JP4492709B2 - タンク車載機構 - Google Patents

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Description

本発明は、長尺で円柱状のタンクの車載に関する。
近年になり、燃料電池の開発が進み、燃料電池を搭載した車両が普及しつつある。こうした車両では、燃料電池の燃料ガスとしての水素ガスを高圧ガスタンクに充填して、当該タンクを搭載する必要がある。タンクを車載する場合、タンク重量の軽減化が求められるので、高圧ガスタンクの樹脂化が進められている。樹脂製の高圧ガスタンクでは、ガス充填時に高まるタンク内圧による膨張や、ガス消費に伴う内圧低下による収縮が起きる。こうした特性を考慮したタンク車載機構が提案されている（例えば、特許文献１）。
特開２００３−１１８４０２号公報
樹脂製のタンクでは、タンク内圧の変化により、タンクの外径のみならず、長手方向についても膨張・収縮が起きる。また、タンク搭載後、或いは搭載に際しては、タンクを配管接続する必要がある。一般に、こうした配管は、耐圧性を考慮して鋼管配管であることから、搭載したタンクを軸回りにおいて位置決めする必要もある。ところで、上記の特許文献で提案されたタンク搭載機構では、タンクの外径変化については対処できるものの、タンク端部側にいわゆるタンクの肩にて長手方向の対処を図っている。このタンクの肩にあっても、タンクの膨張・収縮の影響を受けることから、タンクの肩での対処では信頼性の観点から改善が求められるに至った。
本発明は、上記した課題を踏まえ、高圧タンクの長手方向についての寸法変化や軸回りの位置決めに対処できる新たなタンク搭載手法を提案することをその目的とする。
上記した目的の少なくとも一部を達成するために、本発明では、以下の構成を採用した。
[適用１：タンク車載機構]
長尺で円柱状のタンクを車載するタンク車載機構であって、
車両ボディに陥没設置され、横置き状の前記タンクをタンクの円柱側面で受ける凹所とされたタンク当接座と、
該タンク当接座の前記凹所に受けられた前記タンクを前記凹所の側に向けて締め付けるタンクバンドと、
前記タンクが少なくとも一端側に有するタンク端部部材の端面に当接するタンク端面当接部と、
該タンク端面当接部に設けられ、前記タンク端部部材の端面に形成済みのタンク回転位置決めのための目印と合致して、前記凹所の前記向かい合う傾斜平面に当接済みの前記タンクの回転位置決めを行う回転位置決め部とを備え、
前記タンク当接座は、前記凹所に凹所底部を挟んで向かい合う一対の傾斜平面を有し、該向かい合う傾斜平面をタンク外周の異なる位置で前記タンクの円柱側面に当接させ、
前記回転位置決め部は、前記凹所の前記向かい合う傾斜平面に当接した前記タンクの側に前記タンク端面当接部から進退可能とされたシャフトを備え、該シャフトの先端を前記タンク端部部材の端面に形成済みの前記目印としての溝に入り込ませる
ことを要旨とする。
上記構成のタンク車載機構では、車両ボディに設置されたタンク当接座は、タンク外周の異なる位置で前記タンクの円柱側面に当接して当該タンクを横置き状に径方向に位置決めする。つまり、タンク当接座は車両ボディに設置済みであることから、タンクは横置き状でこのタンク当接座に当接することで、タンク径方向、具体的には鉛直方向と水平方向に位置決めされる。このように位置決めされたタンクは、タンクバンドにより、タンク当接座に横置き状に当接した状態で、タンク当接座に締め付けられる。この場合、前記タンク当接座を、タンク外周の異なる位置で前記タンクの円柱側面に当接する一対の傾斜面を有するものとできる。こうすれば、一対の傾斜面を有するという単純な構造で、タンクを径方向に容易に位置決めできる。
上記したタンク車載機構は、上記のようにしてタンク径方向の鉛直・水平方向に位置決めされた横置き状のタンクに対して、例えば車両ボディからこのタンクの側に延びたタンク端面当接部に、タンク一端側のタンク端部部材の端面を当接させる。こうすることで、タンクの長手方向についても、タンクは位置決めされる。更に、このタンク端面当接部には、タンク当接座に当接済みの前記タンクの回転位置決めを行う回転位置決め部が設けられているので、この回転位置決め部をタンク端部部材の端面に形成済みのタンク回転位置決めのための目印と合致させることで、タンクの回転位置決め、即ちタンク軸回りの位置決めもなされる。この軸回り位置決めは、回転位置決め部が有するシャフトを、凹所の向かい合う傾斜平面に当接したタンクの側にタンク端面当接部から進退させ、当該シャフトの先端をタンク端部部材の端面に形成済みの目印としての溝に入り込ませることでなされる。このように位置決めされたタンクは、既述したようにタンクバンドにより、タンク当接座に横置き状に当接した状態で、タンク当接座に締め付けられる。この結果、上記構成のタンク車載機構によれば、タンク内圧の変化に伴うタンク長手方向についての寸法変化に対処してタンクを位置決めできると共に、タンク軸回りについても位置決めしてタンクを車載できるので、タンク一端側のタンク端部部材をタンク充填ガスの流路形成材とすれば、このタンク端部部材における配管接続も簡便となる。
以下、本発明の実施の形態を実施例に基づいて説明する。図１は本発明の実施例としての車両１０におけるタンク搭載の様子を概略的に示す説明図、図２は車載される高圧タンクＴの概略斜視図、図３は高圧タンクＴをその一端側と図中Ｘ方向からの矢視を拡大して示す説明図である。
図１に示すように、車両１０は、高圧タンクＴを、タンク長手方向が車両幅方向となるように、プラットフォームＦの下方に横置きに搭載する。高圧タンクＴは、水素ガスを高圧で貯留する。タンクに貯留された水素ガスは、車両１０が搭載した図示しない燃料電池に高圧タンクＴからガス配管Ｐを経て供給され、ガス供給の際には図示しない減圧弁にて減圧される。高圧タンクＴは、後輪ＲＴの車軸より後方側に車両幅方向に横置き搭載され、紙面奥側にも並べて横置き搭載したり、図示するタンク位置の後方側に並べて横置き搭載すること、或いは車両前方側のプラットフォームＦ下方に搭載することも可能である。
高圧タンクＴは、樹脂製とされており、図２に示すように、長尺で円柱状をなし、タンク一端側に、金属製のバルブベースＴＶＢを有する。このバルブベースＴＶＢは、タンク内充填ガスの流路を備えてタンク一端に装着され、側面に装着された配管コネクタＴＣを介して、ガス配管Ｐと接続される。また、バルブベースＴＶＢは、タンク一端側のほぼタンク中央に位置し、その端面には有底のタンク位置決め溝ＴＶＳを備える。タンク位置決め溝ＴＶＳは、タンクセンターからタンク外径側に向けてエンドミル等にて切削形成されている。そして、このタンク位置決め溝ＴＶＳは、配管コネクタＴＣとの位置関係を考慮して形成されているため、配管コネクタＴＣが所定の位置に来るようにする高圧タンクＴの搭載時の回転位置決めの目印として機能する。タンク位置決め溝ＴＶＳを用いたタンク回転位置決めについては後述する。
次に、上記した高圧タンクＴの車載構造と車載の様子について説明する。図４は高圧タンクＴの車載の様子をタンク周辺の構成と共に示す説明図、図５は高圧タンクＴとタンク端部ブラケット１２０との関係を示す説明図、図６は高圧タンクＴの車載の様子をタンク端面の側からと長手方向の側から見て概略的に示す説明図である。
図示するように、後輪ＲＴの後方側のプラットフォームＦには、タンク車載機構１００が組み込まれている。このタンク車載機構１００は、プラットフォームＦの下面に車両幅方向に陥没設置されたタンク収納凹所１１０と、当該凹所の一端側に位置するタンク端部ブラケット１２０と、タンク締結用のタンクバンド１４０とを備える。タンク収納凹所１１０は、車両幅方向に延びて車両前後に位置して向かい合う前方傾斜面１１２Ｆと後方傾斜面１１２Ｒとを備え、両傾斜面の間を車両幅方向に延びる陥没溝１１４とする。陥没溝１１４を挟んで向かい合う上記の両傾斜面は、高圧タンクＴの外周の異なる位置でタンク円柱側面に当接する。つまり、高圧タンクＴがこの前方傾斜面１１２Ｆと後方傾斜面１１２Ｒに当接するようにされると、横置き状の高圧タンクＴは、両傾斜面に支えられることになるので、タンク径方向に位置決めされる。この場合、上記の両傾斜面は、搭載された高圧タンクＴの上方側に位置することから、高圧タンクＴは、両傾斜面への当接により、上下方向および左右方向（即ち、車両上下方向と車両前後方向）に位置決めされることになる。
タンク収納凹所１１０の一端側に位置するタンク端部ブラケット１２０は、プラットフォームＦから車両幅方向に突出したフレーム装着座ＦＺに、ブラケット保持フレーム１３０を介してボルトにて固定されている。この場合、タンク端部ブラケット１２０は、図示するようにＬ字状をなして、その一片部位がブラケット保持フレーム１３０の下端に固定されているので、他片部位は、タンク収納凹所１１０に搭載済みの高圧タンクＴの側にプラットフォームＦから延びることになる。このため、図５に示すように、タンク端部ブラケット１２０は、上記した他片部位を高圧タンク端部のバルブベースＴＶＢの端面に当接する当接部１２１とする。また、タンク端部ブラケット１２０は、当接部１２１にＶ字状の切欠１２２を備え、この切欠１２２がタンク収納凹所１１０における向かい合う前方傾斜面１１２Ｆと後方傾斜面１１２Ｒのセンターに位置するように、ブラケット保持フレーム１３０を介してプラットフォームＦに固定されている。
タンクバンド１４０は、スチール製とされ、その両端においてプラットフォームＦにボルトにて固定されることで、タンク収納凹所１１０の向かい合う前方傾斜面１１２Ｆと後方傾斜面１１２Ｒに当接した高圧タンクＴを上記の両傾斜面の側に向けて締め付ける。
上記した構成のタンク車載機構１００を用いて高圧タンクＴを車載するには、タンクバンド１４０の少なくとも一端側をプラットフォームＦから取り外しておき、横置き状の高圧タンクＴを昇降させる図示しないタンクリフタにて、タンク収納凹所１１０に向けて高圧タンクＴを持ち上げる。このタンク持ち上げは、高圧タンクＴの側面がタンク収納凹所１１０の向かい合う前方傾斜面１１２Ｆと後方傾斜面１１２Ｒに当接するまで行われる。次いで、傾斜面へのタンク当接後、或いはこのタンク当接と相前後して、高圧タンクＴをタンク端部ブラケット１２０の側に長手方向にずらし、タンク端部ブラケット１２０の当接部１２１に高圧タンクＴのタンク位置決め溝ＴＶＳの端面を当接させる。この状態となると、高圧タンクＴは、タンク収納凹所１１０の上記両傾斜面との当接により、車両上下方向と前後方向に対して位置決めされると共に、タンク端部ブラケット１２０の当接部１２１との当接により、タンク長手方向（車両幅方向）についても位置決めされることになる。
次に、高圧タンクＴの軸回りの回転位置決めを行う。つまり、車両上下・前後および幅方向に位置決め済みの状態で、タンク端部ブラケット１２０の切欠１２２とタンク位置決め溝ＴＶＳとの合致状態を、タンク端部ブラケット１２０の側から視認する。既述したように、タンク位置決め溝ＴＶＳはタンクセンターからタンク外径側に向けて形成されており、タンク端部ブラケット１２０の切欠１２２はタンク収納凹所１１０における向かい合う前方傾斜面１１２Ｆと後方傾斜面１１２Ｒのセンターに位置する。よって、切欠１２２の谷部分にタンク位置決め溝ＴＶＳが合致していれば、タンク位置決め溝ＴＶＳは所定の方向、具体的には鉛直方向に沿って延びるので、高圧タンクＴの軸回りの回転位置が定まる。一方、切欠１２２の谷部分とタンク位置決め溝ＴＶＳがずれていれば、高圧タンクＴを軸回りに回転させて切欠１２２の谷部分とタンク位置決め溝ＴＶＳを合致させることで、高圧タンクＴの軸回りの回転位置が定まる。こうして軸回りの回転位置決めがなされた状態で、タンクバンド１４０をプラットフォームＦに固定して、高圧タンクＴの車載作業を終える。
上記したように本実施例のタンク車載機構１００および車両１０では、高圧タンクＴの車載に当たり、タンク収納凹所１１０とタンク端部ブラケット１２０とにより、横置き状態で車両上下・前後および幅方向のみならず軸回りにも位置決めされた状態で、タンクバンド１４０により締め付け固定できる。そして、タンク収納凹所１１０による横置き状態での高圧タンクＴの車両上下・前後方向の位置決めと、タンク端部ブラケット１２０による横置き状態での高圧タンクＴの車両幅方向の位置決め、およびタンク端部ブラケット１２０の切欠１２２とタンク位置決め溝ＴＶＳとの合致による横置き状態での高圧タンクＴの軸回りの位置決めは、タンク内圧の変化に伴ってタンク外径やタンク長手方向の寸法が変化した場合にも、実施可能である。よって、本実施例のタンク車載機構１００および車両１０によれば、タンク内圧の変化に伴うタンク外径変化やタンク長手方向の寸法変化にも対処して高圧タンクＴを上記位置決めした上で、高圧タンクＴを車載できるので、タンク一端側のバルブベースＴＶＢの配管コネクタＴＣとガス配管Ｐとの接続も簡便となる。
また、本実施例のタンク車載機構１００では、陥没溝１１４を挟んで向かい合う前方傾斜面１１２Ｆと後方傾斜面１１２Ｒを高圧タンクＴと異なる側面で当接するだけでよいの、簡便である。
しかも、高圧タンクＴの軸回りの位置決めに際しては、タンク端部ブラケット１２０の切欠１２２にタンク位置決め溝ＴＶＳが合致するよう高圧タンクＴを回転させればよい。よって、高圧タンクＴの軸回りの回転位置決めも容易となる。
次に、タンク車載機構１００の変形例について説明する。図７は変形例のタンク車載機構１００が有するタンク端部ブラケット１２０Ａを高圧タンクＴの一端側のバルブベースＴＶＢと並記して示す説明図、図８は図７におけるＹ方向から矢視してタンク軸回りの回転位置決めの様子を示す説明図である。
図示するように、このタンク端部ブラケット１２０Ａは、ブラケット保持フレーム１３０に固定された当接部１２１に、ブッシュＢＳで摺動案内されるピン１６０を備える。ピン１６０は、先端側をテーパ径部１６２とし、鍔部１６６とバックボード１２４との間のスプリング１６８により付勢されてテーパ径部１６２と先端部１６４を当接部１２１からバルブベースＴＶＢに向けて突出させている。この場合、ピン１６０は、既述した切欠１２２と同様、タンク収納凹所１１０において向かい合う前方傾斜面１１２Ｆと後方傾斜面１１２Ｒのセンターに位置するよう、設置されている。上記したタンク端部ブラケット１２０Ａによるタンク軸回りの回転位置決めは次のようになる。
図７に示すように、ピン１６０はバルブベースＴＶＢの側にテーパ径部１６２を突出させているので、図８に示すように、ピン１６０の先端部１６４がタンク位置決め溝ＴＶＳと合致すれば、先端部１６４はタンク位置決め溝ＴＶＳに入り込み、テーパ径部１６２はタンク位置決め溝ＴＶＳの溝上縁に係合する。この状態は、既述したように切欠１２２とタンク位置決め溝ＴＶＳとが合致した状態と同じであることから、高圧タンクＴの軸回りの位置決めがなされることになる。
今、高圧タンクＴをタンク収納凹所１１０の前方傾斜面１１２Ｆと後方傾斜面１１２Ｒに当接させつつバルブベースＴＶＢの端面をタンク端部ブラケット１２０Ａの当接部１２１に当接させたとする。この際、図８に二点鎖線で示すように、ピン１６０の先端部１６４がタンク位置決め溝ＴＶＳとずれていると、高圧タンクＴを図８に示すθＡの方向に回転させれば、ピン１６０は、スプリング１６８の付勢力を受けて先端部１６４をタンク位置決め溝ＴＶＳに入り込ませ、テーパ径部１６２をタンク位置決め溝ＴＶＳの溝上縁に係合させる。よって、上記したタンク端部ブラケット１２０Ａを有するタンク車載機構１００によれば、高圧タンクＴをタンク収納凹所１１０の前方傾斜面１１２Ｆと後方傾斜面１１２Ｒに当接させつつバルブベースＴＶＢの端面をタンク端部ブラケット１２０Ａの当接部１２１に当接させた上で、高圧タンクＴを回転させるだけでピン１６０により上記したような回転位置決めがなされる。そして、タンク位置決め溝ＴＶＳへの先端部１６４の入り込みおよび溝上縁とのテーパ径部１６２の係合は、高圧タンクＴの回転操作の際の節度感を生じる。このため、タンク端部ブラケット１２０Ａによる上記した節度感付与により、高圧タンクＴの回転を経た回転位置決めがより容易となる。
以上、本発明の実施の形態を実施例にて説明したが、本発明は上記した実施例や変形例の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様にて実施することが可能である。例えば、タンク位置決め溝ＴＶＳとの目視による合致を図るタンク端部ブラケット１２０の切欠１２２は、スリット状の切欠等とすることもできる。タンク位置決め溝ＴＶＳにあっても、これをケガキ線とすることもできる。更には、変形例のタンク端部ブラケット１２０Ａにあっては、ストレート状のピン１６０とすることもできる。また、タンク収納凹所１１０を下向きとして高圧タンクＴを下方からタンク収納凹所１１０に当接して搭載するようにしたが、上向き或いは横向きに開いたタンク収納凹所１１０に高圧タンクＴを当接して搭載するようにすることもできる。
本発明の実施例としての車両１０におけるタンク搭載の様子を概略的に示す説明図である。 車載される高圧タンクＴの概略斜視図である。 高圧タンクＴをその一端側と図中Ｘ方向からの矢視を拡大して示す説明図である。 高圧タンクＴの車載の様子をタンク周辺の構成と共に示す説明図である。 高圧タンクＴとタンク端部ブラケット１２０との関係を示す説明図である。 高圧タンクＴの車載の様子をタンク端面の側からと長手方向の側から見て概略的に示す説明図である。 変形例のタンク車載機構１００が有するタンク端部ブラケット１２０Ａを高圧タンクＴの一端側のバルブベースＴＶＢと並記して示す説明図である。 図７におけるＹ方向から矢視してタンク軸回りの回転位置決めの様子を示す説明図である。
符号の説明
１０…車両
１００…タンク車載機構
１１０…タンク収納凹所
１１２Ｆ…前方傾斜面
１１２Ｒ…後方傾斜面
１１４…陥没溝
１２０…タンク端部ブラケット
１２０Ａ…タンク端部ブラケット
１２１…当接部
１２２…切欠
１２４…バックボード
１３０…ブラケット保持フレーム
１４０…タンクバンド
１６０…ピン
１６２…テーパ径部
１６４…先端部
１６６…鍔部
１６８…スプリング
Ｔ…高圧タンク
Ｆ…プラットフォーム
Ｐ…ガス配管
ＴＣ…配管コネクタ
ＢＳ…ブッシュ
ＲＴ…後輪
ＦＺ…フレーム装着座
ＴＶＢ…バルブベース
ＴＶＳ…タンク位置決め溝

Claims (2)

  1. 長尺で円柱状のタンクを車載するタンク車載機構であって、
    車両ボディに陥没設置され、横置き状の前記タンクをタンクの円柱側面で受ける凹所とされたタンク当接座と、
    該タンク当接座の前記凹所に受けられた前記タンクを前記凹所の側に向けて締め付けるタンクバンドと、
    前記タンクが少なくとも一端側に有するタンク端部部材の端面に当接するタンク端面当接部と、
    該タンク端面当接部に設けられ、前記タンク端部部材の端面に形成済みのタンク回転位置決めのための目印と合致して、前記凹所の前記向かい合う傾斜平面に当接済みの前記タンクの回転位置決めを行う回転位置決め部とを備え、
    前記タンク当接座は、前記凹所に凹所底部を挟んで向かい合う一対の傾斜平面を有し、該向かい合う傾斜平面をタンク外周の異なる位置で前記タンクの円柱側面に当接させ、
    前記回転位置決め部は、前記凹所の前記向かい合う傾斜平面に当接した前記タンクの側に前記タンク端面当接部から進退可能とされたシャフトを備え、該シャフトの先端を前記タンク端部部材の端面に形成済みの前記目印としての溝に入り込ませる
    タンク車載機構。
  2. 前記タンク端面当接部は、前記凹所の前記向かい合う傾斜平面に当接した前記タンクの側に前記車両ボディから配設されている請求項１に記載のタンク車載機構。
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