JP7536161B2 - 建設機械 - Google Patents

Description

本発明は、液圧ポンプで液圧アクチュエータを直接駆動する液圧回路を備えた建設機械に関する。

近年、油圧ショベルなどの建設機械において、油圧シリンダなどの油圧アクチュエータを駆動させる油圧回路内の絞り要素を減らし燃料消費率を低減するために、油圧ポンプから作動油を油圧アクチュエータへ送り、油圧アクチュエータで仕事を行った作動油をタンクに戻さず油圧ポンプへ戻すように接続した油圧回路（以下、油圧閉回路）の開発が進められている。

エンジンを原動力として油圧ポンプを駆動する場合、エンジンの出力を効果的に使用しつつ、過負荷でエンジンが停止しないようにエンジンにかかる負荷馬力を制御する必要がある。油圧ポンプの馬力制御に関する先行技術を開示するものとして、例えば特許文献１がある。

特許文献１には、エンジンにより駆動される可変容量式の油圧ポンプと、前記油圧ポンプから作動油が供給される複数のアクチュエータとを有する作業機械に設けられる制御装置であって、前記各アクチュエータに対する作動指令を入力するために操作を受ける入力部（操作レバー）と、前記各アクチュエータのうち操作対象となるアクチュエータとこのアクチュエータについてなされる操作の方向とによって特定される操作内容ごとに、その操作量と前記油圧ポンプの吸収馬力の上限値とを関連付けた馬力情報を記憶する記憶部と、前記入力部によって少なくとも一つのアクチュエータに対する作動指令が入力された場合に、前記記憶部に記憶された馬力情報を用いて各アクチュエータ毎に前記吸収馬力の上限値を決定する操作馬力決定部と、前記操作馬力決定部により決定された吸収馬力の上限値のうち最も大きな吸収馬力の上限値を選択する高位選択部と、前記高位選択部により選択された吸収馬力以下の馬力となるように前記油圧ポンプの容量を調整する容量調整部とを備え、前記記憶部に記憶された馬力情報のうち、少なくとも一つの操作内容に係る馬力情報は、前記入力部の操作量の変化に応じて吸収馬力の上限値が変化する特性を有することを特徴とする作業機械の制御装置が記載されている。

特開２０１０―２７６１２６号公報

特許文献１に記載の作業機械の制御装置によれば、操作レバーの操作量及び操作方向に応じて油圧ポンプの吸収馬力の上限値が設定されることにより、エンジンの負荷を抑えてエンスト等の不具合を抑制することができる。しかし、操作レバーの操作速度やアクチュエータの負荷状態を考慮していないため、例えば以下のような課題が生じる。

オペレータが操作レバーを高速で操作すると、操作対象となるアクチュエータに接続されている油圧ポンプの吐出流量が急速に増加すると共に、当該アクチュエータの負荷圧に応じて当該油圧ポンプがエンジンに要求するトルク（要求トルク）が急激に上昇する。このとき、要求トルクの上昇に対してエンジン出力トルクの上昇が間に合わず、要求トルクの絶対値がエンジンの最大定格トルクを下回っている場合であっても、エンジン回転数が停止または一時的に低下する現象（ラグダウン）が発生するおそれがある。特に、油圧ポンプでアクチュエータを直接駆動する油圧閉回路では、アクチュエータと油圧ポンプとの間に絞り要素が介在せず、アクチュエータの負荷が油圧ポンプに直接的に伝わるため、この傾向が顕著となる。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、オペレータの操作内容やアクチュエータの負荷状態にかかわらず、エンジンのラグダウンを抑制できる建設機械を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、下部走行体と、前記下部走行体上に旋回可能に取り付けられた上部旋回体と、前記上部旋回体に取り付けられた作業装置と、一対の入出口ポートを有する両傾転型の液圧ポンプである複数の閉回路ポンプと、入口ポートおよび出口ポートを有する片傾転型の液圧ポンプである複数の開回路ポンプと、前記複数の閉回路ポンプおよび前記複数の開回路ポンプを駆動するエンジンと、前記複数の閉回路ポンプに閉回路状に接続された複数の液圧アクチュエータと、前記複数の開回路ポンプに開回路状に接続された複数の液圧モータと、前記複数の開回路ポンプと前記複数の液圧モータとを接続する流路上に設けられ、前記複数の開回路ポンプから前記複数の液圧モータに供給される圧油の方向および流量を制御する複数の流量制御弁と、前記複数の液圧アクチュエータおよび前記複数の液圧モータの各動作方向および各要求流量を指示するための操作装置と、前記操作装置からの入力に応じて前記複数の閉回路ポンプおよび前記複数の開回路ポンプの各傾転ならびに前記複数の流量制御弁の各開口を制御するコントローラと、前記複数の液圧アクチュエータの各出入口圧を検出する複数の第１圧力センサと、前記複数の開回路ポンプの各出口圧を検出する複数の第２圧力センサとを備えた建設機械において、前記複数の液圧アクチュエータは、前記作業装置を駆動する片ロッドシリンダと、前記上部旋回体を駆動する旋回モータとを含み、前記複数の液圧モータは、前記下部走行体を駆動する走行モータを含み、前記コントローラは、前記操作装置からの入力に応じた前記複数の液圧アクチュエータの各要求流量と、前記複数の第１圧力センサによって検出された前記複数の液圧アクチュエータの各出入口圧と、前記操作装置からの入力に応じた前記複数の開回路ポンプの各要求吐出流量と、前記複数の第２圧力センサによって検出された前記複数の開回路ポンプの各出口圧とに基づいて、前記複数の閉回路ポンプおよび前記複数の開回路ポンプが前記エンジンに要求するトルクである要求トルクを演算し、前記走行モータ、前記片ロッドシリンダおよび前記旋回モータを同時に駆動している状態で、前記要求トルクの変化率である要求トルク変化率が所定の変化率を上回った場合に、前記走行モータに接続された前記複数の開回路ポンプが前記エンジンに要求するトルクが前記エンジンの許容出力トルクの所定の第１割合以下となるように前記走行モータの要求流量を制限し、前記許容出力トルクから、前記走行モータの要求流量の制限により制限された前記開回路ポンプの要求トルクと前記片ロッドシリンダおよび前記旋回モータに接続された複数の閉回路ポンプの要求トルクとを差し引いた値が正である場合は、前記操作装置からの入力に基づいて前記片ロッドシリンダおよび前記旋回モータの要求流量を演算し、前記許容出力トルクから、前記走行モータの要求流量の制限により制限された前記開回路ポンプの要求トルクと前記片ロッドシリンダおよび前記旋回モータに接続された複数の閉回路ポンプの要求トルクとを差し引いた値が正でない場合は、前記走行モータの要求流量の制限により制限された前記開回路ポンプの要求トルクを割り当てた後の前記許容出力トルクに対して前記旋回モータの要求トルクの割合が前記第１割合よりも小さい所定の第２割合以下となるように前記旋回モータの要求流量を制限して前記旋回モータの要求トルクを制限し、前記走行モータの要求流量の制限により制限された前記開回路ポンプの要求トルクを割り当てた後の前記許容出力トルクから、前記旋回モータの要求流量の制限により制限された前記旋回モータの要求トルクと前記片ロッドシリンダに接続された前記閉回路ポンプの要求トルクとを差し引いた値が正の場合は、前記操作装置からの入力に基づいて前記片ロッドシリンダの要求流量を演算し、前記走行モータの要求流量の制限により制限された前記開回路ポンプの要求トルクを割り当てた後の前記許容出力トルクから、前記旋回モータの要求流量の制限により制限された前記旋回モータの要求トルクと前記片ロッドシリンダに接続された前記閉回路ポンプの要求トルクとを差し引いた値が正でない場合は、前記走行モータ、前記片ロッドシリンダおよび前記旋回モータの要求速度比を維持したまま、前記許容出力トルク以下となるように前記片ロッドシリンダの要求流量を制限して前記片ロッドシリンダに接続される前記閉回路ポンプの吐出流量を制限するものとする。

以上のように構成した本発明によれば、閉回路ポンプおよび開回路ポンプがエンジンに要求するトルクの変化率である要求トルク変化率が所定の変化率を上回った場合に、閉回路ポンプおよび開回路ポンプの少なくとも１つの吐出流量が制限される。これにより、オペレータの操作内容や液圧アクチュエータの負荷状態にかかわらず、エンジンのラグダウンを抑制することが可能となる。

本発明に係る建設機械によれば、オペレータの操作内容やアクチュエータの負荷状態にかかわらず、エンジンのラグダウンを抑制することができる。

本発明の実施の形態に係る油圧ショベルの側面図である。 図１に示す油圧ショベルに搭載された液圧駆動装置の概略構成図である。 図２に示すコントローラの機能ブロック図である。 図２に示す液圧駆動装置の走行単独動作時の挙動を示す図である。 図２に示すコントローラの走行単独動作時の処理を示すフローチャートである。 一般的なターボ付きエンジンの負荷トルクとエンジン回転数との関係を示す図である。 図２に示す液圧駆動装置の走行＋ブーム上げ複合動作時の挙動を示す図である。 図２に示すコントローラの走行複合動作時の処理を示すフローチャート（１／３）である。 図２に示すコントローラの走行複合動作時の処理を示すフローチャート（２／３）である。 図２に示すコントローラの走行複合動作時の処理を示すフローチャート（３／３）である。 本発明の実施の形態の変形例に係るコントローラの機能ブロック図である。 図２に示す液圧駆動装置の走行＋ブーム上げ＋旋回複合動作時の挙動を示す図である。

以下、本発明の実施の形態に係る建設機械として油圧ショベルを例に挙げ、図面を参照して説明する。なお、各図中、同等の部材には同一の符号を付し、重複した説明は適宜省略する。

図１は、本発明の実施の形態に係る油圧ショベルの側面図である。

図１において、油圧ショベル１００は、走行モータ８ａ，８ｂによって駆動されるクローラ式の走行装置を装備した下部走行体１０１と、下部走行体１０１上に旋回可能に取り付けられ、旋回モータ７によって駆動される上部旋回体１０２と、上部旋回体１０２の前部に上下方向に回動可能に取り付けられた作業装置１０３とを備えている。上部旋回体１０２上には、オペレータが搭乗するキャブ１０４が設けられている。

作業装置１０３は、上部旋回体１０２の前部に上下方向に回動可能に取り付けられたブーム２と、ブーム２の先端部に上下または前後方向に回動可能に連結された作業部材としてのアーム４と、アーム４の先端部に上下または前後方向に回動可能に連結された作業部材としてのバケット６と、ブーム２を駆動する液圧シリンダであるブームシリンダ１と、アーム４を駆動する液圧シリンダであるアームシリンダ３と、バケット６を駆動する液圧シリンダであるバケットシリンダ５とを備えている。

図２は、図１に示す油圧ショベル１００に搭載された液圧駆動装置の概略構成図である。なお、説明の簡略化のため、図２では、ブームシリンダ１、旋回モータ７、および走行モータ８ａ，８ｂの駆動に関わる部分のみを示し、その他のアクチュエータの駆動に関わる部分は省略している。

動力源であるエンジン９は、動力を配分する動力伝達装置１０に接続されている。動力伝達装置１０には、チャージポンプ１１、および第１～第４の液圧ポンプ１２～１５が接続されている。

第１および第２の液圧ポンプ１２，１３は、一対の入出力ポートを持つ傾転斜板機構と、傾転斜板の傾斜角を調整するレギュレータ１２ａ，１３ａとを備えている。

第３および第４の液圧ポンプ１４，１５は、吐出ポートおよび吸込ポートを持つ傾転斜板機構と、傾転斜板の傾斜角を調整するレギュレータ１４ａ，１５ａとを備えている。

レギュレータ１２ａ，１３ａ，１４ａ，１５ａは、コントローラ５０からの信号により、第１～第４の液圧ポンプ１２～１５の傾転斜板の傾転角を調整する。

第１および第２の液圧ポンプ１２，１３は、傾転斜板の傾転角を調整することにより、作動油の吐出方向と吐出流量を制御できる。第１および第２の液圧ポンプ１２，１３は、圧油の供給を受けることで液圧モータとしても機能する。

第３および第４の液圧ポンプ１４，１５は、傾転斜板の傾転角を調整することにより、作動油の吐出流量を制御できる。

第１の液圧ポンプ１２の一対の入出力ポートには流路２００，２０１が接続され、流路２００，２０１には切換弁４０，４１が接続されている。切換弁４０，４１は、コントローラ５０からの信号により、流路の連通と遮断を切り換える。切換弁４０，４１は、コントローラ５０からの信号が無い場合は、遮断状態である。

切換弁４０は、流路２１０，２１１を介してブームシリンダ１に接続されている。コントローラ５０からの信号により切換弁４０が連通状態になると、第１の液圧ポンプ１２は、流路２００，２０１、切換弁４０、および流路２１０，２１１を介してブームシリンダ１と接続し、閉回路を構成する。

切換弁４１は、流路２１５，２１６を介して旋回モータ７に接続されている。コントローラ５０からの信号により切換弁４１が連通状態になると、第１の液圧ポンプ１２は、流路２００，２０１、切換弁４１、および流路２１５，２１６を介して旋回モータ７と接続し、閉回路を構成する。

第２の液圧ポンプ１３の一対の入出力ポートには流路２０２，２０３が接続され、流路２０２，２０３には切換弁４２，４３が接続されている。切換弁４２，４３は、コントローラ５０からの信号により、流路の連通と遮断を切り換える。切換弁４２，４３は、コントローラ５０からの信号が無い場合は、遮断状態である。

切換弁４２は、流路２１０，２１１を介してブームシリンダ１に接続されている。コントローラ５０からの信号により切換弁４２が連通状態になると、第２の液圧ポンプ１３は、流路２０２，２０３、切換弁４２、および流路２１０，２１１を介してブームシリンダ１と接続し、閉回路を構成する。

切換弁４３は、流路２１５，２１６を介して旋回モータ７に接続されている。コントローラ５０からの信号により切換弁４３が連通状態になると、第２の液圧ポンプ１３は、流路２０２，２０３、切換弁４３、および流路２１５，２１６を介して旋回モータ７と接続し、閉回路を構成する。

第３の液圧ポンプ１４の吐出ポートは、流路２０４を介してリリーフ弁２１、切換弁４４，４５、および比例弁４８に接続されている。第３の液圧ポンプ１４の吸込ポートは、タンク２５に接続されている。

リリーフ弁２１は、流路圧が所定の圧力以上になったときに、作動油をタンク２５に逃がし回路を保護する。

切換弁４４，４５は、コントローラ５０からの信号により、流路の連通と遮断を切り換える。コントローラ５０からの信号が無い場合は、切換弁４４，４５は、遮断状態である。切換弁４４は、流路２１０を介してブームシリンダ１のヘッド室１ａに接続されている。切換弁４５は、流路２１３を介して流量制御弁７１ａ，７１ｂに接続されている。

比例弁４８は、コントローラ５０からの信号により、開口面積を変化させ、通過流量を制御する。コントローラ５０からの信号が無い場合、比例弁４８は最大開口面積に保持される。また、切換弁４４，４５が遮断状態の時、コントローラ５０は、第３の液圧ポンプ１４の吐出流量に応じてあらかじめ決めた開口面積となるように比例弁４８に信号を出力する。

第４の液圧ポンプ１５の吐出ポートは、流路２０５を介してリリーフ弁２２、切換弁４６，４７、および比例弁４９に接続されている。第４の液圧ポンプ１５の吸込ポートは、タンク２５へ接続されている。

リリーフ弁２２は、流路圧が所定の圧力以上になったときに、作動油をタンク２５に逃がし回路を保護する。

切換弁４６，４７は、コントローラ５０からの信号により、流路の連通と遮断を切り換える。コントローラ５０からの信号が無い場合は、切換弁４６，４７は、遮断状態である。切換弁４６は、流路２１０を介してブームシリンダ１のヘッド室１ａに接続されている。切換弁４７は、流路２１３を介して流量制御弁７１ａ，７１ｂに接続されている。

比例弁４９は、コントローラ５０からの信号により、開口面積を変化させ、通過流量を制御する。コントローラ５０からの信号が無い場合、比例弁４９は最大開口面積に保持される。また、切換弁４６，４７が遮断状態の時、コントローラ５０は、第４の液圧ポンプ１５の吐出流量に応じてあらかじめ決めた開口面積となるように比例弁４９に信号を出力する。

チャージポンプ１１の吐出ポートは、チャージラインとしての流路２１２を介して、チャージ用リリーフ弁２０、およびチャージ用チェック弁２６，２７，２８ａ，２８ｂ，３６ａ，３６ｂに接続されている。チャージポンプ１１の吸込ポートは、タンク２５に接続されている。チャージポンプ１１は、流路２１２に圧油を供給する。

チャージ用リリーフ弁２０は、チャージ用チェック弁２６，２７，２８ａ，２８ｂ，３６ａ，３６ｂのチャージ圧力を調整する。

チャージ用チェック弁２６は、流路２００，２０１の圧力がチャージ用リリーフ弁２０で設定した圧力下回った場合に、流路２００，２０１にチャージライン２１２の圧油を補充する。

チャージ用チェック弁２７は、流路２０２，２０３の圧力がチャージ用リリーフ弁２０で設定した圧力下回った場合に、流路２０２，２０３にチャージライン２１２の圧油を補充する。

チャージ用チェック弁２８ａ，２８ｂは、流路２１０，２１１の圧力がチャージ用リリーフ弁２０で設定した圧力下回った場合に、流路２１０，２１１にチャージライン２１２の圧油を補充する。

チャージ用チェック弁３６ａ，３６ｂは、流路２１５，２１６の圧力がチャージ用リリーフ弁２０で設定した圧力下回った場合に、流路２１５，２１６にチャージライン２１２の圧油を補充する。

流路２００，２０１に設けられたリリーフ弁３０ａ，３０ｂは、流路圧が所定の圧力以上になったときに、作動油をチャージライン２１２に逃がし回路を保護する。

流路２０２，２０３に設けられたリリーフ弁３１ａ，３１ｂは、流路圧が所定の圧力以上になったときに、作動油をチャージライン２１２に逃がし回路を保護する。

ブームシリンダ１は、作動油の供給を受けて伸縮作動する液圧片ロッドシリンダである。ブームシリンダ１の伸縮方向は、作動油の供給方向に依存する。

流路２１０，２１１に設けられたリリーフ弁３２ａ，３２ｂは、流路圧が所定の圧力以上になったときに、作動油をチャージライン２１２に逃がし回路を保護する。

流路２１０，２１１に設けられたフラッシング弁３４は、流路内の余剰油をチャージライン２１２に排出する。

旋回モータ７は、作動油の供給を受けて回転する液圧モータである。旋回モータ７の回転方向は、作動油の供給方向に依存する。

流路２１５，２１６に設けられたリリーフ弁３７ａ，３７ｂは、流路圧が所定の圧力以上になったときに、作動油をチャージライン２１２に逃がし回路を保護する。

流路２１５，２１６に設けられたフラッシング弁３８は、流路内の余剰油をチャージライン２１２に排出する。

走行モータ８ａ，８ｂは、作動油の供給を受けて回転する液圧モータである。走行モータ８ａ，８ｂの回転方向は、作動油の供給方向に依存する。走行モータ８ａ，８ｂの一方の入出力ポートは、流路２１７を介して流量制御弁７１ａ，７１ｂに接続されている。走行モータ８ａ，８ｂの他方の入出力ポートは、流路２１８を介して流量制御弁７１ａ，７１ｂに接続されている。

流路２１７に設けられたリリーフ弁７０ａは、流路圧が所定の圧力以上になったときに、流路２１８に作動油を逃がし回路を保護する。

流路２１８に設けられたリリーフ弁７０ｂは、流路圧が所定の圧力以上になったときに、流路２１７に作動油を逃がし回路を保護する。

流量制御弁７１ａ，７１ｂは、ポンプ側の３つのポートと、走行モータ側の３つのポートとを備える。ポンプ側の第１のポートと第２のポートは流路２１３に接続され、第３のポートはタンク２５に接続されている。走行モータ側の第１のポートは流路２１７に接続され、第２のポートはタンク２５に接続され、第３のポートは流路２１８に接続されている。

流量制御弁７１ａ，７１ｂは３つの開口状態を有する。第１の開口状態では、ポンプ側の第１のポートを閉じ、ポンプ側の第２のポートと走行モータ側の第２のポートを接続し、ポンプ側の第３のポートと走行モータ側の第１のポートと第３のポートを接続する。第２の開口状態では、ポンプ側の第１のポートと走行モータ側の第１のポートを接続し、ポンプ側の第２のポートを閉じ、走行モータ側の第２のポートを閉じ、ポンプ側の第３のポートと走行モータ側の第３のポートを接続する。第３の開口状態では、ポンプ側の第１のポートと走行モータ側の第３のポートを接続し、ポンプ側の第２のポートを閉じ、走行モータ側の第２のポートを閉じ、ポンプ側の第３のポートと走行モータ側の第１のポートを接続する。

流量制御弁７１ａ，７１ｂは、コントローラ５０からの信号により、３つの開口状態のいずれかに遷移し、通過流量を制御する。コントローラ５０からの信号が無い場合、流量制御弁７１ａ，７１ｂは第１の開口状態に保持される。コントローラ５０から正の信号が入力される場合、流量制御弁７１ａ，７１ｂは第１の開口状態から第２の開口状態へ遷移する。コントローラ５０から負の信号が入力される場合、流量制御弁７１ａ，７１ｂは第１の開口状態から第３の開口状態に遷移する。

流路２１０に接続された圧力センサ６０ａは、流路２１０の圧力を計測し、コントローラ５０に入力する。圧力センサ６０ａは、流路２１０の圧力を計測することにより、ブームシリンダ１のヘッド室圧力を計測する。

流路２１１に接続された圧力センサ６０ｂは、流路２１１の圧力を計測し、コントローラ５０に入力する。圧力センサ６０ｂは、流路２１１の圧力を計測することにより、ブームシリンダ１のロッド室圧力を計測する。

流路２１５に接続された圧力センサ６２ａは、流路２１５の圧力を計測し、コントローラ５０に入力する。圧力センサ６２ａは、流路２１５の圧力を計測することにより、旋回モータ７の一方の入出力ポート圧力を計測する。

流路２１６に接続された圧力センサ６２ｂは、流路２１６の圧力を計測し、コントローラ５０に入力する。圧力センサ６２ｂは、流路２１６の圧力を計測することにより、旋回モータ７の他方の入出力ポート圧力を計測する。

流路２０４に接続された圧力センサ７２は、流路２０４の圧力を計測し、コントローラ５０に入力する。圧力センサ７２は、流路２０４の圧力を計測することにより、第３の液圧ポンプ１４の吐出圧力を計測する。

流路２０５に接続された圧力センサ７３は、流路２０５の圧力を計測し、コントローラ５０に入力する。圧力センサ７３は、流路２０５の圧力を計測することにより、第４の液圧ポンプ１５の吐出圧力を計測する。

レバー５１は、オペレータによって操作され、その操作量をコントローラ５０に入力する。

図３は、図２に示すコントローラ５０の機能ブロック図である。なお、図３では、図２と同様に、ブームシリンダ１、旋回モータ７、および走行モータ８ａ，８ｂの駆動に関わる部分のみを示し、その他のアクチュエータの駆動に関わる部分は省略している。

図３において、コントローラ５０は、要求流量演算部５０ａと、アクチュエータ圧力演算部５０ｂと、ポンプ圧力演算部５０ｃと、要求トルク演算部５０ｄと、要求流量制限部５０ｅと、指令演算部５０ｆとを備えている。

要求流量演算部５０ａは、オペレータのレバー入力に対して、各アクチュエータの動作方向および要求流量を演算し、要求トルク演算部５０ｄおよび要求流量制限部５０ｅに出力する。

アクチュエータ圧力演算部５０ｂは、圧力センサ６０ａ，６０ｂ，６２ａ，６２ｂの値から、アクチュエータ１，７の圧力（以下、アクチュエータ圧力）を演算し、要求トルク演算部５０ｄおよび指令演算部５０ｆに出力する。

ポンプ圧力演算部５０ｃは、圧力センサ７２，７３の値から、第３および第４の液圧ポンプ１４，１５の圧力（以下、ポンプ圧力）を演算し、要求トルク演算部５０ｄおよび指令演算部５０ｆに出力する。

要求トルク演算部５０ｄは、要求流量演算部５０ａから入力された要求流量、アクチュエータ圧力演算部５０ｂから入力されたアクチュエータ圧力、およびポンプ圧力演算部５０ｃから入力されたポンプ圧力に基づき、オペレータのレバー入力に応じてアクチュエータ１，７，８ａ，８ｂを駆動した場合にエンジン９にかかるトルク（以下、要求トルク）を演算する。

要求流量制限部５０ｅは、要求トルク演算部５０ｄから入力された要求トルクに基づき、要求トルクの変化率（以下、要求トルク変化率）を計算する。そして、要求トルク変化率がエンジン９の特性に基づいて予め設定された許容出力トルク変化率（後述）を超えないように、要求流量演算部５０ａから入力された要求流量を制限し、指令演算部５０ｆに出力する。

指令演算部５０ｆは、要求流量制限部５０ｅから入力された要求流量、アクチュエータ圧力演算部５０ｂから入力されたアクチュエータ圧力、およびポンプ圧力演算部５０ｃから入力されたポンプ圧力に基づき、切換弁４０～４７、比例弁４８，４９、流量制御弁７１ａ，７１ｂ、およびレギュレータ１２ａ，１３ａ，１４ａ，１５ａへの指令値を演算し、それぞれに出力する。

次に、図２に示した液圧駆動装置の動作を説明する。

(１)非操作時
図２において、レバー５１の非操作時は、第１～第４の液圧ポンプ１２～１５は最小傾転角に制御され、切換弁４０～４７は全て閉じられ、ブームシリンダ１、旋回モータ７、および走行モータ８ａ，８ｂは停止状態で保持される。

(２)走行単独動作時
図４に、走行単独動作時のレバー５１の入力、流量制御弁７１ａ，７１ｂの開口面積（開口１はポンプ側の第１のポートと走行モータ側の第１のポートとの間の開口面積、開口２はポンプ側の第２のポートと走行モータ側の第２のポートとの間の開口面積、開口３はポンプ側の第３のポートと走行モータ側の第３のポートとの間の開口面積）、第３および第４の液圧ポンプ１４，１５の合計要求吐出流量、圧力センサ７２，７３で計測した第３および第４の液圧ポンプ１４，１５の各吐出圧力、エンジン負荷トルク（要求トルク）、第３および第４の液圧ポンプ１４，１５の各吐出流量の変化を示す。

時刻ｔ０から時刻ｔ１にかけて、レバー５１の入力のうち、走行モータ８ａ，８ｂの正転を指示する指令値（以下、走行指令値）は０であり、走行モータ８ａ，８ｂは静止している。

時刻ｔ１から時刻ｔ２にかけて、レバー５１の入力のうち、走行指令値が０から最大値まで上げられる。

図５は、コントローラ５０の走行動作時の処理を示すフローチャートである。

まず、ステップＳ１において、コントローラ５０は、レバー５１の入力Linに基づき、走行モータ８ａ，８ｂに作動油を供給するポンプの要求吐出流量Qop_dを計算する。なお、本実施の形態では、第３の液圧ポンプ１４および第４の液圧ポンプ１５が走行モータ８ａ，８ｂに作動油を供給するため、要求吐出流量Qop_dは、第３の液圧ポンプ１４の要求吐出流量Qop14_dと第４の液圧ポンプ１５の要求吐出流量Qop15_dとの合計に等しい。要求吐出流量Qop_dは、以下のように、レバー５１の入力Linの関数で定義される。

実際に走行モータ８ａ，８ｂを通過する流量は、流量制御弁７１ａ，７１ｂの開口面積により制御される。流量制御弁７１ａ，７１ｂの開口による流量制御の応答性を向上するために、レバー５１の入力Linの走行指令値が０でない場合に、ポンプの要求吐出流量Qop_dが最大値になるように設定してもよい。

次に、ステップＳ２において、コントローラ５０は、エンジン９の特性を考慮し、ステップＳ１で決定した要求吐出流量Qop_dの変化率を制限する。

次に、ステップＳ３において、コントローラ５０は、圧力センサ７２で計測した第３の液圧ポンプ１４の吐出圧力Pop14、圧力センサ７３で計測した第４の液圧ポンプ１５の吐出圧力Pop15、第３の液圧ポンプ１４の要求吐出流量Qop14_d、および第４の液圧ポンプ１５の要求吐出流量Qop15_dから、レバー５１の要求通りに第３の液圧ポンプ１４と第４の液圧ポンプ１５から流量を供給する場合にポンプ１４，１５が発生させる要求トルクTp_dを例えば以下の式(2)に基づき計算する。第３の液圧ポンプ１４の要求トルクと第３の液圧ポンプ１５の要求トルクの合計Top_dは、

となる。ここで、Nengはエンジン回転数、ηopは第３の液圧ポンプ１４と第４の液圧ポンプ１５のポンプ効率である。

全ポンプが発生させる要求トルクTp_dは、以下のとおりである。

次に、ステップＳ４において、要求トルクTp_dの変化率（要求トルク変化率）を計算する。要求トルク変化率は、例えば、要求トルクTp_dからエンジン９が現在出力しているトルクを差し引いた値をコントローラ５０の制御周期で除算することにより求められる。

次に、ステップＳ５において、コントローラ５０は、ステップＳ４で計算した要求トルク変化率が許容出力トルクTp_limの変化率（以下、許容出力トルク変化率）以下であるか否かを判定する。要求トルク変化率が許容出力トルク変化率以下である場合はステップＳ７へ進み、そうでない場合はステップＳ６へ進む。許容出力トルクTp_limは、エンジン９が現時点で出力可能なトルクであり、エンジン９の燃料噴射量、ターボ圧等の情報から計算することができる。ここで、許容出力トルクTp_limおよび許容出力トルク変化率は以下の様に求めても良い。

ターボ付きエンジンの場合、無負荷状態からエンジンに負荷が掛かると、ターボ圧が上昇するまで設計最大トルクが出力できない。例えば、図６に示す通り、エンジンに時刻ｔ１から時刻ｔ２にかけて最小値から最大値までエンジン負荷トルク（要求トルクTp_d）を上げると、エンジン負荷トルクの上昇に対してエンジン出力トルクの上昇が間に合わず、エンジン回転数が許容最小回転数を下回ってしまう。ここで、許容最小回転数とは、目標回転数から、最大限許容される低下量を差し引いた回転数である。一方、時刻ｔ１から時刻ｔ３にかけて最小値から最大値までエンジン負荷トルクを上げると、エンジン負荷トルクの上昇に対してエンジン出力トルクの上昇が間に合うため、エンジン回転数は許容最小回転数を下回ることはない。そこで、エンジン回転数の低下が許容最小回転数までに抑えられる最大トルク変化率を許容出力トルク変化率とし、許容出力トルク変化率を満たす最大出力トルクを許容出力トルクTp_limとする。例えば、現時点のエンジン出力トルクに許容出力トルク変化率とコントローラ５０の制御周期との積を加算することにより求められる。すなわち、本発明における許容出力トルクTp_limは、現時点のエンジン出力トルクに応じて時々刻々と変化する。なお、ステップＳ５では、要求トルク変化率が許容出力トルク変化率以下であるか否かを判定しているが、この判定は、要求トルクTp_dが許容出力トルクTp_lim以下であるか否かの判定と同じである。

ここで、一般的な建設機械が平地で走行動作を行う場合、図４に示すとおり、走行停止中（時刻ｔ０～時刻ｔ１）はポンプ１４，１５の吐出圧力Pop14，Pop15は低く、走行加速中（時刻ｔ１～時刻ｔ３）に上昇し、定常速度（時刻ｔ３～）で一定になるという特徴がある。特に最大加速度で走行する場合、ポンプ吐出圧力Pop14，Pop15は、リリーフ弁２１，２２の設定圧力まで上昇する。流量制御弁７１ａ，７１ｂを制御し走行モータ８ａ，８ｂを駆動させる際の応答性を上げるために、レバー入力の走行指令値が０でない場合にポンプ１４，１５の合計要求吐出流量（Qop14_d＋Qop15_d）が最大値（2Qopmax）になるよう設定されていると、前述の急激な圧力上昇と、吐出流量の増大により、エンジン負荷トルク（要求トルクTp_d）が急激に上昇する。そこで図４に示す通り、レバー入力の走行指令値が０でない場合にポンプ１４，１５の合計要求吐出流量（Qop14_d＋Qop15_d）が最小値から最大値（2Qopmax）まで変化する際の変化率を制限する。これにより、エンジン負荷トルク（要求トルクTp_d）の急激な上昇を抑制することができ、エンジン９のラグダウンを抑制できる。この変化率は、レバー入力の走行指令値が０でない場合にポンプ１４，１５の合計要求吐出流量（Qop14_d＋Qop15_d）が最大値（2Qopmax）になるよう設定されている場合（制限前）のポンプ吐出圧力Pop14，Pop15の上昇特性に基づき、ポンプ１４，１５が発生する要求トルクTp_dの増加率がエンジン９の許容出力トルク変化率以下になるよう設定すればよい。

次に、ステップＳ６において、コントローラ５０は、要求トルク変化率が許容出力トルク変化率以下になるように（すなわち、要求トルクTp_dが許容出力トルクTp_lim以下になるように）、要求吐出流量Qop_d（＝Qop14_d＋Qop15_d）を制限する。制限後の要求吐出流量Qop_d’（＝Qop14_d’＋Qop15_d’）は、例えば以下の様に求めることができる。

ステップＳ３において求めた要求トルクTp_dに対して、エンジン９は許容出力トルクTp_limまでしか出力できないため、第３の液圧ポンプ１４の要求トルクと第４の液圧ポンプ１５の要求トルクの合計Top_dを、

となるように抑制する必要がある。式(2)より、

となる。ここで、第３の液圧ポンプ１４の吐出圧力Pop14と第４の液圧ポンプ１５の吐出圧力Pop15はほぼ等しく、制限後の要求吐出流量Qop_d’を２台のポンプ１４，１５に等しく割り当てると、各ポンプの制限後の要求吐出流量Qop14_d’，Qop15_d’を、

と求めることができる。

次に、ステップＳ７において、コントローラ５０は、走行モータ８ａ，８ｂを駆動するポンプ１４，１５の要求吐出流量Qop14_d’，Qop15_d’に基づき、第３の液圧ポンプ１４の吐出流量Qop14と第４の液圧ポンプ１５の吐出流量Qop15を制御し、処理を終了する。

図５に示す処理フローによれば、図４に示す時刻ｔ１から時刻ｔ２にかけて、レバー５１の入力のうち、走行指令値が最大値まで上げられると、コントローラ５０は、レバー５１の入力から要求吐出流量Qop14_d，Qop15_dを計算する。次に、コントローラ５０は、要求吐出流量Qop14_d，Qop15_dと、圧力センサ７２，７３で計測した第３の液圧ポンプ１４の吐出圧力Pop14と第４の液圧ポンプ１５の吐出圧力Pop15から、式(2)，(3)を用いて、要求トルクTp_dを計算する。

図４に示す通り、要求トルクTp_dが時刻ｔ１から時刻ｔ２にかけて最大値に達するのに対して、エンジン９の許容出力トルクTp_limが、エンジン９の定格最大トルクになるのに時刻ｔ１から時刻ｔ３までかかるとすると、時刻ｔ１から時刻ｔ３にかけて、コントローラ５０は、要求トルクTp_dがエンジン９の許容出力トルクTp_lim以下になるように、式(6)を用いて、制限した要求吐出流量Qop14_d’，Qop15_d’を計算する。

コントローラ５０は、制限した要求吐出流量Qop14_d’，Qop15_d’に基づき、図４に示すように、第３の液圧ポンプ１４の吐出流量Qop14と第４の液圧ポンプ１５の吐出流量Qop15を制御する。

以上の様に制御することにより、エンジン９をラグダウンさせることなくショベルを動作させることが可能になる。

なお、本実施の形態では、ポンプを同時に立ち上げたが、１台ずつ立ち上げてもよい。

(３)走行＋ブーム上げ動作時
図７に、走行＋ブーム上げ複合動作時のレバー５１の入力、レバー５１の入力に基づく流量制御弁７１ａ，７１ｂの開口面積、レバー５１の入力に基づくブームシリンダ１の要求流量、第１および第２の液圧ポンプ１２，１３の各要求吐出流量、第３および第４の液圧ポンプ１４，１５の合計要求吐出流量、圧力センサ６０ａ，６０ｂで計測したブームシリンダ１のヘッド室圧力とロッド室圧力、圧力センサ７２，７３で計測した第３および第４液圧ポンプ１４，１５の各吐出圧力、エンジン負荷トルク（要求トルク）、第１および第２の液圧ポンプ１２，１３の各吐出流量、第３および第４の液圧ポンプ１４，１５の各吐出流量の変化を示す。

時刻ｔ０から時刻ｔ１にかけて、レバー５１の入力のうち、ブームシリンダ１の伸長を指示する指令値（以下、ブーム上げ指令値）、および走行指令値は０であり、ブームシリンダ１と走行モータ８ａ，８ｂは静止している。

時刻ｔ１から時刻ｔ２にかけて、レバー５１の入力のうち、ブーム上げ指令値および走行指令値が最大値まで上げられる。

図８Ａ～図８Ｃは、コントローラ５０の走行複合動作時の処理を示すフローチャートである。以下、図５に示した走行単独動作時の処理との相違点を中心に説明する。

ステップＳ３において、コントローラ５０は、圧力センサ６０ａ，６０ｂで計測したブームシリンダ１のヘッド室圧力Pcyl_hとロッド室圧力Pcyl_r、および第１の液圧ポンプ１２の要求吐出流量と第２の液圧ポンプ１３の要求吐出流量の合計Qcp_dから、レバー５１の要求通りにブームシリンダ１を駆動させる場合にポンプが発生させる要求トルクTp_dを計算する。

ステップＳ５で要求トルク変化率が許容出力トルク変化率以下でないと判定された場合はステップＳ６ａへ進む。

ステップＳ６ａにおいて、走行単独操作であるか否かを判定する。走行単独操作である場合はステップＳ６へ進み、そうでない場合はステップＳ８ａへ進む。

ステップＳ８ａにおいて、走行、ブーム及び旋回の複合操作であるか否かを判定する。走行、ブーム及び旋回の複合操作である場合はステップＳ８ｂへ進み、そうでない場合はステップＳ１０ａへ進む。

ステップＳ８ｂにおいて、走行用開回路ポンプの要求トルクが所定の割合（第１割合）以下になるように走行要求流量を制限し、ステップＳ８ｃへ進む。

ステップＳ８ｃにおいて、許容出力トルクから制限後の走行用開回路ポンプの要求トルクと走行以外の要求トルクとを差し引いた値が正か否かを判定する。正である場合はステップＳ８ｄへ進み、そうでない場合はステップＳ９ａへ進む。

ステップＳ８ｄにおいて、レバー入力から走行モータ８ａ，８ｂ以外のアクチュエータの要求流量を計算し、ステップＳ７へ進む。

ステップＳ９ａにおいて、ブーム及び旋回の複合操作であるか否かを判定する。ブーム及び旋回の複合操作である場合はステップＳ９ｂへ進み、そうでない場合はステップＳ９ｆへ進む。

ステップＳ９ｂにおいて、走行割り当て後の許容出力トルクに対して旋回モータ７の要求トルクが所定の割合（第２割合）以下になるように旋回要求流量を制限し、ステップＳ９ｃへ進む。

ステップＳ９ｃにおいて、走行割り当て後の許容出力トルクから制限後の旋回要求トルクと旋回以外の要求トルクとを差し引いた値が正であるか否かを判定する。正である場合はステップＳ９ｄへ進み、そうでない場合はステップＳ９ｅへ進む。

ステップＳ９ｄにおいて、レバー入力から旋回モータ７以外のアクチュエータの要求流量を計算し、ステップＳ７へ進む。

ステップＳ９ｅにおいて、各アクチュエータの要求速度比を保ったまま許容出力トルク以下になるように旋回モータ７以外のアクチュエータの要求流量を制限し、ステップＳ７へ進む。

ステップＳ９ｆにおいて、各アクチュエータの要求速度比を保ったまま走行割り当て後の許容出力トルク以下となるように各要求流量を制限し、ステップＳ７へ進む。

ステップＳ１０ａにおいて、ブーム及び旋回の複合操作であるか否かを判定する。ブーム及び旋回の複合操作である場合はステップＳ１０ｂへ進み、そうでない場合はステップＳ１０ｆへ進む。

ステップＳ１０ｂにおいて、旋回モータ７の要求トルクが所定の割合以下になるように旋回要求流量を制限し、ステップＳ１０ｃへ進む。

ステップＳ１０ｃにおいて、許容出力トルクから制限後の旋回要求トルクと旋回以外の要求トルクとを差し引いた値が正であるか否かを判定する。正である場合はステップＳ１０ｄへ進み、そうでない場合はステップＳ１０ｅへ進む。

ステップＳ１０ｄにおいて、レバー入力から旋回モータ７以外のアクチュエータの要求流量を計算し、ステップＳ７へ進む。

ステップＳ１０ｅにおいて、各アクチュエータの要求速度比を保ったまま許容出力トルク以下になるように旋回モータ７以外のアクチュエータの要求流量を制限し、ステップＳ７へ進む。

ステップＳ１０ｆにおいて、各アクチュエータの要求速度比を保ったまま許容出力トルク以下となるように各要求流量を制限し、ステップＳ７へ進む。

図８Ａ～図８Ｃに示す処理フローによれば、図７に示す時刻ｔ１から時刻ｔ２にかけて、レバー５１の入力のうち、ブーム上げ指令値および走行指令値が最大値まで上げられると、コントローラ５０は、レバー５１の入力からブームシリンダ１の要求流量Qcyl_boom_dと、走行モータ８ａ，８ｂを駆動するポンプの要求吐出流量Qop_dを計算する。

ここで、コントローラ５０は、ブームシリンダ１の駆動用に第１の液圧ポンプ１２と第２の液圧ポンプ１３を割り当て、走行モータ８ａ，８ｂの駆動用に第３の液圧ポンプ１４および第４の液圧ポンプ１５を割り当てる。

コントローラ５０は、レバー５１の入力Linに基づきブームシリンダ１を駆動するポンプの要求吐出流量Qcp_dを決定する。

図８Ａに示すステップＳ３において、コントローラ５０は、圧力センサ６０ａ，６０ｂで計測したブームシリンダ１のヘッド室圧力Pcyl_hとロッド室圧力Pcyl_r、および第１の液圧ポンプ１２の要求吐出流量と第２の液圧ポンプ１３の要求吐出流量の合計Qcp_dから、レバー５１の要求通りにブームシリンダ１を駆動させる場合にポンプが発生させる要求トルクTp_dを計算する。まず、閉回路ポンプが発生させる要求トルクTcp_dは、

となる。ここで、Nengはエンジン回転数、Plossはシリンダからポンプまでの管路で発生する圧力損失、ηcpは第１の液圧ポンプ１２と第２の液圧ポンプ１３のポンプ効率である。

コントローラ５０は、式(2)，(8)を用いて、第１の液圧ポンプ１２、第２の液圧ポンプ１３、第３の液圧ポンプ１４、第４の液圧ポンプ１５の要求トルクの合計である要求トルクTp_dを計算する。この時、要求トルクTp_dは、

となる。

図７に示す通り、要求トルクTp_dが時刻ｔ１から時刻ｔ２にかけて最大値に増加するのに対して、エンジン９の許容出力トルクTp_limがエンジン９の定格最大トルクになるのに時刻ｔ１から時刻ｔ３までかかるとすると、時刻ｔ１から時刻ｔ３にかけて、コントローラ５０は、

となるように、ブームシリンダ１を駆動するポンプ１２，１３の制限した要求吐出流量Qcp_d’と、走行モータ８ａ，８ｂを駆動するポンプ１４，１５の制限した要求吐出流量Qop_d’を計算する。

ここで、一般的な建設機械が平地で走行動作を行う場合、図７に示すとおり、走行停止中（時刻ｔ０～時刻ｔ１）はポンプ１４，１５の吐出圧力Pop14，Pop15は低く、走行加速中（時刻ｔ１～時刻ｔ３）に上昇し、定常速度（時刻ｔ３～）で一定になるという特徴がある。特に最大加速度で走行する場合、ポンプ吐出圧力Pop14，Pop15は、リリーフ弁２１，２２の設定圧力まで上昇する。

例えば、ブーム上げ動作と走行を同時に開始する場合、走行加速中の急激な圧力上昇に伴い、走行モータ８ａ，８ｂへ流量を供給するポンプ１４，１５の要求トルク増大に伴い、ブームシリンダ１へ割り当て可能なトルクが減少し、ブームシリンダ１の速度も低くなってしまうことがある。

これを抑制するために、ブームシリンダ１と、走行モータ８ａ，８ｂとさらに旋回モータ７とを組み合わせて動かす場合、走行モータ８ａ，８ｂに割り当てるトルクの比率をある程度確保する。例えば、エンジンが出力可能なトルク（許容出力トルクTp_lim）の５０％分を走行モータ８ａ，８ｂに割り当てる。式(10)より、

となり、

となる。
式(8)，(11)より、ブームシリンダ１を駆動するポンプの制限した要求吐出流量Qcp_d’は、

となる。ここで、第１の液圧ポンプ１２の吐出圧力と、第２の液圧ポンプ１３の吐出圧力はほぼ等しく、制限後の要求吐出流量Qcp_d’を２台のポンプ１２，１３に等しく割り当てると、各ポンプの制限後の要求吐出流量Qcp12_d’，Qcp13_d’は、

となる。式(13)に示す通り、ブームシリンダ１を駆動するポンプの制限した要求吐出流量Qcp_d’は、直接ポンプ圧を用いず、アクチュエータ圧力を用いるため、要求吐出流量Qcp_d’が各ポンプの最大吐出流量を越えていないかを、ポンプをブームシリンダ１へ接続する前に判定することができる。そのため、要求吐出流量Qcp_d’に応じてポンプの台数を決定してもよい。これにより、要求吐出流量Qcp_dによっては、ブームシリンダ１へのポンプの接続台数を１台で済ますことができるため、他のアクチュエータを駆動するための空きポンプを確保できる。その結果、接続先の切換回数が低減し、切換に伴う動作開始遅れや、ポンプ接続先変更に伴う圧力ショックを低減できる。

ここで、第３の液圧ポンプ１４の吐出圧力Pop14と、第４の液圧ポンプ１５の吐出圧力Pop15はほぼ等しく、制限後の要求吐出流量Qop_d’を２台のポンプ１４，１５に等しく割り当てると、各ポンプの制限後の要求吐出流量Qop14_d’，Qop15_d’は、式(2)，(12)より、

となる。式(13)，(15)で計算した制限後の各要求吐出流量が、式(1)，(7)で求めた要求吐出流量を上回る場合、差分の流量によって発生する余剰トルクを再度割当直しても良い。これにより、各アクチュエータに要求流量に近い流量を確保しつつ、エンジン９のトルクを効率的に使用することができる。

ステップＳ７において、コントローラ５０は、ブームシリンダ１を駆動するポンプ１２，１３の要求吐出流量Qcp12_d’，Qcp13_d’と走行モータ８ａ，８ｂを駆動するポンプ１４，１５の要求吐出流量Qop14_d’，Qop15_d’に基づき、第１の液圧ポンプ１２の吐出流量Qcp12、第２の液圧ポンプ１３の吐出流量Qcp13、第３の液圧ポンプ１４の吐出流量Qop14、および第４の液圧ポンプ１５の吐出流量Qop15を制御する。

図８Ａ～図８Ｃに示す処理フローによれば、図７に示す時刻ｔ１から時刻ｔ２にかけて、レバー５１の入力のうち、ブーム上げ指令値および走行指令値が最大値まで上げられると、コントローラ５０は、レバー５１の入力からブームシリンダ１を駆動するポンプの要求吐出流量Qcp_dと走行モータ８ａ，８ｂを駆動するポンプの要求吐出流量Qop_dを計算する。次に、コントローラ５０は、各要求吐出流量と、圧力センサ６０ａ，６０ｂ，７２，７３で計測したブームシリンダ１のヘッド室圧力、ロッド室圧力、第３の液圧ポンプの吐出圧力Pop14、および第４の液圧ポンプの吐出圧力Pop15から、式(9)を用いて、要求トルクTp_dを計算する。

図７に示す通り、要求トルクTp_dが時刻ｔ１から時刻ｔ２にかけて最大値に達するのに対して、エンジン９の許容出力トルクTp_limがエンジン９の定格最大トルクになるのに時刻ｔ１から時刻ｔ３までかかるとすると、時刻ｔ１から時刻ｔ３にかけて、コントローラ５０は、要求トルクTp_dがエンジン９の許容出力トルクTp_lim以下になるように、式(14)，(15)を用いて、制限した要求吐出流量Qcp12_d’，Qcp13_d’，Qop14_d’，Qop15_d’を計算する。

コントローラ５０は、制限した要求吐出流量Qcp12_d’，Qcp13_d’，Qop14_d’，Qop15_d’に基づき、図７に示すように、第１の液圧ポンプ１２の吐出流量Qcp12、第２の液圧ポンプ１３の吐出流量Qcp13、第３の液圧ポンプ１４の吐出流量Qop14、および第４の液圧ポンプ１５の吐出流量Qop15を制御する。

走行モータ８ａ，８ｂへのエンジントルクの割当比率は平地走行時の定常速度時のエンジントルク使用率から決定するとよい。なお、登坂走行時等はトルク使用率が上昇するため、図９に示すように、別途路面の傾斜角度を検出する手段（角度センサ９１）を備え、傾斜角度により走行モータ８ａ，８ｂへのエンジントルク割当比率を変更する機能を要求流量制限部５０ｅに持たせても良い。これにより、登坂走行時も走行速度を確保しつつ、他のアクチュエータを駆動させることができる。

以上の様に制御することにより、エンジン９をラグダウンさせることなくショベルを動作させることが可能になる。

(４)走行＋ブーム上げ＋旋回動作時
図１０に、走行＋ブーム上げ＋旋回複合動作時のレバー５１の入力、レバー５１の入力に基づく流量制御弁７１ａ，７１ｂの開口面積、レバー５１の入力に基づくブームシリンダ１および旋回モータ７の各要求流量、第１および第２の液圧ポンプ１２，１３の各要求吐出流量、第３および第４の液圧ポンプ１４，１５の合計要求吐出流量、圧力センサ６０ａ，６０ｂで計測したブームシリンダ１のヘッド室圧力とロッド室圧力、圧力センサ７２，７３で計測した第３および第４液圧ポンプ１４，１５の各吐出圧力、圧力センサ６２ａ，６２ｂで計測した旋回モータ７の各ポート圧力、エンジン負荷トルク（要求トルク）、第１および第２の液圧ポンプ１２，１３の各吐出流量、第３および第４の液圧ポンプ１４，１５の各吐出流量の変化を示す。

時刻ｔ０から時刻ｔ１にかけて、レバー５１の入力のうち、ブーム上げ指令値、旋回モータ７の回転を指示する指令値（以下、旋回指令値）、および走行指令値は０であり、ブームシリンダ１、旋回モータ７、および走行モータ８ａ，８ｂは静止している。

時刻ｔ１から時刻ｔ２にかけて、レバー５１の入力のうち、ブーム上げ指令値、旋回指令値、および走行指令値が最大値まで上げられる。

図８Ａ～図８Ｃに示す処理フローによれば、図１０に示す時刻ｔ１から時刻ｔ２にかけて、レバー５１の入力のうち、ブーム上げ指令値、旋回指令値、および走行指令値が最大値まで上げられると、コントローラ５０は、レバー５１の入力からブームシリンダ１の要求流量Qcyl_boom_dと、旋回モータ７の要求流量Qsw_dと、走行モータ８ａ，８ｂを駆動するポンプの要求吐出流量Qop_dを計算する。

ここで、コントローラ５０は、ブームシリンダ１の駆動用に第１の液圧ポンプ１２を割り当て、旋回モータ７の駆動用に第２の液圧ポンプ１３を割り当て、走行モータ８ａ，８ｂの駆動用に第３の液圧ポンプ１４および第４の液圧ポンプ１５を割り当てる。

コントローラ５０は、レバー５１の入力Linに基づきブームシリンダ１を駆動するポンプ１３の要求吐出流量Qcp13_dを決定する。

図８Ａに示すステップＳ３において、コントローラ５０は、圧力センサ６２ａ，６２ｂで計測した旋回モータ７のａポート圧力Psw_aとｂポート圧力Psw_bと、第２の液圧ポンプ１３の要求吐出流量Qc13p_dから、レバー５１の要求通りに旋回モータ７を駆動させる場合にポンプが発生させる要求トルクTcp13_dを計算する。要求トルクTcp13_dは、

となる。ここで、Nengはエンジン回転数であり、Plossはシリンダからポンプまでの管路で発生する圧力損失であり、ηcpは第２の液圧ポンプ１３のポンプ効率である。

コントローラ５０は、式(2)，(8)，(17)を用いて、第１の液圧ポンプ１２、第２の液圧ポンプ１３、第３の液圧ポンプ１４、および第４の液圧ポンプ１５の要求トルクの合計Tp_dを計算する。この時、要求トルクTp_dは、

となる。

図１０に示す通り、要求トルクTp_dが時刻ｔ１から時刻ｔ２にかけて最大値に増加するのに対して、エンジン９の許容出力トルクTp_limがエンジン９の定格最大トルクになるのに時刻ｔ１から時刻ｔ３までかかるとすると、時刻ｔ１から時刻ｔ３にかけて、コントローラ５０は、

となるように、ブームシリンダ１を駆動するポンプ１２の制限した要求吐出流量Qcp12_d’、旋回モータ７を駆動するポンプ１３の制限した要求吐出流量Qcp13_d’、走行モータ８ａ，８ｂを駆動するポンプの制限した要求吐出流量Qop_d’を計算する。

ここで、一般的な建設機械が平地で旋回動作を行う場合、図１０に示すとおり、旋回停止中（時刻ｔ０～時刻ｔ１）は旋回モータ７のａポート圧力とｂポート圧力は低く、旋回加速（時刻ｔ１～時刻ｔ２）中に一方のポート圧力が上がるという特徴がある。特に最大加速度で旋回する場合、一方のポート圧力は、リリーフ弁３７ａ，３７ｂの設定圧力まで上昇する。従って、最大加速度を越えるような要求速度が入力される場合、要求通りの流量をポンプから供給すると、一部の流量はリリーフ弁３７ａまたはリリーフ弁３７ｂからタンク２５へ排出され無駄になってしまう。

例えば、ブーム上げと旋回の要求速度比を合わせようと制御する場合、旋回モータ７においては、一部の流量がリリーフ弁３７ａまたはリリーフ弁３７ｂから排出され、旋回速度が出ないのみならず、加速時の旋回モータ７による要求トルク増大に伴い、ブームシリンダ１へ割り当て可能なトルクが減少し、ブームシリンダ１の速度も低くなってしまうことがある。

これを抑制するために、ブームシリンダ１と走行モータ８ａ，８ｂとさらに旋回モータ７とを組み合わせて動かす場合、走行モータ８ａ，８ｂに割り当てるトルクの比率をある程度確保した後に、残りのトルクのうち旋回モータ７に割り当てるトルクの比率を低く設定する。例えば、エンジン９が出力可能なトルク（許容出力トルクTp_lim）の５０％分を走行モータ８ａ，８ｂに割り当て、残りトルクの２０％を旋回モータ７に割り当てる。式(19)より、

となり、

となる。式(8)，(21)より、ブームシリンダ１を駆動するポンプ１２の制限した要求吐出流量Qcp12_d’は、

となる。式(17)，(22)より、旋回モータ７を駆動するポンプ１３の制限した要求吐出流量Qcp13_d’は、

となる。走行モータ８ａ，８ｂを駆動するポンプ１４，１５の制限した要求吐出流量Qop14_d’，Qop15_d’は、式(15)より求められる。式(23)，(24)，(15)で計算した制限後の各ポンプの要求吐出流量が、式(1)，(7)，(16)で求めた要求吐出流量を上回る場合、差分の流量によって発生する余剰トルクを割当トルクが不足しているアクチュエータに再度割当直しても良い。これにより、各アクチュエータに要求流量に近い流量を確保しつつ、エンジン９のトルクを効率的に使用することができる。

ステップＳ７において、コントローラ５０は、ブームシリンダ１を駆動するポンプ１２の制限した要求吐出流量Qcp12_d’、旋回モータ７を駆動するポンプ１３の要求吐出流量Qcp13_d’、および走行モータ８ａ，８ｂを駆動するポンプ１４，１５の制限した要求吐出流量Qop14_d’，Qop15_d’に基づき、第１の液圧ポンプ１２の吐出流量Qcp12、第２の液圧ポンプ１３の吐出流量Qcp13、第３の液圧ポンプ１４の吐出流量Qop14、および第４の液圧ポンプ１５の吐出流量Qop15を制御する。

図８Ａ～図８Ｃに示す処理フローによれば、図１０に示す時刻ｔ１から時刻ｔ２にかけて、レバー５１の入力のうち、ブーム上げ指令値および走行指令値が最大値まで上げられると、コントローラ５０は、レバー５１の入力からブームシリンダ１を駆動するポンプの要求吐出流量Qcp12_d、旋回モータ７を駆動するポンプの要求吐出流量Qcp13_d、および走行モータ８ａ，８ｂを駆動するポンプの要求吐出流量Qop_dを計算する。次に、コントローラ５０は、各要求吐出流量と、圧力センサ６０ａ，６０ｂ，６２ａ，６２ｂ，７２，７３で計測したブームシリンダ１のヘッド室圧力、ロッド室圧力、旋回モータ７のａポート圧力、ｂポート圧力、第３の液圧ポンプ１４の吐出圧力Pop14、および第４の液圧ポンプ１５の吐出圧力Pop15から、式(18)を用いて、要求トルクTp_dを計算する。

図１０に示す通り、要求トルクTp_dが時刻ｔ１から時刻ｔ２にかけて最大値に増加するのに対して、エンジン９の許容出力トルクTp_limがエンジン９の定格最大トルクになるのに時刻ｔ１から時刻ｔ３までかかるとすると、時刻ｔ１から時刻ｔ３にかけて、コントローラ５０は、要求トルクTp_dがエンジン９の許容出力トルクTp_lim以下になるように、式(23)，(24)，(15)を用いて、制限した要求吐出流量Qcp12_d’，Qcp13_d’，Qop14_d’，Qop15_d’を計算する。

コントローラ５０は、制限した要求吐出流量Qcp12_d’，Qcp13_d’，Qop14_d’，Qop15_d’に基づき、図１０に示すように、第１の液圧ポンプ１２の吐出流量Qcp12、第２の液圧ポンプ１３の吐出流量Qcp13、第３の液圧ポンプ１４の吐出流量Qop14、および第４の液圧ポンプ１５の吐出流量Qop15を制御する。

以上の様に制御することにより、旋回開始時の旋回モータ７の圧力上昇に伴いブームシリンダ１の速度が著しく低下することを抑制しつつ、エンジン９をラグダウンさせることなくショベルを動作させることが可能になる。

本実施の形態では、一対の入出口ポートを有する両傾転型の液圧ポンプである閉回路ポンプ１２，１３と、入口ポートおよび出口ポートを有する片傾転型の液圧ポンプである開回路ポンプ１４，１５と、閉回路ポンプ１２，１３および開回路ポンプ１４，１５を駆動するエンジン９と、閉回路ポンプ１２，１３に閉回路状に接続された液圧アクチュエータ１，３，５，７と、開回路ポンプ１４，１５に開回路状に接続された液圧モータ８ａ，８ｂと、開回路ポンプ１４，１５と液圧モータ８ａ，８ｂとを接続する流路上に設けられ、開回路ポンプ１４，１５から液圧モータ８ａ，８ｂに供給される圧油の方向および流量を制御する流量制御弁７１ａ，７１ｂと、液圧アクチュエータ１，３，５，７および液圧モータ８ａ，８ｂの各動作方向および各要求流量を指示するための操作装置５１と、操作装置５１からの入力に応じて閉回路ポンプ１２，１３および開回路ポンプ１４，１５の各傾転ならびに流量制御弁７１ａ，７１ｂの開口を制御するコントローラ５０と、液圧アクチュエータ１，３，５，７の出入口圧を検出する第１圧力センサ６０ａ，６０ｂ，６２ａ，６２ｂと、開回路ポンプ１４，１５の出口圧を検出する第２圧力センサ７２，７３とを備えた建設機械１００において、コントローラ５０は、操作装置５１からの入力に応じた液圧アクチュエータ１，３，５，７の要求流量と、第１圧力センサ６０ａ，６０ｂ，６２ａ，６２ｂによって検出された液圧アクチュエータ１，３，５，７の出入口圧と、操作装置５１からの入力に応じた開回路ポンプ１４，１５の要求吐出流量と、第２圧力センサ７２，７３によって検出された開回路ポンプ１４，１５の出口圧とに基づいて、閉回路ポンプ１２，１３および開回路ポンプ１４，１５がエンジン９に要求するトルクである要求トルクを演算し、前記要求トルクの変化率である要求トルク変化率が所定の変化率を上回った場合に、前記要求トルク変化率が前記所定の変化率以下になるように閉回路ポンプ１２，１３および開回路ポンプ１４，１５の少なくとも１つの吐出流量を制限する。

以上のように構成された本実施の形態によれば、閉回路ポンプ１２，１３および開回路ポンプ１４，１５がエンジン９に要求するトルクの変化率である要求トルク変化率が所定の変化率を上回った場合に、前記要求トルク変化率が前記所定の変化率以下になるように閉回路ポンプ１２，１３および開回路ポンプ１４，１５の少なくとも１つの吐出流量が制限される。これにより、オペレータの操作内容や液圧アクチュエータ１，３，５，７の負荷状態にかかわらず、エンジン９のラグダウンを抑制することが可能となる。

また、閉回路ポンプ１２，１３は複数の閉回路ポンプからなり、開回路ポンプ１４，１５は複数の開回路ポンプからなり、液圧アクチュエータ１，３，５，７は複数の液圧アクチュエータからなり、液圧モータ８ａ，８ｂは複数の液圧モータからなり、流量制御弁７１ａ，７１ｂは複数の流量制御弁からなり、第１圧力センサ６０ａ，６０ｂ，６２ａ，６２ｂは複数の第１圧力センサからなり、第２圧力センサ７２，７３は複数の第２圧力センサからなり、コントローラ５０は、操作装置５１からの入力に応じた複数の液圧アクチュエータ１，３，５，７の各要求流量と、複数の第１圧力センサ６０ａ，６０ｂ，６２ａ，６２ｂによって検出された複数の液圧アクチュエータ１，３，５，７の各出入口圧と、操作装置５１からの入力に応じた複数の開回路ポンプ１４，１５の各要求吐出流量と、複数の第２圧力センサ７２，７２によって検出された複数の開回路ポンプ１４，１５の各出口圧とに基づいて、複数の閉回路ポンプ１２，１３および複数の開回路ポンプ１４，１５がエンジン９に要求するトルクである要求トルクを演算し、前記要求トルクの変化率である要求トルク変化率が所定の変化率を上回った場合に、前記要求トルク変化率が前記所定の変化率以下になるように複数の閉回路ポンプ１２，１３および複数の開回路ポンプ１４，１５の少なくとも１つの吐出流量を制限する。これにより、複数の閉回路ポンプ１２，１３および複数の開回路ポンプ１４，１５で複数の液圧アクチュエータ１，３，５，７および複数の液圧モータ８ａ，８ｂを駆動する液圧駆動装置を搭載した建設機械において、オペレータの操作内容や液圧アクチュエータの負荷状態にかかわらず、エンジン９のラグダウンを抑制することが可能となる。

また、本実施の形態に係る建設機械１００は、下部走行体１０１と、下部走行体１０１上に旋回可能に取り付けられた上部旋回体１０２と、上部旋回体１０２に取り付けられた作業装置１０３とを備え、液圧アクチュエータ１，３，５，７は、作業装置１０３を駆動する片ロッドシリンダ１，３，５と、上部旋回体１０２を駆動する旋回モータ７とを含み、液圧モータ８ａ，８ｂは、下部走行体１０１を駆動する走行モータ８ａ，８ｂであり、コントローラ５０は、片ロッドシリンダ１，３，５、旋回モータ７と走行モータ８ａ，８ｂとを同時に駆動している状態で、前記要求トルク変化率が前記所定の変化率を上回った場合に、開回路ポンプ１４，１５がエンジン９に要求するトルクがエンジン９の許容出力トルクの所定の割合（第１割合）以下となるように開回路ポンプ１４，１５の吐出流量を制限する。これにより、走行モータ８ａ，８ｂの駆動時に、エンジン９のラグダウンを防ぎつつ、片ロッドシリンダ１，３，５または旋回モータ７を駆動させることができる。

また、前記所定の割合（第１割合）は５０％以下に設定されている。これにより、走行モータ８ａ，８ｂの駆動時に、エンジン９のラグダウンを防ぎつつ、エンジン９の許容出力トルクの５０％以上を片ロッドシリンダ１，３，５または旋回モータ７を駆動させることができる。

また、コントローラ５０は、片ロッドシリンダ１，３，５と旋回モータ７と走行モータ８ａ，８ｂとを同時に駆動している状態で、前記要求トルク変化率が前記所定の変化率を上回った場合に、旋回モータ７に接続されている閉回路ポンプがエンジン９に要求するトルクが開回路ポンプ１４，１５の吐出流量が制限された後のエンジン９の許容出力トルクの２５％（第２割合）以下となるように閉回路ポンプ１２，１３の吐出流量を制限する。これにより、片ロッドシリンダ１，３，５と走行モータ８ａ，８ｂと旋回モータ７とを同時に駆動している時に、エンジン９のラグダウンを防ぎつつ、エンジン９の許容出力トルクの２５％以上を片ロッドシリンダ１，３，５および旋回モータ７を駆動させることができる。

また、建設機械１００は、建設機械１００が走行する地面の傾斜角度を検出する角度センサ９１を備え、コントローラ５０は、角度センサ９１によって検出された傾斜角度に応じて前記所定の割合（第１割合）を変更する。これにより、エンジン９のラグダウンを防ぎつつ、登坂走行時に走行速度を確保すると共に、他の液圧アクチュエータ１，３，５，７を駆動させることができる。

以上、本発明の実施の形態について詳述したが、本発明は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施の形態は、本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。

１…ブームシリンダ（液圧アクチュエータ）、１ａ…ヘッド室、１ｂ…ロッド室、２…ブーム、３…アームシリンダ（液圧アクチュエータ）、３ａ…ヘッド室、３ｂ…ロッド室、４…アーム、５…バケットシリンダ（液圧アクチュエータ）、５ａ…ヘッド室、５ｂ…ロッド室、６…バケット、７…旋回モータ（液圧アクチュエータ）、８ａ，８ｂ…走行モータ（液圧モータ）、９…エンジン、１０…動力伝達装置、１１…チャージポンプ、１２…第１の液圧ポンプ、１２ａ…レギュレータ、１３…第２の液圧ポンプ、１３ａ…レギュレータ、１４…第３の液圧ポンプ、１４ａ…レギュレータ、１５…第４の液圧ポンプ、１５ａ…レギュレータ、２０…チャージ用リリーフ弁、２１，２２…リリーフ弁、２５…タンク、２６，２７，２８ａ，２８ｂ，２９ａ，２９ｂ…チャージ用チェック弁、３０ａ，３０ｂ，３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂ，３３ａ，３３ｂ…リリーフ弁、３４，３５…フラッシング弁、３６ａ，３６ｂ…チャージ用チェック弁、３７ａ，３７ｂ…リリーフ弁、３８…フラッシング弁、４０～４７…切換弁（制御弁）、４８，４９…比例弁、５０…コントローラ、５０ａ…要求流量演算部、５０ｂ…アクチュエータ圧力演算部、５０ｃ…ポンプ圧力演算部、５０ｄ…要求トルク演算部、５０ｅ…要求流量制限部、５０ｆ…指令演算部、５１…レバー（操作装置）、６０ａ，６０ｂ，６２ａ，６２ｂ…圧力センサ（第１圧力センサ）、７１ａ，７１ｂ…流量制御弁、７２，７３…圧力センサ（第２圧力センサ）、１００…油圧ショベル（建設機械）、１０１…下部走行体、１０２…上部旋回体、１０３…作業装置、１０４…キャブ、２００～２０５，２１０～２１３，２１５～２１８…流路。

Claims (4)

1. 下部走行体と、
   前記下部走行体上に旋回可能に取り付けられた上部旋回体と、
   前記上部旋回体に取り付けられた作業装置と、
   一対の入出口ポートを有する両傾転型の液圧ポンプである複数の閉回路ポンプと、
   入口ポートおよび出口ポートを有する片傾転型の液圧ポンプである複数の開回路ポンプと、
   前記複数の閉回路ポンプおよび前記複数の開回路ポンプを駆動するエンジンと、
   前記複数の閉回路ポンプに閉回路状に接続された複数の液圧アクチュエータと、
   前記複数の開回路ポンプに開回路状に接続された複数の液圧モータと、
   前記複数の開回路ポンプと前記複数の液圧モータとを接続する流路上に設けられ、前記複数の開回路ポンプから前記複数の液圧モータに供給される圧油の方向および流量を制御する複数の流量制御弁と、
   前記複数の液圧アクチュエータおよび前記複数の液圧モータの各動作方向および各要求流量を指示するための操作装置と、
   前記操作装置からの入力に応じて前記複数の閉回路ポンプおよび前記複数の開回路ポンプの各傾転ならびに前記複数の流量制御弁の各開口を制御するコントローラと、
   前記複数の液圧アクチュエータの各出入口圧を検出する複数の第１圧力センサと、
   前記複数の開回路ポンプの各出口圧を検出する複数の第２圧力センサとを備えた建設機械において、
   前記複数の液圧アクチュエータは、前記作業装置を駆動する片ロッドシリンダと、前記上部旋回体を駆動する旋回モータとを含み、
   前記複数の液圧モータは、前記下部走行体を駆動する走行モータを含み、
   前記コントローラは、
   前記操作装置からの入力に応じた前記複数の液圧アクチュエータの各要求流量と、前記複数の第１圧力センサによって検出された前記複数の液圧アクチュエータの各出入口圧と、前記操作装置からの入力に応じた前記複数の開回路ポンプの各要求吐出流量と、前記複数の第２圧力センサによって検出された前記複数の開回路ポンプの各出口圧とに基づいて、前記複数の閉回路ポンプおよび前記複数の開回路ポンプが前記エンジンに要求するトルクである要求トルクを演算し、
   前記走行モータ、前記片ロッドシリンダおよび前記旋回モータを同時に駆動している状態で、前記要求トルクの変化率である要求トルク変化率が所定の変化率を上回った場合に、前記走行モータに接続された前記複数の開回路ポンプが前記エンジンに要求するトルクが前記エンジンの許容出力トルクの所定の第１割合以下となるように前記走行モータの要求流量を制限し、
   前記許容出力トルクから、前記走行モータの要求流量の制限により制限された前記開回路ポンプの要求トルクと前記片ロッドシリンダおよび前記旋回モータに接続された複数の閉回路ポンプの要求トルクとを差し引いた値が正である場合は、前記操作装置からの入力に基づいて前記片ロッドシリンダおよび前記旋回モータの要求流量を演算し、
   前記許容出力トルクから、前記走行モータの要求流量の制限により制限された前記開回路ポンプの要求トルクと前記片ロッドシリンダおよび前記旋回モータに接続された複数の閉回路ポンプの要求トルクとを差し引いた値が正でない場合は、前記走行モータの要求流量の制限により制限された前記開回路ポンプの要求トルクを割り当てた後の前記許容出力トルクに対して前記旋回モータの要求トルクの割合が前記第１割合よりも小さい所定の第２割合以下となるように前記旋回モータの要求流量を制限して前記旋回モータの要求トルクを制限し、
   前記走行モータの要求流量の制限により制限された前記開回路ポンプの要求トルクを割り当てた後の前記許容出力トルクから、前記旋回モータの要求流量の制限により制限された前記旋回モータの要求トルクと前記片ロッドシリンダに接続された前記閉回路ポンプの要求トルクとを差し引いた値が正の場合は、前記操作装置からの入力に基づいて前記片ロッドシリンダの要求流量を演算し、
   前記走行モータの要求流量の制限により制限された前記開回路ポンプの要求トルクを割り当てた後の前記許容出力トルクから、前記旋回モータの要求流量の制限により制限された前記旋回モータの要求トルクと前記片ロッドシリンダに接続された前記閉回路ポンプの要求トルクとを差し引いた値が正でない場合は、前記走行モータ、前記片ロッドシリンダおよび前記旋回モータの要求速度比を維持したまま、前記許容出力トルク以下となるように前記片ロッドシリンダの要求流量を制限して前記片ロッドシリンダに接続される前記閉回路ポンプの吐出流量を制限する
   ことを特徴とする建設機械。
2. 請求項１に記載の建設機械において、
   前記第１割合は、前記許容出力トルクの５０％以下に設定されている
   ことを特徴する建設機械。
3. 請求項２に記載の建設機械において、
   前記第２割合は、前記走行モータの要求流量の制限により制限された前記開回路ポンプの要求トルクを割り当てた後の前記許容出力トルクの２５％以下に設定されている
   ことを特徴とする建設機械。
4. 請求項１に記載の建設機械において、
   前記建設機械が走行する地面の傾斜角度を検出する角度センサを備え、
   前記コントローラは、前記角度センサによって検出された傾斜角度に応じて前記第１割合を変更する
   ことを特徴とする建設機械。

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