JP6261932B2

JP6261932B2 - ハイルーフ型車両

Info

Publication number: JP6261932B2
Application number: JP2013210082A
Authority: JP
Inventors: 杉本　正樹; 正樹杉本; 明栄奥; 勝嗣長尾
Original assignee: J Morita Corp; Toray Carbon Magic Co Ltd
Current assignee: J Morita Corp; Toray Carbon Magic Co Ltd
Priority date: 2013-10-07
Filing date: 2013-10-07
Publication date: 2018-01-17
Anticipated expiration: 2033-10-07
Also published as: JP2015074275A

Description

本発明は、キャブ等の乗員室の空間容積を大きくするために、乗員室の天井部をハイルーフ部で構成したハイルーフ型車両、例えばハイルーフ型の消防自動車や救助工作車等に関するものである。

例えば、伸縮式の梯子又はブームを搭載した消防自動車や、１連の梯子又は伸縮式の複数連の梯子を積載する梯子昇降装置を車両後部上方に搭載した消防自動車は、火災現場で消火活動や救助活動を行うために活躍している。火災発生が報知されると、複数名の消防隊員が消防自動車の乗員室（キャブ）に搭乗して、火災現場に急行すると共に、消防隊員は、火災現場に向かう途中又は到着後に乗員室内で酸素マスクや酸素ボンベ等を装着して、迅速で安全な消火活動や救助活動が行えるようにしている。その際の乗員室の居住性と乗員室内での作業性を高めるために、乗員室の天井部をハイルーフ部で構成し、乗員室の空間容積が大きくなるようにしたハイルーフ型の消防自動車が知られている（下記の非特許文献１）。

非特許文献１に開示されたハイルーフ型消防自動車は、乗員室のハイルーフ部を繊維強化樹脂材（ＦＲＰ）で形成すると共に、ハイルーフ部の機械的強度と剛性を確保するために、繊維強化樹脂製のハイルーフ部を金属製のインナーフレームで下方から支持している。特に、ハイルーフ部の上面側に、人が搭乗可能な作業台部（「ルーフデッキ」ともいう。）を設ける場合、繊維強化樹脂製のハイルーフ部では耐荷重性が不足するため、金属製のインナーフレームで支持することが欠かせない。

また、乗員室のハイルーフ部を繊維強化樹脂材で形成したハイルーフ型車両は、下記の特許文献１〜３にも開示されているが、いずれも、繊維強化樹脂製のハイルーフ部を金属製のインナーフレームで下方から支持した構造になっている。

特開２０１１−６３１１９号公報特開２００８−６８７６５号公報特開平７−２４２１８２号公報

「日本の消防車２０１２」（イカロス出版）

非特許文献１や特許文献１〜３に開示されたハイルーフ型車両は、繊維強化樹脂製のハイルーフ部を金属製のインナーフレームで支持した構造であるため、車両重量が大きくなるという問題点がある。特に、伸縮式の梯子又はブームを搭載した消防自動車や、１連の梯子又は伸縮式の複数連の梯子を積載する梯子昇降装置を車両後部上方に搭載した消防自動車は、転倒に対する耐性が要求されるが、車両上部のハイルーフ部が重くなると、耐転倒性の点で不利になる。

本発明の課題は、乗員室の天井部がハイルーフ部で構成され、ハイルーフ部の上面側に人が搭乗可能な作業台部が設けられたハイルーフ型車両において、ハイルーフ部に要求される機械的強度や剛性、耐荷重性を確保しつつ、ハイルーフ部の軽量化を図ることである。

上記課題を解決するため、本発明は、車両の乗員室の天井部がハイルーフ部で構成され、ハイルーフ部の上面側に人が搭乗可能な作業台部が設けられたハイルーフ型車両において、ハイルーフ部は、繊維強化樹脂材を主材として形成され、作業台部に対応する部位は、ハニカム構造の芯材が繊維強化樹脂材と一体成形された構造を有し、ハイルーフ部は、車両幅方向に沿って分割された前方部と後方部とが相互に接合されて構成され、相互に接合される前方部と後方部の被接合部は、それぞれ、繊維強化樹脂材の端縁部が内方側に折曲した折曲片状をなし、前方部の被接合部と後方部の被接合部とが相互に接合されることにより、車両幅方向に延びる片状の補強リブがハイルーフ部の内面側に形成される構成を提供する。

上記構成において、作業台部に対応する部位は、好ましくは上記の後方部に設けられる。

上記構成において、乗員室の側部に、車両前方側から順にフロントピラー、センターピラー、リア―ピラーが設けられており、上記の補強リブは、センターピラーに対応する位置に設けられている構成とすることができる。

上記構成において、ねじ穴を有する部材が、作業台部に対応する部位に一体成形されていてもよい。

本発明は、ハイルーフ型消防自動車に好適である。

本発明によれば、乗員室の天井部がハイルーフ部で構成され、ハイルーフ部の上面側に人が搭乗可能な作業台部が設けられたハイルーフ型車両において、ハイルーフ部に要求される機械的強度や剛性、耐荷重性を確保しつつ、ハイルーフ部の軽量化を図ることができる。

実施形態に係るハイルーフ型消防自動車の側面図である。実施形態に係るハイルーフ型消防自動車の平面図である。ハイルーフ部の平面図である。ハイルーフ部の側面図である。ハイルーフ部（前方部と後方部）の斜視図である。ハイルーフ部の縦断面図（車両前後方向に沿った断面）である。図６のＢ−Ｂ断面図である。図６のＡ−Ａ断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１及び図２は、この実施形態に係るハイルーフ型消防自動車を示している。このハイルーフ型消防自動車は、乗員室（キャブ）１が設けられた車両前部２と、収納ボックス３が搭載された車両後部４とで構成される。乗員室１の天井部はハイルーフ部５で構成され、乗員室１の内部には、前方側に運転席及び補助席（図示省略）、後方側に後部座席（図示省略）が配置される。また、乗員室１の両側部には、それぞれ、車両前方側から順にフロントピラー６、センターピラー７、リア―ピラー８が設けられ、フロントピラー６とセンターピラー７との間に前部ドア９、センターピラー７とリア―ピラー８との間に後部ドア１０が設けられる。フロントピラー６、センターピラー７及びリア―ピラー８の上部は、乗員室１の両側部側でサイドフレーム１１によって繋がれ、乗員室１の前部側と後部側でそれぞれフロントフレームとリア―フレーム（図示省略）によって繋がれている。ハイルーフ部５は、両サイドフレーム１１とフロントフレーム及びリア―フレームとによって構成される枠状のフレームに取り付けられる。また、車両後部４の収納ボックス３には、消防ポンプ等の消防設備やその付帯設備、消火活動や救助活動に用いる装置、機器、器具類等が収納される。尚、この実施形態のハイルーフ型消防自動車では、収納ボックス３の上部に１連の梯子又は伸縮式の複数連の梯子を積載する梯子昇降装置を搭載する場合もあるが、図１及び図２は、梯子昇降装置を搭載していない状態、あるいは、梯子昇降装置の図示を省略した状態を示している。また、ハイルーフ型消防自動車の型式によっては、伸縮式の梯子又はブームを車両後部に搭載する場合もある。

図３〜図８は、ハイルーフ部５を示している。この実施形態において、ハイルーフ部５は、図３及び図４に示すＡ−Ａ線に沿って車軸幅方向に分割された前方部５Ａと後方部５Ｂとが、Ａ−Ａ線の箇所で相互に接合されて一体化された構造を有している。

図３に示すように、前方部５Ａの上面側中央部には、警報音発生装置（図示省略）を収容するための凹状の収容部５Ａ１が設けられ、前面側中央部と両側部には、それぞれ警光灯（図示省略）を収容するための凹状の収容部５Ａ２、５Ａ３が設けられている。また、後方部５Ｂの上面側には、人が搭乗可能な作業台部５Ｂ１が設けられている。この実施形態において、作業台部５Ｂ１には、上面側に開口したねじ穴（図示省略）を有する１又は複数（この例では複数）の固定用部材５Ｂ２が埋設されている（図２、図５では、固定用部材５Ｂ２の図示を省略している）。固定用部材５Ｂ２としては、金属部材にねじ穴を穿設したもの、ねじ穴を有する金属部材を樹脂材にインサート成形したもの、樹脂材にねじ穴を穿設したもの等を用いることができるが、この実施形態では、アルミ板にねじ穴を穿設したものを固定用部材５Ｂ２として用いている。この固定用部材５Ｂ２には、適宜の機能金具がねじで固定される。例えば、ロープやひも等を通したり結んだりするためのリング（好ましくは、支点回りに起伏回動可能なリング）を有する金具を固定用部材５Ｂ２のねじ穴にねじ止めで固定しておくと、この金具のリングを利用して、作業台部５Ｂ１に積載した積載物（例えば、消火活動や救助活動に用いる機器や器具類を収容したボックス等）をロープやひも等で作業台部５Ｂ１上に固定することができる。尚、収容部５Ａ１は、警報音発生装置を収容した後、図２に示すように、金属又は樹脂からなるカバー５Ａ４で覆われ（カバー５Ａ４には警報音の放射口が設けられている。）、収容部５Ａ２、５Ａ３は、それぞれ警光灯を収容した後、透明な樹脂からなるカバー５Ａ５、５Ａ６で覆われる。

図６及び図７に模式的に示すように、前方部５Ａは、繊維強化樹脂材（ＦＲＰ）、この実施形態では、炭素繊維強化樹脂材（ＣＦＲＰ）Ｍ１で形成されている。また、後方部５Ｂは、繊維強化樹脂材（ＦＲＰ）、この実施形態では、炭素繊維強化樹脂材（ＣＦＲＰ）Ｍ１にハニカム構造の芯材Ｍ２、さらには複数の固定用部材５Ｂ２が一体成形された構造を有している。尚、図６及び図７において、炭素繊維強化樹脂材Ｍ１の断面は線で描かれているが、炭素繊維強化樹脂材Ｍ１は所定の肉厚（例えば２．５〜３．５ｍｍ程度）を有している。また、ハニカム構造の芯材Ｍ２の厚さは、例えば１０〜３０ｍｍ程度である。

前方部５Ａ及び後方部５Ｂの主材となる炭素繊維強化樹脂材Ｍ１は、熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂、例えば熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂をマトリックス樹脂とし、強化繊維材としてＰＡＮ系やピッチ系の炭素繊維を含んでいる。後方部５Ｂに成形されるハニカム構造の芯材Ｍ２は、金属又は非金属、例えばアルミで形成されている。ハニカム構造としては、六角形のセル（小部屋）の集合体となっているものが一般的であるが、セル（小部屋）の形は特に限定されず、多角形（３〜１２角形）、真円状、楕円状、不定形状、オーバー展張形状（ＯＸ）、吊鐘形状（フレキシブル）、バイセテッド、フェザー、その他の形状であってもよい。この実施形態において、ハニカム構造の芯材Ｍ２は、六角形のセル（小部屋）の集合体である。尚、ハニカム構造の芯材Ｍ２は、セル（小部屋）の集合体のみからなるものであってもよいし、あるいは、セル（小部屋）の集合体の両面に繊維強化樹脂材等の樹脂材を接着したサンドイッチ構造のものであってもよい。

前方部５Ａの成形は、例えば、次のような態様で行う。まず、エポキシ樹脂等のマトリックス樹脂が、炭素繊維の織物、または、一方向に配列された炭素繊維群に含浸されたプリプレグを用意し、このプリプレグを前方部５Ａの成形型に複数枚積層して素材を準備する。マトリックス樹脂が一方向に配列された炭素繊維群に含浸されたプリプレグを用いる場合は、プリプレグの方向（炭素繊維群の配列方向）を任意の角度（９０°や４５°等）で代えて積層するとよい。つぎに、上記の態様で準備した素材を成形型と共にオートクレーブ成形装置に入れ、所定の温度及び圧力で成形する（オートクレーブ成形）。これにより、炭素繊維強化樹脂材Ｍ１からなる前方部５Ａが形成される。

また、後方部５Ｂの成形は、例えば、次のような態様で行う。まず、エポキシ樹脂等のマトリックス樹脂が、炭素繊維の織物、または、一方向に配列された炭素繊維群に含浸されたプリプレグを用意し、このプリプレグを後方部５Ｂの成形型に複数枚積層すると共に、プリプレグの積層体同士の間にハニカム構造の芯材Ｍ２と固定用部材５Ｂ２を挟んで（サンドイッチして）素材を準備する。マトリックス樹脂が一方向に配列された炭素繊維群に含浸されたプリプレグを用いる場合は、プリプレグの方向（炭素繊維群の配列方向）を任意の角度（９０°や４５°等）で代えて積層するとよい。ハニカム構造の芯材Ｍ２は、作業台部５Ｂ１に対応する位置に配置され、固定用部材５Ｂ２は所定位置、この実施形態では、ハニカム構造の芯材Ｍ２の所定個所に埋設される（例えば、ハニカム構造の芯材Ｍ２の所定個所に貫通穴又は有底穴を形成し、この穴部に固定用部材５Ｂ２を収容する）。つぎに、上記の態様で準備した素材を成形型と共にオートクレーブ成形装置に入れ、所定の温度及び圧力で成形する（オートクレーブ成形）。これにより、炭素繊維強化樹脂材Ｍ１を主材とし、作業台部５Ｂ１に対応する部位は、ハニカム構造の芯材Ｍ２が炭素繊維強化樹脂材Ｍ１と一体成形された構造（サンドイッチ構造）を有する後方部５Ｂが成形される。尚、成形後の後方部５Ｂは、固定用部材５Ｂ２の上面が炭素繊維強化樹脂材Ｍ１で覆われた状態になるが、固定用部材５Ｂ２のねじ穴に連通する貫通穴を炭素繊維強化樹脂材Ｍ１に後加工することにより、上記の機能金具を固定用部材５Ｂ２にねじ止めすることができる。あるいは、プリプレグの積層体同士の間にハニカム構造の芯材Ｍ２と固定用部材５Ｂ２を挟んで素材を準備する段階で、固定用部材５Ｂ２の上面側を覆うプリプレグ積層体に、固定用部材５Ｂ２の少なくともねじ穴の部分が上面側に露出するような切欠きを設けてもよい。また、作業台部５Ｂ１の上面には、鉄板等の金属板を化粧や傷付き防止等の目的で配置する場合が多いが、この場合、ねじを通すための貫通穴を金属板に穿設し、あるいは、固定用部材５Ｂ２の少なくともねじ穴の部分が上面側に露出するような切欠きを設け、金属板の上面側に配置した上記の機能金具の側から上記の貫通穴又は切欠きを通してねじを固定用部材５Ｂ２のねじ穴に螺合させて締め付けることにより、上記の機能金具を固定用部材５Ｂ２にねじ止めすることができる。また、このねじ止めにより、金属板も作業台部５Ｂ１の上面に固定される。

上記の態様で形成された前方部５Ａと後方部５Ｂは、それぞれ、炭素繊維強化樹脂材Ｍ１の端縁部が内方側に折曲した折曲片状の被接合部Ｍ１ａ、Ｍ１ｂを有している（図５、図６、図８を参照）。被接合部Ｍ１ａ、Ｍ１ｂの肉厚は、炭素繊維強化樹脂材Ｍ１からなる他の部位の肉厚（例えば２．５〜３．５ｍｍ程度）よりも大きくなっている（例えば３．５〜４．５ｍｍ程度）。前方部５Ａと後方部５Ｂは、被接合部Ｍ１ａ、Ｍ１ｂを相互に突き合わせ、被接合部Ｍ１ａ、Ｍ１ｂ同士を接着、熱圧着、リベット等による機械接合のうち一の手段又は複数の手段の併用により相互に接合される。このようにして折曲片状の被接合部Ｍ１ａ、Ｍ１ｂが相互に接合される結果、ハイルーフ部５の内面側には、接合部分（３及び図４に示すＡ−Ａ線の部分）に沿って車軸幅方向に延びる片状で比較的厚肉の補強リブＲが形成される（図６参照）。図１に示すように、補強リブＲの位置（Ａ線の位置）は、乗員室１の側部のセンターピラー７の位置に対応している。

前方部５Ａと後方部５Ｂとを一体に接合して構成されたハイルーフ部５は、乗員室１の天井部に取り付けられる。乗員室１の天井部をハイルーフ部５で構成することにより、乗員室１の空間容積が増大し、乗員室１の居住性や乗員室１での作業性が向上する。また、ハイルーフ部５は、炭素繊維強化樹脂材Ｍ１を主材として形成され、作業台部５Ｂ１に対応する部位は、ハニカム構造の芯材Ｍ２が炭素繊維強化樹脂材Ｍ１と一体成形された構造を有するので、機械的強度や剛性に優れていると共に、作業台部５Ｂ１上の人や積載物から受ける荷重等に対して高い耐荷重性を有する。そのため、ハイルーフ部５は、従来の繊維強化樹脂製のハイルーフ部では欠かすことができなかった金属製の支持用インナーフレームを設ける必要がなく、従来の金属製のハイルーフ部に対しては勿論のこと、従来の繊維強化樹脂製のハイルーフ部に対しても大幅な重量軽減を図ることができる。特に、この実施形態のハイルーフ部５は、車両幅方向に沿って延びる補強リブ、とりわけ乗員室１の側部のセンターピラー７の位置に対応した位置で車両幅方向に沿って延びる補強リブＲを有するので、ハイルーフ部５部の剛性がより一層高く、しかも、上方からの荷重が補強リブＲを介してセンターピラー７で支持されることにより、より一層高い耐荷重性が得られる。また、車両上部のハイルーフ部５が軽量化されることにより、耐転倒性の点でも有利になる。その結果、耐転倒性向上のために車両に設置されるカウンターウエイトを不要にすることもでき、これにより、消火活動や救助活動に用いる設備、装置、機器、器具類等をより多く搭載することが可能となる。

上述した実施形態では、ハイルーフ部５に固定用部材５Ｂ２を設けているが、固定用部材５Ｂ２は省略してもよい。また、上述した実施形態では、ハイルーフ部５を前方部５Ａと後方部５Ｂとの接合構造にしているが、ハイルーフ部５は一体構造であってもよい。

１乗員室（キャブ）
２車両前部
４車両後部
５ハイルーフ部
５Ａ前方部
５Ｂ後方部
５Ｂ１作業台部
５Ｂ２固定用部材
６フロントピラー
７センターピラー
８リア―ピラー
Ｍ１炭素繊維強化樹脂材
Ｍ１ａ被接合部
Ｍ１ｂ被接合部
Ｍ２ハニカム構造の芯材
Ｒリブ

Claims

車両の乗員室の天井部がハイルーフ部で構成され、該ハイルーフ部の上面側に人が搭乗可能な作業台部が設けられたハイルーフ型車両において、
前記ハイルーフ部は、繊維強化樹脂材を主材として形成され、前記作業台部に対応する部位は、ハニカム構造の芯材が前記繊維強化樹脂材と一体成形された構造を有し、
前記ハイルーフ部は、車両幅方向に沿って分割された前方部と後方部とが相互に接合されて構成され、相互に接合される前記前方部と前記後方部の被接合部は、それぞれ、前記繊維強化樹脂材の端縁部が内方側に折曲した折曲片状をなし、前記前方部の被接合部と前記後方部の被接合部とが相互に接合されることにより、車両幅方向に延びる片状の補強リブが前記ハイルーフ部の内面側に形成されることを特徴とするハイルーフ型車両。
前記作業台部に対応する部位が前記後方部に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のハイルーフ型車両。
前記乗員室の側部に、車両前方側から順にフロントピラー、センターピラー、リア―ピラーが設けられており、前記補強リブは、前記センターピラーに対応する位置に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のハイルーフ型車両。
ねじ穴を有する部材が、前記作業台部に対応する部位に一体成形されていることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載のハイルーフ型車両。
前記車両が消防自動車であることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載のハイルーフ型車両。