(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
一方、パワートレイン以外の車両用ユニットについては、設置スペース等の制約もあって一対のサイドフレームの外側に配設される場合がある。こうした場合、車体フレームに対して車両用ユニットが片持ち梁状に支持されることが少なくないため、走行にともなう振動によって車両用ユニットと車体フレームとの連結部分に大きな機械的な負荷が作用しているおそれがあった。本発明は、車体フレームに連結されたユニットの振動を抑えることができる車両用ユニットの支持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】
【0006】
上記課題を解決する車両用ユニットの支持構造は、車体フレームを有するシャシと前記車体フレームに連結されるボディとを備える車両に適用される車両用ユニットの支持構造であって、前記シャシは、前記車体フレームに連結される車両用ユニットと前記車両用ユニットを前記ボディに連結する連結フレームとを有する。
【0007】
上記構成によれば、例えば複数のサイドフレームの外側に位置する車両用ユニットであっても車体フレームだけでなく連結フレームを介してボディにも支持される。これにより、走行中に生じる車両用ユニットの振動を抑えることができる。
【0008】
上記車両用ユニットの支持構造において、前記車体フレームは、前記車両の前後方向に延びる複数のサイドフレームを有し、前記シャシは、前記車両の幅方向で前記複数のサイドフレームを挟む位置に一対の前記車両用ユニットを有し、前記連結フレームは、前記複数のサイドフレームの上方を通じて前記一対の車両用ユニットに架け渡されており、前記一対の車両用ユニットの双方を前記ボディに連結することが好ましい。
【0009】
上記構成によれば、複数のサイドフレームの外側に位置する一対の車両用ユニットが互いに異なる態様で振動しようとしても、その振動が連結フレームを介して平滑化される。その結果、一対の車両用ユニットの各々に生じる振動を効果的に抑えることができる。
【0010】
上記車両用ユニットの支持構造において、前記連結フレームは、前記一対の車両用ユニットの各々に対する上方の空間を上下方向に延びる一対の側枠部と、前記一対の側枠部の上端部を繋ぐ上枠部と、前記上枠部よりも下方に位置して前記一対の側枠部を繋ぐ下枠部とを有することが好ましい。
【0011】
上記構成によれば、連結フレームが四角枠状の形状有していることから連結フレームの剛性を高めることができる。その結果、一対の車両用ユニットに生じる振動をより効果的に抑えることができる。
【0012】
上記車両用ユニットの支持構造において、前記連結フレームは、前記一対の側枠部、前記上枠部、および、前記下枠部のうちの2つを繋ぐ補強部を有することが好ましい。
上記構成によれば、連結フレームの剛性をさらに高めることができる。その結果、一対の車両用ユニットに生じる振動をさらに効果的に抑えることができる。
【0013】
上記車両用ユニットの支持構造において、前記連結フレームには、ジャンクションボックスが取り付けられる取付部が形成されており、前記取付部を介して前記ジャンクションボックスが取り付けられていることが好ましい。
【0014】
上記構成のように、連結フレームに対してジャンクションボックスを取り付けることが可能である。これにより、連結フレームによって形成されるスペースを有効的に活用することができる。
【発明を実施するための形態】
【0016】
図1〜
図5を参照して車両用ユニットの支持構造の一実施形態について説明する。
図1に示すように、車両10は、多数の乗客を搬送可能なバスであり、後側駆動輪11などが連結された車体フレーム12を有するシャシ13と、シャシ13に連結されたボディ14とを備えている。ボディ14は、床面パネル15や背面パネル16によって画定される客室17を有している。車両10の一例は、水素タンクに貯留された水素と空気中の酸素とを化学反応させることによって発電する燃料電池18をボディ14の後方上部に搭載している燃料電池自動車(FCV:Fuel Cell Vehicle)である。なお、
図1では、客室17内に配設された座席や車体フレーム12に固定された駆動モーターといった一部の構成部品を省略したうえで車両10の後部のみを示している。また、ハッチングは床面パネル15や背面パネル16を示すために設けたものであり、背面パネル16は、例えば最後部座席の背もたれの後側に位置している部分である。
【0017】
図2および
図3を参照して、シャシ13の一部である後部シャシ20について説明する。後部シャシ20は、シャシ13において後側駆動輪11よりも車両10の後方に位置する部分である。
図2は、後部シャシ20の斜視構造を示す斜視図であって、一部の車両用ユニットや構成部材などを省略して示した図である。なお、車両10において、動力源の駆動や動力の伝達、客室17の空調などに関連して所望の機能を発現するために複数の構成部材が一体化されたものを車両用ユニット(以下、単にユニットという。)という。
【0018】
図2に示すように、後部シャシ20は、車体フレーム12の構成要素として、車両10の前後方向に延びる一対のサイドフレーム21,22と、一対のサイドフレーム21,22の後端部に架け渡されるエンドメンバー23とを備えている。また、後部シャシ20は、車体フレーム12の構成要素として、エンドメンバー23よりも前方にて一対のサイドフレーム21,22に架設される鋼板部24を備えている。
【0019】
鋼板部24は、鋼板や溝型鋼、角形鋼管などが互いに接合されることで製造される。鋼板部24は、車両10の前方に臨む前面25と車両10の後方に臨む後面26とを有して車両10の前後方向に直交する方向に拡がる板状の形状に形成されている。鋼板部24は、車両10の幅方向において一対のサイドフレーム21,22の外側まで拡がっている。鋼板部24は、車両10の幅方向における中央部分に、一対のサイドフレーム21,22の間に位置するユニットとの干渉を避けるように上方へ窪んだ凹部27を有している。
【0020】
なお、鋼板部24の上面24aは、シャシ13にボディ14を連結する連結作業においてボディ14が載置される載置面である。また、図示していないが、一対のサイドフレーム21,22の間には、燃料電池18で発電した電力が供給される駆動モーターなどで構成されるパワーユニットなどが位置している。パワーユニットは、一対のサイドフレーム21,22の各々に対して連結されている。
【0021】
後部シャシ20は、車両10の幅方向における一対のサイドフレーム21,22の外側の位置にラジエーターユニット31,32を備えている。ラジエーターユニット31,32は、各サイドフレーム21,22と鋼板部24とがなす角部のうち、車両10の後方側に臨む角部の各々に位置している。ラジエーターユニット31,32は、冷却対象の流体が流通するラジエーターとラジエーターよりも車両10の内側に位置してラジエーターに冷却風を供給する冷却ファンとを備えている。ラジエーターユニット31,32は、一対のサイドフレーム21,22の外側を鋼板部24の後面26から車両10の後方に向かって延びるブラケット33,34などを介して鋼板部24に連結されており、鋼板部24によって片持ち梁状に支持されている。
【0022】
後部シャシ20は、ラジエーターユニット31,32を鋼板部24に連結するブラケット33,34に架け渡された連結フレーム40と、連結フレーム40に取り付けられた一対のジャンクションボックス61,62とを備えている。
【0023】
連結フレーム40は、機械加工を施した角形鋼管などが溶接などの冶金的接合法や締結部材などを用いた機械的接合法によって互いに連結されることにより製造される。連結フレーム40は、ブラケット33,34に対して上述した冶金的接合法や機械的接合法によって連結されている。
【0024】
図3に示すように、連結フレーム40は、ブラケット33,34に連結されて車両10の前後方向に延びる連結部41,42と、各連結部41,42の前端寄りの部位に連結された側枠部43,44とを有している。側枠部43,44は、車両10の幅方向において互いに対向しており、ラジエーターユニット31,32の各々に対する上方の空間を車両10の後方側斜め上方に延びている。側枠部43,44は、シャシ13とボディ14とが連結状態にあるとき、客室17を画定する背面パネル16と略平行に延びるように配設される(
図1,5参照)。
【0025】
連結フレーム40は、側枠部43,44の各々の上端部を繋ぐように車両10の幅方向に延びる上枠部45と、側枠部43,44の各々における下端部寄りの部位を繋ぐように車両10の幅方向に延びる下枠部46とを有している。連結フレーム40は、これら側枠部43,44、上枠部45、および、下枠部46によって形成されて車両10の幅方向が長辺に設定された四角形状の外枠を有している。
【0026】
連結フレーム40は、車両10の幅方向における中央部に、上枠部45と下枠部46とを繋ぐ一対の補強部47,48を有している。これにより、連結フレーム40には、側枠部43および補強部47、補強部47および補強部48、ならびに、補強部48および側枠部44、これらの組を対辺とする3つの四角形状の枠が形成される。また、連結フレーム40は、連結部41と側枠部43とがなす鋭角部分に配設された補強リブ49と、連結部42と側枠部44とがなす鋭角部分に配設された補強リブ50とを有している。
【0027】
連結フレーム40は、連結フレーム40に対する車両10の後方側に一対のジャンクションボックス61,62を取り付けるための取付部として複数のブラケットを有している。連結フレーム40は、上枠部45、下枠部46、および、補強部47に、ジャンクションボックス61が取り付けられる取付ブラケット51,52,53,54を有している。連結フレーム40は、上枠部45、下枠部46、および、補強部48に、ジャンクションボックス62が取り付けられる取付ブラケット55,56,57,58を有している。これにより、連結フレーム40には、上枠部45、下枠部46、および、補強部47の間に跨ってジャンクションボックス61が取り付けられ、上枠部45、下枠部46、および、補強部48の間に跨ってジャンクションボックス62が取り付けられる。
【0028】
各ジャンクションボックス61,62は、各種の電気配線の結合や分岐、中継などが可能な多数の端子台や電気回路などを収容している。各ジャンクションボックス61,62には、例えば駆動モーターといったシャシ13に搭載される各種のユニットに接続されるワイヤーハーネスの他、燃料電池18といったボディ14に搭載される各種のユニットに接続されるワイヤーハーネスが集約される。
【0029】
連結フレーム40は、上枠部45に連結ブラケット59,60を有している。連結ブラケット59,60は、冶金的接合法や機械的接合法によって上枠部45に接合されており、連結フレーム40をボディ14の背面パネル16に連結する部位である。連結ブラケット59,60は、L字状の金属製の基材に対して、後述するボルト65が貫通する貫通孔が形成され、かつ、該ボルト65が螺合する溶接ナット59N,60Nが接合された部材である。
【0030】
図4および
図5を参照して上述した車両10の製造方法の一例について説明する。
車両10においては、シャシ13とボディ14とが各別の工程で組み立てられたのち、シャシ13に対してボディ14が連結されることにより製造される。なお、以下では、ボディ14の組み立ては完了しているものとする。
【0031】
シャシ13の組み立てでは、まず、車体フレーム12が組み立てられる車体フレーム組立工程が行われる。車体フレーム組立工程が終了すると、車体フレーム12に対して各種のユニットが組み付けられるユニット組付工程が行われる。後部シャシ20におけるユニット組付工程では、例えば、一対のサイドフレーム21,22に対するパワーユニットの組み付けや鋼板部24に対するラジエーターユニット31,32の組み付けが行われる。
【0032】
ユニット組付工程が終了すると、続いて連結フレーム組付工程が行われる。連結フレーム組付工程では、後部シャシ20に対して連結フレーム40およびジャンクションボックス61,62が組み付けられる。なお、連結フレーム組付工程においては、別工程において連結フレーム40およびジャンクションボックス61,62を1つのユニットとして予め組み立てておく。そして、ラジエーターユニット31,32を鋼板部24に連結しているブラケット33,34に対して連結フレーム40の連結部41,42が連結されることにより後部シャシ20に組み付けられることが好ましい。
【0033】
連結フレーム組付工程が終了すると、第1配線工程が行われる。第1配線工程では、電気配線や信号線を有するワイヤーハーネスが各種のユニットに接続される。そして、各種のユニットに接続されたワイヤーハーネスがジャンクションボックス61,62に引き回され、各ワイヤーハーネスの電気配線や信号線がジャンクションボックス61,62内の端子台などに接続される。
【0034】
第1配線工程が終了すると第2配線工程が行われる。第2配線工程では、ボディ14に搭載されるユニットに接続される各ワイヤーハーネスの電気配線や信号線がジャンクションボックス61,62内の端子台などに接続される。これらのワイヤーハーネスは、シャシ13にボディ14を連結する際の邪魔にならないようにシャシ13の周囲へと引き回される。これにより、シャシ13の組み立てが完了する。
【0035】
図4に示すように、シャシ13に対してボディ14を連結する際には、まず、シャシ13にボディ14が載置される載置工程が行われる。載置工程においては、クレーンなどを用いてボディ14を吊り上げてシャシ13の上方へと移動させたのち、シャシ13とボディ14との位置合わせを行いながらボディ14を降下させる。これにより、ボディ14は、鋼板部24の上面24aなど、車体フレーム12に支持された状態でシャシ13に載置される。このとき、客室17の一部を画定する背面パネル16は、連結フレーム40に相対向する位置に配置される。
【0036】
図5に示すように、載置工程が終了すると、シャシ13とボディ14とを連結する連結工程が行われる。連結工程においては、各所に設けられた連結部分においてシャシ13とボディ14とが連結される。連結フレーム40に形成された連結ブラケット59,60もこうした連結部分の1つである。ボディ14の背面パネル16と連結フレーム40の連結ブラケット59,60との連結作業は、客室17側から行われる。客室17側からボディ14の背面パネル16と連結フレーム40の連結ブラケット60とがボルト65によって締結される。ボディ14の背面パネル16と連結ブラケット59との連結作業も同様にして行われる。これにより、シャシ13とボディ14とが連結される。
【0037】
その後、上述した第2配線工程においてシャシ13の周囲に引き回されていたワイヤーハーネスがボディ14に搭載された各ユニットに接続される第3配線工程が行われる。これにより、車両10が製造される。
【0038】
上記実施形態の車両用ユニットの支持構造によれば以下に示す作用効果が得られる。
(1)一対のサイドフレーム21,22の外側に位置するラジエーターユニット31,32は、車体フレーム12を構成する鋼板部24に連結されている。また、これらラジエーターユニット31,32は、連結フレーム40を介してボディ14を構成する背面パネル16に連結されている。これにより、一対のサイドフレーム21,22の外側に位置するラジエーターユニット31,32は、車体フレーム12の鋼板部24だけでなく、連結フレーム40を介してボディ14の背面パネル16にも支持される。これにより、車両10の走行中にラジエーターユニット31,32に生じる振動を抑えることができる。
【0039】
(2)連結フレーム40は、一対のサイドフレーム21,22を車両10の幅方向で挟む一対のラジエーターユニット31,32に架け渡されている。また、連結フレーム40は、ラジエーターユニット31,32の双方と連結されている。こうした構成によれば、ラジエーターユニット31,32が互いに異なる態様で振動しようとしても、その振動が連結フレーム40を介して平滑化される。これにより、これら一対のラジエーターユニット31,32に生じる振動を効果的に抑えることができる。
【0040】
(3)また、連結フレーム40が一対のサイドフレーム21,22の上方を通じて架け渡されることから、一対のサイドフレーム21,22に挟まれた空間をユニットの配置空間として有効的に活用することができる。また、各種のユニットが車体フレーム12に取り付けられたあとであっても連結フレーム40の組み付けを容易に行うことが可能である。そのため、連結フレーム40の組み付け作業によってシャシ13の組立作業が煩雑になることもない。
【0041】
(4)連結フレーム40は、一対の側枠部43,44、上枠部45、および、下枠部46によって形成される四角形状の外枠を有している。こうした構成によれば、連結フレーム40の剛性が高められ、連結フレーム40に作用する機械的な負荷が連結フレーム40において効果的に分散される。これにより、連結フレーム40に生じる歪みが抑えられ、ラジエーターユニット31,32に生じる振動をより効果的に抑えることができる。
【0042】
(5)連結フレーム40は、側枠部43,44の間に上枠部45と下枠部46とを繋ぐ補強部47,48を有している。これにより、連結フレーム40の剛性がさらに高められることから、ラジエーターユニット31,32に生じる振動をさらに効果的に抑えることができる。
【0043】
(6)連結フレーム40には、上枠部45、下枠部46、および、補強部47の間に跨ってジャンクションボックス61が取り付けられている。また、連結フレーム40には、上枠部45、下枠部46、および、補強部48の間に跨ってジャンクションボックス62が取り付けられている。このように連結フレーム40を構成する2以上の部材に跨ってジャンクションボックスが取り付けられることにより、連結フレーム40によって形成されるスペースを有効的に活用しつつ、連結フレーム40の剛性を高めることができる。
【0044】
(7)上述したように連結フレーム40は、車体フレーム12に連結されたユニットとボディ14とを連結する部材である。そのため、連結フレーム40は、シャシ13のみの状態では周囲に露見するかたちとなる。そして、こうした連結フレーム40に対してジャンクションボックス61,62が取り付けられることにより、シャシ13にボディ14が連結されるまえに各種ワイヤーハーネスのジャンクションボックス61,62への引き回しを行うことができる。また、シャシ13にボディ14を連結したあとに、ボディ14に搭載された各種ユニットへの各種ワイヤーハーネスの引き回しを行うことができる。このように、シャシ13とボディ14とが連結されたあとにジャンクションボックス61,62へのアクセスが不要となることで車両10の製造に関する作業性の向上および作業時間の短縮を図ることができる。
【0045】
(8)連結フレーム40は、ボディ14の背面パネル16に連結されている。これにより、連結フレーム40が床面パネル15に連結される場合に比べて、連結フレーム40の形状に関する自由度を高めることができる。
【0046】
なお、上記実施形態は、以下のように適宜変更して実施することもできる。
・連結フレーム40には、ジャンクションボックスが取り付けられていなくともよい。
・ジャンクションボックス61,62が取り付けられる取付部は、取付ブラケット51〜58のようなブラケットに限らず、例えば、上枠部45に固定された溶接ナットやボルトであってもよい。
【0047】
・連結フレーム40には、一対の側枠部43,44、上枠部45、および、下枠部46の少なくとも2つの間に跨ってジャンクションボックス61,62が取り付けられているとよい。そのため、連結フレーム40には、側枠部43と上枠部45との間に跨るようにジャンクションボックスが取り付けられていてもよいし、側枠部44と下枠部46との間に跨るようにジャンクションボックスが取り付けられていてもよい。
【0048】
・連結フレーム40は、補強部47,48が割愛されてもよい。
・補強部47,48は、一対の側枠部43,44の間で上枠部45と下枠部46とを繋ぐように構成されている。補強部は、一対の側枠部43,44、上枠部45、および、下枠部46の2つを繋ぐものであればよい。そのため、補強部は、例えば、補強部47,48において上枠部45側の端部が車両10の外側に位置するように傾斜する構成であってもよい。また、補強部は、側枠部43と上枠部45とを繋ぐ構成や側枠部44と下枠部46とを繋ぐ構成、さらには、一対の側枠部43,44を繋ぐ構成であってもよい。
【0049】
・連結フレーム40の外枠は、側枠部43,44、上枠部45、および、下枠部46を有する四角形状に限らず、例えば他の多角形状であってもよい。また、連結フレーム40は、多角形状の外枠を有するものに限らず、例えばH型の形状を有していてもよい。
【0050】
・連結フレーム40は、一対のサイドフレーム21,22の上方を架け渡される構成に限らず、一対のサイドフレーム21,22の下方を架け渡される構成であってもよい。
・連結フレーム40は、一対のラジエーターユニット31,32の双方をボディ14に連結する構成に限らず、一対のラジエーターユニット31,32を各別にボディ14に連結する構成であってもよい。
【0051】
・連結フレーム40は、予め組み立てたものをシャシ13に組付ける構成に限らず、後部シャシ20に対して構成部材を順番に組み付けることにより作製される構成であってもよい。また、ジャンクションボックス61,62についても、その作製した連結フレーム40に対して順次組み付けられる構成であってもよい。
【0052】
・ボディ14に対する連結フレーム40の連結は、ボルト65を用いた機械的接合法だけに限らず、リベットを用いた機械的接合法で行ってもよいし、溶接などの治金的接合法で行ってもよい。また、その位置や連結箇所も適宜変更可能である。
【0053】
・ボディ14において連結フレーム40が連結される部位は、背面パネル16に限らず、例えば床面パネル15であってもよい。
・車体フレーム12は、車両10の前後方向に延びる1のサイドフレーム(メインフレーム)を有していてもよいし、3以上のサイドフレーム(メインフレーム)を有していればよい。
【0054】
・連結フレーム40がボディ14に連結するユニットは、複数のサイドフレームの外側に位置しているユニットに限らず、車体フレーム12に対して連結されているユニットであればよい。なお、ラジエーターユニット31,32のように車体フレーム12に片持ち梁状に支持されているユニットであれば、振動抑制の効果がより顕著に得られる。
【0055】
・車両10は、燃料電池18を動力源とする車両に限らず、ディーゼルエンジンなどの内燃機関を動力源とする車両であってもよいし、内燃機関とモーター・ジェネレーターとを動力源とするハイブリッド車両であってもよい。
【0056】
・車両用ユニットは、車両10の走行や客室17の空調などに関連して所望の機能を発現するために複数の構成部材が一体化されたものであればよい。そのため、車両用ユニットは、上述したパワーユニットやラジエーターユニット31,32の他、バッテリーを有するバッテリーユニットやエアクリーナーやエアコンプレッサーで構成されたエアコンプレッサーユニットであってもよい。また、一対の車両用ユニットは、こうした車両用ユニットから任意に選択される構成であってもよい。