JP4675320B2

JP4675320B2 - 作業機械の油圧駆動装置

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Description

本発明は、油圧ショベル等の作業機械に搭載されて好適な油圧駆動装置に関するものである。

この種の従来の油圧駆動装置として、例えば特許文献１，２にて提案されているものが知られている。特許文献１に係る油圧駆動装置では、オペレータが選択した作業モードに適合するエンジン出力トルク特性および油圧ポンプ吸収トルク特性をそれぞれ設定するようにされている。一方、特許文献２に係る油圧駆動装置では、操作レバーの特定の操作状態を検知することで作業機等が特定の操作状態にあることを検知し、作業機等が特定の操作状態にあるときに油圧ポンプの吸収トルクの最大値をその操作状態に合わせて所定値に設定するようにされている。

特開平２−３８６３０号公報特開２００２−２９５４０８号公報

前記特許文献１に係る油圧駆動装置において、オペレータが重掘削モードを選択した場合には、エンジンは全負荷運転とされ、図１１（ａ）において記号ＥＬａのラインで示されるエンジン出力トルク特性が設定される。このエンジン出力トルク特性ラインＥＬａにおいては、設定エンジン回転数ＮＡに向けてレギュレーションラインＲａが設定されるとともに、エンジン回転数Ｎａにおいてエンジンの出力（馬力）が最大となるように設定され、このエンジン回転数Ｎａにおいてエンジンの出力トルクはＴａとされる（以下、エンジン回転数Ｎａとエンジンの出力トルクＴａとにより特定される出力トルク点を「出力トルク点Ｍａ」称する。）。また、可変容量型油圧ポンプ（以下、単に「油圧ポンプ」という。）の吐出油量調整により、同図（ａ）において記号ＰＬａのラインで示される油圧ポンプ吸収トルク特性が設定される。ここで、この油圧ポンプ吸収トルク特性ラインＰＬａは、エンジン回転数を変数とする単調増加関数になるようにされる。そして、出力トルク点Ｍａにおいてエンジンの出力トルクと油圧ポンプの吸収トルクとが一致（以下、このような状態を「マッチング」と称する。）され、出力トルク点Ｍａにおけるエンジン馬力、つまりエンジンの最大馬力を油圧ポンプが吸収することで、重掘削作業を高効率で行えるようにされている。このように、例えば、出力トルク点Ｍａにおけるエンジンの出力トルクＴａとエンジン回転数Ｎａとを目標値とし、エンジンの目標回転数と実回転数との偏差を演算しながら油圧ポンプの吸収トルクを増減させて、出力トルク点Ｍａにおいてエンジンの出力トルクと油圧ポンプの吸収トルクとをマッチングさせる制御方式を「エンジン回転数センシング制御」と称し、既に公知の技術である。

また、同油圧駆動装置において、オペレータが掘削モードもしくは整正モードを選択した場合には、エンジンは部分負荷運転とされ、図１１（ｂ）において記号ＥＬｃのラインで示されるエンジン出力トルク特性が設定される。このエンジン出力トルク特性ラインＥＬｃにおいては、設定エンジン回転数ＮＣに向けてレギュレーションラインＲｃが設定される。また、油圧ポンプの吐出油量調整により、同図（ｂ）において記号ＰＬｃのラインで示される油圧ポンプ吸収トルク特性が設定され、油圧ポンプの吸収トルクはエンジンの設定エンジン回転数に応じてエンジンの等馬力カーブに沿った値で制御される。このような油圧ポンプの吸収トルクとエンジンの出力トルクとのマッチング方式を「等馬力制御」と称している。同図（ｂ）の場合には、エンジン回転数Ｎｃとそのエンジン回転数Ｎｃに対応するエンジンの出力トルクＴｃとにより特定される出力トルク点Ｍｃにおいてエンジンの出力トルクと油圧ポンプの吸収トルクとがマッチングされる（以下において、出力トルク点Ｍｃを「マッチング点Ｍｃ」と称する。）。この場合、設定エンジン回転数ＮＡ時におけるマッチング点Ｍｃ′よりも燃料消費率（ｇ／ｋｗ・ｈ）が低いマッチング点Ｍｃにおいてエンジンの出力トルクと油圧ポンプの吸収トルクとをマッチングさせることができるので、同馬力でありながら燃料効率の良い領域でエンジンを使用するようにされている。

一方、前記特許文献２に係る油圧駆動装置において、例えば前述の重掘削モードが選択されている状態で、操作レバーが特定の操作状態にあることが検知された場合には、油圧ポンプの吐出油量調整により、図１１（ｃ）において記号ＰＬｄのラインで示される油圧ポンプ吸収トルク特性が設定され、油圧ポンプの吸収トルクが一定に制御される。このような油圧ポンプの吸収トルクとエンジンの出力トルクとのマッチング方式を「定トルク制御」と称している。同図（ｃ）の場合には、エンジン回転数Ｎｄとそのエンジン回転数Ｎｄに対応するエンジンの出力トルクＴｄとにより特定される出力トルク点Ｍｄにおいてエンジンの出力トルクと油圧ポンプの吸収トルクとがマッチングされる（以下において、出力トルク点Ｍｄを「マッチング点Ｍｄ」と称する。）。そして、作業機等が特定の操作状態にあるときに油圧ポンプの吸収トルクの最大値をその操作状態に合わせてマッチング点Ｍｄに設定することにより、作業に必要とされる油圧ポンプの出力に制限するようにされ、これによって軽負荷作業時の燃費低減を図るようにされている。

ところで、油圧ショベルにより行われる作業において、例えば、土砂を掘削しその掘削された土砂をバケットに掬い込み、ブームを上げながら上部旋回体を旋回させてそのバケット内の土砂をダンプトラックに積み込む場合と、土砂の積み込みが終わって次の作業サイクルに移るために、ブームを下げつつ旋回する場合とでは、必要とされるエンジン出力およびポンプ出力が大幅に異なる。

しかしながら、前記特許文献１に係る油圧駆動装置では、重掘削モードが選択されている図１１（ａ）に示されるような状態で前述の一連の作業が行われる場合に、その一連の作業中に刻々と変化する作業内容や操作レバーの操作量などに応じて、言い換えれば作業条件の変化に応じて、エンジン出力およびポンプ出力を変化させることができないため、作業条件によっては無駄なエネルギを消費することになるという問題点がある。

また、前記特許文献２に係る油圧駆動装置では、前述の一連の作業が行われる場合に、図１１（ｃ）に示されるように、作業条件の変化に応じてポンプ出力を制限することで、無駄なエネルギ消費を抑制するようにされてはいるものの、その一連の作業中においてエンジンはレギュレーションラインＲａ上（エンジン回転数ＮＡ〜Ｎｄ）の範囲で運転されることになり、常に燃料消費率の悪い状態が続き、無駄な燃料消費がなされるという問題点がある。

また、図１１（ｂ）および（ｃ）においてそれぞれ示されるように、エンジンの出力トルクと油圧ポンプの吸収トルクとをレギュレーションラインＲｃ，Ｒａ上のマッチング点Ｍｃ，Ｍｄにおいてマッチングさせると、油圧ポンプの製造上の問題等に起因する油圧ポンプ吸収トルク特性のばらつき（図中二点鎖線で示されるライン幅ΔＱ）に比例してポンプ吸収馬力（油圧ポンプがエンジンから吸収する馬力）のばらつきが顕著に現れて所望のポンプ吸収馬力を得ることができず、作業性を良好に保つことができないという問題点がある。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、作業条件の変化に応じてポンプ吸収馬力を最適に制御して燃費低減を図るとともに、ポンプ吸収馬力のばらつきを抑制して作業性を良好に保つことのできる作業機械の油圧駆動装置を提供することを目的とするものである。

前記目的を達成するために、第１発明による作業機械の油圧駆動装置は、
エンジンと、このエンジンにより駆動される油圧ポンプと、この油圧ポンプから吐出される圧油により作動される油圧アクチュエータとを備える作業機械の油圧駆動装置において、
作業条件を判別する作業条件判別手段と、前記エンジンの出力トルクを制御するエンジン制御手段と、前記油圧ポンプの吸収トルクを制御する油圧ポンプ制御手段とを設け、
前記作業条件判別手段にて判別される作業条件が一の作業条件であるときに、前記エンジン制御手段は、前記エンジンの出力トルク特性が前記一の作業条件に応じた一のレギュレーションラインを有する一のエンジン出力トルク特性となるように前記エンジンの出力トルクを制御するとともに、前記油圧ポンプ制御手段は、前記油圧ポンプの吸収トルク特性が、前記一のエンジン出力トルク特性が設定された際における前記エンジンの出力が最大となるエンジン回転数またはその近傍のエンジン回転数に対応する前記エンジンの出力トルクと、前記油圧ポンプの吸収トルクとを一致させる一の油圧ポンプ吸収トルク特性となるように前記油圧ポンプの吸収トルクを制御し、
前記作業条件判別手段にて判別される作業条件が前記一の作業条件とは異なる他の作業条件であるときに、前記エンジン制御手段は、前記エンジンの出力トルク特性が、エンジン回転数の全域において出力トルク水準の異なる前記他の作業条件に応じた前記一のレギュレーションラインとは異なる他のレギュレーションラインを有する他のエンジン出力トルク特性となるように前記エンジンの出力トルクを制御するとともに、前記油圧ポンプ制御手段は、前記油圧ポンプの吸収トルク特性が、前記他のエンジン出力トルク特性が設定された際における前記エンジンの出力が最大となるエンジン回転数またはその近傍のエンジン回転数に対応する前記エンジンの出力トルクと、前記油圧ポンプの吸収トルクとを一致させる他の油圧ポンプ吸収トルク特性となるように前記油圧ポンプの吸収トルクを制御し、
前記作業条件判別手段にて判別される作業条件が前記一の作業条件から前記他の作業条件に変化したときに、前記エンジン制御手段は、前記エンジンの出力トルク特性を、前記一のエンジン出力トルク特性から前記他のエンジン出力トルク特性に切り換えるとともに、前記油圧ポンプ制御手段は、前記油圧ポンプの吸収トルク特性を、前記一の油圧ポンプ吸収トルク特性から前記他の油圧ポンプ吸収トルク特性に切り換えることを特徴とするものである。

また、第２発明による作業機械の油圧駆動装置は、
エンジンと、このエンジンにより駆動される油圧ポンプと、この油圧ポンプから吐出される圧油により作動される油圧アクチュエータとを備える作業機械の油圧駆動装置において、
作業条件を判別する作業条件判別手段と、前記エンジンの出力トルクを制御するエンジン制御手段と、前記油圧ポンプの吸収トルクを制御する油圧ポンプ制御手段とを設け、
前記作業条件判別手段にて判別される作業条件が一の作業条件であるときに、前記エンジン制御手段は、前記エンジンの出力トルク特性が前記一の作業条件に応じた一のレギュレーションラインを有する一のエンジン出力トルク特性となるように前記エンジンの出力トルクを制御するとともに、前記油圧ポンプ制御手段は、前記油圧ポンプの吸収トルク特性が、前記一のエンジン出力トルク特性が設定された際における前記エンジンの出力トルクが最大となるエンジン回転数と前記エンジンの出力が最大となるエンジン回転数との間の所定のエンジン回転数に対応する前記エンジンの出力トルクと、前記油圧ポンプの吸収トルクとを一致させ、かつエンジン回転数の増減に伴い前記油圧ポンプの吸収トルクを増減させる一の油圧ポンプ吸収トルク特性となるように前記油圧ポンプの吸収トルクを制御し、
前記作業条件判別手段にて判別される作業条件が前記一の作業条件とは異なる他の作業条件であるときに、前記エンジン制御手段は、前記エンジンの出力トルク特性が、エンジン回転数の全域において出力トルク水準の異なる前記他の作業条件に応じた前記一のレギュレーションラインとは異なる他のレギュレーションラインを有する他のエンジン出力トルク特性となるように前記エンジンの出力トルクを制御するとともに、前記油圧ポンプ制御手段は、前記油圧ポンプの吸収トルク特性が、前記他のエンジン出力トルク特性が設定された際における前記エンジンの出力トルクが最大となるエンジン回転数と前記エンジンの出力が最大となるエンジン回転数との間の所定のエンジン回転数に対応する前記エンジンの出力トルクと、前記油圧ポンプの吸収トルクとを一致させ、かつエンジン回転数の増減に伴い前記油圧ポンプの吸収トルクを増減させる他の油圧ポンプ吸収トルク特性となるように前記油圧ポンプの吸収トルクを制御し、
前記作業条件判別手段にて判別される作業条件が前記一の作業条件から前記他の作業条件に変化したときに、前記エンジン制御手段は、前記エンジンの出力トルク特性を、前記一のエンジン出力トルク特性から前記他のエンジン出力トルク特性に切り換えるとともに、前記油圧ポンプ制御手段は、前記油圧ポンプの吸収トルク特性を、前記一の油圧ポンプ吸収トルク特性から前記他の油圧ポンプ吸収トルク特性に切り換えることを特徴とするものである。

前記各発明において、前記作業条件判別手段は、前記油圧アクチュエータの操作状態を検知する操作状態検知手段または前記油圧ポンプの吐出圧を検出する吐出圧検出手段を有し、前記操作状態検知手段により得られる検知結果または前記吐出圧検出手段により得られる検出結果に基づいて作業条件を判別するのが好ましい（第３発明）。

前記各発明において、前記エンジン制御手段は、前記一のエンジン出力トルク特性から前記他のエンジン出力トルク特性への切り換えに際して、当該一のエンジン出力トルク特性を当該他のエンジン出力トルク特性に近づけるように漸次に変化させるとともに、前記油圧ポンプ制御手段は、前記一の油圧ポンプ吸収トルク特性から前記他の油圧ポンプ吸収トルク特性への切り換えに際して、当該一の油圧ポンプ吸収トルク特性を当該他の油圧ポンプ吸収トルク特性に近づけるように漸次に変化させるのが好ましい（第４発明）。

第１発明および第２発明においては、作業条件判別手段にて判別される作業条件が一の作業条件から他の作業条件に変化したときに、エンジン制御手段によりエンジンの出力トルク特性が、前記一の作業条件に応じた一のエンジン出力トルク特性から前記他の作業条件に応じた他のエンジン出力トルク特性に切り換えられるとともに、油圧ポンプ制御手段により油圧ポンプの吸収トルク特性が、前記一の作業条件に応じた一の油圧ポンプ吸収トルク特性から前記他の作業条件に応じた他の油圧ポンプ吸収トルク特性に切り換えられる。したがって、油圧ポンプがエンジンから吸収する馬力（以下、「ポンプ吸収馬力」という。）を作業条件の変化に応じて最適に制御することができ、これによって無駄な燃料消費をなくして燃費の低減を図ることができる。

さらに、第１発明においては、作業条件判別手段にて判別される作業条件が一の作業条件であるときに、当該一の作業条件に応じた一のエンジン出力トルク特性が設定されるとともに、この一のエンジン出力トルク特性が設定された際におけるエンジンの出力（馬力）が最大となるエンジン回転数またはその近傍のエンジン回転数に対応するエンジンの出力トルクと、油圧ポンプの吸収トルクとを一致させる一の油圧ポンプ吸収トルク特性が設定され、油圧ポンプの製造上の問題等に起因して当該一の油圧ポンプ吸収トルク特性がばらついたとしても、当該一のエンジン出力トルク特性が設定された際におけるエンジンの最大出力点近傍のエンジン馬力を油圧ポンプが常に吸収するようにされる。また、作業条件判別手段にて判別される作業条件が前記一の作業条件とは異なる他の作業条件であるときに、当該他の作業条件に応じた他のエンジン出力トルク特性が設定されるとともに、この他のエンジン出力トルク特性が設定された際におけるエンジンの出力（馬力）が最大となるエンジン回転数またはその近傍のエンジン回転数に対応するエンジンの出力トルクと、油圧ポンプの吸収トルクとを一致させる他の油圧ポンプ吸収トルク特性が設定され、油圧ポンプの製造上の問題等に起因して当該他の油圧ポンプ吸収トルク特性がばらついたとしても、当該他のエンジン出力トルク特性が設定された際におけるエンジンの最大出力点近傍のエンジン馬力を油圧ポンプが常に吸収するようにされる。ここで、エンジンの最大出力点近傍におけるエンジン馬力の変化の度合と、エンジンの調速域におけるエンジン馬力の変化の度合とを比較した場合、前者の最大出力点近傍におけるエンジン馬力の変化の度合の方が、後者の調速域におけるエンジン馬力の変化の度合よりも著しく小さい。したがって、本発明によれば、一の作業条件および他の作業条件のいずれにおいても、ポンプ吸収馬力のばらつきを、エンジンの調速域においてエンジンの出力トルクと油圧ポンプの吸収トルクとを一致させるような油圧ポンプ吸収トルク特性が設定されている図１１（ｂ）や同図（ｃ）に示される従来技術におけるポンプ吸収馬力のばらつきと比較して著しく抑制することができ、作業性を良好に保つことができる。

また、第２発明においては、作業条件判別手段にて判別される作業条件が一の作業条件であるときに、当該一の作業条件に応じた一のエンジン出力トルク特性が設定されるとともに、この一のエンジン出力トルク特性が設定された際におけるエンジンの出力トルクが最大となるエンジン回転数とエンジンの出力（馬力）が最大となるエンジン回転数との間の所定のエンジン回転数に対応するエンジンの出力トルクと、油圧ポンプの吸収トルクとを一致させる一の油圧ポンプ吸収トルク特性が設定され、しかもこの一の油圧ポンプ吸収トルク特性はエンジン回転数の増減に伴い油圧ポンプの吸収トルクを増減させるような特性とされる。したがって、油圧ポンプの製造上の問題等に起因して前記一の油圧ポンプ吸収トルク特性がばらついたとしても、油圧ポンプの吸収トルクのばらつきが著しく抑制される。また、作業条件判別手段にて判別される作業条件が前記一の作業条件とは異なる他の作業条件であるときに、当該他の作業条件に応じた他のエンジン出力トルク特性が設定されるとともに、この他のエンジン出力トルク特性が設定された際におけるエンジンの出力トルクが最大となるエンジン回転数とエンジンの出力（馬力）が最大となるエンジン回転数との間の所定のエンジン回転数に対応するエンジンの出力トルクと、油圧ポンプの吸収トルクとを一致させる他の油圧ポンプ吸収トルク特性が設定され、しかもこの他の油圧ポンプ吸収トルク特性はエンジン回転数の増減に伴い油圧ポンプの吸収トルクを増減させるような特性とされる。したがって、油圧ポンプの製造上の問題等に起因して前記他の油圧ポンプ吸収トルク特性がばらついたとしても、油圧ポンプの吸収トルクのばらつきが著しく抑制される。本発明によれば、一の作業条件および他の作業条件のいずれにおいても油圧ポンプの吸収トルクのばらつきが著しく抑制され、その結果、ポンプ吸収馬力のばらつきを、油圧ポンプ吸収トルク特性のばらつきがほぼそのまま油圧ポンプの吸収トルクのばらつきとして出現してしまうような図１１（ｂ）や同図（ｃ）に示される従来技術におけるポンプ吸収馬力のばらつきと比較して著しく抑制することができ、作業性を良好に保つことができる。

第３発明の構成を採用することにより、刻々と変化する作業条件を容易かつ確実に判別することができる。

第４発明によれば、一のエンジン出力トルク特性から他のエンジン出力トルク特性への切り換えが漸次に行われるとともに、一の油圧ポンプ吸収トルク特性から他の油圧ポンプ吸収トルク特性への切り換えが漸次に行われるので、エンジン回転数の急激な変化や、油圧アクチュエータ等に加えられる衝撃などを緩和することができる。

図１は本発明の第１の実施形態に係る油圧ショベルの側面図である。図２は第１の実施形態における油圧駆動装置の全体概略システム構成図である。図３は第１の実施形態におけるエンジン・油圧ポンプ制御装置の機能ブロック図である。図４は作業条件の判別の処理手順を表わすフローチャートである。図５は第１の実施形態におけるエンジンの出力トルクと油圧ポンプの吸収トルクとの関係を表わす特性線図である。図６は一作業例における各種指令値のタイムチャートである。図７は第１の実施形態におけるポンプ吸収馬力のばらつきの抑制効果を説明する図である。図８はパーシャルスロットル設定時におけるエンジンの出力トルクと油圧ポンプの吸収トルクとの関係を表わす特性線図である。図９は第２の実施形態におけるエンジンの出力トルクと油圧ポンプの吸収トルクとの関係を表わす特性線図である。図１０は第２の実施形態におけるポンプ吸収馬力のばらつきの抑制効果を説明する図である。図１１は従来技術の説明図である。

符号の説明

１油圧ショベル
１７エンジン
１８油圧ポンプ
２０油圧アクチュエータ
２１燃料噴射装置
２２エンジンコントローラ
２４ポンプコントローラ
２５回転数センサ
２８電磁比例制御弁
２９圧力センサ（吐出圧検出手段）
３７油圧スイッチ（操作状態検知手段）
３８ポテンショメータ（操作状態検知手段）
３９モニタパネル
４０エンジン・油圧ポンプ制御装置
４０ａエンジン制御装置
４０ｂ油圧ポンプ制御装置
４１作業条件判別部
４２ポンプ吸収トルク指令制御部
４３制御電流指令制御部
４４スロットル指令制御部
ＥＬａ，ＥＬａ′，ＥＬｂ，ＥＬｂ′ エンジン出力トルク特性ライン
ＰＬａ，ＰＬａ′，ＰＬｂ，ＰＬｂ′ 油圧ポンプ吸収トルク特性ライン
ＰＬｅ，ＰＬｇ油圧ポンプ吸収トルク特性ライン
ＷＬａエンジン出力特性ライン

次に、本発明による作業機械の油圧駆動装置の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の各実施形態は、作業機械として油圧ショベルに本発明が適用された例である。

〔第１の実施形態〕
図１には、本発明の第１の実施形態に係る油圧ショベルの側面図が示されている。また、図２には、第１の実施形態における油圧駆動装置の全体概略システム構成図が示されている。また、図３には、第１の実施形態におけるエンジン・油圧ポンプ制御装置の機能ブロック図が示されている。

本実施形態の油圧ショベル１は、図１に示されるように、走行用油圧モータ２ａにより駆動される走行装置２ｂを備えてなる下部走行体２と、旋回用油圧モータ３ａにより駆動される旋回装置３と、この旋回装置３を介して前記下部走行体２上に配される上部旋回体４と、この上部旋回体４の前部中央位置に取着される作業機５と、その上部旋回体４の前部左方位置に設けられる運転室６を備えて構成されている。ここで、前記作業機５は、上部旋回体４側から順にブーム７、アーム８およびバケット９がそれぞれ回動可能に連結されてなり、これらブーム７、アーム８およびバケット９のそれぞれに対応するように油圧シリンダ（ブームシリンダ１０、アームシリンダ１１およびバケットシリンダ１２）が配置されている。また、前記運転室６における運転席（図示省略）の両側には、上部旋回体４の旋回動作および作業機５の屈曲起伏動作を操作する作業機操作レバー１３，１４（図２参照）が配置されるとともに、同運転席の前方には、下部走行体２の走行動作を操作する一対の走行操作レバー１５，１５（図２参照）が配置されている。

この油圧ショベル１には、図２に示されるような油圧回路１６が組まれている。この油圧回路１６は、エンジン１７により駆動される油圧ポンプ１８から吐出される作動圧油を操作弁１９を介して油圧アクチュエータ２０（ブームシリンダ１０、アームシリンダ１１、バケットシリンダ１２、走行用油圧モータ２ａ、旋回用油圧モータ３ａ）に給排するように構成されている。そして、この油圧回路１６の作動により、前記作業機５の屈曲起伏動作、上部旋回体４の旋回動作、および下部走行体２の走行動作がそれぞれ行われるようになっている。

前記エンジン１７は、ディーゼル式のエンジンであり、このエンジン１７には、蓄圧（コモンレール）式の燃料噴射装置２１が付設されている。この燃料噴射装置２１は、それ自体公知のものであって、図示による詳細説明は省略するが、燃料圧送ポンプによりコモンレール室に燃料を蓄圧し、電磁弁の開閉によりインジェクタから燃料を噴射する方式のものであり、エンジンコントローラ２２から前記電磁弁への駆動信号により燃料噴射特性が決定され、エンジン１７の低速域から高速域まで任意の噴射特性を得ることができるようにされている。本実施形態では、燃料噴射装置２１、エンジンコントローラ２２および各種センサ類を含む機器にて所謂電子制御噴射システムが構築されており、かかる電子制御噴射システムでは、目標噴射特性をデジタル値でマップ化することにより、図３のエンジンコントローラ２２における略図に示すようなエンジン出力トルク特性を得ることができるようにされている。ここで、エンジン１７のスロットル量を設定するために燃料ダイヤル２３が設けられ、この燃料ダイヤル２３に付設されるポテンショメータ２３ａからのスロットル信号（以下、「第１スロットル信号」という。）がポンプコントローラ２４に入力されるようになっている。また、エンジン１７の実回転数は回転数センサ２５にて検出され、その検出信号はエンジンコントローラ２２およびポンプコントローラ２４にそれぞれ入力されるようになっている。

前記油圧ポンプ１８は可変容量型の油圧ポンプであり、この油圧ポンプ１８には、電気・油圧サーボ機構２６が付設されている。この電気・油圧サーボ機構２６は、油圧ポンプ１８から吐出される圧油を利用してその油圧ポンプ１８の斜板１８ａの傾転角を調整するレギュレータ２７と、ポンプコントローラ２４からの制御電流に基づいてそのレギュレータ２７を制御する電磁比例制御弁２８とを備えて構成されている。ここで、ポンプコントローラ２４では、前述の燃料ダイヤル２３に付設のポテンショメータ２３ａからの第１スロットル信号および後述するモニタパネル３９からの作業モード指令信号により設定された設定エンジン回転数を読み取り、さらに回転数センサ２５からの実エンジン回転数信号により実エンジン回転数を読み取り、この両エンジン回転数の偏差に応じて油圧ポンプ１８の吸収トルクを増減するため、油圧ポンプ１８の斜板１８ａの傾転角を制御する制御電流値を前記電磁比例制御弁２８に出力する。また、油圧ポンプ１８の吐出圧力を検出する圧力センサ２９が設けられ、この圧力センサ２９からのポンプ吐出圧信号はポンプコントローラ２４に入力される。

前記操作弁１９は、前記油圧アクチュエータ２０（走行用油圧モータ２ａ、旋回用油圧モータ３ａ、ブームシリンダ１０、アームシリンダ１１、バケットシリンダ１２）に対応して設けられる油圧パイロット操作式の方向制御弁３０，・・，３０の集合体であり、後述する各減圧弁３３，３４，３６から出力されるパイロット圧油の前記各方向制御弁３０への供給により所定の油路切換動作が行われるようになっている。

前記作業機操作レバー１３，１４には、各種レバー操作に対応する各種操作指令を出力する操作部３１，３２を介して減圧弁３３，３４が付設されている。一方、前記走行操作レバー１５，１５にも同様に、各種レバー操作に対応する各種操作指令を出力する操作部３５を介して減圧弁３６が付設されている。各減圧弁３３，３４，３６には、図示省略されるパイロットポンプからのパイロット圧油が供給されるようになっており、各減圧弁３３，３４，３６は、供給されたパイロット圧油を各種操作指令に基づいて調圧しその調圧されたパイロット圧油を操作弁１９に向けて出力する。そして、各減圧弁３３，３４，３６から出力されたパイロット圧油は前記操作弁１９における所定のパイロット圧油入力ポートに入力され、これによって所定の油路切換動作が行われる。こうして、作業機操作レバー１３，１４の所定の操作にて上部旋回体４の旋回動作と作業機５の屈曲起伏動作とが行われるようにされるとともに、走行操作レバー１５，１５の所定の操作にて下部走行体２の走行動作が行われるようにされている。また、作業機操作レバー１３，１４および走行操作レバー１５，１５のそれぞれの操作状態を示す操作信号は、各減圧弁３３，３４，３６に付設される油圧スイッチ３７，・・・，３７を介してポンプコントローラ２４に入力されるようになっている。本実施形態においてそれら操作レバー１３，１４，１５，１５の所定の操作にてポンプコントローラ２４に入力される操作信号は、以下に述べる計１２種類である。
（１）上部旋回体４の右旋回動作に対応する右旋回操作信号
（２）上部旋回体４の左旋回動作に対応する左旋回操作信号
（３）ブーム７の上げ動作に対応するブーム上げ操作信号
（４）ブーム７の下げ動作に対応するブーム下げ操作信号
（５）アーム８を前方に送り出す動作に対応するアームダンプ操作信号
（６）アーム８を手前に引き込む動作に対応するアーム掘削操作信号
（７）バケット９を前方に送り出す動作に対応するバケットダンプ操作信号
（８）バケット９を手前に引き込む動作に対応するバケット掘削操作信号
（９）下部走行体２の右前進走行動作に対応する右前進走行操作信号
（１０）下部走行体２の右後進走行動作に対応する右後進走行操作信号
（１１）下部走行体２の左前進走行動作に対応する左前進走行操作信号
（１２）下部走行体２の左後進走行動作に対応する左後進走行操作信号

前記操作部３１には、作業機操作レバー１３の各種レバー操作のうちアームダンプ操作、アーム掘削操作、バケットダンプ操作およびバケット掘削操作のそれぞれの操作量を電気信号に置き換えてアームダンプ操作量信号、アーム掘削操作量信号、バケットダンプ操作量信号およびバケット掘削操作量信号として出力するポテンショメータ３８が付設され、このポテンショメータ３８からの各種操作量信号がポンプコントローラ２４に入力されるようになっている。

前記運転室６には、複数の作業モードの中からオペレータが所望の作業モードを選択するための設定器として機能するモニタパネル３９が設けられている。本実施形態では、説明の都合上、重掘削モードおよびエコノミーモードの２種類の作業モードが選択可能にされているものとする。

本実施形態の油圧駆動装置には、主に、エンジンコントローラ２２、ポンプコントローラ２４、各種センサおよび各種設定器により構成されるエンジン・油圧ポンプ制御装置４０が設けられている。このエンジン・油圧ポンプ制御装置４０について、図３の機能ブロック図を用いて以下に詳述することとする。

前記ポンプコントローラ２４は、作業条件判別部（本発明における「作業条件判別手段」に相当する。）４１と、ポンプ吸収トルク指令制御部４２と、制御電流指令制御部４３と、スロットル指令制御部４４とを備えて構成されている。

前記作業条件判別部４１には、燃料ダイヤル２３に付設のポテンショメータ２３ａからの第１スロットル信号およびモニタパネル３９からの作業モード指令信号が後述するスロットル指令制御部４４を介してそれぞれ入力されるようになっている。さらに、この作業条件判別部４１には、各油圧スイッチ３７からの各種操作信号と、操作部３１に付設のポテンショメータ３８からの各種操作量信号と、圧力センサ２９からのポンプ吐出圧信号とが入力されるようになっている。この作業条件判別部４１においては、それら入力信号に基づいて現在の作業条件を判別しその判別結果を作業条件信号（「ａ」／「ｂ」）としてポンプ吸収トルク指令制御部４２および後述するスロットル指令制御部４４に向けてそれぞれ出力するようにされている。なお、この作業条件判別部４１による作業条件の判別に至るまでの処理手順については後に詳述する。

前記ポンプ吸収トルク指令制御部４２には、回転数センサ２５からの実エンジン回転数信号と、前記作業条件判別部４１からの作業条件信号および第１スロットル信号とが入力されるようになっている。また、このポンプ吸収トルク指令制御部４２には、作業条件や作業モードに基づいて設定される複数の油圧ポンプ吸収トルク特性がマップ化されて記憶されている。各油圧ポンプ吸収トルク特性は、油圧ポンプ１８がエンジン１７から吸収するトルク（以下、単に「吸収トルク」という。）と、エンジン回転数とを関係付けてなるものである。本実施形態においては、作業条件（ａ）や重掘削モードに対応して図中記号ＰＬａのラインで示される油圧ポンプ吸収トルク特性が設定されるとともに、作業条件（ｂ）やエコノミーモードに対応して図中記号ＰＬｂのラインで示される油圧ポンプ吸収トルク特性が設定されている。なお、作業条件や作業モードに基づいてより多くの油圧ポンプ吸収トルク特性を設定するようにしても良い。

このポンプ吸収トルク指令制御部４２においては、作業条件信号や作業モード指令信号に基づいて選択される油圧ポンプ吸収トルク特性ラインと、回転数センサ２５からの実エンジン回転数信号とに基づいて決定されるポンプ吸収トルク指令値を出力するようにされている。今、例えば、作業条件判別部４１により判別される作業条件が作業条件（ａ）で、実エンジン回転数がＮａであるときには、油圧ポンプ吸収トルク特性ラインＰＬａが選択されるとともに、エンジン回転数Ｎａに対応するポンプ吸収トルク値Ｔａがポンプ吸収トルク指令値として出力される。また、作業条件判別部４１により判別される作業条件が作業条件（ｂ）で、実エンジン回転数がＮｂであるときには、油圧ポンプ吸収トルク特性ラインＰＬｂが選択されるとともに、エンジン回転数Ｎｂに対応するポンプ吸収トルク値Ｔｂがポンプ吸収トルク指令値として出力される。

前記制御電流指令制御部４３には、前記ポンプ吸収トルク指令制御部４２からのポンプ吸収トルク指令値が入力されるようになっている。また、この制御電流指令制御部４３には、ポンプ吸収トルク指令値に対応する前記電磁比例制御弁２８への制御電流値が記憶されている。そして、この制御電流指令制御部４３においては、ポンプ吸収トルク指令制御部４２からのポンプ吸収トルク指令値に基づいて決定される制御電流値を電磁比例制御弁２８へ向けて出力するようにされている。今、例えば、ポンプ吸収トルク指令制御部４２からのポンプ吸収トルク指令値がＴａであるときには、そのポンプ吸収トルク指令値Ｔａに対応する制御電流値Ｉａが電磁比例制御弁２８へ向けて出力される。また、ポンプ吸収トルク指令制御部４２からのポンプ吸収トルク指令値がＴｂであるときには、そのポンプ吸収トルク指令値Ｔｂに対応する制御電流値Ｉｂが電磁比例制御弁２８へ向けて出力される。ここで、この制御電流指令制御部４３は、モジュレーション機能を有しており、制御電流値をＩａからＩｂに切り換える際には所定時間Δｔ_Ｂ（＝ｔ_６−ｔ_５）の間において電流値を漸増し、制御電流値をＩｂからＩａに切り換える際には所定時間Δｔ_Ａ（＝ｔ_４−ｔ_３）の間において電流値を漸減するようにされている（図６参照）。なお、本実施形態ではΔｔ_Ａ＞Δｔ_Ｂである。

前記スロットル指令制御部４４には、モニタパネル３９からの作業モード指令信号と、燃料ダイヤル２３に付設のポテンショメータ２３ａからの第１スロットル信号と、作業条件判別部４１からの作業条件信号が入力されるようになっている。このスロットル指令制御部４４においては、それら入力信号に基づいて第２スロットル信号を決定し、決定された第２スロットル信号をエンジンコントローラ２２に向けて出力するようにされている。今、燃料ダイヤル２３が最大位置（ＦＵＬＬ位置）にセットされている状態では、設定エンジン回転数としてＮＡを示す大きさの第１スロットル信号「Ｔｈｒ_{（１００％）}」がスロットル指令制御部４４に入力される。この状態において、スロットル指令制御部４４に入力される作業モード指令信号が重掘削モード指令信号「Ａ」である場合には、設定エンジン回転数としてＮＡを示す大きさの第２スロットル信号「ＮＡ」がスロットル指令制御部４４からエンジンコントローラ２２に向けて出力される。また、燃料ダイヤル２３のセット位置が同様の状態において、スロットル指令制御部４４に入力される作業モード指令信号がエコノミーモード指令信号「Ｂ」である場合には、設定エンジン回転数としてＮＢ（ＮＢ＜ＮＡ）を示す大きさの第２スロットル信号「ＮＢ」がスロットル指令制御部４４からエンジンコントローラ２２に向けて出力される。

さらに、スロットル指令制御部４４に対して第１スロットル信号「Ｔｈｒ_{（１００％）}」、重掘削モード指令信号「Ａ」および作業条件信号「ａ」がそれぞれ入力された場合には、第２スロットル信号「ＮＡ」がスロットル指令制御部４４からエンジンコントローラ２２に向けて出力される。また、スロットル指令制御部４４に対して第１スロットル信号「Ｔｈｒ_{（１００％）}」、重掘削モード指令信号「Ａ」および作業条件信号「ｂ」がそれぞれ入力された場合には、第２スロットル信号「ＮＢ」がスロットル指令制御部４４からエンジンコントローラ２２に向けて出力される。また、スロットル指令制御部４４に対して第１スロットル信号「Ｔｈｒ_{（１００％）}」、エコノミーモード指令信号「Ｂ」および作業条件信号「ａ」がそれぞれ入力された場合には、第２スロットル信号「ＮＡ」がスロットル指令制御部４４からエンジンコントローラ２２に向けて出力される。また、スロットル指令制御部４４に対して第１スロットル信号「Ｔｈｒ_{（１００％）}」、エコノミーモード指令信号「Ｂ」および作業条件信号「ｂ」がそれぞれ入力された場合には、第２スロットル信号「ＮＢ」がスロットル指令制御部４４からエンジンコントローラ２２に向けて出力される。

ここで、このスロットル指令制御部４４は、モジュレーション機能を有しており、第２スロットル信号を「ＮＡ」から「ＮＢ」に切り換える際には所定時間Δｔ_Ｂ（＝ｔ_６−ｔ_５）の間において第２スロットル信号を漸減し、第２スロットル信号を「ＮＢ」から「ＮＡ」に切り換える際には所定時間Δｔ_Ａ（＝ｔ_４−ｔ_３）の間において第２スロットル信号を漸増するようにされている（図６参照）。

前記エンジンコントローラ２２には、スロットル指令制御部４４からの第２スロットル指令信号が入力されるようになっている。また、このエンジンコントローラ２２には、エンジン回転数の全域において出力トルク水準が異なる複数のエンジン出力トルク特性がマップ化されて記憶されている。本実施形態においては、第２スロットル指令信号「ＮＡ」に対応して、レギュレーションラインＲａを有する図中記号ＥＬａのラインで示されるエンジン出力トルク特性が設定され、第２スロットル指令信号「ＮＢ」に対応して、レギュレーションラインＲｂを有する図中記号ＥＬｂのラインで示されるエンジン出力トルク特性が設定される。そして、このエンジンコントローラ２２においては、各エンジン出力トルク特性マップに基づき実エンジン回転数信号と燃料噴射特性マップ（図示省略）とを参照することで燃料噴射量を求め、求められた燃料噴射量を満足するような駆動信号「ＦＦ」を燃料噴射装置２１に向けて出力するようにされている。なお、作業条件や作業モードに基づいてより多くのエンジン出力トルク特性を設定するようにしても良い。

なお、ここで、スロットル指令制御部４４、エンジンコントローラ２２および燃料噴射装置２１を含んでなるエンジン制御装置４０ａが、本発明における「エンジン制御手段」に相当する。また、ポンプ吸収トルク指令制御部４２、制御電流指令制御部４３および電磁比例制御弁２８を含んでなる油圧ポンプ制御装置４０ｂが、本発明における「油圧ポンプ制御手段」に相当する。

次に、前記作業条件判別部４１による作業条件の判別の処理手順について図４のフローチャートを用いて以下に説明する。なお、図中記号「Ｓ」はステップを表わす。

Ｓ１〜Ｓ６：作業機操作レバー１３，１４および走行操作レバー１５，１５が中立状態であるか否かを判断する（Ｓ１）。作業機操作レバー１３，１４および走行操作レバー１５，１５が中立状態である場合には、作業条件（ｂ）であると判定する（Ｓ２）。作業機操作レバー１３，１４および走行操作レバー１５，１５が中立状態でないと判断した場合には、走行操作が行われているか否かを判断する（Ｓ３）。走行操作が行われていると判断した場合には、作業条件（ａ）であると判定する（Ｓ４）。走行操作が行われていないと判断した場合には、作業モードが重掘削モードであるか否かを判断する（Ｓ５）。作業モードが重掘削モードである場合には、作業条件（ａ）であると判定する（Ｓ４）。作業モードが重掘削モードでない場合、つまり作業モードがエコノミーモードである場合には、上部旋回体４の旋回操作が行われているか否かを判断する（Ｓ６）。

Ｓ７〜Ｓ８：前記ステップＳ６において、上部旋回体４の旋回操作が行われていないと判断した場合には、アーム８およびバケット９が操作されているか否かを判断する（Ｓ７）。アーム８およびバケット９が操作されていないと判断した場合には、作業条件（ｂ）であると判定する（Ｓ２）。アーム８およびバケット９が操作されている場合には、油圧ポンプ１８の吐出圧力（負荷圧力）Ｐが所定圧力Ｐｒ以上で、かつアーム８およびバケット９の操作に関わるレバー操作の操作量Ｓが所定量Ｓｒ以上であるか否かを判断する（Ｓ８）。Ｐ≧Ｐｒで、かつＳ≧Ｓｒである場合には、作業条件（ａ）であると判定する（Ｓ４）。Ｐ＜Ｐｒで、かつＳ＜Ｓｒの場合には、作業条件（ｂ）であると判定する（Ｓ２）。

Ｓ９〜Ｓ１０：前記ステップＳ６において、上部旋回体４の旋回操作が行われていると判断した場合には、ブーム７の下げ操作が行われているか否かを判断する（Ｓ９）。ブーム７の下げ操作が行われている場合には、作業条件（ｂ）であると判定する（Ｓ２）。ブーム７の下げ操作が行われていない場合には、ブーム７の上げ操作が行われているか否かを判断する（Ｓ１０）。ブーム７の上げ操作が行われていない場合には、作業条件（ｂ）であると判定する（Ｓ２）。ブーム７の上げ操作が行われている場合には、作業条件（ａ）であると判定する（Ｓ４）。

次に、本実施形態における油圧駆動装置の作動について、油圧ショベル１による一作業例に基づいて図５および図６を参照しつつ以下に説明することとする。ここで、図５には、エンジンの出力トルクと油圧ポンプの吸収トルクとの関係を表わす特性線図が、図６には、一作業例における各種指令値のタイムチャートがそれぞれ示されている。また、本作業例においては、土砂を掘削しその掘削された土砂をバケット９に掬い込み、ブーム７を上げながら上部旋回体４を旋回させてそのバケット９内の土砂をダンプトラックに積み込み、その後ブーム７を下げつつ旋回して初期状態に戻り１作業サイクルが終了する。なお、この作業例は、以下の（１）〜（３）の前提条件のもとで行われる例である。
前提条件：
（１）油圧ショベル１は定位置で作業を行う。
（２）燃料ダイヤル２３はＦＵＬＬ位置にセットされている。
（３）エコノミーモードが選択されている。

時刻ｔ_１において作業が開始され、土砂の掘削動作が開始される。ここで、作業開始前および作業開始直後において、作業条件判別部４１は作業条件が作業条件（ｂ）であると判定する。したがって、エンジン１７はエンジン出力トルク特性ラインＥＬｂに基づいて運転されるとともに、油圧ポンプ１８の吸収トルク特性として油圧ポンプ吸収トルク特性ラインＰＬｂが選択される。ここで、負荷が軽くポンプ吐出圧が低い間、エンジン１７はその負荷の大きさに応じてエンジン出力トルク特性ラインＥＬｂにおけるレギュレーションラインＲｂの線上で運転され、ポンプ負荷圧が高まるにつれて、エンジン出力トルク特性ラインＥＬｂが設定された際におけるエンジン１７の出力（馬力）が最大となるエンジン回転数Ｎｂと、このエンジン回転数Ｎｂに対応するエンジン１７の出力トルクＴｂとにより特定される出力トルク点Ｍｂにおいて、エンジン１７の出力トルクと油圧ポンプ１８の吸収トルクとが一致（以下、このような状態を「マッチング」と称する。）され、エンジン１７の出力および油圧ポンプ１８の出力がそれぞれ抑制されることで、総量として無駄な燃料消費が低減される。

時刻ｔ_２においてアーム８およびバケット９の操作に関わるレバー操作の操作量が所定量Ｓｒ以上であることが検知され、その後時刻ｔ_３において油圧ポンプ１８の吐出圧力（負荷圧力）が所定圧力Ｐｒ以上であることが検知されると、時刻ｔ_３において作業条件判別部４１は作業条件が作業条件（ａ）であると判定する。そして、この判定結果を受けてスロットル指令制御部４４は時刻ｔ_３からｔ_４の間に第２スロットル信号をＮＢからＮＡに漸増させるとともに、同判定結果を受けて制御電流指令制御部４３は時刻ｔ_３からｔ_４の間に制御電流をＩｂからＩａに漸減させる。これにより、作業条件（ｂ）に対応するエンジン出力トルク特性ラインＥＬｂから作業条件（ａ）に対応するエンジン出力トルク特性ラインＥＬａにモジュレーションがかけられて切り換えられるとともに、作業条件（ｂ）に対応する油圧ポンプ吸収トルク特性ラインＰＬｂから作業条件（ａ）に対応する油圧ポンプ吸収トルク特性ラインＰＬａにモジュレーションがかけられて切り換えられる。この切換動作により、エンジン出力トルク特性ラインＥＬａが設定された際におけるエンジン１７の出力（馬力）が最大となるエンジン回転数Ｎａと、このエンジン回転数Ｎａに対応するエンジン１７の出力トルクＴａとにより特定される出力トルク点Ｍａにおいて、エンジン１７の出力トルクと油圧ポンプ１８の吸収トルクとがマッチングされ、エンジン１７の最大馬力を有効に油圧ポンプ１８が吸収することができ、土砂の掘削動作および旋回・ブーム上げ動作を高効率で行うことができる。

時刻ｔ_５において旋回・ブーム上げ動作から旋回・ブーム下げ動作に変化された瞬間に作業条件判別部４１は作業条件が作業条件（ｂ）であると判定する。そして、この判定結果を受けてスロットル指令制御部４４は時刻ｔ_５からｔ_６の間に第２スロットル信号をＮＡからＮＢに漸減させるとともに、同判定結果を受けて制御電流指令制御部４３は時刻ｔ_５からｔ_６の間に制御電流をＩａからＩｂに漸増させる。これにより、作業条件（ａ）に対応するエンジン出力トルク特性ラインＥＬａから作業条件（ｂ）に対応するエンジン出力トルク特性ラインＥＬｂにモジュレーションがかけられて切り換えられるとともに、作業条件（ａ）に対応する油圧ポンプ吸収トルク特性ラインＰＬａから作業条件（ｂ）に対応する油圧ポンプ吸収トルク特性ラインＰＬｂにモジュレーションがかけられて切り換えられる。この切換動作により、出力トルク点Ｍｂにおいてエンジン１７の出力トルクと油圧ポンプ１８の吸収トルクとがマッチングされ、エンジン１７の出力および油圧ポンプ１８の出力がそれぞれ抑制されることで、総量として無駄な燃料消費が低減される。

ここで、時間（ｔ_４〜ｔ_５）においては、油圧ポンプ制御装置４０ｂにより、油圧ポンプ吸収トルク特性ラインＰＬａが、エンジン回転数の増加／減少に伴い油圧ポンプ１８の吸収トルクを増加／減少させる特性ラインとなるように油圧ポンプ１８の吸収トルクが制御されるとともに、時間（ｔ_１〜ｔ_３）および時間（ｔ_６〜ｔ_７）においては、油圧ポンプ制御装置４０ｂにより、油圧ポンプ吸収トルク特性ラインＰＬｂが、エンジン回転数の増加／減少に伴い油圧ポンプ１８の吸収トルクを増加／減少させる特性ラインとなるように油圧ポンプ１８の吸収トルクが制御される。なお、本実施形態においては、エンジン１７の出力トルクと油圧ポンプ１８の吸収トルクとのマッチング点が、図５に示されるように、各エンジン出力トルク特性ラインＥＬａ，ＥＬｂにおける出力トルク点Ｍａ，Ｍｂに設定されているが、これに限定されるものではなく、各出力トルク点Ｍａ，Ｍｂに対応する各エンジン回転数Ｎａ，Ｎｂの近傍のエンジン回転数に対応する出力トルク点においてエンジン１７の出力トルクと油圧ポンプ１８の吸収トルクとをマッチングさせても良い。この際、より好ましくは、油圧ポンプ吸収トルク特性ラインＰＬａ，ＰＬｂが多少ばらついてもレギュレーションＲａ，Ｒｂと交わらないように、前記各エンジン回転数Ｎａ，Ｎｂの近傍における低速側のエンジン回転数に対応する例えば出力トルク点Ｍａ_１，Ｍｂ_１においてエンジン１７の出力トルクと油圧ポンプ１８の吸収トルクとをマッチングさせるのが良い。

本実施形態によれば、作業条件判別部４１により判別される作業条件の変化に応じて、エンジン出力トルク特性ライン（ＥＬａ；ＥＬｂ）と油圧ポンプ吸収トルク特性ライン（ＰＬａ；ＰＬｂ）とにより決定されるポンプ吸収馬力（油圧ポンプ１８がエンジン１７から吸収する馬力）が変化されるので、作業条件の変化に応じてポンプ吸収馬力を最適に制御することができ、これによって総量として無駄な燃料消費をなくして燃費を低減することができる。また、エンジン出力トルク特性ライン（ＥＬａ；ＥＬｂ）の切り換えの際、および油圧ポンプ吸収トルク特性ライン（ＰＬａ；ＰＬｂ）の切り換えの際にはそれぞれモジュレーションがかけられるので、エンジン回転数の急激な変化や、油圧アクチュエータ２０等に加えられる衝撃などを緩和することができる。

さらに、本実施形態において、作業条件判別部４１にて判別される作業条件が作業条件（ａ）であるときには、図７に示されるように、この作業条件（ａ）に応じたエンジン出力トルク特性ラインＥＬａが設定されるとともに、このエンジン出力トルク特性ラインＥＬａが設定された際におけるエンジン１７の出力（馬力）が最大となるエンジン回転数Ｎａと、このエンジン回転数Ｎａに対応するエンジン１７の出力トルクＴａとにより特定される出力トルク点Ｍａで、エンジン１７の出力トルクと油圧ポンプ１８の吸収トルクとをマッチングさせる油圧ポンプ吸収トルク特性ラインＰＬａが設定される。これにより、油圧ポンプ１８の製造上の問題等に起因して油圧ポンプ吸収トルク特性ラインＰＬａがばらつき幅ΔＱでばらついたとしても、エンジン出力トルク特性ラインＥＬａに対応するエンジン出力特性ラインＷＬａ上における最大出力点Ｗａ近傍のエンジン馬力を油圧ポンプ１８が常に吸収するようにされる。ここで、油圧ポンプ吸収トルク特性ラインＰＬａがばらつき幅ΔＱでばらついた際のエンジン馬力のばらつき幅ΔＰＳ_１と、レギュレーションラインＲａ上において設定される油圧ポンプ吸収トルク特性ラインＰＬｄがばらつき幅ΔＱでばらついた際のエンジン馬力のばらつき幅ΔＰＳ_１１とを比較した場合、前者のエンジン馬力のばらつき幅ΔＰＳ_１の方が、後者のエンジン馬力のばらつき幅ΔＰＳ_１１よりも著しく小さい。したがって、このエンジン出力トルク特性ラインＥＬａと油圧ポンプ吸収トルク特性ラインＰＬａとの関係により、作業条件（ａ）においてポンプ吸収馬力のばらつき幅ΔＰＳ_１を、レギュレーションラインＲａ上において油圧ポンプ吸収トルク特性ラインＰＬｄが設定されている従来技術（図１１（ｃ）参照）におけるポンプ吸収馬力のばらつき幅ΔＰＳ_１１と比較して著しく抑制することができ、作業性を良好に保つことができる。なお、今述べたポンプ吸収馬力のばらつきの抑制効果の説明の主旨と同様の主旨により、ポンプ吸収馬力のばらつき幅ΔＰＳ_１を、図１１（ｂ）に示される従来技術におけるポンプ吸収馬力のばらつき幅と比較して著しく抑制することができるのは言うまでもない。

また、図示による説明は省略するが、作業条件判別部４１にて判別される作業条件が作業条件（ｂ）であるときに設定されるエンジン出力トルク特性ラインＥＬｂと油圧ポンプ吸収トルク特性ラインＰＬｂとの関係により、前述したポンプ吸収馬力のばらつきの抑制効果と同様の効果を得ることができる。

なお、本実施形態において、燃料ダイヤル２３のセット位置と第１スロットル信号とは線形関係にあり、例えば燃料ダイヤル２３がＦＵＬＬ位置に対し７０％の位置にセットされた場合には、図３に示されるように、ポテンショメータ２３ａからスロットル指令制御部４４に対し第１スロットル信号として「Ｔｈｒ_{（７０％）}」が出力される。この第１スロットル信号「Ｔｈｒ_{（７０％）}」を受けてスロットル指令制御部４４は、エンジンコントローラ２２に対し第２スロットル信号として「ＮＡ」および「ＮＢ」に代えて「ＮＡ′」および「ＮＢ′」をそれぞれ出力する。エンジンコントローラ２２は、第２スロットル信号「ＮＡ′」を受けると、第２スロットル信号「ＮＡ」に対応するエンジン出力トルク特性ラインＥＬａに代えてそのエンジン出力トルク特性ラインＥＬａのレギュレーションＲａよりも所定回転数低速側にレギュレーションラインＲａ′を有するエンジン出力トルク特性ラインＥＬａ′を設定する一方、第２スロットル信号「ＮＢ′」を受けると、第２スロットル信号「ＮＢ」に対応するエンジン出力トルク特性ラインＥＬｂに代えてそのエンジン出力トルク特性ラインＥＬｂのレギュレーションＲｂよりも所定回転数低速側にレギュレーションラインＲｂ′を有するエンジン出力トルク特性ラインＥＬｂ′を設定する。さらに、ポテンショメータ２３ａからスロットル指令制御部４４に向けて出力された第１スロットル信号「Ｔｈｒ_{（７０％）}」はスロットル指令制御部４４および作業条件判別部４１をそれぞれ通ってポンプ吸収トルク指令制御部４２に与えられる。この第１スロットル信号「Ｔｈｒ_{（７０％）}」を受けてポンプ吸収トルク指令制御部４２は、油圧ポンプ吸収トルク特性ラインＰＬａおよび油圧ポンプ吸収トルク特性ラインＰＬｂに代えて油圧ポンプ吸収トルク特性ラインＰＬａ′および油圧ポンプ吸収トルク特性ラインＰＬｂ′をそれぞれ設定する。ここで、前記油圧ポンプ吸収トルク特性ラインＰＬａ′は、油圧ポンプ吸収トルク特性ラインＰＬａが所定回転数低速側に平行移動したものであって、図８に示されるように、エンジン出力トルク特性ラインＥＬａ′が設定された際におけるエンジン１７の出力（馬力）が最大となるエンジン回転数Ｎａ′と、このエンジン回転数Ｎａ′に対応するエンジン１７の出力トルクＴａ′とにより特定される出力トルク点Ｍａ′において、エンジン１７の出力トルクと油圧ポンプ１８の吸収トルクとをマッチングさせるために、エンジン回転数の増減に伴い油圧ポンプ１８の吸収トルクを増減させる特性ラインである。一方、前記油圧ポンプ吸収トルク特性ラインＰＬｂ′は、油圧ポンプ吸収トルク特性ラインＰＬｂが所定回転数低速側に平行移動したものであって、図８に示されるように、エンジン出力トルク特性ラインＥＬｂ′が設定された際におけるエンジン１７の出力（馬力）が最大となるエンジン回転数Ｎｂ′と、このエンジン回転数Ｎｂ′に対応するエンジン１７の出力トルクＴｂ′とにより特定される出力トルク点Ｍｂ′において、エンジン１７の出力トルクと油圧ポンプ１８の吸収トルクとをマッチングさせるために、エンジン回転数の増減に伴い油圧ポンプ１８の吸収トルクを増減させる特性ラインである。そして、作業条件判別部４１により判別される作業条件が作業条件（ａ）である場合には、出力トルク点Ｍａ′においてエンジン１７の出力トルクと油圧ポンプ１８の吸収トルクとがマッチングされる一方、作業条件判別部４１により判別される作業条件が作業条件（ｂ）である場合には、出力トルク点Ｍｂ′においてエンジン１７の出力トルクと油圧ポンプ１８の吸収トルクとがマッチングされる。

また、本実施形態において、作業条件判別部４１にて判別される作業条件が作業条件（ａ）から作業条件（ｂ）に変化したときには、エンジン１７の出力トルク特性ラインが、エンジン出力トルク特性ラインＥＬａ（ＥＬａ′）からエンジン出力トルク特性ラインＥＬｂ（ＥＬｂ′）に切り換えられるとともに、油圧ポンプ１８の吸収トルク特性ラインが、油圧ポンプ吸収トルク特性ラインＰＬａ（ＰＬａ′）から油圧ポンプ吸収トルク特性ラインＰＬｂ（ＰＬｂ′）に切り換えられるが、この場合、作業条件（ａ）が本発明における「一の作業条件」に、作業条件（ｂ）が本発明における「他の作業条件」に、エンジン出力トルク特性ラインＥＬａ（ＥＬａ′）が本発明における「一のエンジン出力トルク特性」に、エンジン出力トルク特性ラインＥＬｂ（ＥＬｂ′）が本発明における「他のエンジン出力トルク特性」に、油圧ポンプ吸収トルク特性ラインＰＬａ（ＰＬａ′）が本発明における「一の油圧ポンプ吸収トルク特性」に、油圧ポンプ吸収トルク特性ラインＰＬｂ（ＰＬｂ′）が本発明における「他の油圧ポンプ吸収トルク特性」に、それぞれ対応する。一方、作業条件判別部４１にて判別される作業条件が作業条件（ｂ）から作業条件（ａ）に変化したときには、エンジン１７の出力トルク特性ラインが、エンジン出力トルク特性ラインＥＬｂ（ＥＬｂ′）からエンジン出力トルク特性ラインＥＬａ（ＥＬａ′）に切り換えられるとともに、油圧ポンプ１８の吸収トルク特性ラインが、油圧ポンプ吸収トルク特性ラインＰＬｂ（ＰＬｂ′）から油圧ポンプ吸収トルク特性ラインＰＬａ（ＰＬａ′）に切り換えられるが、この場合、作業条件（ｂ）が本発明における「一の作業条件」に、作業条件（ａ）が本発明における「他の作業条件」に、エンジン出力トルク特性ラインＥＬｂ（ＥＬｂ′）が本発明における「一のエンジン出力トルク特性」に、エンジン出力トルク特性ラインＥＬａ（ＥＬａ′）が本発明における「他のエンジン出力トルク特性」に、油圧ポンプ吸収トルク特性ラインＰＬｂ（ＰＬｂ′）が本発明における「一の油圧ポンプ吸収トルク特性」に、油圧ポンプ吸収トルク特性ラインＰＬａ（ＰＬａ′）が本発明における「他の油圧ポンプ吸収トルク特性」に、それぞれ対応する。

〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図９には、第２の実施形態におけるエンジンの出力トルクと油圧ポンプの吸収トルクとの関係を表わす特性線図が示されている。また、図１０には、第２の実施形態におけるポンプ吸収馬力のばらつきの抑制効果を説明する図が示されている。本実施形態は、前記第１の実施形態に対してエンジン１７の出力トルク特性と油圧ポンプ１８の吸収トルク特性との関係が異なるのみでその他の点については前記第１の実施形態と基本的に同じであるため、以下においては前記第１の実施形態と異なる点を中心に説明することとする。

本実施形態において、作業条件判別部４１にて判別される作業条件が作業条件（ａ）であるときには、図９および図１０に示されるように、この作業条件（ａ）に応じたエンジン出力トルク特性ラインＥＬａが設定される。また、エンジン出力トルク特性ラインＥＬａが設定された際におけるエンジン１７の出力トルクが最大となるエンジン回転数Ｎｆとエンジン１７の出力（馬力）が最大となるエンジン回転数Ｎａとの間の所定のエンジン回転数Ｎｅと、この所定のエンジン回転数Ｎｅに対応するエンジン１７の出力トルクＴｅとにより特定される出力トルク点Ｍｅにおいて、エンジン１７の出力トルクと油圧ポンプ１８の吸収トルクとをマッチングさせる油圧ポンプ吸収トルク特性ラインＰＬｅが設定される。これにより、エンジン出力特性ラインＷＬａ上におけるエンジン回転数Ｎｅに対応するエンジン１７の出力（馬力）点Ｗｅのエンジン馬力を油圧ポンプ１８が吸収するようにされる。ここで、油圧ポンプ吸収トルク特性ラインＰＬｅはエンジン回転数の増減に伴い油圧ポンプの吸収トルクを増減させるような特性ラインとされる。したがって、図１０に示されるように、油圧ポンプ１８の製造上の問題等に起因して油圧ポンプ吸収トルク特性ラインＰＬｅがばらつき幅ΔＱでばらついたとしても、油圧ポンプ１８の吸収トルクのばらつき幅ΔＴ_１を、レギュレーションラインＲａ上において油圧ポンプ吸収トルク特性ラインＰＬｄが設定されている従来技術（図１１（ｃ）参照）における油圧ポンプの吸収トルクのばらつき幅ΔＴ_１１と比較して著しく抑制することができ、その結果、ポンプ吸収馬力のばらつき幅ΔＰＳ_３を、従来技術におけるポンプ吸収馬力のばらつき幅ΔＰＳ_１３と比較して著しく抑制することができ、作業性を良好に保つことができる。なお、今述べたポンプ吸収馬力のばらつきの抑制効果の説明の主旨と同様の主旨により、ポンプ吸収馬力のばらつき幅ΔＰＳ_３を、図１１（ｂ）に示される従来技術におけるポンプ吸収馬力のばらつき幅と比較して著しく抑制することができるのは言うまでもない。

また、本実施形態において、作業条件判別部４１にて判別される作業条件が作業条件（ｂ）であるときには、図９に示されるように、この作業条件（ｂ）に応じたエンジン出力トルク特性ラインＥＬｂが設定される。また、エンジン出力トルク特性ラインＥＬｂ設定された際におけるエンジン１７の出力トルクが最大となるエンジン回転数Ｎｈとエンジン１７の出力（馬力）が最大となるエンジン回転数Ｎｂとの間の所定のエンジン回転数Ｎｇと、この所定のエンジン回転数Ｎｇに対応するエンジン１７の出力トルクＴｇとにより特定される出力トルク点Ｍｇにおいて、エンジン１７の出力トルクと油圧ポンプ１８の吸収トルクとをマッチングさせる油圧ポンプ吸収トルク特性ラインＰＬｇが設定される。このエンジン出力トルク特性ラインＥＬｂと油圧ポンプ吸収トルク特性ラインＰＬｇとの関係により、前述したポンプ吸収馬力のばらつきの抑制効果と同様の効果を得ることができる。

本実施形態によれば、前記第１の実施形態と同様に、ポンプ吸収馬力の最適化によって燃費の低減を図ることができるとともに、ポンプ吸収馬力のばらつきの抑制効果によって作業性を良好に保つことができる。

なお、本実施形態において、作業条件判別部４１にて判別される作業条件が作業条件（ａ）から作業条件（ｂ）に変化したときには、エンジン１７の出力トルク特性ラインが、エンジン出力トルク特性ラインＥＬａからエンジン出力トルク特性ラインＥＬｂに切り換えられるとともに、油圧ポンプ１８の吸収トルク特性ラインが、油圧ポンプ吸収トルク特性ラインＰＬｅから油圧ポンプ吸収トルク特性ラインＰＬｇに切り換えられるが、この場合、作業条件（ａ）が本発明における「一の作業条件」に、作業条件（ｂ）が本発明における「他の作業条件」に、エンジン出力トルク特性ラインＥＬａが本発明における「一のエンジン出力トルク特性」に、エンジン出力トルク特性ラインＥＬｂが本発明における「他のエンジン出力トルク特性」に、油圧ポンプ吸収トルク特性ラインＰＬｅが本発明における「一の油圧ポンプ吸収トルク特性」に、油圧ポンプ吸収トルク特性ラインＰＬｇが本発明における「他の油圧ポンプ吸収トルク特性」に、それぞれ対応する。一方、作業条件判別部４１にて判別される作業条件が作業条件（ｂ）から作業条件（ａ）に変化したときには、エンジン１７の出力トルク特性ラインが、エンジン出力トルク特性ラインＥＬｂからエンジン出力トルク特性ラインＥＬａに切り換えられるとともに、油圧ポンプ１８の吸収トルク特性ラインが、油圧ポンプ吸収トルク特性ラインＰＬｇから油圧ポンプ吸収トルク特性ラインＰＬｅに切り換えられるが、この場合、作業条件（ｂ）が本発明における「一の作業条件」に、作業条件（ａ）が本発明における「他の作業条件」に、エンジン出力トルク特性ラインＥＬｂが本発明における「一のエンジン出力トルク特性」に、エンジン出力トルク特性ラインＥＬａが本発明における「他のエンジン出力トルク特性」に、油圧ポンプ吸収トルク特性ラインＰＬｇが本発明における「一の油圧ポンプ吸収トルク特性」に、油圧ポンプ吸収トルク特性ラインＰＬｅが本発明における「他の油圧ポンプ吸収トルク特性」に、それぞれ対応する。

Claims

エンジンと、このエンジンにより駆動される油圧ポンプと、この油圧ポンプから吐出される圧油により作動される油圧アクチュエータとを備える作業機械の油圧駆動装置において、
作業条件を判別する作業条件判別手段と、前記エンジンの出力トルクを制御するエンジン制御手段と、前記油圧ポンプの吸収トルクを制御する油圧ポンプ制御手段とを設け、
前記作業条件判別手段にて判別される作業条件が一の作業条件であるときに、前記エンジン制御手段は、前記エンジンの出力トルク特性が前記一の作業条件に応じた一のレギュレーションラインを有する一のエンジン出力トルク特性となるように前記エンジンの出力トルクを制御するとともに、前記油圧ポンプ制御手段は、前記油圧ポンプの吸収トルク特性が、前記一のエンジン出力トルク特性が設定された際における前記エンジンの出力が最大となるエンジン回転数またはその近傍のエンジン回転数に対応する前記エンジンの出力トルクと、前記油圧ポンプの吸収トルクとを一致させる一の油圧ポンプ吸収トルク特性となるように前記油圧ポンプの吸収トルクを制御し、
前記作業条件判別手段にて判別される作業条件が前記一の作業条件とは異なる他の作業条件であるときに、前記エンジン制御手段は、前記エンジンの出力トルク特性が、エンジン回転数の全域において出力トルク水準の異なる前記他の作業条件に応じた前記一のレギュレーションラインとは異なる他のレギュレーションラインを有する他のエンジン出力トルク特性となるように前記エンジンの出力トルクを制御するとともに、前記油圧ポンプ制御手段は、前記油圧ポンプの吸収トルク特性が、前記他のエンジン出力トルク特性が設定された際における前記エンジンの出力が最大となるエンジン回転数またはその近傍のエンジン回転数に対応する前記エンジンの出力トルクと、前記油圧ポンプの吸収トルクとを一致させる他の油圧ポンプ吸収トルク特性となるように前記油圧ポンプの吸収トルクを制御し、
前記作業条件判別手段にて判別される作業条件が前記一の作業条件から前記他の作業条件に変化したときに、前記エンジン制御手段は、前記エンジンの出力トルク特性を、前記一のエンジン出力トルク特性から前記他のエンジン出力トルク特性に切り換えるとともに、前記油圧ポンプ制御手段は、前記油圧ポンプの吸収トルク特性を、前記一の油圧ポンプ吸収トルク特性から前記他の油圧ポンプ吸収トルク特性に切り換えることを特徴とする作業機械の油圧駆動装置。
エンジンと、このエンジンにより駆動される油圧ポンプと、この油圧ポンプから吐出される圧油により作動される油圧アクチュエータとを備える作業機械の油圧駆動装置において、
作業条件を判別する作業条件判別手段と、前記エンジンの出力トルクを制御するエンジン制御手段と、前記油圧ポンプの吸収トルクを制御する油圧ポンプ制御手段とを設け、
前記作業条件判別手段にて判別される作業条件が一の作業条件であるときに、前記エンジン制御手段は、前記エンジンの出力トルク特性が前記一の作業条件に応じた一のレギュレーションラインを有する一のエンジン出力トルク特性となるように前記エンジンの出力トルクを制御するとともに、前記油圧ポンプ制御手段は、前記油圧ポンプの吸収トルク特性が、前記一のエンジン出力トルク特性が設定された際における前記エンジンの出力トルクが最大となるエンジン回転数と前記エンジンの出力が最大となるエンジン回転数との間の所定のエンジン回転数に対応する前記エンジンの出力トルクと、前記油圧ポンプの吸収トルクとを一致させ、かつエンジン回転数の増減に伴い前記油圧ポンプの吸収トルクを増減させる一の油圧ポンプ吸収トルク特性となるように前記油圧ポンプの吸収トルクを制御し、
前記作業条件判別手段にて判別される作業条件が前記一の作業条件とは異なる他の作業条件であるときに、前記エンジン制御手段は、前記エンジンの出力トルク特性が、エンジン回転数の全域において出力トルク水準の異なる前記他の作業条件に応じた前記一のレギュレーションラインとは異なる他のレギュレーションラインを有する他のエンジン出力トルク特性となるように前記エンジンの出力トルクを制御するとともに、前記油圧ポンプ制御手段は、前記油圧ポンプの吸収トルク特性が、前記他のエンジン出力トルク特性が設定された際における前記エンジンの出力トルクが最大となるエンジン回転数と前記エンジンの出力が最大となるエンジン回転数との間の所定のエンジン回転数に対応する前記エンジンの出力トルクと、前記油圧ポンプの吸収トルクとを一致させ、かつエンジン回転数の増減に伴い前記油圧ポンプの吸収トルクを増減させる他の油圧ポンプ吸収トルク特性となるように前記油圧ポンプの吸収トルクを制御し、
前記作業条件判別手段にて判別される作業条件が前記一の作業条件から前記他の作業条件に変化したときに、前記エンジン制御手段は、前記エンジンの出力トルク特性を、前記一のエンジン出力トルク特性から前記他のエンジン出力トルク特性に切り換えるとともに、前記油圧ポンプ制御手段は、前記油圧ポンプの吸収トルク特性を、前記一の油圧ポンプ吸収トルク特性から前記他の油圧ポンプ吸収トルク特性に切り換えることを特徴とする作業機械の油圧駆動装置。
前記作業条件判別手段は、前記油圧アクチュエータの操作状態を検知する操作状態検知手段または前記油圧ポンプの吐出圧を検出する吐出圧検出手段を有し、前記操作状態検知手段により得られる検知結果または前記吐出圧検出手段により得られる検出結果に基づいて作業条件を判別する請求項１または２に記載の作業機械の油圧駆動装置。
前記エンジン制御手段は、前記一のエンジン出力トルク特性から前記他のエンジン出力トルク特性への切り換えに際して、当該一のエンジン出力トルク特性を当該他のエンジン出力トルク特性に近づけるように漸次に変化させるとともに、前記油圧ポンプ制御手段は、前記一の油圧ポンプ吸収トルク特性から前記他の油圧ポンプ吸収トルク特性への切り換えに際して、当該一の油圧ポンプ吸収トルク特性を当該他の油圧ポンプ吸収トルク特性に近づけるように漸次に変化させる請求項１〜３のいずれかに記載の作業機械の油圧駆動装置。