(57)【要約】【課題】サスペンションメンバの剛性を確保できる車両前部構造の提供。【解決手段】第１、第２カラー５０，６０が設けられており、第１、第２カラー５０，６０がサスペンションメンバ２０の下壁２２ｆに取付けられており、サスペンションメンバ２０の上壁２２ｅに接触している。そのため、燃料電池スタック３０およびスタビライザ４０からの入力を、上壁２２ｅと下壁２２ｆとカラー５０，６０とからなる中空構造で受けることができる。よって、サスペンションメンバ２０の剛性を確保できる。また、第１、第２カラー５０，６０が同一のリインフォースメント９０を用いて下壁２２ｆに取付けられているため、第１、第２カラー５０、６０の両方による剛性向上効果を同時に得ることができる。よって、サスペンションメンバ２０の剛性を効果的に確保することができる。【選択図】        図６
2019156090.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上壁と下壁を有するサスペンションメンバと、
前記サスペンションメンバに第１取付部材を用いて取付けられる燃料電池スタックと、
前記サスペンションメンバに第２取付部材を用いて取付けられるスタビライザと、
前記サスペンションメンバの内部に上下方向を軸方向として設けられており前記第１取付部材が挿入される第１カラーと、
前記サスペンションメンバの内部に上下方向を軸方向として設けられており前記第２取付部材が挿入される第２カラーと、
を有し、
前記第１、第２カラーは、それぞれ、軸方向の一端部で同一のリインフォースメントを用いて前記サスペンションメンバの上壁と下壁の一方に取付けられており、軸方向の他端部で前記サスペンションメンバの上壁と下壁の他方に接触している、車両前部構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池スタックとスタビライザがサスペンションメンバに取付けられる車両前部構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
特開２０１７−８７８４９号公報は、車両前部（エンジンコンパートメント内）に搭載される燃料電池スタックを、サスペンションメンバにマウントを介して取付ける、車両前部構造を開示している。
【０００３】
しかし、上記公報開示の構造には、つぎの問題点がある。
燃料電池スタックが取付けられるサスペンションメンバ部分（スタック取付部）の強度評価を実施する際、評価項目である悪路走行時の支配的な入力は上下入力となるが、燃料電池スタックの高さがスタック取付部から上方にオフセットしている場合、本来入力が低い前後、左右入力についてもスタック取付部に大きなモーメント入力が負荷される。また、燃料電池スタックだけでなくスタビライザもサスペンションメンバに取付けられる場合、サスペンションメンバは燃料電池スタックからの入力に耐える必要があることに加え、スタビライザからの入力にも耐える必要がある。
【０００４】
サスペンションメンバの剛性を確保するために、サスペンションメンバの外面にバルクなどの剛性部材を追加すること、サスペンションメンバの板厚を厚くすること、等が考えられる。しかし、サスペンションメンバの周辺部品隙などからバルクなどの剛性部材を追加することは困難である。また、剛性を確保できる程度に板厚増加させることは重量アップとなってしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１７−８７８４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、サスペンションメンバの剛性を確保できる車両前部構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成する本発明はつぎの通りである。
（１）  上壁と下壁を有するサスペンションメンバと、
前記サスペンションメンバに第１取付部材を用いて取付けられる燃料電池スタックと、
前記サスペンションメンバに第２取付部材を用いて取付けられるスタビライザと、
前記サスペンションメンバの内部に上下方向を軸方向として設けられており前記第１取付部材が挿入される第１カラーと、
前記サスペンションメンバの内部に上下方向を軸方向として設けられており前記第２取付部材が挿入される第２カラーと、
を有し、
前記第１、第２カラーは、それぞれ、軸方向の一端部で同一のリインフォースメントを用いて前記サスペンションメンバの上壁と下壁の一方に取付けられており、軸方向の他端部で前記サスペンションメンバの上壁と下壁の他方に接触している、車両前部構造。
【発明の効果】
【０００８】
上記（１）の車両前部構造によれば、つぎの効果を得ることができる。
第１、第２カラーが設けられており、第１、第２カラーが、それぞれ、軸方向の一端部でサスペンションメンバの上壁と下壁の一方に取付けられており、軸方向の他端部でサスペンションメンバの上壁と下壁の他方に接触している。そのため、燃料電池スタックおよびスタビライザからのサスペンションメンバへの入力を、サスペンションメンバの上壁と下壁とカラーとからなる中空構造で受けることができる。よって、中空構造全体の面剛性（曲げ剛性）で入力を受けることができるため、サスペンションメンバの剛性を確保することができる。
【０００９】
また、第１、第２カラーが同一のリインフォースメントを用いてサスペンションメンバの上壁と下壁の一方に取付けられているため、燃料電池スタックが取付けられるサスペンションメンバ部分（スタック取付部）のカラー（第１カラー）と、スタビライザが取付けられるサスペンションメンバ部分（スタビ取付部）のカラー（第２カラー）との両方による剛性向上効果を同時に得ることができる。よって、サスペンションメンバの剛性を効果的に確保することができる。
【００１０】
この構造は、サスペンションメンバの内部にカラーとリインフォースメントを設ける構造であるため、サスペンションメンバの外面にバルクなどの剛性部材を設ける必要はなく、また、サスペンションメンバの板厚を増加させることも不要である。よって、サスペンションメンバの周辺部品隙による問題が生じることもなく、また、サスペンションメンバの板厚を増加させる場合に比べて重量増加も抑制される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明実施例の車両前部構造の概略側面図である。
【図２】本発明実施例の車両前部構造における、サスペンションメンバとマウント部材を示す概略斜視図である。
【図３】本発明実施例の車両前部構造における、サスペンションメンバの概略平面図である。
【図４】図３のＡ部拡大斜視図である。
【図５】図４において、アッパパネル（接合部アッパパネル）を省略した斜視図である。
【図６】図５のＢ−Ｂ線拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、図面を参照して、本発明実施例の車両前部構造を説明する。なお、図中ＵＰは上方を示し、ＦＲは車両前方を示す。
【００１３】
本発明実施例の車両前部構造１０は、サスペンションメンバ（フロントサスペンションメンバ）２０と、燃料電池スタック３０と、スタビライザ４０と、第１カラー５０と、第２カラー６０と、第１取付部材７０と、第２取付部材８０と、リインフォースメント９０と、を有する。
【００１４】
サスペンションメンバ２０は、図２、図３に示すように、車両幅方向に間隔をおいて配置されており車両前後方向に延びる一対のサイド部２１と、一対のサイド部２１間で車両幅方向に延びる第１〜第３のクロス部２２，２３，２４と、を有する。
【００１５】
一対のサイド部２１のそれぞれは、延び方向である車両前後方向の中間部に前側が後側に比べて上方位置となるネック部２１ｇ（図１参照）を有している。一対のサイド部２１のそれぞれは、車両前側かつ車両幅方向外側に延びるサイド前部２１ａと、サイド前部２１ａの車両後側端部から車両後側かつ車両幅方向外側に延びるサイド後部２１ｂと、を有する。サイド部２１の長手方向と直交する横断面形状は、図６に示すように、サイド部アッパパネル２１ｃとサイド部ロアパネル２１ｄとを互いに溶接にて接合させることで形成される、中空閉断面形状とされている。
【００１６】
第１クロス部２２は、図２、図３に示すように、サイド前部２１ａの車両前側端部またはその近傍に設けられている。第１クロス部２２は、車両幅方向外側端部に、サイド前部２１ａと接合される接合部２２ａを有する。接合部２２ａは、第１クロス部２２の車両幅方向中央部２２ｂに比べて車両前後方向長さが大とされている。
【００１７】
接合部２２ａは、図６に示すように、接合部アッパパネル２２ｃと、接合部ロアパネル２２ｄと、を有する。接合部アッパパネル２２ｃは、接合部２２ａの上壁２２ｅを構成しており、接合部ロアパネル２２ｄは、接合部２２ａの下壁２２ｆを構成している。接合部アッパパネル２２ｃは、その車両幅方向外側端部でサイド部２１のサイド部アッパパネル２１ｃと溶接にて接合されている。接合部ロアパネル２２ｄは、その車両幅方向外側端部でサイド部２１のサイド部ロアパネル２１ｄと溶接にて接合されている。また、接合部アッパパネル２２ｃと接合部ロアパネル２２ｄの車両幅方向内側端部同士は、互いに溶接にて接合されている。
【００１８】
第２クロス部２３は、図２、図３に示すように、第１クロス部２２より車両後側に間隔をおいて配置されている。第２クロス部２３は、サイド前部２１ａの車両前後方向中間部に溶接にて接合されている。第３クロス部２４は、第２クロス部２３より車両後側に間隔をおいて配置されている。第３クロス部２４は、サイド前部２１ａとサイド後部２１ｂとの境部とその近傍に溶接にて接合されている。
【００１９】
燃料電池スタック３０は、図１に示すように、サスペンションメンバ２０の上側に配置されている。燃料電池スタック３０は、サスペンションメンバ２０の接合部２２ａにフロントマウント部材３１を介して支持されており、サスペンションメンバ２０のサイド部２１に設けられるリアマウント支持部２１ｈにリアマウント部材３２を介して支持されている。
【００２０】
フロントマウント部材３１とリアマウント部材３２は、サスペンションメンバ２０から上方に突出して設けられている。このため、燃料電池スタック３０は、サスペンションメンバ２０から上方にオフセットして配置されている。フロントマウント部材３１は、サイド部２１のネック部２１ｇよりも車両前側にあり、リアマウント部材３２は、サイド部２１のネック部２１ｇよりも車両後側にある。このため、フロントマウント部材３１はリアマウント部材３２よりも上方位置に設けられている。
【００２１】
フロントマウント部材３１は、車両幅方向から見たときに上方にいくにつれて車両前後方向長さが小になる略三角形状であり、その上端部で燃料電池スタック３０に連結されており、その下端部でサスペンションメンバ２０の接合部２２ａの上壁２２ｅに連結されている。
【００２２】
燃料電池スタック３０は、図６に示すように、フロントマウント部材３１を介して、接合部２２ａの上壁２２ｅに第１取付部材７０を用いて取付けられている。第１取付部材７０は、たとえばボルトである。フロントマウント部材３１は、第１取付部材７０を２つ用いて（２点で）取付けられている。図４に示すように、フロントマウント部材３１が接合部２２ａに取付けられる位置（図４の符号２２ｅ１位置）は、車両前後方向で、スタビライザ４０が接合部２２ａに２点で取付けられる位置（図４の符号２２ｅ２位置）の内側にある。このため、フロントマウント部材３１の接合部２２ａへの取付け位置（図４の符号２２ｅ１位置）がスタビライザ４０の接合部２２ａへの取付け位置（図４の符号２２ｅ２位置）の外側にある場合に比べて、フロントマウント部材３１の接合部２２ａへの取付け位置のコンパクト化を図ることができ、フロントマウント部材３１の接合部２２ａへの取付けが周辺部品によって邪魔されることが抑制されている。
【００２３】
スタビライザ４０は、図示略の左右のサスペンション同士を橋渡しする図示略のスタビライザバーを有しており、図６に示すように、該スタビライザバーをサスペンションメンバ２０に取付けるためのスタビブラケット４１を有している。スタビブラケット４１は、サスペンションメンバ２０の接合部２２ａの下壁２２ｆに、たとえばボルトからなる第２取付部材８０を用いて取付けられている。スタビブラケット４１は、第２取付部材８０を２つ用いて（２点）で取付けられている。
【００２４】
燃料電池スタック３０とスタビライザ４０が、ともに、サスペンションメンバ２０の第１クロス部２２の接合部２２ａに取付けられている（同じ部分に取付けられている）。そのため、サスペンションメンバ２０の第１クロス部２２の接合部２２ａには、燃料電池スタック３０からの入力およびスタビライザ４０からの入力の両方に耐える剛性、強度が必要となる。そこで、第１、第２カラー５０，６０が設けられている。
【００２５】
第１、第２カラー５０，６０は、ともに、接合部２２ａの内部に設けられている。第１、第２カラー５０，６０は、それぞれ、直円筒形であり上下方向を軸方向として設けられている。第１カラー５０には、第１取付部材７０が挿入されており、第２カラー６０には、第２取付部材８０が挿入されている。第１、第２カラー５０，６０は、同一形状とされていることが望ましい。この理由は、第１、第２カラー５０，６０を共通化でき、コスト上有利になるからである。
【００２６】
第１、第２カラー５０，６０は、それぞれ、軸方向の一端部５１，６１で同一のリインフォースメント９０を用いて接合部２２ａの下壁２２ｆに取付けられており、軸方向の他端部５２，６２で接合部２２ａの上壁２２ｅに接触している。ただし、第１、第２カラー５０，６０は、それぞれ、軸方向の一端部５１，６１でリインフォースメント９０を用いて接合部２２ａの上壁２２ｅに取付けられており、軸方向の他端部５２，６２で接合部２２ｅの下壁２２ｆに接触していてもよい。
【００２７】
第１、第２カラー５０、６０の板厚は、燃料電池スタック３０とスタビライザ４０からの入力により座屈が生じない厚さとされている。第１、第２カラー５０，６０の板厚は、サスペンションメンバ２０の板厚よりも厚くされており、たとえばサスペンションメンバ２０の接合部２２ａの板厚の２倍以上とされている。
【００２８】
第１、第２カラー５０，６０は、同一のリインフォースメント９０に溶接にて接合されている。リインフォースメント９０は、板状であり、接合部２２ａの下壁２２ｆに溶接にて接合されている。リインフォースメント９０は、互いに固定される複数部品構成であってもよいが、部品点数削減のために一部品構成とされていることが望ましい。
【００２９】
第１取付部材７０は、フロントマウント部材３１に形成される孔３１ａ、接合部２２ａの上壁２２ｅに設けられる第１孔２２ｅ１、第１カラー５０、リインフォースメント９０に設けられる第１孔９１、接合部２２ａの下壁２２ｆに設けられる第１孔２２ｆ１に挿通され、下壁２２ｆの下面に接合される第１ウエルドナット１００に螺合されている。これにより、燃料電池スタック３０がフロントマウント部材３１を介して接合部２２ａに固定して取付けられる。
【００３０】
第２取付部材８０は、スタビブラケット４１に形成される孔４１ａ、接合部２２ａの下壁２２ｆに設けられる第２孔２２ｆ２、リインフォースメント９０に設けられる第２孔９２、第２カラー６０、接合部２２ａの上壁２２ｅに設けられる第２孔２２ｅ２に挿通され、上壁２２ｅの上面に接合される第２ウエルドナット１１０に螺合されている。これにより、スタビライザ４０が接合部２２ａに固定して取付けられる。
【００３１】
つぎに、本発明実施例の作用、効果を説明する。
【００３２】
フロントマウント部材３１がサスペンションメンバ２０の接合部２２ａの上壁２２ｅに取付けられている。このため、第１カラー５０が設けられていない場合、燃料電池スタック３０からの入力を上壁２２ｅの面剛性で受け止めなければならなくなる。この場合、上壁２２ｅの面外変形が大きく、高応力が発生してしまうおそれがある。また、スタビライザ４０がサスペンションメンバ２０の接合部２２ａの下壁２２ｅに取付けられている。そのため、第２カラー６０が設けられていない場合、スタビライザ４０からの入力を下壁２２ｆの面剛性で受け止めなければならなくなる。この場合、下壁２２ｆの面外変形が大きく、高応力が発生してしまうおそれがある。
【００３３】
一方、本発明実施例では、第１、第２カラー５０，６０が設けられており、第１、第２カラー５０，６０が、それぞれ、軸方向の一端部５１，６１でサスペンションメンバ２０の上壁２２ｅと下壁２２ｆの一方に取付けられており、軸方向の他端部５２，６２でサスペンションメンバ２０の上壁２２ｅと下壁２２ｆの他方に接触している。そのため、燃料電池スタック３０およびスタビライザ４０からのサスペンションメンバ２０への入力を、サスペンションメンバ２０の上壁２２ｅと下壁２２ｆとカラー５０，６０とからなる中空構造で受けることができる。よって、中空構造全体の面剛性（曲げ剛性）で入力を受けることができるため、上壁２２ｅと下壁２２ｆの面外変形も大きく減少し、サスペンションメンバ２０の剛性のみならず強度も確保することができる。よって、周辺部品の強度性能にも好影響を与える高強度な構造となる。さらに他性能に目を向けると、操縦安定性の向上にもつながる結果となり（図示略のサスペンションアームの着力点変位減少が要因）、他性能に対しても好影響を与える高剛性な構造となる。
【００３４】
また、第１、第２カラー５０，６０が同一のリインフォースメント９０を用いてサスペンションメンバ２０の上壁２２ｅと下壁２２ｆの一方に取付けられているため、燃料電池スタック３０が取付けられるサスペンションメンバ２０部分（スタック取付部）のカラー（第１カラー５０）と、スタビライザ４０が取付けられるサスペンションメンバ２０部分（スタビ取付部）のカラー（第２カラー６０）との両方による剛性向上効果を同時に得ることができる。よって、サスペンションメンバ２０の剛性を効果的に確保することができる。
【００３５】
仮に、本発明実施例の構造以外で本発明実施例と同程度の性能を満足しようとした場合、たとえば板厚で対策を実施する場合、取付部板の板厚は、５．２ｍｍ程度のものが必要であるが、周辺部品（流用部品）との関係などから現実的ではない（板隙、溶接関係などの観点で３．６ｍｍ程度まで）。また、燃料電池スタック３０からの入力を低減する方策としてサスペンションメンバ２０に対する燃料電池スタック３０の高さを減少させる手段もあるが、燃料電池スタック３０の高さは衝突要件などで決まっているため、これを実施することは安全性能を損なうことになり、これも現実的ではない。
以上の観点より、剛性のみならず強度の点においても性能を大幅に向上させ、かつ他性能要件にも好影響を与える本発明実施例の構造は優れた構造であるといえる。
【符号の説明】
【００３６】
１０  車両前部構造
２０  サスペンションメンバ
２１  サイド部
２１ａ  サイド前部
２１ｂ  サイド後部
２１ｃ  サイド部アッパパネル
２１ｄ  サイド部ロアパネル
２１ｇ  ネック部
２１ｈ  リアマウント支持部
２２−２４  第１−第３のクロス部
２２ａ  接合部
２２ｂ  第１クロス部の車両幅方向中央部
２２ｃ  接合部アッパパネル
２２ｄ  接合部ロアパネル
２２ｅ  上壁
２２ｆ  下壁
３０  燃料電池スタック
３１  フロントマウント部材
３２  リアマウント部材
４０  スタビライザ
４１  スタビブラケット
５０  第１カラー
５１  第１カラーの軸方向の一端部
５２  第１カラーの軸方向の他端部
６０  第２カラー
６１  第２カラーの軸方向の一端部
６２  第２カラーの軸方向の他端部
７０  第１取付部材
８０  第２取付部材
９０  リインフォースメント
１００  第１ウエルドナット
１１０  第２ウエルドナット
【図１】
2019156090.tif 000003
【図２】
2019156090.tif 000004
【図３】
2019156090.tif 000005
【図４】
2019156090.tif 000006
【図５】
2019156090.tif 000007
【図６】
2019156090.tif 000008