JP2002067951A - 車体構造 - Google Patents

車体構造

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JP2002067951A JP2000256955A JP2000256955A JP2002067951A JP 2002067951 A JP2002067951 A JP 2002067951A JP 2000256955 A JP2000256955 A JP 2000256955A JP 2000256955 A JP2000256955 A JP 2000256955A JP 2002067951 A JP2002067951 A JP 2002067951A
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滋教 光井
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Okiaki Hayashida
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 車体構造において、外観品質や空気抵抗を悪
化させることなく、車両同士が適正に衝突して衝撃を確
実に吸収することで安全性の向上を図る。 【解決手段】 ゴムタイヤ式新交通車両11の前妻部1
3にて、台枠33を構成する内側バンパ32の外側に外
側バンパ45を固定し、ルーフ枠体42と外側バンパ4
5との間に前部梁47,48と側部梁49を架設し、こ
の前部梁47,48を車両11の流線型のデザインに合
わせて傾斜して湾曲させ、下端部に鉛直方向に沿って所
定長さのストレート部47a,48aを形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、車両同士が走行方
向に沿って衝突したとき、その衝撃力を吸収して客室に
作用する衝撃力を緩和する車体構造に関し、客室を有す
る車両や運転席を有する自動車などに用いて好適であ
る。
【0002】
【従来の技術】新交通システムと呼ばれる各種の軌道型
中量輸送システムとは、一般に、電動モータ、集電、車
体などの鉄道技術にゴム車輪の駆動に関する自動車技術
を組み合わせ、更に、コンピュータ制御を加えた新しい
技術である。ゴムタイヤ式新交通車両と呼ばれる技術
は、箱型車体に操舵可能なゴム製の走行車輪を装着する
と共に、この走行車輪を電動モータによって駆動可能と
する一方、専用の軌道及び電車線を設けたものである。
従って、車両は、電動モータが走行帯の集電装置から電
力の供給を受けながら走行車輪を回転駆動し、軌道に沿
って走行することができる。
【0003】そして、このようなゴムタイヤ式新交通車
両の運行管理システムでは、自動車両運転設備、信号保
安設備、通信設備、電力設備、防災管理設備等を相互に
連携させることで、車両のダイヤ管理、進路制御、表示
制御、運行制御等を集中管理し、車両を無人で、円滑且
つ安全に運行させるようにしている。
【0004】ところで、このゴムタイヤ式新交通車両に
て、運行管理システムにおける制御機器の故障時には、
運転者の手動による各種の運行操作が可能となってお
り、この場合、走行速度は低速に制限されている。一
方、このような運転者の手動による車両の運行操作時に
は、誤操作等により車両同士の衝突事故が発生すること
が考えられるため、車両の前端部及び後端部に車両衝突
時の衝撃を吸収するためのクラッシュゾーンが設けられ
ている。
【0005】図7に従来の車体構造を表す車両前端部の
骨組構造体の概略を示す。図7に示すように、車体フロ
ア(客室)101に連続して台枠102が形成され、この台枠
102の前部には平面視がU字形状をなすバンパ103が固定
されている。一方、車体ルーフ104に連続して平面視が
U字形状をなす前端ルーフ枠体105が固定され、この前
端ルーフ枠体105とバンパ103とが複数の前部梁106及び
側部梁107によって連結されている。そして、前部梁106
と側部梁107とが連結梁108によって連結されている。こ
のようにして台枠102、バンパ103、前端ルーフ枠体10
5、各梁106,107,108等により前妻部109が構成されて
いる。なお、このように骨組により形成された構造体の
外側にはFRP製の外壁110が取付けられている。
【0006】従って、ゴムタイヤ式新交通車両同士が正
面衝突すると、互いの先端部が接触してから各部材が座
屈して前妻部109が押しつぶされることで、この前妻部1
09により衝突による衝撃が吸収され、前妻部109の後方
にある客室へ伝達される衝撃力が軽減されて変形を防止
できる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うな専用軌道を走行する車両は、車体のデザインや空気
抵抗を考慮する意味で流線型にすることが好ましく、従
来の車体は前端部が鋭角形状となっている。しかし、車
体の前端部を鋭角形状とすると、車両同士が正面衝突し
たときに、一方の車体が他方の車体の上に乗り上げてし
まい、前妻部109が適正に押しつぶれない。そのため、
衝突時の衝撃力をこの前妻部109により吸収することが
できず、衝撃力が一部客室へ伝達されて変形してしまう
虞がある。
【0008】なお、車両同士の正面衝突時に、車体が上
下にずれずに互いの前妻部109が適正に押しつぶされる
ように、自動車のように、車体前部に突出するバンパを
装着することが考えられるが、このように車体前端部に
大型のバンパを装着すると、車両のデザインを変更する
こととなり、外観品質を著しく低下させてしまう。
【0009】本発明はこのような問題を解決するもので
あって、外観品質や空気抵抗を悪化させることなく、車
両同士が適正に衝突して衝撃を確実に吸収することで安
全性の向上を図った車体構造を提供することを目的とす
る。
【0010】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めの請求項1の発明の車体構造は、客室に対して車両の
前頭側に衝突時の衝撃力を吸収するクラッシュゾーンを
設け、該クラッシュゾーンを構成する構成部材としての
縦梁の前部に鉛直方向に沿ったストレート部を形成した
ことを特徴とするものである。
【0011】また、請求項2の発明の車体構造では、前
記ストレート部の長さは前記車両走行時における上下変
位量に応じて設定されることを特徴としている。
【0012】また、請求項3の発明の車体構造は、客室
に対して車両の前頭側に衝突時の衝撃力を吸収するクラ
ッシュゾーンを設け、該クラッシュゾーンを構成するた
めに前記車両の進行方向に略直交する方向に配設されて
中央部が車両前方へ突出し且つ両側部に座屈強度変化手
段を有する構成部材を設けたことを特徴とするものであ
る。
【0013】また、請求項4の発明の車体構造では、前
記座屈強度変化手段は、前記構成部材に形成された孔で
あることを特徴としている。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施形態を詳細に説明する。
【0015】図1に本発明の一実施形態に係る車体構造
を表す車両前端部の骨組構造体の概略、図2に図1のII
−II断面、図3に図1のIII−III断面、図4に台枠先端
部の概略斜視、図5に車両の側面視、図6に車両の正面
視を示す。
【0016】本実施形態の車体構造が適用された車両
は、軌道型中量輸送システムとして、電動モータが軌道
上の電車線から電力の供給を受けながら走行車輪を回転
駆動し、専用軌道を無人で自動走行するゴムタイヤ式新
交通車両に適用している。
【0017】即ち、本実施形態において、図5及び図6
に示すように、車両11は中央に客室12が形成され、
前後端部にクラッシュゾーンとなる前妻部13及び後妻
部14が形成されて構成されている。車体下部には前後
に左右一対の車輪15,16が装着され、各車輪15,
16は駆動モータを有する駆動装置17,18により駆
動回転可能であると共に、操舵装置19,20により操
舵可能となっている。また、車体側部には左右一対の案
内車輪21,22が装着され、各案内車輪21,22は
左右の案内壁23,24に転動自在となっている。更
に、車体側部には左右一対の集電装置25,26が装着
され、各集電装置25,26は左右の側壁27,28に
付設された電車線29,30に摺接している。なお、前
述した前妻部13及び後妻部14に駆動装置17,18
や操舵装置19,20等のための制御機器が搭載されて
いる。
【0018】従って、駆動装置17,18は電車線2
9,30から集電装置25,26を介して電力が供給さ
れ、車輪15,16を回転駆動し、案内車輪21,22
が案内軌条23,24に転動して案内され、操舵装置1
9,20が車輪15,16を操舵することで、車両は所
定の専用軌道に沿って走行することができる。そして、
ゴムタイヤ式新交通車両11は案内車輪21,22及び
案内軌条23,24からなる軌道に拘束されて走行する
ことから、車両同士の衝突事故が発生したときに、車両
11同士は左右方向にずれることなく衝突するが、前妻
部13及び後妻部14がクラッシュゾーンとなって押し
つぶされることでその衝撃を吸収することができる。
【0019】このようなゴムタイヤ式新交通車両11の
前妻部13において、図1乃至図4に示すように、車体
の両側に位置する側部フレーム31の前後端部には、U
字形状をなす内側バンパ32(後端部の内側バンパは省
略)の各端部が連結されており、側部フレーム31は閉
断面形状で、内側バンパ32は後方に開口した断面コ字
形状となっている。台枠33は側部フレーム31及び内
側バンパ32の内方に図示しない複数の横梁が架設さ
れ、その上に床板34が取付けられて構成されている。
この台枠33の前端部には両側に左右一対の側部補強梁
部材35が配設され、前端部が内側バンパ32に、後端
部が横梁にそれぞれ連結され、左右の側部補強梁部材3
5は閉断面形状をなす横補強梁部材36によって連結さ
れている。また、台枠33の前端部には中央に左右一対
の中央部補強梁部材37が配設され、前端部が内側バン
パ32に、後端部が横梁にそれぞれ連結され、横補強梁
部材36と交差して連結されている。
【0020】この場合、内側バンパ32はやや弧状に湾
曲した中央部32aとその両側に傾斜して一体に形成さ
れた側部32bとから構成され、中央部32aの両側部
分と両側部32bには複数の孔(座屈強度変化手段)3
2cが穿設されている。また、側部補強梁部材35は断
面L字形状をなし、前後に延びる水平部35aと前下方
への屈曲部35bとが一体に形成され、前部に複数の孔
35cが穿設されている。更に、中央部補強梁部材37
は断面L字形状の後部梁37aと平板形状で前下方へ弧
状に湾曲した前部梁37bとが別体に形成され、後部梁
37aは横補強梁部材36と横梁との間に架設され、前
部梁37bは内側バンパ32と横補強梁部材36との間
に架設されている。
【0021】また、台枠33の前端部には左右一対の緩
衝部材39,40が配設されている。各緩衝部材39,
40はほぼ同様の構成をなし、四角筒で複数の開口39
a,40aが形成された本体39b,40bの基端部が
補強用ブラケット39c,40cにより横梁にボルト締
結され、前端部に箱型の衝突部39d,40dがボルト
締結されており、各衝突部39d,40dは連結杆41
により連結されている。なお、この衝突部39d,40
dは内側バンパ32と若干の間隔をもって位置してお
り、突出部39e,40eが内側バンパ32の下方から
前方に突出している。
【0022】そして、台枠33の両側には図示しない側
構を介してルーフ本体が設けられており、このルーフ本
体の前端部にはU字形状をなすルーフ枠体42が固定さ
れ、ルーフ横梁43とこのルーフ枠体42との間には連
結梁44が架設されている。一方、内側バンパ32の外
側には断面V字形状をなす外側バンパ45が前後に所定
隙間をもって固定されており、この外側バンパ45は、
前述した内側バンパ32とほぼ同様に、中央部45aと
その両側に傾斜して一体に形成された側部45bとから
構成され、中央部45aの両側部分と両側部45bには
複数の孔(座屈強度変化手段)45cが穿設されてお
り、中央部45aの上面部には補強材46が固定されて
いる。そして、ルーフ枠体42と外側バンパ45との間
には断面L字形状をなす左右一対の前部梁47,48と
断面コ字形状をなす左右一対の側部梁49が架設され、
端部が溶接によって固定されている。そして、左右の前
部梁48と側部梁49とが連結梁50によって連結され
ており、この連結梁50の屈曲部には複数の孔50aが
形成されている。なお、51は前部梁47,48と外側
バンパ45及び床板34とを連結するための補強用ブラ
ケットである。
【0023】ところで、ゴムタイヤ式新交通車両11同
士の衝突事故が発生したとき、車両11は左右方向が軌
道に拘束されていることから、所謂、オフセット衝突の
発生の確率は少ないが、デザインを考慮して流線型をな
すと共に路面状態(凹凸形状や坂道)や運転状態(発
進、停止や加速、減速)等に応じて上下方向に変位(振
動)するため、車両11同士の衝突時には、一方の車体
が他方の車体の上に乗り上げてしまい、前妻部13及び
後妻部14がクラッシュゾーンとして機能しない場合が
ある。
【0024】そのため、本実施形態では、クラッシュゾ
ーンとしての前妻部13の前部に鉛直方向に沿ったスト
レート部を形成することで、車両11同士が路面状態や
運転状態等に応じて上下変位しても、所定長さのストレ
ート部同士が互いに衝突して車両11の乗り上げを阻止
し、前妻部13がクラッシュゾーンとして確実に機能す
るようにしている。即ち、前妻部13を構成する構成部
材としての左右の前部梁47,48は車両11の流線型
のデザインに合わせて傾斜し、且つ、湾曲しており、下
端部には鉛直方向に沿ったストレート部47a,48a
が形成されている。この各ストレート部47a,48a
の長さは車両11の走行時における上下変位量に応じて
設定されている。つまり、前述したように、車両11が
走行時に上下変位するその変位量は、走行する路面状態
や車両11運転状態等、あるいは、この車両11の車体
剛性や懸架装置の性能などにより異なるため、予め試験
または計算を行って上下変位量を算出し、その上下変位
量に応じてストレート部47a,48aの長さを設定す
る。この場合、車両11の上下変位量が最大でLであれ
ば、車両11同士の衝突時には最大で2L上下にずれる
可能性があるため、ストレート部47a,48aの長さ
を2Lよりも大きく設定すればよい。
【0025】なお、前部梁47のストレート部47aの
長さに対して、前部梁48のストレート部48aの長さ
が長く形成されているが、これは車両11のデザインの
関係でストレート部48aを長く形成できたものであ
り、より高い安全性を考慮している。そして、車両11
は案内車輪21,22及び案内軌条23,24からなる
軌道に左右方向の変位が拘束されているとはいえ、部品
の製造誤差や取付誤差等のため、僅かではあるが左右方
向にずれる可能性があるため、この各ストレート部47
a,48aの幅もそのずれ量を考慮して設定されてい
る。
【0026】そして、このように台枠33、各バンパ3
2,45、ルーフ枠体42、各梁47,48,49等に
より前妻部13が構成されており、客室12と前妻部1
3と後妻部14を含む骨組により形成された構造体の外
側に図示しないFRP製の外壁が取付けられることで、
車両11が構成されている。
【0027】なお、上述した実施形態の説明では、車両
11の客室12に対して一方に前妻部13を形成して他
方に後妻部14を形成し、前妻部13のみを詳細に説明
したが、後妻部14も前妻部13と同様の構造をなすも
のであって、クラッシュゾーンであり、ストレート部を
も有している。また、車両11は前妻部13が進行方向
前方であるとしたが、後妻部14を進行方向前方として
走行することも可能となっている。
【0028】以上のように構成されたゴムタイヤ式新交
通車両11は、運行管理システムにより無人で、円滑且
つ安全に運行させるようにしているが、制御機器の故障
時には、運転者の手動による各種の運行操作が可能とな
っており、この場合、走行速度は低速に制限されてい
る。そして、この運転者の手動による車両11の運行操
作時には、誤操作等により車両11同士の衝突事故が発
生することが考えられるため、前述したように、客室1
2の前後にクラッシュゾーンとなる前妻部13及び後妻
部14を形成し、且つ、この前妻部13及び後妻部14
を構成する構成部材としての前部梁47,48の下端部
に鉛直方向に沿ったストレート部47a,48aを形成
し、確実に前妻部13及び後妻部14がクラッシュゾー
ンとして機能するようにしている。
【0029】即ち、車両11同士が衝突する場合、正面
衝突時に前妻部13同士あるいは後妻部14同士が衝突
する場合と、追突時に前妻部13と後妻部14が衝突す
る場合が考えられる。車両11は、案内車輪21,22
及び案内軌条23,24により左右方向の変位がほぼ拘
束されて走行するが、上下方向の変位は拘束されておら
ず、車体剛性や懸架装置の性能、路面の凹凸形状や坂
道、発進停止時や加減速時に上下方向に振動(変位)す
ることがある。そのため、例えば、車両11が互いに逆
方向に変位したときに、車両11が正面衝突して前妻部
13同士が衝突すると、車両11がデザインを考慮して
流線型をなしているために一方が他方に乗り上げてしま
う。ところが、本実施形態では、前妻部13の各前部梁
47,48にストレート部47a,48aがあるため、
上下逆方向に変位した前妻部13同士が衝突しても、ス
トレート部47a,48a同士が衝突してその衝撃力が
このストレート部47a,48aを介して前妻部13及
び後妻部14に伝達されることとなる。そのため、この
前妻部13及び後妻部14がクラッシュゾーンとなって
押しつぶされることでその衝撃力を吸収することがで
き、客室12へ伝達される衝撃力を緩和できる。
【0030】このクラッシュゾーンによる衝撃力の緩和
方法を具体的に説明すると、前妻部13(後妻部14)
がクラッシュゾーンとして押しつぶされるとき、衝突時
の衝撃力はFRP製の外壁から外側パンパ45に入力
し、ストレート部47a,48aを介して各前部梁4
7,48に入力すると共に、緩衝部材39,40の衝突
部39d,40d(突出部39e,40e)に入力す
る。すると、まず、各バンパ32,45の中央部45a
(補強材46)が押されて複数の孔45cにより両側部
45bが長手方向に座屈すると共に、側部補強梁部材3
5が複数の孔35cにより、中央部補強梁部材37が前
部梁37bにより、連結梁50が複数の孔50aにより
それぞれ座屈、屈曲して変形する。また、各緩衝部材3
9,40同士が衝突して前後に座屈を開始する。続い
て、ルーフ枠体42や台枠33が座屈を開始し、前妻部
13全体が押しつぶされることで、衝突時の衝撃力を吸
収することができる。
【0031】このように正面衝突したときに、前妻部1
3が押しつぶされて衝撃力を吸収することから、客室1
2へ伝達される衝撃力を緩和でき、客室12にいる乗員
や乗客を安全に確保することができる。この場合、例え
ば、客室12への乗車率が約100%の24ton である
車両11同士が11km/hで正面衝突した場合の実験を行
った結果として、客室12(重心位置)に作用する荷重
は、従来の車体構造では4.5Gであって客室12に変
形があったが、本発明の車体構造では3.5Gとなって
客室12に変形はなかった。
【0032】また、車両11の正面衝突の初期時に、各
バンパ32,45の中央部45a(補強材46)に入力
した衝撃力により、両側部45bが複数の孔45cによ
り長手方向に座屈して中央部45aが真っ直ぐ後方に変
位するため、衝突時の衝撃力を側方に逃がさずに前妻部
13で真っ直ぐに受け止めて吸収することとなり、衝突
後の車両同士のずれを阻止して周辺への被害の拡大を防
止できる。
【0033】更に、側部補強梁部材35に複数の孔35
cを設け、中央部補強梁部材37の前部梁37bを板形
状にし、連結梁50に複数の孔50aを設けたことで、
衝突時における各部材の座屈をコントロールして前妻部
13で確実に受け止めて吸収することができる。
【0034】なお、上述の実施形態では、クラッシュゾ
ーンとなる前妻部13を構成する構成部材としての前部
梁47,48の下端部に鉛直方向に沿ったストレート部
47a,48aを形成したが、前妻部13とは別にその
前部に固定した部材にストレート部を形成してもよい。
また、合計4つの前部梁47,48にストレート部47
a,48aを形成したが、少なくとも1つの前部梁にス
トレート部を形成すればよく、ストレート部を1つ形成
する場合には、前妻部13の左右方向中央部に梁を設け
てこの梁にストレート部を形成することで、衝突荷重を
左右方向均等に受け持つようにすることが望ましい。
【0035】また、上述の実施形態では、クラッシュゾ
ーンを構成するために車両の進行方向に略直交する方向
に配設された構成部材として左右方向に沿って配設され
た内側パンパ32及び外側パンパ45を適用し、座屈強
度変化手段として孔32c,45cとしたが、上下方向
に沿った構成部材を設けてここに孔を形成してもよく、
孔32c,45cの代わりに凹部、切欠、薄板部等にし
てもよい。
【0036】更に、上述の実施形態では、本発明の車体
構造をゴムタイヤ式新交通車両に適用して説明したが、
一般的な鉄道の車両や自動車の車両の適用することもで
きる。
【0037】
【発明の効果】以上、実施形態において詳細に説明した
ように請求項1の発明の車体構造によれば、客室に対し
て車両の前頭側に衝突時の衝撃力を吸収するクラッシュ
ゾーンを設け、このクラッシュゾーンを構成する構成部
材としての縦梁の前部に鉛直方向に沿ったストレート部
を形成したので、部品点数を増加させずに容易にストレ
ート部を形成することができ、車両の衝突時に上下のず
れがあっても、ストレート部同士が衝突してその衝撃力
がクラッシュゾーンに伝達されることとなり、一方の車
両が他方の車両に乗り上げることはなく、クラッシュゾ
ーンが押しつぶされて衝突による衝撃力を確実に吸収す
ることができ、この場合、車両の前部にバンパ等の衝撃
吸収部材を設ける必要もなく、外観品質や空気抵抗を悪
化させることなく、確実に車両の安全性の向上すること
ができる。
【0038】また、請求項2の発明の車体構造によれ
ば、ストレート部の長さを車両走行時における上下変位
量に応じて設定したので、ストレート部を最小限の長さ
にして車両デザインの自由度を拡大することで、外観品
質の向上及び空気抵抗を低減による燃費を向上すること
ができる。
【0039】また、請求項3の発明の車体構造によれ
ば、客室に対して車両の前頭側に衝突時の衝撃力を吸収
するクラッシュゾーンを設け、このクラッシュゾーンを
構成するために車両の進行方向に略直交する方向に配設
されて中央部が車両前方へ突出し且つ両側部に座屈強度
変化手段を有する構成部材を設けたので、車両の衝突時
に構成部材が座屈強度変化手段により長手方向に座屈し
て変形することでその衝突時の衝撃力を容易に吸収して
車両の安全性の向上することができる。
【0040】また、請求項4の発明の車体構造によれ
ば、座屈強度変化手段を構成部材に形成した孔としたの
で、簡単且つ安価な構造で衝突時の衝撃力を吸収するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る車体構造を表す車両
前端部の骨組構造体の概略図である。
【図2】図1のII−II断面図である。
【図3】図1のIII−III断面図である。
【図4】台枠先端部の概略斜視図である。
【図5】車両の側面図である。
【図6】車両の正面図である。
【図7】従来の車体構造を表す車両前端部の骨組構造体
の概略図である。
【符号の説明】 11 車両 12 客室 13 前妻部(クラッシュゾーン) 14 後妻部(クラッシュゾーン) 32 内側バンパ 32c 孔(座屈強度変化手段) 33 台枠 35 側部補強梁部材 35c 孔 39,40 緩衝部材 45 外側バンパ 45c 孔(座屈強度変化手段) 47,48 前部梁 47a,48a ストレート部 50 連結梁 50a 孔
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 持留 裕之 広島県三原市糸崎町5007番地 三菱重工業 株式会社三原製作所内 (72)発明者 光井 滋教 広島県三原市糸崎町5007番地 三菱重工業 株式会社三原製作所内 (72)発明者 永池 直文 東京都大田区下丸子四丁目21番1号 三菱 自動車エンジニアリング株式会社内 (72)発明者 林田 興明 東京都大田区下丸子四丁目21番1号 三菱 自動車エンジニアリング株式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 客室に対して車両の前頭側に衝突時の衝
    撃力を吸収するクラッシュゾーンを設け、該クラッシュ
    ゾーンを構成する構成部材としての縦梁の前部に鉛直方
    向に沿ったストレート部を形成したことを特徴とする車
    体構造。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の車体構造において、前記
    ストレート部の長さは前記車両走行時における上下変位
    量に応じて設定されることを特徴とする車体構造。
  3. 【請求項3】 客室に対して車両の前頭側に衝突時の衝
    撃力を吸収するクラッシュゾーンを設け、該クラッシュ
    ゾーンを構成するために前記車両の進行方向に略直交す
    る方向に配設されて中央部が車両前方へ突出し且つ両側
    部に座屈強度変化手段を有する構成部材を設けたことを
    特徴とする車体構造。
  4. 【請求項4】 請求項3記載の車体構造において、前記
    座屈強度変化手段は、前記構成部材に形成された孔であ
    ることを特徴とする車体構造。
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