JP5324981B2

JP5324981B2 - 作業機械

Info

Publication number: JP5324981B2
Application number: JP2009080458A
Authority: JP
Inventors: 潤成田中; 誠一渕田
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2009-03-27
Filing date: 2009-03-27
Publication date: 2013-10-23
Anticipated expiration: 2029-03-27
Also published as: JP2010230133A

Description

本発明は、作業機械に関する。

油圧ショベルなどの作業機械は、エンジンによって油圧ポンプを駆動し、油圧ポンプから吐出した作動油によって油圧アクチュエータを駆動する。油圧ポンプは、可変容量型のものであり、斜板の位置が変更されることによって吐出容量を変更することができる。従って、作業機械では、油圧ポンプの吐出容量を制御するために、斜板の位置が制御される。例えば、油圧ポンプの吐出圧が増大すると、油圧ポンプの吐出容量が減少するように斜板の位置が制御される。また、油圧ポンプの吐出圧が低下すると、油圧ポンプの吐出容量が増大するように斜板の位置が制御される。これにより、油圧ポンプの吸収馬力が一定となるように制御される。また、油圧ポンプの吐出圧と油圧アクチュエータの負荷圧との差圧が所定の設定差圧となるように、油圧ポンプの斜板の位置が制御される。

一方、作業能力を向上させるために、エンジンの出力馬力を増大させるパワーアップ制御を実行可能とした作業機械が開発されている。例えば、特許文献１に示されている油圧式掘削機では、オペレータによって押しボタンが押されると、エンジンに付設されたガバナ駆動装置にエンジン出力増加信号が出力される。これにより、エンジンの出力馬力が増大し、その結果、掘削力を増大させることができる。

特開平５−２１４７４６号公報

図９に示すように、上記のパワーアップ制御が実行されている状態（ＰＬ１’参照）では、通常運転時（ＰＬ１参照）と比べて吐出流量の最大値がＱ１からＱ２に増大する。このような状態において、油圧アクチュエータへの負荷が抜けると、吐出圧が低下することによって、吐出流量が過剰に増大する恐れがある（矢印Ａ１参照）。吐出流量が増大すると、油圧ポンプの吸込み流量も増大する。この場合、油圧ポンプの吸込み側の負圧が大きくなり、キャビテーションが発生し易くなることによって、油圧ポンプの寿命が短くなる恐れがある。

本発明の課題は、油圧ポンプからの吐出流量の過剰な増大を抑えることができる作業機械を提供することにある。

第１発明に係る作業機械は、エンジンと、油圧ポンプと、油圧アクチュエータと、第１斜板制御部と、第２斜板制御部と、エンジン回転数検知部と、設定差圧制御部とを備える。油圧ポンプは、エンジンによって駆動され、斜板の位置が制御されることによって吐出容量が制御される可変容量型のものである。油圧アクチュエータは、油圧ポンプから吐出された作動油によって駆動される。第１斜板制御部は、油圧ポンプの吐出圧が増大すると油圧ポンプの吐出容量が減少するように斜板の位置を制御する。また、第１斜板制御部は、油圧ポンプの吐出圧が低下すると油圧ポンプの吐出容量が増大するように斜板の位置を制御する。第２斜板制御部は、油圧ポンプの吐出圧と油圧アクチュエータの負荷圧との差圧が所定の設定差圧となるように斜板の位置を制御する。エンジン回転数検知部は、エンジンの回転数を検知する。設定差圧制御部は、エンジンの回転数が所定の閾値以下である場合には設定差圧を所定の第１差圧に設定する。また、設定差圧制御部は、エンジンの回転数が所定の閾値を越えている場合には、設定差圧を第１差圧よりも小さい第２差圧に設定する。

この作業機械では、エンジン回転数が所定の閾値を越えた場合には、設定差圧が第２差圧に変更される。このため、設定差圧が第１差圧に設定されている場合よりも、吐出流量の最大値が抑えられる。これにより、油圧アクチュエータへの負荷が抜けて吐出圧が低下しても、吐出流量が過剰に増大することを抑えることができる。

第２発明に係る作業機械は、第１発明の作業機械であって、エンジンの回転数を増大させるパワーアップ制御を実行させるために操作される第１パワーアップ操作部をさらに備える。そして、設定差圧制御部は、第１パワーアップ操作部の操作後にエンジンの回転数が閾値を越えている場合に、設定差圧を第２差圧に設定する。

この作業機械では、第１パワーアップ操作部が操作されたことによりエンジンの回転数が増大した状態において、吐出流量の過剰な増大を抑えることができる。

第３発明に係る作業機械は、第１発明の作業機械であって、エンジンの回転数を増大させるパワーアップ制御の実行及び解除を切り換えるために操作される第２パワーアップ操作部をさらに備える。そして、設定差圧制御部は、第２パワーアップ操作部の解除操作後にエンジンの回転数が閾値を越えている場合に、設定差圧を第２差圧に設定する。

この作業機械では、第２パワーアップ操作部が解除操作されたが、エンジン回転数が実際に低下する前に油圧アクチュエータへの負荷が抜けた場合に、吐出流量の過剰な増大を抑えることができる。

第４発明に係る作業機械は、第１発明の作業機械であって、アクチュエータ操作部と、パワーアップ制御部とをさらに備える。アクチュエータ操作部は、油圧アクチュエータを駆動させるために操作される。パワーアップ制御部は、アクチュエータ操作部の操作内容が所定のパワーアップ条件を満たすか否かを判定し、アクチュエータ操作部の操作内容が所定のパワーアップ条件を満たす場合にエンジンの回転数を増大させる自動パワーアップ制御を行う。そして、設定差圧制御部は、自動パワーアップ制御において、エンジンの回転数が閾値を越えている場合に、設定差圧を第２差圧に設定する。

この作業機械では、自動パワーアップ制御によりエンジンの回転数が増大した状態において、吐出流量の過剰な増大を抑えることができる。

本発明に係る作業機械では、エンジン回転数が増大した状態において油圧アクチュエータへの負荷が抜けた場合に、吐出流量の過剰な増大を抑えることができる。

油圧ショベルの外観図。油圧システムの構成を示す概略図。ポンプ吐出流量特性を示す図。エンジン出力トルク特性およびポンプ吸収トルク特性を示す図。エンジン出力馬力特性およびポンプ吐出流量特性を示す図。第１実施形態に係る油圧ショベルでの流量制限制御を示すフローチャート。第２実施形態に係る油圧ショベルでの流量制限制御を示すフローチャート。他の実施形態に係る流量制限制御でのポンプ吐出流量特性を示す図。従来の通常運転時とパワーアップ制御時とにおけるポンプ吐出流量特性の変化を示す図。

＜第１実施形態＞
［外観構成］
本発明の一実施形態に係る油圧ショベルを図１に示す。この油圧ショベル１は、走行体２と、旋回体３と、作業機４とを備えている。

走行体２は、一対の走行装置１１，１２を有する。各走行装置１１，１２は、履帯１３，１４と走行モータ（図示せず）とを有し、履帯１３，１４が走行モータによって駆動されることによって、油圧ショベル１を走行させる。

旋回体３は、走行体２上に載置されている。旋回体３は、図示しない旋回モータによって走行体２上において旋回する。また、旋回体３の前部左側位置には運転室１５が設けられている。

作業機４は、旋回体３の前部中央位置に取り付けられており、ブーム２１、アーム２２、バケット２３を有する。ブーム２１の基端部は、旋回体３に回転可能に連結されている。また、ブーム２１の先端部はアーム２２の基端部に回転可能に連結されている。アーム２２の先端部は、バケット２３に回転可能に連結されている。また、ブーム２１、アーム２２およびバケット２３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２４、アームシリンダ２５およびバケットシリンダ２６）が配置されている。これらの油圧シリンダ２４〜２６が駆動されることによって作業機４が駆動され、これにより、掘削等の作業が行われる。

［油圧システムの構成］
次に、油圧ショベル１が備える油圧システムの構成を図２に示す。この油圧システムは、油圧ポンプ３１がエンジン３２によって駆動され、油圧ポンプ３１から吐出された作動油が操作弁３３を介して、ブームシリンダ２４、アームシリンダ２５、バケットシリンダ２６、走行モータ（図示せず）、旋回モータ（図示せず）などの油圧アクチュエータに供給および排出されるように構成されている。油圧アクチュエータへの油圧の供給および排出が制御されることにより、作業機４の動作、旋回体３の旋回、および走行体２の走行動作が制御される。なお、図２では、油圧アクチュエータのうち、ブームシリンダ２４のみを図示しており、他の油圧アクチュエータは省略している。

エンジン３２は、ディーゼルエンジンであり、燃料噴射装置３４からの燃料の噴射量が調整されることにより、エンジン３２の出力が制御される。燃料噴射量の調整は、燃料噴射装置３４がエンジンコントローラ３５によって制御されることで行われる。なお、エンジン３２の実回転数は、回転数センサ３６にて検出され、その検出信号は、エンジンコントローラ３５およびポンプコントローラ３７にそれぞれ入力される。

油圧ポンプ３１は、エンジン３２によって駆動され、作動油を吐出する。油圧ポンプ３１から吐出された作動油は、後述する操作弁３３を介して油圧アクチュエータに供給される。油圧ポンプ３１は、斜板４１の傾転角が制御されることにより吐出容量を制御可能な可変容量型の油圧ポンプである。なお、以下の説明において、油圧ポンプ３１の吐出容量とは、油圧ポンプ３１の１回転あたりの作動油の吐出量を意味しており、斜板４１の角度によって定められる。また、油圧ポンプ３１の吐出流量とは、単位時間あたりの作動油の吐出量を意味しており、斜板４１の角度及び油圧ポンプ３１の回転数によって定められる。

斜板４１の傾転角は油圧ポンプ制御装置４０によって制御される。油圧ポンプ制御装置４０は２つの機能を有する。第１の機能は、油圧ポンプ３１の吐出圧と、油圧アクチュエータの負荷圧との差圧が一定になるように斜板４１の角度を制御する機能である。第２の機能は、油圧ポンプ３１の吸収馬力が一定範囲を越えないように斜板４１の角度を制御する機能である。油圧ポンプ制御装置４０は、サーボピストン４２と、ＬＳバルブ４３と、ＰＣバルブ４４と、設定差圧制御バルブ４５とを有する。

サーボピストン４２は、ピストン４６とシリンダ４７を有している。ピストン４６は斜板４１に連結されている。シリンダ４７内には、ピストン４６を間に挟んで第１室４８と第２室４９とが設けられている。ピストン４６は、バネ５１により第１室４８側から第２室４９側へ向けて（図２での右方向へ）付勢されている。このため、サーボピストン４２では、バネ５１のバネ力と第１室４８内の油圧による力との合力と、第２室４９内の油圧による力とのバランスにより、ピストン４６のシリンダ４７内での位置が決定される。ピストン４６が第２室４９側（図２での右方向）に移動すると、斜板４１の角度が大きくなり油圧ポンプ３１の吐出容量が大きくなる。逆にピストン４６が第１室４８側（図２での左方向）に移動すると、斜板４１の角度が小さくなり油圧ポンプ３１の吐出容量が小さくなる。

ＬＳバルブ４３は、油圧ポンプ３１の吐出圧と油圧アクチュエータの負荷圧との差圧が一定になるように斜板４１の角度を制御する。ＬＳバルブ４３は、３つのポートＸ１，Ｙ１，Ｚ１と、３つのパイロットポートＶ１，Ｖ３，Ｗ１を有する。ポートＸ１はシリンダ４７の第２室４９につながる回路８１に接続されている。ポートＹ１およびパイロットポートＶ１は第１パイロット回路８２に接続されている。第１パイロット回路８２は、油圧ポンプ３１の吐出口に接続されたポンプ吐出回路８３から分岐しており、第１パイロット回路８２を介して油圧ポンプ３１の吐出圧がパイロット圧としてＶ１ポートに印加される。パイロットポートＶ３は、後述する設定差圧制御バルブ４５のポートＸ３に接続されている。ポートＺ１はＰＣバルブ４４につながる回路８４に接続されている。ポートＷ１は第２パイロット回路８５に接続されている。第２パイロット回路８５は、操作弁３３の出口と油圧アクチュエータとを接続する負荷圧回路８６から分岐しており、第２パイロット回路８５を介して油圧アクチュエータの負荷圧がパイロット圧としてポートＷ１に印加される。ＬＳバルブ４３は、状態ａ１と状態ｂ２との間で切り換えられる。ＬＳバルブ４３は、状態ａ１では、ポートＸ１とポートＺ１とを連通させる。また、ＬＳバルブ４３は、状態ｂ１では、ポートＸ１とポートＹ１とを連通させる。

ＬＳバルブ４３は、吐出圧と負荷圧との差圧△ＰＬＳが所定の設定差圧で一定になるように斜板４１の角度を制御する。差圧ΔＰＬＳは、以下の数１式で定義される。

［数１］
△ＰＬＳ＝Ｐｐ−ＰＬＳ
ここで、Ｐｐ：吐出圧、ＰＬＳ：負荷圧、である。

ＬＳバルブ４３には、ＬＳバルブ４３を状態ａ１側に付勢するバネ５４が設けられている。このバネ５４による付勢力によってＬＳバルブ４３の設定差圧が定められる。ＬＳバルブ４３に印加される差圧△ＰＬＳがＬＳバルブ４３の設定差圧より低くなると、ＬＳバルブ４３は状態ａ１となる。この状態では、サーボピストン４２の第２室４９の圧力が低下して、ピストン４６が図２における右方向に移動する。これにより、斜板４１の角度が大きくなり、油圧ポンプ３１の吐出容量が大きくなる。また、差圧△ＰＬＳが設定差圧より高くなると、ＬＳバルブ４３が状態ｂ１に切り替わる。この状態では、ＬＳバルブ４３は、開口面積に応じて吐出圧を減圧して、サーボピストン４２の第２室４９に供給する。減圧された吐出圧が第２室４９に供給されることにより、第２室４９の圧力が高くなり、サーボピストン４２内のピストン４６が図２における左方向に移動する。これにより、斜板４１の角度が小さくなり、油圧ポンプ３１の吐出容量が小さくなる。

ＰＣバルブ４４は、吐出圧に応じた一定の吐出流量以上には油圧ポンプ３１の吐出流量を増加させないように斜板４１の角度を制御する。すなわち、ＰＣバルブ４４は、油圧ポンプ３１の吸収馬力がエンジン３２の出力馬力を超えないように馬力制御を行う。

ＰＣバルブ４４は、ポートＸ２，Ｙ２，Ｚ２とパイロットポートＶ２とを有する。ポートＸ２はＬＳバルブ４３のポートＺ１につながる回路８４に接続されている。ポートＹ２およびパイロットポートＶ２は第１パイロット回路８２に接続されている。従って、第１パイロット回路８２を介して油圧ポンプ３１の吐出圧がパイロット圧としてパイロットポートＶ２に印加される。ポートＺ２はタンクにつながるドレン回路８７に接続されている。ＰＣバルブ４４は、状態ａ２と状態ｂ２との間で切り換えられる。ＰＣバルブ４４は、状態ａ２では、ポートＸ２とポートＺ２とを連通させる。また、ＰＣバルブ４４は、状態ｂ２では、ポートＸ２とポートＹ２とを連通させる。

ＰＣバルブ４４には、ＰＣバルブ４４を状態ａ２側に付勢するバネ５５が設けられている。ＰＣバルブ４４は、このバネ５５によるバネ力と、ポートＹ２に印加されるパイロット圧すなわち油圧ポンプ３１の吐出圧による力とのバランスによって状態ａ２と状態ｂ２とに切り替わる。すなわち、吐出圧が小さい場合には、ＰＣバルブ４４は状態ａ２となり、ポートＸ２とドレン回路８７とを連通させる。吐出圧が増大すると、ＰＣバルブ４４は状態ｂ２に切換り、サーボピストン４２の第２室４９に吐出圧を供給する。これにより、第２室４９内の油圧が高くなり、ピストン４６が図２における左方向へ移動する。これにより第２室４９の油圧が、そのときの吐出圧に対応した圧力に調整されると共に、斜板４１の角度が取り得る最大値を減少させる。図３に、吐出圧に対するポンプ吐出流量特性を表すＰＱ曲線ＰＬ１を示す。このＰＱ曲線ＰＬ１のｃ１−ｃ２部分に示されるように、油圧ポンプ３１の吐出圧が上昇すると、ＰＣバルブ４４は、油圧ポンプ３１の吐出流量を減少させるように斜板４１の角度を制御する。逆に、吐出圧が低下すると、ＰＣバルブ４４は、吐出流量を増加させるように斜板４１の角度を制御する。そして、各吐出圧の状態においては、上述したＬＳバルブ４３を作動させることによって、差圧△ＰＬＳの変化に対応して、上述した角度の最大値までの範囲内で斜板４１の角度を調整することができる。ただし、ＰＱ曲線ＰＬ１のｃ２’−ｃ３部分に示されるように、吐出圧が所定値より低い場合には、ＬＳバルブ４３の作用によって、吐出流量の最大値がＱ１に制限される。

また、図２に示すように、ＰＣバルブ４４には、ソレノイド５６が設けられている。ソレノイド５６にポンプコントローラ３７から制御信号が入力されると、バネ５５によるバネ力と、ポートＹ２に印加されるパイロット圧による力とのバランスが変化する。これにより、ＰＣバルブ４４は、制御信号の大きさに応じて油圧ポンプ３１の吸収トルクを変化させることができる。

設定差圧制御バルブ４５は、上述したＬＳバルブ４３の設定差圧を、所定の第１差圧と、第１差圧より小さい第２差圧とに切り換える。設定差圧制御バルブ４５は、３つのポートＸ３，Ｙ３，Ｚ３を有する。ポートＸ３は、ＬＳバルブ４３のパイロットポートＶ３に接続された回路８８に接続されている。ポートＹ３は、図示しない油圧ポンプに接続された回路８９に接続されている。なお、回路８９は、図示しない減圧弁を介して油圧ポンプ３１に接続されてもよい。ポートＺ３は、タンクに接続されたドレン回路９１に接続されている。設定差圧制御バルブ４５は、状態ａ３と状態ｂ３とに切り換えられる。設定差圧制御バルブ４５は、状態ａ３では、ポートＸ３とポートＺ３とを連通させる。このとき、ＬＳバルブ４３のパイロットポートＶ３には設定差圧制御バルブ４５からのパイロット圧は供給されず、ＬＳバルブ４３の設定差圧はバネ５４によって定められる第１差圧に設定される。また、設定差圧制御バルブ４５は、状態ｂ３では、ポートＸ３とポートＹ３とを連通させる。このとき、ＬＳバルブ４３のパイロットポートＶ３には設定差圧制御バルブ４５から所定のパイロット圧が供給される。これにより、ＬＳバルブ４３の設定差圧は、第１差圧から第２差圧に低下する。設定差圧制御バルブ４５には、設定差圧制御バルブ４５を状態ａ３側に付勢するバネ９２が設けられている。また、設定差圧制御バルブ４５にはソレノイド９３が設けられている。ソレノイド９３が非励磁である場合には、設定差圧制御バルブ４５は状態ａ３に維持される。ポンプコントローラ３７からソレノイド９３に制御信号が入力されてソレノイド９３が励磁されると、設定差圧制御バルブ４５は状態ａ３から状態ｂ３に切り換えられる。

操作弁３３は、油圧アクチュエータ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の集合体である。操作弁３３は、後述する操作装置６０の操作に応じて制御され、各油圧アクチュエータに供給される油圧を制御する。

操作装置６０は、運転室１５内に設けられており、各種の動作を指令するためにオペレーターによって操作される。操作装置６０は、燃料ダイヤル６１、走行レバー６２、作業機レバー６３、機械モニタ６４、パワーアップスイッチ６５などを有する。

燃料ダイヤル６１は、エンジン３２の目標回転数を手動で設定するためにオペレーターによって操作される部材である。燃料ダイヤル６１が操作されると、燃料ダイヤル６１の操作量に応じたスロットル信号がポンプコントローラ３７を介してエンジンコントローラ３５に入力される。

走行レバー６２は、油圧ショベル１の走行を操作するためにオペレーターによって操作される部材である。走行レバー６２が操作されると、その操作内容に対応したパイロット圧が操作弁３３に供給される。これにより、走行モータへの供給油圧が制御され、油圧ショベル１の走行動作が制御される。なお、走行レバー６２の操作内容に対応したパイロット圧は、油圧センサ５２によって検出され、その検出信号がポンプコントローラ３７に入力される。

作業機レバー６３は、作業機４を操作するためにオペレーターによって操作される部材である。作業機レバー６３が操作されると、その操作内容に対応したパイロット圧が操作弁３３に供給される。これにより、ブームシリンダ２４、アームシリンダ２５、バケットシリンダ２６、旋回モータへの供給油圧が制御され、作業機４の動作および旋回体３の旋回動作が制御される。なお、作業機レバー６３の操作内容に対応したパイロット圧は、油圧センサ５３によって検出され、その検出信号がポンプコントローラ３７に入力される。

機械モニタ６４は、ポンプコントローラ３７から各種の信号を受け取り、燃料量や水温などの各種の情報を表示する。また、機械モニタ６４は、油圧ショベル１の各種の設定を入力するための操作ボタンを有しており、例えば、機械モニタ６４によって作業モードを選択することができる。作業モードには、例えば、高出力を優先させるモードおよび燃費を優先させるモードなどがある。後述する制御部３０は、選択された作業モードおよび運転状況に応じて、最適なエンジン出力トルクおよびポンプ吸収トルクを選択する。なお、機械モニタ６４が操作されると、その操作信号がポンプコントローラ３７に入力される。

パワーアップスイッチ６５は、作業機レバー６３に付設されており、作業機４の出力を増大させるためにオペレーターによって操作される部材である。パワーアップスイッチ６５が操作されると、パワーアップスイッチ６５からの検出信号がポンプコントローラ３７に入力される。

制御部３０は、エンジンコントローラ３５と、ポンプコントローラ３７とを有する。

エンジンコントローラ３５には、複数のエンジン出力トルク特性に対応した目標噴射特性がマップ化されて記憶されている。エンジン出力トルク特性は、エンジン３２の出力トルクとエンジン回転数との関係を示すものであり、その一例を図４に示す（ラインＥ１参照）。エンジンコントローラ３５は、燃料ダイヤル６１からのスロットル信号および設定された作業モードに応じて、エンジン出力トルク特性を選択し、選択したエンジン出力トルク特性に基づいて燃料噴射装置３４を制御する。

ポンプコントローラ３７は、ＰＣバルブ４５のソレノイド５６を制御することによって、ポンプ吸収トルクを制御する。ポンプコントローラ３７には、作業モードや運転状況に基づいて設定される複数の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。ポンプ吸収トルク特性は、ポンプ吸収トルクと、エンジン回転数との関係を示すものである。ポンプ吸収トルク特性の一例を図４に示す（ラインＰ１、Ｐ２参照）。ポンプコントローラ３７は、設定された作業モードなどに応じてポンプ吸収トルク特性を選択する。そして、選択されたポンプ吸収トルク特性と実際のエンジン回転数とに基づいて、ポンプ吸収トルクがエンジン出力トルクとマッチング点（例えば、図４のマッチング点Ｍ１）でマッチングするように、ソレノイド９３を制御する。

ここで、制御部３０は、パワーアップスイッチ６５が操作されると、パワーアップ制御を実行する。パワーアップ制御は、パワーアップスイッチ６５が操作されていない通常時よりも作業機４の出力を増大させるための制御である。パワーアップ制御では、燃料ダイヤル６１によって設定されたエンジン３２の回転数よりも高い回転数が目標回転数として設定される。これにより、図５（ａ）に示すように、エンジン３２の出力馬力がＬ１からＬ２に増大する。また、このとき、エンジン回転数が増大することにより、油圧ポンプ３１のＰＱ曲線は、図５（ｂ）に示すように、ＰＬ１からＰＬ２に変化する。なお、ＰＬ１はエンジン３２の出力馬力がＬ１の場合のＰＱ曲線である。ＰＬ２はエンジン３２の出力馬力がＬ２の場合のＰＱ曲線である。

また、制御部３０は、エンジン回転数の増大によって油圧ポンプ３１の吐出流量が過剰に増大することを抑えるために吐出流量制限制御を行う。以下、図６に基づいて、吐出流量制限制御について説明する。

［吐出流量制限制御］
まず、ステップＳ１では、パワーアップスイッチ６５がオンされたか否かが判断される。パワーアップスイッチ６５がオンされていると、ステップＳ２に進む。

ステップＳ２では、パワーアップ制御が実行されてエンジン回転数が増大される。ここでは、パワーアップスイッチ６５が押されていない通常時における燃料ダイヤル６１によって設定されたエンジン３２の回転数よりも高い回転数がポンプコントローラ３７において目標回転数として設定され、エンジンコントローラ３５、燃料噴射装置３４に入力される。これにより、図５（ａ）に示すように、エンジン３２の出力馬力がＬ１からＬ２に向けて増大し、エンジン回転数が増大する。

ステップＳ３では、エンジン３２の回転数（Ｎ）が所定の閾値（Ｎ１）よりも大きいか否かが判定される。エンジン３２の回転数（Ｎ）が所定の閾値（Ｎ１）よりも大きい場合には、ステップＳ４に進む。エンジン３２の回転数（Ｎ）が所定の閾値（Ｎ１）よりも大きくない場合には、ステップＳ２に戻る。

ステップＳ４では、吐出流量の制限が行われる。ここでは、ポンプコントローラ３７から設定差圧制御バルブ４５に制御信号が入力され、設定差圧制御バルブ４５が状態ａ３から状態ｂ３に切り換えられる。これにより、ＬＳバルブ４３の設定差圧が第１差圧から第２差圧に低下される。その結果、図５（ｂ）に示すように、吐出流量の最大値が、Ｑ２よりも小さいＱ１に抑えられる。なお、図５（ｂ）において、Ｑ２は、エンジン３２の出力馬力がＬ２に増大しており且つＬＳバルブ４３の設定差圧が第１差圧である場合の吐出流量の最大値を示している。また、Ｑ１は、エンジン３２の出力馬力がＬ２に増大しており且つＬＳバルブ４３の設定差圧が第２差圧である場合の吐出流量の最大値を示している。

次に、ステップＳ５では、パワーアップスイッチ６５がオフされたか否かが判定される。パワーアップスイッチ６５がオフされていない場合は、ステップＳ４に戻り、吐出流量の制限が維持される。また、エンジンの出力馬力はＬ２に維持される。パワーアップスイッチ６５がオフされた場合にはステップＳ６に進む。

ステップＳ６では、エンジン回転数が低減される。ここでは、目標回転数が、パワーアップスイッチ６５が押されていない通常時における燃料ダイヤル６１によって設定されたエンジン３２の回転数に戻される。これにより、図５（ａ）に示すように、エンジン３２の出力馬力がＬ２からＬ１に向けて低下し、エンジン回転数が低下する。

ステップＳ７では、エンジン３２の回転数（Ｎ）が所定の閾値（Ｎ１）よりも小さいか否かが判定される。エンジン３２の回転数（Ｎ）が所定の閾値（Ｎ１）よりも大きい場合には、ステップＳ４に戻り、吐出流量の制限が維持される。エンジン３２の回転数（Ｎ）が所定の閾値（Ｎ１）よりも小さい場合には、ステップＳ８に進む。

ステップＳ８では、吐出流量の制限が解除される。ここでは、ポンプコントローラ３７から設定差圧制御バルブ４５への制御信号の入力が停止され、設定差圧制御バルブ４５が状態ｂ３から状態ａ３に切り換えられる。これにより、ＬＳバルブ４３の設定差圧が第２差圧から第１差圧に戻される。その結果、図５（ｂ）に示すように、ＰＱ曲線はＰＬ１に戻る。

［特徴］
本実施形態にかかる油圧ショベル１では、パワーアップスイッチ６５がオンされるとエンジン３２の回転数が増大する。この状態においてエンジン回転数が閾値Ｎ１を越えると、ＬＳバルブ４３の設定差圧が第１差圧から第２差圧に低減されて、吐出流量の最大値の増大が抑えられる。これにより、パワーアップ制御中に油圧アクチュエータへの負荷が抜けて吐出圧が低下しても、吐出流量の過剰な増大を抑えることができる。

また、図５（ｂ）に示すように、上記のＬＳバルブ４３および設定差圧制御バルブ４５による吐出流量の最大値の制限は、吐出圧が低圧の場合に行われ、吐出圧が高圧の場合には行われない。このため、吐出圧が高圧である場合、すなわち、油圧アクチュエータに負荷がかかっている場合には、吐出流量を十分に確保することができる。そして、吐出圧が低圧である場合、すなわち、油圧アクチュエータの負荷が抜けた場合には、油圧ポンプ３１の回転数の増大による無駄な吐出流量の増大を制限することができる。

また、油圧ショベル１では、パワーアップスイッチ６５がオフされた後に、エンジン回転数が閾値より低くなるまでは吐出流量の制限が維持される。このため、エンジン回転数が実際に低下する前に油圧アクチュエータへの負荷が抜けた場合であっても、上記と同様に吐出流量の過剰な増大を抑えることができる。

＜第２実施形態＞
本発明の第２実施形態に係る油圧ショベルにおいて行われる吐出流量制限制御のフローチャートを図７に示す。この油圧ショベルでは、制御部は、上記のパワーアップ制御の実行を自動的に判断する自動パワーアップ制御を行う。なお、油圧ショベルの構成は、第１実施形態の油圧ショベル１と同様であるため、説明を省略する。

まず、ステップＳ１１において、走行レバー６２と作業機レバー６３の操作内容が所定のパワーアップ条件を満たしているか否かが判定される。ここでは、制御部は、油圧センサ５２，５３からの検出信号に基づいて走行レバー６２と作業機レバー６３の操作内容がパワーアップ条件を満たすか否かを判定する。そして、制御部は、走行レバー６２と作業機レバー６３の操作内容がパワーアップ条件を満たす場合にエンジン３２の回転数を増大させる。パワーアップ条件とは、例えば、アーム２２とバケット２３とを共に引く操作が行われている場合や、走行停止状態であり且つアーム２２のみを引く操作が行われている場合などである。走行レバー６２と作業機レバー６３との操作内容がパワーアップ条件を満たす場合は、ステップＳ１２に進み、パワーアップ制御が実行されてエンジン回転数が増大する。

ステップＳ１３では、エンジン３２の回転数（Ｎ）が所定の閾値（Ｎ１）よりも大きいか否かが判定される。エンジン３２の回転数（Ｎ）が所定の閾値（Ｎ１）よりも大きい場合には、ステップＳ１４に進み、吐出流量が制限される。エンジン３２の回転数（Ｎ）が所定の閾値（Ｎ１）よりも大きくない場合には、ステップＳ１２に戻る。

ステップＳ１５では、走行レバー６２と作業機レバー６３との操作内容がパワーアップ条件を満たすか否かが判定される。ここでは、上記のステップＳ１１と同様にして、制御部が、走行レバー６２と作業機レバー６３の操作内容がパワーアップ条件を満たすか否かを判定する。走行レバー６２と作業機レバー６３の操作内容がパワーアップ条件を満たす場合にはステップＳ１４に戻って、パワーアップ制御と吐出流量の制限とが維持される。走行レバー６２と作業機レバー６３の操作内容がパワーアップ条件を満たさない場合には、ステップＳ１６に進み、パワーアップ制御が解除されてエンジン回転数が低減される。

ステップＳ１７では、エンジン３２の回転数（Ｎ）が所定の閾値（Ｎ１）よりも小さいか否かが判定される。エンジン３２の回転数（Ｎ）が所定の閾値（Ｎ１）以上である場合には、ステップＳ１４に戻り、吐出流量の制限が維持される。エンジン３２の回転数（Ｎ）が所定の閾値（Ｎ１）よりも小さい場合には、ステップＳ１８に進み、吐出流量の制限が解除される。

なお、ステップＳ１２〜１４，Ｓ１６〜１８における具体的な制御内容は第１実施形態のステップＳ２〜４，Ｓ６〜８での制御内容と同様である。

本実施形態に係る油圧ショベルでは、走行レバー６２と作業機レバー６３との操作内容が所定のパワーアップ条件を満たした場合に、自動的にパワーアップ制御が実行される。これにより、パワーアップが必要な操作が実行されている場合に、自動的にエンジン３２の出力馬力を増大させることができる。

また、第１実施形態と同様に、パワーアップ制御が実行されてエンジン回転数が増大した状態や、パワーアップ制御が解除されたがエンジン回転数がまだ十分に低下していない状態において、油圧アクチュエータへの負荷が抜けた場合には、吐出流量の制限が行われることにより、吐出流量の過剰な増大を抑えることができる。

＜他の実施形態＞
（ａ）上記の実施形態では、作業機械として油圧ショベルが例示されているが、他の種類の作業機械にも本発明の適用が可能である。

（ｂ）上記の実施形態では、エンジン３２の出力馬力がＬ１であり且つＬＳバルブ４３の設定差圧が第１差圧である場合の吐出流量の最大値と、エンジン３２の出力馬力がＬ２であり且つＬＳバルブ４３の設定差圧が第２差圧である場合の吐出流量の最大値とがＱ１で一致している。しかし、上記の２つの吐出流量の最大値が異なっていてもよい。例えば、図８に示すように、エンジン３２の出力馬力がＬ１であり且つＬＳバルブ４３の設定差圧が第１差圧である場合（ＰＬ１参照）の吐出流量の最大値がＱ１であり、エンジン３２の出力馬力がＬ２であり且つＬＳバルブ４３の設定差圧が第２差圧である場合（ＰＬ２参照）の吐出流量の最大値がＱ１より大きいＱ３であってもよい。

（ｃ）設定差圧制御部の構成は、上記の設定差圧制御バルブ４５に限らず他の構成であってもよい。例えば、ＬＳバルブ４３に付設されるソレノイドであってもよい。

本発明は、吐出流量の過剰な増大を抑えることができる効果を有し、作業機械として有用である。

２４ブームシリンダ（油圧アクチュエータ）
２５アームシリンダ（油圧アクチュエータ）
２６バケットシリンダ（油圧アクチュエータ）
３０制御部（パワーアップ制御部）
３１油圧ポンプ
３２エンジン
３６回転数センサ（エンジン回転数検知部）
４３ＬＳバルブ（第２斜板制御部）
４４ＰＣバルブ（第１斜板制御部）
４５設定差圧制御バルブ（設定差圧制御部）
６２走行レバー（アクチュエータ操作部）
６３作業機レバー（アクチュエータ操作部）
６５パワーアップスイッチ（第１パワーアップ操作部、第２パワーアップ操作部）

Claims

エンジンと、
前記エンジンによって駆動され、斜板の位置が制御されることによって吐出容量が制御される可変容量型の油圧ポンプと、
前記油圧ポンプから吐出された作動油によって駆動される油圧アクチュエータと、
前記油圧ポンプの吐出圧が増大すると前記油圧ポンプの吐出容量が減少するように前記斜板の位置を制御し、前記油圧ポンプの吐出圧が低下すると前記油圧ポンプの吐出容量が増大するように前記斜板の位置を制御する第１斜板制御部と、
前記油圧ポンプの吐出圧と前記油圧アクチュエータの負荷圧との差圧が所定の設定差圧となるように前記斜板の位置を制御する第２斜板制御部と、
前記エンジンの回転数を検知するエンジン回転数検知部と、
前記エンジンの回転数が所定の閾値以下である場合には前記設定差圧を所定の第１差圧に設定し、前記エンジンの回転数が所定の閾値を越えている場合には、前記設定差圧を前記第１差圧よりも小さい第２差圧に設定する設定差圧制御部と、
を備える作業機械。
前記エンジンの回転数を増大させるパワーアップ制御を実行させるために操作される第１パワーアップ操作部をさらに備え、
前記設定差圧制御部は、前記第１パワーアップ操作部の操作後に前記エンジンの回転数が前記閾値を越えている場合に、前記設定差圧を前記第２差圧に設定する、
請求項１に記載の作業機械。
前記エンジンの回転数を増大させるパワーアップ制御の実行及び解除を切り換えるために操作される第２パワーアップ操作部をさらに備え、
前記設定差圧制御部は、前記第２パワーアップ操作部の解除操作後に前記エンジンの回転数が前記閾値を越えている場合に、前記設定差圧を前記第２差圧に設定する、
請求項１に記載の作業機械。
前記油圧アクチュエータを駆動させるために操作されるアクチュエータ操作部と、
前記アクチュエータ操作部の操作内容が所定のパワーアップ条件を満たすか否かを判定し、前記アクチュエータ操作部の操作内容が前記所定のパワーアップ条件を満たす場合に前記エンジンの回転数を増大させる自動パワーアップ制御を行うパワーアップ制御部と、
をさらに備え、
前記設定差圧制御部は、前記自動パワーアップ制御において、前記エンジンの回転数が前記閾値を越えている場合に、前記設定差圧を前記第２差圧に設定する、
請求項１に記載の作業機械。