建設機械
【課題】短時間に連続して発生し得る過負荷状態にも対応可能な油圧回路制御装置を備えた建設機械を提供すること。
【解決手段】エンジン駆動の油圧ポンプ１２Ｌ、１２Ｒに接続される油圧回路を制御する油圧回路制御装置３０を備えた建設機械は、ポンプ入力トルクが所定の設定トルクを上回る過負荷状態を予測する過負荷状態予測部３００と、ポンプ入力トルクを所定の設定トルク以下に制御するポンプ入力トルク制御部３０１と、ポンプ入力トルクを一時的に低減させる一時的調整を実行するポンプ入力トルク調整部３０２と、を備え、ポンプ入力トルク調整部３０２は、一時的調整が既に実行中であるか否かにかかわらず、過負荷状態が予測される度に、ポンプ入力トルクを一時的に低下させることを特徴とする。
【解決手段】エンジン駆動の油圧ポンプ１２Ｌ、１２Ｒに接続される油圧回路を制御する油圧回路制御装置３０を備えた建設機械は、ポンプ入力トルクが所定の設定トルクを上回る過負荷状態を予測する過負荷状態予測部３００と、ポンプ入力トルクを所定の設定トルク以下に制御するポンプ入力トルク制御部３０１と、ポンプ入力トルクを一時的に低減させる一時的調整を実行するポンプ入力トルク調整部３０２と、を備え、ポンプ入力トルク調整部３０２は、一時的調整が既に実行中であるか否かにかかわらず、過負荷状態が予測される度に、ポンプ入力トルクを一時的に低下させることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジン駆動の油圧ポンプに接続される油圧回路を制御する油圧回路制御装置を備えた建設機械に関し、特に、油圧ポンプのポンプ入力トルクが所定の設定トルクを上回る過負荷状態が発生するのを抑制する油圧回路制御装置を備えた建設機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、油圧ポンプの吐出圧の上昇率が所定値以上となった場合に、油圧ポンプのポンプ入力トルクを一時的に低減させる一時的調整を実行する過負荷防止回路を備えた建設機械が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
この過負荷防止回路は、油圧ポンプの吐出圧の上昇率が所定値以上となった場合に、油圧ポンプの吐出量を瞬時に低減させることによってポンプ入力トルクを所定の下限値まで低減させる。その後に、過負荷防止回路は、油圧ポンプの吐出量を徐々に増加させることによって入力トルクを所定の増加パターンに沿って元の値まで徐々に増加させる。これにより、過負荷防止回路は、過負荷状態の発生を抑制する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−５４９０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１は、単発的に発生し得る過負荷状態に対する処理を開示するのみであり、短時間に連続して発生し得る過負荷状態に対する処理を開示することはない。
【０００６】
このため、ポンプ入力トルクを所定の下限値まで低減させた後、元の値に戻すまでの間に再び油圧ポンプの吐出圧の上昇率が所定値以上となった場合、ポンプ入力トルクがエンジン出力トルクを上回ってしまい、エンジン回転数が急減し、それを復帰させるために燃料消費量が急増して燃費が悪化するという問題が生じる虞がある。
【０００７】
上述の点に鑑み、本発明は、短時間に連続して発生し得る過負荷状態にも対応可能な油圧回路制御装置を備えた建設機械を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の目的を達成するために、本発明の実施例に係る建設機械は、エンジン駆動の油圧ポンプに接続される油圧回路を制御する油圧回路制御装置を備えた建設機械であって、前記油圧ポンプのポンプ入力トルクが所定の設定トルクを上回る過負荷状態を予測する過負荷状態予測部と、前記油圧ポンプのポンプ入力トルクを前記所定の設定トルク以下に制御するポンプ入力トルク制御部と、前記油圧ポンプのポンプ入力トルクを一時的に低減させる一時的調整を実行するポンプ入力トルク調整部と、を備え、前記ポンプ入力トルク調整部は、前記一時的調整が既に実行中であるか否かにかかわらず、過負荷状態が予測される度に、前記油圧ポンプのポンプ入力トルクを一時的に低下させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
上述の手段により、本発明は、ポンプ入力トルクを一時的に低減させる一時的調整が既に実行中であるか否かにかかわらず、過負荷状態が予測される度に、ポンプ入力トルクを一時的に低下させるので、過負荷状態が短時間に連続して発生したとしてもポンプ入力トルクがエンジン出力トルクを上回ることを抑止し得る油圧回路制御装置を備えた建設機械を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施例に係る油圧ショベルを示す側面図である。
【図２】図１の油圧ショベルに搭載される油圧回路の構成例を示す概略図である。
【図３】制御指令電流とポンプ入力トルクとの間の関係の一例を説明する図である。
【図４】ポンプ入力トルク制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図５】過負荷予測フラグ及び制御指令電流の推移を示す図である。
【図６】全馬力制御の実行中に過負荷状態が予測されたときのポンプ吐出量の推移を説明するポンプ特性図（Ｐ−Ｑ線図）である。
【図７】復帰処理の実行中に過負荷状態が予測されたときのポンプ吐出量の推移を説明するポンプ特性図（Ｐ−Ｑ線図）である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施例について説明する。
【実施例】
【００１２】
図１は、本発明の実施例に係る油圧ショベルを示す側面図である。油圧ショベルは、クローラ式の下部走行体１の上に、旋回機構２を介して、上部旋回体３を旋回自在に搭載する。
【００１３】
上部旋回体３は、前方中央部に、ブーム４、アーム５、及びバケット６と、それらのそれぞれを駆動するブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９とから構成される掘削アタッチメントを搭載する。また、上部旋回体３は、操作者が乗り込むためのキャビン１０を前部に搭載し、駆動源としてのエンジン（図示せず。）を後部に搭載する。なお、以下では、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、バケットシリンダ９、走行用油圧モータ（図示せず。）、旋回用油圧モータ（図示せず。）等を集合的に「油圧アクチュエータ」と称する。
【００１４】
図２は、図１の油圧ショベルに搭載される油圧回路の構成例を示す概略図である。なお、図２は、高圧油路、パイロット油路、及び電気駆動・制御系をそれぞれ実線、破線、及び点線で示すものとする。
【００１５】
実施例において、油圧回路は、エンジンによって駆動される二つのメインポンプ１２Ｌ、１２Ｒから、センターバイパス油路４０Ｌ、４０Ｒのそれぞれを経て油タンクまで圧油を循環させる。
【００１６】
メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒは、高圧油路を介して圧油を制御弁１５０、及び流量制御弁１５１〜１５９のそれぞれに供給するための装置であり、例えば、斜板式可変容量型油圧ポンプである。なお、本実施例において、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒのポンプ制御方式には、ネガティブコントロール制御が採用されているが、ポジティブコントロール制御、ロードセンシング制御等の他の制御方式が採用されてもよい。
【００１７】
レギュレータ１３Ｌ、１３Ｒは、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの吐出量を制御するための装置であり、例えば、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの斜板傾転角を調節することによって、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの単位時間当たりの吐出量を制御する。
【００１８】
センターバイパス油路４０Ｌは、流量制御弁１５１、１５３、１５５、１５７及び１５８を連通する高圧油路であり、最も下流にある流量制御弁１５８と圧油タンクとの間にネガティブコントロール絞り２０Ｌを備える。
【００１９】
センターバイパス油路４０Ｒは、制御弁１５０、流量制御弁１５２、１５４、１５６、及び１５９を連通する高圧油路であり、最も下流にある流量制御弁１５９と圧油タンクとの間にネガティブコントロール絞り２０Ｒを備える。
【００２０】
メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒが吐出した圧油の流れは、ネガティブコントロール絞り２０Ｌ、２０Ｒで制限される。そのため、ネガティブコントロール絞り２０Ｌ、２０Ｒは、レギュレータ１３Ｌ、１３Ｒを制御するための制御圧（以下、「ネガコン圧」とする。）を発生させる。
【００２１】
ネガコン圧油路４１Ｌ、４１Ｒは、ネガティブコントロール絞り２０Ｌ、２０Ｒの上流で発生させたネガコン圧をレギュレータ１３Ｌ、１３Ｒに伝達するためのパイロット油路である。
【００２２】
レギュレータ１３Ｌ、１３Ｒは、ネガコン圧に応じてメインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの斜板傾転角を調節することによって、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの吐出量を制御する。また、レギュレータ１３Ｌ、１３Ｒは、導入されるネガコン圧が大きいほどメインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの吐出量を減少させ、導入されるネガコン圧が小さいほどメインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの吐出量を増大させるようにする。
【００２３】
具体的には、油圧ショベルにおける油圧アクチュエータが何れも操作されていない場合（以下、「待機モード」とする。）、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒが吐出する圧油は、センターバイパス油路４０Ｌ、４０Ｒを通ってネガティブコントロール絞り２０Ｌ、２０Ｒに至る。そして、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒが吐出する圧油の流れは、ネガティブコントロール絞り２０Ｌ、２０Ｒの上流で発生するネガコン圧を増大させる。その結果、レギュレータ１３Ｌ、１３Ｒは、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの吐出量を許容最小吐出量まで減少させ、吐出した圧油がセンターバイパス油路４０Ｌ、４０Ｒを通過する際の圧力損失（ポンピングロス）を抑制するようにする。
【００２４】
一方、油圧ショベルにおける何れかの油圧アクチュエータが操作された場合、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒが吐出する圧油は、操作対象の油圧アクチュエータに対応する流量制御弁を介して、操作対象の油圧アクチュエータに流れ込む。そして、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒが吐出する圧油の流れは、ネガティブコントロール絞り２０Ｌ、２０Ｒに至る量を減少或いは消滅させ、ネガティブコントロール絞り２０Ｌ、２０Ｒの上流で発生するネガコン圧を低下させる。その結果、低下したネガコン圧を受けるレギュレータ１３Ｌ、１３Ｒは、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの吐出量を増大させ、操作対象の油圧アクチュエータに十分な圧油を循環させ、操作対象の油圧アクチュエータの駆動を確かなものとする。
【００２５】
上述のような構成により、図２の油圧システムは、待機モードにおいては、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒにおける無駄なエネルギ消費（メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒが吐出する圧油がセンターバイパス油路４０Ｌ、４０Ｒで発生させるポンピングロス）を抑制することができる。
【００２６】
また、図２の油圧システムは、油圧アクチュエータを駆動する場合には、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒから必要十分な圧油を駆動対象の油圧アクチュエータに確実に供給できるようにする。
【００２７】
制御弁１５０は、走行直進弁であり、下部走行体２を駆動する左右の走行用油圧モータ（図示せず。）とそれ以外の他の油圧アクチュエータとが同時に操作された場合に作動するスプール弁である。具体的には、制御弁１５０は、下部走行体２の直進性を高めるべくメインポンプ１２Ｌのみから流量制御弁１５１及び流量制御弁１５２のそれぞれに圧油を循環させるために圧油の流れを切り替えることができる。
【００２８】
流量制御弁１５１は、メインポンプ１２Ｌが吐出する圧油を左側走行用油圧モータ（図示せず。）で循環させるために圧油の流れを切り替えるスプール弁であり、流量制御弁１５２は、メインポンプ１２Ｌ又は１２Ｒが吐出する圧油を右側走行用油圧モータ（図示せず。）で循環させるために圧油の流れを切り替えるスプール弁である。
【００２９】
流量制御弁１５３は、メインポンプ１２Ｌ又は１２Ｒが吐出する圧油を旋回用油圧モータ（図示せず。）で循環させるために圧油の流れを切り替えるスプール弁である。
【００３０】
流量制御弁１５４は、メインポンプ１２Ｒが吐出する圧油をバケットシリンダ９へ供給し、且つ、バケットシリンダ９内の圧油を油タンクへ排出するためのスプール弁である。
【００３１】
流量制御弁１５５は、油圧モータ又は油圧シリンダを駆動するために利用可能な予備のスプール弁である。
【００３２】
流量制御弁１５６、１５７は、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒが吐出する圧油をブームシリンダ７へ供給し、且つ、ブームシリンダ７内の圧油を油タンクへ排出するために圧油の流れを切り替えるスプール弁である。なお、流量制御弁１５６は、ブーム操作レバー１６Ｂが操作された場合に常に作動するスプール弁（以下、「第一ブーム流量制御弁」とする。）である。また、流量制御弁１５７は、ブーム操作レバー１６Ｂが所定のレバー操作量以上で上げ方向に操作された場合にのみ作動するスプール弁（以下、「第二ブーム流量制御弁」とする。）である。
【００３３】
流量制御弁１５８、１５９は、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒが吐出する圧油をアームシリンダ８へ供給し、且つ、アームシリンダ８内の圧油を油タンクへ排出するために圧油の流れを切り替えるスプール弁である。なお、流量制御弁１５８は、アーム操作レバー１６Ａが操作された場合に常に作動する弁（以下、「第一アーム流量制御弁」とする。）である。また、流量制御弁１５９は、アーム操作レバー１６Ａが所定のレバー操作量以上で操作された場合にのみ作動する弁（以下、「第二アーム流量制御弁」とする。）である。
【００３４】
アーム操作レバー１６Ａは、アーム５を操作するための操作装置であって、コントロールポンプ（図示せず。）が吐出する圧油を利用して、レバー操作量に応じたパイロット圧を第一アーム流量制御弁１５８及び第二アーム流量制御弁１５９のそれぞれにおける左右何れかのパイロットポートに導入させる。
【００３５】
ブーム操作レバー１６Ｂは、ブーム４を操作するための操作装置であって、コントロールポンプが吐出する圧油を利用して、レバー操作量に応じたパイロット圧を第一ブーム流量制御弁１５６及び第二ブーム流量制御弁１５７のそれぞれにおける左右何れかのパイロットポートに導入させる。
【００３６】
バケット操作レバー１６Ｃは、バケット６を操作するための操作装置であって、コントロールポンプが吐出する圧油を利用して、レバー操作量に応じたパイロット圧を流量制御弁１５４の左右何れかのパイロットポートに導入させる。
【００３７】
アームパイロット圧センサ１７Ａは、操作量検出部の一例であり、アーム操作レバー１６Ａのレバー操作量をパイロット圧の圧力値として検出する圧力センサであって、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。
【００３８】
ブームパイロット圧センサ１７Ｂは、操作量検出部の一例であり、ブーム操作レバー１６Ｂのレバー操作量をパイロット圧の圧力値として検出する圧力センサであって、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。
【００３９】
バケットパイロット圧センサ１７Ｃは、操作量検出部の一例であり、バケット操作レバー１６Ｃのレバー操作量をパイロット圧の圧力値として検出する圧力センサであって、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。
【００４０】
吐出圧センサ１７Ｄ、１７Ｅは、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの吐出圧を検出する圧力センサであり、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。
【００４１】
左右走行レバー（又はペダル）及び旋回操作レバー（何れも図示せず。）はそれぞれ、下部走行体２の走行、及び、上部旋回体３の旋回を操作するための操作装置である。これらの操作装置は、アーム操作レバー１６Ａ等と同様に、コントロールポンプが吐出する圧油を利用して、レバー操作量（又はペダル操作量）に応じたパイロット圧を左右の走行用油圧モータ及び旋回用油圧モータのそれぞれに対応する流量制御弁の左右何れかのパイロットポートに導入させる。また、これらの操作装置のそれぞれに対する操作者の操作内容（レバー操作方向及びレバー操作量である。）は、圧力センサ１７Ａ〜１７Ｃと同様に、対応する圧力センサによって圧力の形で検出され、検出値がコントローラ３０に対して出力される。
【００４２】
メインリリーフ弁１８は、メインポンプ１２Ｌ又は１２Ｒの吐出圧が所定のリリーフ圧以上となった場合に圧油を油タンクに排出して吐出圧を所定のリリーフ圧未満に制御する安全弁である。
【００４３】
リリーフ弁１９Ｌ、１９Ｒは、ネガティブコントロール絞り２０Ｌ、２０Ｒの上流におけるネガコン圧が所定のリリーフ圧以上となった場合に圧油を油タンクに排出してネガコン圧を所定のリリーフ圧未満に制御する安全弁である。
【００４４】
比例電磁弁２１は、ネガコン圧とは別に、レギュレータ１３Ｌ、１３Ｒを制御するための装置であり、例えば、コントローラ３０からの制御指令電流に応じて出力圧を変化させる比例電磁弁である。
【００４５】
比例電磁弁２１は、例えば、制御指令電流の値が大きいほど、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒのポンプ吐出量Ｑを増大させるようにレギュレータ１３Ｌ、１３Ｒを制御する。なお、比例電磁弁２１は、制御指令電流の値が小さいほど、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒのポンプ吐出量Ｑを増大させるようにレギュレータ１３Ｌ、１３Ｒを制御するようにしてもよい。
【００４６】
コントローラ３０は、油圧回路を制御するための制御装置であり、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ(Random Access Memory)、ＲＯＭ（Read Only Memory）等を備え、さらに、圧力センサ１７Ａ〜１７Ｅ等の出力信号が入力される入力部、比例電磁弁２１等の制御指令電流を出力する出力部等を備えたコンピュータで構成される。
【００４７】
また、コントローラ３０は、過負荷状態予測部３００、ポンプ入力トルク制御部３０１、及びポンプ入力トルク調整部３０２のそれぞれに対応するプログラムをＲＯＭ等の不揮発性記憶媒体から読み出してＲＡＭ等の揮発性記憶媒体に展開しながら、それぞれに対応する処理をＣＰＵに実行させる。
【００４８】
具体的には、コントローラ３０は、圧力センサ１７Ａ〜１７Ｅ等が出力する検出値を受信し、それら検出値に基づいて過負荷状態予測部３００、ポンプ入力トルク制御部３０１、及びポンプ入力トルク調整部３０２のそれぞれによる処理を実行する。
【００４９】
その後、コントローラ３０は、過負荷状態予測部３００、ポンプ入力トルク制御部３０１、及びポンプ入力トルク調整部３０２のそれぞれの処理結果に応じた制御指令電流を適宜に比例電磁弁２１に対して出力する。
【００５０】
過負荷状態予測部３００は、過負荷状態を予測するための機能要素であり、例えば、圧力センサ１７Ａ〜１７Ｅ等が出力する検出値に基づいて過負荷状態を予測する。
【００５１】
「過負荷状態」とは、ポンプ吐出圧Ｐとポンプ吐出量Ｑとの積で表されるポンプ入力トルクが所定の設定トルク（例えば、最大ポンプ入力トルクＴｍａｘである。）を上回る状態をいう。
【００５２】
具体的には、過負荷状態予測部３００は、アームパイロット圧センサ１７Ａ、ブームパイロット圧センサ１７Ｂ、バケットパイロット圧センサ１７Ｃ等のパイロット圧センサの出力に基づいて、アーム操作レバー１６Ａ、ブーム操作レバー１６Ｂ、バケット操作レバー１６Ｃ等の操作装置の操作量を検出する。そして、過負荷状態予測部３００は、操作装置の操作量の変化率（単位時間当たりの操作量の変化）が閾値を上回った場合に、過負荷状態の発生を予測する。
【００５３】
また、過負荷状態予測部３００は、吐出圧センサ１７Ｄ、１７Ｅの出力に基づいてメインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの吐出圧を検出し、吐出圧の上昇率（単位時間当たりの圧力の変化）が閾値を上回った場合に、過負荷状態の発生を予測するようにしてもよい。
【００５４】
ポンプ入力トルク制御部３０１は、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒが出力可能なポンプ入力トルクを設定トルク（例えば、最大ポンプ入力トルクＴｍａｘである。）以下に制御するための機能要素であり、例えば、ＲＯＭ等に記憶された所定のポンプ特性線図（Ｐ−Ｑ線図）を参照しながら、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒのポンプ入力トルクを最大ポンプ入力トルクＴｍａｘ以下に制御する。メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒのポンプ入力トルクがエンジンの出力トルクを超えないようにするためである。以下、ポンプ入力トルク制御部３０１によるこの制御を「全馬力制御」とする。
【００５５】
具体的には、ポンプ入力トルク制御部３０１は、吐出圧センサ１７Ｄ、１７Ｅの出力に基づいてメインポンプ１２Ｌ、１２Ｒのポンプ吐出圧Ｐを検出し、所定のＰ−Ｑ線図を参照して、最大ポンプ入力トルクＴｍａｘ以下の所定のポンプ入力トルクをもたらすポンプ吐出量Ｑを導き出す。そして、ポンプ入力トルク制御部３０１は、導き出したポンプ吐出量Ｑと現在のポンプ吐出圧Ｐとの積であるポンプ入力トルクに対応する制御指令電流を比例電磁弁２１に対して出力する。比例電磁弁２１は、制御指令電流の値に応じた出力圧をレギュレータ１３Ｌ、１３Ｒに対して適用し、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒのポンプ吐出量が、導き出したポンプ吐出量Ｑとなるようにする。
【００５６】
ポンプ入力トルク調整部３０２は、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒが出力可能なポンプ入力トルクの上限を一時的に低減させる一時的調整を実行するための機能要素である。ポンプ入力トルク調整部３０２は、例えば、過負荷状態予測部３００が過負荷状態を予測した場合に、ポンプ入力トルク制御部３０１が出力する制御指令電流の値を一時的に低減させる。
【００５７】
比例電磁弁２１に対する制御指令電流の一時的な低減は、レギュレータ１３Ｌ、１３Ｒの出力圧の一時的な増大、ひいては、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒのポンプ吐出量の一時的な低減をもたらし、結果として、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒが出力可能なポンプ入力トルクの上限の一時的な低減をもたらす。
【００５８】
図３は、制御指令電流とポンプ入力トルクとの間の関係の一例を説明する図であり、ポンプ入力トルクを横軸に配し、比例電磁弁２１に対して供給される電流を縦軸に配する。
【００５９】
図３で示すように、制御指令電流は、値Ｉ０から値Ｉｍａｘまでの範囲で大きさが可変である。
【００６０】
制御指令電流の値が値Ｉｍａｘの場合に、ポンプ出力制御部３０１は最大ポンプ入力トルクＴｍａｘによる全馬力制御を実行する。
【００６１】
一方、制御指令電流の値が値Ｉ０の場合に、ポンプ出力制御部３０１は最大ポンプ入力トルクＴｍａｘよりも小さいポンプ入力トルクＴ１による全馬力制御を実行する。
【００６２】
このように、制御指令電流の値が小さくなるほど、ポンプ出力制御部３０１が全馬力制御を実行する際の目標となるポンプ入力トルクも小さくなる。
【００６３】
具体的には、ポンプ入力トルク調整部３０２は、過負荷状態予測部３００が過負荷状態を予測した時点で制御指令電流の値Ｉｍａｘを瞬時に所定の下限値Ｉ０まで低減させる。その後、ポンプ入力トルク調整部３０２は、過負荷状態予測部３００が過負荷状態の予測を解除した時点で制御指令電流の値Ｉ０を所定の推移パターンに沿って徐々に元の値Ｉｍａｘまで復帰させる。
【００６４】
また、ポンプ入力トルク調整部３０２は、制御指令電流の値を所定の下限値Ｉ０から元の値Ｉｍａｘまで復帰させる途中であっても、過負荷状態予測部３００が過負荷状態を新たに予測した場合には、制御指令電流の値を再び所定の下限値Ｉ０まで低減させる。過負荷状態が連続的に予測された場合であっても、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒのポンプ入力トルクがエンジンの出力トルクを超えてしまうことがないようにするためである。
【００６５】
なお、以下では、ポンプ入力トルク調整部３０２が制御指令電流の値を下限値Ｉ０に設定する処理を「下限設定処理」とし、ポンプ入力トルク調整部３０２が制御指令電流の値を下限値Ｉ０から元の値Ｉｍａｘに復帰させる処理を「復帰処理」とする。また、下限設定処理を開始するための条件を「開始条件」とし、下限設定処理を終了させて復帰処理を開始させるための条件を「解除条件」とする。
【００６６】
ここで、図４を参照しながら、コントローラ３０が過負荷状態の発生を回避するためにメインポンプ１２Ｌ、１２Ｒのポンプ入力トルクを制御する処理（以下、「ポンプ入力トルク制御処理」とする。）の一例について説明する。なお、図４は、ポンプ入力トルク制御処理の流れを示すフローチャートであり、このポンプ入力トルク制御処理は、油圧ショベルが稼働している場合に、所定周期で繰り返し実行される。また、ポンプ入力トルク制御部３０１は、油圧ショベルが稼働している場合に全馬力制御を継続的に実行しているものとする。
【００６７】
最初に、コントローラ３０は、過負荷状態予測部３００により、操作装置の操作量の変化率が閾値ＴＨ１以上であるか否かを判定する（ステップＳ１）。
【００６８】
操作量の変化率が閾値ＴＨ１未満であると判定した場合（ステップＳ１のＮＯ）、過負荷状態予測部３００は、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの吐出圧の上昇率が閾値ＴＨ２以上であるか否かを判定する（ステップＳ２）。
【００６９】
操作量の変化率が閾値ＴＨ１以上であると判定した場合（ステップＳ１のＹＥＳ）、又は、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの吐出圧の上昇率が閾値ＴＨ２以上であると判定した場合（ステップＳ２のＹＥＳ）、過負荷状態予測部３００は、過負荷予測フラグＦ１がＯＦＦ設定となっているか否かを判定する（ステップＳ３）。なお、過負荷予測フラグＦ１は、油圧ショベルの起動時にリセットされＯＦＦ設定になっているものとする。
【００７０】
過負荷予測フラグＦ１がＯＦＦ設定であると判定した場合（ステップＳ３のＹＥＳ）、コントローラ３０は、ポンプ入力トルク調整部３０２により、下限設定処理の実行を開始し（ステップＳ４）、過負荷予測設定フラグＦ１をＯＮ設定にして（ステップＳ５）、現在のポンプ入力トルク制御処理を一旦終了させる。
【００７１】
なお、過負荷予測フラグＦ１がＯＮ設定であると判定した場合（ステップＳ３のＮＯ）、コントローラ３０は、現在のポンプ入力トルク制御処理をそのまま終了させる。下限設定処理の実行が既に開始されているためである。
【００７２】
一方、操作量の変化率が閾値ＴＨ１未満であり（ステップＳ１のＹＥＳ）、かつ、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの吐出圧の上昇率が閾値ＴＨ２未満であると判定した場合（ステップＳ２のＮＯ）、過負荷状態予測部３００は、過負荷予測フラグＦ１がＯＮ設定となっているか否かを判定する（ステップＳ６）。
【００７３】
過負荷予測フラグＦ１がＯＮ設定であると判定した場合（ステップＳ６のＹＥＳ）、コントローラ３０は、ポンプ入力トルク調整部３０２により、復帰処理の実行を開始し（ステップＳ７）、過負荷予測設定フラグＦ１をＯＦＦ設定にして（ステップＳ８）、現在のポンプ入力トルク制御処理を一旦終了させる。ここで過負荷予測設定フラグＦ１をＯＦＦ設定にすることによって、コントローラ３０は、復帰処理が実行中であり制御指令電流の値が未だ元の値に復帰していない場合であっても、過負荷状態予測部３００により、新たな過負荷状態を予測することができるようになる。
【００７４】
なお、過負荷予測フラグＦ１がＯＦＦ設定であると判定した場合（ステップＳ６のＮＯ）、コントローラ３０は、現在のポンプ入力トルク制御処理をそのまま終了させる。復帰処理の実行が既に開始されているためであり、また、過負荷状態予測部３００による新たな過負荷状態の予測が可能となっているためである。
【００７５】
なお、本実施例において、コントローラ３０は、操作量の変化率が閾値ＴＨ１以上であること、又は、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの吐出圧の上昇率が閾値ＴＨ２以上であることを下限設定処理の開始条件としている。しかしながら、コントローラ３０は、操作量の変化率が閾値ＴＨ１以上であり、かつ、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの吐出圧の上昇率が閾値ＴＨ２以上であることを下限設定処理の開始条件としてもよい。また、コントローラ３０は、他の条件を組み合わせて下限設定処理の開始条件を決定してもよい。
【００７６】
同様に、コントローラ３０は、操作量の変化率が閾値ＴＨ１未満であり、かつ、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの吐出圧の上昇率が閾値ＴＨ２未満であることを下限設定処理の解除条件（過負荷状態の予測の解除条件）としている。しかしながら、コントローラ３０は、何れか一方の条件を下限設定処理の解除条件としてもよい。また、コントローラ３０は、他の条件を組み合わせて下限設定処理の解除条件を決定してもよい。
【００７７】
次に、図５を参照しながら、過負荷予測フラグＦ１及び制御指令電流の推移について説明する。なお、図中の期間Ｘ１は、ポンプ入力トルク調整部３０２による下限設定処理が実行されている期間を示し、図中の期間Ｘ２１、Ｘ２２は、ポンプ入力トルク調整部３０２による復帰処理が実行されている期間を示す。また、期間Ｘ２１は、比較的急な復帰率（単位時間当たりの電流の変化）で制御指令電流の値が増加する第一復帰処理に対応し、期間Ｘ２２は、比較的緩やかな復帰率で制御指令電流の値が増加する第二復帰処理に対応する。
【００７８】
時刻ｔ０において過負荷状態予測部３００により過負荷状態が予測されると、過負荷予測フラグＦ１はＯＮ設定とされ、制御指令電流の値は、ポンプ入力トルク調整部３０２による下限設定処理の実行が開始されることによって、瞬時に値Ｉ０に設定される。その結果、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒが出力可能なポンプ入力トルクの上限が最大ポンプ入力トルクＴｍａｘよりも小さい値Ｔ１に制限され、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒのポンプ入力トルクがエンジンの出力トルクを超えてしまう状況を発生しにくくする。
【００７９】
その後、時刻ｔ１において過負荷状態予測部３００により過負荷状態の予測の解除が判定されるまで、過負荷予測フラグＦ１はＯＮ設定のまま維持され、制御指令電流の値も値Ｉ０のまま維持される。
【００８０】
時刻ｔ１において過負荷状態予測部３００により過負荷状態の予測の解除が判定されると、過負荷予測フラグＦ１はＯＦＦ設定とされ、制御指令電流の値は、ポンプ入力トルク調整部３０２による第一復帰処理が開始されることによって、比較的急な復帰率で増加し始める。
【００８１】
その後、所定時間が経過した時刻ｔ２において、制御指令電流の値は、ポンプ入力トルク調整部３０２による第二復帰処理が開始されることによって、復帰率が比較的緩やかな復帰率に切り替わった上で増加し続ける。
【００８２】
その後、所定時間が経過した時刻ｔ３において、制御指令電流の値は、過負荷状態が予測される前の元の値Ｉｍａｘに復帰する。その結果、ポンプ出力制御部３０１は、最大ポンプ入力トルクＴｍａｘによる全馬力制御を再び実行できるようになる。
【００８３】
時刻ｔ４において過負荷状態予測部３００により新たな過負荷状態が予測されると、過負荷予測フラグＦ１は改めてＯＮ設定とされ、制御指令電流の値は、ポンプ入力トルク調整部３０２による下限設定処理が開始されることによって、瞬時に値Ｉ０に設定される。その結果、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒが出力可能なポンプ入力トルクの上限が最大ポンプ入力トルクＴｍａｘよりも小さい値Ｔ１に再び制限され、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒのポンプ入力トルクがエンジンの出力トルクを超えてしまう状況を発生しにくくする。
【００８４】
その後、時刻ｔ５において過負荷状態予測部３００により過負荷状態の予測の解除が判定されると、過負荷予測フラグＦ１はＯＦＦ設定とされ、制御指令電流の値は、ポンプ入力トルク調整部３０２による第一復帰処理が開始されることによって、比較的急な復帰率で増加し始める。
【００８５】
その後、時刻ｔ６において、第一復帰処理が開始された後で第二復帰処理が開始される前にさらに別の過負荷状態が予測されると、過負荷予測フラグＦ１は再びＯＮ設定とされ、制御指令電流の値は、ポンプ入力トルク調整部３０２による下限設定処理が開始されることによって、再び値Ｉ０に設定される。その結果、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒが出力可能なポンプ入力トルクの上限が最大ポンプ入力トルクＴｍａｘよりも小さい値Ｔ１に再び制限され、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒのポンプ入力トルクがエンジンの出力トルクを超えてしまう状況を発生しにくくする。
【００８６】
その後、時刻ｔ７において過負荷状態予測部３００により過負荷状態の予測の解除が判定されると、過負荷予測フラグＦ１はＯＦＦ設定とされ、制御指令電流の値は、ポンプ入力トルク調整部３０２による第一復帰処理が開始されることによって、比較的急な復帰率で増加し始める。
【００８７】
その後、所定時間が経過した時刻ｔ８において、制御指令電流の値は、ポンプ入力トルク調整部３０２による第二復帰処理が開始されることによって、復帰率が比較的緩やかな復帰率に切り替わった上で増加し続ける。
【００８８】
その後、時刻ｔ９において、第二復帰処理が開始された後で制御指令電流の値が元の値Ｉｍａｘに復帰する前にさらに別の過負荷状態が予測されると、過負荷予測フラグＦ１は再びＯＮ設定とされ、制御指令電流の値は、ポンプ入力トルク調整部３０２による下限設定処理が開始されることによって、再び値Ｉ０に設定される。その結果、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒが出力可能なポンプ入力トルクの上限が最大ポンプ入力トルクＴｍａｘよりも小さい値Ｔ１に再び制限され、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒのポンプ入力トルクがエンジンの出力トルクを超えてしまう状況を発生しにくくする。
【００８９】
このように、コントローラ３０は、下限設定処理及び復帰処理が何れも実行されていないときに加え、復帰処理の実行中であっても、下限設定処理を新たに開始し、制御指令電流の値を値Ｉ０に設定し直すことができる。
【００９０】
次に、図６を参照しながら、全馬力制御の実行中に過負荷状態が予測されたときのポンプ吐出量Ｑの推移について説明する。なお、図６は、ポンプ吐出量Ｑを縦軸に配し、ポンプ吐出圧Ｐを横軸に配したポンプ特性図（Ｐ−Ｑ線図）であり、ポンプ吐出圧Ｐは継続的に上昇するものとする。
【００９１】
最初に、点Ｒ１（ポンプ吐出圧Ｐ１、ポンプ吐出量Ｑ１）のときに過負荷状態予測部３００が過負荷状態を予測すると、制御指令電流が値Ｉ０に設定され、比例電磁弁２１の出力圧が増大する。比例電磁弁２１の出力圧の増大は、ポンプ吐出圧Ｐが値Ｐ１から値Ｐ１Ｖに圧力差Ｄｍａｘだけ擬似的に高められることを意味する。その結果、ポンプ吐出量Ｑ１は、ポンプ入力トルク制御部３０１による最大ポンプ入力トルクＴｍａｘに基づく全馬力制御により、等馬力曲線Ｃ上の点Ｒ１ａＶに対応する値Ｑ１ａに減少する。このとき、実際のポンプ吐出圧Ｐは値Ｐ１のままであり、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒのポンプ入力トルクは、最大ポンプ入力トルクＴｍａｘよりも小さいポンプ入力トルクＴ１による全馬力制御の等馬力曲線ＣＶ上の点Ｒ１ａで表される状態（Ｐ１×Ｑ１ａ）となっている。
【００９２】
その後、ポンプ入力トルク調整部３０２による下限設定処理が実行されている間、見かけ上のポンプ吐出圧Ｐ１Ｖに対応する点Ｒ１ａＶは、等馬力曲線Ｃに沿って点Ｒ２Ｖまで推移し、実際のポンプ吐出圧に対応する点Ｒ１ａは、等馬力曲線ＣＶに沿って点Ｒ２まで推移する。
【００９３】
このとき、過負荷状態の予測が解除されてポンプ入力トルク調整部３０２による復帰処理が開始されると、比例電磁弁２１の出力圧が徐々に減少する。比例電磁弁２１の出力圧の減少は、圧力差Ｄｍａｘの減少を意味する。その結果、見かけ上のポンプ吐出圧に対応する点Ｒ２Ｖが等馬力曲線Ｃに沿って点Ｒ３Ｖ、点Ｒ４Ｖ、点Ｒ５Ｖと推移する間に、実際のポンプ吐出圧に対応する点Ｒ２は、破線で示す経路を辿って圧力差を値Ｄ１、値Ｄ２と減少させながら点Ｒ３、点Ｒ４と推移し、点Ｒ５において等馬力曲線Ｃ上の点Ｒ５Ｖに達する。点Ｒ５（点Ｒ５Ｖ）は、ポンプ入力トルク調整部３０２による復帰処理が完了し、比例電磁弁２１の出力圧が元の状態に戻り、見かけ上のポンプ吐出圧と実際のポンプ吐出圧との間の圧力差がゼロになったことを表す。
【００９４】
このようにして、コントローラ３０は、過負荷状態が予測されたときに下限設定処理を開始し、制御指令電流の値を値Ｉ０に設定してメインポンプ１２Ｌ、１２Ｒが出力可能なポンプ入力トルクを下げ、ポンプ入力トルクがエンジンの出力トルクを超えてしまうのを確実に防止することができる。
【００９５】
次に、図７を参照しながら、復帰処理の実行中に過負荷状態が予測されたときのポンプ吐出量Ｑの推移について説明する。なお、図７は、図６と同様のポンプ特性図（Ｐ−Ｑ線図）であり、ポンプ吐出圧Ｐは継続的に上昇するものとする。また、点Ｒ１から点Ｒ３までの推移は図６の場合と同様であるため、その説明を省略する。
【００９６】
点Ｒ３（ポンプ吐出圧Ｐ３、ポンプ吐出量Ｑ３）のときに過負荷状態予測部３００が再び過負荷状態を予測すると、制御指令電流が再び値Ｉ０に設定され、比例電磁弁２１の出力圧が再び増大する。比例電磁弁２１の出力圧の増大は、ポンプ吐出圧Ｐが値Ｐ３から値Ｐ３Ｖに圧力差Ｄｍａｘだけ擬似的に高められることを意味する。その結果、ポンプ吐出量Ｑ３は、ポンプ入力トルク制御部３０１による最大ポンプ入力トルクＴｍａｘに基づく全馬力制御により、等馬力曲線Ｃ上の点Ｒ３ａＶに対応する値Ｑ３ａに減少する。このとき、実際のポンプ吐出圧Ｐは値Ｐ３のままであり、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒのポンプ入力トルクは、最大ポンプ入力トルクＴｍａｘよりも小さいポンプ入力トルクＴ１による全馬力制御の等馬力曲線ＣＶ上の点Ｒ３ａで表される状態（Ｐ３×Ｑ３ａ）となっている。
【００９７】
その後、ポンプ入力トルク調整部３０２による再度の下限設定処理が実行されている間、見かけ上のポンプ吐出圧Ｐ３Ｖに対応する点Ｒ３ａＶは、等馬力曲線Ｃに沿って点Ｒ６Ｖまで推移し、実際のポンプ吐出圧に対応する点Ｒ３ａは、等馬力曲線ＣＶに沿って点Ｒ６まで推移する。
【００９８】
このとき、過負荷状態の予測が再び解除されてポンプ入力トルク調整部３０２による復帰処理が再び開始されると、比例電磁弁２１の出力圧が徐々に減少する。比例電磁弁２１の出力圧の減少は、圧力差Ｄｍａｘの減少を意味する。その結果、見かけ上のポンプ吐出圧に対応する点Ｒ６Ｖが等馬力曲線Ｃに沿って点Ｒ７Ｖ、点Ｒ８Ｖと推移する間に、実際のポンプ吐出圧に対応する点Ｒ６は、破線で示す経路を辿って圧力差を減少させながら点Ｒ７を通って推移し、点Ｒ８において等馬力曲線Ｃ上の点Ｒ８Ｖに達する。点Ｒ８（点Ｒ８Ｖ）は、ポンプ入力トルク調整部３０２による再度の復帰処理が完了し、比例電磁弁２１の出力圧が下限設定処理前の元の状態に戻り、見かけ上のポンプ吐出圧と実際のポンプ吐出圧との間の圧力差がゼロになったことを表す。
【００９９】
このようにして、コントローラ３０は、復帰処理の実行中であっても、下限設定処理を新たに開始し、制御指令電流の値を値Ｉ０に設定し直してメインポンプ１２Ｌ、１２Ｒが出力可能なポンプ入力トルクを下げ直し、ポンプ入力トルクがエンジンの出力トルクを超えてしまうのを確実に防止することができる。
【０１００】
以上の構成により、上述の実施例に係る油圧ショベルは、短時間に連続して発生し得る過負荷状態にも適切に対応し、ポンプ入力トルクがエンジンの出力トルクを超えるのを防止することができる。その結果、上述の実施例に係る油圧ショベルは、操作装置の急操作や負荷の急上昇によるポンプ吐出圧の急上昇に起因するエンジン回転数の低下を防止することができ、ひいては、低下したエンジン回転数を復帰させるために燃料が消費されるのを防止して燃費を向上させることができる。
【０１０１】
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなしに上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
【０１０２】
例えば、上述の実施例において、操作量検出部１７Ａ〜１７Ｃは、操作レバー１６Ａ〜１６Ｃのレバー操作量をパイロット圧の圧力値として検出するが、ポテンショメータ等の他のセンサを用いて操作量を他の物理量（例えば、電圧、電流、角度等である。）として検出するようにしてもよい。
【０１０３】
また、上述の実施例において、コントローラ３０は、油圧ショベルに搭載されるが、旋回用油圧モータの代わりに旋回用電動モータを搭載するハイブリッド式ショベルに搭載されてもよい。
【符号の説明】
【０１０４】
１・・・下部走行体
２・・・旋回機構
３・・・上部旋回体
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・・・キャビン
１２Ｌ、１２Ｒ・・・メインポンプ
１３Ｌ、１３Ｒ・・・レギュレータ
１６Ａ・・・アーム操作レバー
１６Ｂ・・・ブーム操作レバー
１６Ｃ・・・バケット操作レバー
１７Ａ・・・アーム開きパイロット圧センサ
１７Ｂ・・・ブーム下げパイロット圧センサ
１７Ｃ・・・バケット閉じパイロット圧センサ
１７Ｄ、１７Ｅ・・・吐出圧センサ
１８・・・メインリリーフ弁
１９Ｌ、１９Ｒ・・・リリーフ弁
２０Ｌ、２０Ｒ・・・ネガティブコントロール絞り
２１・・・比例電磁弁
３０・・・コントローラ
４０Ｌ、４０Ｒ・・・センターバイパス油路
４１Ｌ、４１Ｒ・・・ネガコン圧油路
１５０・・・制御弁（走行直進弁）
１５１〜１５９・・・流量制御弁
３００・・・過負荷状態予測部
３０１・・・ポンプ入力トルク制御部
３０２・・・ポンプ入力トルク調整部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジン駆動の油圧ポンプに接続される油圧回路を制御する油圧回路制御装置を備えた建設機械に関し、特に、油圧ポンプのポンプ入力トルクが所定の設定トルクを上回る過負荷状態が発生するのを抑制する油圧回路制御装置を備えた建設機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、油圧ポンプの吐出圧の上昇率が所定値以上となった場合に、油圧ポンプのポンプ入力トルクを一時的に低減させる一時的調整を実行する過負荷防止回路を備えた建設機械が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
この過負荷防止回路は、油圧ポンプの吐出圧の上昇率が所定値以上となった場合に、油圧ポンプの吐出量を瞬時に低減させることによってポンプ入力トルクを所定の下限値まで低減させる。その後に、過負荷防止回路は、油圧ポンプの吐出量を徐々に増加させることによって入力トルクを所定の増加パターンに沿って元の値まで徐々に増加させる。これにより、過負荷防止回路は、過負荷状態の発生を抑制する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−５４９０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１は、単発的に発生し得る過負荷状態に対する処理を開示するのみであり、短時間に連続して発生し得る過負荷状態に対する処理を開示することはない。
【０００６】
このため、ポンプ入力トルクを所定の下限値まで低減させた後、元の値に戻すまでの間に再び油圧ポンプの吐出圧の上昇率が所定値以上となった場合、ポンプ入力トルクがエンジン出力トルクを上回ってしまい、エンジン回転数が急減し、それを復帰させるために燃料消費量が急増して燃費が悪化するという問題が生じる虞がある。
【０００７】
上述の点に鑑み、本発明は、短時間に連続して発生し得る過負荷状態にも対応可能な油圧回路制御装置を備えた建設機械を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の目的を達成するために、本発明の実施例に係る建設機械は、エンジン駆動の油圧ポンプに接続される油圧回路を制御する油圧回路制御装置を備えた建設機械であって、前記油圧ポンプのポンプ入力トルクが所定の設定トルクを上回る過負荷状態を予測する過負荷状態予測部と、前記油圧ポンプのポンプ入力トルクを前記所定の設定トルク以下に制御するポンプ入力トルク制御部と、前記油圧ポンプのポンプ入力トルクを一時的に低減させる一時的調整を実行するポンプ入力トルク調整部と、を備え、前記ポンプ入力トルク調整部は、前記一時的調整が既に実行中であるか否かにかかわらず、過負荷状態が予測される度に、前記油圧ポンプのポンプ入力トルクを一時的に低下させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
上述の手段により、本発明は、ポンプ入力トルクを一時的に低減させる一時的調整が既に実行中であるか否かにかかわらず、過負荷状態が予測される度に、ポンプ入力トルクを一時的に低下させるので、過負荷状態が短時間に連続して発生したとしてもポンプ入力トルクがエンジン出力トルクを上回ることを抑止し得る油圧回路制御装置を備えた建設機械を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施例に係る油圧ショベルを示す側面図である。
【図２】図１の油圧ショベルに搭載される油圧回路の構成例を示す概略図である。
【図３】制御指令電流とポンプ入力トルクとの間の関係の一例を説明する図である。
【図４】ポンプ入力トルク制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図５】過負荷予測フラグ及び制御指令電流の推移を示す図である。
【図６】全馬力制御の実行中に過負荷状態が予測されたときのポンプ吐出量の推移を説明するポンプ特性図（Ｐ−Ｑ線図）である。
【図７】復帰処理の実行中に過負荷状態が予測されたときのポンプ吐出量の推移を説明するポンプ特性図（Ｐ−Ｑ線図）である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施例について説明する。
【実施例】
【００１２】
図１は、本発明の実施例に係る油圧ショベルを示す側面図である。油圧ショベルは、クローラ式の下部走行体１の上に、旋回機構２を介して、上部旋回体３を旋回自在に搭載する。
【００１３】
上部旋回体３は、前方中央部に、ブーム４、アーム５、及びバケット６と、それらのそれぞれを駆動するブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９とから構成される掘削アタッチメントを搭載する。また、上部旋回体３は、操作者が乗り込むためのキャビン１０を前部に搭載し、駆動源としてのエンジン（図示せず。）を後部に搭載する。なお、以下では、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、バケットシリンダ９、走行用油圧モータ（図示せず。）、旋回用油圧モータ（図示せず。）等を集合的に「油圧アクチュエータ」と称する。
【００１４】
図２は、図１の油圧ショベルに搭載される油圧回路の構成例を示す概略図である。なお、図２は、高圧油路、パイロット油路、及び電気駆動・制御系をそれぞれ実線、破線、及び点線で示すものとする。
【００１５】
実施例において、油圧回路は、エンジンによって駆動される二つのメインポンプ１２Ｌ、１２Ｒから、センターバイパス油路４０Ｌ、４０Ｒのそれぞれを経て油タンクまで圧油を循環させる。
【００１６】
メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒは、高圧油路を介して圧油を制御弁１５０、及び流量制御弁１５１〜１５９のそれぞれに供給するための装置であり、例えば、斜板式可変容量型油圧ポンプである。なお、本実施例において、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒのポンプ制御方式には、ネガティブコントロール制御が採用されているが、ポジティブコントロール制御、ロードセンシング制御等の他の制御方式が採用されてもよい。
【００１７】
レギュレータ１３Ｌ、１３Ｒは、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの吐出量を制御するための装置であり、例えば、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの斜板傾転角を調節することによって、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの単位時間当たりの吐出量を制御する。
【００１８】
センターバイパス油路４０Ｌは、流量制御弁１５１、１５３、１５５、１５７及び１５８を連通する高圧油路であり、最も下流にある流量制御弁１５８と圧油タンクとの間にネガティブコントロール絞り２０Ｌを備える。
【００１９】
センターバイパス油路４０Ｒは、制御弁１５０、流量制御弁１５２、１５４、１５６、及び１５９を連通する高圧油路であり、最も下流にある流量制御弁１５９と圧油タンクとの間にネガティブコントロール絞り２０Ｒを備える。
【００２０】
メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒが吐出した圧油の流れは、ネガティブコントロール絞り２０Ｌ、２０Ｒで制限される。そのため、ネガティブコントロール絞り２０Ｌ、２０Ｒは、レギュレータ１３Ｌ、１３Ｒを制御するための制御圧（以下、「ネガコン圧」とする。）を発生させる。
【００２１】
ネガコン圧油路４１Ｌ、４１Ｒは、ネガティブコントロール絞り２０Ｌ、２０Ｒの上流で発生させたネガコン圧をレギュレータ１３Ｌ、１３Ｒに伝達するためのパイロット油路である。
【００２２】
レギュレータ１３Ｌ、１３Ｒは、ネガコン圧に応じてメインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの斜板傾転角を調節することによって、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの吐出量を制御する。また、レギュレータ１３Ｌ、１３Ｒは、導入されるネガコン圧が大きいほどメインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの吐出量を減少させ、導入されるネガコン圧が小さいほどメインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの吐出量を増大させるようにする。
【００２３】
具体的には、油圧ショベルにおける油圧アクチュエータが何れも操作されていない場合（以下、「待機モード」とする。）、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒが吐出する圧油は、センターバイパス油路４０Ｌ、４０Ｒを通ってネガティブコントロール絞り２０Ｌ、２０Ｒに至る。そして、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒが吐出する圧油の流れは、ネガティブコントロール絞り２０Ｌ、２０Ｒの上流で発生するネガコン圧を増大させる。その結果、レギュレータ１３Ｌ、１３Ｒは、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの吐出量を許容最小吐出量まで減少させ、吐出した圧油がセンターバイパス油路４０Ｌ、４０Ｒを通過する際の圧力損失（ポンピングロス）を抑制するようにする。
【００２４】
一方、油圧ショベルにおける何れかの油圧アクチュエータが操作された場合、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒが吐出する圧油は、操作対象の油圧アクチュエータに対応する流量制御弁を介して、操作対象の油圧アクチュエータに流れ込む。そして、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒが吐出する圧油の流れは、ネガティブコントロール絞り２０Ｌ、２０Ｒに至る量を減少或いは消滅させ、ネガティブコントロール絞り２０Ｌ、２０Ｒの上流で発生するネガコン圧を低下させる。その結果、低下したネガコン圧を受けるレギュレータ１３Ｌ、１３Ｒは、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの吐出量を増大させ、操作対象の油圧アクチュエータに十分な圧油を循環させ、操作対象の油圧アクチュエータの駆動を確かなものとする。
【００２５】
上述のような構成により、図２の油圧システムは、待機モードにおいては、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒにおける無駄なエネルギ消費（メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒが吐出する圧油がセンターバイパス油路４０Ｌ、４０Ｒで発生させるポンピングロス）を抑制することができる。
【００２６】
また、図２の油圧システムは、油圧アクチュエータを駆動する場合には、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒから必要十分な圧油を駆動対象の油圧アクチュエータに確実に供給できるようにする。
【００２７】
制御弁１５０は、走行直進弁であり、下部走行体２を駆動する左右の走行用油圧モータ（図示せず。）とそれ以外の他の油圧アクチュエータとが同時に操作された場合に作動するスプール弁である。具体的には、制御弁１５０は、下部走行体２の直進性を高めるべくメインポンプ１２Ｌのみから流量制御弁１５１及び流量制御弁１５２のそれぞれに圧油を循環させるために圧油の流れを切り替えることができる。
【００２８】
流量制御弁１５１は、メインポンプ１２Ｌが吐出する圧油を左側走行用油圧モータ（図示せず。）で循環させるために圧油の流れを切り替えるスプール弁であり、流量制御弁１５２は、メインポンプ１２Ｌ又は１２Ｒが吐出する圧油を右側走行用油圧モータ（図示せず。）で循環させるために圧油の流れを切り替えるスプール弁である。
【００２９】
流量制御弁１５３は、メインポンプ１２Ｌ又は１２Ｒが吐出する圧油を旋回用油圧モータ（図示せず。）で循環させるために圧油の流れを切り替えるスプール弁である。
【００３０】
流量制御弁１５４は、メインポンプ１２Ｒが吐出する圧油をバケットシリンダ９へ供給し、且つ、バケットシリンダ９内の圧油を油タンクへ排出するためのスプール弁である。
【００３１】
流量制御弁１５５は、油圧モータ又は油圧シリンダを駆動するために利用可能な予備のスプール弁である。
【００３２】
流量制御弁１５６、１５７は、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒが吐出する圧油をブームシリンダ７へ供給し、且つ、ブームシリンダ７内の圧油を油タンクへ排出するために圧油の流れを切り替えるスプール弁である。なお、流量制御弁１５６は、ブーム操作レバー１６Ｂが操作された場合に常に作動するスプール弁（以下、「第一ブーム流量制御弁」とする。）である。また、流量制御弁１５７は、ブーム操作レバー１６Ｂが所定のレバー操作量以上で上げ方向に操作された場合にのみ作動するスプール弁（以下、「第二ブーム流量制御弁」とする。）である。
【００３３】
流量制御弁１５８、１５９は、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒが吐出する圧油をアームシリンダ８へ供給し、且つ、アームシリンダ８内の圧油を油タンクへ排出するために圧油の流れを切り替えるスプール弁である。なお、流量制御弁１５８は、アーム操作レバー１６Ａが操作された場合に常に作動する弁（以下、「第一アーム流量制御弁」とする。）である。また、流量制御弁１５９は、アーム操作レバー１６Ａが所定のレバー操作量以上で操作された場合にのみ作動する弁（以下、「第二アーム流量制御弁」とする。）である。
【００３４】
アーム操作レバー１６Ａは、アーム５を操作するための操作装置であって、コントロールポンプ（図示せず。）が吐出する圧油を利用して、レバー操作量に応じたパイロット圧を第一アーム流量制御弁１５８及び第二アーム流量制御弁１５９のそれぞれにおける左右何れかのパイロットポートに導入させる。
【００３５】
ブーム操作レバー１６Ｂは、ブーム４を操作するための操作装置であって、コントロールポンプが吐出する圧油を利用して、レバー操作量に応じたパイロット圧を第一ブーム流量制御弁１５６及び第二ブーム流量制御弁１５７のそれぞれにおける左右何れかのパイロットポートに導入させる。
【００３６】
バケット操作レバー１６Ｃは、バケット６を操作するための操作装置であって、コントロールポンプが吐出する圧油を利用して、レバー操作量に応じたパイロット圧を流量制御弁１５４の左右何れかのパイロットポートに導入させる。
【００３７】
アームパイロット圧センサ１７Ａは、操作量検出部の一例であり、アーム操作レバー１６Ａのレバー操作量をパイロット圧の圧力値として検出する圧力センサであって、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。
【００３８】
ブームパイロット圧センサ１７Ｂは、操作量検出部の一例であり、ブーム操作レバー１６Ｂのレバー操作量をパイロット圧の圧力値として検出する圧力センサであって、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。
【００３９】
バケットパイロット圧センサ１７Ｃは、操作量検出部の一例であり、バケット操作レバー１６Ｃのレバー操作量をパイロット圧の圧力値として検出する圧力センサであって、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。
【００４０】
吐出圧センサ１７Ｄ、１７Ｅは、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの吐出圧を検出する圧力センサであり、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。
【００４１】
左右走行レバー（又はペダル）及び旋回操作レバー（何れも図示せず。）はそれぞれ、下部走行体２の走行、及び、上部旋回体３の旋回を操作するための操作装置である。これらの操作装置は、アーム操作レバー１６Ａ等と同様に、コントロールポンプが吐出する圧油を利用して、レバー操作量（又はペダル操作量）に応じたパイロット圧を左右の走行用油圧モータ及び旋回用油圧モータのそれぞれに対応する流量制御弁の左右何れかのパイロットポートに導入させる。また、これらの操作装置のそれぞれに対する操作者の操作内容（レバー操作方向及びレバー操作量である。）は、圧力センサ１７Ａ〜１７Ｃと同様に、対応する圧力センサによって圧力の形で検出され、検出値がコントローラ３０に対して出力される。
【００４２】
メインリリーフ弁１８は、メインポンプ１２Ｌ又は１２Ｒの吐出圧が所定のリリーフ圧以上となった場合に圧油を油タンクに排出して吐出圧を所定のリリーフ圧未満に制御する安全弁である。
【００４３】
リリーフ弁１９Ｌ、１９Ｒは、ネガティブコントロール絞り２０Ｌ、２０Ｒの上流におけるネガコン圧が所定のリリーフ圧以上となった場合に圧油を油タンクに排出してネガコン圧を所定のリリーフ圧未満に制御する安全弁である。
【００４４】
比例電磁弁２１は、ネガコン圧とは別に、レギュレータ１３Ｌ、１３Ｒを制御するための装置であり、例えば、コントローラ３０からの制御指令電流に応じて出力圧を変化させる比例電磁弁である。
【００４５】
比例電磁弁２１は、例えば、制御指令電流の値が大きいほど、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒのポンプ吐出量Ｑを増大させるようにレギュレータ１３Ｌ、１３Ｒを制御する。なお、比例電磁弁２１は、制御指令電流の値が小さいほど、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒのポンプ吐出量Ｑを増大させるようにレギュレータ１３Ｌ、１３Ｒを制御するようにしてもよい。
【００４６】
コントローラ３０は、油圧回路を制御するための制御装置であり、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ(Random Access Memory)、ＲＯＭ（Read Only Memory）等を備え、さらに、圧力センサ１７Ａ〜１７Ｅ等の出力信号が入力される入力部、比例電磁弁２１等の制御指令電流を出力する出力部等を備えたコンピュータで構成される。
【００４７】
また、コントローラ３０は、過負荷状態予測部３００、ポンプ入力トルク制御部３０１、及びポンプ入力トルク調整部３０２のそれぞれに対応するプログラムをＲＯＭ等の不揮発性記憶媒体から読み出してＲＡＭ等の揮発性記憶媒体に展開しながら、それぞれに対応する処理をＣＰＵに実行させる。
【００４８】
具体的には、コントローラ３０は、圧力センサ１７Ａ〜１７Ｅ等が出力する検出値を受信し、それら検出値に基づいて過負荷状態予測部３００、ポンプ入力トルク制御部３０１、及びポンプ入力トルク調整部３０２のそれぞれによる処理を実行する。
【００４９】
その後、コントローラ３０は、過負荷状態予測部３００、ポンプ入力トルク制御部３０１、及びポンプ入力トルク調整部３０２のそれぞれの処理結果に応じた制御指令電流を適宜に比例電磁弁２１に対して出力する。
【００５０】
過負荷状態予測部３００は、過負荷状態を予測するための機能要素であり、例えば、圧力センサ１７Ａ〜１７Ｅ等が出力する検出値に基づいて過負荷状態を予測する。
【００５１】
「過負荷状態」とは、ポンプ吐出圧Ｐとポンプ吐出量Ｑとの積で表されるポンプ入力トルクが所定の設定トルク（例えば、最大ポンプ入力トルクＴｍａｘである。）を上回る状態をいう。
【００５２】
具体的には、過負荷状態予測部３００は、アームパイロット圧センサ１７Ａ、ブームパイロット圧センサ１７Ｂ、バケットパイロット圧センサ１７Ｃ等のパイロット圧センサの出力に基づいて、アーム操作レバー１６Ａ、ブーム操作レバー１６Ｂ、バケット操作レバー１６Ｃ等の操作装置の操作量を検出する。そして、過負荷状態予測部３００は、操作装置の操作量の変化率（単位時間当たりの操作量の変化）が閾値を上回った場合に、過負荷状態の発生を予測する。
【００５３】
また、過負荷状態予測部３００は、吐出圧センサ１７Ｄ、１７Ｅの出力に基づいてメインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの吐出圧を検出し、吐出圧の上昇率（単位時間当たりの圧力の変化）が閾値を上回った場合に、過負荷状態の発生を予測するようにしてもよい。
【００５４】
ポンプ入力トルク制御部３０１は、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒが出力可能なポンプ入力トルクを設定トルク（例えば、最大ポンプ入力トルクＴｍａｘである。）以下に制御するための機能要素であり、例えば、ＲＯＭ等に記憶された所定のポンプ特性線図（Ｐ−Ｑ線図）を参照しながら、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒのポンプ入力トルクを最大ポンプ入力トルクＴｍａｘ以下に制御する。メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒのポンプ入力トルクがエンジンの出力トルクを超えないようにするためである。以下、ポンプ入力トルク制御部３０１によるこの制御を「全馬力制御」とする。
【００５５】
具体的には、ポンプ入力トルク制御部３０１は、吐出圧センサ１７Ｄ、１７Ｅの出力に基づいてメインポンプ１２Ｌ、１２Ｒのポンプ吐出圧Ｐを検出し、所定のＰ−Ｑ線図を参照して、最大ポンプ入力トルクＴｍａｘ以下の所定のポンプ入力トルクをもたらすポンプ吐出量Ｑを導き出す。そして、ポンプ入力トルク制御部３０１は、導き出したポンプ吐出量Ｑと現在のポンプ吐出圧Ｐとの積であるポンプ入力トルクに対応する制御指令電流を比例電磁弁２１に対して出力する。比例電磁弁２１は、制御指令電流の値に応じた出力圧をレギュレータ１３Ｌ、１３Ｒに対して適用し、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒのポンプ吐出量が、導き出したポンプ吐出量Ｑとなるようにする。
【００５６】
ポンプ入力トルク調整部３０２は、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒが出力可能なポンプ入力トルクの上限を一時的に低減させる一時的調整を実行するための機能要素である。ポンプ入力トルク調整部３０２は、例えば、過負荷状態予測部３００が過負荷状態を予測した場合に、ポンプ入力トルク制御部３０１が出力する制御指令電流の値を一時的に低減させる。
【００５７】
比例電磁弁２１に対する制御指令電流の一時的な低減は、レギュレータ１３Ｌ、１３Ｒの出力圧の一時的な増大、ひいては、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒのポンプ吐出量の一時的な低減をもたらし、結果として、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒが出力可能なポンプ入力トルクの上限の一時的な低減をもたらす。
【００５８】
図３は、制御指令電流とポンプ入力トルクとの間の関係の一例を説明する図であり、ポンプ入力トルクを横軸に配し、比例電磁弁２１に対して供給される電流を縦軸に配する。
【００５９】
図３で示すように、制御指令電流は、値Ｉ０から値Ｉｍａｘまでの範囲で大きさが可変である。
【００６０】
制御指令電流の値が値Ｉｍａｘの場合に、ポンプ出力制御部３０１は最大ポンプ入力トルクＴｍａｘによる全馬力制御を実行する。
【００６１】
一方、制御指令電流の値が値Ｉ０の場合に、ポンプ出力制御部３０１は最大ポンプ入力トルクＴｍａｘよりも小さいポンプ入力トルクＴ１による全馬力制御を実行する。
【００６２】
このように、制御指令電流の値が小さくなるほど、ポンプ出力制御部３０１が全馬力制御を実行する際の目標となるポンプ入力トルクも小さくなる。
【００６３】
具体的には、ポンプ入力トルク調整部３０２は、過負荷状態予測部３００が過負荷状態を予測した時点で制御指令電流の値Ｉｍａｘを瞬時に所定の下限値Ｉ０まで低減させる。その後、ポンプ入力トルク調整部３０２は、過負荷状態予測部３００が過負荷状態の予測を解除した時点で制御指令電流の値Ｉ０を所定の推移パターンに沿って徐々に元の値Ｉｍａｘまで復帰させる。
【００６４】
また、ポンプ入力トルク調整部３０２は、制御指令電流の値を所定の下限値Ｉ０から元の値Ｉｍａｘまで復帰させる途中であっても、過負荷状態予測部３００が過負荷状態を新たに予測した場合には、制御指令電流の値を再び所定の下限値Ｉ０まで低減させる。過負荷状態が連続的に予測された場合であっても、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒのポンプ入力トルクがエンジンの出力トルクを超えてしまうことがないようにするためである。
【００６５】
なお、以下では、ポンプ入力トルク調整部３０２が制御指令電流の値を下限値Ｉ０に設定する処理を「下限設定処理」とし、ポンプ入力トルク調整部３０２が制御指令電流の値を下限値Ｉ０から元の値Ｉｍａｘに復帰させる処理を「復帰処理」とする。また、下限設定処理を開始するための条件を「開始条件」とし、下限設定処理を終了させて復帰処理を開始させるための条件を「解除条件」とする。
【００６６】
ここで、図４を参照しながら、コントローラ３０が過負荷状態の発生を回避するためにメインポンプ１２Ｌ、１２Ｒのポンプ入力トルクを制御する処理（以下、「ポンプ入力トルク制御処理」とする。）の一例について説明する。なお、図４は、ポンプ入力トルク制御処理の流れを示すフローチャートであり、このポンプ入力トルク制御処理は、油圧ショベルが稼働している場合に、所定周期で繰り返し実行される。また、ポンプ入力トルク制御部３０１は、油圧ショベルが稼働している場合に全馬力制御を継続的に実行しているものとする。
【００６７】
最初に、コントローラ３０は、過負荷状態予測部３００により、操作装置の操作量の変化率が閾値ＴＨ１以上であるか否かを判定する（ステップＳ１）。
【００６８】
操作量の変化率が閾値ＴＨ１未満であると判定した場合（ステップＳ１のＮＯ）、過負荷状態予測部３００は、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの吐出圧の上昇率が閾値ＴＨ２以上であるか否かを判定する（ステップＳ２）。
【００６９】
操作量の変化率が閾値ＴＨ１以上であると判定した場合（ステップＳ１のＹＥＳ）、又は、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの吐出圧の上昇率が閾値ＴＨ２以上であると判定した場合（ステップＳ２のＹＥＳ）、過負荷状態予測部３００は、過負荷予測フラグＦ１がＯＦＦ設定となっているか否かを判定する（ステップＳ３）。なお、過負荷予測フラグＦ１は、油圧ショベルの起動時にリセットされＯＦＦ設定になっているものとする。
【００７０】
過負荷予測フラグＦ１がＯＦＦ設定であると判定した場合（ステップＳ３のＹＥＳ）、コントローラ３０は、ポンプ入力トルク調整部３０２により、下限設定処理の実行を開始し（ステップＳ４）、過負荷予測設定フラグＦ１をＯＮ設定にして（ステップＳ５）、現在のポンプ入力トルク制御処理を一旦終了させる。
【００７１】
なお、過負荷予測フラグＦ１がＯＮ設定であると判定した場合（ステップＳ３のＮＯ）、コントローラ３０は、現在のポンプ入力トルク制御処理をそのまま終了させる。下限設定処理の実行が既に開始されているためである。
【００７２】
一方、操作量の変化率が閾値ＴＨ１未満であり（ステップＳ１のＹＥＳ）、かつ、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの吐出圧の上昇率が閾値ＴＨ２未満であると判定した場合（ステップＳ２のＮＯ）、過負荷状態予測部３００は、過負荷予測フラグＦ１がＯＮ設定となっているか否かを判定する（ステップＳ６）。
【００７３】
過負荷予測フラグＦ１がＯＮ設定であると判定した場合（ステップＳ６のＹＥＳ）、コントローラ３０は、ポンプ入力トルク調整部３０２により、復帰処理の実行を開始し（ステップＳ７）、過負荷予測設定フラグＦ１をＯＦＦ設定にして（ステップＳ８）、現在のポンプ入力トルク制御処理を一旦終了させる。ここで過負荷予測設定フラグＦ１をＯＦＦ設定にすることによって、コントローラ３０は、復帰処理が実行中であり制御指令電流の値が未だ元の値に復帰していない場合であっても、過負荷状態予測部３００により、新たな過負荷状態を予測することができるようになる。
【００７４】
なお、過負荷予測フラグＦ１がＯＦＦ設定であると判定した場合（ステップＳ６のＮＯ）、コントローラ３０は、現在のポンプ入力トルク制御処理をそのまま終了させる。復帰処理の実行が既に開始されているためであり、また、過負荷状態予測部３００による新たな過負荷状態の予測が可能となっているためである。
【００７５】
なお、本実施例において、コントローラ３０は、操作量の変化率が閾値ＴＨ１以上であること、又は、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの吐出圧の上昇率が閾値ＴＨ２以上であることを下限設定処理の開始条件としている。しかしながら、コントローラ３０は、操作量の変化率が閾値ＴＨ１以上であり、かつ、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの吐出圧の上昇率が閾値ＴＨ２以上であることを下限設定処理の開始条件としてもよい。また、コントローラ３０は、他の条件を組み合わせて下限設定処理の開始条件を決定してもよい。
【００７６】
同様に、コントローラ３０は、操作量の変化率が閾値ＴＨ１未満であり、かつ、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒの吐出圧の上昇率が閾値ＴＨ２未満であることを下限設定処理の解除条件（過負荷状態の予測の解除条件）としている。しかしながら、コントローラ３０は、何れか一方の条件を下限設定処理の解除条件としてもよい。また、コントローラ３０は、他の条件を組み合わせて下限設定処理の解除条件を決定してもよい。
【００７７】
次に、図５を参照しながら、過負荷予測フラグＦ１及び制御指令電流の推移について説明する。なお、図中の期間Ｘ１は、ポンプ入力トルク調整部３０２による下限設定処理が実行されている期間を示し、図中の期間Ｘ２１、Ｘ２２は、ポンプ入力トルク調整部３０２による復帰処理が実行されている期間を示す。また、期間Ｘ２１は、比較的急な復帰率（単位時間当たりの電流の変化）で制御指令電流の値が増加する第一復帰処理に対応し、期間Ｘ２２は、比較的緩やかな復帰率で制御指令電流の値が増加する第二復帰処理に対応する。
【００７８】
時刻ｔ０において過負荷状態予測部３００により過負荷状態が予測されると、過負荷予測フラグＦ１はＯＮ設定とされ、制御指令電流の値は、ポンプ入力トルク調整部３０２による下限設定処理の実行が開始されることによって、瞬時に値Ｉ０に設定される。その結果、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒが出力可能なポンプ入力トルクの上限が最大ポンプ入力トルクＴｍａｘよりも小さい値Ｔ１に制限され、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒのポンプ入力トルクがエンジンの出力トルクを超えてしまう状況を発生しにくくする。
【００７９】
その後、時刻ｔ１において過負荷状態予測部３００により過負荷状態の予測の解除が判定されるまで、過負荷予測フラグＦ１はＯＮ設定のまま維持され、制御指令電流の値も値Ｉ０のまま維持される。
【００８０】
時刻ｔ１において過負荷状態予測部３００により過負荷状態の予測の解除が判定されると、過負荷予測フラグＦ１はＯＦＦ設定とされ、制御指令電流の値は、ポンプ入力トルク調整部３０２による第一復帰処理が開始されることによって、比較的急な復帰率で増加し始める。
【００８１】
その後、所定時間が経過した時刻ｔ２において、制御指令電流の値は、ポンプ入力トルク調整部３０２による第二復帰処理が開始されることによって、復帰率が比較的緩やかな復帰率に切り替わった上で増加し続ける。
【００８２】
その後、所定時間が経過した時刻ｔ３において、制御指令電流の値は、過負荷状態が予測される前の元の値Ｉｍａｘに復帰する。その結果、ポンプ出力制御部３０１は、最大ポンプ入力トルクＴｍａｘによる全馬力制御を再び実行できるようになる。
【００８３】
時刻ｔ４において過負荷状態予測部３００により新たな過負荷状態が予測されると、過負荷予測フラグＦ１は改めてＯＮ設定とされ、制御指令電流の値は、ポンプ入力トルク調整部３０２による下限設定処理が開始されることによって、瞬時に値Ｉ０に設定される。その結果、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒが出力可能なポンプ入力トルクの上限が最大ポンプ入力トルクＴｍａｘよりも小さい値Ｔ１に再び制限され、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒのポンプ入力トルクがエンジンの出力トルクを超えてしまう状況を発生しにくくする。
【００８４】
その後、時刻ｔ５において過負荷状態予測部３００により過負荷状態の予測の解除が判定されると、過負荷予測フラグＦ１はＯＦＦ設定とされ、制御指令電流の値は、ポンプ入力トルク調整部３０２による第一復帰処理が開始されることによって、比較的急な復帰率で増加し始める。
【００８５】
その後、時刻ｔ６において、第一復帰処理が開始された後で第二復帰処理が開始される前にさらに別の過負荷状態が予測されると、過負荷予測フラグＦ１は再びＯＮ設定とされ、制御指令電流の値は、ポンプ入力トルク調整部３０２による下限設定処理が開始されることによって、再び値Ｉ０に設定される。その結果、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒが出力可能なポンプ入力トルクの上限が最大ポンプ入力トルクＴｍａｘよりも小さい値Ｔ１に再び制限され、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒのポンプ入力トルクがエンジンの出力トルクを超えてしまう状況を発生しにくくする。
【００８６】
その後、時刻ｔ７において過負荷状態予測部３００により過負荷状態の予測の解除が判定されると、過負荷予測フラグＦ１はＯＦＦ設定とされ、制御指令電流の値は、ポンプ入力トルク調整部３０２による第一復帰処理が開始されることによって、比較的急な復帰率で増加し始める。
【００８７】
その後、所定時間が経過した時刻ｔ８において、制御指令電流の値は、ポンプ入力トルク調整部３０２による第二復帰処理が開始されることによって、復帰率が比較的緩やかな復帰率に切り替わった上で増加し続ける。
【００８８】
その後、時刻ｔ９において、第二復帰処理が開始された後で制御指令電流の値が元の値Ｉｍａｘに復帰する前にさらに別の過負荷状態が予測されると、過負荷予測フラグＦ１は再びＯＮ設定とされ、制御指令電流の値は、ポンプ入力トルク調整部３０２による下限設定処理が開始されることによって、再び値Ｉ０に設定される。その結果、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒが出力可能なポンプ入力トルクの上限が最大ポンプ入力トルクＴｍａｘよりも小さい値Ｔ１に再び制限され、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒのポンプ入力トルクがエンジンの出力トルクを超えてしまう状況を発生しにくくする。
【００８９】
このように、コントローラ３０は、下限設定処理及び復帰処理が何れも実行されていないときに加え、復帰処理の実行中であっても、下限設定処理を新たに開始し、制御指令電流の値を値Ｉ０に設定し直すことができる。
【００９０】
次に、図６を参照しながら、全馬力制御の実行中に過負荷状態が予測されたときのポンプ吐出量Ｑの推移について説明する。なお、図６は、ポンプ吐出量Ｑを縦軸に配し、ポンプ吐出圧Ｐを横軸に配したポンプ特性図（Ｐ−Ｑ線図）であり、ポンプ吐出圧Ｐは継続的に上昇するものとする。
【００９１】
最初に、点Ｒ１（ポンプ吐出圧Ｐ１、ポンプ吐出量Ｑ１）のときに過負荷状態予測部３００が過負荷状態を予測すると、制御指令電流が値Ｉ０に設定され、比例電磁弁２１の出力圧が増大する。比例電磁弁２１の出力圧の増大は、ポンプ吐出圧Ｐが値Ｐ１から値Ｐ１Ｖに圧力差Ｄｍａｘだけ擬似的に高められることを意味する。その結果、ポンプ吐出量Ｑ１は、ポンプ入力トルク制御部３０１による最大ポンプ入力トルクＴｍａｘに基づく全馬力制御により、等馬力曲線Ｃ上の点Ｒ１ａＶに対応する値Ｑ１ａに減少する。このとき、実際のポンプ吐出圧Ｐは値Ｐ１のままであり、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒのポンプ入力トルクは、最大ポンプ入力トルクＴｍａｘよりも小さいポンプ入力トルクＴ１による全馬力制御の等馬力曲線ＣＶ上の点Ｒ１ａで表される状態（Ｐ１×Ｑ１ａ）となっている。
【００９２】
その後、ポンプ入力トルク調整部３０２による下限設定処理が実行されている間、見かけ上のポンプ吐出圧Ｐ１Ｖに対応する点Ｒ１ａＶは、等馬力曲線Ｃに沿って点Ｒ２Ｖまで推移し、実際のポンプ吐出圧に対応する点Ｒ１ａは、等馬力曲線ＣＶに沿って点Ｒ２まで推移する。
【００９３】
このとき、過負荷状態の予測が解除されてポンプ入力トルク調整部３０２による復帰処理が開始されると、比例電磁弁２１の出力圧が徐々に減少する。比例電磁弁２１の出力圧の減少は、圧力差Ｄｍａｘの減少を意味する。その結果、見かけ上のポンプ吐出圧に対応する点Ｒ２Ｖが等馬力曲線Ｃに沿って点Ｒ３Ｖ、点Ｒ４Ｖ、点Ｒ５Ｖと推移する間に、実際のポンプ吐出圧に対応する点Ｒ２は、破線で示す経路を辿って圧力差を値Ｄ１、値Ｄ２と減少させながら点Ｒ３、点Ｒ４と推移し、点Ｒ５において等馬力曲線Ｃ上の点Ｒ５Ｖに達する。点Ｒ５（点Ｒ５Ｖ）は、ポンプ入力トルク調整部３０２による復帰処理が完了し、比例電磁弁２１の出力圧が元の状態に戻り、見かけ上のポンプ吐出圧と実際のポンプ吐出圧との間の圧力差がゼロになったことを表す。
【００９４】
このようにして、コントローラ３０は、過負荷状態が予測されたときに下限設定処理を開始し、制御指令電流の値を値Ｉ０に設定してメインポンプ１２Ｌ、１２Ｒが出力可能なポンプ入力トルクを下げ、ポンプ入力トルクがエンジンの出力トルクを超えてしまうのを確実に防止することができる。
【００９５】
次に、図７を参照しながら、復帰処理の実行中に過負荷状態が予測されたときのポンプ吐出量Ｑの推移について説明する。なお、図７は、図６と同様のポンプ特性図（Ｐ−Ｑ線図）であり、ポンプ吐出圧Ｐは継続的に上昇するものとする。また、点Ｒ１から点Ｒ３までの推移は図６の場合と同様であるため、その説明を省略する。
【００９６】
点Ｒ３（ポンプ吐出圧Ｐ３、ポンプ吐出量Ｑ３）のときに過負荷状態予測部３００が再び過負荷状態を予測すると、制御指令電流が再び値Ｉ０に設定され、比例電磁弁２１の出力圧が再び増大する。比例電磁弁２１の出力圧の増大は、ポンプ吐出圧Ｐが値Ｐ３から値Ｐ３Ｖに圧力差Ｄｍａｘだけ擬似的に高められることを意味する。その結果、ポンプ吐出量Ｑ３は、ポンプ入力トルク制御部３０１による最大ポンプ入力トルクＴｍａｘに基づく全馬力制御により、等馬力曲線Ｃ上の点Ｒ３ａＶに対応する値Ｑ３ａに減少する。このとき、実際のポンプ吐出圧Ｐは値Ｐ３のままであり、メインポンプ１２Ｌ、１２Ｒのポンプ入力トルクは、最大ポンプ入力トルクＴｍａｘよりも小さいポンプ入力トルクＴ１による全馬力制御の等馬力曲線ＣＶ上の点Ｒ３ａで表される状態（Ｐ３×Ｑ３ａ）となっている。
【００９７】
その後、ポンプ入力トルク調整部３０２による再度の下限設定処理が実行されている間、見かけ上のポンプ吐出圧Ｐ３Ｖに対応する点Ｒ３ａＶは、等馬力曲線Ｃに沿って点Ｒ６Ｖまで推移し、実際のポンプ吐出圧に対応する点Ｒ３ａは、等馬力曲線ＣＶに沿って点Ｒ６まで推移する。
【００９８】
このとき、過負荷状態の予測が再び解除されてポンプ入力トルク調整部３０２による復帰処理が再び開始されると、比例電磁弁２１の出力圧が徐々に減少する。比例電磁弁２１の出力圧の減少は、圧力差Ｄｍａｘの減少を意味する。その結果、見かけ上のポンプ吐出圧に対応する点Ｒ６Ｖが等馬力曲線Ｃに沿って点Ｒ７Ｖ、点Ｒ８Ｖと推移する間に、実際のポンプ吐出圧に対応する点Ｒ６は、破線で示す経路を辿って圧力差を減少させながら点Ｒ７を通って推移し、点Ｒ８において等馬力曲線Ｃ上の点Ｒ８Ｖに達する。点Ｒ８（点Ｒ８Ｖ）は、ポンプ入力トルク調整部３０２による再度の復帰処理が完了し、比例電磁弁２１の出力圧が下限設定処理前の元の状態に戻り、見かけ上のポンプ吐出圧と実際のポンプ吐出圧との間の圧力差がゼロになったことを表す。
【００９９】
このようにして、コントローラ３０は、復帰処理の実行中であっても、下限設定処理を新たに開始し、制御指令電流の値を値Ｉ０に設定し直してメインポンプ１２Ｌ、１２Ｒが出力可能なポンプ入力トルクを下げ直し、ポンプ入力トルクがエンジンの出力トルクを超えてしまうのを確実に防止することができる。
【０１００】
以上の構成により、上述の実施例に係る油圧ショベルは、短時間に連続して発生し得る過負荷状態にも適切に対応し、ポンプ入力トルクがエンジンの出力トルクを超えるのを防止することができる。その結果、上述の実施例に係る油圧ショベルは、操作装置の急操作や負荷の急上昇によるポンプ吐出圧の急上昇に起因するエンジン回転数の低下を防止することができ、ひいては、低下したエンジン回転数を復帰させるために燃料が消費されるのを防止して燃費を向上させることができる。
【０１０１】
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなしに上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
【０１０２】
例えば、上述の実施例において、操作量検出部１７Ａ〜１７Ｃは、操作レバー１６Ａ〜１６Ｃのレバー操作量をパイロット圧の圧力値として検出するが、ポテンショメータ等の他のセンサを用いて操作量を他の物理量（例えば、電圧、電流、角度等である。）として検出するようにしてもよい。
【０１０３】
また、上述の実施例において、コントローラ３０は、油圧ショベルに搭載されるが、旋回用油圧モータの代わりに旋回用電動モータを搭載するハイブリッド式ショベルに搭載されてもよい。
【符号の説明】
【０１０４】
１・・・下部走行体
２・・・旋回機構
３・・・上部旋回体
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・・・キャビン
１２Ｌ、１２Ｒ・・・メインポンプ
１３Ｌ、１３Ｒ・・・レギュレータ
１６Ａ・・・アーム操作レバー
１６Ｂ・・・ブーム操作レバー
１６Ｃ・・・バケット操作レバー
１７Ａ・・・アーム開きパイロット圧センサ
１７Ｂ・・・ブーム下げパイロット圧センサ
１７Ｃ・・・バケット閉じパイロット圧センサ
１７Ｄ、１７Ｅ・・・吐出圧センサ
１８・・・メインリリーフ弁
１９Ｌ、１９Ｒ・・・リリーフ弁
２０Ｌ、２０Ｒ・・・ネガティブコントロール絞り
２１・・・比例電磁弁
３０・・・コントローラ
４０Ｌ、４０Ｒ・・・センターバイパス油路
４１Ｌ、４１Ｒ・・・ネガコン圧油路
１５０・・・制御弁（走行直進弁）
１５１〜１５９・・・流量制御弁
３００・・・過負荷状態予測部
３０１・・・ポンプ入力トルク制御部
３０２・・・ポンプ入力トルク調整部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン駆動の油圧ポンプに接続される油圧回路を制御する油圧回路制御装置を備えた建設機械であって、
前記油圧ポンプのポンプ入力トルクが所定の設定トルクを上回る過負荷状態を予測する過負荷状態予測部と、
前記油圧ポンプのポンプ入力トルクを前記所定の設定トルク以下に制御するポンプ入力トルク制御部と、
前記油圧ポンプのポンプ入力トルクを一時的に低減させる一時的調整を実行するポンプ入力トルク調整部と、を備え、
前記ポンプ入力トルク調整部は、前記一時的調整が既に実行中であるか否かにかかわらず、過負荷状態が予測される度に、前記油圧ポンプのポンプ入力トルクを一時的に低下させる、
ことを特徴とする建設機械。
【請求項２】
前記ポンプ入力トルク制御部は、前記油圧ポンプの吐出圧に応じて該油圧ポンプの吐出量を増減することによって、前記油圧ポンプのポンプ入力トルクを所定トルク以下に制御する、
ことを特徴とする請求項１に記載の建設機械。
【請求項３】
前記過負荷状態予測部は、前記油圧ポンプの吐出圧の上昇率に基づいて過負荷状態を予測する、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の建設機械。
【請求項４】
操作装置の操作量を検出する操作量検出部を備え、
前記過負荷状態予測部は、前記操作装置の操作量の変化率に基づいて過負荷状態を予測する、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の建設機械。
【請求項１】
エンジン駆動の油圧ポンプに接続される油圧回路を制御する油圧回路制御装置を備えた建設機械であって、
前記油圧ポンプのポンプ入力トルクが所定の設定トルクを上回る過負荷状態を予測する過負荷状態予測部と、
前記油圧ポンプのポンプ入力トルクを前記所定の設定トルク以下に制御するポンプ入力トルク制御部と、
前記油圧ポンプのポンプ入力トルクを一時的に低減させる一時的調整を実行するポンプ入力トルク調整部と、を備え、
前記ポンプ入力トルク調整部は、前記一時的調整が既に実行中であるか否かにかかわらず、過負荷状態が予測される度に、前記油圧ポンプのポンプ入力トルクを一時的に低下させる、
ことを特徴とする建設機械。
【請求項２】
前記ポンプ入力トルク制御部は、前記油圧ポンプの吐出圧に応じて該油圧ポンプの吐出量を増減することによって、前記油圧ポンプのポンプ入力トルクを所定トルク以下に制御する、
ことを特徴とする請求項１に記載の建設機械。
【請求項３】
前記過負荷状態予測部は、前記油圧ポンプの吐出圧の上昇率に基づいて過負荷状態を予測する、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の建設機械。
【請求項４】
操作装置の操作量を検出する操作量検出部を備え、
前記過負荷状態予測部は、前記操作装置の操作量の変化率に基づいて過負荷状態を予測する、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の建設機械。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−２３８１１（Ｐ２０１３−２３８１１Ａ）
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５６０６９（Ｐ２０１１−１５６０６９）
【出願日】平成２３年７月１４日（２０１１．７．１４）
【出願人】（５０２２４６５２８）住友建機株式会社 (346)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月１４日（２０１１．７．１４）
【出願人】（５０２２４６５２８）住友建機株式会社 (346)
【Ｆターム（参考）】
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