JP6056348B2

JP6056348B2 - 燃料電池二輪車

Info

Publication number: JP6056348B2
Application number: JP2012224272A
Authority: JP
Inventors: 和弘飯田
Original assignee: Suzuki Motor Co Ltd
Current assignee: Suzuki Motor Co Ltd
Priority date: 2012-10-09
Filing date: 2012-10-09
Publication date: 2017-01-11
Anticipated expiration: 2032-10-09
Also published as: JP2014076693A

Description

本発明は、燃料電池二輪車に関する。

気体燃料を蓄積する円筒形状の燃料タンクと、燃料タンクから供給される気体燃料で電力を発生させる燃料電池と、燃料電池から供給される電力で駆動力を発生させる原動機と、を備える燃料電池二輪車が知られている。従来の燃料電池二輪車は、円筒形状の燃料タンクの長手方向、つまり円筒形状の胴部の中心線方向を車両の略前後方向へ向ける（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−４７４８２号公報

従来の燃料電池二輪車は、ホイールベースを燃料タンクの長手寸法よりも長くする必要がある。二輪車は、ホイールベースが長くなるほどスイングアーム長の減少や、車両の操作性の低下を招く。

そこで、本発明は、円筒形状の燃料タンクを備えつつ、操作性の良好な燃料電池二輪車を提供することを目的とする。

前記の課題を解決するため本発明に係る燃料電池二輪車は、ヘッドパイプと、前記ヘッドパイプに接続される前端部、前端部から左右へ広がり後方へ延びる中間部、下方へ折れ曲がる後端部を有する左右一対のメインフレームと、前記左右一対のメインフレームのそれぞれの後端部の下端に接合される左右一対のピボットブラケットと、前記ヘッドパイプに接続されて下方へ延びるダウンチューブと、前記ダウンチューブに対して略平行に延びる円筒形状を呈して燃料を貯蔵する燃料タンクと、前記燃料タンクから供給される燃料で電力を発生させる燃料電池と、前記燃料電池から供給される電力で駆動力を発生させる原動機と、を備え、車体側面視において、前記原動機の一部は前記燃料タンクの一部に重ね合わさる。

本発明によれば、円筒形状の燃料タンクを備えつつ、操作性の良好な燃料電池二輪車を提供できる。

本発明に係る燃料電池二輪車を示す左側面図。本発明に係る燃料電池二輪車のフレーム構造を左斜め前方から示す斜視図。本発明に係る燃料電池二輪車のフレーム構造を左斜め後方から示す斜視図。本発明に係る燃料電池二輪車のフレーム構造の正面図。本発明に係る燃料電池二輪車のフレーム構造の左側面図。本発明に係る燃料電池二輪車の要部を示す左側面図。本発明に係る燃料電池二輪車の要部を左斜め前方から示す斜視図。本発明に係る燃料電池二輪車の要部を示す右側面図。本発明に係る燃料電池二輪車の要部を示す平面図。本発明に係る燃料電池二輪車の要部を示す断面図。本発明に係る燃料電池二輪車の要部を示す断面図。本発明に係る燃料電池二輪車の底面図。本発明に係る燃料電池二輪車の要部を示す断面図。

本発明に係る燃料電池二輪車の実施形態について図１から図１３を参照して説明する。

図１は、本発明に係る燃料電池二輪車を示す左側面図である。

なお、本実施形態において、前後、上下、左右の表現は、燃料電池二輪車１に乗車するライダーを基準にする。

図１に示すように、本実施の形態に係る燃料電池二輪車１は、燃料電池２から供給される電力で駆動力を発生させる原動機３によって走行する。また、燃料電池二輪車１は、例えば、不整地走行に好適な車両であり、特にデュアルパーパスやモトクロッサーなどのオフロード車である。

燃料電池２は、酸化剤としての酸素を含む空気と燃料タンク５から供給される燃料としての水素ガスとを反応させて電力を発生させる発電装置であり、空冷式燃料電池システムを構成する。

また、燃料電池二輪車１は、燃料電池２、原動機３、燃料タンク５に加えて、車両の前後に延びる車体フレーム６と、車体フレーム６の前方に配置される操舵輪としての前輪７と、車体フレーム６の前方に配置されて前輪７を回転自在に支持するステアリング機構８と、車体フレーム６の後方に配置される駆動輪としての後輪９と、車体フレーム６の後方に延びて後輪９を回転自在に支持するスイングアーム１１と、車体フレーム６を部分的に覆う外装１２と、車体フレーム６に設けられて乗員を着座させるシート１３と、を備える。

車体フレーム６は、所謂クレードルタイプであり、燃料電池２および原動機３を支える燃料電池二輪車１のフレーム構造である。

ステアリング機構８は、サスペンション機構（図示省略）を内装して前輪７を回転自在に支持する左右一対のフロントフォーク１５と、前輪７の上方を覆うフロントフェンダ１６と、フロントフォーク１５の頂部に接続するハンドル１７と、を備える。乗員は、ハンドル１７を介して前輪７を車両の左右方向へ操舵して車両を旋回させる。車両の右側にあるハンドル１７はアクセルグリップ１７ａである。

左右一対のフロントフォーク１５は、弾性的に伸縮するテレスコピック構造を備える。また、左右一対のフロントフォーク１５は、前輪７の上方を覆うフロントフェンダ１６を支持する。

スイングアーム１１は、ピボット軸１８を中心にして、後輪９を上下方向へ揺動自在に支持する。リアクッションユニット１９は、スイングアーム１１と車体フレーム６との間に介在して後輪９から車体フレーム６に伝わる力を緩衝する。

後輪９は、ドリブンスプロケット２１を備える。ドライブチェーン２２は、ドリブンスプロケット２１に巻掛かり、原動機３から後輪９へ駆動力を伝達する。

さらに、燃料電池二輪車１は、燃料電池２の上方空間の左右を覆うサイドカバー２３と、シート１３の下方空間の左右を覆うフレームカバー２６と、を備える。

ここで先ず、燃料電池二輪車１の車体フレーム６について説明する。

図２は、本発明に係る燃料電池二輪車のフレーム構造を左斜め前方から示す斜視図である。

図３は、本発明に係る燃料電池二輪車のフレーム構造を左斜め後方から示す斜視図である。

図４は、本発明に係る燃料電池二輪車のフレーム構造の正面図である。

図５は、本発明に係る燃料電池二輪車のフレーム構造の左側面図である。

図２から図５に示すように、本実施形態に係る燃料電池二輪車１の車体フレーム６は、ヘッドパイプ３１と、左右一対のメインフレーム３２と、左右一対のピボットブラケット３３と、ダウンチューブ３５と、左右一対のロアチューブ３６と、ブリッジ３７と、左右一対のクロスメンバ３８と、を備える。

ヘッドパイプ３１は車体フレーム６の前側頂部に配置される。ヘッドパイプ３１はステアリング機構８を左右方向へ旋回自在に支える。

左右一対のメインフレーム３２は、ヘッドパイプ３１に接続される前端部４１、前端部４１から左右へ広がり後方へ延びる中間部４２、下方へ折れ曲がる後端部４３を備える。中間部４２は前端部４１から後端部４３へ向かって後ろ斜め下方へ傾斜して延びる。

なお、左右一対のメインフレーム３２は、左右それぞれに１本のフレームを有するが、左右それぞれに複数のフレームを有していても良い。例えば、左右それぞれのフレームが、さらに上下に分岐し延びているものであっても良い。

左右一対のピボットブラケット３３は左右一対のメインフレーム３２のそれぞれの後端部４３の下端に接合される。左右一対のピボットブラケット３３はピボット軸１８を介してスイングアーム１１を揺動自在に支えるピボット支持部３４を備える。

ダウンチューブ３５はヘッドパイプ３１に接続されて下方に延びる。

左右一対のロアチューブ３６は、ダウンチューブ３５の下端に接続され、左右それぞれに分岐し、それぞれの分岐端部から下方に延びて、車体フレーム６全体の下端を呈しつつ後方に屈曲してさらに延び、ピボットブラケット３３のそれぞれの下端部に接続される。

ブリッジ３７は左右一対のメインフレーム３２間に架設される。

左右一対のクロスメンバ３８は、ダウンチューブ３５から左右一対のメインフレーム３２のそれぞれに接続される。

次に、燃料電池二輪車１の車体フレーム６と、燃料電池２、原動機３、燃料タンク５等の機器との関係について説明する
図６は、本発明に係る燃料電池二輪車の要部を示す左側面図である。

図７は、本発明に係る燃料電池二輪車の要部を左斜め前方から示す斜視図である。

図８は、本発明に係る燃料電池二輪車の要部を示す右側面図である。

図９は、本発明に係る燃料電池二輪車の要部を示す平面図である。

なお、図７および図８は、サイドカバー２３およびフレームカバー２６を省略して示す。

図６から図９に示すように、本実施形態に係る燃料電池二輪車１の車体フレーム６は、左右一対のシートレール４５と、左右一対のシートピラーチューブ４６と、を備える。

車体フレーム６は、左右一対のメインフレーム３２、左右一対のピボットブラケット３３、ダウンチューブ３５、左右一対のロアチューブ３６、ブリッジ３７、左右一対のクロスメンバ３８、および左右一対のシートレール４５に囲まれた領域（以下、この領域を「車体フレーム６の内側」と呼ぶ。）に、燃料電池２、原動機３、燃料タンク５、二次電池４７を搭載する。

具体的には、車体フレーム６は、車体フレーム６の内側であってダウンチューブ３５の上半部近傍に二次電池４７を搭載し、二次電池４７の下方であってダウンチューブ３５の下半部近傍からロアチューブ３６の垂下部分近傍に掛けて燃料電池２を搭載し、二次電池４７および燃料電池２の後方に燃料タンク５を搭載し、燃料タンク５の下方であってロアチューブ３６の後端部およびピボットブラケット３３の近傍に原動機３を搭載する。

また、車体フレーム６は、ダウンチューブ３５の下半部両側方であり、ロアチューブ３６の分岐部分の上方に左右一組の車両コントローラ４８を搭載する。

左右一対のシートレール４５は、左右一対のメインフレーム３２のそれぞれに着脱自在に固定される前端部から後方へ延びてシート１３を支える。また、左右一対のシートレール４５は、シート１３の後方に延びて後輪９の上方を覆うリアフェンダ４９を支える。

また、左右一対のシートレール４５は、左右一対のシートレール４５の前端部に配置されて左右一対のシートレール４５を連結するシートレールブリッジ５１と、シートレールブリッジ５１に設けられてシート１３を揺動自在に支持するシートヒンジ５２と、左右一対のシートレール４５の後端部に配置されてシート１３を着脱自在に引っ掛けるシートロック５３と、を備える。燃料電池二輪車１は、シート１３を固定するためのシートレールブリッジ５１、シートヒンジ５２、シートロック５３を左右一対のシートレール４５に集中的に設けることによって、メインフレーム３２とシートレール４５とに分散させる場合に比べてシート１３の組付け時や開閉時の位置ずれを抑止でき、利便性を向上できる。

さらに、左右一対のシートレール４５は、リアクッションユニット１９の上端を揺動自在に支える。

左右一対のシートピラーチューブ４６は左右一対のピボットブラケット３３のそれぞれから後ろ斜め上方に延びてシートレール４５の後部に接合される。

車体フレーム６は、左右一対のシートレール４５およびシートピラーチューブ４６に挟まれる領域にモータコントローラ５５、インバータ５６を搭載する。具体的には、車体フレーム６は、モータコントローラ５５を前側に、インバータ５６をその後ろ側に配置して左右一対のシートレール４５で挟み、支持する。

燃料電池２は、ダウンチューブ３５に対し略平行に延びる形状を呈する。例えば、燃料電池２は、ダウンチューブ３５に対し略平行に延びる長辺を有し、具体的には略直方体形状を呈する。燃料電池２は燃料タンク５の前方に部分的に重なり合って併設される。

燃料タンク５は、ダウンチューブ３５に対して略平行であり、換言すれば燃料電池二輪車１の略上下方向に延びる円筒形状を呈し、その長手方向を燃料電池二輪車１の略上下方向に向けて燃料を貯蔵する。燃料は、例えば水素ガスである。燃料タンク５は、例えば３５ＭＰａ級の高圧圧縮水素貯蔵システムである。燃料タンク５は、長手な円筒形状の貯蔵タンクであり、上方に配置される半球形状の上部鏡板５７と、下方に配置される半球形状の下部鏡板５８と、上部鏡板５７と下部鏡板５８とを繋ぐ円筒形状の胴部５９と、を備える。燃料タンク５の中心線Ｃはダウンチューブ３５に対して略平行に向き、車体フレーム６の鉛直方向に対してやや前傾する。

また、燃料タンク５は、下部鏡板５８に設けられた主送給弁６１を備える。主送給弁６１は燃料電池２への燃料供給と遮断、および燃料供給時の流量調整を行う。燃料電池二輪車１は、主送給弁６１を燃料タンク５の下部鏡板５８に設けているので、燃料タンク５の上部鏡板５７を上側からシートレール４５で容易に保持できる。

他方、燃料タンク５は、半球形状の上部鏡板５７をシート１３の下面に近接する。これにより、燃料電池二輪車１は、シート１３に着座する乗員の脚部や腹部附近の車体表面形状を滑らかな形状にすることが可能になり、乗員に違和感を与えない。

車体側面視において、原動機３の一部は、燃料タンク５の一部に重ね合わさる。

二次電池４７は、燃料電池２の電力を補助する。燃料電池二輪車１は、燃料電池２の上方かつ燃料タンク５の前方に二次電池４７を配置することによって、燃料電池２と二次電池４７とを電気的に接続する中継ケーブル（図示省略）の短縮化と整備性の向上を図ることができる。また、燃料電池二輪車１は、燃料電池２の上方かつ燃料タンク５の前方に二次電池４７を配置することによって、二次電池４７をヘッドパイプ３１に近接させ、ハンドル１７近傍に集中的に設けられるメータなどの電装部品に対しても中継ケーブル（図示省略）の短縮化と整備性の向上を図ることができる。

車両コントローラ４８は、アクセルグリップ１７ａのアクセル操作量の読み取り、燃料電池２、二次電池４７、モータコントローラ５５の状態量の読み取りおよび制御信号の出力を双方向で行い、燃料電池二輪車１の運転制御を行う。

モータコントローラ５５は、原動機３の駆動制御に加え、燃料電池二輪車１の減速時や、下り坂走行時に原動機３に発生する負のトルクを電力に変換する回生制御を行う。

インバータ５６は、燃料電池２または二次電池４７から直流電力を受け取り三相交流電力に変換して原動機３へ供給する。

サイドカバー２３は二次電池４７の左右それぞれを覆い隠す。

シート１３は、車体フレーム６の上部に設けられてシートレール４５をほぼ全長に亘って覆い隠す。シート１３は、燃料タンク５の頂部の後方に乗員の着座位置ＳＰを有する。

左右一対のメインフレーム３２は、車両側面視において燃料タンク５の胴部５９を横切る部分を備える。

ブリッジ３７は、左右一対のメインフレーム３２のうち車両側面視において燃料タンク５を横切る部分に架設され、かつ車両後方側へ湾曲して燃料タンク５を迂回し左右一対のメインフレーム３２間を連結する。

左右一対のクロスメンバ３８は、ダウンチューブ３５に接続される前端部から後方へ延び、車両側面視において燃料電池２を横切り、左右一対のメインフレーム３２のうち車両側面視において燃料タンク５を横切る部分のそれぞれに接続される後端部を有する。

左右一対のシートレール４５は、左右一対のメインフレーム３２のそれぞれに着脱自在に固定されて燃料タンク５の頂部を支える。左右一対のシートレール４５は、車両側面視において燃料タンク５の頂部形状に倣って湾曲し燃料タンク５を上方から押さえる上部タンク支持部６２を備える。

上部タンク支持部６２は燃料タンク５の半球形状の上部鏡板５７を押さえ付けるので、燃料タンク５の中心線Ｃから左右それぞれに偏倚する箇所を押さえ付けることになり、長手方向（中心線Ｃ方向）のみならず、径方向へも燃料タンク５を支持することになる。上部タンク支持部６２は燃料タンク５の頂上よりも下方に配置される。

また、車体フレーム６は、左右一対のタンクブラケット６３を備える。左右一対のタンクブラケット６３のそれぞれは、左右一対のピボットブラケット３３のそれぞれに着脱自在に固定され、燃料タンク５を支える。左右一対のタンクブラケット６３は、燃料タンク５の下部鏡板５８を下方から支え、主送給弁６１の側方を部分的に覆う。左右一対のタンクブラケット６３は、主送給弁６１の前方を覆うものであっても良い。左右一対のタンクブラケット６３は、燃料電池二輪車１の走行時における泥や飛石から主送給弁６１を保護する。

図１０は、図８のＸ−Ｘ線において、本発明に係る燃料電池二輪車の要部を示す断面図である。

図１１は、図８のＸＩ−ＸＩ線において、本発明に係る燃料電池二輪車の要部を示す断面図である。

図１０および図１１に示すように、本実施形態に係る燃料電池二輪車１のブリッジ３７は、燃料タンク５から略等間隔に離間して燃料タンク５の形状に倣って湾曲する。また、ブリッジ３７は、燃料タンク５の後部を支持する後部タンク支持部６５を備える。後部タンク支持部６５は、燃料タンク５を車体フレーム６に搭載する際のガイドの役割を果たし、車体フレーム６に搭載された燃料タンク５の保持性を高める。

左右一対のクロスメンバ３８のそれぞれは、ダウンチューブ３５および左右一対のメインフレーム３２に対して着脱自在に固定される。また、左右一対のクロスメンバ３８は、燃料タンク５を挟持する側部タンク支持部６６と、燃料電池２を挟持する機器支持部６７と、を備える。側部タンク支持部６６は、ブリッジ３７の後部タンク支持部６５と協働して燃料タンク５、特に円筒形状の胴部５９を三点で支持する。

なお、左右一対のクロスメンバ３８は、燃料電池２以外に適宜の部材または装置を機器支持部６７に挟持しても良い。

図１２は、本発明に係る燃料電池二輪車の底面図である。

図１３は、図８のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線において、本発明に係る燃料電池二輪車の要部を示す断面図である。

図１２および図１３に示すように、本実施形態に係る燃料電池二輪車１の燃料タンク５は車両の幅方向において略中央に配置される。

他方、原動機３は、燃料タンク５に対して車両の幅方向のいずれか一方側（ここでは右方側）へ偏倚させて配置されて駆動力を発生させる本体部６８と、燃料タンク５に対して車両の幅方向のいずれか他方側（ここでは左方側）へ偏倚させて配置されるドライブスプロケット６９と、本体部６８からドライブスプロケット６９へ駆動力を伝達する軸７１と、を備える。ドライブスプロケット６９はドライブチェーン（図示省略）を介して後輪９へ駆動力を伝達して燃料電池二輪車１を走行させる。

本実施形態に係る燃料電池二輪車１は、円筒形状の燃料タンク５の長手方向をダウンチューブ３５に対して平行に配置することによって、円筒形状の燃料タンクの長手方向を車両の前後方向に向ける従来の燃料電池二輪車に比べて燃料タンク５の車両前後方向における占有領域を減少させ、車体フレーム６の前後長を短縮し、ひいてはホイールベースを短縮できる。そして、本実施形態に係る燃料電池二輪車１は、車体フレーム６の前後長を短縮できる分、フロントフォーク１５の伸縮長さ、スイングアーム１１のアーム長さをより長く確保し易く、車両の操作性を向上できる。

また、本実施形態に係る燃料電池二輪車１は、燃料電池２がダウンチューブ３５に対し略平行に延びる形状を呈するため、燃料電池２の車両前後方向における占有領域を減少させ、車体フレーム６の前後長を短縮し、ひいてはホイールベースを短縮できる。そして、本実施形態に係る燃料電池二輪車１は、車体フレーム６の前後長を短縮できる分、フロントフォーク１５の伸縮長さ、スイングアーム１１のアーム長さ（ひいては後輪９の揺動量）をより長く確保し易く、車両の操作性を向上できる。

さらに、本実施形態に係る燃料電池二輪車１は、燃料電池２を燃料タンク５に併設しているため、比較的重量の重い燃料電池２と燃料タンク５とを集中させ、車両旋回時の慣性モーメントの低減、ひいては操作性の向上に寄与できる。

さらにまた、本実施形態に係る燃料電池二輪車１は、燃料タンク５を乗員に近接させて配置できるため、シート１３に着座する乗員の脚部や腹部附近の車体表面形状を滑らかな形状にすることが可能になり、乗員に違和感を与えない。

また、本実施形態に係る燃料電池二輪車１は、車体側面視において原動機３の一部を燃料タンク５の一部に重ね合わせる状態で原動機３を配置するため、これらを重ね合わせない場合に比べて車両の前後長および上下長を短縮化できるとともに、比較的重量の重い原動機３と燃料タンク５とを集中させ、車両旋回時の慣性モーメントの低減、ひいては操作性の向上に寄与できる。

さらに、本実施形態に係る燃料電池二輪車１は、燃料タンク５を車両の幅方向において略中央に配置するため、車両全体の重量の偏りを抑制し易く、車両旋回時の慣性モーメントの低減、ひいては操作性の向上に寄与できる。

さらにまた、本実施形態に係る燃料電池二輪車１は、燃料タンク５に対して車両の幅方向のいずれか一方側へ原動機３の本体部６８を偏倚させ、いずれか他方側へドライブスプロケット６９を偏倚させるため、原動機３と燃料タンク５とを集中させて車両の前後長および上下長を短縮化できる。

したがって、本実施形態に係る燃料電池二輪車１によれば、円筒形状の燃料タンクを備えつつ、良好な操作性を両立できる。

なお、本実施形態に係る車両は、燃料電池二輪車１であるが、ＬＰガスや水素ガスなどの高圧気体燃料タンクを搭載する車両に適用してもよい。

１燃料電池二輪車
２燃料電池
３原動機
５燃料タンク
６車体フレーム
７前輪
８ステアリング機構
９後輪
１１スイングアーム
１２外装
１３シート
１５フロントフォーク
１６フロントフェンダ
１７ハンドル
１７ａアクセルグリップ
１８ピボット軸
１９リアクッションユニット
２１ドリブンスプロケット
２２ドライブチェーン
２３サイドカバー
２６フレームカバー
３１ヘッドパイプ
３２メインフレーム
３３ピボットブラケット
３４ピボット支持部
３５ダウンチューブ
３６ロアチューブ
３７ブリッジ
３８クロスメンバ
４１前端部
４２中間部
４３後端部
４５シートレール
４６シートピラーチューブ
４７二次電池
４８車両コントローラ
４９リアフェンダ
５１シートレールブリッジ
５２シートヒンジ
５３シートロック
５５モータコントローラ
５６インバータ
５７上部鏡板
５８下部鏡板
５９胴部
６１主送給弁
６２上部タンク支持部
６３タンクブラケット
６５後部タンク支持部
６６側部タンク支持部
６７機器支持部
６８本体部
６９ドライブスプロケット
７１軸

Claims

ヘッドパイプと、
前記ヘッドパイプに接続される前端部、前端部から左右へ広がり後方へ延びる中間部、下方へ折れ曲がる後端部を有する左右一対のメインフレームと、
前記左右一対のメインフレームのそれぞれの後端部の下端に接合される左右一対のピボットブラケットと、
前記ヘッドパイプに接続されて下方へ延びるダウンチューブと、
前記ダウンチューブに対して略平行に延びる円筒形状を呈して燃料を貯蔵する燃料タンクと、
前記燃料タンクから供給される燃料で電力を発生させる燃料電池と、
前記燃料電池から供給される電力で駆動力を発生させる原動機と、を備え、
車体側面視において、前記原動機の一部は前記燃料タンクの一部に重ね合わさる燃料電池二輪車。
前記燃料電池は前記ダウンチューブに対し略平行に延びる形状を呈する請求項１に記載の燃料電池二輪車。
前記燃料タンクの頂部の後方に乗員の着座位置を有するシートを備え、
前記燃料電池は前記燃料タンクの前方に併設される請求項１または２に記載の燃料電池二輪車。
前記燃料タンクは車両の幅方向において略中央に配置され、
前記原動機は、前記燃料タンクに対して車両の幅方向のいずれか一方側へ偏倚させて配置されて駆動力を発生させる本体部と、前記燃料タンクに対して車両の幅方向のいずれか他方側へ偏倚させて配置されるドライブスプロケットと、前記本体部から前記ドライブスプロケットへ前記駆動力を伝達する軸と、を備える請求項１から３のいずれか１項に記載の燃料電池二輪車。