JP4776487B2 - バックホーの油圧システム - Google Patents
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Description
このバックホーにあっては、左右の各走行装置を駆動する走行モータは高低2速に切換可能な斜板形可変容量油圧モータによって構成されており、該走行モータは、斜板切換シリンダを介して斜板を切り換えることにより、1速状態(低速状態、大容量状態)と2速状態(高速状態、小容量状態)とに切換自在とされている。
このシリンダ制御弁は、スプールの一端側に走行2速切換弁からの指令圧(パイロット圧)によって2速位置に切り換えられ、この走行2速切換弁は、パイロットポンプからの指令圧をシリンダ制御弁のスプール一端側に送る2速位置と、指令圧をドレンさせることでシリンダ制御弁のスプール一端側に指令圧を送らない1速位置とに切換自在とされており、走行2速切換弁を1速位置にした場合は通常はシリンダ制御弁はスプール他端側に設けたバネによって1速位置に切り換えられる。
該左右走行モータを1速状態に切り換える1速位置と2速状態に切り換える2速位置とに切り換え自在な電磁弁からなる走行2速切換弁を備えると共に、該走行2速切換弁を1速位置又は2速位置に切り換える制御装置を設け、
走行装置と対地作業装置に圧油を供給する第1ポンプと第2ポンプとを備え、非走行時において第1ポンプと第2ポンプからの圧油を合流して対地作業装置用の制御弁に供給する合流位置と、走行時において第1ポンプと第2ポンプからの圧油をそれぞれ独立して左右の走行装置用の制御弁に供給する独立供給位置とに切換可能な走独弁を備え、
第1ポンプから走独弁に至る吐出回路の圧を検出し且つ検出信号を前記制御装置に入力する第1の検出手段と、第2ポンプから走独弁に至る吐出回路の圧を検出し且つ検出信号を前記制御装置に入力する第2の検出手段と、走独弁が独立供給位置に切り換えられたことを検出し且つ検出信号を前記制御装置に入力する第3の検出手段とを備え、
走独弁が独立供給位置に切り換えられたことを第3の検出手段が検出し且つ第1の検出手段及び/又は第2の検出手段が所定圧以上の圧を検出したときに、走行2速切換弁を1速位置切り換える減速信号が制御装置から発信されることを特徴とする。
また、走行モータは斜板形可変容量油圧モータによって構成されていて斜板切換アクチュエータを介して斜板を切り換えることにより高速状態と低速状態とに切り換えられ、前記斜板切換アクチュエータを制御するアクチュエータ制御弁を設け、このアクチュエータ制御弁は、走行モータを1速状態に切り換える1速位置と、走行モータを2速状態に切り換える2速位置とに切換自在とされ、走行2速切換弁は、油圧ポンプからのパイロット圧をアクチュエータ制御弁に送ることで該アクチュエータ制御弁を2速位置に切り換える2速位置と、油圧モータからのパイロット圧をアクチュエータ制御弁に送らないことで該アクチュエータ制御弁を1速位置に切り換える1速位置とに切換自在とされており、且つこの走行2速切換弁は、走行2速操作手段を操作したときの2速切換指令信号によって2速位置に切り換えられると共に、該走行2速操作手段によって2速位置に切り換えられているときであっても、第1の検出手段及び/又は第2の検出手段が所定以上の圧を検出したときには1速位置に切り換えられるよう制御されるようにしてもよい。
図1において、1はバックホーであり、該バックホー1は下部の走行体2と、この走行体2上に上下方向の旋回軸心回りに全旋回可能に搭載された上部の旋回体3とから主構成されている。
走行体2はトラックフレーム4の左右両側に、油圧モータからなる走行モータ5によってクローラベルト6を循環回走するように構成されたクローラ式走行装置7を備えている。
旋回体3は、トラックフレーム4上に旋回軸心回りに回動自在に搭載された旋回台10と、旋回台10の前部に装備された対地作業装置(掘削作業装置)11と、旋回台10上に搭載されたキャビン12とを備えている。
また、旋回台10の前部には、該旋回台10から前方突出状に設けられた支持ブラケット14に上下方向の軸心回りに左右に揺動自在に支持されたスイングブラケット15が設けられ、このスイングブラケット15は油圧シリンダからなるスイングシリンダ16の伸縮によって左右に揺動操作される。
アーム18は、該アーム18とブーム17との間に介装されたアームシリンダ22を伸長させることにより後方側に揺動してクラウド動作(掻込動作)し、該アームシリンダ22を収縮させることにより前方側に揺動してダンプ動作する。
前記ブームシリンダ21、アームシリンダ22及びバケットシリンダ23はそれぞれ油圧シリンダによって構成されている。
図2において、V1は旋回モータ13を制御する旋回用制御弁、V2はドーザシリンダ9を制御するドーザ用制御弁、V3はスイングシリンダ16を制御するスイング用制御弁、V4は左側の走行モータ5を制御する左側走行用制御弁、V5は右側の走行モータ5を制御する右側走行用制御弁、V6はアームシリンダ22を制御するアーム用制御弁、V7はバケットシリンダ23を制御するバケット用制御弁、V8はブームシリンダ21を制御するブーム用制御弁、V9は対地作業装置11に別途取り付けられる油圧ブレーカ等の油圧アタッチメントを制御するSP用制御弁である。
旋回用制御弁V1、アーム用制御弁V6は、1本の操縦レバー26によって操作される操縦用パイロット弁PV3によって切換操作され、該操縦レバー26は運転席の左側方に配置されている。
左右の操縦レバー26,27はそれぞれ前後左右に傾動操作可能として設けられ、本実施の形態では、左側の操縦レバー26を左右に倒すと旋回台10が左右に旋回し、前後に倒すとアーム18がダンプ・クラウド動作するように対応する各制御弁V1,V6が操作され、右側の操縦レバー27を左右に倒すとバケット19がクラウド・ダンプ動作し、前後に倒すとブーム17が下げ・上げ動作するように対応する各制御弁V7,V8が操作される。
この油圧システムにおける圧油供給源としてのポンプは、第1ポンプP1と、第2ポンプP2と、第3ポンプP3と、第4ポンプP4とが備えられ、これらポンプP1,P2,P3,P4は旋回台10に搭載されたエンジンEによって駆動される。
第3ポンプP3と第4ポンプP4とは定容量形のギヤポンプによって構成され、第3ポンプP3は主として旋回モータ13とドーザシリンダ9とスイングシリンダ16とに使用され、第4ポンプP4はパイロット圧供給用に使用される。
この油圧システムにあっては、ブーム17、アーム18、バケット19等の作業負荷圧に応じて第1,2ポンプP1,P2の吐出量を制御して、負荷に必要とされる油圧動力を第1,2ポンプP1,P2から吐出させることで、動力の節約と操作性を向上することができるロードセンシングシステムが採用され、該ロードセンシングシステムは、アーム用制御弁V6、バケット用制御弁V7、ブーム用制御弁V8、SP用制御弁V9の主スプールの後に圧力補償弁CVがそれぞれ接続されたアフターオリフィス型が採用されている。
図中、V10はロードセンシングシステムにおけるアンロード弁、V11はロードセンシングシステムにおけるシステムリリーフ弁である。
また、走行、旋回、ドーザ、スイングの各セクションはオープン回路で構成されている。
第1ポンプP1と第2ポンプP2の吐出回路28,29には、直動スプール形のパイロット操作切換弁によって構成された走独弁V12が接続されている。
この走独弁V12は、第1ポンプP1の吐出回路28と第2ポンプP2の吐出回路29とを合流してブーム17,アーム18,バケット19,SP用の各制御弁V8,V6,V7,V9に圧油を供給する作業系供給回路30に接続させる合流位置31と、第1ポンプP1の吐出回路29を右側走行用制御弁V5に圧油を供給する走行右供給回路32に接続させ且つ第2ポンプP2の吐出回路29を左側走行用制御弁V4に圧油を供給する走行左供給回路33に接続させる独立供給位置34とに切換自在とされ、バネによって合流位置31に切り換えられ、走独切換回路35に立つパイロット圧によって独立供給位置34に切り換えられる。
また、この第3ポンプP3の吐出回路36の流路切換弁V13の上流側で且つスイング用制御弁V3の下流側には接続回路38が接続され、この接続回路38は前記作業系供給回路30に接続され、第3ポンプP3の吐出回路36と作業系供給回路30とが接続回路38によって接続され、該接続回路38には作業系供給回路30側から第3ポンプP3の吐出回路側への圧油の流れを阻止するチェック弁V14が介装されている。
弁操作検知回路45は、絞り50→旋回用制御弁V1→ドーザ用制御弁V2→スイング用制御弁V3→左側走行用制御弁V4→右側走行用制御弁V5→アーム用制御弁V6→バケット用制御弁V7→ブーム用制御弁V8→SP用制御弁V9を経てドレン回路dに接続されており、該弁操作検知回路45の絞り50と旋回用制御弁V1との間には圧力スイッチからなるAIスイッチ51が接続され、前記制御弁V1〜9のいずれかを中立位置から操作することにより弁操作検知回路45の一部が遮断されて該弁操作検知回路45に圧が立ち、この圧がAIスイッチ51によって検出されるように構成されている。
第1パイロット圧供給回路46は、バルブ操作回路52と走独切換回路35とに接続され、第1パイロット圧供給回路46のバルブ操作回路52及び走独切換回路35の接続点aの上流側には絞り53が介装されている。
第2パイロット圧供給回路47は、弁操作検知回路45の右側走行用制御弁V5の下流側で且つアーム用制御弁V6の上流側に接続され、該第2パイロット圧供給回路47には上流側から、絞り55と、弁操作検知回路45側から絞り55側への圧油の流通を阻止するチェック弁56とが順次介装されている。
この流路切換作動弁V17は、流路切換回路41を流れる圧油をドレン回路dに流すことにより流路切換弁V13にパイロット圧を供給しない非作動位置58と、流路切換回路41を流れるパイロット圧を流路切換弁V13に供給する作動位置59とに切換自在とされており、バネによって非作動位置58に切り換えられ、バルブ操作回路52に立つパイロット圧によって作動位置59に切り換えられる。
これによって、第1ポンプP1からの吐出油は右側走行用制御弁V5に供給され且つ第2ポンプP2からの吐出油は左側走行用制御弁V4に供給され、第1,2ポンプP1,P2からの吐出油はアーム18,バケット19,ブーム17,SP用の制御弁には供給されない。
なお、ブーム用制御弁V8を下げ操作している状態又はアーム18,バケット19,SP用の制御弁V6,V7,V9を操作している状態で、走行用制御弁V4,V5を操作した場合も同様である。
左右の各走行モータ5は、走行レバー24,25を前後一方に倒すことにより走行用制御弁V4,V5から一対の圧油供給回路60の一方及びカウンタバランス弁V18を介して一対のモータ駆動回路61の一方に圧油が供給されると共に他方のモータ駆動回路61,カウンタバランス弁V18及び他方の圧油供給回路60を介して排油され、走行レバー24,25を前後他方に倒すことにより走行用制御弁V4,V5から一対の圧油供給回路60の他方及びカウンタバランス弁V18を介して一対のモータ駆動回路61の他方に圧油が供給されると共に一方のモータ駆動回路61,カウンタバランス弁V18及び一方の圧油供給回路60を介して排油されることにより正逆転駆動される。
前記パイロット回路68は、走行2速切換弁V16からシリンダ制御弁V19に至る途中で分岐されて左右の走行モータ5のシリンダ制御弁V19のパイロットポートに接続されていて、左右のシリンダ制御弁V19に同時にパイロット圧が送られるように構成されている。
この走行2速切換弁V16の入力ポートfには第4ポンプP4の第2の吐出回路43が接続されており、該走行2速切換弁V16は、ソレノイドが消磁されているときには、バネによってパイロット回路68をドレン回路dに連通する1速位置69に切り換えられ、ソレノイドを励磁することにより、第4ポンプP4の吐出油をパイロット回路68に送る2速位置70に切り換えられる。
第1ポンプP1の吐出回路28及び第2ポンプP2の吐出回路29には、それぞれ回路の圧を検出する圧力センサからなる第1,2の検出手段73,74が接続されており、これら検出手段73,74からの検出信号は制御装置72に入力される。
この第3の検出手段75は、圧力センサからなり、走行レバー24,25を操作したときに走行用パイロット弁PV1,PV2から走行用制御弁V4,V5にパイロット圧を送る指令回路76に接続回路77を介して接続されており、左右のいずれかの走行レバー24,25を前後いずれかに操作されたことを検出する(走独弁V12が独立供給位置34に切り換えられたことを検出する)。
すなわち、走行2速操作手段71によって走行モータ5が2速状態に切り換えられて走行している最中に走行モータ5に所定以上の負荷が作用して該走行モータ5が1速状態に自動減速される場合において、第1,2の検出手段73,74が所定以上の圧を検出してから走行2速切換弁V16に減速信号を発信する場合の応答時間は速く、第1,2ポンプP1,P2の吐出回路28,29の圧が所定圧未満に落ちたときに走行モータ5を1速状態から2速状態に復帰させるべく走行2速切換弁V16に復帰信号を発信する場合の応答時間を遅くして走行2速切換弁V16の2速位置70への復帰を遅らせることにより(2速復帰ディレータイムを設けることにより)、走行モータ5が大容量状態に切り換わるに伴ってモータ駆動回路61の負荷圧が減少してもすぐには小容量状態には戻らず、走行モータ5の大容量状態を保持することができ、走行モータ5の容量変化に伴うハンチングに対して安定したシステムを構築することができる。
第1,2検出手段73,74が所定以上の圧を検出してから走行2速切換弁V16に減速信号を発信して走行モータ5を2速状態から1速状態に自動減速させる場合における第1,2の検出手段73,74の検出圧をXとし、
第1,2ポンプP1,P2の吐出回路28,29の圧が所定圧未満に落ちて復帰信号を発信して走行モータ5を1速状態から2速状態に復帰させる場合における第1,2の検出手段73,74の検出圧をYとすると、
X>Yとなるように第1,2検出手段73,74の検出圧を設定する(すなわち、走行モータ5を自動減速する場合の検出圧は高く、走行モータ5を2速状態に復帰させる場合の検出圧は低く設定する)ようにしてもよい。
また、第1,2の検出手段73,74の検出圧の設定、2速復帰ディレータイムはそれぞれ設定変更自在とされるのが好ましい。
また、従来の走行自動減速システムにあっては、シリンダ制御弁のスプールに段差加工したり、モータ駆動回路の高圧側からの負荷検出信号を入力する入力部を形成したする必要があり、シリンダ制御弁が複雑化するという問題があるが、本実施の形態のものにあっては、シリンダ制御弁V19を簡素化することができる。
なお、本実施の形態では、前記第1,2の検出手段73,74は走独弁V12の上流側に接続されているが、走独弁V12の下流側に設けられていてもよく、この場合は第3の検出手段75は不要である。
また、この油圧システムにあっては、前記旋回モータ13は高低2速に変速可能な斜板形可変容量アキシャルモータによって構成されており、例えば、バケット19で掬った土をトラックの荷台に載せる作業を行う場合、ブーム17を上げ動作させながら旋回台10を旋回させるが、旋回台10の旋回速度は何も作業をしないで旋回させる場合の機動性を重視して設定されていることから、ブーム17上げ動作に対して旋回速度が速すぎて目標とする位置までブーム17が上がらないうちに目標とする位置まで旋回台10が旋回するという(ブーム17上げ動作と旋回動作とがマッチングしないという)不具合を解消するために、ブーム17又はアーム18の揺動操作時に旋回モータ13を自動的に高速状態から低速状態に減速する旋回自動減速システムを備えている。
旋回モータ13は、左側操縦レバー26を左右一方に倒すことにより一対のモータ駆動回路81の一方に旋回用制御弁V1から圧油が供給されると共に他方のモータ駆動回路81を介して排油され、左側操縦レバー26を左右他方に倒すことにより一対のモータ駆動回路81の他方に旋回用制御弁V1から圧油が供給されると共に一方のモータ駆動回路81を介して排油されることにより正逆転駆動される。
作動圧供給回路85は、一端側がシリンダ制御弁V21の入力ポートhに接続された第1油路85aと、この第1油路85aの他端側にその出力側が接続されたシャトル弁85bと、このシャトル弁85bの一方の入力側を一方のモータ駆動回路81に連通する第2油路85cと、シャトル弁85bの他方の入力側を他方のモータ駆動回路81に連通する第3油路85dとから構成されており、一対のモータ駆動回路81の高圧側の圧油を斜板切換シリンダ82の作動圧としてシリンダ制御弁V21に送るよう構成されている。
このシリンダ制御弁V21のスプールの他端側のパイロットポートkには、指令回路90の一端側が接続され、該指令回路90の他端側は旋回減速弁V22の出力ポートmに接続されている。
この旋回減速弁V22は、入力ポートnに入力された圧油を前記指令回路90を介してシリンダ制御弁V21に指令圧(パイロット圧)として供給する供給位置91と、指令回路90をドレン回路dに連通させてシリンダ制御弁V21に指令圧を供給しない非供給位置92とに切換自在とされており、バネ93によって供給位置91に切り換えられ、パイロットポートsに入力されるパイロット圧によって非供給位置92に切り換えられる。
旋回台10を旋回させている際において、旋回モータ13の負荷が大きくなって、モータ駆動回路81の圧が所定圧以上に高くなると、検圧回路89の圧によってシリンダ制御弁V21が低速位置87に切り換えられて斜板切換シリンダ82が作動され、旋回モータ13が高速状態から自動的に低速状態に切り換えられる。
また、操縦レバー26,27をブーム上げ操作又はアームクラウド操作すると、パイロット回路94,97からのパイロット圧によって旋回減速弁V22が非供給位置92に切り換えられ、第4ポンプP4からの圧油が指令回路90に供給されないでドレンされる。
したがって、例えば、ブーム17上げ動作しながら旋回台10を旋回させるような、ブーム17と旋回台10とを同時操作するような場合、旋回モータ13が自動的に減速され、ブーム17の上げ動作(ブーム17の速度)と旋回台10の旋回動作(旋回台10の速度)とがマッチングする。
また、ブーム17の上げ動作と旋回台10の旋回動作をマッチングさせるために操縦レバー26,27の傾動量を調整しなければならないという煩わしさがない。
なお、本実施の形態では、ブーム17の上げ動作又はアーム18のクラウド動作をした際に旋回モータ13を自動的に減速させるようにしているが、これに限定されることはなく、ブーム17を下げ動作又はアーム18をダンプ動作をした際に旋回モータ13を自動的に減速させるように構成してもよい。
7 走行装置
11 対地作業装置
24 走行レバー
25 走行レバー
28 吐出回路
29 吐出回路
31 合流位置
34 独立供給位置
62 斜板切換シリンダ(斜板切換アクチュエータ)
66 2速位置
67 1速位置
69 1速位置
70 2速位置
71 走行2速操作手段
73 第1の検出手段
74 第2の検出手段
75 第3の検出手段
P1 第1ポンプ
P2 第2ポンプ
P4 第4ポンプ
V4 左側走行用制御弁
V5 右側走行用制御弁
V6 アーム用制御弁
V7 バケット用制御弁
V8 ブーム用制御弁
V12 走独弁
V16 走行2速切換弁
V19 アクチュエータ制御弁
Claims (4)
- 左右一対の走行装置(7)を備えると共に各走行装置(7)それぞれに高低2速に切換可能な可変容量油圧モータによって構成されていて該走行装置(7)を駆動する走行モータ(5)を設け、
該左右走行モータ(5)を1速状態に切り換える1速位置(69)と2速状態に切り換える2速位置(70)とに切り換え自在な電磁弁からなる走行2速切換弁(V16)を備えると共に、該走行2速切換弁(V16)を1速位置(69)又は2速位置(70)に切り換える制御装置(72)を設け、
走行装置(7)と対地作業装置(11)に圧油を供給する第1ポンプ(P1)と第2ポンプ(P2)とを備え、非走行時において第1ポンプ(P1)と第2ポンプ(P2)からの圧油を合流して対地作業装置用の制御弁(V6,V7,V8)に供給する合流位置(31)と、走行時において第1ポンプ(P1)と第2ポンプ(P2)からの圧油をそれぞれ独立して左右の走行装置用の制御弁(V4,V5)に供給する独立供給位置(34)とに切換可能な走独弁(V12)を備え、
第1ポンプ(P1)から走独弁(V12)に至る吐出回路(28)の圧を検出し且つ検出信号を前記制御装置(72)に入力する第1の検出手段(73)と、第2ポンプ(P2)から走独弁(V12)に至る吐出回路(29)の圧を検出し且つ検出信号を前記制御装置(72)に入力する第2の検出手段(74)と、走独弁(V12)が独立供給位置(34)に切り換えられたことを検出し且つ検出信号を前記制御装置(72)に入力する第3の検出手段(75)とを備え、
走独弁(V12)が独立供給位置(34)に切り換えられたことを第3の検出手段(75)が検出し且つ第1の検出手段(73)及び/又は第2の検出手段(74)が所定圧以上の圧を検出したときに、走行2速切換弁(V16)を1速位置(69)に切り換える減速信号が制御装置(72)から発信されることを特徴とするバックホーの油圧システム。 - 第3の検出手段(75)は走行モータ(5)を操作する走行レバー(24,25)が該走行モータ(5)を操作したことを検出することで走独弁(V12)が独立供給位置(34)に切り換えられたことを検出するものであることを特徴とする請求項1に記載のバックホーの油圧システム。
- 走行モータ(5)は斜板形可変容量油圧モータによって構成されていて斜板切換アクチュエータ(62)を介して斜板を切り換えることにより2速状態と1速状態とに切り換えられ、前記斜板切換アクチュエータ(62)を制御するアクチュエータ制御弁(V19)を設け、このアクチュエータ制御弁(V19)は、走行モータ(5)を1速状態に切り換える1速位置(67)と、走行モータ(5)を2速状態に切り換える2速位置(66)とに切換自在とされ、走行2速切換弁(V16)は、油圧ポンプ(P4)からのパイロット圧をアクチュエータ制御弁(V19)に送ることで該アクチュエータ制御弁(V19)を2速位置(66)に切り換える2速位置(70)と、油圧モータ(5)からのパイロット圧をアクチュエータ制御弁(V19)に送らないことで該アクチュエータ制御弁(V19)を1速位置(67)に切り換える1速位置(69)とに切換自在とされており、且つこの走行2速切換弁(V16)は、走行2速操作手段(71)を操作したときの2速切換指令信号によって2速位置(70)に切り換えられると共に、該走行2速操作手段(71)によって2速位置(70)に切り換えられているときであっても、第1の検出手段(73)及び/又は第2の検出手段(74)が所定以上の圧を検出したときには1速位置(69)に切り換えられるよう制御されることを特徴とする請求項1又は2に記載のバックホーの油圧システム。
- 第1の検出手段(73)及び/又は第2の検出手段(74)が所定圧以上を検出して走行モータ(5)を2速状態から1速状態に自動減速させるべく制御装置(72)から走行2速切換弁(V16)に減速信号を発信する場合の応答時間は速く、第1の検出手段(73)及び第2の検出手段(74)が所定圧未満を検出して走行モータ(5)を1速状態から2速状態に復帰させべく制御装置(72)から走行2速切換弁(V16)に復帰信号を発信する場合の応答時間はタイムラグをもたせることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のバックホーの油圧システム。
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