JP6682823B2 - 車体構造 - Google Patents

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、エンジンの排ガスを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に設定することが提案されている。このようなレイアウトにより、添加剤の漏洩による車室居住性の低下が防止されるとともに、添加剤の補充作業性が向上しうる（特許文献１〜３参照）。

特許第4826612号公報 特許第4924352号公報 特許第5194543号公報

しかしながら、タンクを車体下部に設けることで、路面からのチッピング（飛び石）や路面との接触が生じやすくなり、タンクの保護性が低下しうる。特に、低床型の車両では車室のフロアパネルと路面との距離が近いため、タンクの変形や破損が懸念される。一方、タンクの周囲に保護部材を追加することでタンクの保護性を向上させることも可能ではあるものの、保護部材を取り付けた分だけタンクの容積を小さくしなければならず、空間の利用効率が低くなる。また、保護部材の分だけ車体重量や車両コストが増加する。

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タンクの保護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）ここで開示する第一の車体構造は、車両のフレームに固定されたスペアタイヤと、前記スペアタイヤの後方で車幅方向に延在し、前記フレームに固定されたガードバーとを備える。また、前記スペアタイヤの後方かつ前記ガードバーの上方に配置され、前記車両の排気浄化用の添加剤が貯留されるタンクと、前記タンクの後面に対し所定の間隔を空けて配置されたバンパとを備える。前記タンクは、前記スペアタイヤと前記ガードバーと前記バンパとで囲まれた空間内に配置される。
（２）ここで開示する第二の車体構造は、車両のフレームに固定されたスペアタイヤと、前記スペアタイヤの後方で車幅方向に延在し、前記フレームに固定されたガードバーとを備える。また、前記スペアタイヤの後方かつ前記ガードバーの上方に配置され、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。前記タンクは、前記ガードバーの直上方において前記ガードバーと平行に配置される横長部を有する。

（３）なお、第一の車体構造においても、前記タンクが、前記ガードバーの直上方において前記ガードバーと平行に配置される横長部を有することが好ましい。
（４）前記タンクが、下面視で前記スペアタイヤと前記フレームとの隙間に対応する三角形状に形成されるとともに、前記横長部の両端に配置された一対の三角部を有することが好ましい。

（５）前記横長部の両端のうち前記車両の排気管に近い一方に取り付けられ、前記ガードバーの直上方に配置される前記添加剤のポンプを備えることが好ましい。
（６）前記スペアタイヤを前記フレームに固定する固定具と、前記横長部の上面において、前記固定具から車両後面に向かう方向へと溝状に凹設された凹み部とを備えることが好ましい。
（７）前記車両の荷台床面に設けられ、前記タンクの内部に連通接続される注水口を備えることが好ましい。

タンクをスペアタイヤとガードバーとで囲まれた空間に配置することで、省スペース化を図りつつタンクの保護性を高めることができる。

実施形態の車体構造が適用された車両の下面図である。 （Ａ），（Ｂ）は車両に搭載されたタンクの斜視図である。 車体構造を上方から見下ろした上面図である。 車体構造を説明するための後面図（図３のＡ矢視図）である。 車体構造を説明するための断面図（図３のＢ−Ｂ断面図）である。 車体構造を説明するための斜視図である。

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。

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１及びクロスメンバ２が設けられる。サイドメンバ１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。また、クロスメンバ２は、左右のサイドメンバ１の間を梯子状に接続する構造部材であり、前後方向に間隔を空けて複数箇所に設けられる。サイドメンバ１及びクロスメンバ２の配設方向はほぼ水平な方向とされる。車両１０のキャブや荷台１１は、これらのフレームの上に制振マウント部材を介して搭載される。

図１に示すように、車両１０の荷台１１の下面側には、タンク３，スペアタイヤ７，ガードバー８，バンパ９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１２を介して着脱可能となるように固定される（図３参照）。スペアタイヤブラケット１９は、左右のサイドメンバ１の間を掛け渡すように取り付けられた部材である。また、固定具１２とは、スペアタイヤ７をスペアタイヤブラケット１９に固定するための固定装置であり、チェーンの巻き上げ，巻き下ろしによりスペアタイヤ７を昇降させる機構を内蔵する。チェーンが巻き付けられているスプロケットを手動で回転させることで、チェーンが巻き上げられ、あるいは巻き下ろされる。

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の前方側となるように設定される。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１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１のそれぞれに対し、ブラケット１４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，衝突時における車体後方からの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１に示す例では、荷台１１の後端部に位置するリヤエンドパネル２０に対してバンパ９が取り付けられ、そのバンパ９よりもやや前方にガードバー８が配置されている（図５参照）。ガードバー８の左右両端部のそれぞれは、一対のサイドメンバ１よりも外側まで伸ばされ、かつ、バンパ９の左右両端部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。

タンク３は、尿素水溶液が貯留される中空容器である。図１，図３〜６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。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。また、タンク３の上面の高さは、サイドメンバ１の上面よりも下方に設定される。これにより、タンク３がスペアタイヤ７やリヤエンドパネル２０，バンパ９，サイドメンバ１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。

ここで、タンク３の形状を説明するために、タンク３の部位を便宜的に横長部４と三角部５とに分けて説明する。図２（Ａ），（Ｂ）に示すように、横長部４とは左右方向に延設された部位であり、三角部５とは横長部４の両端部に設けられた部位である。これらの横長部４及び三角部５は、内部で区画されているわけではなく、単一の内部空間を形成している。また、横長部４及び三角部５の高さ方向の寸法は、ほぼ一定である。図２（Ａ），（Ｂ）中の破線は、横長部４と三角部５との境界を表す仮想線である。

横長部４は、ガードバー８の直上方において、ガードバー８とほぼ平行に配置される部位である。横長部４の左右方向の寸法は、一対のサイドメンバ１の幅寸法と同程度に設定される。車両１０の下面視では、図１に示すように、ガードバー８が横長部４と重なるように配置される。これにより、横長部４の下面のほぼ全体が、ガードバー８によって保護されることになる。また、横長部４の上面には、図２（Ａ），（Ｂ）に示すように、溝状に凹設された凹み部１５が形成されるとともに、タンク３の内圧が上昇したときにその圧力を開放するためのエアベント１８が設けられる。

凹み部１５の形状は、スペアタイヤ７をスペアタイヤブラケット１９から取り外す際に、固定具１２のスプロケットを回転させるための取り外し工具１３と干渉しない大きさに設定される。また、凹み部１５の延在方向は、スペアタイヤ７の固定具１２から車両１０の後方に向かう方向とされる。ここでいう「固定具１２から車両１０の後方に向かう方向」とは、図３に示すように車両１０の前後方向であってもよいし、これよりもやや傾斜した方向（斜め後ろの方向）であってもよく、スプロケットの向きに応じて設定すればよい。これにより、図６に示すように、凹み部１５の内側を通るように棒状の取り外し工具１３を差し込めるようになる。したがって、タンク３を取り外すことなくスペアタイヤ７を昇降させることができるようになり、作業性が向上する。

三角部５は、横長部４の両端部のそれぞれにおいて、前後方向の寸法を拡張してなる部位である。図１に示すように、下面視における三角部５の形状は、円形のスペアタイヤ７とサイドメンバ１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１とで挟まれた空間の形に対応するように、三角部５の形状が設定される。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ていることから、車両１０の左側の三角部５よりも右側の三角部５の方がやや大きな形状とされる。これにより、余分な空間を尿素水溶液の貯留空間として利用できるようになり、省スペースとなる。

図２（Ｂ）に示すように、右側の三角部５及びこれに隣接する横長部４の下面側には、サプライモジュール６が取り付けられる。サプライモジュール６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６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６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、図５に示すように、サプライモジュール６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６及びガードバー８のレイアウトが設定されている。

車両１０の荷台１１の床面には、タンク３の内部に連通接続される尿素水注水口１６（注水口）が設けられる。また、尿素水注水口１６とタンク３との間は、注水管１７で接続される。注水管１７は、タンク３の内部に尿素水溶液を補充するための中空ホースである。尿素水注水口１６の位置は、図５に示すように、荷台１１の床面のうち、タンク３の直上部に対応する位置に設定される。これにより、注水管１７の管長が短縮される。

［２．作用，効果］
（１）上記の車体構造では、スペアタイヤ７及びガードバー８がサイドメンバ１に固定され、スペアタイヤ７の後方かつガードバー８の上方に尿素水溶液のタンク３が配置される。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。

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。

（２）上記の車体構造では、スペアタイヤ７の後方かつバンパ９の前方において、ガードバー８の上方にタンク３が配置される。これにより上記の効果に加えて、タンク３の後面をバンパ９及びリヤエンドパネル２０で保護することができる。したがって、タンク３の保護性を高めることができる。なお、タンク３の左右方向にはサイドメンバ１が配置されるため、タンク３の側面の保護性も向上させることができる。

（３）上記の車体構造では、図１に示すように、タンク３の横長部４がガードバー８の直上部でガードバー８とほぼ平行に配置される。これにより、左右方向（車幅方向）のほぼ全体にわたってタンク３の下方をガードバー８で保護することができ、タンク３の保護性をさらに高めることができる。例えば、車両１０が段差を乗り越えようとしたときであっても、タンク３が路面と接触することがなく、タンク３の変形や破損を防止することができる。

（４）図２（Ａ），（Ｂ）に示すように、タンク３の左右両端部には、スペアタイヤ７とサイドメンバ１とで挟まれる三角形状の空間に対応する形状を持つ三角部５が設けられる。このように、横長部４の両端に一対の三角部５を設けることで、タンク３の容積を十分に確保することができる。また、三角部５の形状は下面視でスペアタイヤ７とサイドメンバ１との隙間に対応する形状となるため、従来活用されていなかったスペースを活用できるようになり、さらなる省スペース化を図ることができる。

（５）図１，図２（Ｂ），図４に示すように、尿素水のポンプが内蔵されるサプライモジュール６は、横長部４の両端のうち、排気管２４に近い一方に取り付けられる。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６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。

（６）図２（Ａ），（Ｂ），図３，図６に示すように、横長部４の上面には凹み部１５が設けられ、その延在方向はスペアタイヤ７の固定具１２から車両１０の後方に向かう方向とされる。これにより、車両１０の後方からスペアタイヤ７の固定具１２に向かって取り外し工具１３を差し込むことができるようになる。つまり、タンク３を取り外すことなくスペアタイヤ７を昇降させることができるようになり、スペアタイヤ７の取付けや取り外しの作業性を向上させることができる。

（７）図５に示すように、車両１０の荷台床面には尿素水注水口１６が設けられる。これにより、尿素水注水口１６を車両１０の側面に設けた場合と比較して、車両１０の美観を向上させることができる。また、尿素水注水口１６の位置がタンク３の直上部となり、尿素水注水口１６からタンク３までの配管長（注水管１７の長さ）を短縮することができる。さらに、尿素水注水口１６が上向きに開放されることから、尿素水溶液の補充作業が容易となり、注水作業性を向上させることができる。

［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スペアタイヤ７とガードバー８とを固定し、これらによって囲まれる空間内にタンク３を配置する。これにより、上述の実施形態と同様の効果を奏するものとなる。

上述の実施形態では、図１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よりも左右のどちらかに偏った形状としてもよい。少なくとも、スペアタイヤ７の後方かつガードバー８の上方にタンク３を配置することで、上述の実施形態と同様の効果を奏するものとなる。

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。下面視でガードバー８によって覆われるタンク３の下面側の面積を増大させることで、タンク３の保護性をさらに高めることができる。

上述の実施形態では、尿素水注水口１６が荷台１１の床面に設けられたものを例示したが、尿素水注水口１６の配設位置はこれに限定されない。例えば、荷台１１のサイドゲートやリアゲートに尿素水注水口１６を設けてもよいし、車両１０の側面（例えば、燃料給油口に隣接する位置）に設けてもよい。あるいは、タンクに対して直接的に尿素水溶液を補充できるようなキャップを取り付けてもよい。

１ サイドメンバ（フレーム）
２ クロスメンバ（フレーム）
３ タンク
４ 横長部
５ 三角部
６ サプライモジュール（圧送ポンプ）
７ スペアタイヤ
８ ガードバー
９ バンパ
１０ 車両
１１ 荷台
１２ 固定具
１３ 取り外し工具
１４ ブラケット
１５ 凹み部
１６ 尿素水注水口（注水口）
１７ 注水管
１８ エアベント
１９ スペアタイヤブラケット
２０ リヤエンドパネル
２１ 後輪
２２ 車軸
２３ ディファレンシャル装置
２４ 排気管
Ｃ 車体中心線

Claims (7)

1. 車両のフレームに固定されたスペアタイヤと、
   前記スペアタイヤの後方で車幅方向に延在し、前記フレームに固定されたガードバーと、
   前記スペアタイヤの後方かつ前記ガードバーの上方に配置され、前記車両の排気浄化用の添加剤が貯留されるタンクと、
   前記タンクの後面に対し所定の間隔を空けて配置されたバンパと、を備え、
   前記タンクが、前記スペアタイヤと前記ガードバーと前記バンパとで囲まれた空間内に配置される
   ことを特徴とする、車体構造。
2. 車両のフレームに固定されたスペアタイヤと、
   前記スペアタイヤの後方で車幅方向に延在し、前記フレームに固定されたガードバーと、
   前記スペアタイヤの後方かつ前記ガードバーの上方に配置され、前記車両の排気浄化用の添加剤が貯留されるタンクと、を備え、
   前記タンクが、前記ガードバーの直上方において前記ガードバーと平行に配置される横長部を有する
   ことを特徴とする、車体構造。
3. 前記タンクが、前記ガードバーの直上方において前記ガードバーと平行に配置される横
   長部を有する
   ことを特徴とする、請求項１記載の車体構造。
4. 前記タンクが、下面視で前記スペアタイヤと前記フレームとの隙間に対応する三角形状に形成されるとともに、前記横長部の両端に配置された一対の三角部を有する
   ことを特徴とする、請求項２または３記載の車体構造。
5. 前記横長部の両端のうち前記車両の排気管に近い一方に取り付けられ、前記ガードバーの直上方に配置される前記添加剤のポンプを備える
   ことを特徴とする、請求項２〜４のいずれか１項に記載の車体構造。
6. 前記スペアタイヤを前記フレームに固定する固定具と、
   前記横長部の上面において、前記固定具から車両後面に向かう方向へと溝状に凹設された凹み部とを備える
   ことを特徴とする、請求項２〜５のいずれか１項に記載の車体構造。
7. 前記車両の荷台床面に設けられ、前記タンクの内部に連通接続される注水口を備える
   ことを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の車体構造。

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