JP6282528B2

JP6282528B2 - 建設機械

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Publication number: JP6282528B2
Application number: JP2014104675A
Authority: JP
Inventors: 三崎　陽二; 陽二三崎; 鈴木　義信; 義信鈴木; 工田中
Original assignee: Sumitomo SHI Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Sumitomo SHI Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2014-05-20
Filing date: 2014-05-20
Publication date: 2018-02-21
Anticipated expiration: 2034-05-20
Also published as: JP2015218537A

Description

本発明は、走行直進弁を備えた建設機械に関する。

走行中に作業機系アクチュエータを作動させたときに左右の走行用制御弁からなる走行系回路と作業機用制御弁からなる作業機系回路とを分離する弁位置である直進走行位置を有する走行直進弁を備えた建設機械が知られている（特許文献１参照。）。

この走行直進弁は、２つの回路を分離した場合には、第１メインポンプを左右の走行用制御弁のみに連通させ、第２メインポンプを作業機用制御弁に連通させる。また、この走行直進弁は、走行中に作業機系アクチュエータが微小操作された場合には、通常の弁位置と直進走行位置との中間の弁位置となり、走行系回路と作業機系回路とを完全に分離するのではなく、第１メインポンプ及び第２メインポンプの双方を走行系回路及び作業機系回路のそれぞれに連通させる。走行用油圧モータへの供給流量の急激な減少及び走行中のショックを防止するためである。

特開２０１２−３６９５１号公報

しかしながら、上述の走行直進弁は、走行中に作業機系アクチュエータが微小操作された場合であって、走行用油圧モータに流入する作動油の圧力である走行負荷圧が高い場合には、走行用油圧モータを適切に駆動できないおそれがある。作業機系アクチュエータに流入する作動油の圧力である作業機負荷圧が走行負荷圧より低い場合、第１メインポンプ及び第２メインポンプのそれぞれが吐出する作動油のほとんどが低圧側の作業機系アクチュエータに流入してしまうためである。

上述に鑑み、走行操作を含む複合操作が行われた場合であっても走行負荷の大きさにかかわらず適切に走行可能な建設機械を提供することが望ましい。

本発明の実施例に係る建設機械は、第１油圧ポンプが吐出する作動油を第１走行用油圧モータ及び第１油圧アクチュエータに供給可能にし、且つ、第２油圧ポンプが吐出する作動油を第２走行用油圧モータ及び第２油圧アクチュエータに供給可能にする第１弁位置と、前記第１油圧ポンプが吐出する作動油を前記第２走行用油圧モータに供給可能にし、且つ、前記第２油圧ポンプが吐出する作動油を前記第１油圧アクチュエータに供給可能にする第２弁位置とを有する走行直進弁と、走行負荷を検出する走行負荷検出部と、前記走行直進弁を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、走行操作を含む複合操作が行われた場合に、走行負荷の大きさに応じて前記走行直進弁の弁位置間の切り替わり速度を変化させる。

上述の手段により、走行操作を含む複合操作が行われた場合であっても走行負荷の大きさにかかわらず適切に走行可能な建設機械が提供される。

本発明の実施例に係るショベルの構成例を示す側面図である。図１のショベルに搭載される油圧システムの構成例を示す回路図である。走行直進弁の詳細図である。走行操作が単独で行われている場合の油圧システムの状態を示す図である。走行操作とアーム閉じ操作の複合操作が行われている場合の油圧システムの状態を示す図である。ストローク速度調整処理の一例を示すフローチャートである。走行操作とアーム閉じ操作の複合操作が行われる場合の各種パラメータの関係を示す図である。走行直進弁の切り替わり速度を増大させる典型的な状況を示す図である。

図１は、本発明の実施例に係る建設機械の構成例を示す側面図である。図１において、建設機械としてのショベル１は、クローラ式の下部走行体２の上に、旋回機構を介して、上部旋回体３をＸ軸周りに旋回自在に搭載している。

また、上部旋回体３は、前方中央部に掘削アタッチメントを備える。掘削アタッチメントは、ブーム４、アーム５、及びバケット６を含み、且つ、油圧アクチュエータとしてのブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９を含む。

図２は、図１のショベルに搭載される油圧システムの構成例を示す回路図である。なお、図２は、高圧油圧ラインを実線で示し、パイロットラインを破線で示し、電気信号ラインを点線で示す。

油圧ポンプ１０Ｌ、１０Ｒは、エンジン、電動モータ等の駆動源によって駆動される可変容量型ポンプである。本実施例では、油圧ポンプ１０Ｌは、制御弁１１Ｌ〜１５Ｌを連通するセンターバイパス管路３０Ｌを通じて作動油タンク２２まで作動油を循環させる。また、油圧ポンプ１０Ｌは、センターバイパス管路３０Ｌに平行に伸びるパラレル管路３１Ｌを通じて制御弁１１Ｌ〜１５Ｌに作動油を供給可能である。同様に、油圧ポンプ１０Ｒは、制御弁１１Ｒ〜１５Ｒを連通するセンターバイパス管路３０Ｒを通じて作動油タンク２２まで作動油を循環させる。また、油圧ポンプ１０Ｒは、センターバイパス管路３０Ｒに平行して伸びるパラレル管路３１Ｒを通じて制御弁１１Ｒ〜１５Ｒに作動油を供給可能である。なお、以下では、油圧ポンプ１０Ｌ及び油圧ポンプ１０Ｒは、集合的に「油圧ポンプ１０」として参照される場合もある。左右一対で構成される他の構成要素についても同様である。

制御弁１１Ｌは、操作装置としての左側走行レバー２６Ｌが操作された場合に、油圧ポンプ１０Ｌが吐出する作動油を油圧アクチュエータとしての左側走行用油圧モータ４２Ｌに供給するために作動油の流れを切り替えるスプール弁である。

制御弁１１Ｒは、走行直進弁としてのスプール弁である。本実施例では、走行直進弁１１Ｒは、４ポート２位置のスプール弁であり、第１弁位置１１Ｒ１及び第２弁位置１１Ｒ２を有する。また、走行直進弁１１Ｒは、パイロットポート１１Ｒｐと、パイロットポート１１Ｒｐで受けるパイロット圧による力に対向する力を発生させるバネ１１Ｒｓとを有する。なお、走行直進弁１１Ｒの詳細については後述する。

制御弁１２Ｌは、油圧ポンプ１０が吐出する作動油をオプションの油圧アクチュエータ（図示せず。）に供給するために作動油の流れを切り替えるスプール弁である。

制御弁１２Ｒは、操作装置としての右側走行レバー２６Ｒが操作された場合に、油圧ポンプ１０が吐出する作動油を油圧アクチュエータとしての右側走行用油圧モータ４２Ｒに供給するために作動油の流れを切り替えるスプール弁である。

制御弁１３Ｌは、操作装置としての旋回操作レバー（図示せず。）が操作された場合に、油圧ポンプ１０が吐出する作動油を油圧アクチュエータとしての旋回用油圧モータ４４に供給するために作動油の流れを切り替えるスプール弁である。

制御弁１３Ｒは、操作装置としてのバケット操作レバー（図示せず。）が操作された場合に、油圧ポンプ１０が吐出する作動油をバケットシリンダ９へ供給するために作動油の流れを切り替えるスプール弁である。

制御弁１４Ｌ、１４Ｒは、操作装置としてのブーム操作レバー（図示せず。）が操作された場合に、油圧ポンプ１０が吐出する作動油をブームシリンダ７へ供給するために作動油の流れを切り替えるスプール弁である。なお、制御弁１４Ｌは、ブーム操作レバーが所定のレバー操作量以上でブーム上げ方向に操作された場合に、作動油を追加的にブームシリンダ７に供給する。

制御弁１５Ｌ、１５Ｒは、操作装置としてのアーム操作レバー２６Ａが操作された場合に、油圧ポンプ１０が吐出する作動油をアームシリンダ８へ供給するために作動油の流れを切り替えるスプール弁である。なお、制御弁１５Ｒは、アーム操作レバー２６Ａが所定のレバー操作量以上で操作された場合に、作動油を追加的にアームシリンダ８に供給する。

センターバイパス管路３０Ｌ、３０Ｒはそれぞれ、最も下流にある制御弁１５Ｌ、１５Ｒと作動油タンク２２との間にネガティブコントロール絞り２０Ｌ、２０Ｒを備える。なお、以下では、ネガティブコントロールを「ネガコン」と略称する。ネガコン絞り２０Ｌ、２０Ｒは、油圧ポンプ１０Ｌ、１０Ｒが吐出する作動油の流れを制限することにより、ネガコン絞り２０Ｌ、２０Ｒの上流でネガコン圧を発生させる。

圧力センサＳ１、Ｓ２は、ネガコン絞り２０Ｌ、２０Ｒの上流で発生したネガコン圧を検出し、検出した値を電気的なネガコン圧信号としてコントローラ５４に対して出力する。

圧力センサＳ３、Ｓ４は、走行負荷圧検出部の一例であり、油圧ポンプ１０Ｌ、１０Ｒの吐出圧を検出し、検出した値を電気的な吐出圧信号としてコントローラ５４に対して出力する。

圧力センサＳ５、Ｓ６、Ｓ７は、左側走行レバー２６Ｌ、右側走行レバー２６Ｒ、アーム操作レバー２６Ａが生成するパイロット圧を検出し、検出した値を電気的なパイロット圧信号としてコントローラ５４に対して出力する。なお、図示は省略するが、旋回操作レバー、ブーム操作レバー、バケット操作レバー等が生成するパイロット圧も同様に、対応する圧力センサによって検出され、各圧力センサは、検出した値を電気的なパイロット圧信号としてコントローラ５４に対して出力する。

コントローラ５４は、油圧システムを制御する機能要素であり、例えば、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＮＶＲＡＭ等を備えたコンピュータである。本実施例では、コントローラ５４は、圧力センサＳ５〜Ｓ７等の操作内容検出部の出力に基づいて各種操作装置の操作内容（例えば、レバー操作の有無、レバー操作方向、レバー操作量等である。）を電気的に検出する。なお、操作内容検出部は、各種操作レバーの傾きを検出する傾きセンサ等、圧力センサ以外のセンサで構成されてもよい。

そして、コントローラ５４は、各種操作装置の操作内容に応じて電磁弁５５等を動作させる各種機能要素に対応するプログラムをＣＰＵに実行させる。

電磁弁５５は、コントローラ５４が出力する指令に応じて動作する弁である。本実施例では、電磁弁５５は、コントローラ５４が出力する電流指令に応じて走行直進弁１１Ｒのパイロットポート１１Ｒｐに作用する走行直進パイロット圧を調整する電磁減圧弁である。本実施例では、電磁弁５５は、固定容量型ポンプであるコントロールポンプ５２が吐出する作動油を利用して走行直進パイロット圧を調整する。

ポンプレギュレータ４０Ｌ、４０Ｒは、油圧ポンプ１０Ｌ、１０Ｒの吐出量を制御する機構である。本実施例では、ポンプレギュレータ４０Ｌ、４０Ｒは、コントローラ５４が生成する指令に応じて油圧ポンプ１０Ｌ、１０Ｒの吐出量を制御する。

例えば、ショベル１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状態では、油圧ポンプ１０Ｌ、１０Ｒが吐出する作動油は、センターバイパス管路３０Ｌ、３０Ｒを通ってネガコン絞り２０Ｌ、２０Ｒに至り、ネガコン絞り２０Ｌ、２０Ｒの上流で発生するネガコン圧を増大させる。この場合、ポンプレギュレータ４０Ｌ、４０Ｒは、ネガコン圧信号に基づいてコントローラ５４が生成する指令に応じて油圧ポンプ１０Ｌ、１０Ｒの吐出量を低減させる。その結果、油圧ポンプ１０Ｌ、１０Ｒが吐出する作動油がセンターバイパス管路３０Ｌ、３０Ｒを通過する際の圧力損失（ポンピングロス）が抑制される。

一方、何れかの油圧アクチュエータが操作された場合、油圧ポンプ１０Ｌ、１０Ｒが吐出する作動油は、その油圧アクチュエータに対応する制御弁を介してその油圧アクチュエータに流れ込む。そのため、ネガコン絞り２０Ｌ、２０Ｒに至る量は減少或いは消滅し、ネガコン絞り２０Ｌ、２０Ｒの上流で発生するネガコン圧は低下する。この場合、ポンプレギュレータ４０Ｌ、４０Ｒは、油圧ポンプ１０Ｌ、１０Ｒの吐出量を増大させ、各油圧アクチュエータに十分な作動油を循環させ、各アクチュエータの駆動を確かなものとする。

また、油圧ポンプ１０Ｌ、１０Ｒの吐出圧が、吐出量に応じて決まる所定値を上回った場合、ポンプレギュレータ４０Ｌ、４０Ｒは、吐出圧信号に基づいてコントローラ５４が生成する指令に応じて油圧ポンプ１０Ｌ、１０Ｒの吐出量を低減させる。油圧ポンプ１０Ｌ、１０Ｒの吸収馬力が駆動源としてのエンジンの出力馬力を上回るのを防止するためである。

なお、ポンプレギュレータ４０Ｌ、４０Ｒは、ネガコン絞り２０Ｌ、２０Ｒの上流のネガコン圧、油圧ポンプ１０Ｌの吐出圧、及び油圧ポンプ１０Ｒの吐出圧を利用して、油圧ポンプ１０Ｌ、１０Ｒの吐出量を油圧的に制御してもよい。

次に、図３を参照し、走行直進弁１１Ｒの詳細について説明する。なお、図３は、走行直進弁１１Ｒの詳細図である。具体的には、図３（Ａ）は、図２の油圧システムにおける走行直進弁１１Ｒの拡大図である。また、図３（Ｂ）は、走行直進弁１１Ｒのパイロットポート１１Ｒｐに作用する走行直進パイロット圧と走行直進弁１１Ｒのストロークとの関係を示す図である。また、図３（Ｃ）は、走行直進弁１１Ｒにおける４つの流路Ｆ１〜Ｆ４のそれぞれの開口面積と走行直進弁１１Ｒのストロークとの関係を示す図である。

図３（Ａ）に示すように、走行直進弁１１Ｒは、４ポート２位置のスプール弁であり、第１弁位置１１Ｒ１及び第２弁位置１１Ｒ２を有する。具体的には、第１弁位置１１Ｒ１は、油圧ポンプ１０Ｌとパラレル管路３１Ｌとを連通する流路Ｆ１と、油圧ポンプ１０Ｒと制御弁１２Ｒとを連通する流路Ｆ２と有する。また、第２弁位置１１Ｒ２は、油圧ポンプ１０Ｒとパラレル管路３１Ｌとを連通する流路Ｆ３と、油圧ポンプ１０Ｌと制御弁１２Ｒとを連通する流路Ｆ４とを有する。

また、走行直進弁１１Ｒは、パイロットポート１１Ｒｐと、パイロットポート１１Ｒｐで受ける走行直進パイロット圧によるパイロット力に対向するバネ力を発生させるバネ１１Ｒｓとを有する。具体的には、走行直進パイロット圧が増大してパイロット力がバネ力を上回ると、走行直進弁１１Ｒは第１弁位置１１Ｒ１から第２弁位置１１Ｒ２に向かって移動（ストローク）する。また、第２弁位置１１Ｒ２側に移動するほどバネ１１Ｒｓが圧縮されてバネ力が大きくなり、パイロット力とバネ力とが釣り合ったところで走行直進弁１１Ｒはその移動（ストローク）を停止させる。また、走行直進パイロット圧が低下してパイロット力がバネ力を下回ると、走行直進弁１１Ｒは第１弁位置１１Ｒ１に向かって移動（ストローク）する。また、第１弁位置１１Ｒ１側に移動（ストローク）するほどバネ１１Ｒｓが伸張されてバネ力が小さくなり、パイロット力とバネ力とが釣り合ったところで走行直進弁１１Ｒはその移動（ストローク）を停止させる。

図３（Ｂ）は、上述の関係を示す図であり、走行直進弁１１Ｒのストローク量が最小ストローク量Ｋｍｉｎであることは、走行直進弁１１Ｒが第１弁位置１１Ｒ１にある状態に対応し、最大ストローク量Ｋｍａｘであることは、走行直進弁１１Ｒが第２弁位置１１Ｒ２にある状態に対応する。なお、本実施例では最小ストローク量Ｋｍｉｎはゼロ［ｍｍ］である。また、パイロットポート１１Ｒｐに作用する走行直進パイロット圧が最小走行直進パイロット圧ＰＶｍｉｎのときに走行直進弁１１Ｒが第１弁位置１１Ｒ１にあり、最大走行直進パイロット圧ＰＶｍａｘのときに走行直進弁１１Ｒが第２弁位置１１Ｒ２にあることを表す。

また、図３（Ｃ）は、走行直進弁１１Ｒのストローク量の変化に応じて流路Ｆ１〜Ｆ４のそれぞれの開口面積が変化することを示す。具体的には、走行直進弁１１Ｒが最小ストローク量Ｋｍｉｎの場合に流路Ｆ１及び流路Ｆ２が開口しており、流路Ｆ３及び流路Ｆ４が閉口している状態を示す。また、走行直進弁１１Ｒのストローク量が値Ｋ１に達すると流路Ｆ３が開口し、値Ｋ２に達すると流路Ｆ３が開口することを示す。また、走行直進弁１１Ｒのストローク量が値Ｋ３に達すると流路Ｆ１が閉口し、値Ｋ４に達すると流路Ｆ２が閉口することを示す。

この構成により、コントローラ５４は、下部走行体２の直進性を高めるべく油圧ポンプ１０Ｌから左側走行用油圧モータ４２Ｌ及び右側走行用油圧モータ４２Ｒの双方に独占的に作動油が供給されるように走行直進弁１１Ｒを第２弁位置１１Ｒ２に切り替えることができる。具体的には、左側走行用油圧モータ４２Ｌ及び右側走行用油圧モータ４２Ｒと他の何れかの油圧アクチュエータとが同時に操作された場合、すなわち走行操作と上物操作との複合操作が行われた場合、コントローラ５４は、電磁弁５５に電流指令を出力する。そして、コントローラ５４は、走行直進弁１１Ｒを第２弁位置１１Ｒ２に設定し、油圧ポンプ１０Ｌが吐出する作動油が左側走行用油圧モータ４２Ｌ及び右側走行用油圧モータ４２Ｒの双方に供給され、他の油圧アクチュエータには供給されないようにする。なお、走行操作が行われていない場合、或いは、走行操作が単独で行われている場合には、コントローラ５４は電磁弁５５に対して電流指令を出力しない。そのため、走行直進弁１１Ｒは第１弁位置１１Ｒ１となり、油圧ポンプ１０Ｌが吐出する作動油を右側走行用油圧モータ４２Ｒに流入させることはなく、油圧ポンプ１０Ｒが吐出する作動油を右側走行用油圧モータ４２Ｒに流入させる。

なお、「走行操作」は、左側走行用油圧モータ４２Ｌ及び右側走行用油圧モータ４２Ｒの同時操作を意味する。また、本実施例では、「走行操作」は、左側走行レバー２６Ｌ及び右側走行レバー２６Ｒが同時にフルレバー操作された場合を意味する。また、「フルレバー操作」は、所定の操作量以上で行われるレバー操作を意味し、所定の操作量は例えば８０％以上の操作量である。なお、操作量１００％は操作レバーを最大限傾斜させたときの操作量に対応し、操作量０％は操作レバーを中立にしたとき（操作レバーを操作していないとき）の操作量に対応する。また、「上物操作」は、左側走行用油圧モータ４２Ｌ及び右側走行用油圧モータ４２Ｒ以外の他の油圧アクチュエータの操作を意味する。また、このときの「他の油圧アクチュエータ」を上物アクチュエータと称し、上物アクチュエータの負荷圧を上物負荷圧と称し、走行用油圧モータ４２の負荷圧を走行負荷圧と称する。

図４及び図５は、図２に対応する油圧システムの回路図である。また、図４は走行操作が単独で行われている場合の油圧システムの状態を示す。なお、図４の太実線は走行用油圧モータ４２に流入する作動油の流れを表す。また、図５は走行操作とアーム閉じ操作との複合操作が行われている場合の油圧システムの状態を示す。なお、図５の太実線は走行用油圧モータ４２に流入する作動油の流れを表し、太点線はアームシリンダ８に流入する作動油の流れを表す。

また、走行直進弁１１Ｒは、図３（Ｃ）に示すように、ストローク量が値Ｋ２以上で且つ値Ｋ３未満の場合、すなわち第１弁位置１１Ｒ１と第２弁位置１１Ｒ２との中間である中間弁位置にある場合、流路Ｆ１〜Ｆ４の全てを少なくとも部分的に開口する。そして、走行直進弁１１Ｒは、油圧ポンプ１０Ｌ及び油圧ポンプ１０Ｒのそれぞれと制御弁１２Ｒ及びパラレル管路３１Ｌのそれぞれとを連通する。そのため、走行操作と上物操作の複合操作が行われた場合に走行直進弁１１Ｒが中間弁位置にあると、油圧ポンプ１０Ｌ及び油圧ポンプ１０Ｒのそれぞれが吐出する作動油は負荷圧が低い制御弁のところに流れる。したがって、走行負荷圧より上物負荷圧が低い場合、油圧ポンプ１０Ｌ及び油圧ポンプ１０Ｒのそれぞれが吐出する作動油のほとんどは上物アクチュエータに流入する。その結果、走行用油圧モータ４２に十分な作動油を供給できず、ショベルを減速させ、或いは停止させるおそれがある。

そこで、コントローラ５４は、走行負荷圧が上物負荷圧より大きい場合であっても十分な作動油が走行用油圧モータ４２に供給されるよう、走行負荷の大きさに応じて走行直進弁１１Ｒの第１弁位置１１Ｒ１と第２弁位置１１Ｒ２との間の切り替わり速度を変化させる。

図６は、コントローラ５４が走行負荷の大きさに応じて走行直進弁１１Ｒの弁位置間の切り替わり速度であるストローク速度を変化させる処理（以下、「ストローク速度調整処理」）の一例を示すフローチャートである。本実施例では、コントローラ５４は、ショベル稼働中に所定制御周期で繰り返しこのストローク速度調整処理を実行する。

最初に、コントローラ５４は、ショベルが走行中であるか否かを判定する（ステップＳＴ１）。本実施例では、コントローラ５４は、圧力センサＳ５、Ｓ６が検出する左側走行レバー２６Ｌ、右側走行レバー２６Ｒのパイロット圧に基づいてショベルが走行中であるか否かを判定する。なお、コントローラ５４は、左側走行用油圧モータ４２Ｌ及び右側走行用油圧モータ４２Ｒの回転速度等の他の検出値に基づいてショベルが走行中であるか否かを判定してもよい。また、コントローラ５４は、左側走行レバー２６Ｌ及び右側走行レバー２６Ｒの双方が同じ方向にフルレバー操作された場合に限り走行中であると判定してもよい。

ショベルが走行中でないと判定した場合（ステップＳＴ１のＮＯ）、コントローラ５４は、走行直進弁１１Ｒを第１弁位置１１Ｒ１に設定する（ステップＳＴ２）。

一方で、ショベルが走行中であると判定した場合（ステップＳＴ１のＹＥＳ）、コントローラ５４は、走行操作と上物操作の複合操作が行われたか否かを判定する（ステップＳＴ３）。具体的には、コントローラ５４は、圧力センサが検出する上物アクチュエータ用操作レバーのパイロット圧に基づいて上物操作が行われたか否かを判定する。本実施例では、コントローラ５４は、圧力センサＳ７が検出するアーム操作レバーのアームパイロット圧に基づいてアーム操作が行われたか否かを判定する。

走行操作と上物操作の複合操作が行われていないと判定した場合（ステップＳＴ３のＮＯ）、コントローラ５４は、走行直進弁１１Ｒを第１弁位置１１Ｒ１に設定する（ステップＳＴ２）。

一方で、走行操作と上物操作の複合操作が行われたと判定した場合（ステップＳＴ３のＹＥＳ）、コントローラ５４は、走行負荷圧が所定値ＴＨ１未満であるか否かを判定する（ステップＳＴ４）。本実施例では、コントローラ５４は、圧力センサＳ３が検出する油圧ポンプ１０Ｌの吐出圧、及び、圧力センサＳ４が検出する油圧ポンプ１０Ｒの吐出圧の少なくとも１つに基づいて走行負荷圧が所定値ＴＨ１未満であるか否かを判定する。なお、コントローラ５４は、左側走行用油圧モータ４２Ｌの負荷圧（左側走行用油圧モータ４２Ｌの供給側ポートにおける作動油の圧力）、又は、右側走行用油圧モータ４２Ｒの負荷圧を図示しない圧力センサで直接的に検出し、その検出値に基づいて走行負荷圧が所定値ＴＨ１未満であるか否かを判定してもよい。また、コントローラ５４は、油圧ポンプ１０Ｌの吐出圧、油圧ポンプ１０Ｒの吐出圧、左側走行用油圧モータ４２Ｌの負荷圧、及び右側走行用油圧モータ４２Ｒの負荷圧の少なくとも１つに基づいて走行負荷圧が所定値ＴＨ１未満であるか否かを判定してもよい。

走行負荷圧が所定値ＴＨ１未満であると判定した場合（ステップＳＴ４のＹＥＳ）、コントローラ５４は、低負荷時ストローク速度で走行直進弁１１Ｒを移動（ストローク）させる（ステップＳＴ５）。具体的には、コントローラ５４は、電磁弁５５に電流指令を出力して走行直進弁１１Ｒのパイロットポート１１Ｒｐに作用する走行直進パイロット圧を増大させる。この場合、コントローラ５４は、上物アクチュエータ用操作レバーの上物パイロット圧に所定の低負荷時固定圧力ゲインＧ_Ｌを乗じた走行直進パイロット圧をパイロットポート１１Ｒｐに作用させる。所定の低負荷時固定圧力ゲインＧ_Ｌは、例えば、パイロットポート１１Ｒｐに適用可能な最大走行直進パイロット圧ＰＶｍａｘを上物アクチュエータ用操作レバーが生成可能な最大上物パイロット圧ＰＡｍａｘで除した値である。低負荷時ストローク速度は、上述のようにして導き出される走行直進パイロット圧によって決まる走行直進弁１１Ｒのストローク速度である。

また、走行負荷圧が所定値ＴＨ１以上であると判定した場合（ステップＳＴ４のＹＥＳ）、コントローラ５４は、走行負荷圧が所定値ＴＨ２（＞ＴＨ１）以上であるか否かを判定する（ステップＳＴ６）。

走行負荷圧が所定値ＴＨ２以上であると判定した場合（ステップＳＴ６のＹＥＳ）、コントローラ５４は、高負荷時ストローク速度で走行直進弁１１Ｒを移動（ストローク）させる（ステップＳＴ７）。具体的には、コントローラ５４は、電磁弁５５に電流指令を出力し、低負荷時ストローク速度で走行直進弁１１Ｒを移動（ストローク）させるときの走行直進パイロット圧よりも高い圧力値まで走行直進パイロット圧を増大させる。この場合、コントローラ５４は、上物パイロット圧に所定の高負荷時固定圧力ゲインＧ_Ｈを乗じた走行直進パイロット圧をパイロットポート１１Ｒｐに作用させる。所定の高負荷時固定圧力ゲインＧ_Ｈは、例えば、最大走行直進パイロット圧ＰＶｍａｘを所定の上物パイロット圧ＰＡ１で除した値である。なお、所定の上物パイロット圧ＰＡ１は、最大上物パイロット圧ＰＡｍａｘより低い圧力値である。また、高負荷時ストローク速度は、所定の上物パイロット圧ＰＡ１が低いほど大きい。また、高負荷時ストローク速度は、上述のようにして導き出される走行直進パイロット圧によって決まる走行直進弁１１Ｒのストローク速度である。

走行負荷圧が所定値ＴＨ２未満であると判定した場合（ステップＳＴ６のＮＯ）、コントローラ５４は、中負荷時ストローク速度で走行直進弁１１Ｒを移動させる（ステップＳＴ８）。具体的には、コントローラ５４は、電磁弁５５に電流指令を出力し、低負荷時ストローク速度で走行直進弁１１Ｒを移動させるときの走行直進パイロット圧よりも高く、且つ高負荷時ストローク速度で走行直進弁１１Ｒを移動させるときの走行直進パイロット圧よりも低い圧力値まで走行直進パイロット圧を増大させる。この場合、コントローラ５４は、上物パイロット圧に所定の可変圧力ゲインを乗じた走行直進パイロット圧をパイロットポート１１Ｒｐに作用させる。所定の可変圧力ゲインは、例えば、現在の走行負荷圧から導かれる値であり、低負荷時固定圧力ゲインＧ_Ｌより大きく高負荷時固定圧力ゲインＧ_Ｈより小さい。本実施例では、所定の可変圧力ゲインは、走行負荷圧が所定値ＴＨ１のときの低負荷時固定圧力ゲインＧ_Ｌから走行負荷圧が所定値ＴＨ２のときの高負荷時固定圧力ゲインＧ_Ｈまでの間で走行負荷圧に比例して増大する。また、中負荷時ストローク速度は、上述のようにして導き出される走行直進パイロット圧によって決まる走行直進弁１１Ｒのストローク速度である。

次に、図７を参照し、走行操作とアーム閉じ操作の複合操作が行われる場合の各種パラメータの関係について説明する。具体的には、図７（Ａ）は走行直進パイロット圧と上物パイロット圧としてのアームパイロット圧との関係を示し、図７（Ｂ）は走行直進弁１１Ｒのストローク量とアームパイロット圧との関係を示す。また、図７（Ｃ）は圧力ゲインと走行負荷圧との関係を示し、図７（Ｄ）は走行直進弁１１Ｒのストローク量を最大ストローク量Ｋｍａｘにするために必要なアームパイロット圧と走行負荷圧との関係を示す。なお、図７の破線は走行負荷圧が低負荷（ＴＨ１未満）のときの推移を示し、一点鎖線は中負荷（ＴＨ１以上ＴＨ２未満）のときの推移を示し、実線は高負荷（ＴＨ２以上）のときの推移を示す。

図７（Ａ）に示すように、走行直進パイロット圧は、低負荷の場合、アームパイロット圧に低負荷時固定圧力ゲインＧ_Ｌを乗じた値として導き出される（破線参照。）。そして、アームパイロット圧が最小アームパイロット圧ＰＡｍｉｎのときに最小走行直進パイロット圧ＰＶｍｉｎとなり、アームパイロット圧が上昇するにつれて上昇し、アームパイロット圧が最大アームパイロット圧ＰＡｍａｘのときに最大走行直進パイロット圧ＰＶｍａｘとなる。また、走行直進パイロット圧は、高負荷の場合、アームパイロット圧に高負荷時固定圧力ゲインＧ_Ｈを乗じた値として導き出される（実線参照。）。そして、アームパイロット圧が最小アームパイロット圧ＰＡｍｉｎのときに最小走行直進パイロット圧ＰＶｍｉｎとなり、アームパイロット圧が上昇するにつれて上昇し、アームパイロット圧が所定の圧力値ＰＡ１以上のときに最大走行直進パイロット圧ＰＶｍａｘとなる。また、走行直進パイロット圧は、中負荷の場合、アームパイロット圧に所定の可変圧力ゲインを乗じた値として導き出される（一点鎖線参照。）。そして、アームパイロット圧が最小アームパイロット圧ＰＡｍｉｎのときに最小走行直進パイロット圧ＰＶｍｉｎとなり、アームパイロット圧が上昇するにつれて上昇し、アームパイロット圧が走行負荷圧に応じて決まる所定のアームパイロット圧ＰＡ２（ＰＡ１＜ＰＡ２＜ＰＡｍａｘ）以上のときに最大走行直進パイロット圧ＰＶｍａｘとなる。なお、図７（Ａ）の双方向矢印は、一点鎖線で示す推移の傾きである可変圧力ゲインが走行負荷圧に応じて変化することを表す。

また、図７（Ｂ）に示すように、走行直進弁１１Ｒのストローク量は、アームパイロット圧との関係において走行直進パイロット圧と同じ傾向を示す。具体的には、低負荷の場合、アームパイロット圧が最小アームパイロット圧ＰＡｍｉｎのときに最小ストローク量Ｋｍｉｎとなり、アームパイロット圧が上昇するにつれて増大し、アームパイロット圧が最大アームパイロット圧ＰＡｍａｘのときに最大ストローク量Ｋｍａｘとなる。また、高負荷の場合、アームパイロット圧が最小アームパイロット圧ＰＡｍｉｎのときに最小ストローク量Ｋｍｉｎとなり、アームパイロット圧が上昇するにつれて増大し、アームパイロット圧が所定の圧力値ＰＡ１以上のときに最大ストローク量Ｋｍａｘとなる。また、中負荷の場合、アームパイロット圧が最小アームパイロット圧ＰＡｍｉｎのときに最小ストローク量Ｋｍｉｎとなり、アームパイロット圧が上昇するにつれて増大し、アームパイロット圧が走行負荷圧に応じて決まる所定のアームパイロット圧ＰＡ２（ＰＡ１＜ＰＡ２＜ＰＡｍａｘ）以上のときに最大ストローク量Ｋｍａｘとなる。なお、図７（Ｂ）の双方向矢印は、図７（Ａ）のときと同様、一点鎖線で示す推移の傾きが走行負荷圧に応じて変化することを表す。

また、図７（Ｃ）に示すように、圧力ゲインは、低負荷の場合、すなわち走行負荷圧がＴＨ１未満の場合に低負荷時固定圧力ゲインＧ_Ｌで一定となる。なお、本実施例では、低負荷時固定圧力ゲインＧ_Ｌは、最大走行直進パイロット圧ＰＶｍａｘを最大アームパイロット圧ＰＡｍａｘで除した値である。また、圧力ゲインは、高負荷の場合、すなわち走行負荷圧がＴＨ２以上の場合に高負荷時固定圧力ゲインＧ_Ｈで一定となる。なお、本実施例では、高負荷時固定圧力ゲインＧ_Ｈは、最大走行直進パイロット圧ＰＶｍａｘを所定のアームパイロット圧ＰＡ１で除した値である。また、圧力ゲインは、中負荷の場合、すなわち走行負荷圧がＴＨ１以上ＴＨ２未満の場合、走行負荷圧が上昇するにつれて、低負荷時固定圧力ゲインＧ_Ｌから高負荷時固定圧力ゲインＧ_Ｈまで増大する。

また、図７（Ｄ）に示すように、走行直進弁１１Ｒのストローク量を最大ストローク量Ｋｍａｘとするために、すなわち、走行直進弁１１Ｒを第２弁位置１１Ｒ２にするために必要とされるアームパイロット圧（以下、「最大ストローク時アームパイロット圧」とする。）は、低負荷の場合、すなわち走行負荷圧がＴＨ１未満の場合、最大アームパイロット圧ＰＡｍａｘとされる。一方で、高負荷の場合、すなわち走行負荷圧がＴＨ２以上の場合、最大ストローク時アームパイロット圧は、最大アームパイロット圧ＰＡｍａｘ未満である所定のアームパイロット圧ＰＡ１とされる。また、中負荷の場合、すなわち走行負荷圧がＴＨ１以上ＴＨ２未満の場合、最大ストローク時アームパイロット圧は、走行負荷圧が上昇するにつれて、最大アームパイロット圧ＰＡｍａｘから所定のアームパイロット圧ＰＡ１まで低下する。したがって、図７（Ｄ）の関係は、走行負荷圧が高いほど、アーム操作レバー２６Ａの操作量が小さいときに走行直進弁１１Ｒが第２弁位置１１Ｒ２になることを表す。

図８は、コントローラ５４が走行直進弁１１Ｒの切り替わり速度を増大させる典型的な状況を示す図である。具体的には、図８は、ショベル１が下部走行体２による推進力（走行力）で斜面を登ろうとする際に掘削アタッチメントの先端を斜面の上に当ててショベル１を引き上げる力を得ようとしている状況を示す。この状況では、走行負荷圧が上物負荷圧より高いため、走行直進弁１１Ｒの切り替わり速度が遅いと、油圧ポンプ１０Ｌ及び油圧ポンプ１０Ｒのそれぞれが吐出する作動油のほとんどが上物アクチュエータに流入してしまう。そして、作動油のほとんどが上物アクチュエータに流入してしまうと走行用油圧モータ４２の回転が減速し或いは停止して走行力が著しく低下してしまう。その結果、掘削アタッチメントの動きは斜面を登ろうとするショベル１の動きをかえって妨げてしまう。しかしながら、コントローラ５４は、走行負荷圧が高いほど走行直進弁１１Ｒの第１弁位置１１Ｒ１から第２弁位置１１Ｒ２への切り替わり速度を大きくする。そのため、コントローラ５４は、油圧ポンプ１０Ｌ及び油圧ポンプ１０Ｒのそれぞれが吐出する作動油のほとんどが上物アクチュエータに流入してしまうのを防止する。具体的には、コントローラ５４は、走行直進弁１１Ｒをより早期に第２弁位置１１Ｒ２にし、掘削アタッチメントが動かされた場合であっても、油圧ポンプ１０Ｌが吐出する作動油が左側走行用油圧モータ４２Ｌ及び右側走行用油圧モータ４２Ｒの双方に供給されるようにする。その結果、掘削アタッチメントが動かされた場合であっても走行用油圧モータ４２を所望の速度で回転させて走行力が著しく低下するのを防止し、斜面を登ろうとするショベル１の動きを適切に継続させることができる。

以上の構成により、コントローラ５４は、走行負荷の大きさに応じて走行直進弁１１Ｒの弁位置間の切り替わり速度を変化させることができる。そのため、走行操作を含む複合操作が行われた場合であっても走行負荷の大きさにかかわらずショベルを適切に走行させることができる。

また、コントローラ５４は、例えば、走行直進弁１１Ｒのパイロットポート１１Ｒｐに作用するパイロット圧を調整可能な電磁弁５５を制御して走行直進弁１１Ｒの弁位置間の切り替わり速度を変化させる。そのため、コントローラ５４は、簡易な構成により走行直進パイロット圧を調整できる。

また、コントローラ５４は、例えば、走行負荷圧が所定値ＴＨ１以上の場合、走行負荷が大きいほど、走行直進弁１１Ｒの弁位置間の切り替わり速度を増大させる。具体的には、コントローラ５４は、走行操作と上物アクチュエータの操作とを含む複合操作が行われた場合に、上物アクチュエータの操作の大きさに応じて走行直進弁１１Ｒに作用するパイロット圧の大きさを決定し、且つ、走行負荷の大きさに応じて、上物アクチュエータの操作の大きさに対する走行直進パイロット圧の大きさの比を変化させる。例えば、コントローラ５４は、上物パイロット圧に応じて走行直進パイロット圧の大きさを決定し、且つ、走行負荷の大きさに応じて、上物パイロット圧に対する走行直進パイロット圧の比である圧力ゲインを変化させる。そのため、コントローラ５４は、走行直進弁１１Ｒが中間弁位置にある場合であっても、油圧ポンプ１０Ｌ及び油圧ポンプ１０Ｒのそれぞれが吐出する作動油のほとんどが上物アクチュエータに流入してしまうのを防止できる。また、走行直進弁１１Ｒの弁位置間の切り替わり速度を走行負荷圧の増大に応じて徐々に増大させるため、走行用油圧モータ４２に供給される作動油の流量の急減に起因するショックの発生を防止できる。

また、走行負荷の大きさは、例えば、油圧ポンプ１０Ｌの吐出圧、油圧ポンプ１０Ｒの吐出圧、左側走行用油圧モータ４２Ｌの負荷圧、及び右側走行用油圧モータ４２Ｒの負荷圧のうちの少なくとも１つに基づいて検出される。そのため、コントローラ５４は、簡易且つ正確にショベルの走行負荷を把握できる。

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。

例えば、上述の実施例では、走行直進弁１１Ｒは、パイロット圧駆動の油圧式スプール弁であるが電磁弁であってもよい。電磁弁の場合、コントローラ５４は、例えば、走行負荷の大きさに応じて電磁式走行直進弁に対する電流指令の大きさを変化させて電磁式走行直進弁の切り替わり速度を調整する。

また、上述の実施例では、走行負荷圧が中負荷のときに、所定の可変圧力ゲインは、低負荷時固定圧力ゲインＧ_Ｌから高負荷時固定圧力ゲインＧ_Ｈまでの間で走行負荷圧に比例して増大する。しかしながら、本発明はこの構成に限定されるものではない。例えば、所定の可変圧力ゲインは、低負荷時固定圧力ゲインＧ_Ｌから高負荷時固定圧力ゲインＧ_Ｈまで非線形的に増大してもよい。

１・・・ショベル２・・・下部走行体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１０Ｌ、１０Ｒ・・・油圧ポンプ１１Ｌ、１１Ｒ、１２Ｌ、１２Ｒ、１３Ｌ、１３Ｒ、１４Ｌ、１４Ｒ、１５Ｌ、１５Ｒ・・・制御弁２０Ｌ、２０Ｒ・・・ネガコン絞り２２・・・作動油タンク２６Ａ・・・アーム操作レバー２６Ｌ・・・左側走行レバー２６Ｒ・・・右側走行レバー３０Ｌ、３０Ｒ・・・センターバイパス管路３１Ｌ、３１Ｒ・・・バイパス管路４０Ｌ、４０Ｒ・・・ポンプレギュレータ４２Ｌ、４２Ｒ・・・走行用油圧モータ４４・・・旋回用油圧モータ５２・・・コントロールポンプ５４・・・コントローラ５５・・・電磁弁Ｆ１〜Ｆ４・・・流路Ｓ１〜Ｓ７・・・圧力センサ

Claims

第１油圧ポンプが吐出する作動油を第１走行用油圧モータ及び第１油圧アクチュエータに供給可能にし、且つ、第２油圧ポンプが吐出する作動油を第２走行用油圧モータ及び第２油圧アクチュエータに供給可能にする第１弁位置と、前記第１油圧ポンプが吐出する作動油を前記第２走行用油圧モータに供給可能にし、且つ、前記第２油圧ポンプが吐出する作動油を前記第１油圧アクチュエータに供給可能にする第２弁位置とを有する走行直進弁と、
走行負荷を検出する走行負荷検出部と、
前記走行直進弁を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、走行操作を含む複合操作が行われた場合に、走行負荷の大きさに応じて前記走行直進弁の弁位置間の切り替わり速度を変化させるように構成され、走行負荷が所定値以上の場合、走行負荷が大きいほど、前記走行直進弁の弁位置間の切り替わり速度を増大させる、
建設機械。
第１油圧ポンプが吐出する作動油を第１走行用油圧モータ及び第１油圧アクチュエータに供給可能にし、且つ、第２油圧ポンプが吐出する作動油を第２走行用油圧モータ及び第２油圧アクチュエータに供給可能にする第１弁位置と、前記第１油圧ポンプが吐出する作動油を前記第２走行用油圧モータに供給可能にし、且つ、前記第２油圧ポンプが吐出する作動油を前記第１油圧アクチュエータに供給可能にする第２弁位置とを有する走行直進弁と、
走行負荷を検出する走行負荷検出部と、
前記走行直進弁を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、走行操作を含む複合操作が行われた場合に、走行負荷が大きいほど、走行負荷が小さいときよりも速く、前記走行直進弁の弁位置を前記第２弁位置に切り替える、
建設機械。
前記制御装置は、前記走行直進弁に作用するパイロット圧を調整可能な電磁弁を制御して前記走行直進弁の弁位置間の切り替わり速度を変化させる、
請求項１又は２に記載の建設機械。
前記走行負荷検出部は、前記第１油圧ポンプの吐出圧、前記第２油圧ポンプの吐出圧、前記第１走行用油圧モータの負荷圧、及び前記第２走行用油圧モータの負荷圧のうちの少なくとも１つに基づいて走行負荷を検出する、
請求項１乃至３の何れか一項に記載の建設機械。
前記制御装置は、走行操作と前記第１油圧アクチュエータ又は前記第２油圧アクチュエータの操作とを含む複合操作が行われた場合に、前記第１油圧アクチュエータ又は前記第２油圧アクチュエータの操作の大きさに応じて前記走行直進弁に作用するパイロット圧の大きさを決定し、且つ、走行負荷の大きさに応じて、該操作の大きさに対する該パイロット圧の大きさの比を変化させる、
請求項１乃至４の何れか一項に記載の建設機械。