KR20210032899A - 연료 전지 스택의 차량 탑재 구조 및 차량 탑재 방법 - Google Patents

연료 전지 스택의 차량 탑재 구조 및 차량 탑재 방법 Download PDF

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사토시 아지사카
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도요타 지도샤（주）
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Abstract

차량 하측에 배치된 골격 부재와, 차량 전부 또는 차량 후부에 배치됨과 함께, 상기 골격 부재에 방진 부재를 개재하여 탄성적으로 지지된 연료 전지 스택과, 차량 전부 및 차량 후부 중의 상기 연료 전지 스택이 배치된 측에 배치되고, 또한 상기 연료 전지 스택과 별체로 구성됨과 함께, 상단, 하단 및 높이 방향 중앙 중 적어도 하나의 높이 위치가 상기 연료 전지 스택의 상단의 높이 위치와 하단의 높이 위치 사이에 배치되도록 상기 골격 부재에 방진 부재를 개재하여 탄성적으로 지지된 구동 모터를 구비하는 연료 전지 스택의 차량 탑재 구조.

Description

연료 전지 스택의 차량 탑재 구조 및 차량 탑재 방법{VEHICLE INSTALLATION STRUCTURE AND VEHICLE INSTALLATION METHOD FOR FUEL CELL STACK}
본 발명은, 연료 전지 스택의 차량 탑재 구조 및 차량 탑재 방법에 관한 것이다.
일본 공개특허공보 2009-190438호에는, 연료 전지를 구동 모터의 차량 상방에 탑재한 차량 구조가 개시되어 있다. 이 차량 구조에서는, 연료 전지는 차량 전부 (前部) 에 형성된 좌우 1 쌍의 사이드 멤버에 걸치도록 탑재되고, 구동 모터는 연료 전지와 간섭하지 않도록 차량 하측에 배치되어 있다.
그러나, 일본 공개특허공보 2009-190438호의 구성에서는, 구동 모터의 상단 (上端) 보다 차량 상방측에 연료 전지가 배치되어 있기 때문에, 모터룸 (파워 유닛실) 전체의 높이가 높아져 버린다. 이로써, 차량의 의장의 자유도에 제약이 생기기 때문에, 의장성의 관점에서 개선의 여지가 있다.
본 발명은, 상기 사실을 고려하여, 파워 유닛실의 높이를 억제하여 차량의 의장의 자유도를 향상시킬 수 있는 연료 전지 스택의 차량 탑재 구조 및 차량 탑재 방법을 얻는 것을 목적으로 한다.
제 1 양태에 관련된 연료 전지 스택의 차량 탑재 구조는, 차량 하측에 배치된 골격 부재와, 차량 전부 또는 차량 후부 (後部) 에 배치됨과 함께, 상기 골격 부재에 방진 부재를 개재하여 탄성적으로 지지된 연료 전지 스택과, 차량 전부 및 차량 후부 중의 상기 연료 전지 스택이 배치된 측에 배치되고, 또한 상기 연료 전지 스택과 별체로 구성됨과 함께, 상단, 하단 (下端) 및 높이 방향 중앙 중 적어도 하나의 높이 위치가 상기 연료 전지 스택의 상단의 높이 위치와 하단의 높이 위치 사이에 배치되도록 상기 골격 부재에 방진 부재를 개재하여 탄성적으로 지지된 구동 모터를 구비하고 있다.
제 1 양태에 관련된 연료 전지 스택의 차량 탑재 구조에서는, 차량 전부 또는 차량 후부에 배치된 연료 전지 스택과 구동 모터가, 차량 하측에 배치된 골격 부재에 방진 부재를 개재하여 탄성적으로 지지되어 있다. 여기서, 연료 전지 스택과 구동 모터는, 별체로 구성되어 있다. 또, 구동 모터의 상단, 하단 및 높이 방향 중앙 중 적어도 하나의 높이 위치가 연료 전지 스택의 상단의 높이 위치와 하단의 높이 위치 사이에 배치된다. 이 때문에, 구동 모터의 상단보다 차량 상방에 연료 전지 스택이 배치되는 구성과 비교하여, 파워 유닛실의 높이를 억제할 수 있다. 결과적으로, 차량의 의장의 자유도를 향상시킬 수 있다. 또한, 여기에서의「높이 위치」란, 연료 전지 스택과 구동 모터가 차량에 탑재되어 있을 때의 타이어 접지면을 기준으로 한 높이 방향의 위치를 의미한다.
제 2 양태에 관련된 연료 전지 스택의 차량 탑재 구조는, 제 1 양태에 있어서, 상기 골격 부재는, 차량 전후 방향으로 연장되는 좌우 1 쌍의 하측 사이드 멤버와, 상기 1 쌍의 하측 사이드 멤버를 차량 폭 방향으로 연결하는 하측 크로스 멤버를 구비하고, 상기 연료 전지 스택과 상기 구동 모터는, 상기 하측 크로스 멤버에 각각 상기 방진 부재를 개재하여 탄성적으로 지지되어 있다.
제 2 양태에 관련된 연료 전지 스택의 차량 탑재 구조에서는, 골격 부재는, 차량 전후 방향으로 연장되는 좌우 1 쌍의 하측 사이드 멤버와, 1 쌍의 하측 사이드 멤버를 차량 폭 방향으로 연결하는 하측 크로스 멤버를 포함하여 구성되어 있다. 연료 전지 스택과 구동 모터는, 차량 폭 방향으로 연장되는 하측 크로스 멤버에 각각 방진 부재를 개재하여 탄성적으로 지지되어 있기 때문에, 차량의 전후 방향의 진동에 대해 높은 지지 강성을 얻을 수 있다.
제 3 양태에 관련된 연료 전지 스택의 차량 탑재 구조는, 제 1 양태 또는 제 2 양태에 있어서, 상기 연료 전지 스택 및 상기 구동 모터 중 적어도 일방은, 상기 골격 부재보다 차량 상측에 있어서 차량 전후 방향으로 연장되는 좌우 1 쌍의 상측 사이드 멤버에 방진 부재를 개재하여 탄성적으로 지지되어 있다.
제 3 양태에 관련된 연료 전지 스택의 차량 탑재 구조에서는, 좌우 1 쌍의 상측 사이드 멤버가 골격 부재보다 차량 상측에 있어서 차량 전후 방향으로 연장되어 있고, 1 쌍의 상측 사이드 멤버에 의해 연료 전지 스택 및 구동 모터 중 적어도 일방이 방진 부재를 개재하여 탄성적으로 지지되어 있다. 이로써, 차량 폭 방향의 진동에 대해 높은 지지 강성을 얻을 수 있다.
제 4 양태에 관련된 연료 전지 스택의 차량 탑재 구조는, 제 1 양태 ∼ 제 3양태 중 어느 하나에 있어서, 상기 골격 부재는, 서스펜션 멤버를 포함하고 있고, 상기 연료 전지 스택 및 상기 구동 모터의 차량 전후 방향 내측의 단부 (端部) 는, 상기 서스펜션 멤버에 각각 상기 방진 부재를 개재하여 탄성적으로 지지되어 있다.
제 4 양태에 관련된 연료 전지 스택의 차량 탑재 구조에서는, 연료 전지 스택 및 상기 구동 모터의 차량 전후 방향 내측의 단부가, 골격 부재의 일부를 구성하는 서스펜션 멤버에 방진 부재를 개재하여 탄성적으로 지지되어 있기 때문에, 연료 전지 스택의 차량 전후 방향 내측의 단부를 지지하기 위한 부품을 별도로 형성할 필요가 없다. 이로써, 부품 점수를 늘리지 않고 차량 전후 방향의 진동에 대해 높은 지지 강성을 얻을 수 있다.
제 5 양태에 관련된 연료 전지 스택의 차량 탑재 구조는, 제 1 양태에 있어서, 상기 골격 부재는 프레임이 장착된 차의 프레임이고, 상기 연료 전지 스택은, 상기 프레임의 전부에 배치되고, 상기 구동 모터는, 상기 연료 전지 스택보다 차량 후방측에 배치된다.
제 5 양태에 관련된 연료 전지 스택의 차량 탑재 구조에서는, 골격 부재는 프레임이 장착된 차의 프레임을 구성하고 있다. 이 프레임의 전부에 연료 전지 스택이 배치되고, 연료 전지 스택보다 차량 후방측에 구동 모터가 배치된다. 이로써, 프레임이 장착된 차에 있어서도, 구동 모터의 상단보다 차량 상방에 연료 전지 스택이 배치되는 구성과 비교하여 파워 유닛실의 높이를 억제하여, 차량의 의장의 자유도를 향상시킬 수 있다.
제 6 양태에 관련된 연료 전지 스택의 차량 탑재 구조는, 제 5 양태에 있어서, 상기 프레임은, 차량 전후 방향으로 연장되는 좌우 1 쌍의 사이드 레일과, 상기 1 쌍의 사이드 레일을 차량 폭 방향으로 연결하는 크로스 멤버를 구비하고, 상기 연료 전지 스택과 상기 구동 모터는, 상기 크로스 멤버에 각각 상기 방진 부재를 개재하여 탄성적으로 지지되어 있다.
제 6 양태에 관련된 연료 전지 스택의 차량 탑재 구조에서는, 프레임은 차량 전후 방향으로 연장되는 좌우 1 쌍의 사이드 레일과, 1 쌍의 사이드 레일을 차량 폭 방향으로 연결하는 크로스 멤버를 구비하고 있다. 연료 전지 스택과 구동 모터는, 크로스 멤버에 각각 방진 부재를 개재하여 탄성적으로 지지되기 때문에, 차량 전후 방향의 진동에 대해 높은 지지 강성을 얻을 수 있다.
제 7 양태에 관련된 연료 전지 스택의 차량 탑재 방법은, 구동 모터의 상단, 하단 및 높이 방향 중앙 중 적어도 하나의 높이 위치가 연료 전지 스택의 상단의 높이 위치와 하단의 높이 위치 사이에 배치되도록 상기 연료 전지 스택과 상기 구동 모터를 골격 부재에 방진 부재를 개재하여 장착하는 공정과, 상기 연료 전지 스택과 상기 구동 모터가 장착된 상기 골격 부재를 차체에 차량 하방측으로부터 장착하는 공정과, 상기 연료 전지 스택과 상기 구동 모터를 방진 부재를 개재하여 각각 상기 차체에 장착하는 공정을 가지고 있다.
제 7 양태에 관련된 연료 전지 스택의 차량 탑재 방법에서는, 구동 모터의 상단, 하단 및 높이 방향 중앙 중 적어도 하나의 높이 위치가 연료 전지 스택의 상단의 높이 위치와 하단의 높이 위치 사이에 배치되도록 연료 전지 스택과 구동 모터가 골격 부재에 방진 부재를 개재하여 장착된다. 이 때문에, 구동 모터의 상단보다 상방에 연료 전지 스택이 배치되는 경우와 비교하여, 파워 유닛실의 높이를 억제하여 차량의 의장의 자유도를 향상시킬 수 있다. 또한, 여기서의「높이 위치」란, 연료 전지 스택과 구동 모터가 차량에 탑재되어 있을 때의 타이어 접지면을 기준으로 한 높이 방향의 위치를 의미한다.
또한, 연료 전지 스택과 구동 모터가 장착된 골격 부재가 차체에 차량 하방측으로부터 장착된다. 또한, 연료 전지 스택과 구동 모터가 방진 부재를 개재하여 각각 차체에 장착된다. 연료 전지 스택과 구동 모터가 장착된 골격 부재가, 종래의 가솔린차 및 하이브리드차와 동일하게 차량 하방측으로부터 차체에 장착되기 때문에, 종래의 차량의 생산 라인에 있어서 연료 전지 차량을 혼류 (混流) 생산하는 것이 가능해진다.
제 8 양태에 관련된 연료 전지 스택의 차량 탑재 방법은, 제 7 양태에 있어서, 상기 골격 부재는, 차체에 고정시켰을 때에 차량 전후 방향으로 연장되는 좌우 1 쌍의 하측 사이드 멤버와, 상기 1 쌍의 하측 사이드 멤버를 차량 폭 방향으로 연결하는 하측 크로스 멤버와, 상기 좌우 1 쌍의 하측 사이드 멤버의 차량 전후 방향 내측의 단부에 고정된 서스펜션 멤버를 구비하고 있고, 상기 연료 전지 스택과 상기 구동 모터를 상기 골격 부재에 상기 방진 부재를 개재하여 장착하는 상기 공정은, 상기 연료 전지 스택을 상기 하측 크로스 멤버와 상기 서스펜션 멤버에 상기 방진 부재를 개재하여 장착하는 공정과, 상기 구동 모터를 상기 하측 크로스 멤버와 상기 서스펜션 멤버에 상기 방진 부재를 개재하여 장착하는 공정을 포함하고 있다.
제 8 양태에 관련된 연료 전지 스택의 차량 탑재 방법에서는, 골격 부재는, 차체에 고정시켰을 때에 차량 전후 방향으로 연장되는 좌우 1 쌍의 하측 사이드 멤버와, 1 쌍의 하측 사이드 멤버를 차량 폭 방향으로 연결하는 하측 크로스 멤버와, 좌우 1 쌍의 하측 사이드 멤버의 차량 전후 방향 내측의 단부에 고정된 서스펜션 멤버를 구비하고 있다. 또, 연료 전지 스택과 구동 모터가 하측 크로스 멤버 및 서스펜션 멤버에 방진 부재를 개재하여 각각 장착된다. 이 방법에 의하면, 대략 정 (井) 자형으로 구성된 골격 부재의 차량 폭 방향으로 연장되는 하측 크로스 멤버와 서스펜션 멤버에 연료 전지 스택과 구동 모터가 각각 장착되기 때문에, 연료 전지 스택과 구동 모터가 장착된 골격 부재를 차체에 장착할 때의 장착 강성을 향상시킬 수 있다.
제 9 양태에 관련된 연료 전지 스택의 차량 탑재 방법은, 제 7 양태 또는 제 8 양태에 있어서, 상기 연료 전지 스택과 상기 구동 모터를 상기 방진 부재를 개재하여 각각 상기 차체에 장착하는 상기 공정은, 상기 골격 부재보다 차량 상측에 있어서 차량 전후 방향으로 연장되는 좌우 1 쌍의 상측 사이드 멤버의 각각에 상기 방진 부재를 개재하여 상기 연료 전지 스택과 상기 구동 모터를 장착하는 공정을 포함하고 있다.
제 9 양태에 관련된 연료 전지 스택의 차량 탑재 방법에서는, 연료 전지 스택 및 구동 모터가 1 쌍의 상측 사이드 멤버에 방진 부재를 개재하여 장착되기 때문에, 장착 상태를 차량 상방측으로부터 육안으로 확인할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 개시에 관련된 연료 전지 스택의 차량 탑재 구조 및 차량 탑재 방법에서는, 파워 유닛실의 높이를 억제하여 차량의 의장의 자유도를 향상시킬 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시형태들은 이하의 도면을 근거하여 자세하게 설명된다.
도 1 은, 제 1 실시형태에 관련된 연료 전지 스택의 차량 탑재 구조가 적용된 차량을 나타내는 모식도이다 ;
도 2 는, 제 1 실시형태에 관련된 연료 전지 스택의 차량 탑재 구조를 나타내는 평면도이다 ;
도 3 은, 도 2 에 나타내는 연료 전지 스택의 차량 탑재 구조의 3-3 선 단면도이다 ;
도 4 는, 도 2 에 나타내는 연료 전지 스택의 차량 탑재 구조의 4-4 선 단면도이다 ;
도 5 는, 도 2 에 나타내는 연료 전지 스택의 차량 탑재 구조의 5-5 선 단면도이다 ;
도 6 은, 제 2 실시형태에 관련된 연료 전지 스택의 차량 탑재 구조를 나타내는 평면도이다 ;
도 7 은, 도 6 에 나타내는 연료 전지 스택의 차량 탑재 구조의 7-7 선 단면도이다 ; 및
도 8 은, 도 6 에 나타내는 연료 전지 스택의 차량 탑재 구조의 8-8 선 단면도이다.
＜제 1 실시형태＞
이하, 도 1 ∼ 도 5 를 사용하여, 제 1 실시형태에 대하여 설명한다. 또한, 각 도면에 있어서 적절히 나타내는 화살표 FR 은, 차량 전방측을 나타내고 있고, 화살표 UP 는, 차량 상방측을 나타내고 있으며, 화살표 RH 는, 진행 방향을 향한 경우의 차량 우측을 나타내고 있다. 또, 이하의 설명에서 특기 없이 전후, 상하, 좌우의 방향을 사용하는 경우에는, 차량 전후 방향의 전후, 차량 상하 방향의 상하, 진행 방향을 향한 경우의 좌우를 나타내는 것으로 한다.
(차량의 전체 구성)
도 1 에 나타내는 바와 같이, 제 1 실시형태에 관련된 연료 전지 스택의 차량 탑재 구조가 적용된 차량 (10) 은, 차량 전부 (11) 에 배치된 연료 전지 스택 (12) (이하,「FC 스택 (12)」이라고 칭한다) 과,「구동 모터」의 일례로서의 트랜스 액슬 (14) 과, 인버터 (16) 와, 도시되지 않은 고압 수소 탱크 및 축전지를 포함하여 구성된 연료 전지차이다.
도 2 에 나타내는 바와 같이, 차량 전부 (11) 는, 도시되지 않은 차실과의 사이가 대시 패널 (18) 에 의해 구분되어 있다. FC 스택 (12) 은, 차량 전부 (11) 의 파워 유닛실 (20) 에 배치되어 있고, 개개의 연료 전지 (Fuel Cell) 가 복수 적층되어 스택 구조로 되어 있다. FC 스택 (12) 을 구성하는 개개의 연료 전지는, 도시되지 않은 고압 수소 탱크로부터 공급되는 수소 가스와, 도시되지 않은 에어 컴프레서로부터 공급되는 공기 중의 산소의 전기 화학 반응에 의해 발전을 실시한다.
인버터 (16) (도 1, 도 5 참조) 는, FC 스택 (12) 의 출력을 직류에서 트랜스 액슬 (14) 의 구동에 적합한 교류로 변환한다.
트랜스 액슬 (14) 은, 파워 유닛실 (20) 에 배치되고, 도시되지 않은 모터 본체와 동력 전달 기구를 포함하여 구성되어 있다. 모터 본체는, 인버터 (16) 의 출력에 의해 구동되고, 모터 본체의 출력은, 동력 전달 기구를 개재하여 드라이브 샤프트 (22) 에 전달된다. 즉, 트랜스 액슬 (14) 의 출력이, 드라이브 샤프트 (22) 를 개재하여 전륜 (24) (도 1 참조) 에 전달되도록 구성되어 있다.
또, 차량 전부 (11) 에는, 차량 전후 방향으로 연장되는「1 쌍의 상측 사이드 멤버」의 일례로서의 좌우 1 쌍의 프론트 사이드 멤버 (26) 와, 1 쌍의 프론트 사이드 멤버 (26) 의 전단 (前端) 에 도시되지 않은 크래시 박스를 개재하여 고정됨과 함께 차량 폭 방향으로 연장되는 범퍼 리인포스먼트 (28) 와, 차량 하부에 배치되는「골격 부재」의 일례로서의 서브 프레임 (30) 을 포함하여 구성되어 있다. 1 쌍의 프론트 사이드 멤버 (26) 에는, 후술하는「방진 부재」의 일례로서의 좌측 마운트 부재 (32) 와 우측 마운트 부재 (34) 가 각각 고정되어 있다. 또한, 서브 프레임 (30) 에 대한 상세한 내용은 후술한다.
(FC 스택 (12) 의 차량 탑재 구조)
다음으로, FC 스택 (12) 의 차량 탑재 구조에 대하여 설명한다. 도 2 에 나타내는 바와 같이, FC 스택 (12) 의 차량 탑재 구조는, 상기 서술한 서브 프레임 (30) 과, 차량 전부 (11) 에 있어서 차량 폭 방향 우측에 배치되고, 서브 프레임 (30) 에 탄성적으로 지지된 FC 스택 (12) 과, FC 스택 (12) 과 별체로 구성되고, 차량 전부 (11) 의 차량 폭 방향 좌측에 배치됨과 함께 서브 프레임 (30) 에 탄성적으로 지지된 트랜스 액슬 (14) 을 포함하여 구성되어 있다.
서브 프레임 (30) 은, 좌우 1 쌍의 하측 사이드 멤버 (36) 와, 하측 리인포스먼트 (38) 와, 하측 크로스 멤버 (40) 와, 서스펜션 멤버 (42) 를 포함하여 대략 격자상으로 구성되어 있다.
1 쌍의 하측 사이드 멤버 (36) 는, 1 쌍의 프론트 사이드 멤버 (26) 보다 차량 하측에 있어서 차량 전후 방향으로 연장되어 있고, 후단 (後端) 이 서스펜션 멤버 (42) 에 용접에 의해 접합되거나, 또는 볼트 및 너트에 의해 서스펜션 멤버 (42) 에 체결되어 있다.
하측 리인포스먼트 (38) 는, 1 쌍의 하측 사이드 멤버 (36) 의 전단에 고정됨과 함께, 범퍼 리인포스먼트 (28) 보다 차량 하측에 있어서 차량 폭 방향으로 연장되어 있다.
하측 크로스 멤버 (40) 는, 하측 리인포스먼트 (38) 보다 차량 후측에 있어서, 1 쌍의 하측 사이드 멤버 (36) 를 차량 폭 방향으로 연결하고 있다.
서스펜션 멤버 (42) 는, 차량 하부에 있어서 차폭 방향으로 연장되는 본체부 (42A) 와, 본체부 (42A) 의 차량 폭 방향 양단으로부터 차량 상방을 향해 연장 형성된 좌우 1 쌍의 아암부 (42B) (도 4 참조) 를 포함하여 구성되어 있다. 1 쌍의 아암부 (42B) 는, 1 쌍의 프론트 사이드 멤버 (26) 에 지지되어 있다.
또한, 본 실시형태에 있어서는, 1 쌍의 프론트 사이드 멤버 (26) 와, 범퍼 리인포스먼트 (28) 와, 1 쌍의 하측 사이드 멤버 (36) 와, 하측 리인포스먼트 (38) 와, 하측 크로스 멤버 (40) 는, 금속의 압출 성형에 의해 형성되어 있지만, 2 장의 강판의 플랜지부를 용접에 의해 접합한 중공의 폐단면 (閉斷面) 구조로 해도 된다.
하측 크로스 멤버 (40) 및 서스펜션 멤버 (42) 에는, 복수의 방진 부재가 장착되어 있다. 구체적으로는, 도 2 및 도 3 에 나타내는 바와 같이, 하측 크로스 멤버 (40) 의 상면 (40A) 에는,「방진 부재」의 일례로서의 트랜스 액슬 프론트 마운트 부재 (44) (이하,「TA 프론트 마운트 부재 (44)」라고 칭한다), 제 1 FC 스택 프론트 마운트 부재 (46), 및 제 2 FC 스택 프론트 마운트 부재 (48) 가 각각 차량 폭 방향을 판 두께 방향으로 하여 상방을 향해 세워 형성되어 있다.
TA 프론트 마운트 부재 (44) 는, 도 5 에 나타내는 바와 같이, 1 쌍의 다리부 (44A) 와, 본체부 (44B) 를 포함하여 구성되어 있다. 본체부 (44B) 의 중앙에는 도시되지 않은 볼트를 삽입 통과시키기 위한 삽입 통과공 (44C) 이 형성되어 있고, 볼트의 주위에는, 도시되지 않은 방진 고무가 형성되어 있다. 제 1 FC 스택 프론트 마운트 부재 (46) 및 제 2 FC 스택 프론트 마운트 부재 (48) 도 TA 프론트 마운트 부재 (44) 와 동일한 구성으로 되어 있다.
또, 서스펜션 멤버 (42) 의 본체부 (42A) 에는, 도 2 및 도 4 에 나타내는 바와 같이,「방진 부재」의 일례로서의 트랜스 액슬 리어 마운트 부재 (50) (이하,「TA 리어 마운트 부재 (50)」라고 칭한다) 및 FC 스택 리어 마운트 부재 (52) 가 각각 차량 폭 방향을 판 두께 방향으로 하여 상방을 향해 세워 형성되어 있다. TA 리어 마운트 부재 (50) 는, 도 5 에 나타내는 바와 같이, 1 쌍의 다리부 (50A) 와, 본체부 (50B) 와, 삽입 통과공 (50C) 을 포함하여 구성되어 있다. 1 쌍의 다리부 (50A) 사이의 개구부 (50D) 에는, 스티어링 기어 (54) 가 삽입 통과되어 있다. FC 스택 리어 마운트 부재 (52) 도 TA 리어 마운트 부재 (50) 와 동일한 구성으로 되어 있고, 도시되지 않은 다리부 및 본체부를 구비하고 있다.
트랜스 액슬 (14) 의 차량 전후 방향 전측의 단부에는, 도 2, 도 3 및 도 5 에 나타내는 바와 같이, 프론트 브래킷 (60) 이 형성되어 있다. 프론트 브래킷 (60) 은, 차량 폭 방향을 판 두께 방향으로 하여 트랜스 액슬 (14) 로부터 차량 전방을 향해 돌출 형성되어 있다.
트랜스 액슬 (14) 의 차량 전후 방향 후측의 단부 (차량 전후 방향 내측의 단부) 에는, 도 2, 도 4 및 도 5 에 나타내는 바와 같이, 리어 브래킷 (62) 이 형성되어 있다. 리어 브래킷 (62) 은, 차량 폭 방향을 판 두께 방향으로 하여 트랜스 액슬 (14) 로부터 차량 후방을 향해 돌출 형성되어 있다.
프론트 브래킷 (60) 이 TA 프론트 마운트 부재 (44) 에, 리어 브래킷 (62) 이 TA 리어 마운트 부재 (50) 에 각각 도시되지 않은 볼트 및 너트에 의해 체결됨으로써, 트랜스 액슬 (14) 은, 서브 프레임 (30) 에 탄성적으로 지지되어 있다. 여기에서, 상기 서술한 바와 같이, TA 프론트 마운트 부재 (44) 및 TA 리어 마운트 부재 (50) 에는 도시되지 않은 방진 고무가 형성되어 있어, 트랜스 액슬 (14) 의 진동을 억제함과 함께, 트랜스 액슬 (14) 로부터 하측 크로스 멤버 (40) 및 서스펜션 멤버 (42) 에 입력되는 진동이 저감되도록 구성되어 있다.
FC 스택 (12) 의 차량 전후 방향 전측의 단부에는, 도 2 및 도 3 에 나타내는 바와 같이, 제 1 프론트 브래킷 (64) 및 제 2 프론트 브래킷 (66) 이 형성되어 있다 (도 5 에서는 도시 생략). 제 1 프론트 브래킷 (64) 및 제 2 프론트 브래킷 (66) 은, 차량 폭 방향을 판 두께 방향으로 하여 FC 스택 (12) 으로부터 차량 전방을 향해 각각 돌출 형성되어 있다.
FC 스택 (12) 의 차량 전후 방향 후측의 단부 (차량 전후 방향 내측의 단부) 에는, 도 2 및 도 4 에 나타내는 바와 같이, 리어 브래킷 (68) 이 형성되어 있다(도 5 에서는 도시 생략). 리어 브래킷 (68) 은, 차량 폭 방향을 판 두께 방향으로 하여 FC 스택 (12) 으로부터 차량 후방을 향해 돌출 형성되어 있다.
제 1 프론트 브래킷 (64) 및 제 2 프론트 브래킷 (66) 은, 도시되지 않은 볼트 및 너트에 의해 제 1 FC 스택 프론트 마운트 부재 (46) 및 제 2 FC 스택 프론트 마운트 부재 (48) 에 각각 체결되어 있다. 또, 리어 브래킷 (68) 은, 도시되지 않은 볼트 및 너트에 의해 FC 스택 리어 마운트 부재 (52) 에 체결되어 있다. 이로써, FC 스택 (12) 은, 서브 프레임 (30) 에 탄성적으로 지지되어, FC 스택 (12) 과 하측 크로스 멤버 (40) 및 서스펜션 멤버 (42) 사이에서 전달되는 진동이 저감된다.
FC 스택 (12) 과 트랜스 액슬 (14) 은, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 별체로 구성되어 있고, 서로 이간되어 하측 크로스 멤버 (40) 및 서스펜션 멤버 (42) 에 각각 장착되어 있다.
또한, 도 5 에 나타내는 바와 같이, 트랜스 액슬 (14) 의 상단의 높이 위치 (타이어 접지면을 기준으로 한 높이 방향의 위치) 가 FC 스택 (12) 의 상단의 높이 위치와 하단의 높이 위치 사이에 배치되도록, 프론트 브래킷 (60), 리어 브래킷 (62), 제 1 프론트 브래킷 (64), 제 2 프론트 브래킷 (66), 리어 브래킷 (68) 의 치수, 장착 위치, 돌출 방향 등이 설정되어 있다. 또, 측면에서 보았을 때 FC 스택 (12) 과 트랜스 액슬 (14) 이 겹치도록 구성되어 있다. 환언하면, FC 스택 (12) 의 차량 폭 방향 내측의 면과 트랜스 액슬 (14) 의 차량 폭 방향 내측의 면이 적어도 부분적으로 서로 대향하도록 구성되어 있다.
트랜스 액슬 (14) 의 차량 폭 방향 좌측에는, 도 2 ∼ 도 4 에 나타내는 바와 같이, 좌측 사이드 브래킷 (70) 이 형성되어 있다. 좌측 사이드 브래킷 (70) 은, 차량 전후 방향을 판 두께 방향으로 하여 트랜스 액슬 (14) 로부터 차량 상방 또한 차량 폭 방향 외측을 향해 돌출 형성되어 있다. 좌측 사이드 브래킷 (70) 은, 좌측의 프론트 사이드 멤버 (26) 에 형성된 좌측 마운트 부재 (32) 에 도시되지 않은 볼트 및 너트에 의해 체결되어 있다. 좌측 마운트 부재 (32) 는, 차량 전후 방향을 판 두께 방향으로 하여 좌측의 프론트 사이드 멤버 (26) 의 차량 폭 방향 내측의 측벽으로부터 차량 폭 방향 내측을 향해 돌출 형성되어 있고, 도시되지 않은 방진 고무를 구비하고 있다. 이 방진 고무에 의해, 트랜스 액슬 (14) 의 진동이 억제됨과 함께, 트랜스 액슬 (14) 과 좌측의 프론트 사이드 멤버 (26) 사이에서 전달되는 진동이 저감된다.
FC 스택 (12) 의 차량 폭 방향 우측에는, 우측 사이드 브래킷 (72) 이 형성되어 있다. 우측 사이드 브래킷 (72) 은, FC 스택 (12) 으로부터 차량 상방 또한 차량 폭 방향 외측을 향해 돌출 형성된 연장부 (72A) 와, 차량 폭 방향을 판 두께 방향으로 한 장착부 (72B) 를 포함하여 구성되어 있다. 이 장착부 (72B) 가, 우측의 프론트 사이드 멤버 (26) 에 형성된 우측 마운트 부재 (34) 에 도시되지 않은 볼트 및 너트에 의해 체결되어 있다. 우측 마운트 부재 (34) 는, 차량 폭 방향을 판 두께 방향으로 하여, 우측의 프론트 사이드 멤버 (26) 로부터 상방을 향해 세워 형성되어 있다. 우측 마운트 부재 (34) 도, 상기 서술한 다른 방진 부재와 동일하게, 도시되지 않은 방진 고무를 구비하고 있고, FC 스택 (12) 과 우측의 프론트 사이드 멤버 (26) 사이에서 전달되는 진동이 저감된다.
(FC 스택 (12) 의 차량 탑재 방법)
다음으로, 제 1 실시형태의 FC 스택 (12) 의 차량 탑재 방법에 대하여 설명한다.
먼저, FC 스택 (12) 과 트랜스 액슬 (14) 이 서브 프레임 (30) 에 장착된다. 여기에서, 서브 프레임 (30) 은, 좌우 1 쌍의 하측 사이드 멤버 (36) 와, 하측 리인포스먼트 (38) 와, 하측 크로스 멤버 (40) 와, 서스펜션 멤버 (42) 를 용접 또는 도시되지 않은 볼트 및 너트에 의해 체결함으로써, 대략 격자상으로 일체로 구성되어 있다. 또한, 서브 프레임 (30) 중, 하측 리인포스먼트 (38) 를 범퍼 리인포스먼트 (28) 와 미리 연결해 두고, 좌우 1 쌍의 하측 사이드 멤버 (36) 와, 하측 크로스 멤버 (40) 와, 서스펜션 멤버 (42) 를 일체로 한 대략 정자 형상의 프레임에 FC 스택 (12) 과 트랜스 액슬 (14) 을 장착해도 된다.
FC 스택 (12) 과 트랜스 액슬 (14) 을 서브 프레임 (30) 에 장착하는 상기 공정은, 보다 상세하게는, 제 1 FC 스택 프론트 마운트 부재 (46) 및 제 2 FC 스택 프론트 마운트 부재 (48) 에 제 1 프론트 브래킷 (64) 및 제 2 프론트 브래킷 (66) 을 각각 체결함으로써 하측 크로스 멤버 (40) 에 FC 스택 (12) 을 장착하는 공정과, FC 스택 리어 마운트 부재 (52) 에 리어 브래킷 (68) 을 체결함으로써 서스펜션 멤버 (42) 에 FC 스택 (12) 을 장착하는 공정과, TA 프론트 마운트 부재 (44) 에 프론트 브래킷 (60) 을 체결함으로써 하측 크로스 멤버 (40) 에 트랜스 액슬 (14) 을 장착하는 공정과, TA 리어 마운트 부재 (50) 에 리어 브래킷 (62) 을 체결함으로써 서스펜션 멤버 (42) 에 트랜스 액슬 (14) 을 장착하는 공정을 포함하고 있다.
여기에서, 트랜스 액슬 (14) 의 상단의 높이 위치가 FC 스택 (12) 의 상단의 높이 위치와 하단의 높이 위치 사이에 배치된다. 또한, 여기에서의「높이 위치」란, FC 스택 (12) 과 트랜스 액슬 (14) 이 차량에 탑재되어 있을 때의 타이어 접지면을 기준으로 한 높이 방향의 위치를 의미한다. FC 스택 (12) 과 트랜스 액슬 (14) 을 하측 크로스 멤버 (40) 및 서스펜션 멤버 (42) 에 각각 장착하는 상기 서술한 각 공정의 순서는, 상기 순서에 한정되지 않는다.
다음으로, FC 스택 (12) 과 트랜스 액슬 (14) 이 장착된 서브 프레임 (30) 이, 차체에 차량 하방측으로부터 장착된다. 구체적으로는, 차체의 일부를 구성하는 1 쌍의 프론트 사이드 멤버 (26) 의 하면에 서스펜션 멤버 (42) 의 아암부 (42B) 의 상부를 고정시킨다. 또한, 여기에서, 상기 서술한 바와 같이 서브 프레임 (30) 중 하측 리인포스먼트 (38) 를 범퍼 리인포스먼트 (28) 에 미리 연결해 두는 경우에는, 하측 리인포스먼트 (38) 에 1 쌍의 하측 사이드 멤버 (36) 를 체결한다.
다음으로, FC 스택 (12) 과 트랜스 액슬 (14) 을 각각 차체에 장착한다. 구체적으로는, 우측 마운트 부재 (34) 에 우측 사이드 브래킷 (72) 을 체결함으로써 FC 스택 (12) 이 우측의 프론트 사이드 멤버 (26) 에 장착된다. 또, 좌측 마운트 부재 (32) 에 좌측 사이드 브래킷 (70) 을 체결함으로써 트랜스 액슬 (14) 이 좌측의 프론트 사이드 멤버 (26) 에 장착된다.
(작용 및 효과)
다음으로, 제 1 실시형태의 FC 스택 (12) 의 차량 탑재 구조의 작용 및 효과에 대하여 설명한다.
본 실시형태에 관련된 FC 스택 (12) 의 차량 탑재 구조에서는, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 차량 전부 (11) 에 배치된 FC 스택 (12) 과 트랜스 액슬 (14) 이, 차량 하측에 배치된 서브 프레임 (30) 에 방진 부재 (TA 프론트 마운트 부재 (44), 제 1 FC 스택 프론트 마운트 부재 (46), 제 2 FC 스택 프론트 마운트 부재 (48), TA 리어 마운트 부재 (50), 및 FC 스택 리어 마운트 부재 (52)) 를 개재하여 탄성적으로 지지되어 있다. 여기서, 트랜스 액슬 (14) 의 상단의 높이 위치가 FC 스택 (12) 의 상단의 높이 위치와 하단의 높이 위치 사이에 배치된다 (도 5 참조). 이 때문에, 트랜스 액슬의 상단보다 차량 상방에 연료 전지 스택이 배치되는 구성과 비교하여, 파워 유닛실 (20) 의 높이를 억제할 수 있다. 결과적으로, 차량의 의장의 자유도를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시형태에 관련된 FC 스택 (12) 의 차량 탑재 구조에서는, FC 스택 (12) 과 트랜스 액슬 (14) 이 별체로 구성되어 있음과 함께, 각각이 서브 프레임 (30) 에 탄성적으로 지지되어 있기 때문에, 트랜스 액슬 (14) 의 진동이 FC 스택 (12) 에 입력되는 것을 방지 또는 억제할 수 있다.
또한, 일반적으로, 차량 전부의 무게 중심고가 높아지면, 차량 전부에 있어서 관성 주축이 롤축으로부터 멀어져, 롤축에 대한 관성 주축의 기울기가 커져 밸런스가 나빠지기 때문에, 핸들 조작이나 승차감이 악화된다. 본 실시형태에 관련된 FC 스택 (12) 의 차량 탑재 구조에서는, 트랜스 액슬 (14) 의 상단의 높이 위치가 FC 스택 (12) 의 상단의 높이 위치와 하단의 높이 위치 사이에 배치되기 때문에, 트랜스 액슬의 상단보다 차량 상방에 연료 전지 스택이 배치되는 구성과 비교하여, 차량 전부 (11) 의 무게 중심고가 낮아진다. 이로써, 핸들 조작 및 승차감을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시형태에 관련된 FC 스택 (12) 의 차량 탑재 구조에서는, 서브 프레임 (30) 은, 차량 전후 방향으로 연장되는 좌우 1 쌍의 하측 사이드 멤버 (36) 와, 1 쌍의 하측 사이드 멤버 (36) 를 차량 폭 방향으로 연결되는 하측 크로스 멤버 (40) 를 포함하여 구성되어 있다. FC 스택 (12) 과 트랜스 액슬 (14) 은, 차량 폭 방향으로 연장되는 하측 크로스 멤버 (40) 에 각각 방진 부재 (TA 프론트 마운트 부재 (44), 제 1 FC 스택 프론트 마운트 부재 (46), 및 제 2 FC 스택 프론트 마운트 부재 (48)) 를 개재하여 탄성적으로 지지되어 있기 때문에, 차량 전후 방향의 진동에 대해 높은 지지 강성을 얻을 수 있다.
또한, 본 실시형태에 관련된 FC 스택 (12) 의 차량 탑재 구조에서는, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 좌우 1 쌍의 프론트 사이드 멤버 (26) 가 1 쌍의 하측 사이드 멤버 (36) 보다 차량 상측에 있어서 차량 전후 방향으로 연장되어 있고, 1 쌍의 프론트 사이드 멤버 (26) 에 의해 FC 스택 (12) 및 트랜스 액슬 (14) 이 방진 부재 (좌측 마운트 부재 (32), 및 우측 마운트 부재 (34)) 를 개재하여 탄성적으로 지지되어 있다. 이로써, 차량 폭 방향의 진동에 대해 높은 지지 강성을 얻을 수 있다.
또한, 본 실시형태에 관련된 FC 스택 (12) 의 차량 탑재 구조에서는, 도 2 에 나타내는 바와 같이, FC 스택 (12) 및 트랜스 액슬 (14) 의 차량 전후 방향 내측의 단부가, 서브 프레임 (30) 의 일부를 구성하는 서스펜션 멤버 (42) 에 방진 부재 (TA 리어 마운트 부재 (50), 및 FC 스택 리어 마운트 부재 (52)) 를 개재하여 탄성적으로 지지되어 있기 때문에, FC 스택 (12) 의 차량 전후 방향 내측의 단부를 지지하기 위한 부품을 별도로 형성할 필요가 없다. 이로써, 부품 점수를 늘리지 않고 차량 전후 방향의 진동에 대해 높은 지지 강성을 얻을 수 있다.
또한, 본 실시형태에 관련된 FC 스택 (12) 의 차량 탑재 방법에서는, 도 2 및 도 5 에 나타내는 바와 같이, 트랜스 액슬 (14) 의 상단의 높이 위치가 FC 스택 (12) 의 상단의 높이 위치와 하단의 높이 위치 사이에 배치되도록 FC 스택 (12) 과 트랜스 액슬 (14) 이 서브 프레임 (30) 에 방진 부재 (TA 프론트 마운트 부재 (44), 제 1 FC 스택 프론트 마운트 부재 (46), 제 2 FC 스택 프론트 마운트 부재 (48), TA 리어 마운트 부재 (50), 및 FC 스택 리어 마운트 부재 (52)) 를 개재하여 장착된다. 이 때문에, 트랜스 액슬 (14) 의 상단보다 상방에 FC 스택 (12) 이 배치되는 경우와 비교하여, 파워 유닛실 (20) 의 높이를 억제하여 차량의 의장의 자유도를 향상시킬 수 있다.
또한, FC 스택 (12) 과 트랜스 액슬 (14) 이 장착된 서브 프레임 (30) 이 차체에 차량 하방측으로부터 장착된다. 또한, FC 스택 (12) 과 트랜스 액슬 (14) 이 방진 부재 (좌측 마운트 부재 (32), 및 우측 마운트 부재 (34)) 를 개재하여 각각 차체에 장착된다. FC 스택 (12) 과 트랜스 액슬 (14) 이 장착된 서브 프레임 (30) 이, 종래의 가솔린차 및 하이브리드차와 동일하게 차량 하방측으로부터 차체에 장착되기 때문에, 종래의 차량의 생산 라인에 있어서 연료 전지 차량을 혼류 생산하는 것이 가능해진다. 결과적으로, 차량 모델의 파생 전개가 용이해짐과 함께, 제조 비용을 저감시킬 수 있다.
또한, 본 실시형태에 관련된 FC 스택 (12) 의 차량 탑재 방법에서는, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 서브 프레임 (30) 은, 차체에 고정시켰을 때에 차량 전후 방향으로 연장되는 좌우 1 쌍의 하측 사이드 멤버 (36) 와, 1 쌍의 하측 사이드 멤버 (36) 를 차량 폭 방향으로 연결하는 하측 크로스 멤버 (40) 와, 좌우 1 쌍의 하측 사이드 멤버 (36) 의 차량 전후 방향 내측의 단부에 고정된 서스펜션 멤버 (42) 를 구비하고 있다. 또한, FC 스택 (12) 이 하측 크로스 멤버 (40) 및 서스펜션 멤버 (42) 에 방진 부재를 개재하여 장착됨과 함께, 트랜스 액슬 (14) 이 하측 크로스 멤버 (40) 및 서스펜션 멤버 (42) 에 방진 부재를 개재하여 장착된다. 대략 정자형으로 구성된 서브 프레임 (30) 의 차량 폭 방향으로 연장되는 하측 크로스 멤버 (40) 와 서스펜션 멤버 (42) 에 FC 스택 (12) 과 트랜스 액슬 (14) 이 각각 장착되기 때문에, FC 스택 (12) 과 트랜스 액슬 (14) 이 장착된 서브 프레임 (30) 을 차체에 장착할 때의 장착 강성을 향상시킬 수 있다. 또, 이 방법에 의해 제조된 차량 (10) 에서는, FC 스택 (12) 과 트랜스 액슬 (14) 이, 차량 폭 방향으로 연장되는 하측 크로스 멤버 (40) 및 서스펜션 멤버 (42) 에 각각 방진 부재를 개재하여 탄성적으로 지지되어 있기 때문에, 차량 전후 방향의 진동에 대해 높은 지지 강성을 얻을 수 있다.
또한, 본 실시형태에 관련된 FC 스택 (12) 의 차량 탑재 방법에서는, 도 2 ∼ 도 4 에 나타내는 바와 같이, FC 스택 (12) 및 트랜스 액슬 (14) 이 1 쌍의 프론트 사이드 멤버 (26) 에 방진 부재 (좌측 마운트 부재 (32), 및 우측 마운트 부재 (34)) 를 개재하여 장착된다. 이로써, 장착 상태를 차량 상방측으로부터 육안으로 확인할 수 있다. 또, 이 방법에 의해 제조된 차량 (10) 에서는, 차량 폭 방향의 진동에 대해 높은 지지 강성을 얻을 수 있다.
＜제 2 실시형태＞
다음으로, 도 6 ∼ 도 8 을 사용하여, 제 2 실시형태에 대하여 설명한다.
(차량의 전체 구성)
도 6 에 나타내는 바와 같이, 제 2 실시형태에 관련된 연료 전지 스택의 차량 탑재 구조가 적용된 차량 (100) 은, 사다리형의 프레임 (102) 을 갖는 프레임이 장착된 차 (일례로서 픽업 트럭) 로서 구성되어 있다.
차량 (100) 은, 상기 서술한 프레임 (102) 과, 연료 전지 스택 (104) (이하,「FC 스택 (104)」이라고 칭한다) 과,「구동 모터」의 일례로서의 트랜스 액슬 (106) 과, 프로펠러 샤프트 (108) 와, 디퍼렌셜 기어 (110) 와, 고압 수소 탱크 (112) 와, 도시되지 않은 인버터 및 축전지를 포함하여 구성되어 있다. 차량 (100) 은, 트랜스 액슬 (106) 의 출력이 프로펠러 샤프트 (108), 디퍼렌셜 기어 (110), 및 드라이브 샤프트 (114) 를 개재하여 후륜 (116) 에 전달되는, 후륜 구동의 차량으로서 구성되어 있다.
(FC 스택 (104) 의 차량 탑재 구조)
다음으로, FC 스택 (104) 의 차량 탑재 구조에 대하여 설명한다. 도 6 에 나타내는 바와 같이, FC 스택 (104) 의 차량 탑재 구조는, 상기 서술한 프레임 (102) 과, 프레임 (102) 의 전부 (118) 에 탄성적으로 지지된 FC 스택 (104) 과, FC 스택 (104) 과 별체로 구성됨과 함께 FC 스택 (104) 보다 차량 후방측에 배치된 트랜스 액슬 (106) 을 포함하여 구성되어 있다.
프레임 (102) 은, 차량 전후 방향으로 연장되는 좌우 1 쌍의 사이드 레일 (120) 과, 1 쌍의 사이드 레일 (120) 을 차량 폭 방향으로 각각 연결하는 제 1 크로스 멤버 (122), 제 2 크로스 멤버 (124), 및 제 3 크로스 멤버 (126) 와, 1 쌍의 사이드 레일 (120) 의 전단 및 후단에 각각 고정됨과 함께 차량 폭 방향으로 연장되는 프론트 범퍼 리인포스먼트 (128) 및 도시되지 않은 리어 범퍼 리인포스먼트를 포함하여 대략 사다리상으로 구성되어 있다.
1 쌍의 사이드 레일 (120) 의 차량 폭 방향 내측의 측벽 (120A) 에는, 도 6및 도 7 에 나타내는 바와 같이, 도시되지 않은 방진 고무를 구비한「방진 부재」의 일례로서의 1 쌍의 FC 스택 마운트 부재 (130) 가 고정되어 있다. 이 1 쌍의 FC 스택 마운트 부재 (130) 는, 차량 상하 방향보다 차량 폭 방향 외측으로 기울어진 방향을 판 두께 방향으로 하여, 측벽 (120A) 으로부터 차량 폭 방향 내측 또한 상방을 향해 돌출 형성되어 있다.
제 2 크로스 멤버 (124) 에는, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 도시되지 않은 방진 고무를 구비한「방진 부재」의 일례로서의 FC 스택 리어 마운트 부재 (132) 및 1 쌍의 트랜스 액슬 마운트 부재 (134) (이하,「1 쌍의 TA 마운트 부재 (134)」라고 칭한다) 가 고정되어 있다. FC 스택 리어 마운트 부재 (132) 는, 차량 폭 방향을 판 두께 방향으로 하여 제 2 크로스 멤버 (124) 로부터 상방을 향해 세워 형성되어 있다. 또, 1 쌍의 TA 마운트 부재 (134) 는, 도 8 에 나타내는 바와 같이, 차량 상하 방향보다 차량 폭 방향 외측으로 기울어진 방향을 판 두께 방향으로 하여, 제 2 크로스 멤버 (124) 로부터 차량 폭 방향 내측 또한 상방을 향해 돌출 형성되어 있다.
제 3 크로스 멤버 (126) 에는, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 도시되지 않은 방진 고무를 구비한「방진 부재」의 일례로서의 트랜스 액슬 리어 마운트 부재 (136) (이하,「TA 리어 마운트 부재 (136)」라고 칭한다) 가 고정되어 있다. TA 리어 마운트 부재 (136) 는, 대략 원통상으로 구성되고, 차량 상하 방향을 축선 방향으로 하여 제 3 크로스 멤버 (126) 의 상면 (126A) 에 고정되어 있다.
FC 스택 (104) 은, 프레임 (102) 의 전부 (118) 에 있어서 전륜 (138) 사이에 배치되어 있고, 1 쌍의 사이드 레일 (120) 및 제 2 크로스 멤버 (124) 에 탄성적으로 지지되어 있다. 구체적으로는, FC 스택 (104) 의 전부에는, 도 6 및 도 7 에 나타내는 바와 같이, FC 스택 (104) 의 측부로부터 차량 폭 방향 외측 또한 하방을 향해 돌출 형성된 좌우 1 쌍의 사이드 브래킷 (140) 이 형성되어 있다. 이 1 쌍의 사이드 브래킷 (140) 이, 1 쌍의 FC 스택 마운트 부재 (130) 에 도시되지 않은 볼트 및 너트에 의해 체결되어 있다. 또, FC 스택 (104) 의 차량 전후 방향 후측의 단부 (차량 전후 방향 내측의 단부) 에는, 리어 브래킷 (142) (도 7 에서는 도시 생략) 이 차량 폭 방향을 판 두께 방향으로 하여 차량 후방을 향해 돌출 형성되어 있다. 리어 브래킷 (142) 은, 도시되지 않은 볼트 및 너트에 의해 FC 스택 리어 마운트 부재 (132) 에 체결되어 있다.
트랜스 액슬 (106) 은, 프레임 (102) 의 전부 (118) 에 있어서 제 2 크로스 멤버 (124) 및 제 3 크로스 멤버 (126) 에 탄성적으로 지지되어 있다. 구체적으로는, 트랜스 액슬 (106) 의 전부에는, 도 6 및 도 8 에 나타내는 바와 같이, 트랜스 액슬 (106) 의 측부로부터 차량 폭 방향 외측 또한 하방을 향해 돌출 형성된 좌우 1 쌍의 사이드 브래킷 (144) 이 형성되어 있다. 이 1 쌍의 사이드 브래킷 (144) 이, 1 쌍의 TA 마운트 부재 (134) 에 도시되지 않은 볼트 및 너트에 의해 체결되어 있다. 또, 트랜스 액슬 (106) 의 후부에 있어서 그 하면이 TA 리어 마운트 부재 (136) 에 연결되어 있다. 여기에서, 트랜스 액슬 (106) 의 상단의 높이 위치가 FC 스택 (104) 의 상단의 높이 위치와 하단의 높이 위치 사이에 배치되어 있다 (도 7 참조).
(작용 및 효과)
다음으로, 제 2 실시형태의 FC 스택 (104) 의 차량 탑재 구조의 작용 및 효과에 대하여 설명한다.
본 실시형태에 관련된 FC 스택 (104) 의 차량 탑재 구조에서는, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 골격 부재는 프레임 구조의 차량 (100) 의 프레임 (102) 을 구성하고 있다. 이 프레임 (102) 의 전부 (118) 에 FC 스택 (104) 이 배치되고, FC 스택 (104) 보다 차량 후방측에 트랜스 액슬 (106) 이 배치된다. 이로써, 프레임 구조의 차량 (100) 에 있어서도, 구동 모터의 상단보다 차량 상방에 연료 전지 스택이 배치되는 구성과 비교하여 파워 유닛실의 높이를 억제하여, 차량의 의장의 자유도를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시형태에 관련된 FC 스택 (104) 의 차량 탑재 구조에서는, 프레임 (102) 은 차량 전후 방향으로 연장되는 좌우 1 쌍의 사이드 레일 (120) 과, 1 쌍의 사이드 레일 (120) 을 차량 폭 방향으로 연결하는 제 2 크로스 멤버 (124) 를 구비하고 있다. FC 스택 (104) 과 트랜스 액슬 (106) 은, 제 2 크로스 멤버 (124) 에 각각 방진 부재를 개재하여 탄성적으로 지지되고, 트랜스 액슬 (106) 은 추가로 제 3 크로스 멤버 (126) 에도 방진 부재를 개재하여 탄성적으로 지지되기 때문에, 차량 전후 방향의 진동에 대해 높은 지지 강성을 얻을 수 있다.
이상, 본 발명의 실시형태에 관련된 연료 전지 스택의 차량 탑재 구조 및 차량 탑재 방법에 대하여 설명했지만, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에 있어서 여러 가지의 변경이 가능하다. 예를 들어, 상기 제 1 실시형태 및 제 2 실시형태에 있어서는, 연료 전지 스택의 차량 탑재 구조가 차량 전부에 배치되어 있는 예를 나타내었지만, 차량 후부에 배치되어 있어도 된다. 차량 후부에 배치되는 경우, 연료 전지 스택의 차량 탑재 구조는, 상기 제 1 실시형태 및 제 2 실시형태의 구성에 대해, 전후 대칭으로 구성된다.
또한, 상기 제 1 실시형태에 있어서는, FC 스택 (12) 이 차량 우측, 트랜스 액슬 (14) 이 차량 좌측에 배치되는 예를 나타내었지만, FC 스택 (12) 이 차량 좌측, 트랜스 액슬 (14) 이 차량 우측에 배치되어도 된다.
또한, 상기 제 1 실시형태에 있어서는, 트랜스 액슬 (14) 의 상단의 높이 위치가 FC 스택 (12) 의 상단의 높이 위치와 하단의 높이 위치 사이에 배치되고 (도 5 참조), 상기 제 2 실시형태에 있어서는, 트랜스 액슬 (106) 의 상단의 높이 위치가 FC 스택 (104) 의 상단의 높이 위치와 하단의 높이 위치 사이에 배치되어 있지만 (도 7 참조), FC 스택과 트랜스 액슬의 높이 방향의 위치 관계는 이것에 한정되지 않는다. 즉, 트랜스 액슬의 상단, 하단 및 높이 방향 중앙 중 적어도 하나의 높이 위치가 FC 스택의 상단의 높이 위치와 하단의 높이 위치 사이에 배치되어 있으면 된다. 예를 들어, 트랜스 액슬의 상단 및 하단의 양방의 높이 위치가 FC 스택의 상단의 높이 위치와 하단의 높이 위치 사이에 배치되도록 구성해도 되고, 트랜스 액슬의 하단의 높이 위치만이 FC 스택의 상단의 높이 위치와 하단의 높이 위치 사이에 배치되도록 구성해도 된다. 또한, 트랜스 액슬의 높이 치수가 연료 전지 스택의 높이 치수보다 크고, 트랜스 액슬의 높이 방향 중앙의 높이 위치만이 FC 스택의 상단의 높이 위치와 하단의 높이 위치 사이에 배치되도록 구성해도 된다. 이러한 경우에도, 트랜스 액슬의 상단보다 차량 상방에 FC 스택이 배치되는 구성과 비교하여, 파워 유닛실의 높이를 억제하여 차량의 의장의 자유도를 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 제 1 실시형태에 있어서는, 도 2 ∼ 도 4 에 나타내는 바와 같이, FC 스택 (12) 및 트랜스 액슬 (14) 의 양방이 1 쌍의 프론트 사이드 멤버 (26) 에 지지되어 있는 예를 나타내었지만, FC 스택 (12) 및 트랜스 액슬 (14) 의 어느 일방이, 1 쌍의 프론트 사이드 멤버 (26) 가 아니라 1 쌍의 하측 사이드 멤버 (36) 중 일방에 지지되는 구성으로 해도 된다.
또한, 상기 제 1 실시형태에 있어서는, 도 5 에 나타내는 바와 같이, 측면에서 보았을 때 FC 스택 (12) 과 트랜스 액슬 (14) 이 겹치는 구성으로 했지만, 이것에 한정되지 않고, 트랜스 액슬 (14) 의 상단, 하단 및 높이 방향 중앙 중 적어도 하나의 높이 위치가 FC 스택 (12) 의 상단의 높이 위치와 하단의 높이 위치 사이에 배치되어 있으면 된다. 예를 들어, FC 스택 (12) 과 트랜스 액슬 (14) 이 측면에서 보았을 때에는 겹치지 않지만, 정면에서 보았을 때에는 겹치도록 구성해도 된다. 또는 FC 스택 (12) 과 트랜스 액슬 (14) 이 측면에서 보았을 때에도 정면에서 보았을 때에도 겹치지 않도록 구성해도 된다.
또한, 상기 제 2 실시형태에 있어서는, 동일한 제 2 크로스 멤버 (124) 에 FC 스택 (104) 과 트랜스 액슬 (106) 이 지지되는 구성으로 했지만, 상이한 크로스 멤버에 지지되는 구성으로 해도 된다. 또한, FC 스택 (104) 의 전부는 1 쌍의 사이드 레일 (120) 에 지지되는 구성으로 했지만, 크로스 멤버에 지지되는 구성으로 해도 된다.
또한, 상기 제 1 실시형태 및 제 2 실시형태에 있어서는, 방진 부재 (트랜스 액슬 리어 마운트 부재 (136) 를 제외한다) 는 방진 고무를 구비하는 평판상의 부재로 했지만, 방진 부재의 형상은 평판상에 한정되지 않는다. 또, 각 방진 부재의 형상이 상이해도 되고, 지지되는 장치의 특성 등에 따라 상이한 방진 부재를 사용해도 된다.

Claims (10)

  1. 차량 하측에 배치된 골격 부재와,
    차량 전부 또는 차량 후부에 배치됨과 함께, 상기 골격 부재에 방진 부재를 개재하여 탄성적으로 지지된 연료 전지 스택과,
    차량 전부 및 차량 후부 중의 상기 연료 전지 스택이 배치된 측에 배치되고, 또한 상기 연료 전지 스택과 별체로 구성됨과 함께, 상단, 하단 및 높이 방향 중앙 중 적어도 하나의 높이 위치가 상기 연료 전지 스택의 상단의 높이 위치와 하단의 높이 위치 사이에 배치되도록 상기 골격 부재에 제 2 방진 부재를 개재하여 탄성적으로 지지된 구동 모터를 구비하는, 연료 전지 스택의 차량 탑재 구조.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 골격 부재는, 차량 전후 방향으로 연장되는 좌우 1 쌍의 하측 사이드 멤버와, 상기 1 쌍의 하측 사이드 멤버를 차량 폭 방향으로 연결하는 하측 크로스 멤버를 구비하고,
    상기 연료 전지 스택과 상기 구동 모터는, 상기 하측 크로스 멤버에 각각 상기 방진 부재를 개재하여 탄성적으로 지지되어 있는, 연료 전지 스택의 차량 탑재 구조.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 연료 전지 스택 및 상기 구동 모터 중 적어도 일방은, 상기 골격 부재보다 차량 상측에 있어서 차량 전후 방향으로 연장되는 좌우 1 쌍의 상측 사이드 멤버에 제 3 방진 부재를 개재하여 탄성적으로 지지되어 있는, 연료 전지 스택의 차량 탑재 구조.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 골격 부재는, 서스펜션 멤버를 포함하고 있고,
    상기 연료 전지 스택 및 상기 구동 모터의 차량 전후 방향 내측의 단부는, 상기 서스펜션 멤버에 각각 상기 방진 부재를 개재하여 탄성적으로 지지되어 있는, 연료 전지 스택의 차량 탑재 구조.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 골격 부재는 프레임이 장착된 차의 프레임이고, 상기 연료 전지 스택은, 상기 프레임의 전부에 배치되고, 상기 구동 모터는, 상기 연료 전지 스택보다 차량 후방측에 배치되는, 연료 전지 스택의 차량 탑재 구조.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 프레임은, 차량 전후 방향으로 연장되는 좌우 1 쌍의 사이드 레일과, 상기 1 쌍의 사이드 레일을 차량 폭 방향으로 연결하는 크로스 멤버를 구비하고,
    상기 연료 전지 스택과 상기 구동 모터는, 상기 크로스 멤버에 각각 상기 방진 부재를 개재하여 탄성적으로 지지되어 있는, 연료 전지 스택의 차량 탑재 구조.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 크로스 멤버는, 차량 전후 방향으로 제 1 크로스 멤버, 제 2 크로스 멤버, 및 제 3 크로스 멤버를 구비하고,
    상기 연료 전지 스택은, 상기 제 1 크로스 멤버 및 상기 제 2 크로스 멤버에 지지되고, 또한,
    상기 구동 모터는, 상기 제 2 크로스 멤버 및 상기 제 3 크로스 멤버에 지지되어 있는, 연료 전지 스택의 차량 탑재 구조.
  8. 구동 모터의 상단, 하단 및 높이 방향 중앙 중 적어도 하나의 높이 위치가 연료 전지 스택의 상단의 높이 위치와 하단의 높이 위치 사이에 배치되도록 상기 연료 전지 스택과 상기 구동 모터를 골격 부재에 방진 부재를 개재하여 장착하는 공정과,
    상기 연료 전지 스택과 상기 구동 모터가 장착된 상기 골격 부재를 차체에 차량 하방측으로부터 장착하는 공정과,
    상기 연료 전지 스택과 상기 구동 모터를 제 2 방진 부재를 개재하여 각각 상기 차체에 장착하는 공정을 갖는, 연료 전지 스택의 차량 탑재 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 골격 부재는, 차체에 고정시켰을 때에 차량 전후 방향으로 연장되는 좌우 1 쌍의 하측 사이드 멤버와, 상기 1 쌍의 하측 사이드 멤버를 차량 폭 방향으로 연결하는 하측 크로스 멤버와, 상기 좌우 1 쌍의 하측 사이드 멤버의 차량 전후 방향 내측의 단부에 고정된 서스펜션 멤버를 구비하고 있고,
    상기 연료 전지 스택과 상기 구동 모터를 상기 골격 부재에 상기 방진 부재를 개재하여 장착하는 상기 공정은, 상기 연료 전지 스택을 상기 하측 크로스 멤버와 상기 서스펜션 멤버에 상기 방진 부재를 개재하여 장착하는 공정과, 상기 구동 모터를 상기 하측 크로스 멤버와 상기 서스펜션 멤버에 상기 방진 부재를 개재하여 장착하는 공정을 포함하는, 연료 전지 스택의 차량 탑재 방법.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 연료 전지 스택과 상기 구동 모터를 상기 방진 부재를 개재하여 각각 상기 차체에 장착하는 상기 공정은, 상기 골격 부재보다 차량 상측에 있어서 차량 전후 방향으로 연장되는 좌우 1 쌍의 상측 사이드 멤버의 각각에 상기 방진 부재를 개재하여 상기 연료 전지 스택과 상기 구동 모터를 장착하는 공정을 포함하는, 연료 전지 스택의 차량 탑재 방법.
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