JP7129858B2 - center pillar for vehicle - Google Patents
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Description
本発明は、車両用センターピラーに関する。 The present invention relates to a vehicle center pillar.
乗用車等の車体の構造には、車体側部の下部に位置するサイドシルに接続されて上下方向に延びるセンターピラーが備えられている。従来の車体側部の構造は、鋼板等の鉄鋼から構成されている。鉄鋼製のセンターピラーは、車体の外側に位置するアウタパネルと、車体の内側に位置するインナパネルとを有し、これらのアウタパネル及びインナパネルが互いに接合されて構成されている。また、センターピラーの強度を高めるために、例えばアウタパネル及びインナパネルの間に鉄鋼製のリンフォースが備えられている。 2. Description of the Related Art A vehicle body structure of a passenger car or the like is provided with a center pillar that is connected to a side sill positioned at a lower portion of a side portion of the vehicle body and extends vertically. Conventional vehicle body side structures are made of steel such as steel plates. A steel center pillar has an outer panel located outside the vehicle body and an inner panel located inside the vehicle body, and these outer panels and inner panels are joined together. Further, in order to increase the strength of the center pillar, for example, a steel reinforcement is provided between the outer panel and the inner panel.
一方、近年では、車体の軽量化を目的として、センターピラー等の構造材を、炭素繊維等の強化繊維を含有する繊維強化樹脂を用いて構成することが検討されている(例えば、特許文献1を参照。)。繊維強化樹脂製の部材は、比較的高い剛性を有し、特に繊維の配向方向に作用する圧縮応力あるいは引張応力に対して高い強度を発揮する。このため、繊維強化樹脂製の部材は、繊維の配向方向に応じて所望の特性を得ることができる。 On the other hand, in recent years, in order to reduce the weight of the vehicle body, it has been studied to configure structural materials such as center pillars using fiber-reinforced resin containing reinforcing fibers such as carbon fibers (for example, Patent Document 1 ). A member made of fiber-reinforced resin has relatively high rigidity, and exhibits high strength particularly against compressive stress or tensile stress acting in the orientation direction of the fibers. Therefore, the member made of fiber-reinforced resin can obtain desired properties according to the orientation direction of the fibers.
ここで、車両の側面衝突時において搭乗者を保護するためには、搭乗者の頭部に対応するセンターピラーの上部を変形しにくくすることが有効である。一方、衝突エネルギを吸収するためには、乗用車等のバンパの位置に対応するセンターピラーの下部を変形しやすくすることが有効である。従来は、鉄鋼製のリンフォースを必要に応じて複数枚重ねるなどして、センターピラーの強度を部分的に異ならせていた。しかし、鋼鉄製のリンフォースを複数枚重ねた場合には、部品の点数が増え、車両が重量化し得る。 Here, in order to protect the occupant in the event of a side collision of the vehicle, it is effective to make the upper portion of the center pillar corresponding to the occupant's head less deformable. On the other hand, in order to absorb the collision energy, it is effective to make the lower portion of the center pillar, which corresponds to the position of the bumper of the passenger car, deform easily. Conventionally, the strength of the center pillar was partially varied by stacking multiple sheets of steel reinforcement as necessary. However, when a plurality of steel reinforcements are stacked, the number of parts increases and the weight of the vehicle may increase.
車両の軽量化のためには、リンフォースあるいはセンターピラー本体を繊維強化樹脂製の構造体として形成することが考えられる。繊維強化樹脂製のリンフォースあるいはセンターピラー本体を用いる場合であっても、鉄鋼製のリンフォースを用いる場合と同様に、センターピラーの下部を変形しやすくし、上部を変形しにくくすることで、搭乗者を保護することが求められる。 In order to reduce the weight of the vehicle, it is conceivable to form the reinforcement or the center pillar body as a structure made of fiber reinforced resin. Even when fiber-reinforced resin reinforcements or center pillar bodies are used, as in the case of using steel reinforcements, by making the lower part of the center pillar easier to deform and the upper part less likely to deform, Passengers are required to be protected.
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、センターピラーに繊維強化樹脂構造体を適用した場合であっても、所望の特性を発揮させることができる車両用センターピラーを提供することにある。 Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to exhibit desired characteristics even when a fiber-reinforced resin structure is applied to the center pillar. To provide a vehicle center pillar capable of
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、長手方向に中空の筒状を有する繊維強化樹脂構造体を備えた車両用センターピラーにおいて、繊維強化樹脂構造体の車長方向の前方側及び後方側に位置する側面部は、繊維の配向方向が長手方向に対して0°の方向である第1の繊維強化樹脂シート、繊維の配向方向が長手方向に対して90°の方向である第2の繊維強化樹脂シート、繊維の配向方向が長手方向に対して45°の方向である第3の繊維強化樹脂シート及び繊維の配向方向が長手方向に対して-45°の方向である第4の繊維強化樹脂シートの少なくとも2つ以上が重ね合わせられて形成され、側面部の長手方向の少なくとも一部の領域は、車幅方向の車室側に形成される第1の領域と、車幅方向の車外側に形成される第2の領域と、を有し、第2の領域に占める第3の繊維強化樹脂シート及び第4の繊維強化樹脂シートの割合は、第1の領域に占める第3の繊維強化樹脂シート及び第4の繊維強化樹脂シートの割合よりも高く、側面部の車高方向の下部領域に、車幅方向の長さ全体に占める第2の領域の長さの割合が側面部の車高方向の上部領域における車幅方向の長さ全体に占める第2の領域の長さの割合よりも高い変形領域を備える、車両用センターピラーが提供される。 In order to solve the above problems, according to one aspect of the present invention, in a center pillar for a vehicle provided with a fiber-reinforced resin structure having a hollow cylindrical shape in the longitudinal direction, The side portions located on the front side and the rear side are the first fiber reinforced resin sheet in which the fiber orientation direction is 0° with respect to the longitudinal direction, and the fiber orientation direction is 90° with respect to the longitudinal direction. A second fiber reinforced resin sheet, a third fiber reinforced resin sheet whose fiber orientation direction is 45° with respect to the longitudinal direction, and a fiber orientation direction of -45° with respect to the longitudinal direction At least two or more of certain fourth fiber-reinforced resin sheets are superimposed and formed, and at least a partial region in the longitudinal direction of the side portion is a first region formed on the vehicle interior side in the vehicle width direction. , a second region formed on the vehicle outer side in the vehicle width direction, and the ratio of the third fiber reinforced resin sheet and the fourth fiber reinforced resin sheet to the second region is the first region higher than the ratio of the third fiber reinforced resin sheet and the fourth fiber reinforced resin sheet to the total length of the second region in the vehicle width direction in the lower region of the side portion in the vehicle height direction is higher than the ratio of the length of the second region to the entire length in the vehicle width direction of the upper region in the vehicle height direction of the side portion.
前記上部領域から前記下部領域にかけて、前記車幅方向の長さ全体に占める前記第2の領域の長さの割合が漸増してもよい。 A ratio of the length of the second region to the entire length in the vehicle width direction may gradually increase from the upper region to the lower region.
第1の領域及び第2の領域の境界付近には、繊維強化樹脂構造体の第1の領域側の構成部分及び第2の領域側の構成部分が重なり合うオーバーラップ部が形成されてもよい。 In the vicinity of the boundary between the first region and the second region, an overlap portion may be formed in which the constituent portion of the fiber-reinforced resin structure on the side of the first region and the constituent portion of the fiber-reinforced resin structure on the side of the second region overlap.
オーバーラップ部は、第1の領域を構成する複数の繊維強化樹脂シート及び第2の領域を構成する複数の繊維強化樹脂シートが交互に重なり合うことで形成されてもよい。 The overlap portion may be formed by alternately overlapping a plurality of fiber reinforced resin sheets forming the first region and a plurality of fiber reinforced resin sheets forming the second region.
繊維強化樹脂構造体は、第1の領域及び第2の領域に渡って側面部に積層されるカバー層を備えてもよい。 The fiber-reinforced resin structure may include a cover layer laminated on the side surface portion over the first region and the second region.
カバー層は、側面部、車幅方向の車室側に位置するインナ部及び車幅方向の車外側に位置するアウタ部の内周面又は外周面の少なくともいずれかに渡って形成されてもよい。 The cover layer may be formed over at least one of the inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the side portion, the inner portion located on the vehicle interior side in the vehicle width direction, and the outer portion located on the vehicle outside side in the vehicle width direction. .
繊維強化樹脂構造体は、センターピラー本体部であってもよい。 The fiber-reinforced resin structure may be a center pillar main body.
繊維強化樹脂構造体は、リンフォースであってもよい。 The fiber-reinforced resin structure may be reinforcement.
以上説明したように本発明によれば、センターピラーに繊維強化樹脂構造体を適用した場合であっても、所望の特性を発揮させることができる。 As described above, according to the present invention, even when a fiber-reinforced resin structure is applied to the center pillar, desired characteristics can be exhibited.
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。また、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する複数の構成要素を、同一の符号の後に異なるアルファベットを付して区別する場合もある。 Preferred embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. In the present specification and drawings, constituent elements having substantially the same functional configuration are denoted by the same reference numerals, thereby omitting redundant description. In addition, in this specification and drawings, a plurality of components having substantially the same functional configuration may be distinguished by attaching different alphabets after the same reference numerals.
<1.第1の実施形態>
本発明の第1の実施形態に係るセンターピラーについて説明する。
<1. First Embodiment>
A center pillar according to a first embodiment of the present invention will be described.
[1-1.センターピラーの全体構成]
図1及び図2を用いて、本実施形態に係るセンターピラー3の全体構成を説明する。図1は、センターピラー3を備えた車体側部構造1を示す斜視図である。図1に示す車体側部構造1は、乗用車の前方に向かって左側部の構造の一部を概略的に示している。なお、図1に示すように、本明細書において、車両の前後方向(車長方向)を車体X軸方向とも言い、車幅方向を車体Y軸方向とも言い、車両の高さ方向を車体Z軸方向とも言う。図2は、車両の前方側から車体X軸方向に沿ってセンターピラー3を見た模式図である。
[1-1. Overall configuration of center pillar]
The overall configuration of the
車体側部構造1は、ルーフピラー5と、リアピラー4と、フロントピラー2と、センターピラー3と、サイドシル6等により構成されている。ルーフピラー5は、車両の車室空間の上部に、車体X軸方向に沿って延在し、車両の屋根のサイド部分を形成している。サイドシル6は、車両の側部の下部に、車体X軸方向に沿って延在する。
The vehicle
フロントピラー2は、下端がサイドシル6の前端に接続され、上端がルーフピラー5の前端に接続されている。フロントピラー2は、車両の車室空間を構成する前部を形成し、フロントガラスのサイドを支持するように配置される。リアピラー4は、下端がサイドシル6の後端に接続され、上端がルーフピラー5の後端に接続される。センターピラー3は、下端がサイドシル6の車体X軸方向中央部に接続され、上端がルーフピラー5の車体X軸方向中央部に接続される。
The
サイドシル6、ルーフピラー5、フロントピラー2及びセンターピラー3の間には、フロントドア用の開口部が形成されている。また、サイドシル6、ルーフピラー5、リアピラー4及びセンターピラー3の間には、リアドア用の開口部が形成されている。図示しないフロントドアは、例えばヒンジ部材によりフロントピラー2に取り付けられる。また、図示しないリアドアは、例えばヒンジ部材によりセンターピラー3に取り付けられる。
A front door opening is formed between the
かかる車体側部構造1において、センターピラー3は、車両の上下方向に沿う長手方向を有し、中空の筒状に形成されている。センターピラー3は、上端に設けられたルーフピラー接続部16と、下端に設けられたサイドシル接続部14と、ルーフピラー接続部16とサイドシル接続部14との間に位置するセンターピラー本体部12とを有する。センターピラー本体部12は、車体Z軸方向に沿う長手方向に中空の筒状を有し、ルーフピラー接続部16及びサイドシル接続部14は、いずれも車体X軸方向に沿う長手方向に中空の筒状を有する。センターピラー本体部12は、車両の側面衝突時において、搭乗者を保護しつつ、衝突エネルギを吸収する機能を備える。
In the vehicle
本実施形態において、センターピラー本体部12、ルーフピラー接続部16及びサイドシル接続部14は、例えば炭素繊維等の強化繊維に熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂を含浸させた繊維強化樹脂を用いて形成される複数層の複合材料からなる構造体である。繊維強化樹脂製のセンターピラー3は、高強度、かつ、軽量化を実現可能になっている。センターピラー本体部12、ルーフピラー接続部16及びサイドシル接続部14は、一体的に形成されてもよく、それぞれ別部材として形成されてもよい。別部材として形成される場合には、各部材は、例えば接着剤により互いに接合される。
In this embodiment, the center pillar
なお、本実施形態に係るセンターピラー3において、少なくともセンターピラー本体部12が繊維強化樹脂製の構造体であればよく、ルーフピラー接続部16又はサイドシル接続部14の少なくとも一方が鉄鋼等により構成されていてもよい。以下、本実施形態では、センターピラー3全体が繊維強化樹脂から成る例を説明する。
In addition, in the
センターピラー3は、例えば連続繊維を含む繊維強化樹脂シートを積層した成形体であってよい。連続繊維を含む繊維強化樹脂シートは、連続する繊維にマトリックス樹脂を含浸させて形成される。使用可能な連続繊維としては、例えば炭素繊維が挙げられるが、他の繊維であってもよく、さらには、複数の繊維が組み合わせられて用いられてもよい。ただし、炭素繊維は、機械特性に優れていることから、強化繊維が炭素繊維を含むことが好ましい。
The
繊維強化樹脂のマトリックス樹脂には、熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂が用いられる。熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ABS樹脂(アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン共重合合成樹脂)、ポリスチレン樹脂、AS樹脂(アクリロニトリル-スチレン共重合合成樹脂)、ポリアミド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、PPS(ポリフェニレンサルファイド)樹脂、フッ素樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、又はポリイミド樹脂等が例示される。 A thermoplastic resin or a thermosetting resin is used as the matrix resin of the fiber-reinforced resin. Examples of thermoplastic resins include polyethylene resin, polypropylene resin, polyvinyl chloride resin, ABS resin (acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer synthetic resin), polystyrene resin, AS resin (acrylonitrile-styrene copolymer synthetic resin), and polyamide resin. , polyacetal resin, polycarbonate resin, polyester resin, PPS (polyphenylene sulfide) resin, fluororesin, polyetherimide resin, polyetherketone resin, or polyimide resin.
マトリックス樹脂としては、これらの熱可塑性樹脂のうちの1種類、あるいは2種類以上の混合物が使用され得る。あるいは、マトリックス樹脂は、これらの熱可塑性樹脂の共重合体であってもよい。熱可塑性樹脂が混合物である場合には、さらに相溶化剤が併用されてもよい。さらに、熱可塑性樹脂には、難燃剤として臭素系難燃剤、シリコン系難燃剤、赤燐などが加えられてもよい。 As the matrix resin, one kind of these thermoplastic resins or a mixture of two or more kinds can be used. Alternatively, the matrix resin may be a copolymer of these thermoplastic resins. When the thermoplastic resin is a mixture, a compatibilizer may be used in combination. Furthermore, a flame retardant such as a brominated flame retardant, a silicone flame retardant, or red phosphorus may be added to the thermoplastic resin.
熱可塑性樹脂及び連続繊維からなる繊維強化樹脂シートを用いてセンターピラー3を成形する場合、例えばプレス成形法が採用されてもよい。センターピラー3をプレス成形する場合、例えば繊維強化樹脂シートを複数枚積層して所定の厚さのプリプレグを形成した後、かかるプリプレグを、熱可塑性樹脂の融点以上に加熱して成形型に投入し、さらにプリプレグを熱可塑性樹脂の融点未満に冷却することで複数の構成部品を成形する。得られた構成部品を互いに接合することにより、センターピラー3が形成される。なお、熱可塑性樹脂を用いる場合のセンターピラー3の成形方法は、プレス成形法に限られない。
When molding the
また、熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、フェノール樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコン樹脂等が例示される。マトリックス樹脂としては、これらの熱硬化性樹脂のうちの1種類、あるいは2種類以上の混合物が使用され得る。これらの熱硬化性樹脂が用いられる場合、熱硬化性樹脂に、適宜の硬化剤や反応促進剤が加えられてもよい。 Examples of thermosetting resins include epoxy resins, unsaturated polyester resins, vinyl ester resins, phenol resins, polyurethane resins, silicone resins, and the like. As the matrix resin, one type of these thermosetting resins or a mixture of two or more types can be used. When these thermosetting resins are used, an appropriate curing agent or reaction accelerator may be added to the thermosetting resin.
熱硬化性樹脂及び連続繊維からなる繊維強化樹脂シートを用いてセンターピラー3を成形する場合、例えばオートクレーブ成形法が採用されてもよい。センターピラー3をオートクレーブ成形する場合、例えば繊維強化樹脂シートを複数枚積層して所定の厚さのプリプレグを形成した後、成形型上にプリプレグを載置してバッギングした後、オートクレーブ装置内で、バッグ内を真空状態にしながらプリプレグを加熱し硬化させることで、複数の構成部品を成形する。得られた構成部品を互いに接合することにより、センターピラー3が形成される。なお、熱硬化性樹脂を用いる場合のセンターピラー3の成形方法は、オートクレーブ成形法に限られない。
When molding the
[1-2.センターピラー本体部]
本実施形態に係るセンターピラー3のセンターピラー本体部12について詳細に説明する。図3は、センターピラー本体部12の断面図である。図3に示す断面図は、図2に一点鎖線で示したI-I断面を矢印方向から見た図である。
[1-2. Center pillar body]
The center
図3に示すように、センターピラー本体部12は、車幅方向(車体Y軸方向)の車室側に位置するインナ部20と、車幅方向の車外側に位置するアウタ部30と、車長方向(車体X軸方向)の前方側に位置する側面部40aと、車長方向の後方側に位置する側面部40bとを有する。インナ部20、アウタ部30及び側面部40a,40bは、一体的に形成されている。インナ部20、アウタ部30及び側面部40a,40bにより、中空の筒状の閉空間が形成される。
As shown in FIG. 3, the center pillar
センターピラー本体部12は、複数枚の繊維強化樹脂シートを積層した積層構造を有する。より具体的には、センターピラー本体部12のインナ部20、アウタ部30及び側面部40a,40bは、繊維の配向方向が異なる複数枚の繊維強化樹脂シートを積層して形成される。
The center
例えば、図4に示すように、側面部40a,40bは、繊維の配向方向がセンターピラー本体部12の長手方向に対して0°をなす第1の繊維強化樹脂シート(第1の層51)、90°をなす第2の繊維強化樹脂シート(第2の層53)、45°をなす第3の繊維強化樹脂シート(第3の層55)、及び-45°をなす第4の繊維強化樹脂シート(第4の層57)の少なくとも2つ以上が積層して成形される。図4には4層の繊維強化樹脂シートが示されているが、それぞれの繊維強化樹脂シートは、適宜の枚数積層される。また、図4では、第1の層51、第2の層53、第3の層55及び第4の層57が上から順に重ねられているが、積層される順序は特に限定されない。
For example, as shown in FIG. 4, the
このうち、繊維の配向方向が0°の繊維強化樹脂シート(第1の層51)及び90°の繊維強化樹脂シート(第2の層53)の組み合わせは、側面衝突時に高い圧縮強度及び引張強度を発現し、変形しにくくなっている。一方、繊維の配向方向が45°の繊維強化樹脂シート(第3の層55)及び-45°の繊維強化樹脂シート(第4の層57)の組み合わせは、側面衝突時において、0°、90°の繊維強化樹脂シートの組み合わせに比べて変形しやすく、衝突エネルギを吸収する。 Among these, the combination of the fiber reinforced resin sheet (first layer 51) with a fiber orientation direction of 0° and the fiber reinforced resin sheet (second layer 53) with a fiber orientation direction of 90° has high compressive strength and tensile strength in the event of a side collision. and is difficult to deform. On the other hand, the combination of the fiber reinforced resin sheet (third layer 55) with a fiber orientation direction of 45° and the fiber reinforced resin sheet (fourth layer 57) with a fiber orientation direction of -45° has 0° and 90° It deforms more easily than a combination of fiber reinforced resin sheets and absorbs collision energy.
センターピラー本体部12の側面部40a,40bは、側面衝突時に高い圧縮強度及び引張強度を発現し、変形しにくくなっている第1の領域Aと、第1の領域Aよりも変形しやすく、衝突エネルギを吸収する第2の領域Bとを有する。第1の領域Aは、第1の層51及び第2の層53が相対的に多い領域であり、第2の領域Bは、第3の層55及び第4の層57が相対的に多い領域である。より具体的には、第1の領域Aに占める第1の層51及び第2の層53の割合は、第2の領域Bに占める第1の層51及び第2の層53の割合よりも高く、第2の領域Bに占める第3の層55及び第4の層57の割合は、第1の領域Aに占める第3の層55及び第4の層57の割合よりも高くなっている。
The
例えば、それぞれの繊維強化樹脂シートが同じ厚さであり、第1の領域A及び第2の領域Bの積層数が同じである場合、第2の領域Bにおける第3の層55及び第4の層57の合計枚数を、第1の領域Aにおける第3の層55及び第4の層57の合計枚数よりも多くすることで、第2の領域Bに占める第3の層55及び第4の層57の割合を、第1の領域Aに占める第3の層55及び第4の層57の割合よりも高くすることができる。 For example, when each fiber reinforced resin sheet has the same thickness and the number of layers in the first region A and the second region B is the same, the third layer 55 and the fourth layer in the second region B By making the total number of layers 57 larger than the total number of the third layers 55 and the fourth layers 57 in the first region A, the third layer 55 and the fourth layer occupying the second region B The proportion of the layer 57 can be higher than the proportion of the third layer 55 and the fourth layer 57 in the first region A.
あるいは、それぞれの繊維強化樹脂シートの厚さが異なり、第1の領域A及び第2の領域Bの積層方向の厚さが同じである場合、第2の領域Bにおける第3の層55及び第4の層57の厚さの和を、第1の領域Aにおける第3の層55及び第4の層57の厚さの和よりも大きくすることで、第2の領域Bに占める第3の層55及び第4の層57の割合を、第1の領域Aに占める第3の層55及び第4の層57の割合よりも高くすることができる。 Alternatively, when the thickness of each fiber reinforced resin sheet is different and the thickness in the stacking direction of the first region A and the second region B is the same, the third layer 55 and the third layer in the second region B By making the sum of the thicknesses of the 4 layers 57 larger than the sum of the thicknesses of the third layer 55 and the fourth layer 57 in the first region A, the third layer occupying the second region B is increased. The proportion of the layer 55 and the fourth layer 57 can be higher than the proportion of the third layer 55 and the fourth layer 57 in the first region A.
図5は、センターピラー本体部12の側面部40aを車長方向の前方側から見た説明図である。図中の左側は車幅方向の車室側を示し、右側は車幅方向の車外側を示す。また、図中の上側は車高方向(長手方向に相当)の上側を示し、下側は車高方向の下側を示す。なお、以下説明では、側面部40aを例として説明するが、側面部40bについても構成及び効果は同様である。
FIG. 5 is an explanatory diagram of the
図5に示すように、センターピラー本体部12の側面部40aは、車幅方向の車室側に形成される第1の領域Aと、車幅方向の車外側に形成される第2の領域Bとを有する。車幅方向に第1の領域A及び第2の領域Bをともに有する領域は、側面部40aの長手方向の全体に渡って設けられてもよく、長手方向の一部の領域のみに設けられてもよい。車室側に形成される第1の領域Aにより、側面部40aの車室側は変形しにくくなり、側面衝突時において搭乗者を保護することができる。一方、車外側に形成される第2の領域Bにより、側面部40aの車外側は変形しやすくなり、入力される衝突エネルギを吸収することができる。
As shown in FIG. 5, the
側面部40aの車高方向の下部領域には、変形しやすく、衝突エネルギを吸収する変形領域Dが設けられる。変形領域Dは、車幅方向の長さ全体に占める第2の領域Bの長さの割合が、相対的に高い領域である。より具体的には、変形領域Dにおいて、車幅方向の長さ全体に占める第2の領域Bの長さの割合は、車高方向の上部領域における車幅方向の長さ全体に占める第2の領域Bの長さの割合よりも高くなっている。例えば、変形領域Dにおいて、第2の領域Bの車幅方向の長さが車幅方向の長さ全体の半分の長さより長く、変形領域D以外において、第2の領域Bの車幅方向の長さが車幅方向の長さ全体の半分の長さより短くなっていてよい。
A deformation region D that is easily deformable and absorbs collision energy is provided in a lower region of the
変形領域Dは、乗用車のバンパの高さに対応する側面衝突想定部位に相当する位置を含むように配置される。それにより、側面衝突時に、変形領域Dが設けられるセンターピラー本体部12の下部領域は変形しやすくなり、入力される衝突エネルギを吸収することができる。一方、変形領域Dが存在しないセンターピラー本体部12の上部領域は変形しにくくなり、側面衝突時において搭乗者の頭部を保護することができる。
The deformation area D is arranged so as to include a position corresponding to the assumed side collision site corresponding to the height of the bumper of the passenger car. As a result, in the event of a side collision, the lower region of the center pillar
第1の層51、第2の層53、第3の層55及び第4の層57の構成比率を異ならせる場合において、側面部40aの上部領域と下部領域とが明確に区分されている場合、境界部分で強度が急激に変化するために、側面衝突時にセンターピラー本体部12が折れ易くなるおそれがある。このため、上部領域から下部領域にかけて、車幅方向の長さ全体に占める第2の領域の長さの割合を漸増させてもよい。同様に、変形領域Dとそれ以外の領域との境界部分について、車幅方向の長さ全体に占める第2の領域の長さの割合を漸増又は漸減させてもよい。
When the composition ratio of the first layer 51, the second layer 53, the third layer 55, and the fourth layer 57 is varied, and the upper region and the lower region of the
筒状のセンターピラー本体部12をブレーディング法により成形する場合には、繊維の配向方向を比較的自由に調節することができる。かかるブレーディング法を用いる場合、上部領域と下部領域、又は、変形領域Dとそれ以外の領域とが明確に区分されることなく、繊維の配向方向の比率を異ならせることができる。
When the tubular center pillar
第1の層51、第2の層53、第3の層55及び第4の層57の構成比率を異ならせる場合において、第1の領域Aと第2の領域Bとが明確に区分されている場合、境界部分で強度が急激に変化するために、側面衝突時にセンターピラー本体部12が折れ易くなるおそれがある。このため、第1の領域Aと第2の領域Bとの境界付近において、第1の領域A側の構成部分と第2の領域B側の構成部分とをオーバーラップさせてもよい。
When the composition ratio of the first layer 51, the second layer 53, the third layer 55, and the fourth layer 57 is changed, the first region A and the second region B are clearly separated. If there is, there is a risk that the center pillar
図6、図7、図8A及び図8Bは、第1の領域Aと第2の領域Bとの境界付近のセンターピラー本体部12の断面を示している。図6に示した例では、第1の領域Aと第2の領域Bとの境界付近において、第1の領域A側の層と第2の領域B側の層とが互いにオーバーラップしている。例えば、センターピラー本体部12の成形時に、端部を交互に重ね合わせながら繊維強化樹脂シートを積層することによって、第1の領域A側の層と第2の領域B側の層とを互いにオーバーラップさせることができる。
6, 7, 8A and 8B show cross sections of the center pillar
また、図7に示した例では、第1の領域Aと第2の領域Bとの境界付近において、第1の領域A側の端部と第2の領域B側の端部とがオーバーラップしている。例えば、センターピラー本体部12を製造する際に、第1の領域A側の部材と、第2の領域B側の部材とをそれぞれ成形した後に、端部を重ね合わせて接着剤等により接合することによって、第1の領域A側の端部と第2の領域B側の端部とをオーバーラップさせることができる。
Further, in the example shown in FIG. 7, in the vicinity of the boundary between the first area A and the second area B, the edge on the first area A side and the edge on the second area B side overlap each other. is doing. For example, when manufacturing the center pillar
また、図8Aに示した例では、第1の領域Aと第2の領域Bとの境界付近において、第1の領域A側の層と第2の領域B側の層とが互いに同じ位置でオーバーラップしている。例えば、センターピラー本体部12の成形時に、端部を同じ位置で交互に重ね合わせながら繊維強化樹脂シートを積層することによって、第1の領域A側の層と第2の領域B側の層とを互いにオーバーラップさせることができる。
Further, in the example shown in FIG. 8A, near the boundary between the first region A and the second region B, the layer on the side of the first region A and the layer on the side of the second region B are positioned at the same position. overlapping. For example, when molding the center pillar
繊維強化樹脂シートの厚さが厚い場合、図8Bに示すように第1の領域A側の層の端部及び第2の領域B側の層の端部の周辺に比較的大きな空隙Sが形成されるおそれがある。一方、繊維強化樹脂シートの厚さが薄い場合、図8Aに示すように第1の領域A側の層の端部及び第2の領域B側の層の端部の周辺に形成される空隙Sを小さくすることができる。空隙Sを小さくすることにより、繊維強化樹脂シートが剥離するおそれを低減することができる。ゆえに、繊維強化樹脂シートの厚さは薄い方が好ましい。繊維強化樹脂シートの厚さは、例えば、0.03~1mmの範囲内の値とすることができる。 When the thickness of the fiber-reinforced resin sheet is thick, as shown in FIG. 8B, a relatively large gap S is formed around the end of the layer on the side of the first region A and the end of the layer on the side of the second region B. There is a risk that it will be On the other hand, when the thickness of the fiber-reinforced resin sheet is thin, as shown in FIG. can be made smaller. By reducing the space S, the possibility that the fiber-reinforced resin sheet will peel off can be reduced. Therefore, it is preferable that the thickness of the fiber-reinforced resin sheet is thin. The thickness of the fiber-reinforced resin sheet can be, for example, a value within the range of 0.03-1 mm.
このように、第1の領域Aと第2の領域Bとの境界付近において、第1の領域A側の構成部分と第2の領域B側の構成部分とがオーバーラップしていることによって、側面衝突時に、当該境界付近でセンターピラー本体部12が折れるおそれを低減することができる。
In this way, in the vicinity of the boundary between the first area A and the second area B, the component on the side of the first area A and the component on the side of the second area B overlap, It is possible to reduce the risk of the center pillar
第1の領域Aと第2の領域Bとが明確に区分されていない場合であっても、境界部分で強度が変化することにより、側面衝突時に第1の領域Aと第2の領域Bとが断裂され、センターピラー本体部12が所望の特性を発揮できないおそれがある。このため、センターピラー本体部12の外周面又は内周面の少なくともいずれかに、第1の領域A及び第2の領域Bに渡ってカバー層を設けてもよい。
Even if the first area A and the second area B are not clearly separated, the change in strength at the boundary may cause the first area A and the second area B to separate at the time of a side collision. is torn, and the center pillar
図9は、センターピラー本体部12に設けられるカバー層を示す断面図である。図9は、図3に示したセンターピラー本体部12の断面図に相当する図である。図9に示す例では、センターピラー本体部12は、側面部40a,40bの第1の領域A及び第2の領域Bに渡って積層されるカバー層70,72を備える。カバー層70は、センターピラー本体部12の外周面側に積層される層であり、カバー層72は、センターピラー本体部12の内周面側に積層される層である。カバー層70,72は、例えば、1つ以上の繊維強化樹脂シートから形成される。
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a cover layer provided on the center
カバー層70は、センターピラー本体部12の外周面側における第1の領域A及び第2の領域Bの境界に生じる引っ張り力又は圧縮力に対する剛性を強化する。カバー層72は、センターピラー本体部12の内周面側における第1の領域A及び第2の領域Bの境界に生じる引っ張り力又は圧縮力に対する剛性を強化する。それにより、側面衝突時に、第1の領域Aと第2の領域Bとが断裂され、センターピラー本体部12が所望の特性を発揮できないおそれを低減することができる。
The
また、カバー層70は、センターピラー本体部12のインナ部20、アウタ部30及び側面部40a,40bの外周面の全体に渡って形成されてもよい。カバー層72は、センターピラー本体部12のインナ部20、アウタ部30及び側面部40a,40bの内周面の全体に渡って形成されてもよい。それにより、側面衝突時に、第1の領域Aと第2の領域Bとが断裂され、センターピラー本体部12が所望の特性を発揮できないおそれを一層低減することができる。
Also, the
次に、側面衝突時のセンターピラー本体部12の作用について説明する。図10A及び図10Bは、側面衝突時のセンターピラー本体部12の側面部40aの様子を示す模式図である。図10Aは、車両の側面に他車両が衝突する直前の側面部40aの様子を示し、図10Bは、車両の側面に他車両が衝突した後の側面部40aの様子を示す。
Next, the action of the center pillar
車両の側面に他の乗用車(他車両)が衝突する場合、図10Aに示すように、側面部40aの下部領域に設けられた変形領域Dに対して他車両のバンパ60が接触する。バンパ60の接触位置は、例えば、路面からの高さが300~600mmの範囲内の領域となる。本実施形態に係るセンターピラー3のセンターピラー本体部12では、図10Bに示すように、他車両のバンパ60が変形領域Dに衝突すると、変形領域Dが設けられるセンターピラー本体部12の下部領域は変形しやすくなっており、衝突によって入力されるエネルギが吸収される。一方、変形領域Dが設けられないセンターピラー本体部12の上部領域は変形しにくくなっており、搭乗者の頭部が保護される。
When another passenger car (another vehicle) collides with the side of the vehicle, as shown in FIG. 10A, the
このように、センターピラー本体部12として繊維強化樹脂構造体を適用した場合であっても、本実施形態に係るセンターピラー3は、鉄鋼製のリンフォースを用いる場合と同様に、センターピラー本体部12の下部を変形しやすくし、上部を変形しにくくすることで、搭乗者を保護することができる。
As described above, even when the fiber-reinforced resin structure is applied as the center pillar
<2.第2の実施形態>
続いて、本発明の第2の実施形態に係るセンターピラーについて説明する。
<2. Second Embodiment>
Next, a center pillar according to a second embodiment of the invention will be described.
図11は、本実施形態に係るセンターピラーの構成の一例を示す断面図である。図11に示す断面図は、図2に一点鎖線で示したI-I断面を矢印方向から見た図である。図11に示すように、本実施形態に係るセンターピラーのセンターピラー本体部112は、車室側に配置されるインナパネル182と、車外側に配置されるアウタパネル184と、インナパネル182及びアウタパネル184により形成された閉空間の内部に配置されるリンフォース180とを有する。リンフォース180は、車両の側面衝突時において、搭乗者を保護しつつ、衝突エネルギを吸収する機能を備える。本実施形態において、リンフォース180が、繊維強化樹脂構造体に相当する。
FIG. 11 is a cross-sectional view showing an example of the configuration of the center pillar according to this embodiment. The cross-sectional view shown in FIG. 11 is a cross-sectional view taken along the line II indicated by the dashed line in FIG. 2 as seen from the direction of the arrow. As shown in FIG. 11, the center pillar
本実施形態において、インナパネル182における、センターピラー本体部112の長手方向に交差する方向の断面形状は、アウタパネル184側に開放された略U字型の開断面形状を有する。また、アウタパネル184における、センターピラー本体部112の長手方向に交差する方向の断面形状は、インナパネル182側に開放された略U字型の開断面形状を有する。インナパネル182及びアウタパネル184の車長方向の両端は、例えば接着剤により互いに接合される。それにより、インナパネル182及びアウタパネル184の間に閉空間が形成される。リンフォース180は、かかる閉空間の内部に配置され、インナパネル182又はアウタパネル184の少なくとも一部と接合される。
In this embodiment, the cross-sectional shape of the
ただし、インナパネル182及びアウタパネル184の断面形状は上記の例に限定されない。インナパネル182及びアウタパネル184は、リンフォース180と共にセンターピラー本体部112を形成するようになっていればよい。あるいは、インナパネル182及びアウタパネル184が一体化されて筒状に形成され、リンフォース180が筒状の内部に接合されることによりセンターピラー本体部112が形成されてもよい。
However, the cross-sectional shapes of the
インナパネル182及びアウタパネル184は、例えば炭素繊維等の強化繊維に熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂を含浸させた繊維強化樹脂を用いて形成される複数層の複合材料であり、高強度、かつ、軽量化を実現可能になっている。ただし、インナパネル182及びアウタパネル184の素材は上記の例に限定されず、例えば、鉄鋼製のインナパネル182及びアウタパネル184が、溶接により互いに接合されていてもよい。
The
リンフォース180は、第1の実施形態におけるセンターピラー本体部12と同様の構成を有する。リンフォース180におけるインナ部120、アウタ部130及び側面部140a,140bは、センターピラー本体部12におけるインナ部20、アウタ部30及び側面部40a,40bとそれぞれ対応する。ゆえに、側面衝突時に、リンフォース180の下部領域は変形しやすくなり、入力される衝突エネルギを吸収することができる。一方、リンフォース180の上部領域は変形しにくくなり、側面衝突時において搭乗者の頭部を保護することができる。
The
このように、リンフォース180として繊維強化樹脂構造体を適用した場合であっても、本実施形態に係るセンターピラー3は、鉄鋼製のリンフォースを用いる場合と同様に、センターピラー本体部112の下部を変形しやすくし、上部を変形しにくくすることで、搭乗者を保護することができる。
As described above, even when the fiber-reinforced resin structure is applied as the
<3.まとめ>
以上説明したように、本実施形態に係るセンターピラー3は、長手方向に中空の筒状を有する繊維強化樹脂構造体を備える。かかる繊維強化樹脂構造体の側面部は、繊維の配向方向が長手方向に対して0°の方向である第1の層51、繊維の配向方向が長手方向に対して90°の方向である第2の層53、繊維の配向方向が長手方向に対して45°の方向である第3の層55及び繊維の配向方向が長手方向に対して-45°の方向である第4の層57の少なくとも2つ以上が重ね合わせられて形成される。また、側面部の長手方向の少なくとも一部の領域は、車幅方向の車室側に形成される第1の領域Aと、車幅方向の車外側に形成される第2の領域Bとを有する。また、第2の領域Bに占める第3の層55及び第4の層57の割合は、第1の領域Aに占める第3の層55及び第4の層57の割合よりも高い。また、側面部の車高方向の下部領域に、車幅方向の長さ全体に占める第2の領域Bの長さの割合が、側面部の車高方向の上部領域における車幅方向の長さ全体に占める第2の領域Bの長さの割合よりも高い変形領域Dを備える。
<3. Summary>
As described above, the
それにより、側面衝突時において、変形領域Dが設けられない繊維強化樹脂構造体の上部領域は変形しにくくなっており、搭乗者の頭部が保護される。一方、変形領域Dが設けられる繊維強化樹脂構造体の下部領域は変形しやすくなっており、衝突によって入力されるエネルギが吸収される。 Accordingly, in the event of a side collision, the upper region of the fiber-reinforced resin structure, in which the deformation region D is not provided, is less likely to deform, and the passenger's head is protected. On the other hand, the lower region of the fiber-reinforced resin structure provided with the deformation region D is easily deformed, and absorbs the energy input by the collision.
また、本実施形態に係るセンターピラー3における繊維強化樹脂構造体は、構成部品を複数にするのではなく、一体的に形成された繊維強化樹脂構造体を構成する繊維強化樹脂中の繊維の配向方向の比率を異ならせることによって、第1の領域Aと第2の領域Bとで特性を異ならせている。したがって、センターピラー3を比較的容易に製造することができるとともに、より車両の軽量化に資することができる。
In addition, the fiber reinforced resin structure in the
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は係る例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。また、上記の実施形態及び各変形例を互いに組み合わせた態様も、当然に本発明の技術的範囲に属する。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the accompanying drawings, the present invention is not limited to such examples. It is obvious that a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention belongs can conceive of various modifications or modifications within the scope of the technical idea described in the claims. It is understood that these also naturally belong to the technical scope of the present invention. Also, modes in which the above embodiments and modifications are combined with each other naturally belong to the technical scope of the present invention.
例えば、第3の層55及び第4の層57の割合が相対的に低い第1の領域Aにおいて、各層の構成比率が全体に渡って同じであってもよく、異なっていてもよい。第1の領域Aにおいて、第3の層55及び第4の層57の割合が相対的に高くされた部分が一部に含まれていてもよい。同様に、第3の層55及び第4の層57の割合が相対的に高い第2の領域Bにおいて、各層の構成比率が全体に渡って同じであってもよく、異なっていてもよい。第2の領域Bにおいて、第3の層55及び第4の層57の割合が相対的に低くされた部分が一部に含まれていてもよい。 For example, in the first region A where the ratio of the third layer 55 and the fourth layer 57 is relatively low, the composition ratio of each layer may be the same or different throughout. A part of the first region A may include a portion in which the ratio of the third layer 55 and the fourth layer 57 is relatively high. Similarly, in the second region B where the ratio of the third layer 55 and the fourth layer 57 is relatively high, the composition ratio of each layer may be the same or different throughout. A part of the second region B may include a portion in which the ratio of the third layer 55 and the fourth layer 57 is relatively low.
3 センターピラー
12,112 センターピラー本体部
20,120 インナ部
30,130 アウタ部
40a,40b,140a,140b 側面部
51 第1の層
53 第2の層
55 第3の層
57 第4の層
70,72 カバー層
180 リンフォース
182 インナパネル
184 アウタパネル
A 第1の領域
B 第2の領域
D 変形領域
S 空隙
3
Claims (8)
前記繊維強化樹脂構造体の車長方向の前方側及び後方側に位置する側面部は、
繊維の配向方向が前記長手方向に対して0°の方向である第1の繊維強化樹脂シート、繊維の配向方向が前記長手方向に対して90°の方向である第2の繊維強化樹脂シート、繊維の配向方向が前記長手方向に対して45°の方向である第3の繊維強化樹脂シート及び繊維の配向方向が前記長手方向に対して-45°の方向である第4の繊維強化樹脂シートの少なくとも2つ以上が重ね合わせられて形成され、
前記側面部の前記長手方向の少なくとも一部の領域は、
車幅方向の車室側に形成される第1の領域と、
前記車幅方向の車外側に形成される第2の領域と、を有し、
前記第2の領域に占める前記第3の繊維強化樹脂シート及び前記第4の繊維強化樹脂シートの割合は、前記第1の領域に占める前記第3の繊維強化樹脂シート及び前記第4の繊維強化樹脂シートの割合よりも高く、
前記側面部の車高方向の下部領域に、前記車幅方向の長さ全体に占める前記第2の領域の長さの割合が、前記側面部の前記車高方向の上部領域における前記車幅方向の長さ全体に占める前記第2の領域の長さの割合よりも高い変形領域を備える、
車両用センターピラー。 In a vehicle center pillar provided with a fiber-reinforced resin structure having a longitudinally hollow tubular shape,
The side portions located on the front side and the rear side in the vehicle length direction of the fiber-reinforced resin structure are
A first fiber reinforced resin sheet whose fiber orientation direction is 0° with respect to the longitudinal direction, a second fiber reinforced resin sheet whose fiber orientation direction is 90° with respect to the longitudinal direction, A third fiber reinforced resin sheet having a fiber orientation direction of 45° with respect to the longitudinal direction and a fourth fiber reinforced resin sheet having a fiber orientation direction of -45° with respect to the longitudinal direction. At least two or more of are superimposed and formed,
At least a partial region of the side portion in the longitudinal direction,
a first region formed on the vehicle interior side in the vehicle width direction;
a second region formed outside the vehicle in the vehicle width direction;
The ratio of the third fiber reinforced resin sheet and the fourth fiber reinforced resin sheet occupying the second area is the ratio of the third fiber reinforced resin sheet and the fourth fiber reinforced resin sheet occupying the first area. higher than that of the resin sheet,
In the lower region of the side portion in the vehicle height direction, the ratio of the length of the second region to the entire length in the vehicle width direction is equal to the vehicle width direction of the upper region of the side portion in the vehicle height direction. with a deformation region that is higher than the ratio of the length of the second region to the total length,
Vehicle center pillar.
The vehicle center pillar according to any one of claims 1 to 6, wherein the fiber-reinforced resin structure is a reinforcement.
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