JP2018099961A - 車体構造 - Google Patents

Abstract

【課題】排気浄化用の添加剤供給路となる配管材の艤装性及び保護性を向上させた車体構造を提供する。【解決手段】車室床面をなすフロアパネル４の下面側に、排気浄化用の添加剤供給路となる配管材６を配索する。車幅方向に延設されるクロスメンバ１を、フロアパネル４よりも下方に突出させる。クロスメンバ１とフロアパネル４とで形成される段差部１４にコネクタ９を配置し、配管材６を分離自在に接続する。【選択図】図２

Description

本発明は、フロア下に排気浄化用の添加剤配管を備え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、例えば車両のフロア下に設定することが提案されている（特許文献１参照）。このようなレイアウトにより、車室内のスペースが確保されるとともに、添加剤の漏洩による車室居住性の低下が防止される。

特許第4826612号公報

タンクの内部に貯留される添加剤は、エンジンの運転状態に応じてポンプで吸い上げられ、フロア下に配索される配管材を通じて添加剤インジェクタへと送給される。添加剤インジェクタは、排気通路上の選択還元触媒よりも上流側に配置される。そのため、タンクと添加剤インジェクタとが離れた位置に配置されるレイアウトでは、配管の延長距離が長くなり、配管材の艤装性が大きく低下しうる。そこで、配管経路上に着脱自在なコネクタ（カップリング）を挿入し、短区間単位での艤装を可能とすることが考えられる。しかし、フロア下に配索される配管材は路面からの跳ね石の影響を受けやすく、コネクタ近傍の変形が添加剤の詰まりや漏洩の原因となりうる。

本件の目的の一つは、上記のような課題に照らして創案されたものであり、排気浄化用の添加剤供給路となる配管材の艤装性及び保護性を向上させた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、車室床面をなし、下面側に排気浄化用の添加剤供給路となる配管材が配索されるフロアパネルを備える。また、前記フロアパネルよりも下方に突出し、車幅方向に延設されたクロスメンバを備える。さらに、前記クロスメンバと前記フロアパネルとで形成される段差部に配置され、前記配管材を分離自在に接続するコネクタを備える。
前記クロスメンバが、前記フロアパネルの前端部に配置されるフロントフロアクロスメンバであることが好ましい。また、前記コネクタが、前記クロスメンバよりも車両後方側に形成される前記段差部に配置されることが好ましい。

（２）前記フロアパネルよりも下方に突出し、前後方向に延設されて前記クロスメンバに接続されたサイドメンバを備えることが好ましい。この場合、前記コネクタが、前記クロスメンバよりも後方における前記サイドメンバの前端部に隣接して配置されることが好ましい。
（３）前記サイドメンバと車幅方向に間隔を空けて前後方向に延設され、前記クロスメンバに接続されたバックボーンサイドメンバを備えることが好ましい。この場合、前記コネクタが、下面視で前記サイドメンバと前記バックボーンサイドメンバとの間に配置されることが好ましい。

（４）前記コネクタが、前記クロスメンバの下面と前記フロアパネルの下面との間を側面視で斜めに接続するように配置されることが好ましい。
（５）前記コネクタよりも後方側にて、前記配管材を前記フロアパネルに固定する第一固定具と、前記コネクタよりも前方側にて、前記配管材を前記クロスメンバに固定する第二固定具とを備えることが好ましい。

クロスメンバとフロアパネルとの段差部においてコネクタを配管材に介装することで、コネクタ及び配管材の艤装性，保護性をともに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下面図である。 コネクタ近傍の拡大斜視図である。 コネクタ近傍の断面図である。

図面を参照して、実施形態としての車体構造を説明する。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。車両１０のフロア下には、尿素SCRシステム（Urea Selective Catalytic Reduction System）で使用される添加剤（例えば、尿素水溶液，アンモニア水溶液など）を貯留する樹脂製のタンク７が配置される。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に尿素水インジェクタ８が設けられ、タンク７と尿素水インジェクタ８との間を接続するように配管材６が配索される。尿素水インジェクタ８で噴射された尿素水は、加水分解によってアンモニアとなり、これが排ガス中のNOxを触媒上で窒素に還元するための還元剤となる。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。

配管材６は、車両１０のフロアパネル４の下面１９側（下方側）に配索される。フロアパネル４は、車室床面をなす平面状の部材である。フロアパネル４の前端部には、車室とエンジンルームとを区画するダッシュパネル５が立設される。ダッシュパネル５の延設方向は、フロアパネル４よりも前方に向かって斜め上方とされる。なお、フロアパネル４及びダッシュパネル５は、別体に形成されたものであってもよいし、一体に形成されたもの（例えば、単一の板材を屈曲させたもの）であってもよい。フロアパネル４とダッシュパネル５とが別体物である場合、クロスメンバ１は、フロアパネル４とダッシュパネル５との境界線上に配置される。また、フロアパネル４とダッシュパネル５とが一体物である場合には、図２に示すように、クロスメンバ１の位置を基準として、フロアパネル４とダッシュパネル５とが区別される。いずれにしても、クロスメンバ１はフロアパネル４の前端部（すなわち、ダッシュパネル５の後端部）に配置される。

フロアパネル４の下面１９側には、車体のフレーム部材として機能するクロスメンバ１（フロントフロアクロスメンバ）及びサイドメンバ２が設けられる。クロスメンバ１は車幅方向（左右方向）に延在するように設けられ、サイドメンバ２は車両１０の前後方向に延在するように設けられる。本実施形態では、図１に示すように、車両１０の左側面及び右側面のそれぞれから、やや内側に入った位置において、車幅方向に間隔を空けて左右一対のサイドメンバ２が設けられる。また、クロスメンバ１は、フロアパネル４の前端部において、少なくとも左右のサイドメンバ２を接続するように配置される。好ましくは、クロスメンバ１がサイドメンバ２を貫通して、その外側まで延長される。これにより、フロアパネル４が車幅方向の全体にわたって、クロスメンバ１によって支持される。

クロスメンバ１及びサイドメンバ２は、フロアパネル４よりも下方に突出した形状に形成される。クロスメンバ１は、上方に開いたハット型断面のレール部材をフロアパネル４の下面１９に溶接固定することで、フロアパネル４と一体に形成される。同様に、サイドメンバ２も、上方に開いたハット型断面のレール部材をフロアパネル４の下面１９に溶接固定することで、フロアパネル４と一体に形成される。クロスメンバ１の高さ寸法（フロアパネル４の下面１９からクロスメンバ１の下面１１までの寸法）は、サイドメンバ２の高さ寸法（フロアパネル４の下面１９からサイドメンバ２の下面までの寸法）よりも小さく設定される。

フロアパネル４の前後方向中間部から後方部にかけての部位は、リヤフロアクロスメンバ１７によって支持される。リヤフロアクロスメンバ１７は、クロスメンバ１よりも後方において、クロスメンバ１に対して前後方向に間隔を空けて配置され、車幅方向に延設される。これにより、フロアパネル４の下面１９側は、クロスメンバ１，一対のサイドメンバ２，リヤフロアクロスメンバ１７によって井桁状に支持されることとなり、車室床面の剛性，強度が確保される。なお、リヤフロアクロスメンバ１７よりも後方には、燃料タンクが配置されるとともに、その後方に後輪の車軸が配置される。後輪の車軸よりも後方には、排気通路の後端部に配置されるサイレンサー（マフラー）と添加剤のタンク７とが車幅方向に並置される。

フロアパネル４の車幅方向の中央部には、前後方向に延在するトンネル状をなし、車室内に向かって膨出した形状のバックボーン部１８（膨出部）が設けられる。バックボーン部１８の下方には、後輪に駆動力を伝達するための駆動軸や排気通路（排気管）などが配設される。また、車両１０の下面視におけるバックボーン部１８とサイドメンバ２との間には、サイドメンバ２に対して車幅方向に間隔を空けて、前後方向に延在するバックボーンサイドメンバ３が設けられる。

バックボーンサイドメンバ３は、上方に開いたハット型断面のレール部材であり、フロアパネル４の下面１９に溶接固定される。本実施形態では、バックボーンサイドメンバ３の前端部がクロスメンバ１に接続され、後端部がリヤフロアクロスメンバ１７に接続される。バックボーンサイドメンバ３の高さ寸法（フロアパネル４の下面１９からバックボーンサイドメンバ３の下面までの寸法）は、クロスメンバ１の高さ寸法（フロアパネル４の下面１９からクロスメンバ１の下面１１までの寸法）とほぼ同一寸法に設定される。

図２は、フロアパネル４の下面１９側を上にして示す斜視図である。配管材６は、サイドメンバ２とバックボーンサイドメンバ３とフロアパネル４とによって囲まれる縦長の空間内を通過するように配置される。また、クロスメンバ１とフロアパネル４との間の段差部１４には、配管材６を分離自在に接続するコネクタ９が介装される。ここでいう段差部１４とは、クロスメンバ１の後面１２よりも後方、かつ、フロアパネル４の下面１９よりも下方の空間であって、サイドメンバ２とバックボーンサイドメンバ３とに挟まれた空間である。

コネクタ９は、手で簡単に着脱することのできるワンタッチ式継手である。コネクタ９の先端には雄型または雌型の嵌合部が形成され、その外周は配管材６よりも大径に形成される。また、コネクタ９は、クロスメンバ１よりも後方において、サイドメンバ２及びバックボーンサイドメンバ３の前端部に隣接して、サイドメンバ２とバックボーンサイドメンバ３との間に配置される。

図３に示すように、配管材６はコネクタ９を挟む前後二箇所で、第一固定具１５，第二固定具１６を介して車体に対して固定される。第一固定具１５は、コネクタ９よりも後方において、配管材６をフロアパネル４の下面１９に固定する固定具である。第二固定具１６は、コネクタ９よりも前方において、配管材６をクロスメンバ１の下面１１に固定する固定具である。これらの第一固定具１５，第二固定具１６は、金属製又は樹脂製の固定バンド部材である。

第一固定具１５，第二固定具１６のそれぞれには、配管材６の周面に巻回される環部と、車体に固定される固定部とが設けられる。本実施形態の第一固定具１５の固定部は、フロアパネル４から下方へ垂設されたスタッドに対して固定される。また、第二固定具１６の固定部は、クロスメンバ１の下面１１に穿孔された取付孔に差し込まれて固定される。なお、上記の固定手法以外の手法（公知の手法）を用いて、第一固定具１５，第二固定具１６を車体に固定してもよい。

図３に示すように、コネクタ９は、クロスメンバ１の下面１１とフロアパネル４の下面１９との間を側面視で斜めに接続するように配置される。つまり、配管材６は、段差部１４の形状に沿ってクランク状に配索されるのではなく、クロスメンバ１の下面１１から第一固定具１５の位置までの最短経路を通るように、その配索形状が斜めに設定される。このように、配管材６の配索経路を段差部１４で傾斜させることで、コネクタ９の外周とフロアパネル４との干渉が防止され、コネクタ９に無理な力が作用しにくくなる。

図１中に破線で示すように、車両１０の下面視において、クロスメンバ１，サイドメンバ２，バックボーンサイドメンバ３，リヤフロアクロスメンバ１７によって囲まれる矩形領域には、配管材６及びコネクタ９の下方を面状に覆うアンダーカバー２０が取り付けられる。アンダーカバー２０の周縁部は、クロスメンバ１，サイドメンバ２，バックボーンサイドメンバ３，リヤフロアクロスメンバ１７などに対して固定される。これにより、路面からの跳ね石によるチッピング摩耗や変形，泥水による汚損がより効果的に抑制され、コネクタ９及び配管材６の保護性が向上する。

［２．作用，効果］
［１］配管材６にコネクタ９を設けることで、配管材６のうち、エンジンに近い位置に取り付けられる配管前方部（尿素水インジェクタ８に接続される部位）と、エンジンから離れた位置に配置される配管後方部（タンク７に接続される部位）とを容易に分離することができる。これにより、エンジンの組立工程では前者をエンジンアッシーに組み付けておくことができ、車体の組立工程では後者をボディーに組み付けておくことができる。したがって、配管材６の艤装性を向上させることができる。また、段差部１４にコネクタ９を配置することで、コネクタ９の外周とフロアパネル４とが干渉しにくくなるため、コネクタ９及び配管材６の保護性を向上させることができる。

［２］コネクタ９は、車体の中でも剛性が比較的高いサイドメンバ２の前端部に隣接して配置される。これにより、車体外部からの荷重入力に対して、コネクタ９を保護することができる。したがって、コネクタ９及び配管材６の保護性を向上させることができる。また、段差部１４の側方がサイドメンバ２によってカバーされるため、路面からの跳ね石によるコネクタ９の変形や破損を防止することができ、コネクタ９及び配管材６の保護性を向上させることができる。

［３］コネクタ９は、サイドメンバ２とバックボーンサイドメンバ３とに挟まれた空間内に配置される。これにより、段差部１４の剛性がさらに向上することとなり、コネクタ９及び配管材６の保護性を向上させることができる。また、段差部１４の側方がサイドメンバ２とバックボーンサイドメンバ３とでカバーされることから、コネクタ９の変形や破損をより確実に防止することができ、コネクタ９及び配管材６の保護性を向上させることができる。

［４］図３に示すように、コネクタ９を側面視で斜めに配索することで、コネクタ９の外周とフロアパネル４との干渉を防止することができ、コネクタ９及び配管材６の保護性を向上させることができる。また、配管材６がクロスメンバ１の下面１１から第一固定具１５の位置までの最短経路を通るように配索されることから、配管材６のたるみや移動が発生しにくくなる。したがって、コネクタ９及び配管材６の保護性を向上させることができる。

［５］第一固定具１５はフロアパネル４の下面１９に固定され、第二固定具１６はクロスメンバ１の下面１１に固定される。このように、二つの固定具（第一固定具１５，第二固定具１６）をコネクタ９の前後に配置することで、コネクタ９の車体に対する固定状態を安定化することができ、コネクタ９の保護性を向上させることができる。また、高さの異なる二箇所に固定箇所を分散させることで、側面視におけるコネクタ９の配索形状を傾斜させることが容易となり、コネクタ９及び配管材６の保護性をさらに向上させることができる。

［３．変形例］
上述の実施形態では、尿素SCRシステムについて詳述したが、配管材６の内部を流通する添加剤の種類は尿素水に限定されない。NOx選択還元触媒を利用した排気浄化システムにおいては、尿素水の代わりにアンモニア水を使用することがある。また、DPF（ディーゼル・パティキュレート・フィルター）を利用した排気浄化システムにおいては、PM（パティキュレート・マター）の燃焼を促進するために、排気管内に炭化水素（HC，未燃燃料）を噴射することがある。したがって、尿素水の代わりにアンモニア水や炭化水素を供給する排気浄化システムに対して、上述の車体構造を適用することも可能である。

１ クロスメンバ
２ サイドメンバ
３ バックボーンサイドメンバ
４ フロアパネル
５ ダッシュパネル
６ 配管材
７ タンク
８ 尿素水インジェクタ
９ コネクタ
１０ 車両
１１ 下面
１２ 後面
１４ 段差部
１５ 第一固定具
１６ 第二固定具
１７ リヤフロアクロスメンバ
１８ バックボーン部
１９ 下面
２０ アンダーカバー

Claims (5)

1. 車室床面をなし、下面側に排気浄化用の添加剤供給路となる配管材が配索されるフロアパネルと、
   前記フロアパネルよりも下方に突出し、車幅方向に延設されたクロスメンバと、
   前記クロスメンバと前記フロアパネルとで形成される段差部に配置され、前記配管材を分離自在に接続するコネクタと
   を備えることを特徴とする、車体構造。
2. 前記フロアパネルよりも下方に突出し、前後方向に延設されて前記クロスメンバに接続されたサイドメンバを備え、
   前記コネクタが、前記クロスメンバよりも後方における前記サイドメンバの前端部に隣接して配置される
   ことを特徴とする、請求項１記載の車体構造。
3. 前記サイドメンバと車幅方向に間隔を空けて前後方向に延設され、前記クロスメンバに接続されたバックボーンサイドメンバを備え、
   前記コネクタが、下面視で前記サイドメンバと前記バックボーンサイドメンバとの間に配置される
   ことを特徴とする、請求項２記載の車体構造。
4. 前記コネクタが、前記クロスメンバの下面と前記フロアパネルの下面との間を側面視で斜めに接続するように配置される
   ことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の車体構造。
5. 前記コネクタよりも後方側にて、前記配管材を前記フロアパネルに固定する第一固定具と、
   前記コネクタよりも前方側にて、前記配管材を前記クロスメンバに固定する第二固定具とを備える
   ことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の車体構造。

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