JP7155851B2 - Fiber-reinforced composite frame - Google Patents

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Description

本発明は、繊維強化複合材製フレームに関する。 The present invention relates to a fiber reinforced composite frame.

自動車や航空機、さらには産業機械のフレームとして、繊維強化複合材製フレームが用いられる場合がある。例えば、特許文献1では、繊維強化複合材製フレームを自動車のセンターピラーに用いた構成が開示されている。 Fiber-reinforced composite material frames are sometimes used as frames for automobiles, aircraft, and industrial machinery. For example, Patent Literature 1 discloses a configuration in which a frame made of a fiber-reinforced composite material is used for the center pillar of an automobile.

特許文献1に開示された繊維強化複合材製フレームは、CFRP(炭素繊維強化樹脂)製であって、略矩形の断面形状を有している。 The fiber-reinforced composite material frame disclosed in Patent Document 1 is made of CFRP (carbon fiber reinforced resin) and has a substantially rectangular cross-sectional shape.

繊維強化複合材製フレームは、同じ重量の鋼製のフレームに比べて、強度や剛性が高い。よって、繊維強化複合材製フレームを採用する場合には、鋼製のフレームを採用する場合に比べて、軽量化を図りながら同等の強度や剛性を確保することができる。 Fiber-reinforced composite frames are stronger and stiffer than steel frames of the same weight. Therefore, when a frame made of a fiber-reinforced composite material is used, it is possible to secure the same level of strength and rigidity while reducing the weight as compared to when a frame made of steel is used.

特開2018-52390号公報JP 2018-52390 A

しかしながら、従来技術に係る繊維強化複合材製フレームでは、曲げ荷重が作用した場合に、フレームにおける引張応力が生じる側の縁応力が材料強度に達する前に、圧縮応力が生じる側の縁応力が材料強度に達し、フレームの曲げ強度が決まる。この要因は、フレームの圧縮応力作用部での座屈発生と、材料の引張強度が圧縮強度よりも高い繊維強化複合材の特徴によるものである。即ち、従来技術に係る繊維強化複合材製フレームでは、引張応力が生じる側で材料強度を十分に活かしきれず、曲げ強度の質量効率の悪化を招いており、その改善が求められている。 However, in the fiber-reinforced composite material frame according to the prior art, when a bending load is applied, the edge stress on the side where the compressive stress is generated reaches the material strength before the edge stress on the side where the tensile stress is generated reaches the material strength. strength is reached and determines the bending strength of the frame. This is due to the occurrence of buckling in the compressive stress acting portion of the frame and the characteristics of the fiber-reinforced composite material in which the tensile strength of the material is higher than the compressive strength. That is, in the fiber-reinforced composite material frame according to the prior art, the strength of the material cannot be fully utilized on the side where the tensile stress is generated, resulting in deterioration of the mass efficiency of the bending strength.

本発明は、上記のような問題の解決を図ろうとなされたものであって、曲げ強度における高い質量効率を得ることができる繊維強化複合材製フレームを提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a fiber-reinforced composite material frame capable of obtaining high mass efficiency in terms of bending strength.

本発明の一態様に係る繊維強化複合材製フレームは、中空断面形状を有し、所定の方向に延びるとともに、曲げ荷重を受ける繊維強化複合材製フレームであって、長手方向の少なくとも一部領域では、前記繊維強化複合材製フレームの長手方向中立軸の位置が、長手方向断面中心軸に対して、圧縮応力が発生する圧縮部の側に偏って設定されており、前記少なくとも一部領域を前記所定の方向と交差する方向に断面視し、前記長手方向断面中心軸に対する前記長手方向中立軸の偏りの方向を当該断面の高さ方向とする場合に、前記圧縮部に対して前記断面の高さ方向における反対側の部分に、前記曲げ荷重作用時に引張応力が発生する引張部が配設され、前記所定の方向および前記断面の高さ方向の双方に交差する短手方向において、前記圧縮部の最大幅は、前記引張部の最大幅よりも広く設定され、前記圧縮部は、前記短手方向の中程部分に前記引張部に向けて凹入されてなる溝と、当該溝の前記短手方向の両脇部分に配され、前記所定の方向に延びる稜線部とを有し、前記圧縮部の幅と前記引張部の幅との差分は、前記短手方向における前記溝の幅と略同じである。 A fiber-reinforced composite frame according to one aspect of the present invention has a hollow cross-sectional shape, extends in a predetermined direction, and receives a bending load, and has at least a partial region in the longitudinal direction. In the above, the position of the longitudinal neutral axis of the fiber-reinforced composite material frame is set to be biased toward the compressed portion side where compressive stress is generated with respect to the longitudinal cross-sectional center axis, and the at least partial region is When viewed in a cross section in a direction that intersects with the predetermined direction, and the direction of deviation of the longitudinal neutral axis with respect to the longitudinal cross-sectional center axis is the height direction of the cross section, the cross-section of the compressed portion A tensile portion that generates a tensile stress when the bending load is applied is disposed on the opposite side in the height direction, and the compression is performed in the lateral direction that intersects both the predetermined direction and the height direction of the cross section. The maximum width of the portion is set wider than the maximum width of the tension portion, and the compression portion includes a groove recessed toward the tension portion in the middle portion in the lateral direction, and the ridges extending in the predetermined direction, and the difference between the width of the compression portion and the width of the tension portion is equal to the width of the groove in the width direction; They are almost the same.

上記の繊維強化複合材製フレームでは、長手方向中立軸を長手方向断面中心軸に対して圧縮部の側に偏って設定されているので、圧縮側縁応力を引張側縁応力に比べて小さくすることができる。即ち、一般的に、繊維強化複合材製フレームでは、曲げ荷重作用時における圧縮強度は引張強度の約1/2~1/3しかないが、上記の繊維強化複合材製フレームでは、長手方向中立軸を圧縮部の側に偏らせ、これにより圧縮側縁応力を引張側縁応力に比べて小さくすることができ、圧縮部での座屈現象と破断の発生を抑制することができる。 In the above fiber-reinforced composite material frame, the longitudinal neutral axis is set biased toward the compressed portion side with respect to the longitudinal cross-sectional center axis, so the compressive side edge stress is made smaller than the tensile side edge stress. be able to. That is, in general, a frame made of a fiber-reinforced composite material has a compressive strength of only about 1/2 to 1/3 of a tensile strength when a bending load is applied. By biasing the vertical axis toward the compressed portion, the compressive side edge stress can be made smaller than the tensile side edge stress, and the occurrence of buckling and breakage in the compressed portion can be suppressed.

従って、上記の繊維強化複合材製フレームでは、引張側縁応力が材料強度またはそれに近い強度に達するまで圧縮部の座屈現象と破断の発生を抑制することで、曲げ強度における高い質量効率を得ることができる。 Therefore, in the fiber-reinforced composite material frame described above, high mass efficiency in bending strength is obtained by suppressing the occurrence of buckling and rupture of the compressed portion until the tensile side edge stress reaches the material strength or a strength close to it. be able to.

なお、上記における「中空断面形状を有する」とは、繊維強化複合材で形成されたフレームが中空断面形状を有すればよい。よって、上記の態様に係る繊維強化複合材製フレームは、中空部分に別部材を充填した構成のものも含むものである。 In addition, "having a hollow cross-sectional shape" in the above means that the frame formed of the fiber-reinforced composite material has a hollow cross-sectional shape. Therefore, the fiber-reinforced composite material frame according to the above aspect also includes a structure in which the hollow portion is filled with another member.

また、上記における「長手方向断面中心軸」とは、曲げ荷重における曲率半径での圧縮部と引張部とを結ぶ方向での寸法中心であって、繊維強化複合材製フレームの長手方向に延びる軸である。 In addition, the "longitudinal cross-sectional center axis" in the above is the center of the dimension in the direction connecting the compression part and the tension part at the radius of curvature under bending load, and is the axis extending in the longitudinal direction of the fiber reinforced composite frame. is.

上記態様に係る繊維強化複合材製フレームにおいて、前記少なくとも一部領域における前記圧縮部に、前記曲げ荷重作用時に引張応力が発生する引張部に比べて、長手方向に延びる稜線部を多く設ける、こととしてもよい。 In the fiber-reinforced composite material frame according to the above aspect, the compressed portion in the at least partial region is provided with more ridge portions extending in the longitudinal direction than the tensile portion where a tensile stress is generated when the bending load is applied. may be

上記の繊維強化複合材製フレームでは、引張部よりも多くの稜線部を圧縮部に設けることにより、圧縮部における座屈の抑制と、中立軸を長手方向断面中心軸に対して圧縮部の側に偏って設定することができ、圧縮部における曲げ荷重作用時における曲げ強度の向上を図ることができる。 In the fiber-reinforced composite material frame described above, by providing more ridges in the compression section than in the tension section, buckling in the compression section is suppressed and the neutral axis is positioned on the side of the compression section with respect to the central axis of the longitudinal cross section. can be set biased to , and the bending strength can be improved when a bending load is applied to the compressed portion.

上記態様に係る繊維強化複合材製フレームにおいて、前記交差する方向での断面視において、前記断面の高さ方向での該繊維強化複合材製フレームの高さを断面高さとする場合に、前記稜線部が、曲げ応力作用面において、前記引張部の側の端部を基準として、前記断面高さに対して0.55~0.9の範囲に設けられている、こととしてもよい。 In the fiber-reinforced composite material frame according to the above aspect, when the height of the fiber-reinforced composite material frame in the cross-sectional view in the crossing direction is the cross-sectional height, the ridge line The portion may be provided in a range of 0.55 to 0.9 with respect to the cross-sectional height on the bending stress acting surface with respect to the end portion on the side of the tensile portion.

上記の繊維強化複合材製フレームでは、稜線を適切な位置に設けることによって、より効率的に曲げ荷重作用時における圧縮部での座屈現象の発生を抑制することができる。 In the fiber-reinforced composite material frame described above, by providing the ridgeline at an appropriate position, it is possible to more efficiently suppress the occurrence of the buckling phenomenon in the compressed portion when a bending load is applied.

上記態様に係る繊維強化複合材製フレームにおいて、前記少なくとも一部領域で、前記圧縮部の断面を、前記引張部よりも大きく設定する、こととしてもよい。 In the fiber-reinforced composite material frame according to the aspect described above, the cross section of the compression portion may be set larger than that of the tension portion in the at least partial region.

上記の繊維強化複合材製フレームでは、圧縮部の断面(サイズ)を、引張部よりも大きくすることにより、圧縮部における曲げ強度の向上を図ることができ、曲げ荷重作用時における圧縮部での座屈現象の発生を抑制することができる。 In the fiber-reinforced composite material frame described above, by making the cross section (size) of the compression section larger than that of the tension section, it is possible to improve the bending strength of the compression section. It is possible to suppress the occurrence of the buckling phenomenon.

上記態様に係る繊維強化複合材製フレームにおいて、前記少なくとも一部領域における前記圧縮部の外周壁を、前記引張部に比べて、厚肉に設ける、こととしてもよい。 In the fiber-reinforced composite material frame according to the aspect described above, the outer peripheral wall of the compression portion in the at least partial region may be thicker than the tension portion.

上記の繊維強化複合材製フレームでは、圧縮部の外周壁の肉厚を、引張部よりも厚肉とすることにより、圧縮部における曲げ強度の向上を図ることができ、曲げ荷重作用時における圧縮部での座屈現象の発生を抑制することができる。
上記態様に係る繊維強化複合材製フレームにおいて、該繊維強化複合材製フレームは、自動車の車体におけるフロントドア開口部とリヤドア開口部との間に配設されたセンターピラーであり、前記断面の高さ方向は、前記車体の車幅方向であり、前記圧縮部は、前記引張部よりも前記車幅方向の外側に位置するように配され、前記短手方向の両側に配設された2つの壁部は、前記車幅方向の少なくとも一部において、互いの間隔が前記車幅方向の内側から外側へと行くのに従って漸次拡がるように形成されている、こととしてもよい。
In the fiber-reinforced composite material frame described above, by making the thickness of the outer peripheral wall of the compression portion thicker than that of the tension portion, it is possible to improve the bending strength of the compression portion. It is possible to suppress the occurrence of the buckling phenomenon in the part.
In the fiber-reinforced composite material frame according to the above aspect, the fiber-reinforced composite material frame is a center pillar disposed between a front door opening and a rear door opening in an automobile body, and the height of the cross section is The longitudinal direction is the width direction of the vehicle body, and the compression portion is arranged so as to be located outside the tension portion in the vehicle width direction, and is arranged on both sides in the width direction. The wall portions may be formed such that, at least in part in the vehicle width direction, the distance between them gradually widens from the inner side to the outer side in the vehicle width direction.

上記の態様に係る繊維強化複合材製フレームでは、曲げ強度における高い質量効率を得ることができる。 In the fiber-reinforced composite material frame according to the above aspect, high mass efficiency in terms of bending strength can be obtained.

第1実施形態に係る車体の一部構成を示す模式側面図である。It is a model side view which shows the partial structure of the vehicle body which concerns on 1st Embodiment. 図1のA部を示す拡大図である。It is an enlarged view which shows the A section of FIG. 図2のIII-III断面を示す図であって、センターピラーの中部の断面構造を示す模式断面図である。FIG. 3 is a view showing the III-III cross section of FIG. 2, and is a schematic cross-sectional view showing the cross-sectional structure of the central portion of the center pillar. 図2のIV-IV断面を示す図であって、センターピラーの下部の断面構造を示す模式断面図である。FIG. 3 is a diagram showing the IV-IV cross section of FIG. 2, and is a schematic cross-sectional view showing the cross-sectional structure of the lower portion of the center pillar. (a)は、比較例に係るセンターピラーに曲げ荷重が作用した場合の圧縮応力と引張応力とを示すモデル図であり、(b)は、第1実施形態に係るセンターピラーの中部に曲げ荷重が作用した場合の圧縮応力と引張応力とを示すモデル図である。(a) is a model diagram showing compressive stress and tensile stress when a bending load acts on a center pillar according to a comparative example; 1 is a model diagram showing compressive stress and tensile stress when is applied. FIG. 参考例としてスチール製のセンターピラーに曲げ荷重が作用した場合の圧縮応力と引張応力とを示すモデル図である。FIG. 4 is a model diagram showing compressive stress and tensile stress when a bending load acts on a center pillar made of steel as a reference example. (a)は、第2実施形態に係るセンターピラーの中部の断面構造を示す模式断面図であり、(b)は、第3実施形態に係るセンターピラーの中部の断面構造を示す模式断面図である。(a) is a schematic cross-sectional view showing the cross-sectional structure of the central portion of a center pillar according to a second embodiment, and (b) is a schematic cross-sectional view showing the cross-sectional structure of the central portion of a center pillar according to a third embodiment. be. (a)は、第4実施形態に係るセンターピラーの中部の断面構造を示す模式断面図であり、(b)は、第5実施形態に係るセンターピラーの中部の断面構造を示す模式断面図である。(a) is a schematic cross-sectional view showing the cross-sectional structure of the middle part of a center pillar according to a fourth embodiment, and (b) is a schematic cross-sectional view showing the cross-sectional structure of the middle part of a center pillar according to a fifth embodiment. be. サンプル1~12における質量と曲げ強度との関係を示すグラフである。4 is a graph showing the relationship between mass and bending strength in samples 1 to 12. FIG. 稜線の位置と座屈を伴わない最大の曲げモーメントとの関係を示すグラフである。Fig. 4 is a graph showing the relationship between ridge position and maximum bending moment without buckling; 第6実施形態に係る車体の一部構成を示す模式平面図である。FIG. 11 is a schematic plan view showing a partial configuration of a vehicle body according to a sixth embodiment; 図11のC部に示すフロントサイドフレームの構造を示す模式平面図である。11. It is a schematic plan view which shows the structure of the front side frame shown to C part of FIG.

以下では、本発明の実施形態について、図面を参酌しながら説明する。なお、以下で説明の形態は、本発明の一例であって、本発明は、その本質的な構成を除き何ら以下の形態に限定を受けるものではない。 EMBODIMENT OF THE INVENTION Below, embodiment of this invention is described, considering drawing into consideration. In addition, the form described below is an example of the present invention, and the present invention is not limited to the following forms except for its essential configuration.

なお、以下の説明で用いる図において、「FR」は車体前方、「RE」は車体後方、「UP」は車体上方、「LO」は車体下方、「RI」は車体右方、「LE」は車体左方、「OUT」は車体外方、「IN」は車体内方をそれぞれ示す。 In the figures used in the following explanation, "FR" is the front of the vehicle, "RE" is the rear of the vehicle, "UP" is the upper of the vehicle, "LO" is the lower of the vehicle, "RI" is the right of the vehicle, and "LE" is the front of the vehicle. The left side of the vehicle body, "OUT" indicates the outer side of the vehicle body, and "IN" indicates the inner side of the vehicle body.

[第1実施形態]
1.車体1の構成
本実施形態に係る車体1の構成について、図1を用いて説明する。
[First embodiment]
1. Configuration of Vehicle Body 1 The configuration of the vehicle body 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIG.

図1に示すように、車体1は、下方において前後方向に延びるサイドシル2と、上方において前後方向に延びるルーフサイドレール4と、を備える。また、車体1は、サイドシル2とルーフサイドレール3との間を接続し、フロントドア開口部6とリヤドア開口部7との間に配設されたセンターピラー4を備える。さらに、車体1は、リヤドア開口部7の後方側にリヤピラー5も備える。 As shown in FIG. 1, the vehicle body 1 includes side sills 2 extending in the longitudinal direction on the lower side and roof side rails 4 extending in the longitudinal direction on the upper side. The vehicle body 1 also includes a center pillar 4 that connects the side sill 2 and the roof side rail 3 and is arranged between the front door opening 6 and the rear door opening 7 . Furthermore, the vehicle body 1 also has a rear pillar 5 on the rear side of the rear door opening 7 .

ここで、本実施形態に係るセンターピラー4は、繊維強化複合材製フレームに相当する。より具体的には、センターピラー4は、炭素繊維強化樹脂から構成されている。 Here, the center pillar 4 according to this embodiment corresponds to a fiber-reinforced composite material frame. More specifically, the center pillar 4 is made of carbon fiber reinforced resin.

なお、図1では、車体1の右側側面の一部だけを図示しているが、左側側面におけるセンターピラーについても、センターピラー4と同様の構成を以って形成されている。 Although FIG. 1 shows only a portion of the right side surface of the vehicle body 1, the center pillar on the left side surface is also formed with the same structure as the center pillar 4. As shown in FIG.

2.センターピラー4
センターピラー4の構成について、図2を用いて説明する。図2は、図1のA部を示す拡大図である。
2. center pillar 4
A configuration of the center pillar 4 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is an enlarged view showing part A of FIG.

図2に示すように、センターピラー4は、上下方向に延びるフレームである。センターピラー4は、下方から上方に向けて幅が漸減するように構成されている。 As shown in FIG. 2, the center pillar 4 is a vertically extending frame. The center pillar 4 is configured such that its width gradually decreases from the bottom to the top.

本実施形態において、センターピラー4の下方の部分を下部4a、中程の部分を中部4b、上方の部分を上部4cとする。 In this embodiment, the lower portion of the center pillar 4 is referred to as a lower portion 4a, the middle portion as a middle portion 4b, and the upper portion as an upper portion 4c.

3.センターピラー4の中部4bの断面構造
センターピラー4の中部4bの断面構造について、図3を用いて説明する。図3は、図2のIII-III断面を示す模式断面図である。
3. Cross-Sectional Structure of Middle Part 4b of Center Pillar 4 A cross-sectional structure of the middle part 4b of the center pillar 4 will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing the III-III cross section of FIG.

図3に示すように、本実施形態に係るセンターピラー4は、中部4bを含めて繊維強化複合材(例えば、炭素繊維強化複合材)により構成された、中空構造のフレームである。即ち、本実施形態に係るセンターピラー4は、中空断面形状を有し、上下方向に延びる繊維強化複合材製フレームである。 As shown in FIG. 3, the center pillar 4 according to the present embodiment is a frame having a hollow structure including a central portion 4b made of a fiber-reinforced composite material (for example, a carbon fiber-reinforced composite material). That is, the center pillar 4 according to this embodiment is a fiber-reinforced composite material frame that has a hollow cross-sectional shape and extends in the vertical direction.

図3に示すように、センターピラー4の中部4bは、角丸の略長方形状の断面形状を有し、内方に内部空間4dが形成されている。車体1の内外方向において、センターピラー4の中部4bはH1の寸法を以って構成されている。このため、車体1の内外方向において、センターピラー4の中部4bにおける長手方向断面中心軸Ax4bは、外側部4b1および内側部4b2の両外面からH2(=H1/2)の箇所に引いた中心線上に位置する。 As shown in FIG. 3, the central portion 4b of the center pillar 4 has a substantially rectangular cross-sectional shape with rounded corners, and an internal space 4d is formed inside. In the inside-outside direction of the vehicle body 1, the middle portion 4b of the center pillar 4 has a dimension of H1. Therefore, in the inside-outside direction of the vehicle body 1, the longitudinal cross-sectional center axis Ax4b of the middle portion 4b of the center pillar 4 is on the center line drawn from both outer surfaces of the outer portion 4b1 and the inner portion 4b2 to a point H2 (=H1/2). Located in

本実施形態に係るセンターピラー4の中部4bでは、外側部4b1の外周壁の肉厚TB1が、内側部4b2の外周壁の肉厚TB2に比べて厚肉に形成されている。例えば、肉厚TB1は、肉厚TB1に比べて1.20~1.40の比率を以って厚肉に形成されている。 In the central portion 4b of the center pillar 4 according to the present embodiment, the thickness TB1 of the outer peripheral wall of the outer portion 4b1 is formed thicker than the thickness TB2 of the outer peripheral wall of the inner portion 4b2. For example, the thickness T B1 is thicker than the thickness T B1 by a ratio of 1.20 to 1.40.

センターピラー4の中部4bは、外側部4b1の肉厚TB1と内側部4b2の肉厚TB2とに差異を設けることにより、長手方向中立軸AxNが長手方向断面中心軸Ax4bに対してG1だけ外側部4b1の側に偏って設定されている。 The central portion 4b of the center pillar 4 has a thickness T B1 of the outer portion 4b1 and a thickness T B2 of the inner portion 4b2 different from each other, so that the longitudinal neutral axis AxNB is G1 with respect to the longitudinal cross-sectional central axis Ax4b. is set so as to be biased toward the outer portion 4b1.

ここで、センターピラー4の中部4bにおいて、外側部4b1は、側面衝突などで中部4bに内側に向けて曲げ荷重が作用した際に圧縮応力が発生する側である。即ち、本実施形態に係るセンターピラー4の中部4bでは、長手方向中立軸AxNが、長手方向断面中心軸Ax4bに対して、曲げ荷重作用時に圧縮応力が発生する圧縮部(外側部4b1)の側に偏って設定されている。 Here, in the central portion 4b of the center pillar 4, the outer portion 4b1 is the side on which compressive stress is generated when a bending load acts toward the inside of the central portion 4b due to a side collision or the like. That is, in the central portion 4b of the center pillar 4 according to the present embodiment, the longitudinal neutral axis AxN B is the compressed portion (outer portion 4b1) where compressive stress is generated when a bending load is applied with respect to the longitudinal cross-sectional central axis Ax4b. set to the side.

なお、図3に示すように、本実施形態に係るセンターピラー4の中部4bにおいては、肉厚TB2よりも肉厚TB1を厚肉にするのに際して、内部空間4d側に厚肉分を配分している。これにより、センターピラー4の中部4bにおいては、厚肉にしている箇所が外観上で目立たず、優れた外観品質を実現することができる。 As shown in FIG. 3, in the central portion 4b of the center pillar 4 according to the present embodiment, when making the thickness TB1 thicker than the thickness TB2 , the thick portion is added to the inner space 4d side. are distributing. As a result, in the central portion 4b of the center pillar 4, the thickened portion is not conspicuous in appearance, and excellent appearance quality can be achieved.

4.センターピラー4の下部4aの断面構造
センターピラー4の下部4aの断面構造について、図4を用いて説明する。図4は、図2のIV-IV断面を示す模式断面図である。
4. Cross-Sectional Structure of Lower Part 4a of Center Pillar 4 A cross-sectional structure of the lower part 4a of the center pillar 4 will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing the IV-IV cross section of FIG.

図4に示すように、センターピラー4の下部4aも、中部4bと同様に、角丸の略長方形状の断面形状を有し、内方に内部空間4dが形成されている。車体1の内外方向において、センターピラー4の下部4aはH3の寸法を以って構成されている。そして、車体1の内外方向において、センターピラー4の下部4aにおける長手方向断面中心軸Ax4aは、外側部4a1および内側部4a2の両外面からH4(=H3/2)の箇所に引いた中心線上に位置する。 As shown in FIG. 4, the lower portion 4a of the center pillar 4 also has a substantially rectangular cross-sectional shape with rounded corners, similarly to the central portion 4b, and an internal space 4d is formed inside. In the inside-outside direction of the vehicle body 1, the lower portion 4a of the center pillar 4 has a dimension of H3. In the in-and-out direction of the vehicle body 1, the longitudinal cross-sectional center axis Ax4a of the lower portion 4a of the center pillar 4 is on the center line drawn at H4 (=H3/2) from both outer surfaces of the outer portion 4a1 and the inner portion 4a2. To position.

センターピラー4の下部4aにおいては、中部4bと異なり、外側部4a1および内側部4a2の外周壁全体が、略一定の肉厚Tで形成されている。このため、センターピラー4の下部4aでは、長手方向中立軸AxNが長手方向断面中心軸Ax4aに略一致する状態で設定されている。 In the lower portion 4a of the center pillar 4, unlike the middle portion 4b, the entire outer peripheral walls of the outer portion 4a1 and the inner portion 4a2 are formed with a substantially constant thickness TA . Therefore, at the lower portion 4a of the center pillar 4, the longitudinal neutral axis AxNA is set to substantially coincide with the longitudinal cross-sectional central axis Ax4a.

ここで、センターピラー4の下部4aでは、側面衝突などが発生した場合においても、直接に曲げ荷重が作用しない、あるいは大きな曲げ荷重が作用しない、と想定される領域として設定されており、このため、上記のように長手方向中立軸AxNが長手方向断面中心軸Ax4aに略一致する状態で設定されている。 Here, the lower portion 4a of the center pillar 4 is set as a region where it is assumed that even if a side collision or the like occurs, no direct bending load or no large bending load will act. , As described above, the longitudinal neutral axis AxNA is set to substantially coincide with the longitudinal cross-sectional central axis Ax4a.

5.曲げ荷重作用時における圧縮応力と引張応力
センターピラー4の中部4bに曲げ荷重が作用した場合に発生する圧縮応力と引張応力とについて、図5および図6を用いて説明する。図5(a)は、比較例に係るセンターピラーに曲げ荷重が作用した場合の圧縮応力と引張応力とを示すモデル図であり、図5(b)は、本実施形態に係るセンターピラー4の中部4bに車体1の外側から曲げ荷重が作用した場合の圧縮応力と引張応力とを示すモデル図である。図6は、参考例としてスチール製のセンターピラーに曲げ荷重が作用した場合の圧縮応力と引張応力とを示すモデル図である。
5. Compressive stress and tensile stress when bending load is applied Compressive stress and tensile stress generated when bending load is applied to the central portion 4b of the center pillar 4 will be described with reference to FIGS. 5 and 6. FIG. FIG. 5A is a model diagram showing compressive stress and tensile stress when a bending load acts on a center pillar according to a comparative example, and FIG. FIG. 4 is a model diagram showing compressive stress and tensile stress when a bending load acts on the middle portion 4b from the outside of the vehicle body 1; FIG. 6 is a model diagram showing compressive stress and tensile stress when a bending load acts on a center pillar made of steel as a reference example.

先ず、図5(a)に示す比較例は、長手方向中立軸AxNと長手方向断面中心軸とが略一致した繊維強化複合材製フレームに曲げ荷重を作用させた場合に発生する応力を示している。図5(a)に示すように、比較例では、圧縮側縁応力と引張側縁応力とが略同じ応力となるため、引張側縁応力が材料強度に達する前に圧縮側縁応力が材料強度に達してしまう。即ち、上述のように、繊維強化複合材製フレームでは、曲げ荷重作用時における圧縮強度は引張強度の約1/2~1/3しかないので、引張荷重が生じる側(曲げ中心AxBとは反対側)で引張側縁応力が材料強度に達する前に、圧縮応力が生じる側(曲げ中心AxBの側)で座屈現象が発生する。 First, the comparative example shown in FIG. 5(a) shows the stress generated when a bending load is applied to a fiber-reinforced composite material frame in which the longitudinal neutral axis AxN and the longitudinal cross-sectional central axis substantially coincide. there is As shown in FIG. 5(a), in the comparative example, since the compressive side edge stress and the tensile side edge stress are substantially the same stress, the compressive side edge stress reaches the material strength before the tensile side edge stress reaches the material strength. reaches That is, as described above, in a fiber-reinforced composite material frame, the compressive strength when a bending load is applied is only about 1/2 to 1/3 of the tensile strength. A buckling phenomenon occurs on the side where the compressive stress is generated (the side of the bending center AxB) before the tensile side edge stress reaches the material strength on the side).

次に、図5(b)に示す実施例では、上述同様に、長手方向中立軸AxNを、長手方向断面中心軸Ax4bに対して、曲げ荷重作用時に圧縮応力が作用する側(曲げ中心AxBの側)に偏って設定している。本実施例では、一例として、y:y=1:3としている。換言すると、本実施例では、yを断面高さ(y+y)の1/4とし、yを断面高さ(y+y)の3/4(=0.75)としている。 Next, in the embodiment shown in FIG. 5(b), similarly to the above, the longitudinal neutral axis AxN B is set with respect to the longitudinal cross-sectional center axis Ax4b on the side where compressive stress acts when a bending load is applied (the bending center AxB side). In this embodiment, as an example, yc : yy =1:3. In other words, in this embodiment, y c is 1/4 of the cross-sectional height (y c +y y ), and y y is 3/4 (=0.75) of the cross-sectional height (y c +y y ). .

図5(b)に示すように、実施例では、長手方向中立軸AxNを、長手方向断面中心軸Ax4bに対して、曲げ荷重作用時に圧縮応力が作用する側に偏って設定することによって、曲げ荷重作用時における圧縮側縁応力σを、引張側縁応力σに対して約1/3程度に抑えることができる。よって、実施例では、引張荷重が生じる側(曲げ中心AxBとは反対側)で引張側縁応力が材料強度に達する前に、圧縮応力が生じる側(曲げ中心AxBの側)で座屈現象が発生するのを抑制することができる。 As shown in FIG. 5(b), in the embodiment, the longitudinal neutral axis AxN B is biased toward the side where compressive stress acts when a bending load is applied with respect to the longitudinal cross-sectional center axis Ax4b. The compressive side edge stress σc when a bending load is applied can be suppressed to about 1/3 of the tensile side edge stress σy . Therefore, in the embodiment, before the tensile side edge stress reaches the material strength on the side where the tensile load occurs (the side opposite to the bending center AxB), the buckling phenomenon occurs on the side where the compressive stress occurs (the side of the bending center AxB). occurrence can be suppressed.

次に、図6に示す参考例は、弾塑性材料であるスチールである。スチールに曲げ荷重を作用させた場合には、長手方向中立軸AxN(長手方向断面中心軸に一致)から曲げ中心側の外壁面に向けての領域に一様な圧縮応力が発生し、曲げ中心とは反対側の外壁面に向けての領域に一様な引張応力が発生する。即ち、スチールでは、座屈による損失がないことを仮定した全塑性状態である、といえる。 Next, the reference example shown in FIG. 6 is steel which is an elastoplastic material. When a bending load is applied to steel, a uniform compressive stress is generated in the area from the longitudinal neutral axis AxN (which coincides with the longitudinal cross-sectional center axis) toward the outer wall surface on the bending center side, and the bending center A uniform tensile stress is generated in the area toward the outer wall surface on the opposite side. That is, in steel, it can be said that it is in a fully plastic state assuming that there is no loss due to buckling.

6.効果
本実施形態に係る繊維強化複合材製フレームとしてのセンターピラー4では、中部4bにおいて、長手方向中立軸AxNを長手方向断面中心軸Ax4bに対して外側部(圧縮部)4b1の側に偏って設定されているので、圧縮側縁応力σを引張側縁応力σに比べて小さくすることができる。即ち、繊維強化複合材製フレームでは、曲げ荷重作用時における圧縮強度は引張強度の約1/2~1/3しかないが、本実施形態に係るセンターピラー4の中部4bでは、長手方向中立軸AxNを、長手方向断面中心軸Ax4bに対して外側部(圧縮部)4b1の側に偏らせることで、圧縮側縁応力σを引張側縁応力σに比べて小さくすることで外側部(圧縮部)4b1での座屈現象の発生を抑制することができる。
6. Effect In the center pillar 4 as the fiber-reinforced composite material frame according to the present embodiment, the longitudinal neutral axis AxNB is biased toward the outer portion (compression portion) 4b1 with respect to the longitudinal cross-sectional central axis Ax4b in the middle portion 4b. Therefore, the compressive side edge stress σ c can be made smaller than the tensile side edge stress σ y . That is, in the fiber-reinforced composite material frame, the compressive strength when a bending load is applied is only about 1/2 to 1/3 of the tensile strength. By biasing AxN B toward the outer portion (compressed portion) 4b1 with respect to the longitudinal cross-sectional center axis Ax4b, the compressive side edge stress σc is made smaller than the tensile side edge stress σy . It is possible to suppress the occurrence of the buckling phenomenon at (compression portion) 4b1.

従って、本実施形態に係るセンターピラー4の中部4bでは、引張側縁応力σが材料強度またはそれに近い強度に達するまで圧縮部4b1の座屈現象と破断の発生を抑制することで、曲げ強度における高い質量効率を得ることができる。 Therefore, in the central portion 4b of the center pillar 4 according to the present embodiment, the bending strength is reduced by suppressing the occurrence of the buckling phenomenon and breakage of the compressed portion 4b1 until the tensile side edge stress σy reaches the material strength or a strength close thereto. A high mass efficiency in can be obtained.

なお、本実施形態に係るセンターピラー4の中部4bでは、長手方向中立軸AxNを、長手方向断面中心軸Ax4bに対して圧縮部4b1の側に偏らせるための一例としての手段として、外側部(曲げ荷重作用時の圧縮部)4b1の外周壁における肉厚TB1を、内側部(曲げ荷重作用時の引張側)4b2の外周壁における肉厚TB2よりも厚肉とした。 In addition, in the middle portion 4b of the center pillar 4 according to the present embodiment, as an example of means for biasing the longitudinal neutral axis AxN B toward the compression portion 4b1 side with respect to the longitudinal cross-sectional center axis Ax4b, the outer portion The thickness T B1 of the outer peripheral wall of the (compressed portion when a bending load is applied) 4b1 is made thicker than the thickness T B2 of the outer peripheral wall of the inner portion (the tension side when the bending load is applied) 4b2.

[第2実施形態]
第2実施形態に係るセンターピラー14の構成について、図7(a)を用いて説明する。図7(a)は、本実施形態に係るセンターピラー14の中部の断面構造を示す模式断面図である。なお、センターピラー14における下部および上部については、上記第1実施形態に係るセンターピラー4と同じ構造を以って形成されているので、重ねての説明を省略する。
[Second embodiment]
The configuration of the center pillar 14 according to the second embodiment will be described with reference to FIG. 7(a). FIG. 7A is a schematic cross-sectional view showing the cross-sectional structure of the central portion of the center pillar 14 according to this embodiment. Note that the lower portion and the upper portion of the center pillar 14 are formed with the same structure as the center pillar 4 according to the first embodiment, so repeated explanations are omitted.

図7(a)に示すように、本実施形態に係るセンターピラー14も、中部を含めて繊維強化複合材(例えば、炭素繊維強化複合材)により構成された、中空構造のフレームである。即ち、本実施形態に係るセンターピラー14も、内部空間14dの周囲を外周壁で囲んでなる断面構成を有する、繊維強化複合材製フレームである。 As shown in FIG. 7A, the center pillar 14 according to the present embodiment is also a frame with a hollow structure including a central portion made of a fiber-reinforced composite material (for example, a carbon fiber-reinforced composite material). That is, the center pillar 14 according to this embodiment is also a fiber-reinforced composite material frame having a cross-sectional configuration in which the inner space 14d is surrounded by the outer peripheral wall.

本実施形態に係るセンターピラー14の中部は、外周壁の肉厚Tが全周に亘って略同じである。また、センターピラー14の中部では、外側部14aの幅W1が内側部14bの幅W2よりも広く設定されている。 In the central portion of the center pillar 14 according to the present embodiment, the thickness TC of the outer peripheral wall is substantially the same over the entire circumference. In addition, in the central portion of the center pillar 14, the width W1 of the outer portion 14a is set wider than the width W2 of the inner portion 14b.

さらに、センターピラー14の中部では、外側部14aに稜線部14cが設けられている。稜線部14cは、幅方向両側の部分よりも内部空間14d側へと凹入された溝の両脇部分に設けられている。なお、センターピラー14の中部における幅W1と幅W2との差分は、稜線部14c同士の間の溝の幅に相当する。 Furthermore, in the central portion of the center pillar 14, a ridgeline portion 14c is provided on the outer portion 14a. The ridgeline portions 14c are provided at both side portions of the groove recessed toward the inner space 14d side from the widthwise both side portions. The difference between the width W1 and the width W2 in the central portion of the center pillar 14 corresponds to the width of the groove between the ridge line portions 14c.

センターピラー14の中部では、外側部14aに稜線部14cを設けることにより、長手方向中立軸AxNが長手方向断面中心軸Ax14に対してG2だけ外側部14aの側に偏って設定されている。 In the central portion of the center pillar 14, by providing the ridgeline portion 14c on the outer portion 14a, the longitudinal neutral axis AxNC is set to be biased toward the outer portion 14a side by G2 with respect to the longitudinal cross-sectional central axis Ax14.

ここで、本実施形態に係るセンターピラー14の中部においても、外側部14aは、側面衝突などで内側に向けて曲げ荷重が作用した際に圧縮応力が発生する側である。即ち、本実施形態に係るセンターピラー14の中部でも、長手方向中立軸AxNが、長手方向断面中心軸Ax14に対して、曲げ荷重作用時に圧縮応力が発生する圧縮部(外側部14a)の側に偏って設定されている。 Here, even in the central portion of the center pillar 14 according to the present embodiment, the outer portion 14a is the side on which compressive stress is generated when a bending load acts inward due to a side collision or the like. That is, even in the central portion of the center pillar 14 according to the present embodiment, the longitudinal neutral axis AxNC is on the compressed portion (outer portion 14a) side where compressive stress is generated when a bending load is applied with respect to the longitudinal cross-sectional central axis Ax14. is set biased toward

本実施形態に係るセンターピラー14の中部では、外側部(曲げ荷重作用時の圧縮側の部分)に稜線部14cを設けることにより、長手方向中立軸AxNを、長手方向断面中心軸Ax14に対して外側部(圧縮部)14aの側に偏らせることで、圧縮側縁応力σを引張側縁応力σに比べて小さくすることで外側部(圧縮部)14aでの座屈現象の発生を抑制することができる。 In the central portion of the center pillar 14 according to the present embodiment, a ridgeline portion 14c is provided on the outer portion (portion on the compression side when a bending load is applied) so that the longitudinal neutral axis AxNC is aligned with the longitudinal cross-sectional central axis Ax14. buckling phenomenon occurs in the outer portion (compression portion) 14a by making the compression side edge stress σc smaller than the tensile side edge stress σy can be suppressed.

[第3実施形態]
第3実施形態に係るセンターピラー24の構成について、図7(b)を用いて説明する。図7(b)は、本実施形態に係るセンターピラー24の中部の断面構造を示す模式断面図である。なお、センターピラー24における下部および上部についても、上記第1実施形態に係るセンターピラー4と同じ構造を以って形成されているので、重ねての説明を省略する。
[Third embodiment]
The configuration of the center pillar 24 according to the third embodiment will be described with reference to FIG. 7(b). FIG. 7B is a schematic cross-sectional view showing the cross-sectional structure of the central portion of the center pillar 24 according to this embodiment. Since the lower portion and upper portion of the center pillar 24 are also formed with the same structure as the center pillar 4 according to the first embodiment, redundant description will be omitted.

図7(b)に示すように、本実施形態に係るセンターピラー24も、中部を含めて繊維強化複合材(例えば、炭素繊維強化複合材)により構成された、中空構造のフレームである。即ち、本実施形態に係るセンターピラー24も、内部空間24dの周囲を外周壁で囲んでなる断面構成を有する、繊維強化複合材製フレームである。 As shown in FIG. 7B, the center pillar 24 according to the present embodiment is also a frame with a hollow structure including a central portion made of a fiber reinforced composite material (for example, a carbon fiber reinforced composite material). That is, the center pillar 24 according to this embodiment is also a fiber-reinforced composite material frame having a cross-sectional configuration in which the inner space 24d is surrounded by the outer peripheral wall.

本実施形態に係るセンターピラー24の中部は、上記第1実施形態に係るセンターピラー4の中部4bと同様に、外側部24aの外周壁の肉厚TD1が、内側部24bの外周壁の肉厚TD2に比べて厚肉に形成されている。なお、本実施形態においても、肉厚TD2よりも肉厚TD1を厚肉にするのに際して、内部空間24d側に厚肉分を配分している。これにより、本実施形態に係るセンターピラー24の中部においても、厚肉している箇所が外観上で目立たず、優れた外観品質を実現することができる。 In the middle portion of the center pillar 24 according to the present embodiment, similarly to the middle portion 4b of the center pillar 4 according to the first embodiment, the thickness TD1 of the outer peripheral wall of the outer portion 24a is equal to the thickness of the outer peripheral wall of the inner portion 24b. It is formed thicker than the thickness TD2 . Also in this embodiment, when the thickness TD1 is made thicker than the thickness TD2 , the thick portion is distributed to the inner space 24d side. As a result, even in the central portion of the center pillar 24 according to the present embodiment, the thick portion is inconspicuous in appearance, and excellent appearance quality can be achieved.

また、センターピラー24の中部では、上記第2実施形態に係るセンターピラー14の中部と同様に、外側部24aの幅W3が内側部24bの幅W4よりも広く設定されている。 Further, in the central portion of the center pillar 24, the width W3 of the outer portion 24a is set wider than the width W4 of the inner portion 24b, similarly to the central portion of the center pillar 14 according to the second embodiment.

さらに、本実施形態に係るセンターピラー24の中部でも、上記第2実施形態に係るセンターピラー14の中部と同様に、外側部24aに稜線部24cが設けられている。稜線部24cの形成形態については、上記第2実施形態に係る稜線部14cと同じである。 Furthermore, in the central portion of the center pillar 24 according to the present embodiment, a ridgeline portion 24c is provided on the outer portion 24a, similarly to the central portion of the center pillar 14 according to the second embodiment. The formation form of the ridgeline portion 24c is the same as that of the ridgeline portion 14c according to the second embodiment.

本実施形態に係るセンターピラー24の中部では、外側部24aの肉厚TD1を内側部24bの肉厚TD2よりも厚肉にし、且つ、外側部24aに稜線部24cを設けることにより、長手方向中立軸AxNが長手方向断面中心軸Ax24に対してG3だけ外側部24aの側に偏って設定されている。 In the central portion of the center pillar 24 according to the present embodiment, the thickness TD1 of the outer portion 24a is made thicker than the thickness TD2 of the inner portion 24b, and the outer portion 24a is provided with the ridge line portion 24c. The directional neutral axis AxN D is set to be biased toward the outer portion 24a by G3 with respect to the longitudinal cross-sectional center axis Ax24.

なお、本実施形態に係るセンターピラー24の中部においても、外側部24aは、側面衝突などで内側に向けて曲げ荷重が作用した際に圧縮応力が発生する側であり、長手方向中立軸AxNが、長手方向断面中心軸Ax24に対して、曲げ荷重作用時に圧縮応力が発生する圧縮部(外側部)24aの側に偏って設定されている。 Also in the central portion of the center pillar 24 according to the present embodiment, the outer portion 24a is the side on which compressive stress is generated when a bending load acts toward the inside due to a side collision or the like. is biased toward the compressed portion (outer portion) 24a where compressive stress is generated when a bending load is applied with respect to the central axis Ax24 of the longitudinal cross section.

本実施形態に係るセンターピラー24の中部では、外側部24aの肉厚TD1を内側部24bの肉厚TD2よりも厚肉にし、且つ、外側部(曲げ荷重作用時の圧縮側の部分)に稜線部24cを設けることにより、長手方向中立軸AxNを、長手方向断面中心軸Ax24に対して外側部(圧縮部)24aの側に偏らせることで、圧縮側縁応力σを引張側縁応力σに比べて小さくすることで外側部(圧縮部)24aでの座屈現象の発生を抑制することができる。 In the central portion of the center pillar 24 according to the present embodiment, the thickness TD1 of the outer portion 24a is made thicker than the thickness TD2 of the inner portion 24b, and the outer portion (portion on the compression side when a bending load is applied) By providing the ridgeline portion 24c at the ridgeline portion 24c, the longitudinal neutral axis AxN D is biased toward the outer portion (compressed portion) 24a side with respect to the longitudinal cross-sectional center axis Ax24, so that the compressive side edge stress σc is reduced to the tension side. By making the edge stress σ y smaller than the edge stress σ y , it is possible to suppress the occurrence of the buckling phenomenon in the outer portion (compressed portion) 24 a.

[第4実施形態]
第4実施形態に係るセンターピラー34の構成について、図8(a)を用いて説明する。図8(a)は、本実施形態に係るセンターピラー34の中部の断面構造を示す模式断面図である。なお、センターピラー34における下部および上部についても、上記第1実施形態に係るセンターピラー4と同じ構造を以って形成されているので、重ねての説明を省略する。
[Fourth embodiment]
The configuration of the center pillar 34 according to the fourth embodiment will be described with reference to FIG. 8(a). FIG. 8A is a schematic cross-sectional view showing the cross-sectional structure of the central portion of the center pillar 34 according to this embodiment. Since the lower portion and the upper portion of the center pillar 34 are also formed with the same structure as the center pillar 4 according to the first embodiment, redundant description will be omitted.

図8(a)に示すように、本実施形態に係るセンターピラー34も、中部を含めて繊維強化複合材(例えば、炭素繊維強化複合材)により構成された、中空構造のフレームである。即ち、本実施形態に係るセンターピラー34も、上記第1実施形態から上記第3実施形態と同様に、中空断面形状を有し、上下方向に延びる繊維強化複合材製フレームである。 As shown in FIG. 8A, the center pillar 34 according to the present embodiment is also a frame with a hollow structure including a central portion made of a fiber-reinforced composite material (for example, a carbon fiber-reinforced composite material). That is, the center pillar 34 according to this embodiment is also a fiber-reinforced composite material frame that has a hollow cross-sectional shape and extends in the vertical direction, as in the first to third embodiments.

図8(a)に示すように、センターピラー34の中部は、外周部が角丸の略長方形状の断面形状を有し、内方に内部空間34iが形成されている。 As shown in FIG. 8A, the central portion of the center pillar 34 has a substantially rectangular cross-sectional shape with rounded corners on the outer peripheral portion, and an internal space 34i is formed inside.

本実施形態に係るセンターピラー34の中部は、上記第2実施形態に係るセンターピラー14の中部と同様に、外周壁の肉厚Tが全周に亘って略同じである。 The central portion of the center pillar 34 according to the present embodiment has substantially the same thickness TE of the outer peripheral wall over the entire circumference, like the central portion of the center pillar 14 according to the second embodiment.

本実施形態に係るセンターピラー34の中部では、内部空間34iにおける外側部34aの側にリブ34c,34d,34eが設けられている。各リブ34c,34d,34eは、センターピラー34の中部において、長手方向(紙面に垂直な方向)に連続した状態で形成されている。 In the central portion of the center pillar 34 according to this embodiment, ribs 34c, 34d, and 34e are provided on the side of the outer portion 34a in the internal space 34i. The ribs 34c, 34d, and 34e are formed in the central portion of the center pillar 34 so as to be continuous in the longitudinal direction (the direction perpendicular to the plane of the drawing).

センターピラー34の中部における内部空間34iは、上記のリブ34c,34d,34eにより、外側部34aの側が3つの小部屋(部屋)34f,34g,34hに区画されている。なお、リブ34c,34d,34e同士や各リブ34c,34d,34eと外周壁とはそれぞれの突合せ箇所で接続されている。 The internal space 34i in the central portion of the center pillar 34 is partitioned into three small rooms (chambers) 34f, 34g, and 34h on the side of the outer portion 34a by the ribs 34c, 34d, and 34e. The ribs 34c, 34d, and 34e are connected to each other and the ribs 34c, 34d, and 34e are connected to the outer peripheral wall at their abutting points.

本実施形態に係るセンターピラー34の中部では、内部空間34iに複数のリブ34c,34d,34eを設け、これらリブ34c,34d,34eにより内部空間34iの外側部34aの側に複数の小部屋34f,34g,34hを設けることにより、長手方向中立軸AxNが長手方向断面中心軸Ax34に対してG4だけ外側部34aの側に偏って設定されている。 In the central portion of the center pillar 34 according to this embodiment, a plurality of ribs 34c, 34d, and 34e are provided in the interior space 34i. , 34g and 34h, the longitudinal neutral axis AxNE is set to be biased toward the outer portion 34a by G4 with respect to the longitudinal cross-sectional central axis Ax34.

なお、本実施形態に係るセンターピラー34の中部においても、外側部34aは、側面衝突などで内側に向けて曲げ荷重が作用した際に圧縮応力が発生する側であり、長手方向中立軸AxNが、長手方向断面中心軸Ax34に対して、曲げ荷重作用時に圧縮応力が発生する圧縮部(外側部)34aの側に偏って設定されている。 Note that, even in the central portion of the center pillar 34 according to the present embodiment, the outer portion 34a is the side on which compressive stress is generated when a bending load acts toward the inside due to a side collision or the like. is biased toward the compressed portion (outer portion) 34a where compressive stress is generated when a bending load is applied with respect to the central axis Ax34 in the longitudinal direction.

従って、本実施形態に係るセンターピラー34の中部においても、長手方向中立軸AxNを、長手方向断面中心軸Ax34に対して外側部(圧縮部)34aの側に偏らせることで、圧縮側縁応力σを引張側縁応力σに比べて小さくすることで外側部(圧縮部)34aでの座屈現象の発生を抑制することができる。 Therefore, in the central portion of the center pillar 34 according to the present embodiment as well, the longitudinal neutral axis AxN E is biased toward the outer portion (compression portion) 34a with respect to the longitudinal cross-sectional center axis Ax34. By making the stress σc smaller than the tensile side edge stress σy , it is possible to suppress the occurrence of the buckling phenomenon in the outer portion (compressed portion) 34a.

[第5実施形態]
第5実施形態に係るセンターピラー44の構成について、図8(b)を用いて説明する。図8(b)は、本実施形態に係るセンターピラー44の中部の断面構造を示す模式断面図である。なお、センターピラー44における下部および上部についても、上記第1実施形態に係るセンターピラー4と同じ構造を以って形成されているので、重ねての説明を省略する。
[Fifth embodiment]
The configuration of the center pillar 44 according to the fifth embodiment will be described with reference to FIG. 8(b). FIG. 8B is a schematic cross-sectional view showing the cross-sectional structure of the central portion of the center pillar 44 according to this embodiment. Note that the lower portion and upper portion of the center pillar 44 are also formed with the same structure as the center pillar 4 according to the first embodiment, so redundant description will be omitted.

図8(b)に示すように、本実施形態に係るセンターピラー44も、中部を含めて繊維強化複合材(例えば、炭素繊維強化複合材)により構成された、中空構造のフレームである。即ち、本実施形態に係るセンターピラー44も、上記第1実施形態から上記第4実施形態と同様に、中空断面形状を有し、上下方向に延びる繊維強化複合材製フレームである。 As shown in FIG. 8B, the center pillar 44 according to the present embodiment is also a frame with a hollow structure including a central portion made of a fiber reinforced composite material (for example, a carbon fiber reinforced composite material). That is, the center pillar 44 according to this embodiment is also a fiber-reinforced composite material frame that has a hollow cross-sectional shape and extends in the vertical direction, as in the first to fourth embodiments.

図8(b)に示すように、センターピラー44の中部は、外周部が角丸の略長方形状の断面形状を有し、内方に内部空間34iが形成されている。 As shown in FIG. 8B, the central portion of the center pillar 44 has a substantially rectangular cross-sectional shape with rounded corners on the outer peripheral portion, and an internal space 34i is formed inside.

本実施形態に係るセンターピラー44の中部は、上記第1実施形態および上記第3実施形態と同様に、外側部44aの外周壁の肉厚TF1が、内側部44bの外周壁の肉厚TF2に比べて厚肉に形成されている。なお、本実施形態においても、肉厚TF2よりも肉厚TF1を厚肉にするのに際して、内部空間44i側に厚肉分を配分している。これにより、本実施形態に係るセンターピラー44の中部においても、厚肉している箇所が外観上で目立たず、優れた外観品質を実現することができる。 In the central portion of the center pillar 44 according to the present embodiment, the thickness T F1 of the outer peripheral wall of the outer portion 44a is equal to the thickness T of the outer peripheral wall of the inner portion 44b, as in the first and third embodiments. It is formed thicker than F2 . Also in this embodiment, when the thickness TF1 is made thicker than the thickness TF2, the thicker portion is distributed to the inner space 44i side. As a result, even in the central portion of the center pillar 44 according to the present embodiment, the thick portion is inconspicuous in appearance, and excellent appearance quality can be achieved.

本実施形態に係るセンターピラー44の中部では、上記第4実施形態と同様に、内部空間44iにおける外側部44aの側にリブ44c,44d,44eが設けられている。各リブ44c,44d,44eは、センターピラー44の中部において、長手方向(紙面に垂直な方向)に連続した状態で形成されている。 In the central portion of the center pillar 44 according to this embodiment, ribs 44c, 44d, and 44e are provided on the side of the outer portion 44a in the internal space 44i, as in the fourth embodiment. Each rib 44c, 44d, 44e is formed in the central portion of the center pillar 44 so as to be continuous in the longitudinal direction (the direction perpendicular to the plane of the drawing).

センターピラー44の中部における内部空間44iについても、上記のリブ44c,44d,44eにより、外側部44aの側が3つの小部屋(部屋)44f,44g,44hに区画されている。なお、リブ44c,44d,44e同士や各リブ44c,44d,44eと外周壁とはそれぞれの突合せ箇所で接続されている。 Regarding the internal space 44i in the central part of the center pillar 44, the ribs 44c, 44d and 44e also partition the outer part 44a side into three small rooms (chambers) 44f, 44g and 44h. The ribs 44c, 44d, and 44e are connected to each other, and the ribs 44c, 44d, and 44e to the outer peripheral wall are connected to each other at their abutting points.

本実施形態に係るセンターピラー44の中部では、内部空間44iに複数のリブ44c,44d,44eを設け、これらリブ44c,44d,44eにより内部空間44iの外側部44aの側に複数の小部屋44f,44g,44hを設けることにより、長手方向中立軸AxNが長手方向断面中心軸Ax44に対してG5だけ外側部44aの側に偏って設定されている。 In the central portion of the center pillar 44 according to this embodiment, a plurality of ribs 44c, 44d, and 44e are provided in the interior space 44i. , 44g and 44h, the longitudinal neutral axis AxN F is set to be biased toward the outer portion 44a by G5 with respect to the longitudinal cross-sectional center axis Ax44.

なお、本実施形態に係るセンターピラー44の中部においても、外側部44aは、側面衝突などで内側に向けて曲げ荷重が作用した際に圧縮応力が発生する側であり、長手方向中立軸AxNが、長手方向断面中心軸Ax44に対して、曲げ荷重作用時に圧縮応力が発生する圧縮部(外側部)44aの側に偏って設定されている。 Also in the central portion of the center pillar 44 according to the present embodiment, the outer portion 44a is the side on which compressive stress is generated when a bending load acts toward the inside due to a side collision or the like, and the neutral longitudinal axis AxN F is biased toward the compressed portion (outer portion) 44a where compressive stress is generated when a bending load is applied with respect to the central axis Ax44 of the longitudinal cross section.

従って、本実施形態に係るセンターピラー44の中部においても、長手方向中立軸AxNを、長手方向断面中心軸Ax44に対して外側部(圧縮部)44aの側に偏らせることで、圧縮側縁応力σを引張側縁応力σに比べて小さくすることで外側部(圧縮部)44aでの座屈現象の発生を抑制することができる。 Therefore, in the central portion of the center pillar 44 according to the present embodiment as well, the longitudinal neutral axis AxN F is biased toward the outer portion (compression portion) 44a with respect to the longitudinal cross-sectional center axis Ax44. By making the stress σc smaller than the tensile side edge stress σy , it is possible to suppress the occurrence of the buckling phenomenon in the outer portion (compressed portion) 44a.

[各実施形態に係るセンターピラーが奏する効果の確認]
上記第1実施形態から上記第5実施形態に係る各センターピラー4,14,24,34,44が奏する効果についての確認を行った。その結果について、図9を用いて説明する。図9は、比較例としてのサンプル1~3、上記第1実施形態と同一形態を有するサンプル4、上記第2実施形態と同一形態を有するサンプル5~7、上記第3実施形態と同一形態を有するサンプル8、上記第4実施形態と同一形態を有するサンプル9~11、および上記第5実施形態と同一形態を有するサンプル12における質量と曲げ強度との関係を示すグラフである。
[Confirmation of effects exhibited by the center pillar according to each embodiment]
Effects of the center pillars 4, 14, 24, 34, 44 according to the first to fifth embodiments were confirmed. The results will be described with reference to FIG. FIG. 9 shows samples 1 to 3 as comparative examples, sample 4 having the same form as the first embodiment, samples 5 to 7 having the same form as the second embodiment, and the same form as the third embodiment. 10 is a graph showing the relationship between the mass and bending strength of Sample 8, Samples 9 to 11 having the same form as the fourth embodiment, and Sample 12 having the same form as the fifth embodiment.

(1)サンプル1~3
サンプル1~3は、上記第1実施形態に係るセンターピラー4の中部4bの断面構造に対して、外周壁の肉厚を全周に亘って一定としたサンプルである。質量が互いに異なる3種類のサンプル1~3を作製し、それぞれの曲げ強度を測定した。
(1) Samples 1 to 3
Samples 1 to 3 are samples in which the thickness of the outer peripheral wall is constant over the entire circumference with respect to the cross-sectional structure of the central portion 4b of the center pillar 4 according to the first embodiment. Three types of samples 1 to 3 having different masses were produced, and the bending strength of each was measured.

なお、サンプル1~3では、長手方向中立軸と長手方向断面中心軸とが一致している。 In samples 1 to 3, the longitudinal neutral axis and the longitudinal cross-sectional center axis coincide.

(2)サンプル4
サンプル4は、上記第1実施形態に係るセンターピラー4の中部4bと同じ断面構造を採用したサンプルであり、質量をM1とした。サンプル4についても、曲げ強度を測定した。なお、サンプル4では、長手方向中立軸が、長手方向断面中心軸に対して、圧縮部の側に偏って設定されている。
(2) Sample 4
A sample 4 adopts the same cross-sectional structure as the central portion 4b of the center pillar 4 according to the first embodiment, and has a mass of M1. The flexural strength of sample 4 was also measured. In Sample 4, the longitudinal neutral axis is set to be biased toward the compressed portion side with respect to the longitudinal cross-sectional central axis.

(3)サンプル5~7
サンプル5~7は、上記第2実施形態に係るセンターピラー14の中部と同じ断面構造を採用したサンプルである。質量が互いに異なるサンプル5~7を作製し、それぞれの曲げ強度を測定した。サンプル5~7についても、長手方向中立軸が、長手方向断面中心軸に対して、圧縮部の側に偏って設定されている。
(3) Samples 5-7
Samples 5 to 7 employ the same cross-sectional structure as the central portion of the center pillar 14 according to the second embodiment. Samples 5 to 7 having different masses were produced and their bending strengths were measured. For Samples 5 to 7, the longitudinal neutral axis is also set biased toward the compressed portion side with respect to the longitudinal cross-sectional central axis.

(4)サンプル8
サンプル8は、上記第3実施形態に係るセンターピラー24の中部と同じ断面構造を採用したサンプルであり、質量をM2とした。サンプル8についても、曲げ強度を測定した。なお、サンプル8についても、長手方向中立軸が、長手方向断面中心軸に対して、圧縮部の側に偏って設定されている。
(4) Sample 8
A sample 8 adopts the same cross-sectional structure as the central portion of the center pillar 24 according to the third embodiment, and has a mass of M2. The flexural strength of sample 8 was also measured. Note that the longitudinal neutral axis of sample 8 is also set to be biased toward the compressed portion side with respect to the central axis of the longitudinal cross-section.

(5)サンプル9~11
サンプル9~11は、上記第4実施形態に係るセンターピラー34の中部と同じ断面構造を採用したサンプルである。質量が互いに異なるサンプル9~11を作製し、それぞれの曲げ強度を測定した。サンプル9~11についても、長手方向中立軸が、長手方向断面中心軸に対して、圧縮部の側に偏って設定されている。
(5) Samples 9-11
Samples 9 to 11 are samples that employ the same cross-sectional structure as the central portion of the center pillar 34 according to the fourth embodiment. Samples 9 to 11 having different masses were produced and their bending strengths were measured. For Samples 9 to 11, the longitudinal neutral axis is also set biased toward the compressed portion side with respect to the longitudinal cross-sectional central axis.

(6)サンプル12
サンプル12は、上記第5実施形態に係るセンターピラー44の中部と同じ断面構造を採用したサンプルであり、質量をM3とした。サンプル12についても、曲げ強度を測定した。サンプル12についても、長手方向中立軸が、長手方向断面中心軸に対して、圧縮部の側に偏って設定されている。
(6) Sample 12
A sample 12 adopts the same cross-sectional structure as the central portion of the center pillar 44 according to the fifth embodiment, and has a mass of M3. The flexural strength of sample 12 was also measured. Also for the sample 12, the longitudinal neutral axis is set biased toward the compressed portion side with respect to the longitudinal cross-sectional central axis.

(7)確認結果
図9に示すように、サンプル1~3の曲げ強度は、質量が大きいほど高くなっている。即ち、サンプル1よりもサンプル2の方が外周壁の肉厚が厚く、サンプル2よりもサンプル3の方が外周壁の肉厚が厚いことにより、質量の増加に比例して曲げ強度も高くなっている。
(7) Confirmation Results As shown in FIG. 9, the bending strength of samples 1 to 3 increases as the mass increases. That is, since the outer peripheral wall of sample 2 is thicker than that of sample 1, and the outer peripheral wall of sample 3 is thicker than that of sample 2, the bending strength increases in proportion to the increase in mass. ing.

サンプル4の曲げ強度は、SB4となっており、サンプル1~3から推定される同じ質量M1でのポイントP1の曲げ強度SB1よりも高くなっている。これは、同じ質量M1であっても、圧縮部の側の肉厚を引張部の側の肉厚よりも厚くすることで、長手方向中立軸を長手方向断面中心軸に対して圧縮部の側に偏って設定したことによる効果である。即ち、サンプル4は、サンプル1~3に対して、曲げ強度における高い質量効率を得ることができていることが分かる。 The bending strength of sample 4 is SB4, which is higher than the bending strength SB1 at point P1 with the same mass M1 estimated from samples 1-3. This is because even if the mass M1 is the same, by making the wall thickness of the compression portion side thicker than that of the tension portion side, the longitudinal neutral axis is shifted to the compression portion side with respect to the longitudinal cross-sectional center axis. This is the effect of setting biased to . That is, it can be seen that sample 4 can obtain a higher mass efficiency in bending strength than samples 1-3.

サンプル5~7の曲げ強度も、質量が大きいほど高くなっている。サンプル5~7についても、外周壁の肉厚が厚く、質量が大きいサンプルほど曲げ強度が高くなっている。なお、サンプル5~7から推定される質量M1での曲げ強度は、サンプル4の曲げ強度SB4よりも高くなっている。これは、上記実施形態2に係るセンターピラー14の中部における断面構造を採用することにより、上記実施形態1に係るセンターピラー4の中部4bの断面構造を採用する場合よりも、同じ質量でより高い曲げ強度が得られることを示している。 The flexural strength of samples 5 to 7 also increased as the mass increased. As for samples 5 to 7, the bending strength is higher as the thickness of the outer peripheral wall is thicker and the mass is larger. The bending strength at the mass M1 estimated from Samples 5 to 7 is higher than the bending strength SB4 of Sample 4. By adopting the cross-sectional structure of the middle part of the center pillar 14 according to the second embodiment, this is higher than the case of adopting the cross-sectional structure of the middle part 4b of the center pillar 4 according to the first embodiment with the same mass. It shows that bending strength can be obtained.

サンプル8の曲げ強度は、SB8となっており、サンプル5~7から推定される同じ質量M2でのポイントP2の曲げ強度SB2よりも高くなっている。これは、サンプル1~3とサンプル4との関係と同様に、同じ質量M2であっても、圧縮部の側の肉厚を引張部の側の肉厚よりも厚くすることで、長手方向中立軸を長手方向断面中心軸に対して圧縮部の側に偏って設定したことによる効果である。即ち、サンプル8は、サンプル5~7に対して、曲げ強度における高い質量効率を得ることができていることが分かる。 The bending strength of sample 8 is SB8, which is higher than the bending strength SB2 at point P2 with the same mass M2 estimated from samples 5-7. Similar to the relationship between Samples 1 to 3 and Sample 4, even if the mass M2 is the same, by making the thickness of the compression part side thicker than the tension part side, This is the effect of setting the vertical axis biased toward the compressed portion side with respect to the central axis of the cross section in the longitudinal direction. That is, it can be seen that sample 8 can obtain a higher mass efficiency in bending strength than samples 5-7.

サンプル9~11の曲げ強度も、質量が大きいほど高くなっている。サンプル9~11についても、外周壁の肉厚が厚く、質量が大きいサンプルほど曲げ強度が高くなっている。なお、サンプル9~11から推定される質量M2での曲げ強度は、サンプル8の曲げ強度SB8よりも高くなっている。これは、上記実施形態4に係るセンターピラー34の中部における断面構造を採用することにより、上記実施形態3に係るセンターピラー24の中部の断面構造を採用する場合よりも、同じ質量でより高い曲げ強度が得られることを示している。 The flexural strength of samples 9 to 11 also increased with increasing mass. As for samples 9 to 11, the bending strength is higher as the thickness of the outer peripheral wall is thicker and the mass is larger. The bending strength at the mass M2 estimated from Samples 9 to 11 is higher than the bending strength SB8 of Sample 8. This is because the use of the cross-sectional structure of the central portion of the center pillar 34 according to Embodiment 4 provides a higher bending force with the same mass than the case of adopting the cross-sectional structure of the central portion of the center pillar 24 according to Embodiment 3. It shows that strength can be obtained.

サンプル12の曲げ強度は、SB12となっており、サンプル9~11から推定される同じ質量M3でのポイントP3の曲げ強度SB3よりも高くなっている。これは、サンプル1~3とサンプル4との関係およびサンプル5~7とサンプル8との関係と同様に、同じ質量M3であっても、圧縮部の側の肉厚を引張部の側の肉厚よりも厚くすることで、長手方向中立軸を長手方向断面中心軸に対して圧縮部の側に偏って設定したことによる効果である。即ち、サンプル12は、サンプル9~11に対して、曲げ強度における高い質量効率を得ることができていることが分かる。 The bending strength of sample 12 is SB12, which is higher than the bending strength SB3 at point P3 with the same mass M3 estimated from samples 9-11. Similar to the relationship between Samples 1 to 3 and Sample 4 and the relationship between Samples 5 to 7 and Sample 8, even if the mass M3 is the same, the thickness on the side of the compression portion is the same as the thickness on the side of the tension portion. This is the effect of setting the longitudinal neutral axis biased toward the compressed portion side with respect to the central axis of the longitudinal cross-section by making it thicker than the thickness. That is, it can be seen that sample 12 can obtain a higher mass efficiency in bending strength than samples 9-11.

ここで、上記第1実施形態においては、yを断面高さ(y+y)の1/4(=0.25)、換言するとyを断面高さ(y+y)の“0.75”とすることで、引張側縁応力σが材料強度またはそれに近い強度に達するまで圧縮部4b1の座屈現象の発生を抑制することができ、曲げ強度における高い質量効率を得ることができる。ただし、断面高さ(y+y)に対するyの比率については、用いる材料により好ましい値にすることができる。例えば、yを断面高さ(y+y)に対して0.18~0.5の範囲で、換言すると、yを断面高さ(y+y)に対して0.5~0.82の範囲で設定することができる。 Here, in the first embodiment, yc is 1/4 (=0.25) of the cross-sectional height ( yc + yy ), in other words, yy is the cross-sectional height ( yc + yy ) By setting it to 0.75″, it is possible to suppress the occurrence of the buckling phenomenon of the compressed portion 4b1 until the tensile side edge stress σ y reaches the material strength or strength close to it, and obtain high mass efficiency in bending strength. can be done. However, the ratio of y c to the cross-sectional height (y c +y y ) can be set to a preferable value depending on the material used. For example, y c is in the range of 0.18 to 0.5 with respect to the section height (y c +y y ), in other words, y y is in the range of 0.5 to 0.5 with respect to the section height (y c +y y ). It can be set within the range of 0.82.

[稜線およびリブの位置と座屈を伴わない最大の曲げモーメントとの関係]
上記第2実施形態では、センターピラー14の中部の外側部14aに稜線部14cを設け、上記第3実施形態では、センターピラー24の中部の外側部24aに稜線部24cを設けることとした。また、上記第4実施形態では、センターピラー34の中部の内部空間34iにおける外側部34aの側にリブ34c,34d,34eを設け、上記第5実施形態では、センターピラー44の中部の内部空間44iにおける外側部44aの側にリブ44c,44d,44eを設けることとした。
[Relationship between ridgeline and rib position and maximum bending moment without buckling]
In the second embodiment, the ridgeline portion 14c is provided on the central outer portion 14a of the center pillar 14, and in the third embodiment, the ridgeline portion 24c is provided on the central outer portion 24a of the center pillar 24. In the fourth embodiment, the ribs 34c, 34d, and 34e are provided on the side of the outer portion 34a in the inner space 34i in the middle of the center pillar 34. In the fifth embodiment, the inner space 44i in the middle of the center pillar 44 is provided. ribs 44c, 44d, and 44e are provided on the side of the outer portion 44a.

これら稜線部14c,24cおよびリブ34c,34d,34e,44c,44d,44eを設ける位置と、座屈を伴わない最大の曲げモーメントとの関係について図10を用いて説明する。図10は、稜線14c,24cの位置と座屈を伴わない最大の曲げモーメントとの関係を示すグラフである。 The relationship between the positions where these ridges 14c, 24c and ribs 34c, 34d, 34e, 44c, 44d, 44e are provided and the maximum bending moment without buckling will be described with reference to FIG. FIG. 10 is a graph showing the relationship between the positions of the ridgelines 14c and 24c and the maximum bending moment without buckling.

なお、図10では、センターピラーの内側の端部(曲げ荷重作用時に引張応力が発生する側の端部)を基準とした稜線の位置H5を、センターピラーの高さH1で除した値を横軸にとり、座屈を伴わない曲げモーメント(最大の曲げモーメントに対する比)M/Mmaxを縦軸にとった。 In FIG. 10, the value obtained by dividing the position H5 of the ridgeline based on the inner edge of the center pillar (the edge on the side where tensile stress is generated when a bending load is applied) by the height H1 of the center pillar The vertical axis is the bending moment without buckling (ratio to the maximum bending moment) M/Mmax.

図10に示すように、H5/H1の値が0.75である場合に、座屈を伴わない最大の曲げモーメントMmax(M/Mmax=1)が得られることが分かる。また、H5/H1の値が0.55~0.9の範囲内(図10における“B”で示す範囲内)にある場合に、効率的な曲げモーメントMが得られることが分かる。 As shown in FIG. 10, it can be seen that the maximum bending moment Mmax (M/Mmax=1) without buckling is obtained when the value of H5/H1 is 0.75. Also, it can be seen that an efficient bending moment M can be obtained when the value of H5/H1 is within the range of 0.55 to 0.9 (within the range indicated by "B" in FIG. 10).

従って、H5/H1を0.55~0.9の範囲内に設定することによって、曲げ荷重作用時における圧縮部における座屈現象の発生を効率的に抑制することができる。 Therefore, by setting H5/H1 within the range of 0.55 to 0.9, it is possible to efficiently suppress the occurrence of the buckling phenomenon in the compressed portion when a bending load is applied.

なお、図10では、センターピラーの中部における外側部に稜線部を設ける構成を一例としたが、センターピラーの中部の内部空間における外側部の側にリブを設ける構成の場合も同様となる。 In FIG. 10, the configuration in which the ridge line portion is provided on the outer side of the central portion of the center pillar is taken as an example, but the same applies to the configuration in which the rib is provided on the outer side of the inner space of the central portion of the center pillar.

[第6実施形態]
第6実施形態に係る車体10およびフロントサイドフレーム12の構成について、図11および図12を用いて説明する。図11は、本実施形態に係る車体10の一部構成を示す模式平面図であり、図12は、図11のC部に示すフロントサイドフレーム12の構造を示す模式平面図である。
[Sixth embodiment]
The configurations of the vehicle body 10 and the front side frame 12 according to the sixth embodiment will be described with reference to FIGS. 11 and 12. FIG. FIG. 11 is a schematic plan view showing a partial configuration of the vehicle body 10 according to this embodiment, and FIG. 12 is a schematic plan view showing the structure of the front side frame 12 shown in section C of FIG.

図11に示すように、本実施形態に係る車体10は、車体前部10aにフロアパネル11とフロントサイドフレーム12とバンパーレインフォースメント13とを備える。フロントサイドフレーム12は、左右一対で設けられており、フロアパネル11とバンパーレインフォースメント13との間で架設されている。 As shown in FIG. 11, a vehicle body 10 according to this embodiment includes a floor panel 11, a front side frame 12, and a bumper reinforcement 13 at a vehicle front portion 10a. A pair of left and right front side frames 12 are provided and spanned between the floor panel 11 and the bumper reinforcement 13 .

図12に示すように、本実施形態に係るフロントサイドフレーム12は、車体10の前後方向に延び、中空断面形状を有する。そして、フロントサイドフレーム12は、繊維強化複合材(例えば、炭素繊維強化複合材)により構成されたフレームである。 As shown in FIG. 12, the front side frame 12 according to this embodiment extends in the longitudinal direction of the vehicle body 10 and has a hollow cross-sectional shape. The front side frame 12 is a frame made of a fiber-reinforced composite material (for example, a carbon fiber-reinforced composite material).

フロントサイドフレーム12には、長手方向において互いに間隔を空けた状態で複数のビード12c~12eが設けられている。このうちビード12c,12eは、右方の側方部12aに設けられており、ビード12dは、左方の側方部12bに設けられている。なお、車体10の右方側に設けられたフロントサイドフレーム12では、複数のビードの形成方向が図12に示す形態とは左右逆向きとなっている。 The front side frame 12 is provided with a plurality of beads 12c to 12e spaced apart from each other in the longitudinal direction. Of these, the beads 12c and 12e are provided on the right side portion 12a, and the bead 12d is provided on the left side portion 12b. In addition, in the front side frame 12 provided on the right side of the vehicle body 10, the formation direction of the plurality of beads is left-right opposite to the form shown in FIG.

図12に示すように、車体10に対して前方から物が衝突した場合、フロントサイドフレーム12に対しては、バンパーレインフォースメント13を介して矢印で示すような力が作用する。このような力が作用した場合に、フロントサイドフレーム12は、ビード12c~12eを内側として折れ曲がるように変形し、衝突の衝撃を吸収することとなる。 As shown in FIG. 12 , when an object collides with the vehicle body 10 from the front, a force indicated by an arrow acts on the front side frame 12 via the bumper reinforcement 13 . When such a force acts, the front side frame 12 is deformed so as to bend with the beads 12c to 12e inside, thereby absorbing the impact of the collision.

フロントサイドフレーム12では、ビード12c~12eが設けられた箇所およびその近傍で、長手方向中立軸AxNが、長手方向断面中心軸Ax12に対して偏って設定されている。具体的には、ビード12cが設けられた箇所とその近傍では、前突による曲げ荷重が作用した場合に圧縮応力が発生する圧縮部12fの側に長手方向中立軸AxNが偏って設定されている。逆にいえば、ビード12cが設けられた箇所とその近傍では、前突による曲げ荷重が作用した場合に引張応力が発生する引張部12gの側から離れた側に長手方向中立軸AxNが設定されている。 In the front side frame 12, the longitudinal neutral axis AxNG is set biased with respect to the longitudinal cross-sectional center axis Ax12 at and near the locations where the beads 12c to 12e are provided. Specifically, at and near the location where the bead 12c is provided, the longitudinal neutral axis AxN G is set biased toward the compressed portion 12f where compressive stress is generated when a bending load due to frontal collision acts. there is Conversely, in the location where the bead 12c is provided and its vicinity, the longitudinal neutral axis AxN G is set on the side away from the side of the tensile portion 12g where tensile stress is generated when the bending load due to the frontal collision acts. It is

同様に、ビード12dが設けられた箇所とその近傍では、前突による曲げ荷重が作用した場合に圧縮応力が発生する圧縮部12hの側であって、引張応力が発生する引張部12iとは反対側に長手方向中立軸AxNが偏って設定されている。また、ビード12eが設けられた箇所とその近傍では、前突による曲げ荷重が作用した場合に圧縮応力が発生する圧縮部12jの側であって、引張応力が発生する引張部12kとは反対側に長手方向中立軸AxNが偏って設定されている。 Similarly, the location where the bead 12d is provided and its vicinity are on the side of the compression portion 12h where compression stress is generated when a bending load due to frontal collision acts, and are opposite to the tension portion 12i where tensile stress is generated. The longitudinal direction neutral axis AxNG is set biased to the side. In addition, the location where the bead 12e is provided and its vicinity are on the side of the compression portion 12j where compression stress is generated when the bending load due to the frontal collision acts, and on the side opposite to the tension portion 12k where tensile stress is generated. , the longitudinal neutral axis AxNG is set biased.

以上のように、本実施形態に係るフロントサイドフレーム12では、ビード12c~12eが設けられた箇所およびその近傍において、前突による曲げ荷重が作用した場合に圧縮応力が発生する圧縮部12fの側に長手方向中立軸AxNが偏って設定されている。このため、本実施形態に係るフロントサイドフレーム12では、長手方向において、長手方向中心軸Ax12に対して、左右で交互に入れ替わる状態で偏るように長手方向中立軸AxNが設定されている。 As described above, in the front side frame 12 according to the present embodiment, at the locations where the beads 12c to 12e are provided and in the vicinity thereof, when a bending load due to a frontal collision acts, a compressive stress is generated on the side of the compression portion 12f. , the longitudinal neutral axis AxNG is set biased. For this reason, in the front side frame 12 according to the present embodiment, the longitudinal neutral axis AxNG is set so as to deviate from the longitudinal central axis Ax12 in the longitudinal direction while being alternately left and right.

なお、長手方向中立軸AxNを長手方向中心軸Ax12に対して偏って設定する具体的な手段としては、上記第1実施形態から上記第5実施形態の何れかの手段を採用することができる。 As specific means for setting the longitudinal neutral axis AxN G to be biased with respect to the longitudinal central axis Ax12, any one of the means of the first embodiment to the fifth embodiment can be adopted. .

[変形例]
上記第1実施形態に係るセンターピラー4の中部4bでは、外側部4b1と内側部4b2とで2段階で肉厚を変えることとしたが、本発明は、これに限定を受けるものではない。例えば、3段階あるいはそれ以上で肉厚を変更することとしてもよい。
[Modification]
In the middle portion 4b of the center pillar 4 according to the first embodiment, the outer portion 4b1 and the inner portion 4b2 have different thicknesses in two stages, but the present invention is not limited to this. For example, the thickness may be changed in three stages or more.

上記第2実施形態および上記第3実施形態では、センターピラー14,24の外側部14a,24aにだけ稜線部14c,24cを設けることとしたが、外側部(圧縮部)に設ける稜線部の数について、本発明は、これに限定を受けるものではない。本発明では、内側部(引張部)よりも多くの稜線部を外側部(圧縮部)に設けることで上記同様の効果が得られる。 In the second embodiment and the third embodiment, the ridgeline portions 14c and 24c are provided only on the outer portions 14a and 24a of the center pillars 14 and 24, but the number of ridgeline portions provided on the outer portions (compression portions) , the present invention is not limited to this. In the present invention, the same effect as described above can be obtained by providing more ridge line portions in the outer portion (compression portion) than in the inner portion (tension portion).

上記第4実施形態および上記第5実施形態では、センターピラー34,44の内部空間34i,44iにおける外側部34a,44aの側にだけリブ34f~34h,44f~44hを設けることとしたが、本発明は、これに限定を受けるものではない。本発明では、内部空間における内側部(引張部)よりも多くのリブを外側部(圧縮部)の側に設けることで上記同様の効果を得ることができる。 In the fourth embodiment and the fifth embodiment, the ribs 34f to 34h and 44f to 44h are provided only on the side of the outer portions 34a and 44a in the internal spaces 34i and 44i of the center pillars 34 and 44, respectively. The invention is not limited to this. In the present invention, the same effect as described above can be obtained by providing more ribs on the side of the outer portion (compression portion) than on the inner portion (tension portion) of the internal space.

上記第1実施形態から上記第5実施形態では、繊維強化複合材製フレームの一例としてセンターピラー4,14,24,34,44を採用し、上記第6実施形態では、繊維強化複合材製フレームの一例としてフロントサイドフレーム12を採用することとしたが、本発明は、これに限定を受けるものではない。例えば、サイドシルやルーフサイドレールなどへの適用も可能である。 In the first to fifth embodiments, the center pillars 4, 14, 24, 34, and 44 are used as an example of the fiber-reinforced composite frame. In the sixth embodiment, the fiber-reinforced composite frame Although the front side frame 12 is used as an example, the present invention is not limited to this. For example, application to side sills and roof side rails is also possible.

また、本発明は、自動車等の車体に限らず種々の構造体(例えば、産業機器など)に適用することも可能である。 In addition, the present invention can be applied not only to vehicle bodies such as automobiles, but also to various structures (for example, industrial equipment, etc.).

また、上記第1実施形態および上記第2実施形態では、横断面における外観形状を角丸四角としたが、本発明は、これに限定を受けるものではない。例えば、横断面における外観形状について、円形や楕円形や長円形、さらには三角形あるいは五角形よりも多角の多角形断面などを採用することも可能である。 In addition, in the first embodiment and the second embodiment, the external shape in cross section is a square with rounded corners, but the present invention is not limited to this. For example, the external shape of the cross section may be circular, elliptical, oval, or a polygonal cross section that is more polygonal than triangular or pentagonal.

また、上記第1実施形態から上記第6実施形態では、繊維強化複合材の一例として炭素繊維強化複合材を採用することとしたが、本発明は、これに限定を受けるものではない。例えば、ガラス繊維強化樹脂(GFRP)や、アラミド繊維強化樹脂(ArFRP)や、炭化ケイ素繊維強化樹脂(SiCFRP)や、非鉄金属などの金属繊維を用いた繊維強化樹脂などの繊維強化複合材を採用することも可能である。 Further, in the first embodiment to the sixth embodiment, the carbon fiber reinforced composite material is used as an example of the fiber reinforced composite material, but the present invention is not limited to this. For example, fiber reinforced composite materials such as glass fiber reinforced resin (GFRP), aramid fiber reinforced resin (ArFRP), silicon carbide fiber reinforced resin (SiCFRP), and fiber reinforced resin using metal fibers such as non-ferrous metals are adopted. It is also possible to

4,14,24,34,44 センターピラー(繊維強化複合材製フレーム)
4b1,14a,24a,34a,44a 外側部(圧縮部)
4b2,14b,24b,34b,44b 内側部(引張部)
4d,14d,24d,34i,44i 内部空間
12 フロントサイドフレーム(繊維強化複合材製フレーム)
12f,12h,12j 圧縮部
12g,12i,12k 引張部
14c,24c 稜線部
34c,34d,34e,44c,44d,44e リブ
34f,34g,34h,44f,44g,44h 小部屋(部屋)
Ax4b,Ax14,Ax24,Ax34,Ax44 長手方向断面中心軸
AxN,AxN,AxN,AxN,AxN 長手方向中立軸
4, 14, 24, 34, 44 center pillar (fiber reinforced composite frame)
4b1, 14a, 24a, 34a, 44a outer portion (compression portion)
4b2, 14b, 24b, 34b, 44b inner part (tension part)
4d, 14d, 24d, 34i, 44i Internal space 12 Front side frame (frame made of fiber reinforced composite material)
12f, 12h, 12j compression part 12g, 12i, 12k tension part 14c, 24c ridgeline part 34c, 34d, 34e, 44c, 44d, 44e rib 34f, 34g, 34h, 44f, 44g, 44h small room (room)
Ax4b, Ax14, Ax24, Ax34, Ax44 longitudinal cross-sectional center axis AxN B , AxNC , AxN D , AxN E , AxN F longitudinal neutral axis

Claims (6)

中空断面形状を有し、所定の方向に延びるとともに、曲げ荷重を受ける繊維強化複合材製フレームであって、
長手方向の少なくとも一部領域では、前記繊維強化複合材製フレームの長手方向中立軸の位置が、長手方向断面中心軸に対して、圧縮応力が発生する圧縮部の側に偏って設定されており、
前記少なくとも一部領域を前記所定の方向と交差する方向に断面視し、前記長手方向断面中心軸に対する前記長手方向中立軸の偏りの方向を当該断面の高さ方向とする場合に、前記圧縮部に対して前記断面の高さ方向における反対側の部分に、前記曲げ荷重作用時に引張応力が発生する引張部が配設され、
前記所定の方向および前記断面の高さ方向の双方に交差する短手方向において、前記圧縮部の最大幅は、前記引張部の最大幅よりも広く設定され、
前記圧縮部は、前記短手方向の中程部分に前記引張部に向けて凹入されてなる溝と、当該溝の前記短手方向の両脇部分に配され、前記所定の方向に延びる稜線部とを有し、
前記圧縮部の幅と前記引張部の幅との差分は、前記短手方向における前記溝の略幅と同じである、
繊維強化複合材製フレーム。
A fiber-reinforced composite frame having a hollow cross-sectional shape, extending in a predetermined direction, and receiving a bending load,
In at least a partial region in the longitudinal direction, the position of the longitudinal neutral axis of the fiber-reinforced composite material frame is set biased toward the compressed portion side where compressive stress is generated with respect to the longitudinal cross-sectional center axis. ,
When the at least partial region is viewed in a cross section in a direction intersecting the predetermined direction, and the direction of bias of the longitudinal neutral axis with respect to the longitudinal cross-sectional center axis is the height direction of the cross section, the compressed portion A tensile portion that generates a tensile stress when the bending load is applied is disposed on the opposite side in the height direction of the cross section to the
The maximum width of the compression portion is set wider than the maximum width of the tension portion in a lateral direction that intersects both the predetermined direction and the height direction of the cross section,
The compressing portion includes a groove recessed toward the tensile portion in the middle portion in the transverse direction, and ridge lines extending in the predetermined direction, which are disposed on both side portions of the groove in the transverse direction. and
The difference between the width of the compression portion and the width of the tension portion is substantially the same as the width of the groove in the lateral direction.
Fiber-reinforced composite frame.
請求項1に記載の繊維強化複合材製フレームにおいて、
前記少なくとも一部領域における前記圧縮部には、前記曲げ荷重作用時に引張応力が発生する引張部に比べて、長手方向に延びる稜線部が多く設けられている、
繊維強化複合材製フレーム。
The fiber-reinforced composite frame according to claim 1,
The compressed portion in the at least partial region is provided with more ridges extending in the longitudinal direction than the tensile portion where tensile stress is generated when the bending load is applied.
Fiber-reinforced composite frame.
請求項2に記載の繊維強化複合材製フレームにおいて、
前記交差する方向での断面視において、前記断面の高さ方向での該繊維強化複合材製フレームの高さを断面高さとする場合に、
前記稜線部は、曲げ応力作用面において、前記引張部の側の端部を基準として、前記断面高さに対して0.55~0.9の範囲に設けられている、
繊維強化複合材製フレーム。
The fiber-reinforced composite frame according to claim 2,
When the height of the fiber-reinforced composite material frame in the height direction of the cross section in the cross-sectional view in the crossing direction is the cross-sectional height,
The ridgeline portion is provided in a range of 0.55 to 0.9 with respect to the cross-sectional height with respect to the end portion on the side of the tensile portion on the bending stress acting surface,
Fiber-reinforced composite frame.
請求項1から請求項3の何れかに記載の繊維強化複合材製フレームにおいて、
前記少なくとも一部領域では、前記圧縮部の断面が、前記引張部よりも大きく設定されている、
繊維強化複合材製フレーム。
The fiber-reinforced composite frame according to any one of claims 1 to 3,
In the at least partial region, the cross section of the compression portion is set larger than the tension portion,
Fiber-reinforced composite frame.
請求項1から請求項4の何れかに記載の繊維強化複合材製フレームにおいて、
前記少なくとも一部領域における前記圧縮部の外周壁は、前記引張部に比べて、厚肉に設けられている、
繊維強化複合材製フレーム。
The fiber-reinforced composite frame according to any one of claims 1 to 4 ,
The outer peripheral wall of the compression portion in the at least partial region is provided thicker than the tension portion,
Fiber-reinforced composite frame.
請求項1から請求項5の何れかに記載の繊維強化複合材製フレームにおいて、The fiber-reinforced composite frame according to any one of claims 1 to 5,
該繊維強化複合材製フレームは、自動車の車体におけるフロントドア開口部とリヤドア開口部との間に配設されたセンターピラーであり、The fiber-reinforced composite frame is a center pillar disposed between a front door opening and a rear door opening of an automobile body,
前記断面の高さ方向は、前記車体の車幅方向であり、The height direction of the cross section is the vehicle width direction of the vehicle body,
前記圧縮部は、前記引張部よりも前記車幅方向の外側に位置するように配され、The compression portion is arranged to be positioned outside the tension portion in the vehicle width direction,
前記短手方向の両側に配設された2つの壁部は、前記車幅方向の少なくとも一部において、互いの間隔が前記車幅方向の内側から外側へと行くのに従って漸次拡がるように形成されている、The two walls arranged on both sides in the lateral direction are formed so that the distance between them gradually widens from the inside to the outside in the vehicle width direction at least in part in the vehicle width direction. ing,
繊維強化複合材製フレーム。Fiber-reinforced composite frame.
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