JP7171517B2 - 作業機 - Google Patents

Description

本発明は、コンパクトトラックローダ、スキッドステアローダ等の作業機に関する。

従来より、コンパクトトラックローダ等の作業機において、エンジンとモータ・ジェネレータとを有するハイブリッド型の作業機として、特許文献１が知られている。特許文献１の作業機は、エンジンと、電力によりモータとして作動する第１動作とエンジンの動力によりジェネレータとして作動する第２動作とを行うことが可能なモータ・ジェネレータと、エンジンの動力及び／又はモータ・ジェネレータの動力によって作動可能な駆動装置と、モータ・ジェネレータの第２動作によって発電した電力を蓄電可能なバッテリと、バッテリの蓄電容量を検出可能な蓄電測定装置と、モータ・ジェネレータの作動を制御する制御装置であって、蓄電容量に基づいて第１動作又は第２動作の設定を行う制御装置と、を備えている。

特開２０１７－２２６２８４号公報

特許文献１では、アシスト動作（第１動作）と発電動作（第２動作）との切換をエンジン回転数によって定めており、エンジンの状態に応じて効率よくアシスト動作を行うことができる。しかしながら、アシスト動作及び発電動作を行う際に、作業機の初動時の挙動については考慮されていない。
本発明は、このような従来技術の問題点を解決すべくなされたものであって、作業機の初動動作時に効率よく、アシスト動作及び発電動作のいずれかを行うことができる作業機の提供を目的とする。

本発明の作業機は、機体と、前記機体に設けられたエンジンと、モータとして作動して前記エンジンの駆動をアシストするアシスト動作と前記エンジンの動力によりジェネレータとして作動して発電する発電動作とを行うモータ・ジェネレータと、前記モータ・ジェネレータが発電した電力を蓄電するバッテリと、前記機体を操作する操作部材と、前記操作部材が操作された場合に前記機体の初動動作を判断する初動作判断部と、前記初動作判断部が前記初動動作と判断した場合に、前記アシスト動作及び発電動作のいずれかを行うときの前記モータ・ジェネレータのトルクを設定する第１設定部と、前記初動作判断部が前記初動動作ではないと判断した場合に、前記アシスト動作及び発電動作のいずれかを行うときのトルクを、前記第１設定部とは異なるトルクに設定する第２設定部と、を備えている。

前記初動作判断部は、前記操作部材の変化量が所定以上である場合に前記初動動作と判断し、前記所定未満である場合に前記初動動作ではないと判断する。
前記機体は、前記エンジン及び前記モータ・ジェネレータの動力により作動可能な走行装置を含み、前記操作部材は、前記走行装置の操作を行う走行操作部材である。
前記第１設定部は、前記エンジンの回転数と前記トルクとの関係を示す第１制御情報に基づいて前記トルクの設定を行い、前記第２設定部は、前記第１設定部とは異なる前記関係が示された第２制御情報に基づいて前記トルクの設定を行う。

前記初動作判断部は、前記操作部材が操作された場合の前記エンジンの回転数の低下量に基づいて、前記初動動作であるか否かを判断する。

本発明によれば、作業機の初動動作時に効率よく、アシスト動作及び発電動作のいずれかを行うことができる。

作業機の全体側面図である。 機体の斜視図である。 機器（装置）の配置を示す斜視図である。 回転電機の内部の断面図である。 走行系の油圧システムを示す図である。 作業系の油圧システムを示す図である。 エンジン回転数と走行一次圧と、設定線との関係を示す図である。 作業機における制御ブロック図を示す図である。 制御マップの一例を示す図である。 初動動作における流れを示す図である。

以下、本発明に係る作業機の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明に係る作業機１の側面図を示している。図１では、作業機の一例として、コンパクトトラックローダを示している。但し、本発明に係る作業機はコンパクトトラックローダに限定されず、例えば、スキッドステアローダ等の他の種類のローダ作業機であってもよい。また、ローダ作業機以外の作業機であってもよい。尚、本発明において、作業機の運転席に着座した運転者の前側（図１の左側）を前方、運転者の後側（図１の右側）を後方、運転者の左側（図１の手前側）を左方、運転者の右側（図１の奥側）を右方として説明する。機体の前及び後に直交する方向を機体幅方向（幅方向）として説明することがある。

作業機１は、機体２と、作業装置３と、一対の走行装置４Ｌ、４Ｒとを備えている。
機体２の上部であって前部には、キャビン５が搭載されている。キャビン５の後部は、機体２のブラケットに支持軸回りに揺動自在に支持されている。キャビン５の前部は、機体２の前部に載置可能となっている。キャビン５内には運転席７が設けられている。
一対の走行装置４Ｌ，４Ｒは、クローラ式走行装置により構成されている。走行装置４Ｌは機体２の一方側（左側）に設けられ、走行装置４Ｒは、機体２の他方側（右側）に設けられている。

作業装置３は、ブーム１０と、ブームシリンダ１４、作業具シリンダ１５、作業具１１とを有する。ブーム１０は、リフトリンク１２及び制御リンク１３に支持されている。ブーム１０の基部側と機体２の後下部との間には、複動式の圧シリンダからなるブームシリンダ１４が設けられている。ブームシリンダ１４を同時に伸縮させることによりブーム１０が上下に揺動する。ブーム１０の先端側には、それぞれ装着ブラケット１８が横軸回りに回動自在に枢支され、左及び右に設けられた装着ブラケット１８に作業具１１の背面側が取り付けられている。即ち、ブーム１０の先端部に作業具１１が装着されている。

また、装着ブラケット１８とブーム１０の先端側中途部との間には、複動式の油圧シリンダからなる作業具シリンダ１５が介装されている。作業具シリンダ１５の伸縮によって作業具１１が揺動（スクイ・ダンプ動作）する。
作業具１１は、装着ブラケット１８に対して着脱自在とされている。作業具１１は、例えば、バケット、油圧圧砕機、油圧ブレーカ、アングルブルーム、アースオーガ、パレットフォーク、スイーパー、モア、スノウブロア等のアタッチメント（予備アタッチメント）である。

次に、機体について説明する。
図２に示すように、機体２は、右枠部２０と、左枠部２１と、前枠部２２と、底枠部２３と、上枠部２４とを有する。
右枠部２０は、機体２の右部を構成する。左枠部２１は、機体２の左部を構成する。前枠部２２は、機体２の前部を構成し、右枠部２０と左枠部２１の前部同士を連結している。底枠部２３は、機体２の底部を構成し、右枠部２０と左枠部２１の下部同士を連結している。上枠部２４は、機体２の後部寄りの上部を構成し、右枠部２０と左枠部２１の後部寄りの上部同士を連結している。

右枠部２０及び左枠部２１の後部は、ブーム１０等を揺動自在に支持している。右枠部２０及び左枠部２１は、トラックフレーム２５と、モータ取付部２６とが設けられている。
図３に示すように、機体２には、エンジン６０、冷却ファン６１、ラジエータ、モータ・ジェネレータ６３、油圧駆動装置６４が設けられている。エンジン６０は、ディーゼルエンジン、ガソリンエンジン等の内燃機関である。冷却ファン６１は、エンジン６０の動力によって駆動する冷却用のファンであり、ラジエータは、エンジン６０の冷却水を冷却する。モータ・ジェネレータ６３は、モータとして作動してエンジン６０の駆動をアシストするアシスト動作と、エンジン６０の動力によりジェネレータとして作動して発電する発電動作とを行う装置である。モータ・ジェネレータ６３は、モータ・ジェネレータであって、駆動式として、永久磁石埋込式の三相交流同期モータが採用されている。

油圧駆動装置６４は、エンジン６０及び／又はモータ・ジェネレータ６３の動力に駆動する装置で、主に作業のための動力を出力する。油圧駆動装置６４は、モータ・ジェネレータ６３の前方に設けられている。油圧駆動装置６４は、複数の油圧ポンプを含んでいて、例えば、図５、図６に示すように、複数の油圧ポンプは、走行ポンプ５２Ｌと、走行ポンプ５２Ｒと、サブポンプＰ１と、メインポンプＰ２とを含んでいる。

また、機体２には、バッテリ６６、電力制御装置６７が設けられている。バッテリ６６は、モータ・ジェネレータ６３で発電した電力を充電したり、充電した電力をモータ・ジェネレータ６３等に供給する。図２に示すように、電力制御装置６７は、インバータ６７Ａと、インバータ制御部６７Ｂとを含んでいる。また、バッテリ６６の充電量（残量）は、当該バッテリ６６に設けられた充電検出センサ９７によって検出可能である。

作業機１は、エンジン６０の動力で油圧駆動装置６４を駆動したり、エンジン６０及びモータ・ジェネレータ６３の両方で油圧駆動装置６４を駆動したり、エンジン６０の動力でモータ・ジェネレータ６３を作動させて発電することが可能である。即ち、作業機の動力の伝達は、パラレルハイブリッド式である。エンジン６０及びモータ・ジェネレータ６３の動力伝達構造について説明する。

図３、４に示すように、エンジン６０の前部には、略円板状のフライホイール及びモータ・ジェネレータ６３を収容するハウジング６５が設けられている。モータ・ジェネレータ６３は、フライホイールに連結する連結部６３ａと、連結部６３ａに固定されたロータ６３ｂ、ロータ６３ｂに設けられた固定子６３ｃと、固定子６３ｃの外側に設けられたウォータジャケット６３ｄとを有している。

連結部６３ａは、筒状に形成されていて後端がフライホイールに取り付けられている。連結部６３ａの内部には、中間軸６８ａが設けられている。中間軸６８ａの後端には、カップリング６８ｂが設けられ、カップリング６８ｂの外側は、フライホイールに接続されている。また、中間軸６８ａの前端は、油圧駆動装置６４の駆動軸が接続されている。
したがって、エンジン６０を駆動した場合、エンジン６０のクランク軸（出力軸）６０ａの回転動力は、フライホイールに伝達され、フライホイールを回転させる。図４の矢印Ｆ１に示すように、フライホイールの回転動力は、カップリング６８ｂから中間軸６８ａに伝達された後、中間軸６８ａから油圧駆動装置６４の駆動軸に伝達して、当該油圧駆動装置６４を駆動することができる。

また、図４の矢印Ｆ２に示すように、フライホイールの回転動力は、連結部６３ａを介してロータ６３ｂに伝達される。したがって、エンジン６０の回転動力をロータ６３ｂ（連結部６３ａ）に伝達することによって、モータ・ジェネレータ６３を発電機として作動させることができる。一方、バッテリ６６に蓄電した電力を、固定子６３ｃに供給することによって、ロータ６３ｂを回転させることができる。矢印Ｆ３に示すように、ロータ６３ｂの回転動力は、連結部６３ａを介してフライホイールに伝達することができる。したがって、モータ・ジェネレータ６３を電動機として作動させ、エンジン６０の補助をすることができる。

図５、図６は、作業機の油圧回路（油圧システム）を示している。図５は、走行系の油圧システム、図６は、作業系の油圧システムである。
図５に示すように、走行系の油圧システムは、油圧駆動装置６４が駆動したときの油圧によって走行装置４Ｌ，４Ｒを作動させるシステムである。走行系の油圧システムは、作動油を吐出する油圧ポンプであるサブポンプＰ１と、第１走行モータ機構３１Ｌと、第２走行モータ機構３１Ｒと、走行駆動機構３４とを備えている。

サブポンプＰ１は、定容量型のギヤポンプによって構成されている。サブポンプＰ１は、タンク（作動油タンク）に貯留された作動油を吐出可能である。サブポンプＰ１の吐出側には、作動油を流す吐出油路４０が設けられている。吐出油路４０の吐出側には、第１チャージ油路４１が接続されている。第１チャージ油路４１は、走行駆動機構３４に至っている。サブポンプＰ１から吐出した作動油のうち、制御用として用いられる作動油のことをパイロット油、パイロット油の圧力のことをパイロット圧ということがある。

走行駆動機構３４は、第１走行モータ機構３１Ｌ及び第２走行モータ機構３１Ｒを駆動する機構であって、第１走行モータ機構３１Ｌの駆動用の駆動回路（左用駆動回路）３４Ｌと、第２走行モータ機構３１Ｒの駆動用の駆動回路（右用駆動回路）３４Ｒとを有している。
駆動回路３４Ｌ，３４Ｒは、それぞれ走行ポンプ５２Ｌ、５２Ｒと、変速用油路５７ｈ，５７ｉと、第２チャージ油路４２と、を有している。変速用油路５７ｈ，５７ｉは、走行ポンプ５２Ｌ、５２Ｒと走行モータ３６Ｌ、３６Ｒとを接続する油路である。第２チャージ油路４２は、変速用油路５７ｈ，５７ｉに接続され、サブポンプＰ１からの作動油を変速用油路５７ｈ，５７ｉに補充する油路である。走行ポンプ５２Ｌ、５２Ｒは、エンジン６０の動力によって駆動される斜板形可変容量アキシャルポンプである。走行ポンプ５２Ｌ、５２Ｒは、パイロット圧が作用する受圧部５２ａと受圧部５２ｂとを有し、受圧部５２ａ，５２ｂに作用するパイロット圧によって斜板の角度が変更される。斜版の角度を変更することによって、走行ポンプ５２Ｌ、５２Ｒの出力（作動油の吐出量）や作動油の吐出方向を変えることができる。言い換えれば、走行ポンプ５２Ｌ、５２Ｒは、斜板の角度を変更されることによって、走行装置４Ｌ，４Ｒへ出力する駆動力を変更する。

第１走行モータ機構３１Ｌは、機体２の左側に設けられた走行装置４Ｌの駆動軸に動力を伝達する機構である。第２走行モータ機構３１Ｒは、機体２の右側に設けられた走行装置４Ｒの駆動軸に動力を伝達する機構である。第１走行モータ機構３１Ｌは、走行モータ３６Ｌ、３６Ｒと、変速機構を有している。
走行モータ３６Ｌ、３６Ｒは、例えば、斜板形可変容量アキシャルモータである。走行モータ３６Ｌは、左枠部２１側のモータ取付部２６に取り付けられ、走行装置４Ｌに走行の動力を伝達する。走行モータ３６Ｒは、右枠部２０側のモータ取付部２６に取り付けられ、走行装置４Ｒに走行の動力を伝達する。走行モータ３６Ｌ、３６Ｒは、車速（回転）を１速或いは２速に変更することができるモータである。言い換えれば、走行モータ３６Ｌ、３６Ｒは、作業機１、即ち、走行装置４Ｌ、４Ｒの推進力を変更することができるモータである。

変速機構は、斜板切換シリンダ３８ａと、走行切換弁３８ｂとを含んでいる。斜板切換シリンダ３８ａは、伸縮によって走行モータ３６Ｌ、３６Ｒの斜板の角度を変更するシリンダである。走行切換弁３８ｂは、斜板切換シリンダ３８ａを一方側或いは他方側に伸縮させる弁であって、第１位置３９ａ及び第２位置３９ｂに切り換わる二位置切換弁である。走行切換弁３８ｂの切換は、変速切換弁４４により行う。変速切換弁４４は、吐出油路４０に接続され且つ第１走行モータ機構３１Ｌの走行切換弁３８ｂ及び第２走行モータ機構３１Ｒの走行切換弁３８ｂに接続されている。変速切換弁４４は、第１位置４４ａと第２位置４４ｂとに切り換え可能な二位置切換弁である。変速切換弁４４を第１位置４４ａにすると、変速機構の走行切換弁３８ｂに作用させる作動油の圧力を所定の速度（例えば、１速）に設定する。また、変速切換弁４４を第１位置４４ａにすると、走行切換弁３８ｂに作用させる作動油の圧力を所定の速度（１速）よりも早く速度（２速）に設定する。したがって、変速切換弁４４が第１位置４４ａの場合、走行切換弁３８ｂは第１位置３９ａになり、これに伴って、斜板切換シリンダ３８ａは収縮し、走行モータ３６Ｌ、３６Ｒを１速にすることができる。また、変速切換弁４４が第２位置４４ｂの場合、走行切換弁３８ｂは第２位置３９ｂになり、これに伴って、斜板切換シリンダ３８ａは伸長し、走行モータ３６Ｌ、３６Ｒを２速にすることができる。なお、走行モータ３６Ｌ、３６Ｒを１速又は２速の変速は作業制御装置７０の制御により行う。例えば、作業制御装置７０には、スイッチ（変速スイッチ）等の操作部材５８が設けられている（図８参照）。操作部材５８を１速に切り換えると、作業制御装置７０は、変速切換弁４４のソレノイドを消磁する制御信号を出力して当該変速切換弁４４を第１位置４４ａにする。また、操作部材５８を２速に切り換えると、作業制御装置７０は、変速切換弁４４のソレノイドを励磁する制御信号を出力して当該変速切換弁４４を第２位置４４ｂにする。

図５に示すように、作業機１は、操作装置５３を備えている。操作装置５３は、走行装置４Ｌ，４Ｒ、即ち、第１走行モータ機構３１Ｌ、第２走行モータ機構３１Ｒ及び走行駆動機構３４を操作する装置である。操作装置５３は、走行操作部材５４と、複数の操作弁５５（５５ａ、５５ｂ、５５ｃ、５５ｄ）とを有している。複数の操作弁５５（５５ａ、５５ｂ、５５ｃ、５５ｄ）は、走行操作弁である。

走行操作部材５４は、操作弁５５に支持され、左右方向（機体幅方向）又は前後方向に揺動する操作部材である。また、複数の操作弁５５は、共通、即ち、１本の走行操作部材５４によって操作される。複数の操作弁５５は、走行操作部材５４の揺動に基づいて作動する。複数の操作弁５５には、吐出油路４０を介して、サブポンプＰ１からの作動油（パイロット油）が供給可能である。複数の操作弁５５は、操作弁５５ａ、操作弁５５ｂ、操作弁５５ｃ及び操作弁５５ｄである。

複数の操作弁５５と、走行系の走行駆動機構３４（走行ポンプ５２Ｌ，５２Ｒ）とは、走行油路４５によって接続されている。走行油路４５は、第１走行油路４５ａ、第２走行油路４５ｂ、第３走行油路４５ｃ、第４走行油路４５ｄと、第５走行油路４５ｅとを有している。第１走行油路４５ａは、走行ポンプ５２Ｌの受圧部５２ａに接続された油路である。第２走行油路４５ｂは、走行ポンプ５２Ｌの受圧部５２ｂに接続された油路である。第３走行油路４５ｃは、走行ポンプ５２Ｒの受圧部５２ａに接続された油路である。第４走行油路４５ｄは、走行ポンプ５２Ｒの受圧部５２ｂに接続された油路である。第５走行油路４５ｅは、操作弁５５、第１走行油路４５ａ、第２走行油路４５ｂ、第３走行油路４５ｃ、第４走行油路４５ｄを接続する油路である。第５走行油路４５ｅは、複数のシャトル弁４６と、複数の操作弁５５（５５ａ、５５ｂ、５５ｃ、５５ｄ）とを接続している。

走行操作部材５４を前方（図５では矢示Ａ１方向）に揺動させると、操作弁５５ａが操作されて該操作弁５５ａによりパイロット圧が設定され、走行ポンプ５２Ｌ、５２Ｒの受圧部５２ａに設定されたパイロット圧が作用して、走行ポンプ５２Ｌ、５２Ｒの斜板が中立位置から正転側に傾くことにより、走行ポンプ５２Ｌ、５２Ｒが作動油を吐出する。その結果、走行モータ３６Ｌ、３６Ｒの出力軸３５Ｌ，３５Ｒが走行操作部材５４の揺動量に比例した速度で正転(前進回転）して作業機１が前方に直進する。

また、走行操作部材５４を後方（図５では矢示Ａ２方向）に揺動させると、操作弁５５ｂが操作されて該操作弁５５ｂによりパイロット圧が設定され、走行ポンプ５２Ｌ、５２Ｒの受圧部５２ｂに設定されたパイロット圧が作用して、走行ポンプ５２Ｌ、５２Ｒの斜板が中立位置から逆転側に傾くことにより、走行ポンプ５２Ｌ、５２Ｒが作動油を吐出する。その結果、走行モータ３６Ｌ、３６Ｒの出力軸３５Ｌ，３５Ｒが走行操作部材５４の揺動量に比例した速度で逆転（後進回転）して作業機１が後方に直進する。

また、走行操作部材５４を右方（図５では矢示Ａ３方向）に揺動させると、操作弁５５ｃが操作されて該操作弁５５ｃによりパイロット圧が設定され、走行ポンプ５２Ｌの受圧部５２ａ及び走行ポンプ５２Ｒの受圧部５２ｂに設定されたパイロット圧が作用して、走行ポンプ５２Ｌの斜板が正転側、走行ポンプ５２Ｒが逆転側に傾く。その結果、左側の走行モータ３６Ｌの出力軸３５Ｌが正転し且つ右側の走行モータ３６Ｒの出力軸３５Ｒが逆転して作業機１が右側に旋回（超信地旋回）する。走行操作部材５４を左方（図５では矢示Ａ４方向）に揺動させると、操作弁５５ｄが操作されて該操作弁５５ｄによりパイロット圧が設定され、走行ポンプ５２Ｌの受圧部５２ｂ及び走行ポンプ５２Ｒの受圧部５２ａに設定されたパイロット圧が作用して、走行ポンプ５２Ｌの斜板が逆転側、走行ポンプ５２Ｒが正転側に傾く。その結果、左側の走行モータ３６Ｌの出力軸３５Ｌが逆転し且つ右側の走行モータ３６Ｒの出力軸３５Ｒが正転して作業機１が左側に旋回（超信地旋回）する。

また、走行操作部材５４を斜め方向に揺動させると、受圧部５２ａと受圧部５２ｂとに作用するパイロット圧の差圧によって、左方の走行モータ３６Ｌ及び右側の走行モータ３６Ｒの出力軸３５Ｌ，３５Ｒの回転方向及び回転速度が決定され、作業機１が前進又は後進しながら右旋回（右の信地旋回）又は左旋回（左の信地旋回）する。
さて、作業機１は、アンチストール制御弁４８を備えていてもよい。アンチストール制御弁４８は、複数の操作弁５５（５５ａ、５５ｂ、５５ｃ、５５ｄ）と、サブポンプＰ１の間の油路（吐出油路４０）に設けられている。アンチストール制御弁４８は、電磁比例弁であって開度を変更することができる。アンチストール制御弁４８は、エンジン６０の回転数（エンジン回転数）の低下量（ドロップ量）ΔＥ１に基づいて、複数の操作弁５５（５５ａ、５５ｂ、５５ｃ、５５ｄ）に作用するパイロット圧（一次パイロット圧）を設定可能である。エンジンの回転数は、エンジン回転数の検出センサ９１により検出することができる。検出センサ９１で検出されたエンジン回転数は、作業制御装置７０に入力される。

図７は、エンジン回転数と、走行一次圧（一次パイロット圧）と、設定線Ｌ５１、Ｌ５２の関係を示している。設定線Ｌ５１は、低下量ΔＥ１が所定未満（アンチストール判定値未満）である場合のエンジン回転数と、走行一次圧との関係を示している。設定線Ｌ５２は、低下量ΔＥ１がアンチストール判定値以上である場合のエンジン回転数と、走行一次圧との関係を示している。

作業制御装置７０は、低下量ΔＥ１がアンチストール判定値未満である場合、エンジン回転数と走行一次圧との関係が、設定線Ｌ５１で示された基準パイロット圧に一致するように、アンチストール制御弁４８の開度を調整する。また、作業制御装置７０は、低下量ΔＥ１がアンチストール判定値以上である場合、エンジン回転数と走行一次圧との関係が、基準パイロット圧よりも低い設定線Ｌ５２に一致するように、アンチストール制御弁４８の開度を調整する。設定線Ｌ５２では、所定のエンジン回転数に対する走行一次圧が、設定線Ｌ５１の走行一次圧よりも低い。即ち、同一のエンジン回転数に着目した場合、設定線Ｌ５２の走行一次圧は、設定線Ｌ５１の走行一次圧よりも低く設定される。したがって、設定線Ｌ５２に基づく制御によって、操作弁５５に入る作動油の圧力（パイロット圧）が低く抑えられる。その結果、走行ポンプ５２Ｌ、５２Ｒの斜板角が調整され、エンジンに作用する負荷が減少し、エンジンのストールを防止することができる。なお、図７では、１本の設定線Ｌ５２を示しているが、設定線Ｌ５２は複数であってもよい。例えば、エンジン回転数毎に設定線Ｌ５２が設定されていてもよい。また、設定線Ｌ５１及び設定線Ｌ５２を示すデータ、或いは、関数等の制御パラメータ等は、作業制御装置７０が有していることが好ましい。

図６に示すように、作業系の油圧システムは、作業装置３等を作動させるシステムである。作業系の油圧システムは、油圧駆動装置６４が駆動したときの油圧によって作業装置３を作動させるシステムである。作業系の油圧システムは、複数の制御弁５１と、作動油を吐出する油圧ポンプであるメインポンプＰ２を備えている。メインポンプＰ２は、サブポンプＰ１とは異なる位置に配置されたポンプであって、低容量型のギヤポンプによって構成されている。メインポンプＰ２は、作動油タンクに貯留された作動油を吐出可能である。特に、メインポンプＰ２は、主に油圧アクチュエータを作動させる作動油を吐出する。

メインポンプＰ２の吐出側には、油路５１ｆが設けられている。この油路５１ｆには、複数の制御弁５１が接続されている。複数の制御弁５１は、ブーム制御弁５１ａと、バケット制御弁５１ｂと、予備制御弁５１ｃとを含んでいる。ブーム制御弁５１ａは、ブームシリンダ１４を制御する弁であって、バケット制御弁５１ｂは、作業具シリンダ１５を制御する弁であって、予備制御弁５１ｃは、予備アタッチメントの油圧アクチュエータを制御する弁である。

ブーム１０、作業具１１の操作は、操作装置４３が有する作業操作部材３７によって行うことができる。作業操作部材３７は、複数の操作弁５９に支持され、左右方向（機体幅方向）又は前後方向に揺動する操作部材である。作業操作部材３７を傾動操作することにより、作業操作部材３７の下部に設けられた操作弁５９を操作することができる。
複数の操作弁５９と複数の複数の制御弁５１とは、複数の作業油路４７（４７ａ、４７ｂ、４７ｃ、４７ｄ）によって互いに接続されている。具体的には、操作弁５９ａは、作業油路４７ａを介してブーム制御弁５１ａに接続されている。操作弁５９ｂは、作業油路４７ｂを介してブーム制御弁５１ａに接続されている。操作弁５９ｃは、作業油路４７ｃを介してバケット制御弁５１ｂに接続されている。操作弁５９ｄは、作業油路４７ｄを介してバケット制御弁５１ｂに接続されている。複数の操作弁５９ａ～５９ｄは、それぞれ作業操作部材３７の操作に応じて出力する作動油の圧力を設定可能である。

作業操作部材３７を前側に傾動させると、操作弁５９ａが操作されて当該操作弁５９ａからパイロット圧が出力される。このパイロット圧は、ブーム制御弁５１ａの受圧部に作用し、当該ブーム制御弁５１ａの入った作動油をブームシリンダ１４のロッド側に供給することにより、ブーム１０は下降する。
作業操作部材３７を後側に傾動させると、操作弁５９ｂが操作されて当該操作弁５９ｂからパイロット圧が出力される。このパイロット圧は、ブーム制御弁５１ａの受圧部に作用し、当該ブーム制御弁５１ａに入った作動油をブームシリンダ１４のボトム側に供給することにより、ブーム１０は上昇する。

即ち、ブーム制御弁５１ａは作業操作部材３７の操作によって設定された作動油の圧力（操作弁５９ａによって設定されたパイロット圧、操作弁５９ｂによって設定されたパイロット圧）に応じて、ブームシリンダ１４に流れる作動油の流量を制御可能である。
作業操作部材３７を右側に傾動させると、操作弁５９ｃが操作され、バケット制御弁５１ｂの受圧部にパイロット圧が作用する。その結果、バケット制御弁５１ｂは、作業具シリンダ１５を伸長させる方向に作動し、作業操作部材３７の傾動量に比例した速度で作業具１１がダンプ動作する。

作業操作部材３７を左側に傾動させると、操作弁５９ｄが操作され、バケット制御弁５１ｂの受圧部にパイロット油が作用する。その結果、バケット制御弁５１ｂは、作業具シリンダ１５を縮小させる方向に作動し、作業操作部材３７の傾動量に比例した速度で作業具１１がスクイ動作する。
即ち、バケット制御弁５１ｂは、作業操作部材３７の操作によって設定された作動油の圧力（操作弁５９ｃによって設定されたパイロット圧、操作弁５９ｄによって設定されたパイロット圧）に応じて、作業具シリンダ１５に流れる作動油流量を制御可能である。つまり、操作弁５９ａ，５９ｂ，５９ｃ，５９ｄは、作業操作部材３７の操作に応じて作動油の圧力を変化させ且つ変化後の作動油を、ブーム制御弁５１ａ、バケット制御弁５１ｂ、予備制御弁５１ｃなどの制御弁に供給する。

予備アタッチメントの操作は、運転席７の周囲に設けられたスイッチ５６によって行うことができる（図８参照）。スイッチ５６は、例えば、揺動自在なシーソ型スイッチ、スライド自在なスライド型スイッチ、或いは、押圧自在なプッシュ型スイッチで構成されている。スイッチ５６の操作は、制御装置７０に入力される。電磁弁等から構成された第１電磁弁５６ａ及び第２電磁弁５６ｂは、スイッチ５６の操作量に応じて開く。その結果、第１電磁弁５６ａ及び第２電磁弁５６ｂに接続された予備制御弁５１ｃにパイロット油が供給され、予備アタッチメントの予備アクチュエータは、予備制御弁５１ｃから供給された作動油によって作動する。

なお、操作部材（作業操作部材３７、走行操作部材５４）の操作量は、操作検出装置７７により検出することが可能である。操作検出装置７７は、後述する作業制御装置７０に接続されている。操作検出装置７７は、第１操作検出装置７７Ａと、第２操作検出装置７７Ｂとを含んでいる。第１操作検出装置７７Ａは、作業操作部材３７の操作量（作業操作量）を検出する。第２操作検出装置７７Ｂは、走行操作部材５４の操作量（走行操作量）を検出する。第１操作検出装置７７Ａ及び第２操作検出装置７７Ｂは、操作部材の位置を検出するポジションセンサなどである。

図８は、作業機１における制御ブロック図を示している。図８に示すように、電力制御装置６７と作業制御装置７０とは接続されている。電力制御装置６７は、インバータ６７Ａと、インバータ制御部６７Ｂとを含んでいる。インバータ６７Ａは、例えば、複数のスイッチング素子を有し、スイッチング素子の切換等によって、直流を交流に変換などを行う。インバータ６７Ａは、モータ・ジェネレータ６３及びバッテリ６６に接続されている。インバータ制御部６７Ｂは、ＣＰＵ、電気電子回路等から構成され、インバータ制御部６７Ｂに所定の信号を出力することで、モータ・ジェネレータ６３をモータとして作動させたり、ジェネレータとして作動させる。バッテリ６６の蓄電量（残量）は、当該バッテリ６６に設けられた充電検出センサ９７によって検出可能である。

作業制御装置７０は、作業機の様々な制御を行う装置であって、ＣＰＵ、電気電子回路等から構成されている。作業制御装置７０は、油圧（作動油）に関する制御（油圧制御）を行う。作業制御装置７０は、油圧制御では、上述したように、変速切換弁４４、第１電磁弁５６ａ及び第２電磁弁５６ｂのソレノイドの励磁及び消磁を行う。また、作業制御装置７０は、電力制御装置６７を制御するコントローラとしても動作を行う。作業制御装置７０は、アシスト指令をインバータ制御部６７Ｂに出力して、インバータ制御部６７Ｂは、モータ・ジェネレータ６３をモータとして作動させる。作業制御装置７０は、発電指令をインバータ制御部６７Ｂに出力して、インバータ制御部６７Ｂは、モータ・ジェネレータ６３をジェネレータとして作動させる。つまり、作業制御装置７０の制御によって、モータ・ジェネレータ６３は、エンジン６０の駆動をアシストするアシスト動作と、エンジン６０の動力によりジェネレータとして作動して発電する発電動作とを行うことができる。なお、作業制御装置７０は、モータ・ジェネレータ６３がアシスト動作する際の力行トルク、発電動作をする際の回生トルクの設定及び指令を電力制御装置６７に行う。

モータ・ジェネレータ６３がアシスト動作を行った場合、エンジン６０及びモータ・ジェネレータ６３の動力が油圧駆動装置６４に伝達される。また、モータ・ジェネレータ６３が発電動作を行った場合、エンジン６０の動力が油圧駆動装置６４に伝達され、モータ・ジェネレータ６３で発電した電力はバッテリ６６に充電される。モータ・ジェネレータ６３は、バッテリ６６に充電された電力によって駆動する。

なお、上述した実施形態では、作業制御装置７０と、電力制御装置６７とを別体に構成しているが一体に構成されていてもよく、上述した実施形態に限定されない。
作業制御装置７０は、記憶部７０ａと、動作制御部７０ｄと、初動作判断部７０ｅと、第１設定部７０ｆと、第２設定部７０ｇとを備えている。記憶部７０ａは、不揮発性メモリ等で構成されている。動作制御部７０ｄ、初動作判断部７０ｅ、第１設定部７０ｆ及び第２設定部７０ｇは、作業制御装置７０に設けられた電気・電子回路、ＣＰＵ等に格納されたプログラム等から構成されている。記憶部７０ａと、動作制御部７０ｄと、初動作判断部７０ｅと、第１設定部７０ｆと、第２設定部７０ｇとは、電力制御装置６７に設けられていてもよい。

記憶部７０ａは、モータ・ジェネレータ６３がアシスト動作及び充電動作のいずれかを行う場合の制御情報、例えば、図９に示すような制御マップを記憶している。制御マップは、エンジン６０の回転数（エンジン回転数）と、アシスト動作及び充電動作の切換（動作切換）との関係、エンジン回転数とアシスト動作する場合の力行トルクとの関係、エンジン回転数と充電動作する場合の回生トルクとの関係を示している。なお、上述した実施形態では、制御情報は、制御マップであるとしたが、エンジン回転数と動作切換との関係、エンジン回転数とアシスト動作する場合の力行トルクとの関係、エンジン回転数と充電動作する場合の回生トルクとの関係は、制御テーブル、パラメータ、関数等で示してもよく、限定されない。なお、エンジンの回転数は、エンジン回転数の検出センサ９１により検出することができる。検出センサ９１で検出されたエンジン回転数は、作業制御装置７０に入力される。

図９に示すように、標準ラインＬ１は、アシスト動作及び充電動作のそれぞれにおいて、エンジン回転数に対する力行トルク及び回生トルクの関係を示す第２制御情報により構成されたラインであり、エンジン回転数に応じてトルクが変化する傾斜ラインＬ１ａと、エンジン回転数に関わらずトルクが一定である一定ラインＬ１ｂとを含んでいる。
また、作業制御装置７０は、制御情報として、標準ラインＬ１とは異なる補正ラインＬ５（エンジン回転数に対する力行トルク及び回生トルクの関係を示すライン）を構成する第１制御情報を有している。補正ラインＬ５は、後述するように、作業制御装置７０によって制御時に作成されたラインであっても、予め記憶部７０ａに記憶されていてもよく限定されない。

初動作判断部７０ｅは、走行操作部材５４などの操作部材が操作された場合に機体２の初動動作を判断する。第１設定部７０ｆは、初動作判断部７０ｅが初動動作と判断した場合に、初動動作から時点Ｐ１１から標準ラインＬ１へ戻す際にアシスト動作及び発電動作のいずれかを行うときの力行トルク及び回生トルクのいずれかを、補正ラインＬ５で示されたトルクに設定する。

第２設定部７０ｇは、初動作判断部７０ｅが初動動作でないと判断した場合に、アシスト動作及び発電動作のいずれかを行うときの力行トルク及び回生トルクを、標準ラインＬ１を用いてエンジン回転数に対して力行トルクを設定する。
動作制御部７０ｄは、第１設定部７０ｆ及び第２設定部７０ｇのいずれかが設定したトルクを電力制御装置６７に出力することで、アシスト動作及び発電動作のいずれかを実行する。

図９及び図１０を用いて、初動動作である場合の動作と、初動動作でない場合の動作とについて詳しく説明する。
図１０に示すように、作業制御装置７０は、機体２が停止、即ち、走行装置４Ｌ，４Ｒが停止しているか否かを判断する（Ｓ６０）。走行装置４Ｌ，４Ｒが停止している状態（Ｓ６０、Ｙｅｓ）から走行操作部材５４が操作された場合（走行操作量が検出された場合）、初動作判断部７０ｅは、当該走行操作部材５４の単位時間当たりの変化量ΔＷ１０が所定以上であるか否かを判断する（Ｓ６１、Ｙｅｓ）。初動作判断部７０ｅは、変化量ΔＷ１０が所定以上である場合（Ｓ６１、Ｙｅｓ）、初動動作であると判断する（Ｓ６２）。第１設定部７０ｆは、予め定められた初動状態の動作を行う。その後、エンジン回転数が増加した場合、補正ラインＬ５に基づいて、力行トルク及び回生トルクのいずれかを設定する（Ｓ６３）。動作制御部７０ｄは、第１設定部７０ｆが設定した力行トルク及び回生トルクのいずれかに応じてアシスト動作及び発電動作を行う（Ｓ６４）。第１設定部７０ｆにおいて設定した力行トルク及び回生トルクのいずれかが、標準ラインＬ１と同じになった場合に、第１設定部７０ｆにおける設定を終了する（Ｓ６５）。

例えば、図９に示すように、時点Ｐ１０において、走行操作部材５４の操作が急峻である場合（変化量ΔＷ１０が所定以上である場合）、即ち、走行操作部材５４が初動動作である場合は、エンジン回転数は推移Ｋ１に示すように、走行操作部材５４の操作を開始してから一旦下落したあと、上昇に転じる。時点Ｐ１１において、初動作判断部７０ｅが初動動作と判定した場合、第１設定部７０ｆは、標準ラインＬ１に従えば充電になるはずであるがアシストを行う。その後、補正ラインＬ５に応じて力行トルクを設定する。補正ラインＬ５は、初動動作の判定を完了した時点（時点Ｐ１１）から徐々に力行トルクを減少させる一方で回生トルクを徐々に増加させるラインである。補正ラインＬ５の傾きは、標準ラインＬ１の傾斜ラインＬ１ａよりも急な傾きである。即ち、補正ラインＬ５において、１回転当たり（エンジン回転数の１回転当たり）のトルクの変化量（増減値）は、傾斜ラインＬ１ａの１回転当たりの変化量よりも大きい。なお、補正ラインＬ５は、エンジン回転数を示すＸ軸に対して垂直（直角）ではないラインである。

第１設定部７０ｆは、時点Ｐ１１から補正ラインＬ５に応じて徐々に力行トルクを減少させたあと、回生トルクを増加させ、回生トルクが標準ラインＬ１となった時点で設定を完了する。
一方、初動作判断部７０ｅは、変化量ΔＷ１０が所定未満である場合（Ｓ６１、Ｎｏ）、初動動作でないと判断し（Ｓ６６）、第２設定部７０ｇは、標準ラインＬ１に基づいて、力行トルク及び回生トルクのいずれかを設定する（Ｓ６７）。動作制御部７０ｄは、第２設定部７０ｇが設定した力行トルク及び回生トルクのいずれかに応じてアシスト動作及び発電動作を行う（Ｓ６８）。

なお、初動作判断部７０ｅは、走行操作部材５４の単位時間当たりの変化量ΔＷ１０が所定以上で且つエンジン回転数の低下量ΔＥ１が所定以上である場合に初動動作と判断してもよい。また、初動作判断部７０ｅが初動動作であると判断した後、第１設定部７０ｆは、初動動作と判定したときのトルクに続く、補正ラインＬ６を生成して、補正ラインＬ６に基づいて力行トルクを設定する。補正ラインＬ６は、円弧状のラインであって、第１設定部７０ｆは、補正ラインＬ６の円弧に沿って力行トルク及び回生トルクを設定することで、初動動作の判定後のトルクを、標準ラインＬ１に戻す処理をする。なお、補正ラインＬ５、Ｌ６は、作業制御装置７０が制御情報として記憶してもよい、即ち、予め用意された固定のラインでもよいが、初動動作の判定前のエンジン回転数の低下量ΔＥ１に応じて設定してもよいし、エンジン回転数の低下量ΔＥ１の積算量に応じて設定してもよいし、その他の方法で設定してもよい。

また、初動作判断部７０ｅが初動動作と判定した場合において、初動動作を判定した時点がアシスト動作側であり、且つ、バッテリ６６の残量（充電量）が予め定められた残量よりも小さい場合は、動作制御部７０ｄは、充電動作を行うようにしてもよい。
図９に示すように、時点Ｐ１０において、走行操作部材５４の操作が急峻でない場合（変化量ΔＷ１０が所定未満である場合）、第２設定部７０ｇは、標準ラインＬ１において時点Ｐ１０で示されたエンジン回転数に応じて回生トルクを設定し、動作制御部７０ｄによって発電動作が行われる。

作業機１は、機体２と、エンジン６０と、モータ・ジェネレータ６３と、バッテリ６６と、操作部材と、操作部材が操作された場合に機体２の初動動作を判断する初動作判断部７０ｅと、初動作判断部７０ｅが初動動作と判断した場合に、アシスト動作及び発電動作のいずれかを行うときのモータ・ジェネレータ６３のトルクを設定する第１設定部７０ｆと、初動作判断部７０ｅが初動動作ではないと判断した場合に、アシスト動作及び発電動作のいずれかを行うときのトルクを、第１設定部７０ｆとは異なるトルクに設定する第２設定部７０ｇと、を備えている。これによれば、作業機１の初動動作時に効率よく、アシスト動作及び発電動作のいずれかを行うことができる。即ち、作業機１の初動動作時にエンジン回転数が低下した場合でも安定してアシスト動作及び発電動作のいずれかを行うことができる。

初動作判断部７０ｅは、操作部材の変化量が所定以上である場合に初動動作と判断し、所定未満である場合に初動動作ではないと判断する。これによれば、操作部材の操作によって簡単に初動動作であるか否かを検出することができる。
機体２は、エンジン及びモータ・ジェネレータ６３の動力により作動可能な走行装置４Ｌ，４Ｒを含み、操作部材は、走行装置の操作を行う走行操作部材５４である。これによれば、作業機１を停止している状態から発進する際に、適正にアシスト動作を行うことができる。

第１設定部７０ｆは、エンジン回転数とトルクとの関係を示す第１制御情報に基づいてトルクの設定を行い、第２設定部７０ｇは、第１設定部７０ｆとは異なる関係が示された第２制御情報に基づいてトルクの設定を行う。これによれば、初動動作時と、初動動作時でない場合とで適正にエンジン回転数に対するトルクの設定を行うことができる。
初動作判断部７０ｅは、操作部材が操作された場合のエンジン回転数の低下量ΔＥ１に基づいて、初動動作であるか否かを判断する。これによれば、エンジン６０への初動時の負荷、即ち、低下量ΔＥ１によって簡単に初動動作を判断することができる。

上述した実施形態では、作業操作部材３７及び走行操作部材５７を操作した場合に操作弁５５、５９をパイロット圧を変化させる構成であったが、電動型の操作部材であってもよい。即ち、操作装置４３，５３は電気信号によって、油圧駆動装置６４、制御弁５１、４８を作動させる装置であってもよい。
以上本発明について説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及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 ：作業機
２ ：機体
３ ：作業装置
４Ｌ ：走行装置
４Ｒ ：走行装置
５ ：キャビン
７ ：運転席
１０ ：ブーム
１１ ：作業具
１２ ：リフトリンク
１３ ：制御リンク
１４ ：ブームシリンダ
１５ ：作業具シリンダ
１８ ：装着ブラケット
２０ ：右枠部
２１ ：左枠部
２２ ：前枠部
２３ ：底枠部
２４ ：上枠部
２５ ：トラックフレーム
２６ ：モータ取付部
３１Ｌ ：第１走行モータ機構
３１Ｒ ：第２走行モータ機構
３４ ：走行駆動機構
３４Ｌ ：駆動回路
３４Ｒ ：駆動回路
３５Ｌ ：出力軸
３５Ｒ ：出力軸
３６Ｌ ：走行モータ
３６Ｒ ：走行モータ
３７ ：作業操作部材
３８ａ ：斜板切換シリンダ
３８ｂ ：走行切換弁
３９ａ ：第１位置
３９ｂ ：第２位置
４０ ：吐出油路
４１ ：第１チャージ油路
４２ ：第２チャージ油路
４３ ：操作装置
４４ ：変速切換弁
４４ａ ：第１位置
４４ｂ ：第２位置
４５ ：走行油路
４５ａ ：第１走行油路
４５ｂ ：第２走行油路
４５ｃ ：第３走行油路
４５ｄ ：第４走行油路
４５ｅ ：第５走行油路
４６ ：シャトル弁
４７ ：作業油路
４７ａ ：作業油路
４７ｂ ：作業油路
４７ｃ ：作業油路
４７ｄ ：作業油路
４８ ：アンチストール制御弁
５１ ：制御弁
５１ａ ：ブーム制御弁
５１ｂ ：バケット制御弁
５１ｃ ：予備制御弁
５１ｆ ：油路
５２Ｌ ：走行ポンプ
５２Ｒ ：走行ポンプ
５２ａ ：受圧部
５２ｂ ：受圧部
５３ ：操作装置
５４ ：走行操作部材
５５ ：操作弁
５５ａ ：操作弁
５５ｂ ：操作弁
５５ｃ ：操作弁
５５ｄ ：操作弁
５６ ：スイッチ
５６ａ ：第１電磁弁
５６ｂ ：第２電磁弁
５７ｈ ：変速用油路
５７ｉ ：変速用油路
５８ ：操作部材
５９ ：操作弁
５９ａ ：操作弁
５９ｂ ：操作弁
５９ｃ ：操作弁
５９ｄ ：操作弁
６０ ：エンジン
６１ ：冷却ファン
６３ ：ジェネレータ
６３ａ ：連結部
６３ｂ ：ロータ
６３ｃ ：固定子
６３ｄ ：ウォータジャケット
６４ ：油圧駆動装置
６５ ：ハウジング
６６ ：バッテリ
６７ ：電力制御装置
６７Ａ ：インバータ
６７Ｂ ：インバータ制御部
６８ａ ：中間軸
６８ｂ ：カップリング
７０ ：作業制御装置
７０ａ ：記憶部
７０ｄ ：動作制御部
７０ｅ ：初動作判断部
７０ｆ ：第１設定部
７０ｇ ：第２設定部
７７ ：操作検出装置
７７Ａ ：第１操作検出装置
７７Ｂ ：第２操作検出装置
９１ ：検出センサ
９７ ：充電検出センサ

Claims (5)

1. 機体と、
   前記機体に設けられたエンジンと、
   モータとして作動して前記エンジンの駆動をアシストするアシスト動作と前記エンジンの動力によりジェネレータとして作動して発電する発電動作とを行うモータ・ジェネレータと、
   前記モータ・ジェネレータが発電した電力を蓄電するバッテリと、
   前記機体を操作する操作部材と、
   前記操作部材が操作された場合に前記機体の初動動作を判断する初動作判断部と、
   前記初動作判断部が前記初動動作と判断した場合に、前記アシスト動作及び発電動作のいずれかを行うときの前記モータ・ジェネレータのトルクを設定する第１設定部と、
   前記初動作判断部が前記初動動作ではないと判断した場合に、前記アシスト動作及び発電動作のいずれかを行うときのトルクを、前記第１設定部とは異なるトルクに設定する第２設定部と、
   を備えている作業機。
2. 前記初動作判断部は、前記操作部材の変化量が所定以上である場合に前記初動動作と判断し、前記所定未満である場合に前記初動動作ではないと判断する請求項１に記載の作業機。
3. 前記機体は、前記エンジン及び前記モータ・ジェネレータの動力により作動可能な走行装置を含み、
   前記操作部材は、前記走行装置の操作を行う走行操作部材である請求項１又は２に記載の作業機。
4. 前記第１設定部は、前記エンジンの回転数と前記トルクとの関係を示す第１制御情報に基づいて前記トルクの設定を行い、
   前記第２設定部は、前記第１設定部とは異なる前記関係が示された第２制御情報に基づいて前記トルクの設定を行う請求項１～３のいずれかに記載の作業機。
5. 前記初動作判断部は、前記操作部材が操作された場合の前記エンジンの回転数の低下量に基づいて、前記初動動作であるか否かを判断する請求項１～４のいずれかに記載の作業機。

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