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発明の名称 車両搭載品の取付構造
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−1513(P2007−1513A)
公開日 平成19年1月11日(2007.1.11)
出願番号 特願2005−186276(P2005−186276)
出願日 平成17年6月27日(2005.6.27)
代理人 【識別番号】100083806
【弁理士】
【氏名又は名称】三好 秀和
発明者 鈴木 智博
要約 課題
マウントブラケット以外の別のダンパ部品を使用せずに、車両搭載品への変位入力の伝達を極力抑制する。

解決手段
車体フレーム3にマウントブラケット10を介してスタックケース20Aを取り付けるに際し、スタックケース20Aに一体に設けたマウントブラケット10に、伝達を遮断したい外力の入力方向と交差する方向に延在するスリット11A、11Bを形成した。
特許請求の範囲
【請求項1】
車体にマウントブラケットを介して車両搭載品を取り付けるに際し、前記マウントブラケットに、伝達を遮断したい外力の入力方向と交差する方向に延在するスリットを形成した
ことを特徴とする車両搭載品の取付構造。
【請求項2】
請求項1に記載の車両搭載品の取付構造であって、
前記スリットとして、少なくとも一つの遮断したい外力の入力方向に対して垂直な方向に延在するスリットを設けた
ことを特徴とする車両搭載品の取付構造。
【請求項3】
請求項1に記載の車両搭載品の取付構造であって、
前記スリットとして、水平方向に延在するスリットを設けた
ことを特徴とする車両搭載品の取付構造。
【請求項4】
請求項1に記載の車両搭載品の取付構造であって、
前記スリットとして、前記マウントブラケットの車体への取付面に平行な方向に延在するスリットを設けた
ことを特徴とする車両搭載品の取付構造。
【請求項5】
請求項1に記載の車両搭載品の取付構造であって、
前記スリットして、車両進行方向と垂直な方向に延在するスリットを設けた
ことを特徴とする車両搭載品の取付構造。
【請求項6】
少なくとも請求項1〜5の何れか一つに記載の車両搭載品の取付構造であって、
前記車両搭載品が車載型燃料電池であり、前記マウントブラケットが燃料電池スタックケースに一体に設けられている
ことを特徴とする車両搭載品の取付構造。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、主に車載型燃料電池スタック等の車両搭載品を車体に取り付けるための車両搭載品の取付構造に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、燃料電池スタックをマウントブラケットを介して車体に取り付ける場合、特許文献1に記載のように、振動・衝撃吸収のために、マウントブラケット以外にダンパを設けている。
【特許文献1】特開2001−143742号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
従来はマウントブラケット以外に振動・衝撃吸収のためのダンパを追加していたので、ダンパの追加により、質量が増加し、占有体積が増加し、コストが増加する等の問題が生じていた。また、従来はマウントブラケットの剛性が高かったため、過大な変位入力があったときにダンパが潰れ切ると、それ以上の衝撃吸収ができず、過大な変位入力が直接燃料電池スタックに伝達されてしまい、燃料電池スタックがダメージを受ける可能性が高かった。
【0004】
本発明は、上記事情を考慮し、マウントブラケット以外の別のダンパ部品を使用せずに、車両搭載品への変位入力の伝達を極力抑制することのできる、簡単な構造で製作の容易な車両搭載品の取付構造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】
【0005】
本発明は、車体にマウントブラケットを介して車両搭載品を取り付けるに際し、マウントブラケットに、伝達を遮断したい外力の入力方向と交差する方向に延在するスリットを形成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【0006】
本発明によれば、マウントブラケットに設けたスリットが、外力を吸収する役目を果たす。即ち、マウントブラケットにスリットと交差する方向の外力が入力したとき、スリットの空間を利用してスリットの周縁部が撓むことにより変位入力(歪みエネルギー)を吸収する。従って、通常時はスリットがダンパの役割をなす。また、車両衝突などにより過大な変位入力が入ったときには、スリットの周縁部が塑性変形することによって変位入力を吸収し、車両搭載品に過大な破壊エネルギが伝わらないように保護する。つまり、スリットの部分が、車両搭載品を守るために意図的に破壊されるヒューズ(安全装置)の役割をなす。よって、敢えてマウントブラケットの他にダンパを装備する必要がなくなり、ダンパの追加によって質量が増加し、占有体積が増加し、コストが増加する等の問題を解決することができる。また、マウントブラケットにスリットを設けるだけの簡単な構造であるから、製作が容易であり、コスト増加も最小限に抑えられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0007】
以下、本発明を車両搭載型燃料電池の車体への取付構造に適用した具体的な実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【0008】
「第1実施形態」
図1は第1実施形態として示す車両搭載型燃料電池(車両搭載品)の取付構造の斜視図である。この車両搭載型燃料電池は、主として複数個の燃料電池スタックを積層してなる燃料電池スタックブロック1と、この燃料電池スタックブロック1を内部に収容して保護すると共に車両の一部である車体フレーム3に固定するためのスタックケース20Aと、このスタックケース20A内に水や塵埃などが入り込まないようにするための蓋(図示略)とから構成されている。スタックケース20Aは、例えば軽量化などを目的として、鍛造アルミニウム合金などで形成されている。
【0009】
このスタックケース20Aは、内部に燃料電池スタックブロック1を収納するに足る大きさの上方が開口した矩形箱状のケース本体2と、ケース本体2の側壁外面に接合されたプレート状の4枚のマウントブラケット10とを一体に備えており、各マウントブラケット10の下端に設けた取付座12を、例えばボルト13や溶接で車体フレーム3に接合することにより、略水平な姿勢で車体に取り付けられている。
【0010】
スタックケース20Aは、燃料電池スタックブロック1の荷重を受けると共に、外部からの振動入力や衝撃入力も受けることから、これらの荷重に耐え得るように必要な箇所に、機械的強度を高めるためのリブ(図示略)を備えている。
【0011】
4枚のプレート状のマウントブラケット10は、車両搭載時に前後方向を向くケース本体2の前後側壁の外面に、車両進行方向Nと平行となる姿勢で、前後に2枚ずつ突設されている。つまり、ケース本体2および燃料電池スタックブロック1を組み合わせたものの重心位置よりも、車両進行方向Nの前方および後方にマウントブラケット10が位置している。
【0012】
各マウントブラケット10には、十字状に直交する2方向のスリット11A、11Bが形成されている。この場合のスリット11A、11Bは、水平方向及び鉛直方向に対し45度の傾きをもって延在している。従って、2方向のスリット11A、11Bは、車両前後方向(矢印X方向)および車両上下(高さ)方向(矢印Z方向)に約45度の傾きで交差している。
【0013】
このように設けたスリット11A、11Bは、車体から入力される振動や衝撃等の外力を吸収する役目を果たす。
【0014】
図2を用いてその原理について説明する。ここでは、理解を簡単にするために、外力Fの入力する方向に対し垂直にスリット11が延在する場合について述べる。(a)のように、スリット11の短辺方向に垂直に外力Fが入力すると、(b)のように、スリット11の空間を利用してスリット11の周縁部が撓むことにより、変位入力(歪みエネルギー)が吸収される。従って、スリット11を挟んで一方側から他方側へと外力が伝達されにくくなる。
【0015】
本実施形態の場合についてみると、図3に示すように、(a)の鉛直方向の外力Fzは、(b)、(c)のように、各スリット11A、11Bに対して垂直な成分Fza、Fzbに分解できるから、それらの成分Fza、Fzbに対して各スリット11A、11Bが吸収作用を及ぼす。同様に、図4に示すように、(a)の車両前後方向の外力Fxは、(b)、(c)のように、各スリット11A、11Bに対して垂直な成分Fxa、Fxbに分解できるから、それらの成分Fxa、Fxbに対して各スリット11A、11Bが吸収作用を及ぼす。
【0016】
このように、マウントブラケット10に設けたスリット11A、11Bが、外力Fx、Fzを吸収する役目を果たし、例えば、通常時はスリット11A、11Bがダンパの役割をなすため、振動や衝撃から燃料電池スタックブロック1を守ることができる。また、車両衝突などにより過大な変位入力が入ったときには、強度的な弱部であるスリット11A、11Bの周縁部が塑性変形することによって変位入力を吸収するので、燃料電池スタックブロック1に過大な破壊エネルギが伝わらないように保護することができる。つまり、スリット11A、11Bの周辺部が、燃料電池スタックブロック1を守るために意図的に破壊されるヒューズの役割をなす。
【0017】
よって、敢えてマウントブラケット10と車体フレーム3の間などに他のダンパを装備する必要がなくなり、ダンパの追加によって質量が増加し、占有体積が増加し、コストが増加する等の問題を解決することができる。また、マウントブラケット10にスリット11A、11Bを入れるだけであるから、構造が簡単であり、容易に実現可能である。
【0018】
「第2実施形態」
図5は第2実施形態として示す車両搭載型燃料電池(車両搭載品)の取付構造の斜視図である。この実施形態で使用しているスタックケース20Bでは、各マウントブラケット10に、各長さ方向の中間点で交差する4方向のスリット11A〜11Dを設けている。即ち、前記第1実施形態で設けた45度の傾きのスリット11A、11Bに加えて、上下方向(鉛直方向)に延在するスリット11Cと前後方向(水平方向)に延在するスリット11Dとを新たに設けている。この場合、スリット11Dは、マウントブラケット10の車体フレーム3に対する取付面と平行なスリットに相当する。また、スリット11Cは、車両進行方向Nに垂直な方向に延在するスリットに相当する。
【0019】
それ以外の点は前記第1実施形態と同様であるため、同一要素に同一符号を付して説明を省略する。このことは、以下の各実施形態についても同様である。
【0020】
本実施形態のように、上下方向に延在するスリット11Cと前後方向に延在するスリット11Dを追加した場合、図6に示すように、例えば、(a)のように鉛直方向の外力Fzが作用した際に、直接(d)のように前後方向に延在するスリット11Dが垂直にその力Fzを受けることになる。また、(c)、(e)のように、その外力Fzの入力方向に対し45度の傾きを持つスリット11A、11Bが、鉛直方向の外力Fzの分力Fza、Fzbを垂直に受けることになる。このとき、(a)のように、この外力Fzと平行なスリット11Cは、力の吸収には寄与しない。
【0021】
同様に、前後方向の外力に対しては、上下方向に延在するスリット11Cが、垂直にその力を受けることになる。また、その外力Fzの入力方向に対し45度の傾きを持つスリット11A、11Bが、前後方向の外力の分力を垂直に受けることになる。
【0022】
従って、前記第1実施形態よりも、より効果的に外力を吸収できるようになる。特に、多数の方向へスリット11A〜11Dを設けたことにより、多数の方向からの荷重入力がケース本体2へ伝達されることを有効に抑制できるようになる。
【0023】
「第3実施形態」
図7は第3実施形態として示す車両搭載型燃料電池(車両搭載品)の取付構造の斜視図である。
【0024】
この実施形態で使用しているスタックケース20Cでは、各マウントブラケット10に、上下方向に延在するスリット11C(車両進行方向に垂直なスリット)だけを設けている。即ち、この実施形態の場合、遮断したい外力の入力方向を車両進行方向Nと平行な前後方向Xとしているので、それに対して垂直な方向に延在するように、上下方向に長いスリット11Cだけを設けている。
【0025】
このようなスリット11Cを設けた場合、車両前後方向の外力に対してスリット11Cが吸収作用を及ぼすので、運転時の前後方向振動や車両衝突時の衝撃から燃料電池スタックブロック1を保護することができる。
【0026】
例えば、車両前方衝突などに伴い過大な変位入力が発生した場合には、燃料電池スタックブロック1を収納したケース本体2の重心よりも後方のマウントブラケット10のスリット11Cが広げられ、亀裂が進展することにより破断する。これにより、それ以上の変位入力がケース本体2及び燃料電池スタックブロック1へ伝わるのを抑制する。このとき、ケース本体2及び燃料電池スタックブロック1の重心よりも前方のマウントブラケット10のスリット11Cは押し縮められ、スリット11Cの対向壁がくっつくことにより、ケース本体2はその位置に保持される。これにより、ケース本体2およびケース本体2の内部の燃料電池スタックブロック3は破壊から免れる。
【0027】
これは前方衝突時の挙動であるが、後方衝突時には逆にケース本体2及び燃料電池スタックブロック1の重心前方(上方)のマウントブラケット10のスリット11Cが押し広げられて破断し、重心後方(下方)のマウントブラケット10のスリット11Cが押し縮められてくっつくことにより、ケース本体1の位置が保持され、これにより、ケース本体2およびケース本体2の内部の燃料電池スタックブロック3は破壊から免れる。
【0028】
「第4実施形態」
図8は第4実施形態として示す車両搭載型燃料電池(車両搭載品)の取付構造の斜視図である。
【0029】
この実施形態で使用しているスタックケース20Dでは、各マウントブラケット10に、前後方向に延在するスリット11D(マウントブラケット10の車体フレーム3への取付面に平行な方向に延在するスリットに相当)だけを設けている。即ち、この実施形態の場合、遮断したい外力の入力方向を上下方向Zとしているので、それに対して垂直な方向に延在するように、前後方向に長いスリット11Dだけを設けている。
【0030】
このようなスリット11Dを設けた場合、車両で支配的な上下方向振動をスリット11Cが吸収することになるので、運転時の振動から燃料電池スタックブロック1を保護することができる。また、スリット11Dが、マウントブラケット10の車体フレーム3への取付面と平行になっているので、車両からマウントブラケット10を介してケース本体2へ伝わる振動・衝撃荷重を抑制することができる。
【0031】
「第5実施形態」
図9は第5実施形態として示す車両搭載型燃料電池(車両搭載品)の取付構造の斜視図である。
【0032】
この実施形態で使用しているスタックケース20Eでは、各マウントブラケット10に、上下方向に延在するスリット11Cと前後方向に延在するスリット11Dとを互いに離間させて設けている。即ち、この実施形態の場合、遮断したい外力の入力方向を前後方向Xと上下方向Zの両方向としているので、それに対して垂直な方向に延在するように、上下方向に長いスリット11Cと前後方向に長いスリット11Dを設けている。
【0033】
このようにスリット11C、11Dを設けた場合、車両前後方向の外力に対してスリット11Cが吸収作用を及ぼすので、運転時の前後方向振動や車両衝突時の衝撃から燃料電池スタックブロック1を保護することができる。また、車両の上下振動をスリット11Cが吸収することになるので、運転時の振動から燃料電池スタックブロック1を保護することができる。従って、図1の第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
【0034】
以上説明したように、上記各実施形態は、車体にマウントブラケット10を介して車両搭載品を取り付けるに際し、マウントブラケット10に、伝達を遮断したい外力の入力方向と交差する方向に延在するスリット11A〜11Dを形成したので、各マウントブラケット10に設けたスリット11〜11Dが、外力を吸収する役目を果たす。即ち、マウントブラケット10にスリット11A〜11Dと交差する方向の外力が入力したとき、スリット11A〜11Dの空間を利用してスリット11A〜11Dの周縁部が撓むことにより変位入力(歪みエネルギー)を吸収する。従って、通常時はスリット11A〜11Dがダンパの役割をなす。
【0035】
また、車両衝突などにより過大な変位入力が入ったときには、スリット11A〜11Dの周辺部が塑性変形することによって変位入力を吸収し、車両搭載品に過大な破壊エネルギが伝わらないように保護する。つまり、スリット11A〜11Dの部分が、車両搭載品を守るために意図的に破壊されるヒューズの役割をなす。よって、敢えてマウントブラケット10の他にダンパを装備する必要がなくなり、ダンパの追加により、質量が増加し、占有体積が増加し、コストが増加する等の問題を解決することができる。
【0036】
また、マウントブラケット10にスリット11A、11Bを入れるだけであるから、構造が簡単であり、容易に実現可能である。
【0037】
また、上記各実施形態によれば、スリット11A〜11Dの延在する方向を、遮断したい外力の入力方向に対して垂直に設定したので、効果的に外力を吸収することができ、車両搭載品を外力から保護することができる。
【0038】
また、上記第2、第4、第5実施形態によれば、マウントブラケット10の水平方向に延在するスリット11Dを設けているので、車載条件において最も頻度の高い上下振動を有効に吸収することができ、車両搭載品の耐久性向上に寄与することができる。
【0039】
また、上記第2、第4、第5実施形態によれば、車体へのマウントブラケット10の取付面に平行にスリット11Dを延在させたので、取付面から垂直に伝達される振動・衝撃に対する吸収効果を発揮することができ、車両搭載品の耐久性向上に寄与することができる。
【0040】
また、上記第2、第3、第5実施形態によれば、スリット11Cが車両進行方向Nに垂直に延在するので、通常運転時における前後方向の振動・衝撃を車両搭載品にできるだけ直接伝えないようにすることができる。また、車両衝突時等に過大な変位入力が発生したときには、上下方向に延在するスリット11Cの周縁部が塑性変形することにより変位入力を吸収するので、車両搭載品に過大な破壊エネルギが伝わらないように保護することができる。
【0041】
また、上記各実施形態によれば、燃料電池スタックケース20A〜20Eに一体のマウントブラケット10にスリット11A〜11Dを設けることで柔軟な構造にしたので、ケース本体2内の燃料電池スタックブロック1を振動・衝撃から有効に保護することができ、燃料電池の耐久性向上に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【0042】
【図1】本発明の第1実施形態の斜視図である。
【図2】(a)、(b)は本発明の第1実施形態におけるスリットの作用説明に用いる原理図である。
【図3】(a)〜(c)は本発明の第1実施形態におけるスリットの作用説明図である。
【図4】(a)〜(c)は本発明の第1実施形態におけるスリットの作用説明図である。
【図5】本発明の第2実施形態の斜視図である。
【図6】(a)〜(e)は本発明の第2実施形態の作用説明図である。
【図7】本発明の第3実施形態の斜視図である。
【図8】本発明の第4実施形態の斜視図である。
【図9】本発明の第5実施形態の斜視図である。
【符号の説明】
【0043】
1…燃料電池スタックブロック
2…ケース本体
3…車体フレーム(車体)
10…マウントブラケット
11A〜11D…スリット
20A〜20E…スタックケース




 

 


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