JP6805803B2 - 車体構造 - Google Patents

Description

本発明は、車体構造に関する。

ディーゼルエンジンの排気浄化技術の一つに、尿素水を用いた尿素ＳＣＲ（選択触媒還元）システムが知られている。このシステムは、エンジンからの排気中に尿素水を供給して、排気に含まれる窒素酸化物を、尿素水から生成されるアンモニアにより窒素に還元する。

尿素ＳＣＲシステムを備えた車両には、尿素水を貯留する尿素水タンクと、尿素水タンクから排気管に尿素水を送り出す尿素水管とが設けられている。一般に、尿素水タンクと尿素水管は、錆による不具合の発生を回避するため合成樹脂素材で形成されている。そのため尿素水タンクは、排気管を避けて車両に設けられることが多い。

又、尿素水管は、排気管から適度な距離を保って配索すると、排気管から受けた熱により、寒冷期に尿素水の凍結を防止したり、凍結した尿素水を解凍させることができる。

特許第４８２６６１２号公報

部品のレイアウトの都合などで、排気管を挟んで尿素水タンクと逆側で尿素水管と排気管とを接続させる場合、尿素水管を配索させる途中で排気管を横切るように尿素水管と排気管とを交差させる必要が生じる。しかし合成樹脂製の尿素水管を、長時間高温の状態にさらすことは好ましくない。そのため尿素水管が排気管と交差する個所では、排気管から放射される熱を遮断し、熱による不具合の発生を防止する必要がある。

本発明は、排気管から還元剤管に放射される熱を、簡易な構成で遮断することができる車体構造を提供することを目的とする。

本発明は、上記の課題を解決するために、車体構造を次のように構成した。車体構造は、車両の前後方向に延びる排気管と、内部に還元剤を貯留する還元剤貯留タンクと、還元剤貯留タンクと排気管とを接続して、排気管へ還元剤を供給する還元剤管と、前記車両の前後方向に延設される複数のサイドメンバと、を備えている。

還元剤管は、車両の幅方向に排気管と交差し、排気管を挟んで還元剤貯留タンクと反対側に配索され、還元剤管と排気管とが交差する箇所では、車両の上下方向において還元剤管と排気管との間に、車両の幅方向に延びる横延在部材が配置され、前記還元剤貯留タンクは、前記横延在部材より前記車両の後方に配置され、前記還元剤管と前記排気管とが交差する箇所より前記車両の前方において、前記還元剤管が前記排気管側に配置された前記サイドメンバに取り付けられて配索される。

本発明にかかる車体構造は、排気管から還元剤管に放射される熱を、簡易な構成で遮断することができる。

本発明にかかる一実施形態の車体構造を示す底面図。 尿素水タンクの取付状態を示す斜視図。 ブラケットを示す側面図。 同ブラケットを示す底面図。 同ブラケットを示す斜視図。 図１のＦ６−Ｆ６線で破断した尿素水管を示す断面図。

本発明にかかる一実施形態の車体構造について説明する。図１に、車両１０のアンダボディ１２を下面から示す。

車両１０は、アンダボディ１２と、エンジン１４と、エンジン１４から延びる排気管１６と、燃料を蓄える燃料タンク２０と、還元剤としての尿素水を蓄える尿素水タンク２２と、尿素水を排気管１６に送る尿素水管２４と、リヤサスペンションクロスメンバ２６とを備えている。

以下、本実施形態について、車両１０の進行方向を前方とし、その逆を後方とし、それを基準に左右を定める。又、車両１０を水平に置いた状態での重力の方向を下方、その逆を上方として説明する。

エンジン１４は、車両１０の前部に据え付けられている。エンジン１４は、ディーゼルエンジンである。エンジン１４に接続されている排気管１６は、エンジン１４から車両１０の後部の排気口３０までアンダボディ１２の下面に沿って設けられている。

アンダボディ１２は、フロントフロア３２と、リヤフロア３４と、アンダボディ１２の左右両側に前後方向に延びるサイドメンバ３６と、アンダボディ１２の幅方向ほぼ中央に設けられたフロアトンネル３８と、車両１０の幅方向に延びるフロントフロアクロスメンバ４０と、ミドルクロスメンバ４２と、第１のクロスメンバとしてのリヤクロスメンバ４４と、第２のクロスメンバとしてのリヤフロアクロスメンバ４６とを備えている。更に、アンダボディ１２には、サイドメンバ３６間を接続する、図示しない複数のクロスメンバが設けられている。

フロントフロア３２とリヤフロア３４とは一体に連結され、その左右にサイドメンバ３６が設けられている。フロントフロア３２には、幅方向ほぼ中央に、フロアトンネル３８が形成されている。フロアトンネル３８は、フロントフロア３２を上方に凸状に湾曲させ、フロントフロア３２の前端から後端まで連続して下面に凹みを形成している。

リヤフロア３４は、フロントフロア３２の後方に設けられている。リヤフロア３４は、基本的に平坦状で、下方に燃料タンク２０が設けられている。燃料タンク２０は、底面の幅方向中央に、フロアトンネル３８に連続する凹部３９が設けられている。燃料タンク２０の凹部３９とフロアトンネル３８とは、アンダボディ１２の下面に、車両１０の前後方向に連続するトンネル形状を形成している。

フロアトンネル３８と燃料タンク２０の凹部３９には、排気管１６、及び後輪駆動や全輪駆動の場合はプロペラシャフトが通される。又、アンダボディ１２の左方には、燃料タンク２０から延びる燃料パイプ２１が二点鎖線で示すように前方のエンジン１４に延びている。

アンダボディ１２の後部に、リヤサスペンションクロスメンバ２６が設けられている。リヤサスペンションクロスメンバ２６は、横延在部材としての第１リヤクロスメンバ５６と第２リヤクロスメンバ５８とを備え、それらを連結させる縦方向の連結部材６２で、概ね井形に形成されている。

第１リヤクロスメンバ５６は、アンダボディ１２に設けられたリヤクロスメンバ４４と上下方向にほぼ一致した位置に配置されている。リヤサスペンションクロスメンバ２６には、後輪を支持する後輪懸架装置（リヤサスペンション）が組み付けられる。

排気管１６は、車両１０の縦中央を通るフロアトンネル３８に沿って、フロアトンネル３８の右方に寄って設けられている。排気管１６には、エンジン１４側から順に、酸化触媒、尿素ＳＣＲ(選択触媒還元)触媒６６、及び第１消音器６８、第２消音器７０が設けられている。

酸化触媒は、エンジン１４の排気マニフォールドの直後に設けられている。酸化触媒は、排気に含まれる一酸化炭素、炭化水素、一酸化窒素等を酸化させる。尿素ＳＣＲ触媒６６は、アンモニアを用いて窒素酸化物を窒素に還元する。酸化触媒と尿素ＳＣＲ触媒６６との間の排気管１６に、尿素水を噴射する噴射器７４が設けられている。

第１消音器６８は、アンダボディ１２の縦中心線Ｐから、若干右方に寄った位置に取り付けられている。第２消音器７０は、車両１０の後部の、右端部に近づけて取り付けられている。第１消音器６８及び第２消音器７０は、排気管１６を流れる排気の音量を低減させる。第２消音器７０から延びる排気管１６の先端に、排気口３０が開口されている。

エンジン１４から延びる排気管１６は、アンダボディ１２の下方に取り付けられ、後方に延びている。そして、排気管１６は、リヤクロスメンバ４４及びリヤサスペンションクロスメンバ２６の下方を通り、第２消音器７０に接続されている。第２消音器７０の左方には、尿素水タンク２２が設けられている。

尿素水タンク２２は、合成樹脂製で、蓋部と収納部とを液密に一体に接合して形成されている。尿素水タンク２２には、取付部として第１取付部８０、第２取付部８２、第３取付部８４、第４取付部８６が４か所に設けられている。第１取付部８０と第２取付部８２は、尿素水タンク２２の前方に設けられている。第３取付部８４は、尿素水タンク２２の後方に設けられている。第４取付部８６は、尿素水タンク２２の左方に設けられている。第１から第４の各取付部には、ボルトを通すボルト孔が設けられている。

尿素水タンク２２の内部には、液量を検出する検出センサが内蔵され、信号線で制御装置に接続されている。又、尿素水タンク２２には、尿素水を尿素水タンク２２内に注入する注入管８８が接続されている。尿素水タンク２２は、第１ブラケット９０、第２ブラケット９２（図５参照）及び第４取付部８６によりアンダボディ１２に固定されている。

次に、第１ブラケット９０について説明する。第１ブラケット９０を図２から図５に示す。図２は、斜め前方から尿素水タンク２２とともに第１ブラケット９０を示す斜視図である。図３は、側方から第１ブラケット９０を示す側面図である。図４は、下面から第１ブラケット９０を示す底面図である。図５は、斜め前方から第１ブラケット９０を示す斜視図である。

第１ブラケット９０は、取付基板１００と、第１腕部１０２と、第２腕部１０４と、フック部１０６と、尿素水管固定部１０８とを備えている。第１ブラケット９０は、例えば金属板をプレス加工して形成されている。

取付基板１００は平板状で、ボルト孔１１０が２か所設けられている。取付基板１００の両端には、第１腕部１０２と第２腕部１０４が設けられている。

第１腕部１０２と第２腕部１０４は、下端が取付基板１００に対してそれぞれほぼ垂直に、かつ互いに平行に設けられている。第１腕部１０２と第２腕部１０４の上端は、第１腕部１０２と第２腕部１０４の下端から後方斜め上部に位置している。

第１腕部１０２及び第２腕部１０４の上端にはそれぞれ、図に示すように、第１取付片１２０と第２取付片１２２が設けられている。第１腕部１０２と第２腕部１０４のそれぞれの第１取付片１２０と第２取付片１２２は、図３に示すようにほぼ直角のＬ字状を形成している。

第１取付片１２０は、リヤフロアクロスメンバ４６の下壁１２８に対応して形成されている。第２取付片１２２は、リヤフロアクロスメンバ４６の前壁１３０に対応して形成されている。第１取付片１２０と第２取付片１２２のそれぞれにボルト孔が設けられている。

リヤフロアクロスメンバ４６は、車両１０の幅方向に延びている。リヤフロアクロスメンバ４６には、第１取付片１２０及び第２取付片１２２に形成されたボルト孔に対応したねじ孔が設けられている。

第１腕部１０２と第２腕部１０４をリヤフロアクロスメンバ４６に取り付けると、取付基板１００は、図３及び図４に示すように、リヤフロアクロスメンバ４６の直下より前方で、リヤフロアクロスメンバ４６とほぼ平行に配置される。又、第１腕部１０２及び第２腕部１０４は、車両１０の前後方向に対してほぼ平行に配置される。

取付基板１００のほぼ中央にフック部１０６が設けられている。フック部１０６は、取付基板１００から下方に湾曲し、先端縁が後方に向いている。フック部１０６には、尿素水タンク２２の前端縁に設けられた係合部２３が掛けられる。

尿素水管固定部１０８は、取付基板１００の前方に設けられている。尿素水管固定部１０８には、ピン１２４とピン１２４に取り付けられる固定部材１２６が取り付けられている。固定部材１２６には、尿素水管２４を貫通させる取付孔が形成されている。

第２ブラケット９２は、側面視でほぼＺ字状を有し、一端がリヤフロアクロスメンバ４６から後方に延びるリヤセンタメンバ５４に固定される。そして、第２ブラケット９２の他端は、尿素水タンク２２の後部に設けられている、第３取付部８４にねじ止めされる。尿素水タンク２２の左方に設けられている第４取付部８６は、サイドメンバ３６に設けられた固定部３７(図５参照)に固定される。

次に、尿素水管２４について説明する。尿素水管２４は、樹脂製の管体で、予め図１に示す形状に成形されている。尿素水管２４は、尿素水管２４の一端部にコネクタ２５(図５参照)を備え、コネクタ２５が尿素水タンク２２に設けられたコネクタに嵌合される。

尿素水管２４は、尿素水タンク２２の側壁と保護板７６との間を通り、図２に示すように、側壁に沿って上方に延びる。尿素水タンク２２の側壁に沿って上方に延びた尿素水管２４は、斜め前方に屈曲した後、車両１０の右方向に屈曲する。

尿素水管２４は、第１ブラケット９０の前方に取り付けられた固定部材１２６に固定され、第１ブラケット９０の取付基板１００に沿って車両１０の幅方向に配索される。幅方向に配索された尿素水管２４の前方には、フロアトンネル３８が設けられている。フロアトンネル３８は、車両１０の前部から連続して設けられており、車両１０が走行するとフロアトンネル３８を流通する走行風が尿素水管２４に当たり、尿素水管２４が適度に冷却される。

第１ブラケット９０の固定部材１２６から右方に出た尿素水管２４は、前方斜め上方に屈曲される。そして、アンダボディ１２に取り付けられた固定部材１２６により、フロアトンネル３８の直後方において前方に配索される。

第１ブラケット９０から前方に延びる尿素水管２４は、排気管１６から適度な距離を保って、排気管１６とほぼ平行に配索されている。排気管１６から尿素水管２４が適度な距離にあるとは、仮に排気管１６の温度が許容される最高温度に達しても、尿素水管２４は排気管１６から熱的な損傷を受けることがなく、かつ、排気管１６から尿素水管２４が輻射熱を適度に受け、寒冷期等における尿素水管２４内での尿素水の凍結が防止され、あるいは凍結した尿素水が適度に解凍される状態にあることをいう。

尿素水管２４は、アンダボディ１２とリヤサスペンションクロスメンバ２６との間を前方に延びる。リヤサスペンションクロスメンバ２６は、排気管１６の上方に設けられている。そして尿素水管２４は、図１に示すように、底面視で第１リヤクロスメンバ５６の上方に重なる位置で右方に屈曲される。

第１リヤクロスメンバ５６の上方で屈曲した尿素水管２４は、図１に示すように第１リヤクロスメンバ５６に沿って右方に延びる。第１リヤクロスメンバ５６とアンダボディ１２との間を右方に延びた尿素水管２４は、リヤサスペンションクロスメンバ２６の右取付部２７の近傍で前方に屈曲される。

図６に、リヤサスペンションクロスメンバ２６の周辺を前方から見た状態を示す。図６は、図１の車両１０のアンダボディ１２をＦ６−Ｆ６線で破断したときの断面図である。尿素水管２４は、リヤクロスメンバ４４の下面に取り付けられている。図に示すように、尿素水管２４は、リヤクロスメンバ４４の下面に沿って右方に延びている。尿素水管２４の上部にはリヤクロスメンバ４４が配置され、尿素水管２４の下方には、リヤサスペンションクロスメンバ２６の第１リヤクロスメンバ５６を挟んで排気管１６が配置されている。

リヤサスペンションクロスメンバ２６の右取付部２７の近傍で屈曲した尿素水管２４は、燃料タンク２０の右端縁２０ａに沿って前方に延びる。燃料タンク２０の右端縁２０ａを通った尿素水管２４は、排気管１６に近い側のサイドメンバ３６に取り付けられ、サイドメンバ３６に沿って前方に延びる。

サイドメンバ３６に沿って前方に延びる尿素水管２４は、ＳＣＲ触媒６６の近傍で、左側方に若干位置をずらし、再び前方に延び、噴射器７４に至る。噴射器７４は、酸化触媒とＳＣＲ触媒６６の間の排気管１６に連結されている。噴射器７４は、制御装置からの指示に従い、尿素水を尿素水タンク２２から吸引し排気管１６内に噴射する。

次に、車両１０における作用、効果について説明する。車両１０は、図１に示すように、アンダボディ１２の車幅方向中央にフロアトンネル３８が形成され、その中を通してプロペラシャフトが、車両１０の幅方向の中央に設けられている。そして、車両１０の前部にエンジン１４が設けられ、エンジン１４から延びる排気管１６と、尿素水タンク２２と、尿素水管２４とがアンダボディ１２に設けられている。

そして、排気管１６は、プロペラシャフト等の駆動系部品を避けるため、車幅方向の一方の側（本件では右側）に、オフセットして取り付けられている。排気管１６がプロペラシャフトの側方に配置されているので、尿素水の収納容積を大きく確保する観点から、駆動系部品と同じ側に尿素水タンク２２が配置される。

一方、プロペラシャフト等の駆動系部品がある側から、尿素水の噴射器７２を排気管１６に取り付けることは、駆動系部品が障害となって作業に困難が伴うことが考えられる。そのため、尿素水の噴射器７２は、駆動系部品がある側と反対側、すなわち尿素水タンク２２と反対側から排気管１６に接続される。これにより、尿素水管２４は、排気管１６を跨ぐ配索となっている。

尚、プロペラシャフト等の駆動系部品を備えない車両においても、次のような理由により、尿素水管２４は、排気管１６を跨ぐ配索となる。一般に、エンジン１４は、エンジンから排気口３０までの排気通路長が短く、かつ、屈曲個所が少ない方が高い排気性能が望める。加えて、尿素水タンク２２の収納容量を大きくするためには、排気管１６（第２消音器７０）を車幅方向外側にオフセットして配置して、排気管１６と反対側に形成されたスペースに尿素水タンク２２を配置して、尿素水タンク２２の尿素水の収納容積を大きく確保させることが望まれる。

その場合、サイドメンバ３６の一方が排気管１６と近づくことになる。尿素水管２４を、排気管１６に近い側のサイドメンバ３６に取り付けることにより、サイドメンバ３６等の強度部材に尿素水管２４を固定して安定して配索することができる。そのため、尿素水管２４は、尿素水タンク２２から噴射器７２の途中で排気管１６を跨ぐ配索となる。

尿素水タンク２２は、アンダボディ１２の後部に、第１ブラケット９０と第２ブラケット９２と第４取付部８６を介して固定されている。図５に示すように、第１ブラケット９０は、リヤフロアクロスメンバ４６の下壁１２８と前壁１３０にボルトで固定されている。第１ブラケット９０により、尿素水タンク２２の第１取付部８０と第２取付部８２が固定される。

第２ブラケット９２は、一端をリヤフロアクロスメンバ４６から後方に延びるリヤセンタメンバ５４に固定する。第２ブラケット９２の他端に設けられたねじ孔９３に第３取付部８４をねじ止めし、第２ブラケット９２により、尿素水タンク２２の第３取付部８４が固定される。

第４取付部８６をサイドメンバ３６の固定部３７にねじ止めし、第４取付部８６が固定部３７に固定される。こうして、尿素水タンク２２がアンダボディ１２に固定される。尿素水管２４は、尿素水タンク２２から噴射器７４まで、上述したように、リヤサスペンションクロスメンバ２６の第１リヤクロスメンバ５６の上方において、底面視で第１リヤクロスメンバ５６の上方に重ねられて排気管１６の上を横切る形で配索される。

すると、排気管１６から放射される熱が第１リヤクロスメンバ５６により遮断され、尿素水管２４と排気管１６とが交差する個所において、尿素水管２４は、排気管１６からの熱の影響を大きく受けない。したがって尿素水管２４は、排気管１６の熱によって生じる劣化や損傷の発生を確実に防止できる。

一方尿素水管２４は、排気管１６と交差する個所の前後において、排気管１６から適度な距離を保って配索されている。そのため、尿素水管２４は、排気管１６からの輻射熱で適度に加温され、尿素水管２４内での尿素水の凍結を防止したり、又、凍結した場合でも容易に解凍される。

尿素水管２４は、フロアトンネル３８及び燃料タンク２０に形成された凹部３９の後方に配索されている。そのため、尿素水タンク２２は、フロアトンネル３８と凹部３９を流通する走行風で冷却されたり、あるいは排気管１６で温められた熱気が燃料タンク２０の凹部３９内を通過して当接することにより加温され、適度な温度に保持される。

尿素水管２４が幅方向に配索されている個所は、尿素水タンク２２の直前の位置と、第１リヤクロスメンバ５６とアンダボディ１２との間に挟まれた個所であるので、路面から巻き上げられる石等が尿素水管２４に直接当接することが防止される。

車両１０は、噴射器７４から排気管１６内に噴射される尿素水により、排気に含まれる窒素酸化物がＳＣＲ触媒で還元され、排気が浄化される。

尚、本発明は上記実施形態に限るものではなく、適宜変更することができる。エンジン１４はディーゼルエンジンに限らず、ガソリンエンジンであってもよい。また、排気管１６からの熱を遮断するのは、第１リヤクロスメンバ５６でなく、第２リヤクロスメンバ５８でもよい。更に、排気管１６からの熱を遮断するのはクロスメンバでなく、車両１０の横方向に延びる部材であれば他の部材でよい。

本発明は、尿素ＳＣＲ触媒を備えた車両に利用できる。

１０…車両、１２…アンダボディ、１４…エンジン、１６…排気管、２０…燃料タンク、２０ａ…右端縁、２１…燃料パイプ、２２…尿素水タンク、２３…係合部、２４…尿素水管、２５…コネクタ、２６…リヤサスペンションクロスメンバ、２７…右取付部、３０…排気口、３２…フロントフロア、３４…リヤフロア、３６…サイドメンバ、３７…固定部、３８…フロアトンネル、４０…フロントフロアクロスメンバ、４２…ミドルクロスメンバ、４４…リヤクロスメンバ、４６…リヤフロアクロスメンバ、５４…リヤセンタメンバ、５６…第１リヤクロスメンバ、５８…第２リヤクロスメンバ、６２…連結部材、６６…ＳＣＲ触媒、６８…第１消音器、７０…第２消音器、７４…噴射器、７６…保護板、８０…第１取付部、８２…第２取付部、８４…第３取付部、８６…第４取付部、８８…注入管、９０…第１ブラケット、９２…第２ブラケット、９３…孔、１００…取付基板、１０２…第１腕部、１０４…第２腕部、１０６…フック部、１０８…尿素水管固定部、１１０…ボルト孔、１２０…第１取付片、１２２…第２取付片、１２４…ピン、１２６…固定部材、１２８…下壁、１３０…前壁、Ｐ…縦中心線。

Claims (7)

1. 車両の前後方向に延びる排気管と、
   内部に還元剤を貯留する還元剤貯留タンクと、
   前記還元剤貯留タンクと前記排気管とを接続して、前記排気管へ前記還元剤を供給する還元剤管と、
   前記車両の前後方向に延設される複数のサイドメンバと、
   を備え、
   前記還元剤管は、前記車両の幅方向に前記排気管と交差し、前記排気管を挟んで前記還元剤貯留タンクと反対側に配索され、
   前記還元剤管と前記排気管とが交差する箇所では、前記車両の上下方向において前記還元剤管と前記排気管との間に、前記車両の幅方向に延びる横延在部材が配置され、
   前記還元剤貯留タンクは、前記横延在部材より前記車両の後方に配置され、
   前記還元剤管と前記排気管とが交差する箇所より前記車両の前方において、前記還元剤管が前記排気管側に配置された前記サイドメンバに取り付けられて配索される
   ことを特徴とする車体構造。
2. 前記車両の幅方向に延設され、前記サイドメンバを接続する第１のクロスメンバを備え、
   前記横延在部材は、前記第１のクロスメンバの下方に配置されるとともに、
   前記還元剤管は、前記排気管と交差する箇所では、前記車両の上下方向において前記第１のクロスメンバと前記横延在部材との間に配置される
   ことを特徴とする請求項１に記載の車体構造。
3. 前記還元剤管は、前記排気管と交差する箇所では、前記第１のクロスメンバに取り付けられて前記車両の幅方向に配索される
   ことを特徴とする請求項２に記載の車体構造。
4. 前記横延在部材は、後輪懸架装置を組み付けるリヤサスペンションクロスメンバである
   ことを特徴とする請求項２から請求項３のいずれか一項に記載の車体構造。
5. 前記車両の前後方向に設けられて、前記車両の下面が上方に凸となるフロアトンネルを備え、
   前記還元剤管は、前記排気管と交差する箇所より前記車両の後方において、前記フロアトンネルの直後方で前記車両の前後方向に配索される
   ことを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか一項に記載の車体構造。
6. 前記第１のクロスメンバより前記車両の後方において、前記車両の幅方向に延設されて前記サイドメンバを接続する第２のクロスメンバを備え、
   前記還元剤貯留タンクは、前記第２のクロスメンバの後方に配置されるとともに、前記第２のクロスメンバにブラケットを介して接続し、
   前記還元剤管は、前記還元剤貯留タンクから前記ブラケットに取り付けられて前記フロアトンネルの後方まで前記車両の幅方向に配索される
   ことを特徴とする請求項５に記載の車体構造。
7. 前記還元剤は、尿素水である
   ことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の車体構造。

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