汽车的车体下部结构及侧梁结构的制作方法

本发明涉及车体下部结构(lower structure of automotive body)，所述车体下部结构包括汽车(automobile)的车体侧部的侧梁(side sill)结构，并特别适合于在两侧梁间的地板面板(floor panel)的下方具备电池模组的汽车。

背景技术：

1、一般来说，在电池式电动汽车(battery electric vehicle)(bev)或插电式混合动力车(plug-in hybrid electric vehicle)(phev)等装载有大容量电池的汽车(以下，将它们总称为“电动汽车(battery powered vehicle)”。)在地板面板下方具备电池模组。电池模组由电池单体(battery cell)(电池包(battery pack))和用于容纳它的电池壳(battery case)构成。一般来说，电池壳具有保护电池单体免受冲击载荷(impact load)影响的作用，使用高刚性(high rigidity)、高耐力(high proof stress)的构件。在电池壳的周围，配置有具有通过构件自身变形从而吸收能量的作用的构件。特别是在侧面碰撞(sideimpact)的情况下，侧梁对来自车体侧方的冲击载荷进行能量吸收，用地板横梁或电池壳纵梁支撑剩余的载荷。此时，如果侧梁的能量吸收所需的变形量较小，则能够缩小能量吸收部，相应地，能够扩大电池模组的体积，因此导致续航距离(crusing distance)增加。由于以上情况，要求碰撞能量吸收性能(impact energy absorption property)优异且轻重量的侧梁结构及包括该侧梁结构的车体下部结构。

2、已经提出了提高侧梁的刚性并提高侧面碰撞时的能量吸收性能的技术。具体而言，在专利文献1中公开了如下技术：在形成汽车的车辆侧面的闭合截面结构(closedcross section structure)的侧梁的内部(闭合截面空间(closed sectional space))设置沿着车辆宽度方向的隔板(bulkhead)，防止侧梁的侧面碰撞时的侧梁的截面崩溃(cross-section collapsing)。在隔板的外周形成有凸缘(flange portion)，并焊接固定于侧梁内的增强部(reinforcement)。另外，在专利文献2、3中公开了如下技术：在具备纵向贯穿侧梁内部的分隔构件(partition member)并利用该分隔构件在车辆宽度方向上将侧梁内的闭合截面空间分隔为两个闭合截面空间的结构中，防止侧面碰撞时的侧梁的截面崩溃。详细而言，这些技术在侧梁内的闭合截面空间中配设沿着车辆宽度方向的多个隔板，通过该隔板与分隔构件的组合，防止侧面碰撞时的侧梁的截面崩溃。在这些技术中，分隔构件是为了防止在侧面碰撞时侧梁在上下方向上打开并截面崩坏(cross-sectioncollapsing)而设置。在专利文献2中，隔板仅配设于在侧梁内的闭合截面空间中夹着分隔构件的一方的空间内。另一方面，在专利文献3中，隔板配设于在侧梁内的闭合截面空间中夹着分隔构件的两侧。

3、并且，在专利文献4中公开了如下技术：在具备纵向贯穿侧梁内部的分隔构件并利用该分隔构件在车辆宽度方向上将侧梁内的闭合截面空间分隔为两个闭合截面空间的结构中，在分隔构件的两侧(分隔构件的内侧及外侧)配置帽子截面形状(hat-shaped crosssection)的冲击吸收构件(impact absorption member)。另外，在专利文献5中公开了如下技术：通过在侧梁内的闭合截面空间中配置冲击吸收构件，所述冲击吸收构件相互隔开间隔地保有多个沿着车辆宽度方向的棱线部(ridge line section)并具有沿着车体的前后方向上下的波形状，从而在保持冲击吸收能力(impact absorption capacity)的同时抑制局部变形。

4、另外，在专利文献6中公开了一种结构增强系统(图2)，作为用于增强车辆框架内的空腔的系统，所述结构增强系统由刚性载体、相当于加强件(stiffener)的插入构件以及将空腔壁与载体接合的接合材料构成，所述刚性载体包括与多个横肋相互连接的多个纵肋并在空腔壁内带来结构增强。另外，在专利文献7中公开了如下技术：在具备闭合板和具有顶板、两个纵壁及两个凸缘的帽状构件的侧梁中，通过在帽状构件的纵壁上设置沿着相对于帽状构件长度方向垂直的方向延伸的多个槽部，从而能够增大在汽车的侧面碰撞时侧梁的变形所需的载荷，并得到较高的能量吸收效率。

5、现有技术文献

6、专利文献

7、专利文献1：日本特开平10-59218号公报

8、专利文献2：日本特开2009-202620号公报

9、专利文献3：日本特开2013-49378号公报

10、专利文献4：日本特开2017-226353号公报

11、专利文献5：日本特开2021-146973号公报

12、专利文献6：日本特表2011-530450号公报

13、专利文献7：日本专利第6703322号公报

技术实现思路

1、发明要解决的课题

2、专利文献1公开的技术存在如下问题：由于隔板在车辆宽度方向上较长，所以是容易屈曲(buckling)的结构，因此在侧面碰撞时容易发生隔板的屈曲，当开始发生隔板的屈曲时，会发生侧梁的截面崩溃。因此，不能得到适当的碰撞能量吸收性能。另外，如专利文献2、3公开的技术那样，在具有分隔构件的侧梁中，在侧梁内的闭合截面空间中配设有隔板的情况下也不能得到足够的碰撞能量吸收特性。由于专利文献2公开的技术中隔板仅配设于夹着分隔构件的一方的闭合截面空间中，所以只具有维持其一方的闭合截面空间的截面形状的功能，不能得到足够的碰撞能量吸收特性。另外，如专利文献3公开的技术那样，在夹着分隔构件的双方的空间中配设有隔板的情况下，得到的碰撞能量吸收特性也不足够。

3、并且，专利文献3公开的技术为了插入隔板而需要在分隔构件上设置缝隙(slit)，在侧梁的长度方向上设置多个隔板的情况下，为了避免由缝隙的赋予导致的分隔构件的强度下降，不能延长隔板的设置间隔。因此，存在隔板的设置数增加而招致重量增加的问题。另外，如专利文献4那样，在具有分隔构件的侧梁中，如果仅在分隔构件的两侧(分隔构件的内侧及外侧)配置帽子截面形状的冲击吸收构件，则不能得到足够的碰撞能量吸收特性。另外，由于专利文献5公开的技术能够将侧面碰撞时的冲击载荷分散到与车辆宽度方向垂直的剖面中并均匀地传递，所以能够得到较高的碰撞能量吸收特性。但是，由于在车辆前后方向上具有一定截面的侧梁内增强件中，在无需增强的部位也存在增强构件，所以重量有可能变得过剩。

4、另外，专利文献6公开的技术对于横肋及纵肋的厚度及间隔，厚度设为2～8mm，间隔设为20～40mm，与专利文献5同样地，在无需增强的部位也存在增强构件，所以重量有可能变得过剩。另外，在专利文献7公开的技术中，通过在帽状构件的纵壁上设置多个槽部，从而当从车辆宽度方向上的车外侧输入碰撞载荷时，所述纵壁容易呈波纹状(bellows-shaped)变形，结果，侧梁的向车辆宽度方向上的内侧的变形量变大。因此，通过向电池模组输入较大的荷重，从而使电池模组变形，有时不能保护电池。因此，要求在两侧梁间的地板面板的下方具备电池模组的汽车(特别是电动汽车)的侧面碰撞时降低由于侧梁的变形而输入到电池壳的载荷。

5、本发明为了解决以上问题而作出，其目的在于提供在包括侧梁的汽车的车体下部结构中抑制由结构构件导致的重量增加，同时能够以较少的碰撞变形量得到较高的碰撞能量吸收特性的汽车的车体下部结构及侧梁结构。另外，本发明的另一目的在于提供能降低由于侧梁的变形而输入到电池模组的载荷的汽车的车体下部结构及侧梁结构。

6、用于解决课题的手段

7、本发明人们为了解决上述课题反复研究后，得到如下见解：通过利用纵向贯穿侧梁内的闭合截面空间的分隔构件，在该闭合截面空间内设置特定结构的冲击吸收结构体(impact absorbing structure)，从而能够解决上述课题。具体而言，得到如下见解：通过在侧梁的闭合截面空间内设置由从两侧夹着分隔构件并接合的一对槽形截面构件(sectionally groove-shaped member)和在规定的条件下设置在分别形成于这些槽形截面构件与分隔构件之间的两个闭合截面空间内的多个隔板构成且它们结构上一体化而成的冲击吸收结构体，从而能够抑制由结构构件导致的重量增加，同时得到较高的能量吸收性能。另外，得到如下见解：通过对于冲击吸收结构体的下部使内侧部分和外侧部分中的一者与另一者相比向下方延伸，或者，在内侧部分和外侧部分中的一者上与侧梁内表面相对地形成凹陷部，从而能够降低由于侧梁的变形而向电池模组输入的载荷。本发明基于这种见解而作出，将以下内容作为要旨。

8、本发明的汽车的车体下部结构具备沿着车辆长度方向配置在车体下部两侧的侧梁(1)、配置在该两侧梁(1)间且两侧部固定在两侧梁(1)的上部的地板横梁(floor crossmember)(8)以及配置在该地板横梁(8)的下方且两侧部与两侧梁(1)的下部相对的电池壳(9)，其中，侧梁(1)具有如下结构：具备纵向贯穿侧梁(1)内的闭合截面空间(3)的分隔构件(2)，且闭合截面空间(3)由该分隔构件(2)在车辆宽度方向上分隔为两个闭合截面空间(3a)、(3b)，并且，侧梁(1)具有冲击吸收结构体(a)，所述冲击吸收结构体(a)由一对槽形截面构件(4a)、(4b)和隔板(6)构成，所述一对槽形截面构件(4a)、(4b)在闭合截面空间(3a)、(3b)内在从两侧夹着分隔构件(2)的状态下与分隔构件(2)接合，并在与分隔构件(2)之间分别形成闭合截面空间(5a)、(5b)，所述隔板(6)是通过沿着车辆宽度方向设置在各闭合截面空间(5a)、(5b)内从而分隔闭合截面空间(5a)、(5b)的构件，并设置于在闭合截面空间(5a)、(5b)内的车辆前后方向上隔开间隔的多个位置，在该冲击吸收结构体(a)中，闭合截面空间(5a)内的隔板(6)和闭合截面空间(5b)内的隔板(6)夹着分隔构件(2)在车辆宽度方向上相对地设置，并且各隔板(6)至少与槽形截面构件(4a)或槽形截面构件(4b)接合，冲击吸收结构体(a)的上部的内侧部分和外侧部分夹着分隔构件(2)相对，并且在车辆宽度方向上位于地板横梁(8)的水平延长线上。

9、也可以是，隔板(6)包括设置于车辆前后方向上的成为地板横梁的宽度内的区域的隔板(6x)和设置于成为地板横梁的宽度外的区域的隔板(6y)，在车辆前后方向上，隔板(6x)设置于成为地板横梁的宽度内的区域的两个位置以上，并且隔板(6y)设置于成为地板横梁的宽度外的区域的一个位置以上，在将相邻的两个隔板(6x)的间隔设为w1，并将隔板(6x)和与之相邻的隔板(6y)的间隔设为w2的情况下，设为w1<w2。

10、也可以是，至少一部分隔板(6y)包括由相邻地设置的两个以上隔板构成的隔板组。

11、也可以是，各隔板(6)与槽形截面构件(4a)或槽形截面构件(4b)和分隔构件(2)分别接合。

12、也可以是，冲击吸收结构体(a)的下部的夹着分隔构件(2)的内侧部分和外侧部分中的一者与另一者相比向下方延伸，冲击吸收结构体(a)的下部中的至少所述向下方延伸的部分(e)在车辆宽度方向上位于电池壳(9)的水平延长线上。

13、也可以是，冲击吸收结构体(a)的下部在车辆宽度方向上位于电池壳(9)的水平延长线上，在冲击吸收结构体(a)的高度方向上的下部区域或包括下部的区域且夹着分隔构件(2)的内侧部分和外侧部分中的任一者上，与侧梁(1)的内表面相对地形成有凹陷部(recessed portion)(c)。

14、也可以是，各槽形截面构件(4a)、(4b)的纵向面部(40)、与之相对的侧梁(1)的纵向面部(100)是下述(i)、(ii)、(iii)中的任一种：(i)直接接合或抵接、(ii)经由其他构件接合或抵接、(iii)隔开规定的间隙相对而不接合或抵接。

15、构成冲击吸收结构体(a)的金属板的屈服强度(yield strength)为构成地板横梁的金属板(metal sheet)的屈服强度以下，拉伸强度为500mpa(mpa-class)级以上。

16、本发明的汽车的侧梁结构具备纵向贯穿侧梁(1)内的闭合截面空间(3)的分隔构件(2)，且闭合截面空间(3)由该分隔构件(2)在车辆宽度方向上分隔为两个闭合截面空间(3a)、(3b)，其中，具有冲击吸收结构体(a)，所述冲击吸收结构体(a)由一对槽形截面构件(4a)、(4b)和隔板(6)构成，所述一对槽形截面构件(4a)、(4b)在闭合截面空间(3a)、(3b)内在从两侧夹着分隔构件(2)的状态下与分隔构件(2)接合，并在与分隔构件(2)之间分别形成闭合截面空间(5a)、(5b)，所述隔板(6)是通过沿着车辆宽度方向设置在各闭合截面空间(5a)、(5b)内从而分隔闭合截面空间(5a)、(5b)的构件，并设置于在闭合截面空间(5a)、(5b)内的车辆前后方向上隔开间隔的多个位置，在该冲击吸收结构体(a)中，闭合截面空间(5a)内的隔板(6)和闭合截面空间(5b)内的隔板(6)夹着分隔构件(2)在车辆宽度方向上相对地设置，并且各隔板(6)至少与槽形截面构件(4a)或槽形截面构件(4b)接合。

17、也可以是，各隔板(6)与槽形截面构件(4a)或槽形截面构件(4b)和分隔构件(2)分别接合。

18、也可以是，隔板(6)包括设置于车辆前后方向上的成为地板横梁的宽度内的区域的隔板(6x)和设置于成为地板横梁的宽度外的区域的隔板(6y)，在车辆前后方向上，隔板(6x)设置于成为地板横梁的宽度内的区域的两个位置以上，并且隔板(6y)设置于成为地板横梁的宽度外的区域的一个位置以上，在将相邻的两个隔板(6x)的间隔设为w1，并将隔板(6x)和与之相邻的隔板(6y)的间隔设为w2的情况下，设为w1<w2。

19、也可以是，至少一部分隔板(6y)包括由相邻地设置的两个以上隔板构成的隔板组。

20、也可以是，间隔w2为254mm以下。

21、也可以是，各槽形截面构件(4a)、(4b)的纵向面部(40)、与之相对的侧梁(1)的纵向面部(100)是下述(i)、(ii)、(iii)中的任一种：(i)直接接合或抵接、(ii)经由其他构件接合或抵接、(iii)隔开规定的间隙相对而不接合或抵接。

22、也可以是，构成冲击吸收结构体(a)的金属板的屈服强度为构成地板横梁的金属板的屈服强度以下。

23、也可以是，构成冲击吸收结构体(a)的金属板的拉伸强度为500mpa级以上。

24、也可以是，在隔板(6)上形成有加强筋(bead)(60)。

25、也可以是，冲击吸收结构体(a)的夹着分隔构件(2)的内侧部分和外侧部分中的一者与另一者相比在车辆高度方向上延伸。

26、也可以是，在冲击吸收结构体(a)上，与侧梁(1)的内表面相对地形成有凹陷部(c)。

27、发明的效果

28、本发明的汽车的车体下部结构及侧梁结构利用纵向贯穿侧梁1内的闭合截面空间3的分隔构件2，在该闭合截面空间3内设置有特定结构的冲击吸收结构体a，因此能够以较少的碰撞变形量得到较高的碰撞能量吸收特性。因此，具有如下优点：在应用于如电动汽车那样在两侧梁间具备电池模组的汽车的情况下，能够减小能量吸收所需的空间，能够扩大电池模组的体积。另外，由于冲击吸收结构体a能以必要最小限度的构成构件得到较高的弯曲刚性(bending stiffness)，所以也能够抑制由构成构件导致的车体的重量增加。另外，在本发明的汽车的车体下部结构及侧梁结构中，通过对于冲击吸收结构体a的下部使内侧部分和外侧部分中的一者与另一者相比向下方延伸，或者，在内侧部分和外侧部分中的一者上与侧梁1的内表面相对地形成凹陷部c，从而能够降低由于侧梁的变形而向电池模组输入的载荷。因此，能够更适当地防止由碰撞导致的电池模组的变形。