JP2011226608A - タンク取付構造 - Google Patents

Abstract

【課題】ガスタンクの長軸方向の変形を十分に吸収しつつ簡易に当該ガスタンクを取り付けでき得るタンク取付構造を提供する。
【解決手段】略円筒形状のガスタンクを車両内に取り付けるタンク取付構造は、ガスタンクの長軸方向の両端を支持する一対の支持ユニットを備えている。ガスタンク後端１００ｂを支持する後側支持ユニット１４は、ガスタンク後端１００ｂに螺合締結されるボルト３０と、車両内の固定部材に連結される後側ブラケット１８、後側ブラケット１８の先端に設けられた略円筒形の保持部２０に挿通されるとともにボルト３０によりタンク後端１００ｂに固定されるブッシュ２２、ブッシュ２２と保持部２０との間に介在してボルト３０の長軸方向への移動を吸収する弾性管体２４を備えている。
【選択図】図２Ａ

Description

本発明は、略円筒形状のガスタンクを車両内に取り付けるタンク取付構造に関する。

従来から、天然ガス等の気体燃料を内燃機関に供給する車両が知られている。また、近年、水素ガスなどの気体燃料を燃料電池に供給して、その電池で発電した電力により走行する車両も知られている。これら車両においては、気体燃料を高圧状態で収容するガスタンクを搭載する必要がある。

ここで、車両に搭載されるガスタンクは、多くの場合、略円筒形である。この略円筒形のガスタンクを車両内に安定して取り付けるための技術が従来から多数提案されている。例えば、特許文献１，２には、ガスタンクの周面に複数のバンドを巻回し、当該バンドを車両内の固定部材に締結することでガスタンクを車両内に取り付ける技術が開示されている。

また、特許文献３には、ガスタンクに接しつつ軸方向に延びる複数対の保持部材でガスタンクを挟み込むようにして保持し、当該保持部材の両端を固定部材に締結することでガスタンクを固定する技術が開示されている。また、特許文献４には、ガスタンクの軸方向両端を支持する支持装置であって、ガスタンクのうち首部を有さない側の端部を弾性部材を介して軸方向に支持する支持装置が開示されている。

特開２００３−２９１６６６号公報 特開２００５−１１４０２２号公報 特開２００９−２１４７８２号公報 特開２００４−２５７４１３号公報

こうした従来技術は、それなりの利点もあるものの、ガスタンクの長軸方向の変形を十分に吸収できないという問題があった。すなわち、ガスタンクは、燃料ガスの充填・放出により、膨張・収縮、すなわち変形することが知られている。こうした変形を吸収する形態でガスタンクを取り付けないと、ガスタンクや取付器具に過大な負荷がかり、部品寿命低下などの問題を招く。しかし、従来の取付構造では、ガスタンクの径方向の変形はある程度吸収できても、長軸方向の変形は十分に吸収できなかった。

また、特許文献１，２のように、バンドを用いる取付構造では、車両搭載時の位置決めが困難であったり、タンクが回転したりするといった問題もあった。また、特許文献３，４のようにガスタンクの両端を支持する従来の取付構造では、構成が複雑になりがち、コストが高くなるという問題もあった。

そこで、本実施形態では、ガスタンクの長軸方向の変形を十分に吸収しつつ簡易に当該ガスタンクを取り付けでき得るタンク取付構造を提供することを目的とする。

本発明のタンク取付構造は、略円筒形状のガスタンクを車両内に取り付けるタンク取付構造であって、前記ガスタンクの長軸方向の両端を支持する一対の支持ユニットであって、それぞれが前記ガスタンクの長軸方向端部と前記車両内の固定部材とを連結する一対の支持ユニットを備えており、前記一対の支持ユニットのうち少なくとも一方は、前記ガスタンクの端部に取り付けられ、当該ガスタンクの膨張または縮小に伴い、当該ガスタンクの端部とともに長軸方向に進退するタンク側部材と、前記固定部材に取り付けられるとともに、前記タンク側部材を長軸方向に進退可能に保持する保持側部材と、を備えることを特徴とする。

好適な態様では、前記タンク側部材は、前記ガスタンクの端部から長軸方向に突出した状態で、前記ガスタンクの端部に螺合締結されるボルトであり、前記保持側部材は、前記固定部材に連結されたブラケットであって、前記固定部材との反対側端部に前記ボルトの外周囲に配置された保持部を備えるブラケットと、前記ボルトが挿通され、当該ボルトにより前記ガスタンクの端部に固定されるブッシュであって、前記保持部の内部に組みつけられるブッシュと、前記保持部とブッシュとの間に配されて、前記ブッシュの外周面および前記保持体の内周面に密着する弾性体であって、当該ガスタンクの膨張または縮小に伴う前記ブッシュの保持部に対する長軸方向への移動を弾性変形することにより吸収する弾性体と、を備える。この場合、前記ガスタンクに負荷がかかっていないノミナル状態において、前記弾性体のタンク側端部と前記ガスタンクの端部との距離は、前記ガスタンクの端部の長軸方向への変位量以上である、ことが望ましい。

他の好適な態様では、前記タンク側部材は、前記ガスタンクの端部から長軸方向に突出した状態で、前記ガスタンクの端部に螺合締結されるボルトであり、前記保持側部材は、前記固定部材に連結されたブラケットであって、前記固定部材との反対側端部に前記ボルトが挿通される保持部が配されたブラケットである。

本発明によれば、比較的簡易な構成でありながらガスタンクの長軸方向の変形を十分に吸収できる。また、本発明によれば、ガスタンクの回転を防止でき、簡易にガスタンクの位置決めができる。

本発明の実施形態であるタンク取付構造の概略構成図である。 ノミナル状態におけるガスタンク後端周辺の概略断面図である。 膨張状態におけるガスタンク後端周辺の概略断面図である。 第二実施形態を示す図面であり、ノミナル状態におけるガスタンク後端周辺の概略断面図である。 第二実施形態を示す図面であり、膨張状態におけるガスタンク後端周辺の概略断面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態であるタンク取付構造１０の概略構成図である。このタンク取付構造１０は、略円筒形のガスタンク１００を車両内に取り付けるための構造である。

はじめに、このタンク取付構造１０について説明する前に、当該タンク取付構造１０が取り付け対象とするガスタンク１００について簡単に説明する。ガスタンク１００は、水素ガスや天然ガスといった車両の燃料として用いられる燃料ガスを高圧状態で収容するタンクである。このガスタンク１００は、充填された燃料ガスの圧力を均等に受けるために、通常、略円筒形、より正確には、円筒の両端に略半球が接続された略繭形となっている。ガスタンク１００の長軸方向の一端１００ａ（以下「前端１００ａ」という）には、当該ガスタンク１００からの燃料ガスの流出を制御するバルブ１０２が設けられている。このバルブ１０２には、さらに、燃料電池や内燃機関に燃料ガスを供給する燃料配管（図示せず）が接続されている。ガスタンク１００の長軸方向の他端１００ｂ（以下「後端１００ｂ」という）は、半球面で閉塞されている。

本実施形態のタンク取付構造１０は、かかるガスタンク１００を車両内の固定部材（例えばフレームやフレームに固着された部材など）に取り付けるための構造である。本実施形態では、このガスタンク前端１００ａおよび後端１００ｂの両方を支持して固定する両端支持形式となっている。すなわち、本実施形態のタンク取付構造１０は、ガスタンク前端１００ａを支持する前側支持ユニット１２と、ガスタンク後端１００ｂを支持する後側支持ユニット１４と、を備えている。

このように、ガスタンク１００の胴部ではなく、両端１００ａ，１００ｂを支持することにより、ガスタンク１００の転動を容易に防止できる。すなわち、従来のタンク取付構造の中には、略円筒形のガスタンクの胴部にバンドを巻きつけ、このバンドを固定部材に固定するものがある。かかる構成の場合、固定時に、ガスタンクがバンドに対して転動してしまい、搭載時の位置決めが困難という問題があった。一方、本実施形態のように、二つの支持ユニット１２，１４によりガスタンク１００の両端１００ａ，１００ｂを支持する構成とした場合、ガスタンク１００の転動を効果的に防止することができ、搭載時の位置決めが容易となる。

次に、前側支持ユニット１２について、説明する。前側支持ユニット１２は、ガスタンク前端１００ａを支持するもので、具体的には、前側ブラケット１６のみで構成される。前側ブラケット１６は、固定部材とガスタンク前端１００ａとを連結し、当該前端１００ａを支持する金具である。この前側ブラケット１６で支持されることにより、固定部材に対するガスタンク前端１００ａの位置が固定されることになる。換言すれば、本取付構造１０によれば、ガスタンク前端１００ａの位置は不変となっている。なお、前側支持ユニット１２（前側ブラケット１６）は、公知の技術で構成できるため、その具体的構成についての詳説は省略する。

次に、図２Ａを参照して後側支持ユニット１４について説明する。図２Ａは、ノミナル状態におけるガスタンク後端１００ｂ周辺の概略断面図である。なお、ここで、ノミナル状態とは、ガスタンク１００の内圧が気圧前後で、ガスタンク１００に負荷がかかっておらず、膨張変形していない状態を指す。

後側支持ユニット１４は、ガスタンク後端１００ｂを支持するもので、タンク側部材と、保持側部材と、に大別される。タンク側部材は、ガスタンク１００端部に取り付けられる部材で、具体的には、ガスタンク端部に螺合締結されるボルト３０からなる。ボルト３０は、少なくとも、その先端に雄ネジが形成され、ガスタンク１００を支える程度の強度があるボルトであればよく、市販の汎用品を流用することができる。このボルト３０は、後述する保持側部材のブッシュ２２に挿通したうえで、ガスタンク後端１００ｂに螺合締結される。そして、このボルト３０の頭部とガスタンク後端１００ｂとでブッシュ２２を挟持するようにボルト３０を締め付けることでブッシュ２２がガスタンク１００に連結される。また、このようにボルト３０をガスタンク後端１００ｂに螺合締結することにより、ガスタンク１００膨張・縮小に伴うガスタンク後端１００ｂの長軸方向への変位に連動して、このボルト３０も長軸方向に進退するようになっている。なお、当然ながら、ボルト３０とガスタンク後端１００ｂとの締結部分周辺には、ガス流出を防止するための構造が設けられている。

保持側部材は、固定部材に連結されるとともに、ボルト３０を進退自在に支持する部材である。この保持側部材は、具体的には、後側ブラケット１８、弾性管体２４、および、ブッシュ２２から構成されている。後側ブラケット１８は、固定部材に連結された金具で、固定部材とは反対側の端部には、ボルト３０の外周囲を覆う円筒形の保持部２０が設けられている。この保持部２０の内部には、ブッシュ２２が挿通されており、当該ブッシュ２２と保持部２０との間隙には、弾性管体２４が圧入されている。

ブッシュ２２は、ボルト３０の外径より僅かに大きい内径を有した金属製の管体で、市販の汎用品を流用することができる。このブッシュ２２は、保持部２０の内部に組みつけられており、ボルト３０によりガスタンク後端１００ｂに固定される。弾性管体２４は、ゴムなどの弾性材料からなり、その内周面はブッシュ２２の外周面に、外周面は保持部２０の内周面に、それぞれ密着している。また、この弾性管体２４は、ガスタンク１００の膨張・縮小に応じて進退するボルト３０の動きを吸収するべく、変形できるようになっている。なお、この弾性管体２４、ブッシュ２２、および、後側ブラケット１８は、互いに組みつけられた一つの組部品として構成されている。

図２Ａから明らかなとおり、ブッシュ２２は、非変形状態の弾性管体２４よりも長く、その前端および後端が弾性管体２４から突出して露出している。また、弾性管体２４は、保持部２０よりも長く、その前端および後端が保持部２０から露出している。したがって、弾性管体２４が非変形状態の場合、ブッシュ２２の先端をガスタンク後端１００ｂに接触させたとしても、当該弾性管体２４の前端とガスタンク後端１００ｂとの間には適度な距離が生じるようになっている。ここで適度な距離とは、ガスの充填・放出に伴うガスタンク後端１００ｂの長軸方向への変位量以上を意味している。

かかる構成の後側支持ユニット１４で、ガスタンク１００を固定支持する場合には、まず、後側ブラケット１８に組み込まれたブッシュ２２の内部にボルト３０を挿通する。そして、その状態で、当該ボルト３０をガスタンク後端１００ｂに螺合し、ブッシュ２２の先端がガスタンク後端１００ｂに接するまで締め付ける。これにより、ブッシュ２２がガスタンク１００に固定されることになる。ブッシュ２２がガスタンク１００に固定されれば、最後に、後側ブラケット１８を、固定部材に締結する。以上で、ガスタンク後端１００ｂが、後側支持ユニット１４により支持されることになる。

かかる取付構造１０で支持された場合の動作について図２Ａ、図２Ｂを参照して説明する。既述したとおり、図２Ａは、ノミナル状態におけるガスタンク１００周辺の概略断面図である。また、図２Ｂは、ガスタンク１００にガスが充填されて、内圧が高まり、ガスタンク１００が膨張した膨張時におけるガスタンク後端１００ｂ周辺の概略断面図である。

図２Ａに示すように、ノミナル状態においては、弾性管体２４は、変形することなく、規定の形状を保っている。一方、図２Ｂのようにガスタンク１００が膨張した場合を考える。この場合、ガスタンク前端１００ａは、前側支持ユニット１２により位置不変に支持されているため、ノミナル状態と同様の位置で静止している。一方、ガスタンク後端１００ｂは、ガスタンク１００の膨張に伴い、長軸方向に変位する。この変位に伴い、当該後端に螺合締結されていたボルト３０および当該ボルト３０によりガスタンク後端１００ｂに取り付けられたブッシュ２２も、長軸方向に移動することになる。一方で、後側ブラケット１８は、固定部材に取り付けられているため、ノミナル状態のときと同じ位置で静止している。このとき、弾性管体２４の外周面は、静止する後側ブラケット１８と密着している関係上、その位置で静止しようとする。一方で、弾性管体２４の内周面は、移動するブッシュ２２と密着している関係上、ブッシュ２２とともに長軸方向に移動しようとする。その結果、弾性管体２４は、図２Ｂのように変形することになる。そして、この弾性管体２４の変形により、ガスタンク後端１００ｂの変位が吸収され、ガスタンク１００膨張時であっても、安定してガスタンク１００が保持されることになる。

その後、ガスの放出に伴い、ガスタンク１００が縮小したとする。この場合、ガスタンク前端１００ａは、位置不変のままであるが、ガスタンク後端１００ｂ、ひいては、ボルト３０およびブッシュ２２は前側に移動する。この移動も、非変形状態に戻ろうとする弾性管体２４の変形により吸収されることになる。その結果、ガスタンク１００が縮小する場合であっても、安定してガスタンク１００が保持されることになる。

以上の説明から明らかなように、本実施形態によれば、ガスタンク１００の長軸方向の変形を吸収できるため、両端支持構成であっても、安定してガスタンク１００を保持することができる。すなわち、従来においても、ガスタンク１００の両端を支持する両端支持形式の取付構造は知られていたが、構造が複雑であったり、長軸方向の変形が吸収できなかったりといった問題があった。長軸方向の変形が吸収できない場合、取付構造やガスタンク後端１００ｂに過大な負荷がかかり、安定してガスタンク１００が保持できなかったり、部品の寿命低下などといった問題を招いていた。一方、本実施形態によれば、ガスタンク１００の長軸方向の変形を吸収できるため、各部品にかかる負荷が低減できるため、安定してガスタンク１００が保持でき、また、部品の寿命低下を防止できる。また、本実施形態のタンク取付構造１０は、汎用品のブッシュ２２や弾性管体２４、ボルト３０を用いただけのシンプルな構成であるため、簡易かつ低コストで実現することができる。また、両端支持構造であるため、ガスタンクの回転が確実に防止でき、ひいては、車両搭載時における位置決めが容易となる。

次に、第二実施形態について図３Ａ、図３Ｂを参照して説明する。図３Ａ、図３Ｂは、第二実施形態のタンク取付構造１０のうちガスタンク後端１００ｂ周辺の概略断面図であり、図３Ａはノミナル時、図３Ｂは膨張時をそれぞれ示している。

本実施形態のタンク取付構造１０も、第一実施形態と同様に、前側支持ユニット１２および後側支持ユニット１４を備えている。前側支持ユニット１２は、ガスタンク前端１００ａと固定部材とを連結する前側ブラケット１６から構成されている。前側ブラケット１６は、ガスタンク前端１００ａを支持し、当該ガスタンク前端１００ａを規定の位置に固定する。

後側支持ユニット１４は、保持側部材として機能する後側ブラケット１８と、タンク側部材として機能するボルト３０と、から構成されている。ボルト３０は、市販のボルトを流用することができ、その先端は、ガスタンク後端１００ｂに螺合締結される。そして、ガスタンク１００の膨張・縮小に伴うガスタンク後端１００ｂの長軸方向の変位により、このボルト３０も長軸方向に移動することになる。

後側ブラケット１８は、固定部材に連結される金具で、その固定部材とは反対側の端部には、ボルト３０が挿通される保持部２０が設けられている。この保持部２０は、ボルト３０の外径より僅かに大きい内径を有しており、内部に挿通されたボルト３０が当該保持部２０に対してスライドできるようになっている。なお、このスライドをよりスムーズに行うために、保持部２０の内周面にコロ（球体）を配置し、保持部２０を、いわゆる軸受のように構成してもよい。また、保持部２０の内周面に磨耗に強い特殊コーティング（例えばセラミックコーティングなど）を施してもよい。いずれにしても、その場合、ボルト３０は、その先端にのみ雄ネジが形成され、保持部２０と接触する範囲は、雄ネジが形成されていない丸棒状態であることが望ましい。

ガスタンク１００を取り付ける際には、この保持部２０にボルト３０を挿通したうえで、当該ボルト３０をガスタンク後端１００ｂに螺合締結する。そして、保持部２０の先端とガスタンク後端１００ｂとの間に、適度な距離が保たれるような位置関係で、後側ブラケット１８を固定部材に連結する。ここで、適度な距離とは、ガスタンク１００が膨張に伴うガスタンク後端１００ｂの長軸方向に変位量以上の距離を指す。

この状態において、ガスタンク１００が膨張し、ガスタンク後端１００ｂが長軸方向に変位すると、当該ガスタンク後端１００ｂに螺合締結されたボルト３０も長軸方向に移動する。一方で、後側ブラケット１８、ひいては、保持部２０は、ノミナル状態と同じ位置に静止したままとなる。したがって、ガスタンク１００膨張時、ボルト３０は、静止する保持部２０内をスライド移動することになる。その結果、後側ブラケット１８は、ボルト３０の長軸方向移動の影響を受けず、ガスタンク１００が膨張変位したとしても、当該ガスタンク１００を安定して保持し続けることができる。また、ガスの放出に伴いガスタンク１００が縮小した場合であっても、ボルト３０は、保持部２０内をスライドして前側に移動することができる。その結果、ガスタンク１００が縮小する場合であっても、安定してガスタンク１００が保持されることになる。

以上の説明から明らかなとおり、第二実施形態のタンク取付構造１０においても、ガスタンク１００の長軸方向の変形を吸収できるため、両端支持構成であっても、安定してガスタンク１００を保持することができる。また、本実施形態のタンク取付構造１０は、汎用品であるボルト３０等を用いただけのシンプルな構成であるため、簡易かつ低コストで実現することができる。さらに、ガスタンクの回転が防止できるため、車両搭載時における位置決めが容易となる。

なお、これまで説明した構成は一例であり、ガスタンク端部に取り付けられたタンク側部材と、当該タンク側部材を長軸方向に進退自在に保持する保持側部材と、を備えているのであれば、他の構成であってもよい。また、これまでの説明では、いずれも、ガスタンク後端１００ｂにのみ、長軸方向変位を吸収し得る支持ユニットを配している。しかし、ガスタンク前端１００ａ、あるいは、ガスタンク前端１００ａとガスタンク後端１００ｂの両方に、長軸方向変位を吸収し得る支持ユニットを配してもよい。

１０ タンク取付構造、１２ 前側支持ユニット、１４ 後側支持ユニット、１６ 前側ブラケット、１８ 後側ブラケット、２０ 保持部、２２ ブッシュ、２４ 弾性管体、３０ ボルト、１００ ガスタンク、１０２ バルブ。

Claims (4)

1. 略円筒形状のガスタンクを車両内に固定するタンク取付構造であって、
   前記ガスタンクの長軸方向の両端を支持する一対の支持ユニットであって、それぞれが前記ガスタンクの長軸方向端部と前記車両内の固定部材とを連結する一対の支持ユニットを備えており、
   前記一対の支持ユニットのうち少なくとも一方は、
   前記ガスタンクの端部に取り付けられ、当該ガスタンクの膨張または縮小に伴い、当該ガスタンクの端部とともに長軸方向に進退するタンク側部材と、
   前記固定部材に取り付けられるとともに、前記タンク側部材を長軸方向に進退可能に保持する保持側部材と、
   を備えることを特徴とするタンク取付構造。
2. 請求項１に記載のタンク取付構造であって、
   前記タンク側部材は、前記ガスタンクの端部から長軸方向に突出した状態で、前記ガスタンクの端部に螺合締結されるボルトであり、
   前記保持側部材は、
   前記固定部材に連結されたブラケットであって、前記固定部材との反対側端部に前記ボルトの外周囲に配置された保持部を備えるブラケットと、
   前記ボルトが挿通され、当該ボルトにより前記ガスタンクの端部に固定されるブッシュであって、前記保持部の内部に組みつけられるブッシュと、
   前記保持部と前記ブッシュとの間に配されて、前記ブッシュの外周面および前記保持体の内周面に密着する弾性体であって、当該ガスタンクの膨張または縮小に伴う前記ブッシュの保持部に対する長軸方向への移動を弾性変形することにより吸収する弾性体と、
   を備えることを特徴とするタンク取付構造。
3. 請求項２に記載のタンク取付構造であって、
   前記ガスタンクに負荷がかかっていないノミナル状態において、前記弾性体のタンク側端部と前記ガスタンクの端部との距離は、前記ガスタンクの端部の長軸方向への変位量以上である、ことを特徴とするタンク取付構造。
4. 請求項１に記載のタンク取付構造であって、
   前記タンク側部材は、前記ガスタンクの端部から長軸方向に突出した状態で、前記ガスタンクの端部に螺合締結されるボルトであり、
   前記保持側部材は、前記固定部材に連結されたブラケットであって、前記固定部材との反対側端部に前記ボルトが挿通される保持部が配されたブラケットであり、
   ことを特徴とするタンク取付構造。

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