JP7399822B2 - 作業機 - Google Patents
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Description
特許文献1に開示の作業機は、エンジンと、エンジンの動力により駆動するHSTポンプと、HSTポンプを操作する走行操作装置と、走行操作装置の一次側の圧力である走行一次側圧力を制御する圧力制御弁と、圧力制御弁を制御する制御装置とを備えている。
本発明は、過度なエンジンドロップによる作業効率の低下とエンジンドロップからの復帰時に走行力が低下するフィーリングの発生を防止することができる作業機を提供することを目的とする。
本発明の一態様に係る作業機は、原動機と、前記原動機の動力によって作動し且つ作動油を吐出する走行ポンプと、前記走行ポンプが吐出した作動油により回転可能な走行モータと、操作部材の操作に応じて前記走行ポンプに出力するパイロット油のパイロット圧を変更可能な操作弁と、制御信号によって作動し且つ、前記操作弁に供給するパイロット油のパイロット圧である一次圧を変更可能な作動弁と、前記原動機の実回転数を検出する回転検出装置と、前記原動機の目標回転数と前記原動機の実回転数との差であるドロップ回転数に応じて、前記作動弁に出力する前記制御信号を設定する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記実回転数の時間に対する変化率を示す微分値を演算する演算部と、前記ドロップ回転数が第1閾値以上である場合において、前記演算部にて算出された前記微分値の第2閾値に対する大きさに応じて、前記ドロップ回転数に応じた前記一次圧を補正するために、前記作動弁に出力される前記制御信号の設定を変更する設定変更部と、を有している。
である場合に前記制御信号を前記第1ラインよりも大きく設定する第2ラインと、を記憶する記憶部と、を備え、前記設定変更部は、前記演算部にて算出された前記微分値の前記第2閾値に対する大きさに応じて、前記第1ラインに示された前記制御信号を変更することにより、前記第1ラインを変更する。
また、前記作動弁は、電流値の大きさに比例して開度を増加させる電磁比例弁であり、前記設定変更部は、前記微分値が前記第2閾値よりも負の方向に大きい場合に、前記作動弁から出力する一次圧が大きくなる方向に前記第1ラインを変更する。
また、前記設定変更部は、前記第1ラインの変更を終了したときは、前記制御信号を前記第1ラインの変更前の値に徐々に戻す。
また、前記設定変更部は、前記微分値の値に対応して設定された補正係数に基づいて前記作動弁に出力される前記制御信号の設定を変更する。
図8は、本発明に係る作業機の側面図を示している。図8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。
ブーム10は、キャビン3の右側及び左側に上下揺動自在に設けられている。作業具11は、例えば、バケットであって、当該バケット11は、ブーム10の先端部(前端部)に上下揺動自在に設けられている。リフトリンク12及び制御リンク13は、ブーム10が上下揺動自在となるように、ブーム10の基部(後部)を支持している。ブームシリン
ダ14は、伸縮することによりブーム10を昇降させる。バケットシリンダ15は、伸縮することによりバケット11を揺動させる。
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(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(枢支軸)を介して横軸回りに回転自在に枢支されている。枢支軸17は、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(第1走行装置5L、第2走行装置5R)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1の油圧システムについて説明する。
図1に示した作業機1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1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。
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。第1走行ポンプ53L及び第2走行ポンプ53Rは、パイロット圧が作用する前進用受圧部53aと後進用受圧部53bとを有している、受圧部53a、53b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、第1走行ポンプ53L及び第2走行ポンプ53R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。
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1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1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1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1切換弁71Rを第2位置71L2、71R2に切り換える。
行モータ(第1走行モータ36L、第2走行モータ36R)の回転速度を第1速度にする。第2切換弁72が第2位置72b、第1切換弁71Lが第2位置71L2、第1切換弁71Rが第2位置71R2である場合に、走行切換弁34は第2状態になり、走行モータ(第1走行モータ36L、第2走行モータ36R)の回転速度を第2速度にする。
作業機の油圧システムは、第1油圧ポンプP1、第2油圧ポンプP2、操作装置54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。
操作部材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59である。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。
プ53L,第2走行ポンプ53R)は、操作弁55(操作弁55A、操作弁55B、操作弁55C、操作弁55D)から出力した作動油によって作動可能な油圧機器である。走行油路45は、操作弁55と走行ポンプ(第1走行ポンプ53L,第2走行ポンプ53R)とを繋ぐ油路である。
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。
、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。
図1に示すように、制御装置60には、アクセル65と回転検出装置66とが接続されている。アクセル65は、原動機32の目標回転数を設定する部材である。アクセル65は、運転席8の近傍に設けられている。アクセル65は、揺動自在に支持されたアクセルレバー、揺動自在に支持されたアクセルペダル、回転自在に支持されたアクセルボリューム、スライド自在に支持されたアクセルスライダー等である。なお、アクセル65は、上述した例に限定されない。回転検出装置66は、原動機32の実回転数(実原動機回転数)を検出するセンサ等である。
図1に示すように、作業機1の油圧システムは、作動弁67を備えている。
作動弁67は、走行ポンプ(第1走行ポンプ53L,第2走行ポンプ53R)を作動させるパイロット油のパイロット圧を変更可能な弁である。作動弁67は、パイロット油が流れる吐出油路40に設けられ、開度を変更することによって、走行ポンプ(第1走行ポンプ53L,第2走行ポンプ53R)を作動させるパイロット油のパイロット圧(受圧部53a、53bに作用する作動パイロット圧)を変更する。
上述したように、制御装置60は、制御信号を出力して操作弁55に出力されるパイロット圧(一次圧)を変更する。言い換えれば、一次圧は、制御装置60から出力される制御信号に応じて定められる。本実施形態の場合、制御装置60から出力される制御信号である指示電流値に応じて作動弁67の開度が定められ、作動弁67の開度に応じて一次圧が定められる。より具体的には、指示電流値が増加すると作動弁67の開度が大きくなって一次圧が増加し、指示電流値が減少すると作動弁67の開度が小さくなって一次圧が減少する。つまり、指示電流値と一次圧との間には、比例関係又は比例関係に近い対応関係(相関関係)がある(図2参照)。そのため、制御装置60は、作動弁67に出力する制御信号である指示電流値を定めることによって、操作弁55に出力される一次圧を定めることができる。
60Cを備えている。
記憶部260Aは、不揮発性のメモリである。演算部260B及び設定変更部260Cは、制御装置60に設けられた電気回路・電子回路、制御装置60に格納されたプログラム等である。
記憶部260Aには、原動機32の実回転数に基づいて一次圧を設定する設定ライン80が記憶されている。設定ライン80は、操作弁55が一定の位置(例えば、全開位置)にあるときの実回転数と一次圧との関係に基づいて設定される。図3は、設定ライン80の一例を示すマップ(アンチストールマップ)である。設定ライン80は、第1ライン80Aと第2ライン80Bとを含む。
第2ライン80Bは、原動機32の目標回転数と実回転数との差(ドロップ回転数)が第1閾値未満である場合に、実回転数に基づいて制御信号(指示電流値)を設定するラインである。第2ライン80Bは、制御信号(指示電流値)を第1ライン80Aよりも大きく設定するラインである。
設定変更部260Cは、演算部260Bで算出された微分値に基づいて、作動弁67に出力される制御信号の設定を変更する。具体的には、設定変更部260Cは、微分値が第2閾値よりも大きくなったとき、第1ライン80Aを変更する。設定変更部260Cは、微分値が第2閾値以下のときは、第1ライン80Aを変更しない。以下、第2閾値を「微分値閾値」ともいう。
も正の方向に大きい場合(即ち、エンジンドロップが速いとき)に、一次圧が小さくなる方向に第1ライン80Aを変更することによって、過度なエンジンドロップを抑制することができる。また、設定変更部260Cが、微分値が第2閾値(微分値閾値)よりも負の方向に大きい場合(エンジンドロップからの復帰時)は、補正モードを継続し、一次圧が大きくなる方向に第1ライン80Aを変更することによって、エンジンドロップからの復帰時に走行力が低下するフィーリングの発生(走行ポンプ53L,53Rの流量低下に伴って循環油路57h,57iの圧力(走行圧)が低下することに起因して生じる)を抑制することができる。
図4は、制御装置60において、第1ライン80Aを変更する動作フローである。なお、演算部160Bは、アクセル65で設定した目標回転数及び回転検出装置66で検出した実回転数に基づき、目標回転数から実回転数を引くことによってドロップ回転数を演算し、ドロップ回転数が第1閾値未満である場合、設定変更部160Cは、第2ライン80Bに基づいて制御信号(指示電流値)を設定する。設定変更部160Cは、ドロップ回転数が第1閾値以上である場合、第1ライン80Aに基づいて制御信号(指示電流値)を設定する。
また、設定変更部260Cは、第1ライン80A1、80A2の補正後、微分値が第3閾値以下であるか否かを確認する(S6)。設定変更部260Cは、微分値が第3閾値以下でない場合(S6、No)、処理S4に戻り、再び補正係数を設定する。一方で、設定変更部260Cは、微分値が第3閾値以下である場合(S6、Yes)、補正モードを終了することで、第1ライン80A1、80A2の変更を終了する。つまり、補正モードになった後(S2:微分値≧第2閾値)は、設定変更部260Cは、微分値が第3閾値以下になるまで、第1ライン80A1、80A2の変更を継続する。なお、補正モードの終了後は、補正係数(ゲイン)を徐々に1.0に戻すことにより、ゆっくりと制御信号を第2ライン80Bに対応する値に戻していく。
設定変更部260Cは、微分値に対応して設定された補正係数(ゲイン)に基づいて、作動弁67に出力される制御信号の設定を変更することができる。記憶部260Aは、発生差圧と補正係数との関係を規定した関数(以下、「補正関数」という)を記憶している。
設定変更部260Cは、算出された補正係数に基づいて作動弁67に出力される制御信号の設定を変更する。具体的には、算出された補正係数を、第1ライン80Aに示された制御信号の指示電流値に乗じることによって、作動弁67に出力される制御信号である指示電流値を変更する。これによって、第1ライン80Aが変更される。
或いは、図6に示すように、作動弁67を走行ポンプ(左走行ポンプ53L、右走行ポンプ53R)に接続される走行油路45に設けてもよい。具体的には、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67を設けて、当該作動弁67の開度を第1制御信号及び第2制御信号によって制御してもよい。
行ポンプ53L,第2走行ポンプ53R)に作用するパイロット圧を変更する油圧式であったが、図7に示すように、走行操作装置54は、電気的に作動する装置であってもよい。
図7に示すように、走行操作装置54は、左右方向(機体幅方向)又は前後方向に揺動する操作部材59と、電磁比例弁から構成された操作弁55(操作弁55A、55B、55C、55D)とを備えている。制御装置60は、操作部材59の操作量及び操作方向を検出する操作検出センサが接続されている。制御装置60は、操作検出センサが検出した操作量及び操作方向に基づいて、操作弁55(操作弁55A、55B、55C、55D)を制御する。
制御装置60は、操作部材59が後方(A2方向、図1参照)に操作されると、操作弁55B及び操作弁55Dに制御信号を出力し、第1走行ポンプ53L及び第2走行ポンプ53Rの斜板を逆転(後進)の方向に揺動させる。
制御装置60は、操作部材59が左方(A4方向、図1参照)に操作されると、操作弁55B及び操作弁55Cに制御信号を出力し、第1走行ポンプ53Lの斜板を逆転の方向に揺動させ、第2走行ポンプ53Rの斜板を正転の方向に揺動させる。
また、設定変更部260は、微分値と第2閾値との関係に基づいて、第1ライン80Aを変更する。これによれば、実回転数の時間に対する変化率を示す微分値が、第2閾値に
対してどの程度近い数値なのか離れた数値なのかなどの関係に基づいて、第1ライン80Aの変更する方向や変更量を設定しやすくなる。
これによれば、微分値が第2閾値よりも正の方向に大きい場合には、作動弁67から出力する一次圧が小さくなる方向に第1ラインを変更することによって、過度なエンジンドロップの発生を抑制して作業効率の低下を抑制することができる。
また、設定変更部260Cは、第1ライン80Aの変更を終了したときは、制御信号を第1ライン80Aの変更前の値に徐々に戻す。これによれば、作動弁67に出力する制御信号を、第1ライン80Aの変更によって設定した制御信号から徐々に、変更前の第1ライン80Aに戻すことができ、第1ライン80Aの変更終了時での二次圧(一次圧)の急激な圧力変動を抑制することができる。
これによれば、微分値の値に対応して設定された補正係数を使用して作動弁67に出力される制御信号の設定を変更することができるため、微分値の値に対応して作動弁67に出力される制御信号の設定を簡単に且つ適正に変更することができる。
これによれば、微分値と補正係数の関係を規定する関数を使用して、補正係数を簡単に且つ正確に算出することができる。
32 原動機
36L,36R 走行モータ
53L,53R 走行ポンプ
55 操作弁
59 操作部材
60 制御装置
260A 記憶部
260B 演算部
260C 設定変更部
65 アクセル
66 回転検出装置
67 作動弁
80A 第1ライン
80B 第2ライン
Claims (8)
- 原動機と、
前記原動機の動力によって作動し且つ作動油を吐出する走行ポンプと、
前記走行ポンプが吐出した作動油により回転可能な走行モータと、
操作部材の操作に応じて前記走行ポンプに出力するパイロット油のパイロット圧を変更可能な操作弁と、
制御信号によって作動し且つ、前記操作弁に供給するパイロット油のパイロット圧である一次圧を変更可能な作動弁と、
前記原動機の実回転数を検出する回転検出装置と、
前記原動機の目標回転数と前記原動機の実回転数との差であるドロップ回転数に応じて、前記作動弁に出力する前記制御信号を設定する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、前記実回転数の時間に対する変化率を示す微分値を演算する演算部と、前記ドロップ回転数が第1閾値以上である場合において、前記演算部にて算出された前記微分値の第2閾値に対する大きさに応じて、前記ドロップ回転数に応じた前記一次圧を補正するために、前記作動弁に出力される前記制御信号の設定を変更する設定変更部と、を有している作業機。 - 前記目標回転数を設定するアクセルと、
前記目標回転数と前記実回転数との差である前記ドロップ回転数が前記第1閾値以上である場合に前記実回転数に基づいて前記制御信号を設定する第1ラインと、前記ドロップ回転数が前記第1閾値未満である場合に前記制御信号を前記第1ラインよりも大きく設定する第2ラインと、を記憶する記憶部と、
を備え、
前記設定変更部は、前記演算部にて算出された前記微分値の前記第2閾値に対する大きさに応じて、前記第1ラインに示された前記制御信号を変更することにより、前記第1ラインを変更する請求項1に記載の作業機。 - 前記作動弁は、電流値の大きさに比例して開度を増加させる電磁比例弁であり、
前記設定変更部は、前記微分値が前記第2閾値よりも正の方向に大きい場合に、前記作
動弁から出力する一次圧が小さくなる方向に前記第1ラインを変更する請求項2に記載の作業機。 - 前記作動弁は、電流値の大きさに比例して開度を増加させる電磁比例弁であり、
前記設定変更部は、前記微分値が前記第2閾値よりも負の方向に大きい場合に、前記作動弁から出力する一次圧が大きくなる方向に前記第1ラインを変更する請求項2に記載の作業機。 - 前記設定変更部は、前記微分値が前記第2閾値よりも小さい第3閾値以下になったときに、前記第1ラインの変更を終了する請求項2~4のいずれか1項に記載の作業機
- 前記設定変更部は、前記第1ラインの変更を終了したときは、前記制御信号を前記第1ラインの変更前の値に徐々に戻す請求項5に記載の作業機。
- 前記設定変更部は、前記微分値の値に対応して設定された補正係数に基づいて前記作動弁に出力される前記制御信号の設定を変更する請求項1~6のいずれか1項に記載の作業機。
- 前記記憶部は、前記微分値と前記補正係数の関係を規定した関数を記憶し、
前記設定変更部は、前記演算部により算出された前記微分値を前記関数に代入することによって前記補正係数を算出する請求項2を引用する請求項7に記載の作業機。
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Citations (4)
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