JP2007107478A - 空気圧縮機用消音器の車両搭載構造 - Google Patents

Abstract

【課題】車両が前方から衝撃を受けた際の車体の潰れスペースを確保しながら、消音器の音振特性を向上させる。
【解決手段】車両駆動用モータ５の車両前方上部に、燃料電池への供給空気を圧縮する空気圧縮機の空気圧縮機用モータ９を取り付け、車両駆動用モータ５の車両前方には、空気圧縮機から吐出される空気の気流音を消音する第１消音器１３を、空隙１１を介して配置する。車両駆動用モータ５の車両前方やや下部には第２消音器１５を配置する。車両の前面衝突時に、ラジエータ２３が後退すると、ラジエータファン用モータ２７が第１消音器１３に最初に干渉し、音振特性向上のため硬い構造とした第１消音器１３が潰れることなく第２消音器１５を下方に移動させつつ、空隙１１に入り込み、車体の潰れスペースを確保する。
【選択図】図１

Description

本発明は、燃料電池が発電する電力によって駆動する車両駆動用モータと、燃料電池への供給空気を圧縮する空気圧縮機と、この空気圧縮機から吐出される空気の気流音を消音する消音器とを、それぞれ車両に搭載した空気圧縮機用消音器の車両搭載構造に関する。

燃料電池を搭載する車両において、空気圧縮機は、燃料電池に空気を供給するための必要部品の一つであり、その空気圧縮機が吐出する空気の気流音を低減して音振性能を向上させるために、通常消音器を設けている。そして、ここでの空気圧縮機は、車両駆動用モータに一体的に取り付けている（例えば下記特許文献１参照）。
特開２００３−２８５６４７号公報（段落００２０，図１、図４）

ここで、車両駆動用モータを、車両前部の例えばモータルーム内に設置し、車両駆動用モータの車両前方に空気圧縮機を取り付ける構造とした場合、車両が前方から衝撃を受ける前面衝突時には、空気圧縮機の特に硬物部品である圧縮機モータに、モータルーム内の他の部品が到達するまでの間に、車体が潰れ変形して衝撃を吸収することになる。

このため、空気圧縮機に消音器を近接して設ける場合には、上記した車体の潰れ変形のスペースを確保するために、空気圧縮機に付属する消音器の車両前後方向前端部を、圧縮機モータの同前端部より車両後方に配置するか、あるいは、消音器を潰れやすい構造とする必要がある。

しかしながら、消音器は、音振性能を向上させるためには容量を大きくする必要があることから、圧縮機モータより車両後方に配置することは難しく、圧縮機モータより車両前方に配置せざるを得ず、この際前記した車体の潰れスペースを確保するためには、大容量化した消音器を潰れやすい構造とする必要がある。

一方で消音器は硬い構造とした方が音振特性上有利であり、したがって上記のように大容量化した消音器を潰れやすい構造とすると、大容量化したにも拘わらず消音器として音振特性が期待どおり向上しないことになる。

このように、車両駆動用モータの車両前後方向前方に、空気圧縮機およびその消音器をまとめて配置する構造の場合には、車両が前方から衝撃を受けた際の車体の潰れスペースを確保しながら、消音器の音振特性を向上させることが難しく、改善が望まれている。

そこで、本発明は、車両が前方から衝撃を受けた際の車体の潰れスペースを確保しながら、消音器の音振特性を向上させることを目的としている。

本発明は、燃料電池と、この燃料電池が発電する電力によって駆動する車両駆動用モータと、前記燃料電池に供給する空気を圧縮する空気圧縮機と、この空気圧縮機から吐出される空気の気流音を消音する消音器とを、それぞれ車両に搭載した空気圧縮機用消音器の車両搭載構造において、前記空気圧縮機および前記消音器を、車幅方向に軸線を有する断面ほぼ円形とし、前記消音器を、前記車両駆動用モータに対して空隙を介して車両前方に配置するとともに、前記空気圧縮機を、前記車両駆動用モータの車両前方でかつ前記消音器に対して車両の上方と下方とのいずれか一方に配置し、前記車両駆動用モータの車両前方でかつ前記消音器に対して車両の上方と下方とのいずれか他方には、車幅方向に軸線を有する断面ほぼ円形となる他の消音器を配置し、前記空隙における前記空気圧縮機と前記他の消音器との間の寸法を、前記消音器の直径より小さくするとともに、前記消音器の車両前後方向前端部を、前記空気圧縮機の車両前後方向前端部より、車両前方に配置したことを最も主要な特徴とする。

本発明によれば、消音器とその後方の車両駆動用モータとの間の空隙における空気圧縮機と他の消音器との間の寸法を、消音器の直径より小さくするとともに、消音器の車両前後方向前端部を、空気圧縮機の車両前後方向前端部より、車両前方に配置したので、車両が前方から衝撃を受けた際に、前方から後退してくる他の部品は、空気圧縮機よりも先に消音器に干渉し、その後消音器は、その後方の空隙に入り込みつつ、空気圧縮機と他の消音器との少なくとも一方を、これら相互の間隔が広がるように上方あるいは下方に移動させて空気圧縮機とほぼ同位置まで後退し、この際車体は、後退してくる他の部品が空気圧縮機に干渉するまでの間に潰れ変形し、前方からの衝撃を吸収する。

このように、消音器は、車両が前方から衝撃を受けた際に、その後方の空隙に、空気圧縮機と他の消音器との少なくとも一方を上方または下方に移動させつつ入り込むので、潰れやすい構造とする必要はなく、また、車両前後方向前端部を空気圧縮機の同前端部より車両前方に配置して大容量化することもでき、したがって前方からの衝撃を吸収するための車体の潰れスペースを確保しつつ、消音器を硬い構造としかつ大容量化してその音振特性を向上させることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係わる空気圧縮機用消音器の車両搭載構造を示すもので、燃料電池車両１の前部のモータルーム３内の構造を簡略化して示す側面図である。なお、後述する図も含めた各図中の矢印ＦＲで示す方向が車両前方で、同ＵＰＲで示す方向が車両上方である。

上記した燃料電池車両１は、図示しない燃料電池を例えば車両床下などに搭載し、この燃料電池が発電する電力の供給を受けて駆動する車両駆動用モータ５を、モータルーム３内の下部後方に収容配置している。車両駆動用モータ５は、車幅方向に軸線を有する断面ほぼ円形とし、その下部後方側（図１中で右側）を図示しないサスペンションメンバ上に固定する一方、その上部を図示しないブラケットなどを介して、車両前後方向に延びる左右一対の車体骨格部材である図示しないフロントサイドメンバに固定する。

なお、図１中の符号７で示すものは、車両駆動用モータ５と、その上部に配置する図示しないインバータとを接続する強電用配線である。インバータは、前記した燃料電池で発電した電力を、直流から交流に変換して車両駆動用モータ５に供給する機能を備える。

車両駆動用モータ５の車両前方上部には、燃料電池に供給する空気を圧縮する空気圧縮機を構成する空気圧縮機用モータ９を、車両駆動用モータ５の外周部に一体化するよう取付具１０を介して取り付ける。空気圧縮機用モータ９によって回転する空気圧縮機本体は、空気圧縮機用モータ９に対して図１中で紙面に直交する方向の側部に一体化して設けている。空気圧縮機用モータ９および空気圧縮機本体からなる空気圧縮機は、車両駆動用モータ５と同様に車幅方向に軸線を有する断面ほぼ円形としている。

車両駆動用モータ５の車両前方やや上部には、車両駆動用モータ５に対して空隙１１を介して第１消音器１３を配置している。この際、第１消音器１３の車両前後方向前端部１３ａを、空気圧縮機用モータ９の車両前後方向前端部９ａより、車両前方に配置する。第１消音器１３は、空気圧縮機から吐出される空気の気流音を消音するもので、車幅方向に軸線を有する断面ほぼ円形としてあり、車体の例えば前記したサイドメンバから延出した固定部材などに固定する。

また、車両駆動用モータ５の車両前方やや下部には、他の消音器としての第２消音器１５を配置する。このとき車両駆動用モータ５の下端位置と第２消音器１５の下端位置はほぼ同一としている。

第２消音器１５は、第１消音器１３の下流に位置にして空気圧縮機から吐出される空気の気流音、例えば第１消音器１３が消音する気流音とは異なる周波数領域の気流音を消音するものであり、第１消音器１３と同様に車幅方向に軸線を有する断面ほぼ円形としている。なお、第１消音器１３の直径は、第２消音器１５の直径に対し同等か小さいものとする。

上記した第２消音器１５は、圧縮機側ブラケット１７をモータ側ブラケット１９に連結することで、車両駆動用モータ５の外周部に一体的に固定する。図２（ａ）は、圧縮機側ブラケット１７をモータ側ブラケット１９から取り外した状態を示す。

圧縮機側ブラケット１７は、第２消音器１５の下部側の外周円形部に形状を合わせるよう湾曲形成してあり、この湾曲部１７ａ上に第２消音器１５を載置した状態で適宜方法により固定し、圧縮機側ブラケット１７の後方に突出する端部１７ｂにねじ孔１７ｃを形成する。一方、モータ側ブラケット１９は、断面ほぼＬ字形状を呈し、一方の固定部１９ａを車両駆動用モータ５の下部外周面に図示しないボルトなどの締結具によって固定し、他方の固定部１９ｂにはボルト挿入孔１９ｃを形成する。

そして、図２（ｂ）に示すように、圧縮機側ブラケット１７の端部１７ｂをモータ側ブラケット１９の固定部１９ｂに前方上部から重ね合わせ、ボルト２１をボルト挿入孔１９ｃから挿入してねじ孔１７ｃに締結することで、圧縮機側ブラケット１７とモータ側ブラケット１９とを互いに連結し、これにより第２消音器１５を車両駆動用モータ５の外周部に一体的に固定する。

ここで、空気圧縮機用モータ９の車両駆動用モータ５に対する取付部構造の強度は、第２消音器１５の車両駆動用モータ５に対する同強度より高く設定している。

また、車両駆動用モータ５と第１消音器１３との間の空隙１１における上下方向のクリアランス、すなわち空隙１１における空気圧縮機用モータ９と第２消音器１５との間の寸法Ｃは、第１消音器１３の直径の２／３とし、第１消音器１３の直径より小さくしている。

モータルーム３内の車両前方側にはラジエータ２３を配置し、ラジエータ２３の車両後方側には、図示しないラジエータファンを収容するファンシュラウド２５を一体的に設け、ファンシュラウド２５の車両後方側で、かつ空気圧縮機用モータ９および第１消音器１３の車両前方にはラジエータファン用モータ２７を設置している。また、ラジエータファン用モータ２７の上下には、弱電用配線２９を配索している。

なお、上記のようにしてモータルーム３内に搭載した第１消音器１３および第２消音器１５は、車両の例えば前面衝突などによって衝撃を受けても容易に潰れない硬い構造としてあり、また第１消音器１３の車両前後方向前端部１３ａを空気圧縮機用モータ９の車両前後方向前端部９ａより車両前方に配置して大容量化しており、さらに消音器として第１，第２の二つの消音器１３，１５を設けることでさらに大容量化しており、これらによって、空気圧縮機が吐出する気流音を消音する消音器としての音振特性を高めてある。

上記した本実施形態による空気圧縮機用消音器の車両搭載構造によれば、燃料電池車両１がその前方から衝撃を受けるような車両前面衝突時には、ラジエータ２３，ファンシュラウド２５およびラジエータファン用モータ２７が、一体となって車両後方に後退移動する。

この際ラジエータファン用モータ２７が、その後方の第１消音器１３にまず干渉して第１消音器１３を後退させ、このとき第１消音器１３は、図３に示すように、車両駆動用モータ５に対する取付部構造の強度が、空気圧縮機用モータ９より低い第２消音器１５を下方に移動させつつ、空隙１１に入り込む。

このとき、互いに干渉する空気圧縮機用モータ９，第１，第２各消音器１３，１５および車両駆動用モータ５は、いずれも車幅方向を軸線とする断面ほぼ円形とし、かつ第２消音器１５の車両駆動用モータ５に対する取付構造の強度を、空気圧縮機用モータ９の同強度より低く設定しているので、第１消音器１３が後退する際に、第２消音器１５を下方に移動させつつ空隙１１に入り込む動作が容易となる。

第２消音器１５が下方に移動する際には、モータ側ブラケット１９の固定部１９ａ，１９ｂ相互間の屈曲部１９ｃがさらに屈曲した状態となり、この状態で、第２消音器１５の下端位置は、車両駆動用モータ５の下端位置Ｈより下方に突出する。すなわち、他の消音器である第２消音器１５の車両駆動用モータ５に対する取付部構造を、車両が前方から衝撃を受け、第１消音器１３が車両後方に移動して第２消音器１５が同後方に押されたときに変形可能となるよう設定している。

なお、上記した第２消音器１５の下方への突出量Ｔは、第１消音器１３が、その直径の２／３の上下寸法Ｃを備える空隙１１に入り込んでいることから、第１消音器１３の直径の約１／３となる。

上記した第１消音器１３は、空隙１１に入り込む前に、潰れて縦長形状とならないように硬い構造としてあるが、多少は潰れても、空隙１１内に入り込めば問題なく、そのときには第２消音器１５の下方への突出量Ｔは、上記とは異なるものとなる。

車両の前面衝突時には、第２消音器１５が図３にように下方に移動してモータルーム３内の部品のうち最初に路面に干渉し、第２消音器１５の車両前後方向前方の領域３１付近に存在する弱電用配線２９や他の図示しない強電用配線などの部品の路面との接触を回避することができる。このため、第２消音器１５の車両前方の保護領域３１に弱電用配線や強電用配線などの部品をより多く配置することが可能となる。
上記図３のように、第１消音器１３が空隙１１に入り込んだ状態では、ラジエータファン用モータ２７は、モータルーム３内の硬物部品である空気圧縮機用モータ９に干渉し、この状態で後退移動が停止する。このとき、空気圧縮機用モータ９の車両前後方向前端部９ａと第１消音器１３の車両前後方向前端部１３ａとは、車両前後方向位置がほぼ一致している。

このように、車両前面衝突時には、第１消音器１３を空気圧縮機用モータ９より前方に配置して大容量化しても、ラジエータファン用モータ２７が、第１消音器１３を空隙１１に押し込みつつ後退させて、空気圧縮機用モータ９に干渉するまで後退移動するので、この移動に伴う車体の潰れスペースを確保することができ、車体が充分潰れ変形して前面衝突時の衝撃を吸収することができる。

以上より、第１消音器１３は、前方から衝撃を受けた際に、その後方の空隙１１に、第２消音器１５を下方に移動させつつ入り込むので、潰れやすい構造とする必要はなく、また車両前後方向前端部１３ａを空気圧縮機用モータ９の同前端部９ａより車両前方に配置して大容量化することもでき、さらに第２消音器１５を追加して設けることでも大容量化でき、したがって前方からの衝撃を吸収するための車体の潰れスペースを確保しつつ、空気圧縮機が吐出する空気の気流を消音する消音器としての音振特性を向上させることができる。

また、空隙１１の上下寸法Ｃを、第１消音器１３の直径の２／３としているが、これは、上記した車体の潰れスペースの確保と、第１消音器１３を硬い構造として音振特性を向上させることとを両立させる際のバランス設計を最適化する際に決定される、第１消音器１３の強度および、第１消音器１３の車両駆動用モータ５に対する取付部構造の強度が関係している。

また、ラジエータファン用モータ２７は、車両後方に凸形状であるため、図３に示す車両の前面衝突後においても、その車両上下位置に、ファンシュラウド２５と第１消音器１３あるいは空気圧縮機用モータ９との間に車両前後方向のスペースを確保でき、したがってこのスペースに配置している弱電用配線２９や他の図示しない強電用配線を保護することが可能となる。

なお、第２消音器１５に代えて、エアコン用の冷媒圧縮機から吐出される冷媒の気流音を消音する消音器を用いてもよい。

また、上記実施形態では、第１消音器１３が空隙１１に入り込む際に、第２消音器１５のみ下方に移動させているが、空気圧縮機用モータ９のみを上方に移動させる構造としてもよく、第２消音器１５を下方に移動させるとともに、空気圧縮機用モータ９を上方に移動させる構造としてもよい。

本発明の一実施形態に係わる空気圧縮機用消音器の車両搭載構造を示すもので、燃料電池車両のモータルーム内の構造を簡略化して示す側面図である。 （ａ）は、圧縮機側ブラケットをモータ側ブラケットから取り外した状態を示す説明図、（ｂ）は、取付後の説明図である。 前面衝突時の燃料電池車両のモータルーム内の構造を簡略化して示す側面図である。

符号の説明

５ 車両駆動用モータ
９ 空気圧縮機用モータ（空気圧縮機）
９ａ 空気圧縮機用モータの車両前後方向前端部
１１ 車両駆動用モータと第１消音器との間の空隙
１３ 第１消音器（消音器）
１３ａ 第１消音器の車両前後方向前端部
１５ 第２消音器（他の消音器）
２７ ラジエータファン用モータ
Ｃ 空隙における空気圧縮機用モータと第２消音器との間の寸法

Claims (5)

1. 燃料電池と、この燃料電池が発電する電力によって駆動する車両駆動用モータと、前記燃料電池に供給する空気を圧縮する空気圧縮機と、この空気圧縮機から吐出される空気の気流音を消音する消音器とを、それぞれ車両に搭載した空気圧縮機用消音器の車両搭載構造において、前記空気圧縮機および前記消音器を、車幅方向に軸線を有する断面ほぼ円形とし、前記消音器を、前記車両駆動用モータに対して空隙を介して車両前方に配置するとともに、前記空気圧縮機を、前記車両駆動用モータの車両前方でかつ前記消音器に対して車両の上方と下方とのいずれか一方に配置し、前記車両駆動用モータの車両前方でかつ前記消音器に対して車両の上方と下方とのいずれか他方には、車幅方向に軸線を有する断面ほぼ円形となる他の消音器を配置し、前記空隙における前記空気圧縮機と前記他の消音器との間の寸法を、前記消音器の直径より小さくするとともに、前記消音器の車両前後方向前端部を、前記空気圧縮機の車両前後方向前端部より、車両前方に配置したことを特徴とする空気圧縮機用消音器の車両搭載構造。
2. 前記車両駆動用モータを、車幅方向に軸線を有する断面ほぼ円形とし、この車両駆動用モータに、前記空気圧縮機および前記他の消音器を取り付けたことを特徴とする請求項１に記載の空気圧縮機用消音器の車両搭載構造。
3. 前記消音器および前記空気圧縮機の車両前方には、ラジエータファン用モータを配置したことを特徴とする請求項１または２に記載の空気圧縮機用消音器の車両搭載構造。
4. 前記他の消音器を、前記車両駆動用モータの車両前方でかつ前記消音器に対して車両の下方に配置するとともに、前記他の消音器の前記車両駆動用モータに対する取付部構造を、車両が前方から衝撃を受け、前記消音器が車両後方に移動して前記他の消音器が同後方に押されたときに変形可能となるよう設定したことを特徴とする請求項２に記載の空気圧縮機用消音器の車両搭載構造。
5. 燃料電池と、この燃料電池が発電する電力によって駆動する車両駆動用モータと、前記燃料電池に供給する空気を圧縮する空気圧縮機と、この空気圧縮機から吐出される空気の気流音を消音する消音器とを、それぞれ車両に搭載した空気圧縮機用消音器の車両搭載構造において、前記空気圧縮機および前記消音器を、車幅方向に軸線を有する断面ほぼ円形とし、前記消音器を、前記車両駆動用モータに対して空隙を介して車両前方に配置するとともに、前記空気圧縮機を、前記車両駆動用モータの車両前方でかつ前記消音器に対して車両の上方と下方とのいずれか一方に配置し、前記車両駆動用モータの車両前方でかつ前記消音器に対して車両の上方と下方とのいずれか他方には、車幅方向に軸線を有する断面ほぼ円形となる他の消音器を配置し、前記空隙における前記空気圧縮機と前記他の消音器との間の寸法を、前記消音器の直径より小さくするとともに、前記消音器の車両前後方向前端部を、前記空気圧縮機の車両前後方向前端部より、車両前方に配置し、前記車両が前方から衝撃を受けたときに、前記消音器が、その後方の前記空隙に入り込みつつ、前記空気圧縮機と前記他の消音器との少なくともいずれか一方を、これら相互の間隔が広がる方向に移動させることを特徴とする空気圧縮機用消音器の車両搭載構造。

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