JP6107850B2 - 車両用フレーム構造 - Google Patents

Description

本発明は、車両用フレーム構造に関し、特に圧縮側壁部と引張側壁部が協働して略矩形状の主閉断面を構成する車両用フレーム構造に関する。

従来より、高張力鋼板製フロントサイドフレームの先端部分に軸圧縮変形可能なクラッシュカンを設け、フロントサイドフレームの途中部から後端部に亙って積極的に折れ変形可能な複数の衝撃吸収機構を採用することにより衝突時の衝突エネルギー吸収量を増加させて、前突時の乗員保護を図っている（特許文献１）。
このような衝撃吸収機構では、フロントサイドフレームの折れ変形によって吸収される衝撃荷重がエネルギー吸収量全体の大半を占めるため、折れ変形によるエネルギー吸収特性は圧縮変形によるエネルギー吸収特性よりもＥＡ（Energy Absorption）性能に与える影響が大きい。

そこで、本出願人は、フレームの主閉断面と協働して上下方向に隣り合うように形成された複数の副閉断面の横比を縦比よりも大きくすることにより、曲げ強度に寄与するフレーム領域を拡大することができるフレーム構造、換言すれば、支持可能な荷重と変形ストロークとの相関関係（以下、ＦＳ特性という）における許容限界荷重を一定ストロークの間維持可能なフレーム構造を既に提案している。

特許文献２のフレーム構造は、フロントサイドフレームの主閉断面内に複数の副閉断面を形成する補強部材が、第１圧縮側接合部と、第２圧縮側接合部と、第１引張側接合部と、第２引張側接合部と、第１圧縮側接合部の下端部と第１引張側接合部の上端部とを連結する第１仕切壁部と、第１引張側接合部の下端部と第２圧縮側接合部の上端部とを連結する第２仕切壁部と、第２圧縮側接合部の下端部と第２引張側接合部の上端部とを連結する第３仕切壁部とを備え、第１〜第３仕切壁部に、前後方向に対向状に延びる第１〜第３圧縮側稜線部と第１〜第３引張側稜線部を夫々設けている。これにより、圧縮側壁部の座屈後、第２，第３仕切壁部の変形に伴う第２，第３圧縮側稜線部の当接によるトラス形状又は第１，第２仕切壁部の変形に伴う第１，第２引張側稜線部の当接によるトラス形状によって車両用フレームの断面崩れを抑制し、座屈後の後半荷重の落ち込みを防止している。

特許第５１０４２７２号公報 特願２０１４−２５４９５６号

特許文献２では、図１３（ａ）〜（ｄ）に示す閉断面状鋼板製フレームモデルＭ１〜Ｍ４を準備し、ＣＡＥ（Computer Aided Engineering）によって各々のフレームモデルＭ１〜Ｍ４の支持可能な荷重と各モデルが変形するストロークとのＦＳ特性を解析している。
図１４に示すように、フレームモデルＭ１は、フレームモデルＭ２〜Ｍ４よりも低い許容限界荷重で座屈を生じ、座屈発生直後の後半荷重の落ち込みが大きいため、最もＥＡ効率が低い。特許文献２のフレーム構造に相当するフレームモデルＭ３，Ｍ４は、フレームモデルＭ１，Ｍ２に比べて座屈発生直後の後半荷重の減少率が小さく、フレームモデルＭ２よりも二度目の荷重の落ち込みタイミングが遅いため、フレームモデルＭ１，Ｍ２よりもＥＡ効率が高くなる。

しかし、フレームモデルＭ２〜Ｍ４では、構成上、ＥＡ効率の増加に伴ってモデルＭ２〜Ｍ４の許容限界荷重が必然的に増加する傾向がある。
許容限界荷重は座屈開始能力に関連する要素であるため、フロントサイドフレームのような車両用フレームの場合、乗員へ直接的に伝達される衝突時の衝突エネルギーに影響する。即ち、全体としてＥＡ効率が高いフレームであっても、許容限界荷重が高いときは、乗員に伝達される衝突時の衝突エネルギーが高くなるため、乗員の安全性を考慮した場合、ＥＡ効率を増加しつつ許容限界荷重を低下させるという相反する要求を満たす必要がある。

本発明者が検討した結果、補強部材のうち、圧縮側接合部を含む圧縮側壁部側部分が許容限界荷重の増加性能に寄与し、引張側接合部を含む引張側壁部側部分が座屈直後の後半荷重の増加性能に寄与していることを知見するに至った。
上記知見を踏まえて、断面矩形状のフレームの主閉断面内に、引張側壁部と協働して長手方向に延びる補強部材であって、圧縮側壁部から離隔した１又は複数の矩形状副閉断面を形成する補強部材を備えた車両用フレーム構造を考えることができる。

しかし、このような車両用フレーム構造を構成したとしても、主閉断面を構成するフレーム側ＦＳ特性（図１４のＭ１参照）に、このフレームの許容限界荷重よりも後半側に生じる許容限界荷重を備えた補強部材側ＦＳ特性を単に合成した二度のピーク荷重を備えたＦＳ特性のフレーム構造が得られるに過ぎない。
即ち、上記フレーム構造のＦＳ特性では、衝突直後の許容限界荷重を抑えつつ後半荷重の増加を図ることができるものの、衝突直後の最初の荷重ピーク値（フレーム側許容限界荷重に対応）と、この許容限界荷重の後に発生する二度目の荷重ピーク値（補強部材側許容限界荷重に対応）との間に一時的に荷重が減少する荷重減少領域（圧縮側壁部の座屈部分が補強部材に当接するまでの期間に相当）が生じる虞があり、ＥＡ効率向上と許容限界荷重低下との両立が十分とは言えない。

本発明の目的は、軽量化を図りつつ、ＥＡ効率向上と許容限界荷重低下とを両立可能な車両用フレーム構造等を提供することである。

請求項１の車両用フレーム構造は、フレームに曲げ荷重が作用した場合、圧縮荷重が作用する縦向きの圧縮側壁部と、この圧縮側壁部に対向状に配設され且つ引張荷重が作用する縦向きの引張側壁部とを備え、前記圧縮側壁部と引張側壁部の上下端部を夫々接合してフレーム長手方向に直交する断面が略矩形状の主閉断面を構成する車両用フレーム構造において、前記圧縮側壁部から主閉断面内に突出するビード部と、前記主閉断面内に前記引張側壁部と協働してフレーム長手方向に延びると共に前記圧縮側壁部から離隔した第１副閉断面を形成する第１補強部材と、前記主閉断面内に前記圧縮側壁部と協働して縦方向に延びる第２副閉断面を形成すると共に前記ビード部の少なくとも一部と対向状に配設された第２補強部材とを備え、前記第２補強部材が第１補強部材から離隔していることを特徴としている。

この車両用フレーム構造では、圧縮側壁部から主閉断面内に突出するビード部を備えるため、座屈位置を規定しつつ衝突直後の座屈開始を迅速化することで乗員に伝達される衝突時の衝突エネルギーを低減している。前記主閉断面内に前記引張側壁部と協働してフレーム長手方向に延びると共に前記圧縮側壁部から離隔した第１副閉断面を形成する第１補強部材を備えるため、許容限界荷重の増加に寄与する圧縮側接合部を含む第１補強部材の圧縮側部分を減少させて、軽量化を図りつつ、衝突直後の許容限界荷重の増加を抑制することができる。前記主閉断面内に前記圧縮側壁部と協働して縦方向に延びる第２副閉断面を形成すると共に前記ビード部の少なくとも一部と対向状に配設された第２補強部材が第１補強部材から離隔しているため、衝突直後のビード部と第１補強部材との当接を最小限の第２補強部材で抑制することができることから、軽量化を図りつつ、ＥＡ効率を向上することができる。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記ビード部がフレーム長手方向に直交するように形成され、前記第２補強部材が前記ビード部と離隔するように設けられたことを特徴としている。
この構成によれば、圧縮側壁部における衝突直後の座屈開始を一層迅速化しつつ、ビード部と第１補強部材との当接を更に抑制することができる。

請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、前記第１補強部材が前記引張側壁部と協働してフレーム長手方向に延びると共に縦方向に離隔した複数の第１副閉断面を形成することを特徴としている。
この構成によれば、座屈後の後半荷重を増加することができ、ＥＡ効率を一層向上することができる。

本発明の車両用フレーム構造によれば、軽量化を図りつつ、ＥＡ効率向上と許容限界荷重低下とを両立することができる。

実施例１に係るフロントサイドフレームをエンジンルーム内側から視た側面図である。 右側フロントサイドフレームの平面図である。 図２のIII−III線断面図である。 図２のIV−IV線断面図である。 図1のV−V線断面図である。 右側フロントサイドフレームの分解斜視図である。 前面衝撃荷重の入力前の車両の状態を示す模式図である。 前面衝撃荷重の入力後の車両の状態を示す模式図である。 フロントサイドフレームの前側領域の横断面図であって、（ａ）は荷重入力初期、（ｂ）は荷重入力中期、（ｃ）は荷重入力後期を示している。 解析用フレームモデルの説明図であって、（ａ）は第１，第２補強部材を省略したフレームモデルＭａの斜視図、（ｂ）は第２補強部材を省略したフレームモデルＭ２の斜視図、（ｃ）は実施例１に相当するフレームモデルＭｃの斜視図を示している。 各フレームモデルのＦＳ特性を示すグラフである。 フレームモデルＭｃであって、（ａ）は変形初期の斜視図、（ｂ）は変形後期の斜視図を示している。 従来技術のフレームモデルの斜視図である。 従来技術のＦＳ特性を示すグラフである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
以下の説明は、本発明を車両のフロントサイドフレームに適用したものを例示したものであり、本発明、その適用物、或いは、その用途を制限するものではない。
尚、図において、矢印Ｆ方向を前方とし、矢印Ｌ方向を左方とし、矢印Ｕ方向を上方として説明する。

以下、本発明の実施例１について図１〜図９に基づいて説明する。
まず、フロントサイドフレームが設置された前部車体構造について簡潔に説明する。
図１に示すように、車両Ｖは、エンジンルームと車室とを上下方向および車幅方向に延びて仕切るダッシュパネル１と、このダッシュパネル１の前方位置で車体前後方向に延びるフロントサイドフレーム２と、フロントサイドフレーム２の側方位置でタワー形状に立設されるサスタワー部３と、このサスタワー部３と前述のダッシュパネル１とを上下方向及び車体前後方向に延びて連結するエプロン部４と、エプロン部４上端で車体前後方向に延びるエプロンレインメンバ５等を備えている。尚、左右対象構造であるため、主に車体右側構造について説明し、車体左側構造については説明を省略する。

フロントサイドフレーム２の前端部には、前面衝撃荷重を受けた際、圧縮変形（軸圧縮）して、衝突エネルギーの一部を吸収するためのクラッシュカン６を設置している。
フロントサイドフレーム２の前後方向中央部には、略円柱形状のエンジンマウント７を設置して、このエンジンマウント７によってパワーユニット（図示略）を弾性支持している。また、このエンジンマウント７よりも下方のフロントサイドフレーム２内には、エンジンマウント７の取り付け剛性を高めるために、マウントレイン８を設置している。フロントサイドフレーム２の後部下面には、サスペンションサブフレーム（図示略）を取り付けるサブフレームブラケット９を接合固定している。

次に、フロントサイドフレーム２について詳細に説明する。
図２〜図６に示すように、フロントサイドフレーム２は、高張力鋼板をプレス成形することにより形成され、上下方向（縦方向）に長い、所謂縦比が横比よりも大きな略矩形状の主閉断面Ｃを構成している。このフロントサイドフレーム２は、前後方向（フレーム長手方向）における各々の領域の機能に応じて、第１補強材３０が配設された前側領域２ａと、この前側領域２ａの後端に連なりマウントレイン８が配設されたマウント領域２ｂと、このマウント領域２ｂの後端に連なり第２補強材４０が配設された途中領域２ｃと、この途中領域２ｃの後端に連なり第３補強材５０が配設された後側領域２ｄとを備えている。

前側領域２ａは、前突時、クラッシュカン６によって吸収されない衝撃荷重によって前半部分が軸圧縮変形すると共に後半部分が上下に延びる第１ビード部１１ｆにより右（車幅方向外）側へ曲げ変形するように形成されている。マウント領域２ｂは、その主閉断面Ｃ内にマウントレイン８を収容した状態で支持するように形成され、途中領域２ｃは、前突時、後端側部分が上下に延びる第２ビード部２３ｆにより左（車幅方向内）側へ曲げ変形すると共に後端部分がサブフレームブラケット９を支持するように形成されている。
そして、後側領域２ｄは、前突時、後端側部分が上下に延びる第３ビード部１４ｆにより右側へ曲げ変形すると共に後端部分がダッシュパネル１に固着されるように形成されている。

図２〜図６に示すように、フロントサイドフレーム２は、断面略ハッド状のアウタ部材１０と、略パネル状のインナ部材２０とにより左右２分割形成されている。
まず、アウタ部材１０について説明する。
アウタ部材１０は、前側領域２ａの右側部分を構成する第１アウタ部分１１と、マウント領域２ｂの右側部分を構成する第２アウタ部分１２と、途中領域２ｃの右側部分を構成する第３アウタ部分１３と、後側領域２ｄの右側部分を構成する第４アウタ部分１４とによって一体形成されている。

第１アウタ部分１１は、左右方向に略直交する面に沿った圧縮側壁部１１ａと、この圧縮側壁部１１ａの上端部から左方に延びる上端壁部１１ｂと、圧縮側壁部１１ａの下端部から左方に延びる下端壁部１１ｃと等を一体的に備えている。
圧縮側壁部１１ａは、後端部分に主閉断面Ｃ側に凹入した第１ビード部１１ｆを備えている。この第１ビード部１１ｆは、圧縮側壁部１１ａの上下方向に亙って前後方向に略直交するように形成されている。上端壁部１１ｂと下端壁部１１ｃは、左端部から上方に延びる上フランジ部１１ｄと左端部から下方に延びる下フランジ部１１ｅを夫々備えている。

第２アウタ部分１２は、左右方向に略直交する面に沿った右側壁部１２ａと、この右側壁部１２ａの上端部から左方に延びる上端壁部１２ｂと、右側壁部１２ａの下端部から左方に延びる下端壁部１２ｃと、上端壁部１２ｂの左端部から上方に延びる上フランジ部１２ｄと、下端壁部１２ｃの左端部から下方に延びる下フランジ部１２ｅとを備えている。
第３アウタ部分１３は、左右方向に略直交する面に沿った引張側壁部１３ａと、この引張側壁部１３ａの上端部から左方に延びる上端壁部１３ｂと、引張側壁部１３ａの下端部から左方に延びる下端壁部１３ｃと、上端壁部１３ｂの左端部から上方に延びる上フランジ部１３ｄと、下端壁部１３ｃの左端部から下方に延びる下フランジ部１３ｅとを備えている。また、第４アウタ部分１４は、圧縮側壁部１４ａと、上端壁部１４ｂと、下端壁部１４ｃと、上フランジ部１４ｄと、下フランジ部１４ｅと、第３ビード部１４ｆを備え、第１アウタ部分１１と略同様に構成されている。

次に、インナ部材２０について説明する。
図２〜図６に示すように、インナ部材２０は、前側領域２ａの左側部分を構成する第１インナ部分２１と、マウント領域２ｂの左側部分を構成する第２インナ部分２２と、途中領域２ｃの左側部分を構成する第３インナ部分２３と、後側領域２ｄの左側部分を構成する第４インナ部分２４とによって一体形成されている。

第１インナ部分２１は、左右方向に略直交する面に沿った引張側壁部２１ａと、この引張側壁部２１ａの上端部から上方に延びる上フランジ部２１ｄと、引張側壁部２１ａの下端部から下方に延びる下フランジ部２１ｅを一体的に備えている。
また、第２インナ部分２２は、左右方向に略直交する面に沿った左側壁部２２ａと、この左側壁部２２ａの上端部から上方に延びる上フランジ部２２ｄと、左側壁部２２ａの下端部から下方に延びる下フランジ部２２ｅを一体的に備えている。

第３インナ部分２３は、左右方向に略直交する面に沿った圧縮側壁部２３ａと、この左側壁部２３ａの上端部から上方に延びる上フランジ部２３ｄと、左側壁部２３ａの下端部から下方に延びる下フランジ部２３ｅを一体的に備えている。圧縮側壁部２３ａは、主閉断面Ｃ側に凹入した第２ビード部２３ｆを備えている。この第２ビード部２３ｆは、圧縮側壁部２３ａの上下方向に亙って前後方向に略直交するように形成されている。
第４インナ部分２４は、引張側壁部２４ａと、上フランジ部２４ｄと、下フランジ部２４ｅを一体的に備え、第１インナ部分２１と略同様に構成されている。
上フランジ部１１ｄ〜１４ｄが上フランジ部２１ｄ〜２４ｄに接合され、下フランジ部１１ｅ〜１４ｅが下フランジ部２１ｅ〜２４ｅに接合されることにより、前後方向に延びる主閉断面Ｃが構成されている。

次に、第１補強材３０について説明する。
図３〜図６に示すように、第１補強材３０は、前側領域２ａに対応した主閉断面Ｃ内に配設され、第１補強部材３１と、第２補強部材３２とを備えている。
第１補強部材３１は、単一の鋼板材料をプレス成形することにより前後方向に延びる長尺状に形成されている。この第１補強部材３１は、上下１対の断面略コ字状本体部３１ａと、上側本体部３１ａの上端部から上方に延びる上フランジ部３１ｂと、下側本体部３１ａの下端部から下方に延びる下フランジ部３１ｃと、上側本体部３１ａの下端部と下側本体部３１ａの上端部とを連結する連結部３１ｄとを備えている。

第１補強部材３１は、上フランジ部３１ｂと下フランジ部３１ｃと連結部３１ｄとが引張側壁部２１ａに接合されて上下１対の第１副閉断面ｃ１を構成している。
図３〜図５に示すように、１対の第１副閉断面ｃ１は、その左右幅が主閉断面Ｃの左右幅の略半分に夫々設定され、圧縮側壁部１１ａから左右方向に離隔するように形成されている。これら副閉断面ｃ１同士の上下方向の離隔距離は、副閉断面ｃ１の上下幅よりも大きく設定されている。
これにより、第１補強部材３１の高さ（左右幅）を主閉断面Ｃの左右幅の略半分にすることができるため、主閉断面Ｃの左右幅を高さとした補強部材に比べて大幅な軽量化を図ることができる。

第２補強部材３２は、単一の鋼板材料をプレス成形することにより上下方向に延びる長尺状に形成されている。この第２補強部材３２は、断面略コ字状本体部３２ａと、この本体部３２ａの前端部から前方に延びる前フランジ部３２ｂと、本体部３２ａの後端部から後方に延びる後フランジ部３２ｃとを備えている。
第２補強部材３２は、本体部３２ａがビード部１１ｆに左右方向に対向した状態で所定間隔離隔するように前フランジ部３２ｂと後フランジ部３２ｃとが圧縮側壁部１１ａに接合されて第２副閉断面ｃ２を構成している。
図３〜図５に示すように、第２副閉断面ｃ２は、その左右幅が主閉断面Ｃの左右幅の略半分よりも小さく設定され、第１補強部材３１から左右方向に離隔するように形成されている。

次に、第２補強材４０について説明する。
図６に示すように、第２補強材４０は、途中領域２ｃに対応した主閉断面Ｃ内に配設され、第１補強材３０と同様に、第１補強部材４１と、第２補強部材４２とを備えている。
第１補強部材４１は、単一の鋼板材料をプレス成形することにより前後方向に延びる長尺状に形成されている。この第１補強部材４１は、上下１対の断面略コ字状本体部４１ａと、上側本体部４１ａの上端部から上方に延びる上フランジ部４１ｂと、下側本体部４１ａの下端部から下方に延びる下フランジ部４１ｃと、上側本体部４１ａの下端部と下側本体部４１ａの上端部とを連結する連結部４１ｄとを備えている。
第１補強部材４１は、上フランジ部４１ｂと下フランジ部４１ｃと連結部４１ｄとが引張側壁部１３ａに接合されて上下１対の第１副閉断面を構成している。

第２補強部材４２は、単一の鋼板材料をプレス成形することにより上下方向に延びる長尺状に形成されている。この第２補強部材４２は、断面略コ字状本体部４２ａと、この本体部４２ａの前端部から前方に延びる前フランジ部４２ｂと、本体部４２ａの後端部から後方に延びる後フランジ部４２ｃとを備えている。
第２補強部材４２は、本体部４２ａがビード部２３ｆに左右方向に対向した状態で所定間隔離隔するように前フランジ部４２ｂと後フランジ部４２ｃとが圧縮側壁部１３ａに接合されて第２副閉断面を構成している。

次に、第３補強材５０について説明する。
図６に示すように、第３補強材５０は、後側領域２ｄに対応した主閉断面Ｃ内に配設され、第１補強材３０と同様に、第１補強部材５１と、第２補強部材５２とを備えている。
第１補強部材５１は、第１補強部材３１と同様に、上下１対の断面略コ字状本体部５１ａと、上フランジ部５１ｂと、下フランジ部５１ｃと、連結部５１ｄとを備えている。
第１補強部材５１は、上フランジ部５１ｂと下フランジ部５１ｃと連結部５１ｄとが引張側壁部２４ａに接合されて上下１対の第１副閉断面を構成している。

第２補強部材５２は、断面略コ字状本体部５２ａと、前フランジ部５２ｂと、後フランジ部５２ｃとを備えている。
第２補強部材４２は、本体部５２ａがビード部１４ｆに左右方向に対向した状態で所定間隔離隔するように前フランジ部５２ｂと後フランジ部５２ｃとが圧縮側壁部１４ａに接合されて第２副閉断面を構成している。

次に、本実施例の車両用フレーム構造における作用、効果を説明する。
図７〜図９に基づき、車両Ｖが前面衝撃荷重を受けたときの変形挙動について説明する。
図７に示すように、フロントサイドフレーム２には、変形後の位置関係が容易に分かるように、説明の便宜上、前後方向に略直線状に延びる複数のポイントを設定している。
第１ポイントＰ１は前側領域２ａの前端位置、第２ポイントＰ２は前側領域２ａの第１ビード部１１ｆの形成位置、第３ポイントＰ３はマウント領域２ｂの前端位置、第４ポイントＰ４はマウント領域２ｂの後端位置、第５ポイントＰ５は途中領域２ｃの第２ビード部２３ｆの形成位置、第６ポイントＰ６は途中領域２ｃと後側領域２ｄとの境界位置、第７ポイントＰ７は後側領域２ｄの第３ビード部１４ｆの形成位置を夫々示している。

前方からクラッシュカン６の軸圧縮変形によって吸収されない荷重が作用した場合、フロントサイドフレーム２は、圧縮変形と車幅方向の曲げ変形を積極的に生じさせて衝撃エネルギーを吸収する。
図８に示すように、衝突体がフロントサイドフレーム２に衝突すると、前側領域２ａの前端に軸心に沿った荷重が入力する。
第１ポイントＰ１には、入力した荷重が軸圧縮荷重として作用する。
前側領域２ａの前端部分では、前後（軸心）方向に均一な軸圧縮変形を発生させ、軸圧縮変形におけるＥＡ（Energy Absorption）効率を増加する。軸圧縮変形によって吸収されない荷重は、第２ポイントＰ２に伝達される。

第２ポイントＰ２には、曲げ変形の起点となる第１ビード部１１ｆがアウタ部材１０に形成されているため、伝達された荷重が外曲げ荷重として作用する。
図９（ａ）に示すように、第１補強部材３１の圧縮側部分を減少させているため、第１ビード部１１ｆを起点とした座屈は、荷重入力直後に迅速に開始される。図９（ｂ）に示すように、第１補強部材３１と第２補強部材３２が当接した後でも、ビード部１１ｆの左端側部分が第１，第２補強部材３１，３２を介して引張側壁部２１ａにより左方への移行を制限されるまで外曲げ変形が進行する。図９（ｃ）に示すように、第１補強部材３１と第２補強部材３２が当接し且つビード部１１ｆと第２補強部材３２が当接した後、ビード部１１ｆの左方への移行が引張側壁部２１ａにより抑制される。
これにより、前側領域２ａでは、許容限界荷重を増加させることなく、曲げ変形によるＥＡ効率を増加している。

マウント領域２ｂでは、マウントレイン８の構造を利用して前側領域２ａから入力した荷重を他所に分散させることなく途中領域２ｃに伝達している。
マウントレイン８は高剛性であるため、前側領域２ａで吸収されずに第３ポイントＰ３に入力された荷重を第４ポイントＰ４から効率良く第２補強材４０に伝達している。

第５ポイントＰ５には、曲げ変形の起点となる第２ビード部２３ｆがインナ部材２０に形成されているため、伝達された荷重が内曲げ荷重として作用する。
途中領域２ｃでも前側領域２ａと同様に、第２ビード部２３ｆを起点とした内曲げ変形によってＥＡ効率を増加している。
途中領域２ｃで吸収されない荷重が第６ポイントＰ６を介して後側領域２ｄに伝達される。第７ポイントＰ７には、曲げ変形の起点となる第３ビード部１４ｆがアウタ部材１０に形成されているため、伝達された荷重が外曲げ荷重として作用する。後側領域２ｄでは、第３ビード部１４ｆと第３補強材５０が協働することにより、前側領域２ａと同様の作用で外曲げ変形によるＥＡ効率を増加している。

次に、図１０（ａ）〜図１０（ｃ）に示すように、座屈起点であるビード部付きフレームモデルＭａ〜Ｍｃを準備し、ＣＡＥによって各々のフレームモデルＭａ〜ＭｃのＦＳ特性を解析した。
フレームモデルＭａは、実施例１の第１，第２補強部材３１，３２を省略し且つ前後両端部分に節部材を備えたモデルである。フレームモデルＭｂは、実施例１の補強材３０の第１補強部材３１と、この第１補強部材３１の前後両端部分に配設された節部材とを備えたモデルである。フレームモデルＭｃは、実施例１の第１，第２補強部材３１，３２と、第１補強部材３１の前後両端部分に配設された節部材とを備えたモデルである。
これらのフレームモデルＭａ〜Ｍｃの両端部を挟み込んだ状態でフレームモデルＭａ〜Ｍｃの軸心を曲げるための荷重を付与して、荷重点の変位と荷重点の反力とを解析した。

図１１，図１２に、ＣＡＥによる解析結果を示す。
尚、ＦＳ特性の縦軸は荷重（ｋＮ）、横軸はストローク（ｍｍ）を示している。
図１１に示すように、フレームモデルＭａは、荷重付与直後、許容限界荷重で座屈を生じ、座屈発生直後の後半荷重の落ち込みが大きいため、最もＥＡ効率が低い。
フレームモデルＭｂは、フレームモデルＭａと略同様の許容限界荷重であり、座屈後の後半荷重が増加しているものの、最初の許容限界荷重の後に二回目のピーク荷重が発生し、これらの間には急激な荷重の落ち込み期間が発生している。これは、座屈開始からビード部と第１補強部材３１が当接するまでの間に相当するものと推測される。

フレームモデルＭｃは、フレームモデルＭａと略同様の許容限界荷重であり、座屈後の後半荷重が増加し、最初の許容限界荷重の後に急激な荷重の落ち込み期間が発生していない。これは、図１２（ａ）に示すように、フレームモデルＭｃでは、座屈開始を阻害しないものの、座屈開始からの変形速度を第１，第２補強部材３１，３２の当接タイミング及びビード部と第２補強部材３２との当節タイミング等によって積極的に遅延していることによる。しかも、図１２（ｂ）に示すように、座屈後の後半荷重も十分に増加している。

本車両用フレーム構造によれば、圧縮側壁部１１ａ（２３ａ，１４ａ）から主閉断面Ｃ内に突出するビード部１１ｆ（２３ｆ，１４ｆ）を備えるため、座屈位置を規定しつつ衝突直後の座屈開始を迅速化することで乗員に伝達される衝突時の衝突エネルギーを低減している。主閉断面Ｃ内に引張側壁部２１ａ（１３ａ，２４ａ）と協働して前後方向に延びると共に圧縮側壁部１１ａ（２３ａ，１４ａ）から離隔した第１副閉断面ｃ１を形成する第１補強部材３１（４１，５１）を備えるため、許容限界荷重の増加に寄与する圧縮側接合部を含む第１補強部材３１（４１，５１）の圧縮側部分を減少させて、軽量化を図りつつ、衝突直後の許容限界荷重の増加を抑制することができる。
主閉断面Ｃ内に圧縮側壁部１１ａ（２３ａ，１４ａ）と協働して上下方向に延びる第２副閉断面ｃ２を形成すると共にビード部１１ｆ（２３ｆ，１４ｆ）の少なくとも一部と対向状に配設された第２補強部材３２（４２，５２）が第１補強部材３１（４１，５１）から離隔しているため、衝突直後のビード部１１ｆ（２３ｆ，１４ｆ）と第１補強部材３１（４１，５１）との当接を最小限の第２補強部材３２（４２，５２）で抑制することができることから、軽量化を図りつつ、ＥＡ効率を向上することができる。

ビード部１１ｆ（２３ｆ，１４ｆ）が前後方向に直交するように形成され、第２補強部材３２（４２，５２）がビード部１１ｆ（２３ｆ，１４ｆ）と離隔するように設けられているため、圧縮側壁部１１ａ（２３ａ，１４ａ）における衝突直後の座屈開始を一層迅速化しつつ、ビード部１１ｆ（２３ｆ，１４ｆ）と第１補強部材３１（４１，５１）との当接を更に抑制することができる。

第１補強部材３１（４１，５１）が引張側壁部２１ａ（１３ａ，２４ａ）と協働して前後方向に延びると共に上下方向に離隔した複数の第１副閉断面ｃ１を形成するため、座屈後の後半荷重を増加することができ、ＥＡ効率を一層向上することができる。

次に、前記実施形態を部分的に変更した変形例について説明する。
１〕前記実施形態においては、フロントサイドフレームの例を説明したが、リヤサイドフレーム、サスクロスメンバ、バンパビーム、センタピラー、インパクトバー等、少なくとも、圧縮荷重と引張荷重とが作用する車両用フレームであれば何れにも適用することができる。

２〕前記実施形態においては、２ヶ所の外折れ変形部分と１ヶ所の内折れ変形部分が形成され、これら変形部分全てに補強材を設けた車両用フレームの例を説明したが、少なくとも何れか１つの変形部分に補強材を設けても良い。また、車両用フレームに１つの外折れ変形部分又は内折れ変形部分を形成しても良い。

３〕前記実施形態においては、第１補強部材に前後方向に延びる２つの本体部を形成した例を説明したが、少なくとも１つの本体部を形成すれば良く、３つ以上形成しても良い。
また、ビード部に上下に亙って対向する単一の第２補強部材を設けた例を説明したが、少なくともビード部の一部分に対向すれば良く、部分的に対向する複数の第２補強部材を設けることも可能である。

４〕その他、当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱することなく、前記実施形態に種々の変更を付加した形態で実施可能であり、本発明はそのような変更形態も包含するものである。

Ｖ 車両
Ｃ 主閉断面
ｃ１ 第１副閉断面
ｃ２ 第２副閉断面
２ フロントサイドフレーム
１１ａ，２３ａ，１４ａ 圧縮側壁部
２１ａ，１３ａ，２４ａ 引張側壁部
１１ｆ，２３ｆ，１４ｆ ビード部
３１，４１，５１ 第１補強部材
３２，４２，５２ 第２補強部材

Claims (3)

1. フレームに曲げ荷重が作用した場合、圧縮荷重が作用する縦向きの圧縮側壁部と、この圧縮側壁部に対向状に配設され且つ引張荷重が作用する縦向きの引張側壁部とを備え、前記圧縮側壁部と引張側壁部の上下端部を夫々接合してフレーム長手方向に直交する断面が略矩形状の主閉断面を構成する車両用フレーム構造において、
   前記圧縮側壁部から主閉断面内に突出するビード部と、
   前記主閉断面内に前記引張側壁部と協働してフレーム長手方向に延びると共に前記圧縮側壁部から離隔した第１副閉断面を形成する第１補強部材と、
   前記主閉断面内に前記圧縮側壁部と協働して縦方向に延びる第２副閉断面を形成すると共に前記ビード部の少なくとも一部と対向状に配設された第２補強部材とを備え、
   前記第２補強部材が第１補強部材から離隔していることを特徴とする車両用フレーム構造。
2. 前記ビード部がフレーム長手方向に直交するように形成され、
   前記第２補強部材が前記ビード部と離隔するように設けられた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。
3. 前記第１補強部材が前記引張側壁部と協働してフレーム長手方向に延びると共に縦方向に離隔した複数の第１副閉断面を形成することを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用フレーム構造。