KR20200037390A - 중공 부재 - Google Patents

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KR20200037390A
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사토시 히로세
요시아키 나카자와
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닛폰세이테츠 가부시키가이샤
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Abstract

하중 입력 시의 에너지 흡수를 높은 질량 효율로 실현한다.
길이 방향의 일부에 굽힘 유기부를 갖는 중공의 금속 부재와, 상기 금속 부재에 밀착해서 상기 굽힘 유기부의 상기 길이 방향의 양측에 배치되고, 상기 길이 방향에 있어서 상기 굽힘 유기부의 단부로부터 외측을 향해 상기 금속 부재의 단면 높이의 6분의 5 미만의 범위의 적어도 일부에 배치되는 수지재를 구비하고, 상기 길이 방향의 길이당 상기 수지재의 양은, 상기 굽힘 유기부의 외측 쪽이 상기 굽힘 유기부의 내측보다 큰, 중공 부재.

Description

중공 부재
본 발명은, 중공 부재에 관한 것이다.
자동차, 철도 차량, 항공기 또는 건물 등의 구조물의 형성 방법의 하나로, 골격에 상당하는 프레임과, 그 밖의 구조 부재(외피 등)에 의해 구조물을 형성하는 방법이 있다. 이와 같은 프레임에는, 전형적으로는, 구조물의 강도 향상 및 비용 억제의 관점에서, 고강도화 및 경량화가 요구된다. 예를 들어, 자동차에 관해서는, 충돌 안전 성능의 유지 또는 향상, 및 연비 향상의 관점에서, 프레임을 형성하는 강판의 고강도화 및 박육화가 진행되고 있다.
또한, 자동차의 충돌 시 등에 있어서 프레임의 변형을 억제하기 위해서, 발포 수지재 등에 의해 형성되는 충전 부재가 당해 프레임의 내측에 충전되는 경우가 있다. 예를 들어, 하기 특허문헌 1에는, 프레임의 내측에, 충전 부재가 간극 없이 배치되는 기술이 개시되어 있다.
일본 특허공개 제2002-18868호 공보
자동차의 충돌 시와 같이 프레임에 하중이 가해지면, 프레임이 변형된다. 이때 프레임의 단면에 변형이 생긴다. 이 변형을 단면 변형이라고 한다. 그리고, 프레임에 가해지는 하중이 소정값을 초과하면, 프레임에 좌굴이 생겨 프레임의 내하중 성능이 현저히 저하된다. 좌굴이 생긴다고 하는 것은, 꺾여 구부러진다는 의미이다. 이 경우, 프레임에 대하여 상정되어 있는 에너지 흡수량을 확보할 수 없게 될 가능성이 있다.
프레임의 내부 공간에 충전 부재를 충전함으로써 프레임의 단면 변형이 억제된다고 생각된다. 그러나, 특허문헌 1에 기재된 기술과 같이 충전 부재를 무리하게 충전하면, 에너지 흡수량의 향상의 대가로서, 프레임의 중량을 증가시켜버린다.
그 때문에, 충전 부재에 의한 에너지 흡수량의 향상에 대한 질량 효율을 더 높이고, 또한 프레임의 에너지 흡수량을 감소시키는 요인이 되는 면외 변형을 억제하는 것이 유용하다고 본 발명자들은 생각하였다. 그러나, 면외 변형을 억제하여 프레임의 에너지 흡수량을 향상시키기 위한 충전 부재의 효과적인 배치에 대해서는, 지금까지 전혀 검토되지 않았다.
본 발명은, 상기 문제를 감안하여 이루어졌다. 본 발명의 목적은, 하중 입력 시의 에너지 흡수를 높은 질량 효율로 실현하는, 신규이면서 개량된 중공 부재를 제공하는 데 있다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에 의하면, 길이 방향의 일부에 굽힘 유기부를 갖는 중공의 금속 부재와, 상기 금속 부재에 밀착해서 상기 굽힘 유기부의 상기 길이 방향의 양측에 배치되고, 상기 길이 방향에 있어서 상기 굽힘 유기부의 단부로부터 외측을 향해 상기 금속 부재의 단면 높이의 6분의 5 미만의 범위의 적어도 일부에 배치되는 수지재를 구비하고, 상기 길이 방향의 길이당 상기 수지재의 양(체적)은, 상기 굽힘 유기부의 외측 쪽이 상기 굽힘 유기부의 내측보다 큰 중공 부재가 제공된다.
상기 길이 방향에 있어서, 상기 굽힘 유기부에 가까운 쪽 상기 수지재의 단부는, 상기 굽힘 유기부와 중복되거나, 혹은 상기 굽힘 유기부의 단부로부터 외측을 향해 상기 금속 부재의 단면 높이의 6분의 5 미만의 범위에 배치되어도 된다.
상기 수지재는 상기 굽힘 유기부를 사이에 두고 둘 배치된다. 그 밖에, 상기 수지재는 하나이며, 상기 길이 방향으로 상기 수지재의 상기 굽힘 유기부에 겹치는 개소에 공동을 갖고, 굽힘 유기부의 양측에 단부를 가져도 된다. 상기 공동의 상기 길이 방향의 단부는, 상기 굽힘 유기부의 내측에 위치해도 되고, 상기 굽힘 유기부의 외측에 위치해도 된다.
상기 길이 방향에 있어서, 상기 굽힘 유기부에 가까운 쪽 상기 수지재의 단부는, 상기 굽힘 유기부와 중복되거나, 혹은 상기 굽힘 유기부의 외측에 상기 굽힘 유기부의 단부로부터 상기 금속 부재의 단면 높이의 2의 1 이하의 범위에 배치되어도 된다.
상기 굽힘 유기부로부터 상기 길이 방향으로 먼 쪽 상기 수지재의 단부로부터 상기 굽힘 유기부의 단부까지의 상기 길이 방향의 거리는, 상기 금속 부재의 단면 높이의 6분의 5 이하여도 된다.
상기 금속 부재는, 저벽부와, 상기 저벽부의 양단으로부터 기립한 한 쌍의 측벽부와, 상기 저벽부에 대향하는 천장 벽부를 갖고, 상기 저벽부, 상기 한 쌍의 측벽부 및 상기 천장 벽부에 의해 폐단면을 형성해도 된다.
상기 수지재는, 상기 저벽부 또는 상기 천장 벽부의 적어도 어느 것의 내면에 밀착해서 배치되어도 된다.
상기 수지재는, 상기 한 쌍의 측벽부의 적어도 어느 것의 내면에 밀착해서 배치되어도 된다.
상기 금속 부재의 내측에 있어서 상기 금속 부재를 형성하는 제1 금속판과 접합하여 제2 금속판이 배치되어도 된다.
상기 수지재는, 상기 제2 금속판에 밀착해서 배치되어도 된다.
상기 금속 부재를 형성하는 제1 금속판은 구멍부를 갖고, 상기 수지재는 발포 수지로 이루어지며, 상기 수지재는 상기 구멍부를 관통해서 상기 제1 금속판의 외면과 내면의 양면에 밀착해서 배치되어도 된다.
상기 구멍부의 구멍 에지는, 상기 금속 부재를 형성하는 제1 금속판보다도 상기 금속 부재의 내측에 위치해도 된다.
상기 구멍부는, 상기 금속 부재를 형성하는 제1 금속판의 외측으로부터 내측을 향해서 상기 구멍부의 구멍 에지가 돌출되는 버링 구멍이어도 된다.
상기 구멍부에는, 상기 금속 부재를 형성하는 제1 금속판보다도 상기 금속 부재의 내측으로 오목하게 들어간 오목부가 마련되고, 상기 구멍부는, 상기 오목부의 내부에 마련되어도 된다.
상기 굽힘 유기부는, 상기 금속 부재의 전(全)소성 모멘트가 상기 길이 방향으로 변화되는 부분이어도 된다.
상기 굽힘 유기부는, 상기 금속 부재의 단면의 무게 중심에 의해 형성되는 상기 길이 방향을 따른 상기 무게 중심의 궤적의 곡률 반경이 260㎜ 이하인 부분이어도 된다.
상기 굽힘 유기부는, 판 두께 변화부여도 된다.
상기 굽힘 유기부는, 오목부가 마련된 부분이어도 된다.
상기 굽힘 유기부는, 볼록부가 마련된 부분이어도 된다.
상기 굽힘 유기부는, 구멍부가 마련된 부분이어도 된다.
상기 수지재는, 상기 금속 부재의 단면에 있어서, 상기 단면의 무게 중심으로부터 상기 굽힘 유기부를 향하는 방향으로 정의되는 상기 단면의 높이 방향으로 상기 단면을 이등분하는 경계로부터 상기 굽힘 유기부가 있는 측에 배치되어도 된다.
상기 구성에 의하면, 하중의 입력 시에 굽힘 유기부에 의해 굽힘 변형이 유기되는 한편, 길이 방향으로 굽힘 유기부의 양측의 주변에 배치되는 수지재에 의해, 굽힘 변형 발생 시에 굽힘 유기부의 주변에 있어서 생기는 면외 변형을 억제할 수 있다. 굽힘 유기부의 주변이란, 상기 굽힘 유기부의 상기 길이 방향의 단부로부터 외측을 향해 상기 금속 부재의 단면 높이의 6분의 5 미만의 범위의 적어도 일부를 의미한다. 이에 의해, 하중의 입력 시에 있어서의 중공 부재의 면외 변형이 억제되므로, 중공 부재 단면에 의해 발휘되는 내하중 성능을 설계 단계에 있어서 상정되었던 레벨로 유지할 수 있다. 그 때문에, 하중 입력 시의 에너지 흡수량을 향상시킬 수 있다. 또한, 면외 변형을 억제해야 할 장소가 길이 방향으로 굽힘 유기부의 주변에 한정되므로, 하중 입력 시의 에너지 흡수량을 높은 질량 효율로 향상시킬 수 있다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 하중 입력 시의 에너지 흡수를 높은 질량 효율로 실현할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 프레임의 적용 대상에 대하여 설명하기 위한 자동차의 개요 구성도이다.
도 2는, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 프레임의 일례의 개략 구성을 나타내는 사시도이다.
도 3은, 동 실시 형태에 관한 중공 부재의 일례의 Y축 방향에 직교하는 단면을 나타내는 단면도이다.
도 4는, 중공 부재의 단면의 무게 중심의 궤적을 가시화한 모식도이다.
도 5는, 동 실시 형태에 관한 프레임의 일례의 Z축 방향에 직교하는 단면에 있어서의 단면도이다.
도 6은, 도 5에 도시한 프레임의 Ⅱ-Ⅱ 절단선에 있어서의 단면도이다.
도 7은, 도 5에 도시한 프레임의 Ⅲ-Ⅲ 절단선에 있어서의 단면도이다.
도 8은, 동 실시 형태에 관한 충전 부재의 제1 배치예를 설명하기 위한 프레임의 단면도이다.
도 9는, 동 실시 형태에 관한 충전 부재의 제2 배치예를 설명하기 위한 프레임의 단면도이다.
도 10은, 동 실시 형태에 관한 충전 부재의 제3 배치예를 설명하기 위한 프레임의 단면도이다.
도 11은, 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 프레임의 일례의 개략 구성을 나타내는 사시도이다.
도 12는, 동 실시 형태에 관한 프레임의 일례의 Z축 방향에 직교하는 단면을 나타내는 단면도이다.
도 13은, 도 12에 도시한 프레임의 Ⅴ-Ⅴ 절단선에 있어서의 단면도이다.
도 14는, 도 12에 도시한 프레임의 Ⅵ-Ⅵ 절단선에 있어서의 단면도이다.
도 15는, 동 실시 형태에 관한 충전 부재의 제1 배치예를 설명하기 위한 프레임의 단면도이다.
도 16은, 동 실시 형태에 관한 충전 부재의 제2 배치예를 설명하기 위한 프레임의 단면도이다.
도 17은, 동 실시 형태에 관한 충전 부재의 제3 배치예를 설명하기 위한 프레임의 단면도이다.
도 18은, 동 실시 형태에 관한 충전 부재의 제2 배치예의 변형예를 설명하기 위한 프레임의 단면도이다.
도 19는, 동 실시 형태에 관한 충전 부재의 제3 배치예의 변형예를 설명하기 위한 프레임의 단면도이다.
도 20은, 동 실시 형태에 관한 충전 부재의 제4 배치예를 설명하기 위한 프레임의 단면도이다.
도 21은, 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 프레임의 일례의 개략 구성을 나타내는 사시도이다.
도 22는, 동 실시 형태에 관한 프레임의 일례의 Z축 방향에 직교하는 단면을 나타내는 단면도이다.
도 23은, 도 22에 도시한 프레임의 Ⅷ-Ⅷ 절단선에 있어서의 단면도이다.
도 24는, 동 실시 형태에 관한 충전 부재의 제1 배치예를 설명하기 위한 프레임의 단면도이다.
도 25는, 동 실시 형태에 관한 충전 부재의 제2 배치예를 설명하기 위한 프레임의 단면도이다.
도 26은, 동 실시 형태에 관한 충전 부재의 제3 배치예를 설명하기 위한 프레임의 단면도이다.
도 27은, 동 실시 형태에 관한 충전 부재의 제4 배치예를 설명하기 위한 프레임의 단면도이다.
도 28은, 동 실시 형태에 관한 충전 부재의 제5 배치예를 설명하기 위한 프레임의 단면도이다.
도 29는, 동 실시 형태에 관한 충전 부재의 제4 배치예 및 제5 배치예의 변형예를 설명하기 위한 프레임의 단면도이다.
도 30은, 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 프레임의 일례의 구성예를 나타내는 부분 단면도이다.
도 31은, 동 실시 형태에 관한 프레임의 일례에 의한 작용의 일례를 나타내는 부분 단면도이다.
도 32는, 동 실시 형태의 제1 변형예에 관한 프레임의 구성예를 나타내는 부분 단면도이다.
도 33은, 동 변형예에 관한 프레임에 의한 작용의 일례를 나타내는 부분 단면도이다.
도 34는, 동 실시 형태의 제2 변형예에 관한 프레임의 구성예를 나타내는 부분 단면도이다.
도 35는, 동 실시 형태의 제3 변형예에 관한 프레임의 구성예를 나타내는 부분 단면도이다.
도 36은, 동 실시 형태의 제4 변형예에 관한 프레임의 구성예를 나타내는 부분 단면도이다.
도 37은, 동 실시 형태의 제5 변형예에 관한 프레임의 구성예를 나타내는 부분 단면도이다.
도 38은, 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 프레임의 일례의 개략 구성을 나타내는 사시도이다.
도 39는, 동 실시 형태에 관한 프레임의 일례의 Z축 방향에 직교하는 단면에 있어서의 단면도이다.
도 40은, 도 39에 도시한 프레임의 XⅢ-XⅢ 절단선에 있어서의 단면도이다.
도 41은, 도 39에 도시한 프레임의 XⅣ-XⅣ 절단선에 있어서의 단면도이다.
도 42는, 일 실시 형태에 관한 중공 부재에 마련되는 구멍부의 예를 설명하기 위한 프레임의 단면도이다.
도 43은, 일 실시 형태에 관한 중공 부재에 마련되는 구멍부의 예를 설명하기 위한 프레임의 단면도이다.
도 44는, 일 실시 형태에 관한 중공 부재에 마련되는 구멍부의 예를 설명하기 위한 프레임의 단면도이다.
도 45는, 일 실시 형태에 관한 중공 부재에 마련되는 구멍부의 다른 예를 나타내는 모식도이다.
도 46은, 일 실시 형태에 관한 중공 부재에 마련되는 구멍부의 다른 예를 나타내는 모식도이다.
도 47은, 일 실시 형태에 관한 중공 부재에 마련되는 구멍부의 다른 예를 나타내는 모식도이다.
도 48은, 일 실시 형태에 관한 중공 부재에 마련되는 구멍부의 다른 예를 나타내는 모식도이다.
도 49는, 일 실시 형태에 관한 중공 부재에 마련되는 비드부의 예를 설명하기 위한 프레임의 단면도이다.
도 50은, 일 실시 형태에 관한 중공 부재에 마련되는 비드부의 예를 설명하기 위한 프레임의 단면도이다.
도 51은, 일 실시 형태에 관한 중공 부재에 마련되는 비드부의 예를 설명하기 위한 프레임의 단면도이다.
도 52는, 일 실시 형태에 관한 중공 부재에 마련되는 오목부의 다른 예를 나타내는 모식도이다.
도 53은, 일 실시 형태에 관한 중공 부재에 마련되는 오목부의 다른 예를 나타내는 모식도이다.
도 54는, 일 실시 형태에 관한 중공 부재에 마련되는 오목부의 다른 예를 나타내는 모식도이다.
도 55는, 일 실시 형태에 관한 중공 부재에 마련되는 오목부의 다른 예를 나타내는 모식도이다.
도 56은, 일 실시 형태에 관한 오목부의 형상 및 크기의 일례를 나타내는 모식도이다.
도 57은, 일 실시 형태에 관한 중공 부재에 마련되는 오목부의 다른 예를 나타내는 모식도이다.
도 58은, 일 실시 형태에 관한 중공 부재에 마련되는 볼록부의 예를 설명하기 위한 프레임의 단면도이다.
도 59는, 일 실시 형태에 관한 중공 부재에 마련되는 볼록부의 예를 설명하기 위한 프레임의 단면도이다.
도 60은, 일 실시 형태에 관한 중공 부재에 마련되는 볼록부의 예를 설명하기 위한 프레임의 단면도이다.
도 61은, 일 실시 형태에 관한 중공 부재에 마련되는 볼록부의 다른 예를 나타내는 모식도이다.
도 62는, 일 실시 형태에 관한 중공 부재에 마련되는 볼록부의 다른 예를 나타내는 모식도이다.
도 63은, 일 실시 형태에 관한 중공 부재에 마련되는 볼록부의 다른 예를 나타내는 모식도이다.
도 64는, 일 실시 형태에 관한 중공 부재에 마련되는 볼록부의 다른 예를 나타내는 모식도이다.
도 65는, 일 실시 형태에 관한 볼록부의 형상 및 크기의 일례를 나타내는 모식도이다.
도 66은, 일 실시 형태에 관한 중공 부재에 마련되는 볼록부의 다른 예를 나타내는 모식도이다.
도 67은, 일 실시 형태에 관한 중공 부재에 마련되는 판 두께 변화부의 일례를 나타내는 모식도이다.
도 68은, 일 실시 형태에 관한 중공 부재에 마련되는 박육부의 일례를 나타내는 모식도이다.
도 69는, 일 실시 형태에 관한 중공 부재에 마련되는 이강도부(異强度部)의 예를 설명하기 위한 프레임의 단면도이다.
도 70은, 일 실시 형태에 관한 중공 부재에 마련되는 이강도부의 예를 설명하기 위한 프레임의 단면도이다.
도 71은, 일 실시 형태에 관한 중공 부재에 마련되는 이강도부의 예를 설명하기 위한 프레임의 단면도이다.
도 72는, 일 실시 형태에 관한 중공 부재에 마련되는 이강도부의 다른 예를 나타내는 모식도이다.
도 73은, 일 실시 형태에 관한 중공 부재에 마련되는 이강도부의 다른 예를 나타내는 모식도이다.
도 74는, 일 실시 형태에 관한 중공 부재에 마련되는 강도 변화부의 일례를 나타내는 모식도이다.
도 75는, 일 실시 형태에 관한 중공 부재에 마련되는 굴곡부 및 구멍부의 조합의 예를 설명하기 위한 프레임의 단면도이다.
도 76은, 일 실시 형태에 관한 중공 부재에 마련되는 굴곡부 및 구멍부의 조합의 예를 설명하기 위한 프레임의 단면도이다.
도 77은, 일 실시 형태에 관한 중공 부재에 마련되는 굴곡부 및 구멍부의 조합의 예를 설명하기 위한 프레임의 단면도이다.
도 78은, 일 실시 형태에 관한 중공 부재의 내측에 레인포스먼트를 길이 방향으로 이격시켜 병설한 구성예를 나타내는 프레임의 단면도이다.
도 79는, 본 발명의 다른 실시 형태에 관한 중공 부재의 제1 예의 길이 방향에 직교하는 단면을 나타내는 단면도이다.
도 80은, 본 발명의 다른 실시 형태에 관한 중공 부재의 제2 예의 길이 방향에 직교하는 단면을 나타내는 단면도이다.
도 81은, 본 발명의 다른 실시 형태에 관한 중공 부재의 제3 예의 길이 방향에 직교하는 단면을 나타내는 단면도이다.
도 82는, 프레임에 마련된 굽힘 유기부(굴곡부)와 충전 부재의 구체예를 나타내는 단면도이다.
도 83은, 프레임에 마련된 굽힘 유기부(굴곡부)와 충전 부재의 다른 구체예를 나타내는 단면도이다.
도 84는, 중공 부재의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 85는, 중공 부재의 다른 예를 나타내는 단면도이다.
도 86은, 프레임에 마련된 굽힘 유기부(구멍부)와 충전 부재의 구체예를 나타내는 단면도이다.
도 87은, 프레임에 마련된 굽힘 유기부(구멍부)와 충전 부재의 구체예를 나타내는 단면도이다.
도 88은, 프레임에 마련된 굽힘 유기부(구멍부)와 충전 부재의 구체예를 나타내는 단면도이다.
도 89는, 프레임에 마련된 굽힘 유기부(구멍부)와 충전 부재의 구체예를 나타내는 단면도이다.
도 90은, 프레임에 마련된 굽힘 유기부(구멍부)와 충전 부재의 구체예를 나타내는 단면도이다.
도 91은, 프레임에 마련된 굽힘 유기부(오목부)와 충전 부재의 구체예를 나타내는 단면도이다.
도 92는, 프레임에 마련된 굽힘 유기부(볼록부)와 충전 부재의 구체예를 나타내는 단면도이다.
도 93은, 프레임에 마련된 굽힘 유기부(판 두께 변화부)와 충전 부재의 구체예를 나타내는 단면도이다.
도 94는, 프레임에 마련된 굽힘 유기부(이강도부)와 충전 부재의 구체예를 나타내는 단면도이다.
도 95는, Y축 방향에 직교하는 단면에 있어서의 프레임 및 충전 부재의 구체예를 나타내는 단면도이다.
도 96은, Y축 방향에 직교하는 단면에 있어서의 프레임 및 충전 부재의 구체예를 나타내는 단면도이다.
도 97은, Y축 방향에 직교하는 단면에 있어서의 프레임 및 충전 부재의 구체예를 나타내는 단면도이다.
도 98은, Y축 방향에 직교하는 단면에 있어서의 프레임 및 충전 부재의 구체예를 나타내는 단면도이다.
도 99는, 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 실시예 1 및 실시예 2에 따른 십자 인장 시험에 사용되는 샘플의 구성을 나타내는 상면도이다.
도 100은, 동 실시 형태에 관한 실시예 1에 따른 샘플의 구성을 나타내는 측방 단면도이다.
도 101은, 동 실시 형태에 관한 실시예 2에 따른 샘플의 구성을 나타내는 측방 단면도이다.
도 102는, 동 실시 형태에 관한 비교예에 따른 샘플의 구성을 나타내는 측방 단면도이다.
도 103은, 동 실시 형태에 관한 십자 인장 시험에 의해 계측된 각 샘플의 최대 하중을 나타내는 그래프이다.
도 104는, 충전 부재의 배치 범위에 관한 실시예의 시뮬레이션 설정을 설명하기 위한 도면이다.
도 105는, 충전 부재의 배치 범위에 관한 실시예 1 내지 실시예 5 및 참고예 1의 변형 전후의 단면도의 일람표를 나타내는 도면이다.
도 106은, 충전 부재의 배치 범위에 관한 실시예 1 내지 실시예 5 및 참고예 1의, 참고예 1의 에너지 흡수량을 1로 한 경우의 에너지 흡수량의 비율인 흡수 에너지비를 나타내는 그래프이다.
도 107은, 충전 부재의 배치 범위에 관한 실시예 6 내지 실시예 10 및 참고예 2의 변형 전후의 단면도의 일람표를 나타내는 도면이다.
도 108은, 충전 부재의 배치 범위에 관한 실시예 6 내지 실시예 10 및 참고예 2의, 참고예 2의 에너지 흡수량을 1로 한 경우의 에너지 흡수량의 비율인 흡수 에너지비를 나타내는 그래프이다.
도 109는, 전소성 모멘트 변화부에 관한 실시예의 중공 부재의 평면도이다.
도 110은, 전소성 모멘트 변화부에 관한 각 실시예 및 참고예에 따른 중공 부재의 전소성 모멘트 비율의 길이 방향의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 111은, 전소성 모멘트 변화부에 관한 참고예에 따른 중공 부재의 굽힘 변형이 생긴 영역을 나타내는 도면이다.
도 112는, 전소성 모멘트 변화부에 관한 실시예 1에 따른 중공 부재의 굽힘 변형이 생긴 영역을 나타내는 도면이다.
도 113은, 전소성 모멘트 변화부에 관한 실시예 2에 따른 중공 부재의 굽힘 변형이 생긴 영역을 나타내는 도면이다.
도 114는, 전소성 모멘트 변화부에 관한 실시예 3에 따른 중공 부재의 굽힘 변형이 생긴 영역을 나타내는 도면이다.
도 115는, 전소성 모멘트 변화부에 관한 각 실시예 및 참고예에 따른 중공 부재의 전소성 모멘트 비율의 길이 방향의 변화 및 굽힘 변형이 생긴 위치를 나타내는 그래프이다.
도 116은, 박육화된 프레임의 단면 형상의 변화의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 117은, 박육화된 프레임의 단면 형상의 변화의 다른 예를 나타내는 단면도이다.
도 118은, 충전 부재가 배치된 프레임의 구성예를 나타내는 부분 단면도이다.
도 119는, 충전 부재가 배치된 프레임에 의한 작용의 일례를 나타내는 부분 단면도이다.
이하에 첨부 도면을 참조하면서, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대하여 상세히 설명한다. 또한, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 기능 구성을 갖는 구성 요소에 대해서는, 동일한 번호를 부여함으로써 중복 설명을 생략한다.
<<1. 중공 부재의 적용 대상>>
본 발명의 일 실시 형태에 관한 중공 부재는, 다양한 구조 부재로서 이용 가능하다. 본 명세서에서는, 그 일례로서, 일 실시 형태에 관한 중공 부재가, 차량용 구조 부재로서 차량용 프레임에 이용되는 경우에 대하여 설명한다. 이하에서는, 차량용 프레임을, 단순히 프레임이라고 기재한다.
도 1은, 본 실시 형태에 관한 프레임의 적용 대상에 대하여 설명하기 위한 자동차의 개요 구성도이다. 도 1에 도시한 일반적인 자동차 등의 차량(1000)에 마련되는 차체는, 프론트 구조(FRONT), 리어 구조(REAR), 및 캐빈 구조(CABIN)로 분별할 수 있다.
프론트 구조 및 리어 구조는, 「크러셔블 존」이라고도 불리며, 차량에 대한 충격을 흡수하여 완화하는 기능(충격 흡수 기능)을 담당하고 있다. 크러셔블 존은, 차량 충돌 시에 충돌 에너지에 의해 찌부러진다. 즉, 차량 충돌 시에, 캐빈에 탑승하는 탑승자의 안전을 확보하기 위해서, 프론트 구조 및 리어 구조는, 충돌에 의해 생기는 에너지(충돌 에너지)를 흡수하는 구조일 것이 요구된다. 따라서, 프론트 구조 및 리어 구조를 구성하는 프레임은, 충돌 시에 굽힘이나 찌부러짐이 생겼을 때에도 충돌 에너지를 흡수할 것이 요구된다. 당해 프론트 구조 및 리어 구조에 사용되는 프레임은, 예를 들어 프론트 사이드 멤버, 리어 사이드 멤버, 범퍼 레인포스먼트, 및 크러쉬 박스 등이다. 프론트 사이드 멤버는, 후단부를 구성하는 프론트 사이드 멤버 리어, 및 당해 후단부보다도 전방측의 부분을 구성하는 프론트 사이드 멤버 프론트를 포함한다. 리어 사이드 멤버는, 후단부를 구성하는 리어 사이드 멤버 리어 및 당해 후단부보다도 전방측의 부분을 구성하는 리어 사이드 멤버 프론트를 포함한다.
한편, 캐빈 구조는, 「세이프티 존」이라고도 불리며, 차량 충돌 시에 있어서 당해 차량에 탑승하고 있는 탑승자의 안전을 확보하는 기능(탑승자 보호 기능)을 담당하고 있다. 즉 차량 충돌 시에, 탑승자의 안전을 확보하기 위해서, 캐빈 구조는, 충격력에 대해서 찌부러지기 어려운 구조일 것이 요구된다. 따라서, 캐빈 구조를 구성하는 프레임은 변형되기 어렵고, 또한, 높은 내하중 성능을 가질 것이 요구된다. 당해 캐빈 구조에 사용되는 프레임은, 예를 들어 프론트 필러(A 필러), 센터 필러(B 필러), 리어 필러(C 필러, D 필러), 프론트 필러 로어(A 필러 로어), 사이드 실, 루프 레일, 크로스 멤버, 및 터널 등이다.
그런데, 차량의 충돌 안전 성능의 유지와 경량화를 양립시키기 위해서, 차체 구조를 형성하는 구조재(예를 들어 강판)의 고강도화 및 박육화가 진행되고 있다. 상기 프론트 구조, 리어 구조 및 캐빈 구조를 구성하는 프레임에 대해서도, 박육화된 고강도 강판으로 치환하는 것이 진행되고 있다. 치환에는, 충돌 에너지 흡수량 및 내하중 성능 중 적어도 어느 것이, 종래의 프레임과 동등해질 것이 요구된다. 고강도 강판에 의해 형성되는 프레임의 판 두께는, 종래의 강판에 의해 형성되는 프레임보다도 얇게 하는 것이 가능하다. 이에 의해, 고강도 프레임의 충돌 성능을 종래 프레임과 동등하게 유지하면서, 프레임의 중량을 저감시킬 수 있다고 생각되고 있다.
그러나, 박육화된 프레임에 대해서 길이 방향으로 충돌이 생긴 경우, 프레임이 구부러졌을 때 프레임의 단면 변형이 커지면, 프레임에 대하여 상정되었던 충돌 안전 성능을 확보할 수 없게 될 가능성이 있다는 사실을, 본 발명자들은 알아내었다. 프레임의 판 두께가 얇을수록 좌굴은 발생하는 일이 많다.
도 116은, 박육화된 프레임(900)의 단면 형상의 변화의 일례를 나타내는 단면도이다. 도 116에 도시한 바와 같이, 프레임(900)의 길이 방향(Y축 방향)으로 충돌 하중이 가해져서, 프레임(900)에 굽힘이 생기면, 저벽부(900a)가 면외 방향으로 불룩해지고, 또한, 측벽부(900b)가 면외 방향으로 휘도록 변형된다(단면 형상(901)). 또한, 저벽부(900a)가 굽힘 내측이다. 더욱 굽힘이 진전되면, 저벽부(900a) 및 측벽부(900b)의 면외 방향으로의 변형이 더 진행된다. 그 결과, 프레임(900)은 좌굴된다. 좌굴된 프레임(900)의 단면 형상(902)은, 당초의 단면 형상으로부터 크게 일탈한다.
또한, 도 117은, 박육화된 프레임(910)의 단면 형상의 변화의 다른 예를 나타내는 단면도이다. 도 117에 도시한 바와 같이, 프레임(910)의 길이 방향(Y축 방향)으로 충돌 하중이 가해지거나, 또는 저벽부(910a)의 면에 수직 방향으로 충돌 하중이 가해져서, 프레임(910)에 굽힘이 생기면, 저벽부(910a)가 오목하게 들어가고, 또한, 측벽부(910b)가 휘도록 변형된다(단면 형상(911)). 또한, 저벽부(910a)가 굽힘 내측이다. 또한 굽힘이 진전되면, 저벽부(910a) 및 측벽부(910b)가 면외 방향으로 더욱 변형된다. 그 결과, 프레임(910)은 좌굴된다. 좌굴된 프레임(910)의 단면 형상(912)은, 당초의 단면 형상으로부터 크게 일탈한다. 도 116 및 도 117에 도시한 바와 같은 좌굴이 프레임(900(910))에 생기면, 단면이 편평하게 찌부러진다. 이러한 변형을 단면 찌부러짐이라고 한다.
구조재의 굽힘 강성은 구조재의 판 두께에 의존한다. 프레임의 판 두께가 종래보다도 얇아지면, 프레임을 구성하는 면이 면외 변형되기 쉬워진다. 그 결과, 프레임의 굽힘 강성이 저하된다. 즉, 도 116 및 도 117에 도시한 바와 같은, 프레임의 굽힘 변형이 생기기 쉬워진다. 프레임이 단면 변형되면, 프레임의 높이(두께)가 점차 작아지기 때문에, 굽힘 강성은 점차 작아진다. 그리고 굽힘 변형이 진행되어, 좌굴이 생기면 급격하게 굽힘 강성이 저하된다. 좌굴의 결과, 프레임의 내하중 성능은, 설계한 값보다도 극단적으로 낮아진다. 그 때문에, 당해 프레임이 종래 갖는 충돌 안전 성능이 저감되어버린다. 즉, 단순히 고강도 강판을 사용하여 프레임을 박육화함으로써 차체의 경량화를 도모하는 것만으로는, 프레임의 단면 변형 혹은 좌굴에 의해, 상정되었던 충돌 안전 성능을 확보하지 못할 가능성이 있다.
프레임의 내부 공간에 충전 부재를 충전하면, 프레임의 단면 변형을 억제할 수 있다. 그러나, 충전 부재를 충전하면, 하중 입력 시의 에너지 흡수량은 향상되지만, 프레임의 중량을 증가시켜버린다. 그래서, 본 발명자들은, 우선, 하중 입력 시에 굽힘 변형을 유기하는 굽힘 유기부를 마련하고, 당해 굽힘 유기부에 충전 부재를 배치한 프레임을 시험 제작(試作)하였다. 프레임에 충전 부재가 배치되면, 배치된 장소는, 충전 부재에 의해 두께가 늘어나므로, 굽힘 강성이 높아진다. 굽힘 유기부가 우선하여 면외 변형되기 때문에, 굽힘 유기부에 충전 부재를 배치하는 것이 효과적인 충전 부재의 배치가 된다. 그러나, 본 발명자들은, 길이 방향으로 굽힘 유기부 전체에 충전 부재를 구석구석까지 배치하면, 굽힘 유기부가 굽힘 변형을 유기하지 않는 경우가 있다는 사실을 알아내었다. 충전 부재에 의해 굽힘 유기부에 있어서의 프레임의 강성이 높아진 결과, 하중 입력 시에 프레임의 굽힘 유기부 이외의 부분에 있어서 굽힘 변형이 생기기 때문이다. 이 경우, 굽힘 유기부 이외의 부분이 우선하여 면외 변형되므로, 굽힘 유기부에 배치된 충전 부재에 의한 프레임의 면외 변형을 억제하는 효과가 현저히 약해져버린다.
그래서, 본 발명자들은, 굽힘 유기부의 주변에 충전 부재를 배치하고, 길이 방향으로 굽힘 유기부와 중복되는 영역의 적어도 일부에 굽힘 유기부의 주변에 비해 배치되는 충전 부재의 양(체적)을 더 적게 함으로써, 하중 입력 시의 에너지 흡수량을 높은 질량 효율로 향상시키는 것이 가능한 중공 부재에 상도하였다. 굽힘 유기부의 면외 변형에 수반되어, 길이 방향으로 굽힘 유기부의 주변의 부분도 면외 변형되기 때문에, 길이 방향으로 굽힘 유기부의 주변 부분에 충전 부재를 배치하는 것이 효율적인 충전 부재의 배치가 된다. 또한, 굽힘 유기부에서의 굽힘의 발생을 저해하지 않기 때문에, 길이 방향으로 굽힘 유기부와 중복되는 영역의 길이 방향의 길이당 충전 부재의 양을 굽힘 유기부의 주변에 비해 억제한다. 구체적으로는, 이하와 같이 예시된다. 첫째, 길이 방향으로 굽힘 유기부와 중복되는 영역의 적어도 일부에 충전 부재를 배치하지 않아도 된다. 둘째, 길이 방향으로 굽힘 유기부와 중복되는 영역의 적어도 일부에, 굽힘 유기부의 주변에 비해 길이 방향의 길이당 배치되는 충전 부재의 양이 적은 개소를 마련해도 된다. 배치되는 충전 부재의 양이 적은 개소는, 충전 부재가 배치되는 영역이 좁은 경우, 배치되는 충전 부재의 두께가 얇은 경우 중 어느 쪽이어도 된다. 셋째, 제1과 제2 예의 충전 부재가 배치되지 않는 개소, 혹은 배치되는 충전 부재의 양이 적은 개소는, 굽힘 유기부의 전부에다가, 굽힘 유기부의 주변의 일부까지 미쳐도 된다. 단, 충전 부재를 배치하지 않은 영역이 굽힘 유기부로부터 너무 이격되어버리면 충전 부재의 효과가 떨어져버린다. 길이 방향으로 굽힘 유기부의 단부로부터 프레임의 단면 높이의 절반 이내의 영역에, 충전 부재의 일부를 배치할 필요가 있다. 본 발명에 의하면, 적어도 굽힘 유기부에서 굽힘 변형을 유기시킬 수 있다. 또한, 프레임이 면외 변형되어 좌굴에 이르기까지의 동안, 굽힘 유기부의 주변에 배치되는 충전 부재가 프레임의 강성을 높이는 결과, 프레임은 강인하게 에너지 흡수한다. 또한, 중량 증가로 이어지는 충전 부재의 양도 억제할 수 있다. 이하, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 중공 부재에 대하여 설명한다.
이하에서는, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 중공 부재가 차량용 구조 부재로서 적용되는 경우를 예로 들어 설명한다. 이 경우, 하중이란 예를 들어 충돌 하중이다. 또한, 하중 입력 시의 에너지 흡수량이란, 충돌 하중이 입력되었을 때의 프레임에 의한 충돌 에너지의 흡수량이다. 충돌 에너지의 흡수량을 향상시킨다 함은, 충돌 안전 성능을 향상시키는 것을 의미한다.
<<2. 제1 실시 형태>>
제1 실시 형태는, 제2 금속판에 밀착해서 길이 방향으로 굽힘 유기부와 인접하여 또는 이격되어 수지재가 배치되는 형태이다. 길이 방향으로 굽힘 유기부와 인접하여 충전 부재가 배치된다는 것은, 충전 부재를 배치하지 않는 영역이 길이 방향으로 굽힘 유기부와 완전히 중복되는 것을 의미한다. 길이 방향으로 굽힘 유기부와 이격시켜 충전 부재가 배치된다는 것은, 충전 부재를 배치하지 않는 영역이 길이 방향으로 굽힘 유기부의 외측까지 확장되어 있음을 의미한다. 전술한 제1 예와 제2 예와 같이 길이 방향으로 굽힘 유기부와 중복되는 범위까지 충전 부재가 배치되어 있는 경우에 대해서는, 굽힘 유기부의 주변 영역에 충전재가 배치되어 있는 점에서는 동일하므로, 설명을 생략하는 경우가 있다. 이것은, 제1 실시 형태뿐만 아니라, 후술하는 다른 실시 형태에 있어서도 동일하다.
<2.1. 프레임의 구성>
도 2는, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 프레임(1)의 일례의 개략 구성을 나타내는 사시도이다. 본 명세서에 있어서의 프레임(1)은, 중공 부재의 일례이다. 또한, 당해 중공 부재는, 예를 들어 자동차의 프론트 사이드 멤버, 리어 사이드 멤버에 사용된다. 프론트 사이드 멤버는, 후단부를 구성하는 프론트 사이드 멤버 리어, 및 당해 후단부보다도 전방측의 부분을 구성하는 프론트 사이드 멤버 프론트를 포함한다. 리어 사이드 멤버는, 후단부를 구성하는 리어 사이드 멤버 리어, 및 당해 후단부보다도 전방측의 부분을 구성하는 리어 사이드 멤버 프론트를 포함한다. 또한 당해 중공 부재는, 자동차의 필러에도 사용된다. 필러는, 예를 들어 프론트 필러(A 필러), 센터 필러(B 필러), 리어 필러(C 필러, D 필러), 프론트 필러 로어(A 필러 로어)를 포함한다. 또한, 당해 중공 부재는, 플로어 레인포스먼트, 플로어 크로스 멤버, 범퍼 레인포스먼트, 사이드 실, 루프 사이드 레일, 루프 센터 레인포스먼트, 크러쉬 박스, 터널 등에도 사용할 수 있다. 또한, 당해 중공 부재는, 자동차뿐만 아니라, 다른 차량 및 자주 가능한 기계에도 적용 가능하다. 다른 차량 및 자주 가능한 기계에는, 예를 들어 이륜 차량, 버스 또는 견인차 등의 대형 차량, 트레일러, 철도 차량, 건설 기계, 광산 기계, 농업 기계, 일반 기계, 항공기 및 선박 등이 포함된다.
본 실시 형태에 관한 프레임(1)은, 제1 구조 부재(2), 제2 구조 부재(3), 레인포스먼트(4), 및 충전 부재(5(5A 및 5B))를 구비한다. 본 실시 형태에 관한 중공 부재(10)는, 제1 구조 부재(2), 및 제2 구조 부재(3)에 의해 형성된다. 도 3은, 본 실시 형태에 관한 중공 부재(10)의 일례의 Y축 방향에 직교하는 단면을 나타내는 단면도이다. 이하, 도 2 및 도 3을 참조하면서, 본 실시 형태에 관한 프레임(1)의 구성에 대하여 설명한다.
본 실시 형태에 관한 제1 구조 부재(2)는, 긴 형상의 중공 부재(10)를 형성하는 구조 부재의 일례이며, 해트형 단면 형상을 갖는다. 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 제1 구조 부재(2)는, 길이 방향(Y축 방향)으로 연장되는 저벽부(2a), 측벽부(2b, 2b), 플랜지부(2c, 2c), 및 능선부(2d, 2d, 2e, 2e)를 갖는다.
측벽부(2b)는, 저벽부(2a)의 Z축 방향(폭 방향)의 양단으로부터 기립하여 마련된다. 측벽부(2b)와 저벽부(2a)에 의해 이루어지는 각도는, 대략 수직에 한정되지는 않고 부재의 설계에 따라서 적절히 설정된다. 또한, 능선부(2d)는, 저벽부(2a)와 측벽부(2b)의 경계로 되는 부분이다.
플랜지부(2c)는, 측벽부(2b)의 저벽부(2a)에 대해서 반대측의 단부로부터 Z축 방향을 따라 외측에 기립하여 마련된다. 플랜지부(2c)와 측벽부(2b)가 이루는 각도는 부재의 설계에 따라서 적절히 정하면 된다. 또한, 능선부(2e)는, 측벽부(2b)와 플랜지부(2c)의 경계로 되는 부분이다.
본 실시 형태에 관한 제2 구조 부재(3)는, 상기 중공 부재(10)를 제1 구조 부재(2)와 함께 형성하는 구조 부재의 일례이다. 제2 구조 부재(3)는 판형 부재이다. 도 3에 도시한 바와 같이, 제2 구조 부재(3)는, 천장 벽부(3a), 및 접합부(3c, 3c)를 갖는다.
천장 벽부(3a)는, 제1 구조 부재(2)의 저벽부(2a)에 대향하는 부분이다. 또한, 접합부(3c)는, 제1 구조 부재(2)의 플랜지부(2c)에 대해서 맞닿고, 플랜지부(2c)와 접합되는 부분이다. 즉, 천장 벽부(3a)는, 제2 구조 부재(3)에 있어서의 한 쌍의 능선부(2e)와의 각각의 접속 부분의 사이에 존재하는 영역에 상당하는 부분이다. 또한, 접합부(3c)는, 제2 구조 부재(3)에 있어서의 능선부(2e)와 플랜지부(2c)의 단부 사이에 끼워지는 플랜지부(2c)의 영역에 맞닿는 부분이다.
본 실시 형태에 관한 중공 부재(10)는, 플랜지부(2c)와 접합부(3c)가 접합 됨으로써, 제1 구조 부재(2)와 제2 구조 부재(3)에 의해 형성된다. 이때, 도 3에 도시한 바와 같이, 중공 부재(10)는 폐단면을 갖는다. 이 폐단면은, 저벽부(2a)와, 한 쌍의 측벽부(2b, 2b)와, 천장 벽부(3a)에 의해 형성된다. 또한, 플랜지부(2c)와 접합부(3c)의 접합 방법은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 당해 접합 방법은, 레이저 용접, 아크 용접, 스폿 용접 등의 용접이어도 되고, 리벳 또는 볼트 체결 등의 기계 접합이어도 되며, 접착제나 경납땜에 의한 접착이어도 된다. 본 실시 형태에서는, 플랜지부(2c)와 접합부(3c)는, 스폿 용접에 의해 접합된다.
또한, 중공 부재(10)가 갖는 폐단면의 형상은 대략 다각형이다. 여기서, 대략 다각형이란, 복수의 선분으로 근사 표현하는 것이 가능한 닫힌 평면 도형을 의미한다. 예를 들어, 도 3에 도시한 폐단면은, 네 선분(저벽부(2a), 측벽부(2b), 천장 벽부(3a)에 상당) 및 네 정점(능선부(2d, 2e)에 상당)으로 이루어지는 대략 사각형이다. 이 대략 사각형은 직사각형, 사다리꼴 등을 포함한다.
또한, 중공 부재(10)가 갖는 폐단면의 형상이 대략 사각형 이외의 대략 다각형인 경우라도, 본 명세서에 있어서, 당해 중공 부재(10)는 저벽부(2a), 한 쌍의 측벽부(2b, 2b) 및 천장 벽부(3a)에 의해 형성되는 것으로서 설명한다. 중공 부재(10)가 갖는 폐단면의 형상의 예에 대해서는 후술한다.
중공 부재(10)는, 상기 설명한 바와 같이 폐단면 구조를 가져도 되고, U자형 등의 개방 단면 구조를 갖고 있어도 된다. 또한, 중공 부재(10)의 길이 방향에 직교하는 단면의 형상은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 중공 부재(10)의 단면 형상은, 직사각형 단면이어도 되고, 원형 단면이어도 된다.
본 실시 형태에 관한 중공 부재는, 금속 부재의 일례이다. 본 실시 형태에 관한 제1 구조 부재(2) 및 제2 구조 부재(3)는, 예를 들어 강판 등의 금속판에 의해 형성된다. 본 실시 형태에 관한 제1 구조 부재(2) 및 제2 구조 부재(3)는, 제1 금속판의 일례이다. 경량화의 관점에서 양쪽 구조 부재의 판 두께는 버스 등의 대형 차량에 많이 사용되는 프레임 구조에서는, 판 두께는 2.3㎜ 이하가 바람직하고, 통상의 사이즈의 차량에 많이 사용되는 모노코크 구조 차량에서는 판 두께는 1.8㎜ 이하인 것이 바람직하며, 바이크 등의 소형 차량에서는 판 두께는 1.4㎜ 이하인 것이 바람직하다. 또한, 본 발명의 관점에서는, 이들 판 두께가 비교적 얇은 금속판에 굽힘 유기부를 마련하면, 굽힘 유기부에서 다른 개소보다 우선하여 면외 변형을 발생시킬 수 있다. 또한, 본 실시 형태에 관한 제1 구조 부재(2) 및 제2 구조 부재(3)의 강도는 특별히 한정되지 않는다. 단, 양쪽 구조 부재의 인장 강도는 780MPa 이상인 것이 바람직하다. 또한, 양쪽 구조 부재의 인장 강도는 980MPa 이상인 것이 더욱 바람직하다. 왜냐하면, 중공 부재를 구성하는 금속 부재는, 굽힘 유기부에 있어서 가장 높은 인장 응력이 부여되는 표면에 배치되기 때문이다. 인장 강도가 낮은 부재는 항복 강도도 낮다. 항복 강도가 낮으면 면외 변형이 생겼을 때, 용이하게 중공 부재가 소성 변형되어버린다. 소성 변형이 진행되면, 중공 부재가 좌굴된다.
도 2로 되돌아가서, 프레임(1)의 구성 요소에 대하여 설명한다. 레인포스먼트(4)는, 도 2에 도시한 바와 같이, 중공 부재(10)의 내측에 배치된다. 레인포스먼트(4)는, 도 2에 도시한 바와 같이, 주면부(4a) 및 접합부(4b)를 갖는다. 본 실시 형태에 관한 주면부(4a)는, 저벽부(2a) 및 천장 벽부(3a)에 대향하도록, 레인포스먼트(4)는 배치된다.
또한, 본 실시 형태에 관한 접합부(4b)는, 측벽부(2b)에 접합된다. 이에 의해, 주면부(4a)가 한 쌍의 측벽부(2b, 2b) 사이를 걸치도록 마련된다. 그렇게 하면, 중공 부재(10)에 충격이 가해질 때 레인포스먼트(4)가 한 쌍의 측벽부(2b, 2b)의 변형을 억제하므로, 중공 부재(10)의 단면 변형을 억제할 수 있다. 또한, 접합부(4b)와 측벽부(2b)의 접합 방법은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 당해 접합 방법은, 플랜지부(2c)와 접합부(3c)의 접합과 마찬가지로 특별히 한정되지 않는다. 본 실시 형태에서는, 접합부(4b)와 측벽부(2b)는, 스폿 용접에 의해 접합된다. 또한, 레인포스먼트(4)는, 충전 부재(5)의 배치 영역을 구획하기 위한 경계판으로서의 기능도 갖는다.
본 실시 형태에 관한 레인포스먼트(4)는, 제2 금속판의 일례이다. 본 실시 형태에 관한 레인포스먼트(4)는, 예를 들어 강판 등의 금속판에 의해 형성된다. 또한, 레인포스먼트(4)를 형성하는 재료는 플라스틱, 탄소 섬유, 합금판 또는 복합재여도 된다.
또한, 본 실시 형태에 관한 레인포스먼트(4)의 중공 부재(10)의 내부에 있어서의 구체적인 배치 위치에 대해서는 후술한다.
본 실시 형태에 관한 충전 부재(5)는 수지재이다. 충전 부재(5)는, 우레탄계, 에폭시계 또는 그 밖의 임의의 수지로 이루어진다. 충전 부재(5)는, 우레탄계의 수지이면 최대 300MPa 정도, 에폭시계의 수지이면 최대 3000MPa 정도의 영률로, 형성 가능하다. 충전 부재(5)는, 예를 들어 발포 수지로 이루어지는 경질의 발포 충전 부재여도 된다. 발포 수지는, 중공 부재(10)의 내측에 충전된 후에, 화학 변화에 의해 경화되어 충전 부재(5)가 형성된다. 충전 부재(5)의 영률은, 20MPa 이상인 것이 바람직하다. 충전 부재(5)의 영률은, 충전 부재(5)를 형성하는 수지의 밀도에 따라서 변화시킬 수 있다. 단, 수지의 밀도가 높을수록 수지의 성형이 어려워지므로, 충전 부재(5)의 영률은 최대 300 내지 400MPa인 것이 바람직하다.
또한, 본 실시 형태에 관한 충전 부재(5)의 중공 부재(10)의 내부에 있어서의 구체적인 배치 위치에 대해서는 후술한다.
또한, 본 실시 형태에 관한 중공 부재(10)에는, 굴곡부(6A 및 6B)가 마련된다. 굴곡부(6)는, 중공 부재(10)가 굴곡되는 부분이다. 즉, 굴곡부(6)란, 중공 부재(10)의 단면의 무게 중심을 따라 정의되는 무게 중심의 궤적의 길이 방향에 있어서의 곡률 반경이 260㎜ 이하인 부분이다. 도 4는, 중공 부재(10)의 단면의 무게 중심의 궤적을 가시화한 모식도이다. 도 4에 도시한 바와 같이, 중공 부재(10)의 단면의 무게 중심의 궤적 C1은, 굴곡부(6A 및 6B)에 있어서 굴곡되어 있다.
굴곡부(6)는, 상세는 후술하지만, 굽힘 유기부의 일례이다. 이러한 굴곡부(6)를 구비하는 중공 부재(10)는, 예를 들어 제1 구조 부재(2) 및 제2 구조 부재(3)의 일부가 굴곡되는 형상으로 프레스 성형을 행하고, 이들 구조 부재를 조립함으로써 얻어진다. 이러한 굴곡부(6)는, 프레임(1)이 적용되는 차량의 구조에 따라서 적절히 마련된다. 즉, 프레임(1)에는 차량의 구조에 따라서 굽힘 변형이 허용되는 개소가 있고, 그 개소에 굴곡부(6)가 마련된다. 굽힘 변형이 허용되는 개소는, 당해 개소에서 프레임(1)이 굽힘 변형되어도, 꺾여 구부러진 프레임(1)이 탑승자 및 중요 부품에 접촉되지 않는 개소가 예시된다. 중공 부재(10)에 마련되는 굴곡부(6)의 수는 특별히 한정되지 않고, 상술한 바와 같이 차량의 구조에 따라서 적절히 결정된다.
굽힘 유기부는, 중공 부재(10)의 길이 방향의 일부에 마련된다. 중공 부재(10)에 굽힘 유기부가 형성된 경우, 길이 방향으로의 충돌에 의해 굽힘 유기부에 있어서 굽힘 변형이 생긴다. 예를 들어, 도 4에 도시한 바와 같이, 이러한 굴곡부(6A 및 6B)의 곡률 반경 RA 및 RB 중 적어도 어느 것이 260㎜ 이하이면 중공 부재(10)는, 충돌 하중의 입력 시에, 상기 곡률 반경의 조건을 만족하는 굴곡부(6A 및 6B)의 적어도 어느 것에 있어서 굽힘 변형이 생긴다. 이 굽힘 변형에 필요한 에너지는 충돌에 의한 에너지로부터 공급된다. 즉, 중공 부재(10)의 굽힘 변형에 의해 충돌 에너지를 흡수할 수 있다. 이 굽힘 유기부를 중공 부재(10)에 마련함으로써, 충돌에 의해 생기는 중공 부재(10)의 굽힘 기점을 설정할 수 있다. 그 때문에, 중공 부재(10)의 상정 외의 굽힘에 의한 캐빈에 대한 충격을 회피할 수 있으므로, 캐빈의 안전성을 유지할 수 있다.
또한, 레인포스먼트(4)가 중공 부재(10)를 내측으로부터 지지하도록, 중공 부재(10)의 굽힘 유기부의 내측에 마련된다. 이에 의해, 중공 부재(10)의 충돌 시의 단면 변형을 억제하여, 충돌에 대한 내하중성을 높일 수 있다. 따라서, 충돌 안전 성능을 높일 수 있다.
또한, 저벽부(2a)의 Z축 방향의 길이는, 측벽부(2b)의 X축 방향의 길이 이상인 것이 바람직하다. 이에 의해, 중공 부재(10)의 Z축 방향에 따른 단면 2차 모멘트가 X축 방향에 따른 단면 2차 모멘트보다도 커진다. 그 때문에, 중공 부재(10)에 충돌 하중이 입력되었을 때, 저벽부(2a) 및 천장 벽부(3a)가 굴곡되기 쉬워진다.
이하, 본 실시 형태에 관한 프레임(1)의 내부에 있어서의, 레인포스먼트(4) 및 충전 부재(5)의 배치의 일례에 대하여 설명한다. 또한, 상술한 굽힘 유기부는 굴곡부(6)에 한정되지는 않는다. 굽힘 유기부의 구체예에 대해서는 후술한다.
(충전 부재 및 레인포스먼트의 배치)
도 5는, 본 실시 형태에 관한 프레임(1)의 일례의 Z축 방향에 직교하는 단면에 있어서의 단면도이다. 또한, 도 5에 도시한 단면도는, 도 2에 도시한 I-I 절단선에 있어서의 중공 부재(10)의 단면도에 상당한다. 도 5에 도시한 바와 같이, 중공 부재(10)에는 두 굴곡부(6A와 6B)가 있다. 굴곡부(6A)는, 중공 부재(10)에 충돌 하중 F가 입력된 경우, 저벽부(2a)가 굽힘 내측이 되도록, 저벽부(2a) 방향으로 굴곡된다. 굴곡부(6B)는, 중공 부재(10)에 충돌 하중 F가 입력된 경우, 천장 벽부(3a)가 굽힘 내측이 되도록, 천장 벽부(3a) 방향으로 굴곡된다. 이들 굴곡부(6A, 6B)는, 프레임(1)에 있어서의 굽힘 유기부에 상당한다.
본 실시 형태에 관한 충전 부재(5(5A 내지 5D))는, 각각 레인포스먼트(4)의 주면부(4a)에 밀착해서 배치된다. 도 5에 도시한 예에서는, 충전 부재(5A 및 5B)는, 저벽부(2a)에 대향하는 부분에 마련되어 있다. 또한, 충전 부재(5C 및 5D)는, 천장 벽부(3a)에 대향하는 부분에 마련되어 있다.
본 실시 형태에 관한 충전 부재(5)는, 저벽부(2a) 또는 천장 벽부(3a)의 내면에 밀착해서 길이 방향으로 굴곡부(6A) 또는 굴곡부(6B)와 인접하여 또는 이격하여 배치된다. 도 5에 도시한 예에서는, 충전 부재(5A 및 5B)는, 굴곡부(6A)에 있어서의 저벽부(2a)의 부분(2x)에 배치되지 않고, 저벽부(2a)의 길이 방향으로 굴곡부(6A)와 이격되는 부분의 내면에 밀착해서 배치되어 있다. 또한, 충전 부재(5C 및 5D)는, 굴곡부(6B)에 있어서의 천장 벽부(3a)의 부분(3x)에 배치되지 않고, 천장 벽부(3a)의 길이 방향으로 굴곡부(6B)와 이격되는 부분의 내면에 밀착해서 배치되어 있다.
도 6 및 도 7은, 도 5에 도시한 프레임(1)의 Ⅱ-Ⅱ 절단선 및 Ⅲ-Ⅲ 절단선에 있어서의 단면도이다. 도 6에 도시한 바와 같이, 충전 부재(5A)는, 저벽부(2a)와, 주면부(4a)와, 한 쌍의 측벽부(2b)에 의해 형성되는 공간(7A)에 있어서, 주면부(4a)에 밀착해서 배치되어 있다. 또한, 상세는 후술하지만, 충전 부재(5A)는, 적어도 주면부(4a)에 밀착하도록 배치되면 된다. 예를 들어, 충전 부재(5A)는, 반드시 공간(7A)측에 배치되지 않아도 된다. 보다 구체적으로는, 충전 부재(5A)는, 레인포스먼트(4)에 대한 공간(7A)의 반대측의 공간에 있어서, 주면부(4a)에 밀착해서 배치되어도 된다. 충전 부재(5B)의 배치는, 도 6을 참조하여 설명한 충전 부재(5A)의 배치와 마찬가지이다. 또한, 도 7에 도시한 바와 같이, 충전 부재(5D)는, 천장 벽부(3a)와, 주면부(4a)와, 한 쌍의 측벽부(2b)에 의해 형성되는 공간(7B)에 있어서, 주면부(4a)에 밀착해서 배치되어 있다. 또한, 충전 부재(5D)는, 충전 부재(5A)의 예와 마찬가지로, 반드시 공간(7B)에 배치되지 않아도 된다. 보다 구체적으로는, 충전 부재(5D)는, 레인포스먼트(4)에 대한 공간(7B)의 반대측의 공간에 있어서, 주면부(4a)에 밀착해서 배치되어도 된다. 충전 부재(5C)의 배치는, 도 7을 참조하여 설명한 충전 부재(5D)의 배치와 마찬가지이다.
도 5 및 도 6을 참조하면서, 충전 부재(5A 및 5B)에 의한 작용 및 효과에 대하여 설명한다. 우선, 충전 부재(5A 및 5B)는, 레인포스먼트(4)의 주면부(4a)에 밀착해서 배치되어 있다. 충전 부재(5A 및 5B)가 주면부(4a)에 밀착(바람직하게는 접착)함으로써, 주면부(4a)의 면외 변형에 대한 저항이 높아진다. 이에 의해, 프레임(1)에 대한 충돌 하중이 입력되어 굴곡부(6A)에 있어서 꺾여 구부러짐이 생긴 경우에, 레인포스먼트(4)에 걸리는 Z축 방향의 압축 응력에 기인하여 생길 수 있는 주면부(4a)의 면외 변형을 억제하여, 레인포스먼트(4)의 좌굴을 억제할 수 있다. 따라서, 레인포스먼트(4)는, 당해 충돌 하중의 입력에 의한 측벽부(2b)의 변형을 억제할 수 있으므로, 중공 부재(10)의 폐단면의 단면 변형도 억제된다. 따라서, 프레임(1)의 충돌 안전 성능을 보다 확실하게 발휘시킬 수 있다.
또한, 도 5 및 도 6을 참조하면, 충전 부재(5A 및 5B)는, 굴곡부(6A)에 있어서의 저벽부(2a)의 부분(2x)에 배치되지 않고, 저벽부(2a)의 길이 방향으로 굴곡부(6A)와 이격되는 부분의 내면에 밀착(바람직하게는 접착)해서 배치되어 있다. 충전 부재(5A 및 5B)가, 굴곡부(6A)에 있어서의 저벽부(2a)의 부분(2x)에 배치되지 않기 때문에, 굴곡부(6A)에 있어서의 저벽부(2a)의 부분(2x)의 면외 변형에 대한 저항은 낮은 채 그대로이다. 즉, 굴곡부(6A)에 있어서의 굽힘 강성은 낮은 채 그대로이다. 이에 의해, 프레임(1)에 충돌 하중이 입력된 경우에, 굴곡부(6A)에 있어서 굽힘 변형을 확실하게 일으킬 수 있다. 한편, 충전 부재(5A 및 5B)는, 저벽부(2a)의 길이 방향으로 굴곡부(6A)와 이격되는 부분의 내면에 밀착해서 배치됨으로써, 충전 부재(5A 및 5B)가 배치된 부분에 있어서의 저벽부(2a)의 면외 변형에 대한 저항이 높아진다. 이에 의해, 프레임(1)에 충돌 하중이 입력되어 굴곡부(6A)에 있어서 굽힘 변형이 생긴 경우에, 굴곡부(6A)의 면외 변형에 수반되어 생기는, 충전 부재(5A 및 5B)가 배치된 부분에 있어서의 저벽부(2a)의 면외 변형을 억제할 수 있다. 따라서, 중공 부재(10)의 폐단면의 단면 변형이 충전 부재(5A 및 5B)에 의해 억제된다. 따라서, 프레임(1)의 충돌 안전 성능을 보다 높일 수 있다.
또한, 도 5 및 도 6에 도시한 예에서는, 충전 부재(5A 및 5B)는, 주면부(4a)와 저벽부(2a)를 연결하고 있다. 여기서 연결이란, 충전 부재(5A 및 5B)가 주면부(4a)와 저벽부(2a)를 걸쳐서 각각에 밀착해서 배치되는 것을 의미한다. 프레임(1)에 대한 충돌 하중이 입력되어 굴곡부(6A)에 있어서 꺾여 구부러짐이 생긴 경우에, 주면부(4a)와 저벽부(2a)에 있어서의 면외 변형은, 각각 상대하는 방향으로 생긴다. 여기서, 주면부(4a)와 저벽부(2a)를 충전 부재(5A 및 5B)에 의해 연결함으로써, 충전 부재(5A 및 5B)가, 주면부(4a) 및 저벽부(2a)의 각각의 변형에 의해 받는 힘을 상쇄할 수 있다. 이에 의해, 주면부(4a)의 면외 변형을 단순히 억제할 뿐만 아니라, 면외 변형을 일으키는 힘 자체를 줄일 수 있다. 따라서, 프레임(1)의 충돌 안전 성능을 보다 높일 수 있다.
또한, 도 5 및 도 6에 도시한 예에서는, 충전 부재(5A 및 5B)는, 레인포스먼트(4)와 측벽부(2b)에 연속하여 밀착해서 배치되어 있다. 즉 충전 부재(5A 및 5B)는, 주면부(4a)와 측벽부(2b)를 접속하는 접속 부분(4c)의 내측에 밀착해서 배치되어 있다. 프레임(1)에 대한 충돌 하중이 입력되어 굴곡부(6)에 있어서 꺾여 구부러짐이 생긴 경우에, 접속 부분(4c)에 높은 응력이 발생하여, 접속 부분(4c)에 있어서 국소적으로 소성 변형이 생긴다. 충전 부재(5A 및 5B)가 접속 부분(4c)에 밀착(바람직하게는 접착)해서 배치됨으로써, 접속 부분(4c)에 있어서 생기는 국소적인 소성 변형을 억제할 수 있다. 이에 의해, 프레임(1)의 충돌 안전 성능을 보다 효과적으로 높일 수 있다.
또한, 도 5 및 도 6에 도시한 예에서는, 충전 부재(5A 및 5B)는, 저벽부(2a)와 측벽부(2b)에 연속하여 밀착해서 배치되어 있다. 즉 충전 부재(5A 및 5B)는, 능선부(2d)의 내측에 밀착해서 배치되어 있다. 상술한 접속 부분(4c)에 있어서의 소성 변형과 마찬가지로, 프레임(1)에 대한 충돌 하중이 입력되어 굴곡부(6A)에 있어서 꺾여 구부러짐이 생긴 경우에, 능선부(2d)에 있어서 국소적으로 소성 변형이 생긴다. 그 때문에, 충전 부재(5A 및 5B)가 이러한 위치에 밀착(바람직하게는 접착)해서 배치됨으로써, 능선부(2d)에 있어서 생기는 국소적인 소성 변형을 억제할 수 있다. 이에 의해, 프레임(1)의 충돌 안전 성능을 보다 효과적으로 높일 수 있다.
도 6에 도시한 예에서는 충전 부재(5A 및 5B)는 능선부(2d) 및 접속 부분(4c)의 모든 내측에 밀착해서 배치되어 있다. 이것에 한정되지 않고, 능선부(2d) 또는 접속 부분(4c)의 적어도 어느 내측에 충전 부재(5A 및 5B)가 배치되어 있으면, 충돌 안전 성능의 향상은 발휘된다.
여기서, 충전 부재(5)의 영률이 높을수록, 충전 부재(5)에 의한 상술한 소성 변형의 억제 효과가 높아진다. 그러나, 충전 부재(5)의 영률을 높이기 위해서는, 고밀도로 수지를 성형할 것이 요구된다. 즉, 충전 부재(5)의 영률을 높이면, 충전 부재(5)의 단위 체적당 질량은 증대된다. 본 실시 형태에서는, 단면 변형을 억제해야 할 장소를 굴곡부(6)와 인접 또는 이격되는 부분으로 한정할 수 있다. 이 때문에, 단면 변형될 장소를 예측해서 충전 부재(5)를 배치해야 할 장소도 한정할 수 있다. 즉, 본 실시 형태에서는, 충전 부재(5)의 고영률화에 수반되는 중량 증가를 경감시키는 것이 가능하다. 이와 같이, 본 실시 형태에서는, 높은 질량 효율로 충돌 안전 성능을 향상시키는 것이 가능하다.
이상, 충전 부재(5A 및 5B)의 배치에 의해 초래되는 작용 및 효과에 대하여 설명하였다. 또한, 상기에서는, 충전 부재(5A 및 5B)가 길이 방향으로 굴곡부(6A)와 이격시켜 배치되는 경우에 대하여 설명하였지만, 충전 부재(5A 및 5B)가 길이 방향으로 굴곡부(6A)와 인접해서 배치되는 경우도, 상술한 작용 및 효과는 마찬가지로 발휘된다. 또한, 상술한 작용 및 효과는, 도 5 및 도 7에 도시한 바와 같은, 천장 벽부(3a)와 주면부(4a)의 사이에 충전되는 충전 부재(5C 및 5D)에 대해서도 마찬가지로 발휘된다.
이와 같이, 본 실시 형태에 관한 프레임(1)에 있어서는, 굽힘 유기부인 굴곡부(6)의 내측에 레인포스먼트(4)가 마련되고, 충전 부재(5)가 레인포스먼트(4)에 밀착해서 배치된다. 이러한 구성에 의해, 프레임(1)에 대한 충돌 하중의 입력 시에 레인포스먼트(4)의 면외 변형을 억제하여, 레인포스먼트(4)의 좌굴을 억제할 수 있다. 이에 의해, 레인포스먼트(4)에 의해 중공 부재(10)의 단면 형상이 유지되기 때문에, 중공 부재(10)의 단면 변형을 억제할 수 있다. 따라서, 차체의 경량화를 도모하기 위해서 중공 부재(10) 및 레인포스먼트(4)의 판 두께를 얇게 하는 경우에 있어서도, 프레임(1)의 충돌 안전 성능을 유지할 수 있다.
또한, 도 5에 도시한 레인포스먼트(4)는 하나의 부재에 의해 형성되고, 굴곡부(6)에 있어서의 저벽부(2a) 및 천장 벽부(3a)의 각각에 대향하도록 마련되어 있지만, 본 발명은 이러한 예에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 레인포스먼트(4)는, 굴곡부(6) 등의 굽힘 유기부에 있어서의 저벽부(2a) 또는 천장 벽부(3a)에 대향하여 복수 마련되어도 된다. 또한, 레인포스먼트(4)는, 중공 부재(10)의 길이 방향을 따라 전체적으로 마련되어도 된다. 즉, 레인포스먼트(4)는, 굽힘 유기부의 내측에 마련되어 있으면, 레인포스먼트(4)의 중공 부재(10)의 길이 방향에 있어서의 위치 및 길이는 특별히 한정되지 않는다.
또한, 본 실시 형태에 관한 프레임(1)에 있어서는, 충전 부재(5)가, 중공 부재(10)에 밀착해서 굽힘 유기부인 굴곡부(6)의 주변에 배치되고, 또한, 굴곡부(6)에 있어서 충전 부재(5)가 배치되지 않거나, 혹은 길이 방향의 길이당 배치되는 충전 부재의 양이 적은 영역이 있다. 이러한 구성에 의해, 굴곡부(6)에 있어서의 굽힘 강도를 낮은 채 그대로로 할 수 있다. 이에 의해, 프레임(1)에 충돌 하중이 입력된 경우에, 굴곡부(6)에 있어서 굽힘 변형을 확실하게 일으킬 수 있다. 한편, 이러한 구성에 의해, 프레임(1)에 대한 충돌 하중이 입력되어 굴곡부(6)에 있어서 굽힘 변형이 생긴 경우에, 굴곡부(6)의 면외 변형에 수반되어 생기는, 충전 부재(5)가 배치된 부분에 있어서의 중공 부재(10)의 면외 변형을 억제할 수 있다. 따라서, 중공 부재(10)의 폐단면의 단면 변형이 충전 부재(5)에 의해 억제된다. 따라서, 프레임(1)의 충돌 안전 성능을 보다 높일 수 있다.
<2.2. 충전 부재의 배치예>
이상, 본 실시 형태에 관한 충전 부재(5)의 배치에 대하여 설명하였다. 또한, 충전 부재(5)의 배치는, 도 6 및 도 7에 도시한 예에 한정되지는 않는다. 이하, 충전 부재(5)의 다른 배치예에 대하여 설명한다.
(제1 배치예)
제1 배치예에서는, 레인포스먼트(4)에 밀착해서 배치한 충전 부재(510)에 의해, 레인포스먼트(4)의 면외 변형을 억제한다. 레인포스먼트(4)의 면외 변형을 억제할 수 있으면, 레인포스먼트(4)가 연결되는 벽부(예를 들어 측벽부(2b))의 면외 변형을 억제할 수 있다. 그 결과 중공 부재(10)의 단면 변형을 억제할 수 있다.
도 8은, 본 실시 형태에 관한 충전 부재의 제1 배치예를 설명하기 위한 프레임(1)의 단면도이다. 또한, 도 8에 도시한 단면도는, 도 5에 도시한 프레임(1)의 Ⅱ-Ⅱ 절단선에 있어서의 프레임(1)의 단면에 상당한다.
도 8에 도시한 바와 같이, 충전 부재(510)는, 주면부(4a)의 저벽부(2a)에 대향하는 면의 중앙 부분에 밀착(바람직하게는 접착)해서 배치되어 있다. 이러한 배치에 의해, 상술한 바와 같이, 주면부(4a)의 면외 변형에 대한 저항을 크게 할 수 있다. 즉, 충전 부재(510)가 주면부(4a)의 일부에만 밀착해서 배치됨으로써도, 레인포스먼트(4)의 면외 변형을 억제하여, 레인포스먼트(4)의 좌굴을 억제할 수 있다. 즉, 중공 부재(10)의 단면 변형을 억제하는 효과를 충분히 얻을 수 있다. 따라서, 요구되는 충돌 안전 성능을 확보하는 것이 가능하면, 도 8에 도시한 바와 같이, 충전 부재(510)가 주면부(4a)의 일부에만 배치되어도 된다. 이에 의해, 충전 부재(510)의 충전량이 적어지므로, 충전 부재(510)의 비용 및 프레임(1)의 중량을 낮게 억제할 수 있다.
또한, 충전 부재(510)의 배치 위치는, 상술한 바와 같이, 주면부(4a)의 저벽부(2a)에 대향하는 측에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 도 8에 도시한 충전 부재(510)는, 주면부(4a)의 천장 벽부(3a)에 대향하는 측에 마련되어도 된다. 즉, 레인포스먼트(4)에 충전 부재(510)가 밀착해서 배치되어 있으면, 충전 부재(510)의 주면부(4a)에 있어서의 배치면은 특별히 한정되지 않는다.
(제2 배치예)
제2 배치예에서는, 레인포스먼트(4)와 레인포스먼트(4)에 대향하는 벽부(예를 들어 저벽부(2a))를 충전 부재(511)가 연결한다. 충전 부재(511)를 통해 레인포스먼트(4)와 레인포스먼트(4)에 대향하는 벽부가 서로를 구속하기 때문에, 레인포스먼트(4)와 레인포스먼트(4)에 대향하는 벽부의 면외 변형을 억제할 수 있다. 또한, 레인포스먼트(4)의 면외 변형을 억제할 수 있기 때문에, 레인포스먼트(4)가 연결되는 벽부의 면외 변형도 억제할 수 있다. 그 결과, 중공 부재(10)의 단면 변형을 억제할 수 있다.
도 9는, 본 실시 형태에 관한 충전 부재의 제2 배치예를 설명하기 위한 프레임(1)의 단면도이다. 또한, 도 9에 도시한 단면도는, 도 5에 도시한 프레임(1)의 Ⅱ-Ⅱ 절단선에 있어서의 프레임(1)의 단면에 상당한다.
도 9에 도시한 바와 같이, 충전 부재(511)는, 주면부(4a)의 중앙 부분과 저벽부(2a)의 중앙 부분을 연결하도록, 각 부분에 밀착(바람직하게는 접착)해서 배치되어 있다. 이러한 배치에 의해, 상술한 바와 같이, 레인포스먼트(4) 및 저벽부(2a)의 면외 변형을 보다 효과적으로 억제할 수 있다. 이 경우, 도 9에 도시한 바와 같이, 충전 부재(511)가 주면부(4a)의 일부 및 저벽부(2a)의 일부만을 연결해도, 중공 부재(10)의 단면 변형을 억제하는 효과를 충분히 얻을 수 있다. 따라서, 요구되는 충돌 안전 성능을 확보하는 것이 가능하면, 도 9에 도시한 바와 같이, 충전 부재(511)가 주면부(4a) 및 저벽부(2a)의 일부만을 연결하도록 배치되어도 된다. 이에 의해, 충전 부재(511)의 충전량이 적어지므로, 충전 부재(511)의 비용 및 프레임(1)의 중량을 낮게 억제할 수 있다.
또한, 충전 부재(511)의 배치 위치는, 상술한 바와 같이, 주면부(4a)와 저벽부(2a)의 사이에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 도 9에 도시한 충전 부재(511)는, 주면부(4a)와 천장 벽부(3a)의 사이에 배치되고, 주면부(4a)와 천장 벽부(3a)를 연결해도 된다. 또한, 레인포스먼트(4)의 주면부(4a)가 측벽부(2b)에 대향하도록 마련되어 있는 경우, 충전 부재(511)는, 어느 측벽부(2b)와 주면부(4a)를 연결해도 된다. 즉, 레인포스먼트(4)에 충전 부재(511)가 밀착해서 배치되어 있으면, 충전 부재(511)에 의한 연결 대상으로 되는 부분은 특별히 한정되지 않는다.
또한, 제1 배치예 및 제2 배치예에 나타낸 충전 부재(5)의 주면부(4a)(및 저벽부(2a))의 Z축 방향에 있어서의 배치 위치에 대해서는 특별히 한정되지 않는다. 그러나, 굽힘 모멘트를 받는 주면부(4a)의 휨양이 가장 커지는 주면부(4a)의 중앙 부분에 충전 부재(5)가 밀착해서 배치되는 것이 바람직하다. 또한 주면부(4a) 위의 충전 부재(5)의 폭은, 주면부의 폭의 20％ 이상인 것이 바람직하다. 30％ 이상이면 더욱 바람직하다. 이에 의해, 레인포스먼트(4)의 탄성 변형에 의해 레인포스먼트(4)에 충돌 에너지가 가해지는 것을 방지할 수 있다. 레인포스먼트(4)에 충돌 에너지가 가해지면, 충돌 시의 굽힘에 의한 에너지 흡수가 저해되기 때문이다.
또한, 도 8 및 도 9에 도시한 바와 같이, 충전 부재(5)는 반드시 공간(7A)을 밀하게 충전하도록 배치되지 않아도 된다. 충전 부재(5)는 적어도 레인포스먼트(4)의 주면부(4a)에 밀착해서 배치되어 있으면, 레인포스먼트(4)에 의한 중공 부재의 단면 변형을 억제하는 효과가 발휘된다. 충전 부재(5)의 공간(7A)에 있어서의 충전량 및 배치 위치는, 요구되는 프레임(1)의 충돌 안전 성능 및 프레임(1)의 중량, 그리고 충전 부재(5)에 의한 충전 비용 등에 기초하여, 적절히 조정될 수 있다. 또한, 충전 부재(5)는 반드시 공간(7A)에 마련되지 않아도 된다. 즉, 충전 부재(5)는, 중공 부재(10)의 공간 중, 공간(7A)과는 다른 측의 공간에 배치되어도 된다.
(제3 배치예)
제3 배치예에서는, 레인포스먼트(4)와 레인포스먼트(4)가 연결되는 벽부를 충전 부재(512)가 연결한다. 레인포스먼트(4)와 레인포스먼트(4)가 연결되는 벽부가 충전 부재(512)로 구속되기 때문에, 레인포스먼트(4)와 레인포스먼트(4)가 연결되는 벽부가 이루는 각이 고정된다. 그 결과, 중공 부재(10)의 단면 변형을 억제할 수 있다.
도 10은, 본 실시 형태에 관한 충전 부재의 제3 배치예를 설명하기 위한 프레임(1)의 단면도이다. 또한, 도 10에 도시한 단면도는, 도 5에 도시한 프레임(1)의 Ⅱ-Ⅱ 절단선에 있어서의 프레임(1)의 단면에 상당한다.
도 10에 도시한 바와 같이, 충전 부재(512)는, 주면부(4a), 저벽부(2a), 및 한 쌍의 측벽부(2b)에 의해 둘러싸여 형성되는 공간(7A)에, 주면부(4a) 및 저벽부(2a), 및 한 쌍의 측벽부(2b)에 밀착(바람직하게는 접착)하도록 배치되어 있다. 또한, 충전 부재(512)는, 그 내부에 공동(512a)을 갖는다. 이에 의해, 레인포스먼트(4) 및 중공 부재(10)의 변형을 억제시키는 효과를 높이면서, 충전 부재(512)의 충전량을 억제할 수 있다. 또한, 도 10에 도시한 충전 부재(512)는, 레인포스먼트(4)에 밀착해서 배치되어 있으면, 다른 벽부와의 밀착의 유무, 및 충전량은 특별히 한정되지 않는다.
<<3. 제2 실시 형태>>
제2 실시 형태는, 금속 부재의 저벽 또는 천장벽 중 적어도 어느 것의 내면에 밀착해서, 길이 방향으로 굽힘 유기부와 인접하여 또는 이격되어 수지재가 배치되는 형태이다.
<3.1. 프레임의 구성>
(프레임의 구성 요소)
도 11은, 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 프레임(1)의 일례의 개략 구성을 나타내는 사시도이다. 도 11에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 프레임(1)은, 제1 구조 부재(2), 제2 구조 부재(3), 및 충전 부재(5(5A 내지 5D))를 구비한다. 본 실시 형태에 관한 중공 부재(10)는, 제1 구조 부재(2) 및 제2 구조 부재(3)에 의해 형성된다. 도 11에 도시한 프레임(1)의 구성은, 레인포스먼트(4)를 갖지 않는 점 및 충전 부재(5)의 배치를 제외하고, 제1 실시 형태에 대하여 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명한 바와 같다. 이하, 본 실시 형태에 관한 프레임(1)의 내부에 있어서의, 충전 부재(5)의 배치의 일례에 대하여 설명한다.
(충전 부재의 배치)
도 12는, 본 실시 형태에 관한 프레임(1)의 일례의 Z축 방향에 직교하는 단면을 나타내는 단면도이다. 또한, 도 12에 도시한 단면도는, 도 11에 도시한 Ⅳ-Ⅳ 절단선에 있어서의 중공 부재(10)의 단면도에 상당한다. 도 12에 도시한 바와 같이, 중공 부재(10)에는, 굴곡부(6A 및 6B)가 마련되어 있다. 굴곡부(6A)는, 중공 부재(10)에 충돌 하중 F가 입력된 경우, 저벽부(2a)가 굽힘 내측이 되는 방향으로 굴곡된다. 굴곡부(6B)는, 중공 부재(10)에 충돌 하중 F가 입력된 경우, 천장 벽부(3a)가 굽힘 내측이 되는 방향으로 굴곡된다. 이들 굴곡부(6)는, 프레임(1)에 있어서의 굽힘 유기부에 상당한다.
본 실시 형태에 관한 충전 부재(5)는, 저벽부(2a) 또는 천장 벽부(3a)의 내면에 밀착해서 길이 방향으로 굴곡부(6A) 또는 굴곡부(6B)와 인접하여 또는 이격하여 배치된다. 도 11 및 도 12에 도시한 예에서는, 충전 부재(5A 및 5B)는, 저벽부(2a)에 있어서의 굴곡부(6A)가 마련된 부분(2x)에 배치되지 않고, 길이 방향으로 굴곡부(6A)와 이격시켜 배치된다. 한편, 충전 부재(5C 및 5D)는, 도 11 및 도 12에 도시한 바와 같이, 천장 벽부(3a)에 있어서의 굴곡부(6B)가 마련된 부분(3x)에 배치되지 않고, 길이 방향으로 굴곡부(6B)와 이격시켜 배치된다.
도 13은, 도 12에 도시한 프레임(1)의 Ⅴ-Ⅴ 절단선에 있어서의 단면도이다. 또한, 도 14는, 도 12에 도시한 프레임(1)의 Ⅵ-Ⅵ 절단선에 있어서의 단면도이다. 도 13에 도시한 바와 같이, 충전 부재(5A)는, 저벽부(2a)의 내면에 밀착(바람직하게는 접착)해서 배치된다. 특히, 도 13에 도시한 바와 같이, 충전 부재(5A)는, 저벽부(2a)의 중앙 부분의 내면에 밀착해서 배치된다. 충전 부재(5B)의 배치는, 도 13을 참조하여 설명한 충전 부재(5A)의 배치와 마찬가지이다. 또한, 도 14에 도시한 바와 같이, 충전 부재(5D)는, 천장 벽부(3a)의 내면에 밀착해서 배치된다. 충전 부재(5C)의 배치는, 도 14를 참조하여 설명한 충전 부재(5D)의 배치와 마찬가지이다.
도 12 및 도 13을 참조하면서, 충전 부재(5A 및 5B)에 의한 작용 및 효과에 대하여 설명한다. 도 12 및 도 13을 참조하면, 충전 부재(5A 및 5B)는, 굴곡부(6A)에 있어서의 저벽부(2a)의 부분(2x)에 배치되지 않고, 저벽부(2a)의 길이 방향으로 굴곡부(6A)와 이격되는 부분의 내면에 밀착(바람직하게는 접착)해서 배치되어 있다. 충전 부재(5A 및 5B)가, 굴곡부(6A)에 있어서의 저벽부(2a)의 부분(2x)에 배치되지 않기 때문에, 굴곡부(6A)에 있어서의 저벽부(2a)의 부분(2x)의 면외 변형에 대한 저항은, 낮은 채 그대로이다. 즉, 굴곡부(6A)에 있어서의 굽힘 강성은 낮은 채 그대로이다. 이에 의해, 프레임(1)에 충돌 하중이 입력된 경우에, 굴곡부(6A)에 있어서 굽힘 변형을 확실하게 일으킬 수 있다.
한편, 충전 부재(5A 및 5B)는, 저벽부(2a)의 길이 방향으로 굴곡부(6A)와 이격되는 부분의 중앙 부분의 내면에 밀착해서 배치된다. 이러한 배치에 의해, 프레임(1)의 굽힘 압축에 기인하는 면외 방향으로의 힘이 저벽부(2a)에 부하된 경우에, 굴곡부(6A)의 변형에 수반되어 생기는, 저벽부(2a)의 길이 방향으로 굴곡부(6A)와 이격되는 부분의 Z축 방향의 중앙 부분의 변형이, 충전 부재(5A 및 5B)에 의해 구속된다. 이에 의해, 저벽부(2a)의 면외 변형을 억제할 수 있다. 즉, 프레임(1)에 충돌 하중이 입력되었을 때, 충전 부재(5A 및 5B)가 배치된 부분에 있어서의 중공 부재(10)의 면외 변형을 억제할 수 있다. 이에 의해, 프레임(1)의 단면 변형이 억제되므로, 프레임(1)의 내하중 성능을 높일 수 있다. 따라서, 프레임(1)의 경량화를 도모하면서, 충돌 안전 성능을 높게 유지할 수 있다.
또한, 충전 부재(5A 및 5B)의 X축 방향의 두께 a에 대해서는 특별히 한정되지 않고, 당해 두께 a는 프레임(1)에 요구되는 내하중 성능 및 중량에 따라서 적절히 설정된다. 충전 부재(5A 및 5B)의 두께 a를 제어하기 위해서, 예를 들어 도시하지 않은 레인포스먼트 등의 판재가 중공 부재(10)의 내측에 마련되어도 된다. 또한, 충전 부재(5A 및 5B)의 배치 위치를 정하는 측벽부로부터의 거리 b1 및 b2에 대해서도 특별히 한정되지 않는다. 단, 저벽부(2a)의 중앙 부분의 내면에 충전 부재(5A 및 5B)를 밀착해서 배치시킴으로써, 저벽부(2a)의 면외 변형을 효율적으로 억제할 수 있다. 또한, 저벽부(2a) 위의 충전 부재(5A 및 5B)의 폭은, 저벽부(2a)의 폭의 20％ 이상인 것이 바람직하다. 30％ 이상이면 더욱 바람직하다. 또한, 거리 b1 및 b2는 동일 값인 것이 바람직하다. 또한, 거리 b1 및 b2의 크기는, 프레임(1)에 요구되는 내하중 성능 및 중량에 따라서 적절히 설정되는 충전 부재(5A 및 5B)의 X축 방향의 두께에 따라서 결정된다.
도 12 및 도 14에 도시한 바와 같이, 충전 부재(5C 및 5D)는 천장 벽부(3a) 위에 배치된다. 충전 부재(5C 및 5D)는, 천장 벽부(3a) 위에 배치되는 이외에는 도 12 및 도 13을 참조하여 설명한 충전 부재(5A 및 5B)와 동일하다. 단, 천장 벽부(3a) 위의 충전 부재(5C 및 5D)의 폭은, 폐단면 내의 천장 벽부(3a)의 폭의 20％ 이상인 것이 바람직하다. 30％ 이상이면 더욱 바람직하다.
또한, 본 발명에 있어서 밀착이란, 간극 없이 접하여 배치되는 것을 의미한다. 특히 밀착 중, 서로를 구속하는 접착이 가장 바람직하다. 서로를 구속하지 않는 경우에도, 중공 부재(10)를 형성하는 적어도 어느 벽부가 면외 변형되는 것을 충전 부재(5)가 억제하는 효과가 발휘된다. 예를 들어, 도 116 및 도 117에 도시된 바와 같은 단면 형상의 변화가 본 실시 형태에 관한 프레임(1)에 생긴다고 하자. 충전 부재(5)가 저벽부(2a) 또는 천장 벽부(3a)의 적어도 어느 것의 내면에 접착되어 있는 경우, 저벽부(2a) 또는 천장 벽부(3a)가 면외 변형되면, 충전 부재(5)도 당해 내면의 면외 변형에 추종한다. 그 때문에, 충전 부재(5)에 의한 저벽부(2a) 또는 천장 벽부(3a)의 면외 변형의 억제 효과가 현저히 발휘된다. 또한, 충전 부재(5)와 저벽부(2a) 또는 천장 벽부(3a)의 적어도 어느 것의 내면이 서로 구속하지 않고 밀착해서 배치되는 경우, 저벽부(2a) 또는 천장 벽부(3a)가 면외 변형되면, 충전 부재(5)와 당해 내면이 부분적으로 이격되는 경우도 존재한다. 그러나, 당해 내면이 면외 변형된 경우에 있어서도, 충전 부재(5)의 적어도 일부와는 접한 상태로 된다. 따라서, 충전 부재(5)와 당해 내면이 서로 구속하지 않고 밀착되어 있는 상태라도, 충전 부재(5)에 의한 저벽부(2a) 또는 천장 벽부(3a)의 면외 변형의 억제 효과는 충분히 발휘된다.
여기서, 충전 부재(5)의 영률이 높을수록, 충전 부재(5)에 의한 상술한 소성 변형의 억제 효과가 높아진다. 그러나, 충전 부재(5)의 영률을 높이기 위해서는, 고밀도로 수지를 성형할 것이 요구된다. 즉, 충전 부재(5)의 영률을 높이면, 충전 부재(5)의 단위 체적당 질량은 증대된다. 본 실시 형태에서는, 단면 변형을 억제해야 할 장소를 굴곡부(6)와 인접 또는 이격되는 부분에 한정할 수 있다. 이 때문에, 단면 변형될 장소를 예측해서 충전 부재(5)를 배치해야 할 장소도 한정할 수 있다. 즉, 본 실시 형태에서는, 충전 부재(5)의 고영률화에 수반되는 중량 증가를 경감시키는 것이 가능하다. 이와 같이, 본 실시 형태에서는, 높은 질량 효율로 충돌 안전 성능을 향상시키는 것이 가능하다.
이상, 충전 부재(5A 및 5B)의 배치, 그리고 당해 배치에 의한 작용 및 효과에 대하여 설명하였다. 또한, 상기에서는, 충전 부재(5A 및 5B)가 길이 방향으로 굴곡부(6A)와 이격시켜 배치되는 경우에 대하여 설명하였지만, 충전 부재(5A 및 5B)가 길이 방향으로 굴곡부(6A)와 인접해서 배치되는 경우도, 충전 부재(5A 및 5B)의 단부가 굴곡부(6A)와 중복해서 배치되는 경우도, 충전 부재(5A 및 5B)가 연결되어 굴곡부(6A)와 중복되는 범위의 일부에 굴곡부(6A)의 주변에 비해 배치되는 길이 방향의 길이당 충전 부재(5)의 양이 적은 경우도, 상술한 작용 및 효과는 마찬가지로 발휘된다. 또한, 상술한 작용 및 효과는, 도 12 및 도 14에 도시한 바와 같은, 굴곡부(6B)와 인접하여 또는 이격하여 배치되는 충전 부재(5C 및 5D)에 의해서도 마찬가지로 발휘된다.
이와 같이, 본 실시 형태에 관한 프레임(1)에 있어서는, 충전 부재(5)가, 저벽부(2a) 또는 천장 벽부(3a)의 내면에 밀착해서 굽힘 유기부인 굴곡부(6)의 주변에 배치되고, 또한, 굴곡부(6)에 있어서 충전 부재(5)가 배치되지 않는 영역, 또는 굴곡부(6)와 중복되는 범위의 일부에 굴곡부(6)의 주변에 비해 배치되는 길이 방향의 길이당 충전 부재(5)의 양이 적은 영역이 있다. 이러한 구성에 의해, 굴곡부(6)에 있어서의 굽힘 강도를 낮은 채 그대로로 할 수 있다. 이에 의해, 프레임(1)에 충돌 하중이 입력된 경우에, 굴곡부(6)에 있어서 굽힘 변형을 확실하게 일으킬 수 있다. 한편, 이러한 구성에 의해, 프레임(1)에 충돌 하중이 입력되어 굴곡부(6)에 있어서 굽힘 변형이 생긴 경우에, 굴곡부(6)의 면외 변형에 수반되어 생기는, 충전 부재(5)가 배치된 부분에 있어서의 저벽부(2a) 또는 천장 벽부(3a)의 면외 변형을 억제할 수 있다. 이에 의해, 충돌에 의한 프레임(1)의 단면 찌부러짐을 억제할 수 있다. 따라서, 차체의 경량화를 도모하기 위해서 중공 부재(10)의 판 두께를 얇게 하는 경우에 있어서도, 질량 밀도가 낮은 충전 부재(5)를 상술한 바와 같은 부분에 배치함으로써, 프레임(1)의 중량을 그다지 증가시키지 않고 프레임(1)의 내하중 성능을 높게 유지할 수 있다. 따라서, 프레임(1)의 충돌 안전 성능을 보다 높일 수 있다.
<3.2. 충전 부재의 배치예>
이상, 본 실시 형태에 관한 충전 부재(5)의 배치에 대하여 설명하였다. 또한, 충전 부재(5)의 배치는, 도 11 내지 도 14에 도시한 예에 한정되지는 않는다. 이하, 충전 부재(5)의 다른 배치예에 대하여 설명한다.
이하의 제1 배치예 내지 제4 배치예에서는, 측벽부(2b)의 단부와 저벽부(2a)혹은 천장 벽부(3a)를 충전 부재가 연결한다. 즉, 능선부(2d) 혹은 능선부(2e)에 인접해서 충전 부재가 배치된다. 충전 부재는, 측벽부(2b)와 저벽부(2a) 혹은 천장 벽부(3a)가 이루는 각이 변화되는 것을 억제한다. 즉, 충전 부재는 능선부(2d)혹은 능선부(2e)의 변형을 억제한다. 그 결과, 중공 부재(10)의 단면 변형을 억제할 수 있다.
(제1 배치예)
도 15는, 본 실시 형태에 관한 충전 부재의 제1 배치예를 설명하기 위한 프레임(1)의 단면도이다. 또한, 도 15에 도시한 단면도는, 도 12에 도시한 프레임(1)의 Ⅴ-Ⅴ 절단선에 있어서의 프레임(1)의 단면에 상당한다.
도 15에 도시한 바와 같이, 본 배치예에 따른 충전 부재(520)는, 측벽부(2b)와 저벽부(2a)에 연속하여 밀착(바람직하게는 접착)해서 배치되어 있다. 즉 충전 부재(520)는, 능선부(2d)의 내측에 밀착해서 배치되어 있다. 프레임(1)에 대한 충돌 하중이 입력되어 굴곡부(6A)에 있어서 꺾여 구부러짐이 생길 때, 능선부(2d)에 있어서 국소적으로 소성 변형이 생긴다. 이 소성 변형에 의해 측벽부(2b)의 면외 방향으로의 쓰러짐이 촉진되어버린다. 그 때문에, 충전 부재(520)가 이러한 위치에 밀착해서 배치됨으로써, 능선부(2d)에 있어서 생기는 국소적인 소성 변형을 억제할 수 있다. 이에 의해, 측벽부(2b)의 면외 방향으로의 쓰러짐을 억제할 수 있다. 따라서, 프레임(1)의 단면 변형을 보다 효과적으로 억제할 수 있다.
또한, 충전 부재(520)의 두께 a는, 프레임(1)에 요구되는 내하중 성능 및 중량에 따라서 적절히 설정된다.
또한, 도 12에 도시한 프레임(1)의 Ⅵ-Ⅵ 절단선에 있어서의 프레임(1)의 단면에 대해서도, 도 15에 도시한 충전 부재의 배치를 마찬가지로 적용할 수 있다. 이 경우, 충전 부재(520)는, 천장 벽부(3a)의 내면 및 능선부(2e)의 내측에 밀착해서 배치된다.
(제2 배치예)
도 16은, 본 실시 형태에 관한 충전 부재의 제2 배치예를 설명하기 위한 프레임(1)의 단면도이다. 또한, 도 16에 도시한 단면도는, 도 12에 도시한 프레임(1)의 Ⅴ-Ⅴ 절단선에 있어서의 프레임(1)의 단면에 상당한다.
본 배치예에 따른 충전 부재(521a 및 521b)는, 능선부(2d)의 각각의 내측에 국소적으로 밀착(바람직하게는 접착)해서 배치된다. 이러한 배치에 의해, 능선부(2d)에 있어서 생기는 국소적인 소성 변형을 억제할 수 있다. 이에 의해, 측벽부(2b)의 면외 방향으로의 쓰러짐을 저감시킬 수 있다. 따라서, 프레임(1)의 단면 변형을 억제할 수 있다. 또한, 도 16에 도시한 예에서는, 충전 부재(521a 및 521b)가 능선부(2d)의 내측에 국소적으로 밀착해서 배치되므로, 프레임(1)의 중량을 거의 증가시키지 않고, 프레임(1)의 단면 변형을 억제할 수 있다.
(제3 배치예)
또한, 본 실시 형태에 관한 충전 부재는, 능선부(2d)의 적어도 어느 한쪽 내측에 국소적으로 밀착(바람직하게는 접착)해서 배치되어도 된다. 도 17은, 본 실시 형태에 관한 충전 부재의 제3 배치예를 설명하기 위한 프레임(1)의 단면도이다. 또한, 도 17에 도시한 단면도는, 도 12에 도시한 프레임(1)의 Ⅴ-Ⅴ 절단선에 있어서의 프레임(1)의 단면에 상당한다.
도 17에 도시한 바와 같이, 본 배치예에 따른 충전 부재(521c)는, 능선부(2d)의 한쪽 내측에 국소적으로 밀착해서 배치된다. 이에 의해, 충전 부재(521c)가 배치된 능선부(2d)에 있어서 생기는 국소적인 소성 변형을 억제할 수 있다. 또한, 충전 부재의 충전량을 적게 할 수 있으므로, 프레임(1)의 중량을 증가시키지 않아도 되게 할 수 있다.
도 16 및 도 17에 도시한 충전 부재의 배치예에 의하면, 저벽부(2a)의 면외 변형뿐만 아니라, 능선부(2d)의 국소적인 소성 변형을 억제할 수 있다. 또한, 충전 부재를 능선부(2d)의 한쪽 또는 양쪽의 어느 내측에 마련할 것인지에 대해서는, 프레임(1)에 요구되는 충돌 안전 성능 및 중량에 따라서 결정하는 것이 바람직하다. 또한, 충전 부재(521a, 521b 및 521c)의 Z축 방향의 두께 a(a1, a2) 및 X축 방향의 두께 c(c1, c2)는 적절히 설정된다.
또한, 충전 부재는, 저벽부(2a)의 중앙 부분의 내면 및 능선부(2d)의 내측에 각각 따로따로 밀착해서 배치되어도 된다. 충전 부재의 각각이 저벽부(2a)의 중앙 부분의 내면 및 능선부(2d)의 내측에 밀착해서 배치되어 있으면, 프레임(1)의 단면 변형을 억제하는 효과가 충분히 얻어진다.
또한, 도 12에 도시한 프레임(1)의 Ⅵ-Ⅵ 절단선에 있어서의 프레임(1)의 단면에 대해서도, 도 16 및 도 17에 도시한 충전 부재의 배치를 마찬가지로 적용할 수 있다. 이 경우, 충전 부재(521a 내지 521c)는, 능선부(2e)의 내측에 밀착해서 배치된다.
또한, 충전 부재는, 능선부(2d)의 내측뿐만 아니라, 측벽부(2b)의 내면에 밀착해서 배치되어 있어도 된다. 도 18 및 도 19는, 본 실시 형태에 관한 충전 부재의 제2 배치예 및 제3 배치예의 각 변형예를 설명하기 위한 프레임(1)의 단면도이다. 도 18 및 도 19에 도시한 바와 같이, 충전 부재(522a, 522b 및 522c)는, 능선부(2d)의 내측뿐만 아니라, 측벽부(2b)의 내면에 밀착해서 배치되어도 된다. 또한, 충전 부재(522a, 522b 및 522c)는, 능선부(2e)의 내측에 밀착해서 배치되어도 된다. 이에 의해, 프레임(1)의 내하중 성능을, 도 16 및 도 17에 도시한 배치예와 비교하여, 동등 이상으로 할 수 있다. 또한, 충전 부재(522a, 522b 및 522c)의 두께 a(a1, a2)는, 프레임(1)에 요구되는 내하중 성능 및 중량에 따라서 적절히 설정된다.
(제4 배치예)
도 20은, 본 실시 형태에 관한 충전 부재의 제4 배치예를 설명하기 위한 프레임(1)의 단면도이다. 또한, 도 20에 도시한 단면도는, 도 12에 도시한 프레임(1)의 Ⅴ-Ⅴ 절단선에 있어서의 프레임(1)의 단면에 상당한다.
도 20에 도시한 바와 같이, 본 배치예에 따른 충전 부재(523)는, 저벽부(2a) 및 한 쌍의 측벽부(2b)의 내면에 연속하여 밀착(바람직하게는 접착)해서 배치된다. 측벽부(2b)에서는, 프레임(1)의 굽힘에 의해, 면외 방향으로의 쓰러짐이 생기기 쉽다. 도 20에 도시한 배치에 의하면, 측벽부(2b)의 내면에도 충전 부재(523)가 밀착해서 배치되므로, 충전 부재(523)가 측벽부(2b)의 면외 변형을 억제하는 것이 가능해진다. 프레임(1)에 있어서 굽힘이 생겨도, 충전 부재(523)에 의해 측벽부(2b)의 면외 방향으로의 쓰러짐이 억제되므로, 프레임(1)의 단면 변형을 억제하면서, 프레임(1)의 압궤에 의한 충돌 에너지의 흡수를 행할 수 있다. 즉, 프레임(1)의 내하중 성능뿐만 아니라, 프레임(1)의 충돌 에너지의 흡수 특성을 향상시킬 수 있다.
또한, 도 20에 도시한 충전 부재(523)는, 한 쌍의 측벽부(2b)와 저벽부(2a)에 연속하여 밀착해서 배치되어 있지만, 본 발명은 이러한 예에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 충전 부재(523)는, 한 쌍의 측벽부(2b) 및 저벽부(2a)의 내면에, 각각 따로따로 밀착해서 배치되어도 된다. 또한, 충전 부재(523)는, 한 쌍의 측벽부(2b)의 어느 것과 저벽부(2a)에 연속하여 밀착해서 배치되어도 된다. 즉, Y축 방향에 직교하는 단면에 있어서, 충전 부재(523)가 L자형으로 마련되어도 된다. 즉, 충전 부재(523)가 한 쌍의 측벽부(2b)의 어느 것과 저벽부(2a)에 각각 마련되어 있으면, 프레임(1)의 내하중 성능뿐만 아니라, 프레임(1)의 충돌 에너지의 흡수 특성을 향상시킬 수 있다. 충전 부재의 배치 위치 및 충전량에 대해서는, 프레임(1)에 요구되는 충돌 안전 성능 및 중량에 따라서 적절히 설정될 수 있다. 또한, 도 20에 도시한 충전 부재(523)의 두께 a1, a2 및 a3도, 적절히 설정될 수 있다.
또한, 도 12에 도시한 프레임(1)의 Ⅵ-Ⅵ 절단선에 있어서의 프레임(1)의 단면에 대해서도, 도 20에 도시한 충전 부재의 배치를 마찬가지로 적용할 수 있다. 이 경우, 충전 부재(523)는, 한 쌍의 측벽부(2b)와 천장 벽부(3a)에 연속하여 밀착해서 배치된다.
<<4. 제3 실시 형태>>
제3 실시 형태는, 금속 부재의 한 쌍의 측벽부의 적어도 어느 것의 내면에 밀착해서, 길이 방향으로 굽힘 유기부와 인접하여 또는 이격되어 수지재가 배치되는 형태이다.
<4.1. 프레임의 구성>
(프레임의 구성 요소)
도 21은, 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 프레임(1)의 일례의 개략 구성을 나타내는 사시도이다. 도 21에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 프레임(1)은, 제1 구조 부재(2), 제2 구조 부재(3), 및 충전 부재(5(5A 내지 5D))를 구비한다. 본 실시 형태에 관한 중공 부재(10)는, 제1 구조 부재(2) 및 제2 구조 부재(3)에 의해 형성된다. 도 21에 도시한 프레임(1)의 구성은, 레인포스먼트(4)를 갖지 않는 점 및 충전 부재(5)의 배치를 제외하고, 제1 실시 형태에 대하여 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명한 바와 같다. 이하, 본 실시 형태에 관한 프레임(1)의 내부에 있어서의, 충전 부재(5)의 배치의 일례에 대하여 설명한다.
(충전 부재의 배치)
도 22는, 본 실시 형태에 관한 프레임(1)의 일례의 Z축 방향에 직교하는 단면을 나타내는 단면도이다. 또한, 도 22에 도시한 단면도는, 도 21에 도시한 Ⅶ-Ⅶ 절단선에 있어서의 중공 부재(10)의 단면도에 상당한다. 도 22에 도시한 바와 같이, 굴곡부(6A 및 6B)가 마련되어 있다. 굴곡부(6A)는, 중공 부재(10)에 충돌 하중 F가 입력된 경우, 저벽부(2a)가 굽힘 내측이 되는 방향으로 굴곡된다. 굴곡부(6B)는, 중공 부재(10)에 충돌 하중 F가 입력된 경우, 천장 벽부(3a)가 굽힘 내측이 되는 방향으로 굴곡된다. 이들 굴곡부(6)는, 프레임(1)에 있어서의 굽힘 유기부에 상당한다.
본 실시 형태에 관한 충전 부재(5)는, 측벽부(2b)의 내면에 밀착해서, 길이 방향으로 굴곡부(6A) 또는 굴곡부(6B)와 인접하여 또는 이격하여 배치된다. 도 21 및 도 22에 도시한 예에서는, 충전 부재(5A 및 5B)는, 측벽부(2b)에 있어서의 굴곡부(6A)가 마련된 부분(2x)에 배치되지 않고, 길이 방향으로 굴곡부(6A)와 이격시켜 배치된다. 한편, 충전 부재(5C 및 5D)는, 도 21 및 도 22에 도시한 바와 같이, 측벽부(2b)에 있어서의 굴곡부(6B)가 마련된 부분(2y)에 배치되지 않고, 길이 방향으로 굴곡부(6B)와 이격시켜 배치된다.
도 23은, 도 22에 도시한 프레임(1)의 Ⅷ-Ⅷ 절단선에 있어서의 단면도이다. 도 23에 도시한 바와 같이, 충전 부재(5A)는, 측벽부(2b)의 내면에 밀착(바람직하게는 접착)해서 배치된다. 충전 부재(5B)의 배치는, 도 23을 참조하여 설명한 충전 부재(5A)의 배치와 마찬가지이다. 또한, 충전 부재(5D)에 있어서도 마찬가지로, 도 22에 도시한 프레임(1)의 Ⅸ-Ⅸ 절단선에 있어서의 단면에 있어서, 충전 부재(5D)는, 측벽부(2b)의 내면에 밀착해서 배치된다. 충전 부재(5C)의 배치는, 충전 부재(5D)의 배치와 마찬가지이다.
도 22 및 도 23을 참조하면서, 충전 부재(5A 및 5B)에 의한 작용 및 효과에 대하여 설명한다. 도 22 및 도 23을 참조하면, 충전 부재(5A 및 5B)는, 굴곡부(6A)에 있어서의 측벽부(2b)의 부분(2x)에 배치되지 않고, 측벽부(2b)의 길이 방향으로 굴곡부(6A)와 이격되는 부분의 내면에 밀착(바람직하게는 접착)해서 배치되어 있다. 충전 부재(5A 및 5B)가, 굴곡부(6A)에 있어서의 측벽부(2b)의 부분(2x)에 배치되지 않기 때문에, 굴곡부(6A)에 있어서의 측벽부(2b)의 부분(2x)의 면외 변형에 대한 저항은, 낮은 채 그대로이다. 즉, 굴곡부(6A)에 있어서의 굽힘 강성은 낮은 채 그대로이다. 이에 의해, 프레임(1)에 충돌 하중이 입력된 경우에, 굴곡부(6A)에 있어서 굽힘 변형을 확실하게 일으킬 수 있다.
한편, 충전 부재(5A 및 5B)는, 측벽부(2b)의 길이 방향으로 굴곡부(6A)와 이격되는 부분의 내면에 밀착해서 배치된다. 이러한 배치에 의해, 충전 부재(5A 및 5B)가 측벽부(2b)를 구속하므로, 측벽부(2b)의 면외 변형을 억제할 수 있다. 즉, 프레임(1)에 충돌 하중이 입력되었을 때의 프레임(1)의 굽힘 변형에 있어서, 굴곡부(6A)의 변형에 따라 생기는, 측벽부(2b)의 충전 부재(5A 및 5B)가 배치된 부분의 면외 방향으로의 쓰러짐을, 억제할 수 있다. 따라서, 프레임(1)의 굽힘 변형 후에 있어서도 프레임(1)의 단면 변형이 억제되므로, 프레임(1)의 충돌 에너지의 흡수 특성을 높일 수 있다. 또한, 충전 부재(5A 및 5B)의 배치가 충격 흡수에 공헌하는 개소에 한정되어 있기 때문에, 중공 부재가 무거워지는 일도 없다.
또한, 도 22 및 도 23에 도시한 예에서는, 충전 부재(5A 및 5B)는, 측벽부(2b)와 저벽부(2a)에 연속하여 밀착해서 배치되어 있다. 즉 충전 부재(5A 및 5B)는, 능선부(2d)의 내측에 밀착해서 배치되어 있다. 프레임(1)에 대한 충돌 하중이 입력되어 굴곡부(6A)에 있어서 꺾여 구부러짐이 생길 때, 능선부(2d)에 있어서 국소적으로 소성 변형이 생긴다. 이 소성 변형에 의해 측벽부(2b)의 면외 방향으로의 쓰러짐이 촉진되어버린다. 그 때문에, 충전 부재(5A 및 5B)가 이러한 위치에 밀착해서 배치됨으로써, 능선부(2d)에 있어서 생기는 국소적인 소성 변형을 억제할 수 있다. 이에 의해, 측벽부(2b)의 면외 방향으로의 쓰러짐을 억제할 수 있다. 따라서, 프레임(1)의 충돌 에너지의 흡수 특성을 보다 효과적으로 높일 수 있다.
또한, 도 22 및 도 23에 도시한 바와 같이, 충전 부재(5A 및 5B)는, 측벽부(2b)와 천장 벽부(3a)에 연속하여 밀착해서 배치되어도 된다. 이에 의해, 능선부(2e)에 있어서 생기는 국소적인 소성 변형을 억제할 수 있다. 이 결과, 중공 부재(10)의 단면 변형을 억제할 수 있어, 프레임(1)의 충돌 안전 성능을 보다 높일 수 있다. 충전 부재(5A 및 5B)는, 도 23에 도시한 바와 같이, 능선부(2d 또는 2e)의 적어도 어느 내측에 밀착해서 배치되는 것이 바람직하다. 이때, 굴곡부(6A)는 저벽부(2a)를 굽힘 내측이 되는 방향으로 굴곡되어 있다. 굽힘 내측에서는, 프레임(1)의 굽힘에 의해 압축 방향으로 힘이 작용함으로써, 능선부에 있어서의 소성 변형이 생기기 쉽다. 굴곡부(6A)와 인접 또는 이격되는 능선부에 있어서도 마찬가지로, 굴곡부(6A)의 굽힘 변형에 수반되어 소성 변형이 생기기 쉽다. 그 때문에, 충전 부재(5A 및 5B)는, 저벽부(2a)와 측벽부(2b)의 경계에 존재하는 능선부(2d)의 내측에 적어도 밀착해서 배치되어 있는 것이 더욱 바람직하다.
또한, 도 22 및 도 23에 도시한 예에서는, 도 23의 도면을 향해 상측의 측벽부(2b)의 내면에 충전 부재(5A 및 5B)가 배치되어 있지만, 하측의 측벽부(2b)의 내면에 배치되어도 된다. 또한, 충전 부재(5A 및 5B)의 두께 a에 대해서는 특별히 한정되지 않고, 당해 두께 a는, 프레임(1)에 요구되는 충돌 에너지의 흡수 특성 및 중량에 따라서 적절히 설정된다. 충전 부재(5A 및 5B)의 두께 a를 제어하기 위해서, 예를 들어 도시하지 않은 레인포스먼트 등의 판재가 중공 부재(10)의 내측에 마련되어도 된다.
또한, 본 발명에 있어서 밀착이란, 간극 없이 접하여 배치되는 것을 의미한다. 특히 밀착 중, 서로를 구속하는 접착이 가장 바람직하다. 서로를 구속하지 않는 경우에도, 중공 부재(10)를 형성하는 적어도 어느 벽부가 면외 변형되는 것을 충전 부재(5)가 억제되는 효과가 발휘된다. 예를 들어, 도 116 및 도 117에 도시된 바와 같은 단면 형상의 변화가 본 실시 형태에 관한 프레임(1)에 생긴다고 하자. 충전 부재(5)가 측벽부(2b)의 내면에 접착되어 있는 경우, 측벽부(2b)가 면외 변형되면, 충전 부재(5)도 당해 내면의 면외 변형에 추종한다. 그 때문에, 충전 부재(5)에 의한 측벽부(2b)의 면외 변형의 억제 효과가 현저히 발휘된다. 또한, 충전 부재(5)와 측벽부(2b)의 내면이 서로 구속하지 않고 밀착해서 배치되는 경우, 측벽부(2b)가 면외 변형되면, 충전 부재(5)와 당해 내면이 부분적으로 이격되는 경우도 존재한다. 그러나, 당해 내면이 면외 변형된 경우에 있어서도, 충전 부재(5)의 적어도 일부와는 접한 상태로 된다. 따라서, 충전 부재(5)와 당해 내면이 서로 구속하지 않고 밀착되어 있는 상태라도, 충전 부재(5)에 의한 측벽부(2b)의 면외 변형의 억제 효과는 충분히 발휘된다.
여기서, 충전 부재(5)의 영률이 높을수록, 충전 부재(5)에 의한 상술한 소성 변형의 억제 효과가 높아진다. 그러나, 충전 부재(5)의 영률을 높이기 위해서는, 고밀도로 수지를 성형할 것이 요구된다. 즉, 충전 부재(5)의 영률을 높이면, 충전 부재(5)의 단위 체적당 질량은 증대한다. 본 실시 형태에서는, 단면 변형을 억제해야 할 장소를 굴곡부(6)와 인접 또는 이격되는 부분에 한정할 수 있다. 이 때문에, 단면 변형될 장소를 예측해서 충전 부재(5)를 배치해야 할 장소도 한정할 수 있다. 즉, 본 실시 형태에서는, 충전 부재(5)의 고영률화에 수반되는 중량 증가를 경감시키는 것이 가능하다. 이와 같이, 본 실시 형태에서는, 높은 질량 효율로 충돌 안전 성능을 향상시키는 것이 가능하다.
이상, 충전 부재(5A 및 5B)의 배치, 그리고 당해 배치에 의한 작용 및 효과에 대하여 설명하였다. 또한, 상기에서는, 충전 부재(5A 및 5B)가 길이 방향으로 굴곡부(6A)와 이격시켜 배치되는 경우에 대하여 설명하였지만, 충전 부재(5A 및 5B)가 길이 방향으로 굴곡부(6A)와 인접하여 배치되는 경우에도, 상술한 작용 및 효과는 마찬가지로 발휘된다. 또한, 상술한 작용 및 효과는, 굴곡부(6B)와 인접하여 또는 이격하여 배치되는 충전 부재(5C 및 5D)에 의해서도 마찬가지로 발휘된다.
이와 같이, 본 실시 형태에 관한 프레임(1)에 있어서는, 충전 부재(5)가, 측벽부(2b)의 내면에 밀착해서 굽힘 유기부인 굴곡부(6)의 주변에 배치되고, 또한, 굴곡부(6)에 있어서 충전 부재(5)가 배치되지 않는 영역, 또는 굴곡부(6)와 중복하는 범위의 일부에 굴곡부(6)의 주변에 비해 배치되는 길이 방향의 길이당 충전 부재(5)의 양이 적은 영역이 있다. 이러한 구성에 의해, 굴곡부(6)에 있어서의 굽힘 강도를 낮은 채 그대로로 할 수 있다. 이에 의해, 프레임(1)에 충돌 하중이 입력된 경우에, 굴곡부(6)에 있어서 굽힘 변형을 확실하게 일으킬 수 있다. 한편, 이러한 구성에 의해, 프레임(1)에 충돌 하중이 입력되어 굴곡부(6)에 있어서 굽힘 변형이 생긴 경우에, 굴곡부(6)의 면외 변형에 수반되어 생기는, 충전 부재(5)가 배치된 부분에 있어서의 측벽부(2b)의 면외 변형을, 억제할 수 있다. 이에 의해, 프레임(1)이 꺾여 구부러진 후에 있어서도 프레임(1)의 단면 찌부러짐을 억제할 수 있다. 따라서, 차체의 경량화를 도모하기 위해서 중공 부재(10)의 판 두께를 얇게 하는 경우에 있어서도, 질량 밀도가 낮은 충전 부재(5)를 상술한 바와 같은 부분에 배치함으로써, 프레임(1)의 중량을 그다지 증가시키지 않고 프레임(1)의 충돌 에너지의 흡수 특성을 높게 유지할 수 있다. 따라서, 프레임(1)의 충돌 안전 성능을 보다 높일 수 있다.
<4.2. 충전 부재의 배치예>
이상, 본 실시 형태에 관한 충전 부재(5)의 배치에 대하여 설명하였다. 또한, 충전 부재(5)의 배치는, 도 21 내지 도 23에 도시한 예에 한정되지는 않는다. 이하, 충전 부재(5)의 다른 배치예에 대하여 설명한다.
하기의 제1 배치예와 제2 배치예에서는, 측벽부(2b)에 밀착해서 배치된 충전 부재(530a 또는 531a)에 의해, 측벽부(2b)의 면외 변형을 억제한다. 그 결과 프레임(1)의 단면 변형을 억제할 수 있다.
(제1 배치예)
도 24는, 본 실시 형태에 관한 충전 부재의 제1 배치예를 설명하기 위한 프레임(1)의 단면도이다. 또한, 도 24에 도시한 단면도는, 도 22에 도시한 프레임(1)의 Ⅷ-Ⅷ 절단선에 있어서의 프레임(1)의 단면에 상당한다.
도 24에 도시한 바와 같이, 본 배치예에 따른 충전 부재(530a 및 530b)는, 한 쌍의 측벽부(2b)의 내면의 각각에 밀착(바람직하게는 접착)해서 배치되어 있다. 이러한 배치에 의해, 측벽부(2b)의 각각의 면외 변형을 억제하여, 측벽부(2b)의 면외 방향으로의 쓰러짐을 방지할 수 있다. 즉, 하나의 측벽부(2b)에 대하여 하나의 충전 부재를 배치하는 것보다도, 프레임(1)의 단면 변형을 보다 확실하게 억제할 수 있으므로, 프레임(1)의 충돌 에너지의 흡수 특성을 보다 향상시킬 수 있다. 또한, 충전 부재(530a 및 530b)는, 능선부(2d 및 2e)의 각각의 내측에 밀착해서 배치되어 있다. 그 때문에, 각 능선부에 있어서의 소성 변형을 억제할 수 있어, 프레임(1)의 단면 변형을 더 억제할 수 있다.
단, 충전 부재(530a 및 530b)를 프레임(1)에 마련함으로써 프레임(1)의 전체의 중량이 증가한다. 그 때문에, 충전 부재를 측벽부(2b)의 한쪽 또는 양쪽의 내면에 마련할 것인지에 대해서는, 프레임(1)에 요구되는 충돌 안전 성능 및 중량에 따라서 결정하는 것이 바람직하다. 또한, 충전 부재(530a)의 두께 a1 및 530b의 두께 a2는, 적절히 설정된다.
또한, 도 22에 도시한 프레임(1)의 Ⅸ-Ⅸ 절단선에 있어서의 프레임(1)의 단면에 대해서도, 도 24에 도시한 충전 부재의 배치를 마찬가지로 적용할 수 있다.
(제2 배치예)
도 25는, 본 실시 형태에 관한 충전 부재의 제2 배치예를 설명하기 위한 프레임(1)의 단면도이다. 또한, 도 25에 도시한 단면도는, 도 22에 도시한 프레임(1)의 Ⅷ-Ⅷ에 있어서의 프레임(1)의 단면에 상당한다.
도 25에 도시한 바와 같이, 본 배치예에 따른 충전 부재(531a 및 531b)는, 한 쌍의 측벽부(2b)의 내면의 각각의 중앙부에 밀착(바람직하게는 접착)해서 배치된다. 이와 같이, 능선부(2d 및 2e) 중 어느 내측에 충전 부재(531a 및 531b)가 배치되어 있지 않아도, 측벽부(2b)의 각각의 면외 변형을 억제하여, 측벽부(2b)의 면외 방향으로의 쓰러짐을 국소적으로 방지할 수 있다. 따라서, 프레임(1)의 충돌 에너지의 흡수 특성을 향상시킬 수 있다.
또한, 도 25에 도시한 예에 있어서는, 측벽부(2b)의 각각의 내면에 충전 부재(531a 및 531b)가 밀착해서 배치되어 있지만, 측벽부(2b)의 어느 한쪽의 내면에만 충전 부재가 배치되어도 된다. 충전 부재를 측벽부(2b)의 한쪽 또는 양쪽의 내면에 마련할 것인지에 대해서는, 프레임(1)에 요구되는 충돌 안전 성능 및 중량에 따라서 결정하는 것이 바람직하다. 또한, 충전 부재(531a)의 두께 a1 및 531b의 두께 a2, 측벽부(2b) 위에 있어서의 충전 부재(531a)의 천장 벽부(3a)로부터의 거리 b1 및 b3, 그리고 저벽부(2a)로부터의 거리 b2 및 b4는, 적절히 설정될 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이, 측벽부(2b)의 면외 방향으로의 쓰러짐은, 능선부(2d(2e))의 소성 변형에 기인한다. 그 때문에, 측벽부(2b)의 내면에 밀착해서 배치되는 충전 부재(5)는, 능선부(2d(2e))의 내측에도 밀착해서 배치되는 것이 바람직하다. 이에 의해, 충전 부재에 의한 프레임(1)의 단면 변형의 억제 효과를 보다 높일 수 있다.
또한, 도 22에 도시한 프레임(1)의 Ⅸ-Ⅸ 절단선에 있어서의 프레임(1)의 단면에 대해서도, 도 25에 도시한 충전 부재의 배치를 마찬가지로 적용할 수 있다.
이상, 제1 배치예 및 제2 배치예에 대하여 설명하였다. 하기의 제3 배치예 내지 제5 배치예에서는, 측벽부(2b)와 측벽부(2b)가 연결되는 저벽부(2a)에 충전 부재가 밀착해서 배치된다. 능선부(2d)가 충전 부재로 구속되기 때문에, 능선부(2d)의 변형이 억제된다. 그 결과, 프레임(1)의 단면 변형을 억제할 수 있다.
(제3 배치예)
도 26은, 본 실시 형태에 관한 충전 부재의 제3 배치예를 설명하기 위한 프레임(1)의 단면도이다. 또한, 도 26에 도시한 단면도는, 도 22에 도시한 프레임(1)의 Ⅷ-Ⅷ에 있어서의 프레임(1)의 단면에 상당한다.
도 26에 도시한 바와 같이, 본 배치예에 따른 충전 부재(532)는, 한 쌍의 측벽부(2b) 및 저벽부(2a)의 내면에 연속하여 밀착(바람직하게는 접착)해서 배치된다. 이때, 굴곡부(6A)는 저벽부(2a)를 굽힘 내측이 되는 방향으로 굴곡되어 있으므로, 충전 부재(532)는, 굴곡부(6A)의 굽힘 내측 부분과 인접하여 또는 이격하여 배치되게 된다. 굽힘 내측 부분에 상당하는 저벽부(2a)에서는, 프레임(1)의 굽힘에 의해 압축 방향으로 힘이 작용함으로써 면외 변형이 생기기 쉽다. 굽힘 내측 부분에 상당하는 저벽부(2a)의 면외 변형에 수반되어, 굽힘 내측 부분과 인접 또는 이격되는 저벽부(2a)에 있어서도 면외 변형이 생기기 쉽다. 도 26에 도시한 배치에 의하면, 저벽부(2a)의 내면에도 충전 부재(532)가 밀착해서 배치되므로, 충전 부재(532)가 저벽부(2a)의 면외 변형을 억제하는 것이 가능해진다. 이에 의해, 높은 충돌 하중이 프레임(1)에 작용해도, 프레임(1)의 단면 찌부러짐을 억제할 수 있다. 즉, 프레임(1)의 충돌 에너지의 흡수 특성뿐만 아니라, 프레임(1)의 내하중 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 도 26에 도시한 충전 부재(532)는, 한 쌍의 측벽부(2b)와 저벽부(2a)에 연속하여 밀착해서 배치되어 있지만, 본 발명은 이러한 예에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 충전 부재(532)는, 한 쌍의 측벽부(2b) 및 저벽부(2a)의 내면에, 각각 따로따로 밀착해서 배치되어도 된다. 또한, 충전 부재(532)는, 한 쌍의 측벽부(2b)의 어느 것과 저벽부(2a)에 연속하여 밀착해서 배치되어도 된다. 즉, Y축 방향에 직교하는 단면에 있어서, 충전 부재(532)가 L자형으로 마련되어도 된다. 즉, 충전 부재(532)가 한 쌍의 측벽부(2b)의 어느 것과 저벽부(2a)에 각각 마련되어 있으면, 프레임(1)의 충돌 에너지의 흡수 특성뿐만 아니라, 프레임(1)의 내하중 성능을 향상시킬 수 있다. 충전 부재의 배치 위치 및 충전량에 대해서는, 프레임(1)에 요구되는 충돌 안전 성능 및 중량에 따라서 적절히 설정될 수 있다. 또한, 도 26에 도시한 충전 부재(532)의 두께 a1, a2 및 a3도, 적절히 설정될 수 있다.
또한, 도 22에 도시한 프레임(1)의 Ⅸ-Ⅸ 절단선에 있어서의 프레임(1)의 단면에 대해서도, 도 26에 도시한 충전 부재의 배치를 마찬가지로 적용할 수 있다. 이 경우, 충전 부재(532)는, 한 쌍의 측벽부(2b)와 천장 벽부(3a)에 연속하여 밀착해서 배치된다.
(제4 배치예)
도 27은, 본 실시 형태에 관한 충전 부재의 제4 배치예를 설명하기 위한 프레임(1)의 단면도이다. 또한, 도 27에 도시한 단면도는, 도 22에 도시한 프레임(1)의 Ⅷ-Ⅷ에 있어서의 프레임(1)의 단면에 상당한다.
도 27에 도시한 바와 같이, 본 배치예에 따른 충전 부재(533a 및 533b)는, 능선부(2d)의 각각의 내측에 국소적으로 밀착(바람직하게는 접착)해서 배치된다. 이러한 배치에 의해, 능선부(2d)에 있어서 생기는 국소적인 소성 변형을 억제할 수 있다. 이에 의해, 측벽부(2b)의 면외 방향으로의 쓰러짐을 저감시킬 수 있다. 따라서, 프레임(1)의 단면 변형을 억제하여, 프레임(1)의 충돌 에너지의 흡수 특성을 높게 할 수 있다. 또한, 도 27에 도시한 예에서는, 충전 부재(533a 및 533b)가 능선부(2d)의 내측에 국소적으로 밀착해서 배치되므로, 프레임(1)의 중량을 거의 증가시키지 않고, 프레임(1)의 단면 변형을 억제할 수 있다.
(제5 배치예)
또한, 본 실시 형태에 관한 충전 부재(533c)는, 능선부(2d)의 적어도 어느 한쪽 내측에 국소적으로 밀착(바람직하게는 접착)해서 배치되어도 된다. 도 28은, 본 실시 형태에 관한 충전 부재의 제5 배치예를 설명하기 위한 프레임(1)의 단면도이다. 또한, 도 28에 도시한 단면도는, 도 22에 도시한 프레임(1)의 Ⅷ-Ⅷ에 있어서의 프레임(1)의 단면에 상당한다.
도 28에 도시한 바와 같이, 본 배치예에 따른 충전 부재(533c)는, 능선부(2d)의 한쪽 내측에 국소적으로 밀착해서 배치된다. 이에 의해, 충전 부재(533c)가 배치된 능선부(2d)에 있어서 생기는 국소적인 소성 변형을 억제할 수 있다. 또한, 충전 부재의 충전량을 적게 할 수 있으므로, 프레임(1)의 중량을 증가시키지 않아도 되게 할 수 있다.
도 27 및 도 28에 도시한 충전 부재의 배치예에 의하면, 측벽부(2b)의 면외 변형뿐만 아니라, 능선부(2d)의 국소적인 소성 변형을 억제할 수 있다. 따라서, 도 25에 도시한 제2 배치예와 비교하여, 측벽부(2b)의 면외 방향으로의 쓰러짐을 보다 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 충전 부재를 능선부(2d)의 한쪽 또는 양쪽의 어느 내측에 마련할 것인지에 대해서는, 프레임(1)에 요구되는 충돌 안전 성능 및 중량에 따라서 결정하는 것이 바람직하다. 또한, 충전 부재(533a, 533b 및 533c)의 Z축 방향의 두께 a(a1, a2) 및 X축 방향의 두께 c(c1, c2)는, 적절히 설정된다.
또한, 충전 부재는, 능선부(2d)의 내측뿐만 아니라, 저벽부(2a)의 내면에 밀착해서 배치되어 있어도 된다. 도 29는, 본 실시 형태에 관한 충전 부재의 제4 배치예 및 제5 배치예의 변형예를 설명하기 위한 프레임(1)의 단면도이다. 도 29에 도시한 바와 같이, 충전 부재(534)는, 능선부(2d)의 내측뿐만 아니라, 저벽부(2a)의 내면에 밀착해서 배치되어도 된다. 이에 의해, 프레임(1)의 충돌 에너지의 흡수 특성을, 도 27 및 도 28에 도시한 배치예와 비교하여, 동등 이상으로 할 수 있다. 또한, 충전 부재(534)의 두께 a의 크기는, 프레임(1)에 요구되는 충돌 안전 성능 및 중량에 따라서 적절히 설정된다.
또한, 도 22에 도시한 프레임(1)의 Ⅸ-Ⅸ 절단선에 있어서의 프레임(1)의 단면에 대해서도, 도 27 내지 도 29에 도시한 충전 부재의 배치를 마찬가지로 적용할 수 있다. 이 경우, 충전 부재(533a, 533b, 533c 및 534)는, 능선부(2e)의 내측(충전 부재(534)에 대해서는, 또한 천장 벽부(3a)의 내면)에 밀착해서 배치된다.
<<5. 제4 실시 형태>>
제4 실시 형태는, 금속 부재를 형성하는 제1 금속판에 마련된 구멍부를 관통하여, 길이 방향으로 굽힘 유기부와 인접하여 또는 이격되어 수지재가 배치되는 형태이다.
제1 내지 제3 실시 형태에 있어서 설명한 바와 같이, 프레임(1)에 마련된 굽힘 유기부와 길이 방향으로 인접하여 또는 이격되어 충전 부재(5)를 배치함으로써, 하중 입력 시의 에너지 흡수량을 향상시키는 것이 가능하다. 그러나, 프레임(1)에 굽힘 변형이 생긴 경우, 당해 프레임(1)이 면외 변형되기 쉬워진다. 그렇게 하면, 충전 부재(5)의 프레임(1)에 대한 접착력이 불충분한 경우, 프레임(1)의 변형 정도에 따라서는, 충전 부재(5)가 프레임(1)의 내벽으로부터 박리되어버릴 우려가 있다.
도 118은, 충전 부재(925)가 배치된 프레임(920)의 구성예를 나타내는 부분 단면도이다. 도 118에 도시한 바와 같이, 프레임(920)의 벽부(922)의 내벽면(922A)에는, 충전 부재(925)가 밀착해서 배치되어 있다. 그런데, 도 119에 도시한 바와 같이, 벽부(922)가 변형 위치 BP에 있어서 면외 변형되고자 하면, 충전해서 경화된 충전 부재(925)의 접착력이 불충분하면, 벽부(922)의 변형에 의해 충전 부재(925)가 내벽면(922A)으로부터 박리되어버릴 가능성이 있다. 이 경우, 충전 부재에 의한 프레임의 벽부의 변형의 억제 효과가 충분히 발휘되지 않아, 상정되는 충돌 성능을 달성하는 것이 곤란해진다.
그래서, 본 실시 형태에서는, 충전 부재(5)가 충돌 안전 성능에 안정적으로 공헌할 수 있는 기술을 제공한다.
<5.1. 제1 예>
도 30은, 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 프레임(100)의 일례의 구성예를 나타내는 부분 단면도이다.
도 30에 도시한 바와 같이, 프레임(100)은, 중공 부재(110) 및 충전 부재(50)를 구비한다.
또한, 도 30 내지 도 37에 도시한 방향 V(V1, V2)는, 중공 부재(110)의 외측을 나타낸다.
본 실시 형태에 관한 중공 부재(110)는, 상술한 금속 부재의 일례이다. 구체적으로는, 중공 부재(110)는, 긴 방향으로 연장되는 벽부(20)를 갖는 구조 부재다. 중공 부재(110)는, 소위 프레임 형상을 갖고 있으며, 복수의 벽부(20)에 의해 구성된다. 본 실시 형태에 관한 벽부(20)는, 상술한 제1 금속판의 일례이다. 중공 부재(110)는, 중공의 폐단면 구조를 가져도 되고, U자형 등의 개방 단면 구조를 가져도 된다. 또한, 중공 부재(110)의 길이 방향에 직교하는 단면의 형상은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 중공 부재(110)의 단면 형상은, 직사각형 단면이어도 되고, 원형 단면이어도 된다.
또한, 중공 부재(110)의 벽부(20)에는, 적어도 하나의 벽 구멍(21)이 마련된다. 벽 구멍(21)의 가공 방법, 그리고 벽 구멍(21)의 수 및 형상은 특별히 한정되지 않는다. 본 실시 형태에 관한 벽 구멍(21)은, 구멍부의 일례이다.
충전 부재(50)는, 상술한 수지재의 일례이다. 충전 부재(50)는, 우레탄계, 에폭시계 또는 기타 임의의 수지로 이루어진다. 충전 부재(5)는, 우레탄계의 수지라면, 최대 300MPa 정도, 에폭시계의 수지이면, 최대 3000MPa 정도의 영률로, 형성 가능하다. 충전 부재(50)는, 예를 들어 발포 수지재로 이루어지는 경질 발포 충전 부재여도 된다. 발포 수지는, 중공 부재(110)의 내측에 설치된 후에, 화학 변화에 의해 경화된다. 충전 부재(50)의 영률은, 20MPa 이상인 것이 바람직하다. 충전 부재(50)의 영률은, 충전 부재(50)를 형성하는 수지의 밀도에 따라서 변화시킬 수 있다. 단, 밀도가 높을수록 성형이 어려워지므로, 충전 부재(50)의 영률은, 최대라도 300 내지 400MPa인 것이 바람직하다.
충전 부재(50)는, 중공 부재(110)의 내측에 설치되면, 벽부(20)의 내벽면(20A)에 밀착하도록 배치된다. 충전 부재(50) 중 내벽면(20A)에 밀착하는 부분을 제1 충전 부분(51)이라고 칭한다. 예를 들어, 제1 충전 부분(51)은, 중공 부재(110)의 내측에 발포 수지를 도입함으로써 형성된다. 이때, 제1 충전 부분(51)은 내벽면(20A)과 맞닿음면(51a)에 있어서 밀착한다. 또한, 제1 충전 부분(51)은, 제1 보강 부분의 일례이다.
또한, 충전 부재(50)는, 중공 부재(110)의 내측뿐만 아니라, 벽 구멍(21)을 관통하여, 벽부(20)의 외벽면(20B)에 밀착하도록 배치된다. 충전 부재(50) 중 외벽면(20B)에 밀착하는 부분을 제2 충전 부분(52)이라고 칭한다. 예를 들어, 제2 충전 부분(52)은, 중공 부재(110)의 내측에 발포 수지를 도입하고, 발포한 당해 발포 수지가 중공 부재(110)의 내측으로부터 벽 구멍(21)을 관통해서 외측으로 팽출함으로써 형성된다. 이때, 제2 충전 부분(52)은 외벽면(20B)과 맞닿음면(52a)에 있어서 밀착한다. 또한, 제2 충전 부분(52)은, 제2 보강 부분의 일례이다.
또한, 충전 부재(50) 중, 벽 구멍(21)에 밀착해서 마련되는 부분을 제3 충전 부분(53)이라고 칭한다. 즉, 충전 부재(50)는, 제1 충전 부분(51)과, 제2 충전 부분(52)과, 제3 충전 부분(53)에 의해 일체로 성형되는 것이다. 제1 충전 부분(51)과 제2 충전 부분(52)은, 제3 충전 부분(53)을 통해 접속되어 있다. 또한, 제3 충전 부분(53)은, 제3 보강 부분의 일례이다.
또한, 충전 부재(50) 중 제2 충전 부분(52)은, 중공 부재(110)의 내측에 충전된 충전 부재가 벽 구멍(21)을 관통해서 중공 부재(110)의 외측으로 누출된 것이다. 예를 들어, 제2 충전 부분(52)은, 벽 구멍(21)의 단면으로 보아, 벽 구멍(21)의 구멍 에지(22)로부터 거리 p의 범위에 있어서 벽부(20)와 밀착해서 마련되어 있다. 제2 충전 부분(52)의 외벽면(20B)에의 밀착성을 충분히 얻기 위해서는, 거리 p는, 예를 들어 5㎜ 이상인 것이 바람직하다.
이러한 구성에 의하면, 충전 부재(50)가 중공 부재(110)의 벽부(20)에 마련된 벽 구멍(21)을 관통해서 벽부(20)의 양면에 밀착한다. 그렇게 하면, 충전 부재(50)는 벽 구멍(21)에 기계적으로 걸리므로, 충전 부재(50)가 벽부(20)에 걸림 지지된다. 이 경우, 충전 부재(50)가 벽부(20)로부터 탈락할 것인지 여부는, 충전 부재(50)의 벽부(20)에 대한 접착력이 아니라, 충전 부재(50)의 인장 강도에 의해 정해진다. 일반적으로, 충전 부재(50)의 접착력보다도 충전 부재(50)의 인장 강도 쪽이 현저히 높으므로, 충전 부재(50)는 벽부(20)로부터 용이하게 탈락하기 어려워진다.
도 31은, 본 실시 형태에 관한 프레임(100)에 의한 작용의 일례를 나타내는 부분 단면도이다. 프레임(100)의 구성에 있어서, 중공 부재(110)의 길이 방향에 대하여 충돌 하중이 작용하였다고 하자. 이 경우, 예를 들어 도 31에 도시한 바와 같이, 중공 부재(110)의 외측(도면 중의 방향 V)으로 돌출되는 좌굴이 벽 구멍(21)의 근방 변형 위치 BP에서 생겨, 벽부(20)가 중공 부재(110)의 내측으로 구부러지려고 하는 작용이 걸렸다고 하자. 또한, 본 명세서에 있어서 내측은, 도면 중의 방향 V의 반대 방향이며, 중공 부재(110)의 무게 중심측의 방향을 의미한다.
여기서, 충전 부재(50)는, 벽 구멍(21)을 관통해서 제1 충전 부분(51)과 접속하는 제2 충전 부분(52)에 의해 벽부(20)에 걸림 지지되어 있다. 그 때문에, 예를 들어 벽부(20)가 중공 부재(110)의 내측으로 구부러지려고 해도, 제1 충전 부분(51)이 제2 충전 부분(52)에 추종하므로, 제1 충전 부분(51)이 벽부(20)에 구속된 상태가 유지된다.
그렇게 하면, 중공 부재(110)의 내측에 있어서의 충전 부재(50)의 벽부(20)에 대한 접착력이 충분히 확보되어 있지 않아도, 충전 부재(50)는 벽부(20)로부터 용이하게 탈락하기 어려워진다. 이에 의해, 차량 충돌에 의해 벽부(20)에 면외 변형을 일으키는 힘이 작용해도, 충전 부재(50)가 중공 부재(110)의 벽부(20)에 밀착한 상태를 유지할 수 있다. 따라서, 이에 의해, 충전 부재(50)의 제1 충전 부분(51)이 벽부(20)의 면외 방향으로의 변형을 구속하므로, 벽부(20)의 면외 변형을 억제할 수 있다. 즉, 충전 부재(50)가 프레임(100)의 충돌 안전 성능에 안정적으로 공헌하는 것이 가능해진다.
또한, 제1 충전 부분(51)과 제2 충전 부분(52)을 접속하는 제3 충전 부분(53)은, 밀하게 충전되어 있는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 이들이 밀하게 충전 됨으로써, 벽 구멍(21)의 축으로 수직 방향에 있어서의 충전 부재(50)의 어긋남을 억제하여, 충전 부재(50)의 박리 방지에 공헌하기 때문이다. 또한, 제1 충전 부분(51)과 제2 충전 부분(52)을 접속하는 제3 충전 부분(53)은, 반드시 벽 구멍(21)에 밀하게 충전되어 있지 않아도 된다. 예를 들어, 제3 충전 부분(53)은, 벽 구멍(21)의 구멍 에지(22)와 밀착되어 있지 않아도 된다. 이 경우에 있어서도, 제1 충전 부분(51)과 제2 충전 부분(52)이 접속되어 있으면, 충전 부재(50)가 중공 부재(110)에 걸림 지지되어 있는 상태가 실현된다. 또한, 충전 부재(50)의 내부는, 반드시 밀하게 충전되어 있지 않아도 된다.
(변형예)
다음으로, 충전 부재(50)의 구성의 변형예를 설명한다.
도 32는, 본 실시 형태의 제1 변형예에 관한 프레임(100A)의 구성예를 나타내는 부분 단면도이다. 도 32에 도시한 바와 같이, 본 변형예에 관한 프레임(100A)을 구성하는 중공 부재(110A)의 벽부(20)에는, 복수의 벽 구멍(21)이 마련되어 있다. 또한, 충전 부재(50)는, 이들 벽 구멍(21)을 관통하여, 벽부(20)의 내벽면(20A) 및 외벽면(20B)에 밀착해서 마련되어 있다. 즉, 충전 부재(50)는, 벽부(20)의 내벽면(20A)에 밀착하는 제1 충전 부분(51)과, 복수의 벽 구멍(21)의 각각의 위치에 있어서 벽부(20)의 외벽면(20B)에 밀착하는 복수의 제2 충전 부분(52)과, 복수의 벽 구멍(21)의 각각에 밀착해서 마련되고 제1 충전 부분(51)과 복수의 제2 충전 부분(52)을 접속하는 제3 충전 부분(53)에 의해 구성된다.
이러한 구성에 의해, 충전 부재(50)가 관통하는 벽 구멍(21)의 수에 따라서, 충전 부재(50)를 벽부(20)에 걸림 지지하는 부분이 증가한다. 이에 의해, 벽부(20)에 대하여 충전 부재(50)를 보다 강고하게 고정하는 것이 가능해진다.
또한, 이러한 구성에 의해, 벽부(20)의 꺾여 구부러지려고 하는 방향에 관계없이, 충전 부재(50)를 벽부(20)에 추종시킬 수 있다. 도 33은, 본 변형예에 관한 프레임(100A)에 의한 작용의 일례를 나타내는 부분 단면도이다. 프레임(100A)의 구성에 있어서, 중공 부재(110A)의 길이 방향에 대하여 충돌 하중이 작용하였다고 하자. 이 경우, 예를 들어 도 33에 도시한 바와 같이, 중공 부재(110A)의 내측(도면 중의 방향 V의 반대 방향)으로 돌출되는 좌굴이 벽 구멍(21)의 근방 변형 위치 BP에서 생겨, 벽부(20)가 중공 부재(110A)의 외측으로 구부러지려고 한다.
이 경우, 단순히 충전 부재(50)를 벽부(20)의 내벽면(20A)에만 밀착시키고 있는 경우, 벽부(20)가 중공 부재(110)의 외측으로 꺾여 구부러지려고 함으로써, 충전 부재(50)가 벽부(20)의 내벽면(20A)으로부터 박리되어버린다. 그러나, 충전 부재(50)는 복수의 벽 구멍(21)을 관통해서 접속하는 제2 충전 부분(52)의 각각에 의해 복수의 벽 구멍(21)에 걸림 지지되어 있다. 그렇게 하면, 도 33에 도시한 예에서는, 벽부(20)가 외측으로 꺾여 구부러지려고 해도, 제1 충전 부분(51)이 제2 충전 부분(52)에 추종하므로, 제1 충전 부분(51)이 벽부(20)에 구속된 상태가 유지된다.
그렇게 하면, 차량 충돌에 의해 중공 부재(110A)에 대해서 내측으로 면외 변형을 일으키는 힘이 작용해도, 충전 부재(50)가 중공 부재(110A)의 벽부(20)에 밀착된 상태를 유지할 수 있다. 따라서, 이에 의해, 충전 부재(50)의 제1 충전 부분(51)가 벽부(20)의 면외 방향으로의 변형을 구속하므로, 벽부(20)의 면외 변형을 억제할 수 있다. 즉, 충전 부재(50)가 프레임(100A)의 충돌 안전 성능에 안정적으로 공헌하는 것이 가능하다.
도 34는, 본 실시 형태의 제2 변형예에 관한 프레임(100B)의 구성예를 나타내는 부분 단면도이다. 도 34에 도시한 바와 같이, 본 변형예에 관한 충전 부재(50)의 제1 충전 부분(51)은, 중공 부재(110A)의 벽부(20)의 능선부(23)의 내측에 배치되어 있다. 또한, 벽부(20)의 능선부(23)를 사이에 두고 양측에는, 각각 벽 구멍(21)이 마련되어 있다. 충전 부재(50)는, 이들 벽 구멍(21)을 관통하여, 벽부(20)의 내벽면(20A) 및 외벽면(20B)에 밀착해서 마련되어 있다.
중공 부재(110B)의 벽부(20)가 면외 변형되면, 능선부(23)에 있어서 국소적으로 소성 변형이 생긴다. 이 소성 변형에 의해 벽부(20)의 면외 방향으로의 쓰러짐이 촉진되어버린다. 그래서, 능선부(23)의 내측에 충전 부재(50)를 밀착시켜 배치함으로써, 능선부(23)에 있어서 생기는 국소적인 소성 변형을 억제할 수 있다.
또한, 충전 부재(50)를 상술한 구성에 의해 벽부(20)에 고정함으로써, 능선부(23)에 있어서 생기는 소성 변형에 기인하여 충전 부재(50)가 벽부(20)로부터 탈락하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 벽부(20)의 면외 변형을 보다 확실하게 억제할 수 있다.
또한, 벽부(20)에 마련되는 벽 구멍(21)의 수는 특별히 한정되지 않는다. 벽 구멍(21)은, 능선부(23)를 사이에 둔 벽부(20) 각각에 마련되어 있는 것이 바람직하다. 그렇게 하면, 능선부(23)의 각이 개방하도록 중공 부재(110B)가 면외 변형되는 것을, 억제할 수 있다. 벽 구멍(21)이 복수의 벽부(20)에 마련됨으로써, 충전 부재(50)의 제1 충전 부분(51)과 제2 충전 부분(52)을 접속하는 개소가 증가한다. 그렇게 하면, 벽부(20)의 변형에 의해 제1 충전 부분(51)과 제2 충전 부분(52)이 당겨지지만, 그 접속 부분인 제3 충전 부분(53)의 수가 많으면, 하나당 접속 부분의 부하가 분산된다. 따라서, 벽 구멍(21)의 수를 증가시킴으로써, 충전 부재(50)의 벽부(20)에 대한 고정력을 늘릴 수 있다. 단, 벽 구멍(21)의 수를 증가시킴으로써, 중공 부재(110)의 강성이 저하될 수 있다. 그 때문에, 벽 구멍(21)의 수나 설치 위치는, 설계에 따라서 적절히 정하면 된다.
도 35는, 본 실시 형태의 제3 변형예에 관한 프레임(100C)의 구성예를 나타내는 부분 단면도이다. 도 35에 도시한 바와 같이, 벽 구멍(21A)의 구멍 에지(22A)는, 벽부(20)보다도 중공 부재(110C)의 내측에 위치한다. 구체적으로는, 벽부(20)는, 벽 구멍(21A)의 근방에 있어서 중공 부재(110C)의 내측을 향해서 경사지는 경사부(24)를 구비하고 있다.
여기서, 도 35에 도시한 바와 같이, 충전 부재(50)는, 경사부(24)에 침투해 들어가도록, 또한, 벽부(20)의 내측 및 외측에 밀착해서 배치되어 있다. 제2 충전 부분(52)은, 벽부(20)의 외벽면(20B) 중, 경사부(24)의 경사면(24A)에 밀착해서 마련되어 있다.
이러한 구성에 의해, 제2 충전 부분(52)의 외측면(52b)과 벽부(20)의 외벽면(20B)은 단차가 없는 관계로 할 수 있다. 그렇게 하면, 충전 부재(50)가 벽부(20)의 내측으로부터 벽 구멍(21A)을 관통해서 외측으로 팽출해도, 팽출부를 제거해서 벽부(20)의 외벽면(20B)을 평탄하게 하는 것이 가능해진다. 따라서, 충전 부재(50)의 팽출에 의한 다른 부재와의 간섭이 생기지 않게 된다. 그 때문에, 프레임(100)의 취급이 용이해진다. 또한, 이러한 제2 충전 부분(52)은, 예를 들어 중공 부재(110C)의 내측에 발포 수지를 도입하고, 발포한 당해 발포 수지가 중공 부재(110C)의 내측으로부터 벽 구멍(21A)을 관통해서 외측으로 팽출된 부분을 절제함으로써 얻어진다. 그 밖에, 발포 수지가 굳어지기 전에 외벽면(20B)을 따라 벽 구멍(21A)에 덮개를 덮어, 외벽면(20B)으로부터 튀어나온 발포 수지를 압입해도 된다. 또한, 다른 부재와의 간섭 등의 절제할 이유가 없으면, 제2 충전 부분(52) 중 벽부(20)의 외벽면(20B)보다도 외측으로 팽출되는 부분은, 절제되지 않아도 된다.
또한, 도 35에 도시한 바와 같이, 충전 부재(50)는 경사부(24)를 덮도록 경사부(24)에 밀착되어 있으므로, 경사부(24)에 의해 앵커 볼트와 같이 충전 부재(50)와 벽부(20)를 고정하는 기능이 발휘된다. 따라서, 충전 부재(50)가 벽부(20)에 의해 강고하게 고정된다.
도 36은, 본 실시 형태의 제4 변형예에 관한 프레임(100D)의 구성예를 나타내는 부분 단면도이다. 도 36에 도시한 바와 같이, 본 변형예에 있어서도, 벽 구멍(21B)의 구멍 에지(22B)는, 벽부(20)보다도 중공 부재(110D)의 내측에 위치한다. 구체적으로는, 벽부(20)는, 벽부(20)의 외측으로부터 내측을 향해 구멍 에지(22B)가 돌출되는 돌출부(25)를 구비하고 있다. 즉, 벽 구멍(21)은 버링 구멍이다. 이러한 버링 구멍은, 예를 들어 공지된 버링 가공에 의해 형성된다.
여기서, 도 36에 도시한 바와 같이, 충전 부재(50)는, 돌출부(25)에 침투해 들어가도록, 또한, 벽부(20)의 내측 및 외측에 밀착해서 배치되어 있다. 제2 충전 부분(52)은, 벽부(20)의 외벽면(20B) 중, 돌출부(25)의 외표면(25A)에 밀착해서 마련되어 있다.
이러한 구성에 의해, 상기 제3 변형예와 마찬가지로, 제2 충전 부분(52)의 외측면(52b)과 벽부(20)의 외벽면(20B)은 단차가 없는 관계로 할 수 있다. 즉, 충전 부재(50)가 벽부(20)의 내측으로부터 벽 구멍(21B)을 관통하여 외측으로 팽출해도, 벽부(20)의 외벽면(20B)을 평탄하게 할 수 있다. 그렇게 하면, 충전 부재(50)의 팽출에 의한 다른 부재와의 간섭이 생기지 않게 된다. 이밖에, 발포 수지가 굳어지기 전에 외벽면(20B)을 따라 벽 구멍(21B)에 덮개를 덮어, 외벽면(20B)으로부터 튀어나온 발포 수지를 압입해도 된다. 또한, 제2 충전 부분(52) 중 벽부(20)의 외벽면(20B)보다도 외측으로 팽출하는 부분은, 다른 부재와의 간섭 등의 절제할 이유가 없으면, 절제되지 않아도 된다.
또한, 도 36에 도시한 바와 같이, 충전 부재(50)는 돌출부(25)를 덮도록 돌출부(25)에 밀착되어 있으므로, 돌출부(25)에 의해 앵커 볼트와 같이 충전 부재(50)와 벽부(20)를 고정하는 기능이 발휘된다. 따라서, 충전 부재(50)가 벽부(20)에 의해 강고하게 고정된다.
도 37은, 본 실시 형태의 제5 변형예에 관한 프레임(100E)의 구성예를 나타내는 부분 단면도이다. 도 37에 도시한 바와 같이, 본 변형예에 관한 벽부(20)에는, 벽부(20)보다도 중공 부재(110E)의 내측으로 오목하게 들어간 오목부(26)가 마련된다. 그리고, 벽 구멍(21C)은, 오목부(26)의 내부에 마련된다.
여기서, 도 37에 도시한 바와 같이, 충전 부재(50)는, 오목부(26)에 침투해 들어가도록, 또한, 벽부(20)의 내측 및 외측에 밀착해서 배치되어 있다. 제2 충전 부분(52)은, 벽부(20)의 외벽면(20B) 중, 오목부(26)의 외표면(26A)에 밀착해서 마련되어 있다.
이러한 구성에 의해, 상기 제3 변형예 및 제4 변형예와 마찬가지로, 제2 충전 부분(52)의 외측면(52b)과 벽부(20)의 외벽면(20B)은 단차가 없는 관계로 할 수 있다. 즉, 충전 부재(50)가 벽부(20)의 내측으로부터 벽 구멍(21C)을 관통해서 외측으로 팽출해도, 벽부(20)의 외벽면(20B)을 평탄하게 할 수 있다. 그렇게 하면, 충전 부재(50)의 팽출에 의한 다른 부재와의 간섭이 생기지 않게 된다. 이밖에, 발포 수지가 굳어지기 전에 외벽면(20B)을 따라 오목부(26)에 덮개를 덮어, 외벽면(20B)으로부터 튀어나온 발포 수지를 압입해도 된다. 또한, 제2 충전 부분(52) 중 벽부(20)의 외벽면(20B)보다도 외측으로 팽출하는 부분은, 다른 부재와의 간섭 등의 절제할 이유가 없으면, 절제되지 않아도 된다.
또한, 도 37에 도시한 바와 같이, 충전 부재(50)는 오목부(26)를 덮도록 오목부(26)에 밀착되어 있으므로, 오목부(26)에 의해 앵커 볼트와 같이 충전 부재(50)와 벽부(20)를 고정하는 기능이 발휘된다. 따라서, 충전 부재(50)가 벽부(20)에 의해 강고하게 고정된다.
또한, 상기 제3 변형예 내지 제5 변형예에 관한 벽 구멍(21)의 근방의 벽부(20)의 형상은, 서로 조합되어도 된다. 예를 들어, 벽부(20)에 오목부가 마련되고, 당해 오목부의 내부에 벽 구멍이 마련되며, 또한 당해 벽 구멍에 대해서 버링 가공이 이루어져도 된다. 또한, 오목부(26) 대신에 벽부(20)에 다른 부품을 설치해도 된다. 다른 부품의 요건은, 충전 부재(50)와 맞물리는 요철부 혹은 돌출부를 구비하는 것, 벽부(20)의 벽 구멍의 주변 또한 중공 부재(110)의 내부에 중공 부재(110)에 고정하여 배치되는 것이다. 예를 들어, 벽부(20)에 벽 구멍을 마련하고, 너트를 나사 구멍과 벽 구멍과 동축상으로 하여 중공 부재(110)의 내부에 접합해서 배치해도 된다. 이 경우, 나사 구멍의 요철이 충전 부재(50)와 맞물려, 충전 부재를 고정할 수 있다. 또한, 너트의 육각 형상에 의해 충전 부재(50)가 너트의 둘레를 회전하는 것을 억제할 수 있다.
<5.2. 제2 예>
다음으로, 본 실시 형태의 제2 예로서, 상술한 제1 예에 따른 중공 부재(110) 및 충전 부재(50)의 구성을 적용시킨, 프레임(1)의 구체적인 구성에 대하여 설명한다.
도 38은, 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 프레임(1)의 일례의 개략 구성을 나타내는 사시도이다. 도 38에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 프레임(1)은, 제1 구조 부재(2), 제2 구조 부재(3), 레인포스먼트(4), 및 충전 부재(5(5A, 5B))를 구비한다. 본 실시 형태에 관한 중공 부재(10)는, 제1 구조 부재(2) 및 제2 구조 부재(3)에 의해 형성된다.
도 38에 도시한 프레임(1)의 구성은, 충전 부재(5)가 제1 예에 있어서 설명한 충전 부재(50)의 구성을 갖는 점을 제외하고, 제1 실시 형태에 대하여 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명한 바와 같다. 상세하게는, 도 38에 도시한 바와 같이, 중공 부재(10)의 저벽부(2a)와 레인포스먼트(4)의 사이에는, 충전 부재(5)가 배치되어 있다. 또한, 도 38에 도시한 바와 같이, 저벽부(2a)에는 벽 구멍(21(21A, 21B))이 마련되어 있으며, 충전 부재(5)는, 벽 구멍(21)을 관통하고, 저벽부(2a)의 내벽면에 밀착하는 제1 충전 부분(51(51A, 51B))과, 저벽부(2a)의 외벽면에 밀착하는 제2 충전 부분(52(52A, 52B))을 구비하는 구성으로 되어 있다.
이하, 충전 부재(5)에 관한 구성 및 작용에 대하여, 도 39 내지 도 41을 참조하면서 설명한다.
도 39는, 본 실시 형태에 관한 프레임(1)의 일례의 Z축 방향에 직교하는 단면에 있어서의 단면도이다. 또한, 도 39에 도시한 단면도는, 도 38에 도시한 중공 부재(10)의 XⅡ-XⅡ 절단선에 있어서의 프레임(1)의 단면에 상당한다. 도 39에 도시한 바와 같이, 중공 부재(10)에는, 길이 방향을 따라 굴곡부(6A, 6B)가 마련되어 있다. 굴곡부(6A)는, 중공 부재(10)에 충돌 하중 F가 입력된 경우, 저벽부(2a)가 굽힘 내측이 되는 방향으로 굴곡해서 마련되어 있다. 또한, 굴곡부(6B)는, 중공 부재(10)에 충돌 하중 F가 입력된 경우, 천장 벽부(3a)가 굽힘 내측이 되는 방향으로 굴곡해서 마련되어 있다. 이들 굴곡부(6A, 6B)는, 프레임(1)에 있어서의 굽힘 유기부에 상당한다.
본 실시 형태에 관한 충전 부재(5(5A 내지 5D))는, 레인포스먼트(4)의 주면부(4a)에 밀착해서 배치된다. 도 39에 도시한 예에서는, 충전 부재(5A 및 5B)는, 굴곡부(6A)에 있어서, 저벽부(2a)에 밀착해서 마련되어 있다. 또한, 충전 부재(5C 및 5D)는, 굴곡부(6B)에 있어서, 천장 벽부(3a)에 밀착해서 마련되어 있다.
본 실시 형태에 관한 충전 부재(5)는, 저벽부(2a) 또는 천장 벽부(3a)의 내면에 밀착해서 길이 방향으로 굴곡부(6A) 또는 굴곡부(6B)와 인접하여 또는 이격하여 배치된다. 도 39에 도시한 예에서는, 충전 부재(5A 및 5B)는, 굴곡부(6A)에 있어서의 저벽부(2a)의 부분(2x)에 배치되지 않고, 저벽부(2a)의 길이 방향으로 굴곡부(6A)와 이격되는 부분에 배치되어 있다. 또한, 충전 부재(5C 및 5D)는, 굴곡부(6B)에 있어서의 천장 벽부(3a)의 부분(3x)에 배치되지 않고, 천장 벽부(3a)의 길이 방향으로 굴곡부(6B)와 이격되는 부분에 배치되어 있다. 충전 부재(5(5A 및 5B))에, 굴곡부(6A)에 있어서의 저벽부(2a)의 부분(2x)에 배치되지 않은 영역, 또는 굴곡부(6A)에 있어서의 저벽부(2a)의 부분(2x)에 굴곡부(6A)의 주변에 비해 배치되는 길이 방향의 길이당 충전 부재(5)의 양이 적은 영역이 있기 때문에, 굴곡부(6A)에 있어서의 저벽부(2a)의 부분(2x)의 면외 변형에 대한 저항은, 낮은 채 그대로이다. 즉, 굴곡부(6A)에 있어서의 굽힘 강성은 낮은 채 그대로이다. 이에 의해, 프레임(1)에 충돌 하중이 입력된 경우에, 굴곡부(6A)에 있어서 굽힘 변형을 확실하게 일으킬 수 있다. 마찬가지로, 충전 부재(5C 및 5D)가, 굴곡부(6B)에 있어서의 천장 벽부(3a)의 부분(3x)에 배치되지 않기 때문에, 굴곡부(6B)에 있어서의 천장 벽부(3a)의 부분(3x)의 면외 변형에 대한 저항은, 낮은 채 그대로이다. 즉, 굴곡부(6B)에 있어서의 굽힘 강성은 낮은 채 그대로이다. 이에 의해, 프레임(1)에 충돌 하중이 입력된 경우에, 굴곡부(6B)에 있어서 굽힘 변형을 확실하게 일으킬 수 있다.
또한, 굴곡부(6A)와 이격되는 부분에 있어서, 저벽부(2a)에는 벽 구멍(21A 및 21B)이 마련되어 있으며, 레인포스먼트(4)의 주면부(4a)에는 구멍(41A 및 41B)이 마련되어 있다. 충전 부재(5A)는, 벽 구멍(21A) 및 구멍(41A)을 관통하고, 저벽부(2a)의 양면 및 주면부(4a)의 양면에 밀착해서 마련되어 있다. 상세하게는, 충전 부재(5A)는, 저벽부(2a)의 내벽면과 레인포스먼트(4)의 주면부(4a)의 제1 면(40a)에 밀착하는 제1 충전 부분(51A)과, 저벽부(2a)의 외벽면에 밀착하는 제2 충전 부분(52A)과, 벽 구멍(21A)에 밀착해서 마련되고 제1 충전 부분(51A)과 제2 충전 부분(52A)을 접속하는 제3 충전 부분(53A)과, 주면부(4a)의 제2 면(40b)에 밀착하는 제4 충전 부분(54A)과, 구멍(41A)의 내측에 마련되고 제1 충전 부분(51A)과 제4 충전 부분(54A)을 접속하는 제5 충전 부분(55A)에 의해 구성된다. 또한, 충전 부재(5B)는, 벽 구멍(21B) 및 구멍(41B)을 관통하고, 저벽부(2a)의 양면 및 주면부(4a)의 양면에 밀착해서 마련되어 있다. 상세하게는, 충전 부재(5B)는, 저벽부(2a)의 내벽면과 레인포스먼트(4)의 주면부(4a)의 제1 면(40a)에 밀착하는 제1 충전 부분(51B)과, 저벽부(2a)의 외벽면에 밀착하는 제2 충전 부분(52B)과, 벽 구멍(21B)에 밀착해서 마련되고 제1 충전 부분(51B)과 제2 충전 부분(52B)을 접속하는 제3 충전 부분(53B)과, 주면부(4a)의 제2 면(40b)에 밀착하는 제4 충전 부분(54B)과, 구멍(41B)의 내측에 마련되고 제1 충전 부분(51B)과 제4 충전 부분(54B)을 접속하는 제5 충전 부분(55B)에 의해 구성된다.
마찬가지로, 굴곡부(6B)와 이격되는 부분에 있어서, 천장 벽부(3a)에는 벽 구멍(31A 및 31B)이 마련되어 있으며, 레인포스먼트(4)의 주면부(4a)에는 구멍(41C 및 41D)이 마련되어 있다. 충전 부재(5C)는, 벽 구멍(31A) 및 구멍(41C)을 관통하고, 천장 벽부(3a)의 양면 및 주면부(4a)의 양면에 밀착해서 마련되어 있다. 상세하게는, 충전 부재(5C)는, 천장 벽부(3a)의 내벽면과 레인포스먼트(4)의 주면부(4a)의 제2 면(40b)에 밀착하는 제1 충전 부분(51C)과, 천장 벽부(3a)의 외벽면에 밀착하는 제2 충전 부분(52C)과, 벽 구멍(31A)에 밀착해서 마련되고 제1 충전 부분(51C)과 제2 충전 부분(52C)을 접속하는 제3 충전 부분(53C)과, 주면부(4a)의 제1 면(40a)에 밀착하는 제4 충전 부분(54C)과, 구멍(41C)의 내측에 마련되고 제1 충전 부분(51C)과 제4 충전 부분(54C)을 접속하는 제5 충전 부분(55C)에 의해 구성된다. 또한, 충전 부재(5D)는, 벽 구멍(31B) 및 구멍(41D)을 관통하고, 천장 벽부(3a)의 양면 및 주면부(4a)의 양면에 밀착해서 마련되어 있다. 상세하게는, 충전 부재(5D)는, 천장 벽부(3a)의 내벽면과 레인포스먼트(4)의 주면부(4a)의 제2 면(40b)에 밀착하는 제1 충전 부분(51D)과, 천장 벽부(3a)의 외벽면에 밀착하는 제2 충전 부분(52D)과, 벽 구멍(31B)에 밀착해서 마련되고 제1 충전 부분(51D)과 제2 충전 부분(52D)을 접속하는 제3 충전 부분(53D)과, 주면부(4a)의 제1 면(40a)에 밀착하는 제4 충전 부분(54D)과, 구멍(41D)의 내측에 마련되고 제1 충전 부분(51D)과 제4 충전 부분(54D)을 접속하는 제5 충전 부분(55D)에 의해 구성된다.
도 40 및 도 41은, 도 39에 도시한 프레임(1)의 XⅢ-XⅢ 절단선 및 XⅣ-XⅣ 절단선에 있어서의 단면도이다. 도 40에 도시한 바와 같이, 충전 부재(5A)는, 저벽부(2a)와, 주면부(4a)와, 한 쌍의 측벽부(2b)에 의해 형성되는 공간(7A)에 있어서, 저벽부(2a) 및 주면부(4a)에 밀착해서 배치되어 있다. 충전 부재(5B)의 배치는, 도 40을 참조하여 설명한 충전 부재(5A)의 배치와 마찬가지이다.
저벽부(2a)에는 벽 구멍(21A)이 마련되고, 주면부(4a)에는 구멍(41A)이 마련되어 있다. 충전 부재(5A)는, 공간(7A)의 각 벽면에 밀착하는 제1 충전 부분(51A)과, 저벽부(2a)의 외벽면에 밀착하는 제2 충전 부분(52A) 및 주면부(4a)의 제2 면(40b)에 밀착하는 제4 충전 부분(54A)이, 벽 구멍(21A) 및 구멍(41A)을 관통해서 접속되어 있다. 이에 의해, 충전 부재(5A)는, 저벽부(2a)와 주면부(4a)의 양쪽에 걸림 지지된다. 마찬가지로, 충전 부재(5B)는, 저벽부(2a)와 주면부(4a)의 양쪽에 걸림 지지된다.
그렇게 하면, 예를 들어 프레임(1)에 대한 충돌 하중이 입력되어 굴곡부(6A)에 있어서 꺾여 구부러짐이 생기는 경우, 차량 충돌에 의해 저벽부(2a) 및 주면부(4a)에 면외 변형을 일으키는 힘이 작용한다. 이 경우, 굴곡부(6A)에 있어서 생기는 꺾여 구부러짐에 수반되어, 굴곡부(6A)와 이격되는 부분에 있어서도, 저벽부(2a)와 주면부(4a)가 서로 멀어지는 방향으로 변형되려고 하고, 충전 부재(5A 및 5B)에는 인장의 힘이 작용한다. 이러한 상태라도, 충전 부재(5A 및 5B)는 저벽부(2a) 및 주면부(4a)에 구속되므로, 충전 부재(5A 및 5B)가 저벽부(2a) 및 주면부(4a)에 밀착된 상태를 유지할 수 있다. 따라서, 충전 부재(5A 및 5B)는, 저벽부(2a) 및 레인포스먼트(4)의 면외 변형을 억제할 수 있다.
또한, 충전 부재(5A 및 5B)가 저벽부(2a) 및 주면부(4a)의 조인트로서의 능력을 발휘하므로, 주면부(4a) 및 저벽부(2a)의 각각의 변형에 의해 받는 힘을 상쇄할 수 있다. 이에 의해, 주면부(4a)의 면외 변형을 단순히 억제할 뿐만 아니라, 면외 변형을 일으키는 힘 자체를 줄일 수 있다. 따라서, 프레임(1)의 충돌 안전 성능을 보다 높일 수 있다.
또한, 도 40에 도시한 예에서는, 충전 부재(5A)의 제1 충전 부분(51A)은, 능선부(2d)나 접속 부분(4c)의 내측에 밀착해서 배치되어 있다. 마찬가지로, 충전 부재(5B)의 제1 충전 부분(51B)은, 능선부(2d)나 접속 부분(4c)의 내측에 밀착해서 배치된다. 그 때문에, 굴곡부(6A)에 있어서 생기는 꺾여 구부러짐에 기인하는, 굴곡부(6A)와 이격되는 부분에 있어서의 능선부(2d)나 접속 부분(4c)에 걸리는 국소적으로 높은 응력에 의한 소성 변형을, 보다 확실하게 억제할 수 있다. 따라서, 프레임(1)의 충돌 안전 성능을 보다 높일 수 있다.
이상, 충전 부재(5A 및 5B)의 배치에 의해 초래되는 작용 및 효과에 대하여 설명하였다. 또한, 상기에서는, 충전 부재(5A 및 5B)가 길이 방향으로 굴곡부(6A)와 이격시켜 배치되는 경우에 대하여 설명하였지만, 충전 부재(5A 및 5B)가 길이 방향으로 굴곡부(6A)와 인접하여 배치되는 경우에도, 상술한 작용 및 효과는 마찬가지로 발휘된다.
또한, 도 41에 도시한 바와 같이, 굴곡부(6B)에 있어서, 충전 부재(5D)는, 천장 벽부(3a)와, 주면부(4a)와, 한 쌍의 측벽부(2b)에 의해 형성되는 공간(7B)에 있어서, 천장 벽부(3a) 및 주면부(4a)에 밀착해서 배치되어 있다. 충전 부재(5D)의 배치는, 상술한 충전 부재(5A)의 배치와 마찬가지이다. 충전 부재(5C)의 배치는, 도 41을 참조하여 설명한 충전 부재(5D)의 배치와 마찬가지이다.
충전 부재(5A 및 5B)에 대해서 상술한 작용 및 효과는, 도 39 및 도 41에 도시된 바와 같은, 천장 벽부(3a)와 주면부(4a)의 사이에 충전되는 충전 부재(5C 및 5D)에 대해서도 마찬가지로 발휘된다.
또한, 도 39, 도 40 및 도 41에 도시한 예에서는, 벽 구멍(21(21A, 21B), 31 (31A, 31B))은 저벽부(2a) 및 천장 벽부(3a)에 마련되는 것으로 하였지만, 본 발명은 이러한 예에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 벽 구멍(21)은, 측벽부(2b) 또는 능선부(2d, 2e)에 인접하는 벽부에 마련되어도 된다. 이러한 경우라도, 충전 부재(5) 중 측벽부(2b)의 외측으로 팽출되는 부분이 이들 외벽면에 밀착하도록 마련되어 있으면, 충전 부재(5)가 중공 부재(10)의 각 벽부에 밀착한 상태를 유지할 수 있다.
여기서, 충전 부재(5)의 영률이 높을수록, 충전 부재(5)에 의한 상술한 소성 변형의 억제 효과가 높아진다. 그러나, 충전 부재(5)의 영률을 높이기 위해서는, 고밀도로 수지를 성형할 필요가 있다. 즉, 충전 부재(5)의 영률을 높이면, 충전 부재(5)의 단위 체적당 질량은 증대된다. 본 실시 형태에서는, 단면 변형을 억제해야 할 장소를 굴곡부(6)와 인접 또는 이격되는 부분에 한정할 수 있다. 이 때문에, 단면 변형될 장소를 예측해서 충전 부재(5)를 배치해야 할 장소도 한정할 수 있다. 즉, 본 실시 형태에서는, 충전 부재(5)의 고영률화에 수반되는 중량 증가를 경감시키는 것이 가능하다. 이와 같이, 본 실시 형태에서는, 높은 질량 효율로 충돌 안전 성능을 향상시키는 것이 가능하다.
이와 같이, 본 실시 형태에 관한 프레임(1)에 있어서는, 굽힘 유기부인 굴곡부(6)의 내측에 레인포스먼트(4)가 마련된다. 또한, 충전 부재(5)는, 중공 부재(10)의 벽부 및 레인포스먼트(4)에 마련된 구멍을 관통하여, 이들의 양면에 밀착해서 배치된다. 이에 의해, 프레임(1)에 대한 충돌 하중의 입력 시에 있어서도, 충전 부재(5)는, 중공 부재(10) 및 레인포스먼트(4)의 어느 것으로부터도 탈락하지 않고, 이들에 구속된 상태를 유지할 수 있다. 그렇게 하면, 충전 부재(5)에 의한 중공 부재(10)의 벽부 및 레인포스먼트(4)의 면외 변형을 억제할 수 있다. 이에 의해, 충전 부재(5)가 프레임(1)의 충돌 안전 성능에 안정적으로 공헌할 수 있다.
또한, 충전 부재(5)는, 레인포스먼트(4)에만 밀착해서 배치되어도 된다. 예를 들어, 도 40 및 도 41에 도시한 공간(7A, 7B)이 크고, 충전 부재(5)가 공간(7A 및 7B)을 횡단하여 저벽부(2a) 또는 천장 벽부(3a)와 레인포스먼트(4)의 양쪽에 밀착해서 배치하는 것이 곤란한 경우, 충전 부재(5)는, 레인포스먼트(4)에만 밀착해서 배치되어도 된다. 이 경우, 레인포스먼트(4)에는 도 30 내지 도 37에 도시된 바와 같은 구멍이 마련되고, 충전 부재(5)가 당해 구멍을 관통하여 레인포스먼트(4)의 양면에 밀착해서 배치된다. 그렇게 하면, 프레임(1)에 대한 충돌 하중의 입력 시에 있어서도, 충전 부재(5)는, 레인포스먼트(4)로부터 탈락하지 않고, 레인포스먼트(4)에 구속된 상태를 유지할 수 있다.
또한, 도 39에 도시한 레인포스먼트(4)는 하나의 부재에 의해 형성되고, 굴곡부(6)에 있어서의 저벽부(2a) 및 천장 벽부(3a)의 각각에 대향하도록 마련되어 있지만, 본 발명은 이러한 예에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 레인포스먼트(4)는, 굴곡부(6) 등의 굽힘 유기부에 있어서의 저벽부(2a) 또는 천장 벽부(3a)에 대향하여 복수 마련되어도 된다. 또한, 레인포스먼트(4)는, 중공 부재(10)의 길이 방향을 따라 전체적으로 마련되어도 된다. 즉, 레인포스먼트(4)는, 굽힘 유기부의 내측에 마련되어 있으면, 레인포스먼트(4)의 중공 부재(10)의 길이 방향에 있어서의 위치 및 길이는 특별히 한정되지 않는다.
<<6. 굽힘 유기부의 예>>
다음으로, 중공 부재(10)에 마련되는 굽힘 유기부의 예에 대하여 설명한다. 상기 각 실시 형태에서는, 굽힘 유기부인 굴곡부(6)에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이러한 예에 한정되지는 않는다. 굽힘 유기부는 두 특징 중 적어도 한쪽을 구비하고 있다.
제1 특징은, 중공 부재(10)의 축방향에 수직인 단면의 전소성 모멘트가 주위에 비해 저하되는 특징이다. 이러한 특징을 갖는 부분에 있어서는, 중공 부재(10)의 굽힘이 유기된다. 보다 구체적으로는, 길이 방향으로 중공 부재(10) 중 전소성 모멘트가 상대적으로 작은 부분에 대해서는, 당해 부분에 있어서 굴곡이 생긴다. 이 특징을 갖춘 굽힘 유기부를, 전소성 모멘트 변화부라고 한다. 예를 들어, 이강도부(異强度部)는 전소성 모멘트 변화부이다.
제2 특징은, 중공 부재(10)의 축방향을 따른 능선 혹은 면이, 축방향을 따라 굴곡, 단절, 또는 두께 변화 등의 형상 변화되는 특징이다. 이 특징을 갖춘 굽힘 유기부를 형상 변화부라고 한다. 예를 들어, 중공 부재(10)의 면(예를 들어, 저벽부(2a), 측벽부(2b), 또는 천장 벽부(3a) 등)에 마련된 구멍부, 오목부, 볼록부, 및 판 두께 변화부는, 형상 변화부이다.
굽힘 유기부는, 제1 특징 및 제2 특징의 양쪽을 구비하는 경우가 많다. 또한, 한쪽의 특징밖에 갖추지 못한 경우, 굽힘 유기부는 형상 변화부인 경우가 많다. 왜냐하면, 형상 변화부는 중공 부재(10)가 구부러지는 방향을 유도할 수 있기 때문이다. 중공 부재(10)의 길이 방향 중, 굽힘 유기부에 해당하는 영역의 길이 방향으로 수직인 단면 중에는, 형상 변화부가 있다. 중공 부재(10)가 구부러질 때, 형상 변화부가 좌굴되기 때문에, 형상 변화부의 배치에 의해 중공 부재(10)가 구부러지는 방향을 유도할 수 있다. 자동차의 골격 부재에 본 발명을 채용하는 경우, 중공 부재(10)가 구부러지는 방향은 미리 정해진다. 중공 부재(10)가 구부러지는 방향의 끝에는 탑승자 및 중요 부품이 없을 것이 요구된다. 그러므로, 굽힘 유기부는 적어도 형상 변화부의 특징을 갖추는 것이 바람직하다. 굽힘 유기부가 전소성 모멘트 변화부의 특징을 갖춘 경우, 중공 부재(10)의 길이 방향으로 전소성 모멘트 변화부와 동일한 장소에 있는 작은 형상 변화부로도 기능한다. 이 때문에, 굽힘 유기부는 전소성 모멘트 변화부와 형상 변화부의 양쪽의 특징을 갖추는 것이 바람직하다.
(구멍부)
구멍부는, 전소성 모멘트 변화부와 형상 변화부의 특징을 겸비한다. 도 42는, 일 실시 형태에 관한 중공 부재에 마련되는 구멍부의 예를 설명하기 위한 프레임(1)의 단면도이다. 도 42에 도시한 바와 같이, 저벽부(2a)에는 구멍부(60)가 마련되어 있다. 구멍부(60)가 마련된 부분에 있어서의 중공 부재(10)의 전소성 모멘트는, 구멍부(60)가 마련된 부분의 전후(중공 부재(10)의 길이 방향에 대한)에 있어서의 부분의 중공 부재(10)의 전소성 모멘트보다도 낮다. 또한, 구멍부(60)에서 면(저벽부(2a))의 일부가 단절되어 있기 때문에 굽힘 강성이 낮다. 따라서, 도 42에 도시한 충돌 하중 F가 중공 부재(10)에 입력된 경우, 프레임(1)은, 구멍부(60)가 마련된 부분에 있어서, 구멍부(60)가 굽힘 내측이 되도록 굴곡된다. 그 때문에, 레인포스먼트(4)는 적어도 구멍부(60)가 마련된 저벽부(2a)에 대향하는 위치에 마련된다. 충전 부재(5(5A, 5B))는, 레인포스먼트(4)에 밀착해서 길이 방향으로 구멍부(60)와 인접하여 또는 이격하여 배치된다. 이에 의해, 프레임(1)에 충돌 하중 F가 입력된 경우에, 구멍부(60)에 있어서 굽힘 변형을 확실하게 일으킬 수 있다. 또한, 충돌 하중 F의 입력에 의해 구멍부(60)의 근방에 있어서 굴곡이 생긴 경우에, 레인포스먼트(4)의 면외 변형을 억제하여, 레인포스먼트(4)의 좌굴을 억제할 수 있다.
여기서, 도 42에서는, 제1 실시 형태 및 제4 실시 형태의 제2 예와 같이, 프레임(1)이 레인포스먼트(4)를 갖는 경우의 구멍부의 예가 도시되어 있다. 다른 예로서, 도 43 및 도 44에, 프레임(1)이 레인포스먼트(4)를 갖지 않는 경우의 구멍부의 예를 나타낸다.
도 43은, 일 실시 형태에 관한 중공 부재에 마련되는 구멍부의 예를 설명하기 위한 프레임(1)의 단면도이다. 도 43에 도시한 프레임(1)은, 제2 실시 형태에 관한 프레임(1)이다. 도 43에 도시한 바와 같이, 저벽부(2a)에는 구멍부(60)가 마련되어 있다. 구멍부(60)가 마련된 부분에 있어서의 중공 부재(10)의 전소성 모멘트는, 구멍부(60)가 마련된 부분의 전후(중공 부재(10)의 길이 방향에 대한)에 있어서의 부분의 중공 부재(10)의 전소성 모멘트보다도 낮다. 또한, 구멍부(60)에서 면(저벽부(2a))의 일부가 단절되어 있기 때문에 굽힘 강성이 낮다. 따라서, 도 43에 도시한 충돌 하중 F가 중공 부재(10)에 입력된 경우, 프레임(1)은, 구멍부(60)가 마련된 부분에 있어서, 구멍부(60)가 굽힘 내측이 되도록 굴곡된다. 즉, 중공 부재(10)의 길이 방향에 있어서, 중공 부재(10) 중 구멍부(60)가 마련된 부분이, 중공 부재(10)에 마련되는 굽힘 유기부로 된다. 그 때문에, 충전 부재(5(5A, 5B))는, 저벽부(2a)의 내면에 밀착해서 길이 방향으로 구멍부(60)와 인접하여 또는 이격하여 배치된다. 이에 의해, 프레임(1)에 충돌 하중 F가 입력된 경우에, 구멍부(60)에 있어서 굽힘 변형을 확실하게 일으킬 수 있다. 또한, 충돌 하중 F의 입력에 의해 구멍부(60)의 근방에 있어서 굴곡이 생긴 경우에, 프레임(1)의 면외 변형을 억제하여, 프레임(1)의 내하중 성능을 높게 유지할 수 있다.
도 44는, 일 실시 형태에 관한 중공 부재에 마련되는 구멍부의 예를 설명하기 위한 프레임(1)의 단면도이다. 도 44에 도시한 프레임(1)은, 제3 실시 형태에 관한 프레임(1)이다. 도 44에 도시한 바와 같이, 저벽부(2a)에는 구멍부(60)가 마련되어 있다. 구멍부(60)가 마련된 부분에 있어서의 중공 부재(10)의 전소성 모멘트는, 구멍부(60)가 마련된 부분의 전후(중공 부재(10)의 길이 방향에 대한)에 있어서의 부분의 중공 부재(10)의 전소성 모멘트보다도 낮다. 또한, 구멍부(60)에서 면(저벽부(2a))의 일부가 단절되어 있기 때문에 굽힘 강성이 낮다. 따라서, 도 44에 도시한 충돌 하중 F가 중공 부재(10)에 입력된 경우, 프레임(1)은, 구멍부(60)가 마련된 부분에 있어서, 구멍부(60)가 굽힘 내측이 되도록 굴곡된다. 즉, 중공 부재(10)의 길이 방향에 있어서, 중공 부재(10) 중 구멍부(60)가 마련된 부분이, 중공 부재(10)에 마련되는 굽힘 유기부로 된다. 그 때문에, 충전 부재(5(5A, 5B))는, 측벽부(2b)의 내면에 밀착해서 길이 방향으로 구멍부(60)와 인접하여 또는 이격하여 배치된다. 이에 의해, 프레임(1)에 충돌 하중 F가 입력된 경우에, 구멍부(60)에 있어서 굽힘 변형을 확실하게 일으킬 수 있다. 또한, 충돌 하중 F의 입력에 의해 구멍부(60)의 근방에 있어서 굴곡이 생긴 경우에, 프레임(1)의 면외 변형을 억제하여, 프레임(1)의 충돌 에너지의 흡수 특성을 높게 유지할 수 있다.
또한, 구멍부의 형상 및 배치에 대해서는, 상술한 예에 한정되지는 않는다. 도 45 내지 도 48은, 일 실시 형태에 관한 중공 부재에 마련되는 구멍부의 다른 예를 나타내는 모식도이다. 도 45에 도시한 바와 같이, 원형의 구멍부(60a)가 저벽부(2a)에 마련되어도 된다. 또한, 도 46에 도시한 바와 같이, 복수의 구멍부(60b)가 저벽부(2a)에 마련되어도 된다. 이 경우, 예를 들어 복수의 구멍부(60b)가, 중공 부재(10A)의 길이 방향으로 가로 지르는 방향으로 나란히 마련되어도 된다. 이 경우, 충돌 하중의 입력 시에 있어서, 구멍부(60b)가 굽힘의 기점으로서, 중공 부재(10A)가 저벽부(2a)측으로 굽힘 변형되기 쉬워진다.
또한, 도 47에 도시한 바와 같이, 중공 부재(10A)의 길이 방향으로 가로 지르는 방향으로 연장되는 구멍부(60c)가 저벽부(2a)에 마련되어도 된다. 이 경우, 충돌 하중의 입력 시에 있어서, 구멍부(60c)가 굽힘의 기점으로서, 중공 부재(10A)가 저벽부(2a)측으로 굽힘 변형된다. 또한, 구멍부(60c)의 형상은, 도 47에 도시한 모서리 둥근 직사각형에 한정되지 않고, 모든 형상이어도 된다.
또한, 상술한 중공 부재(10A)의 길이 방향으로 가로 지르는 방향은, 도 45 내지 도 47에 도시한 바와 같은, 중공 부재(10A)의 길이 방향에 직교하는 방향에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 구멍부(60)가 마련된 부분의 면에 있어서, 중공 부재(10A)의 길이 방향과 당해 가로지르는 방향이 이루는 각이, 45도 이상 90도 이하인 것이 바람직하다. 이에 의해, 안정된 굽힘 변형을 유기시킬 수 있다.
또한, 구멍부(60)가 마련되는 부분은 저벽부(2a)에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 측벽부(2b)나 천장 벽부(3a)에 구멍부(60)가 마련되어도 된다. 또한, 구멍부(60)가 마련된 부분에 대향하는 부분에는, 구멍부(60) 등이 마련되지 않는 것이 바람직하다. 예를 들어, 구멍부(60)가 저벽부(2a)에 마련된 경우, 천장 벽부(3a)에는 다른 구멍부(60)의 굽힘 변형을 유기하는 부분은 마련되지 않는 것이 바람직하다. 충돌 하중의 입력 시에, 구멍부(60)가 마련된 측으로 굽힘 변형을 유기하기 위해서이다.
또한, 도 48에 도시한 바와 같이, 구멍부(60d)가 능선부(2d)에 마련되어도 된다. 이에 의해, 중공 부재(10A) 중 길이 방향으로 구멍부(60d)가 마련된 부분의 전소성 모멘트가 현저히 저하되므로, 구멍부(60d)가 마련된 부분을 굽힘의 기점으로 하는 굽힘 변형을 보다 확실하게 유기할 수 있다.
(오목부)
구멍부는, 전소성 모멘트 변화부와 형상 변화부의 특징을 겸비한다. 도 49는, 일 실시 형태에 관한 중공 부재에 마련되는 비드부의 예를 설명하기 위한 프레임(1)의 단면도이다. 또한, 비드부(61)는, 일 실시 형태에 있어서의 오목부의 일례이다. 도 49에 도시한 바와 같이, 저벽부(2a)에는 비드부(61)가 마련되어 있다. 비드부(61)가 마련된 부분에 있어서의 중공 부재(10)의 전소성 모멘트는, 비드부(61)가 마련된 부분의 전후(중공 부재(10)의 길이 방향에 대한)에 있어서의 부분의 중공 부재(10)의 전소성 모멘트보다도 낮다. 또한, 오목부가 찌부러져 굽힘의 기점이 되기 쉽다. 따라서, 도 49에 도시한 충돌 하중 F가 중공 부재(10)에 입력된 경우, 프레임(1)은 비드부(61)가 마련된 부분에 있어서, 비드부(61)가 굽힘 내측이 되도록 굴곡된다. 그 때문에, 레인포스먼트(4)는 적어도 비드부(61)가 마련된 저벽부(2a)에 대향하는 위치에 마련된다. 충전 부재(5(5A, 5B))는, 레인포스먼트(4)에 밀착해서 길이 방향으로 비드부(61)와 인접하여 또는 이격하여 배치된다. 이에 의해, 프레임(1)에 충돌 하중 F가 입력된 경우에, 비드부(61)에 있어서 굽힘 변형을 확실하게 일으킬 수 있다. 또한, 충돌 하중 F의 입력에 의해 비드부(61)의 근방에 있어서 굴곡이 생긴 경우에, 레인포스먼트(4)의 면외 변형을 억제하여, 레인포스먼트(4)의 좌굴을 억제할 수 있다.
여기서, 도 49에서는, 제1 실시 형태 및 제4 실시 형태의 제2 예와 같이, 프레임(1)이 레인포스먼트(4)를 갖는 경우의 오목부의 예가 도시되어 있다. 다른 예로서, 도 50 및 도 51에, 프레임(1)이 레인포스먼트(4)를 갖지 않는 경우의 구멍부의 예를 나타낸다.
도 50은, 일 실시 형태에 관한 중공 부재에 마련되는 비드부의 예를 설명하기 위한 프레임(1)의 단면도이다. 도 50에 도시한 프레임(1)은, 제2 실시 형태에 관한 프레임(1)이다. 또한, 비드부(61)는, 일 실시 형태에 있어서의 오목부의 일례이다. 도 50에 도시한 바와 같이, 저벽부(2a)에는 비드부(61)가 마련되어 있다. 비드부(61)가 마련된 부분에 있어서의 중공 부재(10)의 전소성 모멘트는, 비드부(61)가 마련된 부분의 전후(중공 부재(10)의 길이 방향에 대한)에 있어서의 부분의 중공 부재(10)의 전소성 모멘트보다도 낮다. 또한, 오목부가 찌부러져 굽힘의 기점이 되기 쉽다. 따라서, 도 50에 도시한 충돌 하중 F가 중공 부재(10)에 입력된 경우, 프레임(1)은 비드부(61)가 마련된 부분에 있어서, 비드부(61)가 굽힘 내측이 되도록 굴곡된다. 즉, 중공 부재(10)의 길이 방향에 있어서, 중공 부재(10) 중 비드부(61)가 마련된 부분이, 중공 부재(10)에 마련되는 굽힘 유기부로 된다. 그 때문에, 충전 부재(5(5A, 5B))는, 저벽부(2a)의 내면에 밀착해서 길이 방향으로 비드부(61)와 인접하여 또는 이격하여 배치된다. 이에 의해, 프레임(1)에 충돌 하중 F가 입력된 경우에, 비드부(61)에 있어서 굽힘 변형을 확실하게 일으킬 수 있다. 또한, 충돌 하중 F의 입력에 의해 비드부(61)의 근방에 있어서 굴곡이 생긴 경우에, 프레임(1)의 면외 변형을 억제하여, 프레임(1)의 내하중 성능을 높게 유지할 수 있다.
도 51은, 일 실시 형태에 관한 중공 부재에 마련되는 비드부의 예를 설명하기 위한 프레임(1)의 단면도이다. 도 51에 도시한 프레임(1)은, 제3 실시 형태에 관한 프레임(1)이다. 또한, 비드부(61)는, 일 실시 형태에 있어서의 오목부의 일례이다. 도 51에 도시한 바와 같이, 저벽부(2a)에는 비드부(61)가 마련되어 있다. 비드부(61)가 마련된 부분에 있어서의 중공 부재(10)의 전소성 모멘트는, 비드부(61)가 마련된 부분의 전후(중공 부재(10)의 길이 방향에 대한)에 있어서의 부분의 중공 부재(10)의 전소성 모멘트보다도 낮다. 또한, 오목부가 찌부러져 굽힘의 기점이 되기 쉽다. 따라서, 도 51에 도시한 충돌 하중 F가 중공 부재(10)에 입력된 경우, 프레임(1)은 비드부(61)가 마련된 부분에 있어서, 비드부(61)가 굽힘 내측이 되도록 굴곡된다. 즉, 중공 부재(10)의 길이 방향에 있어서, 중공 부재(10) 중 비드부(61)가 마련된 부분이, 중공 부재(10)에 마련되는 굽힘 유기부로 된다. 그 때문에, 충전 부재(5(5A, 5B))는, 측벽부(2b)의 내면에 밀착해서 길이 방향으로 비드부(61)와 인접하여 또는 이격하여 배치된다. 이에 의해, 프레임(1)에 충돌 하중 F가 입력된 경우에, 비드부(61)에 있어서 굽힘 변형을 확실하게 일으킬 수 있다. 또한, 충돌 하중 F의 입력에 의해 비드부(61)의 근방에 있어서 굴곡이 생긴 경우에, 프레임(1)의 면외 변형을 억제하여, 프레임(1)의 충돌 에너지의 흡수 특성을 높게 유지할 수 있다.
또한, 오목부의 형상 및 배치에 대해서는, 상술한 예에 한정되지는 않는다. 도 52 내지 도 55는, 일 실시 형태에 관한 중공 부재에 마련되는 오목부의 다른 예를 나타내는 모식도이다. 여기에서 말하는 오목부란, 엠보스나 비드 등의, 중공 부재(10B)의 저벽부(2a) 등에 마련되는 오목 부분을 의미한다. 도 52에 도시한 바와 같이, 원형의 오목부(61a)가 저벽부(2a)에 마련되어도 된다.
또한, 도 53에 도시한 바와 같이, 복수의 오목부(61b)가 저벽부(2a)에 마련되어도 된다. 이 경우, 예를 들어 복수의 오목부(61b)가, 중공 부재(10B)의 길이 방향으로 가로 지르는 방향으로 나란히 마련되어도 된다. 이 경우, 충돌 하중의 입력 시에 있어서, 복수의 오목부(61b)가 굽힘의 기점으로서, 중공 부재(10B)가 저벽부(2a)측으로 굽힘 변형되기 쉬워진다.
또한, 도 54에 도시한 바와 같이, 중공 부재(10B)의 길이 방향으로 가로 지르는 방향으로 연장되는 비드부(61c)가 저벽부(2a)에 마련되어도 된다. 이 경우, 충돌 하중의 입력 시에 있어서, 비드부(61c)가 굽힘의 기점으로서, 중공 부재(10B)가 저벽부(2a)측으로 굽힘 변형된다. 또한, 비드부(61c)의 형상은, 도 54에 도시한 모서리 둥근 직사각형에 한정되지 않고, 모든 형상이어도 된다.
또한, 상술한 중공 부재(10B)의 길이 방향으로 가로 지르는 방향은, 도 54에 도시한 바와 같은, 중공 부재(10B)의 길이 방향에 직교하는 방향에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 오목부(61)가 마련된 부분의 면에 있어서, 중공 부재(10B)의 길이 방향과 당해 가로지르는 방향이 이루는 각이, 45도 이상 90도 이하이면 된다.
또한, 오목부(61)가 마련되는 부분은 저벽부(2a)에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 측벽부(2b)나 천장 벽부(3a)에 오목부(61)가 마련되어도 된다. 또한, 오목부(61)가 마련된 부분에 대향하는 부분에는, 오목부(61) 등이 마련되지 않는 것이 바람직하다. 예를 들어, 오목부(61)가 저벽부(2a)에 마련된 경우, 천장 벽부(3a)에는 다른 오목부(61)의 굽힘 변형을 유기하는 부분은 마련되지 않는 것이 바람직하다. 충돌 하중의 입력 시에, 오목부(61)가 마련된 측으로 굽힘 변형을 유기하기 때문이다.
또한, 도 55에 도시한 바와 같이, 오목부(61d)가 능선부(2d)에 마련되어도 된다. 이에 의해, 중공 부재(10B) 중 길이 방향으로 오목부(61d)가 마련된 부분의 전소성 모멘트가 현저히 변화되므로, 오목부(61d)가 마련된 부분을 굽힘의 기점으로 하는 굽힘 변형을 보다 확실하게 유기할 수 있다.
상술한 바와 같은 오목부(61)를 마련하는 경우, 오목부(61)의 형태는 특별히 한정되지 않지만, 오목부(61)는 이하에 나타내는 형태를 갖는 것이 바람직하다. 예를 들어, 중공 부재(10B)가 고강도 강판에 의해 형성되는 경우, 성형성의 관점에서, 도 56에 도시한 바와 같이, 오목부(61)의 깊이 Dd(오목부(61)가 마련된 부분의 면(611)과 오목부(61)의 바닥(612) 사이에 있어서의, 평면에 직교하는 방향의 길이, 도 56 참조)는, 중공 부재(10B)의 판 두께의 3배 이상인 것이 바람직하다. 또한, 중공 부재(10B)의 길이 방향에 있어서의 오목부(61)의 에지(613)끼리의 거리 Ld(도 56 참조)는, 50㎜ 이하인 것이 바람직하다.
도 57은, 일 실시 형태에 관한 중공 부재에 마련되는 오목부의 다른 예를 나타내는 모식도이다. 도 57에 도시한 바와 같이, 중공 부재(10B)의 길이 방향으로 연장되는 오목부(61e, 61f)가, 중공 부재(10B)의 길이 방향을 따라 나란히 마련되어 있다. 오목부(61e)와 오목부(61f)에 있어서 오목부의 에지에 길이 방향을 따라 능선이 있다. 이 경우, 중공 부재(10B) 중, 길이 방향에 있어서의 오목부(61e)와 오목부(61f) 사이의 부분(610)에서 굽힘이 생긴다. 길이 방향에 있어서의 오목부(61e)와 오목부(61f) 사이의 부분(610)에 있어서 능선이 단절되어 있기 때문이다. 즉, 길이 방향에 있어서의 오목부(61e)와 오목부(61f) 사이의 부분(610)은 형상 변화부이다. 또한, 이 경우에 있어서도, 중공 부재(10B)가 고강도 강판에 의해 형성되는 경우, 성형성의 관점에서, 오목부(61e, 61f)의 깊이 Dd는, 중공 부재(10B)의 판 두께의 3배 이상인 것이 바람직하다. 또한, 당해 부분(610)에는, 오목부, 후술하는 볼록부, 박육부 또는 이강도부 등이 형성되어 있어도 된다.
또한, 오목부(61e) 및 오목부(61f)는, 도 57에 도시한 바와 같이, 반드시 직렬로 배열되어 있지 않아도 된다. 또한, 오목부(61e) 및 오목부(61f)는, 반드시 중공 부재(10B)의 길이 방향으로 연장되어 있지 않아도 된다. 예를 들어, 오목부(61e) 및 오목부(61f)가 마련된 부분의 면에 있어서, 중공 부재(10B)의 길이 방향과 오목부(61e) 및 오목부(61f)의 연장 방향이 이루는 각은, 0도 이상 45도 이하이면 된다.
(볼록부)
볼록부는, 형상 변화부의 특징을 갖춘다. 도 58은, 일 실시 형태에 관한 중공 부재에 마련되는 볼록부의 예를 설명하기 위한 프레임(1)의 단면도이다. 도 58에 도시한 바와 같이, 저벽부(2a)에는 볼록부(62)가 마련되어 있다. 볼록부(62)가 마련된 부분은 형상 변화부이다. 도 58에 도시한 충돌 하중 F가 중공 부재(10)에 입력된 경우, 중공 부재(10)의 길이 방향에 있어서의 볼록부(62)의 에지(8a 또는 8b)의 적어도 어느 것에 있어서, 볼록부(62)가 굽힘 내측이 되도록 굴곡된다. 그 때문에, 레인포스먼트(4)는 적어도 볼록부(62) 그리고 볼록부(62)의 전후의 영역(8a 및 8b)에 대향하는 위치에 마련된다. 충전 부재(5(5A, 5B))는, 레인포스먼트(4)에 밀착해서 길이 방향으로 볼록부(62), 그리고 그 전후의 에지(8a 및 8b)와 인접하여 또는 이격하여 배치된다. 이에 의해, 프레임(1)에 충돌 하중 F가 입력된 경우에, 볼록부(62)의 에지(8a 또는 8b)의 적어도 어느 것에 있어서 굽힘 변형을 확실하게 일으킬 수 있다. 또한, 충돌 하중 F의 입력에 의해 볼록부(62)의 근방에 있어서 굴곡이 생긴 경우에, 레인포스먼트(4)의 면외 변형을 억제하여, 레인포스먼트(4)의 좌굴을 억제할 수 있다.
여기서, 도 58에서는, 제1 실시 형태 및 제4 실시 형태의 제2 예와 같이, 프레임(1)이 레인포스먼트(4)를 갖는 경우의 볼록부의 예가 도시되어 있다. 다른 예로서, 도 59 및 도 60에, 프레임(1)이 레인포스먼트(4)를 갖지 않는 경우의 구멍부의 예를 나타낸다.
도 59는, 일 실시 형태에 관한 중공 부재에 마련되는 볼록부의 예를 설명하기 위한 프레임(1)의 단면도이다. 도 59에 도시한 프레임(1)은, 제2 실시 형태에 관한 프레임(1)이다. 도 59에 도시한 바와 같이, 저벽부(2a)에는 볼록부(62)가 마련되어 있다. 볼록부(62)가 마련된 부분은 형상 변화부이다. 도 59에 도시한 충돌 하중 F가 중공 부재(10)에 입력된 경우, 중공 부재(10)의 길이 방향에 있어서의 볼록부(62)의 전후의 에지(8a 또는 8b) 중, 가장 전소성 모멘트가 낮아지는 부분에 있어서, 볼록부(62)가 굽힘 내측이 되도록 굴곡된다. 즉, 중공 부재(10)의 길이 방향에 있어서, 중공 부재(10) 중 볼록부(62) 및 그 전후의 에지(8a 및 8b)를 포함하는 부분이, 중공 부재(10)에 마련되는 굽힘 유기부로 된다. 그 때문에, 충전 부재(5(5A, 5B))는, 저벽부(2a)의 내면에 밀착해서 길이 방향으로 볼록부(62) 그리고 그 전후의 에지(8a 및 8b)와 인접하여 또는 이격하여 배치된다. 이에 의해, 프레임(1)에 충돌 하중 F가 입력된 경우에, 볼록부(62)의 에지(8a 또는 8b)의 적어도 어느 것에 있어서 굽힘 변형을 확실하게 일으킬 수 있다. 또한, 충돌 하중 F의 입력에 의해 볼록부(62)의 근방에 있어서 굴곡이 생긴 경우에, 프레임(1)의 면외 변형을 억제하여, 프레임(1)의 내하중 성능을 높게 유지할 수 있다.
도 60은, 일 실시 형태에 관한 중공 부재에 마련되는 볼록부의 예를 설명하기 위한 프레임(1)의 단면도이다. 도 60에 도시한 프레임(1)은, 제3 실시 형태에 관한 프레임(1)이다. 도 60에 도시한 바와 같이, 저벽부(2a)에는 볼록부(62)가 마련되어 있다. 볼록부(62)가 마련된 부분은 형상 변화부이다. 도 60에 도시한 충돌 하중 F가 중공 부재(10)에 입력된 경우, 중공 부재(10)의 길이 방향에 있어서의 볼록부(62)의 전후의 에지(8a 또는 8b) 중, 가장 전소성 모멘트가 낮아지는 부분에 있어서, 볼록부(62)가 굽힘 내측이 되도록 굴곡된다. 즉, 중공 부재(10)의 길이 방향에 있어서, 중공 부재(10) 중 볼록부(62) 및 그 전후의 에지(8a 및 8b)를 포함하는 부분이, 중공 부재(10)에 마련되는 굽힘 유기부로 된다. 그 때문에, 충전 부재(5(5A, 5B))는, 측벽부(2b) 내면에 밀착해서 볼록부(62) 그리고 그 전후의 에지(8a 및 8b)와 인접하여 또는 이격하여 배치된다. 이에 의해, 프레임(1)에 충돌 하중 F가 입력된 경우에, 볼록부(62)의 에지(8a 또는 8b)의 적어도 어느 것에 있어서 굽힘 변형을 확실하게 일으킬 수 있다. 또한, 충돌 하중 F의 입력에 의해 볼록부(62)의 근방에 있어서 굴곡이 생긴 경우에, 프레임(1)의 면외 변형을 억제하여, 프레임(1)의 충돌 에너지의 흡수 특성을 높게 유지할 수 있다.
또한, 볼록부의 형상 및 배치에 대해서는, 상술한 예에 한정되지는 않는다. 도 61 내지 도 64는, 일 실시 형태에 관한 중공 부재에 마련되는 볼록부의 다른 예를 나타내는 모식도이다. 여기서 말하는 볼록부는, 예를 들어 중공 부재(10)의 가공 등에 의해 실현된다. 즉, 이러한 볼록부는, 중공 부재(10C)를 구성하는 강판의 일부를 변형시켜 마련되는 것이어도 된다. 도 61에 도시한 바와 같이, 원형의 볼록부(62a)가 저벽부(2a)에 마련되어도 된다.
또한, 도 62에 도시한 바와 같이, 복수의 볼록부(62b)가 저벽부(2a)에 마련되어도 된다. 이 경우, 예를 들어 복수의 볼록부(62b)가, 중공 부재(10C)의 길이 방향으로 가로 지르는 방향으로 나란히 마련되어도 된다. 이 경우, 충돌 하중의 입력 시에 있어서, 중공 부재(10C)의 길이 방향에 있어서의 복수의 볼록부(62b)의 전후의 영역 중 어느 것이 굽힘의 기점으로서, 중공 부재(10C)가 저벽부(2a)측으로 굽힘 변형되기 쉬워진다.
또한, 도 63에 도시한 바와 같이, 중공 부재(10C)의 길이 방향으로 가로 지르는 방향으로 연장되는 볼록부(62c)가 저벽부(2a)에 마련되어도 된다. 이 경우, 충돌 하중의 입력 시에 있어서, 중공 부재(10C)의 길이 방향에 있어서의 볼록부(62c)의 전후의 영역 중 어느 것이 굽힘의 기점으로서, 중공 부재(10C)가 저벽부(2a)측으로 굽힘 변형된다. 또한, 볼록부(62c)의 형상은, 도 63에 도시한 모서리 둥근 직사각형에 한정되지 않고, 모든 형상이어도 된다.
또한, 상술한 중공 부재(10C)의 길이 방향으로 가로 지르는 방향은, 도 63에 도시한 바와 같은, 중공 부재(10C)의 길이 방향에 직교하는 방향에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 볼록부(62)가 마련된 부분의 면에 있어서, 중공 부재(10C)의 길이 방향과 당해 가로지르는 방향이 이루는 각이, 45도 이상 90도 이하이면 된다.
또한, 볼록부(62)가 마련되는 부분은 저벽부(2a)에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 측벽부(2b)나 천장 벽부(3a)에 볼록부(62)가 마련되어도 된다. 또한, 볼록부(62)가 마련된 부분에 대향하는 부분에는, 볼록부(62) 등이 마련되지 않는 것이 바람직하다. 예를 들어, 볼록부(62)가 저벽부(2a)에 마련된 경우, 천장 벽부(3a)에는 다른 볼록부(62) 등의 굽힘 변형을 유기하는 부분은 마련되지 않는 것이 바람직하다. 충돌 하중의 입력 시에, 볼록부(62)가 마련된 측에 굽힘 변형을 유기하기 때문이다.
또한, 도 64에 도시한 바와 같이, 볼록부(62d)가 능선부(2d)에 마련되어도 된다. 이에 의해, 중공 부재(10C) 중 길이 방향으로 볼록부(62d)가 마련된 부분에서 능선이 단절되므로, 볼록부(62d)가 마련된 부분을 굽힘의 기점으로 하는 굽힘 변형을 보다 확실하게 유기할 수 있다.
상술한 바와 같은 볼록부(62)를 마련하는 경우, 볼록부(62)의 형태는 특별히 한정되지 않지만, 볼록부(62)는 이하에 나타내는 형태를 갖는 것이 바람직하다. 예를 들어, 중공 부재(10C)가 고강도 강판에 의해 형성되는 경우, 성형성의 관점에서, 도 65에 도시한 바와 같이, 볼록부(62)의 높이 Hd(볼록부(62)가 마련된 부분의 면(621)과 볼록부(62)의 정상(622)의 사이에 있어서의, 평면에 직교하는 방향의 길이, 도 65 참조)는, 중공 부재(10C)의 판 두께의 3배 이상인 것이 바람직하다. 또한, 중공 부재(10C)의 길이 방향에 있어서의 볼록부(62)의 에지(623)끼리의 거리 Ld(도 65 참조)는, 50㎜ 이하인 것이 바람직하다.
도 66은, 일 실시 형태에 관한 중공 부재에 마련되는 볼록부의 다른 예를 나타내는 모식도이다. 도 66에 도시한 바와 같이, 중공 부재(10C)의 길이 방향으로 연장되는 볼록부(62e, 62f)가, 중공 부재(10C)의 길이 방향을 따라 나란히 마련되어 있다. 볼록부(62e, 62f)에 있어서 볼록부의 에지에 길이 방향을 따라 능선이 있다. 이 경우, 중공 부재(10C) 중, 길이 방향에 있어서의 볼록부(62e)와 볼록부(62f) 사이의 부분(620)에서 굽힘이 생긴다. 길이 방향에 있어서의 볼록부(62e)와 볼록부(62f) 사이의 부분(620)에 있어서 능선이 단절되어 있기 때문이다. 즉, 길이 방향에 있어서의 볼록부(62e)와 볼록부(62f) 사이의 부분(620)은 형상 변화부이다. 또한, 이 경우에 있어서도, 중공 부재(10C)가 고강도 강판에 의해 형성되는 경우, 성형성의 관점에서, 볼록부(62e, 62f)의 높이(Hd)는, 중공 부재(10C)의 판 두께의 3배 이상인 것이 바람직하다. 또한, 당해 부분(620)에는, 상술한 오목부, 볼록부 또는 후술하는 박육부 혹은 이강도부 등이 형성되어 있어도 된다.
또한, 볼록부(62e) 및 볼록부(62f)는, 도 66에 도시한 바와 같이, 반드시 직렬로 배열되어 있지 않아도 된다. 또한, 볼록부(62e) 및 볼록부(62f)는, 반드시 중공 부재(10C)의 길이 방향으로 연장되어 있지 않아도 된다. 예를 들어, 볼록부(62e) 및 볼록부(62f)가 마련된 부분의 면에 있어서, 중공 부재(10C)의 길이 방향과 볼록부(62e) 및 볼록부(62f)의 연장 방향이 이루는 각은, 0도 이상 45도 이하 이면 된다.
(판 두께 변화부·박육부)
판 두께 변화부·박육부는, 전소성 모멘트 변화부와 형상 변화부의 특징을 겸비한다. 도 67은, 일 실시 형태에 관한 중공 부재에 마련되는 판 두께 변화부의 일례를 나타내는 모식도이다. 여기에서 말하는 판 두께 변화부란, 중공 부재(10D)의 길이 방향에 있어서 판 두께가 변화되는 부분을 의미한다. 도 67에 도시한 바와 같이, 중공 부재(10D)는, 제1 판 두께부(111) 및 제2 판 두께부(112)를 구비한다. 제1 판 두께부(111)는 중공 부재(10D)의 단부측에 마련되고, 제2 판 두께부(112)는, 중공 부재(10D)의 길이 방향을 따라 제1 판 두께부(111)와 연속하여 마련된다. 제1 판 두께부(111)와 제2 판 두께부(112) 사이에서는, 강판의 판 두께가 다르다. 판 두께의 대소 관계에 대해서는 특별히 한정되지 않지만, 중공 부재(10D) 전체의 굽힘 강성의 확보의 관점에서, 제2 판 두께부(112)의 판 두께가 제1 판 두께부(111)의 판 두께보다도 큰 것이 바람직하다.
이 경우, 도 67에 도시한 바와 같이, 제1 판 두께부(111)와 제2 판 두께부(112)의 경계선의 부분이 판 두께 변화부(113)로 된다. 이 판 두께 변화부(113)에 있어서 중공 부재(10D)의 길이 방향으로의 전소성 모멘트가 변화한다. 또한 판 두께 변화부(113)는 형상 변화부이기도 하다. 즉, 판 두께 변화부(113)가 굽힘 유기부에 상당한다. 따라서, 충돌 하중이 중공 부재(10D)에 입력된 경우, 프레임(1)은 판 두께 변화부(113)에 있어서 굴곡된다. 그 때문에, 충전 부재(5)는, 저벽부(2a) 또는 측벽부(2b)의 내면에 밀착해서, 길이 방향으로 판 두께 변화부(113)와 이격시켜 배치된다. 또는, 길이 방향으로 판 두께 변화부(113)와 중복되는 개소의 충전 부재의 양을 판 두께 변화부(113)의 주변에 비해 적게 한다. 프레임(1)이 레인포스먼트(4)를 갖는 경우, 레인포스먼트(4)는 적어도 판 두께 변화부(113)가 마련된 저벽부(2a)에 대향하는 위치에 마련되고, 충전 부재(5)는 레인포스먼트(4)에 밀착해서 배치되는 것이 바람직하다. 이러한 배치에 의해, 프레임(1)에 충돌 하중 F가 입력된 경우에, 판 두께 변화부(113)에 있어서 굽힘 변형을 확실하게 일으킬 수 있다. 또한, 충돌 하중 F의 입력에 의해 판 두께 변화부(113)의 근방에 있어서 굴곡이 생긴 경우에, 레인포스먼트(4)의 면외 변형을 억제하여, 레인포스먼트(4)의 좌굴을 억제할 수 있다.
또한, 굽힘 유기부는, 예를 들어 박육부에 의해 실현되어도 된다. 도 68은, 일 실시 형태에 관한 중공 부재에 마련되는 박육부의 일례를 나타내는 모식도이다. 도 68에 도시한 바와 같이, 저벽부(2a)에는, 중공 부재(10D)의 길이 방향 전후에 있어서, 다른 부분보다도 상대적으로 판 두께가 얇은 박육부(114)가 마련되어 있다. 박육부(114)를 포함하는 부분에 있어서의 중공 부재(10)의 전소성 모멘트는, 박육부(114)가 마련된 부분의 전후(중공 부재(10D)의 길이 방향에 대한)에 있어서의 부분의 중공 부재(10D)의 전소성 모멘트보다도 낮다. 박육부(114)는 전소성 모멘트 변화부와 형상 변화부의 양쪽의 특징을 갖추고 있다. 즉, 중공 부재(10D) 중 박육부(114)가 마련된 부분이 굽힘 유기부에 상당한다. 따라서, 충돌 하중이 중공 부재(10D)에 입력된 경우, 프레임(1)은 박육부가 마련된 부분에 있어서, 박육부가 굽힘 내측이 되도록 굴곡된다.
이러한 판 두께 변화부를 갖는 중공 부재(10D)는, 예를 들어 절삭, 프레스, 및 테일러드 블랭크로 이루어지는 피가공판에 의해 형성되어도 된다. 이러한 피가공판은, 용접선을 갖는 테일러 웰드 블랭크(Tailor Welded Blank; TWB)여도 된다. 또한, 상기 피가공판은, 압연롤에 의해 판 두께를 상이하게 해서 마련되는 테일러 롤드 블랭크(Tailor Rolled Blank; TRB)여도 된다. TWB에 있어서는, 판 두께 변화부에 있어서의 차 두께는 0.2㎜ 이상으로 하는 것이 가능하다. 또한, TRB에 있어서는, 부재 길이 방향당 판 두께 변화부에 있어서의 판 두께 변화량은, 0.1㎜/100㎜ 이상으로 하는 것이 가능하다.
(이강도부·강도 변화부)
이강도부와 강도 변화부는, 전소성 모멘트 변화부의 특징을 갖춘다. 이강도부는, 중공 부재(10)의 길이 방향으로 중공 부재(10)의 항복 강도가 변화되는 부분이다. 예를 들어, 중공 부재(10)의 길이 방향으로 항복 강도가 변화되는 부분에 있어서는, 주위에 비해 전소성 모멘트가 작은 개소가 있다. 즉, 이강도부는 전소성 모멘트 변화부이다. 따라서, 당해 개소에서 중공 부재(10)의 소성 변형이 유기된다. 강도 변화부는, 중공 부재(10)의 길이 방향으로 중공 부재(10)의 항복 강도가 변화되는 경계 부분이다. 즉, 강도 변화부는 전소성 모멘트 변화부이다.
도 69는, 일 실시 형태에 관한 중공 부재에 마련되는 이강도부의 예를 설명하기 위한 프레임(1)의 단면도이다. 도 69에 도시한 바와 같이, 저벽부(2a)에는 이강도부(63)가 마련되어 있다. 이강도부(63)는, 예를 들어 중공 부재(10)에 대하여 부분적으로 용접, ?칭 또는 템퍼링 등의 열처리 등을 행함으로써 마련된다. 이강도부(63)가 마련된 부분에 있어서의 중공 부재(10)의 항복 강도는, 이강도부(63)가 마련된 부분의 전후(중공 부재(10)의 길이 방향에 대한)에 있어서의 부분의 중공 부재(10)의 항복 강도와는 다르다. 따라서, 도 69에 도시한 충돌 하중 F가 중공 부재(10)에 입력된 경우, 이강도부(63) 또는 이강도부(63)의 근방에 있어서, 이강도부(63)가 굽힘 내측이 되도록 굴곡된다. 이 굴곡은, 이강도부(63) 또는 이강도부(63)의 근방 영역이 소성 변형됨으로써 생기는 굴곡이다. 그 때문에, 레인포스먼트(4)는 적어도 이강도부(63) 또는 이강도부(63)의 근방 영역에 대향하는 위치에 마련된다. 충전 부재(5(5A, 5B))는, 레인포스먼트(4)에 밀착해서 길이 방향으로 이강도부(63)와 인접하여 또는 이격하여 배치된다. 이에 의해, 프레임(1)에 충돌 하중 F가 입력된 경우에, 이강도부(63) 또는 이강도부(63)의 근방에 있어서 굽힘 변형을 확실하게 일으킬 수 있다. 또한, 충돌 하중 F의 입력에 의해 이강도부(63) 또는 이강도부(63)의 근방에 있어서 굴곡이 생긴 경우에, 레인포스먼트(4)의 면외 변형을 억제하여, 레인포스먼트(4)의 좌굴을 억제할 수 있다.
여기서, 도 69에서는, 제1 실시 형태 및 제4 실시 형태의 제2 예와 같이, 프레임(1)이 레인포스먼트(4)를 갖는 경우의 이강도부의 예가 도시되어 있다. 다른 예로서, 도 70 및 도 71에, 프레임(1)이 레인포스먼트(4)를 갖지 않는 경우의 구멍부의 예를 나타낸다.
도 70은, 일 실시 형태에 관한 중공 부재에 마련되는 이강도부의 예를 설명하기 위한 프레임(1)의 단면도이다. 도 70에 도시한 프레임(1)은, 제2 실시 형태에 관한 프레임(1)이다. 도 70에 도시한 바와 같이, 저벽부(2a)에는 이강도부(63)가 마련되어 있다. 이강도부(63)는, 예를 들어 중공 부재(10)에 대하여 부분적으로 용접, ?칭 또는 템퍼링 등의 열처리 등을 행함으로써 마련된다. 이강도부(63)가 마련된 부분에 있어서의 중공 부재(10)의 항복 강도는, 이강도부(63)가 마련된 부분의 전후(중공 부재(10)의 길이 방향에 대한)에 있어서의 부분의 중공 부재(10)의 항복 강도와는 다르다. 따라서, 도 70에 도시한 충돌 하중 F가 중공 부재(10)에 입력된 경우, 이강도부(63) 또는 이강도부(63)의 근방에 있어서, 이강도부(63)가 굽힘 내측이 되도록 굴곡된다. 즉, 중공 부재(10)의 길이 방향에 있어서, 중공 부재(10) 중 이강도부(63)를 포함하는 부분이, 중공 부재(10)에 마련되는 굽힘 유기부로 된다. 이 굴곡은, 이강도부(63) 또는 이강도부(63)의 근방 영역이 소성 변형됨으로써 생기는 굴곡이다. 그 때문에, 충전 부재(5(5A, 5B))는, 저벽부(2a)의 내면에 밀착해서 길이 방향으로 이강도부(63)와 인접하여 또는 이격하여 배치된다. 이에 의해, 프레임(1)에 충돌 하중 F가 입력된 경우에, 이강도부(63) 또는 이강도부(63)의 근방에 있어서 굽힘 변형을 확실하게 일으킬 수 있다. 또한, 충돌 하중 F의 입력에 의해 이강도부(63)의 근방에 있어서 굴곡이 생긴 경우에, 프레임(1)의 면외 변형을 억제하여, 프레임(1)의 내하중 성능을 높게 유지할 수 있다.
도 71은, 일 실시 형태에 관한 중공 부재에 마련되는 이강도부의 예를 설명하기 위한 프레임(1)의 단면도이다. 도 71에 도시한 프레임(1)은, 제3 실시 형태에 관한 프레임(1)이다. 도 71에 도시한 바와 같이, 저벽부(2a)에는 이강도부(63)가 마련되어 있다. 이강도부(63)는, 예를 들어 중공 부재(10)에 대하여 부분적으로 용접, ?칭 또는 템퍼링 등의 열처리 등을 행함으로써 마련된다. 이강도부(63)가 마련된 부분에 있어서의 중공 부재(10)의 항복 강도는, 이강도부(63)가 마련된 부분의 전후(중공 부재(10)의 길이 방향에 대한)에 있어서의 부분의 중공 부재(10)의 항복 강도와는 다르다. 따라서, 도 71에 도시한 충돌 하중 F가 중공 부재(10)에 입력된 경우, 이강도부(63) 또는 이강도부(63)의 근방에 있어서, 이강도부(63)가 굽힘 내측이 되도록 굴곡된다. 즉, 중공 부재(10)의 길이 방향에 있어서, 중공 부재(10) 중 이강도부(63)를 포함하는 부분이, 중공 부재(10)에 마련되는 굽힘 유기부로 된다. 이 굴곡은, 이강도부(63) 또는 이강도부(63)의 근방 영역이 소성 변형됨으로써 생기는 굴곡이다. 그 때문에, 충전 부재(5(5A, 5B))는, 측벽부(2b)의 내면에 밀착해서 길이 방향으로 이강도부(63)와 인접하여 또는 이격하여 배치된다. 이에 의해, 프레임(1)에 충돌 하중 F가 입력된 경우에, 이강도부(63) 또는 이강도부(63)의 근방에 있어서 굽힘 변형을 확실하게 일으킬 수 있다. 또한, 충돌 하중 F의 입력에 의해 이강도부(63)의 근방에 있어서 굴곡이 생긴 경우에, 프레임(1)의 면외 변형을 억제하여, 프레임(1)의 충돌 에너지의 흡수 특성을 높게 유지할 수 있다.
또한, 이강도부의 배치에 대해서는, 상술한 예에 한정되지는 않는다. 도 72, 도 73은, 일 실시 형태에 관한 중공 부재에 마련되는 이강도부의 다른 예를 나타내는 모식도이다. 여기서 말하는 이강도부는, 중공 부재(10E)를 형성하는 피가공판에 대한 용접 또는 열처리 등에 의해 실현된다.
도 72에 도시한 바와 같이, 중공 부재(10E)의 길이 방향에 대한 단면 둘레 방향을 따라 이강도부(120)가 마련되어 있다. 이 경우도, 중공 부재(10E) 중 이강도부(120)가 마련된 부분이 굽힘 유기부에 상당한다. 따라서, 충돌 하중이 중공 부재(10E)에 입력된 경우, 프레임(1)은 이강도부(120)가 마련된 부분에 있어서, 이강도부(120)가 굽힘 내측이 되도록 굴곡된다.
또한, 이러한 이강도부는, 예를 들어 도 73에 도시한 바와 같이, 저벽부(2a) 등, 중공 부재(10E)의 단면을 구성하는 벽부의 적어도 어느 것에 부분적으로 마련되어도 된다. 이러한 경우에 있어서도, 충돌 하중이 중공 부재(10E)에 입력된 경우, 프레임(1)은 이강도부(121)가 마련된 부분에 있어서, 이강도부(121)가 굽힘 내측이 되도록 굴곡된다.
또한, 굽힘 유기부는, 예를 들어 강도 변화부에 의해 실현되어도 된다. 도 74는, 일 실시 형태에 관한 중공 부재에 마련되는 강도 변화부의 일례를 나타내는 모식도이다. 도 74에 도시한 바와 같이, 중공 부재(10E)는, 제1 강도부(122) 및 제2 강도부(123)를 구비한다. 제1 강도부(122)는 중공 부재(10E)의 단부측에 마련되고, 제2 강도부(123)는, 중공 부재(10E)의 길이 방향을 따라 제1 강도부(122)와 연속하여 마련된다. 제1 강도부(122)와 제2 강도부(123) 사이에서는, 강판의 항복 강도가 다르다. 항복 강도의 대소 관계에 대해서는 특별히 한정되지 않지만, 중공 부재(10E) 전체로서의 굽힘 강성의 확보 관점에서, 제2 강도부(123)의 항복 강도가 제1 강도부(122)의 항복 강도보다도 큰 것이 바람직하다.
이 경우, 도 74에 도시한 바와 같이, 제1 강도부(122)와 제2 강도부(123)와의 경계선의 부분이 강도 변화부(124)로 된다. 이강도 변화부(124)에 있어서 중공 부재(10E)의 길이 방향으로의 항복 강도가 변화된다. 즉, 강도 변화부(124)가 굽힘 유기부에 상당한다. 따라서, 충돌 하중이 중공 부재(10E)에 입력된 경우, 프레임(1)은 강도 변화부(124)에 있어서 굴곡된다.
(조합)
또한, 굴곡부를 갖는 중공 부재에 있어서, 굴곡부의 굽힘 내측 부분에 상기한 예에 나타낸 구멍부 등의 굽힘을 유기시키기 위한 부분이 더 마련되어도 된다. 도 75는 일 실시 형태에 관한 중공 부재에 마련되는 굴곡부 및 구멍부의 조합의 예를 설명하기 위한 프레임(1)의 단면도이다. 도 75에 도시한 바와 같이, 중공 부재(10)에는 굴곡부(6A)가 마련되고, 저벽부(2a)의 굽힘 내측 부분(6Aa)에는 구멍부(64)가 마련된다. 레인포스먼트(4)는 적어도 굽힘 내측 부분(6Aa) 및 구멍부(64)에 대향하는 위치에 마련된다. 충전 부재(5(5A, 5B))는, 레인포스먼트(4)에 밀착해서 길이 방향으로 굴곡부(6A) 및 구멍부(64)와 인접하여 또는 이격하여 배치된다. 이에 의해, 충돌 하중 F의 입력에 의해, 굴곡부(6A)에 있어서 중공 부재(10)를 보다 확실하게 굴곡시킬 수 있다.
여기서, 도 75에서는, 제1 실시 형태 및 제4 실시 형태의 제2 예와 같이, 프레임(1)이 레인포스먼트(4)를 갖는 경우의 이강도부의 예가 도시되어 있다. 다른 예로서, 도 76 및 도 77에, 프레임(1)이 레인포스먼트(4)를 갖지 않는 경우의 구멍부의 예를 나타낸다.
도 76 및 도 77은, 일 실시 형태에 관한 중공 부재에 마련되는 굴곡부 및 구멍부의 조합의 예를 설명하기 위한 프레임(1)의 단면도이다. 도 76에 도시한 프레임(1)은, 제2 실시 형태에 관한 프레임(1)이다. 도 77에 도시한 프레임(1)은, 제3 실시 형태에 관한 프레임(1)이다. 도 76 및 도 77에 도시한 바와 같이, 중공 부재(10)에는 굴곡부(6A)가 마련되고, 저벽부(2a)의 굽힘 내측 부분에는 구멍부(64)가 마련된다. 충전 부재(5(5A, 5B))는, 저벽부(2a) 또는 측벽부(2b)의 내면에 밀착해서, 길이 방향으로 굴곡부(6A) 및 구멍부(64)와 인접하여 또는 이격하여 배치된다. 이에 의해, 충돌 하중 F의 입력에 의해, 굴곡부(6A)에 있어서 중공 부재(10)를 보다 확실하게 굴곡시킬 수 있다.
굽힘 유기부의 조합은 도 75에 도시한 예에 한정되지는 않고, 상기에 나타낸 굽힘 유기부의 예를 복수 조합함으로써, 굽힘 유기부에 있어서의 중공 부재(10)의 굴곡을 보다 확실하게 일으킬 수 있다. 예를 들어, 상술한 굴곡부, 오목부, 볼록부, 구멍부, 판 두께 변화부, 박육부, 이강도부 및 강도 변화부 중 적어도 둘 이상의 조합에 의해, 굽힘 유기부가 실현되어도 된다. 특히, 굽힘 유기부 중, 형상 변화부와 전소성 모멘트 변화부의 조합은, 작은 형상 변화부를 기능시켜, 원하는 방향으로 중공 부재(10)를 구부리기 위해서 유용하다.
또한, 도 42, 도 49, 도 58, 도 69, 도 75에 도시한 레인포스먼트(4)의 설치 위치는, 굽힘 유기부의 내측뿐이지만, 본 발명은 이러한 예에 한정되지는 않는다. 적어도 굽힘 유기부의 내측에 마련되어 있으면, 레인포스먼트(4)의 길이 방향 길이 및 설치 위치는 특별히 한정되지 않는다. 프레임(1)에 요구되는 충돌 안전 성능 및 중량 등에 따라서, 레인포스먼트(4)의 사이즈, 재질 및 설치 위치는 적절히 조정된다.
(굽힘 유기부의 다른 예)
또한, 중공 부재(10)에 효과적인 굽힘 유기부가 마련되지 않는 경우라도, 레인포스먼트(4)에 굴곡부, 오목부, 볼록부, 구멍부, 판 두께 변화부, 박육부, 이강도부 및 강도 변화부가 마련되면, 레인포스먼트(4)의 굴곡부, 오목부, 볼록부, 구멍부, 판 두께 변화부, 박육부, 이강도부 및 강도 변화부가 굽힘 유기부로 된다. 그러나, 레인포스먼트(4)에 굽힘 유기부가 마련되어도, 중공 부재(10)의 굽힘 유기부에 비해, 동일한 조건이면, 굽힘 유기부로서의 효과는 얻어지기 어렵다. 왜냐하면, 레인포스먼트(4)는 중공 부재(10)의 내부에 있기 때문에, 굽힘 변형 거동에 대한 영향이 작기 때문이다.
그러므로, 중공 부재(10)에 마련된 굽힘 유기부가 주요한 굽힘 유기부로서 다루어진다. 또한, 중공 부재(10)에 굽힘 유기부가 마련되지 않고, 레인포스먼트(4)에 오목부, 볼록부, 구멍부, 판 두께 변화부, 박육부, 이강도부 및 강도 변화부가 있으면, 그들이 굽힘 유기부라고 간주된다.
이 경우, 예를 들어 굴곡부에 대해서는, 중공 부재(10)와 레인포스먼트(4)를 맞춘 단면(즉, 충전 부재(5)를 제외한 프레임(1)의 단면)의 무게 중심에 의해 형성되는 길이 방향을 따른 무게 중심의 궤적의 곡률 반경이 260㎜ 이하인 부분이, 굽힘 유기부로 되는 굴곡부라고 간주된다.
또한, 레인포스먼트(4)에 상술한 바와 같은 구성에 기초하는 굽힘 유기부가 마련되어 있지 않은 경우라도, 레인포스먼트(4)의 단부가 굽힘 유기부로 되는 경우도 있다. 왜냐하면, 프레임(1)의 길이 방향에 있어서, 레인포스먼트(4)의 유무에 의해 전소성 모멘트가 변화되기 때문이다. 도 78은, 일 실시 형태에 관한 중공 부재(10)의 내측에 레인포스먼트(4)를 길이 방향으로 이격시켜 병설한 구성예를 나타내는 프레임(1)의 단면도이다. 예를 들어, 도 78에 도시한 바와 같이, 레인포스먼트(4)를 길이 방향으로 이격시켜 배치한 경우, 부재의 길이 방향으로 레인포스먼트(4)의 단부와 인접하여 또는 이격되어 충전 부재(5)를 배치하면, 부재의 변형을 확실하게 일으키면서, 변형 정도를 완화할 수 있다. 이와 같이, 충전 부재(5)를 제외한 프레임(1)의 전소성 모멘트가 길이 방향으로 변화되는 부분이, 굽힘 유기부라고 간주된다.
여기서, 전소성 모멘트 변화부가 굽힘 유기부로서 기능하기 위한 조건에 대하여 설명한다. 전소성 모멘트 변화부가 굽힘 유기부로서 기능한다 함은, 전소성 모멘트 변화부에 있어서 굽힘 변형이 유기되는 것을 가리킨다. 전소성 모멘트 변화부에 있어서의 변화 전후의 전소성 모멘트의 값 중, 작은 쪽 값을, 큰 쪽 값으로 제산함으로써 산출되는 값을, 전소성 모멘트 변화부의 전소성 모멘트 변화 비율이라 한다. 전소성 모멘트 변화부가 굽힘 유기부로서 기능하기 위해서는, 전소성 모멘트 변화부의 전소성 모멘트 변화 비율이 0.9 이하인 것이 바람직하다. 한편, 중공 부재(10)에 굽힘 유기부로서 기능시키지 않는 전소성 모멘트 변화부를 마련하는 경우에는, 이러한 전소성 모멘트 변화부의 전소성 모멘트 변화 비율을, 0.9를 초과하는 값으로 하는 것이 바람직하고, 나아가 0.95 이상으로 하는 것이 바람직하다. 중공 부재(10)에 마련되는, 굽힘 유기부로서 기능시키지 않는 전소성 모멘트 변화부로서는, 예를 들어 제4 실시 형태에 있어서 충전 부재(5)가 관통하는, 저벽부(2a)의 벽 구멍(21), 천장 벽부(3a)의 벽 구멍(31) 및 레인포스먼트(4)의 구멍(41)을 들 수 있다. 즉, 제4 실시 형태에 있어서 충전 부재(5)가 관통하는, 저벽부(2a)의 벽 구멍(21), 천장 벽부(3a)의 벽 구멍(31) 및 레인포스먼트(4)의 구멍(41)은, 굽힘 유기부가 아니다.
이상과 같이, 길이 방향의 굽힘 유기부를 특정할 수 있다. 또한, 길이 방향의 굽힘 유기부 중에서, 길이 방향으로 수직인 단면 내에서 굽힘 유기부를 정의할 필요가 있으면, 다음과 같이 간주한다. 굽힘 유기부가 형상 변화부인 경우, 형상 변화부가 단면 내의 굽힘 유기부이다. 굽힘 유기부가 굴곡부인 경우, 무게 중심으로부터 길이 방향을 따른 무게 중심의 궤적의 만곡의 중심을 향하는 방향이, 중공 부재(10)가 구부러지는 방향이다. 중공 부재(10)의 단면 외주부 중, 무게 중심과 무게 중심의 궤적의 만곡의 중심을 연결하는 선과 교차하는 개소를, 단면 내의 굽힘 유기부라고 간주한다.
<<7. 중공 부재의 폐단면의 형상의 예>>
중공 부재(10)가 갖는 폐단면의 형상의 예에 대하여 설명한다. 도 79는, 본 발명의 다른 실시 형태에 관한 중공 부재(10)의 제1 예의 길이 방향에 직교하는 단면을 나타내는 단면도이다. 도 79에 도시한 바와 같이, 중공 부재(10)의 폐단면은, X축에 대해서 대칭인 대략 육각형의 형상을 갖는다. 이 중, 제1 구조 부재(2)의 X축 방향에 대략 직교하는 부분에 있어서, 네 정점(2d, 2d, 2f, 2f)이 존재한다. 여기서, 정점(2d)의 내각 ang1이 정점(2f)의 내곽 ang2보다 작은 경우, 정점(2d)가 능선부(2d)로서 정의된다. 즉, 정점(2f, 2f)을 포함하는, 한 쌍의 능선부(2d)의 사이에 끼이는 부분이, 저벽부(2a)라고 정의된다.
도 80은, 본 발명의 다른 실시 형태에 관한 중공 부재(10)의 제2 예의 길이 방향에 직교하는 단면을 나타내는 단면도이다. 도 80에 도시한 바와 같이, 제1 구조 부재(2) 및 제2 구조 부재(30)는, 해트형 단면 형상을 갖는다. 즉, 중공 부재(10)는, 해트형 단면 형상을 갖는 두 구조 부재에 의해 형성된다. 이 경우, 제1 구조 부재(2)의 측벽부(2b) 및 제2 구조 부재(30)의 측벽부(30b)는, 제1 구조 부재(2)의 능선부(2e)와 제2 구조 부재(30)의 능선부(30e)를 통해, 연속된 하나의 측벽부(연속 측벽부)로서 정의된다. 즉, 중공 부재(10)의 폐단면은, 저벽부(2a)와, 한 쌍의 연속 측벽부와, 저벽부(30a)(천장 벽부에 상당)에 의해 형성된다.
또한, 중공 부재(10) 및 중공 부재(10)가 갖는 폐단면의 형상은, 도 3, 도 79 및 도 80에 도시한 예에 한정되지는 않는다. 중공 부재(10)가 갖는 폐단면의 형상이 대략 다각형이며, 당해 폐단면을 형성하는 저벽부, 한 쌍의 측벽부 및 천장 벽부에 상당하는 부분을 정의할 수 있으면, 본 발명에 따른 기술은 중공 부재(10)에 대하여 적용 가능하다. 예를 들어, 중공 부재는, U자형 단면 형상을 갖는 두 구조 부재를, 개구 부분이 대향하도록 겹치게 함으로써 얻어지는 폐단면을 갖는 중공 부재여도 된다. 또한, 중공 부재는, 원관에 대하여 하이드로포밍 또는 굽힘 가공 등을 행함으로써 형성되는 중공 부재여도 된다.
또한, 중공 부재(10)가 갖는 폐단면의 형상이 대략 다각형 이외의 임의의 형상이라도, 본 발명에 따른 기술은 중공 부재(10)에 대하여 적용 가능하다. 도 81은, 본 발명의 다른 실시 형태에 관한 중공 부재(10)의 제3 예의 길이 방향에 직교하는 단면을 나타내는 단면도이다. 도 81에 도시한 바와 같이, 중공 부재(10)는, 원형 단면 형상을 갖는 제3 구조 부재(9)에 의해 형성된다. 중공 부재(10)는, 긴 방향으로 연장되는 원관이다.
제3 구조 부재(9)는, 제1 금속판의 일례이다. 제3 구조 부재(9)는, 예를 들어 강판 등의 금속판에 의해 형성된다. 제3 구조 부재(9)의 강도는 특별히 한정되지 않는다. 단, 경량화에 의해 저감할 수 있는 프레임의 전체적인 강도를 보충하기 위해서, 제3 구조 부재(9)의 인장 강도는 780MPa 이상인 것이 바람직하다. 또한, 제3 구조 부재(9)의 인장 강도는 980MPa 이상인 것이 더욱 바람직하다.
또한, 도 81에서는, 하나의 구조 부재에 의해 중공 부재(10)가 형성되는 예를 나타내었지만, 2 이상의 구조 부재가 서로 접합됨으로써 중공 부재(10)가 형성되어도 된다. 또한, 중공 부재(10)의 단면 형상은, 진원이어도 되고, 타원이어도 된다.
<<8. 충전 부재의 배치 범위>>
제1 내지 제4 실시 형태에 있어서 설명한 바와 같이, 충전 부재(5)는, 수지재의 일례이며, 프레임(1)에 밀착해서 길이 방향으로 굽힘 유기부의 주변의 개소에 배치된다. 그것에 더하여, 충전 부재(5)는 길이 방향으로 굽힘 유기부와 중복되는 개소에도 배치되어도 되지만, 길이 방향으로 굽힘 유기부와 중복되는 영역에는 충전 부재(5)가 배치되지 않는 개소, 혹은 길이당 배치되는 충전 부재(5)의 양(체적)이 굽힘 유기부의 주변에 비해 적은 개소가 있다. 이하에서는, 굽힘 유기부와 충전 부재(5)의 배치 범위의 구체예에 대하여 설명한다.
· 제1 관점
우선, 도 82 내지 도 94를 참조하여, 프레임(1)(중공 부재(10))을 Z축 방향으로 보았을 때의 충전 부재(5)의 배치 범위에 대하여 설명한다. 또한, 이하의 설명에서는, 프레임(1)의 길이 방향(Y축 방향)을 「길이 방향 Y」라고 칭하고, 프레임(1)의 높이 방향(X축 방향)을 「높이 방향 X」라고 칭하며, 프레임(1)의 폭 방향(Z축 방향)을 「폭 방향 Z」라고 칭하는 경우도 있다.
(굴곡부의 구체예 1)
도 82는, 프레임(1)에 마련된 굽힘 유기부(굴곡부)와 충전 부재(5)의 구체예를 나타낸다. 도 82에 도시한 바와 같이, 프레임(1)의 저벽부(2a)에, 굽힘 유기부로서, 만곡 형상의 굴곡부(6a)가 마련되어 있다. 이 굴곡부(6a)는, 프레임(1)의 저벽부(2a)가 길이 방향 Y를 따라 곡선 형상으로 만곡된 영역이며, 당해 굴곡부(6a)의 위치에서 프레임(1)의 굽힘 변형이 유기된다.
충전 부재(5(5A, 5B))는, 저벽부(2a)의 내면에 밀착해서 굴곡부(6a)와 인접하여 또는 이격하여 배치된다. 충전 부재(5A 및 5B)는, 굴곡부(6a)의 길이 방향 Y의 양단부(6aE1, 6aE2)로부터 길이 방향 Y의 양측에 간격 LP를 두고 배치된다. 또한, 충전 부재(5A 및 5B)는, 굴곡부(6a)의 길이 방향 Y의 양측에, 굴곡부(6a)의 양단부(6aE1, 6aE2)로부터의 길이 방향 Y의 거리가 간격 LP(하한 거리)로부터 상한 거리 LQ까지인 영역을 덮도록 배치된다. 또한, 간격 LP는, 굴곡부(6a)로부터 외측을 향하는 방향의 거리를 정(正)의 값으로서 나타내고, 굴곡부(6a)의 내측을 향하는 방향의 거리를 부(負)의 값으로서 나타낸다. 도 82에 도시한 바와 같이, 일측의 간격 LP는, 충전 부재(5A)의 길이 방향 Y로 굴곡부(6a)에 가까운 쪽 단부(5AE2)와, 굴곡부(6a)의 길이 방향 Y로 충전 부재(5A)에 가까운 쪽 단부(6aE1) 사이의, 길이 방향 Y의 거리에 상당한다. 마찬가지로, 타측의 간격 LP는, 충전 부재(5B)의 길이 방향 Y로 굴곡부(6a)에 가까운 쪽 단부(5BE1)와, 굴곡부(6a)의 길이 방향 Y로 충전 부재(5B)에 가까운 쪽 단부(6aE2) 사이의, 길이 방향 Y의 거리에 상당한다. 도 82에 도시한 예에서는, 양측의 간격 LP, LP는 동일하지만, 어느 한쪽의 간격 LP가 다른 쪽 간격 LP보다 길어도 된다. 또한, 도 82에 도시한 바와 같이, 일측의 상한 거리 LQ는, 충전 부재(5A)의 길이 방향 Y로 굴곡부(6a)로부터 먼 쪽 단부(5AE1)와, 굴곡부(6a)의 길이 방향 Y로 충전 부재(5A)에 가까운 쪽 단부(6aE1) 사이의, 길이 방향 Y의 거리에 상당한다. 마찬가지로, 타측의 상한 거리 LQ는, 충전 부재(5B)의 길이 방향 Y로 굴곡부(6a)로부터 먼 쪽 단부(5BE2)와, 굴곡부(6a)의 길이 방향 Y로 충전 부재(5B)에 가까운 쪽 단부(6aE2) 사이의, 길이 방향 Y의 거리에 상당한다. 도 82에 도시한 예에서는, 양측의 상한 거리 LQ, LQ는 동일하지만, 어느 한쪽의 상한 거리 LQ가 다른 쪽 상한 거리 LQ보다 길어도 된다.
충전 부재(5(5A, 5B))는, 굴곡부(6a)와 인접하여 또는 이격하여 배치될뿐이라면, 길이 방향 Y의 굴곡부(6a)와 충전 부재(5) 사이의 간격 LP는, 적어도 0 이상이다. 즉, LP≥0이다. 충전 부재(5)가 굴곡부(6a)와 인접해서 배치된다 함은, LP가 0인 것(LP=0)을 가리킨다. 충전 부재(5)가 굴곡부(6a)와 이격시켜 배치된다 함은, LP가 0을 초과하는 것(LP>0)을 가리킨다. 이들의 경우, 길이 방향에 있어서, 굴곡부(6a)에 가까운 쪽 충전 부재(5)의 단부(5AE2 및 5BE1)는, 굴곡부(6a)의 외측에 배치된다. 그러나, 충전 부재(5)가 배치되는 영역이 굴곡부(6a) 영역과 중복되었다고 해도, 충전 부재(5)의 프레임(1)의 변형을 억제하는 기능이 손상되는 것은 아니다. 따라서, 굴곡부(6a)에도 충전 부재(5)가 배치되는 것은 허용할 수 있다. 즉, LP가 0 미만이 되는 것은 허용할 수 있다(LP<0). 이 경우, 길이 방향에 있어서, 굴곡부(6a)에 가까운 쪽 충전 부재(5)의 단부(5AE2 및 5BE1)는, 굴곡부(6a)와 중복된다. 그러나, 프레임(1)의 길이 방향으로 굴곡부(6a) 모든 영역에 굴곡부(6a)의 주변과 마찬가지로 충전 부재(5)를 배치해버리면 굴곡부(6a)가 구부러지지 않는, 즉 굴곡부(6a)가 굽힘 유기부로서 기능하지 않는 경우가 있다. 이것을 방지하기 위해서, 굴곡부(6a)에는 충전 부재(5)를 배치하지 않거나, 혹은 길이 방향의 길이당 배치되는 충전 부재(5)의 양이 주위보다 좁은 영역을 마련하는 것이 필요하다. 이에 의해, 굴곡부(6a)에 있어서의 프레임(1)의 면외 변형에 대한 저항은 낮은 채로 되어, 그 결과, 굴곡부(6a)에 있어서의 프레임(1)의 굽힘 강성은 낮은 채로 된다. 따라서, 프레임(1)에 충돌 하중이 입력된 경우에, 굴곡부(6a)에 있어서 굽힘 변형을 확실하게 일으킬 수 있다.
길이 방향 Y의 굴곡부(6a)(굽힘 유기부)와 충전 부재(5) 사이의 간격 LP는, 프레임(1)(중공 부재(10))의 단면 높이 H의 6분의 5 미만인 것이 바람직하고, 나아가 2분의 1 이하인 것이 바람직하다. 즉, LP<5H/6인 것이 바람직하고, 나아가 LP≤H/2인 것이 바람직하다. 프레임(1)에 대하여 하중이 입력될 때, 굴곡부(6a)의 면외 변형에 수반되어, 길이 방향 Y로 굴곡부(6a)와 인접 또는 이격되는 부분도 면외 변형된다. LP<5H/6인 경우, 적어도 면외 변형되는 부분에, 충전 부재(5)를 배치할 수 있다. 또한, LP≤H/2인 경우, 상대적으로 크게 면외 변형되는 부분에, 충전 부재(5)를 배치할 수 있다. 그리고, 면외 변형되는 부분에 충전 부재(5)를 배치함으로써, 충전 부재(5)는, 이러한 면외 변형에 대한 저항을 높일 수 있다. 이에 의해, 프레임(1)의 충돌 에너지의 흡수 특성을 높일 수 있다. 특히, LP≤H/2인 경우에는, 상대적으로 크게 면외 변형되는 부분에 있어서 면외 변형에 대한 저항을 높일 수 있으므로, 프레임(1)의 충돌 에너지의 흡수 특성을 특히 높일 수 있다. 또한, 에너지 흡수 특성을 향상시킬 수 있는 부분에 충전 부재(5)를 배치할 수 있으므로, 충전 부재(5)의 배치에 수반되는 프레임(1)의 불필요한 중량 증가를 억제할 수 있다.
마찬가지의 이유로, 충전 부재(5)에 있어서의 굴곡부(6a)(굽힘 유기부)로부터 길이 방향 Y로 먼 쪽 단부로부터 굴곡부(6a)의 단부까지의 길이 방향 Y의 거리가, 프레임(1)(중공 부재(10))의 단면 높이 H의 6분의 5 이하로 되는 범위 내에서, 충전 부재(5)가 배치되는 것이 바람직하다. 즉, LQ≤5H/6인 것이 바람직하다. 이에 의해, 프레임(1)에 대하여 하중이 입력될 때, 굴곡부(6a)의 면외 변형에 수반되어 면외 변형되는, 굴곡부(6a)와 인접 또는 이격되는 부분에 한정하여, 충전 부재(5)를 배치하는 것이 가능해진다. 따라서, 충전 부재(5)를 불필요하게 배치하지 않아도 되므로, 충전 부재(5)의 배치에 수반되는 프레임(1)의 불필요한 중량 증가를 억제할 수 있다.
(굴곡부의 구체예 2)
도 83은, 프레임(1)에 마련된 굽힘 유기부(굴곡부)와 충전 부재(5)의 다른 구체예를 나타낸다. 도 83에 도시한 바와 같이, 프레임(1)의 저벽부(2a)에, 굽힘 유기부로서, 각형의 굴곡부(6b)가 마련되어 있다. 이 굴곡부(6b)는, 프레임(1)이 소정 위치에서 각형으로 꺾여 구부러진 부분이다. 굴곡부(6b)의 길이 방향 Y의 양측의 저벽부(2a)는 평면 형상이며, 이들 평면 형상의 저벽부(2a)가 각도를 이뤄 교차하는 능선 부분이 굴곡부(6b)를 구성한다. 당해 굴곡부(6b)의 꺾여 구부러지는 위치에서 프레임(1)의 굽힘 변형이 유기된다.
충전 부재(5(5A, 5B))는, 저벽부(2a)의 내면에 밀착해서 굴곡부(6b)와 이격시켜 배치된다. 또는, 길이 방향의 길이당 굴곡부(6b) 위에 배치되는 충전 부재(5)의 양은 굴곡부(6b)의 주변에 배치되는 충전 부재(5)보다 적다. 구체적으로는, 굴곡부(6b) 위에 배치되는 충전 부재(5)의 두께는 굴곡부(6b)의 주변에 배치되는 충전 부재(5)의 두께보다 얇다. 여기에서의 두께란, 중공 부재(10)의 축방향에 직교하는 방향의 두께이며, 구체적으로는, X축 방향의 두께여도 되고, Z축 방향의 두께여도 된다. 충전 부재(5A, 5B)는, 굴곡부(6b)로부터 길이 방향 Y의 양측에, 간격 LP를 두고, 또한 굴곡부(6b)로부터의 길이 방향 Y의 거리가 간격 LP(하한 거리)로부터 상한 거리 LQ까지인 영역을 덮도록 배치된다. 굴곡부(6b)와 그 주변에 배치되는 충전 부재(5)의 두께가 균일한 경우, 간격 LP=0을 허용하지 않는다. 간격 LP=0과 굴곡부(6b)의 굽힘 유기부로서의 기능에 지장을 초래해버리기 때문이다. 간격 LP의 값은, 굴곡부(6b)의 굽힘 유기부로서의 기능을 손상시키지 않도록 선택될 필요가 있다. 또는, 굴곡부(6b) 위의 충전 부재(5)의 두께는, 굴곡부(6b)의 굽힘 유기부로서의 기능을 손상시키지 않도록 선택될 필요가 있다. 도 83에 도시한 바와 같이, 일측의 간격 LP는, 충전 부재(5A)의 길이 방향 Y로 굴곡부(6b)에 가까운 쪽 단부(5AE2)와, 굴곡부(6b) 사이의, 길이 방향 Y의 거리에 상당한다. 마찬가지로, 타측의 간격 LP는, 충전 부재(5B)의 길이 방향 Y로 굴곡부(6b)에 가까운 쪽 단부(5BE1)와, 굴곡부(6a) 사이의, 길이 방향 Y의 거리에 상당한다. 도 83에 도시한 예에서는, 양측의 간격 LP, LP는 동일하지만, 어느 한쪽의 간격 LP가 다른 쪽 간격 LP보다 길어도 된다. 또한, 도 83에 도시한 바와 같이, 일측의 상한 거리 LQ는, 충전 부재(5A)의 길이 방향 Y로 굴곡부(6b)로부터 먼 쪽 단부(5AE1)와, 굴곡부(6b) 사이의, 길이 방향 Y의 거리에 상당한다. 마찬가지로, 타측의 상한 거리 LQ는, 충전 부재(5B)의 길이 방향 Y로 굴곡부(6b)로부터 먼 쪽 단부(5BE2)와, 굴곡부(6b) 사이의, 길이 방향 Y의 거리에 상당한다. 도 83에 도시한 예에서는, 양측의 상한 거리 LQ, LQ는 동일하지만, 어느 한쪽의 상한 거리 LQ가 다른 쪽 상한 거리 LQ보다 길어도 된다.
그리고, 길이 방향 Y의 굴곡부(6b)(굽힘 유기부)와 충전 부재(5) 사이의 간격 LP는, 프레임(1)(중공 부재(10))의 단면 높이 H의 6분의 5 미만인 것이 바람직하고(즉, LP<5H/6), 나아가 2분의 1 이하인 것이 바람직하다(즉, LP≤H/2). 또한, 충전 부재(5)에 있어서의 굴곡부(6b)로부터 길이 방향 Y로 먼 쪽 단부로부터 굴곡부(6b)까지의 길이 방향 Y의 거리가, 프레임(1)(중공 부재(10))의 단면 높이 H의 6분의 5 이하로 되는 범위 내에서, 충전 부재(5)가 배치되는 것이 바람직하다(즉, LQ≤5H/6). 이에 의해, 도 83에 도시한 굴곡부(6b)의 예에서도, 상기 도 82의 예의 굴곡부(6a)의 경우와 마찬가지 효과가 얻어진다.
여기서, 도 84 및 도 85를 참조하여, 중공 부재(10)의 단면 높이 H에 대하여 설명한다.
도 84는, 중공 부재(10)의 일례를 나타내는 단면도이며, 당해 중공 부재(10)의 길이 방향 X에 직교하는 단면을 나타내고 있다. 도 84에 도시한 바와 같이, 중공 부재(10)는, 해트형 단면 형상을 갖는 제1 구조 부재(2)와, 평판형의 제2 구조 부재(3)로 이루어진다. 제1 구조 부재(2)는, 저벽부(2a)와, 저벽부(2a)의 폭 방향 Z의 양측에 마련되는 한 쌍의 측벽부(2b, 2b)와, 측벽부(2b, 2b)의 단부에 각각 마련되는 한 쌍의 플랜지부(2c, 2c)와, 능선부(2d, 2d, 2e, 2e)를 갖는다. 한 쌍의 측벽부(2b, 2b)의 길이는, 서로 동등하다. 제2 구조 부재(3)는, 상기 저벽부(2a)에 대향하여 배치되는 천장 벽부(3a)와, 상기 플랜지부(2c, 2c)에 대하여 접합되는 한 쌍의 접합부(3c, 3c)를 갖는다.
여기서, 중공 부재(10)의 단면 높이 H는, 중공 부재(10)의 길이 방향 Y에 직교하는 단면에 있어서, 중공 부재(10)의 높이 방향 X의 최대 길이이다. 즉, 단면 높이 H는, 중공 부재(10)의 굽힘 변형 시에 내측이 되는 면(굽힘 내측면)과, 당해 면에 대향하는 면(굽힘 외측면) 사이의 거리 중, 최대의 거리를 말한다. 도 84에 도시한 중공 부재(10)의 예에 있어서는, 천장 벽부(3a)가 굽힘 내측면에 상당하고, 저벽부(2a)가 굽힘 외측면에 상당한다. 그리고, 천장 벽부(3a)와 저벽부(2a)는 서로 대향하며, 또한 서로 평행하다. 따라서, 도 84의 예의 중공 부재(10)의 단면 높이 H는, 천장 벽부(3a)의 외벽면과, 천장 벽부(3a)에 대향하는 저벽부(2a)의 외벽면 사이의 높이 방향 X의 거리이다.
도 85는, 중공 부재(10)의 다른 예를 나타내는 단면도이며, 당해 중공 부재(10)의 길이 방향 X에 직교하는 단면을 나타내고 있다. 도 85에 도시한 중공 부재(10)의 예에 있어서도, 상기 도 84의 예와 마찬가지로, 천장 벽부(3a)가 굽힘 내측면에 상당하고, 저벽부(2a)가 굽힘 외측면에 상당한다. 한편, 도 85에 도시한 중공 부재(10)의 예에 있어서는, 제1 구조 부재(2)의 저벽부(2a)와 제2 구조 부재(3)의 천장 벽부(3a)는, 서로 평행하지 않고, 서로 교차하는 방향으로 배치되어 있다. 따라서, 도 85의 예의 중공 부재(10)의 단면 높이 H는, 천장 벽부(3a)의 외벽면과 저벽부(2a)의 외벽면 사이의 높이 방향 X의 거리 중 최대의 거리, 즉, 천장 벽부(3a)의 외벽면과, 능선부(2d)의 위치에 있어서의 저벽부(2a)의 외벽면 사이의 거리이다.
(구멍부의 구체예)
도 86은, 프레임(1)에 마련된 굽힘 유기부(구멍부)와 충전 부재(5)의 구체예를 나타낸다. 도 86에 도시한 바와 같이, 프레임(1)의 저벽부(2a)에, 굽힘 유기부로서, 구멍부(60)가 마련되어 있다. 이 구멍부(60)는, 프레임(1)의 저벽부(2a)에 관통 형성된 개구이다. YZ 평면으로 보아, 구멍부(60)의 형상은, 예를 들어 폭 방향 Z로 연장되는 세로로 긴 직사각형이 적합하지만, 그 밖에도, 직사각 형상, 다각 형상, 원 형상, 타원 형상 등 임의의 형상이어도 된다. 당해 구멍부(60)에서 프레임(1)의 굽힘 변형이 유기된다.
도 86에 도시한 바와 같이, 충전 부재(5(5A, 5B))는, 저벽부(2a)의 내면에 밀착해서 구멍부(60)와 인접하여 또는 이격하여 배치된다. 즉, 길이 방향에 있어서, 굴곡부(6a)에 가까운 쪽 충전 부재(5A 및 5B)의 단부(5AE2 및 5BE1)는, 구멍부(60)의 외측에 배치된다. 충전 부재(5A 및 5B)는, 길이 방향 Y의 구멍부(60)의 양단부(60E1, 60E2)로부터 길이 방향 Y의 양측에 간격 LP를 두고, 또한 구멍부(60)의 양단부(60E1, 60E2)로부터의 길이 방향 Y의 거리가 간격 LP(하한 거리)로부터 상한 거리 LQ까지인 영역을 덮도록 배치된다. 간격 LP, LP는 각각, 충전 부재(5A 또는 5B)의 길이 방향 Y로 구멍부(60)에 가까운 쪽 단부(5AE2 또는 5BE1)와, 구멍부(60)의 길이 방향 Y로 충전 부재(5A 또는 5B)에 가까운 쪽 단부(60E1 또는 60E2) 사이의, 길이 방향 Y의 거리에 상당한다. 도 86으로부터 Z 방향 앞쪽과 안쪽에 위치하는 구멍의 에지를 따라 충전 부재(5)를 배치해도 된다. 즉 간격 LP가 0 미만이어도 된다. 또한, 충전 부재(5)가 일체로 되어 있어도 된다. 단, 길이 방향으로 구멍부(60)와 중복되는 영역에 배치되는 길이당 충전 부재(5)의 양은, 길이 방향으로 구멍부(60)의 주변에 배치되는 길이당 충전 부재(5)의 양보다 적을 필요가 있다. 전술한 바와 같이, 양측의 간격 LP, LP는 동일해도 되고, 어느 한쪽의 간격 LP가 다른 쪽 간격 LP보다 길어도 된다. 상한 거리 LQ, LQ는 각각, 충전 부재(5A 또는 5B)의 길이 방향 Y로 구멍부(60)로부터 먼 쪽 단부(5AE1 또는 5BE2)와, 구멍부(60)의 길이 방향 Y로 충전 부재(5A 또는 5B)에 가까운 쪽 단부(60E1 또는 60E2) 사이의, 길이 방향 Y의 거리에 상당한다. 전술한 바와 같이, 양측의 상한 거리 LQ, LQ는 동일해도 되고, 어느 한쪽의 상한 거리 LQ가 다른 쪽 상한 거리 LQ보다 길어도 된다. 또한, 상기와 마찬가지로, LP<5H/6 또는 LP≤H/2이며, LQ≤5H/6이 되는 범위 내에서, 충전 부재(5)가 배치되는 것이 바람직하다. 이에 의해, 도 86에 도시한 구멍부(60)의 예에서도, 상기 도 82의 예의 굴곡부(6a)의 경우와 마찬가지 효과가 얻어진다.
전술한 바와 같이, 충전 부재(5)는, 구멍부(60)와 중복해서 배치되어도 된다. 그 경우의 일례를, 도 87 내지 도 90을 참조하여 설명한다.
도 87은, 프레임(1)에 마련된 굽힘 유기부(구멍부)와 충전 부재(5)의 구체예를 나타낸다. 도 87에 도시한 바와 같이, 프레임(1)의 저벽부(2a)에, 굽힘 유기부로서, 구멍부(60)가 마련되어 있다. 충전 부재(5(5A 및 5B))는, 저벽부(2a) 및 천장 벽부(3a)의 내면에 밀착해서, 구멍부(60)의 길이 방향의 양측의 주변 부분에 배치되어 있다. LP 및 LQ의 정의는, 도 86과 마찬가지이다. 충전 부재(5)는, 구멍부(60)와 길이 방향으로 중복되는 범위에도 배치되어 있다. 상세하게는, 구멍부(60)에 가까운 쪽 충전 부재(5A)의 단부(5AE2)는, 구멍부(60)의 단부(60E1)보다 내측에 배치되어 있으며, 구멍부(60)와 중복되어 있다. 또한, 구멍부(60)에 가까운 쪽 충전 부재(5B)의 단부(5BE1)는, 구멍부(60)의 단부(60E2)보다 내측에 배치되어 있으며, 구멍부(60)와 중복되어 있다. 즉, LP<0이다. 단, 도 87에 도시한 바와 같이, 충전 부재(5A)와 충전 부재(5B)는 이격시켜 배치되어 있으며, 길이 방향으로 구멍부(60)와 중복되는 범위에, 충전 부재(5)가 배치되지 않는 공동(72)이 있다. 길이 방향에 있어서의 구멍부(60)의 외측 공간이며 충전 부재(5)가 배치되는 공간(71A 및 71B)을, 외측 공간(71A 및 71B)이라 한다. 길이 방향에 있어서의 구멍부(60)의 내측 공간(70)을, 내측 공간(70)이라 한다. 외측 공간(71A 및 71B)은 충전 부재(5A 및 5B)에 의해 점유되어 있으며, 내측 공간(70)은 충전 부재(5)가 충전되지 않는 공동(72)을 적어도 갖는다. 이 때문에, 외측 공간(71A 및 71B)의 길이 방향의 길이당 충전 부재(5)의 양(체적)은, 내측 공간(70)의 길이 방향 길이당 충전 부재(5)의 양보다 크다.
도 88은, 프레임(1)에 마련된 굽힘 유기부(구멍부)와 충전 부재(5)의 구체예를 나타낸다. 도 88에 도시한 바와 같이, 프레임(1)의 저벽부(2a)에, 굽힘 유기부로서, 구멍부(60)가 마련되어 있다. 충전 부재(5)는, 저벽부(2a) 및 천장 벽부(3a)의 내면에 밀착해서 구멍부(60)의 길이 방향의 양측의 주변 부분에 배치되어 있으며, 구멍부(60)의 길이 방향의 양측에 단부(5E1 및 5E2)를 갖는다. 상한 거리 LQ, LQ는 각각, 충전 부재(5)의 길이 방향 Y의 단부(5E1 또는 5E2)와, 구멍부(60)의 길이 방향 Y의 단부(60E1 또는 60E2) 사이의, 길이 방향 Y의 거리에 상당한다. 충전 부재(5)는, 일체로 성형된다. 충전 부재(5)는, 구멍부(60)의 길이 방향의 양측의 주변 부분에 있어서 저벽부(2a) 및 천장 벽부(3a)의 내면에 밀착하는 주변 부분(5P1 및 5P2), 그리고 주변 부분(5P1)과 주변 부분(5P3)을 접속하는 접속 부분(5P3)을 포함한다. 충전 부재(5)의 접속 부분(5P3)은, 구멍부(60)와 길이 방향으로 중복되는 범위에 배치된다. 접속 부분(5P3)의 X축 방향의 두께는, 주변 부분(5P1 및 5P2)의 X축 방향의 두께보다 얇다. 그 결과, 구멍부(60)와 길이 방향으로 중복되는 범위에 있어서, 충전 부재(5)가 배치되지 않는 공동(72)이 형성된다. 공동(72)의 길이 방향의 단부(72E1 및 72E2)는, 구멍부(60)의 단부(60E1 및 60E2)보다 외측에 위치하고 있다. 또한, 공동(72)의 길이 방향의 단부(72E1 및 72E2)는, 구멍부(60)의 단부(60E1 및 60E2)보다 내측에 위치하고 있어도 된다. 길이 방향에 있어서의 구멍부(60)의 외측 공간이며 충전 부재(5)가 배치되는 공간(71A 및 71B)을, 외측 공간(71A 및 71B)이라 한다. 길이 방향에 있어서의 구멍부(60)의 내측 공간(70)을, 내측 공간(70)이라 한다. 외측 공간(71A 및 71B)은, 충전 부재(5)가 밀하게 충전되는 주변 부분(5P1 및 5P3)을 적어도 갖고, 내측 공간(70)은 충전 부재(5)가 충전되지 않는 공동(72)을 적어도 갖는다. 이 때문에, 외측 공간(71A 및 71B)의 길이 방향의 길이당 충전 부재(5)의 양(체적)은, 내측 공간(70)의 길이 방향 길이당 충전 부재(5)의 양보다 크다.
도 89는, 프레임(1)에 마련된 굽힘 유기부(구멍부)와 충전 부재(5)의 구체예를 나타낸다. 도 89에 도시한 바와 같이, 프레임(1)의 저벽부(2a)에, 굽힘 유기부로서, 구멍부(60)가 마련되어 있다. 충전 부재(5)는, 저벽부(2a) 및 천장 벽부(3a)의 내면에 밀착해서 구멍부(60)의 길이 방향의 양측의 주변 부분에 배치되어 있으며, 구멍부(60)의 길이 방향 양측에 단부(5E1 및 5E2)를 갖는다. 상한 거리 LQ, LQ는 각각, 충전 부재(5)의 길이 방향 Y의 단부(5E1 또는 5E2)와, 구멍부(60)의 길이 방향 Y의 단부(60E1 또는 60E2) 사이의, 길이 방향 Y의 거리에 상당한다. 충전 부재(5)는, 일체로 성형된다. 충전 부재(5)는, 구멍부(60)의 길이 방향의 양측의 주변 부분에서 XZ 평면의 전역에 충전되는 주변 부분(5P1 및 5P2), 그리고 XZ 평면의 일부에 충전되고, 주변 부분(5P1)과 주변 부분(5P2)을 접속하는 접속 부분(5P3)을 포함한다. 충전 부재(5)의 접속 부분(5P3)은, 구멍부(60)와 길이 방향으로 중복되는 범위에 배치된다. 접속 부분(5P3)의 Z축 방향의 두께는, 주변 부분(5P1 및 5P2)의 Z축 방향의 두께보다 얇다. 그 결과, 구멍부(60)와 길이 방향으로 중복되는 부분에 있어서, 충전 부재(5)가 배치되지 않는 공동(72)이 형성된다. 공동(72)의 길이 방향의 단부(72E1 및 72E2)는, 구멍부(60)의 단부(60E1 및 60E2)보다 외측에 위치하고 있다. 또한, 공동(72)의 길이 방향의 단부(72E1 및 72E2)는, 구멍부(60)의 단부(60E1 및 60E2)보다 내측에 위치하고 있어도 된다. 도 89를 참조하면, 주변 부분(5P1 및 5P2)은 단부면이 도시되어 있는 한편, 접속 부분(5P3)은 Z축 방향 안쪽(마이너스측)의 배경으로서 도시되어 있다. 이것은, 주변 부분(5P1, 5P2) 및 접속 부분(5P3)에 의해 둘러싸인 공동(72)이 형성되어 있는 것을 나타내고 있다. 길이 방향에 있어서의 구멍부(60)의 외측 공간이며 충전 부재(5)가 배치되는 공간(71A 및 71B)을, 외측 공간(71A 및 71B)이라 한다. 길이 방향에 있어서의 구멍부(60)의 내측 공간(70)을, 내측 공간(70)이라 한다. 외측 공간(71A 및 71B)은, 충전 부재(5)가 밀하게 충전되는 주변 부분(5P1 및 5P2)을 적어도 갖고, 내측 공간(70)은 충전 부재(5)가 충전되지 않는 공동(72)을 적어도 갖는다. 이 때문에, 외측 공간(71A 및 71B)의 길이 방향의 길이당 충전 부재(5)의 양(체적)은, 내측 공간(70)의 길이 방향 길이당 충전 부재(5)의 양보다 크다.
도 90은, 프레임(1)에 마련된 굽힘 유기부(구멍부)와 충전 부재(5)의 구체예를 나타낸다. 도 90에 도시한 바와 같이, 프레임(1)의 저벽부(2a)에 원형의 구멍부(60a)가 마련되어 있다. 충전 부재(5)는, 프레임(1)의 내측에, 구멍부(60a)를 제외하고 구멍부(60a)의 주변을 덮도록 배치되어 있다. 충전 부재(5)는, 일체로 성형된다. 충전 부재(5)는, 구멍부(60)의 길이 방향의 양측의 주변 부분(5P1 및 5P2), 그리고 주변 부분(5P1)과 주변 부분(5P2)을 접속하는 접속 부분(5P3)을 포함한다. 충전 부재(5)의 접속 부분(5P3)은, 구멍부(60)와 길이 방향으로 중복되는 범위에 배치된다. 충전 부재(5)의 접속 부분(5P3)은, YZ 평면에 있어서 구멍부(60a)와 중복되는 범위를 제외하고 배치된다. 이러한 범위를 제외하고, 충전 부재(5)의 X축 방향의 두께는 균일하다. 이 때문에, 충전 부재(5)의 주변 부분(5P1 및 5P2)의 길이 방향 길이당 양(체적)은, 충전 부재(5)의 접속 부분(5P3)의 길이 방향 길이당 양보다 크다.
도 87 내지 도 90을 참조하여 상기 설명한 예에서는, 다음의 점이 공통되어 있다. 첫째, 충전 부재(5)는, 굽힘 유기부의 길이 방향의 양측의 주변 부분에 배치된다. 둘째, 충전 부재(5)는, 굽힘 유기부와 길이 방향으로 중복되는 범위에도 배치된다. 셋째, 길이 방향에 있어서의 굽힘 유기부의 외측 공간이며 충전 부재(5)가 배치되는 외측 공간의 길이 방향 길이당 충전 부재(5)의 양(체적)은, 길이 방향에 있어서의 굽힘 유기부의 내측 공간의 길이 방향 길이당 충전 부재(5)의 양보다 크다. 이러한 구성에 의하면, 충전 부재(5)가 굽힘 유기부와 중복해서 배치되는 경우라도, 적어도 길이 방향으로 굽힘 유기부와 중복되는 영역에 있어서의 길이 방향의 길이당 충전 부재(5)의 양이, 굽힘 유기부의 주변에 비해 작아진다. 이 때문에, 굽힘 유기부에서의 굽힘의 발생이 저해되지 않고, 굽힘 유기부에서 굽힘 변형을 유기시킬 수 있다.
(오목부의 구체예)
도 91은, 프레임(1)에 마련된 굽힘 유기부(오목부)와 충전 부재(5)의 구체예를 나타낸다. 도 91에 도시한 바와 같이, 프레임(1)의 저벽부(2a)에, 굽힘 유기부로서, 오목부(61)가 마련되어 있다. 이 오목부(61)는, 프레임(1)의 저벽부(2a)의 일부가 내측을 향해 함몰 형성된 부분이다. YZ 평면으로 보아, 오목부(61)의 형상은, 예를 들어 폭 방향 Z로 연장되는 세로로 긴 직사각형이 적합하지만, 그 밖에도, 직사각 형상, 다각 형상, 원 형상, 타원 형상 등 임의의 형상이어도 된다. 당해 오목부(61)에서 프레임(1)의 굽힘 변형이 유기된다.
도 91에 도시한 바와 같이, 충전 부재(5(5A, 5B))는, 저벽부(2a)의 내면에 밀착해서 오목부(61)와 인접하여 또는 이격하여 배치된다. 즉, 길이 방향에 있어서, 오목부(61)에 가까운 쪽 충전 부재(5A 및 5B)의 단부(5AE2 및 5BE1)는, 오목부(61)의 외측에 배치된다. 충전 부재(5A 및 5B)는, 길이 방향 Y의 오목부(61)의 양단부(61E1, 61E2)로부터 길이 방향 Y의 양측에 간격 LP를 두고, 또한 오목부(61)의 양단부(61E1, 61E2)로부터의 길이 방향 Y의 거리가 간격 LP(하한 거리)로부터 상한 거리 LQ까지인 영역을 덮도록 배치된다. 간격 LP, LP는 각각, 충전 부재(5A 또는 5B)의 길이 방향 Y로 오목부(61)에 가까운 쪽 단부(5AE2 또는 5BE1)와, 오목부(61)의 길이 방향 Y로 충전 부재(5A 또는 5B)에 가까운 쪽 단부(61E1 또는 61E2) 사이의, 길이 방향 Y의 거리에 상당한다. 오목부(61)에도 충전 부재(5)를 배치해도 된다. 즉 간격 LP가 0 미만이어도 된다. 단, 길이 방향의 길이당 충전 부재의 양은, 굽힘 유기부인 오목부(61)와 중복되는 영역 쪽이, 길이 방향으로 오목부(61)와 중복되지 않는 오목부(61)의 주변보다 적다. 전술한 바와 같이, 양측의 간격 LP, LP는 동일해도 되고, 어느 한쪽의 간격 LP가 다른 쪽 간격 LP보다 길어도 된다. 상한 거리 LQ, LQ는 각각, 충전 부재(5A 또는 5B)의 길이 방향 Y로 오목부(61)로부터 먼 쪽 단부(5AE1 또는 5BE2)와, 오목부(61)의 길이 방향 Y로 충전 부재(5A 또는 5B)에 가까운 쪽 단부(61E1 또는 61E2) 사이의, 길이 방향 Y의 거리에 상당한다. 전술한 바와 같이, 양측의 상한 거리 LQ, LQ는 동일해도 되고, 어느 한쪽의 상한 거리 LQ가 다른 쪽 상한 거리 LQ보다 길어도 된다. 또한, 상기와 마찬가지로, LP<5H/6 또는 LP≤H/2이며, LQ≤5H/6이 되는 범위 내에서, 충전 부재(5)가 배치되는 것이 바람직하다. 이에 의해, 도 91에 도시한 오목부(61)의 예에서도, 상기 도 82의 예의 굴곡부(6a)의 경우와 마찬가지 효과가 얻어진다.
(볼록부의 구체예)
도 92는, 프레임(1)에 마련된 굽힘 유기부(볼록부)와 충전 부재(5)의 구체예를 나타낸다. 도 92에 도시한 바와 같이, 프레임(1)의 저벽부(2a)에, 굽힘 유기부로서, 볼록부(62)가 마련되어 있다. 이 볼록부(62)는, 프레임(1)의 저벽부(2a)의 일부가 외측을 향해 돌출 형성된 부분이다. YZ 평면으로 보아, 볼록부(62)의 형상은, 예를 들어 폭 방향 Z로 연장되는 세로로 긴 직사각형이 적합하지만, 그 밖에도, 직사각 형상, 다각 형상, 원 형상, 타원 형상 등 임의의 형상이어도 된다. 당해 볼록부(62)에서 프레임(1)의 굽힘 변형이 유기된다.
도 92에 도시한 바와 같이, 충전 부재(5(5A, 5B))는, 저벽부(2a)의 내면에 밀착해서 볼록부(62)와 인접하여 또는 이격하여 배치된다. 즉, 길이 방향에 있어서, 볼록부(62)에 가까운 쪽 충전 부재(5A 및 5B)의 단부(5AE2 및 5BE1)는, 볼록부(62)의 외측에 배치된다. 충전 부재(5A 및 5B)는, 길이 방향 Y의 볼록부(62)의 양단부(62E1, 62E2)로부터 길이 방향 Y의 양측에 간격 LP를 두고, 또한 볼록부(62)의 양단부(62E1, 62E2)로부터의 길이 방향 Y의 거리가 간격 LP(하한 거리)로부터 상한 거리 LQ까지의 영역을 덮도록 배치된다. 간격 LP, LP는 각각, 충전 부재(5A 또는 5B)의 길이 방향 Y로 볼록부(62)에 가까운 쪽 단부(5AE2 또는 5BE1)와, 볼록부(62)의 길이 방향 Y로 충전 부재(5A 또는 5B)에 가까운 쪽 단부(62E1 또는 62E2) 사이의, 길이 방향 Y의 거리에 상당한다. 볼록부(62)에도 충전 부재(5)를 배치해도 된다. 즉 간격 LP가 0 미만이어도 된다. 단, 길이 방향의 길이당 충전 부재의 양은, 굽힘 유기부인 볼록부(62)와 중복되는 영역 쪽이, 길이 방향으로 볼록부(62)와 중복되지 않는 볼록부(62)의 주변보다 적다. 전술한 바와 같이, 양측의 간격 LP, LP는 동일해도 되고, 어느 한쪽의 간격 LP가 다른 쪽 간격 LP보다 길어도 된다. 상한 거리 LQ, LQ는 각각, 충전 부재(5A 또는 5B)의 길이 방향 Y로 볼록부(62)로부터 먼 쪽 단부(5AE1 또는 5BE2)와, 볼록부(62)의 길이 방향 Y로 충전 부재(5A 또는 5B)에 가까운 쪽 단부(62E1 또는 62E2) 사이의, 길이 방향 Y의 거리에 상당한다. 전술한 바와 같이, 양측의 상한 거리 LQ, LQ는 동일해도 되고, 어느 한쪽의 상한 거리 LQ가 다른 쪽 상한 거리 LQ보다 길어도 된다. 또한, 상기와 마찬가지로, LP<5H/6 또는 LP≤H/2이며, LQ≤5H/6이 되는 범위 내에서, 충전 부재(5)가 배치되는 것이 바람직하다. 이에 의해, 도 92에 도시한 볼록부(62)의 예에서도, 상기 도 82의 예의 굴곡부(6a)의 경우와 마찬가지 효과가 얻어진다.
(판 두께 변화부·박육부의 구체예)
도 93은, 프레임(1)에 마련된 굽힘 유기부(판 두께 변화부)와 충전 부재(5)의 구체예를 나타낸다. 도 93에 도시한 바와 같이, 프레임(1)의 저벽부(2a)에, 굽힘 유기부로서, 판 두께 변화부(113)가 마련되어 있다. 이 판 두께 변화부(113)는, 강판의 판 두께가 다른 제1 판 두께부(111)와 제2 판 두께부(112)의 경계선의 부분이며, 예를 들어 폭 방향 Z로 직선형으로 마련된다. 당해 판 두께 변화부(113)에서 프레임(1)의 굽힘 변형이 유기된다.
도 93에 도시한 바와 같이, 충전 부재(5(5A, 5B))는, 저벽부(2a)의 내면에 밀착해서 판 두께 변화부(113)와 인접하여 또는 이격하여 배치된다. 즉, 길이 방향에 있어서, 판 두께 변화부(113)에 가까운 쪽 충전 부재(5A 및 5B)의 단부(5AE2 및 5BE1)는, 판 두께 변화부(113)의 외측에 배치된다. 충전 부재(5A 및 5B)는, 판 두께 변화부(113)의 길이 방향 Y의 양측에 간격 LP를 두고, 또한 판 두께 변화부(113)로부터의 길이 방향 Y의 거리가 간격 LP(하한 거리)로부터 상한 거리 LQ까지의 영역을 덮도록 배치된다. 간격 LP, LP는 각각, 충전 부재(5A 또는 5B)의 길이 방향 Y로 판 두께 변화부(113)에 가까운 쪽 단부(5AE2 또는 5BE1)와, 판 두께 변화부(113) 사이의 거리에 상당한다. 이 경우, 간격 LP=0이어도 된다. 단, LP=0의 경우, 판 두께 변화부(113)의 굽힘 유기부의 기능에 지장을 초래하지 않도록, 판 두께 변화부(113) 위의 충전 부재(5)는 판 두께 변화부(113)의 주변보다 얇게 하거나, 혹은 판 두께 변화부(113) 위에 배치하는 충전 부재(5)의 폭은 판 두께 변화부(113)의 주변보다 좁게 할 필요가 있다. 즉, 길이 방향으로 판 두께 변화부(113)와 중복되는 영역에 배치되는 길이당 충전 부재(5)의 양은, 길이 방향으로 판 두께 변화부(113)의 주변에 배치되는 길이당 충전 부재(5)의 양보다 적을 필요가 있다. 전술한 바와 같이, 양측의 간격 LP, LP는 동일해도 되고, 어느 한쪽의 간격 LP가 다른 쪽 간격 LP보다 길어도 된다. 상한 거리 LQ, LQ는 각각, 충전 부재(5A 또는 5B)의 길이 방향 Y로 판 두께 변화부(113)로부터 먼 쪽 단부(5AE1 또는 5BE2)와, 판 두께 변화부(113) 사이의, 길이 방향 Y의 거리에 상당한다. 전술한 바와 같이, 양측의 상한 거리 LQ, LQ는 동일해도 되고, 어느 한쪽의 상한 거리 LQ가 다른 쪽 상한 거리 LQ보다 길어도 된다. 또한, 상기와 마찬가지로, LP<5H/6 또는 LP≤H/2이며, LQ≤5H/6이 되는 범위 내에서, 충전 부재(5)가 배치되는 것이 바람직하다. 이에 의해, 도 93에 도시한 판 두께 변화부(113)의 예에서도, 상기 도 82의 예의 굴곡부(6a)의 경우와 마찬가지 효과가 얻어진다.
(이강도부·강도 변화부의 구체예)
도 94는, 프레임(1)에 마련된 굽힘 유기부(이강도부)와 충전 부재(5)의 구체예를 나타낸다. 도 94에 도시한 바와 같이, 프레임(1)의 저벽부(2a)에, 굽힘 유기부로서, 이강도부(63)가 마련되어 있다. 이 이강도부(63)는, 프레임(1)의 저벽부(2a)의 강도가 부분적으로 저하된 부분이며, 예를 들어 폭 방향 Z로 연장되는 띠 형으로 마련된다. 당해 이강도부(63)에서 프레임(1)의 굽힘 변형이 유기된다.
도 94에 도시한 바와 같이, 충전 부재(5(5A, 5B))는, 저벽부(2a)의 내면에 밀착해서 이강도부(63)와 인접하여 또는 이격하여 배치된다. 즉, 길이 방향에 있어서, 이강도부(63)에 가까운 쪽 충전 부재(5A 및 5B)의 단부(5AE2 및 5BE1)는, 이강도부(63)의 외측에 배치된다. 충전 부재(5A 및 5B)는, 이강도부(63)의 길이 방향 Y의 양측에 간격 LP를 두고, 또한 이강도부(63)로부터의 길이 방향 Y의 거리가 간격 LP(하한 거리)로부터 상한 거리 LQ까지의 영역을 덮도록 배치된다. 간격 LP, LP는 각각, 충전 부재(5A 또는 5B)의 길이 방향 Y로 이강도부(63)에 가까운 쪽 단부(5AE2 또는 5BE1)와, 이강도부(63)의 길이 방향 Y로 충전 부재(5A 또는 5B)에 가까운 쪽 단부(63E1 또는 63E2) 사이의, 길이 방향 Y의 거리에 상당한다. 이강도부(63)에 충전 부재(5)를 배치해도 된다. 즉 간격 LP가 0 미만이어도 된다. 단, 길이 방향으로 이강도부(63)와 중복되는 영역에 배치되는 길이당 충전 부재(5)의 양은, 길이 방향으로 이강도부(63)의 주변에 배치되는 길이당 충전 부재(5)의 양보다 적을 필요가 있다. 전술한 바와 같이, 양측의 간격 LP, LP는 동일해도 되고, 어느 한쪽의 간격 LP가 다른 쪽 간격 LP보다 길어도 된다. 상한 거리 LQ, LQ는 각각, 충전 부재(5A 또는 5B)의 길이 방향 Y로 이강도부(63)로부터 먼 쪽 단부(5AE21 또는 5BE2)와, 이강도부(63)의 길이 방향 Y로 충전 부재(5A 또는 5B)에 가까운 쪽 단부(63E1 또는 63E2) 사이의, 길이 방향 Y의 거리에 상당한다. 전술한 바와 같이, 양측의 상한 거리 LQ, LQ는 동일해도 되고, 어느 한쪽의 상한 거리 LQ가 다른 쪽 상한 거리 LQ보다 길어도 된다. 또한, 상기와 마찬가지로, LP<5H/6 또는 LP≤H/2이며, LQ≤5H/6이 되는 범위 내에서, 충전 부재(5)가 배치되는 것이 바람직하다. 이에 의해, 도 94에 도시한 이강도부(63)의 예에서도, 상기 도 82의 예의 굴곡부(6a)의 경우와 마찬가지 효과가 얻어진다.
이상, 제1 관점으로, 각각의 굽힘 유기부의 예에 있어서의 충전 부재(5)의 배치 범위에 대하여 설명하였다.
충전 부재(5)는, 적어도 굽힘 유기부의 주변에 배치된다. 또한, 굽힘 유기부에 있어서 충전 부재(5)가 배치되지 않는 영역, 혹은 충전 부재(5)의 두께가 굽힘 유기부의 주변보다 얇은 영역이 있다. 즉, 길이 방향으로 굽힘 유기부와 중복되는 영역에 배치되는 길이당 충전 부재(5)의 양은, 길이 방향으로 굽힘 유기부의 주변에 배치되는 길이당 충전 부재(5)의 양보다 적다. 이에 의해, 굽힘 유기부에 있어서의 프레임(1)의 면외 변형에 대한 저항은 낮은 채로 되고, 그 결과, 굽힘 유기부에 있어서의 프레임(1)의 굽힘 강성은 낮은 채 그대로이다. 따라서, 프레임(1)에 충돌 하중이 입력된 경우에, 굽힘 유기부에 있어서 굽힘 변형을 확실하게 일으킬 수 있다.
길이 방향 Y의 굽힘 유기부와 충전 부재(5) 사이의 간격 LP는, 프레임(1)(중공 부재(10))의 단면 높이 H의 6분의 5 미만인 것이 바람직하고, 나아가 2분의 1 이하인 것이 바람직하다. 즉, LP<5H/6인 것이 바람직하고, 나아가 LP≤H/2인 것이 바람직하다. 프레임(1)에 대해서 하중이 입력될 때, 굽힘 유기부의 면외 변형에 수반되어, 길이 방향 Y로 굽힘 유기부와 인접 또는 이격되는 부분도 면외 변형된다. 그리고, 면외 변형되는 부분에 충전 부재(5)를 배치함으로써, 충전 부재(5)는, 이러한 면외 변형에 대한 저항을 높일 수 있다. LP<5H/6인 경우, 적어도 면외 변형되는 부분에, 충전 부재(5)를 배치할 수 있으므로, 프레임(1)의 충돌 에너지의 흡수 특성을 높일 수 있다. 또한, LP≤H/2인 경우, 상대적으로 크게 면외 변형되는 부분에, 충전 부재(5)를 배치할 수 있으므로, 프레임(1)의 충돌 에너지의 흡수 특성을 특히 높일 수 있다. 또한, 에너지 흡수 특성을 향상시킬 수 있는 부분에 충전 부재(5)를 배치할 수 있으므로, 충전 부재(5)의 배치에 수반되는 프레임(1)의 불필요한 중량 증가를 억제할 수 있다. 이와 같이, LP<5H/6, 더욱 바람직하게는 LP≤H/2를 충족하도록 충전 부재(5)를 배치함으로써, 하중 입력 시의 에너지 흡수량을 높은 질량 효율로 향상시킬 수 있다.
또한, 충전 부재(5)에 있어서의 굽힘 유기부에서 길이 방향 Y로 먼 쪽 단부로부터 굽힘 유기부까지의 길이 방향 Y의 거리가, 프레임(1)(중공 부재(10))의 단면 높이 H의 6분의 5 이하가 되는 범위 내에서, 충전 부재(5)가 배치되는 것이 바람직하다. 즉, LQ≤5H/6인 것이 바람직하다. 이에 의해, 프레임(1)에 대하여 하중이 입력될 때, 굴곡부(6a)의 면외 변형에 수반되어 면외 변형되는, 굴곡부(6a)와 인접 또는 이격되는 부분에 한정하여, 충전 부재(5)를 배치하는 것이 가능해진다. 따라서, 충전 부재(5)를 불필요하게 배치하지 않아도 되므로, 충전 부재(5)의 배치에 수반되는 프레임(1)의 불필요한 중량 증가를 억제할 수 있다. 이와 같이, LQ≤5H/6을 충족하도록, 충전 부재(5)를 배치함으로써, 하중 입력 시의 에너지 흡수량을 높은 질량 효율로 향상시킬 수 있다.
·제2 관점
계속해서, 도 95 내지 도 98을 참조하여, 프레임(1)(중공 부재(10))을 Y축 방향으로 보았을 때의 충전 부재(5)의 배치 범위에 대하여 설명한다. 또한, 이하에서는 일례로서, 중공 부재(10)의 단면 형상이 원형 또는 타원인 경우에 대하여 설명한다. 도 95 내지 도 98은 각각, Y축 방향에 직교하는 단면에 있어서의 프레임(1) 및 충전 부재(5)의 구체예를 나타내는 단면도이다.
도 95에 도시한 예에서는, 중공 부재(10)의 단면 형상은 원형이다. 충전 부재(5)는, 도시하지 않은 굽힘 유기부(예를 들어, 구멍부(60))의 주변에, 중공 부재(10)의 내면에 밀착해서 배치되어 있다. 또한, 길이 방향으로 굽힘 유기부와 중복되는 영역에 배치되는 길이당 충전 부재(5)의 양은, 길이 방향으로 굽힘 유기부의 주변에 배치되는 길이당 충전 부재(5)의 양보다 적다. 충전 부재(5)는, 중공 부재(10)의 내면에 밀착하는 원호상의 밀착면(501)과, 중공 부재(10)의 내면에 접촉하지 않는 만곡상의 해방면(502)으로 이루어진다. 충전 부재(5)는, 중공 부재(10)의 단면에 있어서, 중공 부재(10)의 경계(19)보다도, 굽힘 유기부가 있는 측 (예를 들어, 구멍부(60)가 형성된 측)에 배치되는 것이 바람직하다. 또한, 해방면(502)이 경계(19)를 초과하지 않는 범위에 충전 부재(5)가 배치되는 것이 바람직하다.
또한, 경계란, 단면의 굽힘 방향의 높이를 절반으로 분할하는 면이다. 환언하면, 단면에 있어서 굽힘 방향의 높이의 중심으로 정의되는 면이다. 경계(19)는 굽힘 변형 시에 걸리는 응력이 대략 제로인 면이다. 굽힘 변형 시에 걸리는 응력이 제로인 면을 굽힘의 중립면이라고 정의하면, 굽힘의 중립면과 경계(19)는 엄밀하게는 다르다. 굽힘의 중립면과 경계(19)가 일치하지 않는 것은, 다음의 이유 때문이다. 구조재의 압축과 인장의 강성이 다른 점, 구조재의 판 두께가 어느 것도 동일한 것만은 아니라는 점, 충전 부재(5)가 있는 측이 변형되기 어려워 중립면이 충전 부재(5)측으로 이동하는 점, 굽힘 변형이 축 방향으로 압축 또는 인장의 변형도 수반되는 점 등이다. 그러나, 굽힘의 중립면과 경계(19)가 크게 괴리하는 일은 없으므로, 경계(19)를 굽힘의 중립면이라고 간주한다. 또한, 굽힘 방향은 단면의 무게 중심으로부터 굽힘 유기부를 향하는 방향이다. 중공 부재(10)는, 굽힘 유기부에서 좌굴되어, 굴곡되기 때문이다. 하나의 단면에 복수의 굽힘 유기부가 있는 경우, 굽힘 방향은 각각의 굽힘 유기부의 굽힘의 벡터를 합친 방향이다. 굽힘의 벡터 크기는, 굽힘 유기부의 종류, 위치, 크기 등에 따라 변화한다. 예를 들어, 굽힘 유기부가 작은 경우, 그 굽힘 유기부에 의한 굽힘의 벡터는 작다. 실제의 중공 부재(10)의 설계에서는 구부리고 싶은 개소에서 확실하게 좌굴되도록 굽힘 유기부를 마련하므로, 가장 큰 굽힘 유기부를 하나 둘 고려하면, 굽힘 방향을 추정할 수 있다. 예를 들어, 어떤 면을 구부리는 경우, 당해 면의 양측의 능선에 굽힘 유기부를 마련한다. 이 경우, 능선에 마련된 두 굽힘 유기부를 보면, 굽힘 방향이 무게 중심으로부터 당해 면을 향하는 방향임을 용이하게 알 수 있다.
충전 부재(5)의 영률은 중공 부재(10)를 구성하는 금속판에 비해 낮다. 따라서, 충전 부재(5)는, 응력이 부여되면 용이하게 변형된다. 이 충전 부재(5)가 중공 부재(10)의 변형을 억제하는 것은, 중공 부재(10) 중, 압축 응력을 부여된 개소가 면외 변형되는 것을 억제하기 때문이다. 즉, 충전 부재(5)가 중공 부재(10)의 면외 변형을 저해하기 때문이다. 그러므로, 충전 부재(5)는 중공 부재(10)의 변형 시에 압축 변형되는 면에 밀착해서 배치되는 것이 효과적이다. 또한, 충전 부재(5)의 질량 대 효과의 관점에서는, 모든 충전 부재(5)는, 중공 부재(10)의 변형 시에 압축 변형되는 면에 밀착해서 배치되는 것이 가장 바람직하다. 중공 부재(10)의 변형 시에 압축 변형되는 면이란, 중공 부재(10)의 경계(19)보다도, 굽힘 유기부가 있는 측의 면(중공 부재(10)를 구성하는 금속판)이다.
이러한 점에서, 충전 부재(5)는, 중공 부재(10)의 굽힘 유기부가 있는 단면에 있어서, 단면의 무게 중심으로부터 굽힘 유기부를 향하는 방향으로 정의되는 단면의 높이 방향으로 단면을 이등분하는 경계(19)보다 굽힘 유기부가 있는 측에 밀착해서 배치되는 것이 바람직하다.
도 96에 도시한 예에서는, 중공 부재(10)의 단면 형상은 타원이다. 충전 부재(5)는, 도 95와 마찬가지로 배치되어 있다. 또한, 충전 부재(5)는, 중공 부재(10)의 내면에 밀착하는 만곡 형상의 밀착면(503)과, 직선상의 해방면(504)으로 이루어진다. 충전 부재(5)는, 중공 부재(10)의 단면에 있어서, 중공 부재(10)의 경계(19)보다도 굽힘 내측에 배치된다. 즉, 해방면(504)이 경계(19)를 초과하지 않는 범위에 충전 부재(5)가 배치된다.
도 97에 도시한 예에서는, 중공 부재(10)의 단면 형상은 원형이다. 충전 부재(5)는, 도 95와 마찬가지로 배치되어 있다. 또한, 충전 부재(5)는, 중공 부재(10)의 내면에 밀착하는 원호형 밀착면(505)과, 한 쌍의 직선 형상의 제1 해방면(506, 507)과, 원호형 제2 해방면(508)으로 이루어진다. 충전 부재(5)는, 중공 부재(10)의 단면에 있어서, 중공 부재(10)의 경계(19)보다도 굽힘 내측에 배치된다. 즉, 제1 해방면(506 및 507)이 경계(19)를 초과하지 않는 범위에 충전 부재(5)가 배치된다.
도 98에 도시한 예에서는, 중공 부재(10)의 단면 형상은 원형이다. 충전 부재(5)는, 도 95와 마찬가지로 배치되어 있다. 또한, 벽 구멍(21)은, 중공 부재(10)가 도시하지 않은 굽힘 유기부와 길이 방향으로 인접 또는 이격되는 벽면에 마련되어 있다. 충전 부재(5)는, 상기 제4 실시 형태에 있어서 설명한 바와 같이, 벽 구멍(21)을 관통해서 중공 부재(10)에 밀착된다. 상세하게는, 충전 부재(5)는, 중공 부재(10)의 내벽면에 밀착하는 제1 충전 부분(51)과, 중공 부재(10)의 외벽면에 밀착하는 제2 충전 부분(52)과, 벽 구멍(21)에 밀착해서 마련되고 제1 충전 부분(51)과 제2 충전 부분(52)을 연결하는 제3 충전 부분(53)을 구비한다. 충전 부재(5)는, 중공 부재(10)의 단면에 있어서, 중공 부재(10)의 경계(19)보다도 굽힘 내측에 배치된다. 즉, 제1 충전 부분(51)이 경계(19)를 초과하지 않는 범위에 충전 부재(5)가 배치된다.
도 95 내지 도 98에 도시한 바와 같이, 충전 부재(5)는, 중공 부재(10)의 단면에 있어서, 중공 부재(10)의 경계(19)보다도 굽힘 유기부에 의해 유기되는 굽힘 내측에 배치된다. 경계(19)는, 굽힘 변형 시에 걸리는 응력이 제로이며, 경계(19) 부근은 굽힘 변형 시에 걸리는 응력이 적다. 그 때문에, 경계(19)에서는 중공 부재(10)에 면외 변형이 생기기 어렵다. 충전 부재의 배치 범위가 경계(19)보다도 굽힘 내측으로 한정됨으로써, 적어도 경계(19)보다도 굽힘 외측의, 면외 변형이 생기기 어려운 경계(19) 부근의 영역에, 충전 부재(5)가 배치되지 않게 된다. 따라서, 충전 부재(5)에 의한 충돌 안전 성능의 질량 효율을 유지할 수 있다. 한편, 도 116 및 도 117을 참조하면, 굽힘 외측보다도 굽힘 내측 쪽이 큰 면외 변형이 생겼다. 그 때문에, 충전 부재(5)를 중공 부재(10)의 경계(19)보다도 굽힘 내측에 배치함으로써, 굽힘 내측에서 생기는 큰 면외 변형을 효과적으로 억제하는 것이 가능해진다. 이와 같이 하여, 프레임(1)의 충돌 안전 성능을 높은 질량 효율로 향상시킬 수 있다.
실시예
<<9. 실시예>>
다음으로, 본 발명의 실시예에 대하여 설명한다.
<9.1. 제4 실시 형태에 관한 실시예>
본 발명의 효과를 확인하기 위해서, 이하에서 설명하는 실시예에서는, 상기 실시 형태에 관한 충전 부재(예를 들어, 수지재)의 중공 부재(예를 들어, 금속 부재)에 대한 밀착성의 향상 효과에 대하여 검증하였다. 또한, 이하의 실시예는 본 발명의 효과를 검증하기 위해서 행한 것에 불과하며, 본 발명이 이하의 실시예에 한정되는 것은 아니다.
본 발명자들은, 충전 부재의 중공 부재에 대한 밀착성의 향상 효과에 대하여 검증하기 위해서, 십자 인장 시험에 의한 CTS(Cross Tension Strength: 십자 박리 강도)를 평가하였다. 보다 상세하게는, 본 시험에서는, 실시예 및 비교예마다 십자 인장 시험편을 준비하고, 이들에 대하여 인장 시험을 행하여, 그 조인트 강도인 CTS를 평가하였다. 조인트 강도의 대소가, 충전 부재의 중공 부재에 대한 밀착성의 대소에 대응한다.
도 99는, 실시예 1 및 실시예 2에 따른 십자 인장 시험에 사용되는 샘플의 구성을 나타내는 상면도이다. 또한, 도 100은, 실시예 1에 따른 샘플의 구성을 나타내는 측방 단면도이다. 도 99 및 도 100에 도시한 바와 같이, 실시예 1에 따른 샘플은, 제1 시험편(101) 및 제2 시험편(102)의 사이에 충전 부재(50)를 충전하여 경화시킴으로써 제1 시험편(101) 및 제2 시험편(102)을 접합한, 십자 인장 시험편이다. 또한, 제1 시험편(101) 및 제2 시험편(102)의 중심에는, 벽 구멍(103, 104)이 마련되어 있다. 벽 구멍(103, 104)의 직경은 각각 22㎜이다.
충전 부재(50)의 일부는, 이러한 벽 구멍(103, 104)으로부터 팽출되어, 제1 시험편(101) 및 제2 시험편(102)의 외벽면에 밀착하는 제2 충전 부분(52)으로 된다. 또한, 제1 시험편(101) 및 제2 시험편의 내벽면에 밀착하는 제1 충전 부분(51)과 제2 충전 부분(52)은, 벽 구멍(103, 104)에 밀착해서 마련되는 제3 충전 부분(53)에 의해 접속된다. 즉, 충전 부재(50)는, 제1 시험편(101) 및 제2 시험편(102)에, 접착력에 의해, 및 기계적으로 걸림 지지되어 접합된 상태이다.
도 101은, 실시예 2에 따른 샘플의 구성을 나타내는 측방 단면도이다. 도 101에 도시한 바와 같이, 실시예 2에 따른 샘플은, 제1 시험편(201) 및 제2 시험편(202)의 사이에 충전 부재(50)를 충전해서 경화시킴으로써 제1 시험편(201) 및 제2 시험편(202)을 접합한, 십자 인장 시험편이다. 또한, 실시예 1과 마찬가지로, 실시예 2에 따른 제1 시험편(201) 및 제2 시험편(202)의 중심에는, 벽 구멍(203, 204)이 마련되어 있다. 벽 구멍(203, 204)에는 버링 가공이 실시되어 있으며, 벽 구멍(203, 204)의 구멍 에지는, 서로 대향하는 방향으로 돌출되어 있다. 벽 구멍(203, 204)의 버링 가공 후의 직경은, 각각 22㎜이다.
충전 부재(50)의 일부는, 이러한 벽 구멍(203, 204)으로부터 팽출되어, 제1 시험편(201) 및 제2 시험편(202)의 외벽면에 밀착하는 제2 충전 부분(52)으로 된다. 또한, 제1 시험편(201) 및 제2 시험편의 내벽면에 밀착하는 제1 충전 부분(51)과 제2 충전 부분(52)은, 벽 구멍(203, 204)에 밀착해서 마련되는 제3 충전 부분(53)에 의해 접속된다. 즉, 충전 부재(50)는, 제1 시험편(201) 및 제2 시험편(202)에, 접착력에 의해, 및 기계적으로 걸림 지지되어 접합된 상태이다.
도 102는, 비교예에 따른 샘플의 구성을 나타내는 측방 단면도이다. 도 102에 도시한 바와 같이, 비교예에 따른 샘플은, 제1 시험편(931) 및 제2 시험편(932)의 사이에 충전 부재(50)를 충전해서 경화시킴으로써 제1 시험편(931) 및 제2 시험편(932)을 접합한, 십자 인장 시험편이다. 또한, 비교예에 따른 제1 시험편(931) 및 제2 시험편(932)의 중심에는, 벽 구멍은 마련되어 있지 않다. 따라서, 충전 부재(50)는, 제1 시험편(931) 및 제2 시험편(932)에 접착력만에 의해 접합된 상태이다.
각 실시예 및 비교예에 사용한 제1 시험편, 제2 시험편 및 충전 부재의 특성 및 사이즈는 이하와 같다.
- 제1 시험편, 제2 시험편
인장 강도: 1180MPa
사이즈: 폭 50㎜, 길이 150㎜, 두께 1.4㎜
표면 처리: 합금화 용융 아연 도금
- 충전 부재
재질: 폴리우레탄
두께: 10㎜
또한, 각 실시예 및 비교예의 제1 시험편 및 제2 시험편의 양단측에는, 인장 시험 시에 이들을 인장 방향으로 인장하기 위한 지그를 고정시키기 위한 고정 구멍(직경 20㎜)이 마련되어 있다.
십자 인장 시험에서는, 각 실시예 및 비교예에 따른 샘플을 1㎜/min의 속도에서 인장하고, 최대 하중(N)을 계측하였다. 또한, 각 실시예 및 비교예에 따른 샘플 수는 각각 2로 하였다.
도 103은, 십자 인장 시험에 의해 계측된 각 샘플의 최대 하중을 나타내는 그래프이다. 또한, 실시예 1-1 및 실시예 1-2의 그래프는 실시예 1에 따른 샘플의 시험 결과의 각각을 나타낸다. 또한, 실시예 2-1 및 2-2의 그래프는 실시예 2에 따른 샘플의 시험 결과의 각각을 나타낸다. 또한, 비교예 1 및 비교예 2의 그래프는 비교예에 따른 샘플의 시험 결과의 각각을 나타낸다.
도 103에 도시한 바와 같이, 실시예 1 및 실시예 2에 따른 샘플의 최대 하중은, 비교예에 따른 샘플의 최대 하중보다도 현저히 크다는 사실이 나타났다. 이 결과로부터, 충전 부재를 중공 부재에 상당하는 시험편에 단순히 접착시키는 것보다도, 충전 부재를 당해 시험편의 양면에 밀착시켜 당해 시험편에 걸림 지지시킴으로써, 시험편에 고부하가 부여되어도, 충전 부재가 시험편에 밀착한 상태를 유지할 수 있다는 사실이 나타났다.
또한, 실시예 1과 실시예 2를 비교하면, 실시예 2에 따른 샘플의 최대 하중이 실시예 1에 따른 샘플의 최대 하중보다도 크다는 사실이 나타났다. 이 결과로부터, 버링 가공된 벽 구멍의 구멍 에지에 충전 부재가 침투되도록 마련됨으로써, 시험편과 충전 부재의 조인트 강도를 보다 높게 할 수 있다는 사실이 나타났다.
이상, 상기 실시예에 나타낸 바와 같이, 충전 부재를 중공 부재에 상당하는 시험편에 마련된 구멍에 관통시켜 당해 시험편의 양면에 밀착시킴으로써, 시험편에 고부하가 부여되어도, 충전 부재는 시험편으로부터 용이하게 탈락하기 어려워진다. 이러한 점에서, 벽 구멍을 통해 충전 부재를 중공 부재에 걸림 지지하는 구성으로 함으로써, 충전 부재를 중공 부재에 밀착한 상태를 유지시키는 것이 가능해진다. 즉, 충돌 하중에 의해 중공 부재에 면외 변형을 일으킬 수 있는 부하가 부여되어도, 충전 부재가 차량용 구조 부재의 충돌 안전 성능에 안정적으로 공헌하는 것이 가능하다.
<9.2. 충전 부재의 배치 범위에 관한 실시예>
본 발명의 효과를 확인하기 위해서, 이하에서 설명하는 실시예에서는, 충전 부재(5)에 의한 프레임의 충돌 안전 성능의 향상 효과에 대하여 검증하였다. 또한, 이하의 실시예는 본 발명의 효과를 검증하기 위해서 행한 것에 불과하며, 본 발명이 이하의 실시예에 한정되는 것은 아니다. 또한, 각 실시예에 따른 충전 부재에 대해서는, 특별히 구별하지 않는 한, 「충전 부재(5)」라고 칭하여 설명한다.
본 발명자들은 충전 부재에 의한 프레임의 충돌 안전 성능의 향상의 효과에 대하여 검증하기 위해서, 시뮬레이션을 사용하여, 동일한 스트로크 St(㎜)에 대한 각종 프레임의 에너지 흡수량(Energy Absorption; E.A.(kJ))을 산출하였다. 스트로크 St는, 도 104에 도시한, 프레임(1)의 충돌측의 단부면을 기점으로 하는, 충돌체의 이동량을 나타낸다. 즉, 동일한 스트로크 St에 대한 E.A.가 높을수록, 충돌 안전 성능이 높다고 할 수 있다.
도 104는, 일 실시 형태에 관한 실시예의 시뮬레이션 설정을 설명하기 위한 도면이다. 도 104에 도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 프레임(1)은, 해트형 단면 형상의 제1 구조 부재(2)와 판형 제2 구조 부재(3)로 이루어지고, 폐단면 형상을 갖는다. 또한, 프레임(1)은, 내부에 레인포스먼트(4)를 갖는다. 또한, 저벽부(2a)의 일 영역(69)에 굽힘 유기부가 마련되어 있다. 각각의 실시예에서는, 충전 부재(5(5A, 5B))는, 저벽부(2a)의 내면에 밀착해서 길이 방향(Y축 방향)으로 굽힘 유기부가 마련된 영역(69)과 인접하여 또는 이격하여 배치된다. 도 104에 도시한 바와 같이, 충전 부재(5A 및 5B)는, 굽힘 유기부가 마련된 영역(69)의 길이 방향 양단부로부터 길이 방향의 양측에 간격 LP를 두고 배치된다. 또한, 충전 부재(5A 및 5B)는, 굽힘 유기부가 마련된 영역(69)의 길이 방향의 양측에, 굽힘 유기부가 마련된 영역(69)의 양단부로부터의 길이 방향의 거리가 간격 LP(하한 거리)로부터 상한 거리 LQ까지인 영역을 덮도록 배치된다. 간격 LP는, 충전 부재(5)의 길이 방향으로 굽힘 유기부가 마련된 영역(69)에 가까운 쪽 단부와, 굽힘 유기부가 마련된 영역(69)의 길이 방향으로 충전 부재(5)에 가까운 쪽 단부 사이의, 길이 방향의 거리이다. 상한 거리 LQ는, 충전 부재(5)의 길이 방향으로 굽힘 유기부가 마련된 영역(69)으로부터 먼 쪽 단부와, 굽힘 유기부가 마련된 영역(69)의 길이 방향으로 충전 부재(5)에 가까운 쪽 단부 사이의, 길이 방향의 거리이다. 본 시뮬레이션에서는, 길이 방향 전후의 각각의 간격 LP는 동일 값인 것으로 하고, 길이 방향 전후의 각각의 상한 거리 LQ는 동일 값인 것으로 하였다. 굽힘 유기부가 오목부의 경우, 간격 LP를 0 미만으로 해버리면, 충전 부재의 형상이 달라져버린다. 충전 부재의 형상도 시뮬레이션 결과에 영향을 미치기 때문에, 간격 LP가 0 미만인 조건에서는 시뮬레이션은 행하지 않았다.
제1 구조 부재(2), 제2 구조 부재(3) 및 레인포스먼트(4)는, 모두 강판에 의해 형성되어 있다. 제1 구조 부재(2)의 판 두께는 1.4㎜이며, 제1 구조 부재(2)의 강도는 1180MPa이다. 제2 구조 부재(3)의 판 두께는 1.4㎜이며, 제2 구조 부재(3)의 강도는 1180MPa이다. 레인포스먼트(4)의 판 두께는 0.5㎜이며, 레인포스먼트(4)의 강도는 270MPa이다. 충전 부재(5)의 영률은 100MPa이며, 항복 응력은 2.1MPa이다. 또한, 중공 부재(10)의 단면 높이 H는 72㎜이다. 또한, 각 실시예에 있어서의 충전 부재(5)의 길이 방향 길이(즉, LQ-LP)는 동일하며, 배치되는 충전 부재(5)의 중량은 동일한 것으로 한다.
또한, 각 실시예 및 각 참고예에 있어서 사용된 굽힘 유기부의 종류, 및 간격 LP는, 이하와 같다(치수의 단위는 ㎜).
실시예 1: 오목부, LP=0
실시예 2: 오목부, LP=21
실시예 3: 오목부, LP=42
실시예 4: 오목부, LP=63
실시예 5: 판 두께 변화부, LP=2
실시예 6: 판 두께 변화부, LP=21
실시예 7: 판 두께 변화부, LP=42
실시예 8: 판 두께 변화부, LP=63
참고예 1: 오목부, 충전 부재 없음
참고예 2: 판 두께 변화부, 충전 부재 없음
여기서, 실시예 1에서는, LP=0이기 때문에, 충전 부재(5)는, 길이 방향으로 굽힘 유기부(즉, 굽힘 유기부가 마련된 영역(69))와 인접하여 배치되어 있다. 실시예 5도 충전 부재(5)는, 길이 방향으로 굽힘 유기부(즉, 굽힘 유기부가 마련된 영역(69))와 거의 인접하여 배치되어 있지만, 굽힘 유기부의 바로 위에는 충전 부재(5)가 배치되지 않은 영역이 있다. 실시예 2 내지 4 및 6 내지 8에서는, LP>0이기 때문에, 충전 부재(5)는, 길이 방향으로 굽힘 유기부(즉, 굽힘 유기부가 마련된 영역(69))와 이격시켜 배치되어 있다.
본 발명자들은, 각 실시예 및 각 참고예에 따른 프레임의 길이 방향에 있어서의 양단부를 고정하여, 500㎜/s의 등속으로 40㎜ 스트로크의 압축 굽힘을 부여하였다. 그리고, 각 실시예 및 각 참고예에 있어서의, 스트로크에 대한 E.A.에 대하여 산출하였다. 또한, 시뮬레이션에 의한 변형 전후의 각 실시예 및 각 참고예에 따른 프레임(1)의 도 104에 도시한 XⅤ-XⅤ 절단선에 있어서의 단면 형상에 대하여 비교를 행하였다.
도 105는, 실시예 1 내지 실시예 4 및 참고예 1의 변형 전후의 단면도의 일람표를 나타내는 도면이다. 도 105에서는, 상단 좌측부터 우측에 걸쳐 차례로, 참고예 1, 실시예 1 및 실시예 2의 변형 전후의 단면도가 도시되어 있으며, 하단 좌측부터 우측에 걸쳐 차례로, 실시예 3 및 실시예 4의 변형 전후의 단면도가 도시되어 있다. 대표로서, 실시예 2의 변형 전의 프레임(1)의 단면도에만 부호가 부여되어 있다.
도 105를 참조하면, 실시예 1 내지 실시예 4에서는, 프레임(1)이, 굽힘 유기부(즉, 오목부가 마련된 영역(69))에 있어서 굴곡되어 있다. 이와 같이, 충전 부재(5)가, 길이 방향으로 굽힘 유기부와 인접하여 또는 이격하여 배치됨으로써, 굽힘 유기부에 있어서 굽힘 변형을 일으킬 수 있다.
도 106은, 실시예 1 내지 실시예 4 및 참고예 1의, 참고예 1의 에너지 흡수량을 1로 한 경우의 에너지 흡수량의 비율인 흡수 에너지비를 나타내는 그래프이다. 본 그래프의 횡축은 간격 LP이며, 종축은 흡수 에너지비이다. 그래프에 있어서의 각 플롯은, 좌측부터 차례로 실시예 1, 실시예 2, 실시예 3 및 실시예 4에 상당한다.
도 106을 참조하면, 실시예 1 내지 실시예 3의 흡수 에너지비는 1을 초과하고 있다. 따라서, 충전 부재(5)를 길이 방향으로 굽힘 유기부와 인접하여 또는 이격하여 배치함으로써, 에너지 흡수량이 향상될 수 있어, 충돌 안전 성능은 향상시킬 수 있다.
또한 도 106을 참조하면, 간격 LP가 중공 부재(10)의 단면 높이 H의 2분의 1 이하인 실시예 1 및 실제예 2의 흡수 에너지비는, 간격 LP가 중공 부재(10)의 단면 높이 H의 2분의 1을 초과하는 실시예 3의 흡수 에너지비보다도 높다. 이러한 점에서, 간격 LP가 중공 부재(10)의 단면 높이 H의 2분의 1(즉, 36[㎜]) 이하인 경우, 간격 LP가 중공 부재(10)의 단면 높이 H의 2분의 1을 초과하는 경우보다도, 흡수 에너지비는 높다고 할 수 있다. 즉, 간격 LP가 중공 부재(10)의 단면 높이 H의 2분의 1 이하인 경우, 간격 LP가 중공 부재(10)의 단면 높이 H의 2분의 1을 초과하는 경우와 비교하여, 흡수 에너지를 향상시켜, 충돌 안전 성능을 향상시킬 수 있다. 또한, 각 실시예에 있어서의, 충전 부재(5)를 배치하는 것에 기인하여 증가하는 중량은 동일하기 때문에, 간격 LP가 중공 부재(10)의 단면 높이 H의 2분의 1 이하인 경우에는, 높은 질량 효율로 충돌 안전 성능을 향상시킬 수 있다. 이와 같이, 길이 방향의 굽힘 유기부와 충전 부재(5) 사이의 간격을, 중공 부재(10)의 단면 높이 H의 2분의 1 이하로 함으로써, 높은 질량 효율로 충돌 안전 성능을 향상시킬 수 있다.
또한 도 106을 참조하면, 간격 LP가 중공 부재(10)의 단면 높이 H의 6분의 5 (즉, 60[㎜])를 초과하면, 흡수 에너지비가 1 미만이 된다. 즉, 간격 LP가 중공 부재(10)의 단면 높이 H의 6분의 5를 초과하면, 흡수 에너지는 향상되지 않아, 충돌 안전 성능은 향상되지 않는다. 예를 들어, 실시예 4에서는, 간격 LP가 중공 부재(10)의 단면 높이 H의 6분의 5를 초과하고 있어, 흡수 에너지비가 1 미만이므로, 충돌 안전 성능은 향상되지 않는다. 한편, 간격 LP가 중공 부재(10)의 단면 높이 H의 6분의 5 미만이면 흡수 에너지비는 1 이상이다. 즉, 간격 LP가 중공 부재(10)의 단면 높이 H의 6분의 5 미만이면 흡수 에너지는 향상되어, 충돌 안전 성능은 향상된다. 이와 같이, 길이 방향의 굽힘 유기부와 충전 부재(5) 사이의 간격을, 중공 부재(10)의 단면 높이 H의 6분의 5 미만으로 함으로써, 적어도 충돌 안전 성능을 향상시킬 수 있다.
여기서, 간격 LP가 중공 부재(10)의 단면 높이 H의 6분의 5를 초과하면, 흡수 에너지비가 1 미만이 된다고 함은, 다음의 사실을 시사한다. 굽힘 유기부의 단부로부터의 길이 방향의 거리가, 중공 부재(10)의 단면 높이 H의 6분의 5를 초과하는 부분에 배치된 충전 부재(5)는, 충돌 안전 성능의 향상에 기여하지 않는다. 즉, 굽힘 유기부로부터 길이 방향으로 먼 쪽 충전 부재(5)의 단부로부터 굽힘 유기부의 단부까지의 길이 방향의 거리(즉, 상한 거리 LQ)가, 중공 부재(10)의 단면 높이 H의 6분의 5의 범위를 초과해서 충전 부재(5)가 배치되어도, 충돌 안전 성능의 향상에 기여하지 않는다는 것이 시사된다. 따라서, 상한 거리 LQ가, 중공 부재(10)의 단면 높이 H의 6분의 5 이하가 되는 범위 내에서, 충전 부재(5)가 배치되는 것이 바람직하다. 이에 의해, 충전 부재(5)를 불필요하게 배치하지 않아도 되므로, 충전 부재(5)의 배치에 수반되는 프레임(1)의 불필요한 중량 증가를 억제할 수 있다. 이와 같이, 상한 거리 LQ가 중공 부재(10)의 단면 높이 H의 6분의 5 이하가 되는 범위 내에 충전 부재(5)를 배치함으로써, 더욱 높은 질량 효율을 실현할 수 있다.
도 107은, 실시예 5 내지 실시예 8 및 참고예 2의 변형 전후의 단면도의 일람표를 나타내는 도면이다. 도 107에서는, 상단 좌측부터 우측에 걸쳐 차례로, 참고예 2, 실시예 5 및 실시예 6의 변형 전후의 단면도가 도시되어 있으며, 하단 좌측부터 우측에 걸쳐 차례로, 실시예 7 및 실시예 8의 변형 전후의 단면도가 도시되어 있다. 대표로서, 실시예 6의 변형 전의 프레임(1)의 단면도에만 부호가 부여되어 있다.
도 107을 참조하면, 실시예 5 내지 실시예 8에서는, 프레임(1)이, 굽힘 유기부(즉, 판 두께 변화부가 마련된 영역(69))에 있어서 굴곡되어 있다. 이와 같이, 충전 부재(5)가, 길이 방향으로 굽힘 유기부와 인접하여 또는 이격하여 배치됨으로써, 굽힘 유기부에 있어서 굽힘 변형을 일으킬 수 있다.
도 108은, 실시예 5 내지 실시예 8 및 참고예 2의, 참고예 2의 에너지 흡수량을 1로 한 경우의 에너지 흡수량의 비율인 흡수 에너지비를 나타내는 그래프이다. 본 그래프의 횡축은 간격 LP이며, 종축은 흡수 에너지비다. 그래프에 있어서의 각 플롯은, 좌측부터 차례로 실시예 5, 실시예 6, 실시예 7, 및 실시예 8에 상당한다.
도 108을 참조하면, 실시예 5 내지 실시예 7의 흡수 에너지비는 1을 초과하고 있다. 따라서, 충전 부재(5)를 길이 방향으로 굽힘 유기부와 인접하여 또는 이격하여 배치함으로써, 에너지 흡수량이 향상될 수 있어, 충돌 안전 성능은 향상시킬 수 있다.
또한 도 108을 참조하면, 간격 LP가 중공 부재(10)의 단면 높이 H의 2분의 1 이하인 실시예 5 및 실제예 6의 흡수 에너지비는, 간격 LP가 중공 부재(10)의 단면 높이 H의 2분의 1을 초과하는 실시예 7의 흡수 에너지비보다도 높다. 이러한 점에서, 간격 LP가 중공 부재(10)의 단면 높이 H의 2분의 1(즉, 36[㎜]) 이하인 경우, 간격 LP가 중공 부재(10)의 단면 높이 H의 2분의 1을 초과하는 경우보다도, 흡수 에너지비는 높다고 할 수 있다. 즉, 간격 LP가 중공 부재(10)의 단면 높이 H의 2분의 1 이하인 경우, 간격 LP가 중공 부재(10)의 단면 높이 H의 2분의 1을 초과하는 경우와 비교하여, 흡수 에너지를 향상시켜, 충돌 안전 성능을 향상시킬 수 있다. 또한, 각 실시예에 있어서의, 충전 부재(5)를 배치하는 것에 기인하여 증가하는 중량은 동일하기 때문에, 간격 LP가 중공 부재(10)의 단면 높이 H의 2분의 1 이하인 경우에는, 높은 질량 효율로 충돌 안전 성능을 향상시킬 수 있다. 이와 같이, 길이 방향의 굽힘 유기부와 충전 부재(5) 사이의 간격을, 중공 부재(10)의 단면 높이 H의 2분의 1 이하로 함으로써, 높은 질량 효율로 충돌 안전 성능을 향상시킬 수 있다.
또한 도 108을 참조하면, 간격 LP가 중공 부재(10)의 단면 높이 H의 6분의 5 (즉, 60[㎜])를 초과하면, 흡수 에너지비가 1 미만이 된다. 즉, 간격 LP가 중공 부재(10)의 단면 높이 H의 6분의 5를 초과하면, 흡수 에너지는 향상되지 않아, 충돌 안전 성능은 향상되지 않는다. 예를 들어, 실시예 8에서는, 간격 LP가 중공 부재(10)의 단면 높이 H의 6분의 5를 초과하고 있으며, 흡수 에너지비가 1 미만이므로, 충돌 안전 성능은 향상되지 않는다. 한편, 간격 LP가 중공 부재(10)의 단면 높이 H의 6분의 5 미만이면 흡수 에너지비는 1 이상이다. 즉, 간격 LP가 중공 부재(10)의 단면 높이 H의 6분의 5 미만이면 흡수 에너지는 향상되어, 충돌 안전 성능은 향상된다. 이와 같이, 길이 방향의 굽힘 유기부와 충전 부재(5) 사이의 간격 LP를, 중공 부재(10)의 단면 높이 H의 6분의 5 미만으로 함으로써, 적어도 충돌 안전 성능을 향상시킬 수 있다.
여기서, 간격 LP가 중공 부재(10)의 단면 높이 H의 6분의 5를 초과하면, 흡수 에너지비가 1 미만이 된다고 함은, 다음의 것을 시사한다. 굽힘 유기부의 단부로부터의 길이 방향의 거리가, 중공 부재(10)의 단면 높이 H의 6분의 5를 초과하는 부분에 배치된 충전 부재(5)는, 충돌 안전 성능의 향상에 기여하지 않는다. 즉, 굽힘 유기부로부터 길이 방향으로 먼 쪽 충전 부재(5)의 단부로부터 굽힘 유기부까지의 길이 방향의 거리(즉, 상한 거리 LQ)가, 중공 부재(10)의 단면 높이 H의 6분의 5인 범위를 초과해서 충전 부재(5)가 배치되어도, 충돌 안전 성능의 향상에 기여하지 않는다는 것이 시사된다. 따라서, 상한 거리 LQ가, 중공 부재(10)의 단면 높이 H의 6분의 5 이하인 것이 바람직하다. 이에 의해, 충전 부재(5)를 불필요하게 배치하지 않아도 되므로, 충전 부재(5)의 배치에 수반되는 프레임(1)의 불필요한 중량 증가를 억제할 수 있다. 이와 같이, 상한 거리 LQ가 중공 부재(10)의 단면 높이 H의 6분의 5 이하가 되는 범위 내에 충전 부재(5)를 배치함으로써, 더욱 높은 질량 효율을 실현할 수 있다.
이상, 상기 실시예에 도시한 바와 같이, 충전 부재(5)를 굽힘 유기부의 길이 방향 양측에, 길이 방향으로 굽힘 유기부와 인접하여 또는 이격하여 배치함으로써, 적어도 굽힘 유기부에 있어서 굽힘 변형을 유기할 수 있다. 또한, 이러한 배치에 의해, 충돌 안전 성능의 향상을 도모할 수 있다. 또한, 간격 LP를, 중공 부재(10)의 단면 높이 H의 6분의 5 미만, 나아가 2분의 1 이하로 함으로써, 높은 질량 효율로 충돌 안전 성능을 향상시킬 수 있다. 또한, 상한 거리 LQ가 중공 부재(10)의 단면 높이 H의 6분의 5 이하가 되는 범위 내에 충전 부재(5)를 배치함으로써, 더욱 높은 질량 효율을 실현할 수 있다.
<9.3. 전소성 모멘트 변화부에 관한 실시예>
이하의 실시예에서는, 굽힘 유기부로서 기능하는 전소성 모멘트 변화부에 대하여 검증하였다. 전소성 모멘트 변화부가 굽힘 유기부로서 기능한다 함은, 전소성 모멘트 변화부에 있어서 굽힘 변형이 유기되는 것을 가리킨다. 또한, 이하의 실시예는, 굽힘 유기부로서 기능하는 전소성 모멘트 변화부를 검증하기 위해서 행한 것에 불과하며, 본 발명이 이하의 실시예에 한정되는 것은 아니다.
본 발명자들은, 굽힘 유기부로서 기능하는 전소성 모멘트 변화부에 대하여 검증하기 위해서, 시뮬레이션을 이용하여, 강도 변화부에 있어서의 전소성 모멘트의 변화 정도가 다른 복수의 중공 부재로 굽힘 변형을 일으켰다. 그리고, 본 발명자들은, 강도 변화부의 위치와 굽힘 변형이 생긴 위치의 관계가, 강도 변화부에 있어서의 전소성 모멘트의 변화 정도에 따라서 어떻게 변하는지를 검증하였다.
이하, 도 109 및 도 110을 참조하면서, 본 실시예의 시뮬레이션 설정을 설명한다.
도 109는, 일 실시 형태에 관한 실시예의 중공 부재의 평면도이다. 본 실시예에 따른 중공 부재(810)는, 해트형 단면 형상의 제1 구조 부재(812)와 판형 제2 구조 부재(813)로 이루어지고, 폐단면 형상을 갖는다. 도 109에서는, 제1 구조 부재(812)는, 제2 구조 부재(813)의 X축 방향의 안쪽에, 즉 제2 구조 부재(813)의 이측에 숨어 위치하고, 해트형 단면 형상의 개구 부분은 X축 방향 전방측을 향하고 있다. 제2 구조 부재(813)는, X축 방향 전방측에 위치하고, Z축 방향을 짧은 방향으로 하고, Y축 방향을 길이 방향으로 하고 있다. 제1 구조 부재(812)의 Z축 방향의 양단부는, 제2 구조 부재(813)의 Z축 방향의 양단부와 맞닿아 있으며, 당해 맞닿음 부분에 있어서 제1 구조 부재(812)와 제2 구조 부재(813)가 접합되어 있다. 도 109에 도시한 바와 같이, 중공 부재(10)는, 제1 강도부(814) 및 제2 강도부(815)를 구비한다. 제1 강도부(814)는, 중공 부재(10)의 길이 방향의 좌단(810a)측에 마련된다. 제2 강도부(815)는, 중공 부재(10)의 길이 방향의 우단(810b)측에, 제1 강도부(814)와 연속하여 마련된다. 제1 강도부(814)와 제2 강도부(815) 사이에서 강판의 항복 강도가 다른 경우, 제1 강도부(814)와 제2 강도부(815)의 경계선의 부분이 강도 변화부(816)로 된다. 이강도 변화부(816)에 있어서 중공 부재(10)의 길이 방향으로의 항복 강도가 변화된다.
도 110은, 각 실시예 및 참고예에 따른 중공 부재(810)의 전소성 모멘트 비율의 길이 방향의 변화를 나타내는 그래프이다. 도 110에서는, 중공 부재(810)의 좌단(810a)을 기준(즉, 1.0)으로 하여, 좌단(810a)으로부터 우단(810b)에 걸친 전소성 모멘트 비율의 변화가 도시되어 있다. 전소성 모멘트 비율은, 대상 개소의 전소성 모멘트 값을, 전소성 모멘트의 기준값으로 제산함으로써 산출된다. 도 110에서는, 중공 부재(810)의 좌단(810a)의 전소성 모멘트의 값을 기준값으로 하여, 전소성 모멘트 비율이 산출된다. 전소성 모멘트 비율이 1.0으로부터 변화되는 위치가, 강도 변화부(816)의 위치이다. 도 110에 도시한 바와 같이, 참고예에서는, 중공 부재(810)의 길이 방향 위치에 관계없이, 전소성 모멘트 비율이 변화되지 않는다. 즉, 참고예에서는, 제1 강도부(814)와 제2 강도부(815)에서 전소성 모멘트가 동일하다. 이에 비하여, 실시예 1에서는, 중공 부재(810)의 좌단(810a)측과 우단(810b)측 사이에서 전소성 모멘트 비율이 단계적으로 변화되고 있으며, 우단(810b)측의 전소성 모멘트 비율은 0.9이다. 실시예 2에서는, 중공 부재(810)의 좌단(810a)측과 우단(810b)측 사이에서 전소성 모멘트 비율이 단계적으로 변화되고 있으며, 우단(810b)측의 전소성 모멘트 비율은 0.95이다. 실시예 3에서는, 중공 부재(810)의 좌단(810a)측과 우단(810b)측 사이에서 전소성 모멘트 비율이 단계적으로 변화되고 있으며, 우단(810b)측의 전소성 모멘트 비율은 약 1.11이다.
여기서, 강도 변화부(816)의 전소성 모멘트 비율을 정의한다. 강도 변화부(816)의 전소성 모멘트 비율은, 강도 변화부(816)에 있어서의 변화 전후의 전소성 모멘트의 값 중, 작은 쪽 값을, 큰 쪽 값으로 제산함으로써 산출된다. 이러한 정의에 의하면, 각 실시예 및 참고예의, 강도 변화부(816)의 전소성 모멘트 비율은 이하와 같다.
참고예: 1.0
실시예 1: 0.90
실시예 2: 0.95
실시예 3: 0.90
본 발명자들은, 각 실시예 및 참고예에 따른 중공 부재(810)의 길이 방향에 있어서의 양단부(810a 및 810b)에, 서로 대향하는 방향으로 충돌 하중 F를 입력함으로써, 중공 부재(810)를 길이 방향으로 압축하여, 굽힘 변형을 일으켰다. 이하, 도 111 내지 도 115를 참조하면서, 시뮬레이션 결과를 설명한다.
도 111은, 참고예에 따른 중공 부재(810A)의 굽힘 변형이 생긴 영역을 나타내는 도면이다. 도 111에 도시한 바와 같이, 굽힘 변형은, 중공 부재(810A)의 우단(810b)에 가까운 위치에 있는 영역(817A)에 있어서 생겼다. 도 112는, 실시예 1에 따른 중공 부재(810B)의 굽힘 변형이 생긴 영역을 나타내는 도면이다. 도 112에 도시한 바와 같이, 굽힘 변형은, 중공 부재(810B)의 강도 변화부(816)에 가까운 위치에 있는 영역(817B)에 있어서 생겼다. 도 113은, 실시예 2에 따른 중공 부재(810C)의 굽힘 변형이 생긴 영역을 나타내는 도면이다. 도 113에 도시한 바와 같이, 굽힘 변형은, 중공 부재(810C)의 우단(810b)에 가까운 위치에 있는 영역(817C)에 있어서 생겼다. 도 114는, 실시예 3에 따른 중공 부재(810D)의 굽힘 변형이 생긴 영역을 나타내는 도면이다. 도 114에 도시한 바와 같이, 굽힘 변형은, 중공 부재(810D)의 강도 변화부(816)에 가까운 위치에 있는 영역(817D)에 있어서 생겼다.
도 115는, 각 실시예 및 참고예에 따른 중공 부재(810)의 전소성 모멘트 비율의 길이 방향의 변화 및 굽힘 변형이 생긴 위치를 나타내는 그래프이다. 도 115에 도시한 바와 같이, 실시예 1 및 실시예 3에서는, 전소성 모멘트 비율이 1.0으로부터 변화되는 위치(즉, 강도 변화부(816)의 위치) 부근의 위치에 있는 영역(817B 및 817D)에 있어서 굽힘 변형이 생겼다. 이러한 점에서, 실시예 1 및 실시예 3에서는, 강도 변화부(816)가 굽힘 유기부로서 기능하고 있다는 사실을 알 수 있다. 한편, 실시예 2에서는, 전소성 모멘트 비율이 1.0으로부터 변화되는 위치에서 이격된 위치에 있는 영역(817C)에 있어서 굽힘 변형이 생겼다. 이러한 점에서, 실시예 2에서는, 강도 변화부(816)가 굽힘 유기부로서 기능하지 않는다는 사실을 알 수 있다. 또한, 참고예에서는, 전소성 모멘트 비율은 1.0인 채 그대로 변화되지 않고, 실시예 2와 마찬가지의 위치에 있는 영역(817A)에 있어서 굽힘 변형이 생겼다. 즉, 강도 변화부(816)의 전소성 모멘트 비율이 0.95 이상인 경우, 강도 변화부(816)가 굽힘 유기부로서 기능하지 않는다. 한편, 강도 변화부(816)의 전소성 모멘트 비율이 0.9인 경우, 강도 변화부(816)가 굽힘 유기부로서 기능한다. 이러한 점에서, 강도 변화부(816)의 전소성 모멘트 비율이 0.9 이하인 경우에, 강도 변화부(816)를 굽힘 유기부로서 기능시킬 수 있다고 할 수 있다.
이상, 상기 실시예에 나타낸 바와 같이, 강도 변화부(816)의 전소성 모멘트 비율이 0.9 이하인 경우에, 전소성 모멘트 변화부를 굽힘 유기부로서 기능시킬 수 있다. 환언하면, 변화 전후에 전소성 모멘트의 값이 10％ 이상 감소하는 전소성 모멘트 변화부는, 굽힘 유기부로서 기능할 수 있다.
이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대하여 상세히 설명하였지만, 본 발명은 이러한 예에 한정되지는 않는다. 본 발명이 속하는 기술의 분야에 있어서의 통상의 지식을 갖는 자이면, 청구범위에 기재된 기술적 사상의 범주 내에서, 각종 변경예 또는 수정예에 상도할 수 있는 것은 명확하며, 이들에 대해서도, 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것이라고 이해된다.
1, 100: 프레임
2: 제1 구조 부재
2a: 저벽부
2b: 측벽부
2c: 플랜지부
2d, 2e: 능선부
3, 30: 제2 구조 부재
3a: 천장 벽부
30a: 저벽부
30b: 측벽부
3c, 30c: 접합부
4: 레인포스먼트
4a: 주면부
4b: 접합부
5: 충전 부재
6: 굴곡부(굽힘 유기부)
9: 제3 구조 부재
10, 110: 중공 부재
20: 벽부
21: 벽 구멍
22: 구멍 에지
51: 제1 충전 부분
52: 제2 충전 부분
53: 제3 충전 부분
60, 64: 구멍부
61: 오목부
62: 볼록부
63: 이강도부

Claims (19)

  1. 길이 방향의 일부에 굽힘 유기부를 갖는 중공의 금속 부재와,
    상기 금속 부재에 밀착해서 상기 굽힘 유기부의 상기 길이 방향의 양측에 배치되고, 상기 길이 방향에 있어서 상기 굽힘 유기부의 단부로부터 외측을 향해 상기 금속 부재의 단면 높이의 6분의 5 미만의 범위의 적어도 일부에 배치되는 수지재
    를 구비하고,
    상기 길이 방향의 길이당 상기 수지재의 양은, 상기 굽힘 유기부의 외측 쪽이 상기 굽힘 유기부의 내측보다 큰, 중공 부재.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 길이 방향에 있어서, 상기 굽힘 유기부에 가까운 쪽 상기 수지재의 단부는, 상기 굽힘 유기부와 중복되거나, 혹은 상기 굽힘 유기부의 외측에 상기 굽힘 유기부의 단부로부터 상기 금속 부재의 단면 높이의 2의 1 이하의 범위에 배치되는, 중공 부재.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 굽힘 유기부로부터 상기 길이 방향으로 먼 쪽 상기 수지재의 단부로부터 상기 굽힘 유기부의 단부까지의 상기 길이 방향의 거리는, 상기 금속 부재의 단면 높이의 6분의 5 이하인, 중공 부재.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속 부재는, 저벽부와, 상기 저벽부의 양단으로부터 기립한 한 쌍의 측벽부와, 상기 저벽부에 대향하는 천장 벽부를 갖고, 상기 저벽부, 상기 한 쌍의 측벽부 및 상기 천장 벽부에 의해 폐단면을 형성하는, 중공 부재.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 수지재는, 상기 저벽부 또는 상기 천장 벽부의 적어도 어느 것의 내면에 밀착해서 배치되는, 중공 부재.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 수지재는, 상기 한 쌍의 측벽부의 적어도 어느 것의 내면에 밀착해서 배치되는, 중공 부재.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속 부재의 내측에 있어서 상기 금속 부재를 형성하는 제1 금속판과 접합해서 제2 금속판이 배치되는, 중공 부재.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 수지재는, 상기 제2 금속판에 밀착해서 배치되는, 중공 부재.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속 부재를 형성하는 제1 금속판은 구멍부를 갖고, 상기 수지재는 발포 수지로 이루어지며, 상기 수지재는 상기 구멍부를 관통해서 상기 제1 금속판의 외면과 내면의 양면에 밀착해서 배치되는, 중공 부재.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 구멍부의 구멍 에지는, 상기 금속 부재를 형성하는 제1 금속판보다도 상기 금속 부재의 내측에 위치하는, 중공 부재.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 구멍부는, 상기 금속 부재를 형성하는 제1 금속판의 외측으로부터 내측을 향해서 상기 구멍부의 구멍 에지가 돌출되는 버링 구멍인, 중공 부재.
  12. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 구멍부에는, 상기 금속 부재를 형성하는 제1 금속판보다도 상기 금속 부재의 내측으로 오목하게 들어간 오목부가 마련되고,
    상기 구멍부는, 상기 오목부의 내부에 마련되는, 중공 부재.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 굽힘 유기부는, 상기 금속 부재의 전소성 모멘트가 상기 길이 방향으로 변화되는 부분인, 중공 부재.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 굽힘 유기부는, 상기 금속 부재의 단면의 무게 중심에 의해 형성되는 상기 길이 방향을 따른 상기 무게 중심의 궤적의 곡률 반경이 260㎜ 이하인 부분인, 중공 부재.
  15. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 굽힘 유기부는 판 두께 변화부인, 중공 부재.
  16. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 굽힘 유기부는 오목부가 마련된 부분인, 중공 부재.
  17. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 굽힘 유기부는 볼록부가 마련된 부분인, 중공 부재.
  18. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 굽힘 유기부는 구멍부가 마련된 부분인, 중공 부재.
  19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수지재는, 상기 금속 부재의 단면에 있어서, 상기 단면의 무게 중심으로부터 상기 굽힘 유기부를 향하는 방향으로 정의되는 상기 단면의 높이 방향으로 상기 단면을 이등분하는 경계로부터 상기 굽힘 유기부가 있는 측에 배치되는, 중공 부재.
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