JP2021095116A - 車両用サイドシル構造 - Google Patents

Abstract

【課題】バッテリー組立体を堅固に支持することができ、衝突荷重を均一に分散することができる車両用サイドシル構造を提供する。【解決手段】開示された車両用サイドシル構造は、センターフロアの縁部に結合され、隔壁部材によって区画された第１のキャビティ及び第２のキャビティを有するサイドシルと、サイドシルの第１のキャビティに収容され、衝突荷重によって変形可能な補強材と、サイドシルの第２のキャビティに収容されるコンポーネントと、を含んでなり、第２のキャビティが第１のキャビティの上に位置する。【選択図】図１

Description

本発明は、車両用サイドシル構造に関し、より詳しくは、バッテリー組立体を堅固に支持することができ、衝突荷重を均一に分配することができる車両用サイドシル構造に関する。

最近になって、環境及び石油資源の枯渇に対する危機の認識が高くなるに伴い、環境に優しい自動車である電気自動車（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）に対する研究と開発が浮上している。電気自動車にはＰＨＥＶ（Ｐｌｕｇ−ｉｎ Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）、ＢＥＶ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）、ＦＣＥＶ（Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）などがある。

電気自動車は、車体に高電圧バッテリー組立体が取り付けられて（ｍｏｕｎｔ）おり、高電圧バッテリー組立体は、一つ以上のバッテリーセル（またはバッテリーモジュール）と、一つ以上のバッテリーセルと係わる電装品と、バッテリーセル及び電装品が取り付けられるバッテリーケースと、バッテリーケースの上部をカバーするカバーと、を含む。バッテリーケースはその内部に複数のクロスメンバーが固定され、複数のクロスメンバーによってバッテリーケースの剛性ないし強度などが強化される。高電圧バッテリー組立体は、車体のフロアパネルに取り付けられる。

フロアパネルの両側には一対のサイドシルが取り付けられ、各サイドシルはインナーサイドシル及びアウターサイドシルを含み、アルミニウム押出材からなるサイド補強材が各インナーサイドシルの内部に取り付けられる。バッテリーケースの両側には一対のサイドフランジが設けられ、各サイドフランジがボルト及び円筒形ナット（パイプナット）などによって各サイドシルに結合されることにより、高電圧バッテリー組立体は、各サイドシルに取り付けられる。電気自動車は、航続距離の増大のためにバッテリーのサイズを増大する必要があるだけでなく、衝突からバッテリーを安全に保護する必要がある。

一方、スライディングドアが取り付けられる電気自動車は、スライディングドアをガイドするローラーガイドトラックがサイドシルの内部に位置し、そのためバッテリーの幅を減らさなければならない。したがって、バッテリーの容量を増大することができず、そのため電気自動車の航続距離の増大に限界があった。また、サイドシルとセンターフロアの両側に位置したセンターサイドメンバーが物理的に連結されないので、サイドシルの衝突剛性及び支持剛性などが脆弱であり、サイドシルを介して伝えられる衝突荷重を効果的に分配することができないという欠点があった。

韓国登録特許第１０−０８５２０６１号

本発明は、前記のような点を考慮してなされたものであって、本発明の目的は、バッテリー組立体を堅固に支持することができ、衝突荷重を均一に分散することができる車両用サイドシル構造を提供することにある。

前記の目的を達成するため、本発明による車両用サイドシル構造は、センターフロアの縁部に結合され、隔壁部材によって区画された第１のキャビティ及び第２のキャビティを有するサイドシルと、前記サイドシルの第１のキャビティに収容され、衝突荷重によって変形可能な補強材と、前記サイドシルの第２のキャビティに収容されるコンポーネントと、を含んで構成され、前記第２のキャビティが前記第１のキャビティの上に位置することを特徴とする。

前記センターフロアの下に取り付けられたバッテリーケースをさらに含み、前記バッテリーケースは、締結具によって前記補強材に結合されるサイドマウントを有することを特徴とする。

前記第１のキャビティ及び前記補強材は、車両の幅方向に沿って前記バッテリーケースと水平に整列されることを特徴とする。

前記第２のキャビティ及び前記コンポーネントは、前記バッテリーケースより高く位置することを特徴とする。

前記サイドシルは、前記第２のキャビティと疎通する開口を有することを特徴とする。

前記センターフロアの底面に結合されたセンターサイドメンバーをさらに含み、前記サイドシルは、前記センターフロアの縁部に結合される第１のフランジと、前記センターサイドメンバーに結合される第２のフランジとを有することを特徴とする。

前記サイドシルは、車両の室外に向かって面する室外側壁と、車両の室内に向かって面する室内側壁と、前記室外側壁及び前記室内側壁を連結する底壁と、前記センターフロアに水平に整列される上部壁と、前記センターサイドメンバーに向かって延長された中間壁と、を含むことができる。前記第１のフランジは前記上部壁から延長され、前記第２のフランジは前記中間壁から延長されることを特徴とする。

前記底壁は、前記サイドマウントの上に位置し、前記中間壁は、前記バッテリーケースの上面より高く位置することを特徴とする。

前記サイドシルは、車両の室外に向かって面する室外側壁と、車両の室内に向かって面する室内側壁と、前記室外側壁及び前記室内側壁を連結する底壁と、前記センターフロアに水平に整列される上部壁と、前記センターフロアの中心に向かって延長された延長壁と、前記延長壁から前記センターフロアに向かって延長された補強壁と、を含むことができる。前記補強壁は、前記センターフロアに結合されることを特徴とする。

前記底壁は、前記サイドマウントの上に位置し、前記延長壁は、前記バッテリーケースの上面より高く位置することを特徴とする。

前記コンポーネントは、前記第２のキャビティに取り付けられたローラーガイドトラックであることを特徴とする。

前記コンポーネントは、前記第２のキャビティに収容ないし展開される構成を有するステップであることを特徴とする。

本発明によれば、バッテリー組立体のバッテリーケースが結合される補強材を収容する第１のキャビティとコンポーネントを収容する第２のキャビティとを有し、第２のキャビティが第１のキャビティより高く位置することによって、車両の衝突が発生したとき、第２のキャビティに収容されたローラーガイドトラックなどのコンポーネントがバッテリー組立体を直接的に打撃することを予め遮断するので、バッテリー組立体を安全に保護することができる。

本発明によれば、バッテリー組立体のバッテリーケースの縁部がサイドシルの室内側壁及びセンターサイドメンバー（または延長壁）により保護できる。よって、バッテリーケースの幅が従来の技術に比べて増大し、バッテリー組立体の容量が増大できる。また、バッテリーケースの幅の増大に伴い、バッテリーケースの高さ及びセンターフロアの高さを従来の技術に比べて低めることができ、センターフロアを平坦化することができるので、車両の乗客室を十分確保することができる。

本発明による車体の底面図である。 図１のＡ−Ａ線の断面図である。 図２のＢ部分を拡大図で、車両用サイドシル構造を示す。 側面衝突が発生したとき、図３のローラーガイドトラックが衝突荷重によりセンターサイドメンバーに向けて移動した状態を示す図である。 本発明の他の実施形態を示す車両用サイドシル構造の図である。 本発明のさらに他の実施形態を示す車両用サイドシル構造の図で、サイドシルの第２のキャビティにステップが収容された状態を示す。 図６の車両用サイドシル構造において、ステップが部分的に展開された状態を示す図である。 図７の車両用サイドシル構造において、ステップが完全に展開された状態を示す図である。

以下、本発明の一部の実施形態を、図面を参照して詳しく説明する。なお、各図の参照符号は、同一の構成要素に対しては同一の符号を付与した。

図１及び図２に示す通り、本発明の実施形態に係る車体１のフロア構造は、センターフロア２と、センターフロア２の両側縁部に結合された一対のサイドシル１１と、センターフロア２の下に取り付けられたバッテリー組立体５と、を含むことができる。センターフロア２は、車体の底をなすように車体の下部に配置されてよく、センターフロア２の底面には一対のセンターサイドメンバー９が取り付けられてよく、一対のセンターサイドメンバー９は、車体１の幅方向に沿って離隔されてよい。各センターサイドメンバー９は、対応するサイドシル（ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ｓｉｄｅ ｓｉｌｌ）１１に対し個別的に隣接して配置されてよい。各センターサイドメンバー９は、対応するサイドシル１１よりセンターフロア２の中心に近く位置してよい。各センターサイドメンバー９は、車両の長手方向に沿って延長されてよい。各センターサイドメンバー９は、フロントサイドメンバー９ａ及びリアサイドメンバー９ｂに一体的に連結されてよい。各サイドシル１１は、車体１の長手方向に沿って延長されてよく、一対のサイドシル１１は、締結具、溶接などによってセンターフロア２の両側縁部に個別的に結合されてよい。

図３に示す通り、本発明の実施形態に係る車両用サイドシル構造１０は、隔壁部材１４によって区画された第１のキャビティ２１及び第２のキャビティ２２を有するサイドシル１１と、サイドシル１１の第１のキャビティ２１に取り付けられた補強材１２と、サイドシル１１の第２のキャビティ２２に取り付けられたコンポーネント５１、６０と、を含むことができる。

各サイドシル１１は、センターフロア２の縁部に結合される第１のフランジ１１ａと、センターサイドメンバー９に結合される第２のフランジ１１ｂとを有することができる。第１のフランジ１１ａは、溶接、締結具などによってセンターフロア２の各縁部に結合されてよく、第２のフランジ１１ｂは、溶接、締結具などによってセンターサイドメンバー９に結合されてよい。このように、各サイドシル１１は、第２のフランジ１１ｂによってセンターサイドメンバー９に直接的かつ物理的に連結されるので、各サイドシル１１の衝突性能及び支持剛性などを改善することができる。車両の側面衝突の際、衝突荷重が各サイドシル１１を通じてセンターサイドメンバー９側に伝えられてよく、センターサイドメンバー９に伝えられた衝突荷重は、センターサイドメンバー９の長手方向に沿って分散されることにより消滅ないし吸収されてよい。

各サイドシル１１はキャビティを有してよく、各サイドシル１１のキャビティは、隔壁部材１４によって第１のキャビティ２１及び第２のキャビティ２２に区画されてよい。第１のキャビティ２１は、補強材１２を収容する構成を有してよく、補強材１２は、複数のブラケットによって第１のキャビティ２１に取り付けられてよい。第２のキャビティ２２は、スライディングドアのローラーをガイドするローラーガイドトラック（図３から図５を参照）５１、車両の室外に向かって展開可能なステップ６０などの多様なコンポーネントを収容することができる。

第１のキャビティ２１は、バッテリー組立体５のバッテリーケース６に対し、車両の幅方向に沿って水平に整列されてよく、第２のキャビティ２２が第１のキャビティ２１の上に位置するため、第２のキャビティ２２は、車両の高さ方向に沿ってバッテリー組立体５より高く位置してよい。よって、車両の衝突が発生したとき、第２のキャビティ２２に取り付けられたコンポーネント５１、６０がバッテリー組立体５を直接的に打撃することを予め遮断することができる。特に、第２のキャビティ２２及びコンポーネント５１、６０は、車両の幅方向に沿ってセンターサイドメンバー９と水平に整列されてよく、そのため、車両の衝突が発生したとき、衝突荷重によって移動するコンポーネント５１、６０がセンターサイドメンバー９を打撃することにより、バッテリー組立体５のバッテリーケース６は安全に保護される。

各サイドシル１１は、スライディングドアのローラーキャリアまたはステップ６０などが通過する開口１３を有してよく、開口１３は、第２のキャビティ２２と疎通することができる。補強材１２は、複数のリブを有するため、衝突荷重によって変形可能な構造の構成を有してよい。補強材１２は、押出工程を介して作製された圧縮材であってよい。補強材１２は、アルミニウムまたはアルミニウム合金の材質で作製されてよい。補強材１２は、サイドシル１１の長手方向に沿って延長されてよい。

バッテリー組立体５は、一つ以上のバッテリーセル（またはバッテリーモジュール）及びバッテリーセルと係わる電装品を収容するバッテリーケース６を含むことができる。バッテリーケース６は、サイドシル１１に連結される一対のサイドマウント７を有することができる。各サイドマウント７は、ボルトなどの締結具８及び貫通パイプなどによって補強材１２に結合されてよい。これにより、バッテリー組立体５は、一対のサイドマウント７を通じて一対のサイドシル１１に連結及び支持される。

各サイドシル１１の第１のキャビティ２１及び補強材１２は、車両の幅方向に沿ってバッテリー組立体５のバッテリーケース６と水平に整列されてよく、これにより、バッテリー組立体５の側面は、各サイドシル１１及び補強材１２によって安全に保護される。補強材１２は、第１の部分１２ａと、第１の部分１２ａに一体的に連結された第２の部分１２ｂとを含むことができる。バッテリーケース６のサイドマウント７が締結具８によって第１の部分１２ａに結合されてよく、第１の部分１２ａの断面積が第２の部分１２ｂの断面積より大きくてよく、これによってバッテリーケース６のサイドマウント７の結合剛性が強化される。

隔壁部材１４は、第１のキャビティ２１に収容される補強材１２の断面輪郭と第２のキャビティ２２に取り付けられるコンポーネント５１、６０の形状及び構造などに対応する形状を有してよい。これにより、隔壁部材１４は、第１のキャビティ２１の断面形状（ｃｒｏｓｓ−ｓｅｃｔｉｏｎａｌ ｓｈａｐｅ）及び第２のキャビティ２２の断面形状を決めることができる。

図３及び図４に示す通り、サイドシル１１は、車両の室外に向かって面する室外側壁３１と、車両の室内に向かって面する室内側壁３２と、室外側壁３１及び室内側壁３２を連結する底壁３３と、センターフロア２に水平に整列される上部壁３４と、センターサイドメンバー９に向かって延長された中間壁３５と、を含むことができる。第１のフランジ１１ａは、上部壁３４から上向きに延長されてよく、第２のフランジ１１ｂは、中間壁３５から上向きに延長されてよい。中間壁３５は、隔壁部材１４の少なくとも一部と同一の平面上に位置してよい。中間壁３５は、センターサイドメンバー９の底と同一の平面上に位置してよい。室内側壁３２及び中間壁３５は互いに直交してよい。

底壁３３は、バッテリーケース６のサイドマウント７上に位置してよく、室内側壁３２は、バッテリーケース６の側壁と対向してよく、中間壁３５は、上部壁３４及び底壁３３の間で水平に延長されてよく、中間壁３５及びセンターサイドメンバー９は、バッテリーケース６の上面より高く位置してよく、バッテリーケース６の縁部は、室内側壁３２及び中間壁３５の間に位置してよい。これにより、サイドシル１１の室内側壁３２がバッテリーケース６の側面をカバーすることができ、サイドシル１１の中間壁３５及びセンターサイドメンバー９がバッテリーケース６の上面縁部をカバーすることにより、バッテリーケース６の縁部はサイドシル１１及びセンターサイドメンバー９によって安全に保護される。

このように、本発明は、バッテリー組立体５のバッテリーケース６の縁部がサイドシル１１の室内側壁３２及び中間壁３５、センターサイドメンバー９により保護される。よって、バッテリーケース６の幅が従来の技術に比べて増大できるので、バッテリー組立体５の容量が増大される。また、バッテリーケース６の幅の増大に伴い、バッテリーケース６の高さ（Ｈ１）及びセンターフロア２の高さ（Ｈ２）を従来の技術に比べて低めることができ、センターフロア２を平坦化することができるので、車両の乗客室を十分確保することができる。

図３及び図４に示す通り、スライディングドアのローラーをガイドするローラーガイドトラック５１がサイドシル１１の第２のキャビティ２２に取り付けられてよく、第２のキャビティ２２及びローラーガイドトラック５１がバッテリー組立体５より高く位置してよい。すなわち、第２のキャビティ２２及びローラーガイドトラック５１がバッテリー組立体５と水平に整列されないので、車両の衝突が発生したとき、ローラーガイドトラック５１がバッテリー組立体５を打撃することが防止される。

図４に示す通り、車両の衝突が発生したとき、衝突荷重がサイドシル１１の第１のキャビティ２１に収容された補強材１２とサイドシル１１の第２のキャビティ２２に取り付けられたローラーガイドトラック５１に分配されてよく、補強材１２は、伝えられた衝突荷重（ＩＭＰＡＣＴ ＬＯＡＤ）によって変形することで伝えられた衝突荷重を吸収することができ、ローラーガイドトラック５１は、伝えられた衝突荷重によってセンターサイドメンバー９に向けて移動することで、衝突荷重がセンターサイドメンバー９を通じて消滅ないし吸収される。

図５は、本発明の他の実施形態に係る車両用サイドシル構造１０を示す図である。図５に示す通り、サイドシル１１は、室内側壁３２からセンターフロア２の中心に向かって延長された延長壁３６と、延長壁３６からセンターフロア２に向かって延長された補強壁３７とを含むことができる。延長壁３６及び補強壁３７は車両の長手方向に沿って延長されてよく、延長壁３６と室内側壁３２は互いに直交してよい。図５の実施形態は第２のフランジが省略され、図３及び図４に示されている中間壁３５及びセンターサイドメンバー９の役割を補強壁３７及び延長壁３６が代替することができる。

すなわち、延長壁３６は、図３の中間壁３５及びセンターサイドメンバー９が単一体を形成した構造であってよい。延長壁３６は、隔壁部材１４の少なくとも一部と同一の平面上に位置してよい。延長壁３６は、バッテリーケース６の上面の一部をカバーすることができる長さを有してよい。補強壁３７の上端はフランジ３７ａを有してよく、フランジ３７ａは、溶接などによってセンターフロア２の底面に結合されてよい。よって、サイドシル１１は、延長壁３６及び補強壁３７により支持剛性及び衝突性能を改善することができる。

延長壁３６は、上部壁３４及び底壁３３の間で水平に延長されてよい。延長壁３６は、バッテリーケース６の上面より高く位置してよく、バッテリーケース６の縁部は、室内側壁３２及び延長壁３６の間に位置してよい。これにより、サイドシル１１の室内側壁３２がバッテリーケース６の側面をカバーすることができ、サイドシル１１の延長壁３６がバッテリーケース６の上面縁部をカバーすることにより、バッテリーケース６の縁部はサイドシル１１及び延長壁３６によって安全に保護される。このように、本発明は、バッテリー組立体５のバッテリーケース６の縁部がサイドシル１１の室内側壁３２及び延長壁３６によって保護される。よって、バッテリーケース６の幅が従来の技術に比べて増大できるので、バッテリー組立体５の容量が増大される。また、バッテリーケース６の幅の増大に伴い、バッテリーケース６の高さ及びセンターフロア２の高さを従来の技術に比べて低めることができ、センターフロア２を平坦化することができるので、車両の乗客室を十分確保することができる。

図６から図８は、本発明のさらに他の実施形態に係る車両用サイドシル構造１０を示す図である。図６に示す通り、乗車／下車を補助するステップ６０がサイドシル１１の第２のキャビティ２２に取り付けられてよく、ステップ６０は、第２のキャビティ２２に収容される収容位置（図６）と、第２のキャビティ２２から車両の室外に向かって完全に展開される展開位置（図８）との間に移動することができる。ステップ６０は、第２のキャビティ２２に取り付けられた第１のステップ部材６１と、第１のステップ部材６１に対して摺動及び枢動可能に取り付けられた第２のステップ部材６２と、第２のステップ部材６２に枢動可能に取り付けられた第３のステップ部材６３と、を含むことができる。

図６に示す通り、ステップ６０が収容位置に位置すれば、第１のステップ部材６１、第２のステップ部材６２、第３のステップ部材６３が互いに重畳され、第２のキャビティ２２に収容されてよい。図７に示す通り、ステップ６０が第２のキャビティ２２から部分的に展開されれば、第２のステップ部材６２が第１のステップ部材６１に沿って車両の室外に向けて摺動されてよい。図８に示す通り、ステップ６０が展開位置に位置すれば、第３のステップ部材６３が第２のステップ部材６２に対して枢動することにより、第３のステップ部材６３は水平に広げられてよい。

１ 車体
２ センターフロア
５ バッテリー組立体
６ バッテリーケース
７ サイドマウント
８ 締結具
９ センターサイドメンバー
９ａ フロントサイドメンバー ９ｂ リアサイドメンバー
１０ 車両用サイドシル構造
１１ サイドシル
１１ａ 第１のフランジ
１１ｂ 第２のフランジ
１２ 補強材
１２ａ 第１の部分
１２ｂ 第２の部分
１３ 開口
１４ 隔壁部材
２１ 第１のキャビティ
２２ 第２のキャビティ
３１ 室外側壁
３２ 室内側壁
３３ 底壁
３４ 上部壁
３５ 中間壁
３６ 延長壁
３７ 補強壁
３７ａ フランジ
５１ ローラーガイドトラック
６０ ステップ
６１ 第１のステップ部材
６２ 第２のステップ部材
６３ 第３のステップ部材

Claims (12)

1. センターフロアの縁部に結合され、隔壁部材によって区画された第１のキャビティ及び第２のキャビティを有するサイドシルと、
   前記サイドシルの第１のキャビティに収容され、衝突荷重によって変形可能な補強材と、
   前記サイドシルの第２のキャビティに収容されるコンポーネントと、を含んでなり、
   前記第２のキャビティが前記第１のキャビティの上に位置することを特徴とする車両用サイドシル構造。
2. 前記センターフロアの下に取り付けられたバッテリーケースをさらに含み、
   前記バッテリーケースは、締結具によって前記補強材に結合されるサイドマウントを有することを特徴とする請求項１に記載の車両用サイドシル構造。
3. 前記第１のキャビティ及び前記補強材は、車両の幅方向に沿って前記バッテリーケースと水平に整列されることを特徴とする請求項２に記載の車両用サイドシル構造。
4. 前記第２のキャビティ及び前記コンポーネントは、前記バッテリーケースより高く位置することを特徴とする請求項２に記載の車両用サイドシル構造。
5. 前記サイドシルは、前記第２のキャビティと疎通する開口を有することを特徴とする請求項１に記載の車両用サイドシル構造。
6. 前記センターフロアの底面に結合されたセンターサイドメンバーをさらに含み、
   前記サイドシルは、前記センターフロアの縁部に結合される第１のフランジと、前記センターサイドメンバーに結合される第２のフランジとを有することを特徴とする請求項２に記載の車両用サイドシル構造。
7. 前記サイドシルは、車両の室外に向かって面する室外側壁と、車両の室内に向かって面する室内側壁と、前記室外側壁及び前記室内側壁を連結する底壁と、前記センターフロアに水平に整列される上部壁と、前記センターサイドメンバーに向かって延長された中間壁と、を含んでなり、
   前記第１のフランジは前記上部壁から延長され、前記第２のフランジは前記中間壁から延長されることを特徴とする請求項６に記載の車両用サイドシル構造。
8. 前記底壁は、前記サイドマウントの上に位置し、前記中間壁は、前記バッテリーケースの上面より高く位置することを特徴とする請求項７に記載の車両用サイドシル構造。
9. 前記サイドシルは、車両の室外に向かって面する室外側壁と、車両の室内に向かって面する室内側壁と、前記室外側壁及び前記室内側壁を連結する底壁と、前記センターフロアに水平に整列される上部壁と、前記センターフロアの中心に向かって延長された延長壁と、前記延長壁から前記センターフロアに向かって延長された補強壁と、を含んでなり、
   前記補強壁は、前記センターフロアに結合されることを特徴とする請求項２に記載の車両用サイドシル構造。
10. 前記底壁は、前記サイドマウントの上に位置し、前記延長壁は、前記バッテリーケースの上面より高く位置することを特徴とする請求項９に記載の車両用サイドシル構造。
11. 前記コンポーネントは、前記第２のキャビティに取り付けられたローラーガイドトラックであることを特徴とする請求項１に記載の車両用サイドシル構造。
12. 前記コンポーネントは、前記第２のキャビティに収容ないし展開される構成を有するステップであることを特徴とする請求項１に記載の車両用サイドシル構造。

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