JP6807289B2 - 建設機械 - Google Patents

Description

本発明は、建設機械に関する。

建設機械の一種である油圧ショベルは様々な場面で用いられており、例えば、掘削作業やダンプへの積み込み作業、整地作業などのほかにも、ブレーカによる破砕作業や小割機等による圧砕作業など種々の作業に用いられている。このように、建設機械は多種多彩な作業に用いられるため、作業内容や状況によっては、より力や速度を必要とする場面も出てくる。

例えば、特許文献１には、油圧ショベル等の建設機械において、アクティブモードスイッチのオン操作の信号を受けたときは、ポンプ吐出圧力Ｐとポンプ吐出量Ｑとの積が通常運転の所定値より高いアクティブモードのＰ−Ｑの等馬力曲線Ｈａとなるようにし、さらに、パワーモードスイッチのオン操作の信号及び作業機レバースイッチのオン操作の信号を受けたときは、ポンプ吐出圧力Ｐとポンプ吐出量Ｑとの積がアクティブモードのＰ−Ｑの等馬力曲線Ｈａより一段上のパワーアクティブモードのＰ−Ｑの等馬力曲線Ｈａｐとなるようにし、作業時の力と作業速度を増加させる技術が開示されている。

特許第３９２５６６６号公報

しかしながら、上記従来技術においては、通常よりも力や速度を増加させて作業を行うのに際し、前もってアクティブモードにしておく必要があるため、実際に力や速度を増加させたい場面以外でもアクティブモードのＰ−Ｑの等馬力曲線で作業を行うことになり、無駄な燃料消費やＣＯ２排出量増加につながってしまう。また、さらに力や速度を増加させたい場合には、作業操作中にその都度パワーモードスイッチを操作する必要があるためオペレータの負担となってしまう。

本発明は上記に鑑みてなされたものであり、オペレータによる操作の負担を低減しつつ、オペレータが要求する作業でのみ適切に力や速度を増加させることができる建設機械を提供することを目的とする。

本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、原動機と、前記原動機により駆動される１つ以上の可変容量型の油圧ポンプと、前記油圧ポンプから吐出される圧油により駆動される１つ以上の油圧アクチュエータと、操作装置の操作量に応じて前記油圧ポンプから前記１つ以上の油圧アクチュエータに供給される圧油の流量をそれぞれ制御する流量制御弁と、前記操作装置から出力される操作信号を検出する操作量検出装置と、前記油圧ポンプの動作を前記油圧ポンプの吸収馬力が所定の値になるように前記油圧ポンプにおける吐出圧と吐出流量の関係を示した特性線に従って制御するコントローラとを備えた建設機械において、前記操作装置からの信号路に対して独立した信号路を有し、前記操作装置に設けられた設定スイッチを備え、前記コントローラは、前記操作装置の操作中に前記設定スイッチが操作されたときの前記操作装置から出力される操作信号に基づいて、前記油圧アクチュエータの出力を増加させる運転に切り換えるための動作タイミングを設定し、前記操作量検出装置により検出された前記操作装置から出力される操作信号に基づき前記設定スイッチにより設定された前記動作タイミングであると判断した場合に、前記油圧ポンプの吸収馬力が増加するように前記特性線を前記所定の出力値を増加させた出力増加特性線に切り換え、前記出力増加特性線に基づいて前記原動機及び前記油圧ポンプの一方を制御するものとする。

本発明によれば、オペレータによる操作の負担を低減しつつ、オペレータが要求する作業でのみ適切に力や速度を増加させることができ、作業時の力や作業速度の無駄な増加を抑制することができる。

第１の実施の形態に係る建設機械の一例である油圧ショベルの外観を模式的に示す側面図である。 第１の実施の形態に係る油圧回路システムの要部を本発明の関連構成とともに抜き出して模式的に示す図である。 オートパワーアップ制御における出力アップ条件の設定の具体例を示す図である。 各操作量がその出力アップ条件を満たした場合の目標ポンプトルクの変化の具体例を示す図である。 オートパワーアップ制御における油圧ポンプのＰ−Ｑ等馬力曲線の変化の一例を示す図である。 オートパワーアップ制御における出力アップ条件設定のフローチャートである。 オートパワーアップ制御の処理を示すフローチャートである。 出力アップ条件設定においてモニタに表示される設定画面の遷移を示す図である。 出力アップ条件設定においてモニタに表示される設定画面の遷移を示す図である。 出力アップ条件設定においてモニタに表示される設定画面の遷移を示す図である。 コントローラからポンプトルク制御電磁弁に出力される制御信号の演算処理機能を示す機能ブロック図であり、設定画面において１つの項目のみに設定を行った場合を示す図である。 コントローラからポンプトルク制御電磁弁に出力される制御信号の演算処理機能を示す機能ブロック図であり、設定画面において複数の項目に設定を行った場合を示す図である。 第２の実施の形態におけるコントローラからエンジンの図示しないエンジン回転数制御部に出力される制御信号の演算処理機能を示す機能ブロック図である。 第３の実施の形態に係る油圧回路システムの要部を本発明の関連構成とともに抜き出して模式的に示す図である。 第３の実施の形態に係るオートパワーアップ制御における出力アップ条件の設定の具体例を示す図である。 第３の実施の形態の変形例に係る油圧回路システムの要部を本発明の関連構成とともに抜き出して模式的に示す図である。 第３の実施の形態の変形例に係るオートパワーアップ制御における出力アップ条件の設定の具体例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。なお、本実施の形態では、建設機械の一例として、フロント装置（フロント作業機）の先端に作業具としてバケットを備える油圧ショベルを例示して説明するが、ブレーカやマグネットなどのバケット以外のアタッチメントを備える油圧ショベルに本発明を適用することも可能である。また、クレーン車のように作業アームを備えた、油圧ショベル以外の建設機械（作業機械を含む）に本発明を適用することも可能である。

＜第１の実施の形態＞
本発明の第１の実施の形態を図１〜図６を参照しつつ説明する。

図１は、本実施の形態に係る建設機械の一例である油圧ショベルの外観を模式的に示す側面図である。また、図２は、本実施の形態に係る油圧回路システムの要部を本発明の関連構成とともに抜き出して模式的に示す図である。

図１において、油圧ショベル１００は、垂直方向にそれぞれ回動する複数の被駆動部材（ブーム３１、アーム３３、バケット（作業具）３５）を連結して構成された多関節型のフロント装置（フロント作業機）３０と、車体を構成する上部旋回体２０及び下部走行体１０とを備えており、上部旋回体２０は下部走行体１０に対して旋回可能に設けられている。上部旋回体２０は、基部となる旋回フレーム２１上に各部材を配置して構成されており、上部旋回体２０を構成する旋回フレーム２１が下部走行体１０に対して旋回可能となっている。また、フロント装置１のブーム３１の基端は上部旋回体２０の前部に垂直方向に回動可能に支持されており、アーム３３の一端はブーム３１の基端とは異なる端部（先端）に垂直方向に回動可能に支持されており、アーム３３の他端にはバケット３５が垂直方向に回動可能に支持されている。

ブーム３１、アーム３３、バケット３５、上部旋回体２０、及び下部走行体１０は、油圧アクチュエータであるブームシリンダ３２、アームシリンダ３４、バケットシリンダ３６、旋回モータ２３、及び左右の走行モータ１１（ただし、一方の走行モータのみ図示）によりそれぞれ駆動される。上部旋回体２０を構成する旋回フレーム２１上には、原動機であるエンジン２２とともに、ブームシリンダ３２、アームシリンダ３４、バケットシリンダ３６、旋回モータ２３及び左右の走行モータ１１などの各油圧アクチュエータ１１，２３，３２，３４，３６を駆動するための油圧回路システム４０が搭載されている。

図２において、油圧回路システム４０は、油圧ショベル１００全体の動作を制御するコントローラ４９から信号路２２ａを介して入力される制御信号に基づいて動作するエンジン２２によって駆動される可変容量型の油圧ポンプ４１と、エンジン２２によって駆動される固定容量型のパイロットポンプ４４と、パイロットポンプ４４からポンプトルク制御電磁弁４５を介して入力されるパイロット圧（制御信号）に基づいて、油圧ポンプ４１の傾転角（吐出流量）を制御するレギュレータ４６と、コントローラ４９から信号路４５ａを介して入力される制御信号に基づいて、レギュレータ４６に入力される制御信号（パイロット圧）を制御するポンプトルク制御電磁弁４５と、エンジン２２によって駆動される油圧ポンプ４１から各油圧アクチュエータ１１，２３，３２，３４，３６に供給される作動油の方向及び流量を制御するコントロールバルブ（流量制御弁）４２とを備えている。なお、図２においては図示の簡単のため、油圧アクチュエータ１１，２３，３２，３４，３６を代替的に油圧アクチュエータ４３ａ，４３ｂで表現する。すなわち、油圧アクチュエータ４３ａ，４３ｂは油圧アクチュエータ１１，２３，３２，３４，３６のことである。

オペレータが搭乗する運転室（キャブ）５７には、油圧アクチュエータ２３，３２，３４，３６を操作するための操作信号を出力する複数の操作レバー装置（操作装置）５０（本実施の形態では１つのみを代表して図示する）が設けられている。コントロールバルブ４２は、エンジン２２によって駆動されるパイロットポンプ４４から吐出され図示しない油路から操作レバー装置５０を介して出力される操作信号（パイロット圧）により行われる。図示はしないが複数の操作レバー装置５０はそれぞれ前後左右に傾倒可能であり、それぞれオペレータにより操作される操作レバー装置５０の操作方向及び操作量に応じたパイロット圧（操作信号）に基づいてコントロールバルブ４２を制御することにより、各油圧アクチュエータ２３，３２，３４，３６の動作が制御される。つまり、操作レバー装置５０の前後方向または左右方向に、油圧アクチュエータ２３，３２，３４，３６の操作がそれぞれ割り当てられている。操作レバー装置５０からコントロールバルブ４２に出力される操作信号の信号路には、操作信号としてのパイロット圧（すなわち、操作レバー装置５０の操作量）を検出する圧力センサ（操作量検出装置）５３ａ，５３ｂが設けられており、検出結果はそれぞれ信号路５３ｆ，５３ｇを介してコントローラ４９に入力される。

なお、操作レバー装置５０は電気信号方式であってもよく、オペレータにより操作される操作レバー装置５０の操作信号であるレバーの傾倒量、すなわちレバー操作量を電気的に検知する検出装置を含み、検出装置が検出したレバー操作量を制御装置であるコントローラ４９に電気配線を介して出力し、コントローラ４９で電磁比例弁などを制御することによって各油圧アクチュエータ２３，３２，３４，３６を駆動するように構成しても良い。

また、キャブ５７内には、コントローラ４９から信号路５５ａを介して入力される制御信号に基づいて油圧ショベル１００に関する種々の情報や設定画面等を表示するためのモニタ（表示装置）５５と、モニタ５５に表示される各種設定画面を操作する信号を信号路５６ｅを介してコントローラ４９に出力する操作スイッチ５６とが配置されており、操作レバー装置５０には油圧アクチュエータ２３，３２，３４，３６の操作と並行して（すなわち、操作レバー装置５０の操作と同時に）操作できるように操作レバー装置５０の操作信号の信号路５０ａ，５０ｂに対し別個独立した操作信号の信号路５８ａを有したレバースイッチ５８（設定スイッチ）が配置されている。操作スイッチ５６は、モニタ５５に表示される各種設定画面等を操作するためのものであり、例えば、モニタ５５に表示されるカーソル等の指示表示の位置を上下方向に移動させる方向指示ボタン５６ａ，５６ｂや、選択した内容を決定する決定ボタン５６ｃ、選択した内容をキャンセルしたり前の処理に戻ったりするキャンセルボタン５６ｄなどを備えている。

なお、操作スイッチ５６は、モニタ５５に表示される内容の操作を行えれば良いため、上記の構成に限られるものではなく、例えば、回転スイッチを回転および押下することにより選択や決定を行うよう構成を採用しても良い。

コントローラ４９は、油圧ショベル１００全体の動作を制御するものであり、油圧ポンプ４１の吸収馬力が所定の値になるようにＰ−Ｑ等馬力曲線（油圧ポンプ４１の吐出圧と吐出流量の関係を示した特性線）に従ってエンジン２２の回転数や油圧ポンプ４１の吐出流量を制御するほか、オートパワーアップ制御を行う。

オートパワーアップ制御は、レバースイッチ５８の設定スイッチとしての機能が有効になっている場合（後述）において、操作レバー装置（操作装置）５０の操作中にレバースイッチ（設定スイッチ）５８が操作されたときの操作レバー装置５０の操作量に基づいて、通常運転時よりも油圧アクチュエータ２３，３２，３４，３６の出力を増加させる高出力運転に切り換えるための出力アップ条件（または、オートパワーアップ設定条件ともいう）を設定し、圧力センサ（操作量検出装置）５３ａ，５３ｂにより検出された操作レバー装置５０の操作量が出力アップ条件を満たした場合（すなわち高出力運転に切り換える動作タイミングとなった場合）に、油圧ポンプ４１のポンプ吐出圧力Ｐとポンプ吐出流量Ｑの積（言い換えると、油圧ポンプ４１の吸収馬力）が通常運転時よりも大きな（つまり、増加させた）所定の値となる高出力運転用のＰ−Ｑ等馬力曲線（出力増加特性線）に切り換え、この高出力運転用のＰ−Ｑ等馬力曲線に基づいて油圧ポンプ４１を制御するものである。

本実施の形態においては、ブーム上げ操作量、ブーム下げ操作量、アーム引き操作量、アーム押し操作量、バケット掘削操作量、バケットダンプ操作量、左旋回操作量、及び右旋回操作量に基づいて出力アップ条件を設定する場合を例示して説明する。

図３は、オートパワーアップ制御における出力アップ条件の設定の具体例を示す図である。

図３では、出力アップ条件の設定において対象となっている操作のうち、ブーム上げ操作、アーム引き操作、バケット掘削操作がなされて操作量が有意に存在しており（すなわち、予め操作量０（ゼロ）付近に定めた閾値であって、操作レバー装置５０が対応する方向に操作されているかどうかを判定する閾値を超えている場合であり）、その他の操作（ブーム下げ操作、アーム押し操作、バケットダンプ操作、左右の旋回操作）がなされずに操作量が無い場合（非操作の場合）を例示している。なお、図３では操作量が無い操作のうち（左右）旋回操作を代表して示し、他の操作については図示を省略する。

レバースイッチ５８の設定スイッチとしての機能が有効になっている場合（後述）において、オペレータが図３に示すアクチュエータの操作を行っている状態でのある時点でレバースイッチ５８を操作することにより出力アップ条件が生成され設定される。この例でのレバースイッチ５８操作時の各操作量は、ブーム上げ操作量＝Ｐｉ＿ｂｏｏｍ、アーム引き操作量＝Ｐｉ＿ａｒｍ、バケット掘削操作量＝Ｐｉ＿ｂｕｃｋｅｔであり、その他の操作量は０（ゼロ）と判定されるので、生成される出力アップ条件は、ブーム上げ操作量≧Ｐｉ＿ｂｏｏｍかつアーム引き操作量≧Ｐｉ＿ａｒｍかつバケット掘削操作量≧Ｐｉ＿ｂｕｃｋｅｔとなる。なお、操作量が０（ゼロ）であって操作が行われていない（非操作）と判定された操作については、出力アップ条件には含めない。

図４は、図３に示した出力アップ条件が有効になっている場合に、各操作量がその出力アップ条件を満たした場合の目標ポンプトルクの変化の具体例を示す図である。また、図５は、オートパワーアップ制御における油圧ポンプのＰ−Ｑ等馬力曲線の変化の一例を示す図である。

図４に示すように、各操作量が出力アップ条件を満たす状態の場合、予め定めた出力アップ率（後述）に基づいて通常運転時の目標ポンプトルクを増加させるように制御する。このとき、図５に示すように、油圧ポンプ４１のポンプ吐出圧力Ｐとポンプ吐出流量Ｑの積が通常運転時よりも大きな所定の一定値となる高出力運転用のＰ−Ｑ等馬力曲線に基づいて油圧ポンプ４１を制御するので、通常運転時よりも油圧アクチュエータ２３，３２，３４，３６の出力を増加させることができる。つまり、オペレータがレバースイッチ５８の設定スイッチとしての機能を有効にし、オペレータが作業時の力や作業速度の増加を望む作業状態（すなわち、操作レバー装置５０の操作状態）の時点で出力アップ条件を生成して設定することにより、オペレータが要求する作業で力や速度を増加させることができる。ただし、通常運転時及び高出力運転用のＰ−Ｑ等馬力曲線、すなわち、油圧ポンプ４１の最大吸収馬力は、エンジンの定格出力馬力曲線よりも小さい範囲となるように制御される。

ここで、図６〜図１２を用いてオートパワーアップ制御をさらに詳細に説明する。

図６は、オートパワーアップ制御における出力アップ条件設定のフローチャートであり、図７は、オートパワーアップ制御の処理を示すフローチャートである。また、図８〜図１０は、出力アップ条件設定においてモニタに表示される設定画面の遷移を示す図である。

図６において、コントローラ４９は、まず、オートパワーアップ動作設定状態かどうかを判定する（ステップＳ１００）。図８に示すように、モニタ５５に表示される設定画面を操作スイッチ５６の方向指示ボタン５６ａ，５６ｂで操作して「オートパワーアップ」を選択して決定ボタン５６ｃを押し（手順１−１）、続いて表示される設定画面において、出力アップ条件（出力アップ率を含む）を設定して記憶させたい項目（例えば、「設定１」）を選択して決定ボタン５６ｃを押し（手順１−２）、続いて表示される設定画面において、手順１−２で選択した項目（「設定１」）に設定される出力アップ条件を「有効」にするか「無効」にするか（ここでは、「有効」）を選択して決定ボタン５６ｃを押し（手順１−３）、続いて表示される設定画面において、オートパワーアップ動作設定状態にするための「動作設定」、又は、出力アップ率を設定するための「出力ＵＰ率設定」（ここでは、「動作設定」）を選択して決定ボタン５６ｃを押す（手順１−４）。このように、手順１−１〜手順１−４の操作を行い、手順１−４で「動作設定」を選択し決定することにより、オートパワーアップ動作設定状態となる。なお、手順１−２を行う前に既に有効に設定されている項目が無い場合には、手順１−２で設定される項目（ここでは「設定１」）の有効又は無効の設定がそのままオートパワーアップ制御の有効又は無効を設定することになる。

ステップＳ１００での判定結果がＮＯの場合、すなわち、オートパワーアップ動作設定状態ではない場合には処理を終了する。なお、手順１−３で「無効」を選択した場合には、手順１−２で選択した項目（例えば、「設定１」）に設定されていた出力アップ条件が無効となり、手順１−１の設定画面に戻る。

また、ステップＳ１００での判定結果がＹＥＳの場合、すなわち、手順１−４で「動作設定」を選択してオートパワーアップ動作設定状態としている場合、すなわち、レバースイッチ５８の設定装置としての機能が有効になっている場合には、レバースイッチ５８がＯＮ操作されたかどうかを判定し（ステップＳ１１０）、判定結果がＮＯの場合には、ステップＳ１１０でのＹＥＳ判定から一定時間（例えば、６０秒）が経過したかどうかを判定する（ステップＳ１１１）。ステップＳ１１１での判定結果がＮＯの場合には、レバースイッチ５８がＯＮ操作されたかどうかを判定するステップＳ１１０を繰り返し、Ｓ１１１での判定結果がＹＥＳの場合、すなわち、レバースイッチ５８がＯＮ操作されずに一定時間が経過した場合には、処理を終了する。手順１−４で「動作設定」を選択して決定ボタン５６ｃを押すことにより表示される設定画面（ここでば、レバースイッチ５８のＯＮ操作を促す表示）が表示されている状態（すなわち、オートパワーアップ動作設定状態）において、レバースイッチ５８を操作せずに一定時間が経過すると、手順１−４の設定画面に戻る（手順１−５）。

また、ステップＳ１１０での判定結果がＹＥＳの場合、すなわち、手順１−４で「動作設定」を選択して決定ボタン５６ｃを押すことにより表示される設定画面が表示されている状態（オートパワーアップ動作設定状態）の一定時間内においてレバースイッチ５８がＯＮ操作された場合には、レバースイッチ５８がＯＮ操作された際の操作レバー装置５０の操作量に基づいて、出力アップ条件を設定し（ステップＳ１２０）、処理を終了する。手順１−５で一定時間内にレバースイッチ５８をＯＮ操作すると（手順１−５）、出力アップ条件を設定した旨の表示がなされ（手順１−６）、一定時間が経過すると手順１−４の設定画面に戻る。このように、オペレータが高出力運転にしたい操作レバー装置５０の操作中にレバースイッチ５８をＯＮ操作して出力アップ条件を生成し設定することにより、オペレータが要求する作業で力や速度を増加させることができる。

出力アップ条件が満たされて高出力運転となった場合の出力アップ率も出力アップ条件設定と同様の手順で設定を行う。図９において、手順１−１〜手順１−３は出力アップ条件設定と同様である。手順１−３で「有効」を選択し決定ボタン５６ｃを押すことで表示される設定画面において、出力アップ率を設定するための「出力ＵＰ率設定」を選択して決定ボタン５６ｃを押し（手順２−４）、続いて表示される設定画面において出力アップ率の設定値を入力（例えば、プルダウンで表示される数値候補から選択的に設定、又は直接入力）して決定ボタン５６ｃを押すと（手順２−５）、出力アップ率を設定した旨の表示がなされ（手順２−６）、一定時間が経過すると手順２−４の設定画面に戻る。

なお、図８及び図９で示した設定画面の遷移では、出力アップ条件と出力アップ率を別々の流れで設定する場合を例示して説明したが、図１０に示すように出力アップ条件と出力アップ率を一連の流れで設定するようにしても良い。

図１０において、手順１−１〜手順１−６は図８の出力アップ条件設定と同様である。手順１−５で一定時間内にレバースイッチ５８をＯＮ操作すると、出力アップ条件を設定した旨の表示がなされ（手順１−６）、一定時間が経過すると手順１−４の設定画面において「出力ＵＰ設定率」が予め選択された状態の設定画面が表示される。この状態で決定ボタン５６ｃを押し（手順３−７：図９の手順２−４に対応）、続いて表示される設定画面において出力アップ率の設定値を入力して決定ボタン５６ｃを押すと（手順３−８：図９の手順２−５に対応）、出力アップ率を設定した旨の表示がなされ（手順３−９：図９の手順２−６ｍに対応）、一定時間が経過すると手順１−４の設定画面に戻る。

また、図８〜図１０においては、手順１−３の設定画面において項目「設定１」の「有効」か「無効」かの設定と、出力アップ条件設定及び出力アップ率の設定について例示して説明したが、他の項目「設定２」や「設定３」、或いは、図示しない他の設定においても同様に設定することができる。

図１１及び図１２は、コントローラからポンプトルク制御電磁弁に出力される制御信号の演算処理機能を示す機能ブロック図である。図１１では手順１−３の設定画面において１つの項目のみに設定を行った場合を示している。

図１１において、演算処理機能４９ａは、ポンプトルク制御電磁弁４５への指令値を演算して出力し、油圧ポンプ４１のポンプトルク（或いは吐出流量）を制御するものである。図１１に示すように、演算処理機能４９ａでは、通常運転時に用いる基準ポンプトルク指令値６０を演算し、に積算機能部７０を介して係数（比率）を積算し、ポンプトルク制御電磁弁４５へ出力することにより、油圧ポンプ４１のポンプトルクを制御している。

図７において、コントローラ４９は、まず、ポンプトルク演算を行い、基準ポンプトルク指令値６０を演算する（ステップＳ２００）。続いて、ステップＳ２００の判定結果がＮＯの場合、すなわち、オートパワーアップ制御が無効である場合には、選択部６５ａによって比率「１」の非出力アップ係数６３ａが選択されて積算機能部７０に入力されるので、基準ポンプトルク指令値６０がそのままポンプトルク制御電磁弁４５への指令値として出力される（ステップＳ２２０）。また、ステップＳ２１０の判定結果がＹＥＳの場合、すなわち、オートパワーアップ制御が有効である場合に、出力アップ条件を満たすかどうかを判定する（ステップＳ２１１）。ステップＳ２１１での判定結果がＮＯの場合、すなわち、出力アップ条件を満たさない場合には、選択部６４ａ，６５ａによって比率「１」の非出力アップ係数６２ａが選択されて積算機能部７０に入力されるので、基準ポンプトルク指令値６０がそのままポンプトルク制御電磁弁４５への指令値として出力される（ステップＳ２２０）。

また、ステップＳ２１１の判定結果がＹＥＳの場合、すなわち、オートパワーアップ制御が有効であって、かつ、出力アップ条件を満たす場合には、出力アップ条件設定で設定した出力アップ率６１ａが選択部６４ａ，６５ａによって選択されて積算機能部７０に入力され、基準ポンプトルク指令値６０に出力アップ率６１ａが積算されて高出力運転時のポンプトルク指令値としてポンプトルク制御電磁弁４５へ出力される（ステップＳ２１２）。

図１２では複数（例えば、「設定１」と「設定２」の２つ）の項目に設定を行った場合を示している。

図１２においても図１１と同様に、演算処理機能４９ｂは、ポンプトルク制御電磁弁４５への指令値を演算して出力し、油圧ポンプ４１のポンプトルク（或いは吐出流量）を制御するものである。また、図１２においても、演算処理機能４９ｂでは、通常運転時に用いる基準ポンプトルク指令値６０を演算し、に積算機能部７０を介して係数（比率）を積算し、ポンプトルク制御電磁弁４５へ出力することにより、油圧ポンプ４１のポンプトルクを制御している。

図１２において、コントローラ４９は、まず、ポンプトルク演算を行い、基準ポンプトルク指令値６０を演算する。続いて、「設定１」と「設定２」のそれぞれにおいて、オートパワーアップ制御が無効である場合には、選択部６５ａ，６５ｂによって比率「１」の非出力アップ係数６３ａ，６３ｂが選択され、このうち最大値選択器能７１によって選択された比率の大きい一方（この場合は比率「１」）が積算機能部７０に入力されるので、基準ポンプトルク指令値６０がそのままポンプトルク制御電磁弁４５への指令値として出力される。

「設定１」と「設定２」の少なくとも一方においてオートパワーアップ制御が有効である場合に、いずれも出力アップ条件を満たさない場合には、選択部６４ａ，６５ａ，６４ｂ，６５ｂによって比率「１」の非出力アップ係数６２ａ，６２ｂが選択され、このうち最大値選択器能７１によって選択された比率の大きい一方（この場合は比率「１」）が積算機能部７０に入力されるので、基準ポンプトルク指令値６０がそのままポンプトルク制御電磁弁４５への指令値として出力される。

また、「設定１」と「設定２」の少なくとも一方においてオートパワーアップ制御が有効であって、かつ、出力アップ条件を満たす場合には、出力アップ条件設定で設定した出力アップ率６１ａ又は出力アップ率６１ｂの少なくとも一方が選択部６４ａ，６５ａ，６４ｂ，６５ｂによって選択され、最大値選択器能７１に入力される。例えば、「設定１」と「設定２」の両方においてオートパワーアップ制御が有効であって、かつ、出力アップ条件を満たす場合には、出力アップ率６１ａと出力アップ率６１ｂが最大値選択器能７１に入力されるので、このうち比率が大きいものが積算機能部７０に入力され、基準ポンプトルク指令値６０に積算されて高出力運転時のポンプトルク指令値としてポンプトルク制御電磁弁４５へ出力される。また、「設定１」と「設定２」の一方のオートパワーアップ制御が有効であって、かつ、出力アップ条件を満たし、他方が満たさない場合には、条件を満たす一方の出力アップ率（６１ａ又は６１ｂ）が最大値選択器能７１に入力され、他方からは比率「１」の非出力アップ係数が入力されるので、このうち比率が大きい出力アップ率（６１ａ又は６１ｂ）が積算機能部７０に入力され、基準ポンプトルク指令値６０に積算されて高出力運転時のポンプトルク指令値としてポンプトルク制御電磁弁４５へ出力される。

以上のように構成した本実施の形態の効果を説明する。

従来技術には、油圧ショベル等の建設機械において、アクティブモードスイッチのオン操作の信号を受けたときは、ポンプ吐出圧力Ｐとポンプ吐出量Ｑとの積が通常運転の所定値より高いアクティブモードのＰ−Ｑの等馬力曲線Ｈａとなるようにし、さらに、パワーモードスイッチのオン操作の信号及び作業機レバースイッチのオン操作の信号を受けたときは、ポンプ吐出圧力Ｐとポンプ吐出量Ｑとの積がアクティブモードのＰ−Ｑの等馬力曲線Ｈａより一段上のパワーアクティブモードのＰ−Ｑの等馬力曲線Ｈａｐとなるようにし、作業時の力と作業速度を増加させるものがある。しかしながら、通常よりも力や速度を増加させて作業を行うのに際し、前もってアクティブモードにしておく必要があるため、実際に力や速度を増加させたい場面以外でもアクティブモードのＰ−Ｑの等馬力曲線で作業を行うことになり、無駄な燃料消費やＣＯ２排出量増加につながってしまうという課題があった。また、さらに力や速度を増加させたい場合には、作業操作中にその都度パワーモードスイッチを操作する必要があるためオペレータの負担となってしまうという点も問題であった。

これに対して本実施の形態においては、操作レバー装置５０からの信号路に対して独立した信号路５８ａを有し、操作レバー装置５０に設けられたレバースイッチ５８を備え、コントローラ４９は、操作レバー装置５０の操作中にレバースイッチ５８が操作されたときの操作レバー装置５０から出力される操作信号に基づいて、通常運転時より油圧アクチュエータ２３，３２，３４，３６の出力を増加させる運転（高出力運転）に切り換えるための出力アップ条件を設定し、圧力センサ５３ａ，５３ｂにより検出された操作レバー装置５０から出力される操作信号が出力アップ条件を満たした場合には、油圧ポンプ４１の吸収馬力が通常運転時よりも増加するように高出力運転用のＰ−Ｑ等馬力曲線に従ってエンジン２２またはエンジン２２により駆動される可変容量型の油圧ポンプ４１を制御するように構成したので、オペレータによる操作の負担を低減しつつ、オペレータが要求する作業でのみ適切に力や速度を増加させることができる。

＜第２の実施の形態＞
本発明の第２の実施の形態を図１３を参照しつつ説明する。本実施の形態では第１の実施の形態との相違点についてのみ説明するものとし、図面において第１の実施の形態と同様の部材には同じ符号を付し、説明を省略する。

本実施の形態は、第１の実施の形態の出力アップ率に代えてエンジン回転数増分値を設定し、エンジンの回転数を制御するためのエンジン回転数指令値にエンジン回転数の増加分を加算することにより、エンジンにより駆動される油圧ポンプの吸収馬力を制御するよう構成したものである。

すなわち、本実施の形態においては、第１の実施に形態の図９及び図１０に示した設定画面（例えば、手順２−５、手順３−８）において、高出力運転時にエンジン回転数を増加させるためのエンジン回転数増分値を設定している。

図１３は、本実施の形態におけるコントローラからエンジンの図示しないエンジン回転数制御部に出力される制御信号の演算処理機能を示す機能ブロック図である。

図１３において、コントローラ４９の演算処理機能４９ｃは、まず、目標エンジン回転数の演算を行い、目標エンジン回転数指令値６０ｃを演算する。続いて、オートパワーアップ制御が無効である場合には、選択部６５ｃによって値「０」（ゼロ）の回転数増分値６３ｃが選択されて加算機能部７０ｃに入力されるので、目標エンジン回転数指令値６０ｃがそのままエンジン２２にエンジン回転数指令値として出力される。また、オートパワーアップ制御が有効であって、かつ、出力アップ条件を満たさない場合には、選択部６４ｃ，６５ｃによって値「０」（ゼロ）の回転数増分値６２ｃが選択されて加算機能部７０ｃに入力されるので、目標エンジン回転数指令値６０ｃがそのままエンジン２２への指令値として出力される。オートパワーアップ制御が有効であって、かつ、出力アップ条件を満たす場合には、出力アップ条件設定で設定したエンジン回転数増分値６１ｃが選択部６４ｃ，６５ｃによって選択されて加算機能部７０ｃに入力され、目標エンジン回転数指令値６０ｃにエンジン回転数増分値６１ｃが積算されて高出力運転時のエンジン回転数指令値としてエンジン２２へ出力される。

その他の構成は第１の実施の形態と同様である。

以上のように構成した本実施の形態においても第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

＜第３の実施の形態＞
本発明の第３の実施の形態を図１４及び図１５を参照しつつ説明する。本実施の形態では第１の実施の形態との相違点についてのみ説明するものとし、各図面において第１の実施の形態と同様の部材には同じ符号を付し、説明を省略する。

本実施の形態は、圧力センサにより検出された操作レバー装置の操作量に加え、油圧ポンプの吐出圧を検出する圧力センサからの検出値に基づいて、出力アップ条件を設定するように構成したものである。

図１４は、本実施の形態に係る油圧回路システムの要部を本発明の関連構成とともに抜き出して模式的に示す図である。

図１４において、油圧回路システム４０Ａは、油圧ショベル１００全体の動作を制御するコントローラ４９Ａから信号路２２ａを介して入力される制御信号に基づいて動作するエンジン２２によって駆動される可変容量型の油圧ポンプ４１と、エンジン２２によって駆動される固定容量型のパイロットポンプ４４と、パイロットポンプ４４からポンプトルク制御電磁弁４５を介して入力されるパイロット圧（制御信号）に基づいて、油圧ポンプ４１の傾転角（吐出流量）を制御するレギュレータ４６と、コントローラ４９Ａから信号路４５ａを介して入力される制御信号に基づいて、レギュレータ４６に入力される制御信号（パイロット圧）を制御するポンプトルク制御電磁弁４５と、エンジン２２によって駆動される油圧ポンプ４１から各油圧アクチュエータ１１，２３，３２，３４，３６（図１４では油圧アクチュエータ４３ａ，４３ｂで代替的に表現する）に供給される作動油の方向及び流量を制御するコントロールバルブ（流量制御弁）４２とを備えている。また、油圧ポンプ４１からコントロールバルブ４２に供給される圧油の流路には、油圧ポンプ４１の吐出圧を検出する圧力センサ５３ｃが設けられており、検出結果は信号路５３ｈを介してコントローラ４９Ａに入力される。

本実施の形態においては、ブーム上げ操作量、ブーム下げ操作量、アーム引き操作量、アーム押し操作量、バケット掘削操作量、バケットダンプ操作量、左旋回操作量、及び右旋回操作量に加え、油圧ポンプの吐出圧に基づいて出力アップ条件を設定する場合を例示して説明する。

図１５は、オートパワーアップ制御における出力アップ条件の設定の具体例を示す図である。

図１５では、出力アップ条件の設定において対象となっている操作のうち、ブーム上げ操作、アーム引き操作、バケット掘削操作がなされて操作量が有意に存在しており（すなわち、予め操作量０（ゼロ）付近に定めた閾値であって、操作レバー装置５０が対応する方向に操作されているかどうかを判定する閾値を超えている場合であり）、その他の操作（ブーム下げ操作、アーム押し操作、バケットダンプ操作、左右の旋回操作）がなされずに操作量が無い場合（非操作の場合）であり、かつ、ポンプ圧が生じている場合を例示している。なお、図１５では操作量が無い操作のうち（左右）旋回操作を代表して示し、他の操作については図示を省略する。

レバースイッチ５８の設定スイッチとしての機能が有効になっている場合において、オペレータが図１５に示すアクチュエータの操作を行っている状態でのある時点でレバースイッチ５８を操作することにより出力アップ条件が生成され設定される。この例でのレバースイッチ５８操作時の各操作量及び油圧ポンプの吐出圧は、ブーム上げ操作量＝Ｐｉ＿ｂｏｏｍ、アーム引き操作量＝Ｐｉ＿ａｒｍ、バケット掘削操作量＝Ｐｉ＿ｂｕｋｅｃｔ、ポンプ圧＝Ｐｐｕｍであり、その他の操作量は０（ゼロ）と判定されるので、生成される出力アップ条件は、ブーム上げ操作量≧Ｐｉ＿ｂｏｏｍかつアーム引き操作量≧Ｐｉ＿ａｒｍかつバケット掘削操作量≧Ｐｉ＿ｂｕｃｋｅｔかつポンプ圧≧Ｐｐｕｍとなる。なお、操作量が０（ゼロ）であって操作が行われていない（非操作）と判定された操作については、出力アップ条件には含めない。

その他の構成は第１の実施の形態と同様である。

以上のように構成した本実施の形態においても第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

また、出力アップ条件に油圧ポンプの吐出圧を加えたので、さらに精度良くオペレータが要求する作業でのみ適切に力や速度を増加させることができる。

＜第３の実施の形態の変形例＞
第３の実施の形態においては、圧力センサにより検出された操作レバー装置の操作量に加え、油圧ポンプの吐出圧を検出する圧力センサからの検出値に基づいて、出力アップ条件を設定するように構成したが、油圧ポンプの吐出圧以外の圧力に基づいて出力アップ条件を設定することも考えられる。

例えば、図１６及び図１７に示すように、圧力センサにより検出された操作レバー装置の操作量に加え、油圧アクチュエータの負荷圧を検出する圧力センサからの検出値に基づいて、出力アップ条件を設定するように構成してもよい。

図１６は、本変形例に係る油圧回路システムの要部を本発明の関連構成とともに抜き出して模式的に示す図である。図１６において、油圧回路システム４０Ｂのコントロールバルブ４２から各油圧アクチュエータ２３，３２，３４，３６（図１６では油圧アクチュエータ４３ａ，４３ｂで代替的に表現する）に供給される圧油の流路には、油圧アクチュエータ４３ａの負荷圧を検出する圧力センサ５３ｄ，５３ｅ設けられており、検出結果はそれぞれ信号路５３ｉ，５３ｊを介してコントローラ４９Ｂに入力される。

図１７は、オートパワーアップ制御における出力アップ条件の設定の具体例を示す図である。図１７では、図１５と同様に、出力アップ条件の設定において対象となっている操作のうち、ブーム上げ操作、アーム引き操作、バケット掘削操作がなされて操作量が有意に存在しており、その他の操作が非操作の場合であり、かつ、油圧アクチュエータ４３ａの負荷圧が生じている場合を例示している。なお、図１７では操作量が無い操作のうち（左右）旋回操作を代表して示し、他の操作については図示を省略する。

レバースイッチ５８の設定スイッチとしての機能が有効になっている場合において、オペレータが図１７に示すアクチュエータの操作を行っている状態でのある時点でレバースイッチ５８を操作することにより出力アップ条件が生成され設定される。この例でのレバースイッチ５８操作時の各操作量及び油圧ポンプの吐出圧は、ブーム上げ操作量＝Ｐｉ＿ｂｏｏｍ、アーム引き操作量＝Ｐｉ＿ａｒｍ、バケット掘削操作量＝Ｐｉ＿ｂｕｃｋｅｔ、アクチュエータ圧＝Ｐａｃｔであり、その他の操作量は０（ゼロ）と判定されるので、生成される出力アップ条件は、ブーム上げ操作量≧Ｐｉ＿ｂｏｏｍかつアーム引き操作量≧Ｐｉ＿ａｒｍかつバケット掘削操作量≧Ｐｉ＿ｂｕｃｋｅｔかつアクチュエータ圧≧Ｐａｃｔとなる。なお、操作量が０（ゼロ）であって操作が行われていない（非操作）と判定された操作については、出力アップ条件には含めない。

以上のように構成した本変形例においても第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。また、出力アップ条件に油圧アクチュエータの負荷圧を加えたので、さらに精度良くオペレータが要求する作業でのみ適切に力や速度を増加させることができる。

次に上記の各実施の形態の特徴について説明する。

（１）上記の実施の形態では、原動機（例えば、エンジン２２）と、前記原動機により駆動される１つ以上の可変容量型の油圧ポンプ４１と、前記油圧ポンプから吐出される圧油により駆動される１つ以上の油圧アクチュエータ（例えば、ブームシリンダ３２、アームシリンダ３４、バケットシリンダ３６、旋回モータ２３、及び左右の走行モータ１１）と、操作装置（例えば、操作レバー装置５０）の操作量に応じて前記油圧ポンプから前記１つ以上の油圧アクチュエータに供給される圧油の流量をそれぞれ制御する流量制御弁（例えば、コントロールバルブ４２）と、前記操作装置から出力される操作信号を検出する操作量検出装置（例えば、圧力センサ５３ａ，５３ｂ）と、前記油圧ポンプの動作を前記油圧ポンプの吸収馬力が所定の値になるように前記油圧ポンプにおける吐出圧と吐出流量の関係を示した特性線に従って制御するコントローラとを備えた建設機械において、前記操作装置からの信号路に対して独立した信号路を有し、前記操作装置に設けられた設定スイッチ（例えば、レバースイッチ５８）を備え、前記コントローラは、前記操作装置の操作中に前記設定スイッチが操作されたときの前記操作装置から出力される操作信号に基づいて、前記油圧アクチュエータの出力を増加させる運転に切り換えるための動作タイミングを設定し、前記操作量検出装置により検出された前記操作装置から出力される操作信号に基づき前記設定スイッチにより設定された前記動作タイミングであると判断した場合に、前記油圧ポンプの吸収馬力が増加するように前記特性線を前記所定の出力値を増加させた出力増加特性線に切り換え、前記出力増加特性線に基づいて前記原動機及び前記油圧ポンプの一方を制御するものとした。

これにより、オペレータによる操作の負担を低減しつつ、オペレータが要求する作業でのみ適切に力や速度を増加させることができ、作業時の力や作業速度の無駄な増加を抑制することができる。

（２）また、上記の実施の形態では、（１）の建設機械において、前記コントローラは、前記操作装置から出力される操作信号に基づき前記動作タイミングであると判断した場合に、前記油圧ポンプの吐出流量を増加させて前記油圧ポンプの吸収馬力を増加させるものとした。

（３）また、上記の実施の形態では、（１）の建設機械において、前記コントローラは、前記操作装置から出力される操作信号に基づき前記動作タイミングであると判断した場合に、前記原動機の回転数を増加させて前記油圧ポンプの吸収馬力を増加させるものとした。

（４）また、上記の実施の形態では、（１）の建設機械において、前記出力増加特性線の吸収馬力の前記所定の値に対する増加割合を設定する設定装置を備えたものとした。

（５）また、上記の実施の形態では、（１）の建設機械において、前記油圧ポンプの吐出圧を検出する吐出圧検出装置を備え、
前記コントローラは、前記操作装置の操作中に前記設定スイッチが操作されたときの前記操作装置から出力される操作信号および前記油圧ポンプの吐出圧に基づいて前記動作タイミングを設定するものとした。

これにより、さらに精度良くオペレータが要求する作業でのみ適切に力や速度を増加させることができる。

（６）また、上記の実施の形態では、（１）の建設機械において、前記油圧アクチュエータの負荷圧を検出する供給圧検出装置を備え、
前記コントローラは、前記操作装置の操作中に前記設定スイッチが操作されたときの前記操作装置から出力される操作信号および前記油圧アクチュエータの付加圧に基づいて前記動作タイミングを設定するものとした。

これにより、さらに精度良くオペレータが要求する作業でのみ適切に力や速度を増加させることができる。

＜付記＞
なお、上記の実施の形態においては、エンジン等の原動機で油圧ポンプを駆動する一般的な油圧ショベルを例に挙げて説明したが、油圧ポンプをエンジン及びモータで駆動するハイブリッド式の油圧ショベルや、油圧ポンプをモータのみで駆動する電動式の油圧ショベル等にも本発明が適用可能であることは言うまでもない。

また、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内の様々な変形例や組み合わせが含まれる。また、本発明は、上記の実施の形態で説明した全ての構成を備えるものに限定されず、その構成の一部を削除したものも含まれる。また、上記の各構成、機能等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等により実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。

１０…下部走行体、１１…走行モータ、２０…上部旋回体、２１…旋回フレーム、２２…エンジン、２３…旋回モータ、３０…フロント装置（フロント作業機）、３１…ブーム、３２…ブームシリンダ、３３…アーム、３４…アームシリンダ、３５…バケット、３６…バケットシリンダ、４０…油圧回路システム、４０Ａ…油圧回路システム、４０Ｂ…油圧回路システム、４１…油圧ポンプ、４２…コントロールバルブ（流量制御弁）、４２…コントロールバルブ、４３ａ，４３ｂ…油圧アクチュエータ、４４…パイロットポンプ、４５…ポンプトルク制御電磁弁、４６…レギュレータ、４９，４９Ａ，４９Ｂ…コントローラ、４９ａ〜４９ｃ…演算処理機能、５０…操作レバー装置（操作装置）、５３ａ，５３ｂ…圧力センサ（操作量検出装置）、５３ｃ〜５３ｅ…圧力センサ、５３ｆ〜５３ｊ，５５ａ，５６ｅ，５８ａ…信号路、５５…モニタ（表示装置）、５６…操作スイッチ、５６ａ，５６ｂ…方向指示ボタン、５６ｃ…決定ボタン、５６ｄ…キャンセルボタン、５７…運転室（キャブ）、５８…レバースイッチ（設定スイッチ）、６０…基準ポンプトルク指令値、６０ｃ…目標エンジン回転数指令値、６１ａ，６１ｂ…出力アップ率、６１ｃ…エンジン回転数増分値、６２ｃ，６３ｃ…回転数増分値、６４ａ，６４ｂ，６４ｃ，６５ａ，６５ｂ，６５ｃ…選択部、７０…積算機能部、７０ｃ…加算機能部、７１…最大値選択器能、１００…油圧ショベル

Claims (6)

1. 原動機と、
   前記原動機により駆動される可変容量型の油圧ポンプと、
   前記油圧ポンプから吐出される圧油により駆動される油圧アクチュエータと、
   操作装置の操作量に応じて前記油圧ポンプから前記油圧アクチュエータに供給される圧油の流量をそれぞれ制御する流量制御弁と、
   前記操作装置から出力される操作信号を検出する操作量検出装置と、
   前記油圧ポンプの動作を前記油圧ポンプの吸収馬力が所定の値になるように前記油圧ポンプにおける吐出圧と吐出流量の関係を示した特性線に従って制御するコントローラとを備えた建設機械において、
   前記操作装置に設けられ、前記油圧アクチュエータの出力を通常運転よりも増加させる高出力運転に切り換えるための切換条件を設定するための設定スイッチを備え、
   前記コントローラは、前記設定スイッチがオン操作されたときに前記操作量検出装置により検出された、前記操作装置の操作信号に基づいて前記切換条件を設定すると共に、前記操作量検出装置により検出された前記操作装置の操作信号が前記切換条件を満たしたと判断した場合には、前記油圧ポンプの吸収馬力が増加するように前記特性線を前記所定の値を増加させた出力増加特性線に切り換え、前記出力増加特性線に基づいて前記原動機又は前記油圧ポンプを制御することを特徴とする建設機械。
2. 請求項１記載の建設機械において、
   前記コントローラは、前記操作装置の操作信号が前記切換条件を満たしたと判断した場合には、前記油圧ポンプの吐出流量を増加させて前記油圧ポンプの吸収馬力を増加させることを特徴とする建設機械。
3. 請求項１記載の建設機械において、
   前記コントローラは、前記操作装置の操作信号が前記切換条件を満たしたと判断した場合には、前記原動機の回転数を増加させて前記油圧ポンプの吸収馬力を増加させることを特徴とする建設機械。
4. 請求項１記載の建設機械において、
   前記出力増加特性線の吸収馬力の前記所定の値に対する増加割合を設定する設定装置を備えたことを特徴とする建設機械。
5. 請求項１記載の建設機械において、
   前記油圧ポンプの吐出圧を検出する吐出圧検出装置を備え、
   前記コントローラは、前記操作装置の操作中に前記設定スイッチが操作されたときの前記操作装置の操作信号および前記油圧ポンプの吐出圧に基づいて前記切換条件を設定することを特徴とする建設機械。
6. 請求項１記載の建設機械において、
   前記油圧アクチュエータの負荷圧を検出する供給圧検出装置を備え、
   前記コントローラは、前記操作装置の操作中に前記設定スイッチが操作されたときの前記操作装置の操作信号および前記油圧アクチュエータの付加圧に基づいて前記切換条件を設定することを特徴とする建設機械。

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