作業機械
【課題】作業機械において、エンジン７の過負荷によるエンジンスト−ルを回避する負荷制御を簡単且つ速やかに実行できるようにする。
【解決手段】燃料噴射ポンプに関連させてエンジン負荷を検出するラック位置センサと、エンジン回転数を検出するエンジン回転センサと、油圧ポンプモータ３１の斜板角度を調節する油圧サーボ機構４０と、油圧ポンプ３２の斜板角度を調節する油圧調整機構７５と、前記両機構４０，７５の駆動を制御するコントローラ１０１とを備える。コントローラ１０１は、ラック位置センサとエンジン回転センサとの検出情報に基づいてエンジン回転数がスロットルレバーの設定回転数と一致するように、前記両機構４０，７５を連動して調節する。
【解決手段】燃料噴射ポンプに関連させてエンジン負荷を検出するラック位置センサと、エンジン回転数を検出するエンジン回転センサと、油圧ポンプモータ３１の斜板角度を調節する油圧サーボ機構４０と、油圧ポンプ３２の斜板角度を調節する油圧調整機構７５と、前記両機構４０，７５の駆動を制御するコントローラ１０１とを備える。コントローラ１０１は、ラック位置センサとエンジン回転センサとの検出情報に基づいてエンジン回転数がスロットルレバーの設定回転数と一致するように、前記両機構４０，７５を連動して調節する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、バックホウのような作業機械に係り、より詳しくは、当該作業機械の負荷制御を実行するための構成に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
作業機械の一例であるバックホウは一般に、アーム用の油圧シリンダ等に作動油を供給する可変容量形の第１油圧ポンプと、ブーム用の油圧シリンダ等に作動油を供給する可変容量形の第２油圧ポンプと、これら両油圧ポンプを作動させるエンジンと、各油圧シリンダを手動操作するための操作レバーとを備えている。この種のバックホウは、操作レバーの操作量に応じて各油圧ポンプから供給される作動油にて各油圧シリンダを駆動させることにより、所定の仕事を実行する。
【０００３】
特許文献１にはバックホウの一例が開示されている。特許文献１は本願出願人による過去の出願に係るものであり、特許文献１のバックホウでは、パイロット圧を利用して、油圧ポンプの吐出ポート側の圧力と油圧シリンダの吸入ポート側の圧力との差を所定範囲内に調整することにより、油圧シリンダに掛かる負荷の大小に拘らず、油圧シリンダに供給される作動油量を略一定に保持する（油圧シリンダの作動速度を略一定に保持する）ロードセンシング制御が採用されている。
【０００４】
また、特許文献１のバックホウでは、エンジン負荷が所定値以上になったときに、パイロット圧を利用して両油圧ポンプから吐出する作動油量を抑制することにより、エンジンの過負荷によるエンジンスト−ルを回避する負荷制御も採用されている。
【特許文献１】特開２００６−１７７３９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に開示された各制御は、複数の油圧ポンプを有するにも拘らず、パイロット圧を利用したフィードバック制御であるため、かかるフィードバック制御用の油圧系統が長く且つ複雑なものになりがちである。そうすると、各油圧シリンダに対する作動油の供給量を十分に確保しておく必要から、各油圧ポンプを容量の大きなものにせざるを得ず、結果的にコストの上昇を招来することになる。また一般に、パイロット圧によるフィードバック制御は応答速度の点で改善の余地がある。
【０００６】
そこで、本願発明はこのような現状を改善することを技術的課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の発明は、第１油圧アクチュエータに作動油を供給する可変容量形の第１油圧供給装置と、第２油圧アクチュエータに作動油を供給する可変容量形の第２油圧供給装置と、前記両油圧供給装置を作動させるエンジンとを備えている作業機械であって、前記エンジンへの燃料供給装置に関連させてエンジン負荷を検出する負荷検出手段と、エンジン回転数を検出する回転数検出手段と、前記第１油圧供給装置の吐出流量を調節する第１流量調節装置と、前記第２油圧供給装置の吐出流量を調節する第２流量調節装置と、前記両流量調節装置の駆動を制御する制御手段とを更に備えており、前記制御手段は、前記負荷検出手段と前記回転数検出手段との検出情報に基づいてエンジン回転数が目標回転数と一致するように、前記両流量調節装置を連動して調節するというものである。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１に記載した作業機械において、前記エンジンが搭載された機体の操縦部に、前記燃料供給装置を操作して前記目標回転数を変更するためのスロットル操作手段と、前記各油圧アクチュエータを手動操作するための作業部操作手段とが設けられており、前記制御手段は、前記スロットル操作手段の操作にて前記目標回転数が定格回転数未満になったときに、前記作業部操作手段の操作量に対する前記各油圧供給装置からの作動油量が低減するように、前記各流量調節装置を調節するというものである。
【発明の効果】
【０００９】
本願発明によると、第１油圧供給装置の吐出流量を調節する第１流量調節装置と、第２油圧供給装置の吐出流量を調節する第２流量調節装置との駆動を制御する制御手段は、負荷検出手段と回転数検出手段との検出情報に基づいてエンジン回転数が目標回転数と一致するように、前記両流量調節装置を連動して調節するから、作業状況に応じて前記両油圧供給装置からの作動油を抑制できる。その結果、エンジン負荷が大きい場合でも、上限である設定値付近の値にエンジン負荷を維持しつつ、エンジンを駆動できるため、エンジンストールを確実に抑制できるものでありながら、エネルギー損失を低減してエンジンの出力を効率よく利用できるという効果を奏する。
【００１０】
特に請求項２の発明によると、前記制御手段は、前記スロットル操作手段の操作にて目標回転数が定格回転数未満になったときに、前記作業部操作手段の操作量に対する前記各油圧供給装置からの作動油量が低減するように、前記各流量調節装置を調節するから、前記作業部操作手段の操作量に対する前記各油圧供給装置からの作動油量は、エンジン回転数の低下に比例して低減することになる。
【００１１】
従って、前記作業部操作手段の操作による前記各油圧アクチュエータの微量動作が可能になるから、作業機械の作業部を微調節操作でき、操作性がよくなると共に、作業効率の向上にも寄与するという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に、本願発明を具体化した実施形態を、作業機械としてのバックホウに適用した図面（図１〜図１０）に基づいて説明する。図１はバックホウの側面図、図２はキャビン内の平面図、図３はバックホウの油圧系統図、図４は閉ループ油圧回路周りの拡大説明図、図５は油圧調整機構周りの拡大説明図、図６は制御手段の機能ブロック図、図７は負荷制御のフローチャート、図８は微調節制御サブルーチンのフローチャート、図９は油圧系統の別例を示す説明図、図１０は別例における制御手段の機能ブロック図である。
【００１３】
（１）．バックホウの概要
まず始めに、主に図１及び図２を参照しながら、バックホウ１の概要について説明する。
【００１４】
作業機械の一例であるバックホウ１は、左右一対の走行クローラ３（図１では左側のみ示す）を有するクローラ式の走行装置２と、走行装置２上に設けられた旋回台４（機体）とを備えている。旋回台４は、旋回モータ９（図２参照）にて、３６０°の全方位にわたって水平旋回可能に構成されている。走行装置２の前部には排土板５が昇降回動可能に装着されている。
【００１５】
旋回台４には、操縦部としてのキャビン６とエンジン７とが搭載されている。旋回台４の前部には、掘削作業のためのブーム１１、アーム１２及びバケット１３を有する作業部１０が設けられている。キャビン６の内部には、オペレータが着座する操縦座席８、エンジン７の出力回転数を設定保持するスロットル操作手段としてのスロットルレバー１１６、作業部操作手段としてのレバー・スイッチ群１１７〜１２０（旋回操作レバー１１７、アーム操作レバー１１８、バケット操作スイッチ１１９及びブーム操作レバー１２０）、並びに、負荷率設定手段としての負荷率設定ダイヤル１１３等が配置されている（図２参照）。
【００１６】
作業部１０の構成要素であるブーム１１は、先端側を前向きに突き出して側面視く字状に屈曲した形状に形成されている。ブーム１１の基端部は、旋回台４の前部に取り付けられたブームブラケット１４に、横向きのブーム軸１５を中心にして首振り回動可能に枢着されている。ブーム１１の内面（前面）側には、これを上下に首振り回動させるための片ロッド複動形のブームシリンダ１６が配置されている。ブームシリンダ１６のシリンダ側端部は、ブームブラケット１４の前端部に回動可能に枢支されている。ブームシリンダ１６のロッド側端部は、ブーム１１における屈曲部の前面側（凹み側）に固定された前ブラケット１７に回動可能に枢支されている。ブームシリンダ１６は特許請求の範囲に記載した第１油圧アクチュエータに相当する。
【００１７】
ブーム１１の先端部には、長手角筒状のアーム１２の基端部が、横向きのアーム軸１９を中心にして首振り回動可能に枢着されている。ブーム１１の上面前部側には、アーム１２を首振り回動させるための片ロッド複動形のアームシリンダ２０が配置されている。アームシリンダ２０のシリンダ側端部は、ブーム１１における屈曲部の背面側（突出側）に固定された後ブラケット１８に回動可能に枢支されている。アームシリンダ２０のロッド側端部は、アーム１２の基端側外面（前面）に固着されたアームブラケット２１に回動可能に枢支されている。
【００１８】
アーム１２の先端部には、掘削用アタッチメントとしてのバケット１３が、横向きのバケット軸２２を中心にして掬い込み回動可能に枢着されている。アーム１２の外面（前面）側には、バケット１３を掬い込み回動させるための片ロッド複動形のバケットシリンダ２３が配置されている。バケットシリンダ２３のシリンダ側端部は、アームブラケット２１に回動可能に枢支されている。バケットシリンダ２３のロッド側端部は、連結リンク２４及び中継ロッド２５を介してバケット１３に回動可能に枢支されている。旋回モータ９、アームシリンダ２０及びバケットシリンダ２３は、特許請求の範囲に記載した第２油圧アクチュエータに相当する。
【００１９】
（２）．バックホウの油圧系統
次に、図３〜図５を参照しながら、バックホウ１の油圧系統３０構造について説明する。
【００２０】
図３に示すバックホウ１の油圧系統３０は、第１油圧供給装置としての可変容量形の油圧ポンプモータ３１と、第２油圧供給装置としての可変容量形の油圧ポンプ３２と、固定容量形のパイロットポンプ３３とを備えている。これらポンプ３１〜３３群にはエンジン７から突出した出力軸２７が貫通していて、ポンプ３１〜３３群は、出力軸２７の回転にて駆動するように構成されている。すなわち、ポンプ３１〜３３群を駆動させる回転軸（出力軸２７）は共通する１本の軸になっている。
【００２１】
油圧ポンプモータ３１は、比較的大きな駆動力が必要な第１油圧アクチュエータとしてのブームシリンダ１６に作動油を供給するためのものである。油圧ポンプ３２は、第２油圧アクチュエータとしての旋回モータ９、アームシリンダ２０及びバケットシリンダ２３に作動油を供給するためのものである。パイロットポンプ３３は後述する油圧調整機構７５にパイロット圧を付加するためのものである。
【００２２】
（２−１）．閉ループ油圧回路の構造
まず、第１油圧アクチュエータとしてのブームシリンダ１６を駆動させる閉ループ油圧回路３４について説明する。閉ループ油圧回路３４は、前述した片ロッド複動形のブームシリンダ１６と、斜板式のアキシャルピストンポンプモータである油圧ポンプモータ３１とを備えている。ブームシリンダ１６と油圧ポンプモータ３１とは、ボトム側油路３５及びロッド側油路３６にて閉ループ状に接続されている。この場合、ブームシリンダ１６のボトム油室３７がボトム側油路３５を介して油圧ポンプモータ３１に接続され、ブームシリンダ１６のロッド油室３８がロッド側油路３６を介して油圧ポンプモータ３１に接続されている。
【００２３】
このため、油圧ポンプモータ３１には、ブーム１１降下時に、ブームシリンダ１６からの作動油がボトム側油路３５を経由して供給され、その結果、油圧ポンプモータ３１がモータとしての作用を発揮し、共通の出力軸２７上にある油圧ポンプ３２及びパイロットポンプ３３の駆動を一部又は全部負担することになる。すなわち、油圧ポンプモータ３１のモータ的な動作によって、油圧ポンプ３２及びパイロットポンプ３３の駆動負荷が軽減されるから、エンジン全体としての仕事量を軽減でき、燃費の改善に効果が高い。
【００２４】
閉ループ油圧回路３４は、油圧ポンプモータ３１における可動斜板３１ａの傾斜角度（斜板角度）を制御する第１流量調節装置としての油圧サーボ機構４０を備えている。油圧サーボ機構４０は、可動斜板３１ａの傾斜角度を変更させる片ロッド形の複動調整シリンダ４１と、調整シリンダ４１に作動油を供給する調整ポンプ４２と、調整ポンプ４２からの作動油の供給方向及び供給量を調節するための４ポート３位置切換形の電磁サーボ弁４３とを有している。
【００２５】
電磁サーボ弁４３の入口ポート４３ａは調整ポンプ４２を介して作動油タンク４４に接続され、出口ポート４３ｄは直接作動油タンク４４に接続されている。電磁サーボ弁４３のボトム側ポート４３ｂは、複動調整シリンダ４１のボトム油室４５に接続され、ロッド側ポート４３ｃは複動調整シリンダ４１のロッド油室４６に接続されている。複動調整シリンダ４１におけるピストンロッド４７の先端は、油圧ポンプモータ３１の可動斜板３１ａに連動連結されている。
【００２６】
電磁サーボ弁４３は、キャビン６内に配置されたブーム操作レバー１２０の操作量に対応した電磁ソレノイドの励磁によって、中立状態と、複動調整シリンダ４１のボトム油室４５への作動油供給状態と、複動調整シリンダ４１のロッド油室４６への作動油供給状態とに切換駆動するように構成されている。ブーム操作レバー１２０の操作にて電磁サーボ弁４３を切換駆動させると、複動調整シリンダ４１が伸縮動して、油圧ポンプモータ３１における可動斜板３１ａの傾斜角度（斜板角度）が変更・調節され、油圧ポンプモータ３１からブームシリンダ１６への作動油の供給方向及び供給量が調節される。その結果、ブームシリンダ１６の伸縮方向及び伸縮量が無段階に変更されて、ブーム１１が上下に首振り回動することになる。
【００２７】
ボトム側油路３５とロッド側油路３６との間には、３ポート３位置切換形の方向切換弁５０が配置されている。方向切換弁５０は、ブームシリンダ１６における両油室３７，３８の受圧面積差等に起因して、一方の油室３７から流出する作動油量が他方の油室３８に流入する作動油量より多い場合の余剰分を排出するためのものである。
【００２８】
方向切換弁５０の第１入口ポート５０ａは第１入口油路５１を介してボトム側油路３５に接続され、第２入口ポート５０ｂは第２入口油路５２を介してロッド側油路３６に接続されている。方向切換弁５０の出口ポート５０ｃはドレイン油路５３を介して作動油タンク４４に接続されている。
【００２９】
また、方向切換弁５０は、ボトム側パイロット油路５４を介してボトム側油路３５に接続されている一方、ロッド側パイロット油路５５を介してロッド側油路３６に接続されている。このため、ボトム側パイロット油路５４の圧力は、ボトム側油路３５の圧力、ひいてはブームシリンダ１６におけるボトム油室３７の圧力と略同じになっており、ロッド側パイロット油路５５の圧力は、ロッド側油路３６の圧力、ひいてはブームシリンダ１６におけるロッド油室３８の圧力と略同じになっている。
【００３０】
この場合、方向切換弁５０は、両パイロット油路５４，５５の圧力差に応じて、中立状態と、ボトム側油路３５からドレイン油路５３への作動油排出状態と、ロッド側油路３６からドレイン油路５３への作動油排出状態とに切換駆動するように構成されている。当該方向切換弁５０の作用にて、ボトム側及びロッド側油路３５，３６間を流通する作動油量の不均衡が是正され、ブームシリンダ１６がスムーズに伸縮動することになる。
【００３１】
ボトム側油路３５とロッド側油路３６との間には、２つのリリーフ弁６３，６４と２つの逆止弁６５，６６とを有するチャージリリーフ回路６０が配置されている。チャージリリーフ回路６０は基本的に、一方の油路３５（３６）内の圧力が高くなり過ぎると、作動油をブームシリンダ１６における一方の油室３７（３８）に供給せずに、他方の油路３６（３５）や作動油タンク４４に逃がすことによって、閉ループ油圧回路３４の過負荷を防止するものである。また、閉ループ油圧回路３４中の作動油量が少ない場合は、油圧ポンプモータ３１の自吸力にて、作動油タンク４４からチャージリリーフ回路６１を介して不足分の作動油が補給される。
【００３２】
実施形態では、ボトム側油路３５とロッド側油路３６とに、一対のバイパス油路６１，６２が並列状に接続されている。シリンダ側バイパス油路６１中には、ボトム側油路３５内の圧力を逃がすための第１リリーフ弁６３と、ロッド側油路３６内の圧力を逃がすための第２リリーフ弁６４とが設けられている。ポンプ側バイパス油路６２中には、ボトム側油路３５の方向にのみ開く第１逆止弁６５と、ロッド側油路３６の方向にのみ開く第２逆止弁６６とが設けられている。
【００３３】
シリンダ側バイパス油路６２における両リリーフ弁６４，６５の間と、ポンプ側バイパス油路６３における両逆止弁６６，６７の間とは、排出油路６７にてつながっている。排出油路６７の先端は、ドレイン油路５３の中途部に接続されている。従って、排出油路６７はドレイン油路５３を介して作動油タンク４４に連通している。
【００３４】
（２−２）．チャージ油圧回路の構造
次に、第２油圧アクチュエータ（旋回モータ９、アームシリンダ２０及びバケットシリンダ２３）を駆動させるチャージ油圧回路７４について説明する。チャージ油圧回路７４は、前述した旋回モータ９と、片ロッド複動形のアームシリンダ２０と、片ロッド複動形のバケットシリンダ２３と、斜板式のアキシャルピストンポンプである油圧ポンプ３２と、固定容量形のパイロットポンプ３３と、第２流量調節装置としての油圧調整機構７５とを備えている。
【００３５】
油圧ポンプ３２の吸入側は吸入油路７６を介して作動油タンク４４に連通している。油圧ポンプ３２の吐出側から延びるチャージ油路７７には、それぞれ対応する流量制御弁ユニット７８，７９，８０を介して、旋回モータ９とアームシリンダ２０とバケットシリンダ２３とが分岐接続されている。
【００３６】
旋回用の流量制御弁ユニット７８は、キャビン６内に配置された旋回操作レバー１１７の操作量に対応して、中立状態と、旋回モータ９に対する一方のモータ油路８１への作動油供給状態と、他方のモータ油路８２への作動油供給状態とに切換駆動するように構成されている。旋回操作レバー１１７の操作にて旋回用の流量制御弁ユニット７８を切換駆動させると、油圧ポンプ３２から旋回モータ９への作動油の供給方向及び供給量が調節される。その結果、旋回モータ９の回転方向及び回転量が無段階に変更されて、旋回台４が水平旋回することになる。
【００３７】
アーム用の流量制御弁ユニット７９は、キャビン６内に配置されたアーム操作レバー１１８の操作量に対応して、中立状態と、アームシリンダ２０に対するボトム側油路８３への作動油供給状態と、ロッド側油路８４への作動油供給状態とに切換駆動するように構成されている。アーム操作レバー１１８の操作にてアーム用の流量制御弁ユニット７９を切換駆動させると、油圧ポンプ３２からアームシリンダ２０への作動油の供給方向及び供給量が調節される。その結果、アームシリンダ２０の伸縮方向及び伸縮量が無段階に変更されて、アーム１２が上下に首振り回動することになる。
【００３８】
バケット用の流量制御弁ユニット８０は、スライド式のバケット操作スイッチ１１９の操作量に対応して、中立状態と、バケットシリンダ２３に対するボトム側油路８５への作動油供給状態と、ロッド側油路８６への作動油供給状態とに切換駆動するように構成されている。バケット操作スイッチ１１９の操作にてバケット用の流量制御弁ユニット８０を切換駆動させると、油圧ポンプ３２からバケットシリンダ２３への作動油の供給方向及び供給量が調節される。その結果、バケットシリンダ２３の伸縮方向及び伸縮量が無段階に変更されて、アーム１２の先端部にあるバケット１３が、横向きのバケット軸２２回りに掬い込み回動することになる。
【００３９】
第２流量調節装置としての油圧調整機構７５は、油圧ポンプ３２における可動斜板３２ａの傾斜角度（斜板角度）を制御するためのものであり、可動斜板３２ａの傾斜角度を変更させる片ロッド形の単動調整シリンダ９０と、油圧ポンプ３２から単動調整シリンダ９０への作動油の供給方向及び供給量を調節するための３ポート２位置切換形の圧力サーボ弁９１と、パイロットポンプ３３からのパイロット圧を圧力サーボ弁９１に付加するための圧力調整電磁弁９２とを備えている。
【００４０】
圧力サーボ弁９１の油路側第１ポート９１ａは、チャージ油路７７のうち油圧ポンプ３２と各流量制御弁ユニット７８〜８０への分岐部８７との間に接続され、油路側第２ポート９１ｂは直接作動油タンク４４に接続されている。圧力サーボ弁９１のシリンダ側ポート９１ｃは単動調整シリンダ９０のボトム油室９３に接続されている。単動調整シリンダ９０のロッド室には、ピストンロッド９４を短縮動させる方向に付勢する戻しバネ９５が内装されている。単動調整シリンダ９０におけるピストンロッド９４の先端は、油圧ポンプ３２の可動斜板３２ａに連動連結されている。
【００４１】
圧力サーボ弁９１は、第１パイロット油路９６を介して、チャージ油路７７のうち油圧ポンプ３２と分岐部８７との間に接続されている一方、第２パイロット油路９７を介して各流量制御弁ユニット７８〜８０に接続されている。このため、第１パイロット油路９６の圧力は油圧ポンプ３２の吐出側の圧力と略同じになっており、第２パイロット油路９７の圧力は、旋回モータ９、アームシリンダ２０及びバケットシリンダ２３における吸入側の圧力のうち最も高圧なものと略同じになっている。
【００４２】
また、圧力サーボ弁９１は、強制パイロット油路９８を介して、圧力調整電磁弁９２の吐出側にも接続されている。圧力調整電磁弁９２の吸入側はパイロットポンプ３３の吐出側に接続されている。パイロットポンプ３３の吸入側は吸入油路７６の中途部に接続されている。
【００４３】
この場合、圧力サーボ弁９１は基本的に、第１及び第２パイロット油路９６，９７の圧力差に応じて、単動調整シリンダ９１のボトム油室９３への作動油供給状態と、ボトム油室９３からの作動油排出状態とに切換駆動するように構成されている。
【００４４】
第１及び第２パイロット油路９６，９７の圧力差が予め設定された所定範囲から外れて、圧力サーボ弁９１が切換駆動すると、単動調整シリンダ９０が伸縮動して、油圧ポンプ３２における可動斜板３２ａの傾斜角度（斜板角度）が変更・調節され、油圧ポンプ３２から各第２油圧アクチュエータ（旋回モータ９、アームシリンダ２０及びバケットシリンダ２３）への作動油の供給量が調節される。
【００４５】
その結果、油圧ポンプ３２の吐出側の圧力と各第２油圧アクチュエータ８，２０，２３の吸入側の圧力との差が所定範囲内に調整され、各第２油圧アクチュエータ８，２０，２３に掛かる負荷の大小に拘らず、各第２油圧アクチュエータ８，２０，２３に供給される作動油量が略一定に保持されることになる。すなわち、各第２油圧アクチュエータ８，２０，２３の作動速度を略一定に保持するロードセンシング機能が働くことになる。
【００４６】
圧力調整電磁弁９２は、後述するコントローラ１０１からの制御情報に基づいた電磁ソレノイドの励磁にて、第１パイロット油路９６経由で圧力サーボ弁９１に付加されるパイロット圧を調節するように構成されている。当該圧力調整電磁弁９２の作用にて、圧力サーボ弁９１が作動油供給状態に切換駆動して、単動調整シリンダ９０が油圧ポンプ３２における可動斜板３２ａの傾斜角度を変更・調節する結果、油圧ポンプ３２からの作動油量が強制的に低減することになる。なお、圧力調整電磁弁９２は通常（コントローラ１０１からの制御情報がないとき）、圧力サーボ弁９１にパイロット圧を付加しないように設定されている。
【００４７】
（３）．負荷制御を実行するための構成
次に、図６を参照しながら、バックホウの負荷制御を実行するための構成について説明する。
【００４８】
バックホウ１に搭載された制御手段としてのコントローラ１０１及び電子ガバナコントローラ１０２は、各種演算処理や制御を実行するＣＰＵの他、制御プログラムやデータを記憶させるためのＲＯＭ、制御プログラムやデータを一時的に記憶させるためのＲＡＭ、及び入出力インターフェイス等を備えている。コントローラ１０１は、電源印加用のキースイッチ１０３を介してバッテリ１０４に接続されている。
【００４９】
キースイッチ１０３は、鍵穴に差し込んだ所定の鍵にて回転操作可能なロータリ式スイッチであり、図示は省略するが、キャビン６内に配置されている。また、キースイッチ１０３はエンジン７を始動させるためのスタータ１０５にも接続されている。
【００５０】
コントローラ１０１には、エンジン回転数Ｒを制御する電子ガバナコントローラ１０２が接続されている。電子ガバナコントローラ１０２には、燃料供給装置としての電子ガバナ１０７付き燃料噴射ポンプ１０６と、エンジン回転数を検出する回転数検出手段としてのエンジン回転センサ１０８と、燃料噴射ポンプ１０６のラック位置から燃料噴射量を検出する負荷検出手段としてのラック位置センサ１０９と、スロットルレバー１１６の操作位置を検出するスロットルポテンショ１１０と、燃料噴射ポンプ１０６のラック位置を調節するスロットルソレノイド１１１とが接続されている。
【００５１】
スロットルレバー１１６を手動操作すると、電子ガバナコントローラ１０２は、エンジン回転数Ｒがスロットルレバー１１６の設定回転数Ｒｓ（目標回転数）となるように、スロットルポテンショ１１０の検出情報に基づいてスロットルソレノイド１１１を駆動させ、燃料噴射ポンプ１０６のラック位置を調節する。このため、エンジン回転数Ｒはスロットルレバー１１６の位置に応じた値に保持される。
【００５２】
コントローラ１０１には、出力関連の機器として、調整ポンプ４２からの作動油の供給方向及び供給量を調節するための電磁サーボ弁４３と、パイロットポンプ３３からのパイロット圧を圧力サーボ弁９１に付加するための圧力調整電磁弁９２とが接続されている。また、コントローラ１０１には、入力関連の機器として、ブーム操作レバー１２０の操作位置を検出するブームポテンショ１１２と、負荷制御時におけるエンジンの設定負荷率Ｚｓを手動設定するための負荷率設定ダイヤル１１３とが接続されている。
【００５３】
実施形態では、エンジン負荷率Ｚ及び設定負荷率Ｚｓの検出結果に基づいてエンジン回転数Ｒが設定回転数Ｒｓと一致するように、油圧ポンプモータ３１及び油圧ポンプ３２から吐出する作動油量を抑制する負荷制御が採用されている。ここで、エンジン負荷率Ｚとは、ラック位置センサ１０９にて検出されたエンジン負荷が最高のときを１００％として、作業中のエンジン負荷の比率を算出したものであり、アイドリング状態のエンジン負荷率Ｚが０（零）になる。負荷率設定ダイヤル１１３は、設定負荷率Ｚｓを７０〜１００％の範囲で任意に調節し得るように構成されている。
【００５４】
コントローラ１０１のＲＯＭには、エンジン負荷率Ｚと設定負荷率Ｚｓとの差、及び、設定回転数Ｒｓとエンジン回転数Ｒとの差に基づく比例積分制御（ＰＩ制御）を実行するための関係式が予め記憶されている。この場合の関係式としては下記の式１が採用されている。
【００５５】
【数１】
ここで、ｋ１〜ｋ４は比例定数であり、右辺第１項及び第３項は比例項、右辺第２項及び第４項は積分項である。制御演算値ＰＩが０未満（ＰＩ＜０）であれば０に置き換え、積分項の状態変数（Ｚ−Ｚｓ、Ｒｓ−Ｒ）をリセットする。制御演算値ＰＩが所定値Ａ以上（ＰＩ＞Ａ）であればそのままＡに置き換える。すなわち、制御演算値ＰＩの制御範囲は０≦ＰＩ≦Ａに設定されている。
【００５６】
（４）．負荷制御の説明
次に、図７及び図８のフローチャートを参照しながら、負荷制御の一例について説明する。
【００５７】
制御手段としてのコントローラ１０１は、エンジン回転数Ｒが設定回転数Ｒｓと一致するように、油圧ポンプモータ３１及び油圧ポンプ３２から吐出する作動油量を抑制することにより、エンジン７の過負荷によるエンジンスト−ルを回避する負荷制御を実行する。ここで、設定回転数Ｒｓはスロットルレバー１１６にて、設定負荷率Ｚｓは負荷率設定ダイヤル１１３にて予め設定されているものとする。
【００５８】
まず、負荷制御のスタートに続いて、負荷率設定ダイヤル１１３の設定値である設定負荷率Ｚｓと、ラック位置センサ１０９の検出値（エンジン負荷）と、スロットルレバー１１６の設定値である設定回転数Ｒｓと、エンジン回転センサ１０８の検出値Ｒとを読み込み（ステップＳ１）、ラック位置センサ１０９の検出値に基づいて現在のエンジン負荷率Ｚを演算する（ステップＳ２）。
【００５９】
次いで、設定負荷率Ｚｓ及び現在のエンジン負荷率Ｚと、設定回転数Ｒｓ及び現在のエンジン回転数Ｒとから、前述の式１に従って制御演算値ＰＩを演算したのち（ステップＳ３）、制御演算値ＰＩに基づいて、圧力調整電磁弁９２への指令電流値Ｉｐと電磁サーボ弁４３への指令電流値Ｉｒとを演算する（ステップＳ４）。ステップＳ４で採用される演算式としては、例えば下記の式２及び式３が挙げられる。ここで、Ｌ１及びＬ２は比例定数である。
【００６０】
【数２】
【数３】
圧力調整電磁弁９２への指令電流値Ｉｐが比例定数と制御演算値ＰＩの累乗根との積になっているのは、圧力調整電磁弁９２を介して間接的に圧力サーボ弁９１を制御する構成を採っているためである。
【００６１】
そして、コントローラ１０１からの指令電流値Ｉｐ（制御情報）に基づいて圧力調整電磁弁９２の電磁ソレノイドを励磁させ、第１パイロット油路９６経由で圧力サーボ弁９１にパイロット圧を付加すると共に、同じくコントローラ１０１からの指令電流値Ｉｒ（制御情報）に基づいて電磁サーボ弁４３の電磁ソレノイドを励磁させ、電磁サーボ弁４３を直接、複動調整シリンダ４１のボトム油室４５への作動油供給状態に切換駆動させる（ステップＳ５）。
【００６２】
そうすると、圧力サーボ弁９１が作動油供給状態に切換駆動して、単動調整シリンダ９０が油圧ポンプ３２における可動斜板３２ａの傾斜角度を変更・調節し、油圧ポンプ３２からの作動油量が適宜低減する。これと同時に、電磁サーボ弁４３の切換駆動にて、複動調整シリンダ４１が油圧ポンプモータ３１における可動斜板３１ａの傾斜角度を変更・調節し、油圧ポンプモータ３１からの作動油量も適宜低減する。その結果、エンジン負荷が軽減され、エンジンストールを回避できるのである。
【００６３】
実施形態では、以上のような負荷制御が時々刻々実行されていて、実際のエンジン負荷が設定負荷を超えた場合にその負荷を軽減し、エンジン回転数Ｒが設定回転数Ｒｓと一致するように、油圧ポンプモータ３１及び油圧ポンプ３２から吐出する作動油量を制御しているから、上限である設定負荷率Ｚｓ付近の値にエンジン負荷率Ｚを維持しつつ、エンジン７を駆動できる。このため、エンジンストールを確実に抑制できるものでありながら、エネルギー損失を低減してエンジン７の出力を効率よく利用できる。
【００６４】
実施形態では、電磁弁４３，９２によるフィードバック制御を採用しているから、特許文献１の構成よりも応答速度が速い。また、電磁弁４３，９２の制御に関して油圧を利用しないから、油圧ポンプ３２に負担がかからない（フィードバック制御のために油圧ポンプ３２の容量を大きくしなくてもよい）。
【００６５】
しかも、キャビン内に負荷率設定ダイヤル１１３も配置されているので、負荷率設定ダイヤル１１３の設定操作により、エンジン７が過負荷状態か否かの基準値を任意（実施形態では７０〜１００％の範囲）に調節できる。このため、負荷制御を実行する際に、作業状況やオペレータの好み等に合わせた適切な設定を簡単に採用でき、負荷制御の適正化を図れるという利点もある。
【００６６】
ところで、かかる負荷制御の実行中に、オペレータがエンジン回転数Ｒを低下させる方向にスロットルレバー１１６を手動操作して、エンジン回転数Ｒが元の設定回転数Ｒｓ未満になった場合（ステップＳ６：ＹＥＳ）は、微調節制御サブルーチンが実行される（ステップＳ７）。
【００６７】
図８に示すように、微調節制御サブルーチンでは、スタートに続いて、設定負荷率Ｚｓと、ラック位置センサ１０９の検出値（エンジン負荷）と、新たな設定回転数Ｒｓ′と、エンジン回転センサ１０８の検出値Ｒ′とを読み込み（ステップＴ１）、ラック位置センサ１０９の検出値に基づいて現在のエンジン負荷率Ｚ′を演算する（ステップＴ２）。
【００６８】
次いで、設定負荷率Ｚｓ及び現在のエンジン負荷率Ｚ′と、新たな設定回転数Ｒｓ′及び現在のエンジン回転数Ｒ′とから、前述の式１に従って制御演算値ＰＩ′を演算したのち（ステップＴ３）、新たな設定回転数Ｒｓ′及び現在のエンジン回転数Ｒ′と、コントローラ１０１のＲＯＭに予め記憶された関係式又は制御マップとから、補正ゲインＧを求める（ステップＴ４）。この場合の補正ゲインＧは、新たな設定回転数Ｒｓ′と現在のエンジン回転数Ｒ′との差（Ｒｓ−Ｒ）が大きくなるに連れて小さな値となる。
【００６９】
ステップＴ４で補正ゲインＧを算出した後は、補正ゲインＧと制御演算値ＰＩ′とに基づいて、圧力調整電磁弁９２への指令電流値Ｉｐ′と電磁サーボ弁４３への指令電流値Ｉｒ′とを演算する（ステップＴ５）。ステップＴ５で採用される演算式としては、例えば下記の式４及び式５が挙げられる。ここで、Ｌ１′及びＬ２′は比例定数である。
【００７０】
【数４】
【数５】
そして、コントローラ１０１からの指令電流値Ｉｐ′（制御情報）に基づいて圧力調整電磁弁９２の電磁ソレノイドを励磁させ、第１パイロット油路９６経由で圧力サーボ弁９１にパイロット圧を付加すると共に、同じくコントローラ１０１からの指令電流値Ｉｒ′（制御情報）に基づいて電磁サーボ弁４３の電磁ソレノイドを励磁させ、電磁サーボ弁４３を直接、複動調整シリンダ４１のボトム油室４５への作動油供給状態に切換駆動させる（ステップＴ６）。
【００７１】
そうすると、圧力サーボ弁９１が作動油供給状態に切換駆動して、単動調整シリンダ９０が油圧ポンプ３２における可動斜板３２ａの傾斜角度を変更・調節し、油圧ポンプ３２からの作動油量が適宜低減する。これと同時に、電磁サーボ弁４３の切換駆動にて、複動調整シリンダ４１が油圧ポンプモータ３１における可動斜板３１ａの傾斜角度を変更・調節し、油圧ポンプモータ３１からの作動油量も適宜低減する。
【００７２】
その結果、各作業部操作手段１１７〜１２０（旋回操作レバー１１７、アーム操作レバー１１８、バケット操作スイッチ１１９及びブーム操作レバー１２０）の操作量に対する油圧ポンプモータ３１及び油圧ポンプ３２からの作動油量は、エンジン回転数Ｒ′の低下に比例して低減することになる。
【００７３】
従って、各作業部操作手段１１７〜１２０の操作による油圧アクチュエータ９，１６，２０，２３の微量動作が可能になるから、旋回台４や各作業部１０を微調節操作でき、操作性がよくなると共に、作業効率の向上にも寄与するのである。
【００７４】
（５）．油圧系統の別例
図９及び図１０にはバックホウにおける油圧系統の別例を示している。当該別例では、第２斜板調節装置としての油圧調整機構１７５が前述の実施形態のものと異なっている。すなわち、圧力調整電磁弁９２を省略すると共に、圧力サーボ弁９１を３ポート２位置切換形のチャージ用電磁サーボ弁１９１に変更した点において、前述の実施形態と相違している。このため、コントローラ１０１には、圧力調整電磁弁９２に変えてチャージ用電磁サーボ弁１９１が接続されている。その他の構成は前述の実施形態と同様である。
【００７５】
別例における負荷制御の態様は、基本的に前述の実施形態と同様である。この場合、チャージ用電磁サーボ弁１９１への指令電流値Ｉｐ，Ｉｐ′は、比例定数と制御演算値ＰＩ，ＰＩ′との積になっている。すなわち、下記の式２′及び式４′が、前述の式３及び式５と同様に、一次関数で表されることになる。これは、圧力調整電磁弁９２をなくして直接、チャージ用電磁サーボ弁を制御する構成を採っているためである。
【００７６】
【数６】
【数７】
かかる制御を採用した場合も、前述の実施形態と同様の作用効果を奏する。特に、圧力調整電磁弁９２を省略すると共に、圧力サーボ弁９１を３ポート２位置切換形のチャージ用電磁サーボ弁１９１に変更しているので、応答速度は前述の実施形態よりも速くなる。その上、部品点数が少なくて済むから、コストの抑制にも貢献するのである。
【００７７】
（６）．その他
本願発明は、前述の実施形態に限らず、様々な態様に具体化できる。例えば本願発明はバックホウに限らず、コンバイン等の農作業機や、ホイルローダ等の特殊作業用車両にも適用可能である。その他、各部の構成は図示の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】バックホウの側面図である。
【図２】キャビン内の平面図である。
【図３】バックホウの油圧系統図である。
【図４】閉ループ油圧回路周りの拡大説明図である。
【図５】油圧調整機構周りの拡大説明図である。
【図６】制御手段の機能ブロック図である。
【図７】負荷制御のフローチャートである。
【図８】微調節制御サブルーチンのフローチャートである。
【図９】油圧系統の別例を示す説明図である。
【図１０】別例における制御手段の機能ブロック図である。
【符号の説明】
【００７９】
１ 作業機械としてのバックホウ
４ 旋回台
６ キャビン
７ エンジン
９ 旋回モータ
１０ 作業部
１１ ブーム
１２ アーム
１３ バケット
１６ ブームシリンダ
２０ アームシリンダ
２３ バケットシリンダ
３０ 油圧系統
３１ 第１油圧供給装置としての油圧ポンプモータ
３１ａ 可動斜板
３２ 第２油圧供給装置としての油圧ポンプ
３３ パイロットポンプ
３４ 閉ループ油圧回路
４０ 第１流量調節装置としての油圧サーボ機構
４３ 電磁サーボ弁
４４ 作動油タンク
７４ チャージ油圧回路
７５ 第２流量調節装置としての油圧調整機構
９１ 圧力サーボ弁
９２ 圧力調整電磁弁
１０１ 制御手段としてのコントローラ
１０２ 電子ガバナコントローラ
１０６ 燃料噴射ポンプ
１０７ 電子ガバナ
１０８ エンジン回転センサ
１０９ ラック位置センサ
１１３ 負荷率設定ダイヤル
１１６ スロットルレバー
１２０ ブーム操作レバー
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、バックホウのような作業機械に係り、より詳しくは、当該作業機械の負荷制御を実行するための構成に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
作業機械の一例であるバックホウは一般に、アーム用の油圧シリンダ等に作動油を供給する可変容量形の第１油圧ポンプと、ブーム用の油圧シリンダ等に作動油を供給する可変容量形の第２油圧ポンプと、これら両油圧ポンプを作動させるエンジンと、各油圧シリンダを手動操作するための操作レバーとを備えている。この種のバックホウは、操作レバーの操作量に応じて各油圧ポンプから供給される作動油にて各油圧シリンダを駆動させることにより、所定の仕事を実行する。
【０００３】
特許文献１にはバックホウの一例が開示されている。特許文献１は本願出願人による過去の出願に係るものであり、特許文献１のバックホウでは、パイロット圧を利用して、油圧ポンプの吐出ポート側の圧力と油圧シリンダの吸入ポート側の圧力との差を所定範囲内に調整することにより、油圧シリンダに掛かる負荷の大小に拘らず、油圧シリンダに供給される作動油量を略一定に保持する（油圧シリンダの作動速度を略一定に保持する）ロードセンシング制御が採用されている。
【０００４】
また、特許文献１のバックホウでは、エンジン負荷が所定値以上になったときに、パイロット圧を利用して両油圧ポンプから吐出する作動油量を抑制することにより、エンジンの過負荷によるエンジンスト−ルを回避する負荷制御も採用されている。
【特許文献１】特開２００６−１７７３９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に開示された各制御は、複数の油圧ポンプを有するにも拘らず、パイロット圧を利用したフィードバック制御であるため、かかるフィードバック制御用の油圧系統が長く且つ複雑なものになりがちである。そうすると、各油圧シリンダに対する作動油の供給量を十分に確保しておく必要から、各油圧ポンプを容量の大きなものにせざるを得ず、結果的にコストの上昇を招来することになる。また一般に、パイロット圧によるフィードバック制御は応答速度の点で改善の余地がある。
【０００６】
そこで、本願発明はこのような現状を改善することを技術的課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の発明は、第１油圧アクチュエータに作動油を供給する可変容量形の第１油圧供給装置と、第２油圧アクチュエータに作動油を供給する可変容量形の第２油圧供給装置と、前記両油圧供給装置を作動させるエンジンとを備えている作業機械であって、前記エンジンへの燃料供給装置に関連させてエンジン負荷を検出する負荷検出手段と、エンジン回転数を検出する回転数検出手段と、前記第１油圧供給装置の吐出流量を調節する第１流量調節装置と、前記第２油圧供給装置の吐出流量を調節する第２流量調節装置と、前記両流量調節装置の駆動を制御する制御手段とを更に備えており、前記制御手段は、前記負荷検出手段と前記回転数検出手段との検出情報に基づいてエンジン回転数が目標回転数と一致するように、前記両流量調節装置を連動して調節するというものである。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１に記載した作業機械において、前記エンジンが搭載された機体の操縦部に、前記燃料供給装置を操作して前記目標回転数を変更するためのスロットル操作手段と、前記各油圧アクチュエータを手動操作するための作業部操作手段とが設けられており、前記制御手段は、前記スロットル操作手段の操作にて前記目標回転数が定格回転数未満になったときに、前記作業部操作手段の操作量に対する前記各油圧供給装置からの作動油量が低減するように、前記各流量調節装置を調節するというものである。
【発明の効果】
【０００９】
本願発明によると、第１油圧供給装置の吐出流量を調節する第１流量調節装置と、第２油圧供給装置の吐出流量を調節する第２流量調節装置との駆動を制御する制御手段は、負荷検出手段と回転数検出手段との検出情報に基づいてエンジン回転数が目標回転数と一致するように、前記両流量調節装置を連動して調節するから、作業状況に応じて前記両油圧供給装置からの作動油を抑制できる。その結果、エンジン負荷が大きい場合でも、上限である設定値付近の値にエンジン負荷を維持しつつ、エンジンを駆動できるため、エンジンストールを確実に抑制できるものでありながら、エネルギー損失を低減してエンジンの出力を効率よく利用できるという効果を奏する。
【００１０】
特に請求項２の発明によると、前記制御手段は、前記スロットル操作手段の操作にて目標回転数が定格回転数未満になったときに、前記作業部操作手段の操作量に対する前記各油圧供給装置からの作動油量が低減するように、前記各流量調節装置を調節するから、前記作業部操作手段の操作量に対する前記各油圧供給装置からの作動油量は、エンジン回転数の低下に比例して低減することになる。
【００１１】
従って、前記作業部操作手段の操作による前記各油圧アクチュエータの微量動作が可能になるから、作業機械の作業部を微調節操作でき、操作性がよくなると共に、作業効率の向上にも寄与するという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に、本願発明を具体化した実施形態を、作業機械としてのバックホウに適用した図面（図１〜図１０）に基づいて説明する。図１はバックホウの側面図、図２はキャビン内の平面図、図３はバックホウの油圧系統図、図４は閉ループ油圧回路周りの拡大説明図、図５は油圧調整機構周りの拡大説明図、図６は制御手段の機能ブロック図、図７は負荷制御のフローチャート、図８は微調節制御サブルーチンのフローチャート、図９は油圧系統の別例を示す説明図、図１０は別例における制御手段の機能ブロック図である。
【００１３】
（１）．バックホウの概要
まず始めに、主に図１及び図２を参照しながら、バックホウ１の概要について説明する。
【００１４】
作業機械の一例であるバックホウ１は、左右一対の走行クローラ３（図１では左側のみ示す）を有するクローラ式の走行装置２と、走行装置２上に設けられた旋回台４（機体）とを備えている。旋回台４は、旋回モータ９（図２参照）にて、３６０°の全方位にわたって水平旋回可能に構成されている。走行装置２の前部には排土板５が昇降回動可能に装着されている。
【００１５】
旋回台４には、操縦部としてのキャビン６とエンジン７とが搭載されている。旋回台４の前部には、掘削作業のためのブーム１１、アーム１２及びバケット１３を有する作業部１０が設けられている。キャビン６の内部には、オペレータが着座する操縦座席８、エンジン７の出力回転数を設定保持するスロットル操作手段としてのスロットルレバー１１６、作業部操作手段としてのレバー・スイッチ群１１７〜１２０（旋回操作レバー１１７、アーム操作レバー１１８、バケット操作スイッチ１１９及びブーム操作レバー１２０）、並びに、負荷率設定手段としての負荷率設定ダイヤル１１３等が配置されている（図２参照）。
【００１６】
作業部１０の構成要素であるブーム１１は、先端側を前向きに突き出して側面視く字状に屈曲した形状に形成されている。ブーム１１の基端部は、旋回台４の前部に取り付けられたブームブラケット１４に、横向きのブーム軸１５を中心にして首振り回動可能に枢着されている。ブーム１１の内面（前面）側には、これを上下に首振り回動させるための片ロッド複動形のブームシリンダ１６が配置されている。ブームシリンダ１６のシリンダ側端部は、ブームブラケット１４の前端部に回動可能に枢支されている。ブームシリンダ１６のロッド側端部は、ブーム１１における屈曲部の前面側（凹み側）に固定された前ブラケット１７に回動可能に枢支されている。ブームシリンダ１６は特許請求の範囲に記載した第１油圧アクチュエータに相当する。
【００１７】
ブーム１１の先端部には、長手角筒状のアーム１２の基端部が、横向きのアーム軸１９を中心にして首振り回動可能に枢着されている。ブーム１１の上面前部側には、アーム１２を首振り回動させるための片ロッド複動形のアームシリンダ２０が配置されている。アームシリンダ２０のシリンダ側端部は、ブーム１１における屈曲部の背面側（突出側）に固定された後ブラケット１８に回動可能に枢支されている。アームシリンダ２０のロッド側端部は、アーム１２の基端側外面（前面）に固着されたアームブラケット２１に回動可能に枢支されている。
【００１８】
アーム１２の先端部には、掘削用アタッチメントとしてのバケット１３が、横向きのバケット軸２２を中心にして掬い込み回動可能に枢着されている。アーム１２の外面（前面）側には、バケット１３を掬い込み回動させるための片ロッド複動形のバケットシリンダ２３が配置されている。バケットシリンダ２３のシリンダ側端部は、アームブラケット２１に回動可能に枢支されている。バケットシリンダ２３のロッド側端部は、連結リンク２４及び中継ロッド２５を介してバケット１３に回動可能に枢支されている。旋回モータ９、アームシリンダ２０及びバケットシリンダ２３は、特許請求の範囲に記載した第２油圧アクチュエータに相当する。
【００１９】
（２）．バックホウの油圧系統
次に、図３〜図５を参照しながら、バックホウ１の油圧系統３０構造について説明する。
【００２０】
図３に示すバックホウ１の油圧系統３０は、第１油圧供給装置としての可変容量形の油圧ポンプモータ３１と、第２油圧供給装置としての可変容量形の油圧ポンプ３２と、固定容量形のパイロットポンプ３３とを備えている。これらポンプ３１〜３３群にはエンジン７から突出した出力軸２７が貫通していて、ポンプ３１〜３３群は、出力軸２７の回転にて駆動するように構成されている。すなわち、ポンプ３１〜３３群を駆動させる回転軸（出力軸２７）は共通する１本の軸になっている。
【００２１】
油圧ポンプモータ３１は、比較的大きな駆動力が必要な第１油圧アクチュエータとしてのブームシリンダ１６に作動油を供給するためのものである。油圧ポンプ３２は、第２油圧アクチュエータとしての旋回モータ９、アームシリンダ２０及びバケットシリンダ２３に作動油を供給するためのものである。パイロットポンプ３３は後述する油圧調整機構７５にパイロット圧を付加するためのものである。
【００２２】
（２−１）．閉ループ油圧回路の構造
まず、第１油圧アクチュエータとしてのブームシリンダ１６を駆動させる閉ループ油圧回路３４について説明する。閉ループ油圧回路３４は、前述した片ロッド複動形のブームシリンダ１６と、斜板式のアキシャルピストンポンプモータである油圧ポンプモータ３１とを備えている。ブームシリンダ１６と油圧ポンプモータ３１とは、ボトム側油路３５及びロッド側油路３６にて閉ループ状に接続されている。この場合、ブームシリンダ１６のボトム油室３７がボトム側油路３５を介して油圧ポンプモータ３１に接続され、ブームシリンダ１６のロッド油室３８がロッド側油路３６を介して油圧ポンプモータ３１に接続されている。
【００２３】
このため、油圧ポンプモータ３１には、ブーム１１降下時に、ブームシリンダ１６からの作動油がボトム側油路３５を経由して供給され、その結果、油圧ポンプモータ３１がモータとしての作用を発揮し、共通の出力軸２７上にある油圧ポンプ３２及びパイロットポンプ３３の駆動を一部又は全部負担することになる。すなわち、油圧ポンプモータ３１のモータ的な動作によって、油圧ポンプ３２及びパイロットポンプ３３の駆動負荷が軽減されるから、エンジン全体としての仕事量を軽減でき、燃費の改善に効果が高い。
【００２４】
閉ループ油圧回路３４は、油圧ポンプモータ３１における可動斜板３１ａの傾斜角度（斜板角度）を制御する第１流量調節装置としての油圧サーボ機構４０を備えている。油圧サーボ機構４０は、可動斜板３１ａの傾斜角度を変更させる片ロッド形の複動調整シリンダ４１と、調整シリンダ４１に作動油を供給する調整ポンプ４２と、調整ポンプ４２からの作動油の供給方向及び供給量を調節するための４ポート３位置切換形の電磁サーボ弁４３とを有している。
【００２５】
電磁サーボ弁４３の入口ポート４３ａは調整ポンプ４２を介して作動油タンク４４に接続され、出口ポート４３ｄは直接作動油タンク４４に接続されている。電磁サーボ弁４３のボトム側ポート４３ｂは、複動調整シリンダ４１のボトム油室４５に接続され、ロッド側ポート４３ｃは複動調整シリンダ４１のロッド油室４６に接続されている。複動調整シリンダ４１におけるピストンロッド４７の先端は、油圧ポンプモータ３１の可動斜板３１ａに連動連結されている。
【００２６】
電磁サーボ弁４３は、キャビン６内に配置されたブーム操作レバー１２０の操作量に対応した電磁ソレノイドの励磁によって、中立状態と、複動調整シリンダ４１のボトム油室４５への作動油供給状態と、複動調整シリンダ４１のロッド油室４６への作動油供給状態とに切換駆動するように構成されている。ブーム操作レバー１２０の操作にて電磁サーボ弁４３を切換駆動させると、複動調整シリンダ４１が伸縮動して、油圧ポンプモータ３１における可動斜板３１ａの傾斜角度（斜板角度）が変更・調節され、油圧ポンプモータ３１からブームシリンダ１６への作動油の供給方向及び供給量が調節される。その結果、ブームシリンダ１６の伸縮方向及び伸縮量が無段階に変更されて、ブーム１１が上下に首振り回動することになる。
【００２７】
ボトム側油路３５とロッド側油路３６との間には、３ポート３位置切換形の方向切換弁５０が配置されている。方向切換弁５０は、ブームシリンダ１６における両油室３７，３８の受圧面積差等に起因して、一方の油室３７から流出する作動油量が他方の油室３８に流入する作動油量より多い場合の余剰分を排出するためのものである。
【００２８】
方向切換弁５０の第１入口ポート５０ａは第１入口油路５１を介してボトム側油路３５に接続され、第２入口ポート５０ｂは第２入口油路５２を介してロッド側油路３６に接続されている。方向切換弁５０の出口ポート５０ｃはドレイン油路５３を介して作動油タンク４４に接続されている。
【００２９】
また、方向切換弁５０は、ボトム側パイロット油路５４を介してボトム側油路３５に接続されている一方、ロッド側パイロット油路５５を介してロッド側油路３６に接続されている。このため、ボトム側パイロット油路５４の圧力は、ボトム側油路３５の圧力、ひいてはブームシリンダ１６におけるボトム油室３７の圧力と略同じになっており、ロッド側パイロット油路５５の圧力は、ロッド側油路３６の圧力、ひいてはブームシリンダ１６におけるロッド油室３８の圧力と略同じになっている。
【００３０】
この場合、方向切換弁５０は、両パイロット油路５４，５５の圧力差に応じて、中立状態と、ボトム側油路３５からドレイン油路５３への作動油排出状態と、ロッド側油路３６からドレイン油路５３への作動油排出状態とに切換駆動するように構成されている。当該方向切換弁５０の作用にて、ボトム側及びロッド側油路３５，３６間を流通する作動油量の不均衡が是正され、ブームシリンダ１６がスムーズに伸縮動することになる。
【００３１】
ボトム側油路３５とロッド側油路３６との間には、２つのリリーフ弁６３，６４と２つの逆止弁６５，６６とを有するチャージリリーフ回路６０が配置されている。チャージリリーフ回路６０は基本的に、一方の油路３５（３６）内の圧力が高くなり過ぎると、作動油をブームシリンダ１６における一方の油室３７（３８）に供給せずに、他方の油路３６（３５）や作動油タンク４４に逃がすことによって、閉ループ油圧回路３４の過負荷を防止するものである。また、閉ループ油圧回路３４中の作動油量が少ない場合は、油圧ポンプモータ３１の自吸力にて、作動油タンク４４からチャージリリーフ回路６１を介して不足分の作動油が補給される。
【００３２】
実施形態では、ボトム側油路３５とロッド側油路３６とに、一対のバイパス油路６１，６２が並列状に接続されている。シリンダ側バイパス油路６１中には、ボトム側油路３５内の圧力を逃がすための第１リリーフ弁６３と、ロッド側油路３６内の圧力を逃がすための第２リリーフ弁６４とが設けられている。ポンプ側バイパス油路６２中には、ボトム側油路３５の方向にのみ開く第１逆止弁６５と、ロッド側油路３６の方向にのみ開く第２逆止弁６６とが設けられている。
【００３３】
シリンダ側バイパス油路６２における両リリーフ弁６４，６５の間と、ポンプ側バイパス油路６３における両逆止弁６６，６７の間とは、排出油路６７にてつながっている。排出油路６７の先端は、ドレイン油路５３の中途部に接続されている。従って、排出油路６７はドレイン油路５３を介して作動油タンク４４に連通している。
【００３４】
（２−２）．チャージ油圧回路の構造
次に、第２油圧アクチュエータ（旋回モータ９、アームシリンダ２０及びバケットシリンダ２３）を駆動させるチャージ油圧回路７４について説明する。チャージ油圧回路７４は、前述した旋回モータ９と、片ロッド複動形のアームシリンダ２０と、片ロッド複動形のバケットシリンダ２３と、斜板式のアキシャルピストンポンプである油圧ポンプ３２と、固定容量形のパイロットポンプ３３と、第２流量調節装置としての油圧調整機構７５とを備えている。
【００３５】
油圧ポンプ３２の吸入側は吸入油路７６を介して作動油タンク４４に連通している。油圧ポンプ３２の吐出側から延びるチャージ油路７７には、それぞれ対応する流量制御弁ユニット７８，７９，８０を介して、旋回モータ９とアームシリンダ２０とバケットシリンダ２３とが分岐接続されている。
【００３６】
旋回用の流量制御弁ユニット７８は、キャビン６内に配置された旋回操作レバー１１７の操作量に対応して、中立状態と、旋回モータ９に対する一方のモータ油路８１への作動油供給状態と、他方のモータ油路８２への作動油供給状態とに切換駆動するように構成されている。旋回操作レバー１１７の操作にて旋回用の流量制御弁ユニット７８を切換駆動させると、油圧ポンプ３２から旋回モータ９への作動油の供給方向及び供給量が調節される。その結果、旋回モータ９の回転方向及び回転量が無段階に変更されて、旋回台４が水平旋回することになる。
【００３７】
アーム用の流量制御弁ユニット７９は、キャビン６内に配置されたアーム操作レバー１１８の操作量に対応して、中立状態と、アームシリンダ２０に対するボトム側油路８３への作動油供給状態と、ロッド側油路８４への作動油供給状態とに切換駆動するように構成されている。アーム操作レバー１１８の操作にてアーム用の流量制御弁ユニット７９を切換駆動させると、油圧ポンプ３２からアームシリンダ２０への作動油の供給方向及び供給量が調節される。その結果、アームシリンダ２０の伸縮方向及び伸縮量が無段階に変更されて、アーム１２が上下に首振り回動することになる。
【００３８】
バケット用の流量制御弁ユニット８０は、スライド式のバケット操作スイッチ１１９の操作量に対応して、中立状態と、バケットシリンダ２３に対するボトム側油路８５への作動油供給状態と、ロッド側油路８６への作動油供給状態とに切換駆動するように構成されている。バケット操作スイッチ１１９の操作にてバケット用の流量制御弁ユニット８０を切換駆動させると、油圧ポンプ３２からバケットシリンダ２３への作動油の供給方向及び供給量が調節される。その結果、バケットシリンダ２３の伸縮方向及び伸縮量が無段階に変更されて、アーム１２の先端部にあるバケット１３が、横向きのバケット軸２２回りに掬い込み回動することになる。
【００３９】
第２流量調節装置としての油圧調整機構７５は、油圧ポンプ３２における可動斜板３２ａの傾斜角度（斜板角度）を制御するためのものであり、可動斜板３２ａの傾斜角度を変更させる片ロッド形の単動調整シリンダ９０と、油圧ポンプ３２から単動調整シリンダ９０への作動油の供給方向及び供給量を調節するための３ポート２位置切換形の圧力サーボ弁９１と、パイロットポンプ３３からのパイロット圧を圧力サーボ弁９１に付加するための圧力調整電磁弁９２とを備えている。
【００４０】
圧力サーボ弁９１の油路側第１ポート９１ａは、チャージ油路７７のうち油圧ポンプ３２と各流量制御弁ユニット７８〜８０への分岐部８７との間に接続され、油路側第２ポート９１ｂは直接作動油タンク４４に接続されている。圧力サーボ弁９１のシリンダ側ポート９１ｃは単動調整シリンダ９０のボトム油室９３に接続されている。単動調整シリンダ９０のロッド室には、ピストンロッド９４を短縮動させる方向に付勢する戻しバネ９５が内装されている。単動調整シリンダ９０におけるピストンロッド９４の先端は、油圧ポンプ３２の可動斜板３２ａに連動連結されている。
【００４１】
圧力サーボ弁９１は、第１パイロット油路９６を介して、チャージ油路７７のうち油圧ポンプ３２と分岐部８７との間に接続されている一方、第２パイロット油路９７を介して各流量制御弁ユニット７８〜８０に接続されている。このため、第１パイロット油路９６の圧力は油圧ポンプ３２の吐出側の圧力と略同じになっており、第２パイロット油路９７の圧力は、旋回モータ９、アームシリンダ２０及びバケットシリンダ２３における吸入側の圧力のうち最も高圧なものと略同じになっている。
【００４２】
また、圧力サーボ弁９１は、強制パイロット油路９８を介して、圧力調整電磁弁９２の吐出側にも接続されている。圧力調整電磁弁９２の吸入側はパイロットポンプ３３の吐出側に接続されている。パイロットポンプ３３の吸入側は吸入油路７６の中途部に接続されている。
【００４３】
この場合、圧力サーボ弁９１は基本的に、第１及び第２パイロット油路９６，９７の圧力差に応じて、単動調整シリンダ９１のボトム油室９３への作動油供給状態と、ボトム油室９３からの作動油排出状態とに切換駆動するように構成されている。
【００４４】
第１及び第２パイロット油路９６，９７の圧力差が予め設定された所定範囲から外れて、圧力サーボ弁９１が切換駆動すると、単動調整シリンダ９０が伸縮動して、油圧ポンプ３２における可動斜板３２ａの傾斜角度（斜板角度）が変更・調節され、油圧ポンプ３２から各第２油圧アクチュエータ（旋回モータ９、アームシリンダ２０及びバケットシリンダ２３）への作動油の供給量が調節される。
【００４５】
その結果、油圧ポンプ３２の吐出側の圧力と各第２油圧アクチュエータ８，２０，２３の吸入側の圧力との差が所定範囲内に調整され、各第２油圧アクチュエータ８，２０，２３に掛かる負荷の大小に拘らず、各第２油圧アクチュエータ８，２０，２３に供給される作動油量が略一定に保持されることになる。すなわち、各第２油圧アクチュエータ８，２０，２３の作動速度を略一定に保持するロードセンシング機能が働くことになる。
【００４６】
圧力調整電磁弁９２は、後述するコントローラ１０１からの制御情報に基づいた電磁ソレノイドの励磁にて、第１パイロット油路９６経由で圧力サーボ弁９１に付加されるパイロット圧を調節するように構成されている。当該圧力調整電磁弁９２の作用にて、圧力サーボ弁９１が作動油供給状態に切換駆動して、単動調整シリンダ９０が油圧ポンプ３２における可動斜板３２ａの傾斜角度を変更・調節する結果、油圧ポンプ３２からの作動油量が強制的に低減することになる。なお、圧力調整電磁弁９２は通常（コントローラ１０１からの制御情報がないとき）、圧力サーボ弁９１にパイロット圧を付加しないように設定されている。
【００４７】
（３）．負荷制御を実行するための構成
次に、図６を参照しながら、バックホウの負荷制御を実行するための構成について説明する。
【００４８】
バックホウ１に搭載された制御手段としてのコントローラ１０１及び電子ガバナコントローラ１０２は、各種演算処理や制御を実行するＣＰＵの他、制御プログラムやデータを記憶させるためのＲＯＭ、制御プログラムやデータを一時的に記憶させるためのＲＡＭ、及び入出力インターフェイス等を備えている。コントローラ１０１は、電源印加用のキースイッチ１０３を介してバッテリ１０４に接続されている。
【００４９】
キースイッチ１０３は、鍵穴に差し込んだ所定の鍵にて回転操作可能なロータリ式スイッチであり、図示は省略するが、キャビン６内に配置されている。また、キースイッチ１０３はエンジン７を始動させるためのスタータ１０５にも接続されている。
【００５０】
コントローラ１０１には、エンジン回転数Ｒを制御する電子ガバナコントローラ１０２が接続されている。電子ガバナコントローラ１０２には、燃料供給装置としての電子ガバナ１０７付き燃料噴射ポンプ１０６と、エンジン回転数を検出する回転数検出手段としてのエンジン回転センサ１０８と、燃料噴射ポンプ１０６のラック位置から燃料噴射量を検出する負荷検出手段としてのラック位置センサ１０９と、スロットルレバー１１６の操作位置を検出するスロットルポテンショ１１０と、燃料噴射ポンプ１０６のラック位置を調節するスロットルソレノイド１１１とが接続されている。
【００５１】
スロットルレバー１１６を手動操作すると、電子ガバナコントローラ１０２は、エンジン回転数Ｒがスロットルレバー１１６の設定回転数Ｒｓ（目標回転数）となるように、スロットルポテンショ１１０の検出情報に基づいてスロットルソレノイド１１１を駆動させ、燃料噴射ポンプ１０６のラック位置を調節する。このため、エンジン回転数Ｒはスロットルレバー１１６の位置に応じた値に保持される。
【００５２】
コントローラ１０１には、出力関連の機器として、調整ポンプ４２からの作動油の供給方向及び供給量を調節するための電磁サーボ弁４３と、パイロットポンプ３３からのパイロット圧を圧力サーボ弁９１に付加するための圧力調整電磁弁９２とが接続されている。また、コントローラ１０１には、入力関連の機器として、ブーム操作レバー１２０の操作位置を検出するブームポテンショ１１２と、負荷制御時におけるエンジンの設定負荷率Ｚｓを手動設定するための負荷率設定ダイヤル１１３とが接続されている。
【００５３】
実施形態では、エンジン負荷率Ｚ及び設定負荷率Ｚｓの検出結果に基づいてエンジン回転数Ｒが設定回転数Ｒｓと一致するように、油圧ポンプモータ３１及び油圧ポンプ３２から吐出する作動油量を抑制する負荷制御が採用されている。ここで、エンジン負荷率Ｚとは、ラック位置センサ１０９にて検出されたエンジン負荷が最高のときを１００％として、作業中のエンジン負荷の比率を算出したものであり、アイドリング状態のエンジン負荷率Ｚが０（零）になる。負荷率設定ダイヤル１１３は、設定負荷率Ｚｓを７０〜１００％の範囲で任意に調節し得るように構成されている。
【００５４】
コントローラ１０１のＲＯＭには、エンジン負荷率Ｚと設定負荷率Ｚｓとの差、及び、設定回転数Ｒｓとエンジン回転数Ｒとの差に基づく比例積分制御（ＰＩ制御）を実行するための関係式が予め記憶されている。この場合の関係式としては下記の式１が採用されている。
【００５５】
【数１】
ここで、ｋ１〜ｋ４は比例定数であり、右辺第１項及び第３項は比例項、右辺第２項及び第４項は積分項である。制御演算値ＰＩが０未満（ＰＩ＜０）であれば０に置き換え、積分項の状態変数（Ｚ−Ｚｓ、Ｒｓ−Ｒ）をリセットする。制御演算値ＰＩが所定値Ａ以上（ＰＩ＞Ａ）であればそのままＡに置き換える。すなわち、制御演算値ＰＩの制御範囲は０≦ＰＩ≦Ａに設定されている。
【００５６】
（４）．負荷制御の説明
次に、図７及び図８のフローチャートを参照しながら、負荷制御の一例について説明する。
【００５７】
制御手段としてのコントローラ１０１は、エンジン回転数Ｒが設定回転数Ｒｓと一致するように、油圧ポンプモータ３１及び油圧ポンプ３２から吐出する作動油量を抑制することにより、エンジン７の過負荷によるエンジンスト−ルを回避する負荷制御を実行する。ここで、設定回転数Ｒｓはスロットルレバー１１６にて、設定負荷率Ｚｓは負荷率設定ダイヤル１１３にて予め設定されているものとする。
【００５８】
まず、負荷制御のスタートに続いて、負荷率設定ダイヤル１１３の設定値である設定負荷率Ｚｓと、ラック位置センサ１０９の検出値（エンジン負荷）と、スロットルレバー１１６の設定値である設定回転数Ｒｓと、エンジン回転センサ１０８の検出値Ｒとを読み込み（ステップＳ１）、ラック位置センサ１０９の検出値に基づいて現在のエンジン負荷率Ｚを演算する（ステップＳ２）。
【００５９】
次いで、設定負荷率Ｚｓ及び現在のエンジン負荷率Ｚと、設定回転数Ｒｓ及び現在のエンジン回転数Ｒとから、前述の式１に従って制御演算値ＰＩを演算したのち（ステップＳ３）、制御演算値ＰＩに基づいて、圧力調整電磁弁９２への指令電流値Ｉｐと電磁サーボ弁４３への指令電流値Ｉｒとを演算する（ステップＳ４）。ステップＳ４で採用される演算式としては、例えば下記の式２及び式３が挙げられる。ここで、Ｌ１及びＬ２は比例定数である。
【００６０】
【数２】
【数３】
圧力調整電磁弁９２への指令電流値Ｉｐが比例定数と制御演算値ＰＩの累乗根との積になっているのは、圧力調整電磁弁９２を介して間接的に圧力サーボ弁９１を制御する構成を採っているためである。
【００６１】
そして、コントローラ１０１からの指令電流値Ｉｐ（制御情報）に基づいて圧力調整電磁弁９２の電磁ソレノイドを励磁させ、第１パイロット油路９６経由で圧力サーボ弁９１にパイロット圧を付加すると共に、同じくコントローラ１０１からの指令電流値Ｉｒ（制御情報）に基づいて電磁サーボ弁４３の電磁ソレノイドを励磁させ、電磁サーボ弁４３を直接、複動調整シリンダ４１のボトム油室４５への作動油供給状態に切換駆動させる（ステップＳ５）。
【００６２】
そうすると、圧力サーボ弁９１が作動油供給状態に切換駆動して、単動調整シリンダ９０が油圧ポンプ３２における可動斜板３２ａの傾斜角度を変更・調節し、油圧ポンプ３２からの作動油量が適宜低減する。これと同時に、電磁サーボ弁４３の切換駆動にて、複動調整シリンダ４１が油圧ポンプモータ３１における可動斜板３１ａの傾斜角度を変更・調節し、油圧ポンプモータ３１からの作動油量も適宜低減する。その結果、エンジン負荷が軽減され、エンジンストールを回避できるのである。
【００６３】
実施形態では、以上のような負荷制御が時々刻々実行されていて、実際のエンジン負荷が設定負荷を超えた場合にその負荷を軽減し、エンジン回転数Ｒが設定回転数Ｒｓと一致するように、油圧ポンプモータ３１及び油圧ポンプ３２から吐出する作動油量を制御しているから、上限である設定負荷率Ｚｓ付近の値にエンジン負荷率Ｚを維持しつつ、エンジン７を駆動できる。このため、エンジンストールを確実に抑制できるものでありながら、エネルギー損失を低減してエンジン７の出力を効率よく利用できる。
【００６４】
実施形態では、電磁弁４３，９２によるフィードバック制御を採用しているから、特許文献１の構成よりも応答速度が速い。また、電磁弁４３，９２の制御に関して油圧を利用しないから、油圧ポンプ３２に負担がかからない（フィードバック制御のために油圧ポンプ３２の容量を大きくしなくてもよい）。
【００６５】
しかも、キャビン内に負荷率設定ダイヤル１１３も配置されているので、負荷率設定ダイヤル１１３の設定操作により、エンジン７が過負荷状態か否かの基準値を任意（実施形態では７０〜１００％の範囲）に調節できる。このため、負荷制御を実行する際に、作業状況やオペレータの好み等に合わせた適切な設定を簡単に採用でき、負荷制御の適正化を図れるという利点もある。
【００６６】
ところで、かかる負荷制御の実行中に、オペレータがエンジン回転数Ｒを低下させる方向にスロットルレバー１１６を手動操作して、エンジン回転数Ｒが元の設定回転数Ｒｓ未満になった場合（ステップＳ６：ＹＥＳ）は、微調節制御サブルーチンが実行される（ステップＳ７）。
【００６７】
図８に示すように、微調節制御サブルーチンでは、スタートに続いて、設定負荷率Ｚｓと、ラック位置センサ１０９の検出値（エンジン負荷）と、新たな設定回転数Ｒｓ′と、エンジン回転センサ１０８の検出値Ｒ′とを読み込み（ステップＴ１）、ラック位置センサ１０９の検出値に基づいて現在のエンジン負荷率Ｚ′を演算する（ステップＴ２）。
【００６８】
次いで、設定負荷率Ｚｓ及び現在のエンジン負荷率Ｚ′と、新たな設定回転数Ｒｓ′及び現在のエンジン回転数Ｒ′とから、前述の式１に従って制御演算値ＰＩ′を演算したのち（ステップＴ３）、新たな設定回転数Ｒｓ′及び現在のエンジン回転数Ｒ′と、コントローラ１０１のＲＯＭに予め記憶された関係式又は制御マップとから、補正ゲインＧを求める（ステップＴ４）。この場合の補正ゲインＧは、新たな設定回転数Ｒｓ′と現在のエンジン回転数Ｒ′との差（Ｒｓ−Ｒ）が大きくなるに連れて小さな値となる。
【００６９】
ステップＴ４で補正ゲインＧを算出した後は、補正ゲインＧと制御演算値ＰＩ′とに基づいて、圧力調整電磁弁９２への指令電流値Ｉｐ′と電磁サーボ弁４３への指令電流値Ｉｒ′とを演算する（ステップＴ５）。ステップＴ５で採用される演算式としては、例えば下記の式４及び式５が挙げられる。ここで、Ｌ１′及びＬ２′は比例定数である。
【００７０】
【数４】
【数５】
そして、コントローラ１０１からの指令電流値Ｉｐ′（制御情報）に基づいて圧力調整電磁弁９２の電磁ソレノイドを励磁させ、第１パイロット油路９６経由で圧力サーボ弁９１にパイロット圧を付加すると共に、同じくコントローラ１０１からの指令電流値Ｉｒ′（制御情報）に基づいて電磁サーボ弁４３の電磁ソレノイドを励磁させ、電磁サーボ弁４３を直接、複動調整シリンダ４１のボトム油室４５への作動油供給状態に切換駆動させる（ステップＴ６）。
【００７１】
そうすると、圧力サーボ弁９１が作動油供給状態に切換駆動して、単動調整シリンダ９０が油圧ポンプ３２における可動斜板３２ａの傾斜角度を変更・調節し、油圧ポンプ３２からの作動油量が適宜低減する。これと同時に、電磁サーボ弁４３の切換駆動にて、複動調整シリンダ４１が油圧ポンプモータ３１における可動斜板３１ａの傾斜角度を変更・調節し、油圧ポンプモータ３１からの作動油量も適宜低減する。
【００７２】
その結果、各作業部操作手段１１７〜１２０（旋回操作レバー１１７、アーム操作レバー１１８、バケット操作スイッチ１１９及びブーム操作レバー１２０）の操作量に対する油圧ポンプモータ３１及び油圧ポンプ３２からの作動油量は、エンジン回転数Ｒ′の低下に比例して低減することになる。
【００７３】
従って、各作業部操作手段１１７〜１２０の操作による油圧アクチュエータ９，１６，２０，２３の微量動作が可能になるから、旋回台４や各作業部１０を微調節操作でき、操作性がよくなると共に、作業効率の向上にも寄与するのである。
【００７４】
（５）．油圧系統の別例
図９及び図１０にはバックホウにおける油圧系統の別例を示している。当該別例では、第２斜板調節装置としての油圧調整機構１７５が前述の実施形態のものと異なっている。すなわち、圧力調整電磁弁９２を省略すると共に、圧力サーボ弁９１を３ポート２位置切換形のチャージ用電磁サーボ弁１９１に変更した点において、前述の実施形態と相違している。このため、コントローラ１０１には、圧力調整電磁弁９２に変えてチャージ用電磁サーボ弁１９１が接続されている。その他の構成は前述の実施形態と同様である。
【００７５】
別例における負荷制御の態様は、基本的に前述の実施形態と同様である。この場合、チャージ用電磁サーボ弁１９１への指令電流値Ｉｐ，Ｉｐ′は、比例定数と制御演算値ＰＩ，ＰＩ′との積になっている。すなわち、下記の式２′及び式４′が、前述の式３及び式５と同様に、一次関数で表されることになる。これは、圧力調整電磁弁９２をなくして直接、チャージ用電磁サーボ弁を制御する構成を採っているためである。
【００７６】
【数６】
【数７】
かかる制御を採用した場合も、前述の実施形態と同様の作用効果を奏する。特に、圧力調整電磁弁９２を省略すると共に、圧力サーボ弁９１を３ポート２位置切換形のチャージ用電磁サーボ弁１９１に変更しているので、応答速度は前述の実施形態よりも速くなる。その上、部品点数が少なくて済むから、コストの抑制にも貢献するのである。
【００７７】
（６）．その他
本願発明は、前述の実施形態に限らず、様々な態様に具体化できる。例えば本願発明はバックホウに限らず、コンバイン等の農作業機や、ホイルローダ等の特殊作業用車両にも適用可能である。その他、各部の構成は図示の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】バックホウの側面図である。
【図２】キャビン内の平面図である。
【図３】バックホウの油圧系統図である。
【図４】閉ループ油圧回路周りの拡大説明図である。
【図５】油圧調整機構周りの拡大説明図である。
【図６】制御手段の機能ブロック図である。
【図７】負荷制御のフローチャートである。
【図８】微調節制御サブルーチンのフローチャートである。
【図９】油圧系統の別例を示す説明図である。
【図１０】別例における制御手段の機能ブロック図である。
【符号の説明】
【００７９】
１ 作業機械としてのバックホウ
４ 旋回台
６ キャビン
７ エンジン
９ 旋回モータ
１０ 作業部
１１ ブーム
１２ アーム
１３ バケット
１６ ブームシリンダ
２０ アームシリンダ
２３ バケットシリンダ
３０ 油圧系統
３１ 第１油圧供給装置としての油圧ポンプモータ
３１ａ 可動斜板
３２ 第２油圧供給装置としての油圧ポンプ
３３ パイロットポンプ
３４ 閉ループ油圧回路
４０ 第１流量調節装置としての油圧サーボ機構
４３ 電磁サーボ弁
４４ 作動油タンク
７４ チャージ油圧回路
７５ 第２流量調節装置としての油圧調整機構
９１ 圧力サーボ弁
９２ 圧力調整電磁弁
１０１ 制御手段としてのコントローラ
１０２ 電子ガバナコントローラ
１０６ 燃料噴射ポンプ
１０７ 電子ガバナ
１０８ エンジン回転センサ
１０９ ラック位置センサ
１１３ 負荷率設定ダイヤル
１１６ スロットルレバー
１２０ ブーム操作レバー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１油圧アクチュエータに作動油を供給する可変容量形の第１油圧供給装置と、第２油圧アクチュエータに作動油を供給する可変容量形の第２油圧供給装置と、前記両油圧供給装置を作動させるエンジンとを備えている作業機械であって、
前記エンジンへの燃料供給装置に関連させてエンジン負荷を検出する負荷検出手段と、エンジン回転数を検出する回転数検出手段と、前記第１油圧供給装置の吐出流量を調節する第１流量調節装置と、前記第２油圧供給装置の吐出流量を調節する第２流量調節装置と、前記両流量調節装置の駆動を制御する制御手段とを更に備えており、
前記制御手段は、前記負荷検出手段と前記回転数検出手段との検出情報に基づいてエンジン回転数が目標回転数と一致するように、前記両流量調節装置を連動して調節する、
作業機械。
【請求項２】
前記エンジンが搭載された機体の操縦部に、前記燃料供給装置を操作して前記目標回転数を変更するためのスロットル操作手段と、前記各油圧アクチュエータを手動操作するための作業部操作手段とが設けられており、
前記制御手段は、前記スロットル操作手段の操作にて前記目標回転数が定格回転数未満になったときに、前記作業部操作手段の操作量に対する前記各油圧供給装置からの作動油量が低減するように、前記各流量調節装置を調節する、
請求項１に記載した作業機械。
【請求項１】
第１油圧アクチュエータに作動油を供給する可変容量形の第１油圧供給装置と、第２油圧アクチュエータに作動油を供給する可変容量形の第２油圧供給装置と、前記両油圧供給装置を作動させるエンジンとを備えている作業機械であって、
前記エンジンへの燃料供給装置に関連させてエンジン負荷を検出する負荷検出手段と、エンジン回転数を検出する回転数検出手段と、前記第１油圧供給装置の吐出流量を調節する第１流量調節装置と、前記第２油圧供給装置の吐出流量を調節する第２流量調節装置と、前記両流量調節装置の駆動を制御する制御手段とを更に備えており、
前記制御手段は、前記負荷検出手段と前記回転数検出手段との検出情報に基づいてエンジン回転数が目標回転数と一致するように、前記両流量調節装置を連動して調節する、
作業機械。
【請求項２】
前記エンジンが搭載された機体の操縦部に、前記燃料供給装置を操作して前記目標回転数を変更するためのスロットル操作手段と、前記各油圧アクチュエータを手動操作するための作業部操作手段とが設けられており、
前記制御手段は、前記スロットル操作手段の操作にて前記目標回転数が定格回転数未満になったときに、前記作業部操作手段の操作量に対する前記各油圧供給装置からの作動油量が低減するように、前記各流量調節装置を調節する、
請求項１に記載した作業機械。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００９−２４９８７５（Ｐ２００９−２４９８７５Ａ）
【公開日】平成２１年１０月２９日（２００９．１０．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−９７２４９（Ｐ２００８−９７２４９）
【出願日】平成２０年４月３日（２００８．４．３）
【出願人】（０００００６７８１）ヤンマー株式会社 (3,810)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月２９日（２００９．１０．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年４月３日（２００８．４．３）
【出願人】（０００００６７８１）ヤンマー株式会社 (3,810)
【Ｆターム（参考）】
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