JP4626140B2

JP4626140B2 - 燃料タンクの取付構造

Info

Publication number: JP4626140B2
Application number: JP2003351957A
Authority: JP
Inventors: 夏樹黒岩
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2003-10-10
Filing date: 2003-10-10
Publication date: 2011-02-02
Anticipated expiration: 2023-10-10
Also published as: JP2005112272A

Description

本発明は、燃料タンクの取付構造に関し、更に詳しくは、例えば燃料電池に用いる水素ガス等の高圧ガスを充填した燃料タンクを車体部材に固定するタンク搭載バンドの取付構造に関する。

近年、燃料電池に水素ガスと空気を供給して発電し、これによって得られた電気でモータを駆動して走行する燃料電池車両が開発されており、前記水素ガスは、高圧の状態で円筒状の燃料タンクに充填されている。

従来、この燃料タンクの全周に帯状のタンク搭載バンドを巻き付け、タンク搭載バンドの両端部に締結用ステーを設け、該締結用ステー同士を締結ボルトで連結させると共に、該締結ボルトにスプリングを付勢させた状態で配設することにより、燃料タンクの膨張変位に対応させながら、車体に燃料タンクを取り付けている（例えば、特許文献１参照）。
特開平１０−２７８６０１号公報（第３，４頁、図３参照）

しかしながら、前記従来の燃料タンクの取付構造においては、スプリングを介して燃料タンクを固定していたため、燃料タンクを保持するタンク搭載バンドの締結トルク管理が困難で、車両が前面衝突等を起こして燃料タンクに大きな荷重が入力した場合に、燃料タンクを安定して保持できないおそれがあった。また、従来は、タンク搭載バンド、締結ボルト及びスプリングなど部品点数が増加し、コストが増加する上に、質量が増して管理値が多くなるため、燃料タンクの取付けの信頼性を確保することが困難であった。

そこで、本発明は、燃料タンクに大きな荷重が入力された場合でも安定して保持することができる燃料タンクの取付構造を提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本発明に係る燃料タンクの取付構造は、燃料タンクを取付具を介して車両後部の車体部材に車幅方向に沿って取り付け、前記取付具を、燃料タンクの下部を保持するタンク搭載フレームと、その一端がタンク搭載フレームの前側取付部に固定され、他端がタンク搭載フレームの後側取付部に締結されることによって、前記燃料タンクの上部を保持するタンク搭載バンドとから構成し、前記タンク搭載バンドの車両後側の他端の締結力を可変自在に構成すると共に、前記タンク搭載フレームを、燃料タンクを支持する支持フレームと、該支持フレームを車体部材に固定する取付フレームと、から構成した燃料タンクの取付構造であって、平面視で取付フレームの内方側に前記後側取付部を配置すると共に、前記取付フレームは、燃料タンクの底部の前側を支持する底部前フレームと、燃料タンクの底部の後側を支持する底部後フレームと、燃料タンクの底部の左側を支持する底部左フレームと、燃料タンクの底部の右側を支持する底部右フレームと、燃料タンクの高さ方向中間部に配置され、胴部の前側を支持する胴部前フレームと、燃料タンクの高さ方向中間部に配置され、胴部の後側を支持する胴部後フレームと、燃料タンクの高さ方向中間部に配置され、胴部の左側を支持する胴部左フレームと、燃料タンクの高さ方向中間部に配置され、胴部の右側を支持する胴部右フレームと、を備え、前記取付フレームによって燃料タンクの下部を覆うように支持し、前記支持フレームは、前記取付フレームの胴部前フレーム、底部前フレーム、底部後フレームおよび胴部後フレームのそれぞれに固設したことを特徴としている。

本発明に係る燃料タンクの取付構造によれば、タンク搭載バンドの車両前側をタンク搭載フレームに固定しているため、後面衝突などの車両後方から過大荷重が入力した場合における燃料タンクの移動量を最小限度に抑制することができる。即ち、燃料タンクの車両前側を固定することにより、前側の保持力及び剛性が増大するため、車両後部に車幅方向に沿って取り付けられている燃料タンクに車両後方から衝突荷重が入力すると、タンク搭載バンドの前側で燃料タンクの移動を抑止させることができる。

また、タンク搭載バンドの後側で締付力（締付けトルク）を調整することができるため、燃料タンクの外形寸法が個々にばらついても、このばらつきを効率的に吸収しつつ、燃料タンクを確実に保持することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。

図１は本発明の実施形態による燃料タンク１の取付構造を示す斜視図、図２は図１の取付具３の分解斜視図である。

車体下部には、車両前後方向に沿って一対のリアサイドメンバ１１，１１が左右に配設されており、これら左右のサイドメンバ同士１１，１１は複数のクロスメンバ９によって連結されている。そして、前後のクロスメンバ同士９，９は一対の連結メンバ１３，１３によって橋渡しされている。これらのリアサイドメンバ１１，１１及び連結メンバ１３，１３の下面には、燃料タンク１を取り付けるための取付具３が設けられている。即ち、燃料タンク１は、左右のリアサイドメンバ１１の前端部下面及び左右の連結メンバ１３，１３の下面に跨って結合したタンク搭載フレーム５と、タンク搭載バンド７とからなる取付具３を介して車体に搭載されている。また、図１から明らかなように、燃料タンク１の長軸方向は、車両進行方向に直交した方向（車幅方向）に沿って配置されている。

タンク搭載フレーム５は、燃料タンク１の略下半部を抱持する左右一対の略半円状の支持フレーム１７，１７と、該支持フレーム１７，１７を車体に対して固定する取付フレーム１８とから構成されている。この取付フレーム１８は、略円筒状の燃料タンク１の底部の前，後、および左，右を支持する底部前，後フレーム３ａ，３ｂ、底部左，右フレーム３ｃ，３ｄと、燃料タンク１の高さ方向中間部の前，後、および左，右を支持する胴部前，後フレーム３ｅ，３ｆ、胴部左，右フレーム３ｇ，３ｈと、胴部後側フレーム３ｆの左右両側部から後傾上方に向けて連設したエクステンションフレーム３ｉと、これら左右のエクステンションフレーム３ｉ，３ｉの上端部を連結する後部連結フレーム３ｊとからなる。

また、前記胴部左，右フレーム３ｇ，３ｈの前側部と、胴部前側フレーム３ｅの左右両側部とにそれぞれ斜状に跨ってガセットフレーム３ｋを連結しており、これら胴部左，右フレーム３ｇ，３ｈの前端部と、胴部前側フレーム３ｅの左右端部の連結部分は、車幅方向外側へ斜め上方に向けて突出して形成してある。

前記底部左，右フレーム３ｃ，３ｄは、それらの前端をガセットフレーム３ｋに連結し、後端部は胴部後側フレーム３ｆと胴部左，左フレーム３ｇ，３ｈとの連設部分に連結してある。

前記各フレーム３ａ〜３ｋは何れも金属パイプ材で形成してあり、胴部前側フレーム３ｅと胴部左，右フレーム３ｇ，３ｈとの連結部分、および連結フレーム３ｊの左右両側部には、それぞれ金属ブロックからなる前，後の取付ブラケット１５，１６を設けてある。

また、前述したように、胴部前側フレーム３ｅ，底部前側フレーム３ａ，底部後側フレーム３ｂ，胴部後側フレーム３ｆに亘って、燃料タンク１の略下半部を抱持する左右一対の略半円状の支持フレーム１７，１７を固設してある。また、燃料タンク１はこれら支持フレーム１７上に定置した状態で、その上方から左右一対の略半円状のタンク搭載バンド７，７を被冠して、これら支持フレーム１７の前端部に設けた前側取付部１９に，タンク搭載バンド７の一端２１をボルト２３とナットにより締結して、該燃料タンク１をタンク搭載フレーム５に固定するようにしてある。

前記支持フレーム１７，タンク搭載バンド７は、何れも金属帯板材からなる剛体として構成してあり、燃料タンク１の外周面に当接する内側面は、後述するように、それらの全長に亘ってゴムからなる弾性材を備えている。なお、この弾性材は、ゴム以外にも合成樹脂などを好適に用いることができる。

前述のようにして燃料タンク１を固定したタンク搭載フレーム５は、その前，後の取付ブラケット１５，１６を介して前記リアサイドメンバ１１の前端部下面と、連結メンバ１３の下面とに締結して、これらリアサイドメンバ１１と連結メンバ１３とに跨って取付けて燃料タンク１を収容し、これらフロア骨格部とタンク搭載フレーム５とで燃料タンク１の周囲を囲繞してプロテクタ構造が得られるようにしてある。

また、図２に示すように、タンク搭載バンド７の両端には、タンク搭載フレーム５と同等の剛性を有する締結ブラケット２５，２７が設けられており、該締結ブラケット２５，２７には、ボルトを挿通するための挿通孔が穿設されている。

その一方、タンク搭載フレーム５の支持フレーム１７，１７の前後両端にも、前記タンク搭載バンド７の締結ブラケット２５，２７に対応して前側取付部１９と後側取付部２９が設けられており、これらの前側取付部１９と後側取付部２９とにボルト締結孔１９ａ，２９ａが穿設されている。

そして、図３に示すように、タンク搭載フレーム５の後側取付部２９は取付フレーム１８の内方、つまり、タンク搭載フレーム５を構成する最も車両後端側の連結フレーム３ｊよりも前方で、かつ、胴部左フレーム３ｇと胴部右フレーム３ｈよりも車幅方向内側に配置されている。

なお、図４に燃料タンク１を搭載したタンク搭載フレーム５の側面図を示す。タンク搭載バンド７は、円筒状の燃料タンク１の外周面に沿って配置され、燃料タンク１の周長さの半分以上の部分を締結している。

また、図５に本発明の実施形態によるタンク搭載バンド７の断面図を示す。

タンク搭載バンド７は、左右両端に突設部３１が形成されたバンド本体部３３と、該バンド本体部３３に嵌着されたゴム部３５とからなり、タンク搭載バンド７の裏面側、即ち、燃料タンク１の外周面に直接的に当接する部位には、弾性材である帯状のゴム部３５が設けられている。また、図４に示すように、前記ゴム部３５は、タンク搭載バンド７の全長に亘って設けられている。

以下に、燃料タンク１をタンク搭載フレーム５に搭載する手順を簡単に説明する。

まず、図２に示すように、タンク搭載フレーム５に燃料タンク１を載置し、前記タンク搭載バンド７を燃料タンク１の上面に被せ、この状態で、図６に示すように、ボルト２３を介してタンク搭載バンド７の前端を支持フレーム１７の前端の前側取付部１９にボルト締結する。

次いで、タンク搭載バンド７の後端を支持フレーム１７の後側取付部２９に当接させ、ボルト２３を締結させる。ここで、図６に示すように、タンク搭載バンド７の前端は、タンク搭載フレーム５の支持フレーム１７の前側取付部１９に密着して固定されている。また、タンク搭載バンド７の後端は、ボルト２３と緩み防止用ナット３７（図２参照）を介して支持フレーム１７の後側取付部２９に締結される。そして、図６に示すように、締結する初期段階では、タンク搭載バンド７の後端は支持フレーム１７の後側取付部２９から上方に間隔を隔てて締結されているが、図７に示すように、更にボルト２３を所定トルクに至るまで締結させていく。このように、ボルト２３を締め付けて後端を支持フレーム１７の後側取付部２９に近づけていくと、タンク搭載バンド７が燃料タンク１を締め付けるトルクを所定値にすることができる。

前記構成を有する燃料タンク１の取付構造によれば、以下の作用効果を有する。

まず、タンク搭載バンド７の前側を支持フレーム１７の前側取付部１９に固定しているため、タンク搭載バンド７の前側が確実に支持フレーム１７に固定される。よって、車両が例えば後面衝突を起こして、燃料タンク１に車両前方側への荷重が入力された場合に、燃料タンク１の前方への移動を阻止することができる。

また、タンク搭載バンド７の後側を、ボルト２３と緩み防止用ナット３７を介して支持フレーム１７の後側取付部２９にボルト締結するため、タンク搭載バンド７の後側で締結トルクの調整を行うことができる。よって、燃料タンク１の径の大きさが製造上、個々に多少ばらついて作製された場合でも、その燃料タンク１の大きさに応じて、締付代を適宜変えることができ、一定の締結トルクを保持することができる。

さらに、支持フレーム１７の後側取付部２９を、平面視で取付フレーム１８の内方に配置したため、車両が後面衝突又は側面衝突を起こした場合にも、後側取付部２９が取付フレーム１８によって保護される。

また、タンク搭載バンド７の全長に亘って弾性材である帯状のゴム部３５を嵌着したため、燃料タンク１を保持する面圧を燃料タンク１の外周に亘って均一に保持することができる。なお、タンク搭載フレーム５の支持フレーム１７の内側にもゴム部３９からなる弾性材を配設しているため、燃料タンク１の保持面圧が更に均一になる。燃料タンク１を車両に取り付けたのちに燃料タンク１が径方向に膨張又は収縮して、タンク搭載バンド７が燃料タンク１を締め付ける締結力がばらついても、弾性材であるゴム部３５，３９がこの締結力のバラツキを吸収して確実に燃料タンク１を保持することができる。

そして、図４に示すように、タンク搭載フレーム５を構成する支持フレーム１７の周方向長さは、タンク搭載バンド７の周方向長さよりも小さく構成されている。従って、タンク搭載フレーム５の車両前後方向の長さを小さく抑えて、タンク搭載フレーム５の重量を抑制することができる。なお、図４に示すように、タンク搭載バンド７の両端には、タンク搭載フレーム５と同等の強度を有する締結ブラケット２５，２７が取り付けられており、この締結ブラケット２５，２７によってタンク搭載バンド７の周方向長さを長く設定することができるため、燃料タンク１の締付力を低下させることなく、前記支持フレーム１７の周方向長さを短く設定することができる。また、支持フレーム１７の周方向長さを短く設定できたので、タンク搭載フレーム５の開口部(胴部前後左右フレームに囲まれたスペース)が広くなり、燃料タンク１の搭載時や取外し時の作業性が向上する。

本発明の実施形態による燃料タンクの取付構造を示す斜視図である。図１の取付具の分解斜視図である。本発明の実施形態によるタンク搭載フレームを示す平面図である。本発明の実施形態による取付具を示す側面図である。図２のＡ−Ａ線によるタンク搭載バンドの拡大断面図である。本発明の実施形態によるタンク搭載バンドを締め付ける前の状態を示す側面図である。本発明の実施形態によるタンク搭載バンドを締め付けた後の状態を示す側面図である。

符号の説明

１…燃料タンク
３…取付具
５…タンク搭載フレーム
７…タンク搭載バンド
１１…リアサイドメンバ（車体部材）
１３…連結メンバ（車体部材）
１７…支持フレーム
１８…取付フレーム
１９…前側取付部
２１…一端
２９…後側取付部
３５，３９…ゴム部（弾性材）

Claims

燃料タンクを取付具を介して車両後部の車体部材に車幅方向に沿って取り付け、前記取付具を、燃料タンクの下部を保持するタンク搭載フレームと、その一端がタンク搭載フレームの前側取付部に固定され、他端がタンク搭載フレームの後側取付部に締結されることによって、前記燃料タンクの上部を保持するタンク搭載バンドとから構成し、前記タンク搭載バンドの車両後側の他端の締結力を可変自在に構成すると共に、前記タンク搭載フレームを、燃料タンクを支持する支持フレームと、該支持フレームを車体部材に固定する取付フレームと、から構成した燃料タンクの取付構造であって、
平面視で取付フレームの内方側に前記後側取付部を配置すると共に、
前記取付フレームは、燃料タンクの底部の前側を支持する底部前フレームと、燃料タンクの底部の後側を支持する底部後フレームと、燃料タンクの底部の左側を支持する底部左フレームと、燃料タンクの底部の右側を支持する底部右フレームと、燃料タンクの高さ方向中間部に配置され、胴部の前側を支持する胴部前フレームと、燃料タンクの高さ方向中間部に配置され、胴部の後側を支持する胴部後フレームと、燃料タンクの高さ方向中間部に配置され、胴部の左側を支持する胴部左フレームと、燃料タンクの高さ方向中間部に配置され、胴部の右側を支持する胴部右フレームと、を備え、前記取付フレームによって燃料タンクの下部を覆うように支持し、
前記支持フレームは、前記取付フレームの胴部前フレーム、底部前フレーム、底部後フレームおよび胴部後フレームのそれぞれに固設したことを特徴とする燃料タンクの取付構造。
請求項１に記載の燃料タンクの取付構造であって、
前記タンク搭載バンドの内側にその全長に亘って弾性材を設けたことを特徴とする燃料タンクの取付構造。
請求項２に記載の燃料タンクの取付構造であって、
前記支持フレームの内側にその全長に亘って弾性材を設けたことを特徴とする燃料タンクの取付構造。
請求項２又は３に記載の燃料タンクの取付構造であって、
前記弾性材は、それぞれ帯状のゴムからなることを特徴とする燃料タンクの取付構造。