使用优化的支架分离来防止电池在后部撞击期间损坏的车辆构造方法

摘要

用于保护机动车辆的电池以防电池在后部撞击期间损坏的电池附装支架和组装方法。支架在后部撞击期间受到变形的区域中将电池连接到机动车辆的支撑结构。支架通过从电池接合面延伸到车辆支撑接合面的主体构件形成。车辆支撑接合面具有螺栓接收孔口和凹口切口，所述凹口孔口与螺栓接收孔口相邻，并相对于螺栓接收孔口沿着车辆前方方向定位，以限定电池附装支架的变窄部分。角板位于支架的面向车辆前部的表面上，并且具有成角度的表面。车辆抵抗支架变形并且促进支架在螺栓接收孔口附近从支撑结构分离。

说明书

技术领域

本发明涉及用于机动车辆上的电池单体的支撑件，并且更具体地， 本发明涉及使用优化的支架分离结构防止电池在后部撞击期间损坏。

背景技术

已经提出了用于机动车辆的电池单体的各种汽车支撑结构。例如， 美国专利No.8,037,960公开了一种电池组，所述电池组通过螺栓固定 到支座的上侧。电池组包括供螺栓插入的螺孔。螺孔具有闭合的形状 并且沿着前后方向是细长的，以便当撞击施加到电池组时电池组运动。 在另一个示例中，美国专利No.7,921,951公开了电池组的前向部分通 过焊接到电池组的前向部分的前向支架而固定到横向构件的上表面。 电池组的后向部分通过将两个侧构件互连起来的桥接件而固定到两个 侧构件的扬起(kick-up)部分的后向部分的上表面。在扬起部分的前 向部分变形并且桥接件被向上推动时，电池组向上翻转。

发明内容

虽然已知的电池单体支撑结构看来适用于其预期的目的，但是将 期望的是，提供一种电池单体支撑结构，所述电池单体支撑结构能够 防止电池在后部撞击期间损坏。将期望的是提供一种电池支撑支架， 所述电池支撑支架具有受控的分离顺序，以防止位于车辆的挤压区域 中的电池单体损坏。将期望的是在车辆挤压期间在车辆横梁和电池附 装支架之间使用凹口切口提供一种受控的分离和变形模式，所述凹口 切口允许支架在变形拉动附装支架而使附装支架与电池主体接触之前 从车辆结构分离。将期望的是提供一种变形限制角板，以防止支架向 前变形，其中电池支撑结构用作反作用面。

在用于保护机动车辆的电池以防电池在后部撞击期间损坏的支撑 结构中，电池附装支架在在后部撞击期间受到变形的区域中将电池连 接到机动车辆的支撑结构。电池附装支架可以包括主体构件，所述主 体构件从电池接合面延伸到车辆支撑接合面。车辆支撑接合面可以包 括：螺栓接收孔口，所述螺栓接收孔口形成在车辆支撑接合面中；和 凹口切口，所述凹口孔口与螺栓接收孔口相邻地形成，以限定相对于 螺栓接收孔口沿着车辆前方方向设置的电池附装支架的变窄部分。

提供一种用于组装电池附装支架的方法。电池附装支架是第一构 件、第二构件和第三构件的焊接组件。第一构件限定面向车辆后部的 表面，并且包括电池接合面的一部分和车辆支撑接合面。车辆支撑接 合面包括：螺栓接收孔口；和凹口切口，所述凹口切口从螺栓接收孔 口沿着车辆前方方向设置。第二构件限定面向车辆前部的表面，并且 包括用于相对于第一构件组装的两个侧表面。第二构件还包括电池接 合面的一部分。第三构件限定角板，所述角板具有成角度的表面，所 述成角度的表面具有与车辆支撑接合面相邻的窄端部和与电池接合面 相邻的扩大端部。第三构件相对于第二构件的面向车辆前部的表面组 装。

当参照附图阅读以下对实施本发明所预料到的最好模式的说明 时，对于本领域的技术人员而言，本发明的其它应用将变得显而易见。

附图说明

本文中的描述参照附图说明进行，在这些附图中，贯穿若干附图， 相同的附图标记指示相同的部件，并且其中：

图1是示出了通过电池附装支架连接到机动车辆的支撑结构的、 用于车辆的电池组的侧视图，并且还以假想线示出了机动车辆的支撑 结构由于车辆的后部撞击而产生的运动；

图2是电池附装支架的车辆支撑接合面的透视图，所述车辆支撑 接合面具有与贯穿螺栓接收孔口相邻的凹口切口；

图3是电池附装支架组件的分解透视图；

图4是电池附装支架的平面图；

图5是图4的电池附装支架的在图1中示出为支架的面向电池的 一侧的侧视图，在本说明书中该侧有时称作面向车辆前部的侧；

图6是图4的电池附装支架的侧视图；

图7是如图4中所示得到的电池附装支架的剖视图；和

图8是如图4中所示得到的电池附装支架的剖视图。

具体实施方式

现在参照图1至图2，为了防止在后部撞击期间电池损坏，在机 动车辆的诸如横梁的支撑结构12与电池附装支架10之间控制电池附 装支架10的分离和变形模式，从而允许机动车辆的支撑结构12在车 辆挤压(crush)期间向上并远离电池14变形。最小化车辆支撑结构 12和附装支架10之间的分离载荷防止附装支架10被拉动而与电池14 发生接触。另外，变形限制角板16通过将电池支撑结构14a用作反作 用面来防止支架10向前变形。

如果电池14放置在电池附装支架10的变形路径中，则在后部撞 击事件期间电池会损坏。如果附装支架10的分离需要过大的力，则附 装支架10可能会变形到电池14中。除了螺栓分离事件以外，稍后在 冲撞期间的进一步的变形可能会导致后悬架结构12a接触支架10。支 架10上的角板16通过具有很强的抵抗电池支撑结构14a上的触发点 (touch-off point)的压缩的能力，能够抵抗来自后悬架结构12a的推 压。角板16将后部撞击载荷从电池附装支架10传递到电池支撑结构 14a。

附装支架10允许冲撞条件下的减小的分离载荷，但是通过保持紧 固构件(持例如螺栓头和/或垫圈20a)与附装支架10之间的完整的接 触区域18而保持典型应用的紧固可靠性要求。这允许最大程度地利用 本来将会被变形的附装支架10撞击的区域中的用于放置电池14的空 间，从而允许增大的车辆可行驶里程。

作为示例而不作为限制，在后部撞击事件期间，后部车辆结构12、 12a向前平移，然后沿着总体向上的方向弯曲。在车辆支撑结构12的 初始向前运动期间，以向前拉电池14的附装支架10的方式沿着朝向 电池14的方向加载车辆支撑结构12和电池14之间的附装。通过减小 与附装支架10的顶部螺栓孔口10a相邻的材料的横截面积，顶部螺栓 20可以在附装支架10变形到电池14中之前撕裂支架10并且释放。 凹口切口10b允许附装支架10在车辆支撑结构12的变形拉动附装支 架10而使附装支架10与电池14的主体接触之前从车辆支撑结构12 分离。

现在参照图1至图8，电池附装支架10示出为用于保护机动车辆 的电池14以防在后部撞击期间损坏电池。电池附装支架10可以在在 后部撞击期间经受变形的区域中将电池14连接到机动车辆的支撑结 构12。电池附装支架10可以包括主体构件22，所述主体构件22从电 池接合面22a延伸到车辆支撑接合面22b。车辆支撑接合面22b可以 具有：螺栓接收孔口22c，所述螺栓接收孔口22c形成在所述车辆支 撑接合面22b中；和凹口切口22d，所述凹口切口22d与螺栓接收孔 口22c相邻，并且所述凹口切口22d相对于螺栓接收孔口22c沿着车 辆前方方向定位，以限定电池附装支架10的变窄部分22e。

电池附装支架10的凹口切口22d具有足够大的尺寸，以便当在后 部撞击期间施加预定的力时允许机动车辆的支撑结构12从电池附装 支架10分离。所述预定的力具有足够大的量级，以便能够驱动延伸通 过螺栓接收孔口22c以将电池附装支架10保持到机动车辆的支撑结构 12的螺栓20，从而撕裂电池附装支架10的由凹口切口22d限定的变 窄部分22e。电池附装支架10的凹口切口22d设置成完全位于相对于 待被接收在电池附装支架10的螺栓接收孔口22c内的紧固构件(例如 螺栓20的螺栓头和/或垫圈20a)的周边所限定的夹持表面区域18的 外部。这个构造通过完整的接触区域18允许紧固构件(例如螺栓头和 /或垫圈20a)的最大夹持载荷。换言之，夹持载荷不会因为由于凹口 切口22d侵入到紧固构件(例如螺栓头和/或垫圈20a)的周边内而产 生的较小的接触区域而减小。

在支架10的面向车辆前部的表面22f上设置有角板16。角板16 可以具有成角度的表面16a，所述成角度的表面16a从与车辆支撑接 合面22b相邻的较窄端部16b延伸到与电池接合面22a相邻的扩大端 部16c。在力量大到足以沿着车辆前部方向驱动机动车辆的支撑结构 12的后部撞击期间，角板16的扩大端部16c响应于电池附装支架10 的变形而与电池支撑结构14a接合。角板16的扩大端部16c抵抗电池 附装支架10的进一步变形，并促进电池附装支架10在螺栓接收孔口 22c附近从机动车辆的支撑结构12分离。角板16将挤压后部冲击载 荷从在电池附装支架10从机动车辆的支撑结构12释放之后接触该电 池附装支架10的另一个车辆结构12a传送到电池支撑结构14a，从而 保护电池14以防电池14受到损坏。

如图3中最佳地示出的那样，电池附装支架10的主体构件22可 以包括第一构件26、第二构件28和第三构件30的组件24，所述第一 构件26限定面向车辆后部的表面。第一构件26可以包括电池接合面 22a的一部分26a和车辆支撑接合面22b。第二构件28可以限定面向 车辆前部的表面28a和两个侧表面28b、28c，以用于相对于第一构件 26组装。第二构件28还可以包括电池接合面22a的一部分28d。第三 构件30可以限定角板16，所述角板16具有成角度的表面16a，所述 成角度的表面16a具有与车辆支撑接合面22b相邻的窄端部16b和与 电池接合面22a相邻的扩大端部16c。第三构件30相对于第二构件28 的面向车辆前部的表面28a组装。第一构件26、第二构件28和第三 构件30彼此焊接，以形成限定电池附装支架10的单元化组件24。

公开了一种用于组装电池附装支架10的方法。该方法可以包括： 形成具有车辆支撑接合面22b的主体构件22；在车辆支撑接合面22b 中形成螺栓接收孔口22c；以及，在车辆支撑接合面22b中相对于螺 栓接收孔口22c沿着车辆前方方向形成凹口切口22d，以限定电池附 装支架10的变窄部分22e，从而在后部撞击变形期间促进电池附装支 架10从机动车辆的支撑结构12分离。角板16可以设置在电池附装支 架10的面向电池的表面22f上，以在电池附装支架10从机动车辆的 支撑结构12分离之前抵抗电池附装支架10变形而进入到电池14中， 并且在电池附装支架10从机动车辆的支撑结构12分离期间和之后， 将后部撞击载荷从电池附装支架10传递到电池支撑结构14a。

主体构件形成方法可以包括：形成具有车辆支撑接合面22b和电 池支撑接合面22a的一部分26a的第一构件26；以及，形成具有面向 电池的表面28a、用于附装到第一构件26的两个侧壁28b、28c、和电 池支撑接合面22a的一部分28d的第二构件28。该方法可以包括形成 具有角板16的第三构件30，所述角板16用于附装到第二构件28的 面向电池的表面28a。该处理可以包括：形成具有成角度的表面16a 的角板16，所述成角度的表面16a具有与车辆支撑接合面22b相邻的 窄端部16b和与电池接合面22a相邻的扩大端部16c。该处理可以将 电池附装支架10形成为沿着焊接线32一起焊接成单个单元化主体构 件22的第一构件26、第二构件28和第三构件30的组件24。

如图1中最佳地示出的那样，在后部撞击期间，车辆支撑结构12、 12a被沿着假想线示出的向上轨迹朝向电池14驱动。电池附装支架10 一开始朝向电池变形，直到角板16被向内和向下驱动而与电池支撑结 构14a接触为止。这时，电池附装支架10阻止朝向电池14进一步变 形的能力显著增大，并且螺栓20被施加足够大的力，以撕裂由电池附 装支架10的凹口切口22e所限定的变窄部分22f。这防止电池附装支 架10侵入到电池14中。此外，如果额外的车辆支撑结构，例如后悬 架结构12a(作为示例而不作为限制)，在螺栓20释放之后接触电池 附装支架10，则通过角板16与电池支撑结构14a的接合将后部撞击 载荷传递到远离电池14的电池支撑结构14a。

虽然已经结合目前认为是最实用且优选的实施例说明了本发明， 但是将应理解的是，本发明不限于所公开的实施例，相反，本发明意 欲涵盖包含在所附权利要求书的精神和范围内的各种修改和等效布 置，所述范围将具有最广义的解释，以便包含如法律所容许的所有这 些修改和等效结构。