JP7532719B2 - 車両用のロッカ構造、それを取得する方法、および、ロッカ構造を備える車両 - Google Patents

Description

本発明は、車両のホワイトボディの分野に関する。より具体的には、本発明は、補強材なしのロッカを用いて衝撃エネルギーをより良好に吸収するか、またはアルミニウム補強材を有するロッカと同様のエネルギー吸収レベルを有することを可能にするとともに、製造コストを低減する、ロッカ構造に関する。また、ロッカ構造を取得する方法に関する。

ロッカ構造は車両の重要な部品である。これらの構造は、剛性およびスチフネスと、構造が提供する塑性変形によるエネルギー吸収能力との組み合わせによって、車両の安全性、および車両内にいる乗員の安全性を改善する。

かかる安全性機能を提供するために、ロッカ構造は、車両の衝撃または激突時に多量のエネルギーを吸収することができるように、機械的に設計されなければならず、このようにして、人命を危険に晒すことがある、車両の内部の著しい圧潰をもたらさず、ならびに／あるいは車両の構造の他の部分の破断または変形をもたらさない。

ロッカ構造の重要性は、電気車両、例えば電気自動車（即ち、ＥＶ）、プラグインハイブリッド電気自動車（即ち、ＰＨＥＶ）などでは更に大きい。これは、上述した車中の人間に対する安全性（部品もしくは要素が車両の車室内にいる人間に当たらないこと）に加えて、ロッカ構造が、主に車両の最下部に配置される、自動車の電池セルに対するあらゆる損傷を回避するのに必須であるためである。したがって、ロッカ構造が衝撃のエネルギーに耐えることができない場合、車両の構造の一部が電池セルに衝突し、それによって電池セルを損傷することがあり、そのことが、内部に収容された物質の漏れや、高温のこともあるガスの放出や、更には電池セルの爆発を引き起こし、それによって更に、車中にいる人間の生命が危険に晒されることがある。

安全性の観点から見たロッカ構造の重要性にかかわらず、自動車業界は常に、動力車両の生産コストおよび動力車両の運用コストの両方を低減しようと努力している。運用コストとは、保守管理および車両を運転するのに必要な燃料にかかるコストである。したがって、可能であれば、車両のありとあらゆる部品の重量および製造コストが低減されるべきである。

従来技術において、ロッカ構造を改善する試みが成されてきた。一部の従来技術のロッカ構造は、アルミニウム押出しを用いて製造されてきたが、これは、従来のプロセス（リモートスポット溶接、リモートレーザ溶接）と比較して、接合がより複雑でコストがかかるマルチマテリアルアセンブリにつながる。

特許文献ＵＳ－９０４５１７５－Ｂ２は、重量が低減されるように２つの成形プレート部材を接合することによって形成されるロッカ構造を記載している。２つの成形プレート部材は、衝撃または激突のイベント時にエネルギーを吸収するＨ字形構造を形成するように接合される。

特許文献ＤＥ－１０００３８７８－Ｂ４は、上記車両構造を補強する追加要素を備える車両構造を記載している。特に、車両構造は、キャビティを形成する外側プロファイルを備え、追加要素はキャビティ内部にあり、Ｈ字形の内側プロファイルである。追加要素は、衝撃または激突のイベント時にエネルギーを吸収するため、外側プロファイルに接着される。

特許文献ＥＰ－１１２２１５２－Ａ２は、ビーム形状の補強用中空構造部材を含む構造を開示している。

特許文献ＥＰ－２９７６２５０－Ｂ１は、構造のキャビティ内部にあるプロファイルの形態である複数の補強部材を有する車両用の構造を記載している。

多量のエネルギーを吸収することができ、アルミニウム補強材を有するロッカと同様の重量を有し、生産のコスト効率が良い、電気自動車を含む車両に適したロッカ構造を提供することに関心が寄せられている。

本発明の第１の態様は、３つの方向が互いに直交するように、長手方向、横断方向、および垂直方向が規定された車両用のロッカ構造を指し、ロッカ構造は、第１の鋼プロファイルと第２の鋼プロファイルとを備え、ロッカ構造が車両に取り付けられたとき、プロファイルは長手方向を有し、第１のプロファイルおよび第２のプロファイルそれぞれに、陥凹部と、上側接合フランジと、下側接合フランジとが規定され、プロファイルの間はそれら上側接合フランジおよび下側接合フランジによって接合されて、２つのプロファイルの間にチャネルが規定され、第１のプロファイルは実質的に垂直方向を有する中央区画を備え、第２のプロファイルは実質的に垂直方向を有する中央区画を備え、ロッカ構造は更に、チャネル内に配置された第１の衝撃吸収要素を備え、第１の衝撃吸収要素は、中央接続区画によってつながる上側ローブおよび下側ローブが規定される閉じた鋼プロファイルであり、上側ローブは上側接合フランジのより近くに位置し、下側ローブは下側接合フランジのより近くに位置する。

本開示によるロッカ構造は、一般に動力車両に適した、また特に、どちらも通常は車両の最下部に電池セルを含む、電気自動車および／またはプラグインハイブリッド電気自動車に適した、エネルギー吸収能力を特徴とする。

本開示によるロッカ構造の製造は、少なくとも、第１の衝撃吸収要素が管状の鋼構造を成形することによって（例えば、ロール成形によって）製造されることにより、従来技術のロッカ構造を製造するプロセスに対して単純化され、このプロセスは、例えば押出しよりもコスト効率が良い。更に、第１のプロファイルおよび第２のプロファイルは鋼で作られるので、それらの融合も単純化され、そのことによっても製造プロセスが簡単になる。

好ましくは、上側ローブは、第１の鋼プロファイルの中央区画に隣接する部分を有し、下側ローブは、第１の鋼プロファイルの中央区画に隣接する部分と、第２の鋼プロファイルの中央区画に隣接する部分とを有する。

いくつかの実施形態では、上側ローブの部分は、第２の鋼プロファイルの中央区画に隣接する。これらの実施形態の一部では、第２の鋼プロファイルの中央区画に隣接する上側ローブの部分は、第２の鋼プロファイルを補完する区画を有し、上側ローブの上記部分は第２の鋼プロファイルに接合される。

いくつかの実施形態では、第２の鋼プロファイルの中央区画に隣接する下側ローブの部分は、第２の鋼プロファイルを補完する区画を有し、下側ローブの上記部分は第２の鋼プロファイルに接合される。

第２の鋼プロファイルに隣接するローブの部分の配置、第２のプロファイルを補完する上記部分における区画の提供、ならびに第２の鋼プロファイルに対する上記部分の接合はそれぞれ、第１の衝撃吸収要素と第２の鋼プロファイルとの間の融合を改善し、それによってロッカ構造のエネルギー吸収能力を改善してもよい。

いくつかの実施形態では、第１のプロファイルおよび第２のプロファイルはそれぞれΩ形状の（即ち、大文字のオメガ形状の）区画を有する。

いくつかの実施形態では、中央接続区画は直線的であり、第１のプロファイルおよび第２のプロファイルの中央区画に平行である。

中央接続区画のかかる配置によって、上記区画でそれに接続することが簡単になり、それによってロッカ構造の生産が更に単純化される。中央接続区画の２つの縁部を互いに接合することで、ローブが、またしたがってロッカ構造全体が補強される。

いくつかの実施形態では、中央接続区画を第１の鋼プロファイルおよび第２の鋼プロファイルの中央区画に隣接する部分につなげる、上側ローブおよび下側ローブの区画は直線的である。

これらの区画は、衝撃の間、またロッカ構造が変形されている間、力を横断方向および垂直方向の両方に伝達することを可能にする。したがって、区画は、衝撃によって生じる力を分配することを可能にする。換言すれば、横断方向にしたがった力を、垂直成分を有する力に分解することが可能であり、それによって変形がより多くの次元にわたって分配される。

上記に加えて、かかる直線的な区画は、変形の間、第１の衝撃吸収要素と第１の鋼プロファイルおよび第２の鋼プロファイルとの間に、より信頼性の高い接触面を有することを可能にする。したがって、補強が所望の運動力学を有するようになるので、部品の滑動が低減されるかまたは更には回避されるとともに、良好なレベルのエネルギー吸収が達成される。

いくつかの実施形態では、上側ローブの上面および下側ローブの下面が第１の鋼プロファイルに向かって広がるように、上側ローブおよび下側ローブは中央接続区画に対して非対称である。

上側ローブおよび下側ローブのこの配置によって、第１の衝撃吸収要素をチャネルおよびロッカ構造のプロファイルに適合させることが可能になる。更に、ローブが第１の鋼プロファイルに向かって広がっていることによって、横断方向に向いた力を垂直成分を有する力に変換することが可能になり、それによって、横断方向の侵入が回避され、垂直方向の変形によって吸収されるエネルギーが増加する。

いくつかの実施形態では、上側ローブの上面および下側ローブの下面は、湾曲した中央部分によって分離された同じ線上に配置された平行な２つの直線部分で作られる。

ローブのこれらの面の形状によって、それらの区画の強度が増加する。結果として、ロッカ構造が吸収できるエネルギーが増加する。

いくつかの実施形態では、ロッカ構造は、中央接続区画と第１の鋼プロファイルとの間、および（／または）中央接続区画と第２の鋼プロファイルとの間に配置された第２の衝撃吸収要素を更に備える。

２つの衝撃吸収要素を提供することによって、異なる厚さの再分割が可能になり、またロッカ構造を異なる激突時要件により良好に適合させることが可能になる。

エネルギーの一部は第１の衝撃吸収要素でも受け止められるが、第２の衝撃吸収要素は、衝撃の開始時にエネルギーのほとんどを吸収してもよい。第２の衝撃吸収要素は、エネルギーの大部分を、ロッカ構造を変形させながらその中央で吸収するが、一旦完全に変形または破断すると、残りのエネルギーは第１の衝撃吸収要素によって吸収されることになる。全体として、２つの衝撃吸収要素は、ロッカ構造が吸収できるエネルギーの量を改善することができる。

いくつかの実施形態では、第２の衝撃吸収要素は長方形または正方形の断面を有する。

第２の衝撃吸収要素のかかる幾何学形状は、そのエネルギー吸収能力を更に改善してもよい。

いくつかの実施形態では、第２の衝撃吸収要素は、ＭＳ１２００、ＭＳ１５００、またはＭＳ１７００マルテンサイト系自動車用鋼である。

いくつかの実施形態では、第１の衝撃吸収要素は、ＭＳ１２００、ＭＳ１５００、またはＭＳ１７００マルテンサイト系自動車用鋼である。

いくつかの実施形態では、第１のおよび／または第２のプロファイルはＨＴ１１５０で作られる。

いくつかの実施形態では、ロッカ構造は、ロッカ構造が車両に取り付けられたとき、第１の鋼プロファイルが車両から外側に面するように適合される。これらの実施形態では、第２の鋼プロファイルは、ロッカ構造が車両に取り付けられたとき、内側に、即ち車両の車室に向かって面する。

他のいくつかの実施形態では、ロッカ構造は、ロッカ構造が車両に取り付けられたとき、第２の鋼プロファイルが車両から外側に面するように適合される。これらの実施形態では、第１の鋼プロファイルは、ロッカ構造が車両に取り付けられたとき、内側に、即ち車両の車室に向かって面する。

ロッカ構造は、これら２つの構成のどちらかで車両に取り付けられてもよい。ロッカ構造は、第１の衝撃吸収要素がチャネル内でどのように配置されるかに応じて、衝撃からエネルギーを吸収し、ロッカ構造が第２の衝撃吸収要素を備える実施形態では、エネルギー吸収能力は、チャネル内における第２の衝撃吸収要素の配置にも依存する。

いくつかの実施形態では、ロッカ構造は更に、
上側部分および下側部分を備え、上側部分が第１のプロファイルの上側接合フランジと第２のプロファイルの上側接合フランジとの間にあり、第１のプレートの下側部分が上側ローブの上面の直線部分に固定される、第１のプレートと、
上側部分および下側部分を備え、下側部分が第１のプロファイルの下側接合フランジと第２のプロファイルの下側接合フランジとの間にあり、第２のプレートの上側部分が下側ローブの下面の直線部分に固定される、第２のプレートと、を備える。

このように、第１のプレートおよび第２のプレートは、第１の衝撃吸収要素を第１の鋼プロファイルに、また第２の鋼プロファイルに固定するのに使用されてもよい。この固定方法は、第１の衝撃吸収要素を第１の鋼プロファイルおよび第２の鋼プロファイルの一方に溶接することに対して、溶接のコストが減少する、以降の組立て段階の柔軟性が増加する、第１の衝撃吸収要素と第１のプロファイルおよび第２のプロファイルとの間に接合が提供されるといった利点をもたらす。

ロッカ構造が比較的長い長さを有する場合、保持プレートの数を長さに比例して増加させることができる。

本発明の第２の態様は、３つの方向が互いに直交するように、長手方向、横断方向、および垂直方向が規定された、車両用のロッカ構造を取得する方法に関し、方法は、
ａ）陥凹部、上側接合フランジ、および下側接合フランジが規定されるように、第１の鋼プロファイルを提供する段階と、
ｂ）中央接続区画によってつながる上側ローブおよび下側ローブが規定された第１の衝撃吸収要素が取得されるように、ブランクを管状プロファイルに変形する段階（ロール成形プロセス）と、
ｃ）第１の鋼プロファイルの陥凹部側で、第１の衝撃吸収要素を第１の鋼プロファイルに接合する段階と、
ｄ）陥凹部、上側接合フランジ、および下側接合フランジが規定されるように、第２の鋼プロファイルを提供する段階と、
ｅ）チャネルが２つのプロファイルの間に規定され、上側ローブが上側接合フランジのより近くに位置し、下側ローブが下側接合フランジのより近くに位置するように、第１の衝撃吸収要素が配置されるよう、第１の鋼プロファイルおよび第２の鋼プロファイルの間をそれらの上側接合フランジおよび下側接合フランジによって接合する段階と、を備える。

本発明の方法によって、重量が低減され、一般に動力車両に適した、また特にＥＶおよびＰＨＥＶに適したエネルギー吸収能力を有する、ロッカ構造を製造することが可能である。

管状プロファイルは、例えば、ロール成形プロセスを用いて取得される。管状プロファイルは閉じたプロファイルを有するので、結果として得られる第１の衝撃吸収要素も閉じたプロファイルを有し、したがって、後者はその周囲を閉じるために２つの端部を溶接する必要がなく、これは、第１の衝撃吸収要素の生産時間の短縮および機械的特性の改善の両方にとって有利である。プロファイルを閉じるように端部が互いに接合される場合、影響を受ける部分は機械的に弱いことがあり、したがって衝撃イベントの際、そのエネルギー吸収が悪影響を受ける。

方法のいくつかの実施形態では、上側ローブは、第１の鋼プロファイルの中央区画に隣接する部分を有し、下側ローブは、第１の鋼プロファイルの中央区画に隣接する部分と、第２の鋼プロファイルの中央区画に隣接する部分とを有する。

いくつかの実施形態では、方法は更に、段階ｂ）およびｃ）の間に、第２の衝撃吸収要素を第１の鋼プロファイルに接合する段階を備える。

いくつかの実施形態では、方法は更に、中央接続区画を形成する第１の衝撃吸収要素の２つの部分を互いに接合する段階を備え、上記２つの部分は溶接を用いて互いに接合される。これらの実施形態の一部では、溶接は、リモートレーザ溶接、リモートスポット溶接、またはローラを用いた溶接のうち１つを備える。

いくつかの実施形態では、第１の衝撃吸収要素は、溶接を用いて、第１の鋼プロファイルの陥凹部側で第１の鋼プロファイルに接合される。これらの実施形態の一部では、溶接は、リモートレーザ溶接またはリモートスポット溶接を備える。

いくつかの実施形態では、第１の鋼プロファイルおよび第２の鋼プロファイルは、上側ローブの部分が第２の鋼プロファイルの中央区画に隣接するように接合される。これらの実施形態の一部では、第２の鋼プロファイルの中央区画に隣接する上側ローブの部分は、第２の鋼プロファイルを補完する区画を有し、上側ローブの上記部分は第２の鋼プロファイルに接合される。

いくつかの実施形態では、第２の鋼プロファイルの中央区画に隣接する下側ローブの部分は、第２の鋼プロファイルを補完する区画を有し、下側ローブの上記部分は第２の鋼プロファイルに接合される。

いくつかの実施形態では、第１の鋼プロファイルおよび第２の鋼プロファイルはそれぞれΩ形状の（即ち、大文字のオメガ形状の）区画を有して提供される。

いくつかの実施形態では、中央接続区画は直線的であり、第１のプロファイルおよび第２のプロファイルの中央区画に平行である。

いくつかの実施形態では、中央接続区画を第１の鋼プロファイルおよび第２の鋼プロファイルの中央区画に隣接する部分につなげる、上側ローブおよび下側ローブの区画は直線的である。

いくつかの実施形態では、上側ローブの上面および下側ローブの下面が第１の鋼プロファイルに向かって広がるように、上側ローブおよび下側ローブは中央接続区画に対して非対称である。

いくつかの実施形態では、上側ローブの上面および下側ローブの下面は、湾曲した中央部分によって分離された同じ線上に配置された平行な２つの直線部分で作られる。

いくつかの実施形態では、方法は更に、中央接続区画と第１の鋼プロファイルとの間、および／または中央接続区画と第２の鋼プロファイルとの間に、第２の衝撃吸収要素を提供する段階を備える。これらの実施形態の一部では、方法は更に、溶接を用いて第２の衝撃吸収要素を第１の鋼プロファイルまたは第２の鋼プロファイルに接合する段階を備える。これらの実施形態の一部では、溶接は、リモートレーザ溶接またはリモートスポット溶接を備える。

いくつかの実施形態では、第２の衝撃吸収要素は長方形または正方形の断面を有する。

いくつかの実施形態では、第２の衝撃吸収要素は、ＭＳ１２００、ＭＳ１５００、またはＭＳ１７００マルテンサイト系自動車用鋼である。

いくつかの実施形態では、第１の衝撃吸収要素は、ＭＳ１５００またはＭＳ１７００マルテンサイト系自動車用鋼である。

いくつかの実施形態では、第１のプロファイルおよび第２のプロファイルはＨＴ１１５０で作られる。

いくつかの実施形態では、ロッカ構造は、ロッカ構造が車両に取り付けられたとき、第１の鋼プロファイルが車両から外側に面するように適合される。これらの実施形態では、第２の鋼プロファイルは、ロッカ構造が車両に取り付けられたとき、内側に、即ち車両の車室に向かって面する。

他のいくつかの実施形態では、ロッカ構造は、ロッカ構造が車両に取り付けられたとき、第２の鋼プロファイルが車両から外側に面するように適合される。これらの実施形態では、第１の鋼プロファイルは、ロッカ構造が車両に取り付けられたとき、内側に、即ち車両の車室に向かって面する。

いくつかの実施形態では、方法は更に、第１の鋼プロファイルが車両から外側に面し、第２の鋼プロファイルが車両の車室に向かって内側に面するように、ロッカ構造を車両に取り付ける段階を備える。他のいくつかの実施形態では、方法は更に、第２の鋼プロファイルが車両から外側に面し、第１の鋼プロファイルが車両の車室に向かって内側に面するように、ロッカ構造を車両に取り付ける段階を備える。

本発明の第１の態様に関して記載したのと同様の利点が、本発明のこの態様にも当てはまる。

本発明の第３の態様は、車両の第１の側面に本発明の第１の態様による第１のロッカ構造と、車両の第２の側面に本発明の第１の態様による第２のロッカ構造とを備える、車両に関する。

いくつかの実施形態では、車両は、電気自動車（即ち、ＥＶ）またはプラグインハイブリッド電気自動車（即ち、ＰＨＥＶ）である。

説明を完全にし、本発明のより良い理解を提供するため、一連の図面を提供する。上記図面は、説明の不可欠な部分を形成し、本発明の実施形態を例証するものであり、本発明の範囲を限定するものとして解釈されるべきではなく、単に本発明をどのように実施することができるかの例である。上記図面は、以下の図を含む。

従来技術のロッカ構造の断面を示す概略図である。 図１の従来技術のロッカ構造を示す斜視図である。 実施形態によるロッカ構造の断面を示す概略図である。 実施形態によるロッカ構造の断面を示す概略図である。 実施形態によるロッカ構造の断面を示す概略図である。 実施形態によるロッカ構造のシミュレートした変形プロセスを示す図である。 実施形態によるロッカ構造のシミュレートした変形プロセスを示す図である。 実施形態によるロッカ構造のシミュレートした変形プロセスを示す図である。 実施形態によるロッカ構造のシミュレートした変形プロセスを示す図である。 実施形態によるロッカ構造のシミュレートした変形プロセスを示す図である。 実施形態によるロッカ構造のシミュレートした変形プロセスを示す図である。 実施形態によるロッカ構造のシミュレートした変形プロセスを示す図である。 実施形態によるロッカ構造のシミュレートした変形プロセスを示す図である。 実施形態によるロッカ構造のシミュレートした変形プロセスを示す図である。 実施形態によるロッカ構造のシミュレートした変形プロセスを示す図である。 一実施形態によるロッカ構造の組立てを示す概略図である。 電池に対する側面衝撃保護のためのフレームの側面構成要素としての本発明の実用的実施形態を示す図である。 電池と本発明のロッカビームとの間の空間が、電池を損傷することなく内側に変形することができるように示されている、図９に示されるフレーム内における電池の最適な配置を示す図である。 一実施形態によるロッカ構造の断面を示す概略図である。 一実施形態によるロッカ構造を示す概略斜視図である。 ロッカ構造の内部をより良く見せるために第１の鋼プロファイル１を示していない、一実施形態によるロッカ構造を示す概略斜視図である。 ロッカ構造の内部をより良く見せるために第１の鋼プロファイル１を示していない、一実施形態によるロッカ構造を示す概略斜視図である。 一実施形態によるロッカ構造を示す概略斜視図である。

図１は、車両用の従来技術のロッカ構造５０の断面を概略的に示している。

ロッカ構造５０は、キャビティもしくはチャネルを提供するように互いに接合された２つのプレート５１、５２によって形成された外側部分または構造と、衝撃時のエネルギーの大部分を吸収する部分または構造である内側部分または構造５３とを含む。

基準軸が図１に示されている。Ｌは長手方向軸、Ｔは横断方向軸、Ｖは垂直軸である。また、矢印はロードパスを示すが、エネルギーがロッカ構造５０によってどのように吸収されるかが、例証の目的で図１に示されている。

衝突が起こったとき、例えば、一番上の矢印の方向にしたがって自動車がロッカ構造５０に、特に外側部分または構造の外側プレート５１（即ち、ロッカ構造５０が車両に取り付けられたときに外側に面するプレート）に衝撃を与えるかまたは激突したとき、衝突のエネルギーは外側プレート５１によって部分的に吸収されるが、エネルギーの大部分は内側部分または構造５３で受け止められる。エネルギーは、矢印で示されるように、内側部分または構造５３のリブに伝達され、それらによって吸収される。リブは、内側部分または構造５３の壁とともに粗い縁部を形成するので、つまり平滑な移行部は形成しないので、かかる縁部の不連続性が、内側部分または構造５３のエネルギー吸収能力に、したがってロッカ構造５０のエネルギー吸収能力に悪影響を及ぼす。これは、内側部分または構造５３が衝撃によって変形した際に、（衝撃の残りのエネルギーを吸収する必要があるにもかかわらず）耐えられる力の強度が低くなり、内側部分または構造５３の形状がエネルギーを吸収するのに非効率的になることによる。

内側部分または構造５３が一旦破断すると、ロッカ構造５０はより多くのエネルギーを吸収できず、したがって残りのエネルギーは車両の他の部分に、例えば車両がＥＶまたはＰＨＥＶの場合は電池セルに伝達される。

図２は、図１の従来技術のロッカ構造５０を斜視図で示している。

認識することができるように、ロッカ構造５０はＬ軸の長さを延在し、車両に取り付けられたとき、ロッカ構造５０の長さは車両の側面の一部を覆う。

図１を参照して記載した上述の限定に加えて、押出しを用いた内側部分または構造５３の生産は、コスト効率が良くないロッカ構造５０の製造プロセスをもたらす。更に、金属で作られる内側部分または構造５３の複雑な形状により、ロッカ構造５０が著しい重量を特徴とし、それによって車両の全体重量が増加することは容易に明白である。

図３は、一実施形態によるロッカ構造Ｒ１の断面を概略的に示している。

ロッカ構造Ｒ１は、第１の鋼プロファイル１と第２の鋼プロファイル２とを備え、それらは両方ともＬ軸に沿って延在し、それによって長さ方向寸法を有し、車両に取り付けられたとき、ロッカ構造Ｒ１の長さ方向寸法は車両の側面の一部を覆う。第１の鋼プロファイル１および第２の鋼プロファイル２は、鋼プレート、または例えばＨＴ１１５０で作られた鋼プレート状要素であってもよい。

第１の鋼プロファイル１および第２の鋼プロファイル２は、それらの陥凹部がロッカ構造Ｒ１内にチャネルＣＨを提供するように配置される。この目的のため、第１の鋼プロファイル１の第１のまたは上側接合フランジ１１は、第２の鋼プロファイル２の第１のまたは上側接合フランジ１２に接合され、第１の鋼プロファイル１の第２のまたは下側接合フランジ２１は、第２の鋼プロファイル２の第２のまたは下側接合フランジ２２に接合される。第１の鋼プロファイル１および第２の鋼プロファイル２の第１のまたは上側接合フランジ１１、１２と第２のまたは下側接合フランジ２１、２２との間には、中央区画１３、２３があり、それらは、必須ではないが好ましくは、上記フランジ１１、１２、２１、２２と実質的に平行であり（－１５°～１５°の角度を形成し、エンドポイントはこの範囲内に含まれる）、また好ましくは、中央区画１３、２３は実質的にＶ軸に沿って延在する（－１５°～１５°の角度を形成し、エンドポイントはこの範囲内に含まれる）。ロッカ構造Ｒ１が車両に取り付けられたとき、Ｖ軸は実質的に車両の垂直寸法に対応する。フランジ１１、１２、２１、２２および中央区画１３、２３はしたがって、第１の鋼プロファイル１および第２の鋼プロファイル２のそれぞれに陥凹部が規定されるように提供される。この実施形態では、第１の鋼プロファイルおよび第２の鋼プロファイルはそれぞれΩ形状を特徴とするように提供される。

ロッカ構造Ｒ１は更に、チャネルＣＨの内部に、やはりＬ軸に沿って延在する閉じた鋼プロファイルである、第１の衝撃吸収要素３を備える。第１の衝撃吸収要素３は、好ましくは、ブランクを管状体またはプロファイルに変形して、第１のまたは上側ローブ３１と、第２のまたは下側ローブ３２と、中央接続区画３３とを有する形状にすることによって提供される。管状体またはプロファイルの変形は、例えば、プレス機を用いて実行されてもよい。管状体またはプロファイルは連続的な閉じた本体なので、結果として得られる第１の衝撃吸収要素３は閉じた鋼プロファイルである。

第１のまたは上側ローブ３１は、第１の鋼プロファイル１および第２の鋼プロファイル２の第２のまたは下側接合フランジ２１、２２よりも第１のまたは上側接合フランジ１１、１２に近いが、第２のまたは下側ローブ３２は、第１の鋼プロファイル１および第２の鋼プロファイル２の第１のまたは上側接合フランジ１１、１２よりも第２のまたは下側接合フランジ２１、２２に近い。第１のまたは上側ローブ３１および第２のまたは下側ローブ３２は、必須ではないが好ましくは、等しいまたは類似の寸法を有する（即ち、一方のローブの断面内の面積は、他方のローブの断面内の面積に等しいか、または他方のローブの断面内の面積の８０％～１２０％である）ので、ロッカ構造Ｒ１のエネルギー吸収が改善される。

第１のまたは上側接合フランジ３１の第１の部分３１１は、第１の鋼プロファイル１の中央区画１３に隣接し、第２のまたは下側接合フランジ３２の第１の部分３２１も中央区画１３に隣接する。この実施形態では、第１のまたは上側接合フランジ３１の第２の部分３１２は、第２の鋼プロファイル２の中央区画２３に隣接し、第２のまたは下側接合フランジ３２の第２の部分３２２も、第２の鋼プロファイル２の中央区画２３に隣接する。第１のまたは上側ローブ３１の第１の面または上面３１３、および第２のまたは下側ローブ３２の第１の面または下面３２３はそれぞれ、湾曲した中央部分３１４、３２４によって分離された同じ線上に配置される２つの直線平行部分を有する。

図３で認識することができるように、第１のまたは上側ローブ３１の第１の面または上面３１３および第２のまたは下側ローブ３２の第１の面または下面３２３が、第１の鋼プロファイル１に向かって広がるように、第１のまたは上側ローブ３１および第２のまたは下側ローブ３２は、中央接続区画３３に対して非対称である。

この実施形態では、第１のまたは上側ローブ３１および第２のまたは下側ローブ３２それぞれの第２の部分３１２、３２２は、第２の鋼プロファイル２に対して補完的な区画を有する。かかる区画を提供することで、第１の衝撃吸収要素３と第２の鋼プロファイル２との間の融合を補強することによって、ロッカ構造Ｒ１のエネルギー吸収能力は更に改善される。更に、この実施形態では、上記第２の部分３１２、３２２は、例えば、やはり上記融合を補強する溶接を用いて、第２の鋼プロファイル２に接合される。

この実施形態では、ロッカ構造Ｒ１が車両に取り付けられたとき、第１の鋼プロファイル１は外側に面し、したがって、ロッカ構造Ｒ１が車両に取り付けられたとき、第２の鋼プロファイル２は車両の内側に面する。第１の鋼プロファイル１は、車両のロッカパネルの一部であってもよく、またはロッカパネルで覆われてもよい。

図４は、一実施形態によるロッカ構造Ｒ２の断面を概略的に示している。

ロッカ構造Ｒ２は、図３のロッカ構造Ｒ１と類似しているが、ロッカ構造Ｒ１とは対照的に、第１の鋼プロファイル１と第１の衝撃吸収要素３との間に配置された第２の衝撃吸収要素４を更に含み、更に、例えば溶接を用いて、第２の衝撃吸収要素４が第１の鋼プロファイル１に接合される。

第２の衝撃吸収要素４は、例えば、ただし非限定的に、断面が正方形または長方形の形状を特徴とする、閉じた鋼プロファイルである。第２の衝撃吸収要素４は、第１の鋼プロファイル１から衝撃を受けるとエネルギーの一部を吸収し、上記衝撃吸収要素４がエネルギー吸収によって一旦破断または変形すると、残りのエネルギーは第１の衝撃吸収要素３によって吸収される。

第１の衝撃吸収要素３および第２の衝撃吸収要素４を使用することによって、ロッカ構造Ｒ２が異なる激突時要件に適合されるように、更にまたはより柔軟に構成することが可能になる。

図５は、一実施形態によるロッカ構造Ｒ３の断面を概略的に示している。

ロッカ構造Ｒ３は、図４のロッカ構造Ｒ２と類似しているが、ロッカ構造Ｒ２とは対照的に、第１の衝撃吸収要素３および第２の衝撃吸収要素４の両方がＴ軸に対して反転して配置される。したがって、第２の衝撃吸収要素４は、第１の衝撃吸収要素３と第２の鋼プロファイル２との間に配置され、第１の鋼プロファイル１ではなく第２の鋼プロファイル２に接合され、第１の衝撃吸収要素３は、とりわけ、第１のまたは上側ローブ３１の第１の面または上面３１３と第２のまたは下側ローブ３２の第１の面または下面３２３とが、第１の鋼プロファイル１の代わりに第２の鋼プロファイル２に向かって広がるように配置される。

ロッカ構造Ｒ３の第１の衝撃吸収要素３は、第２の鋼プロファイル２ではなく第１の鋼プロファイル１に接合された、第１のまたは上側ローブの部分ならびに／あるいは第２のまたは下側ローブの部分を有する。

図１～図２のものなど、従来技術のロッカ構造と比較して、図３～図５のロッカ構造Ｒ１～Ｒ３のチャネルを埋める材料はより少量であるが、ロッカ構造Ｒ１～Ｒ３のエネルギー吸収は低減されず、それは、次の図６Ａ～図６Ｅおよび図７Ａ～図７Ｅに示されるように、（ロッカ構造Ｒ２～Ｒ３における）第１の衝撃吸収要素３および第２の衝撃吸収要素４の設計、ならびにロッカ構造Ｒ１～Ｒ３の異なる部分の配置によるものである。

図６Ａ～図６Ｅは、図４のロッカ構造Ｒ２のシミュレートした変形プロセスを示しており、変形プロセスは有限要素解析を用いてシミュレートしている。特に、図６Ａは、衝撃または激突イベント前のロッカ構造Ｒ２を示し、図６Ｂ～図６Ｄは、ロッカ構造Ｒ２が変形する際にどのようにエネルギーを吸収するかを示し、図６Ｅは、衝撃または激突イベント後のロッカ構造Ｒ２を示している。

衝突は、第１の鋼プロファイル１が位置する、ロッカ構造Ｒ２の一番左側の部分から起こっている。図６Ｂ～図６Ｄで認識することができるように、第１の衝撃吸収要素３および第２の衝撃吸収要素４は両方とも平滑な丸み付けられた縁部を備え、したがってそれらが受ける塑性変形によって顕著なエネルギー吸収が達成される。

図６Ｂでは、第１の衝撃吸収要素３は、第１のまたは上側ローブ３１および第２のまたは下側ローブ３２の両方が、衝撃または激突の間に第１の鋼プロファイル１に接触すると、接触した部分からエネルギーを吸収し始め、また、第２の衝撃吸収要素４は、ロッカ構造Ｒ２の中央部でエネルギーを吸収し始め、したがって衝撃エネルギーは衝撃吸収要素３、４の両方にわたって分散されることが分かる。中央部では、図６Ｃに示されるように、第２の衝撃吸収要素４が第１の衝撃吸収要素３の中央接続区画によって支持された状態で変形する際に、第２の衝撃吸収要素４によって多量のエネルギーが最初に吸収され、それによって、エネルギーが第１の衝撃吸収要素３に伝達され、中央接続区画で吸収される。同時に、第１の衝撃吸収要素３の第１のまたは上側ローブ３１および第２のまたは下側ローブ３２は、それらの第２の鋼プロファイル２に隣接する部分が大きくなるように変形し、それによってエネルギーを更に吸収するように形作られる。

図６Ｃに円で示されるように、第２のまたは下側ローブ３２の部分は破断し、したがって上記部分は圧潰するが、図６Ｄおよび６Ｅで分かるように、第２のまたは下側ローブ３２の残りの部分は完全には圧潰せず、それによって、図６Ｄに円で示されるように、少なくとも残りの部分が破断するまで、残りのエネルギーの一部を吸収する。図６Ｄ～図６Ｅで分かるように、第１の衝撃吸収要素３の第１のまたは上側ローブ３１は、楕円で表されるように、変形するが破断しない。

図７Ａ～図７Ｅは、図３のロッカ構造Ｒ１のシミュレートした変形プロセスを示しており、変形プロセスは有限要素解析を用いてシミュレートしている。特に、図７Ａは、衝撃または激突イベント前のロッカ構造Ｒ１を示し、図７Ｂ～図７Ｄは、ロッカ構造Ｒ１が変形する際にどのようにエネルギーを吸収するかを示し、図７Ｅは、衝撃または激突イベント後のロッカ構造Ｒ１を示している。

衝突は、第１の鋼プロファイル１が位置する、ロッカ構造Ｒ１の一番左側の部分から起こっている。図７Ｂ～図７Ｄで認識することができるように、第１の衝撃吸収要素４は平滑な丸み付けられた縁部を備え、したがってそれらが受ける塑性変形によって顕著なエネルギー吸収が達成される。

図７Ｂでは、第１の衝撃吸収要素３は、第１のまたは上側ローブ３１および第２のまたは下側ローブ３２の両方が、衝撃または激突の間に第１の鋼プロファイル１に接触すると、接触した部分からエネルギーを吸収し始め、中央接続区画は、第２の鋼プロファイル２に隣接する、第１のまたは上側ローブ３１および第２のまたは下側ローブ３２の部分の拡大を支援することが分かる。

図７Ｃに円で示されるように、第２のまたは下側ローブ３２の部分は、破断することなくエネルギー吸収に耐えることができる。エネルギー吸収が進むにつれて、図７Ｄに示されるように、中央接続区画が第１の鋼プロファイル１に接触し、それによってエネルギーを更に吸収し、一方で第１のまたは上側ローブ３２は変形されるが（楕円で示される）、同様にエネルギーを吸収する。

図８は、一実施形態によるロッカ構造の組立てを概略的に示している。

ロッカ構造は、チャネルを提供するように互いに接合される、第１の鋼プロファイル１および第２の鋼プロファイル２を備える。ロッカ構造は更に、第１の衝撃吸収要素３と、図４および図５の実施形態を参照して記載した第２の衝撃吸収要素４の形態の第２の衝撃吸収要素とを備え、これらの衝撃吸収要素３、４はそれぞれチャネル内にある。特に、追加の衝撃吸収要素４は、第１の衝撃吸収要素３と第１の鋼プロファイル１との間に配置される。

図９は、電気自動車の電池の保護フレームにおける側面構成要素Ｒとしての、本発明の適用例を示している。中央には、力に対抗し、電池の損傷を回避するように補強された、構造的電池Ｂがある。フレームは、全ての激突状況において、最大限のエネルギー吸収および最小限の電池侵入（ｍｉｎｉｍｕｍ ｂａｔｔｅｒｙ ｉｎｔｒｕｓｉｏｎ）を提供することによって、電池の追加の保護を提供する。

図１０は、フレームに対する電池Ｂの配置を示している。特に、ロッカビームの位置に対応するもの（ロッカ吸収区域）と、補強された電池のための空間（電池剛性区域）と、力入力の矢印によって示される横方向衝撃によって変形された場合、ロッカビームＲによって占められることになる、両方の間に配設された領域（電池吸収区域）との３つの区域を見ることができる。

図１１Ａおよび図１１Ｂは、第１のプレート４１および第２のプレート４２が第１の衝撃吸収要素３を支持する、ロッカ構造Ｒ４の同じ実施形態の異なる図を開示している。

第１のプレート４１は、垂直方向Ｖに延在する上側部分と横断方向に延在する下側部分とを接合するベント部分を備える。第１のプレート４１の上側部分は、第２のプロファイル２の上側接合フランジ１２と第１のプロファイル１の上側接合フランジ１１との間に固定される。この固定は、例えば、第１のプレート４１の上側部分を上側接合フランジ１２および上側接合フランジ１１に溶接することによって達成することができる。第１のプレート４１の下側部分は、上側ローブ３１の上面３１３の直線部分に固定される。この固定は、例えば、第１のプレート４１の下側部分を上側ローブ３１の上面３１３の直線部分に溶接することによって達成することができる。

第２のプレート４２は、垂直方向に延在する下側部分と横断方向に延在する上側部分とを接合するベント部分を備える。第２のプレート４２の下側部分は、第２のプロファイル２の下側接合フランジ２２と第１のプロファイル１の下側接合フランジ２１との間に固定される。この固定は、例えば、第２のプレート４２の下側部分を下側接合フランジ２２および下側接合フランジ２１に溶接することによって達成することができる。第２のプレート４２の上側部分は、下側ローブ３２の下面３２３の直線部分に固定される。この固定は、例えば、第２のプレート４２の上側部分を下側ローブ３２の下面３２３の直線部分に溶接することによって達成することができる。

上側ローブ３１の湾曲した中央部分３１４は、一方の直線部分が第２のプロファイル２に近い別の直線部分よりも第１のプロファイル１の近くにあるように、上側ローブ３１の上面３１３の直線部分を分離する。下側ローブ３２の湾曲した中央部分３２４は、一方の直線部分が第２のプロファイル２に近い別の直線部分よりも第１のプロファイル１の近くにあるように、下側ローブ３２の下面３２３の直線部分を分離する。第１のプレート４１の下側部分は、第１のプロファイル１に近い方の上側ローブ３１の直線部分に固定されてもよい。第２のプレート４２の上側部分は、第２のプロファイル２に近い方の下側ローブ３２の直線部分に固定されてもよい。

接合される部品が鋼とは異なる材料で作られている場合、プレートは、ねじ、ボルト、または等価の別個の要素を用いて接合することもできる。

図１２Ａ、図１２Ｂ、および図１２Ｃは、複数の第１のプレート４１および複数の第２のプレート４２を備えるロッカ構造Ｒ５の一実施形態の異なる概略図を示している。第１のプレート４１の下側部分は、第２のプロファイル２よりも第１のプロファイル１（図示なし）に近い上側ローブ３１の直線部分に固定されてもよい。第２のプレート４２の上側部分は、第１のプロファイル１（図示なし）よりも第２のプロファイル２に近い下側ローブ３２の直線部分に固定されてもよい。

ロッカ構造Ｒ５は、ロッカ構造Ｒ５の前部に配置されたものと、ロッカ構造Ｒ５の後部に配置された別のものと、それらの間にある別のものとの、３つの第１のプレート４１を備える。ロッカ構造Ｒ５は、ロッカ構造Ｒ５の前部に配置されたものと、ロッカ構造Ｒ５の後部に配置された別のものとの、２つの第２のプレート４２を備える。ロッカ構造Ｒ５の前部の第１のプレート４１および第２のプレート４２は、同じ垂直線に配置されてもよい。ロッカ構造Ｒ５の後部の第１のプレート４１および第２のプレート４２は、同じ垂直線に配置されてもよい。

本明細書では、「備える」という用語およびその派生形（「備えている」など）は、排他的な意味で理解されるべきではなく、つまり、これらの用語は、記載され定義されるものが更なる要素、段階などを含むことがあるという可能性を除外するものと解釈されるべきではない。

他方で、本発明は、本明細書に記載する特定の実施形態に限定されないことが明らかであり、（例えば、材料、寸法、構成要素、構成などの選択に関して）特許請求の範囲において定義されるような本発明の一般的範囲内にあるものと当業者がみなすことができる、あらゆる変形例も包含する。

Claims (15)

1. 長手方向、横断方向、および垂直方向が互いに直交するように、前記長手方向、前記横断方向、および前記垂直方向が規定された、車両用のロッカ構造であって、前記ロッカ構造が、第１の鋼プロファイルと第２の鋼プロファイルとを備え、前記ロッカ構造が前記車両に取り付けられたとき、前記第１の鋼プロファイルおよび前記第２の鋼プロファイルが前記長手方向を有し、前記第１の鋼プロファイルおよび前記第２の鋼プロファイルそれぞれに、陥凹部と、上側接合フランジと、下側接合フランジとが規定され、前記第１の鋼プロファイルおよび前記第２の鋼プロファイルの間が前記上側接合フランジおよび前記下側接合フランジによって接合されて、前記第１の鋼プロファイルおよび前記第２の鋼プロファイルの間にチャネルが規定され、前記第１の鋼プロファイルが、実質的に前記垂直方向を含む中央区画を有し、前記第２の鋼プロファイルが、実質的に前記垂直方向を含む中央区画を有し、前記ロッカ構造が更に、前記チャネル内に配置された第１の衝撃吸収要素を備え、前記第１の衝撃吸収要素が、中央接続区画によってつながる上側ローブおよび下側ローブが規定される閉じた鋼プロファイルであり、前記上側ローブが前記上側接合フランジのより近くに位置し、前記下側ローブが前記下側接合フランジのより近くに位置し、前記上側ローブの上面および前記下側ローブの下面が、前記中央接続区画側に向かって湾曲した中央部分によって分離された同じ線上に配置された平行な２つの直線部分で作られる、ロッカ構造。
2. 前記上側ローブが、前記第１の鋼プロファイルの前記中央区画に隣接する部分を有し、前記下側ローブが、前記第１の鋼プロファイルの前記中央区画に隣接する部分と、前記第２の鋼プロファイルの前記中央区画に隣接する部分とを有する、請求項１に記載のロッカ構造。
3. 前記上側ローブの部分が、前記第２の鋼プロファイルの前記中央区画に隣接し、前記第２の鋼プロファイルを補完する区画を有し、前記上側ローブの前記部分が前記第２の鋼プロファイルに接合される、請求項１または２に記載のロッカ構造。
4. 前記中央接続区画が直線的であり、前記第１の鋼プロファイルおよび前記第２の鋼プロファイルの前記中央区画に平行である、請求項１から３のいずれか一項に記載のロッカ構造。
5. 前記中央接続区画を、前記第１の鋼プロファイルおよび前記第２の鋼プロファイルの前記中央区画に隣接する前記部分につなげる、前記上側ローブおよび前記下側ローブの区画が直線的である、請求項２または３に記載のロッカ構造。
6. 前記上側ローブの前記上面および前記下側ローブの前記下面が前記第１の鋼プロファイルに向かって広がるように、前記上側ローブの形状が前記中央接続区画に対して前記下側ローブの形状と非対称である、請求項１から５のいずれか一項に記載のロッカ構造。
7. 前記中央接続区画と前記第１の鋼プロファイルとの間、および（／または）前記中央接続区画と前記第２の鋼プロファイルとの間に配置された第２の衝撃吸収要素を更に備え、前記第２の衝撃吸収要素が長方形または正方形の断面を有する、請求項１から６のいずれか一項に記載のロッカ構造。
8. 前記第２の衝撃吸収要素が、ＭＳ１２００、ＭＳ１５００、またはＭＳ１７００マルテンサイト系自動車用鋼である、請求項７に記載のロッカ構造。
9. 前記第１の衝撃吸収要素が、ＭＳ１５００またはＭＳ１７００マルテンサイト系自動車用鋼である、請求項１から８のいずれか一項に記載のロッカ構造。
10. 前記第１の鋼プロファイルおよび前記第２の鋼プロファイルがＨＴ１１５０で作られる、請求項１から９のいずれか一項に記載のロッカ構造。
11. 上側部分および下側部分を有し、前記上側部分が前記第１の鋼プロファイルの前記上側接合フランジと前記第２の鋼プロファイルの前記上側接合フランジとの間にあり、前記下側部分が前記上側ローブの前記上面の直線部分に固定される、第１のプレートと、
    上側部分および下側部分を有し、前記下側部分が前記第１の鋼プロファイルの前記下側接合フランジと前記第２の鋼プロファイルの前記下側接合フランジとの間にあり、前記上側部分が前記下側ローブの前記下面の直線部分に固定される、第２のプレートと
    を更に備える、請求項１から１０のいずれか一項に記載のロッカ構造。
12. 長手方向、横断方向、および垂直方向が互いに直交するように、前記長手方向、前記横断方向、および前記垂直方向が規定された、車両用のロッカ構造を取得する方法であって、
    ａ）陥凹部、上側接合フランジ、および下側接合フランジが規定されるように、第１の鋼プロファイルを提供する段階と、
    ｂ）中央接続区画によってつながる上側ローブおよび下側ローブが規定され、前記上側ローブの上面および前記下側ローブの下面が、前記中央接続区画側に向かって湾曲した中央部分によって分離された同じ線上に配置された平行な２つの直線部分で作られた、第１の衝撃吸収要素が取得されるように、好ましくはロール成形プロセスによって、ブランクを管状プロファイルに変形する段階と、
    ｃ）陥凹部、上側接合フランジ、および下側接合フランジが規定されるように、第２の鋼プロファイルを提供する段階と、
    ｄ）前記第１の鋼プロファイルの前記陥凹部側で、前記第１の衝撃吸収要素を前記第２の鋼プロファイルに接合する段階と、
    ｅ）チャネルが前記第１の鋼プロファイルおよび前記第２の鋼プロファイルの間に規定され、前記上側ローブが前記上側接合フランジのより近くに位置し、前記下側ローブが前記下側接合フランジのより近くに位置するように、前記第１の衝撃吸収要素が配置されるよう、前記第１の鋼プロファイルおよび前記第２の鋼プロファイルの間を前記上側接合フランジおよび前記下側接合フランジによって接合する段階と
    を備える方法。
13. 前記上側ローブが、前記第１の鋼プロファイルの中央区画に隣接する部分を有し、前記下側ローブが、前記第１の鋼プロファイルの前記中央区画に隣接する部分と、前記第２の鋼プロファイルの中央区画に隣接する部分とを有する、請求項１２に記載の方法。
14. 段階ｂ）およびｃ）の間に、第２の衝撃吸収要素を前記第１の鋼プロファイルに接合する段階を更に備える、請求項１３に記載の方法。
15. 車両であって、前記車両の第１の側面および第２の側面にそれぞれ、請求項１から１１のいずれか一項に記載のロッカ構造を備える、車両。

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