专利名称：用于汽车的电池保护结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电池保护结构，其用于保护在汽车的车身中布置在底板面板下方的电池免受车身的侧部在侧向碰撞中的变形的影响。
背景技术：
在日本专利申请公报No. 7-156831 (JP 7-156831 A)中公开的用于电动汽车的底板结构中，在底板面板的侧部的下表面上安装有侧构件。在该侧构件上安装有电池框架，该电池框架安装有电池。在设置于底板面板的侧边缘处的侧梁(门槛)与该侧构件之间安装有伸臂梁(outrigger)。该伸臂梁设置有与电池框架的外壁相邻的延伸部。上述底板结构利用伸臂梁保护电池框架的外壁在侧向碰撞中免于塌陷，从而防止电池的损坏。此外，底板结构通过使车身的侧部例如侧梁和伸臂梁经历挤压变形而吸收冲·τ 倉泛。对于上述底板结构，在例如当需要高容量、大尺寸的电池时或者当车辆的宽度尺寸小时的情况下，难以使车身的侧部在侧向碰撞中的变形量(变形行程)保持在能够避免车身的侧部与电池之间的干涉的程度。在这种情况下，能够通过增大车身的侧部的强度和刚度而减小车身的侧部的变形量来容易地避免车身的侧部与电池之间的干涉。然而，这种构造导致车身的质量和成本的增加。
发明内容
本发明提供一种用于汽车的电池保护结构，其能够以有利的方式保护电池免受车身的侧部在侧向碰撞中的变形的影响，并且能够保持车身的质量和成本不增大。根据本发明第一实施方式的用于汽车的电池保护结构包括门槛，门槛布置在汽车的车身的侧部中；底板面板，底板面板的在车身宽度方向上的外端固定至门槛；加强件，加强件在车身宽度方向上比门槛更靠内地设置，并且加强件固定至底板面板，加强件形成车身的框架的一部分；电池，电池在车身宽度方向上比门槛更靠内地设置，并且电池在车身中布置在底板面板下方；以及输入构件，输入构件在门槛与加强件之间延伸，并且输入构件构造为当在车身宽度方向上向内指向的碰撞载荷输入至门槛时，将碰撞载荷的一部分作为指向车身的向上方向的分量输入至底板面板的位于门槛与加强件之间的中间部。在上述构造中，输入构件在门槛与加强件之间延伸，其中门槛布置在车身的侧部中，加强件在车身宽度方向上比门槛更靠内地布置。当在侧向碰撞中在车身宽度方向上向内指向的碰撞载荷输入至门槛时，输入构件将碰撞载荷的一部分作为指向车身的向上方向的分量输入至底板面板的位于门槛与加强件之间的中间部。由此，底板面板朝向车身的上侧变形。结果，分散了冲击能，从而减小了车身的侧部朝向车身宽度方向上的内侧的变形量(变形行程)。因此，能够以有利的方式保护在车身宽度方向上比门槛更靠内地布置并且在车身中布置在底板面板下方的电池免受车身的侧部的变形的影响。此外，输入构件可以仅为将底板面板的变形朝向车身的上侧引导的任何构件。因此，能够轻重量低成本地构造输入构件。因此，可以保持车身的质量和成本不增加。根据本发明第二实施方式的电池保护结构包括门槛，门槛布置在汽车的车身的侧部中；底板面板，底板面板的在车身宽度方向上的外端固定至门槛；加强件，加强件在车身宽度方向上比门槛更靠内地设置，并且加强件固定至底板面板，加强件形成车身的框架的一部分；电池，电池在车身宽度方向上比门槛更靠内地设置，并且电池在车身中布置在底板面板下方；以及输入构件，输入构件在门槛与加强件之间延伸，并且结合至底板面板，输入构件在输入至门槛并且在车身宽度方向上向内指向的碰撞载荷作用下在输入构件的在车身宽度方向上的中间部屈曲，从而朝向车身的上侧隆起。在上述构造中，输入构件在门槛与加强件之间延伸，其中门槛布置在车身的侧部中，加强件在车身宽度方向上比门槛更靠内地布置。该输入构件结合至底板面板。当在侧向碰撞中在车身宽度方向上向内指向的碰撞载荷输入至门滥时，输入构件在其在车身宽度方向上的中间部屈曲，从而朝向车身的上侧隆起(升高)。由此，底板面板朝向车身的上侧变形。结果，分散了冲击能，从而减小了车身的侧部朝向车身宽度方向上的内侧的变形量(变形行程)。因此，能够以有利的方式保护在车身宽度方向上比门槛更靠内地布置并且在车身 中布置在底板面板下方的电池免受车身的侧部的变形的影响。此外，输入构件可以仅为将底板面板的变形朝向车身的上侧引导的任何构件。因此，能够轻重量低成本地构造输入构件。因此,可以保持车身的质量和成本不增加。在上述电池保护结构中，输入构件可以布置在在平面图中与安装在底板平面的上表面侧的车辆座椅的框架重叠的位置处。在上述构造中，输入构件和车辆座椅的框架在平面图中彼此重叠。因此，当底板面板通过输入构件而朝向车身的上侧变形时，能够使底板面板与车辆座椅的框架接触。因此，能够增大冲击能吸收的量，从而减小车身的侧部朝向车身宽度方向上的内侧的变形量。在上述电池保护结构中，输入构件可以包括外侧加强构件和内侧加强构件，外侧加强构件具有倾斜部，倾斜部以倾斜的方式在门槛与底板面板之间延伸，从而随着倾斜部在车身宽度方向上向内延伸而上升，内侧加强构件在车身宽度方向上比外侧加强构件更靠内的设置，并且在倾斜部的在车身宽度方向上的内端与加强件之间延伸，并且可以在外侧加强构件与内侧加强构件之间设置脆弱部。在上述构造中，当在侧向碰撞中在车身宽度方向上向内指向的碰撞载荷输入至门槛时，碰撞载荷的一部分经由外侧加强构件的倾斜部传递至内侧加强构件的在车身宽度方向上的内端。倾斜部倾斜为随着倾斜部在车身宽度方向上向内延伸而上升。因此，经由倾斜部传递至内侧加强构件的载荷包括在车身宽度方向向内指向的分量以及指向车身的向上方向的分量。在车身宽度方向上向内指向的分量由内侧加强构件的抗压强度支撑。因此，由指向车身的向上方向的分量以内侧加强构件的加强侧端部作为支点在内侧加强构件上施加旋转力矩。因此，当内侧加强构件由于旋转力矩朝向车身的上侧旋转时，输入构件在设置于内侧加强构件与外侧加强构件之间的脆弱部处朝向车身的上侧屈曲。因此，底板面板的面向脆弱部的区域与输入构件一起朝向车身的上侧屈曲，导致底板面板朝向车身的上侧变形，其中该屈曲部位于顶部。由于输入构件分为外侧加强构件和内侧加强构件，所以能够单独地设定这两个加强构件的强度、刚度等。因此，能够容易地设定输入构件的变形模式。在上述电池保护结构中，外侧加强构件可以与门槛和底板面板一起限定封闭截面，内侧加强构件可以与底板面板一起限定封闭截面。在上述构造中，固定至底板面板的外侧加强构件和内侧加强构件如上所述限定封闭截面。因此，可以在保证外侧加强构件和内侧加强构件所需的强度和刚度的同时使输入构件轻量。
将在下文参照附图进行的对本发明示例性实施方式的详细描述中描述本发明的特征、优点及技术和工业重要意义，在附图中，相同的附图标记指代相同的元件，并且在附图中图I是当从车身前侧观看时根据本发明实施方式的用于汽车的电池保护结构的竖直截面图；图2是用于说明汽车的底板结构中的碰撞载荷的输入路径的竖直截面图； 图3是图示了车身侧部已经在汽车的底板结构中在车身宽度方向上向内变形的状态的竖直截面图；和图4是图示了比较例的竖直截面图。
具体实施例方式下面将参照图I至图4描述根据本发明实施方式的用于汽车的电池保护结构。在图I至图4中，箭头“上”指示车辆的上侧，箭头“内”指示车辆宽度方向上的内侧。图I是当从车身前侧观看时根据此实施方式的用于汽车的电池保护结构10的竖直截面图。该汽车是例如安装有电池30的汽车，例如电动汽车、汽油混合动力汽车、或者燃料电池混合动力汽车。根据此实施方式的用于汽车的电池保护结构10应用于这种汽车。如图I所示，门槛14设置在汽车的车身侧部12中。门槛14是具有封闭截面结构的车身框架构件，其沿着车身的前后方向延伸。门槛14包括外面板16、内面板18和加强件20。内面板18在车身宽度方向上布置在外面板16的内侧。加强件20布置在外面板16与内面板18之间。在车身宽度方向上比门槛14更靠内地布置有底板面板24，底板面板24形成车厢22的底板部。底板面板24的在车身宽度方向上的外端通过点焊等联接(固定)至内面板18的上表面的在车身宽度方向上的内端。在车身宽度方向上比门槛14更靠内地在底板面板24下方设置有下加强件26。下加强件26朝向汽车的在车身宽度方向上的中部布置，使得其纵向方向沿着车身的前后方向布置。从车身的前/后方向看到的下加强件26的截面形状是倒置的帽形。下加强件26的上端边缘26A通过点焊等联接(固定)至底板面板24的下表面。下加强件26和门槛14通过包括稍后描述的横向构件42在内的多个横向构件在车身宽度方向上相互连接。下加强件26和门槛14与这些横向构件一起形成车身的框架的一部分。在车身宽度方向上比下加强件26更靠内地设置有底板通道28。底板通道28与底板面板24 —起形成车厢22的底板部。从车身的前/后方向看到的底板通道28的截面形状为向车身下方敞开的帽形。下端凸缘28B联接至下加强件26的上端凸缘26A中在车身宽度方向上靠内设置的一个的下表面。由于根据本实施方式的用于汽车的电池保护结构10形成为相对于底板面板28在两侧对称，因此图I至图3中未示出车身的左侧。电池30在车身宽度方向上比门槛14更靠内地布置并且在车身中布置在底板面板24下方。电池30形成为具有小的高度尺寸的矩形平行六面体形状。电池30朝向车身宽度方向上的中部布置，使其纵向方向沿车身的前后方向布置。电池30储存在通过电池框架(未示出)固定(支撑)在车身的框架(例如，门槛14)上的外部构件(未示出)内。在车身中底板面板24的上方并且在车厢22内的前部(前排)中，设置有车辆座椅(在此情况下为前排座椅)32。车辆座椅32包括座垫框架34，该座垫框架34为用于座垫的框架构件。座垫框架34包括一对左侧框架和右侧框架36、后框架38、以及前框架(未示出)。所述一对左侧框架和右侧框架36在车身宽度方向上彼此面对。后框架38在车身宽度方向上将左侧框架和右侧框架36的后端相互连接。前框架在车身宽度方向上将左侧框架和右侧框架36的前端相互连接。左侧框架和右侧框架36经由一对左座椅腿部和右座椅腿部40连接至底板面板24。作为输入构件的横向构件42在车身中布置在车辆座椅32的下方。该横向构件42 布置在在平面图中与后框架38重叠的位置(在车身中在后框架38下方)。横向构件42包括外侧加强构件46和内侧加强构件48。内侧加强构件48在车身宽度方向上比外侧加强构件46更靠内地布置。在本实施方式中，外侧加强构件46和内侧加强构件48均由比底板面板24厚的薄板金属材料形成。外侧加强构件46布置在底板面板24的下表面侧并且与门槛14相邻，使其纵向轴线沿车身宽度方向布置。沿车身宽度方向看到的外侧加强构件46的截面形状为倒置的帽形。外侧加强构件46包括一对前侧壁和后侧壁46A以及下壁46B (倾斜部)。下壁46B在车身前后方向上连接侧壁46A的下端。图I至图3未示出朝向车身的前方设置的侧壁46A。当从车身的前/后方向观察时，前侧壁和后侧壁46A形成为三角形形状。设置在前侧壁和后侧壁46A的上端处的凸缘46C通过点焊等联接至底板面板24的下表面。此外，在前侧壁和后侧壁46A的在车身宽度方向上的外端处设置有凸缘46D。凸缘46D通过点焊等联接至内面板18的在车身宽度方向上的内端面。下壁46B以倾斜的方式布置成随着下壁46B在车身宽度方向上向内延伸而上升。下壁46B的长度尺寸“b”设定为比车辆座椅32的后框架38与底板面板24之间的距离“a”长(b > a)。在下壁46B的在车身宽度方向上的外端处设置有凸缘46E。凸缘46E在车身宽度方向上向外突出。凸缘46E通过点焊等联接至内面板18的下表面的在车身宽度方向上的内端。在下壁46B的在车身宽度方向上的内端处设置有凸缘46F。凸缘46F在车身宽度方向上向内突出。凸缘46F通过点焊等联接至底板面板24的下表面的位于门槛14与下加强件26之间的中间部附近。因此，下壁46B在门槛14与底板面板24之间斜向延伸，并且外侧加强件46与门槛14和底板面板24 —起限定封闭截面。内侧加强件48布置在外侧加强构件46与下加强件26之间，使其纵向方向沿车身宽度方向布置。沿车身宽度方向观察到的内侧加强构件48的截面形状为帽形。内侧加强构件48包括一对前侧壁和后侧壁48A、以及上壁48B。上壁48B在车身的前后方向上连接侧壁48A的上端。图3中未示出位于朝向车身的前方设置的侧壁48A。当从车身的前/后方向观察时，前侧壁和后侧壁48A形成为具有小的高度尺寸的梯形形状。设置在前侧壁和后侧壁48A的下端处的凸缘48C通过点焊等联接至底板面板24的上表面。上壁48B布置成使其在车身宽度方向上的中间部布置为平行于底板面板24。上壁48B在车身宽度方向上的两端处均倾斜为更靠近底板面板24。凸缘48E设置在上壁48B的在车身宽度方向上的内端处。凸缘48E在车身宽度方向上向内突出。凸缘48E在车身中布置在下加强件26的上端凸缘26A中在车身宽度方向上向外设置的一个的上方。凸缘48E通过点焊等联接至上述上端凸缘26A和底板面板24，使底板面板24夹在凸缘48E与上端凸缘26A之间。换言之，凸缘48E、底板面板24和上端凸缘26A以三层式构造相互联接。凸缘48F设置在上壁48B的在车身宽度方向上的外端处。凸缘48F在车身宽度方向上向外突出。凸缘48F在车身中布置在外侧加强构件46的凸缘46F的上方。凸缘48F通过点焊等联接至凸缘46F和底板面板24，使底板面板24夹在凸缘48F与凸缘46F之间。同样在此联接部中，凸缘48F、底板面板24和凸缘46F以三层式构造相互联接。以此方式，内侧加强构件48与底板面板24—起限定封闭截面。此外，凸缘48F、底板面板24以及凸缘46F之间的联接部形成为脆弱部50，脆弱部50比外侧加强构件46和内侧加强构件48与底板构件24 —起限定封闭截面的区域更脆弱。脆弱部50在车身中布置在电池30的在车身·宽度方向上的端部上方。如图2所示，在如上所述构造的用于汽车的电池保护结构10中，当由于侧向碰撞而使在车身宽度方向上向内指向的碰撞载荷F输入至门滥14时,碰撞载荷F的一部分经由外侧加强构件46的下壁46B传递至内侧加强构件48的在车身宽度方向上的内端。下壁46B倾斜为随着下壁46B在车身宽度方向上向内延伸而上升。因此，如图2所示，经由下壁46B传递至内侧加强构件48的载荷f包括指向车身的向上方向的分量fl和在车身宽度方向上向内指向的分量f2。此时，在车身宽度方向上向内指向的分量f2由内侧加强构件48的抗压强度来支撑。由此，由指向车身的向上方向的分量fl以内侧加强构件48的下加强件26侧端部为支点C在内侧加强构件48上施加旋转力矩。因此，当内侧加强构件48由于旋转力矩而朝向车身上侧旋转时，横向构件42在设置于内侧加强构件48与外侧加强构件46之间的脆弱部50处屈曲，使得横向构件42的在车身宽度方向上的中间部隆起(上升)。因此，底板面板24的面向脆弱部50的区域与横向构件42 —起朝向车身的上侧屈曲，导致底板面板24以屈曲部位于顶部的方式朝向车身的上侧变形(底板面板24沿图3中图示的旋转轨迹T在旋转模式下变形)。换言之，横向构件42将输入至门槛14并且在车辆宽度方向上向内指向的碰撞载荷F的一部分作为指向车身的向上方向的分量fl输入至底板面板24的位于门槛14与下加强件26之间的中间部。此外，横向构件42在沿车身宽度方向设置在其中间部中的脆弱部50处屈曲。因此，横向构件42与底板面板24 —体地朝向车身的上侧变形。当底板面板24以此方式朝向车身的上侧变形时，分散了侧向碰撞的冲击能，由此减小了车身的侧部12朝向车身宽度方向上的内侧的变形的量(变形行程)。因此，能够以有利的方式保护在车身宽度方向上比门槛14更靠内地布置并且在车身中布置在底板面板24下方的电池30免受车身的侧部12的变形的影响。结果，可以增大电池30的电池容量。也就是说，在如图4中图示的比较例100中那样省略横向构件42的情况下，在侧向碰撞中施加的碰撞载荷F导致车身的侧部12朝向车身宽度方向上的内侧的大变形(侵入)。因此，为了保护电池30，有必要采取诸如将电池30的尺寸减小至能够避免车身的侧部12与电池30之间的干涉的程度之类的措施。然而,减小电池30的尺寸导致电池容量减小，因此汽车的巡航距离减小。如上所述，尽管也能够想到增大车身的侧部12的强度和刚度，但在这种情况下会增大车身的质量和成本。相反，根据本实施方式，能够如上所述减小车身的侧部12的变形的量(变形行程)。因此，可以使电池30的尺寸大，借此保证足够的电池容量。根据本实施方式的电池30在图4中由交替长短划线指示。此外，横向构件42可以仅为将底板面板24的变形朝向车身上侧引导的任何横向构件。因此，能够以轻重量和低成本构造横向构件42。因此，可以保持车身的质量和成本不增加。此外，根据本实施方式，横向构件42布置在在平面图中与后框架38——后框架38是车辆座椅32中的座垫框架34的部件一重叠的位置。因此，当底板面板24通过横向构件42朝向车身的上侧变形时，能够使底板面板24与后框架38 (座垫框架34)干涉。因此， 施加了抑制内侧加强构件48的旋转的载荷，从而增大了冲击能吸收量。因此，能够有效地减小车身的侧部朝向车身宽度方向上的内侧的变形行程。此外，根据本实施方式，外侧加强构件46的下壁46B的长度尺寸“b”设定为比后框架38与底板面板24之间的距离“a”大(b > a)。因此，能够以有利的方式使底板面板24与座垫框架34干涉。此外，根据本发明，横向构件42被分为外侧加强构件46和内侧加强构件48。因此，能够单独地设定这两个加强构件的强度、刚度等。因此，能够容易地设定横向构件42的变形模式。此外，根据本实施方式，外侧加强构件46与门槛14和底板面板24 —起限定封闭截面，内侧加强构件48与底板面板24 —起限定封闭截面。因此可以在保证外侧加强构件46和内侧加强构件48所需的强度和高度的同时使横向构件42轻量。<实施方式的补充说明>在上述实施方式中，外侧加强构件46与门槛14和底板面板24 —起限定封闭截面，内侧加强构件48与底板面板24—起限定封闭截面。然而，本发明并不局限于此。外侧加强构件和内侧加强构件的形状能够适当地改变。此外，在上述实施方式中，内侧加强构件48布置在底板面板24的上表面侧。然而，本发明并不局限于此。内侧加强构件能够布置在底板面板的下表面侧。此外，在上述实施方式中，作为输入构件的横向构件42被分为外侧加强构件46和内侧加强构件48。然而，本发明并不局限于此。外侧加强构件和内侧加强构件可以一体地形成。此外，在上述实施方式中，作为输入构件的横向构件42布置在在平面图中与车辆座椅32(前排座椅)的后框架38 (框架)重叠的位置。然而，本发明并不局限于此。输入构件的布置可以适当地改变。此外，在上述实施方式中，横向构件42(输入构件)在脆弱部50处屈曲，使得横向构件42在车身宽度方向上的中间部通过输入至门槛14并且在车身宽度方向上向内指向的碰撞载荷F朝向车身的上侧隆起。然而，本发明并不局限于此。输入构件可以以任何方式构造，只要当在车身宽度方向上向内指向的碰撞载荷输入至门槛时，输入构件将碰撞载荷的一部分作为指向车身的向上方向的分量输入至底板面板的位于门槛与下加强件之间的 中间部即可。
权利要求
1.一种用于汽车的电池保护结构(10)，其特征在于，所述用于汽车的电池保护结构(10)包括 门槛(14)，所述门槛(14)布置在所述汽车的车身的侧部中； 底板面板(24)，所述底板面板(24)的在车身宽度方向上的外端固定至所述门槛；加强件(26)，所述加强件(26)在车身宽度方向上比所述门槛更靠内地设置，并且所述加强件(26)固定至所述底板面板，所述加强件形成所述车身的框架的一部分； 电池(30)，所述电池(30)在车身宽度方向上比所述门槛更靠内地设置，并且所述电池(30)在所述车身中布置在所述底板面板下方；以及 输入构件(42)，所述输入构件(42)在所述门槛与所述加强件之间延伸，并且所述输入构件(42)构造为当在车身宽度方向上向内指向的碰撞载荷输入至所述门槛时，将所述碰撞载荷的一部分作为指向所述车身的向上方向的分量输入至所述底板面板的位于所述门 槛与所述加强件之间的中间部。
2.一种用于汽车的电池保护结构(10)，其特征在于，所述用于汽车的电池保护结构(10)包括 门槛(14)，所述门槛(14)布置在所述汽车的车身的侧部中； 底板面板(24)，所述底板面板(24)的在车身宽度方向上的外端固定至所述门槛；加强件(26)，所述加强件(26)在车身宽度方向上比所述门槛更靠内地设置，并且所述加强件(26)固定至所述底板面板，所述加强件形成所述车身的框架的一部分； 电池(30)，所述电池(30)在车身宽度方向上比所述门槛更靠内地设置，并且所述电池(30)在所述车身中布置在所述底板面板下方；以及 输入构件(42)，所述输入构件(42)在所述门槛与所述加强件之间延伸，并且结合至所述底板面板，所述输入构件在输入至所述门槛并且在车身宽度方向上向内指向的碰撞载荷作用下在所述输入构件的在车身宽度方向上的中间部屈曲，从而朝向所述车身的上侧隆起。
3.如权利要求I或2所述的电池保护结构，其中，所述输入构件布置在在平面图中与安装在所述底板面板的上表面侧的车辆座椅的框架重叠的位置。
4.如权利要求I至3中任一项所述的电池保护结构，其中 所述输入构件包括 外侧加强构件(46)，所述外侧加强构件(46)具有倾斜部，所述倾斜部以倾斜的方式在所述门槛与所述底板面板之间延伸，从而随着所述倾斜部在车身宽度方向上向内延伸而上升，和 内侧加强构件(48)，所述内侧加强构件(48)在车身宽度方向上比所述外侧加强构件更靠内地设置，并且所述内侧加强构件(48)在所述倾斜部的在车身宽度方向上的内端与所述加强件之间延伸；并且 所述电池保护结构还包括脆弱部(50)，所述脆弱部(50)设置在所述外侧加强构件与所述内侧加强构件之间。
5.如权利要求4所述的电池保护结构，其中 所述外侧加强构件与所述门槛和所述底板面板一起限定封闭截面；并且 所述内侧加强构件与所述底板面板一起限定封闭截面。
6.如权利要求4或5所述的电池保护结构，其中，所述脆弱部布置在所述电池的在车身宽度方向上的端部上方。
全文摘要
一种用于汽车的电池保护结构(10)，包括门槛(14)，门槛(14)布置在车身的侧部中；底板面板(24)，底板面板(24)的在车身宽度方向上的外端固定至门槛；加强件(26)，加强件(26)在车身宽度方向上比门槛更靠内地设置，并且加强件(26)固定至底板面板，加强件形成车身的框架的一部分；电池(30)，电池(30)在车身宽度方向上比门槛更靠内地设置，并且电池(30)在车身中布置在底板面板下方；以及输入构件(42)，输入构件(42)在门槛与加强件之间延伸，并且输入构件(42)构造为当在车身宽度方向上向内指向的碰撞载荷输入至门槛时，将碰撞载荷的一部分作为指向车身的向上方向的分量输入至底板面板的位于门槛与加强件之间的中间部。
文档编号B62D25/20GK102897010SQ20121026150
公开日2013年1月30日 申请日期2012年7月25日 优先权日2011年7月26日
发明者佐伯浩治 申请人:丰田自动车株式会社