油圧システムのポンプ制御装置
【課題】旋回起動時のリリーフによるエネルギーロスを減らしエネルギー効率を向上するとともに、旋回起動後の等速移行過程では必要な流量を旋回モータに供給してスムーズに等速旋回に到達させ、複合操作性と作業効率を向上することができる油圧システムのポンプ制御装置を提供する。
【解決手段】旋回起動時は、コントローラ３８のポンプ吐出圧力対応ポンプトルク演算部４３、旋回操作圧対応ポンプトルク演算部４４、最大値選択部４５で第２油圧ポンプ３の吐出圧力に応じて第２油圧ポンプ３の最大吸収トルクをＴｂとＴｃとに変更する制御を行い、旋回と他の動作との旋回複合操作では、減算部４７で全体ポンプトルクＴｒ０から第２油圧ポンプ３の最大吸収トルクＴｐ２を差し引く演算を行うことで、第２油圧ポンプ３の減トルク分を旋回モータ７以外のアクチュエータに係わる第１油圧ポンプ２に振り分ける制御を行う。
【解決手段】旋回起動時は、コントローラ３８のポンプ吐出圧力対応ポンプトルク演算部４３、旋回操作圧対応ポンプトルク演算部４４、最大値選択部４５で第２油圧ポンプ３の吐出圧力に応じて第２油圧ポンプ３の最大吸収トルクをＴｂとＴｃとに変更する制御を行い、旋回と他の動作との旋回複合操作では、減算部４７で全体ポンプトルクＴｒ０から第２油圧ポンプ３の最大吸収トルクＴｐ２を差し引く演算を行うことで、第２油圧ポンプ３の減トルク分を旋回モータ７以外のアクチュエータに係わる第１油圧ポンプ２に振り分ける制御を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧ショベル等の建設機械に備えられる油圧システムのポンプ制御装置に係わり、特に、上部旋回体を有する建設機械の油圧駆動システムにおいて、作業状態に応じ複数の油圧ポンプのトルク配分を制御するポンプ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
上部旋回体を有する建設機械の代表例として油圧ショベルがある。この油圧ショベルの油圧システムでは、油圧ポンプの押しのけ容積を制御するレギュレータにトルク制御機能を付加したポンプ制御装置を用いることが多い。レギュレータにトルク制御機能を付加したポンプ制御装置は、油圧ポンプの吐出圧力をレギュレータに導き、油圧ポンプの吐出圧力が上昇して油圧ポンプの吸収トルクが設定した最大吸収トルクに達すると、それ以上油圧ポンプの吐出圧力の上昇に対しては油圧ポンプの押しのけ容積を減らすよう制御し、油圧ポンプの吸収トルクが設定した最大吸収トルクを超えないよう制御するものであり、これにより原動機の過負荷によるエンジンストールが防止される。
【０００３】
また、油圧ポンプが２つ以上ある場合は、一般に、全馬力制御と呼ばれるトルク制御を行うポンプ制御装置が用いられる。これは、例えば特許文献１に記載のように、２つの油圧ポンプ（以下第１及び第２油圧ポンプという）のそれぞれのレギュレータに第１油圧ポンプと第２油圧ポンプの両方の吐出圧力を導き、第１油圧ポンプの吸収トルクと第２油圧ポンプの吸収トルクの和が設定した最大吸収トルクに達すると、それ以上油圧ポンプの吐出圧力の上昇に対して第１及び第２油圧ポンプのそれぞれの押しのけ容積を減らすよう制御するものであり、これにより第１及び第２油圧ポンプのそれぞれに係わるアクチュエータが単独で駆動される場合は、第１及び第２油圧ポンプに割り当てられた全馬力を利用することができ、原動機出力の有効利用が可能となる。
【０００４】
また、油圧ポンプが２つ以上ある場合のポンプ制御装置として特許文献２に記載のものがある。これは、複数の操作レバーからの電気信号に基づいて複数のアクチュエータのうちの２つのアクチュエータを同時に作動させる作業であると判定した場合、その２つのアクチュエータの組み合わせに応じて、２つのアクチュエータのそれぞれに接続される複数の油圧ポンプに配分されるエンジン出力の配分割合を設定し、その配分割合になるように複数の油圧ポンプのそれぞれの傾転角を制御するようにしたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−７３９６０号公報
【特許文献２】特許第３５７６０６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
油圧ショベル等の上部旋回体を備えた建設機械においては、上部旋回体を停止した状態から起動する旋回起動時（旋回起動直後の加速時も含む、以下同）は、上部旋回体はアクチュエータである旋回モータにとって大きな慣性負荷となるため、油圧ポンプの吐出圧力は急激に上昇してリリーフ弁により決定される最大圧力（リリーフ圧）に達し、リリーフ弁から圧油がリリーフすることによるエネルギーロスを発生する。このとき、油圧ポンプの吐出流量が多すぎると、エネルギーロスが増加しエネルギー効率が低下する。また、上部旋回体が加速して旋回速度が上がっていくとともにリリーフ弁からのリリーフ流量は無くなり、油圧ポンプから旋回モータへの流量の供給が追いつかなくなるため、油圧ポンプの吐出圧力は下がり始める。このとき、油圧ポンプの吐出流量が少なすぎると、必要な流量を旋回モータに供給してスムーズに等速旋回に到達させることができず、作業効率が低下する。
【０００７】
特許文献１及び２記載のポンプ制御装置では、旋回単独操作での旋回起動時は、旋回モータに係わる１つの油圧ポンプで全馬力（全トルク）を消費するようトルク制御されるため、油圧ポンプの押しのけ容積の減少力は少なく、油圧ポンプの吐出流量は必要量より多くなり、比較的大量の圧油がリリーフ弁よりリリーフする。その結果、リリーフによるエネルギーロスが多く、エネルギー効率が低下するとともに、発熱や高熱による油圧機器の損傷を招きやすい。
【０００８】
また、油圧ショベル等の建設機械においては、旋回モータ以外にも複数の油圧シリンダや油圧モータを備え、旋回モータとそれ以外のアクチュエータを同時に駆動する旋回複合操作による作業が行われる。
【０００９】
特許文献１記載のポンプ制御装置では、全馬力制御により２つの油圧ポンプは連携して同じ押しのけ容積となるよう制御されるため、旋回複合操作での旋回起動時は、旋回モータに係わる油圧ポンプの吐出流量は多めとなり、リリーフによるエネルギーロスが多くなるなど、旋回単独操作での旋回起動時と同様の問題を生じる可能性がある。また、旋回複合操作によって行う作業の種類によっては、旋回モータ以外のアクチュエータに係わる油圧ポンプの吐出流量を多くしたい場合がある。例えば、土掘削後に旋回とブーム上げを複合し、トラック又はダンプのべッセル上に土を運ぶような旋回ブーム上げ作業では、旋回起動時はブームは速く上がり、その後上部旋回体を速かに回転するようにできれば、複合操作性と作業効率を向上させることができる。特許文献１記載のポンプ制御装置では、このような旋回ブーム上げ作業を行う際、全馬力制御に伴う流量減によって旋回起動時のブーム上がり量や旋回起動後の旋回速度が不足し、複合操作性と作業効率が低下する可能性がある。
【００１０】
特許文献２記載のポンプ制御装置では、複数の油圧ポンプのエンジン出力の配分割合が一定であるため、旋回起動時に旋回モータ以外のアクチュエータに係わる油圧ポンプの吐出流量が多くなるよう配分割合を設定すると、旋回モータに係わる油圧ポンプの吐出流量が少なくなるため、旋回起動後の等速移行過程において必要な流量を旋回モータに供給することができず、スムーズに等速旋回に到達させることができない。
【００１１】
本発明の第１の目的は、旋回起動時のリリーフによるエネルギーロスを減らしエネルギー効率を向上するとともに、旋回起動後の等速移行過程では必要な流量を旋回モータに供給してスムーズに等速旋回に到達させ、作業効率を向上することができる油圧システムのポンプ制御装置を提供することである。
【００１２】
本発明の第２の目的は、旋回起動時のリリーフによるエネルギーロスを減らしエネルギー効率を向上するとともに、旋回複合操作での旋回起動時は旋回モータ以外のアクチュエータの速度を速くし、旋回起動後の等速移行過程では必要な流量を旋回モータに供給してスムーズに等速旋回に到達させ、複合操作性と作業効率を向上することができる油圧システムのポンプ制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
（１）上記第１の目的を達成するために、本発明は、原動機によって駆動される可変容量型の第１及び第２油圧ポンプと、前記第１油圧ポンプから吐出された圧油により駆動され、油圧ショベルのブーム駆動するブームシリンダを含む複数のアクチュエータと、前記第２油圧ポンプから吐出された圧油により駆動され、油圧ショベルの上部旋回体を駆動する旋回モータを含む複数のアクチュエータと、前記ブームシリンダ及び旋回モータをそれぞれ操作する第１及び第２操作手段を含む複数の操作手段と、前記第１及び第２油圧ポンプから吐出される圧油の最大圧力を決定するリリーフ弁とを備える油圧システムのポンプ制御装置において、前記第２油圧ポンプの吐出圧力を検出する圧力検出手段と、前記第１油圧ポンプの最大吸収トルクを設定し、前記第１油圧ポンプの吸収トルクがその最大吸収トルクを超えないよう前記第１油圧ポンプの押しのけ容積を制御する第１ポンプトルク制御手段と、前記第２油圧ポンプの最大吸収トルクを設定し、前記第２油圧ポンプの吸収トルクがその最大吸収トルクを超えないよう前記第２油圧ポンプの押しのけ容積を制御する第２ポンプトルク制御手段とを備え、前記第２ポンプトルク制御手段は、前記第２油圧ポンプで消費可能な最大トルク値とこの最大トルク値より小さいトルク値が予め設定されており、前記圧力検出手段で検出した前記第２油圧ポンプの吐出圧力が、前記リリーフ弁が決定する最大圧力に達しない所定の圧力より低いときは前記第２油圧ポンプの最大吸収トルクとして前記最大トルク値を設定し、前記圧力検出手段で検出した前記第２油圧ポンプの吐出圧力が、前記リリーフ弁が決定する最大圧力まで上昇したときは、前記第２油圧ポンプの最大吸収トルクとして前記最大トルク値より小さいトルク値を設定したものとする。
【００１４】
このように構成した本発明においては、旋回起動時（旋回起動直後の加速時も含む、以下同）に、第２油圧ポンプの吐出圧力が急激に上昇してリリーフ弁により決定される最大圧力に達すると、第２ポンプトルク制御手段は、第２油圧ポンプの最大吸収トルクとして最大トルク値より小さいトルク値を設定し、第２油圧ポンプの最大吸収トルクを下げるよう制御し、第２油圧ポンプの押し除け容積が減少する。その結果、第２油圧ポンプの吐出流量が減少してリリーフ弁からのリリーフ流量が減少し、旋回起動時のエネルギーロスが抑えられ、エネルギー効率を向上することができる。
【００１５】
その後、上部旋回体が加速して旋回速度が上がっていくとともにリリーフ弁からのリリーフ流量は無くなり、更に第２油圧ポンプから旋回モータへの流量の供給が追いつかなくなるため、第２油圧ポンプの吐出圧力は下がり始める。このとき、第２ポンプトルク制御手段は、第２油圧ポンプの最大吸収トルクとして最大トルク値を設定し、第２油圧ポンプの吐出圧力が下がるのに合わせて第２油圧ポンプの最大吸収トルクを上げる制御（第２油圧ポンプの吐出圧力に応じて第２油圧ポンプの最大吸収トルクを変更する制御）を行い、第２油圧ポンプの押し除け容積は徐々に増加する。その結果、旋回速度の上昇に伴い第２油圧ポンプの吐出流量が増加して必要な流量を旋回モータに供給し、スムーズに等速旋回に至らせ、作業効率を向上することができる。
【００１６】
（２）また、上記第２の目的を達成するため、本発明は、上記（１）において、前記第１ポンプトルク制御手段は、前記第１油圧ポンプと前記第２油圧ポンプとで消費可能な全体ポンプトルク値から前記第２ポンプトルク制御手段に設定した前記第２油圧ポンプの最大吸収トルクを差し引いた値を前記第１油圧ポンプの最大吸収トルクとして設定したものとする。
【００１７】
このように構成した本発明においては、旋回操作と旋回以外の動作を複合した旋回複合操作、例えば旋回とブーム上げの複合操作での旋回起動時は、上記のように第２ポンプトルク制御手段は、第２油圧ポンプの最大吸収トルクとして最大トルク値より小さいトルク値を設定し、第２油圧ポンプの最大吸収トルクを下げるよう制御し、第２油圧ポンプの押し除け容積が減少する。また同時に、第１ポンプトルク制御手段は、第１油圧ポンプと第２油圧ポンプとで消費可能な全体ポンプトルク値から第２ポンプトルク制御手段に設定した第２油圧ポンプの最大吸収トルクを差し引いた値を第１油圧ポンプの最大吸収トルクとして設定するため、第２油圧ポンプの最大吸収トルクの減少分を第１油圧ポンプの最大吸収トルクに加算する結果となり、第１及び第２油圧ポンプの最大吸収トルクの配分を変更して第１油圧ポンプの最大吸収トルクを増大するよう制御し、第１油圧ポンプの押し除け容積が増加する。このように第２油圧ポンプの減トルク分を旋回モータ以外のアクチュエータ（例えばブームシリンダ）を駆動する第１油圧ポンプに配分する制御（旋回モータに係わる第２油圧ポンプの減トルク制御による減トルク分を旋回モータ以外のアクチュエータに係わる第１油圧ポンプに振り分ける制御）を行うことで、旋回複合操作での旋回起動時に旋回モータ以外のアクチュエータの速度が速くなり、複合操作性と作業効率の向上を実現する。
【００１８】
また、旋回複合操作においても、上部旋回体が加速して旋回速度が上がってゆきリリーフ弁からのリリーフ流量は無くなると、第２ポンプトルク制御手段は第２油圧ポンプの最大吸収トルクとして最大トルク値を設定し、第２油圧ポンプの吐出圧力が下がるのに合わせて第２油圧ポンプの吸収トルクを上げるように制御し、第２油圧ポンプの押し除け容積は徐々に増加する。その結果、旋回速度の上昇に伴い第２油圧ポンプの吐出流量が増加して必要な流量を旋回モータに供給し、スムーズに等速旋回に至らせる。
【００１９】
（３）上記（１）又は（２）において、好ましくは、 前記旋回モータを操作する第２操作手段の操作量を検出する操作量検出手段を更に備え、前記第２ポンプトルク制御手段は、前記操作量検出手段で検出した第２操作手段の操作量が所定の値を超えかつ前記圧力検出手段で検出した前記第２油圧ポンプの吐出圧力が、前記リリーフ弁が決定する最大圧力まで上昇したときに、前記第２油圧ポンプの最大吸収トルクとして前記最大トルク値より小さいトルク値を設定し、前記操作量検出手段で検出した第２操作手段の操作量が所定の値以下であるときは、前記圧力検出手段で検出した前記第２油圧ポンプの吐出圧力如何に係わらず、前記第２油圧ポンプの最大吸収トルクとして前記最大トルク値を設定する。
【００２０】
これにより旋回操作時は、第２操作手段の操作量が所定の値を超えるため、第２ポンプトルク制御手段は第２油圧ポンプの吐出圧力に応じて最大トルク値より小さいトルク値又は最大トルク値を設定し第２油圧ポンプの最大吸収トルクを変更する制御を行い、旋回起動時のリリーフによるエネルギーロスを減らとともに、旋回複合操作での旋回起動時は旋回モータに係わる第２油圧ポンプの減トルク制御による減トルク分を旋回モータ以外のアクチュエータに係わる第１油圧ポンプに振り分ける制御を行い、旋回モータ以外のアクチュエータの速度を速くし、旋回起動後の等速移行過程では必要な流量を旋回モータに供給してスムーズに等速旋回に到達させる。
【００２１】
一方、第２油圧ポンプに係わるアクチュエータのうち、旋回モータ以外のアクチュエータを駆動する操作時は、第２操作手段の操作量は所定の値以下であるため、第２ポンプトルク制御手段は、圧力検出手段で検出した第２油圧ポンプの吐出圧力如何に係わらず、第２油圧ポンプの最大吸収トルクとして前記最大トルク値を設定し、その結果、第２油圧ポンプの吐出圧力の変化に係わらず第２油圧ポンプの最大吸収トルクを一定に制御し、第２油圧ポンプの最大吸収トルクが変化することによるアクチュエータの速度変化を防止し、操作性及び作業性の低下が回避される。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、旋回起動時は、第２油圧ポンプの吐出圧力に応じて第２油圧ポンプの最大吸収トルクを変更する制御を行うことにより、旋回起動時のリリーフによるエネルギーロスを減らしエネルギー効率を向上するとともに、旋回起動後の加速過程では必要な流量を旋回モータに供給してスムーズに等速旋回に到達させ、作業効率を向上することができる。
【００２３】
また、本発明によれば、旋回と他の動作との旋回複合操作では、第２油圧ポンプの減トルク分を旋回モータ以外のアクチュエータに係わる第１油圧ポンプに振り分ける制御を行うことにより、旋回モータ以外のアクチュエータの速度を速くし、複合操作性と作業効率を向上することができる。
【００２４】
また、本発明によれば、旋回モータを操作する第２操作手段が所定の値以上操作されたときのみ、第２油圧ポンプの最大吸収トルクを変更する制御と第２油圧ポンプの減トルク分を旋回モータ以外のアクチュエータに係わる第１油圧ポンプに振り分ける制御を行うので、旋回モータ以外のアクチュエータを駆動する操作時は、第２油圧ポンプの最大吸収トルクが変化することによるアクチュエータの速度変化を防止し、操作性及び作業性の低下を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施の形態によるポンプ制御装置を備えた油圧システムの油圧回路図である。
【図２】図１に示した油圧システムの第１及び第２レギュレータ部分の拡大図である。
【図３】本実施の形態によるポンプ制御装置の全体構成を示す図である。
【図４】コントローラの処理内容を示す機能ブロック図である。
【図５】ポンプ吐出圧力対応ポンプトルク演算部の第２油圧ポンプの吐出圧力と第１吸収トルクとの関係を拡大して示す図である。
【図６】旋回操作圧対応ポンプトルク演算部の旋回操作圧力と第２吸収トルクとの関係を拡大して示す図である。
【図７】油圧ショベルの外観を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
＜全体構成＞
図１は、本発明の一実施の形態によるポンプ制御装置を備えた油圧システムの油圧回路図である。本実施の形態に係わる油圧システムは、原動機例えばディーゼルエンジン（以下、単にエンジンという）１と、このエンジン１によって駆動される可変容量型の複数の油圧ポンプ、例えば第１及び第２油圧ポンプ２，３と、第１及び第２油圧ポンプ２，３から吐出される圧油の最大圧力（油圧供給回路の最大圧力）を決定するリリーフ弁４と、第１及び第２油圧ポンプ２，３から吐出された圧油により駆動されるアームシリンダ５、ブームシリンダ６、旋回モータ７、バケットシリンダ８を含む複数のアクチュエータと、第１及び第２油圧ポンプ２，３からアームシリンダ５、ブームシリンダ６、旋回モータ７、バケットシリンダ８に供給される圧油の流量及び方向を制御するコントロールバルブ１１〜１４を含む複数のコントロールバルブと、エンジン１によって駆動されるパイロットポンプ１５と、パイロットポンプ１５からの吐出油に基づいてコントロールバルブ１１〜１４を操作するための制御パイロット圧を生成する操作レバー装置１６〜１９とを備えている。
【００２７】
コントロールバルブ１１〜１４はセンタバイパスタイプであり、コントロールバルブ１１，１２はセンタバイパスライン２１上に配置され、コントロールバルブ１３，１４はセンタバイパスライン２２上に配置されている。センタバイパスライン２１の上流側は第１油圧ポンプ２の吐出油路２ａに接続され、下流側はタンクTに接続され、センタバイパスライン２２の上流側は第２油圧ポンプ３の吐出油路３ａに接続され、下流側はタンクTに接続されている。また、コントロールバルブ１１，１２はそれぞれアーム用及びブーム用であり、第１油圧ポンプ２の吐出油路２ａにパラレルに接続され、アームシリンダ５及びブームシリンダ６とともに第１油圧回路を構成している。コントロールバルブ１３，１４はそれぞれ旋回用及びバケット用であり、第２油圧ポンプ３の吐出油路３ａにパラレルに接続され、旋回モータ７及びバケットシリンダ８とともに第２油圧回路を構成している。
【００２８】
アームシリンダ５は油圧ショベルのアームを押し引きするアクチュエータであり、ブームシリンダ６は同ブームを上下させるアクチュエータであり、旋回モータ７は同上部旋回体を旋回させるアクチュエータであり、バケットシリンダ８は同バケットを押し引きするアクチュエータである。
【００２９】
第１油圧ポンプ２は第１レギュレータ２０１を備え、第２油圧ポンプ３は第２レギュレータ３０１を備えている。第１レギュレータ２０１は要求流量（操作レバー装置１６，１７の操作量）に応じて第１油圧ポンプ２の押しのけ容積可変部材である斜板２ｂの傾転角（押しのけ容積或いは容量）を調整して、ポンプ吐出流量を制御するとともに、第１油圧ポンプ２の吸収トルクが設定された最大吸収トルク（後述）を超えないよう第１油圧ポンプ２の傾転角を制御する。第２レギュレータ３０１も同様に、要求流量（操作レバー装置１８，１９の操作量）に応じて第２油圧ポンプ３の押しのけ容積可変部材である斜板３ｂの傾転角（押しのけ容積或いは容量）を調整して、ポンプ吐出流量を制御するとともに、第２油圧ポンプ３の吸収トルクが設定された最大吸収トルク（後述）を超えないよう第２油圧ポンプ３の傾転角を制御する。
【００３０】
操作レバー装置１６，１７が生成した制御パイロット圧をコントロールバルブ１１，１２に導く制御パイロット回路にはシャトル弁２３ａ，２３ｂ，２３ｃが接続され、操作レバー装置１６，１７により生成された操作パイロット圧の最高圧力がシャトル弁２３ａ，２３ｂ，２３ｃにより選択され、第１油圧ポンプ２の要求流量を指示する制御信号圧力として第１レギュレータ２０１に与えられる。
【００３１】
同様に、操作レバー装置１８，１９が生成した制御パイロット圧をコントロールバルブ１３，１４に導く操作パイロット回路にはシャトル弁２４ａ，２４ｂ，２４ｃが接続され、操作レバー装置１８，１９により生成された制御パイロット圧の最高圧力がシャトル弁２４ａ，２４ｂ，２４ｃにより選択され、第２油圧ポンプ３の要求流量を指示する制御信号圧力として第２レギュレータ３０１に与えられる。
＜ポンプレギュレータ＞
図２は、図１に示した油圧システムの第１及び第２レギュレータ２０１，３０１の拡大図である。
【００３２】
第１レギュレータ２０１は、第１油圧ポンプ２の斜板２ｂを傾転動作させる傾転制御アクチュエータ２１１と、このアクチュエータ２１１の位置（後述する制御ピストンの位置）を制御するポンプ流量制御弁２１２及びポンプトルク制御弁２１３とを有している。これら制御弁２１２，２１３はサーボ弁として構成されている。
【００３３】
傾転制御アクチュエータ２１１は、斜板２ｂに連係されかつ両端に設けられた受圧部の受圧面積が異なる制御ピストン２１１ａと、この制御ピストン２１１ａの小面積受圧部側に位置する受圧室２１１ｂと、大面積受圧部側に位置する受圧室２１１ｃとを備え、受圧室２１１ｂ，２１１ｃの圧力バランスで制御ピストン２１１ａを動作させ、第１油圧ポンプ２の斜板の傾転角を制御する。受圧室２１１ｂはパイロットポンプ１５の吐出ライン１５ａに油路２１５を介して接続され、受圧室２１１ｃはパイロットポンプ１５の吐出ライン１５ａに油路２１５及び油路２１６と、ポンプ流量制御弁２１２及びポンプトルク制御弁２１３とを介して接続されている。また、受圧室２１１ｃはポンプ流量制御弁２１２及びポンプトルク制御弁２１３と油路２１７，２１８を介してタンクTに接続されている。
【００３４】
ポンプ流量制御弁２１２は、流量制御スプール２１２ａと、流量制御スプール２１２ａの一端側に位置する位置保持用の弱いバネ２１２ｂと、流量制御スプール２１２ａの他端側に位置する受圧室２１２ｃとを備えている。受圧室２１２ｃには上記シャトル弁２３ａ，２３ｂ，２３ｃにより選択された操作レバー装置１６，１７の操作パイロット圧の最高圧力が油路２１９を介して第１油圧ポンプ２の制御信号圧力として導かれている。
【００３５】
ポンプトルク制御弁２１３は、トルク制御スプール２１３ａと、トルク制御スプール２１３ａの一端側に位置するバネ２１３ｂと、トルク制御スプール２１３ａの他端側に位置するＰＱ制御受圧室２１３ｃ及び減トルク制御受圧室２１３ｄとを備えている。ＰＱ制御受圧室２１３ｃは油路２２１を介して第１油圧ポンプ２の吐出ライン２ａに接続され、第１油圧ポンプ２の吐出圧力が導かれ、減トルク制御受圧室２１３ｄは油路２２２を介して第１電磁比例弁３１の出力ポートに接続され、第１電磁比例弁３１から出力される制御圧力が導かれる。バネ２１３ｂと減トルク制御受圧室２１３ｄは対向して位置し、バネ２１３ｂが付与する図示右方の付勢力は減トルク制御受圧室２１３ｄが生成する図示左方の付勢力より大きく設定され、バネ２１３ｂの付勢力と減トルク制御受圧室２１３ｄの付勢力との差である図示右向きの付勢力によって第１油圧ポンプ２の最大吸収トルクを設定す。この最大吸収トルクは減トルク制御受圧室２１３ｄに導かれる第１電磁比例弁３１からの制御圧力によって調整される。
【００３６】
ポンプ流量制御弁２１２は、受圧室２１２ｃに導かれる制御信号圧力（要求流量）が増加すると、流量制御スプール２１２ａを図示右方に変位させ、傾転制御アクチュエータ２１１の大面積側の受圧室２１１ｃをタンクＴに連通させることで、受圧室２１１ｃの圧力を低下させる。傾転制御アクチュエータ２１１はこの受圧室２１１ｃの圧力の低下により制御ピストン２１１ａを図示左方に移動し、第１油圧ポンプ２の斜板２ｂの傾転量（押しのけ容積）を増加させ、第１油圧ポンプ２の吐出流量を増加させる。逆に、制御信号圧力（要求流量）が低下すると、ポンプ流量制御弁２１２は流量制御スプール２１２ａを図示左方に変位させ、傾転制御アクチュエータ２１１の大面積側の受圧室２１１ｃをパイロットポンプ１５の吐出ライン１５ａに連通させることで、受圧室２１１ｃの圧力を上昇させる。傾転制御アクチュエータ２１１はこの受圧室２１１ｃの圧力の上昇により制御ピストン２１１ａを図示右方に移動し、第１油圧ポンプ２の斜板２ｂの傾転量（押しのけ容積）を減少させ、第１油圧ポンプ２の吐出流量を減少させる。
【００３７】
このようにポンプ流量制御弁２１２は、受圧室２１２ｃに導かれる制御信号圧力（要求流量）に応じて傾転制御アクチュエータ２１１の大面積側の受圧室２１１ｃの圧力を変え、第１油圧ポンプ２の斜板２ｂの傾転角を調整してポンプ吐出流量を制御する。
【００３８】
ポンプトルク制御弁２１３は、ＰＱ制御受圧室２１３ｃに導かれる第１油圧ポンプ２の吐出圧力が上昇し、ＰＱ制御受圧室２１３ｃに発生する図示左向きの付勢力がバネ２１３ｂの付勢力と減トルク制御受圧室２１３ｄの付勢力との差である図示右向きの付勢力を上回ると、トルク制御スプール２１３ａを図示左方に変位させ、傾転制御アクチュエータ２１１の大面積側の受圧室２１１ｃをパイロットポンプ１５の吐出ライン１５ａに連通させることで、受圧室２１１ｃの圧力を上昇させる。傾転制御アクチュエータ２１１はこの受圧室２１１ｃの圧力の上昇により制御ピストン２１１ａを図示右方に移動し、第１油圧ポンプ２の斜板２ｂの傾転量（押しのけ容積）を減少させ、第１油圧ポンプ２の吐出流量を減少させる。逆に、第１油圧ポンプ２の吐出圧力が低下し、ＰＱ制御受圧室２１３ｃに発生する図示左向きの付勢力がバネ２１３ｂの付勢力と減トルク制御受圧室２１３ｄの付勢力との差である図示右向きの付勢力を下回ると、ポンプトルク制御弁２１３はトルク制御スプール２１３ａを図示右方に変位させ、傾転制御アクチュエータ２１１の大面積側の受圧室２１１ｃをタンクＴに連通させることで、受圧室２１１ｃの圧力を低下させる。傾転制御アクチュエータ２１１はこの受圧室２１１ｃの圧力の低下により制御ピストン２１１ａを図示左方に移動し、第１油圧ポンプ２の斜板２ｂの傾転量（押しのけ容積）を増加させ、第１油圧ポンプ２の吐出流量を増加させる。
【００３９】
このようにポンプトルク制御弁２１３が作動し、第１油圧ポンプ２の押しのけ容積が制御される結果、ポンプトルク制御弁２１３は、第１油圧ポンプ２の吐出圧力が上昇し、第１油圧ポンプ２の吸収トルクが増大するとき、第１油圧ポンプ２の吸収トルクがバネ２１３ｂの付勢力と減トルク制御受圧室２１３ｄの付勢力との差である図示右向きの付勢力によって設定される最大吸収トルクを超えないように制御する。また、その最大吸収トルクは減トルク制御受圧室２１３ｄに導かれる第１電磁比例弁３１からの制御圧力によって調整される。
【００４０】
第２レギュレータ３０１は、第２油圧ポンプ３の斜板３ｂを傾転動作させる傾転制御アクチュエータ３１１と、このアクチュエータ３１１の駆動を制御するポンプ流量制御弁３１２及びポンプトルク制御弁３１３とを有している。これら制御弁２１２，２１３はサーボ弁として構成されている。
【００４１】
傾転制御アクチュエータ３１１、ポンプ流量制御弁３１２及びポンプトルク制御弁３１３は、第１レギュレータ２０１の傾転制御アクチュエータ２１１、ポンプ流量制御弁２１２及びポンプトルク制御弁２１３と同様に構成されており、図中、同等の部分には、２００番台の参照数字を３００番台に変えて示している。
【００４２】
傾転制御アクチュエータ３１１の受圧室３１１ｂはパイロットポンプ１５の吐出ライン１５ａに油路３１５と油路２１５，２１６を介して接続され、受圧室３１１ｃはパイロットポンプ１５の吐出ライン１５ａにポンプ流量制御弁３１２及びポンプトルク制御弁３１３と、油路３１６及び油路２１５，２１６とを介して接続されている。また、受圧室３１１ｃはポンプ流量制御弁３１２及びポンプトルク制御弁３１３と油路３１７及び油路２１８を介してタンクTに接続されている。ポンプ流量制御弁３１２の受圧室３１２ｃには上記シャトル弁２４ａ，２４ｂ，２４ｃにより選択された操作レバー装置１８，１９の操作パイロット圧の最高圧力が油路３１９を介して第２油圧ポンプ３の制御信号圧力として導かれる。ポンプトルク制御弁３１３のＰＱ制御受圧室３１３ｃは油路３２１を介して第２油圧ポンプ３の吐出ライン３ａに接続され、第２油圧ポンプ３の吐出圧力が導かれ、減トルク制御受圧室３１３ｄは第２電磁比例弁３２の出力ポートに油路３２２を介して接続され、第２電磁比例弁３２から出力される制御圧力が導かれる。
【００４３】
ポンプ流量制御弁３１２は、第１レギュレータ２０１のポンプ流量制御弁２１２と同様、受圧室３１２ｃに導かれる制御信号圧力（要求流量）に応じて傾転制御アクチュエータ３１１の大面積側の受圧室３１１ｃの圧力を変え、第２油圧ポンプ３の斜板３ｂの傾転角を調整してポンプ吐出流量を制御する。
【００４４】
ポンプトルク制御弁３１３は、第１レギュレータ２０１のポンプトルク制御弁２１３と同様、バネ３１３ｂの付勢力と減トルク制御受圧室３１３ｄの付勢力との差である図示右向きの付勢力によって第２油圧ポンプ３の最大吸収トルクを設定するとともに、第２油圧ポンプ３の吐出圧力が上昇し、第２油圧ポンプ３の吸収トルクが増大するとき、第２油圧ポンプ３の吸収トルクがバネ３１３ｂの付勢力と減トルク制御受圧室３１３ｄの付勢力との差である図示右向きの付勢力によって設定される最大吸収トルクを超えないように制御する。また、その最大吸収トルクは減トルク制御受圧室３１３ｄに導かれる第２電磁比例弁３２からの制御圧力によって調整される。
＜ポンプ制御装置＞
図３は、以上のような油圧システムに設けられた本実施の形態によるポンプ制御装置の全体構成を示す図である。本実施の形態のポンプ制御装置は、第２油圧ポンプ３の吐出ライン３ａに接続され、第２油圧ポンプ３の吐出圧力を検出する圧力センサ３５と、シャトル弁２４ａの出力側に接続され、操作レバー装置１８が生成する制御パイロット圧を旋回操作圧力として検出する圧力センサ３６と、エンジンコントロールダイヤル等のエンジン回転数指令操作装置３７と、コントローラ３８と、コントローラ３８から出力される制御電流により作動する上述した第１及び第２電磁比例弁３１，３２とを有している。コントローラ３８は、圧力センサ３５，３６からの検出信号とエンジン回転数指令操作装置３７からの指令信号を入力し、所定の演算処理を行い、第１及び第２電磁比例弁３１，３２に制御電流を出力することにより、ポンプトルク制御弁２１３，３１３を制御し、第１及び第２油圧ポンプ２，３の最大吸収トルクを制御する。
＜コントローラ＞
図４は、コントローラ３８の処理内容を示す機能ブロック図である。コントローラ３８は、全体ポンプトルク演算部４１、第２ポンプ割り当てトルク演算部４２、ポンプ吐出圧力対応ポンプトルク演算部４３、旋回操作圧対応ポンプトルク演算部４４、最大値選択部４５、最小値選択部４６、減算部４７、第１トルク制御圧力演算部４８、第２トルク制御圧力演算部４９の各演算機能を有している。
【００４５】
全体ポンプトルク演算部４１は、エンジン回転数指令操作装置３７によって指令されたエンジン１の目標回転数Ｎｒに応じて第１及び第２油圧ポンプ２，３の２つのポンプで消費可能な合計のポンプトルク（以下全体ポンプトルクという）Ｔｒ０を算出する。この演算は、エンジン回転数指令操作装置３７から目標回転数Ｎｒの指令信号を入力し、これをメモリに記憶してあるテーブルに参照させ対応する全体ポンプトルクＴｒ０を演算することにより行う。全体ポンプトルクＴｒ０はエンジン１の出力トルクの範囲内の値として設定されており、メモリのテーブルには、エンジン１の出力トルクの変化に対応して、目標回転数Ｎｒが定格の最大回転数付近にあるときは、全体ポンプトルクＴｒ０は最大値Ｔａであり、目標回転数Ｎｒが低くなるにしたがって全体ポンプトルクＴｒ０が減少するよう、目標回転数Ｎｒと全体ポンプトルクＴｒ０との関係が設定されている。
【００４６】
第２ポンプ割り当てトルク演算部４２は、エンジン回転数指令操作装置３７によって指令されたエンジン１の目標回転数Ｎｒに応じて第２油圧ポンプ３で消費可能な割り当て最大ポンプトルクＴｐ２ｍａｘを算出する。この演算は、エンジン回転数指令操作装置３７から目標回転数Ｎｒの指令信号を入力し、これをメモリに記憶してあるテーブルに参照させ対応する割り当て最大ポンプトルクＴｐ２ｍａｘを演算することにより行う。割り当て最大ポンプトルクＴｐ２ｍａｘは、全体ポンプトルクＴｒ０の範囲内において、第２油圧ポンプ３に係わるアクチュエータの単独操作及び複合操作に際しての最大消費ポンプトルクを考慮した値であり、例えば、Ｔｐ２ｍａｘ＝Ｔｒ０／２である。メモリのテーブルには、全体ポンプトルクＴｒ０の変化に対応して、目標回転数Ｎｒが定格の最大回転数付近にあるときは、割り当て最大ポンプトルクＴｐ２ｍａｘは例えば最大値Ｔｂであり、目標回転数Ｎｒが低くなるにしたがって割り当て最大ポンプトルクＴｐ２ｍａｘが減少するよう、目標回転数Ｎｒと割り当て最大ポンプトルクＴｐ２ｍａｘとの関係が設定されている。最大値Ｔｂは例えば全体ポンプトルクＴｒ０の最大値Ｔａの半分（Ｔｂ＝Ｔａ／２）である。
【００４７】
ポンプ吐出圧力対応ポンプトルク演算部４３は、圧力センサ３５によって検出された第２油圧ポンプ３の吐出圧力に応じて第２油圧ポンプ３で消費可能な第１吸収トルクＴｐ２１を算出する。この演算は、圧力センサ３５から第２油圧ポンプ３の吐出圧力の検出信号を入力し、これをメモリに記憶してあるテーブルに参照させ、その検出信号が示す第２油圧ポンプ３の吐出圧力に対応する第１吸収トルクＴｐ２１を演算することにより行う。
【００４８】
図５は、ポンプ吐出圧力対応ポンプトルク演算部４３の第２油圧ポンプ３の吐出圧力と第１吸収トルクＴｐ２１との関係を拡大して示す図である。図５において、第１吸収トルクＴｐ２１は割り当て最大ポンプトルクＴｐ２ｍａｘの最大値Ｔｂ以下の値として設定されており、メモリのテーブルには、第２油圧ポンプ３の吐出圧力がリリーフ弁４によって決定される最大圧力Ｐｍａｘ近傍の第１圧力値Ｐｐ２ａより低いときは、第１吸収トルクＴｐ２１は割り当て最大ポンプトルクＴｐ２ｍａｘの最大値Ｔｂに等しい、第２油圧ポンプ３で消費可能な最大トルク値であり（Ｔｐ２１＝Ｔｂ）、第２油圧ポンプ３の吐出圧力が第１圧力値Ｐｐ２ａを超えて更に上昇すると第１吸収トルクＴｐ２１は減少し、第２油圧ポンプ３の吐出圧力が更に上昇して、リリーフ弁４によって決定される最大圧力Ｐｍａｘ近傍の第２圧力値Ｐｐ２ｂ（＞Ｐｐ２ａ）を超えると、第１吸収トルクＴｐ２１は前記最大トルク値Ｔｂより小さいトルク値Ｔｃに減少するよう（Ｔｐ２１＝Ｔｃ）、第２油圧ポンプ３の吐出圧力と第１吸収トルクＴｐ２１との関係が設定されている。トルク値Ｔｃは、旋回起動に必要な最小のトルク値として予め求めて設定したものである。
【００４９】
図示の例では、第１吸収トルクＴｐ２１の急激な変化を避けるために、第１圧力値Ｐｐ２ａ及び第２圧力値Ｐｐ２ｂを閾値として第１吸収トルクＴｐ２１をＴｂとＴｃとで変化させたが、例えば第２圧力値Ｐｐ２ｂを閾値として第１吸収トルクＴｐ２１をＴｂとＴｃとで変化させてもよい。また、第２圧力値Ｐｐ２ｂはリリーフ弁４によって決定される最大圧力Ｐｍａｘ近傍の値としたが、最大圧力Ｐｍａｘそのものであってもよい。
【００５０】
旋回操作圧対応ポンプトルク演算部４４は、圧力センサ３６によって検出された旋回操作圧力に応じて第２油圧ポンプ３で消費可能な第２吸収トルクＴｐ２２を算出する。この演算は、圧力センサ３６から旋回操作圧力の検出信号を入力し、これをメモリに記憶してあるテーブルに参照させ、その検出信号が示す旋回操作圧力に対応する第２吸収トルクＴｐ２２を演算することにより行う。
【００５１】
図６は、旋回操作圧対応ポンプトルク演算部４４の旋回操作圧力と第２吸収トルクＴｐ２２との関係を拡大して示す図である。図６において、第２吸収トルクＴｐ２２も割り当て最大ポンプトルクＴｐ２ｍａｘの最大値Ｔｂ以下の値として設定されており、メモリのテーブルには、旋回操作圧力（旋回用の制御パイロット圧）が最大圧力Ｐｃｍａｘ近傍の圧力値Ｐｃａより低いときは、第２吸収トルクＴｐ２２は割り当て最大ポンプトルクＴｐ２ｍａｘの最大値Ｔｂに等しく（Ｔｐ２２＝Ｔｂ）、旋回操作圧力が圧力値Ｐｃａを超えて更に上昇すると第２吸収トルクＴｐ２２は減少し、旋回操作圧力が更に上昇して最大圧力Ｐｃｍａｘ近傍の圧力値Ｐｃｂ（＞Ｐｃａ）を超えると、第２吸収トルクＴｐ２２は、ポンプ吐出圧力対応ポンプトルク演算部４３において第２油圧ポンプ３の吐出圧力がＰｐ２ｂを超えたときに設定されるトルク値と同じトルク値Ｔｃに減少するよう（Ｔｐ２２＝Ｔｂ）、旋回操作圧力と第２吸収トルクＴｐ２２との関係が設定されている。圧力値Ｐｃａは、オペレータが旋回起動を意図して旋回用の操作レバー装置１８の操作レバーをフル操作したと判断できる値であり、例えば最大旋回操作圧力の８０％以上の値である。
【００５２】
最大値選択部４５は、ポンプ吐出圧力対応ポンプトルク演算部４３で算出した第１吸収トルクＴｐ２１と旋回操作圧対応ポンプトルク演算部４４で算出した第２吸収トルクＴｐ２２の大きい方を選択し、第３吸収トルクＴｐ２３として出力する。
【００５３】
最小値選択部４６は、第２ポンプ割り当てトルク演算部４２で算出した第２油圧ポンプ３の割り当て最大ポンプトルクＴｐ２ｍａｘと最大値選択部４５で選択した第３吸収トルクＴｐ２３の小さい方を選択し、第２油圧ポンプ３の制御用の最大吸収トルクＴｐ２として出力する。
【００５４】
減算部４７は、全体ポンプトルク演算部４１で算出した全体ポンプトルクＴｒ０から最小値選択部４６で選択した最大吸収トルクＴｐ２を差し引いて、第１油圧ポンプ２の制御用の最大吸収トルクＴｐ１を算出する。
【００５５】
第１トルク制御圧力演算部４８は、減算部４７で算出した第１油圧ポンプ２の制御用の最大吸収トルクＴｐ１を第１レギュレータ２０１に設定するのに必要な第１電磁比例弁３１の出力圧力（制御圧力）を算出するものであり、最大吸収トルクＴｐ１をメモリに記憶してあるテーブルに参照させ、その最大吸収トルクＴｐ１に対応する制御圧力Ｐｃ１を演算する。メモリのテーブルには、第１電磁比例弁３１からの制御圧力Ｐｃ１がバネ２１３ｂに対向位置する減トルク制御受圧室２１３ｄに入力されること（ネガティブ制御）を考慮し、最大吸収トルクＴｐ１が増大するにしたがって制御圧力Ｐｃ１が減少するように最大吸収トルクＴｐ１と制御圧力Ｐｃ１との関係が設定されている。この制御圧力Ｐｃ１は、第１電磁比例弁３１はソレノイドに印加される制御電流が最小であるときはパイロットポンプ１６の吐出圧力に基づいて最大の制御圧力を生成する構成であることを考慮して特性を設定した図示しない電流変換・増幅部を介して第１電磁比例弁３１の制御電流に変換・増幅され、第１電磁比例弁３１に出力される。
【００５６】
第２トルク制御圧力演算部４９は、最小値選択部４６で選択した第２油圧ポンプ３の制御用の最大吸収トルクＴｐ２を第１レギュレータ２０１に設定するのに必要な第２電磁比例弁３２の出力圧力（制御圧力）を算出するものであり、最大吸収トルクＴｐ２をメモリに記憶してあるテーブルに参照させ、その最大吸収トルクＴｐ２に対応する制御圧力Ｐｃ２を演算する。メモリのテーブルには、第２電磁比例弁３２からの制御圧力Ｐｃ２がバネ３１３ｂに対向位置する減トルク制御受圧室３１３ｄに入力されること（ネガティブ制御）を考慮し、最大吸収トルクＴｐ２が増大するにしたがって制御圧力Ｐｃ２が減少するように最大吸収トルクＴｐ２と制御圧力Ｐｃ２との関係が設定されている。この制御圧力Ｐｃ２は、第２電磁比例弁３２はソレノイドに印加される制御電流が最小であるときパイロットポンプ１６の吐出圧力に基づいて最大の制御圧力を生成する構成であることを考慮して特性を設定した図示しない電流変換・増幅部を介して第２電磁比例弁３２の制御電流に変換・増幅され、第２電磁比例弁３２に出力される。
【００５７】
以上において、圧力センサ３５は、第２油圧ポンプ３の吐出圧力を検出する圧力検出手段を構成し、エンジン回転数指令操作装置３７、コントローラ３８の全体ポンプトルク演算部４１、減算部４７、第１トルク制御圧力演算部４８、第１電磁比例弁３１、第１レギュレータ２０１のポンプトルク制御弁２１３は、第１油圧ポンプ２の最大吸収トルクＴｐ１を設定し、第１油圧ポンプ２の吸収トルクがその最大吸収トルクＴｐ１を超えないよう第１油圧ポンプ２の押しのけ容積を制御する第１ポンプトルク制御手段を構成し、コントローラ３８のポンプ吐出圧力対応ポンプトルク演算部４３、旋回操作圧対応ポンプトルク演算部４４、最大値選択部４５、最小値選択部４６、第２トルク制御圧力演算部４９、第２電磁比例弁３２、第２レギュレータ３０１のポンプトルク制御弁３１３は、第２油圧ポンプ３の最大吸収トルクＴｐ２を設定し、第２油圧ポンプ３の吸収トルクがその最大吸収トルクＴｐ２を超えないよう第２油圧ポンプ３の押しのけ容積を制御する第２ポンプトルク制御手段を構成する。そして、その第２ポンプトルク制御手段（コントローラ３８、ポンプ吐出圧力対応ポンプトルク演算部４３、第２トルク制御圧力演算部４９、第２電磁比例弁３２、第２レギュレータ３０１のポンプトルク制御弁３１３）は、第２油圧ポンプ３で消費可能な最大トルク値Ｔｂとこの最大トルク値Ｔｂより小さいトルク値Ｔｃが予め設定されており、圧力検出手段（圧力センサ３５）で検出した第２油圧ポンプ３の吐出圧力が、リリーフ弁４が決定する最大圧力Ｐｍａｘに達しない所定の圧力Ｐｐ２ａより低いときは第２油圧ポンプ３の最大吸収トルクＴｐ２として最大トルク値Ｔｂを設定し、圧力検出手段で検出した第２油圧ポンプ３の吐出圧力が、リリーフ弁４が決定する最大圧力Ｐｐｍａまで上昇したときは、第２油圧ポンプ３の最大吸収トルクＴｐ２として最大トルク値Ｔｂより小さいトルク値Ｔｃを設定する。
【００５８】
また、第１ポンプトルク制御手段（コントローラ３８の減算部４７）は、第１油圧ポンプ２と第２油圧ポンプ３とで消費可能な全体ポンプトルク値Ｔｒ０から第２ポンプトルク制御手段に設定した第２油圧ポンプ３の最大吸収トルクＴｐ２を差し引いた値を第１油圧ポンプ２の最大吸収トルクＴｐ１として設定する。
【００５９】
更に、シャトル弁２４ａ及び圧力センサ３６は、旋回モータ７を操作する第２操作手段（操作レバー装置１８）の操作量を検出する操作量検出手段を構成し、第２ポンプトルク制御手段（コントローラ３８の旋回操作圧対応ポンプトルク演算部４４、最大値選択部４５）は、操作量検出手段で検出した第２操作手段の操作量が所定の値Ｐｃａ〜Ｐｃｂを超えかつ圧力検出手段で検出した第２油圧ポンプ３の吐出圧力が、リリーフ弁４が決定する最大圧力Ｐｍａｘまで上昇したときに、第２油圧ポンプ３の最大吸収トルクＰｐ２として最大トルク値Ｔｂより小さいトルク値Ｔｃを設定し、操作量検出手段で検出した第２操作手段の操作量が所定の値所定の値Ｐｃａ〜Ｐｃｂ以下であるときは、圧力検出手段で検出した第２油圧ポンプ３の吐出圧力如何に係わらず、第２油圧ポンプ３の最大吸収トルクＴｐ２として最大トルク値Ｔｂを設定する。
＜油圧ショベル＞
図７は、図１に示した油圧システムを搭載した油圧ショベルの外観を示す図である。油圧ショベルは下部走行体１００と上部旋回体１０１とフロント作業機１０２を備えている。下部走行体１００は左右のクローラ式走行装置１０３ａ，１０３ｂを有し、左右の走行モータ１０４ａ，１０４ｂにより駆動される。上部旋回体１０１は下部走行体１００上に旋回可能に搭載され、旋回モータ７により旋回駆動される。フロント作業機１０２は上部旋回体１０１の前部に俯仰可能に取り付けられている。上部旋回体１０１にはエンジンルーム１０６、キャビン（運転室）１０７が備えられ、エンジンルーム１０６にエンジン１や第１及び第２油圧ポンプ２，３、パイロットポンプ１５等の油圧機器が配置され、キャビン１０７内には上記操作レバー装置１６〜１９やエンジン回転数指令操作装置３７が配置されている。
【００６０】
フロント作業機１０２はブーム１１１、アーム１１２、バケット１１３を有する多関節構造であり、ブーム１１１はブームシリンダ６の伸縮により上下方向に回動し、アーム１１２はアームシリンダ５の伸縮により上下、前後方向に回動し、バケット１１３はバケットシリンダ８の伸縮により上下、前後方向に回動する。図１では左右の走行モータ１０４ａ，１０４ｂ等のアクチュエータやそれらの操作系を省略して示している。
＜動作＞
＜旋回単独操作＞
まず、旋回単独操作時の動作について説明する。
【００６１】
旋回用の操作レバー装置１８の操作レバーを図１の左方にフル操作すると、旋回操作圧が第２油圧ポンプ３の第２レギュレータ３０１の傾転制御スプール３１２ａに作用し、第２油圧ポンプ３の押し除け容積が増大すると同時に、旋回用のコントロールバルブ１３が図示左方に動くことにより、第２油圧ポンプ３からタンクTへの回路が絶たれ、コントロールバルブ１３のメータイン絞りを通じて旋回モータ７に圧油が送られる。このとき上部旋回体１０１は停止しており、旋回モータ７にとって大きな慣性負荷となるため、第２油圧ポンプ３の吐出圧力は急激に上昇してリリーフ弁４により決定される油圧供給回路の最大圧力（リリーフ圧）に達する。コントローラ３８は旋回操作圧と第２油圧ポンプ３の吐出圧力の各値から図４における各演算を実行する。ここでは、第２油圧ポンプ３の吐出圧力及び旋回操作圧力それぞれが最大となるため、図４のポンプ吐出圧力対応ポンプトルク演算部４３、旋回操作圧対応ポンプトルク演算部４４、最大値選択部４５では、第２油圧ポンプ３の最大吸収トルクをＴｃに下げる演算結果になり、第２電磁比例弁３２から出力される制御圧力は第２油圧ポンプ３の最大吸収トルクを下げるよう制御され、第２油圧ポンプ３の押し除け容積が減少する。この結果、第２油圧ポンプ３の吐出流量が減少してリリーフ弁４からのリリーフ流量が減少し、旋回起動時のエネルギーロスが抑えられる。
【００６２】
その後、上部旋回体１０１が加速して旋回速度が上がっていくとともにリリーフ弁４からのリリーフ流量は無くなり、更に第２油圧ポンプ３から旋回モータ７への流量の供給が追いつかなくなるため、第２油圧ポンプ３の吐出圧力は下がり始める。コントローラ３８は旋回操作圧と第２油圧ポンプ３の吐出圧力の各値から図４における演算を実行する。ここでは、旋回操作圧力が最大でかつ第２油圧ポンプ３の吐出圧力がリリーフ弁４により決定される油圧供給回路の最大圧力（リリーフ圧）を下回っているため、第２油圧ポンプ３の吐出圧力及び旋回操作圧力それぞれが最大となるため、図４のポンプ吐出圧力対応ポンプトルク演算部４３、旋回操作圧対応ポンプトルク演算部４４、最大値選択部４５では、第２油圧ポンプ３の最大吸収トルクをＴｃからＴｂに上げる演算結果になり、第２電磁比例弁３２から出力される制御圧力は第２油圧ポンプ３の吐出圧力が下がるのに合わせて第２油圧ポンプ３の吸収トルクを上げる制御（第２油圧ポンプ３の吐出圧力に応じて第２油圧ポンプ３の最大吸収トルクを変更する制御）を行い、第２油圧ポンプ３の押し除け容積は徐々に増加する。この結果、旋回速度の上昇に伴い第２油圧ポンプ３の吐出流量が増加して必要な流量を旋回モータ７に供給し、スムーズに等速旋回に至らせる。
＜旋回とブーム上げの複合操作＞
次に、旋回とブーム上げの複合操作時の動作について説明する。
【００６３】
旋回用の操作レバー装置１８の操作レバーとブーム用の操作レバー装置１７の操作レバーを図１の左方にフル操作すると、旋回操作圧が第２油圧ポンプ３の第２レギュレータ３０１の傾転制御スプール３１２ａに作用し、また、ブーム操作圧が第１油圧ポンプ２の第１レギュレータ２０１の傾転制御スプール２１２ａに作用し、第１及び第２油圧ポンプ２，３双方の押し除け容積が増大すると同時に、旋回用のコントロールバルブ１３及びブーム用のコントロールバルブ１２はそれぞれ図示左方に動くことにより、第１及び第２油圧ポンプ２，３双方からタンクTへの回路が絶たれ、コントロールバルブ１２，１３のそれぞれのメータイン絞りを通じてブームシリンダ６と旋回モータ７に圧油が送られる。このとき上部旋回体１０１は停止しており、旋回モータ７にとって大きな慣性負荷となるため、第２油圧ポンプ３の吐出圧力は急激に上昇してリリーフ弁４により決定される油圧供給回路の最大圧力（リリーフ圧）に達する。コントローラ３８は旋回操作圧と第２油圧ポンプ３の吐出圧力の各値から図４における各演算を実行する。ここでは、第２油圧ポンプ３の吐出圧力及び旋回操作圧力それぞれが最大となるため、第２油圧ポンプ３の吐出圧力及び旋回操作圧力それぞれが最大となるため、図４のポンプ吐出圧力対応ポンプトルク演算部４３、旋回操作圧対応ポンプトルク演算部４４、最大値選択部４５では、第２油圧ポンプ３の最大吸収トルクをＴｃに下げる演算結果になり、第２電磁比例弁３２から出力される制御圧力は第２油圧ポンプ３の最大吸収トルクを下げるよう制御され、第２油圧ポンプ３の押し除け容積が減少する。また同時に、コントローラ３８は減算部４７で全体ポンプトルクＴｒ０から第２油圧ポンプ３の最大吸収トルクＴｐ２を差し引く演算を行うため、第２油圧ポンプ３の最大吸収トルクの減少分を第１油圧ポンプ２の最大吸収トルクに加算する結果となり、第１及び第２油圧ポンプ２，３の最大吸収トルクの配分が変更される。これにより第１電磁比例弁３１から出力される制御圧力は第１油圧ポンプ２の最大吸収トルクを上げるよう制御され、第１油圧ポンプ２の押し除け容積が増加する。このように第２油圧ポンプ３の減トルク分を旋回モータ７以外のアクチュエータであるブームシリンダ６を駆動する第１油圧ポンプ２に配分する制御（旋回モータ７に係わる第２油圧ポンプ３の減トルク制御による減トルク分を旋回モータ７以外のアクチュエータに係わる第１油圧ポンプ２に振り分ける制御）を行うことで、第２油圧ポンプ３の吐出流量が減少してリリーフ弁４からのリリーフ流量が減少し、旋回起動時のエネルギーロスを抑えるとともに、ブームシリンダ速度が速くなり、複合操作性と作業効率の向上が実現される。
【００６４】
その後、上部旋回体１０１が加速し旋回速度が上がっていくとともにリリーフ弁４からのリリーフ流量は無くなり、更に第２油圧ポンプ３から旋回モータ７への流量の供給が追いつかなくなるため、第２油圧ポンプ３の吐出圧力は下がり始める。コントローラ３８は旋回操作圧と第２油圧ポンプ３の吐出圧力の各値から図４における演算を実行する。ここでは旋回操作圧力が最大でかつ第２油圧ポンプ３の吐出圧力がリリーフ弁４により決定される油圧供給回路の最大圧力（リリーフ圧）を下回っているため、第２油圧ポンプ３の吐出圧力及び旋回操作圧力それぞれが最大となるため、図４のポンプ吐出圧力対応ポンプトルク演算部４３、旋回操作圧対応ポンプトルク演算部４４、最大値選択部４５では、第２油圧ポンプ３の最大吸収トルクをＴｃからＴｂに上げる演算結果になり、第２電磁比例弁３２から出力される制御圧力は第２油圧ポンプ３の最大吸収トルクを上げる制御（第２油圧ポンプ３の吐出圧力に応じて第２油圧ポンプ３の最大吸収トルクを変更する制御）を行い、第２油圧ポンプ３の押し除け容積は増加方向に制御される。この結果、旋回速度の上昇に伴い必要な流量を旋回モータ７に供給し、スムーズに等速旋回に至らせる。
＜旋回とブーム下げ、旋回とアームの複合操作＞
以上に旋回とブーム上げの複合操作時における動作を述べたが、旋回とブーム下げの複合操作、旋回とアームの複合操作を行ったときも同様の動作になる。
＜バケットの単独操作、或いはブーム又はアームとバケットの複合操作＞
第２油圧ポンプ３に係わるアクチュエータのうち、旋回モータ７以外のアクチュエータであるバケットシリンダ８を駆動する操作時の動作について説明する。
【００６５】
バケット用の操作レバー装置１９の操作レバーを図１の例えば左方にフル操作すると、バケット操作圧が第２油圧ポンプ３の第２レギュレータ３０１の傾転制御スプール３１２ａに作用し、第２油圧ポンプ３の押し除け容積が増大すると同時に、バケット用のコントロールバルブ１４が図示右方に動くことにより、第２油圧ポンプ３からタンクTへの回路が絶たれ、コントロールバルブ１４のメータイン絞りを通じてバケットシリンダ８に圧油が送られる。このときコントローラ３８は旋回操作圧と第２油圧ポンプ３の吐出圧力の各値から図４における各演算を実行する。ここでは、旋回用の操作レバー装置１８の操作レバーは操作されず、旋回操作圧力が最小（タンク圧）となるため、図４のポンプ吐出圧力対応ポンプトルク演算部４３、旋回操作圧対応ポンプトルク演算部４４、最大値選択部４５では、圧力検出手段で検出した第２油圧ポンプの吐出圧力如何に係わらず、第２油圧ポンプ３の最大吸収トルクをＴｂに上げる演算結果になり、第２電磁比例弁３２から出力される制御圧力は第２油圧ポンプ３の最大吸収トルクを上げるよう制御される。その結果、第２油圧ポンプ３の吐出圧力の変化に係わらず第２油圧ポンプ３の最大吸収トルクを一定に制御し、第２油圧ポンプ３の最大吸収トルクが変化することによるバケットシリンダ８の速度変化を防止し、操作性及び作業性の低下が回避される。
＜目標回転数Ｎｒの変更＞
エンジン回転数指令操作装置３７によって指令されたエンジン１の目標回転数Ｎｒが定格の最大回転数付近にあるときは、コントローラ３８の全体ポンプトルク演算部４１で演算される全体ポンプトルクＴｒ０は最大値Ｔａであり、第２ポンプ割り当てトルク演算部４２で演算される第２油圧ポンプ３の割り当て最大ポンプトルクＴｐ２ｍａｘは最大値Ｔｂ（Ｔｂ＝Ｔａ／２）である。したがって、コントローラ３８の最小値選択部４６では、ポンプ吐出圧力対応ポンプトルク演算部４３、旋回操作圧対応ポンプトルク演算部４４、最大値選択部４５により演算された吸収トルクが最大値Ｔｂであるときを含め、その値がそのまま選択される演算結果となり、上述した動作において、第２油圧ポンプ３の割り当て最大ポンプトルクＴｐ２ｍａｘとして事前に設定した最大値Ｔｂをフルに活用することができる。
【００６６】
オペレータが、例えば、微操作作業を意図してエンジン回転数指令操作装置３７を操作してエンジン１の目標回転数Ｎｒを下げた場合は、コントローラ３８の全体ポンプトルク演算部４１では全体ポンプトルクＴｒ０として最大値Ｔａより小さい値が演算され、第２ポンプ割り当てトルク演算部４２でも第２油圧ポンプ３の割り当て最大ポンプトルクＴｐ２ｍａｘとして最大値Ｔｂ（Ｔｂ＝Ｔａ／２）より小さい値が演算される。その結果、ポンプ吐出圧力対応ポンプトルク演算部４３、旋回操作圧対応ポンプトルク演算部４４、最大値選択部４５で演算された吸収トルクが最大値Ｔｂであったとしても、最小値選択部４６では第２ポンプ割り当てトルク演算部４２で演算された最大値Ｔｂより小さい値が選択され、第２油圧ポンプ３の最大吸収トルクを下げるように制御する。同様に、減算部４７においても、全体ポンプトルク演算部４１で演算した最大値Ｔａより小さい値から最小値選択部４６で選択した最大吸収トルクＴｐ２を差し引いて、第１油圧ポンプ２の制御用の最大吸収トルクＴｐ１を算出するため、第１油圧ポンプ２の制御用の最大吸収トルクＴｐ１も全体ポンプトルク演算部４１で演算した値に応じた小さい値となり、第１油圧ポンプ２の最大吸収トルクを下げるように制御する。これにより第１及び第２油圧ポンプ２，３の吐出流量が制限され、微操作作業を円滑に行うことができる。
＜効果＞
以上のように本実施の形態によれば、旋回起動時は、第２油圧ポンプ３の吐出圧力に応じて第２油圧ポンプ３の最大吸収トルクをＴｂとＴｃとに変更する制御を行うことにより、旋回起動時のリリーフによるエネルギーロスを減らしエネルギー効率を向上するとともに、旋回起動後の加速過程では必要な流量を旋回モータ７に供給してスムーズに等速旋回に到達させ、作業効率を向上することができる。
【００６７】
また、旋回と他の動作との旋回複合操作では、第２油圧ポンプ３の減トルク分を旋回モータ７以外のアクチュエータに係わる第１油圧ポンプ２に振り分ける制御を行うので、旋回モータ７以外のアクチュエータの速度を速くし、複合操作性と作業効率を向上することができる。
【００６８】
また、旋回用の操作レバー装置１８の操作レバーが操作されたときのみ、第２油圧ポンプ３の吐出圧力に応じて第２油圧ポンプ３の最大吸収トルクを変更する制御と第２油圧ポンプ３の減トルク分を旋回モータ７以外のアクチュエータに係わる第１油圧ポンプ２に振り分ける制御を行うので、旋回モータ７以外のアクチュエータを駆動する操作時は、第２油圧ポンプ３の最大吸収トルクが変化することによるアクチュエータの速度変化を防止し、操作性及び作業性の低下を回避することができる。
【００６９】
更に、エンジン１の目標回転数Ｎｒを下げた場合は、第１及び第２油圧ポンプ２，３の最大吸収トルクを下げるように制御するので、第１及び第２油圧ポンプ２，３の吐出流量が制限され、微操作作業を円滑に行うことができる。
【００７０】
なお、以上の実施の形態では、油圧システムがメインポンプとして第１及び第２の２つの油圧ポンプ２，３を有するものについて説明したが、第１及び第２油圧ポンプ２，３以外に第３の油圧ポンプがあってもよい。また、第１及び第２油圧ポンプはそれぞれ１つづつの油圧ポンプであるとしたが、少なくとも一方の油圧ポンプは全馬力制御される２つの油圧ポンプであってもよい。このように油圧ポンプの数を変更した場合でも、上記実施の形態と同様の効果が得られる。
【００７１】
また、上記実施の形態では、コントローラ３８に最大値選択部４５を設け、ポンプ吐出圧力対応ポンプトルク演算部４３の出力と旋回操作圧対応ポンプトルク演算部４４の出力の最大値を選択したが、旋回操作圧対応ポンプトルク演算部４４と最大値選択部４５の設置目的は、旋回用の操作レバー装置１８の操作レバーが操作されたときのみ、第２油圧ポンプ３の吐出圧力に応じて第２油圧ポンプ３の最大吸収トルクを変更する制御を行うようにすることであるので、旋回操作圧対応ポンプトルク演算部４４の代わりに旋回操作圧が所定の値以上になるとＯＮ信号を出力する演算部を設け、最大値選択部４５の代わりにそのＯＮ信号で切り換わるスイッチ部を設け、旋回操作圧対応ポンプトルク演算部４４と最小値選択部４６をそのスイッチ部を介して接続するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００７２】
１ エンジン
２ 第１油圧ポンプ
３ 第２油圧ポンプ
４ リリーフ弁
５ アームシリンダ
６ ブームシリンダ
７ 旋回モータ
８ バケットシリンダ
１１〜１４ コントロールバルブ
１５ パイロットポンプ
１６〜１９ 操作レバー装置
２１，２２ センタバイパスライン
２３ａ，２３ｂ，２３ｃ シャトル弁
２４ａ，２４ｂ，２４ｃ シャトル弁
３１ 第１電磁比例弁
３２ 第２電磁比例弁
３５ 圧力センサ
３６ 圧力センサ
３７ エンジン回転数指令操作装置
３８ コントローラ
４１ 全体ポンプトルク演算部
４２ 第２ポンプ割り当てトルク演算部
４３ ポンプ吐出圧力対応ポンプトルク演算部
４４ 旋回操作圧対応ポンプトルク演算部
４５ 最大値選択部
４６ 最小値選択部
４７ 減算部
４８ 第１トルク制御圧力演算部
４９ 第２トルク制御圧力演算部
１００ 下部走行体
１０１ 上部旋回体
１０２ フロント作業機
１０３ａ，１０３ｂ クローラ式走行装置
１０４ａ，１０４ｂ 左右走行モータ
１０６ エンジンルーム
１０７ キャビン
１１１ ブーム
１１２ アーム
１１３ バケット
２０１ 第１レギュレータ
２１１ 傾転制御アクチュエータ
２１１ａ 制御ピストン
２１１ｂ，２１１ｃ 受圧室
２１２ ポンプ流量制御弁
２１２ａ 流量制御スプール
２１２ｂ バネ
２１２ｃ 受圧室
２１３ ポンプトルク制御弁
２１３ａ トルク制御スプール
２１３ｂ バネ
２１３ｃ ＰＣ制御受圧室
２１３ｄ 減トルク制御受圧室
２１５〜２１９，２２１，２２２ 油路
３０１ 第２レギュレータ
３１１ 傾転制御アクチュエータ
３１１ａ 制御ピストン
３１１ｂ，２１１ｃ 受圧室
３１２ ポンプ流量制御弁
３１２ａ 流量制御スプール
３１２ｂ バネ
３１２ｃ 受圧室
３１３ ポンプトルク制御弁
３１３ａ トルク制御スプール
３１３ｂ バネ
３１３ｃ ＰＣ制御受圧室
３１３ｄ 減トルク制御受圧室
３１５〜３１７，３１９，３２１，３２２ 油路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧ショベル等の建設機械に備えられる油圧システムのポンプ制御装置に係わり、特に、上部旋回体を有する建設機械の油圧駆動システムにおいて、作業状態に応じ複数の油圧ポンプのトルク配分を制御するポンプ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
上部旋回体を有する建設機械の代表例として油圧ショベルがある。この油圧ショベルの油圧システムでは、油圧ポンプの押しのけ容積を制御するレギュレータにトルク制御機能を付加したポンプ制御装置を用いることが多い。レギュレータにトルク制御機能を付加したポンプ制御装置は、油圧ポンプの吐出圧力をレギュレータに導き、油圧ポンプの吐出圧力が上昇して油圧ポンプの吸収トルクが設定した最大吸収トルクに達すると、それ以上油圧ポンプの吐出圧力の上昇に対しては油圧ポンプの押しのけ容積を減らすよう制御し、油圧ポンプの吸収トルクが設定した最大吸収トルクを超えないよう制御するものであり、これにより原動機の過負荷によるエンジンストールが防止される。
【０００３】
また、油圧ポンプが２つ以上ある場合は、一般に、全馬力制御と呼ばれるトルク制御を行うポンプ制御装置が用いられる。これは、例えば特許文献１に記載のように、２つの油圧ポンプ（以下第１及び第２油圧ポンプという）のそれぞれのレギュレータに第１油圧ポンプと第２油圧ポンプの両方の吐出圧力を導き、第１油圧ポンプの吸収トルクと第２油圧ポンプの吸収トルクの和が設定した最大吸収トルクに達すると、それ以上油圧ポンプの吐出圧力の上昇に対して第１及び第２油圧ポンプのそれぞれの押しのけ容積を減らすよう制御するものであり、これにより第１及び第２油圧ポンプのそれぞれに係わるアクチュエータが単独で駆動される場合は、第１及び第２油圧ポンプに割り当てられた全馬力を利用することができ、原動機出力の有効利用が可能となる。
【０００４】
また、油圧ポンプが２つ以上ある場合のポンプ制御装置として特許文献２に記載のものがある。これは、複数の操作レバーからの電気信号に基づいて複数のアクチュエータのうちの２つのアクチュエータを同時に作動させる作業であると判定した場合、その２つのアクチュエータの組み合わせに応じて、２つのアクチュエータのそれぞれに接続される複数の油圧ポンプに配分されるエンジン出力の配分割合を設定し、その配分割合になるように複数の油圧ポンプのそれぞれの傾転角を制御するようにしたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−７３９６０号公報
【特許文献２】特許第３５７６０６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
油圧ショベル等の上部旋回体を備えた建設機械においては、上部旋回体を停止した状態から起動する旋回起動時（旋回起動直後の加速時も含む、以下同）は、上部旋回体はアクチュエータである旋回モータにとって大きな慣性負荷となるため、油圧ポンプの吐出圧力は急激に上昇してリリーフ弁により決定される最大圧力（リリーフ圧）に達し、リリーフ弁から圧油がリリーフすることによるエネルギーロスを発生する。このとき、油圧ポンプの吐出流量が多すぎると、エネルギーロスが増加しエネルギー効率が低下する。また、上部旋回体が加速して旋回速度が上がっていくとともにリリーフ弁からのリリーフ流量は無くなり、油圧ポンプから旋回モータへの流量の供給が追いつかなくなるため、油圧ポンプの吐出圧力は下がり始める。このとき、油圧ポンプの吐出流量が少なすぎると、必要な流量を旋回モータに供給してスムーズに等速旋回に到達させることができず、作業効率が低下する。
【０００７】
特許文献１及び２記載のポンプ制御装置では、旋回単独操作での旋回起動時は、旋回モータに係わる１つの油圧ポンプで全馬力（全トルク）を消費するようトルク制御されるため、油圧ポンプの押しのけ容積の減少力は少なく、油圧ポンプの吐出流量は必要量より多くなり、比較的大量の圧油がリリーフ弁よりリリーフする。その結果、リリーフによるエネルギーロスが多く、エネルギー効率が低下するとともに、発熱や高熱による油圧機器の損傷を招きやすい。
【０００８】
また、油圧ショベル等の建設機械においては、旋回モータ以外にも複数の油圧シリンダや油圧モータを備え、旋回モータとそれ以外のアクチュエータを同時に駆動する旋回複合操作による作業が行われる。
【０００９】
特許文献１記載のポンプ制御装置では、全馬力制御により２つの油圧ポンプは連携して同じ押しのけ容積となるよう制御されるため、旋回複合操作での旋回起動時は、旋回モータに係わる油圧ポンプの吐出流量は多めとなり、リリーフによるエネルギーロスが多くなるなど、旋回単独操作での旋回起動時と同様の問題を生じる可能性がある。また、旋回複合操作によって行う作業の種類によっては、旋回モータ以外のアクチュエータに係わる油圧ポンプの吐出流量を多くしたい場合がある。例えば、土掘削後に旋回とブーム上げを複合し、トラック又はダンプのべッセル上に土を運ぶような旋回ブーム上げ作業では、旋回起動時はブームは速く上がり、その後上部旋回体を速かに回転するようにできれば、複合操作性と作業効率を向上させることができる。特許文献１記載のポンプ制御装置では、このような旋回ブーム上げ作業を行う際、全馬力制御に伴う流量減によって旋回起動時のブーム上がり量や旋回起動後の旋回速度が不足し、複合操作性と作業効率が低下する可能性がある。
【００１０】
特許文献２記載のポンプ制御装置では、複数の油圧ポンプのエンジン出力の配分割合が一定であるため、旋回起動時に旋回モータ以外のアクチュエータに係わる油圧ポンプの吐出流量が多くなるよう配分割合を設定すると、旋回モータに係わる油圧ポンプの吐出流量が少なくなるため、旋回起動後の等速移行過程において必要な流量を旋回モータに供給することができず、スムーズに等速旋回に到達させることができない。
【００１１】
本発明の第１の目的は、旋回起動時のリリーフによるエネルギーロスを減らしエネルギー効率を向上するとともに、旋回起動後の等速移行過程では必要な流量を旋回モータに供給してスムーズに等速旋回に到達させ、作業効率を向上することができる油圧システムのポンプ制御装置を提供することである。
【００１２】
本発明の第２の目的は、旋回起動時のリリーフによるエネルギーロスを減らしエネルギー効率を向上するとともに、旋回複合操作での旋回起動時は旋回モータ以外のアクチュエータの速度を速くし、旋回起動後の等速移行過程では必要な流量を旋回モータに供給してスムーズに等速旋回に到達させ、複合操作性と作業効率を向上することができる油圧システムのポンプ制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
（１）上記第１の目的を達成するために、本発明は、原動機によって駆動される可変容量型の第１及び第２油圧ポンプと、前記第１油圧ポンプから吐出された圧油により駆動され、油圧ショベルのブーム駆動するブームシリンダを含む複数のアクチュエータと、前記第２油圧ポンプから吐出された圧油により駆動され、油圧ショベルの上部旋回体を駆動する旋回モータを含む複数のアクチュエータと、前記ブームシリンダ及び旋回モータをそれぞれ操作する第１及び第２操作手段を含む複数の操作手段と、前記第１及び第２油圧ポンプから吐出される圧油の最大圧力を決定するリリーフ弁とを備える油圧システムのポンプ制御装置において、前記第２油圧ポンプの吐出圧力を検出する圧力検出手段と、前記第１油圧ポンプの最大吸収トルクを設定し、前記第１油圧ポンプの吸収トルクがその最大吸収トルクを超えないよう前記第１油圧ポンプの押しのけ容積を制御する第１ポンプトルク制御手段と、前記第２油圧ポンプの最大吸収トルクを設定し、前記第２油圧ポンプの吸収トルクがその最大吸収トルクを超えないよう前記第２油圧ポンプの押しのけ容積を制御する第２ポンプトルク制御手段とを備え、前記第２ポンプトルク制御手段は、前記第２油圧ポンプで消費可能な最大トルク値とこの最大トルク値より小さいトルク値が予め設定されており、前記圧力検出手段で検出した前記第２油圧ポンプの吐出圧力が、前記リリーフ弁が決定する最大圧力に達しない所定の圧力より低いときは前記第２油圧ポンプの最大吸収トルクとして前記最大トルク値を設定し、前記圧力検出手段で検出した前記第２油圧ポンプの吐出圧力が、前記リリーフ弁が決定する最大圧力まで上昇したときは、前記第２油圧ポンプの最大吸収トルクとして前記最大トルク値より小さいトルク値を設定したものとする。
【００１４】
このように構成した本発明においては、旋回起動時（旋回起動直後の加速時も含む、以下同）に、第２油圧ポンプの吐出圧力が急激に上昇してリリーフ弁により決定される最大圧力に達すると、第２ポンプトルク制御手段は、第２油圧ポンプの最大吸収トルクとして最大トルク値より小さいトルク値を設定し、第２油圧ポンプの最大吸収トルクを下げるよう制御し、第２油圧ポンプの押し除け容積が減少する。その結果、第２油圧ポンプの吐出流量が減少してリリーフ弁からのリリーフ流量が減少し、旋回起動時のエネルギーロスが抑えられ、エネルギー効率を向上することができる。
【００１５】
その後、上部旋回体が加速して旋回速度が上がっていくとともにリリーフ弁からのリリーフ流量は無くなり、更に第２油圧ポンプから旋回モータへの流量の供給が追いつかなくなるため、第２油圧ポンプの吐出圧力は下がり始める。このとき、第２ポンプトルク制御手段は、第２油圧ポンプの最大吸収トルクとして最大トルク値を設定し、第２油圧ポンプの吐出圧力が下がるのに合わせて第２油圧ポンプの最大吸収トルクを上げる制御（第２油圧ポンプの吐出圧力に応じて第２油圧ポンプの最大吸収トルクを変更する制御）を行い、第２油圧ポンプの押し除け容積は徐々に増加する。その結果、旋回速度の上昇に伴い第２油圧ポンプの吐出流量が増加して必要な流量を旋回モータに供給し、スムーズに等速旋回に至らせ、作業効率を向上することができる。
【００１６】
（２）また、上記第２の目的を達成するため、本発明は、上記（１）において、前記第１ポンプトルク制御手段は、前記第１油圧ポンプと前記第２油圧ポンプとで消費可能な全体ポンプトルク値から前記第２ポンプトルク制御手段に設定した前記第２油圧ポンプの最大吸収トルクを差し引いた値を前記第１油圧ポンプの最大吸収トルクとして設定したものとする。
【００１７】
このように構成した本発明においては、旋回操作と旋回以外の動作を複合した旋回複合操作、例えば旋回とブーム上げの複合操作での旋回起動時は、上記のように第２ポンプトルク制御手段は、第２油圧ポンプの最大吸収トルクとして最大トルク値より小さいトルク値を設定し、第２油圧ポンプの最大吸収トルクを下げるよう制御し、第２油圧ポンプの押し除け容積が減少する。また同時に、第１ポンプトルク制御手段は、第１油圧ポンプと第２油圧ポンプとで消費可能な全体ポンプトルク値から第２ポンプトルク制御手段に設定した第２油圧ポンプの最大吸収トルクを差し引いた値を第１油圧ポンプの最大吸収トルクとして設定するため、第２油圧ポンプの最大吸収トルクの減少分を第１油圧ポンプの最大吸収トルクに加算する結果となり、第１及び第２油圧ポンプの最大吸収トルクの配分を変更して第１油圧ポンプの最大吸収トルクを増大するよう制御し、第１油圧ポンプの押し除け容積が増加する。このように第２油圧ポンプの減トルク分を旋回モータ以外のアクチュエータ（例えばブームシリンダ）を駆動する第１油圧ポンプに配分する制御（旋回モータに係わる第２油圧ポンプの減トルク制御による減トルク分を旋回モータ以外のアクチュエータに係わる第１油圧ポンプに振り分ける制御）を行うことで、旋回複合操作での旋回起動時に旋回モータ以外のアクチュエータの速度が速くなり、複合操作性と作業効率の向上を実現する。
【００１８】
また、旋回複合操作においても、上部旋回体が加速して旋回速度が上がってゆきリリーフ弁からのリリーフ流量は無くなると、第２ポンプトルク制御手段は第２油圧ポンプの最大吸収トルクとして最大トルク値を設定し、第２油圧ポンプの吐出圧力が下がるのに合わせて第２油圧ポンプの吸収トルクを上げるように制御し、第２油圧ポンプの押し除け容積は徐々に増加する。その結果、旋回速度の上昇に伴い第２油圧ポンプの吐出流量が増加して必要な流量を旋回モータに供給し、スムーズに等速旋回に至らせる。
【００１９】
（３）上記（１）又は（２）において、好ましくは、 前記旋回モータを操作する第２操作手段の操作量を検出する操作量検出手段を更に備え、前記第２ポンプトルク制御手段は、前記操作量検出手段で検出した第２操作手段の操作量が所定の値を超えかつ前記圧力検出手段で検出した前記第２油圧ポンプの吐出圧力が、前記リリーフ弁が決定する最大圧力まで上昇したときに、前記第２油圧ポンプの最大吸収トルクとして前記最大トルク値より小さいトルク値を設定し、前記操作量検出手段で検出した第２操作手段の操作量が所定の値以下であるときは、前記圧力検出手段で検出した前記第２油圧ポンプの吐出圧力如何に係わらず、前記第２油圧ポンプの最大吸収トルクとして前記最大トルク値を設定する。
【００２０】
これにより旋回操作時は、第２操作手段の操作量が所定の値を超えるため、第２ポンプトルク制御手段は第２油圧ポンプの吐出圧力に応じて最大トルク値より小さいトルク値又は最大トルク値を設定し第２油圧ポンプの最大吸収トルクを変更する制御を行い、旋回起動時のリリーフによるエネルギーロスを減らとともに、旋回複合操作での旋回起動時は旋回モータに係わる第２油圧ポンプの減トルク制御による減トルク分を旋回モータ以外のアクチュエータに係わる第１油圧ポンプに振り分ける制御を行い、旋回モータ以外のアクチュエータの速度を速くし、旋回起動後の等速移行過程では必要な流量を旋回モータに供給してスムーズに等速旋回に到達させる。
【００２１】
一方、第２油圧ポンプに係わるアクチュエータのうち、旋回モータ以外のアクチュエータを駆動する操作時は、第２操作手段の操作量は所定の値以下であるため、第２ポンプトルク制御手段は、圧力検出手段で検出した第２油圧ポンプの吐出圧力如何に係わらず、第２油圧ポンプの最大吸収トルクとして前記最大トルク値を設定し、その結果、第２油圧ポンプの吐出圧力の変化に係わらず第２油圧ポンプの最大吸収トルクを一定に制御し、第２油圧ポンプの最大吸収トルクが変化することによるアクチュエータの速度変化を防止し、操作性及び作業性の低下が回避される。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、旋回起動時は、第２油圧ポンプの吐出圧力に応じて第２油圧ポンプの最大吸収トルクを変更する制御を行うことにより、旋回起動時のリリーフによるエネルギーロスを減らしエネルギー効率を向上するとともに、旋回起動後の加速過程では必要な流量を旋回モータに供給してスムーズに等速旋回に到達させ、作業効率を向上することができる。
【００２３】
また、本発明によれば、旋回と他の動作との旋回複合操作では、第２油圧ポンプの減トルク分を旋回モータ以外のアクチュエータに係わる第１油圧ポンプに振り分ける制御を行うことにより、旋回モータ以外のアクチュエータの速度を速くし、複合操作性と作業効率を向上することができる。
【００２４】
また、本発明によれば、旋回モータを操作する第２操作手段が所定の値以上操作されたときのみ、第２油圧ポンプの最大吸収トルクを変更する制御と第２油圧ポンプの減トルク分を旋回モータ以外のアクチュエータに係わる第１油圧ポンプに振り分ける制御を行うので、旋回モータ以外のアクチュエータを駆動する操作時は、第２油圧ポンプの最大吸収トルクが変化することによるアクチュエータの速度変化を防止し、操作性及び作業性の低下を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施の形態によるポンプ制御装置を備えた油圧システムの油圧回路図である。
【図２】図１に示した油圧システムの第１及び第２レギュレータ部分の拡大図である。
【図３】本実施の形態によるポンプ制御装置の全体構成を示す図である。
【図４】コントローラの処理内容を示す機能ブロック図である。
【図５】ポンプ吐出圧力対応ポンプトルク演算部の第２油圧ポンプの吐出圧力と第１吸収トルクとの関係を拡大して示す図である。
【図６】旋回操作圧対応ポンプトルク演算部の旋回操作圧力と第２吸収トルクとの関係を拡大して示す図である。
【図７】油圧ショベルの外観を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
＜全体構成＞
図１は、本発明の一実施の形態によるポンプ制御装置を備えた油圧システムの油圧回路図である。本実施の形態に係わる油圧システムは、原動機例えばディーゼルエンジン（以下、単にエンジンという）１と、このエンジン１によって駆動される可変容量型の複数の油圧ポンプ、例えば第１及び第２油圧ポンプ２，３と、第１及び第２油圧ポンプ２，３から吐出される圧油の最大圧力（油圧供給回路の最大圧力）を決定するリリーフ弁４と、第１及び第２油圧ポンプ２，３から吐出された圧油により駆動されるアームシリンダ５、ブームシリンダ６、旋回モータ７、バケットシリンダ８を含む複数のアクチュエータと、第１及び第２油圧ポンプ２，３からアームシリンダ５、ブームシリンダ６、旋回モータ７、バケットシリンダ８に供給される圧油の流量及び方向を制御するコントロールバルブ１１〜１４を含む複数のコントロールバルブと、エンジン１によって駆動されるパイロットポンプ１５と、パイロットポンプ１５からの吐出油に基づいてコントロールバルブ１１〜１４を操作するための制御パイロット圧を生成する操作レバー装置１６〜１９とを備えている。
【００２７】
コントロールバルブ１１〜１４はセンタバイパスタイプであり、コントロールバルブ１１，１２はセンタバイパスライン２１上に配置され、コントロールバルブ１３，１４はセンタバイパスライン２２上に配置されている。センタバイパスライン２１の上流側は第１油圧ポンプ２の吐出油路２ａに接続され、下流側はタンクTに接続され、センタバイパスライン２２の上流側は第２油圧ポンプ３の吐出油路３ａに接続され、下流側はタンクTに接続されている。また、コントロールバルブ１１，１２はそれぞれアーム用及びブーム用であり、第１油圧ポンプ２の吐出油路２ａにパラレルに接続され、アームシリンダ５及びブームシリンダ６とともに第１油圧回路を構成している。コントロールバルブ１３，１４はそれぞれ旋回用及びバケット用であり、第２油圧ポンプ３の吐出油路３ａにパラレルに接続され、旋回モータ７及びバケットシリンダ８とともに第２油圧回路を構成している。
【００２８】
アームシリンダ５は油圧ショベルのアームを押し引きするアクチュエータであり、ブームシリンダ６は同ブームを上下させるアクチュエータであり、旋回モータ７は同上部旋回体を旋回させるアクチュエータであり、バケットシリンダ８は同バケットを押し引きするアクチュエータである。
【００２９】
第１油圧ポンプ２は第１レギュレータ２０１を備え、第２油圧ポンプ３は第２レギュレータ３０１を備えている。第１レギュレータ２０１は要求流量（操作レバー装置１６，１７の操作量）に応じて第１油圧ポンプ２の押しのけ容積可変部材である斜板２ｂの傾転角（押しのけ容積或いは容量）を調整して、ポンプ吐出流量を制御するとともに、第１油圧ポンプ２の吸収トルクが設定された最大吸収トルク（後述）を超えないよう第１油圧ポンプ２の傾転角を制御する。第２レギュレータ３０１も同様に、要求流量（操作レバー装置１８，１９の操作量）に応じて第２油圧ポンプ３の押しのけ容積可変部材である斜板３ｂの傾転角（押しのけ容積或いは容量）を調整して、ポンプ吐出流量を制御するとともに、第２油圧ポンプ３の吸収トルクが設定された最大吸収トルク（後述）を超えないよう第２油圧ポンプ３の傾転角を制御する。
【００３０】
操作レバー装置１６，１７が生成した制御パイロット圧をコントロールバルブ１１，１２に導く制御パイロット回路にはシャトル弁２３ａ，２３ｂ，２３ｃが接続され、操作レバー装置１６，１７により生成された操作パイロット圧の最高圧力がシャトル弁２３ａ，２３ｂ，２３ｃにより選択され、第１油圧ポンプ２の要求流量を指示する制御信号圧力として第１レギュレータ２０１に与えられる。
【００３１】
同様に、操作レバー装置１８，１９が生成した制御パイロット圧をコントロールバルブ１３，１４に導く操作パイロット回路にはシャトル弁２４ａ，２４ｂ，２４ｃが接続され、操作レバー装置１８，１９により生成された制御パイロット圧の最高圧力がシャトル弁２４ａ，２４ｂ，２４ｃにより選択され、第２油圧ポンプ３の要求流量を指示する制御信号圧力として第２レギュレータ３０１に与えられる。
＜ポンプレギュレータ＞
図２は、図１に示した油圧システムの第１及び第２レギュレータ２０１，３０１の拡大図である。
【００３２】
第１レギュレータ２０１は、第１油圧ポンプ２の斜板２ｂを傾転動作させる傾転制御アクチュエータ２１１と、このアクチュエータ２１１の位置（後述する制御ピストンの位置）を制御するポンプ流量制御弁２１２及びポンプトルク制御弁２１３とを有している。これら制御弁２１２，２１３はサーボ弁として構成されている。
【００３３】
傾転制御アクチュエータ２１１は、斜板２ｂに連係されかつ両端に設けられた受圧部の受圧面積が異なる制御ピストン２１１ａと、この制御ピストン２１１ａの小面積受圧部側に位置する受圧室２１１ｂと、大面積受圧部側に位置する受圧室２１１ｃとを備え、受圧室２１１ｂ，２１１ｃの圧力バランスで制御ピストン２１１ａを動作させ、第１油圧ポンプ２の斜板の傾転角を制御する。受圧室２１１ｂはパイロットポンプ１５の吐出ライン１５ａに油路２１５を介して接続され、受圧室２１１ｃはパイロットポンプ１５の吐出ライン１５ａに油路２１５及び油路２１６と、ポンプ流量制御弁２１２及びポンプトルク制御弁２１３とを介して接続されている。また、受圧室２１１ｃはポンプ流量制御弁２１２及びポンプトルク制御弁２１３と油路２１７，２１８を介してタンクTに接続されている。
【００３４】
ポンプ流量制御弁２１２は、流量制御スプール２１２ａと、流量制御スプール２１２ａの一端側に位置する位置保持用の弱いバネ２１２ｂと、流量制御スプール２１２ａの他端側に位置する受圧室２１２ｃとを備えている。受圧室２１２ｃには上記シャトル弁２３ａ，２３ｂ，２３ｃにより選択された操作レバー装置１６，１７の操作パイロット圧の最高圧力が油路２１９を介して第１油圧ポンプ２の制御信号圧力として導かれている。
【００３５】
ポンプトルク制御弁２１３は、トルク制御スプール２１３ａと、トルク制御スプール２１３ａの一端側に位置するバネ２１３ｂと、トルク制御スプール２１３ａの他端側に位置するＰＱ制御受圧室２１３ｃ及び減トルク制御受圧室２１３ｄとを備えている。ＰＱ制御受圧室２１３ｃは油路２２１を介して第１油圧ポンプ２の吐出ライン２ａに接続され、第１油圧ポンプ２の吐出圧力が導かれ、減トルク制御受圧室２１３ｄは油路２２２を介して第１電磁比例弁３１の出力ポートに接続され、第１電磁比例弁３１から出力される制御圧力が導かれる。バネ２１３ｂと減トルク制御受圧室２１３ｄは対向して位置し、バネ２１３ｂが付与する図示右方の付勢力は減トルク制御受圧室２１３ｄが生成する図示左方の付勢力より大きく設定され、バネ２１３ｂの付勢力と減トルク制御受圧室２１３ｄの付勢力との差である図示右向きの付勢力によって第１油圧ポンプ２の最大吸収トルクを設定す。この最大吸収トルクは減トルク制御受圧室２１３ｄに導かれる第１電磁比例弁３１からの制御圧力によって調整される。
【００３６】
ポンプ流量制御弁２１２は、受圧室２１２ｃに導かれる制御信号圧力（要求流量）が増加すると、流量制御スプール２１２ａを図示右方に変位させ、傾転制御アクチュエータ２１１の大面積側の受圧室２１１ｃをタンクＴに連通させることで、受圧室２１１ｃの圧力を低下させる。傾転制御アクチュエータ２１１はこの受圧室２１１ｃの圧力の低下により制御ピストン２１１ａを図示左方に移動し、第１油圧ポンプ２の斜板２ｂの傾転量（押しのけ容積）を増加させ、第１油圧ポンプ２の吐出流量を増加させる。逆に、制御信号圧力（要求流量）が低下すると、ポンプ流量制御弁２１２は流量制御スプール２１２ａを図示左方に変位させ、傾転制御アクチュエータ２１１の大面積側の受圧室２１１ｃをパイロットポンプ１５の吐出ライン１５ａに連通させることで、受圧室２１１ｃの圧力を上昇させる。傾転制御アクチュエータ２１１はこの受圧室２１１ｃの圧力の上昇により制御ピストン２１１ａを図示右方に移動し、第１油圧ポンプ２の斜板２ｂの傾転量（押しのけ容積）を減少させ、第１油圧ポンプ２の吐出流量を減少させる。
【００３７】
このようにポンプ流量制御弁２１２は、受圧室２１２ｃに導かれる制御信号圧力（要求流量）に応じて傾転制御アクチュエータ２１１の大面積側の受圧室２１１ｃの圧力を変え、第１油圧ポンプ２の斜板２ｂの傾転角を調整してポンプ吐出流量を制御する。
【００３８】
ポンプトルク制御弁２１３は、ＰＱ制御受圧室２１３ｃに導かれる第１油圧ポンプ２の吐出圧力が上昇し、ＰＱ制御受圧室２１３ｃに発生する図示左向きの付勢力がバネ２１３ｂの付勢力と減トルク制御受圧室２１３ｄの付勢力との差である図示右向きの付勢力を上回ると、トルク制御スプール２１３ａを図示左方に変位させ、傾転制御アクチュエータ２１１の大面積側の受圧室２１１ｃをパイロットポンプ１５の吐出ライン１５ａに連通させることで、受圧室２１１ｃの圧力を上昇させる。傾転制御アクチュエータ２１１はこの受圧室２１１ｃの圧力の上昇により制御ピストン２１１ａを図示右方に移動し、第１油圧ポンプ２の斜板２ｂの傾転量（押しのけ容積）を減少させ、第１油圧ポンプ２の吐出流量を減少させる。逆に、第１油圧ポンプ２の吐出圧力が低下し、ＰＱ制御受圧室２１３ｃに発生する図示左向きの付勢力がバネ２１３ｂの付勢力と減トルク制御受圧室２１３ｄの付勢力との差である図示右向きの付勢力を下回ると、ポンプトルク制御弁２１３はトルク制御スプール２１３ａを図示右方に変位させ、傾転制御アクチュエータ２１１の大面積側の受圧室２１１ｃをタンクＴに連通させることで、受圧室２１１ｃの圧力を低下させる。傾転制御アクチュエータ２１１はこの受圧室２１１ｃの圧力の低下により制御ピストン２１１ａを図示左方に移動し、第１油圧ポンプ２の斜板２ｂの傾転量（押しのけ容積）を増加させ、第１油圧ポンプ２の吐出流量を増加させる。
【００３９】
このようにポンプトルク制御弁２１３が作動し、第１油圧ポンプ２の押しのけ容積が制御される結果、ポンプトルク制御弁２１３は、第１油圧ポンプ２の吐出圧力が上昇し、第１油圧ポンプ２の吸収トルクが増大するとき、第１油圧ポンプ２の吸収トルクがバネ２１３ｂの付勢力と減トルク制御受圧室２１３ｄの付勢力との差である図示右向きの付勢力によって設定される最大吸収トルクを超えないように制御する。また、その最大吸収トルクは減トルク制御受圧室２１３ｄに導かれる第１電磁比例弁３１からの制御圧力によって調整される。
【００４０】
第２レギュレータ３０１は、第２油圧ポンプ３の斜板３ｂを傾転動作させる傾転制御アクチュエータ３１１と、このアクチュエータ３１１の駆動を制御するポンプ流量制御弁３１２及びポンプトルク制御弁３１３とを有している。これら制御弁２１２，２１３はサーボ弁として構成されている。
【００４１】
傾転制御アクチュエータ３１１、ポンプ流量制御弁３１２及びポンプトルク制御弁３１３は、第１レギュレータ２０１の傾転制御アクチュエータ２１１、ポンプ流量制御弁２１２及びポンプトルク制御弁２１３と同様に構成されており、図中、同等の部分には、２００番台の参照数字を３００番台に変えて示している。
【００４２】
傾転制御アクチュエータ３１１の受圧室３１１ｂはパイロットポンプ１５の吐出ライン１５ａに油路３１５と油路２１５，２１６を介して接続され、受圧室３１１ｃはパイロットポンプ１５の吐出ライン１５ａにポンプ流量制御弁３１２及びポンプトルク制御弁３１３と、油路３１６及び油路２１５，２１６とを介して接続されている。また、受圧室３１１ｃはポンプ流量制御弁３１２及びポンプトルク制御弁３１３と油路３１７及び油路２１８を介してタンクTに接続されている。ポンプ流量制御弁３１２の受圧室３１２ｃには上記シャトル弁２４ａ，２４ｂ，２４ｃにより選択された操作レバー装置１８，１９の操作パイロット圧の最高圧力が油路３１９を介して第２油圧ポンプ３の制御信号圧力として導かれる。ポンプトルク制御弁３１３のＰＱ制御受圧室３１３ｃは油路３２１を介して第２油圧ポンプ３の吐出ライン３ａに接続され、第２油圧ポンプ３の吐出圧力が導かれ、減トルク制御受圧室３１３ｄは第２電磁比例弁３２の出力ポートに油路３２２を介して接続され、第２電磁比例弁３２から出力される制御圧力が導かれる。
【００４３】
ポンプ流量制御弁３１２は、第１レギュレータ２０１のポンプ流量制御弁２１２と同様、受圧室３１２ｃに導かれる制御信号圧力（要求流量）に応じて傾転制御アクチュエータ３１１の大面積側の受圧室３１１ｃの圧力を変え、第２油圧ポンプ３の斜板３ｂの傾転角を調整してポンプ吐出流量を制御する。
【００４４】
ポンプトルク制御弁３１３は、第１レギュレータ２０１のポンプトルク制御弁２１３と同様、バネ３１３ｂの付勢力と減トルク制御受圧室３１３ｄの付勢力との差である図示右向きの付勢力によって第２油圧ポンプ３の最大吸収トルクを設定するとともに、第２油圧ポンプ３の吐出圧力が上昇し、第２油圧ポンプ３の吸収トルクが増大するとき、第２油圧ポンプ３の吸収トルクがバネ３１３ｂの付勢力と減トルク制御受圧室３１３ｄの付勢力との差である図示右向きの付勢力によって設定される最大吸収トルクを超えないように制御する。また、その最大吸収トルクは減トルク制御受圧室３１３ｄに導かれる第２電磁比例弁３２からの制御圧力によって調整される。
＜ポンプ制御装置＞
図３は、以上のような油圧システムに設けられた本実施の形態によるポンプ制御装置の全体構成を示す図である。本実施の形態のポンプ制御装置は、第２油圧ポンプ３の吐出ライン３ａに接続され、第２油圧ポンプ３の吐出圧力を検出する圧力センサ３５と、シャトル弁２４ａの出力側に接続され、操作レバー装置１８が生成する制御パイロット圧を旋回操作圧力として検出する圧力センサ３６と、エンジンコントロールダイヤル等のエンジン回転数指令操作装置３７と、コントローラ３８と、コントローラ３８から出力される制御電流により作動する上述した第１及び第２電磁比例弁３１，３２とを有している。コントローラ３８は、圧力センサ３５，３６からの検出信号とエンジン回転数指令操作装置３７からの指令信号を入力し、所定の演算処理を行い、第１及び第２電磁比例弁３１，３２に制御電流を出力することにより、ポンプトルク制御弁２１３，３１３を制御し、第１及び第２油圧ポンプ２，３の最大吸収トルクを制御する。
＜コントローラ＞
図４は、コントローラ３８の処理内容を示す機能ブロック図である。コントローラ３８は、全体ポンプトルク演算部４１、第２ポンプ割り当てトルク演算部４２、ポンプ吐出圧力対応ポンプトルク演算部４３、旋回操作圧対応ポンプトルク演算部４４、最大値選択部４５、最小値選択部４６、減算部４７、第１トルク制御圧力演算部４８、第２トルク制御圧力演算部４９の各演算機能を有している。
【００４５】
全体ポンプトルク演算部４１は、エンジン回転数指令操作装置３７によって指令されたエンジン１の目標回転数Ｎｒに応じて第１及び第２油圧ポンプ２，３の２つのポンプで消費可能な合計のポンプトルク（以下全体ポンプトルクという）Ｔｒ０を算出する。この演算は、エンジン回転数指令操作装置３７から目標回転数Ｎｒの指令信号を入力し、これをメモリに記憶してあるテーブルに参照させ対応する全体ポンプトルクＴｒ０を演算することにより行う。全体ポンプトルクＴｒ０はエンジン１の出力トルクの範囲内の値として設定されており、メモリのテーブルには、エンジン１の出力トルクの変化に対応して、目標回転数Ｎｒが定格の最大回転数付近にあるときは、全体ポンプトルクＴｒ０は最大値Ｔａであり、目標回転数Ｎｒが低くなるにしたがって全体ポンプトルクＴｒ０が減少するよう、目標回転数Ｎｒと全体ポンプトルクＴｒ０との関係が設定されている。
【００４６】
第２ポンプ割り当てトルク演算部４２は、エンジン回転数指令操作装置３７によって指令されたエンジン１の目標回転数Ｎｒに応じて第２油圧ポンプ３で消費可能な割り当て最大ポンプトルクＴｐ２ｍａｘを算出する。この演算は、エンジン回転数指令操作装置３７から目標回転数Ｎｒの指令信号を入力し、これをメモリに記憶してあるテーブルに参照させ対応する割り当て最大ポンプトルクＴｐ２ｍａｘを演算することにより行う。割り当て最大ポンプトルクＴｐ２ｍａｘは、全体ポンプトルクＴｒ０の範囲内において、第２油圧ポンプ３に係わるアクチュエータの単独操作及び複合操作に際しての最大消費ポンプトルクを考慮した値であり、例えば、Ｔｐ２ｍａｘ＝Ｔｒ０／２である。メモリのテーブルには、全体ポンプトルクＴｒ０の変化に対応して、目標回転数Ｎｒが定格の最大回転数付近にあるときは、割り当て最大ポンプトルクＴｐ２ｍａｘは例えば最大値Ｔｂであり、目標回転数Ｎｒが低くなるにしたがって割り当て最大ポンプトルクＴｐ２ｍａｘが減少するよう、目標回転数Ｎｒと割り当て最大ポンプトルクＴｐ２ｍａｘとの関係が設定されている。最大値Ｔｂは例えば全体ポンプトルクＴｒ０の最大値Ｔａの半分（Ｔｂ＝Ｔａ／２）である。
【００４７】
ポンプ吐出圧力対応ポンプトルク演算部４３は、圧力センサ３５によって検出された第２油圧ポンプ３の吐出圧力に応じて第２油圧ポンプ３で消費可能な第１吸収トルクＴｐ２１を算出する。この演算は、圧力センサ３５から第２油圧ポンプ３の吐出圧力の検出信号を入力し、これをメモリに記憶してあるテーブルに参照させ、その検出信号が示す第２油圧ポンプ３の吐出圧力に対応する第１吸収トルクＴｐ２１を演算することにより行う。
【００４８】
図５は、ポンプ吐出圧力対応ポンプトルク演算部４３の第２油圧ポンプ３の吐出圧力と第１吸収トルクＴｐ２１との関係を拡大して示す図である。図５において、第１吸収トルクＴｐ２１は割り当て最大ポンプトルクＴｐ２ｍａｘの最大値Ｔｂ以下の値として設定されており、メモリのテーブルには、第２油圧ポンプ３の吐出圧力がリリーフ弁４によって決定される最大圧力Ｐｍａｘ近傍の第１圧力値Ｐｐ２ａより低いときは、第１吸収トルクＴｐ２１は割り当て最大ポンプトルクＴｐ２ｍａｘの最大値Ｔｂに等しい、第２油圧ポンプ３で消費可能な最大トルク値であり（Ｔｐ２１＝Ｔｂ）、第２油圧ポンプ３の吐出圧力が第１圧力値Ｐｐ２ａを超えて更に上昇すると第１吸収トルクＴｐ２１は減少し、第２油圧ポンプ３の吐出圧力が更に上昇して、リリーフ弁４によって決定される最大圧力Ｐｍａｘ近傍の第２圧力値Ｐｐ２ｂ（＞Ｐｐ２ａ）を超えると、第１吸収トルクＴｐ２１は前記最大トルク値Ｔｂより小さいトルク値Ｔｃに減少するよう（Ｔｐ２１＝Ｔｃ）、第２油圧ポンプ３の吐出圧力と第１吸収トルクＴｐ２１との関係が設定されている。トルク値Ｔｃは、旋回起動に必要な最小のトルク値として予め求めて設定したものである。
【００４９】
図示の例では、第１吸収トルクＴｐ２１の急激な変化を避けるために、第１圧力値Ｐｐ２ａ及び第２圧力値Ｐｐ２ｂを閾値として第１吸収トルクＴｐ２１をＴｂとＴｃとで変化させたが、例えば第２圧力値Ｐｐ２ｂを閾値として第１吸収トルクＴｐ２１をＴｂとＴｃとで変化させてもよい。また、第２圧力値Ｐｐ２ｂはリリーフ弁４によって決定される最大圧力Ｐｍａｘ近傍の値としたが、最大圧力Ｐｍａｘそのものであってもよい。
【００５０】
旋回操作圧対応ポンプトルク演算部４４は、圧力センサ３６によって検出された旋回操作圧力に応じて第２油圧ポンプ３で消費可能な第２吸収トルクＴｐ２２を算出する。この演算は、圧力センサ３６から旋回操作圧力の検出信号を入力し、これをメモリに記憶してあるテーブルに参照させ、その検出信号が示す旋回操作圧力に対応する第２吸収トルクＴｐ２２を演算することにより行う。
【００５１】
図６は、旋回操作圧対応ポンプトルク演算部４４の旋回操作圧力と第２吸収トルクＴｐ２２との関係を拡大して示す図である。図６において、第２吸収トルクＴｐ２２も割り当て最大ポンプトルクＴｐ２ｍａｘの最大値Ｔｂ以下の値として設定されており、メモリのテーブルには、旋回操作圧力（旋回用の制御パイロット圧）が最大圧力Ｐｃｍａｘ近傍の圧力値Ｐｃａより低いときは、第２吸収トルクＴｐ２２は割り当て最大ポンプトルクＴｐ２ｍａｘの最大値Ｔｂに等しく（Ｔｐ２２＝Ｔｂ）、旋回操作圧力が圧力値Ｐｃａを超えて更に上昇すると第２吸収トルクＴｐ２２は減少し、旋回操作圧力が更に上昇して最大圧力Ｐｃｍａｘ近傍の圧力値Ｐｃｂ（＞Ｐｃａ）を超えると、第２吸収トルクＴｐ２２は、ポンプ吐出圧力対応ポンプトルク演算部４３において第２油圧ポンプ３の吐出圧力がＰｐ２ｂを超えたときに設定されるトルク値と同じトルク値Ｔｃに減少するよう（Ｔｐ２２＝Ｔｂ）、旋回操作圧力と第２吸収トルクＴｐ２２との関係が設定されている。圧力値Ｐｃａは、オペレータが旋回起動を意図して旋回用の操作レバー装置１８の操作レバーをフル操作したと判断できる値であり、例えば最大旋回操作圧力の８０％以上の値である。
【００５２】
最大値選択部４５は、ポンプ吐出圧力対応ポンプトルク演算部４３で算出した第１吸収トルクＴｐ２１と旋回操作圧対応ポンプトルク演算部４４で算出した第２吸収トルクＴｐ２２の大きい方を選択し、第３吸収トルクＴｐ２３として出力する。
【００５３】
最小値選択部４６は、第２ポンプ割り当てトルク演算部４２で算出した第２油圧ポンプ３の割り当て最大ポンプトルクＴｐ２ｍａｘと最大値選択部４５で選択した第３吸収トルクＴｐ２３の小さい方を選択し、第２油圧ポンプ３の制御用の最大吸収トルクＴｐ２として出力する。
【００５４】
減算部４７は、全体ポンプトルク演算部４１で算出した全体ポンプトルクＴｒ０から最小値選択部４６で選択した最大吸収トルクＴｐ２を差し引いて、第１油圧ポンプ２の制御用の最大吸収トルクＴｐ１を算出する。
【００５５】
第１トルク制御圧力演算部４８は、減算部４７で算出した第１油圧ポンプ２の制御用の最大吸収トルクＴｐ１を第１レギュレータ２０１に設定するのに必要な第１電磁比例弁３１の出力圧力（制御圧力）を算出するものであり、最大吸収トルクＴｐ１をメモリに記憶してあるテーブルに参照させ、その最大吸収トルクＴｐ１に対応する制御圧力Ｐｃ１を演算する。メモリのテーブルには、第１電磁比例弁３１からの制御圧力Ｐｃ１がバネ２１３ｂに対向位置する減トルク制御受圧室２１３ｄに入力されること（ネガティブ制御）を考慮し、最大吸収トルクＴｐ１が増大するにしたがって制御圧力Ｐｃ１が減少するように最大吸収トルクＴｐ１と制御圧力Ｐｃ１との関係が設定されている。この制御圧力Ｐｃ１は、第１電磁比例弁３１はソレノイドに印加される制御電流が最小であるときはパイロットポンプ１６の吐出圧力に基づいて最大の制御圧力を生成する構成であることを考慮して特性を設定した図示しない電流変換・増幅部を介して第１電磁比例弁３１の制御電流に変換・増幅され、第１電磁比例弁３１に出力される。
【００５６】
第２トルク制御圧力演算部４９は、最小値選択部４６で選択した第２油圧ポンプ３の制御用の最大吸収トルクＴｐ２を第１レギュレータ２０１に設定するのに必要な第２電磁比例弁３２の出力圧力（制御圧力）を算出するものであり、最大吸収トルクＴｐ２をメモリに記憶してあるテーブルに参照させ、その最大吸収トルクＴｐ２に対応する制御圧力Ｐｃ２を演算する。メモリのテーブルには、第２電磁比例弁３２からの制御圧力Ｐｃ２がバネ３１３ｂに対向位置する減トルク制御受圧室３１３ｄに入力されること（ネガティブ制御）を考慮し、最大吸収トルクＴｐ２が増大するにしたがって制御圧力Ｐｃ２が減少するように最大吸収トルクＴｐ２と制御圧力Ｐｃ２との関係が設定されている。この制御圧力Ｐｃ２は、第２電磁比例弁３２はソレノイドに印加される制御電流が最小であるときパイロットポンプ１６の吐出圧力に基づいて最大の制御圧力を生成する構成であることを考慮して特性を設定した図示しない電流変換・増幅部を介して第２電磁比例弁３２の制御電流に変換・増幅され、第２電磁比例弁３２に出力される。
【００５７】
以上において、圧力センサ３５は、第２油圧ポンプ３の吐出圧力を検出する圧力検出手段を構成し、エンジン回転数指令操作装置３７、コントローラ３８の全体ポンプトルク演算部４１、減算部４７、第１トルク制御圧力演算部４８、第１電磁比例弁３１、第１レギュレータ２０１のポンプトルク制御弁２１３は、第１油圧ポンプ２の最大吸収トルクＴｐ１を設定し、第１油圧ポンプ２の吸収トルクがその最大吸収トルクＴｐ１を超えないよう第１油圧ポンプ２の押しのけ容積を制御する第１ポンプトルク制御手段を構成し、コントローラ３８のポンプ吐出圧力対応ポンプトルク演算部４３、旋回操作圧対応ポンプトルク演算部４４、最大値選択部４５、最小値選択部４６、第２トルク制御圧力演算部４９、第２電磁比例弁３２、第２レギュレータ３０１のポンプトルク制御弁３１３は、第２油圧ポンプ３の最大吸収トルクＴｐ２を設定し、第２油圧ポンプ３の吸収トルクがその最大吸収トルクＴｐ２を超えないよう第２油圧ポンプ３の押しのけ容積を制御する第２ポンプトルク制御手段を構成する。そして、その第２ポンプトルク制御手段（コントローラ３８、ポンプ吐出圧力対応ポンプトルク演算部４３、第２トルク制御圧力演算部４９、第２電磁比例弁３２、第２レギュレータ３０１のポンプトルク制御弁３１３）は、第２油圧ポンプ３で消費可能な最大トルク値Ｔｂとこの最大トルク値Ｔｂより小さいトルク値Ｔｃが予め設定されており、圧力検出手段（圧力センサ３５）で検出した第２油圧ポンプ３の吐出圧力が、リリーフ弁４が決定する最大圧力Ｐｍａｘに達しない所定の圧力Ｐｐ２ａより低いときは第２油圧ポンプ３の最大吸収トルクＴｐ２として最大トルク値Ｔｂを設定し、圧力検出手段で検出した第２油圧ポンプ３の吐出圧力が、リリーフ弁４が決定する最大圧力Ｐｐｍａまで上昇したときは、第２油圧ポンプ３の最大吸収トルクＴｐ２として最大トルク値Ｔｂより小さいトルク値Ｔｃを設定する。
【００５８】
また、第１ポンプトルク制御手段（コントローラ３８の減算部４７）は、第１油圧ポンプ２と第２油圧ポンプ３とで消費可能な全体ポンプトルク値Ｔｒ０から第２ポンプトルク制御手段に設定した第２油圧ポンプ３の最大吸収トルクＴｐ２を差し引いた値を第１油圧ポンプ２の最大吸収トルクＴｐ１として設定する。
【００５９】
更に、シャトル弁２４ａ及び圧力センサ３６は、旋回モータ７を操作する第２操作手段（操作レバー装置１８）の操作量を検出する操作量検出手段を構成し、第２ポンプトルク制御手段（コントローラ３８の旋回操作圧対応ポンプトルク演算部４４、最大値選択部４５）は、操作量検出手段で検出した第２操作手段の操作量が所定の値Ｐｃａ〜Ｐｃｂを超えかつ圧力検出手段で検出した第２油圧ポンプ３の吐出圧力が、リリーフ弁４が決定する最大圧力Ｐｍａｘまで上昇したときに、第２油圧ポンプ３の最大吸収トルクＰｐ２として最大トルク値Ｔｂより小さいトルク値Ｔｃを設定し、操作量検出手段で検出した第２操作手段の操作量が所定の値所定の値Ｐｃａ〜Ｐｃｂ以下であるときは、圧力検出手段で検出した第２油圧ポンプ３の吐出圧力如何に係わらず、第２油圧ポンプ３の最大吸収トルクＴｐ２として最大トルク値Ｔｂを設定する。
＜油圧ショベル＞
図７は、図１に示した油圧システムを搭載した油圧ショベルの外観を示す図である。油圧ショベルは下部走行体１００と上部旋回体１０１とフロント作業機１０２を備えている。下部走行体１００は左右のクローラ式走行装置１０３ａ，１０３ｂを有し、左右の走行モータ１０４ａ，１０４ｂにより駆動される。上部旋回体１０１は下部走行体１００上に旋回可能に搭載され、旋回モータ７により旋回駆動される。フロント作業機１０２は上部旋回体１０１の前部に俯仰可能に取り付けられている。上部旋回体１０１にはエンジンルーム１０６、キャビン（運転室）１０７が備えられ、エンジンルーム１０６にエンジン１や第１及び第２油圧ポンプ２，３、パイロットポンプ１５等の油圧機器が配置され、キャビン１０７内には上記操作レバー装置１６〜１９やエンジン回転数指令操作装置３７が配置されている。
【００６０】
フロント作業機１０２はブーム１１１、アーム１１２、バケット１１３を有する多関節構造であり、ブーム１１１はブームシリンダ６の伸縮により上下方向に回動し、アーム１１２はアームシリンダ５の伸縮により上下、前後方向に回動し、バケット１１３はバケットシリンダ８の伸縮により上下、前後方向に回動する。図１では左右の走行モータ１０４ａ，１０４ｂ等のアクチュエータやそれらの操作系を省略して示している。
＜動作＞
＜旋回単独操作＞
まず、旋回単独操作時の動作について説明する。
【００６１】
旋回用の操作レバー装置１８の操作レバーを図１の左方にフル操作すると、旋回操作圧が第２油圧ポンプ３の第２レギュレータ３０１の傾転制御スプール３１２ａに作用し、第２油圧ポンプ３の押し除け容積が増大すると同時に、旋回用のコントロールバルブ１３が図示左方に動くことにより、第２油圧ポンプ３からタンクTへの回路が絶たれ、コントロールバルブ１３のメータイン絞りを通じて旋回モータ７に圧油が送られる。このとき上部旋回体１０１は停止しており、旋回モータ７にとって大きな慣性負荷となるため、第２油圧ポンプ３の吐出圧力は急激に上昇してリリーフ弁４により決定される油圧供給回路の最大圧力（リリーフ圧）に達する。コントローラ３８は旋回操作圧と第２油圧ポンプ３の吐出圧力の各値から図４における各演算を実行する。ここでは、第２油圧ポンプ３の吐出圧力及び旋回操作圧力それぞれが最大となるため、図４のポンプ吐出圧力対応ポンプトルク演算部４３、旋回操作圧対応ポンプトルク演算部４４、最大値選択部４５では、第２油圧ポンプ３の最大吸収トルクをＴｃに下げる演算結果になり、第２電磁比例弁３２から出力される制御圧力は第２油圧ポンプ３の最大吸収トルクを下げるよう制御され、第２油圧ポンプ３の押し除け容積が減少する。この結果、第２油圧ポンプ３の吐出流量が減少してリリーフ弁４からのリリーフ流量が減少し、旋回起動時のエネルギーロスが抑えられる。
【００６２】
その後、上部旋回体１０１が加速して旋回速度が上がっていくとともにリリーフ弁４からのリリーフ流量は無くなり、更に第２油圧ポンプ３から旋回モータ７への流量の供給が追いつかなくなるため、第２油圧ポンプ３の吐出圧力は下がり始める。コントローラ３８は旋回操作圧と第２油圧ポンプ３の吐出圧力の各値から図４における演算を実行する。ここでは、旋回操作圧力が最大でかつ第２油圧ポンプ３の吐出圧力がリリーフ弁４により決定される油圧供給回路の最大圧力（リリーフ圧）を下回っているため、第２油圧ポンプ３の吐出圧力及び旋回操作圧力それぞれが最大となるため、図４のポンプ吐出圧力対応ポンプトルク演算部４３、旋回操作圧対応ポンプトルク演算部４４、最大値選択部４５では、第２油圧ポンプ３の最大吸収トルクをＴｃからＴｂに上げる演算結果になり、第２電磁比例弁３２から出力される制御圧力は第２油圧ポンプ３の吐出圧力が下がるのに合わせて第２油圧ポンプ３の吸収トルクを上げる制御（第２油圧ポンプ３の吐出圧力に応じて第２油圧ポンプ３の最大吸収トルクを変更する制御）を行い、第２油圧ポンプ３の押し除け容積は徐々に増加する。この結果、旋回速度の上昇に伴い第２油圧ポンプ３の吐出流量が増加して必要な流量を旋回モータ７に供給し、スムーズに等速旋回に至らせる。
＜旋回とブーム上げの複合操作＞
次に、旋回とブーム上げの複合操作時の動作について説明する。
【００６３】
旋回用の操作レバー装置１８の操作レバーとブーム用の操作レバー装置１７の操作レバーを図１の左方にフル操作すると、旋回操作圧が第２油圧ポンプ３の第２レギュレータ３０１の傾転制御スプール３１２ａに作用し、また、ブーム操作圧が第１油圧ポンプ２の第１レギュレータ２０１の傾転制御スプール２１２ａに作用し、第１及び第２油圧ポンプ２，３双方の押し除け容積が増大すると同時に、旋回用のコントロールバルブ１３及びブーム用のコントロールバルブ１２はそれぞれ図示左方に動くことにより、第１及び第２油圧ポンプ２，３双方からタンクTへの回路が絶たれ、コントロールバルブ１２，１３のそれぞれのメータイン絞りを通じてブームシリンダ６と旋回モータ７に圧油が送られる。このとき上部旋回体１０１は停止しており、旋回モータ７にとって大きな慣性負荷となるため、第２油圧ポンプ３の吐出圧力は急激に上昇してリリーフ弁４により決定される油圧供給回路の最大圧力（リリーフ圧）に達する。コントローラ３８は旋回操作圧と第２油圧ポンプ３の吐出圧力の各値から図４における各演算を実行する。ここでは、第２油圧ポンプ３の吐出圧力及び旋回操作圧力それぞれが最大となるため、第２油圧ポンプ３の吐出圧力及び旋回操作圧力それぞれが最大となるため、図４のポンプ吐出圧力対応ポンプトルク演算部４３、旋回操作圧対応ポンプトルク演算部４４、最大値選択部４５では、第２油圧ポンプ３の最大吸収トルクをＴｃに下げる演算結果になり、第２電磁比例弁３２から出力される制御圧力は第２油圧ポンプ３の最大吸収トルクを下げるよう制御され、第２油圧ポンプ３の押し除け容積が減少する。また同時に、コントローラ３８は減算部４７で全体ポンプトルクＴｒ０から第２油圧ポンプ３の最大吸収トルクＴｐ２を差し引く演算を行うため、第２油圧ポンプ３の最大吸収トルクの減少分を第１油圧ポンプ２の最大吸収トルクに加算する結果となり、第１及び第２油圧ポンプ２，３の最大吸収トルクの配分が変更される。これにより第１電磁比例弁３１から出力される制御圧力は第１油圧ポンプ２の最大吸収トルクを上げるよう制御され、第１油圧ポンプ２の押し除け容積が増加する。このように第２油圧ポンプ３の減トルク分を旋回モータ７以外のアクチュエータであるブームシリンダ６を駆動する第１油圧ポンプ２に配分する制御（旋回モータ７に係わる第２油圧ポンプ３の減トルク制御による減トルク分を旋回モータ７以外のアクチュエータに係わる第１油圧ポンプ２に振り分ける制御）を行うことで、第２油圧ポンプ３の吐出流量が減少してリリーフ弁４からのリリーフ流量が減少し、旋回起動時のエネルギーロスを抑えるとともに、ブームシリンダ速度が速くなり、複合操作性と作業効率の向上が実現される。
【００６４】
その後、上部旋回体１０１が加速し旋回速度が上がっていくとともにリリーフ弁４からのリリーフ流量は無くなり、更に第２油圧ポンプ３から旋回モータ７への流量の供給が追いつかなくなるため、第２油圧ポンプ３の吐出圧力は下がり始める。コントローラ３８は旋回操作圧と第２油圧ポンプ３の吐出圧力の各値から図４における演算を実行する。ここでは旋回操作圧力が最大でかつ第２油圧ポンプ３の吐出圧力がリリーフ弁４により決定される油圧供給回路の最大圧力（リリーフ圧）を下回っているため、第２油圧ポンプ３の吐出圧力及び旋回操作圧力それぞれが最大となるため、図４のポンプ吐出圧力対応ポンプトルク演算部４３、旋回操作圧対応ポンプトルク演算部４４、最大値選択部４５では、第２油圧ポンプ３の最大吸収トルクをＴｃからＴｂに上げる演算結果になり、第２電磁比例弁３２から出力される制御圧力は第２油圧ポンプ３の最大吸収トルクを上げる制御（第２油圧ポンプ３の吐出圧力に応じて第２油圧ポンプ３の最大吸収トルクを変更する制御）を行い、第２油圧ポンプ３の押し除け容積は増加方向に制御される。この結果、旋回速度の上昇に伴い必要な流量を旋回モータ７に供給し、スムーズに等速旋回に至らせる。
＜旋回とブーム下げ、旋回とアームの複合操作＞
以上に旋回とブーム上げの複合操作時における動作を述べたが、旋回とブーム下げの複合操作、旋回とアームの複合操作を行ったときも同様の動作になる。
＜バケットの単独操作、或いはブーム又はアームとバケットの複合操作＞
第２油圧ポンプ３に係わるアクチュエータのうち、旋回モータ７以外のアクチュエータであるバケットシリンダ８を駆動する操作時の動作について説明する。
【００６５】
バケット用の操作レバー装置１９の操作レバーを図１の例えば左方にフル操作すると、バケット操作圧が第２油圧ポンプ３の第２レギュレータ３０１の傾転制御スプール３１２ａに作用し、第２油圧ポンプ３の押し除け容積が増大すると同時に、バケット用のコントロールバルブ１４が図示右方に動くことにより、第２油圧ポンプ３からタンクTへの回路が絶たれ、コントロールバルブ１４のメータイン絞りを通じてバケットシリンダ８に圧油が送られる。このときコントローラ３８は旋回操作圧と第２油圧ポンプ３の吐出圧力の各値から図４における各演算を実行する。ここでは、旋回用の操作レバー装置１８の操作レバーは操作されず、旋回操作圧力が最小（タンク圧）となるため、図４のポンプ吐出圧力対応ポンプトルク演算部４３、旋回操作圧対応ポンプトルク演算部４４、最大値選択部４５では、圧力検出手段で検出した第２油圧ポンプの吐出圧力如何に係わらず、第２油圧ポンプ３の最大吸収トルクをＴｂに上げる演算結果になり、第２電磁比例弁３２から出力される制御圧力は第２油圧ポンプ３の最大吸収トルクを上げるよう制御される。その結果、第２油圧ポンプ３の吐出圧力の変化に係わらず第２油圧ポンプ３の最大吸収トルクを一定に制御し、第２油圧ポンプ３の最大吸収トルクが変化することによるバケットシリンダ８の速度変化を防止し、操作性及び作業性の低下が回避される。
＜目標回転数Ｎｒの変更＞
エンジン回転数指令操作装置３７によって指令されたエンジン１の目標回転数Ｎｒが定格の最大回転数付近にあるときは、コントローラ３８の全体ポンプトルク演算部４１で演算される全体ポンプトルクＴｒ０は最大値Ｔａであり、第２ポンプ割り当てトルク演算部４２で演算される第２油圧ポンプ３の割り当て最大ポンプトルクＴｐ２ｍａｘは最大値Ｔｂ（Ｔｂ＝Ｔａ／２）である。したがって、コントローラ３８の最小値選択部４６では、ポンプ吐出圧力対応ポンプトルク演算部４３、旋回操作圧対応ポンプトルク演算部４４、最大値選択部４５により演算された吸収トルクが最大値Ｔｂであるときを含め、その値がそのまま選択される演算結果となり、上述した動作において、第２油圧ポンプ３の割り当て最大ポンプトルクＴｐ２ｍａｘとして事前に設定した最大値Ｔｂをフルに活用することができる。
【００６６】
オペレータが、例えば、微操作作業を意図してエンジン回転数指令操作装置３７を操作してエンジン１の目標回転数Ｎｒを下げた場合は、コントローラ３８の全体ポンプトルク演算部４１では全体ポンプトルクＴｒ０として最大値Ｔａより小さい値が演算され、第２ポンプ割り当てトルク演算部４２でも第２油圧ポンプ３の割り当て最大ポンプトルクＴｐ２ｍａｘとして最大値Ｔｂ（Ｔｂ＝Ｔａ／２）より小さい値が演算される。その結果、ポンプ吐出圧力対応ポンプトルク演算部４３、旋回操作圧対応ポンプトルク演算部４４、最大値選択部４５で演算された吸収トルクが最大値Ｔｂであったとしても、最小値選択部４６では第２ポンプ割り当てトルク演算部４２で演算された最大値Ｔｂより小さい値が選択され、第２油圧ポンプ３の最大吸収トルクを下げるように制御する。同様に、減算部４７においても、全体ポンプトルク演算部４１で演算した最大値Ｔａより小さい値から最小値選択部４６で選択した最大吸収トルクＴｐ２を差し引いて、第１油圧ポンプ２の制御用の最大吸収トルクＴｐ１を算出するため、第１油圧ポンプ２の制御用の最大吸収トルクＴｐ１も全体ポンプトルク演算部４１で演算した値に応じた小さい値となり、第１油圧ポンプ２の最大吸収トルクを下げるように制御する。これにより第１及び第２油圧ポンプ２，３の吐出流量が制限され、微操作作業を円滑に行うことができる。
＜効果＞
以上のように本実施の形態によれば、旋回起動時は、第２油圧ポンプ３の吐出圧力に応じて第２油圧ポンプ３の最大吸収トルクをＴｂとＴｃとに変更する制御を行うことにより、旋回起動時のリリーフによるエネルギーロスを減らしエネルギー効率を向上するとともに、旋回起動後の加速過程では必要な流量を旋回モータ７に供給してスムーズに等速旋回に到達させ、作業効率を向上することができる。
【００６７】
また、旋回と他の動作との旋回複合操作では、第２油圧ポンプ３の減トルク分を旋回モータ７以外のアクチュエータに係わる第１油圧ポンプ２に振り分ける制御を行うので、旋回モータ７以外のアクチュエータの速度を速くし、複合操作性と作業効率を向上することができる。
【００６８】
また、旋回用の操作レバー装置１８の操作レバーが操作されたときのみ、第２油圧ポンプ３の吐出圧力に応じて第２油圧ポンプ３の最大吸収トルクを変更する制御と第２油圧ポンプ３の減トルク分を旋回モータ７以外のアクチュエータに係わる第１油圧ポンプ２に振り分ける制御を行うので、旋回モータ７以外のアクチュエータを駆動する操作時は、第２油圧ポンプ３の最大吸収トルクが変化することによるアクチュエータの速度変化を防止し、操作性及び作業性の低下を回避することができる。
【００６９】
更に、エンジン１の目標回転数Ｎｒを下げた場合は、第１及び第２油圧ポンプ２，３の最大吸収トルクを下げるように制御するので、第１及び第２油圧ポンプ２，３の吐出流量が制限され、微操作作業を円滑に行うことができる。
【００７０】
なお、以上の実施の形態では、油圧システムがメインポンプとして第１及び第２の２つの油圧ポンプ２，３を有するものについて説明したが、第１及び第２油圧ポンプ２，３以外に第３の油圧ポンプがあってもよい。また、第１及び第２油圧ポンプはそれぞれ１つづつの油圧ポンプであるとしたが、少なくとも一方の油圧ポンプは全馬力制御される２つの油圧ポンプであってもよい。このように油圧ポンプの数を変更した場合でも、上記実施の形態と同様の効果が得られる。
【００７１】
また、上記実施の形態では、コントローラ３８に最大値選択部４５を設け、ポンプ吐出圧力対応ポンプトルク演算部４３の出力と旋回操作圧対応ポンプトルク演算部４４の出力の最大値を選択したが、旋回操作圧対応ポンプトルク演算部４４と最大値選択部４５の設置目的は、旋回用の操作レバー装置１８の操作レバーが操作されたときのみ、第２油圧ポンプ３の吐出圧力に応じて第２油圧ポンプ３の最大吸収トルクを変更する制御を行うようにすることであるので、旋回操作圧対応ポンプトルク演算部４４の代わりに旋回操作圧が所定の値以上になるとＯＮ信号を出力する演算部を設け、最大値選択部４５の代わりにそのＯＮ信号で切り換わるスイッチ部を設け、旋回操作圧対応ポンプトルク演算部４４と最小値選択部４６をそのスイッチ部を介して接続するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００７２】
１ エンジン
２ 第１油圧ポンプ
３ 第２油圧ポンプ
４ リリーフ弁
５ アームシリンダ
６ ブームシリンダ
７ 旋回モータ
８ バケットシリンダ
１１〜１４ コントロールバルブ
１５ パイロットポンプ
１６〜１９ 操作レバー装置
２１，２２ センタバイパスライン
２３ａ，２３ｂ，２３ｃ シャトル弁
２４ａ，２４ｂ，２４ｃ シャトル弁
３１ 第１電磁比例弁
３２ 第２電磁比例弁
３５ 圧力センサ
３６ 圧力センサ
３７ エンジン回転数指令操作装置
３８ コントローラ
４１ 全体ポンプトルク演算部
４２ 第２ポンプ割り当てトルク演算部
４３ ポンプ吐出圧力対応ポンプトルク演算部
４４ 旋回操作圧対応ポンプトルク演算部
４５ 最大値選択部
４６ 最小値選択部
４７ 減算部
４８ 第１トルク制御圧力演算部
４９ 第２トルク制御圧力演算部
１００ 下部走行体
１０１ 上部旋回体
１０２ フロント作業機
１０３ａ，１０３ｂ クローラ式走行装置
１０４ａ，１０４ｂ 左右走行モータ
１０６ エンジンルーム
１０７ キャビン
１１１ ブーム
１１２ アーム
１１３ バケット
２０１ 第１レギュレータ
２１１ 傾転制御アクチュエータ
２１１ａ 制御ピストン
２１１ｂ，２１１ｃ 受圧室
２１２ ポンプ流量制御弁
２１２ａ 流量制御スプール
２１２ｂ バネ
２１２ｃ 受圧室
２１３ ポンプトルク制御弁
２１３ａ トルク制御スプール
２１３ｂ バネ
２１３ｃ ＰＣ制御受圧室
２１３ｄ 減トルク制御受圧室
２１５〜２１９，２２１，２２２ 油路
３０１ 第２レギュレータ
３１１ 傾転制御アクチュエータ
３１１ａ 制御ピストン
３１１ｂ，２１１ｃ 受圧室
３１２ ポンプ流量制御弁
３１２ａ 流量制御スプール
３１２ｂ バネ
３１２ｃ 受圧室
３１３ ポンプトルク制御弁
３１３ａ トルク制御スプール
３１３ｂ バネ
３１３ｃ ＰＣ制御受圧室
３１３ｄ 減トルク制御受圧室
３１５〜３１７，３１９，３２１，３２２ 油路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原動機によって駆動される可変容量型の第１及び第２油圧ポンプと、前記第１油圧ポンプから吐出された圧油により駆動され、油圧ショベルのブーム駆動するブームシリンダを含む複数のアクチュエータと、前記第２油圧ポンプから吐出された圧油により駆動され、油圧ショベルの上部旋回体を駆動する旋回モータを含む複数のアクチュエータと、前記ブームシリンダ及び旋回モータをそれぞれ操作する第１及び第２操作手段を含む複数の操作手段と、前記第１及び第２油圧ポンプから吐出される圧油の最大圧力を決定するリリーフ弁とを備える油圧システムのポンプ制御装置において、
前記第２油圧ポンプの吐出圧力を検出する圧力検出手段と、
前記第１油圧ポンプの最大吸収トルクを設定し、前記第１油圧ポンプの吸収トルクがその最大吸収トルクを超えないよう前記第１油圧ポンプの押しのけ容積を制御する第１ポンプトルク制御手段と、
前記第２油圧ポンプの最大吸収トルクを設定し、前記第２油圧ポンプの吸収トルクがその最大吸収トルクを超えないよう前記第２油圧ポンプの押しのけ容積を制御する第２ポンプトルク制御手段とを備え、
前記第２ポンプトルク制御手段は、前記第２油圧ポンプで消費可能な最大トルク値とこの最大トルク値より小さいトルク値が予め設定されており、前記圧力検出手段で検出した前記第２油圧ポンプの吐出圧力が、前記リリーフ弁が決定する最大圧力に達しない所定の圧力より低いときは前記第２油圧ポンプの最大吸収トルクとして前記最大トルク値を設定し、前記圧力検出手段で検出した前記第２油圧ポンプの吐出圧力が、前記リリーフ弁が決定する最大圧力まで上昇したときは、前記第２油圧ポンプの最大吸収トルクとして前記最大トルク値より小さいトルク値を設定することを特徴とする油圧システムのポンプ制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の油圧システムのポンプ制御装置において、
前記第１ポンプトルク制御手段は、前記第１油圧ポンプと前記第２油圧ポンプとで消費可能な全体ポンプトルク値から前記第２ポンプトルク制御手段に設定した前記第２油圧ポンプの最大吸収トルクを差し引いた値を前記第１油圧ポンプの最大吸収トルクとして設定することを特徴とする油圧システムのポンプ制御装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の油圧システムのポンプ制御装置において、
前記旋回モータを操作する第２操作手段の操作量を検出する操作量検出手段を更に備え、
前記第２ポンプトルク制御手段は、前記操作量検出手段で検出した第２操作手段の操作量が所定の値を超えかつ前記圧力検出手段で検出した前記第２油圧ポンプの吐出圧力が、前記リリーフ弁が決定する最大圧力まで上昇したときに、前記第２油圧ポンプの最大吸収トルクとして前記最大トルク値より小さいトルク値を設定し、前記操作量検出手段で検出した第２操作手段の操作量が所定の値以下であるときは、前記圧力検出手段で検出した前記第２油圧ポンプの吐出圧力如何に係わらず、前記第２油圧ポンプの最大吸収トルクとして前記最大トルク値を設定することを特徴とする油圧システムのポンプ制御装置。
【請求項１】
原動機によって駆動される可変容量型の第１及び第２油圧ポンプと、前記第１油圧ポンプから吐出された圧油により駆動され、油圧ショベルのブーム駆動するブームシリンダを含む複数のアクチュエータと、前記第２油圧ポンプから吐出された圧油により駆動され、油圧ショベルの上部旋回体を駆動する旋回モータを含む複数のアクチュエータと、前記ブームシリンダ及び旋回モータをそれぞれ操作する第１及び第２操作手段を含む複数の操作手段と、前記第１及び第２油圧ポンプから吐出される圧油の最大圧力を決定するリリーフ弁とを備える油圧システムのポンプ制御装置において、
前記第２油圧ポンプの吐出圧力を検出する圧力検出手段と、
前記第１油圧ポンプの最大吸収トルクを設定し、前記第１油圧ポンプの吸収トルクがその最大吸収トルクを超えないよう前記第１油圧ポンプの押しのけ容積を制御する第１ポンプトルク制御手段と、
前記第２油圧ポンプの最大吸収トルクを設定し、前記第２油圧ポンプの吸収トルクがその最大吸収トルクを超えないよう前記第２油圧ポンプの押しのけ容積を制御する第２ポンプトルク制御手段とを備え、
前記第２ポンプトルク制御手段は、前記第２油圧ポンプで消費可能な最大トルク値とこの最大トルク値より小さいトルク値が予め設定されており、前記圧力検出手段で検出した前記第２油圧ポンプの吐出圧力が、前記リリーフ弁が決定する最大圧力に達しない所定の圧力より低いときは前記第２油圧ポンプの最大吸収トルクとして前記最大トルク値を設定し、前記圧力検出手段で検出した前記第２油圧ポンプの吐出圧力が、前記リリーフ弁が決定する最大圧力まで上昇したときは、前記第２油圧ポンプの最大吸収トルクとして前記最大トルク値より小さいトルク値を設定することを特徴とする油圧システムのポンプ制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の油圧システムのポンプ制御装置において、
前記第１ポンプトルク制御手段は、前記第１油圧ポンプと前記第２油圧ポンプとで消費可能な全体ポンプトルク値から前記第２ポンプトルク制御手段に設定した前記第２油圧ポンプの最大吸収トルクを差し引いた値を前記第１油圧ポンプの最大吸収トルクとして設定することを特徴とする油圧システムのポンプ制御装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の油圧システムのポンプ制御装置において、
前記旋回モータを操作する第２操作手段の操作量を検出する操作量検出手段を更に備え、
前記第２ポンプトルク制御手段は、前記操作量検出手段で検出した第２操作手段の操作量が所定の値を超えかつ前記圧力検出手段で検出した前記第２油圧ポンプの吐出圧力が、前記リリーフ弁が決定する最大圧力まで上昇したときに、前記第２油圧ポンプの最大吸収トルクとして前記最大トルク値より小さいトルク値を設定し、前記操作量検出手段で検出した第２操作手段の操作量が所定の値以下であるときは、前記圧力検出手段で検出した前記第２油圧ポンプの吐出圧力如何に係わらず、前記第２油圧ポンプの最大吸収トルクとして前記最大トルク値を設定することを特徴とする油圧システムのポンプ制御装置。
【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２０１１−１５７７９０（Ｐ２０１１−１５７７９０Ａ）
【公開日】平成２３年８月１８日（２０１１．８．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２２５１６（Ｐ２０１０−２２５１６）
【出願日】平成２２年２月３日（２０１０．２．３）
【出願人】（０００００５５２２）日立建機株式会社 (2,611)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月１８日（２０１１．８．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月３日（２０１０．２．３）
【出願人】（０００００５５２２）日立建機株式会社 (2,611)
【Ｆターム（参考）】
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