JP7121464B2

JP7121464B2 - 消防用ホースカー

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Publication number: JP7121464B2
Application number: JP2017171932A
Authority: JP
Inventors: 圭一橋本; 修一郎塩見; 啓松田; 雄大粟森
Original assignee: J Morita Corp
Current assignee: J Morita Corp
Priority date: 2017-09-07
Filing date: 2017-09-07
Publication date: 2022-08-18
Anticipated expiration: 2037-09-07
Also published as: JP2019042426A

Description

本発明は、消防用ホースを積載して消火作業現場に該ホースを搬送する消防用ホースカー、特に、電動アシスト駆動力を備えた消防用ホースカーに関する。

周知のとおり、消防用ホースカー（以下「ホースカー」ともいう）の基本構成は、消防用ホース（以下「ホース」ともいう）を積載する荷台を有する直方体状の本体と該本体の正面（前方）又は背面（後方）に設けられている引き手と当該本体の左右両側に設けられている左右一対又は左右二対の車輪からなり、このホースカーはホースを積載した状態で消防車に搭載されて火災場所近傍まで搬送され降ろされ、降ろされた後は消防士が消火作業現場までホースカーを牽引して移動させている。

一般に、ホースカーはステンレススチール製やアルミ製のパイプ材や板材を主材料として製作されており、かつ、積載されるホースはかなりの重量があるので、ホースカーとホースとの合計重量は非常に重い（通常、１５０～２００ｋｇ）が、訓練によってホースカーの牽引に習熟されている消防士は平坦な道路の場合には問題なく消火作業現場にまで走行して到達されている。

しかし、火災場所が消防車が通行できない隘路の先であってホースカーが消防車より降ろされた位置から消火作業現場までの走行距離が非常に長い場合や距離は短くても消火作業現場が丘の上や山の中腹などで登り坂の道路が続く場合には、如何に消防士と雖も走行時の肉体的負担が非常に大きくなって消火作業現場への到着が遅れる可能性がある。

かかる事情に鑑み、古くから電動モーターとバッテリーを付設したホースカーが提案されており（特許文献１・参照）、また、当該付設に伴う重量増加を改善するために一対の車輪を用いる二輪歩行型のホースカーが提案されている（特許文献２・参照）。

さらに、近年では、ホースカーの軽量化、電動モーター及びバッテリーの信頼度、走行安定性などの観点から、人力のみによる通常走行（さほど長距離でない走行や平坦な道路での走行）と人力及び電動モーターの駆動力の共同によるアシスト走行（長距離の走行や登り坂道路での走行）とを切換えることができると共に、アシスト走行時における電動モーターの駆動力（電動モーターの回転トルク）の調整が行えるホースカーも提案されている（特許文献３、特許文献４・参照）。

特開平１０－１０１２６９号公報特開２００３－１４４５７１号公報特開２００５－１４３９６４号公報特開２０１５－１２８４８４号公報

特許文献３には、人力のみで走行する通常運転と人力及びモーターの駆動力により走行するアシスト運転とが可能な消防機材搬送車であって、該搬送車は、荷積部を有する本体と、該本体に設けた引き手と、該本体に設けられた左右一対の車輪と、該両車輪にそれぞれ組み込まれたホイルインモーターと、該ホイルインモーターを制御するコントローラーと、該コントローラーに連結されて前記通常運転時にオフ状態となり前記アシスト運転時にオン状態となるスロットルと、前記引き手に設けられたアシスト運転時に消防士によって回されるスロットルグリップを備えている消防機材搬送車（以下「第１公知ホースカー」という）が開示されている。

なお、特許文献３には、前記スロットルグリップについて「…スロットルグリップ５２は、前記モーター１２に供給する電流を制御するものであって、該グリップ５２の回転角を調整することにより、例えば、０～１７０RPMの回転に必要な電流を流れるようにすることができる。…」と説明されている。

特許文献４には、消防用ホースを積載する荷台を有する本体と、該本体の前方に設けられた引き手と、該本体に設けられた左右一対の車輪と、該車輪にそれぞれ組み込まれた電動モーターと、該電動モーターの回転トルクを制御するため引き手に設けられたポテンショメーターでなるスロットルとで構成された電動アシスト付き消防用ホースカーにおいて、前記スロットルが、消防士による前記電動アシスト付き消防用ホースカーの走行方向に沿った前後へのスライド操作によって、前記電動モーターへの電力供給のオン・オフ、及び回転トルクの制御がなされるスライド式スロットルである消防用ホースカー（以下「第２公知ホースカー」ともいう）が開示されている。

なお、特許文献４には、前記スライド式スロットルについて「…前記スライド式スロットルの把持部が、引き手の連結軸部回りに回動自由に装着されているので、凹凸のある路面を走行する際、スライド式スロットルを把持する操作者の手首が電動アシスト付き消防用ホースカーの振動や横揺れに容易に対応でき、…」と説明されている。

第１公知ホースカーと第２公知ホースカーは、いずれも、人力のみによる通常走行時には消防士が引き手を把持して走行し、人力及びモーターの駆動力によるアシスト走行時には消防士がスロットルを操作（第１公知ホースカーではスロットルグリップの回転操作、第２公知ホースカーではスライド式スロットルの前・後スライド操作）してアシスト駆動力（電動モーターの回転トルク）を調整するものである。

ホースカーが消防車より降ろされた位置から消火作業現場までの走行においてアシスト走行されるのは、前記のとおり、走行距離が非常に長い場合や距離は短くても登り坂の道路が続く場合であり、このような場合であっても、早期消火のため消防士は１分でも早く消火作業現場に到着すべく懸命に走行されるので、アシスト走行時におけるスロットルの操作に起因する消防士の肉体的・精神的な負担は大きいと推定できる。

本発明は、アシスト走行時における消防士の肉体的・精神的な負担を可及的に低減することができるホースカーの提供を技術的課題とする。

本発明者らは、前記課題を解決すべく電動モーターとバッテリーによるアシスト駆動力を備えたホースカーにおけるアシスト駆動力を調整するスロットルの形式やその配置場所などについて試行錯誤的な設計・試作・実験を重ねている途上において、当該課題を抜本的に解決するには、第１公知ホースカーや第２公知ホースカーにおけるアシスト走行時における消防士によるスロットル操作を必要としないでアシスト駆動力の調整を可能とする技術的手段を採用しなければならないと考えた。

そして、本発明者らは、アシスト走行時におけるホースカーの引き手に加わる引張力の変化を検出し該検出データによってアシスト駆動力を調整すれば、前記消防士によるスロットル操作を必要としないという刮目すべきアイディアを得、当該アイディアを具現化すべく研究を進めた結果、本発明を完成した。

前記課題は次のとおりの本発明によって解決できる。

すなわち、本発明は、後出図１～図４に示すように、消防用ホースを積載する荷台２、電動モーターの電源であるバッテリーが収納されているバッテリーボックス３及び電動モーターを制御する制御基板が収納されているコントロールボックス４を有するほぼ直方体状の本体１と、該本体１の正面（前方）に設けられている引き手５と、当該本体１の左右両側に設けられている左右一対の車輪６，６と、該一対の車輪のそれぞれに組み込まれている各電動モーターとで構成されており、人力のみによる通常走行と人力及び電動モーターの駆動力の共同によるアシスト走行との切換えができ、かつ、アシスト走行時に電動モーターの駆動力が調整できる消防用ホースカーにおいて、前記引き手５を構成する軸５１の後端部には摺動軸７２が固着されており、接触形直線変位センサー７１を該摺動軸７２の後端部と該センサー先端部とを接触させて設置すると共に、当該軸５１と摺動軸７２は当該センサー７１の有効ストローク距離以内の距離だけ前・後方向に移動可能であり、かつ、回転動作が規制されており、アシスト走行時に引き手５に加わる引張力によって当該軸５１が移動する距離の変化（変位）量を当該センサー７１により検出・出力させ該出力データをもって前記電動モーターの駆動力が調整できるように構成されている引張力検出部を具備してなる電動アシスト駆動力を備えた消防用ホースカーである。

また、本発明は、前記引張力検出部が、後出図５に示すように引き手５を構成する軸５１の後端部に溶接により固着されていてアシスト走行時に引き手に加わる引張力によって引張方向（前方）へ摺動して前記変位センサー７１の先端部の伸縮を制御する摺動軸７２と、該摺動軸７２の摺動をガイドする摺動軸ホルダ７３と、該ホルダ７３の周囲に取付けられて当該摺動軸７２の摺動を規制する圧縮コイルバネ７４と、摺動軸７２の後端部に取付けられて当該摺動軸７２が抜けるのを防止すると共に当該コイルバネ７４が当該ホルダ７３から抜けるのを防止するセットカラー７５と、引き手全体を支持すると共に変位センサー７１を収納している引き手ベース部５３と、該ベース部５３と当該ホルダ７３とを固定すると共に当該コイルバネ７４などをカバーしているシリンダ７６と、当該摺動軸７２が当該ホルダ７３内で回転するのを防止する軸回動規制具７８とで構成されている電動アシスト駆動力を備えた消防用ホースカーである。

前記のとおりの構成からなる本発明に係る消防用ホースカーによれば、引き手５を構成する軸５１の後端部と接触形直線変位センサー７１の先端部とを接触させて設置すると共に、当該軸５１を当該センサーの有効ストローク距離以内の距離だけ前・後方向に移動可能な構造とし、アシスト走行時に引き手５に加わる引張力によって該軸５１が移動する距離の変化量を該センサーにより検出・出力させ該出力データをもって前記電動モーターの駆動力（電動モーターの回転トルク）を調整できるから、ホースカーを牽引している消防士はアシスト走行時における前記の第１公知ホースカーや第２公知ホースカーに見られるスロットル操作を必要としないので、アシスト走行時におけるスロットル操作に起因する肉体的・精神的な負担が解消する。

また、アシスト走行時においてハンドルから片手を離すことなく、常に両手でしっかり把持することが可能となり、また、必要に応じて複数人で牽引することも可能となる。

さらに、従来の人力のみによる通常走行と人力及び電動モーターの駆動力の共同によるアシスト走行との切換えができ、かつ、アシスト走行時に電動モーターの駆動力をスロットル操作によって行なうホースカーにおける引き手を本発明における引き手に改造すると共に本発明における引張力検出部を付設して電動モーター制御回路を変更すれば前記効果が得られるから、当該改造、付設及び変更に必要なコストと得られる効果とのコストパフォーマンスは優れたものである。

図１は本発明の実施形態である消防用ホースカーの斜視図である。図２は本発明の実施形態である消防用ホースカーの概略側面図である。図３は本発明の実施形態である消防用ホースカーの概略正面図である。図４は本発明の実施形態である消防用ホースカーの概略平面図である。図５（ａ）と（ｂ）はそれぞれ本発明の実施形態である消防用ホースカーにおける引張力検出部の構成を示す一部省略縦断面拡大説明図であり、（ａ）は牽引者によって引き手５が引っ張られていない状態を示し、（ｂ）は牽引者によって引き手５が前方に向かって引っ張られている状態を示している。図６（ｃ）は本発明の実施形態である消防用ホースカーにおける引張力検出部に用いている軸回動規制具の形状と取付け状態を示す一部省略斜視拡大説明図であり、同図（ｄ）は当該軸回動規制具の構成と動きを示す一部省略側面拡大説明図である。図７は本発明の実施形態である消防用ホースカーの駆動及び制御機構を示すブロック説明図である。

図１～図４に示す消防用ホースカーにおける荷台２や荷台の蓋２１、バッテリーボックス３及びコントロールボックス４を有する本体１の構造と材料は、周知の消防用ホースカーのものと同じであって、ステンレススチール製及びアルミ製のパイプ材と平板材などを用いており、荷台２とその蓋体２１の各フレームにはステンレススチール（ＳＵＳ３０４）製及びアルミ（Ａ６０６３-Ｔ５）製の各角パイプ（管材）を用いており、各パネルにはステンレススチール（ＳＵＳ３０４）製平板を用いている。本体１の左右両側に設けられている左右一対の車輪６，６及びそのそれぞれに組み込まれている各電動モーター（図示せず）は、周知の電動アシスト駆動力を備えた消防用ホースカーに用いられているものと同じであって当業者間で「インホイールモーター」と呼ばれているものを用いている。

また、バッテリーボックス３上面に設けられた非常停止スイッチ３１やヒューズホルダ３２とコントロールボックス４上面に設けられた動作モード切替スイッチ４１や電源スイッチ４２の構造及び動作も、周知の電動アシスト駆動力を備えた消防用ホースカーに用いられているものと同じである。

引き手５は、図４に見られるように平面視Ｔ字状であって引き手５を構成する軸５１の先端部には水平で直交するハンドル５２が設けられ、後端部には摺動軸７２が設けられている。軸５１とハンドル５２はステンレススチール（ＳＵＳ３０４）製丸パイプ（管材）であり、摺動軸７２はステンレススチール（ＳＵＳ３０４）製丸棒であって軸５１に溶接により固着されていると共に軸５１の後端面から突出する鍔状凸部７２１を有している。摺動軸ホルダ７３とシリンダ７６とはアルミニウム（Ａ６０６１－Ｔ６）製、セットカラー７５は鋼製、引き手ベース部５３と軸回動規制具７８はステンレススチール（ＳＵＳ３０４）製であり、いずれも削り出しや鋳造によって所要形状に成形されている。圧縮コイルバネ７４はステンレススチール（ＳＵＳ３０４－ＷＰＢ）製の市販品を用いている。

軸５１、摺動軸７２、摺動軸ホルダ７３、セットカラー７５、シリンダ７６及び引き手ベース部５３は一直線に位置付けされており、全体で引き手５を構成している。引き手ベース部５３は本体１に設けられているステンレススチール（ＳＵＳ３０４）製の引き手連結部９に軸着されている。

引き手ベース部５３内に収納されている接触形直線変位センサー７１は各種電動機器の制御に使用されている市販品（例えば「ＬＰ－１０ＦＢＳ－３」・商品記号・株式会社緑測器・製）を用いている。

図５（ａ）と（ｂ）によって引張力検出部７における摺動軸７２と変位センサー７１との関係を詳しく説明する。

図５（ａ）は牽引者によって引き手５が引っ張られていない状態を示しており、この状態においては摺動軸７２は圧縮コイルバネ７４によって付勢されて後方へ摺動して摺動軸７２の後端部で変位センサー７１の先端部を押圧して該先端部が縮んでおり、変位センサー７１はその先端部の縮みによって引き手５が引っ張られていないことを検知する、換言すれば、引き手５に引張力が付加されていないことを検知する。この場合、摺動軸７２はその凸部７２１が摺動軸ホルダ７３の先端に押し当たることにより位置が規制されている。

図５（ｂ）は牽引者によって引き手５が前方に向かって引っ張られている状態を示しており、この状態においては圧縮コイルバネ７４が縮むと共に摺動軸７２が前方に向かって牽引力（引張力）に応じた距離を摺動して変位センサー７１の先端部への押圧を弛めて該先端部に設けられた圧縮コイルバネ７１１によって当該先端部が伸び、変位センサー７１はその先端部の伸びによって引き手５が引っ張られている力の量を検知する、換言すれば、引き手に加わっている引張力を検出する。この場合、摺動軸７２はその後端部に固定されたセットカラー（軸止め）が摺動軸ホルダ７３の後端に押し当たることにより位置が規制される。なお、摺動軸７２の後端部の端面と変位センサー７１の先端部の端面は常に接触している。

図５（ｂ）における矢印Ｌは摺動軸７２の可動範囲を示している。

図６（ｃ）と（ｄ）によって引張力検出部７における軸５１と摺動軸７２の凸部７２１と軸回動規制具７８との関係を詳しく説明する。

図６（ｃ）と（ｄ）に示すように、軸回動規制具７８は蝶番状部品７８１によって二個のリング状部品７８２及び７８３が係着されており、リング状部品７８２は軸５１の後端部に嵌着されていて嵌着後にボルト７８４で固定され、リング状部品７８３は摺動軸ホルダ７３の先端部に嵌着されていて嵌着後にボルト７８４で固定される。なお、嵌着時にはリング状部品７８２及び７８３はいずれもブレスレットや手錠の開放機構と同様の機構（図示せず）によってリング（環）の一部が開放される。

図６（ｄ）における矢印Ｌは軸５１とこれに溶接されている摺動軸７２との可動範囲を示している。

軸回動規制具７８によって軸５１とこれに溶接されている摺動軸７２の回転動作が規制されて回動することはなく、軸５１と摺動軸７２は前・後方向にだけ移動するので、摺動軸７２の後端部の端面と変位センサー７１の先端部の端面との正確な接触状態が維持できるから、安定して正確な検出データを得ることができる。

図１～図６に示す消防用ホースカーの駆動・制御機構を図７に示すブロック説明図によって詳しく説明する。

牽引者によって引き手５が前方に向かって引っ張られると軸５１と摺動軸７２は前方（引張方向：進行方向）に移動し、摺動軸７２の後端部によって押し込まれていた変位センサー７１の先端部は該先端部に設けられた圧縮コイルバネ７１１の力によって伸び、変位センサー７１はこの伸び量に応じた電圧レベル信号を出力して制御基板に送り、制御基板に搭載されているＣＰＵの制御ソフトウェアにて送られて来た電圧レベル信号に基づき引き手５に加わっている引張力の量が算定され、速度指令信号としてＥＳＣ（エレクトロニックスピードコントローラー）に送り、ＥＳＣは送られて来た速度指令信号によって車輪６，６に組み込まれている各電動モーター（インホイールモーター）の制御を行って人力及び電動モーターの駆動力によるアシスト走行が行われる。

アシスト走行中に牽引者が走行速度を落として引き手５を引っ張っている力を緩めると圧縮コイルバネ７４の力によって軸５１と摺動軸７２は後方へ移動し、変位センサー７１の先端部が縮み、変位センサー７１はこの縮み量に応じた電圧レベル信号を出力して制御基板に送り、制御基板に搭載されているＣＰＵの制御ソフトウェアにて送られて来た電圧レベル信号に基づき引き手５に加わっている引張力の量が算定され速度指令信号としてＥＳＣに送り、ＥＳＣは送られて来た速度指令信号によって車輪６，６に組み込まれている各電動モーター（インホイールモーター）の加速を緩めて減速する制御を行う。

牽引者がさらに走行速度を落として引き手を引っ張っていた力が完全に消滅すると圧縮コイルバネ７４の力によって軸５１と摺動軸７２はさらに後方へ移動し、摺動軸７２の後端部が変位センサー７１の先端部を押圧して該先端部が完全に縮み、変位センサーはこのときの電圧レベル信号を出力して制御基板に送り、制御基板に搭載されているＣＰＵの制御ソフトウェアにて送られて来た電圧レベル信号に基づきＥＳＣへ送っている速度指令信号出力を停止し、電動モーター（インホイールモーター）は駆動を停止して車輪６，６はフリーの状態となる。

また、アシスト走行中に牽引者によってハンドル５２に設けられたブレーキ操作レバー８が操作されると該レバーに内蔵したブレーキスイッチが働いてブレーキＯＮ信号を制御基板に送り、制御基板に搭載されているＣＰＵの制御ソフトウェアにて送られて来たブレーキＯＮ信号に基づきＥＳＣへ送っている速度指令信号出力を強制的に停止し電動モーター（インホイールモーター）は駆動を停止して車輪６，６はフリーの状態となる。なお、車輪６，６は常法どおりディスクブレーキによって物理的に停止させる。

また、ＥＳＣへの電源電流値が一定値以上に上昇したり、一定値以下に低下したりする場合に備え、電流検出センサーにてモーターに流れる電流量を検出し制御基板に搭載されているＣＰＵの制御ソフトウェアにてＥＳＣへの速度指令信号出力を停止させるよう制御している。

なお、必要な場合には、ＥＳＣに送る速度指令信号を、変位センサー７１から出力される前記電圧レベル信号に電動モーター（インホイールモーター）からのモーターの回転数を表わすフィードバックパルス信号や加速度センサーを設置して得られる加速度信号を加えて制御基板に搭載されているＣＰＵの制御ソフトウェアにて算定させて速度指令信号とすることもできる。

前記のとおりの本発明の実施形態を次の仕様によって実施した。

先ず、接触形直線変位センサー７１に「ＬＰ－１０ＦＢＳ－３」（商品記号・有効ストローク：１０ｍｍ±０．５ｍｍ・株式会社緑測器・製）を使用すると共に引き手５を構成する軸５１とその後端部に溶接により固着されている摺動軸７２の可動範囲（図５（ｂ）及び図６（ｄ）における各距離Ｌ）を８ｍｍに設定した。

次に、バッテリーにはリチウムバッテリー「ＵＲＢ１２７０」（商品記号・平均電圧２５．６Ｖ：１２．８Ｖ×２（直列）、容量：７．５Ａｈ）を使用し、電動モーター内蔵車輪６にはインホイールモーター（仕様：１７０Ｗ／２４、トルク＝１０Ｎ／ｍ以上、ＫＶ値＝１０．４・タイヤの仕様：外径２９０ｍｍ、幅９０ｍｍ、６ＰＲ）を使用した。

前記各仕様による前記本発明の実施形態を実施した消防用ホースカーは、現在、我が国において実用されている電動アシスト駆動力を備えた消防用ホースカーのアシスト走行時の走行スピード及び連続走行タイムと同等の能力を具備している。

本発明によれば、前出［発明の効果］項記載のとおりの諸効果が得られ、特に、消防士（牽引者）のアシスト走行時におけるスロットル操作に起因する肉体的・精神的な負担を解消できるという優れた効果を低コストで得ることができる。

したがって、本発明の産業上の利用性は大きいといえる。

１本体
２荷台
３バッテリーボックス
４コントロールボックス
５引き手
６電動モーター内蔵車輪
７引張力検出部
８ブレーキ操作レバー
９引き手連結部
１０スタンド
２１荷台の蓋
２２フレーム
２３パネル
３１非常停止スイッチ
３２ヒューズホルダ
４１動作モード切替スイッチ
４２電源スイッチ
５１引き手を構成する軸
５２ハンドル
５３引き手ベース部
６１車輪カバー
７１接触形直線変位センサー
７２摺動軸
７３摺動軸ホルダ
７４摺動軸ホルダの圧縮コイルバネ
７５セットカラー
７６シリンダ
７８軸回動規制具
７１１変位センサーの圧縮コイルバネ
７２１摺動軸の凸部
７８１蝶番状部品
７８２リング状部品
７８３リング状部品
７８４ボルト

Claims

消防用ホースを積載する荷台、電動モーターの電源であるバッテリーが収納されているバッテリーボックス及び電動モーターを制御する制御基板が収納されているコントロールボックスを有するほぼ直方体状の本体と、該本体の正面に設けられている引き手と、当該本体の左右両側に設けられている左右一対の車輪と、該一対の車輪のそれぞれに組み込まれている各電動モーターとで構成されており、人力のみによる通常走行と人力及び電動モーターの駆動力の共同によるアシスト走行との切換えができ、かつ、アシスト走行時に電動モーターの駆動力が調整できる消防用ホースカーにおいて、前記引き手を構成する軸の後端部には摺動軸が固着されており、接触形直線変位センサーを該摺動軸の後端部と該センサー先端部とを接触させて設置すると共に、当該軸と摺動軸は当該センサーの有効ストローク距離以内の距離だけ前・後方向に移動可能であり、かつ、回転動作が規制されており、アシスト走行時に引き手に加わる引張力によって当該軸と摺動軸が移動する距離の変化量を当該センサーにより検出・出力させ該出力データをもって前記電動モーターの駆動力が調整できるように構成されている引張力検出部を具備していることを特徴とする電動アシスト駆動力を備えた消防用ホースカー。
前記引張力検出部が、引き手を構成する軸の後端部に溶接により固着されていてアシスト走行時に引き手に加わる引張力によって引張方向（前方）へ摺動して前記変位センサーの先端部の伸縮を制御する摺動軸と、該摺動軸の摺動をガイドする摺動軸ホルダと、該ホルダの周囲に取付けられて当該摺動軸の摺動を規制する圧縮コイルバネと、摺動軸の後端部に取付けられて当該摺動軸が抜けるのを防止すると共に当該コイルバネが当該ホルダから抜けるのを防止するセットカラーと、引き手全体を支持すると共に変位センサーを収納している引き手ベース部と、該ベース部と当該ホルダとを固定すると共に当該コイルバネをカバーしているシリンダと、当該摺動軸が当該ホルダ内で回転するのを防止する軸回動規制具とで構成されている請求項１記載の電動アシスト駆動力を備えた消防用ホースカー。