(57)【要約】【課題】車両用構造部材において、軽量化を図りつつ、車両衝突時のエネルギ吸収性能を向上させる。【解決手段】長手方向に延びる天壁部２ａと、天壁部２ａの両端から起立した一対の側壁部２ｂと、天壁部２ａに対向する底壁部３ａとを有し、かつ天壁部２ａ、一対の側壁部２ｂおよび底壁部３ａにより閉断面が形成され、長手方向の一部に曲げ誘起部７を備える中空部材１０と、金属製の中空部材１０の、曲げ誘起部７に隣接する部分である隣接部８に接合された、ＦＲＰからなる補強部材４とを備えるように車両用構成部材１を構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向に延びる天壁部と、前記天壁部の両端から起立した一対の側壁部と、前記天壁部に対向する底壁部とを有し、かつ前記天壁部、前記一対の側壁部および前記底壁部により閉断面が形成され、前記長手方向の一部に曲げ誘起部を備える金属製の中空部材と、
前記中空部材の、前記曲げ誘起部に隣接する部分である隣接部に接合された、ＦＲＰからなる補強部材とを備えた、車両用構造部材。
【請求項２】
前記補強部材は、前記隣接部の全周に接合されている、請求項１に記載の車両用構造部材。
【請求項３】
前記補強部材は、前記隣接部の、前記天壁部と前記底壁部の両方、または前記一対の側壁部の両方に接合され、かつ前記隣接部の、前記天壁部と前記一対の側壁部との間のコーナー部、および前記底壁部と前記一対の側壁部との間のコーナー部にそれぞれ接合されている、請求項１に記載の車両用構造部材。
【請求項４】
前記補強部材は、前記中空部材の前記隣接部以外の部分にさらに設けられ、該補強部材は、前記隣接部以外の部分の、前記天壁部と前記一対の側壁部との間のコーナー部、および前記底壁部と前記一対の側壁部との間のコーナー部にそれぞれ接合されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の車両用構造部材。
【請求項５】
前記ＦＲＰは、繊維方向が異なる複数の層を有している、請求項１〜４のいずれか一項に記載の車両用構造部材。
【請求項６】
前記ＦＲＰは、ＣＦＲＰまたはＧＦＲＰである、請求項５に記載の車両用構造部材。
【請求項７】
前記曲げ誘起部は、前記中空部材の断面係数が前記長手方向で変化する部分を含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の車両用構造部材。
【請求項８】
前記曲げ誘起部は、凹部、凸部、穴部、板厚変化部および薄肉部の少なくともいずれかが設けられた部分を含む、請求項７に記載の車両用構造部材。
【請求項９】
前記凹部、前記凸部および前記板厚変化部の少なくともいずれかが、前記中空部材の前記長手方向に沿って、複数並設される、請求項８に記載の車両用構造部材。
【請求項１０】
前記曲げ誘起部は、前記中空部材の降伏強度が前記長手方向で変化する部分を含む、請求項１〜９のいずれか一項に記載の車両用構造部材。  
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用構造部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球環境保護の観点から、自動車の燃費改善が要求されている。その一方で、車両の衝突安全性の維持または向上が要求されている。これらの要求を満足するために、高強度かつ軽量な車体構造の開発が進められている。車両用構造部材であり、車体の骨格を形成するフレームについても、従来の衝突性能を維持しつつ車体構造の軽量化を図るために、フレームを形成する鋼板の高強度化および薄肉化が進められている。
【０００３】
また、車両の衝突安全性を向上させるためには、“クラッシャブルゾーン”とも呼ばれる車両のフロント部およびリア部のエネルギ吸収性能を向上させることが求められる。例えば、フロント部のクラッシャブルゾーンは、主にフロントサイドメンバと呼ばれる部品とその先端に配置されるクラッシュボックスと呼ばれる部品で構成されている。ここで、車両のフロント部のエネルギ吸収性能を向上させる技術として、特許文献１にはＦＲＰ（繊維強化樹脂）を車体前部のクラッシュボックス（バンパービームエクステンション）に適用する技術が開示されている。また、車両のリア部のエネルギ吸収性能を向上させる技術として、特許文献２にはＦＲＰを車体後部のクラッシュボックス（クラッシュレール）に適用する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１４／０４２２１１号
【特許文献２】国際公開第２０１４／１１２２６５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１および特許文献２に開示された技術は、クラッシュボックスにＦＲＰを適用し、クラッシュボックス自体のエネルギ吸収性能を向上させるものである。しかしながら、クラッシュボックスは、例えば低速での衝突時などの入力荷重が小さい衝突（いわゆる軽衝突）におけるエネルギの吸収を目的とした部材であって、例えば高速での衝突時などの入力荷重が大きい衝突の場合には、変形初期にクラッシュボックスは潰れ切ってしまい、その後フロントサイドメンバが変形することでエネルギー吸収がなされる。フロントサイドメンバに比べて、クラッシュボックスのエネルギー吸収量は相対的に小さいため、高速での衝突時の大荷重を想定した場合は、クラッシュボックスでは限られたエネルギ吸収性能しか発揮することができない。一方で、高速衝突時に主にエネルギー吸収を担うフロントサイドメンバへのＦＲＰ（繊維強化樹脂）の適用例はほとんど見られない。この理由はＦＲＰの延性が極めて小さいために、高速衝突時の大荷重に対して、変形初期にＦＲＰが破断してしまい、狙いのエネルギー吸収量が得られないためである。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、車両用構造部材において、軽量化を図りつつ、車両衝突時のエネルギ吸収性能を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決する本発明の一態様は、車両用構造部材であって、長手方向に延びる天壁部と、前記天壁部の両端から起立した一対の側壁部と、前記天壁部に対向する底壁部とを有し、かつ前記天壁部、前記一対の側壁部および前記底壁部により閉断面が形成され、前記長手方向の一部に曲げ誘起部を備える金属製の中空部材と、前記中空部材の、前記曲げ誘起部に隣接する部分である隣接部に接合された、ＦＲＰからなる補強部材とを備えていることを特徴としている。
【０００８】
上記車両用構造部材においては、金属製の中空部材の曲げ誘起部に隣接する隣接部にＦＲＰ部材が接合されていることで、隣接部の面外変形を抑制することができる。このため、曲げ誘起部が座屈した際の隣接部の面外変形が抑制され、従来より高い反力を発生させながら中空部材の変形が進行する。また、ＦＲＰの延性は極めて低いものの、曲げ誘起部に隣接する隣接部は瞬時に大変形が発生する訳ではなく、徐々に変形が進行するため、ＦＲＰも変形後期に渡って徐々に破断が進行しながらエネルギー吸収をすることが可能である。これにより、構造部材としてのエネルギ吸収性能が向上する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、車両用構造部材において、軽量化を図りつつ、車両衝突時のエネルギ吸収性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係る車両用フレームの概略構成を示す斜視図である。
【図２】図１中のａ−ａ断面を示す図である。
【図３】同実施形態に係る車両用フレームの概略構成を示す斜視図である。なお、本図では中空部材の第１の構造部材の図示を省略している。
【図４】同実施形態に係るフレームのＺ軸方向に直交する断面を示す断面図である。
【図５】同実施形態に係る衝突時におけるフレームの変形状態を示す図である。
【図６】図４の屈曲部周辺の拡大図である。
【図７】同実施形態に係る補強部材の第１の配置例を説明するためのフレームの斜視図である。なお、本図では中空部材の第１の構造部材の図示を一部省略している。
【図８】図７中のｂ−ｂ断面を示す図である。
【図９】同実施形態に係る補強部材の第２の配置例を説明するためのフレームの斜視図である。なお、本図では中空部材の第１の構造部材の図示を一部省略している。
【図１０】図９中のｃ−ｃ断面を示す図である。
【図１１】図９中のｄ−ｄ断面を示す図である。
【図１２】同実施形態に係る補強部材の第３の配置例を説明するためのフレームの斜視図である。なお、本図では中空部材の第１の構造部材の図示を一部省略している。
【図１３】図１２中のｅ−ｅ断面を示す図である。
【図１４】図１２中のｆ−ｆ断面を示す図である。
【図１５】同実施形態に係る中空部材に設けられる穴部の例を説明するためのフレームの断面図である。
【図１６】同実施形態に係る中空部材に設けられる穴部の例を説明するためのフレームの斜視図である。
【図１７】同実施形態に係る中空部材に設けられる穴部の他の例を示す模式図である。
【図１８】同実施形態に係る中空部材に設けられる穴部の他の例を示す模式図である。
【図１９】同実施形態に係る中空部材に設けられる穴部の他の例を示す模式図である。
【図２０】同実施形態に係る中空部材に設けられるビード部の例を説明するためのフレームの断面図である。
【図２１】同実施形態に係る中空部材に設けられるビード部の例を説明するためのフレームの斜視図である。
【図２２】同実施形態に係る中空部材に設けられる凹部の他の例を示す模式図である。
【図２３】同実施形態に係る中空部材に設けられる凹部の他の例を示す模式図である。
【図２４】同実施形態に係る中空部材に設けられる凹部の他の例を示す模式図である。
【図２５】同実施形態に係る凹部の形状および大きさの一例を示す模式図である。
【図２６】同実施形態に係る中空部材に設けられる凹部の他の例を示す模式図である。
【図２７】同実施形態に係る中空部材に設けられる凸部の例を説明するためのフレームの断面図である。
【図２８】同実施形態に係る中空部材に設けられる凸部の例を説明するためのフレームの斜視図である。
【図２９】同実施形態に係る中空部材に設けられる凸部の他の例を示す模式図である。
【図３０】同実施形態に係る中空部材に設けられる凸部の他の例を示す模式図である。
【図３１】同実施形態に係る中空部材に設けられる凸部の他の例を示す模式図である。
【図３２】同実施形態に係る凸部の形状および大きさの一例を示す模式図である。
【図３３】同実施形態に係る中空部材に設けられる凸部の他の例を示す模式図である。
【図３４】同実施形態に係る中空部材に設けられる板厚変化部の一例を示す模式図である。
【図３５】同実施形態に係る中空部材に設けられる薄肉部の一例を示す模式図である。
【図３６】同実施形態に係る中空部材に設けられる異強度部の例を説明するためのフレームの断面図である。
【図３７】同実施形態に係る中空部材に設けられる異強度部の他の例を示す模式図である。
【図３８】同実施形態に係る中空部材に設けられる異強度部の他の例を示す模式図である。
【図３９】同実施形態に係る中空部材に設けられる強度変化部の一例を示す模式図である。
【図４０】実施形態に係る中空部材に設けられる屈曲部および穴部の組み合わせの例を説明するためのフレームの断面図である。
【図４１】本発明の他の実施形態に係る中空部材の第１の例の長手方向に直交する断面を示す断面図である。
【図４２】本発明の他の実施形態に係る中空部材の第２の例の長手方向に直交する断面を示す断面図である。
【図４３】比較例における補強部材の配置を説明するためのフレームの斜視図である。なお、本図では中空部材の第１の構造部材の図示を一部省略している。
【図４４】図４３中のｇ−ｇ断面を示す図である。
【図４５】比較例における補強部材の配置を説明するためのフレームの斜視図である。なお、本図では中空部材の第１の構造部材の図示を一部省略している。
【図４６】図４５中のｈ−ｈ断面を示す図である。
【図４７】比較例における補強部材の配置を説明するためのフレームの斜視図である。なお、本図では中空部材の第１の構造部材の図示を一部省略している。
【図４８】図４７中のｉ−ｉ断面を示す図である。
【図４９】衝突シミュレーションにおける各解析モデルのエネルギ吸収性能を示す図である。
【図５０】衝突シミュレーションにおける各解析モデルのエネルギ吸収性能を示す図である。
【図５１】衝突シミュレーションにおける各解析モデルのエネルギ吸収性能を示す図である。
【図５２】衝突シミュレーションにおける各解析モデルの初期反力の大きさを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１２】
＜１．車両用構造部材の適用対象＞
車両用構造部材の一例である車両用フレームの構成について説明する前に、当該車両用構造部材の適用対象について説明する。一般的な自動車等の車両に設けられる車体は、フロント構造（FRONT）、リア構造（REAR）、およびキャビン構造（CABIN）に分別することができる。
【００１３】
フロント構造およびリア構造は、車両衝突時において当該構造が自ら圧潰することにより、車両に対する衝撃を吸収して緩和する機能（衝撃吸収機能）を担っている。すなわち、車両衝突時に、キャビンに搭乗する乗員の安全を確保するために、フロント構造およびリア構造は、衝突により生じるエネルギ（衝突エネルギ）を可能な限り吸収する構造であることが要求される。したがって、フロント構造およびリア構造を構成するフレームは、衝突時に曲げや潰れが生じた際においても衝突エネルギを多く吸収することが求められる。当該フロント構造およびリア構造に用いられるフレームは、例えばフロントサイドメンバやリアサイドメンバ等である。フロントサイドメンバは、後端部を構成するフロントサイドメンバリア、および当該後端部よりも前側の部分を構成するフロントサイドメンバフロントを含む。リアサイドメンバは、後端部を構成するリアサイドメンバリア、および当該後端部よりも前側の部分を構成するリアサイドメンバフロントを含む。
【００１４】
ところで、車両の衝突安全性の維持と軽量化とを両立させるために、車体構造を形成する鋼板の高強度化および薄肉化が進められている。上記のフロント構造、リア構造およびキャビン構造を構成するフレームについても、薄肉化された高強度鋼板に置き換えることが進められている。具体的には、衝突エネルギ吸収量および耐荷重性能の少なくともいずれかが、従来の鋼板により形成されるフレームと同等になるように、高強度鋼板により形成されるフレームの板厚が従来の鋼板により形成されるフレームよりも薄く設定される。これにより、高強度フレームの衝突性能を従来フレームと同等に維持しつつ、フレームの重量を低減させることができる。
【００１５】
＜２．車両用フレームの構成＞
（フレームの構成要素）
図１は、本発明の一実施形態に係る車両用フレーム１の概略構成を示す斜視図である。なお、本明細書における車両用フレーム１は車両用構造部材の一例であり、以下単にフレーム１と記載する。フレーム１はフロント構造およびリア構造に係る部材に適用されることが好ましいが、車両用フレーム１をキャビン構造に係る部材に適用することも可能である。また、当該車両用構造部材は、自動車のみならず、他の車両および自走可能な機械にも適用可能である。他の車両および自走可能な機械には、例えば、二輪車両、バスまたは牽引車等の大型車両、トレーラー、鉄道車両、建設機械、鉱山機械、農業機械、一般機械、および船舶等が含まれる。
【００１６】
図１および図２に示すように本実施形態のフレーム１は、第１の構造部材２と、第２の構造部材３と、ＣＦＲＰからなる補強部材４（４Ａ〜４Ｃ）を備えている。
【００１７】
本実施形態の第１の構造部材２は、長尺の構造部材の一例であり、ハット形の断面形状を有する。第１の構造部材２は、長手方向（Ｘ軸方向）に延びる天壁部２ａ、側壁部２ｂ、２ｂ、フランジ部２ｃ、２ｃ、および稜線部２ｄ、２ｄ、２ｅ、２ｅを有する。
【００１８】
側壁部２ｂは、天壁部２ａのＺ軸方向（上下方向）の両端から起立して設けられている。側壁部２ｂは、天壁部２ａと略垂直の角度を成して設けられることが衝突性能の観点から多いが、側壁部２ｂと天壁部２ａとにより成される角度は、略垂直に限らず部材の設計に応じて適宜設定される。また、稜線部２ｄは、天壁部２ａと側壁部２ｂとの境界となる部分であり、天壁部２ａと側壁部２ｂとの接続部である。
【００１９】
フランジ部２ｃは、側壁部２ｂの天壁部２ａに対し反対側の端部からＺ軸方向に沿って外側に起立して設けられる。フランジ部２ｃは、側壁部２ｂと略垂直の角度を成して設けられることが多いが、フランジ部２ｃと側壁部２ｂとにより成される角度は、略垂直に限らず、部材の設計に応じて適宜決定される。また、稜線部２ｅは、側壁部２ｂとフランジ部２ｃとの境界となる部分である。
【００２０】
本実施形態の第２の構造部材３は、長尺の構造部材の一例であり、板状の部材である。第２の構造部材３は、底壁部３ａ、および接合部３ｃ、３ｃを有する。
【００２１】
底壁部３ａは、第１の構造部材２の天壁部２ａに対向する部分である。また、接合部３ｃは、第１の構造部材２のフランジ部２ｃに対して当接し、フランジ部２ｃに接合される部分である。つまり、底壁部３ａは、第２の構造部材３における一対の稜線部２ｅとのそれぞれの接続部分の間に存在する領域に相当する部分である。また、接合部３ｃは、第２の構造部材３における稜線部２ｅとフランジ部２ｃの端部とに挟まれるフランジ部２ｃの領域に当接する部分である。
【００２２】
本実施形態においては、フランジ部２ｃと接合部３ｃとが接合されることにより、第１の構造部材２と第２の構造部材３とが接合されている。これにより、天壁部２ａと、一対の側壁部２ｂ、２ｂと、底壁部３ａとによって、長手方向に垂直な断面が閉断面となる中空部材１０が構成される。以降の説明において単に“長手方向”と称す場合は中空部材１０の長手方向のことを指す。なお、フランジ部２ｃと接合部３ｃとの接合方法は特に限定されない。例えば、当該接合方法は、溶接、リベットまたはボルト締結等であってもよい。本実施形態ではフランジ部２ｃと接合部３ｃはスポット溶接により接合されている。
【００２３】
中空部材１０の有する閉断面の形状は略多角形である。ここで、略多角形とは、複数の線分で近似表現することが可能である閉じた平面図形を意味する。例えば、本実施形態の中空部材１０の閉断面は、４つの線分（天壁部２ａ、一対の側壁部２ｂ、底壁部３ａに相当）および４つの頂点（稜線部２ｄ、２ｅに相当）からなる略四角形である。この略四角形は、矩形、台形等を含む。中空部材１０が有する閉断面の形状が略四角形以外の略多角形である場合であっても、本明細書において、当該中空部材１０は、天壁部２ａ、一対の側壁部２ｂ、２ｂおよび底壁部３ａにより形成されるものとして説明する。なお、中空部材１０は、フランジ部２ｃのない一体の断面、つまり角柱断面であってもよい。中空部材１０の有する閉断面の形状の例については後述する。
【００２４】
第１の構造部材２および第２の構造部材３は、例えば鋼板等の金属板により形成されることが好ましい。また、衝突性能の観点から両構造部材の板厚はバス等の大型の車両で多く用いられるフレーム構造では、６．０ｍｍ以下が好ましく、通常のサイズの車両で多く用いられるモノコック構造車両では３．２ｍｍ以下であることが好ましい。また、第１の構造部材２および第２の構造部材３の強度は特に限定されない。ただし、軽量化により低減し得るフレームの全体的な強度を補うために、両構造部材２、３の引張強度は５９０ＭＰａ以上であることが好ましい。また、両構造部材２、３の引張強度は９８０ＭＰａ以上であることがさらに好ましい。
【００２５】
ＣＦＲＰからなる補強部材４（４Ａ〜４Ｃ）は、ＦＲＰ（繊維強化樹脂）からなる補強部材（ＦＲＰ部材）の一例である。
【００２６】
＜３．補強部材の例＞
補強部材（ＦＲＰ部材とも称する）に用いられ得るＦＲＰは、マトリックス樹脂と、該マトリックス樹脂中に含有され、複合化された強化繊維材料からなる、繊維強化樹脂を意味する。
【００２７】
強化繊維材料としては、例えば、炭素繊維、ガラス繊維を用いることができる。他にも、強化繊維材料として、ボロン繊維、シリコンカーバイド繊維、アラミド繊維等を用いることができる。ＦＲＰ部材に用いられるＦＲＰにおいて、強化繊維材料の基材となる強化繊維基材としては、例えば、チョップドファイバーを使用した不織布基材や連続繊維を使用したクロス材、一方向強化繊維基材（ＵＤ材）等を使用することができる。これらの強化繊維基材は、強化繊維材料の配向性の必要に応じて、適宜選択され得る。
【００２８】
ＣＦＲＰは、強化繊維材料として炭素繊維を用いたＦＲＰである。炭素繊維としては、例えば、ＰＡＮ系またはピッチ系のものが使用できる。炭素繊維を用いることにより、重量に対する強度等を効率よく向上させることができる。
【００２９】
ＧＦＲＰは、強化繊維材料としてガラス繊維を用いたＦＲＰである。炭素繊維よりも機械的特性に劣るが、金属部材の電蝕を抑制することができる。
【００３０】
ＦＲＰに用いられるマトリックス樹脂として、熱硬化性樹脂および熱可塑性樹脂のいずれも使用することができる。熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、並びにビニルエステル樹脂等があげられる。熱可塑性樹脂としては、ポリオレフィン（ポリエチレン、ポリプロピレン等）およびその酸変性物、ナイロン６およびナイロン６６等のポリアミド樹脂、ポリエチレンテレフタラートおよびポリブチレンテレフタラート等の熱可塑性芳香族ポリエステル、ポリカーボネート、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンエーテルおよびその変性物、ポリアリレート、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケトンケトン、塩化ビニル、ポリスチレン等のスチレン系樹脂、並びにフェノキシ樹脂等があげられる。なお、マトリックス樹脂は、複数種類の樹脂材料により形成されていてもよい。
【００３１】
金属部材への適用を考慮すると、加工性、生産性の観点から、マトリックス樹脂として熱可塑性樹脂を用いることが好ましい。さらに、マトリックス樹脂としてフェノキシ樹脂を用いることで、強化繊維材料の密度を高くすることができる。また、フェノキシ樹脂は熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂と分子構造が酷似しているためエポキシ樹脂と同程度の耐熱性を有する。また、硬化成分をさらに添加することにより、高温環境への適用も可能となる。硬化成分を添加する場合、その添加量は、強化繊維材料への含浸性、ＦＲＰの脆性、タクトタイムおよび加工性等とを考慮し、適宜決めればよい。
【００３２】
＜接着樹脂層＞
補強部材がＦＲＰ部材等により形成される場合、ＦＲＰ部材と金属部材（上記実施形態では中空部材１０）との間に接着樹脂層が設けられ、該接着樹脂層によりＦＲＰ部材と金属部材とが接合されてもよい。
【００３３】
接着樹脂層を形成する接着樹脂組成物の種類は特に限定されない。例えば、接着樹脂組成物は、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂のいずれかであってもよい。熱硬化性樹脂および熱可塑性樹脂の種類は特に限定されない。例えば、熱可塑性樹脂としては、ポリオレフィンおよびその酸変性物、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリエチレンテレフタラートやポリブチレンテレフタラート等の熱可塑性芳香族ポリエステル、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンエーテルおよびその変性物、ポリフェニレンスルフィド、ポリオキシメチレン、ポリアリレート、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、並びにポリエーテルケトンケトン等から選ばれる１種以上を使用することができる。また、熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、フェノール樹脂、およびウレタン樹脂から選ばれる１種以上を使用することができる。
【００３４】
接着樹脂組成物は、ＦＲＰ部材を構成するマトリックス樹脂の特性、補強部材の特性または金属部材の特性に応じて適宜選択され得る。例えば、接着樹脂層として極性のある官能基を有する樹脂や酸変性などを施された樹脂を用いることで、接着性が向上する。
【００３５】
このように、上述した接着樹脂層を用いてＦＲＰ部材を金属部材に接着させることにより、ＦＲＰ部材と金属部材との密着性を向上させることができる。そうすると、金属部材に対し荷重が入力された際の、ＦＲＰ部材の変形追従性を向上させることができる。この場合、金属部材の変形体に対するＦＲＰ部材の効果をより確実に発揮させることが可能となる。
【００３６】
なお、接着樹脂層を形成するために用いられる接着樹脂組成物の形態は、例えば、粉体、ワニス等の液体、フィルム等の固体とすることができる。
【００３７】
また、接着樹脂組成物に架橋硬化性樹脂および架橋剤を配合して、架橋性接着樹脂組成物を形成してもよい。これにより接着樹脂組成物の耐熱性が向上するため、高温環境下での適用が可能となる。架橋硬化性樹脂として、例えば２官能性以上のエポキシ樹脂や結晶性エポキシ樹脂を用いることができる。また、架橋剤として、アミンや酸無水物等を用いることができる。また、接着樹脂組成物には、その接着性や物性を損なわない範囲において、各種ゴム、無機フィラー、溶剤等その他添加物が配合されてもよい。
【００３８】
ＦＲＰ部材の金属部材への複合化は、種々の方法により実現される。例えば、ＦＲＰ部材となるＦＲＰまたはその前駆体であるＦＲＰ成形用プリプレグと、金属部材とを、上述した接着樹脂組成物で接着し、該接着樹脂組成物を固化（または硬化）させることで得られる。この場合、例えば、加熱圧着を行うことにより、ＦＲＰ部材と金属部材とを複合化させることができる。
【００３９】
上述したＦＲＰまたはＦＲＰ成形用プリプレグの金属部材への接着は、部品の成形前、成形中または成形後に行われ得る。例えば、被加工材である金属材料を金属部材に成形した後に、ＦＲＰまたはＦＲＰ成形用プリプレグを該金属部材に接着しても良い。また、被加工材にＦＲＰまたはＦＲＰ成形用プリプレグを加熱圧着により接着した後に、ＦＲＰ部材が接着された該被加工材を成形して複合化された金属部材を得てもよい。ＦＲＰ部材のマトリクス樹脂が熱可塑性樹脂であれば、ＦＲＰ部材が接着された部分について曲げ加工等の成形を行うことも可能である。また、ＦＲＰ部材のマトリクス樹脂が熱可塑樹脂である場合、加熱圧着工程と成形工程とが一体となった複合一括成形が行われてもよい。
【００４０】
なお、ＦＲＰ部材と金属部材との接合方法は、上述した接着樹脂層による接着に限られない。例えば、ＦＲＰ部材と金属部材とは、機械的に接合されてもよい。より具体的には、ＦＲＰ部材と金属部材のそれぞれ対応する位置に締結用の孔が形成され、これらがボルトやリベット等の締結手段により当該孔を介して締結されることにより、ＦＲＰ部材と金属部材とが接合されていてもよい。他にも公知の接合手段によってＦＲＰ部材と金属部材とが接合されてもよい。また、複数の接合手段により複合的にＦＲＰ部材と金属部材とが接合されてもよい。例えば、接着樹脂層による接着と、締結手段による締結とが複合的に用いられてもよい。
【００４１】
＜金属部材およびその表面処理＞
本発明に係る金属部材は、めっきされていてもよい。これにより、耐食性が向上する。特に、金属部材が鋼材である場合は、より好適である。めっきの種類は特に限定されず、公知のめっきを用いることができる。例えば、めっき鋼板（鋼材）として、溶融亜鉛めっき鋼板、溶融合金化亜鉛めっき鋼板、Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系合金めっき鋼板、アルミニウムめっき鋼板、電気亜鉛めっき鋼板、電気Ｚｎ−Ｎｉ系合金めっき鋼板等が用いられ得る。
【００４２】
また、金属部材は、表面に化成処理とよばれる皮膜が被覆されていてもよい。これにより、耐食性がより向上する。化成処理として、一般に公知の化成処理を用いることができる。例えば、化成処理として、りん酸亜鉛処理、クロメート処理、クロメートフリー処理等を用いることができる。また、上記皮膜は、公知の樹脂皮膜であってもよい。
【００４３】
また、金属部材は、一般に公知の塗装が施されているものであってもよい。これにより、耐食性がより向上する。塗装として、公知の樹脂を用いることができる。例えば、塗装として、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂またはふっ素系樹脂等を主樹脂としたものを用いることができる。また、塗装には、必要に応じて、一般に公知の顔料が添加されていてもよい。また、塗装は、顔料が添加されていないクリヤー塗装であってもよい。かかる塗装は、ＦＲＰ部材を複合化する前に予め金属部材に施されていてもよいし、ＦＲＰ部材を複合化した後に金属部材に施されてもよい。また、予め金属部材に塗装が施されたのちにＦＲＰ部材が複合化され、さらにその後塗装が施されてもよい。塗装に用いられる塗料は、溶剤系塗料、水系塗料または紛体塗料等であってもよい。塗装の施工方法として、一般に公知の方法が適用され得る。例えば、塗装の施工方法として、電着塗装、スプレー塗装、静電塗装または浸漬塗装等が用いられ得る。電着塗装は、金属部材の端面や隙間部を被覆するのに適しているため、塗装後の耐食性に優れる。また、塗装前に金属部材の表面にりん酸亜鉛処理やジルコニア処理等の一般に公知の化成処理を施すことにより、塗膜密着性が向上する。
【００４４】
本実施形態の補強部材４は、繊維方向が異なる複数の層を有した複層構造となっている。図３に示すように本実施形態の補強部材４は、繊維方向（図３中の破線矢印の方向）が長手方向に対して平行である層、すなわち長手方向と繊維方向とのなす角が０°である層と、長手方向に対して垂直となる層、すなわち長手方向と繊維方向とのなす角が９０°である層で構成されている。補強部材４が、このように繊維方向が異なる複数の層を有していることで、エネルギ吸収性能をさらに向上させることができる。なお、補強部材４を複層構造とする場合の各層の繊維方向は特に限定されない。また、中空部材１０の長手方向に対する繊維方向が９０°の層を含む複層構造の場合、全ての層のうち、２５％以上の層は、繊維方向が９０°である層であることが好ましい。これによりエネルギ吸収性能を効果的に高めることができる。また、補強部材４は繊維方向の異なる層を３層以上有していてもよい。また、中空部材１０の形状や要求されるエネルギ吸収性能、重量制限等によっては、補強部材４は単層構造であってもよい。また、補強部材４は、マトリックス樹脂中に不連続繊維を含浸させシート状に加工した、シート形成複合材料（ＳＭＣ：Sheet Molding Compound）であってもよい。なお、工業的には、繊維方向を一方向にそろえた場合、実際の繊維の繊維方向の分布は、その一方向に対し、−５°〜５°の範囲内に分布する。工業的にそのように分布した状態であっても、理想的に全ての繊維方向をその一方向にそろえた場合と比べて、機械的性質は実質的に同じと判断して構わない。また、補強部材内での繊維方向の分布は、マイクロフォーカスX線CT（X-ray computed tomograph）システムで観察し、得られた３次元画像をコンピュータ解析することで同定できる。
【００４５】
図４に示すように本実施形態の中空部材１０には、長手方向の一部に屈曲部５Ａおよび５Ｂが設けられている。屈曲部５とは、中空部材１０の断面の重心により形成される中心軸Ｃ１において曲率を有している部分である。
【００４６】
このような屈曲部５および屈曲部５の周辺部は、曲げ誘起部７（７Ａ、７Ｂ）の一例である。屈曲部５を備える中空部材１０は、例えば第１の構造部材２および第２の構造部材３に屈曲部５が設けられるようにプレス成形を行い、これらの構造部材２、３を組み立てることにより得られる。屈曲部５は、フレーム１が適用される車両の構造に応じて適宜設けられる。中空部材１０に設けられる屈曲部５の数は特に限定されず、上述したように車両の構造に応じて適宜決定される。すなわち、中空部材１０に屈曲部５が設けられない場合も存在する。
【００４７】
中空部材１０に曲げ誘起部７が形成された場合、長手方向からの衝突によって曲げ誘起部７において曲げ変形が生じる。例えば、屈曲部５Ａの曲率半径ＲＡおよび屈曲部５Ｂの曲率半径ＲＢの双方、もしくは少なくともいずれか一方において、衝突荷重の入力時に曲げ変形が生じる。この曲げ変形に必要なエネルギが衝突によるエネルギから供給される。すなわち、中空部材１０の曲げ変形により衝突エネルギを吸収することができる。この曲げ誘起部７を中空部材１０に設けることにより、衝突により生じる中空部材１０の曲げ起点を設定することができる。そのため、中空部材１０の想定外の曲げによるキャビン構造への衝撃を回避することができるので、キャビンに搭乗する乗員の安全性を確保することができる。
【００４８】
なお、本実施形態に係る曲げ誘起部７は、図４に示した屈曲部５を含む部分に限定されない。曲げ誘起部７の具体例については後述する。
【００４９】
（補強部材の配置）
図４に示すように、本実施形態の中空部材１０には、天壁部２ａが曲げ内側となる方向に屈曲する屈曲部５Ａ、および底壁部３ａが曲げ内側となる方向に屈曲する屈曲部５Ｂが設けられている。前述のように、屈曲部５Ａ、５Ｂおよび屈曲部５Ａ、５Ｂの周辺部は、本実施形態の中空部材１０の曲げ誘起部７Ａ、７Ｂである。本実施形態の補強部材４は、中空部材１０の長手方向における曲げ誘起部７Ａ、７Ｂの前側および後側の内面に接合されている。換言すると、曲げ誘起部７に隣接する部分を隣接部８（８Ａ〜８Ｃ）と称した際に、補強部材４Ａは、曲げ誘起部７Ａに対し、長手方向前側の隣接部８Ａの内面に接合されている。補強部材４Ｂは、曲げ誘起部７Ａに対し、長手方向後側の隣接部８Ｂの内面に接合されている。本実施形態の中空部材１０の場合、補強部材４Ｂは、曲げ誘起部７Ｂに対し、長手方向前側の隣接部８Ｂの内面に接合されているとも言える。補強部材４Ｃは、曲げ誘起部７Ｂに対し、長手方向後側の隣接部８Ｃの内面に接合されている。なお、補強部材４の配置は、中空部材１０の内面に限定されるものではなく、外面側に配置されていても良い。以降の説明における補強部材４の配置に関しても、外面側に配置することが可能な中空部材１０の形状であれば、補強部材４は外面側に配置されていても良い。また、中空部材１０に対する補強部材４の接合方法は特に限定されないが、例えば接着剤を用いて両部材１０、４を接合することが好ましい。
【００５０】
本実施形態の曲げ誘起部７の範囲は次のように定義される。図６に示すように、前述の中心軸Ｃ１は直線部と弧部で構成され、屈曲部５Ａは、中心軸Ｃ１上の直線部に繋がる、曲率半径ＲＡを有する弧部である。ここで、中心軸Ｃ１上の直線部に繋がる弧部の角の二等分線と、当該弧部との交点をＰとする。この場合、屈曲部５Ａの範囲は、上記の点Ｐを起点とした中心軸Ｃ１方向前方の長さＬの位置から、上記点Ｐを起点とした中心軸Ｃ１方向後方の長さＬの位置までの領域である。中空部材１０の衝突時に生じる座屈は中空部材の断面サイズと相関があることから、本明細書における上記の長さ２Ｌは、曲げ方向における中空部材１０の幅とするとより良い。本実施形態の中空部材１０の場合、Ｙ軸方向が曲げ方向となるため、図２に示す天壁部２ａと底壁部３ａとの間の距離が中空部材１０の幅Ｗであり、上記の長さ２Ｌを当該幅Ｗとするとより良い。なお、屈曲部５Ｂについても同様の考え方で曲げ誘起部７の範囲が定められる。
【００５１】
図２に示すように、本実施形態の補強部材４は、中空部材１０の内面全周に接合されている。詳述すると、中空部材１０の天壁部２ａ、一対の側壁部２ｂ、底壁部３ａ、天壁部２ａと一対の側壁部２ｂとの間の部分であるコーナー部１１ａ、および一対の側壁部２ｂと底壁部３ａとの間の部分であるコーナー部１１ｂの内面に接合されている。なお、中空部材１０の長手方向における補強部材４の長さは、フレーム１の形状や要求されるエネルギ吸収性能、重量制限等に応じて適宜変更されるものであるが、長手方向における曲げ誘起部７の範囲の１／２以上であることが好ましい。換言すると、補強部材４の長さは、中空部材１０の曲げ方向における幅Ｗの長さの１／２以上であることが好ましい。また、補強部材４の厚さは、フレーム１の形状や要求されるエネルギ吸収性能、重量制限等に応じて適宜変更されるものである。
【００５２】
本実施形態のフレーム１は以上のように構成されている。このようなフレーム１では、例えば長手方向前方から高荷重が入力された際に、屈曲部５に曲げ変形が生じて座屈する。そのため、屈曲部５にＣＦＲＰからなる補強部材４を接合したとしても、ＣＦＲＰの延性は極めて低いことから、瞬時に破断が発生してしまい、補強部材としての効果を全く発揮しない。一方で、屈曲部５に隣接する隣接部８においては、屈曲部５の変形に追従して面外変形が生じるが、本実施形態のフレーム１においては、中空部材１０に補強部材４が接合されていることにより、隣接部８の剛性が向上し、隣接部８における面外変形を抑制することが可能となる。これに伴い、隣接部８では、より高い反力を発生させながら変形が進行するため、フレーム１のエネルギ吸収性能が向上する。また、ＣＦＲＰの延性は極めて低いものの、隣接部８は瞬時に大変形が発生する訳ではなく、徐々に変形が進行するため、ＣＦＲＰも変形後期に渡って徐々に破断が進行しながらエネルギー吸収をすることが可能である。したがって、本実施形態のフレーム１においては、軽量化を図りつつ、エネルギ吸収性能の維持または向上を図ることができる。
【００５３】
＜４．補強部材の配置例＞
以上、本実施形態に係る補強部材４の配置について説明したが、補強部材４の配置は、図１に示した例に限定されない。以下、補強部材４の他の配置例について図７〜図１４を参照しながら説明する。なお、図７、図９および図１２においては、補強部材４の配置に関する説明の便宜のため、第１の構造部材２の図示を省略している。
【００５４】
（第１の配置例）
図７および図８に示すように、本配置例においては、中空部材１０の長手方向に垂直な断面において、補強部材４の形状がＵ字状であり、補強部材４は中空部材１０の上側の側壁部２ｂと下側の側壁部２ｂの内面にそれぞれ接合されている。詳述すると、補強部材４は、側壁部２ｂ、コーナー部１１ａ、１１ｂ、天壁部２ａの一部、および底壁部３ａの一部の内面に接合されている。このような配置で補強部材４が設けられている場合でも、屈曲部５に隣接する隣接部８の面外変形を抑制することができ、エネルギ吸収性能を向上させることができる。
【００５５】
なお、Ｕ字状の補強部材４の先端部４ａの長さは、当該先端部４ａが接合される壁部（本配置例では天壁部２ａまたは底壁部３ａ）の長さ（一方のＲ止まりから他方のＲ止まりまでの長さ）の１／５以上であることが好ましい。これにより、エネルギ吸収性能を効果的に向上させることができる。また、対向する一対の壁部にＵ字状の補強部材４を配置する場合、曲げ方向に平行な壁部（本配置例では側壁部２ｂ）の内面全体を覆うことが好ましい。これにより、エネルギ吸収性能を効果的に向上させることができる。
【００５６】
（第２の配置例）
図９〜図１１に示すように、本配置例においては、補強部材４が隣接部８Ａ〜８Ｃの内面全周に加え、中空部材１０の隣接部８Ａ〜８Ｃ以外の部分のコーナー部１１ａ、１１ｂに接合されている。例えば自動車の前面衝突の場合、車両の前方の部材から順に座屈が起こることで衝突エネルギが吸収されていくが、後方に耐力（初期反力）が低い部材が介在していると、前方の部材が座屈する前に後方の部材の座屈が生じ、車両全体として本来有するエネルギ吸収性能を発揮できないおそれがある。一方、本配置例においては、中空部材１０における隣接部８Ａ〜８Ｃ以外の部分のコーナー部１１ａ、１１ｂに補強部材４が接合されていることで、フレーム１に軸方向荷重が入力された際のフレーム１の耐力（初期反力）を大きくすることができる。これにより、車両全体として本来有するエネルギ吸収性能を発揮させやすくすることができる。  
【００５７】
（第３の配置例）
図１２〜図１４に示すように、本配置例においては、隣接部８Ａ〜８Ｃに、断面がＵ字状の補強部材４が接合されると共に、隣接部８Ａ〜８Ｃ以外の部分においてはコーナー部１１ａ、１１ｂのみに補強部材４が接合されている。本配置例においても、フレーム１の耐力（初期反力）を大きくすることができる。これにより、車両全体として本来有するエネルギ吸収性能を発揮させやすくすることができると共に、質量効率に優れ、エネルギ吸収性能を向上させることができる。
【００５８】
以上、補強部材４の配置例について説明したが、補強部材４の配置は、フレーム１の形状や要求されるエネルギ吸収性能、重量制限等により適宜変更されるものである。
【００５９】
＜５．曲げ誘起部の例＞
次に、中空部材１０に設けられる曲げ誘起部７の例について説明する。上記の実施形態では、曲げ誘起部７に屈曲部５が設けられた例について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、屈曲部を有さない中空部材（例えば、長手方向において略直線状に延びる中空部材を含む）においては、穴部、凹部、凸部、板厚変化部、および異強度部等を含む部分が、曲げ誘起部７としての機能を実現する。穴部、凹部、凸部、および板厚変化部のいずれかが設けられた部分は、中空部材１０の長手方向で中空部材１０の断面係数が変化する部分である。中空部材１０の長手方向で断面係数が変化する部分においては、同一の曲げモーメントにより中空部材１０に生じる曲げ応力が変化するので、当該部分において中空部材１０の曲げが誘起される。より具体的には、長手方向で中空部材１０のうち断面係数が相対的に小さい部分については、当該部分における曲げ応力が相対的に大きくなるので、当該部分において屈曲が生じる。また、長手方向で中空部材１０のうち断面係数が相対的に大きい部分については、当該部分の中空部材１０の長手方向の前後における領域を含む部分の断面係数が相対的に小さくなる。したがって、当該領域と上記断面係数が相対的に大きい部分との境界部分において屈曲が生じる。
【００６０】
また、異強度部は、中空部材１０の長手方向で中空部材１０の降伏強度が変化する部分である。中空部材１０の長手方向で降伏強度が変化する部分においては、当該部分における中空部材１０の塑性変形が誘起される。例えば、長手方向で中空部材１０のうち降伏強度が相対的に小さい部分については、当該部分における塑性変形が中空部材１０において最初に生じるため、当該部分において屈曲が生じる。また、長手方向で中空部材１０のうち降伏強度が相対的に大きい部分については、当該部分の中空部材１０の長手方向の前後における領域を含む部分の降伏強度が相対的に小さくなる。したがって、当該領域と上記降伏強度が相対的に大きい部分との境界部分において屈曲が生じる。
【００６１】
また、屈曲部を有さない中空部材において、前述した曲げ誘起部７としての機能を実現する穴部、凹部、凸部、板厚変化部、および異強度部等を含む部分がないとしても、中空部材に加わる荷重入力の方向がある程度特定できる場合は、中空部材と接合する周辺部材の拘束の影響を受けて、中空部材内に曲げモーメントが最大となる領域が存在し、当該領域で屈曲が生じる。そのため中空部材に発生する曲げモーメントを特定できる場合は、曲げモーメントが最大となる領域も曲げ誘起部７としての機能を有している。
【００６２】
以下、中空部材１０に設けられる曲げ誘起部７の具体例について説明する。
【００６３】
（穴部）
図１５および図１６に示す例では、天壁部２ａに穴部５０が設けられている。穴部５０が設けられた部分における中空部材１０Ａの断面係数は、中空部材１０Ａの穴部５０が設けられた部分の前後における部分の断面係数よりも低い。したがって、衝突荷重Ｆが中空部材１０Ａに入力された場合、フレーム１は、穴部５０が設けられた部分において、穴部５０が曲げ内側となるように屈曲する。
【００６４】
この場合、曲げ誘起部７の範囲は、図１５に示すように穴部５０の穴中心を起点とした中空部材１０Ａの長手方向前方の長さＬの位置から、穴部５０の穴中心を起点とした中空部材１０Ａの長手方向後方の長さＬの位置までの領域となる。長さＬは図２に示す中空部材１０の幅Ｗに等しい。補強部材４は、当該曲げ誘起部７に隣接する部分に接合されることで、衝突荷重Ｆの入力により穴部５０の近傍において座屈が生じた際に、フレーム１の面外変形を抑制することができ、フレーム１のエネルギ吸収性能を向上させることができる。
【００６５】
また、穴部の形状および配置については、上述した例に限られない。例えば図１７に示すように、複数の穴部５０ｂが天壁部２ａに設けられてもよい。この場合、衝突荷重の入力時において、穴部５０ｂが曲げの起点として、中空部材１０Ａが天壁部２ａ側に曲げ変形しやすくなる。
【００６６】
また、図１８に示すように、中空部材１０Ａの長手方向に横切る方向に延在する穴部５０ｃが天壁部２ａに設けられてもよい。この場合、衝突荷重の入力時において、穴部５０ｃが曲げの起点として、中空部材１０Ａが天壁部２ａ側に曲げ変形する。なお、穴部５０ｃの形状は、図１８に示す角丸矩形に限定されない。
【００６７】
なお、上述した中空部材１０Ａの長手方向に横切る方向は、中空部材１０Ａの長手方向に直交する方向に限定されないが、穴部５０が設けられた部分の面において、中空部材１０Ａの長手方向と当該横切る方向とのなす角が、４５度以上９０度以下であることが好ましい。これにより、安定した曲げ変形を誘起させることができる。
【００６８】
また、穴部５０の設けられる部分は天壁部２ａに限られない。例えば、側壁部２ｂや底壁部３ａに穴部５０が設けられてもよい。また、穴部５０が設けられた部分に対向する部分には、穴部５０等が設けられないことが好ましい。例えば、穴部５０が天壁部２ａに設けられた場合、底壁部３ａには別の穴部５０の曲げ変形を誘起する部分は設けられないことが好ましい。これは、衝突荷重の入力時に、穴部５０が設けられた側に曲げ変形を誘起するためである。
【００６９】
また、図１９に示すように、穴部５０ｄが稜線部２ｄに設けられてもよい。これにより、中空部材１０Ａのうち長手方向で穴部５０ｄが設けられた部分の断面係数が顕著に低下するので、穴部５０ｄが設けられた部分を曲げの起点とする曲げ変形をより確実に誘起することができる。
【００７０】
（凹部）
図２０および図２１に示すように、天壁部２ａにはビード部５１が設けられている。ビード部５１は、本実施形態における凹部の一例である。ビード部５１が設けられた部分における中空部材１０Ｂの断面係数は、中空部材１０Ｂのビード部５１が設けられた部分の前後における部分の断面係数よりも低い。したがって、図２０に示す衝突荷重Ｆが中空部材１０Ｂに入力された場合、フレーム１はビード部５１が設けられた部分において、ビード部５１が曲げ内側となるように屈曲する。
【００７１】
この場合、曲げ誘起部７の範囲は、図２０に示すように凹部の最も深い位置を起点とした中空部材１０Ｂの長手方向前方の長さＬの位置から、凹部の最も深い位置を起点とした中空部材１０Ｂの長手方向後方の長さＬの位置までの領域となる。長さＬは図２に示す中空部材１０の幅Ｗに等しい。補強部材４は、当該曲げ誘起部７に隣接する部分に接合されることで、衝突荷重Ｆの入力によりビード部５１の近傍において座屈が生じた際に、フレーム１の面外変形を抑制することができ、フレーム１のエネルギ吸収性能を向上させることができる。
【００７２】
なお、凹部の形状および配置については、上述した例に限られない。ここでいう凹部とは、エンボスやビードなどの、中空部材１０Ｂの天壁部２ａ等に設けられる窪み部分を意味する。
【００７３】
図２２に示すように、複数の凹部５１ｂが天壁部２ａに設けられてもよい。この場合、例えば、複数の凹部５１ｂが、中空部材１０Ｂの長手方向に横切る方向に並んで設けられてもよい。この場合、衝突荷重の入力時において、複数の凹部５１ｂが曲げの起点として、中空部材１０Ｂが天壁部２ａ側に曲げ変形しやすくなる。
【００７４】
また、図２３に示すように、中空部材１０Ｂの長手方向に横切る方向に延在するビード部５１ｃが天壁部２ａに設けられてもよい。この場合、衝突荷重の入力時において、ビード部５１ｃが曲げの起点として、中空部材１０Ｂが天壁部２ａ側に曲げ変形される。なお、ビード部５１ｃの形状は、図２３に示す角丸矩形に限定されない。
【００７５】
なお、上述した中空部材１０Ｂの長手方向に横切る方向は、中空部材１０Ｂの長手方向に直交する方向に限定されない。例えば、凹部５１が設けられた部分の面において、中空部材１０Ｂの長手方向と当該横切る方向とのなす角は、４５度以上９０度以下であってもよい。
【００７６】
また、凹部５１の設けられる部分は天壁部２ａに限られない。例えば、側壁部２ｂや底壁部３ａに凹部５１が設けられてもよい。また、凹部５１が設けられた部分に対向する部分には、凹部５１等が設けられないことが好ましい。例えば、凹部５１が天壁部２ａに設けられた場合、底壁部３ａには別の凹部５１の曲げ変形を誘起する部分は設けられないことが好ましい。これは、衝突荷重の入力時に、凹部５１が設けられた側に曲げ変形を誘起するためである。
【００７７】
また、図２４に示すように、凹部５１ｄが稜線部２ｄに設けられてもよい。これにより、中空部材１０Ｂのうち長手方向で凹部５１ｄが設けられた部分の断面係数が顕著に変化するので、凹部５１ｄが設けられた部分を曲げの起点とする曲げ変形をより確実に誘起することができる。
【００７８】
上述したような凹部５１を設ける場合、凹部５１の形態は特に限定されないが、凹部５１は以下に示す形態を有することが好ましい。例えば、中空部材１０Ｂが高強度鋼板により形成される場合、成型性の観点から、図２５に示すように、凹部５１の深さＤd（凹部５１が設けられた部分の面５１１と凹部５１の底５１２との間における、平面に直交する方向の長さ）は、中空部材１０Ｂの板厚の３倍以上であることが好ましい。また、中空部材１０Ｂの長手方向における凹部５１の縁５１３同士の距離Ｌdは、５０ｍｍ以下であることが好ましい。
【００７９】
図２６に示すように、中空部材１０Ｂの長手方向に延在する凹部５１ｅ、５１ｆが、中空部材１０Ｂの長手方向に沿って並んで設けられてもよい。この場合、中空部材１０Ｂのうち、長手方向における凹部５１ｅと凹部５１ｆとの間の部分５１０で曲げが生じる。すなわち、中空部材１０Ｂのうち、凹部５１ｅ、５１ｆが設けられた部分と、凹部５１ｅと凹部５１ｆとの間の部分５１０とでは断面係数が異なるので、衝突荷重の入力時において、当該部分５１０を曲げの起点として曲げ変形が生じる。この場合、曲げ誘起部７の範囲は、中空部材１０Ｂの長手方向における上記部分５１０の中央位置を起点とした長手方向前方の長さＬの位置から、上記部分５１０の中央位置を起点とした長手方向後方の長さＬの位置までの領域となる。なお、この場合においても、中空部材１０Ｂが高強度鋼板により形成される場合、成型性の観点から、凹部５１ｅ、５１ｆの深さＤdは、中空部材１０Ｂの板厚の３倍以上であることが好ましい。また、当該部分５１０には、凹部、後述する凸部、薄肉部または異強度部等が形成されていてもよい。
【００８０】
凹部５１ｅおよび凹部５１ｆは、図２６に示すように、必ずしも直列に並んでいなくてもよい。また、凹部５１ｅおよび凹部５１ｆは、必ずしも中空部材１０Ｂの長手方向に延在していなくてもよい。例えば、凹部５１ｅおよび凹部５１ｆが設けられた部分の面において、中空部材１０Ｂの長手方向と凹部５１ｅおよび凹部５１ｆの延在方向とのなす角は、０度以上４５度以下であってもよい。
【００８１】
（凸部）
図２７および図２８に示すように、天壁部２ａには凸部５２が設けられている。凸部５２が設けられた部分における中空部材１０Ｃの断面係数は、中空部材１０Ｃの凸部５２が設けられた部分の長手方向前後における部分の断面係数よりも高い。したがって、衝突荷重Ｆが中空部材１０Ｃに入力された場合、中空部材１０Ｃの長手方向における凸部５２の前後の領域６ａまたは６ｂのうち、最も断面係数が低くなる部分において、凸部５２が曲げ内側となるように屈曲する。なお、この領域６ａおよび６ｂは、Ｘ軸方向における、中空部材１０Ｃの断面係数の変化が生じる領域である。
【００８２】
この場合、曲げ誘起部７の範囲は、図２７に示すように凸部５２の頂部を起点とした中空部材１０Ｃの長手方向前方の長さＬの位置から、凸部５２の頂部を起点とした中空部材１０Ｃの長手方向後方の長さＬの位置までの領域となる。長さＬは図２に示す中空部材１０の幅Ｗに等しい。補強部材４は、当該曲げ誘起部７に隣接する部分に接合されることで、衝突荷重Ｆの入力により凸部の近傍において座屈が生じた際に、フレーム１の面外変形を抑制することができ、フレーム１のエネルギ吸収性能を向上させることができる。
【００８３】
なお、図２７および図２８に示した例では、天壁部２ａに凸部５２が設けられるとしたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、凸部５２は、側壁部２ｂまたは底壁部３ａに設けられてもよい。より具体的に説明すると、凸部５２が、中空部材１０の長手方向の一部における同一断面上において一対の側壁部２ｂおよび底壁部３ａに設けられた場合、中空部材１０の長手方向における断面係数は、凸部５２が設けられた部分で変化するので、フレーム１の曲げが、凸部５２が設けられた部分において生じ得る。したがって、この場合においても、凸部５２を含む部分が曲げ誘起部７となる。
【００８４】
また、凸部の形状および配置については、上述した例に限られない。ここでいう凸部は、例えば、中空部材１０の加工等により実現される。すなわち、かかる凸部は、中空部材１０Ｃを構成する鋼板の一部を変形させて設けられるものであってもよい。
【００８５】
また、図２９に示すように、複数の凸部５２ｂが天壁部２ａに設けられてもよい。この場合、例えば、複数の凸部５２ｂが、中空部材１０Ｃの長手方向に横切る方向に並んで設けられてもよい。この場合、衝突荷重の入力時において、中空部材１０Ｃの長手方向における複数の凸部５２ｂの前後の領域のいずれかが曲げの起点として、中空部材１０Ｃが天壁部２ａ側に曲げ変形しやすくなる。
【００８６】
また、図３０に示すように、中空部材１０Ｃの長手方向に横切る方向に延在する凸部５２ｃが天壁部２ａに設けられてもよい。この場合、衝突荷重の入力時において、中空部材１０Ｃの長手方向における凸部５２ｃの前後の領域のいずれかが曲げの起点として、中空部材１０Ｃが天壁部２ａ側に曲げ変形する。なお、凸部５２ｃの形状は、図３０に示す角丸矩形に限定されない。
【００８７】
なお、上述した中空部材１０Ｃの長手方向に横切る方向は、中空部材１０Ｃの長手方向に直交する方向に限定されない。例えば、凸部５２が設けられた部分の面において、中空部材１０Ｃの長手方向と当該横切る方向とのなす角が、４５度以上９０度以下であればよい。
【００８８】
また、凸部５２の設けられる部分は天壁部２ａに限られない。例えば、側壁部２ｂや底壁部３ａに凸部５２が設けられてもよい。また、凸部５２が設けられた部分に対向する部分には、凸部５２等が設けられないことが好ましい。例えば、凸部５２が天壁部２ａに設けられた場合、底壁部３ａには別の凸部５２等の曲げ変形を誘起する部分は設けられないことが好ましい。衝突荷重の入力時に、凸部５２が設けられた側に曲げ変形を誘起するためである。
【００８９】
また、図３１に示すように、凸部５２ｄが稜線部２ｄに設けられてもよい。これにより、中空部材１０Ｃのうち長手方向で凸部５２ｄが設けられた部分の断面係数が顕著に変化するので、凸部５２ｄが設けられた部分を曲げの起点とする曲げ変形をより確実に誘起することができる。
【００９０】
上述したような凸部５２を設ける場合、凸部５２の形態は特に限定されないが、凸部５２は以下に示す形態を有することが好ましい。例えば、中空部材１０Ｃが高強度鋼板により形成される場合、成型性の観点から、図３２に示すように、凸部５２の高さＨd（凸部５２が設けられた部分の面５２１と凸部５２の頂５２２との間における、平面に直交する方向の長さ）は、中空部材１０Ｃの板厚の３倍以上であることが好ましい。また、中空部材１０Ｃの長手方向における凸部５２の縁５２３同士の距離Ｌdは、５０ｍｍ以下であることが好ましい。
【００９１】
図３３に示すように、中空部材１０Ｃの長手方向に延在する凸部５２ｅ、５２ｆが、中空部材１０Ｃの長手方向に沿って並んで設けられてもよい。この場合、中空部材１０Ｃのうち、長手方向における凸部５２ｅと凸部５２ｆとの間の部分５２０で曲げが生じる。すなわち、中空部材１０Ｃのうち、凸部５２ｅ、５２ｆが設けられた部分と、凸部５２ｅと凸部５２ｆとの間の部分５２０とでは断面係数が異なるので、衝突荷重の入力時において、当該部分５２０を曲げの起点として曲げ変形が生じる。この場合、曲げ誘起部７の範囲は、中空部材１０Ｃの長手方向における上記部分５２０の中央位置を起点とした長手方向前方の長さＬの位置から、上記部分５２０の中央位置を起点とした長手方向後方の長さＬの位置までの領域となる。なお、この場合においても、中空部材１０Ｃが高強度鋼板により形成される場合、成型性の観点から、凸部５２ｅ、５２ｆの高さ（Ｈd）は、中空部材１０Ｃの板厚の３倍以上であることが好ましい。また、当該部分５２０には、上述した凹部、凸部または後述する薄肉部もしくは異強度部等が形成されていてもよい。
【００９２】
なお、凸部５２ｅおよび凸部５２ｆは、図３３に示すように、必ずしも直列に並んでいなくてもよい。また、凸部５２ｅおよび凸部５２ｆは、必ずしも中空部材１０Ｃの長手方向に延在していなくてもよい。例えば、凸部５２ｅおよび凸部５２ｆが設けられた部分の面において、中空部材１０Ｃの長手方向と凸部５２ｅおよび凸部５２ｆの延在方向とのなす角は、０度以上４５度以下であればよい。
【００９３】
（板厚変化部・薄肉部）
また、天壁部２ａには曲げ誘起部７を実現する構成として板厚変化部が設けられてもよい。ここでいう板厚変化部とは、中空部材１０Ｄの長手方向において板厚が変化する部分を意味する。図３４に示すように、中空部材１０Ｄは、第１板厚部１１１および第２板厚部１１２を備える。第１板厚部１１１は中空部材１０Ｄの端部側に設けられ、第２板厚部１１２は、中空部材１０Ｄの長手方向に沿って第１板厚部１１１と連続して設けられる。第１板厚部１１１と第２板厚部１１２との間では、鋼板の板厚が異なる。板厚の大小関係については特に限定されないが、中空部材１０Ｄ全体の曲げ剛性の確保の観点から、第２板厚部１１２の板厚が第１板厚部１１１の板厚よりも大きいことが好ましい。
【００９４】
この場合、図３４に示すように、第１板厚部１１１と第２板厚部１１２との境目の部分が板厚変化部１１３となる。この板厚変化部１１３において中空部材１０Ｄの長手方向での断面係数が変化する。すなわち、板厚変化部１１３を含む部分が曲げ誘起部７に相当する。したがって、衝突荷重が中空部材１０Ｄに入力された場合、フレーム１は板厚変化部１１３において屈曲する。
【００９５】
この場合、曲げ誘起部７の範囲は、板厚変化部１１３を起点とした中空部材１０Ｄの長手方向前方の長さＬの位置から、板厚変化部１１３を起点とした中空部材１０Ｄの長手方向後方の長さＬの位置までの領域となる。長さＬは図２に示す中空部材１０の幅Ｗに等しい。補強部材４は、当該曲げ誘起部７に隣接する部分に接合されることで、衝突荷重Ｆの入力により板厚変化部１１３の近傍において座屈が生じた際に、フレーム１の面外変形を抑制することができ、フレーム１のエネルギ吸収性能を向上させることができる。
【００９６】
また、曲げ誘起部７は、例えば、薄肉部により実現されてもよい。図３５に示すように、天壁部２ａには、中空部材１０Ｄの長手方向前後において、他の部分よりも相対的に板厚が薄い薄肉部１１４が設けられている。薄肉部１１４を含む部分における中空部材１０の断面係数は、中空部材１０の、薄肉部１１４が設けられた部分の長手方向前後における部分の中空部材１０の断面係数よりも低い。すなわち、中空部材１０Ｄのうち薄肉部１１４を含む部分が曲げ誘起部７に相当する。したがって、衝突荷重が中空部材１０Ｄに入力された場合、フレーム１は薄肉部が設けられた部分において、薄肉部が曲げ内側となるように屈曲する。
【００９７】
この場合、曲げ誘起部７の範囲は、中空部材１０の長手方向における薄肉部１１４の中央位置を起点とした長手方向前方の長さＬの位置から、薄肉部１１４の中央位置を起点とした長手方向後方の長さＬの位置までの領域となる。長さＬは図２に示す中空部材１０の幅Ｗに等しい。補強部材４は、当該曲げ誘起部７に隣接する部分に接合されることで、衝突荷重Ｆの入力により薄肉部１１４の近傍において座屈が生じた際に、フレーム１の面外変形を抑制することができ、フレーム１のエネルギ吸収性能を向上させることができる。
【００９８】
かかる板厚変化部を有する中空部材１０Ｄは、例えば、切削、プレス、およびテーラードブランクからなる被加工板により形成されてもよい。かかる被加工板は、溶接線を有するテーラーウェルドブランク（Tailor  Welded  Blank；ＴＷＢ）であってもよい。また、上記被加工板は、圧延ロールにより板厚を異ならせて設けられるテーラーロールドブランク（Tailor  Rolled  Blank；ＴＲＢ）であってもよい。ＴＷＢにおいては、板厚変化部における差厚は０．２ｍｍ以上とすることが可能である。また、ＴＲＢにおいては、部材長手方向当たりの板厚変化部における板厚変化量は、０．１ｍｍ／１００ｍｍ以上とすることが可能である。
【００９９】
（異強度部・強度変化部）
図３６に示す例では、天壁部２ａには異強度部５３が設けられている。異強度部５３は、例えば、中空部材１０Ｅに対して部分的に溶接、焼き入れまたは焼き戻し等の熱処理等を行うことにより設けられる。異強度部５３が設けられた部分における中空部材１０Ｅの降伏強度は、中空部材１０Ｅの異強度部５３が設けられた部分の長手方向前後における部分の降伏強度とは異なる。したがって、図３６に示す衝突荷重Ｆが中空部材１０Ｅに入力された場合、異強度部５３または異強度部５３の近傍において、異強度部５３が曲げ内側となるように屈曲する。この屈曲は、異強度部５３または異強度部５３の近傍の領域が塑性変形することにより生じる屈曲である。
【０１００】
この場合、曲げ誘起部７の範囲は、中空部材１０Ｅの長手方向における異強度部５３の中央位置を起点とした長手方向前方の長さＬの位置から、中空部材１０Ｅの長手方向における異強度部５３の中央位置を起点とした長手方向後方の長さＬの位置までの領域となる。長さＬは図２に示す中空部材１０の幅Ｗに等しい。補強部材４は、当該曲げ誘起部７に隣接する部分に接合されることで、衝突荷重Ｆの入力により異強度部５３の近傍において座屈が生じた際に、フレーム１の面外変形を抑制することができ、フレーム１のエネルギ吸収性能を向上させることができる。
【０１０１】
なお、図３６に示した例では、天壁部２ａに異強度部５３が設けられるとしたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、異強度部５３は、側壁部２ｂまたは底壁部３ａに設けられてもよい。より具体的に説明すると、異強度部５３が、中空部材１０Ｅの長手方向の一部における同一断面上において一対の側壁部２ｂおよび底壁部３ａに設けられた場合、当該断面上において天壁部２ａの強度が最も低くなる。そうすると、天壁部２ａを曲げ内側とするフレーム１の曲げが、異強度部５３において生じ得る。したがって、この場合においても、異強度部５３を含む部分が曲げ誘起部７となる。
【０１０２】
また、異強度部の配置については、上述した例に限られない。ここでいう異強度部は、中空部材１０Ｅを形成する被加工板に対する溶接または熱処理等により実現される。
図３７に示すように、中空部材１０Ｅの長手方向に対する断面周方向に沿って異強度部１２０が設けられている。この場合も、曲げ誘起部７の範囲は、中空部材１０Ｅの長手方向における異強度部１２０の中央位置を起点とした長手方向前方の長さＬの位置から、異強度部１２０の中央位置を起点とした長手方向後方の長さＬの位置までの領域となる。
【０１０３】
なお、かかる異強度部は、例えば、図３８に示したように、天壁部２ａ等、中空部材１０Ｅの断面を構成する壁部の少なくともいずれかに部分的に設けられてもよい。かかる場合においても、衝突荷重が中空部材１０Ｅに入力された場合、フレーム１は異強度部１２１が設けられた部分において、異強度部１２１が曲げ内側となるように屈曲する。
【０１０４】
また、曲げ誘起部７は、例えば、強度変化部により実現されてもよい。図３９に示すように、中空部材１０Ｅは、第１強度部１２２および第２強度部１２３を備える。第１強度部１２２は中空部材１０Ｅの端部側に設けられ、第２強度部１２３は、中空部材１０Ｅの長手方向に沿って第１強度部１２２と連続して設けられる。第１強度部１２２と第２強度部１２３との間では、鋼板の降伏強度が異なる。降伏強度の大小関係については特に限定されないが、中空部材１０Ｅ全体としての曲げ剛性の確保の観点から、第２強度部１２３の降伏強度が第１強度部１２２の降伏強度よりも大きいことが好ましい。
【０１０５】
この場合、第１強度部１２２と第２強度部１２３との境目の部分が強度変化部１２４となる。この強度変化部１２４において中空部材１０Ｅの長手方向での降伏強度が変化する。曲げ誘起部７の範囲は、中空部材１０Ｅの長手方向における強度変化部１２４の中央位置を起点とした長手方向前方の長さＬの位置から、強度変化部１２４の中央位置を起点とした長手方向後方の長さＬの位置までの領域となる。長さＬは図２に示す中空部材１０の幅Ｗに等しい。補強部材４は、当該曲げ誘起部７に隣接する部分に接合されることで、衝突荷重Ｆの入力により強度変化部１２４の近傍において座屈が生じた際に、フレーム１の面外変形を抑制することができ、フレーム１のエネルギ吸収性能を向上させることができる。
【０１０６】
（組み合わせ）
なお、屈曲部を有する中空部材において、屈曲部の曲げ内側部分に上記の例に示した穴部等の曲げを誘起させるための部分がさらに設けられてもよい。図４０に示すように、中空部材１０には屈曲部５Ａが設けられ、天壁部２ａの曲げ内側部分には穴部５４が設けられる。補強部材４は屈曲部５における側壁部２ｂの内面に密着して配置される。これにより、衝突荷重Ｆの入力により、屈曲部５において中空部材１０をより確実に屈曲させることができる。
【０１０７】
曲げ誘起部７は図４０に示した例に限られず、上記に示した曲げ誘起部７の例を複数組み合わせることにより、曲げ誘起部７における中空部材１０の屈曲をより確実に生じさせることができる。例えば、上述した屈曲部、凹部、凸部、穴部、板厚変化部、薄肉部、異強度部および強度変化部の少なくとも２つ以上の組み合わせにより、曲げ誘起部７が実現されてもよい。
【０１０８】
＜６．中空部材の閉断面の形状の例＞
次に、中空部材１０の有する閉断面の形状の例について説明する。図４１に示す例では、中空部材１０の閉断面は、Ｙ軸について対称な略六角形の形状を有する。このうち、第１の構造部材２のＹ軸方向に略直交する部分において、４つの頂点２ｄ、２ｄ、２ｆ、２ｆが存在する。ここで、頂点２ｄの内角ａｎｇ１が各頂点２ｆのうち、各ａｎｇ２より小さい場合、頂点２ｄが稜線部２ｄとして定義される。すなわち、頂点２ｆ、２ｆを含む、一対の稜線部２ｄに挟まれる部分が、天壁部２ａと定義される。
【０１０９】
図４２に示す例では、第１の構造部材２および第２の構造部材３０は、ハット形の断面形状を有する。すなわち、中空部材１０は、ハット形の断面形状を有する２つの構造部材により形成される。この場合、第１の構造部材２の側壁部２ｂおよび第２の構造部材３０の側壁部３０ｂは、第１の構造部材２の稜線部２ｅと第２の構造部材３０の稜線部３０ｅとを介して、稜線部２ｄと稜線部３０ｄとを両端とする連続した一つの側壁部（連続側壁部）として定義される。すなわち、中空部材１０の閉断面は、天壁部２ａと、一対の連続側壁部と、天壁部３０ａ（底壁部に相当）により形成される。
【０１１０】
また、中空部材１０、および中空部材１０の有する閉断面の形状は、図１、図４１および図４２に示した例に限定されない。中空部材１０の有する閉断面の形状が略多角形であり、当該閉断面を形成する天壁部、一対の側壁部および底壁部に相当する部分が定義できれば、本発明に係る技術は中空部材１０に対して適用可能である。例えば、中空部材は、フランジ部２ｃのない一体の断面、つまり角柱断面であってもよい。また、Ｕ字形の断面形状を有する２つの構造部材を、開口部分が対向するように重ねあわせることにより得られる閉断面を有する中空部材であってもよい。また、中空部材は、円管に対してハイドロフォーミングまたは曲げ加工等を行うことにより形成される中空部材であってもよい。
【０１１１】
以上、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【実施例】
【０１１２】
本発明に係るフレームのエネルギ吸収性能を評価するため、衝突シミュレーションを実施した。シミュレーションに用いた解析モデルのフレームは下記表１に示す条件で作成されている。
【０１１３】
【表１】
2019182166.tif 000003
【０１１４】
解析モデルの第１の構造部材および第２の構造部材の形状は図１に示すものと同形状である。このため、曲げ誘起部７には屈曲部が含まれる。また、補強部材としてはＣＦＲＰからなるＣＦＲＰ部材を用いている。上記表１に示される構造１、および構造２においては補強部材４が設けられていない。構造２は、構造１の中空部材１０を高強度化および薄肉化したものである。構造３では、図４３および図４４に示すように長手方向全域にわたって中空部材１０の内面全周に補強部材４が接合されている。構造４では、図４５および図４６に示すように長手方向全域にわたって中空部材１０のコーナー部１１ａ、１１ｂにのみ補強部材４が接合されている。構造５では、図４７および図４８に示すように、曲げ誘起部７Ａ、７Ｂの内面全周に補強部材４が接合されており、隣接部８Ａ〜８Ｃには補強部材４は接合されていない。構造６〜構造１３までの補強部材４の配置は上記実施形態で説明したものである。構造２は構造１に対して３１％軽量化されている。構造３〜構造１３においては、補強部材の配置が異なるものもあるが、重量同一の条件の下でエネルギ吸収性能を比較するため、各構造ともに構造１に対して２３％の軽量化となるように適宜板厚を変更した。
【０１１５】
構造７の補強部材は中空部材の長手方向と繊維方向とのなす角が０°となる単層構造ものであり、構造８の補強部材は中空部材の長手方向と繊維方向とのなす角が９０°となる単層構造ものであり、構造９の補強部材は中空部材の長手方向と繊維方向とのなす角が４５°である層と、空部材の長手方向と繊維方向とのなす角が−４５°である層とを有する複層構造のものである。構造１０の補強部材はマトリックスの樹脂中に不連続繊維を含浸させシート状に加工した、シート形成複合材料である。構造７〜１０以外の構造の補強部材は、中空部材の長手方向と繊維方向とのなす角が０°である層と、空部材の長手方向と繊維方向とのなす角が９０°である層とを有する複層構造のものである。
【０１１６】
衝突シミュレーションは、質量２００ｋｇのインパクタをフレームの前端部に１２ｍ／ｓで衝突させることで実施された。そして、インパクタの２００ｍｍストローク時におけるエネルギ吸収量を算出し、各解析モデルのエネルギ吸収性能を比較した。
【０１１７】
図４９は構造１〜構造６のエネルギ吸収性能を示す図である。なお、図４９では各解析モデルのエネルギ吸収量を構造１のエネルギ吸収量で規格化している。図４９に示すように、構造１に対して高強度化および薄肉化した構造２においては、構造１よりもエネルギ吸収性能が低下した。すなわち、フレームの軽量化のために大幅に板厚を薄くしており、それを補うために鋼板の強度を高めてはいるが、鋼板の強度が不足しているためエネルギ吸収性能を維持することができていない。一方、中空部材の隣接部の内面全周に補強部材が接合された構造６においては、構造１よりもエネルギ吸収性能を向上させることができた。上記表１に示すように、構造６は構造１に対して２３％軽量化されているため、構造６はフレームを軽量化させつつ、エネルギ吸収性能を向上させることができる。
【０１１８】
なお、曲げ誘起部の内面全周に補強部材が接合された構造３および構造５においては、エネルギ吸収性能を十分に向上させることができなかった。これは、補強部材として用いたＣＦＲＰ部材は延性が小さいために、曲げ誘起部に補強部材が接合されていると、衝突時に生じる曲げ誘起部の座屈に伴って補強部材が早期に破断し、補強部材による面外変形の抑制効果が十分に得られないためと推察される。また、構造３に関しては、構造６の場合と同様に隣接部の内面全周に補強部材が接合されているものの、曲げ誘起部における補強部材の破断の影響が隣接部に接合されている部分の補強部材に及び、当初から隣接部にだけ補強部材が接合されている構造６に比べて面外変形の抑制効果が小さくなったと推察される。
【０１１９】
図５０は構造１、および構造６〜１０のエネルギ吸収性能を示す図である。なお、図５０では各解析モデルのエネルギ吸収量を構造１のエネルギ吸収量で規格化している。構造６〜１０は、補強部材の接合箇所が全て同一であるが、繊維方向がそれぞれ異なっている。図５０に示すように、繊維方向が中空部材の長手方向に平行である単層構造の構造７においては、構造１に対してエネルギ吸収性能が低下した。一方、繊維方向が中空部材の長手方向に垂直である単層構造の構造８、繊維方向が異なる層を有する複層構造の構造９、および不連続繊維の構造１０においては、構造１と同等のエネルギ吸収性能を得ることができた。なお、上記表１に示すように、構造７〜１０の構造１に対する軽量化率は２３％であるため、補強部材の厚さを厚くすることで、エネルギ吸収性能を向上させることができる。このため、構造７のフレームであっても、構造１に対して軽量化を図りつつ、エネルギ吸収性能を維持または向上させることができる。
【０１２０】
図５１は構造１、構造６、および構造１１〜１３のエネルギ吸収性能を示す図である。なお、図５１では各解析モデルのエネルギ吸収量を構造１のエネルギ吸収量で規格化している。図５１に示すように、構造１１〜１３においては、構造１よりもエネルギ吸収性能を向上させることができる。上記表１に示すように、構造１１〜１３は構造１に対して２３％軽量化されているため、構造１１〜１３はフレームを軽量化させつつ、エネルギ吸収性能を向上させることができる。
【０１２１】
図５２は構造６、および構造１１〜１３の初期反力の最大値と、構造１の初期反力の最大値との比を示す図である。初期反力の最大値は、衝突の初期段階、すなわち曲げ誘起部における座屈が生じる前の最大荷重に相当する。中空部材の隣接部以外の部分におけるコーナー部の内面に補強部材が接合された構造１２および構造１３においては、前述の図５１で示したようにエネルギ吸収性能については構造６に対して大きな違いは生じなかったが、図５２に示すように初期反力については構造６に対して大きくなった。したがって、中空部材の隣接部以外の部分におけるコーナー部の内面に補強部材が接合されることで、衝突時のフレームの初期反力を高めることができ、車両全体として本来有するエネルギ吸収性能を発揮させやすくすることができる。
【符号の説明】
【０１２２】
１      フレーム
２      第１の構造部材
２ａ    天壁部
２ｂ    側壁部
２ｃ    フランジ部
２ｄ、２ｅ  稜線部
３、３０    第２の構造部材
３ａ    底壁部
３０ａ  天壁部
３０ｂ  側壁部
３ｃ、３０ｃ  接合部
３０ｅ  稜線部
４      補強部材
５      屈曲部
７      曲げ誘起部
８      隣接部
１０    中空部材
１１ａ、１１ｂ  コーナー部
５０、５４  穴部
５１    凹部
５２    凸部
５３    異強度部
【図１】
2019182166.tif 000004
【図２】
2019182166.tif 000005
【図３】
2019182166.tif 000006
【図４】
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【図５】
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【図６】
2019182166.tif 000009
【図７】
2019182166.tif 000010
【図８】
2019182166.tif 000011
【図９】
2019182166.tif 000012
【図１０】
2019182166.tif 000013
【図１１】
2019182166.tif 000014
【図１２】
2019182166.tif 000015
【図１３】
2019182166.tif 000016
【図１４】
2019182166.tif 000017
【図１５】
2019182166.tif 000018
【図１６】
2019182166.tif 000019
【図１７】
2019182166.tif 000020
【図１８】
2019182166.tif 000021
【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
2019182166.tif 000024
【図２２】
2019182166.tif 000025
【図２３】
2019182166.tif 000026
【図２４】
2019182166.tif 000027
【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
2019182166.tif 000031
【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
2019182166.tif 000037
【図３５】
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【図３６】
2019182166.tif 000039
【図３７】
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【図３８】
2019182166.tif 000041
【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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