JP2014509982A - 重量物運搬車両の改良 - Google Patents

Abstract

重量物運搬車両が、上側表皮部（１１）と、下側表皮部（１２）と、表皮部間の側方ビーム（１３）とを備える凹設フレーム（１０）を有する。フレームは自己支持式である。車両には、独立した後部のホイールモータを備える。車両はディーゼル−エレクトリックハイブリッド車両であってもよい。凹設ボディは、配送・収集車両、特に塵芥車両に適している。

Description

本明細書は、重量物運搬車両、特に、塵芥トラックなどに関する発明を開示する。

重量物運搬車両（ＨＧＶ）は、空車重量と積載重量との大きな差によって軽車両と区別される。積載重量は、空車重量の１．５倍を超えてよい。ＨＧＶは、ある法律では積載時に３５００ｋｇを超えるものとして識別される。

典型的なＨＧＶは、積荷用ボディ、ディーゼルエンジン、インラインドライブトレインおよびリジッドドライブアクスルの変更を容易にするために従来の２本のレールシャシ（rail chassis）を有する。ドライバの運転台は、ボディの法定制限内での長さ、幅および高さの最大サイズを可能にするよう、通常エンジンの上方にある。比較的低密度の積荷の場合には、積載容量を最大にすることが重要な要因となり得る。理論上の最大荷重が法的制限に近づいた場合には、空車重量を最小にすることが重要となり得る。従来のシャシ、ドライブトレインおよびリアドライブアクスルは、特に、有効荷重または容量をわずかに増加させることで車両の寿命全体にわたり車両稼働の経済性を大幅に改善できる場合には、重大な設計制約となり得る。都市環境では、運動性の向上は、有力な設計検討事項であるが、リジッドドライブアクスルおよびプロペラシャフトの慣習によって制約を受ける。

本発明の第１の態様によれば、長手方向軸を有する重量物運搬車両のシャシフレームであって、前記フレームが、上側表皮部、下側表皮部および上側表皮部と下側表皮部との間の複数の側方ビームを有する床部を備え、前記床部が前記軸上に連続する凹設中央部を有する、重量物運搬車両のシャシフレームが提供される。

そのような配置により、荷の積み降ろしも容易にしながら、通常は駆動系およびリジッドドライブアクスルによって占められた空間のいくらかを積載容量の増加に充てることを可能にする。凹設床部は、車両の長手方向に延在し、車両の後輪間の利用可能な車幅の実質的にすべてを占有することができる。凹設床部は、車両の最低地上高を画定し、後輪の回転軸の実質的に下方に延在することができる。凹設床部は、後輪の回転軸を画定し、特に軸上で回転する後輪を支持することができる。後輪は、従来のプロペラシャフトおよびディファレンシャルギアをなくすことを可能にするように好ましくは独立したホイールモータを備える。このホイールモータは、好ましくは電動モータである。

凹設床部は、好ましくは、実質的に平坦な底部を有する真っ直ぐな面の谷部を備え、この谷部は、車輪の上方を横切って、画定した幅に合わせて開口し、この幅は最大許容車幅にかなりの程度まで近づくことができる。平坦な底部は、利用可能な積載量の増加を最大化するのに望ましい。谷部は後方に向かって下方に傾斜し、車両の後輪の後方に張出した口部を有することができる。後輪の前方には、谷部は平行な側部を有し、前方に向かって狭くなっていてもよい。谷部の両側は、真っ直ぐではあるが、上部が下部よりも幅広である。

好ましい実施形態では、標準のエアサスペンションが、最大の谷部幅を可能にするように後輪に接近して連結される。リアサスペンションは、谷部側で後輪の前方および後方に配置したエアチャンバによって画定することができる。代替的に、凹設床部は、リアサスペンションの組付け部を谷部の基部に画定することができ、ここで、サスペンションの荷重に抵抗する十分な剛性をもたらすことができる。

一実施形態では、上側表皮部は、連続するシートを備える。下側表皮部は連続的であっても、および／または複数部分で設けられてもよい。下側表皮部は、開口を有していてもよい。側方ビームは、一体化した自己支持構造を提供するように上側表皮部および下側表皮部に取り付けられる補強材を備える。この配置が堅いサンドイッチ状構造体をもたらす。

一実施形態では、側方ビームは、実質的に凹設床部の一方の側から他方に延在し、連続する。一体形ビームが好ましい。側方ビームは、下側表皮部を通って突出して車両構成要素および装着具のための取付け点を提供することができる。たとえば、ダンパー組付け部をこのように備えることができる。

側方ビームは、側方に真っ直ぐで、平面ウェブ、「Ｃ」断面または「Ｚ」断面など任意の適した断面のものとすることができる。一実施形態では、凹設床部は、溶接構造である。

側方ビームは、長手方向軸に垂直ではない部分を含んでもよい。したがって、そのようなビームは、ねじられ、段付けされ、または曲げられており、その結果、上側表皮部または下側表皮部への溶接のために準備される間に他の支持体なしに直立することになる。この構成のさらなる利点には、いくらか剛性が加えられ、抗菱形化効果（anti-lozenging effect）を取り入れることができるということがある。

凹設床部は、好ましくは上部表皮部と底部表皮部との間の両側で開放されている。１つまたは複数の非構造型閉鎖板をどちらかの側に沿って備えてもよい。したがって、表皮部と隣接するビームとの間の開口は、車両装備、たとえば電気構成要素を保管し収容するため、ならびに、車両の一方の側から他方に電気的接続および／または流体接続を通すためにアクセス可能である。

従来の車両シャシと比べると、本発明の凹設床部は、サブフレームまたはパッカー用レールを使用することなくボディに直接組み付けるように構成される。典型的には、上側表皮部は車両ボディの底部を備えることができる。

下側表皮部は、車両構成要素、特に、使用の際、上側表皮部に対して移動するばね下構成要素（unsprung components）用の間隙を設けるように開口を有することができる。

好ましい実施形態では、凹設床部は、電気トラクション用に構成され、１つまたは複数のバッテリハウジングが、谷部の下側、典型的には後輪中心線の前方に備えられる。これらのハウジングまたは各ハウジングは、好ましくは箱状であり、質量を最小限にしながらその剛性の一助となるように、凹設床部と一体化される。あるいは、箱状バッテリハウジングを谷部の一方の側または両側に備えることができる。

一実施形態では、凹設床部は、溶接鋼構造のものであり、３〜８ｍｍの範囲の厚さを有する実質的に開口を有しない上側表皮部と、２〜５ｍｍの範囲の厚さを有する下側表皮部と、２〜１０ｍｍの範囲の厚さを有する側方ビームとを備える。典型的には８〜１２個のそのようなビームが必要である場合があり、サスペンション組付け部の近傍に一緒に接近して置かれることがある。上側表皮部および下側表皮部は、１００〜１５０ｍｍの公称離隔距離を有することができ、この離間距離は床部の幅にわたって異なることができる。凹設床部は、車両の最低地上高、車輪サイズ、およびリアアクスルの種類があれば、それらに応じて２００〜８００ｍｍの深さとすることができる。

本発明は、上側表皮部を上下反対に置くステップと、側方ビームを位置決めし上側表皮部に溶接するステップと、下側表皮部をビームに上下反対に置き下側表皮部中の開口を通して所定の位置に溶接するステップとを含む、本発明による凹設床部の製造方法も提供する。

側方ビームは、下側表皮部の第１の開口を貫通することができ、それによって溶接のために下側表皮部が第２の開口を通ってビームに位置合わせされる。このように、側方ビームにより、下側表皮部に位置特定治具が実現される。一体化した表面をもたらすために、下側表皮部を部品に取り付け、溶接してもよい。

好ましい実施形態では、凹設床部は、塵芥車両用であり、塵芥の排出および放出を支援する目的で（小さな角度（１〜３°））で谷部が後方に向かって下方に傾斜することができる。塵芥用ボディを床部上に構築し、前部および後部の補強棒(hoop)を備えてもよい。しかし、凹設床部は、従来のツインレールシャシにも見ることができる任意の種類の市販の車両ボディに適している。

前操舵輪用、および内燃機関へのアクセス用に間隙を設けるために、凹設床部はたとえば溶接によって、凹設床部の前部に取り付けられた前向き脚部を含むことができる。しかし、凹設床部は、車両に装着される車両の積載可能量を実質的にすべて含む。凹設床部は、そのようなレールを取り付けることができる一体のフロントバルクヘッドを有することができる。

好ましくは、本発明の凹設床部は、操舵のための後輪のアーティキュレーションの制限を±３０°に調節する。したがって、直進条件では、後輪の回転軸は位置合わせされ、その一方で低速運動に関しては、後輪は独立して適切なそれぞれのトラニオンまたはキングピンの周りを回転することができる。後輪操舵が要求されない場合、凹設床部の両側はより緊密に車両の後タイヤに接近していてもよい。

車両では、車両のドライバが後輪操舵を前輪と関係なく決定することができるが、好ましくは後輪操舵は自動式であり、ドライバの操舵輪への入力および他の制御デバイスに依存する。後輪操舵は、後輪が直進構成にラッチ止めされるように、好ましくは所定速度、たとえば１５ｍｐｈよりも上で抑制される。速度の抑制および許容される移動の角度範囲は選択可能とすることができる。後輪はタイヤスクラブを最小限にするために異なる移動角度を用いることができる。個別のホイールモータが、最小限のタイヤスクラブでコーナーリングを可能にするように、トルクベクタリングまたは異なる速度での走行を可能にすることもできる。

本発明の代替的態様では、直進条件のときに実質的に共通の回転軸上に後輪を有する重量物運搬車両であって、前記後輪が、独立したホイールモータを有し、操舵可能であり、前記車両は前記後輪間に凹設床部を備え、その凹設中央部は長手方向に延在し、後方に開放され、前記後輪が前記床部に懸架される、重量物運搬車両が提供される。

凹設中央部は、後輪操舵を可能にする機構の余地をもたらすために共通の回転軸を横切らないことがあるが、それでもやはり、凹設中央部のボディ、特にその基部の剛性に実質的に寄与することができる。凹設床部は車両のタイヤと限られた範囲内で重複することができる。

本発明による重量物運搬車両は、全積荷が後方に直接排出されることと共に車両ボディの最大容量が望ましいものである場合、塵芥車両として特に適している。

本発明の車両および凹設床部は、特にハイブリッド技術、具体的にはエネルギー貯蔵部を有するディーゼル−エレクトリック構成に適応している。適切な制御手段によりエンジンがホイールモータに直接動力供給し、および／またはエネルギーをエネルギー貯蔵デバイスに供給することを可能にし、制御手段によりエネルギー貯蔵デバイスがホイールモータに動力供給することを可能にする。エネルギー貯蔵部は、典型的には１つまたは複数のトラクションバッテリの形態である。

したがって、本発明の第２の態様による車両は、典型的には内燃機関と、発電機と、１つまたは複数のトラクションバッテリと、電動ホイールモータとを備える。ホイールモータのトルクベクタリングにより、運動性の増大およびタイヤスクラブの減少がもたらされる。

本発明による車両は、エネルギー貯蔵デバイスから駆動されるとき、たとえば人口密度の高い地域での早朝の塵芥収集の間、実質的に静かに稼働することができる。

電気トラクションバッテリは、凹設床部の下側または一方の側もしくは両側、谷部の外面および典型的には車両の前輪と後輪との間に都合よく配置することができる。この配置により車両の低い重心が確保され、メンテナンスおよび交換用に優れたアクセスがもたらされる。凹設床部は好ましくは、トラクションバッテリ用の組付け部を画定する。この好ましい配置により、トラクションバッテリがそれぞれのホイールモータに直接隣接して配置されることが可能になり、したがって電力ケーブルによる損失を最小にする。これら、またはそれぞれのバッテリは、凹設床部の下側または両側の封入部に収容することができ、そのような封入部（複数可）は、凹設床部組立体の剛性に実質的に寄与することができる。

好ましい実施形態では、各ホイールモータが、それに直接隣接して、好ましくはそれぞれの車輪（複数可）の前方に組み付けられたトラクションバッテリと関連付けられる。

ホイールモータは、車両の減速効果を供給することによってエネルギーを生成するように構成してもよい。たとえば、電動ホイールモータは、エネルギー貯蔵デバイスのための発電機として働くことができる。

本発明の他の特徴は、添付の図面において例としてのみ示される好ましい実施形態の以下の説明から明らかになるであろう。

本発明によるフレームの上からの斜視図である。 フレームの側方ビームの平面図である。 フレームの側方ビームの正面図である。 図３に対応する別の側方ビームの一方の側の図である。 図１のフレームの一部分の側面図である。 従来の塵芥トラックのボディ／シャシの使用可能な断面領域の図である。 一体化されたシャシフレームを有する本発明による塵芥トラックの使用可能な断面領域の図である。 凹設床部シャシを組み入れた塵芥車両の側面図である。 図８のシャシの平面図である。 図８のシャシの下側からの図である。

図１〜３を参照すると、重量物運搬車両のシャシフレームは、上側表皮部１１、下側表皮部１２および表皮部間にありそれらに連結された複数の側方ビーム１３を有する床部１０を備える。典型的には、床部は溶接鋼構造であるが、たとえばアルミニウム製であることもでき、表皮部およびビームを固定する他の手段が可能である。

車両中心線が軸２１として、後輪中心線が軸２２として示される。以下でさらに説明するように、床部は、床部の上に構築されるボディの容積を最大にするために軸２１の方向に凹設中央部を有する。

図１の例では、８つの側方ビームが示されるが、フレームの意図する使用により、より多いまたはより少ないビームを設けることができる。

上側表皮部１１は、好ましくは実質的に開口を有さず、３〜８ｍｍの範囲の厚さを有する鋼板製である。下側表皮部１２もまた鋼板製であるが、開口を含むことができ、さらにいくつかの複数部分から構成されてもよい。下側表皮部は２〜５ｍｍの範囲の厚さを有することができる。側方ビーム１３は２〜１０ｍｍの範囲の厚さを有する鋼板製であり、上側表皮部および下側表皮部に対して実質的に垂直である。

ビーム１３は上側縁部および下側縁部に表皮部への溶接を容易にするためのフランジを有してもよく、そのようなフランジは、連続していても不連続であってもよい。ビームは完全または部分的に「Ｃ」または「Ｚ」断面であってもよい。

表皮部１１、１２の通常の間隔は１００〜２００ｍｍの範囲とすることができ、床部１０は、車両のドライブトレインおよび車両ボディを支持するように構成された自己支持シャシフレームを備える。

図２は鋼板ビーム１３を平面で示す。ビームの端部１４は側面から外側に曲がり、ビームがその上側縁部または下側縁部に起立することを可能にする。そのような構成により、ビーム１３の上側表皮部および下側表皮部に溶接のために位置決めすることが容易になる。ビームの任意のポートがこの目的で側面から外れて位置することができる。そのような非側方部分により、一体化されたシャシ構造体が菱形化に抗してさらに強固になる。

典型的な側方ビームが図３に示される。側方ビームの特徴を示すために、寸法を強調する。基部３１は外側に角度が付けられた直立した突出部３２を有し、この突出部３２は外へ曲がり自由端３３を形成する。谷部の内側の外側への角度は、垂直面から１〜７５°の範囲にあることができるが、好ましくは２０〜６０°の範囲、最も好ましくは４５〜５５°の範囲にある。さらに図１に示すように、上側は、使用時に上側表皮部の排出を容易にするために１０°未満の開先角度を有する浅い「Ｖ」形通路３４を画定し、対応する下側は典型的には平坦であり、車輪が許容する限りの広さである。内側頬部３５は排出用に下方に傾斜しているが、その一方で外側頬部３６は実質的に水平である。通路３４もまたわずかな角度、１〜３°の範囲で後方に向かって下方に傾斜することができる。

図３の例では、たとえば後輪のサスペンション構成を支持するために床部の基部を広げるように、矢印３９で示される平面状三角ガセット３７が突出部３２の外側縁部に溶接されるか、突出部３２と一体に形成される。

図４はそのようなガセットがないが、突出部３２の途中ほぼ半分に側方突起部３８を含む半断面を示す。突起部３８は、任意の適した形態とすることができ、使用の際は下側表皮部に突出して、ダンパーなどのシャシ構成要素用組付け部を形成する。そのような突起部を、床部１０上の荷重をより良好に支持する手段または荷重を床部内に伝達する手段として各側方ビーム１３に備えることも可能である。

突起部３８は、下側表皮部１２または下側表皮部の部分を組立用に位置特定する利点も有する。図５に示すように、そのような突起部３８は、箱状であり、水平および垂直方向の両方に下側表皮部１２を位置特定する。一連の溶接開口４０が、各側方ビーム１３と一列に並んで備えられる。

したがって、製造の一方法では、上側表皮部１１を反転し、側方ビーム１３がその上に所望の位置で置かれる。これらのビームは、図２に示すものなどのジョグルのおかげで起立し、所定の位置に溶接される。上側表皮部は連続し、実質的に開口を有しない。

次に、下側表皮部が、場合によっては複数部分でビーム１３に置かれ、突起部３８によって位置特定される。この位置特定により、溶接開口４０が側方ビームの縁部（または側方ビームのフランジ）と位置合わせされて下側表皮部との取付けを可能にすることが保証される。次に、完成した組立体は、使用のために反転され、開口４０の領域中の眼に見える溶接部は、実質的には視界から隠される。

図６は、その上にボディが構築される「Ｃ」断面シャシレール４２を有する、塵芥車両などの従来の車両４１の容量断面を示す。典型的には、従来のボディは、サブフレームまたは担持部をシャシレールとボディとの間に有することがある。図７は、本発明によるフレームの上側表皮部の上にある同じ形状のボディを示す。凹設床部が、５〜１０％の範囲で容積の増加をもたらす。

本発明の一体化されたシャシフレームは、多くの変形形態の形状で構築することができ、構造材料の厚さおよび質は、要求される強度およびねじり剛性を有する構造を実現させるために当業者によって選択されることになる。しかし、凹設床部が、より大きい可能な運搬容量を提供することに加えて、大幅に剛性および強度を増大させていることは明らかであろう。

図８は、本発明による凹設シャシフレーム１０上に構築された塵芥車両を示す。前部の補強棒５１および後部の補強棒５１が排出ラム（ejection ram）（図示せず）およびテイルゲート５２を支持する。脚部５３が前方に突出して、備えられる場合は内燃機関およびトランスミッション構成要素を支持する。脚部は操舵輪が回転するためのスペースを提供する。運転台５７は脚部５３上に組み付けられる。

任意の適切な市販の車両ボディをシャシフレーム上に構築することができる。車両はハイブリッド車両、たとえば内燃機関がトラクションバッテリに電力供給するシリーズハイブリッド車両でもよく、このトラクションバッテリは後部のホイールモータに動力供給する。

フレーム１０および脚部５３が平面で図９に示される。図１０は下側からの図を示す。側方ビーム１３が破線で示される。平坦パッド５４が、エアサスペンションチャンバなどのリアアクスルのサスペンション構成要素を支持する。パッドは凹設床部の基部よりも広く、拡張した両側が図３に示した種類のガセットによって支持される。この配置により、サスペンションの荷重を凹設床部が支持することがより良好に実現される。

トラクションバッテリを後輪前方の谷部およびリアサスペンションの下側の細長いコンパートメント５８に組み付けることができる。コンパートメントは、好ましくは凹設床部の強度および剛性に寄与するように一体化され、１つまたは複数の側方ビームに連結される。

代替例において、トラクションバッテリ用ロッカー５５を後輪前方の床部１０の一方の側または両側に備えることができる。そのようなロッカーは溶接鋼構造のものとすることができ、凹設床部組立体の剛性に寄与し、下側表皮部を通って突出する側方ビームから直接支持することもできる。

上側表皮部と下側表皮部との間のスペース５６は両側からアクセス可能であり、装備または配線を保護された環境で収容するために使用することができる。必要に応じて適切なドアまたは他の閉鎖部を備えることができる。

Claims (15)

1. 上側表皮部、下側表皮部、および前記上側表皮部と前記下側表皮部との間の複数の側方ビームを有する床部を備える、長手方向軸を有する重量物運搬車両のシャシフレームであって、前記床部が、前記軸上に連続する凹設中央部を有する、シャシフレーム。
2. 前記凹設床部が、実質的に平坦な底部を有する、請求項１に記載のシャシフレーム。
3. 前記上側表皮部が実質的に開口を有しない、請求項１または請求項２に記載のシャシフレーム。
4. 前記下側表皮部が開口を有する、請求項１から３のいずれかに記載のシャシフレーム。
5. 前記側方ビームのうちの１つまたは複数が前記下側表皮部の対応する開口を通って突出する、請求項４に記載のシャシフレーム。
6. 複数の前記側方ビームが前記床部の一方の側から他方へと連続する、請求項１から５のいずれかに記載のシャシフレーム。
7. 前記凹設中央部の基部にサスペンション組付け部を設ける、請求項１から６のいずれかに記載のシャシフレーム。
8. 前記凹設中央部が長手方向に対称な谷部を備える、請求項１から７のいずれかに記載のシャシフレーム。
9. 前記谷部は、上部が下部よりも幅広である、請求項８に記載のシャシフレーム。
10. 前記谷部は、後方に向かって下方に傾斜している、請求項９に記載のシャシフレーム。
11. 請求項１から１０のいずれかに記載のシャシフレームを組み込んだ重量物運搬車両であって、前記上側表皮部が、前記車両の積載可能量の実質的にすべてを支持する、重量物運搬車両。
12. 前記シャシフレームが前記凹設中央部の基部において後輪のサスペンションを支持する、請求項１１に記載の重量物運搬車両。
13. 後輪前方の前記凹設中央部の下側に組み付けたトラクションバッテリと、電動ホイールモータとを含む、請求項１１または請求項１２に記載の重量物運搬車両。
14. 前記上側表皮部が塵芥用ボディの基部を備える、請求項１１から１３のいずれかに記載の重量物運搬車両。
15. 前記凹設床部が、前記凹設床部の後部および前部の直立補強棒を支持して前記塵芥用ボディを画定し、前記後部のテイルゲート機構および前記前部の排出ラムを支持する、請求項１４に記載の重量物運搬車両。

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