JP2022033071A - 作業機 - Google Patents
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Abstract
Description
作業機は、斜板の角度に応じて吐出する作動油の流量を変更可能な走行ポンプと、前記走行ポンプが吐出した作動油により回転可能で、且つ、回転速度が第1速度と前記第1速度よりも高い第2速度とに切換可能な走行モータと、前記走行モータの回転速度を前記第1速度にする第1状態と、前記走行モータの回転速度を前記第2速度にする第2状態に切換可能な走行切換弁と、操作装置と、前記操作装置の操作に応じて前記走行ポンプの前記斜板の角度を変更可能な操作弁と、前記操作弁の上流側又は下流側にて当該操作弁に接続される作動弁と、前記第2状態から前記第1状態に切り換える際に、前記作動弁を制御する制御信号を設定値よりも低い低減値に低下させてから復帰させる制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記設定値から低減値に達するまでの低減区間において、前記低減区間の始点から前記低減区間の途中までの制御信号の第1低下速度を、前記低減区間の中途から終点までの制御信号の第2低下速度よりも大きくする。
前記設定部は、前記第2状態から前記第1状態に切り切り換えた際の前記走行負荷に基づいて、前記第1ラインと前記第2ラインとの境界である変曲点の制御信号の値を変更する。
前記設定部は、前記走行負荷が大きい場合には前記変曲点の制御信号の値を前記設定値側にシフトし、前記走行負荷が小さい場合には前記変曲点の制御信号の値を前記低減値側にシフトする。
作業機は、原動機と、斜板の角度に応じて吐出する作動油の流量を変更可能な走行ポンプと、前記走行ポンプが吐出した作動油により回転可能で、且つ、回転速度が第1速度と前記第1速度よりも高い第2速度とに切換可能な走行モータと、前記走行モータの回転速度を前記第1速度にする第1状態と、前記走行モータの回転速度を前記第2速度にする第2状態に切換可能な走行切換弁と、操作装置と、前記操作装置の操作に応じて前記走行ポンプの前記斜板の角度を変更可能な操作弁と、前記操作弁の上流側又は下流側に配置された作動弁と、前記第2状態から前記第1状態に切り換える際に、前記作動弁を制御する制御信号を設定値よりも高い増加値に増加させてから復帰させる制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記設定値から増加値に達するまでの増加区間において、前記増加区間の始点から前記増加区間の途中までの制御信号の第1増加速度を、前記増加区間の中途から終点までの制御信号の第2増加速度よりも大きくする。
前記設定部は、前記第2状態から前記第1状態に切り切り換えた際の前記走行負荷に基づいて、前記第1ラインと前記第2ラインとの境界である変曲点の制御信号の値を変更する。
前記制御装置は、前記制御信号が前記増加値に達した後、当該制御信号を復帰させる場合において、前記復帰時における単位時間当たりの復帰量を、前記第2増加速度の単位時間当たりの第2増加量よりも大きくする。
図4は、本発明に係る作業機の側面図を示している。図4では、作業機の一例として、コンパクトトラックローダを示している。但し、本発明に係る作業機はコンパクトトラックローダに限定されず、例えば、スキッドステアローダ等の他の種類のローダ作業機であってもよい。また、ローダ作業機以外の作業機であってもよい。
作業装置4は、ブーム10と、作業具11と、リフトリンク12と、制御リンク13と、ブームシリンダ14と、バケットシリンダ15とを有している。
リフトリンク12、制御リンク13及びブームシリンダ14は、左側と右側の各ブーム10に対応して機体2の左側と右側にそれぞれ設けられている。
リフトリンク12は、各ブーム10の基部の後部に、縦向きに設けられている。このリフトリンク12の上部(一端側)は、各ブーム10の基部の後部寄りに枢支軸16(第1枢支軸)を介して横軸回りに回転自在に枢支されている。また、リフトリンク12の下部(他端側)は、機体2の後部寄りに枢支軸17(第2枢支軸)を介して横軸回りに回転自在に枢支されている。第2枢支軸17は、第1枢支軸16の下方に設けられている。
左側のブーム10の前部には、接続部材50が設けられている。接続部材50は、予備アタッチメントに装備された油圧機器と、ブーム10に設けられたパイプ等の第1管材とを接続する装置である。具体的には、接続部材50の一端には、第1管材が接続可能で、他端には、予備アタッチメントの油圧機器に接続された第2管材が接続可能である。これにより、第1管材を流れる作動油は、第2管材を通過して油圧機器に供給される。
左側及び右側の各走行装置(第1走行装置、第2走行装置)5は、本実施形態ではクローラ型(セミクローラ型を含む)の走行装置が採用されている。なお、前輪及び後輪を有する車輪型の走行装置を採用してもよい。
次に、作業機の油圧システムについて説明する。
図1に示すように、作業機の油圧システムは、走行装置5を駆動することが可能である。作業機の油圧システムは、第1走行ポンプ53Lと、第2走行ポンプ53Rと、第1走行モータ36Lと、第2走行モータ36Rとを備えている。
第1走行モータ36Lは、機体2の左側に設けられた走行装置5の駆動軸に動力を伝達するモータである。第1走行モータ36Lは、第1走行ポンプ53Lから吐出した作動油により回転が可能であり、作動油の流量によって、回転速度(回転数)を変更することができる。第1走行モータ36Lには、斜板切換シリンダ37Lが接続され、当該斜板切換シリンダ37Lを一方側或いは他方側に伸縮させることによっても第1走行モータ36Lの回転速度(回転数)を変更することができる。即ち、斜板切換シリンダ37Lを収縮した場合には、第1走行モータ36Lの回転数は低速(第1速度)に設定され、斜板切換シリンダ37Lを伸長した場合には、第1走行モータ36Lの回転数は高速(第2速度)に設定される。つまり、第1走行モータ36Lの回転数は、低速側である第1速度と、高速側である第2速度とに変更が可能である。
第1切換弁71Lは、第1走行モータ36Lの斜板切換シリンダ37Lに油路を介して接続されていて、第1位置71L1及び第2位置71L2に切り換わる二位置切換弁である。第1切換弁71Lは、第1位置71L1である場合、斜板切換シリンダ37Lを収縮し、第2位置71L2である場合、斜板切換シリンダ37Lを伸長する。
第2切換弁72は、第1切換弁71L及び第2切換弁71Rを切り換える電磁弁であって、励磁により第1位置72aと第2位置72bとに切り換え可能な二位置切換弁である。第2切換弁72、第1切換弁71L及び第2切換弁71Rは、油路41により接続されている。第2切換弁72は、第1位置72aである場合に第1切換弁71L及び第2切換弁71Rを第1位置71L1、71R1に切り換え、第2位置72bである場合に第1切換弁71L及び第2切換弁71Rを第2位置71L2、71R2に切り換える。
走行モータにおける第1速度と、第2速度との切換は、切換部によって行うことができる。切換部は、例えば、制御装置60に接続された切換スイッチ61であり、作業者等が操作することができる。切換部(切換スイッチ61)は、第1速度(第1状態)から第2速度(第2状態)に切り換える増速と、第2速度(第2状態)から第1速度(第1状態)に切り換える減速とのいずれかに切り換えることができる。
さて、作業機の油圧システムは、第1油圧ポンプP1と、第2油圧ポンプP2、操作装置54とを備えている。第1油圧ポンプP1は、原動機32の動力によって駆動するポンプであって、定容量型のギヤポンプによって構成されている。第1油圧ポンプP1は、タンク22に貯留された作動油を吐出可能である。特に、第1油圧ポンプP1は、主に制御に用いる作動油を吐出する。説明の便宜上、作動油を貯留するタンク22のことを作動油タンクということがある。また、第1油圧ポンプP1から吐出した作動油のうち、制御用として用いられる作動油のことをパイロット油、パイロット油の圧力のことをパイロット圧ということがある。
操作レバー59は、操作弁55に支持され、左右方向(機体幅方向)又は前後方向に揺動する操作レバーである。即ち、操作レバー59は、中立位置Nを基準とすると、中立位置Nから右方及び左方に操作可能であると共に、中立位置Nから前方及び後方に操作可能である。言い換えれば、操作レバー59は、中立位置Nを基準に少なくとも4方向に揺動することが可能である。尚、説明の便宜上、前方及び後方の双方向、即ち、前後方向のことを第1方向という。また、右方及び左方の双方向、即ち、左右方向(機体幅方向)のことを第2方向ということがある。
走行油路45は、第1走行油路45a、第2走行油路45b、第3走行油路45c、第4走行油路45dと、第5走行油路45eとを有している。第1走行油路45aは、走行ポンプ53Lの前進用受圧部53aに接続された油路である。第2走行油路45bは、走行ポンプ53Lの後進用受圧部53bに接続された油路である。第3走行油路45cは、走行ポンプ53Rの前進用受圧部53aに接続された油路である。第4走行油路45dは、走行ポンプ53Rの後進用受圧部53bに接続された油路である。第5走行油路45eは、操作弁55、第1走行油路45a、第2走行油路45b、第3走行油路45c、第4走行油路45dを接続する油路である。
すなわち、操作レバー59を左斜め前方に揺動操作すると該操作レバー59の揺動角度に対応した速度で作業機1が前進しながら左旋回し、操作レバー59を右斜め前方に揺動操作すると該操作レバー59の揺動角度に対応した速度で作業機1が前進しながら右旋回し、操作レバー59を左斜め後方に揺動操作すると該操作レバー59の揺動角度に対応した速度で作業機1が後進しながら左旋回し、操作レバー59を右斜め後方に揺動操作すると該操作レバー59の揺動角度に対応した速度で作業機1が後進しながら右旋回する。
図2Aは、走行モータを第1速度から第2速度に増速する場合の制御信号の設定値、低減値と、走行モータの切換との関係を示した図である。図2Aの制御信号を示す縦軸においては、原点側が値が低く、原点から離れるにしたがって値が高くなっている。
図2Bに示すように、制御装置60は、時点Q31において、切換スイッチ(切換SW)61が操作され、当該制御装置60は、第2状態(第2速度)から第1状態(第1速度)にする指令(1速指令)を取得したとする。制御装置60は、1速指令を取得すると、比例弁69に出力する制御信号の出力値W11を、設定値W12よりも低い所定値(低減値)W14まで低下させる。
図1に示すように、制御装置60は、設定部60Aと、制御部60Bとを有している。設定部60A及び制御部60Bは、制御装置60に設けられた電気電子回路、当該制御装置60に格納されたプログラム等から構成されている。
設定部60Aは、2速指令に固定されている場合、作業機の車速、原動機回転数の実回転数に応じて設定値W12を設定する。
図1に示すように、走行負荷は、例えば、循環油路57h、57iに設けられた走行ポンプ圧検出装置80によって検出した走行ポンプ圧Vによって検出することが可能である。具体的には、走行ポンプ圧検出装置80は、第1圧力検出装置80a、第2圧力検出装置80b、第3圧力検出装置80c、第4圧力検出装置80dを含んでいる。第1圧力検出装置80aは、循環油路57hにおいて、左走行モータ36Lの第1ポートP11側に設けられ、第1ポートP11側の走行ポンプ圧Vを第1走行ポンプ圧V1として検出する。第2圧力検出装置80bは、循環油路57hにおいて、左走行モータ36Lの第2ポートP12側に設けられ、第2ポートP12側の走行ポンプ圧Vを第2走行ポンプ圧V2として検出する。第3圧力検出装置80cは、循環油路57iにおいて、右走行モータ36Rの第3ポートP13側に設けられ、第3ポートP13側の走行ポンプ圧Vを第3走行ポンプ圧V3として検出する。第4圧力検出装置80dは、循環油路57iにおいて、右走行モータ36Rの第4ポートP14側に設けられ、第4ポートP14側の走行ポンプ圧Vを第4走行ポンプ圧V4として検出する。
例えば、設定部60Aは、走行負荷が基準よりも大きい場合は、当該走行負荷が基準よりも大きくなるにつれて、変曲値W25を設定値W12側にシフトするシフト量を大きく(偏差を小さく)する。また、設定部60Aは、走行負荷が基準よりも小さい場合は、当該走行負荷が基準よりも小さくなるにつれて、変曲値W25を低減値W14側にシフトするシフト量を小さく(偏差を大きく)する。
上述した実施形態では、第1ラインL1及び第2ラインL2によって出力値W11を低下させていたが、当該出力値W11を低下させる制御(ショック低減制御)を行うにあたっては、走行負荷を参照し、走行負荷が予め定められた閾値以上である場合には、制御部60Bによって、第1ラインL1と第2ラインL2に基づいて、第1低下速度及び第2低下速度を制御してもよい。つまり、走行モータを第2速度から第1速度に減速する切換が行われた場合、制御装置60は、走行負荷を参照して、当該走行負荷が閾値以上で大きいと判断した場合には、設定部60Aによる第1低下速度及び第2低下速度の設定、変更を行った後に、比例弁69の制御を行う。
図2Bに示すように、制御装置60(制御部60B)は、時点Q32において、出力値W11が所定値(低減値)W14に達すると、出力値W11を設定値W12に復帰させる。出力値W11を設定値W12に復帰させるに際して、制御装置60(制御部60B)は、復帰時における単位時間当たりの復帰量を、第2低下速度の単位時間当たりの第2低下量よりも大きくする。言い換えれば、出力値W11を設定値W12に復帰させる復帰区間T32の復帰ラインL3の傾きを、第2低下速度を示す第2ラインL2の傾きよりも緩やかにする。
設定部60Aは、第2状態から第1状態に切り切り換えた際の走行負荷に基づいて、第1ラインL1と第2ラインL2との境界である変曲点P25の制御信号の値W25を変更する。これによれば、走行負荷によって制御信号の値W25を変更することによって、変速時(減速時)の応答性を低下させることなく、変速ショックを低減することができる。
設定部60Aは、走行負荷が大きい場合には変曲点P25の制御信号の値W25を設定値W12側にシフトし、走行負荷が小さい場合には変曲点P25の制御信号の値W25を低減値W14側にシフトする。これによれば、変速時(減速時)において、走行ポンプ53L、53Rが作動する応答性を確保しつつ、変速ショックを低減することができる。
上述した実施形態では、作動弁69を操作弁55の上流側(吐出油路40)に設けていたが、これに代えて、操作弁55の下流側(走行油路45)に設けてもよい。例えば、第5走行油路45eの中途部に作動弁69を設けてもよいし、図3に示すように、第1走行油路45a、第2走行油路45b、第3走行油路45c、第4走行油路45dのそれぞれから油路51を分岐させ、油路51に可変リリーフ弁、電磁比例弁などの作動弁69を設けてもよい。
設定部60Aは、第2状態から第1状態に切り切り換えた際の走行負荷に基づいて、第1ラインL1と第2ラインL2との境界である変曲点P25の制御信号の値を変更する。
設定部60Aは、走行負荷が大きい場合には変曲点P25の制御信号の値を設定値W12側にシフトし、走行負荷が小さい場合には変曲点P25の制御信号の値を増加値W14側にシフトする。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
走行モータは、第1速度、第2速度との間に中立(ニュートラル)を有するモータであってもよい。
上述したように、第2速度(第2状態)は、第1速度(第1状態)よりも速ければよいため、作業機1は、変速段が2段に限定されず、多段(複数段)であっても適用が可能である。
34 :走行切換弁
36L :左走行モータ(第1走行モータ)
36R :右走行モータ(第2走行モータ)
53L :第1走行ポンプ(走行ポンプ)
53R :第2走行ポンプ(走行ポンプ)
60 :制御装置
60A :設定部
60B :制御部
69 :比例弁(作動弁)
L1 :第1ライン
L10 :低減ライン
L2 :第2ライン
L3 :復帰ライン
Claims (14)
- 斜板の角度に応じて吐出する作動油の流量を変更可能な走行ポンプと、
前記走行ポンプが吐出した作動油により回転可能で、且つ、回転速度が第1速度と前記第1速度よりも高い第2速度とに切換可能な走行モータと、
前記走行モータの回転速度を前記第1速度にする第1状態と、前記走行モータの回転速度を前記第2速度にする第2状態に切換可能な走行切換弁と、
操作装置と、
前記操作装置の操作に応じて前記走行ポンプの前記斜板の角度を変更可能な操作弁と、
前記操作弁の上流側又は下流側にて当該操作弁に接続される作動弁と、
前記第2状態から前記第1状態に切り換える際に、前記作動弁を制御する制御信号を設定値よりも低い低減値に低下させてから復帰させる制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、前記設定値から低減値に達するまでの低減区間において、前記低減区間の始点から前記低減区間の途中までの制御信号の第1低下速度を、前記低減区間の中途から終点までの制御信号の第2低下速度よりも大きくする作業機。 - 前記制御装置は、
単位時間当たりの第1低下量が一定で且つ前記始点から前記途中までの前記第1低下速度を示す第1ラインと、単位時間当たりの第2低下量が前記第1低下量よりも小さく且つ一定で且つ前記途中から前記終点までの前記第2低下速度を示す第2ラインとを設定する設定部と、
前記設定部で設定された前記第1ライン及び第2ラインに基づいて、前記第1低下速度及び前記第2低下速度を制御する制御部と、
を有している請求項1に記載の作業機。 - 前記制御部は、走行負荷が予め定められた閾値以上である場合には、前記第1ラインと前記第2ラインに基づいて、前記第1低下速度及び前記第2低下速度を制御する請求項2に記載の作業機。
- 前記設定部は、前記第2状態から前記第1状態に切り切り換えた際の前記走行負荷に基づいて、前記第1ラインと前記第2ラインとの境界である変曲点の制御信号の値を変更する請求項3に記載の作業機。
- 前記設定部は、前記走行ポンプから吐出した作動油の圧力のうち、最も高い作動油の圧力を前記走行負荷として採用する請求項3又は4に記載の作業機。
- 前記設定部は、前記走行負荷が大きい場合には前記変曲点の制御信号の値を前記設定値側にシフトし、前記走行負荷が小さい場合には前記変曲点の制御信号の値を前記低減値側にシフトする請求項4に記載の作業機。
- 前記制御装置は、前記制御信号が前記低減値に達した後、当該制御信号を復帰させる場合において、前記復帰時における単位時間当たりの復帰量を、前記第2低下速度の単位時間当たりの第2低下量よりも大きくする請求項1~6のいずれかに記載の作業機。
- 原動機と、
斜板の角度に応じて吐出する作動油の流量を変更可能な走行ポンプと、
前記走行ポンプが吐出した作動油により回転可能で、且つ、回転速度が第1速度と前記第1速度よりも高い第2速度とに切換可能な走行モータと、
前記走行モータの回転速度を前記第1速度にする第1状態と、前記走行モータの回転速度を前記第2速度にする第2状態に切換可能な走行切換弁と、
操作装置と、
前記操作装置の操作に応じて前記走行ポンプの前記斜板の角度を変更可能な操作弁と、
前記操作弁の上流側又は下流側に配置された作動弁と、
前記第2状態から前記第1状態に切り換える際に、前記作動弁を制御する制御信号を設定値よりも高い増加値に増加させてから復帰させる制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、前記設定値から増加値に達するまでの増加区間において、前記増加区間の始点から前記増加区間の途中までの制御信号の第1増加速度を、前記増加区間の中途から終点までの制御信号の第2増加速度よりも大きくする作業機。 - 前記制御装置は、
単位時間当たりの第1増加量が一定で且つ前記始点から前記途中までの前記第1増加速度を示す第1ラインと、単位時間当たりの第2増加量が前記第1増加量よりも小さく且つ一定で且つ前記途中から前記終点までの前記第2増加速度を示す第2ラインとを設定する設定部と、
前記設定部で設定された前記第1ライン及び第2ラインに基づいて、前記第1増加速度及び前記第2増加速度を制御する制御部と、
を有している請求項8に記載の作業機。 - 前記制御部は、走行負荷が予め定められた閾値以上である場合には、前記第1ラインと前記第2ラインに基づいて、前記第1増加速度及び前記第2増加速度を制御する請求項9に記載の作業機。
- 前記設定部は、前記第2状態から前記第1状態に切り切り換えた際の前記走行負荷に基づいて、前記第1ラインと前記第2ラインとの境界である変曲点の制御信号の値を変更する請求項10に記載の作業機。
- 前記設定部は、前記走行ポンプから吐出した作動油の圧力のうち、最も高い作動油の圧力を前記走行負荷として採用する請求項10又は11に記載の作業機。
- 前記設定部は、前記走行負荷が大きい場合には前記変曲点の制御信号の値を前記設定値側にシフトし、前記走行負荷が小さい場合には前記変曲点の制御信号の値を前記増加値側にシフトする請求項11に記載の作業機。
- 前記制御装置は、前記制御信号が前記増加値に達した後、当該制御信号を復帰させる場合において、前記復帰時における単位時間当たりの復帰量を、前記第2増加速度の単位時間当たりの第2増加量よりも大きくする請求項8~13のいずれかに記載の作業機。
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