(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両骨格部材内の空間及び／又はこの車両骨格部材とその周囲のパネル部材とで囲まれる空間に、中空部を有する粉粒体又は多孔質の粉粒体が充填された車両骨格構造であって、
前記粉粒体は、前記車両骨格部材及び／又は前記パネル部材に荷重が加えられたときに、前記車両骨格部材及び／又は前記パネル部材の変形に伴って移動、変形及び崩壊が可能であり、
前記車両骨格部材及び／又は前記パネル部材が前記荷重によって変形するときに、前記粉粒体は圧縮され、前記車両骨格部材及び／又は前記パネル部材の外方への膨らみに伴って隣接する前記粉粒体同士が接触して摩擦力を発生させながら移動するとともに、前記粉粒体が変形、崩壊することにより前記車両骨格部材及び／又は前記パネル部材の内部圧力が激増するのを抑えることで、
前記車両骨格部材及び／又は前記パネル部材のほぼ一定の反力が保たれて大きな変位量が確保されることを特徴とした車両骨格構造。
【請求項２】
前記粉粒体は、予め固形化した状態で充填されることを特徴とした請求項１記載の車両骨格構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、重量増を抑えつつ、より衝撃エネルギーを吸収するのに好適な車両骨格構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両の骨格部材内に充填材を充填した車両骨格構造としては、例えば、（１）自動車技術会２００１年春季大会学術講演会前刷集掲載論文「衝突安全性能と軽量化の両立への試み」、（２）１９８６年イギリス  マンチェスター大学  科学技術論文「ＳＴＡＴＩＣ  ＡＮＤ  ＤＹＮＡＭＩＣ  ＡＸＩＡＬ  ＣＲＵＳＨＩＮＧ  ＯＦ  ＦＯＡＭ−ＦＩＬＬＥＤ  ＳＨＥＥＴ  ＭＥＴＡＬ  ＴＵＢＥＳ」、（３）自動車技術Ｖｏｌ．５５  ２００１年４月号掲載論文「樹脂充填によるボデーフレーム強化技術の開発」、（４）特開２００１−１３０４４４公報「衝突エネルギ吸収部材」、（５）特開２０００−４６１０６公報「制振パネル」に記載されたものが知られている。
【０００３】
上記（１）には、自動車の骨格部材内に発泡充填材を充填することで、衝突時の吸収エネルギーを確保しつつ軽量化を図る技術が記載されている。
上記（２）の図３（ｂ）（ｉｉ）には、ポリウレタンフォームを満たした方形断面のチューブが変形した例が示されている。
【０００４】
上記（３）には、フレーム内部の一部に発泡樹脂を充填することにより、衝突時のエネルギーを分散させてフレームの局部的な座屈変形を抑制する技術が記載されている。
【０００５】
上記（４）には、「衝突エネルギ吸収部材がこれの面方向に衝突荷重を受け易くするためには、衝突エネルギ吸収部材が空洞部を有する場合には、粉末、発泡材、中子等の装填物を衝突エネルギ吸収部材の内部に装入して、衝突エネルギ吸収部材の長手方向における剛性を高めることも好ましい」ことが記載されている。また、同公報の図１４には、装填物５０（符号については、同公報に記載されているものを使用した。以下同じ。）を内部に装填した衝突エネルギ吸収部材１Ａ，１Ｂが記載されている。
【０００６】
上記（５）の図１（ａ），（ｂ）には、板材１，２（符号については、同公報に記載されているものを使用した。以下同じ。）間に、高剛性粒子５と、弾性変形に伴って振動エネルギを吸収させる低弾性粒子６とを混在させて充填した制振パネル１０が記載されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記（１）〜（３）は、骨格部材内に発泡材を充填する構造であり、次図に示すような課題がある。
図１５（ａ），（ｂ）は従来の骨格部材内に発泡材を充填した構造部材の特性を説明するグラフである。
（ａ）は発泡材の発泡倍率と、構造部材に軸方向に圧縮荷重を加えた場合の座屈が発生する座屈荷重との関係を説明するグラフであり、縦軸は座屈荷重、横軸は発泡倍率を表す。
構造部材の座屈荷重を大きくするには、発泡倍率を小さくする必要がある。
（ｂ）は発泡材の発泡倍率と構造部材の重量との関係を説明するグラフであり、縦軸は重量、横軸は発泡倍率を表す。
【０００８】
発泡倍率を小さくすると、構造部材の重量が増す。即ち、上記の（ａ）及び（ｂ）のグラフから、所定の座屈荷重ｂを確保する発泡倍率以下（図中の発泡材有効域である。）では、重量が大きくなり、構造部材の軽量化が難しくなる。
【０００９】
また、上記（１）〜（３）に示したような発泡材や上記（４）に示した粉末、例えば中実粉をそれぞれ充填した構造部材の圧潰試験について図１６で説明する。
図１６（ａ）〜（ｃ）は従来の構造部材の圧潰試験の内容を示す第１作用図である。
（ａ）において、発泡材又は中実粉を管状の骨格部材２００ａ内に充填した構造部材２００に、白抜き矢印のように軸方向の圧縮荷重、即ち荷重Ｐを加えて強制的に変形させる。
（ｂ）において、構造部材２００の変形量をλとすると、変形量λが大きくなるにつれて、構造部材２００は、図に示したようなＺ字形、又はくの字形に座屈変形する。
【００１０】
（ｃ）は（ａ），（ｂ）で変形させたときの構造部材２００の変形量λと荷重Ｐとの関係を説明するグラフであり、縦軸は荷重Ｐ、横軸は変形量λを表す。また、試料としては、内部に充填材を充填せずに骨格部材のみにした試料Ａ、発泡材を充填した試料Ｂ、中実粉を充填した試料Ｃの３種である。
【００１１】
試料Ｂ（発泡材充填）では、変形量λが小さいうちは試料Ａよりも大きな荷重Ｐが発生するが、変形量λが大きくなるにつれて、荷重Ｐは急激に減少する。
試料Ｃ（中実粉充填）についても、変形量λが比較的大きくなるにつれて、荷重Ｐは急激に減少する。これは、試料Ｂ及び試料Ｃでは、変形の初期で、発泡材又は中実粉が潰れにくいために、構造部材の内部圧力が過度に上昇してＺ字形又はくの字形に座屈し、この座屈によって荷重Ｐが激減することによる。
【００１２】
上記（５）の高剛性粒子及び低弾性粒子を充填した構造部材の圧潰試験について図１７で説明する。
図１７（ａ）〜（ｃ）は従来の構造部材の圧潰試験の内容を示す第２作用図である。
（ａ）において、構造部材２０１は、管状の骨格部材２０１ａ内に低弾性粒子２０２…（…は複数個を示す。以下同じ。）及び高剛性粒子２０３…を充填した部材である。まず、構造部材２０１に軸方向の圧縮荷重である荷重Ｐを加えて構造部材２０１を強制的に変形させる。この結果、（ｂ）に示すように、低弾性粒子２０２…が次第に変形する。構造部材２０１の変形量λがＬになると、低弾性粒子２０２…はほぼ完全に潰れ、今度は高剛性粒子２０３…に直接的に荷重Ｐが作用する。
【００１３】
（ｃ）は（ａ），（ｂ）で構造部材２０１を変形させたときの構造部材の変形量λと荷重Ｐとの関係を説明するグラフであり、縦軸は荷重Ｐ、横軸は変形量λを表す。また、実線で示す試料Ａは図１６（ｃ）に示した骨格部材のみとしたもの、破線で示す試料Ｄが（ａ），（ｂ）で説明した構造部材２０１である。
【００１４】
試料Ｄでは、変形量λがＬになるまでは試料Ａとほぼ同等の荷重Ｐとなるが、変形量λがＬを超えると、荷重Ｐは急激に増加する。これは、上記したように、変形量λがＬを超えると、ほとんど潰れが生じない高剛性粒子に荷重Ｐが作用するために、急激に荷重Ｐが増加することによる。更に、荷重Ｐを作用させると、図１６（ｂ）に示したのと同様にＺ字形あるいはくの字形に座屈変形し、荷重Ｐは激減するようになる。
【００１５】
次に、各充填材を充填した構造部材の曲げ試験について説明する。
図１８（ａ）〜（ｆ）は従来の構造部材の曲げ試験の内容を示す第１作用図である。なお、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線断面図、（ｄ）は（ｃ）のｄ−ｄ線断面図、（ｆ）は（ｅ）のｆ−ｆ断面図である。
（ａ）は、骨格部材２００ａ内に発泡材を充填した構造部材２００Ｂ（図１６（ｃ）に示した試料Ｂ）を２つの支点２０６，２０６で支持した状態を示す。δは構造部材２００Ｂに荷重を加えたときの変形量を示す（以下同じ）。
【００１６】
（ｂ）は、構造部材２００Ｂの骨格部材２００ａ内に発泡材２０８を充填したことを示す。
（ｃ）において、構造部材２００Ｂに、構造部材２００Ｂの軸線に垂直な方向、即ち白抜き矢印の向きに荷重Ｗを加えると、構造部材２００Ｂは下方へ撓み、（ｄ）において、骨格部材２００ａの上面２１１と下面２１２との間の発泡材２０８が圧縮されるとともに骨格部材２００ａの側面２１３，２１４が外方に膨らみ、これらの側面２１３，２１４が発泡材２０８から剥離する。
【００１７】
（ｅ）において、構造部材２００Ｂに更に荷重Ｗを加えると、構造部材２００Ｂは更にに変形し、（ｆ）に示すように、構造填部材２００Ｂは上下に更に潰れるとともに、側面２１３，２１４は更に側方に膨らむ。
【００１８】
上記した（ｄ），（ｆ）のように、変形が進行するにつれて、発泡材２０８から骨格部材２００ａの側面２１３，２１４が剥離するために、発泡材２０８は構造部材２００Ｂの変形を抑制しにくくなる。
【００１９】
図１９（ａ）〜（ｆ）は従来の構造部材の曲げ試験の内容を示す第２作用図である。なお、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線断面図、（ｄ）は（ｃ）のｄ−ｄ線断面図、（ｆ）は（ｅ）のｆ−ｆ線断面図である。
（ａ）は、骨格部材２００ａ内に中実粉を充填した構造部材２００Ｃ（図１６（ｃ）に示した試料Ｃ）を２つの支点２０６，２０６で支持した状態を示す。
【００２０】
（ｂ）は、骨格部材２００ａの内部に中実粉２１７…を充填したことを示す。
（ｃ）において、構造部材２００Ｃに、構造部材２００Ｃの軸線に垂直な向き、即ち白抜き矢印の向きに荷重Ｗを加えると、構造部材２００Ｃは下方へ撓み、（ｄ）において、骨格部材２００ａの上面２１１と下面２１２との間の中実粉２１７…に荷重が作用するとともに骨格部材２００ａの側面２１３，２１４が外方に膨らみ、中実粉２１７…は側面２１３，２１４の膨らみに追従して側方に広がる。
【００２１】
（ｅ）において、構造部材２００Ｃに更に荷重Ｗを加えると、構造部材２００Ｃは更に変形して構造部材２００Ｃの下側が破断する。即ち、（ｆ）に示すように、構造部材２００Ｃは上下に更に潰れるとともに側面２１３，２１４は更に側方に膨んで内部の圧力が過大となり、下面２１２が破断する。
このように、骨格部材２００ａが破断すれば、構造部材２００Ｃの曲げ剛性は極端に低下する。
【００２２】
図２０（ａ）〜（ｆ）は従来の構造部材の曲げ試験の内容を示す第３作用図である。なお、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線断面図、（ｄ）は（ｃ）のｄ−ｄ線断面図、（ｆ）は（ｅ）のｆ−ｆ線断面図である。
（ａ）は、骨格部材２０１ａ内に低弾性粒子及び高剛性粒子を充填した構造部材２０１（図１７（ｃ）で示した試料Ｄ）を２つの支点２０６，２０６で支持した状態を示す。
（ｂ）は、骨格部材２０１ａの内部に低弾性粒子２０２…及び高剛性粒子２０３…を充填したことを示す。
【００２３】
（ｃ）において、構造部材２０１に、構造部材２０１の軸線に垂直な方向、即ち白抜き矢印の向きに荷重Ｗを加えると、構造部材２０１は下方へ撓み、（ｄ）において、骨格部材２０１ａの上面２１１と下面２１２との間の低弾性粒子２０２…及び高剛性粒子２０３…に荷重が作用して低弾性粒子２０２…が縮むするとともに骨格部材２０１ａの側面２１３，２１４が外方に膨らみ、低弾性粒子２０２…及び高剛性粒子２０３…は側面２１３，２１４の膨らみに追従して側方に広がる。
【００２４】
（ｅ）において、構造部材２０１に更に荷重Ｗを加えると、構造部材２０１は更に変形して構造部材２０１の下側が破断する。即ち、（ｆ）に示すように、構造部材２０１は上下に更に潰れるとともに側面２１３，２１４は更に側方に膨んで内部の圧力が過大となり、下面２１２が破断する。
このように、骨格部材２０１ａが破断すれば、構造部材２０１の曲げ剛性は極端に低下する。
【００２５】
図２１は従来の各充填材を充填した構造部材の曲げ試験の結果を示すグラフであり、試料Ａ及び図１８〜図２０に示した試料Ｂ〜試料Ｄの結果を示す。なお、縦軸は荷重Ｗ、横軸は変形量δを示す。
試料Ｂでは、試料Ａに対して荷重Ｗが全体的に上昇しているが、変位量δが大きくなると、荷重Ｗは次第に低下している。
試料Ｃ及び試料Ｄでは、変形の初期に荷重Ｗの値が大きくなるが、変形量δが小さいうちに荷重Ｗが激減し、最大の変形量δは小さい。
【００２６】
車両衝突時に構造部材が吸収できる吸収エネルギーは、変形量δとして微少変位量をとったときに、この微少変位量に対応する荷重Ｗを、変位量δがゼロから最大の変位量δまで積分したものにほぼ相当する、即ち各曲線の下側の面積にほぼ相当するから、各変位量δにおける荷重Ｗを大きな値に維持するとともに最大の変位量δを大きくすることができれば、車両衝突時の構造部材の吸収エネルギーを大きくすることができる。また、荷重Ｗを一定にすることができれば、安定的に衝撃エネルギーを吸収することができる。
【００２７】
上記した試料Ｂでは、最大の変位量δは大きくなるが、各変位量δにおける荷重Ｗが十分に大きくなく、また、試料Ｃ及び試料Ｄは最大の荷重Ｗは大きいが、最大の変位量δが小さいため、試料Ｂ〜試料Ｄはどれも全吸収エネルギーは小さくなる、即ち衝撃エネルギーを十分に吸収できない。
また、試料Ｃ及び試料Ｄでは、荷重Ｗの変化が大きく、衝撃エネルギーの吸収が安定しない。
【００２８】
そこで、本発明の目的は、車両骨格構造を改良することで、重量増を抑えつつ、より大きな衝撃エネルギーを安定して吸収できるようにすることにある。
【００２９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１は、車両骨格部材内の空間及び／又はこの車両骨格部材とその周囲のパネル部材とで囲まれる空間に、中空部を有する粉粒体又は多孔質の粉粒体が充填された車両骨格構造であって、粉粒体を、車両骨格部材及び／又はパネル部材に荷重が加えられたときに、車両骨格部材及び／又はパネル部材の変形に伴って移動、変形及び崩壊が可能とし、車両骨格部材及び／又はパネル部材が荷重によって変形するときに、粉粒体は圧縮され、車両骨格部材及び／又はパネル部材の外方への膨らみに伴って隣接する粉粒体同士が接触して摩擦力を発生させながら移動するとともに、粉粒体が変形、崩壊することにより車両骨格部材及び／又はパネル部材の内部圧力が激増するのを抑えることで、車両骨格部材及び／又はパネル部材のほぼ一定の反力が保たれて大きな変位量が確保されることを特徴とする。
【００３０】
中空部を有する粉粒体又は多孔質の粉粒体によって、車両骨格構造の重量増を抑え、車両骨格構造に衝撃を受けた時に、車両骨格部材及び／又はパネル部材の変形に伴う粉粒体の移動、粉粒体同士の摩擦力、粉粒体自体の変形、崩壊によって、車両骨格部材及び／又はパネル部材の内部圧力が激増するのを抑えることで、車両骨格部材及び／又はパネル部材のほぼ一定の反力が保たれて、車両骨格構造の変形を、荷重の作用する側から徐々に且つ大きな荷重を発生させながらスムーズに行わせることができ、より大きな衝撃エネルギーをより安定的に吸収することができる。
【００３１】
請求項２は、粉粒体を、予め固形化した状態で充填することを特徴とする。
予め固形化するので、粉粒体が取扱いやすくなる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に係る車両骨格構造を説明する斜視図であり、構造部材１０は、車両の骨格構造を形成する部材に相当するものであり、車両骨格構造の衝撃エネルギー吸収性能を把握するために、テスト用に作製した試料である。
【００３３】
図２は図１の２−２線断面図であり、構造部材１０は、管状の骨格部材１１と、この骨格部材１１内に充填した中空の粉粒体１２…とからなる。１２ａは中空部である。（なお、粉粒体１２は骨格部材１１に比較してかなり小さなものであるが、説明の都合上、拡大した。骨格部材１１は端部の閉塞部材１３，１３（図１参照）を含む。）
粉粒体１２としては、、二酸化けい素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３：アルミナ）、シリカアルミナ、樹脂、ガラス、陶磁器が好適である。
【００３４】
図３（ａ）〜（ｄ）は本発明に係る構造部材の圧潰試験の内容を示す説明図である。
（ａ）は構造部材１０に軸方向の圧縮荷重、即ち荷重Ｐを加えて、構造部材１０を変形させる。このときの構造部材１０の変位量がλである。
【００３５】
（ｂ）は構造部材１０に軸圧縮荷重を加える前の状態を示す。
（ｃ）において、構造部材１０に荷重を加えると、隣接する粉粒体１２同士が強く接触して大きな摩擦力を発生させながら移動するため、構造部材１０の変形に伴って大きな抵抗力が発生する。
【００３６】
（ｄ）において、更に、荷重を加え続けると、構造部材１０の荷重作用部位側の粉粒体１２に微少な変形や崩壊（１２ｂは粉粒体１２が崩壊してできた崩壊片である。）が生じて、骨格部材１１の内部圧力が激増するのを抑え、Ｚ字形又はくの字形の座屈変形が発生するのを防止することができる。
【００３７】
図４は構造部材の圧潰試験における変形状態を示す説明図であり、（ａ）〜（ｃ）は本発明の実施例、（ｄ），（ｅ）は比較例を示す。
まず、実施例について説明する。
（ａ）は変形前の状態である。（ｂ）において、（ａ）の状態から構造部材１０に軸圧縮荷重である荷重Ｐを加えると、構造部材１０の荷重Ｐを作用させる一端部側（即ち、上部側である。）から粉粒体１２が微少に変形し、そして崩壊に至る。これに対して、構造部材１０の他端部側（即ち、下部側である。）では、ほとんど変形は起こらない。
【００３８】
（ｃ）において、更に、荷重Ｐを継続して加えると、（ｂ）で説明した粉粒体１２の微少な変形及び崩壊は次第に下方に移り、構造部材１０は、蛇腹状にほぼ規則的に且つスムーズに変形していく。
【００３９】
次に、比較例について説明する。
（ｄ）は図１９に示した試料Ｃである構造部材２２１の変形前の状態である。（ｅ）において、（ｄ）の状態から軸圧縮荷重である荷重Ｐを加えると、構造部材２２１内に充填した中実粉２１７はほとんど潰れないために荷重Ｐは急激に増加し、くの字形又はＺ字形（不図示）に座屈変形し始め、この後は、荷重Ｐは急激に減少する。
【００４０】
上記したように、本発明の実施例では、構造部材１０の端部から順に潰れていくことで、ほぼ一定の大きな反力を保ちながら大きな変位量を確保することができ、構造部材１０に加えられるエネルギーを効率良く吸収することができる。
【００４１】
これに対して、比較例では、変形の初期では荷重Ｐが過度に大きくなり、また、Ｚ字形又はくの字形に座屈変形すると、荷重Ｐが激減し、変形に伴うエネルギーを効果的に吸収できない。
【００４２】
図５（ａ）〜（ｆ）は本発明に係る構造部材の曲げ試験の作用説明図である。なお、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線断面図、（ｄ）は（ｃ）のｄ−ｄ線断面図、（ｆ）は（ｅ）のｆ−ｆ線断面図である。
（ａ）は、構造部材１０を２つの支点１５，１５で支持した状態を示す。δは構造部材１０に荷重を加えたときの変形量を示す（以下同じ）。
（ｂ）は、構造部材１０内に粉粒体１２を充填したことを示す。
【００４３】
（ｃ）において、構造部材１０に荷重Ｗを白抜き矢印の向きに加えると、構造部材１０は下方へ撓み、（ｄ）において、構造部材１０の上面１７と下面１８との間の粉粒体１２が圧縮されるとともに構造部材１０の側面２１，２２が外方に膨らみ、これに伴って粉粒体１２が側方に移動する。
【００４４】
（ｅ）において、構造部材１０に更に荷重Ｗを加えると、構造部材１０は更に変形し、（ｆ）に示すように、構造部材１０は上下に更に潰れるとともに、側面２１，２２は更に側方に膨らみ、上面１７近傍の粉粒体１２は、構造部材１０の内部の圧力上昇によって崩壊し、過度の圧力上昇を防止することができる。
従って、従来のような、構造部材内の圧力上昇に伴う骨格部材の破損は発生せず、（ｅ）に示した荷重Ｗが急激に低下することを防止することができる。
【００４５】
図６（ａ），（ｂ）は本発明に係る車両骨格構造を適用する部位を示す斜視図である。
（ａ）において、本発明の骨格構造は、車体前部のエンジン両側方下方に配置するフロントサイドフレーム３１，３１、車室の両側方下部に配置するサイドシル３８，３８、左右のサイドシル３８，３８間に渡したフロントフロアクロスメンバ５８、サイドシル３８，３８から立ち上げたセンタピラー７５，７５、サイドシル３８，３８から後方へ延ばしたリヤフレーム６１，６１に適用する。
【００４６】
また、（ｂ）において、本発明の骨格構造は、フロントピラー７３，７３、フロントドア（不図示）内及びリヤドア（不図示）内にそれぞれ配置したドアビーム８９，９５、ルーフの両側部に設けたルーフサイドレール９６，９６、左右のルーフサイドレール９６，９６に渡したルーフレール１１７，１１８に採用する。
【００４７】
図７（ａ）〜（ｅ）は本発明に係る車両骨格構造をフロントサイドフレームに採用した例の説明図である。なお、構造部材としてのフロントサイドフレーム３１の符号３１を、ここでは便宜上、３１Ａ〜３１Ｅと変更した。フロントサイドフレーム３１Ａ〜３１Ｄでは、粉粒体１２…を、固形化せずに骨格部材内に充填し、フロントサイドフレーム３１Ｅでは、粉粒体１２…を予め骨格部材内に充填して固形化した状態で別の骨格部材内に充填、即ち挿入する。
（ａ）に示すフロントサイドフレーム３１Ａは、アウタパネル３２と、このアウタパネル３２よりもエンジン室側に設けたインナパネル３３とから骨格部材３４を形成し、この骨格部材３４内に粉粒体１２…を充填した部材である。なお、フロントサイドフレーム３１Ａに粉粒体１２を充填する場合に、フロントサイドフレーム３１Ａの長手方向全体に充填してもよいし、あるいは、フロントサイドフレーム３１Ａの長手方向に部分的に充填する、即ち、フロントサイドフレーム３１Ａ内に長手方向に所定間隔を開けて２枚の隔壁を設け、これら２枚の隔壁間に粉粒体１２を充填してもよい。以下に述べる部位についても同様である。
【００４８】
（ｂ）に示すフロントサイドフレーム３１Ｂは、斜面３７を設けたアウタパネル４１と、このアウタパネル４１のエンジン室側に設けるとともに斜面４２を形成したインナパネル４３とから骨格部材４４を形成し、この骨格部材４４に粉粒体１２…を充填した部材である。
【００４９】
（ｃ）に示すフロントサイドフレーム３１Ｃは、アウタパネル３２と、インナパネル３３と、これらのアウタパネル３２及びインナパネル３３の内側に取付けた隔壁４７とから骨格部材４８を形成し、アウタパネル３２及びインナパネル３３内の隔壁４７で区画した第１室５１及び第２室５２のうちの第１室５１内に粉粒体１２を充填した部材である。
【００５０】
（ｄ）に示すフロントサイドフレーム３１Ｄは、（ｃ）に示したフロントサイドフレーム３１Ｃの第２室５２に粉粒体１２…を充填した部材である。
（ｅ）に示すフロントサイドフレーム３１Ｅは、骨格部材５７内に粉粒体１２…を充填し、この骨格部材５７を骨格部材３４の内側に配置した部材である。
【００５１】
図８（ａ）〜（ｄ）は本発明に係る車両骨格構造をリヤフレームに採用した例の説明図である。なお、構造部材としてのリヤフレーム６１の符号６１を、ここでは便宜上、６１Ａ〜６１Ｄと変更した。リヤフレーム６１Ａ〜６１Ｄでは、粉粒体１２…を、固形化せずに骨格部材内に充填する。
（ａ）に示すリヤフレーム６１Ａは、ロアパネル６２と、このロアパネル６２の上部に設けたリヤフロアパネル６３との間に粉粒体１２を充填した部材である。
（ｂ）に示すリヤフレーム６１Ｂは、ロアパネル６２と、このロアパネル６２の上部に取付けたサブロアパネル６６との間に粉粒体１２…を充填した部材である。
【００５２】
（ｃ）に示すリヤフレーム６１Ｃは、ロアパネル６２の上部に取付けたサブロアパネル６６と、このサブロアパネル６６の上部に設けたリヤフロアパネル６３との間に粉粒体１２を充填した部材である。
【００５３】
（ｄ）に示すリヤフレーム６１Ｄは、ロアパネル６２とリヤフロアパネル６３とで囲まれる閉空間内に骨格部材７２を配置し、この骨格部材７２内に粉粒体１２…を充填した部材である。
【００５４】
図９は本発明に係る車両骨格構造をセンタピラーに採用した例の説明図である。なお、構造部材としてのセンタピラー７５の符号７５を、ここでは便宜上、７５Ａ〜７５Ｆと変更した。センタピラー７５Ａ〜７５Ｅでは、粉粒体１２…を、固形化せずに骨格部材内に充填し、センタピラー７５Ｆでは、粉粒体１２…を予め骨格部材内に充填して固形化した状態で別の骨格部材内に充填、即ち挿入する。
（ａ）に示したセンタピラー７５Ａは、アウタパネル７６と、このアウタパネル７６の車室側に配置したインナパネル７７とで骨格部材７８を形成し、この骨格部材７８に粉粒体１２…を充填した部材である。
【００５５】
（ｂ）に示したセンタピラー７５Ｂは、アウタパネル７６とインナパネル７７との間に補強部材７９を取付けることで骨格部材８０を形成し、補強材７９とアウタパネル７６との間に粉粒体１２…を充填した部材である。
【００５６】
（ｃ）に示したセンタピラー７５Ｃは、アウタパネル７６とインナパネル７７との間に補強部材７９を取付け、この補強材７９とインナパネル７７との間に粉粒体１２…を充填した部材である。
（ｄ）に示したセンタピラー７５Ｄは、骨格部材７８の車室側にセンタピラーガーニッシュ８４を取付け、このセンタピラーガーニッシュ８４と骨格部材７８との間に粉粒体１２を充填した部材である。
【００５７】
（ｅ）に示したセンタピラー７５Ｅは、骨格部材７８の車室側に、リブ８７…，８８…を設けたセンタピラーガーニッシュ９１を取付け、このセンタピラーガーニッシュ９１と骨格部材７８との間に粉粒体１２を充填した部材である。
【００５８】
（ｆ）に示したセンタピラー７５Ｆは、骨格部材７８の車室側にセンタピラーガーニッシュ８４を取付け、これらのセンタピラーガーニッシュ８４及び骨格部材７８との間の閉空間に、粉粒体１２…を充填した骨格部材９４を配置した部材である。
【００５９】
図１０は本発明に係る車両骨格構造をルーフサイドレールに採用した例の説明図である。なお、構造部材としてのルーフサイドレール９６の符号を、ここでは便宜上、９６Ａ〜９６Ｅと変更した。ルーフサイドレール９６Ａ〜９６Ｅでは、粉粒体１２…を、固形化せずに骨格部材内に充填する。
（ａ）に示したルーフサイドレール９６Ａは、アウタパネル９７と、このアウタパネル９７の車室側に配置したインナパネル９８とで骨格部材１０１を形成し、この骨格部材１０１に粉粒体１２…を充填した部材である。
【００６０】
（ｂ）に示したルーフサイドレール９６Ｂは、アウタパネル９７とインナパネル９８との間に補強部材１０４を取付けることで骨格部材１０５を形成し、補強部材１０４とアウタパネル９７との間に粉粒体１２…を充填した部材である。
【００６１】
（ｃ）に示したルーフサイドレール９６Ｃは、アウタパネル９７とインナパネル９８との間に補強部材１０４を取付けることで骨格部材１０５を形成し、補強部材１０４とインナパネル９８との間に粉粒体１２…を充填した部材である。
【００６２】
（ｄ）に示したルーフサイドレール９６Ｄは、骨格部材１０１の車室側にルーフサイドレールガーニッシュ１１１を取付け、このルーフサイドレールガーニッシュ１１１と骨格部材１０１との間に粉粒体１２を充填した部材である。
【００６３】
（ｅ）に示したルーフサイドレール９６Ｅは、骨格部材１０１の車室側に、リブ１１４…を形成したルーフサイドレールガーニッシュ１１５を取付け、このルーフサイドガーニッシュ１１５と骨格部材１０１との間に粉粒体１２を充填した部材である。
【００６４】
図１１は本発明に係る粉粒体の別の実施の形態を示す説明図である。
（ａ）は独立した孔部１２１…を有する多孔質で不定形な粉粒体１２２を示し、（ｂ）は孔部１２４…がそれぞれ連通する多孔質で不定形な粉粒体１２５を示す。
【００６５】
（ｃ）は独立した孔部１２１…を有する多孔質で定形な粉粒体１２７を示し、（ｄ）は孔部１２４…がそれぞれ連通する多孔質で定形な粉粒体１３１を示す。
（ｅ）は中空部１３３を有する星形の粉粒体１３４を示す。
（ｆ）はパイプ状の粉粒体１３６を示す。
【００６６】
図１２は本発明に係る構造部材の圧潰試験の結果を示すグラフであり、縦軸は軸圧縮荷重である荷重Ｐ、横軸は軸圧縮による変形量λである。
実施例１は中空の粉粒体を充填した構造部材、実施例２は多孔質の粉粒体（図１１に示した粉粒体１２２である。）を充填した構造部材であり、前述の比較例１（充填物を充填していない構造部材（図１６（ｃ）に示した試料Ａ））、比較例２（中実粉を充填した構造部材（図１６（ｃ）に示した試料Ｃ））、比較例３（発泡材を充填した構造部材（図１６（ｃ）に示した試料Ｂ））と共に示す。
【００６７】
実施例１及び実施例２は、比較例１〜比較例３に比べて、変形の初期に荷重Ｐが激増することがなく、しかも、安定して大きな荷重Ｐを維持するとともに大きな変形量λを得ることができる。即ち、変形量λがゼロから最大変形量までの荷重Ｐの積分値を大きくすることができ、大きな吸収エネルギーを得ることができる。
【００６８】
図１３は本発明に係る構造部材の圧潰試験におけるエネルギー吸収効率を説明するグラフであり、比較例１、即ち充填物を充填していない構造部材のエネルギー吸収効率Ｅを１としたときの実施例１、実施例２，比較例２及び比較例３の各エネルギー吸収効率Ｅを比較したものである。なお、エネルギー吸収効率Ｅは、吸収エネルギーを構造部材の重量で割った値である。
実施例１及び実施例２のエネルギー吸収効率Ｅは、共に１よりも大幅に大きく、中空の粉粒体や多孔質の粉粒体の効果が表われている。
【００６９】
図１４は本発明に係る構造部材の曲げ試験の結果を示すグラフであり、縦軸は構造部材の軸線に垂直に作用させる横荷重、即ち荷重Ｗ、横軸は荷重Ｗによる構造部材の変位量δを示す。
構造部材として、図１２で説明した実施例１（中空の粉粒体）、実施例２（多孔質の粉粒体）、比較例１（試料Ａ）、比較例２（試料Ｃ）、比較例３（試料Ｂ）を示す。
【００７０】
実施例１及び実施例２では、変形の初期から変形の後期まで大きな荷重Ｗをほぼ一定に維持することができ、変形時の大きなエネルギーを安定して吸収することができる。
【００７１】
以上の図２、例えば図９（ａ），（ｄ）、図１１（ａ）で説明したように、本発明は、センタピラー７５Ａ内の空間又はこのセンタピラー７５Ａとその周囲のセンタピラーガーニッシュ８４とで囲まれる空間に、あるいは、センタピラー７５Ａ内の空間及びこのセンタピラー７５Ａとその周囲のセンタピラーガーニッシュ８４とで囲まれる空間の両方に、中空部１２ａを有する粉粒体１２又は多孔質の粉粒体、例えば粉粒体１２２を、予め固形化した状態で充填する、又は固形化せずに充填することを特徴とする。
【００７２】
中空部１２ａを有する粉粒体１２又は多孔質の粉粒体１２２によって、車両骨格構造の重量増を抑え、車両骨格構造に衝撃を受けた時に、粉粒体１２（又は粉粒体１２２）同士の摩擦力、粉粒体１２（又は粉粒体１２２）自体の変形、崩壊によって、車両骨格構造の変形を、荷重の作用する側から徐々に且つ大きな荷重を発生させながらスムーズに行わせることができ、より大きな衝撃エネルギーをより安定的に吸収することができる。
【００７３】
尚、本発明の車両骨格構造は、鉄道、船舶、航空機、自動二輪車等の車両骨格構造、特に自動車における車両骨格構造に適用できる。
【００７４】
【発明の効果】
本発明は上記構成により次の効果を発揮する。
請求項１の車両骨格構造は、粉粒体を、車両骨格部材及び／又はパネル部材に荷重が加えられたときに、車両骨格部材及び／又はパネル部材の変形に伴って移動、変形及び崩壊が可能とし、車両骨格部材及び／又はパネル部材が荷重によって変形するときに、粉粒体は圧縮され、車両骨格部材及び／又はパネル部材の外方への膨らみに伴って隣接する粉粒体同士が接触して摩擦力を発生させながら移動するとともに、粉粒体が変形、崩壊することにより車両骨格部材及び／又はパネル部材の内部圧力が激増するのを抑えることで、車両骨格部材及び／又はパネル部材のほぼ一定の反力が保たれて大きな変位量が確保されるので、中空部を有する粉粒体又は多孔質の粉粒体によって、車両骨格構造の重量増を抑え、車両骨格構造に衝撃を受けた時に、車両骨格部材及び／又はパネル部材の変形に伴う粉粒体の移動、粉粒体同士の摩擦力、粉粒体自体の変形、崩壊によって、車両骨格構造の変形を、荷重の作用する側から徐々に且つ大きな荷重を発生させながらスムーズに行わせることができ、より大きな衝撃エネルギーをより安定的に吸収することができる。
【００７５】
請求項２の車両骨格構造は、粉粒体を、予め固形化した状態で充填するので、粉粒体が取扱いやすくなる。
【００７６】
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る車両骨格構造を説明する斜視図
【図２】  図１の２−２線断面図
【図３】  本発明に係る構造部材の圧潰試験の内容を示す説明図
【図４】  構造部材の圧潰試験における変形状態を示す説明図
【図５】  本発明に係る構造部材の曲げ試験の作用説明図
【図６】  本発明に係る車両骨格構造を適用する部位を示す斜視図
【図７】  本発明に係る車両骨格構造をフロントサイドフレームに採用した例の説明図
【図８】  本発明に係る車両骨格構造をリヤフレームに採用した例の説明図
【図９】  本発明に係る車両骨格構造をセンタピラーに採用した例の説明図
【図１０】  本発明に係る車両骨格構造をルーフサイドレールに採用した例の説明図
【図１１】  本発明に係る粉粒体の別の実施の形態を示す説明図
【図１２】  本発明に係る構造部材の圧潰試験の結果を示すグラフ
【図１３】  本発明に係る構造部材の圧潰試験におけるエネルギー吸収効率を説明するグラフ
【図１４】  本発明に係る構造部材の曲げ試験の結果を示すグラフ
【図１５】  従来の骨格部材内に発泡材を充填した構造部材の特性を説明するグラフ
【図１６】  従来の構造部材の圧潰試験の内容を示す第１作用図
【図１７】  従来の構造部材の圧潰試験の内容を示す第２作用図
【図１８】  従来の構造部材の曲げ試験の内容を示す第１作用図
【図１９】  従来の構造部材の曲げ試験の内容を示す第２作用図
【図２０】  従来の構造部材の曲げ試験の内容を示す第３作用図
【図２１】  従来の各充填材を充填した構造部材の曲げ試験の結果を示すグラフ
【符号の説明】
１０，３１，３１Ａ〜３１Ｅ，３８，５８，６１，６１Ａ〜６１Ｄ，７３，７５，７５Ａ〜７５Ｆ，８１，８９，９５，９６，９６Ａ〜９６Ｅ，１１７，１１８…構造部材、１１，３４，４４，４８，５７，７２，７８，８０，９４，１０１，１０５…骨格部材、１２，１２２，１２５，１２７，１３１，１３４，１３６…粉粒体、１２ａ，１３３…中空部，１２１，１２４…孔部、６３，８４，９１，１１１，１１５…パネル部材。
【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】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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