KR20180075378A

KR20180075378A - 연료 전지의 탑재 구조

Info

Publication number: KR20180075378A
Application number: KR1020170155278A
Authority: KR
Inventors: 다카히로 야마후지; 후미히로 아부카와
Original assignee: 도요타 지도샤（주）
Priority date: 2016-12-26
Filing date: 2017-11-21
Publication date: 2018-07-04
Also published as: US20180178641A1; KR102066653B1; US10518620B2; DE102017221366A1; JP2018103783A; JP6658500B2

Abstract

서스펜션 멤버에 전측 결합부와 후측 결합부가 장착됨으로써 설치된 좌우 한 쌍의 방진 부재와, 적어도 상기 좌우 한 쌍의 방진 부재에 의해 지지되어, 상기 서스펜션 멤버의 차체 상방측에 배치된 연료 전지를 구비하고, 상기 전측 결합부 및 상기 후측 결합부 중 어느 일방은, 차폭 방향을 축으로 하여 회전 가능하게 지지되어, 상기 전측 결합부 및 상기 후측 결합부 중 어느 타방은, 상기 연료 전지에 대하여 차체 전후 방향으로부터 하중이 입력되었을 때에, 취약부가 파단됨으로써 상기 서스펜션 멤버로부터 이탈되는 구성으로 되어 있는 연료 전지의 탑재 구조가 제공된다.

Description

연료 전지의 탑재 구조{FUEL CELL MOUNTING STRUCTURE}

본 발명은, 연료 전지의 탑재 구조에 관한 것이다.

엔진(파워 플랜트) 마운트용의 브래킷에 취약부를 형성하고, 차량의 충돌 시에, 그 취약부를 파단시킴으로써 차량으로부터 엔진을 탈락시켜, 엔진이 차실 내로 날아 드는 것을 방지하도록 한 것이, 종래에 제안되고 있다(예를 들면, 일본 공개특허 특개2004-231018호 공보 참조).

그러나, 파워 플랜트가 연료 전지인 경우, 차량의 충돌 시에, 연료 전지를 차량으로부터 탈락시키는 것은, 법규에 의해 금지되어 있기 때문에, 상기 구성을 채용할 수 없다. 즉, 차량의 충돌 시에, 연료 전지를 차량으로부터 탈락시키지 않고, 그 연료 전지에 대한 하중의 입력을 완화시키는 구조에는, 개선의 여지가 있다.

따라서, 본 발명은, 차량의 충돌 시에, 연료 전지를 차량으로부터 이탈시키지 않고, 그 연료 전지에 대한 하중의 입력을 완화할 수 있는 연료 전지의 탑재 구조를 얻는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 제 1 양태의 연료 전지의 탑재 구조는, 서스펜션 멤버에 전측 결합부와 후측 결합부가 장착됨으로써 설치된 좌우 한 쌍의 방진 부재와, 적어도 상기 좌우 한 쌍의 방진 부재에 의해 지지되어, 상기 서스펜션 멤버의 차체 상방측에 배치된 연료 전지를 구비하고, 상기 전측 결합부 및 상기 후측 결합부 중 어느 일방은, 차폭 방향을 축으로 하여 회전 가능하게 지지되며, 상기 전측 결합부 및 상기 후측 결합부 중 어느 타방은, 상기 연료 전지에 대하여 차체 전후 방향으로부터 하중이 입력되었을 때에, 취약부가 파단됨으로써 상기 서스펜션 멤버로부터 이탈되는 구성으로 되어 있다.

본 발명의 제 1 양태에 의하면, 연료 전지에 대하여 차체 전후 방향으로부터 하중이 입력되었을 때에는, 취약부가 파단되어, 연료 전지가 차폭 방향을 축으로 하여 차체 전후 방향으로 회전한다. 따라서, 차량의 충돌 시에, 연료 전지를 차량으로부터 이탈시키지 않고, 그 연료 전지에 대한 하중의 입력이 완화된다.

또한, 본 발명의 제 2 양태의 연료 전지의 탑재 구조는, 서스펜션 멤버에 전측 결합부와 후측 결합부가 장착됨으로써 설치된 좌우 한 쌍의 방진 부재와, 적어도 상기 좌우 한 쌍의 방진 부재에 의해 지지되어, 상기 서스펜션 멤버의 차체 상방측에 배치된 연료 전지를 구비하고, 상기 전측 결합부 및 상기 후측 결합부 중 어느 일방은, 차폭 방향을 축으로 하여 회전 가능하게 지지되며, 상기 전측 결합부 및 상기 후측 결합부 중 어느 타방은, 상기 연료 전지에 대하여 차체 전후 방향으로부터 하중이 입력되었을 때에, 걸림부가 탈락됨으로써 상기 서스펜션 멤버로부터 이탈되는 구성으로 되어 있다.

본 발명의 제 2 양태에 의하면, 연료 전지에 대하여 차체 전후 방향으로부터 하중이 입력되었을 때에는, 걸림부가 탈락되어, 연료 전지가 차폭 방향을 축으로 하여 차체 전후 방향으로 회전한다. 따라서, 차량의 충돌 시에, 연료 전지를 차량으로부터 이탈시키지 않고, 그 연료 전지에 대한 하중의 입력이 완화된다.

또한, 본 발명의 제 3 양태의 연료 전지의 탑재 구조는, 제 1 양태의 연료 전지의 탑재 구조로서, 상기 취약부는, 다른 부위보다 두께가 얇게 형성되어 있다.

본 발명의 제 3 양태에 의하면, 취약부가, 다른 부위보다 두께가 얇게 형성되어 있다. 따라서, 취약부가, 다른 부위보다 두께가 얇게 형성되어 있지 않은 구성에 비해, 연료 전지에 대하여 차체 전후 방향으로부터 하중이 입력되었을 때에, 그 취약부가 파단되기 쉽다.

또한, 본 발명의 제 4 양태의 연료 전지의 탑재 구조는, 제 2 양태의 연료 전지의 탑재 구조로서, 상기 걸림부는, 차폭 방향에서 본 측면시에서, 대략 「U」자 형상으로 형성되어 있다.

본 발명의 제 4 양태에 의하면, 걸림부가, 차폭 방향에서 본 측면시에서, 대략 「U」자 형상으로 형성되어 있다. 따라서, 걸림부가, 차폭 방향에서 본 측면시에서, 대략 「U」자 형상으로 형성되어 있지 않은 구성에 비해, 연료 전지에 대하여 차체 전후 방향으로부터 하중이 입력되었을 때에, 그 걸림부가 탈락되기 쉽다.

본 발명의 제 1 및 제 2 양태에 의하면, 차량의 충돌 시에, 연료 전지를 차량으로부터 이탈시키지 않고, 그 연료 전지에 대한 하중의 입력을 완화시킬 수 있다.

본 발명의 제 3 양태에 의하면, 연료 전지에 대하여 차체 전후 방향으로부터 하중이 입력되었을 때에, 취약부를 파단하기 쉽게 할 수 있다.

본 발명의 제 4 양태에 의하면, 연료 전지에 대하여 차체 전후 방향으로부터 하중이 입력되었을 때에, 걸림부를 탈락되기 쉽게 할 수 있다.

본 발명의 예시적인 실시 형태는 첨부의 도면에 기초하여 상세하게 설명한다.
도 1은, 본 실시 형태와 관련된 탑재 구조가 적용된 차량을 나타내는 모식도이다.
도 2는, 제 1 실시 형태와 관련된 탑재 구조를 나타내는 사시도이다.
도 3은, 제 1 실시 형태와 관련된 탑재 구조를 나타내는 측면도이다.
도 4는, 제 1 실시 형태와 관련된 탑재 구조의 FC 스택에 차체 전방측으로부터 하중이 입력되어 프론트 마운트 부재의 취약부가 파단된 상태를 나타내는 측면도이다.
도 5는, 제 1 실시 형태와 관련된 탑재 구조의 FC 스택이 차폭 방향을 축으로 하여 차체 후방측으로 회전한 상태를 나타내는 측면도이다.
도 6은, 제 2 실시 형태와 관련된 탑재 구조를 나타내는 측면도이다.
도 7은, 제 2 실시 형태와 관련된 탑재 구조의 FC 스택에 차체 전방측으로부터 하중이 입력되어 걸림부가 탈락되어, FC 스택이 차폭 방향을 축으로 하여 차체 후방측으로 회전한 상태를 나타내는 측면도이다.
도 8은, 제 3 실시 형태와 관련된 탑재 구조를 나타내는 측면도이다.
도 9는, 제 3 실시 형태와 관련된 탑재 구조의 FC 스택에 차체 전방측을 향하는 관성력이 입력되어 프론트 마운트 부재의 취약부가 파단되어, FC 스택이 차폭 방향을 축으로 하여 차체 전방측으로 회전한 상태를 나타내는 측면도이다.
도 10은, 제 4 실시 형태와 관련된 탑재 구조를 나타내는 측면도이다.
도 11은, 제 4 실시 형태와 관련되는 탑재 구조의 FC 스택에 차체 전방측을 향하는 관성력이 입력되어 걸림부가 탈락되어, FC 스택이 차폭 방향을 축으로 하여 차체 전방측으로 회전한 상태를 나타내는 측면도이다.

이하, 본 발명관 관련된 실시 형태에 대해, 도면을 기초로 상세하게 설명한다. 또한, 설명의 편의상, 각 도면에 있어서 적절히 나타내는 화살표(UP)를 차체 상측 방향, 화살표(FR)를 차체 전측 방향, 화살표(RH)를 차체 우측 방향으로 한다. 또한, 이하의 설명에서, 특기하지 않고 상하, 전후, 좌우의 방향을 기재한 경우에는, 차체 상하 방향의 상하, 차체 전후 방향의 전후, 차체 좌우 방향(차폭 방향)의 좌우를 나타내는 것으로 한다.

<제 1 실시 형태>

우선, 제 1 실시 형태와 관련된 탑재 구조(10)(도 2 참조)에 대해 설명한다. 도 1에 나타나 있는 바와 같이, 탑재 구조(10)가 적용된 차량(12)은, 차량(12)의 후부에 배치된 구동 모터(14)와, 뒷 좌석의 하부측에 배치된 수소 봄베(16)와, 앞 좌석의 하부측에 배치된 축전지(18)와, 차량(12)의 전부(前部)에 배치된 연료 전지로서의 FC 스택(20)과, FC 스택(20)의 차체 상방측에 배치된 파워 컨트롤 유닛(48)을 포함하여 구성되어 있다.

구동 모터(14)는, 축전지(18)로부터 공급된 전력으로 구동하도록 되어 있으며, 구동 모터(14)로부터의 출력이 변속 기구(도시 생략)를 통하여 후륜(15)으로 전달되도록 되어 있다. 축전지(18)는, 방충전 가능한 전지이며, 감속 회생 시에는, 구동 모터(14)로부터 회생 전력을 회수 가능하게 구성되어 있다.

또한, 본 실시 형태와 관련된 축전지(18)는, 일례로서 니켈 수소 이차 전지가 적합하게 이용되지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 방충전 가능한 전지이면, 다른 전지를 이용해도 된다. 예를 들면, 축전지(18)로서, 리튬 수소 이차 전지나 연축전지 등을 이용해도 된다.

수소 봄베(16)는, FC 스택(20)으로 공급하기 위한 수소 가스가 압축되어 충전되어 있는 용기이다. 도 1에서는, 1개의 수소 봄베(16)만이 나타나 있지만, 수소 봄베(16)는, 1개만 설치되는 구성에 한정되는 것은 아니고, 복수개 설치되는 구성으로 되어 있어도 된다.

FC 스택(20)은, 구성 단위인 단(單)셀이 복수 적층된 스택 구조로 되어 있으며, 고전압 전원으로서 기능하도록 되어 있다. 그리고, FC 스택(20)을 구성하는 각 단셀은, 수소 봄베(16)로부터 공급되는 수소 가스와, 후술하는 에어 컴프레서(44)(도 2 참조)로부터 공급되는 압축 공기와의 전기 화학 반응에 의해 발전되는 구성으로 되어 있다.

파워 컨트롤 유닛(48)은, 제어 장치이며, FC 스택(20) 및 축전지(18)로 취급되는 고전압인 직류 전류와, 구동 모터(14)를 구동시키기 위한 교류 전류를 변환하는 인버터를 구비하고 있다. 또한, FC 스택(20) 및 파워 컨트롤 유닛(48)은, 모두 차량(12)의 전부에 형성된 파워 유닛실에 설치되어 있다.

또한, 도 2, 도 3에 나타나 있는 바와 같이, FC 스택(20)은, 대략 직육면체 형상으로 형성되어 있으며, 스택 프레임(24)의 상면에 재치되어 고정되어 있다. 즉, FC 스택(20)의 좌우 양측벽에는, 각각 각 측벽으로부터 차폭 방향 외측으로 돌출되는 전후 한 쌍의 고정편(22)이 설치되어 있으며, 그 고정편(22)이, 각각 스택 프레임(24)의 외주부에 볼트 및 너트(모두 도시 생략)에 의해 체결되어 고정되어 있다.

스택 프레임(24)은, 평면시에서, 차체 상하 방향을 판 두께 방향으로 한 대략 직사각형 판 형상으로 형성되어 있으며, 그 전단부에는, 차체 상방측으로 돌출된 입벽부(26)가 일체적으로 설치되어 있다. 입벽부(26)의 상부에는, 차폭 방향을 축 방향으로 한 볼트 구멍(도시 생략)이 형성되어 있으며, 후술하는 볼트(68)가, 그 볼트 구멍에 나사 결합되도록 되어 있다.

또한, 도 2에 나타나 있는 바와 같이, FC 스택(20)은, 스택 프레임(24)마다, 서스펜션 멤버(30)의 차체 상방측에 배치되어 있다. 서스펜션 멤버(30)는, 차체 전후 방향으로 연장된 좌우 한 쌍의 프론트 사이드 멤버(도시 생략)의 전부측에 있어서의 차체 하방측에 배치되어 있으며, 그 프론트 사이드 멤버에 매달린 상태로 지지되어 있다.

또한, 서스펜션 멤버(30)는, 차체 전후 방향을 따라 연장된 좌우 한 쌍의 사이드 레일부(32)를 구비하고 있다. 각 사이드 레일부(32)는, 차체 전방측을 향함에 따라 서로 이간하는 방향으로 연장되어 있으며, 그 전단부끼리가, 차폭 방향으로 연장된 프론트 크로스 멤버(36)에 의해 일체적으로 연결되어 있다. 그리고, 각 사이드 레일부(32)의 후단부끼리는, 차폭 방향으로 연장된 리어 크로스 멤버(38)에 의해 일체적으로 연결되어 있다. 즉, 이 서스펜션 멤버(30)는, 차체 상방측에서 본 평면시이며, 대략 직사각형 프레임 형상으로 형성되어 있다.

또한, 스택 프레임(24)의 하면에는, 서스펜션 멤버(30)에 대하여 비접촉으로 된 보조 기계류(40)가 장착되어 있다. 보조 기계류(40)는, 에어컨 등의 공조 장치에 이용되는 냉매를 압축하여 액화시키는 공조 장치용 컴프레서(42)와, 냉각수를 순환시키는 펌프로서의 FC용 워터 펌프(도시 생략)와, FC 스택(20)으로 압축 공기를 공급하기 위한 에어 컴프레서(44)와, 수소 가스를 순환시키는 수소 펌프(도시 생략) 를 포함하여 구성되어 있다.

공조 장치용 컴프레서(42)에는, 냉매의 유로를 구성하는 배관이 접속되어 있으며, FC용 워터 펌프에는, 냉각수의 유로를 구성하는 배관이 접속되어 있다. 그리고, 수소 펌프에는, 수소의 유로를 구성하는 배관이 접속되어 있다. FC용 워터 펌프가, 냉각수를 순환시킴으로써, FC 스택(20)이 냉각되어 소정의 온도로 유지되도록 되어 있으며, 수소 펌프가, FC 스택(20)으로부터 미반응인 채로 배출된 수소 가스를 다시 FC 스택(20)으로 공급하도록 되어 있다.

이상의 보조 기계류(40)는, 평면시에서 스택 프레임(24)에 대략 은폐되는 위치에 배치되어 있다. 그리고, FC 스택(20)의 상면에는, 평면시에서 FC 스택(20)보다 한층 더 작은 형상으로 된 DC-DC 컨버터(46)가 장착되어 있다. DC-DC 컨버터(46)는, FC 스택(20)과 전기적으로 접속되어 있으며, FC 스택(20)에 의해 발전된 직류 전류의 전압값을 다른 전압값으로 변환시키도록 되어 있다.

또한 도 2, 도 3에 나타나 있는 바와 같이, FC 스택(20)이 상면에 고정된 스택 프레임(24)은, 각 사이드 레일부(32)에 장착된 지지 수단으로서의 복수의 방진 부재, 즉 좌우 한 쌍의 프론트 마운트 부재(50) 및 좌우 한 쌍의 리어 마운트 부재(60)에 의해 지지되어, 서스펜션 멤버(30)의 차체 상방측에 설치되어 있다.

상세하게 설명하면 좌우 한 쌍의 사이드 레일부(32)의 전부측에는, 각각 전측의 방진 부재로서의 프론트 마운트 부재(50)가 장착되어 있으며, 좌우 한 쌍의 사이드 레일부(32)의 후부측에는, 각각 후측의 방진 부재로서의 리어 마운트 부재(60)가 장착되어 있다.

각 프론트 마운트 부재(50)는, 차폭 방향을 판 두께 방향으로 한 프론트 마운트 본체(52)와, 그 프론트 마운트 본체(52)의 하단부에 있어서의 전측 결합부(52A) 및 후측 결합부(52B)를 사이드 레일부(32)의 상면측에 장착하기 위한 좌우 한 쌍의 브래킷(58)을 가지고 있다.

좌우 한 쌍의 브래킷(58)은, 각 사이드 레일부(32)에 있어서의 프론트 크로스 멤버(36)와의 연결 부분에 볼트(70) 및 웰드 너트(도시 생략)에 의해 체결 고정되어 있으며, 그 차폭 방향에 있어서의 간격은, 프론트 마운트 본체(52)의 판 두께와 대략 동일하게 되어 있다.

또한, 도 3에 나타나 있는 바와 같이, 프론트 마운트 본체(52)의 하단부에 있어서의 전측 결합부(52A)에는, 볼트(72)를 삽입 통과시키는 관통 구멍(도시 생략)이 형성되어 있다. 그리고, 프론트 마운트 본체(52)의 하단부에 있어서의 후측 결합부(52B)에는, 차폭 방향에서 본 측면시에서, 차체 하방측으로 개구되는 대략 「U」자 형상이 되어, 볼트(74)의 축부(74A)에 감합 가능한 걸림부(54)가 형성되어 있다.

또한, 상기 간격으로 차폭 방향으로 대향하는 좌우 한 쌍의 브래킷(58)의 상부에는, 볼트(72, 74)를 삽입 통과시키는 전측의 관통 구멍(도시 생략) 및 후측의 관통 구멍(도시 생략)이 형성되어 있으며, 각각 프론트 마운트 본체(52)의 전측 결합부(52A)에 형성된 관통 구멍 및 후측 결합부(52B)에 형성된 걸림부(54)와 연통 가능하게 되어 있다.

따라서, 좌우 한 쌍의 브래킷(58)의 사이에, 프론트 마운트 본체(52)의 하단부가 삽입되고, 좌우 한 쌍의 브래킷(58)의 전측의 관통 구멍 및 전측 결합부(52A)의 관통 구멍에 차폭 방향 외측으로부터 볼트(72)가 삽입 통과되어 너트(도시 생략)에 나사 결합됨으로써, 그 전측 결합부(52A)가, 브래킷(58)에 대하여 차폭 방향을 축방향으로 하여(볼트(72)를 중심으로) 회전 가능하게 지지되는 구성으로 되어 있다.

또한, 좌우 한 쌍의 브래킷(58)의 후측의 관통 구멍에 차폭 방향 외측으로부터 볼트(74)가 삽입 통과되고, 그 볼트(74)의 축부(74A)에 후측 결합부(52B)의 걸림부(54)가 차체 상방측으로부터 감합되어 걸림과 함께, 그 볼트(74)가 너트(도시 생략)에 나사 결합됨으로써, 그 후측 결합부(52B)가, 좌우 한 쌍의 브래킷(58)에 의해 소정의 압력으로 협지되는 구성으로 되어 있다.

이상에 따라, 프론트 마운트 본체(52)의 하단부(전측 결합부(52A) 및 후측 결합부(52B))가, 브래킷(58)을 개재하여, 서스펜션 멤버(30)의 상면에 대하여 차체 상하 방향으로 소정의 간극(S1)(도 3 참조)을 가진 상태로 장착되도록 되어 있다.

또한, 걸림부(54)에 있어서, 볼트(74)의 축부(74A)에 상방측으로부터 접촉하는 부분(볼트(74)의 축부(74A)에 대하여 상방측에 배치되는 부분)에는, 취약부(55)가 형성되어 있다. 취약부(55)는, 그 부위가, 예를 들면 다른 부위보다 얇은 판 형상이 되는(두께가 얇게 되는) 것으로 구성되어 있으며, 볼트(74)의 축부(74A)에 의해 상대적으로 하방측으로부터 하중이 가해졌을 때에는, 그 볼트(74)의 축부(74A)에 의해 하방측으로부터 파탄 가능한 구성으로 되어 있다.

또한, 프론트 마운트 본체(52)의 상부에는, 관통 구멍(도시 생략)이 형성되어 있으며, 이 관통 구멍에 볼트(68)가 삽입 통과되어 있다. 그리고, 볼트(68)는, 스택 프레임(24)의 전단부에 설치된 입벽부(26)에 나사 결합되도록 되어 있으며, 이 볼트(68)에 의해 프론트 마운트 부재(50)(프론트 마운트 본체(52))가 스택 프레임(24)에 체결 고정되도록 되어 있다.

또한, 그 관통 구멍의 내주면과 볼트(68)의 외주면의 사이에는, 탄성 변형 가능한 방진 고무로서의 탄성체(56)가 설치되어 있으며, 이 탄성체(56)를 개재하여 볼트(68)가 프론트 마운트 부재(50)(프론트 마운트 본체(52))의 상부에 장착되어 있다. 또한, 프론트 마운트 본체(52)의 하단부에 있어서의 전측 결합부(52A)와 후측 결합부(52B)의 사이에는, 측면시에서 차체 상방측을 향해 대략 원호 형상으로 컷 아웃된 컷 아웃부(53)가 형성되어 있다.

리어 마운트 부재(60)는, 차체 상하 방향을 축방향으로 하는 대략 원통 형상으로 형성되어 있으며, 그 내부에는, 탄성 변형 가능한 방진 고무로서의 탄성체(도시 생략)가 설치되어 있다. 그리고, 리어 마운트 부재(60)는, 사이드 레일부(32)에 있어서의 리어 크로스 멤버(38)와의 연결 부분보다 차체 전방측이고, 또한 차폭 방향 외측으로 오프셋된 위치에 설치되어 있다.

즉, 리어 마운트 부재(60)는, 그 하단부가, 사이드 레일부(32)의 상면으로부터 차폭 방향 외측으로 돌출된 하측 고정편(34)에 장착되어 있으며, 그 상단부가, 스택 프레임(24)의 하면으로부터 차폭 방향 외측으로 돌출된 상측 고정편(28)에 장착되어 있다. 이에 따라, 리어 마운트 부재(60)는, 사이드 레일부(32) 및 스택 프레임(24)보다 차폭 방향 외측에 있어서, 하측 고정편(34)과 상측 고정편(28)의 사이에 배치되어, 하측 고정편(34)과 상측 고정편(28)을 차체 상하 방향으로 연결하는 구성으로 되어 있다.

또한, 리어 마운트 부재(60)는, FC 스택(20)의 스택 프레임(24)에 대한 체결 강도보다 저강도로 형성되어 있으며, 후술하는 바와 같이, FC 스택(20)에 차체 전방측으로부터 하중이 입력되었을 때에는, FC 스택(20)이 파손되는 것 보다 먼저 파손되는 구성으로 되어 있다.

이상과 같은 구성으로 된 제 1 실시 형태와 관련된 탑재 구조(10)에 있어서, 이어서 그 작용에 대해 설명한다.

도 4에 나타나 있는 바와 같이, 차량(12)의 전면 충돌 시(예를 들면 트랙의 리어 범퍼에 차량(12)이 파고 드는 전면 충돌 시)에, FC 스택(20)에 차체 전방측으로부터 충돌 하중(F)이 입력되면, FC 스택(20)보다 먼저 리어 마운트 부재(60)가 파손됨과 함께, 스택 프레임(24)을 통하여 입벽부(26)에 차체 후방측을 향하는 하중이 입력되고, 그 입벽부(26)(볼트(68) 및 탄성체(56))를 통하여 프론트 마운트 부재(50)(프론트 마운트 본체(52))의 상부에 차체 후방측을 향하는 하중이 입력된다.

그러면, 프론트 마운트 본체(52)의 상부는, 그 하단부에 있어서의 전측 결합부(52A)의 관통 구멍에 삽입 통과된 볼트(72)를 중심으로 차체 후방측으로 회전하려고 하기 때문에, 그 하단부에 있어서의 후측 결합부(52B)의 걸림부(54)가 감합되어 있는 볼트(74)의 축부(74A)에는, 그 걸림부(54)에 의해, 차체 상방측으로부터 하중이 가해진다. 즉, 걸림부(54)의 취약부(55)에는, 볼트(74)의 축부(74A)에 의해, 상대적으로 하방측으로부터 하중이 가해진다. 이에 따라, 그 취약부(55)가 하방측으로부터 파단되어, 후측 결합부(52B)가 서스펜션 멤버(30)로부터 이탈된다.

그리고, 프론트 마운트 본체(52)의 하단부와 서스펜션 멤버(30)의 상면의 사이에는, 소정의 간극(S1)이 형성되어 있으므로, 도 5에 나타나 있는 바와 같이, 프론트 마운트 본체(52)가, 그 하단부에 있어서의 전측 결합부(52A)의 관통 구멍에 삽입 통과된 볼트(72)를 중심으로 차체 후방측으로 회전한다. 따라서, FC 스택(20)에 입력된 충돌 하중(F) 중 적어도 일부는, 그 프론트 마운트 본체(52)(FC 스택(20))의 차체 후방측으로의 회전에 의해 에너지 흡수된다.

이와 같이, 제 1 실시 형태에 의하면, FC 스택(20)을 차량(12)으로부터 이탈시키지 않고, 그 FC 스택(20)에 대한 하중의 입력을 완화시킬 수 있다. 또한, FC 스택(20)을 보호하기 위한 보호 부재 등을 별도 설치할 필요가 없기 때문에, 제조 비용을 삭감할 수 있음과 함께, 차량(12)의 중량 증가를 억제 또는 방지할 수 있어, 연비 성능의 저하를 억제 또는 방지할 수 있다.

또한, 보조 기계류(40)는, 평면시에서 스택 프레임(24)에 대략 은폐되는 위치에 배치되어 있기 때문에, 엔진만을 구동원으로 하는 컨벤셔널 차의 서스펜션 멤버(도시 생략)를 유용(流用)한 경우에도, 그 서스펜션 멤버에 보조 기계류(40)가 간섭하는 것을 억제 또는 방지할 수 있다. 따라서, 컨벤셔널 차와의 서스펜션 멤버의 공용화를 도모할 수 있어, 부품 비용(제조 비용)을 삭감할 수 있다.

<제 2 실시 형태>

이어서, 제 2 실시 형태와 관련된 탑재 구조(10)에 대해 설명한다. 또한, 제 1 실시 형태와 동등한 부위에는 동일한 부호를 붙여 상세한 설명(공통되는 작용도 포함함)은 적절히 생략한다.

도 6에 나타나 있는 바와 같이, 이 제 2 실시 형태에서는, 프론트 마운트 본체(52)의 하단부가 있어서의 후측 결합부(52B)에 형성되는 걸림부(54)의 방향이 제 1 실시 형태의 것과 상하 반대로 되어 있다. 즉, 이 걸림부(54)는, 차폭 방향에서 본 측면시에서, 차체 상방측으로 개구되는 대략 「U」자 형상으로 되어 있으며, 볼트(74)의 축부(74A)에 차체 하방측으로부터 감합되는 구성으로 되어 있다. 그리고, 그 볼트(74)가 너트(도시 생략)에 나사 결합됨으로써, 프론트 마운트 본체(52)의 하단부에 있어서의 후측 결합부(52B)가, 좌우 한 쌍의 브래킷(58)에 의해 소정의 압력으로 협지되는 구성으로 되어 있다.

따라서, 이 제 2 실시 형태에서는, 차량(12)의 전면 충돌 시에, FC 스택(20)에 차체 전방측으로부터 충돌 하중(F)이 입력되어, 프론트 마운트 본체(52)가, 그 하단부에 있어서의 전측 결합부(52A)의 관통 구멍에 삽입 통과된 볼트(72)를 중심으로 차체 후방측으로 회전하려고 하면, 도 7에 나타나 있는 바와 같이, 그 하단부에 있어서의 후측 결합부(52B)에는, 차체 하방측으로 하중이 가해져, 그 걸림부(54)가 볼트(74)의 축부(74A)로부터 탈락된다.

즉, 후측 결합부(52B)가 서스펜션 멤버(30)로부터 이탈되고, 또한 프론트 마운트 본체(52)의 하단부와 서스펜션 멤버(30)의 상면의 사이에는, 소정의 간극(S2)(도 6 참조)이 형성되어 있으므로, 프론트 마운트 본체(52)가, 그 하단부에 있어서의 전측 결합부(52A)의 관통 구멍에 삽입 통과된 볼트(72)를 중심으로 차체 후방측으로 회전한다. 따라서, FC 스택(20)에 입력된 충돌 하중(F) 중 적어도 일부가, 그 프론트 마운트 본체(52)(FC 스택(20))의 차체 후방측으로의 회전에 의해 에너지 흡수된다.

이와 같이, 제 2 실시 형태에 의하면, FC 스택(20)을 차량(12)으로부터 이탈시키지 않고, 그 FC 스택(20)에 대한 하중의 입력을 완화시킬 수 있다. 또한, 이 제 2 실시 형태의 경우, 걸림부(54)가 볼트(74)의 축부(74A)로부터 탈락될뿐이기 때문에, 그 걸림부(54)에 있어서, 볼트(74)의 축부(74A)에 하방측으로부터 접촉하는 부분(볼트(74)의 축부(74A)에 대하여 하방측에 배치되는 부분)에는, 취약부(55)가 형성되지 않는(취약부(55)를 형성할 필요가 없는) 구성으로 되어 있다.

<제 3 실시 형태>

이어서, 제 3 실시 형태와 관련된 탑재 구조(10)에 대해 설명한다. 또한, 제 1 실시 형태 및 제 2 실시 형태와 동등한 부위에는 동일한 부호를 붙여 상세한 설명(공통하는 작용도 포함함)은 적절히 생략한다.

도 8에 나타나 있는 바와 같이, 이 제 3 실시 형태에서는, 프론트 마운트 본체(52)의 하단부에, 제 1 실시 형태의 컷 아웃부(53)보다 차체 상방측을 향해 크게 컷 아웃된 컷 아웃부(62)가 형성되어 있으며, 프론트 마운트 본체(52)의 상부와, 걸림부(54)를 가지는 후측 결합부(52B)가, 통상 시(FC 스택(20)에 대하여 차체 전후 방향으로부터 하중이 입력되지 않을 때)에 있어서는 충분한 내력을 가지는 폭이 얇은 형상의 취약부(66)로 연결된 구성으로 되어 있다.

따라서, 이 제 3 실시 형태에서는, 차량(12)의 전면 충돌 시에, 관성력에 의해, FC 스택(20)에 차체 전방측을 향하는 하중이 입력되었을 때에는, 스택 프레임(24)을 통하여 입벽부(26)에 차체 전방측을 향하는 하중이 입력되고, 그 입벽부(26)(볼트(68) 및 탄성체(56))를 통하여 프론트 마운트 부재(50)(프론트 마운트 본체(52))의 상부에 차체 전방측을 향하는 하중이 입력된다.

그러면, 도 9에 나타나 있는 바와 같이, 예를 들면 스택 프레임(24)의 상측 고정편(28)에 장착되어 있는 리어 마운트 부재(60)의 상단부가 파단됨과 함께, 프론트 마운트 본체(52)의 취약부(66)가 인장 하중의 집중에 의해 파단되어, 후측 결합부(52B)가 서스펜션 멤버(30)로부터 이탈되고, 프론트 마운트 본체(52)가, 그 하단부에 있어서의 전측 결합부(52A)의 관통 구멍에 삽입 통과된 볼트(72)를 중심으로 차체 전방측으로 회전한다. 따라서, FC 스택(20)에 입력된 하중 중 적어도 일부가, 그 프론트 마운트 본체(52)(FC 스택(20))의 차체 전방측으로의 회전에 의해 에너지 흡수된다.

이와 같이, 제 3 실시 형태에 의하면, FC 스택(20)을 차량(12)으로부터 이탈시키지 않고, 그 FC 스택(20)에 대한 하중의 입력을 완화시킬 수 있다. 또한, 이 제 3 실시 형태의 경우, FC 스택(20)의 전면에 크래시 박스와 같은 충격 흡수 부재(도시 생략)를 설치하도록 해도 된다.

즉, FC 스택(20)이, 전측 결합부(52A)의 관통 구멍에 삽입 통과된 볼트(72)를 중심으로 차체 전방측으로 회전(이동)했을 때에, 그 충격 흡수 부재가 소성 변형되어 에너지 흡수함으로써, FC 스택(20)이, 차체 전부에 배치되어 있는 차량 구성 부품(도시 생략)에 충돌하여 파손되는 것을 억제 또는 방지하도록 해도 된다.

<제 4 실시 형태>

이어서, 제 4 실시 형태와 관련된 탑재 구조(10)에 대해 설명한다. 또한, 제 1 실시 형태~제 3 실시 형태와 동등한 부위에는 동일한 부호를 붙여 상세한 설명(공통하는 작용도 포함함)은 적절히 생략한다.

도 10에 나타나 있는 바와 같이, 이 제 4 실시 형태에서는, 프론트 마운트 본체(52)의 하단부에 있어서의 후측 결합부(52B)에 걸림부(54)가 형성되어 있지 않고, 브래킷(58)의 후측의 상단부에, 차폭 방향에서 본 측면시에서, 차체 상방측으로 개구되는 대략 「U」자 형상의 걸림부(64)가 형성되어 있다.

그리고, 프론트 마운트 본체(52)의 하단부에 있어서의 후측 결합부(52B)에는, 관통 구멍(도시 생략)이 형성되어 있으며, 그 관통 구멍에는 볼트(74)가 삽입 통과되어 있다. 따라서, 브래킷(58)의 걸림부(64)에, 볼트(74)의 축부(74A)가 상방측으로부터 감합되고, 그 볼트(74)가 너트(도시 생략)에 나사 결합됨으로써, 프론트 마운트 본체(52)의 하단부에 있어서의 후측 결합부(52B)가, 좌우 한 쌍의 브래킷(58)에 의해 소정의 압력으로 협지되는 구성으로 되어 있다.

따라서, 이 제 4 실시 형태에서는, 차량(12)의 전면 충돌 시에, 관성력에 의해, FC 스택(20)에 차체 전방측을 향하는 하중이 입력되었을 때에는, 스택 프레임(24)을 통하여 입벽부(26)에 차체 전방측을 향하는 하중이 입력되고, 그 입벽부(26)(볼트(68) 및 탄성체(56))를 통하여 프론트 마운트 부재(50)(프론트 마운트 본체(52))의 상부에 차체 전방측을 향하는 하중이 입력된다.

그러면, 도 11에 나타나 있는 바와 같이, 예를 들면 스택 프레임(24)의 상측 고정편(28)에 장착되어 있는 리어 마운트 부재(60)의 상단부가 파단됨과 함께, 볼트(74)의 축부(74A)가 브래킷(58)의 걸림부(64)로부터 탈락되어, 후측 결합부(52B)가 서스펜션 멤버(30)로부터 이탈되고, 프론트 마운트 본체(52)가, 그 하단부에 있어서의전측 결합부(52A)의 관통 구멍에 삽입 통과된 볼트(72)를 중심으로 차체 전방측으로 회전한다. 따라서, FC 스택(20)에 입력된 하중 중 적어도 일부가, 그 프론트 마운트 본체(52)(FC 스택(20))의 차체 전방측으로의 회전에 의해 에너지 흡수된다.

이와 같이 제 4 실시 형태에 의하면, FC 스택(20)을 차량(12)으로부터 이탈시키지 않고, 그 FC 스택(20)에 대한 하중의 입력을 완화시킬 수 있다. 또한, 이 제 4 실시 형태의 경우도, 상기 제 3 실시 형태와 마찬가지로, FC 스택(20)의 전면에 크래시 박스와 같은 충격 흡수 부재(도시 생략)를 설치하도록 해도 된다.

이상, 본 실시 형태와 관련된 FC 스택(20)(연료 전지)의 탑재 구조(10)에 대해, 도면을 기초로 설명했지만, 본 실시 형태와 관련된 탑재 구조(10)는, 도면에 나타내는 것에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위 내에 있어서, 적절히 설계 변경 가능한 것이다. 예를 들면, 제 3 실시 형태에서는, 취약부(66)가 파단되는 구성이기 때문에, 후측 결합부(52B)는, 브래킷(58)에 고정되어 있으면 되고, 볼트(74) 및 너트에 의해 고정되는 구성에 한정되는 것은 아니다.

또한, 제 1 실시 형태~제 4 실시 형태에 있어서, 전측 결합부(52A)의 구성과 후측 결합부(52B)의 구성을 반대로 해도 된다. 즉, 제 1 실시 형태에 있어서, 전측 결합부(52A)에, 볼트(72)의 축부에 상방측으로부터 감합되는 걸림부(54)를 형성하고, FC 스택(20)에 차체 전방측으로부터 하중이 입력되었을 때에, 그 걸림부(54)가 볼트(72)의 축부로부터 탈락되어, 전측 결합부(52A)가 서스펜션 멤버(30)로부터 이탈됨으로써, FC 스택(20)이, 후측 결합부(52B)의 관통 구멍에 삽입 통과된 볼트(74)를 중심으로 차체 후방측으로 회전하는 구성으로 해도 된다.

또한, 제 2 실시 형태에 있어서, 전측 결합부(52A)에, 취약부(55)를 가지고 볼트(72)의 축부에 하방측으로부터 감합되는 걸림부(54)를 형성하고, FC 스택(20)에 차체 전방측으로부터 하중이 입력되었을 때에, 그 걸림부(54)의 취약부(55)가 볼트(72)의 축부에 의해 상방측으로부터 파단되어, 전측 결합부(52A)가 서스펜션 멤버(30)로부터 이탈됨으로써, FC 스택(20)이, 후측 결합부(52B)의 관통 구멍에 삽입 통과된 볼트(74)을 중심으로 차체 후방측으로 회전하는 구성으로 해도 된다.

또한, 제 3 실시 형태에 있어서, 프론트 마운트 본체(52)의 상부와, 걸림부(54)를 가지는 전측 결합부(52A)를 폭이 얇은 형상의 취약부(66)로 연결하고, 관성력에 의해, FC 스택(20)에 차체 전방측을 향하는 하중이 입력되었을 때에는, 그 취약부(66)가 압축 하중의 집중에 의해 파단되어, 전측 결합부(52A)가 서스펜션 멤버(30)로부터 이탈되고, FC 스택(20)이, 후측 결합부(52B)의 관통 구멍에 삽입 통과된 볼트(74)를 중심으로 차체 전방측으로 회전하는 구성으로 해도 된다.

또한, 제 4 실시 형태에 있어서, 브래킷(58)의 후측이 아닌, 전측의 상단부에, 전측 결합부(52A)의 관통 구멍에 삽입 통과된 볼트(72)의 축부를 상방측으로부터 감합시키는 측면시 대략 「U」자 형상의 걸림부(64)를 형성하고, 제 1 실시 형태 및 제 2 실시 형태와 같이, FC 스택(20)에 차체 전방측으로부터 하중이 입력되었을 때에는, 볼트(72)의 축부가 브래킷(58)의 걸림부(64)로부터 탈락되어, 전측 결합부(52A)가 서스펜션 멤버(30)로부터 이탈되고, FC 스택(20)이, 후측 결합부(52B)의 관통 구멍에 삽입 통과된 볼트(74)를 중심으로 차체 후방측으로 회전하는 구성으로 해도 된다.

또한, 취약부(55)는, 다른 부위보다 두께를 얇게 형성하는 구성에 한정되는 것은 아니고, 예를 들면 다른 부위보다 폭이 얇은 형상으로 하는 등 하여 구성하도록 해도 된다. 또한, 걸림부(54)도, 차폭 방향에서 본 측면시에서, 대략 「U」자 형상으로 형성되는 구성에 한정되는 것은 아니고, 예를 들면 대략 「V」자 형상으로 형성되어 있어도 된다.

Claims

서스펜션 멤버에 전측 결합부와 후측 결합부가 장착됨으로써 설치된 좌우 한 쌍의 방진 부재와,
적어도 상기 좌우 한 쌍의 방진 부재에 의해 지지되어, 상기 서스펜션 멤버의 차체 상방측에 배치된 연료 전지를 구비하고,
상기 전측 결합부 및 상기 후측 결합부 중 어느 일방은, 차폭 방향을 축으로 하여 회전 가능하게 지지되며,
상기 전측 결합부 및 상기 후측 결합부 중 어느 타방은, 상기 연료 전지에 대하여 차체 전후 방향으로부터 하중이 입력되었을 때에, 취약부가 파단됨으로써 상기 서스펜션 멤버로부터 이탈되는 구성으로 되어 있는 연료 전지의 탑재 구조.
서스펜션 멤버에 전측 결합부와 후측 결합부가 장착됨으로써 설치된 좌우 한 쌍의 방진 부재와,
적어도 상기 좌우 한 쌍의 방진 부재에 의해 지지되어, 상기 서스펜션 멤버의 차체 상방측에 배치된 연료 전지를 구비하고,
상기 전측 결합부 및 상기 후측 결합부 중 어느 일방은, 차폭 방향을 축으로 하여 회전 가능하게 지지되며,
상기 전측 결합부 및 상기 후측 결합부 중 어느 타방은, 상기 연료 전지에 대하여 차체 전후 방향으로부터 하중이 입력되었을 때에, 걸림부가 탈락됨으로써 상기 서스펜션 멤버로부터 이탈되는 구성으로 되어 있는 연료 전지의 탑재 구조.
제 1 항에 있어서,
상기 취약부는, 다른 부위보다 두께가 얇게 형성되어 있는 연료 전지의 탑재 구조.
제 2 항에 있어서,
상기 걸림부는, 차폭 방향에서 본 측면시에서, 대략 「U」자 형상으로 형성되어 있는 연료 전지의 탑재 구조.
제 2 항에 있어서,
상기 걸림부는, 차폭 방향에서 본 측면시에서, 차체 하방측으로 개구되는 대략 「U」자 형상으로 형성되어 있는 연료 전지의 탑재 구조.
제 2 항에 있어서,
상기 걸림부는, 차폭 방향에서 본 측면시에서, 차체 상방측으로 개구되는 대략 「U」자 형상으로 형성되어 있는 연료 전지의 탑재 구조.