JP7085996B2 - 作業機械および作業機械の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、油圧ポンプを備えた作業機械および作業機械の制御方法に関する。

作業車両は、油圧ポンプと油圧モータとを備えており、油圧ポンプから吐出された作動油によって油圧モータが駆動されることにより走行する。油圧ポンプとしては、斜板の姿勢が変更されることによって吐出量を変更することができる可変容量型の油圧ポンプが用いられる。

作業車両では、斜板の姿勢は、斜板を移動させるレギュレータの制御油圧を油圧センサによって検知することにより、或いは、制御油圧を制御する比例ソレノイド弁への指令電流を検知することによって、制御される（特許文献１，２参照）。

オペレータは、２本の走行レバーを操作して左右の走行装置に搭載された油圧モータをそれぞれ駆動する。左右の油圧モータに別個の油圧ポンプから作動油が供給される場合、作業車両の直進性を確保するため、２本の走行レバーの操作量を同じにしたときには、油圧ポンプから油圧モータに供給される作動油の吐出量は左右で同じになることが望ましい。

ところが、指令電流に対する油圧ポンプの吐出量はヒストリシス特性を有する。油圧ポンプのヒシテリシス特性により走行レバーの操作量が同じであるにも関わらず、油圧ポンプから油圧モータに供給される作動油の吐出量は左右で異なり、走行曲がりが生じる可能性があった。

特開２００７－１７７６３５号公報 特開２０１０－１７４９８０号公報

本開示は、走行曲がりを抑制することが可能な作業機械および作業機械の制御方法を提供することを目的とする。

ある局面に従う作業機械は、第１および第２の油圧モータと、第１および第２の油圧モータにそれぞれ対応して作動油を供給するために設けられる第１および第２の油圧ポンプと、第１および第２の油圧ポンプの吐出量を調整する斜板にそれぞれ対応して設けられ、斜板の角度を検出する第１および第２の斜板角センサと、第１および第２の油圧ポンプの理想の吐出量を設定する吐出量設定部と、第１および第２の斜板角センサの検出結果に応じた吐出量が理想の吐出量となるように斜板の角度を調整する指令値を補正する指令値制御部とを備える。

作業機械および作業機械の制御方法は、走行曲がりを抑制することが可能である。

実施形態に基づく作業機械の斜視図である。 実施形態に基づく油圧ショベル１００が備える油圧システムの構成について説明する図である。 実施形態に基づく油圧ポンプの構成を説明する図である。 実施形態に基づく運転室４の構成を説明する図である。 実施形態に基づく油圧ポンプの特性について説明する図である。 実施形態に基づく調整テーブルについて説明する図である。 実施形態に基づく油圧ポンプを制御するポンプコントローラ５２の機能について説明する図である。 実施形態に基づく走行レバーの操作量と吐出量との関係を説明する図である。 実施形態に基づく指令値設定部５２４からサーボバルブへ出力される指令電流の一例を説明する図である。 実施形態の変形例に基づく油圧ポンプの制御を説明する図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の説明では、同一部品には、同一の符号を付している。それらの名称および機能も同じであるためそれらについての詳細な説明は繰り返さない。なお、以下の説明において、「上」「下」「前」「後」「左」「右」とは、運転席に着座したオペレータを基準とする用語である。

＜作業機械の全体構成＞
図１は、実施形態に基づく作業機械の斜視図である。

図１に示されるように、作業機械である油圧ショベル１００は、車両本体１と作業機２とを有する。

車両本体１は、旋回体である上部旋回体３と走行体としての走行装置５とを有する。上部旋回体３は、機関室３ＥＧの内部に、動力発生装置としての内燃機関及び油圧ポンプ等の装置を収容している。機関室３ＥＧは、上部旋回体３の一端側に配置されている。

実施形態において、油圧ショベル１００は、動力発生装置としての内燃機関に、例えばディーゼルエンジン等が用いられるが、動力発生装置はこのようなものに限定されない。

油圧ショベル１００の動力発生装置は、例えば、内燃機関と発電電動機と蓄電装置とを組み合わせたハイブリッド方式の装置であってもよい。

油圧ショベル１００の動力発生装置は、内燃機関を有さず、蓄電装置と発電電動機とを組み合わせたものであってもよい。

上部旋回体３は、運転室４を有する。運転室４は、上部旋回体３の他端側に設置されている。運転室４は、機関室３ＥＧが配置されている側とは反対側に設置されている。運転室４内には、図２に示される機械モニタ６５及び操作装置６０が配置される。上部旋回体３の上方には、手すりが取り付けられている。

走行装置５は、上部旋回体３を有する。走行装置５は、履帯５ａ，５ｂを有する。走行装置５は、左右に設けられた油圧モータの一方又は両方が履帯５ａ、５ｂを駆動して回転させることにより、油圧ショベル１００を走行させる。作業機２は、上部旋回体３の運転室４の側方に取り付けられている。

本例においては、履帯５ａ，５ｂに対して独立に油圧モータが設けられる。走行装置５は、履帯５ａおよび油圧モータで構成される右走行装置と、履帯５ｂおよび油圧モータで構成される左走行装置とを含む。

油圧ショベル１００は、履帯５ａ、５ｂの代わりにタイヤを備え、エンジンの駆動力を、トランスミッションを介してタイヤへ伝達して走行が可能な走行装置を備えたものであってもよい。このような形態の油圧ショベル１００としては、例えば、ホイール式油圧ショベルがある。

油圧ショベル１００は、例えばバックホウローダであってもよい。
上部旋回体３は、作業機２及び運転室４が配置されている側が前であり、機関室３ＥＧが配置されている側が後である。前に向かって左側が上部旋回体３の左であり、前に向かって右側が上部旋回体３の右である。上部旋回体３の左右方向は、幅方向とも言う。油圧ショベル１００又は車両本体１は、上部旋回体３を基準として走行装置５側が下であり、走行装置５を基準として上部旋回体３側が上である。油圧ショベル１００の前後方向がｘ方向、幅方向がｙ方向、上下方向がｚ方向である。油圧ショベル１００が水平面に設置されている場合、下は鉛直方向である重力の作用方向側であり、上は鉛直方向とは反対側である。

作業機２は、ブーム６とアーム７と作業具であるバケット８とブームシリンダ１０とアームシリンダ１１とバケットシリンダ１２とを有する。ブーム６の基端部は、ブームピン１３を介して車両本体１の前部に取り付けられている。アーム７の基端部は、アームピン１４を介してブーム６の先端部に取り付けられている。アーム７の先端部には、バケットピン１５を介してバケット８が取り付けられている。バケット８は、バケットピン１５を中心として動く。バケット８は、バケットピン１５とは反対側に複数の刃が取り付けられている。刃先は、刃の先端である。

バケット８は、複数の刃を有していなくてもよい。図１に示すような刃を有しておらず、刃先が鋼板によってストレート形状に形成されたようなバケットであってもよい。作業機２は、例えば、単数の刃を有するチルトバケットを備えていてもよい。チルトバケットとは、バケットチルトシリンダを備え、バケットが左右にチルト傾斜することで油圧ショベルが傾斜地にあっても、斜面、平地を自由な形に成形、整地をすることができ、底板プレートによる転圧作業もできるバケットである。この他にも、作業機２は、バケット８の代わりに、法面バケット又は削岩用のチップを備えた削岩用のアタッチメント等を作業具として備えてもよい。

図１に示されるブームシリンダ１０とアームシリンダ１１とバケットシリンダ１２とは、それぞれ作動油の圧力（以下、適宜、油圧という）によって駆動される油圧シリンダである。ブームシリンダ１０はブーム６を駆動して、これを昇降させる。アームシリンダ１１は、アーム７を駆動して、アームピン１４の周りを動作させる。バケットシリンダ１２は、バケット８を駆動して、バケットピン１５の周りを動作させる。

ブームシリンダ１０、アームシリンダ１１及びバケットシリンダ１２等の油圧シリンダと図２に示される油圧ポンプ３１，３２との間には、方向制御弁が設けられている。方向制御弁は、油圧ポンプ３１，３２からブームシリンダ１０、アームシリンダ１１及びバケットシリンダ１２等に供給される作動油の流量を制御するとともに、作動油が流れる方向を切り替える。方向制御弁は、走行モータを駆動するための走行用方向制御弁と、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及び上部旋回体３を旋回させる旋回モータを制御するための作業機用方向制御弁とを含む。

＜油圧システムの構成＞
図２は、実施形態に基づく油圧ショベル１００が備える油圧システムの構成について説明する図である。

図２に示されるように、油圧システムは、油圧ポンプ３１，３２がエンジン３３によって駆動され、一対の油圧ポンプ３１，３２から吐出された作動油が各種の制御弁を介して、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、一対の油圧モータ３４，３５、旋回モータ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２の動作、旋回体の旋回、および走行体の走行動作が制御される。なお、図２においては、作業機２の油圧シリンダのうちブームシリンダ１０のみを図示しており、アームシリンダ１１、バケットシリンダ１２は省略している。

エンジン３３は、ディーゼルエンジンであり、燃料噴射装置３６からの燃料の噴射量が調整されることにより、エンジン３３の出力が制御される。燃料噴射量の調整は、燃料噴射装置３６がエンジンコントローラ５１によって制御されることで行われる。なお、エンジン３３の実回転数は、回転数センサ３７にて検出され、その検出信号は、エンジンコントローラ５１およびポンプコントローラ５２にそれぞれ入力される。

一対の油圧ポンプ３１，３２は、エンジン３３によって駆動され、作動油を吐出する。一対の油圧ポンプ３１，３２には、第１油圧ポンプ３１と第２油圧ポンプ３２とがある。

第１油圧ポンプ３１は、斜板４１の傾転角（以下、単に「角度」と呼ぶ）が変更されることにより吐出容量を変化させる可変容量型の油圧ポンプである。斜板４１には、サーボピストン４２が連結されており、サーボピストン４２が駆動されることによって斜板４１の角度が変更される。これにより、第１油圧ポンプ３１の吐出容量が制御される。サーボピストン４２を駆動するための油圧は、サーボバルブ４３によって制御される。サーボバルブ４３は、ポンプコントローラ５２から出力される電流量に従ってサーボピストン４２へ供給する油圧を制御する。

なお、第１油圧ポンプ３１の吐出圧（以下、「ポンプ圧」と呼ぶ）は、ポンプ圧センサ４５ａによって検出され、その検出信号は、ポンプコントローラ５２に入力される。また、第１油圧ポンプ３１から吐出された作動油は、自己圧減圧弁３８によって一定の圧力に減圧されて、各種の制御弁のパイロット用に供給される。

斜板４１の角度は、斜板角センサ５３によって検知される。
サーボピストン４２は、サーボバルブ４３から供給される油圧によって、軸方向に移動する。サーボピストン４２には、ロッカカムが連結されており、サーボピストン４２が軸方向に移動することによって、ロッカカムが回転する。ロッカカム３９には斜板４１が連結されており、ロッカカム３９が回転することによって斜板４１の角度が変更される。

斜板角センサ５３は、斜板４１の角度を検知する。斜板角センサ５３が検知した斜板４１の角度は検知信号としてポンプコントローラ５２に入力される。

第２油圧ポンプ３２は、斜板４６の角度が変更されることにより吐出容量を変化させる可変容量型の油圧ポンプである。第２油圧ポンプ３２は、第１油圧ポンプ３１と同様の構成である。

第２油圧ポンプ３２に付設されたサーボピストン４７、サーボバルブ４８、斜板角センサ５４は、それぞれ、第１油圧ポンプ３１に付設されたサーボピストン４２、サーボバルブ４３、斜板角センサ５３と同様の構成である。

第２油圧ポンプ３２のポンプ圧は、ポンプ圧センサ４５ｂによって検出され、その検出信号は、ポンプコントローラ５２に入力される。

一対の油圧モータ３４，３５は、第１油圧ポンプ３１および第２油圧ポンプ３２から吐出された作動油によって駆動される。上述したように、一対の油圧モータ３４，３５には、第１油圧モータ３４と第２油圧モータ３５とがある。第１油圧モータ３４は、右走行装置を駆動する。第２油圧モータ３５は、左走行装置を駆動する。

制御弁は、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。制御弁には、第１モータ制御弁７１と、第２モータ制御弁７２と、作業機制御弁７３と、走行スピード切換弁７５とがある。

第１モータ制御弁７１は、第１油圧ポンプ３１と第１油圧モータ３４とを接続する第１流路７６中に設けられている。第１モータ制御弁７１は、供給されるパイロット圧に応じて、第１油圧モータ３４に供給される作動油の流量および作動油の供給方向を制御する。

第２モータ制御弁７２は、第２油圧ポンプ３２と第２油圧モータ３５とを接続する第２流路７７中に設けられている。第２モータ制御弁７２は、供給されるパイロット圧に応じて、第２油圧モータ３５に供給される作動油の流量および作動油の供給方向を制御する。

作業機制御弁７３は、第１流路７６から分岐して油圧シリンダに接続される第３流路７８中に設けられている。作業機制御弁７３は、供給されるパイロット圧に応じて、油圧シリンダに供給される作動油の流量を制御する。

走行スピード切換弁７５は、ポンプコントローラ５２からの制御信号に応じてレギュレータ３４ａ，３５ａを制御する。レギュレータ３４ａ，３５ａは、第１油圧モータ３４の斜板３４ｂおよび第２油圧モータ３５の斜板３５ｂの角度を変更する機構である。従って、走行スピード切換弁７５は、第１油圧モータ３４および第２油圧モータ３５の斜板３４ｂ，３５ｂの角度を制御する。なお、走行スピード切換弁７５は、ポンプコントローラ５２からの制御信号に応じて制御される電磁弁である。

上記の制御弁７１，７２，７３，７５は、オペレーターが操作装置６０を操作することによって制御される。操作装置６０は、運転室４内に設けられており、燃料ダイヤル６１、一対の走行レバー６２，６３、作業機レバー６４、機械モニタ６５を有する。

燃料ダイヤル６１は、エンジン３３の回転数を変更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は最大状態から最小状態までの間で複数段階に設定することができる。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５１を介してエンジンコントローラ５２に入力される。

一対の走行レバー６２，６３は、油圧ショベル１００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６２，６３には、第１走行レバー６２と第２走行レバー６３とがある。

第１走行レバー６２が操作されると、その操作量に対応したパイロット圧が第１モータ制御弁７１に供給される。これにより、第１油圧モータ３４への作動油の流量が制御され、右走行装置の出力が制御される。第２走行レバー６３が操作されると、その操作量に対応したパイロット圧が第２モータ制御弁７２に供給される。これにより、第２油圧モータ３５への作動油の流量が制御され、左走行装置の出力が制御される。

第１走行レバー６２の操作方向に応じて第１油圧モータ３４の回転方向が切り換えられる。また、第２走行レバー６３の操作方向に応じて第２油圧モータ３５の回転方向が切り換えられる。これにより、油圧ショベル１００の前進と後進とが切り換えられる。

以上のように、オペレーターは、一対の走行レバー６２，６３を操作することによって、油圧ショベル１００の走行動作を制御することができる。

なお、第１走行レバー６２の前進方向への操作量に対応したパイロット圧は、走行ＰＰＣ圧センサ５５によって検出される。第１走行レバー６２の後進方向への操作量に対応したパイロット圧は、走行ＰＰＣ圧センサ５６によって検出される。また、第２走行レバー６３の前進方向への操作量に対応したパイロット圧は、走行ＰＰＣ圧センサ５７によって検出される。第２走行レバー６３の後進方向への操作量に対応したパイロット圧は、走行ＰＰＣ圧センサ５８によって検出される。これらの走行ＰＰＣ圧センサ５５～５８によって検出されたパイロット圧は、検出信号としてポンプコントローラ５２に入力される。

作業機レバー６４は、作業機２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６４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作業機制御弁７３に供給される。これにより、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、旋回モータへの供給油圧が制御され、作業機２の動作および上部旋回体３の旋回動作が制御される。なお、作業機レバー６４の操作内容に対応したパイロット圧（作業機制御弁７３に供給されるパイロット圧）は、作業機ＰＰＣ圧センサ５９によって検出され、その検出信号がポンプコントローラ５２に入力される。

機械モニタ６５は、ポンプコントローラ５２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６５は、油圧ショベル１００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６５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。

また、機械モニタ６５の操作ボタンには、走行スピード切換スイッチ６６が含まれる。走行スピード切換スイッチ６６は、走行スピードモードを切り換えるためにオペレーターによって操作される。走行スピード切換スイッチ６６は、Ｈｉ状態とＬｏｗ状態とに切換可能である。走行スピード切換スイッチ６６がＨｉ状態である場合は、走行スピード切換弁７５は、第１油圧モータ３４および第２油圧モータ３５の斜板３４ｂ，３５ｂの角度を高速走行に適した角度に設定する。第１油圧モータ３４および第２油圧モータ３５の容量が小さくなるように斜板３４ｂ，３５ｂの角度が設定される。走行スピード切換スイッチ６６がＬｏｗ状態である場合は、走行スピード切換弁７５は、第１油圧モータ３４および第２油圧モータ３５の斜板３４ｂ，３５ｂの角度を低速走行に適した角度に設定する。第１油圧モータ３４および第２油圧モータ３５の容量が大きくなるように斜板３４ｂ，３５ｂの角度が設定される。

エンジンコントローラ５１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３６を制御する。

ポンプコントローラ５２は、斜板４１，４６の角度を制御することによって、油圧ポンプ３１，３２のポンプ吸収トルクを制御する。

＜油圧ポンプの構成＞
図３は、実施形態に基づく油圧ポンプの構成を説明する図である。

図３には、油圧ポンプとして斜板式のピストンポンプが示される。
シャフト８１とともに回転するシリンダブロック８２のシリンダ孔８３にピストン８４を嵌挿して室８５を形成し、ピストン８４に取付けたシュー８６を斜板（ロッカカム）８７に沿って摺動自在とし、ピストン８４の往復動によって室８５の容積を増減することで弁板８８の高圧ポート８９、低圧ポート９０から流体を吸込み、吐出するものが知られている。

シャフト８１と共にシリンダブロック８２が回転して、シュー８６は平面Ａを摺動する。この時ロッカカム８７が円筒面Ｂに沿って移動することにより、ロッカカム８７の平面Ａに垂直で揺動回転中心を通る線Ｘとシリンダブロック８２の軸方向に対する傾きαが変化する。このαを斜板角という。

ロッカカム８７がシリンダブロック８２の軸方向に対して斜板角αを持った状態では、平面Ａはシュー８６に対してカムの働きをする。これにより、ピストン８４はシリンダブロック８２のシリンダ孔８３内を摺動運動し、シリンダブロック８２の室８５内の容積Ｅ，Ｆに差が生じて、この差Ｆ－Ｅだけ吸込み、吐出を行なう。

シリンダブロック８２が回転し、室８５の容積Ｅが縮小するとその過程で油は吐出される。一方室８５の容積Ｆは拡大していき、その過程で油が吸込まれる。

＜運転室の構成＞
図４は、実施形態に基づく運転室４の構成を説明する図である。

図４に示されるように、運転席に着座したオペレータが操作可能な操作装置６０が設けられる。

一例として、油圧ショベル１００の走行を操作するための第１走行レバー６２および第２走行レバー６３が運転席に対して前方に設けられる。

また、運転席近傍には、作業機レバー６４が左右に設けられている。作業機レバー６４を操作することにより作業機２が動作する。

また、左側前方には、機械モニタ６５が設けられており、当該機械モニタ６５に表示された内容を確認しながら作業することが可能となっている。

また、運転席の側方右側には燃料ダイヤル６１が設けられている。

＜油圧ポンプの特性＞
図５は、実施形態に基づく油圧ポンプの特性について説明する図である。

図５に示されるように、油圧ポンプは、斜板式のピストンポンプであるためヒステリシス特性を有する。この点で、指令電流上昇時と指令電流下降時とで油圧ポンプから吐出される作動油の吐出量が異なる。

具体的には、指令電流の電流値が同じ場合であっても、指令電流上昇時の電流値に対する吐出量よりも指令電流下降時の電流値に対する吐出量の方が大きい。

また、別の観点からすれば、油圧ポンプから吐出する作動油をある吐出量に設定する場合、指令電流上昇時の際の電流値の方が、指令電流下降時の際の電流値よりも大きく設定する必要がある。

本実施形態においては、当該ヒステリシス特性による吐出量のずれを抑制するために調整テーブルを生成する。

図６は、実施形態に基づく調整テーブルについて説明する図である。
図６に示されるように、指令電流上昇時に斜板の最大の傾斜角度に到達した場合の指令電流値Ａｍａｘを検出する。また、指令電流下降時に斜板の最小の傾斜角度に到達した場合の指令電流値Ａｍｉｎを検出する。また、斜板について、最大の傾斜角度に到達した場合の吐出量Ｑ２と、最小の傾斜角度に到達した場合の吐出量Ｑ１とが示されている。

これにより、指令電流Ａｍｉｎと吐出量Ｑ１および指令電流Ａｍａｘと吐出量Ｑ２とを結ぶことにより調整ラインＬを設定することが可能である。

本例においては、当該調整ラインＬを用いて油圧ポンプを制御する。
なお、本例においては、電流上昇時に斜板の最大の傾斜角度に到達した場合の指令電流値Ａｍａｘを検出する。また、電流下降時に斜板の最小の傾斜角度に到達した場合の指令電流値Ａｍｉｎを検出する。ある程度マージンを持たせることも可能である。具体的には、指令電流上昇時に斜板の最大の傾斜角度に到達してから所定量α分オフセットした値を指令電流値Ａｍａｘとして検出し、あるいは、指令電流下降時に斜板の最小の傾斜角度に到達し得てから所定量β分オフセットした値を指令電流値Ａｍｉｎとして検出しても良い。そして、当該データに基づいて調整ラインＬを設定することも可能である。

当該調整ラインＬを用いることによりヒステリシス特性のずれを抑制することが可能である。

図７は、実施形態に基づく油圧ポンプを制御するポンプコントローラ５２の機能について説明する図である。

図７には、ポンプコントローラ５２は、指令値制御部５２７と、操作量検出部５２２と、吐出量設定部５２３とを含む。

操作量検出部５２２は、第１および第２走行レバー６２，６３の操作量をそれぞれ検出する。

吐出量設定部５２３は、操作量検出部５２２で検出された走行レバーの操作量に基づいて理想の吐出量を設定する。

指令値制御部５２７は、吐出量設定部５２３で設定された吐出量となるように指令電流を補正してサーボバルブ４３，４８に出力する。

指令値制御部５２７は、指令値設定部５２４と、指令値補正部５２６とを含む。

指令値設定部５２４は、吐出量設定部５２３で設定された目標（理想）の吐出量に基づいて指令値を設定する。

なお、本例においては、吐出量設定部５２３は、操作量検出部５２２で検出された走行レバーの操作量に基づいて理想の吐出量を設定する場合について説明するが、走行レバーの操作量に依らずに理想の吐出量を設定するようにしても良い。たとえば、車両の稼働状態（内部の制御パラメータ等）に基づいて理想の吐出量を設定することも可能である。また、走行レバーの操作量と車両の稼働状態とを組み合わせて理想の吐出量を設定することも可能である。

図８は、実施形態に基づく走行レバーの操作量と吐出量との関係を説明する図である。

図８に示されるように、走行レバーの操作量が大きくなるほど油圧ポンプからの吐出量が上昇する場合が示されている。走行レバーの操作量が０とは、走行レバーが中立位置にある場合を意味する。

指令値設定部５２４は、操作量検出部５２２で検出された第１および第２走行レバー６２，６３の操作量に応じた図８に示される油圧ポンプから吐出する吐出量となるように、図６で説明した調整テーブルを用いて、指令電流を設定する。

指令値設定部５２４は、設定した指令電流をサーボバルブ４３，４８にそれぞれ出力する。

サーボバルブ４３，４８は、指令値設定部５２４から出力された指令電流に基づいてサーボピストン４２，４７へ供給する油圧を制御する。サーボピストン４２が軸方向に移動することによって斜板４１の角度が調整される。サーボピストン４７が軸方向に移動することによって斜板４６の角度が調整される。斜板４１の角度に基づいて第１油圧ポンプ３１から吐出される作動油の吐出量が調整される。斜板４６の角度に基づいて第２油圧ポンプ３２から吐出される作動油の吐出量が調整される。

斜板角センサ５３は、斜板４１の角度を検出し、検出信号をポンプコントローラ５２に出力する。斜板角センサ５４は、斜板４６の角度を検出し、検出信号をポンプコントローラ５２に出力する。

指令値補正部５２６は、斜板角センサ５３，５４からの検出信号に基づく作動油の実際の吐出量を算出する。

指令値補正部５２６は、斜板角センサ５３，５４からの検出信号に基づく実際の作動油の吐出量と、図８に示される第１および第２走行レバー６２，６３の操作量に応じた目標となる作動油の吐出量とを比較し、指令電流を補正するように指令値設定部５２４に指示する。

具体的には、指令値補正部５２６は、実際の作動油の吐出量と、図８に示される第１および第２走行レバー６２，６３の操作量に応じた目標となる作動油の吐出量とを比較し、実際の作動油の吐出量が目標となる作動油の吐出量よりも小さい場合には、指令電流が大きくなるように補正する。一方、指令値補正部５２６は、実際の作動油の吐出量と、図８に示される第１および第２走行レバー６２，６３の操作量に応じた目標となる作動油の吐出量とを比較し、実際の作動油の吐出量が目標となる作動油の吐出量よりも大きい場合には、指令電流が小さくなるように補正する。

指令値補正部５２６は、斜板角センサ５３，５４からの検出信号に基づいて指令電流を補正するフィードバック制御を実行する。

なお、本実施形態では、指令値制御部５２７において、指令値補正部５２６が指令値設定部５２４に指令電流の補正を指示していたが、指令値設定部５２４で設定された指令電流を指令値補正部５２６で補正するようにしてもよい。この場合、指令値制御部５２７において、指令値設定部５２４の後段に指令値補正部５２６が存在することになる。

図９は、実施形態に基づく指令値設定部５２４からサーボバルブへ出力される指令電流の一例を説明する図である。

指令値補正部５２６は、図５のヒステリシス特性を有するポンプに対して、実際の作動油の吐出量が目標となる作動油の吐出量よりも大きい場合には、指令電流が小さくなるように補正する。これにより、図９に示されるように、指令電流は、時間の経過とともに周期の振幅が収束していく一定の周期信号波形となる。

当該方式により、第１油圧ポンプ３１および第２油圧ポンプ３２からの吐出量を目標となる作動油の吐出量に精度よく調整することが可能となる。精度の高い油圧ポンプの制御が可能である。

実施形態において、オペレータは、第１走行レバー６２を操作して左走行装置を駆動する。また、オペレータは、第２走行レバー６３を操作して、右走行装置を駆動する。オペレータが、第１走行レバー６２および第２走行レバー６３の操作量を同じにした場合には、油圧ポンプから油圧モータに供給される作動油の吐出量は左右で同じになるため駆動量は同じになる。

一方で、従来は、油圧ポンプのヒシテリシス特性により走行レバーの操作状況によっては、操作量が同じであるにも関わらず、油圧ポンプから油圧モータに供給される作動油の吐出量は左右で異なる可能性があった。そのため、走行曲がりが生じる可能性があった。

実施形態に基づく方式により、油圧ポンプから吐出される作動油の吐出量を精度よく調整することが可能である。したがって、作動油の吐出量は左右で同じになるため駆動量は同じになり、走行曲がりを抑制し、直進走行が可能となる。

従来は、走行曲がりを抑制するために、走行装置５の左右の油圧ポンプに対して同じ量の作動油が供給されるように油圧回路を連通させる走行連通弁が設けられる構成も採用されていた。これにより部品点数が増えるとともに、走行連通弁によって油圧モータのエネルギーのロスが生じていた。

実施形態に基づく方式により、部品点数を削減することが可能となり、また、油圧モータのエネルギーのロスも解消されるため効率的な走行が可能となる。

なお、上記においては、２つの油圧ポンプを制御する構成について説明したが、さらに複数の油圧ポンプを制御する場合についても同様に適用可能である。

図１０は、実施形態の変形例に基づく油圧ポンプの制御を説明する図である。
図１０には、大型の油圧ショベルで用いられる４つの油圧ポンプを制御するポンプコントローラ５２＃が示されている。

一例として、第１油圧ポンプ３１および第２油圧ポンプ３２と、第３油圧ポンプ１３１と第４油圧ポンプ１３２とが設けられる構成である。

ポンプコントローラ５２＃は、第１油圧ポンプ３１、第２油圧ポンプ３２、第３油圧ポンプ１３１および第４油圧ポンプ１３２をそれぞれ制御する。

具体的には、走行レバーのみ操作されている場合（作業機レバー等が操作されていない場合）には、第１～第４油圧ポンプ３１，３２，１３１，１３２は、走行装置５を駆動するために用いられる。

一例として、第１油圧ポンプ３１および第３油圧ポンプ１３１を用いて油圧モータ３４に作動油を供給する。また、第２油圧ポンプ３２および第４油圧ポンプ１３２を用いて油圧モータ３５に作動油を供給する。

一方、作業機２が動作している場合（作業機レバー等が操作されている場合）には、第３および第４油圧ポンプ１３１および１３２は、作業機２を駆動するために作動油を供給する。第１および第２油圧ポンプ３１および３２は、走行装置５を駆動するために作動油を供給する。

ポンプコントローラ５２＃は、各油圧ポンプに対して上記の方式に従って制御し、作動油の吐出量を精度よく調整する。

従来は、油圧ポンプのヒシテリシス特性により走行レバーの操作状況によっては、操作量が同じであるにも関わらず、油圧ポンプから油圧モータに供給される作動油の吐出量は左右で異なる可能性があった。

特に複数の油圧ポンプから油圧モータに作動油を供給する場合には、ばらつきが大きくなり走行曲がりが生じる可能性があった。

実施形態に基づく方式により、各油圧ポンプから吐出される作動油の吐出量を精度よく調整することが可能である。したがって、複数の油圧ポンプから油圧モータに作動油を供給する場合であっても作動油の吐出量は左右で同じになるため駆動量は同じになり、走行曲がりを抑制し、直進走行が可能となる。

なお、上記においては、主に走行装置の油圧モータに作動油を供給する油圧ポンプについて説明したが、走行装置に限られず、他の装置の油圧モータに作動油を供給する場合でも同様に適用可能である。また、油圧モータに限られず、油圧シリンダ等、油圧アクチュエータであればどのようなものでも適用可能である。

＜電気方式の操作レバー＞
実施形態において、操作装置６０はパイロット油圧方式の操作レバーを有するが、電気方式の操作レバーを有してもよい。電気方式である場合、それぞれの操作量は、それぞれポテンショメータによって検出される。ポテンショメータによって検出された操作レバーの操作量は、ポンプコントローラ５２によって取得される。

電気方式の操作レバーの操作信号を検出したポンプコントローラ５２は、パイロット油圧方式と同様の制御を実行する。

作業機２は、ブーム６、アーム７、バケット８を有しているが、作業機２に装着されるアタッチメントはこれに限られず、バケット８には限定されない。作業機械は作業機を有していればよく、油圧ショベル１００に限定されない。

今回開示された実施の形態は例示であって、上記内容のみに制限されるものではない。本発明の範囲は請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 車両本体、２ 作業機、３ 上部旋回体、３ＥＧ 機関室、４ 運転室、５ 走行装置、５ａ，５ｂ 履帯、６ ブーム、７ アーム、８ バケット、１０ ブームシリンダ、１１ アームシリンダ、１２ バケットシリンダ、１３ ブームピン、１４ アームピン、１５ バケットピン、５２ ポンプコントローラ、５３，５４ 傾斜角センサ、６０ 操作装置、５２２ 操作量検出部、５２３ 吐出量設定部、５２４ 指令値設定部、５２６ 指令値補正部、５２７ 指令値制御部。

Claims (5)

1. 走行が可能な左右の走行装置にそれぞれ設けられた第１および第２の油圧モータと、
   前記第１および第２の油圧モータにそれぞれ対応して作動油を供給するために設けられる第１および第２の油圧ポンプと、
   前記第１および第２の油圧ポンプの吐出量を調整する斜板にそれぞれ対応して設けられ、前記斜板の角度を検出する第１および第２の斜板角センサと、
   前記第１および第２の油圧ポンプの理想の吐出量を設定する吐出量設定部と、
   前記第１および第２の斜板角センサの検出結果に応じた吐出量が前記理想の吐出量となるように、予め規定された前記斜板の角度を調整する指令値と吐出量との関係に基づいて、前記第１および第２の油圧ポンプの吐出量を調整する斜板の角度をそれぞれ調整する指令値を補正する指令値制御部とを備え、
   前記指令値制御部は、
   前記斜板の角度を調整する指令値を設定する指令値設定部と、
   前記第１および第２の斜板角センサの検出結果に応じた吐出量が前記理想の吐出量となるように前記指令値設定部で設定された指令値を補正する指令値補正部とを含み、
   前記指令値補正部は、斜板式の前記第１および第２の油圧ポンプの指令電流のヒステリシス特性に基づく吐出量のずれを抑制するために前記斜板の角度を調整する指令値と吐出量との関係を規定したテーブルを参照して、前記指令値を補正する、作業機械。
2. 前記指令値補正部は、前記斜板が最大および最小の傾倒角度の間の角度である場合に前記指令値を補正する、請求項１記載の作業機械。
3. 前記第１および第２の油圧ポンプの理想の吐出量は、走行レバーの操作状態に基づいて設定される、請求項１記載の作業機械。
4. 前記第１および第２の斜板角センサは、前記斜板の最大および最小の傾倒角度の間の角度を検出する、請求項１記載の作業機械。
5. 走行が可能な左右の走行装置にそれぞれ設けられた第１および第２の油圧モータにそれぞれ対応して作動油を供給するために設けられる第１および第２の油圧ポンプと、前記第１および第２の油圧ポンプの吐出量を調整する斜板にそれぞれ対応して設けられ、前記斜板の角度を検出する第１および第２の斜板角センサと、前記第１および第２の油圧ポンプの理想の吐出量を設定する吐出量設定部とを含む、作業機械の制御方法であって、
   前記第１および第２の斜板角センサの検出結果を受け付けるステップと、
   前記第１および第２の斜板角センサの検出結果に応じた吐出量が前記理想の吐出量となるように、予め規定された前記斜板の角度を調整する指令値と吐出量との関係に基づいて、前記第１および第２の油圧ポンプの吐出量を調整する斜板の角度をそれぞれ調整する前記斜板の角度を調整する指令値を補正するステップとを備え、
   前記指令値を補正するステップは、
   前記斜板の角度を調整する指令値を設定するステップと、
   前記第１および第２の斜板角センサの検出結果に応じた吐出量が前記理想の吐出量となるように、設定された指令値を斜板式の前記第１および第２の油圧ポンプの指令電流のヒステリシス特性に基づく吐出量のずれを抑制するために前記斜板の角度を調整する指令値と吐出量との関係を規定したテーブルを参照して補正するステップとを含む、作業機械の制御方法。

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