JP7392819B2 - 作業機械の旋回駆動装置 - Google Patents

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Description

本発明は、油圧ショベル等の作業機械に設けられる旋回駆動装置に関する。
旋回体を備えた作業機械には、当該旋回体を旋回させるための旋回駆動装置が搭載される。例えば油圧ショベルには、その上部旋回体を油圧により旋回させるための駆動装置が搭載され、当該駆動装置は、作動油を吐出する油圧ポンプと、当該作動油の供給を受けて前記上部旋回体を旋回させる油圧モータ（旋回モータ）と、を含む。このような旋回駆動装置では、大きな慣性モーメントを有する前記上部旋回体をいかに効率よく旋回させるかが重要な課題となる。
例えば特許文献１は、駆動効率の向上のためにリリーフ損失を抑えるリリーフカット制御を行う駆動装置が開示されている。前記リリーフカット制御は、リリーフ弁を流れる作動油の流量であるリリーフ流量を最小限に抑えながら旋回体を旋回させるために必要な流量を確保するように可変容量型油圧ポンプの容量を操作する制御である。具体的に、当該リリーフカット制御では、旋回体を駆動するために必要なリリーフ圧を確保するために最小限必要なリリーフ流量である最小リリーフ流量と、旋回モータによる旋回体の旋回駆動時に当該旋回モータを実際に流れる作動油の流量であって旋回速度に対応した流量である旋回速度対応流量と、の和が目標ポンプ流量として算定され、当該目標ポンプ流量に等しいポンプ流量を得るための前記油圧ポンプのポンプ容量が決定される。
特開２０１６－３１１２５号公報
前記のようなリリーフカット制御を行う装置では、前記可変容量型油圧ポンプの特性のために、旋回起動時にオペレータの要求に見合った旋回加速性を確保することが難しいという課題がある。具体的に、前記可変容量型油圧ポンプは、ポンプ容量が大きいほど（例えば傾転角が大きいほど）高い容積効率ηｖが得られるという特性を有する一方、前記リリーフカット制御では、旋回速度が０またはきわめて低い速度である旋回起動時におけるポンプ容量が所定のリリーフ圧を確保するのに最小限必要なポンプ流量に対応する容量またはこれに近い小容量に抑えられるため、旋回起動時に高い容積効率が得られず、その結果、実際のポンプ圧を旋回体の起動に必要な圧力まで上昇させるのに時間がかかってしまうという不都合がある。
ここで、前記容積効率ηｖは、油圧ポンプの理論吐出流量Ｑｔｈに対する実際の吐出流量Ｑの比率であり（ηｖ＝Ｑ／Ｑｔｈ）、当該理論吐出流量Ｑｔｈは設定された傾転角に対応する押しのけ容積Ｖとポンプ回転数（例えばエンジン回転数）Ｎとの積で表される（Ｑｔｈ＝Ｖ×Ｎ）。前記理論吐出流量Ｑｔｈと実際の吐出流量Ｑとの差は、ポンプの内部漏れによる損失に対応する。
本発明は、作業機械に含まれる旋回体を油圧により旋回させるための装置であって、リリーフ損失を抑えながら高い加速性を確保することが可能な旋回駆動装置を提供することを目的とする。
提供されるのは、機体と、当該機体に旋回可能に搭載された旋回体と、当該旋回体を駆動するための動力を生成するエンジンと、を備えた作業機械に設けられて前記旋回体を油圧により旋回させる旋回駆動装置であって、前記エンジンにより駆動されて作動油を吐出する、ポンプ容量が可変の可変容量型ポンプと、前記油圧ポンプからの作動油の供給を受けて前記旋回体を旋回させる旋回モータと、旋回指令操作を受けることにより前記油圧ポンプから前記旋回モータへの作動油の供給を許容して前記旋回体を旋回させる旋回制御装置と、前記作動油の圧力であるポンプ圧を制限するように開弁してリリーフ流量を流すリリーフ弁と、前記旋回体の旋回速度を検出する旋回速度検出器と、前記エンジンのエンジン回転数を検出するエンジン回転数センサと、前記可変容量型ポンプから吐出される作動油の流量であるポンプ流量を制御する流量制御装置と、を備える。前記流量制御装置は、前記旋回速度検出器により検出される前記旋回速度より前記旋回モータに流すための作動油の流量である旋回速度対応流量を算出し、前記旋回速度が予め設定された設定旋回速度未満である場合に、前記ポンプ圧を確保するために最低限必要な前記リリーフ流量である最小リリーフ流量と前記旋回速度対応流量との和であるリリーフカット制御用目標ポンプ容量を前記エンジン回転数で除した値に対応するポンプ容量よりも前記ポンプ容量が増大するように前記可変容量型ポンプを制御する。
この旋回駆動装置によれば、前記最小リリーフ流量と前記旋回速度対応流量との和に基づく制御、すなわち、リリーフ流量を抑えながら現在の旋回速度で旋回体を旋回させるために必要なポンプ流量を確保するリリーフカット制御、を基本としながら、旋回加速時には前記最小リリーフ流量と前記旋回速度対応流量の和に相当するポンプ容量よりも実際のポンプ容量を増大させて前記油圧ポンプの容積効率を高くすることにより、つまり、旋回起動時にはリリーフ損失の低減よりも容積効率の確保を優先することにより、高い加速性を確保することが可能である。
前記流量制御装置は、前記旋回速度が予め設定された設定旋回速度以上である場合に、前記ポンプ容量が、前記リリーフカット制御用目標ポンプ流量を前記エンジン回転数で除した値に対応するポンプ容量となるように前記可変容量型ポンプを制御することが、好ましい。
前記旋回速度対応流量は、前記旋回速度が予め設定された設定旋回速度未満である場合に、前記旋回速度が前記設定旋回速度まで増加するのに伴って減少するように設定されることが、好ましい。このことは、前記旋回速度が前記設定旋回速度を通過して増大する際にポンプ容量が急変するのを防いでより円滑な旋回駆動を行うことを可能にする。
前記流量制御装置は、前記旋回制御装置に与えられる前記旋回指令操作が大きいほど前記ポンプ容量を大きくするためのポジティブコントロール用目標ポンプ流量を算出し、前記リリーフカット制御用目標ポンプ流量及び前記ポジティブコントロール用目標ポンプ流量のうち低い目標ポンプ流量を前記エンジン回転数で除した値に対応する前記ポンプ容量となるように前記可変容量型ポンプを制御することが、好ましい。このことは、前記旋回制御装置に与えられる前記旋回指令操作が小さいとき、すなわち、高い加速性が要求されていないとき、は前記ポジティブコントロール用目標ポンプ流量を優先してポンプ容量を小さくすることによりリリーフ損失の低減を優先することを可能にする。
前記流量制御装置は、前記旋回制御装置に与えられる前記旋回指令操作が大きいほど前記ポンプ容量を大きくするためのポジティブコントロール用目標ポンプ流量を算出し、前記ポンプ圧と馬力制御用目標ポンプ流量との関係について予め設定された曲線に基づいて馬力制御用目標ポンプ流量を算出し、前記リリーフカット制御用目標ポンプ流量、前記ポジティブコントロール用目標ポンプ流量及び馬力制御用目標ポンプ流量のうち低い目標ポンプ流量に対して前記回転数で除した値に対応する前記ポンプ容量となるように前記可変容量型ポンプを制御してもよい。
以上のように、本発明によれば、作業機械に含まれる旋回体を油圧により旋回させるための装置であって、リリーフ損失を抑えながら、旋回起動時に高い加速性を確保することが可能な旋回駆動装置が、提供される。
本発明の実施の形態に係る作業機械である油圧ショベルの側面図である。 前記油圧ショベルに搭載される旋回駆動装置を示す回路図である。 前記旋回駆動装置に含まれるコントローラの機能構成を示すブロック図である。 図３に示されるコントローラにより実行される演算制御動作を示すフローチャートである。
本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る作業機械である油圧ショベルを示す。この油圧ショベルは、機体である下部走行体１と、当該下部走行体１の上に旋回軸Ｘ回りに旋回可能に搭載される旋回体である上部旋回体２と、当該上部旋回体２に装着される作業アタッチメント３と、を備える。
前記作業アタッチメント３は、ブーム４と、アーム５と、バケット６と、伸縮可能な複数の油圧シリンダであるブームシリンダ７、アームシリンダ８及びバケットシリンダ９と、を含む。前記ブーム４は、起伏方向に回動可能となるように前記上部旋回体２に連結される基端部と、その反対側の先端部と、を有する。前記アーム５は、前記ブーム４の先端部に回動可能に連結される基端部と、その反対側の先端部と、を有し、当該アーム５の先端部に前記バケット６が回動可能に装着される。前記ブームシリンダ７は、その伸縮動作に伴って前記ブーム４を起伏させるように当該ブーム４と前記上部旋回体２との間に介在する。同様に、前記アームシリンダ８はその伸縮動作によって前記アーム５を回動させるように前記ブーム４と前記アーム５との間に介在し、前記バケットシリンダ９はその伸縮動作によって前記バケット６を回動させるように前記アーム５と前記バケット６との間に介在する。
図２は、この実施の形態に係る旋回駆動装置を示す回路図である。この旋回駆動装置は、前記油圧ショベルに搭載されるエンジン１０を動力源として前記上部旋回体２を前記下部走行体１に対して油圧により旋回させる装置であり、油圧ポンプ２０と、旋回モータ３
０と、旋回制御装置４０と、リリーフ弁５０と、複数のセンサと、コントローラ６０と、を備える。
前記油圧ポンプ２０は、前記エンジン１０の出力軸に連結され、当該エンジン１０により駆動されることによりタンク内の作動油を吸入して吐出する。当該油圧ポンプ２０は可変容量型である。具体的に、当該油圧ポンプ２０は、容量を調節することが可能となるように構成されたポンプ本体と、これに付設されるポンプレギュレータ２２と、を有する。前記ポンプレギュレータ２０は、前記コントローラ６０からのポンプ容量指令の入力を受けることにより、前記ポンプ本体の容量であるポンプ容量を変化させるように作動する。前記ポンプ容量指令は、目標ポンプ容量ｑｐｔを指定する信号であり、前記ポンプレギュレータ２２は実際のポンプ容量を前記目標ポンプ容量ｑｐｔに合わせるように前記ポンプ本体を操作する。
前記旋回モータ３０は、前記油圧ポンプ２０からの作動油の供給を受けて前記旋回体を旋回させるように作動する油圧モータである。具体的に当該旋回モータ３０は、前記上部旋回体２に連結される出力軸と、前記作動油の供給を受けて前記出力軸を回転させるモータ本体と、を有する。当該旋回モータ３０は、右旋回ポート３２Ａ及び左旋回ポート３２Ｂを有する。当該旋回モータ３０は、前記右旋回ポート３２Ａに作動油の供給を受けることにより前記上部旋回体２を右方向に旋回させながら前記左旋回ポート３２Ｂから作動油を排出し、逆に前記左旋回ポート３２Ｂに作動油の供給を受けることにより前記上部旋回体２を左方向に旋回させながら前記右旋回ポート３２Ａから作動油を排出するように、構成されている。当該旋回モータ３０は、当該旋回モータ３０を流れる作動油の流量に対応する速度で前記上部旋回体２を旋回させる。
前記旋回制御装置４０は、オペレータによる旋回指令操作を受けることにより、前記油圧ポンプから前記旋回モータへの作動油の供給を許容して前記旋回体を旋回させる。この実施の形態に係る前記旋回制御装置４０は、旋回コントロールバルブ４２と、旋回操作弁４３と、を有する。
前記旋回コントロールバルブ４２は、前記油圧ポンプ２０と前記旋回モータ３０との間に介在し、当該油圧ポンプ２０から当該旋回モータ３０に作動油が供給される方向を切換え、かつ、当該作動油の流量を変化させるように、作動する。
図２に示される前記旋回コントロールバルブ４２は、右旋回パイロットポート４２ａ及び左旋回パイロットポート４２ｂを有するパイロット操作式の方向切換弁からなる。当該旋回コントロールバルブ４２は、前記右旋回及び左旋回パイロットポート４２ａ，４２ｂのいずれにもパイロット圧が入力されないときは、中立状態（図２では中央位置）を保ち、前記油圧ポンプ２０と前記旋回モータ３０との間を遮断する。当該旋回コントロールバルブ４２は、前記右旋回パイロットポート４２ａにパイロット圧（右旋回パイロット圧）が入力されると当該パイロット圧の大きさに対応したストロークで前記中立状態から右旋回状態（図２では左位置）に切換わるように開弁する。すなわち、前記油圧ポンプ２０から吐出される作動油が前記パイロット圧の大きさに対応した流量で前記旋回モータ３０の前記右旋回ポート３２Ａに供給されるのを許容するように開弁する。当該旋回コントロールバルブ４２は、逆に、前記左旋回パイロットポート４２ｂにパイロット圧（左旋回パイロット圧）が入力されると当該パイロット圧の大きさに対応したストロークで前記中立状態から左旋回状態（図２では右位置）に切換わるように開弁する。すなわち、前記油圧ポンプ２０から吐出される作動油が前記パイロット圧の大きさに対応した流量で前記旋回モータ３０の前記左旋回ポート３２Ｂに供給されるのを許容するように開弁する。
前記旋回操作弁４３は、前記旋回指令操作を受けることにより当該旋回指令操作に対応
したパイロット圧を前記旋回コントロールバルブ４２に与えてこれを作動させる旋回操作装置を構成する。具体的に、当該旋回操作弁４３は、旋回操作レバー４５と、旋回パイロット弁４６と、を有する。
前記旋回操作レバー４５は、前記上部旋回体２に含まれる運転室内に設けられる操作部材である。当該旋回操作レバー４５は、オペレータによる旋回指令操作、例えば当該旋回操作レバー４５を傾倒させる操作、を受け、これに連動して前記旋回パイロット弁４６を開弁させるように当該旋回パイロット弁４６に連結されている。
前記旋回パイロット弁４６は、図示されないパイロット油圧源（例えば前記エンジン１０により駆動されるパイロットポンプ）と前記旋回コントロールバルブ４２の前記右旋回及び左旋回パイロットポート４２ａ，４２ｂとの間に介在し、前記旋回操作レバー４５に与えられた前記旋回指令操作に対応して開弁することにより、前記パイロット油圧源から前記右旋回及び左旋回パイロットポート４２ａ，４２ｂのいずれかにパイロット圧が供給されるのを許容する。具体的に、当該旋回パイロット弁４６は、前記旋回操作レバー４５に前記旋回指令操作が与えられると、前記右旋回及び左旋回パイロットポート４２ａ，４２ｂのうち前記旋回指令操作の方向に対応したパイロットポートに対して当該旋回指令操作の大きさに対応したパイロット圧が供給されるのを許容するように開弁する。
前記リリーフ弁５０は、リリーフ流路５２に設けられて当該リリーフ流路５２を開閉するように作動する。前記リリーフ流路５２は、前記油圧ポンプ２０から吐出される作動油を前記旋回コントロールバルブ４２をバイパスしてタンクに逃がすようにポンプラインとタンクラインとを直結する流路である。前記リリーフ弁５０は、前記油圧ポンプ２０から吐出される作動油の圧力であるポンプ圧Ｐｐを予め設定されたリリーフ設定圧Ｐｒｆ以下の圧力に制限するように開弁する。具体的に、当該リリーフ弁５０は、その一次圧（すなわち前記ポンプ圧Ｐｐ）が前記リリーフ設定圧Ｐｒｆ以上となった時点で最大開度まで開弁して前記リリーフ流路５２を最大開口面積で開通し、これにより、前記リリーフ設定圧Ｐｒｆを超える前記ポンプ圧Ｐｐの上昇を規制する。
前記コントローラ６０は、演算制御機能を有する例えばマイクロコンピュータにより構成され、本発明に係る流量制御装置として機能する。具体的に、当該コントローラ６０は、前記旋回操作弁４３に前記旋回指令操作が与えられたときに前記油圧ポンプ２０の容量であるポンプ容量ｑｐを変化させて当該油圧ポンプ２０から吐出される作動油の流量であるポンプ流量Ｑｐを制御する機能を有する。
前記複数のセンサは、前記コントローラ６０による前記流量制御の実行を可能にするための情報を当該コントローラ６０に入力するために配設されたものであり、エンジン回転数センサ１４と、ポンプ圧センサ２４と、旋回速度センサ３４と、右旋回パイロット圧センサ４４Ａと、左旋回パイロット圧センサ４４Ｂと、を含む。前記エンジン回転数センサ１４は、前記エンジン１０の回転速度に相当するエンジン回転数Ｎｅを検出する。前記ポンプ圧センサ２４は、前記ポンプ圧Ｐｐを検出する圧力センサである。前記旋回速度センサ３４は、前記旋回モータ３０により駆動される前記上部旋回体２の旋回速度ＳＬを検出する旋回速度検出器である。前記右旋回及び左旋回パイロット圧センサ４４Ａ，４４Ｂは、前記旋回操作弁４３から前記旋回コントロールバルブ４２に与えられる右旋回パイロット圧Ｐｓａ及び左旋回パイロット圧Ｐｓｂをそれぞれ検出する（換言すれば、前記旋回操作弁４３に与えられる前記旋回指令操作の方向及び大きさを検出する）圧力センサである。これらのセンサ１４，２４，３４，４４Ａ，４４Ｂは、その検出対象である物理量に相当する電気信号である検出信号を生成して前記コントローラ６０に入力する。
前記コントローラ６０は、前記ポンプ流量Ｑｐを制御するための機能として、図３に示
される旋回速度対応流量算出部６２、リリーフカット制御用目標ポンプ流量算出部６３、ポジティブコントロール用目標ポンプ流量算出部６４、及び馬力制御用目標ポンプ流量算出部６５、及びポンプ容量指令部６６を有する。以下、これらにより行われる演算制御動作を、図４に示すフローチャートも併せて参照しながら説明する。
前記旋回操作弁４３に前記旋回指令操作が与えられると（ステップＳ１でＹＥＳ）、前記旋回速度対応流量算出部６２は旋回速度対応流量Ｑｓｌを算出し（ステップＳ２）、前記リリーフカット制御用目標ポンプ流量算出部６３は前記旋回速度対応流量Ｑｓｌに基づいてリリーフカット制御用目標ポンプ流量Ｑｃ１を算出する（ステップＳ３ａ）。また、これと並行して前記ポジティブコントロール用目標ポンプ流量算出部６４はポジティブコントロール用目標ポンプ流量Ｑｃ２を算出し（ステップＳ３ｂ）、前記馬力制御用目標ポンプ流量算出部６５は馬力制御用目標ポンプ流量Ｑｃ３を算出する（ステップＳ３ｃ）。
前記ステップＳ２において演算される前記旋回速度対応流量Ｑｓｌは、前記旋回速度センサ３４により検出される前記旋回速度ＳＬに対応して前記上部旋回体２の旋回時に前記旋回モータ３０に流すための作動油の流量である。前記旋回速度対応流量算出部６２は、前記旋回速度ＳＬと前記旋回モータ３０のモータ容量ｑｍとの積を前記旋回速度対応流量Ｑｓｌとして算出する（Ｑｓｌ＝ＳＬ×ｑｍ）。
前記ステップＳ３ａにおいて演算される前記リリーフカット制御用目標ポンプ流量Ｑｃ１は、リリーフカット制御を実行するために算定される目標ポンプ流量である。前記リリーフカット制御は、前記リリーフ弁５０を流れる作動油の流量であるリリーフ流量を最小限に抑えながら前記上部旋回体２を旋回させるために必要な流量を確保するように前記油圧ポンプ２０のポンプ容量ｑｐを操作する制御である。従って、当該リリーフカット制御用目標ポンプ流量Ｑｃ１は、基本的には、前記リリーフ弁５０を開弁させて前記上部旋回体２を起動させるために必要なポンプ圧Ｐｐを確保するために最低限必要なリリーフ流量である最小リリーフ流量Ｑｒｆと、前記旋回速度対応流量Ｑｓｌと、の和に基づいて算出される。
しかしながら、前記油圧ポンプ２０の容積効率（油圧ポンプの理論吐出流量Ｑｔｈに対する実際の吐出流量Ｑの比率）ηｖは、ポンプ容量が小さいほど低いので、オペレータが旋回操作弁４３に対して大きな旋回指令操作を与えているにもかかわらず、旋回速度ＳＬが極めて低い旋回起動時に前記リリーフカット制御用目標ポンプ流量Ｑｃ１が最小リリーフ流量Ｑｒｆと略同等の流量まで抑えられると、高い容積効率ηｖが得られないために実際のポンプ圧Ｐｐを旋回体の起動に必要な圧力まで上昇させるのに時間がかかってしまい、オペレータが要求する加速性を満足させることができないことになる。
そこで、この実施の形態に係る前記リリーフカット制御用目標ポンプ流量算出部６３は、旋回起動時にのみ、具体的には前記旋回操作弁４３に旋回操作指令が与えられ（ステップＳ１でＹＥＳ）、かつ、前記旋回速度センサ３４により検出される前記旋回速度ＳＬが予め定められた設定旋回速度ＳＬｏ未満であるときにのみ、図４のステップＳ３ａに示されるように、正の値をもつ旋回起動用流量Ｑｓｔ（＞０）を設定し、かつ、前記最小リリーフ流量Ｑｒｆと前記旋回速度対応流量Ｑｓｌの和にさらに前記旋回起動用流量Ｑｓｔを足しこんだ値を前記リリーフカット制御用目標ポンプ流量Ｑｃ１として算出する。
このリリーフカット制御用目標ポンプ流量Ｑｃ１の算出動作は、最終的に、前記旋回起動時にのみ前記旋回起動用流量Ｑｓｔの分だけ前記リリーフカット制御用目標ポンプ流量Ｑｃ１を上乗せし、旋回速度ＳＬが前記設定旋回速度ＳＬｏ以上である通常旋回時は前記リリーフカット制御用目標ポンプ流量Ｑｃ１を前記最小リリーフ流量Ｑｒｆと前記旋回速度対応流量Ｑｓｌの和に設定するような動作であればよく、その結果を得るための演算手
順は限定されない。前記通常旋回時における前記リリーフカット制御用目標ポンプ流量Ｑｃ１の算出は、例えば、旋回起動時にのみ前記旋回起動用流量Ｑｓｔを設定してこれをリリーフカット制御用目標ポンプ流量Ｑｃ１に含めることにより達成されてもよいし、前記リリーフカット制御用目標ポンプ流量Ｑｃ１に常に旋回起動用流量Ｑｓｔを取り込むが前記通常旋回時（ＳＬ≧ＳＬｏ）は前記旋回起動用流量Ｑｓｔを０に設定することにより達成されてもよい。
この実施の形態に係る前記リリーフカット制御用目標ポンプ流量算出部６３は、図４のステップＳ３ａに示されるように、前記旋回速度ＳＬの増大に伴って前記旋回起動用流量Ｑｓｔが減少するように当該旋回起動用流量Ｑｓｔを設定する。このことは、旋回起動時でも特に旋回速度ＳＬが低いときには大きな旋回起動用流量Ｑｓｔを設定して大きなポンプ容量ｑｐ及びこれに対応する高い容積効率ηｖを確保する一方、前記旋回速度ＳＬが増大して加速性の要求が低下するのに伴い、リリーフカット制御用目標ポンプ流量Ｑｃ１を抑えてリリーフ損失の低減の優先度を高めることを可能にする。
より具体的に、この実施の形態に係る前記リリーフカット制御用目標ポンプ流量算出部６３は、前記旋回速度ＳＬが前記設定旋回速度ＳＬｏまで増加するのに伴って旋回起動用流量Ｑｓｔが０まで連続的に減少するように当該旋回起動用流量Ｑｓｔを設定する。このことは、前記旋回速度ＳＬが前記設定旋回速度ＳＬｏを通過して増大する際にポンプ容量ｑｐが急変するのを防いでより円滑な旋回駆動を行うことを可能にする。
前記旋回起動用流量Ｑｓｔは、前記旋回速度ＳＬと前記旋回起動用流量Ｑｓｔとの関係について予め用意された演算式に基づいて算出されてもよいし、当該関係について予め用意されたマップを用いて決定されてもよい。あるいは、旋回起動時における前記旋回起動用流量Ｑｓｔが常に一定の値に設定されてもよい。
前記ステップＳ３ｂにおいて演算される前記ポジティブコントロール用目標ポンプ流量Ｑｃ２は、ポジティブコントロール、すなわち前記旋回指令操作が大きいほど前記ポンプ容量ｑｐを大きくするような制御、を実行するために算定される目標ポンプ流量である。具体的に、前記ポジティブコントロール用目標ポンプ流量算出部６４は、前記旋回指令操作に対応するパイロット圧、すなわち前記右旋回及び左旋回パイロット圧Ｐｓａ，Ｐｓｂのうち大きい方のパイロット圧、と前記ポジティブコントロール用目標ポンプ流量Ｑｃ２との関係（図４のステップＳ３ｂに示されるように旋回パイロット圧ＰｓａまたはＰｓｂの増大に伴ってポジティブコントロール用目標ポンプ流量Ｑｃ２が増大する特性）について予め用意された演算式またはマップに基づいて、前記パイロット圧に基づき前記ポジティブコントロール用目標ポンプ流量Ｑｃ２を算出する。
前記ステップＳ３ｃにおいて演算される前記馬力制御用目標ポンプ流量Ｑｃ３は、馬力制御を実行するために算定される目標ポンプ流量である。前記馬力制御は、前記ポンプ圧Ｐｐとポンプ流量Ｑｐとの積を前記エンジン１０の能力に基づいて特定された馬力曲線の範囲内に収めるように当該ポンプ流量Ｑｐを制限する制御である。前記馬力制御用目標ポンプ流量算出部６５は、前記ポンプ圧Ｐｐと前記馬力制御用目標ポンプ流量Ｑｃ３との関係について予め設定された曲線（例えば図４のステップＳ３ｃに示されるような曲線であって前記馬力曲線に対応する曲線）に基づいて前記馬力制御用目標ポンプ流量Ｑｃ３を算出する。
前記目標ポンプ流量Ｑｃ１，Ｑｃ２，Ｑｃ３が算出された後、前記コントローラ６０の前記ポンプ容量指令部６６は、当該目標ポンプ流量Ｑｃ１，Ｑｃ２，Ｑｃ３のうち最も低位のものを選定してこれを最終目標ポンプ流量Ｑｐｔに設定する（ステップＳ４）。換言すれば、最終目標ポンプ流量Ｑｐｔの決定にあたり、前記目標ポンプ流量Ｑｃ１，Ｑｃ２
，Ｑｃ３のうち低位のものが優先される。さらに、当該ポンプ容量指令部６６は、このようにして決定された最終目標ポンプ流量Ｑｐｔを前記エンジン回転数センサ１４により検出されるエンジン回転数Ｎｅで除した値を目標ポンプ容量ｑｐｔとして算出し、当該目標ポンプ容量ｑｐｔに実際のポンプ容量ｑｐを近づけるためのポンプ容量指令を生成して前記油圧ポンプ２０の前記ポンプレギュレータ２２に入力する（ステップＳ５）。
以上のようにして、前記油圧ポンプ２０のポンプ流量Ｑｐを前記最終目標ポンプ流量Ｑｐｔに近づけるようなポンプ流量制御が実現される。従って、上部旋回体２が停止している状態で前記旋回操作弁４３に大きな旋回指令操作（つまり高い加速性で上部旋回体２の旋回を開始させることを要求する操作）が与えられて前記最終目標ポンプ流量Ｑｐｔの決定に前記リリーフカット制御用目標ポンプ流量Ｑｃ１が優先された場合、当該最終目標ポンプ流量Ｑｐｔを前記最小リリーフ流量Ｑｒｆと前記旋回速度対応流量Ｑｓｌの和よりも前記旋回起動用流量Ｑｓｔの分だけ大きくする（換言すれば、実際のリリーフ流量を前記最小リリーフ流量Ｑｒｆよりも大きくする）ことにより、リリーフカット制御を基本としながらも前記加速性の要求に応えるポンプ流量制御を実行することができる。
一方、前記旋回操作弁４３に与えられる旋回指令操作が小さくて前記最終目標ポンプ流量Ｑｐｔの決定に前記ポジティブコントロール用目標ポンプ流量Ｑｃ２が優先された場合、つまり高い加速性が要求されない場合、当該最終目標ポンプ流量Ｑｐｔを前記旋回指令操作に対応した低流量に抑えてリリーフ損失を最大限抑制することができる。
また、前記リリーフカット制御用目標ポンプ流量Ｑｃ１及び前記ポジティブコントロール用目標ポンプ流量Ｑｃ２のいずれが低い場合でも、これらの目標ポンプ流量Ｑｃ１，Ｑｃ２に比べて前記馬力制御用目標ポンプ流量Ｑｃ３が低い場合には、当該馬力制御用目標ポンプ流量Ｑｃ３が優先されることにより、過剰な馬力要求によるエンジン停止等の不都合が防がれる。
本発明は、以上説明した実施の形態に限定されない。本発明は、例えば次のような形態も包含する。
（Ａ）旋回起動用流量Ｑｓｔの設定について
本発明においてリリーフカット制御用目標ポンプ流量の算出のために旋回起動用流量Ｑｓｔが設定される場合、その値は油圧ポンプの特性（特に容積効率）を考慮して好適に設定されることが可能である。また、旋回起動時の上限旋回速度に相当する設定旋回速度ＳＬｏもオペレータの好みや作業機械の特性（上部旋回体２の慣性モーメントや油圧ポンプ、油圧モータの特性等）に応じて自由に設定されることが可能である。
また、図４に示される例では、旋回起動時におけるリリーフカット制御用目標ポンプ流量Ｑｃ１の値が設定旋回速度ＳＬｏにおける値よりも大きくなる程度まで前記旋回起動用流量Ｑｓｔが大きく設定されているが、当該旋回起動時における前記リリーフカット制御用目標ポンプ流量Ｑｃ１の値が前記設定旋回速度ＳＬｏにおける値と略同等の値（例えば一定の値）になるように、あるいはそれよりも小さい値に収まるように、前記旋回起動用流量Ｑｓｔが設定されてもよい。
さらに、旋回起動時における十分な加速性を確保するという効果は、前記旋回起動用流量Ｑｓｔの設定以外の手段によっても達成されることが可能である。例えば、旋回起動時において、リリーフカット制御用目標ポンプ流量Ｑｃ１には前記旋回起動用流量Ｑｓｔを含めないが、当該リリーフカット制御用目標ポンプ流量Ｑｃ１に基づいて算出される目標ポンプ容量ｑｐｔに予め設定された補正量を足し込むことによっても、旋回起動時に高い加速性を確保することが可能である。
（Ｂ）油圧ポンプについて
本発明に係る油圧ポンプは、旋回モータに専用のものでなく、他の油圧アクチュエータの駆動に兼用されるものであってもよい。この場合も、少なくとも旋回起動時に前記リリーフカット制御を優先することによって、本発明に係る効果を得ることが可能である。
（Ｃ）旋回制御装置について
本発明に係る旋回制御装置は、前記旋回コントロールバルブ４２と前記旋回操作弁４３との組み合わせに限定されない。当該旋回制御装置は、例えば、前記パイロット油圧源と前記旋回コントロールバルブ４２のパイロットポート４２ａ，４２ｂとの間にそれぞれ介在してパイロット圧を変化させるように作動する電磁弁と、旋回指令操作を受けてその旋回指令操作に対応した電気信号である旋回指令信号を生成する電気レバー装置と、前記旋回指令信号に対応したパイロット圧が前記パイロットポート４２ａ，４２ｂに入力されるように前記電磁弁にパイロット圧指令信号を入力するパイロット圧操作部と、の組合せによっても実現される。
（Ｄ）リリーフカット制御以外のポンプ流量制御について
本発明は、実行されるべきポンプ流量制御に少なくともリリーフカット制御が含まれる場合に広く適用されることが可能である。本発明は、例えば、前記ポジティブコントロールや前記馬力制御が実行されずに前記リリーフカット制御のみが実行される態様や、前記ポジティブコントロール及び前記馬力制御に加え、またはこれらに代えて、他の制御が前記リリーフカット制御とともに行われる態様も包含する。後者のように複数の制御が実行される態様であって当該複数の制御に少なくとも前記リリーフカット制御と前記ポジティブコントロールとが含まれる態様では、リリーフカット制御用目標ポンプ流量とポジティブコントロール用目標ポンプ流量のうち低い方の目標ポンプ流量を優先して前記ポンプ容量指令を生成することにより、前記と同様、高い加速性の確保とリリーフ損失の抑制を両立させることが可能である。ここで、「リリーフカット制御用目標ポンプ流量とポジティブコントロール用目標ポンプ流量のうち低い方の目標ポンプ流量を優先」するとは、両目標ポンプ流量同士の相対的な関係を特定する趣旨であり、前記実施の形態のように当該リリーフカット制御用目標ポンプ流量及び当該ポジティブコントロール用目標ポンプ流量よりも低い最小目標ポンプ流量（例えば前記馬力制御用ポンプ流量）が存在する場合に当該最小目標ポンプ流量に基づいてポンプ容量指令を生成する態様を除外する趣旨ではない。
１ 下部走行体（機体）
２ 上部旋回体（旋回体）
３ 作業アタッチメント
４ ブーム
５ アーム
６ バケット
７ ブームシリンダ
８ アームシリンダ
９ バケットシリンダ
１０ エンジン
１４ エンジン回転数センサ
２０ 油圧ポンプ
２２ ポンプレギュレータ
２４ ポンプ圧センサ
３０ 旋回モータ
３４ 旋回速度センサ
４０ 旋回制御装置
４２ 旋回コントロールバルブ
４３ 旋回操作弁
４４Ａ 右旋回パイロット圧センサ
４４Ｂ 左旋回パイロット圧センサ
４５ 旋回操作レバー
４６ 旋回パイロット弁
５０ リリーフ弁
５２ リリーフ流路
６０ コントローラ
６２ 旋回速度対応流量算出部
６３ リリーフカット制御用目標ポンプ流量算出部
６４ ポジティブコントロール用目標ポンプ流量算出部
６５ 馬力制御用目標ポンプ流量算出部
６６ ポンプ容量指令部

Claims (5)

  1. 機体と、当該機体に旋回可能に搭載された旋回体と、当該旋回体を駆動するための動力を生成するエンジンと、を備えた作業機械に設けられて前記旋回体を油圧により旋回させる旋回駆動装置であって、
    前記エンジンにより駆動されて作動油を吐出する、ポンプ容量が可変の可変容量型ポンプと、
    前記可変容量型ポンプからの作動油の供給を受けて前記旋回体を旋回させる旋回モータと、
    旋回指令操作を受けることにより前記可変容量型ポンプから前記旋回モータへの作動油の供給を許容して前記旋回体を旋回させる旋回制御装置と、
    前記作動油の圧力であるポンプ圧を制限するように開弁してリリーフ流量を流すリリーフ弁と、
    前記旋回体の旋回速度を検出する旋回速度検出器と、
    前記エンジンのエンジン回転数を検出するエンジン回転数センサと、
    前記可変容量型ポンプから吐出される作動油の流量であるポンプ流量を制御する流量制御装置と、を備え、
    前記流量制御装置は、前記旋回速度検出器により検出される前記旋回速度より前記旋回モータに流すための作動油の流量である旋回速度対応流量を算出し、前記旋回速度が予め設定された設定旋回速度未満である場合に、前記ポンプ圧を確保するために最低限必要な前記リリーフ流量である最小リリーフ流量と前記旋回速度対応流量との和であるリリーフカット制御用目標ポンプ流量を前記エンジン回転数で除した値に対応するポンプ容量よりも前記ポンプ容量が増大するように前記可変容量型ポンプを制御する、作業機械の旋回駆動装置。
  2. 請求項１記載の作業機械の旋回駆動装置であって、前記流量制御装置は、前記旋回速度が予め設定された設定旋回速度以上である場合に、前記ポンプ容量が、前記リリーフカット制御用目標ポンプ流量を前記エンジン回転数で除した値に対応するポンプ容量となるように前記可変容量型ポンプを制御する、作業機械の旋回駆動装置。
  3. 請求項１または２に記載の作業機械の旋回駆動装置であって、前記旋回速度が予め設定された設定旋回速度未満である場合に、前記旋回速度対応流量は、前記旋回速度が前記設定旋回速度まで増加するのに伴って減少するように設定される、作業機械の旋回駆動装置。
  4. 請求項１～３のいずれかに記載の作業機械の旋回駆動装置であって、前記流量制御装置は、前記旋回制御装置に与えられる前記旋回指令操作が大きいほど前記ポンプ容量を大きくするためのポジティブコントロール用目標ポンプ流量を算出し、前記リリーフカット制御用目標ポンプ流量及び前記ポジティブコントロール用目標ポンプ流量のうち低い目標ポンプ流量を前記エンジン回転数で除した値に対応する前記ポンプ容量となるように前記可変容量型ポンプを制御する、作業機械の旋回駆動装置。
  5. 請求項１～３のいずれかに記載の作業機械の旋回駆動装置であって、前記流量制御装置は、前記旋回制御装置に与えられる前記旋回指令操作が大きいほど前記ポンプ容量を大きくするためのポジティブコントロール用目標ポンプ流量を算出し、前記ポンプ圧と馬力制御用目標ポンプ流量との関係について予め設定された曲線に基づいて馬力制御用目標ポンプ流量を算出し、前記リリーフカット制御用目標ポンプ流量、前記ポジティブコントロール用目標ポンプ流量及び馬力制御用目標ポンプ流量のうち低い目標ポンプ流量に対して前記エンジン回転数で除した値に対応する前記ポンプ容量となるように前記可変容量型ポンプを制御する、作業機械の旋回駆動装置。
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