(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体側面部に設けられた前後のドア開口部の間に位置して車体上下方向に延び、センタピラーインナとセンタピラーレインとによって形成された第１の閉断面部を有するセンタピラーと、車体下部において車体前後方向に延び、サイドシルインナとサイドシルレインとによって形成された第２の閉断面部を有するサイドシルと、が結合された結合部を有する車両用フレーム構造であって、
前記センタピラーインナの下部が前記サイドシル内に延長されて前記第２の閉断面部を車内側と車外側とに区切ることにより、該センタピラーインナの下部と前記サイドシルレインとによって第３の閉断面部が形成されていると共に、該第３の閉断面部内に、第１の補強板が取り付けられており、
該第１の補強板は、前記サイドシルレインの下面部から離間した状態で該下面部に沿って車体前後方向に延びる基部と、該基部と一体的に形成されて車体前後方向及び車幅方向に複数配置され、該基部から前記下面部に向けて突出して前記下面部と当接して結合される複数の凸部と、を有し、前記サイドシルレインの下面部に取り付けられている、
ことを特徴とする車両用フレーム構造。
【請求項２】
前記第１の補強板は、該第１の補強板の車幅方向外方端部に上方向に延びる上フランジ部を有し、
該第１の補強板の上フランジ部は、前記サイドシルレインの下面部から上方向に延びる前記サイドシルレインの側壁部に結合されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の車両用フレーム構造。
【請求項３】
前記第１の補強板は、該第１の補強板の車幅方向内方端部に下方向に延びる下フランジ部を有し、
該第１の補強板の下フランジ部は、前記サイドシルレインの下面部から下方向に延びる前記サイドシルレインの下フランジ部に結合されている、
ことを特徴とする請求項１叉は請求項２に記載の車両用フレーム構造。
【請求項４】
前記第３の閉断面部内に、第２の補強板が取り付けられ、
該第２の補強板は、前記サイドシルレインの上面部から離間した状態で該上面部に沿って車体前後方向に延びる基部と、該基部と一体的に形成されて車体前後方向及び車幅方向に複数配置され、該基部から前記上面部に向けて突出して前記上面部と当接して結合される複数の凸部と、を有し、前記サイドシルレインの上面部に取り付けられている、
ことを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載の車両用フレーム構造。
【請求項５】
前記第２の補強板は、該第２の補強板の車幅方向内方端部に上方向に延びる上フランジ部を有し、
該第２の補強板の上フランジ部は、前記サイドシルレインの上面部から上方向に延びる前記サイドシルレインの上フランジ部に結合されている、
ことを特徴とする請求項４に記載の車両用フレーム構造。
【請求項６】
前記第２の補強板は、車体前後方向に前記結合部から離れるにつれて前記上面部との結合力が小さくなるように前記サイドシルレインの上面部に取り付けられている、
ことを特徴とする請求項４叉は請求項５に記載の車両用フレーム構造。
【請求項７】
前記第２の補強板は、車体前後方向に前記結合部から離れるにつれて該第２の補強板の強度が小さく形成されている、
ことを特徴とする請求項４から請求項６の何れか１項に記載の車両用フレーム構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、自動車等の車両における車体の一部を構成する車両用フレームの構造に関し、より詳しく言えば、センタピラーとサイドシルとが結合された結合部を有する車両用フレーム構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、自動車等の車両における車体の一部を構成するセンタピラーやサイドシルなどの車両用フレーム（車体フレーム）には、高強度及び高剛性が求められるとともに、燃費性能の向上を図るため軽量化が求められている。このため、車体フレームは、多くの場合、金属製の板状素材を管状に形成して構成されている。また、車体フレームとして、管状のフレーム本体の内部に補強板を取り付けて補強するようにしたものも一般に知られている。
【０００３】
例えば特許文献１には、サイドシルの内部のアウタパネル側に、該サイドシルのアウタパネルに沿って縦向きに延びる下方側の縦壁と、該下方側の縦壁の上端から内方側に向かって斜めに立ち上がって延びる上方側の傾斜壁とを有する補強板を取り付け、サイドシルの上角部を該上方側の傾斜壁によって突っ張るようにして補強したものが開示されている。
【０００４】
また、例えば特許文献２には、サイドシルの内部のインナパネルの上角部付近に、インナパネルとの間にサイドシルの長手方向に延びる複数の閉断面部を形成する補強板を設けて、該閉断面部によってサイドシルの曲げ剛性を高めるようにしたものが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１９１００８号公報
【特許文献２】特開２００９−１１３７６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、車体側面部に設けられた前後のドア開口部の間に位置して車体上下方向に延びるセンタピラーと車体下部において車体前後方向に延びるサイドシルとが結合された結合部を有する車体フレームにおいては、例えば車体側方からの衝突（所謂側突）を受けた際に乗員の安全性を確保するため、側突時に外部から荷重が作用してもセンタピラーとの結合部においてサイドシルが曲げ変形しないよう十分な曲げ抗力を確保することが求められている。
【０００７】
本願発明者等は、種々の試験研究を重ねた結果、具体的には後述するが、管状の車体フレームに外部から荷重が作用して曲げ変形する場合、荷重が作用した時に圧縮方向の力が作用する第１面部が荷重の入力方向に沿って車体フレームの内方側へ変形し始め、この変形に伴って該第１面部に隣接する第３面部が車体フレームの外方側に膨らんで面外変形を生じるとともに、荷重が作用した時に引張方向の力が作用する第２面部が車体フレームの内方側へ変位し、車体フレームが曲げ変形して座屈することを見出した。
【０００８】
かかる知見によれば、側突時にサイドシルの側面部からサイドシルに荷重が作用して曲げ変形する場合、サイドシルの側面部の内方側への曲げ変形に伴ってサイドシルの上面部及び下面部が外方側に膨らんで面外変形することとなるが、サイドシルの側面部の曲げ変形に伴って変形するサイドシルの上面部及び下面部の面外変形を抑制することができれば、サイドシルの曲げ変形を有効に抑制することができ、サイドシルの曲げ抗力を高めることができると考えられる。
【０００９】
特に、センタピラーとサイドシルとの結合部においては、サイドシルの上面部はセンタピラーと結合されて該上面部の面外変形が抑制されていることから、サイドシルの下面部の面外変形を抑制することができれば、サイドシルの曲げ変形を有効に抑制することができ、サイドシルの曲げ抗力を高めることができると考えられる。
【００１０】
そこで、この発明は、センタピラーとサイドシルとの結合部において、サイドシルの下面部の面外変形を抑制することができ、サイドシルの曲げ抗力を高めることができる車両用フレーム構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
このため、本願の請求項１に係る車両用フレーム構造は、車体側面部に設けられた前後のドア開口部の間に位置して車体上下方向に延び、センタピラーインナとセンタピラーレインとによって形成された第１の閉断面部を有するセンタピラーと、車体下部において車体前後方向に延び、サイドシルインナとサイドシルレインとによって形成された第２の閉断面部を有するサイドシルと、が結合された結合部を有する車両用フレーム構造であって、前記センタピラーインナの下部が前記サイドシル内に延長されて前記第２の閉断面部を車内側と車外側とに区切ることにより、該センタピラーインナの下部と前記サイドシルレインとによって第３の閉断面部が形成されていると共に、該第３の閉断面部内に、第１の補強板が取り付けられており、該第１の補強板は、前記サイドシルレインの下面部から離間した状態で該下面部に沿って車体前後方向に延びる基部と、該基部と一体的に形成されて車体前後方向及び車幅方向に複数配置され、該基部から前記下面部に向けて突出して前記下面部と当接して結合される複数の凸部と、を有し、前記サイドシルレインの下面部に取り付けられている、ことを特徴としたものである。
【００１２】
また、本願の請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、前記第１の補強板は、該第１の補強板の車幅方向外方端部に上方向に延びる上フランジ部を有し、該第１の補強板の上フランジ部は、前記サイドシルレインの下面部から上方向に延びる前記サイドシルレインの側壁部に結合されている、ことを特徴としたものである。
【００１３】
更に、本願の請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２に係る発明において、前記第１の補強板は、該第１の補強板の車幅方向内方端部に下方向に延びる下フランジ部を有し、該第１の補強板の下フランジ部は、前記サイドシルレインの下面部から下方向に延びる前記サイドシルレインの下フランジ部に結合されている、ことを特徴としたものである。
【００１４】
また更に、本願の請求項４に係る発明は、請求項１から請求項３の何れか１項に係る発明において、前記第３の閉断面部内に、第２の補強板が取り付けられ、該第２の補強板は、前記サイドシルレインの上面部から離間した状態で該上面部に沿って車体前後方向に延びる基部と、該基部と一体的に形成されて車体前後方向及び車幅方向に複数配置され、該基部から前記上面部に向けて突出して前記上面部と当接して結合される複数の凸部と、を有し、前記サイドシルレインの上面部に取り付けられている、ことを特徴としたものである。
【００１５】
また更に、本願の請求項５に係る発明は、請求項４に係る発明において、前記第２の補強板は、該第２の補強板の車幅方向内方端部に上方向に延びる上フランジ部を有し、該第２の補強板の上フランジ部は、前記サイドシルレインの上面部から上方向に延びる前記サイドシルレインの上フランジ部に結合されている、ことを特徴としたものである。
【００１６】
また更に、本願の請求項６に係る発明は、請求項４又は請求項５に係る発明において、前記第２の補強板は、車体前後方向に前記結合部から離れるにつれて前記上面部との結合力が小さくなるように前記サイドシルレインの上面部に取り付けられている、ことを特徴としたものである。
【００１７】
また更に、本願の請求項７に係る発明は、請求項４から請求項６の何れか１項に係る発明において、前記第２の補強板は、車体前後方向に前記結合部から離れるにつれて該第２の補強板の強度が小さく形成されている、ことを特徴としたものである。
【発明の効果】
【００１８】
本願の請求項１に係る車両用フレーム構造によれば、センタピラーインナの下部とサイドシルレインとによって形成された第３の閉断面部内に第１の補強板が取り付けられ、該第１の補強板は、サイドシルレインの下面部から離間した状態で該下面部に沿って車体前後方向に延びる基部と、車体前後方向及び車幅方向に複数配置され、基部から下面部に向けて突出して下面部と当接して結合される複数の凸部とを有し、サイドシルレインの下面部に取り付けられていることにより、車体前後方向及び車幅方向においてサイドシルレインの下面部と基部との間に閉断面部を形成し、サイドシルレインの下面部の剛性を高めて下面部が外方側に膨らんで面外変形することを抑制できるので、センタピラーとサイドシルとの結合部において、サイドシルの下面部の面外変形を抑制することができ、サイドシルの曲げ抗力を高めることができる。
【００１９】
また、本願の請求項２に係る発明によれば、第１の補強板は、該第１の補強板の車幅方向外方端部に上方向に延びる上フランジ部を有し、該上フランジ部は、サイドシルレインの下面部から上方向に延びるサイドシルレインの側壁部に結合されていることにより、第１の補強板がサイドシルレインから外れることを防止することができ、前記効果を安定して得ることができる。
【００２０】
更に、本願の請求項３に係る発明によれば、第１の補強板は、該第１の補強板の車幅方向内方端部に下方向に延びる下フランジ部を有し、該下フランジ部は、サイドシルレインの下面部から下方向に延びるサイドシルレインの下フランジ部に結合されていることにより、第１の補強板がサイドシルレインから外れることを防止することができ、前記効果を安定して得ることができる。
【００２１】
また更に、本願の請求項４に係る発明によれば、第３の閉断面部内に第２の補強板が取り付けられ、該第２の補強板は、サイドシルレインの上面部から離間した状態で上面部に沿って車体前後方向に延びる基部と、車体前後方向及び車幅方向に複数配置され、基部から上面部に向けて突出して上面部と当接して結合される複数の凸部と、を有し、サイドシルレインの上面部に取り付けられていることにより、車体前後方向及び車幅方向においてサイドシルレインの上面部と基部との間に閉断面部を形成し、サイドシルレインの上面部の剛性を高めて上面部が外方側に膨らんで面外変形することを抑制できるので、センタピラーとサイドシルとの結合部において、サイドシルの上面部の面外変形を抑制することができ、サイドシルの曲げ抗力をさらに高めることができる。
【００２２】
また更に、本願の請求項５に係る発明によれば、第２の補強板は、該第２の補強板の車幅方向内方端部に上方向に延びる上フランジ部を有し、該上フランジ部は、サイドシルレインの上面部から上方向に延びるサイドシルレインの上フランジ部に結合されていることにより、第２の補強板がサイドシルレインから外れることを防止することができ、前記効果を安定して得ることができる。
【００２３】
また更に、本願の請求項６に係る発明によれば、第２の補強板は、車体前後方向に結合部から離れるにつれて上面部との結合力が小さくなるように取り付けられていることにより、外部から荷重が作用する時に第２の補強板の端部近傍でサイドシルが曲げ変形することを抑制することができる。
【００２４】
また更に、本願の請求項７に係る発明によれば、第２の補強板は、車体前後方向に結合部から離れるにつれて第２の補強板の強度が小さく形成されていることにより、外部から荷重が作用する時に第２の補強板の端部近傍でサイドシルが曲げ変形することを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態に係る車両用フレーム構造を適用した車体フレームの車体側面部を概略的に示す概略図である。
【図２】図１におけるＹ２−Ｙ２線に沿った車体側面部の断面図である。
【図３】図１におけるＹ３−Ｙ３線に沿った車体側面部の断面図である。
【図４】図１におけるＹ３−Ｙ３線に沿った断面から車体後方側の車体を概略的に示す概略図である。
【図５】センタピラーとサイドシルとの結合部近傍の車体側面部を車体外方側から見た斜視図である。
【図６】センタピラーとサイドシルとの結合部近傍の車体側面部を車体内方側から見た斜視図である。
【図７】サイドシルレインと補強板とを車体上方側から見た上面図である。
【図８】サイドシルレインと補強板とを車体下方側から見た底面図である。
【図９】補強板の凸部の配列を説明するための説明図である。
【図１０】サイドシルレインと補強板とにより構成された構造体を説明するための説明図である。
【図１１】車体フレームの曲げ変形挙動を解析するためのシミュレーションについて説明するための説明図である。
【図１２】車体フレームの曲げ変形挙動をシミュレーション解析した結果を示す斜視図である。
【図１３】図１２における車体フレームの屈曲部の断面を示す断面図である。
【図１４】車体フレームに荷重を負荷する圧子の下降ストロークと該荷重に対する反力との関係、及び圧子の下降ストロークとエネルギー吸収量との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明では、「上」、「下」、「右」、「左」およびそれらの用語を含む別の用語など特定の方向を意味する用語を使用するが、それらの使用は図面を参照した発明の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本発明の技術的範囲が限定されるものではない。
【００２７】
本願発明者等は、センタピラーとサイドシルとの結合部において、サイドシルの曲げ抗力を高めることができる車両用フレーム構造の開発にあたり、先ず、管状の車体フレームに外部から曲げ荷重を入力して曲げ変形する際の変形挙動について、ＣＡＥ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ａｉｄｅｄ  Ｅｎｇｉｎｎｅｒｉｎｇ）によるシミュレーション解析を行った。
【００２８】
図１１は、管状の車体フレームの曲げ変形挙動を解析するためのシミュレーションについて説明するための説明図であり、図１１（ａ）は、車体フレームの曲げ変形挙動を解析するのに用いたモデルを示す図、図１１（ｂ）は、車体フレームに荷重が付加されて車体フレームが湾曲した状態を示す図、図１２は、車体フレームの曲げ変形挙動をシミュレーション解析した結果を示す斜視図、図１３は、図１２における車体フレームの屈曲部の断面を示す断面図である。なお、図１２では、車体フレームの各部の変形量の大小を色の濃淡で表し、変形量が大きいほど濃い色で表している。また、図１２及び図１３では、車体フレームの曲げ変形の進行状態を（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）の順に表しており、後述する図１４に示す圧子の下降ストロークがＳ０、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３の場合を順に示している。
【００２９】
このシミュレーションでは、管状の車体フレーム２００として、図１２及び図１３に示すように、上面部２００ａと、上面部２００ａと離間した状態で上面部２００ａと平行に設けられる下面部２００ｂと、上面部２００ａと下面部２００ｂとに隣接し上面部２００ａと下面部２００ｂとの間に位置する両側の側面部２００ｃ、すなわち図１２及び図１３において上面部２００ａの右側端部と下面部２００ｂの右側端部との間に位置する右側面部２００ｃ及び上面部２００ａの左側端部と下面部２００ｂの左側端部との間に位置する左側面部２００ｃとを有し、略矩形閉断面状に形成したモデルを用いて、この車体フレーム２００に外部から曲げ荷重を付加して車体フレームが曲げ変形する際の変形挙動をシミュレーション解析した。
【００３０】
具体的には、図１１（ａ）に示すように、所定長さＸ１を有する車体フレーム２００を、この長さＸ１より短い所定距離Ｘ２だけ離間させた２つの固定点２０１で支持させ、２つの固定点２０１の中間位置に対応する車体フレーム２００の上面部２００ａの長手方向における中央部Ｐ１に上方から圧子２０２を一定速度で下降させ、圧子２０２を介して、車両の衝突時に外部から作用される荷重を模擬した荷重Ｆを車体フレーム２００に付加して、車体フレームの曲げ変形挙動を調べた。
【００３１】
このようにして車体フレーム２００に外部から曲げ荷重Ｆが付加される場合、図１１（ｂ）に示すように、車体フレーム２００は下側に凸状に湾曲して変形し、車体フレーム２００は、上面部２００ａでは長手方向両端から圧縮方向の力が作用して圧縮応力が生じ、下面部２００ｂでは長手方向両端から引張方向の力が作用して引張応力が生じることとなる。また、側面部２００ｃには、中立軸２１０より上面部２００ａ側では圧縮応力が生じ、中立軸２１０より下面部２００ｂ側では引張応力が生じることとなる。
【００３２】
図１４は、車体フレームに荷重を付加する圧子の下降ストロークと該荷重に対する反力との関係、及び圧子の下降ストロークとエネルギー吸収量との関係を示すグラフであり、図１４では、圧子２０２が車体フレーム２００の上面部２００ａに接触した位置から車体フレーム２００の曲げ変形とともに下降する圧子２０２の下降ストロークを横軸にとり、荷重Ｆに対する反力Ｆ’を左側縦軸にとって表示し、エネルギー吸収量ＥＡを右側縦軸にとって表示している。エネルギー吸収量ＥＡは、車体フレーム２００が曲げ変形されることにより吸収できるエネルギーであり、荷重Ｆに対する反力Ｆ’と圧子２０２の下降ストロークとの積で表されるものである。
【００３３】
図１２から図１４を参照して、シミュレーション解析による車体フレームの曲げ変形挙動について説明する。
【００３４】
図１２及び図１３の（ａ）に示すように、圧子２０２が車体フレーム２００の上方から下降し、圧子２０２が上面部２００ａに接触した位置である圧子の下降ストロークがＳ０の場合、車体フレーム２００において、上面部２００ａと側面部２００ｃとの間に形成される角部２００ｄの頂点Ｐ２は、下面部２００ｂと側面部２００ｃとの間に形成される角部２００ｅの頂点Ｐ３の略垂直方向上方側に位置している。なお、これら頂点Ｐ２、Ｐ３は、車体フレーム２００が曲げ変形する際の屈曲部、すなわち中央部Ｐ１を有する断面における角部２００ｄ、２００ｅの頂点を表している。
【００３５】
この状態から圧子２０２を下方へ移動し、車体フレーム２００に荷重Ｆを付加すると、図１４に示すように、圧子２０２の下降ストロークが大きくなるにつれて荷重Ｆに対する反力Ｆ’が大きくなり、車体フレーム２００が下側に凸状に湾曲して変形され、車体フレーム２００は、上面部２００ａで圧縮方向の力が作用し、下面部２００ｂで引張方向の力が作用し、荷重Ｆが付加される中央部Ｐ１から曲げ変形される。
【００３６】
そして、圧子２０２の下降ストロークがＳ１の場合に荷重Ｆに対する反力Ｆ’が最大となり、図１２及び図１３の（ｂ）に示すように、車体フレーム２００は下側に凸状に湾曲して変形されるとともに管状の車体フレーム２００の内方側へ変形され、この変形に伴って上面部２００ａに隣接する側面部２００ｃが断面方向における外方側に膨らんで面外変形を生じ、角部２００ｅの頂点Ｐ３に対して角部２００ｄの頂点Ｐ２が略垂直方向から外方側に傾斜し、図１２における変形箇所αで示すように、角部２００ｄに変形量の大きい部分が生じる。また、図１３（ｂ）に示すように、この変形に伴って下面部２００ｂが車体フレーム２００の内方側に変位している。なお、荷重Ｆに対する反力Ｆ’が最大となる最大荷重Ｆ’ｍａｘが曲げ抗力の程度を表すものである。
【００３７】
さらに圧子２０２の下降ストロークが大きくなると、図１４に示すように、圧子２０２の下降ストロークに伴って荷重Ｆに対する反力Ｆ’が小さくなり、図１２及び図１３の（ｃ）及び（ｄ）に示すように、車体フレーム２００はさらに曲げ変形され、上面部２００ａが車体フレーム２００の内方側へさらに変形され、この変形に伴って側面部２００ｃが車体フレーム２００の長手方向と直交する方向における外方側へさらに膨らんで面外変形を生じるとともに、下面部２００ｄが車体フレーム２００の内方側へさらに変位し、車体フレーム２００が曲げ変形して座屈している。
【００３８】
このシミュレーション解析結果から、本願発明者等は、管状の車体フレームに外部から曲げ荷重が作用して曲げ変形する場合、曲げ荷重が作用した時に圧縮方向の力が作用する第１面部（上面部）が荷重の入力方向に沿って車体フレームの内方側へ変形し始め、この変形に伴って該第１面部に隣接する第３面部（側面部）が車体フレームの外方側に膨らんで面外変形を生じるとともに、荷重が作用した時に引張方向の力が作用する第２面部（下面部）が車体フレームの内方側へ変位し、車体フレームが曲げ変形して座屈することを見出した。
【００３９】
なお、本願発明者等は、前述したシミュレーション解析に加えて、管状に形成した実際の車体フレームについても同様に、車体フレームに外部から曲げ荷重を作用して曲げ変形する際の変形挙動を調べる実験を行ったが、かかる実験においても、前述したシミュレーション解析結果と略同様の結果が得られた。
【００４０】
そこで、これらシミュレーション解析結果及び実験結果によれば、管状の車体フレームとしてのサイドシルにおいて、側突時にサイドシルの側面部からサイドシルに荷重が作用して曲げ変形する場合には、サイドシルの側面部の内方側への曲げ変形に伴ってサイドシルの上面部及び下面部が外方側に膨らんで面外変形することとなるが、サイドシルの側面部の曲げ変形に伴って変形するサイドシルの上面部及び下面部の面外変形を抑制することができれば、サイドシルの曲げ変形を有効に抑制することができ、サイドシルの曲げ抗力を高めることができると考えられる。
【００４１】
特に、センタピラーとサイドシルとの結合部においては、サイドシルの上面部はセンタピラーと結合されて該上面部の面外変形が抑制されていることから、サイドシルの下面部の面外変形を抑制することができれば、サイドシルの曲げ変形を有効に抑制することができ、サイドシルの曲げ抗力を高めることができると考えられる。
【００４２】
以下に、本発明の実施形態に係る、センタピラーとサイドシルとが結合された結合部を有する車両用フレーム構造について説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る車両用フレーム構造を適用した車体フレームの車体側面部を概略的に示す概略図、図２は、図１におけるＹ２−Ｙ２線に沿った車体側面部の断面図、図３は、図１におけるＹ３−Ｙ３線に沿った車体側面部の断面図、図４は、図１におけるＹ３−Ｙ３線に沿った断面から車体後方側の車体を概略的に示す概略図、図５は、センタピラーとサイドシルとの結合部近傍の車体側面部を車体外方側から見た斜視図、図６は、センタピラーとサイドシルとの結合部近傍の車体側面部を車体内方側から見た斜視図、図７は、サイドシルレインと補強板とを車体上方側から見た上面図、図８は、サイドシルレインと補強板とを車体下方側から見た底面図である。なお、図４では、サイドシル内に取り付けられた補強板を簡略化して示し、図５及び図６では、サイドシルアウタとセンタピラーアウタとを取り除して示し、図５から図８では、補強板以外の部材を一点鎖線で示している。
【００４３】
本発明の実施形態に係る車両用フレーム構造を適用した車体フレーム１は、図１に示すように、車体の側面を構成する車体側面部２が、車体上部において車体前後方向に延びるルーフサイドレール３と、車体下部において車体前後方向に延びるサイドシル１０と、車体側面部２に設けられた前後のドア開口部４、５の間に位置して車体上下方向に延びるセンタピラー２０とを備えている。車体フレーム１では、センタピラー２０がその上部においてルーフサイドレール３に結合されるとともにその下部においてサイドシル１０に結合されており、車体フレーム１は、車体側面部２にセンタピラー２０とサイドシル１０とが結合された結合部６を有している。
【００４４】
センタピラー２０は、図２に示すように、車体の内面の一部を構成する略平面状のセンタピラーインナ２１と、車体の外面の一部を構成する断面ハット状のセンタピラーアウタ２２と、センタピラーインナ２１とセンタピラーアウタ２２との間に配設された断面ハット状のセンタピラーレイン２３とを備えており、センタピラーレイン２３の両端部２３ａとセンタピラーアウタ２２の両端部２２ａとがともにセンタピラーインナ２１に重ね合わせられて接合されることにより組み立てられている。
【００４５】
このようにして、センタピラー２０では、センタピラーインナ２１とセンタピラーアウタ２２とによって形成された閉断面部２０ａがセンタピラーレイン２３によって車内側と車外側とに区切られることにより、センタピラー２０は、センタピラーインナ２１とセンタピラーレイン２３とによって形成された閉断面部２０ｂと、センタピラーレイン２３とセンタピラーアウタ２２とによって形成された閉断面部２０ｃとを有している。
【００４６】
一方、サイドシル１０は、図３及び図４に示すように、車体の内面の一部を構成し車体前後方向に延びるサイドシルインナ１１と、車体の外面の一部を構成し車体前後方向に延びるサイドシルアウタ１３と、サイドシルインナ１１とサイドシルアウタ１３との間に配設されて車体前後方向に延びるサイドシルレイン１２とを備えている。
【００４７】
サイドシルインナ１１は、略水平方向に延びる上面部１１ａと、上面部１１ａの下方に位置して略水平方向に延びる下面部１１ｂと、下面部１１ｂから上方向に上面部１１ａまで略垂直方向に延びる側壁部１１ｃとを備えており、車内側に側壁部１１ｃが膨出するように配設されている。
【００４８】
サイドシルインナ１１にはまた、上面部１１ａの車幅方向外方端部に上面部１１ａから上方向に延びる上フランジ部１１ｄが形成されるとともに、下面部１１ｂの車幅方向外方端部に下面部１１ｂから下方向に延びる下フランジ部１１ｅが形成され、サイドシルインナ１１は、略断面ハット状に形成されている。
【００４９】
一方、サイドシルレイン１２は、略水平方向に延びる上面部１２ａと、上面部１２ａの下方に位置して略水平方向に延びる下面部１２ｂと、下面部１２ｂから上方向に上面部１２ａまで略垂直方向に延びる側壁部１２ｃとを備え、車外側に側壁部１２ｃが膨出するように配設されている。
【００５０】
サイドシルレイン１２においても、上面部１２ａの車幅方向内方端部に上面部１２ａから上方向に延びる上フランジ部１２ｄが形成されるとともに、下面部１２ｂの車幅方向内方端部に下面部１２ｂから下方向に延びる下フランジ部１２ｅが形成され、サイドシルレイン１２が略断面ハット状に形成されている。
【００５１】
これらサイドシルインナ１１とサイドシルレイン１２とは、サイドシルインナ１１の上フランジ部１１ｄとサイドシルレイン１２の上フランジ部１２ｄとが重ね合わせられて接合されるとともに、サイドシルインナ１１の下フランジ部１１ｅとサイドシルレイン１２の下フランジ部１２ｅとが重ね合わせられて接合され、サイドシル１０では、サイドシルレイン１１とサイドシルレイン１２とによって、車体下部において車体前後方向に延びる断面略矩形状の閉断面部１０ａが形成されている。
【００５２】
サイドシルアウタ１３は、サイドシルレイン１２の上面部１２ａ及び側壁部１２ｃの車外側を覆うように設けられ、その下部に形成された下フランジ部１３ａがサイドシルレイン１２の側壁部１２ｃに接合され、その上部に形成された図示しない上フランジ部がサイドシルレイン１２の上フランジ部１２ｄに接合されている。なお、図３に示すように、センタピラー２０とサイドシル１０との結合部６では、サイドシルアウタ１３は、センタピラーアウタ２２の下部と一体的に形成されている。
【００５３】
また、センタピラー２０とサイドシル１０との結合部６においては、センタピラーインナ２１の下部がサイドシル１０内に、具体的にはサイドシルインナ１１とサイドシルレイン１２とによって形成された閉断面部１０ａ内に延長されて、閉断面部１０ａを車内側と車外側に区切るようにサイドシルインナ１１とサイドシルレイン１２との間に配設されている。
【００５４】
このように、センタピラーインナ２１の下部が閉断面部１０ａを車内側と車外側とに区切ることにより、センタピラーインナ２１の下部とサイドシルインナ１１とによって略断面矩形状の閉断面部１０ｂが形成されるとともに、センタピラーインナ２１の下部とサイドシルレイン１２とによって略断面矩形状の閉断面部１０ｃが形成されている。
【００５５】
センタピラーインナ２１の下部はまた、サイドシルインナ１１の上フランジ部１１ｄとサイドシルレイン１２の上フランジ部１２ｄとの間に挟まれて接合されるとともに、サイドシルインナ１１の下フランジ部１１ｅとサイドシルレイン１２の下フランジ部１２ｅとの間に挟まれて接合されている。
【００５６】
本実施形態に係る車体フレーム１では、センタピラー２０とサイドシル１０との結合部６において、センタピラーインナ２１の下部とサイドシルレイン１２とによって形成される閉断面部１０ｃ内に、サイドシル１０を補強するための２つの補強板３０、４０が取り付けられ、サイドシルレイン１２の下面部１２ｂに第１の補強板４０が取り付けられており、サイドシルレイン１２の上面部１２ａに第２の補強板３０が取り付けられている。
【００５７】
第１の補強板４０は、サイドシルレイン１２の下面部１２ｂに沿って車体前後方向に延び、センタピラー２０とサイドシル１０との結合部６を含む車体前後方向の所定範囲に設けられ、サイドシルレイン１２の下面部１２ｂから離間した状態で車体前後方向に延び下面部１２ｂに沿って延在する基部４１と、基部４１と一体的に形成され、基部４１から下面部１２ｂに向けて突出して四角錐台状に形成される複数の凸部４２とを有している。
【００５８】
図９は、補強板の凸部の配列を説明するための説明図であり、第１の補強板４０の要部を示す正面図である。図９に示すように、第１の補強板４０の複数の凸部４２は、該凸部４２の頂面部４２ａが四角形である四角錐台状に形成され、車体前後方向及び車幅方向において周期的に配列されている。
【００５９】
複数の凸部４２はそれぞれ、頂面部４２ａの四角形の対角線が車体前後方向及び車幅方向と平行になるように配置され、車体前後方向に隣接する凸部４２が互いに車幅方向に重なりＬ１を有するとともに、車幅方向に隣接する凸部４２が互いに車体前後方向に重なりＬ２を有している。図９に示すように、符号４２を付した凸部について、該凸部４２に車体前後方向に隣接する凸部４２Ａが互いに車幅方向に重なりＬ１を有し、車幅方向に隣接する凸部４２Ｂが互いに車体前後方向に重なりＬ２を有している。
【００６０】
このようにして、複数の凸部４２は、車体前後方向に配置されるとともに車幅方向に配置され、第１の補強板４２は、図５から図８に示すように、車体前後方向の両端部を除いて、車体前後方向及び車幅方向に直線状に連続した基部４１が形成されないように構成されている。
【００６１】
また、複数の凸部４２は、基部４１からの凸部４２の高さＨ１が車体前後方向において一定の高さで形成されるとともに、凸部４２の頂面部４２ａがサイドシルレイン１２の下面部１２ｂと当接されている。これにより、基部４１は、車体前後方向において下面部１２ｂと一定の距離に設けられている。
【００６２】
複数の凸部４２は、図示しない接着材を介して頂面部４２ａがサイドシルレイン１２の下面部１２ｂに結合されているが、図８に示すように、車体前後方向における第１の補強板４０の端部ではその中央部に比べて凸部４２とサイドシルレイン１２の下面部１２ｂとを結合する結合数が少なく、下面部１２ｂとの結合力が小さくなるようにサイドシルレイン１２の下面部１２ｂに取り付けられている。なお、図８では、下面部１２ｂと結合する凸部４２に×印（符号４５）を付して示している。
【００６３】
第１の補強板４０はまた、その車幅方向外方端部に上方向に延びる平面状の上フランジ部４３を有し、第１の補強板４０の上フランジ部４３は、サイドシルレイン１２の側壁部１２ｃに沿って該側壁部１２ｃに、図示しない接着材によって結合されている。これにより、第１の補強板４０がサイドシルレイン１２から外れることを防止することができる。
【００６４】
また、第１の補強板４０は、その車幅方向内方端部に下方向に延びる平面状の下フランジ部４４を有しており、第１の補強板４０の下フランジ部４４は、センタピラーインナ２１の下部とサイドシルレイン１２の下フランジ部１２ｅとの間に挟まれて該下フランジ部１２ｅに結合されている。これにより、第１の補強板４０がサイドシルレイン１２から外れることをさらに防止することができる。
【００６５】
一方、第２の補強板３０は、サイドシルレイン１２の上面部１２ａに沿って車体前後方向に延び、センタピラー２０とサイドシル１０との結合部６を含む車体前後方向の所定範囲に設けられている。この第２の補強板３０は、サイドシルレイン１２の上面部１２ａから離間した状態で車体前後方向に延び上面部１２ａに沿って延在する基部３１と、基部３１と一体的に形成され、基部３１から上面部１２ａに向けて突出して四角錐台状に形成される複数の凸部３２とを有している。
【００６６】
第２の補強板３０においても、第１の補強板４０と同様に、複数の凸部３２は、該凸部３２の頂面部３２ａが四角形である四角錐台状に形成され、車体前後方向及び車幅方向において周期的に配列されている。また、複数の凸部３２はそれぞれ、頂面部３２ａの四角形の対角線が車体前後方向及び車幅方向と平行になるように配置され、車体前後方向に隣接する凸部３２が互いに車幅方向に重なりを有するとともに、車幅方向に隣接する凸部３
２が互いに車体前後方向に重なりを有している。
【００６７】
このようにして、複数の凸部３２は、車体前後方向に配列されるとともに車幅方向に配列され、第２の補強板３２においても、図５から図７に示すように、車体前後方向の両端部を除いて、車体前後方向及び車幅方向に直線状に連続した基部３１が形成されないように構成されている。
【００６８】
また、複数の凸部３２は、基部３１からの凸部３２の高さＨ２が車体前後方向において一定の高さで形成されるとともに、凸部３２の頂面部３２ａがサイドシルレイン１２の上面部１２ａと当接されている。これにより、基部３１は、車体前後方向において上面部１２ａと一定の距離に設けられている。
【００６９】
第２の補強板３０においても、複数の凸部３２は、図示しない接着材を介して頂面部３２ａがサイドシルレイン１２の上面部１２ａに結合されているが、図７に示すように、車体前後方向における第１の補強板３０の端部ではその中央部に比べて凸部３２とサイドシルレイン１２の上面部１２ａとを結合する結合数が少なく、上面部１２ａとの結合力が小さくなるようにサイドシルレイン１２の上面部１２ａに取り付けられている。なお、図７では、上面部１２ａと結合する凸部３２に×印（符号３５）を付して示している。
【００７０】
第２の補強板３０はまた、その車幅方向外方端部に下方向に延びる平面状の下フランジ部３３を有し、第２の補強板３０の下フランジ部３３は、サイドシルレイン１２の側壁部１２ｃに沿って該側壁部１２ｃに、図示しない接着材によって結合されている。これにより、第２の補強板３０がサイドシルレイン１２から外れることを防止することができる。
【００７１】
また、第２補強板３０は、その車幅方向内方端部に上方向に延びる平面状の上フランジ部３４を有しており、第２の補強板３０の上フランジ部３４は、センタピラーインナ２１の下部とサイドシルレイン１２の上フランジ部１２ｄとの間に挟まれて該上フランジ部１２ｄに結合されている。これにより、第２の補強板３０がサイドシルレイン１２から外れることをさらに防止することができる。
【００７２】
このように、本発明の実施形態に係る車両用フレーム構造では、センタピラーインナ２１の下部とサイドシルレイン１２とによって形成された閉断面部１０ｃ内に第１の補強板４０が取り付けられ、該第１の補強板４０は、サイドシルレイン１２の下面部１２ｂから離間した状態で該下面部１２ｂに沿って車体前後方向に延びる基部４１と、車体前後方向及び車幅方向に複数配置され、基部４１から下面部１２ｂに向けて突出して下面部１２ｂと当接して結合される複数の凸部４２とを有し、サイドシルレイン１２の下面部１２ｂに取り付けられている。
【００７３】
これにより、車体前後方向及び車幅方向においてサイドシルレイン１２の下面部１２ｂと基部４１との間に閉断面部を形成し、サイドシルレイン１２の下面部１２ｂの剛性を高めて下面部１２ｂが外方側に膨らんで面外変形することを抑制できるので、センタピラー２０とサイドシル１０との結合部６において、サイドシル１０の下面部の面外変形を抑制することができ、サイドシル１０の曲げ抗力を高めることができる。
【００７４】
図１０は、サイドシルレインと補強板とにより構成された構造体を説明するための説明図であり、図１０では、サイドシルレイン１２の下面部１２ｂに第１の補強板４０が取り付けられたサイドシル１０の車体前後方向における要部断面図を示すとともに、サイドシルレイン１２の上面部１２ａに第２の補強板３０が取り付けられたサイドシル１０の車体前後方向における要部断面図を示している。図１０に示すように、サイドシルレイン１２と該サイドシルレイン１２の下面部１２ｂに取り付けられた第１の補強板４０とによって、サイドシルレイン１２と第１の補強板４０との間には複数の閉断面部４７ａを有する構造体４７が形成されている。
【００７５】
構造体４７では、図１０に示すように、サイドシルレイン１２と第１の補強板４０とが曲げの中立軸４６から離間して配置されることにより、構造体４７によって、サイドシルレイン１２はその断面二次モーメントが高められた構造となっている。なお、車幅方向においても同様に、サイドシルレイン１２と第１の補強板４０との間には複数の閉断面部を有する構造体が形成され、サイドシルレイン１２はその断面二次モーメントが高められた構造となっている。
【００７６】
サイドシル１０に外部から荷重が作用して曲げ変形する場合、サイドシルレイン１２の下面部１２ｂが外方側に膨らんで面外変形を生じ、構造体４７には、図１０に示すような曲げ変形が車体前後方向及び車幅方向に生じ得るが、閉断面部４７ａを有する構造体４７によってサイドシルレイン１２の下面部１２ｂの剛性を高めて下面部１２ｂが外方側に膨らんで面外変形することを抑制することができるので、センタピラー２０とサイドシル１０との結合部６において、サイドシル１０の下面部の面外変形を抑制することができ、サイドシル１０の曲げ抗力を高めることができる。
【００７７】
特に、センタピラー２０とサイドシル１０との結合部６においては、サイドシル１０の上面部はセンタピラー２０と結合されて該上面部の面外変形が抑制されていることから、サイドシル１０の下面部の面外変形を抑制することで、サイドシル１０の曲げ変形を有効に抑制することができ、サイドシル１０の曲げ抗力を高めることができる。
【００７８】
また、第１の補強板４０は、複数の凸部４２がサイドシルレイン１２の下面部１２ｂに取り付けられていることにより、凸部４２とサイドシルレイン１２の下面部１２ｂの結合部どうしを結ぶ線によって区画される仮想領域４７ｂ（図９においてハッチングを施した領域）が複数形成されることとなる。サイドシル１０に外部から荷重が作用して曲げ変形する場合には、サイドシルレイン１２の下面部１２ｂと第１の補強板４０とからなる仮想領域４７ｂの各結合部で荷重を受け止めることができ、サイドシルレイン１２の下面部１２ｂの面外変形をより有効に抑制することができる。
【００７９】
加えて、第１の補強板４０の凸部４２は、車体前後方向に隣接する凸部４２が互いに車幅方向の重なりＬ１を有するとともに、車幅方向に隣接する凸部４２が互いに車体前後方向の重なりＬ２を有するように形成されていることにより、車体前後方向及び車幅方向に直線状に連続した基部４１が形成されないので、荷重が作用して曲げ変形する場合に、車体前後方向及び車幅方向に第１の補強板４０の基部４１による折れ目が形成され、サイドシルレイン１２の下面部１２ｂの面外変形が促進されることを防止することができる。
【００８０】
また、本発明の実施形態に係る車両用フレーム構造では、センタピラーインナ２１の下部とサイドシルレイン１２とによって形成された閉断面部１０ｃ内に第２の補強板３０が取り付けられ、該第２の補強板３０は、サイドシルレイン１２の上面部１２ａから離間した状態で上面部１２ａに沿って車体前後方向に延びる基部３１と、車体前後方向及び車幅方向に複数配置され、基部３１から上面部１２ａに向けて突出して上面部１２ａと当接して結合される複数の凸部３２と、を有し、サイドシルレイン１２の上面部１２ａに取り付けられている。
【００８１】
これにより、車体前後方向及び車幅方向においてサイドシルレイン１２の上面部１２ａと基部３１との間に閉断面部を形成し、サイドシルレイン１２の上面部１２ａの剛性を高めて上面部１２ａが外方側に膨らんで面外変形することを抑制できるので、センタピラー２０とサイドシル１０との結合部６において、サイドシル１０の上面部の面外変形を抑制することができ、サイドシル１０の曲げ抗力をさらに高めることができる。
【００８２】
第２の補強板３０についても、第１の補強板４０と同様に、図１０に示すように、サイドシルレイン１２と該サイドシルレイン１２の上面部１２ａに取り付けられた第２の補強板３０とによって、サイドシルレイン１２と第２の補強板３０との間には複数の閉断面部３７ａを有する構造体３７が形成されている。
【００８３】
構造体３７では、図１０に示すように、サイドシルレイン１２と第２の補強板３０とが曲げの中立軸３６から離間して配置されることにより、構造体３７によって、サイドシルレイン１２はその断面二次モーメントが高められた構造となっている。なお、車幅方向においても同様に、サイドシルレイン１２と第２の補強板３０との間には複数の閉断面部を有する構造体が形成され、サイドシルレイン１２はその断面二次モーメントが高められた構造となっている。
【００８４】
サイドシル１０に外部から荷重が作用して曲げ変形する場合、サイドシル１０のサイドシルレイン１２の上面部１２ａが外方側に膨らんで面外変形を生じ、構造体３７には、図１０に示すような曲げ変形が車体前後方向及び車幅方向に生じ得るが、閉断面部３７ａを有する構造体３７によってサイドシルレイン１２の上面部１２ａの剛性を高めて上面部１２ａが外方側に膨らんで面外変形することを抑制することができるので、センタピラー２０とサイドシル１０との結合部６において、サイドシル１０の上面部の面外変形を抑制することができ、サイドシル１０の曲げ抗力をさらに高めることができる。
【００８５】
また、第２の補強板３０においても、第１の補強板４０と同様に、複数の凸部３２がサイドシルレイン１２の上面部１２ａに取り付けられていることにより、凸部３２とサイドシルレイン１２の下面部１２ｂの結合部どうしを結ぶ線によって区画される仮想領域が複数形成され、サイドシル１０に外部から荷重が作用して曲げ変形する場合に、サイドシルレイン１２の上面部１２ａと第２の補強板３０とからなる仮想領域の各結合部で荷重を受け止めることができ、サイドシルレイン１２の上面部１２ａの面外変形をより有効に抑制することができる。
【００８６】
加えて、第２の補強板３０の凸部３２においても、車体前後方向に隣接する凸部３２が互いに車幅方向の重なりを有するとともに、車幅方向に隣接する凸部３２が互いに車体前後方向の重なりを有するように形成されていることにより、車体前後方向及び車幅方向に直線状に連続した基部３１が形成されないので、荷重が作用して曲げ変形する場合に、車体前後方向及び車幅方向に第２の補強板３０の基部３１による折れ目が形成され、サイドシルレイン１２の上面部１２ａの面外変形が促進されることを防止することができる。
【００８７】
また、第２の補強板３０は、車体前後方向にセンタピラー２０とサイドシル１０との結合部６から離れるにつれてサイドシルレイン１２の上面部１２ｂとの結合力が小さくなるように取り付けられていることにより、第２の補強板３０の端部において該補強板３０による補強効果を小さくすることができ、外部から荷重が作用する時に第２の補強板３０の端部近傍でサイドシル１０が曲げ変形することを抑制することができる。
【００８８】
本実施形態では、第２の補強板３０は、基部３１からの凸部３２の高さＨ２が車体前後方向において一定の高さで形成されているが、車体前後方向にセンタピラー２０とサイドシル１０との結合部６から離れるにつれて凸部３２の高さＨ２を低く形成し、第２の補強板３０による補強強度が低くなるようにすることも可能である。
【００８９】
このように、第２の補強板３０を、車体前後方向にセンタピラー２０とサイドシル１０との結合部６から離れるにつれて第２の補強板３０の強度を小さく形成することにより、第２の補強板３０の端部において該補強板３０による補強効果を小さくすることができ、外部から荷重が作用する時に第２の補強板３０の端部近傍でサイドシル１０が曲げ変形することを抑制することができる。
【００９０】
また、本実施形態では、補強板３０、４０は、図示しない接着材によって凸部３２、４２とサイドシルレイン１２とを接着結合しているが、スポット溶接等によって結合するようにしてもよい。また、補強板３０、４０の凸部３２、４２は、四角錐台状に形成されているが、その他の角錐台状に形成してもよく、あるいは円錐台状に形成するようにしてもよい。
【００９１】
なお、センタピラーインナ２１とセンタピラーレイン２３とによって形成された閉断面部２０ｂが、本願請求項に記載される第１の閉断面部に相当し、サイドシルインナ１１とサイドシルレイン１２とによって形成された閉断面部１０ａが、本願請求項に記載される第２の閉断面部に相当し、センタピラーインナ２１の下部とサイドシルレイン１２とによって形成される閉断面部１０ｃが、本願請求項に記載される第３の閉断面部に相当する。
【００９２】
以上のように、本発明は、例示された実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計上の変更が可能であることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００９３】
本発明は、センタピラーとサイドシルとの結合部において、サイドシルの曲げ抗力を高めることができる車両用フレーム構造を提供することができ、センタピラーとサイドシルとの結合部を有する車体フレームに広く利用される可能性がある。
【符号の説明】
【００９４】
１  車体フレーム
２  車体側面部
４、５  ドア開口部
６  結合部
１０  サイドシル
１０ａ  第２の閉断面部
１０ｃ  第３の閉断面部
１１  サイドシルインナ
１２  サイドシルレイン
１２ａ  サイドシルレインの上面部
１２ｂ  サイドシルレインの下面部
１２ｃ  サイドシルレインの側壁部
１２ｄ  サイドシルレインの上フランジ部
１２ｅ  サイドシルレインの下フランジ部
２０  センタピラー
２０ｂ  第１の閉断面部
２１  センタピラーインナ
２３  センタピラーレイン
３０  第２の補強板
３１  第２の補強板の基部
３２  第２の補強板の凸部
３４  第２の補強板の上フランジ部
４０  第１の補強板
４１  第１の補強板の基部
４２  第１の補強板の凸部
４３  第１の補強板の上フランジ部
４４  第１の補強板の下フランジ部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
0005440157.tif 000012
【図１３】
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【図１４】
0005440157.tif 000014
【図１２】
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