CN113135236B - 车身下部构造 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及在一对门槛之间具备电源和能量吸收构件(EA构件)的车身下部构造，并将设置在门槛与EA构件之间的套环牢固地固定于EA构件的上板。本说明书公开的车身下部构造具备一对门槛、电源组件、一对EA构件。各个EA构件配置于各个门槛之下。套环贯通EA构件的上板，上端与门槛抵接并且下端与EA构件的下板抵接。套环焊接于上板。EA构件具备多个将上板与下板连结的纵板。多个纵板包括与套环相邻的第一纵板和在与套环相反的一侧与第一纵板相邻的第二纵板。EA构件具备将第一纵板与下板交叉的第一内角和第二纵板与上板交叉的第二内角连结的斜撑。

Description

车身下部构造
技术领域
本说明书公开的技术涉及车身下部构造。尤其涉及在门槛的旁边配置有电源的车身的下部构造。
背景技术
在电动汽车中，有时将向行驶用的电动机供给电力的电源配置于门槛的旁边。需要说明的是，电源是蓄电池、燃料电池等。门槛是在车身的侧方下部沿车身的前后方向延伸的框架(中空的梁)。门槛有时也被称为侧梁。
为了保护电源免受侧方碰撞的冲击，有时沿着门槛配置吸收冲击的能量的部件(能量吸收构件)。在日本特开2018-75939号公报(文献1)中公开了能量吸收构件的例子。文献1所记载的能量吸收构件沿车身的前后方向延伸，并配置于门槛之下。为了兼顾吸收能量的功能和强度，能量吸收构件是中空的，并在内部具有加强板。以下，为了简化说明，将能量吸收构件称为EA构件(Energy Absorbing构件)。
发明内容
为了在门槛与EA构件之间确保间隙，有时采用套环(圆筒部件)，该套环(圆筒部件)贯通EA构件的上板，套环的上端与门槛抵接，并且套环的下端与能量吸收构件的下板抵接。套环焊接于上板。除了这样的构造以外，还希望为了提高EA构件的强度而在EA构件的内部设置加强板。如果在套环与上板之间的焊接部位的附近连接加强板，则焊接时的热量会扩散到加强板，有可能无法将套环牢固地焊接于上板。
本说明书公开的车身下部构造具备多个将EA构件的上板与下板连结的纵板。将与套环相邻的纵板称为第一纵板，将在与套环相反的一侧与第一纵板相邻的纵板称为第二纵板。而且，希望为了EA构件的加强而在第一纵板与第二纵板之间安装斜撑，但若在第一纵板与上板交叉的内角连结斜撑(加强板)，则斜撑(加强板)会连接到套环与上板之间的焊接部位的附近。
因此，在本说明书公开的车身下部构造中，在第一纵板与下板交叉的第一内角和第二纵板与上板交叉的第二内角之间连结斜撑。由于斜撑的连接部位远离套环与上板之间的焊接部位，因此能够保证套环与上板之间的焊接部位的强度。
在电源由一对EA构件中的各自所支承的构造时，斜撑对于防止EA构件的变形是有效的。门槛和EA构件也可以通过穿过套环的螺栓而紧固在一起。而且，也可以在门槛的内部配置有隔板作为加强件。在该情况下，门槛、EA构件和隔板通过螺栓而相互固定为宜。
另外，EA构件的上板在与螺栓相邻的一对纵板之间的厚度比在一对纵板的外侧的厚度厚为宜。通过减薄上板在远离螺栓的位置处的厚度，能够抑制在焊接时扩散到上板的热量。
本说明书所公开的技术的细节和进一步的改进将在以下的“具体实施方式”中进行说明。
附图说明
图1是车身的立体图。
图2是沿图1的平面II剖切所得的车身的剖视图。
图3是由图2的虚线III包围的范围的放大图。
图4是比较例的车身下部构造的剖视图。
图5是表示变形例的车身下部构造的剖视图。
具体实施方式
参照附图来说明实施例的车身下部构造3。图1表示车身2的立体图。另外，图1的坐标系的“左”表示从车身2的后方观察前方时的“左”。在之后的图中，坐标系的“左”的含义也相同。
车身2具备一对门槛10。一对门槛10分别配置于车身2的车宽方向的各个侧方下部。门槛10为细长形状，沿车身2的前后方向延伸。在各个门槛10的长边方向的大致中央连接有中柱51的下端。一对门槛10及中柱51是确保车身的强度的框架的一种。门槛10通过金属板(典型的是钢板)的冲压加工而制成。
在一对门槛10之间配置有电池组40和地板面板50。换言之，在各个门槛10的旁边配置有电池组40和地板面板50。电池组40包含有大量的电池单元。大量的电池单元串联连接，能够进行高电压的输出。电池组40(电池单元)向未图示的行驶用电动机供给电力。
地板面板50相当于驾驶室的地板。在地板面板50的车宽方向W的两端分别被固定于一对门槛10中的各自。电池组40配置于地板面板50之下。详细情况将后述，沿着各个门槛10配置有能量吸收构件(在图1中未图示)，电池组40经由能量吸收构件支承于一对门槛10。电池组40也可以在经由能量吸收构件支承于门槛10的同时，经由地板面板50支承于门槛10。
能量吸收构件配置于电池组40的车宽方向的两侧。如上所述，为了便于说明，将能量吸收构件称为EA构件(Energy Absorbing构件)。
将沿图1的平面II剖切车身2所得的截面示于图2。图2示出了车身2的左侧的车身下部构造3。如上所述，电池组40在车身2的右下和左下分别经由EA构件20(能量吸收构件20)固定于门槛10。以下，说明车身2的左侧的下部构造。车身2左右对称，车身2的右侧的下部构造也与图2相同。即，实施例的车身下部构造3具备一对门槛10和一对EA构件20，各个EA构件20沿着对应的门槛10配置。下面，对车身2的左侧的一个门槛10和固定于该门槛的一个EA构件20进行说明。
电池组40包括下罩41、上罩42和多个电池单元43。由下罩41和上罩42形成了容器，并在其中收容有多个电池单元43。下罩41和上罩42分别具备凸缘，凸缘彼此接合，由此下罩41和上罩42构成了一个容器。
门槛10由门槛内板11和门槛外板12构成。门槛内板11呈朝向侧方的有棱角的U字形状(槽形状)，并且具有下凸缘11a和上凸缘11b。下凸缘11a从门槛内板11的朝向侧方的U字的下侧缘向下方延伸，上凸缘11b从门槛内板11的朝向侧方的U字的上侧缘向上方延伸。门槛外板12也具有与门槛内板11相同的形状，具有与门槛内板11的下凸缘11a和上凸缘11b分别对向的下凸缘12a和上凸缘12b。焊接下凸缘11a、12a，并焊接上凸缘11b、12b，由此完成中空的方筒形状的门槛10。在图2中，为了有助于理解，门槛外板12从门槛内板11分离而进行描绘。
在门槛10的内部配置有隔板60。隔板60是提高门槛10的强度的加强部件。隔板60在接合门槛内板11和门槛外板12之前被安装于门槛内板11的内侧。隔板60通过焊接或通过螺栓(未图示)而固定于门槛内板11。在隔板60的内侧通过焊接而固定有螺母32。关于隔板60将在后面叙述。
EA构件20由第一EA构件21和第二EA构件22构成。第一EA构件21配置于门槛10之下。第二EA构件22配置在第一EA构件21与电池组40之间。第一EA构件21固定于门槛10。第二EA构件22与第一EA构件21连结，并且还与电池组40连结。
EA构件20(第一EA构件21和第二EA构件22)呈中空的方筒形状。换言之，EA构件20(第一EA构件21和第二EA构件22)是中空的梁。EA构件20吸收车辆发生了侧方碰撞时的能量，保护电池组40。EA构件20通过因碰撞的冲击而在车宽方向上压溃来吸收碰撞能量。门槛10也有助于碰撞能量的吸收，但仅通过门槛10有可能无法充分地吸收尽碰撞能量。因此，沿着门槛10配置中空的EA构件20。
EA构件20的强度通过模拟等而被预先决定成有效地吸收碰撞能量。第一EA构件21的内部空间由将第一EA构件21的上板23与下板24连结的多个纵板25划分为几个单元空间CS。在几个单元空间设有在矩形的单元空间中沿对角方向延伸的斜撑27。通过调整纵板25及斜撑27的数量和厚度，能够调整第一EA构件21的强度。EA构件20的强度被设定得至少低于电池组40的强度。但是，EA构件20具有足以支承电池组40的强度。
如上所述，第一EA构件21配置于门槛10的下方。另一方面，门槛10具备从底板13向下方延伸的下凸缘11a(12a)。第一EA构件21必须避免与下凸缘11a(12a)的干涉而配置。如果将第一EA构件21分为下凸缘11a(12a)的内侧部分和外侧部分，则EA构件的构造变得复杂。在此，所谓“下凸缘11a(12a)的内侧部分”意味着在车宽方向上比下凸缘11a(12a)更靠近车辆中心侧的部分(第一EA构件21的一部分)。同样地，所谓“下凸缘11a(12a)的外侧部分”，意味着在车宽方向上比下凸缘11a(12a)更远离车辆中心侧的部分(第一EA构件21的一部分)。
实施例的车身下部构造3通过在第一EA构件21与门槛10之间配置套环30来避免第一EA构件21与下凸缘11a(12a)的干涉。通过将第一EA构件21配置于比下凸缘11a(12a)靠下方处，能够实现形状简单且比下凸缘11a(12a)更向车宽方向的外侧伸出的第一EA构件21。
套环30是金属制的圆筒。换言之，套环30是用于在门槛10与第一EA构件21之间确保间隙的间隔件。如图2所示，套环30的比第一EA构件21靠上方的高度h1比下凸缘11a(12a)的高度h2大。通过套环30，能够在门槛10的底板13与第一EA构件21的上板23之间确保距离h1的间隙。由于下凸缘11a(12a)的高度为h2(＜h1)，因此下凸缘11a(12a)不会与第一EA构件21发生干涉。因此，作为第一EA构件21能够采用简单的方筒形状，由此能够抑制制造成本。
说明套环30的周边的构造。套环30贯穿在第一EA构件21的上板23设置的孔。套环30的上端与门槛10的底板13的下表面抵接。套环30的下端与第一EA构件21的下板24的上表面抵接。套环30焊接于上板23。在套环30与上板23交叉的部位形成有焊缝39。
第一EA构件21、门槛10和隔板60通过穿过套环30的内侧的螺栓31和螺母32而紧固在一起，由此相互固定。
当在行驶过程中电池组40上下振动时，套环30也上下振动，对门槛10施加上下方向的振动载荷。由于在套环30与螺母32之间夹有底板13和隔板60，所以由从套环30施加的振动载荷引起的门槛10的挠曲小。
从电池组40的下表面朝向车宽方向的外延伸有支承板44。支承板44也通过螺栓31和螺母32而与第一EA构件21紧固在一起，由此相互固定。通过将从电池组40延伸的支承板44固定于第一EA构件21，从而电池组40被牢固地固定于EA构件20。
对第一EA构件21和第二EA构件22的连结构造进行说明。从第一EA构件21的上板23的端部朝向车宽方向的中心延伸有凸缘26。第二EA构件22通过螺栓33和螺母34而固定于第一EA构件21的凸缘26。从电池组40延伸的支承板44也通过螺栓33而固定于第二EA构件22。第二EA构件22被第一EA构件21的凸缘26和电池组40的支承板44所夹并固定。第二EA构件22粘接于电池组40的下罩41的侧面。电池组40和第二EA构件22通过粘接剂和螺栓33而被牢固地连结。
EA构件20被分割为固定于门槛10的第一EA构件21和粘接于电池组40的第二EA构件22。第二EA构件22能够相对于第一EA构件21拆装。EA构件20通过从宽度不同的多个第二EA构件之中选择适当宽度的第二EA构件，并将选择出的第二EA构件22与第一EA构件21组合，由此能够应对不同车宽的多个汽车。
对套环周边的构造进一步详细地进行说明。图3表示图2的虚线矩形III的范围的放大图。如上所述，第一EA构件21具有中空的方筒形状，在内部具有几个纵板25和斜撑27。纵板25与第一EA构件21的上板23和下板24连结。纵板25在第一EA构件21之中沿车辆前后方向延伸。现在，将与套环30的左侧相邻的纵板25称为第一纵板25a，将在套环30的相反侧与纵板25a相邻的纵板25称为第二纵板25b。另外，将与套环30的右侧相邻的纵板25称为第三纵板25c。
第一EA构件21的内部空间由几个纵板25划分为几个单元空间CS。单元空间CS也是矩形，在几个单元空间设有沿矩形的对角方向延伸的斜撑27。斜撑27也在第一EA构件21之中沿车辆前后方向延伸。
将设置在第一纵板25a与第二纵板25b之间的斜撑27称为斜撑27a。斜撑27a将第一纵板25a与下板24交叉的第一内角28a和第二纵板25b与上板23交叉的第二内角28b连结。斜撑27a未设置在第一纵板25a与上板23交叉的第三内角28c和第二纵板25b与下板24交叉的第四内角28d之间，而是设置在第一内角28a与第二内角28b之间。该斜撑27a的朝向是为了不使套环30与上板23之间的焊接部位的强度降低而采用的。在以下说明其理由。
上板23的厚度T2与套环30的厚度T1(套环30的筒的厚度T1)大致相等，或者比厚度T1稍薄。更具体而言，厚度T2相对于厚度T1的比为0.5以上且1.0以下。在套环30的附近，第一纵板25a与上板23连结。焊接套环30时的热量扩散到第一纵板25a。热量在厚度T2的上板23中的扩散速度与热量在厚度T1的套环30中的扩散速度大致相等。换言之，从热扩散的观点出发，上板23的厚度T2(上板23与套环30交叉的位置处的厚度T2)与套环30的厚度T1大致相等。
在焊接交叉的两张板(套环30和上板23)的情况下，两张板的厚度优选为大致相等。如果交叉的两张板的厚度相差很大，则焊接的热量会在厚度大的板中扩散，板的温度上升与厚度薄的板相比变慢。因此，在焊接时，薄板的温度比厚度大的板的温度高。因此，在厚度大的板中，在焊接材料熔融之前，厚度薄的板有可能熔化。若厚度薄的板熔化，则焊接部位的强度下降。
在图4中，作为比较例，示出了斜撑27c设置在第一纵板25a与上板23交叉的第三内角28c和第二纵板25b与下板24交叉的第四内角28d之间的第一EA构件121的剖视图。斜撑27c的上端连接到上板23与套环30之间的焊接部位的附近。因此，如图4中用粗箭头线所示，焊接的热量向斜撑27c扩散。其结果是，在焊接时，在上板23的温度变得足够高之前，套环30过热而熔化。这样，套环30与上板23之间的焊接部位的强度下降。
如图3所示，在实施例的车身下部构造3中，斜撑27a设置在第一内角28a与第二内角28b之间从而远离上板23与套环30之间的焊接部位。根据图3的构造，能够在具有斜撑27a的同时，确保套环30与上板23之间的焊接部位的强度。
说明由设置斜撑27带来的优点。如图2所示，电池组40支承于EA构件20，EA构件20通过螺栓31而固定于门槛10。电池组40的重量施加到EA构件20的靠近电池组40的一侧。因此，在电池组40与螺栓31之间对第一EA构件21施加上下方向的剪切力。第一EA构件21因该剪切力而变形。斜撑27a(以及设置于比斜撑27a更靠近电池组40的一侧的斜撑27b)抑制第一EA构件21的变形。
另外，剪切力在电池组40与螺栓31之间较大，在距离电池组40比螺栓31远的一侧较小。因此，在距离电池组40比螺栓31远的一侧的第三纵板25c没有设置斜撑。
(变形例)
参照图5来说明变形例的车身下部构造103。图5是与图3对应的剖视图，示出了套环30的周边的截面。在变形例的车身下部构造103中，第一EA构件121的上板123的厚度在中途发生变化。下板124的厚度也在中途发生变化。除了上板123和下板124的厚度之外，变形例的车身下部构造103与实施例的车身下部构造3相同。
上板123在与套环30相邻的一对纵板(第一纵板25a和第三纵板25c)之间较厚(厚度T2)，在一对纵板(第一纵板25a和第三纵板25c)的外侧较薄(厚度T3)。上板123在一对纵板(第一纵板25a和第三纵板25c)之间的厚度T2与套环30的厚度相同或比其稍薄。与实施例的情况同样地，厚度T2相对于厚度T1的比为0.5以上且1.0以下。在套环30的附近，第一纵板25a及第三纵板25c与上板123连结。焊接套环30时的热量扩散到第一纵板25a及第三纵板25c。热量在厚度T2的上板32中的扩散速度与热量在厚度T1的套环30中的扩散速度大致相等。换言之，从热扩散的观点出发，上板123的厚度T2(在一对纵板(第一纵板25a和第三纵板25c)之间的厚度T2)与套环30的厚度T1大致相等。
上板123在一对纵板(第一纵板25a和第三纵板25c)的外侧的厚度T3比厚度T2薄。在套环30与上板123之间的焊接部位(图5的焊缝39的部位)的附近，在上板123连结有纵板25a、25c。焊接时的热量扩散到纵板25a、25c。其结果是，在焊接时，与套环30相比，上板123的温度上升变慢。通过减薄上板123在一对纵板(第一纵板25a和第三纵板25c)的外侧的厚度T3，能够抑制在焊接时扩散到上板123的热量。其结果是，焊接时的套环30与上板123之间的温度差变小，能够抑制焊接部位的强度降低。
另外，下板124在与套环30相邻的一对纵板(第一纵板25a和第三纵板25c)的外侧的厚度T3也比在一对纵板(第一纵板25a和第三纵板25c)之间的厚度T2小。这是为了在与螺栓31的头部31a重叠的区域内增大下板124的厚度而提高强度，并在远离头部31a的部分中减小厚度而实现轻量化。
对与实施例中所说明的技术相关的注意点进行说明。EA构件20(第一EA构件21、第二EA构件22)的用与车辆前后方向交叉的平面剖切所得的截面形状与车辆前后方向的位置无关而相同。EA构件20(第一EA构件21、第二EA构件22)通过金属(典型的是铝)的挤压成形而制成。
一个隔板60通过一根螺栓31而固定于门槛10。一个隔板60也可以通过多个螺栓而固定于门槛10。也可以是固定一个隔板60的多个螺栓分别穿过套环30，各个螺栓经由套环30将EA构件20固定于门槛10的构造。也可以通过多个螺栓而将一个支承板44相对于一个隔板60紧固在一起。
电池组40是电源的一例。电池组40收容有多个电池单元。配置于门槛10的旁边的电源不限于电池组40，也可以是收容有燃料电池或电容器的设备。
EA构件20(第一EA构件21和第二EA构件22)是呈中空的方筒形状的梁。因此，“第一EA构件”也可以称为“第一中空梁”，“第二EA构件”也可以称为“第二中空梁”。
以上，对本发明的具体例进行了详细说明，但这些只不过是例示，并非限定权利要求的范围。权利要求书中所记载的技术包括对以上例示的具体例进行各种变形、变更后的技术。在本说明书或附图中所说明的技术要素单独或通过各种组合发挥技术上的实用性，并不限定于申请时权利要求所记载的组合。另外，在本说明书或附图中所例示的技术能够同时实现多个目的，并且达成其中的一个目的的技术方案其本身便具有技术上的实用性。

Claims (4)

1.一种车身下部构造，具备：
门槛，配置于车身的侧方下部，并沿车身前后方向延伸；
电源，配置于所述门槛的旁边；
能量吸收构件，位于所述门槛的下方，为中空的梁；及
套环，贯通所述能量吸收构件的上板并且焊接于该上板，所述套环的上端与所述门槛抵接，并且所述套环的下端与所述能量吸收构件的下板抵接，
所述能量吸收构件具备第一纵板、第二纵板和斜撑，
所述第一纵板和所述第二纵板将所述上板与所述下板连结，
所述第一纵板与所述套环相邻，
所述第二纵板在与所述套环相反的一侧与所述第一纵板相邻，
所述斜撑将所述第一纵板与所述下板交叉的第一内角和所述第二纵板与所述上板交叉的第二内角连结。
2.根据权利要求1所述的车身下部构造，其中，
所述电源由所述能量吸收构件支承。
3.根据权利要求1所述的车身下部构造，其中，
所述门槛和所述能量吸收构件通过穿过所述套环的螺栓而紧固在一起。
4.根据权利要求1所述的车身下部构造，其中，
所述能量吸收构件具备第三纵板，该第三纵板将所述上板与所述下板连结，并在与所述第一纵板相反的一侧配置于所述套环的旁边，
所述上板在所述第一纵板与所述第三纵板之间的范围内的厚度比在所述范围的外侧的厚度厚。
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