JP2017001598A - 燃料タンクの取付構造 - Google Patents

Abstract

【課題】高い保護性能を有する燃料タンクの取付構造を提供すること。
【解決手段】車両（１０）は、前後方向に延びる左右のフレーム部材（２１，２１）の間にサポートフレーム（５１）が渡され、このサポートフレーム（５１）に車両前後方向に延びるタンク支持フレーム（５３）が取り付けられ、このタンク支持フレーム（５３）に支持される燃料タンク（４０）がサポートフレーム（５１）に平行に配置されてなる。タンク支持フレーム（５３）のなかの、サポートフレーム（５１）と燃料タンク（４０）との間の部位には、脆弱部（５３ｚ）が形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、車幅方向に延びるサポートフレームを用いて支持された、燃料タンクの取付構造に関する。

車両の燃料は、車体床部に設けられた燃料タンクに充填される。このような燃料タンクは、例えば、車体に取り付けられ車幅方向に延びるサポートフレームを用いて支持される。このような燃料タンクの取り付け技術に関する従来技術として、特許文献１に開示される技術がある。

特許文献１には、ＣＮＧ（Compressed Natural Gas：圧縮天然ガス）を充填可能なＣＮＧタンク、及び、ガソリンを充填可能なガソリンタンクの２つの燃料タンクがサポートフレームを用いて支持されている。

より詳細には、車体に取り付けられたタンク支持フレームから、バンド状の複数のタンク支持フレームが前後方向に延びている。一部のタンク支持フレームは、ＣＮＧタンクの下方を通されて先端が車体に取り付けられている。残りのタンク支持フレームは、ガソリンタンクの下方を通されて先端が車体に取り付けられている。

このような燃料タンクが取り付けられた車両に側突荷重が加わることがある。側突荷重は、車両の左右において前後方向に延びるサイドフレームからサポートフレーム、タンク支持フレーム、及び、燃料タンクに伝わることがある。燃料タンク内には、可燃性の燃料が充填されているため、高い保護性能が求められる。

欧州特許出願公開第１３８０４６１Ａ１号明細書

本発明は、高い保護性能を有する燃料タンクの取付構造の提供を課題とする。

請求項１による発明によれば、車両前後方向に延びる左右のフレーム部材の間にサポートフレームが渡され、このサポートフレームに車両前後方向に延びるタンク支持フレームが取り付けられ、このタンク支持フレームに支持される燃料タンクが前記サポートフレームに平行に配置されてなる燃料タンクの取付構造であって、
前記タンク支持フレームのなかの、前記サポートフレームと前記燃料タンクとの間の部位には、脆弱部が形成されていることを特徴とする燃料タンクの取付構造が提供される。

請求項２に記載のごとく、好ましくは、前記脆弱部は、前記タンク支持フレームに開けられた孔によって構成されている。

請求項１に係る発明では、タンク支持フレームのなかの、サポートフレームと燃料タンクとの間の部位には、脆弱部が形成されている。車両に側突荷重が加わることがある。側突荷重は、左右のフレーム部材からサポートフレームを介して、タンク支持フレームに伝わり得る。タンク支持フレームは、所定値以上の荷重が加わることにより、脆弱部から塑性変形する。側突荷重のエネルギを吸収すると共に、燃料タンクへの側突荷重の伝達を抑制することができる。即ち、燃料タンクの保護性能を高めることができる。

請求項２に係る発明では、脆弱部は、タンク支持フレームに開けられた孔によって構成されている。孔であれば簡単に脆弱部を簡単に形成することができると共に、タンク支持フレームの軽量化にも資する。

本発明の実施例による燃料タンクの取付構造が採用された車両の底面図である。 図１に示されたＣＮＧタンク、ガソリンタンク、前部フレーム、後部フレーム、及び、ガソリンタンク固定ステーの斜視図である。 図２に示されたＣＮＧタンク、ガソリンタンク、前部フレーム、後部フレーム、及び、ガソリンタンク固定ステーを左側方から見た状態の側面図である。 図２に示されたＣＮＧタンク、ガソリンタンク、前部フレーム、後部フレーム、及び、ガソリンタンク固定ステーを左側方から見た状態の断面図である。

本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、説明中、左右とは車両の乗員を基準として左右、前後とは車両の進行方向を基準として前後を指す。また、図中Ｆｒは前、Ｒｒは後、Ｌｅは乗員から見て左、Ｒｉは乗員から見て右、Ｕｐは上、Ｄｎは下を示している。
＜実施例＞

図１を参照する。図１には、底面から見た状態の車両１０が示されている。車両１０は、例えば、天然ガスハイブリッド車である。天然ガスハイブリッド車は、ＣＮＧ（Compressed Natural Gas：圧縮天然ガス）、及び、ガソリンを燃料として走行する車両である。このような車両１０の車体２０には、ＣＮＧが充填されるＣＮＧタンク３０と、このＣＮＧタンク３０の後方に配置されガソリンが充填されるガソリンタンク４０（燃料タンク４０）と、が取り付けられている。

車体２０は、車両前後方向に延びる左右のリヤフレーム２１，２１と、これらの左右のリヤフレーム２１，２１間に架け渡された前部クロスメンバ２２と、この前部クロスメンバ２２よりも後方において左右のリヤフレーム２１，２１（フレーム部材２１，２１）間に架け渡された後部クロスメンバ２３と、を含む。

ＣＮＧタンク３０、及び、ガソリンタンク４０は、この順に前から配置され、共に車幅方向に沿って配置されている。ＣＮＧタンク３０は、ガスボンベ状の燃料タンクである。ガソリンタンク４０は、概ね直方体形状を呈する。

前部クロスメンバ２２の両端部には、それぞれ後方に延びるステー２５，２５が取り付けられている。これらのステー２５，２５には、前部クロスメンバ２２に沿って車幅方向に延びる前部フレーム５１（サポートフレーム５１）が取り付けられている。この前部フレーム５１よりも後方において、左右のリヤフレーム２１，２１の間に亘って、後部フレーム５２が架け渡されている。前部及び後部フレーム５１，５２は、共にパイプ状の部材によって構成されている。

前部フレーム５１の端部５１ａ，５１ａは、左右のリヤフレーム２１，２１に対して、車幅方向に離間して設けられている。即ち、前部フレーム５１の端部５１ａ，５１ａと、左右のリヤフレーム２１，２１との間には、隙間が存する。

前部フレーム５１のなかの、ＣＮＧタンク３０の端部（底部）３０ｃに重なる部位は、上下方向に曲げられている。これらの曲げの起点となっている部位を、曲げ点５１ｂ，５１ｂという。これらの曲げ点５１ｂ，５１ｂは、ＣＮＧタンク３０に対してオフセットされた位置に位置していてもよい。理由は、後述する。

後部クロスメンバ２３には、ガソリンタンク４０が固定された左右のガソリンタンク固定ステー５３，５３（タンク支持フレーム５３，５３）の後端部が固定されている。以下、ガソリンタンク固定ステー５３を、単に「タンク固定ステー５３」という。タンク固定ステー５３には、角パイプ状の部材が用いられる。

タンク固定ステー５３，５３のなかの、前部フレーム５１とガソリンタンク４０との間の部位には、それぞれ、長円孔状の脆弱部５３ｚ，５３ｚが形成されている。

なお、脆弱部５３ｚ，５３ｚの形状は、円孔や切り欠きであってもよい。さらには、孔に限らず、周縁の部位に比べて曲げ剛性が低く形成されていればよい。

ＣＮＧタンク３０は、先端に気体燃料を充填するためのバルブ３０ｄを有している。バルブ３０ｄは、前部フレーム５１とリヤフレーム２１とが離間している部位（一方の端部５１ａ）の近傍に位置している。

図２を参照する。図２には、ＣＮＧタンク３０やガソリンタンク４０等が上方から見た状態において示されている。説明の便宜のために、車体は除かれている。

前部フレーム５１には、ＣＮＧタンク３０を支持するための左右のＣＮＧタンク固定バンド６０，６０の前端部が固定されている。以下、ＣＮＧタンク固定バンド６０を、単に「タンク固定バンド６０」という。

左右のタンク固定バンド６０，６０の後端部は、後部フレーム５２に固定されている。

図３及び図４を参照する。ガソリンタンク４０は、側面視において略平行四辺形状を呈し、対角線に沿って分割された上下の分割体４１，４２が接合されてなる。ガソリンタンク４０の前面部４０ｆ及び上面部４０ｕは、上部分割体４１によって構成され、ガソリンタンク４０の下面部４０ｄ及び後面部４０ｒは、下部分割体４２によって構成されている。

上部分割体４１の端部には、全周に亘って上部フランジ部４１ｆ（フランジ部４１ｆ）が形成されている。下部分割体４２の端部には、全周に亘って下部フランジ部４２ｆ（フランジ部４２ｆ）が形成されている。上部及び下部フランジ４１ｆ，４２ｆは、互いに接合されると共に、タンク固定ステー５３に下方から固定されている。

ガソリンタンク４０の前面部４０ｆは、後部フレーム５２の下方から前方に向かって下がり勾配に形成されている。ガソリンタンク４０の上面部４０ｕは、後部フレーム５２の下端と略同じ高さに位置し、略水平に延びている。ガソリンタンク４０の下面部４０ｄは、タンク固定ステー５３の下端と略同じ高さに位置し、略水平に延びている。ガソリンタンク４０の後面部４０ｒは、前方に向かって下がり勾配に形成されている。

前部フレーム５１は、車幅端部の部位が、車幅外方に向かって上り勾配に形成されている。前部フレーム５１のなかの、ＣＮＧタンク３０に沿っている部位は、ＣＮＧタンク３０の前部下方に位置している。前部フレーム５１には、タンク固定バンド６０の前端部を固定するための前部ブラケット５５が接合されている。

後部フレーム５２は、車幅方向に沿って略水平に延びている。後部フレーム５２は、ＣＮＧタンク３０の上端よりも低く、ガソリンタンク４０の上端よりも高い位置に配置されている。後部フレーム５２は、ＣＮＧタンク３０の高さ方向中央よりも高い位置に配置されている。後部フレーム５２には、タンク固定バンド６０の後端部を固定するための後部ブラケット５６が接合されている。

タンク固定ステー５３は、前部フレーム５１に差し込まれ後方に向かって僅かに下り勾配に形成された差込部５３ａと、この差込部５３ａの下端から後方に向かって略水平に延びる水平部５３ｂと、水平部５３ｂの後端から後方に向かって上り勾配に形成された傾斜部５３ｃと、この傾斜部５３ｃの後端から後方に向かって略水平に延び後部クロスメンバ２３（図１参照）に固定される固定部５３ｄと、からなる。

差込部５３ａ、水平部５３ｂ、及び、傾斜部５３ｃの前部は、ＣＮＧタンク３０の下方に位置している。差込部５３ａは、前部フレーム５１に差し込まれると共に接合されている。

上部及び下部フランジ部４１ｆ，４２ｆは、傾斜部５３ｃと共に後方に向かって上り勾配に設けられている。

タンク固定バンド６０は、第１及び第２の２つの分割体６１，６２によって構成されている。

第１分割体６１は、前部ブラケット５５に固定された第１前フランジ６１ａと、この第１前フランジ６１ａの後端からＣＮＧタンク３０の外周に沿って延びＣＮＧタンク３０を押さえている第１押さえ部６１ｂと、この第１押さえ部６１ｂの後端から後方に向かって延び後部ブラケット５６に固定された第１後フランジ６１ｃと、からなる。

第２分割体６２は、前部ブラケット５５に固定された第２前フランジ６２ａと、この第２前フランジ６２ａの後端からＣＮＧタンク３０の外周に沿って延びＣＮＧタンク３０を押さえている第２押さえ部６２ｂと、この第２押さえ部６２ｂの後端から後方に向かって延び後部ブラケット５６に固定された第２後フランジ６２ｃと、からなる。

第１及び第２押さえ部６１ｂ，６２ｂは、共に、ＣＮＧタンク３０の外周の半分よりも僅かに短く形成されている。このため、ＣＮＧタンク３０を第１及び第２分割体６１，６２の間に挟んで、第１及び第２前フランジ６１ａ，６２ａを前部ブラケット５５に共締めすると、第１及び第２後フランジ６１ｃ，６２ｃは、離間した状態となる。これらの離間した第１及び第２後フランジ６１ｃ，６２ｃを互いに近接するよう締め付けることにより、ＣＮＧタンク３０は、第１及び第２分割体６１，６２によって保持される。

第１押さえ部６１ｂとＣＮＧタンク３０の外周面との間には、第１当て板７１が挟みこまれている。第２押さえ部６２ｂとＣＮＧタンク３０の外周面との間には、第２当て板７２が挟みこまれている。

以上に説明した本発明は、以下の効果を奏する。

図１を参照する。タンク固定ステー５３，５３のなかの、前部フレーム５１とガソリンタンク４０との間の部位には、脆弱部５３ｚ，５３ｚが形成されている。車両１０に側突荷重が加わることがある。側突荷重は、左右のリヤフレーム２１，２１の一方から前部フレーム５１を介して、タンク固定ステー５３，５３に伝わり得る。タンク固定ステー５３，５３は、所定値以上の荷重が加わることにより、脆弱部５３ｚ，５３ｚから塑性変形する。側突荷重のエネルギを吸収すると共に、ガソリンタンク４０への側突荷重の伝達を抑制することができる。即ち、ガソリンタンク４０の保護性能を高めることができる。

さらに、脆弱部５３ｚ，５３ｚは、タンク固定ステー５３，５３に開けられた孔によって構成されている。孔であれば簡単に脆弱部５３ｚ，５３ｚを簡単に形成することができると共に、タンク固定ステー５３，５３の軽量化にも資する。

さらに、前部フレーム５１は、左右のリヤフレーム２２，２２に加わった側突荷重が前部フレーム５１の車幅中央に向かって伝達されることを抑制する荷重伝達抑制手段５１ａ，５１ａ，５１ｂを有している。車両１０に側突荷重が加わることがある。側突荷重は、まず、左右のリヤフレーム２２，２２に伝わる。左右のリヤフレーム２２，２２に加わった荷重は、前部フレーム５１に加わりうる。前部フレーム５１の端部には、荷重伝達抑制手段５１ａ，５１ａ，５１ｂが設けられているため、前部フレーム５１の車幅中央への荷重の伝達を抑制することができる。前部フレーム５１のステー２５の間に支持されたＣＮＧタンク３０の保持性能を高めることができる。

さらに、荷重伝達抑制手段は、前部フレーム５１の端部５１ａ，５１ａが、リヤフレーム２１，２１に対して車幅方向に離間して設けられていることにより構成されている。前部フレーム５１とリヤフレーム２２，２２との間に、少なくとも１箇所の隙間が存する。左右のリヤフレーム２２，２２が所定量変形するまでは、前部フレーム５１が左右のリヤフレーム２２，２２によって挟まれることを防止できる。簡便な構成によって、ＣＮＧタンク３０の保護性能を高めることができる。

さらに、気体燃料を充填するためのバルブ３０ｄは、前部フレーム５１とリヤフレーム２１，２１とが離間している部位の近傍に位置している。バルブ３０ｄをリヤフレーム２１，２１から離間した場所に配置することができる。バルブ３０ｄへのリヤフレーム２１，２１の接触を抑制し、さらにＣＮＧタンク３０の保護性能を高めることができる。

さらに、曲げ点５１ｂによって、荷重伝達抑制手段が構成されている。側突荷重の衝突エネルギが大きい場合には、前部フレーム５１は、曲げ点５１ｂから折れ曲がる。このとき、曲げ点５１ｂがステー２５の近傍に位置していることにより、前部フレーム５１の車幅中央への荷重の伝達を抑制することができる。簡便な構成によって、ＣＮＧタンク３０の保護性能を高めることができる。

図３を参照する。ガソリンタンク４０（後の燃料タンク４０）を前部フレーム５１に固定するタンク固定ステー５３（後タンク固定ステー５３）は、前部フレーム５１からＣＮＧタンク３０（前の燃料タンク３０）の下方を通って、ガソリンタンク４０まで延びている。これにより、燃料タンク３０，４０を前部フレーム５１に対して組み付けた上で、これらを車体２０に取り付けることができる。例えば、車体２０への取り付けに先立って、前部フレーム５１にＣＮＧタンク３０を取り付け、次に、前部フレーム５１にタンク固定ステー５３を取り付ける。その後に、タンク固定ステー５３にガソリンタンク４０を取り付ける。燃料タンク３０，４０を一体化できるため、一度の作業により燃料タンク３０，４０を車体２０に取り付けることができる。即ち、燃料タンク３０，４０を車体２０へ容易に取り付けることができる。

さらに、ガソリンタンク４０のフランジ部４１ｆ，４２ｆが、タンク固定ステー５３に下方から締結されている。燃料タンク３０，４０を車体２０に取り付けた後であっても、必要に応じて、ガソリンタンク４０のみを取り外すことができる。メンテナンス性を向上させることができる。

図１を参照する。ガソリンタンク４０の前端部４０ａは、ＣＮＧタンク３０の後端部３０ｂよりも前方に位置する。即ち、燃料タンク３０，４０は、近接して配置される。燃料タンク３０，４０を近接してコンパクトにすることにより、車体２０への取り付けをさらに容易にすることができる。

加えて、前部フレーム５１によって、車体２０の強度が高められる。

図４を参照する。ＣＮＧタンク３０は、前端部３０ａが前部フレーム５１よりも前方且つ上方に位置すると共に、後端部３０ｂが前部フレーム５１よりも後方且つ上方に位置している。このため、ＣＮＧタンク３０の後方に近接させてガソリンタンク４０を配置することができる。即ち、前部フレーム５１を配置するために、燃料タンク３０，４０を離間させる必要がなくなる。これにより、２つの燃料タンク３０，４０をコンパクトに配置することができる。

さらに、前タンク固定バンド６０と共にＣＮＧタンク３０を支持する後部フレーム５２は、ガソリンタンク４０よりも上方に位置している。このため、後部フレーム５２を配置するために、燃料タンク３０，４０を離間させる必要がなくなる。これにより、２つの燃料タンク３０，４０をコンパクトに配置することができる。

さらに、ＣＮＧタンク３０の上端は、ガソリンタンク４０の上端よりも高い部位に位置し、後部フレーム５２は、ＣＮＧタンク３０よりも後方であって、ガソリンタンク４０よりも上方、且つ、ＣＮＧタンク３０よりも下方に位置する。車体床部とガソリンタンク４０の上方との間のデッドスペースを有効に活用することができる。前の燃料タンクよりも低い位置に配置されるため、燃料タンク３０，４０を車体床部に近接させて取り付けることができる。

さらに、ガソリンタンク４０の前面部４０ｆは、後部フレーム５２の下方から前方へ向かって下り勾配に形成されている。これにより、燃料タンク３０，４０をコンパクトに配置しながら、ガソリンタンク４０に、より多くの燃料を搭載することができる。特に、ガソリンタンク４０の前面部４０ｆの下端は、後部フレーム５２の前端よりも前方に位置していることが望ましい。

尚、本発明による燃料タンクの取付構造は、天然ガスハイブリッド車を例に説明したが、その他の形式の車両であっても適用可能である。即ち、本発明は、天然ガスハイブリッド車に限られるものではない。

作用及び効果を奏する限りにおいて、本発明は、実施例に限定されるものではない。

本発明の燃料タンクの取付構造は、天然ガスハイブリッド車に好適である。

２１…リヤフレーム（フレーム部材）
４０…ガソリンタンク（後の燃料タンク・燃料タンク）
５１…前部フレーム（サポートフレーム）
５３…ガソリンタンク固定ステー（後タンク固定ステー・タンク支持フレーム）
５３ｚ…脆弱部

Claims (2)

1. 車両前後方向に延びる左右のフレーム部材（２１）の間にサポートフレーム（５１）が渡され、このサポートフレーム（５１）に車両前後方向に延びるタンク支持フレーム（５３）が取り付けられ、このタンク支持フレーム（５３）に支持される燃料タンク（４０）が前記サポートフレーム（５１）に平行に配置されてなる燃料タンクの取付構造であって、
   前記タンク支持フレーム（５３）のなかの、前記サポートフレーム（５１）と前記燃料タンク（４０）との間の部位には、脆弱部（５３ｚ）が形成されていることを特徴とする燃料タンクの取付構造。
2. 前記脆弱部（５３ｚ）は、前記タンク支持フレーム（５３）に開けられた孔によって構成されていることを特徴とする請求項１記載の燃料タンクの取付構造。

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