(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両を走行駆動する動力を供給するエンジンと、回転駆動されるドラムとを備えるミキサ車において、
前記エンジンによって駆動される発電装置と、
前記発電装置の出力を蓄積する蓄電装置と、
前記蓄電装置に蓄積された電力によって駆動される電動機と、
前記電動機によって回転駆動される吐出量可変型油圧ポンプ及びその圧油の供給を受ける油圧モータと、
前記ドラムに前記油圧モータを直結すると共に、前記吐出量可変型油圧ポンプと共に駆動される補助油圧ポンプと、
前記吐出量可変型油圧ポンプと前記補助油圧ポンプのうち、何れかのポンプからの作動油を前記油圧モータに供給可能に切り換える切換弁と、
ドラムを低速度で回転する場合、前記補助油圧ポンプからの作動油を前記油圧モータに供給するよう切り換えるように前記切換弁を制御する手段と、を備えたことを特徴とするミキサ車。
【請求項２】
前記補助油圧ポンプが、吐出量可変型ポンプの吐出量制御機構の油圧源を兼ねていることを特徴とする請求項１に記載のミキサ車。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ミキサ車に関し、特に低騒音、燃料節約、排出ガス削減を可能とする電動ミキサ車のミキサドラム駆動システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の生コンクリートミキサ車は、図３に示すように、ミキサドラム（以下ドラムと呼ぶ）を油圧モータで回転駆動しており、この油圧モータはエンジン出力軸に接続された油圧ポンプから吐出される作動油によって回転するようになっている。ドラムの駆動は、一般的には、生コンクリートプラントにおける生コンクリート投入時、建設現場への搬送時、建設現場での生コンクリート排出待ち時、排出直前の混練り時、排出時、ドラム内洗浄時、プラントへの帰路走行時、洗車時、に大きく分類できるが、そのいずれもがエンジンが運転されていることを前提としていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来の生コンクリートミキサ車は、ドラムを駆動するときは必ずエンジンが運転されていなければならず、このため建設現場が住宅地近辺にあるときのエンジンの騒音、トンネル内工事での排気ガス、また、信号待ちや渋滞によるアイドリング運転時の排気ガスや騒音等、環境面での問題が大きく指摘されるようになってきた。さらに、エンジンアイドリングや、混練、洗浄、洗車等各作業でのエンジン回転数増大によるエンジン効率低下に伴う無駄な燃料消費についても、資源の有効利用の面で問題が大きい。
【０００４】
さらに、ドラム回転を充分に低くして生コンクリートを排出する場合（例えば、ネコ車に少量の生コンクリートを取り出して運ぶような場合の排出方法）、油圧ポンプの斜板傾転角度による吐出量制御は、安定限界に極めて近い領域あるいはその領域外を逸脱した領域のため、従来の方法ではドラムの安定した回転を得ることが難しかった。
【０００５】
本発明は、このような問題を解決することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、エンジンによって駆動される発電装置と、前記発電装置の出力を蓄積する蓄電装置と、前記蓄電装置に蓄積された電力によって駆動される電動機と、前記電動機によって回転駆動される油圧ポンプ及びその圧油の供給を受ける油圧モータと、前記ドラムに前記油圧モータを直結すると共に、前記吐出量可変型油圧ポンプと共に駆動される補助油圧ポンプと、前記吐出量可変型油圧ポンプと補助油圧ポンプのうち、何れかのポンプからの作動油を前記油圧モータに供給可能に切り換える切換弁と、ドラムを低速度で回転する場合、前記補助油圧ポンプからの作動油を前記油圧モータに供給するよう切り換えるように前記切換弁を制御する手段とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
第２の発明は、第１の発明において、前記補助油圧ポンプが、吐出量可変型ポンプの吐出量制御機構の油圧源を兼ねていることを特徴とする。
【００１２】
【発明の作用と効果】
第１の発明によると、エンジンによって駆動される発電装置と、前記発電装置の出力を蓄積する蓄電装置と、前記蓄電装置に蓄積された電力によって駆動される電動機と、前記電動機によって回転駆動される吐出量可変型油圧ポンプ及びその圧油の供給を受ける油圧モータと、前記ドラムに前記油圧モータを直結すると共に、前記吐出量可変型油圧ポンプと共に駆動される補助油圧ポンプと、前記吐出量可変型油圧ポンプと補助油圧ポンプのうち、何れかのポンプからの作動油を前記油圧モータに供給可能に切り換える切換弁と、ドラムを低速度で回転する場合、前記補助油圧ポンプからの作動油を前記油圧モータに供給するよう切り換えるように前記切換弁を制御する手段とを備えたので、エンジンを停止して状態でドラムの回転が可能となり、低速度でドラムを回転する場合においても、極めて安定したドラムの駆動が可能となる。
【００１３】
第２の発明によると、第１の発明において、前記補助油圧ポンプが、吐出量可変型ポンプの吐出量制御機構の油圧源を兼ねているので、油圧ポンプの数を減らすことが可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の第１の実施の形態の電動ミキサ車の構成を示す回路図である。
【００１５】
本発明の第１の実施の形態の電動ミキサ車は、エンジン１と、エンジン１によって駆動される発電機３と、発電機３の出力又はプラント施設におかれた充電器１７からの電力を蓄積する蓄電池６と、蓄電池６の出力によって駆動される電動機８Ａと、電動機８Ａの駆動力によって駆動される主油圧ポンプ９Ａと、主油圧ポンプ９Ａの吐出する作動油によって駆動する油圧モータ１３と、油圧モータ１３によって回転されるドラム１６と、を備えている。
【００１６】
エンジン１は、電動ミキサ車の主動力となる自動車エンジンであり、ガソリンエンジンもしくはディーゼルエンジン等が用いられる。
【００１７】
エンジン１の駆動力は、動力取出軸２を介して取り出され、発電機３を駆動する。発電機３が発生する電力は、自動電圧調整器４及びスイッチ５を介して蓄電池６に蓄えられる。自動電圧調整器４には一定以上の電力を後段に出力しないようにするための適切な保護機能が設けられる。また、自動電圧調整器４には、発電機３が交流式であれば交流を直流に変換する整流器も付加され、発電機３が直流式であれば整流器は不要である。
【００１８】
スイッチ５は、発電機３からの電力又は生コンクリートのプラントに設備された充電器１７からの電力の、いずれかを蓄電池６及び可変速ドライバ７に送るか選択する手段である。電動機ドライバ２０は、電動機８Ａを駆動させる電力変換器である。油圧ポンプ９Ａは、動力伝達軸８Ｂを介して電動機８Ａの駆動力によって駆動され、油圧ポンプ９Ａの吐出する作動油によって油圧モータ１３が駆動される。油圧モータ１３の駆動力は、動力伝達軸１４、減速機１５を介してドラム１６を駆動し回転させる。減速機１５は、電動機８Ａの回転数を適切な回転数に減速し、ドラム１６を回転させる。ドラム１６は、収納した生コンクリートを混練し、運搬排出するもので、油圧モータ１３によって回転駆動される。主油圧ポンプ９Ａは、ポンプ制御機構９Ｃによって作動油吐出方向及び吐出量を可変でき、ポンプ制御機構９Ｃは、電動機８Ａによって駆動される補助油圧ポンプ９Ｂからの作動油が供給されて、手動操作レバーあるいは操作箱（図示省略）からの指令で動作する。
【００１９】
チェックバルブ１０Ａ、１０Ｂは、主油圧回路３０の２本の油路を繋ぐように設けられ、電動機８Ａによって駆動される補助油圧ポンプ９Ｂから吐出される作動油を、リリーフバルブ１１の設定圧力範囲内の圧力にて主油圧回路３０に供給することで常に作動油を充満させる。リリーフバルブ１２Ａ、１２Ｂは、主油圧回路３０の２本の油路を繋ぐように設けられ、主油圧回路３０の圧力の異常な上昇を防止する。
【００２０】
次に、本発明の第１の実施の形態の動作を説明する。
【００２１】
エンジン１の運転中、エンジン１の駆動力は、動力取出軸２を介して発電機３に伝わり、発電機３を駆動する。発電機３の発生する電力は、自動電圧調整器４、スイッチ５を介して、蓄電池６及び電動機ドライバ２０に送られる。電動機ドライバ２０は、作業者の操作によって制御され、自動電圧調整器４又は蓄電池６から電力を受け、電動機８Ａを適切な回転方向及び回転速度で駆動するよう電力を出力する。
【００２２】
電動機８Ａの駆動力は、動力伝達軸８Ｂを介して主油圧ポンプ９Ａを駆動させる。主油圧ポンプ９Ａの吐出する作動油によって油圧モータ１３が駆動され、油圧モータ１３の駆動力は、動力伝達軸１４、減速機１５を介してドラム１６を駆動し回転させる。
【００２３】
発電機３から出力された電力が電動機８Ａの駆動に必要な電力より大きい時は、発電機３は蓄電池６の充電と電動機８Ａの駆動を同時に行い、逆に発電機３から出力する電力が電動機８Ａの駆動に必要な電力よりも小さい時は、不足分の電力を蓄電池６から供給する。
【００２４】
エンジン１の停止中は、蓄電池６に蓄えられた電力が電動機ドライバ２０を介して電動機８Ａに送られ、電動機８Ａを駆動させる。電動機８Ａの駆動力は、動力伝達軸８Ｂを介して主油圧ポンプ９Ａを駆動させる。主油圧ポンプ９Ａの吐出する作動油によって、油圧モータ１３が駆動され、動力伝達軸１４、減速機１５を介してドラム１６を駆動し回転させる。
【００２５】
エンジン１が再び起動したときは、発電機３が発生する電力が、自動電圧調整器４、スイッチ５を介して、蓄電池６及び電動機ドライバ２０に送られ、電動機８Ａを駆動する。電動機８Ａの駆動力は、動力伝達軸８Ｂを介して主油圧ポンプ９Ａを駆動させる。主油圧ポンプ９Ａの吐出する作動油によって、油圧モータ１３が駆動され、動力伝達軸１４、減速機１５を介してドラム１６を駆動し回転させる。
【００２６】
エンジン１停止中のドラム１６の駆動に必要な動力や電力量は、ミキサ車の作業形態や生コンクリートの形状、量等によって変化するが、それに対応できる動力や電力量を満たすように蓄電池６の容量を選択し、車両走行中等のエンジン１運転中に行う蓄電池充電量には、エンジン１停止中に行われるドラム１６の駆動に伴う蓄電池放電量を補充できる値になるように発電機容量を設定する。実際のミキサ車の運行状態は建設現場と生コンクリートプラントの距離等で大きく異なるため、特に蓄電池充電必要量を算出することは難しく、場合によっては充電が不足する場合も考えられる。そのような場合には、生コンクリートのプラントに設置される充電器１７とから、スイッチ５を介して蓄電池６を充電できるようにする。
【００２７】
このように本発明の第１の実施の形態では、建設現場に到着し生コンクリートを排出する状態になるまで現場待機する間のドラム内生コンクリートの攪拌運転において、エンジン１を停止しても蓄電池６に蓄えられた電力を使って電動機８Ａを駆動し、油圧ポンプ９Ａ、油圧モータ１３を駆動することでドラム１６を回転駆動できるようにしたので、従来のミキサ車のようにドラム駆動時は常にエンジンを運転する必要がなくなり、エンジンを停止できない従来のミキサ車において発生するエンジン騒音や排気ガスの低減、燃料の節約が可能となる。また、走行中の渋滞や信号待ち時にもドラム１６の回転を維持しながらエンジンのアイドリングストップを行うことが可能となり、ドラム１６を停止することなくエンジン１を停止することが可能となる。さらに、電動機８Ａによって可変容量式の油圧ポンプである主油圧ポンプ９Ａを駆動し、主油圧ポンプ９Ａの吐出する作動油によって油圧モータ１３を駆動しドラム１６を回転させるようにしたため、主油圧ポンプ９Ａの吐出量を変化させることでドラム１６の回転数を自由に制御することが可能となる。
【００２８】
図２に示す第２の実施の形態は、第１の実施の形態と比較し、ドラム１６を極低速回転させる時に、主油圧ポンプ９Ａの吐出量をゼロにしておき、小容量固定式油圧ポンプである補助油圧ポンプ９Ｂを電動機８Ａによって駆動し、油圧モータ１３を駆動させ、ドラム１６を回転させる点で特徴を有する。
【００２９】
なお、第１の実施の形態と同一の動作をする構成には同一の符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００３０】
可変速ドライバ７は、電動機８Ａを正逆両方向に速度可変で駆動するための電力変換器である。油圧ポンプ９Ａは、動力伝達軸８Ｂを介して電動機８Ａの駆動力によって駆動され、油圧ポンプ９Ａの吐出する作動油によって油圧モータ１３が駆動される。油圧モータ１３の駆動力は、動力伝達軸１４、減速機１５を介してドラム１６を駆動し回転させる。前記主油圧ポンプ９Ａは、ポンプ制御機構９Ｃによって作動油吐出方向及び吐出量を可変でき、ポンプ制御機構９Ｃは、電動機８Ａによって駆動される補助油圧ポンプ９Ｂからの作動油が供給されて、手動操作レバーあるいは操作箱（図示省略）からの指令で動作する。
【００３１】
切換バルブ１８は、補助油圧ポンプ９Ｂから吐出される作動油を、ポンプ制御機構９Ｃに送るか補助油圧回路３１に送るかを切り換えるよう制御される。切換バルブ１９は、切換バルブ１８と連動し、作動油をオイルタンク２１に戻すか否かを切り換えるよう制御される。
【００３２】
次に、本発明の第２の実施の形態の動作を説明する。
【００３３】
エンジン１運転時には、発電機３の発生する電力又は、蓄電池６に蓄えられた電力が、可変速ドライバ７を介して電動機８Ａを駆動させる。電動機８Ａの駆動力は、動力伝達軸８Ｂを介して主油圧ポンプ９Ａを駆動させる。主油圧ポンプ９Ａの吐出する作動油によって油圧モータ１３が駆動され、油圧モータ１３の駆動力は、動力伝達軸１４、減速機１５を介してドラム１６を駆動し回転させる。
【００３４】
また、ドラム１６を極遅い速度領域で回転させる場合において、主油圧ポンプ９Ａの吐出量がゼロになるようにポンプ制御機構９Ｃで制御しておき、すなわち、主油圧ポンプ９Ａを無負荷状態にしておき、電動機８Ａを可変速ドライバ７によって可変速で駆動することで小容量固定式油圧ポンプである補助油圧ポンプ９Ｂを駆動させる。このため、補助油圧ポンプ９Ｂの吐出する作動油のみによって油圧ポンプ１３を駆動させ、ドラム１６を回転させる。この時、切換バルブ１８をポートａからポートｂに、切換バルブ１９をポートｃに切り換え、補助油圧ポンプ９Ｂの吐出する作動油を主油圧ポンプ９Ａと油圧モータ１３の間の補助油圧回路３１に供給する。
【００３５】
エンジン１の停止中は、蓄電池６に蓄えられた電力が可変速ドライバ７を介して電動機８Ａに送られ、電動機８Ａを駆動させる。電動機８Ａの駆動力は、動力伝達軸８Ｂを介して主油圧ポンプ９Ａを駆動させる。主油圧ポンプ９Ａの吐出する作動油によって、油圧モータ１３が駆動され、動力伝達軸１４、減速機１５を介してドラム１６を駆動し回転させる。
【００３６】
なお、エンジンの停止時にも、上記と同様に補助油圧ポンプ９Ｂの吐出する作動油のみによって油圧モータ１３を駆動し、ドラム１６を極遅い速度で回転させることもできる。
【００３７】
エンジン１が再び起動したときは、発電機３が発生する電力は、自動電圧調整器４、スイッチ５を介して、蓄電池６及び可変速ドライバ７に送られ、電動機８Ａを駆動する。電動機８Ａの駆動力は、動力伝達軸８Ｂを介して主油圧ポンプ９Ａを駆動させる。主油圧ポンプ９Ａの吐出する作動油によって、油圧モータ１３が駆動され、動力伝達軸１４、減速機１５を介してドラム１６を駆動し回転させる。
【００３８】
このように、第２の実施の形態において、前述した第１の実施の形態の効果に加え、電動機８Ａを可変速で駆動することで小容量固定式油圧ポンプである補助油圧ポンプ９Ｂを駆動させ、補助油圧ポンプ９Ｂの吐出する作動油によって油圧モータ１３を駆動しドラム１６を回転できるようにしたので、極遅い速度領域でドラム１６を回転させる場合においても、従来不可能であった極めて安定したドラム駆動が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の電動ミキサ車の構成を示す回路図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態の電動ミキサ車の構成を示す回路図である。
【図３】従来のミキサ車の構成を示す回路図である。
【符号の説明】
１    エンジン
２    動力取出軸
３    発電機
４    自動電圧調整器
５    スイッチ
６    蓄電池
７    可変速ドライバ
８Ａ  電動機
８Ｂ  動力伝達軸
９Ａ  主油圧ポンプ
９Ｂ  補助油圧ポンプ
９Ｃ  ポンプ制御機構
１０Ａ、１０Ｂ  チェックバルブ
１１、１２Ａ、１２Ｂ  リリーフバルブ
１３    油圧モータ
１４    動力伝達軸
１５    減速機
１６    ドラム
１７    充電器
１８、１９  切換バルブ
２０    電動機ドライバ
２１    オイルタンク
３０    主油圧回路
３１    補助油圧回路
【図１】
0003822826.tif 000002
【図２】
0003822826.tif 000003
【図３】
0003822826.tif 000004