JP2017094888A - 車体構造 - Google Patents

Abstract

【課題】車体構造に関し、省スペース化を図りつつ作業性を向上させる。【解決手段】車両１０のフレームに載置される荷台１１の周縁に沿ってゲート１，２を立設させる。また、車両１０の排気浄化用の添加剤が貯留されるタンク３を、荷台１，２の床面よりも下方に配置する。さらに、タンク３の内部に連通接続される注水口４を、ゲート１，２の側面に設ける。【選択図】図１

Description

本発明は、排気浄化用の添加剤のタンクを搭載した車両の車体構造に関する。

従来、排ガス成分を還元して浄化する排気浄化システムを備えた車両において、浄化対象物質に対する還元作用を持った添加剤のタンクを搭載したものが知られている。浄化対象物質が窒素酸化物（NOx）である場合、タンクの内部には尿素水溶液やアンモニア水溶液といった添加剤が貯留されている。また、タンクの配設位置は、例えば車室外の空間である車体下部やボディパネルの内部（例えば、アウタパネルの内側）に設定することが提案されている。これらのレイアウトにより、デッドスペースを有効活用することができる（特許文献１〜４参照）。

特許第4826612号公報 特許第4924352号公報 特許第5194543号公報 特開2008-273372号公報

従来の排気浄化システムにおいて、タンクに尿素水を補充するための注水口の多くは、注入経路が短くなるようにタンクの近傍に設けられる。例えば、車体下部にタンクが配置されている場合には、タンク上方の床面に注水口が設けられることがある（特許文献１，２参照）。また、ボディパネルの内部にタンクが配置されている場合には、そのボディパネルに注水口が設けられることもある（特許文献４参照）。しかしながら、タンクと注水口との距離が短いほど、補充作業時に作業者が添加剤の蒸気（タンク内で自然蒸発した気体成分）に暴露されやすくなり、補充作業を快適に行うことが難しくなる。一方、注水管を長くするにつれて、注水経路の平均勾配が小さくなることから、尿素水溶液を迅速に補充することができなくなり、作業性が低下する。

本件の目的の一つは、上記のような課題に鑑みて創案されたものであり、省スペース化を図りつつ添加剤をタンクに注水する際の作業性を向上させることのできる車体構造を提供することである。なお、この目的に限らず、後述する「発明を実施するための形態」に示す各構成から導き出される作用効果であって、従来の技術では得られない作用効果を奏することも、本件の他の目的として位置付けることができる。

（１）ここで開示する車体構造は、車両のフレームに載置される荷台の周縁に沿って立設されたゲートを備える。また、前記荷台の床面よりも下方に配置され、前記車両の排気浄化用の添加剤が貯留されるタンクを備える。さらに、前記ゲートの側面に設けられ、前記タンクの内部に連通接続される注水口を備える。
（２）前記注水口が、前記ゲートの内側に設けられることが好ましい。
（３）前記ゲートの内部に配索されて前記注水口と前記タンクとを接続する注水管を備えることが好ましい。この場合、前記ゲートが、前記荷台の床面に対して揺動自在に設けられるとともに、前記注水管が、前記ゲートの揺動に応じて屈曲する自在継手部（屈曲部）を有することが好ましい。

（４）前記ゲートの揺動角度を保持する角度調節機構を備えることが好ましい。
（５）前記注水管が、前記ゲートの立設姿勢において、前記注水口から前記注水管の下流側に進むにつれて前記車両の外側に向かって傾斜するように、前記ゲートの内部に配索されることが好ましい。
（６）前記ゲートが、前記車両の後方に配置されたリアゲートであることが好ましい。
（７）あるいは、前記ゲートが、前記車両の側方に配置されたサイドゲートであることが好ましい。

車両の省スペース化を図りつつ、添加剤をタンクに注水する際の作業性を向上させることができる。

実施形態の車体構造が適用された車両の斜視図である。 車体構造を示す下面図である。 車体構造を上方から見下ろした上面図である。 車体構造の後面図（図３のＡ矢視図）である。 車体構造の断面図（図３のＢ−Ｂ断面図）である。 変形例を説明するための車両の斜視図である。

図面を参照して、実施形態としての車体構造について説明する。なお、以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。本実施形態の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。また、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせることができる。

［１．構成］
本実施形態の車体構造は、図１に示す車両１０に適用される。この車両１０は、尿素SCRシステムを搭載したピックアップトラック型のSUV（Sport Utility Vehicle）車両である。車両１０の車体構造には、フレームとボディとを分離させたセパレートフレーム構造が採用されている。フレーム上における車両１０の前方側には、乗員が搭乗する箱状のキャブ（車室）が載置され、その後方側には荷台１１が載置される。荷台１１の床面には、後輪２１のホイールハウス１６が膨出するように形成される。

この車両１０は、排気浄化用の添加剤（例えば、尿素水溶液，アンモニア水溶液など）が貯留されるタンク３を標準装備している。尿素SCRシステムとは、エンジンの排ガス中に含まれる窒素酸化物（NOx）を浄化するための排気浄化システムの一種である。本実施形態の尿素SCRシステムでは、排気通路上に介装されたNOx選択還元触媒の上流側で尿素水溶液が噴射され、尿素の加水分解によって生成されるアンモニアを還元剤として、NOxが触媒上で窒素に還元される。なお、この種の尿素SCRシステムは、ディーゼルエンジンやリーンバーンエンジンを搭載した自動車や作業機械，船舶，発電施設などにおいて広く普及している。

車両１０には、フレームとして機能する一対のサイドメンバ１２が設けられる。サイドメンバ１２は車幅方向（左右方向）に間隔を空けて配置された中空筒状の構造部材であり、車両１０の車長方向（前後方向）に延設される。サイドメンバ１２の配設方向はほぼ水平である。車両１０のキャブ（車室）は制振マウント部材を介してサイドメンバ１２の上に搭載され、荷台１１はサイドメンバ１２の上に剛結された状態で搭載される。

荷台１１の床面よりも下方には、スペアタイヤ７，ガードバー８，バンパ９，タンク３が設けられる。スペアタイヤ７は、後輪２１の車軸２２よりも後方に配置されたスペアタイヤブラケット１９に対し、固定具を介して着脱可能となるように固定される。スペアタイヤブラケット１９は、左右のサイドメンバ１２の間を掛け渡すように取り付けられた部材である。

スペアタイヤ７の前後方向の位置は、後輪２１の車軸２２及びディファレンシャル装置２３と干渉しない範囲で、できるだけ車両１０の前方側の位置に設定される。また、スペアタイヤ７の左右方向の位置は、排気管２４に対して所定の間隔が確保されるように設定される。図２では、排気管２４が車体中心線Ｃよりも右側（図中下側）に偏って配置され、スペアタイヤ７が車体中心線Ｃよりも左側（図中上側）に寸法Ｗだけ偏って配置された車両１０を例示する。

ガードバー８は、スペアタイヤ７よりも後方において、左右方向に向かってほぼ水平に延在する部材であり、左右のサイドメンバ１２のそれぞれに対し、ガードバーブラケット１８を介して堅固に固定される。ガードバー８のおもな役割は、他車両や障害物との接触，衝突時における衝撃力を吸収しつつ、車体下部への潜り込みを防止することである。したがって、ガードバー８は車両１０の後端部に近い位置に配置されることが好ましい。図２に示す例では、荷台１１の後端部に取り付けられたバンパ９よりもやや前方にガードバー８が配置されている。ガードバー８の左右両端部のそれぞれは、車両１０の後端部のほぼ全体が保護されるように、一対のサイドメンバ１２よりも外側まで伸ばされる。これにより、車両１０の後端部のほぼ全体が、ガードバー８によって保護される。また、ガードバー８は、バンパ９の下面よりもやや下方に配置される。

タンク３は、尿素水溶液が貯留される中空容器であり、タンクブラケット１３を介してサイドメンバ１２に支持される。図１〜図５に示すように、タンク３は、スペアタイヤ７よりも後方かつバンパ９よりも前方で、ガードバー８よりも上方の空間内に配置される。また、スペアタイヤ７が車体中心線Ｃよりも左側に偏って配置されることから、スペアタイヤ７の後方右側には比較的ひらけたスペースが生じるため、タンク３は車体中心線Ｃよりも右側に偏って配置される。車両１０の下面視におけるタンク３の形状は、円形のスペアタイヤ７とサイドメンバ１２との隙間に対応する形状（例えば、三角形状）とされる。つまり、スペアタイヤ７とサイドメンバ１２とで挟まれた空間の形に対応するように、タンク３の形状が設定される。デッドスペースを利用することで、タンク３の容積を十分に確保しやすくなる。なお、タンク３が排気管２４に比較的近い位置に設けられるため、例えば極寒冷環境における尿素水溶液の凍結や粘性の上昇が抑制される。

バンパ９は、タンク３の後面に対し、所定の間隔を空けて配置される。タンク３の下面の高さは、図５に示すように、スペアタイヤ７の下面よりも上方、かつ、バンパ９の下端辺よりも上方に設定される。これにより、タンク３がスペアタイヤ７やバンパ９，サイドメンバ１２によって囲まれた状態となり、タンク３の保護性が向上する。

タンク３の下面側には、サプライモジュール２０が取り付けられる。サプライモジュール２０は、タンク３に貯留された尿素水溶液を排気系（例えば、排気通路上に設けられた尿素水インジェクタ）へと供給するための各種装置を複合させたコンポーネントであり、タンク３の底面を貫通して取り付けられる。サプライモジュール２０には、尿素水を尿素水インジェクタへと圧送するためのポンプや、尿素水を適温まで加熱するためのヒータのほか、尿素水中の異物を除去するフィルタ，尿素水の温度を検出する温度センサ，尿素水のタンク残量を検出する残量センサなどが内蔵される。したがって、サプライモジュール２０には、尿素水が流通する配管材やポンプ，ヒータを駆動するための電気配線，各種センサの検出信号を伝達する信号線などが接続される。本実施形態では、サプライモジュール２０のポンプがガードバー８の直上方に位置するように、サプライモジュール２０及びガードバー８のレイアウトが設定される。これにより、ポンプの保護性が向上する。

図１に示すように、荷台１１の後端部にはリアゲート１が荷台床面から立設され、荷台１１の左右側端部にはサイドゲート２が立設される。タンク３に尿素水溶液を補充するための尿素水注水口４（注水口）は、これらのリアゲート１又はサイドゲート２に設けられる。図１，図５は、尿素水注水口４をリアゲート１に設けた場合の構成を示し、図６は、尿素水注水口４をサイドゲート２に設けた場合の構成を示す。尿素水注水口４は、好ましくは内向きとなるように、ゲート１，２の内側に設けられる。これにより、車両１０の見栄えが良くなり、外観商品性が向上する。

尿素水注水口４とタンク３との間は、注水管５で接続される。尿素水注水口４は、タンクの内部に連通接続されており、通常時はキャップで密閉されている。尿素水溶液を補充する際にはこのキャップが取り外され、尿素水溶液の詰め替えボトル２５から尿素水溶液が補充される。なお、注水管５は、タンク３の内部に尿素水溶液を補充するための中空管（例えば、パイプやホースなど）である。

尿素水注水口４が設けられるゲート１，２は、好ましくは荷台１１の外側又は内側に向かって傾斜させることができるように、荷台１１の床面に対して揺動自在に設けられる。この場合、例えば図５に示すように、リアゲート１の揺動に応じて屈曲する自在継手部６を注水管５に設けることで、注水管５の連通性が確保される。自在継手部６の具体的な構造は任意であり、例えば管壁を蛇腹状に形成してもよいし、可撓性素材（例えばゴムや樹脂など）で製造された管形状としてもよい。

図５中に破線で示すように、注水管５はリアゲート１の内面をほぼ水平にした状態でタンク３に向かう下り勾配となるように、リアゲート１の内部に配索することが好ましい。すなわち、リアゲート１の立設姿勢（図５中に実線で示す姿勢）では、尿素水注水口４から注水管５の下流側に進むにつれて車両１０の外側に傾斜するように、注水管５の配索状態を設定することが好ましい。これにより、リアゲート１の傾斜角度の大小に関わらず、たとえリアゲート１をほぼ水平な姿勢にした場合であっても、尿素水溶液が自重でタンク３まで流れ落ちやすくなり、補充作業性がさらに向上する。

また、例えば図１に示すように、補充作業性のさらなる向上を狙って、ゲート１，２の揺動角度を任意の角度に保持する角度調節機構１７（ゲートロック）を設けてもよい。この場合、リアゲート１の揺動中心軸の近傍に、揺動中心軸を挟み込むことで回転を拘束するロック装置を内蔵させることが考えられる。ロック装置によって固定されるゲート１，２の揺動角度は、例えば荷台１１の床面とゲート１，２の内面とがほぼ平面状となる角度としてもよいし、ゲート１，２の内面がやや荷台１１の内側に向かって下り勾配となる角度としてもよい。ロック装置を作動させることで、荷台１１上での足場となる作業面積が拡大され、補充作業性が向上する。また、リアゲート１が風圧によって煽られる心配がなくなり、補充作業の安定性が向上する。

［２．作用，効果］
（１）上記の車体構造では、タンク３が荷台１１の床面よりも下方に配置され、尿素水注水口４がリアゲート１やサイドゲート２に設けられる。これにより、尿素水注水口４の位置が尿素水溶液を注水しやすい高さとなるため、尿素水溶液を補充する際の作業性を向上させることができる。また、タンク３自体は荷台１１の床面よりも下方に配置されるため、車体下部の空間を利用してタンク３を配置することができ、省スペース化を図ることができる。さらに、例えば特許文献４に記載されたような構造と比較してタンク３と尿素水注水口４との距離が比較的長くなることから、補充作業時における尿素水蒸気に対する暴露リスクを低減させることができ、作業者は補充作業を快適に行うことができる。

（２）図１，図５に示すように、尿素水注水口４を車両１０の外部からは見えないゲート１，２の内側に設けた場合には、車両１０の見栄えを良くすることができ、外観商品性を向上させることができる。また、荷台１１の上から尿素水注水口４にアクセスできることから、狭いスペース（例えば、箱型の車庫内）に車両１０を停車させた状態であっても尿素水溶液を容易に補充することができ、補充作業性を向上させることができる。
一方、尿素水注水口４をゲート１，２の外側に設けた場合には、たとえ荷台１１上の荷物がゲート１，２の内表面に近接した状態で積載されていたとしても尿素水溶液を補充することができ、補充作業性を向上させることができる。

（３）揺動自在に設けられたゲート１，２に尿素水注水口４を設ける場合には、ゲート１，２の揺動箇所に対応する位置に自在継手部６を設けることが好ましい。これにより、注水管５の連通性を確保することができる。また、ゲート１，２を揺動自在にすることで、荷台１１の床面とゲート１，２の内面とがほぼ平面状となるようにゲート１，２を倒した姿勢で、尿素水溶液の補充作業を行うことができ、荷台１１の上からだけでなく車両１０の外部側から補充作業を行うことが可能となる。また、荷台１１の上に荷物を積載した状態であっても補充作業を行うことができ、作業性をさらに向上させることができる。
（４）なお、尿素水注水口４が形成されたゲート１，２の揺動角度を保持する角度調節機構１７を設けた場合には、任意の角度（例えば、尿素水溶液が流れやすい角度）で補充作業を行うことができ、作業性を向上させることができる。

（５）図５に示すように、リアゲート１の内面をほぼ水平にしたときの注水経路がタンク３に向かう下り勾配となるように注水管５の配索状態を設定すれば、尿素水溶液を自重でタンク３まで勢いよく流れ落とすことができ、補充作業性を向上させることができる。
（６）図１，図５に示すように、リアゲート１の側面に尿素水注水口４を設けることで、車両１０の背面から補充作業を行うことができ、作業性を向上させることができる。また、荷台１１の長さが異なる車種に対してタンク３や尿素水注水口４の部品，レイアウトを共通化することができる。
（７）一方、図６に示すように、サイドゲート２の側面に尿素水注水口４を設けることで、車両１０の側面から補充作業を行うことができ、作業性を向上させることができる。また、荷台１１の幅が異なる車種に対してタンク３や尿素水注水口４の部品，レイアウトを共通化することができる。

（８）また、上記の車体構造では、タンク３がスペアタイヤ７の後方かつガードバー８の上方に配置される。このように、タンク３をスペアタイヤ７とガードバー８とで囲まれた空間内に配置することで、路面からのチッピングや路面との接触の可能性を小さくすることができるとともに、空きスペースを有効に活用することができる。したがって、省スペース化を図りつつタンク３の保護性を高めることができる。また、タンク３の下方にガードバー８が配置されることから、段差や悪路走行時におけるタンク３の下面と路面との接触を防止することができる。したがって、省スペース化を図りつつタンク３の保護性を高めることができる。

特に、タンク３の前方がスペアタイヤ７であることから、後方から外力（後面衝突荷重や追突荷重など）が作用したときに、スペアタイヤ７でタンク３を弾性的に支えることができる。なお、仮にスペアタイヤ７の上にタンク３をレイアウトした場合（例えば、特許文献３参照）には、タンク３の高さ方向の寸法を確保しにくくなることから、残量センサで検出されるタンク残量の精度が低下し、あるいは検出自体ができなくなる場合がある。これに対し、スペアタイヤ７の後方にタンク３をレイアウトすれば、タンク３の高さ方向の寸法を確保できるため、残量センサで検出されるタンク残量の精度を向上させることができる。

（９）図１に示すように、上記の車体構造では、タンク３の後方かつ下方にガードバー８が設けられる。これにより、段差や悪路走行時におけるタンク３の下面と路面との接触をより確実に防止することができ、タンク３の保護性を高めることができる。また、ガードバー８がスペアタイヤ７の後方に配置されるため、車両１０の後方から外力（後面衝突荷重や追突荷重など）が作用したとしても、ガードバー８でスペアタイヤ７を保護することができる。

（１０）図３に示すように、タンク３はタンクブラケット１３を介してサイドメンバ１２に支持される。これにより、タンク３をアウタパネルやインナパネルに固定した場合と比較して、タンク３の支持状態を堅牢にすることができる。また、タンクブラケット１３はスペアタイヤ７の後方に配置されることから、車両１０の側面や前方からの外力の影響を受けにくく、サイドメンバ１２から外れにくい構造となる。したがって、タンク３の支持状態をより確実に保持することができ、タンク３の保護性を高めることができる。

（１１）図１に示すように、ガードバー８の後方にはバンパ９は設けられ、タンク３がバンパ９の下面よりも上方に配置される。これにより、段差や悪路走行時におけるタンク３の下面と路面との接触をより確実に防止することができ、タンク３の保護性を高めることができる。また、バンパ９の下面がガードバー８よりも上方に配置されるため、ガードバー８が変形するような大きな荷重が車両１０の下方から作用した場合であっても、その荷重はバンパ９の下面で支えられ、タンク３に伝達されることがない。したがって、タンク３の保護性をさらに改善することができる。

（１２）図２，図３に示すように、タンク３は排気管２４の近傍に配置される。これにより、ポンプまわりの尿素水溶液を排気熱で暖めることができる。したがって、極寒冷地であってもポンプを確実に作動させることができる。また、尿素水溶液は排気系に供給されるものであることから、サプライモジュール２０から尿素水インジェクタまでの配管長を短くすることができる。

［３．変形例］
上述の実施形態では、セパレートフレーム構造の車両１０におけるタンク３のレイアウトを説明したが、モノコック車両に上記のタンク３のレイアウトを適用することも可能である。例えば、モノコックボディのフレームに対して載置される荷台を備えた車両において、荷台の周縁に沿って立設されたゲートに尿素水注水口４を設け、フロアパネルよりも下方にタンク３を配置する。このような車体構造により、上述の実施形態と同様の効果を奏するものとなる。

また、上述の実施形態では、図２に示すように、車両１０の左側にスペアタイヤ７が偏って配置された車両１０を例示したが、スペアタイヤ７の車幅方向の位置は任意に設定可能である。また、タンク３の形状や配置についても同様であり、例えば下面視で左右方向に対象な形状としてもよいし、車両１０の車体中心線Ｃよりも左側に偏って配設してもよい。

なお、上述の実施形態では、一本のガードバー８が設けられた車両１０を例示したが、ガードバー８の本数は任意である。例えば、タンク３のサイズ（前後方向の寸法）に合わせて、複数本のガードバー８を前後方向に並置してもよい。ガードバー８の本数を多くすることで、タンク３の保護性をさらに高めることができる。

１ リアゲート（ゲート）
２ サイドゲート（ゲート）
３ タンク
４ 尿素水注水口（注水口）
５ 注水管
６ 自在継手部
７ スペアタイヤ
８ ガードバー
９ バンパ
１０ 車両
１１ 荷台
１２ サイドメンバ
１３ タンクブラケット
１６ ホイールハウス
１７ 角度調節機構（ゲートロック）
１８ ガードバーブラケット
１９ スペアタイヤブラケット
２０ サプライモジュール
２１ 後輪
２２ 車軸
２３ ディファレンシャル装置
２４ 排気管
２５ 詰め替えボトル
Ｃ 車体中心線

Claims (7)

1. 車両のフレームに載置される荷台の周縁に沿って立設されたゲートと、
   前記荷台の床面よりも下方に配置され、前記車両の排気浄化用の添加剤が貯留されるタンクと、
   前記ゲートの側面に設けられ、前記タンクの内部に連通接続される注水口と、
   を備えたことを特徴とする、車体構造。
2. 前記注水口が、前記ゲートの内側に設けられる
   ことを特徴とする、請求項１記載の車体構造。
3. 前記ゲートの内部に配索されて前記注水口と前記タンクとを接続する注水管を備え、
   前記ゲートが、前記荷台の床面に対して揺動自在に設けられるとともに、
   前記注水管が、前記ゲートの揺動に応じて屈曲する自在継手部を有する
   ことを特徴とする、請求項１又は２記載の車体構造。
4. 前記ゲートの揺動角度を保持する角度調節機構を備える
   ことを特徴とする、請求項３記載の車体構造。
5. 前記注水管が、前記ゲートの立設姿勢において、前記注水口から前記注水管の下流側に進むにつれて前記車両の外側に向かって傾斜するように、前記ゲートの内部に配索される
   ことを特徴とする，請求項３又は４記載の車体構造。
6. 前記ゲートが、前記車両の後方に配置されたリアゲートである
   ことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の車体構造。
7. 前記ゲートが、前記車両の側方に配置されたサイドゲートである
   ことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の車体構造。

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