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▶ ティッセンクルップ スチール ヨーロッパ アクチェンゲゼルシャフトの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】5721907
(24)【登録日】2015年4月3日
(45)【発行日】2015年5月20日
(54)【発明の名称】車両の床構造
(51)【国際特許分類】
B62D 25/20 20060101AFI20150430BHJP
B60K 1/04 20060101ALI20150430BHJP
【ＦＩ】
B62D25/20 E
B60K1/04 Z
【請求項の数】17
【全頁数】15
(21)【出願番号】特願2014-519484(P2014-519484)
(86)(22)【出願日】2012年6月26日
(65)【公表番号】特表2014-522774(P2014-522774A)
(43)【公表日】2014年9月8日
(86)【国際出願番号】EP2012062343
(87)【国際公開番号】WO2013007515
(87)【国際公開日】20130117
【審査請求日】2014年3月10日
(31)【優先権主張番号】102011051698.0
(32)【優先日】2011年7月8日
(33)【優先権主張国】DE
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】510041496
【氏名又は名称】ティッセンクルップ スチール ヨーロッパ アクチェンゲゼルシャフト
【氏名又は名称原語表記】ＴｈｙｓｓｅｎＫｒｕｐｐ Ｓｔｅｅｌ Ｅｕｒｏｐｅ ＡＧ
(74)【代理人】
【識別番号】100095614
【弁理士】
【氏名又は名称】越川 隆夫
(72)【発明者】
【氏名】ロタール パットバーグ
(72)【発明者】
【氏名】アンドレアス コイツ
(72)【発明者】
【氏名】アンドレアス ブライデンバッハ
【審査官】
三宅 達
(56)【参考文献】
【文献】
特開平０７−０８１６２５（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開平０７−１１７７２６（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｂ６２Ｄ ２５／２０
Ｂ６２Ｄ ２１／１５
Ｂ６０Ｋ １／０４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
少なくとも２つのエネルギ貯蔵モジュール（６２、６２’、６２”）の収容手段（２、４、６、８、１０、１２、１４、３６、３６’、３６”）を有する車両の床構造であって、収容手段（２、４、６、８、１０、１２、１４、３６、３６’、３６”）が少なくとも２つの長手方向部材（１２、１４）および少なくとも２つのクロスメンバ（２、４、６、８、１０）を備えた車両の床構造において、収容手段（２、４、６、８、１０、１２、１４、３６、３６’、３６”）は、エネルギ貯蔵モジュール（６２、６２’、６２”）同士の間の定変形挙動体を備えた少なくとも１つの変形ゾーン（４ａ、４ｂ、６ｂ、６ｃ、８ｂ、８ｃ）を有し、該少なくとも１つの変形ゾーン（４ａ、４ｂ、６ｂ、６ｃ、８ｂ、８ｃ）は少なくとも１つのクロスメンバ（２、４、６、８、１０）により形成されていることを特徴とする車両の床構造。
【請求項2】
床構造（１）は、少なくとも１つの収容ボックス（３６、３６’、３６”）を有することを特徴とする請求項１記載の車両の床構造。
【請求項3】
少なくとも１つの収容ボックス（３６、３６’、３６”）が、強化を目的とするエンボス（４０）を有していることを特徴とする請求項２記載の車両の床構造。
【請求項4】
少なくとも１つの収容ボックス（３６、３６’、３６”）が、少なくとも１つのクロスメンバ（２、４、６、８、１０）に連結されていることを特徴とする請求項２または３記載の車両の床構造。
【請求項5】
少なくとも２つの収容ボックス（３６、３６’、３６”）が設けられ、該収容ボックス（３６、３６’、３６”）が、実質的に矩形の形状を有しかつ長手方向部材（１２、１４）に対して平行に配置されていることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項記載の車両の床構造。
【請求項6】
収容ボックス（３６、３６’、３６”）の側壁（４２、４４、４６、４８）の縁部がフランジ（５０、５２、５４、５６）を有していることを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項記載の車両の床構造。
【請求項7】
床構造（１）は、１つのシル（１６、１８）を更に有していることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項記載の車両の床構造。
【請求項8】
エネルギ貯蔵モジュール（６２、６２’、６２”）同士の間の定変形挙動体を備えた更なる変形ゾーン（４ａ、４ｂ、６ｂ、６ｃ、８ｂ、８ｃ）が、少なくとも１つの収容ボックス（３６、３６’、３６”）および／または少なくとも１つの長手方向部材（１２、１４）により形成されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項記載の車両の床構造。
【請求項9】
長手方向部材（１２、１４）とシル（１６、１８）との間の領域内の少なくとも１つのクロスメンバ（２、４、６、８、１０）が、定変形挙動体を備えた変形ゾーン（６ａ、６ｄ、８ａ、８ｄ、６４、６６、６８、７０）を有していることを特徴とする請求項７または８記載の車両の床構造。
【請求項10】
床構造（１）は、長手方向部材（１２、１４）とシル（１６、１８）との間の定変形挙動体を備えた少なくとも１つの変形要素（６４、６６、６８、７０）を有していることを特徴とする請求項７〜９のいずれか１項記載の車両の床構造。
【請求項11】
シル（１６、１８）は、ワンピースに形成された少なくとも１つのクロスメンバ（４、６、８）により連結されていることを特徴とする請求項７〜１０のいずれか１項記載の車両の床構造。
【請求項12】
長手方向部材（１２、１４）は、ワンピースに形成された少なくとも１つのクロスメンバ（４、６、８）により連結されていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項記載の車両の床構造。
【請求項13】
少なくとも１つの長手方向部材（１２、１４）が、フロント長手方向部材要素（２８、３４）およびリア長手方向部材要素（３０、３２）を有していることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項記載の車両の床構造。
【請求項14】
長手方向部材要素（２８、３０、３２、３４）は、連結部品（２０、２２、２４、２６）を介して長手方向部材（１２、１４）に連結されていることを特徴とする請求項１３記載の車両の床構造。
【請求項15】
長手方向部材要素（２８、３０、３２、３４）は幾何学的に実質的に同一に形成されていることを特徴とする請求項１３または１４記載の車両の床構造。
【請求項16】
長手方向部材要素（２８、３０、３２、３４）は、Ｕ−Ｏ成形法により作られていることを特徴とする請求項１３〜１５のいずれか１項記載の車両の床構造。
【請求項17】
請求項１〜１６のいずれか１項記載の床構造を、電気モータおよび／または内燃機関を備えた自動車に使用することを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、少なくとも２つのエネルギ貯蔵モジュールの収容手段を有する車両の床構造であって、収容手段が少なくとも２つの長手方向部材および少なくとも２つのクロスメンバを備えた車両の床構造に関する。また本発明は、電気モータおよび／または内燃機関を備えた自動車にこのような床構造を使用する方法に関する。
【背景技術】
【0002】
冒頭で述べた形式の自動車用床構造は従来技術において知られている。バッテリ等のエネルギ貯蔵モジュールの瞬間平均エネルギ密度は、ガソリン等の慣用燃料の瞬間平均エネルギ密度に比べて大幅に小さいため、例えば電気自動車の駆動に使用されるエネルギ貯蔵モジュールは、ガソリン等のエネルギ貯蔵モジュールより大きいスペースを必要とする。しかしながら、車両またはトランクのスペースを制限しないようにするため、これらのエネルギ貯蔵モジュールは、しばしば車両の床内に貯蔵される。このことはまた、車両の重心に大きい影響を与えないという長所を有している。
【0003】
従来技術から、車両の床内のバッテリの種々の配置が知られている。しかしながら、ここでの問題は、エネルギ貯蔵モジュールに関する車両の事故挙動である。簡単にいえば車両の形状のため、特に側面衝突の場合には、エネルギ貯蔵モジュールを保護する、例えば粉々に壊れ易いゾーン（crumble zone, Knautschzone（英訳、独訳））または他の付加要素の形態をなす非常に小さいスペースのみが側面衝突保護に利用されている。しかしながら、一方では、エネルギ貯蔵モジュールが損傷を受けると交換および修理コストが嵩むこと、他方では、例えば損傷を受けたバッテリからの化学物質が衝突後に環境中に放出されると環境危険を招くことから、エネルギ貯蔵モジュールの有効な保護は絶対的に重要なことである。
【0004】
このような理由から、エネルギ貯蔵モジュールを車両の床構造内に有効に保護して、上記危険を回避する必要がある。同時に、留意すべきは、このような優れた保護は、車両の重量または空間的条件を犠牲にしたり、付加コストを要するものであってはならないことである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
このような背景から、本発明の技術的目的は、車両の事故、特に側面衝突の場合に、重量またはコストに悪影響を与えることなく床構造内のエネルギ貯蔵モジュールの保護を改善できる床構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の第１教示によれば、上記目的は、収容手段に、エネルギ貯蔵モジュール同士の間の定変形挙動体（defined deformation behaviour, definiertem Deformationsverhalten（英訳、独訳））を備えた少なくとも１つの変形ゾーンを設けることにより達成される。
【0007】
エネルギ貯蔵モジュールと該エネルギ貯蔵モジュールの収容領域との間に定変形挙動体を備えた変形ゾーンを設けることにより、事故挙動が大幅に改善される。これにより、衝撃を受けたときに床構造に作用するエネルギを、例えば変形により縁領域でのみ吸収させる必要がないだけでなく、特に、エネルギ貯蔵モジュール同士の間の変形手段により吸収させることができる。前記構成によりエネルギ貯蔵モジュールへの損傷を効率的に防止する。
【0008】
定変形挙動体を備えた変形ゾーンを全てのエネルギ貯蔵モジュール同士の間に設けることが好ましい。これにより、収容手段を介して最高度のエネルギ吸収が達成され、したがって全てのエネルギ貯蔵モジュールの最適事故挙動および最適保護が確保される。
【0009】
エネルギ貯蔵モジュール同士の間には変形ゾーンが設けられているので、事故の場合に、エネルギ貯蔵モジュールが損傷を受けることなく、エネルギ貯蔵モジュール同士の間の空間が減少される。したがって、この空間内で、エネルギ貯蔵モジュールに損傷を与えることなく、収容手段の変形を生じさせることができる。
【0010】
エネルギ貯蔵モジュールとは、特にバッテリおよび電気エネルギを蓄えるアキュムレータを意味するものと理解すべきであるが、例えば燃料電池または水素電池のような他の形式のエネルギ貯蔵手段も含むものである。
【0011】
定変形挙動体を備えた変形ゾーンとは、床構造に作用する力を優先的に吸収できかつ他の構造要素に比べて例えば衝撃エネルギを特に良く受入れかつ吸収できるゾーンであると理解すべきである。
【0012】
定変形挙動体は、例えば、粉々に壊れ易いビーズまたは材料の凹みのような弱い材料により達成できるが、薄い領域または容易に変形可能な種々の材料を用いることもできる。
【0013】
エネルギ貯蔵モジュールに適した収容手段として、例えば、クロスメンバ、長手方向部材および側方部材が含まれる。より詳しくは、これらの部材は、これらの上にエネルギ貯蔵モジュールが横たわるか当接する部材、またはエネルギ貯蔵モジュールの収容領域を定める部材である。しかしながら、別の収容ボックスを設けることもできる。より詳しくは、クロスメンバおよび長手方向部材によって、エネルギ貯蔵モジュールを実質的に包囲するフレーム構造を形成できる。
【0014】
定変形挙動体を備えた変形ゾーンを、エネルギ貯蔵モジュール同士の間に配置すべきであるということは、一方では、これらのゾーンを、互いに間隔を隔てた少なくとも２つのエネルギ貯蔵モジュールにより形成される空間内に設けることができることを意味する。しかしながら、他方では、変形ゾーンは、エネルギ貯蔵モジュールにより形成される空間の長手方向延長部内に設けることもできる。このことは、変形ゾーンをエネルギ貯蔵モジュール同士の間に直接設けなくてはならないことを意味するものではなく、例えば、エネルギ貯蔵モジュールにより形成される空間の上または下に設けることをも意味する。
【0015】
本発明では、クロスメンバおよび長手方向部材は、中空プロファイルとして形成するのが好ましい。これにより、非常に軽量であるにも係わらず、床構造の非常に優れた安定性、したがって非常に優れた事故挙動を達成できる。より詳しくは、５つのクロスメンバにより、最適事故挙動を達成できる。これらのクロスメンバは、長手方向に実質的に均一に分散されるのが好ましい。
【0016】
本発明による床構造の第１実施形態によれば、床構造は、少なくとも１つのエネルギ貯蔵モジュールに１つの収容ボックス、好ましくは各エネルギ貯蔵モジュールについて１つの収容ボックスを有する。
【0017】
収容ボックスは、個々のエネルギ貯蔵モジュールに、定収容領域を利用できるようにする。これにより事故挙動は更に改善される。なぜならば、収容ボックスは、一方ではエネルギ貯蔵モジュールを部分的に包囲し、したがって保護し、他方では特にエネルギ貯蔵モジュールの領域において床構造の安定性を改善するからである。また、収容手段である収容ボックスは、変形ゾーンを提供できる。
【0018】
収容ボックスは、好ましくは床領域および側壁からなり、下からエネルギ貯蔵モジュールを包囲する。これにより、収容ボックスを下から緩めることにより、エネルギ貯蔵モジュールに下から特に容易にアクセスしかつ所望通りに交換できる。
【0019】
各エネルギ貯蔵モジュールについて１つの収容ボックスが設けられるという事実により、個々の収容ボックスを空にしておくことができ、かつ収容ボックスにより、個々のエネルギ貯蔵モジュールをそれぞれの収容領域内に固定できる。最後に、収容ボックスを設けることにより、個々のエネルギ貯蔵モジュールに欠陥が生じても、床構造の安定性を確保できる。
【0020】
しかしながら、実際には、収容ボックス内に１つ以上のエネルギ貯蔵モジュールを収容することを考えることもできる。これにより、重量および製造費用、したがって床構造のコストを低減できる。
【0021】
本発明による床プラットホームの他の実施形態によれば、少なくとも１つの収容ボックスが、強化を目的としてエンボス加工領域を有している。これにより、エネルギ貯蔵モジュールの安定性、したがって事故挙動および保護を更に改善できる。収容ボックスの床領域に交差補強部が設けられるならば特に好ましい。実際には、個々の収容ボックスの全てまたは一部にのみ、強化の目的でエンボス加工領域が設けられる。
【0022】
少なくとも１つの収容ボックスが、好ましくは少なくとも１つのエンボス加工部品を介して、少なくとも１つのクロスメンバに連結されるならば更に好ましい。収容ボックスをクロスメンバに連結することにより、収容ボックスを簡単な方法で床構造の収容手段の残部に連結できる。この連結において、クロスメンバは、特に側面衝突の保護を改善するための強化機能と、収容ボックスの固定要素としての機能を満たしている。このような連結は、床構造の長手方向に延びる３つ以上の収容ボックスが設けられる場合に特に有利である。この場合、収容ボックスは１つ以上のクロスメンバに固定できる。
【0023】
床構造の安定性を改善するには、収容ボックスは２つのクロスメンバに固定するのが好ましい。
【0024】
変形ゾーンが、収容ボックスが固定されるクロスメンバ上に設けられるならば特に有利である。このように変形ゾーンを設けると、側面衝突時に実質的にクロスメンバに沿って作用する力により、エネルギ貯蔵モジュール同士の空間をどれほど縮小できるかを正確に決定できる。
【0025】
収容ボックスとクロスメンバとの固定は、より詳しくは、エンボス加工部品を用いて行うことができる。これらは、例えば溶接により収容ボックスに連結され、かつ次に収容ボックスをクロスメンバにねじ止めするねじ連結のための収容領域を形成できる。しかしながら、実際には、溶接、接着、ロッキング係合等の確実係合、摩擦連結または材料連結による他の連結方法を使用できる。
【0026】
好ましくは、収容ボックスは、床構造の下側から床構造に、より詳しくはねじにより固定される。これにより、下側から収容ボックスのねじを緩めることにより、車両のエネルギ貯蔵モジュールへの容易なアクセスが可能になる。
【0027】
少なくとも２つの収容ボックスが設けられ、かつこれらの収容ボックスが実質的に長方形の形状を有しかつ長手方向部材に対して平行に延びるならば更に有利である。これにより、エネルギ貯蔵モジュール同士の間には、長手方向、すなわち移動方向に対して平行に空間が形成され、したがって、横方向のエネルギ吸収のための定変形挙動体を備えた変形ゾーンが形成される。一般に、車両のエンジン隔室および後部隔室における粉々に壊れ易いゾーンにより、車両の移動方向にはエネルギ貯蔵モジュールの充分な保護が与えられるので、収容ボックスおよびエネルギ貯蔵モジュールのこの構成により、特にエネルギ貯蔵モジュールの側面衝突保護が改善される。
【0028】
本発明による床構造の次の実施形態によれば、収容ボックスの側壁の縁部はフランジを有している。これにより、一方では、収容ボックスの安定性が更に増大され、したがって事故挙動が改善される。他方では、フランジ領域により、エネルギ貯蔵モジュール同士の間に、定変形挙動体を備えた変形ゾーンを簡単な方法で設けることができる。フランジは、側壁から実質的に直角に曲げられる。これにより、フランジを当接させて、隣接する収容ボックスを配置でき、変形ゾーンを特に有効に設けることができる。
【0029】
次の実施形態によれば、床構造は更に、１つのシル、好ましくは２つのシルを有している。長手方向部材に対して平行に延びるシルは、床構造の安定性を増大させ、これによりまた、事故挙動、より詳しくは側面衝突保護を改善する。シルは、最適安定性と、軽量性および低材料コストとを組合せることができるように、中空プロファイルとして形成するのが好ましい。シルは、例えばクロスメンバを介して床構造に連結される。これらの部材は直線に構成する必要はなく、曲げるか、湾曲させることもできる。
【0030】
好ましくは、少なくとも１つのクロスメンバおよび／または少なくとも１つの収容ボックスおよび／または少なくとも１つの長手方向部材により、エネルギ貯蔵モジュール同士の間に、定変形挙動体を備えた少なくとも１つの変形ゾーンが設けられる。かくして、床構造の重量を増大させることなくまたはコストが嵩む付加コンポーネンツを設けることなく、事故挙動を改善するのに床構造の既存の収容手段が有効に使用される。
【0031】
長手方向に空間が形成されるようにエネルギ貯蔵モジュールが配置される場合には、クロスメンバが変形ゾーンを有するのが好ましく、一方、空間が横方向に形成される場合には、変形ゾーンを長手方向部材にも設けることができる。各場合に、収容ボックスにより、エネルギ貯蔵モジュール同士の間に直接変形ゾーンを設けることができる。
【0032】
本発明による床構造の次の実施形態によれば、少なくとも１つのクロスメンバは、長手方向部材とシルとの間に、定変形挙動体を備えた変形ゾーンを有している。かくして、定変形する付加領域が設けられる。したがって、エネルギ貯蔵モジュール同士の間に、定変形挙動体を備えた変形ゾーンの高過ぎる負荷が回避される。なぜならば、衝撃エネルギの少なくとも幾分かが、長手方向部材とシルとの間の領域における、クロスメンバの定変形挙動体を備えた変形ゾーンにより既に吸収されているからである。また、これらの変形ゾーンは、より詳しくは粉々に壊れ易いビーズにより実現できる。
【0033】
表現「長手方向部材とシルとの間」とは、変形ゾーンが、シルと長手方向部材とにより形成される空間内に設けられることを意味する。しかしながら、変形ゾーンは、空間の長手方向延長部内に設けることもできる。このことは、変形ゾーンを、長手方向部材とシルとの間に直接設けなくてはならないのではなく、例えば空間の上または下に設けることができることを意味する。
【0034】
他の有利な実施形態では、床構造は、長手方向部材とシルとの間の定変形挙動体を備えた少なくとも１つの変形要素を有している。この変形要素により、側面衝突の場合における安定性、したがって事故挙動が大幅に改善される。付加要素は必要であるが、それでも、これにより衝突エネルギの大部分は、一般に、シルと長手方向部材との間で吸収される。定変形挙動体を備えたこのような変形要素は、優先的に変形する、粉々に壊れ易いビーズを備えた中空プロファイルから作ることができる。変形要素はまた、力の作用を受けて変形要素に沿って優先的に圧縮されるハーモニカ状の構造にすることができる。
【0035】
次の実施形態によれば、両シルは、ワンピースに形成された少なくとも１つのクロスメンバを介して連結される。これにより、床構造全体に亘る高い安定性が達成される。より詳しくは、ワンピースに形成されたクロスメンバは、更に、長手方向部材に直接連結することもできる。ワンピースに形成されたクロスメンバが、長手方向部材とシルとの間および／またはエネルギ貯蔵モジュール同士の間に、定変形挙動体を備えた変形ゾーンを有するならば特に有利である。これにより、更に改善された事故挙動を達成できる。ワンピースに形成された少なくとも１つのクロスメンバは、中空プロファイルとして形成するのが好ましい。
【0036】
長手方向部材は、ワンピースで形成された少なくとも１つのクロスメンバにより同様に連結される。これにより、特に横方向に高い剛性を有する床構造が達成される。ワンピースに形成されたクロスメンバは、特に、エネルギ貯蔵モジュールまたは収容ボックスを固定する収容手段として機能する。ワンピースに形成された少なくとも１つのクロスメンバは、好ましくは中空プロファイルとして形成される。
【0037】
他の実施形態では、少なくとも１つの長手方向部材が、フロント長手方向部材要素およびリア長手方向部材要素を有している。好ましくは、２つの長手方向部材が、それぞれ、フロント長手方向部材要素およびリア長手方向部材要素を有している。長手方向部材要素を設けることにより、一方では、長手方向に付加変形領域を形成できる。これにより、特に長手方向の事故挙動が改善される。他方では、別々の長手方向部材要素によりモジュラ構造の床構造が達成されるため、これはよりフレキシブルに使用できる。長手方向部材要素は、例えば、特に車両の形式に適合する領域を形成でき、これにより長手方向部材は種々の形式の車両に使用できる。
【0038】
長手方向部材要素は、連結部品を介して長手方向部材に連結される。簡単でフレキシブルではあるが安定した、長手方向部材への長手方向部材要素への連結は、連結部品を介して行われる。より詳しくは、連結部品は、曲り部品により形成できる。かくして、先ず第１に、複雑な構造の形状がシートに切断され、次にシートは、長手方向部材と長手方向部材要素とを結合できるプロファイルが得られるように定められた曲げ縁部で曲げられる。複雑で安定した構造の部品を、曲り部品により特に簡単な方法で作ることができる。
【0039】
また、クロスメンバも連結部品を介して床構造に結合できる。特に、シルを連結するクロスメンバが、連結部品を介して長手方向部材および／または長手方向部材要素に結合されるならば有利である。これにより、長手方向部材または長手方向部材要素と交差するクロスメンバの安定連結が達成される。
【0040】
長手方向部材要素は幾何学的に実質的に同一に形成されている。これにより、製造コストおよび製造努力および出費を低減できる。なぜならば、フロントおよびリアまたは左右の長手方向部材要素を区別する必要がなくなるからである。
【0041】
また、長手方向部材要素は、Ｕ−Ｏ成形法により作られるのが好ましい。これにより、軽量ではあるが安定した長手方向部材要素を製造できる。長手方向部材要素は、慣用の溶接またはレーザ溶接により閉プロファイルに溶接できる。これらは軽量であるが、このようにして製造された長手方向部材は高い安定性および剛性を有している。
【0042】
最後に、本発明の第２教示によれば、本発明による床構造は、電気モータおよび／または内燃機関を備えた自動車に使用するのが有利である。かくして、電気モータおよび／または内燃機関を備えた車両を提供でき、このような車両は、本発明の床構造により優れた事故挙動を有する。本発明の床構造の収容手段内に収容されたエネルギ貯蔵モジュールは、床構造の製造コストおよびその重量に悪影響を与えることなく、衝突、特に側面衝突による損傷に対して有効に保護される。
【0043】
以下、図示の例示実施形態を参照して、本発明をより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【0044】
【図1】本発明による車両の床構造の例示実施形態を上方から見た斜視図であり、エネルギ貯蔵モジュールは省略されている。
【図2】収容ボックスの一例示実施形態を示す斜視図である。
【図10】（ａ）は、曲り部品の形態をなす連結部品のサイズに切断されたシートの一例示実施形態を示す図面であり、（ｂ）（ｃ）は、曲り部品の形態をなす連結部品の一例示実施形態を示す斜視図である。
【図11】フロント長手方向部材要素の一例示実施形態を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0045】
図１は、本発明による車両の床構造１の一実施形態を上方から見た斜視図であり、エネルギ貯蔵モジュール６２、６２’、６２”（図３）は装着されていない。矢印は、車両の移動方向および長手方向を示す。床構造１は、５つのクロスメンバ２、４、６、８、１０および２つの長手方向部材１２、１４を有する。クロスメンバ４は、長手方向部材１２と１４との間に配置され、両長手方向部材１２、１４を連結している。この実施形態では、クロスメンバ４はワンピースに形成されている。クロスメンバ６、８は、長手方向部材１２、１４の上に配置され、シル１６、１８を互いに連結している。シル１６、１８は、長手方向部材１２、１４に平行に配置され、側面衝突に対して横方向の付加保護を与える。クロスメンバ６、８はまた、長手方向部材１２、１４にも連結されている。しかしながら、クロスメンバ６、８は、長手方向部材１２、１４に連結されない構成を考えることもできる。
【0046】
シル１６、１８は更に、クロスメンバ２、１０を介して互いに連結されている。同時に、クロスメンバ２、１０は、曲り部品２０、２２、２４、２６の形態をなす４つの連結部品を介して、長手方向部材１２、１４、フロント長手方向部材要素２８、３４およびリア長手方向部材要素３０、３２に連結されている。この実施形態では、クロスメンバ２、１０は、長手方向部材１２、１４間の領域内で直線状に形成されかつ長手方向部材１２、１４とシル１６、１８との間の領域内でそれぞれ振動するように形成されている。クロスメンバ２、１０は、クロスメンバ４、６、８とは異なり、より複雑な形状を可能にする幾つかの部品から形成されている。一方、ワンピースに形成されたクロスメンバ４、６、８は、高度の剛性を達成できる。この実施形態では、長手方向部材要素２８、３０、３２、３４は、効率的製造を可能にすべく全て同一に形成されている。
【0047】
クロスメンバ２、４、６、８、１０と、長手方向部材１２、１４と、シル１６、１８との間の図示の実施形態によれば、特に、クロスメンバ２、１０と長手方向部材１２、１４との間の領域を保護する特に安定した床構造が提供される。
【0048】
図１に示したクロスメンバ、長手方向部材、長手方向部材要素およびシルは、軽量かつ充分な安定性を確保すべく、中空プロファイルで形成されている。この実施形態では、鋼、マグネシウム材料またはアルミニウム材料を使用するのが有利である。
【0049】
図１では、クロスメンバ２、４、６、８は、粉々に壊れ易いビーズ２ａ、２ｂ、４ａ、４ｂ、６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄの形態をなす定変形挙動体を備えた変形ゾーンを有している。粉々に壊れ易いビーズ４ａ、４ｂ、６ｂ、６ｃ、８ｂ、８ｃは、装着されるエネルギ貯蔵モジュール同士の間に配置されるように構成されている。この場合、粉々に壊れ易いビーズ６ａ、６ｄ、８ａ、８ｄは、隣接して横たわる２つの粉々に壊れ易いビーズからなる。もちろん、個々のクロスメンバに、定変形挙動体を備えた１つのみの変形ゾーンを設けることも考えられる。また、定変形挙動体を備えた変形ゾーンをクロスメンバ１０にも設けることができることはもちろんである。
【0050】
ここで、図２ａには、エネルギ貯蔵モジュール６２の収容ボックス３６が示されている。収容ボックス３６は、エネルギ貯蔵モジュール６２、６２’、６２”に適合した長方形の床領域３８を有している。安定性を増大させるため、床領域３８には、交差補強部４０の形態をなすエンボス加工領域が設けられている。エネルギ貯蔵モジュールの収容領域は更に、実質的に矩形に配置された側壁４２、４４、４６、４８により境界が定められている。該側壁４２、４４、４６、４８は、ほぼ９０度の角度で外方へ曲げられたフランジ５０、５２、５４、５６を有する。フランジ５０、５２、５４、５６、特に収容ボックス３６の側壁４４、４８の長手方向縁部のフランジ５２、５６には、特別な変形挙動体を設けることができる。変形挙動体は、フランジのサイズ、長さ、角度および材料により決定される。
【0051】
図２ｂは、収容ボックス３６を下方から見た斜視図で示すものである。収容ボックス３６には、エンボス加工部品５８、６０が溶接により接合されている。収容ボックス３６は、エンボス加工部品５８、６０を介して、例えばねじにより床構造１の長手方向部材のクロスメンバに固定できる。
【0052】
図２ｃは、図２ａの収容ボックス３６にエネルギ貯蔵モジュール６２が挿入されたところを示す。収容ボックス３６の形状はエネルギ貯蔵モジュール６２の形状と一致しているため、エネルギ貯蔵モジュール６２の移動可能性は制限されている。エネルギ貯蔵モジュール６２が側壁４２、４４、４６、４８を越えて飛び出すことを防止するため、エネルギ貯蔵モジュール６２は、更に収容ボックス３６にねじ止めすることができる。
【0053】
図３は、収容ボックス内に３つのエネルギ貯蔵モジュールが装着された図１の床構造を斜視図で示すものである。矢印は、車両の移動方向および長手方向を示す。収容ボックス３６、３６’、３６”は、エンボス加工部品５８、６０を介してクロスメンバ４、１０に連結されている。エネルギ貯蔵モジュール６２、６２’、６２”は、横方向において、側面衝突に対し、先ず第１にシル１６、１８および長手方向部材１２、１４により保護される。この場合、エネルギ貯蔵モジュール６２、６２’、６２”の間の定変形挙動体を備えた変形ゾーン２ａ、２ｂ、４ａ、４ｂ、６ｂ、６ｃ、８ｂ、８ｃによる最適事故挙動を得るため、３つのエネルギ貯蔵モジュール６２、６２’、６２”は、移動方向に対して実質的に平行に配置される。３つより少ないまたは３つより多いエネルギ貯蔵モジュール６２、６２’、６２”を設けることができることはもちろんである。実際に、エネルギ貯蔵モジュール６２、６２’、６２”の移動方向の優れた保護を達成するため、移動方向に対して横方向の配置を考えることもできる。また、移動方向に対して横方向および長手方向の配置の組合せを考えることもできる。
【0054】
エネルギ貯蔵モジュール６２、６２’、６２”は、クロスメンバ６、８により上向き方向に固定される。しかしながら、この場合、クロスメンバ６、８は、エネルギ貯蔵モジュール６２、６２’、６２”に強固に固定されない。
【0055】
図４は、１つのみのエネルギ貯蔵モジュール６２’が装着された図３の床構造１を拡大斜視図で示すものである。床構造内に装着可能な個数よりも少数のエネルギ貯蔵モジュールが装着される場合でも、装着されたエネルギ貯蔵モジュール６２’は、収容ボックス３６’により所定位置に充分に固定され、例えば前後方向に滑ることが防止される。
【0056】
エネルギ貯蔵モジュール６２’は、電気ケーブル接続および冷却目的の配線のための接続装置６４を有している。他のエネルギ貯蔵モジュール６２、６２”にも同じまたは同様の接続装置を設けることができることは明らかである。配線およびケーブルの少なくとも一部は、中空プロファイルとして形成されたクロスメンバ２、４、６、８、１０および長手方向部材１２、１４の内部を通して案内できることは特に有利である。
【0057】
図５は、図３の床構造１を下方から見た斜視図で示すものである。収容ボックス３６、３６’、３６”は、エンボス加工部品５８、６０、５８’、６０’、５８”、６０”により床構造１から間隔を隔てられているので、エネルギ貯蔵モジュール６２、６２’、６２”には車両の下から簡単な方法でアクセスできる。かくして、エネルギ貯蔵モジュール６２、６２’、６２”は、迅速かつ容易に、個々に装着しおよび取出すことができる。
【0058】
図６は、付加変形要素６４、６６、６８、７０を備えた、側面衝突前の図３の床構造１を平面図で示すものである。矢印は、車両の移動方向および長手方向を示す。変形要素６４、６６は長手方向部材１４とシル１８との間に配置されかつ該長手方向部材１４およびシル１８に固定されており、一方、変形要素６８、７０は長手方向部材１２とシル１６との間に配置されかつ該長手方向部材１２およびシル１６に固定されている。変形要素６４、６６、６８、７０の部分ハーモニカ状構造により変形要素は定変形挙動を有し、衝突エネルギを吸収できる。
【0059】
図６にはまた、クロスメンバ４、６、８が、粉々に壊れ易いビーズ２ａ、２ｂ、４ａ、４ｂ、６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄの形態をなす定変形挙動体を備えた変形ゾーンを有することが示されている。粉々に壊れ易いビーズ４ａ、６ｂ、８ｂはエネルギ貯蔵モジュール６２”と６２’との間に配置され、粉々に壊れ易いビーズ４ｂ、６ｃ、８ｃはエネルギ貯蔵モジュール６２’と６２との間に配置される。粉々に壊れ易いビーズ６ａ、８ａは、変形要素６８、７０と同様に、長手方向部材１２とシル１６との間に配置され、一方、粉々に壊れ易いビーズ６ｄ、８ｄは、変形要素６４、６６と同様に、長手方向部材１４とシル１８との間に配置される。また、収容ボックス３６、３６’、３６”のフランジは、定変形挙動体を備えた変形ゾーンとして機能できる。この場合、粉々に壊れ易いビーズ６ａ、６ｄ、８ａ、８ｄは、隣接して横たわる２つの粉々に壊れ易いビーズからなる。
【0060】
通常状態、換言すれば事故が生じていない状態では、粉々に壊れ易いビーズ４ａ、４ｂ、６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄおよび変形要素６４、６６、６８、７０は変形されておらず、かつエネルギ貯蔵モジュール６２、６２’、６２”は互いに間隔を隔てている。
【0061】
図７は、付加変形要素６４、６６、６８、７０を備えた、側面衝突前の図３の床構造１を、移動方向に対して前方から見た正面図で示すものである。また、この正面図には、クロスメンバ２が、粉々に壊れ易いビーズ２ａ、２ｂを有していることも示されている。クロスメンバ１０もまた、このような粉々に壊れ易いビーズを有している。
【0062】
図８は、パイル７２の形態をなす試験物体を用いて行われた側面衝突後の、付加変形要素６４、６６、６８、７０を備えた図３の床構造１を平面図で示すものである。衝撃により、シル１６が、先ず第１に移動方向に対して横方向に変形した。したがって、衝撃エネルギの一部をシル１６の変形により吸収できる。また、特に、クロスメンバ６、８および変形要素６８、７０がこれらの長手方向軸線に沿って変形されかつ押し潰される。クロスメンバ６、８の場合の変形挙動体は、粉々に壊れ易いビーズ６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄおよび８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄにより明白な影響を受ける。この場合、主として衝撃の近く、すなわちシル１６の近くのビーズが、衝撃力の作用により定点で変形されかつ圧縮される。
【0063】
変形要素６８、７０もまた、主として定領域（該定領域は、ハーモニカの折曲げ面と同様な折曲げ面の特徴を有する）で変形される。このようにして、長手方向部材１２に対して横方向に作用する力を低減させることができる。変形しないシル１８、長手方向部材１４および変形要素６４、６６と比較して、シル１６、長手方向部材１２および変形要素６８、７０の変形は容易に理解されよう。
【0064】
しかしながら、シル１６、長手方向部材１２、クロスメンバ６、８および変形要素６８、７０の変形にも係わらず、力が、エネルギ貯蔵モジュール６２、６２’、６２”の領域内の該エネルギ貯蔵モジュール６２、６２’、６２”の収容手段２、４、６、８、１０、１２、１４、３６、３６’、３６”に加えられることは排除できない。この場合、エネルギ貯蔵モジュール６２、６２’、６２”への損傷を回避するため、詳しくはクロスメンバ４、６、８、１０および収容ボックス３６’、３６”の形態をなす収容手段が、衝撃エネルギをこれらの収容手段の変形に変換する。かくして、この場合、クロスメンバ４、６、８、特にクロスメンバ６、８は、粉々に壊れ易いビーズ４ａ、６ａ、８ａの形態をなす定変形挙動体を備えた変形ゾーンによるエネルギ貯蔵モジュール６２’、６２”と、フランジ５２’、５２”、５６”の形態をなす定変形挙動体を備えた変形ゾーンによる収容ボックス３６’、３６”との間の定変形を受ける。ここで、エネルギ貯蔵モジュール６２’と６２”との間の空間は、衝撃からより遠く離れたエネルギ貯蔵モジュール６２と６２’との間の空間より小さいことは明らかに理解されよう。
【0065】
かくして、エネルギ貯蔵モジュール６２、６２’、６２”への損傷は、エネルギ貯蔵モジュール６２と６２’との間の収容手段４、６、８、３６’、３６”の変形により防止される。
【0066】
図９ａは、付加変形要素６４、６６、６８、７０を備えた、側面衝突を受けた図３の床構造１を断面図で示すものである。シル１６およびクロスメンバ６へのパイル７２の衝撃により、先ず第１に、シル１６が走行方向に対して横方向に変形される。かくして、衝撃エネルギの一部は、既に、シル１６の変形により吸収される。図８からも明らかなように、特にクロスメンバ６および変形要素６８がその長手方向軸線に沿って変形されるか、押し潰される。衝撃のこの時点で、先ず第１に、粉々に壊れ易いビーズ６ａおよび変形要素６８が、衝撃の近く、すなわちシル１６の近くで変形され、かつ衝撃力の作用により定点が圧縮される。シル１８の領域内でのクロスメンバ６の非変形部分および変形要素６６の非変形部分と比較して、シル１６の領域内でのクロスメンバ６の変形および変形要素６８の変形は容易に認識されよう。
【0067】
エネルギ貯蔵モジュール６２、６２’、６２”同士の間に定変形挙動体を備えた変形ゾーンが存在しなければ、変形が進行して、エネルギ貯蔵モジュールに更なる力が加えられ、この結果、エネルギ貯蔵モジュール６２、６２’、６２”が損傷を受けてしまうであろう。
【0068】
図９ｂは、側面衝突を受けた後の、付加変形要素を備えた図３の床構造１を断面図で示すものである。粉々に壊れ易いビーズ６ａの領域内の変形要素およびクロスメンバ６は、これ以上変形することはできない。粉々に壊れ易いビーズ６ｂおよびフランジ５２’、５２”、５６”の形態をなす、エネルギ貯蔵モジュール６２’と６２”との間の定変形挙動体を備えた変形ゾーンが存在するため、エネルギ貯蔵モジュール６２、６２’６２”が損傷を受けることなく、更なる衝撃エネルギを消散させることができる。
【0069】
図１０ａは、曲り部品２０、２２、２４、２６の形態をなす連結部品のサイズに切断されたシート７４の一例を示すものである。所定サイズに切断されるこのようなシートは、実際には任意の所望の複雑な形状に切断できる。所定サイズに切断されたシート７４を曲げ縁部７６ａ〜７６ｊに沿って適当に曲げることにより、曲り部品２０の形態をなす複雑で安定した連結部品を簡単な方法で作ることができる。図１０ｂおよび図１０ｃには、このような曲り部品２０、２２、２４、２６のうちの１つの曲り部品２０が、異なる斜視図で例示されている。このような曲り部品２０は、凹部７８、８０およびフランジ８２、８４、８６、８８により、長手方向部材要素２８、３０、３２、３４を長手方向部材１２、１４およびクロスメンバ２、１０に連結できる。かくして、少量の材料および製造資源により、種々の部材の交差点で安定した連結部を作ることができかつ他の要素との安定した結合も可能である。
【0070】
最後に、図１１ａおよび図１１ｂには、フロント長手方向部材要素２８の一例が種々の斜視図で示されている。しかしながら、長手方向部材要素２８、３０、３２、３４は実質的に同一に形成され、このため、図示の長手方向部材要素は、長手方向部材要素２８、３０、３２、３４を表わすものである。同一の形成により、特に、前方衝突および後方衝突の場合に、事故挙動に悪影響を与えることなく、床構造の製造が簡単化される。中空プロファイルの使用により長手方向部材要素の充分な安定性が確保され、かつ長手方向の形成により充分な変形ゾーンを得ることができる。長手方向部材要素２８、３０、３２、３４はＵ−Ｏ成形およびスタンピングにより製造され、これにより、長手方向部材要素はシートを曲げて、少なくとも一部が閉じられた中空プロファイルを形成できる。例えばレーザ溶接により形成される溶接シーム９０により、長手方向部材要素２８を、永久的に閉じられた中空プロファイルにすることができる。
【符号の説明】
【0071】
１ 床構造２、４、６、８、１０ クロスメンバ
２ａ、２ｂ、４ａ、４ｂ、６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ 粉々に壊れ易いビーズ
１２、１４ 長手方向部材
１６、１８ シル
２０、２２、２４、２６ 曲り部品
２８、３４ フロント長手方向部材要素
３０、３２ リア長手方向部材要素
３６、３６’、３６” 収容ボックス
５８、６０ エンボス加工部品
６２、６２’、６２” エネルギ貯蔵モジュール
６４、６６、６８、７０ 付加変形要素