JP2006335212A - Fuel cell automobile - Google Patents

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周治郎 野崎
Makoto Anazawa
誠 穴沢
Takashi Kato
高士 加藤
Masahito Nakaarai
将人 中新井
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  • Arrangement Or Mounting Of Propulsion Units For Vehicles (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To protect an apparatus such as a fuel cell installed under a body floor. <P>SOLUTION: A fuel cell automobile is driven by a fuel cell 2 to generate electric power through electrochemical reaction between hydrogen and oxygen, in which a sub-frame 30 to which the fuel cell 2 is mounted is attached from below to the floor frame of an automobile body. The sub-frame 30 for the fuel cell is composed of left and right side frames 31 extending in the fore-and-aft direction of the body and a plurality of cross members extending across an automobile width and coupling the left and right side frames 31, and an under-guard 70 inclining downward as going toward the back of the body is installed in the front of the sub-frame 30 in such an arrangement that the tail of the under-guard 70 is tied with the cross-member located in the forefront of the body while the front end of the under-guard 70 is tied with the body frame. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

この発明は、燃料電池によって走行用モータを駆動し走行する燃料電池自動車に関するものである。   The present invention relates to a fuel cell vehicle that travels by driving a driving motor with a fuel cell.

この種の燃料電池自動車においては、燃料電池やその補機類が搭載されたサブフレームを車体骨格メンバにその下方から締結し、車体フロア下に配置したものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
特開2003−182624号公報
In this type of fuel cell vehicle, a sub-frame on which a fuel cell and its auxiliary equipment are mounted is fastened to a vehicle body skeleton member from below and disposed under the vehicle body floor (for example, Patent Documents). 1).
JP 2003-182624 A

ところで、このようにサブフレームに燃料電池等を搭載して車体フロア下に配置する場合には、路上の障害物等が燃料電池等と干渉しないように配慮する必要がある。
その一方法として、サブフレーム上に搭載された燃料電池等の機器全体をカバーで覆うことも考えられるが、重量が増大するなどの問題がある。
そこで、この発明は、軽量で構造が簡単ながら、車体フロア下の障害物等から燃料電池等を保護することができる燃料電池自動車を提供するものである。
By the way, when the fuel cell or the like is mounted on the subframe and disposed below the vehicle body floor as described above, it is necessary to consider that an obstacle on the road does not interfere with the fuel cell or the like.
One method is to cover the entire device such as a fuel cell mounted on the subframe with a cover, but there is a problem that the weight increases.
Accordingly, the present invention provides a fuel cell vehicle capable of protecting a fuel cell or the like from an obstacle or the like under a vehicle body floor while being lightweight and simple in structure.

上記課題を解決するために、請求項1に係る発明は、水素と酸素の電気化学反応によって発電を行う燃料電池(例えば、後述する実施例における燃料電池2)を搭載した燃料電池用サブフレーム(例えば、後述する実施例における燃料電池用サブフレーム30)が車体のフロアフレーム(例えば、後述する実施例におけるフロアフレーム19)にその下方から取り付けられた燃料電池自動車(例えば、後述する実施例における燃料電池自動車1)であって、前記燃料電池用サブフレームは、車体の前後方向に延びる左右のサイドフレーム(例えば、後述する実施例におけるサイドフレーム31)と、車幅方向に延び前記左右のサイドフレームを連結する複数のクロスメンバ(例えば、後述する実施例におけるクロスメンバ40A〜40E)によって構成され、車体後方に進むにしたがって下方に傾斜するアンダーガード(例えば、後述する実施例におけるアンダーガード70)が、前記燃料電池用サブフレームの前方に設けられ、該アンダーガードの後端は最も車体前側に配置された前記クロスメンバ(例えば、後述する実施例におけるクロスメンバ40A)に接続され、該アンダーガードの前端は車体フレーム(例えば、後述する実施例におけるロアクロス100)に接続されていることを特徴とする燃料電池自動車である。
このように構成することにより、車両の前進時に車体フロア下に障害物が存在した場合に、障害物をアンダーガードによってサブフレームの下側に案内することができ、サブフレームに搭載されている燃料電池等の機器が障害物と干渉するのを防止することができる。また、アンダーガードは軽量で構造が簡単にできる。
In order to solve the above-mentioned problems, the invention according to claim 1 is directed to a fuel cell sub-frame (for example, a fuel cell 2 in an embodiment to be described later) on which a power generation is performed by an electrochemical reaction between hydrogen and oxygen. For example, a fuel cell vehicle (for example, fuel in an embodiment described later) in which a fuel cell subframe 30 in an embodiment described later is attached to a floor frame of the vehicle body (for example, a floor frame 19 in an embodiment described later) from below. In the battery car 1), the fuel cell sub-frame includes left and right side frames extending in the front-rear direction of the vehicle body (for example, a side frame 31 in an embodiment described later) and the left and right side frames extending in the vehicle width direction. Are connected to a plurality of cross members (for example, cross members 40A to 40E in the embodiments described later). An under guard (for example, an under guard 70 in an embodiment to be described later) is provided in front of the fuel cell subframe, and the rear end of the under guard is It is connected to the cross member (for example, the cross member 40A in the embodiment described later) disposed on the most front side of the vehicle body, and the front end of the under guard is connected to the vehicle body frame (for example, the lower cross 100 in the embodiment described later). This is a fuel cell vehicle.
With this configuration, when an obstacle exists under the vehicle body floor when the vehicle moves forward, the obstacle can be guided to the lower side of the subframe by the under guard, and the fuel mounted on the subframe It is possible to prevent devices such as batteries from interfering with obstacles. The under guard is lightweight and can be easily constructed.

請求項1に係る発明によれば、サブフレームに搭載されている燃料電池等が車両フロア下の障害物と干渉するのを防止することができるので、燃料電池等を保護することができる。   According to the first aspect of the present invention, it is possible to prevent the fuel cell or the like mounted on the subframe from interfering with an obstacle under the vehicle floor, so that the fuel cell or the like can be protected.

以下、この発明に係る燃料電池自動車の実施例を図1から図14の図面を参照して説明する。なお、図中の前後左右の矢印は各々車体の前後左右を示す。
図1に示すように、燃料電池自動車1は水素と酸素との電気化学反応によって発電を行う燃料電池2を搭載したものであり、この発電により生じた電力で走行用モータ3を駆動して走行する。
Embodiments of a fuel cell vehicle according to the present invention will be described below with reference to the drawings of FIGS. Note that the front, rear, left and right arrows in the figure indicate the front, rear, left and right of the vehicle body, respectively.
As shown in FIG. 1, a fuel cell vehicle 1 is equipped with a fuel cell 2 that generates electricity by an electrochemical reaction between hydrogen and oxygen, and travels by driving a traveling motor 3 with electric power generated by the power generation. To do.

図2を参照して燃料電池システムの概略を説明すると、コンプレッサ4により昇圧された酸素を含む空気は、加湿器5で加湿されて燃料電池2のカソードに供給され、発電に供された後に燃料電池2から排出され、加湿源として加湿器5を流通した後、圧力制御弁6を介して排出される。一方、水素タンク7の水素ガスはレギュレータ8によって減圧され、エゼクタ9を経由して燃料電池2のアノードに供給され、余った水素ガスは燃料電池2から排出されてエゼクタ9に吸引され、水素タンク7から送り出された新鮮な水素ガスと合流して再び燃料電池2に供給される。なお、以下の説明では、加湿器5や圧力制御弁6等の空気の給排に関わる機器類を給排気デバイス10と総称し、レギュレータ8やエゼクタ9等の水素供給に関わる機器類を水素循環デバイス11と総称する。   An outline of the fuel cell system will be described with reference to FIG. 2. Air containing oxygen that has been pressurized by the compressor 4 is humidified by a humidifier 5 and supplied to the cathode of the fuel cell 2. After being discharged from the battery 2 and flowing through the humidifier 5 as a humidification source, it is discharged via the pressure control valve 6. On the other hand, the hydrogen gas in the hydrogen tank 7 is decompressed by the regulator 8 and supplied to the anode of the fuel cell 2 via the ejector 9, and the surplus hydrogen gas is discharged from the fuel cell 2 and sucked into the ejector 9. 7 joins with fresh hydrogen gas sent out from the fuel cell 7 and is supplied to the fuel cell 2 again. In the following description, the devices related to air supply / discharge such as the humidifier 5 and the pressure control valve 6 are collectively referred to as the air supply / exhaust device 10, and the devices related to hydrogen supply such as the regulator 8 and the ejector 9 are hydrogen-circulated. Collectively referred to as device 11.

図1に示すように、走行用モータ3とコンプレッサ4はモータ用サブフレーム16(図3参照)に搭載されて前輪タイヤ15Aの近傍に設置されており、直列接続された2つの燃料電池2,2と燃料電池2,2を制御する高圧電装装置12,12と給排気デバイス10と水素循環デバイス11は燃料電池用サブフレーム30(図3参照)に搭載されて、フロントシートSの下方であってフロントフロア17の下の床下領域に設置され、水素タンク7はキャパシタ13とともに水素タンク用サブフレーム90(図3参照)に搭載されて、車体後部のリヤフロア18の下の床下領域に設置されている。キャパシタ13には、燃料電池自動車1の減速時などに走行用モータ3からの回生電力が蓄電される。なお、図1において符号14は、燃料電池2等を循環する冷却水を冷却するためのラジエターを示している。   As shown in FIG. 1, the traveling motor 3 and the compressor 4 are mounted on a motor subframe 16 (see FIG. 3) and are installed in the vicinity of the front tire 15A. 2, the high-voltage equipment 12, 12 for controlling the fuel cells 2, 2, the air supply / exhaust device 10, and the hydrogen circulation device 11 are mounted on the fuel cell sub-frame 30 (see FIG. 3) and below the front seat S. The hydrogen tank 7 is mounted on the hydrogen tank subframe 90 (see FIG. 3) together with the capacitor 13 and is installed in the lower floor area below the rear floor 18 at the rear of the vehicle body. Yes. The capacitor 13 stores regenerative power from the traveling motor 3 when the fuel cell vehicle 1 is decelerated. In FIG. 1, reference numeral 14 denotes a radiator for cooling the cooling water circulating through the fuel cell 2 and the like.

図4に示すように、フロントフロア17およびリヤフロア18の下面の左右両側には、車体前後方向に延びるハット型断面形状のフロアフレーム19がフランジ部19aにより接合され、このフロアフレーム19とフロントフロア17およびリヤフロア18とで車体前後方向に車体骨格部20が形成されている。そして、フロアフレーム19の下壁19bにその下方から燃料電池用サブフレーム30がボルト55およびナット56により締結されており、同様に、図示を省略するがフロアフレーム19の下壁19bにその下方から水素タンク用サブフレーム90がボルト・ナットにより締結されている。なお、燃料電池用サブフレーム30と水素タンク用サブフレーム90は互いに車体前後方向に若干離間して配置されている。   As shown in FIG. 4, a floor frame 19 having a hat-shaped cross section extending in the longitudinal direction of the vehicle body is joined to the left and right sides of the lower surfaces of the front floor 17 and the rear floor 18 by a flange portion 19a. A vehicle body frame portion 20 is formed in the longitudinal direction of the vehicle body by the rear floor 18. A fuel cell subframe 30 is fastened to the lower wall 19b of the floor frame 19 from below by bolts 55 and nuts 56. Similarly, although not shown, the lower frame 19b of the floor frame 19 is viewed from below. The hydrogen tank subframe 90 is fastened by bolts and nuts. The fuel cell sub-frame 30 and the hydrogen tank sub-frame 90 are arranged slightly apart from each other in the longitudinal direction of the vehicle body.

図5〜図7に示すように、燃料電池用サブフレーム30は、車体前後方向に延びる左右1対のサイドフレーム31、31と、この左右のサイドフレーム31,31を連結し車幅方向に延びる5つのクロスメンバ40A,40B,40C,40D,40E(以下、特に区別する必要がない場合にはクロスメンバ40と記す)と、隣接するクロスメンバ40,40間を塞ぐようにクロスメンバ40の下部に取り付けられた4つのボトムプレート60,60・・・、を主要構成としている。   As shown in FIGS. 5 to 7, the fuel cell subframe 30 includes a pair of left and right side frames 31, 31 that extend in the longitudinal direction of the vehicle body, and the left and right side frames 31, 31 that extend in the vehicle width direction. Five cross members 40A, 40B, 40C, 40D, and 40E (hereinafter referred to as cross members 40 if there is no need to distinguish between them) and the lower part of the cross member 40 so as to block between the adjacent cross members 40 and 40 The four bottom plates 60, 60,.

サイドフレーム31は、図3および図4に示すように、アルミニウムをプレス成形またはハイドロフォームにより成形してなるハット型断面形状のアッパサイドフレーム32とロアサイドフレーム33とをフランジ部34において溶接して略矩形閉断面形状に構成されている。また、図3に示すように、燃料電池用サブフレーム30は前輪タイヤ15Aと後輪タイヤ15Bの間であってその中央よりも若干前方寄りに配置されており、サイドフレーム31の上面は車体前後方向のいずれの位置においてもタイヤ接地面Gからの高さが一定にされているが、サイドフレーム31の下面は湾曲しており、前輪タイヤ15Aと後輪タイヤ15Bの略中央部分Cにおいてタイヤ接地面Gからの高さが最も高くなっていて、該部位よりも車体前方あるいは後方に進むにしたがってサイドフレーム31の下面の高さが徐々に低くなっている。なお、この実施例では、ロアサイドフレーム33の高さ方向の部材寸法は車体前後方向の全長に亘って一定であり、アッパサイドフレーム32の高さ方向の部材寸法が車体前後方向の位置に応じて変化している。   As shown in FIGS. 3 and 4, the side frame 31 is formed by welding an upper side frame 32 and a lower side frame 33 having a hat-shaped cross-section formed by press molding or hydroforming aluminum at a flange portion 34. It is comprised by the substantially rectangular closed cross-sectional shape. Further, as shown in FIG. 3, the fuel cell sub-frame 30 is disposed between the front tire 15A and the rear tire 15B slightly forward of the center, and the upper surface of the side frame 31 is the front and rear of the vehicle body. The height from the tire contact surface G is constant at any position in the direction, but the lower surface of the side frame 31 is curved, and the tire contact is made at the substantially central portion C of the front tire 15A and the rear tire 15B. The height from the ground G is the highest, and the height of the lower surface of the side frame 31 gradually decreases as the vehicle moves forward or backward from the body. In this embodiment, the member dimension in the height direction of the lower side frame 33 is constant over the entire length in the vehicle longitudinal direction, and the member dimension in the height direction of the upper side frame 32 depends on the position in the vehicle longitudinal direction. Have changed.

一方、クロスメンバ40はアルミニウムを略矩形閉断面形状に押し出し成形してなり、下部にフランジ部41を有している。そして、アッパーサイドフレーム32における山部35の内側には開口35aが形成されており、この開口35aからクロスメンバ40の端部が挿入されている。
車体前側から3本目のクロスメンバ40Cは、前述したサイドフレーム31の下面の高さが最も高くなる部位Cの近傍に配置されており、このクロスメンバ40Cの高さ方向の部材寸法は5本のクロスメンバ40A〜40Eの中で最も小さくされている。最も車体前側に配置されたクロスメンバ40Aの高さ方向の部材寸法はクロスメンバ40Cのそれよりも大きく、車体前側から2本目のクロスメンバ40Bの高さ方向の部材寸法は、クロスメンバ40Aのそれよりも小さく且つクロスメンバ40Cのそれよりも大きい。また、最も車体後側に配置されたクロスメンバ40Eの高さ方向の部材寸法はクロスメンバ40Cのそれよりも大きく、車体後側から2本目のクロスメンバ40Dの高さ方向の部材寸法は、クロスメンバ40Eのそれよりも小さく且つクロスメンバ40Cのそれよりも大きい。
On the other hand, the cross member 40 is formed by extruding aluminum into a substantially rectangular closed cross-sectional shape, and has a flange portion 41 at the bottom. And the opening 35a is formed inside the peak part 35 in the upper side frame 32, and the edge part of the cross member 40 is inserted from this opening 35a.
The third cross member 40C from the front side of the vehicle body is disposed in the vicinity of the portion C where the height of the lower surface of the side frame 31 is the highest. The member dimension in the height direction of the cross member 40C is five. It is the smallest among the cross members 40A to 40E. The member dimension in the height direction of the cross member 40A arranged at the most front side of the vehicle body is larger than that of the cross member 40C, and the member dimension in the height direction of the second cross member 40B from the vehicle body front side is that of the cross member 40A. Smaller than that of the cross member 40C. Further, the member dimension in the height direction of the cross member 40E arranged on the rearmost side of the vehicle body is larger than that of the cross member 40C, and the member dimension in the height direction of the second cross member 40D from the vehicle body rear side is It is smaller than that of the member 40E and larger than that of the cross member 40C.

各クロスメンバ40の端部はアッパサイドフレーム32の開口35aからサイドフレーム31内に挿入され、サイドフレーム31とともにフロアフレーム19に締結されている。詳述すると、図8および図9に示すように、クロスメンバ40の端部であってサイドフレーム31内に挿入される部分には、クロスメンバ40の下壁43から側壁44、44に渡って開口45が形成されており、また、上壁42にはボルト挿通孔42aが形成されている。また、ロアサイドフレーム33には、クロスメンバ40の開口45に対向する部位に円形の孔37が設けられており、孔37の周囲はアッパサイドフレーム32側に凹む凹部38が形成されている。   The end of each cross member 40 is inserted into the side frame 31 from the opening 35 a of the upper side frame 32, and is fastened to the floor frame 19 together with the side frame 31. More specifically, as shown in FIGS. 8 and 9, the end of the cross member 40 and the portion inserted into the side frame 31 extend from the lower wall 43 of the cross member 40 to the side walls 44, 44. An opening 45 is formed, and a bolt insertion hole 42 a is formed in the upper wall 42. Further, the lower side frame 33 is provided with a circular hole 37 at a portion facing the opening 45 of the cross member 40, and a recess 38 is formed around the hole 37 to be recessed toward the upper side frame 32.

そして、ロアサイドフレーム33の下側から、段付き円筒状のカラー50が孔37に挿入されている。カラー50はアルミニウム製で、外径がクロスメンバ40の側壁44,44間寸法よりも大きい大径筒部51と側壁44,44間に挿入可能な小径筒部52が同軸上に連設され、大径筒部51の下端にフランジ部53が環状に形成されており、小径筒部52を貫通する貫通孔54を有している。大径筒部51と小径筒部52は孔37からサイドフレーム31内に挿入され、フランジ部53がロアサイドフレーム33の凹部38に当接し、溶接固定されている。大径筒部51は開口45内に挿入され、大径筒部51の上壁51aはクロスメンバ40の側壁44における開口45の上縁45aに突き当てられ、クロスメンバ40の側壁44,44間に挿入された小径筒部52の上壁52aはクロスメンバ40の上壁42の内面に突き当てられている。そして、カラー50の下側から座付きボルト55が、カラー50の貫通孔54、クロスメンバ40のボルト挿通孔42a、アッパサイドフレーム32のボルト挿通孔35bに挿通され、さらにフロアフレーム19のボルト挿通孔(図示せず)に挿通されて、フロアフレーム19に溶接固定されたナット56に螺合されている(図4参照)。これによりクロスメンバ40はカラー50によって上方に押し付けられ、クロスメンバ40の上壁42はアッパサイドフレーム32の山部35の上壁36に圧接する。   A stepped cylindrical collar 50 is inserted into the hole 37 from the lower side of the lower side frame 33. The collar 50 is made of aluminum, and a large-diameter cylindrical portion 51 whose outer diameter is larger than the dimension between the side walls 44 and 44 of the cross member 40 and a small-diameter cylindrical portion 52 that can be inserted between the side walls 44 and 44 are connected coaxially. A flange portion 53 is formed in an annular shape at the lower end of the large diameter cylindrical portion 51, and has a through hole 54 that penetrates the small diameter cylindrical portion 52. The large-diameter cylindrical portion 51 and the small-diameter cylindrical portion 52 are inserted into the side frame 31 through the hole 37, and the flange portion 53 is in contact with the concave portion 38 of the lower side frame 33 and fixed by welding. The large diameter cylindrical portion 51 is inserted into the opening 45, and the upper wall 51 a of the large diameter cylindrical portion 51 is abutted against the upper edge 45 a of the opening 45 in the side wall 44 of the cross member 40, and between the side walls 44, 44 of the cross member 40. The upper wall 52 a of the small-diameter cylindrical portion 52 inserted into the upper surface of the cross member 40 is abutted against the inner surface of the upper wall 42 of the cross member 40. The seated bolt 55 is inserted from below the collar 50 into the through hole 54 of the collar 50, the bolt insertion hole 42a of the cross member 40, the bolt insertion hole 35b of the upper side frame 32, and the bolt insertion hole of the floor frame 19. (Not shown) is inserted and screwed into a nut 56 welded to the floor frame 19 (see FIG. 4). As a result, the cross member 40 is pressed upward by the collar 50, and the upper wall 42 of the cross member 40 comes into pressure contact with the upper wall 36 of the peak portion 35 of the upper side frame 32.

各ボトムプレート60は、サイドフレーム31のフランジ部34およびクロスメンバ40のフランジ部41にリベット止めされている。
このように構成された燃料電池用サブフレーム30においては、アッパサイドフレーム32とロアサイドフレーム33はカラー50を介在させてクロスメンバ40の端部を挟持しており、アッパサイドフレーム32とロアサイドフレーム33とクロスメンバ40の端部は共通のボルト55によってフロアフレーム19に一体的に締結されている。
Each bottom plate 60 is riveted to the flange portion 34 of the side frame 31 and the flange portion 41 of the cross member 40.
In the fuel cell subframe 30 configured as described above, the upper side frame 32 and the lower side frame 33 sandwich the end of the cross member 40 with the collar 50 interposed therebetween. The ends of the frame 33 and the cross member 40 are integrally fastened to the floor frame 19 by a common bolt 55.

図7に示すように、燃料電池2,2は、燃料電池用サブフレーム30において車体前側から2本目と3本目のクロスメンバ40B,40Cの間に配置されており、図10に示すように、燃料電池2,2の下端2aをクロスメンバ40B,40Cの下端と上端の間に位置させている。そして、燃料電池2の前壁および後壁にボルト57でブラケット58,58を固定し、これらブラケット58,58をクロスメンバ40B,40Cの上壁42にボルト59で固定することによって、燃料電池2,2は燃料電池用サブフレーム30に取り付けられている。つまり、この実施例では、燃料電池2,2は、その後端部が前後輪タイヤ15A,15B間の中央近傍に配置されたクロスメンバ40Cに締結され、前後輪タイヤ15A,15B間の中央よりも車体前側に配置されており、図1に示すようにフロントシートSの下方に配置されている。
このように燃料電池2,2の下部をサブフレーム30に埋没させた構造にし、燃料電池用サブフレーム30と燃料電池2,2とを高さ方向に一部重複させて配置しているので、サブフレーム30の下面から燃料電池2,2の上面までのユニットとしての高さ寸法を低く抑えることができ、その結果、フロントフロア17の高さを低くして車両の低床化を図ることができる。
また、前述したようにサイドフレーム31の下面を湾曲させているので、車両が上に凸に湾曲した路面を走行したときにも、前後輪タイヤ15A,15B間における中央部分において路面とサイドフレーム31の下端との間に必要最小限のクリアランスを確保しつつ、車両の低床化を図ることができる。
As shown in FIG. 7, the fuel cells 2 and 2 are disposed between the second and third cross members 40B and 40C from the front side of the vehicle body in the fuel cell subframe 30, and as shown in FIG. The lower ends 2a of the fuel cells 2, 2 are positioned between the lower ends and the upper ends of the cross members 40B, 40C. Then, the brackets 58, 58 are fixed to the front wall and the rear wall of the fuel cell 2 with bolts 57, and the brackets 58, 58 are fixed to the upper walls 42 of the cross members 40B, 40C with bolts 59. , 2 are attached to the sub-frame 30 for the fuel cell. That is, in this embodiment, the fuel cells 2 and 2 are fastened to the cross member 40C disposed at the rear end portion in the vicinity of the center between the front and rear wheel tires 15A and 15B, and more than the center between the front and rear wheel tires 15A and 15B. It arrange | positions at the vehicle body front side, and is arrange | positioned under the front seat S as shown in FIG.
Since the lower part of the fuel cells 2 and 2 is buried in the subframe 30 as described above, the fuel cell subframe 30 and the fuel cells 2 and 2 are partially overlapped in the height direction. The height dimension as a unit from the lower surface of the subframe 30 to the upper surfaces of the fuel cells 2 and 2 can be kept low, and as a result, the height of the front floor 17 can be reduced to reduce the vehicle floor. it can.
Further, since the lower surface of the side frame 31 is curved as described above, the road surface and the side frame 31 at the center portion between the front and rear wheel tires 15A and 15B even when the vehicle runs on a road surface that is convexly curved upward. It is possible to reduce the floor of the vehicle while ensuring the necessary minimum clearance with the lower end of the vehicle.

高圧電装装置12,12は燃料電池2,2よりも車体前側に配置されクロスメンバ40A,40Bの間に取り付けられており、給排気デバイス10と水素循環デバイス11は燃料電池2,2よりも車体後側に配置されてクロスメンバ40D,40Eの上に取り付けられている。なお、図中符号21はマニホールドなどが配置される配管スペースである。   The high voltage electrical equipments 12 and 12 are disposed on the front side of the vehicle body relative to the fuel cells 2 and 2 and are mounted between the cross members 40A and 40B. The air supply / exhaust device 10 and the hydrogen circulation device 11 are located on the vehicle body side of the fuel cells 2 and 2. It arrange | positions at the rear side and is attached on cross member 40D, 40E. In the figure, reference numeral 21 denotes a piping space in which a manifold and the like are arranged.

また、図3に示すように、燃料電池用サブフレーム30の直ぐ前方にはアンダーガード70が設けられている。図11はアンダーガード70の側面図であり、図12は燃料電池用サブフレーム30に取り付けられたアンダーガード70を斜め下方から見た斜視図である。
アンダーガード70はアルミニウム製で、前端側が後端側よりも上位に配置されており、概ね車体後方に進むにしたがって下方に傾斜する形状に形成されている。詳述すると、アンダーガード70は、前端側に配置されて車体後方に進むにしたがって下方に傾斜する平板状の取付フランジ部71と、取付フランジ部71の後端から鉛直下方に延びる鉛直部72と、鉛直部72の下端に連なり車体後方に進むにしたがって下方に傾斜する傾斜部73と、傾斜部73の後端から車体後方に水平に延びるオーバーハング部74とを備えて構成されており、鉛直部72と傾斜部73との接続部には補強用の複数のリブ79が車幅方向所定間隔で設けられ、傾斜部73とオーバーハング部74との接続部には、水平壁部75aを有する凹部75が車幅方向所定間隔で設けられている。また、アンダーガード70には、ラジエター14と燃料電池2との間で冷却水を循環させる冷媒配管等の配管類を挿通させるための開口76が、取付フランジ部71から傾斜部73に渡って形成されており、開口76にはその全周に亘ってリブ80が設けられ、リブ80の所定部位には冷媒配管や電気配線などを止める取り付け孔80aが設けられている。
As shown in FIG. 3, an under guard 70 is provided immediately in front of the fuel cell subframe 30. FIG. 11 is a side view of the under guard 70, and FIG. 12 is a perspective view of the under guard 70 attached to the fuel cell subframe 30 as viewed obliquely from below.
The under guard 70 is made of aluminum, the front end side is arranged higher than the rear end side, and is formed in a shape that inclines downward as it proceeds to the rear of the vehicle body. More specifically, the under guard 70 is disposed on the front end side and has a flat plate-like mounting flange portion 71 that is inclined downward as it advances toward the rear of the vehicle body, and a vertical portion 72 that extends vertically downward from the rear end of the mounting flange portion 71. The inclined portion 73 is connected to the lower end of the vertical portion 72 and inclines downward as it advances toward the rear of the vehicle body, and the overhang portion 74 extends horizontally from the rear end of the inclined portion 73 to the rear of the vehicle body. A plurality of reinforcing ribs 79 are provided at predetermined intervals in the vehicle width direction at the connecting portion between the portion 72 and the inclined portion 73, and a horizontal wall portion 75 a is provided at the connecting portion between the inclined portion 73 and the overhang portion 74. Concave portions 75 are provided at predetermined intervals in the vehicle width direction. Further, the under guard 70 is formed with an opening 76 through which the piping such as a refrigerant pipe for circulating the cooling water between the radiator 14 and the fuel cell 2 is inserted from the mounting flange portion 71 to the inclined portion 73. The opening 76 is provided with a rib 80 over the entire circumference, and a predetermined portion of the rib 80 is provided with an attachment hole 80a for stopping refrigerant piping, electric wiring, and the like.

凹部75の水平壁部75aは最も車体前側に配置されたクロスメンバ40Aのフランジ部41の下側に配置されて、ボルト77aとナット77bによりフランジ部41に締結されており、オーバーハング部74はクロスメンバ40Aの下壁43の前端部の下側に被せられている。また、取付フランジ部71はダッシュボードの骨格を構成するロアクロス(車体フレーム)100にボルト78aとナット78bによって締結されている。すなわち、アンダーガード70の後端は最も車体の前側に配置されたクロスメンバ40Aに接続され、前端は車体フレームに接続されている。
このように燃料電池用サブフレーム30の前方にアンダーガード70を設けたことにより、車両の前進時に車体フロア下に障害物が存在した場合に、障害物をアンダーガード70によって燃料電池用サブフレーム30の下側に案内することができ、その結果、高圧電装装置12や燃料電池2などの燃料電池用サブフレーム30に搭載された機器が障害物と干渉するのを防止することができる。また、固定用のボルト77aは、傾斜部73よりも内方に凹んだ凹部75の水平壁部75aに設けているので、アンダーガード70が障害物を下方に案内する際にボルト77aの頭部が妨げになることがない。また、アンダーガード70は燃料電池用サブフレーム30の前方の限られた領域に配置するだけであるので、構造が簡単になり、軽量にできる。
The horizontal wall portion 75a of the recess 75 is disposed below the flange portion 41 of the cross member 40A disposed on the most front side of the vehicle body, and is fastened to the flange portion 41 by bolts 77a and nuts 77b. It covers the lower side of the front end of the lower wall 43 of the cross member 40A. The mounting flange portion 71 is fastened to a lower cross (body frame) 100 constituting a dashboard skeleton by bolts 78a and nuts 78b. That is, the rear end of the under guard 70 is connected to the cross member 40A disposed on the most front side of the vehicle body, and the front end is connected to the vehicle body frame.
By providing the under guard 70 in front of the fuel cell subframe 30 as described above, when there is an obstacle under the vehicle body floor when the vehicle is moving forward, the obstacle is detected by the under guard 70. As a result, it is possible to prevent the devices mounted on the fuel cell subframe 30 such as the high-voltage piezoelectric device 12 and the fuel cell 2 from interfering with an obstacle. Further, since the fixing bolt 77a is provided on the horizontal wall 75a of the recess 75 recessed inward from the inclined portion 73, when the under guard 70 guides the obstacle downward, the head of the bolt 77a. Will not interfere. Further, since the under guard 70 is only disposed in a limited area in front of the fuel cell subframe 30, the structure is simplified and the weight can be reduced.

また、サブフレーム30において最も車体後方側に配置されたクロスメンバ40Eは、図13,図14に示すように、2つの連結アーム22,22を介して水素タンク用サブフレーム90に連結されている。
水素タンク用サブフレーム90はアルミニウム製で、6つのポスト91,91・・・と、隣り合うポスト91,91を連結するメンバ92,92・・・とを主要構成としており、ポスト91,91・・・がフロアフレーム19の下壁19bにその下方からボルト(図示略)により締結されている。水素タンク用サブフレーム90には、中央に配置されたメンバ92よりも車体前側にキャパシタ13が取り付けられ、メンバ92よりも車体後側に水素タンク7がバンド93によって固定されている。水素タンク用サブフレーム90に搭載される機器(水素タンク7およびキャパシタ13)の総重量は、燃料電池用サブフレーム30に搭載される機器(燃料電池2,2等)の総重量よりも十分に大きく、したがって、水素タンク用サブフレーム90は燃料電池用サブフレーム30よりも機械的強度を大きく設計されている。そのため、図14に示すように、水素タンク用サブフレーム90において最も車体前側に配置されたメンバ92と燃料電池用サブフレーム30において最も車体後側に配置されたクロスメンバ40Eとを比較すると、メンバ92の方がクロスメンバ40Eよりも断面二次モーメントが極めて大きい。
Further, the cross member 40E disposed on the most rear side of the vehicle body in the subframe 30 is connected to the hydrogen tank subframe 90 via the two connecting arms 22 and 22, as shown in FIGS. .
The hydrogen tank sub-frame 90 is made of aluminum, and has six posts 91, 91... And main members 92, 92. .. Are fastened to the lower wall 19b of the floor frame 19 from below by bolts (not shown). The hydrogen tank subframe 90 has a capacitor 13 attached to the front side of the vehicle body with respect to the member 92 disposed in the center, and the hydrogen tank 7 is fixed to the rear side of the vehicle body with respect to the member 92 by a band 93. The total weight of the devices (hydrogen tank 7 and capacitor 13) mounted on the hydrogen tank subframe 90 is sufficiently larger than the total weight of the devices (fuel cells 2, 2 etc.) mounted on the fuel cell subframe 30. Accordingly, the hydrogen tank subframe 90 is designed to have a mechanical strength greater than that of the fuel cell subframe 30. Therefore, as shown in FIG. 14, when the member 92 disposed on the most front side of the vehicle body in the hydrogen tank subframe 90 and the cross member 40E disposed on the most rear side of the vehicle body in the fuel cell subframe 30 are compared, No. 92 has an extremely large cross-sectional secondary moment than the cross member 40E.

この実施例では、クロスメンバ40Eは、水素タンク用サブフレーム90において最も車体前方側に配置されたメンバ92に連結アーム22によって連結されている。詳述すると、図14に示すように、連結アーム22は略L字形をなし、その一端がボルト23aとナット23bによりクロスメンバ40Eの後壁に固定され、他端がボルト25aとナット25bによって、メンバ92の下壁に溶接固定された台座94に固定されている。このように燃料電池用サブフレーム30のクロスメンバ40Eを水素タンク用サブフレーム90のメンバ92に連結したことにより、クロスメンバ40Eの荷重負担を軽減することができるので、クロスメンバ40Eの強度軽減が可能になって軽量にでき、ひいては燃料電池用サブフレーム30の強度軽減および軽量化が可能になる。例えば、この実施例ではクロスメンバ40Eを他のクロスメンバ40A〜40Dと同様に閉断面形状に形成したが、クロスメンバ40Eを開断面形状にすることも可能になる。   In this embodiment, the cross member 40E is connected by a connecting arm 22 to a member 92 arranged on the most front side of the vehicle body in the hydrogen tank subframe 90. More specifically, as shown in FIG. 14, the connecting arm 22 has a substantially L shape, one end of which is fixed to the rear wall of the cross member 40E by a bolt 23a and a nut 23b, and the other end by a bolt 25a and a nut 25b. It is fixed to a pedestal 94 fixed to the lower wall of the member 92 by welding. Since the cross member 40E of the fuel cell subframe 30 is connected to the member 92 of the hydrogen tank subframe 90 in this manner, the load load on the cross member 40E can be reduced, so that the strength of the cross member 40E can be reduced. Thus, the weight of the fuel cell subframe 30 can be reduced and the weight can be reduced. For example, in this embodiment, the cross member 40E is formed in a closed cross-sectional shape like the other cross members 40A to 40D, but the cross member 40E can also be formed in an open cross-sectional shape.

〔他の実施例〕
なお、この発明は前述した実施例に限られるものではない。
例えば、燃料電池用サブフレームのサイドフレームやクロスメンバの断面形状は実施例のものに限られるものではない。また、クロスメンバの数も実施例の5本に限られるものではない。
[Other Examples]
The present invention is not limited to the embodiment described above.
For example, the cross-sectional shapes of the side frames and cross members of the sub-frame for fuel cells are not limited to those of the embodiments. Further, the number of cross members is not limited to five in the embodiment.

この発明に係る燃料電池自動車を側方見た機器配置図である。It is the equipment arrangement figure which looked at the fuel cell automobile concerning this invention from the side. 前記燃料電池自動車に搭載された燃料電池システムの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the fuel cell system mounted in the said fuel cell vehicle. 前記燃料電池自動車における各サブフレームの配置図である。FIG. 3 is a layout view of each subframe in the fuel cell vehicle. 前記燃料電池自動車における燃料電池用サブフレームの車体への取り付け状態を車両後方から見て示す図である。It is a figure which shows the attachment state to the vehicle body of the sub-frame for fuel cells in the said fuel cell vehicle seen from the vehicle rear. 前記燃料電池用サブフレームの外観斜視図である。FIG. 2 is an external perspective view of the fuel cell subframe. 前記燃料電池用サブフレームの平面図である。FIG. 3 is a plan view of the fuel cell subframe. 機器搭載状態における前記燃料電池用サブフレームの平面図である。It is a top view of the sub-frame for fuel cells in a device mounting state. 前記燃料電池用サブフレームにおけるサイドフレームとクロスメンバの連結部の斜視図である。It is a perspective view of the connection part of the side frame and cross member in the said sub-frame for fuel cells. 前記連結部の断面図である。It is sectional drawing of the said connection part. 前記燃料電池の燃料電池用サブフレームへの搭載状態を示す側面図である。It is a side view which shows the mounting state to the sub-frame for fuel cells of the said fuel cell. 前記燃料電池用サブフレームの前方に設けられたアンダーガードの側面図である。It is a side view of the under guard provided in front of the fuel cell subframe. 前記燃料電池用サブフレームに取り付けられた前記アンダーガードを斜め下方から見た斜視図である。It is the perspective view which looked at the said under guard attached to the said sub-frame for fuel cells from diagonally downward. 燃料電池用サブフレームと水素タンク用サブフレームの連結部の平面図である。It is a top view of the connection part of the sub-frame for fuel cells and the sub-frame for hydrogen tanks. 図13のX−X断面図である。It is XX sectional drawing of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 燃料電池自動車
2 燃料電池
19 フロアフレーム
30 燃料電池用サブフレーム
31 サイドフレーム
40,40A〜40E クロスメンバ
70 アンダーガード
100 ロアクロス(車体フレーム)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fuel cell vehicle 2 Fuel cell 19 Floor frame 30 Subframe 31 for fuel cells Side frame 40, 40A-40E Cross member 70 Under guard 100 Lower cross (body frame)

Claims (1)

水素と酸素の電気化学反応によって発電を行う燃料電池を搭載した燃料電池用サブフレームが車体のフロアフレームにその下方から取り付けられた燃料電池自動車であって、
前記燃料電池用サブフレームは、車体の前後方向に延びる左右のサイドフレームと、車幅方向に延び前記左右のサイドフレームを連結する複数のクロスメンバによって構成され、
車体後方に進むにしたがって下方に傾斜するアンダーガードが、前記燃料電池用サブフレームの前方に設けられ、該アンダーガードの後端は最も車体前側に配置された前記クロスメンバに接続され、該アンダーガードの前端は車体フレームに接続されていることを特徴とする燃料電池自動車。
A fuel cell vehicle in which a fuel cell subframe equipped with a fuel cell that generates electricity by an electrochemical reaction between hydrogen and oxygen is attached to the floor frame of the vehicle body from below,
The fuel cell subframe includes left and right side frames extending in the front-rear direction of the vehicle body and a plurality of cross members extending in the vehicle width direction and connecting the left and right side frames.
An under guard that inclines downward as it advances toward the rear of the vehicle body is provided in front of the fuel cell subframe, and a rear end of the under guard is connected to the cross member that is disposed on the most front side of the vehicle body. The front end of the fuel cell vehicle is connected to a vehicle body frame.
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