JP2017185986A - 鞍乗り型車両 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料電池の利用にあたってもっと効率的な通気を実現することができる鞍乗り型車両を提供する。【解決手段】鞍乗り型車両１１は、ヘッドパイプ１５の後方であってピボットフレーム１７の前方で車体フレーム１２に搭載され、取り入れた外気を酸素の供給および機器の冷却に使用する空冷式の燃料電池ユニット３６を備え、燃料電池ユニット３６は、ヘッドパイプ１５の下方で前方に向けて外気の取り入れ口３８を開口し、ピボット２３の上方で後方に向けて排出口５３を開口し、シートフレーム３１は、メインフレーム１６に取り付けられて、燃料電池ユニット３６からの排気を乗員シート２９の後方まで案内する排気ダクトの形状を兼ねたモノコック構造を有する。【選択図】図５

Description

本発明は、燃料電池を備える鞍乗り型車両に関する。

燃料電池を備える鞍乗り型車両は一般に知られる。例えば特許文献１に記載されるように、鞍乗り型車両は、水素および大気中の酸素の化学反応に基づき電力を生成する燃料電池を備える。燃料電池には空冷式の冷却装置が組み合わせられる。冷却装置は、後上がりに傾斜する燃料電池の下面で開口する空気の排出口から排気を排出する。

特開２００９−７８６２２号公報

特許文献１に記載の鞍乗り型車両では、下面の排気口からの排風が下方の部品に当たり、効率的な通気は実現されていない。その結果、取り入れ口からの空気の取り入れにあたって冷却装置内の冷却ファンには大きな動力が要求されてしまう。

本発明は、燃料電池の利用にあたってもっと効率的な通気を実現することができる鞍乗り型車両を提供することを目的とする。

本発明の第１側面によれば、フロントフォークを操向可能に支持するヘッドパイプから、ピボット回りで揺動自在に後輪ユニットを支持する左右１対のピボットフレームまで延びる左右のメインフレーム、および、後輪の上側を後方に延びて乗員が跨がる乗員シートを支持するシートフレームを含む車体フレームと、前記ヘッドパイプの後方であって前記ピボットフレームの前方で前記車体フレームに搭載され、取り入れた外気を酸素の供給および機器の冷却に使用する空冷式の燃料電池ユニットとを備える鞍乗り型車両は提供される。燃料電池ユニットは前記ピボットの上方で後方に向けて排出口を開口し、シートフレームは、前記メインフレームに取り付けられて、前記燃料電池ユニットからの排気を前記乗員シートの後方まで案内する筒体からなる。

第２側面によれば、第１側面の構成に加えて、鞍乗り型車両は、前記燃料電池ユニットに連続して後方に延び、前記筒体内に収容されて、貯蔵した高圧水素を前記燃料電池ユニットに供給する燃料タンクを備える。

第３側面によれば、第２側面の構成に加えて、前記シートフレームは、当該シートフレームにかかる荷重全体を受け、前記燃料タンクを支持する下体と、前記乗員シートから荷重を受け、前記燃料タンクの上方を覆って、完成車状態で前記下体から着脱自在な上体とを備える。

第４側面によれば、第２または第３側面の構成に加えて、前記シートフレームは導電性部材にて構成される。

第５側面によれば、第２〜第４側面のいずれかの構成に加えて、前記シートフレームは、前記燃料電池ユニットと前記燃料タンクとを接続する燃料供給経路に設けられた調圧弁の上方に開閉部を有する。

第６側面によれば、第１〜第５側面のいずれかの構成に加えて、前記排気ダクトの前端は、前記排気口を区画する枠体に嵌め合わせられる。

第７側面によれば、第６側面の構成に加えて、前記枠体と前記排気ダクトとの間にはシール部材が挟まれる。

第８側面によれば、第６または第７側面の構成に加えて、前記シートフレームは、前記排気ダクトの前端の外方に設けられて、左右のメインフレームに取り付けられる取り付け部を有する。

第１側面によれば、燃料電池ユニットから後方の筒体の排気口まで直線的な通風経路が確立されるので、外気の排出にあたって効率的な通気構造は実現される。加えて、排気を案内する筒体が乗員シートを支持するので、乗員シートに固有のシートレールといった部材が省略されることができ、鞍乗り型車両を軽量化することができる。

第２側面によれば、燃料電池ユニットの作動中、燃料タンクは断熱膨張で冷却されるものの、燃料電池ユニットの排熱によって冷却効果は緩和される。

第３側面によれば、シートフレームの下体上で燃料タンクの小組みが可能であって、しかも、完成車状態でメンテナンスが容易に実現されることができる。

第４側面によれば、シートフレームからメインフレームを介して電位が散在する（アース効果）ため、燃料タンク近傍における静電気の発生を抑制できる。

第５側面によれば、万が一、燃料（例えば水素といった気体燃料）が漏れても、開閉部を開けることで燃料を車外に排出することができる。

第６側面によれば、燃料電池ユニットの排気は確実にシートフレームの排気ダクトに流れ込む。

第７側面によれば、燃料電池ユニットと排気ダクトとの間で熱気漏れは防止されるので、商品性向上に寄与する。加えて、シートフレームの振動はシール部材で吸収されることができ、シートフレームから燃料電池ユニットに伝わる振動は抑制されることができる。

第８側面によれば、燃料電池ユニットから後方に出される排気をスムースに車両後方へ導くとともに、シートフレームを左右の車体フレームに取り付けることで、剛性を向上させる。シートフレームはクロスフレームの役割を果たすことができる。

本発明の一実施形態に係る鞍乗り型車両すなわち自動二輪車の全体構成を概略的に示す側面図である。 車体カバーを外した状態で自動二輪車の全体像を概略的に示す側面図である。 車体フレームの分解斜視図である。 図１の４−４線に沿った拡大水平断面図である。 自動二輪車内の通風経路を概略的に示す側面図である。 燃料電池ユニットおよびシートフレームの嵌め合い関係を概略的に示す斜視図である。

以下、添付図面を参照しつつ本発明の一実施形態を説明する。

図１は本発明の一実施形態に係る鞍乗り型車両すなわち自動二輪車を概略的に示す。自動二輪車（鞍乗り型車両）１１は、車体フレーム１２と、車体フレーム１２に装着される車体カバー１３とを備える。車体フレーム１２は、フロントフォーク１４を操向可能に支持するヘッドパイプ１５と、該ヘッドパイプ１５から水平面に対して第１角度で後下がりに延びる左右１対のメインフレーム１６、１６と、第１接続点１７ａでメインフレーム１６、１６の後端に結合されて、メインフレーム１６、１６の後端から下方に延びる左右１対のピボットフレーム１７、１７と、ヘッドパイプ１５から水平面に対して第１角度よりも大きい第２角度で下方に向かって延びる左右１対のダウンフレーム１８、１８と、ダウンフレーム１８の後端から延びて第１接続点１７ａよりも下方の第２接続点１７ｂでピボットフレーム１７に接続される左右１対のロアフレーム１９、１９とを備える。フロントフォーク１４には車軸２１回りで回転自在に前輪ＷＦが支持される。

自動二輪車１１は後輪ユニット２２を備える。後輪ユニット２２は、水平方向に延びるピボット２３を介してピボットフレーム１７に連結される。後輪ユニット２２はピボット２３回りで上下方向に揺動自在にピボットフレーム１７に支持される。後輪ユニット２２の自由端にはピボット２３に平行な車軸２４回りで回転自在に後輪ＷＲが支持される。車体フレーム１２と後輪ユニット２２との間にはリアクッション２５が設置される。リアクッション２５の一端はピボット２３よりも上方に設けられた第３接続点１７ｃでピボットフレーム１７に連結される。リアクッション２５が車体フレーム１２に対して後輪ユニット２２の揺動を規制することで、後輪ＷＲから車体フレーム１２へ振動の伝達は抑制される。後輪ユニット２２は、後輪ＷＲに接続されて、供給される電力に基づき後輪ＷＲを駆動する電動機２６を備える。

自動二輪車１１は燃料供給アセンブリ２８を備える。燃料供給アセンブリ２８はピボットフレーム１７の上方でメインフレーム１６に連結される。燃料供給アセンブリ２８は、メインフレーム１６から後輪ＷＲの上側を後方に延びて乗員シート２９を支持するシートフレーム３１を備える。シートフレーム３１は、後述されるように、燃料電池ユニットからの排気を乗員シート２９の後方まで案内する筒体からなる。筒体は排気ダクトを兼ねたモノコック構造を有する。

シートフレーム３１は上体３１ａおよび下体３１ｂを備える。上体３１ａおよび下体３１ｂはカーボンといった導電性の素材から成形される。上体３１ａおよび下体３１ｂは相互に結合される。上体３１ａおよび下体３１ｂの結合面３１ｃはメインフレーム１６側から後端に向かって両側面に設けられる。上体３１ａ上に乗員シート２９が搭載される。乗員シート２９に乗員は跨がる。シートフレーム３１の上体３１ａは乗員シート２９から荷重を受ける。シートフレーム３１の下体３１ｂは、シートフレーム３１にかかる荷重全体を受ける。完成車状態で着脱自在に上体３１ａは下体３１ｂに結合される。結合にあたってねじ５８といった締結具が用いられる。上体３１ａは、第１接続点１７ａよりも前方でメインフレーム１６に結合される取り付け部５９を有する。結合にあたってねじといった締結具が用いられる。下体３１ｂは第１接続点１７ａと取り付け部５９との間でメインフレーム１６に結合される取り付け部６１を有する。結合にあたってねじといった締結具が用いられる。

乗員シート２９よりも後方で上体３１ａおよび下体３１ｂの車幅方向最外部には開口６２ａ、６２ｂが形成される。開口６２ａ、６２ｂは排気ダクトの内外を接続する。例えば自動二輪車１１が横置きされた際に、排気ダクト内の軽量な気体は開口６２ａ、６２ｂから外部に速やかに排出されることができる。万が一、水素が漏れたとしても、水素は速やかに車外に排出されることができる。

車体カバー１３は、左右のメインフレーム１６の上側に共通に結合される上カバー３２と、メインフレーム１６の下側で個々のメインフレーム１６ごとに結合されるサイドカバー３３と、サイドカバー３３に結合される後端から前方に広がる導風板３４と、乗員シート２９の後方でシートフレーム３１に被さるリアカバー３５とを含む。上カバー３２は上方から２つのメインフレーム１６に跨がってメインフレーム１６に結合される。リアカバー３５はシートフレーム３１の後端に排気口５４ｂを形成する。

図２に示されるように、車体フレーム１２には燃料電池ユニット３６が搭載される。燃料電池ユニット３６はヘッドパイプ１５の後方で、上方から後述のアッパーハンガープレート４６に支持されるとともに下方から左右１対のロアフレーム１９に支持される。こうして燃料電池ユニット３６は、ヘッドパイプ１５の後方であってピボットフレーム１７の前方で車体フレーム１２に搭載される。ダウンフレーム１８は燃料電池ユニット３６の前方を延びる。燃料電池ユニット３６は地表に垂直で車両左右方向に広がる前向きの仮想平面３７に沿って外気の取り入れ口３８を配置する。燃料電池ユニット３６では水素および大気中の酸素の化学反応に基づき電力が生成される。燃料電池ユニット３６は酸素の供給および冷却にあたって取り入れ口３８から流入する大気を利用する。

車体フレーム１２にはフレームカバー３９が連結される。フレームカバー３９は、前壁３９ａと、前壁３９ａの左右両縁から車両後方に向かって広がる側壁３９ｂとを有する。側壁３９ｂには吸気口４１が区画される。

車体フレーム１２には円筒形状の燃料タンク４２が搭載される。燃料タンク４２は燃料電池ユニット３６に接続される調圧弁４３から後方に延びる。燃料タンク４２は高圧水素を貯蔵する。シートフレーム３１の下体３１ｂは下方から燃料タンク４２を支持する。燃料タンク４２はシートフレーム３１内に収容される。

車体フレーム１２には制御装置４４が搭載される。制御装置４４は燃料タンク４２よりも下方で後輪ＷＲの前方に配置される。制御装置４４は、燃料電池ユニット３６から供給される電力を電動機２６に供給する。

車体フレーム１２には二次電池４５が搭載される。二次電池４５は燃料電池ユニット３６の下方で制御装置４４の前方に並んで配置される。二次電池４５は制御装置４４の制御に応じて電力の充電および放電を実施する。

図３に示されるように、車体フレーム１２はさらにアッパーハンガープレート４６およびロアーハンガープレート６５を備える。アッパーハンガープレート４６は燃料電池ユニット３６の上方を跨いで左右のメインフレーム１６に連結される。連結にあたってねじ６３といった締結具が用いられる。アッパーハンガープレート４６には燃料電池ユニット３６の上端が結合される。結合にあたってねじ６４といった締結具が用いられる。アッパーハンガープレート４６はメインフレーム１６に燃料電池ユニット３６を結合する。

ロアーハンガープレート６５は燃料電池ユニット３６の下方で左右のロアフレーム１９に連結される。連結にあたって前後１対のクロスバー６６が左右のロアフレーム１９に固定される。個々のクロスバー６６はロアフレーム１９から左右に水平に延びる。ロアーハンガープレート６５はクロスバー６６にねじ留めされる。このとき、クロスバー６６とロアーハンガープレート６５との間にはゴムブッシュといった弾性部材が挟まれる。ロアーハンガープレート６５に燃料電池ユニット３６の下端が結合される。結合にあたって下方からロアーハンガープレート６５にねじ６７がねじ込まれる。ロアーハンガープレート６５はメインフレーム１６に燃料電池ユニット３６を結合する。

図４に示されるように、フレームカバー３９は取り入れ口３８の前方に吸気空間４８を区画しながら取り入れ口３８の前方を塞ぐ。吸気口４１は吸気空間４８に通じながら後方に向かって開口する。吸気口４１の形成にあたって、側壁３９ｂの開口には、後方に向かうにつれて側壁３９ｂを含む仮想平面から遠ざかる遮蔽板４９が配置される。遮蔽板４９の後端と側壁３９ｂとの間に吸気口４１は形成される。

導風板３４は吸気口４１の後方でフレームカバー３９に結合される。導風板３４は、吸気口４１に対し向き合う位置に前方からの走行風を導入する導入空間５１を形成するように前方に開口するとともに、吸気口４１および遮蔽板４９の側方を覆うように設けられる。

燃料電池ユニット３６は地表に垂直で車両左右方向に広がる仮想平面５２に沿って後方に向かって開口するように排出口５３を配置する。このように、燃料電池ユニット３６は、ヘッドパイプ１５の上端より後方かつ下方で車両前方に向けて外気の取り入れ口３８を開口し、ピボット２３よりも前方かつ上方で後方に向けて排出口５３を開口する。燃料電池ユニット３６では内蔵のファンユニットの働きで前述の取り入れ口３８から排出口５３に向かって筐体内を気流が流通する。

図５に示されるように、シートフレーム３１は排気ダクトを構成する。排気ダクトは上体３１ａおよび下体３１ｂの間に通風路５４を区画する。通風路５４は前端の導入口５４ａで開口し後端のリアカバー３５の排気口５４ｂまで延びる。排気ダクト内に燃料タンク４２は収容される。

上カバー３２の内側や排気ダクトの導入口５４ａ近傍（後述する開閉部６８の内側）、排気ダクトの排気口５４ｂ近傍（リアカバー３５の内側）には水素センサー６７が設置される。水素センサー６７は、空洞の中で最も上方の領域に配置される。いずれかの水素センサー６７で所定濃度を超える水素が検知されると、インジケーター（図示されず）が点灯して運転手に知らせるとともに、調圧弁４３を閉じる制御が行われる。

シートフレーム３１は調圧弁４３の上方に開閉部６８を有する。開閉部６８は、排気ダクトの内外を接続する開口を開閉する扉を有する。開閉部６８が開放されると、排気ダクト内の気体は外部に放出されることができる。万が一、水素が排気ダクトの前方に溜まったとしても、水素は車外に速やかに排出されることができる。

図６に示されるように、排気ダクトの前端の導入口５４ａは燃料電池ユニット３６の排出口５３を区画する枠体５５に嵌め合わせられる。枠体５５とシートフレーム（排気ダクト）３１との間にはシール部材５６が挟まれる。シール部材５６は例えば柔軟なゴム素材から成形される。

車体フレーム１２に搭載された燃料電池ユニット３６は、ヘッドパイプ１５の上端より後方かつ下方で車両前方に向けて外気の取り入れ口３８を開口し、ピボット２３より前方かつ上方で後方に向けて排出口５３を開口する。シートフレーム３１は、燃料電池ユニット３６からの排気を乗員シート２９の後方まで案内する排気ダクトの形状を兼ねたモノコック構造を有する。図５に示されるように、燃料電池ユニット３６の取り入れ口３８から排気ダクトの排気口５４ｂまで車両の前後方向に直線的な通風経路が確立されるので、外気の導入にあたって効率的な通気構造は実現される。加えて、排気を案内する筒体を形成するシートフレーム３１が乗員シート２９を支持するので、乗員シート２９に固有の金属製シートレールといった部材が省略されることができ、自動二輪車１１を軽量化することができる。

自動二輪車１１では、燃料タンク４２は、燃料電池ユニットから後方に延び、排気ダクト内に収容される。燃料電池ユニット３６の作動中、燃料タンク４２は断熱膨張で冷却されるものの、燃料電池ユニット３６の排熱によって冷却効果は緩和される。

シートフレーム３１すなわち排気ダクトの前端は排出口５３の枠体５５に嵌め合わせられる。したがって、燃料電池ユニット３６の排気は確実にシートフレーム３１の排気ダクトに流れ込む。しかも、枠体５５とシートフレーム３１（排気ダクト）との間にはシール部材５６が挟まれる。燃料電池ユニット３６と排気ダクトとの間で空気漏れは防止される。加えて、シートフレーム３１の振動をシール部材５６で吸収することができ、シートフレーム３１から燃料電池ユニット３６に伝わる振動を抑制することができる。

シートフレーム３１は、前述のように、下体３１ｂおよび上体３１ａを備える。上体３１ａは完成車状態で下体１３ｂから分離されることができる。したがって、シートフレーム３１の下体３１ｂ上で燃料タンク４２の小組みが可能であって、しかも、完成車状態でメンテナンスが容易に実現されることができる。

１１…鞍乗り型車両（自動二輪車）、１２…車体フレーム、１５…ヘッドパイプ、１６…メインフレーム、１７…ピボットフレーム、２３…ピボット、２９…乗員シート、３１…シートフレーム、３１ａ…上体、３１ｂ…下体、３６…燃料電池ユニット、３８…取り入れ口、４２…燃料タンク、４３…調圧弁、５３…排出口、５５…枠体、５６…シール部材、５９…取り付け部、６１…取り付け部、ＷＲ…後輪。

Claims (8)

1. フロントフォーク（１４）を操向可能に支持するヘッドパイプ（１５）から、ピボット（２３）回りで揺動自在に後輪ユニット（２２）を支持する左右１対のピボットフレーム（１７）まで延びる左右のメインフレーム（１６）、および、後輪（ＷＲ）の上側を後方に延びて乗員が跨がる乗員シート（２９）を支持するシートフレーム（３１）を含む車体フレーム（１２）と、
   前記ヘッドパイプ（１５）の後方であって前記ピボットフレーム（１７）の前方で前記車体フレーム（１２）に搭載され、取り入れた外気を酸素の供給および機器の冷却に使用する空冷式の燃料電池ユニット（３６）とを備え、
   前記燃料電池ユニット（３６）は前記ピボット（２３）の上方で後方に向けて排出口（５３）を開口し、
   前記シートフレーム（３１）は、前記メインフレーム（１６）に取り付けられて、前記燃料電池ユニット（３６）からの排気を前記乗員シート（２９）の後方まで案内する筒体からなる
   ことを特徴とする鞍乗り型車両。
2. 請求項１に記載の鞍乗り型車両において、前記燃料電池ユニット（３６）に連続して後方に延び、前記筒体内に収容されて、貯蔵した高圧水素を前記燃料電池ユニット（３６）に供給する燃料タンク（４２）を備えることを特徴とする鞍乗り型車両。
3. 請求項２に記載の鞍乗り型車両において、前記シートフレーム（３１）は、当該シートフレーム（３１）にかかる荷重全体を受け、前記燃料タンク（４２）を支持する下体（３１ｂ）と、前記乗員シート（２９）から荷重を受け、前記燃料タンク（４２）の上方を覆って、完成車状態で前記下体（３１ｂ）から着脱自在な上体（３１ａ）とを備えることを特徴とする鞍乗り型車両。
4. 請求項２または３に記載の鞍乗り型車両において、前記シートフレーム（３１）は導電性部材にて構成されることを特徴とする鞍乗り型車両。
5. 請求項２〜４のいずれか１項に記載の鞍乗り型車両において、前記シートフレーム（３１）は、前記燃料電池ユニット（３６）と前記燃料タンク（４２）とを接続する燃料供給経路に設けられた調圧弁（４３）の上方に開閉部を有することを特徴とする鞍乗り型車両。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の鞍乗り型車両において、前記排気ダクトの前端は、前記排出口（５３）を区画する枠体（５５）に嵌め合わせられることを特徴とする鞍乗り型車両。
7. 請求項６に記載の鞍乗り型車両において、前記枠体（５５）と前記排気ダクトとの間にはシール部材（５６）が挟まれることを特徴とする鞍乗り型車両。
8. 請求項６または７に記載の鞍乗り型車両において、前記シートフレーム（３１）は、前記排気ダクトの前端の外方に設けられて、左右のメインフレーム（１６）に取り付けられる取り付け部（５９、６１）を有することを特徴とする鞍乗り型車両。

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