JP2001048054A - 車体のフレーム構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 充填材１１が充填されたセンターピラー２に
おいて、その充填材１１の使用量を出来る限り少なくし
て車体１の軽量化を図ると共に、衝突安全性を効果的に
向上させる。 【解決手段】 アウタパネル１２とレインフォースメン
ト１４との間のみに充填材１１を充填すると共に、その
充填材の平均圧縮強度を４ＭＰａ以上（好ましくは５Ｍ
Ｐａ以上）に設定しかつ最大曲げ強度を１０ＭＰａ以上
（好ましくは６０ＭＰａ以上）に設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車等の車両に
おける車体のフレーム構造に関する技術分野に属する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、この種のフレーム構造として
は、例えばセンターピラーのように２つのパネル材（セ
ンターピラーではアウタパネルとインナパネル）により
フレーム断面が閉断面状に構成されたものがよく知られ
ており、強度や剛性が特に必要な部分では、上記両パネ
ル材間にレインフォースメントを設けて補強するように
している。そして、このようなフレーム構造において、
強度、剛性、衝撃エネルギー吸収性等のさらなる向上化
を図るには、上記パネル材やレインフォースメントの板
厚を増加したり新たなレインフォースメントを追加した
りするのが一般的である。

【０００３】一方、例えば実開平１−１２５２７８号公
報に示されているように、閉断面状のフロントピラー根
元部における車体外側部のみに発泡ウレタン等の充填材
を充填することで、車室内に伝達される振動や騒音を抑
えると共に、衝撃エネルギー吸収性を向上させるように
することが提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年では、
燃費性能を向上させることが要求されており、この要求
を満たすためには、車体を軽量にする必要がある。しか
し、上述の如く、パネル材やレインフォースメントの板
厚を増加する等の方法では、車体を軽量化することはで
きず、燃費性能と衝突安全性とを共に向上させることは
困難である。

【０００５】そこで、上記提案例（実開平１−１２５２
７８号公報）のように、軽量の発泡ウレタン等からなる
充填材をフレーム断面内に設けることで、車体を軽量化
しつつ、衝突安全性の向上化を図るようにすることが考
えられる。

【０００６】しかしながら、上記発泡ウレタン等からな
る充填材は、衝突荷重の作用に対してある程度以上の高
い変形能を有するものであり、このような充填材を使用
すると、衝撃荷重が荷重入力点からその周囲のパネル材
に分散して伝達され難く、荷重入力点やその近傍でフレ
ームが局部的に大きく変形するため、エネルギー吸収性
を十分に向上させることはできないという問題がある。
また、軽量化の観点からは、充填材をフレーム断面内全
体ではなく、上記提案例のようにフレーム断面内の一部
のみに設けることが好ましいが、上記のような高い変形
能を有する充填材をフレーム断面内の一部のみに設ける
だけでは、振動や騒音の低減には有効であっても、エネ
ルギー吸収性の向上化はより一層難しくなる。

【０００７】本発明は斯かる点に鑑みてなされたもので
あり、その目的とするところは、上記のように充填材を
設けた車体のフレーム構造に対して、その充填材の材料
特性に工夫を凝らすことによって、充填材の使用量を出
来る限り少なくして車体の軽量化を図ると共に、衝突安
全性を効果的に向上させようとすることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１の発明では、充填材の平均圧縮強度を４
ＭＰａ以上又は最大曲げ強度を１０ＭＰａ以上に設定す
るようにした。

【０００９】具体的には、この発明では、２つのパネル
材によりフレーム断面が閉断面状に構成され、該フレー
ム断面内の一部のみに充填材が設けられた車体のフレー
ム構造を対象とする。

【００１０】そして、上記充填材は、上記両パネル材の
少なくとも一方におけるフレーム断面内側面に設けられ
ていて、平均圧縮強度が４ＭＰａ以上又は最大曲げ強度
が１０ＭＰａ以上に設定されたものとする。

【００１１】上記の構成により、パネル材において衝撃
荷重の影響により折れ曲がって断面内側に進入する部分
（座屈する部分）等に充填材を設けることで、その部分
に局所的に加わる力を充填材を介してその周囲に分散さ
せることができ、その部分の折れ曲がりを抑制したり、
折れ曲がるようにしながら衝撃エネルギーを効果的に吸
収したりすることができる。そして、上記充填材につい
て、平均圧縮強度が４ＭＰａ以上又は最大曲げ強度が１
０ＭＰａ以上としたのは、充填材の平均圧縮強度又は最
大曲げ強度が大きくなるにつれて、フレームのエネルギ
ー吸収量も増加するが、平均圧縮強度が４ＭＰａ以上又
は最大曲げ強度が１０ＭＰａ以上になるとエネルギー吸
収量の増加度合いが飽和するからである。つまり、平均
圧縮強度が４ＭＰａ以上であれば、フレームが局部的に
変形して断面の潰れが生じることを最大限に抑制するこ
とができ、最大曲げ強度が１０ＭＰａ以上であれば、フ
レームが局部的に大きく変形した場合でも、充填材の割
れを抑制してフレームが脆性的に折損することを最大限
に防止することができる。この結果、この特性を満たす
充填材を用いれば、最大値に近いエネルギー吸収量が得
られ、充填材がフレーム断面内の一部にしかなくても、
衝突安全性を向上させることができる。したがって、エ
ネルギー吸収量を増大させるためにパネル材の板厚を増
大させる必要がなく、軽量の充填材（特にエポキシ樹脂
からなる発泡充填材）を充填すれば、車体を軽量化する
ことができ、燃費性能をも向上させることができる。
尚、「平均圧縮強度」は、充填材を一辺３０ｍｍの立方
体に加工したものに対して一方向から１０ｍｍ／ｍｉｎ
の速度で圧縮荷重を加えたときにおいて変位量（圧縮
量）が０〜８ｍｍの範囲での平均強度をいう。

【００１２】請求項２の発明では、請求項１の発明にお
いて、充填材は、平均圧縮強度が５ＭＰａ以上又は最大
曲げ強度が６０ＭＰａ以上に設定されたものとする。こ
のことにより、最大値に近いエネルギー吸収量がより安
定的に得られ、請求項１の発明と同様の作用効果をより
安定して得ることができる。

【００１３】請求項３の発明では、２つのパネル材によ
りフレーム断面が閉断面状に構成され、該フレーム断面
内の一部のみに充填材が設けられた車体のフレーム構造
を対象とする。

【００１４】そして、上記充填材は、上記両パネル材の
少なくとも一方におけるフレーム断面内側面に設けられ
ていて、平均圧縮強度が４ＭＰａ以上でかつ最大曲げ強
度が１０ＭＰａ以上に設定されたものとする。このこと
で、請求項１の発明と同様の作用効果が得られると共
に、衝突安全性のさらなる向上化を図ることができる。

【００１５】請求項４の発明では、請求項３の発明にお
いて、充填材は、平均圧縮強度が５ＭＰａ以上でかつ最
大曲げ強度が６０ＭＰａ以上に設定されたものとする。
こうすることで、請求項３の発明と同様の作用効果をよ
り安定して得ることができる。

【００１６】請求項５の発明では、２つのパネル材によ
りフレーム断面が閉断面状に構成され、該両パネル材間
にレインフォースメントが設けられた車体のフレーム構
造を対象とする。

【００１７】そして、上記両パネル材の一方とレインフ
ォースメントとの間のみに、平均圧縮強度が４ＭＰａ以
上又は最大曲げ強度が１０ＭＰａ以上に設定された充填
材が充填されているものとする。

【００１８】この発明により、レインフォースメントと
充填材との相乗効果によりエネルギー吸収量を請求項１
の発明よりも格段に高めることができる。この結果、レ
インフォースメントを有するフレーム構造に対してパネ
ル材やレインフォースメントの板厚を増加したり新たな
レインフォースメントを追加したりしなくても、軽量の
充填材（特にエポキシ樹脂からなる発泡充填材）を充填
するだけで、燃費性能と衝突安全性とを共に向上させる
ことができる。

【００１９】請求項６の発明では、請求項５の発明にお
いて、充填材は、平均圧縮強度が５ＭＰａ以上又は最大
曲げ強度が６０ＭＰａ以上に設定されたものとする。こ
のことにより、請求項５の発明と同様の作用効果をより
安定して得ることができる。

【００２０】請求項７の発明では、２つのパネル材によ
りフレーム断面が閉断面状に構成され、該両パネル材間
にレインフォースメントが設けられた車体のフレーム構
造を対象とする。

【００２１】そして、上記両パネル材の一方とレインフ
ォースメントとの間のみに、平均圧縮強度が４ＭＰａ以
上でかつ最大曲げ強度が１０ＭＰａ以上に設定された充
填材が充填されているものとする。このことで、請求項
５の発明と同様の作用効果が得られると共に、衝突安全
性をさらに向上させることができる。

【００２２】請求項８の発明では、請求項７の発明にお
いて、充填材は、平均圧縮強度が５ＭＰａ以上でかつ最
大曲げ強度が６０ＭＰａ以上に設定されたものとする。
こうすることで、請求項７の発明と同様の作用効果がよ
り一層安定的に得られる。

【００２３】請求項９の発明では、請求項５〜８のいず
れかの発明において、レインフォースメントの強度及び
剛性の少なくとも一方が、充填材が充填された側のパネ
ル材と同等以上に設定されているものとする。

【００２４】すなわち、充填材が充填された側のパネル
材が折れ曲がって断面内側に進入しようとしても、その
進入は充填材により阻止され、パネル材（延いてはフレ
ーム）の折れ曲がりを抑制することができるが、このと
き、レインフォースメントの強度（引張強さ、耐力）及
び剛性の両方が上記パネル材よりも小さいと、レインフ
ォースメントが局所的に座屈変形して該パネル材が充填
材と共に断面内側に進入し易くなる。しかし、この発明
では、レインフォースメントの強度及び剛性の少なくと
も一方が、上記パネル材と同等以上であるので、パネル
材の断面内側への進入をより一層確実に抑制することが
できる。

【００２５】請求項１０の発明では、請求項５〜９のい
ずれかの発明において、充填材は、断面略コ字状をな
し、上記充填材が充填された側のパネル材とレインフォ
ースメントとの間の隙間量が、２ｍｍ以上に設定されて
いるものとする。

【００２６】この発明により、パネル材とレインフォー
スメントとの間の隙間を、断面略コ字状に形成し、この
隙間内に充填材を完全に充填することで、フレームの強
度、剛性、衝撃エネルギー吸収性等を最大限に高めるこ
とができる。また、その隙間量は、２ｍｍよりも小さい
と、充填材を充填する効果が低くて充填材を充填しない
場合と殆ど変わらないので、２ｍｍ以上に設定してい
る。

【００２７】請求項１１の発明では、請求項１〜４のい
ずれかの発明において、充填材が設けられたパネル材と
該充填材との間の少なくとも一部に、接着剤層が設けら
れているものとする。

【００２８】このことにより、パネル材に局所的に加わ
る力を充填材を介してその周囲に確実に分散させること
ができ、簡単な構成でフレームの剛性やエネルギー吸収
能力を高めることができる。特に、フレームに曲げモー
メントが作用する場合に、接着剤層によりフレームが負
担し得る最大曲げモーメント値を高めることができる。

【００２９】請求項１２の発明では、請求項５〜１０の
いずれかの発明において、充填材が充填された側のパネ
ル材と該充填材との間の少なくとも一部に、接着剤層が
設けられているものとする。

【００３０】こうすることで、請求項１１の発明と同様
の作用効果が得られると共に、特に、レインフォースメ
ントの強度及び剛性の少なくとも一方が、充填材が充填
された側のパネル材と同等以上である場合には、そのパ
ネル材は、断面内側に進入することも断面外側に張り出
すこともできず、パネル材の折れ曲がりを有効に防止す
ることができる。

【００３１】請求項１３の発明では、請求項１１又は１
２の発明において、接着剤層は、３ＭＰａ以上のせん断
接着強さを有しているものとする。

【００３２】すなわち、接着剤層のせん断接着強さが大
きくなるにつれてフレームが負担し得る最大曲げモーメ
ント値が増加するが、そのせん断接着強さが３ＭＰａ以
上になると上記最大曲げモーメント値の増加度合いがそ
れまでに比べて緩やかになる。したがって、接着剤層の
せん断接着強さが３ＭＰａ以上であれば、フレームが負
担し得る最大曲げモーメント値をかなり効果的に増大さ
せることができる。

【００３３】請求項１４の発明では、請求項１〜４のい
ずれかの発明において、充填材自体が、該充填材が設け
られたパネル材に対して３ＭＰａ以上のせん断接着強さ
を有しているものとする。

【００３４】この発明により、接着剤層を設けなくても
充填材自体で、剛性やエネルギー吸収能力を高めること
ができると共に、フレームが負担し得る最大曲げモーメ
ント値をかなり効果的に増大させることができる。

【００３５】請求項１５の発明では、請求項５〜１０の
いずれかの発明において、充填材自体が、該充填材が充
填された側のパネル材に対して３ＭＰａ以上のせん断接
着強さを有しているものとする。このことで、請求項１
４の発明と同様の作用効果が得られる。

【００３６】

【発明の実施の形態】（実施形態１）図１は、本発明の
実施形態１に係るフレーム構造が適用されたセンターピ
ラー２（フレーム）を備えた自動車車体１の全体構成を
示す。このセンターピラー２は、車体１の左右両側部の
前後方向略中央部において略上下方向に延び、その上端
部は、車室ルーフ部の左右両側部において前後方向に延
びるルーフサイドレール３に接合され、下端部は、車室
フロア部の左右両側部において前後方向に延びるサイド
シル４に接合されている。そして、上記センターピラー
２のベルトライン部ないしその近傍には、後述の如く充
填材１１（図２及び図３参照）が設けられており、側突
時に衝撃荷重Ａｓが入力されても、ベルトライン部が折
れて車室側に進入するのを抑制するようにしている。
尚、図１中、５はフロントピラーであり、６はリヤピラ
ーである。

【００３７】上記センターピラー２は、図２及び図３に
示すように、車体外側に位置する鋼板等からなるアウタ
パネル１２と、車体内側に位置する鋼板等からなるイン
ナパネル１３と、該アウタパネル１２とインナパネル１
３との間でかつセンターピラー２断面（フレーム断面）
内に設けられた鋼板等からなるレインフォースメント１
４とを備えている。このアウタパネル１２、インナパネ
ル１３及びレインフォースメント１４は、各々、その左
右両側部（車体１前後両側部）にフランジ部１２ａ，１
２ａ、１３ａ，１３ａ、１４ａ，１４ａを有していて、
該各フランジ部１２ａ，１３ａ，１４ａ同士がスポット
溶接により接合されることで互いに一体化されている。
すなわち、上記アウタパネル１２とインナパネル１３と
は、センターピラー２断面を閉断面状に構成するパネル
材であって、センターピラー２断面外側縁部を構成して
おり、アウタパネル１２とレインフォースメント１４と
によりセンターピラー２断面の車体外側部が閉断面状に
構成され、インナパネル１３とレインフォースメント１
４とによりセンターピラー２断面の車体内側部が閉断面
状に構成されている。そして、アウタパネル１２及びレ
インフォースメント１４は共に断面略コ字状をなし、そ
の両者間の空間も断面略コ字状をなしている。

【００３８】上記センターピラー２のベルトライン部な
いしその近傍においてアウタパネル１２とレインフォー
スメント１４との間の空間には、例えばエポキシ樹脂か
らなる充填材１１が発泡充填されている。つまり、この
充填材１１は、センターピラー２断面内全体ではなく、
その断面において上記衝撃荷重Ａｓが入力される側、又
はその衝撃荷重Ａｓに起因してセンターピラー２に作用
する曲げモーメントにより圧縮応力が発生する側（セン
ターピラー２の中立軸よりも車体外側）のみに充填され
ていて、断面略コ字状をなしている。上記充填材１１の
平均圧縮強度は４ＭＰａ以上（好ましくは５ＭＰａ以
上）に設定されていると共に、最大曲げ強度は１０ＭＰ
ａ以上（好ましくは６０ＭＰａ以上）に設定されてい
る。これは、平均圧縮強度が４ＭＰａ以上であれば、セ
ンターピラー２に上記衝撃荷重Ａｓが入力されてもセン
ターピラー２のベルトライン部が局部的に変形して断面
の潰れが生じることを最大限に抑制することができ、最
大曲げ強度が１０ＭＰａ以上であれば、たとえセンター
ピラー２が局部的に大きく変形した場合でも、充填材１
１の割れを抑制してセンターピラー２が脆性的に折損す
ることを最大限に防止することができるからであり、平
均圧縮強度を５ＭＰａ以上としかつ最大曲げ強度を６０
ＭＰａ以上とすればその効果がより安定的に得られるか
らである。尚、上記平均圧縮強度は、充填材１１を一辺
３０ｍｍの立方体に加工したものに対して一方向から１
０ｍｍ／ｍｉｎの速度で圧縮荷重を加えたときにおいて
変位量（圧縮量）が０〜８ｍｍの範囲での平均強度をい
う（図３８参照）。

【００３９】次に、上記センターピラー２を組み立てる
方法を説明する。先ず、図４（ａ）に示すように、レイ
ンフォースメント１４のアウタパネル１２側面の所定部
分にシート状に加工した未発泡状態の充填材１０を貼り
付けてセットする。

【００４０】その後、図４（ｂ）に示すように、上記充
填材１０を貼り付けたレインフォースメント１４をアウ
タパネル１２にセットし、両者のフランジ部１２ａ，１
４ａ同士をスポット溶接により接合する。そして、図４
（ｃ）に示すように、上記レインフォースメント１４に
対してインナパネル１３をセットして該インナパネル１
３のフランジ部１３ａをレインフォースメント１４のフ
ランジ部１４ａにスポット溶接により接合することで、
センターピラー２の組立てが完了する。

【００４１】次いで、車体１全体の組立てを完成させた
後、その車体１を電着液に浸漬させて電着塗装を行い、
その後に１８０℃雰囲気中に３５分間投入してその電着
塗装の乾燥を行う（センターピラー２の最低温度は１５
０℃程度になる）。そして、車体シーラを塗布し、１４
０℃雰囲気中に２０分間投入してその車体シーラを乾燥
させ（センターピラー２の温度は１００℃程度）、続い
て、中塗塗装を行い、１４０℃雰囲気中に４０分間投入
してその中塗塗装の乾燥を行い（センターピラー２は１
４０℃で２０分間加熱されたことになる）、次いで、上
塗塗装を行い、１４０℃雰囲気中に４０分間投入してそ
の上塗塗装の乾燥を行う（センターピラー２は１４０℃
で２０分間加熱されたことになる）。この電着塗装等の
乾燥時に、上記充填材１０をその乾燥熱により加熱する
ことで、アウタパネル１２とレインフォースメント１４
との間に完全に発泡充填させる。このように未発泡状態
の充填材１０を電着塗装等の乾燥熱により発泡硬化させ
るので、発泡工程を別途に設ける必要がなく、生産性を
高めることができる。尚、電着塗装の乾燥工程で上記充
填材１０の発泡が完了すると共に半分程度が硬化し、中
塗塗装及び上塗塗装の乾燥工程で残りが硬化する（車体
シーラの乾燥工程では、センターピラー２の温度が低過
ぎて充填材１０は殆ど硬化しない）。

【００４２】上記車体１に対して側突がなされた場合、
衝撃荷重Ａｓによりセンターピラー２におけるアウタパ
ネル１２のベルトライン部には、折れ曲がって（座屈し
て）断面内側に進入しようとする大きな力が局所的に作
用することがある。しかし、この実施形態１では、その
ような力がアウタパネル１２に作用したとしても、その
力を充填材１１を介して周囲に分散させることができ、
しかも、その充填材１１の平均圧縮強度が４ＭＰａ以上
に設定され、最大曲げ強度が１０ＭＰａ以上に設定され
ているので、最大値に近いエネルギー吸収量が得られ、
センターピラー２の折れ曲がりを最大限に抑制すること
ができる。一方、充填材１１は、センターピラー２断面
内全体ではなく、アウタパネル１２とレインフォースメ
ント１４との間にしか設けられていないが、座屈開始の
曲げモーメントは、センターピラー２断面内全体に設け
る場合と殆ど変わらないので、少ない充填量で効果的に
衝撃エネルギーを吸収することができる。しかも、充填
材１１は発泡材であるので、車体を軽量化することがで
きる。よって、燃費性能を向上させながら、衝突安全性
を向上させることができる。

【００４３】ここで、上記実施形態１においては、上記
レインフォースメント１４の強度（引張強さ、耐力）及
び剛性の少なくとも一方は、アウタパネル１２と同等以
上に設定することが望ましい。つまり、レインフォース
メント１４の強度及び剛性の両方がアウタパネル１２よ
りも小さいと、アウタパネル１２のベルトライン部が折
れ曲がって断面内側に進入しようとするときに、レイン
フォースメント１４が局所的に座屈変形してアウタパネ
ル１２が充填材１１と共に断面内側に進入してしまう
が、このようにレインフォースメント１４の強度及び剛
性の少なくとも一方がアウタパネル１２と同等以上であ
れば、アウタパネル１２の断面内側への進入（折れ曲が
り）をより一層確実に抑制することができる。

【００４４】また、上記充填材１１充填部分におけるア
ウタパネル１２とレインフォースメント１４との間の隙
間量は２ｍｍ以上（好ましくは３ｍｍ以上）に設定する
ことが望ましい。これは、充填材１１を充填しない場合
には上記隙間量は小さいほどセンターピラー２が負担し
得る最大曲げモーメント値は大きくなるが、充填材１１
を充填する場合に上記隙間量が２ｍｍよりも小さいと、
充填材１１の充填効果が低くて充填材１１を充填しない
場合と殆ど変わらなくなるからである。一方、上記隙間
量は、２０ｍｍよりも大きいと、軽量化効果が小さくな
ると共に、コスト面で不利になるので、２０ｍｍ以下に
設定することが望ましい。

【００４５】さらに、上記アウタパネル１２と充填材１
１との間の少なくとも一部には、３ＭＰａ以上のせん断
接着強さを有する接着剤層（車体シーラ等）を設けるこ
とが望ましい。これは、アウタパネル１２に局所的に加
わる力を充填材１１を介してその周囲に確実に分散させ
ることができると共に、接着剤層によりセンターピラー
２が負担し得る最大曲げモーメント値を効果的に高める
ことができ、また、上述の如くレインフォースメント１
４の強度及び剛性の少なくとも一方をアウタパネル１２
と同等以上にした場合には、アウタパネル１２が断面内
側に進入することも断面外側に張り出すこともできず、
アウタパネル１２の折れ曲がりを有効に防止することが
できるからである。そして、接着剤層を設ける代わり
に、充填材１１自体が、アウタパネル１２に対して３Ｍ
Ｐａ以上のせん断接着強さを有するようにしてもよく、
こうすれば、接着剤層を別途に設けなくても済み、容易
に上記効果が得られる。尚、アウタパネル１２と充填材
１１との間だけでなく、インナパネル１３と充填材１１
との間の少なくとも一部にも接着剤層を設けるようにし
てもよい。

【００４６】加えて、上記充填材１１は、センターピラ
ー２長手方向において、センターピラー２の荷重支持点
間（ルーフサイドレール３に接合された上端部とサイド
シル４に接合された下端部との間）の長さに対して１５
％以上の長さの範囲に充填されていることが望ましい。
すなわち、充填材１１の充填範囲が大きくなるにつれて
エネルギー吸収量は増大するが、荷重支持点間の長さに
対して１５％で略飽和する。したがって、１５％以上の
長さの範囲に充填すれば、略最大値に近いエネルギー吸
収量が得られる。

【００４７】尚、上記実施形態１では、充填材１１は、
平均圧縮強度が４ＭＰａ以上（好ましくは５ＭＰａ以
上）でかつ最大曲げ強度が１０ＭＰａ以上（好ましくは
６０ＭＰａ以上）に設定されたものとしたが、平均圧縮
強度が４ＭＰａ以上（好ましくは５ＭＰａ以上）又は最
大曲げ強度が１０ＭＰａ以上（好ましくは６０ＭＰａ以
上）に設定されたものとしてもよい。このようにしても
衝突安全性を十分に向上させることができる。そして、
アウタパネル１２とレインフォースメント１４との間に
充填された充填材１１を、アウタパネル１２側（衝突荷
重入力側）とレインフォースメント１４側（反衝突荷重
入力側）との２層で構成し、そのアウタパネル１２側に
は平均圧縮強度が４ＭＰａ以上（好ましくは５ＭＰａ以
上）のものを配置し、レインフォースメント１４側には
最大曲げ強度が１０ＭＰａ以上（好ましくは６０ＭＰａ
以上）のものを配置するようにしてもよい。こうすれ
ば、アウタパネル１２側に直接的に作用する圧縮荷重
と、レインフォースメント１４側に作用する曲げ荷重と
を各層の充填材１１によりそれぞれ有効に負担すること
ができ、その各充填材１１に対して最も効果的な特性を
付与して、効率的な補強を行うことができる。また、充
填材１１は、必ずしも発泡材である必要はない。

【００４８】さらに、上記実施形態１では、アウタパネ
ル１２とインナパネル１３との間にレインフォースメン
ト１４を設けたが、このレインフォースメント１４がな
くて充填材１１をセンターピラー２断面内の一部のみに
設ける場合には、その充填材１１をアウタパネル１２の
センターピラー２断面内側面に設けるようにすればよ
い。この場合、充填材１１の発泡充填空間を形成するた
めにアウタパネル１２のセンターピラー２断面内側面
に、補強効果のない単なる仕切部材を設けてもよく、充
填材１１が発泡材でない場合には、接着剤層を介して貼
り付ける等すればよい。また、この充填材１１は断面コ
字状である必要はないが、充填量を少なくしつつ補強効
果を高めるには、アウタパネル１２も含めて断面コ字状
であることが望ましい（上記実施形態１も同様）。

【００４９】さらにまた、図５及び図６に示すように、
センターピラー２断面内において上部にアッパーレイン
フォースメント１５を、下部にロアレインフォースメン
ト１６をそれぞれ設け、この両レインフォースメント１
５，１６（アウタパネル１２のフランジ部１２ａ，１２
ａやインナパネル１３のフランジ部１３ａ，１３ａに接
合するためのフランジ部１５ａ，１５ａ、１６ａ，１６
ａを左右両側部に有している）がベルトライン部ないし
その近傍で重複する（アッパーレインフォースメント１
５がロアレインフォースメント１６よりも所定間隔をあ
けて車体外側に位置する）ようにした場合には、アウタ
パネル１２とアッパーレインフォースメント１５との
間、及びアッパーレインフォースメント１５とロアレイ
ンフォースメント１６との間に充填材１１をそれぞれ充
填するようにしてもよい。また、この場合でも、充填材
１１をアウタパネル１２とアッパーレインフォースメン
ト１５との間のみに充填するだけでもよく、要は充填材
１１をアウタパネル１２と両レインフォースメント１
５，１６のいずれかとの間に充填すればよい。

【００５０】加えて、上記実施形態１では、本発明のフ
レーム構造をセンターピラー２に適用したが、センター
ピラー２以外のピラー部材（上記フロントピラー５やリ
ヤピラー６）にも適用することができる。また、その他
にも、車体１の左右両側において前後方向に延びるフレ
ーム部材（フロントサイドフレーム、リヤサイドフレー
ム、上記ルーフサイドレール３、サイドシル４等）、こ
の左右のフレーム部材を連結する連結部材（クロスメン
バ等）、ドア本体部の補強部材（インパクトバー等）、
バンパの補強部材（バンパレインフォースメント等）等
においてフレーム断面の一部のみに上記充填材１１を設
けるようにすることができ、その充填材１１を、これら
各部材のフレーム断面を構成する２つのパネル材のいず
れか一方若しくは両方のフレーム断面内側面に設ける
か、又は、両パネル材間にレインフォースメントが設け
られている場合には、両パネル材の一方とレインフォー
スメントとの間のみに設ければよい。例えば、図７に示
すように、上側及び下側パネル材２２，２３により断面
が閉断面状に構成されたフロントサイドフレーム２１の
場合は、その屈曲部において下側パネル材２３のフレー
ム断面内側面に充填材１１を設ければよい。このように
すれば、前突時の衝撃荷重Ａｆ（図１参照）によりフロ
ントサイドフレーム２１の前部が潰れて、最終的に上記
屈曲部で折れ曲がることにより上記前部が上方に移動す
るが、この折れ曲がり時に充填材１１により衝撃エネル
ギーを効果的に吸収することができる。つまり、この場
合、充填材１１は、衝撃荷重Ａｆに起因してフロントサ
イドフレームに作用する曲げモーメントにより引張応力
が発生する側に設けるのがよい。一方、図８に示すよう
に、上側及び下側パネル材２６，２７により断面が閉断
面状に構成されたリヤサイドフレーム２５の場合は、後
突時の衝撃荷重Ａｒによりリヤサイドフレーム２５の後
部が、屈曲部での折れ曲がりにより上方に移動するのを
抑制する必要があるため、その屈曲部において上側パネ
ル材２６のフレーム断面内側面に設ければよい。

【００５１】（実施形態２）図９は本発明の実施形態２
を示し（尚、以下の各実施形態では、図２及び図３と同
じ部分については同じ符号を付してその詳細な説明は省
略する）、レインフォースメント１４の少なくとも充填
材１１充填部分にセンターピラー２長手方向に略沿った
断面略矩形状の複数のビード１４ｂ，１４ｂ，…を形成
した点が上記実施形態１と異なる。

【００５２】すなわち、この実施形態２では、アウタパ
ネル１２とレインフォースメント１４との間の空間（充
填材１１の発泡充填空間）は上記各ビード１４ｂの分だ
け大きくなり、そのビード１４ｂ内を含む発泡充填空間
に、上記充填材１１が発泡充填されている。

【００５３】このセンターピラー２を組み立てる方法
は、基本的には上記実施形態１と同様であるが、未発泡
状態の充填材１０をレインフォースメント１４にセット
する方法が異なる。つまり、図１０に示すように、充填
材１０の各ビード１４ｂに対応する部分を該各ビード１
４ｂ内の深さ方向中間部まで押し込むことで充填材１０
をセットする。このようにすれば、充填材１０をレイン
フォースメント１４に確実に保持することができ、充填
材１０が発泡するまでの間にずれたり脱落したりするの
を防止することができる。また、上記各ビード１４ｂの
底部には隙間が形成されているため、電着塗装を行うと
きにこの隙間が電着液の通路となり、電着液の付き回り
性や排出性を良好にして、液溜りが生じるのを防止する
ことができる。この結果、液溜りによるむらに起因する
電着層の剥離を防止することができ、耐食性の低下を抑
えることができる。そして、上記充填材１０を電着塗装
等の乾燥熱により発泡硬化させて、上記各ビード１４ｂ
内を含めてアウタパネル１２とレインフォースメント１
４との間に、発泡後の充填材１１が完全に充填された状
態にする。

【００５４】したがって、上記実施形態２では、レイン
フォースメント１４にセンターピラー２長手方向に略沿
った複数のビード１４ｂ，１４ｂ，…が形成されている
ので、未発泡状態の充填材１０の保持と電着塗装とを良
好に行え、しかも、レインフォースメント１４の剛性を
向上させることができ、上記実施形態１で説明したよう
に、アウタパネル１２と同等以上の剛性が容易に得ら
れ、アウタパネル１２のベルトライン部の断面内側への
進入を有効に抑制することができる。

【００５５】尚、上記実施形態２では、断面略矩形状の
複数のビード１４ｂ，１４ｂ，…を形成したが、例えば
図１１に示すように、各ビード１４ｂを断面略三角形状
に形成してもよく、図１２に示すように、１つのビード
１４ｂを形成するだけでもよい。

【００５６】また、上記実施形態２においても、上記実
施形態１と同様に、センターピラー２以外のピラー部材
やフレーム部材等のフレームに適用することができ、そ
の各フレームにおいてフレーム断面の少なくとも一部を
閉断面状に形成しかつ内部に発泡充填空間を形成する複
数の閉断面部材の少なくとも１つにビードを形成しお
き、そのビードを形成した１つの閉断面部材に未発泡状
態の充填材１０をセットするようにすればよい。

【００５７】（実施形態３）図１３は本発明の実施形態
３を示し、アウタパネル１２とレインフォースメント１
４との間の空間を上下方向に画成する上側及び下側画成
部材３１，３２を設け、この上側及び下側画成部材３
１，３２間におけるアウタパネル１２とレインフォース
メント１４と間に、充填材１１の発泡充填空間を形成す
るようにしたものである。

【００５８】すなわち、この実施形態３では、上記上側
及び下側画成部材３１，３２は共に、レインフォースメ
ント１４にプレスによりアウタパネル１２側に突出する
ように一体形成されていて、その各先端部には、上記発
泡充填空間の上下方向外側の空間と連通しかつ少なくと
も一部に上記充填材１１が発泡充填された開放部３１
ａ，３２ａを有している。また、上記下側画成部材３２
は、レインフォースメント１４からアウタパネル１２側
に突出していることで、図１４に示すように、充填材１
０をレインフォースメント１４にセットしたときに充填
材１０を上下方向に保持し得るように構成されている。

【００５９】したがって、上記実施形態３では、レイン
フォースメント１４において一体形成した下側画成部材
３２の上側位置に、未発泡状態の充填材１０を下側画成
部材３２により上下方向に保持した状態でセットしてセ
ンターピラー２を組み立てれば、上記実施形態２と同様
に、電着塗装時等において充填材１０が発泡充填空間か
ら下側に脱落するのを防止することができる。そして、
充填材１０は、上側及び下側画成部材３１，３２の各開
放部３１ａ，３２ａの抵抗が大きいので、発泡時におい
て最初に発泡充填空間に発泡充填され、その後に余った
残り分が各開放部３１ａ，３２ａの少なくとも一部に発
泡充填される。この結果、各開放部３１ａ，３２ａの上
下方向長さや隙間量を調整することで、充填材１０のセ
ット量がばらついても発泡充填空間における充填材１１
の発泡率ばらつきを低減させることができる。しかも、
充填材１０の上下両端部が発泡時に各開放部３１ａ，３
２ａにより拘束されるので、充填材１０の上下両端部が
上記実施形態１，２のようにフリー状態で発泡するのと
は異なり、発泡後にその上下両端部に割れが生じるのを
防止することができる。よって、上側及び下側画成部材
３１，３２を設けるだけで、未発泡状態の充填材１０の
保持を行うことができると共に、均一に発泡充填させる
ことができ、しかも、充填材１１の上下両端部の割れに
よる衝撃エネルギー吸収性能等の低下を防止することが
できる。

【００６０】また、上側及び下側画成部材３１，３２は
共にレインフォースメント１４に一体形成されているの
で、別途に新たな部材を設けることなく簡単な構成で上
側及び下側画成部材３１，３２を設けることができる。

【００６１】ここで、上記実施形態３においては、上側
及び下側画成部材３１，３２の各開放部３１ａ，３２ａ
における隙間量（アウタパネル１２と上側及び下側画成
部材３１，３２の各先端部との間の距離）を、充填材１
１充填部分におけるアウタパネル１２とレインフォース
メント１４との間の隙間量よりも小さくかつ５ｍｍ以下
であることが望ましい。これは、上記各開放部３１ａ，
３２ａにおける隙間量が５ｍｍよりも大きいと、充填材
１１の発泡率ばらつきの低減効果とその上下両端部の割
れ抑制の効果とが十分に得られなくなるからである。

【００６２】尚、上記実施形態３では、上側及び下側画
成部材３１，３２をレインフォースメント１４に一体形
成したが、別部材で形成するようにしてもよい。例えば
図１５に示すように、鋼板等からなる上側及び下側画成
部材３１，３２をレインフォースメント１４に溶接して
接合するようにしてもよい。また、板状の樹脂からなる
上側及び下側画成部材３１，３２を、レインフォースメ
ント１４に接着するようにしてもよく、図１６に示すよ
うに、板状の樹脂からなる上側及び下側画成部材３１，
３２のレインフォースメント１４側面に凸部３１ｂ，３
２ｂを形成しておき、その各凸部３１ｂ，３２ｂをレイ
ンフォースメント１４に設けた嵌合孔１４ｃ，１４ｃに
それぞれ嵌め込むようにしてもよい。

【００６３】さらに、図１７及び図１８に示すように、
上側及び下側画成部材３１，３２を共に、板厚がかなり
小さい１つの鋼板等をプレス成形することにより、レイ
ンフォースメントに取付固定された固定部３１ｃ，３２
ｃと、該固定部３１ｃ，３２ｃの一端部に接続されかつ
該接続部からアウタパネル１２側に向かって斜めに（上
側画成部材３１は上側に、下側画成部材３２は下側に）
延びる片持ちはり状の可撓部３１ｄ，３２ｄ（先端部に
開放部３１ａ，３２ａを有する）とで構成し、上記可撓
部３１ｄ，３２ｄの弾性復元力を調整することで、充填
材１０が発泡するときにその上下両端部の拘束を行って
割れを抑制したり、発泡率ばらつきを低減したりするこ
とができる。

【００６４】また、図１９に示すように、図１７及び図
１８のものよりも板厚を大きくして撓み難くすると共
に、可撓部３１ｄ，３２ｄの先端部を、上側画成部材３
１は上側に、下側画成部材３２は下側にそれぞれ折り曲
げることでアウタパネル１２と略平行にしてこの略平行
部分に開放部３１ａ，３２ａを形成し、上記実施形態３
のようにこの各開放部３１ａ，３２ａの上下方向長さや
隙間量を調整すれば、発泡率ばらつきを低減したり、割
れの発生を抑制したりすることができる。

【００６５】さらにまた、上側及び下側画成部材３１，
３２の各開放部３１ａ，３２ａは、該上側及び下側画成
部材３１，３２を貫通する孔状のものであってもよい。

【００６６】また、上記実施形態３においては、ピラー
部材のように略上下方向に延びるフレームに適用するこ
とができ、その各フレームにおいてフレーム断面の少な
くとも一部を閉断面状に形成しかつ内部に発泡充填空間
を形成する複数の閉断面部材の少なくとも１つに上側及
び下側画成部材３１，３２を設けておき、その閉断面部
材における下側画成部材３２の上側位置に、未発泡状態
の充填材１０を下側画成部材３２により上下方向に保持
した状態でセットするようにすればよい。

【００６７】（実施形態４）図２０は本発明の実施形態
４を示し、上記実施形態１〜３における充填材１１（以
下、この実施形態４では、第１の充填材１１という）に
加えてさらに第２の充填材３６を発泡充填するようにし
たものである。

【００６８】すなわち、この実施形態４では、第１の充
填材１１のセンターピラー２長手方向（上下方向）両端
側におけるアウタパネル１２とレインフォースメント１
４との間に、第２の充填材３６，３６が該第１の充填材
１１の上下両端部に当接するように充填されている。こ
の各第２の充填材３６は、上記第１の充填材１１よりも
高発泡率のものであって、例えば発泡ウレタン樹脂やゴ
ム系の発泡材からなっている。

【００６９】そして、上記センターピラー２を組み立て
るには、先ず、図２１に示すように、レインフォースメ
ント１４に、未発泡状態の第１の充填材１０をセットす
ると共に、この第１の充填材１０の上下方向両端側に、
シート状に加工した未発泡状態の第２の充填材３５，３
５をセットする。このとき、これら第１及び第２の充填
材１０，３５は、発泡充填後において第１の充填材１１
の上下両端部が該第１の充填材１１の充填必要範囲より
も外側に位置しかつ両充填材１１，３６の端部同士が当
接するような位置にセットする。次いで、センターピラ
ー２を組み立てて、電着塗装等の乾燥熱により上記両充
填材１０，３５を発泡充填させれば上記構造が得られ
る。

【００７０】したがって、上記実施形態４では、第１の
充填材１１の上下方向両端部に割れが生じても、高発泡
して割れが生じ難い第２の充填材３６によりその割れ部
からのクラックの進行等を防止することができ、第１の
充填材１１の衝撃エネルギー吸収性能等の低下を防止す
ることができる。この結果、上記実施形態３のように上
側及び下側画成部材３１，３２を設けなくても済み、第
１の充填材１０の上下両端部をフリー状態で発泡させて
発泡率ばらつきの低減化を図ることができると共に、充
填位置の変更等にも柔軟に対応することができる。

【００７１】尚、上記実施形態４では、未発泡状態の第
１及び第２の充填材１０，３５を略同時に発泡させた
が、第１の充填材１１を発泡充填させた後に、図２２に
示すように、この発泡充填させた第１の充填材１１の上
下方向両端側に充填用ガン３７，３７を用いて第２の充
填材３６，３６（例えば二液性の常温硬化タイプのも
の）を発泡充填させるようにしてもよい。このようにす
れば、第１の充填材１１は、その発泡時に第２の充填材
３６の影響を受けることはないので、完全にフリー状態
で発泡させることができ、発泡率ばらつきをより一層低
減させることができる。

【００７２】また、図２３に示すように、レインフォー
スメント１４の第１の充填材１１充填部分に開口部１４
ｄ（例えば、未発泡状態の第１の充填材１１をセットし
たか否かを確認するためのものやセット時の位置合わせ
用に設けたもの等（後述の実施形態５参照））が形成さ
れている場合にはその開口部１４ｄから第１の充填材１
１が漏れ出すが、この漏れ出した部分にも割れが生じる
ため、インナパネル１３とレインフォースメント１４と
の間における上記開口部１４ｄに対応する部分にも第２
の充填材３６を発泡充填させるようにすることが望まし
い。この場合、図２４に示すように、未発泡状態の第２
の充填材３５はインナパネル１３の上記開口部１４ｄに
対向する部分にセットすればよい。

【００７３】さらに、上記実施形態４においても、上記
実施形態１と同様に、センターピラー２以外のピラー部
材やフレーム部材等のフレームに適用することができ、
その各フレームにおいてフレーム断面の少なくとも一部
を閉断面状に形成する複数の閉断面部材の１つに、未発
泡状態の第１及び第２の充填材１０，３５をセットする
（上述の如く第１の充填材１１の発泡充填後に第２の充
填材３６を発泡充填する場合には、第１の充填材１０の
みをセットする）ようにすればよい。

【００７４】（実施形態５）図２５〜図２８は本発明の
実施形態５を示し、センターピラー２長手方向において
充填材１１（図２５及び図２６では未発泡状態の充填材
１０を示す）が設けられていない部分におけるセンター
ピラー２断面内に、共に鋼板等からなる断面略コ字状の
上側部分補強材４１と下側部分補強材４２とを設けるよ
うにしたものである。

【００７５】すなわち、この実施形態５では、上記上側
部分補強材４１は、センターピラー２長手方向略全体に
亘って設けられたレインフォースメント１４のインナパ
ネル１３側面における充填材１１よりも上側の部分に、
溶接等により接合されて設けられ（フランジ部は有して
いない）、上記下側部分補強材４２は、上記レインフォ
ースメント１４のインナパネル１３側面における充填材
１１よりも下側の部分に、溶接等により接合されて設け
られている（フランジ部は有していない）。尚、上記レ
インフォースメント１４は、この実施形態５では、上側
レインフォースメント４５と下側レインフォースメント
４６（図２６に二点鎖線で示す）とが一体的に結合され
てなり、上記下側部分補強材４２は上記上側レインフォ
ースメント４５の下部に設けられている（図２５では下
側レインフォースメント４６とアウタパネル１２とを省
略している）。

【００７６】上記上側部分補強材４１の下端部には、充
填材１１の上端部にラップするように延出する延出部４
１ａが形成され、下側部分補強材４２の上端部には、充
填材１１の下端部にラップするように延出する延出部４
２ａが形成されている。この上側及び下側部分補強材４
１，４２の各延出部４１ａ，４２ａの一部は、未発泡状
態の充填材１０ともラップしており（図２６参照）、発
泡後の充填材１１に対してはそのラップ範囲が未発泡状
態の充填材１０よりも上下に大きくなる。

【００７７】上記上側部分補強材４１の上端部（延出部
４１ａが形成されていない端部）は、アウタパネル１
２、インナパネル１３及び上側レインフォースメント４
５と共に強度メンバであるルーフサイドレール３に接合
されている。

【００７８】上記未発泡状態の充填材１０の上下両端部
には、略三角形状の切欠き部１０ａ，１０ａがそれぞれ
形成されている。この各切欠き部１０ａは、上記上側レ
インフォースメント４５において該各切欠き部１０ａに
対応するように設けた位置合わせ用孔１４ｅ，１４ｅと
共に、未発泡状態の充填材１０を上側レインフォースメ
ント４５に貼り付ける際の位置合わせ用に設けたもので
ある。

【００７９】尚、上記未発泡状態の充填材１０は、予め
レインフォースメント１４に沿った形状に加工しておい
て１０℃以下で保管したものを使用するようにすれば、
粘土状である充填材１０の硬さが気温によって変化して
も、レインフォースメント１４の形状に沿ってならした
り位置合わせしたりする作業が容易になる。

【００８０】したがって、上記実施形態５では、延出部
４１ａ，４２ａを有する上側及び下側部分補強材４１，
４２によりセンターピラー２の充填材１１が設けられて
いない部分の強度をも向上して、充填材１１が設けられ
た部分と設けられていない部分との境界部における強度
変化を小さくすることができる。よって、その境界部に
応力が集中するのを抑制して該境界部での変形を防止す
ることができる。

【００８１】尚、上記実施形態５では、充填材１１が設
けられた部分と設けられていない部分との境界部におけ
る強度変化を小さくするために上側及び下側部分補強材
４１，４２を設けたが、上記実施形態１で説明したよう
にアウタパネル１２と充填材１１との間に接着剤層を設
けたり充填材１１自体が接着力を有するようにしたりし
て、充填材１１の上下両端部のアウタパネル１２に対す
るせん断接着強さを、該充填材１１の上下方向中間部よ
りも低く設定するようにしてもよい。この場合、充填材
１１の上下両端部のせん断接着強さは７ＭＰａよりも小
さく設定し（場合によっては、０であってもよい）、上
下方向中間部は７ＭＰａ以上に設定するのが望ましい。
そして、上記充填材１１の上下両端部のせん断接着強さ
を低くするには、上下方向中間部よりもせん断接着強さ
が低い接着剤を使用したり、上下方向中間部と同じ接着
剤を部分的にマスキングして使用したりすればよく、ま
た、充填材１１自体が接着力を有するようにした場合に
は、せん断接着強さが互いに異なる２種類の充填材を用
いればよい（上記実施形態４において第２の充填材３６
のせん断接着強さを第１の充填材１１よりも低くしても
よい）。

【００８２】さらに、上記境界部の強度変化を小さくす
るために、充填材１１の上下両端部の強度を、該充填材
１１の上下方向中間部よりも低く設定するようにしても
よい。例えば、図２９に示すように、未発泡状態の充填
材１０における上記位置合わせ用の各切欠き部１０ａを
かなり大きくすることにより、上下両端部の発泡充填密
度を低下させることで該上下両端部の発泡後の強度を上
下方向中間部よりも低くすることができる。また、図３
０に示すように、未発泡状態の充填材１０の上下両端部
における左右両側を切り欠いて上下両端部の発泡後の強
度を低くするようにしてもよい。

【００８３】また、未発泡状態の充填材１０の上側レイ
ンフォースメント４５に対する位置合わせを行うため
に、上記切欠き部１０ａ，１０ａを設ける代わりに、図
３１及び図３２に示すような突起部１０ｂ，１０ｂを形
成してもよく、図３３に示すような貫通孔１０ｃ，１０
ｃを形成してもよい。そして、充填材１０に上記のよう
な各突起部１０ｂを形成する場合に（切欠き部１０ａを
形成する場合でもよい）、その各突起部１０ｂ等で位置
合わせ用孔１４ｅの少なくとも一部を覆うようにすれ
ば、アウタパネル１２とレインフォースメント１４とを
結合した後に充填材１０が正しい位置に貼り付けられて
いるか否かを検査することができる。そして、この位置
合わせ用孔１４ｅから充填材１１が発泡時に漏れ出すの
を出来る限り抑制するには、その径を３ｍｍ以下とすれ
ばよい。また、位置合わせ用孔１４ｅは円形である必要
はなく、例えば図３４〜図３６に示すような形状にして
もよく、この場合に、充填材１０の各位置合わせ用孔１
４ｅからの漏れを抑制するには、各図に示す箇所を３ｍ
ｍ以下に設定すればよい。さらに、充填材１０に上記の
ような各貫通孔１０ｃを形成する場合に、図３７に示す
ように、クリップ４９を上記上側の貫通孔１０ｃと上側
レインフォースメント４５の位置合わせ用孔１４ｅとに
貫通させて係止させれば、充填材１０の保持を行うこと
ができると共に、クリップ４９が位置合わせ用孔１４ｅ
から突出しているか否かにより、充填材１０が正しい位
置に貼り付けられているか否かの検査を行うこともでき
る。

【００８４】また、位置合わせ用孔１４ｅの代わりに、
上記のような検査はできないが、上側レインフォースメ
ント４５に、充填材１０との位置合わせ用として凸部や
凹部を形成してもよく、マーキングを施してもよい。

【００８５】さらに、上記実施形態５では、充填材１１
はセンターピラー２長手方向において１箇所しか設けて
いないが、２箇所以上に分離して設けられている場合に
は、その２つの充填材間にも部分補強材を設ければよ
く、この部分補強材のフレーム長手方向両端部に延出部
を設ければよい。

【００８６】加えて、上記実施形態５においても、上記
実施形態１と同様に、センターピラー２以外のピラー部
材やフレーム部材等のフレームに適用することができ
る。また、充填材１１は発泡材でなくてもよく、上側及
び下側部分補強材４１，４２は、板材でなくてもよい。

【００８７】

【実施例】次に、具体的に実施した実施例について説明
する。

【００８８】先ず、充填材そのものについて（つまりフ
レーム断面内に充填された状態ではなく、充填材自体に
ついて）、その基礎的な物理的および機械的特性を調べ
た。すなわち、表１に示す６種類の材料について、各々
その密度を調べると共に、平均圧縮強度及び最大曲げ強
度を試験によって求めた。尚、上記密度は、いずれの材
料についても、室温（約２０℃）における値を調べた。

【００８９】表１の各材料中、発泡ウレタン樹脂は硬度
が８ｋｇ／ｃｍ²のものを、Ａｌ発泡体はアルミニウム
発泡材を、木材は松を、Ａｌ塊は棒状のアルミニウム材
を、レインフォースメントは、一般的にフレーム断面内
に設けられる厚さ１ｍｍの鋼板（ＳＰＣＣ；以下、この
実施例では、鋼板は全てＳＰＣＣ）製の補強材をそれぞ
れ使用した。

【００９０】尚、上記レインフォースメントの密度は、
後述する図３９に示すようなフレーム断面内に配設され
たレインフォースメント重量と、該レインフォースメン
ト配設部分に対応するフレームの容積から、フレーム内
換算密度として算出したものである。また、発泡ウレタ
ンの平均圧縮強度、並びにレインフォースメントの平均
圧縮強度及び最大曲げ強度については、いずれも値が低
すぎて計測することができなかった。

【００９１】

【表１】

【００９２】各充填材の平均圧縮強度を調べるための単
体圧縮試験は、以下のようにして行った。すなわち、各
材料の供試材を一辺３０ｍｍの立方体に加工してそれぞ
れ試験片を作製し、これに対して一方向から１０ｍｍ／
ｍｉｎの速度で圧縮荷重を加え、図３８において模式的
に示すように、変位量（圧縮量）が０〜８ｍｍの範囲で
の平均荷重を求めてこれを充填材の平均圧縮強度とし
た。

【００９３】また、各充填材の最大曲げ強度を調べるた
めの単体曲げ試験は、以下のようにして行った。すなわ
ち、各材料の供試材を、幅５０ｍｍ×長さ１５０ｍｍ×
厚さ１０ｍｍの平板状に加工してそれぞれ試験片を作製
し、各充填材の試験片について、支点間距離を８０ｍｍ
とし、その中央をＲ８の圧子で１０ｍｍ／ｍｉｎの速度
で押圧することにより、所謂オートグラフにて三点曲げ
試験を行った。そして、その荷重一変位線図から各充填
材の最大曲げ強度を算出した。

【００９４】上記表１の各充填材の密度のデータ及びコ
スト、軽量化効果等から、車体フレームのフレーム断面
内に充填する充填材の密度としては、１．０ｇ／ｃｍ³
以下が適当であり、好ましくは、０．６ｇ／ｃｍ³以下
であれば、さらに軽量化効果が期待できる。

【００９５】次に、上記各充填材をフレームの所定部分
の内部空間に充填して、フレームの主としてエネルギー
吸収特性を評価する試験を行った。

【００９６】先ず、フレームを構成するパネル材として
は、板厚１ｍｍの鋼板を用いた。この鋼板の引張強さは
２９２Ｎ／ｍｍ²であり、降伏点は１４７Ｎ／ｍｍ²であ
り、伸びは５０．４％であった。

【００９７】上記鋼板を用いて、図３９に示すように、
片側が開口した断面コ字状のパネル材Ｐｏと平板状のパ
ネル材Ｐｉとを片ハット状に組み合わせ、その重合部分
Ｌｆ（フランジ部）について６０ｍｍピッチでスポット
溶接を行って最終的に組み立てた。

【００９８】尚、図３９において仮想線で示すように、
フレーム断面内にレインフォースメントＲｆを配設した
ものの場合、このレインフォースメントＲｆの材料はフ
レームＦＲのパネル材Ｐｉ，Ｐｏの材料と同じものを用
いた。この場合、レインフォースメントＲｆの両フラン
ジ部（不図示）は、両パネル材Ｐｉ，Ｐｏのフランジ部
（重合部分Ｌｆ）に挟み込んだ上で、三枚重ねにしてス
ポット溶接で組み立てた。

【００９９】上記のフレームＦＲの所定部分の内部空間
に表１の各充填材をそれぞれ充填して各種の機械的試験
を行い、平均圧縮強度又は最大曲げ強度とエネルギー吸
収性との関係を調べた。

【０１００】先ず、フレームの静的三点曲げ試験を実施
した。図４０は、フレームＲｆの静的三点曲げ試験を行
う試験装置を模式的に示す説明図である。また、図４１
は、この静的三点曲げ試験装置の要部を拡大して示す説
明図である。

【０１０１】図３９において実線で示す断面形状を備え
た所定長さのフレームＦＲの断面内に充填材ＳをＥｆ＝
５０〜３００ｍｍの長さにわたって充填し、万能試験機
により、圧子Ｍａを介してフレームＦＲの中央に静的荷
重Ｗｓを加え、図４２に示すように、変位量０〜４５ｍ
ｍの範囲での荷重一変位を測定し、静的エネルギー吸収
量を求めた。

【０１０２】上記試験結果を図４３〜図４６のグラフに
示す。先ず、図４３は、充填材質量とエネルギー吸収量
との関係を表したものである。この図４３において、黒
丸印（●）は木材を、黒四角印（■）はエポキシ樹脂Ａ
を、それぞれ充填した場合を示し、また、白三角印
（△）は鋼板レインフォースメント（板厚１．０ｍｍ）
をフレーム断面内に設けた場合を示している。尚、白丸
印（○）は、板厚１．６ｍｍの鋼板の場合を参考までに
示したものである。

【０１０３】このグラフ（図４３）から良く判るよう
に、木材及びエポキシ樹脂Ａのいずれにおいても、充填
材Ｓの充填質量が増えるに連れて吸収エネルギーが高く
なり、試験装置の両支点Ｍｓで支持されたフレーム部分
が潰れた状態で最大値を示した。また、木材やエポキシ
樹脂等の充填材Ｓを用いた場合、レインフォースメント
を設けただけの場合に比べて、同等のエネルギー吸収量
を得るのに、はるかに少ない充填質量で済む。

【０１０４】このように、フレーム断面内に充填材Ｓを
充填することにより、レインフォースメントＲｆを設け
ただけの場合に比べて、フレームＦＲのエネルギー吸収
性が大幅に向上することが確認できた。

【０１０５】また、図４４は充填材Ｓの平均圧縮強度と
エネルギー吸収量との関係を示したもので、グラフの横
軸は対数目盛である。この測定においては、各充填材Ｓ
の充填長さＥｆを５０ｍｍとした。充填長さがこの程度
以下の場合には、充填材Ｓは殆ど曲げ作用を受けること
はなく、そのエネルギー吸収性は圧縮強度との相関性が
非常に強くなる。尚、図４４において、ａ１点、ａ２
点、ａ３点、ａ４点及びａ５点は、それぞれウレタン樹
脂、Ａｌ発泡体、木材、エポキシ樹脂Ａ及びＡｌ塊につ
いてのデータであることを示している。

【０１０６】この図４４のグラフから良く判るように、
充填材Ｓの平均圧縮強度が大きくなるにつれてエネルギ
ー吸収量も増加するが、平均圧縮強度が４ＭＰａ以上に
なるとフレームＦＲのエネルギー吸収量の増加度合いは
飽和する。換言すれば、平均圧縮強度が４ＭＰａ以上で
あれば、ほぼ最大値に近いエネルギー吸収量を得ること
ができる。

【０１０７】特に、平均圧縮強度が５ＭＰａ以上になれ
ば、フレームＦＲのエネルギー吸収量の増加度合はより
安定して飽和し、最大値に近いエネルギー吸収量をより
安定して得ることができる。

【０１０８】さらに、図４５は充填材Ｓの最大曲げ強度
とエネルギー吸収量との関係を示したもので、また、図
４６は、図４５のグラフにおける最大曲げ強度８０ＭＰ
ａ以下の部分を拡大して示すものである。この測定にお
いては、各充填材Ｓの充填長さＥｆを１００ｍｍとし
た。充填長さが１００ｍｍ程度にまで増加すると、充填
材の曲げ強度もフレームＦＲのエネルギー吸収性の向上
に大きく寄与するようになる。尚、図４５及び図４６に
おいて、ｂ１点、ｂ２点、ｂ３点及びｂ４点は、それぞ
れＡｌ発泡体、エポキシ樹脂Ａ、木材及びＡｌ塊のデー
タであることを示している。

【０１０９】これらのグラフから良く判るように、充填
材Ｓの最大曲げ強度が大きくなるにつれてエネルギー吸
収量も増加するが、最大曲げ強度が１０ＭＰａ以上にな
ると（特に図４６参照）フレームＦＲのエネルギー吸収
量の増加度合いは飽和する。換言すれば、最大曲げ強度
が１０ＭＰａ以上であれば、ほぼ最大値に近いエネルギ
ー吸収量を得ることができる。

【０１１０】特に、最大曲げ強度が６０ＭＰａ以上にな
れば、フレームＦＲのエネルギー吸収量の増加度合いは
より安定して飽和し、最大値に近いエネルギー吸収量を
より安定して得ることができる。

【０１１１】以上の静的エネルギー吸収性の試験におい
て、フレーム断面内に充填材が充填されていない場合に
は、図４７に示すように、フレームＦＲは荷重Ｗｓの入
力点で局部的に大きく変形する。これに対して、フレー
ム断面内に充填材が充填されている場合には、図４８に
示すように、入力荷重Ｗｓは、入力点だけでなく、長さ
Ｅｆの範囲で充填された充填材Ｓを介してフレームＦＲ
の充填部分周辺に分散されることになる。すなわち、充
填材Ｓを内部に充填することにより、フレームは、局部
的に大きな変形が生じることなく、広範囲にわたって変
形することになる。これにより、吸収エネルギーも飛躍
的に増加するものと考えられる。

【０１１２】尚、このときの充填材Ｓの単体のエネルギ
ー吸収量を計算によって求めると、全吸収エネルギーの
７％以下であった。このことからも、充填材Ｓをフレー
ムＦＲ内に充填することによるエネルギー吸収性の向上
は、充填材Ｓ自体のエネルギー吸収性よりも、充填材Ｓ
による荷重分散効果が非常に大きく寄与してることが理
解できる。

【０１１３】また、図４３のグラフにおいて、特に、エ
ネルギー吸収量の上限を示す木材を充填したフレームに
ついて、試験後のフレームの状態を目視観察すると、試
験装置の両支点Ｍｓで支持されたフレーム部分がほぼ完
全に潰れた状態となっていた。つまり、本フレームＦＲ
での最大のエネルギー吸収がこの支点Ｍｓによる支持部
分の潰れによるものであると考えられる。したがって、
この場合、充填材Ｓの役割は入力荷重Ｗｓを支点部分に
分散させることにあると言える。

【０１１４】さらに、充填長さＥｆ＝５０ｍｍで各充填
材をそれぞれ充填した各フレームについて、試験後のフ
レーム断面の潰れ状態を目視観察すると、エネルギー吸
収性が比較的低いもの（レインフォースメントＲｆの
み、ウレタン樹脂及びＡｌ発泡体）ではフレーム断面が
荷重入力点でほぼ完全に潰れており、一方、エネルギー
吸収性が比較的高いもの（エポキシ樹脂、木材及びＡｌ
塊）ではフレーム断面は荷重入力点で余り潰れていなか
った。

【０１１５】この荷重入力点でのフレーム断面の潰れ
は、充填材Ｓの圧縮強度が大きく寄与しており、上述の
ように、充填材Ｓの平均圧縮強度が増すにつれてエネル
ギー吸収量が増加し、約４ＭＰａで飽和し、約５ＭＰａ
でより安定して飽和している（図４４参照）。

【０１１６】このことから、断面の潰れはフレームのエ
ネルギー吸収性能に大きく影響しており、断面が潰れる
と応力集中が生じて局部的な変形を加速し、フレームＦ
Ｒの折れを招来して、十分なエネルギー吸収量を確保す
ることができなくなるものと考えられる。

【０１１７】フレームＦＲ内に充填された充填材Ｓへの
圧縮荷重は、特に荷重入力側に直接的に作用するので、
充填材Ｓの平均圧縮強度は、特に荷重入力側において上
記断面の潰れを防ぐに足る値（４ＭＰａ以上）に維持さ
れることが好ましい。

【０１１８】また、上述のように、充填材Ｓの充填長さ
Ｅｆが一定以上長くなると、充填材Ｓの平均圧縮強度が
ほぼ同等であってもエネルギー吸収性に差が生じる。充
填材Ｓの充填長さＥｆを１００ｍｍとした場合において
エネルギー吸収量が比較的低かったエポキシ樹脂Ａを充
填したフレームの断面を目視観察すると、充填材（エポ
キシ樹脂）に割れが生じていた。この割れに対しては最
大曲げ強度が大きく影響しており、この最大曲げ強度が
高くなるにつれてエネルギー吸収量が増加し、約１０Ｍ
Ｐａで飽和し、約６０ＭＰａでより安定して飽和してい
た（図４５及び図４６参照）。

【０１１９】フレームＦＲ内に充填された充填材Ｓへの
曲げ荷重は、特に反荷重入力側に直接的に作用するの
で、上記充填材Ｓの最大曲げ強度は、特に反荷重入力側
において上記充填材の割れを防ぐに足る値（１０ＭＰａ
以上）に維持されることが好ましい。

【０１２０】尚、以上のことから、フレームＦＲ内に充
填材Ｓを充填する場合、充填材Ｓを異なる充填材で成る
多層構造とし、荷重入力側には平均圧縮強度が所定値
（少なくとも４ＭＰａ）以上の充填材層を設け、反荷重
入力側には最大曲げ強度が所定値（少なくとも１０ＭＰ
ａ）以上の充填材層を設けるようにすれば、非常に効率
良くフレームＦＲのエネルギー吸収性を高めることがで
きる。

【０１２１】上述の静的三点曲げ試験に続いて、フレー
ムの動的三点曲げ試験を実施した。図４９は、フレーム
ＦＲの動的三点曲げ試験を行う試験装置を模式的に示す
説明図である。上記静的三点曲げ試験の場合と同様に、
図３９において実線で示す断面形状を備えた所定長さの
フレームＦＲの断面内に充填材ＳをＥｆ＝５０〜３００
ｍｍの長さにわたって充填し、落錘Ｍｂによりフレーム
中央部分に衝撃荷重Ｗｄを与えた場合のフレームＦＲの
変形量を測定すると共に、衝撃荷重をロードセルＭｃで
測定し、図５０に示すように、変位量０〜４５ｍｍの範
囲でのエネルギー吸収量を求めた。

【０１２２】図５１は、上記動的三点曲げ試験における
充填材長さとエネルギー吸収量との関係を示したもので
ある。この図５１において、黒丸印（●）は木材を、黒
四角印（■）はエポキシ樹脂Ａをそれぞれ充填した場合
を示している。

【０１２３】このグラフ（図５１）から良く判るよう
に、静的三点曲げ試験の場合と同様に、木材及びエポキ
シ樹脂Ａのいずれにおいても、充填材Ｓの充填量が増え
るにつれて吸収エネルギーが高くなり、また、エネルギ
ー吸収量の上限が認められ、その値は約０．８５ｋＪで
あった。

【０１２４】このように、動的荷重Ｗｄについても、フ
レーム断面内に充填材Ｓを充填することにより、フレー
ムＦＲのエネルギー吸収性が向上することが確認でき
た。

【０１２５】また、静的荷重Ｗｓの場合と動的荷重Ｗｄ
の場合とを比較すると、動的荷重Ｗｄに対する方がエネ
ルギー吸収量は大きく、静的荷重Ｗｓに対する場合の約
１．７倍であった。

【０１２６】さらに、以上で得られた静的荷重Ｗｓ及び
動的荷重Ｗｄそれぞれにおけるエネルギー吸収性のデー
タから、静的荷重Ｗｓの場合と動的荷重Ｗｄの場合との
比（静動比）を算出すると、非常に高い相関性が認めら
れた。したがって、静的荷重Ｗｓにおけるエネルギー吸
収性について行った考察（充填材Ｓによる荷重分散効果
等）は、基本的には、動的荷重Ｗｄにおけるエネルギー
吸収性を取り扱う場合にも、適用することができるもの
と考えられる。

【０１２７】図５２は、上記動的三点曲げ試験におい
て、フレーム断面内にレインフォースメントＲｆのみが
設けられた場合に対するエネルギー吸収性の向上率と、
充填材Ｓの充填長さ範囲（荷重支点間距離に対する充填
長さ割合）との関係を示すグラフである。この図５２に
おいて、白丸印（○）は木材を、白三角印（△）はエポ
キシ樹脂Ａをそれぞれ充填した場合を示している。

【０１２８】このグラフ（図５２）から良く判るよう
に、木材及びエポキシ樹脂のいずれにおいても、充填材
Ｓの充填長さ範囲が大きくなるにつれて吸収エネルギー
が高くなるが、約１５％でほぼ飽和する。換言すれば、
充填材Ｓの充填長さ範囲が荷重支点間距離に対して１５
％以上あれば、ほぼ最大のエネルギー吸収量を得ること
ができる。したがって、充填材Ｓの充填範囲としては、
荷重支点間距離に対して１５％以上であることが好まし
い。

【０１２９】図５３は、フレームの静的片持ち曲げ試験
を行う試験装置を模式的に示す説明図である。図５４に
示す断面形状を備えた所定長さのフレームＦＲの断面内
に充填材Ｓを充填した上で、このフレームＦＲの一端を
支持板Ｍｅに固定し、この支持板Ｍｅを装置基板Ｍｆに
固定する。そして、万能試験機により、フレームＦＲの
パネル材Ｐｉの他端近傍に圧子Ｍｄを介して静的荷重Ｗ
ｍをパネル材Ｐｏ方向に加え、曲げ角度（荷重作用点の
変位とこの荷重作用点の基端からの距離とで算出）と荷
重との関係を測定し、最大曲げモーメント及び静的エネ
ルギー吸収量を求めた。

【０１３０】図５５は、種々の充填材を充填したフレー
ムの曲げ角度と曲げモーメントとの関係を示すグラフで
ある。このグラフにおいて、曲線ａは充填材なし（鋼板
フレームのみ）のフレームの特性を、曲線ｂはエポキシ
樹脂Ａを充填したフレームの特性を、曲線ｃはエポキシ
樹脂Ｂを充填したフレームの特性を、曲線ｄは、エポキ
シ樹脂Ｂを充填しかつフレームＦＲのパネル材ＰｏとＰ
ｉとの間に接着剤（剪断強度７．３ＭＰａの車体シー
ラ）を適用したフレームの特性を、曲線ｅは木材（松）
を充填したフレームの特性をそれぞれ示している。

【０１３１】この図５５のグラフから判るように、いず
れの曲線についても、曲げ角度がある程度に達するまで
は、曲げモーメント値は曲げ角度の増加に伴って立ち上
がるように大きく上昇する。そして、曲線ａ〜ｃ及び曲
線ｅについては、それぞれある曲げ角度でピーク（極大
点）を迎え、その後は曲げ角度が増すにつれて曲げモー
メントは低下する。曲線ａ（充填材なしで鋼板フレーム
のみ）の場合、この低下度合いが特に大きい。

【０１３２】これに対して、曲線ｄ（エポキシ樹脂Ｂ＋
接着剤）の場合には、曲げモーメントが大きく上昇した
後でも、曲げ角度の増加に対して曲げモーメントの落ち
込みは見られず、高い曲げモーメント値を維持してい
る。また、最大曲げモーメント値も５つの曲線のうちで
最も大きい。同じ充填材（エポキシ樹脂Ｂ）を用いた曲
線ｃと比較して、曲げ角度の増加に対する傾向及び最大
曲げモーメントの大きさの両方について、明確な差があ
る。

【０１３３】すなわち、同じ充填材を用いても、この充
填材をフレームのパネル材に対して接着剤で固定するこ
とにより、フレームの曲げモーメント特性が大きく向上
することが判る。

【０１３４】また、図５６は、図５５と同様の種々の充
填材を充填したフレームの最大曲げモーメント［Ｎｍ］
及びエネルギー吸収量［Ｊ］を示す棒グラフである。こ
のグラフにおいて、Ａ〜Ｅの各欄は、図５５の曲線ａ〜
ｅとそれぞれ同じフレームを示している。また、各欄に
おいて、左側の数値（白抜きの棒グラフ）がフレームの
最大曲げモーメント［Ｎｍ］を示し、右側の数値（斜線
ハッチングの棒グラフ）はフレームのエネルギー吸収量
［Ｊ］を示している。

【０１３５】この図５６のグラフから良く判るように、
フレームのエネルギー吸収量は、エポキシ樹脂Ｂ＋接着
剤（Ｄ欄）を適用したものが最も大きく、同じ充填材
（エポキシ樹脂Ｂ）を用いたＣ欄のエネルギー吸収量と
比べて明確な差がある。

【０１３６】すなわち、同じ充填材を用いても、この充
填材をフレームのパネル材に対して接着剤で固定するこ
とにより、フレームのエネルギー吸収特性が大きく向上
することが判る。

【０１３７】図５７は、接着剤層のせん断接着強さと最
大曲げモーメントとの関係を示すグラフである。この図
５７のグラフから良く判るように、接着剤層のせん断接
着強さが大きくなるにつれて最大曲げモーメントも増加
するが、せん断接着強さが３ＭＰａ以上になると、最大
曲げモーメントの増加度合い（グラフにおける曲線の勾
配）は、それまでに比べて緩やかになる。つまり、接着
剤層のせん断接着強さが３ＭＰａ以上であれば、フレー
ムが負担できる最大曲げモーメントを非常に効果的に増
加させ、十分な曲げモーメント値を達成して高いエネル
ギー吸収能力を得ることが可能である。したがって、接
着剤層のせん断接着強さとしては、３ＭＰａ以上であれ
ばよい。また、せん断接着強さがさらに大きくなり、７
ＭＰａ以上になると最大曲げモーメントの増加度合いは
飽和する。換言すれば、せん断接着強さが７ＭＰａ以上
であれば、ほぼ最大値に近い曲げモーメント値を得るこ
とができる。よって、接着剤層のせん断接着強さが７Ｍ
Ｐａ以上であることがさらに好ましい。

【０１３８】尚、上記せん断接着強さの測定は、ＪＩＳ
Ｋ ６８５０の「接着剤の引張せん断接着強さ試験方
法」に基づいて行ったものであり、図５８に示すよう
に、被着材５１，５１として幅２５ｍｍ、厚さ１．６ｍ
ｍの鋼板を用い、接着部分（長さ１２．５ｍｍ）に未発
泡状態の充填材５２を挟み込んで０．５ｍｍ厚さに固定
し、クランプした状態で電着塗装等の乾燥熱を模擬した
加熱（１５０℃×３０分→１４０℃×２０分→１４０℃
×２０分）を行い、その後、発泡してはみ出した部分を
取り除いた状態で試験を行うことでせん断接着強さを測
定した（接着剤層が有る場合も無い場合も同じ）。

【０１３９】次に、図５９に示す断面形状を備えた長さ
２４０ｍｍのフレーム６０の断面内の一部に充填材を充
填した場合と、全体に充填した場合とで、フレーム６０
の曲げ角度と曲げモーメントとの関係がどのようになる
かを図５３と同様の静的片持ち曲げ試験により調べた。
尚、静的荷重は、アウタパネル６２側からインナパネル
６３方向に加えた。

【０１４０】具体的には、（イ）アウタパネル６２とレ
インフォースメント６４との間のみに充填材を充填した
ものと、（ロ）インナパネル６３とレインフォースメン
ト６４との間のみに充填材を充填したものと、（ハ）ア
ウタパネル６２とレインフォースメント６４との間、及
びインナパネル６３とレインフォースメント６４との間
の両方に充填材を充填したものと、（ニ）充填材を全く
充填していないものとを作製してそれらに対して試験を
行った。このとき、アウタパネル６２は厚さ０．７ｍｍ
の鋼板を、インナパネル６３は厚さ１．４ｍｍの鋼板
を、レインフォースメント６４は厚さ１．２ｍｍの鋼板
をそれぞれ使用した。また、充填材は、平均圧縮強度が
９ＭＰａで最大曲げ強度が１０ＭＰａのエポキシ樹脂
（フィラー、ゴム、硬化剤、発泡剤等を含む）を使用
し、充填材自体が１０ＭＰａのせん断接着強さを有する
ようにした。そして、シート状の未発泡状態の充填材を
１７０℃で３０分保持することでアウタパネル６２とレ
インフォースメント６４との間、及び／又はインナパネ
ル６３とレインフォースメント６４との間に完全に充填
させた。尚、充填材の充填量は、アウタパネル６２とレ
インフォースメント６４との間が１１７ｇであり、イン
ナパネル６３とレインフォースメント６４との間が４２
３ｇであった。

【０１４１】上記曲げ試験の結果を図６０〜図６２に示
す。このことより、最大曲げモーメントは、充填材をフ
レーム断面内全体に充填したものが最もよいが、座屈開
始の曲げモーメントで比較すると、充填材をアウタパネ
ル６２とレインフォースメント６４との間のみに充填し
たものは、フレーム６０断面内全体に充填したものと殆
ど変わらない。したがって、充填材をアウタパネル６２
とレインフォースメント６４との間のみに充填すること
は、特にセンターピラーのように折れ曲がりを抑制する
必要があるフレームに特に有効であって、充填材の重量
当たりの曲げモーメントが非常に高くなり、充填量の観
点から最も効率が良いことが判る。

【０１４２】続いて、上記フレーム６０のアウタパネル
６２とレインフォースメント６４との間のみに充填材を
充填する場合に、レインフォースメント６４の曲げ高さ
を変えることによりアウタパネル６２とレインフォース
メント６４との間の隙間量（ここでは図５９で７ｍｍの
部分のみ）を変えて、上記と同様の曲げ試験を行うこと
で、その隙間量により最大曲げモーメントがどのように
変化するかを調べた。そして、比較のために、充填材を
全く充填しない場合についても調べた。尚、アウタパネ
ル６２とレインフォースメント６４との間における左右
両側部の隙間量（図５９で５ｍｍの部分）は５ｍｍのま
まとした。

【０１４３】上記試験の結果を図６３に示す。このこと
より、充填材を充填しない場合には隙間量が小さいほど
最大曲げモーメントは高くなるが、充填材を充填する場
合には、隙間量が２ｍｍよりも小さくなると、充填材を
充填しない場合と殆ど変わらず、２ｍｍ以上とすれば充
填効果が十分に得られることが判る。

【０１４４】次いで、図６４（ａ）に示すように、アウ
タパネル７２とレインフォースメント７４との間のみに
充填材７１を充填したセンターピラーを作製した（実施
例１）。このとき、アウタパネル７２は厚さ０．７ｍｍ
の鋼板を、インナパネル７３は厚さ１．４ｍｍの鋼板
を、レインフォースメント７４は厚さ１．２ｍｍの鋼板
（材料がアウタパネル７２と同じであるので、強度はア
ウタパネル７２と同じであり、板厚がアウタパネル７２
よりも大きいので、剛性がアウタパネル７２よりも大き
い）をそれぞれ使用した。また、充填材７１は、平均圧
縮強度が１３．０ＭＰａで最大曲げ強度が１３．５ＭＰ
ａのエポキシ樹脂（フィラー、ゴム、硬化剤、発泡剤等
を含む）を使用し、充填材７１自体が１０．５ＭＰａの
せん断接着強さを有するようにした。そして、センター
ピラーを組み立てた後、電着塗装等の乾燥熱を模擬した
加熱（１５０℃×３０分→１４０℃×２０分→１４０℃
×２０分）を行って未発泡状態の充填材を発泡硬化させ
た。尚、充填材７１の充填量は１５０ｇであった。

【０１４５】一方、比較のために、図６４（ｂ）に示す
ように、上記充填材７１を全く充填しない点以外は上記
実施例１と同じもの（比較例１）を作製すると共に、こ
の比較例１に対して充填材７１を充填しないで補強すべ
く、図６４（ｃ）に示すように、レインフォースメント
７４の厚みを１．８ｍｍにしかつ該レインフォースメン
ト７４に厚さ１．２ｍｍの鋼板からなる補強材７５を接
合したもの（比較例２）を作製した。

【０１４６】そして、上記実施例１及び比較例１，２の
各センターピラーに対して上記と同様の静的片持ち曲げ
試験を行って、センターピラーの曲げ角度と曲げモーメ
ントとの関係を調べた。尚、静的荷重は、アウタパネル
７２側からインナパネル７３方向に加えた。

【０１４７】上記センターピラー曲げ試験の結果を図６
５に示す。このことより、実施例１のセンターピラーは
比較例１，２よりもかなり高い曲げモーメントが得ら
れ、しかも、比較例２の補強方法よりも格段に軽量化で
きることが判る。

【０１４８】次に、図６６（ａ）に示すように、センタ
ーピラー上部にアッパーレインフォースメント７８を、
下部にロアレインフォースメント７９をそれぞれ設け、
この両レインフォースメント７８，７９がベルトライン
部ないしその近傍で重複するようにした場合に、アウタ
パネル７２とアッパーレインフォースメント７８との
間、及びアッパーレインフォースメント７８とロアレイ
ンフォースメント７９との間に、それぞれ１８０ｇの充
填材７１，７１を充填したもの（実施例２）を作製し
た。このとき、アウタパネル７２は厚さ０．７ｍｍの鋼
板を、インナパネル７３は厚さ１．２ｍｍの鋼板を、ア
ッパーレインフォースメント７８は厚さ１．２ｍｍの鋼
板を、ロアレインフォースメント７９は厚さ１．０ｍｍ
の鋼板をそれぞれ使用した。また、充填材７１は、上記
センターピラー曲げ試験と同じものを使用し、未発泡状
態の充填材をアッパーレインフォースメント７８及びロ
アレインフォースメント７９にそれぞれ貼り付けておい
て電着塗装等の乾燥熱を模擬した加熱により発泡硬化さ
せた。一方、比較のために、図６６（ｂ）に示すよう
に、充填材７１を全く充填しない点以外は上記実施例２
と同じもの（比較例３）を作製した。

【０１４９】そして、上記実施例２及び比較例３の各セ
ンターピラーに対して上記センターピラー曲げ試験と同
様にして、センターピラーの曲げ角度と曲げモーメント
との関係を調べた。

【０１５０】上記センターピラー曲げ試験の結果を図６
７に示す。このことより、実施例２のセンターピラーは
比較例３に比べて格段に高い曲げモーメントが得られる
ことが判る。

【０１５１】次いで、上記センターピラー曲げ試験に用
いたエポキシ樹脂（平均圧縮強度１３．０ＭＰａ、最大
曲げ強度１３．５ＭＰａ、せん断接着強さ１０．５ＭＰ
ａ）からなる第１の充填材と、ゴム系の発泡材（発泡後
破断強度０．０１４ＭＰａ、破断伸び２００％、密度
０．０６ｇ／ｃｍ² ）からなり、上記第１の充填材より
も発泡率が高い第２の充填材とを、上記実施形態のよう
に発泡させた。つまり、レインフォースメントに、未発
泡状態の第１及び第２の充填材を貼り付け（第２の充填
材は接着シートを有する二層構造のものを使用してその
接着シートを介して貼り付け）、センターピラーを組み
立てた後、電着塗装等の乾燥熱を模擬した加熱を行って
発泡硬化させた。これにより、第１の充填材の端部割れ
を第２の充填材で完全に覆うことができ、センターピラ
ーを振動させても第１の充填材の端部割れにより小片が
欠け落ちることはなかった。

【０１５２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の車体のフ
レーム構造によると、フレーム断面内の一部のみに充填
材を設け、この充填材を、平均圧縮強度が４ＭＰａ以上
（５ＭＰａ以上）又は最大曲げ強度が１０ＭＰａ以上
（６０ＭＰａ以上）に設定されたものとするか、又は平
均圧縮強度が４ＭＰａ以上（５ＭＰａ以上）でかつ最大
曲げ強度が１０ＭＰａ以上（６０ＭＰａ以上）に設定さ
れたものとしたことにより、車体を軽量化して燃費性能
を向上させつつ、最大値に近いエネルギー吸収量が得ら
れて衝突安全性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１に係るフレーム構造が適用
されたセンターピラーを備えた自動車車体の全体構成を
示す斜視図である。

【図２】センターピラーのベルトライン部の縦断面図で
ある。

【図３】センターピラーのベルトライン部の横断面図で
ある。

【図４】センターピラーの組立手順を示す説明図であ
る。

【図５】センターピラー断面内にアッパーレインフォー
スメントとロアレインフォースメントとを設けた場合の
構造を示す図２相当図である。

【図６】センターピラー断面内にアッパーレインフォー
スメントとロアレインフォースメントとを設けた場合の
構造を示す図３相当図である。

【図７】フロントサイドフレームに充填材を設ける場合
の一例を示す縦断面図である。

【図８】リヤサイドフレームに充填材を設ける場合の一
例を示す縦断面図である。

【図９】実施形態２を示す図３相当図である。

【図１０】充填材が発泡する前の状態を示す図９相当図
である。

【図１１】ビードの他の形態を示す図９相当図である。

【図１２】ビードのさらに他の形態を示す図９相当図で
ある。

【図１３】実施形態３を示す図２相当図である。

【図１４】充填材が発泡する前の状態を示す図１３相当
図である。

【図１５】上側及び下側画成部材の他の形態を示す図１
３相当図である。

【図１６】上側及び下側画成部材のさらに他の形態を示
す図１３相当図である。

【図１７】上側及び下側画成部材のさらに他の形態を示
す図１３相当図である。

【図１８】上側及び下側画成部材のさらに他の形態を示
す図１３相当図である。

【図１９】上側及び下側画成部材のさらに他の形態を示
す図１３相当図である。

【図２０】実施形態４を示す図２相当図である。

【図２１】第１及び第２の充填材が発泡する前の状態を
示す図２０相当図である。

【図２２】第１充填材が発泡した後に第２の充填材を充
填用ガンにより充填している状態を示す図２０相当図で
ある。

【図２３】レインフォースメントの第１の充填材充填部
分に開口部が形成されている場合に、その開口部より漏
れ出した部分の割れを防止するために第２の充填材を設
けた例を示す図２０相当図である。

【図２４】第１及び第２の充填材が発泡する前の状態を
示す図２３相当図である。

【図２５】実施形態５を示すセンターピラーの分解斜視
図である。

【図２６】未発泡状態の充填材と上側及び下側部分補強
材との上下方向における位置関係を示すレインフォース
メントの正面図である。

【図２７】図２６のXXVII−XXVII線拡大断面図である。

【図２８】図２６のXXVIII−XXVIII線拡大断面図であ
る。

【図２９】発泡後において充填材の上下両端部の強度を
低くするための未発泡状態時における形状例を示す正面
図である。

【図３０】発泡後において充填材の上下両端部の強度を
低くするための未発泡状態時におけるさらに別の形状例
を示す正面図である。

【図３１】未発泡状態の充填材に位置合わせ用として突
起部を形成した例を示す正面図である。

【図３２】未発泡状態の充填材に位置合わせ用として突
起部を形成したさらに別の例を示す正面図である。

【図３３】未発泡状態の充填材に位置合わせ用として貫
通孔を形成した例を示す正面図である。

【図３４】位置合わせ用孔の他の形態を示す説明図であ
る。

【図３５】位置合わせ用孔のさらに他の形態を示す説明
図である。

【図３６】位置合わせ用孔のさらに他の形態を示す説明
図である。

【図３７】充填材の貫通孔とレインフォースメントの位
置合わせ用孔とにクリップを貫通させた場合を示す充填
材発泡前のセンターピラーベルトライン部の縦断面図で
ある。

【図３８】充填材の平均圧縮強度を説明するためにフレ
ームの静的圧縮荷重−変位曲線を模式的に示すグラフで
ある。

【図３９】三点曲げ試験に用いたフレームの構造を示す
断面図である。

【図４０】フレームの静的三点曲げ試験を行う試験装置
を模式的に示す説明図である。

【図４１】図４０の静的三点曲げ試験装置の要部を拡大
して示す説明図である。

【図４２】静的エネルギー吸収量を説明するためにフレ
ームの静的曲げ荷重−変位曲線を模式的に示すグラフで
ある。

【図４３】充填材質量とフレームの静的エネルギー吸収
量との関係を示すグラフである。

【図４４】充填材の平均圧縮強度とフレームの静的エネ
ルギー吸収量との関係を示すグラフである。

【図４５】充填材の最大曲げ強度とフレームの静的エネ
ルギー吸収量との関係を示すグラフである。

【図４６】図４５の要部を拡大して示すグラフである。

【図４７】充填材が充填されていない場合のフレームの
変形モードの一例を模式的に示す説明図である。

【図４８】充填材が充填されている場合のフレームの変
形モードの一例を模式的に示す説明図である。

【図４９】フレームの動的三点曲げ試験を行う試験装置
を模式的に示す説明図である。

【図５０】動的エネルギー吸収量を説明するためにフレ
ームの動的曲げ荷重−変位曲線を模式的に示すグラフで
ある。

【図５１】充填材の充填長さとフレームの動的エネルギ
ー吸収量との関係を示すグラフである。

【図５２】動的三点曲げ試験における充填長さ範囲とエ
ネルギー吸収性の向上率との関係を示すグラフである。

【図５３】フレームの静的片持ち曲げ試験を行う試験装
置を模式的に示す説明図である。

【図５４】静的片持ち曲げ試験に用いたフレームの構造
を示す断面図である。

【図５５】各種充填材が充填されたフレームの曲げ角度
と曲げモーメントとの関係を示すグラフである。

【図５６】各種充填材が充填されたフレームについての
最大曲げモーメント及びエネルギー吸収量を示すグラフ
である。

【図５７】接着剤層のせん断接着強さと最大曲げモーメ
ントとの関係を示すグラフである。

【図５８】せん断接着強さの測定方法を概略的に示す説
明図である。

【図５９】断面内の一部に充填材を充填した場合と全体
に充填した場合との比較を行うために静的片持ち曲げ試
験に用いたフレームを示す断面図である。

【図６０】断面内の一部に充填材を充填した場合と全体
に充填した場合と全く充填しない場合とにおいて、フレ
ームの曲げ角度と曲げモーメントとの関係を示すグラフ
である。

【図６１】断面内の一部に充填材を充填した場合と全体
に充填した場合と全く充填しない場合とについて、座屈
開始の曲げモーメントを比較して示すグラフである。

【図６２】断面内の一部に充填材を充填した場合と全体
に充填した場合とについて、充填材の重量当たりの曲げ
モーメントを比較して示すグラフである。

【図６３】アウタパネルとレインフォースメントとの間
のみに充填材を充填する場合に、その隙間量と最大曲げ
モーメントとの関係を示すグラフである。

【図６４】静的片持ち曲げ試験に用いたセンターピラー
の構造を示す断面図である。

【図６５】図６４の各センターピラーの曲げ角度と曲げ
モーメントとの関係を示すグラフである。

【図６６】アッパーレインフォースメントとロアレイン
フォースメントとを有する場合の図６４相当図である。

【図６７】図６６の各センターピラーの曲げ角度と曲げ
モーメントとの関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１ 車体 ２ センターピラー（フレーム） ３ ルーフサイドレール（フレーム） ４ サイドシル（フレーム） ５ フロントピラー（フレーム） ６ リヤピラー（フレーム） １１ 充填材 １２ アウタパネル（パネル材） １３ インナパネル（パネル材） １４ レインフォースメント

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石田 恭聡 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツダ 株式会社内 (72)発明者 山本 幸男 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツダ 株式会社内 (72)発明者 麻川 元康 広島県安芸郡府中町新地３番１号 マツダ 株式会社内 Ｆターム(参考） 3D003 AA04 AA05 BB01 CA17 CA33 CA34 CA35 CA40

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２つのパネル材によりフレーム断面が閉
   断面状に構成され、該フレーム断面内の一部のみに充填
   材が設けられた車体のフレーム構造であって、上記充填
   材は、上記両パネル材の少なくとも一方におけるフレー
   ム断面内側面に設けられていて、平均圧縮強度が４ＭＰ
   ａ以上又は最大曲げ強度が１０ＭＰａ以上に設定された
   ものであることを特徴とする車体のフレーム構造。
2. 【請求項２】 請求項１記載の車体のフレーム構造にお
   いて、 充填材は、平均圧縮強度が５ＭＰａ以上又は最大曲げ強
   度が６０ＭＰａ以上に設定されたものであることを特徴
   とする車体のフレーム構造。
3. 【請求項３】 ２つのパネル材によりフレーム断面が閉
   断面状に構成され、該フレーム断面内の一部のみに充填
   材が設けられた車体のフレーム構造であって、 上記充填材は、上記両パネル材の少なくとも一方におけ
   るフレーム断面内側面に設けられていて、平均圧縮強度
   が４ＭＰａ以上でかつ最大曲げ強度が１０ＭＰａ以上に
   設定されたものであることを特徴とする車体のフレーム
   構造。
4. 【請求項４】 請求項３記載の車体のフレーム構造にお
   いて、 充填材は、平均圧縮強度が５ＭＰａ以上でかつ最大曲げ
   強度が６０ＭＰａ以上に設定されたものであることを特
   徴とする車体のフレーム構造。
5. 【請求項５】 ２つのパネル材によりフレーム断面が閉
   断面状に構成され、該両パネル材間にレインフォースメ
   ントが設けられた車体のフレーム構造であって、 上記両パネル材の一方とレインフォースメントとの間の
   みに、平均圧縮強度が４ＭＰａ以上又は最大曲げ強度が
   １０ＭＰａ以上に設定された充填材が充填されているこ
   とを特徴とする車体のフレーム構造。
6. 【請求項６】 請求項５記載の車体のフレーム構造にお
   いて、 充填材は、平均圧縮強度が５ＭＰａ以上又は最大曲げ強
   度が６０ＭＰａ以上に設定されたものであることを特徴
   とする車体のフレーム構造。
7. 【請求項７】 ２つのパネル材によりフレーム断面が閉
   断面状に構成され、該両パネル材間にレインフォースメ
   ントが設けられた車体のフレーム構造であって、 上記両パネル材の一方とレインフォースメントとの間の
   みに、平均圧縮強度が４ＭＰａ以上でかつ最大曲げ強度
   が１０ＭＰａ以上に設定された充填材が充填されている
   ことを特徴とする車体のフレーム構造。
8. 【請求項８】 請求項７記載の車体のフレーム構造にお
   いて、 充填材は、平均圧縮強度が５ＭＰａ以上でかつ最大曲げ
   強度が６０ＭＰａ以上に設定されたものであることを特
   徴とする車体のフレーム構造。
9. 【請求項９】 請求項５〜８のいずれかに記載の車体の
   フレーム構造において、 レインフォースメントの強度及び剛性の少なくとも一方
   が、充填材が充填された側のパネル材と同等以上に設定
   されていることを特徴とする車体のフレーム構造。
10. 【請求項１０】 請求項５〜９のいずれかに記載の車体
    のフレーム構造において、 充填材は、断面略コ字状をなし、 上記充填材が充填された側のパネル材とレインフォース
    メントとの間の隙間量が、２ｍｍ以上に設定されている
    ことを特徴とする車体のフレーム構造。
11. 【請求項１１】 請求項１〜４のいずれかに記載の車体
    のフレーム構造において、 充填材が設けられたパネル材と該充填材との間の少なく
    とも一部に、接着剤層が設けられていることを特徴とす
    る車体のフレーム構造。
12. 【請求項１２】 請求項５〜１０のいずれかに記載の車
    体のフレーム構造において、 充填材が充填された側のパネル材と該充填材との間の少
    なくとも一部に、接着剤層が設けられていることを特徴
    とする車体のフレーム構造。
13. 【請求項１３】 請求項１１又は１２記載の車体のフレ
    ーム構造において、 接着剤層は、３ＭＰａ以上のせん断接着強さを有してい
    ることを特徴とする車体のフレーム構造。
14. 【請求項１４】 請求項１〜４のいずれかに記載の車体
    のフレーム構造において、 充填材自体が、該充填材が設けられたパネル材に対して
    ３ＭＰａ以上のせん断接着強さを有していることを特徴
    とする車体のフレーム構造。
15. 【請求項１５】 請求項５〜１０のいずれかに記載の車
    体のフレーム構造において、 充填材自体が、該充填材が充填された側のパネル材に対
    して３ＭＰａ以上のせん断接着強さを有していることを
    特徴とする車体のフレーム構造。