JP2010247559A

JP2010247559A - Vehicle body lower structure

Info

Publication number: JP2010247559A
Application number: JP2009096127A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Kondo; 俊行近藤
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2009-04-10
Filing date: 2009-04-10
Publication date: 2010-11-04

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a vehicle body lower structure which stores a fuel cell stack under the floor of a vehicle and reduces the deformation of a vehicle body floor. <P>SOLUTION: A vehicle body floor 1 includes a floor panel 10, a center tunnel 11 extending through the center of a vehicle, a front cross member 14 and a rear cross member 13 which are connected to the center tunnel to cross each other, a fuel cell stack mounting part 30, lockers 12 provided on both sides of the vehicle, lower rails 17 of a front seat connected to two cross members 13, 14, a cross rail 18 connected to two lower rails 17, tension wires 21 (three on one side) for connecting the cross rail 18 and the floor panel 10, and slit plugs 15, 16, 22, 23. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、燃料電池スタックを車両の床下に収容する車体下部構造に関し、特に、衝突を考慮した車体下部構造に関する。 The present invention relates to a lower body structure for housing a fuel cell stack under the floor of a vehicle, and more particularly to a lower body structure in consideration of a collision.

従来から車両の衝突安全に関して様々な技術が開発されおり、例えば、特許文献１には、車体フロアの下方側に床下収納スペースを確保することができ、側面衝突時には車体フロアを車両上方側へ凸となるように変形モードをコントロールすることで床下収納スペースに収納した部品などの保護を図る技術が開示されている。 Conventionally, various technologies have been developed for vehicle collision safety. For example, in Patent Document 1, an underfloor storage space can be secured on the lower side of a vehicle body floor, and the vehicle body floor protrudes upward on the vehicle in a side collision. In order to protect the parts stored in the storage space under the floor by controlling the deformation mode, a technique is disclosed.

燃料電池車両では、車両室内を狭めることなく燃料電池を配置したものが種々提案されており、燃料電池スタック、水素タンク又は水素吸収合金タンク、燃料電池補機類及びバッテリユニットを車室床下に配置したものがある。 Various types of fuel cell vehicles have been proposed in which fuel cells are arranged without narrowing the interior of the vehicle, and the fuel cell stack, hydrogen tank or hydrogen absorbing alloy tank, fuel cell auxiliary equipment and battery unit are arranged below the vehicle compartment floor. There is what I did.

特開２００７−１２５９７４号公報JP 2007-125974 A

図８は従来の燃料電池車における車体フロア４０の構造を示している。図示しない前輪と後輪の間の床下に燃料電池などを配置した場合、センタートンネル１１と搭載された燃料電池スタック２０の上面のフロアパネル１０は連続的につながることになる。図８に示すように、前突入に対し、センタートンネル１１の縦壁部分は、クロスメンバ（１４，１３）等により変形入力を阻止する補強材があるが、センタートンネル１１上面には補強がないため、図８のＡ−Ａ断面図に示すように、燃料電池スタックのケース上面までフロア面の変形が及び、その変形がケース上面を変形させ、ケース内の燃料電池セル等が損傷し、短絡、冷却水もれ、水素もれ等の水素・高電圧安全に影響を与える可能性ある。 FIG. 8 shows a structure of a vehicle body floor 40 in a conventional fuel cell vehicle. When a fuel cell or the like is disposed under the floor between a front wheel and a rear wheel (not shown), the center tunnel 11 and the floor panel 10 on the upper surface of the fuel cell stack 20 mounted are continuously connected. As shown in FIG. 8, the vertical wall portion of the center tunnel 11 has a reinforcing material that prevents deformation input by a cross member (14, 13) or the like against the front entry, but the upper surface of the center tunnel 11 is not reinforced. Therefore, as shown in the AA cross-sectional view of FIG. 8, the floor surface is deformed up to the upper surface of the case of the fuel cell stack, the deformation deforms the upper surface of the case, and the fuel cell in the case is damaged and short-circuited. Cooling water leakage, hydrogen leakage, etc. may affect hydrogen and high voltage safety.

一般的に燃料電池車のボデー構造は、前後衝突、側衝突によりボデーに加わる衝突荷重には積極的に行われているが、これらの衝突時に発生する変形につられて、平面剛性が弱いセンタートンネル１１の変形及び燃料電池近傍の変形にはさほど注意がはらわれていなかった。また、燃料電池スタック２０の各面は面積が広いにもかかわらず、平面構造であることから補強スペースが少なく、剛性が低く、変形侵入が容易であった。 In general, the body structure of a fuel cell vehicle is positively applied to the collision load applied to the body by front and rear collisions and side collisions. No particular attention was paid to the deformation of 11 and the deformation in the vicinity of the fuel cell. Further, although each surface of the fuel cell stack 20 has a large area, it has a planar structure, so there is little reinforcing space, low rigidity, and easy deformation penetration.

このように、燃料電池を床下搭載する場合、衝突により燃料電池上面のフロアパネル１０が変形することに起因し、燃料電池スタック２０が変形、内部で短絡等が発生する問題がある。そこで、本発明では、燃料電池スタックを車両の床下に収容する車体下部構造において、フロアパネル１０の変形を低減することができる車体下部構造を提供することを目的とする。 Thus, when the fuel cell is mounted under the floor, there is a problem that the fuel cell stack 20 is deformed and a short circuit occurs inside due to the deformation of the floor panel 10 on the upper surface of the fuel cell due to the collision. Therefore, an object of the present invention is to provide a vehicle body lower structure that can reduce deformation of the floor panel 10 in the vehicle body lower structure that houses the fuel cell stack under the vehicle floor.

以上のような目的を達成するために、本発明に係る車体下部構造は、燃料電池スタックを車両の床下に収容する車体下部構造において、車体中央を貫くセンタートンネルと交差する位置にトンネル幅を広げるように形成された床下空間に燃料電池スタックを収容する燃料電池スタック収容部と、燃料電池スタック収容部の車両方向前後側に設けられたクロスメンバーと、シートが取り付けられたアッパーレールを前後方向へ摺動自在に係合すると共に車体フロアのクロスメンバーに固定されたロアーレールと、を有し、センタートンネルと燃料電池スタック収容部との交差部にフロア変形伝播防止のための緩衝スリットを設けたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the vehicle body lower part structure according to the present invention is a vehicle body lower part structure in which the fuel cell stack is accommodated under the floor of the vehicle, and the tunnel width is expanded to a position intersecting with the center tunnel passing through the center of the vehicle body. A fuel cell stack housing part for housing the fuel cell stack in the underfloor space formed as described above, a cross member provided on the front and rear sides in the vehicle direction of the fuel cell stack housing part, and an upper rail to which a seat is attached in the front and rear direction A lower rail that is slidably engaged and fixed to a cross member on the vehicle body floor, and a buffer slit for preventing floor deformation propagation is provided at the intersection between the center tunnel and the fuel cell stack housing. It is characterized by.

また、本発明に係る車体下部構造において、燃料電池スタック収容部上面の車体フロアとロアーレールとを接続するテンション部材が設けられ、緩衝スリットには、所定の厚さを有する弾性体で形成されたプラグがはめ込まれていることを特徴とする。 Further, in the vehicle body lower part structure according to the present invention, a tension member for connecting the vehicle body floor on the upper surface of the fuel cell stack housing part and the lower rail is provided, and the buffer slit is formed by a plug formed of an elastic body having a predetermined thickness. It is characterized by being embedded.

本発明に係る車体下部構造を用いることにより、燃料電池スタックを床下に搭載した燃料電池車両の衝突時における車体フロアの変形に起因する燃料電池スタックの破壊を低減することが可能となるという効果がある。 By using the vehicle body lower structure according to the present invention, it is possible to reduce the destruction of the fuel cell stack due to the deformation of the vehicle body floor at the time of collision of the fuel cell vehicle in which the fuel cell stack is mounted under the floor. is there.

本発明の実施形態に係る車体フロアの構造を示した斜視図である。It is the perspective view which showed the structure of the vehicle body floor which concerns on embodiment of this invention. 本実施形態における車体フロアを車体上側から見た平面図である。It is the top view which looked at the vehicle body floor in this embodiment from the vehicle body upper side. 本実施形態における緩衝スリットの形状を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the shape of the buffer slit in this embodiment. 本実施形態における車体フロアのＡ−Ａ断面を示した断面図である。It is sectional drawing which showed the AA cross section of the vehicle body floor in this embodiment. 本実施形態における車体フロアのＢ−Ｂ断面を示した断面図である。It is sectional drawing which showed the BB cross section of the vehicle body floor in this embodiment. 本実施形態におけるシートのクロスレールとフロアパネルとの変形を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the deformation | transformation of the cross rail and floor panel of the sheet | seat in this embodiment. 本実施形態における車体フロアのパネルカバーを説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the panel cover of the vehicle body floor in this embodiment. 従来の燃料電池車における車体フロア構造を示した模式図である。It is the schematic diagram which showed the vehicle body floor structure in the conventional fuel cell vehicle.

以下、本発明を実施するための最良の形態（以下実施形態という）を、図面に従って説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention (hereinafter referred to as an embodiment) will be described with reference to the drawings.

図１は車体フロア１の構造を示している。車体フロア１は、フロアパネル１０と、車両中央を貫くセンタートンネル１１と、センタートンネル１１に交差するように接続されたフロントクロスメンバー１４及びリアクロスメンバー１３と、センタートンネル１１を車幅方向に広げるようにして形成された凸形状の燃料電池スタック搭載部３０と、車両両側に設けられたロッカー１２と、二つのクロスメンバに接続されているフロント側シートのロアーレール１７と、二本のロアーレール１７に接続されたクロスレール１８と、クロスレール１８とフロアパネル１０とを接続するテンションワイヤ２１（片側３本）と、スリットプラグ１５，１６，２２，２３と、を有している。なお、燃料電池スタック２０は床下方向から燃料電池スタック搭載部３０に収容されている。 FIG. 1 shows the structure of the vehicle body floor 1. The vehicle body floor 1 includes a floor panel 10, a center tunnel 11 that penetrates the center of the vehicle, a front cross member 14 and a rear cross member 13 that are connected so as to intersect the center tunnel 11, and the center tunnel 11 that extends in the vehicle width direction. The convex fuel cell stack mounting portion 30 formed in this way, the rockers 12 provided on both sides of the vehicle, the lower rail 17 of the front seat connected to the two cross members, and the two lower rails 17 The cross rail 18 is connected, tension wires 21 (three on one side) for connecting the cross rail 18 and the floor panel 10, and slit plugs 15, 16, 22, and 23. The fuel cell stack 20 is accommodated in the fuel cell stack mounting portion 30 from below the floor.

図２は車体フロア１を車体上側から見た平面図である。なお、説明のため右フロント側のシート２５のみ表示し、左フロントのシートは省略している。図中、燃料電池スタック２０の近傍には、センタートンネル１１の前後のスロットプラグ１５，１６及びロッカー１２近傍にスロットプラグ２２，２３を設けている。二つのクロスメンバ１３，１４に固定されたロアーレール１７に接続したクロスレールに３本のテンションワイヤ２１を設けている。 FIG. 2 is a plan view of the vehicle body floor 1 as viewed from above the vehicle body. For the sake of explanation, only the right front seat 25 is shown, and the left front seat is omitted. In the figure, in the vicinity of the fuel cell stack 20, slot plugs 15, 16 before and after the center tunnel 11 and slot plugs 22, 23 are provided in the vicinity of the rocker 12. Three tension wires 21 are provided on the cross rail connected to the lower rail 17 fixed to the two cross members 13 and 14.

本発明において特徴的な二つの事項は、燃料電池スタック前後のフロアパネル１０に変形伝達を防止又は緩衝する緩衝スリット及びスリットプラグ１５，１６を設けたことと、燃料電池スタック上面のフロアパネル１０が燃料電池スタック側に変形することを防止する複数のテンションワイヤ２１を設けたことである。 Two characteristic features of the present invention are that the floor panel 10 before and after the fuel cell stack is provided with buffer slits and slit plugs 15 and 16 for preventing or buffering deformation, and the floor panel 10 on the upper surface of the fuel cell stack is A plurality of tension wires 21 for preventing deformation on the fuel cell stack side are provided.

最初に、スリットプラグ１５，１６，２２，２３について説明する。スリットプラグは、燃料電池スタック手前のフロアパネル１０に変形伝播の防止用に緩衝スリットを設け、さらに、例えば、数ｃｍの厚みを有する弾性体（ポリイソブチレン・ゴム）等のプラグを設けている。この緩衝スリット及びスリットプラグにより、スタック上面のフロアの変形が抑制可能となる。 First, the slit plugs 15, 16, 22, and 23 will be described. The slit plug is provided with a buffer slit for preventing deformation propagation in the floor panel 10 in front of the fuel cell stack, and further provided with a plug of, for example, an elastic body (polyisobutylene rubber) having a thickness of several centimeters. The buffer slit and the slit plug can suppress deformation of the floor on the top surface of the stack.

図３は緩衝スリットの形状と配置位置を示している。緩衝スリットは、センタートンネル１１と、ロッカー１２近傍に設けている。緩衝スリットの幅（ａ）はフロア剛性に影響がないトンネル幅（ｂ）の６０％以下が最も望ましいが、変形抑制効果としては、幅が広いほど良く、フロア剛性と変形抑制の効果の損得関係を実験によって求めて形状と配置位置を決定した。また、緩衝スリット高さ（ｃ）は侵入変形を吸収できる距離が必要であり、実験の結果から例えば数ｃｍから１０ｃｍ程度が好適であった。 FIG. 3 shows the shape and arrangement position of the buffer slit. The buffer slits are provided in the vicinity of the center tunnel 11 and the locker 12. The width (a) of the buffer slit is most preferably 60% or less of the tunnel width (b) that does not affect the floor rigidity. However, the wider the width, the better the deformation suppression effect. Was determined by experiment to determine the shape and location. Further, the buffer slit height (c) needs to be a distance that can absorb the intrusion deformation.

図４は図２における車体フロア１のＡ−Ａ断面を示し、図５は図２における車体フロアのＢ−Ｂ断面を示している。なお、図６は図４のＰ部の拡大した図である。図４においてシート２５を固定するロアーレール１７はフロントクロスメンバー１４とリアクロスメンバー１３とに接続され、クロスメンバーを補強している。ロアーレール１７の中央部にはテンションワイヤ２１が設けられ、フロアパネル１０と結合されている。また、図５に示すようにシート２５のロアーレール１７は車両側面のロッカー１２近傍のフロアパネル１０に接続されている。 4 shows an AA section of the vehicle body floor 1 in FIG. 2, and FIG. 5 shows a BB section of the vehicle body floor in FIG. FIG. 6 is an enlarged view of a portion P in FIG. In FIG. 4, the lower rail 17 for fixing the seat 25 is connected to the front cross member 14 and the rear cross member 13 to reinforce the cross member. A tension wire 21 is provided at the center of the lower rail 17 and is coupled to the floor panel 10. As shown in FIG. 5, the lower rail 17 of the seat 25 is connected to the floor panel 10 in the vicinity of the rocker 12 on the side of the vehicle.

図５のロアーレール１７の中央部に接続されているクロスレール１８は、ロアーレール１７の下部２カ所とクロスレール１８の下部１カ所の合計３カ所で燃料電池スタック２０の上面のフロアパネル１０と結合されている。。 The cross rail 18 connected to the central portion of the lower rail 17 in FIG. 5 is coupled to the floor panel 10 on the upper surface of the fuel cell stack 20 at a total of three locations, two lower portions of the lower rail 17 and one lower portion of the cross rail 18. ing. .

図６は図４のＰ部を拡大したものであり、シートのクロスレール１８とフロアパネル１０との変形を示している。図６の（Ａ）では、テンションワイヤー２１に引張り力が働いた場合であり、フロアパネルが燃料電池スタック２０側へ変形することをテンションワイヤー２１の引張り力により抑制できる。また、図６の（Ｂ）では、クロスレール１８が変形をした場合には、テンションワイヤ２１がたるむことでクロスレール１８の変形がフロアパネル１０に入力されない。 FIG. 6 is an enlarged view of a portion P in FIG. 4, and shows a deformation of the seat cross rail 18 and the floor panel 10. 6A shows a case where a tensile force is applied to the tension wire 21, and the deformation of the floor panel toward the fuel cell stack 20 can be suppressed by the tensile force of the tension wire 21. In FIG. 6B, when the cross rail 18 is deformed, the tension wire 21 is slack and the deformation of the cross rail 18 is not input to the floor panel 10.

図７は車体フロア１のパネルカバー３１を示している。燃料電池スタック２０のフロア上面が変形すると、燃料電池スタックケースに干渉することになる、特にケース内の最弱部位であるスタックエンドプレートターミナル３２の突起部に当たる可能性があり、短絡の可能性が高い。そこで、Ｄ−Ｄ断面図に示すように突起部に当たる部分のフロア上面に穴をあけ、フロア上面が変形侵入しないようにすると共に、絶縁部材を配置して短絡を防いでいる。なお、穴をあける位置は燃料電池スタック内部の部品配置によっても変わるので、基本は、ケース上面に最も近接している部品の上面部が好適である。 FIG. 7 shows the panel cover 31 of the vehicle body floor 1. When the upper surface of the floor of the fuel cell stack 20 is deformed, it may interfere with the fuel cell stack case, and in particular, it may hit the protrusion of the stack end plate terminal 32 which is the weakest part in the case, and there is a possibility of a short circuit. high. In view of this, as shown in the DD cross-sectional view, a hole is made in the floor upper surface of the portion corresponding to the protruding portion to prevent the floor upper surface from being deformed and intruded, and an insulating member is disposed to prevent a short circuit. In addition, since the position where the hole is made also varies depending on the arrangement of components inside the fuel cell stack, the upper surface portion of the component closest to the upper surface of the case is suitable.

本発明に係る車体下部構造は、燃料電池車両の衝突時における車体フロアの変形を低減することにより燃料電池スタックの損傷を低減する構造であり、燃料電池車両に適用することが可能である。 The vehicle body lower structure according to the present invention is a structure that reduces the damage of the fuel cell stack by reducing deformation of the vehicle body floor at the time of collision of the fuel cell vehicle, and can be applied to the fuel cell vehicle.

１車体フロア、１０，４０フロアパネル、１１センタートンネル、１２ロッカー、１３リアクロスメンバー、１４フロントクロスメンバー、１５，１６，２２，２３スリットプラグ、１７ロアーレール、１８クロスレール、２０燃料電池スタック、２１テンションワイヤ、２５シート、３０燃料電池スタック搭載部、３１パネルカバー、３２エンドプレートターミナル。 1 Body floor, 10, 40 Floor panel, 11 Center tunnel, 12 Rocker, 13 Rear cross member, 14 Front cross member, 15, 16, 22, 23 Slit plug, 17 Lower rail, 18 Cross rail, 20 Fuel cell stack, 21 Tension wire, 25 sheets, 30 Fuel cell stack mounting part, 31 Panel cover, 32 End plate terminal.

Claims

燃料電池スタックを車両の床下に収容する車体下部構造において、
車体中央を貫くセンタートンネルと交差する位置にトンネル幅を広げるように形成された床下空間に燃料電池スタックを収容する燃料電池スタック収容部と、
燃料電池スタック収容部の車両方向前後側に設けられたクロスメンバーと、
シートが取り付けられたアッパーレールを前後方向へ摺動自在に係合すると共に車体フロアのクロスメンバーに固定されたロアーレールと、
を有し、
センタートンネルと燃料電池スタック収容部との交差部にフロア変形伝播防止のための緩衝スリットを設けたことを特徴とする車体下部構造。 In the vehicle body lower structure that houses the fuel cell stack under the floor of the vehicle,
A fuel cell stack housing portion for housing the fuel cell stack in an underfloor space formed so as to widen the tunnel width at a position intersecting with the center tunnel passing through the center of the vehicle body;
A cross member provided on the front and rear sides of the fuel cell stack housing portion in the vehicle direction;
A lower rail that slidably engages the upper rail to which the seat is attached in the front-rear direction and is fixed to the cross member of the vehicle body floor;
Have
A vehicle body lower structure characterized in that a buffer slit for preventing floor deformation propagation is provided at an intersection between a center tunnel and a fuel cell stack accommodating portion.

請求項１に記載の車体下部構造において、
燃料電池スタック収容部上面の車体フロアとロアーレールとを接続するテンション部材が設けられ、
緩衝スリットには、所定の厚さを有する弾性体で形成されたプラグがはめ込まれていることを特徴とする車体下部構造。 The vehicle body lower structure according to claim 1,
A tension member is provided to connect the vehicle body floor on the upper surface of the fuel cell stack housing part and the lower rail,
A vehicle body lower structure characterized in that a plug formed of an elastic body having a predetermined thickness is fitted in the buffer slit.