JP2012081807A - タンク搭載構造 - Google Patents

Abstract

【課題】構造のさらなる簡素化と軽量化を可能とする。
【解決手段】タンク１の外周に巻かれて当該タンク１を支持するタンクバンド３，４と、該タンクバンド３，４に取り付けられた締結用金具５と、一対の締結用金具５を締め込む締結手段６と、締結用金具５と車両骨格部材８とを連結する部材であって締結用金具５から車両骨格部材８の連結箇所に向かって延出した連結部材７と、を備える。締結手段６は、締結用金具５のフランジ部５ａに備えられた挿通孔５ｃと連結部材７に備えられた挿通孔７ｂとに挿通されて、締結用金具５と連結部材７とを締結することが好ましい。
【選択図】図３

Description

本発明は、タンク搭載構造に関する。さらに詳述すると、本発明は、タンクを車両の骨格部材に搭載するための構造の改良に関する。

水素等の高圧ガスの貯蔵に利用されるタンク（圧力容器）を車両等に搭載する構造として、当該タンクに巻き回されたバンドに取付具を設け、該取付具をサスペンションフレームのクロスメンバーに締結するものが提案されている（例えば特許文献１参照）。

特開２００７−０３９０２０号公報

しかしながら、上述したような構造においては、さらなる簡素化、軽量化の余地がある。

そこで、本発明は、構造のさらなる簡素化と軽量化を可能とするタンク搭載構造を提供することを目的とする。

かかる課題を解決するべく本発明者は種々の検討を行った。高圧タンクは円筒形状であるため、車両搭載時の位置決めは一般に困難である。位置決め方法としては、例えば、オフラインで治具を使用して当該高圧タンクを位置決めし、その状態で着脱式フレームへバンドを用いて固定し、タンク＋フレームＡＳＳＹ（タンクとフレームからなるアッセンブリ）を構成し、該タンク＋フレームＡＳＳＹを車両へ取り付けるという方法がある。ところが、この方法では、タンクとフレームとでアッセンブリが構成されるため、質量や搭載スペースが嵩みがちである。また、フレームの位置がタンク付近である等が設置の制約となり、搭載自由度が少なくなることがある。このような実態にも着目してさらに検討した本発明者は、かかる課題の解決に結び付く新たな知見を得るに至った。

本発明はかかる知見に基づくもので、タンクの外周に巻かれて当該タンクを支持するタンクバンドと、該タンクバンドに取り付けられた締結用金具と、一対の締結用金具を締め込む締結手段と、締結用金具と車両骨格部材とを連結する部材であって締結用金具から車両骨格部材の連結箇所に向かって延出した連結部材と、を備える。

このタンク搭載構造によれば、従来のようなタンク＋フレームＡＳＳＹではなく、タンクと連結部材とからなるタンク＋連結部材ＡＳＳＹを構成することが可能であることから、従来よりも軽量で小型のアッセンブリを形成することができる。したがって、アッセンブリを車両の骨格部材に搭載するための作業が従来よりも行いやすくなる。

しかも、本発明にかかるタンク搭載構造によれば、連結部材の長さや大きさを適宜変更することにより、体格や仕様が異なる種々の車種に対応することができる。

このタンク搭載構造において、連結部材は、締結手段によって締結用金具に固着されていることが好ましい。この場合、単一の締結手段によって連結部材と締結用金具とを連結し、さらに、締結用金具を締結することができ、構造が簡素化される。

また、タンク搭載構造において、締結手段は、締結用金具のフランジ部に備えられた挿通孔と連結部材に備えられた挿通孔とに挿通されて、締結用金具と連結部材とを締結することが好ましい。この場合、締結用金具と連結部材とが相対的に枢動可能な構造とすることができるから、タンク＋タンクバンド＋連結部材をサブアッセンブリ化した後、車両に取り付ける際の自由度が高い。

また、連結部材は、対向する締結用金具間に配置されることが好ましい。

さらに、連結部材は板状の部材からなるとともに、その長手方向に平行な縁部は、当該連結部材の表面と垂直な方向へ折り曲げられていることが好ましい。折り曲げ部分が、連結部材の曲げ剛性を向上させる。

また、この場合の縁部は、車両下方へ向けて折り曲げられていることが好ましい。このタンク搭載構造によれば、連結部材の上面に水が溜まることを抑止できるので、耐久性が向上する。

また、タンクの一方側に配置された連結部材の形状が、他方側に配置された連結部材の形状と異なっていてもよい。

本発明によれば、構造のさらなる簡素化と軽量化を可能とするタンク搭載構造を提供することができる。

（Ａ）タンク搭載構造の一例を示すタンク軸方向からの図と、（Ｂ）連結部材の斜視図である。 タンク搭載構造の一例を示す斜視図である。 タンク搭載構造における締結手段等の主要部の拡大断面図である。 図３のIV-IV線における断面図である。 本発明の他の実施形態の概略を示す図である。 本発明のさらに他の実施形態の概略を示す平面図である。

以下、本発明の構成を図面に示す実施の形態の一例に基づいて詳細に説明する。

図１〜図４に本発明にかかるタンク搭載構造の実施形態を示す。以下では、燃料電池車において利用される水素燃料供給源としての高圧水素タンク（以下、高圧タンクともいう）１を挙げ、当該高圧タンク１を車両に搭載するための構造を例示しつつ説明する。

高圧タンク１は、例えば両端が略半球状である円筒形状のタンク本体１０と、当該タンク本体１０の長手方向の端部の口金（図示省略）に取り付けられた主止弁（バルブアッセンブリ）２を有する（図１参照）。特に図示はしないが、タンク本体１０は、例えば二層構造の壁層を有し、内壁層であるライナとその外側の外壁層である樹脂繊維層（補強層）としてのＦＲＰ層を有している。ＦＲＰ層は、例えばＣＦＲＰ層のみ、あるいは該ＣＦＲＰ層およびＧＦＲＰ層によって形成されている。

ライナは、例えばポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、またはその他の硬質樹脂などにより、タンク本体１０とほぼ同じ形状に形成されている。ライナの長手方向端部には開口部が形成され、口金が嵌入されている。口金には、主止弁２として機能するバルブアッセンブリが嵌め込まれている。

ＦＲＰ層は、例えばフィラメントワインディング成形（ＦＷ成形）により、ライナの外周面と口金の一部に、樹脂を含浸した繊維（補強繊維）を巻き付け、当該樹脂を硬化させることにより形成されている。ＦＲＰ層の樹脂には、例えばエポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等が用いられる。

次に、上述した高圧タンク１の車両への搭載構造について説明する（図１〜図４参照）。本実施形態におけるタンク搭載構造は、タンクバンドと、締結用金具５と、締結手段６と、連結部材７とを備え、該連結部材７を介して締結用金具５を車両の骨格部材（例えばクロスメンバー８）に取り付けるようにした構造である。

タンクバンドは、高圧タンク１の外周に巻かれて当該高圧タンク１を支持する。このタンクバンド自体は公知のもので構わない。例えば本実施形態では、下側バンド３および上側バンド４で構成されるタンクバンドを用いている（図１等参照）。また、本実施形態では、これら下側バンド３および上側バンド４とタンク本体１０との間にゴムシート９を介在させている。

締結用金具５は、締結手段によって締め付けることによってタンクバンドを締め込むことができるように当該タンクバンドに取り付けられている。例えば本実施形態では、下側バンド３の両端にＬ字形状の下側締結用金具５、上側バンド４の両端に同様にＬ字形状の上側締結用金具５をそれぞれ取り付けている（図３等参照）。これら締結用金具５およびタンクバンド３，４は、下側バンド３と上側バンド４を高圧タンク１の外周に巻き付けた際、対向する一対の締結用金具５のフランジ部５ａどうしの間にある程度の隙間が形成されるように構成されている（図３等参照）。

また、一方の締結用金具（例えば下側締結用金具）５のフランジ部５ａには、締結手段６を挿通させる挿通孔５ｂが設けられ、他方の締結用金具（例えば上側締結用金具）５のフランジ部５ａには、内径の異なる別の挿通孔５ｃが設けられている。さらに、これら締結用金具５は、両縁（タンク軸方向の一方側および他方側の縁）が折り曲げられた形状の折り曲げ部５ｄが形成されて曲げ剛性が向上している（図３等参照）。

締結手段６は、対向する一対の締結用金具５を締め込み、締結状態を維持する手段である。締結手段６の具体例は特に限定されないが、例えば本実施形態では、コイルばね６１と、コイルばね受け６２と、段付きボルト６３と、ナット６４で締結手段６を構成している（図３、図４等参照）。

コイルばね６１は、一対の締結用金具５を締め付けるための付勢力を発揮する。コイルばね受け６２は、コイルばね６１の一端を受け、当該コイルばね６１の付勢力を一方の締結用金具（例えば下側締結用金具）５に作用させる。段付きボルト６３は、その段付き部６３ａにより、ナット６４とともに、他方の締結用金具（例えば上側締結用金具）５および連結部材７を締め付けて締結する。また、段付きボルト６３は、その頭部６３ｂでコイルばね受け６２の動きを抑えた状態とする。該コイルばね受け６２と一方の締結用金具（例え下側締結用金具）５との間に介在するコイルばね６１は、一対の対向する締結用金具５の相対位置が近くなるよう付勢してこれらを締め込む。連結部材７が下側バンド３および上側バンド４との締結部において一体に固着されるため、連結部材７をバンド中間部に固定する必要がなく、耐久性が期待される。

なお、本実施形態では、高圧タンク１の片側にのみ締結手段６を設け、もう片側においては、一対の締結用金具５をボルト１４とナット１５で直接的に固着している（図１参照）。もちろん、高圧タンク１の両側にそれぞれ締結手段６を設けてもよいが、本実施形態のように片側にのみ設けることは小型化、軽量化の観点で好ましい。

連結部材７は、締結用金具５と車両のクロスメンバー車両骨格部材８とを連結する部材である。本実施形態では、締結用金具５からクロスメンバー（車両骨格部材）８の連結箇所に向かって延出した形状の部材（エクステンションブラケット）を連結部材７として用いている（図３等参照）。また、本実施形態では、板状であって、長手方向（連結箇所に向かって延出した方向）に平行な両縁部７ａが当該連結部材７の表面と垂直な方向へ折り曲げられ、当該折り曲げられた縁部７ａがリブのように機能して曲げ剛性が向上した連結部材７を用いている（図４等参照）。この場合、連結部材７は、縁部７ａが車両下方へ向け折り曲げられた状態で用いられることが好ましい。こうすることで、当該連結部材７の上面に水分が溜まるのを抑止できるので、そのぶん耐久性を向上させることが可能である。

また、連結部材７には、締結手段６を挿通させる挿通孔７ｂと、取付ボルト１２を挿通させる挿通孔７ｃとが設けられている（図３参照）。一の締結用金具（例えば上側締結用金具）５の挿通孔５ｃと連結部材７の挿通孔７ｂとに段付きボルト６３を挿通させる本実施形態のタンク搭載構造においては、連結部材７を枢動させ、締結用金具（この場合、上側締結用金具）５に対する当該連結部材７の相対的な向きを適宜変化させることが可能である。これによれば、高圧タンク１、タンクバンド３，４、締結用金具５、連結部材７等からなるサブアッセンブリを車両に取り付ける際の自由度が高い。

連結部材７は、上述した締結手段６によって締結用金具５に固着される。この場合、単一の締結手段６によって連結部材７と締結用金具５とを連結し、さらに、締結用金具５を締結することができるため、簡素な構造が実現可能である。

また、連結部材７は、挿通孔７ｃに挿通された取付ボルト１２、および取付ナット１３を用いてクロスメンバー８に固着される。この場合の態様は特に限定されないが、例えば本実施形態では、クロスメンバー８の水平部の裏面に連結部材７の上面が当接した状態となるようにし、当該連結部材７が対向する締結用金具５間に配置されるようにしている（図３参照）。

本実施形態の高圧タンク１の搭載構造によれば、従来のようなタンク＋フレームのアッセンブリではなく、タンク＋連結部材のアッセンブリ（より詳細には、高圧タンク１、タンクバンド３，４、締結用金具５、締結手段６、連結部材７からなるアッセンブリ）を構成することが可能であるから、従来よりも軽量で小型のアッセンブリを実現することができる。したがって、当該アッセンブリを車両のクロスメンバー８等の骨格部材に搭載するための作業が従来よりも行いやすくなるという利点がある。しかも、本実施形態の高圧タンク１の搭載構造によれば、連結部材７の長さや大きさを適宜変更することにより、体格や仕様が異なる種々の車種（既存車種を含む）に対応することができる。したがって、この搭載構造によれば、搭載スペースが狭小であり、尚かつ搭載自由度が大きい構造を実現することができる。

なお、上述の実施形態は本発明の好適な実施の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば、上述した実施形態では高圧タンク１の両側の連結部材７が同じ長さの場合を例示したが（図１参照）、クロスメンバー８とタンク搭載スペースの状況に応じ、両連結部材７の長さを異ならせてもよい（図５参照）。

また、高圧タンク１の両側の連結部材７の形状を適宜異ならせてもよい。こうすることにより、高圧タンク１の両側におえるクロスメンバー８の形状が異なっている場合にも対応することができる（図６参照）。

また、上述した実施形態では高圧タンク１の両側に１８０°おきに連結部材７を配置して両連結部材７が同一平面に位置するようにした形態を例示したが（図１参照）、下側バンド３と上側バンド４の長さを異ならせることによってこれらの配置間隔を異ならせてもよい。特に図示していないが、このようなアッセンブリを車両の取り付けた場合、少なくとも一方の連結部材７は水平面に位置しない態様となる。

本発明は、タンクを車両の骨格部材に搭載するための構造に適用して好適なものである。

１…高圧タンク（タンク）、３…下側バンド（タンクバンド）、４…上側バンド（タンクバンド）、５…締結用金具、５ａ…フランジ部、５ｃ…挿通孔、６…締結手段、７…エクステンションブラケット（連結部材）、７ａ…縁部、７ｂ…挿通孔、８…クロスメンバー（車両骨格部材）

Claims (7)

1. タンクの外周に巻かれて当該タンクを支持するタンクバンドと、
   該タンクバンドに取り付けられた締結用金具と、
   一対の締結用金具を締め込む締結手段と、
   前記締結用金具と車両骨格部材とを連結する部材であって前記締結用金具から前記車両骨格部材の連結箇所に向かって延出した連結部材と、
   を備えるタンク搭載構造。
2. 前記連結部材は、前記締結手段によって前記締結用金具に固着されている、請求項１に記載のタンク搭載構造。
3. 前記締結手段は、前記締結用金具のフランジ部に備えられた挿通孔と前記連結部材に備えられた挿通孔とに挿通されて、前記締結用金具と前記連結部材とを締結する、請求項１または２に記載のタンク搭載構造。
4. 前記連結部材は、対向する前記締結用金具間に配置される、請求項１から３のいずれか一項に記載のタンク搭載構造。
5. 前記連結部材は板状の部材からなるとともに、その長手方向に平行な縁部は、当該連結部材の表面と垂直な方向へ折り曲げられている、請求項１から４のいずれか一項に記載のタンク搭載構造。
6. 前記縁部は、車両下方へ向けて折り曲げられている、請求項５に記載のタンク搭載構造。
7. 前記タンクの一方側に配置された連結部材の形状が、他方側に配置された連結部材の形状と異なる、請求項１から６のいずれか一項に記載のタンク搭載構造。

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