DE102018115211A1

DE102018115211A1 - Untere Abschnittsstruktur einer Fahrzeugkarosserie

Info

Publication number: DE102018115211A1
Application number: DE102018115211.6A
Authority: DE
Inventors: Tatsuya Ayukawa
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2017-06-27
Filing date: 2018-06-25
Publication date: 2018-12-27
Also published as: CN109131592A; JP6866784B2; US10597084B2; JP2019006303A; CN109131592B; US20180370570A1

Abstract

Eine untere Abschnittsstruktur eines Fahrzeugkörpers, die einen Batteriepack und ein Paar von Schwellern aufweist, ist vorgesehen. Der Batteriepack ist an einer unteren Fahrzeugseite einer Bodenplatte eines Fahrzeugs montiert. Das Paar von Schwellern ist jeweils an zwei äußeren Seiten der Bodenplatte in einer Fahrzeugbreitenrichtung angeordnet. Jeder von den Schwellern erstreckt sich entlang einer Fahrzeug-Front-Heck-Richtung und ist mit einem Profil gestaltet, das dann, wenn entlang der Fahrzeugbreitenrichtung geschnitten, ein geschlossenes Querschnittsprofil ist. Innerhalb von jedem Schweller ist ein Aufprallabsorptionsabschnitt an einer Position angeordnet, die mit dem Batteriepack in einer Fahrzeugbreitenrichtungsansicht überlappt, um so entlang der Fahrzeugbreitenrichtung zwischen einer äußeren Wand und einer inneren Wand des Schwellers zu überbrücken, und ein Fügeabschnitt ist an dem Aufprallabsorptionsabschnitt vorgesehen, der den Batteriepack mit dem Schweller verbindet.

Description

HINTERGRUND
Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft einen unteren Teilaufbau bzw. eine untere Abschnittsstruktur eines Fahrzeugkörpers bzw. einer Fahrzeugkarosserie.
Stand der Technik
Die japanische Patentanmeldungsoffenlegung (JP-A) No. H07-117730 offenbart eine Technologie für einen Bodenaufbau eines Elektrofahrzeugs bzw. eines elektrischen Autos, in dem Seitenbauteile an unteren Flächen von zwei Seitenabschnitten eines Bodenpanels in einer Fahrzeugbreitenrichtung vorgesehen sind, Seitenschweller (hiernach als Schweller (rockers) bezeichnet) an Seitenrändern bzw. Seitenkanten des Bodenpaneels vorgesehen sind und die Schweller und die Seitenbauteile durch Ausleger bzw. Abstützungen aneinander gekoppelt sind.
In JP H07-117730 A ist ein Seitenrahmen, der einen Teil eines Batterierahmens (hiernach als ein „Batteriepack“ bezeichnet), der mit mehreren Batterien besetzt ist, gestaltet, an einer unteren Seite der Seitenbauteile angebracht. Ein Stützbauteil ist an einer Innenwand vorgesehen, die an der Fahrzeugbreitenrichtungsinnenseite von jedem Seitenrahmen positioniert ist, und erstreckt sich an der Innenflächenseite des Seitenbauteils und ist Außenflächen von benachbarten Batterien in dem Batteriepack zugewandt.
Entsprechend wird in der Technologie von JP H07-117730 A die Aufpralllast von dem Stützbauteil, das an dem Seitenrahmen vorgesehen ist, durch den Ausleger und das Seitenbauteil auf den Batteriepack übertragen, wenn eine Aufpralllast an einen von den Schwellern in einem Crash eingegeben wird, der einen Seitenflächenaufprall an dem Fahrzeug involviert (hiernach „in einem Fahrzeugseitenaufprallcrash“). Darüber hinaus wird eine Reaktionskraft von dem Batteriepack dadurch erlangt, wobei der Ausleger und der Schweller zerdrückt und effizient deformiert werden, wodurch eine Aufprallenergie absorbiert wird.
Jedoch, wie vorangehend beschrieben ist, wird in der Technologie von JP H07-117730 A eine Aufprallenergie durch ein Zerdrücken und Deformieren des Schwellers und des Auslegers absorbiert. Nämlich, um eine Aufprallenergie zu absorbieren, wird ein Raum (Hub bzw. „stroke“) zum Installieren des Auslegers als auch zum Installieren des Schwellers benötigt. In Fällen, in denen ein Raum zum Installieren des Auslegers aufgrund einer erhöhten Batteriepackgröße nicht gewährleistet werden kann, wird ein Hub bzw. Stroke zum Absorbieren der Aufprallenergie nicht gewährleistet mit der steigenden Wahrscheinlichkeit, dass eine Aufprallenergie nicht adäquat absorbiert wird.
ZUSAMMENFASSUNG
Die vorliegende Offenbarung erlangt eine untere Abschnittsstruktur eines Fahrzeugkörpers, die in der Lage ist, einen Grad einer Aufprallenergieabsorption zu gewährleisten, wenn ein Stroke bzw. Hub zum Absorbieren einer Aufprallenergie kurz ist.
Eine untere Abschnittsstruktur eines Fahrzeugkörpers gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Offenbarung weist einen Batteriepack und ein Paar von Schwellern (rockers) auf. Der Batteriepack ist an einer unteren Fahrzeugseite eines Bodenpaneels bzw. einer Bodenplatte eines Fahrzeugs montiert. Das Paar von Schwellern wird jeweils an zwei äußeren Seiten des Bodenblechs bzw. der Bodenplatte in einer Fahrzeugbreitenrichtung angeordnet. Jeder von den Schwellern erstreckt sich entlang einer Fahrzeug-Front-Heck-Richtung und ist mit einem Profil gestaltet, wenn es entlang der Fahrzeugbreitenrichtung in Abschnitte unterteilt ist, das ein geschlossenes Querschnittsprofil ist. Innerhalb von jedem Schweller ist ein aufprallabsorbierender Abschnitt bzw. Aufprallabsorptionsabschnitt an einer Position angeordnet, die sich mit dem Batteriepack in einer Fahrzeugseitenansicht überlappt, um entlang der Fahrzeugbreitenrichtung zwischen einer Außenwand und einer Innenwand des Schwellers zu überspannen, und ein Verbindungsabschnitt bzw. Fügeabschnitt ist an dem Aufprallabsorptionsabschnitt vorgesehen, der den Batteriepack mit dem Schweller verbindet.
In dem ersten Aspekt ist der Batteriepack an einer Fahrzeugunterseite einer Bodenplatte eines Fahrzeugs montiert und das Paar von Schwellern ist jeweils an den zwei Fahrzeugbreitenrichtungsaußenseiten der Bodenplatte bzw. des Bodenblechs montiert. Die Schweller erstrecken sich jeweils entlang der Fahrzeug-Front-Heck-Richtung und jeder hat ein Profil, das ein geschlossenes Querschnittsprofil ist, wenn entlang der Fahrzeugbreitenrichtung geschnitten.
Innerhalb von jedem Schweller spannt sich ein Aufprallabsorptionsabschnitt entlang der Fahrzeugbreitenrichtung zwischen der Außenwand und der Innenwand des Schwellers an einer Position, die sich mit dem Batteriepack in einer Fahrzeugseitenansicht überlappt. Auf diese Weise wird eine Lastübertragungsbahn durch ein Vorsehen des Aufprallabsorptionsabschnitts innerhalb von jedem von den Schwellern gewährleistet, um sich zwischen der Außenwand und der Innenwand zu überspannen. Der Fügeabschnitt bzw. Verbindungsabschnitt ist an dem Aufprallabsorptionsabschnitt vorgesehen, um den Batteriepack mit dem Schweller zu verbinden. Nämlich, aufgrund des Fügeabschnitts, der an der Lastübertragungsbahn von jedem von den Schwellern vorgesehen ist, wird eine Aufpralllast, die an den Schweller in einem Fahrzeugseitenaufprallcrash eingegeben wird, unmittelbar durch den Aufprallabsorptionsabschnitt und den Fügeabschnitt an den Batteriepack übertragen.
Jedoch wird in Fällen, in denen ein Spalt zwischen dem Schweller und dem Batteriepack vorgesehen ist, eine Leerlaufzeit bzw. eine Leerbewegungszeit erzeugt, wenn die Aufpralllast, die an den Schweller eingegeben wird, nicht an den Batteriepack übertragen wird. Da keine Reaktionskraft von dem Batteriepack in der Leerlaufzeit (idle travel time) erlangt werden kann, würde sich der Schweller elastisch zu der Fahrzeugbreitenrichtungsinnenseite hin deformieren (eine Biegedeformation unterlaufen), so dass eine Aufprallenergie nicht adäquat durch den Schweller absorbiert werden kann.
Im Gegensatz dazu ist in dem ersten Aspekt der Verbindungsabschnitt bzw. Fügeabschnitt an dem Aufprallabsorptionsabschnitt vorgesehen, um den Batteriepack mit dem Schweller zu verbinden. Dementsprechend, selbst wenn ein Spalt zwischen dem Schweller und dem Batteriepack vorgesehen ist, wird eine Kraftübertragungsbahn noch immer durch den Verbindungsabschnitt bzw. Fügeabschnitt gewährleistet. Dementsprechend kann eine Aufpralllast, die an den Schweller in einem Fahrzeugseitenaufprallcrash eingegeben wird, unmittelbar an den Batteriepack durch den Aufprallabsorptionsabschnitt und den Fügeabschnitt übertragen werden. Dies ermöglicht es dem Schweller, unmittelbar eine Reaktionskraft von dem Batteriepack zu erlangen. Dementsprechend kann in dem ersten Aspekt eine Biegedeformation des Schwellers zu der Fahrzeugbreitenrichtungsinnenseite hin unterdrückt werden bzw. niedergehalten werden. Und zwar kann der Schweller darin unterdrückt werden, sich wegzubewegen, was es möglich macht, den Schweller zuverlässig plastisch zu deformieren, und einen Grad einer Aufprallenergieabsorption zu gewährleisten. „Fügen“ bzw. „Verbinden“ umfasst ein Verbinden durch ein Anziehen mit Schrauben oder Nieten und ebenfalls ein Schweißen oder dergleichen.
Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist die untere Abschnittsstruktur des Fahrzeugkörpers des ersten Aspekts, wobei der Aufprallabsorptionsabschnitt an einem unteren Abschnitt von jedem Schweller vorgesehen ist, der Batteriepack ein kastenförmiges Batteriegehäuse aufweist und ein Fügeflansch an dem Batteriegehäuse vorgesehen ist. Der Fügeflansch ragt von einer Bodenplatte des Batteriegehäuses zu der Fahrzeugbreitenrichtung hin auswärts vor und ist mit unteren Wänden der Schweller verbunden bzw. gefügt.
In dem zweiten Aspekt ist der Aufprallabsorptionsabschnitt an dem unteren Abschnitt von jedem von den Schwellern vorgesehen und der Batteriepack weist das kastenförmige Batteriegehäuse auf. In dem Batteriegehäuse ragt der Fügeflansch bzw. Verbindungsflansch von der Bodenplatte des Batteriegehäuses zu den Fahrzeugbreitenrichtungsaußenseiten hin vor und der Fügeflansch wird bzw. ist mit den unteren Wänden des Schwellers verbunden.
Und zwar aufgrund des Batteriegehäuses, das eine Kastenform bildet, und des Fügeflansches, der von der Bodenplatte des Batteriegehäuses vorragt und mit den unteren Wänden der Schweller verbunden wird, sind die Außenwände, die die Außenseite der Schweller in der Fahrzeugbreitenrichtung gestalten, die Innenwände, die die Innenseite der Schweller in der Fahrzeugbreitenrichtung gestalten, und die Umfangswände des Batteriegehäuses jeweils angeordnet, um einander entlang der Fahrzeugbreitenrichtung zugewandt zu sein. Entsprechend, wenn sich der Schweller in einem Fahrzeugseitenaufprallcrash in der Fahrzeugbreitenrichtung plastisch deformiert, wird eine Kraftübertragungsbahn zum Übertragen einer Last von dem Schweller an den Batteriepack selbst dann gewährleistet, wenn der Schweller geringfügig in der Fahrzeugvertikalrichtung versetzt wird.
Ein dritter Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist die untere Abschnittsstruktur des Fahrzeugkörpers des zweiten Aspekts, wobei ein Querbauteil bzw. ein Querträger an dem Batteriegehäuse vorgesehen ist, um zwischen einem Paar von Umfangswänden, die einander entlang der Fahrzeugbreitenrichtung an einer Position zugewandt sind, die mit dem Aufprallabsorptionsabschnitt in der Fahrzeugseitenansicht überlappt, zu überspannen.
In dem dritten Aspekt überspannt innerhalb des Batteriegehäuses das Querbauteil bzw. der Querträger zwischen dem Paar von Umfangswänden des Batteriegehäuses, die einander entlang der Fahrzeugbreitenrichtung zugewandt sind, und das Querbauteil bzw. der Querträger ist an einer Position vorgesehen, die mit den Aufprallabsorptionsabschnitten, die in den Schwellern vorgesehen sind, in der Fahrzeugseitenansicht überlappt.
Aufgrund eines Vorsehens des Querbauteils an dem Batteriegehäuse, und um zwischen dem Paar von Seitenwänden in dieser Art und Weise zu überspannen, kann die Steifigkeit des Batteriegehäuses selbst angehoben werden. Darüber hinaus ist das das Querbauteil innerhalb des Batteriegehäuses an einer Position vorgesehen, die mit dem Aufprallabsorptionsabschnitt des Schwellers in der Fahrzeugseitenansicht überlappt. Dementsprechend, wenn eine Aufpralllast an den Schweller in einem Fahrzeugseitenaufprallcrash eingegeben wird, kann eine höhere Reaktionskraft als in Fällen erlangt werden, in denen das Querbauteil nicht innerhalb des Batteriegehäuses vorgesehen ist. Dadurch wird es möglich, dass der Aufprallabsorptionsabschnitt in einer effizienten Art und Weise plastisch deformiert wird.
Wie vorangehend erläutert ist, ermöglicht die untere Abschnittsstruktur des Fahrzeugkörpers gemäß dem ersten Aspekt einen Grad einer Aufprallenergieabsorption, der zu gewährleisten ist, selbst wenn der Hub (Stroke) zum Absorbieren einer Aufprallenergie kurz ist.
Der zweite Aspekt ermöglicht eine Gewährleistung einer Kraftübertragungsbahn bzw. Lastübertragungsbahn zur Übertragung von dem Schweller an den Batteriepack.
Der dritte Aspekt ermöglicht es, den Aufprallabsorptionsabschnitt in einer effizienten Art und Weise plastisch zu deformieren.
Figurenliste
Beispielsausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden basiert auf den folgenden Figuren im Detail beschrieben, wobei:

1 eine perspektivische Explosionsansicht ist, die eine Gestaltung einer unteren Abschnittsstruktur eines Fahrzeugkörpers gemäß einer Beispielsausführungsform darstellt;
2 eine Draufsicht ist, die relevante Abschnitte einer unteren Abschnittsstruktur eines Fahrzeugkörpers gemäß einer Beispielsausführungsform darstellt;
3 ein vergrößerter Querschnitt ist, der eine Vergrößerung einer Ebene darstellt, die entlang einer Linie 3-3 in 2 geschnitten ist;
4A ein Querschnitt ist, der einen Zustand in einem Fahrzeugseitenaufprallcrash darstellt, um eine Arbeitsweise einer unteren Abschnittsstruktur eines Fahrzeugkörpers gemäß einer Beispielsausführungsform zu erläutern;
4B ein Querschnitt ist, der einen Zustand in einem Fahrzeugseitenaufprallcrash darstellt, um eine Arbeitsweise einer unteren Abschnittsstruktur eines Fahrzeugkörpers gemäß einer Beispielsausführungsform zu erläutern;
5A ein Querschnitt ist, der einen Zustand in einem Fahrzeugseitenaufprallcrash darstellt, um eine Arbeitsweise eines Vergleichsbeispiels zu erläutern; und
5B ein Querschnitt ist, der einen Zustand in einem Fahrzeugseitenaufprallcrash darstellt, um eine Arbeitsweise eines Vergleichsbeispiels zu erläutern.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Eine Erläuterung hinsichtlich eines Fahrzeugkörper bzw. einer Fahrzeugkarosserie 10 eines Elektrofahrzeugs bzw. eines elektrischen Autos, das mit einer unteren Abschnittsstruktur eines Fahrzeugkörpers gemäß einer Beispielsausführungsform der vorliegenden Offenbarung versehen ist, folgt mit Bezug auf die Zeichnungen. Es sei vermerkt, dass in jeder von den Zeichnungen der Pfeil FR, der Pfeil OBEN, der Pfeil LH und der Pfeil RH jeweils die Vorderseitenrichtung (Richtung einer Fahrt), eine aufwärtsgerichtete Richtung, eine linke Richtung und eine rechte Richtung des Fahrzeugs anzeigen. In der folgenden Erläuterung, solange nicht speziell anderweitig genannt, eine Referenz lediglich auf die Vorderseiten- und Rückseiten-, linke und rechte und Aufwärts- und Abwärtsrichtung auf die Vorderseite und die Rückseite in der Fahrzeug-Front-Heck-Richtung, links und rechts in einer Fahrzeugbreitenrichtung (Fahrzeugbreitenrichtung) und aufwärts und abwärts in einer Fahrzeugvertikalrichtung sich beziehen. Im Sinne einer Einfachheit können einige Bezugszeichen von den Zeichnungen weggelassen werden.
Konfiguration der unteren Abschnittsstruktur des Fahrzeugkörpers
Zuerst folgt eine Erläuterung hinsichtlich einer Konfiguration der unteren Abschnittsstruktur bzw. des unteren Abschnittsaufbaus des Fahrzeugkörpers gemäß der vorliegenden Beispielsausführungsform.
Wie in 2 dargestellt ist, erstreckt sich in einem Fahrzeugkörper bzw. einer Fahrzeugkarosserie 10 gemäß der vorliegenden Beispielsausführungsform ein Bodenpaneel bzw. eine Bodenplatte 14, die einen Bodenabschnitt einer Fahrzeugkabine 12 gestaltet, entlang der Fahrzeugbreitenrichtung und der Fahrzeug-Front-Heck-Richtung. Vorragende Wulstabschnitte 16 sind mit Abständen entlang der Fahrzeug-Front-Heck-Richtung der Bodenplatte 14 vorgesehen. Die vorragenden Wulstabschnitte 16 haben jeweils ein im Wesentlichen rechtwinkliges Profil in einer Draufsicht. Mehrere von den Wulstabschnitten 16 sind entlang der Fahrzeugbreitenrichtung angeordnet. Die Steifigkeit der Bodenplatte 14 selbst wird durch ein Ausbilden der Wulstabschnitte bzw. Sicken 16 angehoben.
Schweller (rockers) 18, 20 erstrecken sich jeweils entlang der Fahrzeug-Front-Heck-Richtung an jeder von den zwei Fahrzeugbreitenrichtungsaußenseiten der Bodenplatte 14. Darüber hinaus erstreckt sich ein vorderer Querträger 22 entlang der Fahrzeugbreitenrichtung an einem vorderen Endabschnitt 14a der Bodenplatte 14 und ein hinterer Querträger 24 erstreckt sich entlang der Fahrzeugbreitenrichtung an einem hinteren Endabschnitt 14B der Bodenplatte 14.
Kopplungsbauteile 26, 28 sind an Endabschnitte 22A, 22B des vorderen Querträgers 22 gekoppelt und der vordere Querträger 22 ist an vordere Endabschnitte 18A, 20A der entsprechenden Schweller 18, 20 durch die Kopplungsbauteile 26, 28 gekoppelt. Darüber hinaus sind Kopplungsbauteile 30, 32 an Endabschnitte 24A, 24B des hinteren Querträgers 24 gekoppelt und der hintere Querträger 24 ist an hintere Endabschnitte 18B, 20B der entsprechenden Schweller 18, 20 durch die Kopplungsbauteile 30, 32 gekoppelt.
Es sei vermerkt, dass die Kopplungsbauteile 26, 28, 30 und 32 nicht immer notwendig sind und der vordere Querträger 22 und der hintere Querträger 24 offensichtlich derart ausgebildet werden können, dass die zwei Endabschnitte 22A, 22B des vorderen Querträgers 22 und die zwei Endabschnitte 24A, 24B des hinteren Querträgers 24 direkt mit den entsprechenden Schwellern 18, 20 gekoppelt sind.
Über der Bodenplatte bzw. dem Bodenpaneel 14 und zwischen dem vorderen Querträger 22 und dem hinteren Querträger 24 gibt es mehrere Bodenquerträger 34, 36, 38, die in der Fahrzeugbreitenrichtung zwischen dem Schweller 18 und dem Schweller 20 überspannen bzw. überbrücken. Es sei vermerkt, dass die Bodenquerträger 34, 36, 38 jeweils zwischen Paaren von Wulstabschnitten bzw. Sickenabschnitten 16 jeweils angeordnet sind, die benachbart zueinander in der Fahrzeug-Front-Heck-Richtung angeordnet sind.
Wie in 1 und 3 dargestellt ist, ist ein Batteriepack 40 zum Zuführen von elektrischer Leistung zu einer Leistungseinheit bzw. Krafteinheit, wie zum Beispiel einem Motor unterhalb des Bodenblechs bzw. der Bodenplatte 14 installiert. Der Batteriepack 40 ist in einer abgeflachten, im Wesentlichen kuboiden Form ausgebildet und ist unterhalb von im Wesentlichen dem gesamten Boden der Fahrzeugkabine 12 montiert. Der Batteriepack 40 ist zwischen dem Paar von linken und rechten Schwellern 18, 20 und zwischen dem vorderen Querträger 22 und dem hinteren Querträger 24 angeordnet. Es sei vermerkt, dass die Schweller 18, 20, der vordere Querträger 22 und der hintere Querträger 24 alle ein Rahmenwerk der Fahrzeugkarosserie bzw. des Fahrzeugkörpers 10 gestalten.
Zuerst folgt eine Erläuterung hinsichtlich einer Konfiguration der Schweller 18, 20, die von einer Erläuterung hinsichtlich einer Konfiguration des Batteriepacks 40 und dann einer Konfiguration hinsichtlich eines Fügeabschnitts bzw. Verbindungsabschnitts 47 gefolgt wird, was ein relevanter Abschnitt der vorliegenden Beispielsausführungsform ist.
Schwellerkonfiguration
Wie vorangehend beschrieben ist, erstrecken sich die Schweller 18, 20 jeweils entlang der Fahrzeug-Front-Heck-Richtung an jeder von zwei Fahrzeugbreitenrichtungsenden des Bodenblechs bzw. der Bodenplatte 14. Es sei vermerkt, dass der Schweller 18 im Wesentlichen die gleiche Konfiguration wie der Schweller 20 hat und deshalb wird eine Erläuterung hinsichtlich des Schwellers 18 weggelassen.
Wie in 3 dargestellt ist, ist in der vorliegenden Beispielsausführungsform der Schweller 20 mit einem äußeren Abschnitt bzw. äußeren Querschnitt 44, der an der Fahrzeugbreitenrichtungsaußenseite positioniert ist, und einem inneren Abschnitt bzw. einem inneren Querschnitt 45 gestaltet, der auf der Fahrzeugbreitenrichtungsinnenseite positioniert ist. Der Schweller 20 ist zum Beispiel aus einem Metall, wie zum Beispiel einer Aluminiumlegierung ausgebildet mit dem äußeren Abschnitt 44 und dem inneren Abschnitt 45, die einstückig durch Extrusion, Tiefziehen oder dergleichen geformt bzw. ausgebildet sind. Ein geschlossener Querschnittsabschnitt 48 wird durch den äußeren Abschnitt 44 und den inneren Abschnitt 45 ausgebildet.
Das Querschnittsprofil des äußeren Abschnitts 44, wenn entlang der Fahrzeugbreitenrichtung geschnitten, ist mit einer äußeren Wand bzw. Außenwand 44A, einer geneigten oberen Wand 44B und einer unteren Wand 44C gestaltet. Die äußere Wand 44A ist entlang der vertikalen Richtung ausgebildet. Die geneigte obere Wand 44B ist an der oberen Seite der äußeren Wand 44a vorgesehen und neigt sich zu der oberen Seite im Verlauf hin zu der Fahrzeugbreitenrichtungsinnenseite. Die untere Wand 44C ist an der unteren Seite der äußeren Wand 44a vorgesehen und ist entlang einer im Wesentlichen horizontalen Richtung zu der Fahrzeugbreitenrichtungsinnenseite hin verlaufend ausgebildet.
Das Querschnittsprofil des inneren Abschnitts 45, wenn entlang der Fahrzeugbreitenrichtung geschnitten, ist durch eine innere Wand bzw. Innenwand 46 einschließlich einer oberen inneren Wand 50 und einer unteren inneren Wand 52 gestaltet, die entlang der vertikalen Richtung ausgebildet sind. Die obere innere Wand 50 ist an einem oberen Abschnitt des inneren Abschnitts bzw. des inneren Schnitts 45 ausgebildet. Die untere innere Wand 52 ist an einem unteren Abschnitt bzw. einem unteren Teil des inneren Abschnitts 45 ausgebildet. Die untere innere Wand 52 ist weiter zu der Fahrzeugbreitenrichtungsinnenseite als die obere innere Wand 50 positioniert. Eine laterale bzw. seitliche Wand 45A, die im Wesentlichen entlang der horizontalen Richtung ausgebildet ist, ist zwischen der unteren inneren Wand 52 und der oberen inneren Wand 50 vorgesehen.
Die laterale Wand 45A verbindet die untere innere Wand 52 und die obere innere Wand 50 miteinander, so dass die innere Wand 46 des inneren Abschnitts 45 in einer Kurbelform ausgebildet ist. Darüber hinaus erstreckt sich die laterale Wand 45A so weit wie die äußere Wand 44A des äußeren Abschnitts 44. Der geschlossene Querschnittsabschnitt 48, der das Innere des Schwellers 20 gestaltet, ist in einem oberen Raum 54 und einem unteren Raum 56 durch die laterale Wand 45A unterteilt.
Eine geneigte obere Wand 46B ist über der oberen inneren Wand 50 vorgesehen und neigt sich im Verlauf zu der Fahrzeugbreitenrichtungsaußenseite hin aufwärts. Die geneigte obere Wand 46B ist ausgebildet, um mit der geneigten oberen Wand 44B des äußeren Abschnitts 44 verbunden zu werden. Ein Flansch 60 erstreckt sich von einem Apexabschnitt bzw. Spitzenabschnitt 58 aus aufwärts, wo die geneigte obere Wand 46B des inneren Abschnitts 45 und die geneigte obere Wand 44B des äußeren Abschnitts 44 miteinander verbunden sind bzw. werden. Es sei vermerkt, dass ein unterer Endabschnitt einer nichtdargestellten Säule an den Flansch 60 gefügt ist bzw. wird. Eine untere Wand 46C, die als ein Teil eines Fügeabschnitts dient, ist an der unteren Seite der unteren inneren Wand 52 vorgesehen und ist im Wesentlichen entlang der horizontalen Richtung zu der Fahrzeugbreitenrichtungsaußenseite hin verlaufend ausgebildet. Die untere Wand 46C ist ausgebildet, um mit der unteren Wand 44C des äußeren Abschnitts 44 verbunden zu werden.
Wie vorangehend beschrieben ist, ist ein geschlossener Querschnittsabschnitt 48 innerhalb des Schwellers 20 ausgebildet und der geschlossene Querschnittsabschnitt 48 ist in den oberen Raum 54 und den unteren Raum 56 unterteilt. Außerdem ist ein leiterförmiger Aufprallabsorptionsabschnitt 62 in dem unteren Raum 56 vorgesehen. Der Aufprallabsorptionsabschnitt 52 überspannt bzw. überbrückt zwischen der äußeren Wand 44A in dem äußeren Abschnitt 44 und der inneren Wand 46 in dem inneren Abschnitt 45 des Schwellers 20 an einer Position, die mit dem Batteriepack 40 in der Fahrzeugseitenansicht überlappt.
Der Aufprallabsorptionsabschnitt 62 ist mit einer oberen Wand 62A und einer unteren Wand 62B gestaltet. Die obere Wand 62A gestaltet einen oberen Abschnitt des Aufprallabsorptionsabschnitts 62 und ist entlang einer im Wesentlichen horizontalen Richtung zwischen der äußeren Wand 44A des äußeren Abschnitts 44 und der inneren Wand 46 des inneren Abschnitts 45 ausgebildet. Die untere Wand 62B gestaltet einen unteren Abschnitt des Aufprallabsorptionsabschnitts 62 und ist im Wesentlichen parallel zu der oberen Wand 62A verlaufend ausgebildet. Es sei vermerkt, dass die untere Wand 62B durch eine untere Wand 62B ausgebildet bzw. gestaltet ist, die ein Teil des äußeren Abschnitts 44 ist, und durch eine untere Wand 62B, die ein Teil des inneren Abschnitts 45 ist.
Mehrere (in diesem Fall drei) Kopplungswände 62C, 62D, 62E, die in der vertikalen Richtung zwischen der oberen Wand 62A und der unteren Wand 62B überbrücken, sind in einheitlichen Abständen entlang der Fahrzeugbreitenrichtung angeordnet. Der Aufprallabsorptionsabschnitt 62 ist dementsprechend mit kleinen Räumen 64, 66, 68, 70 versehen.
Batteriepackkonfiguration
Wie in 1 und 3 dargestellt ist, weist der Batteriepack 40 ein Batteriegehäuse 42 und mehrere Batteriemodule 72 auf. Das Batteriegehäuse 42 ist in einer Kastenform ausgebildet, die eine Länge entlang der Fahrzeug-Front-Heck-Richtung hat und in der Fahrzeugvertikalrichtung abgeflacht ist. Die Batteriemodule 72 sind innerhalb des Batteriegehäuses 42 untergebracht bzw. beherbergt. Die Batteriemodule 72 sind durch mehrere Speicherbatterien gestaltet, die in einer Draufsicht rechtwinklig sind.
Das Batteriegehäuse 42 weist eine Umfangswand 74, eine obere Platte (Deckel) 76 (die von einer Darstellung in 1 weggelassen ist) und eine Bodenplatte bzw. eine untere Platte 78 auf. Die Umfangswand 74 ist durch ein Extrusionsformen eines Leichtmetalls, wie zum Beispiel einer Aluminiumlegierung, in eine längliche extrusionsgeformte Komponente, ein Biegen von diesem in eine rechtwinklige Rahmenform und ein Verbinden von zwei Längsrichtungsendabschnitten der Umfangswand 74 zusammen ausgebildet, um eine rechtwinklige Rahmenform in einer Draufsicht auszubilden.
Wie in 1 dargestellt ist, ist die Umfangswand 74 mit einem Paar von linker und rechter Seitenwand 74S1, 74S2, die einander entlang der Fahrzeugbreitenrichtung zugewandt sind, einer vorderen Wand 74Fr, die vordere Enden der Seitenwand 74S1 und der Seitenwand 74S2 miteinander verbindet, und einer hinteren Wand 74Rr gestaltet, die hintere Enden der Seitenwand S1 und der Seitenwand S2 miteinander verbindet. Die Seitenwand 74S1 und die Seitenwand 74S2 sind einander entlang der Fahrzeug-Front-Heck-Richtung zugewandt. Querbauteile bzw. Querträger 80, 82, 84 überspannen zwischen der Seitenwand 74S1 und der Seitenwand 74S2. Die Querbauteile bzw. Querträger 80, 82, 84 sind in einheitlichen Abständen zwischen der vorderen Wand 74Fr und der hinteren Wand 74Rr angeordnet.
Wie in 3 dargestellt ist, ist die Umfangswand 74 des Batteriegehäuses 42 mit einem im Wesentlichen B-förmigem Querschnittsprofil ausgebildet, wenn entlang der Umfangsrichtung (Längsrichtung der extrusionsgeformten Komponente) betrachtet. Die Umfangswand 74 weist eine Außenumfangswand bzw. eine äußere Umfangswand 74A, die eine Außenumfangsfläche der Umfangswand 74 ausbildet, eine Innenumfangswand bzw. eine innere Umfangswand 74B, die eine Innenumfangsfläche der Umfangswand 74 ausbildet, eine obere Wand 74C, die obere Endabschnitte der äußeren Umfangswand 74A und der Innenumfangswand 74B miteinander in der Fahrzeughorizontalrichtung verbindet, eine untere Wand 74D, die untere Endabschnitte der äußeren Umfangswand 74A und der Innenumfangswand 74B in der Fahrzeughorizontalrichtung miteinander verbindet, und eine Unterteilungswand 74E auf, die Vertikalrichtungszwischenabschnitte der Außenumfangswand 74A und der Innenumfangswand 74B miteinander in der Fahrzeughorizontalrichtung verbindet. Das Innere der Umfangswand 74 ist in einen oberen Raum 86 und einen unteren Raum 88 durch die Unterteilungswand 74E unterteilt.
Die obere Platte 76 ist zum Beispiel durch ein Pressformen eines Plattenmaterials, das aus einem Leichtmetall, wie zum Beispiel einer Aluminiumlegierung, gestaltet ist, ausgebildet und ist an eine obere Fläche der oberen Wand 74C der Umfangswand 74 durch mehrere Schrauben (in den Zeichnungen nicht dargestellt) fixiert. Die untere Platte bzw. Bodenplatte 78 ist zum Beispiel durch ein Pressformen eines Plattenmaterials ausgebildet, das aus einem Leichtmetall gestaltet ist, wie zum Beispiel einer Aluminiumlegierung, und ist an einer unteren Fläche der unteren Wand 74D der Umfangswand 74 durch ein Schweißen, ein Nieten oder dergleichen fixiert. Wie in 1 und 3 dargestellt ist, ist ein Fügeflansch 42A an der Bodenplatte 78 vorgesehen, um weiter in der Fahrzeughorizontalrichtung als die Umfangswand 74 zu der Fahrzeugaußenseite hin vorzuragen, vorzugsweise um die Gesamtheit der Umfangswand 74 herum.
Eine Erläuterung folgt hinsichtlich des Fügeabschnitts 47. Wie in 3 dargestellt ist, ist der Fügeabschnitt 47 mit dem Fügeflansch 42A (Fügeabschnitt) gestaltet, der von der Bodenplatte 78 des Batteriegehäuses 42 vorragt. Der Fügeflansch 42A ist in einem Zustand einer Superposition mit der unteren Fläche der unteren Wand 46C (Fügeabschnitt) des Schwellers 20. Wie in 1 dargestellt ist, sind mehrere Schraublöcher 90 entlang der Umfangswand 74 durch den Fügeflansch 42A ausgebildet.
Wie in 3 dargestellt ist, sind Schrauben bzw. Bolzen 92 (Fügeabschnitt) durch die Schraublöcher bzw. Bolzenlöcher 90 von der Fahrzeugunterseite aus eingesetzt. Jeder Bolzen bzw. jede Schraube 92 ist durch ein Schraubloch 94 eingesetzt, das in der unteren Wand 46C des Schwellers 20 ausgebildet ist, und ist mit einer Schweißmutter 96 (Fügeabschnitt) verschraubt, die in dem kleinen Raum 70 des Aufprallabsorptionsabschnitts 62 angeordnet ist, der in dem unteren Raum 56 des Schwellers 20 vorgesehen ist.
Der Fügeflansch 42A, der von der Bodenplatte 78 aus vorragt, wird dementsprechend mit dem linken und rechten Schweller 18 (siehe 2), 20 zusammen befestigt bzw. angezogen (daran gefügt), um so das Batteriegehäuse 42, nämlich den Batteriepack 40, an den Schwellern 18, 20 in einem Zustand zu fixieren, der von der unteren Seite aus durch die Bodenplatte 78 gestützt ist.
Es sei vermerkt, dass der Fügeflansch 42A nicht notwendigerweise um den gesamten Umfang der Umfangswand 74 herum ausgebildet sein muss, solange er an der Umfangswand 74 des Batteriegehäuses 42 zumindest an deren Seiten der Seitenwand 74S1, 74S2 ausgebildet ist.
Arbeitsweise der unteren Abschnittsstruktur des Fahrzeugkörpers
Als nächstes folgt eine Erläuterung hinsichtlich einer Arbeitsweise der unteren Abschnittsstruktur des Fahrzeugkörpers gemäß der vorliegenden Beispielsausführungsform.
Wie in 3 dargestellt ist, überbrückt in der vorliegenden Beispielsausführungsform innerhalb des Schwellers 20 der Aufprallabsorptionsabschnitt 62 in der Fahrzeugbreitenrichtung zwischen der äußeren Wand 44A des äußeren Abschnitts 44 und der inneren Wand 46 des Innenabschnitts 45 des Schwellers 20 an einer Position, die in einer Fahrzeugseitenansicht mit dem Batteriepack 40 überlappt. Ein Vorsehen des Aufprallabsorptionsabschnitts 62, der zwischen der äußeren Wand 44A und der inneren Wand 46 überbrückt, gewährleistet dadurch eine Kraftübertragungsbahn bzw. Lastübertragungsbahn innerhalb des Schwellers 20. Der Fügeflansch 42A, der den Batteriepack 40 mit dem Schweller 20 verbindet, ist mit der unteren Wand 62B des Aufprallabsorptionsabschnitts 62 verbunden.
Und zwar wird in der vorliegenden Beispielsausführungsform aufgrund des Fügeflansches 42A, der an der Lastübertragungsbahn durch den Schweller 20 angeschlossen ist, in einem Fahrzeugseitenaufprallcrash (und insbesondere in einem Seitenaufprallcrash mit einem Pfahl) eine Aufpralllast F, die an den Schweller 20 eingegeben wird, unmittelbar durch den Aufprallabsorptionsabschnitt 62 und den Fügeflansch 42A an den Batteriepack 40 unmittelbar übertragen. Es sei vermerkt, dass der Schweller 18, der in 2 dargestellt ist, in einer ähnlichen Art und Weise an dem Schweller arbeitet.
Zum Beispiel, wie in einem Vergleichsbeispiel in 5A dargestellt ist, ist in einem Fall mit einem Spalt t, der zwischen einem Schweller 100 und einem Batteriepack 102 vorgesehen ist, wie schematisch in 5B dargestellt ist, die Zeit, bis der Schweller 100 einen Kontakt mit dem Batteriepack 102 herstellt, eine Leerlaufzeit bzw. eine Leerbewegungszeit. Nämlich, aufgrund des Vorhandenseins des Spalts t wird eine Leerlaufzeit erzeugt, in der die Aufpralllast F, die an den Schweller 100 eingegeben wird, nicht an den Batteriepack 102 übertragen wird. Da keine Reaktionskraft von dem Batteriepack 102 in der Leerlaufzeit erlangt werden kann, deformiert sich der Schweller 100 elastisch (unterläuft eine Biegedeformation) zu der Fahrzeugbreitenrichtungsinnenseite hin, so dass eine Aufprallenergie nicht adäquat durch den Schweller 100 absorbiert werden kann.
Im Gegensatz dazu ist in der vorliegenden Beispielsausführungsform, wie in 3 dargestellt ist, der Fügeflansch 42A, der den Batteriepack 40 mit dem Schweller 20 verbindet, an der unteren Wand 62B des Aufprallabsorptionsabschnitts 62 angeschlossen bzw. damit gefügt. Entsprechend, selbst wenn ein Spalt t zwischen dem Schweller 20 und den Batteriepack 40 vorgesehen ist, ist eine Lastübertragungsbahn durch den Fügeabschnitt 47 noch immer gewährleistet.
Entsprechend, wie in 4A dargestellt ist, wird die Aufpralllast F, die an den Schweller 20 in einem Fahrzeugseitenaufprallcrash eingegeben wird, unmittelbar an den Batteriepack 40 durch den Aufprallabsorptionsabschnitt 62 und den Fügeabschnitt 47 übertragen, wie schematisch in 4B dargestellt ist. Dies ermöglicht es dem Schweller 20, unmittelbar eine Reaktionskraft von dem Batteriepack 40 zu erlangen.
Aufgrund eines Vorsehens des Aufprallabsorptionsabschnitts 62 innerhalb des Schwellers 20, wie vorangehend beschrieben ist, kann eine Aufprallenergieabsorption durch den Aufprallabsorptionsabschnitt 62 verbessert werden, der sich plastisch deformiert. Darüber hinaus ist in der vorliegenden Beispielsausführungsform der Fügeabschnitt 47, der den Batteriepack 40 mit dem Schweller 20 verbindet, in dem Aufprallabsorptionsabschnitt 62 vorgesehen.
Entsprechend ist in der vorliegenden Beispielsausführungsform der Schweller 20 in der Lage, eine Reaktionskraft von dem Batteriepack 40 in einem Fahrzeugseitenaufprallcrash unmittelbar zu erlangen, wodurch eine Biegedeformation des Schwellers 20 zu der Fahrzeugbreitenrichtungsinnenseite hin unterdrückt bzw. niedergehalten wird. Und zwar wird der Schweller 20 darin niedergehalten, sich wegzubewegen, was den Schweller 20 in die Lage versetzt, zuverlässig plastisch deformiert zu werden, und was ermöglicht, dass ein Grad einer Aufprallenergieabsorption sichergestellt wird. Entsprechend kann in der vorliegenden Beispielsausführungsform ein Grad einer Aufprallabsorption selbst dann gewährleistet werden, wenn ein Hub (stroke) zum Absorbieren einer Aufprallenergie kurz ist.
Darüber hinaus ist in der vorliegenden Beispielsausführungsform, wie in 3 dargestellt ist, der Aufprallabsorptionsabschnitt 62 an einem unteren Abschnitt des Schwellers 20 (auf der Seite des unteren Raums 56) vorgesehen, und wie in 1 dargestellt ist, ist der Batteriepack 40 mit dem kastenförmigen Batteriegehäuse 42 versehen. Wie in 1 und 3 dargestellt ist, ragt der Fügeflansch 42A des Batteriegehäuses 42 von der Bodenplatte 78 (in 1 nicht dargestellt) des Batteriegehäuses 42 zu der Fahrzeugbreitenrichtungsaußenseite hin vor und der Fügeflansch 42A ist mit der unteren Wand 62B des Aufprallabsorptionsabschnitts 62 verbunden bzw. mit diesem gefügt. Und zwar, da das Batteriegehäuse 42 eine Kastenform gestaltet und der Fügeflansch 42A, der von der Bodenplatte 78 des Batteriegehäuses 42 aus vorragt, mit der unteren Wand 62B des Schwellers 20 verbunden ist, sind die äußere Wand 44A des Schwellers 20, die innere Wand 46 des Schwellers 20 und die Umfangswand 74 des Batteriegehäuses 42 jeweils angeordnet, um entlang der Fahrzeugbreitenrichtung zugewandt zu sein. Entsprechend, wenn sich der Schweller 20 in der Fahrzeugbreitenrichtung in einem Fahrzeugseitenaufprallcrash plastisch deformiert, wird eine Lastübertragungsbahn von dem Schweller 20 zu dem Batteriepack 40 selbst dann gewährleistet, wenn der Schweller 20 in der Fahrzeugvertikalrichtung geringfügig versetzt bzw. verschoben wird.
Darüber hinaus, wie in 1 dargestellt ist, überspannen in der ersten Beispielsausführungsform die Querbauteile bzw. Querträger 80, 82, 84 zwischen dem Paar von linker und rechter Seitenwand 74S1, 74S2 des Batteriegehäuses 42, die einander entlang der Fahrzeugbreitenrichtungsinnenseite zugewandt sind, innerhalb des Batteriegehäuses 42. Die Querbauteile 80, 82, 84 sind an Positionen vorgesehen, die sich mit dem Aufprallabsorptionsabschnitt 62, der an dem Schweller 20 vorgesehen ist, in einer Fahrzeugseitenansicht überlappen.
Ein Vorsehen der Querbauteile 80, 82, 84 innerhalb des Batteriegehäuses 42, um zwischen dem Paar von Seitenwänden 74S1, 74S2 in dieser Art und Weise zu überbrücken, ermöglicht es, die Steifigkeit des Batteriegehäuses 42 selbst anzuheben. Darüber hinaus sind die Querbauteile 80, 82, 84 in dem Batteriegehäuse 42 an Positionen vorgesehen, die mit dem Aufprallabsorptionsabschnitt 62 des Schwellers 20 in einer Fahrzeugseitenansicht überlappen, so dass dann, wenn eine Aufpralllast an den Schweller 20 in einem Fahrzeugseitenaufprallcrash eingegeben wird, eine höhere Reaktionskraft als in Fällen erlangt werden kann, in denen die Querbauteile 80, 82, 84 nicht innerhalb des Batteriegehäuses 42 vorgesehen sind. Dies unterdrückt eine Biegedeformation des Schwellers 20 zu der Fahrzeugbreitenrichtungsinnenseite hin und ermöglicht es dem Aufprallabsorptionsabschnitt 42, in einer effizienten Art und Weise plastisch deformiert zu werden.
Eine Erläuterung hinsichtlich eines Beispiels einer Beispielsausführungsform der vorliegenden Offenbarung wurde gegeben. Jedoch sind Beispielsausführungsformen der vorliegenden Offenbarung nicht auf das Vorangehende begrenzt und offensichtlicherweise können die Beispielsausführungsform und verschiedene modifizierte Beispiele nach Bedarf kombiniert werden und verschiedene Implementationen sind innerhalb eines Bereichs möglich, der nicht von dem Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung abweicht.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP H07117730 A [0003, 0004]

Claims

Untere Abschnittsstruktur eines Fahrzeugkörpers, die Folgendes aufweist: einen Batteriepack, der an einer unteren Fahrzeugseite einer Bodenplatte eines Fahrzeugs montiert ist; und ein Paar von Schwellern, die jeweils an zwei äußeren Seiten der Bodenplatte in einer Fahrzeugbreitenrichtung angeordnet sind, die sich jeweils entlang einer Fahrzeug-Front-Heck-Richtung erstrecken und die jeweils mit einem Profil gestaltet sind, das, wenn entlang der Fahrzeugbreitenrichtung geschnitten, ein geschlossenes Querschnittsprofil ist, wobei innerhalb von jedem Schweller: ein Aufprallabsorptionsabschnitt an einer Position angeordnet ist, die mit dem Batteriepack in einer Fahrzeugseitenansicht überlappt, um entlang der Fahrzeugbreitenrichtung zwischen einer äußeren Wand und einer inneren Wand des Schwellers zu überbrücken, und ein Fügeabschnitt an dem Aufprallabsorptionsabschnitt vorgesehen ist, der den Batteriepack mit dem Schweller verbindet.
Untere Abschnittsstruktur des Fahrzeugkörpers von Anspruch 1, wobei: der Aufprallabsorptionsabschnitt an einem unteren Abschnitt von jedem Schweller vorgesehen ist und der Batteriepack ein kastenförmiges Batteriegehäuse aufweist, und ein Fügeflansch an dem Batteriegehäuse vorgesehen ist, wobei der Fügeflansch von einer Bodenplatte des Batteriegehäuses zu der Fahrzeugbreitenrichtung auswärts vorragt und mit unteren Wänden der Schweller verbunden ist.
Untere Abschnittsstruktur des Fahrzeugkörpers von Anspruch 2, wobei ein Querbauteil an dem Batteriegehäuse vorgesehen ist, um zwischen einem Paar von Umfangswänden zu überbrücken, die einander entlang der Fahrzeugbreitenrichtung an einer Position zugewandt sind, die mit dem Aufprallabsorptionsabschnitt in einer Fahrzeugseitenansicht überlappt.