JP5561605B2 - 車体後部のタンク懸架ブラケットの取付構造 - Google Patents

Description

本発明は、圧縮天然ガス等の気体燃料を用いる車両において、車体後部に搭載する燃料タンクを懸架するためのタンク懸架ブラケットの取付構造に関する。

従来から、圧縮天然ガス等の気体燃料を用いて走行する車両の車体後部には、燃料タンクが搭載されている。このような燃料タンクは、収容される燃料ガスの圧力を均等に分散させるべく長尺の円筒状に形成されているとともに、大きな容量を確保するためにタンク径が大きくなり、重量も増すことから、その搭載箇所には、広い空間と十分な剛性が要求されている。

そのため、燃料タンクを搭載する車両では、シート後方に位置する車体後部のフロアパネル上に車体幅方向へ延在する支持台を設け、該支持台上に燃料タンクを載せて固定することにより支持して配置したり（例えば、特許文献１）、あるいは、リヤシートの後方及び下方にフレームやプレートを設け、これらフレームやプレートによって剛性を高めた箇所に燃料タンクを配置したり（例えば、特許文献２）する構造が採用されている。

特開２００１−１１３９６１号公報 特開２００３−２６７０６７号公報

しかしながら、上述した従来の燃料タンクの搭載構造のうち、特許文献１の構造では、支持台を構成する支持フレームの車体への接合部が車体幅方向の中間部分に設けられ、当該支持フレームの端部などに燃料タンクを懸架するためのブラケットやリンフォースメントなどは設けられていないので、十分な取付強度及び剛性を有していなかった。また、特許文献２の搭載構造でも、フレームの締付部が車体の真下に向けて接合され、当該接合部にはリンフォースメントなどが設けられていないので、十分な取付強度及び剛性を有していなかった。
このため、従来の搭載構造においては、前方からの荷重が車体に掛かる場合に、重量のある燃料タンクが慣性力で車体前方に押し出されると、燃料タンクを支持するフレームなどの後方側接合部が車体から剥がれて変形してしまい、燃料タンクからの荷重などを十分に吸収することができないという問題があった。一方、剛性を高めた専用の車体構造を採用した場合には、車体構造が複雑になるだけでなく、コスト高及び重量増大を招くという問題があった。

本発明はこのような実状に鑑みてなされたものであって、その目的は、簡単な構造でタンク懸架ブラケットの接合部の剛性を高めることができ、前方からの荷重が車体に掛かった場合に燃料タンクが慣性力で車体前方に押し出されても、接合部が車体から剥がれ難くなり、燃料タンクからの荷重をサイドメンバ全体で効率良く吸収することが可能な車体後部のタンク懸架ブラケットの取付構造を提供することにある。

上記従来技術の有する課題を解決するために、本発明は、車体幅方向の両側に車体前後方向へ延びるサイドメンバを設け、前記サイドメンバの上方に重心が前記サイドメンバよりも高い位置にある燃料タンクを車体幅方向に沿って配置し、前記サイドメンバの上面に前記燃料タンクを懸架するためのタンク懸架ブラケットを車体前後方向に設置し、前記タンク懸架ブラケットの前後に前記サイドメンバの上面と接合する接合部を設け、前記接合部が位置する前記サイドメンバの上面の裏側にリンフォースメントを配設した車体後部のタンク懸架ブラケットの取付構造において、前記リンフォースメントは、車体前後方向で２つに分割して形成され、前記接合部は、前記燃料タンクの懸架力点に対して車体斜め下方の車体後方側に配置されているとともに、前記リンフォースメントは、前記接合部から車体後方に延在するように配置され、前記サイドメンバの側部には、車体後方側の前記接合部と車体前後方向で重複するように、フックブラケットが接合されている。

さらに、本発明において、前記フックブラケットは、車体上下方向に延在するブラケット本体とサポート部材とから構成され、これらブラケット本体とサポート部材とは、前記サイドメンバの対向する側部にそれぞれ接合されているとともに、前記サイドメンバの下側で互いに接合されている。

上述の如く、本発明に係る車体後部のタンク懸架ブラケットの取付構造は、車体幅方向の両側に車体前後方向へ延びるサイドメンバを設け、前記サイドメンバの上方に重心が前記サイドメンバよりも高い位置にある燃料タンクを車体幅方向に沿って配置し、前記サイドメンバの上面に前記燃料タンクを懸架するためのタンク懸架ブラケットを車体前後方向に設置し、前記タンク懸架ブラケットの前後に前記サイドメンバの上面と接合する接合部を設け、前記接合部が位置する前記サイドメンバの上面の裏側にリンフォースメントを配設したものであって、前記リンフォースメントは、車体前後方向で２つに分割して形成され、前記接合部は、前記燃料タンクの懸架力点に対して車体斜め下方の車体後方側に配置されているとともに、前記リンフォースメントは、前記接合部から車体後方に延在するように配置され、前記サイドメンバの側部には、車体後方側の前記接合部と車体前後方向で重複するように、フックブラケットが接合されているので、タンク懸架ブラケット及びリンフォースメントのサイドメンバとの接合部の構造が複雑とならずに、タンク懸架ブラケット及びリンフォースメントの接合部の剛性を高めることができる。

また、本発明の取付構造によれば、前方からの荷重が車体に掛かった場合に燃料タンクが慣性力で車体前方に押し出されても、車体前方へ向かう斜め上方の荷重に沿った方向にタンク懸架ブラケットの後方側の接合部が設けられているため、タンク懸架ブラケットの接合部がサイドメンバから剥がれ難くなり、当該接合部の変形を抑えることができる。
さらに、本発明の取付構造によれば、リンフォースメントが車体前後方向で２つに分割しているため、サイドメンバの燃料タンクの車体前方に位置する部分の応力集中はなくなり、車体前方へ向かう斜め上方の荷重をサイドメンバ全体で効率的に吸収できる。しかも、本発明の取付構造によれば、リンフォースメントが前記接合部から車体後方に延在しているため、荷重点、接合部及び後方側のリンフォースメントが燃料タンクからの荷重とは反対側の車体後方で斜め下方向に並ぶことになり、燃料タンクからの荷重をより一層効率的に吸収することができる。
そして、本発明の取付構造によれば、サイドメンバの側部には、車体後方側の接合部と車体前後方向で重複するように、フックブラケットが接合されているため、タンク懸架ブラケットの接合部周辺のサイドメンバ側部の剛性を向上させることができ、サイドメンバの上面及びリンフォースメントで受けた荷重をサイドメンバの全体によって吸収でき、サイドメンバなどの変形を効果的に抑えることができる。

また、本発明において、前記フックブラケットは、車体上下方向に延在するブラケット本体とサポート部材とから構成され、これらブラケット本体とサポート部材とは、前記サイドメンバの対向する側部にそれぞれ接合されているとともに、前記サイドメンバの下側で互いに接合されているので、サイドメンバの対向する側部を形成する２つの側面が左右２枚のプレートを一体化したブラケット本体及びサポート部材からなるフックブラケットにより挟まれて補強されることになる。したがって、本発明の取付構造によれば、燃料タンクからの荷重によるサイドメンバの局所的な変形を軽減することができ、当該荷重をサイドメンバの全体で吸収できる。

本発明の実施形態に係るタンク懸架ブラケットの取付構造が適用される車両の車体後部において、リヤフロア上に設置した燃料タンク及びその周辺を示す斜視図である。 図１における燃料タンク及びその周辺を別の角度から見た斜視図である。 図１における燃料タンクの端部周辺を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係るタンク懸架ブラケット及びサイドメンバを拡大して示す斜視図である。 本発明の実施形態に係るタンク懸架ブラケット及びリンフォースメントを拡大して示す斜視図である。 図１における燃料タンク、タンク懸架ブラケット及びサイドメンバを側方から見たものであり、（ａ）はその初期形状での塑性歪状況の斜視図、（ｂ）はその最終形状での塑性歪状況の斜視図である。

以下、本発明を図示の実施の形態に基づいて詳細に説明する。
図１〜図６は本発明の実施形態に係る車体後部のタンク懸架ブラケットの取付構造を示すものである。

本発明の実施形態に係るタンク懸架ブラケットの取付構造が適用される車両は、圧縮天然ガス等の気体燃料を用いて走行する自動車であり、車体後部には、図１及び図２に示すように、エンジンに供給される燃料（ＣＮＧなど）を蓄える燃料タンク１が搭載されている。また、本実施形態の車体後部には、一般的なガソリンエンジン搭載の自動車と同様、床面を形成するリヤフロア２、車体幅方向の両側に車体前後方向へ沿ってそれぞれ延在するサイドメンバ３、後輪を収容するリヤホイルハウス４、リヤクロスメンバ５、サイドエクステンションメンバ６等が設けられている。このうち、サイドメンバ３は、上面部３ａ、下面部３ｂ、車体内側の側面部３ｃ及び車体外側の側面部３ｄを有する閉断面構造に形成されている。なお、図において、矢印Ｆ方向は、車体前方を示している。

本実施形態の燃料タンク１は、収容される燃料ガスの圧力を均等に分散させるべく長尺の円筒状に形成されており、長手方向を車体幅方向にしてリヤフロア２の上方に配置されている。しかも、燃料タンク１は、サイドメンバ３の上方であって、タンク本体の重心がサイドメンバ３よりも高い位置に配置されている。
また、燃料タンク１の車体幅方向の両側には、タンク本体を巻回して燃料タンク１を押さえるタンクバンド７が取付けられ、これらタンクバンド７の途中を着脱することによって、燃料タンク１が取外し可能に保持されるようになっている。

本実施形態の各サイドメンバ３の上面部３ａには、図２〜図５に示すように、燃料タンク１を懸架するためのタンク懸架ブラケット８が、車体前後方向にそれぞれ設置されている。これらタンク懸架ブラケット８は、所定の長さを有するパネル部材を長手方向に沿って直角に折り曲げることにより、垂直方向へ延びる幅広の支持片８ａと水平方向へ延びる幅狭の取付片８ｂとを有する断面Ｌ字状に形成されており、長手方向が車体前後方向へ位置するように配置されている。なお、図４では、サイドメンバ３の上面部３ａが省略して示されている。

支持片８ａの前後箇所には、図５に示すように、タンクホルダパイプ９の端部を差し込んで支持する差込孔１０がそれぞれ穿設されており、左右両側のパイプ端部を各差込孔１０に差し込んだ状態では、タンクホルダパイプ９が車体幅方向に沿って掛け渡されている。支持片８ａの前後中間部分は、燃料タンク１との干渉を避けるために、車体下方へ向かって凹んだ形状に形成されている。
タンクホルダパイプ９は、前後に位置する燃料タンク１の車体幅方向中間部分を載せて保持する部材である。したがって、燃料タンク１は、前後２本のタンクホルダパイプ９を介してタンク懸架ブラケット８に懸架されるように構成されている（図２及び図３参照）。

一方、取付片８ｂの前後箇所には、サイドメンバ３の上面部３ａと接合する接合部としてのボルト孔１１がそれぞれ穿設されており、これらボルト孔１１に締付ボルト１２を挿入して締付けることによって、タンク懸架ブラケット８がサイドメンバ３のサイドメンバ３の上面部３ａに取付けられることになる（図２及び図３参照）。なお、サイドメンバ３の上面部３ａには、締付ボルト１２のネジ部を通す貫通孔（図示せず）がボルト孔１１と対応して設けられている。
また、接合部としての各ボルト孔１１は、図３に示すように、燃料タンク１の懸架力点Ｐに対して車体斜め下方の車体後方側にそれぞれ配置されており、この配置関係によって車体前方からの荷重が車体に掛かった場合に、燃料タンク１の車体前方への慣性力を効果的に吸収するように構成されている。ここで、懸架力点Ｐは、支持片８ａの差込孔１０に差し込まれて支持されている状態のタンクホルダパイプ９の端部に位置している。

さらに、本実施形態のタンク懸架ブラケット８の接合部（取付片８ｂのボルト孔１１）が位置するサイドメンバ３の上面部３ａの裏側には、図４（サイドメンバ３の上面部３ａを省略）及び図５に示すように、接合部の剛性を高めるマウントリンフォースメント１３，１４がそれぞれ配設されている。
すなわち、本実施形態のマウントリンフォースメントは、車体前後方向でフロントマウントリンフォースメント１３及びリヤマウントリンフォースメント１４の２つに分割されて形成されており、これらリンフォースメント１３，１４は、タンク懸架ブラケット８の接合部から車体後方に延在するように配置されている。

このため、リンフォースメント１３，１４は、逆向き配置の断面Ｕ字状に形成されており、平坦な上面１３ａ，１４ａには、締付ボルト１２を挿入する挿入孔１５が取付片８ｂのボルト孔１１及びサイドメンバ３の上面部３ａの貫通孔（図示せず）と対応して穿設されている。そして、上面１３ａ，１４ａの裏側には、挿入孔１５を挿入した締付ボルト１２と螺合させる溶接ナット（図示せず）がそれぞれ固着されている。さらに、リンフォースメント１３，１４の車体内外側の少なくとも一方には、両端部を車体前後方向で外側に折り曲げることにより形成した接合フランジ１３ｂ，１４ｂが設けられている。
したがって、リンフォースメント１３，１４は、これをサイドメンバ３内の所定位置に配置した状態で、接合フランジ１３ｂ，１４ｂを側面部３ｃ，３ｄに重ね合わせて溶接することによって、サイドメンバ３に接合されている。

また、本実施形態の各サイドメンバ３の側部には、図４に示すように、車体後側のタンク懸架ブラケット８の接合部（取付片８ｂのボルト孔１１）と車体前後方向で重複するように、車体上下方向へ延在するフックブラケット１６が接合されている。このフックブラケット１６は、車体外側に配置されるブラケット本体１７と、車体内側に配置されるサポート部材１８とから構成されており、ブラケット本体１７及びサポート部材１８の下部側は、サイドメンバ３の下面部３ｂから突出する長さにそれぞれ形成されている。
ブラケット本体１７の上部は、サイドメンバ３の対向する車体外側の側面部３ｄの外面に接合され、サポート部材１８の上部は、サイドメンバ３の対向する車体外側の側面部３ｄの内面に接合されており、ブラケット本体１７及びサポート部材１８の下部は、サイドメンバ３の下面部３ｂより下側で、互いに接合されている。

本発明の実施形態の取付構造によってタンク懸架ブラケット８を取付けるには、あらかじめ、２つに分割されたフロントマウントリンフォースメント１３とリヤマウントリンフォースメント１４をサイドメンバ３内の車体前後方向の所定位置で側面部３ｃ，３ｄにそれぞれ接合しておく。そして、前後のタンクホルダパイプ９を掛け渡すべく、各パイプ端部を車体幅方向の両側に位置するタンク懸架ブラケット８の支持片８ａの前後差込孔１０にそれぞれ差し込んで取付け（アーク溶接）、燃料タンク１を前後のタンクホルダパイプ９の車体幅方向中間部分に載せるとともに、タンク本体の長手方向の両側を巻回するタンクバンド７を結合させて固定することにより保持する。次いで、タンク懸架ブラケット８をサイドメンバ３の上面部３ａに載せ、締付ボルト１２を取付片８ｂの前後ボルト孔１１、上面部３ａの貫通孔（図示せず）及びリンフォースメント１３，１４の挿入孔１５を介して溶接ナット（図示せず）に螺合させて締付けると、タンク懸架ブラケット８は、サイドメンバ３の上面部３ａに取付けられることになる。したがって、燃料タンク１は、重心がサイドメンバ３よりも高い位置にある状態で、前後のタンクホルダパイプ９を介してタンク懸架ブラケット８に懸架され、車体後部のサイドメンバ３の上方に配置されて搭載されることになる（図１〜図３参照）。

このように、本発明の実施形態に係る車体後部のタンク懸架ブラケット８の取付構造においては、サイドメンバ３の上面部３ａの裏側に接合するリンフォースメント１３，１４が車体前後方向で２つに分割され、タンク懸架ブラケット８の接合部となる取付片８ｂのボルト孔１１が燃料タンク１の懸架力点Ｐとなる支持片８ａの差込孔１０に対して車体斜め下方の車体後方側にそれぞれ配置され、かつリンフォースメント１３，１４が取付片８ｂのボルト孔１１から車体後方に延在して配置されているため、タンク懸架ブラケット８及びリンフォースメント１３，１４のサイドメンバ３における接合部の剛性向上を図ることができる。

したがって、本発明の実施形態に係るタンク懸架ブラケット８の取付構造においては、車体前方からの荷重が車体に掛かった場合、図６（ａ）及び（ｂ）に示すように、燃料タンク１が慣性力で車体前方（矢印Ｆ方向）へ押し出されるが、タンクバンド７によって押さえられ、タンクバンド懸架点を支点、タンク重心の車体前方への力を力点とした燃料タンク１の回転モーメントが起こり、矢印Ｍで示すように、後方側のタンクホルダパイプ９には車体前方斜め上に力が働き、前方側のタンクホルダパイプ９には車体前方斜め下に力が働くことになり、かつ前後のタンクホルダパイプ９からタンク懸架ブラケット８に同様の力が働くことになっても、車体前方斜め上へ向かう力の方向にタンク懸架ブラケット８の接合部が設けられているので、タンク懸架ブラケット８の接合部がサイドメンバ３から剥がれ難く、タンク懸架ブラケット８及びサイドメンバ３の変形が小さくなり、慣性力等を効果的に吸収することができる。
一方、従来の構造では、車体前方からの荷重が車体に掛かった場合、燃料タンクを懸架する一体型タンク懸架ブラケットの後部接合部がサイドメンバから剥がれて、タンク懸架ブラケットが車体上方へ変形してしまう。さらに、タンク懸架ブラケットの後部接合部を接合させるサイドメンバの上面の裏側にリンフォースメントが設けられている場合は、当該部分の剛性が高くなっているため、図６に示すように、タンク懸架ブラケットの車体前方に位置するサイドメンバの湾曲部Ｘを基点として、サイドメンバの折れ変形を促してしまうことが起こる。本実施形態の取付構造によれば、サイドメンバ３の湾曲部Ｘの応力集中は無いため、かかる問題が生じることはなく、燃料タンク１からの荷重をサイドメンバ３の全体で効率良く吸収することができる。

また、本実施形態の取付構造によれば、サイドメンバ３の側面部３ｄには車体後方側のタンク懸架ブラケット８の接合部と車体前後方向で重複するように、ブラケット本体１７及びサポート部材１８からなるフックブラケット１６がサイドメンバ３の側面部３ｄを挟んで接合されているので、タンク懸架ブラケット８の接合部周辺のサイドメンバ３の剛性を向上させることが可能となり、サイドメンバ３の上面部３ａ及びリンフォースメント１３，１４で受けた荷重や燃料タンク１からの荷重をサイドメンバ３の全体によって吸収できるとともに、サイドメンバ３の局所的な変形を抑えることができる。

以上、本発明の実施の形態につき述べたが、本発明は既述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて各種の変形及び変更が可能である。
例えば、既述の実施形態におけるタンク懸架ブラケット８は、前後のタンクホルダパイプ９を支持でき、これらパイプ支持部（燃料タンク１の懸架力点Ｐ）と既述の実施形態のような特定の配置関係にあるサイドメンバ３の前後２箇所で接合できる形状に形成されていれば、他の形状を選択することが可能である。

１ 燃料タンク
２ リヤフロア
３ サイドメンバ
３ａ 上面部
３ｄ 側面部
７ タンクバンド
８ タンク懸架ブラケット
８ａ 支持片
８ｂ 取付片
９ タンクホルダパイプ
１０ 差込孔
１１ ボルト孔
１２ 締付ボルト
１３，１４ マウントリンフォースメント
１３ａ，１４ａ 上面
１３ｂ，１４ｂ 接合フランジ
１５ 挿入孔
１６ フックブラケット
１７ ブラケット本体
１８ サポート部材
Ｐ 懸架力点

Claims (2)

1. 車体幅方向の両側に車体前後方向へ延びるサイドメンバを設け、前記サイドメンバの上方に重心が前記サイドメンバよりも高い位置にある燃料タンクを車体幅方向に沿って配置し、前記サイドメンバの上面に前記燃料タンクを懸架するためのタンク懸架ブラケットを車体前後方向に設置し、前記タンク懸架ブラケットの前後に前記サイドメンバの上面と接合する接合部を設け、前記接合部が位置する前記サイドメンバの上面の裏側にリンフォースメントを配設した車体後部のタンク懸架ブラケットの取付構造において、
   前記リンフォースメントは、車体前後方向で２つに分割して形成され、前記接合部は、前記燃料タンクの懸架力点に対して車体斜め下方の車体後方側に配置されているとともに、前記リンフォースメントは、前記接合部から車体後方に延在するように配置され、
   前記サイドメンバの側部には、車体後方側の前記接合部と車体前後方向で重複するように、フックブラケットが接合されていることを特徴とする車体後部のタンク懸架ブラケットの取付構造。
2. 前記フックブラケットは、車体上下方向に延在するブラケット本体とサポート部材とから構成され、これらブラケット本体とサポート部材とは、前記サイドメンバの対向する側部にそれぞれ接合されているとともに、前記サイドメンバの下側で互いに接合されていることを特徴とする請求項１に記載の車体後部のタンク懸架ブラケットの取付構造。

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