JP6018247B2

JP6018247B2 - 自動車後部

Info

Publication number: JP6018247B2
Application number: JP2015077602A
Authority: JP
Inventors: エバリーヴィルフリード; クラムザーヘルベルト; ヴィールシェムフランツ−ルドルフ; ヘクマンジェラルド; ハーグダニエル
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2014-04-11
Filing date: 2015-04-06
Publication date: 2016-11-02
Anticipated expiration: 2035-04-06
Also published as: US9561823B2; JP2015202861A; DE102014105204A1; US20150291217A1

Description

本発明は、自動車用の自動車後部であって、物品、特に自動車の純電動用のトラクションバッテリを自動車の後部領域内、例えばトランク内に配置することができる自動車後部に関する。

（特許文献１）に、進行方向に延びる自動車の荷重支持構造の長手方向ビームに垂直スロットが設けられた自動車後部が開示されている。これらのスロットによって、それぞれの長手方向ビームに意図的な材料脆弱部が形成され、この材料脆弱部は、自動車後部に対する後方からの衝突（「後面衝突」）による追突事故の際に、長手方向ビームが、進行方向に対して横方向に過度に隆起せずに所定の様式で潰れることを可能にする。

さらに、（特許文献２）に、自動車の後部領域内に配置された自動車バッテリを備える自動車後部が開示されている。後面衝突時に自動車バッテリを保護するために、バンパと自動車バッテリとの間に、衝突エネルギーを吸収するための衝突フレームが提供される。衝突フレームは、後部側に後部アーチを有する。後部アーチは、長手方向に延びる変形可能な構造を介して台形の前部アーチに接続される。前部アーチは、自動車バッテリに平行に横方向に延びる部分を有する。この部分は、自動車の長手方向に対して斜めに延びる接続部片を介して自動車の長手方向ビームに接続される。したがって、前部アーチは自動車バッテリの一部を取り囲む。

構造面での経費をほとんど伴わずに、自動車内の脆弱物品を損壊から保護することが常に求められている。

米国特許出願公開第２００６／０００１２２８Ａ１号明細書独国特許出願公開第１０２０１３２０４７５７Ａ１号明細書

本発明の目的は、特に後面衝突時に、構造面での経費をほとんど伴わずに、自動車内の壊れやすい物品、特にトラクションバッテリを損壊から保護することを可能にする手段を提供することである。

この目的は、本発明によれば、請求項１に記載の特徴を有する自動車後部によって達成される。本発明の好ましい改良形態は、従属請求項に提示され、従属請求項はそれぞれ、個別に、または組み合わせて本発明の一態様を成すことができる。

本発明によれば、自動車用の自動車後部であって、自動車の荷重支持構造を形成するための左側長手方向ビームと、自動車の荷重支持構造を形成するための右側長手方向ビームと、左側長手方向ビームと右側長手方向ビームとの間に配置された、特にトラクションバッテリのバッテリセルを収納するための収納ハウジングとを備え、収納ハウジングが、実質的に前方進行方向に延びる左側壁と、実質的に前方進行方向に延びる右側壁と、右側壁と左側壁との間で実質的に前方進行方向に延びる少なくとも１つの中央壁とを有し、自動車後部がさらに、衝突用部材を備え、衝突用部材が、収納ハウジングの高さで、左側長手方向ビームおよび右側長手方向ビームに接続され、後面衝突時に衝突エネルギーを吸収し、衝突用部材が、左側の所定の座屈部と、右側の所定の座屈部とを有し、左側の所定の座屈部と右側の所定の座屈部とが、後面衝突時に衝突用部材が収納ハウジングに向かって座屈できるようにし、後面衝突時に座屈される衝突用部材が、中央壁の長手方向に沿って収納ハウジングに当たるように形成してある自動車後部が提供される。

後面衝突時、例えば２つの車両の衝突時、衝突用部材は、衝突エネルギーを散逸させることができ、および／または塑性変形によって吸収することができる。その際、衝突用部材は、特に、衝突用部材に接続されたコンソールの様式での補強要素によって左側長手方向ビームおよび右側長手方向ビームに支持されることがあり、補強要素も、塑性変形によって衝突エネルギーを吸収することができる。しかし、特に激しい後面衝突時には、衝突用部材が、収納ハウジングに当たる程度まで変形することがある。その場合、特に、衝突用部材は、特にそれぞれの補強要素を介して、右側壁および／または左側壁の長手方向に沿って、収納ハウジング、特に収納ハウジングの後壁に当たり、それにより、衝突用部材によって吸収されなかった衝突エネルギーを収納ハウジングのそれぞれの側壁に伝達することができる。さらに、側壁が、衝突エネルギーを自動車の荷重支持構造に散逸させることができる。

左側の所定の座屈部および右側の所定の座屈部によって、相応に激しい後面衝突時に、左側の所定の座屈部および右側の所定の座屈部によってそれぞれ定義される２つの座屈軸の周りでの衝突用部材の所定の座屈を実現することが可能である。左側の所定の座屈部および右側の所定の座屈部は、特に、実質的に垂直に延びる座屈軸を成す。その周りで、それぞれの所定の座屈部からそれぞれ他方の所定の座屈部に向かって延びる衝突用部材の一部が枢動することができる。このようにすると、後面衝突時、左側の所定の座屈部および右側の所定の座屈部で衝突用部材が座屈したときに、これらの所定の座屈部の間に延びる衝突用部材の部分が収納ハウジングに向けて座屈することができる。所定の座屈部によって実現される後面衝突時の衝突用部材のこの所定の座屈により、衝突用部材は、中央壁の長手方向に沿って収納ハウジング、特に収納ハウジングの後壁に当たることができる。それにより、衝突用部材によって吸収されなかった衝突エネルギーを収納ハウジングの中央壁内に伝達することができる。さらに、中央壁が、衝突エネルギーを自動車の荷重支持構造に散逸させることができる。このようにすると、収納ハウジングの後壁内への衝突エネルギーの伝達は、なくされるか、または少なくとも、例えば５０ｋｍ／ｈの速度差での後面衝突時に収納ハウジングの後壁が収納ハウジングの内部に押し込まれない程度まで減少される。したがって、収納ハウジング内に配置された自動車の純電動用のトラクションバッテリおよび／またはバッテリセルが後壁によって損壊されることはない。衝突エネルギーは、後壁の固定点よりも湾曲しやすい後壁の部分を通さずに中央壁に散逸させることができる。

後面衝突時、衝突エネルギーは、実質的に長手方向で中央壁に、場合によっては側壁に負荷を及ぼす。ここで、中央壁は、実質的に圧縮ストラットとして働くことができる。したがって、相応に高い力を、構成要素を破壊することなく後壁に散逸させることができる。さらに、中央壁は、一般にボックス形構造の一部である。それにより、中央壁は、その長手方向に沿った複数の点で固定され、少なくとも上縁部および／または下縁部で固定される。したがって、それに対応して中央壁は堅く、相応に高い座屈負荷が生じるまでは損壊しない。特に、複数のバッテリセルを収納するための収納フレームを、中央壁に隣接して横方向で両側に提供することができ、それにより、中央壁の隆起または座屈を防止することができる。特に激しい後面衝突時、衝突用部材によって吸収されなかった衝突エネルギーを、左側の所定の座屈部および右側の所定の座屈部によって定義された衝突用部材の座屈によって収納ハウジングの中央壁に伝達させることができ、そこから衝突エネルギーを荷重支持構造に散逸させることができる。それにより、収納ハウジング内に配置された物品が収納ハウジングの変形によって損壊されることを防げる。したがって、構造面での経費をほとんど伴わずに、壊れやすい物品、特にトラクションバッテリを損壊から保護することが可能になる。

それぞれの所定の座屈部は、特に、衝突用部材の体積内に形成されたスロットとして構成される。所定の座屈部は、衝突用部材の垂直高さ全体にわたって延在していてよく、または衝突用部材の最大垂直高さの一部にのみ提供することもできる。所定の座屈部は、特に、切断プロセス、例えばフライス削りによって衝突用部材に提供することができる。好ましくは、中空プロファイルとして形成される衝突用部材の長手方向上側と長手方向下側は、所定の座屈部を形成するために削られない。収納ハウジングとは逆向きの衝突用部材の後側も、所定の座屈部を形成するために削られないことがある。所定の座屈部は、収納ハウジングに向いた前側に、特に例えばフライス削りによって形成された凹部によって形成され、特に、材料補強部材、例えば前側と後側にある繰抜部の間に提供されていたチャンバプロファイルのウェブが、同様に所定の座屈部によって窪まされる。

衝突用部材は、特にバンパと同様に横方向に延びるストラット構造の一部でよく、したがって特にフレーム構造の一部でなくてよい。このようにすると、特に、長手方向に延びる中間部片によってフレームの形態で互いに接続される２つ以上の横方向に延びる構成要素がなくなり、それにより、フレーム構造を長手方向ビームに接続する必要はなくなる。このようにすると、構造空間要件を非常に小さく保つことができ、それにより、特に既製の自動車にも安価に後付けすることができる。また、収納ハウジングは、複数のバッテリセルを含むことができるトラクションバッテリのバッテリハウジングとして構成することもできる。荷重支持構造は、特にシャーシまたは車両フレームの一部であり、自動車の動作中に生じる負荷を散逸させるための荷重支持構成要素として構成される。

特に、左側の所定の座屈部と右側の所定の座屈部とは、横方向で異なる向きで実質的に等しい距離だけ中央壁から水平横方向に離隔されるように提供される。このようにすると、衝突用部材の座屈時に、衝突用部材の長手方向長さに対する衝突用部材の座屈領域の最大部分が、中央壁の想像延長線上で収納ハウジングに当たることができる。例えば自動車後部に対してわずかに斜めの衝突時など、所定の座屈部の領域内で衝突用部材が正確に同時には座屈しないときでさえ、衝突用部材は、中央壁の延長線上で当たることができる。

好ましくは、変形要素、特にクラッシュボックスが、中央壁の長手方向に沿って中央壁と衝突用部材との間に提供される。特に、十分に激しい後面衝突時、中央壁と衝突用部材との間で変形要素を変形させることができ、追加の衝突エネルギーを吸収することができる。

特に好ましくは、変形要素が、衝突用部材に向いた力導入表面領域Ａ_Eと、中央壁に向いた力放出表面領域Ａ_Aとを有し、１．０＜Ａ_E／Ａ_Aであり、特に１．５≦Ａ_E／Ａ_A≦５．０、好ましくは、２．０≦Ａ_E／Ａ_A≦４．０、特に好ましくは、Ａ_E／Ａ_A＝３．０±０．５である。このようにすると、変形要素は、衝突用部材の塑性変形中に生じるずれを容易に補償して、生じる力を実質的に長手方向で中央壁に導き入れることができる。

特に、衝突用部材および／または変形要素は、複数のチャンバを有するチャンバプロファイルの形態である。特に、チャンバは、実質的に垂直に延びるチャネルによって形成される。個々のチャンバは、後面衝突時に塑性変形することができ、それにより衝突エネルギーの少なくとも一部を吸収することができる。このようにすると、特に、衝突エネルギーの大部分を、衝突用部材および／または変形要素によって、チャンバの塑性変形により吸収することができ、それに対応してより低い力のみが側壁および／または中央壁内に導き入れられる。

好ましくは、衝突用部材および／または変形要素が、押出形材、特にアルミニウム押出形材の形態である。したがって、衝突用部材および／または変形要素を、軽量材料から安価に製造することができる。特に、衝突用部材および／または変形要素は、衝突エネルギーの吸収に適した断面表面領域を有するように構成することができる。この断面表面領域は、好ましくは、外側中空プロファイル内部に延びるストラットを有する。

好ましくは、衝突用部材が、前方進行方向とは逆向きに凸形、特に弓形のプロファイルを有する。後面衝突時、衝突用部材を前方進行方向に押すことができ、それにより剛性を高めることができる。したがって、衝突用部材は、相応に高いレベルの衝突エネルギーを吸収および／または散逸させることができる。最終的には、衝突用部材は、所定の座屈部での意図的な構成要素の破壊によって収納ハウジングの方向に座屈することができる。

特に、左側壁と右側壁とが後壁によって互いに接続され、後壁を支持構造に接続するための左側保護ブラケットが、少なくとも１つの変形可能な突起によって、後壁の左端側部に提供される少なくとも１つの中空チャンバ内に挿入され、および／または後壁を支持構造に接続するための右側保護ブラケットが、少なくとも１つの変形可能な突起によって、後壁の右端側部に提供される少なくとも１つの中空チャンバ内に挿入され、左側保護ブラケットの突起が、左側壁の長手方向に沿って左側壁と衝突用部材との間に配置され、および／または右側保護ブラケットの突起が、右側壁の長手方向に沿って右側壁と衝突用部材との間に配置される。それぞれの保護ブラケットによって、後面衝突時に収納ハウジングに達する力の一部を支持構造に散逸させることができ、それにより、それぞれの側壁に対する不要に高い負荷を避けることができる。変形可能な突起によって、それぞれの保護ブラケットが、塑性変形により衝突エネルギーを吸収し、関連の側壁を保護することも可能である。

好ましくは、突起が、特に実質的にＵ字形の構成である屈曲タブによって形成される。したがって、屈曲タブは、片側で開いたチャンバを形成する。このチャンバは、後面衝突時に、衝突エネルギーを吸収するために塑性変形することができる。したがって、変形可能な突起を、安価にかつ容易に製造することができる。複数の変形可能な突起を提供することが好ましく、突起は、例えば櫛形で、実質的に垂直に延びるストラットから横方向に突出する。特に、チャンバプロファイルとして構成された後壁のそれぞれのチャンバ内にそれぞれ１つの突起が挿入される。

収納ハウジングが、自動車ボディによって形成される収納凹部内に少なくとも部分的に挿入されることが特に好ましい。収納凹部は、後面衝突時に、外方向への側壁の隆起を阻止することができ、それにより、側壁の座屈を防止することができる。

以下、本発明を、添付図面を参照して、好ましい例示的実施形態に基づいて例示的に説明する。以下に論じる特徴はそれぞれ、個別でも、組み合わせても本発明の一態様を成すことができる。

自動車後部の概略平面図である。図１からの自動車後部の概略斜視図である。図２からの自動車後部の衝突用部材の概略詳細図である。図１からの自動車後部に関する収納ハウジングの一部の概略斜視図である。図４からの収納ハウジングの概略詳細図である。図４からの収納ハウジングに関する保護ブラケットの保持要素の概略斜視図である。

図１および図２に示される自動車後部１０は、自動車の荷重支持構造の左側長手方向ビーム１２と右側長手方向ビーム１４とを有する。左側長手方向ビーム１２と右側長手方向ビーム１４との間に、収納凹部１６が形成されている。収納凹部１６内に、トラクションバッテリの収納ハウジング１８が配置される。ボックス形の、実質的に直方形の収納ハウジング１８は、左側壁２２および右側壁２４に接続された後壁２０を有する。図示される例示的実施形態では、中央壁２５が、左側壁２２と右側壁２４との間に実質的に中央に提供される。中央壁２５と左側壁２２との間、および中央壁２５と右側壁２４との間に、トラクションバッテリのバッテリセルを提供することができる。

後面衝突時に、収納ハウジング１８内に配置されているトラクションバッテリのバッテリセルを保護するために、衝突用部材２６が提供される。衝突用部材２６は、後部の方向に凸形であり、実質的に角度の付いた左側コンソール２８によって左側長手方向ビーム１２に内側から接続され、かつ実質的に角度の付いた右側コンソール３０によって右側長手方向ビーム１４に内側から接続される。長手方向で左側壁２２の後方で、左側補強要素３２が衝突用部材２６に接続される。長手方向で右側壁２４の後方で、右側補強要素３４が衝突用部材２６に接続される。特に、補強要素３２、３４は、衝突用部材２６と実質的に同じ垂直高さにわたって延在する。衝突用部材２６の変形を伴う激しい後面衝突時、衝突エネルギーの一部を補強要素３２、３４を介して側壁２２、２４に散逸させることができ、それにより衝突エネルギーは後壁２０に実質的に達しない。

左側補強要素３２と左側コンソール２８との間で衝突用部材２６に左側の所定の座屈部３６が形成される。右側補強要素３４と右側コンソール３０との間で衝突用部材２６に右側の所定の座屈部３８が形成される。図３に示されるように、それぞれの所定の座屈部３６、３８は、フライス削りによって、チャンバプロファイルの形態で衝突用部材２６に形成することができ、チャンバプロファイルの個々のウェブと、前側４０にある繰抜部とがフライス削りされ、一方、衝突用部材２６の後側と長手方向上側４２および長手方向下側４４とは削られない。所定の座屈部３６、３８によって、十分に激しい後面衝突時に衝突用部材２６が所定の座屈部３６、３８で座屈によって意図的な構成要素の破壊を行うことを可能にし、それにより、衝突用部材２６は、収納ハウジングの方向へ内側に座屈することができる。このようにすると、衝突用部材２６は、中央壁２５の長手方向に沿った中央壁２５の想像延長線上で、中央壁２５を介して衝突エネルギーの一部を散逸させることもできる位置で、収納ハウジング１８内に力を導き入れることができ、後壁２０が座屈してバッテリセルが損壊されることはない。

図４に示されるように、チャンバプロファイルの形態での変形要素４６を、中央壁２５と衝突用部材２６との間に提供することができる。変形要素４６は、衝突エネルギーを導き入れるために衝突用部材２６に向いた力導入表面領域Ａ_Eと、中央壁に衝突エネルギーを散逸させるための、収納ハウジング１８に向いた力放出表面領域Ａ_Aとを有する。力導入表面領域Ａ_Eは、力放出表面領域Ａ_Aよりも大きい。

特に図５に示されるように、左側保護ブラケット４８と右側保護ブラケット５０とが、収納ハウジング１８の後壁２０のチャンバに係合し、それらの保護ブラケットにより、収納ハウジング１８に達した衝突エネルギーの一部を散逸させることができる。それぞれの保護ブラケット４８、５０は、保持要素５２を有することができる。保持要素５２は、実質的に櫛形である。図６に示されるように、保持要素５２は、複数の変形可能な突起５４を有することができる。突起５４は、屈曲タブによって形成することができる。後面衝突時、突起５４は変形することができ、それにより衝突エネルギーの一部を吸収することができる。

１２左側長手方向ビーム
１４右側長手方向ビーム
１６収納凹部
１８収納ハウジング
２０後壁
２２左側壁
２４右側壁
２５中央壁
２６衝突用部材
３６左側の所定の座屈部
３８右側の所定の座屈部
４６変形要素
４８左側保護ブラケット
５０右側保護ブラケット
５４突起

Claims

自動車用の自動車後部であって、
前記自動車の荷重支持構造を形成するための左側長手方向ビーム（１２）と、
前記自動車の荷重支持構造を形成するための右側長手方向ビーム（１４）と、
前記左側長手方向ビーム（１２）と前記右側長手方向ビーム（１４）との間に配置された、トラクションバッテリのバッテリセルを収納するための収納ハウジング（１８）とを備え、前記収納ハウジング（１８）が、実質的に前方進行方向に延びる左側壁（２２）と、実質的に前方進行方向に延びる右側壁（２４）と、前記右側壁（２４）と前記左側壁（２２）との間で実質的に前記前方進行方向に延びる少なくとも１つの中央壁（２５）とを有し、
自動車後部がさらに、衝突用部材（２６）を備え、前記衝突用部材（２６）が、前記収納ハウジング（１８）の高さで、前記左側長手方向ビーム（１２）および前記右側長手方向ビーム（１４）に接続され、後面衝突時に衝突エネルギーを吸収し、
前記衝突用部材（２６）が、左側の所定の座屈部（３６）と、右側の所定の座屈部（３８）とを有し、前記左側の所定の座屈部（３６）と前記右側の所定の座屈部（３８）とが、後面衝突時に前記衝突用部材（２６）が前記収納ハウジング（１８）に向かって座屈できるようにし、後面衝突時に座屈される前記衝突用部材（２６）が、前記中央壁（２５）の長手方向に沿って前記収納ハウジング（１８）に当たるように形成してあり、
変形要素（４６）が、前記中央壁（２５）の前記長手方向に沿って前記中央壁（２５）と前記衝突用部材（２６）との間に提供され、
前記変形要素（４６）が、前記衝突用部材（２６）に向いた力導入表面領域Ａ _E と、前記中央壁（２５）に向いた力放出表面領域Ａ _A とを有し、１．０＜Ａ _E ／Ａ _A である、ことを特徴とする自動車後部。
前記左側の所定の座屈部（３６）と前記右側の所定の座屈部（３８）とが、横方向で逆向きに実質的に等しい距離だけ前記中央壁（２５）から水平横方向に離隔されるように提供されることを特徴とする請求項１に記載の自動車後部。
前記衝突用部材（２６）および／または前記変形要素（４６）が、複数のチャンバを有するチャンバプロファイルの形態であり、前記チャンバが、実質的に垂直に延びるチャネルによって形成されることを特徴とする請求項１または２に記載の自動車後部。
前記衝突用部材（２６）および／または前記変形要素（４６）が、アルミニウム押出形材の形態であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の自動車後部。
前記衝突用部材（２６）が、前記前方進行方向とは逆向きに弓形のプロファイルを有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の自動車後部。
前記左側壁（２２）と前記右側壁（２４）とが、後壁（２０）によって互いに接続され、前記後壁（２０）を前記支持構造に接続するための左側保護ブラケット（４８）が、少なくとも１つの変形可能な突起（５４）によって、前記後壁（２０）の左端側部に提供される少なくとも１つの中空チャンバ内に挿入され、および／または前記後壁（２０）を前記支持構造に接続するための右側保護ブラケット（５０）が、少なくとも１つの変形可能な突起（５４）によって、前記後壁（２０）の右端側部に提供される少なくとも１つの中空チャンバ内に挿入され、前記左側保護ブラケット（４８）の前記突起（５４）が、前記左側壁（２２）の前記長手方向に沿って前記左側壁（２２）と前記衝突用部材（２６）との間に配置され、および／または前記右側保護ブラケット（５０）の前記突起（５４）が、前記右側壁（２４）の前記長手方向に沿って前記右側壁（２４）と前記衝突用部材（２６）との間に配置されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の自動車後部。
前記突起（５４）が、実質的にＵ字形の構成である屈曲タブによって形成されることを特徴とする請求項６に記載の自動車後部。
前記収納ハウジング（１８）が、自動車ボディによって形成される収納凹部（１６）内に少なくとも部分的に挿入されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の自動車後部。