JP5216646B2 - 燃料電池車の車体構造 - Google Patents

Description

本発明は、燃料の水素と酸素によって電気を発生させるスタックをセンタトンネル内に搭載しながら、車幅をより一層小型とした燃料電池車の車体構造に関するものである。

燃料電池車の車体構造には、燃料の水素と酸素で電気を発生させる燃料電池スタックをセンタトンネル内に配置することで車室外に搭載し、且つ、運転席座席と助手席座席との間に燃料電池スタックを配置することで、車両正面に入力されることも考えられる衝撃から燃料電池スタックを保護しているものがある（例えば、特許文献１参照）。

しかし、従来技術（特許文献１）では、燃料電池スタックを保護するには、燃料電池スタックを運転席座席と助手席座席の間に配置する必要があり、結果的に、燃料電池車の車幅の制約が大きくなり、より小型の燃料電池スタック（以降、スタックと呼称する。）を搭載するのは困難であるという問題があった。

特開２００７−１５５９０号公報

本発明は、燃料電池車を小型化し、車両正面に荷重（衝撃）が入力されたときに、スタックの衝撃を吸収し、スタックの損傷とフロアパネルの破断を抑制した燃料電池車の車体構造を提供することを課題とする。

上記の課題を解決するために、請求項１に係る発明は、運転席座席と助手席座席の間に設けて車両前後方向へ延ばしたセンタトンネル内に水素と酸素で電気を発生させるスタックを配置した燃料電池車の車体構造において、スタックが、運転席座席及び助手席座席から運転席座席及び助手席座席に対向しているダッシュボードロアまでの間に配置され、センタトンネルは、ダッシュボードロアから運転席座席と助手席座席の直前までスタックを収納している幅広部を形成し、幅広部に連ねて幅広部の幅に比べ幅を漸減しているトンネル幅変化部を形成し、トンネル幅変化部に連ねて車両後方へ幅狭部を延ばし、トンネル幅変化部は、前突でスタック側が後退するのに伴い衝撃を吸収する衝撃吸収部を有していることを特徴とする。

請求項１に係る発明では、スタックが、運転席座席及び助手席座席から運転席座席及び助手席座席に対向しているダッシュボードロアまでの間に配置され、センタトンネルは、ダッシュボードロアから運転席座席と助手席座席の直前までスタックを収納している幅広部を形成し、幅広部に連ねて幅広部の幅に比べ幅を漸減しているトンネル幅変化部を形成し、トンネル幅変化部に連ねて車両後方へ幅狭部を延ばし、トンネル幅変化部は、前突でスタック側が後退するのに伴い衝撃を吸収する衝撃吸収部を有しているので、センタトンネルの幅狭部によって、運転席座席と助手席座席の間にスタックを配置したときの運転席座席から助手席座席までの距離に比べ、距離を小さくすることができる。従って、燃料電池車の車幅、つまり車両の幅を小さくすることができ、車両の小型化を図ることができる。

また、車両正面に荷重（衝突）が入力されて、ダッシュボードロア、センタトンネルが変形しつつ車両後方へ後退すると、センタトンネル内のスタックがともに後退し続ける。その結果、センタトンネルのトンネル幅変化部の衝撃吸収部が変形を開始し、衝撃吸収部が変形することでスタックの衝撃を吸収することができる。

さらに、ダッシュボードロア、センタトンネル、スタックがともに後退し続けると、トンネル幅変化部の衝撃吸収部が起点となって、センタトンネルは変形を始める。その結果、センタトンネルの変形した部位とスタックは干渉せず、スタックの損傷を防止することができる。

加えて、トンネル幅変化部の衝撃吸収部が起点となって、センタトンネルは変形を始め、フロアパネルの変形を促進させる。従って、フロアパネルの破断を抑制することができる。

本発明の実施例に係る燃料電池車の車体構造の概要を示す側面図である。 本発明の実施例に係る燃料電池車の車体構造の概要を示す平面図である。 実施例に係る燃料電池車の車体構造が備えるセンタトンネル及びダッシュボードパネルの斜視図である。 実施例に係る燃料電池車の車体構造が備えるスタックと中央サブフレームとの関係を示す平面図である。 実施例に係る燃料電池車の車体構造が備えるスタックとフレーム枠体の斜視図である。 実施例に係るセンタトンネルの側面図である。 図６の７−７線断面図である。 実施例に係る燃料電池車の車体構造のスタックへの衝撃を吸収する機構を説明する図である。 実施例に係る車体構造のスタックへの干渉を抑制する機構を説明する模式図である。

以下、本発明の実施の形態について、実施例で詳細に説明する。

実施例に係る燃料電池車１１の車体構造１２は、図１、図２に示すように、運転席座席１３と助手席座席１４の間に設けられたセンタトンネル１５内に水素と酸素で電気を発生させるスタック１６を、運転席座席１３と助手席座席１４より前に配置し、車幅の小型化を図っている。以降で具体的に説明していく。

燃料電池車１１は、車室２１と、車室２１の床をなすアンダボデー２２と、アンダボデー２２に固定した運転席座席１３と、助手席座席１４と、アンダボデー２２の後部に配置している水素用高圧タンク２３と、アンダボデー２２に下方から取付けられている中央サブフレーム２４と、フロントボデー２６と、フロントボデー２６のフロントサイドフレーム２７に下方から取付けられている前サブフレーム２８と、フロントボデー２６との隔壁をなしアンダボデー２２に含まれるダッシュボードパネル３１と、サイドボデー３２と、前輪３３、前輪３３を操舵する操舵装置３４と、を備える。

燃料電池車１１はまた、フロントボデー２６内に配置され冷却系に含まれる熱交換器３６と、フロントボデー２６内で前輪３３とダッシュボードパネル３１との間に配置されている前輪３３駆動用の電動モータ３７と、電動モータ３７とダッシュボードパネル３１との間に配置され操舵装置３４に含まれるステアリングギヤボックス３８と、を備え、ステアリングギヤボックス３８や電動モータ３７を前サブフレーム２８に載置し、スタック１６やスタック補助装置４１を中央サブフレーム２４に載置して、燃料電池車１１の車体構造１２を含んでいる。

次に、燃料電池車１１の車体構造１２を主体に説明する。
燃料電池車１１の車体構造１２は、図１〜図７に示しているように、運転席座席１３と助手席座席１４の間に設けて車両前後方向へ延ばしたセンタトンネル１５内に水素と酸素で電気を発生させるスタック１６を配置し、スタック１６が、運転席座席１３及び助手席座席１４から運転席座席１３及び助手席座席１４に対向しているダッシュボードロア５５までの間に配置されている。
センタトンネル１５は、ダッシュボードロア５５から運転席座席１３と助手席座席１４の直前までスタック１６を収納している幅広部４８を形成し、幅広部４８に連ねて幅広部４８の幅に比べ幅を漸減しているトンネル幅変化部５２を形成し、トンネル幅変化部５２に連ねて車両後方へ幅狭部４７を延ばし、トンネル幅変化部５２は、前突でスタック１６側、つまりフレーム枠体４５が後退するのに伴い衝撃を吸収する衝撃吸収部６１を有している。
「前突」とは、車両正面が障害物Ｓに接触（衝突）すること。

運転席座席１３は、アンダボデー２２に取付けられたスライド装置５４で前に前進限位置Ｅまで移動させることができる。
スライド装置５４は既存の構成であり、操作、機構については省略する。
助手席座席１４は運転席座席１３とほぼ同様で、前進限位置Ｅまで移動させることができる。

センタトンネル１５は、前述したが、図２、図３に示すように、アンダボデー２２のフロアパネル５１に連なり且つ、ダッシュボードパネル３１のダッシュボードロア５５に幅広部４８の前縁をなすトンネル前口部５６を接合している。ダッシュボードロア５５は、センタトンネル１５が位置する中央にアーチ状の切り欠いた部位がないもので、つまり、中央に一体に延長部５７が形成されてトンネル前口部５６を封じている。

幅広部４８は、車幅方向を幅としたときに、フレーム枠体４５の幅より大きく、フレーム枠体４５との間に所望の小さな隙間を設けている。

幅狭部４７は、幅広部４８の幅に比べ、幅を小さくして、運転席座席１３と助手席座席１４の間に形成され、且つ、後席６４の直前まで延びている。
トンネル幅変化部５２は、前進限位置Ｅの運転席座席１３と助手席座席１４の角部に沿って形成されているとともに、スタック１６の長手方向に対して傾斜角α（図２）で漸減させている。逆に表現すると、幅狭部４７に対し、傾斜角α（図２）で漸増させている。

フレーム枠体４５は、図５に示したベースフレーム６６が井桁状に形成され、ベースフレーム６６の前部６７にスタック１６の角に沿って第１枠本体６８が形成され、ベースフレーム６６の後部７１にスタック補助装置４１に近接させて第２枠本体７２が形成され、第１枠本体６８にエンドパネル４４が設けられている。

第２枠本体７２は、第１枠本体６８の幅に比べ幅が狭く、第１枠本体６８に第１枠幅変化部７４を介して接合し、ベースフレーム６６には第２枠幅変化部７５を介して接合している。

エンドパネル４４は、ダッシュボードロア５５の近傍に配置されているとともに、スタック１６の正面近傍に設けられ、スタック１６の正面７７より大きい板である。すなわち、スタック１６の正面７７とダッシュボードロア５５との間を仕切る板で、強度を高めた。

衝撃吸収部６１は、図６、図７に示したように、平面視（図７の視点）において、凹凸形状に形成されている。詳しくは、中央部（幅狭部４７）の膨出変形させたい第１の範囲８６にビード部８７が複数形成され、トンネル幅変化部５２の膨出変形させたい第２の範囲８８にビード部９１が複数形成され、第１の範囲８６と第２の範囲８８の境界をなしている谷折り曲げ部９２の一方に、谷折り曲げ部９２の稜線に沿って平行にビード部８７の１本が設けられ、谷折り曲げ部９２の他方に、谷折り曲げ部９２の稜線に沿って平行にビード部９１の１本が設けられている。つまり、谷折り曲げ部９２の両側にビード部８７、９１を形成している。

次に、本発明の実施例に係る燃料電池車１１の車体構造１２の作用を説明する。
燃料電池車１１の車体構造１２では、図２に示すように、運転席座席１３と助手席座席１４との間にセンタトンネル１５の幅狭部４７を設けたので、運転席座席１３と助手席座席１４の間にスタック１６を配置したときの運転席座席１３から助手席座席１４までの距離に比べ、距離を小さくすることができる。従って、燃料電池車１１の車幅、つまり車両の幅を小さくすることができ、車両の小型化を図ることができる。

次に、燃料電池車１１の車体構造１２の衝撃吸収機構を主に図８、図９で説明する。図８はセンタトンネル１５の左側を示し、図８（ａ）は前突したことで衝撃吸収部６１に衝撃が入力され始めた状態、図８（ｂ）は衝撃吸収部６１で衝撃を吸収した状態を示している。

燃料電池車１１では、車両正面が障害物Ｓに接触（衝突）して、ダッシュボードパネル３１が変形すると、ダッシュボードパネル３１はセンタトンネル１５及びフレーム枠体４５に荷重（衝撃）を入力する。入力されたフレーム枠体４５は形状を保ったまま車両後方へ矢印ａ１のように移動し、図８（ａ）のセンタトンネル１５のトンネル幅変化部５２に当接するので、トンネル幅変化部５２（衝撃吸収部６１）は変形することでフレーム枠体４５の衝撃、つまり、スタック１６の衝撃を吸収する。

また、スタック１６（フレーム枠体４５）が後退すると、トンネル幅変化部５２（衝撃吸収部６１）が起点となってセンタトンネル１５を変形させるので、センタトンネル１５がスタック１６へ向かって変形せず、センタトンネル１５とスタック１６との干渉によるスタック１６の損傷を防止することができる。

さらに、スタック１６（フレーム枠体４５）が後退すると、トンネル幅変化部５２（衝撃吸収部６１）が起点となってセンタトンネル１５を変形させるので、フロアパネル５１の変形を促進させることができ、フロアパネル５１の破断を抑制することができる。

具体的には、まず図９に示しているように、車両正面に荷重が入力され、フロントボデー２６が変形し始めると、フロントボデー２６のフロントサイドフレーム２７に支持している前サブフレーム２８が変形することで衝撃を吸収しつつ、載せている電動モータ３７やステアリングギヤボックス３８などフロントボデー２６内の装置とともに前サブフレーム２８が車両後方へ向かって後退する。そして、電動モータ３７などの装置類がダッシュボードパネル３１（ダッシュボードロア５５を含む）に達して、ダッシュボードパネル３１（ダッシュボードロア５５を含む）を車室２１内方へ向け変形させると、ダッシュボードパネル３１（ダッシュボードロア５５を含む）はセンタトンネル１５並びにフレーム枠体４５に荷重を入力する。つまり、フレーム枠体４５を押す。フレーム枠体４５は形状を保持した状態でセンタトンネル１５内を車両後方へ向かって移動して、フレーム枠体４５の第１枠幅変化部７４（図８（ａ））がトンネル幅変化部５２を矢印ａ３のように押し始める。

トンネル幅変化部５２では、センタトンネル１５の内方から外方へ向かって押されると、つまり衝撃吸収部６１を外方へ押すと、谷折り曲げ部９２の両側のビード部８７、９１を起点に変形して谷折り曲げ部９２が押し出されるとともに、ビード部８７、９１が延びることで衝撃吸収部６１は変形してフレーム枠体４５の衝撃を吸収する。
また、衝撃吸収部６１が矢印ａ４のように後退することでフレーム枠体４５の衝撃を吸収するので、後退するフレーム枠体４５の第１枠幅変化部７４とフロアパネル５１との干渉によるフロアパネル５１の破断を防止することができる。

尚、本発明の燃料電池車の車体構造は、実施の形態では燃料電池車に採用されているが、燃料電池車以外にも採用可能である。

本発明の燃料電池車の車体構造は、小型の燃料電池車に好適である。

１１…燃料電池車、１２…車体構造、１３…運転席座席、１４…助手席座席、１５…センタトンネル、１６…スタック、４７…幅狭部、４８…幅広部、５２…トンネル幅変化部、５５…ダッシュボードロア、６１…衝撃吸収部。

Claims (1)

1. 運転席座席と助手席座席の間に設けて車両前後方向へ延ばしたセンタトンネル内に水素と酸素で電気を発生させるスタックを配置した燃料電池車の車体構造において、
   前記スタックが、前記運転席座席及び前記助手席座席から前記運転席座席及び前記助手席座席に対向しているダッシュボードロアまでの間に配置され、
   前記センタトンネルは、前記ダッシュボードロアから前記運転席座席と前記助手席座席の直前まで前記スタックを収納している幅広部を形成し、該幅広部に連ねて前記幅広部の幅に比べ幅を漸減しているトンネル幅変化部を形成し、該トンネル幅変化部に連ねて車両後方へ幅狭部を延ばし、
   前記トンネル幅変化部は、前突で前記スタック側が後退するのに伴い衝撃を吸収する衝撃吸収部を有していることを特徴とする燃料電池車の車体構造。

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