構造体
【課題】構造部材の重量を増加させることなく撓みを低減させた構造体を提供する。
【解決手段】二対の部材を組み合わせて枠状に構成された構造体であって、前記二対の部材のうち一対の部材の内側面および外側面が構造体の中心から外側に向かう曲率半径を有する曲線上にあり、前記内側面の曲率半径が前記外側面の曲率半径よりも大きくした構造体により重量を増加させることなく撓みを低減できる。
【解決手段】二対の部材を組み合わせて枠状に構成された構造体であって、前記二対の部材のうち一対の部材の内側面および外側面が構造体の中心から外側に向かう曲率半径を有する曲線上にあり、前記内側面の曲率半径が前記外側面の曲率半径よりも大きくした構造体により重量を増加させることなく撓みを低減できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はブラケットからの荷重に対する部材の撓みを低減する構造体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車、建設機械、橋梁、建築構造物などの鋼構造物では、軽量化あるいは大型化を実現するためには、ハイテン材と呼ばれる強度の高い高張力鋼を使用して部材の板厚あるいは断面積を小さくする必要がある。しかし、部材の板厚あるいは断面積を小さくすると部材の剛性が低下し、外力に対する変形、すなわち撓みが大きくなって、鋼構造物の安全性が確保できなくなるという課題があり、構造部材の軽量化と撓み低減を両立する技術の出現が切望されている。
【０００３】
構造体の撓みを低減する技術、すなわち構造体の剛性を向上させる技術はいくつか提案されており、例えば捩じり剛性の向上を目的に円形断面のパイプの着力点部を菱形断面にする技術が特許文献１に、自動車の懸架装置であるトレーリングアームの取り付け部から長手方向にトレーリングアームの高さを変化させて断面二次モーメントを徐々に減少させる構造が特許文献２に、自動車のセンターピラーの耐衝撃性を向上することを目的としてセンターピラーのルーフ側からフロア側にかけて断面係数が大きくなるように変化させた構造が特許文献３に、同じく自動車のセンターピラーの剛性およびエネルギー吸収特性を向上することを目的としてセンターピラー上部の断面係数を大きく、下部の断面係数を小さくする構造が特許文献４に、それぞれ開示されている。また自動車のサブフレームの剛性を向上させることを目的に、メインプレートとメインプレートの両端にＨ形状に継合される一対のサイドプレートからなるブラケットが特許文献５に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−３１２６６９号公報
【特許文献２】特開２００１−１９１７７５号公報
【特許文献３】特開平１０−１７５５６６号公報
【特許文献４】特開２００１−１６３２５７号公報
【特許文献５】特開平１１−１０５７３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記開示技術のうち特許文献１は、円形断面のパイプの着力点部を菱形にすることにより、捩り荷重を効率よく分担でき、断面積を大きくすることなく捩り剛性を向上させる技術であるが、円形断面以外の部材には適用できないという問題がある。
【０００６】
また特許文献２では自動車部材であるトレーリングアームの高さを取り付け部から徐々に変えることにより断面二次モーメントを徐々に減少させる技術であるが、部材の撓みを大きく低減できないという問題がある。
【０００７】
また特許文献３では、同じく自動車部材であるセンターピラーの断面係数がルーフ側からフロア側にかけて大きくなるような耐衝撃構造が記載されているが、中央部と両端部が区別無く、かつ断面係数は連続的に変化しており、部材の撓みを大きく低減できないという問題がある。
【０００８】
またさらに特許文献４では、同じくセンターピラーの断面係数が上部では大きく、下部では小さくする構造が記載されているが、部材の撓みを大きく低減できないという問題がある。
【０００９】
加えて特許文献５では、メインプレートとメインプレートの両端にＨ形状に継合される一対のサイドプレートからなるブラケットによりサイドフレームの剛性を高める技術が記載されているが、部材の撓みを大きく低減できないという問題がある。
【００１０】
本発明は、ブラケットからの荷重入力に対して部材の撓みを低減させる構造体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】
上記課題を解決するために、本発明は、（１）二対の部材を組み合わせて枠状に構成された構造体であって、前記二対の部材のうち一対の部材の内側面および外側面が構造体の中心から外側に向かう曲率半径を有する曲線上にあり、前記内側面の曲率半径が前記外側面の曲率半径よりも大きいことを特徴とする構造体を提供する。
【００１２】
また、本発明によれば、（２）前記構造体の外側面の曲率半径Ｒ１（ｍｍ）、および前記内側面の曲率半径Ｒ２（ｍｍ）が、
Ｒ１／Ｒ２≦０．９５
を満足することを特徴とする前記（１）に記載の構造体が提供される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、構造体の重量を増加させることなく部材の撓みを低減することができ、その工業的意味は大きい。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の構造体１の部材２が撓む様子を示す斜視図である。
【図２】本発明の別の構造体１の部材２が撓む様子を示す斜視図である。
【図３】従来の構造体１の部材２が撓む様子を示す斜視図である。
【図４】（ａ）図１の部材２の断面の形状を示す図である。（ｂ）図１の部材２の断面の別の形状を示す図である。（ｃ）図１の部材２の断面の別の形状を示す図である。
【図５】本発明の実施例における試験状況と構造体の撓みを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を図面に基づいて詳細に説明する。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。
【００１６】
まず、本発明者らは、図３に示すように二対の部材が略直角に組み合わされて枠状に構成された構造体１に対して、その部材２に構造体１の内側に向かって荷重Ｐが入力された場合、すなわち構造体１の面内方向に荷重が入力された場合について、構造体１の部材２の撓みｙを詳細に検討した。なお、ここで、荷重Ｐは、例えば部材２に設けられたブラケットから入力される。
【００１７】
その結果、構造体１は中央部付近の変形が大きいので、構造体１の内側に向かって荷重Ｐが入力される場合の撓みｙは、部材２の中央付近４の断面二次モーメントに大きく依存することを知見し、この中央付近４の撓みｙを低減するための形状を種々検討した。その結果、図１に示すように構造体１を構成する一対の部材２の内側面５および外側面６が構造体１の中心から外側に向かう曲率半径を有し、構造体１の面内に収まる曲線上にあること、さらに内側面５の曲率半径Ｒ２が外側面６の曲率半径Ｒ１よりも大きいことが、部材２の撓みｙの低減に極めて有効であることを見出した。すなわち、内側面５の曲率半径Ｒ２を外側面６の曲率半径Ｒ１より大きくすることで、部材２の中央付近４の部分の高さｈを部材２の端部の高さに比べて大きくすることができ、この部分の断面二次モーメントを大きくすることができるため、断面の肉厚を薄くして軽量化することが可能になるとともに、内側面５および外側面６が構造体１の中心から外側に向かう曲率半径を有する曲線上にあることにより角部７での曲げモーメントＭを小さくできるため、荷重Ｐの作用しないもう一対の部材３の断面を減少させることができることを見出した。
【００１８】
構造体１を構成する一対の部材２の内側面５が直線状かもしくは構造体１の中心から内側に向かう曲率半径を有する曲線上にある場合には、中央付近４の断面二次モーメントは大きくなるが、角部７の断面積が中央付近４の断面積に比べて極端に小さくなるため角部７の変形が大きくなり、部材２の撓みｙを低減させることができない。また部材２の内側面５の曲率半径Ｒ２が外側面６の曲率半径Ｒ１と同じ場合には、部材２が直線状の構造体より撓みｙが大きくなり、さらに部材２の内側面５の曲率半径Ｒ２が外側面６の曲率半径Ｒ１より小さい場合には中央付近４の断面積が角部７より小さくなるため部材２の撓みｙを低減させることができない。また構造体１を構成する一対の部材２ともう一対の部材３の接合状態は、図１の形態のみならず図２の形態であっても同様の効果を有することを見出した。すなわち、図１のように部材３の両端部の端面に部材２が接合する場合と、図２のように部材３の両端部の内側面に部材２が接合する場合とでは同様の効果を有する。
【００１９】
以上述べたように、構造体１を構成する一対の部材２の内側面５および外側面６が構造体１の中心から外側に向かう曲率半径を有する曲線上にあり、さらに内側面５の曲率半径Ｒ２が外側面６の曲率半径Ｒ１よりも大きい構造体は、部材２の撓みｙが大きく低減することが明らかとなった。
【００２０】
次に、本発明者らは、構造体１の部材２の撓みｙをさらに低減するため、外側面６の曲率半径Ｒ１と内側面の曲率半径Ｒ２の関係を詳細に検討した。
【００２１】
その結果、構造体１の外側面６の曲率半径をＲ１（ｍｍ）、内側面５の曲率半径をＲ２（ｍｍ）とするとき、
Ｒ１／Ｒ２≦０．９５ （１）
を満足する構造体１は、部材２の撓みｙが大きく低減できることを見出した。
【００２２】
Ｒ１／Ｒ２が０．９５より大きい場合には、Ｒ１とＲ２の曲率半径が非常に近くなるので中央付近４の断面積は角部７とほとんど同じであり、部材２の撓みｙを大きく低減することはできない。Ｒ１／Ｒ２が小さくなると中央付近４の高さｈが大きくなり断面二次モーメントが増加して撓みｙを低減することになるので、その下限は特に限定するものではないが、Ｒ１／Ｒ２が極端に小さくなると中央付近４の高さｈが大きくなりすぎるため、構造体１全体の寸法が大きくなりすぎ、構造体１が組み込まれた構造物において他の部材との干渉の問題が生じるため、Ｒ１／Ｒ２≧０．７５でかつＲ２≧１０００（ｍｍ）の範囲であることが望ましい。Ｒ１／Ｒ２＜０．７５もしくはＲ２＜１０００（ｍｍ）の場合には、部材２の高さｈが大きくなりすぎ、部材２の上面の面積増加が５０％を超える場合があるため、他の部材と干渉する問題がある。
【００２３】
またＲ２の上限についても特に限定するものではないが、Ｒ２が５０００ｍｍより大きいとＲ１も同様に大きくなるので中央付近４の断面積は角部７に非常に近くなり、部材２が直線状の場合に近い形状になるので撓みｙの低減はさほど大きくない。
【００２４】
以上述べたように、構造体１の外側面６の曲率半径Ｒ１（ｍｍ）および内側面５の曲率半径Ｒ２（ｍｍ）が式（１）を満足する構造体は、部材の撓みｙが大きく低減できることが明らかとなった。
【００２５】
なお、本発明の構造体１はその材料の種類には依存せず、鋼材、アルミニウムおよびその合金、チタンおよびその合金、マグネシウムおよびその合金、樹脂など、いずれの材料にも適用可能であり、板材、管材を加工したもの、鋳造・鍛造したものであっても同様の効果が得られる。また、本発明は部材の形を工夫して撓みｙの低減をはかった構造体であるので、材料の化学組成、機械的性質等に依らず、全ての材料に対して有効である。
【００２６】
また、構造体１の部材２の断面形状は特に限定するものではなく、中実断面であっても中空断面であっても、また丸形、楕円形、三角形、四角形およびこれらを部分的に組み合わせた断面形状であっても、さらに図４（ａ）〜（ｃ）のような種々の形状のものでも撓みｙの低減が図れることは言うまでもない。ただし構造体の軽量化を重視する観点からは中空断面であることが好ましく、これらは開断面、閉断面のいずれであっても、さらに補強部材が内側に含まれている部材に対しても撓みｙを低減することができる。
【００２７】
構造体１の部材２は管材をプレスやハイドロフォームなどの方法により加工したりすることでも、また２つ以上に分割した部材を溶接などの接合方法でも製作することができる。
【００２８】
加えて、本発明は構造部材の肉厚や断面形状が構造部材の長さに沿って変化する場合にも構造部材の撓みｙを低減することが可能である。
【００２９】
本発明の構造体１は、例えば自動車のフロントのエンジンクレードル、足回りのフロントサブフレーム、リアサブフレームに適用できる。
【００３０】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、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うることは明らかであり、そ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】
【００３１】
上述の発明をもとに、一対の部材２の内側面５および外側面６が構造体の中心から外側に向かう曲率半径を有する曲線上にあり、内側面５の曲率半径Ｒ２が外側面６の曲率半径Ｒ１よりも大きい構造体１を製作した。この部材２に構造体１の内側に向かって、構造体１の面内方向に、図５に示す１０００ｋｇの荷重Ｐを負荷し、部材２の撓みｙを測定した。この際、部材２の角部７の回転変位の影響は差し引いて、変形による部材２の撓みｙのみを求めた。比較例として図３に示すように内側面５および外側面６に曲率の無い部材２からなる構造体、並びに内側面５の曲率半径Ｒ１が外側面６の曲率半径Ｒ２と同じか小さい場合の構造体１も製作して同様に載荷試験を行った。構造体１の部材２および部材３は全て板厚２．３ｍｍの引張強さ７８０ＭＰａ級の鋼材を用いた。
【００３２】
その結果を表１〜表４に示す。なお表中の「撓み低減率」とは、内側面５および外側面６に曲率の無い部材からなる構造体１の撓みｙに対する低減率であり、同様に「重量低減率」とは、内側面５および外側面６に曲率の無い部材２からなる構造体１の重量に対する重量低減率である。さらに「面積増加率」とは、内側面および外側面に曲率の無い部材２からなる構造体１の部材２の上面の面積に対する増加率を示す。また、表中、下線を引いた数値は、本発明のうちいずれかの条件を満たさないものを示す。
【００３３】
【表１】
【００３４】
表１のＮｏ．２〜１４は、内側面の曲率半径Ｒ２が９００ｍｍの場合の構造体であって、内側面の曲率半径Ｒ２が外側面の曲率半径Ｒ１よりも大きい、すなわちＲ１／Ｒ２が１より小さい場合の本発明（本願の請求項１に係る発明）の実施例であり、内側面および外側面に曲率の無い部材からなる構造体の比較例Ｎｏ．１に比べて重量を増加すること無く撓み低減率が３％以上になっており、いずれも撓みｙが大きく低減されていることがわかった。また、内側面の曲率半径Ｒ２が外側面の曲率半径Ｒ１と同じ構造体の比較例Ｎｏ．１５、さらに内側面の曲率半径Ｒ２が外側面の曲率半径Ｒ１より小さい構造体の比較例Ｎｏ．１６は、重量を増加させない条件下では撓みｙは低減しないことも判明した。さらに、Ｎｏ．２〜１３は、Ｒ１／Ｒ２が０．９５以下の本発明（本願の請求項２に係る発明）の実施例であり、内側面および外側面に曲率の無い部材からなる構造体の比較例Ｎｏ．１に比べて重量を増加すること無く撓み低減率が５％以上になっており、いずれも撓みｙが大きく低減されていることがわかった。
【００３５】
同様に表１のＮｏ．１７〜３０は、内側面の曲率半径Ｒ２が９８０ｍｍの場合の構造体であって、内側面の曲率半径Ｒ２が外側面の曲率半径Ｒ１よりも大きい、すなわちＲ１／Ｒ２が１より小さい場合の本発明（本願の請求項１に係る発明）の実施例であり、内側面および外側面に曲率の無い部材からなる構造体の比較例Ｎｏ．１に比べて重量を増加すること無く撓み低減率が３％以上になっており、いずれも撓みｙが大きく低減されていることがわかった。また、内側面の曲率半径Ｒ２が外側面の曲率半径Ｒ１と同じ構造体の比較例Ｎｏ．３１、さらに内側面の曲率半径Ｒ２が外側面の曲率半径Ｒ１より小さい構造体の比較例Ｎｏ．３２は、重量を増加させない条件下では撓みｙは低減しないことも判明した。さらに、Ｎｏ．１７〜２９は、Ｒ１／Ｒ２が０．９５以下の本発明（本願の請求項２に係る発明）の実施例であり、内側面および外側面に曲率の無い部材からなる構造体の比較例Ｎｏ．１に比べて重量を増加すること無く撓み低減率が５％以上になっており、いずれも撓みｙが大きく低減されていることがわかった。
以上のように、本発明の構造体は、構造部材の撓みｙを低減するのに有効であることが判明した。
【００３６】
【表２】
【００３７】
表２のＮｏ．３３〜４７は、内側面の曲率半径Ｒ２が１０１０ｍｍの場合の構造体であって、内側面の曲率半径Ｒ２が外側面の曲率半径Ｒ１よりも大きい、すなわちＲ１／Ｒ２が１より小さい場合の本発明（本願の請求項１に係る発明）の実施例であり、内側面および外側面に曲率の無い部材からなる構造体の比較例Ｎｏ．１に比べて重量を増加すること無く撓み低減率が３％以上になっており、いずれも撓みｙが大きく低減されていることがわかった。また、内側面の曲率半径Ｒ２が外側面の曲率半径Ｒ１と同じ構造体の比較例Ｎｏ．４８、さらに内側面の曲率半径Ｒ２が外側面の曲率半径Ｒ１より小さい構造体の比較例Ｎｏ．４９は、重量を増加させない条件下では撓みｙは低減しないことも判明した。さらに、Ｎｏ．３３〜４６は、Ｒ１／Ｒ２が０．９５以下の本発明（本願の請求項２に係る発明）の実施例であり、内側面および外側面に曲率の無い部材からなる構造体の比較例Ｎｏ．１に比べて重量を増加すること無く撓み低減率が５％以上になっており、いずれも撓みｙが大きく低減されていることがわかった。特にＲ１／Ｒ２が０．７５〜０．９５の範囲にあるＮｏ．３８〜４６は、部材の面積増加率が５０％以下であり、部材面積が大きく増加することなく撓み低減率が５％以上となっている。
【００３８】
同様に表２のＮｏ．５０〜６６は、内側面の曲率半径Ｒ２が２０００ｍｍの場合の構造体であって、内側面の曲率半径Ｒ２が外側面の曲率半径Ｒ１よりも大きい、すなわちＲ１／Ｒ２が１より小さい場合の本発明（本願の請求項１に係る発明）の実施例であり、内側面および外側面に曲率の無い部材からなる構造体の比較例Ｎｏ．１に比べて重量を増加すること無く撓み低減率が３％以上になっており、いずれも撓みｙが大きく低減されていることがわかった。また、内側面の曲率半径Ｒ２が外側面の曲率半径Ｒ１と同じ構造体の比較例Ｎｏ．６７、さらに内側面の曲率半径Ｒ２が外側面の曲率半径Ｒ１より小さい構造体の比較例Ｎｏ．６８は、重量を増加させない条件下では撓みｙは低減しないことも判明した。さらに、Ｎｏ．５０〜６５は、Ｒ１／Ｒ２が０．９５以下の本発明（本願の請求項２に係る発明）の実施例であり、内側面および外側面に曲率の無い部材からなる構造体の比較例Ｎｏ．１に比べて重量を増加すること無く撓み低減率が５％以上になっており、いずれも撓みｙが大きく低減されていることがわかった。特にＲ１／Ｒ２が０．７５〜０．９５の範囲にあるＮｏ．５６〜６５は、部材の面積増加率が２０％以下と小さく、部材面積が大きく増加することなく撓み低減率が５％以上となっている。
以上のように、本発明の構造体は、構造部材の撓みｙを低減するのに有効であることが判明した。
【００３９】
【表３】
【００４０】
表３のＮｏ．６９〜８５は、内側面の曲率半径Ｒ２が３０００ｍｍの場合の構造体であって、内側面の曲率半径Ｒ２が外側面の曲率半径Ｒ１よりも大きい、すなわちＲ１／Ｒ２が１より小さい場合の本発明（本願の請求項１に係る発明）の実施例であり、内側面および外側面に曲率の無い部材からなる構造体の比較例Ｎｏ．１に比べて重量を増加すること無く撓み低減率が３％以上になっており、いずれも撓みｙが大きく低減されていることがわかった。また、内側面の曲率半径Ｒ２が外側面の曲率半径Ｒ１と同じ構造体の比較例Ｎｏ．８６、さらに内側面の曲率半径Ｒ２が外側面の曲率半径Ｒ１より小さい構造体の比較例Ｎｏ．８７は、重量を増加させない条件下では撓みｙは低減しないことも判明した。さらに、Ｎｏ．６９〜８４は、Ｒ１／Ｒ２が０．９５以下の本発明の請求項２（本願の請求項２に係る発明）の実施例であり、内側面および外側面に曲率の無い部材からなる構造体の比較例Ｎｏ．１に比べて重量を増加すること無く撓み低減率が５％以上になっており、いずれも撓みｙが大きく低減されていることがわかった。特にＲ１／Ｒ２が０．７５〜０．９５の範囲にあるＮｏ．７５〜８４は、部材の面積増加率が１０％以下と小さく、部材面積が大きく増加することなく撓み低減率が５％以上となっている。
【００４１】
同様に表３のＮｏ．８８〜１０２は、内側面の曲率半径Ｒ２が５０００ｍｍの場合の構造体であって、内側面の曲率半径Ｒ２が外側面の曲率半径Ｒ１よりも大きい、すなわちＲ１／Ｒ２が１より小さい場合の本発明（本願の請求項１に係る発明）の実施例であり、内側面および外側面に曲率の無い部材からなる構造体の比較例Ｎｏ．１に比べて重量を増加すること無く撓み低減率が３％以上になっており、いずれも撓みｙが大きく低減されていることがわかった。また、内側面の曲率半径Ｒ２が外側面の曲率半径Ｒ１と同じ構造体の比較例Ｎｏ．１０３、さらに内側面の曲率半径Ｒ２が外側面の曲率半径Ｒ１より小さい構造体の比較例Ｎｏ．１０４は、重量を増加させない条件下では撓みｙは低減しないことも判明した。さらに、Ｎｏ．８８〜１０１は、Ｒ１／Ｒ２が０．９５以下の本発明（本願の請求項２に係る発明）の実施例であり、内側面および外側面に曲率の無い部材からなる構造体の比較例Ｎｏ．１に比べて重量を増加すること無く撓み低減率が５％以上になっており、いずれも撓みｙが大きく低減されていることがわかった。特にＲ１／Ｒ２が０．７５〜０．９５の範囲にあるＮｏ．９４〜１０１は、部材の面積増加率が６％以下と小さく、部材面積が大きく増加することなく撓み低減率が５％以上となっている。
以上のように、本発明の構造体は、構造部材の撓みｙを低減するのに有効であることが判明した。
【００４２】
【表４】
【００４３】
表４のＮｏ．１０５〜１１８は、内側面の曲率半径Ｒ２が７０００ｍｍの場合の構造体であって、内側面の曲率半径Ｒ２が外側面の曲率半径Ｒ１よりも大きい、すなわちＲ１／Ｒ２が１より小さい場合の本発明（本願の請求項１に係る発明）の実施例であり、内側面および外側面に曲率の無い部材からなる構造体の比較例Ｎｏ．１に比べて重量を増加すること無く撓み低減率が３％以上になっており、いずれも撓みｙが大きく低減されていることがわかった。また、内側面の曲率半径Ｒ２が外側面の曲率半径Ｒ１と同じ構造体の比較例Ｎｏ．１１９、さらに内側面の曲率半径Ｒ２が外側面の曲率半径Ｒ１より小さい構造体の比較例Ｎｏ．１２０は、重量を増加させない条件下では撓みｙは低減しないことも判明した。さらに、Ｎｏ．１０５〜１１７は、Ｒ１／Ｒ２が０．９５以下の本発明（本願の請求項２に係る発明）の実施例であり、内側面および外側面に曲率の無い部材からなる構造体の比較例Ｎｏ．１に比べて重量を増加すること無く撓み低減率が５％以上になっており、いずれも撓みｙが大きく低減されていることがわかった。特にＲ１／Ｒ２が０．７５〜０．９５の範囲にあるＮｏ．１１０〜１１７は、部材の面積増加率が４％以下と小さく、部材面積が大きく増加することなく撓み低減率が５％以上となっている。
【００４４】
同様に表４のＮｏ．１２１〜１３４は、内側面の曲率半径Ｒ２が１００００ｍｍの場合の構造体であって、内側面の曲率半径Ｒ２が外側面の曲率半径Ｒ１よりも大きい、すなわちＲ１／Ｒ２が１より小さい場合の本発明（本願の請求項１に係る発明）の実施例であり、内側面および外側面に曲率の無い部材からなる構造体の比較例Ｎｏ．１に比べて重量を増加すること無く撓み低減率が３％以上になっており、いずれも撓みｙが大きく低減されていることがわかった。また、内側面の曲率半径Ｒ２が外側面の曲率半径Ｒ１と同じ構造体の比較例Ｎｏ．１３５、さらに内側面の曲率半径Ｒ２が外側面の曲率半径Ｒ１より小さい構造体の比較例Ｎｏ．１３６は、重量を増加させない条件下では撓みｙは低減しないことも判明した。さらに、Ｎｏ．１２１〜１３３は、Ｒ１／Ｒ２が０．９５以下の本発明（本願の請求項２に係る発明）の実施例であり、内側面および外側面に曲率の無い部材からなる構造体の比較例Ｎｏ．１に比べて重量を増加すること無く撓み低減率が５％以上になっており、いずれも撓みｙが大きく低減されていることがわかった。特にＲ１／Ｒ２が０．７５〜０．９５の範囲にあるＮｏ．１２６〜１３３は、部材の面積増加率が２．５％以下と小さく、部材面積が大きく増加することなく撓み低減率が５％以上となっている。
以上のように、本発明の構造体は、構造部材の撓みｙを低減するのに有効であることが判明した。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、重量を増加させずに撓みを低減する構造体に適用できる。
【符号の説明】
【００４６】
１ 構造体
２ 部材
３ 荷重の作用しない部材
４ 中央付近
５ 部材２の内側面
６ 部材２の外側面
７ 角部
Ｐ 荷重
ｙ 撓み
【技術分野】
【０００１】
本発明はブラケットからの荷重に対する部材の撓みを低減する構造体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車、建設機械、橋梁、建築構造物などの鋼構造物では、軽量化あるいは大型化を実現するためには、ハイテン材と呼ばれる強度の高い高張力鋼を使用して部材の板厚あるいは断面積を小さくする必要がある。しかし、部材の板厚あるいは断面積を小さくすると部材の剛性が低下し、外力に対する変形、すなわち撓みが大きくなって、鋼構造物の安全性が確保できなくなるという課題があり、構造部材の軽量化と撓み低減を両立する技術の出現が切望されている。
【０００３】
構造体の撓みを低減する技術、すなわち構造体の剛性を向上させる技術はいくつか提案されており、例えば捩じり剛性の向上を目的に円形断面のパイプの着力点部を菱形断面にする技術が特許文献１に、自動車の懸架装置であるトレーリングアームの取り付け部から長手方向にトレーリングアームの高さを変化させて断面二次モーメントを徐々に減少させる構造が特許文献２に、自動車のセンターピラーの耐衝撃性を向上することを目的としてセンターピラーのルーフ側からフロア側にかけて断面係数が大きくなるように変化させた構造が特許文献３に、同じく自動車のセンターピラーの剛性およびエネルギー吸収特性を向上することを目的としてセンターピラー上部の断面係数を大きく、下部の断面係数を小さくする構造が特許文献４に、それぞれ開示されている。また自動車のサブフレームの剛性を向上させることを目的に、メインプレートとメインプレートの両端にＨ形状に継合される一対のサイドプレートからなるブラケットが特許文献５に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−３１２６６９号公報
【特許文献２】特開２００１−１９１７７５号公報
【特許文献３】特開平１０−１７５５６６号公報
【特許文献４】特開２００１−１６３２５７号公報
【特許文献５】特開平１１−１０５７３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記開示技術のうち特許文献１は、円形断面のパイプの着力点部を菱形にすることにより、捩り荷重を効率よく分担でき、断面積を大きくすることなく捩り剛性を向上させる技術であるが、円形断面以外の部材には適用できないという問題がある。
【０００６】
また特許文献２では自動車部材であるトレーリングアームの高さを取り付け部から徐々に変えることにより断面二次モーメントを徐々に減少させる技術であるが、部材の撓みを大きく低減できないという問題がある。
【０００７】
また特許文献３では、同じく自動車部材であるセンターピラーの断面係数がルーフ側からフロア側にかけて大きくなるような耐衝撃構造が記載されているが、中央部と両端部が区別無く、かつ断面係数は連続的に変化しており、部材の撓みを大きく低減できないという問題がある。
【０００８】
またさらに特許文献４では、同じくセンターピラーの断面係数が上部では大きく、下部では小さくする構造が記載されているが、部材の撓みを大きく低減できないという問題がある。
【０００９】
加えて特許文献５では、メインプレートとメインプレートの両端にＨ形状に継合される一対のサイドプレートからなるブラケットによりサイドフレームの剛性を高める技術が記載されているが、部材の撓みを大きく低減できないという問題がある。
【００１０】
本発明は、ブラケットからの荷重入力に対して部材の撓みを低減させる構造体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】
上記課題を解決するために、本発明は、（１）二対の部材を組み合わせて枠状に構成された構造体であって、前記二対の部材のうち一対の部材の内側面および外側面が構造体の中心から外側に向かう曲率半径を有する曲線上にあり、前記内側面の曲率半径が前記外側面の曲率半径よりも大きいことを特徴とする構造体を提供する。
【００１２】
また、本発明によれば、（２）前記構造体の外側面の曲率半径Ｒ１（ｍｍ）、および前記内側面の曲率半径Ｒ２（ｍｍ）が、
Ｒ１／Ｒ２≦０．９５
を満足することを特徴とする前記（１）に記載の構造体が提供される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、構造体の重量を増加させることなく部材の撓みを低減することができ、その工業的意味は大きい。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の構造体１の部材２が撓む様子を示す斜視図である。
【図２】本発明の別の構造体１の部材２が撓む様子を示す斜視図である。
【図３】従来の構造体１の部材２が撓む様子を示す斜視図である。
【図４】（ａ）図１の部材２の断面の形状を示す図である。（ｂ）図１の部材２の断面の別の形状を示す図である。（ｃ）図１の部材２の断面の別の形状を示す図である。
【図５】本発明の実施例における試験状況と構造体の撓みを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を図面に基づいて詳細に説明する。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。
【００１６】
まず、本発明者らは、図３に示すように二対の部材が略直角に組み合わされて枠状に構成された構造体１に対して、その部材２に構造体１の内側に向かって荷重Ｐが入力された場合、すなわち構造体１の面内方向に荷重が入力された場合について、構造体１の部材２の撓みｙを詳細に検討した。なお、ここで、荷重Ｐは、例えば部材２に設けられたブラケットから入力される。
【００１７】
その結果、構造体１は中央部付近の変形が大きいので、構造体１の内側に向かって荷重Ｐが入力される場合の撓みｙは、部材２の中央付近４の断面二次モーメントに大きく依存することを知見し、この中央付近４の撓みｙを低減するための形状を種々検討した。その結果、図１に示すように構造体１を構成する一対の部材２の内側面５および外側面６が構造体１の中心から外側に向かう曲率半径を有し、構造体１の面内に収まる曲線上にあること、さらに内側面５の曲率半径Ｒ２が外側面６の曲率半径Ｒ１よりも大きいことが、部材２の撓みｙの低減に極めて有効であることを見出した。すなわち、内側面５の曲率半径Ｒ２を外側面６の曲率半径Ｒ１より大きくすることで、部材２の中央付近４の部分の高さｈを部材２の端部の高さに比べて大きくすることができ、この部分の断面二次モーメントを大きくすることができるため、断面の肉厚を薄くして軽量化することが可能になるとともに、内側面５および外側面６が構造体１の中心から外側に向かう曲率半径を有する曲線上にあることにより角部７での曲げモーメントＭを小さくできるため、荷重Ｐの作用しないもう一対の部材３の断面を減少させることができることを見出した。
【００１８】
構造体１を構成する一対の部材２の内側面５が直線状かもしくは構造体１の中心から内側に向かう曲率半径を有する曲線上にある場合には、中央付近４の断面二次モーメントは大きくなるが、角部７の断面積が中央付近４の断面積に比べて極端に小さくなるため角部７の変形が大きくなり、部材２の撓みｙを低減させることができない。また部材２の内側面５の曲率半径Ｒ２が外側面６の曲率半径Ｒ１と同じ場合には、部材２が直線状の構造体より撓みｙが大きくなり、さらに部材２の内側面５の曲率半径Ｒ２が外側面６の曲率半径Ｒ１より小さい場合には中央付近４の断面積が角部７より小さくなるため部材２の撓みｙを低減させることができない。また構造体１を構成する一対の部材２ともう一対の部材３の接合状態は、図１の形態のみならず図２の形態であっても同様の効果を有することを見出した。すなわち、図１のように部材３の両端部の端面に部材２が接合する場合と、図２のように部材３の両端部の内側面に部材２が接合する場合とでは同様の効果を有する。
【００１９】
以上述べたように、構造体１を構成する一対の部材２の内側面５および外側面６が構造体１の中心から外側に向かう曲率半径を有する曲線上にあり、さらに内側面５の曲率半径Ｒ２が外側面６の曲率半径Ｒ１よりも大きい構造体は、部材２の撓みｙが大きく低減することが明らかとなった。
【００２０】
次に、本発明者らは、構造体１の部材２の撓みｙをさらに低減するため、外側面６の曲率半径Ｒ１と内側面の曲率半径Ｒ２の関係を詳細に検討した。
【００２１】
その結果、構造体１の外側面６の曲率半径をＲ１（ｍｍ）、内側面５の曲率半径をＲ２（ｍｍ）とするとき、
Ｒ１／Ｒ２≦０．９５ （１）
を満足する構造体１は、部材２の撓みｙが大きく低減できることを見出した。
【００２２】
Ｒ１／Ｒ２が０．９５より大きい場合には、Ｒ１とＲ２の曲率半径が非常に近くなるので中央付近４の断面積は角部７とほとんど同じであり、部材２の撓みｙを大きく低減することはできない。Ｒ１／Ｒ２が小さくなると中央付近４の高さｈが大きくなり断面二次モーメントが増加して撓みｙを低減することになるので、その下限は特に限定するものではないが、Ｒ１／Ｒ２が極端に小さくなると中央付近４の高さｈが大きくなりすぎるため、構造体１全体の寸法が大きくなりすぎ、構造体１が組み込まれた構造物において他の部材との干渉の問題が生じるため、Ｒ１／Ｒ２≧０．７５でかつＲ２≧１０００（ｍｍ）の範囲であることが望ましい。Ｒ１／Ｒ２＜０．７５もしくはＲ２＜１０００（ｍｍ）の場合には、部材２の高さｈが大きくなりすぎ、部材２の上面の面積増加が５０％を超える場合があるため、他の部材と干渉する問題がある。
【００２３】
またＲ２の上限についても特に限定するものではないが、Ｒ２が５０００ｍｍより大きいとＲ１も同様に大きくなるので中央付近４の断面積は角部７に非常に近くなり、部材２が直線状の場合に近い形状になるので撓みｙの低減はさほど大きくない。
【００２４】
以上述べたように、構造体１の外側面６の曲率半径Ｒ１（ｍｍ）および内側面５の曲率半径Ｒ２（ｍｍ）が式（１）を満足する構造体は、部材の撓みｙが大きく低減できることが明らかとなった。
【００２５】
なお、本発明の構造体１はその材料の種類には依存せず、鋼材、アルミニウムおよびその合金、チタンおよびその合金、マグネシウムおよびその合金、樹脂など、いずれの材料にも適用可能であり、板材、管材を加工したもの、鋳造・鍛造したものであっても同様の効果が得られる。また、本発明は部材の形を工夫して撓みｙの低減をはかった構造体であるので、材料の化学組成、機械的性質等に依らず、全ての材料に対して有効である。
【００２６】
また、構造体１の部材２の断面形状は特に限定するものではなく、中実断面であっても中空断面であっても、また丸形、楕円形、三角形、四角形およびこれらを部分的に組み合わせた断面形状であっても、さらに図４（ａ）〜（ｃ）のような種々の形状のものでも撓みｙの低減が図れることは言うまでもない。ただし構造体の軽量化を重視する観点からは中空断面であることが好ましく、これらは開断面、閉断面のいずれであっても、さらに補強部材が内側に含まれている部材に対しても撓みｙを低減することができる。
【００２７】
構造体１の部材２は管材をプレスやハイドロフォームなどの方法により加工したりすることでも、また２つ以上に分割した部材を溶接などの接合方法でも製作することができる。
【００２８】
加えて、本発明は構造部材の肉厚や断面形状が構造部材の長さに沿って変化する場合にも構造部材の撓みｙを低減することが可能である。
【００２９】
本発明の構造体１は、例えば自動車のフロントのエンジンクレードル、足回りのフロントサブフレーム、リアサブフレームに適用できる。
【００３０】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、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うることは明らかであり、そ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】
【００３１】
上述の発明をもとに、一対の部材２の内側面５および外側面６が構造体の中心から外側に向かう曲率半径を有する曲線上にあり、内側面５の曲率半径Ｒ２が外側面６の曲率半径Ｒ１よりも大きい構造体１を製作した。この部材２に構造体１の内側に向かって、構造体１の面内方向に、図５に示す１０００ｋｇの荷重Ｐを負荷し、部材２の撓みｙを測定した。この際、部材２の角部７の回転変位の影響は差し引いて、変形による部材２の撓みｙのみを求めた。比較例として図３に示すように内側面５および外側面６に曲率の無い部材２からなる構造体、並びに内側面５の曲率半径Ｒ１が外側面６の曲率半径Ｒ２と同じか小さい場合の構造体１も製作して同様に載荷試験を行った。構造体１の部材２および部材３は全て板厚２．３ｍｍの引張強さ７８０ＭＰａ級の鋼材を用いた。
【００３２】
その結果を表１〜表４に示す。なお表中の「撓み低減率」とは、内側面５および外側面６に曲率の無い部材からなる構造体１の撓みｙに対する低減率であり、同様に「重量低減率」とは、内側面５および外側面６に曲率の無い部材２からなる構造体１の重量に対する重量低減率である。さらに「面積増加率」とは、内側面および外側面に曲率の無い部材２からなる構造体１の部材２の上面の面積に対する増加率を示す。また、表中、下線を引いた数値は、本発明のうちいずれかの条件を満たさないものを示す。
【００３３】
【表１】
【００３４】
表１のＮｏ．２〜１４は、内側面の曲率半径Ｒ２が９００ｍｍの場合の構造体であって、内側面の曲率半径Ｒ２が外側面の曲率半径Ｒ１よりも大きい、すなわちＲ１／Ｒ２が１より小さい場合の本発明（本願の請求項１に係る発明）の実施例であり、内側面および外側面に曲率の無い部材からなる構造体の比較例Ｎｏ．１に比べて重量を増加すること無く撓み低減率が３％以上になっており、いずれも撓みｙが大きく低減されていることがわかった。また、内側面の曲率半径Ｒ２が外側面の曲率半径Ｒ１と同じ構造体の比較例Ｎｏ．１５、さらに内側面の曲率半径Ｒ２が外側面の曲率半径Ｒ１より小さい構造体の比較例Ｎｏ．１６は、重量を増加させない条件下では撓みｙは低減しないことも判明した。さらに、Ｎｏ．２〜１３は、Ｒ１／Ｒ２が０．９５以下の本発明（本願の請求項２に係る発明）の実施例であり、内側面および外側面に曲率の無い部材からなる構造体の比較例Ｎｏ．１に比べて重量を増加すること無く撓み低減率が５％以上になっており、いずれも撓みｙが大きく低減されていることがわかった。
【００３５】
同様に表１のＮｏ．１７〜３０は、内側面の曲率半径Ｒ２が９８０ｍｍの場合の構造体であって、内側面の曲率半径Ｒ２が外側面の曲率半径Ｒ１よりも大きい、すなわちＲ１／Ｒ２が１より小さい場合の本発明（本願の請求項１に係る発明）の実施例であり、内側面および外側面に曲率の無い部材からなる構造体の比較例Ｎｏ．１に比べて重量を増加すること無く撓み低減率が３％以上になっており、いずれも撓みｙが大きく低減されていることがわかった。また、内側面の曲率半径Ｒ２が外側面の曲率半径Ｒ１と同じ構造体の比較例Ｎｏ．３１、さらに内側面の曲率半径Ｒ２が外側面の曲率半径Ｒ１より小さい構造体の比較例Ｎｏ．３２は、重量を増加させない条件下では撓みｙは低減しないことも判明した。さらに、Ｎｏ．１７〜２９は、Ｒ１／Ｒ２が０．９５以下の本発明（本願の請求項２に係る発明）の実施例であり、内側面および外側面に曲率の無い部材からなる構造体の比較例Ｎｏ．１に比べて重量を増加すること無く撓み低減率が５％以上になっており、いずれも撓みｙが大きく低減されていることがわかった。
以上のように、本発明の構造体は、構造部材の撓みｙを低減するのに有効であることが判明した。
【００３６】
【表２】
【００３７】
表２のＮｏ．３３〜４７は、内側面の曲率半径Ｒ２が１０１０ｍｍの場合の構造体であって、内側面の曲率半径Ｒ２が外側面の曲率半径Ｒ１よりも大きい、すなわちＲ１／Ｒ２が１より小さい場合の本発明（本願の請求項１に係る発明）の実施例であり、内側面および外側面に曲率の無い部材からなる構造体の比較例Ｎｏ．１に比べて重量を増加すること無く撓み低減率が３％以上になっており、いずれも撓みｙが大きく低減されていることがわかった。また、内側面の曲率半径Ｒ２が外側面の曲率半径Ｒ１と同じ構造体の比較例Ｎｏ．４８、さらに内側面の曲率半径Ｒ２が外側面の曲率半径Ｒ１より小さい構造体の比較例Ｎｏ．４９は、重量を増加させない条件下では撓みｙは低減しないことも判明した。さらに、Ｎｏ．３３〜４６は、Ｒ１／Ｒ２が０．９５以下の本発明（本願の請求項２に係る発明）の実施例であり、内側面および外側面に曲率の無い部材からなる構造体の比較例Ｎｏ．１に比べて重量を増加すること無く撓み低減率が５％以上になっており、いずれも撓みｙが大きく低減されていることがわかった。特にＲ１／Ｒ２が０．７５〜０．９５の範囲にあるＮｏ．３８〜４６は、部材の面積増加率が５０％以下であり、部材面積が大きく増加することなく撓み低減率が５％以上となっている。
【００３８】
同様に表２のＮｏ．５０〜６６は、内側面の曲率半径Ｒ２が２０００ｍｍの場合の構造体であって、内側面の曲率半径Ｒ２が外側面の曲率半径Ｒ１よりも大きい、すなわちＲ１／Ｒ２が１より小さい場合の本発明（本願の請求項１に係る発明）の実施例であり、内側面および外側面に曲率の無い部材からなる構造体の比較例Ｎｏ．１に比べて重量を増加すること無く撓み低減率が３％以上になっており、いずれも撓みｙが大きく低減されていることがわかった。また、内側面の曲率半径Ｒ２が外側面の曲率半径Ｒ１と同じ構造体の比較例Ｎｏ．６７、さらに内側面の曲率半径Ｒ２が外側面の曲率半径Ｒ１より小さい構造体の比較例Ｎｏ．６８は、重量を増加させない条件下では撓みｙは低減しないことも判明した。さらに、Ｎｏ．５０〜６５は、Ｒ１／Ｒ２が０．９５以下の本発明（本願の請求項２に係る発明）の実施例であり、内側面および外側面に曲率の無い部材からなる構造体の比較例Ｎｏ．１に比べて重量を増加すること無く撓み低減率が５％以上になっており、いずれも撓みｙが大きく低減されていることがわかった。特にＲ１／Ｒ２が０．７５〜０．９５の範囲にあるＮｏ．５６〜６５は、部材の面積増加率が２０％以下と小さく、部材面積が大きく増加することなく撓み低減率が５％以上となっている。
以上のように、本発明の構造体は、構造部材の撓みｙを低減するのに有効であることが判明した。
【００３９】
【表３】
【００４０】
表３のＮｏ．６９〜８５は、内側面の曲率半径Ｒ２が３０００ｍｍの場合の構造体であって、内側面の曲率半径Ｒ２が外側面の曲率半径Ｒ１よりも大きい、すなわちＲ１／Ｒ２が１より小さい場合の本発明（本願の請求項１に係る発明）の実施例であり、内側面および外側面に曲率の無い部材からなる構造体の比較例Ｎｏ．１に比べて重量を増加すること無く撓み低減率が３％以上になっており、いずれも撓みｙが大きく低減されていることがわかった。また、内側面の曲率半径Ｒ２が外側面の曲率半径Ｒ１と同じ構造体の比較例Ｎｏ．８６、さらに内側面の曲率半径Ｒ２が外側面の曲率半径Ｒ１より小さい構造体の比較例Ｎｏ．８７は、重量を増加させない条件下では撓みｙは低減しないことも判明した。さらに、Ｎｏ．６９〜８４は、Ｒ１／Ｒ２が０．９５以下の本発明の請求項２（本願の請求項２に係る発明）の実施例であり、内側面および外側面に曲率の無い部材からなる構造体の比較例Ｎｏ．１に比べて重量を増加すること無く撓み低減率が５％以上になっており、いずれも撓みｙが大きく低減されていることがわかった。特にＲ１／Ｒ２が０．７５〜０．９５の範囲にあるＮｏ．７５〜８４は、部材の面積増加率が１０％以下と小さく、部材面積が大きく増加することなく撓み低減率が５％以上となっている。
【００４１】
同様に表３のＮｏ．８８〜１０２は、内側面の曲率半径Ｒ２が５０００ｍｍの場合の構造体であって、内側面の曲率半径Ｒ２が外側面の曲率半径Ｒ１よりも大きい、すなわちＲ１／Ｒ２が１より小さい場合の本発明（本願の請求項１に係る発明）の実施例であり、内側面および外側面に曲率の無い部材からなる構造体の比較例Ｎｏ．１に比べて重量を増加すること無く撓み低減率が３％以上になっており、いずれも撓みｙが大きく低減されていることがわかった。また、内側面の曲率半径Ｒ２が外側面の曲率半径Ｒ１と同じ構造体の比較例Ｎｏ．１０３、さらに内側面の曲率半径Ｒ２が外側面の曲率半径Ｒ１より小さい構造体の比較例Ｎｏ．１０４は、重量を増加させない条件下では撓みｙは低減しないことも判明した。さらに、Ｎｏ．８８〜１０１は、Ｒ１／Ｒ２が０．９５以下の本発明（本願の請求項２に係る発明）の実施例であり、内側面および外側面に曲率の無い部材からなる構造体の比較例Ｎｏ．１に比べて重量を増加すること無く撓み低減率が５％以上になっており、いずれも撓みｙが大きく低減されていることがわかった。特にＲ１／Ｒ２が０．７５〜０．９５の範囲にあるＮｏ．９４〜１０１は、部材の面積増加率が６％以下と小さく、部材面積が大きく増加することなく撓み低減率が５％以上となっている。
以上のように、本発明の構造体は、構造部材の撓みｙを低減するのに有効であることが判明した。
【００４２】
【表４】
【００４３】
表４のＮｏ．１０５〜１１８は、内側面の曲率半径Ｒ２が７０００ｍｍの場合の構造体であって、内側面の曲率半径Ｒ２が外側面の曲率半径Ｒ１よりも大きい、すなわちＲ１／Ｒ２が１より小さい場合の本発明（本願の請求項１に係る発明）の実施例であり、内側面および外側面に曲率の無い部材からなる構造体の比較例Ｎｏ．１に比べて重量を増加すること無く撓み低減率が３％以上になっており、いずれも撓みｙが大きく低減されていることがわかった。また、内側面の曲率半径Ｒ２が外側面の曲率半径Ｒ１と同じ構造体の比較例Ｎｏ．１１９、さらに内側面の曲率半径Ｒ２が外側面の曲率半径Ｒ１より小さい構造体の比較例Ｎｏ．１２０は、重量を増加させない条件下では撓みｙは低減しないことも判明した。さらに、Ｎｏ．１０５〜１１７は、Ｒ１／Ｒ２が０．９５以下の本発明（本願の請求項２に係る発明）の実施例であり、内側面および外側面に曲率の無い部材からなる構造体の比較例Ｎｏ．１に比べて重量を増加すること無く撓み低減率が５％以上になっており、いずれも撓みｙが大きく低減されていることがわかった。特にＲ１／Ｒ２が０．７５〜０．９５の範囲にあるＮｏ．１１０〜１１７は、部材の面積増加率が４％以下と小さく、部材面積が大きく増加することなく撓み低減率が５％以上となっている。
【００４４】
同様に表４のＮｏ．１２１〜１３４は、内側面の曲率半径Ｒ２が１００００ｍｍの場合の構造体であって、内側面の曲率半径Ｒ２が外側面の曲率半径Ｒ１よりも大きい、すなわちＲ１／Ｒ２が１より小さい場合の本発明（本願の請求項１に係る発明）の実施例であり、内側面および外側面に曲率の無い部材からなる構造体の比較例Ｎｏ．１に比べて重量を増加すること無く撓み低減率が３％以上になっており、いずれも撓みｙが大きく低減されていることがわかった。また、内側面の曲率半径Ｒ２が外側面の曲率半径Ｒ１と同じ構造体の比較例Ｎｏ．１３５、さらに内側面の曲率半径Ｒ２が外側面の曲率半径Ｒ１より小さい構造体の比較例Ｎｏ．１３６は、重量を増加させない条件下では撓みｙは低減しないことも判明した。さらに、Ｎｏ．１２１〜１３３は、Ｒ１／Ｒ２が０．９５以下の本発明（本願の請求項２に係る発明）の実施例であり、内側面および外側面に曲率の無い部材からなる構造体の比較例Ｎｏ．１に比べて重量を増加すること無く撓み低減率が５％以上になっており、いずれも撓みｙが大きく低減されていることがわかった。特にＲ１／Ｒ２が０．７５〜０．９５の範囲にあるＮｏ．１２６〜１３３は、部材の面積増加率が２．５％以下と小さく、部材面積が大きく増加することなく撓み低減率が５％以上となっている。
以上のように、本発明の構造体は、構造部材の撓みｙを低減するのに有効であることが判明した。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、重量を増加させずに撓みを低減する構造体に適用できる。
【符号の説明】
【００４６】
１ 構造体
２ 部材
３ 荷重の作用しない部材
４ 中央付近
５ 部材２の内側面
６ 部材２の外側面
７ 角部
Ｐ 荷重
ｙ 撓み
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二対の部材を組み合わせて枠状に構成された構造体であって、前記二対の部材のうち一対の部材の内側面および外側面が構造体の中心から外側に向かう曲率半径を有する曲線上にあり、前記内側面の曲率半径が前記外側面の曲率半径よりも大きいことを特徴とする、構造体。
【請求項２】
前記構造体の外側面の曲率半径Ｒ１（ｍｍ）、および内側面の曲率半径Ｒ２（ｍｍ）が、
Ｒ１／Ｒ２≦０．９５
を満足することを特徴とする、請求項１に記載の構造体。
【請求項１】
二対の部材を組み合わせて枠状に構成された構造体であって、前記二対の部材のうち一対の部材の内側面および外側面が構造体の中心から外側に向かう曲率半径を有する曲線上にあり、前記内側面の曲率半径が前記外側面の曲率半径よりも大きいことを特徴とする、構造体。
【請求項２】
前記構造体の外側面の曲率半径Ｒ１（ｍｍ）、および内側面の曲率半径Ｒ２（ｍｍ）が、
Ｒ１／Ｒ２≦０．９５
を満足することを特徴とする、請求項１に記載の構造体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−１５８２３７（Ｐ２０１２−１５８２３７Ａ）
【公開日】平成２４年８月２３日（２０１２．８．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８５４８（Ｐ２０１１−１８５４８）
【出願日】平成２３年１月３１日（２０１１．１．３１）
【出願人】（０００００６６５５）新日本製鐵株式会社 (6,474)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月２３日（２０１２．８．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月３１日（２０１１．１．３１）
【出願人】（０００００６６５５）新日本製鐵株式会社 (6,474)
【Ｆターム（参考）】
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