JP2019147446A - 車両 - Google Patents

Abstract

【課題】熱交換器を車両の進行方向に対して後部に備える車両において、路面干渉による熱交換器の破損を抑制できる構造を提供する。【解決手段】水素タンク１６は、車両用クーラ装置１０の車幅方向の側方に、車幅方向に見たときに車両用クーラ装置１０に対して重なるように、且つ、最下端面が、車両用クーラ装置１０のアンダカバー２８の最下端面よりも低くなるように配置されているため、路面に凹凸等が存在しても、アンダカバー２８よりも先に水素タンク１６が路面と干渉し易くなる。これにより、アンダカバー２８が路面と干渉することが抑制され、路面との干渉によるクーラ本体２４の破損が抑制される。【選択図】図２

Description

本発明は、熱交換器を進行方向に対して後部に備える車両に関するものである。

特許文献１には、燃料電池の燃料ガスを貯蔵するタンクを車両の進行方向に対して後部（以下、車両後部）に搭載した車両が開示されている。

国際公開第２０１５／１８５１８４号

ところで、特許文献１の車両において、熱交換器を車両後部に配置する場合、より具体的には、冷媒が導入される熱交換器本体と、熱交換器本体の下方を覆うアンダカバーとを備えた熱交換器を、熱交換器本体に導く外気を車両の進行方向に対して後方から取り入れ、熱交換器本体に導かれた外気を車両の下方に排出するように車両後部の床下に配置する場合、熱交換器が路面と干渉し、熱交換器が破損するという課題があった。

本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、熱交換器を車両の進行方向に対して後部に備える車両において、路面干渉による熱交換器の破損を抑制できる構造を提供することにある。

第１発明の要旨とするところは、（ａ） 車両の進行方向に対して後部に、燃料ガスを貯留するタンクおよび熱交換器を備えた車両であって、（ｂ）前記熱交換器は、冷媒が導入される熱交換器本体と、前記熱交換器本体の下方を覆うアンダカバーとを備え、前記熱交換器本体に導く外気を車両の進行方向に対して後方から取り入れ、前記熱交換器本体に導かれた外気を車両の下方に排出するように車両の床下に配置され、（ｃ）前記タンクは、前記熱交換器の車幅方向の側方に、車幅方向に見たときに前記熱交換器に対して重なるように、且つ、最下端面が前記熱交換器の前記アンダカバーの最下端面よりも低くなるように配置されていることを特徴とする。

第１発明の車両によれば、タンクは、熱交換器の車幅方向の側方に、車幅方向に見たときに熱交換器に対して重なるように、且つ、最下端面が、熱交換器のアンダカバーの最下端面よりも低くなるように配置されているため、熱交換器よりも先にタンクが路面と干渉し、熱交換器が路面と干渉することを抑制することができる。よって、熱交換器の路面との干渉による破損を抑制することができる。

車両用クーラ装置が搭載された車両を左側から見た概略側面図である。 車両左側に配設された車両用クーラ装置および水素タンクを車両の左側から見た側面図である。 図２の車両用クーラ装置および水素タンクを、車両前側の斜め左下から見た斜視図であり、車両用クーラ装置と水素タンクとの位置関係を説明する図である。

以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の実施例において図は適宜簡略化或いは変形されており、各部の寸法比および形状等は必ずしも正確に描かれていない。

図１は、車両用クーラ装置１０が搭載された車両１２を左側から見た概略側面図である。この車両１２は、燃料電池により発電して図示しない電動モータにより駆動力を発生し、後輪１４を回転駆動して走行する燃料電池式の電気自動車である。また、車両進行方向（すなわち車両前後方向）において後輪１４よりも車両後方側に、燃料電池の燃料ガスである水素が貯留される水素タンク１６および車両用クーラ装置１０が配設されている。この車両用クーラ装置１０は、冷媒であるオイルを外気との熱交換によって冷却する熱交換器であり、その冷却されたオイルが電動モータやトランスアクスル、電源装置等に供給されてそれ等の冷却に用いられる。電動モータおよびトランスアクスルを含む車両用駆動装置１８も、車両進行方向において後輪１４の近傍に配設されており、本実施例の車両１２は、駆動力源後置式の後輪駆動車両である。車両用クーラ装置１０は、車両１２の左右両側に一対配置されているが、実質的に同じ構成で左右対称に配置されているだけであるため、車両左側の車両用クーラ装置１０について具体的に説明する。

図２は、車両左側に配設された車両用クーラ装置１０および水素タンク１６を車両１２の左側から見た側面図である。図３は、図２の車両用クーラ装置１０および水素タンク１６を、車両前側の斜め左下から見た斜視図であり、車両用クーラ装置１０と水素タンク１６との位置関係を説明する図である。

車両用クーラ装置１０は、車両１２のフロアパネル２０の床下（下側）に配置され、金属製のクーラ取付ブラケット２２を介してフロアパネル２０の下面に取り付けられている。車両用クーラ装置１０は、冷媒であるオイルが導入されるクーラ本体２４と、そのクーラ本体２４に外気を導き入れる吸気ダクト２６と、クーラ本体２４の下方を覆うように配置されて後輪１４による路面からの泥跳ね等からクーラ本体２４を保護するアンダカバー２８とを備えている。フロアパネル２０は車体に相当し、アンダカバー２８は、クーラ本体２４から下方へ放出された放出空気を受け入れて下方へ排出する排気ダクトを兼ねている。フロアパネル２０に固定されるクーラ取付ブラケット２２についても車体と見做すことができる。なお、クーラ本体２４が、本発明の熱交換器本体に対応している。

クーラ本体２４は、アルミ鋳物等の金属製で、外形が平板形状、具体的には扁平な直方体形状を成しており、クーラ本体２４の上面３０および下面３２が略水平で且つ上面３０および下面３２の一辺（例えば長辺）が車両進行方向と略平行になる姿勢で配置されている。クーラ本体２４は、冷媒であるオイルが流通させられる流路（配管）が平板形状の全域に設けられており、四角形の上面３０の略全域から導入された外気が流路の周囲を流通させられて四角形の下面３２の略全域から下方へ放出されることにより、その外気との熱交換によって流路内のオイルを冷却する。クーラ本体２４の前側面（図２において紙面左側面）には、図示しない一対の連結ポートが設けられ、電動モータ等の冷却対象にオイルを供給する供給配管、および電動モータ等の冷却対象からオイルが戻される戻し配管が接続されるようになっている。

クーラ本体２４は、金属製の締結ボルト４０により前記クーラ取付ブラケット２２に取り付けられている。クーラ取付ブラケット２２には、車両前側の２箇所、および車両後側の２箇所に、吸気ダクト２６を跨ぐようにそれぞれ吸気ダクト２６の外側から下方へ延び出すアーム部４２が設けられ、アーム部４２は、クーラ本体２４に設けられたＬ字型の金属ブラケットと重ね合わされて、締結ボルト４０およびナットにより金属ブラケットに締結されるようになっている。クーラ取付ブラケット２２は、図示しない金属製の固定ボルトによりフロアパネル２０に固定されている。

吸気ダクト２６は、ポリプロピレン（ＰＰ）等の合成樹脂材料にて構成されているとともに中空形状を成しており、クーラ本体２４の上側に配設されている。吸気ダクト２６の後側部分は、クーラ本体２４から車両後方側へ延び出しており、外気を取り込む吸気口５０が後向きに開口するように設けられているとともに、後バンパー５２に設けられた開口５４内に挿入されて車両後端部付近まで達している。また、吸気ダクト２６は、全体として扁平な中空の直方体形状を成している。

吸気ダクト２６の車両前側部分、すなわちクーラ本体２４の上面３０上に重ね合わされた部分は、クーラ本体２４に対して外気を導入するために下向きに開口する導入部６０として機能する。導入部６０は、クーラ本体２４の上面３０の略全域を覆っており、吸気ダクト２６からクーラ本体２４の上面３０の略全域、例えば冷媒流路が設けられた部分の８０％以上の範囲に外気が導入される。導入部６０とクーラ本体２４の上面３０との間には、四角枠形状のパッキン等のシール部材６２が配設されており、そのシール部材６２を介して導入部６０が上面３０に密着させられている。図２の太線矢印は、車両用クーラ装置１０において、車両１２の進行方向で後方に位置する吸気ダクト２６の吸気口５０から取り入れられた外気が、導入部６０を経てクーラ本体２４の内部へ導かれ、クーラ本体２４内を通過して車両１２の下方へ排出されるまでの流通経路を表している。

排気ダクトを兼ねているアンダカバー２８は、ポリプロピレン（ＰＰ）等の合成樹脂材料にて構成されており、クーラ本体２４の下側に配設されている。クーラ本体２４の下方に位置する中間部分８０は、排気ダクトとしても機能する部分で、クーラ本体２４の下面３２から放出された放出空気を下方へ流通させて外部へ排出する排気口８２が、アンダカバー２８を車両上下方向に貫通するように設けられている。排気口８２は、クーラ本体２４の下面３２に対応する四角枠形状を成している。また、排気口８２の内側には、後輪１４による路面からの泥跳ね等からクーラ本体２４を保護するために、車両１２の幅方向と略平行に複数枚のフィン８６（図３参照）が設けられている。

上記排気口８２の上端開口部すなわち放出空気の受入れ側の開口部とクーラ本体２４の下面３２との間には、四角枠形状のパッキン等のシール部材８８が配設されており、そのシール部材８８を介して排気口８２が下面３２に密着させられており、下面３２の略全域、例えば冷媒流路が設けられた部分の８０％以上の範囲、から放出される放出空気が排気口８２内に受け入れられる。シール部材８８は単一の環状の部材であっても良いが、複数に分割された部材を環状（四角枠形状）に組み合わせて用いることもできる。

排気口８２の排出側の開口部分、すなわち四角枠形状の下端開口部は、図２の白抜き矢印で示す車両走行時の気流Ａにより負圧とされ、クーラ本体２４の下面３２から放出される放出空気が、太線矢印で示すように排気口８２から下方へ排出されるとともに、前記吸気ダクト２６の吸気口５０内に新たな外気が吸入されてクーラ本体２４内に導入される。すなわち、本実施例の車両用クーラ装置１０は差圧導風式のクーラ装置であり、上記排気口８２は排気流路に相当する。

アンダカバー２８の前側部分は、クーラ本体２４等を保護するためにクーラ本体２４よりも車両前方側へ突き出しているとともに、車両走行時の気流Ａによって排気口８２を負圧にするため、排気口８２の下端よりも下方へ突き出している。アンダカバー２８の後側部分は、車両走行時の空気抵抗を低減するためにクーラ本体２４よりも車両後方側へ延び出しており、吸気口５０と同様に車両後端部付近まで達している。

水素タンク１６は、フロアパネル２０の下側に配置されており、図３に示されるように、一対のタンク取付ブラケット９０、９２を介して車両１２の車体、例えばフロアパネル２０や図示しないクロスメンバ等に固定されている。図３は、車両用クーラ装置１０と水素タンク１６との位置関係を説明する図で、車両前側の斜め左下から見た斜視図である。この図３の車両用クーラ装置１０は、車両左側に配設されたものであるが、水素タンク１６を挟んで反対側（車両右側）にも略対称的に右側の車両用クーラ装置１０が配設されている。すなわち、車両１２の車幅方向において水素タンク１６の左右両側（側方）に一対の車両用クーラ装置１０が配置されている。これら一対の車両用クーラ装置１０は、それぞれ水素タンク１６の近傍、例えば水素タンク１６との最近接部位における水平方向の離間距離が２０ｃｍ以下となるような位置関係で配設されている。

図３では、水素タンク１６の左端部、および車両用クーラ装置１０の車両前側の右端部が、最近接部位に相当する。図２および図３に示すように、水素タンク１６および車両用クーラ装置１０を車両１２の側方から、すなわち車幅方向に見たとき、水素タンク１６が、車両用クーラ装置１０の前方側の一部に重なるように配置されている。また、車両１２の進行方向において、車両用クーラ装置１０の前方側の端部が、水素タンク１６の前方側の端部よりも後方側に位置するように配置されている。

また、水素タンク１６は、水平線に対して垂直な方向（鉛直方向）において、その最下端面が車両用クーラ装置１０のアンダカバー２８の最下端面よりも低い位置に配置されている。具体的には、タンク取付ブラケット９０、９２を含めた水素タンク１６の最下端面が、一対の車両用クーラ装置１０のアンダカバー２８の最下端面よりも、鉛直方向で例えば５０ｍｍ程度低くなる位置関係で配設されている。従って、走行路面に凹凸等が存在しても、アンダカバー２８よりも先に水素タンク１６が路面の凹凸等と干渉させられ、車両用クーラ装置１０への下方からの衝撃荷重の入力が抑制される。水素タンク１６は金属製で、下方からの衝撃荷重に対してアンダカバー２８およびクーラ本体２４の何れよりも強度が高い高強度部品であり、衝撃荷重が水素タンク１６、更にはフロアパネル２０等の車体によって受け止められることにより、アンダカバー２８、更にはクーラ本体２４が、路面との干渉によって損傷することが抑制される。

このように、水素タンク１６は、車両用クーラ装置１０の車幅方向の側方に、車幅方向に見たときに車両用クーラ装置１０に対して重なるように、且つ、最下端面が、車両用クーラ装置１０のアンダカバー２８の最下端面よりも低くなるように配置されているため、路面に凹凸等が存在しても、アンダカバー２８よりも先に水素タンク１６が路面と干渉し易くなる。これにより、アンダカバー２８が路面と干渉することが抑制され、路面との干渉によるクーラ本体２４の破損が抑制される。また、水素タンク１６は、燃料電池式の電気自動車である車両１２が元々備えている部品であるため、新たな部品を追加することなく、下方からの衝撃荷重によるクーラ本体２４の損傷を簡便に抑制できる。

以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。

例えば、前述の実施例では、車両１２の車幅方向で水素タンク１６の左右両側に一対の車両用クーラ装置１０が配置されていたが、水素タンク１６の左右の一方に車両用クーラ装置１０が配置されるものであっても構わない。

また、前述の実施例では、車幅方向に見たとき、水素タンク１６と車両用クーラ装置１０の前方側の一部とが重なるものであったが、水素タンク１６と車両用クーラ装置１０の全体とが重なるものであっても構わない。

また、前述の実施例では、フロアパネル２０の下側に車両用クーラ装置１０が配置されていたが、本発明は必ずしも車両用クーラ装置１０に限定されるものではなく、車両用クーラ装置１０に代わって、熱交換器としてのラジエータが設けられるものであっても構わない。これに関連して、車両用クーラ装置１０は、冷媒としてオイルを冷却するものであったが、オイルに代わって冷却液（クーラント）を冷却するものであっても構わない。

また、前述の実施例では、フロアパネル２０の下側に水素が貯留される水素タンク１６が配置されていたが、タンクに貯留される燃料は水素に限定されるものではなく、例えばメタノールなど他の燃料が貯留されるタンクがフロアパネル２０の下側に配置されるものであっても構わない。

なお、上述したのはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。

１０：車両用クーラ装置（熱交換器）
１２：車両
１６：水素タンク（タンク）
２４：クーラ本体（熱交換器本体）
２８：アンダカバー

Claims (1)

1. 車両の進行方向に対して後部に、燃料ガスを貯留するタンクおよび熱交換器を備えた車両であって、
   前記熱交換器は、冷媒が導入される熱交換器本体と、前記熱交換器本体の下方を覆うアンダカバーとを備え、前記熱交換器本体に導く外気を車両の進行方向に対して後方から取り入れ、前記熱交換器本体に導かれた外気を車両の下方に排出するように車両の床下に配置され、
   前記タンクは、前記熱交換器の車幅方向の側方に、車幅方向に見たときに前記熱交換器に対して重なるように、且つ、最下端面が前記熱交換器の前記アンダカバーの最下端面よりも低くなるように配置されている
   ことを特徴とする車両。

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