CN107010125B - 车辆地板结构 - Google Patents

Abstract

一种车辆地板结构，包括：由纤维强化树脂制成的地板面板；在车辆前后方向上延伸的一对框架部件，地板面板插置在一对框架部件的车辆宽度方向上的内侧处，并且地板面板的在车辆宽度方向上的两个端部接合于一对框架部件；和由金属制成的横梁，并且该横梁在车辆宽度方向上延伸，横梁的在车辆宽度方向上的两个端部接合于一对框架部件。

Description

车辆地板结构

技术领域

本发明涉及一种车辆地板结构。

背景技术

已知由碳纤维强化塑料(CFRP)制成的客舱(cabin)，其中，至少包括地板面板部、左右侧梁和将左右侧梁的各个前部与地板面板的前部连接在一起的前围板部的车辆客舱由CFRP构成(例如，参见国际公开(WO)No.2013/153872)。在这样的构造中，侧梁的各个前端的车辆宽度方向尺寸朝着前侧框架逐渐变宽，从而比前轮的车辆宽度方向尺寸宽。做出这样的尺寸布置，以防止在前部碰撞期间，可能由于载荷从前轮输入到的侧梁的前端的面外变形而引起的该侧梁的前端的脆性断裂。

发明内容

如上所述，作为纤维强化树脂的CRFP是脆性材料。从而，从碰撞对策的角度来看存在改善的空间。

考虑到以上情况，优选实施例的目的是提供一种车辆地板结构，该车辆地板结构具有采用由纤维强化树脂制成的地板面板的构造，其中，与主要部分全部由纤维强化树脂形成的构造相比，减小或防止了由于碰撞而产生的变形。

第一方面的车辆地板结构包括：由纤维强化树脂制成的地板面板、由金属制成的一对框架部件和由金属制成的横梁。该一对框架部件由在车辆前后方向上延伸，所述地板面板插置在一对框架部件的车辆宽度方向上的内侧处，并且所述地板面板的车辆宽度方向上的两个端部接合于一对框架部件。横梁在车辆宽度方向上延伸，并且横梁的车辆宽度方向上的两个端部接合于一对框架部件。

在该车辆地板结构中，在车辆宽度方向上的外侧向前后延伸的一对框架部件和连接一对框架部件的横梁分别由作为延展性材料的金属构成。从而，即使由脆性材料制成的地板面板在车辆碰撞中损坏，也减小或防止了车辆地板结构的整体变形。

以这种方式，与车辆地板结构的主要部分全部由纤维强化树脂形成的构造相比，在第一方面的车辆地板结构中减小或防止了由于碰撞而引起的变形。

第二方面的车辆地板结构是第一方面的构造，并且此外，所述横梁被构造成固定于车辆座椅的固定到车体的固定部的至少一部分。

在该车辆地板结构中，横梁固定于车辆座椅的固定到车体的固定部的至少一部分，并且因此，即使地板面板在车辆碰撞中损坏，也防止车辆座椅与横梁，即，与车体分离。

第三方面的车辆地板结构是第二方面的构造，还包括电池组，并且将所述电池组固定于所述车体的多个固定部中的至少一个固定部固定于所述横梁。

在该车辆地板结构中，来自车辆座椅的载荷的一部分分散到在包括横梁的多个位置处固定于车体的电池组。从而，减小了在碰撞期间从车辆座椅输入到横梁等的载荷。这使得能够诸如通过减小横梁等的尺寸来减轻重量。

第四方面的车辆地板结构是第一至第三方面的任意一个的构造，并且此外，所述横梁在车辆宽度方向上连续。

在该车辆地板结构中，即使地板面板在碰撞期间损坏，也维持左右边梁由各个横梁连接的状态。

第五方面的车辆地板结构是第一至第四方面的任意一个的构造，并且此外，所述地板面板的车辆前后方向上的多个端部中的至少一个端部接合于所述横梁。

在该车辆地板结构中，与主要部分全部由纤维强化树脂制成的构造相比，减小或防止了由于碰撞引起的车辆地板结构的整体变形。

与车辆地板结构的主要部分全部由纤维强化树脂制成的构造相比，如上所述的根据本公开的车辆地板结构展现出了减小或防止由于碰撞引起的车辆地板结构的变形的有益效果。

附图说明

将基于附图详细描述优选实施例，其中：

图1是图示出应用了根据示例性实施例的车辆地板结构的车辆的构造的概要的示意性平面图；

图2是沿着图1中的线2-2截取的截面图；

图3是沿着图1中的线3-3截取的截面图；

图4是沿着图1中的线4-4截取的截面图；以及

图5是图示出应用了根据示例性实施例的变形例的车辆地板结构的车辆的构造的概要的示意性平面图。

具体实施方式

下面将参考图1至图4说明根据示例性实施例的车辆地板结构10。注意，适当地，在各个图中，箭头FR表示车辆前后方向上的前方，箭头UP表示车辆上下方向上的上方，并且箭头W表示车辆宽度方向。在下面的说明中，除非特别指定，前后和上下的方向表示车辆前后方向上的前-后和车辆上下方向上的上-下。

图1以概要平面图图示出了汽车V的示意性构造，该汽车V充当应用了车辆地板结构10的车辆。如图1所示，车辆地板结构10在汽车V中在车辆前后方向上安置于左右各对前轮Wf和后轮Wr之间。

一对左右前纵梁FSM安置于左右前轮Wf之间，并且前纵梁FSM的后端通过前围板DP连接于车辆地板结构10的前端。一对左右后纵梁RSM安置于左右后轮Wr之间，并且后纵梁的前端通过后部下围板LBP连接于车辆地板结构10的后端。

前纵梁FSM、后纵梁RSM、前围板DP和后部下围板LBP与车辆地板结构10一起构成车体B的主要部分。

车辆地板结构10包括一对边梁12，该一对边梁12分别沿着车辆前后方向延伸，并且在车体B的车辆宽度方向上的两个外侧处构成框架。车辆地板结构10还包括在车辆宽度方向上延伸的横梁14，并且各个横梁14的在车辆宽度方向上的两个端部分别连接于不同的边梁12。该示例性实施例的车辆地板结构10包括在前后方向上互相分离的两个横梁14。车辆地板结构10还包括连接于一对边梁12和横梁14的地板面板16。

各个边梁12由作为延展性材料的金属制成。在该示例性实施例中，构成各个边梁12的金属是铝或铝合金。各个边梁12在与该边梁12的长度方向成直角地截取的截面中，具有形成矩形框架状的腔室结构，如图4所示。如图4所示，凸缘12F从构成各个边梁12的车辆宽度方向内侧的内侧壁12S的上下方向的中间部朝着车辆宽度方向内侧突出。在该示例性实施例中，各个边梁12由铝或铝合金的挤压形成部件构成，该挤压形成部件在与边梁12的长度方向成直角地截取的截面上，从前端到后端具有相同形状。

各个横梁14由作为延展性材料的金属制成。在该示例性实施例中，构成各个横梁14的金属是铝或铝合金。各个横梁14在与横梁14的长度方向成直角地截取的截面中具有形成矩形框架状的腔室结构，如图2和图3所示。各个横梁14的右端接合于右侧的边梁12，并且各个横梁14的左端接合于左侧的边梁12，使得各个横梁14跨越左右边梁12之间的区域。各个横梁14沿着车辆宽度方向在中途不中断，并且在左右边梁12之间不插置有其它部件。

而且，凸缘14F从构成各个横梁14的前壁14A的上下方向的中间部朝着前方突出，并且凸缘14F从构成各个横梁14的后壁14B的上下方向的中间部朝着后方突出。在该示例性实施例中，各个横梁14由铝或铝合金的挤压形成部件构成，该挤压形成部件在与各横梁14的长度方向成直角地截取的截面上，从左端到右端具有相同形状。

如图4所示，各个边梁12的凸缘12F的上面和各个横梁14的凸缘14F的上面的高度(上下方向的位置)互相对齐。在端部14E抵接内侧壁12S的状态下，横梁14的车辆宽度方向上的端部14E通过诸如焊接这样的接合结构接合于边梁12的内侧壁12S。

地板面板16由纤维强化树脂构成。在该示例性实施例中，构成地板面板16的纤维强化树脂由碳纤维强化塑料(在下文中称为“CFRP”)制成。该示例性实施例的地板面板16形成为平板状，并且，如图1所示，在各个横梁14用作边界的情况下在前后方向上被分割。换句话说，地板面板16在前后方向上被分割成三个。当在下面的说明中，将地板面板16区分为各个地板面板时，以从前侧的顺序将地板面板16分别称为地板面板16F、16C、16R。

地板面板16F、16C、16R分别接合于边梁12和横梁14。在该示例性实施例中，地板面板16通过粘接等而接合于边梁12和横梁14的各个凸缘12F、14F(参见图2至图4)。

更具体地，位于前侧处的地板面板16F的左右缘部接合于各个边梁12的凸缘12F，并且地板面板16F的后缘部接合于前侧横梁14的前凸缘14F。地板面板16F的前缘部可以接合于前围板DP。

位于前后方向的中间位置的地板面板16C的左右缘部接合于各个边梁12的凸缘12F。而且，地板面板16C的前缘部接合于前侧横梁14的后侧凸缘14F，并且地板面板16C的后缘部接合于后侧横梁14的前侧凸缘14F。

位于最后侧的地板面板16R的左右缘部接合于各个边梁12的凸缘12F，并且地板面板16R的前缘部接合于后侧横梁14的后侧凸缘14F。地板面板16R的后缘部可以接合于后部下围板LBP。

如上所述，在车辆地板结构10中，金属边梁12在车辆前后方向上延伸，并且地板面板16在车辆宽度方向上插置于边梁12之间，使得边梁12构成一对框架部件，地板面板16的各个车辆宽度方向上的端部接合于该一对框架部件。

在车辆地板结构10中，车辆座椅18到车体B的固定部的至少一部分固定于横梁14。车辆座椅18的主要部分由下导轨18L和座椅主体18M构成。下导轨18L是用于固定于车体的固定部件，并且乘客坐在座椅主体18M上。注意，图1图示出右侧的车辆座椅18，座椅主体18M由虚线表示，并且下导轨18L由实线表示。

在该示例性实施例中，一对左右下导轨18L设置于各个车辆座椅18，并且下导轨18L的前后端部分别构成向车体B的固定部。即，单个车辆座椅18设置有总共四个向车体的固定部。左右一对下导轨18L的各个后端部固定于后侧横梁14，并且其各个前端部固定于前侧横梁14。即，在该示例性实施例中，所有的车辆座椅18向车体B的固定部都固定于横梁14。换句话说，作为车辆座椅18的四个固定部的一部分的两个固定部固定于后侧横梁14，并且作为车辆座椅18的四个固定部的剩余部分的两个固定部固定于前侧横梁14。

而且，构成车辆座椅18的下导轨18L通过紧固于各个横梁14而固定。更具体地，如图2和图4所示，下导轨18L的前后端部通过螺栓20接合于横梁14，该螺栓20分别从上侧贯通各个下导轨18L、垫片25和横梁14的上壁14U，并且拧入螺母22。虽然在图中未示出，但是固定于座椅主体18M的上导轨被装接成在下导轨18L上滑动，并且能够在自由选择的前后位置处锁定。

虽然在图中未示出，但是三点或四点的安全带装置(锚固部和卷收部)包括在车辆座椅18中。从而，该示例性实施例的车辆座椅18支撑在碰撞期间从约束乘客的安全带产生的载荷。更具体地，载荷通过下导轨18L传递到车体B。

而且，在车辆地板结构10中，电池组24在车辆宽度方向上的多个位置处固定于横梁14。电池组24是存储用以供给到驱动汽车V的电机的电力的蓄电池组元，并且安置在地板面板16的下方。电池组24在平面图中形成为矩形形状，从而占据左右边梁12之间的大部分空间。换句话说，电池组24形成为由左右边梁12、前围板DP和后部下围板LBP包围的矩形形状。

如图2至图4所示，电池组24由容纳在电池壳24C内的多个电池24B构成。电池壳24C由作为延展性材料的金属制成。在该示例性实施例中，构成电池壳24C的金属是铝或铝合金。

如图2和图3所示，槽24G形成在电池壳24C的上部，横梁14的下部进入槽24G。电池24B并不安置在形成有槽24G的位置。电池组24通过在横梁14的各个下壁14L与各个槽24G的槽底24GB接触的状态下紧固于横梁14而被固定。注意，在该固定状态下，在电池壳24C的上面与地板面板16的下面之间存在间隙。

如图3和图4所示，凹部24N形成在电池壳24C的形成槽24G的部分的下部处，并且螺栓26的头部26H进入凹部24N。在电池壳24C中，圆管状的套环28安置在槽底24GB与凹部24N的凹底24NB之间。套环28可以一体地形成于电池壳24C，或者可以构造为电池壳24C的分离部件。

电池组24通过螺栓26接合于横梁14，螺栓26均从下侧贯通凹底24NB、挡圈28和槽底24GB，并且拧入到螺母30内。如图1所示，在该示例性实施例中，电池组24向各个横梁14的固定位置分别设定在各个车辆座椅18的一对下导轨18L向横梁14的固定位置之间。

因此，存在总共四个电池组24向车体的固定部。在该示例性实施例中，电池组24的所有的固定部都固定于横梁14。也就是说，在四个固定部之中，存在两个固定部，这两个固定部在车辆宽度方向上互相分离，并且固定于后侧的横梁14。并且在四个固定部之中，存在两个固定部，这两个固定部在车辆宽度方向上互相分离，并且固定于前侧的横梁14。在该固定状态下，在电池组24与边梁12之间维持间隙C的情况下，电池组24的车辆宽度方向上的外端24E面对边梁12的内侧壁12S。在该示例性实施例中，电池组24的车辆宽度方向上的外端24E定位成比车辆宽度方向上的外侧的下导轨18L更加靠近车辆宽度方向上的外侧。

车辆地板结构10如上所述地构成。车辆地板结构10不设置有地板通道，并且不设置有在前后方向上沿着通道开口延伸的框架部件(加强部件)。而且，车辆地板结构10不设置有在边梁12之间在前后方向上延伸的框架部件(加强部件)。从而，如上所述，各个横梁14跨越左右边梁12，而不沿着车辆宽度方向有任何中途中断，并且不被插置的任意其它部件分割。车辆地板结构10以包括一对边梁12、安置在前后位置处的横梁14和地板面板16作为主要构成部件的方式构成。电池组24(电池壳24C)也可以限定为构成车辆地板结构10的主要构成部件。

作用

下面说明示例性实施例的作用。

在车辆地板结构10中，地板面板16由CFRP构成，并且因此，与地板面板由钢制成相比，实现了车体B，即，汽车V中的重量减轻。

然而，在包括汽车V的车辆地板结构的框架结构的主要部分是由CFRP构成以实现重量减轻的比较例中，如果由CFRP制成的构成部件在牵涉汽车V的碰撞期间损坏，则存在可能在车室中产生大量变形的担心。如果增加加强件或能量吸收部件作为其对策，则利用CFRP的重量减轻将变差，并且部件的数量将增加。

与之相反地，在根据该示例性实施例的车辆地板结构10中，一对边梁12和连接一对边梁12的横梁14由作为延展性材料的金属构成。从而，防止或有效地减小了在牵涉汽车V的碰撞期间的构成主要框架的边梁12和横梁14的损坏。即，与上述比较例相比，能够减小碰撞期间的车室的变形，而不依靠增加加强件或能量吸收部件等。为了进一步说明，即使由脆性材料构成的地板面板16将要在碰撞期间损坏，由于一对边梁12由连续的并且在车辆宽度方向上没有任何中断的金属横梁14连结，所以也维持左右边梁12通过横梁14连接的状态。从而，如上所说明地，与上述比较例相比，防止了由于地板面板16在碰撞期间损坏而导致的左右边梁12互相接近，即，车室的变形。

在车辆地板结构10中，构成车辆座椅18的下导轨18L的至少一部分固定于横梁14。从而，即使地板面板16将要在牵涉汽车V的碰撞期间损坏，也抑制了车辆座椅18与车体B分离。

而且，在车辆地板结构10中，电池组24的向车体B固定的多个固定部的至少一部分固定于横梁14。从而，例如，在前部碰撞期间从约束乘客的安全带装置产生的载荷从车辆座椅18传递到横梁14，并且载荷的一部分分散到固定于横梁14的电池组24。从而，与例如不设置电池组24的构造相比，减小了在碰撞期间从车辆座椅输入到横梁等的载荷。从而，减小了在横梁14上，在下导轨18L的紧固位置附近的位置处，即，来自车辆座椅18的载荷所输入的部分附近的位置处，在地板面板16处的负荷。

因此，与不设置电池组24的构造相比，该车辆地板结构10使得能够通过减小横梁14的尺寸(使用较小的截面)，或通过对横梁14采用变薄或穿孔的结构来实现重量减轻。

变形例

在上述示例性实施例中，车辆地板结构10包括在前后方向上互相分离的两个金属横梁14；然而，本公开不限于此。例如，如图5所示，车辆地板结构10可以构造成仅包括一个横梁14。在图5的实例中，下导轨18L的后侧端部通过紧固于地板面板14而固定，并且下导轨18L的前侧端部经由支架32固定于地板面板16。在图5所示的实例中，电池组24向车体B的四个固定部中的两个前侧的固定部经由支架32固定于地板面板16。同样在该变形例中，也能够获得与以上示例性实施例的有益效果基本相似的有益效果。

注意，在以上的示例性实施例和变形例中，各个车辆座椅18有四个向车体B的固定部；然而，本公开不限于此。车辆座椅18可以具有三个以下或五个以上的向车体B的固定部。相似地，电池组24具有四个向车体B的固定部；然而，本公开不限于此。只要存在多个固定部，则对电池组24向车体B的固定部的数量没有限制。只要示例性实施例构造成包括由纤维强化树脂制成的地板面板16、由金属制成的一对边梁12以及至少一个由金属制成的横梁14就足够了。因此，本公开不限于车辆座椅18向车体B的固定部的至少一部分和电池组24向车体B的固定部的至少一部分固定于横梁14的构造。

在以上示例性实施例中，边梁12和横梁14通过焊接而接合，并且地板面板16通过粘接于边梁12和横梁14而接合；然而，本公开不限于此。例如，边梁12与横梁14之间的接合和地板面板16相对于边梁12和横梁14之间的接合可以采用诸如铆接这样的其它接合结构。相似地，在以上示例性实施例中，下导轨18L和电池组24通过紧固而固定于横梁14；然而，本公开不限于此。例如，可以采用诸如铆接或焊接这样的其它固定结构，以将下导轨18L或电池组24中的至少一者固定于横梁14。

而且，在以上示例性实施例中，边梁12和横梁14由铝或铝合金制成；然而，本公开不限于此。例如，可以采用边梁12或横梁14中的至少一者由与以上的金属材料不同的金属材料(例如，钢铁)制成的构造。在这样的情况下，边梁12和横梁14可以由相同的金属材料(材料)构成，或者可以由互相不同的金属材料构成。

而且，在以上示例性实施例中，金属边梁12和横梁14形成独立的中空结构；然而，本公开不限于此。例如，边梁12或横梁14中的至少一者可以由截面打开结构构成，或者可以通过将多个金属部件接合在一起以形成中空结构而构成。例如，边梁12或横梁14中的至少一者可以与其它材料的部件诸如地板面板16一起形成有金属部件的中空结构。

而且，在以上示例性实施例中，地板面板16由CFRP构成；然而，本公开不限于此。例如，采用玻璃纤维或芳纶纤维作为构成地板面板16的纤维强化塑料(FRP)。

而且，在以上示例性实施例中，应用了车辆地板结构10的汽车V包括在车辆宽度方向上并列安置的两个车辆座椅18；然而，本公开不限于此。例如，汽车V可以构造成包括在车辆宽度方向上的中心处的单个车辆座椅18。

明显地，能够在不背离本权利要求的主旨的范围内进行各种其他修改。例如，可以做出具有将以上变形例的任意元素适当结合的加强结构的构造。

Claims (5)

1.一种车辆地板结构(10)，包括：

由纤维强化树脂制成的地板面板(16)；

由金属制成的一对框架部件(12)，该一对框架部件在车辆前后方向上延伸，所述地板面板(16)插置在所述一对框架部件(12)的车辆宽度方向上的内侧处，并且所述地板面板(16)的车辆宽度方向上的两个端部接合于所述一对框架部件(12)；和

横梁(14)，该横梁由金属制成，并且该横梁(14)在车辆宽度方向上延伸，所述横梁(14)的车辆宽度方向上的两个端部(14E)接合于所述一对框架部件(12)，

所述地板面板(16)以所述横梁(14)用作边界在前后方向上被分割。

2.根据权利要求1所述的车辆地板结构(10)，其中，所述横梁(14)被构造成固定于车辆座椅(18)的固定到车体的固定部(20)的至少一部分。

3.根据权利要求2所述的车辆地板结构(10)，还包括电池组(24)，其中，将所述电池组(24)固定于所述车体的多个固定部(30)中的至少一个固定部固定于所述横梁(14)。

4.根据权利要求1至3的任意一项所述的车辆地板结构(10)，其中，所述横梁(14)在车辆宽度方向上连续。

5.根据权利要求1至3的任意一项所述的车辆地板结构(10)，其中，所述地板面板(16)的车辆前后方向上的多个端部中的至少一个端部接合于所述横梁(14)。