JP5962431B2 - 鞍乗型車両の気体燃料タンク支持構造 - Google Patents

Description

本発明は、気体燃料反応装置で使用される気体燃料を貯蔵する燃料タンクを好適に支持する鞍乗型車両の気体燃料タンク支持構造に関する。

例えば、燃料電池を動力源とする自動二輪車のように高圧の気体燃料を使用する車両の場合、特許文献１に示すように、気体燃料を貯蔵する燃料タンクは車両前部に、その長手方向が略上下方向となるように配置され、この燃料タンクの側方に、車体フレーム一部であるメインフレーム及びガードパイプが燃料タンクの長手方向と略平行に配置され、これらのメインフレーム及びガードパイプにより、帯状の締結部材を用いて燃料タンクが支持されている。また、気体燃料の出入を制御するタンクバルブは、燃料タンクに下方を向くように設置され、このタンクバルブから燃料電池へ気体燃料が供給される。このように、燃料タンクの周囲にメインフレーム及びガードパイプが配置されることで、外部からの衝撃に対して燃料タンクが保護される。

特開２００９−２３５５６号公報

しかしながら、特許文献１に記載の燃料タンクの支持構造では、燃料タンクが車両前部に配置され、且つタンクバルブが燃料タンクの下部に設置されているので、前方からの衝撃により車両が変形した場合に、前輪が燃料タンク及びタンクバルブに損傷を及ぼす恐れがある。

本発明の目的は、上述の事情を考慮してなされたものであり、車両の空間を有効利用して燃料タンクを搭載できると共に、燃料タンクの特にタンクバルブを外部からの衝撃に対して効果的に保護できる鞍乗型車両の気体燃料タンク支持構造を提供することにある。

本発明に係る鞍乗型車両の気体燃料タンク支持構造は、ヘッドパイプから左右に拡がりながら後方に延びた後、屈曲して略平行に後方に延びる少なくとも左右一対のメインフレームを備えた車体フレームと、気体燃料を反応させることにより直接または間接的に動力を発生させる気体燃料反応装置と、前記気体燃料反応装置で使用される気体燃料を貯蔵し、この気体燃料の出入を制御するタンクバルブを備えた燃料タンクと、前記ヘッドパイプに回動自在に支持された操行ハンドルと、前記車体フレームの上方で且つ前記操行ハンドルの後方に位置づけられ、乗員が着座するシートと、を有する鞍乗型車両において、前記燃料タンクは、車両平面視で左右の前記メインフレームの間に配置され、前記タンクバルブは、前記シートよりも前方で且つ前記ヘッドパイプの前後方向において直後に配置されると共に、車両平面視で左右の前記メインフレームの間に配置され、前記タンクバルブの一部が、車両側面視で操行ハンドルの最上点と左右の前記メインフレームの下端縁との間に配置されたことを特徴とするものである。

本発明によれば、タンクバルブが、シートよりも前方で且つヘッドパイプの前後方向において直後に配置されると共に、車両平面視で左右のメインフレームの間に配置されている。このため、略俵形状の燃料タンクから突出するタンクバルブを車両前方に向け、車両の中でも狭小な領域であるヘッドパイプの後方に配置できるので、車両の空間を有効に利用して燃料タンクを搭載できる。また、ヘッドパイプ後方であって、高剛性を有する左右のメインフレーム及び操行ハンドルで囲まれた領域にタンクバルブを配置できるので、衝突や転倒時等における外部からの衝撃に対して、燃料タンクの特にタンクバルブを効果的に保護できる。

本発明に係る鞍乗型車両の気体燃料タンク支持構造における第１実施形態が適用された自動二輪車の車体フレーム等を示す右側面図。 図１の自動二輪車の平面図。 図１の自動二輪車の、前輪等を省略して示す正面図。 図１の自動二輪車の燃料タンク周りを拡大して示す部分側面図。 図４のＶ矢視図。 図４のＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図。 図４の自動二輪車を斜め後方から目視した部分斜視図。 本発明に係る鞍乗型車両の気体燃料タンク支持構造における第２実施形態が適用された自動二輪車の図４に対応する部分側面図。 図８のＩＸ矢視図。 図８のＸ−Ｘ線に沿う断面図。

以下、本発明を実施するための実施形態を図面に基づき説明する。
［Ａ］第１実施形態（図１〜図７）
図１は、本発明に係る鞍乗型車両の気体燃料タンク支持構造における第１実施形態が適用された自動二輪車の車体フレーム等を示す右側面図である。また、図２は図１の自動二輪車の平面図であり、図３は、図１の自動二輪車の、前輪等を省略して示す正面図である。この第１実施形態を含む各実施形態において、前後、左右、上下の表現は、車両乗車時の運転者を基準にしたものである。

本第１実施形態の鞍乗型車両としての自動二輪車１０は、後述の燃料電池駆動システム３０により得られた電力を利用し、原動機としてのモータ１１により動力を発生させて走行する燃料電池搭載車両である。この自動二輪車１０は、車両前部に操行ハンドル１２を備える。

操行ハンドル１２は、車体フレーム１３のヘッドパイプ１４にステアリングブラケット１５を介して回動自在に支持される。詳細には、ステアリングブラケット１５はヘッドパイプ１４に回動自在に支持され、操行ハンドル１２は上側のステアリングブラケット１５の上面に設けられたハンドルバークランプ２８に固定される。
つまり、操行ハンドル１２は、ヘッドパイプ１４に枢支されるステアリングブラケット１５に回転一体に結合される。操行ハンドル１２は車両幅方向の略中央部でハンドルバークランプ２８に固定され、そこから左右方向に、且つ斜め後上方に延び、その後屈曲して斜め後左右方向に延びる。このステアリングブラケット１５に、左右一対のフロントサスペンション１６を介して前輪１７が懸架される。ステアリングブラケット１５がヘッドパイプ１４に左右に回動自在に枢支されることで、操行ハンドル１２の操作により、ステアリングブラケット１５及びステアリングブラケット１５を介して前輪１７が左右に操舵される。

車体フレーム１３は、前端部に設けられた前記ヘッドパイプ１４と、このヘッドパイプ１４の上部から後方へ延びる左右一対の上側メインフレーム１８と、ヘッドパイプ１４の下部から後方へ延びる左右一対の下側メインフレーム１９と、上側メインフレーム１８及び下側メインフレーム１９の後端部に連結された左右一対のピボットブラケット２０と、上側メインフレーム１８の後部から斜め後方へ延出されたリアフレーム２１と、を有して構成される。

上側メインフレーム１８と下側メインフレーム１９の左右のそれぞれは、上下に離間して配置されると共に、ヘッドパイプ１４から左右に拡がりながら後方へ延びた後、中間部で屈曲して略平行に後方へ延び、後端部でピボットブラケット２０に連結（接合）される。

ピボットブラケット２０は、車両前後方向の略中央部に左右一対配置され、左右でスイングアーム２３の揺動軸２４を支持する。スイングアーム２３は、後輪２５を駆動する前記モータ１１を装備し、揺動軸２４を中心として上下方向に揺動自在に設けられる。リアクッション２９は、一端を車体フレーム１３に、他端をスイングアーム２３にそれぞれ揺動自在に取り付けられ、スイングアーム２３を支持する。

リアフレーム２１は、左右の上側メインフレーム１８の後部から斜め後方へ延出されるが、同様に左右の上側メインフレーム１８の後部から斜め後方へ延出されたサイドフレーム２２によって補強される。これらのリアフレーム２１及びサブフレーム２２により、乗員が着座するシート２６が支持される。このシート２６は、リアフレーム２６の上方で操行ハンドル１２の後方に配置されている。

前記燃料電池駆動システム３０は、気体燃料反応装置としての燃料電池３１、燃料タンク３２、バッテリ３３及びインバーター３４等を有して構成される。

気体燃料反応装置は、気体燃料を反応させることにより直接または間接的に動力を発生させるものであるが、本実施形態の燃料電池３１は、気体燃料としての気体水素を空気中の酸素と化学反応させて発電し、この発生した電力をモータ１１へ供給することで間接的に動力を発生する。また燃料タンク３２は、燃料電池３１で使用される水素を高圧の気体状態で貯蔵する。更に、バッテリ３３は、燃料電池３１にて発生した余剰の電力を蓄電する。インバーター３４は、図示しないコントローラにより、燃料電池３１またはバッテリ３３からの電力の周波数を変更してモータ１１へ給電し、モータ１１の回転数、つまり車速を制御する。

ここで、バッテリ３３及びインバーター３４は車両の下部に配置され、バッテリ３３が前輪１７の後方で左右の下側メインフレーム１９に支持される。インバーター３４は、このバッテリ３３と後輪２５との間で左右のピボットブラケット２０等に支持される。また、燃料電池３１は、図４〜図６に示すように、左右の上側メインフレーム１８の上方で、これらの上側メインフレーム１８に支持される。

燃料タンク３２は、図３〜図７に示すように、左右一対の上側メインフレーム１８及び下側メインフレーム１９に囲まれた空間Ｐ内に配置され、図示しない保持バンドなどの保持手段を用いて、これらの上側メインフレーム１８及び下側メインフレーム１９に保持される。つまり、燃料タンク３２は、図４に示す車両側面視で、車両搭載時の最上点Ａが左右の上側メインフレーム１８における上端縁１８Ａの下方に位置し、最下点Ｂが、左右の下側メインフレーム１９における下端縁１９Ａの上方に位置する。更に燃料タンク３２は、図５に示す車両平面図で、左右の上側メインフレーム１８及び下側メインフレーム１９の間に配置され、左右のメインフレームの上開口部としての左右の上側メインフレーム１８の開口部３５（図５及び図６）を通して上記空間Ｐ内に搭載される。

また、図４及び図７に示すように、燃料タンク３２は、気体水素を貯蔵する略俵形状のタンク本体３６の前部に、気体水素の出入を制御するタンクバルブ３７が突出して設置されている。このタンクバルブ３７に、燃料タンク３２のタンク本体３６に気体水素を導くための燃料充填口３８と、タンク本体３６内の気体水素を圧力調整し、燃料パイプ２７を経て燃料電池３１へ供給するためのレギュレータ３９が接続されている。

燃料タンク３２のタンクバルブ３７は、シート２６よりも前方で且つヘッドパイプ１４の前後方向において直後に配置されると共に、図５に示す車両平面図で左右の上側メインフレーム１８及び下側メインフレーム１９の間に配置される。更にタンクバルブ３７の一部は、図４に示す車両側面視で操行ハンドル１２の最上点Ｃと左右の下側メインフレーム１９の下端縁１９Ａとの間に配置される。尚、本実施形態では、タンクバルブ３７の全てが、車両側面視において、左右の上側メインフレーム１８の上端縁１８Ａよりも下方で且つ左右の下側メインフレーム１９の下端縁１９Ａの上方に配置されている。

燃料充填口３８及びレギュレータ３９は、図４に示すように、シート２６よりも前方で且つヘッドパイプ１４の前後方向において直後に配置されると共に、図４及び図７に示すように、タンクバルブ３７の上方に起立した状態で配置される。更に、燃料充填口３８及びレギュレータ３９は、図５及び図７に示すように、車両平面図で左右の上側メインフレーム１８及び下側メインフレーム１９の間に配置されると共に、図４に示す車両側面視で、一部が、操行ハンドル１２の最上点Ｃと下側メインフレーム１９の下端縁１９Ａとの間に配置される。尚、本実施形態では、燃料充填口３８及びレギュレータ３９は、上側メインフレーム１８の上端縁１８Ａと下側メインフレーム１９の下端縁１９Ａとの間に配置される。

以上にように構成されたことから、本実施形態によれば、次の効果（１）〜（７）を奏する。
（１）図４及び図５に示すように、燃料タンク３２のタンクバルブ３７が、シート２６よりも前方で且つ車体フレーム１３のヘッドパイプ１４の前後方向において直後に配置されると共に、車両平面図で左右の上側メインフレーム１８及び下側メインフレーム１９の間に配置されている。このため、略俵形状のタンク本体３６の前部から突出するタンクバルブ３７を車両の前方に向け、車両のなかで狭小な領域であるヘッドパイプ１４の後方領域に配置できるので、車両の空間を有効に利用して燃料タンク３２を搭載できる。

（２）燃料タンク３２のタンクバルブ３７が、シート２６よりも前方で且つ車体フレーム１３のヘッドパイプ１４の前後方向において直後に配置されると共に、車両平面図で左右の上側メインフレーム１８及び下側メインフレーム１９の間に配置されている。このため、車体フレーム１３のヘッドパイプ１４の後方であって、高剛性を有する左右の上側メインフレーム１８、下側メインフレーム１９及び操行ハンドル１２に囲まれた領域に燃料タンク３２のタンクバルブ３７を配置できる。この結果、衝突や転倒時等における外部から衝撃、及び走行時における前方からの飛散物に対して、燃料タンク３２の特にタンクバルブ３７を効果的に保護できる。

（３）燃料タンク３２のタンクバルブ３７の全てが、車両側面視において、左右の上側メインフレーム１８の上端縁１８Ａよりも下方で、且つ左右の下側メインフレーム１９の下端縁１９Ａの上方に配置されている。このため、燃料充填口３８及びレギュレータ３９等が接続されるタンクバルブ３７を車両上部に配置できるので、雨や砂、泥等によるタンクバルブ３７の汚損を防止できる。更に、タンクバルブ３７の外部への露出を抑制できるので、このタンクバルブ３７に対する不正アクセスを防止できる。

（４）燃料タンク３２は、車両搭載時の最上点Ａが、車両側面視で左右の上側メインフレーム１８における上端縁１８Ａよりも下方に位置づけられている。このため、燃料タンク３２の上方に上側メインフレーム１８を張り出すように配置できるので、車両上方からの衝撃や転倒時に対し燃料タンク３２の保護性能を向上させることができる。

（５）燃料タンク３２のタンクバルブ３７に接続される燃料充填口３８及びレギュレータ３９は、ヘッドパイプ１４の前後方向において直後に配置されると共に、車両平面視で左右の上側メインフレーム１８及び下側メインフレーム１９の間に配置され、更に、一部が、車両側面視で操行ハンドル１２の最上点Ｃと下側メインフレーム１９の下端縁１９Ａとの間に配置されている。このため、レギュレータ３９や、機能上車両表面側に配置される燃料充填口３８を、燃料タンク３２のタンクバルブ３７と同様に、ヘッドパイプ１４の後方であって、高剛性を有する左右の上側メインフレーム１８、下側メインフレーム１９及び操行ハンドル１２で囲まれた領域に配置できる。この結果、車両の転倒時及び衝突時であっても、燃料充填口３８及びレギュレータ３９の損傷を防止でき、走行時における前方からの飛散物に対しても保護できる。

［Ｂ］第２実施形態（図８〜図１０）
図８は、本発明に係る鞍乗型車両の気体燃料タンク支持構造における第２実施形態が適用された自動二輪車の図４に対応する部分側面図である。図９は、図８のＩＸ矢視図であり、図１０は、図８のＸ−Ｘ線に沿う断面図である。この第２実施形態において、第１実施形態と同様な部分は、同一の符号を付すことにより説明を簡略化し、または省略する。

本第２実施形態の燃料タンク３２の支持構造が第１実施形態と異なる点は、上下に離間して配置されたそれぞれ左右一対の上側メインフレーム１８及び下側メインフレーム１９間の空間Ｐ内に配置される燃料タンク３２が、左側ブリッジ４１、右側ブリッジ４２及びタンク支持部４３を用いて、上側メインフレーム１８及び下側メインフレーム１９に支持された点である。

左側ブリッジ４１は、図９及び図１０に示すように、車両前後方向に一対配置され、それぞれが、左側に配置された上側メインフレーム１８及び下側メインフレーム１９の中間部に、取付ボルト４４などの取付手段を用いて着脱可能に取り付けられる。また、右側ブリッジ４２も、車両前後方向に一対配置され、それぞれが、右側に配置された上側メインフレーム１８及び下側メインフレーム１９の中間部に取付ボルト４４等の取付手段を用いて着脱可能に取り付けられる。

タンク支持部４３は、図８及び図９に示すように、車両前後方向に一対の左側ブリッジ４１間に一体に固着されると共に、車両前後方向に一対の右側ブリッジ４２間にも一体に固着される。これらのタンク支持部４３は、図１０に示すように、燃料タンク３２のタンク本体３６に接する内側の押圧面４５が、タンク本体３６の外形状に適合した湾曲面に形成されている。

左側ブリッジ４１及び右側ブリッジ４２が取付ボルト４４を用いて上側メインフレーム１８及び下側メインフレーム１９に取り付けられ、左側ブリッジ４１側のタンク支持部４３と右側ブリッジ４２側のタンク支持部４３とが連結ボルト４６を用いて一体に連結されたとき、これらのタンク支持部４３のそれぞれの押圧面４５が燃料タンク３２のタンク本体３６を両側方から押圧する。これにより、燃料タンク３２は、左側ブリッジ４１、右側ブリッジ４２及びタンク支持部４３を用いて、上側メインフレーム１８及び下側メインフレーム１９に支持される。

以上のように構成されたことから、本実施形態によれば、第１実施形態の効果（１）〜（７）と同様な効果を奏するほか、次の効果（８）及び（９）を奏する。

（８）燃料タンク３２は、左側ブリッジ４１、右側ブリッジ４２及びタンク支持部４３を用いて上側メインフレーム１８及び下側メインフレーム１９に支持される。このとき、燃料タンク３２が高強度に構成されているので、それぞれ左右一対の上側メインフレーム１８及び下側メインフレーム１９は、この燃料タンク３２を用い、左側ブリッジ４１、右側ブリッジ４２及びタンク支持部４３を介して車幅方向の剛性を向上させることができる。

（９）燃料タンク３９の左右両側方が、左側ブリッジ４１、右側ブリッジ４２及びタンク支持部４３により囲まれて保護されたので、燃料タンク３２は、側方からの衝撃に対してより好適に保護される。また、左側ブリッジ４１及び右側ブリッジ４２が左右方向に着脱されるので、燃料タンク３２の取り付け取り外しを容易化できる。

以上実施形態について説明してきたが、本発明は、上述したような実施形態の具体的構成に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々変形することができる。

例えば、第２実施形態において、燃料電池駆動システム３０の各種部品を支持するための固定部を左側ブリッジ４１及び右側ブリッジ４２に設け、更に上記各種部品をモジュール化することで、これらの各種部品に接続される複雑な配管を簡素化して、これらの各種部品の組付性を向上させてもよい。

また、第２実施形態における左側ブリッジ４１及び右側ブリッジ４２に代え、左右の両上側メインフレーム１８に上側ブリッジを、左右の両下側メインフレーム１９に下側ブリッジをそれぞれ着脱自在に取り付け、これらの上側ブリッジと下側ブリッジにタンク支持部をそれぞれ設け、上側ブリッジと下側ブリッジとが、タンク支持部を介して上下方向に着脱自在に連結されることで、これらのタンク支持部により燃料タンク３２のタンク本体３６を支持してもよい。

更に、第１及び第２実施形態では、気体燃料反応装置が燃料電池３１で、原動機がモータ１１の場合を述べたが、例えば燃料タンク３２のような高圧気体燃料タンクを搭載する車両であれば、気体燃料反応装置及び原動機が他の場合でもよい。

尚、操行ハンドル１２が後ろ下方に垂れ下がる形態の場合は、タンクバルブ３７、燃料充填口３８及びレギュレータ３９は、一部がハンドルバークランプ２８（図４、図５）または上側のステアリングブラケット１５の下方に位置することが望ましい。この様な形態とすることで、操行ハンドル１２の様々な形態の車両であっても本発明が有する効果を得られる。

１０ 自動二輪車（鞍乗型車両）
１２ 操行ハンドル
１３ 車体フレーム
１４ ヘッドパイプ
１８ 上側メインフレーム（メインフレーム）
１８Ａ 上端縁
１９ 下側メインフレーム（メインフレーム）
１９Ａ 下端縁
３１ 燃料電池（気体燃料反応装置）
３２ 燃料タンク
３５ 開口部
３７ タンクバルブ
３８ 燃料充填口
４１ 左側ブリッジ
４２ 右側ブリッジ
４３ タンク支持部
４４ 取付ボルト
４５ 押圧面
４６ 連結ボルト
Ａ 燃料タンクの最上点
Ｃ 操行ハンドルの最上点

Claims (7)

1. ヘッドパイプから左右に拡がりながら後方に延びた後、屈曲して略平行に後方に延びる少なくとも左右一対のメインフレームを備えた車体フレームと、
   気体燃料を反応させることにより直接または間接的に動力を発生させる気体燃料反応装置と、
   前記気体燃料反応装置で使用される気体燃料を貯蔵し、この気体燃料の出入を制御するタンクバルブを備えた燃料タンクと、
   前記ヘッドパイプに回動自在に支持された操行ハンドルと、
   前記車体フレームの上方で且つ前記操行ハンドルの後方に位置づけられ、乗員が着座するシートと、を有する鞍乗型車両において、
   前記燃料タンクは、車両平面視で左右の前記メインフレームの間に配置され、
   前記タンクバルブは、前記シートよりも前方で且つ前記ヘッドパイプの前後方向において直後に配置されると共に、車両平面視で左右の前記メインフレームの間に配置され、
   前記タンクバルブの一部が、車両側面視で操行ハンドルの最上点と左右の前記メインフレームの下端縁との間に配置されたことを特徴とする鞍乗型車両の気体燃料タンク支持構造。
2. 前記燃料タンクのタンクバルブは、車両側面視で左右のメインフレームの下端縁よりも上方に配置されたことを特徴とする請求項１に記載の鞍乗型車両の気体燃料タンク支持構造。
3. 前記燃料タンクは、車両搭載時の最上点が、車両側面視で左右のメインフレームにおける上端縁の下方に位置するように配置されたことを特徴とする請求項１または２に記載の鞍乗型車両の気体燃料タンク支持構造。
4. 前記タンクバルブには、燃料タンクに気体燃料を導くための燃料充填口が接続され、この燃料充填口は、シートよりも前方で且つヘッドパイプの前後方向において直後に配置されると共に、車両平面視で左右のメインフレームの間に配置され、更に、前記燃料充填口の一部が、車両側面視で操行ハンドルの最上点と前記メインフレームの下端縁との間に配置されたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の鞍乗型車両の気体燃料タンク支持構造。
5. 前記燃料充填口は、車両側面視で左右のメインフレームにおける上端縁の下方に位置するように配置されたことを特徴とする請求項４に記載の鞍乗型車両の気体燃料タンク支持構造。
6. 前記メインフレームの左右のそれぞれは、上下に離間した上側メインフレームと下側メインフレームを備えて構成され、
   左側の前記上側メインフレーム及び前記下側メインフレームに左側ブリッジが、右側の前記上側メインフレーム及び前記下側メインフレームに右側ブリッジがそれぞれ取り付けられ、これらの左側ブリッジ及び右側ブリッジのそれぞれにタンク支持部が設けられ、
   前記左側ブリッジ及び前記右側ブリッジが着脱自在に連結されることで、それぞれの前記タンク支持部により燃料タンクが支持されるよう構成されたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の鞍乗型車両の気体燃料タンク支持構造。
7. 前記メインフレームの左右のそれぞれは、上下に離間した上側メインフレームと下側メインフレームを備えて構成され、
   左右の前記両上側メインフレームに上側ブリッジが、左右の前記両下側メインフレームに下側ブリッジがそれぞれ取り付けられ、これらの上側ブリッジ及び下側ブリッジのそれぞれにタンク支持部が設けられ、
   前記上側ブリッジ及び前記下側ブリッジが着脱自在に連結されることで、それぞれの前記タンク支持部により燃料タンクが支持されるよう構成されたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の鞍乗型車両の気体燃料タンク支持構造。

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