JP7094858B2 - 作業機の油圧システム - Google Patents
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Description
本発明の一態様の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制御弁に接続され、前記第1制御弁を通過した作動油を排出可能な排出油路と、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、前記第1油路の中途部分と前記排出油路とを接続する第2油路と、前記第1油路に設けられた第1絞り部と、前記第2油路に設けられ、且つ、前記第1絞り部よりも開口面積が小さい第2絞り部と、を備え、前記第1制御弁が前記第1油圧アクチュエータを作動させる所定の切換位置にある場合に、前記第1油路を流れる前記戻り油の圧力を前記第1絞り部及び前記第2絞り部により高い状態にしてから、当該戻り油を前記第2制御弁に圧送する。
前記第1絞り部は、前記第1内部油路に設けられ、前記第2絞り部は、前記第2油路に
設けられている。
作業機の油圧システムは、バケットと、前記バケットとは別にブームに設けられた作業具と、を備え、前記第1油圧アクチュエータは、前記バケットを作動させるバケットシリンダであり、前記第2油圧アクチュエータは、前記作業具を作動させる油圧機器である。
作業機の油圧システムは、ブームと、前記ブームに設けられたバケットと、を備え、前記第1油圧アクチュエータは、前記ブームを作動させるブームシリンダであり、前記第2油圧アクチュエータは、前記バケットを作動させるバケットシリンダであり、前記第1制御弁は、前記ブームを上昇させるべく前記ブームシリンダを作動させる上昇位置と、前記ブームを下降させるべく前記ブームシリンダを作動させる下降位置とを切り換え可能であり、且つ、前記第1制御弁が前記下降位置にある場合に前記戻り油を前記第1内部油路に通過させる。
まず、作業機から説明する。
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、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8の左側)を前方、運転者の後側(図8の右側)を後方、運転者の左側(図8の手前側)を左方、運転者の右側(図8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、作業機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。
P2を備えている。
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(上昇位置)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(下降位置)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。
て行う。なお、バケット制御弁20Bの切換は、操作部材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、バケット制御弁20Bを第1位置(掬い位置)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は掬い動作する。
予備制御弁20Cは、予備アタッチメント、即ち、作業具に装着された油圧アクチュエータ(油圧シリンダ、油圧モータ等の油圧機器)16を制御する弁である。予備制御弁20Cは、パイロット方式の直動スプール形3位置切換弁である。予備制御弁20Cは、中立位置20c3、中立位置20c3とは異なる第1位置20c1、中立位置20c3及び第1位置20c1とは異なる第2位置20c2に切り換わる。予備制御弁20Cにおいて、中立位置20c3、第1位置20c1及び第2位置20c2の切換は、パイロット油の圧力によってスプールを動かすことによって行う。予備制御弁20Cには、給排油路83a、83bを介して接続部材18が接続されている。接続部材18には、予備アタッチメントの油圧アクチュエータ16に接続された油路が接続される。
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、油路(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。
できる。
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。
油路210は、油路181と排出油路24bとを接続する油路である。油路210は、第1制御弁20Bに設けられ、油路181の第1内部油路81cと排出油路24bの油路24b5とを接続する内部油路である。詳しくは、油路210は、第1制御弁20Bが第1位置20b1である場合に、第1内部油路81cと第2排出ポート34b(油路24b5)とを接続する。
以上の第1変形例によれば、第1制御弁20Bを第1位置(掬い位置)20b1にすると、バケットシリンダである第1油圧アクチュエータ17が伸長し、バケット11が掬い動作をする。掬い動作が行われた場合、第1油圧アクチュエータ17から第1制御弁20
Bには戻り油が戻ることになる。ここで、第2絞り部251の開口面積が第1絞り部250の開口面積よりも小さいため、戻り油が流れる第1内部油路81c及び外部油路81bの油路の圧力を高い状態にすることができる。その結果、バケット掬い動作をした場合に、戻り油を下流側のセクション、即ち、第2制御弁20Cに圧送することができる。
図5は、作業機の油圧システムの第2変形例を示している。第2変形例では、ブーム制御弁20Aが「第1制御弁」、バケット制御弁20Bが「第2制御弁」、予備制御弁20Cが「第3制御弁」である。また、第2変形例では、ブームシリンダ14が「第1油圧アクチュエータ」、バケットシリンダ17が「第2油圧アクチュエータ」、予備アタッチメントの油圧アクチュエータ16が「第3油圧アクチュエータ」である。また、第2変形例において、第1油路は、油路61、第2油路は、油路110である。
第3油路200は、第1油路である油路61とは別に第1制御弁20Aと第2制御弁20Bとを接続する油路であって、第1制御弁20Aを通過した作動油、即ち、第1制御弁20Aに供給された作動油を第2制御弁20Bへ向けて流す油路である。第3油路200は、中央油路51と、第3内部油路201とを有している。第3内部油路201は、第1制御弁20Aに設けられていて、第1制御弁20Aが第2位置20a2である場合に、第1制御弁20Aの第3出力ポート41cと第1制御弁20Aの第3入力ポート46cとを接続する油路である。
ここで、ブーム下げ動作を行った場合、即ち、第1油圧アクチュエータ14であるブームシリンダを収縮した場合の作動油の圧力について考察する。ブーム下げ動作を行った場合、当該ブームシリンダの面積比(ロッド側とボトム側との面積比)によって、ブームシリンダのボトム側の作動油の圧力(戻り油側の圧力)は低く、ブームシリンダのロッド側の作動油の圧力(供給側の圧力)は高くなる傾向にある。
動油)を油路110に排出できるようにする一方で、圧力が高い供給油(第3内部油路201を流れる作動油)の供給量を抑えることができる。その結果、例えば、下流側の第2制御弁20Bで必要な作動油の流量が少なくなった場合でも、スムーズにブーム下げ動作等を行うことができる。
絞り部450は、油路300を流れる作動油の流量を減少させることが可能であって、油路300の第3内部油路301に設けられている。絞り部450の開口面積は、絞り部451の開口面積よりも小さい。言い換えれば、絞り部451の開口面積は、絞り部450の開口面積よりも大きい。
なお、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すべての変更が含まれることが意図される。第1制御弁及び第2制御弁は上述した実施形態に限定されず、作業機に設けられた制御弁であれば何でもよい。
上述した実施形態では、制御弁は、3位置切換弁であったが、切換の位置の数は限定されず、2位置切換弁であっても、4位置切換弁であっても、その他の切換弁であってもよい。上述した実施形態では、油圧ポンプは定容量ポンプであったが、例えば、斜板の変更によって吐出量が変化する可変容量ポンプであっても、その他の油圧ポンプであってもよい。
10 ブーム
11 バケット
14 ブームシリンダ
14a 筒体
15 作動油タンク
16 予備アタッチメントの油圧アクチュエータ
17 バケットシリンダ
20 制御弁
20A ブーム制御弁
20a1 第1位置
20a2 第2位置
20a3 中立位置
20B バケット制御弁
20b1 第1位置
20b2 第2位置
20b3 中立位置
20C 予備制御弁
20c1 第1位置
20c2 第2位置
20c3 中立位置
61 油路(第1油路)
61a 第1内部油路
61b 外部油路
72 中央油路
73c 中央油路
81 油路
81a 連通油路
81b 連通油路
81c 連通油路(第1内部油路)
110 第2油路(第2内部油路)
150 第1絞り部
151 第2絞り部
155 接続部
181 油路(第1油路)
200 油路(第3油路)
201 第3内部油路
210 油路(第2油路、第2内部油路)
250 絞り部
251 絞り部
255 接続部
300 油路(第3油路)
301 第3内部油路
350 第4絞り部
351 第3絞り部
450 第4絞り部
451 第3絞り部
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、
前記第1制御弁に接続され、前記第1制御弁を通過した作動油を排出可能な排出油路と、
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、
前記第1油路の中途部分と前記排出油路とを接続する第2油路と、
前記第1油路に設けられた第1絞り部と、
前記第2油路に設けられ、且つ、前記第1絞り部よりも開口面積が小さい第2絞り部と、
を備え、
前記第1制御弁が前記第1油圧アクチュエータを作動させる所定の切換位置にある場合に、前記第1油路を流れる前記戻り油の圧力を前記第1絞り部及び前記第2絞り部により高い状態にしてから、当該戻り油を前記第2制御弁に圧送する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、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制御弁に設けられ、且つ、前記戻り油を前記排出油路に排出可能である請求項1に記載の作業機の油圧システム。 - 前記第1絞り部は、前記第1内部油路に設けられ、前記第2絞り部は、前記第2油路に設けられている請求項2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、
前記油圧ポンプから吐出された前記作動油を前記第1制御弁に供給する吐出油路と、
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制御弁に接続され、前記第1制御弁を通過した作動油を排出可能な排出油路と、
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、
前記第1油路の中途部分と前記排出油路とを接続する第2油路と、
前記第1油路とは別に、前記吐出油路から前記第1制御弁に流れる作動油を前記第2制御弁に供給する第3油路と、
前記第2油路に設けられた第3絞り部と、
前記第3油路に設けられ、且つ、前記第3絞り部よりも開口面積が小さい第4絞り部と、を備え、
前記第1制御弁が前記第1油圧アクチュエータを作動させる所定の切換位置にある場合に、前記第3絞り部及び前記第4絞り部によって、前記第1油路及び前記第2油路を流れる前記戻り油の圧力及び流量よりも、前記第3油路を流れる前記作動油の圧力を高くして流量を低減する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、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制御弁に設けられ、且つ、前記戻り油を前記排出油路に排出可能であり、
前記第3油路は、前記第1油路とは別に前記第1制御弁と前記第2制御弁とを接続する中央油路と、前記第1制御弁に設けられ且つ前記中央油路に連通可能な第3内部油路と、を有している請求項4に記載の作業機の油圧システム。 - 前記第3絞り部は、前記第2油路に設けられ、前記第4絞り部は、前記第3内部油路に設けられている請求項5に記載の作業機の油圧システム。
- バケットと、
前記バケットとは別にブームに設けられた作業具と、
を備え、
前記第1油圧アクチュエータは、前記バケットを作動させるバケットシリンダであり、前記第2油圧アクチュエータは、前記作業具を作動させる油圧機器である請求項1~6のいずれかに記載の作業機の油圧システム。 - バケットと、
前記バケットとは別にブームに設けられた作業具と、
を備え、
前記第1油圧アクチュエータは、前記バケットを作動させるバケットシリンダであり、前記第2油圧アクチュエータは、前記作業具を作動させる油圧機器であり、
前記第1制御弁は、前記バケットを掬い動作させるべく前記バケットシリンダを作動させる掬い位置と、前記バケットをダンプ動作させるべく前記バケットシリンダを作動させるダンプ位置とを切り換え可能であり、且つ、前記第1制御弁が前記掬い位置にある場合
に前記戻り油を前記第1内部油路に通過させる請求項2、3、5、6のいずれかに記載の作業機の油圧システム。 - ブームと、
前記ブームに設けられたバケットと、
を備え、
前記第1油圧アクチュエータは、前記ブームを作動させるブームシリンダであり、
前記第2油圧アクチュエータは、前記バケットを作動させるバケットシリンダである請求項1~6のいずれかに記載の作業機の油圧システム。 - ブームと、
前記ブームに設けられたバケットと、
を備え、
前記第1油圧アクチュエータは、前記ブームを作動させるブームシリンダであり、
前記第2油圧アクチュエータは、前記バケットを作動させるバケットシリンダであり、
前記第1制御弁は、前記ブームを上昇させるべく前記ブームシリンダを作動させる上昇位置と、前記ブームを下降させるべく前記ブームシリンダを作動させる下降位置とを切り換え可能であり、且つ、前記第1制御弁が前記下降位置にある場合に前記戻り油を前記第1内部油路に通過させる請求項2、3、5、6のいずれかに記載の作業機の油圧システム。
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