(57)【要約】【課題】車両発進時の車両挙動やオフセット衝突時の荷重吸収を改善させた燃料電池自動車を提供する。【解決手段】燃料電池自動車１０は、車両前方の車幅方向両側で車両前後方向に延在する車両骨格部材であるフロントサイドメンバ１４Ａ、１４Ｂと、車両前方の車幅方向両側でフロントサイドメンバ１４Ａ、１４Ｂの車両下方で車両前後方向に延在する車両骨格部材であるアンダーメンバ１６Ａ、１６Ｂと、車両前方のパワーユニット室に配置された燃料電池スタックと、燃料電池スタックで生じた電気エネルギによって駆動される走行用モータと、が一体化され、車幅方向両端部でフロントサイドメンバ１４Ａ、１４Ｂ及びアンダーメンバ１６Ａ、１６Ｂにそれぞれ防振装置４６を備えるマウント４２Ａ、４２Ｂ、６８Ａ、６８Ｂを介して取り付けられた駆動ユニット１８と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両前方の車幅方向両側で車両前後方向に延在する車両骨格部材であるフロントサイドメンバと、
車両前方の車幅方向両側で前記フロントサイドメンバの車両下方で車両前後方向に延在する車両骨格部材であるアンダーメンバと、
車両前方のパワーユニット室に配置された燃料電池スタックと、前記燃料電池スタックで生じた電気エネルギによって駆動される走行用モータと、が一体化され、車幅方向両端部で前記フロントサイドメンバ及び前記アンダーメンバに弾性部材を介してそれぞれ取り付けられた駆動ユニットと、
を備える燃料電池自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池自動車に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、燃料電池自動車では、燃料電池スタックや走行用モータ、ギアボックス等を一体（ユニット）化して車両前方のパワーユニット室に搭載することが提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
上記文献の例では、燃料電池スタックや走行用モータ、ギアボックス等が一体化されたユニットが、ユニットの車幅方向両端部でマウント部材を介して左右のエプロンメンバに取り付けられていると共に、ユニットの車両後方側でマウント部材を介してフロアパネルの下面に取り付けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１３０５４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記文献の例のように、ユニットを３点で支持すると、走行用モータの駆動トルクが車体に作用する場合の車体側の支持バランスが悪く、車両発進時のトルクステアが悪化するおそれがあった。
【０００６】
また、オフセット衝突時等に、ユニットから慣性質量による荷重が車体に入力された場合、支持位置のバランスの悪さにより衝突荷重を車体でしっかり吸収できないおそれがあった。
【０００７】
すなわち、従来技術に係る燃料電池自動車には、車両発進時の車両挙動やオフセット衝突時の荷重吸収の点で改善の余地があった。
【０００８】
本発明は上記事実を考慮し、車両発進時の車両挙動やオフセット衝突時の荷重吸収を改善させた燃料電池自動車を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１記載の発明に係る燃料電池自動車は、車両前方の車幅方向両側で車両前後方向に延在する車両骨格部材であるフロントサイドメンバと、車両前方の車幅方向両側で前記フロントサイドメンバの車両下方で車両前後方向に延在する車両骨格部材であるアンダーメンバと、車両前方のパワーユニット室に配置された燃料電池スタックと、燃料電池スタックで生じた電気エネルギによって駆動される走行用モータと、が一体化され、車幅方向両端部で前記フロントサイドメンバ及び前記アンダーメンバに弾性部材を介してそれぞれ取り付けられた駆動ユニットと、を備える。
【００１０】
このように構成された燃料電池自動車では、燃料電池スタックと走行用モータが一体化された駆動ユニットが、車両前方の車幅方向両側でそれぞれ車両前後方向に延在するフロントサイドメンバ及びアンダーメンバに弾性部材を介してそれぞれ取り付けられている。アンダーメンバはフロントサイドメンバの車両下方に位置しているため、駆動ユニットは車両正面視で上下左右の４点（以上）で支持されていることになる。また、駆動ユニットは、車両側面視で少なくとも上下の２点で支持されていることになる。このように、駆動ユニットは、車両骨格部材であるフロントサイドメンバとアンダーメンバに上下左右の４点以上で支持されることにより、走行用モータの駆動トルクが作用する駆動ユニットを安定して支持することができる。この結果、車両発進時の車両挙動が改善される。
【００１１】
また、燃料電池自動車が前面オフセット衝突した場合でも、一方のフロントサイドメンバやアンダーメンバに入力された衝突荷重が駆動ユニットを介して他方のフロントサイドメンバやアンダーメンバに伝達される。また、前面オフセット衝突時に、慣性質量によって駆動ユニットから車体に伝達される荷重も、上下左右４本のフロントサイドメンバやアンダーメンバに分散されて伝達されるため、フロントサイドメンバやアンダーメンバに対する荷重入力が局所的に大きくなることが抑制される。この結果、フロントサイドメンバやアンダーメンバが衝突による荷重を車両後方側に効率的に伝達して、車体による衝突荷重の吸収を改善することができる。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１記載の発明に係る燃料電池自動車は、上記構成としたので、車両発進時の車両挙動やオフセット衝突時の荷重吸収を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】一実施形態に係る燃料電池自動車の要部を示す斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】（Ａ）は一実施形態に係る駆動ユニットのフロントサイドメンバに対するマウント状態を示す縦断面図であり、（Ｂ）は駆動ユニットのアンダーメンバに対するマウント状態を示す縦断面図であり、（Ｃ）は駆動ユニットのフロントサイドメンバに対するマウント状態を示す斜視図である。
【図４】一実施形態に係る燃料電池自動車の要部を示す側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
［実施形態］
本発明の一実施形態に係る燃料電池自動車について図１〜図４を参照して説明する。なお、各図において矢印ＦＲは車両前方、矢印Ｗは車幅方向、矢印ＵＰは車両上方をそれぞれ示す。
【００１５】
［構成］
燃料電池自動車１０は、図１に示すように、車両前方のパワーユニット室１２の車幅方向両側で車両前後方向に延在するフロントサイドメンバ１４Ａ、１４Ｂと、フロントサイドメンバ１４Ａ、１４Ｂの車両下方で車両前後方向に延在するアンダーメンバ１６Ａ、１６Ｂと、フロントサイドメンバ１４Ａ、１４Ｂ、アンダーメンバ１６Ａ、１６Ｂに支持される後述する駆動ユニット１８と、を備えている。
【００１６】
フロントサイドメンバ１４Ａ、１４Ｂ、アンダーメンバ１６Ａ、１６Ｂは左右対称なので、左側のフロントサイドメンバ１４Ａ、アンダーメンバ１６Ａについて説明し、右側のフロントサイドメンバ１４Ｂ、アンダーメンバ１６Ｂの説明は省略する。
【００１７】
フロントサイドメンバ１４Ａは、車両後方側端部で車両後方側に向かって車両下方に延在するキック部２０Ａを有し、キック部２０Ａの後端（下端）から車両後方側に延在する車両骨格部材に接続されている。
【００１８】
アンダーメンバ１６Ａは、フロントサイドメンバ１４Ａの車両下方で車両前後方向に延在し、その車両後方側端部でフロントサスペンションメンバ（以下、「フロントサスメン」という）２４に接続されている。フロントサスメン２４の車両後方側端部は、締結具２６Ａを介してキック部２０Ａの下端に締結されている。この締結構造は、車両の前突による所定値以上の衝突荷重がアンダーメンバ１６Ａ、１６Ｂを介してフロントサスメン２４に入力されると、フロントサイドメンバ１４Ａからフロントサスメン２４が離脱する構造である。
【００１９】
一方、駆動ユニット１８は、水素と酸素（空気）から電気エネルギを発生させる燃料電池スタック３０と、燃料電池スタック３０で生じた電気エネルギで駆動される走行用モータ３２と、燃料電池スタック３０の発電電力を交流に変換するインバータ３４と、が少なくとも一体的にユニット化されている。なお、この走行用モータ３２には、トランスアクスルが一体化されている。
【００２０】
走行用モータ３２の上部の車幅方向外（左）側には、図１に示すように、略矩形状の取付部３３が形成されている。図３（Ａ）に示すように、取付部３３の車幅方向外側端面３３Ａから車幅方向外側にピン４０Ａが突出して配設されている。このピン４０Ａがフロントサイドメンバ１４Ａ上に設けられたマウント４２Ａに支持されることにより、駆動ユニット１８（走行用モータ３２）がフロントサイドメンバ１４Ａに支持される構成である。
【００２１】
マウント４２Ａは、図３（Ａ）及び図３（Ｃ）に示すように、フロントサイドメンバ１４Ａに取り付けられるブラケット４４と、ブラケット４４の孔部４８に嵌合される防振装置４６とからなる。この防振装置４６が、弾性部材に相当する。
【００２２】
ブラケット４４は、防振装置４６が嵌合される孔部４８が形成された側面視で略円形の保持部５０と、保持部５０の両端部からそれぞれ車両前方側、車両後方側に延在するフランジ部５２Ａ、５２Ｂを有する（図３（Ｃ）参照）。このフランジ部５２Ａ、５２Ｂとフロントサイドメンバ１４Ａに設けられた孔部（不図示）に挿通されたボルト５４とナット５５（図２参照）でマウント４２Ａがフロントサイドメンバ１４Ａに取り付けられている。
【００２３】
また、防振装置４６は、ピン４０Ａが挿入される内筒５６と、内筒５６よりも径が大きい外筒５８と、内筒５６と外筒５８との間に嵌合された円筒状の防振ゴム６０とからなる。内筒５６にピン４０Ａが挿通された防振装置４６が嵌合されたブラケット４４をフロントサイドメンバ１４Ａに取り付けることで、ピン４０Ａとマウント４２Ａ（防振装置４６）を介して駆動ユニット１８（走行用モータ３２）がフロントサイドメンバ１４Ａに支持されている。
【００２４】
なお、内筒５６の両端部でピン４０Ａにナット６２が締結され、ピン４０Ａと防振装置４６とが軸方向に相対移動することが防止されている。
【００２５】
また、走行用モータ３２の車幅方向外側端面３２Ａの車両下方側には、図２及び図３（Ｂ）に示すように、車幅方向内側に凹んだ凹部６４が形成されている。この凹部６４の車幅方向外側端面６４Ａから車幅方向外側に突出して配設されたピン６６Ａが、アンダーメンバ１６Ａ上に設けられたマウント６８Ａに支持されている。すなわち、駆動ユニット１８（走行用モータ３２）がマウント６８Ａを介してアンダーメンバ１６Ａに取り付けられている（支持されている）。マウント６８Ａもマウント４２Ａと同様の構成なので、マウント４２Ａと同様な構成要素にマウント４２Ａと同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する（図３（Ｂ）参照）。
【００２６】
さらに、駆動ユニット１８の車幅方向の反対側では、図２に示すように、燃料電池スタック３０の車幅方向外側端面３０Ａから車幅方向外側に突出して配設されたピン４０Ｂがフロントサイドメンバ１４Ｂ上に設けられたマウント４２Ｂに支持されることにより、駆動ユニット１８（燃料電池スタック３０）がフロントサイドメンバ１４Ｂに支持されている。
【００２７】
また、図２に示すように、燃料電池スタック３０の車幅方向外側端面３０Ａの車両下方側には、車幅方向内側に凹んだ凹部６４が形成されており、この凹部６４の車幅方向外側端面６４Ｂから車幅方向外側に突出して配設されたピン６６Ｂがアンダーメンバ１６Ｂ上に設けられたマウント６８Ｂに支持されることにより、駆動ユニット１８（燃料電池スタック３０）がアンダーメンバ１６Ｂに支持されている。
【００２８】
なお、マウント４２Ｂ、６８Ｂは、それぞれマウント４２Ａ、６８ＢＡと左右対称で同様の構造なので、詳細な説明を省略する。
【００２９】
［作用］
このように構成された燃料電池自動車１０の作用について説明する。
【００３０】
燃料電池自動車１０では、駆動ユニット１８の車幅方向両端部でマウント４２Ａ、４２Ｂを介して左右のフロントサイドメンバ１４Ａ、１４Ｂに支持されていると共に、マウント６８Ａ、６８Ｂを介して左右のアンダーメンバ１６Ａ、１６Ｂに支持されている。
【００３１】
すなわち、駆動ユニット１８は、車幅方向両端部の上下を車両骨格部材である左右のフロントサイドメンバ１４Ａ、１４Ｂ及びアンダーメンバ１６Ａ、１６Ｂに支持されている。
【００３２】
したがって、燃料電池スタック３０、走行用モータ３２、インバータ３４等が一体化され、質量が大きい駆動ユニット１８が車幅方向両端部の各上下で支持されるため、安定して車体に保持されることになる。
【００３３】
例えば、走行用モータ３２から駆動トルクが作用して駆動ユニット１８にピッチングモーメント（車幅方向を回転軸としたモーメント）が作用しても、車両側面視で上下の２点（図４参照）でマウント４２Ａ（４２Ｂ）とマウント６８Ａ（６８Ｂ）を介して支持されているため、安定的に支持される。また、駆動ユニット１８が車両正面視で左右両端部のそれぞれ上下４点でマウント４２Ａ、４２Ｂ、６８Ａ、６８Ｂを介して支持されている（図２参照）ため、車両上下方向、左右方向の振動、あるいはローイングモーメント（車両前後方向を回転軸としたモーメント）が作用しても駆動ユニット１８を安定して支持することができる。すなわち、駆動ユニット１８は、走行用モータ３２の駆動トルクだけでなく、路面からの振動入力に対しても安定的に車体に支持される。
【００３４】
また、燃料電池自動車１０が前面オフセット衝突した場合、例えば、フロントサイドメンバ１４Ａ、アンダーメンバ１６Ａに対して車両後方向きの衝突荷重が先端部から入力される。この際、フロントサイドメンバ１４Ａ、アンダーメンバ１６Ａに入力された衝突荷重の一部は、マウント４２Ａ、６８Ａを介して駆動ユニット１８に伝達され、マウント４２Ｂ、６８Ｂを介して反対側のフロントサイドメンバ１４Ｂ、アンダーメンバ１６Ｂに伝達される。
【００３５】
また、燃料電池自動車１０の前面オフセット衝突によって、駆動ユニット１８の慣性質量による荷重が車体側に伝達される際にも、マウント４２Ａ、４２Ｂ、６８Ａ、６８Ｂを介してフロントサイドメンバ１４Ａ、１４Ｂ、アンダーメンバ１６Ａ、１６Ｂに分散して伝達されるため、フロントサイドメンバ１４Ａ、アンダーメンバ１６Ａへの荷重入力が抑制される。
【００３６】
この結果、前面オフセット衝突時に衝突した側のアンダーメンバ１６Ａに入力される荷重が抑制され、アンダーメンバ１６Ａが座屈することが防止又は抑制される。この結果、アンダーメンバ１６Ａからフロントサスメン２４に効率的に衝突荷重を伝達することができる。
【００３７】
このように、アンダーメンバ１６Ａ、１６Ｂからフロントサスメン２４に衝突荷重が効率的に伝達されることにり、フロントサスメン２４のフロントサイドメンバ１４Ａ（キック部２０Ａ）に対する結合部（締結具２６Ａ等）が破壊され、フロントサスメン２４がフロントサイドメンバ１４Ａのキック部２０Ａから離脱する。これにより、フロントサスメン２４が落下し、駆動ユニット１８が車室側に進入することが防止される。
【００３８】
このように、燃料電池自動車１０では、駆動ユニット１８を車幅方向両端部の上下で、マウント４２Ａ、４２Ｂ、６８Ａ、６８Ｂを介して車両骨格部材のフロントサイドメンバ１４Ａ、１４Ｂ、アンダーメンバ１６Ａ、１６Ｂに取り付けているため、走行用モータ３２の駆動回転によるピッチングモーメントが作用しても安定的に支持することができる。また、路面入力による上下左右の振動も良好に吸収できると共に、駆動ユニット１８にローイングモーメントが作用しても良好に吸収することができる。
【００３９】
また、燃料電池自動車１０では、前面オフセット衝突で、例えばフロントサイドメンバ１４Ａ、アンダーメンバ１６Ａ側にのみ衝突荷重が入力された場合でも、駆動ユニット１８を介して他のフロントサイドメンバ１４Ｂ、アンダーメンバ１６Ｂに衝突荷重を分散することができると共に、駆動ユニット１８の慣性質量による荷重入力もフロントサイドメンバ１４Ａ、１４Ｂ、アンダーメンバ１６Ａ、１６Ｂに分散入力される。この結果、燃料電池自動車１０では、前面オフセット衝突時に衝突荷重が入力されたアンダーメンバ１６Ａの座屈が防止又は抑制され、アンダーメンバ１６Ａの車両後方側に配設されたフロントサスメン２４に衝突荷重を良好に伝達することができる。この結果、離脱構造とされた締結具２６Ａ等が破壊され、フロントサスメン２４がフロントサイドメンバ１４Ａ（キック部２０Ａ等）から脱落し、駆動ユニット１８が車室側に進入することが防止又は抑制される。
【００４０】
［その他］
なお、上記実施形態では、フロントサイドメンバ１４Ａ、１４Ｂとアンダーメンバ１６Ａ、１６Ｂの４点で駆動ユニット１８を支持したが、さらにその他の位置で駆動ユニット１８を支持することにより５点以上で駆動ユニット１８を支持する構成としても良い。
【００４１】
また、上記実施形態では、マウント４２Ａ、４２Ｂとマウント６８Ａ、６８Ｂが駆動ユニット１８を支持する車両前後方向位置は同一であったが、車両前後方向でオフセットする構成でも良い。
【００４２】
さらに、上記実施形態では、駆動ユニット１８を構成する燃料電池スタック３０と走行用モータ３２を車両正面視で左右に配置したが、上下に配置しても良い。
【符号の説明】
【００４３】
１０  燃料電池自動車
１２  パワーユニット室
１４Ａ、１４Ｂ  フロントサイドメンバ
１６Ａ、１６Ｂ  アンダーメンバ
１８  駆動ユニット
３０  燃料電池スタック
３２  走行用モータ
４６  防振装置（弾性部材）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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