CN109204551B - 车身前部结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种车身前部结构，其包括电池组、下横向构件和冲击吸收结构。所述电池组安装在车辆的地板面板的车辆下侧处。所述下横向构件在车辆的前端的下部处布置在前横向构件的车辆下侧处，并且沿着车辆宽度方向延伸。所述冲击吸收结构设置在所述下横向构件和所述电池组之间，并且吸收来自从车辆前侧输入的碰撞载荷的碰撞能量。

Description

车身前部结构

技术领域

本公开涉及一种车身前部结构。

背景技术

在日本专利申请公开(JP-A)No.2012-91635中描述的电动车辆的地板结构公开了这样的技术：其中多个电池模块由框形框架部分支撑，所述框形框架部分包围安装在地板下方的电池单元的前侧、后侧、左侧和右侧。框形框架部分的两个侧部的前端固定至悬架横向构件，并且框形框架部分的两个侧部通过固定部而固定至地板横向构件。

也就是，在JP-A No.2012-91635中，框形框架部分固定至所谓的车身骨架构件，诸如悬架横向构件和地板横向构件。由此，电池单元的刚性提高，并且车身本身的刚性也提高。

然而，在JP-A No.2012-91635中描述的技术中，关于在车辆的前面碰撞中(以下称为“在车辆正面碰撞中”)吸收冲击能量的冲击吸收性能仍然存在改进的余地。

发明内容

本公开提供了一种车身前部结构，其能够提高冲击吸收性能，由此在车辆正面碰撞中吸收冲击能量。

本公开的第一方案是车身前部结构，其包括电池组、下横向构件和冲击吸收结构。所述电池组安装在车辆的地板面板的车辆下侧处。所述下横向构件在车辆的前端的下部处设置在前横向构件的车辆下侧处，并且沿着车辆宽度方向延伸。所述冲击吸收结构设置在所述下横向构件和所述电池组之间，并且吸收来自从车辆前侧输入的碰撞载荷的碰撞能量。

在所述第一方案中，所述电池组安装在车辆的地板面板的车辆下侧处。所述下横向构件在前横向构件的车辆下侧处布置在车辆的前端的下部处并且沿着车辆宽度方向延伸。所述冲击吸收结构设置在所述下横向构件和所述电池组之间。所述冲击吸收结构吸收来自在车辆正面碰撞中从车辆前侧输入的碰撞载荷的碰撞能量。

电池组通常设定为具有高刚性和强度。因此，在下横向构件和电池组之间安装强度比电池组低的构件(其被称为冲击吸收构件，以下称为“冲击吸收构件”)的情况下，当在车辆正面碰撞中输入来自车辆前侧的碰撞载荷时，冲击吸收构件由于从电池组接收的反作用力而经历塑性变形。冲击能量因此被吸收。

也就是，在第一方案中，通过在通常具有高刚性和强度的电池组的前侧设置冲击吸收结构，利用在车辆正面碰撞时从电池组接收的反作用力，使得构成冲击吸收结构的冲击吸收构件可靠地经历塑性变形，并且冲击能量被有效地吸收。输入到电池组的碰撞载荷减小，因此电池组受到相应的保护。

本公开的第二方案是所述第一方案的车身前部结构，其中所述冲击吸收结构包括支撑前悬架的悬架构件。

在所述第二方案中，所述冲击吸收结构包括支撑前悬架的悬架构件。当在车辆正面碰撞中输入来自车辆前侧的碰撞载荷时，悬架构件由于从电池组接收的反作用力而经历塑性变形。冲击能量由此被吸收。

本公开的第三方案是所述第二方案的车身前部结构，其中，所述悬架构件包括一对悬架构件侧梁，所述一对悬架构件侧梁布置为使得在车辆宽度方向上彼此间隔开并且沿着车辆前后方向延伸，并且前侧构件分别在所述一对悬架构件侧梁的上侧处沿着车辆前后方向延伸。在所述第三方案中，所述冲击吸收结构包括：构成悬架构件的后部且沿着车辆前后方向延伸的一对悬架构件侧梁后部，一对悬架构件侧梁后部具有接合至悬架构件侧梁的车辆前后方向前端部，并且具有接合至前侧构件和电池组的车辆前后方向后端部。

在所述第三方案中，所述悬架构件包括一对悬架构件侧梁，所述一对悬架构件侧梁布置为使得在车辆宽度方向上彼此间隔开并且沿着车辆前后方向延伸。前侧构件在悬架构件侧梁的上侧处沿着车辆前后方向延伸。

所述冲击吸收结构由构成悬架构件的后部且沿着车辆前后方向延伸的一对悬架构件侧梁后部构成。所述悬架构件侧梁后部的车辆前后方向前端部(以下称为“悬架构件侧梁后部的前端部”)接合至悬架构件侧梁。所述悬架构件侧梁后部的车辆前后方向后端部(以下称为“悬架构件侧梁后部的后端部”)接合至前侧构件和电池组。

因此，当在车辆正面碰撞中输入来自车辆前侧的碰撞载荷时，悬架构件的悬架构件侧梁后部由于从电池组接收的反作用力而经历塑性变形。冲击能量因此被吸收。

所述电池组安装在地板面板的车辆下侧处，使得前侧构件布置得比电池组更靠前侧。因此，通过将悬架构件侧梁后部的后端部接合到前侧构件和电池组，在车辆正面碰撞中传递到悬架构件侧梁后部的碰撞载荷也向前侧构件传递，使得冲击能量也被前侧构件的塑性变形吸收。由此减少了输入到电池组的碰撞载荷，并且相应地保护了电池组。

本公开的第四方案是所述第三方案的车身前部结构，其中所述悬架构件侧梁后部的车辆前后方向后端部从车辆下侧接合至电池组的底板。

在所述第四方案中，由于所述悬架构件侧梁后部的后端部从车辆下侧接合至电池组的底板，因此悬架构件侧梁后部的后端部和电池组的底板没有布置在同一平面内。

因此，即使当在车辆正面碰撞中输入来自车辆前侧的碰撞载荷时悬架构件侧梁后部朝向车辆后侧移动的情况下，也能够抑制悬架构件侧梁后部侵入电池组。

本公开的第五方案是根据第二方案至第四方案中的任何一个的车身前部结构，其中所述冲击吸收结构还包括一对下侧构件，所述一对下侧构件一体形成于所述下横向构件、布置成使得在车辆宽度方向上彼此间隔开且沿着车辆前后方向延伸、且具有接合至悬架构件的车辆前后方向后端部。

在所述第五方案中，所述冲击吸收结构还包括一体形成于下横向构件的一对下侧构件。所述下侧构件布置为使得在车辆宽度方向上彼此间隔开，沿着车辆前后方向延伸，并且具有接合至悬架构件的车辆前后方向后端部。

因此，当在车辆正面碰撞中输入来自车辆前侧的碰撞载荷时，除了悬架构件之外，下侧构件也由于从悬架构件接收到的反作用力以及通过悬架构件从电池组接收到的反作用力而经历塑性变形。这使得冲击能量的吸收量增加。

注意，除了下侧构件是一体形成于下横向构件的构造之外，在此“一体形成”还包括下侧构件通过焊接、紧固等与下横向构件接合成一体的情况。

如上所述，根据第一方案的车身前部结构能够使得用以在车辆正面碰撞中吸收冲击能量的冲击吸收性能被增强。

根据第二方案的车身前部结构使得车辆正面碰撞中的冲击能量通过悬架构件经历塑性变形而被吸收。

由于构成悬架构件的后部的悬架构件侧梁经历塑性变形，并且通过前侧构件也经历塑性变形，因此根据第三方案的车身前部结构能够增加车辆正面碰撞中吸收的冲击能量的量。

根据第四方案的车身前部结构使得在车辆正面碰撞中能够抑制侧梁侵入电池组。

由于除了悬架构件之外下侧构件也经历塑性变形，所以根据第五方案的车身前部结构使得在车辆正面碰撞中吸收的冲击能量的量增加。

附图说明

将基于以下附图详细描述本公开的示例性实施例，其中：

图1是示出当从左前斜下方观察时应用了示例性实施例的车身前部结构的车辆的车身前部的示意性立体图；

图2是示出应用了本示例性实施例的车身前部结构的车辆的车身前部的构造的仰视图；

图3是沿着图2中的线3-3截取的剖视图；

图4A是示出作为比较例示出的前轮驱动车辆中的正面碰撞之前的状态的示意性俯视图；

图4B是示出作为比较例示出的前轮驱动车辆中的正面碰撞之后的状态的示意性俯视图；

图5A是示出作为比较例示出的后轮驱动车辆中的正面碰撞之前的状态的示意性俯视图；以及

图5B是示出作为比较例示出的后轮驱动车辆中的正面碰撞之后的状态的示意性俯视图。

具体实施方式

以下参照附图对应用了根据本公开的示例性实施例的车身前部结构10的电动车辆(车辆)12的车身进行说明。注意，在各附图中，适当地，箭头“前”(FR)、箭头“上”(UP)、箭头“左”(LH)和箭头“右”(RH)分别表示朝向车辆的前方(行进方向)、上方、左方和右方。在以下的说明中，除非特别说明，否则简单引用前后方向、左右方向和上下方向是指车辆前后方向上的前后、车辆左右方向(车辆宽度方向)上的左右以及车辆竖直方向上的上下。此外，在附图中，为了帮助理解附图，可以省略一些附图标记。

车身前部结构的构造

以下说明根据本示例性实施例的车身前部结构10的构造。

如图1所示，车辆12是电动车辆，并且包括动力单元室12A和车厢12B。动力单元室12A和车厢12B由前围板14分隔，并且动力单元室12A布置在车厢12B的前侧。虽然未图示，但能够在动力单元室12A内容纳电气部件、齿轮箱、辅助设备等各种构件。左右一对前侧构件16在动力单元室12A内布置为在车辆12的各车辆宽度方向侧部沿着车辆前后方向延伸。

前侧构件16各自构成车辆骨架构件。在车辆的前端沿着车辆宽度方向延伸的前横向构件(也称为保险杠加强件)18通过焊接、紧固或类似方式接合至前侧构件16的前端。注意，在下面的说明中，在没有特别指定接合方法的情况下，省略了对将构件接合在一起的方法的说明。用作冲击吸收构件的单独的挤压箱当然可以插入每个前侧构件16的前端与前横向构件18之间。

如图3所示，每个前侧构件16的后端的上部17接合至前围板14，并且每个前侧构件16的后端的下部19接合至形成前侧构件16的一部分的侧构件后部20。注意，如图1和图2所示，左右一对车门槛24设置为在构成车厢12B的地板部的地板面板22的相应车辆宽度方向外侧处沿着车辆前后方向延伸。侧构件后部20分别接合至车门槛24的前端以及位于前围板14的下部15处的脚踏部14A。

左右一对车门槛24是车辆骨架构件，各自具有闭合截面结构。用于向诸如电动机的动力单元供电的电池组26在一对车门槛24之间安装在地板面板22的下侧。电池组26形成为平坦的大致矩形块状，并且基本上安装在车厢12B的地板下方的整个表面上。

如图2和图3所示，电池组26包括电池壳体28，电池壳体28的长度沿着车辆前后方向并且在车辆竖直方向上形成为扁平箱形。多个电池模块30容纳在电池壳体28内部。电池模块30由多个矩形蓄电池构成。

注意，电池壳体28包括在俯视图中形成矩形框状的周壁32、设置在周壁32上方的矩形框状顶板34和设置在周壁32下方的矩形框状底板36。通过挤出成型诸如铝合金之类的轻金属而形成的细长挤出成型部件被弯曲成矩形框状，并且其两个长度方向端部连接在一起以形成电池壳体28的周壁32。如图3所示，沿与周向(挤出成型部件的长度方向)正交的方向剖切的电池壳体28的周壁32的截面大致为B形。

电池壳体28的顶板34通过冲压由铝合金等形成的板材而形成，并且通过多个螺栓(未图示)接合到周壁32的上壁部32A的上表面。

电池壳体28的底板36通过冲压由铝合金等形成的板材而形成，并且例如通过焊接或铆接固定到周壁32的下壁部32B的下表面。如图1及图3所示，比周壁32更向车辆水平方向上的车辆外侧伸出的接合凸缘28A围绕周壁32的整周而设置在底板36上。

注意，如图1以及图2所示，在根据本示例性实施例的车身前部结构10中，冲击吸收结构40设置在前侧构件16的下侧。冲击吸收结构40包括支撑例如未图示的前悬架的悬架构件42。悬架构件42构造成包括一对悬架构件侧梁46、前横向构件48和后横向构件50。

悬架构件侧梁46构造成在悬架构件42的车辆宽度方向各侧沿着车辆前后方向延伸的左右一对，并且如图2所示，每个悬架构件侧梁46具有形成为朝向车辆宽度方向内侧缓缓弯曲成凸状的车辆前后方向中央部。

侧前端部46A设置为在各悬架构件侧梁46的前端部47处朝向车辆宽度方向内侧突出。侧后端部46B设置为在各悬架构件侧梁46的后端部49处朝向车辆宽度方向内侧突出。前横向构件48横跨在一对悬架构件侧梁46的相对的侧前端部46A之间。后横向构件50横跨在一对悬架构件侧梁46的相对的侧后端部46B之间。

螺栓紧固部46C形成于悬架构件侧梁46的前端部47和后端部49。螺栓52从其下侧插入到每个螺栓紧固部46C中，由此将螺栓紧固部46C紧固(接合)至如图3所示形成在前侧构件16上的相应的螺栓紧固部16A上。也就是，每个悬架构件侧梁46都在其前端部47和后端部49处被支撑以便通过螺栓52悬挂在相应的前侧构件16下方。

注意，侧前端部46A和侧后端部46B与图2所示的每个悬架构件侧梁46一体地形成。悬架构件侧梁46、侧前端部46A和侧后端部46B例如由以铝合金等作为主要材料的压铸铝制成。前横向构件48和后横向构件50是通过对铝合金等进行挤出成型而形成的铝挤出成型部件。

下侧构件54接合至一对悬架构件侧梁46的各自的前端部47。各下侧构件54具有形成为角管状的闭合截面结构，并沿着车辆前后方向从各悬架构件侧梁46的前端朝向车辆前方延伸。

下横向构件56附接至下侧构件54的前端。下横向构件56沿着车辆宽度方向延伸，并且如图1所示，下横向构件56布置在前横向构件18的下侧，以在车辆竖直方向上与前横向构件18重叠。

如图2所示，悬架构件侧梁后部58的前端部58A接合到一对悬架构件侧梁46中的每一个的后端部49。如图3所示，各悬架构件侧梁后部58随着从悬架构件侧梁46的后端部49朝向车辆下侧和车辆后侧延伸而朝向车辆下侧以凸形弯曲。

例如，每个悬架构件侧梁后部58具有形成为角管状的闭合截面结构，并且是通过对铝挤出成型而制造的铝挤出成型部件。接合部60、62在车辆前后方向上设置在各悬架构件侧梁后部58的后端部58B处。能够供螺栓66穿过的套环64在每个接合部60、62处设置在悬架构件侧梁后部58的内部。

注意，接合部60布置在接合部62的前侧。接合部60从下侧抵靠相应的侧构件后部20的下壁20A。在电池壳体28(电池组26)的底板36(接合凸缘28A)插入接合部62与侧构件后部20的下壁20A之间的状态下，接合部62从下侧抵靠侧构件后部20的下壁20A。

在附图中未示出的螺母分别设置在侧构件后部20的下壁20A侧上的与接合部60、62对应的位置处。每个悬架构件侧梁后部58使用螺栓66和螺母而在接合部60处紧固(接合)到相应的侧构件后部20的下壁20A。各悬架构件侧梁后部58在接合部62处紧固(接合)到相应的侧构件后部20的下壁20A以及介于它们之间的电池壳体28的底板36。

车身前部结构的操作

以下说明根据本示例性实施例的车身前部结构10的操作。

如图1和图2所示，在本示例性实施例中，电池组26安装在车辆12的地板面板22的下侧。下横向构件56在车辆12的前端下部处沿着车辆宽度方向延伸并且冲击吸收结构40设置在下横向构件56和电池组26之间。具体地，共同用作冲击吸收结构40的下侧构件54、悬架构件主体44和悬架构件侧梁后部58设置在下横向构件56和电池组26之间。

在本示例性实施例中，在车辆12的正面碰撞时从车辆前侧输入的碰撞载荷F(参见图2)引起的碰撞能量被下侧构件54、悬架构件主体44和悬架构件侧梁后部58吸收。

电池组26通常设定为具有高刚性和强度。因此，在下横向构件56与电池组26之间安装有强度比电池组26低的冲击吸收构件(未图示)的情况下，当来自车辆前侧的碰撞载荷F在车辆12的正面碰撞中被输入时，冲击吸收构件由于从电池组26接收的反作用力而经历塑性变形。由此吸收冲击能量。

也就是，在本示例性实施例中，接合部60、62设置于悬架构件侧梁后部58的后端部58B。悬架构件侧梁后部58在接合部60处接合至相应的侧构件后部20的下壁20A，并且在电池壳体28的底板36插入悬架构件侧梁后部58与相应的侧构件后部20的下壁20A之间的状态下，悬架构件侧梁后部58在接合部62处接合至相应的侧构件后部20的下壁20A。

因此，当在车辆12的正面碰撞中输入来自车辆前侧的碰撞载荷F时，来自电池组26的反作用力能够通过悬架构件侧梁后部58的接合部62被接收。

以这种方式，利用从电池组26接收的反作用力，使得下侧构件54、悬架构件主体44和悬架构件侧梁后部58可靠地经历塑性变形。因此冲击能量被有效地吸收，使得输入到电池组26的碰撞载荷减小，并且因此电池组26被相应地保护。也就是，本示例性实施例使得能够在车辆12的正面碰撞时增强吸收冲击能量的冲击吸收性能。

此外，如图2和图3所示，在本示例性实施例中，接合部60、62沿着车辆前后方向设置在悬架构件侧梁后部58的后端部58B处。悬架构件侧梁后部58在接合部60处接合至相应的侧构件后部20的下壁20A。另外，在电池组26的底板36插入悬架构件侧梁后部58与相应的侧构件后部20的下壁20A之间的状态下，悬架构件侧梁后部58在接合部62处接合至相应的侧构件后部20的下壁20A。

悬架构件侧梁后部58的后端部58B以这种方式接合至相应的侧构件后部20和电池组26。因此，在车辆12的正面碰撞中传递到悬架构件侧梁后部58的碰撞载荷F1(参见图3)也向侧构件后部20传递，使得冲击能量也通过侧构件后部20的塑性变形而被吸收。输入到电池组26的碰撞载荷因此减小并且电池组26相应地受到保护。

在本示例性实施例中，悬架构件侧梁后部58的后端部58B从下侧接合至电池组26的底板36。也就是，悬架构件侧梁后部58的后端部58B布置在电池组26的底板36的下侧，并且悬架构件侧梁后部58的后端部58B和电池组26的底板36不布置在同一平面上。

因此，即使在车辆12的正面碰撞时输入来自车辆前侧的碰撞载荷F时悬架构件侧梁后部58朝向车辆后侧移动的情况下，能够抑制悬架构件侧梁后部58侵入电池组26。

通常车辆类型包括其中前轮被驱动的前轮驱动车辆、其中后轮被驱动的后轮驱动车辆以及其中前轮和后轮被驱动的四轮驱动车辆。与具有内燃机的车辆相比，电动车辆具有更少的诸如燃料箱和排气管的组成部件，从而更容易制造具有不同车辆类型的电动车辆。然而，在考虑如何管理车辆正面碰撞时，具有前轮驱动的电动车辆和具有后轮驱动的电动车辆在车辆前后方向上的重心平衡是不同的，使得难以使用相同的车身制造不同的车辆类型，并且需要按车辆类型来配置加强件。

如作为比较例的图4A所示，在前轮驱动电动车辆(车辆)100的情况下，电动机102设置于车辆前部104。因此，如图4B所示，当在车辆100的正面碰撞中从车辆前侧输入碰撞载荷F'时，来自碰撞载荷F'的冲击能量被构成车辆100的车辆前部104的车辆骨架构件106以及电动机102吸收。

然而，如作为比较例的图5A所示，在后轮驱动电动车辆(车辆)110的情况下，电动机112设置于车辆后部114。因此，如图5B所示，当在车辆110的正面碰撞中从车辆前侧输入碰撞载荷F'时，来自碰撞载荷F'的碰撞能量被构成车辆110的车辆前部116的车辆骨架构件118吸收。

也就是，如图4B和图5B所示，在使用相同车身制造不同车辆类型的情况下，前轮驱动车辆100和后轮驱动车辆110在车辆100、110的正面碰撞时具有不同的冲击能量吸收量。因此，当使用同一车身制造不同的车辆类型时，在车辆100、110的正面碰撞中产生的冲击能量需要被车辆骨架构件106、118充分吸收，而不管电动机102、112是否存在。

如图1和图2所示，在本示例性实施例中，下侧构件54、悬架构件主体44和悬架构件侧梁后部58是作为冲击吸收结构40的车辆骨架构件，它们设置在沿着车辆12的前端下部延伸的下横向构件56与安装在地板面板22的下侧的电池组26之间。

与仅在下横向构件56和电池组26之间设置悬架构件主体44的情况相比，这使得吸收的冲击能量的量增加。因此，本示例性实施例能够使用相同的车身制造出不同的车辆类型，即前轮驱动车辆、后轮驱动车辆和四轮驱动车辆。

注意，在本示例性实施例中，悬架构件侧梁后部58通过用作悬架构件42的后部而构成悬架构件42的一部分。然而，悬架构件侧梁后部58显然可以被构造为独立于悬架构件42的构件。

类似于悬架构件侧梁后部58，在本示例性实施例中，侧构件后部20通过用作相应前侧构件16的后部而构成相应前侧构件16的一部分。然而，侧构件后部20显然可以被构造为独立于相应前侧构件16的构件。

此外，虽然在本示例性实施例中设置了下侧构件54，但下侧构件54并非绝对必需的。

尽管以上已经说明了本公开的示例性实施例，但是本公开的示例性实施例不限于上文。显然，示例性实施例可以与各种变型例组合，并且可以在不脱离本公开的精神的范围内实现各种其他变型。

Claims (2)

1.一种车身前部结构，包含：

电池组，其安装在车辆的地板面板的车辆下侧处；

下横向构件，其在所述车辆的前端的下部处布置在前横向构件的所述车辆下侧处并且沿着车辆宽度方向延伸；以及

冲击吸收结构，其设置在所述下横向构件与所述电池组之间，包括支撑前悬架的悬架构件，并且构造为吸收来自从车辆前侧输入的碰撞载荷的碰撞能量，

所述悬架构件包括一对悬架构件侧梁和构成所述悬架构件的后部的一对悬架构件侧梁后部，

所述一对悬架构件侧梁布置为在所述车辆宽度方向上彼此间隔开并且沿着车辆前后方向延伸，并且前侧构件分别在所述一对悬架构件侧梁的上侧沿着所述车辆前后方向延伸，

所述一对悬架构件侧梁后部沿着所述车辆前后方向延伸，具有接合至所述悬架构件侧梁的车辆前后方向前端部并且具有接合至所述前侧构件和所述电池组的车辆前后方向后端部，并且

所述悬架构件侧梁后部的所述车辆前后方向后端部布置在电池组的底板的车辆下侧，并且从所述车辆下侧接合至所述电池组的所述底板。

2.根据权利要求1所述的车身前部结构，其中：

所述冲击吸收结构还包括一对下侧构件，所述一对下侧构件与所述下横向构件一体地形成，布置为在所述车辆宽度方向上彼此间隔开并且沿着车辆前后方向延伸，并且具有接合至所述悬架构件的车辆前后方向后端部。

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