(57)【要約】【課題】燃料容器を搭載するフレームの車両後方に配置したリヤフレームが座屈変形しても、この変形したリヤフレームが、燃料容器の車両後方の領域に配置した周辺部品に干渉しないようにする。【解決手段】車両のフロア下にて水素タンク１を支持するタンクフレーム５を、車両の下面に取り付けるとともに、タンクフレーム５より車両後方側の車両の下面に、タンクフレーム５に比較して強度の低いリヤフレーム１３を取り付ける。リヤフレーム１３とタンクフレーム５とを、タンクフレーム５と同等の強度を備える前後フレーム連結部材１５，１７により連結する。【選択図】      図１
2007106306.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料容器を支持する容器フレームを、車両の下面に取り付けるとともに、前記容器フレームより車両後方側の車両の下面に、前記容器フレームに比較して強度の低いリヤフレームを取り付け、このリヤフレームと前記容器フレームとを、容器フレームと同等の強度を備える前後フレーム連結部材により連結したことを特徴とする車体後部構造。
【請求項２】
前記前後フレーム連結部材の車両前後方向後端と、車幅方向に延びる第１クロスメンバとの車両前後方向位置を一致させたことを特徴とする請求項１に記載の車体後部構造。
【請求項３】
前記第１クロスメンバとその車両前方に位置する車幅方向に延びる第２クロスメンバとを、クロスメンバ連結部材で連結し、このクロスメンバ連結部材と、前記容器フレームにおける前記燃料容器の下部を支持して車両前後方向に延びる容器フレーム部材とを、車幅方向同一位置に設定し、前記クロスメンバ連結部材に、前記容器フレーム部材と車幅方向同一位置から車両後方に延びる、前記容器フレームにおける容器取付アームの車両前後方向後部を連結することを特徴とする請求項１または２に記載の車体後部構造。
【請求項４】
前記容器フレームにおける車両前後方向に延びる前記容器フレーム部材に対し、前記リヤフレームの車体前後方向に延びるリヤフレーム部材および前記前後フレーム連結部材を、車幅方向同一位置に設定したことを特徴とする請求項３に記載の車体後部構造。
【請求項５】
前記前後フレーム連結部材を、前記燃料容器に付属する周辺部品より、車両上下方向下方に配置したことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の車体後部構造。
【請求項６】
前記前後フレーム連結部材を、車両の駆動源から排出される排気を流す排気管より、車両上下方向下方に配置したことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の車体後部構造。
【請求項７】
前記容器フレームの下面に容器アンダカバーを取り付け、前記容器アンダカバーの車両前後方向後部を、前記前後フレーム連結部材に取り付けたことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の車体後部構造。
【請求項８】
燃料容器を支持する容器フレームを、車両の下面に取り付けるとともに、前記容器フレームより車両後方側の車両の下面に、前記容器フレームに比較して強度の低いリヤフレームを取り付け、このリヤフレームと前記容器フレームとを、容器フレームと同等の強度を備える前後フレーム連結部材により連結し、前記車両が後方から衝撃を受けたときに、車両前後方向に延びる車体骨格部材が座屈変形可能なように、前記リヤフレームが座屈変形することを特徴とする車体後部構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料容器を支持する容器フレームを、車両の下面に取り付けるとともに、容器フレームより車両後方側の車両の下面にリヤフレームを取り付けた車体後部構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の車体後部構造として、例えば下記特許文献１には、燃料電池自動車に搭載する燃料タンクとして水素タンクを支持するサブフレームを、車両下部にて車両前後方向に延びる左右のリヤサイドメンバに結合する方法が記載されている。サブフレームは、その前部に燃料タンクを搭載し、前部と後部の上部における連結部上に燃料電池を搭載している。
【０００３】
そして、サブフレームの前部と後部との間の下部側部分に、非連続部を設けることで、車両が後方から衝撃を受けた際に、サブフレームが座屈変形し、リヤサイドメンバの座屈変形が可能となって、リヤサイドメンバの衝撃吸収機能を確保するようにしている。
【特許文献１】特開２００３−１２７９０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、水素タンクには周辺部品である水素バルブなどの水素系機能部品を設ける必要があり、この水素系機能部品を水素タンクの車両後方側の領域に配置した場合には、車両が後方から衝撃を受けてサブフレームが座屈変形したときに、この変形により車両前方へ移動するサブフレームが、水素タンクに接近して水素系機能部品に干渉することになり、このため水素系機能部品を水素タンク車両後方の領域に設置できないという問題がある。
【０００５】
そこで、本発明は、燃料容器を搭載する容器フレームの車両後方に配置したリヤフレームが座屈変形しても、この変形したリヤフレームが、燃料容器の車両後方の領域に配置した周辺部品に干渉しないようにすることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、燃料容器を支持する容器フレームを、車両の下面に取り付けるとともに、前記容器フレームより車両後方側の車両の下面に、前記容器フレームに比較して強度の低いリヤフレームを取り付け、このリヤフレームと前記容器フレームとを、容器フレームと同等の強度を備える前後フレーム連結部材により連結したことを最も主要な特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、車両が後方から衝撃を受けてリヤフレームが座屈変形しても、座屈変形しやすいリヤフレームに比較して、容器フレームと同様に強度の高い前後フレーム連結部材が、燃料容器の車両後方側の領域に配置した周辺部品を保護し、座屈変形して車両前方へ移動するリヤフレームの周辺部品への干渉を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【０００９】
図１は、本発明の一実施形態に係わる車体後部構造の側面図、図２は、図１の車体後部構造を車体下方から見た斜視図、図３は、図１の底面図である。なお、後述する図も含めた各図中の矢印ＦＲで示す方向が車両前方で、同ＵＰＲで示す方向が車両上方で、同ＬＨで示す方向が車両左方である。ただし、これら図１〜図３では、後述の図７に示すリヤアンダカバー１９および水素タンクアンダカバー２３は省略している。
【００１０】
上記した車体後部構造を備える車両としては、例えば図示しない燃料電池を搭載した燃料電池車両でよく、ここでの燃料電池車両は、燃料電池に燃料として供給する水素を収容する燃料容器としての円筒形状の水素タンク１を車両のリヤフロアパネル３の下部に、容器フレームとしてのタンクフレーム５を介して搭載している。なお、図２，図３では、水素タンク１を省略している。
【００１１】
タンクフレーム５は、図４に斜視図として示すように、水素タンク１のほぼ下半部を受容する形状のフレーム構造体であり、水素タンク１における円筒部の車両前方側の一側面に位置する前フレーム５ａと、同円筒部の車両後方側の他側面に位置する後フレーム５ｂと、後フレーム５ｂの車幅方向両端から前方に屈曲して先端が前フレーム５ａに連結する、水素タンク１の長手方向両端の側部に位置する左，右側部フレーム５ｃ，５ｄと、前フレーム５ａと後フレーム５ｂとの間にて水素タンク１の下部に位置する前，後下部フレーム５ｅ，５ｆとをそれぞれ備え、これら各フレームは中空のパイプ材で構成している。前，後下部フレーム５ｅ，５ｆは、車幅方向両端が上方に屈曲してその先端を左，右側部フレーム５ｃ，５ｄに連結している。
【００１２】
また、タンクフレーム５は、前，後フレーム５ａ，５ｂおよび前，後下部フレーム５ｅ，５ｆにわたってほぼ半円弧状に形成した、車両前後方向に延びる容器フレーム部材としての支持フレーム５ｇ，５ｈを有し、支持フレーム５ｇ，５ｈ上に水素タンク１を載置する。そして、水素タンク１の上から図示しない金属製のベルトを被せ、このベルトの両端を支持フレーム５ｇ，５ｈの上端のベルト固定部５ｉ，５ｊにボルトなどの締結具を用いて固定することで、水素タンク１をタンクフレーム５に固定する。
【００１３】
このようにして水素タンク１を収容支持するタンクフレーム５は、前フレーム５ａの長手方向両端から側方上部に延びる側部延長部５ｋを形成し、側部延長部５ｋの先端に、車体への固定部となる車体前固定部５ｍを形成する。
【００１４】
また、タンクフレーム５は、後フレーム５ｂの支持フレーム５ｇ，５ｈと車幅方向同位置から後方上部に延びる容器取付アームとしての後部延長フレーム５ｎ，５ｐを備え、後部延長フレーム５ｎ，５ｐの先端に、車体への固定部となる車体後固定部５ｑを形成する。なお、後部延長フレーム５ｎ，５ｐは、中空のパイプ材で構成している。
【００１５】
そして、上記した車体前固定部５ｍを、車両下部の左右両側にて車両前後方向に延びる車体骨格部材としてのリヤサイドメンバ７に固定するとともに、車体後固定部５ｑは、車体側における２本のリヤクロスメンバ９，１１（図２，図３参照）相互を連結するクロスメンバ連結部材としてのタンクフレーム取付メンバ１２に連結する。
【００１６】
上記した２本のリヤクロスメンバ９，１１は、車幅方向に互いに平行な状態で延長してその両端をリヤサイドメンバ７に連結しており、第１，第２クロスメンバをそれぞれ構成している。
【００１７】
上記構成により、本実施形態では、クロスメンバ連結部材となるタンクフレーム取付メンバ１２と、タンクフレーム５における水素タンク１の下半部を支持して車両前後方向に延びる容器フレーム部材となる支持フレーム５ｇ，５ｈとを、車幅方向同一位置に設定し、タンクフレーム取付メンバ１２に、支持フレーム５ｇ，５ｈと車幅方向同一位置から車両後方に伸びる容器取付アームとなる後部延長フレーム５ｎ，５ｐの車両前後方向後部を連結していることになる。
【００１８】
タンクフレーム５の車両後方側で車両の下部には、リヤフレーム１３を取り付けている。このリヤフレーム１３は、図５に斜視図として示すように、車幅方向に延びる前パイプ１３ａおよび後パイプ１３ｂと、これら前，後パイプ１３ａ，１３ｂ相互を連結し、かつ車両後方側が上方位置となるよう傾斜しているリヤフレーム部材としての２本の連結パイ
イプ１３ｃ，１３ｄとから主として構成している。
【００１９】
前パイプ１３ａは、車両前方側に位置し、長手方向両端を側方上部でかつやや後方に向けて屈曲する側方延長部１３ｅを有し、側方延長部１３ｅの先端の前固定部１３ｆを、リヤサイドメンバ７に固定する。また、側方延長部１３ｅの先端付近と前パイプ１３ａの車幅方向中央部とは、ほぼＶ字形状の補強用パイプ１３ｇによって連結する。
【００２０】
また、連結パイプ１３ｃ，１３ｄは、前パイプ１３ａ近傍位置で下方に向けて若干屈曲する屈曲部１３ｈを有し、この屈曲部１３ｈ相互を補助パイプ１３ｉで連結するとともに、補助パイプ１３ｉ，前パイプ１３ａおよび連結パイプ１３ｃ，１３ｄで囲まれる部分に、プレート１３ｊを設けている。
【００２１】
後パイプ１３ｂは、車両後方側に位置し、長手方向両端を側方上部に屈曲する側方延長部１３ｋを有し、側方延長部１３ｋの先端の後固定部１３ｍを、リヤサイドメンバ７に固定する。
【００２２】
このように構成したリヤフレーム１３は、それを構成する各パイプ部材を、前記したタンクフレーム５の各フレーム部材に比較して細く形成することで、全体的にタンクフレーム５に比較して強度が低く、かつ車両前後方向に延びる連結パイプ１３ｃ，１３ｄの長手方向ほぼ中央付近に、切欠部１３ｎを形成することで、車両が後方から衝撃を受けて、リヤサイドメンバ７が座屈変形したときに、容易に座屈変形可能なようにしている。
【００２３】
そして、上記したタンクフレーム５とリヤフレーム１３とは、図６に示すように、２本の前後フレーム連結部材１５，１７により互いに連結する。すなわち、これら各前後フレーム連結部材１５，１７の前端は、タンクフレーム５における後下部フレーム５ｆの支持フレーム５ｇ，５ｈに対応する位置に連結する一方、同後端は、リヤフレーム１３における前パイプ１３ａの連結パイプ１３ｃ，１３ｄに対応する位置の前方に突出する前部ブラケット１３ｓに連結する。なお、上記した前後フレーム連結部材１５，１７は、タンクフレーム５と同等の高い強度を備えるものとする。
【００２４】
ここで、前パイプ１３ａは、前記した車体のリヤクロスメンバ９に対し、車両前後方向ほぼ同一位置に配置してあり、したがって、前パイプ１３ａに対する前後フレーム連結部材１５，１７後端の固定部も、第１クロスメンバであるリヤクロスメンバ９に対して車体前後方向がほぼ一致した位置にあることになる。
【００２５】
また、タンクフレーム５の容器フレーム部材である支持フレーム５ｇ，５ｈに対し、リヤフレーム１３の車両前後方向に延びるリヤフレーム部材である連結パイプ１３ｃ，１３ｄおよび、前後フレーム連結部材１５，１７を、車幅方向同一位置に設定している。すなわち、これら支持フレーム５ｇ，５ｈ，連結パイプ１３ｃ，１３ｄおよび前後フレーム連結部材１５，１７は、車体前後方向に沿って同一の直線上に位置していることになる。
【００２６】
そして、上記したリヤフレーム１３の下部には、リヤフレーム１３の下部を覆うようにして、図７に斜視図として示すリヤアンダカバー１９を装着する。リヤアンダカバー１９は、燃料電池車両のフロア下搭載部品への異物の衝突防止および、空力性能・見栄え向上のためもので、中央２箇所および後方２箇所の全部で４箇所に設けた取付孔１９ａを、リヤフレーム１３の連結パイプ１３ｃ，１３ｄの側部に設けた取付フランジ１３ｒに整合させ、取付フランジ１３ｒ上に設けたナット２１に、取付孔１９ａから挿入する図示しないボルトを締結する。さらに、リヤアンダカバー１９の前方２箇所の取付孔１９ｂに対して下方から図示しないボルトを挿入し、プレート１３ｊ上に設けたナット２２に締結して固定する。
【００２７】
なお、リヤアンダカバー１９は、リヤフレーム１３における連結パイプ１３ｃ，１３ｄの前方の屈曲部１３ｈによる屈曲形状に合わせ、取付孔１９ｂよりやや車両後方位置で、車両上部側が突形状となるよう屈曲形成している。
【００２８】
また、リヤアンダカバー１９の前端部は、前後フレーム連結部材１５，１７の車両前後方向中央よりやや後方に位置し、後述する水素タンクアンダカバー２３の後端を下方から重ね合わせ、ねじ孔１９ｃを利用して下方からボルト締結する。一方、リヤアンダカバー１９の後端部および後方側部は、車体側の図示しないリヤバンパの下端を下方から重ね合わせ、リヤバンパ側からボルトを挿入し、リヤアンダカバー１９上に設定したナット１９ｄに固定する。
【００２９】
また、タンクフレーム５の下部には、タンクフレーム５の下方を覆うようにして、前記図７に斜視図として示す、容器アンダカバーとしての水素タンクアンダカバー２３を装着する。
【００３０】
水素タンクアンダカバー２３は、リヤアンダカバー１９と同様に、燃料電池車両のフロア下搭載部品への異物の衝突防止および、空力性能・見栄え向上のためもので、前方３箇所，中央３箇所の全部で６箇所に設けた取付孔２３ａ，２３ｂを、タンクフレーム５の前，後下部フレーム５ｅ，５ｆに形成したねじ孔にそれぞれ整合させてボルト締結する。さらに、水素タンクアンダカバー２３の後方２箇所の取付孔２３ｃを利用して、前後フレーム連結部材１５，１７の下面にボルト締結する。
【００３１】
水素タンクアンダカバー２３の後端部は、前述したように、リヤアンダカバー１９の前端部に下方から重ね合わせた状態で、取付孔２３ｄから挿入するボルトをねじ孔１９ｃに締結することでリヤアンダカバー１９に固定する。
【００３２】
また、水素タンクアンダカバー２３の前端部には、図示しない他のカバーを連結して、タンクフレーム５の前方の開口を閉塞する。
【００３３】
上記したリヤアンダカバー１９および水素タンクアンダカバー２３を装着していない状態の図１〜図３に示すように、水素タンク１の後方の領域２４には、水素タンク１に付属する周辺部品である水素バルブなどの機能部品２５を、タンクフレーム５の後フレーム５ｂに取り付けた状態で配置する。そして、この機能部品２５は、前記した前後フレーム連結部材１５，１７より車両上下方向上方に位置している。
【００３４】
また、車幅方向一方の左側部には、車両の駆動源となる図示しない燃料電池から排出される水素を希釈して車両後方に流す排気管２７を、車両前後方向に延長して配置し、排気管２７の途中には排気気流音を消音するサイレンサ２９を設置する。サイレンサ２９より後方の排気管２７は、上方に屈曲部２７ａで屈曲して車体下面に沿って後方に延長し、後部サイレンサ３１を介して後端の排出口２７ｂから排気を排出する。
【００３５】
この排気管２７も、サイレンサ２９も含めてその全体が、前記した機能部品２５と同様に、前後フレーム連結部材１５，１７より車両上下方向上方に位置している。また、上記したサイレンサ２５の上方位置には、サスペンション３３を設置している。
【００３６】
上記した燃料電池車両における車体後部構造によれば、車両が後方から衝撃を受けた場合には、リヤフレーム１３は、全体的にタンクフレーム５に比較して強度が低く、かつ車両前後方向に延びる連結パイプ１３ｃ，１３ｄの長手方向ほぼ中央付近に、切欠部１３ｎを形成することで、容易に座屈変形し、リヤサイドメンバ７の座屈変形が可能となって、リヤサイドメンバ７の衝撃吸収機能を確保している。
【００３７】
上記のようにしてリヤフレーム１３が座屈変形した際には、座屈変形しやすいリヤフレーム１３に比較して、タンクフレーム５と同様に強度の高い前後フレーム連結部材１５，１７が、水素タンク１の車両後方側の領域２４に配置した機能部品２５を保護し、車両前方へ座屈変形して移動するリヤフレーム１３の機能部品２５への干渉を防止することができる。
【００３８】
この際、図２，図３に示すように、前後フレーム連結部材１５，１７の車両前後方向後端と、車幅方向に延びる第１クロスメンバであるクロスメンバ９との車両前後方向位置をほぼ一致させているので、前後フレーム連結部材１５，１７が、リヤサイドメンバ７のクロスメンバ９後方における座屈変形の妨げとなることを防止でき、リヤサイドメンバ７の衝撃吸収機能を充分確保することができる。
【００３９】
また、クロスメンバ９，１１相互を連結するタンクフレーム取付メンバ１２と、タンクフレーム５における支持フレーム５ｇ，５ｈとを、車幅方向同一位置に設定したので、支持フレーム５ｇ，５ｈと車幅方向同位置からタンクフレーム取付メンバ１２に向けて後方に延びる後部延長フレーム５ｎ，５ｐの経路が直線的となり、車体下方からの突き上げによる衝撃入力が入ったときに、タンクフレーム５を構成するフレーム部材の折れ変形を抑制し、フレーム部材の板厚を最低限に抑えることができ、これによりコスト削減および軽量化を達成することができる。
【００４０】
また、支持フレーム５ｇ，５ｈと車幅方向同一位置から車両後方に伸びる後部延長フレーム５ｎ，５ｐの車両前後方向後部を、車両が後方から衝撃を受けた際に座屈変形を受けにくいタンクフレーム取付メンバ１２に連結しているので、タンクフレーム５の変形を防止することができる。
【００４１】
さらに、タンクフレーム５の支持フレーム５ｇ，５ｈに対し、リヤフレーム１３の連結パイプ１３ｃ，１３ｄおよび前後フレーム連結部材１５，１７を、車幅方向同一位置に設定したので、これら各部材が車両前後方向に沿って同一直線上に位置することになり、車両が後方から衝撃を受けた際のタンクフレーム５および前後フレーム連結部材１５，１７の折れ変形を抑え、座屈変形するリヤフレーム１３が水素タンク１周辺に干渉するのを防止することができる。
【００４２】
また、前後フレーム連結部材１５，１７を、水素タンク１の機能部品２５より、車両上下方向下方に配置したので、車輪が路上の溝に入り込むなどして車体下面が路面に干渉する際に、前後フレーム連結部材１５，１７が先に干渉して、機能部品２５を保護することができる。
【００４３】
また、前後フレーム連結部材１５，１７を、排気管２７より車両上下方向下方に配置したので、上記と同様にして車体下面が路面に干渉する際に、前後フレーム連結部材１５，１７が先に干渉し、排気管２７の特にサイレンサ２９が路面から突き上げられてサスペンション２９のリンク類に干渉することを防ぐことができ、走行不能となることを防止することができる。
【００４４】
また、タンクフレーム５の下面に取り付けた水素タンクアンダカバー２３の後部を、タンクフレーム５と同様に強度の高い前後フレーム連結部材１５，１７に取り付けたので、冠水路走行時に問題となる水素タンクアンダカバー２３の破損，変形を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の一実施形態に係わる車体後部構造の側面図である。
【図２】図１の車体後部構造を車体下方から見た斜視図である。
【図３】図１の底面図である。
【図４】図１の車体後部構造に使用するタンクフレームの斜視図である。
【図５】図１の車体後部構造に使用するリヤフレームの斜視図である。
【図６】タンクフレームとリヤフレームとを前後フレーム連結部材により互いに連結した状態を示す斜視図である。
【図７】互いに連結した状態のタンクフレームおよびリヤフレームと、水素タンクアンダカバーおよびリヤアンダカバーとの分解斜視図である。
【符号の説明】
【００４６】
１  水素タンク（燃料容器）
５  タンクフレーム（容器フレーム）
５ｇ，５ｈ  タンクフレームの支持フレーム（容器フレーム部材）
５ｎ，５ｐ  後部延長フレーム（容器取付アーム）
９  クロスメンバ（第１クロスメンバ）
１１  クロスメンバ（第２クロスメンバ）
１２  タンクフレーム取付メンバ（クロスメンバ連結部材）
１３  リヤフレーム
１３ｃ，１３ｄ  リヤフレームの連結パイプ（リヤフレーム部材）
１５，１７  前後フレーム連結部材
２３  水素タンクアンダカバー（容器アンダカバー）
２５  水素タンクの機能部品（燃料容器に付属する周辺部品）
２７  排気管
【図１】
2007106306.tif 000003
【図２】
2007106306.tif 000004
【図３】
2007106306.tif 000005
【図４】
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【図５】
2007106306.tif 000007
【図６】
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【図７】
2007106306.tif 000009