CN114401883A - 中柱内部件和中柱 - Google Patents

Abstract

抑制成本的增加且同时兼顾中柱的轻量化和耐冲击性。包括：内构件(21)，其具有成为安全带的卷收器的安装部位的开口部(21a)和成为下边梁(30)的安装部位的下边梁安装部(21b)；以及CFRP构件(22)，其接合于内构件(21)的表面，以CFRP构件(22)至少设于开口部(21a)与下边梁安装部(21b)之间的方式构成中柱内部件(20)。

Description

中柱内部件和中柱

技术领域

本发明涉及汽车的中柱内部件。

背景技术

图1是表示通常的汽车的车身构造的图，在相当于车辆侧面的部分设有中柱、上边梁、下边梁这样的构件。中柱的上端部与上边梁接合，下端部与下边梁接合。对中柱要求用于在汽车的侧面碰撞时保护乘客的耐冲击性，推进与以往相比提高耐冲击性的技术开发。

在专利文献1中公开了由CFRP(碳纤维强化树脂)形成构成中柱的外构件和内构件中的内构件。在专利文献2中公开了将外构件设为铝制、将内构件设为CFRP制。在专利文献3中公开了在外构件与内构件之间填充由CFRP构成的加强构件。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013-212731号公报

专利文献2：国际公开第2015/025572号

专利文献3：日本特开2014-080183号公报

发明内容

发明要解决的问题

在如专利文献1和2那样应用CFRP作为中柱的内构件的情况下，与金属相比轻量但伸长率较低，因此无法担保对中柱要求的耐冲击性。另外，使用CFRP直接作为该内构件的情况与使用金属的情况相比成本的增加显著，因而不优选。

另外，近年，为了提高燃油效率，重视车辆的轻量化，若如专利文献3那样在外构件与内构件之间填充加强构件，则无法避免加强构件的尺寸变大，导致重量的进一步的增加。在专利文献3的情况下，也想到为了车辆的轻量化而减薄例如内构件的板厚，但这样无法充分地确保中柱的耐冲击性。

本发明是鉴于上述状况而完成的，其目的在于，抑制成本的增加且同时兼顾中柱的轻量化和耐冲击性。

用于解决问题的方案

为了解决上述问题，根据本发明，提供一种中柱内部件，该中柱内部件包括：内构件，其具有成为安全带的卷收器的安装部位的开口部和成为下边梁的安装部位的下边梁安装部；以及CFRP构件，其接合于所述内构件的表面，所述CFRP构件含有相对于所述内构件的长度方向处于-5°～5°方向的范围内的纤维方向的碳纤维，基质树脂是热塑性树脂，所述CFRP构件至少设于所述开口部与所述下边梁安装部之间。

根据另一个观点的本发明，提供一种中柱，该中柱包括：中柱外部件；以及上述记载的中柱内部件，所述中柱外部件与所述中柱内部件在彼此的凸缘部接合。

发明的效果

根据本发明，能够抑制成本的增加且同时兼顾中柱的轻量化和耐冲击性。

附图说明

图1是表示通常的汽车的车身构造的图。

图2是表示本发明的第1实施方式的中柱的概略结构的图。

图3是本发明的第1实施方式的中柱的分解图。

图4是表示本发明的第1实施方式的中柱的内构件的图。

图5是沿着图2中的A-A的剖视图。

图6是沿着图2中的B-B的剖视图。

图7是表示本发明的第2实施方式的中柱的概略结构的图。

图8是本发明的第2实施方式的中柱的相当于图2中的A-A截面的图。

图9是本发明的第2实施方式的中柱的相当于图2中的B-B截面的图。

图10是表示本发明的第3实施方式的中柱的概略结构的图。

图11是表示本发明的第4实施方式的中柱的概略结构的图。

图12是表示实施例的侧面碰撞模拟的分析模型的图。

具体实施方式

以下，参照附图，说明本发明的实施方式。此外，在本说明书和附图中，对于实质上具有相同的功能结构的要素，通过标注相同的附图标记而省略重复说明。

＜第1实施方式＞

如图2所示，第1实施方式的中柱1由中柱外部件10和中柱内部件20构成。中柱外部件10例如是由冷轧钢板或热冲压钢板等构成的构件。如图2和图3所示，中柱内部件20由与中柱外部件10接合的内构件21和与该内构件21接合的CFRP构件22构成。内构件21例如是由冷轧钢板、热冲压钢板或热轧钢板等构成的构件。此外，只要构成中柱外部件10和内构件21的原材料是金属，就没有特别限定，例如，也可以是铝合金等。CFRP构件22是由使预定的基质树脂含有碳纤维作为强化纤维树脂而成的碳纤维强化树脂构成的构件。关于构成CFRP构件的基质树脂和碳纤维，在后文详细说明。

如图4所示，作为中柱内部件20的构成部件的内构件21具有：开口部21a，其以供安全带的卷收器(卷取装置)安装的方式设置；以及下边梁安装部21b，其以供下边梁30安装的方式设置。下边梁安装部21b相当于内构件21与下边梁30接合时的内构件21的由下边梁30覆盖的部分。因而，开口部21a相当于安全带的卷收器的安装部位，下边梁安装部21b相当于下边梁30的安装部位。第1实施方式的下边梁安装部21b以能够与下边梁30面接触的方式形成为平面状，但下边梁安装部21b的形状没有特别限定。

如图2～图6所示，内构件21的从开口部21a的下方到上端部21c的形状在与高度方向垂直的剖视时成为帽形状，形成有凸缘部21d。中柱1是通过该内构件21的凸缘部21d和与内构件21同样地具有帽形状的中柱外部件10的凸缘部10a利用例如点焊相互接合而制造的。

在第1实施方式中，CFRP构件22设于内构件21的整面。CFRP构件22的形状成为同内构件21的下边梁安装部21b与上端部21c之间的形状相同的形状，在CFRP构件22例如以不覆盖内构件21的开口部21a的方式设有与开口部21a形状相同的孔22a(图3)。CFRP构件22的厚度能够根据要求的耐冲击性、重量限制而适当变更，优选例如1.0～4.0mm。在实用性上，期望1.0～2.0mm。

CFRP构件22接合于内构件21的车内侧的表面。内构件21与CFRP构件22的接合方法没有特别限定，例如使用粘接剂接合。另外，也可以是，只要CFRP构件22的基质树脂是热塑性树脂，就也可以通过加热CFRP构件22而与内构件21热熔接从而接合。因此，例如中柱内部件20是通过在将内构件21和中柱外部件10接合之后使用粘接剂或利用热熔接将CFRP构件22粘贴于内构件21的车内侧的表面而制造的。在使用粘接剂的情况下，若观察中柱内部件20的截面，则能够确认粘接剂存在于内构件21与CFRP构件22之间。

另外，例如中柱内部件20是通过利用粘接剂或热熔接将调整过形状从而不会覆盖坯料的开口部21a的CFRP构件22接合于形成有开口部21a的内构件21的坯料，之后进行冲压成形而制造的。此外，当在进行中柱外部件10与中柱内部件20的接合之前将内构件21和CFRP构件22接合的情况下，在CFRP构件22的相当于点焊的打点位置的位置预先设有孔(未图示)以避免成为中柱外部件10与中柱内部件20的点焊的打点被CFRP构件22覆盖的状态。

此外，只要CFRP构件22的基质树脂是热塑性树脂，内构件21与CFRP构件22的接合就能够如上述那样利用粘接剂或热熔接而与使用热固性树脂的情况相比更牢固地接合。由此，即使在侧面碰撞时对中柱内部件20施加冲击，CFRP构件22也跟随内构件21的变形，因此加强的效果变大。另外，使用热塑性树脂的CFRP的伸长率比使用热固性树脂的CFRP的伸长率(约1～2％程度)大。因而，若将热塑性树脂应用于CFRP构件22，则在侧面碰撞时由CFRP构件22的拉伸产生的功比使用热固性树脂的情况的功大，因此耐冲击性进一步提高。此外，关于内构件21与CFRP构件22的具体的接合方法，在后文说明。

第1实施方式的中柱内部件20和具备该中柱内部件20的中柱1如以上那样构成。在侧面碰撞时对中柱外部件10施加压缩载荷，对中柱内部件20施加拉伸载荷，但通过在第1实施方式的中柱内部件20设有CFRP构件22，能够利用CFRP构件22承受在侧面碰撞时产生的拉伸载荷。CFRP的比强度优异，因此即使不使内构件21高强度化，也能够达成轻量化且同时提高耐冲击性。随之，也能够将延展性较高的软钢板等金属用于内构件21，也能够抑制侧面碰撞时的中柱内部件20的断裂。

这样，若在内构件21接合CFRP构件22而构成中柱内部件20，则能够提高作为中柱1的耐冲击性。换言之，通过使用第1实施方式的中柱内部件20，即使以车辆的轻量化为目的而减薄内构件21的板厚，也能够确保充分的耐冲击性。即，能够兼顾中柱1的轻量化和耐冲击性。而且，在第1实施方式这样的中柱内部件20中，与由CFRP构成内构件21整体相比，能够抑制成本的增加。

而且，若是使用于中柱内部件20的程度的CFRP构件22的量，则在将中柱内部件20作为废料再利用的情况下，特别在内构件21是钢板的情况下，即使不使内构件21和CFRP构件22分离而直接投入炼铁厂的转炉等而使其熔解，也能够进行冶炼，因此杂质不会过度增加。因而，CFRP构件22接合于内构件21而成的中柱内部件20的回收性也优异。

＜第2实施方式＞

如图7～图9所示，第2实施方式的CFRP构件22并非如第1实施方式那样设于内构件21的整面，而是设于内构件21的开口部21a与下边梁安装部21b之间的区域和内构件21的凸缘部21d整体。此外，在以后的说明中，将内构件21的开口部21a与下边梁安装部21b之间的区域称为内构件21的“下部21e”。

在侧面碰撞时，在内构件21的下部21e和开口部21a的侧方的凸缘部21d易于产生较大的塑性应变，但由于第2实施方式的中柱内部件20在下部21e和凸缘部21d整体设有CFRP构件22，因此能够有效地加强在侧面碰撞时易于变形的部位。即，凸缘部21d是与中柱外部件10接合的接合部分，是易于承受向中柱外部件10输入的冲击的部分。通过在该凸缘部21d设置CFRP构件22，能够抑制由于侧面碰撞而与中柱外部件10的变形相应的凸缘部21d的变形。由此，能够有效地提高中柱内部件20的耐冲击性。因而，若使用第2实施方式的中柱内部件20，则与如第1实施方式那样在内构件21的整面设置CFRP构件22的情况相比，能够减少CFRP构件22的使用量而谋求成本抑制和轻量化且同时确保充分的耐冲击性。

＜第3实施方式＞

如图10所示，第3实施方式的CFRP构件22设于内构件21的下部21e和开口部21a的侧方的凸缘部21d’。如前所述，内构件21的在侧面碰撞时产生的塑性应变易于在下部21e和开口部21a的侧方的凸缘部21d’变大，因此即使未如第2实施方式那样CFRP构件22设于凸缘部21d’的位于比开口部21a靠上方的部分，只要在开口部21a的侧方的凸缘部21d’设有CFRP构件22，就也能够有效地加强内构件21。因而，若使用第3实施方式的中柱内部件20，则能够相对于第2实施方式的中柱内部件20进一步减少CFRP构件22的使用量而谋求成本抑制和轻量化且同时确保充分的耐冲击性。

＜第4实施方式＞

如图11所示，第4实施方式的CFRP构件22仅设于内构件21的下部21e。对于内构件21的在侧面碰撞时产生的塑性应变而言，在内构件21中位于下边梁安装部21b与开口部21a之间的下部21e易于显著变大。因此，即使是在如第4实施方式这样仅在下部21e设置CFRP构件22的情况下，也能够有效地加强内构件21。因而，若使用第4实施方式的中柱内部件20，则能够相对于第3实施方式的中柱内部件20谋求进一步的轻量化且同时确保充分的耐冲击性，重量效率更优异。

如在以上的第1实施方式～第4实施方式中说明的那样，针对CFRP构件22相对于内构件21的接合部位，存在多个实施方式，从抑制成本的增加且同时兼顾轻量化和耐冲击性这样的观点考虑，CFRP构件22至少需要设于内构件21的在侧面碰撞时塑性应变最大的下部21e。

以上，说明了本发明的实施方式，但本发明不限定于这些例子。作为本领域技术人员，在权利要求书所记载的技术思想的范畴内，能够想到各种变更例或修正例是显而易见的，理解为这些变更例或修正例当然也属于本发明的保护范围。

例如在第1实施方式～第4实施方式中，在内构件21的车内侧的表面接合CFRP构件22，但也可以在内构件21的车外侧的表面接合CFRP构件22。即，也可以在中柱外部件10与内构件21之间设有CFRP构件22。在该情况下，中柱内部件20是通过在内构件21的坯料和CFRP构件22预先接合的状态下实施冲压成形而制造的。之后，中柱外部件10和中柱内部件20利用例如点焊接合，从而构成中柱1。此外，在进行点焊的情况下，在CFRP构件22的相当于点焊的打点位置的位置预先设有孔(未图示)以避免内构件21的点焊的打点被CFRP构件22覆盖。

如上述那样，当在中柱外部件10与内构件21之间设置CFRP构件22的情况下，要求在CFRP构件22设置点焊用的孔、在中柱外部件10和中柱内部件20中的任一者设置点焊用的座面这样的加工。因此，担忧加工成本的增大、随着加工而产生的构件刚度的降低等，因此优选接合CFRP构件22的部位是内构件21的车内侧的表面。

＜CFRP构件的种类＞

在各实施方式中能够粘贴于内构件的CFRP构件是指由基质树脂和包含于该基质树脂中且复合化而成的碳纤维材料构成的碳纤维强化树脂构件。作为碳纤维，例如，能够使用PAN系或沥青系的碳纤维。通过使用碳纤维，能够高效地提高针对重量的强度等。优选的是，在此使用的CFRP的含碳纤维体积率是50～70％，碳纤维的纤维方向沿着中柱内部件的长度方向(在中柱内部件在长度方向上平缓地描绘曲线的情况下，沿着该曲线)，具体而言，期望的是，相对于该方向，碳纤维的纤维方向处于-5°～5°方向的范围内。此外，CFRP中的碳纤维的取向状况能够通过对CFRP构件使用微焦点X射线CT(X-ray Computed Tomography)进行观察、分析来确定。此外，该方向的CFRP的抗拉强度优选1500MPa以上，杨氏模量优选102GPa以上，断裂伸长率优选1.5％以上。

作为用于CFRP构件的基质树脂，能够使用热塑性树脂。作为热塑性树脂，能够列举聚烯烃(聚乙烯、聚丙烯等)及其酸改性物、尼龙6和尼龙66等聚酰胺树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚对苯二甲酸丁二醇酯等热塑性芳香族聚酯、聚碳酸酯、聚醚砜、聚苯醚及其改性物、聚芳酯、聚醚酮、聚醚醚酮、聚醚酮酮、氯乙烯、聚苯乙烯等苯乙烯系树脂以及苯氧树脂等。此外，基质树脂也可以由多种树脂材料形成。

若考虑应用于金属构件，则从加工性、生产率的观点考虑，另外，从相对于由拉伸伸长率较大导致的金属构件的变形的跟随性考虑，则使用热塑性树脂作为基质树脂。而且，通过使用苯氧树脂作为基质树脂，能够提高强化纤维材料的密度，并且与金属构件的密合性和相对于金属构件的变形的跟随性提高，结果抑制CFRP与金属构件的剥离，高效地进行冲击载荷输入时的能量吸收，能量吸收能力提高。另外，苯氧树脂的分子构造与作为热固性树脂的环氧树脂的分子构造酷似，因此具有与环氧树脂相同程度的耐热性。另外，通过进一步添加固化成分，也能够应用于高温环境。在添加固化成分的情况下，考虑相对于强化纤维材料的浸渗性、FRP构件的脆性、生产节拍时间和加工性等而适当决定其添加量即可。

＜粘接树脂层＞

在加强构件由CFRP构件等形成的情况下，也可以是，在CFRP构件与金属构件(在上述实施方式中是内构件21)之间设有粘接树脂层，利用该粘接树脂层将CFRP构件和金属构件接合。

形成粘接树脂层的粘接树脂组合物的种类没有特别限定。例如，粘接树脂组合物也可以是热固性树脂、热塑性树脂中的任一者。热固性树脂和热塑性树脂的种类没有特别限定。例如，作为热塑性树脂，能够使用从聚烯烃及其酸改性物、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、AS树脂、ABS树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯等热塑性芳香族聚酯、聚碳酸酯、聚酰亚胺、聚酰胺、聚酰胺酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚醚砜、聚苯醚及其改性物、聚苯硫醚、多聚甲醛、聚芳酯、聚醚酮、聚醚醚酮以及聚醚酮酮等选择的1种以上。另外，作为热固性树脂，例如，能够使用从环氧树脂、乙烯基酯树脂、酚醛树脂以及聚氨酯树脂选择的1种以上。

粘接树脂组合物能够根据构成CFRP构件的基质树脂的特性、加强构件的特性或金属构件的特性而适当选择。例如，通过使用具有存在极性的官能团的树脂、实施了酸改性等的树脂作为粘接树脂层，粘接性提高。

这样，通过使用上述的粘接树脂层而将CFRP构件粘接于金属构件，能够提高CFRP构件与金属构件的密合性。这样，能够提高载荷输入到金属构件时的CFRP构件的变形跟随性。在该情况下，能够更可靠地发挥CFRP构件的针对金属构件的变形体的效果。

此外，为了形成粘接树脂层而使用的粘接树脂组合物的形态例如能够设为粉体、清漆等液体、膜等固体。

另外，也可以向粘接树脂组合物混合交联固性树脂和交联剂而形成交联性粘接树脂组合物。由此，粘接树脂组合物的耐热性提高，因此能够在高温环境下应用。作为交联固性树脂，例如能够使用2官能度以上的环氧树脂、结晶性环氧树脂。另外，作为交联剂，能够使用胺、酸酐等。另外，对于粘接树脂组合物，在不损害其粘接性、物性的范围内，也可以混合各种橡胶、无机填料、溶剂等其他添加物。

CFRP构件相对于金属构件的复合化能够利用各种方法实现。例如，通过利用上述的粘接树脂组合物将成为CFRP构件的CFRP或作为其前身的CFRP成形用预成形料和金属构件粘接而使该粘接树脂组合物固化(或硬化)来获得。在该情况下，例如，通过进行加热压接，能够使CFRP构件和金属构件复合化。

上述的CFRP或CFRP成形用预成形料相对于金属构件的粘接能够在部件的成形前、成形中或成形后进行。例如，也可以是，在将作为被加工材的金属材料成形成金属构件之后，将CFRP或CFRP成形用预成形料粘接于该金属构件。另外，也可以是，在利用加热压接将CFRP或CFRP成形用预成形料粘接于被加工材之后，得到对粘接有CFRP构件的该被加工材进行成形且复合化而成的金属构件。若CFRP构件的基质树脂是热塑性树脂，则也能够对粘接有CFRP构件的部分进行弯曲加工等成形。另外，在CFRP构件的基质树脂是热塑性树脂的情况下，也可以进行加热压接工序和成形工序成为一体的复合一并成形。

此外，CFRP构件与金属构件的接合方法不限于由上述的粘接树脂层进行的粘接。例如，CFRP构件与金属构件也可以机械接合。更具体而言，也可以是，在CFRP构件和金属构件各自的对应的位置形成有紧固用的孔，这些CFRP构件和金属构件利用螺栓、铆钉等紧固部件穿过该孔而紧固，从而将CFRP构件与金属构件接合。CFRP构件和金属构件也可以利用其他公知的接合手段接合。另外，CFRP构件与金属构件也可以利用多个接合手段复合地接合。例如，也可以复合地使用由粘接树脂层进行的粘接和由紧固部件进行的紧固。

＜金属构件及其表面处理＞

本发明的金属构件也可以进行镀覆。由此，耐腐蚀性提高。特别是，在金属构件是钢材的情况下更适合。镀覆的种类没有特别限定，能够使用公知的镀覆。例如，作为镀覆钢板(钢材)，能够使用熔融锌镀覆钢板、熔融合金化锌镀覆钢板、Zn-Al-Mg系合金镀覆钢板、铝镀覆钢板、锌电镀钢板、Zn-Ni系合金电镀钢板等。

另外，金属构件也可以在表面包覆被称为化成处理的覆膜。由此，耐腐蚀性进一步提高。作为化成处理，能够使用通常公知的化成处理。例如，作为化成处理，能够使用磷酸锌处理、铬酸盐处理、非铬酸盐处理等。另外，上述覆膜也可以是公知的树脂覆膜。

另外，金属构件也可以实施通常公知的涂装。由此，耐腐蚀性进一步提高。作为涂装，能够使用公知的树脂。例如，作为涂装，能够使用以环氧树脂、聚氨酯树脂、丙烯酸树脂、聚酯树脂或氟系树脂等为主树脂的涂装。另外，对于涂装，也可以根据需要而添加通常公知的颜料。另外，涂装也可以是未添加颜料的透明涂装。该涂装既可以在使CFRP构件复合化之前预先施加于金属构件，也可以在使CFRP构件复合化之后施加于金属构件。另外，也可以在预先对金属构件施加涂装之后使CFRP构件复合化，并且然后施加涂装。涂装所使用的涂料也可以是溶剂系涂料、水系涂料或粉体涂料等。作为涂装的施工方法，能够应用通常公知的方法。例如，作为涂装的施工方法，能够使用电沉积涂装、喷射涂装、静电涂装或浸渍涂装等。电沉积涂装适于包覆金属构件的端面、间隙部，因此涂装后的耐腐蚀性优异。另外，通过在涂装前对金属构件的表面实施磷酸锌处理、氧化锆处理等通常公知的化成处理，涂膜密合性提高。

实施例

为了评价由中柱内部件的结构的不同导致的耐冲击性，制作图12这样的分析模型，实施侧面碰撞模拟。模拟条件依据JNCAP(JAPAN New Car Assessment Program)的侧面碰撞试验的条件。在下述表1中表示实施侧面碰撞模拟的各中柱的结构。

[表1]

比较例1的中柱内部件仅由板厚是0.95mm的抗拉强度340MPa的钢板构成。比较例2的中柱内部件仅由板厚是0.6mm的抗拉强度340MPa的钢板构成。比较例2的钢板的板厚比比较例1的钢板的板厚薄，比较例2的钢板是所谓的薄壁化的钢板。

实施例1的中柱内部件是使用粘接剂而在比较例2的钢板的整面粘贴板厚是2mm的CFRP构件而成的结构，是与图2所示的第1实施方式的结构同样的结构。实施例2的中柱内部件是使用粘接剂而在比较例2的钢板的下部和凸缘部整体粘贴板厚是2mm的CFRP构件而成的结构，是与图7所示的第2实施方式的结构同样的结构。实施例3的中柱内部件是使用粘接剂而在比较例2的钢板的下部和开口部侧方的凸缘部粘贴板厚是2mm的CFRP构件而成的结构，是与图10所示的第4实施方式的结构同样的结构。中柱外部件在各实施例中通用，仅由抗拉强度1.5GPa的热冲压钢板构成。在此，实施例1～3的CFRP构件所使用的基质树脂均设为作为热塑性树脂的苯氧树脂。另外，在此使用的作为基质树脂的苯氧树脂和CFRP的含碳纤维体积率是50％，碳纤维的纤维方向设为沿着中柱内部件的长度方向(在中柱内部件在长度方向上平缓地描绘曲线的情况下，沿着该曲线)。此外，该方向的CFRP的抗拉强度设为1500MPa，杨氏模量设为102GPa，断裂伸长率设为1.5％。钢板和CFRP的粘接强度设为剪切断裂应力30MPa而进行分析。

另外，比较例3的中柱内部件的结构是与实施例1的结构相同的结构，仅将CFRP构件所使用的基质树脂设为作为热固性树脂的环氧树脂。比较例4的中柱内部件是与实施例2的结构相同的结构，仅将CFRP构件所使用的基质树脂设为作为热固性树脂的环氧树脂。比较例5的中柱内部件是与实施例3的结构相同的结构，仅将CFRP构件所使用的基质树脂设为作为热固性树脂的环氧树脂。在这些比较例中使用的基质树脂为环氧树脂的CFRP的含碳纤维体积率是50％，碳纤维的纤维方向设为沿着中柱内部件的长度方向(在中柱内部件在长度方向上平缓地描绘曲线的情况下，沿着该曲线)，该方向的基质树脂为环氧树脂的该CFRP的抗拉强度设为1500MPa，杨氏模量设为102GPa，断裂伸长率设为0.9％。钢板和CFRP的粘接强度设为剪切断裂应力30MPa而进行分析。

此外，表1中的合计重量的项目所记载的括弧内的数值表示与比较例1的中柱的合计重量之差。

对于在上述条件下实施的侧面碰撞模拟，评价相当于乘客的胸部和腰部的地上高度处的中柱向车内侧的进入量和重量效率。在下述表2中，表示比较例1、3～5和实施例1～3的中柱的柱进入量相对于比较例2的中柱的柱进入量的变化率(表2中的碰撞减少)和重量效率(碰撞减少/重量增加量)。

[表2]

如表2所示，实施例1～3的中柱相对于内构件的板厚较大的比较例1的中柱在胸部和腰部均提高了与碰撞减少效果相关的重量效率。另外，在本模拟中，针对胸部的重量效率的提高效果在实施例1中最大，针对腰部的重量效率的提高效果在实施例2中最大。在实施例3中，针对腰部的重量效率的提高效果与实施例2相等，重量效率优异。

实施例1的中柱相对于内构件的板厚较大的比较例1轻量化的效果并不大，但鉴于上述表2所示的结果，在实施例1的中柱内部件的结构的情况下，推测即使进一步减薄内构件的板厚也能够获得充分的耐冲击性。因此，能够谋求进一步的轻量化且同时确保与比较例1的耐冲击性同等以上的耐冲击性。因而，若使用实施例1的中柱内部件，则能够兼顾轻量化和耐冲击性。

实施例2的中柱的碰撞减少效果在胸部和腰部均是与比较例1相等的水平)，重量效率提高。因而，若使用实施例2的中柱内部件，则能够兼顾轻量化和耐冲击性。另外，对于实施例3的中柱的碰撞减少效果，作为包含胸部和腰部的中柱整体的耐冲击性是与内构件的板厚较大的比较例1相等的水平。另外，如表2所示，实施例3的中柱相对于内构件的板厚较大的比较例1的轻量化的效果也较大。因而，若使用实施例3的中柱内部件，则能够兼顾轻量化和耐冲击性。另外，在实施例3中，相对于比较例1轻量化的效果较大，因此即使将CFRP构件的板厚加厚例如0.1mm左右而提高耐冲击性，也能够充分地获得相对于比较例1的轻量化的效果。

另外，实施例3的中柱内部件的结构是在内构件的下部和开口部侧方的凸缘部设有CFRP构件的结构，若鉴于实施例3的结果，则推测即使在仅在内构件的在侧面碰撞时塑性应变变大的下部设有CFRP构件的情况下，也能够获得充分的耐冲击性。因而，即使CFRP构件是仅设于内构件的下部的中柱内部件，也能够兼顾轻量化和耐冲击性，也能够抑制由原材料产生的成本。

另外，若比较实施例1～3和比较例3～5，则比较例3～5在胸部、腰部处均碰撞减少效果较低，重量效率大幅落后。其原因在于，与热塑性树脂(苯氧树脂)相比，热固性树脂(环氧树脂)的塑性变形能力较低，在碰撞中途产生CFRP构件自身的断裂和随着该断裂而产生的CFRP自钢板剥离。如表2所示，在比较例3～5中，重量效率成为1％左右或1％以下，与未进行由CFRP构件进行的加强的比较例2大致相等。

另一方面，在实施例1～3中，可知，使用热塑性树脂(苯氧树脂)作为CFRP构件，未发现碰撞中途的CFRP构件的剥离、CFRP构件自身的断裂，显示优异的性能。

即，根据实施例1～3与比较例3～5的比较，可知，作为粘贴于中柱内部件的CFRP构件，相较于作为热固性树脂的环氧树脂，优选使用作为热塑性树脂的苯氧树脂。

中柱在碰撞时主要使下部(车身下侧)积极地塑性变形而谋求能量吸收。另一方面，从上侧(车身上侧)在碰撞时保护乘客的头部、胸部这样的观点考虑，要求不进行积极的变形，而是抑制构件向车内侧的进入量。下部的变形主要是弯曲变形，越是弯曲的外侧，拉伸力越高。因此，认为将强度较高的CFRP构件配置于弯曲的外侧的方法是有效的。

在将CFRP构件配置于拉伸力较高的弯曲的外侧的情况下，若应用延展性较低的热固性树脂(例如环氧树脂)作为CFRP构件，则热固性树脂断裂，因此不优选(参照比较例3～5)。另一方面，若应用延展性较高的热塑性树脂(例如苯氧树脂)作为CFRP构件，则难以产生断裂，因此高效地进行能量吸收。根据以上的见解和实施例1～3与比较例3～5之间的比较，为了通过粘贴于弯曲外侧(即，车身室内侧)而优异地发挥能量吸收效果，优选应用延展性较高的热塑性树脂(例如苯氧树脂)作为CFRP构件。

产业上的可利用性

本发明能够利用于汽车的中柱。

附图标记说明

1、中柱；10、中柱外部件；10a、中柱外部件的凸缘部；20、中柱内部件；21、内构件；21a、内构件的开口部；21b、内构件的下边梁安装部；21c、内构件的上端部；21d、内构件的凸缘部；21d’、开口部侧方的凸缘部；21e、内构件的下部；22、CFRP构件；22a、CFPR构件的孔；30、下边梁。

Claims (5)

1.一种中柱内部件，其中，

该中柱内部件包括：

内构件，其具有成为安全带的卷收器的安装部位的开口部和成为下边梁的安装部位的下边梁安装部；以及

CFRP构件，其接合于所述内构件的表面，

所述CFRP构件含有相对于所述内构件的长度方向处于-5°～5°方向的范围内的纤维方向的碳纤维，基质树脂是热塑性树脂，

所述CFRP构件至少设于所述开口部与所述下边梁安装部之间。

2.根据权利要求1所述的中柱内部件，其中，

所述CFRP构件还设于所述内构件的所述开口部侧方的凸缘部。

3.根据权利要求2所述的中柱内部件，其中，

所述CFRP构件还设于所述内构件的凸缘部的位于比所述开口部靠上方的部分。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的中柱内部件，其中，

所述热塑性树脂是苯氧树脂。

5.一种中柱，其中，

该中柱包括：

中柱外部件；以及

权利要求1～4中任一项所述的中柱内部件，

所述中柱外部件与所述中柱内部件在彼此的凸缘部接合。

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