JP2013203329A

JP2013203329A - 車両用タンクの固定構造

Info

Publication number: JP2013203329A
Application number: JP2012076814A
Authority: JP
Inventors: Okitomo Matsunami; 意知松波
Original assignee: Hino Motors Ltd
Current assignee: Hino Motors Ltd
Priority date: 2012-03-29
Filing date: 2012-03-29
Publication date: 2013-10-07

Abstract

【課題】車両に備えられるタンクを適正な締め付け力で固定できるようにする。
【解決手段】車両フレーム１１の外側に、底板部２０ａと後板部２０ｂと左右の側板部２０ｃ，２０ｃ'を備えたブラケット１２を取り付け、ブラケット１２に還元剤タンク１を載置してバンド１３によりブラケット１２に固定するようにした車両用タンクの固定構造であって、還元剤タンク１の上面に備えた溝状の上部ビード１８にバンド本体２８を配置し、左右の側板部２０ｃ，２０ｃ'に形成した係止穴２６にＪボルト２４の一端のフック部２５を引っ掛けると共にＪボルト２４の他端をバンド本体２８の左右端部に形成した貫通穴３１に貫通させ、バンド本体２８の上側に突出したＪボルト２４にコイルバネ３２を配置し、Ｊボルト２４の他端に備えた雄ねじ部３０にナットを螺合して締め付けることにより、コイルバネ３２に予圧縮力を付与した状態で還元剤タンク１をブラケット１２に固定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両に備えられる還元剤タンク等のタンクを適正な締め付け力で固定できるようにした車両用タンクの固定構造に関するものである。

ＳＣＲシステムは、尿素（尿素水）を還元剤として排気ガスに使用することでエンジンの排気ガス中のＮＯｘ（窒素酸化物）を浄化するものである。還元剤タンクに貯蔵された尿素水はエンジンの排気管内に適宜供給されるようになっている（特許文献１参照）。

還元剤タンクを車両フレームに固定するために、車両フレームには底板部と後板部と左右の側板部を有する専用のブラケットが取り付けてあり、該ブラケットに還元剤タンクを載置している。更に、前記還元剤タンクが前方へ移動すること及び上方へ飛び跳ねることを防止するために、前記還元剤タンクの前側上面を通りブラケットの左右の側板部に締結するように斜めに配置したバンドを備えている。このバンドは、前記還元剤タンクの前側上面に左右幅方向へ延設された溝状の上部ビードに配置するバンド本体と、該バンド本体の左右両端部に設けた貫通穴と前記左右の側板部に設けた係止穴との間に配置したＪボルトとにより構成してあり、前記Ｊボルトの曲り部を左右の側板部の係止穴に引っ掛け、Ｊボルトの雄ねじ部を貫通穴に貫通させて、前記雄ねじ部にナットを螺合して締め付けることにより、還元剤タンクを前記ブラケットに対して所定の締付力で固定している。前記バンド本体にラバー部材（ゴム）を取り付けて弾力的に還元剤タンクを固定するようにしたものもある。

特開２０１１−１３１７３０号公報

ところで、前記還元剤タンクには樹脂製のものが一般に使用されており、このような樹脂製の還元剤タンクは線膨張係数が大きいことが知られており、従って、気候条件等の温度変化によって膨張・収縮を生じることになる。従って、前記したように、使用前に前記Ｊボルトの雄ねじ部に螺合したナットを締め付けることで還元剤タンクを所定の強度で固定した場合、前記したように温度変化により還元剤タンクが膨張した場合にはバンドによる圧縮力によって還元剤タンクが大きくたわむ変形を生じ、又、還元剤タンクが収縮した場合には、還元剤タンクがとバンドとの間に緩みが生じて還元剤タンクが振動によりガタつくといつた問題を生じる可能性がある。

従って、従来このような問題に対処するためには、還元剤タンクの肉厚を大きくして還元剤タンクの剛性強度を高めることが行われていた。

しかし、還元剤タンク自体の肉厚を大きくして剛性強度を高めた場合には、還元剤タンク自体の重量が増加する問題があり、又、還元剤タンクの制作費も増加するという問題がある。

本発明は、上記従来の課題に鑑みてなしたもので、車両に備えられるタンクを適正な締め付け力で固定できるようにした車両用タンクの固定構造を提供することにある。

本発明の車両用タンクの固定構造は、車両フレームの外側に、底板部と後板部と左右の側板部を備えたブラケットを取り付け、該ブラケットにタンクを載置して該タンクをバンドによりブラケットに固定するようにした車両用タンクの固定構造であって、前記タンク上面の前側に左右幅方向へ延設された溝状の上部ビードにバンド本体を配置し、前記左右の側板部に形成した係止穴にＪボルトの一端のフック部を引っ掛けると共にＪボルトの他端を前記バンド本体の左右端部に形成した貫通穴に貫通させ、前記バンド本体の上側に突出したＪボルトの他端にコイルバネを配置し、前記Ｊボルトの他端の雄ねじ部にナットを螺合して締め付けることにより、コイルバネに予圧縮力を付与した状態でタンクをブラケットに固定したことを特徴とする。

而して、タンクはコイルバネにより予圧縮力が付与された状態でブラケットに締め付け固定される。従って、気候等による温度変化によりタンクが膨張・収縮の変形を生じても、タンクの変形をコイルバネが吸収することによりタンクを略一定の締付力で固定することができる。

上記車両用タンクの固定構造において、前記ブラケットの左右の側板部とバンド本体の両端部に備えた貫通穴は上下に一直線上に配置され、前記フック部を前記係止穴に引っ掛けたＪボルトは側方に曲げられた後前記係止穴に向かうように形成する曲り部を有することが好ましい。

又、上記車両用タンクの固定構造において、前記Ｊボルトの他端に、細径の雄ねじ部を設けることにより段部を形成し、前記バンド本体の上側に突出したＪボルトにコイルバネを配置すると共に該コイルバネ上にワッシャを配置し、前記細径の雄ねじ部に螺合したナットを締め付けてコイルバネを圧縮する際に前記ワッシャが段部に当接することでコイルバネの絞め代を規定することが好ましい。

本発明の車両用タンクの固定構造によれば、タンクはコイルバネにより予圧縮力を付与した状態でブラケットに締め付けて固定できるため、気候等による温度変化によりタンクが膨張・収縮の変形を生じても、タンクの変形をコイルバネが吸収することによりタンクを略一定の適正な締付力で固定することができ、よって、タンクが膨張した際にバンドによる圧縮力によってタンクがたわむ問題、及び、タンクが収縮した場合にバンドによる締付力が弱くなってタンクがガタつくといった問題の発生を未然に防止できるという優れた効果を奏し得る。

又、タンクに作用する応力を低減できるため、薄肉で軽量のタンクを使用できる効果がある。

本発明の車両用タンクの固定構造の一実施例を示す側面図である。図１をＩＩ−ＩＩ方向から見た断面図である。本発明を構成するバンドの他の構成例を示す切断正面図である。還元剤タンクの変形量を計測する状態を示す側面図である。還元剤量と温度に対応した還元剤タンクの変形量を示したグラフである。還元剤タンクを車両のエンジンに備えているＳＣＲシステムの側面図である。

以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。

図６は還元剤タンク１（尿素水タンク）を車両のエンジン２（例えば、ディーゼルエンジン）に備えているＳＣＲシステム３を示している。図６のＳＣＲシステム３は、エンジン２に接続された排気管４には、排気上流側から順に、還元剤たる尿素水を排気管４内に噴射する還元剤噴射ノズル５と、排気管４内に噴射された尿素水から生成されるアンモニアで排気ガス中のＮＯｘ（窒素酸化物）を還元浄化するＳＣＲ触媒６（選択還元触媒）を配置している。尿素水は還元剤タンク１に貯蔵されており、還元剤供給配管７を介して還元剤供給ポンプ８に供給され、還元剤噴射ノズル５から噴射される。一方、還元剤供給ポンプ８に供給された尿素水の一部は、還元剤戻り配管９を介して還元剤タンク１に戻される。そして、還元剤供給ポンプ８はＥＣＵ１０（エンジン制御ユニット又は電子制御ユニット）により制御され、排気温度センサ（図示せず）により検知されるＳＣＲ触媒６の入口の排気温度がＳＣＲ触媒６の活性温度に達したとき、排気ガス中のＮＯｘの量に見合った量の尿素水を還元剤噴射ノズル５に供給して排気ガス中に噴射するようにしている。

図１、図２は本実施形態に係る還元剤タンク１の固定構造を示している。図１、図２に示すように、車両フレーム１１にブラケット１２を取り付け、該ブラケット１２に還元剤タンク１を載置して、バンド１３により還元剤タンク１をブラケット１２に脱着可能に固定している。

還元剤タンク１は、成形自由度の高い樹脂製タンクからなり、外形が左右幅方向を短辺とした略直方体に形成されている。還元剤タンク１は、車両外側に向けられる前面１ａと、還元剤供給口１４及び還元剤戻り配管１５等が接続される配管接続部１６を備えた上面１ｂと、左右の側面１ｃ，１ｃ'と、後面１ｄと、底面１ｅとを有する。また、還元剤タンク１の前側上部には、還元剤補給口１７が形成されており、容易に尿素水を補給できるようになっている。還元剤タンク１の前側の上面１ｂには、左右幅方向に延びる溝状の上部ビード１８が形成してあり、還元剤タンク１の左右の両側面１ｃ，１ｃ'には、上部ビード１８から斜め下側後方へ延びる溝状の側部ビード１９が形成されている。

前記ブラケット１２が取り付けられる車両フレーム１１は、例えば、ラダーフレームのサイドメンバからなり、図１において、車両フレーム１１の左側が車幅方向外側となっている。

前記ブラケット１２は、鋼鈑を屈曲することで形成して還元剤タンク１を収容する収容部２０と、該収容部２０に一体に固定されて車両フレーム１１に取り付けられる取付部２１とを有している。そして、ブラケット１２の収容部２０は、還元剤タンク１を載置するための底板部２０ａと、還元剤タンク１の後面１ｄを支持するための後板部２０ｂと、還元剤タンク１の左右の側面１ｃ，１ｃ'を支持するための側板部２０ｃ，２０ｃ'とを有する。底板部２０ａは平面視略矩形形状に形成されており、軽量化のための孔２２を複数有している。側板部２０ｃ，２０ｃ'は、底板部２０ａの左右の両辺から上方に延びて形成されている。側板部２０ｃ，２０ｃ'上縁は、前記後板部２０ｂの上端側から前側下方へ向かって下り勾配の傾斜辺２３を有することにより還元剤タンク１の略上半分をブラケット１２から露出させている。

また、収容部２０内に還元剤タンク１を収容したときに側部ビード１９の下端部に臨む側板部２０ｃ，２０ｃ'には、バンド１３を構成するＪボルト２４の一端のフック部２５が係止するようにした係止穴２６を形成している。係止穴２６は、三角形の１つの角部２６'がバンド１３の方向に向いており、Ｊボルト２４のフック部２５を角部２６'に位置決めするようになっている。後板部２０ｂは、それぞれの側板部２０ｃ，２０ｃ'の後端の辺から収容部２０の内側へ延びて形成されている。また、側板部２０ｃ，２０ｃ'及び後板部２０ｂには、底板部２０ａと同様に軽量化のための孔２２が複数形成されている。

前記取付部２１は、一対の断面Ｌ字状の鋼材からなり、側板部２０ｃ，２０ｃ'と後板部２０ｂとの角部に沿って設けられる。また、取付部２１と後板部２０ｂには、取付ボルト２７を挿通するためのボルト孔（図示せず）が上下に間隔を隔てて複数形成されており、取付部２１と後板部２０ｂを取付ボルト２７で車両フレーム１１に固定することによりブラケット１２は車両フレーム１１に取り付けられる。

図１及び図２に示すように、バンド１３は、左右幅方向に延びる板状に形成されて上部ビード１８内に収容されるバンド本体２８を有しており、該バンド本体２８の長手方向両端部には、水平方向外側へ張り出すように曲げられた係止片２９が形成してあり、該係止片２９には前記Ｊボルト２４の雄ねじ部３０を備えた他端が貫通する貫通穴３１が形成されている。

前記Ｊボルト２４は、一端のフック部２５をブラケット１２の側板部２０ｃ，２０ｃ'に設けた係止穴２６に引っ掛け、雄ねじ部３０を有する他端をバンド本体２８の係止片２９に設けた貫通穴３１に貫通させる。そして、Ｊボルト２４の貫通穴３１を貫通した外周にコイルバネ３２を配置し、Ｊボルト２４の他端に備えた雄ねじ部３０にナット３３を螺合して締め付けることにより、コイルバネ３２に予圧縮力を付与して還元剤タンク１をブラケット１２に固定している。図２中符合３６はワッシャである。

図２に示すように、前記ブラケット１２の左右の側板部２０ｃ，２０ｃ'とバンド本体２８の両端部に備えた貫通穴３１とは上下に一直線上に配置されており、前記フック部２５を前記係止穴２６に引っ掛けたＪボルト２４は側方に曲げられた後前記貫通穴３１に向かうように形成した曲り部３４を有している。

又、図３は前記Ｊボルト２４の他の例を示すもので、このＪボルト２４の他端には、Ｊボルト２４本体よりも細径にした雄ねじ部３０'を設けることにより段部３５が形成してあり、前記バンド本体２８の上側に突出したＪボルト２４の他端にコイルバネ３２を配置すると共に該コイルバネ３２上にワッシャ３６を配置し、前記細径の雄ねじ部３０'に螺合したナット３３を締め付けてコイルバネ３２を圧縮する際に前記ワッシャ３６が段部３５に当接することで、前記コイルバネ３２の絞め代を規定できるようにしている。

次に、上記実施例の作動を説明する。

図１に示すように、車両フレーム１１の外側には、取付ボルト２７によってブラケット１２が取り付けられている。

前記ブラケット１２に還元剤タンク１を固定するには、図１、図２に示す如く、ブラケット１２の収容部２０の内側に還元剤タンク１を載置する。

続いて、バンド１３を構成する前記Ｊボルト２４の一端に備えたフック部２５をブラケット１２の側板部２０ｃ，２０ｃ'に設けた係止穴２６に引っ掛け、更に、バンド１３を構成するバンド本体２８の両端に備えた係止片２９の貫通穴３１に、前記Ｊボルト２４の他端を貫通させて、前記バンド本体２８を還元剤タンク１の上面に形成した上部ビード１８内に収容させる。

次に、前記貫通穴３１を貫通したＪボルト２４の他端外周にコイルバネ３２を嵌合配置し、更にワッシャ３６を配置して、Ｊボルト２４の他端の雄ねじ部３０にナット３３を螺合して締め付けると、コイルバネ３２に予圧縮力を付与した状態で還元剤タンク１をブラケット１２に固定することができる。

上記したように、コイルバネ３２により予圧縮力を付与したバンド１３によって還元剤タンク１をブラケット１２に締め付けて固定するようにしたので、気候等による温度変化によって還元剤タンク１が膨張・収縮の変形を生じても、還元剤タンク１の変形をコイルバネ３２が吸収することにより、還元剤タンク１は常に略一定の適正な締付力で固定することができる。従って、還元剤タンク１が膨張した際にはバンド１３による締付力によって還元剤タンク１がたわむ問題を低減することができ、又、還元剤タンク１が収縮した際にはバンド１３による締付力が弱くなって還元剤タンク１がガタつくといった問題の発生を未然に防止することができる。

又、還元剤タンク１に作用する応力を低減できるため、薄肉で軽量の還元剤タンク１を使用することができる。

本発明者は、１９リットルタイプと２８リットルタイプの還元剤タンク１において、収容する還元剤の量と温度条件を変えたときの還元剤タンク１の変形量を計測する試験を実施した。

還元剤タンク１の変形量の測定は図４に示すように、還元剤タンク１の前面１ａと上面１ｂを延長した線が交叉する点と、後面１ｄと底面１ｅを延長した線が交叉する点とを結ぶ対角線方向の長さＦを計測した。

そして、図５に示すように、１９リットルタイプと２８リットルタイプの夫々の還元剤タンク１について、還元剤が規定量の満タンで２３℃の場合と、還元剤が規定量の満タンで−２０℃の場合と、還元剤が規定量の１／３で−２０℃の場合と、還元剤の量がゼロ（空）の状態で−２０℃の場合の夫々の対角線方向の長さＦの変化を計測し、その結果を図５に示した。図５の縦軸は還元剤タンク１が収縮したマイナスの大きさを表わしている。

図５から明らかなように、還元剤タンク１は還元剤が規定量の１／３で−２０℃の場合が最も縮小しており、この最も縮小した点では、２８リットルタイプの還元剤タンク１において還元剤が規定量の満タンで２３℃の場合と比較すると約４ミリメートル縮小しており、１９リットルタイプの還元剤タンク１において還元剤が規定量の満タンで２３℃の場合と比較すると約２ミリメートル縮小している。このことから、還元剤タンク１は、還元剤の量と温度に応じて大きく異なって変形することが判明した。

又、本発明者は、従来のようにバンド本体にゴム（ラバー）を備えたバンドを用いて還元剤タンク１を固定した場合と、本発明のコイルバネ３２を備えたバンド１３により還元剤タンク１を固定した場合において、締付力が同一になるようにして固定した際における還元剤タンク１の変形比率とゴム及びコイルバネ３２の変形比率を求める試験を実施した。

その結果は表１、表２の如くであった。

表１から、ゴムを備えた場合の還元剤タンク１の変形比率は０．９０であったのに対し、コイルバネ３２を備えた本発明での還元剤タンク１の変形比率は０．４２であり、本発明によれば、ゴムを用いた場合に比して、還元剤タンク１の変形量を４４％低減できることが判明した。

ここで、図５に示したように、還元剤タンク１は還元剤量と温度に応じて大きく変形するので、表１に示したように変形比率が小さいゴムを用いた場合には、前記還元剤タンク１の変形量を見込んで還元剤タンク１を締付けて固定する必要があるため、事前の締付け力が大きくなることにより還元剤タンク１のたわみ量が大きくなる問題がある。このため、還元剤タンク１は肉厚を大きくして剛性を高める必要があり、従って、還元剤タンク１の重量が増加し、還元剤タンク１の制作費も高くなる問題がある。

これに対し、本発明では、バンド１３にコイルバネ３２を備えたことにより、バンド１３により還元剤タンク１を締付ける面圧が下がり、還元剤タンク１のたわみ変形が減少するため、還元剤タンク１が塑性変形し難くなる利点がある。

更に、コイルバネ３２によりバンド１３が還元剤タンク１の膨張・収縮に追随するようになるため、バンド１３と還元剤タンク１との間に隙間を生じることが防止され、還元剤タンク１がガタつくような問題を未然に防止できる。

又、図２に示したように、前記ブラケット１２の左右の側板部２０ｃ，２０ｃ'とバンド本体２８の両端部に備えた貫通穴３１とが上下に一直線上に配置されており、フック部２５を前記側板部２０ｃ，２０ｃ'の係止穴２６に引っ掛けたＪボルト２４が側方に曲げられた後、前記貫通穴３１に向かうように形成した曲り部３４を備えたので、側板部２０ｃ，２０ｃ'とバンド本体２８はＪボルト２４によって鉛直に引き付けられ、還元剤タンク１はバンド１３によって安定した力でブラケット１２に締め付け固定されるようになる。

又、図３に示したように、Ｊボルト２４の他端にＪボルト２４本体よりも細径にした雄ねじ部３０'を設けて段部３５を形成したので、前記バンド本体２８の上側に突出したＪボルト２４にコイルバネ３２を配置すると共に該コイルバネ３２上にワッシャ３６を配置し、前記細径の雄ねじ部３０'に螺合したナット３３を締め付けてコイルバネ３２を圧縮する際に前記ワッシャ３６が段部３５に当接することで、前記コイルバネ３２の絞め代を規定することができる。よってバンド１３による還元剤タンク１の締付けを、常に一定の締付力が保持されるように容易に固定することができる。

尚、本発明の車両用タンクの固定構造は、上述の実施例にのみ限定されるものではなく、還元剤タンク以外の車両に備えられる他の種々のタンクを固定する場合にも適用できること、その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

１還元剤タンク
１ｂ上面
１１車両フレーム
１２ブラケット
１３バンド
１８上部ビード
２０収容部
２０ａ底板部
２０ｂ後板部
２０ｃ，２０ｃ' 側板部
２４Ｊボルト
２５フック部
２６係止穴
２８バンド本体
３０雄ねじ部
３０' 細径にした雄ねじ部
３１貫通穴
３２コイルバネ
３３ナット
３４曲り部
３５段部
３６ワッシャ

Claims

車両フレームの外側に、底板部と後板部と左右の側板部を備えたブラケットを取り付け、該ブラケットにタンクを載置して該タンクをバンドによりブラケットに固定するようにした車両用タンクの固定構造であって、前記タンク上面の前側に左右幅方向へ延設された溝状の上部ビードにバンド本体を配置し、前記左右の側板部に形成した係止穴にＪボルトの一端のフック部を引っ掛けると共にＪボルトの他端を前記バンド本体の左右端部に形成した貫通穴に貫通させ、前記バンド本体の上側に突出したＪボルトの他端にコイルバネを配置し、前記Ｊボルトの他端の雄ねじ部にナットを螺合して締め付けることにより、コイルバネに予圧縮力を付与した状態でタンクをブラケットに固定したことを特徴とする車両用タンクの固定構造。
前記ブラケットの左右の側板部とバンド本体の両端部に備えた貫通穴は上下に一直線上に配置され、前記フック部を前記係止穴に引っ掛けたＪボルトは側方に曲げられた後前記係止穴に向かうように形成した曲り部を有することを特徴とする請求項１に記載の車両用タンクの固定構造。
前記Ｊボルトの他端に、細径の雄ねじ部を設けることにより段部を形成し、前記バンド本体の上側に突出したＪボルトにコイルバネを配置すると共に該コイルバネ上にワッシャを配置し、前記細径の雄ねじ部に螺合したナットを締め付けてコイルバネを圧縮する際に前記ワッシャが段部に当接することでコイルバネの絞め代を規定したことを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用タンクの固定構造。