JP2003267260A - 車両骨格構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【解決手段】 骨格部材１１内の空間及び／又はこの骨
格部材１１とその周囲のパネル部材とで囲まれる空間
に、中空部１２ａを有する粉粒体１２又は多孔質の粉粒
体を、予め固形化した状態で充填する、又は固形化せず
に充填する。 【効果】 中空部を有する粉粒体又は多孔質の粉粒体に
よって、車両骨格構造の重量増を抑え、車両骨格構造に
衝撃を受けた時に、粉粒体同士の摩擦力、粉粒体自体の
変形、崩壊によって、車両骨格構造の変形を、荷重の作
用する側から徐々に且つ大きな荷重を発生させながらス
ムーズに行わせることができ、より大きな衝撃エネルギ
ーをより安定的に吸収することができる。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、重量増を抑えつ
つ、より衝撃エネルギーを吸収するのに好適な車両骨格
構造に関する。 【０００２】 【従来の技術】車両の骨格部材内に充填材を充填した車
両骨格構造としては、例えば、自動車技術会２００１
年春季大会学術講演会前刷集掲載論文「衝突安全性能と
軽量化の両立への試み」、１９８６年イギリス マン
チェスター大学 科学技術論文「ＳＴＡＴＩＣ ＡＮＤ
ＤＹＮＡＭＩＣ ＡＸＩＡＬ ＣＲＵＳＨＩＮＧＯＦ
ＦＯＡＭ−ＦＩＬＬＥＤ ＳＨＥＥＴ ＭＥＴＡＬ
ＴＵＢＥＳ」、自動車技術Ｖｏｌ．５５ ２００１年
４月号掲載論文「樹脂充填によるボデーフレーム強化技
術の開発」、特開２００１−１３０４４４公報「衝突
エネルギ吸収部材」、特開２０００−４６１０６公報
「制振パネル」に記載されたものが知られている。 【０００３】上記には、自動車の骨格部材内に発泡充
填材を充填することで、衝突時の吸収エネルギーを確保
しつつ軽量化を図る技術が記載されている。上記の図
３（ｂ）（ｉｉ）には、ポリウレタンフォームを満たし
た方形断面のチューブが変形した例が示されている。 【０００４】上記には、フレーム内部の一部に発泡樹
脂を充填することにより、衝突時のエネルギーを分散さ
せてフレームの局部的な座屈変形を抑制する技術が記載
されている。 【０００５】上記には、「衝突エネルギ吸収部材がこ
れの面方向に衝突荷重を受け易くするためには、衝突エ
ネルギ吸収部材が空洞部を有する場合には、粉末、発泡
材、中子等の装填物を衝突エネルギ吸収部材の内部に装
入して、衝突エネルギ吸収部材の長手方向における剛性
を高めることも好ましい」ことが記載されている。ま
た、同公報の図１４には、装填物５０（符号について
は、同公報に記載されているものを使用した。以下同
じ。）を内部に装填した衝突エネルギ吸収部材１Ａ，１
Ｂが記載されている。 【０００６】上記の図１（ａ），（ｂ）には、板材
１，２（符号については、同公報に記載されているもの
を使用した。以下同じ。）間に、高剛性粒子５と、弾性
変形に伴って振動エネルギを吸収させる低弾性粒子６と
を混在させて充填した制振パネル１０が記載されてい
る。 【０００７】 【発明が解決しようとする課題】上記〜は、骨格部
材内に発泡材を充填する構造であり、次図に示すような
課題がある。図１５（ａ），（ｂ）は従来の骨格部材内
に発泡材を充填した構造部材の特性を説明するグラフで
ある。（ａ）は発泡材の発泡倍率と、構造部材に軸方向
に圧縮荷重を加えた場合の座屈が発生する座屈荷重との
関係を説明するグラフであり、縦軸は座屈荷重、横軸は
発泡倍率を表す。構造部材の座屈荷重を大きくするに
は、発泡倍率を小さくする必要がある。（ｂ）は発泡材
の発泡倍率と構造部材の重量との関係を説明するグラフ
であり、縦軸は重量、横軸は発泡倍率を表す。 【０００８】発泡倍率を小さくすると、構造部材の重量
が増す。即ち、上記の（ａ）及び（ｂ）のグラフから、
所定の座屈荷重ｂを確保する発泡倍率以下（図中の発泡
材有効域である。）では、重量が大きくなり、構造部材
の軽量化が難しくなる。 【０００９】また、上記〜に示したような発泡材や
上記に示した粉末、例えば中実粉をそれぞれ充填した
構造部材の圧潰試験について図１６で説明する。図１６
（ａ）〜（ｃ）は従来の構造部材の圧潰試験の内容を示
す第１作用図である。（ａ）において、発泡材又は中実
粉を管状の骨格部材２００ａ内に充填した構造部材２０
０に、白抜き矢印のように軸方向の圧縮荷重、即ち荷重
Ｐを加えて強制的に変形させる。（ｂ）において、構造
部材２００の変形量をλとすると、変形量λが大きくな
るにつれて、構造部材２００は、図に示したようなＺ字
形、又はくの字形に座屈変形する。 【００１０】（ｃ）は（ａ），（ｂ）で変形させたとき
の構造部材２００の変形量λと荷重Ｐとの関係を説明す
るグラフであり、縦軸は荷重Ｐ、横軸は変形量λを表
す。また、試料としては、内部に充填材を充填せずに骨
格部材のみにした試料Ａ、発泡材を充填した試料Ｂ、中
実粉を充填した試料Ｃの３種である。 【００１１】試料Ｂ（発泡材充填）では、変形量λが小
さいうちは試料Ａよりも大きな荷重Ｐが発生するが、変
形量λが大きくなるにつれて、荷重Ｐは急激に減少す
る。試料Ｃ（中実粉充填）についても、変形量λが比較
的大きくなるにつれて、荷重Ｐは急激に減少する。これ
は、試料Ｂ及び試料Ｃでは、変形の初期で、発泡材又は
中実粉が潰れにくいために、構造部材の内部圧力が過度
に上昇してＺ字形又はくの字形に座屈し、この座屈によ
って荷重Ｐが激減することによる。 【００１２】上記の高剛性粒子及び低弾性粒子を充填
した構造部材の圧潰試験について図１７で説明する。図
１７（ａ）〜（ｃ）は従来の構造部材の圧潰試験の内容
を示す第２作用図である。（ａ）において、構造部材２
０１は、管状の骨格部材２０１ａ内に低弾性粒子２０２
…（…は複数個を示す。以下同じ。）及び高剛性粒子２
０３…を充填した部材である。まず、構造部材２０１に
軸方向の圧縮荷重である荷重Ｐを加えて構造部材２０１
を強制的に変形させる。この結果、（ｂ）に示すよう
に、低弾性粒子２０２…が次第に変形する。構造部材２
０１の変形量λがＬになると、低弾性粒子２０２…はほ
ぼ完全に潰れ、今度は高剛性粒子２０３…に直接的に荷
重Ｐが作用する。 【００１３】（ｃ）は（ａ），（ｂ）で構造部材２０１
を変形させたときの構造部材の変形量λと荷重Ｐとの関
係を説明するグラフであり、縦軸は荷重Ｐ、横軸は変形
量λを表す。また、実線で示す試料Ａは図１６（ｃ）に
示した骨格部材のみとしたもの、破線で示す試料Ｄが
（ａ），（ｂ）で説明した構造部材２０１である。 【００１４】試料Ｄでは、変形量λがＬになるまでは試
料Ａとほぼ同等の荷重Ｐとなるが、変形量λがＬを超え
ると、荷重Ｐは急激に増加する。これは、上記したよう
に、変形量λがＬを超えると、ほとんど潰れが生じない
高剛性粒子に荷重Ｐが作用するために、急激に荷重Ｐが
増加することによる。更に、荷重Ｐを作用させると、図
１６（ｂ）に示したのと同様にＺ字形あるいはくの字形
に座屈変形し、荷重Ｐは激減するようになる。 【００１５】次に、各充填材を充填した構造部材の曲げ
試験について説明する。図１８（ａ）〜（ｆ）は従来の
構造部材の曲げ試験の内容を示す第１作用図である。な
お、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線断面図、（ｄ）は（ｃ）
のｄ−ｄ線断面図、（ｆ）は（ｅ）のｆ−ｆ断面図であ
る。（ａ）は、骨格部材２００ａ内に発泡材を充填した
構造部材２００Ｂ（図１６（ｃ）に示した試料Ｂ）を２
つの支点２０６，２０６で支持した状態を示す。δは構
造部材２００Ｂに荷重を加えたときの変形量を示す（以
下同じ）。 【００１６】（ｂ）は、構造部材２００Ｂの骨格部材２
００ａ内に発泡材２０８を充填したことを示す。（ｃ）
において、構造部材２００Ｂに、構造部材２００Ｂの軸
線に垂直な方向、即ち白抜き矢印の向きに荷重Ｗを加え
ると、構造部材２００Ｂは下方へ撓み、（ｄ）におい
て、骨格部材２００ａの上面２１１と下面２１２との間
の発泡材２０８が圧縮されるとともに骨格部材２００ａ
の側面２１３，２１４が外方に膨らみ、これらの側面２
１３，２１４が発泡材２０８から剥離する。 【００１７】（ｅ）において、構造部材２００Ｂに更に
荷重Ｗを加えると、構造部材２００Ｂは更にに変形し、
（ｆ）に示すように、構造填部材２００Ｂは上下に更に
潰れるとともに、側面２１３，２１４は更に側方に膨ら
む。 【００１８】上記した（ｄ），（ｆ）のように、変形が
進行するにつれて、発泡材２０８から骨格部材２００ａ
の側面２１３，２１４が剥離するために、発泡材２０８
は構造部材２００Ｂの変形を抑制しにくくなる。 【００１９】図１９（ａ）〜（ｆ）は従来の構造部材の
曲げ試験の内容を示す第２作用図である。なお、（ｂ）
は（ａ）のｂ−ｂ線断面図、（ｄ）は（ｃ）のｄ−ｄ線
断面図、（ｆ）は（ｅ）のｆ−ｆ線断面図である。
（ａ）は、骨格部材２００ａ内に中実粉を充填した構造
部材２００Ｃ（図１６（ｃ）に示した試料Ｃ）を２つの
支点２０６，２０６で支持した状態を示す。 【００２０】（ｂ）は、骨格部材２００ａの内部に中実
粉２１７…を充填したことを示す。（ｃ）において、構
造部材２００Ｃに、構造部材２００Ｃの軸線に垂直な向
き、即ち白抜き矢印の向きに荷重Ｗを加えると、構造部
材２００Ｃは下方へ撓み、（ｄ）において、骨格部材２
００ａの上面２１１と下面２１２との間の中実粉２１７
…に荷重が作用するとともに骨格部材２００ａの側面２
１３，２１４が外方に膨らみ、中実粉２１７…は側面２
１３，２１４の膨らみに追従して側方に広がる。 【００２１】（ｅ）において、構造部材２００Ｃに更に
荷重Ｗを加えると、構造部材２００Ｃは更に変形して構
造部材２００Ｃの下側が破断する。即ち、（ｆ）に示す
ように、構造部材２００Ｃは上下に更に潰れるとともに
側面２１３，２１４は更に側方に膨んで内部の圧力が過
大となり、下面２１２が破断する。このように、骨格部
材２００ａが破断すれば、構造部材２００Ｃの曲げ剛性
は極端に低下する。 【００２２】図２０（ａ）〜（ｆ）は従来の構造部材の
曲げ試験の内容を示す第３作用図である。なお、（ｂ）
は（ａ）のｂ−ｂ線断面図、（ｄ）は（ｃ）のｄ−ｄ線
断面図、（ｆ）は（ｅ）のｆ−ｆ線断面図である。
（ａ）は、骨格部材２０１ａ内に低弾性粒子及び高剛性
粒子を充填した構造部材２０１（図１７（ｃ）で示した
試料Ｄ）を２つの支点２０６，２０６で支持した状態を
示す。（ｂ）は、骨格部材２０１ａの内部に低弾性粒子
２０２…及び高剛性粒子２０３…を充填したことを示
す。 【００２３】（ｃ）において、構造部材２０１に、構造
部材２０１の軸線に垂直な方向、即ち白抜き矢印の向き
に荷重Ｗを加えると、構造部材２０１は下方へ撓み、
（ｄ）において、骨格部材２０１ａの上面２１１と下面
２１２との間の低弾性粒子２０２…及び高剛性粒子２０
３…に荷重が作用して低弾性粒子２０２…が縮むすると
ともに骨格部材２０１ａの側面２１３，２１４が外方に
膨らみ、低弾性粒子２０２…及び高剛性粒子２０３…は
側面２１３，２１４の膨らみに追従して側方に広がる。 【００２４】（ｅ）において、構造部材２０１に更に荷
重Ｗを加えると、構造部材２０１は更に変形して構造部
材２０１の下側が破断する。即ち、（ｆ）に示すよう
に、構造部材２０１は上下に更に潰れるとともに側面２
１３，２１４は更に側方に膨んで内部の圧力が過大とな
り、下面２１２が破断する。このように、骨格部材２０
１ａが破断すれば、構造部材２０１の曲げ剛性は極端に
低下する。 【００２５】図２１は従来の各充填材を充填した構造部
材の曲げ試験の結果を示すグラフであり、試料Ａ及び図
１８〜図２０に示した試料Ｂ〜試料Ｄの結果を示す。な
お、縦軸は荷重Ｗ、横軸は変形量δを示す。試料Ｂで
は、試料Ａに対して荷重Ｗが全体的に上昇しているが、
変位量δが大きくなると、荷重Ｗは次第に低下してい
る。試料Ｃ及び試料Ｄでは、変形の初期に荷重Ｗの値が
大きくなるが、変形量δが小さいうちに荷重Ｗが激減
し、最大の変形量δは小さい。 【００２６】車両衝突時に構造部材が吸収できる吸収エ
ネルギーは、変形量δとして微少変位量をとったとき
に、この微少変位量に対応する荷重Ｗを、変位量δがゼ
ロから最大の変位量δまで積分したものにほぼ相当す
る、即ち各曲線の下側の面積にほぼ相当するから、各変
位量δにおける荷重Ｗを大きな値に維持するとともに最
大の変位量δを大きくすることができれば、車両衝突時
の構造部材の吸収エネルギーを大きくすることができ
る。また、荷重Ｗを一定にすることができれば、安定的
に衝撃エネルギーを吸収することができる。 【００２７】上記した試料Ｂでは、最大の変位量δは大
きくなるが、各変位量δにおける荷重Ｗが十分に大きく
なく、また、試料Ｃ及び試料Ｄは最大の荷重Ｗは大きい
が、最大の変位量δが小さいため、試料Ｂ〜試料Ｄはど
れも全吸収エネルギーは小さくなる、即ち衝撃エネルギ
ーを十分に吸収できない。また、試料Ｃ及び試料Ｄで
は、荷重Ｗの変化が大きく、衝撃エネルギーの吸収が安
定しない。 【００２８】そこで、本発明の目的は、車両骨格構造を
改良することで、重量増を抑えつつ、より大きな衝撃エ
ネルギーを安定して吸収できるようにすることにある。 【００２９】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１は、車両骨格部材内の空間及び／又はこの車
両骨格部材とその周囲のパネル部材とで囲まれる空間
に、中空部を有する粉粒体又は多孔質の粉粒体を、予め
固形化した状態で充填する、又は固形化せずに充填する
ことを特徴とする。 【００３０】中空部を有する粉粒体又は多孔質の粉粒体
によって、車両骨格構造の重量増を抑え、車両骨格構造
に衝撃を受けた時に、粉粒体同士の摩擦力、粉粒体自体
の変形、崩壊によって、車両骨格構造の変形を、荷重の
作用する側から徐々に且つ大きな荷重を発生させながら
スムーズに行わせることができ、より大きな衝撃エネル
ギーをより安定的に吸収することができる。 【００３１】 【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を添付図に基
づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見る
ものとする。図１は本発明に係る車両骨格構造を説明す
る斜視図であり、構造部材１０は、車両の骨格構造を形
成する部材に相当するものであり、車両骨格構造の衝撃
エネルギー吸収性能を把握するために、テスト用に作製
した試料である。 【００３２】図２は図１の２−２線断面図であり、構造
部材１０は、管状の骨格部材１１と、この骨格部材１１
内に充填した中空の粉粒体１２…とからなる。１２ａは
中空部である。（なお、粉粒体１２は骨格部材１１に比
較してかなり小さなものであるが、説明の都合上、拡大
した。骨格部材１１は端部の閉塞部材１３，１３（図１
参照）を含む。） 粉粒体１２としては、、二酸化けい素（ＳｉＯ_２）、酸
化アルミニウム（Ａｌ _２Ｏ_３：アルミナ）、シリカアル
ミナ、樹脂、ガラス、陶磁器が好適である。 【００３３】図３（ａ）〜（ｄ）は本発明に係る構造部
材の圧潰試験の内容を示す説明図である。（ａ）は構造
部材１０に軸方向の圧縮荷重、即ち荷重Ｐを加えて、構
造部材１０を変形させる。このときの構造部材１０の変
位量がλである。 【００３４】（ｂ）は構造部材１０に軸圧縮荷重を加え
る前の状態を示す。（ｃ）において、構造部材１０に荷
重を加えると、隣接する粉粒体１２同士が強く接触して
大きな摩擦力を発生させながら移動するため、構造部材
１０の変形に伴って大きな抵抗力が発生する。 【００３５】（ｄ）において、更に、荷重を加え続ける
と、構造部材１０の荷重作用部位側の粉粒体１２に微少
な変形や崩壊（１２ｂは粉粒体１２が崩壊してできた崩
壊片である。）が生じて、骨格部材１１の内部圧力が激
増するのを抑え、Ｚ字形又はくの字形の座屈変形が発生
するのを防止することができる。 【００３６】図４は構造部材の圧潰試験における変形状
態を示す説明図であり、（ａ）〜（ｃ）は本発明の実施
例、（ｄ），（ｅ）は比較例を示す。まず、実施例につ
いて説明する。（ａ）は変形前の状態である。（ｂ）に
おいて、（ａ）の状態から構造部材１０に軸圧縮荷重で
ある荷重Ｐを加えると、構造部材１０の荷重Ｐを作用さ
せる一端部側（即ち、上部側である。）から粉粒体１２
が微少に変形し、そして崩壊に至る。これに対して、構
造部材１０の他端部側（即ち、下部側である。）では、
ほとんど変形は起こらない。 【００３７】（ｃ）において、更に、荷重Ｐを継続して
加えると、（ｂ）で説明した粉粒体１２の微少な変形及
び崩壊は次第に下方に移り、構造部材１０は、蛇腹状に
ほぼ規則的に且つスムーズに変形していく。 【００３８】次に、比較例について説明する。（ｄ）は
図１９に示した試料Ｃである構造部材２２１の変形前の
状態である。（ｅ）において、（ｄ）の状態から軸圧縮
荷重である荷重Ｐを加えると、構造部材２２１内に充填
した中実粉２１７はほとんど潰れないために荷重Ｐは急
激に増加し、くの字形又はＺ字形（不図示）に座屈変形
し始め、この後は、荷重Ｐは急激に減少する。 【００３９】上記したように、本発明の実施例では、構
造部材１０の端部から順に潰れていくことで、ほぼ一定
の大きな反力を保ちながら大きな変位量を確保すること
ができ、構造部材１０に加えられるエネルギーを効率良
く吸収することができる。 【００４０】これに対して、比較例では、変形の初期で
は荷重Ｐが過度に大きくなり、また、Ｚ字形又はくの字
形に座屈変形すると、荷重Ｐが激減し、変形に伴うエネ
ルギーを効果的に吸収できない。 【００４１】図５（ａ）〜（ｆ）は本発明に係る構造部
材の曲げ試験の作用説明図である。なお、（ｂ）は
（ａ）のｂ−ｂ線断面図、（ｄ）は（ｃ）のｄ−ｄ線断
面図、（ｆ）は（ｅ）のｆ−ｆ線断面図である。（ａ）
は、構造部材１０を２つの支点１５，１５で支持した状
態を示す。δは構造部材１０に荷重を加えたときの変形
量を示す（以下同じ）。（ｂ）は、構造部材１０内に粉
粒体１２を充填したことを示す。 【００４２】（ｃ）において、構造部材１０に荷重Ｗを
白抜き矢印の向きに加えると、構造部材１０は下方へ撓
み、（ｄ）において、構造部材１０の上面１７と下面１
８との間の粉粒体１２が圧縮されるとともに構造部材１
０の側面２１，２２が外方に膨らみ、これに伴って粉粒
体１２が側方に移動する。 【００４３】（ｅ）において、構造部材１０に更に荷重
Ｗを加えると、構造部材１０は更に変形し、（ｆ）に示
すように、構造部材１０は上下に更に潰れるとともに、
側面２１，２２は更に側方に膨らみ、上面１７近傍の粉
粒体１２は、構造部材１０の内部の圧力上昇によって崩
壊し、過度の圧力上昇を防止することができる。従っ
て、従来のような、構造部材内の圧力上昇に伴う骨格部
材の破損は発生せず、（ｅ）に示した荷重Ｗが急激に低
下することを防止することができる。 【００４４】図６（ａ），（ｂ）は本発明に係る車両骨
格構造を適用する部位を示す斜視図である。（ａ）にお
いて、本発明の骨格構造は、車体前部のエンジン両側方
下方に配置するフロントサイドフレーム３１，３１、車
室の両側方下部に配置するサイドシル３８，３８、左右
のサイドシル３８，３８間に渡したフロントフロアクロ
スメンバ５８、サイドシル３８，３８から立ち上げたセ
ンタピラー７５，７５、サイドシル３８，３８から後方
へ延ばしたリヤフレーム６１，６１に適用する。 【００４５】また、（ｂ）において、本発明の骨格構造
は、フロントピラー７３，７３、フロントドア（不図
示）内及びリヤドア（不図示）内にそれぞれ配置したド
アビーム８９，９５、ルーフの両側部に設けたルーフサ
イドレール９６，９６、左右のルーフサイドレール９
６，９６に渡したルーフレール１１７，１１８に採用す
る。 【００４６】図７（ａ）〜（ｅ）は本発明に係る車両骨
格構造をフロントサイドフレームに採用した例の説明図
である。なお、構造部材としてのフロントサイドフレー
ム３１の符号３１を、ここでは便宜上、３１Ａ〜３１Ｅ
と変更した。フロントサイドフレーム３１Ａ〜３１Ｄで
は、粉粒体１２…を、固形化せずに骨格部材内に充填
し、フロントサイドフレーム３１Ｅでは、粉粒体１２…
を予め骨格部材内に充填して固形化した状態で別の骨格
部材内に充填、即ち挿入する。（ａ）に示すフロントサ
イドフレーム３１Ａは、アウタパネル３２と、このアウ
タパネル３２よりもエンジン室側に設けたインナパネル
３３とから骨格部材３４を形成し、この骨格部材３４内
に粉粒体１２…を充填した部材である。なお、フロント
サイドフレーム３１Ａに粉粒体１２を充填する場合に、
フロントサイドフレーム３１Ａの長手方向全体に充填し
てもよいし、あるいは、フロントサイドフレーム３１Ａ
の長手方向に部分的に充填する、即ち、フロントサイド
フレーム３１Ａ内に長手方向に所定間隔を開けて２枚の
隔壁を設け、これら２枚の隔壁間に粉粒体１２を充填し
てもよい。以下に述べる部位についても同様である。 【００４７】（ｂ）に示すフロントサイドフレーム３１
Ｂは、斜面３７を設けたアウタパネル４１と、このアウ
タパネル４１のエンジン室側に設けるとともに斜面４２
を形成したインナパネル４３とから骨格部材４４を形成
し、この骨格部材４４に粉粒体１２…を充填した部材で
ある。 【００４８】（ｃ）に示すフロントサイドフレーム３１
Ｃは、アウタパネル３２と、インナパネル３３と、これ
らのアウタパネル３２及びインナパネル３３の内側に取
付けた隔壁４７とから骨格部材４８を形成し、アウタパ
ネル３２及びインナパネル３３内の隔壁４７で区画した
第１室５１及び第２室５２のうちの第１室５１内に粉粒
体１２を充填した部材である。 【００４９】（ｄ）に示すフロントサイドフレーム３１
Ｄは、（ｃ）に示したフロントサイドフレーム３１Ｃの
第２室５２に粉粒体１２…を充填した部材である。
（ｅ）に示すフロントサイドフレーム３１Ｅは、骨格部
材５７内に粉粒体１２…を充填し、この骨格部材５７を
骨格部材３４の内側に配置した部材である。 【００５０】図８（ａ）〜（ｄ）は本発明に係る車両骨
格構造をリヤフレームに採用した例の説明図である。な
お、構造部材としてのリヤフレーム６１の符号６１を、
ここでは便宜上、６１Ａ〜６１Ｄと変更した。リヤフレ
ーム６１Ａ〜６１Ｄでは、粉粒体１２…を、固形化せず
に骨格部材内に充填する。（ａ）に示すリヤフレーム６
１Ａは、ロアパネル６２と、このロアパネル６２の上部
に設けたリヤフロアパネル６３との間に粉粒体１２を充
填した部材である。（ｂ）に示すリヤフレーム６１Ｂ
は、ロアパネル６２と、このロアパネル６２の上部に取
付けたサブロアパネル６６との間に粉粒体１２…を充填
した部材である。 【００５１】（ｃ）に示すリヤフレーム６１Ｃは、ロア
パネル６２の上部に取付けたサブロアパネル６６と、こ
のサブロアパネル６６の上部に設けたリヤフロアパネル
６３との間に粉粒体１２を充填した部材である。 【００５２】（ｄ）に示すリヤフレーム６１Ｄは、ロア
パネル６２とリヤフロアパネル６３とで囲まれる閉空間
内に骨格部材７２を配置し、この骨格部材７２内に粉粒
体１２…を充填した部材である。 【００５３】図９は本発明に係る車両骨格構造をセンタ
ピラーに採用した例の説明図である。なお、構造部材と
してのセンタピラー７５の符号７５を、ここでは便宜
上、７５Ａ〜７５Ｆと変更した。センタピラー７５Ａ〜
７５Ｅでは、粉粒体１２…を、固形化せずに骨格部材内
に充填し、センタピラー７５Ｆでは、粉粒体１２…を予
め骨格部材内に充填して固形化した状態で別の骨格部材
内に充填、即ち挿入する。（ａ）に示したセンタピラー
７５Ａは、アウタパネル７６と、このアウタパネル７６
の車室側に配置したインナパネル７７とで骨格部材７８
を形成し、この骨格部材７８に粉粒体１２…を充填した
部材である。 【００５４】（ｂ）に示したセンタピラー７５Ｂは、ア
ウタパネル７６とインナパネル７７との間に補強部材７
９を取付けることで骨格部材８０を形成し、補強材７９
とアウタパネル７６との間に粉粒体１２…を充填した部
材である。 【００５５】（ｃ）に示したセンタピラー７５Ｃは、ア
ウタパネル７６とインナパネル７７との間に補強部材７
９を取付け、この補強材７９とインナパネル７７との間
に粉粒体１２…を充填した部材である。（ｄ）に示した
センタピラー７５Ｄは、骨格部材７８の車室側にセンタ
ピラーガーニッシュ８４を取付け、このセンタピラーガ
ーニッシュ８４と骨格部材７８との間に粉粒体１２を充
填した部材である。 【００５６】（ｅ）に示したセンタピラー７５Ｅは、骨
格部材７８の車室側に、リブ８７…，８８…を設けたセ
ンタピラーガーニッシュ９１を取付け、このセンタピラ
ーガーニッシュ９１と骨格部材７８との間に粉粒体１２
を充填した部材である。 【００５７】（ｆ）に示したセンタピラー７５Ｆは、骨
格部材７８の車室側にセンタピラーガーニッシュ８４を
取付け、これらのセンタピラーガーニッシュ８４及び骨
格部材７８との間の閉空間に、粉粒体１２…を充填した
骨格部材９４を配置した部材である。 【００５８】図１０は本発明に係る車両骨格構造をルー
フサイドレールに採用した例の説明図である。なお、構
造部材としてのルーフサイドレール９６の符号を、ここ
では便宜上、９６Ａ〜９６Ｅと変更した。ルーフサイド
レール９６Ａ〜９６Ｅでは、粉粒体１２…を、固形化せ
ずに骨格部材内に充填する。（ａ）に示したルーフサイ
ドレール９６Ａは、アウタパネル９７と、このアウタパ
ネル９７の車室側に配置したインナパネル９８とで骨格
部材１０１を形成し、この骨格部材１０１に粉粒体１２
…を充填した部材である。 【００５９】（ｂ）に示したルーフサイドレール９６Ｂ
は、アウタパネル９７とインナパネル９８との間に補強
部材１０４を取付けることで骨格部材１０５を形成し、
補強部材１０４とアウタパネル９７との間に粉粒体１２
…を充填した部材である。 【００６０】（ｃ）に示したルーフサイドレール９６Ｃ
は、アウタパネル９７とインナパネル９８との間に補強
部材１０４を取付けることで骨格部材１０５を形成し、
補強部材１０４とインナパネル９８との間に粉粒体１２
…を充填した部材である。 【００６１】（ｄ）に示したルーフサイドレール９６Ｄ
は、骨格部材１０１の車室側にルーフサイドレールガー
ニッシュ１１１を取付け、このルーフサイドレールガー
ニッシュ１１１と骨格部材１０１との間に粉粒体１２を
充填した部材である。 【００６２】（ｅ）に示したルーフサイドレール９６Ｅ
は、骨格部材１０１の車室側に、リブ１１４…を形成し
たルーフサイドレールガーニッシュ１１５を取付け、こ
のルーフサイドガーニッシュ１１５と骨格部材１０１と
の間に粉粒体１２を充填した部材である。 【００６３】図１１は本発明に係る粉粒体の別の実施の
形態を示す説明図である。（ａ）は独立した孔部１２１
…を有する多孔質で不定形な粉粒体１２２を示し、
（ｂ）は孔部１２４…がそれぞれ連通する多孔質で不定
形な粉粒体１２５を示す。 【００６４】（ｃ）は独立した孔部１２１…を有する多
孔質で定形な粉粒体１２７を示し、（ｄ）は孔部１２４
…がそれぞれ連通する多孔質で定形な粉粒体１３１を示
す。（ｅ）は中空部１３３を有する星形の粉粒体１３４
を示す。（ｆ）はパイプ状の粉粒体１３６を示す。 【００６５】図１２は本発明に係る構造部材の圧潰試験
の結果を示すグラフであり、縦軸は軸圧縮荷重である荷
重Ｐ、横軸は軸圧縮による変形量λである。実施例１は
中空の粉粒体を充填した構造部材、実施例２は多孔質の
粉粒体（図１１に示した粉粒体１２２である。）を充填
した構造部材であり、前述の比較例１（充填物を充填し
ていない構造部材（図１６（ｃ）に示した試料Ａ））、
比較例２（中実粉を充填した構造部材（図１６（ｃ）に
示した試料Ｃ））、比較例３（発泡材を充填した構造部
材（図１６（ｃ）に示した試料Ｂ））と共に示す。 【００６６】実施例１及び実施例２は、比較例１〜比較
例３に比べて、変形の初期に荷重Ｐが激増することがな
く、しかも、安定して大きな荷重Ｐを維持するとともに
大きな変形量λを得ることができる。即ち、変形量λが
ゼロから最大変形量までの荷重Ｐの積分値を大きくする
ことができ、大きな吸収エネルギーを得ることができ
る。 【００６７】図１３は本発明に係る構造部材の圧潰試験
におけるエネルギー吸収効率を説明するグラフであり、
比較例１、即ち充填物を充填していない構造部材のエネ
ルギー吸収効率Ｅを１としたときの実施例１、実施例
２，比較例２及び比較例３の各エネルギー吸収効率Ｅを
比較したものである。なお、エネルギー吸収効率Ｅは、
吸収エネルギーを構造部材の重量で割った値である。実
施例１及び実施例２のエネルギー吸収効率Ｅは、共に１
よりも大幅に大きく、中空の粉粒体や多孔質の粉粒体の
効果が表われている。 【００６８】図１４は本発明に係る構造部材の曲げ試験
の結果を示すグラフであり、縦軸は構造部材の軸線に垂
直に作用させる横荷重、即ち荷重Ｗ、横軸は荷重Ｗによ
る構造部材の変位量δを示す。構造部材として、図１２
で説明した実施例１（中空の粉粒体）、実施例２（多孔
質の粉粒体）、比較例１（試料Ａ）、比較例２（試料
Ｃ）、比較例３（試料Ｂ）を示す。 【００６９】実施例１及び実施例２では、変形の初期か
ら変形の後期まで大きな荷重Ｗをほぼ一定に維持するこ
とができ、変形時の大きなエネルギーを安定して吸収す
ることができる。 【００７０】以上の図２、例えば図９（ａ），（ｄ）、
図１１（ａ）で説明したように、本発明は、センタピラ
ー７５Ａ内の空間又はこのセンタピラー７５Ａとその周
囲のセンタピラーガーニッシュ８４とで囲まれる空間
に、あるいは、センタピラー７５Ａ内の空間及びこのセ
ンタピラー７５Ａとその周囲のセンタピラーガーニッシ
ュ８４とで囲まれる空間の両方に、中空部１２ａを有す
る粉粒体１２又は多孔質の粉粒体、例えば粉粒体１２２
を、予め固形化した状態で充填する、又は固形化せずに
充填することを特徴とする。 【００７１】中空部１２ａを有する粉粒体１２又は多孔
質の粉粒体１２２によって、車両骨格構造の重量増を抑
え、車両骨格構造に衝撃を受けた時に、粉粒体１２（又
は粉粒体１２２）同士の摩擦力、粉粒体１２（又は粉粒
体１２２）自体の変形、崩壊によって、車両骨格構造の
変形を、荷重の作用する側から徐々に且つ大きな荷重を
発生させながらスムーズに行わせることができ、より大
きな衝撃エネルギーをより安定的に吸収することができ
る。 【００７２】尚、本発明の車両骨格構造は、鉄道、船
舶、航空機、自動二輪車等の車両骨格構造、特に自動車
における車両骨格構造に適用できる。 【００７３】 【発明の効果】本発明は上記構成により次の効果を発揮
する。請求項１の車両骨格構造は、車両骨格部材内の空
間及び／又はこの車両骨格部材とその周囲のパネル部材
とで囲まれる空間に、中空部を有する粉粒体又は多孔質
の粉粒体を、予め固形化した状態で充填する、又は固形
化せずに充填するので、中空部を有する粉粒体又は多孔
質の粉粒体によって、車両骨格構造の重量増を抑え、車
両骨格構造に衝撃を受けた時に、粉粒体同士の摩擦力、
粉粒体自体の変形、崩壊によって、車両骨格構造の変形
を、荷重の作用する側から徐々に且つ大きな荷重を発生
させながらスムーズに行わせることができ、より大きな
衝撃エネルギーをより安定的に吸収することができる。 【００７４】

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明に係る車両骨格構造を説明する斜視図 【図２】図１の２−２線断面図 【図３】本発明に係る構造部材の圧潰試験の内容を示す
説明図 【図４】構造部材の圧潰試験における変形状態を示す説
明図 【図５】本発明に係る構造部材の曲げ試験の作用説明図 【図６】本発明に係る車両骨格構造を適用する部位を示
す斜視図 【図７】本発明に係る車両骨格構造をフロントサイドフ
レームに採用した例の説明図 【図８】本発明に係る車両骨格構造をリヤフレームに採
用した例の説明図 【図９】本発明に係る車両骨格構造をセンタピラーに採
用した例の説明図 【図１０】本発明に係る車両骨格構造をルーフサイドレ
ールに採用した例の説明図 【図１１】本発明に係る粉粒体の別の実施の形態を示す
説明図 【図１２】本発明に係る構造部材の圧潰試験の結果を示
すグラフ 【図１３】本発明に係る構造部材の圧潰試験におけるエ
ネルギー吸収効率を説明するグラフ 【図１４】本発明に係る構造部材の曲げ試験の結果を示
すグラフ 【図１５】従来の骨格部材内に発泡材を充填した構造部
材の特性を説明するグラフ 【図１６】従来の構造部材の圧潰試験の内容を示す第１
作用図 【図１７】従来の構造部材の圧潰試験の内容を示す第２
作用図 【図１８】従来の構造部材の曲げ試験の内容を示す第１
作用図 【図１９】従来の構造部材の曲げ試験の内容を示す第２
作用図 【図２０】従来の構造部材の曲げ試験の内容を示す第３
作用図 【図２１】従来の各充填材を充填した構造部材の曲げ試
験の結果を示すグラフ 【符号の説明】 １０，３１，３１Ａ〜３１Ｅ，３８，５８，６１，６１
Ａ〜６１Ｄ，７３，７５，７５Ａ〜７５Ｆ，８１，８
９，９５，９６，９６Ａ〜９６Ｅ，１１７，１１８…構
造部材、１１，３４，４４，４８，５７，７２，７８，
８０，９４，１０１，１０５…骨格部材、１２，１２
２，１２５，１２７，１３１，１３４，１３６…粉粒
体、１２ａ，１３３…中空部，１２１，１２４…孔部、
６３，８４，９１，１１１，１１５…パネル部材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 車両骨格部材内の空間及び／又はこの車
   両骨格部材とその周囲のパネル部材とで囲まれる空間
   に、中空部を有する粉粒体又は多孔質の粉粒体を、予め
   固形化した状態で充填する、又は固形化せずに充填する
   ことを特徴とした車両骨格構造。