WO2015064311A1

WO2015064311A1 - 車両の骨格構造

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Publication number: WO2015064311A1
Application number: PCT/JP2014/076715
Authority: WO
Inventors: 黒川　博幸
Original assignee: トヨタ自動車株式会社
Priority date: 2013-11-01
Filing date: 2014-10-06
Publication date: 2015-05-07
Also published as: JP2015085911A; JP5983583B2; US9868465B2; CN105745145B; CN105745145A; DE112014004960T5; US20160236715A1

Abstract

　複数の第１壁部（３２、３４、３６、３８）と複数の第１角部（３３、３５、３７、３９）とを有する閉断面形状に形成され、車両（１２）の骨格を構成する骨格部材（１４）と、複数の第２壁部（４２、４４、４６、４８）と複数の第２角部（４３、４５、４７、４９）とを有する閉断面形状に形成されるとともに、複数の第２角部（４３、４５、４７、４９）が複数の第１壁部（３２、３４、３６、３８）又は複数の第１角部（３３、３５、３７、３９）にそれぞれ接触して骨格部材（１４）の閉断面形状内に配置され、複数の第２壁部（４２、４４、４６、４８）が複数の第１壁部（３２、３４、３６、３８）又は複数の第１角部（３３、３５、３７、３９）とそれぞれ対向することで複数の閉断面形状を形成する繊維強化樹脂製の補強部材（４０）と、を備えた車両の骨格構造（１０）とする。

Description

車両の骨格構造

　本発明は、車両の骨格構造に関する。

　閉断面構造とされた車両骨格部材の湾曲部に、閉断面構造の内部骨格部材を配設し、荷重の入力によって湾曲部に発生する曲げ変形を抑制するようにした車両骨格部材構造は、従来から知られている（例えば、特開２００８－１２６８３５号公報参照）。

　しかしながら、荷重の入力によって車両骨格部材に発生する曲げ変形を抑制する構造には、未だ改善の余地がある。

　そこで、本発明は、荷重の入力によって骨格部材に発生する曲げ変形を抑制できる車両の骨格構造を得ることを目的とする。

　上記の目的を達成するために、本発明に係る第１の態様の車両の骨格構造は、複数の第１壁部と複数の第１角部とを有する閉断面形状に形成され、車両の骨格を構成する骨格部材と、複数の第２壁部と複数の第２角部とを有する閉断面形状に形成されるとともに、前記複数の第２角部が前記複数の第１壁部又は前記複数の第１角部にそれぞれ接触して前記骨格部材の閉断面形状内に配置され、前記複数の第２壁部が前記複数の第１壁部又は前記複数の第１角部とそれぞれ対向することで複数の閉断面形状を形成する繊維強化樹脂製の補強部材と、を備えている。

　本発明に係る第１の態様によれば、複数の第１壁部と複数の第１角部とを有する骨格部材の閉断面形状内に、複数の第２壁部と複数の第２角部とを有する閉断面形状の補強部材が、複数の第２角部を複数の第１壁部又は複数の第１角部にそれぞれ接触させた状態で配置され、複数の第２壁部と複数の第１壁部又は複数の第１角部との間に、それぞれ閉断面形状が形成されている。したがって、その補強部材により、骨格部材の強度（剛性）が向上される。よって、荷重の入力によって骨格部材に発生する曲げ変形が抑制される。

　また、本発明に係る第２の態様の車両の骨格構造は、第１の態様の車両の骨格構造であって、前記複数の第１壁部又は前記複数の第１角部とそれぞれ対向する前記複数の第２壁部の壁面は、前記骨格部材の長手方向から見た断面視で、前記骨格部材の内方側へ凹む曲面形状に形成されている。

　本発明に係る第２の態様によれば、骨格部材の長手方向から見た断面視で、複数の第２壁部の壁面が、骨格部材の内方側へ凹む曲面形状に形成されている。したがって、複数の第２壁部の壁面が、骨格部材の内方側へ凹む曲面形状に形成されていない場合に比べて、補強部材に加えられる応力が分散され易くなる。

　また、本発明に係る第３の態様の車両の骨格構造は、第１又は第２の態様の車両の骨格構造であって、前記複数の第２壁部とそれぞれ対向するか、又は前記複数の第２角部がそれぞれ接触する前記複数の第１壁部の壁面は、前記骨格部材の長手方向から見た断面視で、前記骨格部材の外方側へ膨らむ曲面形状に形成されている。

　本発明に係る第３の態様によれば、骨格部材の長手方向から見た断面視で、複数の第１壁部の壁面が、骨格部材の外方側へ膨らむ曲面形状に形成されている。したがって、複数の第１壁部の壁面が、骨格部材の外方側へ膨らむ曲面形状に形成されていない場合に比べて、骨格部材の曲げ変形に対する耐力が向上される。

　また、本発明に係る第４の態様の車両の骨格構造は、第１～第３の何れかの態様の車両の骨格構造であって、前記補強部材の閉断面形状内に、互いに対向する前記第２壁部同士又は前記第２角部同士を連結する補強リブが設けられている。

　本発明に係る第４の態様によれば、補強部材の閉断面形状内に、互いに対向する第２壁部同士又は第２角部同士を連結する補強リブが設けられている。したがって、補強部材の曲げ変形に対する耐力が向上される。

　また、本発明に係る第５の態様の車両の骨格構造は、第１～第４の何れかの態様の車両の骨格構造であって、前記複数の第１角部とそれぞれ対向する前記複数の第２壁部の壁面に、前記骨格部材の長手方向から見て、少なくとも前記複数の第１角部にそれぞれ近接又は当接させる隔壁リブが設けられている。

　本発明に係る第５の態様によれば、骨格部材の長手方向から見て、複数の第２壁部の壁面に、少なくとも複数の第１角部にそれぞれ近接又は当接させる隔壁リブが設けられている。したがって、その隔壁リブにより、第１角部の断面変形が抑制される。

　また、本発明に係る第６の態様の車両の骨格構造は、第１～第５の何れかの態様の車両の骨格構造であって、前記補強部材における繊維の配向は、前記骨格部材の長手方向に沿っている。

　本発明に係る第６の態様によれば、補強部材における繊維の配向が、骨格部材の長手方向に沿っている。したがって、その補強部材により、骨格部材の曲げ変形に対する耐力が更に向上される。

　また、本発明に係る第７の態様の車両の骨格構造は、第５の態様の車両の骨格構造であって、前記隔壁リブにおける繊維の配向は、前記第２壁部から前記第１角部に向かう方向に沿っている。

　本発明に係る第７の態様によれば、隔壁リブにおける繊維の配向が、第２壁部から第１角部に向かう方向に沿っている。したがって、隔壁リブの曲げ変形に対する耐力が向上され、それによって第１角部の断面変形が更に抑制される。

　また、本発明に係る第８の態様の車両の骨格構造は、第１～第７の何れかの態様の車両の骨格構造であって、前記補強部材は、互いに嵌合されることで閉断面形状を形成する第１部材と第２部材とで構成されている。

　本発明に係る第８の態様によれば、補強部材が、互いに嵌合されることで閉断面形状を形成する第１部材と第２部材とで構成されている。したがって、補強部材の骨格部材内への組込性が向上される。

　また、本発明に係る第９の態様の車両の骨格構造は、閉断面形状に形成され、車両の骨格を構成する骨格部材と、閉断面形状に形成されるとともに、前記骨格部材の壁部又は角部に接触して前記骨格部材の閉断面形状内に配置され、前記骨格部材とで複数の閉断面形状を形成する繊維強化樹脂製の補強部材と、を備えている。

　本発明に係る第９の態様によれば、骨格部材の閉断面形状内に、閉断面形状の補強部材が、骨格部材の壁部又は角部に接触させた状態で配置され、骨格部材と補強部材との間に、複数の閉断面形状が形成されている。したがって、その補強部材により、骨格部材の強度（剛性）が向上される。よって、荷重の入力によって骨格部材に発生する曲げ変形が抑制される。

　以上、説明したように、本発明に係る第１の態様によれば、荷重の入力によって骨格部材に発生する曲げ変形を抑制することができる。

　本発明に係る第２の態様によれば、補強部材に加えられる応力を分散させ易くすることができる。

　本発明に係る第３の態様によれば、骨格部材の曲げ変形に対する耐力を向上させることができる。

　本発明に係る第４の態様によれば、補強部材の曲げ変形に対する耐力を向上させることができる。

　本発明に係る第５の態様によれば、第１角部の断面変形を抑制することができる。

　本発明に係る第６の態様によれば、骨格部材の曲げ変形に対する耐力を更に向上させることができる。

　本発明に係る第７の態様によれば、隔壁リブの曲げ変形に対する耐力を向上させることができ、第１角部の断面変形を更に抑制することができる。

　本発明に係る第８の態様によれば、補強部材の骨格部材内への組込性を向上させることができる。

　本発明に係る第９の態様によれば、荷重の入力によって骨格部材に発生する曲げ変形を抑制することができる。

本実施形態に係る骨格構造を備えた車両の概略構成を示す側面図である。第１実施形態に係るフロントサイドメンバ及び補強部材の斜視図である。第１実施形態に係るフロントサイドメンバ及び補強部材の断面図である。第２実施形態に係るフロントサイドメンバ及び補強部材の断面図である。第２実施形態に係るフロントサイドメンバ及び補強部材の断面図である。第３実施形態に係るフロントサイドメンバ及び補強部材の斜視図である。第３実施形態に係るフロントサイドメンバ及び補強部材の断面図である。第４実施形態に係る補強部材の分解斜視図である。第４実施形態に係るフロントサイドメンバ及び補強部材の断面図である。第４実施形態に係る補強部材の嵌合前の状態を示す説明図である。第４実施形態に係る補強部材の嵌合後の状態を示す説明図である。第４実施形態に係る補強部材の嵌合前の状態を示す説明図である。第４実施形態に係る補強部材の嵌合後の状態を示す説明図である。第５実施形態に係る補強部材の斜視図である。第５実施形態に係る補強部材の変形例を示す斜視図である。

　以下、本発明の実施の形態について、図面を基に詳細に説明する。なお、説明の便宜上、各図において適宜示す矢印ＵＰを車体上方向、矢印ＦＲを車体前方向、矢印ＯＵＴを車幅方向外側とする。また、以下の説明で、特記なく上下、前後、左右の方向を用いる場合は、車体上下方向の上下、車体前後方向の前後、車体左右方向（車幅方向）の左右を示すものとする。更に、各図では本実施形態に係る骨格構造１０を備えた車両１２の左側が示されているが、車両１２の右側も左右対称で同様である。

＜第１実施形態＞
　まず、第１実施形態に係る車両１２の骨格構造１０について説明する。図１に示されるように、車両１２の前部における両側部には、車体前後方向を長手方向とする閉断面形状の骨格部材としての左右一対のフロントサイドメンバ１４が配設されている。各フロントサイドメンバ１４の長手方向中途部には、それぞれ傾斜部（キック部）１４Ａが形成されており、各フロントサイドメンバ１４は、各傾斜部１４Ａよりも車体前方側が車体後方側よりも所定高さ高い位置（高位）で、車体前後方向に延在するようになっている。

　また、車両１２の後部における両側部には、車体前後方向を長手方向とする閉断面形状の骨格部材としての左右一対のリアフロアサイドメンバ１６が配設されている。各リアフロアサイドメンバ１６の長手方向中途部には、それぞれ傾斜部（キック部）１６Ａが形成されており、各リアフロアサイドメンバ１６は、各傾斜部１６Ａよりも車体後方側が車体前方側よりも所定高さ高い位置（高位）で、車体前後方向に延在するようになっている。

　なお、フロントサイドメンバ１４とリアフロアサイドメンバ１６は、車体前後方向に延在する閉断面形状の骨格部材としてのフロアメンバ１５を介して連続して一体に形成されている。また、リアフロアサイドメンバ１６側における車両１２の骨格構造１０は、フロントサイドメンバ１４側における車両１２の骨格構造１０と同様であるため、以下においては、フロントサイドメンバ１４側における車両１２の骨格構造１０について説明する。

　図１に示されるように、車両１２には、フロントサイドメンバ１４の傾斜部１４Ａの上面に沿って延在するとともに、その傾斜部１４Ａの前端部から車体上方向へ向かって延在し、エンジンコンパートメントルーム３０と車室２０とを区画する略平板状のダッシュパネル１８が設けられている。

　また、図２、図３に示されるように、フロントサイドメンバ１４（傾斜部１４Ａを含む）は、鋼板等で断面略ハット型形状に形成されたアンダーメンバ２２と、鋼板等で略平板状に形成されたアッパーメンバ２４と、を有している。そして、フロントサイドメンバ１４は、アンダーメンバ２２の上端部にそれぞれ形成された左右のフランジ部２３に、アッパーメンバ２４の左右両端部にそれぞれ形成されたフランジ部２５がスポット溶接等によって接合されることで、閉断面形状に形成されている。

　なお、アンダーメンバ２２（フロントサイドメンバ１４）における下壁３２、内壁３４、外壁３６と、アッパーメンバ２４（フロントサイドメンバ１４）における上壁３８が、複数の第１壁部（又は壁部）に相当している。そして、フロントサイドメンバ１４の長手方向から見た断面視で、下壁３２、内壁３４、外壁３６、上壁３８における各壁面（少なくとも内面）３２Ａ、３４Ａ、３６Ａ、３８Ａは、それぞれフロントサイドメンバ１４の外方側へ膨らむ曲面形状（円弧形状）に形成されている。

　また、フロントサイドメンバ１４において、下壁３２と内壁３４との間の角部３３及び下壁３２と外壁３６との間の角部３５と、上壁３８と内壁３４との間の角部３７及び上壁３８と外壁３６との間の角部３９（換言すれば、各フランジ部２３と各フランジ部２５とが接合された部位における角部３７、３９）が、複数の第１角部（又は角部）に相当している。

　また、図１に示されるように、傾斜部１４Ａの前端部と後端部（フロアメンバ１５との境界部）は、それぞれ前側曲折部２６と後側曲折部２８とされている。前側曲折部２６は、車体上方側へ凸となるように屈曲（又は湾曲）された曲折部であり、後側曲折部２８は、車体下方側へ凸となるように屈曲（又は湾曲）された曲折部である。

　したがって、車両１２の前面衝突時等、フロントサイドメンバ１４の前端部に車体後方側へ向かう荷重が入力されたときには、前側曲折部２６が、その最大屈曲部（又は最大曲率部）を変形起点として車体上方側へ折れ曲がり変形し、後側曲折部２８が、その最大屈曲部（又は最大曲率部）を変形起点として車体下方側へ折れ曲がり変形するようになっている。

　つまり、前側曲折部２６では、フロントサイドメンバ１４のアンダーメンバ２２側（下壁３２）が圧縮変形側（応力集中側）の壁部となっており、アッパーメンバ２４側（上壁３８）が引張変形側の壁部となっている。そして、後側曲折部２８では、フロントサイドメンバ１４のアッパーメンバ２４側（上壁３８）が圧縮変形側（応力集中側）の壁部となっており、アンダーメンバ２２側（下壁３２）が引張変形側の壁部となっている。

　また、前側曲折部２６や後側曲折部２８における閉断面形状内には、繊維強化樹脂材（ＦＲＰ）、例えばガラス繊維強化樹脂材（ＧＦＲＰ）や炭素繊維強化樹脂材（ＣＦＲＰ）で成形された補強部材４０が配置されるようになっている。なお、図２以降では、主に前側曲折部２６に内設される補強部材４０を例に採って説明する。また、リアフロアサイドメンバ１６における前側曲折部や後側曲折部にも補強部材４０が配置されるようになっている。

　図２、図３に示されるように、補強部材４０は、フロントサイドメンバ１４の延在方向が長手方向とされた閉断面形状（角筒状）に形成されており、前側曲折部２６の形状に沿って曲折（湾曲）されている。そして、この補強部材４０は、下壁３２と対向する壁部４２と、内壁３４と対向する壁部４４と、外壁３６と対向する壁部４６と、上壁３８と対向する壁部４８と、を有している。

　更に、フロントサイドメンバ１４（補強部材４０）の長手方向から見た断面視で、各壁部４２、４４、４６、４８における各壁面（少なくとも外面）４２Ａ、４４Ａ、４６Ａ、４８Ａは、それぞれフロントサイドメンバ１４（補強部材４０）の内方側（軸心側）へ凹む曲面形状（円弧形状）に形成されている。

　また、補強部材４０は、壁部４２と壁部４４との間の角部４３と、壁部４２と壁部４６との間の角部４５と、壁部４８と壁部４４との間の角部４７と、壁部４８と壁部４６との間の角部４９と、を有している。つまり、各壁部４２、４４、４６、４８が、補強部材４０における複数の第２壁部に相当しており、各角部４３、４５、４７、４９が、補強部材４０における複数の第２角部に相当している。

　そして、補強部材４０は、各角部４３、４５、４７、４９が、それぞれ各角部３３、３５、３７、３９に接触するようにフロントサイドメンバ１４の閉断面形状内に配置されている。これにより、補強部材４０の各壁部４２、４４、４６、４８（各壁面４２Ａ、４４Ａ、４６Ａ、４８Ａ）が、それぞれフロントサイドメンバ１４の下壁３２、内壁３４、外壁３６、上壁３８（各壁面３２Ａ、３４Ａ、３６Ａ、３８Ａ）と対向して、複数（この場合は４つ）の閉断面形状を形成するようになっている。

　つまり、４つの閉断面形状は、それぞれ曲面で構成されている。曲面で構成された各閉断面形状では、その曲面とされた下壁３２、内壁３４、外壁３６、上壁３８及び各壁部４２、４４、４６、４８に加えられる応力が分散され易くなるため、変形し難くなる特性を有する（各閉断面形状自体が剛性を有する）。したがって、補強部材４０が内設された前側曲折部２６や後側曲折部２８の曲げ変形に対する耐力が向上される。

　また、補強部材４０の各壁部４２、４４、４６、４８の曲率は、それぞれ対向するフロントサイドメンバ１４の下壁３２、内壁３４、外壁３６、上壁３８の曲率と同じか、それよりも大きくされている。これは、曲面の曲率が大きいほど、応力が分散され易くなり、変形し難くなるからである。したがって、補強部材４０は、引張変形側（前側曲折部２６の場合はアッパーメンバ２４側）に曲率が大きい壁部４８を配置することが望ましい。

　また、補強部材４０の各角部４３、４５、４７、４９は、フロントサイドメンバ１４の各角部３３、３５、３７、３９に接着剤（例えば接着強度の高い構造用接着剤）によって接着する構成にしてもよい。更に、この補強部材４０は、互いに対向する壁部４２と壁部４８とを一体に連結する補強リブ５２を有している。この補強リブ５２は、フロントサイドメンバ１４（補強部材４０）の延在方向が長手方向とされた略平板状に形成されており、補強部材４０の断面変形を抑制するようになっている。

　詳細には、この補強リブ５２は、補強部材４０の上下方向の折れ曲がり変形や潰れ（座屈）変形に対する耐力を向上させるようになっている。なお、補強リブ５２は、図示の態様に限定されるものではない。例えば補強部材４０の左右方向の折れ曲がり変形や潰れ変形に対する耐力を向上させたければ、互いに対向する壁部４４と壁部４６とを一体に連結するように補強リブ５２を設ければよい。

　また、例えば補強部材４０の上下方向及び左右方向の折れ曲がり変形や潰れ変形に対する耐力を向上させたければ、互いに対向する壁部４２と壁部４８及び互いに対向する壁部４４と壁部４６とをそれぞれ一体に連結するように補強リブ５２を設ければよい（補強リブ５２を断面十字状に形成すればよい）。つまり、補強リブ５２は、補強部材４０の折れ曲がり変形や潰れ変形を抑制したい方向に沿って設ければよい。

　したがって、例えば互いに対向する角部４３と角部４９を一体に連結するように補強リブ５２を設けてもよいし、互いに対向する角部４５と角部４７を一体に連結するように補強リブ５２を設けてもよい。また、例えば互いに対向する角部４３と角部４９及び互いに対向する角部４５と角部４７をそれぞれ一体に連結するように補強リブ５２を設けてもよい（補強リブ５２を断面十字状に形成してもよい）。

　また、補強部材４０は、一例として射出成形によって製造されるようになっており、長手方向一端部側における車幅方向中央部に相当する、金型（図示省略）のゲートから繊維強化樹脂材が注入されて成形されるようになっている。これにより、各壁部４２、４４、４６、４８及び補強リブ５２における繊維Ｆの配向が、その延在方向（フロントサイドメンバ１４の長手方向）にほぼ沿うようになっている。

　以上のような構成とされた第１実施形態に係る車両１２の骨格構造１０において、次にその作用について説明する。

　フロントサイドメンバ１４の前側曲折部２６よりも車体前方側の直状部分には、図示しないサスペンションメンバを吊り下げた状態に支持する支持部や、図示しないエンジン及びトランスミッション（パワーユニット）を吊り下げた状態に支持するエンジンマウントが設けられている。そのため、車両１２の走行中には、車両１２に生じる振動により、支持部やエンジンマウントを介して、フロントサイドメンバ１４の直状部分に車体下方側へ向かう荷重が入力される。

　ここで、前側曲折部２６は、予め屈曲（又は湾曲）形成されている部位であり、変形起点となる部位である。したがって、上記荷重の入力により、前側曲折部２６が折れ曲がるように弾性変形されることがあり、その弾性変形量が増大すると、車体の剛性が低下し、車両１２に振動や騒音が発生したり、車両１２の操縦安定性能が低下したりする。

　しかしながら、上記したように、前側曲折部２６には補強部材４０が設けられている。すなわち、補強部材４０の各角部４３、４５、４７、４９が、フロントサイドメンバ１４の前側曲折部２６における各角部３３、３５、３７、３９に接触した状態で、その補強部材４０が、フロントサイドメンバ１４の前側曲折部２６における閉断面形状内に設けられている（図３参照）。

　これにより、フロントサイドメンバ１４の下壁３２、内壁３４、外壁３６、上壁３８と、補強部材４０の各壁部４２、４４、４６、４８とで４つの閉断面形状が形成されている。つまり、４つの閉断面形状が、それぞれ対向する２つの曲面で構成され、各閉断面形状自体の剛性（強度）が向上されている。

　したがって、前側曲折部２６が上方へ向かって折れ曲がるように弾性変形しようとしても、フロントサイドメンバ１４と補強部材４０とによって構成された４つの閉断面形状により、下壁３２、内壁３４、外壁３６、上壁３８及び各壁部４２、４４、４６、４８に掛かる応力を分散させることができ、フロントサイドメンバ１４の上方へ向かって弾性変形させられることに対する耐力を向上させることができるので、車体の剛性低下を抑制することができる。

　しかも、補強部材４０における閉断面形状内には、少なくとも壁部４２と壁部４８とを一体に連結する略平板状の補強リブ５２が、補強部材４０の長手方向全体に亘って設けられており、また、各壁部４２、４４、４６、４８及び補強リブ５２における繊維Ｆの配向が、補強部材４０の延在方向とされているので（図２参照）、特に壁部４８に発生する引張力に対する強い反力を生じさせることができる。

　したがって、フロントサイドメンバ１４における前側曲折部２６の弾性変形領域の強度（剛性）はもちろん、塑性変形領域の強度（剛性）を向上させることができ、前側曲折部２６の折れ曲がるような弾性変形を抑制することができる。よって、車両１２の走行時において、車両１２に生じる振動や騒音、更には車両１２の操縦安定性能の低下を抑制又は防止することができる。

　一方、図示しない障壁に車両１２が前面衝突（フルラップ衝突やオフセット衝突）した場合には、図示しないフロントバンパリインフォースメントやクラッシュボックスを介して、その衝突荷重がフロントサイドメンバ１４の前端部に入力される。

　ここで、前側曲折部２６や後側曲折部２８は、予め屈曲（又は湾曲）形成されている部位であり、その最大屈曲部（又は最大曲率部）が変形起点となっている。しかしながら、フロントサイドメンバ１４の前側曲折部２６や後側曲折部２８（最大屈曲部）には、上記したように、補強部材４０が設けられて、その弾性変形領域及び塑性変形領域の強度（剛性）が向上されている。

　すなわち、フロントサイドメンバ１４の下壁３２、内壁３４、外壁３６、上壁３８と、補強部材４０の各壁部４２、４４、４６、４８とで４つの閉断面形状が形成されている。そして、その４つの閉断面形状が、それぞれ曲面で構成されて、各閉断面形状自体の剛性（強度）が向上されている。

　したがって、フロントサイドメンバ１４の前端部に、前側曲折部２６や後側曲折部２８（最大屈曲部）を変形起点として上下方向へ折れ曲がるような曲げモーメント力（荷重）が入力されても、補強部材４０によって構成された４つの閉断面形状により、フロントサイドメンバ１４の上方又は下方へ向かって弾性変形及び塑性変形させられることに対する耐力を大幅に向上させることができる。

　つまり、この補強部材４０によれば、フロントサイドメンバ１４の前側曲折部２６や後側曲折部２８（最大屈曲部）を変形起点とした折れ曲がり変形（塑性変形）を遅らせることができ、かつ効果的に抑制（緩和）することができる。そして、折れ曲がり変形（塑性変形）した後も、４つの閉断面形状の耐力により、フロントサイドメンバ１４の前側曲折部２６や後側曲折部２８における断面崩壊を抑制することができる。

　また、補強部材４０における閉断面形状内には、少なくとも壁部４２と壁部４８とを一体に連結する略平板状の補強リブ５２が、補強部材４０の長手方向全体に亘って設けられていることから、フロントサイドメンバ１４（補強部材４０）の上方又は下方へ向かって弾性変形及び塑性変形させられることに対する耐力を更に向上させることができる。

　そして、各壁部４２、４４、４６、４８及び補強リブ５２における繊維Ｆの配向が、補強部材４０の延在方向、即ちフロントサイドメンバ１４の延在方向（長手方向）とされて、荷重の入力方向に沿っていることからも、フロントサイドメンバ１４（補強部材４０）の上方又は下方へ向かって弾性変形及び塑性変形させられることに対する耐力を更に向上させることができる。

　したがって、車両１２の前面衝突時において、前側曲折部２６よりも車体前方側のフロントサイドメンバ１４を、その軸方向（車体前後方向）に効率よく圧縮変形させる（潰れさせる）ことができ、入力された衝突荷重をフロントサイドメンバ１４の直状部分で効率よく吸収させることができる（エネルギー吸収量を増加させることができる）。

　つまり、このような構成の補強部材４０により、折れ曲がり変形の発生が予測される前側曲折部２６や後側曲折部２８を局所的に効率よく補強することができるので、フロントサイドメンバ１４の軸方向の圧縮変形不良及び前側曲折部２６や後側曲折部２８の折れ曲がり変形量の増大に伴う衝突安全性能の低下を抑制又は防止することができる。

　よって、車両１２の前面衝突時において、車室２０の変形を抑制又は防止することができ、車室２０の前後方向の空間を広く確保することができる。また、この補強部材４０は、繊維強化樹脂製とされて軽量化されているため、板金等で補強されている構造に比べて、燃費を向上させることができるとともに、排気ガスを低減することができる。

　更に、この補強部材４０によれば、既存の設備や工程を使用して簡便に採用できるので、フロントサイドメンバ１４内に補強部材４０を設ける構成とされていても、その生産性の低下が抑制される。なお、リアフロアサイドメンバ１６における前側曲折部や後側曲折部に補強部材４０を設けた場合の作用も同様である。

＜第２実施形態＞
　次に、第２実施形態に係る車両１２の骨格構造１０について説明する。なお、上記第１実施形態と同等の部位には、同じ符号を付して詳細な説明（共通する作用も含む）は適宜省略する。

　図４に示されるように、この第２実施形態では、フロントサイドメンバ１４の長手方向から見て、補強部材４０の各角部４３、４５、４７、４９が、それぞれフロントサイドメンバ１４の下壁３２、外壁３６、内壁３４、上壁３８の左右方向略中央部又は上下方向略中央部に接触する（又は接着剤によって接合される）ように、第１実施形態の補強部材４０を反時計回りに９０度回転させて配置されている。

　つまり、補強部材４０の各壁部４２、４４、４６、４８が、フロントサイドメンバ１４の各角部３５、３３、３９、３７とそれぞれ対向することで複数（この場合は４つ）の閉断面形状を形成するようになっている。そして、この補強部材４０では、下壁３２及び上壁３８に接触する（又は接合される）とともに互いに対向する角部４３、４９同士が、補強リブ５２によって一体に連結されている。

　このように、折れ曲がり変形させる荷重に対して最も変形し難い補強部材４０の各稜線部である各角部４３、４５、４７、４９が、フロントサイドメンバ１４の下壁３２、外壁３６、内壁３４、上壁３８と正対し、かつ４つの閉断面形状内に、フロントサイドメンバ１４の各稜線部である各角部３３、３５、３７、３９が含まれていると、その４つの閉断面形状自体の剛性（強度）をより一層向上させることができる。

　すなわち、フロントサイドメンバ１４（補強部材４０）の上下方向及び左右方向の折れ曲がり変形や潰れ変形に対する耐力をより一層向上させることができる。よって、前側曲折部２６や後側曲折部２８（最大屈曲部）を変形起点としたフロントサイドメンバ１４の折れ曲がり変形（塑性変形）を更に抑制することができ、その断面崩壊を更に抑制することができる。

　なお、この第２実施形態の場合、図５に示されるように、フロントサイドメンバ１４の下壁３２、内壁３４、外壁３６、上壁３８の各壁面３２Ａ、３４Ａ、３６Ａ、３８Ａが外方側へ膨らむような曲面形状に形成されていなくてもよい。また、補強部材４０の各壁部４２、４４、４６、４８の各壁面４２Ａ、４４Ａ、４６Ａ、４８Ａもフロントサイドメンバ１４の内方側へ凹むような曲面形状に形成されていなくてもよい。

　＜第３実施形態＞
　次に、第３実施形態に係る車両１２の骨格構造１０について説明する。なお、上記第１実施形態及び第２実施形態と同等の部位には、同じ符号を付して詳細な説明（共通する作用も含む）は適宜省略する。

　図６、図７に示されるように、この第３実施形態では、フロントサイドメンバ１４の長手方向から見て、補強部材４０の各壁部４２、４４、４６、４８の壁面４２Ａ、４４Ａ、４６Ａ、４８Ａの所定位置に、少なくともフロントサイドメンバ１４の各角部３５、３３、３９、３７にそれぞれ近接又は当接させる複数枚（この場合は４枚）の隔壁リブ５４が一体に設けられている。

　詳細に説明すると、各隔壁リブ５４は、フロントサイドメンバ１４の長手方向から見て、各壁部４２、４４、４６、４８と各角部３５、３３、３９、３７とで構成する閉断面形状とほぼ同一の略三角形状に形成されており、各壁部４２、４４、４６、４８の各壁面４２Ａ、４４Ａ、４６Ａ、４８Ａに垂直に立設されている。

　そして、各隔壁リブ５４の周縁部における端面は、それぞれフロントサイドメンバ１４の下壁３２、内壁３４、外壁３６、上壁３８の各壁面３２Ａ、３４Ａ、３６Ａ、３８Ａに近接又は当接している。したがって、各隔壁リブ５４により、フロントサイドメンバ１４の各角部３５、３３、３９、３７における断面変形（各壁面４２Ａ、４４Ａ、４６Ａ、４８Ａへ接近するような凹変形）を抑制又は防止することができる。

　特に、図６に示されるように、各隔壁リブ５４を、前側曲折部２６（後側曲折部２８も同様）における最大屈曲部（又は最大曲率部）Ｐに立設すると、車両１２が前面衝突したときなど、荷重の入力によって発生するフロントサイドメンバ１４の最大屈曲部Ｐを起点とした曲げ変形をより効果的に抑制又は防止することができる。なお、本実施形態における「最大屈曲部（又は最大曲率部）」には、正確な最大屈曲部（又は最大曲率部）から前後方向へ多少ずれた位置も含まれる。

　また、図示の各隔壁リブ５４は、フロントサイドメンバ１４の長手方向における１カ所に設けられているが、例えばフロントサイドメンバ１４の長手方向における複数箇所に所定の間隔を空けて（例えば等間隔に）設けられていてもよい。隔壁リブ５４の枚数に比例して補強部材４０の強度（剛性）が向上される。また、各隔壁リブ５４の周縁部における端面を、それぞれ各壁面３２Ａ、３４Ａ、３６Ａ、３８Ａに接着剤によって接合してもよく、接合した方がフロントサイドメンバ１４の曲げ変形に対する耐力が更に向上される。

　また、各隔壁リブ５４における繊維Ｆの配向は、各壁部４２、４４、４６、４８の壁面４２Ａ、４４Ａ、４６Ａ、４８Ａから、各角部３５、３３、３９、３７へ向かう方向に沿っている。これにより、各隔壁リブ５４の強度（剛性）が向上され、上記断面変形が更に抑制又は防止される。また、各隔壁リブ５４の板厚は、特に限定されないが、例えば各壁部４２、４４、４６、４８の板厚や補強リブ５２の板厚と同一とされていればよい。

＜第４実施形態＞
　次に、第４実施形態に係る車両１２の骨格構造１０について説明する。なお、上記第１実施形態～第３実施形態と同等の部位には、同じ符号を付して詳細な説明（共通する作用も含む）は適宜省略する。

　図８、図９に示されるように、この第４実施形態では、補強部材４０が、互いに嵌合されることで閉断面形状を形成する第１部材５６と第２部材５８とに分割されている。詳細に説明すると、第１部材５６は、壁部４２、４４と補強リブ５２とを有している。そして、第２部材５８は、壁部４６、４８を有している。

　更に、第１部材５６と第２部材５８は、各角部４５、４７、４９において、嵌合機構６０を有している。例えば図１０に示されるように、第１部材５６における補強リブ５２の上端部（自由端部）には、フロントサイドメンバ１４の長手方向から見て、略二等辺三角形状（又は略正三角形状）の嵌合部６２が形成されており、第２部材５８の角部４９には、下方へ開口する凹状の被嵌合部６４が形成されている。

　そして、被嵌合部６４の下端部に形成された開口部６５の幅（補強部材４０の長手方向と直交する方向の間隔）は、嵌合部６２の下端部における最大幅（補強部材４０の長手方向と直交する方向の厚さ）よりも小さく形成されている。したがって、嵌合部６２の被嵌合部６４に対する下方からの進入に伴い、開口部６５を形成する被嵌合部６４の下端部が、弾性変形して嵌合部６２を受け入れ、その後、復元することにより、嵌合部６２が外れないように係止するようになっている。

　また、例えば図１１に示されるように、第１部材５６における角部４７には、上方へ開口する凹状の被嵌合部６６が形成されており、その被嵌合部６６内の内側壁には、下方へ突出する爪部６７が一体に形成されている。そして、第２部材５８における壁部４８の下端部（自由端部）には、嵌合部としての上方へ突出する爪部６８が一体に形成されている。

　したがって、爪部６８が被嵌合部６６内に上方から挿入されて爪部６７に係止されることにより、爪部６８が被嵌合部６６から外れないようになっている。なお、第１部材５６における角部４５にも同様の被嵌合部６６（爪部６７）が形成され、第２部材５８における壁部４６にも同様の爪部６８が形成されており、上記のように爪部６８が爪部６７に係止されるようになっている。

　また、図１０、図１１に示されるように、被嵌合部６４、６６内に、予め接着剤Ｊを充填しておき、嵌合部６２や爪部６８が、被嵌合部６４や被嵌合部６６（爪部６７）に係止（嵌合）されたときに、その嵌合部６２や爪部６８が、被嵌合部６４や被嵌合部６６に接合される構成にしてもよい。この場合、補強部材４０の各角部４５、４７、４９の強度（剛性）を更に向上させることができる。

　また、第１部材５６は、各角部４３、４５、４７が、それぞれ下壁３２、外壁３６、内壁３４に接着剤によって接合されることで、アンダーメンバ２２内に予め配置されるようになっている。そして、第２部材５８は、角部４９が上壁３８に接着剤によって接合されることで、アッパーメンバ２４内に予め配置されるようになっている。

　これにより、アンダーメンバ２２に対するアッパーメンバ２４の接合に伴い、第１部材５６と第２部材５８とが互いに嵌合して、閉断面形状の補強部材４０を形成するようになっている。つまり、この第４実施形態によれば、フロントサイドメンバ１４に対する補強部材４０の組込性が向上され、生産性の低下が更に抑制される。

＜第５実施形態＞
　最後に、第５実施形態に係る車両１２の骨格構造１０について説明する。なお、上記第１実施形態～第４実施形態と同等の部位には、同じ符号を付して詳細な説明（共通する作用も含む）は適宜省略する。

　図１２に示されるように、この第５実施形態に係る補強部材５０は、上記第１実施形態～第４実施形態に係る補強部材４０とは繊維Ｆの配向が異なっている。すなわち、この補強部材５０は、繊維Ｆの配向が周方向に沿っており、例えば閉断面形状に形成されたフロントサイドメンバ１４の最大屈曲部（又は最大曲率部）のみを局部的に補強するバルクヘッド（隔壁）として用いることができるようになっている。

　このような補強部材５０でも、前側曲折部２６や後側曲折部２８における曲げ変形を抑制することができる。なお、この補強部材５０は、例えば角部４９における車体前後方向中央部に相当する、金型（図示省略）のゲートから繊維強化樹脂材が注入されて射出成形されるようになっている。これにより、各壁部４２、４４、４６、４８における繊維Ｆの配向が、その周方向（フロントサイドメンバ１４の長手方向と直交する方向）にほぼ沿うようになっている。

　また、この補強部材５０は、図１２Ａに示されるように、筒状に形成されていてもよいし、図１２Ｂに示されるように、筒状の内部が薄板部５１で閉塞された形状に形成されていてもよい。薄板部５１を有する補強部材５０の方が、より補強効果を高めることができる。

　更に、この補強部材５０に、上記第１実施形態～第４実施形態のような補強リブ５２を設けるようにしてもよい。逆に、上記第１実施形態～第４実施形態における補強部材４０に、補強リブ５２ではなく、薄板部５１を最大屈曲部に１つ又は長手方向に所定の間隔を空けて（最大屈曲部を含んで）複数設ける構成にしてもよい。

　以上、本実施形態に係る車両１２の骨格構造１０について、図面を基に説明したが、本実施形態に係る車両１２の骨格構造１０は、図示のもの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内において、適宜設計変更可能なものである。例えば、フロントサイドメンバ１４や補強部材４０、５０は、図示された略四角筒状に形成されるものに限定されるものではなく、四角筒状以外の多角筒状や円筒状に形成されていてもよい。

　また、補強部材４０、５０は、フロントサイドメンバ１４内に設けられる構成に限定されるものではなく、車両１２の衝突時に折れ曲がり変形の発生が予測される全ての骨格部材に設けることが可能である。すなわち、補強部材４０、５０は、車両１２の骨格を構成する閉断面形状の骨格部材のうち、予め屈曲（又は湾曲）形成されている部位に設けられる構成に限定されるものではない。

　例えば、フロアパネル（図示省略）とで閉断面形状を形成する断面略ハット型形状で直状のセンタークロスメンバ（図示省略）の内部や、図１に示されるように、断面略ハット型形状とされたインナパネルとアウタパネルとで閉断面形状が形成されて、車体上下方向へ略直状に延在するセンターピラー１３の内部等に、補強部材４０、５０を設けるようにしてもよい。

　また、補強部材４０、５０は、フロントサイドメンバ１４やセンターピラー１３の閉断面形状内にインサート成形やプリプレグ成形によって設けられる構成とされてもよい。また、補強部材４０、５０（補強リブ５２や隔壁リブ５４を含む）を成形する際、例えば繊維Ｆの配向が所望の方向となるように、予め繊維シートを金型内にセットしてから樹脂材で成形するようにしてもよい。

　更に、フロントサイドメンバ１４に対する補強部材４０、５０の接合は、接着剤に限定されるものではなく、例えば図示しないボルト・ナットによって接合する構成にしてもよい。この場合、補強部材４０、５０に予めナットをインサート成形によって設ける構成にしてもよい。

　また、各実施形態における構成は、相互に適用可能である。例えば、第３実施形態における隔壁リブ５４を第４実施形態における第１部材５６及び第２部材５６における各壁部４２、４４、４６、４８に立設してもよい。また、第１実施形態に係る補強部材４０を第４実施形態のように第１部材５６と第２部材５８とに分割して嵌合される構成にしてもよい。

　また、日本国特許出願ＮＯ．２０１３－２２８５９８の開示は、その全体が参照により本明細書に取り込まれる。本明細書に記載された全ての文献、特許出願、及び技術規格は、個々の文献、特許出願、及び技術規格が参照により取り込まれることが、具体的かつ個々に記載された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。

Claims

　複数の第１壁部と複数の第１角部とを有する閉断面形状に形成され、車両の骨格を構成する骨格部材と、
　複数の第２壁部と複数の第２角部とを有する閉断面形状に形成されるとともに、前記複数の第２角部が前記複数の第１壁部又は前記複数の第１角部にそれぞれ接触して前記骨格部材の閉断面形状内に配置され、前記複数の第２壁部が前記複数の第１壁部又は前記複数の第１角部とそれぞれ対向することで複数の閉断面形状を形成する繊維強化樹脂製の補強部材と、
　を備えた車両の骨格構造。
　前記複数の第１壁部又は前記複数の第１角部とそれぞれ対向する前記複数の第２壁部の壁面は、前記骨格部材の長手方向から見た断面視で、前記骨格部材の内方側へ凹む曲面形状に形成されている請求項１に記載の車両の骨格構造。
　前記複数の第２壁部とそれぞれ対向するか、又は前記複数の第２角部がそれぞれ接触する前記複数の第１壁部の壁面は、前記骨格部材の長手方向から見た断面視で、前記骨格部材の外方側へ膨らむ曲面形状に形成されている請求項１又は請求項２に記載の車両の骨格構造。
　前記補強部材の閉断面形状内に、互いに対向する前記第２壁部同士又は前記第２角部同士を連結する補強リブが設けられている請求項１～請求項３の何れか１項に記載の車両の骨格構造。
　前記複数の第１角部とそれぞれ対向する前記複数の第２壁部の壁面に、前記骨格部材の長手方向から見て、少なくとも前記複数の第１角部にそれぞれ近接又は当接させる隔壁リブが設けられている請求項１～請求項４の何れか１項に記載の車両の骨格構造。
　前記補強部材における繊維の配向は、前記骨格部材の長手方向に沿っている請求項１～請求項５の何れか１項に記載の車両の骨格構造。
　前記隔壁リブにおける繊維の配向は、前記第２壁部から前記第１角部に向かう方向に沿っている請求項５に記載の車両の骨格構造。
　前記補強部材は、互いに嵌合されることで閉断面形状を形成する第１部材と第２部材とで構成されている請求項１～請求項７の何れか１項に記載の車両の骨格構造。
　閉断面形状に形成され、車両の骨格を構成する骨格部材と、
　閉断面形状に形成されるとともに、前記骨格部材の壁部又は角部に接触して前記骨格部材の閉断面形状内に配置され、前記骨格部材とで複数の閉断面形状を形成する繊維強化樹脂製の補強部材と、
　を備えた車両の骨格構造。
　前記骨格部材は、屈曲部を有しており、
　前記隔壁リブは、前記屈曲部に対応する部位に設けられている請求項５又は請求項７に記載の車両の骨格構造。
　前記骨格部材の長手方向から見た断面視で、
　前記複数の第１壁部の壁面が前記骨格部材の外方側へ膨らむ曲面形状に形成されるとともに、前記複数の第１壁部とそれぞれ対向する前記複数の第２壁部の壁面が前記骨格部材の内方側へ凹む曲面形状に形成され、
　前記第２壁部の壁面の曲率が、前記第１壁部の壁面の曲率と同じか、それよりも大きくされている請求項１に記載の車両の骨格構造。