(57)【要約】  【課題】  振動によるタイヤ交換作業への悪影響を初めとする、電力供給に起因する問題が発生することのないタイヤ取替作業用自動車を提供する。  【解決手段】  自動車走行中等に、エンジンの回転によりオルタネータ２１を駆動し、発電して作業用バッテリ２２に充電する。タイヤ取替作業中にはエンジンを停止し、作業用バッテリ２２の12V直流電流を第１インバータ２３に供給して100V単相交流に変換し、それを更に第２インバータ２４により200V三相交流に変換してタイヤチェンジャ１２に供給する。これにより、タイヤ取替作業中の振動発生が防止され、振動に対して敏感なホイルバランサ１３によるバランス調整作業が高精度に、且つ短時間で行えるようになる。また、騒音、排ガスも発生しないため、環境上も好ましい。【選択図】  図２
2005225352.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
a)荷台に載置された、ホイルからタイヤを取り外し又はホイルにタイヤを取りつけるタイヤ取替作業を行うためのタイヤチェンジャと、
b)荷台に載置された、ホイル付タイヤの回転バランスを検出するためのホイルバランサと、
c)走行用エンジンを動力として発電を行うオルタネータと、
d)前記オルタネータにより充電される、走行用バッテリとは別に設けられた作業用バッテリと、
e)作業用バッテリの直流電流を前記タイヤチェンジャが動作可能な電圧の交流電流に変換し、前記タイヤチェンジャ及びホイルバランサに供給するインバータと、
を備えることを特徴とするタイヤ取替作業用自動車。
【請求項２】
前記インバータが、作業用バッテリの直流電流を100V単相交流電流に変換する第１のインバータと、200V三相交流電流に変換する第２のインバータの組み合わせから成ることを特徴とする請求項１に記載のタイヤ取替作業用自動車。
【請求項３】
ホイルバランサに交流電流を供給するインバータが、周波数制御が可能なものであることを特徴とする請求項１又は２に記載のタイヤ取替作業用自動車。
【請求項４】
前記オルタネータが、走行用バッテリを充電するためのオルタネータとは別に設けられたものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のタイヤ取替作業用自動車。
【請求項５】
外部電源により前記作業用バッテリを充電する充電装置を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のタイヤ取替作業用自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、必要な場所に移動して、ホイルからタイヤを取り外し、及びホイルにタイヤを取りつける取替作業を行うことができるタイヤ取替作業用自動車に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車のタイヤをホイルに取り付け、取り外す際には、通常、タイヤ及びホイルを傷付けることなく、容易にその作業を行うことができるタイヤチェンジャを使用する。トラック用等のタイヤでは、ホイルからの取り付け及び取り外しに大きな動力が必要となるため、通常、タイヤチェンジャには200Vの三相交流電源が使用される。
【０００３】
タイヤをホイルに取り付けた後は、両者が正しく装着され、ホイル付タイヤが振動を生ずることなくスムーズに回転することができるか否かを検査するために、ホイルバランサで検査を行い、バランスウェイトをホイルに取り付けることによりバランス調整を行う。この検査は、ホイル付タイヤを所定の範囲内の種々の回転速度で回転させ、その間に所定以上のブレや振動が生じないかどうかを調べるものである。ホイルバランサは微妙な重量バランスを測定するものであるため、外部からの振動はできるだけ避けなければならない。
【０００４】
タイヤの取替は、従来、タイヤチェンジャやホイルバランサ等を備えた整備工場等で行われていた。タイヤ取替の際には、自動車のユーザが自ら整備工場等に自動車を持ち込むか、又は業者がユーザから自動車を引き取って整備工場等まで輸送する。しかし、前者の場合にはユーザの手間と時間を要するうえ、不意にタイヤがパンクした場合にはそのような持ち込みを行うことは困難である。また、後者の場合には、タイヤ取替前と取替後にそれぞれ業者がユーザのもとに出向く必要があるため、業者の手間と時間を要するうえ、ユーザの費用負担も大きくなる。
【０００５】
そこで、業者がユーザのもとに出向き、その場でタイヤ取替作業を行うことが可能な、タイヤチェンジャやホイルバランサ等を荷台に搭載したタイヤ取替作業用自動車が提案されている。前記の通り、タイヤチェンジャには通常200Vの三相交流電源が必要であるが、多くの個人宅やタイヤパンクが発生した現場ではそれを確保することは困難である。そのため、前記タイヤ取替作業用自動車では、そのような電源も搭載している。例えば、特許文献１には、タイヤチェンジャやホイルバランサ等に加えて発電機を搭載したタイヤ取替作業用自動車が記載されている。この自動車では、ディーゼルエンジンを用いた発電機により発電し、タイヤチェンジャやホイルバランサを稼働させる。また、同発電機によりコンプレッサを稼働させ、そこから供給される圧縮空気もタイヤチェンジャ等の稼働に用いられる。
【０００６】
【特許文献１】実開平2-78434号公報（図1）
【０００７】
しかし、このように自動車に搭載した発電機を稼働させると、振動が発生するという問題が生ずる。このような振動は、ホイルバランサにおける重量バランスの測定精度を低下させるとともにバランス調整の時間を長引かせる。
【０００８】
発電機は、振動以外にも騒音及び排ガスを発生し、周囲の環境を悪化させる。特に車庫等の屋内で作業をする場合には、排ガスの発生は作業者の作業環境を大きく損なう。
【０００９】
更に、発電用のエンジンに燃料を給油する必要があり、その際に事故が生じる恐れがある。また、潤滑油の交換等、発電機のメインテナンスが必要であり、取り扱いが不便であった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明が解決しようとする課題は、振動によるタイヤ交換作業への悪影響を初めとする、電力供給に起因する問題が発生することのないタイヤ取替作業用自動車を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために成された本発明に係るタイヤ取替作業用自動車は、
a)荷台に載置された、ホイルからタイヤを取り外し又はホイルにタイヤを取りつけるタイヤ取替作業を行うためのタイヤチェンジャと、
b)荷台に載置された、ホイル付タイヤの回転バランスを検出するためのホイルバランサと、
c)走行用エンジンを動力として発電を行うオルタネータと、
d)前記オルタネータにより充電される、走行用バッテリとは別に設けられた作業用バッテリと、
e)作業用バッテリの直流電流を前記タイヤチェンジャが動作可能な電圧の交流電流に変換し、前記タイヤチェンジャ及びホイルバランサに供給するインバータと、
を備えることを特徴とする。
【発明の実施の形態及び効果】
【００１２】
本発明のタイヤ取替作業用自動車は、自動車の荷台に、タイヤ取替作業に必要な機材と、その電源となる装置を搭載したものである。このうち、タイヤ取替作業用機材として、少なくともタイヤチェンジャとホイルバランサを搭載する。これらは市販のものでよい。市販のタイヤチェンジャにおいて必要とされる電源は、多くの場合、前記のように200Vの三相交流であり、その定格消費電力は通常1.5kW〜2.0kW程度である。ホイルバランサには手動のものと電動式のものがあるが、電動式のものであってもタイヤチェンジャのように大きな電力は必要としないため、多くのホイルバランサは100V単相交流により稼働する。
【００１３】
タイヤチェンジャを稼働させるための電源は以下のように構成される。まず、発電には、自動車の走行用エンジンを動力とするオルタネータを用いる。そして、オルタネータにより発電された電力を充電するためのバッテリ（作業用バッテリ）を、自動車の走行用バッテリとは別に設ける。更に、そのバッテリの直流電流をタイヤチェンジャが必要とする電圧の交流電流に変換するためのインバータを設ける。
【００１４】
タイヤチェンジャは多くの電力を消費するため、自動車に通常設けられている走行用バッテリとは別に、それよりも容量の大きい作業用バッテリを設ける。作業用バッテリを充電するためのオルタネータは、自動車に設けられている通常のオルタネータを用いてもよいが、大容量のバッテリを用いる場合には、それとは別に設けることが望ましい。
【００１５】
タイヤチェンジャとホイルバランサが共に単相100V又は三相200Vのいずれかを使用する場合には、インバータは1台だけで済む。しかし、両者が異なる電源を使用する場合、例えば前記のようにタイヤチェンジャが200V三相交流を、ホイルバランサが100V単相交流を、それぞれ使用する場合には、作業用バッテリの直流を100V単相交流に変換する第１のインバータと、200V三相交流に変換する第２のインバータの双方を用意する。第２のインバータは、作業用バッテリから直接200V三相交流に変換するものでもよいし、第１のインバータで生成される100V単相交流を200V三相交流に変換するものでもよい。これらのインバータは、いずれも市販のものを用いることができる。
【００１６】
また、ホイルバランサに電力を供給するインバータ（前記の例では第１のインバータ）は、周波数制御が可能であるものを使用することが望ましい。これにより、ホイルバランサのモータの回転速度を変化させることができる。
【００１７】
更に、インバータ内の回路の切換により、タイヤチェンジャ及び/又はホイルバランサの回転方向を切り換えるようにしてもよい。
【００１８】
本発明のタイヤ取替作業用自動車には更に、外部電源により前記作業用バッテリを充電するための充電装置を設けることが望ましい。これにより、タイヤ取替作業中に作業用バッテリの充電量が不足した時や、自動車が整備工場等に戻った際に、エンジンを運転することなく作業用バッテリへの充電を行うことができる。
【００１９】
なお、この自動車には、タイヤチェンジャ及びホイルバランサ以外にも、例えばタイヤに空気を充填するためのコンプレッサ及びエアタンク等、タイヤ交換に用いる機材やその他の機材を搭載してもよい。
【００２０】
本発明のタイヤ取替作業用自動車の動作について説明する。使用者は、顧客からの依頼に応じて、この自動車を運転して出張サービスの基地（自動車整備工場等）から客先に出向く。この時、作業用バッテリ内の充電量が十分でない時には、客先に向かう間にオルタネータから作業用バッテリに充電が行われる。
【００２１】
客先では自動車のエンジンを停止し、タイヤチェンジャ及びホイルバランサを用いてタイヤ取替作業を行う。ここで、タイヤチェンジャ及びホイルバランサにはそれぞれ、作業用バッテリから出力される直流電流からインバータにより、それらが動作可能な電圧に変換された交流電流が供給される。
【００２２】
作業終了後、出張サービスの基地に戻る際、又は次の作業地に向かう際に、オルタネータから作業用バッテリに充電が行われる。
【００２３】
一度に多数のタイヤの取替を行うと、作業用バッテリの充電量が不足して、そのままでは電力の供給を継続できなくなる場合が生じる。その場合には、一旦作業を中断してエンジンを運転し、オルタネータから作業用バッテリに充電すればよい。本願発明者の実験によれば、自動車３台分（タイヤ12本分）のタイヤの取替に十分な電力を５分間程度で作業用バッテリに充電することができる。前記外部充電装置を設けた場合には、エンジンを運転することなく作業用バッテリを充電することができる。
【００２４】
このように、タイヤ取替作業中には自動車のエンジンを停止するため、本発明に係るタイヤ取替作業用自動車では、作業中は殆ど振動が生じない。従って、ホイルバランサによるタイヤの重量バランスの検査を高精度に行うことができ、重量バランスの調整作業に要する時間を短縮することができる。
【００２５】
また、騒音が殆ど発生せず、排ガスも発生しないため、周囲の環境を悪化させることがない。特に車庫等の屋内で作業をする場合に、これは大きな利点となる。
【００２６】
更に、タイヤ取替機材の電源については、従来のディーゼルエンジンのような燃料・オイルの供給等の必要がなく、保守作業が大幅に軽減されるうえ、安全性が高い。また、作業用バッテリとインバータを合わせても、通常は前記の発電機を用いる場合よりも設置スペースが小さくて済む。これら作業用バッテリ及びインバータは自動車の荷台の床下に取りつけることも可能である。これにより、タイヤ取替作業用自動車を小型化し、タイヤ取替作業のためのスペースを広くすることができる。
【実施例】
【００２７】
本発明に係るタイヤ取替作業用自動車の一実施例を、図１及び図２を用いて説明する。本実施例では、中型トラック程度のタイヤまで取り替えを行うことができるタイヤチェンジャを搭載するため、２トントラック相当の冷凍車用のシャーシを用いる（冷凍専用車のシャーシを用いる理由は後述）。図１は、トラック１０の荷台１１上における各機器の配置を示す平面図である。以下、運転席１９側を前方とする。荷台１１の後方にタイヤチェンジャ１２を配置し、前方にホイルバランサ１３及びコンプレッサ１５を左右に並べて配置する。
【００２８】
本実施例のタイヤチェンジャ１２においては、タイヤを図中の点線１４ａに示すように、ホイルの回転軸が荷台１１の床面に対して略垂直になるように取り付けて取替作業を行う。取替可能なタイヤの最大径は880mmであるのに対して荷台１１の最大幅が1800mmであるため、作業者がタイヤチェンジャ１２を操作するのに必要なスペースは確保されている。
【００２９】
ホイルバランサ１３では、タイヤを図中の点線１４ｂに示すように、回転軸が荷台１１の前後方向になるように取り付けて作業を行う。ホイルバランサ１３及びコンプレッサ１５は、上記880mmの径を有するタイヤをホイルバランサ１３に取り付けた際に、互いが接触しないように配置する。本実施例のコンプレッサ１５は、それに搭載されたディーゼルエンジンにより駆動され、自動車１０の床下に設けたエアタンク（図示せず）に圧縮空気を供給する。この圧縮空気は、タイヤへの空気の充填及びタイヤチェンジャ１２の操作の際に用いることができる。なお、ホイルバランサ１３を使用中はコンプレッサ１５のディーゼルエンジンが稼働しないようにしておくことが望ましい。
【００３０】
ホイルバランサ１３を使用する際、作業者は自動車１０の左外側に立って操作を行うため、作業者が立つスペースが必要となる。そのために、本実施例では、荷台１１の左側壁部１６は、荷台１１の床面の高さの位置を蝶番として外方に開き、図中の破線部１６ａのように、荷台１１の床面と平行になるように固定される。こうして開かれた左側壁部１６の上に作業者が立って、ホイルバランサ１３を操作することができる。
【００３１】
その他、荷台１１には荷台１１上でのタイヤやホイルの移動に用いるためのジャッキ１７を配置する。このジャッキ１７は、その下部に移動用のキャスタを有する。また、自動車１０の後部には、外部と荷台１１との間でタイヤやホイルを昇降するためのリフト１８を設ける。リフト１８は、使用しない時には垂直に立てて車両後部に収納することができる。
【００３２】
タイヤチェンジャ１２及びホイルバランサ１３に電力を供給するための電源２０は、自動車１０の床下に設けられる。以下、電源２０の構成を、図２を用いて説明する。発電にはオルタネータ２１を用いる。このオルタネータ２１は、走行用エンジンの回転により交流電力を発電し、得られた電力を直流に変換するものであり、走行用バッテリを充電するためのオルタネータとは別に設けられる。本実施例では、本来冷凍庫用のコンプレッサを取りつける位置にオルタネータ２１を取りつける。従って冷凍車用のシャーシを用いることにより、オルタネータ２１の取り付けスペースを容易に確保することができる。走行用バッテリの充電のためのオルタネータの定格電力は80kW程度であるのに対して、このオルタネータ２１の定格電力は140kWであり、本実施例のタイヤチェンジャ１２及びホイルバランサ１３を使用するために必要な電力を供給するのに十分な能力を有する。オルタネータ２１からの正負の出力配線は作業用バッテリ２２の正負の電極にそれぞれ接続される。作業用バッテリ２２の出力電圧は直流12Vである。
【００３３】
第１インバータ２３は12Vの直流を100Vの単相交流に変換するためのものであり、市販のものを使用している。正負の入力端子はそれぞれ前記作業用バッテリの正負電極に接続され、出力端子は第２インバータ２４の入力端子に接続される。第２インバータ２４は、100V単相交流を200V三相交流に変換するためのものである。第１インバータ２３と同様、市販のものを使用している。200V三相交流を出力する３個の端子はタイヤチェンジャ１２の三相交流入力端子に接続される。
【００３４】
また、第１インバータ２３の出力端子には、100V単相交流により稼動するホイルバランサ１３が接続される。この第１インバータに周波数が制御できるものを用いて、この周波数制御によりホイルバランサ１３のモータの回転速度を制御するようにしてもよい。
【００３５】
第２インバータ２４には、三相交流の各相の位相を切り換えるための切換スイッチ２６を設けることができる。これにより、タイヤチェンジャ１２の交流モータの回転方向を切り換えることができる。
【００３６】
インバータは、ディーゼルエンジンを用いた発電機等とは異なり、動作中にほとんど振動を発生させることがない。また、騒音も小さく、更に排ガスはもちろん発生することがない。
【００３７】
前記作業用バッテリ２２の電極には充電器２５が接続される。この充電器２５は商用電源により作業用バッテリ２２を充電するためのものである。
【００３８】
本実施例の作業用バッテリ２２には、十分な容量（約120kWh）のものを用いる。例えば、自動車１台分（タイヤ4本分）のタイヤを取り替えると約6kWhの電力量を消費するため、通常１回の出張で行う自動車３台分程度のタイヤ取替作業には、この作業用バッテリ２２の容量は十分であると言える。また、この程度の容量であると、このオルタネータ２１によれば５分程度で満充電することができる。
【００３９】
作業用バッテリ２２は、タイヤ取替作業を行う前に満充電しておくことが望ましいが、上記のように５分程度で充電することができるため、通常は使用者が充電のために何らかの操作をする必要はなく、自動車１０が客先に向かう間に、十分、オルタネータ２１により充電される。
【００４０】
タイヤ取替作業時には、以下のようにタイヤチェンジャ１２及びホイルバランサ１３に電力が供給される。作業用バッテリ２２は直流12V電流を第１インバータ２３に供給し、第１インバータ２３はそれを100Vの単相交流に変換する。第２インバータは第１インバータから100V単相交流の供給を受け、それを200V三相交流に変換する。得られた三相交流はタイヤチェンジャ１２の交流モータに供給される。一方、ホイルバランサ１３は第１インバータ２３から電力の供給を受ける。
【００４１】
上記のようにホイルバランサ１３のモータの回転速度を制御するために第１インバータ２３に周波数可変のものを用いる場合、ホイルバランサ１３を使用する時は、この周波数によりモータの回転速度を制御する。
【００４２】
多数のタイヤを取り替える間に、作業用バッテリ２２の充電量が不足した場合は、必要に応じてタイヤ取替作業を中断し、自動車１０のエンジンを運転して作業用バッテリ２２に充電する。上記のように、５分程度で満充電にすることが可能であるため、充電作業によるタイヤ取替作業の中断時間はわずかである。また、自動車１０のエンジンを運転する代わりに、充電器２５を用いて商用電源により作業用バッテリ２２に充電することもできる。エンジンによる充電は、屋外のように商用電源による電力供給が難しい場合に有益であり、また、客先の商用電源を使用する必要がないという点で好ましい。一方、充電器２５による充電は、排ガスを出さないため車庫等の屋内で作業する場合に有益である。
【００４３】
このように、本実施例では、タイヤチェンジャ１２及びホイルバランサ１３の使用中には、自動車のエンジン等の振動の原因となるものを作動させることなく、電源２０により電力の供給を行うことができる。そのため、タイヤ交換作業の際に振動の影響を受けることがない。特に、ホイルバランサ１３を用いたタイヤバランスの調整作業は振動の影響を強く受けるため、本実施例の構成により、作業の正確性及び能率を向上させることができる。
【００４４】
なお、上記実施例では中型トラック程度のタイヤチェンジャを搭載するために２トントラックを用いる例で説明を行ったが、乗用車のタイヤを専用にする場合には、それよりも小型の車輌を用いることができる。いずれにせよ、本願発明においてトラックの大きさは重要ではない。
【００４５】
また、上記実施例では、第１のインバータから供給される100V単相交流を第２のインバータが200V三相交流に変換しているが、第１のインバータからの100V単相交流をトランスにより200V単相交流に変換し、それを第２のインバータが200V三相交流に変換するようにしても同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】自動車１０の荷台１１上における各機器の配置を示す平面図。
【図２】タイヤチェンジャ及びホイルバランサに電力を供給する電源の構成を示す概略図。
【符号の説明】
【００４７】
１０…自動車
１１…荷台
１２…タイヤチェンジャ
１３…ホイルバランサ
１５…コンプレッサ
１６…左側壁部
１７…ジャッキ
１８…リフト
１９…運転席
２０…電源
２１…オルタネータ
２２…作業用バッテリ
２３…第１インバータ
２４…第２インバータ
２５…充電器
２６…切換スイッチ
【図１】
2005225352.tif 000003
【図２】
2005225352.tif 000004