CN113272211B - 车体构造 - Google Patents

Abstract

车体构造具备电池（10）、侧梁（20）、加固部件（23），前述电池（10）被配置于车体中央下部，前述侧梁在电池（10）的车宽方向外侧沿车体前后方向延伸，是中空状的，前述加固部件（23）构成在侧梁（20）的内部形成的连续筒状构造（CT）的至少一部分。连续筒状构造（CT）从车宽方向观察具有多个八边形的封闭截面相连的形状。

Description

车体构造

技术领域

本发明涉及车体构造。

背景技术

电动汽车从电池的保护等观点考虑需要比一般的燃料汽车高的碰撞安全性能。电动汽车中为了确保续航距离多在车室的地板下面整面较宽地配置电池，所以特别需要侧面碰撞时的高碰撞安全性能(以后也称作侧面碰撞性能。)。即，车体打转等而杆等物体与车体侧部碰撞时，需要将车室、电池不会损伤地保护。

例如，专利文献1、2中公开了能够抑制车室的变形而能够提高车辆的侧面碰撞性能的车体下部构造。该车体下部构造中，为了得到高的侧面碰撞性能，在被称作侧梁的车体下方侧部的柱状部件内配置加固部件，使侧梁的强度及碰撞能量吸收性能提高。

专利文献1：日本特开2018-90020号公报。

专利文献2：日本特开2018-90021号公报。

上述专利文献1、2的车体下部构造中，加固部件从车体前后方向观察具有封闭截面，向与侧梁大致相同的方向延伸。这样的加固部件从车体侧部承受力时加固部件也从侧部承受力，所以在该车体内侧部分的长边方向产生较高的拉伸应力，也有弯折断裂的可能。在加固部件发生弯折断裂时，不会产生反作用力。因此，不能吸收碰撞能量，侧面碰撞性能下降。此外，这样的加固部件与杆等的物体侧面碰撞时容易横倒(倒向车高方向)。横倒的情况下，反作用力急剧减少，侧面碰撞性能下降。

发明内容

本发明的目的在于提供具有侧面碰撞性能高的车体构造。

本发明提供一种车体构造，其特征在于，具备电池、侧梁、加固部件，前述电池被配置于车体中央下部，前述侧梁在前述电池的车宽方向外侧沿车体前后方向延伸，前述侧梁是中空状的，前述加固部件构成在前述侧梁的内部形成的连续筒状构造的至少一部分，前述连续筒状构造从车宽方向观察具有多个多边形的封闭截面相连的形状。

根据该方案，构成在侧梁的内部从车宽方向观察多个多边形的封闭截面相连的连续筒状构造。一般地，筒状构造容易由于朝向侧部的载荷而弯折变形但对于轴向的载荷较强。上述配置结构中，车体的侧面碰撞载荷在筒状构造处为轴向的载荷。因此，车体的侧面碰撞时，能够减少加固部件由于弯折变形引起的断裂、横倒的可能性，能够提高加固部件的反作用力。因此，能够提高碰撞能量吸收性能，所以能够将车室、电池安全地保护，能够确保电动汽车所需的侧面碰撞性能。

也可以是，前述连续筒状构造从车宽方向观察被单列地构成。

根据该方案，连续筒状构造被单列地构成，所以在侧梁内的狭窄的空间能够将多边形的封闭截面的大小最大限度地确保。多边形的封闭截面例如能够通过沿纵向被扁平地压溃而将横向宽度延展，相反地能够通过被沿横向扁平地压溃而将横向宽度缩小。因此，通过将封闭截面的大小最大限度地确保，容易使封闭截面在保持较大的反作用力的状态下被压溃，能够将加固部件的伸缩性最大限度地确保。由此，能够提高碰撞能量吸收性能，所以能够提高侧面碰撞性能。

也可以是，前述加固部件由单体零件形成前述封闭截面。

根据该方案，能够在借助加固部件形成所希望的封闭截面后将加固部件配置于侧梁内，所以车体构造的设计变得容易。因此，容易设计适合的形状，能够得到所希望的侧面碰撞性能。

也可以是，前述封闭截面是六边形以上的多边形。

根据该方案，六边形以上的多边形比四边形等弯折点多，容易变形，所以能够使加固部件的伸缩性提高。通过确保加固部件的伸缩性，能够抑制加固部件的弯折断裂，能够提高侧面碰撞性能。

也可以是，前述封闭截面是偶数边形。

根据该方案，容易在将加固部件安装于侧梁等的其他部件时确保相向的平坦部，所以能够提高加固部件的安装性。

也可以是，前述加固部件是6000系或7000系的铝合金的挤压件。

根据该方案，能够确保在加固部件处用于吸收碰撞能量的高材料强度和伸展。为了吸收碰撞能量，需要高材料强度和伸展，所以铝材等金属材料较适合。假如借助树脂材料形成加固部件，则有材料强度不足而加固部件容易弯折断裂的可能。此外，铝材特别适合作为挤压件，制造性也优异。

也可以是，前述加固部件通过铝合金或钢铁的板材被接合来构成。

根据该方案，能够将加固部件由板材构成，能够简易地制造加固部件，所以能够提高加固部件的通用性。这里，接合是指包括焊接、机械接合的广义的方式。

也可以是，前述加固部件被与前述侧梁的内表面接合，前述连续筒状构造由前述加固部件和前述侧梁构成。

根据该方案，与由加固部件单体构成连续筒状构造的情况相比，相对于加固部件的设计上的限制被缓和。例如，加固部件也可以是使一张板材弯折变形成连续的帽子型的部件，也能够通过将其贴合于侧梁的平坦的内表面来构成连续筒状构造。这里，接合是指包括焊接、机械接合的广义的方式。

发明效果

根据本发明，车体构造中，通过在侧梁的内部将加固部件适合地配置构成，使加固部件的反作用力提高，所以能够提高侧面碰撞性能。

附图说明

图1是表示本发明的一实施方式的车体构造的立体图。

图2是图1的椭圆II中表示的侧梁部分的与车体前后方向垂直的剖视图。

图3是外部部件被透明化的侧梁部分的立体图。

图4是单列配置的加固部件的垂直于车宽方向的剖视图。

图5是表示加固部件的固定方法的垂直于车体前后方向的侧梁部分的剖视图。

图6是表示关于一实施方式的车体构造的侧面碰撞的仿真方法的示意的立体图。

图7是表示关于比较例的车体构造的侧面碰撞的仿真方法的示意的立体图。

图8是表示图6的杆侧面碰撞时的加固部件的变形的俯视图。

图9是表示关于加固部件的第1变形例的侧梁部分的垂直于车体前后方向的剖视图。

图10是表示关于加固部件的第1变形例的侧梁部分的剖视图。

图11是表示关于加固部件的第2变形例的侧梁部分的垂直于车体前后方向的剖视图。

图12是表示关于加固部件的第3变形例的侧梁部分的垂直于车体前后方向的剖视图。

图13是表示关于加固部件的第3变形例的侧梁部分的垂直于车宽方向的剖视图。

图14是表示关于加固部件的第4变形例的加固部件的垂直于车宽方向的剖视图。

图15是表示关于加固部件的第5变形例的侧梁部分的垂直于车体前后方向的剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图来说明本发明的实施方式。附图都被示意地表示，另外，以下的说明本质上不过是例示，本发明不意欲限制其应用物或者其用途。此外，附图是示意的，有各尺寸的比率等在附图相互之间的关系上不同的情况。

参照图1，本实施方式的车体构造中，在车体中央下部配置有推进用的电池10。即，本实施方式的车体构造是搭载电池10的电动汽车用的车体构造。电池10被包括保护壳等地示意地图示，被配置于车室R的地板下面整面。在本实施方式中，以下说明，车体打转等而杆等物体与车体侧部碰撞(即侧面碰撞)时车室R、电池10不会损伤地被保护的侧面碰撞性能高的车体构造。

图1中，将车体侧方(详细地为左侧方)用附图标记Y表示，将车体后方用附图标记X表示，将车体上方用附图标记Z表示。即，车宽方向由方向Y及其相反方向表示，车体前后方向由方向X及其相反方向表示，车高方向由方向Z及其相反方向表示。关于这些方向在图2之后也相同。

在电池10的车宽方向外侧，配置有沿车体前后方向延伸的中空状的侧梁20。侧梁20被沿车室R的两侧下部配置一对。另外，侧梁20是在车体构造中也被称作摇臂的部件。

参照图2，在电池10的上方配置有沿车宽方向延伸的多个横梁11。借助多个横梁11，一对侧梁20在上部互相相连。另外，图2中，仅表示一对侧梁20中的一方。

本实施方式的侧梁20构成为将配置于车宽方向外侧的外部部件21和配置于车宽方向内侧的内部部件22贴合。外部部件21及内部部件22例如均为钢制的板材。外部部件21及内部部件22都被弯折成形为帽子型，它们被以形成中空的空间S的方式贴合焊接。在该空间S配置有加固部件23。

加固部件23在车宽方向上被配置成，一端与外部部件21抵接，另一端与内部部件22抵接。车高方向上，加固部件23被配置成跨过横梁11和电池10。由此，杆等物体与车体侧面碰撞时，也能够将侧面碰撞载荷从侧梁20向电池10及横梁11分散。

参照图3，加固部件23在侧梁20的内部形成有连续筒状构造CT。连续筒状构造CT通过沿车宽方向延伸的多个筒状体CT1、CT2、CT3・・・被在车体前后方向上相连地配置而构成。从车宽方向观察时，连续筒状构造CT具有多个多边形的封闭截面在车体前后方向上相连的形状。

在本实施方式中，加固部件23是6000系或7000系的铝合金的挤压件，连续筒状构造CT被一体地构成。换言之，加固部件23由单体零件构成。但是，加固部件23的材质不被限定成上述铝合金的挤压件，加固部件23例如也可以是钢铁制的。

参照图4，在本实施方式中，在连续筒状构造CT中，正八边形的封闭截面被单列地配置。该单列配置构成为，相邻的正八边形互相共有一边。将加固部件23的板厚设为t，将正八边形的一边的长度设为b。若根据卡尔曼公式考虑多边形的各边的碰撞能量吸收的效率，则加固部件23的板厚t及长度b优选地满足以下的式(1)。

式(1)

σy：加固部件的屈服应力

E：加固部件的杨氏模量。

若例示满足上述式(1)的加固部件23的尺寸，则加固部件23为杨氏模量E＝68GPa、屈服应力σy＝200MPa的铝合金制的情况下，能够设为板厚t＝2mm且正八边形的一边的长度b＝87mm。同样地，板厚t＝3mm的话，能够设为正八边形的一边的长度b＝130mm。此外，加固部件23为杨氏模量E＝210GPa、屈服应力σy＝700MPa的钢铁制的情况下，能够设为板厚t＝2mm且正八边形的一边的长度b＝82mm。同样地，板厚t＝1.6mm的话，能够设为正八边形的一边的长度b＝65mm。

连续筒状构造CT的各封闭截面的形状不限于正八边形，但优选为六边形以上。进一步优选地，连续筒状构造CT为单列构造，各封闭截面的形状为六边形以上的偶数边形，连续筒状构造CT的侧面与图3的XY平面平行。

参照图5，对加固部件23的固定方法进行说明。加固部件23固定于侧梁20的内表面。在本实施方式中，例如被经由L字型的托架24固定。详细地说，经由托架24，加固部件23的车宽方向的内侧端部被固定于内部部件22。也可以代替地，加固部件23的车宽方向的外侧端部被固定于外部部件21。托架24在加固部件23的车宽方向的两端部被在车高方向的上下配置。托架24与侧梁20的接合及托架24与加固部件23的接合能够采用FDS(螺旋攻丝螺杆)、SPR(自冲铆钉)、点焊、电弧焊、或铜焊等。另外，图2、3中，省略托架24的图示。

参照图6、7，对本实施方式的车体构造的侧梁20的侧面碰撞性能进行说明。多位发明人为了比较本实施方式的车体构造的侧梁20(参照图6)的侧面碰撞性能和比较例的侧梁200(参照图7)的侧面碰撞性能，进行杆30侧面碰撞时的仿真。仿真中，借助模拟横梁11的支承部件31将侧梁20、200的一部分分别固定，分别再现杆30从车宽方向外侧碰撞的状态。另外，图6、7中，为了图示侧梁20、200的内部，侧梁20、200被切断地表示 (参照双点划线)，但实际上侧梁20、200沿车体前后方向进一步延伸。详细地说，侧梁20、200仅表示从侧梁20、200的X方向中心向正向的一半。此外，杆30仅被图示车宽方向内侧的一半。

图6表示本实施方式的侧梁20，图7表示比较例的侧梁20。两者的不同仅为侧梁20内的加固部件23的结构。图6的本实施方式的加固部件23的厚度均匀且为3mm。图7的比较例的加固部件230从车体前后方向观察具有封闭截面，沿与侧梁200相同的方向延伸。该封闭截面的形状是长方形，在车宽方向上该长方形以单列相连。加固部件23的厚度为，垂直于车高方向的上壁及下壁为4mm，垂直于车宽方向的侧壁及间隔壁为2mm。

将以上述条件进行仿真的结果在以下的表1表示。仿真的输出值是关于加固部件23、230的各自的、车宽方向上的平均反作用力、EA量(能量吸收量)、重量、每单位重量的EA量(EA量/kg)、及横倒的有无。平均反作用力、EA量、及EA量/kg的比较中，分别表示较大一方为优选的结果，重量优选为轻量。横倒优选为不产生。

表1

。

参照表1，在平均反作用力、EA量、及EA量/kg的任意一个中本实施方式的一方均表示比比较例大的数值，关于重量，本实施方式的一方也比比较例轻，关于横倒，在本实施方式中不发生但在比较例中发生。因此，在所有的项目中本实施方式的一方显示比比较例优选的结果。此外，假如在本实施方式和比较例中设为具有相同的EA量的构造，本实施方式的一方能够使车宽方向的大小比比较例小22%小。

以下，对本实施方式的作用效果进行说明。

根据本实施方式，如图3所示，构成在侧梁20的内部从车宽方向观察多个多边形的封闭截面相连的连续筒状构造。一般地，筒状构造容易由于朝向侧部的载荷而弯折变形但对于轴向的载荷较强。在本实施方式中，车体的侧面碰撞载荷在筒状构造CT处为筒状体CT1、CT2、CT3・・・的各中心轴方向的载荷。因此，车体的侧面碰撞时，能够减少加固部件23弯折变形的可能性，能够提高加固部件23的反作用力。因此，能够提高碰撞能量吸收性能，所以能够将车室R(参照图1)、电池10(参照图1)安全地保护，能够确保电动汽车所需的侧面碰撞性能。

连续筒状构造CT被单列地构成，所以在侧梁20内的狭窄的空间S能够将多边形的封闭截面的大小最大限度地确保。多边形的封闭截面(在本实施方式中为正八边形)例如能够通过沿纵向被扁平地压溃而将横向宽度延展，相反地能够通过沿横向扁平地压溃而将横向宽度缩小。因此，通过将封闭截面的大小最大限度地确保，容易压溃封闭截面，能够将加固部件23的伸缩性最大限度地确保。更详细地说，参照图8，杆30与车体侧面碰撞时，加固部件23的车宽方向外侧端部沿杆等的物体在车体前后方向上缩小(参照箭头A1)，另一方面，加固部件23的车宽方向内侧端部沿车体前后方向延伸(参照箭头A2)。由此，能够提高碰撞能量吸收性能，所以能够提高侧面碰撞性能。

加固部件23由单体零件构成，所以能够在借助加固部件23形成所希望的封闭截面后将加固部件23配置于侧梁20内。因此，车体构造的设计变得容易。因此，容易设计适合的形状，能够得到所希望的侧面碰撞性能。

在本实施方式中，加固部件23的封闭截面形成为正八边形。六边形以上的多边形比四边形等弯折点多，容易变形，所以能够使加固部件23的伸缩性提高。通过确保加固部件23的伸缩性，能够抑制加固部件23的弯折断裂，能够提高侧面碰撞性能。

在本实施方式中，加固部件23的封闭截面被形成为偶数边形(详细地为正八边形)。由此，容易在将加固部件23安装于侧梁等的其他部件时确保相向的平坦部，所以能够提高加固部件23的安装性。

加固部件23为6000系或7000系的铝合金的挤压件，所以能够确保在加固部件23处用于吸收碰撞能量的高材料强度和伸展。为了吸收碰撞能量，需要高材料强度和伸展，所以铝材等金属材料较适合。假如借助树脂材料形成加固部件23，则有材料强度不足而加固部件23容易弯折断裂的可能。此外，铝材特别适合作为挤压件，制造性也优异。

关于加固部件23的固定方法、构造，不限于上述实施方式，能够各种各样地改变。以下，对关于加固部件23的各种各样的变形例进行说明。

(第1变形例)

参照图9、10，第1变形例中，加固部件23在侧梁20内被配置于上部。详细地说，加固部件23的上表面被与侧梁20的内表面接触地配置，加固部件23的上表面和内部部件22的内表面通过点焊等被接合。此外，在加固部件23的车宽方向的内侧端部的下侧配置有L字型的托架24，借助托架24，加固部件23的车宽方向的内侧端部被固定于内部部件22。也可以代替地，加固部件23的车宽方向的外侧端部固定于外部部件21。另外，图9中，省略托架24的图示。

电池10被与上述实施方式相比稍微配置于车宽方向内侧，被与侧梁20在车宽方向上具有间隙d地配置，使得即使侧梁20稍微变形也不会接触。详细地说，车高方向上，加固部件23和电池10不被重叠地配置，加固部件23和横梁11的位置被对齐地配置。因此，车体的侧面碰撞时，不从加固部件23对电池10施加力，力被向横梁11传递。

根据本变形例，输入侧面碰撞载荷时，不向电池10施加力，所以能够切实地保护电池10。此外，加固部件23的上表面与侧梁20的内表面直接接合，所以与上述实施方式相比能够减少使用的托架24的数量。

(第2变形例)

参照图11，本变形例中，借助L字型的托架24，加固部件23的车宽方向的中央部被支承固定。托架24的一端被侧梁20的外部部件21和内部部件22夹持并且被与它们通过点焊等接合。托架24的另一端被与加固部件23通过点焊等接合。

根据本变形例，能够将容易发生弯折断裂的加固部件23的车宽方向的中央部支承，所以能够更切实地防止弯折断裂。

(第3变形例)

参照图12、13，本变形例中，加固部件23被配置成被填充于侧梁20内。加固部件23的上表面和下表面分别经由面板件25通过点焊等接合于内部部件22的内表面。也可以代替地，加固部件23的上表面和下表面分别经由面板件25通过点焊等接合于外部部件21的内表面。

根据本变形例，加固部件23被填充于侧梁20内，能够将侧梁20有效地加固。此外，能够省略用于加固部件23的固定的托架24(参照图5)。

(第4变形例)

参照图14，本变形例中，将加固部件23通过把铝合金或钢铁的两张板材23a、23b贴合地接合来构成。两张板材23a、23b分别被弯折成形为连续的帽子型。本变形例中，封闭截面形状为正六边形状。加固部件23的接合方法及固定方法没有特别限定，能够采用上述的实施方式及变形例中说明那样的任意的方法。

根据本变形例，除了上述实施方式那样的挤压件以外也能够将加固部件23由板材23a、23b构成。因此，能够简易地制造加固部件23，能够提高加固部件23的通用性。

(第5变形例)

参照图15，本变形例中，加固部件23由一张连续的帽子型的板材23c构成。加固部件23贴合于内部部件22的内表面，被与内部部件22的内表面通过点焊等接合。本变形中，连续筒状构造CT由加固部件23和内部部件22(侧梁20)构成。本变形例中，从车宽方向观察的连续筒状构造CT的封闭截面形状为梯形。另外，图15中，省略外部部件21的图示。也可以代替地，加固部件23贴合于外部部件21的内表面，与外部部件21的内表面通过点焊等接合。该情况下，连续筒状构造CT由加固部件23和外部部件21(侧梁20)构成。

根据本变形例，与由加固部件23单体构成连续筒状构造CT的情况相比，相对于加固部件23的设计上的限制被缓和。例如，加固部件23由一张板材23c构成，所以能够设为任意的材质。

根据以上内容对本发明的具体的实施方式及其变形例进行了说明，但本发明不限于上述方式，能够在该发明的范围内各种各样地改变来实施。例如，也可以将各个变形例组合实施。

附图标记说明

10 电池

11 横梁

20、200 侧梁(摇臂)

21 外部部件

22 内部部件

23、230 加固部件

23a、23b、23c 板材

24 托架

25 面板件

30 杆

31 支承部件

R 车室

S 空间

d 间隙

CT 连续筒状构造

CT1、CT2、CT3 筒状体。

Claims (7)

1.一种车体构造，其特征在于，

具备电池、侧梁、加固部件，

前述电池被配置于车体中央下部，

前述侧梁在前述电池的车宽方向外侧沿车体前后方向延伸，前述侧梁是中空状的，

前述加固部件构成在前述侧梁的内部形成的连续筒状构造的至少一部分，

前述连续筒状构造从车宽方向观察具有多个多边形的封闭截面相连的形状，

前述连续筒状构造从车宽方向观察仅被单列地构成，

前述加固部件借助前述加固部件的上方以及下方的L字形托架被固定于前述侧梁的内表面。

2.如权利要求1所述的车体构造，其特征在于，

前述加固部件由单体零件形成前述封闭截面。

3.如权利要求2所述的车体构造，其特征在于，

前述封闭截面是六边形以上的多边形。

4.如权利要求3所述的车体构造，其特征在于，

前述封闭截面是偶数边形。

5.如权利要求2所述的车体构造，其特征在于，

前述加固部件是6000系或7000系的铝合金的挤压件。

6.如权利要求3所述的车体构造，其特征在于，

前述加固部件通过铝合金或钢铁的板材被接合来构成。

7.如权利要求1所述的车体构造，其特征在于，

前述加固部件被与前述侧梁的前述内表面接合，

前述连续筒状构造由前述加固部件和前述侧梁构成。

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