车身下部结构的制作方法

1.本说明书所公开的技术涉及一种车身下部结构。尤其是涉及一种在下边梁的旁边配置有电源的车身的下部结构。


背景技术：

2.在电动汽车中，向行驶用的电动机供给电力的电源有时被配置在下边梁的旁边。另外，电源为蓄电池、燃料电池等。下边梁为，在车身的侧方下部处沿着车身的前后方向而延伸的框架。下边梁有时也被称为门槛。
3.为了保护电源免受侧方碰撞的冲击，对冲击的能量进行吸收的部件(能量吸收构件)有时沿着下边梁而被配置。在日本特开2018
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75939号公报中，公开了能量吸收构件的示例。日本特开2018
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75939号公报所记载的能量吸收构件在车身的前后方向上延伸，且与下边梁之下相接。为了使吸收能量的功能和强度同时实现，而使能量吸收构件为中空，并且在内部具有加强板。在下文中，为了简化说明，而将能量吸收构件称为ea构件(energy absorbing member)。


技术实现要素：

4.为了在下边梁与ea构件之间确保间隙，有时采用套管(筒)。套管贯穿ea构件的上板，上端与下边梁抵接，并且下端与ea构件的下板抵接。套管被焊接在ea构件的上板上。除了这种结构之外，为了提高ea构件的强度，而欲在ea构件的内部设置加强板。如果加强板集中在套管和上板的焊接部位处的附近，则焊接时的热量将大量向加强板扩散，从而有可能导致无法将套管牢固地焊接在上板上。
5.在本说明书所公开的车身下部结构中，ea构件为中空的梁，并且具备将上板与下板连结的第一、第二、第三纵板。第一、第二、第三纵板按照该顺序而沿着车辆宽度方向排列。套管在第一纵板与第二纵板之间穿过。ea构件还具备斜撑。斜撑对第二纵板与上板交叉而成的第一内角和第三纵板与下板交叉而成的第二内角进行连结。斜撑提高了ea构件的强度。另一方面，斜撑的上端连结于套管的附近的第一内角(上板与第二纵板交叉而成的角)。因此，对套管和上板进行焊接时的热量向斜撑扩散，从而有可能使得套管与上板的焊接强度不充分。为了应对该课题，将位于隔着套管而与斜撑相反的一侧的第一纵板的厚度与上板的厚度之比设定为0.5以上且2.0以下。
6.在对相交叉的两块板进行焊接的情况下，如果两块板的厚度之比为0.5以上且2.0以下，则焊接的热量将均等地向两块板扩散，从而实现了均匀的焊接。即，获得了较高焊接强度。在本说明书所公开的车身下部结构中，套管在第一纵板与第二纵板之间穿过，并在第二纵板的附近处设置斜撑。虽然上板与套管的焊接强度有可能在第二纵板的附近处下降，但是由于能够在第一纵板的附近处以较高的强度来对上板和套管进行焊接，因此能够对第二纵板的附近处的焊接强度的下降进行补偿。作为结果，在套管与上板之间确保了足够的焊接强度。
7.与套管焊接在一起的部位的上板的厚度与第一纵板的厚度之比只要如上文所述的那样为0.5以上且2.0以下即可。通过减薄离开了焊接部位的部位的上板的厚度，从而能够使ea构件轻量化。尤其是，优选为减薄在车辆宽度方向上与套管相比靠车辆宽度方向的外侧处且离开了焊接部位的部位的上板的厚度。
8.斜撑在电源被一对ea构件所分别支承的结构时对于防止ea构件的变形而言较为有效。下边梁和ea构件也可以利用穿过套管的螺栓而被共同结合。进一步，也可以在下边梁的内部配置隔壁以作为加强件。在该情况下，优选为下边梁、隔壁和ea构件利用螺栓而被共同结合。
9.本说明书所公开的技术的详细内容和进一步的改良在以下的“具体实施方式”中进行说明。
附图说明
10.图1为车身的立体图。
11.图2为图1的平面ii处切断而得的车身的剖视图。
12.图3为由图2的虚线iii所包围的范围的放大图。
13.图4为ea构件的上板的套管周围的俯视图。
具体实施方式
14.参照附图，对实施例的车身下部结构3进行说明。在图1中，示出了车身2的立体图。图1的坐标系的“左”表示从车辆的后方观察前方时的“左”。在之后的附图中，坐标系的“左”的意思相同。
15.车身2具备一对下边梁10。一对下边梁10分别被配置在车身2的车辆宽度方向上的各个侧方下部处。下边梁10为细长的梁，并且在车身2的前后方向上延伸。在各个下边梁10的长边方向上的大致中央处连接有中柱51的下端。一对下边梁10以及中柱51为确保车身2的强度的框架的一种。下边梁10利用金属板(典型而言为钢板)的冲压加工而被制作出。
16.在一对下边梁10之间配置有电池包40和地板面板50。在电池包40中，包括多个电池单体。多个电池单体被串联连接，并且能够进行高电压的输出。电池包40(电池单体)向未图示的行驶用电动机供给电力。
17.地板面板50相当于车厢的地板。地板面板50的车辆宽度方向上的两端分别被固定在一对下边梁10上。电池包40被配置在地板面板50之下。详细内容将在后文中叙述，沿着下边梁而配置有能量吸收构件(在图1中未图示)，且电池包40经由能量吸收构件而被一对下边梁10支承。电池包40也可以在经由能量吸收构件而被下边梁10支承的同时，经由地板面板50而被下边梁10支承。
18.能量吸收构件被配置在电池包40的车辆宽度方向上的两侧处。如之前所叙述的那样，为了便于说明，将能量吸收构件称为ea构件(energy absorbing member)。
19.在图2中，示出了在图1的平面ii处切断而得的截面。图2示出了车身2的左侧处的车身下部结构3。如之前所叙述的那样，电池包40在车辆的右下和左下处分别经由ea构件20(能量吸收构件20)而被固定在下边梁10上。车身2为左右对称，车身2的右侧的下部结构也与图2相同。即，实施例的车身下部结构3具备一对下边梁10和一对ea构件20，各个ea构件20
沿着所对应的下边梁10而被配置。在下文中，对车身2的左侧的下部结构进行说明。
20.电池包40包括下罩壳41、上罩壳42、多个电池单体43。利用下罩壳41和上罩壳42而形成容器，在其中收纳有多个电池单体43。下罩壳41和上罩壳42分别具备凸缘，凸缘彼此被接合在一起，下罩壳41和上罩壳42构成了一个容器。
21.下边梁10由下边梁内板11和下边梁外板12构成。下边梁内板11呈朝向侧面的有棱角的u字形状(槽形状)，并且具有下凸缘11a和上凸缘11b。下凸缘11a从下边梁内板11的朝向侧面的u字的下侧边缘起向下方延伸，上凸缘11b从下边梁内板11的朝向侧面的u字的上侧的边缘起向上方延伸。下边梁外板12也具有与下边梁内板11相同的形状，并且具有与下边梁内板11的下凸缘11a和上凸缘11b分别对置的下凸缘12a和上凸缘12b。将下凸缘11a、12a焊接，且将上凸缘11b、12b焊接，从而完成了作为中空的方形的梁的下边梁。在图2中，为了有助于理解，将下边梁外板12以与下边梁内板11分离的方式而描绘出。
22.在下边梁10的内部配置有隔板60。隔板60为提高下边梁10的强度的加强件。隔板60在对下边梁内板11和下边梁外板12进行接合之前被安装于下边梁内板11的内侧。隔板60利用焊接或者螺栓(未图示)而被固定在下边梁内板11上。在隔板60的内侧固定有螺母32。螺母32利用焊接而被固定在下边梁内板11上。
23.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被配置在下边梁10之下。第二ea构件22被配置在第一ea构件21与电池包40之间。第一ea构件21被固定在下边梁10上。第二ea构件22与第一ea构件21连结，并且也与电池包40连结。
24.ea构件20(第一ea构件21和第二ea构件22)为中空的方形的梁。ea构件20沿着下边梁10而在车辆的前后方向上延伸。ea构件20对车辆侧方碰撞时的能量进行吸收，并对电池包40进行保护。ea构件20因碰撞的冲击而在车辆宽度方向上压溃，从而对碰撞能量进行吸收。虽然下边梁也有助于碰撞能量的吸收，但是仅通过下边梁10无法完全吸收碰撞能量。因此，将中空的ea构件20沿着下边梁而配置。
25.支承板44从电池包40的下表面起朝向车辆宽度方向的外侧而延伸。支承板44也通过螺栓31和螺母32而与第一ea构件21共同结合，并被相互固定。通过将从电池包40延伸出的支承板44固定在第一ea构件21上，从而电池包40被牢固地固定在ea构件20上。
26.对第一ea构件21和第二ea构件22的连结结构进行说明。从第一ea构件21的上板的端缘起朝向车辆中心而延伸出凸缘26。第二ea构件22通过螺栓33和螺母34而被固定在第一ea构件21的凸缘26上。从电池包40延伸出的支承板44也利用螺栓33而被固定在第二ea构件22。第二ea构件22被第一ea构件21的凸缘26和电池包40的支承板44夹持并固定。第二ea构件22被粘合在电池包40的下罩壳41的侧面上。电池包40和第二ea构件22通过粘合剂和螺栓33而被牢固地连结在一起。
27.ea构件20被分割为固定在下边梁10上的第一ea构件21、和被粘合在电池包40上的第二ea构件22。第二ea构件22能够相对于第一ea构件21进行拆装。ea构件20通过对第一ea构件21和第二ea构件22的组合进行调节，从而能够应对不同车辆宽度的多种汽车。
28.ea构件20的强度通过模拟实验等而被预先确定，以有效地对碰撞能量进行吸收。第一ea构件21的内部空间通过将上板23与下板24连结的多个纵板25而被划分为几个单体空间cs。在几个单体空间内设置有在矩形的单体空间内沿着对角方向延伸的斜撑27。通过对纵板25和斜撑27的数量以及厚度进行调节，从而能够对第一ea构件21的强度进行调节。
ea构件20的强度被设定得至少低于电池包40的强度。但是，ea构件20具备对于支承电池包40而言足够的强度。
29.对由设置斜撑27所实现的优点进行说明。如图2所示，电池包40被ea构件20支承，并且ea构件20利用螺栓31而被固定在下边梁10上。在ea构件20的靠近电池40的一侧处施加有电池40的重量。因此，在第一ea构件21上，于电池包40与螺栓31之间施加了上下方向上的剪切力。第一ea构件21通过该剪切力而发生变形。斜撑27对第一ea构件21的变形进行抑制。
30.另外，剪切力在电池40与螺栓31之间变大，且在比螺栓31距电池包40更远的一侧处较小。因此，在比螺栓31距电池包40更远的一侧的单体空间cs内并未设置斜撑。
31.如之前所叙述的那样，第一ea构件21被配置在下边梁10的下方处，而下边梁10具备从底板13起向下方延伸的凸缘11a(12a)。第一ea构件21应当以避免与下凸缘11a(12a)的干涉的方式进行配置。如果将第一ea构件21分为下凸缘11a(12a)的内侧(车辆宽度方向上的车辆中心侧)的部分和外侧的部分，则会使得ea构件的结构变得复杂。在实施例的车身下部结构3中，在第一ea构件21与下边梁10之间配置套管(collar)30，从而避免第一ea构件21的与下凸缘11a(12a)的干涉。通过将第一ea构件21配置在与下凸缘11a(12a)相比靠下方处，从而能够实现简单的形状、且与下凸缘11a(12a)相比向车辆宽度方向的外侧延伸的第一ea构件。
32.套管30为金属制的圆筒。换言之，套管30为用于在下边梁10与第一ea构件21之间确保间隙的隔离件。如图2所示，套管30的与第一ea构件21相比靠上的高度h1大于下凸缘11a(12a)的高度h2。通过套管30，而在下边梁10的底板13与第一ea构件21的上板23之间确保了距离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的形状能够采用简单的方形的梁形状，从而能够抑制制造成本。
33.对套管30的周围的结构进行说明。套管30贯穿被设置在第一ea构件21的上板23上的孔。套管30的上端与下边梁10的底板13的下表面抵接。套管30的下端与下板24的上表面抵接。套管30被焊接在上板23上。在套管30与上板23所交叉的部位处形成有焊缝39。
34.第一ea构件21、下边梁10和隔板60利用穿过套管30的内侧的螺栓31和螺母32而被共同结合，并被相互固定。
35.当电池包40在行驶过程中上下振动时，套管30也上下振动，而对下边梁10施加上下方向上的振动载荷。由于在套管30与螺母32之间夹持有底板13和隔壁60，因此下边梁10相对于套管30的上下方向上的振动的挠曲较小。
36.对套管周围的结构进行更详细的说明。在图3中，示出了图2的虚线矩形iii的范围的放大图。如之前所叙述的那样，第一ea构件21为中空的方形的梁，且在内部具有几个纵板25。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之中沿着车身2的前后方向而延伸。通过多个纵板25而将第一ea构件21的内部空间划分为多个单体空间cs。单体空间cs也为矩形，并且在几个单体空间内具备在矩形的对角方向上延伸的斜撑27。斜撑27也在第一ea构件21之中沿着车身2的前后方向而延伸。
37.现将与套管30的图中的右侧相邻的纵板25称为第一纵板25a，且将与套管30的图中的左侧相邻的纵板25称为第二纵板25b。另外，将与第二纵板25b的图中的左侧相邻的纵板25称为第三纵板25c。换言之，第一纵板25a、第二纵板25b以及第三纵板25c从车辆宽度方
向上的外侧起朝向车辆中心按照该顺序而排列。被设置在第二纵板25b与第三纵板25c之间的单体空间cs内的斜撑27称为斜撑27a。
38.套管30穿过第一纵板25a与第二纵板25b之间的单体空间cs。在第一纵板25b与第三纵板25c之间设置有斜撑27a。斜撑27a对第二纵板25b与上板23交叉而成的第一内角28a和第三纵板25c与下板24交叉而成的第二内角28b进行连结。
39.如之前所叙述的那样，套管30和上板23被焊接在一起。在上板23之上，于套管30的周围形成有焊缝39。上板23的焊缝39之下的厚度t2与套管30的厚度t1(套管30的筒的厚度t1)基本相等，或者与厚度t1相比而略薄。上板23的厚度t2与套管30的厚度t1之比只要在0.5以上且2.0以下即可。
40.在对相交叉的两块板(上板23和套管30)进行焊接的情况下，优选为两块板的厚度大致相等。如果厚度大为不同，则在厚度较大的板中焊接的热量会扩散，从而与厚度较薄的板相比板的温度上升会变慢。因此，在焊接时，较薄的板的温度与厚度较大的板的温度相比而变高。因此，在厚度较大的板中焊接材料熔融之前厚度较薄的板有可能熔化。如果厚度较薄的板熔化，则焊接部分的强度将下降。如果在厚度较薄的板熔化之前结束焊接，则厚度较大的板将无法充分熔融，从而依旧会导致焊接部分的强度下降。如果相交叉的两块板的厚度之比在0.5以上且2.0以下，则两块板会被均等地加热，从而能够得到最好的焊接强度。
41.在第二纵板25b与上板23交叉而成的第一内角28a上连结有斜撑27a。对套管30和上板23进行焊接时的热量也会向斜撑27a扩散。在接近第二纵板25b的一侧，有可能无法适当地对套管30和上板23进行焊接。然而，在接近第一纵板25a的一侧，由于不具有斜撑，因此能够牢固地对套管30和上板23进行焊接。
42.另外，在焊缝39之下，第一纵板25a和第二纵板25b连结于上板23上。焊接的热量也会向第一纵板25a和第二纵板25b扩散。因此，上板23的厚度t2优选为与套管30的厚度t1相同，或者在其以下。即，上板23的厚度t2优选为在套管30的厚度t1的0.5倍以上且1.0倍以下(0.5t1≤t2≤t1)。
43.在图4中，示出了第一ea构件21的上板23的套管30周围的俯视图。焊缝39包围套管30。在图4中，为了易于理解而用灰色来示出焊缝39。焊缝39对套管30和上板23进行接合。如之前所叙述的那样，由于在上板23与第二纵板25b交叉而成的内角28a(参照图3)上连结有斜撑27a，因此有可能在第二纵板25b的周围焊接强度不充分。在图4中，用较浅的灰色所示的区域39b表示焊接强度可能不充分的区域。另一方面，在远离第二纵板25b的部位，套管30和上板23被牢固地焊接。在图4中，用较深的灰色所示的区域39a表示套管30和上板23被牢固地焊接的区域。由于套管30的半圈以上与上板23牢固地焊接在一起，因此能够在套管30与上板23之间确保充分的焊接强度。
44.对上板23的厚度进行说明。如之前所叙述的那样，在焊缝39之下，上板23的厚度为t2，厚度t2为套管的厚度t1的1/2以上、2倍以下。另一方面，离开了焊缝39的位置处的上板23的厚度t3薄于焊缝39之下的厚度t2。另外，上板23的厚度在车身2的前后方向上为固定，且在车辆宽度方向上具有两种厚度(厚度t2和厚度t3)。即，在车辆宽度方向上，离开了焊缝39的位置处的上板23的厚度t3薄于厚度t2。在焊缝39之下，将上板23的厚度t2与套管30的厚度t1的比例设为0.5以上且2.0以下。另一方面，在车辆宽度方向上离开了焊缝39的位置处，使上板23的厚度t3薄于厚度t2。通过这种结构，从而能够牢固地对套管30和上板23进行
焊接，并且能够使第一ea构件21轻量化。
45.同样地，对于下板24而言，套管30的周围的下板24的厚度t2与上板23的厚度t2相同，在车辆宽度方向上远离套管30的位置处的下板24的厚度t3薄于厚度t2。下板24与套管30的端利用螺栓31而被结合。在套管30的周围增大下板24的厚度t2，并且在远离套管30的位置处减薄下板24的厚度t3。通过该结构，从而能够在提高利用螺栓31而被结合的区域的强度的同时，使第一ea构件21轻量化。
46.对与实施例所说明的技术相关的注意点进行叙述。在ea构件20(第一ea构件21、第二ea构件22)中，在与车辆前后方向交叉的平面处切断而成的截面形状无论车辆前后方向上的位置如何均相同。ea构件20(第一ea构件21、第二ea构件22)利用金属(典型而言为铝)的挤压成型而被制作出。
47.一个隔板60利用一根螺栓31而被固定在下边梁10上。一个隔板60也可以利用多个螺栓而被固定在下边梁10上。也可以为如下结构，即，套管30被对一个隔板60进行固定的多个螺栓分别插穿，各个螺栓经由套管30而将ea构件20固定在下边梁10上。也可以使一个支承板44相对于一个隔板60由多个螺栓共同结合。
48.电池包40为电源的一个示例。电池包40包括多个电池单体。被配置在一对下边梁10之间的电源并不限于电池包，也可以为收纳有燃料电池或者电容器的设备。
49.ea构件的上板23优选为，与螺栓31相邻的一对纵板(第一纵板25a和第二纵板25b)之间的厚度厚于一对纵板的外侧的厚度。通过减薄远离螺栓31的位置处的上板23的厚度，从而能够对焊接时向上板23扩散的热量进行抑制。
50.以上虽然对本发明的具体例进行了详细说明，但是这些只不过是示例，并非对技术方案进行限定的方式。在技术方案所记载的技术中，包括对以上所例示的具体例进行了变形、变更的技术。本说明书或者附图中所说明的技术要素为通过单独或者各种的组合而发挥技术上的有用性的技术要素，并未被限定于申请时技术方案所记载的组合。此外，在本说明书或者附图中所例示的技术可以同时达成多个目的，并且达成其中一个目的自身也具有技术上的有用性。