JP2003086217A - 燃料電池車両の燃料電池システム搭載フレーム構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 側面衝突時における側部フレームの車幅方向
の潰れ変形を促進してエネルギー吸収効果の向上を図
る。 【解決手段】 車両の側面衝突時にフロア骨格メンバ４
のサイドメンバ５からフレーム本体１１の側部フレーム
１２に、それらの締結部分１６，１７を介して車幅方向
に衝突入力が作用すると、該側部フレーム１２の上面に
前後方向に設けたビード１８を起点に該上面の車幅方向
内側への潰れ変形が誘発されて、該側部フレーム１２の
閉断面が全体的に車幅方向内側へ潰れ変形し、これに伴
ってサイドメンバ５の車幅方向内側への変形を促してエ
ネルギーを効率よく吸収することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は燃料電池車両の燃料
電池システム搭載フレーム構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】燃料電池車両は燃料電池スタックを始め
とする各種燃料電池システム構成部品を搭載した燃料電
池システム搭載フレームを、車体フロア下面のフロア骨
格メンバに締結固定するようにしているが、このような
駆動電源ユニットを車体フロアの下面側に搭載した構造
として、例えば特開平７−５２８３５号公報に示される
ものがある。

【０００３】これは、複数のバッテリを搭載したバッテ
リフレームをフロア骨格メンバの下面に突合わせてボル
ト・ナットにより締結して取付けてあり、バッテリフレ
ームの側部フレームの上面には前記締結点の前後に複数
の凸ビードを車幅方向に設ける一方、該側部フレームに
対応するフロア骨格メンバのサイドメンバの下面に前記
凸ビードに嵌合する複数の凹ビードを車幅方向に設け
て、前記締結点周りの剛性を高めるようにしたものであ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】フロア骨格メンバの下
面にバッテリフレームを結合することによって、フロア
剛性が高くなることに加えて、バッテリフレームの側部
フレーム上面とサイドメンバ下面とに相互に嵌合する複
数のビードを車幅方向に設けてあることによってこれら
サイドメンバと側部フレームの車幅方向入力に対する剛
性が一段と高められる。

【０００５】このため、車両の側面衝突時におけるこれ
らサイドメンバおよび側部フレームの車幅方向内側への
変形が抑制されて、センターピラーの車室側への変形移
動量の適切なコントロールが難しくなる可能性がある。

【０００６】そこで、本発明は燃料電池車両における燃
料電池システム搭載フレームの側部フレームを車幅方向
入力に対して車幅方向へ容易に変形させることができ
て、側面衝突時におけるセンターピラーの車室側への変
形移動量を適切にコントロールすることができる燃料電
池車両の燃料電池システム搭載フレーム構造を提供する
ものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明にあって
は、前後方向に延在する一対の閉断面の側部フレーム
と、これら側部フレームを車幅方向に連結する閉断面の
前，後側フレームとを備え、各種燃料電池システム構成
部品を搭載してフレーム上面を車体フロア下面のフロア
骨格メンバの下面に重合して締結固定される燃料電池車
両の燃料電池システム搭載フレーム構造であって、少な
くとも前記側部フレームの上面にビードを前後方向に設
けたことを特徴としている。

【０００８】請求項２の発明にあっては、請求項１に記
載の燃料電池車両の燃料電池システム搭載フレーム構造
であって、前記側部フレーム上面とフロア骨格メンバ下
面とが上下方向に締結固定され、側部フレーム上面のビ
ードが該締結固定点よりも車幅方向内側に設けられてい
ることを特徴としている。

【０００９】請求項３の発明にあっては、請求項１，２
に記載の燃料電池車両の燃料電池システム搭載フレーム
構造であって、前記側部フレームに対応するフロア骨格
メンバの下面に、側部フレーム上面のビードと嵌合する
ビードを前後方向に設けたことを特徴としている。

【００１０】請求項４の発明にあっては、請求項３に記
載の燃料電池車両の燃料電池システム搭載フレーム構造
であって、前記側部フレーム上面のビードが凹形に形成
され、フロア骨格メンバ下面のビードが凸形に形成され
ていることを特徴としている。

【００１１】請求項５の発明にあっては、請求項４に記
載の燃料電池車両の燃料電池システム搭載フレーム構造
であって、前記フロア骨格メンバ下面の凸形のビード
は、側部フレーム上面の凹形のビードの成形深さよりも
突出高が短く形成されていることを特徴としている。

【００１２】請求項６の発明にあっては、請求項１〜５
に記載の燃料電池車両の燃料電池システム搭載フレーム
構造であって、前記側部フレームの下面にビードを前後
方向に設けたことを特徴としている。

【００１３】請求項７の発明にあっては、請求項６に記
載の燃料電池車両の燃料電池システム搭載フレーム構造
であって、前記側部フレームの上面および下面のビード
が凹形に形成され、下面側ビードの成形深さを上面側ビ
ードの成形深さよりも大きくしたことを特徴としてい
る。

【００１４】請求項８の発明にあっては、請求項１〜７
に記載の燃料電池車両の燃料電池システム搭載フレーム
構造であって、前記側部フレームの上側部には、側部フ
レーム上面とフロア骨格メンバ下面との締結点の下方
で、該側部フレームのフレーム断面を車幅方向に締付け
るボルトとナットが設けられていることを特徴としてい
る。

【００１５】請求項９の発明にあっては、請求項１〜８
に記載の燃料電池車両の燃料電池システム搭載フレーム
構造であって、少なくとも前記側部フレームが軽量金属
材料の押出し材で形成されていることを特徴としてい
る。

【００１６】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、車両の
側面衝突時にフロア骨格メンバから燃料電池システム搭
載フレームの側部フレームに、それらの締結部分を介し
て車幅方向に衝突入力が作用すると、該側部フレームの
上面に前後方向に設けたビードを起点として該上面の車
幅方向内側への潰れ変形が誘発されて、該側部フレーム
の閉断面が全体的に車幅方向内側へ潰れ変形し、これに
伴ってフロア骨格メンバの該側部フレームに対応したメ
ンバの車幅方向内側への変形を促す。

【００１７】この結果、衝突エネルギーを効率よく吸収
できることは勿論、センターピラー下部の車幅方向内側
への変形移動を許容し、その反作用でセンターピラー上
側部の車幅方向内側への変形移動量を小さく抑制して車
室を保護することができる。

【００１８】請求項２に記載の発明によれば、請求項１
の発明の効果に加えて、前記側部フレーム上面のビード
がフロア骨格メンバとの締結点よりも車幅方向内側に設
けられているため、側面衝突入力がこの締結点を剛体の
入力伝達系としてビードに車幅方向に作用して、該ビー
ドの変形誘発作用を速やかに行わせて側部フレームの潰
れ変形をスムーズに行わせることができる。

【００１９】請求項３に記載の発明によれば、請求項
１，２の発明の効果に加えて、フロア骨格メンバの下面
に側部フレーム上面のビードと嵌合するビードを設けて
あるため、該ビードによってフロア骨格メンバ下面の車
幅方向内側への潰れ変形が誘発されて、エネルギー吸収
効果を高めることができると共に、センターピラー下部
の車幅方向内側への変形移動が行われ易くなって車室保
護効果を高めることができる。

【００２０】請求項４に記載の発明によれば、請求項３
の発明の効果に加えて、フロア骨格メンバ下面の凸形の
ビードから側部フレーム上面の凹形のビードに側面衝突
入力を直接的に車幅方向内側に向けて作用させることが
できるため、該側部フレームの車幅方向内側への潰れ変
形を効率よく行わせることができる。

【００２１】請求項５に記載の発明によれば、請求項４
の発明の効果に加えて、フロア骨格メンバ下面の凸形の
ビードの突出高が小さいため、該フロア骨格メンバをプ
レス成形する場合に成形性を確保することができる。

【００２２】請求項６に記載の発明によれば、請求項１
〜５の発明の効果に加えて、側部フレームの下面にもビ
ードを前後方向に設けてあるため、該ビードを起点とし
て側部フレーム下面の潰れ変形が誘発され、側部フレー
ムの全体的な車幅方向内側への潰れ変形を促進してエネ
ルギー吸収効果を高めることができる。

【００２３】請求項７に記載の発明によれば、請求項６
の発明の効果に加えて、側部フレームへの側面衝突入力
点となる締結点から遠い側部フレーム下面の凹形のビー
ドの成形深さが、上面側の凹形のビードの成形深さより
も大きく、該下面が車幅方向内側へ潰れ変形し易くなっ
ているため、側部フレームの上下面がバランスよく潰れ
変形してより一層エネルギー吸収効果を高めることがで
きる。

【００２４】請求項８に記載の発明によれば、請求項１
〜７の発明の効果に加えて、側部フレームにはボルトと
ナットによって予め閉断面に対して車幅方向の締付け力
が作用しているため、側部フレームが車幅方向に潰れ変
形する初期にこの締付け力の相乗作用によって側部フレ
ームの全体的な車幅方向内側への潰れ変形をより一層促
進することができる。

【００２５】請求項９に記載の発明によれば、請求項１
〜８の発明の効果に加えて、ビードを有する側部フレー
ムを容易に成形することができる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面と
共に詳述する。

【００２７】図１，２において、１は車体フロアを示
し、車幅方向中央に上方に膨出するフロアトンネル２を
前後方向に形成してあり、該フロアトンネル２の左右の
フロア面上にはそれぞれ車幅方向に延在する前後複数個
のレインフォース３を接合配置してある。

【００２８】４は車体フロア２の下面のフロア骨格メン
バを示し、前後方向に延在して車体フロア１の下面に接
合されて閉断面を形成する左右一対のサイドメンバ５
と、サイドメンバ５，５を車幅方向に連結し、車体フロ
ア１の下面に接合されて閉断面を形成するフロントクロ
スメンバ６およびリヤクロスメンバ７と、サイドメンバ
５，５の各外側にそれぞれ複数のアウトリガー９を介し
て配置された閉断面のサイドシル８とを備えている。

【００２９】前記アウトリガー９は車体フロア１の下面
に接合されて閉断面を形成し、各サイドシル８は車体フ
ロア１の側縁に接合されて前後方向に延在している。

【００３０】１１は燃料電池スタック１０を始めとして
各種燃料電池システム構成部品を搭載した燃料電池シス
テム搭載フレーム（以下、単にフレーム本体と称する）
を示し、閉断面に形成されて前後方向に延在する左右一
対の側部フレーム１２と、閉断面に形成されてこれら側
部フレーム１２，１２を車幅方向に連結する前側フレー
ム１３および後側フレーム１４とを備えている。

【００３１】このフレーム本体１１はその内側の底部近
傍に、井桁状に交差する複数の仕切フレーム１１Ａを設
けて補強してある。

【００３２】本実施形態にあっては前記仕切フレーム１
１Ａを含めて側部フレーム１２および前，後側フレーム
１３，１４を、アルミ合金等の軽量金属材料により方形
の閉断面に押出成形してある。

【００３３】フレーム本体１１は前記側部フレーム１２
および前，後側フレーム１３，１４の各上面を、これら
に対応するフロア骨格メンバ４のサイドメンバ５および
フロントクロスメンバ６、リヤクロスメンバ７の各下面
に重合し、それら重合面に設けたボルト挿通孔１５を介
して図３に示すようにボルト１６とナット１７とにより
上下方向に締結固定して車体側に取付けてある。

【００３４】前記サイドフレーム１２の上面および下面
にはその前後端に亘ってビード１８，１９を形成してあ
る。

【００３５】本実施形態にあってはこれらビード１８，
１９は何れも断面三角形の凹形に形成してあり、サイド
メンバ５の下面には前記ビード１８に嵌合する断面三角
形の凸形のビード２０を前後方向に形成してある。

【００３６】前記ビード１８，２０の形成位置はボルト
１６とナット１７とによる締結点よりも車幅方向内側に
設定してある。

【００３７】また、側部フレーム１２の下面側のビード
１９はその成形深さを上面側のビード１８の成形深さよ
りも大きく設定してある。

【００３８】更に、この側部フレーム１２の上側部に
は、前記ボルト１６、ナット１７の締結点の下方で、該
側部フレーム１２のフレーム断面を車幅方向に所要の締
結力で締付けるボルト２１とナット２２を設けてある。

【００３９】このボルト２１、ナット２２の側部フレー
ム上面からの配設位置Ｍは、前記ボルト１６の長さＬと
の関係においてＬ＞Ｍとなる位置に設定してある。

【００４０】また、本実施形態にあっては前，後側フレ
ーム１３，１４は側部フレーム１２と同じ押出し材が用
いられ、従って、これら前，後側フレーム１３，１４の
各上，下面にビード１８と同様断面形状のビード２３、
およびビード１９と同様断面形状のビード２４が設けら
れ、他方、フロントクロスメンバ６およびリヤクロスメ
ンバ７の下面には、前記ビード２０と同様の断面形状の
ビード２５が設けられると共に、ビード２３，２５の形
成位置は、ボルト１６、ナット１７によるこれら前，後
側フレーム１３，１４の下面と、これと対応するメンバ
６，７の上面との結合点よりも前後方向内側に設定され
ている。

【００４１】以上の実施形態の構造によれば、車両の側
面衝突時にサイドメンバ５から側部フレーム１２にそれ
らのボルト１６、ナット１７による締結部分を介して車
幅方向に衝突入力が作用すると、該側部フレーム１２の
上，下面のビード１８，１９を起点としてこれら上，下
面の車幅方向内側への潰れ変形が誘発されて、該側部フ
レーム１２の閉断面が全体的に車幅方向内側へ潰れ変形
し、これに伴ってサイドメンバ５の車幅方向内側への潰
れ変形を促す。

【００４２】この結果、衝突エネルギーを効率よく吸収
できることは勿論、図外のセンターピラー下部の車幅方
向内側への変形移動を許容し、その反作用でセンターピ
ラー上側部の車幅方向内側への変形移動量を小さく抑制
して車室を保護することができる。

【００４３】ここで、本実施形態にあっては前述のよう
に側部フレーム１２の上，下面に凹形のビード１８，１
９を形成して、これら両ビード１８，１９を起点として
上，下面の潰れ変形が誘発されて側部フレーム１２の全
体的な車幅方向内側への潰れ変形を促進できることと併
せて、側部フレーム１２への側面衝突入力点となる前記
ボルト１６、ナット１７の締結点から遠い下面側のビー
ド１９の成形深さを、上面側のビード１８の成形深さよ
りも大きくして、該下面が車幅方向内側へ潰れ変形し易
くしてあることによって、側部フレーム１２の上下面が
バランスよく潰れ変形して、エネルギー吸収効果を高め
ることができる。

【００４４】また、ビード１８が前記締結点１６，１７
よりも車幅方向内側に設けられているため、側面衝突入
力がこの締結点１６，１７を剛体の入力伝達系としてビ
ード１８に車幅方向に作用して、該ビード１８の変形誘
発作用を速やかに行わせて側部フレーム１２の潰れ変形
をスムーズに行わせることができる。

【００４５】特に本実施形態ではサイドメンバ５の下面
にこの側部フレーム１２の上面のビード１８に嵌合する
凸形のビード２０を設けてあるため、該ビード２０を起
点としてサイドメンバ５の車幅方向内側への潰れ変形を
促進してエネルギー吸収効果を高められると共に、該凸
形のビード２０から側部フレーム上面の凹形のビード１
８に側面衝突入力を直線的に車幅方向内側に向けて作用
させることができて、該側部フレーム１２の車幅方向内
側への潰れ変形を効率よく行わせることができる。ここ
で、サイドメンバ５の下面の凸形のビード２０と側部フ
レーム１２の上面のビード１８が嵌合することにより、
フレーム本体１１の取付時に車体フロア２への車幅方向
の位置決めも容易に行うことができる。

【００４６】更に、側部フレーム１２にはボルト２１と
ナット２２によって予め閉断面に対して車幅方向の締付
け力が作用しているため、側部フレーム１２が車幅方向
に潰れ変形する初期にこの締付け力の相乗作用によっ
て、該側部フレーム１２の全体的な車幅方向内側への潰
れ変形をより一層促進することができる。

【００４７】また、このボルト２１、ナット２２の配設
位置Ｍを締結固定用のボルト１６の長さＬとの関係にお
いてＬ＞Ｍに設定してあるため、通常状態時に万一ボル
ト１６、ナット１７に緩みが生じても、ボルト２１によ
ってボルト１６の脱落を防止することができる。

【００４８】本実施形態では、前側フレーム１３上面の
ビード２３とフロントクロスメンバ６下面のビード２
５、及び後側フレーム１４上面のビード２３とリヤクロ
スメンバ下面のビード２５とがそれぞれ嵌合する構造と
なっており、フレーム本体１１の取付時に車体フロア２
への車体前後方向の位置決めも容易に行うことができ
る。

【００４９】図４は本発明の第２の実施形態を示すもの
で、本実施形態にあっては前記第１実施形態におけるサ
イドメンバ５の下面のビード２０を断面台形状に形成し
て突出高を小さくしてある。

【００５０】従って、この第２実施形態の構造によれ
ば、前記第１実施形態の効果に加えて、サイドメンバ５
をプレス成形する場合に、ビード２０の絞り深さが浅く
なって成形性を確保することができる。

【００５１】図５は本発明の第３実施形態を示すもの
で、本実施形態にあっては前記第１実施形態における側
部フレーム１２の上面のビード１８を、車幅方向内側の
コーナー部分に断面三角形状の凸形のビード１８Ａとし
て形成する一方、サイドメンバ５の下面のビード２０
を、車幅方向内側のコーナー部分を斜状に面取り形成し
て、前記ビード１８Ａの斜面に係合する凹形の斜面２０
Ａとして形成してある。

【００５２】従って、この第３実施形態にあっても、ビ
ード１８Ａ、斜面２０Ａをそれぞれ車幅方向の潰れ変形
の誘起点とすることができると共に、斜面２０Ａから直
接的に側面衝突入力をビード１８Ａに作用させることが
できて、前記第１実施形態と同様の効果を得ることがで
きる。

【００５３】なお、前記各実施形態では側部フレーム１
２の上下面に変形誘発用のビード１８，１９を設けてい
るが、上面側のビード１８のみでも本発明の所期の目的
を達成することができ、また、何れの実施形態にあって
も側部フレーム１２として軽量金属材料の押出材を用い
ているため、ビード１８，１９の深さに関らず、ビード
１８，１９を備えた閉断面形状に容易に形成することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態を示す分解斜視図。

【図２】本発明の第１実施形態におけるフレーム本体を
示す平面図。

【図３】図１のＡ−Ａ線に沿う断面図。

【図４】本発明の第２実施形態を示す図３と同様の断面
図。

【図５】本発明の第３実施形態を示す図３と同様の断面
図。

【符号の説明】

１ 車体フロア ４ フロア骨格メンバ １１ フレーム本体（燃料電池システム搭載フレーム） １２ 側部フレーム １３ 前側フレーム １４ 後側フレーム １６ 締結用のボルト １７ 締結用のナット １８，１８Ａ 上面側のビード １９ 下面側のビード ２０，２０Ａ フロア骨格メンバ下面のビード ２１ 締付け用のボルト ２２ 締付け用のナット

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 前後方向に延在する一対の閉断面の側部
   フレームと、これら側部フレームを車幅方向に連結する
   閉断面の前，後側フレームとを備え、各種燃料電池シス
   テム構成部品を搭載してフレーム上面を車体フロア下面
   のフロア骨格メンバの下面に重合して締結固定される燃
   料電池車両の燃料電池システム搭載フレーム構造であっ
   て、少なくとも前記側部フレームの上面にビードを前後
   方向に設けたことを特徴とする燃料電池車両の燃料電池
   システム搭載フレーム構造。
2. 【請求項２】 前記側部フレーム上面とフロア骨格メン
   バ下面とが上下方向に締結固定され、側部フレーム上面
   のビードが該締結固定点よりも車幅方向内側に設けられ
   ていることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池車両
   の燃料電池システム搭載フレーム構造。
3. 【請求項３】 前記側部フレームに対応するフロア骨格
   メンバの下面に、側部フレーム上面のビードと嵌合する
   ビードを前後方向に設けたことを特徴とする請求項１，
   ２に記載の燃料電池車両の燃料電池システム搭載フレー
   ム構造。
4. 【請求項４】 前記側部フレーム上面のビードが凹形に
   形成され、フロア骨格メンバ下面のビードが凸形に形成
   されていることを特徴とする請求項３に記載の燃料電池
   車両の燃料電池システム搭載フレーム構造。
5. 【請求項５】 前記フロア骨格メンバ下面の凸形のビー
   ドは、側部フレーム上面の凹形のビードの成形深さより
   も突出高が短く形成されていることを特徴とする請求項
   ４に記載の燃料電池車両の燃料電池システム搭載フレー
   ム構造。
6. 【請求項６】 前記側部フレームの下面にビードを前後
   方向に設けたことを特徴とする請求項１〜５の何れかに
   記載の燃料電池車両の燃料電池システム搭載フレーム構
   造。
7. 【請求項７】 前記側部フレームの上面および下面のビ
   ードが凹形に形成され、下面側ビードの成形深さを上面
   側ビードの成形深さよりも大きくしたことを特徴とする
   請求項６に記載の燃料電池車両の燃料電池システム搭載
   フレーム構造。
8. 【請求項８】 前記側部フレームの上側部には、側部フ
   レーム上面とフロア骨格メンバ下面との締結点の下方
   で、該側部フレームのフレーム断面を車幅方向に締付け
   るボルトとナットが設けられていることを特徴とする請
   求項１〜７の何れかに記載の燃料電池車両の燃料電池シ
   ステム搭載フレーム構造。
9. 【請求項９】 少なくとも前記側部フレームが軽量金属
   材料の押出し材で形成されていることを特徴とする請求
   項１〜８の何れかに記載の燃料電池車両の燃料電池シス
   テム搭載フレーム構造。