JP4547297B2

JP4547297B2 - 自動二輪車

Info

Publication number: JP4547297B2
Application number: JP2005136205A
Authority: JP
Inventors: 洋平幕田; 義之堀井
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2005-05-09
Filing date: 2005-05-09
Publication date: 2010-09-22
Anticipated expiration: 2025-05-09
Also published as: JP2006312404A

Description

本発明は、自動二輪車に関し、一層詳細には、燃料電池を搭載した自動二輪車に関する。

自動二輪車は、エンジンを駆動源とするものが主流を占めているが、環境保護等の観点から燃料電池を搭載し、この燃料電池から得られる電気エネルギーによって走行する自動二輪車が開発されている。

この種の自動二輪車の燃料電池は、複数個の燃料電池セルを積層した燃料電池スタックで構成され、燃料電池により発生した電力が電動モータに供給され、車輪が駆動される。

前記燃料電池は、燃料ガスとしての水素及び反応ガスとしての酸素の化学反応により発電が行われるものであり、従ってこの種の自動二輪車には、水素を供給する水素供給管及び酸素を供給する酸素供給管等が配設されている。

近年、燃料電池は、発電能力を高めるために大型化される傾向にあり、この種の自動二輪車には、大型化された燃料電池を搭載するために相当なスペースが要求される。

従来、この種の自動二輪車は、図８に示すように、車体１の前方上部にヘッドパイプ２ａが配設され、このヘッドパイプ２ａ内に回動自在にステアリング軸３が挿通されている。ステアリング軸３の上端には、車体の走行方向を操作するハンドル４が連結されている。ステアリング軸３の下端には、フロントフォーク２ｂが取り付けられ、このフロントフォーク２ｂの下端部には、前輪５が軸支されている。

車体１の前後方向ほぼ中央部には、運転者が着座するシート６が装着され、このシート６の下方前側には、燃料電池７が搭載されている。また、車体１の後部には、後輪８が軸支され、この後輪８は、燃料電池７の後方に配設された電動ユニット９によって駆動されるようになっている。なお、このような従来例は、例えば下記の特許文献１に開示されている。

特開２００２−１８７５８７号公報

しかしながら、前記自動二輪車では、燃料電池７は、運転者が着座するシート６より前方側に配置されるので、運転者の足載せ位置において、燃料電池７の幅方向の側部が車体１の左右両側に張り出す結果となり、運転者の足載せスペースが減少し、足付き性を向上させることが困難となる。

さらにまた、燃料電池７は、前記のように大型化されると、相当の重量になるため、シート６の下方前側に配置されると、重心位置がそれに合わせて移動する。

本発明は、前記のような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、燃料電池を搭載した自動二輪車において、走行時の足載せ性や停止時の足付き性を一層向上させ、自動二輪車の重心位置をシートの直下に配置できる自動二輪車を提供することにある。

前記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、燃料電池本体と、前記燃料電池本体に少なくとも水素及び酸素を給排する配管とを備えた自動二輪車であって、前記燃料電池本体は、運転者が着座するシートの下方に配置されると共に、前記燃料電池本体と前記配管との連結部は、前記運転者が足を載せる足載せ部より車体後方に設けられたことを特徴とするものであり、特に、請求項２に係る発明のように、前記連結部は、前記燃料電池本体の前端部において前記車体の車幅側方に配置されたことを特徴とするものである。

この構成によれば、走行時の足載せスペースや停止時の足付き性が充分に確保される。さらに、燃料電池本体がシートの下方に位置することで、車両の重心が中央よりにできると共に、車体の低重心化が図られる。

また、請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載の自動二輪車において、前記連結部が、前記シートの前端部より後方に配置されたことを特徴とするものであり、これにより、燃料電池本体の足載せ部スペースへの干渉が確実に防止され、走行時の足載せや停止時の足付き動作に必要且つ充分なスペースがより確実に確保されることになる。

また、請求項４に係る発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の自動二輪車において、前記燃料電池本体の連結部が、前記燃料電池本体の両側部に配設され、前記車体の中心線を有する垂直面に対して互いに接近する方向に傾斜して配置されたことを特徴とするものである。

これにより、配管が車体の中央部に向け集約されて配設されるので、足載せ部のスペースを必要以上に消費することがなく、スペース効率が向上する。

本発明に係る自動二輪車によれば、走行時の足載せや停止時の足付きに必要且つ充分なスペースが確保され、スペース効率を向上することができる。また、低重心化が図られる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係る自動二輪車を後方から見た斜視図を示すもので、ここでは、スクータ式の自動二輪車を例示している。また、図２は、図１に示す自動二輪車の側面図であり、図３は、図１に示す自動二輪車の概略平面図である。

図１〜図３において、自動二輪車１０は、燃料電池１２を搭載しており、この燃料電池１２から得られる電力を用いて走行する。燃料電池１２は、アノード電極に供給される燃料ガス（水素ガス）とカソード電極に供給される反応ガス（空気）とを反応させることで電力を発生する。本実施の形態では、燃料電池１２としては公知のものを採用しているので、ここでの詳細な説明は略す。

自動二輪車１０は、操舵輪である前輪１４と、駆動輪である後輪１６と、前輪１４に連結され、自動二輪車１０の走行方向を操作するハンドル１８と、フレーム２０と、ハンドル１８より後方に設けられて、運転者及び同乗者が着座するシート２２とを備えている。

前記ハンドル１８とシート２２との間には、後述するように、低床の足載せ部８２がフレーム２０の左右両側に張り出すように設けられている。

また、本実施の形態に係る自動二輪車１０は、効率的に発電を行うことができるように、燃料電池１２を冷却して適切な温度範囲に維持するための水冷式の冷却システム（図示略す）を有する。

前記フレーム２０は、前方部でフォーク式のフロントサスペンション２３を軸支するヘッドパイプ２４と、前方部がヘッドパイプ２４に接続されて車体後方に向かって後下がりに傾斜した一対の上部ダウンフレーム２６Ｒ、２６Ｌ及び一対の下部ダウンフレーム２８Ｒ、２８Ｌとを有する。

フレーム２０は、さらに上部ダウンフレーム２６Ｒ、２６Ｌから連続的に車体後方に向かって後上がりに延在する上部フレーム３０Ｒ、３０Ｌと、下部ダウンフレーム２８Ｒ、２８Ｌから連続的に後輪１６へ向かって延在する下部フレーム３２Ｒ、３２Ｌと、これら下部フレーム３２Ｒ、３２Ｌの後方端部と上部フレーム３０Ｒ、３０Ｌの略中間部を接続する縦フレーム３４Ｒ、３４Ｌとを有する。

前記燃料電池１２は、車体の略中央部分にあって、シート２２の前端部より後方でその下方に配置されており、具体的には、上部フレーム３０Ｒ、３０Ｌ、下部フレーム３２Ｒ、３２Ｌ及び縦フレーム３４Ｒ、３４Ｌで区画される領域の後方部に搭載され、やや後上がりに配置されている。

燃料電池１２は、自動二輪車１０を構成するパーツの中で比較的大重量のパーツであって、シート２２の下方で且つ車体の略中央部分に設けることにより自動二輪車１０の重心を車体中央に設けることができる。

また、燃料電池１２の前端部には、図４に示すように、水素を供給する水素供給管及び酸素を供給する酸素供給管等の配管８４の連結部である連結口８０が、車幅方向に複数形成され、これら連結口８０は、シート２２の前端部より後方で、且つ足載せ部８２より後方に配置されている。

さらに、連結口８０は、燃料電池１２の前端部両側部に設けられており、図５に示すように、その先端角は、車体の中心線Ｏを有する垂直面に対して互いに接近する方向に向けて、車体の中心線Ｏに対して直交する直線Ｘを想定すると、この直線Ｘに対して所定の角度α°傾斜して配設されている。なお、配管８４は、鋼管や高圧チューブ等からなる。

本実施の形態では、前記上部フレーム３０Ｒ、３０Ｌ、下部フレーム３２Ｒ、３２Ｌ及び縦フレーム３４Ｒ、３４Ｌで区画される領域における燃料電池１２より前方部分には、後述する電動ポンプ９０等が設けられている。上部フレーム３０Ｒ、３０Ｌの上部にはシート２２が設けられており、後方端にはテールランプ（図示略す）が設けられている。

前輪１４は、フロントサスペンション２３の下端部に軸支されている。フロントサスペンション２３の上部にはハンドル１８が接続されており、このハンドル１８の中央部に走行速度や走行距離を示すためのメータ３８が設けられている。

後輪１６は、縦フレーム３４Ｒ、３４Ｌに設けられたピボット４０を中心に回転可能なスイングアーム４２に支持されており、前記後輪１６と一体的にインホイールモータ４４と該インホイールモータ４４を駆動するモータドライバ４６が設けられている。

インホイールモータ４４及びモータドライバ４６は水冷式が好ましい。高効率且つ高出力を確保できるからである。燃料電池１２の下方部分にはリアサスペンション４８が車長方向に延在して設けられており、その両端部は下部フレーム３２Ｒ、３２Ｌ及びスイングアーム４２に対して回動可能に接続されている。

燃料電池１２は、設計上、最低地上高を有するように設定されているが、リアサスペンション４８を燃料電池１２の下方部に設けることにより、燃料電池１２と地面との間の空間領域を有効に用いることができ、また自動二輪車１０の低重心化を図ることができる。

次に、本実施の形態に係る自動二輪車１０は、燃料電池１２において発電を行うための燃料電池システムとして、燃料電池１２に供給する燃料ガスを高圧状態で貯蔵する燃料用ボンベ５０と、後方に向かって開口する吸気口５２からの吸気音を低減させるためのレゾネータ５４と、このレゾネータ５４を介して外気を取り込むエアクリーナ５６とを有する。

吸気口５２は、前記レゾネータ５４の前方部上面に設けられており、緩やかに略９０°屈曲して後方に開口している。

なお、図１及び図２から容易に諒解されるとおり、前記燃料用ボンベ５０、レゾネータ５４、エアクリーナ５６は後輪１６の上方に配置されている。

自動二輪車１０は、さらにエアクリーナ５６で清浄化された空気を圧縮して反応ガスとするコンプレッサ（スーパチャージャ、ポンプ又は加給機とも呼ばれる）５８と、このコンプレッサ５８で圧縮された反応ガスを冷却するインタークーラ５９と、燃料電池１２に供給される反応ガスと燃料電池１２から排出される使用済み反応ガスとの間で水分の交換を行う加湿器６０と、燃料電池１２内部の圧力を調整するために加湿器６０の排出側に設けられた背圧弁６２と、使用済み反応ガスを使用済み酸素ガスで希釈する希釈ボックス６４と、希釈された反応ガスを排気ガスとして、消音して大気に排出するサイレンサ６６とを有する。

この場合、自動二輪車１０は、燃料電池システムの補助電源としてフロントフォーク近傍に二次バッテリ（図示略す）を備えることが好ましい。

燃料用ボンベ５０は、図１及び図２に示されるように、両端が半球状の円柱形状であって、車体後方部において車体本体の中心から一方の側、この実施の形態では、右寄りにオフセットした位置に設けられている。

具体的には、燃料用ボンベ５０は上面視（図３参照）で車長方向に延在しており、側面視（図２参照）でシート２２及び上部フレーム３０Ｒに沿って後上がりとなるように設けられている。

燃料用ボンベ５０は自動二輪車１０を構成するパーツの中で比較的大きいパーツであるが、本実施の形態のように、車体本体の中心からオフセットした位置に設けられていることにより、上面視で後輪１６とほとんど重なることがなく、後輪１６の上下方向サスペンションストロークを十分に確保することができる。これにより、路面からの衝撃を緩和しやすくなり、自動二輪車１０の乗り心地の一層の向上を図ることができる。

前記希釈ボックス６４は、一対の下部ダウンフレーム２８Ｒ、２８Ｌの間における下端部に設けられており、燃料電池１２よりも低い位置に配置されている。したがって、希釈ボックス６４には燃料電池１２の発電作用により発生した水分を集積させやすく、集積した水分は希釈ボックス６４の下面部から下方へと容易に排出される。

希釈ボックス６４には第１排気パイプ７０が接続されており、この第１排気パイプ７０から排気ガスが排出される。第１排気パイプ７０は下部フレーム３２Ｌにおける中央よりやや前方部から下部フレーム３２Ｌの内部を通り後方に延在し、その後端部が第２排気パイプ７２の一端に連通している。

第２排気パイプ７２は下部フレーム３２Ｌの後端部よりやや上方で屈曲して後方斜め上方に指向し、サイレンサ６６に接続されている。

前記サイレンサ６６は、略四角の縦扁平形状であって、車体後方部において中心から左寄りにオフセットしており、後輪１６よりも高い位置において車長方向に延在して設けられている。

サイレンサ６６から排気ガスを排出する排出口６６ａは、サイレンサ６６の後端部下方に設けられている。前記排出口６６ａは車長方向で後輪１６の車軸１６ａよりもやや後方に位置している。

このように、排出口６６ａが後輪１６よりも高い位置であって、しかも前後方向で車軸１６ａよりも後方に位置していることから、排出口６６ａから排出される排気ガスは走行風によって後方に拡散され排出される。従って、排気ガスに含まれる水蒸気（又は水分）が後輪１６に降り懸かることを低減できる。また、自動二輪車１０が小さい旋回半径で走行する場合であっても、水蒸気は斜め後方に飛散することとなり後輪１６に降り懸かることを低減できる。

レゾネータ５４は、略四角の縦扁平形状であって、燃料用ボンベ５０の右側方に設けられている。前記レゾネータ５４の後端部とエアクリーナ５６の後端部は樹脂パイプ７５で接続されている。

エアクリーナ５６は、やや扁平な形状であって燃料用ボンベ５０の後部下方において後上がりとなるように配置されている。エアクリーナ５６を通過した空気は短い樹脂パイプ７６を通ってコンプレッサ５８の右端部へ導入される。

コンプレッサ５８は、車幅方向に延在するように設けられており右端部は燃料用ボンベ５０の中央部下方に位置している。加湿器６０は車幅方向に長尺な形状であって、コンプレッサ５８と燃料電池１２との間に設けられている。

インタークーラ５９は、燃料用ボンベ５０の前部下方に設けられており、その空気流入口及び空気流出口がそれぞれコンプレッサ５８及び加湿器６０と接続されている。前記の通り、インタークーラ５９はコンプレッサ５８で圧縮された外気を冷却して加湿器６０に供給するが、冷寒始動時においてはバイパス弁７８を切換駆動することにより、インタークーラ５９及び加湿器６０を経由することなく圧縮した外気を燃料電池１２に供給することができる。

このように、本実施の形態の自動二輪車１０では、シート２２の下方に燃料電池１２が搭載され、燃料電池１２の連結口８０は、シート２２の前端部より後方に配置され、燃料電池１２が足載せ部８２より後方に配設されたので、燃料電池１２が足載せ部８２のスペースＡに重なることがない（図４及び図５参照）。

すなわち、燃料電池１２が足載せ部８２のスペースＡに存在しないので、図６に示す走行時の足載せや図７に示す停止時の足付き動作に必要且つ充分なスペースＡが確保される。

また、連結口８０は、燃料電池１２の前端部両側部に設けられ、その先端角が、車体の中心線Ｏを有する垂直面に対して互いに接近する方向に向けて、所定角度α°傾斜して配設されたので、配管８４が車体の中央部に集約されて配置され、スペース効率が向上する。

つまり、足載せ部８２のスペースＡが有効に活用され、走行時の足載せや停止時の足付き動作に必要且つ充分なスペースＡが確保され、スペース効率を向上させることができる。

さらに、燃料電池１２がシート２２の下方に位置することで、車体の低重心化が図られる。

本発明の一実施の形態に係る自動二輪車の斜視図である。図１に示す自動二輪車の側面図である。図１に示す自動二輪車の概略平面図である。図１に示す自動二輪車に搭載された燃料電池と足載せ部のスペースの斜視図である。図１に示す自動二輪車の燃料電池と足載せ部のスペースの部分平面図である。図１の自動二輪車の走行時の概略側面図である。図１の自動二輪車の停止（足付き）時の概略側面図である。従来の自動二輪車の概略側面図である。

符号の説明

１０…自動二輪車１２…燃料電池
１８…ハンドル２０…フレーム
２２…シート８０…連結口
８２…足載せ部８４…配管
Ａ…スペース

Claims

燃料電池本体（１２）と、前記燃料電池本体（１２）に少なくとも水素及び酸素を給排する配管（８４）とを備えた自動二輪車（１０）であって、
前記燃料電池本体（１２）は、運転者が着座するシート（２２）の下方に配置されると共に、前記燃料電池本体（１２）と前記配管（８４）との連結部（８０）は、前記運転者が足を載せる足載せ部（８２）より車体後方に設けられ、且つ前記燃料電池本体（１２）の前端部において前記車体の車幅側方に配置されたことを特徴とする自動二輪車。
請求項１記載の自動二輪車において、前記連結部（８０）は、前記シート（２２）の前端部より後方に配置されたことを特徴とする自動二輪車。
請求項１又は２記載の自動二輪車において、前記燃料電池本体（１２）の連結部（８０）は、前記燃料電池本体（１２）の両側部に配設され、前記車体の中心線（０）を有する垂直面に対して互いに接近する方向に傾斜して配置されたことを特徴とする自動二輪車。