JP5194543B2 - 車両における還元剤タンク配設構造 - Google Patents

Description

この発明は、車両における排気ガスの浄化のために車載される還元剤タンクの配設構造に関する。

近年、ディーゼルエンジン等の内燃機関から排出される排気ガスに含まれる粒子状物質（ＰＭ）や窒素酸化物（ＮＯｘ）については、酸性雨や光化学スモッグ等の環境汚染の問題から、その排出を規制する動きが高まっている。

そこで、内燃機関の排気系に尿素水溶液等の還元剤を噴射供給し、排気ガスに含まれる粒子状物質や窒素酸化物を還元浄化することが行われている。

下記特許文献１では、還元剤を貯蔵した還元剤収容部（タンク）を車両に配設する構造について開示しており、この特許文献１では、還元剤収容部は燃料収容部（タンク）と一体化されている。
特表２０００−５１２２４５号公報

しかしながら、実際の車両では、レイアウトの制限等により、還元剤タンクのような付加的な部材を新たに設けることは容易ではなかった。

この発明は、車両に対して付加的に設けられる還元剤タンクを効果的に配設することができる還元剤タンク配設構造を提供することを目的とする。

この発明の車両における還元剤タンク配設構造は、車両における排気ガス浄化のために車載される還元剤タンクの配設構造であって、車体フロアと、該車体フロアの下方に着脱自在に取付けたスペアタイヤとの間に上記還元剤タンクを配設し、上記還元剤タンク下面部に、上記スペアタイヤを収容する収容凹部を形成し、上記収容凹部は、上下方向に延びる縦壁部を有し、該縦壁部と、上記収容凹部に収容されたスペアタイヤとの間に弾性シール部材を備えたものである。

この構成によれば、車両に対して付加的に設けられる還元剤タンクを、スペアタイヤの取付け位置周辺のデッドスペースを利用して効果的に配設することができる。

また、上記還元剤タンク下面部に、上記スペアタイヤを収容する収容凹部を形成したものであるから、スペアタイヤと還元剤タンクとを上下方向にラップさせて配設することができ、上下方向において配設スペースのコンパクト化を図ることができる。
さらに、上記収容凹部内にスペアタイヤを収容することで、取付け位置にあるスペアタイヤの支持状態を安定化させることもできる。

しかも、上記収容凹部が、上下方向に延びる縦壁部を有し、該縦壁部と、上記収容凹部に収容されたスペアタイヤとの間に弾性シール部材を備えたものであるから、スペアタイヤの上端と収容凹部の上端面との間、および収容凹部の縦壁部とスペアタイヤの外周面との間の双方で埃等の侵入を二重に阻止することができる。
また、スペアタイヤが収容凹部に収容されている時には、弾性シール部材の弾性によってスペアタイヤのがたつきを抑制することもできる。

この発明の一実施態様においては、上記スペアタイヤを、ホイールの凹部が上向きに開放された状態で車体フロアの下方に支持するように構成するとともに、上記還元剤タンクに、上記ホイールの凹部に対応する凸部を備えたものである。

この構成によれば、スペアタイヤのホイールの凹部を利用して還元剤タンクの容量を確保することができる。

この発明の一実施態様においては、上記スペアタイヤを吊り下げ状態で支持する支持手段を備えるとともに、上記還元剤タンク中央部に、上記支持手段を収容する貫通孔を設定したものである。

この構成によれば、還元剤タンクを車体フロアとスペアタイヤとの間に配設しているにも関わらず、スペアタイヤの取付け作業および取外し作業を支障なく行える。

この発明の一実施態様においては、上記支持手段が、車両外部からの操作に伴い発生した駆動力によって、上記スペアタイヤを、上記車体フロア下方の取付け位置と、さらにその下方の取外し位置との間で昇降自在とするものであり、上記駆動力が上記支持手段に伝達される際、その駆動力伝達経路と干渉することを回避するための逃げ部を上記還元剤タンクに設定したものである。

この構成によれば、還元剤タンクを車体フロアとスペアタイヤとの間に配設しているにも関わらず、車両外部から支持手段の操作を行うことが可能になり、その操作性を維持することができる。

この発明によれば、車両に対して付加的に設けられる還元剤タンクを、スペアタイヤの取付け位置周辺のデッドスペースを利用して効果的に配設することができる。

実施形態の説明に先立って、まず本実施形態の前提となる構造について説明する。
（前提構造）
まず、図１〜図３を参照して前提構造について説明する。図１は、尿素タンク１の配設構造を示す斜視図であり、図２は、尿素タンク１が配設された位置で車両Ｖを車幅方向に切断した時の断面図、図３は、車幅方向中央部で車両Ｖを切断した時の断面図である。

図１〜図３に示す車両Ｖは、所謂ピックアップトラックであり、還元剤としての尿素水溶液Ｘを貯蔵した金属製の尿素タンク１が、車両後部に備えられた荷台２（図２、図３参照）の下方に配設されている。

尿素は、加水分解して容易にアンモニアを発生する物質であり、尿素水溶液Ｘは、従来より排気ガスに含まれる粒子状物質や窒素酸化物を還元浄化する還元剤として用いられている。

車両Ｖにおいても、尿素水溶液Ｘは、ディーゼルエンジン等の内燃機関から排出された排気ガス中に噴射供給されるべく尿素タンク１に貯蔵され、排気ガス中の窒素酸化物と触媒中で還元反応することで、窒素酸化物が無害成分に浄化処理される。

ところで、車両Ｖの後部には、図１、図２に示すように、一対のリヤサイドフレーム（リヤフレーム）３、３が車幅方向両側部にて車両前後方向に延びており、尿素タンク１は、この一対のリヤサイドフレーム３、３の間にて長手方向が車幅方向を向くように配置されている。

また、リヤサイドフレーム３、３の間には、図２、図３に示すように、フロアパネル２ａとの間に間隔を有するようにしてフレーム部材４が架設されており、尿素タンク１は、このフレーム部材４と、荷台２のフロアパネル２ａとの間に上下方向で挟まれるようにして配設されている。

フレーム部材４は、上向きに開放されたコ字状とされ、その下面部には、スペアタイヤ５を吊り下げ状態で支持するためのスペアタイヤ支持装置６が取付けられている。このスペアタイヤ支持装置６により、スペアタイヤ５は、そのタイヤ本体５ａ上端がフレーム部材４の下面部に圧接された状態で、フロアパネル２ａ下方の所定の取付け位置にて着脱自在に取付けられている。

このような構成により、フレーム部材４を、スペアタイヤ５取付け用のフレーム部材として機能させつつも、尿素タンク１の配設スペースを形成する部材としても利用することができる。

ところで、このフレーム部材４の他、リヤサイドフレーム３、３の間には、車幅方向両端部がリヤサイドフレーム３、３に接合されたクロスメンバ７が配設されている。クロスメンバ７は、図３に示すような閉断面７ａを有しており、これにより車体に所要の強度や剛性を付与するようになっている。

従来より、スペアタイヤ支持装置は、クロスメンバに直接的に取付けられるのが一般的であり、それ故に、取付け位置にあるスペアタイヤとフロアパネルとの間には、クロスメンバの閉断面の高さ分だけ隙間が生じていた。すなわち、スペアタイヤ取付け位置周辺には、上記隙間によってデッドスペースが存在していた。

そこで、クロスメンバ７に代えて、スペアタイヤ支持装置６を設けたフレーム部材４とフロアパネル２ａとの間に尿素タンク１を配設する構造とした。この場合、本来デッドスペースとなるはずのスペアタイヤ５とフロアパネル２ａとの間のスペースを利用して、車両Ｖに対して付加的に設けられる尿素タンク１を効果的に配設することができる。

また、フレーム部材４が、上向きに開放されたコ字状とされているため、スペアタイヤ５および尿素タンク１の支持強度を確保することができる。

また、尿素タンク１が金属製とされているため、フレーム部材４を含め、クロスメンバ７と同様、車体に所要の強度や剛性を付与することができる。

（実施形態）
次に、図４、図５を参照して車両における還元剤タンク配設構造の実施形態について説明する。
図４は、本実施形態に係る尿素タンク１０の配設構造を示す分解斜視図であり、図５は、組付け状態における図４のＡ−Ａ線矢視断面図である。なお、前図と同様の構成要素については、同一の符号を付してその詳しい説明を省略する。

図１〜図３では、クロスメンバ７の閉断面７ａにより形成された隙間をデッドスペースとして捉え、そこに尿素タンク１を配設したが、本実施形態では、スペアタイヤ５のホイール５ｂの中心部に形成された凹部５ｃの空間をデッドスペースと捉え、そこに尿素タンク１０を配設するようにしている。

本実施形態では、クロスメンバ７（図５参照）の下面部に樹脂製の尿素タンク１０を配設する構成となっており、この尿素タンク１０の下面部にはスペアタイヤ５の形状に対応する環状の凹溝１０ａが形成されている。この凹溝１０ａは、上下方向に延びる縦壁部１０ａ１を有しており、その深さは、ホイール５ｂの凹部５ｃの深さと略等しくなるように設定されている。

また、尿素タンク１０の中央部には、上下方向に貫通する貫通孔１０ｂが設定されるとともに、上面部には、この貫通孔１０ｂに連続して中央部から外側へ水平に延びる第２凹溝１０ｃが設定されている。

また、尿素タンク１０の下方には、その下面部の形状に対応するように凹溝１１ａが成形されたインシュレータ１１が取付けられている。

インシュレータ１１において、その凹溝１１ａの外周側の縦壁部１１ａ１には、環状の弾性体により構成されるシーリング１２が取付けられ、中央部には、尿素タンク１０の貫通孔１０ｂに対応して貫通孔１１ｂが設定されている。

尿素水溶液Ｘは、マイナス１２℃程度で凍結し、４５℃程度で揮発し始める特性を持つ。このため、本実施形態では、インシュレータ１１で尿素タンク１０の下面部を覆うことにより、尿素タンク１０内に貯蔵されている尿素水溶液Ｘの液温を最適値（約０℃〜４５℃程度）に保持し、尿素水溶液Ｘの凍結、揮発を防止するようにしている。

ところで、図４、図５に示す部材１６は、スペアタイヤ支持装置であり、本実施形態では、従来と同様、図５に示すように、クロスメンバ７に直接的に取付けられている。

スペアタイヤ支持装置１６は、クロスメンバ７に回転自在に支持されたドラム軸１６ａと、ドラム軸１６ａに固定された巻上げドラム１６ｂと、巻上げドラム１６ｂの胴部に一端が固定され、かつ、他端にフック１６ｃが固定されたチェーン１６ｄとを有している。

このスペアタイヤ支持装置１６において、ドラム軸１６ａの軸端には係合部１６ｅが形成されており、図５において二点鎖線で示すハンドル部材（工具）Ｙと係合可能とされている。

ここで、フック１６ｃを、スペアタイヤ５におけるホイール５ｂの中心部の開口部５ｄ周縁に繋止させた状態で、係合部１６ｅにハンドル部材Ｙの先端を係合させ、車両Ｖの外部からハンドル部材Ｙを回転操作すると、これに伴って発生する駆動力がスペアタイヤ支持装置１６側に伝達され、ドラム軸１６ａとともに巻上げドラム１６ｂを正逆両方向に回転操作することができるようになっている。この時、チェーン１６ｄの巻上げ長さは変化するようになっており、これによって、スペアタイヤ５は、スペアタイヤ支持装置１６によって、同図に実線で示す取付け位置と、同図に二点鎖線で示す取外し位置との間で昇降自在とされている。

上述した尿素タンク１０の貫通孔１０ｂは、巻上げドラム１６ｂ等を収容するための貫通孔となっており、第２凹溝１０ｃは、ドラム軸１６ａを挿通するための通路となっている。

特に、ドラム軸１６ａは、ハンドル部材Ｙの操作に伴って発生する駆動力をスペアタイヤ支持装置１６に伝達するための駆動力伝達経路を構成しており、第２凹溝１０ｃは、この駆動力伝達経路（ドラム軸１６ａ）との干渉を回避するための逃げ部として機能している。

なお、インシュレータ１１の貫通孔１１ｂは、スペアタイヤ支持装置１６のチェーン１６ｄを挿通させるための貫通孔として機能している。

ところで、スペアタイヤ５は、埃等が溜まるのを防ぐために、その凹部５ｃを下向きにしてフロアパネル２ａの下方に支持されるのが一般的であるが、本実施形態では、スペアタイヤ５が上述した凹溝１０ａ（１１ａ）内に収容され、凹部５ｃが図示のように上向きに開放された状態で支持されている。

この場合、スペアタイヤ５は、そのタイヤ本体５ａ上端がインシュレータ１１の凹溝１１ａの上面部に圧接された状態で取付けられており、埃等の凹部５ｃへの侵入が確実に阻止されている。このため、本実施形態のように凹部５ｃが上向きに開放された状態でスペアタイヤ５を支持しても問題が生じることがない。

このように、尿素タンク１０の下面部の凹溝１０ａ内にスペアタイヤ５を収容可能とした場合、スペアタイヤ５と尿素タンク１０とを上下方向にラップさせて配設することができる。従って、上下方向において配設スペースのコンパクト化を図ることができる。

さらに、この場合、凹溝１０ａ（１１ａ）によって、取付け位置にあるスペアタイヤ５の支持状態を安定化させることができる。

特に、本実施形態のように、スペアタイヤ５と尿素タンク１０とを上下方向にラップさせて配設する構成は、水平方向において広いスペースを確保できない場合有効となる。

また、スペアタイヤ５を、ホイール５ｂの凹部５ｃが上向きに開放された状態でフロアパネル２ａ下方に支持されるように構成することで、図５に示すように、ホイール５ｂの凹部５ｃに対応して尿素タンク１０、インシュレータ１１の中央部に凸部１０ｄ、１１ｃを備えることが可能になっている。この場合、凸部１０ｄを備えた分、尿素タンク１０の容量を確保することができ、スペアタイヤ５の取付け位置周辺の、凹部５ｃにより形成されたデッドスペースを利用して尿素タンク１０を効果的に配設することができる。

また、本実施形態では、スペアタイヤ５が凹溝１０ａ（１１ａ）に収容されている時には、シーリング１２が、図５に示すように、スペアタイヤ５のタイヤ本体５ａ外周面と凹溝１０ａ（１１ａ）の縦壁部１０ａ１（１１ａ１）との間に位置するようになっている。

このため、スペアタイヤ５の上端と凹溝１０ａ（１１ａ）の上端面との間、および、凹溝１０ａ（１１ａ）の縦壁部１０ａ１（１１ａ１）とタイヤ本体５ａ外周面との間の双方で埃等の侵入を二重に阻止することができる。

さらに、シーリング１２が弾性体とされているため、その弾性によって車幅方向の振動を吸収することができ、スペアタイヤ５のがたつきを抑制することもできる。

また、上述したように、尿素タンク１０に貫通孔１０ｂ、第２凹溝１０ｃが設定され、インシュレータ１１に貫通孔１１ｂが設定されていることにより、尿素タンク１０をフロアパネル２ａとスペアタイヤ５との間に配設しているにも関わらず、ハンドル部材Ｙを用いたスペアタイヤ５の取付け作業、および取外し作業を支障なく行える。

特に、第２凹溝１０ｃが設定されていることで、車両Ｖの外部からハンドル部材Ｙを用いて操作を行うことが可能になっており、これによって、スペアタイヤ支持装置１６の操作性を維持することができる。

なお、本実施形態では、スペアタイヤ支持装置１６のドラム軸１６ａの軸端側が、尿素タンク１０の第２凹溝１０ｃに沿って尿素タンク１０の外側まで延びる構成となっているが、例えば、ドラム軸１６ａの長さを短く設定して、その軸端が尿素タンク１０の中央部に収容されるように構成してもよい。

この場合、尿素タンク１０の中央部に入り込んだドラム軸１６ａの軸端にアクセスすべく、図示のものより長尺なハンドル部材が用いられる。従って、ここでは、この長尺のハンドル部材が駆動力伝達経路を構成することになる。第２凹溝１０ｃは、この長尺のハンドル部材を挿通させるための通路として機能し、この場合も、やはり駆動力伝達経路（ハンドル部材）との干渉を回避するための逃げ部として機能することになる。

（参考例）
上記実施形態では、尿素タンク１０、インシュレータ１１にそれぞれ凹溝１０ａ、１１ａを設定することとしたが、図６に示す尿素タンク２０、インシュレータ２１のように、凹溝を設定することなく、それぞれの中央部に凸部２０ｄ、２１ｃのみを備えるようにしてもよい。

尿素水溶液Ｘは、燃料に比べて消費速度が遅く、その補給を行う頻度も少ない（２年に１回程度）のが実情である。従って、この参考例のように、外周の収容部位が削減された尿素タンク２０を用いたとしても支障がない場合もある。

この参考例では、凹部５ｃを尿素タンク２０、インシュレータ２１の各凸部２０ｄ、２１ｃに嵌め込むようにしてスペアタイヤ５を取付けることで、上下方向において配設スペースのコンパクト化を図りつつ、上記デッドスペースを利用した尿素タンク２０の効果的な配設も可能になっている。

さらに、この場合、尿素タンク２０、インシュレータ２１には凹溝が形成されていないため、図６において二点鎖線で示すような、スペアタイヤ５より大きなサイズのタイヤ５０も取付けることができる。このため、パンク等の発生によりスペアタイヤ５と交換させられたタイヤ等を一時的に取付けることが可能になる。

ところで、この参考例においても、図示のように尿素タンク２０には貫通孔２０ｂ、凹溝２０ｃが設定され、インシュレータ２１には貫通孔２１ｂが設定されている。これは、先の実施形態と同様、ハンドル部材Ｙを用いたスペアタイヤ５の取付け作業および取外し作業が支障なく行えるようにするためであり、かつ、スペアタイヤ支持装置１６の操作性を維持するためでもある。

なお、この参考例において、図４，図５で示した実施形態と同様の構成要素については、同一の符号を付しており、ここではその詳しい説明を省略する。

図４，図５の構成では、クロスメンバ７の下面部に尿素タンク１０を配設する構成としたが、このクロスメンバ７に代えて、図１〜図３で示した尿素タンク１に相当する第２の尿素タンクを配設するようにしてもよい。

この場合、クロスメンバ７が有する閉断面により形成されるデッドスペースも尿素タンクの配設スペースとして利用することができるため、その分、尿素タンク１０に相当する尿素タンクの容積を削減することが可能になり、上下方向において配設スペースのさらなるコンパクト化を図ることができる。

なお、上記還元剤は、尿素のみならず、炭化水素、シアヌール酸、アンモニア、炭酸アンモニウム、カルバミン酸アンモニウム等のうち何れの物質であってもよく、複数組み合わせてもよい。

この発明の構成と、上述の実施形態との対応において、
この発明の還元剤タンクは、尿素タンク１０に対応し、
以下同様に、
車体フロアは、フロアパネル２ａに対応し、
収容凹部は、凹溝１０ａに対応し、
支持部材は、スペアタイヤ支持装置１６に対応し、
逃げ部は、第２凹溝１０ｃに対応するも、
この発明は、上述の実施形態の構成のみに限定されるものではなく、多くの実施の形態を得ることができる。

車両における還元剤タンク配設構造の前提構造を示す斜視図。 尿素タンクが配設された位置で車両を車幅方向に切断した時の断面図。 車幅方向中央部で車両を切断した時の断面図。 本発明の実施形態に係る尿素タンクの配設構造を示す分解斜視図。 組付け状態における図４のＡ−Ａ線矢視断面図。 参考例に係る尿素タンクの配設構造を示す断面図。

１０…尿素タンク（還元剤タンク）
２ａ…フロアパネル（車体フロア）
３…リヤサイドフレーム
４…フレーム部材
５…スペアタイヤ
５ｂ…ホイール
５ｃ…凹部
１６…スペアタイヤ支持装置（支持部材）
１０ａ…凹溝（収容凹部）
１０ａ１…縦壁部
１０ｂ…貫通孔
１０ｃ…第２凹溝（逃げ部）
１０ｄ…凸部
１２…シーリング（弾性シール部材）
Ｘ…尿素水溶液

Claims (4)

1. 車両における排気ガス浄化のために車載される還元剤タンクの配設構造であって、
   車体フロアと、該車体フロアの下方に着脱自在に取付けたスペアタイヤとの間に上記還元剤タンクを配設し、
   上記還元剤タンク下面部に、上記スペアタイヤを収容する収容凹部を形成し、
   上記収容凹部は、上下方向に延びる縦壁部を有し、
   該縦壁部と、上記収容凹部に収容されたスペアタイヤとの間に弾性シール部材を備えた
   車両における還元剤タンク配設構造。
2. 上記スペアタイヤを、ホイールの凹部が上向きに開放された状態で車体フロアの下方に支持するように構成するとともに、
   上記還元剤タンクに、上記ホイールの凹部に対応する凸部を備えた
   請求項１記載の車両における還元剤タンク配設構造。
3. 上記スペアタイヤを吊り下げ状態で支持する支持手段を備えるとともに、
   上記還元剤タンク中央部に、上記支持手段を収容する貫通孔を設定した
   請求項１または２に記載の車両における還元剤タンク配設構造。
4. 上記支持手段は、車両外部からの操作に伴い発生した駆動力によって、上記スペアタイヤを、上記車体フロア下方の取付け位置と、さらにその下方の取外し位置との間で昇降自在とするものであり、
   上記駆動力が上記支持手段に伝達される際、その駆動力伝達経路と干渉することを回避するための逃げ部を上記還元剤タンクに設定した
   請求項３記載の車両における還元剤タンク配設構造。

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