DE112014005490T5

DE112014005490T5 - Fahrzeugbatterie-Befestigungsstruktur

Info

Publication number: DE112014005490T5
Application number: DE112014005490.9T
Authority: DE
Inventors: Shinya Kamimura; Tatsuo Hiramatsu; Kiyoshi Hokazono; Shin TERADA; Shingo Hirata
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2013-12-02
Filing date: 2014-11-06
Publication date: 2016-08-18
Also published as: CN105992702B; US9809100B2; CN105992702A; US20160288636A1; JPWO2015083487A1; WO2015083487A1; JP5930123B2

Abstract

Eine Fahrzeugbatterie-Befestigungsstruktur (10) umfasst: ein unteres Batterierahmenelement (26), das aus Harz hergestellt ist und das auf in der Fahrzeugquerrichtung inneren Seiten von Energieabsorptionselementen (70) auf einer Unterseite einer Bodenplatte (12) angeordnet ist und das zusammen mit einem oberen Batterierahmenelement (22) einen Batterierahmen (20) bildet, der eine Batterie (16) stützt; ein unteres, verformbares Element (46) mit einem unteren Hauptkörperabschnitt (47), der mit in der Fahrzeugquerrichtung inneren Abschnitte des unteren Batterierahmenelements (26) verbunden ist, und unteren Flanschabschnitten (48), die auf einer Seite einer unteren Oberfläche der unteren Platte (12) festgelegt sind; und geneigte Wand (28), die an in der Fahrzeugquerrichtung inneren Abschnitte des unteren Batterierahmenelements (26) gebildet und von in der Fahrzeugquerrichtung außen oben nach in der Fahrzeugquerrichtung innen unten geneigt sind.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrzeugbatterie-Befestigungsstruktur.
Stand der Technik
Es ist eine Struktur bekannt, in der ein Batterierahmen, in dem eine Batterie zum Antrieb aufgenommen ist, die an der Unterseite des Bodenabschnittseines Elektroautos angeordnet ist, so aufgebaut ist, dass sie eine Batterietrog, der aus Harz hergestellt ist, und einen rahmenförmigen Rahmen, der aus Metall hergestellt und auf der Seite der Außenwand des Batterietrogs angeordnet ist, umfasst (siehe zum Beispiel die japanische Patentoffenlegungsschrift JP 2001-124101 A .
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Technisches Problem
Jedoch gibt es, wenn der Batterierahmen die oben beschriebene Struktur besitzt, dahingehend Bedenken, dass an den Abschnitten, wo der Batterietrog mit dem rahmenförmigen Rahmen verbunden ist, aufgrund einer Kollisionslast, die durch eine Seitenkollision des Fahrzeugs einwirkt, ein Bruch auftritt. Daher gibt es Raum für Verbesserung der Struktur, die das Auftreten eines Bruchs eines Batterierahmens, der aus Harz hergestellt ist, bei einer Seitenkollision eines Fahrzeugs verhindert.
Somit ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Fahrzeugbatterie-Befestigungsstruktur bereitzustellen, die das Auftreten eines Bruchs eines Batterierahmens, der aus Harz hergestellt ist, bei einer Seitenkollision eines Fahrzeugs verhindert. Lösung der Aufgabe
Um die oben beschriebene Aufgabe zu lösen, umfasst eine Fahrzeugbatterie-Befestigungsstruktur eines ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung einen unteren Batterierahmenelement, wobei das untere Batterierahmenelement aus Harz hergestellt ist, wobei das untere Batterierahmenelement auf in einer Fahrzeugquerrichtung inneren Seiten von Energieabsorptionselementes auf einer Unterseite einer Bodenplatte angeordnet ist und wobei das untere Batterierahmenelement, zusammen mit einem oberen Batterierahmenelement, einen Batterierahmen bildet und das Batterierahmenelement eine Batterie stützt; ein unteres, verformbares Element, das umfasst: einen unteren Hauptkörperabschnitt, wobei der untere Hauptkörperabschnitt mit in der Fahrzeugquerrichtung inneren Abschnitten des unteren Batterierahmenelements verbunden ist, und untere Flanschabschnitte, wobei die unteren Flanschabschnitte auf einer Seite einer unteren Oberfläche der unteren Platte festgelegt sind; und geneigte Wände, wobei die geneigten Wände an den in der Fahrzeugquerrichtung äußeren Endabschnitten des unteren Batterierahmenelements gebildet sind, und wobei die geneigten Wände von in der Fahrzeugquerrichtung außen oben nach in der Fahrzeugquerrichtung innen unten geneigt sind.
Gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung sind die geneigten Wände, die von in der Fahrzeugquerrichtung außen oben nach in der Fahrzeugquerrichtung innen unten geneigt sind, an den in der Fahrzeugquerrichtung äußeren Endabschnitten des unteren Batterierahmenelements, mit denen der untere Hauptkörperabschnitt verbunden ist, gebildet. Demzufolge wird bei einer Seitenkollision des Fahrzeugs die Kollisionslast, die von dem Energieabsorptionselement auf das untere Batterierahmenelement einwirkt, in den Richtungen in der Ebene des unteren Batterierahmenelements und des unteren Hauptkörperabschnitte (in der Fahrzeugquerrichtung nach innen) übertragen. Insbesondere kann sich ein Biegemoment in der Richtung aus der Ebene heraus bezüglich des unteren Batterierahmenelements und des unteren Hauptkörperabschnitte nur schwer erhöhen. Demzufolge wird das Auftreten eines Bruchs an dem unteren Batterierahmenelement (der Batterierahmen) verhindert.
Ferner ist eine Fahrzeugbatterie-Befestigungsstruktur gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung die Fahrzeugbatterie-Befestigungsstruktur gemäß dem ersten Aspekt, wobei Abschnitte des unteren Hauptkörperabschnitte als hochstehende Abschnitte ausgebildet sind, wobei sich die hochstehenden Abschnitte allmählich von in der Fahrzeugquerrichtung außen nach in der Fahrzeugquerrichtung innen von den geneigten Wände entfernen und Bereiche zwischen den geneigten Wände und den hochstehenden Abschnitten mit einem Klebemittel gefüllt und dadurch verbunden sind.
Gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung sind Abschnitte des unteren Hauptkörperabschnitts so ausgebildet, dass sie hochstehende Abschnitte sind, die sich allmählich von in der Fahrzeugquerrichtung außen nach in der Fahrzeugquerrichtung innen von den geneigten Wände entfernen, und die Bereiche zwischen den geneigten Wänden und den hochstehenden Abschnitten sind mit einem Klebemittel gefüllt und durch dieses verbunden. Insbesondere ist das Klebemittel zwischen der geneigten Wand und den hochstehenden Abschnitten so gebildet, dass es von in der Fahrzeugquerrichtung außen nach in der Fahrzeugquerrichtung innen allmählich dicker wird. Demzufolge wird bei einer Seitenkollision des Fahrzeugs die Kollisionslast, die in den Richtungen in der Ebene des unteren Batterierahmenelements und des unteren Hauptkörperabschnitte (in der Fahrzeugquerrichtung nach innen) übertragen wird, durch das Klebemittel, das sich zwischen der geneigten Wand und den hochstehenden Abschnitten befindet, absorbiert und verringert. Demzufolge wird das Auftreten eines Bruchs an dem unteren Batterierahmenelement (dem Batterierahmen) weiter verringert oder verhindert.
Ferner ist eine Fahrzeugbatterie-Befestigungsstruktur gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung die Fahrzeugbatterie-Befestigungsstruktur gemäß dem zweiten Aspekt, wobei die Plattenelemente von in der Fahrzeugquerrichtung inneren Endabschnitten der hochstehenden Abschnitte in der Fahrzeugquerrichtung nach innen herausragen.
Gemäß dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung sind die Plattenelemente, die von in der Fahrzeugquerrichtung inneren Endabschnitten der hochstehenden Abschnitte in der Fahrzeugquerrichtung nach innen herausragen, an diesen hochstehenden Abschnitten angeordnet. Demzufolge wird selbst dann, wenn die in der Fahrzeugquerrichtung inneren Endabschnitte der hochstehenden Abschnitte von einem Klebemittel bedeckt sind, ein Wassertropfen, der auf die obere Oberfläche des hochstehenden Abschnitts gelangt ist, entlang des Plattenelements übertragen und läuft auf die obere Oberfläche des unteren Batterierahmenelements ab. Demzufolge wird das Auftreten einer galvanischen Korrosion an den hochstehenden Abschnitten verhindert.
Ferner ist eine Fahrzeugbatterie-Befestigungsstruktur gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung die Fahrzeugbatterie-Befestigungsstruktur gemäß einem von dem ersten bis dem dritten Aspekt, wobei vertikale Wände, die sich nach oben erstrecken, an in der Fahrzeugquerrichtung inneren Endabschnitten der geneigten Wände gebildet sind.
Gemäß dem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung sind vertikale Wände, die sich nach oben erstrecken, an den in der Fahrzeugquerrichtung äußeren Endabschnitten der geneigten Wände gebildet. Demzufolge wird bei einer Seitenkollision des Fahrzeugs die Kollisionslast wirksam von dem Energieabsorptionselement über die vertikale Wand zu dem unteren Batterierahmenelement und dem unteren Hauptkörperabschnitt (dem Batterierahmen) übertragen.
Ferner ist eine Fahrzeugbatterie-Befestigungsstruktur gemäß einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung die Fahrzeugbatterie-Befestigungsstruktur gemäß einem von dem erstes bis dem vierten Aspekt, die ferner ein oberes, verformbares Element mit einem oberen Hauptkörperabschnitt und oberen Flanschabschnitten umfasst, wobei der obere Hauptkörperabschnitt mit in der Fahrzeugquerrichtung äußeren Endabschnitten des oberen Batterierahmenelements verbunden ist, und wobei die oberen Flanschabschnitte, zusammen mit den unteren Flanschabschnitten, auf der Seite der unteren Oberfläche der unteren Platte festgelegt sind, wobei geneigte Abschnitte auf den Seiten des oberen Hauptkörperabschnitts der oberen Flanschabschnitte gebildet sind, und wobei die geneigten Abschnitte von in der Fahrzeugquerrichtung außen oben nach in der Fahrzeugquerrichtung innen unten geneigt sind.
Gemäß dem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung sind die geneigten Abschnitte, die von in der Fahrzeugquerrichtung außen oben nach in der Fahrzeugquerrichtung innen unten geneigt sind, auf den Seiten des oberen Hauptkörperabschnitts der oberen Flanschabschnitte gebildet. Demzufolge kann sich der obere Flanschabschnitt bei einer Seitenkollision des Fahrzeugs leicht biegeverformen, wobei der Grenzabschnitt zwischen dem oberen Flanschabschnitt und dem oberen Hauptkörperabschnitt der Dreh- oder Angelpunkt ist und die Belastung, der der Batterierahmen ausgesetzt ist, verringert ist.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Wie es oben beschrieben ist, kann gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung bei einer Seitenkollision eines Fahrzeugs das Auftreten eines Bruchs an einem Batterierahmen, der aus Harz hergestellt ist, verhindert werden.
Gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann bei einer Seitenkollision eines Fahrzeugs das Auftreten eines Bruchs an einem Batterierahmen, der aus Harz hergestellt ist, weiter verringert oder verhindert werden.
Gemäß dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das Auftreten einer galvanischen Korrosion an hochstehenden Abschnitten verhindert werden.
Gemäß dem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann bei einer Seitenkollision eines Fahrzeugs die Kollisionslast wirksam von einem Energieabsorptionselement auf einen Batterierahmen übertragen werden.
Gemäß dem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung kann bei einer Seitenkollision eines Fahrzeugs die Belastung, der ein Batterierahmen ausgesetzt ist, verringert werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Schnittansicht von vorn, die eine Fahrzeugbatterie-Befestigungsstruktur gemäß einer vorliegenden Ausführungsform zeigt.
2 ist eine perspektivische Explosionsansicht, die ein Batterierahmen und verformbare Element zeigt, die die Fahrzeugbatterie-Befestigungsstruktur gemäß der vorliegenden Ausführungsform bilden.
3 ist eine Schnittansicht von vorn, die vergrößert einen Abschnitt der Fahrzeugbatterie-Befestigungsstruktur gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt.
4 ist eine Schnittansicht von vorn, die einen Zustand zeigt, in dem ein Fahrzeug, in dem die Fahrzeugbatterie-Befestigungsstruktur gemäß der vorliegenden Ausführungsform eingebaut ist, seitlich mit einem Mast oder Pfosten kollidiert.
5 ist eine perspektivische Ansicht, die vergrößert einen Abschnitt der Fahrzeugbatterie-Befestigungsstruktur gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt.
6 ist eine Schnittansicht von vorn, die vergrößert einen Abschnitt der Fahrzeugbatterie-Befestigungsstruktur gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt.
7A ist eine Schnittansicht von vorn, die einen Zustand zeigt, in dem ein Fahrzeug, in dem eine Fahrzeugbatterie-Befestigungsstruktur gemäß einem Vergleichsbeispiel eingebaut ist, seitlich mit einem Mast oder einem Pfosten kollidiert.
7B ist eine Schnittansicht von vorn, die vergrößert einen Abschnitt der Fahrzeugbatterie-Befestigungsstruktur gemäß dem Vergleichsbeispiel zeigt.
BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachfolgend ist eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausführlich auf der Grundlage der Zeichnungen beschrieben. Es ist zu beachten, dass zur Vereinfachung der Erläuterung ein Pfeil OBEN, der entsprechend in den jeweiligen Zeichnungen gezeigt ist, nach oben bezüglich des Fahrzeugs zeigt, ein Pfeil VORN nach vorn bezüglich des Fahrzeugs zeigt und Pfeil INNEN in der Fahrzeugquerrichtung nach innen zeigt. Ferner beziehen sich in der nachfolgenden Beschreibung, wenn von der vertikalen, der Längs- und der Rechts-/Links-Richtung die Rede ist, diese auf die Fahrzeughöhenrichtung, die Fahrzeuglängsrichtung bzw. die Fahr-Links-Rechts-Richtung (die Fahrzeugquerrichtung), sofern nichts anderes gesagt ist. Ferner besitzt der Fahrzeugaufbau, obwohl die jeweiligen Zeichnungen die linke Seite des Fahrzeugaufbaus zeigen, eine Spiegelsymmetrie, und die rechte Seite des Fahrzeugaufbaus ist weggelassen, wenn es zweckdienlich ist.
Wie es in 1 gezeigt ist, sind ein Paar aus einem linken und einem rechten unteren Element (Seitenrahmen) 14, die sich in der Fahrzeugaufbau-Längsrichtung erstrecken und eine Fahrzeugaufbau-Gerüststruktur bilden, mit der unteren Oberfläche einer Bodenplatte 12 verbunden, die aus Metall hergestellt ist und den Bodenabschnitt eines Fahrzeugaufbaus bildet. Die unteren Elemente 14 sind aus Metall gebildet und besitzen im Querschnitt jeweils im Wesentlichen die Form eines Hutes, und Flanschabschnitte 15, in der Fahrzeugquerrichtung herausragen, sind durch Schweißen oder dergleichen auf beiden Seiten in der Fahrzeugquerrichtung von Endabschnitten mit der unteren Oberfläche der Bodenplatte 12 verbunden und daran festgelegt.
Ferner sind mehrere Durchgangslöcher 14A zum Durchführen von Flanschschrauben 58, die weiter unten beschrieben sind, in dem unteren Element 14 entlang dessen Längsrichtung (die Fahrzeugaufbaulängsrichtung) gebildet. Ferner sind Schweißmuttern 52 auf der oberen Oberfläche des unteren Elements 14 koaxial mit den jeweiligen Durchgangslöchern 14A angeordnet.
Eine Fahrzeugbatterie-Befestigungsstruktur 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform, die auf ein Fahrzeug wie etwa ein Elektrofahrzeug oder dergleichen angewendet wird, ist auf der Fahrzeugaufbau-Unterseite der Bodenplatte 12 angeordnet und umfasst einen Batterierahmen (einen Stapelrahmen) 20, der einen Brennstoffzellenstapel 16, der als eine Batterie dient, von der Fahrzeugaufbau-Unterseite stützt. Dieser Batterierahmen 20 ist aus einem faserverstärkten Harz (FRP), z. B. aus einem kohlenstofffaserverstärkten Hartmaterial (CFRP) gebildet.
Ein äußerer Abschnitt 17 des Brennstoffzellenstapels 16 ist aus Metall (oder auch Harz) in Form eines quaderförmigen Kastens gebildet, und Beinabschnitte 18, die in der Fahrzeugquerrichtung nach außen herausragen, sind an mehreren vorbestimmten Stellen des unteren Umfangsrandendabschnitts dieses äußeren Abschnitts 17 gebildet. Ferner ist ein Durchgangsloch 18A, das zum Durchführen der Flanschschraube 58, die weiter unten beschrieben ist, vorgesehen ist, in jedem der Beinabschnitte 18 gebildet.
Wie es in 1 und 2 gezeigt ist, umfasst der Batterierahmen 20 einen oberen Rahmen 22, der als ein oberes Batterierahmenelement dient, einen unteren Rahmen 26, der als ein unteres Batterierahmenelement dient, und einen inneren Rahmen 30, der als ein Zwischenelement (Verstärkungselement) dient und zwischen dem oberen Rahmen 22 und dem unteren Rahmen 26 angeordnet ist.
Der obere Rahmen 22 umfasst eine obere Platte 23, die die Form einer rechteckigen, flachen Platte besitzt und horizontal angeordnet ist, geneigte Wände 24, die jeweils die Form einer rechteckigen, flachen Platte besitzen und eine einteilige, kontinuierliche Fortsetzung der beiden Endabschnitte in der Fahrzeugquerrichtung (der äußeren Endabschnitte) der oberen Platte 23 nach schräg oben und in der Fahrzeugquerrichtung nach außen bilden, so dass sie sich entlang von geneigten Wänden 36 erstrecken, die weiter unten beschrieben sind, und Flanschabschnitte 25, die jeweils die Form einer rechteckigen Platte besitzen und eine einteilige, kontinuierliche Fortsetzung der beiden Endabschnitte in der Fahrzeugquerrichtung der geneigten Wände 24 bilden, die sich im Wesentlichen horizontal in der Fahrzeugquerrichtung nach außen erstrecken, so dass sie sich entlang der oberen Wände 37 erstrecken, die weiter unten beschrieben sind.
Der untere Rahmen 26 umfasst eine Bodenplatte 27, die die Form einer rechteckigen, flachen Platte besitzt und horizontal angeordnet ist, geneigte Wände 28, die jeweils die Form einer rechteckigen, flachen Platte besitzen und eine einteilige, kontinuierliche Fortsetzung des jeweiligen der beiden Endabschnitte in der Fahrzeugquerrichtung (der äußeren Endabschnitte) der Bodenplatte 27 bilden, die in einem vorbestimmten Winkel nach oben und außen in der Fahrzeugquerrichtung (von in der Fahrzeugquerrichtung außen oben Seiten nach in der Fahrzeugquerrichtung innen unten) geneigt sind, und Seitenwandabschnitte 29, die jeweils die Form einer rechteckigen, flachen Platte haben, als vertikale Wände dienen und eine einteilige, kontinuierliche und im Wesentlichen senkrechte Fortsetzung zur Fahrzeugaufbau-Oberseite der beiden Endabschnitte in der Fahrzeugquerrichtung (außenseitige Endabschnitte) der geneigten Wände 28 bilden.
Es ist zu beachten, dass die Seitenwandabschnitte 29 eine solche Höhe besitzen, dass sie im Wesentlichen die Grenzabschnitte 49 zwischen unteren Flanschabschnitten 48 und Seitenwandabschnitten 47D an einem unteren Hauptkörperabschnitt 47 eines unteren, verformbaren Elements 46, das weiter unten beschrieben ist, erreichen (sich bis dorthin erstrecken), wenn das untere, verformbare Element 46 mit dem unteren Rahmen 26 verbunden ist. Mit anderen Worten, die oberen Stirnflächen der Seitenwandabschnitte 29 befinden sich im Wesentlichen auf der gleichen Höhe wie die oberen Endflächen von Blockabschnitten 73 an inneren Elementen 72 von Energieabsorptionselementen 70, die weiter unten beschrieben sind.
Wie es in 2 gezeigt ist, umfasst der innere Rahmen 30 einen Hauptkörperabschnitt 32, bei dem konvexe Abschnitte 33, die im Querschnitt im Wesentlichen hutförmig sind und sich in der Fahrzeugquerrichtung erstrecken, in mehreren Reihen (z. B. fünf Reihen) in der Fahrzeugaufbau-Längsrichtung aufgereiht sind, und Vorsprungabschnitte 34, die an den beiden Endabschnitten in der Fahrzeugquerrichtung des Hauptkörperabschnitte 32 so gebildet sind, dass sie eine kontinuierliche Fortsetzung der oberen Oberflächen der konvexen Abschnitte 33 bilden und zur Fahrzeugaufbau-Oberseite vorragen.
Die in der Fahrzeugquerrichtung inneren Seiten der Vorsprungabschnitte 34 sind jeweils als geneigte Wände 36 ausgebildet, die jeweils eine einteilige, kontinuierliche Fortsetzung von den oberen Oberflächen der konvexen Abschnitte 33 bilden und sich nach oben und außen in der Fahrzeugquerrichtung erstrecken. Die oberen Wände 37, die im Wesentlichen horizontal sind, bilden eine einteilige, kontinuierliche Fortsetzung der oberen Endabschnitte der geneigten Wände 36 in der Fahrzeugquerrichtung nach außen. Ferner sind die in der Fahrzeugquerrichtung äußeren Endabschnitte der Vorsprungabschnitte 34 als Stirnoberflächenabschnitte 38 ausgebildet, die Querschnitte im Wesentlichen senkrecht zu dem Hauptkörperabschnitt 32 sind. Insbesondere besitzen die Vorsprungabschnitte 34, betrachtet aus der Fahrzeugaufbaulängsrichtung (betrachtet in einer Vorderansicht), im Wesentlichen die Form eines Trapezes.
Ferner ist die untere Oberfläche der oberen Platte 23 des oberen Rahmens 22 durch ein Klebemittel mit den oberen Oberflächen der jeweiligen konvexen Abschnitte 33 des inneren Rahmens 30 verbunden, und die obere Oberfläche der Bodenplatte 27 des unteren Rahmens 26 ist durch ein Klebemittel mit der unteren Oberfläche des Hauptkörperabschnitte 32 des inneren Rahmens 30 verbunden. Dadurch ist der Batterierahmen 20, der eine rechteckige, geschlossene Querschnittsform besitzt, allgemein aufgebaut.
Es ist zu beachten, dass, wie es in 1 gezeigt ist, die Durchgangslöcher 23A, 33A, die miteinander verbunden sind, an mehreren, vorbestimmten Stellen der oberen Platte 23 des oberen Rahmens 22 und der konvexen Abschnitte 33 des inneren Rahmens 30 gebildet, und Flanschschrauben 54 sind durch ein Klebemittel mit den unteren Oberflächen der konvexen Abschnitte 33 koaxial mit den jeweiligen Durchgangslöchern 23A, 33A verbunden. Ferner sind Kragenelemente 56, die zylindrisch und aus Metall hergestellt sind, einteilig und koaxial mit den oberen Oberflächen der jeweiligen Flanschschrauben 54 ausgebildet, und die jeweiligen Kragenelemente 56 sind in die jeweiligen Durchgangslöcher 23A, 33A eingeführt.
Demzufolge ist der Brennstoffzellenstapel 16 dadurch, dass den Brennstoffzellenstapel 16 so auf der oberen Oberfläche des oberen Rahmens 22 (der oberen Platte 23) angeordnet ist, dass die Durchgangslöcher 18A der Beinabschnitte 18 und Durchgangslöcher 56A der Kragenelemente 56 miteinander verbunden sind, und dadurch, dass die Flanschschrauben 58 von der Fahrzeugaufbau-Oberseite durch die Durchgangslöcher 18A und die Durchgangslöcher 56A geführt und mit den Flanschschrauben 54 festgeschraubt sind, an dem Batterierahmen 20 (dem oberen Rahmen 22 und dem inneren Rahmen 30) befestigt und festgelegt.
Ferner sind, wie es in 1 und 2 gezeigt ist, obere Hauptkörperabschnitte 43 eines Paars aus einem linken und rechten oberen, verformbaren Element 42, die jeweils die Oberseite eines verformbaren Elements 40 bilden, mit den oberen Oberflächen der geneigten Wände 24 und der Flanschabschnitte 25 des oberen Rahmens 22 verbunden. Insbesondere ist die Fahrzeugaufbaulängsrichtung die Längsrichtung der oberen, verformbaren Elemente 42, und die unteren Oberflächen der oberen Hauptkörperabschnitte 43, die die in der Fahrzeugquerrichtung inneren Endabschnitte der oberen, verformbaren Elemente 42 sind, sind durch ein Klebemittel mit den oberen Oberflächen der geneigten Wände 24 und der Flanschabschnitte 25 des oberen Rahmens 22 verbunden.
Ferner bilden obere Flanschabschnitte 44, die von den Flanschabschnitten 25 des oberen Rahmens 22 und der Stirnoberflächenabschnitte 38 (der Batterierahmen 20) des inneren Rahmens 30 in der Fahrzeugquerrichtung nach außen herausragen (d. h. die in der Fahrzeugquerrichtung außenseitigen Abschnitte der oberen, verformbaren Elemente 42 sind), einteilige und kontinuierliche Fortsetzungen der in der Fahrzeugquerrichtung innenseitigen Abschnitte der oberen Hauptkörperabschnitte 43.
Hingegen ist der untere Hauptkörperabschnitt 47 des unteren, verformbaren Elements 46, das die Unterseite des verformbaren Elements 40 bildet, mit den oberen Oberflächen der jeweiligen geneigten Wände 28 des unteren Rahmens 26 verbunden. Insbesondere umfasst das untere, verformbare Element 46 den unteren Hauptkörperabschnitt 47, der die Form eines rechteckigen Rahmens besitzt. Die unteren Oberflächen von Auskragungsabschnitten 47B (die hochstehende Abschnitte 47C umfassen), die weiter unten beschrieben sind, der unteren Hauptkörperabschnitte 47 sind durch ein Klebemittel G (siehe 1, 3) mit den oberen Oberflächen der geneigten Wände 28 des unteren Rahmens 26 verbunden.
Demzufolge ist der innere Rahmen 30 auf der Innenseite des unteren Hauptkörperabschnitte 47 angeordnet, und in diesem Zustand ist die untere Oberfläche des Hauptkörperabschnitte 32 durch ein Klebemittel mit der oberen Oberfläche der Bodenplatte 27 des unteren Rahmens 26 verbunden. Ferner sind die beiden Endabschnitte in der Fahrzeugaufbaulängsrichtung des unteren Hauptkörperabschnitts 47 konvexe Abschnitte 47A, die jeweils im Querschnitt im Wesentlichen die Form eines Hutes haben und sich in der Fahrzeugquerrichtung erstrecken. Die oberen Oberflächen dieser konvexen Abschnitte 47A sind zusammen mit den oberen Oberflächen der jeweiligen konvexen Abschnitte 33 des inneren Rahmens 30 durch ein Klebemittel mit der unteren Oberfläche der oberen Platte 23 des oberen Rahmens 22 verbunden.
Ferner bilden die Auskragungsabschnitte 47B, die jeweils die Form einer rechteckigen, flachen Platte besitzen und in der Fahrzeugquerrichtung im gleichen Winkel wie die geneigten Wände 28 bezüglich der horizontalen Richtung (von den in der Fahrzeugquerrichtung außen oben zu den in der Fahrzeugquerrichtung innen unten) geneigt nach innen herausragen, einteilige Fortsetzungen der beiden Endabschnitte in der Fahrzeugquerrichtung des unteren Hauptkörperabschnitte 47. Ferner sind die hochstehenden Abschnitte 47C, die herausgeschnitten und angehoben sind, um sich so von in der Fahrzeugquerrichtung außen nach in der Fahrzeugquerrichtung innen allmählich von den geneigten Wände 28 zu entfernen, an Abschnitten der Auskragungsabschnitte 47B (den unteren Hauptkörperabschnitten 47) gebildet, die den Vorsprungabschnitten 34 des inneren Rahmens 30 entsprechen (ihnen gegenüberliegen).
Insbesondere sind die mehreren (z. B. fünf) hochstehenden Abschnitte 47C an den Auskragungsabschnitten 47B so gebogen oder gekrümmt, dass sie in einem vorbestimmten Abstand (z. B. in einem gleichmäßigen Abstand) in der Fahrzeugaufbau-Längsrichtung voneinander getrennt sind, und die jeweiligen hochstehenden Abschnitte 47C sind in die jeweiligen Vorsprungabschnitte 34 eingeführt. Ferner ist die untere Oberfläche auf den Seiten der Vorsprungabschnitte 34 des Hauptkörperabschnitts 32 des inneren Rahmens 30 durch ein Klebemittel mit den oberen Oberflächen der Auskragungsabschnitte 47B, nicht jedoch den hochstehenden Abschnitten 47C verbunden. Daraus ergibt sich eine Struktur, in der die Auskragungsabschnitte 47B, nicht jedoch die hochstehenden Abschnitte 47C, durch den unteren Rahmen 26 und den innere Rahmen 30 eingeklemmt und festgelegt sind.
Es ist zu beachten, dass, wie es gezeigt ist in 3, die in der Fahrzeugquerrichtung inneren Endabschnitte sowie die hochstehenden Abschnitte 47C in einem vorbestimmt Winkel von in der Fahrzeugquerrichtung außen oben nach in der Fahrzeugquerrichtung innen, unten bezüglich der horizontalen Richtung geneigt sind (ein Winkel, der kleiner als der Winkel der geneigten Wände 28 ist). Dadurch ergibt sich eine Struktur, in der Wassertropfen, die in die Vorsprungabschnitte 34 eingedrungen sind, entlang den oberen Oberflächen der hochstehenden Abschnitte 47C transportiert werden und in der Fahrzeugquerrichtung weiter nach innen als bis zu den hochstehenden Abschnitten 47C abfließen. Insbesondere bildet sich auf den oberen Oberflächen und den in der Fahrzeugquerrichtung inneren Endabschnitten (insbesondere den unterseitigen Kantenlinienabschnitte 47Cd) der hochstehenden Abschnitte 47C kaum Rost.
Insbesondere wird das Klebemittel G zum Verbinden der hochstehenden Abschnitte 47C mit den geneigten Wänden 28 von in der Fahrzeugquerrichtung außen nach in der Fahrzeugquerrichtung innen allmählich dicker. Ferner beträgt die maximale Dicke bei diesem in der Fahrzeugquerrichtung inneren Endabschnitt (ein Abstand zwischen der geneigten Wand 28 und dem unteren Kantenlinienabschnitt 47Cd bei dem in der Fahrzeugquerrichtung inneren Endabschnitt des hochstehenden Abschnitts 47C) H zum Beispiel H = 4,5 mm. Dadurch ergibt sich eine Struktur, in der selbst dann, wenn ein Wassertropfen an dem in der Fahrzeugquerrichtung inneren Endabschnitt des Klebemittels G aufgrund der Oberflächenspannung anhaftet, dieser Wassertropfen den unterseitigen Kantenlinienabschnitt 47Cd des hochstehenden Abschnitts 47C nicht berührt.
Mit anderen Worten, die maximale Dicke (das Intervall zwischen dem unteren Kantenlinienabschnitt 47Cd und der geneigte Wand 28) H bei dem in der Fahrzeugquerrichtung inneren Endabschnitt des Klebemittels G ist so bestimmt, dass selbst dann, wenn ein Wassertropfen aufgrund der Oberflächenspannung an dem in der Fahrzeugquerrichtung inneren Endabschnitt des Klebemittels G anhaftet, dieser Wassertropfen den unteren Kantenlinienabschnitt 47Cd des hochstehenden Abschnitts 47C nicht berührt. Dadurch wird die Erzeugung von durch galvanische Korrosion erzeugtem Rost, insbesondere an den unteren Kantenlinienabschnitten 47Cd der hochstehenden Abschnitte 47C verringert oder verhindert.
Ferner kann, wie es in 5 und 6 gezeigt ist, wenn die hochstehenden Abschnitte 47C durch das Klebemittel G mit den geneigten Wänden 28 verbunden sind, erreicht werden, dass sich das Klebemittel G von den in der Fahrzeugquerrichtung inneren Endabschnitten der hochstehenden Abschnitte 47C hervorwölbt und die in der Fahrzeugquerrichtung inneren Endabschnitte (insbesondere die unteren Kantenlinienabschnitte 47Cd) der hochstehenden Abschnitte 47C mit diesem Klebemittel G bedeckt sind, das hervorgewölbt und aufgequollen ist. Dadurch ist die Erzeugung von durch galvanische Korrosion insbesondere an den unteren Kantenlinienabschnitten 47Cd der hochstehenden Abschnitte 47C erzeugtem Rost weiter verringert oder verhindert.
Es ist zu beachten, dass die in der Fahrzeugquerrichtung inneren Abschnitte der Plattenelemente 80, die aus Harz hergestellt sind und von den in der Fahrzeugquerrichtung inneren Endabschnitten der hochstehenden Abschnitte 47C in der Fahrzeugquerrichtung nach innen herausragen, im Voraus durch doppelseitiges Klebeband oder dergleichen an den oberen Oberflächen der hochstehenden Abschnitte 47C befestigt werden. Mit einer solchen Struktur werden die Buckel, die Abschnitte des Klebemittels G sind, das von den in der Fahrzeugquerrichtung inneren Endabschnitten der hochstehenden Abschnitte 47C hervorwölbt, durch die Plattenelemente 80 unten gehalten. Daher werden Wassertropfen, die in die Vorsprungabschnitte 34 eingedrungen sind, entlang den oberen Oberflächen der hochstehenden Abschnitte 47C und den oberen Oberflächen der Plattenelemente 80 transportiert und fließen in der Fahrzeugquerrichtung weiter nach innen ab als bis zu diesen Plattenelementen 80.
Insbesondere ist der Weg des Wassertropfen, der von der oberen Oberfläche des hochstehenden Abschnitts 47C zur der oberen Oberfläche des unteren Rahmens 26 wandert, durch das Plattenelement 80 gebildet, wobei sich wenigstens der untere Kantenlinienabschnitt 47Cd in einem Zustand befindet, in dem er von dem Klebemittel G bedeckt ist, das von dem in der Fahrzeugquerrichtung inneren Endabschnitt des hochstehenden Abschnitts 47C hervorgewölbt und aufgequollen ist. Demzufolge kann selbst dann, wenn es eine Struktur gibt, in der der in der Fahrzeugquerrichtung innere Endabschnitt (insbesondere der untere Kantenlinienabschnitt 47Cd) des hochstehenden Abschnitts 47C mit dem Klebemittel G bedeckt ist, verhindert werden, dass ein Wassertropfen auf der oberen Oberfläche des hochstehenden Abschnitts 47C wandert, und die Bildung von Rost durch galvanische Korrosion auf der oberen Oberfläche des hochstehenden Abschnitts 47C kann verringert oder verhindert werden.
Es ist zu beachten, dass die Dicke des Plattenelements 80 zum Beispiel 0.5 mm und die Dicke des doppelseitigen Klebebands zum Beispiel 0.2 mm beträgt. Ferner ist, obwohl das gezeigte Plattenelement 80 nicht an dem in der Querrichtung (Fahrzeuglängsrichtung) mittleren Abschnitt des hochstehenden Abschnitts 47C befestigt ist, die Befestigungsposition des Plattenelements 80 nicht auf diese Position beschränkt ist.
Ferner sind Durchgangslöcher 26A, die zum Beispiel kreisförmig sind, in dem unteren Rahmen 26 gebildet, und zwar in der Fahrzeugquerrichtung weiter innen als das Plattenelemente 80. Demzufolge wird ein Wassertropfen, der entlang der oberen Oberfläche des hochstehenden Abschnitts 47C oder der oberen Oberfläche des Plattenelements 80 transportiert worden und auf die obere Oberfläche des unteren Rahmens 26 abgeflossen ist, über dieses Durchgangsloch 26A von dem Batterierahmen 20 nach außen abgeführt.
Ferner sind, wie es in 1 und 2 gezeigt ist, die Abschnitte, die in der Fahrzeugquerrichtung weiter außen als die Auskragungsabschnitte 47B angeordnet sind, des unteren Hauptkörperabschnitte 47 des unteren, verformbaren Elements 46 als die Seitenwandabschnitte 47D ausgebildet, die im Wesentlichen senkrecht in Richtung der Fahrzeugaufbau-Oberseite gebildet sind, um so entlang der Seitenwandabschnitte 29 des unteren Rahmens 26 zu verlaufen. Ferner haben diese Seitenwandabschnitte 47D im Wesentlichen die gleiche Höhe wie die Seitenwandabschnitte 29, die die in der Fahrzeugquerrichtung inneren Abschnitte des unteren Rahmens 26 sind.
Insbesondere erstrecken sich die Seitenwandabschnitte 29 des unteren Rahmens 26 zur Fahrzeugaufbau-Oberseite bis zu einer Höhenposition, die im Wesentlichen die Grenzabschnitte 49 zwischen den Seitenwandabschnitten 47D und den unteren Flanschabschnitten 48 des unteren Hauptkörperabschnitts 47 erreicht. Ferner bilden die unteren Flanschabschnitte 48, die von den Stirnoberflächenabschnitten 38 des inneren Rahmens 30 und den oberen Endabschnitten an den Seitenwandabschnitten 29 des unteren Rahmens 26 (des Batterierahmens 20) in der Fahrzeugquerrichtung nach außen herausragen, eine einteilige und kontinuierliche Fortsetzung der in der Fahrzeugquerrichtung inneren Abschnitte der Seitenwandabschnitte 47D.
Ferner sind die oberen Flanschabschnitte 44 und die unteren Flanschabschnitte 48, die von dem Batterierahmen 20 in der Fahrzeugquerrichtung nach außen herausragen, einander überlagert und durch ein Klebemittel (oder Niete oder dergleichen) miteinander verbunden und bilden Flanschabschnitte 50, die Bereiche sind, die an den unteren Elementen 14 (der Seite der unteren Oberfläche der Bodenplatte 12), auf der Seite des Batterierahmens 20 festgelegt sind. Es ist zu beachten, dass das verformbare Element 40 (die oberen, verformbaren Elemente 42 und das untere, verformbare Element 46) aus Metall hergestellt und beispielsweise aus Stahlplatten hoher Zugfestigkeit oder aus Stahlplatten sehr hoher Zugfestigkeit hergestellt ist.
Ferner sind, wie es in 1 gezeigt ist, mehrere Durchgangslöcher 50A, die miteinander kommunizieren und zum Einführen der Flanschschrauben 58 vorgesehen sind, in der Fahrzeugaufbaulängsrichtung in dem Flanschabschnitt 50, der durch den oberen Flanschabschnitt 44 und den unteren Flanschabschnitt 48 gebildet ist, ausgebildet. Demzufolge ist der Batterierahmen 20 dadurch, dass die Flanschschrauben 58 von der Fahrzeugaufbau-Unterseite in die Durchgangslöcher 50A und die Durchgangslöcher 14A eingeführt und mit den Schweißmuttern 52 festgeschraubt sind, über das verformbare Element 40 (die Flanschabschnitte 50) an den unteren Elementen 14 befestigt und festgelegt.
Ferner sind, wie es in 1 und 2 gezeigt ist, geneigte Abschnitte 44A, die sich von den in der Fahrzeugquerrichtung außen oben nach den in der Fahrzeugquerrichtung innen unten (in Richtung von Grenzabschnitten 45 zwischen den oberen Hauptkörperabschnitten 43 und den oberen Flanschabschnitten 44) erstrecken, auf den Seiten der oberen Hauptkörperabschnitt 43 der oberen Flanschabschnitte 44 und in der Fahrzeugquerrichtung weiter außen als der Batterierahmen 20 gebildet. Durch die Bildung dieser geneigten Abschnitte 44A ergibt sich eine Struktur, in der die Grenzabschnitte 45 Gelenke der Biegeverformung, die weiter unten beschrieben ist, der Flanschabschnitte 50 werden.
Es ist zu beachten, dass geneigte Abschnitte 48A, die sich von in der Fahrzeugquerrichtung außen oben nach in der Fahrzeugquerrichtung innen unten (in Richtung der Grenzabschnitte 49 zwischen dem unteren Hauptkörperabschnitt 47 und den unteren Flanschabschnitten 48) erstrecken, auch auf den Seiten des unteren Hauptkörperabschnitts 47 der unteren Flanschabschnitte 48 gebildet sind, die über die oberen Flanschabschnitten 44 und in der Fahrzeugquerrichtung weiter außen als der Batterierahmen 20 gelegen sind. Dadurch ergibt sich eine Struktur, in der die Grenzabschnitte 49 zusammen mit den Grenzabschnitten 45 zu Drehgelenken der Biegeverformung der Flanschabschnitte 50 werden.
Ferner sind, wie es in 1 gezeigt ist, die in der Fahrzeugquerrichtung inneren Abschnitte der Bodenplatte 12 als Biegeabschnitte 12A ausgebildet, die zur Fahrzeugaufbau-Oberseite gebogen sind, und diese Biegeabschnitte 12A sind durch Schweißen oder dergleichen mit Innenblechen 62 von Schwellern 60 verbunden, die aus Metall hergestellt sind. Der Schweller 60 umfasst das Innenblech 62, das im Querschnitt im Wesentlichen die Form eines Huts hat, und eine Außenblech 64, das im Querschnitt im Wesentlichen die Form eines Huts hat.
Insbesondere besitzt der Schweller 60 durch einen oberen Flanschabschnitt 64A des Außenblechs 64, der durch Schweißen oder dergleichen mit einem oberen Flanschabschnitt 62A des Innenblechs 62 verbunden ist, und einen unteren Flanschabschnitt 64B des Außenblechs 64, der durch Schweißen oder dergleichen mit einem unteren Flanschabschnitt 62B des Innenblechs 62 verbunden ist, eine rechteckige, geschlossene Querschnittsform.
Ferner sind Energieabsorptionselemente 70, die aus Metall hergestellt sind, zwischen den Fahrzeugaufbauunterseiten der Schweller 60 (einschließlich der beiden Endabschnitte in der Fahrzeugquerrichtung der Bodenplatte 12) und dem Batterierahmen 20 angeordnet. Das Energieabsorptionselement 70 umfasst das innere Element 72, das in der Fahrzeugquerrichtung innen, neben dem Seitenwandabschnitt 29 angeordnet ist, und ein äußeres Element 76, das in der Fahrzeugquerrichtung weiter außen als das innere Element 72 und mit einem vorbestimmten Abstand dazwischen (einem Abstand, der so groß ist, dass die unteren Flanschabschnitte 62B, 64B darin eingeführt werden können) angeordnet ist.
Das innere Element 72 umfasst mehrere (z. B. sieben) Blockabschnitte, die im Querschnitt im Wesentlichen rechteckig (rohrförmig) sind, sich in der Fahrzeugaufbau-Längsrichtung erstrecken und einteilig miteinander verbunden sind. Ein Seitenwandabschnitt 73A des Blockabschnitt 73, der in der Fahrzeugquerrichtung nach innen weist und sich in der Fahrzeugquerrichtung am weitesten innen befindet, ist neben dem Seitenwandabschnitt 29 angeordnet (so, dass er einen geringen Abstand in der Fahrzeugquerrichtung zum Seitenwandabschnitt 29 hat).
Ferner ist der Blockabschnitt 73 durch nicht dargestellte Schrauben und Schweißmutter an dem unteren Element 14 befestigt und festgelegt, jedoch nicht dort, wo sich die Befestigungsbereiche des Flanschabschnitts 50 befinden. Ein Blockabschnitt 74, der in der Fahrzeugquerrichtung am weitesten außen und an dem oberen Abschnitt angeordnet ist, ist durch Schrauben 66 und Schweißmuttern 68 an dem Innenblech 62 des Schwellers 60 befestigt und festgelegt. Infolgedessen sind die inneren Elemente 72 auf der Fahrzeugaufbau-Unterseite der beiden Endabschnitten der Bodenplatte 12 angeordnet.
Das äußere Element 76 umfasst mehrere (z. B. fünf) Blockabschnitte, die im Querschnitt im Wesentlichen rechteckig (rohrförmig) sind, sich in der Fahrzeugaufbau-Längsrichtung erstrecken und einteilig miteinander verbunden sind. Ein Blockabschnitt 79, der auf der in der Fahrzeugquerrichtung äußeren Seite und an dem oberen Abschnitt angeordnet ist, ist durch die Schrauben 66 und die Schweißmuttern 68 an dem Außenblech 64 des Schwellers 60 befestigt und festgelegt. Infolgedessen ist das äußere Element 76 auf der Fahrzeugaufbau-Unterseite des Schwellers 60 angeordnet.
Ferner ist ein konvexer Abschnitt 75A, der in der Fahrzeugquerrichtung nach außen herausragt, an einem Blockabschnitt 75, der sich in der Fahrzeugquerrichtung am weitesten außen und an dem unteren Abschnitt des inneren Elements 72 befindet, ausgebildet. Ferner ist ein konkaver Abschnitt 77A, der in der Fahrzeugquerrichtung nach außen konkav ist, an dem Grenzabschnitt zwischen einem Blockabschnitt 77 und einem Blockabschnitt 78, die in der Fahrzeugquerrichtung innen und an dem unteren Abschnitt des inneren Elements 76 angeordnet sind, gebildet, um so den konvexen Abschnitt 75A zu ermöglichen (so, dass der konvexe Abschnitt 75A nicht berührt wird).
Dieser konkave Abschnitt 77A und der konvexe Abschnitt 75A sind aneinander angepasst (berühren sich), wenn sich das äußere Element 76 aufgrund einer Seitenkollision des Fahrzeugs zu dem inneren Elements 72 bewegt, und kann wirksam einen Teil der von dem inneren Element 76 auf das innere Element 72 übertragenen Kollisionslast übertragen. Insbesondere ergibt sich eine Struktur, in der das äußere Element 76 und das innere Element 72 eine Einheit bilden und in der Fahrzeugquerrichtung nach innen plastisch verformt (zusammengedrückt) werden können.
Nachfolgend ist die Funktionsweise der Fahrzeugbatterie-Befestigungsstruktur 10 mit der oben beschriebenen Struktur beschrieben. Insbesondere ist die Funktionsweise für den Fall beschrieben, dass die Fahrzeugseite mit einem Pfosten oder Mast (einem Hindernis) kollidiert, der zum Beispiel aus Metall hergestellt ist, vollzylindrisch (oder hohlzylindrisch) ist und sich vertikal erstreckt, wie es gezeigt ist in 4.
Wie es in 4 gezeigt ist, wirkt, wenn die Fahrzeugseite mit einem Pfosten oder Mast P kollidiert, eine übermäßige Kollisionslast, die in der Fahrzeugquerrichtung nach innen gerichtet ist, auf den Schweller 60 und das Energieabsorptionselement 70 ein. Wenn eine Kollisionslast in der Fahrzeugquerrichtung von außen einwirkt, bewegt sich der Schweller 60, sich plastisch verformend, in der Fahrzeugquerrichtung nach innen, absorbiert einen Teil dieser einwirkenden Kollisionslast und überträgt einen Teil der verbleibenden Kollisionslast auf die Bodenplatte 12.
Wenn ein Teil der Kollisionslast auf die Bodenplatte 12 übertragen wird, verlagert sich der in der Fahrzeugquerrichtung äußere Endabschnitt dieser Bodenplatte 12 nach oben, und der in der Fahrzeugquerrichtung äußere Endabschnitt des unteren Elements 14, das an der unteren Oberfläche der Bodenplatte 12 festgelegt ist, wird zur Fahrzeugaufbau-Oberseite bewegt. Daraufhin wirkt eine Biegemoment M, das in die Fahrzeugaufbaulängsrichtung gerichtet ist, auf den Flanschabschnitt 50 des verformbaren Elements 40, das an diesem unteren Element 14 befestigt und festgelegt ist, ein.
Insbesondere wird eine Kraft, durch die sich der Flanschabschnitt 50 mit dem Grenzabschnitt 45 zwischen dem oberen Hauptkörperabschnitt 43 und dem oberen Flanschabschnitt 44 als Gelenk nach oben biegt (d. h. so, dass der in der Fahrzeugquerrichtung äußere Endabschnitt des Flanschabschnitts 50 zur Fahrzeugaufbau-Oberseite bewegt wird), auf den Flanschabschnitt 50 (den oberen Flanschabschnitt 44 und den unteren Flanschabschnitt 48) des verformbaren Elements 40, das an dem unteren Element 14 befestigt und festgelegt ist, ausgeübt.
Hier ist der Flanschabschnitt 50 (das verformbare Element 40) verformbar, da es aus Metall geformt ist (eine Stahlplatte mit hoher Zugfestigkeit oder eine Stahlplatte mit sehr hoher Zugfestigkeit). Ferner sind die geneigten Abschnitte 44A, 48A, die sich von in der Fahrzeugquerrichtung außen oben nach in der Fahrzeugquerrichtung innen unten erstrecken, auf der Seite des oberen Hauptkörperabschnitts 43 des oberen Flanschabschnitts 44 und der Seite des unteren Hauptkörperabschnitts 47 des unteren Flanschabschnitts 48, die den Flanschabschnitt 50 bilden, und in der Fahrzeugquerrichtung weiter außen als der Batterierahmen 20 gebildet.
Demzufolge kann sich der Flanschabschnitt 50 leicht zur Fahrzeugaufbau-Oberseite biegeverformen, wobei die Grenzabschnitte 45, 49 das Gelenk bilden. Demzufolge wird das Biegemoment M, das auf den Flanschabschnitt 50 einwirkt, durch die Biegeverformung des Flanschabschnitts 50 zur Fahrzeugaufbau-Oberseite wirksam absorbiert, und eine Übertragung davon auf den Batterierahmen 20 wird verringert oder verhindert. Insbesondere kann bei einer Seitenkollision des Fahrzeugs die Belastung, die von dem unteren Element 14 über der Flanschabschnitt 50 auf den Batterierahmen 20 ausgeübt wird, verringert oder beseitigt werden.
Ferner bestehen, da der Flanschabschnitt 50 verformbar ist, keine Bedenken dahingehend, dass der Flanschabschnitt 50 lediglich dadurch, dass der Flanschabschnitt 50 zur Fahrzeugaufbau-Oberseite verbogen wird, bricht (ein Bruch des Flanschabschnitts 50 wird verhindert oder verhindert). Daher gibt es keine Bedenken dahingehend, dass sich der Batterierahmen 20 von dem unteren Element 14 lösen wird, und es gibt es keine Bedenken dahingehend, dass der Brennstoffzellenstapel 16 aus dem Fahrzeug nachgeben wird.
Hingegen bewegt sich, wenn die Kollisionslast in der Fahrzeugquerrichtung von außen einwirkt, das Energieabsorptionselement 70 (das äußere Element 76 und das innere Element 72), sich plastisch verformend, in der Fahrzeugquerrichtung nach innen, absorbiert einen Teil dieser einwirkenden Kollisionslast und überträgt einen Teil der restlichen Kollisionslast auf das untere Element 14 und den Batterierahmen 20.
Nachfolgend ist das in 7 gezeigte Vergleichsbeispiel beschrieben. In einer Fahrzeugbatterie-Befestigungsstruktur 100 gemäß dem Vergleichsbeispiel ist die geneigte Wand 28 nicht an dem in der Fahrzeugquerrichtung äußeren Endabschnitt eines unteren Rahmens 126 gebildet. Insbesondere ist nur ein Seitenwandabschnitt 129, der sich im Wesentlichen senkrecht nach oben erstreckt, an dem in der Fahrzeugquerrichtung äußeren Endabschnitt einer Bodenplatte 127 gebildet.
Ferner ragt eine Auskragungsabschnitt 147B an einem unteren Hauptkörperabschnitt 147 eines unteren, verformbaren Elements 146 in der Fahrzeugquerrichtung horizontal nach innen heraus und ist mit der oberen Oberfläche der Bodenplatte 127 verbunden. Ein Seitenwandabschnitt 147D an dem unteren Hauptkörperabschnitt 147 erstreckt sich im Wesentlichen senkrecht nach oben und ist mit der inneren Oberfläche des Seitenwandabschnitts 129 verbunden.
Demzufolge gibt es Fälle, wenn die Fahrzeugseite mit dem Pfosten oder Mast kollidiert, in denen, wie es in 7A gezeigt ist, ein Blockabschnitt 173 an einem inneren Element 172 eines Energieabsorptionselement 170, das plastisch verformt wurde, gegen den Seitenwandabschnitt 129 des unteren Rahmens 126 schlägt, wobei er sich durch das Biegemoment M dreht und dadurch diesen Seitenwandabschnitt 129 auf der Seite des oberen Endabschnitts hiervon in der Fahrzeugquerrichtung nach innen drückt.
In diesem Fall verformen sich der Seitenwandabschnitt 129 und der Seitenwandabschnitt 147D so, dass sie in der Fahrzeugquerrichtung nach innen nachgeben, und es bestehen dahingehend Bedenken, dass ein Abschnitt der Bodenplatte 127, der sich in der Fahrzeugquerrichtung weiter innen als der in der Fahrzeugquerrichtung innere Endabschnitt des Auskragungsabschnitts 147B befindet, brechen wird. Insbesondere bestehen Bedenken dahingehend, dass das Biegemoment N, das nach oben (in die Richtung aus der Ebene heraus) gerichtet ist, an einem Abschnitt der Bodenplatte 127 erzeugt wird, wo sich der Auskragungsabschnitt 147B nicht befindet und bei dem sich die Streckgrenze plötzlich ändert, und dass der Batterierahmen 120 plötzlich quer durchbrechen wird.
Ferner wird, wenn in dem Fahrzeugbatterie-Befestigungsstruktur 100 gemäß dem Vergleichsbeispiel ein Wassertropfen in einem Vorsprungabschnitt 134 vorhanden ist, wie es in 7B gezeigt ist, der Zustand, in dem der Wassertropfen insbesondere an einem unteren Kantenlinienabschnitt 147Bd an dem in der Fahrzeugquerrichtung inneren Endabschnitt des Auskragungsabschnitts 147B anhaftet, aufrechterhalten. Daher gibt es Bedenken dahingehend, dass Rost durch galvanische Korrosion an diesem unterseitigen Kantenlinienabschnitt 147Bd entstehen wird. Demzufolge wird in der Fahrzeugbatterie-Befestigungsstruktur 100 gemäß dem Vergleichsbeispiel eine Gegenmaßnahme wie etwa ein Aufbringen eines Versiegelungsmittels auf den in der Fahrzeugquerrichtung inneren Endabschnitt des Auskragungsabschnitts 147B oder dergleichen benötigt.
Demgegenüber ist in der Fahrzeugbatterie-Befestigungsstruktur 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform, wie es in 4 gezeigt ist, die geneigte Wand 28, die von Fahrzeugquerrichtung innen unten nach in der Fahrzeugquerrichtung außen oben (von in der Fahrzeugquerrichtung außen oben nach in der Fahrzeugquerrichtung innen unten) geneigt ist, an der Außenseite in der Fahrzeugquerrichtung des unteren Rahmens 26 des Batterierahmens 20 gebildet, und der Seitenwandabschnitt 29, der sich im Wesentlichen senkrecht nach oben erstreckt, ist an dem in der Fahrzeugquerrichtung äußeren Endabschnitt dieser geneigten Wand 28 gebildet.
Ferner ist auch der Auskragungsabschnitt 47B des unteren Hauptkörperabschnitte 47 in dem gleichen Winkel wie diese geneigte Wand 28 geneigt, und der Seitenwandabschnitt 47D, der sich im Wesentlichen senkrecht nach oben erstreckt, ist an dem in der Fahrzeugquerrichtung äußeren Endabschnitt des Auskragungsabschnitts 47B gebildet. Insbesondere ist der Auskragungsabschnitt 47B mit der oberen Oberfläche der geneigten Wand 28 verbunden und der Seitenwandabschnitt 47D mit der inneren Oberfläche des Seitenwandabschnitts 29 verbunden.
Demzufolge wird selbst dann, wenn der Blockabschnitt 73 an dem inneren Element 72 des Energieabsorptionselements 70, das sich plastisch verformt hat, gegen den Seitenwandabschnitt 29 des unteren Rahmens 26 stößt, während er sich durch das Drehmoment M dreht, diese Kollisionslast (gezeigt durch Pfeil F in 4) wirksam in der Fahrzeugquerrichtung nach innen in der Richtung der Ebene (der Kompressionsrichtung) der geneigten Wand 28 (des unteren Rahmens 26) und des Auskragungsabschnitts 47B (des unteren Hauptkörperabschnitts 47) übertragen. Daher kann ein Nachgeben des Seitenwandabschnitts 29 in der Fahrzeugquerrichtung nach innen verringert oder verhindert werden.
Infolgedessen kann ein Teil der Kollisionslast, die bei einer Seitenkollision des Fahrzeugs einwirkt und in der Fahrzeugquerrichtung nach innen gerichtet ist (gezeigt durch Pfeil F), wirksam von dem Seitenwandabschnitt 29 und dem Seitenwandabschnitt 47D zu dem Endoberflächenabschnitt 38 des inneren Rahmens 30, d. h. den mehreren Reihen von konvexen Abschnitten 33 übertragen und auch durch die Bodenplatte 27 absorbiert werden.
Ferner sind hochstehende Abschnitte 47C, die sich in der Fahrzeugquerrichtung nach innen erstreckend von der geneigten Wand 28 abheben, an Abschnitten des Auskragungsabschnitts 47B gebildet, und das Klebemittel G, das der Verbindung der hochstehenden Abschnitte 47C mit der geneigten Wand 28 dient, wird in der Fahrzeugquerrichtung nach innen dicker. Daher kann ein Teil der Kollisionslast, der durch die geneigte Wand 28 und den Auskragungsabschnitt 47B übertragen wird, durch das Klebemittel G absorbiert werden, während eine plötzliche Änderung der Streckgrenze durch das Verschwinden des Auskragungsabschnitts 47B verhindert wird. Demzufolge kann die Kollisionslast, die zu der Bodenplatte 27 übertragen wird, verringert werden, und ein Durchbruch des Batterierahmens 20 (Brechen der Bodenplatte 27) kann so weit wie möglich verringert oder verhindert werden.
Ferner sind hochstehende Abschnitte 47C von in der Fahrzeugquerrichtung außen oben nach in der Fahrzeugquerrichtung innen unten bezüglich der horizontalen Richtung geneigt, und die unteren Kantenlinienabschnitte 47Cd an den in der Fahrzeugquerrichtung inneren Endabschnitten davon befinden sich in einem Abstand von der geneigten Wand 28, die der maximalen Dicke H des Klebemittels G entspricht. Daher läuft selbst dann, wenn sich ein Wassertropfen in dem Vorsprungabschnitt 34 befindet, dieser Wassertropfen von der oberen Oberfläche des hochstehenden Abschnitts 47C ab, und der Wassertropfen kann schlecht an der oberen Oberfläche des hochstehenden Abschnitts 47C und dem unterseitigen Kantenlinienabschnitt 47Cd haften (siehe 3). Demzufolge bildet sich an der oberen Oberfläche des hochstehenden Abschnitts 47C und dem unterseitigen Kantenlinienabschnitt 47Cd kaum Rost durch galvanische Korrosion.
Insbesondere ist bei der Fahrzeugbatterie-Befestigungsstruktur 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Gegenmaßnahme wie etwa das Aufbringen einer Versiegelung auf die in der Fahrzeugquerrichtung inneren Endabschnitte der hochstehenden Abschnitte 47C oder dergleichen nicht notwendig. Es ist zu beachten, dass das Klebemittel G von den in der Fahrzeugquerrichtung inneren Endabschnitten der hochstehenden Abschnitte 47C hervorwölben kann und die in der Fahrzeugquerrichtung inneren Endabschnitten (insbesondere die unterseitigen Kantenlinienabschnitte 47Cd) der hochstehenden Abschnitte 47C durch dieses Klebemittel G, das hervorgewölbt und aufgequollen ist, bedeckt sein können (siehe 5, 6). Infolgedessen kann die durch galvanische Korrosion bewirkte Bildung von Rost, insbesondere an den unteren Kantenlinienabschnitten 47Cd der hochstehenden Abschnitte 47C weiter verringert oder verhindert werden.
Ferner sind die Plattenelemente 80, die von den in der Fahrzeugquerrichtung inneren Endabschnitten der hochstehenden Abschnitte 47C in der Fahrzeugquerrichtung nach innen herausragen, an den oberen Oberflächen der hochstehenden Abschnitte 47C angeordnet. Daher kann etwas von dem Buckel des Klebemittels G, das sich von dem in der Fahrzeugquerrichtung inneren Endabschnitt des hochstehenden Abschnitts 47C hervorgewölbt hat, durch dieses Plattenelement 80 unten gehalten werden. Insbesondere kann selbst innerhalb einer geschlossenen Querschnittsform, bei der es nach der Anhaftung schwierig ist, das Klebemittel G auszustreichen oder zu glätten und einen Weg für Wassertropfen zu bilden, eine Weg für Wassertropfen gebildet werden.
Selbst wenn sich ein Wassertropfen innerhalb des Vorsprungabschnitts 34 befindet, läuft daher der Wassertropfen von der oberen Oberfläche des hochstehenden Abschnitts 47C und der oberen Oberfläche des Plattenelements 80 auf die obere Oberfläche des unteren Rahmens 26 ab und wird über das Durchgangsloch 26A aus dem Batterierahmen 20, der in dem unteren Rahmen 26 gebildet ist, heraus abgeführt. Demzufolge kann die Bildung von Rost durch galvanische Korrosion auf der oberen Oberfläche des hochstehenden Abschnitts 47C weiter verringert oder verhindert werden.
Es ist zu beachten, dass es auch denkbar ist, ein Durchgangsloch, das sich durch den aufrechten Abschnitt 47C und die geneigte Wand 28 erstreckt, auszubilden und dieses Durchgangsloch als Ableitungsloch auszuführen. Jedoch werden in diesem Fall beim Verbinden der aufrechten Abschnitte 47C mit der geneigten Wand 28 durch das Klebemittel G Isolierscheiben (nicht gezeigt) benötigt, um zu verhindern, dass das Klebemittel G die Ableitungslöcher verstopft, und es wird Arbeit benötigt, um das Klebemittel G herauszukratzen, das die Ableitungslöcher verstopft. Ferner bestehen Bedenken dahingehend, dass sich durch galvanische Korrosion an den Rändern der Durchgangslöcher (Ableitungslöcher), die in den hochstehenden Abschnitten 47C gebildet werden, Rost bilden kann.
Demzufolge ist es wünschenswert, kein Durchgangsloch (Ableitungsloch) zu bilden, das sich durch den aufrechten Abschnitt 47C und die geneigte Wand 28 erstreckt. Wenn solche Ableitungslöcher nicht gebildet sind, können Arbeitsschritte zum Auskratzen des Klebemittels G, das die Ableitungslöcher blockiert und dergleichen unnötig gemacht werden, so dass die Verarbeitung des Batterierahmens 20 verbessert sein kann. Ferner kann das Auftreten eines Problems wie etwa Rost durch galvanische Korrosion, der von außerhalb des Batterierahmens 20 sichtbar ist (Verschlechterung des Erscheinungsbildes), verhindert werden.
Ferner ist der Auskragungsabschnitt 47B an dem unteren Hauptkörperabschnitt 47 des unteren, verformbaren Elements 46 durch den inneren Rahmen 30 (den Hauptkörperabschnitt 32) und den unteren Rahmen 26 (der Bodenplatte 27) eingeklemmt und festgelegt werden. Demzufolge wird bei einer Seitenkollision des Fahrzeugs selbst dann, wenn sich der Flanschabschnitt 50 zur Fahrzeugaufbau-Oberseite verbiegt, ein Lösen des Auskragungsabschnitts 47B des unteren Hauptkörperabschnitte 47 von dem inneren Rahmen 30 und dem unteren Rahmen 26 verringert oder verhindert.
Es ist zu beachten, dass, wie es in 4 gezeigt ist, wenn sich der Flanschabschnitt 50 zur Fahrzeugaufbau-Oberseite biegeverformt, eine Kraft, die zur Fahrzeugaufbau-Oberseite gerichtet ist, auf den in der Fahrzeugquerrichtung äußeren Endabschnitt des oberen Flanschabschnitts 44 ausgeübt, und daher eine Kraft, die zur Seite der geneigten Wand 24 gerichtet ist (nach unten drückt), auf den oberen Hauptkörperabschnitt 43 ausgeübt. Insbesondere es ist schwierig, dass eine Kraft in eine Richtung zum Ablösen von der geneigten Wand 24 auf den oberen Hauptkörperabschnitt 43 ausgeübt wird, so dass dieses Lösen von der geneigten Wand 24 verringert oder verhindert werden kann
Ferner kann ein konkaver Abschnitt (nicht dargestellt), der im Wesentlichen ”U”-förmig (der Grenzabschnitt 45 ist, im Querschnitt betrachtet, im Wesentlichen kreisförmig) oder, betrachtet aus der Fahrzeugaufbaulängsrichtung, im Wesentlichen ”V”-förmig ist, auf der Seite des oberen Hauptkörperabschnitts 43 des oberen Flanschabschnitts 44, in der Fahrzeugquerrichtung weiter außen als der Batterierahmen 20 gebildet sein, d. h. in dem Grenzabschnitt 45 zwischen dem oberen Hauptkörperabschnitt 43 und dem oberen Flanschabschnitt 44.
Dementsprechend kann sich der in der Fahrzeugquerrichtung äußere Endabschnitt des Flanschabschnitts 50 sogar leichter zur Fahrzeugaufbau-Oberseite biegeverformen, wenn der Grenzabschnitt 45 zwischen dem oberen Hauptkörperabschnitt 43 und dem oberen Flanschabschnitt 44, d. h. der konkave Abschnitt, das Gelenk bildet. Daher kann die Belastung, die von dem unteren Element 14 über den Flanschabschnitt 50 auf den Batterierahmen 20 wirkt, weiter verringert oder beseitigt werden.
Obwohl die obige Fahrzeugbatterie-Befestigungsstruktur 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben ist, ist die Fahrzeugbatterie-Befestigungsstruktur 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform nicht auf die gezeigte Struktur beschränkt, sondern sie kann innerhalb des Schutzumfangs, der nicht vom Wesentlichen der vorliegenden Erfindung abweicht, in geeigneter Weise konstruktiv verändert werden. Zum Beispiel ist das verformbare Element 40 nicht auf ein Element beschränkt, das aus einer Stahlplatte mit hoher Zugfestigkeit oder einer Stahlplatte mit sehr hoher Zugfestigkeit geformt ist, sondern kann aus einer Aluminiumlegierung oder einer Eisenlegierung oder dergleichen gebildet sein, die eine bestimmte Härte besitzt.
Ferner sind die Flanschabschnitte 50 des verformbaren Elements 40 nicht auf Strukturen beschränkt, die an den unteren Elementen 14 befestigt und festgelegt sind, die mit der unteren Oberfläche der Bodenplatte 12 verbunden und daran festgelegt sind. Die Flanschabschnitte 50 können zum Beispiel Strukturen sein, die durch nicht dargestellte Halterungen oder dergleichen befestigt und festgelegt sind, die mit der unteren Oberfläche der Bodenplatte 12 oder den unteren Oberflächen der unteren Elemente 14 verbunden und daran festgelegt sind. Insbesondere können die Flanschabschnitte 50 des verformbaren Elements 40 Strukturen sein, die indirekt mit der Bodenplatte 12 oder den unteren Elementen 14 verbunden sind.
Ferner sind der obere Hauptkörperabschnitt 43 und der untere Hauptkörperabschnitt 47 des verformbaren Elements 40 nicht auf Abschnitte beschränkt, die durch ein Klebemittel mit dem Batterierahmen 20 verbunden sind, sondern können zum Beispiel Strukturen sein, die durch eine Verbindungseinrichtung wie etwa Niete oder dergleichen verbunden sind. Ferner ist der Batterierahmen 20 in der vorliegenden Ausführungsform nicht auf einen Rahmen begrenzt, der den Kraftstoffbatteriestapel 16 stützt.

Claims

Fahrzeugbatterie-Befestigungsstruktur mit: einem unteren Batterierahmenelement, wobei das untere Batterierahmenelement aus Harz hergestellt ist, wobei das untere Batterierahmenelement auf in einer Fahrzeugquerrichtung inneren Seiten von Energieabsorptionselementes auf einer Unterseite einer Bodenplatte angeordnet ist und wobei das untere Batterierahmenelement, zusammen mit einem oberen Batterierahmenelement, einen Batterierahmen bildet und das Batterierahmenelement eine Batterie stützt; einem unteren, verformbaren Element, das umfasst: einen unteren Hauptkörperabschnitt, wobei der untere Hauptkörperabschnitt mit in der Fahrzeugquerrichtung inneren Abschnitten des unteren Batterierahmenelements verbunden ist, und untere Flanschabschnitte, wobei die unteren Flanschabschnitte auf einer Seite einer unteren Oberfläche der unteren Platte festgelegt sind; und geneigten Wänden, wobei die geneigten Wände an den in der Fahrzeugquerrichtung äußeren Endabschnitten des unteren Batterierahmenelements gebildet sind, und wobei die geneigten Wände von in der Fahrzeugquerrichtung außen oben nach in der Fahrzeugquerrichtung innen unten geneigt sind.
Fahrzeugbatterie-Befestigungsstruktur nach Anspruch 1, wobei Abschnitte des unteren Hauptkörperabschnitte als hochstehende Abschnitte ausgebildet sind, wobei sich die hochstehenden Abschnitte allmählich von in der Fahrzeugquerrichtung außen nach in der Fahrzeugquerrichtung innen von den geneigten Wände entfernen und Bereiche zwischen den geneigten Wände und den hochstehenden Abschnitte mit einem Klebemittel gefüllt und dadurch verbunden sind.
Fahrzeugbatterie-Befestigungsstruktur nach Anspruch 2, wobei Plattenelemente an den hochstehenden Abschnitten angeordnet sind, wobei die Plattenelemente von in der Fahrzeugquerrichtung inneren Endabschnitten der hochstehenden Abschnitte in der Fahrzeugquerrichtung nach innen herausragen.
Fahrzeugbatterie-Befestigungsstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei vertikale Wände, die sich nach oben erstrecken, an in der Fahrzeugquerrichtung inneren Endabschnitten der geneigten Wände gebildet sind.
Fahrzeugbatterie-Befestigungsstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 4, die ferner ein oberes, verformbares Element mit einem oberen Hauptkörperabschnitt und oberen Flanschabschnitten umfasst, wobei der obere Hauptkörperabschnitt mit in der Fahrzeugquerrichtung äußeren Endabschnitten des oberen Batterierahmenelements verbunden ist, und wobei die oberen Flanschabschnitte, zusammen mit den unteren Flanschabschnitten, auf der Seite der unteren Oberfläche der unteren Platte festgelegt sind, wobei geneigte Abschnitte auf den Seiten des oberen Hauptkörperabschnitts der oberen Flanschabschnitte gebildet sind, und wobei die geneigten Abschnitte von in der Fahrzeugquerrichtung außen oben nach in der Fahrzeugquerrichtung innen unten geneigt sind.