JP2017159896A - 車両用構造部材 - Google Patents

Abstract

【課題】車体の軽量化を図りつつ、車両衝突時の耐荷重性能を高く維持すること。【解決手段】本発明に係る車両用構造部材１は、底壁部２ａと、上記底壁部２ａの両端から起立した一対の側壁部２ｂと、上記底壁部２ａに対向する天壁部３ａとを有し、上記底壁部２ａ、上記一対の側壁部２ｂおよび上記天壁部３ａにより閉断面を形成する中空部材１０と、上記底壁部２ａまたは上記天壁部３ａの少なくともいずれかの内面に密着して配置される補強部材（充填部材）４と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、車両用構造部材に関する。

近年、地球環境保護の観点から、自動車の燃費改善が要求されている。その一方で、車両の衝突安全性の維持または向上が要求されている。これらの要求を満足するために、高強度かつ軽量な車体構造の開発が進められている。車両用構造部材であり、車体の骨格を形成するフレームについても、従来の衝突性能を維持しつつ車体構造の軽量化を図るために、フレームを形成する鋼板の高強度化および薄肉化が進められている。

また、車両衝突時におけるフレームの変形を抑制するために、発泡樹脂材等により形成される充填部材が当該フレームの内側に充填されることがある。例えば、下記特許文献１には、フレームを形成する金属要素と、当該金属要素の各側面に接合するレインフォースメントとの間に存在する空洞に充填部材が配置される技術について開示されている。下記特許文献２には、フレームの内側（例えばフレームの角部の内側）に、充填部材が配置される技術について開示されている。下記特許文献３には、フレーム内側に設けられる基材と当該フレームとの間に充填部材が配置される技術について開示されている。下記特許文献４には、フレームの内壁に沿って充填部材が配置される技術について開示されている。

特表２０１５−５２３２６９号公報 特開２０１３−６７２３４号公報 特開２００２−１７３０４９号公報 特開平１１−２１７０８４号公報

ところで、上記のフレームを従来よりも高強度である金属板（鋼板（高強度鋼板）、またはアルミ板等）により形成する場合、フレームの長手方向に衝突が生じた際のフレームの軸耐力等の耐荷重性能により示される衝突安全性能が、従来の金属板により形成されたフレームと同等の性能となるようにフレームの板厚が設定される。この場合、フレームの板厚は、従来の金属板の板厚よりも薄く設定され得る。以降、金属板を金属板の代表的な素材である鋼板と記載する。

しかし、薄肉化されたフレームに対して長手方向に衝突が生じた場合、フレームが曲げられたときにフレームの断面変形が生じてしまい、フレームについて想定されていた衝突安全性能を確保できなくなる可能性があることを、本発明者らは見出した。

図４２は、薄肉化されたフレーム１００の断面形状の変化の一例を示す断面図である。図４２に示すように、フレーム１００の長手方向に衝突が生じた際にフレーム１００に曲げが生じると、底壁部１００ａが面外方向に膨らみ、かつ、側壁部１００ｂが面外方向に撓むように変形する（断面形状１０１）。さらに折れ曲げが進展すると、底壁部１００ａおよび側壁部１００ｂの面外方向への変形がさらに進むので、フレーム１００の断面形状１０２が、当初の断面形状から大幅に変形してしまう。

また、図４３は、薄肉化されたフレーム２００の断面形状の変化の他の例を示す断面図である。図４３に示すように、フレーム２００の長手方向に衝突が生じた際に、または底壁部２００ａに対して衝突が生じた際にフレーム２００に曲げが生じると、底壁部２００ａが凹み、かつ、側壁部２００ｂが撓むように変形する（断面形状２０１）。さらに折れ曲げが進展すると、底壁部２００ａおよび側壁部２００ｂが面外方向に変形するので、フレーム２００の断面形状２０２は、当初の断面形状から大幅に変形してしまう。図４２および図４３に示したような変形がフレーム１００（２００）に生じると、いわゆる断面潰れが生じる。

フレームの板厚が従来よりも小さくなるとフレームの曲げ剛性が低下するので、衝突荷重の入力により当該フレームに生じる応力が大きくなる。すると、図４２および図４３に示したように、当該フレームの曲げ変形時において、当該フレームを構成する各壁面において面外変形が生じやすくなる。この断面変形により、曲げが生じたフレームの断面により発揮される耐荷重性能が設計段階よりも低くなる。そのため、当該フレームが従来有する衝突安全性能が低減してしまう。その結果、単にフレームを形成する高強度鋼板を用いて薄肉化することにより車体の軽量化を図るだけでは、想定されていた衝突安全性能を確保できない可能性がある。

上記特許文献１〜４に開示されている技術は、フレームの強度を高めて、衝突によるフレームの曲げ変形を抑制するために充填部材を使用する技術である。しかしながら、車体のさらなる軽量化を達成するためには、充填部材による耐荷重性能の向上に対する質量効率をさらに高め、かつフレームの耐荷重性能を減少させる要因となる面外変形を抑止することが有用であると本発明者らは考えた。しかし、フレームの耐荷重性能の向上および面外変形の抑止に係る充填部材の効果的な配置については、これまで何ら検討されていなかった。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、車体の軽量化を図りつつ、車両衝突時の耐荷重性能を高く維持することが可能な、新規かつ改良された車両用構造部材を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、底壁部と、上記底壁部の両端から起立した一対の側壁部と、上記底壁部に対向する天壁部とを有し、上記底壁部、上記一対の側壁部および上記天壁部により閉断面を形成する中空部材と、上記底壁部または上記天壁部の少なくともいずれかの内面に密着して配置される補強部材と、を備える、車両用構造部材が提供される。

上記補強部材は、上記側壁部と上記底壁部または上記天壁部とを接続する稜線部の内側に密着して配置されてもよい。

上記補強部材は、上記側壁部の内面に密着して配置されてもよい。

上記中空部材は、上記中空部材の長手方向の一部に曲げ誘起部をさらに備え、
上記補強部材は、上記曲げ誘起部により誘起される曲げの内側に相当する部分の内面に沿って配置されてもよい。

上記曲げ誘起部は、上記中空部材の断面の重心により形成される上記長手方向に沿った中心軸の曲率半径が２６０ｍｍ以下である部分であってもよい。

上記曲げ誘起部は、上記中空部材の断面係数が上記長手方向で変化する部分を含んでもよい。

上記曲げ誘起部は、凹部、凸部、穴部、板厚変化部または薄肉部の少なくともいずれかが設けられた部分を含んでもよい。

上記凹部、上記凸部または上記板厚変化部の少なくともいずれかが、上記中空部材の上記長手方向に沿って、複数並設されてもよい。

上記曲げ誘起部は、上記中空部材の降伏強度が上記長手方向で変化する部分を含んでもよい。

上記補強部材は充填部材であってもよい。

上記中空部材を形成する金属板の板厚は２．３ｍｍ以下であってもよい。

上記車両用構造部材は、フロントサイドメンバ、リアサイドメンバ、クラッシュボックス、ピラー、フロアレインフォースメント、フロアクロスメンバ、バンパーレインフォースメント、サイドシル、ルーフサイドレール、ルーフセンターレインフォースメントまたはトンネルの少なくともいずれかであってもよい。

上記構成によれば、底壁部または天壁部の内面に補強部材が密着して設けられるので、補強部材が設けられた底壁部または天壁部の面外変形を抑制することができる。これにより、衝突荷重の入力時における中空部材の面外変形が抑制されるので、中空部材の断面により発揮される耐荷重性能を設計段階において想定されていたレベルで維持することができる。したがって、車体の重量の増加を抑えつつ（つまり、車体の軽量化を実現しつつ）、車両用構造部材の衝突安全性能を想定されるレベルに維持することが可能となる。

以上説明したように本発明によれば、車体の軽量化を図りつつ、車両衝突時の耐荷重性能を高く維持することが可能である。

本実施形態に係る車両用構造部材の適用対象について説明するための自動車の概要構成図である。 本発明の一実施形態に係る車両用フレームの一例の概略構成を示す斜視図である。 同実施形態に係る中空部材の中心軸を可視化した模式図である。 同実施形態に係るフレームの一例のＺ軸方向に直交する断面を示す断面図である。 図４に示したフレームのＶ−Ｖ切断線における断面図である。 図４に示したフレームのＶＩ−ＶＩ切断線における断面図である。 同実施形態に係る充填部材の第１の配置例を説明するためのフレームの断面図である。 同実施形態に係る充填部材の第２の配置例を説明するためのフレームの断面図である。 同実施形態に係る充填部材の第３の配置例を説明するためのフレームの断面図である。 同実施形態に係る充填部材の第２の配置例の変形例を説明するためのフレームの断面図である。 同実施形態に係る充填部材の第３の配置例の変形例を説明するためのフレームの断面図である。 同実施形態に係る充填部材の第４の配置例を説明するためのフレームの断面図である。 同実施形態に係る中空部材に設けられる穴部の例を説明するためのフレームの断面図である。 同実施形態に係る中空部材に設けられる穴部の他の例を示す模式図である。 同実施形態に係る中空部材に設けられる穴部の他の例を示す模式図である。 同実施形態に係る中空部材に設けられる穴部の他の例を示す模式図である。 同実施形態に係る中空部材に設けられる穴部の他の例を示す模式図である。 同実施形態に係る中空部材に設けられるビード部の例を説明するためのフレームの断面図である。 同実施形態に係る中空部材に設けられる凹部の他の例を示す模式図である。 同実施形態に係る中空部材に設けられる凹部の他の例を示す模式図である。 同実施形態に係る中空部材に設けられる凹部の他の例を示す模式図である。 同実施形態に係る中空部材に設けられる凹部の他の例を示す模式図である。 同実施形態に係る凹部の形状および大きさの一例を示す模式図である。 同実施形態に係る中空部材に設けられる凹部の他の例を示す模式図である。 同実施形態に係る中空部材に設けられる凸部の例を説明するためのフレームの断面図である。 同実施形態に係る中空部材に設けられる凸部の他の例を示す模式図である。 同実施形態に係る中空部材に設けられる凸部の他の例を示す模式図である。 同実施形態に係る中空部材に設けられる凸部の他の例を示す模式図である。 同実施形態に係る中空部材に設けられる凸部の他の例を示す模式図である。 同実施形態に係る凸部の形状および大きさの一例を示す模式図である。 同実施形態に係る中空部材に設けられる凸部の他の例を示す模式図である。 同実施形態に係る中空部材に設けられる板厚変化部の一例を示す模式図である。 同実施形態に係る中空部材に設けられる薄肉部の一例を示す模式図である。 同実施形態に係る中空部材に設けられる異強度部の例を説明するためのフレームの断面図である。 同実施形態に係る中空部材に設けられる異強度部の他の例を示す模式図である。 同実施形態に係る中空部材に設けられる異強度部の他の例を示す模式図である。 同実施形態に係る中空部材に設けられる強度変化部の一例を示す模式図である。 同実施形態に係る中空部材に設けられる屈曲部および穴部の組み合わせの例を説明するためのフレームの断面図である。 本発明の他の実施形態に係る中空部材の第１の例の長手方向に直交する断面を示す断面図である。 本発明の他の実施形態に係る中空部材の第２の例の長手方向に直交する断面を示す断面図である。 比較例１に係る充填部材の屈曲部における配置例を示す断面図である。 薄肉化されたフレームの断面形状の変化の一例を示す断面図である。 薄肉化されたフレームの断面形状の変化の他の例を示す断面図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

＜１．車両用構造部材の適用対象＞
本発明の一実施形態に係る車両用構造部材の一例である車両用フレームの構成について説明する前に、当該車両用構造部材の適用対象について説明する。図１は、本実施形態に係る車両用構造部材の適用対象について説明するための自動車の概要構成図である。図１に示す一般的な自動車等の車両１０００に設けられる車体は、フロント構造（FRONT）、リア構造（REAR）、およびキャビン構造（CABIN）に分別することができる。

フロント構造およびリア構造は、「クラッシャブルゾーン」とも呼ばれ、車両衝突時において当該構造が自ら圧潰することにより、車両に対する衝撃を吸収して緩和する機能（衝撃吸収機能）を担っている。すなわち、車両衝突時に、キャビンに搭乗する乗員の安全を確保するために、フロント構造およびリア構造は、衝突により生じるエネルギ（衝突エネルギ）を可能な限り吸収する構造であることが要求される。したがって、フロント構造およびリア構造を構成するフレームは、衝突時に曲げや潰れが生じた際においても衝突エネルギを多く吸収することが求められる。当該フロント構造およびリア構造に用いられるフレームは、例えば、フロントサイドメンバ、リアサイドメンバ、バンパーレインフォースメント、およびクラッシュボックス等である。フロントサイドメンバは、後端部を構成するフロントサイドメンバリア、および当該後端部よりも前側の部分を構成するフロントサイドメンバフロントを含む。リアサイドメンバは、後端部を構成するリアサイドメンバリア、および当該後端部よりも前側の部分を構成するリアサイドメンバフロントを含む。

一方で、キャビン構造は、「セーフティゾーン」とも呼ばれ、車両衝突時において当該車両に搭乗している乗員の安全を確保する機能（乗員保護機能）を担っている。すなわち車両衝突時に、乗員の安全を確保するために、キャビン構造は、衝撃力に対して潰れにくい構造であることが要求される。したがって、キャビン構造を構成するフレームは変形しにくく、かつ、高い耐荷重性能を有することが求められる。当該キャビン構造に用いられるフレームは、例えば、フロントピラー（Ａピラー）、センターピラー（Ｂピラー）、リアピラー（Ｃピラー、Ｄピラー）、ルーフピラー、サイドシル、ルーフレール、クロスメンバ、およびトンネル等である。

ところで、車両の衝突安全性の維持と軽量化とを両立させるために、車体構造を形成する鋼板の高強度化および薄肉化が進められている。上記のフロント構造、リア構造およびキャビン構造を構成するフレームについても、薄肉化された高強度鋼板に置き換えることが進められている。具体的には、衝突エネルギ吸収量および耐荷重性能の少なくともいずれかが、従来の鋼板により形成されるフレームと同等になるように、高強度鋼板により形成されるフレームの板厚が従来の鋼板により形成されるフレームよりも小さく設定される。これにより、高強度フレームの衝突性能を従来フレームと同等に維持しつつ、フレームの重量を低減させることができる。

しかし、図４２および図４３に示したように、薄肉化されたフレームに曲げ変形が生じると、以下のようなメカニズムによりフレームの断面が変形することが本発明者らにより明らかにされた。具体的には、（１）フレームに衝突荷重が入力される際に、曲げ内側に対応する底壁部１００ａが面外変形する。次に、（２）底壁部１００ａの面外変形により側壁部１００ｂも面外変形し、底壁部１００ａと側壁部１００ｂとを連続させる稜線部において局所的な塑性変形が生じる。その後、（３）側壁部１００ｂの面外方向への倒れが進行する。これにより、当該フレームの断面が変形し、いわゆる断面潰れが当該フレームに生じ得る。この断面潰れが生じれば、フレーム断面により発揮される衝突安全性能が設計段階よりも低くなるため、当該フレームが従来有する衝突安全性能が低減してしまう。すなわち、単に車体を構成するフレームを軽量化するだけでは、フロント構造およびリア構造に期待される衝突エネルギの吸収特性、およびキャビン構造に期待される耐荷重性能が、設計時に想定された各性能よりも低くなってしまう。

フレームの薄肉化による車体の軽量化を図りつつ、衝突安全性能を想定されるレベルに維持するためには、上述したようなフレームの断面変形を抑制することが重要となる。本発明者らは、衝突荷重によるフレームの断面変形を抑制することができれば、想定される衝突安全性能を発揮することができると考えた。

本発明者らは、フレームの衝突安全性能を高く維持するための方法について鋭意検討した。その結果、本発明者らは、衝突荷重の入力に対するフレームの耐荷重性能を高く維持するためには、フレームの底壁部または天壁部の面外変形を抑制することが有効であることを見出した。そこで、本発明者らは、底壁部または天壁部の内面に、鋼板よりも質量密度が顕著に低い充填部材等を配置することを想到した。これにより、フレームに対して衝突荷重が入力された際において、当該充填部材がフレームの断面変形を抑制するので、フレームの重量をさほど増加させずに耐荷重性能を高く維持できると、本発明者らは思案した。以下、フレームの耐荷重性能を高く維持しつつ、かつ車体の軽量化を実現することが可能な、本発明の一実施形態に係る車両用構造部材について説明する。

＜２．車両用フレームの構成＞
（フレームの構成要素）
図２は、本発明の一実施形態に係る車両用フレーム１の一例の概略構成を示す斜視図である。なお、本明細書における車両用フレーム１は車両用構造部材の一例であり、以下単にフレーム１と記載する。なお、当該車両用構造部材は、例えば、自動車のフロントサイドメンバ、リアサイドメンバ、クラッシュボックス、ピラー、フロアレインフォースメント、フロアクロスメンバ、バンパーレインフォースメント、サイドシル、ルーフサイドレール、ルーフセンターレインフォースメントおよびトンネル等を含む。本実施形態に係る車両用フレーム１はキャビン構造に係る部材に適用されることが好ましいが、車両用フレーム１をフロント構造およびリア構造に係る部材に適用することも可能である。また、当該車両用構造部材は、自動車のみならず、他の車両および自走可能な機械にも適用可能である。他の車両および自走可能な機械には、例えば、二輪車両、バスまたは牽引車等の大型車両、トレーラー、鉄道車両、建設機械、鉱山機械、農業機械、一般機械、および船舶等が含まれる。

本実施形態に係るフレーム１は、第１の構造部材２、第２の構造部材３、および充填部材４（４Ａ、４Ｂ）を備える。本実施形態に係る中空部材１０は、第１の構造部材２および第２の構造部材３により形成される。

本実施形態に係る第１の構造部材２は、長尺状の中空部材を形成する構造部材の一例であり、ハット形の断面形状を有する。図２に示すように、第１の構造部材２は、長手方向（略Ｙ軸方向）に延びる底壁部２ａ、側壁部２ｂ、２ｂ、フランジ部２ｃ、２ｃ、および稜線部２ｄ、２ｄ、２ｅ、２ｅを有する。

側壁部２ｂは、底壁部２ａのＺ軸方向（幅方向）の両端から起立して設けられる。側壁部２ｂは、底壁部２ａと略垂直の角度を成して設けられることが衝突性能の観点から多いが、側壁部２ｂと底壁部２ａとにより成される角度は、略垂直に限らず部材の設計に応じて適宜設定される。また、稜線部２ｄは、底壁部２ａと側壁部２ｂとの境界となる部分である。

フランジ部２ｃは、側壁部２ｂの底壁部２ａに対し反対側の端部からＺ軸方向に沿って外側に起立して設けられる。フランジ部２ｃは、側壁部２ｂと略垂直の角度を成して設けられることが多いが、フランジ部２ｃと側壁部２ｂとにより成される角度は、略垂直に限らず、部材の設計に応じて適宜決定される。また、稜線部２ｅは、側壁部２ｂとフランジ部２ｃとの境界となる部分である。

本実施形態に係る第２の構造部材３は、上記中空部材を第１の構造部材２とともに形成する構造部材の一例であり、板状の部材である。図２に示すように、第２の構造部材３は、天壁部３ａ、および接合部３ｃ、３ｃを有する。

天壁部３ａは、第１の構造部材２の底壁部２ａに対向する部分である。また、接合部３ｃは、第１の構造部材２のフランジ部２ｃに対して当接し、フランジ部２ｃと接合される部分である。つまり、天壁部３ａは、第２の構造部材３における一対の稜線部２ｅとのそれぞれの接続部分の間に存在する領域に相当する部分である。また、接合部３ｃは、第２の構造部材３における稜線部２ｅとフランジ部２ｃの端部とに挟まれるフランジ部２ｃの領域に当接する部分である。

本実施形態に係る中空部材１０は、フランジ部２ｃと接合部３ｃとが接合されることにより、第１の構造部材２と第２の構造部材３とにより形成される。このとき、図２に示すように、中空部材１０は閉断面を有する。この閉断面は、底壁部２ａと、一対の側壁部２ｂ、２ｂと、天壁部３ａにより形成される。なお、フランジ部２ｃと接合部３ｃとの接合方法は特に限定されない。例えば、当該接合方法は、溶接、リベットまたはボルト締結等であってもよい。本実施形態では、フランジ部２ｃと接合部３ｃは、スポット溶接により接合される。

なお、中空部材１０の有する閉断面の形状は略多角形である。ここで、略多角形とは、複数の線分で近似表現することが可能である閉じた平面図形を意味する。例えば、図２に示した閉断面は、４つの線分（底壁部２ａ、側壁部２ｂ、天壁部３ａに相当）および４つの頂点（稜線部２ｄ、２ｅに相当）からなる略四角形である。この略四角形は、矩形、台形等を含む。

また、本発明の一実施形態に係る中空部材１０の有する閉断面の形状が略四角形以外の略多角形である場合であっても、本明細書において、当該中空部材１０は、底壁部２ａ、一対の側壁部２ｂ、２ｂおよび天壁部３ａにより形成されるものとして説明する。中空部材１０の有する閉断面の形状の例については後述する。

なお、本実施形態に係る第１の構造部材２および第２の構造部材３は、例えば鋼板等の金属板により形成されることが好ましい。また、衝突性能の観点から両構造部材の板厚はバス等の大型の車両で多く用いられるフレーム構造では、２．３ｍｍ以下が好ましく、通常のサイズの車両で多く用いられるモノコック構造車両では１．８ｍｍ以下であることが好ましく、バイク等の小型車両では１．４ｍｍ以下であることが好ましい。両構造部材の板厚が上記に示した板厚より大きい場合、衝突荷重の入力による中空部材１０の折れ曲げ箇所における当該構造部材の面外変形が生じにくいため、本発明により得られる効果は小さい。また、両構造部材の板厚が上記に示した板厚より大きい場合、フレームの軽量化を達成することが困難である。また、本実施形態に係る第１の構造部材２および第２の構造部材３の強度は特に限定されない。ただし、軽量化により低減し得るフレームの全体的な強度を補うために、両構造部材の引張強度は７８０ＭＰａ以上であることが好ましい。また、両構造部材の引張強度は９８０ＭＰａ以上であることがさらに好ましい。

なお、軽量化のために上述したような引張強度の高い鋼板（いわゆるハイテン材）を各構造部材として用いる場合、当該鋼板の板厚を小さくすると、当該鋼板の引張強さが従来通り確保されても、当該鋼板の曲げこわさ（曲げ剛性）は低下する。そのため、薄板化された構造部材において面外変形が容易に生じ得る。

本実施形態に係るフレーム１は、薄板化された各構造部材の曲げ剛性を補うことができる。かかる効果は、曲げ剛性の低下が顕在化する引張強度が７８０ＭＰａ以上の鋼板が用いられている場合に、さらに明らかとなる。特に、引張強度が９８０ＭＰａ以上の鋼板が用いられている場合には、上述した効果がより顕著に明らかとなる。

本実施形態に係る充填部材４は、補強部材の一例である。本実施形態に係る充填部材４は、例えば発泡樹脂材からなる硬質の発泡充填部材である。より具体的には、充填部材４は、中空部材１０の内側に設置された後に、化学変化により硬化する充填部材である。そのため、充填部材４の単位体積あたりの重量は、中空部材１０を形成する鋼板の単位体積あたりの重量よりも顕著に低い。充填部材４は、例えばポリウレタンにより形成される。また、ポリウレタン以外の樹脂により形成される部材が充填部材４として用いられてもよい。

また、図２に示すように、本実施形態に係る中空部材１０には、屈曲部５Ａおよび５Ｂが設けられる場合がある。屈曲部５は、中空部材１０が屈曲する部分である。すなわち、屈曲部５とは、中空部材１０の断面の重心により形成される中心軸の長手方向における曲率半径が２６０ｍｍ以下である部分である。図３は、中空部材１０の中心軸を可視化した模式図である。図３に示すように、中空部材１０の中心軸Ｃ１は、屈曲部５Ａおよび５Ｂにおいて屈曲している。

このような屈曲部５は、曲げ誘起部の一例である。このような屈曲部５を備える中空部材１０は、例えば第１の構造部材２および第２の構造部材３に屈曲部５が設けられるようにプレス成形を行い、これらの構造部材を組み立てることにより得られる。屈曲部５は、フレーム１が適用される車両の構造に応じて適宜設けられる。中空部材１０に設けられる屈曲部５の数は特に限定されず、上述したように車両の構造に応じて適宜決定される。

中空部材１０に曲げ誘起部が形成された場合、長手方向への衝突によって曲げ誘起部において曲げ変形が生じる。例えば、図３に示すように、かかる屈曲部５Ａおよび５Ｂの曲率半径ＲＡおよびＲＢの少なくともいずれかが２６０ｍｍ以下であれば、中空部材１０は、衝突荷重の入力時に、上記曲率半径の条件を満たす屈曲部５Ａおよび５Ｂのうちの少なくともいずれかにおいて曲げ変形が生じる。この曲げ変形に必要なエネルギが衝突によるエネルギから供給される。すなわち、中空部材１０の曲げ変形により衝突エネルギを吸収することができる。この曲げ誘起部を中空部材１０に設けることにより、衝突により生じる中空部材１０の曲げ起点を設定することができる。そのため、中空部材１０の想定外の曲げによるキャビン構造への衝撃を回避することができるので、キャビンに搭乗する乗員の安全性を確保することができる。

なお、曲げ誘起部は、上記の屈曲部５の例だけに限定されない。例えば、屈曲部を有さない中空部材（例えば、長手方向において略直線状に延びる中空部材を含む）においては、穴部、ビード部、凸部、薄肉部、および異強度部等が設けられた部分が、曲げ誘起部としての機能を有する。穴部、ビード部、凸部、および薄肉部のいずれかが設けられた部分は、中空部材１０の長手方向で中空部材１０の断面係数が局所的に変化する部分である。断面係数が局所的に変化する部分においては、同一の曲げモーメントにより中空部材１０に生じる曲げ応力が局所的に変化するので、当該部分において中空部材１０の曲げが誘起される。より具体的には、中空部材１０のうち断面係数が局所的に小さい部分については、当該部分における曲げ応力が大きくなるので、当該部分において屈曲が生じる。また、中空部材１０のうち断面係数が局所的に大きい部分については、当該部分の中空部材１０の長手方向の前後における領域を含む部分の断面係数が相対的に小さくなる。したがって、当該領域と断面係数が局所的に大きい部分との境界部分において屈曲が生じる。

また、異強度部は、中空部材１０の長手方向で中空部材の強度が局所的に変化する部分である。強度が局所的に変化する部分においては、当該部分における中空部材１０の塑性変形が誘起される。例えば、中空部材１０のうち強度が局所的に小さい部分については、当該部分における塑性変形が中空部材１０において最初に生じるため、当該部分において屈曲が生じる。また、中空部材１０のうち強度が局所的に大きい部分については、当該部分の中空部材１０の長手方向の前後における領域を含む部分の強度が相対的に小さくなる。したがって、当該領域と強度が局所的に大きい部分との境界部分において屈曲が生じる。

なお、屈曲部を有する中空部材において、屈曲部の曲げ内側部分に上記の例に示した穴部等の曲げを誘起させるための部分がさらに設けられてもよい。これにより、屈曲部において中空部材１０をより確実に屈曲させることができる。また、上記に示した曲げ誘起の例を複数組み合わせることにより、曲げ誘起部における中空部材１０の屈曲をより確実に生じさせることができる。

なお、例えば、センターピラー等のキャビン構造に用いられるフレーム１については、上述したように、フレーム１の難変形性が要求される。したがって、中空部材１０には屈曲部５のような曲げ誘起部を設けることが好ましくない。この場合、中空部材１０には曲げ誘起部が設けられない。また、キャビン構造に用いられるフレーム１であっても、車体のデザインまたは加工によって、上記の屈曲部または穴部等のように、フレーム１の曲げを誘起してしまう脆弱部が中空部材１０に存在する場合がある。

このように、曲げ誘起部が設けられていない中空部材１０や、脆弱部が存在する中空部材１０に対しても、本発明の一実施形態に係る充填部材４による耐荷重性能の維持に係る効果を得ることができる。もちろん、曲げ誘起部が設けられる中空部材１０に対しても、本実施形態に係る充填部材４による耐荷重性能の維持に係る効果を得ることができる。本明細書においては、充填部材４による耐荷重性能の維持に係る効果を説明するために、図２に示すような屈曲部５が設けられた中空部材１０がフレーム１の構成要素として用いられた。

なお、底壁部２ａのＺ軸方向の長さは、側壁部２ｂのＸ軸方向の長さ以上であることが好ましい。これにより、中空部材１０のＺ軸方向に係る断面二次モーメントがＸ軸方向に係る断面二次モーメントよりも大きくなる。そのため、中空部材１０に衝突荷重が入力された際に、底壁部２ａおよび天壁部３ａが屈曲しやすくなる。したがって、底壁部２ａおよび天壁部３ａに充填部材４を配置させることで、耐荷重性能の向上を十分に図ることができる。

（充填部材の配置）
図４は、本実施形態に係るフレーム１の一例のＺ軸方向に直交する断面を示す断面図である。図４に示すように、中空部材１０には、底壁部２ａが曲げ内側となる方向に屈曲する屈曲部５Ａ、および天壁部３ａが曲げ内側となる方向に屈曲する屈曲部５Ｂが設けられている。本実施形態に係る充填部材４Ａおよび４Ｂは、図２および図４に示すように、側壁部２ｂにおける屈曲部５Ａおよび屈曲部５Ｂが設けられた部分の内面に密着して配置される。これらの屈曲部５は、フレーム１における脆弱部に相当する。

なお、図４に示すフレーム１に関して付された各寸法の記号の定義は以下の通りである。
Ｌ_ＦＬ：中空部材１０のＹ軸方向（長手方向）の長さ。
Ｄ_ＦＬ１：中空部材１０の衝突側の端部におけるＸ軸方向の断面寸法。
Ｄ_ＦＬ２：中空部材１０の他端部におけるＸ軸方向の断面寸法。
Ｓ_ＦＬ：屈曲部５の長手方向前後における第２の構造部材３のオフセット長さ。
Ｌ_ＦＭＡ、Ｌ_ＦＭＢ：充填部材４Ａおよび４ＢのＹ軸方向の長さ。

図５は、図４に示したフレーム１のＶ−Ｖ切断線における断面図である。また、図６は、図４に示したフレーム１のＶＩ−ＶＩ切断線における断面図である。図５に示すように、充填部材４Ａは、底壁部２ａの内面に密着（好ましくは接着）して配置される。この底壁部２ａの内面は、屈曲部５Ａの曲げ内側部分に相当する。特に、図５に示すように、充填部材４Ａは、底壁部２ａの中央部分の内面に密着して配置される。また、図６に示したように、充填部材４Ｂは、天壁部３ａの内面に密着して配置される。この天壁部３ａの内面は、屈曲部５Ｂの曲げ内側部分に相当する。

かかる配置により、フレーム１の曲げ圧縮に起因する面外方向への力が底壁部２ａに負荷された場合に、底壁部２ａの中央部分の変形が充填部材４Ａにより拘束される。これにより、底壁部２ａの面外変形を抑制することができる。すなわち、フレーム１に衝突荷重が入力された際に、充填部材４Ａが配置された部分における中空部材の面外変形を抑制することができる。これにより、フレーム１の断面変形が抑制されるので、フレーム１の耐荷重性能を高めることができる。ゆえに、フレーム１の軽量化を図りつつ、衝突安全性能を高く維持することができる。

なお、充填部材４ＡのＸ軸方向の肉厚ａについては特に限定されず、当該肉厚ａは、フレーム１に要求される耐荷重性能および重量に応じて適宜設定される。充填部材４Ａの肉厚ａを制御するために、例えば、不図示のレインフォースメント等の板材が中空部材１０の内側に設けられてもよい。また、充填部材４Ａの配置位置を定める側壁部からの距離ｂ_１およびｂ_２についても特に限定されない。ただし、底壁部２ａの中央部分の内面に充填部材４Ａを密着して配置させることにより、底壁部２ａの面外変形を効率的に抑制することができる。そのため、距離ｂ_１およびｂ_２は同値であることが好ましい。また、距離ｂ_１およびｂ_２の大きさは、フレーム１に要求される耐荷重性能および重量に応じて適宜設定される充填部材４ＡのＺ軸方向の肉厚に応じて決定される。

なお、本発明において密着とは、隙間なく接して配置されることを意味する。特に密着のうち、互いを拘束する接着が最も好ましい。互いを拘束しない場合でも、中空部材１０を形成する少なくともいずれかの壁部が面外変形するのを充填部材４が抑制する効果が発揮される。例えば、図４２および図４３に示したような断面形状の変化が本実施形態に係るフレーム１に生じるとする。充填部材４が底壁部２ａまたは天壁部３ａの少なくともいずれかの内面に接着されている場合、底壁部２ａまたは天壁部３ａが面外変形すると、充填部材４も当該内面の面外変形に追従する。そのため、充填部材４による底壁部２ａまたは天壁部３ａの面外変形の抑制効果が顕著に発揮される。また、充填部材４と底壁部２ａまたは天壁部３ａの少なくともいずれかの内面とが互いに拘束せずに密着して配置される場合、底壁部２ａまたは天壁部３ａが面外変形すると、充填部材４と当該内面とが部分的に離隔する場合も存在する。しかし、当該内面が面外変形した場合においても、充填部材４の少なくとも一部とは接した状態となる。したがって、充填部材４と当該内面とが互いに拘束せずに密着している状態であっても、充填部材４による底壁部２ａまたは天壁部３ａの面外変形の抑制効果は十分発揮される。

以上、充填部材４Ａの配置、並びに当該配置による作用および効果について説明した。なお、上述した作用および効果は、図６に示すような、屈曲部５Ｂの内側に配置される充填部材４Ｂによっても同様に発揮される。

このように、本実施形態に係るフレーム１においては、曲げ誘起部である屈曲部５の内側に含まれる底壁部２ａの内面に充填部材４Ａが密着して配置され、屈曲部５Ｂの内側に含まれる天壁部３ａの内面に充填部材４Ｂが密着して配置される。かかる構成により、フレーム１に衝突荷重が入力された際において、フレーム１の曲げ圧縮を起因として生じる底壁部２ａおよび天壁部３ａの面外変形を抑制することができる。これにより、衝突によるフレーム１の断面潰れを抑制することができる。したがって、車体の軽量化を図るために中空部材１０の板厚を小さくする場合においても、質量密度の低い充填部材４を上述したような部分に配置することにより、フレーム１の重量をさほど増加させずにフレーム１の耐荷重性能を高く維持することができる。すなわち、例えば、脆弱部におけるフレーム１の安易な折れ曲げを防ぐことができる。

＜３．充填部材の配置例＞
以上、本実施形態に係る充填部材４Ａおよび４Ｂの配置について説明した。なお、充填部材４の配置は、図２〜図６に示した例に限定されない。以下、充填部材４の他の配置例について説明する。

（第１の配置例）
図７は、本実施形態に係る充填部材の第１の配置例を説明するためのフレーム１の断面図である。なお、図７に示す断面図は、図４に示したフレーム１のＶ−Ｖ切断線におけるフレーム１の断面に相当する。

図７に示すように、本配置例に係る充填部材４０は、側壁部２ｂと底壁部２ａとに連続して密着（好ましくは接着）して配置されている。つまり充填部材４０は、稜線部２ｄの内側に密着して配置されている。フレーム１への衝突荷重が入力されて屈曲部５において折れ曲げが生じるときに、稜線部２ｄにおいて局所的に塑性変形が生じる。この塑性変形により側壁部２ｂの面外方向への倒れが促進されてしまう。そのため、充填部材４０がかかる位置に密着して配置されることにより、稜線部２ｄにおいて生じる局所的な塑性変形を抑制することができる。これにより、側壁部２ｂの面外方向への倒れを抑止することができる。したがって、フレーム１の断面変形をより効果的に抑制することができる。

なお、充填部材４０の肉厚ａは、フレーム１に要求される耐荷重性能および重量に応じて適宜設定される。

また、図４に示したフレーム１のＶＩ−ＶＩ切断線におけるフレーム１の断面に対しても、図７に示す充填部材の配置を同様に適用することができる。この場合、充填部材４０は、天壁部３ａの内面および稜線部２ｅの内側に密着して配置される。

（第２の配置例）
図８は、本実施形態に係る充填部材の第２の配置例を説明するためのフレーム１の断面図である。なお、図８に示す断面図は、図４に示したフレーム１のＶ−Ｖ切断線におけるフレーム１の断面に相当する。

本配置例に係る充填部材４１ａおよび４１ｂは、稜線部２ｄのそれぞれの内側に局所的に密着（好ましくは接着）して配置される。かかる配置により、稜線部２ｅにおいて生じる局所的な塑性変形を抑制することができる。これにより、側壁部２ｂの面外方向への倒れを低減させることができる。したがって、フレーム１の断面変形を抑制することができる。また、図８に示した例では、充填部材４１ａおよび４１ｂが稜線部２ｄの内側に局所的に密着して配置されるので、フレーム１の重量をほとんど増加させずに、フレーム１の断面変形を抑制することができる。

（第３の配置例）
また、本実施形態に係る充填部材は、稜線部２ｄの少なくともいずれか一方の内側に局所的に密着（好ましくは接着）して配置されてもよい。図９は、本実施形態に係る充填部材の第３の配置例を説明するためのフレーム１の断面図である。なお、図９に示す断面図は、図４に示したフレーム１のＶ−Ｖ切断線におけるフレーム１の断面に相当する。

図９に示すように、本配置例に係る充填部材４１ｃは、稜線部２ｄの一方の内側に局所的に密着して配置される。これにより、充填部材４１ｃが配置された稜線部２ｄにおいて生じる局所的な塑性変形を抑制することができる。また、充填部材の充填量を少なくできるので、フレーム１の重量を増加させずに済ませることができる。

図８および図９に示した充填部材の配置例によれば、底壁部２ａの面外変形だけではなく、稜線部２ｄの局所的な塑性変形を抑制することができる。なお、充填部材を稜線部２ｄの一方または両方のいずれかの内側に設けるかについては、フレーム１に要求される衝突安全性能および重量に応じて決定することが好ましい。また、充填部材４１ａ、４１ｂおよび４１ｃのＺ軸方向の肉厚ａ（ａ_１、ａ_２）およびＸ軸方向の肉厚ｃ（ｃ_１、ｃ_２）は、適宜設定される。

また、充填部材は、底壁部２ａの中央部分の内面および稜線部２ｄの内側にそれぞれ別々に密着して配置されてもよい。充填部材の各々が底壁部２ａの中央部分の内面および稜線部２ｄの内側に密着して配置されていれば、フレーム１の断面変形を抑制する効果が十分得られる。

また、図４に示したフレーム１のＶＩ−ＶＩ切断線におけるフレーム１の断面に対しても、図８および図９に示す充填部材の配置を同様に適用することができる。この場合、充填部材４１ａ〜４１ｃは、稜線部２ｅの内側に密着して配置される。

また、充填部材は、稜線部２ｄの内側だけではなく、側壁部２ｂの内面に密着して配置されていてもよい。図１０および図１１は、本実施形態に係る充填部材の第２の配置例および第３の配置例の各変形例を説明するためのフレーム１の断面図である。図１０および図１１に示すように、充填部材４２ａ、４２ｂおよび４２ｃは、稜線部２ｄの内側だけではなく、側壁部２ｂの内面に密着して配置されてもよい。さらに、充填部材４２ａ、４２ｂおよび４２ｃは、稜線部２ｅの内側に密着して配置されてもよい。これにより、フレーム１の耐荷重性能を、図８および図９に示した配置例と比較して、同等以上とすることができる。なお、充填部材４２ａ、４２ｂおよび４２ｃの肉厚ａ（ａ_１、ａ_２）は、フレーム１に要求される耐荷重性能および重量に応じて適宜設定される。

（第４の配置例）
図１２は、本実施形態に係る充填部材の第４の配置例を説明するためのフレーム１の断面図である。なお、図１２に示す断面図は、図４に示したフレーム１のＶ−Ｖ切断線におけるフレーム１の断面に相当する。

図１２に示すように、本配置例に係る充填部材４３は、底壁部２ａ、および一対の側壁部２ｂの内面に連続して密着（好ましくは接着）して配置される。側壁部２ｂでは、フレーム１の曲げにより、面外方向への倒れが生じやすい。図１２に示した配置によれば、側壁部２ｂの内面にも充填部材４３が密着して配置されるので、充填部材４３が側壁部２ｂの面外変形を抑制することが可能となる。フレーム１において曲げが生じても、充填部材４３により側壁部２ｂの面外方向への倒れが抑止されるので、フレーム１の断面変形を抑制しつつ、フレーム１の圧潰による衝突エネルギの吸収を行うことができる。すなわち、フレーム１の耐荷重性能のみならず、フレーム１の衝突エネルギの吸収特性を向上させることができる。

なお、図１２に示した充填部材４３は、一対の側壁部２ｂと底壁部２ａとに連続して密着して配置されているが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、充填部材４３は、一対の側壁部２ｂおよび底壁部２ａの内面に、それぞれ別々に密着して配置されてもよい。また、充填部材４３は、一対の側壁部２ｂのいずれかと底壁部２ａとに連続して密着して配置されてもよい。すなわち、Ｙ軸方向に直交する断面において、充填部材４３がＬ字状に設けられてもよい。つまり、充填部材４３が一対の側壁部２ｂのいずれかと底壁部２ａとにそれぞれ設けられていれば、フレーム１の耐荷重性能のみならず、フレーム１の衝突エネルギの吸収特性を向上させることができる。充填部材の配置位置および充填量については、フレーム１に要求される衝突安全性能および重量に応じて適宜設定され得る。また、図１２に示した充填部材４３の肉厚ａ_１、ａ_２およびａ_３も、適宜設定され得る。

また、図４に示したフレーム１のＶＩ−ＶＩ切断線におけるフレーム１の断面に対しても、図１２に示す充填部材の配置を同様に適用することができる。この場合、充填部材４３は、一対の側壁部２ｂと天壁部３ａとに連続して密着して配置される。

なお、図５〜図１２に示した本実施形態に係る充填部材の配置については、屈曲部や穴部等により実現される曲げ誘起部または脆弱部を有さない中空部材により形成されるフレームに対しても適用することができる。例えば、図２に示すフレーム１に屈曲部が設けられない場合、充填部材４は中空部材１０の底壁部２ａおよび天壁部３ａに、中空部材１０の長手方向に沿って設けられてもよい。これにより、衝突時において底壁部２ａまたは天壁部３ａが曲げ内側となるような折れ曲げがフレーム１に生じたとしても、フレーム１の断面変形を抑制することができる。すなわち、屈曲させないことが望ましい方向に対応する中空部材１０の内面に充填部材４を密着して配置させることにより、少なくとも当該方向に対するフレーム１の折れ曲げを抑制することができる。

＜４．曲げ誘起部の例＞
次に、中空部材１０に設けられる曲げ誘起部の例について説明する。上記の実施形態では、曲げ誘起部である屈曲部５について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、屈曲部を有さない中空部材（例えば、長手方向において略直線状に延びる中空部材を含む）においては、穴部、凹部、凸部、板厚変化部、および異強度部等が設けられた部分が、曲げ誘起部としての機能を実現する。穴部、凹部、凸部、および板厚変化部のいずれかが設けられた部分は、中空部材１０の長手方向で中空部材１０の断面係数が変化する部分である。中空部材１０の長手方向で断面係数が変化する部分においては、同一の曲げモーメントにより中空部材１０に生じる曲げ応力が変化するので、当該部分において中空部材１０の曲げが誘起される。より具体的には、長手方向で中空部材１０のうち断面係数が相対的に小さい部分については、当該部分における曲げ応力が相対的に大きくなるので、当該部分において屈曲が生じる。また、長手方向で中空部材１０のうち断面係数が相対的に大きい部分については、当該部分の中空部材１０の長手方向の前後における領域を含む部分の断面係数が相対的に小さくなる。したがって、当該領域と上記断面係数が相対的に大きい部分との境界部分において屈曲が生じる。

また、異強度部は、中空部材１０の長手方向で中空部材１０の降伏強度が変化する部分である。中空部材１０の長手方向で降伏強度が変化する部分においては、当該部分における中空部材１０の塑性変形が誘起される。例えば、長手方向で中空部材１０のうち降伏強度が相対的に小さい部分については、当該部分における塑性変形が中空部材１０において最初に生じるため、当該部分において屈曲が生じる。また、長手方向で中空部材１０のうち降伏強度が相対的に大きい部分については、当該部分の中空部材１０の長手方向の前後における領域を含む部分の降伏強度が相対的に小さくなる。したがって、当該領域と上記降伏強度が相対的に大きい部分との境界部分において屈曲が生じる。

以下、中空部材１０に設けられる曲げ誘起部の具体例について説明する。

（穴部）
図１３は、本実施形態に係る中空部材に設けられる穴部の例を説明するためのフレーム１の断面図である。図１３に示すように、底壁部２ａには穴部５０が設けられている。穴部５０が設けられた部分における中空部材１０の断面係数は、穴部５０が設けられた部分の前後（中空部材１０の長手方向についての）における部分の中空部材１０の断面係数よりも低い。したがって、図１３に示す衝突荷重Ｆが中空部材１０に入力された場合、フレーム１は、穴部５０が設けられた部分において、穴部５０が曲げ内側となるように屈曲する。すなわち、中空部材１０の長手方向において、中空部材１０のうち穴部５０が設けられた部分が、中空部材１０に設けられる曲げ誘起部となる。

そのため、充填部材４は、少なくとも穴部５０が設けられた部分における側壁部２ｂの内面に密着して配置される。これにより、衝突荷重Ｆの入力により穴部５０の近傍において屈曲が生じた場合に、フレーム１の面外変形を抑制し、フレーム１の耐荷重性能を高く維持することができる。

また、穴部の形状および配置については、上述した例に限られない。図１４〜図１７は、本実施形態に係る中空部材に設けられる穴部の他の例を示す模式図である。図１４に示すように、円形の穴部５０ａが底壁部２ａに設けられてもよい。また、図１５に示すように、複数の穴部５０ｂが底壁部２ａに設けられてもよい。この場合、例えば、複数の穴部５０ｂが、中空部材１０Ａの長手方向に横切る方向に並んで設けられてもよい。この場合、衝突荷重の入力時において、穴部５０ｂが曲げの起点として、中空部材１０Ａが底壁部２ａ側に曲げ変形やすくなる。

また、図１６に示すように、中空部材１０Ａの長手方向に横切る方向に延在する穴部５０ｃが底壁部２ａに設けられてもよい。この場合、衝突荷重の入力時において、穴部５０ｃが曲げの起点として、中空部材１０Ａが底壁部２ａ側に曲げ変形される。なお、穴部５０ｃの形状は、図１６に示す角丸矩形に限定されず、あらゆる形状であってもよい。

なお、上述した中空部材１０Ａの長手方向に横切る方向は、図１４〜図１６に示すような、中空部材１０Ａの長手方向に直交する方向に限定されない。例えば、穴部５０が設けられた部分の面において、中空部材１０Ａの長手方向と当該横切る方向とのなす角が、４５度以上９０度以下であることが好ましい。これにより、安定した曲げ変形を誘起させることができる。

また、穴部５０の設けられる部分は底壁部２ａに限られない。例えば、側壁部２ｂや天壁部３ａに穴部５０が設けられてもよい。また、穴部５０が設けられた部分に対向する部分には、穴部５０等が設けられないことが好ましい。例えば、穴部５０が底壁部２ａに設けられた場合、天壁部３ａには別の穴部５０の曲げ変形を誘起する部分は設けられないことが好ましい。衝突荷重の入力時に、穴部５０が設けられた側に曲げ変形を誘起するためである。

また、図１７に示すように、穴部５０ｄが稜線部２ｄに設けられてもよい。これにより、中空部材１０Ａのうち長手方向で穴部５０ｄが設けられた部分の断面係数が顕著に低下するので、穴部５０ｄが設けられた部分を曲げの起点とする曲げ変形をより確実に誘起することができる。

（凹部）
図１８は、本実施形態に係る中空部材に設けられるビード部の例を説明するためのフレーム１の断面図である。なお、ビード部５１は、本実施形態における凹部の一例である。図１８に示すように、底壁部２ａにはビード部５１が設けられている。ビード部５１が設けられた部分における中空部材１０の断面係数は、ビード部５１が設けられた部分の前後（中空部材１０の長手方向についての）における部分の中空部材１０の断面係数よりも低い。したがって、図１８に示す衝突荷重Ｆが中空部材１０に入力された場合、フレーム１はビード部５１が設けられた部分において、ビード部５１が曲げ内側となるように屈曲する。すなわち、中空部材１０の長手方向において、中空部材１０のうちビード部５１が設けられた部分が、中空部材１０に設けられる曲げ誘起部となる。

そのため、充填部材４は、少なくともビード部５１が設けられた部分における側壁部２ｂの内面に密着して配置される。これにより、衝突荷重Ｆの入力によりビード部５１の近傍において屈曲が生じた場合に、フレーム１の面外変形を抑制し、フレーム１の耐荷重性能を高く維持することができる。

なお、凹部の形状および配置については、上述した例に限られない。図１９〜図２２は、本実施形態に係る中空部材に設けられる凹部の他の例を示す模式図である。ここでいう凹部とは、エンボスやビードなどの、中空部材１０Ｂの底壁部２ａ等に設けられる窪み部分を意味する。図１９に示すように、円形の凹部５１ａが底壁部２ａに設けられてもよい。

また、図２０に示すように、複数の凹部５１ｂが底壁部２ａに設けられてもよい。この場合、例えば、複数の凹部５１ｂが、中空部材１０Ｂの長手方向に横切る方向に並んで設けられてもよい。この場合、衝突荷重の入力時において、複数の凹部５１ｂが曲げの起点として、中空部材１０Ｂが底壁部２ａ側に曲げ変形されやすくなる。

また、図２１に示すように、中空部材１０Ｂの長手方向に横切る方向に延在するビード部５１ｃが底壁部２ａに設けられてもよい。この場合、衝突荷重の入力時において、ビード部５１ｃが曲げの起点として、中空部材１０Ｂが底壁部２ａ側に曲げ変形される。なお、ビード部５１ｃの形状は、図２１に示す角丸矩形に限定されず、あらゆる形状であってもよい。

なお、上述した中空部材１０Ｂの長手方向に横切る方向は、図２１に示すような、中空部材１０Ｂの長手方向に直交する方向に限定されない。例えば、凹部５１が設けられた部分の面において、中空部材１０Ｂの長手方向と当該横切る方向とのなす角が、４５度以上９０度以下であればよい。

また、凹部５１の設けられる部分は底壁部２ａに限られない。例えば、側壁部２ｂや天壁部３ａに凹部５１が設けられてもよい。また、凹部５１が設けられた部分に対向する部分には、凹部５１等が設けられないことが好ましい。例えば、凹部５１が底壁部２ａに設けられた場合、天壁部３ａには別の凹部５１の曲げ変形を誘起する部分は設けられないことが好ましい。衝突荷重の入力時に、凹部５１が設けられた側に曲げ変形を誘起するためである。

また、図２２に示すように、凹部５１ｄが稜線部２ｄに設けられてもよい。これにより、中空部材１０Ｂのうち長手方向で凹部５１ｄが設けられた部分の断面係数が顕著に変化するので、凹部５１ｄが設けられた部分を曲げの起点とする曲げ変形をより確実に誘起することができる。

上述したような凹部５１を設ける場合、凹部５１の形態は特に限定されないが、凹部５１は以下に示す形態を有することが好ましい。例えば、中空部材１０Ｂが高強度鋼板により形成される場合、成型性の観点から、図２３に示すように、凹部５１の深さＤ_ｄ（凹部５１が設けられた部分の面５１１と凹部５１の底５１２との間における、平面に直交する方向の長さ、図２３参照）は、中空部材１０Ｂの板厚の３倍以上であることが好ましい。また、中空部材１０Ｂの長手方向における凹部５１の縁５１３同士の距離Ｌ_ｄ（図２３参照）は、５０ｍｍ以下であることが好ましい。

図２４は、本実施形態に係る中空部材に設けられる凹部の他の例を示す模式図である。図２４に示すように、中空部材１０Ｂの長手方向に延在する凹部５１ｅ、５１ｆが、中空部材１０Ｂの長手方向に沿って並んで設けられてもよい。この場合、中空部材１０Ｂのうち、長手方向における凹部５１ｅと凹部５１ｆとの間の部分５１０で曲げが生じる。すなわち、中空部材１０Ｂのうち、凹部５１ｅ、５１ｆが設けられた部分と、凹部５１ｅと凹部５１ｆとの間の部分５１０とでは断面係数が異なるので、衝突荷重の入力時において、当該部分５１０を曲げの起点として曲げ変形が生じる。なお、この場合においても、中空部材１０Ｂが高強度鋼板により形成される場合、成型性の観点から、凹部５１ｅ、５１ｆの深さＤ_ｄは、中空部材１０Ｂの板厚の３倍以上であることが好ましい。また、当該部分５１０には、凹部、後述する凸部、薄肉部または異強度部等が形成されていてもよい。

なお、凹部５１ｅおよび凹部５１ｆは、図２４に示すように、必ずしも直列に並んでいなくてもよい。また、凹部５１ｅおよび凹部５１ｆは、必ずしも中空部材１０Ｂの長手方向に延在していなくてもよい。例えば、凹部５１ｅおよび凹部５１ｆが設けられた部分の面において、中空部材１０Ｂの長手方向と凹部５１ｅおよび凹部５１ｆの延在方向とのなす角は、０度以上４５度以下であればよい。

（凸部）
図２５は、本実施形態に係る中空部材に設けられる凸部の例を説明するためのフレーム１の断面図である。図２５に示すように、底壁部２ａには凸部５２が設けられている。凸部５２が設けられた部分における中空部材１０の断面係数は、凸部５２が設けられた部分の前後（中空部材１０の長手方向についての）における部分の中空部材１０の断面係数よりも高い。したがって、図２５に示す衝突荷重Ｆが中空部材１０に入力された場合、中空部材１０の長手方向における凸部５２の前後の領域６ａまたは６ｂのうち、最も断面係数が低くなる部分において、凸部５２が曲げ内側となるように屈曲する。なお、この領域６ａおよび６ｂは、Ｙ軸方向における、中空部材１０の断面係数の変化が生じる領域である。すなわち、中空部材１０の長手方向において、中空部材１０のうち凸部５２およびその前後の領域６ａおよび６ｂを含む部分が、中空部材１０に設けられる曲げ誘起部となる。

そのため、充填部材４は、少なくとも凸部５２およびその前後の領域６ａおよび６ｂが設けられた部分における側壁部２ｂ内面に密着して配置される。これにより、衝突荷重Ｆの入力により凸部５２の近傍において屈曲が生じた場合に、フレーム１の面外変形を抑制し、フレーム１の耐荷重性能を高く維持することができる。

なお、図２５に示した例では、底壁部２ａに凸部５２が設けられるとしたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、凸部５２は、側壁部２ｂまたは天壁部３ａに設けられてもよい。より具体的に説明すると、凸部５２が、中空部材１０の長手方向の一部における同一断面上において一対の側壁部２ｂおよび天壁部３ａに設けられた場合、中空部材１０の長手方向における断面係数は、凸部５２が設けられた部分で変化するので、フレーム１の曲げが、凸部５２が設けられた部分において生じ得る。したがって、この場合においても、凸部５２は曲げ誘起部となる。

また、凸部の形状および配置については、上述した例に限られない。図２６〜図２９は、本実施形態に係る中空部材に設けられる凸部の他の例を示す模式図である。ここでいう凸部は、例えば、中空部材１０の加工等により実現される。すなわち、かかる凸部は、中空部材１０Ｃを構成する鋼板の一部を変形させて設けられるものであってもよい。図２６に示すように、円形の凸部５２ａが底壁部２ａに設けられてもよい。

また、図２７に示すように、複数の凸部５２ｂが底壁部２ａに設けられてもよい。この場合、例えば、複数の凸部５２ｂが、中空部材１０Ｃの長手方向に横切る方向に並んで設けられてもよい。この場合、衝突荷重の入力時において、中空部材１０Ｃの長手方向における複数の凸部５２ｂの前後の領域のいずれかが曲げの起点として、中空部材１０Ｃが底壁部２ａ側に曲げ変形されやすくなる。

また、図２８に示すように、中空部材１０Ｃの長手方向に横切る方向に延在する凸部５２ｃが底壁部２ａに設けられてもよい。この場合、衝突荷重の入力時において、中空部材１０Ｃの長手方向における凸部５２ｃの前後の領域のいずれかが曲げの起点として、中空部材１０Ｃが底壁部２ａ側に曲げ変形される。なお、凸部５２ｃの形状は、図２８に示す角丸矩形に限定されず、あらゆる形状であってもよい。

なお、上述した中空部材１０Ｃの長手方向に横切る方向は、図２８に示すような、中空部材１０Ｃの長手方向に直交する方向に限定されない。例えば、凸部５２が設けられた部分の面において、中空部材１０Ｃの長手方向と当該横切る方向とのなす角が、４５度以上９０度以下であればよい。

また、凸部５２の設けられる部分は底壁部２ａに限られない。例えば、側壁部２ｂや天壁部３ａに凸部５２が設けられてもよい。また、凸部５２が設けられた部分に対向する部分には、凸部５２等が設けられないことが好ましい。例えば、凸部５２が底壁部２ａに設けられた場合、天壁部３ａには別の凸部５２等の曲げ変形を誘起する部分は設けられないことが好ましい。衝突荷重の入力時に、凸部５２が設けられた側に曲げ変形を誘起するためである。

また、図２９に示すように、凸部５２ｄが稜線部２ｄに設けられてもよい。これにより、中空部材１０Ｃのうち長手方向で凸部５２ｄが設けられた部分の断面係数が顕著に変化するので、凸部５２ｄが設けられた部分を曲げの起点とする曲げ変形をより確実に誘起することができる。

上述したような凸部５２を設ける場合、凸部５２の形態は特に限定されないが、凸部５２は以下に示す形態を有することが好ましい。例えば、中空部材１０Ｃが高強度鋼板により形成される場合、成型性の観点から、図３０に示すように、凸部５２の高さＨ_ｄ（凸部５２が設けられた部分の面５２１と凸部５２の頂５２２との間における、平面に直交する方向の長さ、図３０参照）は、中空部材１０Ｃの板厚の３倍以上であることが好ましい。また、中空部材１０Ｃの長手方向における凸部５２の縁５２３同士の距離Ｌ_ｄ（図３０参照）は、５０ｍｍ以下であることが好ましい。

図３１は、本実施形態に係る中空部材に設けられる凸部の他の例を示す模式図である。図３１に示すように、中空部材１０Ｃの長手方向に延在する凸部５２ｅ、５２ｆが、中空部材１０Ｃの長手方向に沿って並んで設けられてもよい。この場合、中空部材１０Ｃのうち、長手方向における凸部５２ｅと凸部５２ｆとの間の部分５２０で曲げが生じる。すなわち、中空部材１０Ｃのうち、凸部５２ｅ、５２ｆが設けられた部分と、凸部５２ｅと凸部５２ｆとの間の部分５２０とでは断面係数が異なるので、衝突荷重の入力時において、当該部分５２０を曲げの起点として曲げ変形が生じる。なお、この場合においても、中空部材１０Ｃが高強度鋼板により形成される場合、成型性の観点から、凸部５２ｅ、５２ｆの高さ（Ｈｄ）は、中空部材１０Ｃの板厚の３倍以上であることが好ましい。また、当該部分５２０には、上述した凹部、凸部または後述する薄肉部もしくは異強度部等が形成されていてもよい。

なお、凸部５２ｅおよび凸部５２ｆは、図３１に示すように、必ずしも直列に並んでいなくてもよい。また、凸部５２ｅおよび凸部５２ｆは、必ずしも中空部材１０Ｃの長手方向に延在していなくてもよい。例えば、凸部５２ｅおよび凸部５２ｆが設けられた部分の面において、中空部材１０Ｃの長手方向と凸部５２ｅおよび凸部５２ｆの延在方向とのなす角は、０度以上４５度以下であればよい。

（板厚変化部・薄肉部）
また、底壁部２ａには曲げ誘起部を実現する構成として板厚変化部が設けられてもよい。図３２は、本実施形態に係る中空部材に設けられる板厚変化部の一例を示す模式図である。ここでいう板厚変化部とは、中空部材１０Ｄの長手方向において板厚が変化する部分を意味する。図３２に示すように、中空部材１０Ｄは、第１板厚部１１１および第２板厚部１１２を備える。第１板厚部１１１は中空部材１０Ｄの端部側に設けられ、第２板厚部１１２は、中空部材１０Ｄの長手方向に沿って第１板厚部１１１と連続して設けられる。第１板厚部１１１と第２板厚部１１２との間では、鋼板の板厚が異なる。板厚の大小関係については特に限定されないが、中空部材１０Ｄ全体の曲げ剛性の確保の観点から、第２板厚部１１２の板厚が第１板厚部１１１の板厚よりも大きいことが好ましい。

この場合、図３２に示すように、第１板厚部１１１と第２板厚部１１２との境目の部分が板厚変化部１１３となる。この板厚変化部１１３において中空部材１０Ｄの長手方向での断面係数が変化する。すなわち、板厚変化部１１３が曲げ誘起部５に相当する。したがって、衝突荷重が中空部材１０Ｄに入力された場合、フレーム１は板厚変化部１１３において屈曲する。そのため、充填部材４は少なくとも板厚変化部１１３が設けられた底壁部２ａに密着して配置される。これにより、衝突荷重Ｆの入力により板厚変化部１１３の近傍において屈曲が生じた場合に、フレーム１の面外変形を抑制することができる。

また、曲げ誘起部５は、例えば、薄肉部により実現されてもよい。図３３は、本実施形態に係る中空部材に設けられる薄肉部の一例を示す模式図である。図３３に示すように、底壁部２ａには、中空部材１０Ｄの長手方向前後において、他の部分よりも相対的に板厚が薄い薄肉部１１４が設けられている。薄肉部１１４を含む部分における中空部材１０の断面係数は、薄肉部１１４が設けられた部分の前後（中空部材１０Ｄの長手方向についての）における部分の中空部材１０の断面係数よりも低い。すなわち、中空部材１０Ｄのうち薄肉部１１４が設けられた部分が曲げ誘起部５に相当する。したがって、衝突荷重が中空部材１０Ｄに入力された場合、フレーム１は薄肉部が設けられた部分において、薄肉部が曲げ内側となるように屈曲する。

かかる板厚変化部を有する中空部材１０Ｄは、例えば、切削、プレス、およびテーラードブランクからなる被加工板により形成されてもよい。かかる被加工板は、溶接線を有するテーラーウェルドブランク（Tailor Welded Blank；ＴＷＢ）であってもよい。また、上記被加工板は、圧延ロールにより板厚を異ならせて設けられるテーラーロールドブランク（Tailor Rolled Blank；ＴＲＢ）であってもよい。ＴＷＢにおいては、板厚変化部における差厚は０．２ｍｍ以上とすることが可能である。また、ＴＲＢにおいては、部材長手方向当たりの板厚変化部における板厚変化量は、０．１ｍｍ／１００ｍｍ以上とすることが可能である。

（異強度部・強度変化部）
図３４は、本実施形態に係る中空部材に設けられる異強度部の例を説明するためのフレーム１の断面図である。図３４に示すように、底壁部２ａには異強度部５３が設けられている。異強度部５３は、例えば、中空部材１０に対して部分的に溶接、焼き入れまたは焼き戻し等の熱処理等を行うことにより設けられる。異強度部５３が設けられた部分における中空部材１０の降伏強度は、異強度部５３が設けられた部分の前後（中空部材１０の長手方向についての）における部分の中空部材１０の降伏強度とは異なる。したがって、図３４に示す衝突荷重Ｆが中空部材１０に入力された場合、異強度部５３または異強度部５３の近傍において、異強度部５３が曲げ内側となるように屈曲する。すなわち、中空部材１０の長手方向において、中空部材１０のうち異強度部５３を含む部分が、中空部材１０に設けられる曲げ誘起部となる。

この屈曲は、異強度部５３または異強度部５３の近傍の領域が塑性変形することにより生じる屈曲である。そのため、充填部材４は、少なくとも異強度部５３の近傍を含む部分における側壁部２ｂの内面に密着して配置される。これにより、衝突荷重Ｆの入力により異強度部５３の近傍において屈曲が生じた場合に、フレーム１の面外変形を抑制し、フレーム１の耐荷重性能を高く維持することができる。

なお、図３４に示した例では、底壁部２ａに異強度部５３が設けられるとしたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、異強度部５３は、側壁部２ｂまたは天壁部３ａに設けられてもよい。より具体的に説明すると、異強度部５３が、中空部材１０の長手方向の一部における同一断面上において一対の側壁部２ｂおよび天壁部３ａに設けられた場合、当該断面上において底壁部２ａの強度が最も低くなる。そうすると、底壁部２ａを曲げ内側とするフレーム１の曲げが、異強度部５３において生じ得る。したがって、この場合においても、異強度部５３は曲げ誘起部となる。

また、異強度部の配置については、上述した例に限られない。図３５、図３６は、本実施形態に係る中空部材に設けられる異強度部の他の例を示す模式図である。ここでいう異強度部は、中空部材１０Ｅを形成する被加工板に対する溶接または熱処理等により実現される。

図３５に示すように、中空部材１０Ｅの長手方向に対する断面周方向に沿って異強度部１２０が設けられている。この場合も、中空部材１０Ｅのうち異強度部１２０が設けられた部分が曲げ誘起部５に相当する。したがって、衝突荷重が中空部材１０Ｅに入力された場合、フレーム１は異強度部１２０が設けられた部分において、異強度部１２０が曲げ内側となるように屈曲する。

なお、かかる異強度部は、例えば、図３６に示したように、底壁部２ａ等、中空部材１０Ｅの断面を構成する壁部の少なくともいずれかに部分的に設けられてもよい。かかる場合においても、衝突荷重が中空部材１０Ｅに入力された場合、フレーム１は異強度部１２１が設けられた部分において、異強度部１２１が曲げ内側となるように屈曲する。

また、曲げ誘起部５は、例えば、強度変化部により実現されてもよい。図３７は、本実施形態に係る中空部材に設けられる強度変化部の一例を示す模式図である。図３７に示すように、中空部材１０Ｅは、第１強度部１２２および第２強度部１２３を備える。第１強度部１２２は中空部材１０Ｅの端部側に設けられ、第２強度部１２３は、中空部材１０Ｅの長手方向に沿って第１強度部１２２と連続して設けられる。第１強度部１２２と第２強度部１２３との間では、鋼板の降伏強度が異なる。降伏強度の大小関係については特に限定されないが、中空部材１０Ｅ全体としての曲げ剛性の確保の観点から、第２強度部１２３の降伏強度が第１強度部１２２の降伏強度よりも大きいことが好ましい。

この場合、図３７に示すように、第１強度部１２２と第２強度部１２３との境目の部分が強度変化部１２４となる。この強度変化部１２４において中空部材１０Ｅの長手方向での降伏強度が変化する。すなわち、強度変化部１２４が曲げ誘起部５に相当する。したがって、衝突荷重が中空部材１０Ｅに入力された場合、フレーム１は強度変化部１２４において屈曲する。

（組み合わせ）
なお、屈曲部を有する中空部材において、屈曲部の曲げ内側部分に上記の例に示した穴部等の曲げを誘起させるための部分がさらに設けられてもよい。図３８は、本実施形態に係る中空部材に設けられる屈曲部および穴部の組み合わせの例を説明するためのフレーム１の断面図である。図３８に示すように、中空部材１０には屈曲部５Ａが設けられ、底壁部２ａの曲げ内側部分には穴部５４が設けられる。充填部材４は屈曲部５における側壁部２ｂの内面に密着して配置される。これにより、衝突荷重Ｆの入力により、屈曲部５において中空部材１０をより確実に屈曲させることができる。

曲げ誘起部の組み合わせは図３８に示した例に限られず、上記に示した曲げ誘起部の例を複数組み合わせることにより、曲げ誘起部における中空部材１０の屈曲をより確実に生じさせることができる。例えば、上述した屈曲部、凹部、凸部、穴部、板厚変化部、薄肉部、異強度部および強度変化部の少なくとも２つ以上の組み合わせにより、曲げ誘起部が実現されてもよい。

＜５．中空部材の閉断面の形状の例＞
次に、中空部材１０の有する閉断面の形状の例について説明する。図３９は、本発明の他の実施形態に係る中空部材１０の第１の例の長手方向に直交する断面を示す断面図である。図３９に示すように、中空部材１０の閉断面は、Ｘ軸について対称な略六角形の形状を有する。このうち、第１の構造部材２のＸ軸方向に略直交する部分において、４つの頂点２ｄ、２ｄ、２ｆ、２ｆが存在する。ここで、頂点２ｄの内角ａｎｇ１が頂点２ｆの内各ａｎｇ２より小さい場合、頂点２ｄが稜線部２ｄとして定義される。すなわち、頂点２ｆ、２ｆを含む、一対の稜線部２ｄに挟まれる部分が、底壁部２ａと定義される。

図４０は、本発明の他の実施形態に係る中空部材１０の第２の例の長手方向に直交する断面を示す断面図である。図４０に示すように、第１の構造部材２および第２の構造部材３０は、ハット形の断面形状を有する。すなわち、中空部材１０は、ハット形の断面形状を有する２つの構造部材により形成される。この場合、第１の構造部材２の側壁部２ｂおよび第２の構造部材３０の側壁部３０ｂは、第１の構造部材２の稜線部２ｅと第２の構造部材３０の稜線部３０ｅとを介して、稜線部２ｄと稜線部３０ｄとを両端とする連続した一つの側壁部（連続側壁部）として定義される。すなわち、中空部材１０の閉断面は、底壁部２ａと、一対の連続側壁部と、底壁部３０ａ（天壁部に相当）により形成される。

また、中空部材１０、および中空部材１０の有する閉断面の形状は、図２、図３９および図４０に示した例に限定されない。中空部材１０の有する閉断面の形状が略多角形であり、当該閉断面を形成する底壁部、一対の側壁部および天壁部に相当する部分が定義できれば、本発明に係る技術は中空部材１０に対して適用可能である。例えば、中空部材は、Ｕ字形の断面形状を有する２つの構造部材を、開口部分が対向するように重ねあわせることにより得られる閉断面を有する中空部材であってもよい。また、中空部材は、円管に対してハイドロフォーミングまたは曲げ加工等を行うことにより形成される中空部材であってもよい。

次に、本発明の実施例について説明する。本発明の効果を確認するために、本実施例では、充填部材４によるフレームの衝突安全性能の向上効果について検証した。なお、以下の実施例は本発明の効果を検証するために行ったものに過ぎず、本発明が以下の実施例に限定されるものではない。また、各実施例および比較例に係る充填部材については、特に区別しない限り、「充填部材４」と称して説明する。

本発明者らは充填部材４によるフレームの衝突安全性能の向上効果について検証するために、シミュレーションを用いて、同一の衝突荷重に対する各種フレームの最大荷重Ｌ_ｍａｘ（ｋＮ）を算出した。最大荷重Ｌ_ｍａｘとは、フレーム１に対して衝突荷重Ｆが入力された際のフレーム１に関する荷重−ストローク曲線における最大の荷重値を意味する。つまり、同一の衝突荷重に対して最大荷重Ｌ_ｍａｘが大きいほど、耐荷重性能が高く、すなわち、衝突安全性能が高いと言える。

本実施例においては、図４に示すフレーム１の屈曲部５Ａおよび５Ｂの内側に充填部材４を所定の部分に密着して配置させ、当該フレーム１の長手方向における端部に対して不図示の衝突体を衝突させた。これにより、衝突荷重Ｆがフレーム１に対して入力される。衝突荷重Ｆの入力後における当該衝突体の最大荷重Ｌ_ｍａｘを各実施例、比較例および参考例について解析し、結果について検討した。

まず本実施例の試験条件について示す。本実施例において用いられたフレーム１の各寸法（図４参照）は、以下の通りである（単位はｍｍ）。
Ｌ_ＦＬ＝５００
Ｄ_ＦＬ１＝７０
Ｄ_ＦＬ２＝９０
Ｓ_ＦＬ＝６０
Ｌ_ＦＭＡ＝７０
Ｌ_ＦＭＢ＝７０

また、第１の構造部材２の板厚は２．０ｍｍであり、第１の構造部材２の強度は７８０ＭＰａである。また、第２の構造部材３の板厚は１．５ｍｍであり、第２の構造部材３の強度は６９０ＭＰａである。また、フレーム１の重量は、３．６３ｋｇである。

各実施例および比較例に係る屈曲部５Ａにおける充填部材４の配置は以下の通りである。括弧内の数値は、充填部材４の肉厚および配置位置に関する値である。
実施例１：図５に示す配置（ａ＝１０ｍｍ、ｂ_１＝１５ｍｍ、ｂ_２＝１５ｍｍ）
実施例２：図７に示す配置（ａ＝１０ｍｍ）
実施例３：図７に示す配置（ａ＝３ｍｍ）
実施例４：図７に示す配置（ａ＝３０ｍｍ）
実施例５：図７に示す配置（ａ＝５０ｍｍ）
実施例６：図８に示す配置（ａ_１、ａ_２、ｃ_１、ｃ_２＝１０ｍｍ）
実施例７：図９に示す配置（ａ、ｃ＝１０ｍｍ）
実施例８：図１０に示す配置（ａ_１、ａ_２＝１０ｍｍ）
実施例９：図１１に示す配置（ａ＝１０ｍｍ）
実施例１０：図１２に示す配置（ａ_１、ａ_２、ａ_３＝１０ｍｍ）
比較例１：図４１に示す配置（ａ_１、ａ_２＝１０ｍｍ、ｂ_１〜ｂ_４＝１５ｍｍ）

ここで、図４１は、比較例１に係る充填部材の屈曲部５Ａにおける配置例を示す断面図である。図４１に示すように、比較例１に係る充填部材４４ａおよび４４ｂは、側壁部２ｂのそれぞれの中央部分の内面に密着して配置されている。

なお、実施例１〜８に係る充填部材４は底壁部２ａの内面（および稜線部２ｄの内側）に密着して配置されているが、屈曲部５Ｂにおいては、当該実施例および当該比較例に係る充填部材４は、天壁部３ａの内面（および稜線部２ｅの内側）に密着して配置される。また、実施例９および１０に係る充填部材４は、屈曲部５Ｂにおいても、底壁部２ａおよび天壁部３ａの内面に密着して配置される。

ここで、充填部材４の密度は１７６ｋｇ／ｍ^３とし、充填部材４のヤング率および降伏応力は１００ＭＰａおよび２．１ＭＰａとした。

また、参考例においては、フレーム１には充填部材４が設けられない。

表１に、各実施例、比較例および参考例に係るフレーム１の総重量および充填部材４の重量を示す。

フレーム１の端部に対して衝突する衝突体の重量は２０１ｋｇとし、フレーム１の端部に衝突する際の当該衝突体の速度は１２ｍ／ｓとした。

各実施例、比較例および参考例に係る充填部材４の重量、フレームの最大荷重量Ｌ_ｍａｘ、および荷重改善率Ｉ_Ｌ（ｋＮ／ｇ）を表２に示す。なお、最大荷重量Ｌ_ｍａｘとは、フレームが衝突荷重に対して耐え得る荷重である。また、荷重改善率Ｉ_Ｌとは、参考例に係るフレームの最大荷重と、一の例に係るフレームの最大荷重との差を、当該一の例に係るフレームに設けられた充填部材４の重量（ｇ）で除した値である。すなわち、荷重改善率Ｉ_Ｌは、充填部材４による耐荷重性能の質量効率を示す値である。

まず、充填部材４の配置に対する荷重改善率Ｉ_Ｌについて比較した。実施例１と比較例１とを比較すると、充填部材４が側壁部２ｂの内面に配置されるよりも、底壁部２ａ（天壁部３ａ）の内面に配置される方が、荷重改善率Ｉ_Ｌが高いことが分かる。すなわち、耐荷重性能を効率よく向上させるためには、充填部材４を底壁部２ａ（天壁部３ａ）の内面に配置することが好ましいことが示された。

また、実施例６および７、並びに比較例１を比較すると、実施例６および７の方が充填部材の重量が小さいにも関わらず、荷重改善率Ｉ_Ｌについて良い結果を示した。したがって、充填部材４を稜線部２ｄ（２ｅ）の内側に配置する方が、側壁部２ｂの内面のみに配置するよりも耐荷重性能に係る質量効率を向上させることができる。一方で、充填部材４が側壁部２ｂの内面のみに配置される場合は、耐荷重性能の向上にあまり寄与しないことが示された。

また、実施例１と実施例２とを比較すると、最大荷重量Ｌ_ｍａｘについては同一の結果を示したが、荷重改善率Ｉ_Ｌについては実施例１の方が良い結果を示した。したがって、充填部材４を底壁部２ａ（天壁部３ａ）の中央部分に配置することにより、耐荷重性能に関する充填部材４の質量効率を向上させることができる。したがって、車両の軽量化をより進めることが可能となる。

また、実施例２〜５を比較すると、充填部材４の肉厚ａを増加に応じて、最大荷重量Ｌ_ｍａｘおよび荷重改善率Ｉ_Ｌの双方がより向上する結果が示された。したがって、フレームに要求される衝突安全性能に応じて底壁部２ａ（天壁部３ａ）の内面に配置される充填部材４の充填量を調整することにより、適切な耐荷重性能を確保しつつ、車両の軽量化を達成することができる。

また、実施例６および８、並びに実施例７および９を比較すると、最大荷重量Ｌ_ｍａｘについて、実施例８および９の方が良い結果を示した。したがって、側壁部２ｂの内面に充填部材４を密着して配置させることにより、単に稜線部２ｄ（２ｅ）の内側に充填部材４を密着して配置させるよりも、フレーム１の耐荷重性をさらに高めることができる。

また、実施例１０については、高い最大荷重量Ｌ_ｍａｘが得られた。このことから、充填部材４を底壁部２ａ（天壁部３ａ）のみならず、稜線部２ｄ（２ｅ）および側壁部２ｂに連続的に密着して配置することにより、フレーム１の衝突エネルギの吸収特性を向上させるだけではなく、フレーム１の耐荷重性能もさらに向上させることができる。

以上、上記実施例に示したように、充填部材４を主として底壁部２ａ（天壁部３ａ）の内面に密着して配置することにより、薄肉化されたフレーム１の耐荷重性能を高く維持することが可能である。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１ （車両用）フレーム
２ 第１の構造部材
２ａ 底壁部
２ｂ 側壁部
２ｃ フランジ部
２ｄ、２ｅ 稜線部
３、３０ 第２の構造部材
３ａ 天壁部
３０ａ 底壁部
３０ｂ 側壁部
３ｃ、３０ｃ 接合部
３０ｅ 稜線部
４ 充填部材
５ 屈曲部（曲げ誘起部）
１０ 中空部材
５０、５４ 穴部
５１ 凹部
５２ 凸部
５３ 異強度部

Claims (12)

1. 底壁部と、前記底壁部の両端から起立した一対の側壁部と、前記底壁部に対向する天壁部とを有し、前記底壁部、前記一対の側壁部および前記天壁部により閉断面を形成する中空部材と、
   前記底壁部または前記天壁部の少なくともいずれかの内面に密着して配置される補強部材と、
   を備える、車両用構造部材。
2. 前記補強部材は、前記側壁部と前記底壁部または前記天壁部とを接続する稜線部の内側に密着して配置される、請求項１に記載の車両用構造部材。
3. 前記補強部材は、前記側壁部の内面に密着して配置される、請求項２に記載の車両用構造部材。
4. 前記中空部材は、前記中空部材の長手方向の一部に曲げ誘起部をさらに備え、
   前記補強部材は、前記曲げ誘起部により誘起される曲げの内側に相当する部分の内面に沿って配置される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両用構造部材。
5. 前記曲げ誘起部は、前記中空部材の断面の重心により形成される前記長手方向に沿った中心軸の曲率半径が２６０ｍｍ以下である部分である、請求項４に記載の車両用構造部材。
6. 前記曲げ誘起部は、前記中空部材の断面係数が前記長手方向で変化する部分を含む、請求項４または５に記載の車両用構造部材。
7. 前記曲げ誘起部は、凹部、凸部、穴部、板厚変化部または薄肉部の少なくともいずれかが設けられた部分を含む、請求項６に記載の車両用構造部材。
8. 前記凹部、前記凸部または前記板厚変化部の少なくともいずれかが、前記中空部材の前記長手方向に沿って、複数並設される、請求項７に記載の車両用構造部材。
9. 前記曲げ誘起部は、前記中空部材の降伏強度が前記長手方向で変化する部分を含む、請求項４または５に記載の車両用構造部材。
10. 前記補強部材は充填部材である、請求項１〜９のいずれか１項に記載の車両用構造部材。
11. 前記中空部材を形成する金属板の板厚は２．３ｍｍ以下である、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の車両用構造部材。
12. 前記車両用構造部材は、フロントサイドメンバ、リアサイドメンバ、クラッシュボックス、ピラー、フロアレインフォースメント、フロアクロスメンバ、バンパーレインフォースメント、サイドシル、ルーフサイドレール、ルーフセンターレインフォースメントまたはトンネルの少なくともいずれかである、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の車両用構造部材。

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