JP5239563B2 - 燃料電池車両の下部構造 - Google Patents

Description

この発明は燃料電池車両の下部構造に係り、特に、車両前部のモータルームに燃料電池とモータと燃料電池用の補機部品とを配設した燃料電池車両の下部構造に関する。

燃料電池によりモータを駆動する燃料電池車両については、車両前部のモータルームに車両前後方向に延びる左右一対のサイドフレームを配設し、サイドフレームの間に燃料電池と前輪を駆動するモータとを車両前後方向に並べた状態で配設する下部構造が知れられている。
このような燃料電池車両の下部構造において、燃料電池は、必要な発電量を確保するため、車両左右方向両端部が左右一対のサイドフレームの近傍まで延びる形状に形成される一方、車両前部に衝撃力が作用した場合に衝撃を吸収する空間を確保するため、車両前後方向の寸法が車幅方向の寸法より小さい形状に形成されている。

従来の燃料電池車両の下部構造には、車両前後方向に延びる左右一対のサイドフレームの後部を支持フレームにより車両左右方向に連絡し、支持フレームの上側にモータを搭載することで、燃料電池車両の前部に衝撃力が作用した場合に、支持フレームの形成領域において変形を防止し、燃料電池を保護するものがある。
特開２００７−２４５９５４号公報

従来の燃料電池車両の下部構造には、車両前部のモータルームに、複数のスタックを備えた燃料電池と燃料電池に燃料ガス・酸化ガス・冷媒を給排する流体給排手段と駆動モータとを備えた燃料電池車両において、スタックの並び方向を車両前後方向に向けて燃料電池を駆動モータの上側に配置し、流体給排手段を燃料電池の最下部左右端で且つ駆動モータの上側左右端に配置することで、燃料電池の下面をスタックの単電池積載スペースに利用し、燃料電池の出力増加を図ったものがある。
特開２００７−１４５３０９号公報

ところで、燃料電池車両は、ガソリンを燃料とするエンジンを搭載したガソリン車等と比較して部品点数が多く、各構成部品も大きいため、モータルーム内が構成部品により占有されて、衝撃吸収用の空間が狭くなっている。例えば、燃料電池には、燃料ガスを供給する燃料供給装置や、冷却水を循環させる電動式ウオータポンプ等の、燃料電池用の多数の補機部品が装着されている。このため、これらの補機部品を燃料電池の前方に配置した場合には、衝撃吸収用の空間が減少し、燃料電池車両の前部に衝撃力が作用した場合に、補機部品が燃料電池に衝突するおそれがあった。
これに対して、補機部品を燃料電池と左右一対のサイドフレームの下方に配役した場合は、車両前後方向の空間は確保できる。しかし、補強部材として左右一対のサイドフレーム間を連絡する前部クロスメンバが燃料電池の下部前方に配設されている場合は、車両前部に作用する衝撃力によって前部クロスメンバが車両後方へ大きく移動し、燃料電池及び補機部品に衝突するおそれがあった。
このため、モータルームを、前部クロスメンバの車両後方への移動を抑制するとともに少ない空間で衝撃力を吸収できる構造とし、燃料電池や燃料電池用の補機部品を保護することが求められていた。
また、上記構造を実現するに当たって、補機部品へのアクセスが阻害され、メンテナンス性が低下しないよう配慮することが求められていた。

この発明は、車両前部に衝撃力が作用した場合に、燃料電池及び燃料電池用の補機部品を保護することを第１の目的とし、保護を図りつつ補機部品のメンテナンス性を向上させることを第２の目的とする。

この発明は、車両前部のモータルームに車両前後方向に延びる左右一対のサイドフレームを配設し、前記サイドフレームの間に燃料電池と前輪を駆動するモータとを車両前後方向に並べた状態で配設し、前記サイドフレームの間を連絡する前部クロスメンバを前記燃料電池の下部前方に配設し、前記サイドフレームの間を連絡する後部クロスメンバを前記モータの下部後方に配設し、前記燃料電池用の補機部品を前記燃料電池に取り付けた燃料電池車両の下部構造において、前記燃料電池用の補機部品を前記燃料電池の車両左右方向両端部で前記サイドフレームより低い位置に配設し、前記前部クロスメンバと前記後部クロスメンバとの間を連絡する左右一対のサイドメンバを前記補機部品の下方で前記前部クロスメンバ及び前記後部クロスメンバに着脱自在に取り付けるとともに、前記サイドメンバを曲げ加工を施したパイプによって車両下方に湾曲する形状に形成したことを特徴とする。

この発明の燃料電池車両の下部構造は、燃料電池用の補機部品を燃料電池の車両左右方向両端部でサイドフレームより低い位置に配設することによって、燃料電池車両の前部に衝撃力が作用した場合に、補機部品を燃料電池及びサイドメンバと衝突しない位置に配設することができ、燃料電池及び補機部品の双方を保護することができる。
また、この発明の燃料電池車両の下部構造は、前部クロスメンバと後部クロスメンバとの間を連絡するサイドメンバを補機部品の下方に配設し、サイドメンバを車両下方に湾曲する形状に形成したことによって、燃料電池車両の前部に衝撃力が作用した場合に、サイドメンバを車両下方に変形させて衝撃力を吸収することができるとともに、燃料電池の前方に配設された前部クロスメンバが車両後方へ大幅に移動することを抑制することができる。
これによって、この発明の燃料電池車両の下部構造は、前部クロスメンバが燃料電池及び補機部品に衝突することを回避して、燃料電池及び補機部品を保護することができる。また、この発明の燃料電池車両の下部構造は、サイドメンバを車両下方へ変形させることで、サイドメンバと燃料電池及び補機部品との衝突を回避し、燃料電池及び補機部品を保護することができる。

以下図面に基づいて、この発明の実施例を説明する。

図１〜図６は、この発明の実施例を示し、図１はモータルームの平面図、図２はモータルームの左側断面図、図３はモータルームの右側断面図、図４はモータルームの構造を下方から見た底面図、図５はモータルームの構造を左下斜め前方から見た斜視図、図６はモータルームの構造を右下斜め前方から見た斜視図である。
図１〜図３において、１は燃料電池車両、２はフロントバンパ、３・４は左右一対の右・左フロントフェンダ、５はダッシュパネル、６はフードパネル、７はモータルーム、８は車室である。燃料電池車両１は、ダッシュパネル５の前側にモータルーム７を設け、ダッシュパネル５の後側に車室８を設けている。燃料電池車両１は、車両前部のフロントバンパ２と右・左フロントフェンダ３・４とダッシュパネル５とで囲まれてフードパネル６で覆われるモータルーム７に、車両左右方向両側において車両前後方向に延びる左右一対の右・左サイドフレーム９・１０を配設している。
右・左サイドフレーム９・１０は、モータルーム７内において車両上下方向の中間高さ位置で車両前後方向に略水平に延びるように配設し、車室８に近接する部分を折曲してダッシュパネル５に沿い斜め後下方に立ち下がるように延設し、斜め後下方に延設した部分の下端から車室８の下面に沿って車両後方に略水平に延びるように延設している。右・左サイドフレーム９・１０は、モータルーム７内の前端に右・左ステー１１・１２の各上端を連絡し、右・左ステー１１・１２の各下端に車両左右方向に延びる棒状の前部クロスメンバ１３の両端部を連絡している。
また、右・左サイドフレーム９・１０は、モータルーム７内の後端である斜め後下方に延設した部分の各下端に、車両左右方向に延びる平板状の後部クロスメンバ１４の両端部の後側を連絡している。後部クロスメンバ１４は、平板状の前側をモータルーム７内において前方に延設し、両端部の前側近傍に立設した右・左後部取付部１５・１６を右・左サイドフレーム９・１０に夫々連絡している。前部クロスメンバ１３と後部クロスメンバ１４とは、車両左右方向の各両端部を車両前後方向に延びる右・左サイドメンバ１７・１８の前端部及び後端部に夫々連絡している。
前記燃料電池車両１は、フロントバンパ２の裏側に、車両左右方向に延びる上下２つの上部バンパメンバ１９と下部バンパメンバ２０とを配設している。上部バンパメンバ１９と下部バンパメンバ２０とは、車両幅方向両端部において左右のステー１１・１２に連絡している。

前記右・左サイドフレーム９・１０の間には、燃料電池システム２１の燃料電池２２とモータ２３とを車両前後方向に並べた状態で配設している。燃料電池２２は、車両左右方向の両端部が右・左サイドフレーム９・１０の近傍まで延びる形状に形成され、前部クロスメンバ１３の上部後方に配設している。モータ２３は、後部クロスメンバ１４の上部前方に配設している。
燃料電池２２とモータ２３とは、一体的に連結されて駆動ユニット２４を構成している。駆動ユニット２４は、燃料電池２２の車両後側且つ車両右側にモータ２３を配設し、燃料電池２２の車両後側且つ左側であってモータ２３の車両左側に減速機２５を配設している。減速機２５は、右・左駆動車軸２６・２７により右・左前輪２８・２９に連結している。モータ２３は、燃料電池２２の発生する電力で駆動され、発生する駆動力により減速機２５と右・左駆動車軸２６・２７とを介して右・左前輪２８・２９を駆動する。
前記駆動ユニット２４は、燃料電池２２の車両左右方向の両端部を、右・左マウントブラケット３０・３１及び右・左マウント３２・３３を介して右・左サイドフレーム９・１０に支持するとともに、モータ２３の車両前後方向の後端部を、リヤマウントブラケット３４及びリヤマウント３５を介して後部クロスメンバ１４に支持している。駆動ユニット２４は、燃料電池２２の車両後側であってモータ２３及び減速機２５の上部に、モータインバータ３６を配設している。また、駆動ユニット２４は、燃料電池２２の車両前側でフロントバンパ２との間に、ラジエータ３７を配設している。ラジエータ３７は、インレットホース３８とアウトレットホース３９とにより燃料電池２２に連絡され、燃料電池２２を通過して昇温した冷却水を冷却する。
さらに、駆動ユニット２４は、燃料電池２２の車両左右方向の両端部に、それぞれ補機部品のウォータポンプ４０と燃料インジェクタ４１とを配設している。ウォータポンプ４０は、アウトレットホース３９と燃料電池２２との間に介設され、燃料電池２２とラジエータ３７との間で冷却水を循環させる。ウォータポンプ４０と燃料インジェクタ４１との下端部は、燃料電池２２の下端部より下方に突出しており、車両前方から見た場合に車両上下方向で前部クロスメンバ１３と重なる位置にある。
このように、この燃料電池車両１の下部構造は、車両前部のモータルーム７に車両前後方向に延びる左右一対の右・左サイドフレーム９・１０を配設し、右・左サイドフレーム９・１０の間に燃料電池２２と右・左前輪２８・２９を駆動するモータ２３とを車両前後方向に並べた状態で配役し、右・左サイドフレーム９・１０の間を連絡する前部クロスメンバ１３を燃料電池２２の下部前方に配設し、右・左サイドフレーム９・１０の間を連絡する後部クロスメンバ１４をモータ２３の下部後方に配設し、燃料電池用の補機部品であるをウォータポンプ４０と燃料インジェクタ４１とを燃料電池２２に取り付けている。

この燃料電池車両１の下部構造は、図１〜図３に示すように、前部クロスメンバ１３の車両左右方向両端部と後部クロスメンバ１４の車両左右方向両端部との間をそれぞれ左右一対の右・左サイドメンバ１７・１８により連絡し、燃料電池用の補機部品であるウォータポンプ４０と燃料インジェクタ４１とを燃料電池２２の車両左右方向両端部で右・左サイドフレーム９・１０より低い位置に配設し、前部クロスメンバ１３と後部クロスメンバ１４との間を連絡する右・左サイドメンバ１７・１８を補機部品であるウォータポンプ４０と燃料インジェクタ４１との下方に配設し、右・左サイドメンバ１７・１８を車両下方に湾曲する形状に形成している。
このように、この燃料電池車両１の下部構造は、燃料電池用の補機部品であるウォータポンプ４０と燃料インジェクタ４１とを燃料電池２２の車両左右方向両端部で右・左サイドフレーム９・１０より低い位置に配設することによって、燃料電池車両１の前部に衝撃力Ｆが作用した場合に、補機部品であるウォータポンプ４０と燃料インジェクタ４１とを燃料電池２２及び右・左サイドメンバ１７・１８と衝突しない位置に配設することができ、燃料電池２２及び補機部品であるウォータポンプ４０と燃料インジェクタ４１との双方を保護することができる。
また、この燃料電池車両１の下部構造は、前部クロスメンバ１３と後部クロスメンバ１４との間を連絡する右・左サイドメンバ１７・１８を補機部品であるウォータポンプ４０と燃料インジェクタ４１との下方に配役し、右・左サイドメンバ１７・１８を車両下方に湾曲する形状に形成したことによって、燃料電池車両１の前部に衝撃力Ｆが作用した場合に、右・左サイドメンバ１７・１８を図２・図３に破線で示すように車両下方に変形させて衝撃力Ｆを吸収することができるとともに、燃料電池２２の前方に配設された前部クロスメンバ１３が車両後方へ大幅に移動することを抑制することができる。
これによって、この燃料電池車両１の下部構造は、前部クロスメンバ１３が燃料電池２２及び補機部品であるウォータポンプ４０と燃料インジェクタ４１とに衝突することを回避して、燃料電池２２及び補機部品を保護することができる。また、この燃料電池車両１の下部構造は、右・左サイドメンバ１７・１８を車両下方へ変形させることで、右・左サイドメンバ１７・１８と燃料電池２２及び補機部品との衝突を回避し、燃料電池２２及び補機部品を保護することができる。

この燃料電池車両１の下部構造は、図５・図６に示すように、前部クロスメンバ１３と後部クロスメンバ１４との車両左右方向の各右端部に夫々右前部取付ボス４２と右後部取付ボス４３とを設け、前部クロスメンバ１３と後部クロスメンバ１４との車両左右方向の各左端部に夫々左前部取付ボス４４と左後部取付ボス４５とを設けている。また、燃料電池車両１の下部構造は、右サイドメンバ１７の前後端に夫々右前部取付ブラケット４６と右後部取付ブラケット４７とを設け、左サイドメンバ１８の前後端に夫々左前部取付ブラケット４８と左後部取付ブラケット４９とを設けている。
この燃料電池車両１の下部構造は、図４に示すように、前部クロスメンバ１３の右前部取付ボス４２と後部クロスメンバ１４の右後部取付ボス４３とに、右サイドメンバ１７の右前部取付ブラケット４６と右後部取付ブラケット４７とを夫々右前部取付ボルト５０と右後部取付ボルト５１とにより着脱自在に取り付けることができ、また、前部クロスメンバ１３の左前部取付ボス４４と後部クロスメンバ１４の左後部取付ボス４５とに、左サイドメンバ１８の左前部取付ブラケット４８と左後部取付ブラケット４９とを左前部取付ボルト５２と左後部取付ボルト５３とにより着脱自在に取り付けることができる。
このように、この燃料電池車両１の下部構造は、右・左サイドメンバ１７・１８を、前部クロスメンバ１３及び後部クロスメンバ１４に対して着脱自在に取り付けたため、右・左サイドメンバ１７・１８を取り外すことで補機部品であるウォータポンプ４０と燃料インジェクタ４１との点検及びメンテナンス作業を行なうことができる。
これにより、この燃料電池車両１の下部構造は、右・左サイドメンバ１７・１８によって補機部品を保護しつつ補機部品のメンテナンス性を向上させることができる。

この燃料電池車両１の下部構造は、図５・図６に示すように、右・左サイドメンバ１７・１８を、曲げ加工を施したパイプによって形成している。
この燃料電池車両１の下部構造は、右・左サイドメンバ１７・１８を曲げ加工を施したパイプによって形成したため、右・左サイドメンバ１７・１８を車両上下方向及び車幅方向へ３次元的に曲げ変形させることができ、燃料電池車両１の前部に衝撃力Ｆが作用した場合の、前部クロスメンバ１３の車両後方への移動量と車両下方への変形量の調整を容易にし、燃料電池２２及び補機部品であるウォータポンプ４０と燃料インジェクタ４１との保護性を高めることができる。

この燃料電池車両１の下部構造は、図５・図６に示すように、右・左サイドメンバ１７・１８を、複数本のパイプを車両左右方向に並べて形成している。
これにより、この燃料電池車両１の下部構造は、右・左サイドメンバ１７・１８のパイプの本数を変更することによって、燃料電池車両１の前部に衝撃力Ｆが作用した場合の、前部クロスメンバ１３の車両後方への移動量と車両下方への変形量の調整をさらに容易にし、燃料電池２２及び補機部品であるウォータポンプ４０と燃料インジェクタ４１との保護性を高めることができる。

この発明は、車両前部に作用する衝撃力から燃料電池及び燃料電他用の補機部品を保護し、保護を図りつつ補機部品のメンテナンス性を向上させるものであり、燃料電池以外のガソリンエンジン等の駆動ユニットを搭載した車両に適用することができる。

燃料電池車両の下部構造の実施例を示すモータルームの平面図である。 燃料電池車両の下部構造の実施例を示すモータルームの左側断面図である。 燃料電池車両の下部構造の実施例を示すモータルームの右側断面図である。 燃料電池車両の下部構造の実施例を示すモータルームの構造を下方から見た底面図である。 燃料電池車両の下部構造の実施例を示すモータルームの構造を左下斜め前方から見た斜視図である。 燃料電池車両の下部構造の実施例を示すモータルームの構造を右下前方から見た斜視図である。

符号の説明

１ 燃料電池車両
７ モータルーム
９・１０ 右・左サイドフレーム
１１・１２ 右・左ステー
１３ 前部クロスメンバ
１４ 後部クロスメンバ
１７・１８ 右・左サイドメンバ
２２ 燃料電池
２３ モータ
２４ 駆動ユニット
２５ 減速機
２８・２９ 右・左前輪
３６ モータインバータ
３７ ラジエータ
４０ ウォータポンプ
４１ 燃料インジェクタ

Claims (2)

1. 車両前部のモータルームに車両前後方向に延びる左右一対のサイドフレームを配設し、前記サイドフレームの間に燃料電池と前輪を駆動するモータとを車両前後方向に並べた状態で配設し、前記サイドフレームの間を連絡する前部クロスメンバを前記燃料電池の下部前方に配設し、前記サイドフレームの間を連絡する後部クロスメンバを前記モータの下部後方に配設し、前記燃料電池用の補機部品を前記燃料電池に取り付けた燃料電池車両の下部構造において、前記燃料電池用の補機部品を前記燃料電池の車両左右方向両端部で前記サイドフレームより低い位置に配設し、前記前部クロスメンバと前記後部クロスメンバとの間を連絡する左右一対のサイドメンバを前記補機部品の下方で前記前部クロスメンバ及び前記後部クロスメンバに着脱自在に取り付けるとともに、前記サイドメンバを曲げ加工を施したパイプによって車両下方に湾曲する形状に形成したことを特徴とする燃料電池車両の下部構造。
2. 前記サイドメンバを、前記パイプを複数本車両左右方向に並べて形成することを特徴とする請求項１に記載の燃料電池車両の下部構造。

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