CN111497600A - 燃料电池车辆 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种燃料电池车辆(10)，支承具有沿前后方向延伸的圆筒部的燃料箱(15)，具有车身框架(11、12)和罐框架(16)。车身框架(11、12)在前轮胎与后轮胎之间沿前后方向延伸。罐框架(16)至少具有固定部(160)和支承部(162)，该固定部(160)固定于车身框架(11、12)，该支承部(162)向车身框架(11、12)的外侧且下侧的方向延伸并在比车身框架(11、12)的下端部靠下方且比圆筒部的最下部靠上方与燃料箱(15)相接，由此支承燃料箱(15)。

Description

燃料电池车辆

技术领域

本发明涉及燃料电池车辆。

背景技术

开发搭载了通过混合燃料气体与氧化气体来进行发电的燃料电池的燃料电池车辆。燃料电池车辆作为燃料气体使用以氢为主成分的气体，因而存在搭载充满氢的燃料箱的结构。

在装备货台的卡车类型的车辆装备燃料箱的情况下，期望以不牺牲货台的空间的方式配置燃料箱。一般地，对于卡车类型的车辆而言，为了提高车身框架的前后方向的刚度，优选沿车辆的前后方向延伸的框架为直线状。另外，为了确保货台的空间，优选车身框架尽可能配置于下方。在这样的条件之下，例如在日本特开平10-016578号公报中记载了在车身框架配置气体燃料用的容器并以车辆的前后方向成为燃料容器的轴向的方式进行固定的构造。

在将日本特开平10-016578号公报中记载的技术应用于燃料电池车辆的情况下，框架的内侧的部件收纳空间受限，无法将FC卡车的燃料箱配置于框架的内侧。因此，燃料箱配置于车身框架的外侧侧面。然而，在将燃料箱配置于车身框架的外侧侧面的情况下，当从车辆侧面与其他车碰撞的情况下，燃料箱夹在本车的车身框架与其他车之间，存在燃料箱破损的担忧。

发明内容

本发明是为了解决这样的课题而完成的，提供一种当从车身侧面承受到冲击时抑制燃料箱的破损的燃料电池车辆。

本发明所涉及的燃料电池车辆是支承具有沿前后方向延伸的圆筒部的燃料箱的燃料电池车辆，具有车身框架和罐框架。车身框架在前轮胎与后轮胎之间沿前后方向延伸。罐框架至少具有固定部和支承部，该固定部固定于车身框架，该支承部向车身框架的外侧且下侧的方向延伸，并在比车身框架的下端部靠下方且比圆筒部的最下部靠上方与燃料箱相接，由此支承燃料箱。

根据这样的结构，燃料电池车辆在从车身侧面承受到冲击时能够使燃料箱向车身框架的下方侧移动。

在上述燃料电池车辆的基础上，优选罐框架所具有的支承部在燃料箱的最下部与车身框架的下端部之间支承燃料箱。由此，燃料电池车辆在从车身侧面承受到冲击时能够使燃料箱承受到的力向车身框架的下方侧移动。

在上述燃料电池车辆的基础上，优选罐框架所具有的固定部具有与车身框架的侧面接触的接触面，罐框架在接触面固定于车身框架。由此，燃料电池车辆能够可靠地将罐框架固定于车身框架。

在上述燃料电池车辆的基础上，可以构成为固定部的接触面与车身框架的侧面被第一紧固部件和位于比第一紧固部件靠下方的第二紧固部件固定。另外，优选第一紧固部件以及第二紧固部件均为螺栓，第一紧固部件的螺纹部的公称直径小于第二紧固部件的螺纹部的公称直径。由此，燃料电池车辆能够可靠地将罐框架固定于车身框架，并且若设定为在从车身侧面承受到冲击时第一紧固部件以及第二紧固部件依次破坏，则能够使燃料箱所承受到的力适当地向车身框架的下方侧移动。

在上述燃料电池车辆的基础上，优选罐框架还具有：第一梁，从固定部向下方延伸；第二梁，从第一梁的下端朝向车身框架的外侧沿水平方向延伸，支承部设置为将第一梁与第二梁相连。通过这样的结构，燃料电池车辆稳定地支承燃料箱，另一方面，当从车辆侧面承受到冲击时，能够使燃料箱承受到的力向车身框架的下方侧移动。

上述燃料电池车辆可以构成为还具备：压抵部件，一端与上述第一梁卡合，另一端与上述第二梁卡合，中间部与燃料箱的上侧接触，使燃料箱与支承部抵接。由此，燃料电池车辆的上述支承部能够可靠地支承燃料箱。

通过本发明，能够提供一种在从车身侧面承受到冲击时抑制燃料箱的破损的燃料电池车辆。

根据以下的详细描述和附图将更充分地理解本公开的上述和其他目的、特征以及优点，附图仅以例示的方式给出，因此不应认为限制本公开。

附图说明

图1是实施方式所涉及的燃料电池车辆的俯视图。

图2是实施方式所涉及的燃料电池车辆的侧视图。

图3是实施方式所涉及的燃料电池车辆中的燃料箱支承构造的剖视图。

图4是表示从燃料电池车辆的侧方对燃料箱施加了外力的状态的一个例子的第一图。

图5是表示从燃料电池车辆的侧方对燃料箱施加了外力的状态的一个例子的第二图。

图6是表示从燃料电池车辆的侧方对燃料箱施加了外力的状态的一个例子的第三图。

具体实施方式

为了说明的明确化，以下的记载以及附图能够适当地进行省略以及简化。此外，在各附图中，对相同的要素标注相同的附图标记，并根据需要省略重复说明。

＜实施方式＞

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。图1是实施方式所涉及的燃料电池车辆的俯视图。图2是实施方式所涉及的燃料电池车辆的侧视图。此外，作为用于说明构成要素的位置关系的方便的结构，在图1以及图2标注右手系的正交坐标系。对于附图所示的正交坐标系而言，X轴与车辆的前后方向一致，Y轴与车辆的左右方向一致，Z轴与车辆的上下方向一致。另外，X轴负侧与车辆的前方一致，X轴正侧与车辆的后方一致，Y轴负侧与车辆的左方向一致，Y轴正侧与车辆的右方向一致，Z轴负侧与车辆的下方一致，Z轴正侧与车辆的上方一致。在以后的附图中，在标注了正交坐标系的情况下，该附图中的正交坐标系的X轴、Y轴、以及Z轴方向与图1以及图2的X轴、Y轴、以及Z轴方向分别一致。

实施方式所涉及的燃料电池车辆10是在包括驾驶位在内的车厢101的后方连接了货台102的卡车。此外，为了容易理解，货台102用双点划线示出。燃料电池车辆10在车厢101的后侧且货台102的下侧作为车身框架而具有车身右框架11以及车身左框架12。车身右框架11在右侧的轮胎的稍内侧且前轮胎与后轮胎之间沿前后方向延伸。车身左框架12在左侧的轮胎的稍内侧且前轮胎与后轮胎之间沿前后方向延伸。车身右框架11以及车身左框架12在左右方向上相互分离，在高度方向相同的位置平行地延伸。

燃料电池车辆10在车身右框架11与车身左框架12之间作为横梁而具有前横梁13以及后横梁14。前横梁13以及后横梁14在车身右框架11与车身左框架12之间沿左右方向延伸，将车身右框架11与车身左框架12连接。车身框架与横梁例如通过焊接接合。

燃料电池车辆10在货台102的下侧且车身框架的外侧具有两个燃料箱15。在燃料箱15填充有氢气。燃料箱15呈将半球状的两端部连接于圆筒部的形状。如附图所示，燃料箱15以圆筒部沿前后方向延伸的姿势分别固定于货台102的下侧且车身右框架11的右侧与货台102的下侧且车身左框架12的左侧。

燃料电池车辆10在车身框架与横梁的各接合部的附近分别具有罐框架16。罐框架16是用于支承燃料箱15的部件。

参照图3对罐框架16的详情以及燃料箱15的支承构造进行说明。图3是实施方式所涉及的燃料电池车辆中的燃料箱支承构造的剖视图。图3是表示从后方观察了图1所示的燃料电池车辆10中的左侧的燃料箱部分的剖面III的状态。此外，这里以车辆的左侧为例对本实施方式的构造进行说明，但车辆的右侧的构造为对称形状，具有同样的结构以及构造。如附图所示，燃料电池车辆10作为用于支承燃料箱15的主要的结构而具有车身左框架12、罐框架16以及罐带17。

车身左框架12由主面与左右方向正交的长条状的纵板121和从该纵板121的上下端分别朝向车辆的内侧水平地延伸的横板122以及123构成。在纵板121通过第一紧固部件181以及第二紧固部件182螺旋配合有罐框架16。

第一紧固部件181在比第二紧固部件182靠上方插通于纵板121，并且以夹住纵板121的方式与罐框架16螺旋配合。同样地，第二紧固部件182在比第一紧固部件181靠下方插通于纵板121，并且以夹住纵板121的方式与罐框架16螺旋配合。

罐框架16是以大致L字形的中空金属部件为基材加工成支承燃料箱15的部件。罐框架16作为主要的构成要素具有固定部160、主体161、支承部162以及凸部163。

固定部160包括与车身左框架12的纵板121接触的接触面。罐框架16被第一紧固部件181以及第二紧固部件182固定为接触面与纵板121抵接。第一紧固部件181以及第二紧固部件182例如为螺栓。

主体161从固定部160向下方延伸，在比车身左框架12的下端靠下方折弯，向远离车身左框架12的方向水平地延伸。这里，在主体161中，将从固定部160向下方延伸的部分称为第一梁，将从第一梁的下端朝向车身框架的外侧沿水平方向延伸的部分称为第二梁。主体161构成为具有第一梁以及第二梁，由此罐框架16能够稳定地支承燃料箱15。

另外，在主体161中，将向远离车身左框架12的方向延伸的最远的部分称为主体161的前端部。在主体161的前端部设置有凸部163。在凸部163设置有用于供螺钉172螺旋配合的螺孔。另一方面，在主体161的上端部设置有铰接部171。铰接部171的旋转轴设置为与前后方向平行，该铰接部171与罐带17卡合。

支承部162在比车身框架的下端部靠下方支承燃料箱。支承部162的上端与主体161的垂直地延伸的第一梁接合。而且，支承部162从上端向车身框架的外侧且向下方向倾斜地延伸。而且，倾斜地延伸的支承部162与主体161的水平地延伸的第二梁接合。

这样，倾斜地延伸的支承部162具有相对于水平面为角度θ的斜面，设置为将第一梁与第二梁相连。因此，由L字形的主体161与支承部162构成的部分成为转化构造。

罐框架16在支承部162的斜面中的接触点P1支承燃料箱15，并且在配置于主体161的前端部的凸部163的接触点P2支承燃料箱15。此时接触点P1为与比车身左框架12的下端靠下方。另外，接触点P1位于比燃料箱15的最下部靠上方。即支承部162构成为在燃料箱15的最下部与车身框架的下端部之间支承燃料箱15。

此外，主体161的垂直地延伸的部分与燃料箱15未相接，空开间隙。即，燃料电池车辆10在燃料箱15与罐框架16的第一梁之间具有空间G1。

罐带17是用于通过将燃料箱15按压于罐框架16来固定燃料箱15的部件。罐带17由长条状的金属板构成，中间部沿着燃料箱15的圆筒部与该圆筒部的规定的范围接触。罐带17的与圆筒部接触的部分与燃料箱15抵接，按压燃料箱15。

这里，规定的范围是燃料箱15能够被按压于与罐框架16间的接触点P1以及接触点P2的范围。优选上述规定的范围是较宽的范围，以避免相对于燃料箱15的圆筒部局部地造成应力集中。

另外，在用从圆筒部的中心C1延伸的向量表示罐带17相对于燃料箱15按压的力的合力Fr的情况下，优选向量的方向朝向接触点P1与接触点P2之间。通过这样的结构，罐框架16能够适当地支承燃料箱15。

罐带17的长条状的一端侧与设置于主体161的上端的铰接部171卡合，设置为能够绕与X轴平行的轴转动。另外，罐带17的长条状的另一端侧在主体161的前端部的凸部163被螺钉172以及螺旋弹簧173卡止。螺钉172插通螺旋弹簧173以及罐带17，与设置于主体161的前端的螺孔螺旋配合。螺旋弹簧173是夹装在螺钉172的头部与罐带17之间并对罐带17向大致下方施力的压缩螺旋弹簧。由于螺旋弹簧173对罐带17向大致下方施力，所以罐带17能够适当地将燃料箱15按压于罐框架16。

此外，罐带17可以具有挠性。由于罐带17具有挠性，所以燃料箱15的支承构造能够沿着圆筒适当地与燃料箱15抵接，能够分散施加于燃料箱15的按压力。

接下来，参照图4～图6对从燃料电池车辆10的侧方施加了外力的情况下的燃料箱15支承构造的举动进行说明。图4是表示从燃料电池车辆的侧方对燃料箱施加了外力的状态的一个例子的第一图。在附图中，外力F1表示在横向上相对于燃料箱15施加的力。外力F1的方向是Y轴正方向。外力F1的大小是能够破坏燃料箱15的支承构造的程度的大小。因此处于承受外力F1的燃料电池车辆10的燃料箱15的支承构造被外力F1破坏的状况。

在这样的状况下，支承燃料箱15的支承部162作为外力F1的分力而承受分力F2。分力F2是向相对于支承部162的倾斜呈直角的方向即使燃料箱15向车辆的下方且内侧移动的方向的力。另外，外力F1与分力F2的关系成为以下所示的式(1)的关系。

[式1]

F2(n)＝F1cosθ_n…(1)

这里，n为任意的整数，F2(n)表示任意的状态n下的分力F2，θ_n表示在任意的状态n下支承部162的垂线与水平面所成的角度。这里，图4所示的状态为状态0。因此，状态0下的分力F2(0)为F1cosθ₀。

分力F2(0)作用于支承部162的接触点P1，由此罐框架16作用有欲向分力F2(0)的方向移动的力。分力F2(0)的方向是将支承部162向下方且车辆的内侧按压的方向。另一方面，罐框架16通过固定部160固定于车身左框架12。因此，罐框架16欲以与车身左框架12的接触面的下端部的假想支点Vx为瞬间中心逆时针旋转。

接下来，参照图5对燃料箱15的支承构造的举动进一步进行说明。图5是表示从燃料电池车辆的侧方对燃料箱施加了外力的状态的一个例子的第二图。这里，图5的状态为状态1。状态1下的支承部162的垂线与水平面所成的角度为θ₁，分力F2(1)为F1cosθ₁。

罐框架16承受了以假想支点Vx为瞬间中心的绕逆时针的力后，结果能够在固定部160解除由第一紧固部件181以及第二紧固部件182进行的紧固。更具体而言，例如，第一紧固部件181以及第二紧固部件182可以因作用于第一紧固部件181以及第二紧固部件182的拉伸力断裂。或者，固定部160可以被破坏为任意的状态。总之，罐框架16借助分力F2从车身左框架12脱离。

燃料箱15以及罐框架16开始从车身左框架12脱离，以假想支点Vx为中心绕逆时针旋转。伴随着燃料箱15以及罐框架16的旋转，在附图所示的状态1下，支承部162所承受的分力F2(1)为F1cosθ₁。支承部162所承受的分力F2(1)的方向是将支承部162向下方且车辆的内侧按压的方向。因此，使燃料箱15以及罐框架16以假想支点Vx为中心绕逆时针旋转的运动继续。

接下来，参照图6对燃料箱15的支承构造的举动进一步进行说明。图6是表示从燃料电池车辆的侧方对燃料箱施加了外力的状态的一个例子的第三图。这里，图6的状态为状态2。状态2下的支承部162的垂线与水平面所成为角度为θ₂，分力F2(2)为F1cosθ₂。

如附图所示，燃料箱15以及罐框架16因外力F1从车身左框架12完全脱离。从车身左框架12脱离的燃料箱15以及罐框架16继续承受外力F1。燃料箱15所承受到的外力F1经由燃料箱15作为分力F2(2)传递至支承部162。因此，燃料箱15以及罐框架16承受因自重产生的向下方的力与分力F2(2)的合力。由此，燃料箱15以及罐框架16边以假想支点Vx为瞬间中心绕逆时针旋转边向下方移动。其结果是，燃料箱15以及罐框架16沿着向车身框架的下方侧潜入的方向移动。

以上，对实施方式进行了说明，但实施方式所涉及的燃料电池车辆10的结构并不局限于上述的结构。例如，罐框架16可以代替中空框架而以将帽型构造材弯曲加工成直角的部件为基材构成。

另外，第一紧固部件181的螺纹部的公称直径可以小于第二紧固部件182的螺纹部的公称直径。通过这样构成，从而成为在承受到外力的情况下第一紧固部件181相对容易破坏的构造。这样，若设定为在从车辆侧面承受到外力时第一紧固部件181以及第二紧固部件182依次破坏，则能够使燃料箱所承受到的力向车身框架的下方侧适当地移动。此外，第一紧固部件181以及第二紧固部件182可以代替螺栓而为铆接、焊接等固定机构。

在上述的实施方式中，优选燃料箱15与罐框架16在比接触点P1靠上侧不发生接触，燃料箱15与罐框架16的固定部附近或垂直延伸的部分确保有规定的空间。由于确保规定的空间，所以在燃料箱15承受到外力的情况下，能够可靠地将分力传递至支承部162。

通过以上那样的结构，实施方式所涉及的燃料电池车辆在从车身侧面承受到冲击时能够使燃料箱向车身框架的下方侧移动。因此，根据本实施方式，能够提供一种在从车身侧面承受到冲击时抑制燃料箱的破损的燃料电池车辆。

此外，本发明并不局限于上述实施方式，能够在不脱离主旨的范围内适当地变更。例如，实施方式所涉及的燃料箱的支承构造并不局限于上述的卡车车辆，也可以应用于牵引挂车的牵引车车辆等工业车。另外，当然了，即便燃料箱未支承于两侧，也可以支承于任一侧。

根据上述公开内容，显然本公开的实施例可以以多种方式变化。这些变化不应视为脱离本公开的精神和范围，并且对于本领域技术人员而言，显然所有这些变更旨在包括在所附权利要求的范围内。

Claims (7)

1.一种燃料电池车辆，支承具有沿前后方向延伸的圆筒部的燃料箱，其中，具备：

车身框架，在前轮胎与后轮胎之间沿前后方向延伸；和

罐框架，至少具有固定部和支承部，该固定部固定于所述车身框架，该支承部向所述车身框架的外侧且下侧的方向延伸，并在比所述车身框架的下端部靠下方且比所述圆筒部的最下部靠上方与所述燃料箱相接，由此支承所述燃料箱。

2.根据权利要求1所述的燃料电池车辆，其中，

所述罐框架所具有的所述支承部在所述燃料箱的最下部与所述车身框架的所述下端部之间支承所述燃料箱。

3.根据权利要求1或2所述的燃料电池车辆，其中，

所述罐框架所具有的所述固定部具有与所述车身框架的侧面接触的接触面，

所述罐框架在所述接触面固定于所述车身框架。

4.根据权利要求3所述的燃料电池车辆，其中，

所述固定部的所述接触面与所述车身框架的侧面被第一紧固部件和位于比所述第一紧固部件靠下方的第二紧固部件固定。

5.根据权利要求4所述的燃料电池车辆，其中，

所述第一紧固部件以及所述第二紧固部件均为螺栓，

所述第一紧固部件的螺纹部的公称直径小于所述第二紧固部件的螺纹部的公称直径。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的燃料电池车辆，其中，

所述罐框架还具有：第一梁，从所述固定部向下方延伸；和第二梁，从所述第一梁的下端朝向所述车身框架的外侧沿水平方向延伸，

所述支承部设置为将所述第一梁与所述第二梁相连。

7.根据权利要求6所述的燃料电池车辆，其中，还具备：

压抵部件，一端与所述第一梁卡合，另一端与所述第二梁卡合，中间部与所述燃料箱的上侧接触，使所述燃料箱与所述支承部抵接。

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