作業用車両
【課題】ＰＴＯ軸などに接続された機器の接続を切り換える必要がなく、安定した電力などを得ることのできる作業用車両を提供すること。
【解決手段】エンジンを搭載しその回転駆動力により車輪を回転させて走行する作業用車両であって、エンジンの回転駆動力を車輪の回転以外に取り出すためのＰＴＯ軸１６が設けられており、ＰＴＯ軸１６には、第１の増速機２１を介して交流発電機２２ａ，ｂの入力軸が連結されており、交流発電機２２ａ，ｂの出力は、整流器３１ａ，ｂで直流に変換された後でインバータ装置３２ａ，ｂによって交流電力に変換され、その交流電力を外部に出力するように構成される。
【解決手段】エンジンを搭載しその回転駆動力により車輪を回転させて走行する作業用車両であって、エンジンの回転駆動力を車輪の回転以外に取り出すためのＰＴＯ軸１６が設けられており、ＰＴＯ軸１６には、第１の増速機２１を介して交流発電機２２ａ，ｂの入力軸が連結されており、交流発電機２２ａ，ｂの出力は、整流器３１ａ，ｂで直流に変換された後でインバータ装置３２ａ，ｂによって交流電力に変換され、その交流電力を外部に出力するように構成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンを搭載しその回転駆動力により車輪を回転させて走行する作業用車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、タンク車、はしご車、救助工作車などの工作車、およびこれらに消防ポンプ車などを含めた作業用車両が、事故、火災、その他の災害の現場における消火や救助などの任務のために活用されている。これらの作業用車両は、高能力で現場に急行し、現場に到着した後は定置状態でそれぞれの目的の任務達成に最大限の活用が図られる。
【０００３】
さて、このような作業用車両には、エンジンの回転駆動力を車輪の回転駆動以外に取り出すための１つまたは複数のＰＴＯ軸が設けられている。
【０００４】
従来において、これらのＰＴＯ軸には、４極の交流発電機や油圧ポンプなどが取り付けられ、エンジンの回転駆動力によってこれら交流発電機や油圧ポンプを回転させ、５０Ｈｚまたは６０Ｈｚの交流電力を取り出し、また圧油を取り出している。その場合に、エンジンの回転数が変動した場合には、交流電力の周波数が変動し、またポンプの吐出量や吐出圧力などが変動するため、エンジンを一定の回転数に維持した状態で運転する必要がある。
【０００５】
これに対して、特許文献１には、優先運転される優先機器と他の機器とをそれぞれ走行用エンジンに付設したＰＴＯ軸で駆動するとともに、機器毎に設けた電圧調整器の電圧調整によりエンジンコントロールユニットを介してエンジン回転数を制御し、優先機器用の電圧調整器と他の機器用の電圧調整器とのエンジンコントロールユニットに対する接続を交互に切換可能とした装置が開示されている。
【０００６】
また、特許文献２には、ＥＣＵから出力する電圧信号により走行用エンジンの回転数を制御して駆動する工作車両において、クレーンはスロットル量に比例する電圧信号をアクセルセンサーからＥＣＵに発信して制御するようにする一方、発電機とウィンチは電圧制御回路に予め設定した電圧信号をＥＣＵに発信して定格回転するように制御し、電圧制御回路のＥＣＵに対する接続を切換リレーを介してアクセルセンサーとの間で切換え可能にし、かつ発電機を他の機器に対し優先して接続するようにすることが開示されている。
【特許文献１】特開２００３−２４４６１
【特許文献２】特開２００４−６８７２８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上に述べた従来の文献による場合には、いずれも、機器の接続を交互に切換えたり切り離したりする必要があり、その操作が面倒であるとともに、操作を間違えると発電電力の周波数が変動しまた油圧の圧力が変動するおそれがあった。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、ＰＴＯ軸などに接続された機器の接続を切り換える必要がなく、安定した電力などを得ることのできる作業用車両を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る作業用車両は、エンジンを搭載しその回転駆動力により車輪を回転させて走行する作業用車両であって、前記エンジンの回転駆動力を前記車輪の回転以外に取り出すためのＰＴＯ軸が設けられており、前記ＰＴＯ軸には、増速機を介して交流発電機の入力軸が連結されており、前記交流発電機の出力は、整流器で直流に変換された後でインバータ装置によって交流電力に変換され、その交流電力を外部に出力するようになっている。
【００１０】
また、他の形態では、前記エンジンの回転駆動力を前記車輪の回転以外に取り出すための主ＰＴＯ軸およびサイドＰＴＯ軸が設けられており、前記主ＰＴＯ軸には、第１の増速機を介して交流発電機の入力軸が連結されており、前記交流発電機の出力は、整流器で直流に変換された後でインバータ装置によって交流電力に変換され、その交流電力を外部に出力するようになっており、前記サイドＰＴＯ軸には、第２の増速機を介して可変容量型の油圧ポンプの入力軸が連結され、前記油圧ポンプの吐出する圧油を外部に出力するようになっており、前記油圧ポンプの吐出流量が前記エンジンの回転速度の変動に対して一定となるように制御されている。
【００１１】
好ましくは、前記第１の増速機および前記交流発電機はユニット化されている。
【００１２】
好ましくは、前記エンジンの回転速度はその下限が１０００ＲＰＭ以上に設定されており、前記第１の増速機は増速比が２．５倍以上であり、前記第２の増速機は増速比が１．６倍以上である。
【００１３】
さらに好ましくは、前記交流発電機として複数の交流発電機が設けられており、それぞれの交流発電機の出力が整流器で直流に変換された後で合成されている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によると、ＰＴＯ軸などに接続された機器の接続を切り換える必要がなく、安定した電力などを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は本発明に係る作業用車両１の外観を示す図、図２はエンジン１１の周辺を取り出して示す図、図３は発電システム３０の電気回路を示すブロック図、図４は油圧システム４０の油圧回路を示すブロック図である。
【００１６】
図１において、作業用車両１は、ボディ１１に搭載されたエンジン１２の回転駆動力によって、推進軸１５を介して車輪１３を回転させて走行する。
【００１７】
図２ないし図４をも参照して、エンジン１２には、その回転駆動力を車輪１３の回転以外に取り出すための主ＰＴＯ軸１６およびサイドＰＴＯ軸１７が設けられている。
【００１８】
主ＰＴＯ軸１６には、第１の増速機２１を介して、交流発電機２２の入力軸が連結されている。なお、交流発電機２２として複数の交流発電機を設けることが可能である。本実施形態においては、交流発電機２２として２つの交流発電機２２ａ，ｂが設けられている。そして、それぞれの交流発電機２２ａ，ｂの出力が整流器で直流に変換された後で合成される。
【００１９】
すなわち、これら交流発電機２２ａ，ｂの出力ＰＶ１ａ，ｂは、整流器３１ａ，ｂで直流電力ＰＶ２に変換された後で合成され、合成された直流電力ＰＶ２がインバータ装置３２ａ，ｂによって交流電力ＰＶ３ａ，ｂに変換され、その交流電力ＰＶ３を外部に出力するようになっている。
【００２０】
サイドＰＴＯ軸１７には、第２の増速機２３を介して、可変容量型の油圧ポンプ２４の入力軸が連結されている。油圧ポンプ２４として複数の油圧ポンプを設けることが可能である。本実施形態においては、油圧ポンプ２４として２つの油圧ポンプ２４ａ，ｂが設けられている。油圧ポンプ２４ａ，ｂの吐出する圧油は、各種の弁やマニホールドなどを備えたハイドロユニット４１を介して外部に出力するようになっている。ハイドロユニット４１からのフィードバックによって、油圧ポンプ２４ａ，ｂの吐出流量が制御され、これによって、油圧ポンプ２４ａ，ｂの吐出流量または吐出圧力が、エンジン１２の回転速度の変動に対して一定となるように制御されている。
【００２１】
第１の増速機２１は、増速比が２．５倍以上であり、例えば、２．５倍であり、また３倍でもよい。第２の増速機２３は、増速比が１．６倍以上であり、例えば１．６倍以上であり、また２倍でもよい。
【００２２】
なお、作業用車両１の作業時において、エンジン１２の回転速度ＳＶ１は、その下限が１０００ＲＰＭ以上に設定されている。
【００２３】
また、第１の増速機２１と交流発電機２２ａ，ｂとは、ユニット化されて一体形のものとなっている。また、第２の増速機２３と油圧ポンプ２４ａ，ｂについても、ユニット化されて一体形のものとなっている。このようなユニット化を図ることにより、作業用車両１に必要なユニットを必要な個数だけ設けることが容易となる。例えば、それらのユニットを、ソロ（単一）、マルチ（複数）、ミキシング（混在）の様な態様で使用することが容易であり、作業用車両１の用途や規模などに応じて最適のシステムを構築することができる。
【００２４】
上に述べたように、交流発電機２２を含む発電システム３０はオルタネータ方式であり、油圧ポンプ２４を含む油圧システム４０はロードセンシング方式であり、エンジン１２の回転駆動力に対して、交流発電機２２および油圧ポンプ２４が最も効率的に作動するようになっている。
【００２５】
また、エンジン１２の負荷が多重であっても、負荷の優先権の問題が生じないように、エンジン１２の回転速度ＳＶ１に下限を設け、エンジン１２の回転速度ＳＶ１が下限よりも低下しないように負荷対応のアクセル制御またはスロットル制御を行っている。つまり、本実施形態では、上に述べたように、エンジン１２の回転速度ＳＶ１の下限を１０００ＲＰＭとし、これ以上の回転速度ＳＶ１となるように制御している。
【００２６】
この下限の回転速度ＳＶ１において、交流発電機２２は負荷に最低限必要な電力を供給することができ、また、油圧ポンプ２４は負荷に最低限必要な圧力の圧油を供給することができる。しかも、交流発電機２２に対しては第１の増速機２１を用いて回転速度を上げ、油圧ポンプ２４に対しては第２の増速機２３を用いて回転速度を上げることにより、実際には交流発電機２２は最低２５００ＲＰＭで、油圧ポンプ２４は最低１６００ＲＰＭで、それぞれ回転する。したがってエンジン１２の回転速度が上がって例えば２倍になる場合には、交流発電機２２は２５００〜５０００ＲＰＭの範囲で、油圧ポンプ２４は１６００〜３２００ＲＰＭの範囲で、それぞれ回転する。そのため、交流発電機２２および油圧ポンプ２４の最も効率の良い回転速度で運転されることとなり、それぞれ効率の良い出力が得られる。
【００２７】
因みに、従来においては、例えば４極の交流発電機を用いた場合に、その交流出力をそのまま用いているので、交流発電機の回転速度を１５００ＲＰＭ（５０Ｈｚの場合）または１８００ＲＰＭ（６０Ｈｚの場合）とする必要があり、多重負荷時であってもこれを優先させてエンジン１２の回転速度をこれに合わせなければならなかった。
【００２８】
本実施形態では、交流発電機２２と油圧ポンプ２４との間で、回転速度についての優先権（指定回転速度）を定める必要がない。
【００２９】
また、本実施形態において、交流発電機２２として、２つの交流発電機２２ａ，ｂを用いることにより、小型軽量の２つの交流発電機２２ａ，ｂによって所要の電力を得ることができ、発電システム３０の全体の形状寸法を小型化し軽量化することができる。したがって、作業用車両１における発電システム３０および油圧システム４０の所要スペースを低減し、省スペース化が行われた分だけ作業用車両１に消防機材などをより多く積載することが可能である。
【００３０】
また、発電システム３０および油圧システム４０の効率の向上によって省エネルギー化が図られるので、これら全体として環境対応形システムであるといえる。
【００３１】
なお、作業用車両１は、タンク車、はしご車、救助工作車などの工作車と、消防ポンプ車などのようなポンプ車とに大別することが可能である。工作車の場合には、その負荷配分として、主ＰＴＯ軸１６およびサイドＰＴＯ軸１７をいずれも使用し、例えば図３および図４に示すシステムを構成する。ポンプ車の場合には、主ＰＴＯ軸１６はポンプ車としての任務に使用するため、発電および油圧のためにはサイドＰＴＯ軸１７を用いる。この場合には、例えば後で述べる図８に示すシステムを構成する。
【００３２】
例えば、作業用車両１が消防ポンプ車である場合に、消火の任務活動に最大の能力が発揮されるよう、エンジン１２の回転速度ＳＶ１は放水量の大小に合わせて可変される。したがって、消火の任務活動の間において、エンジン１２の回転速度ＳＶ１は絶えず変動している。このような条件の下で、交流電力ＰＶ３として例えば５．５ＫＶＡの安定した出力を得るためには、エンジン１２の回転速度ＳＶ１の下限を１０００ＲＰに設定しておき、これによって発電の能力を確保しておく。そして、消火の任務活動に応じたエンジン１２の回転速度ＳＶ１の変動に対しては、オルタネータ方式の発電システム３０がそれを吸収し、負荷に対して常に適切な交流電力ＰＶ３を供給する。
【００３３】
なお、図２において、主ＰＴＯ軸１６と第１の増速機２１との間は、ユニバーサルジョイントなどを用いた連結軸２５によって回転駆動力が伝達されており、サイドＰＴＯ軸１７と第２の増速機２３との間は、同様にユニバーサルジョイントを用いた連結軸２６によって回転駆動力が伝達されている。
【００３４】
発電システム３０についてさらに詳しく説明する。
【００３５】
図３において、発電システム３０の整流器３１ａ，ｂは、それぞれ、例えば６つのダイオードのブリッジ接続による３相全波整流器であり、その出力の平滑のためにコンデンサＣ１が設けられている。また、整流器３１ａ，ｂには、必要に応じて、出力電圧の安定化のためのＩＣレギュレータがそれぞれ設けられる。整流器３１ａ，ｂの出力する直流電力ＰＶ２は、例えばＤＣ２８０Ｖである。なお、２つの整流器３１ａ，ｂの出力に差異があった場合でも、整流器３１ａ，ｂの性質上逆流することがない。
【００３６】
インバータ装置３２ａ，ｂは、ＤＣ２８０Ｖの入力によって、５０Ｈｚまたは６０Ｈｚの単相または３相の２００Ｖの交流電力ＰＶ３ａ，ｂを出力する。単相の交流電力ＰＶ３ａは、安定器３３を経由して放電灯などの照明装置３５のイグナイター３４に供給され、また、変圧器３６によって電圧を１００Ｖに下げられ、各種電気機器に供給される。３相の交流電力ＰＶ３ｂは、交流電動機３７に供給され、その回転駆動力によってコンプレッサ３８などを駆動し、圧縮空気などを得る。
【００３７】
なお、インバータ装置３２ａ，ｂの出力は５〜１０ＫＶＡ程度である。インバータ装置３２ａ，ｂは、それぞれスイッチＳＷ１ａ，ｂによってオンまたはオフとすることができる。また、出力の周波数も切り換えることができる。
【００３８】
ところで、本実施形態の発電システム３０の交流発電機２２ａ，ｂは、上に述べたようにオルタネータ方式（ＡＴＧ）である。発電システム３０は、エンジン１２の回転運動エネルギーを交流の電気エネルギーに変換する。ここに用いられる交流発電機２２ａ，ｂおよび整流器３１ａ，ｂは、ＩＣレギュレータなどを含めて「オルタネータ」と呼称されることがある。また、交流発電機２２ａ，ｂとして、界磁を回転子とし固定子の電機子から３相の交流電力を取り出す回転界磁形の電磁石同期発電機を用いることが可能である。交流発電機２２ａ，ｂと整流器３１ａ，ｂとの組み合わせにより、安定した直流電力ＰＶ２が得られる。つまり、主ＰＴＯ軸１６の回転速度が変動した場合でも、安定した直流電力ＰＶ２が得られる。この直流電力ＰＶ２を、インバータ装置３２ａ，ｂを用いて交流電力ＰＶ３ａ，ｂに変換することにより、周波数および電圧の安定した交流電力ＰＶ３ａ，ｂが得られる。
【００３９】
このようなオルタネータ方式の発電システム３０では、他の方式と比較して全体の大きさ（容積）および重量を大きく低減することが可能である。整流器３１ａ，ｂによって直流電力ＰＶ２に変換するので、交流発電機２２ａ，ｂの出力の質の影響を受け難く、つまり、電圧、電圧波形、周波数などの許容幅が大きく、無造作な発電によっても効率のよい電力を得ることができる。
【００４０】
また、直流電力ＰＶ２をインバータ装置３２ａ，ｂを用いて交流電力ＰＶ３ａ，ｂに変換するので、次のような効果が得られる。
（１） ５０Ｈｚと６０Ｈｚの切り換えが簡単である。
（２） 交流電力ＰＶ３として良好な電圧波形が得られる。
（３） システムのメカノイズの影響が少ない。
（４） 直流電力ＰＶ２の段階ではプラスマイナスの相と電圧とを合わせるだけで、複数のインバータ装置３２ａ，ｂを容易に並列で運転（パララン）することができる。
（５） また、交流用の複数種類の負荷に対して、その負荷別にインバータ装置３２ａ，ｂを配備することにより、最適の交流電力ＰＶ３ａ，ｂを供給することができる。
（６） 急激な負荷の変動や瞬時断路などに対しても、バックアップ回路を組み込むことによって安定した電力を供給することができる。
（７） エンジン１２は、最低限のパワー（馬力）さえ確保されれば、その回転速度ＳＶ１が大きく変動した場合であっても、発電システム３０および油圧システム４０の動作に差し支えのないようにすることが可能である。
（８） 負荷が放電灯（デスチャージランプ）である場合には、ノイズの影響によってフリッカー（ちらつき）が出易いが、インバータ装置３２ａ，ｂを用いることによってフリッカーが出難い。
【００４１】
次に、油圧システム４０について詳しく説明する。
【００４２】
図４において、ハイドロユニット４１の出力する圧油は、クレーンユニット４２、オートルーカス４３、ロッカーウインチ４４、スーパスプレー４５に供給されている。なお、これら以外のユニットまたは機器に圧油を供給してもよい。
【００４３】
図４において、油圧システム４０の油圧ポンプ２４ａ，ｂは、ロードセンシング方式（負荷バランス方式）のオイルハイドロリクス（Oil Hydraulics) パワーマッチングシステムである。
【００４４】
本実施形態のロードセンシング方式の油圧システム４０は、負荷として例えば油圧モータや油圧シリンダを用いた場合に、それらの負荷における実際の使用圧力を可変容量型の油圧ポンプ２４ａ，ｂにフィードバックし、各油圧アクチュエータで使用される油量分のみを油圧ポンプ２４ａ，ｂが吐出して供給するものである。つまり、油圧システム４０は、全体としてクローズドサーキットであり、負荷に必要な流量の圧油を供給し、圧油を無駄にリリーフさせない、トータル的な省エネルギー型の油圧システムである。
【００４５】
すなわち、例えば、使用されている油圧アクチュエータの中で最も高い圧力が加わっている１つの点の圧力を、油圧ポンプ２４ａ，ｂにフィードバックさせる。これによって、油圧ポンプ２４ａ，ｂは、フィードバックされた圧力を利用して、フィードバック圧力Ｐｆに所定の圧力ＰＡを加えた圧力ＰＨ１（Ｐｆ＋ＰＡ）の圧油を吐出する。また、油圧ポンプ２４ａ，ｂは、油圧アクチュエータ側で使用されている油量と同等の油量を吐出する。このような油圧ポンプ２４ａ，ｂとして、例えば、斜板式の可変容量プランジャポンプなどが用いられる。
【００４６】
このように、油圧システム４０は、負荷である複数の油圧アクチュエータの同時使用条件が決められない場合、またはその組合せが複雑であったりする場合において、最良の省エネルギー型の油圧システムであるということができる。
【００４７】
なお、油圧システム４０で負荷として用いる機器の仕様の例を次にあげる。
【００４８】
フロント・ウインチ …… ６ＭＰａ、１５Ｌ/ ｍｉｎ
クレーン …… ８ＭＰａ、２０Ｌ/ ｍｉｎ
油圧ポンプ …… ９ＭＰａ、３５Ｌ/ ｍｉｎ（８ｐｓ）
最大出力２１．５ＭＰａ、８５Ｌ/ ｍｉｎ（４５ｐｓ）
次に、第１の増速機２１および交流発電機２２ａ，ｂとのユニット化の例について説明する。
【００４９】
図５は発電ユニットＵＧ１の正面図、図６は発電ユニットＵＧ１の平面図、図７は発電ユニットＵＧ１の右側面図である。なお、これらの図は概略の構成を示す図であり、図示が省略されている部分もある。
【００５０】
図５〜図７において、発電ユニットＵＧ１は、基台５１に取り付けられた軸受け５２に、軸５３が回転自在に取り付けられている。軸５３にはプーリ５４が取り付けられており、軸５３の一端は図示しないユニバーサルジョイントによって上に述べた連結軸２５と連結されている。
【００５１】
基台５１に取り付けられたブラケット５５には、２つの交流発電機２２ａ，ｂが取り付けられており、各交流発電機２２ａ，ｂの入力軸にはプーリ５６ａ，ｂが取り付けられている。プーリ５４とプーリ５６ａ，ｂとの間には、それぞれベルト５７ａ，ｂが掛け渡されている。プーリ５４とプーリ５６ａ，ｂの直径の比率は２．５対１であり、これによって、軸５３の回転速度が２．５倍に増速される。これら、軸５３、プーリ５４、プーリ５６ａ，ｂ、およびベルト５７ａ，ｂなどによって、第１の増速機２１が構成されている。プーリ５４とプーリ５６ａ，ｂの直径の比率を変更することによって、任意の倍率の増速機とすることができる。
【００５２】
この発電ユニットＵＧ１は、作業用車両１のボディ１１のシャーシなどにボルトなどによって直接に取り付けられ、上に述べた連結軸２５と連結される。
【００５３】
次に、作業用車両１が例えば消防ポンプ車である場合に、サイドＰＴＯ軸１７のみを利用して発電システム３０Ｂおよび油圧システム４０Ｂを構成した例を説明する。
【００５４】
図８は発電システム３０Ｂの電気回路および油圧システム４０Ｂの油圧回路を示すブロック図である。なお、図８において、図３および図４に示す発電システム３０または油圧システム４０と同じ機能のものには同じ符号を付し、または同じ符号の末尾に「Ｂ」を追加して示すことがある。
【００５５】
図８において、連結軸２６によって回転駆動力が伝達される増速機２３Ｂには、交流発電機２２Ｂおよび可変容量型の油圧ポンプ２４Ｂが連結されている。増速機２３Ｂの増速比は、例えば交流発電機２２Ｂの側が３倍、油圧ポンプ２４Ｂの側が２倍である。これらの増速比は、この値以外の値であってもよく、互いに同じであってもよい。
【００５６】
交流発電機２２Ｂの出力ＰＶ１は、整流器３１Ｂで直流電力ＰＶ２に変換され、直流電力ＰＶ２はインバータ装置３２ａ，ｂによって交流電力ＰＶ３ａ，ｂに変換される。交流電力ＰＶ３ａは、安定器３３Ｂａ，ｂおよびイグナイター３４Ｂａ，ｂを経由して照明装置３５Ｂａ，ｂに供給される。また、交流電力ＰＶ３ｂは、交流電動機３７Ｂに供給され、その回転駆動力によってコンプレッサ３８Ｂを駆動する。
【００５７】
油圧ポンプ２４Ｂの吐出する圧油は、ハイドロユニット４１Ｂを介してフロントウインチ４６に供給される。ハイドロユニット４１Ｂからのフィードバックによって、油圧ポンプ２４Ｂの吐出流量が制御され、これによって、ハイドロユニット４１Ｂからの吐出流量または吐出圧力が、エンジン１２の回転速度の変動に対して一定となるように制御されている。
【００５８】
上に述べたように、本実施形態の作業用車両１および発電システム３０，３０Ｂ、油圧システム４０，４０Ｂによると、主ＰＴＯ軸１６およびサイドＰＴＯ軸１７などに接続された機器の接続を切り換える必要がなく、安定した電力および安定した圧油を得ることができる。
【００５９】
上に述べた実施形態においては、エンジン１２の回転速度ＳＶ１の下限を１０００ＲＰＭとし、第１の増速機２１の増速比を２．５倍以上とし、第２の増速機２３の増速比を１．６倍以上とした。これによって、交流発電機２２は２５００ＲＰＭ以上で、油圧ポンプ２４は１６００ＲＰＭ以上で、それぞれ回転する。例えば、エンジン１２が１０００〜３０００ＲＰＭの範囲で回転すると、交流発電機２２は２５００〜７５００ＲＰＭの範囲で、油圧ポンプ２４は１６００〜４８００ＲＰＭの範囲で、それぞれ回転する。これにより、エンジン１２、交流発電機２２、油圧ポンプ２４のいずれについても、効率的に作動する。
【００６０】
しかし、増速機２１，２３，２３Ｂの増速比は、それぞれの機器の仕様などに応じて種々変更することが可能である。例えば、増速機２１の増速比を２倍以上、増速機２３の増速比を１．４倍以上とし、エンジン１２の回転速度を１２５０ＲＰＭとすることも可能である。この場合には、交流発電機２２は２５００ＲＰＭ以上で、油圧ポンプ２４は１７５０ＲＰＭ以上で、それぞれ回転する。また、増速機２１，２３，２３Ｂを用いることなく、つまり増速することなく、エンジン１２の回転速度をそのまま交流発電機２２および油圧ポンプ２４に伝達するようにすることも可能である。
【００６１】
また、交流発電機２２ａ，ｂの個数、油圧ポンプ２４ａ，ｂの個数などは、上に述べた以外に種々変更することができる。油圧ポンプ２４に代えて、水圧ポンプ、その他の種々の流体圧機器を用いることができる。発電システム３０または油圧システム４０の負荷として、上に述べた以外の種々の機器を用いることができる。発電ユニットＵＧ１は、上に説明したものに限ることなく、種々の形状寸法および構造のものとすることができる。
【００６２】
その他、発電ユニットＵＧ１、発電システム３０、油圧システム４０、または作業用車両１の全体または各部の構造、形状、寸法、個数、材質、電力値、仕様などは、本発明の趣旨に沿って適宜変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明に係る作業用車両の外観を示す図である。
【図２】エンジンの周辺を取り出して示す図である。
【図３】発電システムの電気回路を示すブロック図である。
【図４】油圧システムの油圧回路を示すブロック図である。
【図５】発電ユニットの正面図である。
【図６】発電ユニットの平面図である。
【図７】発電ユニットの右側面図である。
【図８】発電システムの電気回路およびの油圧システムの油圧回路を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００６４】
１ 作業用車両
１２ エンジン
１３ 車輪
１６ 主ＰＴＯ軸
１７ サイドＰＴＯ軸
２１ 第１の増速機
２２ａ，ｂ 交流発電機
２３ 第２の増速機
２４ａ，ｂ 油圧ポンプ
３０，３０Ｂ 発電システム
３１ 整流器
３２ インバータ装置
４０，４０Ｂ 油圧システム
４１ ハイドロユニット
５３ 軸
５４ プーリ
５６ プーリ
５７ ベルト
ＵＧ１ 発電ユニット
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンを搭載しその回転駆動力により車輪を回転させて走行する作業用車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、タンク車、はしご車、救助工作車などの工作車、およびこれらに消防ポンプ車などを含めた作業用車両が、事故、火災、その他の災害の現場における消火や救助などの任務のために活用されている。これらの作業用車両は、高能力で現場に急行し、現場に到着した後は定置状態でそれぞれの目的の任務達成に最大限の活用が図られる。
【０００３】
さて、このような作業用車両には、エンジンの回転駆動力を車輪の回転駆動以外に取り出すための１つまたは複数のＰＴＯ軸が設けられている。
【０００４】
従来において、これらのＰＴＯ軸には、４極の交流発電機や油圧ポンプなどが取り付けられ、エンジンの回転駆動力によってこれら交流発電機や油圧ポンプを回転させ、５０Ｈｚまたは６０Ｈｚの交流電力を取り出し、また圧油を取り出している。その場合に、エンジンの回転数が変動した場合には、交流電力の周波数が変動し、またポンプの吐出量や吐出圧力などが変動するため、エンジンを一定の回転数に維持した状態で運転する必要がある。
【０００５】
これに対して、特許文献１には、優先運転される優先機器と他の機器とをそれぞれ走行用エンジンに付設したＰＴＯ軸で駆動するとともに、機器毎に設けた電圧調整器の電圧調整によりエンジンコントロールユニットを介してエンジン回転数を制御し、優先機器用の電圧調整器と他の機器用の電圧調整器とのエンジンコントロールユニットに対する接続を交互に切換可能とした装置が開示されている。
【０００６】
また、特許文献２には、ＥＣＵから出力する電圧信号により走行用エンジンの回転数を制御して駆動する工作車両において、クレーンはスロットル量に比例する電圧信号をアクセルセンサーからＥＣＵに発信して制御するようにする一方、発電機とウィンチは電圧制御回路に予め設定した電圧信号をＥＣＵに発信して定格回転するように制御し、電圧制御回路のＥＣＵに対する接続を切換リレーを介してアクセルセンサーとの間で切換え可能にし、かつ発電機を他の機器に対し優先して接続するようにすることが開示されている。
【特許文献１】特開２００３−２４４６１
【特許文献２】特開２００４−６８７２８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上に述べた従来の文献による場合には、いずれも、機器の接続を交互に切換えたり切り離したりする必要があり、その操作が面倒であるとともに、操作を間違えると発電電力の周波数が変動しまた油圧の圧力が変動するおそれがあった。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、ＰＴＯ軸などに接続された機器の接続を切り換える必要がなく、安定した電力などを得ることのできる作業用車両を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る作業用車両は、エンジンを搭載しその回転駆動力により車輪を回転させて走行する作業用車両であって、前記エンジンの回転駆動力を前記車輪の回転以外に取り出すためのＰＴＯ軸が設けられており、前記ＰＴＯ軸には、増速機を介して交流発電機の入力軸が連結されており、前記交流発電機の出力は、整流器で直流に変換された後でインバータ装置によって交流電力に変換され、その交流電力を外部に出力するようになっている。
【００１０】
また、他の形態では、前記エンジンの回転駆動力を前記車輪の回転以外に取り出すための主ＰＴＯ軸およびサイドＰＴＯ軸が設けられており、前記主ＰＴＯ軸には、第１の増速機を介して交流発電機の入力軸が連結されており、前記交流発電機の出力は、整流器で直流に変換された後でインバータ装置によって交流電力に変換され、その交流電力を外部に出力するようになっており、前記サイドＰＴＯ軸には、第２の増速機を介して可変容量型の油圧ポンプの入力軸が連結され、前記油圧ポンプの吐出する圧油を外部に出力するようになっており、前記油圧ポンプの吐出流量が前記エンジンの回転速度の変動に対して一定となるように制御されている。
【００１１】
好ましくは、前記第１の増速機および前記交流発電機はユニット化されている。
【００１２】
好ましくは、前記エンジンの回転速度はその下限が１０００ＲＰＭ以上に設定されており、前記第１の増速機は増速比が２．５倍以上であり、前記第２の増速機は増速比が１．６倍以上である。
【００１３】
さらに好ましくは、前記交流発電機として複数の交流発電機が設けられており、それぞれの交流発電機の出力が整流器で直流に変換された後で合成されている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によると、ＰＴＯ軸などに接続された機器の接続を切り換える必要がなく、安定した電力などを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は本発明に係る作業用車両１の外観を示す図、図２はエンジン１１の周辺を取り出して示す図、図３は発電システム３０の電気回路を示すブロック図、図４は油圧システム４０の油圧回路を示すブロック図である。
【００１６】
図１において、作業用車両１は、ボディ１１に搭載されたエンジン１２の回転駆動力によって、推進軸１５を介して車輪１３を回転させて走行する。
【００１７】
図２ないし図４をも参照して、エンジン１２には、その回転駆動力を車輪１３の回転以外に取り出すための主ＰＴＯ軸１６およびサイドＰＴＯ軸１７が設けられている。
【００１８】
主ＰＴＯ軸１６には、第１の増速機２１を介して、交流発電機２２の入力軸が連結されている。なお、交流発電機２２として複数の交流発電機を設けることが可能である。本実施形態においては、交流発電機２２として２つの交流発電機２２ａ，ｂが設けられている。そして、それぞれの交流発電機２２ａ，ｂの出力が整流器で直流に変換された後で合成される。
【００１９】
すなわち、これら交流発電機２２ａ，ｂの出力ＰＶ１ａ，ｂは、整流器３１ａ，ｂで直流電力ＰＶ２に変換された後で合成され、合成された直流電力ＰＶ２がインバータ装置３２ａ，ｂによって交流電力ＰＶ３ａ，ｂに変換され、その交流電力ＰＶ３を外部に出力するようになっている。
【００２０】
サイドＰＴＯ軸１７には、第２の増速機２３を介して、可変容量型の油圧ポンプ２４の入力軸が連結されている。油圧ポンプ２４として複数の油圧ポンプを設けることが可能である。本実施形態においては、油圧ポンプ２４として２つの油圧ポンプ２４ａ，ｂが設けられている。油圧ポンプ２４ａ，ｂの吐出する圧油は、各種の弁やマニホールドなどを備えたハイドロユニット４１を介して外部に出力するようになっている。ハイドロユニット４１からのフィードバックによって、油圧ポンプ２４ａ，ｂの吐出流量が制御され、これによって、油圧ポンプ２４ａ，ｂの吐出流量または吐出圧力が、エンジン１２の回転速度の変動に対して一定となるように制御されている。
【００２１】
第１の増速機２１は、増速比が２．５倍以上であり、例えば、２．５倍であり、また３倍でもよい。第２の増速機２３は、増速比が１．６倍以上であり、例えば１．６倍以上であり、また２倍でもよい。
【００２２】
なお、作業用車両１の作業時において、エンジン１２の回転速度ＳＶ１は、その下限が１０００ＲＰＭ以上に設定されている。
【００２３】
また、第１の増速機２１と交流発電機２２ａ，ｂとは、ユニット化されて一体形のものとなっている。また、第２の増速機２３と油圧ポンプ２４ａ，ｂについても、ユニット化されて一体形のものとなっている。このようなユニット化を図ることにより、作業用車両１に必要なユニットを必要な個数だけ設けることが容易となる。例えば、それらのユニットを、ソロ（単一）、マルチ（複数）、ミキシング（混在）の様な態様で使用することが容易であり、作業用車両１の用途や規模などに応じて最適のシステムを構築することができる。
【００２４】
上に述べたように、交流発電機２２を含む発電システム３０はオルタネータ方式であり、油圧ポンプ２４を含む油圧システム４０はロードセンシング方式であり、エンジン１２の回転駆動力に対して、交流発電機２２および油圧ポンプ２４が最も効率的に作動するようになっている。
【００２５】
また、エンジン１２の負荷が多重であっても、負荷の優先権の問題が生じないように、エンジン１２の回転速度ＳＶ１に下限を設け、エンジン１２の回転速度ＳＶ１が下限よりも低下しないように負荷対応のアクセル制御またはスロットル制御を行っている。つまり、本実施形態では、上に述べたように、エンジン１２の回転速度ＳＶ１の下限を１０００ＲＰＭとし、これ以上の回転速度ＳＶ１となるように制御している。
【００２６】
この下限の回転速度ＳＶ１において、交流発電機２２は負荷に最低限必要な電力を供給することができ、また、油圧ポンプ２４は負荷に最低限必要な圧力の圧油を供給することができる。しかも、交流発電機２２に対しては第１の増速機２１を用いて回転速度を上げ、油圧ポンプ２４に対しては第２の増速機２３を用いて回転速度を上げることにより、実際には交流発電機２２は最低２５００ＲＰＭで、油圧ポンプ２４は最低１６００ＲＰＭで、それぞれ回転する。したがってエンジン１２の回転速度が上がって例えば２倍になる場合には、交流発電機２２は２５００〜５０００ＲＰＭの範囲で、油圧ポンプ２４は１６００〜３２００ＲＰＭの範囲で、それぞれ回転する。そのため、交流発電機２２および油圧ポンプ２４の最も効率の良い回転速度で運転されることとなり、それぞれ効率の良い出力が得られる。
【００２７】
因みに、従来においては、例えば４極の交流発電機を用いた場合に、その交流出力をそのまま用いているので、交流発電機の回転速度を１５００ＲＰＭ（５０Ｈｚの場合）または１８００ＲＰＭ（６０Ｈｚの場合）とする必要があり、多重負荷時であってもこれを優先させてエンジン１２の回転速度をこれに合わせなければならなかった。
【００２８】
本実施形態では、交流発電機２２と油圧ポンプ２４との間で、回転速度についての優先権（指定回転速度）を定める必要がない。
【００２９】
また、本実施形態において、交流発電機２２として、２つの交流発電機２２ａ，ｂを用いることにより、小型軽量の２つの交流発電機２２ａ，ｂによって所要の電力を得ることができ、発電システム３０の全体の形状寸法を小型化し軽量化することができる。したがって、作業用車両１における発電システム３０および油圧システム４０の所要スペースを低減し、省スペース化が行われた分だけ作業用車両１に消防機材などをより多く積載することが可能である。
【００３０】
また、発電システム３０および油圧システム４０の効率の向上によって省エネルギー化が図られるので、これら全体として環境対応形システムであるといえる。
【００３１】
なお、作業用車両１は、タンク車、はしご車、救助工作車などの工作車と、消防ポンプ車などのようなポンプ車とに大別することが可能である。工作車の場合には、その負荷配分として、主ＰＴＯ軸１６およびサイドＰＴＯ軸１７をいずれも使用し、例えば図３および図４に示すシステムを構成する。ポンプ車の場合には、主ＰＴＯ軸１６はポンプ車としての任務に使用するため、発電および油圧のためにはサイドＰＴＯ軸１７を用いる。この場合には、例えば後で述べる図８に示すシステムを構成する。
【００３２】
例えば、作業用車両１が消防ポンプ車である場合に、消火の任務活動に最大の能力が発揮されるよう、エンジン１２の回転速度ＳＶ１は放水量の大小に合わせて可変される。したがって、消火の任務活動の間において、エンジン１２の回転速度ＳＶ１は絶えず変動している。このような条件の下で、交流電力ＰＶ３として例えば５．５ＫＶＡの安定した出力を得るためには、エンジン１２の回転速度ＳＶ１の下限を１０００ＲＰに設定しておき、これによって発電の能力を確保しておく。そして、消火の任務活動に応じたエンジン１２の回転速度ＳＶ１の変動に対しては、オルタネータ方式の発電システム３０がそれを吸収し、負荷に対して常に適切な交流電力ＰＶ３を供給する。
【００３３】
なお、図２において、主ＰＴＯ軸１６と第１の増速機２１との間は、ユニバーサルジョイントなどを用いた連結軸２５によって回転駆動力が伝達されており、サイドＰＴＯ軸１７と第２の増速機２３との間は、同様にユニバーサルジョイントを用いた連結軸２６によって回転駆動力が伝達されている。
【００３４】
発電システム３０についてさらに詳しく説明する。
【００３５】
図３において、発電システム３０の整流器３１ａ，ｂは、それぞれ、例えば６つのダイオードのブリッジ接続による３相全波整流器であり、その出力の平滑のためにコンデンサＣ１が設けられている。また、整流器３１ａ，ｂには、必要に応じて、出力電圧の安定化のためのＩＣレギュレータがそれぞれ設けられる。整流器３１ａ，ｂの出力する直流電力ＰＶ２は、例えばＤＣ２８０Ｖである。なお、２つの整流器３１ａ，ｂの出力に差異があった場合でも、整流器３１ａ，ｂの性質上逆流することがない。
【００３６】
インバータ装置３２ａ，ｂは、ＤＣ２８０Ｖの入力によって、５０Ｈｚまたは６０Ｈｚの単相または３相の２００Ｖの交流電力ＰＶ３ａ，ｂを出力する。単相の交流電力ＰＶ３ａは、安定器３３を経由して放電灯などの照明装置３５のイグナイター３４に供給され、また、変圧器３６によって電圧を１００Ｖに下げられ、各種電気機器に供給される。３相の交流電力ＰＶ３ｂは、交流電動機３７に供給され、その回転駆動力によってコンプレッサ３８などを駆動し、圧縮空気などを得る。
【００３７】
なお、インバータ装置３２ａ，ｂの出力は５〜１０ＫＶＡ程度である。インバータ装置３２ａ，ｂは、それぞれスイッチＳＷ１ａ，ｂによってオンまたはオフとすることができる。また、出力の周波数も切り換えることができる。
【００３８】
ところで、本実施形態の発電システム３０の交流発電機２２ａ，ｂは、上に述べたようにオルタネータ方式（ＡＴＧ）である。発電システム３０は、エンジン１２の回転運動エネルギーを交流の電気エネルギーに変換する。ここに用いられる交流発電機２２ａ，ｂおよび整流器３１ａ，ｂは、ＩＣレギュレータなどを含めて「オルタネータ」と呼称されることがある。また、交流発電機２２ａ，ｂとして、界磁を回転子とし固定子の電機子から３相の交流電力を取り出す回転界磁形の電磁石同期発電機を用いることが可能である。交流発電機２２ａ，ｂと整流器３１ａ，ｂとの組み合わせにより、安定した直流電力ＰＶ２が得られる。つまり、主ＰＴＯ軸１６の回転速度が変動した場合でも、安定した直流電力ＰＶ２が得られる。この直流電力ＰＶ２を、インバータ装置３２ａ，ｂを用いて交流電力ＰＶ３ａ，ｂに変換することにより、周波数および電圧の安定した交流電力ＰＶ３ａ，ｂが得られる。
【００３９】
このようなオルタネータ方式の発電システム３０では、他の方式と比較して全体の大きさ（容積）および重量を大きく低減することが可能である。整流器３１ａ，ｂによって直流電力ＰＶ２に変換するので、交流発電機２２ａ，ｂの出力の質の影響を受け難く、つまり、電圧、電圧波形、周波数などの許容幅が大きく、無造作な発電によっても効率のよい電力を得ることができる。
【００４０】
また、直流電力ＰＶ２をインバータ装置３２ａ，ｂを用いて交流電力ＰＶ３ａ，ｂに変換するので、次のような効果が得られる。
（１） ５０Ｈｚと６０Ｈｚの切り換えが簡単である。
（２） 交流電力ＰＶ３として良好な電圧波形が得られる。
（３） システムのメカノイズの影響が少ない。
（４） 直流電力ＰＶ２の段階ではプラスマイナスの相と電圧とを合わせるだけで、複数のインバータ装置３２ａ，ｂを容易に並列で運転（パララン）することができる。
（５） また、交流用の複数種類の負荷に対して、その負荷別にインバータ装置３２ａ，ｂを配備することにより、最適の交流電力ＰＶ３ａ，ｂを供給することができる。
（６） 急激な負荷の変動や瞬時断路などに対しても、バックアップ回路を組み込むことによって安定した電力を供給することができる。
（７） エンジン１２は、最低限のパワー（馬力）さえ確保されれば、その回転速度ＳＶ１が大きく変動した場合であっても、発電システム３０および油圧システム４０の動作に差し支えのないようにすることが可能である。
（８） 負荷が放電灯（デスチャージランプ）である場合には、ノイズの影響によってフリッカー（ちらつき）が出易いが、インバータ装置３２ａ，ｂを用いることによってフリッカーが出難い。
【００４１】
次に、油圧システム４０について詳しく説明する。
【００４２】
図４において、ハイドロユニット４１の出力する圧油は、クレーンユニット４２、オートルーカス４３、ロッカーウインチ４４、スーパスプレー４５に供給されている。なお、これら以外のユニットまたは機器に圧油を供給してもよい。
【００４３】
図４において、油圧システム４０の油圧ポンプ２４ａ，ｂは、ロードセンシング方式（負荷バランス方式）のオイルハイドロリクス（Oil Hydraulics) パワーマッチングシステムである。
【００４４】
本実施形態のロードセンシング方式の油圧システム４０は、負荷として例えば油圧モータや油圧シリンダを用いた場合に、それらの負荷における実際の使用圧力を可変容量型の油圧ポンプ２４ａ，ｂにフィードバックし、各油圧アクチュエータで使用される油量分のみを油圧ポンプ２４ａ，ｂが吐出して供給するものである。つまり、油圧システム４０は、全体としてクローズドサーキットであり、負荷に必要な流量の圧油を供給し、圧油を無駄にリリーフさせない、トータル的な省エネルギー型の油圧システムである。
【００４５】
すなわち、例えば、使用されている油圧アクチュエータの中で最も高い圧力が加わっている１つの点の圧力を、油圧ポンプ２４ａ，ｂにフィードバックさせる。これによって、油圧ポンプ２４ａ，ｂは、フィードバックされた圧力を利用して、フィードバック圧力Ｐｆに所定の圧力ＰＡを加えた圧力ＰＨ１（Ｐｆ＋ＰＡ）の圧油を吐出する。また、油圧ポンプ２４ａ，ｂは、油圧アクチュエータ側で使用されている油量と同等の油量を吐出する。このような油圧ポンプ２４ａ，ｂとして、例えば、斜板式の可変容量プランジャポンプなどが用いられる。
【００４６】
このように、油圧システム４０は、負荷である複数の油圧アクチュエータの同時使用条件が決められない場合、またはその組合せが複雑であったりする場合において、最良の省エネルギー型の油圧システムであるということができる。
【００４７】
なお、油圧システム４０で負荷として用いる機器の仕様の例を次にあげる。
【００４８】
フロント・ウインチ …… ６ＭＰａ、１５Ｌ/ ｍｉｎ
クレーン …… ８ＭＰａ、２０Ｌ/ ｍｉｎ
油圧ポンプ …… ９ＭＰａ、３５Ｌ/ ｍｉｎ（８ｐｓ）
最大出力２１．５ＭＰａ、８５Ｌ/ ｍｉｎ（４５ｐｓ）
次に、第１の増速機２１および交流発電機２２ａ，ｂとのユニット化の例について説明する。
【００４９】
図５は発電ユニットＵＧ１の正面図、図６は発電ユニットＵＧ１の平面図、図７は発電ユニットＵＧ１の右側面図である。なお、これらの図は概略の構成を示す図であり、図示が省略されている部分もある。
【００５０】
図５〜図７において、発電ユニットＵＧ１は、基台５１に取り付けられた軸受け５２に、軸５３が回転自在に取り付けられている。軸５３にはプーリ５４が取り付けられており、軸５３の一端は図示しないユニバーサルジョイントによって上に述べた連結軸２５と連結されている。
【００５１】
基台５１に取り付けられたブラケット５５には、２つの交流発電機２２ａ，ｂが取り付けられており、各交流発電機２２ａ，ｂの入力軸にはプーリ５６ａ，ｂが取り付けられている。プーリ５４とプーリ５６ａ，ｂとの間には、それぞれベルト５７ａ，ｂが掛け渡されている。プーリ５４とプーリ５６ａ，ｂの直径の比率は２．５対１であり、これによって、軸５３の回転速度が２．５倍に増速される。これら、軸５３、プーリ５４、プーリ５６ａ，ｂ、およびベルト５７ａ，ｂなどによって、第１の増速機２１が構成されている。プーリ５４とプーリ５６ａ，ｂの直径の比率を変更することによって、任意の倍率の増速機とすることができる。
【００５２】
この発電ユニットＵＧ１は、作業用車両１のボディ１１のシャーシなどにボルトなどによって直接に取り付けられ、上に述べた連結軸２５と連結される。
【００５３】
次に、作業用車両１が例えば消防ポンプ車である場合に、サイドＰＴＯ軸１７のみを利用して発電システム３０Ｂおよび油圧システム４０Ｂを構成した例を説明する。
【００５４】
図８は発電システム３０Ｂの電気回路および油圧システム４０Ｂの油圧回路を示すブロック図である。なお、図８において、図３および図４に示す発電システム３０または油圧システム４０と同じ機能のものには同じ符号を付し、または同じ符号の末尾に「Ｂ」を追加して示すことがある。
【００５５】
図８において、連結軸２６によって回転駆動力が伝達される増速機２３Ｂには、交流発電機２２Ｂおよび可変容量型の油圧ポンプ２４Ｂが連結されている。増速機２３Ｂの増速比は、例えば交流発電機２２Ｂの側が３倍、油圧ポンプ２４Ｂの側が２倍である。これらの増速比は、この値以外の値であってもよく、互いに同じであってもよい。
【００５６】
交流発電機２２Ｂの出力ＰＶ１は、整流器３１Ｂで直流電力ＰＶ２に変換され、直流電力ＰＶ２はインバータ装置３２ａ，ｂによって交流電力ＰＶ３ａ，ｂに変換される。交流電力ＰＶ３ａは、安定器３３Ｂａ，ｂおよびイグナイター３４Ｂａ，ｂを経由して照明装置３５Ｂａ，ｂに供給される。また、交流電力ＰＶ３ｂは、交流電動機３７Ｂに供給され、その回転駆動力によってコンプレッサ３８Ｂを駆動する。
【００５７】
油圧ポンプ２４Ｂの吐出する圧油は、ハイドロユニット４１Ｂを介してフロントウインチ４６に供給される。ハイドロユニット４１Ｂからのフィードバックによって、油圧ポンプ２４Ｂの吐出流量が制御され、これによって、ハイドロユニット４１Ｂからの吐出流量または吐出圧力が、エンジン１２の回転速度の変動に対して一定となるように制御されている。
【００５８】
上に述べたように、本実施形態の作業用車両１および発電システム３０，３０Ｂ、油圧システム４０，４０Ｂによると、主ＰＴＯ軸１６およびサイドＰＴＯ軸１７などに接続された機器の接続を切り換える必要がなく、安定した電力および安定した圧油を得ることができる。
【００５９】
上に述べた実施形態においては、エンジン１２の回転速度ＳＶ１の下限を１０００ＲＰＭとし、第１の増速機２１の増速比を２．５倍以上とし、第２の増速機２３の増速比を１．６倍以上とした。これによって、交流発電機２２は２５００ＲＰＭ以上で、油圧ポンプ２４は１６００ＲＰＭ以上で、それぞれ回転する。例えば、エンジン１２が１０００〜３０００ＲＰＭの範囲で回転すると、交流発電機２２は２５００〜７５００ＲＰＭの範囲で、油圧ポンプ２４は１６００〜４８００ＲＰＭの範囲で、それぞれ回転する。これにより、エンジン１２、交流発電機２２、油圧ポンプ２４のいずれについても、効率的に作動する。
【００６０】
しかし、増速機２１，２３，２３Ｂの増速比は、それぞれの機器の仕様などに応じて種々変更することが可能である。例えば、増速機２１の増速比を２倍以上、増速機２３の増速比を１．４倍以上とし、エンジン１２の回転速度を１２５０ＲＰＭとすることも可能である。この場合には、交流発電機２２は２５００ＲＰＭ以上で、油圧ポンプ２４は１７５０ＲＰＭ以上で、それぞれ回転する。また、増速機２１，２３，２３Ｂを用いることなく、つまり増速することなく、エンジン１２の回転速度をそのまま交流発電機２２および油圧ポンプ２４に伝達するようにすることも可能である。
【００６１】
また、交流発電機２２ａ，ｂの個数、油圧ポンプ２４ａ，ｂの個数などは、上に述べた以外に種々変更することができる。油圧ポンプ２４に代えて、水圧ポンプ、その他の種々の流体圧機器を用いることができる。発電システム３０または油圧システム４０の負荷として、上に述べた以外の種々の機器を用いることができる。発電ユニットＵＧ１は、上に説明したものに限ることなく、種々の形状寸法および構造のものとすることができる。
【００６２】
その他、発電ユニットＵＧ１、発電システム３０、油圧システム４０、または作業用車両１の全体または各部の構造、形状、寸法、個数、材質、電力値、仕様などは、本発明の趣旨に沿って適宜変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明に係る作業用車両の外観を示す図である。
【図２】エンジンの周辺を取り出して示す図である。
【図３】発電システムの電気回路を示すブロック図である。
【図４】油圧システムの油圧回路を示すブロック図である。
【図５】発電ユニットの正面図である。
【図６】発電ユニットの平面図である。
【図７】発電ユニットの右側面図である。
【図８】発電システムの電気回路およびの油圧システムの油圧回路を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００６４】
１ 作業用車両
１２ エンジン
１３ 車輪
１６ 主ＰＴＯ軸
１７ サイドＰＴＯ軸
２１ 第１の増速機
２２ａ，ｂ 交流発電機
２３ 第２の増速機
２４ａ，ｂ 油圧ポンプ
３０，３０Ｂ 発電システム
３１ 整流器
３２ インバータ装置
４０，４０Ｂ 油圧システム
４１ ハイドロユニット
５３ 軸
５４ プーリ
５６ プーリ
５７ ベルト
ＵＧ１ 発電ユニット
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンを搭載しその回転駆動力により車輪を回転させて走行する作業用車両であって、
前記エンジンの回転駆動力を前記車輪の回転以外に取り出すためのＰＴＯ軸が設けられており、
前記ＰＴＯ軸には、増速機を介して交流発電機の入力軸が連結されており、
前記交流発電機の出力は、整流器で直流に変換された後でインバータ装置によって交流電力に変換され、その交流電力を外部に出力するようになっている、
ことを特徴とする作業用車両。
【請求項２】
エンジンを搭載しその回転駆動力により車輪を回転させて走行する作業用車両であって、
前記エンジンの回転駆動力を前記車輪の回転以外に取り出すための主ＰＴＯ軸およびサイドＰＴＯ軸が設けられており、
前記主ＰＴＯ軸には、第１の増速機を介して交流発電機の入力軸が連結されており、
前記交流発電機の出力は、整流器で直流に変換された後でインバータ装置によって交流電力に変換され、その交流電力を外部に出力するようになっており、
前記サイドＰＴＯ軸には、第２の増速機を介して可変容量型の油圧ポンプの入力軸が連結され、前記油圧ポンプの吐出する圧油を外部に出力するようになっており、前記油圧ポンプの吐出流量が前記エンジンの回転速度の変動に対して一定となるように制御されている、
ことを特徴とする作業用車両。
【請求項３】
前記第１の増速機および前記交流発電機はユニット化されている、
請求項２記載の作業用車両。
【請求項４】
前記エンジンの回転速度はその下限が１０００ＲＰＭ以上に設定されており、
前記第１の増速機は増速比が２．５倍以上であり、
前記第２の増速機は増速比が１．６倍以上である、
請求項３記載の作業用車両。
【請求項５】
前記交流発電機として複数の交流発電機が設けられており、それぞれの交流発電機の出力が整流器で直流に変換された後で合成されている、
請求項４記載の作業用車両。
【請求項１】
エンジンを搭載しその回転駆動力により車輪を回転させて走行する作業用車両であって、
前記エンジンの回転駆動力を前記車輪の回転以外に取り出すためのＰＴＯ軸が設けられており、
前記ＰＴＯ軸には、増速機を介して交流発電機の入力軸が連結されており、
前記交流発電機の出力は、整流器で直流に変換された後でインバータ装置によって交流電力に変換され、その交流電力を外部に出力するようになっている、
ことを特徴とする作業用車両。
【請求項２】
エンジンを搭載しその回転駆動力により車輪を回転させて走行する作業用車両であって、
前記エンジンの回転駆動力を前記車輪の回転以外に取り出すための主ＰＴＯ軸およびサイドＰＴＯ軸が設けられており、
前記主ＰＴＯ軸には、第１の増速機を介して交流発電機の入力軸が連結されており、
前記交流発電機の出力は、整流器で直流に変換された後でインバータ装置によって交流電力に変換され、その交流電力を外部に出力するようになっており、
前記サイドＰＴＯ軸には、第２の増速機を介して可変容量型の油圧ポンプの入力軸が連結され、前記油圧ポンプの吐出する圧油を外部に出力するようになっており、前記油圧ポンプの吐出流量が前記エンジンの回転速度の変動に対して一定となるように制御されている、
ことを特徴とする作業用車両。
【請求項３】
前記第１の増速機および前記交流発電機はユニット化されている、
請求項２記載の作業用車両。
【請求項４】
前記エンジンの回転速度はその下限が１０００ＲＰＭ以上に設定されており、
前記第１の増速機は増速比が２．５倍以上であり、
前記第２の増速機は増速比が１．６倍以上である、
請求項３記載の作業用車両。
【請求項５】
前記交流発電機として複数の交流発電機が設けられており、それぞれの交流発電機の出力が整流器で直流に変換された後で合成されている、
請求項４記載の作業用車両。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００９−２１４５９９（Ｐ２００９−２１４５９９Ａ）
【公開日】平成２１年９月２４日（２００９．９．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−５７９９１（Ｐ２００８−５７９９１）
【出願日】平成２０年３月７日（２００８．３．７）
【出願人】（５９２０４６２５３）サンマックス株式会社 (5)
【出願人】（５００２１０４９７）田井自動車工業株式会社 (1)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年９月２４日（２００９．９．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月７日（２００８．３．７）
【出願人】（５９２０４６２５３）サンマックス株式会社 (5)
【出願人】（５００２１０４９７）田井自動車工業株式会社 (1)
【Ｆターム（参考）】
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