JP6536367B2 - タンクを車体に搭載する搭載構造 - Google Patents

Description

本発明は、タンクを車体に搭載する搭載構造に関する。

従来より、水素等の高圧ガスの貯蔵に用いるタンクを、タンクの長手方向と交わる方向に沿って紐状のバンドにより車両等に固定する構造が知られている（例えば、特許文献１）。

特開２００５−０７５２２４号公報

特許文献１に記載の構造において、タンクの長手方向と車両の前後方向とが平行となるようにタンクが車両に固定されている場合、車両の進行方向において何らかの物体と衝突した際に、タンクの長手方向に沿った外力がタンクに加わる。一般に、バンドとタンクとの摩擦力は大きくない。このため、上記のような場合では、比較的軽い衝突の場合においても、バンドに対してタンクの位置がずれる結果、タンクが車両から落ちる虞があった。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。
［形態１］タンクを車体に搭載する搭載構造において、前記タンクの口金部分に設けられたブラケットと、前記ブラケットを前記車体に固定するボルトと、を備え、前記ブラケットは厚み方向に貫通するボルト孔を有し、前記ボルトは前記ボルト孔に挿入された状態で前記ブラケットと前記車体とを固定しており、前記ボルトと前記ブラケットとは、前記タンクの長手方向に沿った所定の外力が前記タンクに加わった場合においても、前記ボルトに対して前記ブラケットが相対移動しないようなトルクで締結されており、前記ブラケットには、前記ボルトの軸径よりも小さい幅の切欠きであって、前記ブラケットを前記厚み方向に貫通する切欠きが、前記ボルト孔から前記長手方向に沿って設けられており、前記搭載構造は、さらに、前記タンクの周囲の少なくとも一部を囲み、前記タンクを下方から支持する支持部材と、前記タンクと前記支持部材との間に配置された弾性体と、を有する、搭載構造。この形態によれば、ブラケットを備えることにより、長手方向において、比較的小さい外力がタンクに加わった場合ではタンクが車体から落ちることを抑制できる。また、この形態によれば、比較的大きい外力がタンクに加わった場合では切欠きを介してボルトがブラケットから抜け落ち、タンクが車体から落ちることによって、タンクへの衝撃を軽減できる。

（１）本発明の一形態によれば、タンクを車体に搭載する搭載構造が提供される。この搭載構造は、前記タンクの口金部分に設けられたブラケットと、前記ブラケットを前記車体に固定するボルトと、を備え、前記ブラケットは厚み方向に貫通するボルト孔を有し、前記ボルトは前記ボルト孔に挿入された状態で前記ブラケットと前記車体とを固定しており、前記ボルトと前記ブラケットとは、前記タンクの長手方向に沿った所定の外力が前記タンクに加わった場合においても、前記ボルトに対して前記ブラケットが相対移動しないようなトルクで締結されており、前記ブラケットには、前記ボルトの軸径よりも小さい幅の切欠きであって、前記ブラケットを前記厚み方向に貫通する切欠きが、前記ボルト孔から前記長手方向に沿って設けられている。この形態によれば、ブラケットを備えることにより、長手方向において、比較的小さい外力がタンクに加わった場合ではタンクが車体から落ちることを抑制できる。また、この形態によれば、比較的大きい外力がタンクに加わった場合では切欠きを介してボルトがブラケットから抜け落ち、タンクが車体から落ちることによって、タンクへの衝撃を軽減できる。

本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、タンクの搭載構造を有する車両の形態で実現することができる。

タンクを車体に搭載する搭載構造を示す概略図である。 図１のＡ−Ａ断面を示す模式図である。 図１のＢ−Ｂ断面を示す模式図である。 外力がタンクに加わった状態における搭載構造の模式図である。 外力がタンクに加わった状態におけるボルト孔の断面拡大図である。

Ａ．実施形態：
図１は、本発明の一実施形態であるタンク１０を車体３０に搭載する搭載構造１００を示す概略図である。図において車体３０は一部のみを示している。図１には、相互に直交するＸＹＺ軸が図示されている。図１において、Ｙ軸方向はタンク１０の長手方向を示し、Ｚ軸方向は鉛直方向を示す。＋Ｚ軸方向は鉛直上向き方向を示し、−Ｚ軸方向は鉛直下向き方向を示す。ＸＹＺ軸は、図１以降の図においても同じである。

タンク１０を車体３０に搭載する搭載構造１００は、支持部材２０と、ボルト４０と、ブラケット５０とを備える。搭載構造１００は、燃料電池において発電された電力を駆動力源として走行する燃料電池車両に搭載されている。

タンク１０には、燃料電池に供給するための高圧水素が充填されている。タンク１０は、高強度のアルミニウムやステンレス鋼から形成されたライナーに、レーヨン系カーボン繊維や、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）系カーボン繊維や、ピッチ系カーボン繊維などの繊維が巻かれることにより形成されている。

タンク１０は、中央部分に形成された略円筒状の円筒部１２と、円筒部１２の両端から連続して形成された略半球状のドーム部１４と、長手方向（Ｙ軸方向）におけるタンク１０の両端側に設けられた口金部分１６，１８とを備える。本実施形態において、タンク１０は、タンク１０の長手方向と車体３０の前後方向とが沿うように搭載されている。なお、＋Ｙ軸方向が車体３０の前方の方向を示し、−Ｙ軸方向が車体３０の後方の方向を示す。

ブラケット５０は、タンク１０の口金部分１６に設けられている。タンク１０の長手方向（Ｙ軸方向）において、口金部分１６の少なくとも一部はブラケット５０と重なる位置に配置されている。また、鉛直方向（Ｚ軸方向）において、ブラケット５０の少なくとも一部がタンク１０のドーム部１４と重なる位置に配置されている。本実施形態において、ブラケット５０は口金部分１６と接触しており、ブラケット５０は鉄により形成されている。ブラケット５０は、厚み方向（Ｚ軸方向）に貫通し、ボルトを挿入するボルト孔５２を備える。

ブラケット５０は、ボルト４０により車体３０と固定されている。つまり、ボルト４０はボルト孔５２に挿入された状態でブラケット５０と車体３０とを固定している。本実施形態において、ブラケット５０は、車体３０のフロアパネルに固定されている。

ボルト４０とブラケット５０とは、タンクの長手方向（Ｙ軸方向）に沿った所定の外力がタンク１０に加わった場合においても、ボルト４０に対してブラケットが相対移動しないような所定のトルクで締結されている。また、ブラケット５０は、所定の外力が加わった場合においても塑性変形することがないように、材質や厚みなどが選定されている。

図１の右側には、ボルト４０およびボルト孔５２の断面を示す模式図が図示されている。ブラケット５０には、ボルト４０の軸径よりも小さい幅の切欠き５２Ａが設けられている。切欠き５２Ａは、ブラケット５０の厚み方向（Ｚ軸方向）に貫通しており、ボルト孔５２からタンク１０の長手方向（Ｙ軸方向）に沿って設けられている。所定の外力よりも大きな外力がブラケット５０に加わった場合に、切欠き５２Ａが開くように、ブラケット５０の強度や切欠き５２Ａの幅が調整されている。

図２は、図１のＡ−Ａ断面を示す模式図である。図２に示すように、本実施形態において、ブラケット５０とボルト４０との間には、ワッシャ４２が設けられている。本実施形態において、ボルト４０には摩擦係数安定剤が塗布されている。このようにすることにより、車両ごとの摩擦係数のばらつきを小さくすることができる。

図１に示すように、支持部材２０は、タンク１０の周囲の少なくとも一部を囲み、タンク１０を支持する部材である。本実施形態では、支持部材２０は、タンク１０を下方から支持している。タンク１０は、長手方向（Ｙ軸方向）における円筒部１２の両端近傍において、二組の支持部材２０により支持されている。支持部材２０は、板状のステンレス鋼により形成されている。支持部材２０は、車体３０に固定されている。本実施形態において、支持部材２０は、車体３０のフロアパネルに固定されている。

図３は、図１のＢ−Ｂ断面を示す模式図である。図３に示すように、タンク１０と支持部材２０との間には、弾性体２５が設けられている。タンク１０の長手方向（Ｙ軸方向）において支持部材２０がタンク１０を固定する力は、タンク１０と弾性体２５との摩擦力で決定される。本実施形態では、タンク１０の長手方向（Ｙ軸方向）において、支持部材２０がタンク１０を固定する力は、ブラケット５０がタンク１０を固定する力より小さい。

本実施形態の搭載構造１００によれば、ブラケット５０を備えることによってタンク１０の−Ｙ軸方向への移動が抑制される。このため、前述した所定の外力より小さい−Ｙ軸方向への外力がタンク１０に加わった場合において、タンク１０が車体３０から落ちることを抑制できる。一方、所定の外力より大きい外力がタンク１０に加わった場合について、以下に説明する。

図４は、−Ｙ軸方向への外力Ｆがタンク１０に加わった状態における搭載構造１００の模式図である。外力Ｆは、所定の外力より大きい力とする。この場合、タンク１０が受けた外力は、ブラケット５０がタンク１０のドーム部１４と接することにより、タンク１０のブラケット５０にも加わる。

図５は、外力Ｆがタンク１０に加わった状態におけるボルト孔５２の断面拡大図である。図５（Ａ）は、外力Ｆがボルト孔５２に加わることにより、切欠き５２Ａの幅が開いている状態を示す。図５（Ｂ）は、切欠き５２Ａが開くことによりボルト４０がブラケット５０のボルト孔５２から外れる状態を示す。このように、タンク１０へ所定の力よりも大きな外力Ｆが加わった場合、ボルト４０がブラケット５０のボルト孔５２から外れる。この結果として、タンク１０に大きな外力が加わる前にタンク１０が車体３０から落ちることにより、タンク１０への衝撃を軽減できる。このため、タンク１０に大きな外力が加わりタンク１０が破損することによって、タンク１０に充填されている高圧水素が漏れることを抑制できる。

Ｂ．変形例：
Ｂ１．変形例１：
上述の実施形態では、ブラケット５０は鉄により形成されている。しかし、本発明では、これに限定されない。ブラケット５０は、例えば、アルミニウムやステンレス鋼により形成されていてもよい。

Ｂ２．変形例２：
上述の実施形態では、搭載構造１００は、支持部材２０を備えている。しかし、本発明では、これに限定されない。搭載構造１００は、支持部材２０を備えなくてもよい。また、上述の実施形態において、支持部材２０は２つ設けられているが、１つでもよく、３つ以上でもよい。支持部材２０が１つの場合、タンク１０の円筒部１２の両端を覆うような板状の部材としてもよい。

Ｂ３．変形例３：
上述の実施形態では、ブラケット５０は、タンク１０に対して−Ｙ軸方向側に設けられている。しかし、本発明では、これに限定されない。ブラケット５０は、タンク１０に対して＋Ｙ軸方向側に設けられてもよく、タンク１０に対して＋Ｙ軸方向側および−Ｙ軸方向側に設けられてもよい。

Ｂ４．変形例４：
上述の実施形態では、ブラケット５０は、口金部分１６と接触している。しかし、本発明では、これに限定されず、ブラケット５０は、口金部分１６と接触していなくてもよい。ブラケット５０が口金部分１６と接触しない態様としては、例えば、タンク１０の長手方向（Ｙ軸方向）において、口金部分１６の少なくとも一部がブラケット５０と重なる位置に配置され、鉛直方向（Ｚ軸方向）において、ブラケット５０の少なくとも一部がタンク１０のドーム部１４と重なる位置に配置される態様としてもよい。

Ｂ５．変形例５：
上述の実施形態では、タンク１０は、高圧水素が充填されているが、本発明では、これに限定されない。タンク１０は、水素以外の気体や液体が充填されていてもよい。

Ｂ６．変形例６：
上述の実施形態では、車体として燃料電池車両の車体を用いている。しかし、本発明では、これに限定されない。車体として、例えば、電池自動車の車両やガソリン車の車体を用いてもよい。

Ｂ７．変形例７：
上述の実施形態では、切欠き５２Ａは、ボルト孔５２と外部空間とを接続するようにブラケット５０に設けられている。しかし、本発明はこれに限られない。切欠き５２Ａの−Ｙ軸方向側においてブラケット５０の一部が繋がっていてもよい。このような場合、この繋がっている部分の幅は、前述の所定の外力がブラケット５０にかかった場合に切断されるように調整されていてもよい。

本発明は、上述の実施形態や変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

１０…タンク
１２…円筒部
１４…ドーム部
１６，１８…口金部分
２０…支持部材
２５…弾性体
３０…車体
４０…ボルト
４２…ワッシャ
５０…ブラケット
５２…ボルト孔
５２Ａ…切欠き
１００…搭載構造
Ｆ…外力

Claims (1)

1. タンクを車体に搭載する搭載構造において、
   前記タンクの口金部分に設けられたブラケットと、
   前記ブラケットを前記車体に固定するボルトと、を備え、
   前記ブラケットは厚み方向に貫通するボルト孔を有し、前記ボルトは前記ボルト孔に挿入された状態で前記ブラケットと前記車体とを固定しており、
   前記ボルトと前記ブラケットとは、前記タンクの長手方向に沿った所定の外力が前記タンクに加わった場合においても、前記ボルトに対して前記ブラケットが相対移動しないようなトルクで締結されており、
   前記ブラケットには、前記ボルトの軸径よりも小さい幅の切欠きであって、前記ブラケットを前記厚み方向に貫通する切欠きが、前記ボルト孔から前記長手方向に沿って設けられており、
   前記搭載構造は、さらに、前記タンクの周囲の少なくとも一部を囲み、前記タンクを下方から支持する支持部材と、前記タンクと前記支持部材との間に配置された弾性体と、を有する、搭載構造。

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