(57)【要約】【課題】サイドメンバーの後側キックアップ部の補強構造を改善した燃料電池車両のプラットホーム用シャーシフレームを提供する。【解決手段】  本発明は、燃料電池車両の上側のアッパーボディと共に燃料電池車両の車体下部を構成する部材であって、車体の前後方向に長く配置される長手方向部材である２つのサイドメンバーと、前記２つのサイドメンバー間に設置される複数のクロスメンバーを含む燃料電池車両のシャーシフレームにおいて、前記各サイドメンバーの後側キックアップ部に設置され、キックアップ部を補強する役割を兼ねるサスペンションアームブラケットは、その前端部が後側キックアップ部の前端部のベンディング部分を下側から完全にカバーするように延長設置され、前記サスペンションアームブラケットの後端には開口部上側に補強壁が一体に形成されることを特徴とする。【選択図】  図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池車両の上側のアッパーボディと共に燃料電池車両の車体下部を構成する部材であって、車体の前後方向に長く配置される長手方向部材である２つのサイドメンバーと、前記２つのサイドメンバー間に設置される複数のクロスメンバーを含む燃料電池車両のシャーシフレームにおいて、前記各サイドメンバーの後側キックアップ部に設置され、
キックアップ部を補強する役割を兼ねるサスペンションアームブラケットは、その前端部が後側キックアップ部の前端部のベンディング部分を下側から完全にカバーするように延長設置され、前記サスペンションアームブラケットの後端には開口部上側に補強壁が一体に形成されることを特徴とする燃料電池車両のシャーシフレーム。
【請求項２】
前記サスペンションアームブラケットの内部には垂直補強板が横に設置されてブラケットを補強するようになっていることを特徴とする請求項１記載の燃料電池車両のシャーシフレーム。
【請求項３】
前記サスペンションアームブラケットの下部面には水素タンク装着のための孔が形成されることを特徴とする請求項１記載の燃料電池車両のシャーシフレーム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池車両のシャーシフレームに係り、更に詳しくは、燃料電池車両の車体下部を構成する燃料電池車両プラットホーム用シャーシフレームに関する。
【背景技術】
【０００２】
世界の自動車産業は１００年以上もガソリンおよびディーゼル内燃機関を中心に急速な成長を遂げてきたが、最近になって環境規制とエネルギーの大幅高騰、化石燃料の枯渇問題など非常に大きな変化に直面している。
そこで、先進国を中心として世界各国の自動車メーカーは、環境に優しい自動車開発のための熾烈な競争を展開しており、高度の先端技術を必要とする未来型自動車の技術開発に、多大の努力をしている。
【０００３】
特に、直面している化石燃料の枯渇問題を解決しながらより環境に優しい製品を開発しなければならないという時代の要請に応じて、最近各自動車メーカーは電気モータを動力源として使用する電気自動車に対する研究を活発に進めている。
現在最も活発に研究されている電気自動車としては、燃料電池システムを搭載した車両がある。
燃料電池システムが搭載された車両では、燃料として使用される水素を燃料電池スタックに供給して電気を生産し、燃料電池スタックにより生産された電気で電気モータを作動させて車両を駆動させる。
【０００４】
燃料電池システムは、燃料が持っている化学エネルギーを燃焼により熱に変えるのではなく、燃料電池スタック内で電気化学的に直接電気エネルギーに変換させる一種の発電システムである。
燃料電池システムは、電気エネルギーを発生させる燃料電池スタック、燃料電池スタックに燃料（水素）を供給する燃料供給システム、燃料電池スタックに電気化学反応に必要な酸化剤である空気中の酸素を供給する空気供給システム、燃料電池スタックの反応熱をシステムの外部に除去し、燃料電池スタックの運転温度を制御する熱および水管理システムとで構成される。
【０００５】
このような構成の燃料電池システムでは、燃料である水素と空気中の酸素による電気化学反応により電気を発生させ、反応副産物として熱と水を排出する。
現在、自動車用として多く使用されている燃料電池スタックは、出力密度が高い固体高分子電解質型燃料電池（ＰＥＭＦＣ）である。
一方、従来の燃料電池車両では、モノコックボディーと呼ばれるボックスタイプの車体が使用され、これはフレームのような骨組みを持たない構造となっている。
このようなモノコックボディーは、エンジンルーム、キャビンスペース、トランクルームなどが形成される薄いパネルと補強メンバーを適切に組み合わせた構造であり、外部の力をボディー全体に分散させる。
【０００６】
このような従来の車体構造では、燃料電池スタックに供給される空気を加湿するための加湿器、燃料電池水素と空気中の酸素による電気化学反応により電気を発生させる燃料電池スタック、燃料タンクである水素タンクから供給される水素の圧力を調節し、燃料電池スタックに供給するＦＰＳなどがモノコックボディーのエンジンルーム内部に搭載され、複数の水素タンクはボディのリアフロア下側に搭載される。
しかし、燃料電池車両に搭載される加湿器および燃料電池スタックなどは相当な重量を持つ重量部品である。
従って、これらの重量部品をモノコックボディーのエンジンルーム内部に装着する場合、成形された薄いパネルを組み合わせたボディーは強度に耐えられず、外部からの力に対して非常に脆弱であるため、これに十分な強度を与えるためにボディー構造が複雑になるなど多くの問題があった。
【０００７】
このような問題を解決するために、燃料電池車両の専用プラットホーム構造として、図１に示すように、エンジンルーム、キャビンスペース、トランクルームなどが区分されるように薄いパネルおよび補強メンバーを適切に組み合わせて構成したアッパーボディー（既存モノコックボディー）１００と、前後方向部材である２個のサイドメンバー２１０に複数のクロスメンバー（横部材）２２２，２２３、バンパー補強メンバー２３１，２３２などを結合して構成したシャーシフレーム２００を含む車体構造が適用される。
【０００８】
この構造では、燃料電池車両のフレームボディーとして、車体下部を形成するシャーシフレーム２００が追加され、上側のアッパーボディー１００と共にシャーシフレーム２００が燃料電池車両の車体を形成しながら、加湿器１１、燃料電池スタック１２、ＦＰＳ１３、水素タンク１４など主要燃料電池システム部品をマウントするようになっている。
アッパーボディー１００は、既存の内燃機関車両のモノコックボディと同様に、ルーフ１０１、フィラー１０２、フェンダー１０３、フード１０４、トランクのふた（図示せず）、ダッシュパネル（図示せず）、センターフロア１０５、リアフロア１０６などで構成され、このような各構成部は薄いパネルを成形して製作される。
アッパーボディー１００は、シャーシフレーム２００の上に載せて組立てられ、アッパーボディー１００を、マウントして締結するためにシャーシフレーム２００にはアッパーボディーと結合される複数のボディーマウント部２１７が形成されている。
【０００９】
以下、図２と図３を参照して燃料電池車両の車体に適用されるシャーシフレームについて更に詳しく説明する。
図に示す通り、シャーシフレーム２００は、長手方向部材と横部材から組立てられた構成となっており、車体の前後方向に長く配置される長手方向部材である２つのサイドメンバー２１０との間に横に設置される横部材である第１〜４クロスメンバー２２１〜２２４、フロントバンパー補強メンバー２３１およびリアバンパー補強メンバー２３２、その他の補強メンバーを含めて構成される。また、上側のアッパーボディーをマウントするために複数のボディーマウント部２１７が具備されている。
【００１０】
シャーシフレーム２００において、各サイドメンバー２１０は、フロントメンバー２１１、センターメンバー２１２、リアメンバー２１３で構成される。これらの３個のメンバー２１１，２１２，２１３が長手方向に連結された２個のサイドメンバー２１０は、サイドメンバー２１０間に配置される第１、第２、第３、第４クロスメンバー２２１〜２２４と溶接結合してシャーシフレーム２００が構成される。
更に、シャーシフレーム２００において、各サイドメンバー２１０にはアッパーボディーのセンターフロア部分を低くするためにキックアップ部２１４，２１５が形成される。
これは図３に示す通り、センターメンバー２１２に連結されるフロントメンバー２１１の後端部とリアメンバー２１３の前端部を下向きに傾けて成形された部分であり、フロントおよびリアメンバー２１１，２１３とセンターメンバー２１２との段差によりキックアップ部が形成される。
【００１１】
図３に示す通り、サイドメンバー２１０のフロントメンバー２１１とセンターメンバー２１２に段差を設けて前側キックアップ部２１４が形成され、サイドメンバーのセンターメンバー２１２とリアメンバー２１３に段差を設けて後側キックアップ部２１５が形成されている。
各サイドメンバー２１０を構成するフロントメンバー２１１、センターメンバー２１２、リアメンバー２１３の上下方向の段差は、車両レイアウトによって決定される。フロントメンバー２１１およびリアメンバー２１３は、サスペンション装置の構造などを考慮して上下方向の位置が決定され、センターメンバー２１２はアッパーボディのセンターフロアとの十分な間隔確保を考慮して上下方向の位置が決定される。
図３の図面符号２１９はキックアップ形状を補完しながらサスペンションアームを装着するためのサスペンションアームブラケットを示す。
【００１２】
一方、図に示したシャーシフレームでは下記のような問題点があった。
まず、後方からの衝突時、図４に示すように、シャーシフレーム２００の後側キックアップ部２１５を中心として屈折現象が発生する。このような屈折現象は、衝突エネルギーの吸収能力を低下させる。
勿論、後側キックアップ部２１５にサスペンションアームブラケット２１９が設置され、このサスペンションアームブラケット２１９が後側キックアップ部を補強する役割を兼ねている。しかし、図５と図６に示すように、サスペンションアームブラケット２１９の前方で後側キックアップ部２１５が容易に屈折する構造となっており、更に、サスペンションアームブラケット２１９は、後方が内部空間の完全に開放された単純な‘Ｕ’断面構造で、後側キックアップ部２１５の下面に溶接されているため、十分な補強機能を発揮できない。
【００１３】
後側キックアップ部の屈折現象を減らすためにキックアップ量（サイドメンバー間の段差）を減らさなければならないが、これは車両レイアウトの制約を受けるため現実的に不可能である。
即ち、図７に示すように、サイドメンバー２１０のセンターメンバー２１２は、アッパーボディーのセンターフロアとの十分な間隔確保のために、また、サイドメンバー２１０のリアメンバー２１３はサスペンション構造により、メンバー間の段差を調整することができない。
【特許文献１】特開２００５−１９９９５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は前記のような問題点を解決するためになされたものであり、本発明の目的はサイドメンバーの後側キックアップ部の補強構造を改善した燃料電池車両のプラットホーム用シャーシフレームを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、燃料電池車両の上側のアッパーボディと共に燃料電池車両の車体下部を構成する部材であって、車体の前後方向に長く配置される長手方向部材である２つのサイドメンバーと、前記２つのサイドメンバー間に設置される複数のクロスメンバーを含む燃料電池車両のシャーシフレームにおいて、前記各サイドメンバーの後側キックアップ部に設置され、キックアップ部を補強する役割を兼ねるサスペンションアームブラケットは、その前端部が後側キックアップ部の前端部のベンディング部分を下側から完全にカバーするように延長設置され、前記サスペンションアームブラケットの後端には開口部上側に補強壁が一体に形成されることを特徴とする。
【００１６】
前記サスペンションアームブラケットの内部には垂直補強板が横に設置されてブラケットを補強し、下部面には水素タンク装着のための孔が形成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の燃料電池車両用シャーシフレームによると、各サイドメンバーの後側キックアップ部に設置されたサスペンションアームブラケットの形状を改善し、後側キックアップ部を補強することで、後方からの衝突時に後側キックアップの屈折現象を効果的に減らすことができ、車体の衝突性能を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、添付した図面を参照して本発明の実施例について詳しく説明する。
【実施例】
【００１９】
本発明による燃料電池車両のシャーシフレームは、各サイドメンバーに設置したサスペンションアームブラケットの形状を改善し、後側キックアップ部の形状を補強したものである。
図８は、本発明による燃料電池車両のシャーシフレームを図示した側面図であり、図９は図８のシャーシフレームの後側キックアップ部を拡大して図示した側面図で、本発明による形状が改善されたサスペンションアームブラケットの装着状態を示したものである。
図１０は図９に示したサスペンションアームブラケットの後方斜視図である。
図に示す通り、本発明のシャーシフレーム２００は、各サイドメンバー２１０の後側キックアップ部２１５にサスペンションアームが締結されるサスペンションアームブラケット２１９が固定されて後側キックアップ部の補強役割を担っている。
【００２０】
即ち、図９に示す通り、側面から見た時、サスペンションアームブラケット２１９は、サイドメンバー２１０の後側キックアップ部２１５区間の下側に溶接結合されて傾斜したキックアップ形状を補完し、サイドメンバー２１０の傾斜した後側キックアップ部２１５区間の下側を略三角形状でカバーする側面形状と、‘Ｕ’断面構造を有する形状に成形される。
サスペンションアームブラケット２１９は、その前端部（後側キックアップ部に装着された状態で車体およびシャーシフレームの前後方向を基準として前側部分）が後側キックアップ部２１５の前端部のベンディング部分を下側から完全にカバー（図９の‘Ｐ１’部分参照）するように延長設置される。
【００２１】
更に、サスペンションアームブラケット２１９は、縁に沿ってフランジ２１９ａが形成され、このフランジ２１９ａが、サイドメンバー２１０の後側キックアップ部２１５区間の下部表面に溶接される。サスペンションアームブラケット２１９の両側面にはサスペンションアームを装着するための孔２１９ｂが形成されており、サスペンションアームブラケット２１９の下面には水素タンク装着のための孔２１９ｃが形成されている。
また、サスペンションアームブラケット２１９の後端には、開口部上側に略垂直に形成された補強壁２１９ｄが一体形成され、内部には垂直補強板２１９ｅが横に溶接結合されてブラケットを補強するようになっている。
垂直補強板２１９ｅは、縁に沿って形成されたフランジ２１９ｅ−１がサスペンションアームブラケット２１９の内側面に溶接される。
【００２２】
本発明のシャーシフレームには、後側キックアップ部２１５補強のために、後部に補強壁２１９ｄが一体形成され、内部には垂直補強板２１９ｅが横に固定設置され、下面には水素タンク装着のための孔２１９ｃが形成されたサスペンションアームブラケット２１９が取付けられている。サスペンションアームブラケット２１９は、サスペンションアームを装着するためのブラケットの役割を担うとともに、衝突時に後側キックアップ部２１５の屈折現象を効果的に減らすことのできるキックアップ部補強構造の役割および水素タンク装着用ブラケットの役割を有している。
【００２３】
図９に示す通り、本発明によるサスペンションアームブラケット２１９は、図５の従来の構造と比較した場合、サイドメンバー２１０の後側キックアップ部２１５への取付け区間を長くして補完する構造（サスペンションアームブラケットにより支持および補強される区間が拡張される）である。これにより、従来の衝突時のキックアップ部の屈折現象が主に発生していたブラケット前方位置部分を下側で堅固に支える形態となり（図９の‘Ｐ１’部分参照）、屈折現象を効果的に防止することができる。
更に、サスペンションアームブラケット２１９の後部に設置された補強壁２１９ｄと内部に設置された垂直補強板２１９ｅが、ブラケットのキックアップ部の補強役割を補完しながら、衝突時にキックアップ部の全般的な形状変形を最小にするようになっている。
【００２４】
このように、モノコックボディー（アッパーボディー）にシャーシフレームが装着された燃料電池車両の車体構造では、専用プラットホームの特性上、モノコックボディーのセンターフロア基準面を上方に設定することが困難であり、従って、サイドメンバーのセンターメンバーとリアメンバー間の段差が大きくなるレイアウト上の欠陥を有するが、本発明のシャーシフレームによると、サスペンションアームブラケットの形状を改善し、水素タンクの装着はもちろん、後側キックアップ部の形状を補強する構造とすることで従来のようなレイアウトの欠陥を解消することができ、また、後側キックアップ部の欠陥（衝突時の屈折現象発生）を効果的に解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】アッパーボディーとシャーシフレームで構成された燃料電池車両の車体構造を示した斜視図である。
【図２】従来のシャーシフレームの平面図である。
【図３】従来のシャーシフレームの側面図である。
【図４】図２と図３に示したシャーシフレームの問題点を説明するための図面である。
【図５】図２と図３に示したシャーシフレームの問題点を説明するための図面である。
【図６】図２と図３に示したシャーシフレームの問題点を説明するための図面である。
【図７】図２と図３に示したシャーシフレームの問題点を説明するための図面である。
【図８】本発明による燃料電池車両のシャーシフレームを示した側面図である。
【図９】図８のシャーシフレームにおいて後側キックアップ部を拡大して示した側面図である。
【図１０】図９に示したサスペンションアームブラケットの後方斜視図である。
【符号の説明】
【００２６】
１１  加湿器
１２  燃料電池スタック
１３  ＦＰＳ
１４  水素タンク
１００  アッパーボディー（既存モノコックボディー）
１０１  ルーフ
１０２  フィラー
１０３  フェンダー
１０４  フード
１０５  センターフロア
１０６  リアフロア
２００  シャーシフレーム
２１０  サイドメンバー
２１１  フロントメンバー
２１２  センターメンバー
２１３  リアメンバー
２１４，２１５  キックアップ部
２１７  ボディーマウント部
２１９  サスペンションアームブラケット
２１９ｃ  孔                      
２１９ｄ  補強壁
２１９ｅ  垂直補強板
２００  シャーシフレーム
２２１  第１クロスメンバー
２２２  第２クロスメンバー
２２３  第３クロスメンバー
２２４  第４クロスメンバー
２３１，２３２  バンパー補強メンバー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2009057031.tif 000009
【図８】
2009057031.tif 000010
【図９】
2009057031.tif 000011
【図１０】
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