JP2022063832A - 電気自動車用スクラムタイプサイドシル構造 - Google Patents

Abstract

【課題】電気自動車用サイドシル構造を提供する。【解決手段】本発明の電気自動車１に適用されるサイドシル７は、車体の底を成すセンターフロア３の側面に位置するサイドシルインナ１０と、サイドシルインナ１０に結合され、サイドシルの内部空間７－１を形成するサイドシルアウタ２０と、サイドシルの内部空間７－１において、車両の長さ方向に複数個備えられた第１、２、３、４スクラムメンバ３０ａ、…、３０ｄと、を含むことを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、電気自動車用サイドシル構造に関し、特に、シートクロスメンバとの結合によって三重結合支持が可能なスクラムメンバ（Ｓｃｒｕｍ Ｍｅｍｂｅｒ）により、サイドシルの内部を強化させることで、横方向荷重の支持に有利な方向性を有する電気自動車用スクラムタイプサイドシル構造に関する。

通常、電気自動車（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）は、走行距離延長に対する要求を、電池の中でも高電圧電池のサイズを増加させることで満たしている。

その理由は、前記電気自動車は、既存の内燃機関車両との共用化のために、リアフロアに高電圧電池を位置させていた方式を越え、センターフロア（Ｃｅｎｔｅｒ Ｆｌｏｏｒ）の下段に高電圧電池を位置させることができるためである。特に、前記センターフロアの下段は、高電圧電池のサイズ増大に有利なレイアウトを確保可能な構造的特徴を有している。

さらに、近年、電気自動車市場の急激な成長に伴い、側面ポール（Ｐｏｌｅ）衝突状況（例えば、電信柱衝突）における電気自動車の安全性も問題となっている。その理由は、破損による火災危険性を有する高電圧電池が、電気自動車において側面ポール衝突に最も弱い部位であるセンターフロアの下段に取り付けられると、サイズが増大された高電圧電池が側面ポール衝突状況で破損する危険性が大きくなり、火災危険性もともに大きくなり得るためである。

そのため、電気自動車は、高電圧電池のサイズ増大に応じて側面ポール衝突強化構造とすることで、高電圧電池の破損危険性を低める必要があり、そのために、サイドシル（Ｓｉｄｅ Ｓｉｌｌ）を押出材タイプのサイドシルまたはスチールプレスタイプのサイドシルに変更することで、センターフロア構造を変更しなくてもよいという利点がある。

一例として、前記押出材タイプのサイドシルは、アルミニウム押出材をサイドシルインナ／アウタ（すなわち、ブラケットパネル）の内部空間に格子構造で適用することで、前記アルミニウム押出材がサイドシルの衝突剛性を強化させるようにする。そして、前記スチールプレスタイプのサイドシルは、多数のスチールプレス部品を折り曲げ、溶接により組み合わせてサイドシルインナ／アウタ（すなわち、ブラケットパネル）の内部空間に折り曲げ構造で適用することで、前記スチールプレス部品がサイドシルの衝突剛性を強化させる。

したがって、上記の電気自動車は、センターフロアを用い、走行距離延長が可能な大きいサイズの高電圧電池を使用しながらも、押出材タイプのサイドシルまたはスチールプレスタイプのサイドシルにより、衝突による変形を最小化することが可能な側面ポール衝突強化構造を適用することで、走行距離延長及び衝動安定性強化により、急激に成長する電気車市場に対応している。

しかしながら、上記の電気自動車の側面ポール衝突強化構造に適用された前記押出材タイプのサイドシル及び前記スチールプレスタイプのサイドシルは、衝突変形の最小化による高電圧電池の保護に比べて、下記のような欠点を有している。

一例として、前記押出材タイプのサイドシルは、アルミニウム押出材の高いコストのため、電気自動車の車体のコスト競争力の確保を非常に困難とし、特に、横方向断面は構造間の結合がないため、側面ポール衝突の横方向衝撃時に、断面が広げられるしかない。

一例として、前記スチールプレスタイプのサイドシルは、アルミニウム押出材に比べてコスト競争力を有するが、多数のスチールプレス部品とそれらの溶接結合により重量が大幅に上昇するため、電気自動車の車体の重量を増加させ、特に、縦方向荷重の支持に有利な方向性を有しているため、側面ポール衝突の横方向衝撃に弱いだけでなく、アルミニウム押出材に比べてスチールプレス部品の断面変形が多いため、衝突エネルギー支持性能の点から不利であるしかない。

何よりも、前記押出材タイプのサイドシル及び前記スチールプレスタイプのサイドシルは、サイドシルの内部構造がシートクロスメンバと結合されていないため、側面ポール衝突による荷重の伝達が断絶されている。ここで、前記シートクロスメンバは、センターフロア内の横方向部材であって、サイドシルの横方向変形を支持する役割をするように車体を構成する部品である。

そこで、本発明は、上記のような点に鑑みて、溶接結合部品の構造間結合を有する横方向断面構造とともに、横方向に連続配列された剛性断面構造が適用されたスクラムメンバにより、横方向荷重の支持に有利な方向性を有するようにすることで、側面ポール衝突の横方向衝撃により加えられる衝撃エネルギーの支持に有利であり、特に、スクラムメンバがサイドシルを介してシートクロスメンバと結合されることで、三重結合支持構造により連続的な荷重の伝達が可能な電気自動車用スクラムタイプサイドシル構造を提供することを目的とする。

上記のような目的を達成するための本発明のスクラムタイプサイドシル構造は、車体の底を成すセンターフロアの側面に位置するサイドシルインナと、前記サイドシルインナに結合され、サイドシルの内部空間を形成するサイドシルアウタと、前記サイドシルの内部空間において、車両の長さ方向に複数個備えられた第１、２、３、４スクラムメンバと、を含むことを特徴とする。

好ましい実施形態として、前記サイドシルインナ、前記サイドシルアウタ、及び前記スクラムメンバは、溶接により固定され、特に、前記スクラムメンバは、前記サイドシルインナに溶接により固定される。

好ましい実施形態として、前記第１、２、３、４スクラムメンバは、第１スクラムメンバ、第２スクラムメンバ、第３スクラムメンバ、及び第４スクラムメンバが互いに隣接して前記車両の長さ方向に配列されており、前記第１スクラムメンバ、前記第２スクラムメンバ、前記第３スクラムメンバ、及び前記第４スクラムメンバのそれぞれは、スクラムの内部空間が形成される上部ブラケットと下部ブラケットとで構成される。

好ましい実施形態として、前記第１スクラムメンバ、前記第２スクラムメンバ、前記第３スクラムメンバ、及び前記第４スクラムメンバは、隣接したものが互いに前方スクラムメンバと後方スクラムメンバとに区分されて上部結合部及び下部結合部を形成し、前記上部結合部は、前記前方スクラムメンバの前記上部ブラケットと、前記後方スクラムメンバの前記上部ブラケット及び前記下部ブラケットとで三重結合を成し、前記下部結合部は、前記前方スクラムメンバの前記上部ブラケット及び前記下部ブラケットと、前記後方スクラムメンバの前記下部ブラケットとで三重結合を成す。

好ましい実施形態として、前記上部結合部及び前記下部結合部は、前記上部ブラケットと前記下部ブラケットとが互いに当接した側面部位で形成され、前記三重結合は、溶接により固定される。

好ましい実施形態として、前記上部ブラケットと前記下部ブラケットは、直線長さで垂直に立てられたパイプナットにより締結されて前記スクラムの内部空間を形成する。

好ましい実施形態として、前記上部ブラケットは、前記パイプナットの上部が締結されるナット締結部を中間区間として左側折り曲げ羽ボディと右側折り曲げ羽ボディとが形成され、前記下部ブラケットは、前記パイプナットの下部が締結されるナット締結部を中間区間として左側垂直羽ボディと右側垂直羽ボディとが形成されており、前記左側折り曲げ羽ボディと前記左側垂直羽ボディ、及び前記右側折り曲げ羽ボディと前記右側垂直羽ボディが、互いに噛み合わされる。

好ましい実施形態として、前記上部ブラケットは、前記左側折り曲げ羽ボディと前記右側折り曲げ羽ボディとが前記ナット締結部よりも突出して前記サイドシルインナと結合され、前記下部ブラケットは、前記ナット締結部により前記サイドシルインナと結合される。

好ましい実施形態として、前記サイドシルインナと前記サイドシルアウタのそれぞれには、フランジ部位が形成され、前記フランジ部位が互いに連結されて前記サイドシルの内部空間を形成する。

好ましい実施形態として、前記シートクロスメンバにシートクロスエンドが形成され、前記サイドシルインナ及び前記スクラムメンバと重なる。

好ましい実施形態として、前記センターフロアに前記サイドシルインナが位置するサイドシルエンドが形成され、その下部に高電圧電池が取り付けられる。

かかる本発明の電気自動車に適用されて車体の一部を構成するスクラムタイプサイドシル構造は、下記のような作用及び効果を実現する。

第一に、スクラムタイプサイドシルにより、側面ポール衝突の横方向衝撃に耐えられるため、電気自動車の車体の側面剛性が強化される。第二に、スクラムタイプサイドシルに適用されたスクラムメンバが、横方向荷重の支持に有利な方向性を有してサイドシルの内部を強化することで、横方向衝撃に弱いアルミニウム押出材や、縦方向荷重を支持して衝突エネルギー支持性能には弱いスチールプレス部品の欠点を全て克服することができる。第三に、スクラムメンバが、溶接結合部品を構造間結合し、横方向に連続配列された剛性断面構造のスクラム補強パターンを形成することで、サイドシルの長さ及び内部構造に好適に適用可能である。第四に、スクラムタイプサイドシルがサイドシル固有の機能を果たしながらも、従来の押出材タイプのサイドシル及びスチールプレスタイプのサイドシルに比べて性能を向上させることができるとともに、コスト及び重量が低減される。第五に、スクラムタイプサイドシルがスクラムメンバ／サイドシルインナ／シートクロスメンバの三重結合支持構造となることで、側面ポール衝突の横方向衝撃に対して、センターフロアの方に連続的な荷重伝達を可能とする支持構造が可能である。

本発明に係る電気自動車の車体フレームに適用されたスクラムタイプサイドシル構造の構成図である。 本発明に係るスクラムタイプサイドシル構造に適用されたスクラムメンバの構成図である。 本発明に係るスクラムメンバを構成するスクラムメンバの横配列レイアウトの例である。 本発明に係る電気自動車の車体フレームを成すスクラムタイプサイドシル構造の断面構成の例である。 本発明に係るスクラムタイプサイドシル構造の断面構成のためのスクラムメンバの横配列結合状態である。 本発明に係る電気自動車の側面ポール衝突により車体フレームのサイドシルに横方向衝撃が加えられる状態である。 本発明に係るスクラムタイプサイドシル構造に横方向衝撃が加えられた際に、スクラムメンバの横方向断面により衝撃エネルギー支持性能を確保することを示す衝突シミュレーション状態である。

以下、添付の例示図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。かかる実施形態は一例であって、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者が様々な異なる形態で実現可能であるため、ここで説明する実施形態に限定されない。

図１を参照すると、電気自動車１は、車体フレーム１－１の左右両側面の下方部位に重ね当てられたサイドシル７を含む。

具体的には、前記車体フレーム１－１は、車体形状ボディと、その底面を成すセンターフロア３及びシートクロスメンバ５（図４参照）と、を含む。一例として、前記車体形状ボディは、車体の骨格を成す部分であり、前記センターフロア３は、その下面に高電圧電池１００が取り付けられる場所を提供し、前記シートクロスメンバ５は、センターフロア３内の横方向部材であって、サイドシル７の横方向変形を支持する。

特に、前記センターフロア３の左右両側面には、サイドシル７が載置されるように段差部（図４～図６参照）が形成される。

具体的には、前記サイドシル７は、サイドシルインナ１０、サイドシルアウタ２０、及びスクラムメンバ３０で構成されており、前記スクラムメンバ３０が、サイドシルの内部空間７－１に満たされたスクラムタイプサイドシル構造であることを特徴とする。

一例として、前記サイドシルインナ１０は、センターフロア３の段差部に溶接されてセンターフロア３と一体化され、前記サイドシルアウタ２０は、サイドシルインナ１０に溶接されてサイドシルインナ１０と一体化される。

そのため、前記サイドシルインナ１０と前記サイドシルアウタ２０は「⊂⊃」からなり、その上下部位に互いに当接するフランジにより互いに溶接された状態で、スクラムメンバ３０で満たされるサイドシルの内部空間７－１を形成する。

また、前記サイドシルインナ１０と前記サイドシルアウタ２０のそれぞれには、横方向（Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）（すなわち、前／後方の車両の長さ方向）に溶接部位を成す溶接部１０－１が穿孔されており、特に、前記サイドシルインナ１０の溶接部１０－１は、スクラム補強パターン（図５参照）のための溶接位置として提供される。

一例として、前記スクラムメンバ３０は、サイドシルインナ１０とサイドシルアウタ２０の溶接結合により形成された「⊂⊃」のサイドシルの内部空間７－１で、横方向（Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）に連続配列された第ａ～ｎスクラムメンバ（ａは１、ｎは２以上の整数）で構成される。

したがって、前記サイドシル７は、スクラムメンバ３０を構成する第ａ～ｎスクラムメンバ３０ａ、…、３０ｎの横方向配列によるスクラム補強パターンでサイドシルの内部空間７－１が満たされた、スクラムタイプサイドシル構造であることを特徴とする。

一方、図２及び図３は、前記スクラムメンバ３０の具体的な構成を例示する。この際、前記スクラムメンバ３０は、第ａ～ｎスクラムメンバ３０ａ、…、３０ｎのｎ個を、第１～４スクラムメンバ３０ａ、…、３０ｄの４個で構成したものを例として説明するが、その数量は、サイドシル７の横方向の長さまたはサイドシルに求められる剛性差などによって適切な数量に変更されてもよい。

したがって、前記スクラムメンバ３０は、第１スクラムメンバ３０ａ、第２スクラムメンバ３０ｂ、第３スクラムメンバ３０ｃ、及び第４スクラムメンバ３０ｄで構成されており、第１～４スクラムメンバ３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄのそれぞれは、同一のスクラムメンバ構成要素からなり、且つ互いに隣接した状態で溶接結合され、横方向スクラムメンバの連結構造を形成する。

図２のスクラムメンバ構成要素を参照すると、前記第１～４スクラムメンバ３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄのそれぞれは、上部ブラケット３１、下部ブラケット３４、及びパイプナット３７で構成される。

一例として、前記上部ブラケット３１は、所定の厚さの板材からなり、平らな中間区間を成すナット締結部３２の左側部位が２段の折り曲げ構造で折り曲げられて左側折り曲げ羽ボディ３３－１が形成されるとともに、右側部位が２段の折り曲げ構造で折り曲げられて右側折り曲げ羽ボディ３３－２が形成される。この際、前記ナット締結部３２は、穿孔された溶接孔にパイプナット３７の上部を位置させて溶接部位を形成する。

したがって、前記上部ブラケット３１は、左右側の折り曲げ羽ボディ３３－１、３３－２が、ナット締結部３２、３５を中間区間として略「３」字状の屈曲した構造を成すことで上部ブラケット３１の剛性を強化させ、左右側の折り曲げ羽ボディ３３－１、３３－２の２段の折り曲げ構造における平らな上面部にサイドシルインナ１０の溶接部１０－１とシートクロスメンバ５のシートクロスエンド５－１（図４参照）を位置させて溶接部位を形成する。

一例として、前記下部ブラケット３４は、所定の厚さの板材からなり、平らな中間区間を成すナット締結部３５の左側部位が直角の折り曲げ構造で折り曲げられて左側垂直羽ボディ３６－１が形成されるとともに、右側部位が直角の折り曲げ構造で折り曲げられて右側垂直羽ボディ３６－２が形成される。この際、前記ナット締結部３５は、穿孔された溶接孔にパイプナット３７の下部を位置させて溶接部位を形成する。

したがって、前記下部ブラケット３４は、左右側の垂直羽ボディ３６－１、３６－２がナット締結部３５を中間区間として略「Ｕ」字状の垂直な直線構造を成すことで、上部ブラケット３１の左右側の折り曲げ羽ボディ３３－１、３３－２への結合を容易にする。

一例として、前記パイプナット３７は、その上部部位が、上部ブラケット３１のナット締結部３２に穿孔された溶接孔に位置してナット締結部３２と溶接固定され、その下部部位が、下部ブラケット３４のナット締結部３５に穿孔された溶接孔に位置してナット締結部３５と溶接固定される。

したがって、前記パイプナット３７は通常のパイプナットであるが、但し、上部ブラケット３１と下部ブラケット３４とが間隔をおいてスクラムの内部空間３９が形成されるように所定の長さを有し、前記所定の長さは、サイドシルの内部空間７－１に応じて設定される。

このように、前記上部ブラケット３１と前記下部ブラケット３４は、溶接結合されたパイプナット３７によりスクラムの内部空間３９を形成した第１スクラムメンバ３０ａ、第２スクラムメンバ３０ｂ、第３スクラムメンバ３０ｃ、及び第４スクラムメンバ３０ｄで構成され、前記第１スクラムメンバ３０ａ、前記第２スクラムメンバ３０ｂ、前記第３スクラムメンバ３０ｃ、及び前記第４スクラムメンバ３０ｄは、互いに隣接して横方向に配列され、１つに一体化された第１～４スクラムメンバ３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄで形成される。

図３の横方向スクラムメンバの連結構造を参照すると、前記横方向スクラムメンバの連結構造は、下部ブラケット３４の左右の両側が、上部ブラケット３１の下方で上部ブラケット３１の左右の両側とずれて噛み合わされる構造をなして形成される。この際、前記ずれて噛み合わされる構造は、下部ブラケット３４の左側部位が上部ブラケット３１の左側部位の内側に入り込み、上部ブラケット３１の右側部位が下部ブラケット３４の右側部位の内側に入り込む構造を意味する。

一例として、前記横方向スクラムメンバの連結構造は、上部ブラケット３１の左側折り曲げ羽ボディ３３－１が下部ブラケット３４の左側垂直羽ボディ３６－１を包み、且つ下部ブラケット３４の右側垂直羽ボディ３６－２が上部ブラケット３１の右側折り曲げ羽ボディ３３－２を包むことで、上部ブラケット３１と下部ブラケット３４が互いにずれた状態を成す。

このような前記第１～４スクラムメンバ３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄにおいて、第１スクラムメンバ３０ａと第４スクラムメンバ３０ｄの左右両端部は、上部ブラケット３１の左側折り曲げ羽ボディ３３－１が下部ブラケット３４の左側垂直羽ボディ３６－１を外側から包んで溶接されることで、スクラム補強パターンのための構造において左側端部を一体化させ、前記第４スクラムメンバ３０ｄは、下部ブラケット３４の右側垂直羽ボディ３６－２が上部ブラケット３１の右側折り曲げ羽ボディ３３－２を外側から包んで溶接されることで、スクラム補強パターンのための構造において右側端部を一体化させる。

また、前記第１～４スクラムメンバ３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄにおいて、互いに隣接した第１スクラムメンバ３０ａ、第２スクラムメンバ３０ｂ、第３スクラムメンバ３０ｃ、及び第４スクラムメンバ３０ｄは、サイドシルインナ１０に対して上部部位の上部結合部及び下部部位の下部結合部を形成する。

一例として、前記第１スクラムメンバ３０ａと前記第２スクラムメンバ３０ｂの連結部位は、第１スクラムメンバ３０ａの第１スクラムメンバ右側連結部及び第２スクラムメンバ３０ｂの第２スクラムメンバ左側連結部が互いに合わせられて溶接される。つまり、前記第１スクラムメンバ右側連結部は、第１スクラムメンバ３０ａの下部ブラケット３４が、右側垂直羽ボディ３６－２で上部ブラケット３１の右側折り曲げ羽ボディ３３－２を外側から包んで溶接されて形成される。そして、前記第２スクラムメンバ左側連結部は、第２スクラムメンバ３０ｂの上部ブラケット３１が、左側折り曲げ羽ボディ３３－１で下部ブラケット３４の左側垂直羽ボディ３６－１を外側から包んで溶接されて形成される。

一例として、前記第２スクラムメンバ３０ｂと前記第３スクラムメンバ３０ｃの連結部位は、第２スクラムメンバ３０ｂの第２スクラムメンバ右側連結部及び第３スクラムメンバ３０ｃの第３スクラムメンバ左側連結部が互いに合わせられて溶接される。つまり、前記第２スクラムメンバ右側連結部は、第２スクラムメンバ３０ｂの下部ブラケット３４が、右側垂直羽ボディ３６－２で上部ブラケット３１の右側折り曲げ羽ボディ３３－２を外側から包んで溶接されて形成される。前記第３スクラムメンバ左側連結部は、第３スクラムメンバ３０ｃの上部ブラケット３１が、左側折り曲げ羽ボディ３３－１で下部ブラケット３４の左側垂直羽ボディ３６－１を外側から包んで溶接されて形成される。

一例として、前記第３スクラムメンバ３０ｃと前記第４スクラムメンバ３０ｄの連結部位は、第３スクラムメンバ３０ｃの第３スクラムメンバ右側連結部及び第４スクラムメンバ３０ｄの第４スクラムメンバ左側連結部が互いに合わせられて溶接される。つまり、前記第３スクラムメンバ右側連結部は、第３スクラムメンバ３０ｃの下部ブラケット３４が、右側垂直羽ボディ３６－２で上部ブラケット３１の右側折り曲げ羽ボディ３３－２を外側から包んで溶接されて形成される。前記第４スクラムメンバ左側連結部は、第４スクラムメンバ３０ｄの上部ブラケット３１が、左側折り曲げ羽ボディ３３－１で下部ブラケット３４の左側垂直羽ボディ３６－１を外側から包んで溶接されて形成される。

これにより、前記第１～４スクラムメンバ３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄの横方向配列において隣り合うスクラムメンバを前方スクラムメンバと後方スクラムメンバとに区分した際に、前記上部結合部は、前方スクラムメンバ（例えば、第１スクラムメンバ３０ａ）の上部ブラケット３１と、後方スクラムメンバ（例えば、第２スクラムメンバ３０ｂ）の上部ブラケット３１及び下部ブラケット３４とで三重結合を成し、前記下部結合部は、前方スクラムメンバ（例えば、第１スクラムメンバ３０ａ）の上部ブラケット３１及び下部ブラケット３４と、後方スクラムメンバ（例えば、第２スクラムメンバ３０ｂ）の下部ブラケット３４とで三重結合を成す。

したがって、前記スクラムメンバ３０は、サイドシルの内部空間７－１を横方向（Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）に満たす複数の第１～４スクラムメンバ３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄで構成され、その横方向断面において、上部部位の上部結合部及び下部部位の下部結合部により一体化されて固定されることにより、そのそれぞれが互いに隣接した状態で互いに結合された構造のスクラム補強パターンを形成する。特に、前記スクラム補強パターンは、車両の長さ方向において、横方向断面の支持力（ｆ）（図７参照）を強く形成するのに寄与する。

一方、図４及び図５は、前記サイドシル７に適用されたスクラムタイプサイドシル構造の特徴を具体的に示す。

図４を参照すると、前記サイドシル７はセンターフロア３の段差部に位置し、シートクロスエンド５－１を溶接連結部として少なくとも１個以上のシートクロスメンバ５と連結される。

特に、図４のＡ－Ａ断面を参照すると、前記サイドシル７は、サイドシルインナ１０とサイドシルアウタ２０のフランジ部位を互いに溶接してサイドシルの内部空間７－１を形成し、前記スクラムメンバ３０は、サイドシルの内部空間７－１で、サイドシルインナ１０の溶接部１０－１を介して段差部と溶接されてセンターフロア３と連結されるとともに、シートクロスエンド５－１と溶接されてシートクロスメンバ５と連結される。

図５を参照すると、前記第１～４スクラムメンバ３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄは、サイドシルの内部空間７－１と同一の幅と高さで横方向配列された状態で、スクラムの内部空間３９が、連続された横方向剛性断面を形成する。

特に、前記横方向剛性断面は、第１～４スクラムメンバ３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄの各構造間の連続結合により、ラグビー競技のスクラム隊形と類似なスクラム補強パターンで形成され、かかるスクラム補強パターンは、サイドシルの内部／外部構造（すなわち、スクラムメンバ３０とシートクロスメンバ５）が有する剛性以上の性能を持たせることで、横方向衝撃（Ｆ）に強い横方向剛性断面（図７参照）とする。

また、前記第１～４スクラムメンバ３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄのそれぞれにおいて、上部ブラケット３１は、左右側の折り曲げ羽ボディ３３－１、３３－２の平らな上面部を利用して２ヶ所の溶接部を形成し、下部ブラケット３４は、ナット締結部３５を利用して２ヶ所の溶接部を形成する。

特に、前記上部ブラケット３１の溶接部は、スクラム補強パターンを形成し、前記スクラム補強パターンは、サイドシルインナ１０の溶接部１０－１、上部ブラケット３１の左右側の折り曲げ羽ボディ３３－１、３３－２、及びシートクロスメンバ５のシートクロスエンド５－１が互いに重なった溶接構造で形成されることで、サイドシル７を基準として、サイドシルの内部／外部構造（すなわち、スクラムメンバ３０とシートクロスメンバ５）間の直接的な溶接結合構造を形成する。

このように、前記スクラム補強パターンは、シートクロスメンバ５／サイドシルインナ１０／サイドシル内部構造のスクラムメンバ３０が、三重結合により連続的な荷重伝達と構造支持を可能とし、これは、シートクロスメンバ５とサイドシルの内部構造（すなわち、アルミニウム押出材またはスチールプレス部品）が結合されていなくて荷重伝達が断絶されていた従来の構造の欠点を解消することができる。

一方、図６及び図７は、電気自動車１の側面が衝突体２００と衝突する側面ポール衝突試験において、第１～４スクラムメンバ３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄをスクラムメンバ３０に適用したサイドシル７のシミュレーション性能結果を例示する。

この際、図６及び図７のシミュレーション性能結果は下記条件下で導出される。

一例として、前記電気自動車１のスクラムタイプサイドシル構造には、車体の底を成すセンターフロア３の側面に位置するサイドシルインナ１０と、前記サイドシルインナ１０に結合され、サイドシルの内部空間７－１を形成するサイドシルアウタ２０と、前記サイドシルの内部空間７－１に横方向（Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）に備えられ、前記サイドシルの内部空間７－１の横方向断面をスクラム補強パターンで形成するスクラムメンバ３０と、が適用される。

したがって、前記電気自動車１は、車体の底を成すセンターフロア３の側面に位置するサイドシルインナ１０と結合されたサイドシルアウタ２０から形成されたサイドシルの内部空間７－１で、複数の第１、２、３、４スクラムメンバ３０ａ、…、３０ｄにより、前記サイドシルの内部空間７－１の横方向断面がスクラム補強パターンで形成されるサイドシル７と、車体の底を成し、左右側部位に前記サイドシル７が結合されるセンターフロア３と、前記センターフロア３の横方向変形を支持し、複数の前記第１、２、３、４スクラムメンバ３０ａ、…、３０ｄと連結されるシートクロスメンバ５と、前記センターフロア３の下部に取り付けられる高電圧電池１００と、を含む。

特に、前記センターフロア３、前記シートクロスメンバ５、前記サイドシルインナ１０、前記サイドシルアウタ２０、及び複数の前記第１、２、３、４スクラムメンバ３０ａ、…、３０ｄは、溶接により結合され、前記スクラム補強パターンは、複数の前記第１、２、３、４スクラムメンバ３０ａ、…、３０ｄが隣接して横方向（Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）に配列され、車両の長さ方向に位置する状態で、互いに三重結合構造を形成する。

また、前記センターフロア３は、前記左右側部位に前記サイドシル７が結合されるサイドシルエンドが形成され、前記シートクロスメンバ５は、互いに間隔をおいて複数個からなりそれぞれシートクロスエンド５－１が形成されて、前記サイドシルインナ１０と重なった状態で複数の前記第１、２、３、４スクラムメンバ３０ａ、…、３０ｄに連結される。

図６を参照すると、前記側面ポール衝突試験は、サイドシル７に衝突体２００がぶつかることで、衝突体２００が加える横方向衝撃（Ｆ）が、サイドシル７のスクラムメンバ３０を経てセンターフロア３とシートクロスメンバ５に分散されつつ、センターフロア３の下部に取り付けられた高電圧電池１００に伝達される。

図７を参照すると、前記サイドシル７は、サイドシルの内部空間７－１で、第１～４スクラムメンバ３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄが横方向に連続する横方向断面を成し、前記横方向断面は、スクラム補強パターンのための構造（図３参照）の連続的なスクラム補強パターンにより、横方向断面の支持力（ｆ）を形成する。

したがって、前記横方向断面の支持力（ｆ）は、衝突体２００が加える横方向衝撃（Ｆ）に対する一次的なエネルギー吸収性能を実現することで、サイドシル７が高電圧電池１００の方へ押し寄せられることを阻止する。

また、前記サイドシル７は、シートクロスメンバ５／サイドシルインナ１０／サイドシル内部構造のスクラムメンバ３０の三重結合構造でスクラム補強パターン（図５参照）を形成し、前記スクラム補強パターンは、センターフロア３の内側で第１～４スクラムメンバ３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄの横方向断面を支持する。

したがって、前記スクラム補強パターンは、横方向断面支持構造により、衝突体２００が加える横方向衝撃（Ｆ）に対する二次的なエネルギー吸収性能を実現することで、横方向断面の支持力（ｆ）に対するエネルギー分散及び支持性能をより強化させる。

このように、スクラムタイプサイドシル７は、第１～４スクラムメンバ３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄの連続的なスクラム補強パターンのための構造のスクラム補強パターン、及びスクラム補強パターンによる２回のエネルギー吸収／分散並びに支持性能を有することができ、これは、従来のアルミニウム押出材またはスチールプレス部品の適用時に、シートクロスメンバ５とサイドシルの内部構造が結合されていなくて荷重伝達が断絶されていた構造的欠点を解消させる。

これにより、前記側面ポール衝突試験のシミュレーション結果は、前記スクラムタイプサイドシル７が、衝突体２００が加える横方向衝撃（Ｆ）により発生するサイドシルの侵入量（Ｌ）を、従来のアルミニウム押出材またはスチールプレス部品の適用時に比べて約１５～２５％縮小することで、高電圧電池１００が破損危険性からの安全性をその分確保することができることを立証した。

上述のように、本実施形態に係る電気自動車１に適用されるサイドシル７は、車体の底を成すセンターフロア３の側面に位置するサイドシルインナ１０に結合されたサイドシルアウタ２０から形成されたサイドシルの内部空間７－１で、スクラム補強パターンのための構造で互いに結合された複数の第１、２、３、４スクラムメンバ３０ａ、…、３０ｄにより、前記サイドシルの内部空間７－１の横方向断面をスクラム補強パターンで形成するスクラムタイプサイドシル構造とすることで、横方向断面構造と、横方向に連続配列された剛性断面構造とにより、横方向荷重の支持に有利な方向性を確保し、側面ポール衝突の横方向衝撃により加えられる衝撃エネルギーに対する支持に有利であって、特に、複数の第１、２、３、４スクラムメンバ３０ａ、…、３０ｄがサイドシル７を介してシートクロスメンバ５と結合されることで三重結合支持構造により連続的な荷重伝達が可能である。

１ 電気自動車
１－１ 車体フレーム
３ センターフロア
５ シートクロスメンバ
５－１ シートクロスエンド
７ サイドシル
７－１ サイドシルの内部空間
１０ サイドシルインナ
１０－１ 溶接部
２０ サイドシルアウタ
３０ スクラムメンバ
３０ａ、…、３０ｎ 第ａ～ｎスクラムメンバ
３１ 上部ブラケット
３２、３５ ナット締結部
３３－１、３３－２ 左右側折り曲げ羽ボディ
３４ 下部ブラケット
３６－１、３６－２ 左右側垂直羽ボディ
３７ パイプナット
３９ スクラムの内部空間
１００ 高電圧電池
２００ 衝突体

Claims (13)

1. 車体の底を成すセンターフロアの側面に位置するサイドシルインナと、
   前記サイドシルインナに結合され、サイドシルの内部空間を形成するサイドシルアウタと、
   前記サイドシルの内部空間において、車両の長さ方向に複数個備えられたスクラムメンバと、を含むことを特徴とする、電気自動車のサイドシル構造。
2. 前記スクラムメンバは、前記サイドシルインナに溶接により固定されることを特徴とする、請求項１に記載の電気自動車のサイドシル構造。
3. 前記スクラムメンバは、スクラムの内部空間が形成される上部ブラケットと下部ブラケットとで構成されることを特徴とする、請求項１に記載の電気自動車のサイドシル構造。
4. 前記スクラムメンバは、互いに隣接して複数個配列されており、隣接したものが互いに前方スクラムメンバと後方スクラムメンバとに区分されて上部結合部及び下部結合部を形成し、
   前記上部結合部は、前記前方スクラムメンバの前記上部ブラケットと、前記後方スクラムメンバの前記上部ブラケット及び前記下部ブラケットとで結合を成し、
   前記下部結合部は、前記前方スクラムメンバの前記上部ブラケット及び前記下部ブラケットと、前記後方スクラムメンバの前記下部ブラケットとで結合を成すことを特徴とする、請求項３に記載の電気自動車のサイドシル構造。
5. 前記上部結合部及び前記下部結合部は、前記上部ブラケットと前記下部ブラケットとが互いに当接した側面部位で形成されることを特徴とする、請求項４に記載の電気自動車のサイドシル構造。
6. 前記スクラム間の結合は、溶接により固定されることを特徴とする、請求項４に記載の電気自動車のサイドシル構造。
7. 前記上部ブラケットと前記下部ブラケットは、パイプナットにより締結されて前記スクラムの内部空間を形成することを特徴とする、請求項３に記載の電気自動車のサイドシル構造。
8. 前記上部ブラケットは、前記パイプナットの上部が締結されるナット締結部を中間区間として左側折り曲げ羽ボディと右側折り曲げ羽ボディとが形成され、
   前記下部ブラケットは、前記パイプナットの下部が締結されるナット締結部を中間区間として左側垂直羽ボディと右側垂直羽ボディとが形成されており、
   前記左側折り曲げ羽ボディと前記左側垂直羽ボディ、及び前記右側折り曲げ羽ボディと前記右側垂直羽ボディが、互いに噛み合わされることを特徴とする、請求項７に記載の電気自動車のサイドシル構造。
9. 前記上部ブラケットは、前記左側折り曲げ羽ボディと前記右側折り曲げ羽ボディとが前記ナット締結部よりも突出して前記サイドシルインナと結合されることを特徴とする、請求項８に記載の電気自動車のサイドシル構造。
10. 前記下部ブラケットは、前記ナット締結部により前記サイドシルインナと結合されることを特徴とする、請求項８に記載の電気自動車のサイドシル構造。
11. 前記パイプナットは、直線長さで前記スクラムの内部空間に垂直に立てられることを特徴とする、請求項７に記載の電気自動車のサイドシル構造。
12. 前記スクラムメンバは、前記センターフロアの上部に位置するシートクロスメンバと連結されることを特徴とする、請求項１に記載の電気自動車のサイドシル構造。
13. 前記センターフロアに、高電圧電池が取り付けられることを特徴とする、請求項１に記載の電気自動車のサイドシル構造。

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