JP6949783B2 - 作業機の油圧システム - Google Patents
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作業機の油圧システムは、作動油を吐出する油圧ポンプと、第1油圧アクチュエータと、第2油圧アクチュエータと、前記第1油圧アクチュエータを制御する第1制御弁と、前記第1制御弁の下流側に設けられ、且つ、前記第2油圧アクチュエータを制御する第2制御弁と、前記作動油の圧力を上昇させる圧力上昇部と、前記第1制御弁及び第2制御弁のいずれかに接続され且つ前記圧力上昇部が接続される第1系統排出油路と、前記第1系統排出油路に接続され且つ前記第1系統排出油路とは別に作動油を排出可能な第2系統排出油路と、前記第2系統排出油路を閉鎖することで前記圧力上昇部に作動油を流す許容位置と、前記第2系統排出油路を開放することで前記圧力上昇部に向けて作動油が流れることを抑制する抑制位置と、前記第1油圧アクチュエータの作動油を前記第1系統排出油路及び第2系統排出油路とは異なる第3系統排出油路で排出するフロート位置とに切換可能なフロート切換弁と、を備えている。
作業機の油圧システムは、少なくとも前記第1油圧アクチュエータ及び前記第2油圧アクチュエータのいずれかを操作する操作部材を備え、前記操作部材によって前記第1油圧アクチュエータ及び前記第2油圧アクチュエータのいずれも操作されていない場合には、前記フロート切換弁は、前記アンロード位置に切り換え可能である。
作業機の油圧システムは、前記第1油圧アクチュエータから前記第1制御弁に戻る作動油である戻り油を、前記第2制御弁に供給する第1油路と、前記吐出油路から前記第1制御弁に供給された作動油である供給油を、前記第1油圧アクチュエータに供給する第2油路と、前記第1制御弁の内部で排出ポートに連通し且つ前記第1油路と前記第1系統排出油路とを接続する第3油路と、前記第1油路に接続され、且つ、前記第1油路の戻り油を前記第2油路に返す第4油路と、を備えている。
作業機の油圧システムは、作動油を吐出する油圧ポンプと、第1油圧アクチュエータと、第2油圧アクチュエータと、前記第1油圧アクチュエータを制御する第1制御弁と、前記第1制御弁の下流側に設けられ、且つ、前記第2油圧アクチュエータを制御する第2制御弁と、前記第1制御弁と前記油圧ポンプとを接続する吐出油路と、前記吐出油路から分岐するアンロード油路と、前記アンロード油路に接続されたフロート切換弁であって、前記第1油圧アクチュエータの内部の作動油を排出するフロート動作を行うフロート位置と、前記アンロード油路の作動油を排出して前記第1制御弁及び第2制御弁への作動油の供給を抑制するアンロード位置とに切換可能なフロート切換弁と、を備えている。
前記操作部材によって前記第1油圧アクチュエータ及び前記第2油圧アクチュエータのいずれかが操作されている場合には、前記フロート切換弁は、前記フロート位置に切り換え可能である。
まず、作業機から説明する。
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、スキッドステアローダを示している。但し、本発明に係る作業機はスキッドステローダに限定されず、例えば、コンパクトトラック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。
機体2上にはキャビン3が搭載されている。キャビン3内の後部には運転席8が設けられている。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4の左側)を前方、運転者の後側(図4の右側)を後方、運転者の左側(図4の手前側)を左方、運転者の右側(図4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、バケット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17とを有する。ブーム10は、機体2の側方に設けられている。バケット11は、ブーム10の先端(前端)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の基部(後部)を支持する。ブームシリンダ14は、ブーム10を上又は下に駆動する。
次に、スキッドステアローダ1に設けられた作業系油圧回路(作業系油圧システム)について説明する。
第1油圧ポンプP1は、原動機7の動力によって作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(作動油タンク)15に貯留された作動油を吐出可能である。第2油圧ポンプP2は、原動機7の動力によって作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2油圧ポンプP2は、タンク(作動油タンク)15に貯留された作動油を吐出可能である。なお、第2油圧ポンプP2は、油圧システムにおいて、信号用の作動油、制御用の作動油を吐出する。信号用の作動油及び制御用の作動油のことをパイロット油という。
ブーム制御弁20Aは、ブーム10を作動する油圧アクチュエータ(ブームシリンダ)14を制御する弁である。ブーム制御弁20Aは、直動スプール形3位置切換弁である。ブーム制御弁20Aは、中立位置20a3、中立位置20a3とは異なる第1位置20a1、中立位置20a3及び第1位置20a1とは異なる第2位置20a2に切り換わる。ブーム制御弁20Aにおいて、中立位置20a3、第1位置20a1、第2位置20a2の切換は、操作部材181の操作によりスプールを動かすことによって行う。なお、ブーム制御弁20Aの切換は、操作部材181を手動操作することによってスプールを直接移動させることにより行っているが、スプールを油圧操作(パイロットバルブによる油圧操作、比例弁による油圧操作)で移動させてもよいし、電気操作(ソレノイドを励磁することによる電気操作)で移動させてもよいし、その他の方法で移動させてもよい。
したがって、ブーム制御弁20Aを第1位置20a1にすれば、連通油路21aからブームシリンダ14の第1ポート14dに作動油を供給することができると共に、ブームシリンダ14の第2ポート14eから連通油路21bに作動油を排出することができる。これによって、ブームシリンダ14は伸長し、ブーム10は上昇する。ブーム制御弁20Aを第2位置20a2にすれば、連通油路21bからブームシリンダ14の第2ポート14eに作動油を供給することができると共に、ブームシリンダ14の第1ポート14dから連通油路21aに作動油を排出することができる。これによって、ブームシリンダ14は収縮し、ブーム10は下降する。
したがって、バケット制御弁20Bを第1位置20b1にすれば、連通油路22aからバケットシリンダ17の第2ポート17eに作動油を供給することができると共に、バケットシリンダ17の第1ポート17dから連通油路22bに作動油を排出することができる。これによって、バケットシリンダ17は収縮し、バケット11はスクイ動作する。バケット制御弁20Bを第2位置20a2にすれば、連通油路22bからバケットシリンダ17の第1ポート17dに作動油を供給することができると共に、バケットシリンダ17の第2ポート17eから連通油路22aに作動油を排出することができる。これによって、バケットシリンダ17は伸長し、ダンプ動作する。
また、第1制御弁に対応する油圧アクチュエータのことを「第1油圧アクチュエータ」、第2制御弁に対応する油圧アクチュエータのことを「第2油圧アクチュエータ」、第3制御弁に対応する油圧アクチュエータのことを「第3油圧アクチュエータ」という。第1油圧アクチュエータから第1制御弁に戻る作動油である戻り油を、第2制御弁に供給する油路のことを、「第1油路」という。
以下、第1制御弁20Aと第2制御弁20Bとの関係について、詳しく説明する。
第1制御弁20Aと第2制御弁20Bとは、中央油路51とは別に、第1油路61により接続されている。第1油路61は、第1油圧アクチュエータ14から第1制御弁20Aに戻る戻り油を、第1制御弁20Aを通過させて第2制御弁20Bに供給する油路である。
第1内部油路61aは、第1制御弁20Aに設けられ且つ第1接続油路21aに連通する油路である。詳しくは、第1内部油路61aは、第1制御弁20Aを第2位置20a2にした場合に、第1制御弁20Aの第1ポート31と第1制御弁20Aの第1出力ポート41aとを接続する油路である。
第2制御弁20Bと第3制御弁20Cとは、中央油路72により接続されている。中央油路72は、第2制御弁20Bの第3出力ポート43cと、第3制御弁20Cの第3入力ポート44cとを接続している。したがって、第2制御弁20Bを中立位置20b3にした場合、第2制御弁20Bに供給された作動油である供給油は、第3入力ポート42cと第3出力ポート43cとを結ぶ中央油路73cを通って、第3出力ポート43cに接続された中央油路72に供給される。
油路81は、連通油路22aと、連通油路81aと、連通油路81bと、を有している。連通油路22aは、第2制御弁20Bの第1ポート35と、第2油圧アクチュエータ17の第2ポート17eとを接続する油路であって、第2ポート17eから排出された戻り油が流れる油路である。
連通油路81bは、連通油路81aに連通し且つ第3制御弁20Cに接続する油路である。連通油路81bは、第2制御弁20Bの第1出力ポート43aと第3制御弁20Cの第1入力ポート44aとを接続し、且つ、第2制御弁20Bの第2出力ポート43bと第3制御弁20Cの第2入力ポート44bとを接続している。連通油路81bの中途部は、中央油路72に合流している。
排出油路24bは、油路24b1と、油路24b2と、油路24b3とを含んでいる。油路24b1は、連通油路21bに接続する油路である。油路24b1の中途部にはリリーフ弁37が設けられている。油路24b2は、第1接続油路21a、第1制御弁20Aの第1排出ポート33a及び第2排出ポート33bに接続する油路である。油路24b2の中途部にもリリーフ弁37が設けられている。
また、排出油路24は、第2制御弁20Bを通過した作動油を作動油タンク15等に排出可能である。
また、排出油路24bは、油路24b4、油路24b5、油路24b6、油路24b7を含んでいる。油路24b4は、連通油路22bに接続する油路である。油路24b1の中途部にはリリーフ弁38が設けられている。油路24b5は、連通油路22a、第2制御弁20Bの第1排出ポート34a及び第2排出ポート34bに接続する油路である。油路24b5の中途部にもリリーフ弁38が設けられている。
第1入力ポート46a及び第2入力ポート46bを接続する油路である。
フロート切換弁268は、少なくとも3位置切換弁であって、許容位置268aと、抑制位置268bと、フロート位置268cとに切り換え可能である。フロート切換弁268は、許容位置268aである場合、第2系統排出油路(分岐油路280)を閉鎖することで圧力上昇部130に作動油を流す。フロート切換弁268は、抑制位置268bである場合、第2系統排出油路(分岐油路280)を開放することで圧力上昇部130に向けて作動油が流れることを抑制する。フロート切換弁268は、フロート位置268cである場合、第1油圧アクチュエータ14の作動油を第1系統排出油路301及び第2系統排出油路(分岐油路280)とは異なる油路で排出する。なお、この実施形態では、フロート切換弁268は、許容位置268a、抑制位置268b及びフロート位置268cの他に、アンロード位置268dに切り換え可能である。フロート切換弁268は、アンロード位置268dである場合、第1油圧ポンプP1から吐出した作動油を第2系統排出油路(分岐油路280)に排出することで、少なくとも第1制御弁20A及び第2制御弁20Bへの作動油の供給を停止する。フロート切換弁268では、スプールを一方向に移動させると、抑制位置268bに切り換わり、さらに、スプールを一方向に移動させると、アンロード位置268dに切り換わる構成となっている。
フロート制御弁268は、第1ポート231、第2ポート232、第3ポート233、第4ポート234、第5ポート235、第6ポート236、第7ポート237、第8ポート238を有している。第1ポート231には、連通油路21aから分岐した油路169aが接続され、第2ポート232には、連通油路21bから分岐した油路169bが接続されている。また、第4ポート234及び第5ポート235は、油路169cに接続されている。油路169cは、第4ポート234及び第5ポート235と、圧力上昇部130の流入ポート130aとを接続する油路である。油路169a、油路169b及び油路169cは、第1系統排出油路301及び第2系統排出油路とは異なる油路の系統(第3系統排出油路)であって、フロート用の排出油路である。
第7ポート237には、吐出油路40の中途から分岐してフロート切換弁268に接続するアンロード油路270が接続されている。アンロード油路270は、例えば、吐出油路40における区間油路123bに接続されている。
このように、フロート制御弁268が許容位置268aである状態では、分岐油路280が閉鎖されるため排出油路24b3の区間135において、圧力上昇部130の流入ポート130aよりも上流側における作動油の流れが変わる。第1系統排出油路301に繋がる第3油路110に設けた絞り部151によって差圧が生じ、第1内部油路61aの圧力が低くなると、図2の矢印A1に示すように、第1系統排出油路301の作動油は、第1排出ポート33aを通過して第3油路110に流れる。図2の矢印A2に示すように、第3油路110に逆流させた作動油(逆流油)や第3油路110に連通する第1内部油路61aを流れる戻り油等は、当該第1内部油路61a及び第1出力ポート41aを通過して、外部油路61bに流れる。図2の矢印A3に示すように、外部油路61bの作動油の一部は、合流部63を通過して連結油路121及び第3内部油路122を流れ、第3入力ポート46cから排出される。また、図2の矢印A4に示すように、第3入力ポート46cから排出された作動油は、返し油路123を通過して、再び第1制御弁20Aに戻り、第1制御弁20Aの第2入力ポート46bに入る。図2の矢印A5に示すように、第1制御弁20Aの第2入力ポート46bに入った作動油は、第2油路85の第2内部油路86を流れて、第2油路85の連通油路21bに流れることになる。つまり、図2のA1〜A5に示すように、フロート制御弁268が許容位置268aにした場合は、第1系統排出油路301の作動油を逆流させ、逆流した作動油等を、供給油が流れる連通油路21bに供給することができる。
さて、フロート制御弁268には、制御装置165が接続されている。制御装置165には、操作部材181の操作を検出する操作検出装置182が接続されている。操作検出装置182は、操作部材181の回動を検出するセンサ、操作部材181によって操作された制御弁20におけるスプール等の動作を検出するセンサ、操作部材181によって操作された制御弁20の受圧部に作用するパイロット圧を検出するセンサ等である。操作検出装置182は、操作部材181が操作されたか否かを検出する装置であえれば何でもよく、上述した例の他に、油圧アクチュエータの作動等を検出することで操作されたか否かを判断してもよい。
一方で、操作部材181が操作された場合、即ち、第1油圧アクチュエータ14及び第2油圧アクチュエータ17のいずれかが操作されている場合、フロート制御弁268は、許容位置268a、抑制位置268b、フロート位置268cのいずれかに切り換え可能である。許容位置268a、抑制位置268b及びフロート位置268cの切換は、制御装置165に接続された操作部材166と、操作部材167等によって行う。操作部材166及び操作部材167は、ON/OFFに切換可能なスイッチである。例えば、作業者が操作部材166をONすると、制御装置165は、フロート制御弁268に制御信号を出力することで抑制位置268bに切り換える。また、作業者が操作部材166をOFFすると、制御装置165は、フロート制御弁268に制御信号を出力することで許容位置268aに切り換える。
なお、制御装置165には、エンジン回転数を検出するエンジン回転センサ501が接続されている。制御装置165は、エンジンの始動時にエンジン回転センサ501で検出されたエンジン回転数を参照し、当該エンジン回転数が予め定められた回転数(始動判定回転数)を超えるまで、フロート制御弁268をアンロード位置268dに保持し、エンジン回転数が始動判定回転数を超えた時点で、フロート制御弁268をアンロード位置268d以外の位置、例えば、許容位置268aに切り換える。これによれば、エンジン始動時にフロート制御弁268をアンロード位置268dに保持しているため、エンジン始動時のトルクを増加させることができる。言い換えれば、エンジン始動時に第1油圧ポンプP1等の影響によって、エンジン自体のトルクの減少を抑えることができる。
図3は、背圧を上昇させない油圧回路(油圧システム)にフロート制御弁を適用した変形例の図を示している。図3に示す変形例では、第1系統排出油路301、第2系統排出油路(分岐油路280)、第1系統排出油路301に接続される圧力上昇部130、第3油路110、絞り部151、第3内部油路122等が設けられていない。
上述した実施形態では、作動油の排出は、作動油タンクにしていたが、その他の場所であってもよい。即ち、作動油を排出するための油路は、作動油タンク以外に接続されていてもよく、例えば、油圧ポンプの吸込部(作動油を吸い込む部分)に接続してもよいし、その他の個所に接続してもよい。
また、第1系統排出油路は、第1制御弁20A等の制御弁に接続されている油路であれば何でもよく、上述した実施形態に限定されない。
14 第1油圧アクチュエータ
17 第2油圧アクチュエータ
20A 第1制御弁
20B 第2制御弁
21a 第1接続油路
21b 第2接続油路
40 吐出油路
61 第1油路
61a 第1内部油路
61b 外部油路
85 第2油路
86 第2内部油路
110 第3油路
120 第4油路
121 連結油路
122 第3内部油路
123 返し油路
130 圧力上昇部
280 分岐油路(第2系統排出油路)
181 操作部材
270 アンロード油路
268、368 フロート切換弁
268a 許容位置
268b 抑制位置
268c フロート位置
268d アンロード位置
368c フロート位置
368d アンロード位置
368e 中立位置
301 第1系統排出油路
P1 油圧ポンプ
Claims (10)
- 作動油を吐出する油圧ポンプと、
第1油圧アクチュエータと、
第2油圧アクチュエータと、
前記第1油圧アクチュエータを制御する第1制御弁と、
前記第1制御弁の下流側に設けられ、且つ、前記第2油圧アクチュエータを制御する第2制御弁と、
前記作動油の圧力を上昇させる圧力上昇部と、
前記第1制御弁及び第2制御弁のいずれかに接続され且つ前記圧力上昇部が接続される第1系統排出油路と、
前記第1系統排出油路に接続され且つ前記第1系統排出油路とは別に作動油を排出可能な第2系統排出油路と、
前記第2系統排出油路を閉鎖することで前記圧力上昇部に作動油を流す許容位置と、前記第2系統排出油路を開放することで前記圧力上昇部に向けて作動油が流れることを抑制する抑制位置と、前記第1油圧アクチュエータの作動油を前記第1系統排出油路及び第2系統排出油路とは異なる第3系統排出油路で排出するフロート位置とに切換可能なフロート切換弁と、
を備えている作業機の油圧システム。 - 前記第1制御弁と前記油圧ポンプとを接続する吐出油路と、
前記吐出油路から分岐して前記フロート切換弁に接続するアンロード油路と、
を備え、
前記フロート切換弁は、前記アンロード油路の作動油を前記第2系統排出油路に排出するアンロード位置に切り換え可能である請求項1に記載の作業機の油圧システム。 - 少なくとも前記第1油圧アクチュエータ及び前記第2油圧アクチュエータのいずれかを操作する操作部材を備え、
前記操作部材によって前記第1油圧アクチュエータ及び前記第2油圧アクチュエータのいずれも操作されていない場合には、前記フロート切換弁は、前記アンロード位置に切り換え可能である請求項2に記載の作業機の油圧システム。 - 前記操作部材によって前記第1油圧アクチュエータ及び前記第2油圧アクチュエータのいずれかが操作されている場合には、前記フロート切換弁は、前記抑制位置、許容位置及びフロート位置のいずれかに切り換わる請求項3に記載の作業機の油圧システム。
- 前記第1油圧アクチュエータから前記第1制御弁に戻る作動油である戻り油を、前記第2制御弁に供給する第1油路と、
前記吐出油路から前記第1制御弁に供給された作動油である供給油を、前記第1油圧アクチュエータに供給する第2油路と、
前記第1制御弁の内部で排出ポートに連通し且つ前記第1油路と前記第1系統排出油路とを接続する第3油路と、
前記第1油路に接続され、且つ、前記第1油路の戻り油を前記第2油路に返す第4油路と、
を備えた請求項2〜4のいずれかに記載の作業機の油圧システム。 - 前記第1油路は、前記第1制御弁と前記第1油圧アクチュエータとを接続し且つ前記戻り油が流れる第1接続油路と、前記第1制御弁に設けられ且つ前記第1接続油路に連通する第1内部油路と、前記第1内部油路に連通し且つ前記第1制御弁と前記第2制御弁とを接続する外部油路とを有し、
前記第2油路は、前記第1制御弁と前記第1油圧アクチュエータとを接続し且つ前記供給油が流れる第2接続油路と、前記第1制御弁に設けられ且つ前記第2接続油路に連通する第2内部油路とを有し、
前記第3油路は、前記第1内部油路と前記第1系統排出油路とを接続する油路である請求項5に記載の作業機の油圧システム。 - 前記第4油路は、前記第1油路とは別の油路であって前記第1油路の前記外部油路と前記第1制御弁とを連結する連結油路と、前記第1制御弁に設けられ且つ前記連結油路に連通する第3内部油路と、前記第3内部油路に連通し且つ、前記連結油路及び前記第3内部油路を通過した作動油を前記第1制御弁に返す返し油路とを含んでいる請求項6に記載の作業機の油圧システム。
- 作動油を吐出する油圧ポンプと、
第1油圧アクチュエータと、
第2油圧アクチュエータと、
前記第1油圧アクチュエータを制御する第1制御弁と、
前記第1制御弁の下流側に設けられ、且つ、前記第2油圧アクチュエータを制御する第2制御弁と、
前記第1制御弁と前記油圧ポンプとを接続する吐出油路と、
前記吐出油路から分岐するアンロード油路と、
前記アンロード油路に接続されたフロート切換弁であって、前記第1油圧アクチュエータの内部の作動油を排出するフロート動作を行うフロート位置と、前記アンロード油路の作動油を排出して前記第1制御弁及び第2制御弁への作動油の供給を抑制するアンロード位置とに切換可能なフロート切換弁と、
を備えている作業機の油圧システム。 - 少なくとも前記第1油圧アクチュエータ及び前記第2油圧アクチュエータのいずれかを操作する操作部材を備え、
前記操作部材によって前記第1油圧アクチュエータ及び前記第2油圧アクチュエータのいずれも操作されていない場合には、前記フロート切換弁は、前記アンロード位置に切り換え可能である請求項8に記載の作業機の油圧システム。 - 少なくとも前記第1油圧アクチュエータ及び前記第2油圧アクチュエータのいずれかを操作する操作部材を備え、
前記操作部材によって前記第1油圧アクチュエータ及び前記第2油圧アクチュエータのいずれかが操作されている場合には、前記フロート切換弁は、前記フロート位置に切り換え可能である請求項8に記載の作業機の油圧システム。
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