３５、アームシリンダ３６、バケットシリンダ３７などにそれぞれ対応するものであり、組み付けられて集合体としての制御弁ユニットを構成する。

各種の油圧アクチュエータ５３に対するオペレータの操作は、操作装置７１を介して行われる。操作装置７１は、各種の方向制御弁５４の駆動を介して対応する各種の油圧アクチュエータ５３の駆動をオペレータの操作（操作方向や操作量）に応じて指示するものである。操作装置７１は、例えば、電気式のレバーであり、操作（操作方向及び操作量）を検出する検出装置を備えており、検出した操作をコントローラ８０へ出力する。

油圧ポンプ５１と方向制御弁５４は、吐出ライン５６を介して接続されている。吐出ライン５６には、油圧ポンプ５１から吐出された圧油の圧力（吐出圧）を検出する圧力センサ７２が設置されている。圧力センサ７２は、検出した油圧ポンプ５１の吐出圧（検出圧力Ｐ）をコントローラ８０へ出力する。

電動機５２には、電動機５２の回転数を検出する回転数センサ７３が設置されている。回転数センサ７３は、検出した電動機５２の回転数（検出回転数Ｎ）をコントローラ８０へ出力する。

油圧ポンプ５１は、１回転当たりの吐出流量であるポンプ容量（押し除け容積）を段階的に異なる複数の設定容積のいずれかに切り替えることが可能なものである。具体的には、油圧ポンプ５１は、傾転角が変更されることでポンプ容量の変更を可能とする可変機構６１ａを有するポンプ本体６１と、可変機構６１ａを駆動させることでポンプ容量を複数の設定容量のいずれかに切り替える容量切換機構６２とを備えている。ポンプ本体６１の可変機構６１ａとしては、例えば、斜板や斜軸が挙げられる。ポンプ本体６１は、斜板又は斜軸（可変機構６１ａ）の傾転角が変更されることで、ポンプ容量の大きさが調整される。容量切換機構６２は、例えば、サーボシリンダ６３のサーボピストン６３１を可変機構６１ａに連結し、且つ、当該サーボピストン６３１の変位可能な位置を複数の位置に構造的に規制することで、可変機構６１ａの傾転角をサーボピストン６３１の限定された位置に対応した角度のみに設定するものである。

油圧ポンプ５１は、ポンプ容量を段階的に異なる複数（図２では、例えば３段）の設定容積のいずれかに切換可能に構成されている。３段の設定容積は、ポンプ容量が最小となる第１段設定容量と、ポンプ容量が最大となる第３段設定容量と、第１段設定容量よりも大きく且つ第３段設定容量よりも小さくポンプ容量が中間となる第２段設定容量である。

容量切換機構６２は、例えば、ポンプ本体６１からの吐出圧を操作圧としてサーボピストン６３１が変位するサーボシリンダ６３を備えており、サーボピストン６３１の変位可能な位置が３つの位置に構造的に規制されるように構成されている。具体的には、サーボシリンダ６３は、第１シリンダチューブ６３３内に摺動可能に配置されたサーボピストンとしての第１ピストン６３１と、第２シリンダチューブ６３４内に摺動可能に配置された第２ピストン６３２とを有している。

第１ピストン６３１は、第１シリンダチューブ６３３内を第１受圧室６３５と第２受圧室６３６に分離するピストンヘッド部６３１ａと、ピストンヘッド部６３１ａの第２受圧室６３６側の受圧面から延び、横断面の断面積がピストンヘッド部６３１ａよりも小さいピストンロッド部６３１ｂとで構成されている。第１ピストン６３１のピストンヘッド部６３１ａは、第１受圧室６３５側の受圧面積の方が第２受圧室６３６側の受圧面積よりもピストンロッド部６３１ｂの分だけ大きくなっている。第１ピストン６３１は、ピストンロッド部６３１ｂがリンク部材６７を介して可変機構６１ａに連結されており、移動位置に応じて可変機構６１ａの傾転角を変更する。

第２ピストン６３２は、第２シリンダチューブ６３４内を第３受圧室６３７と第４受圧室６３８に分離している。第３受圧室６３７には、第１ピストン６３１のピストンロッド部６３１ｂの先端部が位置している。第２ピストン６３２は、第３受圧室６３７側の受圧部分が第１ピストン６３１のピストンロッド部６３１ｂの先端部に当接可能となるように構成されている。ここで、第２ピストン６３２の第４受圧室６３８側の面積は、第１ピストン６３１のピストンヘッド部６３１ａの第１受圧室６３５側の面積から第２受圧室６３６側の面積を引いた面積より大きくなるよう設定されている。

容量切換機構６２は、さらに、サーボシリンダ６３の第１受圧室６３５に対する作動油（操作圧）の供給及び排出を選択的に切り換える第１切換弁６４と、サーボシリンダ６３の第４受圧室６３８に対する作動油（操作圧）の供給及び排出を選択的に切り換える第２切換弁６６とを備えている。第１切換弁６４、第２切換弁６６はそれぞれ、コントローラ８０に電気的に接続されており、コントローラ８０からの位置指令に応じて位置を切り換えるものである。

第１切換弁６４は、サーボシリンダ６３の第１受圧室６３５の接続先を、吐出ライン５６から分岐したパイロット供給ライン６８及びタンク５５に接続されているパイロット排出ライン６９のいずれか一方に切り換えるものである。第１切換弁６４は、例えば、３ポート２位置の電磁弁であり、位置指令の入力の有無（ＯＮ／ＯＦＦ）により第１位置Ｆ及び第２位置Ｓのいずれかに選択的に切り換えられるように構成されている。例えば、位置指令の入力が無いとき（ＯＦＦのとき）には第１位置Ｆに、位置指令が入力されたとき（ＯＮのとき）には第２位置Ｓに切り換えられる。第１位置Ｆは第１受圧室６３５をパイロット供給ライン６８に接続する位置であり、第２位置Ｓは第１受圧室６３５をパイロット排出ライン６９に接続する位置である。

第２切換弁６６は、サーボシリンダ６３の第４受圧室６３８の接続先をパイロット供給ライン６８及びパイロット排出ライン６９のいずれか一方に切り換えるものである。第２切換弁６６は、例えば、３ポート２位置の電磁弁であり、位置指令の入力の有無（ＯＮ／ＯＦＦ）により第１位置Ｆ及び第２位置Ｓのいずれかに選択的に切り換えられるように構成されている。例えば、位置指令の入力が無いとき（ＯＦＦのとき）には第１位置Ｆに、位置指令が入力されたとき（ＯＮのとき）には第２位置Ｓに切り換えられる。第１位置Ｆは第４受圧室６３８をパイロット排出ライン６９に接続する位置であり、第２位置Ｓは第４受圧室６３８をパイロット供給ライン６８に接続する位置である。

容量切換機構６２は、サーボシリンダ６３のサーボピストン６３１の移動位置が２つの切換弁６４、６６の切換位置（ＯＮ又はＯＦＦ）に応じて３つの位置に限定されるように構成されている。この構成によって、油圧ポンプ５１はポンプ容量を段階的に異なる３段の設定容量（第１段設定容量、第２段設定容量、第３段設定容量）に切り換えることが可能となっている。

ところで、ポンプ容量を連続的に変更可能な可変容量型の油圧ポンプのレギュレータでは、サーボシリンダの圧力室内の操作圧を弁操作や絞りを介して調圧することで、サーボピストンの移動位置を調整して斜板に生じるモーメントの釣合いを図りポンプ容量の制御を行っている。この構成の場合、作動油の温度変化などによって斜板に作用するモーメントの釣合い位置が変化することで、ポンプ容量の制御特性が変化することがある。

それに対して、本実施の形態に係る容量切換機構６２は、サーボシリンダ６３の受圧室６３５、６３６、６３８内の操作圧を調圧して可変機構６１ａの釣合いを図る必要がなく、サーボピストン６３１を機械的に規制した位置に変位させることで、可変機構６１ａの傾転角を段階的に異なる所定の角度に切り換えることが可能である。したがって、作動油の温度変化によってポンプ容量の制御特性が変化しないので、油圧ポンプ５１の容量制御における応答性や精度が低下することはない。

本実施の形態の容量切換機構６２においては、図３に示すように、ポンプ容量が２つの切換弁６４、６６の切換位置（ＯＮ又はＯＦＦ）に応じて３段の設定容量（第１段設定容量、第２段設定容量、第３段設定容量）のいずれかに切り換わる。詳細には、以下のとおりである。

第１に、図２に示す第１切換弁６４が第１位置Ｆ（ＯＦＦ）、第２切換弁６６が第１位置Ｆ（ＯＦＦ）の場合、サーボシリンダ６３の第１受圧室６３５への作動油（操作圧）の供給が可能となると共に、第４受圧室６３８からの作動油（操作圧）の排出が可能となる。なお、第２受圧室６３６には操作圧が常時供給されている。第１ピストン６３１のピストンヘッド部６３１ａに作用する力は、第１受圧室６３５側の受圧面積と第２受圧室６３６側の受圧面積の差によって、第１受圧室６３５側から第２受圧室６３６側へ向かう方が優勢となる。これにより、第１ピストン６３１は、ピストンロッド部６３１ｂが第２ピストン６３２に当接して第２ピストン６３２を第４受圧室６３８の端壁（ストッパ）に押し当てるまで第２ピストン６３２と共に移動する。すなわち、第１ピストン６３１は、第２ピストン６３２の移動が第４受圧室６３８の端壁により規制される第１位置まで移動する。第１ピストン６３１の第１位置への変位により、可変機構６１ａの傾転角が或る第１角度に変化してポンプ容量が最小容量である第１段設定容量に切り換わる。

第２に、第１切換弁６４が第１位置Ｆ（ＯＦＦ）、第２切換弁６６が第２位置Ｓ（ＯＮ）の場合、サーボシリンダ６３の第１受圧室６３５及び第４受圧室６３８への操作圧の供給が可能になる。第２受圧室６３６には操作圧が常時供給されているが、第１受圧室６３５側の受圧面積と第２受圧室６３６側の受圧面積の差によって第１ピストン６３１のピストンヘッド部６３１ａに作用する力は第１受圧室６３５側から第２受圧室６３６側へ向かう方が優勢となる。これにより、第１ピストン６３１は、ピストンロッド部６３１ｂが第２ピストン６３２に当接する第２位置まで変位する。ただし、第１受圧室６３５と第４受圧室６３８の操作圧の圧力が同じなので、第１ピストン６３１のピストンヘッド部６３１ａの第１受圧室６３５側の面積から第２受圧室６３６側の面積を引いた面積より大きくなるよう設定された第２ピストン６３２の第４受圧室６３８側の面積との面積差より、第２ピストン６３２は、第１ピストン６３１のピストンロッド部６３１ｂが当接しても移動せず、第１ピストン６３１の移動を規制するストッパとして機能する。この第１ピストン６３１の第２位置への移動により、可変機構６１ａの傾転角が第１角度よりも大きな第２角度に変化してポンプ容量が中間容量である第２段設定容量に切り換わる。

第３に、第１切換弁６４が第２位置Ｓ（ＯＮ）、第２切換弁６６が第１位置Ｆ（ＯＦＦ）の場合、第１受圧室６３５からの操作圧の排出が可能となる。サーボシリンダ６３の第２受圧室６３６には操作圧が常時供給されている。これにより、第１ピストン６３１は、ピストンヘッド部６３１ａが第１受圧室６３５の端壁（ストッパ）に当接して移動が規制される第３位置まで移動する。この第１ピストン６３１の第３位置への移動により、可変機構６１ａの傾転角が第２角度よりも大きな第３角度に変化してポンプ容量が最大容量である第３段設定容量に切り換わる。

本実施の形態に係る油圧ポンプ５１において、各段の設定容量と各段の設定容量から１段異なる設定容量は、電動機５２の調整可能な回転数範囲に応じて定まる調整可能な流量範囲が互いに一部の領域において重なる共通流量領域を生じさせるように設定される。すなわち、各段の設定容積に対して定まる調整可能な流量範囲と各段の設定容量から１段異なる設定容積に対して定まる調整可能な流量範囲は、互いに一部の領域で重なる共通流量領域を有している。

例えば、油圧ポンプ５１のポンプ容量が３段の設定容積のいずれかに切換可能である場合、図４に示すように、電動機５２の調整可能な回転数に対する油圧ポンプの流量の関係を示す特性図Ｍ１が第１段～第３段の設定容量（最小容量、中間容量、最大容量）の各々に対して定まる。図４中、横軸Ｎは電動機５２の回転数を、縦軸Ｑは油圧ポンプの流量を示している。

特性図Ｍ１では、油圧ポンプ５１及び電動機５２の仕様に応じて、コントローラ８０による電動機５２の調整可能な回転数範囲が設定される。具体的には、調整可能な回転数範囲として、最小回転数Ｎｎが下限であると共に最大回転数Ｎｘが上限である第１回転数範囲が設定されている。設定された第１回転数範囲に対して、油圧ポンプ５１の第１段～第３段の設定容量のそれぞれにおける調整可能な流量範囲（第１段流量範囲、第２段流量範囲、第３段流量範囲）が定まる。すなわち、各段の設定容量における調整可能な流量範囲は、第１回転数範囲の最小回転数Ｎｎに対応する流量の下限値から最大回転数Ｎｘに対応する流量の上限値までの領域である。

本特性図Ｍ１における第１段設定容量に対して定まる第１段流量範囲と第２段設定容量に対して定まる第２段流量範囲は、第１段流量範囲のうち最大流量を含むその近傍の流量領域と第２段流量範囲のうち最小流量を含むその近傍の流量領域とが互いに重なる第１共通流量領域Ｆｃ１を有している。また、第２段設定容量に対して定まる第２段流量範囲と第３段設定容量に対して定まる第３段流量範囲は、第２段流量範囲のうち最大流量を含むその近傍の流量領域と第３段流量範囲のうち最小流量を含むその近傍の流量領域とが互いに重なる第２共通流量領域Ｆｃ２を有している。

本特性図Ｍ１に示されているように、油圧ポンプ５１の調整可能な全流量範囲が３段の設定容量に対して区分して振り分けられる。したがって、固定容量型の油圧ポンプと比べて、電動機５２の調整可能な回転数範囲を限定的にすることが可能である。調整可能な回転数範囲を狭くすることで、電動機５２の最大動力を抑制することが可能であると共に、電動機５２の回転数制御の応答時間の短縮が可能となることがある。また、本特性図Ｍ１では、油圧ポンプ５１の流量が第１共通流量領域Ｆｃ１または第２共通流量領域Ｆｃ２上にある場合には、油圧ポンプ５１のポンプ容量として共通流量領域Ｆｃ１、Ｆｃ２を共有する設定容量の中から選択することが可能となる。

図２に戻り、コントローラ８０は、第１切換弁６４、第２切換弁６６にそれぞれ電気的に接続されており、第１切換弁６４、第２切換弁６６を介して油圧ポンプ５１のポンプ容量の切換制御を行う。また、コントローラ８０は、電動機５２に電気的に接続されており、電動機５２の回転数を調整する回転数制御を行う。本実施の形態に係るコントローラ８０は、特性図Ｍ１を基に油圧ポンプ５１のポンプ容量の切換制御および電動機５２の回転数制御を行うことで、油圧ポンプ５１の流量を調整する流量制御を実行するものである。コントローラ８０は、油圧ポンプ５１の流量制御において、操作装置７１が検出した操作、圧力センサ７２の検出圧力（油圧ポンプ５１の吐出圧）、回転数センサ７３の検出回転数（電動機５２の実回転数）に基づき、所定の演算処理や比較判定を行うように構成されている。

次に、本発明の建設機械の第１の実施の形態を構成するコントローラの構成及び機能について図４及び図５を用いて説明する。図５は図２に示す本発明の建設機械の第１の実施の形態の一部を構成するコントローラの機能の一例を示すブロック図である。なお、図５において、図１～図４に示す符号と同符号のものは、同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。

図５において、コントローラ８０は、ハード構成として例えば、ＲＡＭやＲＯＭ等からなる記憶装置８１と、ＣＰＵ等からなる演算処理装置８２とを備えている。記憶装置８１には、油圧ポンプ５１の流量制御や他の制御に必要なプログラムや各種情報が予め記憶されている。演算処理装置８２は、記憶装置８１からプログラムや各種情報を適宜読み込み、当該プログラムに従って処理を実行することで後述する機能を含む各種の機能を実現する。

コントローラ８０では、油圧ポンプ５１の流量制御のために、電動機５２の回転数Ｎに対する油圧ポンプ５１の流量Ｑの関係を示す特性図Ｍ１が記憶装置８１に記憶されている。特性図Ｍ１は、前述したように、各段の設定容量（第１段設定容量、第２段設定容量、第３段設定容量）ごとに回転数に対する流量が定められている（図４参照）。本実施の形態の特性図Ｍ１においては、前述したように、各段の設定容積に対して定まる流量範囲と各段の設定容量から１段異なる設定容積に対して定まる流量範囲とが一部で重なる共通流量領域Ｆｃ１、Ｆｃ２が設けられている。このため、コントローラ８０は、油圧ポンプ５１の流量が特性図Ｍ１の共通流量領域Ｆｃ１、Ｆｃ２上にある場合には、油圧ポンプ５１のポンプ容量として共通流量領域Ｆｃ１、Ｆｃ２を共有する設定容量のいずれかを選択することが可能である。これにより、コントローラ８０は、油圧ポンプ５１の流量制御の際に、応答性を考慮したポンプ容量の選択が可能となる。コントローラ８０による油圧ポンプ５１の流量制御の機能の詳細は以下のとおりである。

コントローラ８０は、油圧ポンプ５１の流量制御を実行する機能として、例えば、目標流量演算部９１、容量回転数選択部９２、容量制御部９３、及び、回転数制御部９４を備えている。

目標流量演算部９１は、操作装置７１の操作Ｌ、圧力センサ７２の検出圧力Ｐ、及び電動機５２の許容動力Ｗａに基づき、油圧ポンプ５１の目標ポンプ流量Ｑｔを演算するものである。具体的には、目標流量演算部９１は、操作装置７１の操作Ｌに基づき指示ポンプ流量ＱＬを演算する。例えば、操作装置７１の操作Ｌに対する指示ポンプ流量ＱＬの関係が規定された特性図（図示せず）が記憶装置８１に予め記憶されている。さらに、演算結果の指示ポンプ流量ＱＬと圧力センサ７２の検出圧力Ｐとを積算することで、油圧ポンプ５１の必要動力を演算する。加えて、演算結果の油圧ポンプ５１の必要動力が電動機５２の許容動力Ｗａ以下か否かを判定する。電動機５２の許容動力Ｗａは、電動機５２の仕様によって決定されるものであり、記憶装置８１に予め記憶されている。

判定結果が許容動力Ｗａ以下である場合には、演算結果の指示ポンプ流量ＱＬを油圧ポンプ５１の目標ポンプ流量Ｑｔとして設定する。判定結果がそれ以外の場合には、目標ポンプ流量Ｑｔと圧力センサ７２の検出圧力Ｐとの積算結果が許容動力Ｗａとなるように目標ポンプ流量Ｑｔを設定する。

容量回転数選択部９２は、油圧ポンプ５１の各段の設定容量（本実施の形態では、第１段設定容量、第２段設定容量、第３段設定容量）ごとに回転数に対する流量が定められている特性図Ｍ１（図４参照）を基に、目標流量演算部９１の演算結果の目標ポンプ流量Ｑｔを実現可能な設定容量と回転数の組み合わせを選択する。具体的には、容量回転数選択部９２は、特性図Ｍ１を参照して目標ポンプ流量Ｑｔを実現可能な設定容量と回転数の組み合わせをすべて抽出する。目標ポンプ流量Ｑｔが特性図Ｍ１の共通流量領域Ｆｃ１、Ｆｃ２上にない場合には、目標ポンプ流量Ｑｔを実現可能な設定容量と回転数の組み合わせが唯１つに決まるので、当該組み合わせを選択する。一方、目標ポンプ流量Ｑｔが特性図Ｍ１の共通流量領域Ｆｃ１、Ｆｃ２上にある場合には、目標ポンプ流量Ｑｔを実現可能な回転数と回転数センサの検出回転数Ｎとの偏差量が最も小さくなる組み合わせを選択する。これは、電動機５２の目標回転数への変更時間を最短にすることで、油圧ポンプ５１の流量制御における応答性の向上を図るものである。

容量制御部９３は、容量回転数選択部９２の選択結果の設定容量を油圧ポンプ５１の目標ポンプ容量とする容量指令を油圧ポンプ５１の容量切換機構６２に対して出力する。具体的には、容量制御部９３は、容量回転数選択部９２により選択された設定容量を目標ポンプ容量に設定し、ポンプ容量が目標ポンプ容量となるように、第１、第２の切換弁６４、６６に対してそれぞれＯＮ又はＯＦＦの位置指令を出力する（図３参照）。

回転数制御部９４は、容量回転数選択部９２の選択結果の回転数を電動機５２の目標回転数とする回転数指令を電動機５２に対して出力する。これにより、電動機５２の実回転数が目標回転数になるように変更される。

次に、本発明の建設機械の第１の実施の形態を構成するコントローラが実行する制御手順の一例について図５～図７を用いて説明する。図６は図５に示す本発明の建設機械の第１の実施の形態に係るコントローラのポンプ流量制御の手順の一例を示すフローチャートである。図７は本発明の建設機械の第１の実施の形態に係るコントローラのポンプ流量制御におけるポンプ容量と電動機回転数の組み合わせの選択方法を示す説明図である。なお、図７に示す特性図は図５に示す特性図と同じものである。

図５に示すコントローラ８０は、まず、操作装置７１が検出した操作Ｌを取り込み（図６に示すステップＳ１０）、指示ポンプ流量ＱＬを演算する（図６に示すステップＳ２０）。具体的には、コントローラ８０の目標流量演算部９１が、記憶装置８１に予め記憶されている特性図（図示せず）を参照し、操作装置７１の操作Ｌに応じた油圧ポンプ５１の指示ポンプ流量ＱＬを演算する。

次に、コントローラ８０は、圧力センサ７２の検出圧力Ｐ（油圧ポンプ５１の吐出圧）を取り込み（図６に示すステップＳ３０）、油圧ポンプ５１の必要動力が電動機５２の許容動力Ｗａ以下であるか否かを判定する（図６に示すステップＳ４０）。具体的には、目標流量演算部９１が、演算結果の指示ポンプ流量ＱＬと圧力センサ７２の検出圧力Ｐとを積算することで油圧ポンプ５１の必要動力を演算し、演算結果の必要動力（Ｐ×ＱＬ）が記憶装置８１に予め記憶されている電動機５２の許容動力Ｗａ以下であるかを判定する。ステップＳ４０において、ＹＥＳの場合にはステップＳ５０に進む一方、ＮＯの場合にはステップＳ６０に進む。

ステップＳ４０において、必要動力（Ｐ×ＱＬ）が許容動力Ｗａ以下である（ＹＥＳ）の場合には、目標流量演算部９１は、演算結果の指示ポンプ流量ＱＬを目標ポンプ流量Ｑｔとして設定する（図６に示すステップＳ５０）。一方、ステップＳ４０において、必要動力（Ｐ×ＱＬ）が許容動力Ｗａよりも大きい（ＮＯ）の場合には、目標ポンプ流量Ｑｔと圧力センサ７２の検出圧力Ｐとの積算値（油圧ポンプ５１の動力）が電動機５２の許容動力Ｗａとなるように、目標ポンプ流量Ｑｔを設定する（図６に示すステップＳ６０）。これにより、演算結果の目標ポンプ流量Ｑｔが指示ポンプ流量ＱＬよりも小さな値となり、油圧ポンプ５１の動力制限を図っている。

ステップＳ５０又はステップＳ６０に続いて、コントローラ８０は、回転数センサ７３の検出回転数Ｎ（電動機５２の実回転数）を取り込み（図６に示すステップＳ７０）、油圧ポンプ５１の各段の設定容量ごとに回転数に対する流量が定められている特性図Ｍ１（図４又は図７参照）を参照して目標流量演算部９１の演算結果の目標ポンプ流量Ｑｔを実現可能な設定容量と回転数の組み合わせの１つを選択する（図６に示すステップＳ８０及びＳ９０）。具体的には、コントローラ８０の容量回転数選択部９２が、記憶装置８１に予め記憶されている特性図Ｍ１（図４又は図７参照）を参照し、目標ポンプ流量Ｑｔを実現可能な設定容量と回転数の組み合わせを抽出する（図６に示すステップＳ８０）。次いで、抽出した組み合わせのうち、目標ポンプ流量Ｑｔを実現可能な回転数と回転数センサ７３の検出回転数Ｎとの偏差量が最小となる組み合わせの設定容量及び回転数を目標ポンプ容量及び目標回転数として選択する（図６に示すステップＳ９０）。

図７に示す特性図Ｍ１は、第１段設定容量と第２段設定容量の流量範囲に対して第１共通流量領域Ｆｃ１を有している共に、第２段設定容量と第３段設定容量の流量範囲に対して第２共通流量領域Ｆｃ２を有している。したがって、目標ポンプ流量Ｑｔが第１共通流量領域Ｆｃ１または第２共通流量領域Ｆｃ２上にある場合には、選択可能な設定容量と回転数の組み合わせが複数存在することになる。この場合、特性図Ｍ１において選択可能な回転数と回転数センサ７３の検出回転数Ｎ（電動機５２の実回転数）との偏差量が小さいほど、電動機５２の実回転数を目標回転数に一致させるための動力を小さくすることができると共に、実回転数を目標回転数に一致させるまでの応答時間を短くすることができる。

例えば、実際のポンプ流量がＱ０であり、ポンプ容量が第１段設定容量である場合を想定する。このとき、図７に示す特性図Ｍ１を参照すると、制御点Ｃ０の電動機５２の回転数（回転数センサ７３の検出回転数Ｎ）はＮ０となる。

この状況からポンプ流量を新たにＱ１へ変更する場合を想定する（目標ポンプ流量Ｑｔ＝Ｑ１）。この場合、図７に示す特性図Ｍ１を参照すると、各段の設定容量のうち、流量範囲が流量Ｑ１を含むものは第３段設定容量のみである。したがって、容量回転数選択部９２は、ポンプ容量として第３段設定容量を選択すると共に、第３段設定容量の特性図における流量Ｑ１に対応する回転数Ｎ１を目標回転数として選択する。

また、ポンプ流量をＱ０から新たにＱ２（目標ポンプ流量Ｑｔ＝Ｑ２）へ変更する場合を想定する。この場合、図７に示す特性図Ｍ１を参照すると、目標ポンプ流量Ｑ２は第１段設定容量及び第２段設定容量の流量範囲における第１共通流量領域Ｆｃ１上にある。つまり、各段の設定容量のうち流量範囲が目標ポンプ流量Ｑ２を含む設定容量は、第１段設定容量及び第２設定容量である。したがって、容量回転数選択部９２は、ポンプ容量として第１段設定容量及び第２設定容量のいずれか一方を選択することが可能である。換言すると、コントローラ８０は、図７に示す特性図Ｍ１における目標ポンプ流量Ｑ２に対する２つの交点Ｃ２ｆ、Ｃ２ｓのいずれか一方を制御点として選択可能である。

この場合、容量回転数選択部９２は、目標ポンプ流量Ｑ２を実現可能な第１段設定容量に対応する回転数Ｎ２ｆと回転数センサ７３の検出回転数Ｎ０（当該演算時点での電動機５２の実回転数）との偏差量である第１偏差量と、目標ポンプ流量Ｑ２を実現可能な第２段設定容量に対応する回転数Ｎ２ｓと回転数センサ７３の検出回転数Ｎ０との偏差量である第２偏差量の大小を比較する。容量回転数選択部９２は、偏差量が最小の回転数を目標回転数として選択すると共に、選択した回転数に対応する設定容量を目標ポンプ容量として選択する。第１偏差量の方が第２偏差量よりも小さい場合には、図７に示す特性図Ｍ１上の第２段設定容量とそれに対応した回転数Ｎ２ｓが選択される。

次に、コントローラ８０は容量回転数選択部９２により選択された設定容量を目標ポンプ容量とする容量指令を容量切換機構６２に対して出力する（図６に示すステップＳ１００）。具体的には、コントローラ８０の容量制御部９３が、ポンプ容量が容量回転数選択部９２によって選択された設定容量になるように、第１、第２の切換弁６４、６６に対してそれぞれＯＮ又はＯＦＦの位置指令を出力する。これにより、図２に示す第１、第２の切換弁６４、６６の各切換位置が位置指令に応じた位置となる。その結果、サーボシリンダ６３の受圧室６３５、６３８に対して第１、第２切換弁６４、６６を介した操作圧の給排が生じることで、サーボシリンダ６３のサーボピストン６３１の位置が機械的に規制された所定の３つの位置のいずれかに定まる。これにより、可変機構６１ａの傾転角がサーボピストン６３１の位置に応じて設定され、ポンプ容量が選択された設定容量となる。

次いで、コントローラ８０は、容量回転数選択部９２により選択された回転数を目標回転数とする回転数指令を電動機５２に対して出力する（図６に示すステップＳ１１０）。これにより、図２に示す電動機５２の実回転数が目標回転数となるように変更される。その結果、油圧ポンプの回転数も電動機５２の回転数の変更に連動して変更される。したがって、油圧ポンプ５１の流量が選択された設定容量と回転数の組み合わせに応じて変更されて目標ポンプ流量に一致するように調整される。

本説明では、コントローラ８０による油圧ポンプ５１の流量制御について、流量を増加させる場合について言及した。ただし、流量を減少させる場合であっても、流量を増加させる場合と同様に、コントローラ８０は、目標ポンプ流量を実現可能なポンプ容量と電動機回転数の組み合わせのうち、回転数センサ７３の検出回転数Ｎとの偏差量が最小となる組み合わせを選択する。

本実施の形態においては、ポンプ容量が複数段の設定容積のいずれかに切換可能となるように油圧ポンプ５１を構成している。さらに、各段の設定容量および各段の設定容量から１段異なる設定容量の両方の流量範囲に対して共通流量領域Ｆｃ１、Ｆｃ２を設けている。

この構成の油圧ポンプ５１の流量制御では、共通流量領域Ｆｃ１、Ｆｃ２を設けることで、油圧ポンプ５１の調整可能な流量範囲の連続性が担保されている。さらに、共通流量領域Ｆｃ１、Ｆｃ２を設けることで、ポンプ容量の切換頻度を減らせることがある。

また、この構成の油圧ポンプ５１の容量制御では、可変容量型の油圧ポンプのようなレギュレータの調圧工程が無いので、容量制御（容量切換）の応答性が可変容量型の油圧ポンプと比べて向上する。したがって、油圧ポンプ５１の流量制御の応答性は、電動機５２の回転数制御の応答性によって大きく左右される。そこで、油圧ポンプ５１の流量制御において、電動機５２の回転数の制御変化量が最小となるようにポンプ容量と回転数の組み合わせの制御点を選択することで、応答性の向上を図っている。

油圧ショベル１では、掘削や走行、旋回の動作時に各種のアクチュエータ５３に対して負荷が掛かるので、油圧回路の圧力が増加する。油圧ポンプの吐出圧が高い状態において、油圧ポンプ５１の流量制御のために電動機５２の回転数を大きく変化させると、その分、電動機５２の必要動力やトルクが増加する。油圧ポンプ５１の流量制御において電動機５２の回転数の制御変化量を少なくすることで、電動機５２の必要動力やトルクの増加を抑制することができる。その結果、電動機５２などの小型化が可能となる。

上述したように、本発明の第１の実施の形態においては、建設機械としての油圧ショベル１が、電動機５２（原動機）と、電動機５２（原動機）によって駆動され、ポンプ容量を段階的に異なる３段（複数）の設定容量のいずれかに切換可能な油圧ポンプ５１と、油圧ポンプ５１が吐出する圧油によって駆動される油圧アクチュエータ５３と、油圧アクチュエータ５３の駆動を指示するための操作装置７１と、電動機５２（原動機）の回転数を検出する回転数センサ７３と、電動機５２（原動機）の回転数を調整すると共に油圧ポンプ５１のポンプ容量の切換を行うことで、油圧ポンプ５１の流量を制御する流量制御を実行するコントローラ８０とを備えている。油圧ポンプ５１の各段の設定容量は、各段の設定容量から１段異なる設定容量に対して、電動機５２（原動機）の調整可能な回転数範囲に応じて定まる調整可能な流量範囲が互いに一部の領域において重なる共通流量領域Ｆｃ１、Ｆｃ２を生じさせるように設定されている。コントローラ８０は、油圧ポンプ５１の流量を所定の目標流量に変更するときに、目標流量が共通流量領域上にある場合には、回転数センサ７３により検出された回転数に基づき、目標ポンプ流量（目標流量）を実現することが可能な油圧ポンプ５１のポンプ容量と電動機５２（原動機）の回転数の組み合わせの中から１つを選択する。

この構成よれば、ポンプ容量を３段（複数）の設定容量のいずれかに切換可能とすることで、可変容量型の油圧ポンプのような容量制御の応答遅れがなく、また、電動機５２の調整可能な回転数範囲を固定容量型の油圧ポンプよりも限定的に設定可能で、その分、油圧ポンプ５１の流量制御のおける応答時間の短縮が可能となる。また、前後段の設定容量の両方の流量範囲に対して共通流量領域Ｆｃ１、Ｆｃ２を設けることで、共通流量領域Ｆｃ１、Ｆｃ２上の目標ポンプ流量（目標流量）を実現可能なポンプ容量と電動機回転数の組み合わせを複数の選択肢から選択可能となり、電動機５２の実回転数を基に当該組み合わせを選択することで、応答時間の短縮やポンプ容量の切換頻度の低減が可能になることがある。したがって、油圧ポンプ５１の流量制御において、応答性の向上を図りつつ操作の違和感を抑制することができる。

また、本実施の形態に係るコントローラ８０は、目標ポンプ流量（目標流量）が共通流量領域Ｆｃ１、Ｆｃ２上にある場合には、当該目標ポンプ流量（目標流量）を実現することが可能な油圧ポンプ５１のポンプ容量と電動機５２（原動機）の回転数の組み合わせのうち、回転数センサ７３により検出された回転数と目標ポンプ流量（目標流量）を実現可能な電動機５２（原動機）の回転数との偏差量が最も小さくなる組み合わせを選択するように構成されている。

この構成によれば、目標ポンプ流量（目標流量）を実現可能な電動機５２の回転数のうち、選択された回転数が電動機５２の変更前の回転数に最も近接しているので、油圧ポンプ５１の目標ポンプ流量（目標流量）への変更時間（応答時間）が最短となると共に、油圧ポンプ５１の流量を目標流量に変更するときに電動機５２を加減速するために必要な動力を低減することができる。

さらに、本実施の形態においては、油圧ポンプ５１が、傾転角が変更されることでポンプ容量の変更を可能とする可変機構６１ａと、可変機構６１ａを駆動させることでポンプ容量を複数の設定容量のいずれかに切り換える容量切換機構６２とを有している。容量切換機構６２は、作動油の給排が行われる複数の受圧室６３５、６３８及び複数の受圧室６３５、６３８に対する作動油の給排により変位するサーボピストン６３１を有するサーボシリンダ６３と、サーボシリンダ６３の複数の受圧室６３５、６３８に対してそれぞれ作動油の供給又は排出を選択的に切り換える複数の切換弁６４、６６とを有している。サーボピストン６３１は可変機構６１ａに連結されており、サーボシリンダ６３は複数の受圧室６３５、６３８に対する作動油の給排によるサーボピストン６３１の変位可能な位置が構造的に規制されるように構成されている。

この構成によれば、油圧ポンプ５１のポンプ容量の切換を簡易な構成の容量切換機構６２により確実に行うことができる。

［第２の実施の形態］
次に、本発明の建設機械の第２の実施の形態の構成を図８及び図９を用いて説明する。図８は本発明の建設機械の第２の実施の形態におけるコントローラの機能の一例を示すブロック図である。図９は本発明の建設機械の第２の実施の形態における電動機の回転数と油圧ポンプの流量との関係の一例を示す特性図である。なお、図８及び図９において、図１～図７に示す符号と同符号のものは、同様な部分であるので、その詳細な説明は省略する。

本発明の建設機械の第２の実施の形態が第１の実施の形態に対して相違する点は、図８に示すコントローラ８０Ａが、油圧ポンプ５１の流量制御において、操作装置７１の操作が「微操作」であるか否かを判定し、「微操作」であると判定した場合には、微操作以外の場合に用いる特性図Ｍ１（図４参照）と比較して電動機５２の調整可能な回転数範囲を拡張した特性図Ｍ２（図９参照）を用いることである。なお、本実施の形態における「微操作」とは、油圧ポンプ５１の流量を微調整すること、すなわち、操作装置７１の操作量の変化量がわずかであることを意味している。つまり、当該相違点は、油圧ポンプ５１の流量調整が微調整である場合に限って、各段の設定容量の調整可能な流量範囲を拡張することである。これにより、油圧ポンプ５１の流量調整が微調整のときに、電動機５２の回転数の調整代の拡張に応じて調整可能な流量範囲を拡張することで、ポンプ容量の切換を抑制しようとするものである。

具体的には、図８において、コントローラ８０Ａは、油圧ポンプ５１の流量制御を実行する機能として、目標流量演算部９１、容量回転数選択部９２Ａ、容量制御部９３、回転数制御部９４の他に、微操作判定部９６の機能を更に備えている。微操作判定部９６は、操作装置７１の操作が「微操作」であるか否か、本実施の形態においては、操作装置７１の操作量の変化量が所定値未満であるか否かを判定するものである。詳細には、微操作判定部９６は、操作装置７１の操作に対応する指示ポンプ流量ＱＬと油圧ポンプ５１の実流量との差分が油圧ポンプ５１の最大流量の３０％以内にある場合を「微操作」である、すなわち操作装置７１の操作量の変化量が所定値未満である（ＹＥＳ）と判定し、それ以外の場合を「微操作」でない、すなわち操作装置７１の操作量の変化量が所定値以上である（ＮＯ）と判定する。指示ポンプ流量ＱＬは、目標流量演算部９１による演算と同様に、記憶装置８１に予め記憶されている特性図（図示せず）を参照して操作装置７１の操作に基づき演算される。油圧ポンプ５１の実流量は、回転数センサ７３の検出回転数Ｎと実ポンプ容量との積算により求められる。実ポンプ容量は、油圧ポンプ５１の容量切換機構６２（各切換弁６４、６６）に対して出力している容量指令（位置指令）に対応する設定容量として推定される。なお、ここでの操作装置７１の「微操作」は、操作装置７１の基準位置（例えば、中立位置）からの操作量ではないことに留意する。

また、容量回転数選択部９２Ａは、油圧ポンプ５１の各段の設定容量（第１段設定容量、第２段設定容量、第３段設定容量）ごとに回転数に対する流量が定められている特性図Ｍ２（図９参照）を基に、目標流量演算部９１の演算結果の目標ポンプ流量Ｑｔを実現可能な設定容量と回転数の組み合わせを選択する。ただし、容量回転数選択部９２Ａは、図９に示す特性図Ｍ２における電動機５２の調整可能な回転数範囲を操作装置７１の「微操作」の有無に応じて選択する。

容量回転数選択部９２Ａは、操作装置７１の操作が「微操作」ではない（操作装置７１の操作量の変化量が所定値以上）と判定された場合には、第１の実施の形態と同様に、最小回転数Ｎｎが下限であると共に最大回転数Ｎｘが上限である第１回転数範囲が電動機５２の調整可能な回転数範囲として設定された特性図Ｍ２を選択する。この場合、第１の実施の形態と同様に、容量回転数選択部９２Ａは、第１回転数範囲が調整可能な回転数範囲である特性図Ｍ２を参照して目標ポンプ流量Ｑｔを実現可能な設定容量と回転数の組み合わせをすべて抽出する。目標ポンプ流量Ｑｔが特性図Ｍ２の共通流量領域Ｆｃ１、Ｆｃ２上にない場合には、目標ポンプ流量Ｑｔを実現可能な設定容量と回転数の組み合わせが唯１つに決まる。一方、目標ポンプ流量Ｑｔが特性図Ｍ２の共通流量領域Ｆｃ１、Ｆｃ２上にある場合には、目標ポンプ流量Ｑｔを実現可能な回転数と回転数センサの検出回転数Ｎとの偏差量が最小となる組み合わせを選択する。

一方、操作装置７１の操作が「微操作（操作装置７１の操作量の変化量が所定値未満）」であると判定された場合には、容量回転数選択部９２Ａは、第１回転数範囲に回転数拡張領域を追加した第２回転数範囲が電動機５２の調整可能な回転数範囲として設定された特性図Ｍ２（図９）を選択する。回転数拡張領域は、最小回転数Ｎｎよりも低い回転数の拡張最小回転数Ｎｎｅから最小回転数Ｎｎまでの最小側拡張領域と、最大回転数Ｎｘよりも高い回転数の拡張最大回転数Ｎｘｅから最大回転数Ｎｘまでの最大側拡張領域とで構成される。すなわち、第２回転数範囲は、拡張最小回転数Ｎｎｅを下限とすると共に拡張最大回転数Ｎｘｅを上限とするものである。拡張最小回転数Ｎｎｅ及び拡張最大回転数Ｎｘｅは、例えば、油圧ポンプ５１及び電動機５２の仕様の許容値を基に設定されるものであり、最小回転数Ｎｎ及び最大回転数Ｎｘは油圧ポンプ５１及び電動機５２の仕様の許容値に対して裕度をもって設定される。

本特性図Ｍ２では、電動機５２の調整可能な回転数範囲として最小側拡張領域および最大側拡張領域の分だけ拡張された第２回転数範囲が選択されることで、第２回転数範囲に応じて定まる各段の設定容量の調整可能な流量範囲（第１段拡大流量範囲、第２段拡大流量範囲、第３段拡大流量範囲）もそれぞれ拡張されている。各段の設定容量の調整可能な流量範囲を拡張することで、操作装置７１の「微操作」時におけるポンプ容量の切換を抑制しようとするものである。

この場合、容量回転数選択部９２Ａは、回転数拡張領域を含む第２回転数範囲が調整可能な回転数範囲である特性図Ｍ２を参照して目標ポンプ流量Ｑｔを実現可能な設定容量と回転数の組み合わせをすべて抽出する。さらに、抽出した組み合わせのうち、ポンプ容量を変更しない組み合わせを優先的に選択する。これは、設定容量ごとに回転数に対する流量の特性が異なるので、ポンプ流量の微調整に相当する操作装置７１の「微操作」時にポンプ容量を切り換えると、流量特性が変化して操作の違和感が生じる懸念があるためである。

次に、本発明の建設機械の第２の実施の形態を構成するコントローラが実行する制御手順の一例について図８、図１０及び図１１を用いて説明する。図１０は図８に示す本発明の建設機械の第２の実施の形態に係るコントローラのポンプ流量制御の手順の一例を示すフローチャートである。図１１は本発明の建設機械の第２の実施の形態に係るコントローラのポンプ流量制御におけるポンプ容量と電動機回転数の組み合わせの微操作時の選択方法を示す説明図である。図１０及び図１１において、図１～図９に示す符号と同符号のものは、同様な部分であるので、その詳細な説明は省略する。

図８に示すコントローラ８０Ａでは、目標ポンプ流量Ｑｔを演算する手順（ステップＳ１０～Ｓ６０）が第１の実施の形態の場合と同様であり、その説明を省略する。

次に、コントローラ８０Ａは、回転数センサ７３からの検出回転数Ｎ（電動機５２の実回転数）を取り込み（図１０に示すステップＳ７０）、回転数センサ７３の検出回転数Ｎ及び実際のポンプ容量に基づき油圧ポンプ５１の実流量を演算し（図１０に示すステップＳ７２）、操作装置７１の操作が「微操作」であるか否かを判定する（ステップＳ７４）。具体的には、コントローラ８０Ａの微操作判定部９６が、油圧ポンプ５１の容量切換機構６２（各切換弁）に対して出力している容量指令（位置指令）に対応する設定容量を実ポンプ容量と推定する。さらに、推定した実ポンプ容量と回転数センサ７３の検出回転数Ｎとを積算して油圧ポンプ５１の実流量を演算する。さらに、演算した油圧ポンプ５１の実流量と目標ポンプ流量Ｑｔとの差分が油圧ポンプ５１の最大流量の３０％以下であるかを判定する。当該差分が最大流量の３０％以下の場合には操作装置７１の操作が「微操作」である（ＹＥＳ）と判定する一方、当該差分が最大流量の３０％を超えている場合には操作装置７１の操作は「微操作」でない（ＮＯ）と判定する。ステップＳ７４にて、ＹＥＳの場合にはステップＳ７６に進む一方、ＮＯの場合にはステップＳ８０に進む。なお、上述した「微操作」の有無の判定は、操作装置７１の操作量の変化量が所定値未満であるか否かを判定することと同様なものである。

ステップＳ７４にて、操作装置７１の操作が「微操作」でない（ＮＯ）と判定した場合には、第１の実施の形態と同様な制御手順を実行する。すなわち、コントローラ８０Ａは、最小回転数Ｎｎが下限であると共に最大回転数Ｎｘが上限である回転数拡張領域の無い第１回転数範囲を調整可能な回転数範囲とする特性図Ｍ２（図１１参照）を選択して参照することで、目標ポンプ流量Ｑｔを実現可能な設定容量と回転数を抽出し（図１０に示すステップＳ８０）、目標ポンプ流量Ｑｔを実現可能な回転数と回転数センサ７３の検出回転数Ｎとの偏差量が最小となる組み合わせの設定容量及び回転数を目標ポンプ容量及び目標回転数として選択する（図１０に示すステップＳ９０）。その後、選択した目標ポンプ容量及び目標回転数を制御指令としてそれぞれ容量切換機構６２（各切換弁６４、６６）及び電動機５２へ出力する（図１０に示すステップＳ１００～Ｓ１１０）。

一方、ステップＳ７４にて操作装置７１の操作が「微操作」である（ＹＥＳ）と判定した場合には、コントローラ８０Ａの容量回転数選択部９２Ａが、拡張最小回転数Ｎｎｅを下限とすると共に拡張最大回転数Ｎｘｅを上限とする回転数拡張領域有りの第２回転数範囲が調整可能な回転数範囲として設定された特性図Ｍ２（図１１参照）を選択して参照することで、目標ポンプ流量Ｑｔを実現可能な設定容量と回転数を抽出する（図１０に示すステップＳ８２）。次いで、抽出した組み合わせのうち、ポンプ容量を変更しない組み合わせが存在するか否かを判定する（図１０に示すステップＳ８４）。ステップＳ８４にて、ＹＥＳの場合にはステップＳ９２に進む一方、ＮＯの場合にはステップＳ９０に進む。ステップＳ９０の制御手順の実行は第１の実施の形態と同様なので説明を省略する。

ステップＳ８４にて、ポンプ容量を変更しない組み合わせが存在する場合（ＹＥＳの場合）には、コントローラ８０Ａの容量回転数選択部９２Ａがポンプ容量を変更しないで目標ポンプ流量Ｑｔを実現可能な組み合わせの回転数を目標回転数として選択する（図１０に示すステップＳ９２）。

例えば、実際のポンプ流量がＱ３であり、ポンプ容量が第１段設定容量である場合を想定する。このとき、図１１に示す特性図Ｍ２を参照すると、制御点Ｃ３の電動機５２の回転数Ｎ（回転数センサ７３の検出値）は、回転数拡張領域を含まない回転数範囲における最大回転数Ｎｘの近傍に位置するＮ３ｆとなっている。この状況から油圧ポンプ５１の流量をＱ４（目標ポンプ流量Ｑｔ＝Ｑ４）へ変更する場合を想定する。

もし、最小回転数Ｎｎが下限であると共に最大回転数Ｎｘが上限である回転数拡張領域の無い第１回転数範囲を調整可能な回転数範囲とする特性図Ｍ２が選択された場合、つまり、第１の実施の形態の場合と同じ特性図を用いる場合、目標ポンプ流量Ｑ４は第２段設定容量の流量範囲のみに位置している。したがって、第２段設定容量の特性図Ｍ２上の制御点Ｃ４ｓが選択される。すなわち、目標ポンプ容量として第２段設定容量が選択されると共に、制御点Ｃ４ｓに対応する回転数Ｎ４ｓが目標回転数として選択されることになる。この場合、ポンプ容量が第１段設定容量から第２段設定容量に切り換わり、電動機５２の回転数がＮ３ｆからＮ４ｓへと変更される。

ポンプ流量をＱ３からＱ４へと変更する流量調整が操作装置７１の「微操作」に相当する場合、回転数に対する流量の特性が異なる第１段設定容量から第２段設定容量への切換を行うと、流量特性が変化することで操作の違和感が生じる懸念がある。

そこで、本実施の形態においては、操作装置７１の操作が「微操作」である場合、拡張最小回転数Ｎｎｅを下限とすると共に拡張最大回転数Ｎｘｅを上限とする回転数拡張領域を追加した第２回転数範囲を調整可能な回転数範囲とする特性図Ｍ２を参照する。最大側拡張領域および最大側拡張領域を含む第２回転数範囲を調整可能とする特性図Ｍ２では、各段の設定容量に対して定まる流量範囲が拡大される。そのため、拡張領域の回転数範囲が無い特性図Ｍ２を選択する場合と異なり、目標ポンプ流量Ｑ４が第２段設定容量の流量範囲に位置するだけでなく、第１段設定容量における拡張された第１段拡張流量範囲内に位置するようになる。

したがって、目標ポンプ流量Ｑ４を実現可能な設定容量と回転数の組み合わせとして、第２段設定容量と回転数Ｎ４ｓの組み合わせ（制御点Ｃ４ｓ）に加えて、第１段設定容量と回転数Ｎ４ｆの組み合わせ（制御点Ｃ４ｆ）が抽出される。当該時点でのポンプ容量が第１段設定容量なので、ポンプ容量を変更しない組み合わせとして第１段設定容量および回転数Ｎ４ｆが存在している。したがって、ポンプ容量を変更しない組み合わせである第１段設定容量および回転数Ｎ４ｆが目標ポンプ容量および目標回転数として選択される。これにより、ポンプ容量が変更されずに第１段設定容量が維持されると共に、電動機５２の回転数がＮ３ｆからＮ４ｆへ変更されることで、油圧ポンプ５１の実流量が目標ポンプ流量Ｑ４へと調整される。

本実施の形態においては、操作装置７１の操作が「微操作」である場合に、調整可能な回転数範囲として拡張領域を追加した特性図Ｍ２を参照して目標ポンプ流量を実現可能な設定容量と回転数の組み合わせを選択する。したがって、油圧ポンプ５１の流量制御において、ポンプ容量が第１段設定容量である場合には、電動機５２の回転数が最大回転数Ｎｘの近傍にあるときに回転数の調整代を拡張することができる。また、ポンプ容量が第２段設定容量である場合には、電動機５２の回転数が最小回転数Ｎｎの近傍及び最大回転数Ｎｘの近傍にあるときに回転数の調整代を拡張することができる。また、ポンプ容量が第３段設定容量である場合には、電動機５２の回転数が最小回転数Ｎｎの近傍にあるときに回転数の調整代を拡張することができる。このことから、油圧ポンプ５１の流量の微調整のときに、ポンプ容量の切換頻度を低減することができる。これにより、ポンプ容量の切換による流量特性の変化を抑制することができるので、操作装置７１の「微操作」のときの操作性の違和感を抑制することができる。

また、本実施の形態においては、操作装置７１の操作が「微操作」である場合に、ポンプ容量を変更しない設定容量及び回転数の組み合わせを目標ポンプ容量及び目標回転数として優先的に選択するので、操作装置７１の操作が「微操作」のときのポンプ容量の切換頻度を低減することができる。

なお、油圧ポンプ５１の流量をＱ３からＱ５（目標ポンプ流量Ｑｔ＝Ｑ５）へと変更する場合には、当該操作が「微操作」に相当する場合であっても、ポンプ容量を第１段設定容量のまま維持して目標ポンプ流量Ｑ５を実現することは不可能である。なぜなら、調整可能な回転数範囲として拡張領域を含む特性図Ｍ２において、目標ポンプ流量Ｑ５が第１段設定容量の第１段拡張流量範囲内に含まれていないからである。そのため、目標ポンプ流量Ｑ５を実現可能である第２段設定容量と回転数Ｎ５ｓの組み合わせ（制御点Ｃ５ｓ）が選択される。これにより、ポンプ容量が第１段設定容量から第２段設定容量に切り換わり、電動機５２の回転数がＮ３ｆからＮ５ｓへ変更される。

上述した本発明の建設機械の第２の実施の形態によれば、前述した第１の実施の形態と同様に、ポンプ容量を３段（複数）の設定容量のいずれかに切換可能とすることで、可変容量型の油圧ポンプのような容量制御の応答遅れがなく、また、電動機５２の調整可能な回転数範囲を固定容量型の油圧ポンプよりも限定的に設定可能で、その分、油圧ポンプ５１の流量制御のおける応答時間の短縮が可能となる。また、前後段の設定容量の両方の流量範囲に対して共通流量領域Ｆｃ１、Ｆｃ２を設けることで、共通流量領域Ｆｃ１、Ｆｃ２上の目標ポンプ流量（目標流量）を実現可能なポンプ容量と電動機回転数の組み合わせを複数の選択肢から選択可能となり、操作装置７１の操作量を基に当該組み合わせを選択することで、応答時間の短縮やポンプ容量の切換頻度の低減が可能になることがある。したがって、油圧ポンプ５１の流量制御において、応答性の向上を図りつつ操作の違和感を抑制することができる。

また、本実施の形態においては、コントローラ８０Ａが、操作装置７１の操作が微操作（操作量の変化量が所定値未満）であるか否かを判定し、微操作ではない（操作量の変化量が所定値以上である）と判定された場合には電動機５２（原動機）の調整可能な回転数範囲として最小回転数Ｎｎ（第１回転数）が下限であると共に最大回転数Ｎｘ（第２回転数）が上限である第１回転数範囲を選択して油圧ポンプ５１の流量制御を実行する一方、微操作（操作量の変化量が所定値未満）であると判定された場合には電動機５２（原動機）の調整可能な回転数範囲として最小回転数Ｎｎ（第１回転数）よりも低い回転数Ｎｎｅを下限とすると共に最大回転数Ｎｘ（第２回転数）よりも高い回転数Ｎｘｅを上限とする第２回転数範囲を選択して油圧ポンプ５１の流量制御を実行するように構成されている。コントローラ８０Ａは、第１回転数範囲を電動機５２（原動機）の調整可能な回転数範囲として選択した場合において目標流量が共通流量領域Ｆｃ１、Ｆｃ２上にあるときには、回転数センサ７３により検出された回転数Ｎに基づき目標ポンプ流量（目標流量）を実現することが可能な油圧ポンプ５１のポンプ容量と電動機５２（原動機）の回転数の組み合わせの中から１つを選択し、第２回転数範囲を電動機５２（原動機）の調整可能な回転数範囲として選択した場合には、目標ポンプ流量（目標流量）を実現することが可能な油圧ポンプ５１のポンプ容量と電動機５２（原動機）の回転数の組み合わせのうち、油圧ポンプ５１のポンプ容量を変更せずに維持可能な組み合わせが存在する場合には、油圧ポンプ５１のポンプ容量を維持可能な設定容量と電動機５２（原動機）の回転数の組み合わせを優先的に選択するように構成されている。

この構成によれば、操作装置７１の操作が微操作（操作量の変化量が所定値未満）である場合、油圧ポンプ５１の流量制御における電動機５２の回転数の調整代が微操作以外のときよりも拡張されるので、微操作以外のときにはポンプ容量を切り換える条件であっても、ポンプ容量を切り換えずに維持することが可能な場合がある。したがって、操作装置７１の操作が微操作のときに、ポンプ容量の切換頻度を低減することができ、ポンプ容量の切換による流量特性の変化に起因した操作の違和感を抑制することができる。

なお、本発明は本実施の形態に限られるものではなく、様々な変形例が含まれる。上記した実施形態は本発明をわかり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。ある実施形態の構成の一部を他の実施の形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施の形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加、削除、置換をすることも可能である。

例えば、上述した第１及び第２の実施の形態においては、本発明を油圧ショベル１に適用した例を示したが、本発明は油圧クレーンやホイールローダ等の各種の建設機械に広く適用することができる。

また、上述した第１および第２の実施の形態においては、油圧ポンプ５１の容量切換機構６２がサーボシリンダ６３と第１、第２の切換弁６４、６６とを備える構成の例を示した。しかし、容量切換機構６２は、段階的に異なる複数の設定容量のいずれかに機械的に切り換えることが可能な構成であるならば、どのような構成も可能である。

また、上述した実施の形態においては、操作装置７１の操作（操作方向及び操作量）を電気的に検出して操作信号をコントローラ８０、８０Ａへ出力する構成の例を示した。しかし、操作装置７１の操作を操作装置７１が生成する操作パイロット圧によって検出する構成も可能である。操作装置７１が生成する操作パイロット圧は、例えば、圧力センサによって検出する。

また、上述した実施の形態においては、油圧ポンプ５１を駆動する原動機として電動機５２を採用した構成の例を示した。しかし、油圧ポンプ５１を駆動する原動機は、回転数を連続的に変更可能なものである構成であれば、任意である。

また、本実施の形態においては、サーボシリンダ６３の第１、第２、第４受圧室６３５、６３６、６３８へ供給される操作圧が吐出ライン５６を介して供給されている例を示した。しかし、リリーフ弁で吐出圧力を設定できる、例えばギヤポンプ等の外部油圧源を用いて、当該第１、第２、第４受圧室６３５、６３６、６３８に操作圧を供給することも可能である。

１…油圧ショベル（建設機械）、 ５１…油圧ポンプ、 ５２…電動機（原動機）、 ５３…油圧アクチュエータ、 ６１ａ…可変機構、 ６２…容量切換機構、 ６３…サーボシリンダ、 ６３１…サーボピストン、 ６３５…第１受圧室（受圧室）、 ６３８…第４受圧室（受圧室）、 ６４…第１切換弁（切換弁）、 ６６…第２切換弁（切換弁）、 ７１…操作装置、 ７３…回転数センサ、 ８０、８０Ａ…コントローラ

Claims (4)

1. 原動機と、
   前記原動機によって駆動され、ポンプ容量を段階的に異なる複数の設定容量のいずれかに切換可能な油圧ポンプと、
   前記油圧ポンプが吐出する圧油によって駆動される油圧アクチュエータと、
   前記油圧アクチュエータの駆動を指示するための操作装置と、
   前記原動機の回転数を検出する回転数センサと、
   前記原動機の回転数を調整すると共に前記油圧ポンプのポンプ容量の切換を行うことで、前記油圧ポンプの流量を制御する流量制御を実行するコントローラとを備えた建設機械において、
   前記油圧ポンプの各段の設定容量は、各段の設定容量から１段異なる設定容量に対して、前記原動機の調整可能な回転数範囲に応じて定まる調整可能な流量範囲が互いに一部の領域において重なる共通流量領域を生じさせるように設定されており、
   前記コントローラは、前記油圧ポンプの流量を所定の目標流量に変更するときに、前記目標流量が前記共通流量領域上にある場合には、前記回転数センサにより検出された回転数及び前記操作装置の操作量のいずれか一方に基づき、前記目標流量を実現することが可能な前記油圧ポンプのポンプ容量と前記原動機の回転数の組み合わせの中から１つを選択する
   ことを特徴とする建設機械。
2. 請求項１に記載の建設機械において、
   前記コントローラは、前記目標流量が前記共通流量領域上にある場合には、前記目標流量を実現することが可能な前記油圧ポンプのポンプ容量と前記原動機の回転数の組み合わせのうち、前記回転数センサにより検出された回転数と前記目標流量を実現可能な前記原動機の回転数との偏差量が最も小さくなる組み合わせを選択する
   ことを特徴とする建設機械。
3. 請求項１に記載の建設機械において、
   前記コントローラは、
   前記操作装置の操作量の変化量が所定値未満であるか否かを判定し、
   前記操作量の変化量が前記所定値以上であると判定された場合には、前記原動機の調整可能な回転数範囲として、第１回転数が下限であると共に第２回転数が上限である第１回転数範囲を選択して前記油圧ポンプの流量制御を実行する一方、
   前記操作量の変化量が前記所定値未満であると判定された場合には、前記原動機の調整可能な回転数範囲として、前記第１回転数よりも低い回転数を下限とすると共に前記第２回転数よりも高い回転数を上限とする第２回転数範囲を選択して前記油圧ポンプの流量制御を実行し、
   前記コントローラは、
   前記第１回転数範囲を前記原動機の調整可能な回転数範囲として選択した場合において、前記目標流量が前記共通流量領域上にあるときには、前記回転数センサにより検出された回転数に基づき、前記目標流量を実現することが可能な前記油圧ポンプのポンプ容量と前記原動機の回転数の組み合わせの中から１つを選択し、
   前記第２回転数範囲を前記原動機の調整可能な回転数範囲として選択した場合には、前記目標流量を実現することが可能な前記油圧ポンプのポンプ容量と前記原動機の回転数の組み合わせのうち、前記油圧ポンプのポンプ容量を変更せずに維持可能な組み合わせが存在する場合には、前記油圧ポンプのポンプ容量を維持可能な設定容量と前記原動機の回転数の組み合わせを優先的に選択する
   ことを特徴とする建設機械。
4. 請求項１に記載の建設機械において、
   前記油圧ポンプは、
   傾転角が変更されることでポンプ容量の変更を可能とする可変機構と、
   前記可変機構を駆動させることでポンプ容量を複数の設定容量のいずれかに切り換える容量切換機構とを有し、
   前記容量切換機構は、
   作動油の給排が行われる複数の受圧室及び前記複数の受圧室に対する作動油の給排により変位するサーボピストンを有するサーボシリンダと、
   前記サーボシリンダの前記複数の受圧室に対してそれぞれ作動油の供給又は排出を選択的に切り換える複数の切換弁とを有し、
   前記サーボピストンは、前記可変機構に連結されており、
   前記サーボシリンダは、前記複数の受圧室に対する作動油の給排による前記サーボピストンの変位可能な位置が構造的に規制されるように構成されている
   ことを特徴とする建設機械。

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