JP2010221723A - 燃料電池車の車体構造 - Google Patents

Abstract

【課題】車両正面が障害物に接触（衝突）したときに、変形してくる車体側とスタックとの干渉を抑制し、車幅の小さい小型車でも大きなスタックを搭載した燃料電池車の車体構造を提供する。
【解決手段】燃料電池車１１の車体構造１２では、水素と酸素で電気を発生させるスタック１６はフレーム枠体に収納された状態でセンタトンネル１５内に配置されている。センタトンネル１５は、運転席座席１３と助手席座席１４との間に設けられている中央部の幅に比べ、幅が運転席座席１３及び助手席座席１４より前方で拡幅し、フレーム枠体は、センタトンネル１５に沿っている。
【選択図】図２

Description

本発明は、燃料の水素と酸素によって電気を発生させるスタックをセンタトンネル内に搭載しながら、車幅をより一層小型とした燃料電池車の車体構造に関するものである。

燃料電池車の車体構造には、燃料の水素と酸素で電気を発生させる燃料電池スタックをセンタトンネル内に配置することで車室外に搭載し、且つ、運転席座席と助手席座席との間に燃料電池スタックを配置することで、車両正面に入力されることも考えられる衝撃から燃料電池スタックを保護しているものがある（例えば、特許文献１（図６、図７）参照）。

しかし、従来技術（特許文献１）では、燃料電池スタックを保護するには、燃料電池スタックを運転席座席と助手席座席の間に配置する必要があり、結果的に、燃料電池車の車幅の制約が大きくなり、より小型の燃料電池スタック（以降、スタックと呼称する。）を搭載するのは困難であるという問題があった。

特開２００７−１５５９０号公報

本発明は、車両正面に荷重（衝撃）が入力されたときに、変形してくる車体側とスタックとの干渉を抑制し、車幅の小さい小型車でも大きなスタックを搭載し、スタックを搭載したフレーム枠体に生じる衝撃を吸収する燃料電池車の車体構造を提供することを課題とする。

上記の課題を解決するために、請求項１に係る発明は、運転席座席と助手席座席の間に設けられたセンタトンネル内に水素と酸素で電気を発生させるスタックを配置した燃料電池車の車体構造において、スタックは、車両前方へ向けたエンドパネルを有するフレーム枠体に収納された状態でセンタトンネル内に配置されているとともに、運転席座席及び助手席座席より前側に配置されていることを特徴とする。

請求項２に係る発明では、センタトンネルは、運転席座席と助手席座席との間に設けられている中央部の幅に比べ、幅が運転席座席及び助手席座席より前方で拡幅し、フレーム枠体は、センタトンネルに沿っていることを特徴とする。

請求項３に係る発明では、運転席座席及び助手席座席は、それぞれ車両前後に移動させるスライド装置を有し、センタトンネルは、運転席座席及び助手席座席の前進限位置より前で拡幅していることを特徴とする。

請求項４に係る発明では、センタトンネルは、運転席座席及び助手席座席に対向しているダッシュボードロアに連なるトンネル前口部を、ダッシュボードロアの延長部で封じていることを特徴とする。

請求項１に係る発明では、スタックは、車両前方へ向けたエンドパネルを有するフレーム枠体に収納された状態でセンタトンネル内に配置されているとともに、運転席座席及び助手席座席より前側に配置されているので、車両正面が障害物に接触（衝突）して、車両正面の後に配置されて前輪を駆動する電動モータやその他の装置がセンタトンネルへ向かって後退した場合、スタックとの間を仕切るエンドパネルに荷重が伝達されるため、フレーム枠体は、変形せずにスタックを収納したまま車両後方へ移動する。従って、変形してくる車体側とスタックとの干渉を抑制することができる。

請求項２に係る発明では、センタトンネルは、運転席座席と助手席座席との間に設けられている中央部の幅に比べ、幅が運転席座席及び助手席座席より前方で拡幅し、フレーム枠体は、センタトンネルに沿っているので、車幅の小さい小型車でも、前方の拡幅によって大きなスタックを搭載することができる。

また、正面衝突の荷重（衝撃）を伝達されたフレーム枠体が車両後方へ後退を始めると、フレーム枠体に含まれセンタトンネルに沿って幅を変化させている第１枠幅変化部がセンタトンネルの幅が変化している部位を押し広げつつ後退する。従って、フレーム枠体に生じる衝撃を吸収することができる。

請求項３に係る発明では、運転席座席及び助手席座席は、それぞれ車両前後に移動させるスライド装置を有し、センタトンネルは、運転席座席及び助手席座席の前進限位置より前で拡幅しているので、センタトンネルを拡幅させても、運転席座席及び助手席座席をスライドさせることができる。

請求項４に係る発明では、センタトンネルは、運転席座席及び助手席座席に対向しているダッシュボードロアに連なるトンネル前口部を、ダッシュボードロアの延長部で封じているので、車体剛性等の理由でセンタトンネルのトンネル前口部を閉じる専用の部材を造る必要がなく、燃料電池車の車体構造は容易になるという利点がある。
つまり、燃料電池車の生産コストを削減することができる。

本発明の実施例に係る燃料電池車の車体構造の概要を示す側面図である。 本発明の実施例に係る燃料電池車の車体構造の概要を示す平面図である。 実施例に係る燃料電池車の車体構造が備えるセンタトンネル及びダッシュボードパネルの斜視図である。 実施例に係る燃料電池車の車体構造が備えるフレーム枠体と中央サブフレームとの関係を示す平面図である。 実施例に係る燃料電池車の車体構造が備えるフレーム枠体の斜視図である。 実施例に係る燃料電池車の車体構造のスタックへの干渉を抑制する機構を説明する模式図である。

以下、本発明の実施の形態について、実施例で詳細に説明する。

実施例に係る燃料電池車１１の車体構造１２は、図１、図２に示すように、運転席座席１３と助手席座席１４の間に設けられたセンタトンネル１５内に水素と酸素で電気を発生させるスタック１６を、運転席座席１３と助手席座席１４より前に配置し、車幅の小型化を図っている。以降で具体的に説明していく。

燃料電池車１１は、車室２１と、車室２１の床をなすアンダボデー２２と、アンダボデー２２に固定した運転席座席１３と、助手席座席１４と、アンダボデー２２の後部に配置している水素用高圧タンク２３と、アンダボデー２２に下方から取付けられている中央サブフレーム２４と、フロントボデー２６と、フロントボデー２６のフロントサイドフレーム２７に下方から取付けられている前サブフレーム２８と、フロントボデー２６との隔壁をなしアンダボデー２２に含まれるダッシュボードパネル３１と、サイドボデー３２と、前輪３３、前輪３３を操舵する操舵装置３４と、を備える。

燃料電池車１１はまた、フロントボデー２６内に配置され冷却系に含まれる熱交換器３６と、フロントボデー２６内で前輪３３とダッシュボードパネル３１との間に配置されている前輪３３駆動用の電動モータ３７と、電動モータ３７とダッシュボードパネル３１との間に配置され操舵装置３４に含まれるステアリングギヤボックス３８と、を備え、ステアリングギヤボックス３８や電動モータ３７を前サブフレーム２８に載置し、スタック１６やスタック補助装置４１を中央サブフレーム２４に載置して、燃料電池車１１の車体構造１２を含んでいる。

次に、燃料電池車１１の車体構造１２を主体に説明する。
燃料電池車１１の車体構造１２は、図１〜図５に示しているように、運転席座席１３と助手席座席１４の間に設けられたセンタトンネル１５内に水素と酸素で電気を発生させるスタック１６を配置し、スタック１６は、車両前方へ向けたエンドパネル４４を有するフレーム枠体４５に収納された状態でセンタトンネル１５内に配置されているとともに、運転席座席１３及び助手席座席１４より前側に配置されている。

センタトンネル１５は、運転席座席１３と助手席座席１４との間に設けられている中央部（幅狭部４７）の幅に比べ、幅が運転席座席１３及び助手席座席１４より前方で拡幅した幅広部４８を形成し、フレーム枠体４５は、センタトンネル１５に沿っている。
センタトンネル１５はまた、アンダボデー２２のフロアパネル５１（図３）に連なる幅広部４８と、トンネル幅変化部５２と、幅狭部４７と、を備えている。

運転席座席１３及び助手席座席１４はそれぞれ車両前後に移動させるスライド装置５４を有し、センタトンネル１５は、運転席座席１３及び助手席座席１４の前進限位置Ｅより前で拡幅している。
言い換えると、幅広部４８は運転席座席１３及び助手席座席１４の前進限位置Ｅより前で拡幅している。

センタトンネル１５は、運転席座席１３及び助手席座席１４に対向しているダッシュボードロア５５に連なるトンネル前口部５６を、ダッシュボードロア５５の延長部５７（図３）で封じている。

運転席座席１３は、アンダボデー２２に取付けられたスライド装置５４で前に前進限位置Ｅまで移動させることができる。
スライド装置５４は既存の構成であり、操作、機構については省略する。
助手席座席１４は運転席座席１３とほぼ同様で、前進限位置Ｅまで移動させることができる。

センタトンネル１５は、前述したが、図２、図３に示すように、アンダボデー２２のフロアパネル５１に連なり且つ、ダッシュボードパネル３１のダッシュボードロア５５に幅広部４８の前縁をなすトンネル前口部５６を接合している。ダッシュボードロア５５は、センタトンネル１５が位置する中央にアーチ状の切り欠いた部位がないもので、つまり、中央に一体に延長部５７が形成されてトンネル前口部５６を封じている。

幅広部４８は、車幅方向を幅としたときに、フレーム枠体４５の幅より大きく、フレーム枠体４５との間に所望の小さな隙間を設けている。

幅狭部４７は、幅広部４８の幅に比べ、幅を小さくして、運転席座席１３と助手席座席１４の間に形成され、且つ、後席６４の直前まで延びている。
トンネル幅変化部５２は、前進限位置Ｅの運転席座席１３と助手席座席１４の角部に沿って形成されているとともに、スタック１６の長手方向に対して傾斜角α（図２）で漸減させている。逆に表現すると、幅狭部４７に対し、傾斜角α（図２）で漸増させている。

フレーム枠体４５は、図５に示したベースフレーム６６が井桁状に形成され、ベースフレーム６６の前部６７にスタック１６の角に沿って第１枠本体６８が形成され、ベースフレーム６６の後部７１にスタック補助装置４１に近接させて第２枠本体７２が形成され、第１枠本体６８にエンドパネル４４が設けられている。

第２枠本体７２は、第１枠本体６８の幅に比べ幅が狭く、第１枠本体６８に第１枠幅変化部７４を介して接合し、ベースフレーム６６には第２枠幅変化部７５を介して接合している。

エンドパネル４４は、ダッシュボードロア５５の近傍に配置されているとともに、スタック１６の正面近傍に設けられ、スタック１６の正面７７より大きい板である。すなわち、スタック１６の正面７７とダッシュボードロア５５との間を仕切る板で、強度を高めた。

次に、本発明の実施例に係る燃料電池車１１の車体構造１２の作用を主に図６で説明する。
燃料電池車１１では、車両正面が障害物Ｓに接触（衝突）して、ダッシュボードパネル３１が変形すると、ダッシュボードパネル３１はフレーム枠体４５に衝撃を入力し、入力されたフレーム枠体４５は形状を保ったまま車両後方へ矢印ａ１のように移動するので、ダッシュボードパネル３１とスタック１６との干渉や、フレーム枠体４５とスタック１６との干渉を抑制することができる。

具体的には、車両正面に荷重が入力され、フロントボデー２６が変形し始めると、フロントボデー２６のフロントサイドフレーム２７に支持している前サブフレーム２８が変形することで衝撃を吸収しつつ、載せている電動モータ３７やステアリングギヤボックス３８などフロントボデー２６内の装置とともに前サブフレーム２８が矢印ａ２のように車両後方へ向かって後退する。そして、電動モータ３７などの装置類がダッシュボードパネル３１（ダッシュボードロア５５を含む）に達して、ダッシュボードパネル３１（ダッシュボードロア５５を含む）を車室２１内方へ向け変形させると、ダッシュボードパネル３１（ダッシュボードロア５５を含む）はフレーム枠体４５に荷重を入力する。つまり、フレーム枠体４５を押す。フレーム枠体４５はエンドパネル４４でダッシュボードパネル３１（ダッシュボードロア５５を含む）を受けるので、ダッシュボードパネル３１とスタック１６とは干渉しない。続けて、フレーム枠体４５は形状を保持した状態でセンタトンネル１５内を車両後方へ向かって移動し始める。従って、スタック１６との干渉を抑制することができる。

尚、本発明の燃料電池車の車体構造は、実施の形態では燃料電池車に採用されているが、燃料電池車以外にも採用可能である。

本発明の燃料電池車の車体構造は、小型の燃料電池車に好適である。

１１…燃料電池車、１２…燃料電池車の車体構造、１３…運転席座席、１４…助手席座席、１５…センタトンネル、１６…スタック、４４…エンドパネル、４５…フレーム枠体、４７…中央部（幅狭部）、４８…幅広部、５４…スライド装置、５５…ダッシュボードロア、５６…トンネル前口部、５７…延長部、Ｅ…前進限位置。

Claims (4)

1. 運転席座席と助手席座席の間に設けられたセンタトンネル内に水素と酸素で電気を発生させるスタックを配置した燃料電池車の車体構造において、
   前記スタックは、車両前方へ向けたエンドパネルを有するフレーム枠体に収納された状態で前記センタトンネル内に配置されているとともに、前記運転席座席及び前記助手席座席より前側に配置されていることを特徴とする燃料電池車の車体構造。
2. 前記センタトンネルは、前記運転席座席と前記助手席座席との間に設けられている中央部の幅に比べ、幅が前記運転席座席及び前記助手席座席より前方で拡幅し、
   前記フレーム枠体は、前記センタトンネルに沿っていることを特徴とする請求項１記載の燃料電池車の車体構造。
3. 前記運転席座席及び前記助手席座席は、それぞれ車両前後に移動させるスライド装置を有し、
   前記センタトンネルは、前記運転席座席及び前記助手席座席の前進限位置より前で拡幅していることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の燃料電池車の車体構造。
4. 前記センタトンネルは、前記運転席座席及び前記助手席座席に対向しているダッシュボードロアに連なるトンネル前口部を、前記ダッシュボードロアの延長部で封じていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃料電池車の車体構造。

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