【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車室の左右両側に上下方向に延在配置した車両用ピラー、とりわけ、上下方向中央部が上，下端を結ぶ直線よりも外方に湾曲した車両用ピラーの補強構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車等の車両は車室の左右両側に上下方向に延在するピラーを車両前後方向に複数本、例えばフロントピラー、センターピラー、リアピラーを設けてあり、これら各ピラー間をドア開口部としてある。
【０００３】
ところで、このように車室の左右両側に設けたピラーは側面衝突に対処するため、ピラー内にリインホースを配設し、このリインホースの下端部をドア開口部の下縁部を形成するサイドシルに接続して補強している（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−３４７６５５号公報（第３頁、第１図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかる従来の車両用ピラーの補強構造はピラーの下部を補強する構造となっているため、側面衝突する相手車両の車高が低い場合は有効であるが、相手車両の車高が高い場合は側突位置がピラーの上下方向中央部となるため、ピラーの座屈モードを安定化させることが容易ではなかった。
【０００６】
そこで、本発明は、ピラーの上下方向中央部に入力する外力に対して有効となる車両用ピラーの補強構造を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明にあっては、車室の左右両側に上下方向に延在配置した中空のピラーを、その上下方向中央部が上，下端を結ぶ直線よりも外方に突出するように湾曲して形成し、かつ、ピラーの外側板の上，下端部の伸び変形を抑制する第１の補強手段と、前記外側板の上下方向略中央部の圧縮変形を抑制する第２の補強手段と、を設けたことを特徴としている。
【０００８】
【発明の効果】
本発明によれば、ピラーの上下方向中央部が上，下端を結ぶ直線よりも外方に突出するように湾曲しているため、この湾曲したピラーに側面衝突によって車室内方への外力が作用した場合にも、この外力に対してピラー自体が大きな強度を保有する。
【０００９】
そして、第１の補強手段によりピラーの外側板の上，下端部の伸び変形を抑制することにより、側面衝突時にピラーの上，下端部の湾曲率が増大するのを抑え、かつ、第２の補強手段により前記外側板の上下方向略中央部の圧縮変形を抑制することにより、側面衝突時にピラーの上下方向略中央部が車室内方に湾曲変形するのを抑えることができるため、ピラーが全体的に車室内方に座屈変形するのを効果的に抑制することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面と共に詳述する。
【００１１】
図１〜図８は本発明にかかる車両用ピラーの補強構造の第１実施形態を示し、図１は車室内前部の斜視図、図２はピラーの正面図、図３はピラーの斜視図、図４は図３中、Ａ−Ａ線，Ｂ−Ｂ線，Ｃ−Ｃ線に沿った各断面を（ａ）〜（ｃ）にそれぞれ示す断面斜視図、図５はピラーの形成工程を（ａ）〜（ｃ）にそれぞれ示す断面斜視図、図６は湾曲したピラーの側面衝突時の変形挙動を（ａ）〜（ｃ）に順を追って示す説明図、図７は補強構造を付加したピラーの側面衝突時の変形挙動を（ａ），（ｂ）によって示す説明図、図８は側面衝突時のピラーの変位−反力特性の説明図である。
【００１２】
この第１実施形態の車両用ピラーの補強構造は、図１に示すように車両前後方向に所定間隔をおいてフロントピラー１およびセンターピラー２が、車室Ｒの左右両側に上下方向に延在しており、これらフロントピラー１およびセンターピラー２は上端部をルーフサイドレール３に結合するとともに、下端部をサイドシル４に結合してある。
【００１３】
ここで、この実施形態では特にセンターピラー（以下、単にピラーと称する）２に本発明を適用した場合を例をとって以下説明する。
【００１４】
この第１実施形態では、前記ピラー２を断面略矩形の中空状に形成し、図２に示すようにピラー２の上下方向中央部２ａが上，下端２ｂ，２ｃを結ぶ直線Ｌよりも外方に突出するように湾曲形成してある。
【００１５】
そして、前記ピラー２には、図３，図４に示すように、外側板２ｄの上，下端部α，βの伸び変形を抑制する第１の補強手段としての前後方向リブ１０を設けるとともに、前記外側板２ｄの上下方向略中央部（以下、単に略中央部と称する）γの圧縮変形を抑制する第２の補強手段としての車幅方向リブ１１を設けてある。
【００１６】
前記前後方向リブ１０は、図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、ピラー２の中空部Ｓ内に車両前後方向に沿って形成し、ピラー２の上，下端部α，βでは外側板２ｄ寄りに配置するとともに、ピラー２の略中央部γでは、ピラー２の内側板２ｅ寄りに配置してある。
【００１７】
また、前記車幅方向リブ１１は、ピラー２の中空部Ｓ内に車幅方向に沿って形成してあり、本実施形態では、この中空部Ｓ内の車両前後方向中央部に配置してある。
【００１８】
そして、これら前後方向リブ１０および車幅方向リブ１１により、ピラー２の中空部Ｓ内を複数の閉断面部分に隔成している。
【００１９】
ところで、この第１実施形態のピラー２は、中空部Ｓ内に前後方向リブ１０および車幅方向リブ１１が十字状となって全長に亘って形成されるが、外側板２ｄと内側板２ｅとの間で相対位置が変化する前後方向リブ１０の設定位置が調節できれば、前後方向リブ１０および車幅方向リブ１１をピラー２の本体部分（矩形状外側部分）２ｆと一体に押出し成形することができる。
【００２０】
しかし、その押出し成形が困難な場合は、図５（ａ）に示すようにピラー２の本体部分２ｆと前後方向リブ１０および車幅方向リブ１１の結合体１２とを別体として形成しておき、図５（ｂ）に示すようにその結合体１２を本体部分２ｆの中空部Ｓ内に挿入し、図５（ｃ）に示すように位置合わせした状態で接着剤、若しくは本体部分２ｆの外側から一方向レーザ溶接により結合体１２を接合して構成することができる。
【００２１】
以上の構成によりこの第１実施形態にあっては、図６に示すように側面衝突時に荷重Ｆがピラー２の略中央部γに作用した場合、荷重Ｆが過大である場合はピラー２の変形モードは、同図（ａ）の初期状態から同図（ｂ）の座屈前状態を経て同図（ｃ）の座屈状態へと変形挙動が進行する傾向となる。
【００２２】
この場合、ピラー２は、その上下方向中央部２ａが上，下端２ｂ，２ｃを結ぶ直線Ｌよりも外方に突出するように湾曲形成してあるので、図６（ｂ）に示すように略中央部γに作用した衝突荷重Ｆは、ピラー２の上，下端２ｂ，２ｃをルーフサイドレール３およびサイドシル４に押し付ける分力Ｆａ，Ｆｂに変換する。
【００２３】
この分力変換作用は、略中央部γの車室Ｒ内への変位が小さい間は有効であるが、入力される荷重Ｆが過大である場合は図６（ｃ）に示すようにピラー２が座屈することになり、座屈した場合のピラー２の変形は、上，下端部α，β近傍では湾曲率が増大し、略中央部γでは逆方向（車室Ｒ内方向）に湾曲するモードとなる。
【００２４】
ここで、この第１実施形態では、前述のようにピラー２の中空部Ｓ内に前後方向リブ１０および車幅方向リブ１１が形成されているため、実際の変形挙動は図７に示すようになる。同図（ａ）は座屈前、同図（ｂ）は座屈後の変形モードを示している。
【００２５】
即ち、ピラー２の略中央部γに入力した衝突荷重Ｆは、前述したようにピラー２の上，下端２ｂ，２ｃをルーフサイドレール３およびサイドシル４に押し付ける分力Ｆａ，Ｆｂに変換するが、中空部Ｓ内に形成した前後方向リブ１０および車幅方向リブ１１によって断面積が増大するため、分力Ｆａ，Ｆｂの伝達許容量が増大される。
【００２６】
また、前後方向リブ１０により外側板２ｄの上，下端部α，βの伸び変形を抑制することにより、側面衝突時にピラーの上，下端部α，βの湾曲率が増大するのを抑え、かつ、車幅方向リブ１１により外側板２ｄの略中央部γの圧縮変形を抑制することにより、側面衝突時にピラー２の略中央部γが車室Ｒ内方に湾曲するのを抑えることができるため、ピラー２が全体的に車室Ｒ内方に座屈変形するのを効果的に抑えることができる。
【００２７】
特に、この実施形態では、前後方向リブ１０が上，下端部α，βでは外側板２ｄ寄りに配置するとともに、略中央部γではピラー２の内側板２ｅ寄りに配置してあるため、この外側板２ｄの上，下端部α，βおよび内側板２ｅの略中央部γの部位の伸び変形が抑制されることで、ピラー２の座屈変形を効果的に抑えて、車室Ｒ内への変形を抑制することができる。
【００２８】
また、車幅方向リブ１１は、これをピラー２の全長に亘って形成してあるため、ピラー２の湾曲変形を全体的に抑制して圧縮初期の剛性を更に高めることができる。
【００２９】
従って、この第１実施形態の車両用ピラーの補強構造では、ピラー２の圧縮初期の剛性と荷重伝達許容量および座屈限界荷重を増大することができるため、図８中実線で示す変位−反力特性Ｃ１に示すように荷重ピーク値を高めることができる。尚、図８中破線は前後方向リブ１０および車幅方向リブ１１を設けないピラー２の本体部分２ｆのみの場合の特性Ｃ２である。
【００３０】
即ち、この第１実施形態では、ピラー２の外側板２ｄの上，下端部α，βの伸びを抑制する前後方向リブ１０および車幅方向リブ１１を設けたので、側面衝突時にピラー２の上，下端部α，βの湾曲率が増大して略中央部γが逆方向に湾曲するような座屈変形を効果的に抑えることができる。
【００３１】
また、第１，第２の補強手段として前記前後方向リブ１０および前記車幅方向リブ１１を用いたことにより、比較的簡単な追加補強のみで効果的に座屈変形を抑えることができ、更には、ピラー２の本体部分２ｆの成形過程に及ぼす影響を小さくできる。
【００３２】
図９は本発明の第２実施形態を示し、第１実施形態と同一構成部分に同一符号を付して重複する説明を省略して述べるものとし、図９はピラーの断面正面図である。
【００３３】
この第２実施形態の車両用ピラーの補強構造にあっては、図９に示すようにピラー２の外側板２ｄの上，下端部α，βに、内側板２ｅよりも厚肉化した第１の補強手段としての第１肉厚部分１３を設けてある。
【００３４】
また、ピラー２の外側板２ｄの略中央部γに、内側板２ｅよりも厚肉化した第２肉厚部分１４を設けてある。
【００３５】
前記第１肉厚部分１３と前記第２肉厚部分１４は連続して形成され、この実施形態では外側板２ｄを全体的にほぼ同一に厚肉形成してある。
【００３６】
以上の構成によりこの第２実施形態の構造によれば、前記第１実施形態と同様に第１肉厚部分１３により外側板２ｄの上，下端部α，βの伸び変形を抑制できるため、側面衝突時にピラーの上，下端部α，βの湾曲率が増大するのを抑えることができる。
【００３７】
また、第２肉厚部分１４により外側板２ｄの略中央部γの圧縮変形を抑制することができるため、側面衝突時にピラー２の略中央部γが車室Ｒ内方に湾曲するのを抑えて、ピラー２が全体的に車室Ｒ内方に座屈変形するのを効果的に抑えることができる。
【００３８】
そして、この第２実施形態ではピラー２の外側板２ｄを単に厚肉化するのみでよいため、特別な追加補強無しにピラー２の本体部分２ｆのみでも効果的に座屈変形を抑えることができるとともに、ピラー２の設計が簡単にある。
【００３９】
図１０〜図１４は本発明の第３実施形態を示し、第１実施形態と同一構成部分に同一符号を付して重複する説明を省略して述べるものとし、図１０はピラーの斜視図、図１１は図１０中、Ｄ−Ｄ線，Ｅ−Ｅ線，Ｆ−Ｆ線，Ｇ−Ｇ線，Ｈ−Ｈ線に沿った各断面を（ａ）〜（ｅ）にそれぞれ示す断面斜視図、図１２は発泡材を取り除いた図１０中Ｅ−Ｅ線およびＧ−Ｇ線に対応する断面を（ａ），（ｂ）にそれぞれ示す断面斜視図、図１３は補強構造を付加したピラーの側面衝突時の変形挙動を（ａ），（ｂ）によって示す説明図、図１４は側面衝突時のピラーの変位−反力特性の説明図である。
【００４０】
この第３実施形態の車両用ピラーの補強構造にあっては、図１０，図１１に示すように、第２の補強手段としての発泡アルミ材（発泡材）１５を、ピラー２の中空部Ｓ内の上，下端部α，βでは内側板寄りに配置するとともに、略中央部γでは外側板２ｄ寄りに配置してある。
【００４１】
前記発泡アルミ材１５は、図１２に示すように、ピラー２の中空部Ｓ内を車幅方向に隔成する第１隔成リブ１６と、ピラー２の中空部Ｓ内を上，下端部α，βと略中央部γとの間でそれぞれ上下方向に隔成する第２隔成リブ１７と、によって形成した隔成空間Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３内に充填保持してある。
【００４２】
即ち、前記第１隔成リブ１６は、ピラー２の全長に亘って連続して形成してあるとともに、前記第２隔成リブ１７は図１０中Ｅ−Ｅ線位置およびＧ−Ｇ線位置に配置することになる。
【００４３】
従って、ピラー２の中空部Ｓ内は、Ｅ−Ｅ線位置の第２隔成リブ１７よりも上方となる上端部α、Ｅ−Ｅ線位置およびＧ−Ｇ線位置の第２隔成リブ１７，１７間となる略中央部γ、Ｇ−Ｇ線位置の第２隔成リブ１７よりも下方となる下端部βが、それぞれ第１隔成リブ１６によって内外に２つの空間に隔成されるが、上端部αでは内側板２ｅ側が前記隔成空間Ｓ１となり、略中間部γでは外側板２ｄ側が前記隔成空間Ｓ２となり、下端部βでは内側板２ｅ側が前記隔成空間Ｓ３となる。
【００４４】
以上の構成によりこの第３実施形態の構造によれば、図１３に示すように側面衝突時の荷重Ｆがピラー２の略中央部γに作用した場合、同図（ａ）の座屈前、同図（ｂ）の座屈後の変形モードをもってピラー２が変形挙動する。
【００４５】
即ち、この第３実施形態にあってもピラー２の略中央部γに入力した衝突荷重Ｆは、図１３（ａ）に示すように、ピラー２の上，下端２ｂ，２ｃをルーフサイドレール３およびサイドシル４に押し付ける分力Ｆａ，Ｆｂに変換するが、空間部Ｓ内に形成した第１隔成リブ１６によって伝達力が増大することができる。
【００４６】
また、前記空間部Ｓ内には、上端部αでは内側板２ｅ側の隔成空間Ｓ１と、略中間部γでは外側板２ｄ側の隔成空間Ｓ２と、下端部βでは内側板２ｅ側の隔成空間Ｓ３と、にそれぞれ発泡アルミ材１５を充填したことにより、この発泡アルミ材１５の配置部位における圧縮変形を抑制し、ひいては、ピラー２の座屈変形を抑えることができる。
【００４７】
特に、この実施形態ではピラー２が座屈した後に、発泡アルミ材１５が初期の圧縮剛性のみならず圧縮変形後も反力低下が抑制される特徴を有しており、この発泡アルミ材１５を前記隔成空間Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３に封入することにより、過大な入力荷重Ｆによりピラー２が座屈した際に圧縮が進行する部位の断面変形を効果的に抑制し、座屈後のピラー２全体としての反力低下を低減することができる。
【００４８】
従って、この第３実施形態ではピラー２の圧縮初期の剛性を向上できるとともに、特に、座屈後の反力維持が期待できるため、図１４に示すように、側面衝突時の変位−反力特性Ｃ１′の荷重ピークＰ１より後方、つまり変位（変形）進行方向の範囲の反力を増大することができる。
【００４９】
ところで、この第３実施形態では第１隔成リブ１６，第２隔成リブ１７によって発泡アルミ材１５を隔成空間Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３に密封したが、このように密封したことにより保持性が向上して発泡アルミ材１５の機能を確実に発揮させることができる。
【００５０】
即ち、この第３実施形態ではピラー２内の外側板２ｄ近傍に発泡アルミ材１５を挿入したことにより、比較的簡単な追加補強のみで効果的に座屈変形を抑えることができ、また、圧縮後も定常的に反力を備えるという発泡材の特性により、座屈変形が生じた場合にあってもピラー２の断面変形による反力低下を少なくすることができる。
【００５１】
尚、前記発泡アルミ材１５を保持できる手段を別途講ずることにより、前記第１隔成リブ１６，第２隔成リブ１７を設けない場合にも略同等の効果を奏することができる。
【００５２】
また、ピラー２の中空部Ｓ内を全て発泡アルミ材１５で充填した場合にも同等の効果を奏することができる。
【００５３】
更に、この第３実施形態にあっても前記第１，第２隔成リブ１６，１７に加えて、前記第１実施形態に示した車幅方向リブ１１と同様に車幅方向に沿ったリブを設けてもよい。
【００５４】
また、前記発泡アルミ材１５に限ることなく他の発泡材、例えば、発泡ウレタン等を用いることができ、その材料選択は圧縮効果のみに限ることなく、重量、コスト、対候性、対経時劣化性等を考慮して決定することが好ましい。
【００５５】
図１５〜図１７は本発明の第４実施形態を示し、第１実施形態と同一構成部分に同一符号を付して重複する説明を省略して述べるものとし、図１５はピラーの断面斜視図、図１６は図１５中、Ｉ−Ｉ線，Ｊ−Ｊ線，Ｋ−Ｋ線に沿った各断面を（ａ）〜（ｃ）にそれぞれ示す断面図、図１７は補強構造を付加したピラーの側面衝突時の変形挙動を（ａ），（ｂ）によって示す説明図である。
【００５６】
この第４実施形態の車両用ピラーの補強構造にあっては、図１５，図１６に示すように、第１の補強手段としての繊維強化材１８を、ピラー２の中空部Ｓ内の外側板２ｄ近傍に沿って上下方向に緊張状態で取り付けてある。
【００５７】
即ち、前記外側板２ｄの中空部Ｓ内には、図１６に示すように、底面１９ａと、その両側部に所定間隔（繊維強化材１８の厚み分）をおいて分離配置した１対のフランジ部１９ｂと、からなるチャンネル部材１９をピラー２の全長に亘って配置し、前記底面１９ａを外側板２ｄの内面に接合してある。
【００５８】
そして、前記繊維強化材１８を、チャンネル部材１９の底面１９ａとフランジ部１９ｂとの間に挿入して保持してあり、繊維強化材１８の上端部をピラー２の上端２ｂを越えてルーフサイドメンバ３内に挿入し、その挿入端部をクランプ２０によってルーフサイドメンバ３に連結・固定するとともに、繊維強化材１８の下端部をピラー２の下端２ｃを越えてサイドシル４内に挿入し、その挿入端部をクランプ２１によってサイドシル４に連結・固定してある。
【００５９】
勿論、繊維強化材１８をクランプ２０，２１によって固定する際、この繊維強化材１８を緊張状態に保持している。
【００６０】
また、この第４実施形態では前記チャンネル部材１９のフランジ部１９ｂは、図１６（ｂ）に示すように、ピラー２の略中央部γで厚肉形成してあるとともに、ピラー２の中空部Ｓの断面積を、図１６（ａ）〜（ｃ）に示すように上端２ｂから下端２ｃに行くに従って徐々に大きくしてある。
【００６１】
以上の構成によりこの第４実施形態の構造によれば、図１７に示すように側面衝突時の荷重Ｆがピラー２の略中央部γに作用した場合、同図（ａ）の座屈前、同図（ｂ）の座屈後の変形モードをもってピラー２は変形挙動する。
【００６２】
即ち、この実施形態にあってもピラー２の略中央部γに入力した衝突荷重Ｆは、図１７（ａ）に示すように、ピラー２の上，下端２ｂ，２ｃをルーフサイドレール３およびサイドシル４に押し付ける分力Ｆａ，Ｆｂに変換するが、繊維強化材１８を保持したチャンネル部材１９を外側板２ｄに接合したことにより、圧縮初期の曲げ剛性を増大することができる。
【００６３】
そして、衝突荷重Ｆが過大である場合は、ピラー２は上，下端部α，βで湾曲率が増大する方向の変形が誘発されるが、緊張状態でピラー２の中空部Ｓ内に挿入された繊維強化材１８が伸びに対して高い剛性を有するため、前記上，下端部α，βの変形の進行を抑えることができる。
【００６４】
一方、図１７（ｂ）に示すように、ピラー２の略中央部γでは逆方向（車室Ｒ内方向）に湾曲して圧縮方向の変形が誘発されるが、この部位ではチャンネル部材１０のフランジ部１９ｂを厚肉形成してあり、ひいては、ピラー２の外側板２ｄの板厚増加に相当するため、前記略中央部γの圧縮変形の進行を効果的に抑えることができる。
【００６５】
従って、この実施形態の変位−反力特性による効果は、図８に示した第１実施形態の場合と同様となる。
【００６６】
即ち、この第４実施形態ではピラー２内の外側板２ｄの近傍に繊維強化材１８を挿入したことにより、外側板２ｄの伸び変形を抑制できることにより、ピラー２の座屈変形を効果的に抑えることができ、また、繊維強化材１８を用いたことにより軽量化を図りつつ高い強度を備えることができる。
【００６７】
ところで、この実施形態では側面衝突時にピラー２は波形状に変形するが、外側板２ｄの圧縮変形箇所が略中央部γの１箇所であるのに対して、伸び変形は上，下端部α，βの２箇所であるため、変形時に繊維強化材１８が弛緩するのを防止できるが、繊維強化材１８の緊張状態をより確実に維持するためには、繊維強化材１８の適宜箇所をクランプ等を介してチャンネル部材１９に固定することが好ましい。
【００６８】
また、繊維強化材１８としては、工業用材料として広く知られる炭素繊維を用いたＦＲＰやガラス繊維を用いたＧＲＰを用いることができ、更には、ナイロン繊維や蜘蛛の糸を折り込んだ布材等の引張り強度の高い材料を用いることができる。
【００６９】
図１８〜図２１は本発明の第５実施形態を示し、第１実施形態と同一構成部分に同一符号を付して重複する説明を省略して述べるものとし、図１８はピラーの断面斜視図、図１９は図１８中、Ｌ−Ｌ線，Ｍ−Ｍ線，Ｎ−Ｎ線に沿った各断面を（ａ）〜（ｃ）にそれぞれ示す断面図、図２０は補強構造を付加したピラーの側面衝突時の変形挙動を（ａ），（ｂ）によって示す説明図、図２１は側面衝突時のピラーの変位−反力特性の説明図である。
【００７０】
この第５実施形態の車両用ピラーの補強構造にあっては、図１８，図１９に示すように、第２の補強手段としての多孔質材料２２をピラー２の中空部Ｓ内に充填してあり、かつ、この多孔質材料２２の繊維方向を、上，下端部α，βの外側板２ｄ近傍と略中央部γの内側板２ｅ近傍でピラー２の軸方向と平行な方向に整列するとともに、上，下端部α，βの内側板２ｅ近傍と略中央部γの外側板２ｄ近傍では繊維方向を不規則としてある。
【００７１】
この第５実施形態のピラー２は、中空部Ｓ内にはリブや間仕切りを設けること無く、前記多孔質材料２２を中空部Ｓ内全体に充填してある。
【００７２】
また、ピラー２の中空部Ｓの断面積を、図１９（ａ）〜（ｃ）に示すように上端２ｂから下端２ｃに行くに従って徐々に大きくしてあり、更に、前記第２実施形態と同様にピラー２の外側板２ｄを内側板２ｅよりも厚肉形成してある。
【００７３】
以上の構成によりこの第５実施形態の構造によれば、図２０に示すように側面衝突時の荷重Ｆがピラー２の略中央部γに作用した場合、同図（ａ）の座屈前、同図（ｂ）の座屈後の変形モードをもってピラー２は変形挙動する。
【００７４】
即ち、この実施形態にあってもピラー２の略中央部γに入力した衝突荷重Ｆは、図２０（ａ）に示すように、ピラー２の上，下端２ｂ，２ｃをルーフサイドレール３およびサイドシル４に押し付ける分力Ｆａ，Ｆｂに変換するが、ピラー２の中空部Ｓ内に多孔質材料２２を充填したことにより、この多孔質材料２２によって伝達力を増大することができる。
【００７５】
前記多孔質材料２２は、繊維方向が整列している場合は伸び変形に対して大きな強度を発揮し、また、繊維方向が不規則な場合は圧縮変形に対して大きな強度を発揮する性質を有する。
【００７６】
このような性質を踏まえてこの第５実施形態では、多孔質材料２２の繊維方向を、上，下端部α，βの外側板２ｄ近傍と略中央部γの内側板２ｅ近傍でピラー２の軸方向と平行な方向に整列するとともに、上，下端部α，βの内側板２ｅ近傍と略中央部γの外側板２ｄ近傍では不規則としたので、衝突荷重Ｆが過大な場合にピラー２の座屈を誘発する変形を効果的に抑制することができる。
【００７７】
また、ピラー２が座屈した後にあっても、圧縮部位にある多孔質材料２２の繊維方向が不規則であるため、当該部位の断面変形を継続的に抑制してピラー２全体の反力低下を減少することができる。
【００７８】
従って、この第５実施形態ではピラー２の圧縮初期の剛性と座屈強度が大幅に増大するとともに、座屈後も第３実施形態と同等な反力維持が期待できるため、図２１に示すように、側面衝突時の変位−反力特性Ｃ１″の荷重レベルを全体的に押し上げることができる。
【００７９】
即ち、この第５実施形態ではピラー２内に多孔質材料２２を充填したことにより、前記第３実施形態と同様に比較的簡単な追加補強のみで効果的に座屈変形を抑えることができ、また、圧縮後も定常的に反力を備えるという多孔質材料２２の特性により、座屈変形が生じた場合にあってもピラー２の断面変形による反力低下を少なくすることができる。
【００８０】
また、この実施形態の多孔質材料２２としては、第３実施形態に開示した発泡アルミ材や発泡ウレタンの他ににカルシウム素材等を用いることができる。
【００８１】
ところで、本発明の車両用ピラーの補強構造は前記第１〜第５実施形態に例をとって説明したが、これら実施形態に限ることなく本発明の要旨を逸脱しない範囲で他の実施形態を各種採ることができ、例えば、車両用ピラーとしてセンターピラー２２に例をとって示したが、これに限ることなくフロントピラー１またはリアピラーにも本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を示す車室内前部の斜視図。
【図２】本発明の第１実施形態を示すピラーの正面図。
【図３】本発明の第１実施形態を示すピラーの斜視図。
【図４】図３中、Ａ−Ａ線，Ｂ−Ｂ線，Ｃ−Ｃ線に沿った各断面を（ａ）〜（ｃ）にそれぞれ示す断面斜視図。
【図５】本発明の第１実施形態におけるピラーの形成工程を（ａ）〜（ｃ）にそれぞれ示す断面斜視図。
【図６】本発明の第１実施形態おける湾曲したピラーの側面衝突時の変形挙動を（ａ）〜（ｃ）に順を追って示す説明図。
【図７】本発明の第１実施形態における補強構造を付加したピラーの側面衝突時の変形挙動を（ａ），（ｂ）によって示す説明図。
【図８】本発明の第１実施形態を示す側面衝突時のピラーの変位−反力特性の説明図。
【図９】本発明の第２実施形態を示すピラーの断面正面図。
【図１０】本発明の第３実施形態を示すピラーの斜視図。
【図１１】図１０中、Ｄ−Ｄ線，Ｅ−Ｅ線，Ｆ−Ｆ線，Ｇ−Ｇ線，Ｈ−Ｈ線に沿った各断面を（ａ）〜（ｅ）にそれぞれ示す断面斜視図。
【図１２】本発明の第３実施形態における発泡材を取り除いた図１０中、Ｅ−Ｅ線およびＧ−Ｇ線に対応する断面を（ａ），（ｂ）にそれぞれ示す断面斜視図。
【図１３】本発明の第３実施形態における補強構造を付加したピラーの側面衝突時の変形挙動を（ａ），（ｂ）によって示す説明図。
【図１４】本発明の第３実施形態を示す側面衝突時のピラーの変位−反力特性の説明図。
【図１５】本発明の第４実施形態を示すピラーの断面斜視図。
【図１６】図１５中、Ｉ−Ｉ線，Ｊ−Ｊ線，Ｋ−Ｋ線に沿った各断面を（ａ）〜（ｃ）にそれぞれ示す断面図。
【図１７】本発明の第４実施形態における補強構造を付加したピラーの側面衝突時の変形挙動を（ａ），（ｂ）によって示す説明図。
【図１８】本発明の第５実施形態を示すピラーの断面斜視図。
【図１９】図１８中、Ｌ−Ｌ線，Ｍ−Ｍ線，Ｎ−Ｎ線に沿った各断面を（ａ）〜（ｃ）にそれぞれ示す断面図。
【図２０】本発明の第５実施形態における補強構造を付加したピラーの側面衝突時の変形挙動を（ａ），（ｂ）によって示す説明図。
【図２１】本発明の第５実施形態における側面衝突時のピラーの変位−反力特性の説明図。
【符号の説明】
２ センターピラー（ピラー）
２ａ ピラーの上下方向中央部
２ｂ ピラーの上端
２ｃ ピラーの下端
２ｄ 外側板
２ｅ 内側板
２ｆ ピラーの本体部分
３ ルーフサイドレール
４ サイドシル
１０ 前後方向リブ（第１の補強手段）
１１ 車幅方向リブ（第２の補強手段）
１３ 第１肉厚部分（第１の補強手段）
１４ 第２肉厚部分（第２の補強手段）
１５ 発泡アルミ材（第２の補強手段）
１６ 第１隔成リブ
１７ 第２隔成リブ
１８ 繊維強化材（第１の補強手段）
２２ 多孔質材料（第２の補強手段）
α ピラーの上端部
β ピラーの下端部
γ ピラーの上下方向略中央部
Ｌ ピラーの上，下端を結ぶ直線
Ｓ ピラーの中空部
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３ 隔成空間[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a vehicle pillar that is vertically extended on both left and right sides of a vehicle compartment, and more particularly to a vehicle pillar reinforcement structure in which a vertical central portion is curved outward from a straight line connecting the upper and lower ends.
[0002]
[Prior art]
A vehicle such as an automobile is provided with a plurality of pillars extending in the up-down direction on both left and right sides of a vehicle compartment, for example, a front pillar, a center pillar, and a rear pillar, and a space between these pillars is a door opening.
[0003]
By the way, in order to deal with side collisions, the pillars provided on the left and right sides of the vehicle compartment are provided with rein hoses inside the pillars, and the lower end of the rein hose is connected to a side sill that forms the lower edge of the door opening. (See, for example, Patent Document 1).
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-2002-347655 (Page 3, FIG. 1)
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, such a conventional vehicle pillar reinforcement structure is a structure that reinforces the lower portion of the pillar, and is effective when the vehicle height of the opponent vehicle colliding sideways is low, but is effective when the vehicle height of the opponent vehicle is high. It was not easy to stabilize the buckling mode of the pillar because the side collision position was at the center in the vertical direction of the pillar.
[0006]
Accordingly, the present invention provides a vehicle pillar reinforcement structure that is effective against an external force input to the vertical center of the pillar.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, hollow pillars extending in the vertical direction on both left and right sides of the vehicle compartment are formed so as to be curved so that the central portion in the vertical direction projects outward beyond a straight line connecting the upper and lower ends. A first reinforcing means for suppressing extension deformation of upper and lower ends of the outer plate of the pillar; and a second reinforcing means for suppressing compression deformation of a substantially central portion of the outer plate in the vertical direction. It is characterized by having.
[0008]
【The invention's effect】
According to the present invention, since the center of the pillar in the vertical direction is curved so as to protrude outward from a straight line connecting the upper and lower ends, an external force acts on the curved pillar by a side collision due to side collision. In this case, the pillar itself has a large strength against this external force.
[0009]
The first reinforcing means suppresses the extension deformation of the upper and lower ends of the outer plate of the pillar, thereby suppressing an increase in the curvature of the upper and lower ends of the pillar at the time of a side collision. By suppressing the compressive deformation of the substantially central portion in the vertical direction of the outer plate by the reinforcing means, it is possible to suppress the substantially central portion in the vertical direction of the pillar from being bent toward the interior of the vehicle at the time of a side collision. Buckling deformation in the vehicle interior can be effectively suppressed.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0011]
1 to 8 show a first embodiment of a reinforcement structure for a vehicle pillar according to the present invention. FIG. 1 is a perspective view of a front portion of a vehicle interior, FIG. 2 is a front view of the pillar, and FIG. 3 is a perspective view of the pillar. FIG. 4 is a perspective view showing cross sections along lines AA, BB, and CC in FIG. 3 (a) to (c), and FIG. (A) to (c) are cross-sectional perspective views, respectively. FIG. 6 is an explanatory view showing the deformation behavior of a curved pillar at the time of a side collision in the order of (a) to (c). FIG. FIGS. 8A and 8B are explanatory diagrams showing the deformation behavior of the pillar at the time of a side collision, and FIGS. 8A and 8B are explanatory diagrams of the displacement-reaction characteristic of the pillar at the time of a side collision.
[0012]
In the reinforcing structure for a vehicle pillar according to the first embodiment, a front pillar 1 and a center pillar 2 are vertically extended on both left and right sides of a vehicle compartment R at predetermined intervals in a vehicle longitudinal direction as shown in FIG. The front pillar 1 and the center pillar 2 have an upper end connected to the roof side rail 3 and a lower end connected to the side sill 4.
[0013]
Here, in this embodiment, a case where the present invention is applied to a center pillar (hereinafter, simply referred to as a pillar) 2 will be described as an example.
[0014]
In the first embodiment, the pillar 2 is formed in a hollow shape having a substantially rectangular cross section, and as shown in FIG. 2, the center 2a in the vertical direction of the pillar 2 is located outside the straight line L connecting the upper and lower ends 2b and 2c. It is curved so as to protrude.
[0015]
As shown in FIGS. 3 and 4, the pillar 2 is provided with longitudinal ribs 10 as first reinforcing means for suppressing elongation deformation of the upper and lower ends α and β of the outer plate 2d. A vehicle width direction rib 11 is provided as a second reinforcing means for suppressing compressive deformation of a substantially central portion (hereinafter, simply referred to as a substantially central portion) γ in the vertical direction of the outer plate 2d.
[0016]
As shown in FIGS. 4A to 4C, the front-rear direction rib 10 is formed in the hollow portion S of the pillar 2 along the vehicle front-rear direction. In addition to being arranged closer to the plate 2d, it is arranged closer to the inner plate 2e of the pillar 2 at a substantially central portion γ of the pillar 2.
[0017]
The vehicle width direction rib 11 is formed in the hollow portion S of the pillar 2 along the vehicle width direction. In the present embodiment, the vehicle width direction rib 11 is disposed at the center of the hollow portion S in the vehicle longitudinal direction. .
[0018]
The interior of the hollow portion S of the pillar 2 is divided into a plurality of closed cross-sections by the front-rear direction rib 10 and the vehicle width direction rib 11.
[0019]
In the pillar 2 of the first embodiment, the front-rear direction rib 10 and the vehicle width direction rib 11 are formed in a cross shape in the hollow portion S over the entire length. If the set position of the front-rear direction rib 10 whose relative position changes between can be adjusted, the front-rear direction rib 10 and the vehicle width direction rib 11 can be extruded integrally with the main body portion (rectangular outer portion) 2f of the pillar 2. it can.
[0020]
However, when the extrusion molding is difficult, the main body 2f of the pillar 2 and the combined body 12 of the longitudinal rib 10 and the vehicle width direction rib 11 are formed separately as shown in FIG. As shown in FIG. 5B, the combined body 12 is inserted into the hollow portion S of the main body portion 2f, and the adhesive 12 or the outside of the main body portion 2f is aligned in the state shown in FIG. 5C. Thus, the joint body 12 can be joined by one-way laser welding.
[0021]
In the first embodiment with the above-described configuration, as shown in FIG. 6, when the load F acts on the substantially central portion γ of the pillar 2 at the time of a side collision, if the load F is excessive, the pillar 2 is deformed. In the mode, the deformation behavior tends to progress from the initial state in FIG. 10A to the buckling state in FIG. 10C through the pre-buckling state in FIG.
[0022]
In this case, the pillar 2 is curved so that the vertical central portion 2a protrudes outward beyond the straight line L connecting the upper and lower ends 2b and 2c, so that the pillar 2 is substantially formed as shown in FIG. The collision load F applied to the central portion γ is converted into component forces Fa and Fb for pressing the upper and lower ends 2 b and 2 c of the pillar 2 against the roof side rail 3 and the side sill 4.
[0023]
This component force conversion effect is effective while the displacement of the substantially central portion γ into the vehicle compartment R is small, but when the input load F is excessive, as shown in FIG. Is buckled, and the deformation of the pillar 2 in the case of buckling is such that the curvature rate increases near the upper and lower ends α and β, and the pillar 2 bends in the opposite direction (inward of the vehicle compartment R) at the approximate center γ. Mode.
[0024]
Here, in the first embodiment, since the front-back direction rib 10 and the vehicle width direction rib 11 are formed in the hollow portion S of the pillar 2 as described above, the actual deformation behavior is as shown in FIG. Become. FIG. 3A shows the deformation mode before buckling, and FIG. 3B shows the deformation mode after buckling.
[0025]
That is, the collision load F input to the substantially central portion γ of the pillar 2 is converted into component forces Fa and Fb for pressing the upper and lower ends 2b and 2c of the pillar 2 against the roof side rail 3 and the side sill 4, as described above. Since the cross-sectional area is increased by the longitudinal ribs 10 and the vehicle width direction ribs 11 formed in the hollow portion S, the allowable transmission amounts of the component forces Fa and Fb are increased.
[0026]
Further, by suppressing the extension deformation of the upper and lower ends α, β of the outer plate 2 d by the front-rear direction ribs 10, it is possible to suppress an increase in the curvature of the upper and lower ends α, β during the side collision, and By suppressing the compression deformation of the substantially central portion γ of the outer plate 2d by the vehicle width direction rib 11, it is possible to prevent the substantially central portion γ of the pillar 2 from bending inward into the vehicle compartment R at the time of a side collision. In addition, it is possible to effectively suppress the buckling deformation of the pillar 2 as a whole into the vehicle interior R.
[0027]
In particular, in this embodiment, the front and rear direction ribs 10 are arranged near the outer plate 2d at the upper and lower ends α and β, and are arranged closer to the inner plate 2e of the pillar 2 at the substantially central portion γ. The buckling deformation of the pillar 2 is effectively suppressed by suppressing the elongation deformation of the upper and lower ends α, β of the plate 2 d and the substantially central portion γ of the inner plate 2 e, and Deformation can be suppressed.
[0028]
In addition, since the vehicle width direction ribs 11 are formed over the entire length of the pillars 2, the bending deformation of the pillars 2 can be suppressed as a whole, and the rigidity in the initial stage of compression can be further increased.
[0029]
Therefore, in the vehicle pillar reinforcement structure of the first embodiment, the initial rigidity of the pillar 2, the allowable load transmission amount, and the buckling limit load of the pillar 2 can be increased. As shown in the force characteristic C1, the load peak value can be increased. The broken line in FIG. 8 indicates the characteristic C2 in the case where only the main body portion 2f of the pillar 2 without the longitudinal rib 10 and the vehicle width direction rib 11 is provided.
[0030]
That is, in the first embodiment, the front-rear direction rib 10 and the vehicle width direction rib 11 for suppressing the extension of the upper and lower ends α, β of the outer plate 2 d of the pillar 2 are provided. Buckling deformation in which the curvature of the lower end portions α and β increases and the substantially central portion γ curves in the opposite direction can be effectively suppressed.
[0031]
Further, by using the front-rear direction ribs 10 and the vehicle width direction ribs 11 as the first and second reinforcing means, buckling deformation can be effectively suppressed only by relatively simple additional reinforcement, and Can reduce the influence on the molding process of the main body portion 2f of the pillar 2.
[0032]
FIG. 9 shows a second embodiment of the present invention, in which the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted. FIG. 9 is a cross-sectional front view of a pillar.
[0033]
In the vehicle pillar reinforcement structure according to the second embodiment, as shown in FIG. 9, the upper and lower end portions α and β of the outer plate 2d of the pillar 2 are made thicker than the inner plate 2e. A first thick portion 13 is provided as a reinforcing means.
[0034]
Further, a second thick portion 14 which is thicker than the inner plate 2e is provided at a substantially central portion γ of the outer plate 2d of the pillar 2.
[0035]
The first thick portion 13 and the second thick portion 14 are formed continuously, and in this embodiment, the outer plate 2d is formed so as to have substantially the same overall thickness.
[0036]
According to the structure of the second embodiment with the above configuration, the first thick portion 13 can suppress the elongation deformation of the upper and lower ends α and β of the outer plate 2 d as in the first embodiment. It is possible to suppress an increase in the curvature of the upper and lower ends α and β at the time of collision.
[0037]
Further, since the second thick portion 14 can suppress the compressive deformation of the substantially central portion γ of the outer plate 2d, the substantially central portion γ of the pillar 2 is prevented from curving inward in the vehicle cabin R during a side collision. Thus, it is possible to effectively suppress the buckling deformation of the pillar 2 as a whole to the inside of the vehicle cabin R.
[0038]
In the second embodiment, since the outer plate 2d of the pillar 2 only needs to be simply thickened, buckling deformation can be effectively suppressed only by the main body portion 2f of the pillar 2 without any special additional reinforcement. At the same time, the design of the pillar 2 is simple.
[0039]
10 to 14 show a third embodiment of the present invention, in which the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted. FIG. 10 is a perspective view of a pillar, 11A to 11E are cross-sectional perspective views showing respective cross sections along the line DD, the line EE, the line FF, the line GG, and the line HH in FIG. 12, FIG. 12 is a sectional perspective view showing the cross section corresponding to the line EE and line GG in FIG. 10 with the foam material removed, and FIG. 13 is a sectional perspective view of the pillar to which a reinforcing structure is added. FIGS. 14A and 14B are explanatory diagrams showing deformation behavior at the time of a side collision, and FIGS. 14A and 14B are explanatory diagrams of displacement-reaction characteristics of pillars at the time of a side collision.
[0040]
In the vehicle pillar reinforcement structure according to the third embodiment, as shown in FIGS. 10 and 11, a foamed aluminum material (foamed material) 15 as a second reinforcement means is provided in the hollow portion S of the pillar 2. The inner upper and lower ends α and β are disposed closer to the inner plate, and the substantially central portion γ is disposed closer to the outer plate 2d.
[0041]
As shown in FIG. 12, the foamed aluminum material 15 includes a first separating rib 16 separating the inside of the hollow portion S of the pillar 2 in the vehicle width direction, and an upper and lower end portion α in the hollow portion S of the pillar 2. , .Beta. And a substantially central portion .gamma., Respectively, and are filled and held in separated spaces S1, S2, S3 formed by second separating ribs 17 formed in the vertical direction.
[0042]
That is, the first separating ribs 16 are formed continuously over the entire length of the pillar 2, and the second separating ribs 17 are located at the positions of the EE line and the GG line in FIG. Will be placed.
[0043]
Therefore, in the hollow portion S of the pillar 2, the upper end portion α which is higher than the second separating rib 17 at the EE line position, the second separating rib 17 at the EE line position and the GG line position. , 17 and a lower end portion β below the second separating rib 17 at the GG line position are separated into two spaces inside and outside by the first separating rib 16. However, at the upper end portion α, the inner plate 2e side becomes the separating space S1, at the substantially middle portion γ, the outer plate 2d side becomes the separating space S2, and at the lower end portion β, the inner plate 2e side becomes the separating space S3.
[0044]
According to the structure of the third embodiment with the above configuration, when the load F at the time of the side collision acts on the substantially central portion γ of the pillar 2 as shown in FIG. The pillar 2 behaves in a deformable manner in the post-buckling deformation mode shown in FIG.
[0045]
That is, even in the third embodiment, as shown in FIG. 13 (a), the collision load F input to the substantially central portion γ of the pillar 2 divides the upper and lower ends 2b and 2c of the pillar 2 into the roof side rail 3 The force is converted into the component forces Fa and Fb pressed against the side sill 4, but the transmission force can be increased by the first separating rib 16 formed in the space S.
[0046]
Further, in the space S, a separation space S1 on the inner plate 2e side at the upper end portion α, a separation space S2 on the outer plate 2d side at the substantially middle portion γ, and a separation space S2 on the inner plate 2e side at the lower end portion β. By filling the separation space S3 with the foamed aluminum material 15, the compression deformation at the location where the foamed aluminum material 15 is disposed can be suppressed, and the buckling deformation of the pillar 2 can be suppressed.
[0047]
In particular, in this embodiment, after the pillar 2 buckles, the foamed aluminum material 15 has a feature that not only the initial compression rigidity but also the reduction of the reaction force after compression deformation is suppressed. By enclosing the pillars 2 in the separation spaces S1, S2, and S3, when the pillar 2 buckles due to an excessive input load F, cross-sectional deformation of a portion where compression proceeds is effectively suppressed. The reduction in the reaction force as a whole can be reduced.
[0048]
Therefore, in the third embodiment, the rigidity of the pillar 2 in the initial stage of compression can be improved, and particularly, the reaction force after buckling can be expected. Therefore, as shown in FIG. The reaction force behind the load peak P1 of C1 ', that is, the range in the displacement (deformation) traveling direction can be increased.
[0049]
By the way, in the third embodiment, the foamed aluminum material 15 is sealed in the separation spaces S1, S2, and S3 by the first separation rib 16 and the second separation rib 17, but the holding property is improved by such sealing. Thus, the function of the foamed aluminum material 15 can be reliably exhibited.
[0050]
That is, in the third embodiment, the buckling deformation can be effectively suppressed only by relatively simple additional reinforcement by inserting the foamed aluminum material 15 near the outer plate 2d in the pillar 2, and the compression Even after buckling deformation occurs, a reduction in the reaction force due to the cross-sectional deformation of the pillar 2 can be reduced due to the characteristic of the foam material that constantly provides a reaction force.
[0051]
In addition, if the means for holding the foamed aluminum material 15 is separately provided, substantially the same effect can be obtained even when the first separating rib 16 and the second separating rib 17 are not provided.
[0052]
Further, the same effect can be obtained when the entire hollow portion S of the pillar 2 is filled with the aluminum foam material 15.
[0053]
Further, in the third embodiment, in addition to the first and second separating ribs 16 and 17, a rib extending in the vehicle width direction similarly to the vehicle width direction rib 11 shown in the first embodiment. May be provided.
[0054]
Further, other foam materials, for example, urethane foam, can be used without being limited to the foam aluminum material 15, and the material selection is not limited to the compression effect alone, and the weight, cost, weatherability, and deterioration over time can be selected. It is preferable to determine in consideration of properties and the like.
[0055]
FIGS. 15 to 17 show a fourth embodiment of the present invention, in which the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted. FIG. 15 is a cross-sectional perspective view of a pillar. 16, FIG. 16 is a cross-sectional view showing each cross section along line II, JJ, and KK in FIG. 15, respectively (a) to (c), and FIG. 17 is a pillar to which a reinforcing structure is added. FIGS. 7A and 7B are explanatory diagrams showing deformation behavior at the time of a side collision of FIGS.
[0056]
In the vehicle pillar reinforcing structure according to the fourth embodiment, as shown in FIGS. 15 and 16, a fiber reinforcing material 18 as a first reinforcing means is provided with an outer plate in the hollow portion S of the pillar 2. It is attached in a tension state in the vertical direction along the vicinity of 2d.
[0057]
That is, as shown in FIG. 16, a pair of flanges separated and arranged at predetermined intervals (the thickness of the fiber reinforced material 18) on both sides thereof in the hollow portion S of the outer plate 2d as shown in FIG. A channel member 19 comprising a portion 19b and the pillar 19 is disposed over the entire length of the pillar 2, and the bottom surface 19a is joined to the inner surface of the outer plate 2d.
[0058]
The fiber reinforced material 18 is inserted and held between the bottom surface 19a of the channel member 19 and the flange portion 19b, and the upper end of the fiber reinforced material 18 is moved beyond the upper end 2b of the pillar 2 to the roof side member. 3 and the insertion end is connected and fixed to the roof side member 3 by the clamp 20, and the lower end of the fiber reinforced material 18 is inserted into the side sill 4 beyond the lower end 2 c of the pillar 2 and inserted. The end is connected and fixed to the side sill 4 by a clamp 21.
[0059]
Of course, when fixing the fiber reinforced material 18 with the clamps 20 and 21, the fiber reinforced material 18 is held in a tensioned state.
[0060]
Further, in the fourth embodiment, as shown in FIG. 16B, the flange portion 19b of the channel member 19 is formed so as to be thick at a substantially central portion γ of the pillar 2 and the hollow portion S of the pillar 2 is formed. Is gradually increased from the upper end 2b to the lower end 2c as shown in FIGS. 16 (a) to 16 (c).
[0061]
According to the structure of the fourth embodiment with the above configuration, when the load F at the time of a side collision acts on the substantially central portion γ of the pillar 2 as shown in FIG. The pillar 2 behaves in a deformable manner in the post-buckling deformation mode shown in FIG.
[0062]
That is, even in this embodiment, as shown in FIG. 17A, the collision load F inputted to the substantially central portion γ of the pillar 2 divides the upper and lower ends 2b, 2c of the pillar 2 into the roof side rail 3 and the side sill. The force is converted into the component forces Fa and Fb pressed against the outer plate 4. The channel member 19 holding the fiber reinforcement 18 is joined to the outer plate 2d, so that the initial bending rigidity can be increased.
[0063]
When the collision load F is excessive, the pillar 2 is deformed at the upper and lower ends α and β in a direction in which the curvature increases, but is inserted into the hollow portion S of the pillar 2 in a tensioned state. Since the fiber reinforced material 18 has high rigidity against elongation, the progress of deformation of the upper and lower ends α and β can be suppressed.
[0064]
On the other hand, as shown in FIG. 17 (b), at the substantially central portion γ of the pillar 2, it is bent in the opposite direction (inward of the vehicle compartment R) to induce deformation in the compression direction. Since the thickness of the flange portion 19b is increased, which corresponds to an increase in the thickness of the outer plate 2d of the pillar 2, the progress of the compressive deformation of the substantially central portion γ can be effectively suppressed.
[0065]
Therefore, the effect of the displacement-reaction characteristic of this embodiment is the same as that of the first embodiment shown in FIG.
[0066]
That is, in the fourth embodiment, the fiber reinforced material 18 is inserted in the vicinity of the outer plate 2d in the pillar 2, so that the elongation deformation of the outer plate 2d can be suppressed, so that the buckling deformation of the pillar 2 is effectively suppressed. In addition, the use of the fiber reinforcing material 18 can provide high strength while reducing the weight.
[0067]
By the way, in this embodiment, the pillar 2 is deformed into a wavy shape at the time of a side collision, but the compression deformation portion of the outer plate 2d is substantially one portion of the central portion γ, whereas the extension deformation is performed at the upper and lower ends α, Since the two locations are β, the fiber reinforcement 18 can be prevented from relaxing during deformation, but in order to maintain the tension state of the fiber reinforcement 18 more reliably, an appropriate portion of the fiber reinforcement 18 is clamped or the like. It is preferable to fix to the channel member 19 through a.
[0068]
Further, as the fiber reinforcing material 18, FRP using carbon fiber or GRP using glass fiber, which is widely known as an industrial material, can be used, and further, a cloth material in which a nylon fiber or a spider thread is folded is used. A material having a high tensile strength can be used.
[0069]
FIGS. 18 to 21 show a fifth embodiment of the present invention, in which the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. FIG. 18 is a sectional perspective view of a pillar. 19 is a cross-sectional view showing each cross section along line LL, MM, and NN in FIG. 18 as (a) to (c), and FIG. 20 is a pillar to which a reinforcing structure is added. FIGS. 21A and 21B are explanatory diagrams showing the deformation behavior at the time of a side collision, and FIGS. 21A and 21B are explanatory diagrams of the displacement-reaction characteristics of the pillar at the time of a side collision.
[0070]
In the vehicle pillar reinforcement structure according to the fifth embodiment, as shown in FIGS. 18 and 19, a porous material 22 as a second reinforcement is filled in the hollow portion S of the pillar 2. The fiber direction of the porous material 22 is aligned in the direction parallel to the axial direction of the pillar 2 near the outer plate 2d at the upper and lower ends α and β and near the inner plate 2e at the substantially central portion γ. The fiber directions are irregular in the vicinity of the inner plate 2e at the upper and lower ends α and β and near the outer plate 2d at the substantially central portion γ.
[0071]
In the pillar 2 of the fifth embodiment, the porous material 22 is entirely filled in the hollow portion S without providing a rib or a partition in the hollow portion S.
[0072]
The cross-sectional area of the hollow portion S of the pillar 2 is gradually increased from the upper end 2b to the lower end 2c as shown in FIGS. 19 (a) to 19 (c). The outer plate 2d of the pillar 2 is formed thicker than the inner plate 2e.
[0073]
According to the structure of the fifth embodiment with the above configuration, when the load F at the time of a side collision acts on the substantially central portion γ of the pillar 2 as shown in FIG. The pillar 2 behaves in a deformable manner in the post-buckling deformation mode shown in FIG.
[0074]
That is, even in this embodiment, the collision load F input to the substantially central portion γ of the pillar 2 is such that the upper and lower ends 2b and 2c of the pillar 2 are connected to the roof side rail 3 and the side sills as shown in FIG. The force is converted into the component forces Fa and Fb pressed against the pillar 4, but the porous material 22 fills the hollow portion S of the pillar 2 with the porous material 22, so that the transmission force can be increased by the porous material 22.
[0075]
The porous material 22 has a property of exhibiting large strength against elongation deformation when the fiber direction is aligned, and exhibiting large strength against compression deformation when the fiber direction is irregular. .
[0076]
Based on such properties, in the fifth embodiment, the fiber direction of the porous material 22 is changed in the vicinity of the outer plate 2d of the upper and lower ends α and β and the vicinity of the inner plate 2e of the substantially central portion γ. In addition to being aligned in the direction parallel to the direction and irregular near the inner plate 2e of the upper and lower ends α and β and near the outer plate 2d of the substantially central portion γ, when the collision load F is excessive, The deformation that induces buckling can be effectively suppressed.
[0077]
Moreover, even after the pillar 2 buckles, the fiber direction of the porous material 22 at the compression site is irregular, so that the cross-sectional deformation of the site is continuously suppressed to reduce the reaction force of the entire pillar 2. Can be reduced.
[0078]
Therefore, in the fifth embodiment, the stiffness and buckling strength of the pillar 2 in the initial stage of compression are greatly increased, and the same reaction force maintenance as in the third embodiment can be expected after buckling, as shown in FIG. In addition, the load level of the displacement-reaction characteristic C1 ″ at the time of the side collision can be entirely raised.
[0079]
That is, in the fifth embodiment, since the pillar 2 is filled with the porous material 22, buckling deformation can be effectively suppressed only by relatively simple additional reinforcement as in the third embodiment, In addition, due to the characteristic of the porous material 22 that constantly has a reaction force even after compression, even if buckling deformation occurs, a reduction in reaction force due to cross-sectional deformation of the pillar 2 can be reduced.
[0080]
Further, as the porous material 22 of this embodiment, a calcium material or the like can be used in addition to the foamed aluminum material and the urethane foam disclosed in the third embodiment.
[0081]
By the way, the reinforcing structure of the vehicle pillar according to the present invention has been described by taking the first to fifth embodiments as examples. However, the present invention is not limited to these embodiments, and other embodiments may be used without departing from the gist of the present invention. Various types can be adopted. For example, the center pillar 22 is shown as an example of a vehicle pillar, but the present invention is not limited to this and can be applied to the front pillar 1 or the rear pillar.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of a front portion of a vehicle interior showing a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a front view of a pillar showing the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a perspective view of a pillar showing the first embodiment of the present invention.
FIGS. 4A to 4C are cross-sectional perspective views showing cross sections along line AA, line BB, and line CC in FIG. 3, respectively.
FIGS. 5A to 5C are cross-sectional perspective views showing a pillar forming process according to the first embodiment of the present invention, respectively.
FIG. 6 is an explanatory view showing the deformation behavior of the curved pillar at the time of a side collision in the first embodiment of the present invention in the order of (a) to (c).
FIGS. 7A and 7B are explanatory diagrams showing deformation behavior of the pillar with the reinforcement structure according to the first embodiment of the present invention at the time of a side collision;
FIG. 8 is an explanatory diagram of a displacement-reaction characteristic of a pillar in a side collision according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a sectional front view of a pillar showing a second embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a perspective view of a pillar showing a third embodiment of the present invention.
FIGS. 11A to 11E are cross-sectional perspective views showing cross sections along lines DD, EE, FF, GG, and HH in FIG. FIG.
FIGS. 12A and 12B are cross-sectional perspective views corresponding to lines EE and GG in FIG. 10 from which a foaming material is removed according to a third embodiment of the present invention.
FIGS. 13A and 13B are explanatory views showing deformation behavior of a pillar with a reinforcement structure according to a third embodiment of the present invention at the time of a side collision;
FIG. 14 is an explanatory diagram of a displacement-reaction force characteristic of a pillar at the time of a side collision showing a third embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a sectional perspective view of a pillar showing a fourth embodiment of the present invention.
16A to 16C are cross-sectional views showing respective cross sections along line II, line JJ, and line KK in FIG.
FIGS. 17A and 17B are explanatory views showing deformation behaviors of a pillar with a reinforcement structure according to a fourth embodiment of the present invention at the time of a side collision;
FIG. 18 is a sectional perspective view of a pillar showing a fifth embodiment of the present invention.
FIGS. 19A to 19C are cross-sectional views showing cross sections taken along lines LL, MM, and NN in FIG. 18, respectively.
FIGS. 20A and 20B are explanatory views showing deformation behavior of a pillar with a reinforcement structure according to a fifth embodiment of the present invention at the time of a side collision;
FIG. 21 is an explanatory diagram of a displacement-reaction force characteristic of a pillar at the time of a side collision according to a fifth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
2 Center pillar (pillar)
2a Vertical center of pillar
2b Upper end of pillar
2c Lower end of pillar
2d outer plate
2e inner plate
2f Pillar body
3 Roof side rail
4 Side sill
10 Front and rear direction ribs (first reinforcing means)
11 ribs in the vehicle width direction (second reinforcing means)
13 1st thick part (1st reinforcement means)
14 Second thick part (second reinforcing means)
15 Foamed aluminum material (second reinforcing means)
16 1st separation rib
17 Second separating rib
18. Fiber reinforcement (first reinforcement means)
22 Porous material (second reinforcing means)
α pillar upper end
lower end of β pillar
Approximately vertical center of γ pillar
Straight line connecting the upper and lower ends of the L pillar
Hollow part of S pillar
S1, S2, S3 isolated space
