JP7179683B2 - 作業機の油圧システム - Google Patents
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Description
特許文献1の作業機は、ポンプから吐出されて供給対象に送られるパイロット油の圧力を制御するパイロット圧制御弁と、このパイロット圧制御弁が組み込まれた弁ボディとを備えている。特許文献1では、弁ボディに、ポンプから吐出されたパイロット油を流入させるヒートアップ油路を設け、ヒートアップ油路に流入させたパイロット油をリリーフ弁又は絞りを介して作動油タンクに流すことにより弁ボディをヒートアップしている。
本発明は、このような従来技術の問題点を解決すべくなされたものであって、ブレーキ作動弁及び走行作動弁によって油路の暖機を簡単に行うことができる作業機油圧システムの提供を目的とする。
作業機の油圧システムは、作動油を吐出油路に吐出する油圧ポンプと、前記吐出油路に接続され、且つ第1設定圧の作動油を第1油路に流すブレーキ作動弁と、走行装置を駆動させる走行モータを前記第1設定圧に基づいて制動するブレーキ機構と、前記吐出油路に接続され、且つ第2油路を介して第2設定圧の作動油を操作弁に流す走行作動弁と、前記操作弁から供給される作動油のパイロット圧に基づいて、前記走行モータに供給する作動油を制御する走行ポンプと、前記第1油路と前記第2油路とを接続する第3油路と、前記ブレーキ作動弁に接続された排出油路と、前記ブレーキ作動弁及び前記走行作動弁を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記第2設定圧が前記第1設定圧より高くなるように前記ブレーキ作動弁及び前記走行作動弁を制御することにより、前記第2油路、前記第3油路、前記第1油路、前記ブレーキ作動弁及び前記排出油路を介して作動油を排出する。
前記ブレーキ作動弁は、前記ブレーキ機構に作用する作動油の圧力を、当該ブレーキ機構を制動させる制動圧から当該ブレーキ機構を制動させることを解除する解除圧に変更可能な比例弁である。
前記第3油路は、前記第2油路において前記走行作動弁と前記操作弁との間に接続されている。
前記走行作動弁は、原動機の回転数に基づいて前記第2設定圧を変更するアンチストール比例弁であるか、又は前記操作弁への作動油の供給を停止させる油圧ロック切換弁である。
作業機の油圧システムは、前記走行モータと前記走行ポンプとを接続する変速用油路を備え、前記走行ポンプは、前記走行ポンプの斜板を操作可能なレギュレータを含み、前記走行作動弁は、前記レギュレータによって前記斜板を操作することで前記走行ポンプを正転及び逆転のいずれかに切り換える。
[第1実施形態]
図10は、本発明に係る作業機1の側面図を示している。図10では、作業機1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1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1であってもよい。
本発明の実施形態において、作業機1の運転席8に着座した運転者の前側(図10の左側)を前方、運転者の後側(図10の右側)を後方、運転者の左側(図10の手前側)を左方、運転者の右側(図10の奥側)を右方として説明する。また、前後の方向に直交する方向である水平方向を機体幅方向として説明する。機体2の中央部から右部或いは左部へ向かう方向を機体外方として説明する。言い換えれば、機体外方とは、機体幅方向であって、機体2から離れる方向である。機体外方とは反対の方向を、機体内方として説明する。言い換えれば、機体内方とは、機体幅方向であって、機体2に近づく方向である。
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5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5を採用してもよい。
図1に示すように、走行系の油圧システムは、走行系の油圧システムは、走行装置5を駆動するシステムであって、原動機32と、第1油圧ポンプ(油圧ポンプ)P1と、第1走行モータ機構31Lと、第2走行モータ機構31Rと、走行駆動回路34とを備えている。
駆動回路34L,34Rは、それぞれHSTポンプ(走行ポンプ)52L、52Rと、変速用油路57h,57iと、第2チャージ油路42とを有している。変速用油路57h,57iは、HSTポンプ52L,52RとHSTモータ36とを接続する油路である。第2チャージ油路42は、変速用油路57h,57iに接続され、第1油圧ポンプP1からの作動油を変速用油路57h,57iに補充する油路である。HSTポンプ52L,52Rは、原動機32の動力によって駆動される斜板形可変容量アキシャルポンプである。HSTポンプ52L,52Rは、パイロット圧が作用する前進用受圧部52aと後進用受圧部52bとを有し、受圧部52a,52bに作用するパイロット圧によって斜板の角度が変更される。斜版の角度を変更することによって、HSTポンプ52L,52Rの出力(作動油の吐出量)や作動油の吐出方向を変えることができる。言い換えれば、HSTポンプ52L,52Rは、斜板の角度を変更されることによって、走行装置5へ出力する駆動力を変更する。
HSTモータ36は、斜板形可変容量アキシャルモータあって、車速(回転)を1速或いは2速に変更することができるモータである。言い換えれば、HSTモータ36は、作業機1の推進力を変更することができるモータである。
第1操作部材54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部材である。また、複数の操作弁55は、共通、即ち、1本の第1操作部材54によって操作される。複数の操作弁55は、第1操作部材54の揺動に基づいて作動する。複数の操作弁55には、吐出油路40を介して、第1油圧ポンプP1からの作動油(パイロット油)が供給可能である。複数の操作弁55は、操作弁55a、操作弁55b、操作弁55c及び操作弁55dである。
図1に示すように、吐出油路40には、操作装置53(操作弁55a、55b、55c、55d)に供給する作動油を停止可能な油圧ロック切換弁81aが接続されている。油圧ロック切換弁81aは、第1位置81a1と第2位置81a2とに切り換え可能な二位置切換弁である。油圧ロック切換弁81aを第1位置81a1にすると、第1油圧ポンプP1からのパイロット油は、操作弁55a、55b、55c、55dには供給されず、第1操作部材54を操作しても操作弁55a、55b、55c、55dによる作動油の圧力がHSTポンプ(走行ポンプ)52L、52Rに作用しないロック状態になる。油圧ロック切換弁81aを第2位置81a2にすると、第1油圧ポンプP1からのパイロット油は、操作弁55a、55b、55c、55dには供給され、第1操作部材54の操作に伴って、操作弁55a、55b、55c、55dによる作動油の圧力がHSTポンプ(走行ポンプ)52L、52Rに作用するロック解除状態になる。
図1及び図2Aに示すように、第1油路61は、第1油圧機器(ブレーキ機構30)と、第1油圧機器(ブレーキ機構30)に供給する作動油を制御する第1作動弁(ブレーキ切換弁)80aとを接続する油路である。この実施形態では、第1油路61は、第1ブレーキ油路61aと、第2ブレーキ油路61bとを含んでいる。第1ブレーキ油路61aは、第1走行モータ機構31Lのブレーキ機構30と、ブレーキ切換弁(第1作動弁)80aとを接続する油路である。第2ブレーキ油路61bは、第2走行モータ機構31Rのブレーキ機構30と、ブレーキ切換弁(第1作動弁)80aとを接続する油路である。第1ブレーキ油路61aと第2ブレーキ油路61bとは途中で合流していて、合流後の油路(第1ブレーキ油路61aと第2ブレーキ油路61bとの兼用油路)61cがブレーキ切換弁80aに接続されている。兼用油路61cには、作動油の流量を低減する絞り部74が設けられている。言い換えれば、絞り部74は、第1油路61において、第3油路63が第1油路61に接続する接続部(後述する合流部64)とブレーキ切換弁80aに接続する接続部との区間に設けられている。
第2油路62は、第2油圧機器(走行駆動機構34の走行ポンプ52L、52R)と、第2油圧機器(走行駆動機構34の走行ポンプ52L、52R)に供給する作動油を制御する第2作動弁(油圧ロック切換弁)81aとを接続する油路である。この実施形態では、第2油路62は、吐出油路40において油圧ロック切換弁81aと操作弁55a、55b、55c、55dとを接続する区間(油路)40aと、操作弁55a、55b、55c、55dと走行ポンプ52L、52Rとを接続する走行油路45とを含んでいる。
第3油路63は、第1油路61と第2油路62とを接続する油路である。第3油路63は、第1ブレーキ油路61aと第2ブレーキ油路61bとが合流する合流部64と、油路40aが合流する合流部65とを接続している。第3油路63は、吐出油路40において、操作弁55a、55b、55c、55dの上流側に接続されている。即ち、第3油路63は、操作弁55a、55b、55c、55dの一次側に接続されている。また、第3油路63には、逆止弁173が接続されている。逆止弁173は、第2油路62から第1油路61への作動油を許容し、第1油路61から第2油路62への作動油を阻止する。
制御装置90は、ブレーキ切換弁(第1作動弁)80aで設定されるブレーキ設定圧(第1設定圧)PV1と、第2作動弁(油圧ロック切換弁)81aで設定される設定圧(第2設定圧)PV2との差圧を設定する。ブレーキ設定圧PV1は、例えば、ブレーキ切換弁80aの出力ポート100の圧力である。言い換えれば、第1設定圧PV1は、第1油路61(第1ブレーキ油路61a、第2ブレーキ油路61b)に作用する圧力である。
制御装置90は、第1設定圧PV1と第2設定圧PV2との差圧が発生するように、ブレーキ切換弁80a及び油圧ロック切換弁81aを制御する。制御装置90は、例えば、暖機を行う暖機モードである場合に、ブレーキ切換弁80aのブレーキ設定圧PV1を、油圧ロック切換弁81aの設定圧PV2よりも低くする。言い換えれば、制御装置90は、暖機モードである場合、油圧ロック切換弁81aの設定圧PV2を、ブレーキ切換弁80aのブレーキ設定圧PV1よりも高くする。
図2Bに示すように、第1変形例は、第2作動弁を、電磁比例弁で構成されたアンチストール比例弁81bに変更した例である。
したがって、油圧ロック切換弁81aをアンチストール比例弁81bに変更した場合であっても、アンチストール比例弁81bの開度を設定することにより、ブレーキ設定圧PV1<設定圧PV2に設定することができる。この場合も、アンチストール比例弁81bを通過した作動油は、第2油路62及び第3油路63を経て、第1油路61に流れ、ブレーキ切換弁80aの排出ポートから第1排出油路66に排出することができる。なお、制御装置90は、暖機モードでない場合、上述したように、エンジンの回転数に基づいてアンチストールの制御を行う。上述した実施形態では、アンチストール比例弁81bの開度は最大にしているが、第2設定圧(設定圧)PV2がブレーキ設定圧PV1よりも高くなるように開度を設定すればよい。
図5は、第2実施形態における作業機の油圧システムを示している。第2実施形態では、図5に示すように、第1油圧機器は、作業制御弁300、第1作動弁は、油圧ロック切換弁310、第2油圧機器は、走行駆動機構34(図示省略)、第2作動弁は、アンチストール比例弁81bである。
第2実施形態において、制御装置90は、走行系の第1操作部材54の操作が行われていない場合(操作弁55a、55bが操作されていない場合)は、暖機モードに移行可能であって、アンチストール比例弁81bの開度を大きくすることで、アンチストール比例弁81bの設定圧PV2を、油圧ロック切換弁310の出力ポート310cの圧力(PV1)よりも大きくする。このように、制御装置90は、少なくとも走行駆動機構34が作動していない場合は、アンチストール比例弁81bの開度を大きくするため、第2油路62の作動油(パイロット油)が、第3油路363、バイパス油路374及び油圧ロック切換弁310を通過して、油圧ロック切換弁310の排出ポートから作動油タンク等に連通する第1排出油路366に排出することができる。即ち、第2実施形態では、作業機系の油圧ロック切換弁310と、アンチストール比例弁81bとを第3油路363によって連通可能にすることによって、暖機を行うことができる。
具体的には、作業機1の走行及び作業のうち、走行のみが禁止されている場合、即ち、パーキングモードである場合では、油圧ロック切換弁310は、第2位置310bに保持され、アンチストール比例弁81bは、停止状態になる。これにより、第1油路361のパイロット油は、バイパス油路374及び油路40aを通過して第2排出油路67に流れる。
図6は、第3実施形態における作業機の油圧システムを示している。第3実施形態では、図6に示すように、第1油圧機器は、作業制御弁300、第1作動弁は、油圧ロック切換弁310、第2油圧機器は、走行モータ(HSTモータ)36、第2作動弁は、変速切換弁33である。図6に示すように、例えば、変速切換弁33の上流側に絞り部467が設けられている。なお、絞り部467は、第3油路463と第2油路462とが接続する接続部と、変速切換弁33との間、又は、変速切換弁33を第2位置33bにした場合の内部油路に設けられていてもよい。
例えば、パーキングモードである場合では、油圧ロック切換弁310は、第2位置310bに保持され、変速切換弁33は第1位置33aになる。これにより、第1油路361のパイロット油は、バイパス油路474及び変速切換弁33を通過して排出される。
図7は、第4実施形態における作業機の油圧システムを示している。第4実施形態では、図7に示すように、第1油圧機器は、ブレーキ機構30、第1作動弁は、ブレーキ切換弁80a、第2油圧機器は、走行駆動機構34の走行ポンプ52L、52R、第2作動弁は、複数の操作弁55(55a、55b、55c、55d)である。第2作動弁である複数の操作弁55(55a、55b、55c、55d)は、走行ポンプ52L、52Rに供給する作動油を制御する走行作動弁である。
作業機の油圧システムは、ブレーキ機構30と、ブレーキ作動弁80aと、走行ポンプ52L、52Rと、操作弁55a、55b、55c、55dと、ブレーキ機構30とブレーキ作動弁80aとを接続する第1油路61と、走行ポンプ52L、52Rと操作弁55a、55b、55c、55dとを接続する第2油路45と、第1油路61と第2油路45とを接続する第3油路563とを備えている。これによれば、操作弁55a、55b、55c、55dによって第2油路45の作動油を、第3油路563及び第1油路61を介して、ブレーキ作動弁80aに流すことができ、暖機を行うことができる。
図8は、第5実施形態における作業機の油圧システムを示している。図8に示した油圧システムは、走行系の油圧システムであり、走行ポンプ52L、52Rと、操作弁155L、155Rとを備えている。
走行ポンプ52L、52Rのそれぞれは、レギュレータ156L、156Rを含んでいる。レギュレータ156L、156Rは、走行ポンプ52L、52Rの斜板の角度(斜板角度)を変更可能であって、作動油が供給可能な供給室157と、供給室157に設けられたピストンロッド158とを含んでいる。ピストンロッド158は、斜板に連結されていて、ピストンロッド158の作動によって斜板角度を変更することができる。
操作弁155Rは、レギュレータ156Rを操作する弁、即ち、走行ポンプ52Rに供給する作動油を制御する弁である。操作弁155Rは、電磁弁であって、制御装置90からソレノイド160Rに付与された制御信号に基づいてスプールが移動し且つ、スプールの移動による開度が変更する。また、操作弁155Rは、第1位置159aと第2位置159bと中立位置159cとに切り換え可能である。
操作弁155L及び操作弁155Rを第1位置159aに切り換えれば、走行ポンプ52L、52Rは正転し、操作弁155L及び操作弁155Rを第2位置159bに切り換えれば、走行ポンプ52L、52Rは逆転する。操作弁155Lを第1位置159aに切り換え且つ操作弁155Rを第2位置159bに切り換えれば、走行ポンプ52Lは正転、走行ポンプ52Rは逆転する。操作弁155Lを第2位置159bに切り換え且つ操作弁155Rを第1位置159aに切り換えれば、走行ポンプ52Lは逆転、走行ポンプ52Rは正転する。したがって、操作弁155L及び操作弁155Rは、走行ポンプ52L、52Rを正転及び逆転のいずれかに切り換えることができ、走行作動弁の1つである。
図8に示すように、第1油圧機器は、ブレーキ機構30、第1作動弁は、ブレーキ切換弁80a、第2油圧機器は、走行ポンプ52L、52R、第2作動弁は、操作弁155L及び操作弁155Rである。
図9に示すように、第3油路663は、第1走行油路145aに接続された油路663a、第2走行油路145bに接続された油路663b、第3走行油路145cに接続された油路663c、第4走行油路145dに接続された油路663dを含んでいる。また、第3油路663は、油路663a、663b、663c、663dを合流する油路663eを含んでいる。油路663a、663b、663c、663dのそれぞれには、逆止弁612が接続されている。逆止弁612は、第2油路から第1油路61への作動油を許容し、第1油路61から第2油路への作動油を阻止する。図9の変形例においても制御装置90は、暖機モードである場合に、操作弁155L及び操作弁155Rを切り換えることによって、第2油路の作動油を第3油路663を経て、第1油路61に流すことにより暖機を行うことができる。
なお、暖機する場合においては、操作弁155L及び操作弁155Rにおける第1位置159aと第2位置159bとの切換を、それぞれ交互に行ってもよい。走行油路(第1走行油路145a、第2走行油路145b、第3走行油路145c、第4走行油路145d)に作用したパイロット油は、油路663eを介してブレーキ作動弁80aの第1排出油路66から排出されるため、HSTポンプ(走行ポンプ)52L、52Rの斜板は傾転せずに中立位置に保持される。
7 走行装置
30ブレーキ機構
61 第1油路
62 第2油路
63 第3油路
66 第1排出油路
67 第2排出油路
68 第1バイパス油路
71 第1逆止弁
80a ブレーキ作動弁
81a 変速作動弁
81b :アンチストール比例弁
300 :作業制御弁(ブーム制御弁)
300a :受圧部
300b :受圧部
310 :油圧ロック切換弁
310a :第1位置
310b :第2位置
310c :出力ポート
310d :排出ポート
320 :作業油路
330 :操作弁
330a :操作弁
330b :操作弁
331 :操作部材
361 :第1油路
363 :第3油路
373 :逆止弁
374 :バイパス油路
462 :第2油路
463 :第3油路
473 :逆止弁
474 :バイパス油路
563 :第3油路
573 :逆止弁
610L :高圧選択弁
610R :高圧選択弁
611 :逆止弁
612 :逆止弁
663 :第3油路
663a :油路
663b :油路
663c :油路
663d :油路
663e :油路
P1 :第1油圧ポンプ
PV2 :設定圧
P1 油圧ポンプ
Claims (8)
- 作動油を吐出油路に吐出する油圧ポンプと、
前記吐出油路に接続され、且つ第1設定圧の作動油を第1油路に流すブレーキ作動弁と、
走行装置を駆動させる走行モータを前記第1設定圧に基づいて制動するブレーキ機構と、
前記吐出油路に接続され、且つ第2油路を介して第2設定圧の作動油を操作弁に流す走行作動弁と、
前記操作弁から供給される作動油のパイロット圧に基づいて、前記走行モータに供給する作動油を制御する走行ポンプと、
前記第1油路と前記第2油路とを接続する第3油路と、
前記ブレーキ作動弁に接続された排出油路と、
前記ブレーキ作動弁及び前記走行作動弁を制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、前記第2設定圧が前記第1設定圧より高くなるように前記ブレーキ作動弁及び前記走行作動弁を制御することにより、前記第2油路、前記第3油路、前記第1油路、前記ブレーキ作動弁及び前記排出油路を介して作動油を排出する作業機の油圧システム。 - 前記ブレーキ作動弁は、前記第1設定圧の作動油を前記ブレーキ機構に作用させて当該ブレーキ機構を制動させる第1位置と、前記ブレーキ機構を制動させることを解除する第2位置との間で切換可能な切換弁である請求項1に記載の作業機の油圧システム。
- 前記ブレーキ作動弁は、前記ブレーキ機構に作用する作動油の圧力を、当該ブレーキ機構を制動させる制動圧から当該ブレーキ機構を制動させることを解除する解除圧に変更可能な比例弁である請求項1に記載の作業機の油圧システム。
- 前記第3油路は、前記第2油路において前記走行作動弁と前記操作弁との間に接続されている請求項1~3のいずれかに記載の作業機の油圧システム。
- 前記第3油路は、前記第2油路において前記操作弁と前記走行ポンプとの間に接続されている請求項1~3のいずれかに記載の作業機の油圧システム。
- 前記走行作動弁は、原動機の回転数に基づいて前記第2設定圧を変更するアンチストール比例弁であるか、又は前記操作弁への作動油の供給を停止させる油圧ロック切換弁である請求項4又は5に記載の作業機の油圧システム。
- 前記第3油路に設けられ且つ、前記第2油路から前記第1油路への作動油を許容し、前記第1油路から前記第2油路への作動油を阻止する逆止弁を備えている請求項1~6のいずれかに記載の作業機の油圧システム。
- 前記走行モータと前記走行ポンプとを接続する変速用油路を備え、
前記走行ポンプは、前記走行ポンプの斜板を操作可能なレギュレータを含み、
前記走行作動弁は、前記レギュレータによって前記斜板を操作することで前記走行ポンプを正転及び逆転のいずれかに切り換える請求項1~7のいずれかに記載の作業機の油圧システム。
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