JP2005112288A - 燃料タンク搭載フレーム構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 燃料タンクを搭載するフレームの強度を高める。
【解決手段】 燃料タンク３の底部周囲を覆う底部フレームとなる底部前，後フレーム１ａ，１ｂ、底部左，右フレーム１ｃ，１ｄと、底部フレームに連結されて燃料タンク３の高さ方向中間部周囲を覆う上部フレームとなる胴部前，後フレーム１ｅ，１ｆ、胴部左，右フレーム１ｇ，１ｈと、燃料タンク３の底部外周を支持し、燃料タンク３の上部外周に沿って被せるタンクバンドとで燃料タンク３を固定する固定フレーム１ｍと、上部フレームに対し車両後方へ延びる後部エクステンションフレーム１ｉと、上部フレームの車両前部から車両側方へ延びる前部エクステンションフレーム１ｐ，１ｑと、をそれぞれ設ける。底部，上部フレームおよび前部，後部エクステンションフレーム１ｐ，１ｑ，１ｉをパイプ材で構成し、前部，後部エクステンションフレーム１ｐ，１ｑ，１ｉの端部に車両に対する取付ブラケット７，９を設ける。
【選択図】 図１

Description

この発明は、燃料タンクを車両に搭載するための燃料タンク搭載フレーム構造に関する。

従来の燃料タンク搭載フレーム構造としては、燃料タンクの底部周囲を長方形状のフレームで覆うとともに、燃料タンクの底部外周を円弧状のフレームで支持するものがある（下記特許文献１参照）。これは、各フレームを板材で形成し、長方形状のフレームを車両のサイドメンバに固定し、このフレームの両端にサスペンションを取り付けている。
特開平９−３００９８９号公報（第３，４頁、第３，５図）

しかしながら、上記した従来の燃料タンク搭載フレーム構造では、搭載フレームを板材で形成している上、燃料タンクの周囲を覆うフレームとしては底部のフレームのみであることから、タンクバンドによりフレームに対して燃料タンクを締付固定したときに、フレーム全体が変形しやすく、強度低下を招いている。

そこで、この発明は、燃料タンクを搭載するフレームの強度を高めることを目的としている。

前記目的を達成するために、この発明は、車両に搭載する燃料タンクの底部の周囲を覆う底部フレームと、この底部フレームに連結されて燃料タンクの高さ方向中間部の周囲を覆う上部フレームと、燃料タンクの底部外周を支持し、燃料タンクの上部外周に沿って被せるタンクバンドとで燃料タンクを締付固定する固定フレームとをそれぞれ設け、前記底部フレームおよび上部フレームをパイプ材で構成する。

この発明によれば、底部フレームおよび上部フレームを、板材に比べて強度の高いパイプ材で構成したので、タンクバンドを用いて燃料タンクを締付固定したときのフレーム全体の変形を防止でき、高剛性の燃料タンク搭載フレーム構造を得ることができるとともに、パイプ材を使用することで、軽量化を達成でき、複雑な３次元方向の曲げ形状にも容易に対応できて成形加工性も向上する。

また、底部フレームおよび固定フレームの他に、燃料タンクの高さ方向中間部の周囲を覆う上部フレームを設けたことにより、車両走行中での異物などの燃料タンクへの衝突頻度を低下させることができるとともに、燃料タンクに対する外部入力も緩和でき、燃料タンクの損傷を最小限に抑えることができる。

以下、この発明の実施の形態を図面に基づき説明する。

図１は、この発明の一実施形態に係わる燃料タンク搭載フレーム構造を示す斜視図、図２は同平面図、図３は、タンク搭載フレーム１を用いて燃料タンク３を車両下部の骨格部材５の下面に取り付けた状態を示す斜視図、図４は燃料タンク３をタンク搭載フレーム１に搭載した状態の側面図である。なお、図中でＦＲで示す方向が車両前方側である。

タンク搭載フレーム１は、ほぼ円筒形状の燃料タンク３の底部の前，後、および左，右を覆うように支持する底部前，後フレーム１ａ，１ｂ、底部左，右フレーム１ｃ，１ｄと、燃料タンク３の高さ方向中間部の前，後、および左，右を支持する胴部前，後フレーム１ｅ，１ｆ、胴部左，右フレーム１ｇ，１ｈと、胴部後フレーム１ｆの左右両側部から後傾上方に向けて連設した取付フレームとしての後部エクステンションフレーム１ｉと、これら左右の後部エクステンションフレーム１ｉ，１ｉの上端部を互いに連結する連結フレーム１ｊと、胴部前フレーム１ｅ，底部前フレーム１ａ，底部後フレーム１ｂ，胴部後フレーム１ｆに亘って、燃料タンク３のほぼ下半部を抱持する左右一対のほぼ半円状の固定フレーム１ｍとを、それぞれ備えている。

前記胴部左，右フレーム１ｇ，１ｈの前側部と、胴部前フレーム１ｅの左右両側部とにそれぞれ斜状に跨ってガセットフレーム１ｋを連結している。胴部左，右フレーム１ｇ，１ｈの前端部のガセットフレーム１ｋへの連結部分には、前部エクステンションフレーム１ｐを車幅方向外側でかつ車両前側の斜め上方に向けて突出して形成し、胴部前フレーム１ｅのガセットフレーム１ｋへの左右端部の連結部分には、前部エクステンションフレーム１ｑを車幅方向外側の斜め上方に向けて突出して形成してある。

前記底部左，右フレーム１ｃ，１ｄは、それらの前端をガセットフレーム１ｋに連結し、後端部は胴部後フレーム１ｆと胴部左，左フレーム１ｇ，１ｈとの連設部分に連結してある。

上記した底部前，後フレーム１ａ，１ｂ、底部左，右フレーム１ｃ，１ｄにより底部フレームを構成する一方、胴部前，後フレーム１ｅ，１ｆ、胴部左，右フレーム１ｇ，１ｈおよびガセットフレーム１ｋにより上部フレームを構成している。

前記各フレーム１ａ〜１ｋ，１ｐ，１ｑは何れも金属パイプ材で形成してあり、前部エクステンションフレーム１ｐ，１ｑ相互の連結部分、および連結フレーム１ｊの左右両側部には、それぞれ金属ブロックからなる前，後の取付ブラケット７，９を設けてある。

一方、ほぼ半円状の固定フレーム１ｍは、燃料タンク３を載置してその底部外周を支持するものであり、燃料タンク３の載置面を凹曲面に形成した板材である。

燃料タンク３は、上記した固定フレーム１ｍ上に載置した状態で、その上方から左右一対のほぼ半円状のタンクバンドとしての緊縛ベルト１１を被冠して、これら固定フレーム１ｍ，緊縛ベルト１１の前，後端部に設けた底部１ｍＡ，１１Ａをボルト・ナットにより締結して、該燃料タンク３をタンク搭載フレーム１に固定する。

前記固定フレーム１ｍ，緊縛ベルト１１は、いずれも金属帯板材からなる剛体として構成してあり、燃料タンク３の外周面に当接する内側面はゴム，樹脂などの弾性材からなるクッション部を備えている。

タンク搭載フレーム１を固定する車両側の骨格部材５は、車両前後方向に閉断面を構成するリヤサイドメンバ１３を備えており、これら左右のリヤサイドメンバ１３相互を、車幅方向に閉断面を構成する前，後のリヤクロスメンバ１５，１７によって連結している。

これら左右のリヤサイドメンバ１３の近傍には、前，後のリヤクロスメンバ１５，１７を前後方向に結合する連結メンバ１９を配設してある。

なお、符号２１は、リヤサスペンションメンバであり、リヤサスペンションメンバ２１の両端部を、サスペンション取付部２１ａとしてリヤサイドメンバ１３の下面に連結している。

前述のようにして燃料タンク３を固定したタンク搭載フレーム１は、その前，後の取付ブラケット７，９を介して車両骨格部材５のリヤサイドメンバ１３の前端部下面と、連結メンバ１９の下面とに締結する。これにより、これら骨格部材５とタンク搭載フレーム１とで、燃料タンク３の周囲を囲繞してプロテクタ構造が得られるようにしてある。

このようなプロテクタ構造とした燃料タンク搭載フレームは、燃料タンク３の底部の周囲を覆う底部前，後フレーム１ａ，１ｂ、底部左，右フレーム１ｃ，１ｄに加え、燃料タンク３の高さ方向中間部の周囲を覆う胴部前，後フレーム１ｅ，１ｆ、胴部左，右フレーム１ｇ，１ｈ、ガセットフレーム１ｋを備える上に、これら各フレームを板材に比べて強度が高いパイプ材で構成したので、固定フレーム１ｍ上に載置した燃料タンク３を緊縛ベルト１１を用いて締付固定したときに、フレーム全体の変形を抑制し、強度向上を図ることができる。

タンク搭載フレーム構造として中空のパイプ材を使用することで、軽量化を達成できるとともに、複雑な３次元方向の曲げ形状にも容易に対応できて成形加工性も向上する。

また、底部前，後フレーム１ａ，１ｂ、底部左，右フレーム１ｃ，１ｄに加え、胴部前，後フレーム１ｅ，１ｆ、胴部左，右フレーム１ｇ，１ｈを設けたことにより、車両走行中での異物などの燃料タンク３への衝突頻度を減少させることができるとともに、燃料タンク３に対する外部入力も回避でき、燃料タンク３の損傷を最小限に抑えることができる。

ここで、本実施形態では、図２に示すように、後部エクステンションフレーム１ｉは、車両への取付側の端部となる連結フレーム１ｊへの連結部１ｉＡを、車幅方向中心側とする一方、上部フレーム（胴部後フレーム１ｆ）への連結部１ｉＢを、前記連結部１ｉＡより車幅方向外側とし、これにより後部エクステンションフレーム１ｉを、胴部後フレーム１ｆに対して傾斜状態で連結して胴部左，右フレーム１ｇ，１ｈに連続するようにしている。

これにより、後部エクステンションフレーム１ｉを、胴部後フレーム１ｆに例えば溶接によって接合する際に、車体前後方向（図２中で上下方向）に延長して配置して胴部後フレーム１ｆに対して垂直に結合する場合に比べ、連結部１ｉＢにおけるパイプ材全周に亘る溶接領域が増大し、溶接結合強度が高まってフレーム全体の強度向上に寄与することができる。

また、左右の後部エクステンションフレーム１ｉは、連結フレーム１ｊ側の連結部１ｉＡから胴部後フレーム１ｆ側の連結部１ｉＢに向けて車幅方向外側に広がる方向に延びているので、これら各フレームに囲まれる空間２３が、左右の後部エクステンションフレーム１ｉを連結部１ｉＡから胴部後フレーム１ｆに向けて垂直に結合する場合に比べて広くなる。

このような広い空間２３に、圧力機能部品としての圧力レギュレータ２５および高圧シャットバルブ２７をそれぞれ配置している。圧力レギュレータ２５は、燃料タンク３に収容する高圧燃料ガスの圧力を調整するもので、高圧シャットバルブ２７は、燃料タンク３に接続する燃料配管での燃料の流通を遮断するものである。

これらの圧力機能部品を、パイプ材に囲まれた空間２３を利用して配置することで、圧力機能部品を保護することができるとともに、圧力機能部品のフレーム外への突出部分を減少でき、タンク搭載フレーム構造全体としてコンパクト化を図ることができる。

また、左右の後部エクステンションフレーム１ｉを、胴部後フレーム１ｆの連結部１ｉＢから車両後方（図２中で下方）へ垂直に延長する場合に比べ、上記したように傾斜配置することで、空間２３を広く確保しつつその外側のスペースも広くなり、この外側スペースにサスペンションユニットなどの他の部品を配置できて、スペース利用効率も向上する。

さらに、前部エクステンションフレーム１ｐ，１ｑおよび後部エクステンションフレーム１ｉを設けたことで、タンク搭載フレーム１の車両に対する支持構造も、サイドメンバ１３や、前，後のリヤクロスメンバ１５，１７を結合する連結メンバ１９にするなど、自由度が増し、取付レイアウト性も向上する。

上記した圧力レギュレータ２５は、図５の分解斜視図に示すように、胴部後フレーム１ｆに取り付けた上部取付具２９および下部取付具３１に、プレート状の取付具となるブラケット３３を介して固定する。ブラケット３３は、ほぼ三角形状を呈しており、その下部に車両前方側の斜め下方に向けて突出する延長部３３ａを備えている。上部取付具２９および下部取付具３１は、いずれもその取付面２９ａ，３１ａが、車両後方側となる前記した空間２３側に向き、かつ胴部後フレーム１ｆの後側部とほぼ同一面となる位置にある。

ブラケット３３は、そのほぼ中央三箇所に設けてあるボルト挿入孔３３ｂに胴部後フレーム１ｆ側から固定ボルト３５を挿入して圧力レギュレータ２５に締結し、これによりブラケット３３を圧力レギュレータ２５の端面に密着させて固定する。

一方、前記した上部取付部２９の取付面２９ａの上部および、下部取付部３１の互いに向かい合う側に突出する突片３１ｂにおける取付面３１ａには、それぞれスタッドボルト３７を車両後方側に向けて設けてある。この各スタッドボルト３７を、ブラケット３３の三方の角部付近に形成してある取付孔３３ｃに挿入し、圧力レギュレータ２５側からナット３９を締結する。

このとき、各取付孔３３ｃは、ナット３９の締結に支障がないように、圧力レギュレータ２５から外れた位置としてある。また、上部取付部２９には、ブラケット３３を取付面２９ａ，３１ａに密着させたときに、図１に示すように、上部の固定ボルト３５の頭部が入り込む開口部２９ｂを設けてある。また、下部二つの固定ボルト３５の頭部は、図１に示すように、胴部後フレーム１ｆの上方に位置して胴部後フレーム１ｆとの干渉を避けている。これによりブラケット３３は、上部，下部取付部２９，３１の各取付面２９ａ，３１ａに密着した状態となる。

図６は、圧力レギュレータ２５をブラケット３３を介して上部，下部取付部２９，３１に取り付けた状態を示す斜視図である。

下部取付具３１の下端には、車両後方側の前記した空間２３側に突出するバルブ取付プレート４１を設け、このバルブ取付プレート４１に、図７に示すように、前記した高圧シャットバルブ２７を載置して固定する。

このとき、高圧シャットバルブ２７についても、プレート状のブラケット３３を介して取り付ける圧力レギュレータ２５と同様に、上部，下部取付部２９，３１の各取付面２９ａ，３１ａに接近した状態で取り付けることで、圧力機能部品を設置する際の無駄な取付スペースを排除し、よりコンパクトなフレーム構造とすることができる。

図８は、上記した圧力機能部品の取付状態を車両前方側から見た図であり、ブラケット３３は、車両前方側から見て圧力レギュレータ２５の下半部をほぼ覆う状態となる。また、下部取付部３１は、車両前方側から見て高圧シャットバルブ２７全体をほぼ覆う状態となる。

上記した圧力レギュレータ２５および高圧シャットバルブ２７は、胴部後フレーム１ｆに対してブラケット３３および上，下部取付部２９，３１を介して車両後方側に取り付けているので、走行時に車両前側から飛んでくる異物がブラケット３３および上，下部取付部２９，３１に先当りすることで、圧力レギュレータ２５および高圧シャットバルブ２７を物理的衝撃や傷付きから保護することができる。

また、冠水路走行時に、泥水などが車両前方側のブラケット３３および上部，下部取付部２９，３１に先当りして押し退けられることで、圧力レギュレータ２５および高圧シャットバルブ２７を外からの水圧や塩分浸透に対して保護することができる。

本発明によれば、上部フレームの車体前後方向の少なくとも一方に、車両に取り付けるための取付フレームを連結し、この取付フレームの車両への取付側の端部を車幅方向中心側とする一方、取付フレームの上部フレームへの連結部を前記端部より車幅方向外側として、取付フレームを上部フレームに対して傾斜状態で連結したので、取付フレームを、上部フレームに例えば溶接によって接合する際に、車両前後方向に延長して配置して上部フレームに対して垂直に連結する場合に比べ、パイプ材全周に亘る溶接領域が増大し、結合強度が高まってタンク搭載フレーム１の強度が向上する。

また、取付フレームは、車両への取付側の端部から上部フレーム側の連結部に向けて車幅方向外側に広げてあるので、これら各フレームに囲まれる空間を、車両への取付側の端部から上部フレームに向けて垂直に結合する場合に比べて広く確保でき、このような広い空間を有効利用して、補器類を配置することができる。

さらに、取付フレームを上部フレームへの連結部から車両後方へ垂直に延長する場合に比べ、取付フレームを傾斜配置することで、空間を広く維持しつつその外側のスペースも広くなり、この外側のスペースを有効利用してサスペンションユニットなどの他の部品を配置することができる。

さらにまた、取付フレームを設けたことで、タンク搭載フレームの車両に対する支持構造も自由度が増し、取付レイアウト性も向上する。

前記上部フレームと取付フレームとで囲まれる空間に、補器類を配置したので、補器類がフレーム構造部に囲まれた状態となり、補器類を保護することができるとともに、補器類のフレーム外への突出部分を減少でき、タンク搭載フレーム構造全体としてコンパクト化を図ることができる。

前記補器類を、上部フレームの空間側の側面に、プレート状の取付具を介して取り付けたので、補器類を設置する際の無駄な取付スペースを排除し、よりコンパクトなフレーム構造とすることができる。

前記取付フレームを上部フレームの車両後方側に連結し、前記補器類を、その車両体前方側を覆う取付具により上部フレームに取り付けたので、走行時に車両前側から飛んでくる異物が取付具に先当りすることで、補器類を物理的衝撃や傷付きから保護することができる。

また、冠水路走行時に、泥水が車両前方側にある取付具に先当りして押し退けられることで、補器類を外からの水圧や塩分浸透に対して保護することができる。

前記補器類を、燃料タンクに収容する高圧燃料ガスの圧力機能部品とすることで、高圧燃料ガスの貯蔵・供給システムとして極めて安全性の高いものとなる。

この発明の一実施形態に係わる燃料タンク搭載フレーム構造を示す斜視図である。 図１の燃料タンク搭載フレーム構造を示す平面図である。 燃料タンクを、タンク搭載フレームを用いて車両の下面に取り付けた状態を示す斜視図である。 燃料タンクをタンク搭載フレームに搭載した状態の側面図である。 圧力レギュレータの取付構造を示す分解斜視図である。 圧力レギュレータをブラケットを介して上部，下部取付部に取り付けた状態を示す斜視図である。 図６に対し、高圧シャットバルブを下部取付部に取り付けた状態を示す斜視図である。 図７の取付状態を車両前方側から見た正面図である。

符号の説明

１ａ，１ｂ 底部前，後フレーム（底部フレーム）
１ｃ，１ｄ 底部左，右フレーム（底部フレーム）
１ｅ，１ｆ 胴部前，後フレーム（上部フレーム）
１ｇ，１ｈ 胴部左，右フレーム（上部フレーム）
１ｋ ガセットフレーム（上部フレーム）
１ｍ 固定フレーム
１ｉ 後部エクステンションフレーム（取付フレーム）
１ｉＡ 連結部（取付フレーム先端の車両への取付側の端部）
１ｉＢ 連結部（取付フレームの上部フレームへの連結部）
３ 燃料タンク
１１ 緊縛ベルト（タンクバンド）
２３ 空間
２５ 圧力レギュレータ（補器類）
２７ 高圧シャットバルブ（補器類）
３１ 取付具（車両体前方側を覆う取付具）
３３ ブラケット（プレート状の取付具，車両体前方側を覆う取付具）

Claims (6)

1. 車両に搭載する燃料タンクの底部の周囲を覆う底部フレームと、この底部フレームに連結されて燃料タンクの高さ方向中間部の周囲を覆う上部フレームと、燃料タンクの底部外周を支持し、燃料タンクの上部外周に沿って被せるタンクバンドとで燃料タンクを締付固定する固定フレームとをそれぞれ設け、前記底部フレームおよび上部フレームをパイプ材で構成したことを特徴とする燃料タンク搭載フレーム構造。
2. 前記上部フレームの車両前後方向の少なくとも一方に、車両に取り付けるための取付フレームを連結し、この取付フレームの車両への取付側の端部を車幅方向中心側とする一方、取付フレームの上部フレームへの連結部を前記端部より車幅方向外側として、取付フレームを上部フレームに対して傾斜状態で連結したことを特徴とする請求項１記載の燃料タンク搭載フレーム構造。
3. 前記上部フレームと前記取付フレームとで囲まれる空間に、補器類を配置したことを特徴とする請求項２記載の燃料タンク搭載フレーム構造。
4. 前記補器類を、前記上部フレームの前記空間側の側部に、プレート状の取付具を介して取り付けることを特徴とする請求項３記載の燃料タンク搭載フレーム構造。
5. 前記取付フレームを前記上部フレームに対して車両後方側に連結し、前記補器類を、その車両体前方側を覆う取付具により前記上部フレームに取り付けたことを特徴とする請求項３記載の燃料タンク搭載フレーム構造。
6. 前記補器類は、前記燃料タンクに収容する高圧燃料ガスの圧力機能部品であることを特徴とする請求項３ないし５のいずれかに記載の燃料タンク搭載フレーム構造。
   

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