用于气罐的罐保持机构及使用罐保持机构安装气罐的车辆的制作方法
专利名称：用于气罐的罐保持机构及使用罐保持机构安装气罐的车辆的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种保持气罐的罐保持机构，以及一种使用该罐保持机构安装气罐的 车辆。
背景技术：
近些年，在车辆中安装高压气罐(在下文中称为“HP气罐”)已经变得日益平常。 例如，日本专利申请公开No. 2003-291666 (JP-A-2003-291666)描述了一种设置有HP气罐 的燃料电池车辆，所述HP气罐储存作为用于燃料电池的燃料气体使用的氢气。HP气罐横向 地安装在车辆中。根据JP-A-2003491666，多条带绕HP气罐的圆筒形部缠绕以保持HP气罐。因此， 即使向HP气罐的圆筒形部的外表面上施加力，带也能抵抗所述力继续将HP气罐保持在适 当的位置。带绕圆筒形部的外表面缠绕。在这种布置中，这些带的保持力需要即使向HP气 罐施加轴向力，也能足以继续将HP气罐保持在适当的位置。同时，现在日益需要减小HP气 罐的壁厚以实现HP气罐的重量降低。然而，随着壁厚的降低，不可能进一步增加带的保持 力。
发明内容
本发明提供一种用于气罐的罐保持机构，即使对气罐施加轴向力，该罐保持机构 也继续将气罐保持在适当的位置中；以及一种车辆，使用该罐保持机构将气罐安装在该车 辆中。本发明的一方面涉及一种用于保持气罐的罐保持机构，所述气罐具有圆筒形部 和形成在圆筒形部的各侧上的半球形状的圆顶部。罐保持机构包括1)罐容纳部，所述罐 容纳部接触气罐的圆筒形部的周壁；幻罐端侧构件，所述罐端侧构件设置在气罐的各端附 近；3)至少一个罐带，所述至少一个罐带将气罐推抵罐容纳部；以及4)带固定部，所述带固 定部将罐带的端部固定到各罐端侧构件。罐带的延伸路线为从圆顶部中的一个圆顶部通过 圆筒形部到达另一个圆顶部。罐带沿气罐的对角线在圆筒形部的外表面上延伸，与圆筒形 部的外表面一致，并且与两个圆顶部的半球状外表面一致。在如此构造的罐保持机构中，已经与罐容纳部形成接触的气罐的圆筒形部的周壁 通过罐带来保持，并且罐带固定到的罐端侧构件设置在气罐的各端附近。因此，通过带固定 部固定到罐端侧构件中的一个上的罐带的延伸路线从圆顶部中的一个圆顶部朝向圆筒形 部布置，并且与圆顶部的半球状外表面一致。类似地，固定到另一个罐端侧构件的罐带的延 伸路线从另一个圆顶部朝向圆筒形部布置，并且与另一个圆顶部的半球状外表面一致。罐 带沿气罐的对角线在圆筒形部的外表面上延伸，并且与圆筒形部的外表面一致。罐带的延 伸路线为从圆顶部中的一个圆顶部通过圆筒形部到达另一个圆顶部。具有如此路线的罐带 推动气罐抵靠罐容纳部以保持气罐。通过包括对角地跨过气罐成圈的罐带的如此构造的罐 保持机构，即使向气罐施加轴向力，轴向力也可以由罐带的一部分承担，罐带的所述一部分与圆顶部的半球状外表面一致，施加的力传输到该圆顶部的半球状外表面。因此，即使向气 罐施加轴向力，也可能更可靠地继续将气罐保持在适当的位置。如果向圆筒形部的外表面 施加指向下的力，则该力可以由罐带的一部分承担，所述罐带对角地跨过圆筒形部延伸并 与圆筒形部的外表面一致。因此，还使抵抗该力以继续将气罐保持在适当的位置成为可能。 另外，在没有过度地增加罐带的保持力的情况下，使更可靠地继续将气罐保持在适当的位 置成为可能。因此，可以不必要过度增加罐带的强度，并且使降低罐带的成本成为可能。在上述的罐保持机构中，罐带的延伸路线可以为沿纤维的方向从圆顶部中的一个 圆顶部通过圆筒形部到达另一个圆顶部，所述纤维例如通过细丝缠绕方法绕气罐螺旋形地 缠绕来增强气罐。通过这种布置，罐带可以更可靠地与圆顶部的半球状外表面一致。因此， 即使向气罐施加轴向力，也可以使更可靠地继续将气罐保持在适当的位置成为可能。在上述的罐保持机构中，罐带的数量可以为两个。该两个罐带可以在圆筒形部的 外表面上跨越彼此，并且罐带可以通过带固定部固定到罐端侧构件上。通过这种布置，即使 向气罐施加轴向力，也可以使更可靠地继续将气罐保持在适当的位置成为可能。另外，设置 两个罐带可以不妨碍空间的节省。在上述的罐保持机构中，在吸收用于使罐带伸展的力的同时，定位在罐带的各端 处的带固定部中的至少一个可以将罐带的对应端固定到对应的罐端侧构件上。通过这种布 置，即使通过罐保持机构来保持的气罐沿气罐的径向方向或轴向方向膨胀或者压缩，也可 以吸收气罐的膨胀或压缩并继续将气罐保持在适当的位置中。本发明的另一方面涉及一种车辆，该车辆包括气罐，所述气罐以气罐的纵向方向 与车辆的横向方向大致一致的方式横向地安装；以及根据上述方面的罐保持机构。罐保持 机构的罐容纳部沿车辆高度方向定位在气罐上方。在所述车辆中，可能的是，将气罐横向地安装在车辆地板的下方，并且即使向气罐 施加轴向力，也更可靠地继续将气罐保持在适当的位置。
参考附图，将在本发明的示例性实施例的下文的详细描述中描述本发明的特征、 优点以及技术工业重要性，其中相似的附图标记表示相似的元件并且其中图1是示意性地示出了通过使用根据本发明的实施例的罐保持机构将高压气罐 (在下文中称为“HP气罐”)安装在车辆中的状态的视图；图2是示出了 HP气罐安装在车辆中的方式以及示出了在HP气罐附近的结构的分 解视图；图3是示意性地示出了沿HP气罐的纵向方向在HP气罐和HP气罐附近的车辆侧 框架之间的位置关系的视图；图4是示意性地示出了从HP气罐的轴向端部观察时在HP气罐和HP气罐附近的 车辆侧框架之间的位置关系的视图；图5A是示出了当从车辆的后部沿车辆的纵向方向观察时罐带跨过HP气罐成圈的 方式以及HP气罐通过罐保持机构得到保持的方式的视图；图5B是示出了当从HP气罐下方观察时罐带跨过HP气罐成圈的方式以及HP气罐 通过罐保持机构得到保持的方式的视图6A是示出了当从HP气罐的左侧观察时罐带跨过HP气罐成圈的方式以及HP气 罐通过罐保持机构得到保持的方式的视图；图6B是示出了当从HP气罐的右侧观察时罐带跨过HP气罐成圈的方式以及HP气 罐通过罐保持机构得到保持的方式的视图；图7是示出了 HP气罐通过根据可替代实施例的罐保持机构得到保持的方式、与图 5B对应的视图；图8是示出了根据另一可替代实施例的罐保持机构、与图5B对应的视图。
具体实施例方式在下文中，将参考附图描述本发明的示例性实施例。图1是示意性地示出了通过 使用根据本发明的实施例的罐保持机构将高压气罐(在下文中称为“HP气罐”)T安装在车 辆10中的状态的视图；图2是示出了 HP气罐T安装在车辆10中的方式以及示出了在HP 气罐T附近的结构的分解视图。图3是示意性地示出了沿HP气罐T的纵向方向在HP气罐 T和HP气罐T附近的车辆侧框架之间的位置关系的视图。图4是示意性地示出了从HP气 罐T的轴向端部观察时在HP气罐T和HP气罐T附近的车辆侧框架之间的位置关系的视图。如图1中所示，在车辆10中，HP气罐T横向地安装在平台F(罐容纳部)的下方， 使得HP气罐T的纵向方向与车辆10的横向方向大致一致。HP气罐T储存高压的诸如氢气 的气体。通过气体管道(未示出)将氢气从HP气罐T供应到安装在车辆10中的燃料电池 (未示出)。在将氢气供应到燃料电池之前，通过减压阀(未示出)来降低氢气的气压。HP 气罐T横向地安装在后乘客座椅S的下方。在与画有图1的纸张相垂直并且远离读者的方 向上至少再有一个HP气罐T可以紧挨着上述HP气罐T横向地安装。安装HP气罐T的位 置不限于上述位置。例如，HP气罐T可以横向地安装在用于后轮RT的轴的后面。HP气罐T是具有增强树脂衬垫(未示出)的纤维增强罐。衬垫通过纤维来增强， 该纤维以细丝缠绕方法绕衬垫的外周缠绕。如图2中所示，HP气罐T通过将圆顶部TD焊接 到长圆筒形部TS的相应侧来形成，所述圆顶部TD中的每一个圆顶部TD均具有半球形状。 圆顶部TD中的每一个圆顶部TD均具有为等压弯曲表面的外表面。金属的阀基座TVB附接 到圆顶部TD中的一个圆顶部TD上。用于储存在HP气罐T中的氢气的通道形成在阀基座 TVB中。阀基座TVB经由设置在侧面上的管道连接到气体管道。在根据图1-4示出的实施例的车辆10中，罐收容凹槽110形成在布置在后乘客座 椅S下面的平台F的底面下方。罐收容凹槽110沿车辆10的横向方向延伸。如稍后将详 细地描述的那样，HP气罐T收容在罐收容凹槽110中并且由罐保持机构200保持，该罐保持 机构200包括对角地跨过HP气罐T成圈的罐带140。罐收容凹槽110通过分别形成在前倾 斜面和后倾斜面中的前固定座112F和后固定座112R来限定。前倾斜面和后倾斜面沿车辆 10的横向方向延伸，并且在车辆10的纵向方向上彼此面对。沿车辆的横向方向延伸的沟 槽114形成在这些倾斜面之间。彼此面对跨过沟槽114的前固定座112F和后固定座112R 沿HP气罐T的纵向方向接触HP气罐T的周壁的两个分别的部分，如图4中所示。当HP气 罐T与前固定座112F和后固定座112R形成接触时，横向地安装的HP气罐T通过两固定座 112F和112R来接纳和保持。以此方式，HP气罐T在径向方向中的位置被维持。在这种情 况下，两固定座112F和112R定位在安装于车辆10中的HP气罐T上方。因此，当HP气罐T与两固定座112F和112R形成接触时维持了 HP气罐T在车辆高度方向和在车辆10的纵 向方向的位置。HP气罐T在旋转方向上的位置例如通过使用阀基座TVB以任何所需方式来 维持。在车辆10中，侧框架SF (罐端侧构件)设置在平台F的相应侧上。如图2-图4 中所示，侧框架SF设置在靠近HP气罐T的相应端且在HP气罐T的轴线AX (见图5B)上方 的位置。侧框架SF中的一个侧框架SF具有贯穿孔118，并且另一侧框架SF具有内螺纹孔 119。贯穿孔118形成在位于HP气罐T的一端附近的侧框架SF中。贯穿孔118形成在后 固定座112R附近的位置处。内螺纹孔119形成在位于HP气罐T的另一端附近的侧框架SF 中。内螺纹孔119形成在前固定座112F附近的位置处。贯穿孔118和内螺纹孔119用于 将稍后将详细描述的罐带140固定到侧框架SF。如图2中所示，罐保持机构200包括用来保持HP气罐T的罐带140。罐带140可 以由诸如例如为钢的适当的材料制成。罐带140具有第一固定端141和第二固定端142。 第一固定端141具有贯穿孔141a，并且第二固定端142具有贯穿孔142a。贯穿孔141a是圆 形贯穿孔，其直径比螺栓143A的直径大。贯穿孔14 是具有舱形状的伸长孔。旋到侧框 架SF的内螺纹孔119中的螺栓143A将在第一固定端141处的罐带140固定到侧框架SF。 (不是将螺栓143A旋入到有螺纹的内螺纹孔119中，内螺纹孔119可以形成为贯穿孔，并 且螺栓143A可以通过使用螺母(未示出)来紧固，如同稍后详细描述的将第二固定端142 固定到侧框架SF的情况一样。)罐带140的第二固定端142通过长螺栓14 固定到侧框 架SF上，其中螺旋弹簧204插入在第二固定端142和螺栓14 之间。在图2所示的实施 例中，螺栓143A和14 中的每一个均具有带有六角形形状的内槽的头部，但是可以使用其 它的替代选择，诸如例如为带有六角形形状的外表面的头部。平面垫圈144(以及可选择地 也可为开口垫圈(未示出))插入在侧框架SF与螺栓143A和14 中的每一个之间。第一 固定端141和第二固定端142通过将罐带140的各个端部弯曲来形成。第一固定端141和 第二固定端142可以具有多层结构，从而确保第一固定端141和第二固定端142的足够强 度。可替代地，第一固定端141和第二固定端142可以通过肋(未示出)来加强，以便维持 弯曲的形状。尽管在图2示出的实施例中，螺栓143A和螺栓14!3Β、平面垫圈144和螺旋弹 簧204提供了带固定部，但是可以使用可替代的带固定部(未示出)。下面，将描述罐带140跨过HP气罐T成圈的方式以及HP气罐T由罐保持机构保 持的方式。图5Α是示出了当从车辆10的后部沿车辆10的纵向方向观察时罐带140跨过 HP气罐T成圈的方式以及HP气罐T通过罐保持机构得到保持的方式的视图。图5Β是示 出了当从HP气罐T下方观察时罐带140跨过HP气罐T成圈的方式以及HP气罐T通过罐 保持机构得到保持的方式的视图。图6Α是示出了当从HP气罐T的左侧观察时罐带140跨 过HP气罐T成圈的方式以及HP气罐T通过罐保持机构得到保持的方式的视图。图6Β是 示出了当从HP气罐T的右侧观察时罐带140跨过HP气罐T成圈的方式以及HP气罐T通 过罐保持机构得到保持的方式的视图。如图5Α、图5Β、图6Α和图6Β所示，贯穿孔118和内螺纹孔119形成在侧框架SF 中，罐带140的相应端固定到所述侧框架SF上。另外，贯穿孔118和内螺纹孔119分别定 位在接触HP气罐T的周壁的后固定座112R和前固定座112F附近。因此，罐带140在第一 固定端141处被固定到侧框架SF中的一个侧框架的底面上，从侧框架SF的底面延伸，在HP气罐T的为等压弯曲表面的圆顶部TD中的一个圆顶部的外表面上方延伸且与该外表面一 致，并且延伸跨过HP气罐T的圆筒形部TS。同时，罐带140在第二固定端142处被固定到 另一个侧框架SF的底面上，从侧框架SF的底面延伸，在HP气罐T的为等压弯曲表面的另 一个圆顶部TD的外表面上方延伸且与该外表面一致，并且延伸跨过HP气罐T的圆筒形部 TS。如在图5B的底视图中示出的那样，第一固定端141和第二固定端142关于HP气罐T 的轴线AX对角地彼此相对。因此，罐带140对角地延伸跨过HP气罐T的圆筒形部TS并且 与圆筒形部TS的外表面一致，以使当从图5B的视图中观察时罐带140与轴线AX交叉。更 具体地，罐带140对角地跨过HP气罐T成圈以从圆顶部TD中的一个圆顶部TD、通过圆筒形 部TS到达另一圆顶部TD。通过这种布置，HP气罐T推抵限定罐收容凹槽110的前固定座 112F和后固定座112R。因此，HP气罐T通过罐保持机构200得到保持。罐带140与圆顶部TD的外表面和圆筒形部TS的外表面一致。该罐带140对角地 跨过HP气罐T成圈，使得在圆筒形部TS处形成在轴线AX与罐带140之间的角度α是相 对小的值。罐带140沿增强纤维的方向从圆顶部TD中的一个圆顶部TD通过圆筒形部TS 到达另一圆顶部TD，如图5Β中的交叉阴影区域所示，所述增强纤维通过细丝缠绕方法绕HP 气罐T螺旋形地缠绕，以增强HP气罐Τ。而且，罐带140延伸到远离圆顶部TD的外表面的 侧框架SF，并且在相应端处固定到侧框架SF上。为了清楚地表示将侧框架SF保持为远离 HP气罐T的圆顶部TS，在图5Α和图5Β中，侧框架SF定位在从HP气罐T的圆顶部TD起的 长距离处。然而，只要侧框架SF不接触圆顶部TD，侧框架SF就可以布置在更靠近圆顶部 TD的位置。侧框架SF可以定位成更靠近圆顶部TD，这是因为侧框架SF定位在HP气罐T 的轴线AX上方。因此，可能节省圆顶部TD附近的空间。在将HP气罐T安装到车辆10中之前，首先，将罐带140从侧框架SF去除以不接 触HP气罐Τ。然后，将HP气罐T与罐升降机(未示出)一起搬运到在罐收容凹槽110下 方的位置，如图2中所示，所述罐升降机将横向放置的HP气罐T竖直向上地升高(除了如 果需要的话将其向下降低之外)。然后，罐升降机向上朝着罐收容凹槽110升高HP气罐Τ。 罐升降机持续向上升高HP气罐T直到HP气罐T的周壁接触限定罐收容凹槽110并且彼此 面对的前固定座112F和后固定座112R。在罐升降机将HP气罐T升高以使HP气罐T与固 定座112F和112R形成接触之前或之后，HP气罐T在旋转方向上的位置是确定的。接着，用螺栓143Α和14 将罐带140的第一固定端141和第二固定端142固定 到侧框架SF上。下文将提供更具体的描述。用螺栓143A将已经被保持为远离HP气罐T 的罐带140例如在第一固定端141处固定到侧框架SF上。然后，罐带140对角地跨过HP 气罐T的外周成圈，使得罐带140与在第一固定端141侧的圆顶部TD和圆筒形部TS的外 表面一致。最后，在第二固定端142处用螺栓14 将罐带140固定到侧框架SF上。在第 一固定端141处，螺栓143A旋入到侧框架SF的内螺纹孔119中，以将第一固定端141直接 固定到侧框架SF上，如图5A和图5B所示。在第二固定端142处，螺旋弹簧204插入在第 二固定端142与放置在螺栓14 的头部上的大直径平面垫圈144之间。在这种状态下，螺 栓14 插入到第二固定端142的贯穿孔14 和侧框架SF的贯穿孔118中，并且螺栓14 通过螺母145固定。为了防止螺栓14 的松开，在通过螺母145固定螺栓14 时，可以采 用所谓的双螺母布置(未示出)。当螺母145旋到螺栓14 上时，螺栓14 经由平面垫 圈144压缩螺旋弹簧204。如此压缩的螺旋弹簧204将罐带140的第二固定端142推抵侧框架SF，以当向罐带140施加张力时保持罐带140。通过如此保持的罐带140将HP气罐T 推抵前固定座112F和后固定座112R。因此，将HP气罐T固定到平台F。在根据上述的实施例的车辆10中，为了通过使用罐保持机构200，将HP气罐T保 持在限定罐收容凹槽Iio的前固定座112F和后固定座112R处，在内螺纹孔119和贯穿孔 118的位置处将罐带140的第一固定端141和第二固定端142固定到侧框架SF上。内螺 纹孔119和贯穿孔118分别在前固定座112F和后固定座112R附近。因此，如上所述，罐带 140在第一固定端141处被固定到侧框架SF中的一个侧框架的底面上，从该侧框架SF的 底面延伸，在HP气罐T的为等压弯曲表面的圆顶部TD中的一个圆顶部的外表面上方延伸 且与该外表面一致，并且延伸跨过HP气罐T的圆筒形部TS。同时，罐带140在第二固定端 142处被固定到另一个侧框架SF的底面上，从该侧框架SF的底面延伸，在HP气罐T的为等 压弯曲表面的另一个圆顶部TD的外表面上方延伸且与该外表面一致，并且延伸跨过HP气 罐T的圆筒形部TS。如在图5B的底视图中示出的那样，罐带140对角地延伸跨过HP气罐 T的圆筒形部TS并且与圆筒形部TS的外表面一致，以使罐带140与轴线AX交叉。更具体 地，罐带140对角地跨过HP气罐T成圈以从圆顶部TD中的一个圆顶部TD通过圆筒形部TS 到达另一个圆顶部TD。通过这种布置，HP气罐T推抵限定罐收容凹槽110的前固定座112F 和后固定座112R。因此，HP气罐T通过罐保持机构200得到保持。因此，在根据所示实施例的车辆10中，即使轴向力施加到HP气罐T，该轴向力也由 罐带140的一部分承担，罐带140的所述一部分与圆顶部TD的外表面一致，所述力传输到 圆顶部TD的所述外表面。圆顶部TD的外表面是等压弯曲表面。因此，即使向HP气罐T施 加轴向力，也可能更可靠地继续将HP气罐T保持在适当的位置。如果向圆筒形部TS的外 表面施加图6A和图6B中的指向下的力，则该力由罐带140的一部分承担，所述罐带140对 角地跨过圆筒形部TS延伸并与圆筒形部TS的外表面一致。因此，还可能抵抗该力而继续 将HP气罐T保持在适当的位置。如果向圆筒形部TS的外表面施加图6A和图6B中的沿横 向方向(沿车辆10的纵向方向)指向的力，则该力由前固定座112F或者后固定座112R以 及与圆顶部TD —致的罐带140的一部分承担，所述力传输到所述前固定座112F或者所述 后固定座112R。因此，还可能抵抗该力而继续将HP气罐T保持在适当的位置。另外，在没 有另外增加罐带140的保持力的情况下，可能更可靠地将HP气罐T保持在适当的位置。因 此，不必要过度增加罐带140的强度，并且可能降低罐带140的成本。这还允许减小HP气 罐T的壁厚。因此，甚至可以将薄的HP气罐T适当地安装在车辆10中。另外，在根据所示实施例的车辆10中，罐带140沿增强纤维的方向从圆顶部TD中 的一个圆顶部TD穿过圆筒形部TS到达HP气罐T的另一个圆顶部TD，所述增强纤维通过细 丝缠绕方法绕HP气罐T螺旋形地缠绕，以增强HP气罐T。因此，基于细丝缠绕方法中的网 格理论，罐带140沿圆顶部TD的等压弯曲表面的短程线延伸，以可靠地与圆筒形部的外表 面一致。因此，即使向HP气罐T施加轴向力，也可能更可靠地继续将HP气罐T保持在适当 的位置。在根据所示实施例的罐保持机构200中，螺旋弹簧204对罐带140施加张力以保 持罐带130，如上所述，所述罐带140从圆顶部TD中的一个圆顶部TD穿过圆筒形部TS到达 HP气罐T的另一个圆顶部TD，并且螺旋弹簧204是压缩的。在允许螺旋弹簧204进一步延 伸或压缩的状态下，螺旋弹簧204是压缩的。因此，即使在外部气温的影响下或者由于HP气罐T中的高压气体的消耗或向HP气罐T中引入高压气体而改变了 HP气罐T的直径，也 能吸收直径的改变。另外，罐带140跨过HP气罐T成圈，使得罐带140不仅与圆筒形部TS 一致，而且还与形成在圆筒形部TS相应侧上的圆顶部TD的等压弯曲表面一致。因此，HP气 罐T在轴向方向上的膨胀或压缩通过螺旋弹簧204的弹簧长度的改变来吸收。因此，在根 据所示实施例的车辆10中，在考虑了 HP气罐T在直径和长度上可能的变化之后，可能适当 地横向地安装并保持HP气罐T。换句话说，通过根据所示实施例的罐保持机构200，在考虑 了 HP气罐T在直径和长度上可能的变化之后，可能在车辆10中横向地安装HP气罐T。本发明不限于上述的实施例，并且在本发明的范围内可以以多种其他实施例实 施。图7示出了 HP气罐T通过根据改进的可替代实施例的罐保持机构200A得到保持的方 式。图7与图5B对应。如图7中所示，在根据改进的罐保持机构200A中，设置有横向构件KM以将在HP气 罐T的相应侧上的侧框架SF彼此连接，并且带保持支架KMB从各个横向构件KM延伸。罐 带140的第一固定端141和第二固定端142固定到带保持支架KMB上以便通过如上所述的 罐带140来保持HP气罐T。根据该改进，可能得到与上述实施例中得到的效果一样的效果。 可以使用设置在罐收容凹槽110的开口端附近并且沿车辆10的纵向方向延伸的构件作为 横向构件KM，并且可以将罐带140直接地或者经由带保持支架KMB固定到这些构件上。图8是示出了根据另一改进的可替代实施例的罐保持机构200B的视图。图8与 图5B对应。在根据该改进的罐保持机构200B中，设置有两个罐带140。两个罐带140在圆 筒形部TS的外表面上彼此跨越，并且罐带140被固定到侧框架SF上。通过根据该改进的 罐保持机构200B，即使向HP气罐T施加轴向力，也可能更可靠地继续将HP气罐T保持在适 当的位置。这是因为HP气罐T的圆筒形部TS是通过彼此跨越的罐带140来保持，并且圆 顶部TD中的每个圆顶部TD均通过当从HP气罐T的轴向方向观察时形成V形形状的罐带 140来保持。另外，设置两个罐带140不会妨碍空间的节省。显然，对于本领域技术人员来说，可以对此处描述的结构做出多种改进和变型。因 此，应当理解的是，本发明不限于在说明书中所讨论的主题。相反地，本发明旨在涵盖改进 和变型。
权利要求
1.一种用于保持气罐的罐保持机构，所述气罐具有圆筒形部和形成在所述圆筒形部的 各侧上的一对半球形状的圆顶部，所述罐保持机构的特征在于包括罐容纳部，所述罐容纳部构造成接触所述气罐的所述圆筒形部的周壁；罐端侧构件，所述罐端侧构件构造成设置在所述气罐的各端附近；至少一个罐带，所述至少一个罐带构造成将所述气罐推靠在所述罐容纳部上，其中，所 述罐带还构造成其延伸路线为从所述圆顶部中的一个圆顶部通过所述圆筒形部到达另一 个圆顶部，并且所述罐带沿所述气罐的对角线在所述圆筒形部的外表面上延伸，与所述圆 筒形部的所述外表面一致，并且与两个所述圆顶部的半球状外表面一致；以及带固定部，所述带固定部构造成将所述罐带的端部固定到各罐端侧构件上。
2.根据权利要求1所述的罐保持机构，其中所述罐带构造成其延伸路线为沿增强纤维 的方向从所述圆顶部中的一个圆顶部通过所述圆筒形部到达另一个圆顶部，所述增强纤维 绕所述气罐螺旋形缠绕。
3.根据权利要求1或2所述的罐保持机构，其中所述至少一个罐带包括两个罐带；所述两个罐带在所述圆筒形部的所述外表面上彼此交叉；并且所述罐带通过所述带固定部被固定到所述罐端侧构件上。
4.根据权利要求1或2所述的罐保持机构，其中定位在所述罐带的各端处的所述带固 定部中的至少一个带固定部构造成在吸收用于使所述罐带伸展的力的同时将所述罐带的 对应端固定到对应罐端侧构件上。
5.根据权利要求1或2所述的罐保持机构，其中所述罐容纳部具有前固定座和后固定座，所述前固定座和后固定座沿车辆的横向方向 延伸并在所述车辆的纵向方向上彼此面对；并且所述气罐接触所述前固定座和所述后固定座。
6.根据权利要求1或2所述的罐保持机构，其中所述罐容纳部构造成定位在所述气罐 的上方。
7.根据权利要求1或2所述的罐保持机构，其中当从所述气罐的下方观察时，所述罐带 在所述气罐的所述圆筒形部处与所述气罐的轴线相交。
8.—种车辆，所述车辆包括气罐，所述气罐以所述气罐的纵向方向与所述车辆的横向 方向基本一致的方式横向地安装，所述车辆的特征在于包括根据权利要求1或2所述的罐保持机构，其中所述罐保持机构的所述罐容纳部在车辆高度方向上定位在所述气罐的上方。
全文摘要
本发明涉及用于气罐的罐保持机构及使用罐保持机构安装气罐的车辆。为了通过使用罐带(140)来保持已经与前固定座(112F)和后固定座(112R)形成接触的HP气罐(T)，将罐带(140)固定到定位在HP气罐(T)的各端附近的侧框架(SF)上。固定到侧框架(SF)上的罐带(140)与HP气罐(T)的圆顶部(TD)中的一个圆顶部(TD)的半球状外表面一致，对角地在圆筒形部(TS)的外表面上方延伸且与圆筒形部(TS)的外表面一致，并且与另一个圆顶部(TD)的半球状外表面一致。
文档编号H01M8/04GK102126428SQ201110030490
公开日2011年7月20日 申请日期2011年1月19日 优先权日2010年1月19日
发明者林英嗣, 稻木秀介 申请人:丰田自动车株式会社
技术领域：
本发明涉及一种保持气罐的罐保持机构，以及一种使用该罐保持机构安装气罐的 车辆。
背景技术：
近些年，在车辆中安装高压气罐(在下文中称为“HP气罐”)已经变得日益平常。 例如，日本专利申请公开No. 2003-291666 (JP-A-2003-291666)描述了一种设置有HP气罐 的燃料电池车辆，所述HP气罐储存作为用于燃料电池的燃料气体使用的氢气。HP气罐横向 地安装在车辆中。根据JP-A-2003491666，多条带绕HP气罐的圆筒形部缠绕以保持HP气罐。因此， 即使向HP气罐的圆筒形部的外表面上施加力，带也能抵抗所述力继续将HP气罐保持在适 当的位置。带绕圆筒形部的外表面缠绕。在这种布置中，这些带的保持力需要即使向HP气 罐施加轴向力，也能足以继续将HP气罐保持在适当的位置。同时，现在日益需要减小HP气 罐的壁厚以实现HP气罐的重量降低。然而，随着壁厚的降低，不可能进一步增加带的保持 力。
发明内容
本发明提供一种用于气罐的罐保持机构，即使对气罐施加轴向力，该罐保持机构 也继续将气罐保持在适当的位置中；以及一种车辆，使用该罐保持机构将气罐安装在该车 辆中。本发明的一方面涉及一种用于保持气罐的罐保持机构，所述气罐具有圆筒形部 和形成在圆筒形部的各侧上的半球形状的圆顶部。罐保持机构包括1)罐容纳部，所述罐 容纳部接触气罐的圆筒形部的周壁；幻罐端侧构件，所述罐端侧构件设置在气罐的各端附 近；3)至少一个罐带，所述至少一个罐带将气罐推抵罐容纳部；以及4)带固定部，所述带固 定部将罐带的端部固定到各罐端侧构件。罐带的延伸路线为从圆顶部中的一个圆顶部通过 圆筒形部到达另一个圆顶部。罐带沿气罐的对角线在圆筒形部的外表面上延伸，与圆筒形 部的外表面一致，并且与两个圆顶部的半球状外表面一致。在如此构造的罐保持机构中，已经与罐容纳部形成接触的气罐的圆筒形部的周壁 通过罐带来保持，并且罐带固定到的罐端侧构件设置在气罐的各端附近。因此，通过带固定 部固定到罐端侧构件中的一个上的罐带的延伸路线从圆顶部中的一个圆顶部朝向圆筒形 部布置，并且与圆顶部的半球状外表面一致。类似地，固定到另一个罐端侧构件的罐带的延 伸路线从另一个圆顶部朝向圆筒形部布置，并且与另一个圆顶部的半球状外表面一致。罐 带沿气罐的对角线在圆筒形部的外表面上延伸，并且与圆筒形部的外表面一致。罐带的延 伸路线为从圆顶部中的一个圆顶部通过圆筒形部到达另一个圆顶部。具有如此路线的罐带 推动气罐抵靠罐容纳部以保持气罐。通过包括对角地跨过气罐成圈的罐带的如此构造的罐 保持机构，即使向气罐施加轴向力，轴向力也可以由罐带的一部分承担，罐带的所述一部分与圆顶部的半球状外表面一致，施加的力传输到该圆顶部的半球状外表面。因此，即使向气 罐施加轴向力，也可能更可靠地继续将气罐保持在适当的位置。如果向圆筒形部的外表面 施加指向下的力，则该力可以由罐带的一部分承担，所述罐带对角地跨过圆筒形部延伸并 与圆筒形部的外表面一致。因此，还使抵抗该力以继续将气罐保持在适当的位置成为可能。 另外，在没有过度地增加罐带的保持力的情况下，使更可靠地继续将气罐保持在适当的位 置成为可能。因此，可以不必要过度增加罐带的强度，并且使降低罐带的成本成为可能。在上述的罐保持机构中，罐带的延伸路线可以为沿纤维的方向从圆顶部中的一个 圆顶部通过圆筒形部到达另一个圆顶部，所述纤维例如通过细丝缠绕方法绕气罐螺旋形地 缠绕来增强气罐。通过这种布置，罐带可以更可靠地与圆顶部的半球状外表面一致。因此， 即使向气罐施加轴向力，也可以使更可靠地继续将气罐保持在适当的位置成为可能。在上述的罐保持机构中，罐带的数量可以为两个。该两个罐带可以在圆筒形部的 外表面上跨越彼此，并且罐带可以通过带固定部固定到罐端侧构件上。通过这种布置，即使 向气罐施加轴向力，也可以使更可靠地继续将气罐保持在适当的位置成为可能。另外，设置 两个罐带可以不妨碍空间的节省。在上述的罐保持机构中，在吸收用于使罐带伸展的力的同时，定位在罐带的各端 处的带固定部中的至少一个可以将罐带的对应端固定到对应的罐端侧构件上。通过这种布 置，即使通过罐保持机构来保持的气罐沿气罐的径向方向或轴向方向膨胀或者压缩，也可 以吸收气罐的膨胀或压缩并继续将气罐保持在适当的位置中。本发明的另一方面涉及一种车辆，该车辆包括气罐，所述气罐以气罐的纵向方向 与车辆的横向方向大致一致的方式横向地安装；以及根据上述方面的罐保持机构。罐保持 机构的罐容纳部沿车辆高度方向定位在气罐上方。在所述车辆中，可能的是，将气罐横向地安装在车辆地板的下方，并且即使向气罐 施加轴向力，也更可靠地继续将气罐保持在适当的位置。
参考附图，将在本发明的示例性实施例的下文的详细描述中描述本发明的特征、 优点以及技术工业重要性，其中相似的附图标记表示相似的元件并且其中图1是示意性地示出了通过使用根据本发明的实施例的罐保持机构将高压气罐 (在下文中称为“HP气罐”)安装在车辆中的状态的视图；图2是示出了 HP气罐安装在车辆中的方式以及示出了在HP气罐附近的结构的分 解视图；图3是示意性地示出了沿HP气罐的纵向方向在HP气罐和HP气罐附近的车辆侧 框架之间的位置关系的视图；图4是示意性地示出了从HP气罐的轴向端部观察时在HP气罐和HP气罐附近的 车辆侧框架之间的位置关系的视图；图5A是示出了当从车辆的后部沿车辆的纵向方向观察时罐带跨过HP气罐成圈的 方式以及HP气罐通过罐保持机构得到保持的方式的视图；图5B是示出了当从HP气罐下方观察时罐带跨过HP气罐成圈的方式以及HP气罐 通过罐保持机构得到保持的方式的视图6A是示出了当从HP气罐的左侧观察时罐带跨过HP气罐成圈的方式以及HP气 罐通过罐保持机构得到保持的方式的视图；图6B是示出了当从HP气罐的右侧观察时罐带跨过HP气罐成圈的方式以及HP气 罐通过罐保持机构得到保持的方式的视图；图7是示出了 HP气罐通过根据可替代实施例的罐保持机构得到保持的方式、与图 5B对应的视图；图8是示出了根据另一可替代实施例的罐保持机构、与图5B对应的视图。
具体实施例方式在下文中，将参考附图描述本发明的示例性实施例。图1是示意性地示出了通过 使用根据本发明的实施例的罐保持机构将高压气罐(在下文中称为“HP气罐”)T安装在车 辆10中的状态的视图；图2是示出了 HP气罐T安装在车辆10中的方式以及示出了在HP 气罐T附近的结构的分解视图。图3是示意性地示出了沿HP气罐T的纵向方向在HP气罐 T和HP气罐T附近的车辆侧框架之间的位置关系的视图。图4是示意性地示出了从HP气 罐T的轴向端部观察时在HP气罐T和HP气罐T附近的车辆侧框架之间的位置关系的视图。如图1中所示，在车辆10中，HP气罐T横向地安装在平台F(罐容纳部)的下方， 使得HP气罐T的纵向方向与车辆10的横向方向大致一致。HP气罐T储存高压的诸如氢气 的气体。通过气体管道(未示出)将氢气从HP气罐T供应到安装在车辆10中的燃料电池 (未示出)。在将氢气供应到燃料电池之前，通过减压阀(未示出)来降低氢气的气压。HP 气罐T横向地安装在后乘客座椅S的下方。在与画有图1的纸张相垂直并且远离读者的方 向上至少再有一个HP气罐T可以紧挨着上述HP气罐T横向地安装。安装HP气罐T的位 置不限于上述位置。例如，HP气罐T可以横向地安装在用于后轮RT的轴的后面。HP气罐T是具有增强树脂衬垫(未示出)的纤维增强罐。衬垫通过纤维来增强， 该纤维以细丝缠绕方法绕衬垫的外周缠绕。如图2中所示，HP气罐T通过将圆顶部TD焊接 到长圆筒形部TS的相应侧来形成，所述圆顶部TD中的每一个圆顶部TD均具有半球形状。 圆顶部TD中的每一个圆顶部TD均具有为等压弯曲表面的外表面。金属的阀基座TVB附接 到圆顶部TD中的一个圆顶部TD上。用于储存在HP气罐T中的氢气的通道形成在阀基座 TVB中。阀基座TVB经由设置在侧面上的管道连接到气体管道。在根据图1-4示出的实施例的车辆10中，罐收容凹槽110形成在布置在后乘客座 椅S下面的平台F的底面下方。罐收容凹槽110沿车辆10的横向方向延伸。如稍后将详 细地描述的那样，HP气罐T收容在罐收容凹槽110中并且由罐保持机构200保持，该罐保持 机构200包括对角地跨过HP气罐T成圈的罐带140。罐收容凹槽110通过分别形成在前倾 斜面和后倾斜面中的前固定座112F和后固定座112R来限定。前倾斜面和后倾斜面沿车辆 10的横向方向延伸，并且在车辆10的纵向方向上彼此面对。沿车辆的横向方向延伸的沟 槽114形成在这些倾斜面之间。彼此面对跨过沟槽114的前固定座112F和后固定座112R 沿HP气罐T的纵向方向接触HP气罐T的周壁的两个分别的部分，如图4中所示。当HP气 罐T与前固定座112F和后固定座112R形成接触时，横向地安装的HP气罐T通过两固定座 112F和112R来接纳和保持。以此方式，HP气罐T在径向方向中的位置被维持。在这种情 况下，两固定座112F和112R定位在安装于车辆10中的HP气罐T上方。因此，当HP气罐T与两固定座112F和112R形成接触时维持了 HP气罐T在车辆高度方向和在车辆10的纵 向方向的位置。HP气罐T在旋转方向上的位置例如通过使用阀基座TVB以任何所需方式来 维持。在车辆10中，侧框架SF (罐端侧构件)设置在平台F的相应侧上。如图2-图4 中所示，侧框架SF设置在靠近HP气罐T的相应端且在HP气罐T的轴线AX (见图5B)上方 的位置。侧框架SF中的一个侧框架SF具有贯穿孔118，并且另一侧框架SF具有内螺纹孔 119。贯穿孔118形成在位于HP气罐T的一端附近的侧框架SF中。贯穿孔118形成在后 固定座112R附近的位置处。内螺纹孔119形成在位于HP气罐T的另一端附近的侧框架SF 中。内螺纹孔119形成在前固定座112F附近的位置处。贯穿孔118和内螺纹孔119用于 将稍后将详细描述的罐带140固定到侧框架SF。如图2中所示，罐保持机构200包括用来保持HP气罐T的罐带140。罐带140可 以由诸如例如为钢的适当的材料制成。罐带140具有第一固定端141和第二固定端142。 第一固定端141具有贯穿孔141a，并且第二固定端142具有贯穿孔142a。贯穿孔141a是圆 形贯穿孔，其直径比螺栓143A的直径大。贯穿孔14 是具有舱形状的伸长孔。旋到侧框 架SF的内螺纹孔119中的螺栓143A将在第一固定端141处的罐带140固定到侧框架SF。 (不是将螺栓143A旋入到有螺纹的内螺纹孔119中，内螺纹孔119可以形成为贯穿孔，并 且螺栓143A可以通过使用螺母(未示出)来紧固，如同稍后详细描述的将第二固定端142 固定到侧框架SF的情况一样。)罐带140的第二固定端142通过长螺栓14 固定到侧框 架SF上，其中螺旋弹簧204插入在第二固定端142和螺栓14 之间。在图2所示的实施 例中，螺栓143A和14 中的每一个均具有带有六角形形状的内槽的头部，但是可以使用其 它的替代选择，诸如例如为带有六角形形状的外表面的头部。平面垫圈144(以及可选择地 也可为开口垫圈(未示出))插入在侧框架SF与螺栓143A和14 中的每一个之间。第一 固定端141和第二固定端142通过将罐带140的各个端部弯曲来形成。第一固定端141和 第二固定端142可以具有多层结构，从而确保第一固定端141和第二固定端142的足够强 度。可替代地，第一固定端141和第二固定端142可以通过肋(未示出)来加强，以便维持 弯曲的形状。尽管在图2示出的实施例中，螺栓143A和螺栓14!3Β、平面垫圈144和螺旋弹 簧204提供了带固定部，但是可以使用可替代的带固定部(未示出)。下面，将描述罐带140跨过HP气罐T成圈的方式以及HP气罐T由罐保持机构保 持的方式。图5Α是示出了当从车辆10的后部沿车辆10的纵向方向观察时罐带140跨过 HP气罐T成圈的方式以及HP气罐T通过罐保持机构得到保持的方式的视图。图5Β是示 出了当从HP气罐T下方观察时罐带140跨过HP气罐T成圈的方式以及HP气罐T通过罐 保持机构得到保持的方式的视图。图6Α是示出了当从HP气罐T的左侧观察时罐带140跨 过HP气罐T成圈的方式以及HP气罐T通过罐保持机构得到保持的方式的视图。图6Β是 示出了当从HP气罐T的右侧观察时罐带140跨过HP气罐T成圈的方式以及HP气罐T通 过罐保持机构得到保持的方式的视图。如图5Α、图5Β、图6Α和图6Β所示，贯穿孔118和内螺纹孔119形成在侧框架SF 中，罐带140的相应端固定到所述侧框架SF上。另外，贯穿孔118和内螺纹孔119分别定 位在接触HP气罐T的周壁的后固定座112R和前固定座112F附近。因此，罐带140在第一 固定端141处被固定到侧框架SF中的一个侧框架的底面上，从侧框架SF的底面延伸，在HP气罐T的为等压弯曲表面的圆顶部TD中的一个圆顶部的外表面上方延伸且与该外表面一 致，并且延伸跨过HP气罐T的圆筒形部TS。同时，罐带140在第二固定端142处被固定到 另一个侧框架SF的底面上，从侧框架SF的底面延伸，在HP气罐T的为等压弯曲表面的另 一个圆顶部TD的外表面上方延伸且与该外表面一致，并且延伸跨过HP气罐T的圆筒形部 TS。如在图5B的底视图中示出的那样，第一固定端141和第二固定端142关于HP气罐T 的轴线AX对角地彼此相对。因此，罐带140对角地延伸跨过HP气罐T的圆筒形部TS并且 与圆筒形部TS的外表面一致，以使当从图5B的视图中观察时罐带140与轴线AX交叉。更 具体地，罐带140对角地跨过HP气罐T成圈以从圆顶部TD中的一个圆顶部TD、通过圆筒形 部TS到达另一圆顶部TD。通过这种布置，HP气罐T推抵限定罐收容凹槽110的前固定座 112F和后固定座112R。因此，HP气罐T通过罐保持机构200得到保持。罐带140与圆顶部TD的外表面和圆筒形部TS的外表面一致。该罐带140对角地 跨过HP气罐T成圈，使得在圆筒形部TS处形成在轴线AX与罐带140之间的角度α是相 对小的值。罐带140沿增强纤维的方向从圆顶部TD中的一个圆顶部TD通过圆筒形部TS 到达另一圆顶部TD，如图5Β中的交叉阴影区域所示，所述增强纤维通过细丝缠绕方法绕HP 气罐T螺旋形地缠绕，以增强HP气罐Τ。而且，罐带140延伸到远离圆顶部TD的外表面的 侧框架SF，并且在相应端处固定到侧框架SF上。为了清楚地表示将侧框架SF保持为远离 HP气罐T的圆顶部TS，在图5Α和图5Β中，侧框架SF定位在从HP气罐T的圆顶部TD起的 长距离处。然而，只要侧框架SF不接触圆顶部TD，侧框架SF就可以布置在更靠近圆顶部 TD的位置。侧框架SF可以定位成更靠近圆顶部TD，这是因为侧框架SF定位在HP气罐T 的轴线AX上方。因此，可能节省圆顶部TD附近的空间。在将HP气罐T安装到车辆10中之前，首先，将罐带140从侧框架SF去除以不接 触HP气罐Τ。然后，将HP气罐T与罐升降机(未示出)一起搬运到在罐收容凹槽110下 方的位置，如图2中所示，所述罐升降机将横向放置的HP气罐T竖直向上地升高(除了如 果需要的话将其向下降低之外)。然后，罐升降机向上朝着罐收容凹槽110升高HP气罐Τ。 罐升降机持续向上升高HP气罐T直到HP气罐T的周壁接触限定罐收容凹槽110并且彼此 面对的前固定座112F和后固定座112R。在罐升降机将HP气罐T升高以使HP气罐T与固 定座112F和112R形成接触之前或之后，HP气罐T在旋转方向上的位置是确定的。接着，用螺栓143Α和14 将罐带140的第一固定端141和第二固定端142固定 到侧框架SF上。下文将提供更具体的描述。用螺栓143A将已经被保持为远离HP气罐T 的罐带140例如在第一固定端141处固定到侧框架SF上。然后，罐带140对角地跨过HP 气罐T的外周成圈，使得罐带140与在第一固定端141侧的圆顶部TD和圆筒形部TS的外 表面一致。最后，在第二固定端142处用螺栓14 将罐带140固定到侧框架SF上。在第 一固定端141处，螺栓143A旋入到侧框架SF的内螺纹孔119中，以将第一固定端141直接 固定到侧框架SF上，如图5A和图5B所示。在第二固定端142处，螺旋弹簧204插入在第 二固定端142与放置在螺栓14 的头部上的大直径平面垫圈144之间。在这种状态下，螺 栓14 插入到第二固定端142的贯穿孔14 和侧框架SF的贯穿孔118中，并且螺栓14 通过螺母145固定。为了防止螺栓14 的松开，在通过螺母145固定螺栓14 时，可以采 用所谓的双螺母布置(未示出)。当螺母145旋到螺栓14 上时，螺栓14 经由平面垫 圈144压缩螺旋弹簧204。如此压缩的螺旋弹簧204将罐带140的第二固定端142推抵侧框架SF，以当向罐带140施加张力时保持罐带140。通过如此保持的罐带140将HP气罐T 推抵前固定座112F和后固定座112R。因此，将HP气罐T固定到平台F。在根据上述的实施例的车辆10中，为了通过使用罐保持机构200，将HP气罐T保 持在限定罐收容凹槽Iio的前固定座112F和后固定座112R处，在内螺纹孔119和贯穿孔 118的位置处将罐带140的第一固定端141和第二固定端142固定到侧框架SF上。内螺 纹孔119和贯穿孔118分别在前固定座112F和后固定座112R附近。因此，如上所述，罐带 140在第一固定端141处被固定到侧框架SF中的一个侧框架的底面上，从该侧框架SF的 底面延伸，在HP气罐T的为等压弯曲表面的圆顶部TD中的一个圆顶部的外表面上方延伸 且与该外表面一致，并且延伸跨过HP气罐T的圆筒形部TS。同时，罐带140在第二固定端 142处被固定到另一个侧框架SF的底面上，从该侧框架SF的底面延伸，在HP气罐T的为等 压弯曲表面的另一个圆顶部TD的外表面上方延伸且与该外表面一致，并且延伸跨过HP气 罐T的圆筒形部TS。如在图5B的底视图中示出的那样，罐带140对角地延伸跨过HP气罐 T的圆筒形部TS并且与圆筒形部TS的外表面一致，以使罐带140与轴线AX交叉。更具体 地，罐带140对角地跨过HP气罐T成圈以从圆顶部TD中的一个圆顶部TD通过圆筒形部TS 到达另一个圆顶部TD。通过这种布置，HP气罐T推抵限定罐收容凹槽110的前固定座112F 和后固定座112R。因此，HP气罐T通过罐保持机构200得到保持。因此，在根据所示实施例的车辆10中，即使轴向力施加到HP气罐T，该轴向力也由 罐带140的一部分承担，罐带140的所述一部分与圆顶部TD的外表面一致，所述力传输到 圆顶部TD的所述外表面。圆顶部TD的外表面是等压弯曲表面。因此，即使向HP气罐T施 加轴向力，也可能更可靠地继续将HP气罐T保持在适当的位置。如果向圆筒形部TS的外 表面施加图6A和图6B中的指向下的力，则该力由罐带140的一部分承担，所述罐带140对 角地跨过圆筒形部TS延伸并与圆筒形部TS的外表面一致。因此，还可能抵抗该力而继续 将HP气罐T保持在适当的位置。如果向圆筒形部TS的外表面施加图6A和图6B中的沿横 向方向(沿车辆10的纵向方向)指向的力，则该力由前固定座112F或者后固定座112R以 及与圆顶部TD —致的罐带140的一部分承担，所述力传输到所述前固定座112F或者所述 后固定座112R。因此，还可能抵抗该力而继续将HP气罐T保持在适当的位置。另外，在没 有另外增加罐带140的保持力的情况下，可能更可靠地将HP气罐T保持在适当的位置。因 此，不必要过度增加罐带140的强度，并且可能降低罐带140的成本。这还允许减小HP气 罐T的壁厚。因此，甚至可以将薄的HP气罐T适当地安装在车辆10中。另外，在根据所示实施例的车辆10中，罐带140沿增强纤维的方向从圆顶部TD中 的一个圆顶部TD穿过圆筒形部TS到达HP气罐T的另一个圆顶部TD，所述增强纤维通过细 丝缠绕方法绕HP气罐T螺旋形地缠绕，以增强HP气罐T。因此，基于细丝缠绕方法中的网 格理论，罐带140沿圆顶部TD的等压弯曲表面的短程线延伸，以可靠地与圆筒形部的外表 面一致。因此，即使向HP气罐T施加轴向力，也可能更可靠地继续将HP气罐T保持在适当 的位置。在根据所示实施例的罐保持机构200中，螺旋弹簧204对罐带140施加张力以保 持罐带130，如上所述，所述罐带140从圆顶部TD中的一个圆顶部TD穿过圆筒形部TS到达 HP气罐T的另一个圆顶部TD，并且螺旋弹簧204是压缩的。在允许螺旋弹簧204进一步延 伸或压缩的状态下，螺旋弹簧204是压缩的。因此，即使在外部气温的影响下或者由于HP气罐T中的高压气体的消耗或向HP气罐T中引入高压气体而改变了 HP气罐T的直径，也 能吸收直径的改变。另外，罐带140跨过HP气罐T成圈，使得罐带140不仅与圆筒形部TS 一致，而且还与形成在圆筒形部TS相应侧上的圆顶部TD的等压弯曲表面一致。因此，HP气 罐T在轴向方向上的膨胀或压缩通过螺旋弹簧204的弹簧长度的改变来吸收。因此，在根 据所示实施例的车辆10中，在考虑了 HP气罐T在直径和长度上可能的变化之后，可能适当 地横向地安装并保持HP气罐T。换句话说，通过根据所示实施例的罐保持机构200，在考虑 了 HP气罐T在直径和长度上可能的变化之后，可能在车辆10中横向地安装HP气罐T。本发明不限于上述的实施例，并且在本发明的范围内可以以多种其他实施例实 施。图7示出了 HP气罐T通过根据改进的可替代实施例的罐保持机构200A得到保持的方 式。图7与图5B对应。如图7中所示，在根据改进的罐保持机构200A中，设置有横向构件KM以将在HP气 罐T的相应侧上的侧框架SF彼此连接，并且带保持支架KMB从各个横向构件KM延伸。罐 带140的第一固定端141和第二固定端142固定到带保持支架KMB上以便通过如上所述的 罐带140来保持HP气罐T。根据该改进，可能得到与上述实施例中得到的效果一样的效果。 可以使用设置在罐收容凹槽110的开口端附近并且沿车辆10的纵向方向延伸的构件作为 横向构件KM，并且可以将罐带140直接地或者经由带保持支架KMB固定到这些构件上。图8是示出了根据另一改进的可替代实施例的罐保持机构200B的视图。图8与 图5B对应。在根据该改进的罐保持机构200B中，设置有两个罐带140。两个罐带140在圆 筒形部TS的外表面上彼此跨越，并且罐带140被固定到侧框架SF上。通过根据该改进的 罐保持机构200B，即使向HP气罐T施加轴向力，也可能更可靠地继续将HP气罐T保持在适 当的位置。这是因为HP气罐T的圆筒形部TS是通过彼此跨越的罐带140来保持，并且圆 顶部TD中的每个圆顶部TD均通过当从HP气罐T的轴向方向观察时形成V形形状的罐带 140来保持。另外，设置两个罐带140不会妨碍空间的节省。显然，对于本领域技术人员来说，可以对此处描述的结构做出多种改进和变型。因 此，应当理解的是，本发明不限于在说明书中所讨论的主题。相反地，本发明旨在涵盖改进 和变型。
权利要求
1.一种用于保持气罐的罐保持机构，所述气罐具有圆筒形部和形成在所述圆筒形部的 各侧上的一对半球形状的圆顶部，所述罐保持机构的特征在于包括罐容纳部，所述罐容纳部构造成接触所述气罐的所述圆筒形部的周壁；罐端侧构件，所述罐端侧构件构造成设置在所述气罐的各端附近；至少一个罐带，所述至少一个罐带构造成将所述气罐推靠在所述罐容纳部上，其中，所 述罐带还构造成其延伸路线为从所述圆顶部中的一个圆顶部通过所述圆筒形部到达另一 个圆顶部，并且所述罐带沿所述气罐的对角线在所述圆筒形部的外表面上延伸，与所述圆 筒形部的所述外表面一致，并且与两个所述圆顶部的半球状外表面一致；以及带固定部，所述带固定部构造成将所述罐带的端部固定到各罐端侧构件上。
2.根据权利要求1所述的罐保持机构，其中所述罐带构造成其延伸路线为沿增强纤维 的方向从所述圆顶部中的一个圆顶部通过所述圆筒形部到达另一个圆顶部，所述增强纤维 绕所述气罐螺旋形缠绕。
3.根据权利要求1或2所述的罐保持机构，其中所述至少一个罐带包括两个罐带；所述两个罐带在所述圆筒形部的所述外表面上彼此交叉；并且所述罐带通过所述带固定部被固定到所述罐端侧构件上。
4.根据权利要求1或2所述的罐保持机构，其中定位在所述罐带的各端处的所述带固 定部中的至少一个带固定部构造成在吸收用于使所述罐带伸展的力的同时将所述罐带的 对应端固定到对应罐端侧构件上。
5.根据权利要求1或2所述的罐保持机构，其中所述罐容纳部具有前固定座和后固定座，所述前固定座和后固定座沿车辆的横向方向 延伸并在所述车辆的纵向方向上彼此面对；并且所述气罐接触所述前固定座和所述后固定座。
6.根据权利要求1或2所述的罐保持机构，其中所述罐容纳部构造成定位在所述气罐 的上方。
7.根据权利要求1或2所述的罐保持机构，其中当从所述气罐的下方观察时，所述罐带 在所述气罐的所述圆筒形部处与所述气罐的轴线相交。
8.—种车辆，所述车辆包括气罐，所述气罐以所述气罐的纵向方向与所述车辆的横向 方向基本一致的方式横向地安装，所述车辆的特征在于包括根据权利要求1或2所述的罐保持机构，其中所述罐保持机构的所述罐容纳部在车辆高度方向上定位在所述气罐的上方。
全文摘要
本发明涉及用于气罐的罐保持机构及使用罐保持机构安装气罐的车辆。为了通过使用罐带(140)来保持已经与前固定座(112F)和后固定座(112R)形成接触的HP气罐(T)，将罐带(140)固定到定位在HP气罐(T)的各端附近的侧框架(SF)上。固定到侧框架(SF)上的罐带(140)与HP气罐(T)的圆顶部(TD)中的一个圆顶部(TD)的半球状外表面一致，对角地在圆筒形部(TS)的外表面上方延伸且与圆筒形部(TS)的外表面一致，并且与另一个圆顶部(TD)的半球状外表面一致。
文档编号H01M8/04GK102126428SQ201110030490
公开日2011年7月20日 申请日期2011年1月19日 优先权日2010年1月19日
发明者林英嗣, 稻木秀介 申请人:丰田自动车株式会社
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