JP6172132B2 - 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、特に圧縮側部分と引張側部分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（クラッシュボックスとも言う）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曲げ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撃エネルギ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曲げ変形によって吸収される衝撃荷重がエネルギ吸収量全体の大半を占めるため、曲げ変形によるエネルギ吸収特性は圧縮変形によるエネルギ吸収特性よりも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、長手方向と直交する断面が細長矩形的な細長形状の複数の細長形状部を荷重入力時の圧縮側と引張側の中間の中立面が長辺と直交するように配置し、隣り合う細長形状部の互いに離隔した長辺同士を連結部で連結した車両用フレーム構造であって、前記連結部よりも圧縮側において前記隣り合う細長形状部の互いに離隔した長辺に夫々当接して前記細長形状部の前記長辺と直交する方向への傾倒を抑制する傾倒抑制部材を設けている。

特許第５５０４８２０号公報 特願２０１４−１１３８０３号

本発明者は、断面縦長矩形状のフレームの座屈現象の検討にあたり、フレームの変形挙動のメカニズムについてＣＡＥ（Computer Aided Engineering）による解析を行った。
まず、この解析の基本的な考え方について説明する。
図１３に示すように、長手方向に延びる閉断面状鋼板製フレームモデルＭと、このフレームモデルＭの両端部を挟み込んだ状態でフレームモデルＭの軸心を曲げるための荷重付与手段Ｔとを準備して、荷重点Ｐの変位と荷重点Ｐの反力とを解析した。
図１３，図１４（ａ），図１４（ｂ）に示すように、荷重付与手段Ｔは、枢支部Ｒを中心として回動可能な支持部Ｔａと、荷重を付与する荷重点Ｐが形成され且つ支持部Ｔａ側へ変位しつつ回動可能な支持部Ｔｂとを有し、枢支部Ｒと荷重点Ｐを結ぶ直線がフレームモデルＭの軸心から５０ｍｍオフセットしている。尚、フレームモデルＭの各壁部を、圧縮荷重が作用する圧縮側壁部Ｍａ、引張荷重が作用する引張側壁部Ｍｂ、各々の壁部の上下端部を夫々連結する上端壁部Ｍｃ及び下端壁部Ｍｄとしている。

次に、フレームモデルＭのＦＳ特性に基づき解析結果について説明する。
図１５に示すように、長手方向に延びる閉断面状フレームでは、所定変位においてピークとなる最大（許容限界）荷重２６ｋＮが発生し、座屈後、急激に荷重が低下する。
図１６に示すように、座屈発生のメカニズムは、以下のように推測される。
許容限界を越えた荷重の付与によって圧縮側壁部Ｍａに弾性座屈波Ｗが生じ、この弾性座屈波Ｗが上端壁部Ｍｃ及び下端壁部Ｍｄに伝播することから、圧縮側壁部Ｍａにおける弾性座屈波Ｗの谷領域ｍに対応した上端壁部Ｍｃ及び下端壁部Ｍｄの山領域ｎに面外変形が夫々発生する。その結果、上端壁部Ｍｃ及び下端壁部Ｍｄが夫々面外方向に膨出し且つ圧縮側壁部Ｍａが二つ折りに折り畳まれて閉断面状フレームが座屈する。即ち、圧縮側壁部Ｍａ、上端壁部Ｍｃ及び下端壁部Ｍｄの弾性座屈波Ｗを減衰させることで、材料の塑性領域まで許容限界荷重を増加することができ、曲げ変形におけるＥＡ効率を増加することができる。

特許文献２のフレーム構造は、副閉断面の横比を縦比よりも大きくすることにより、弾性座屈波の周期を減少できるため、フロントサイドフレームに座屈を生じさせる許容限界荷重を増加でき、この許容限界荷重を一定ストロークの間維持することができる。
しかし、このフレーム構造は、クラッシュカンの軸圧縮変形によって吸収されない衝撃荷重をフロントサイドフレームの曲げ変形により吸収する機構であるため、フロントサイドレイン（フレーム）の曲げ変形の起点部分から離隔した部分は、曲げ変形におけるＥＡ効率増加に対して十分な貢献を果たしていない。

また、荷重入力方向（長手方向）に直交する断面の１辺の長さが長い場合、軸圧縮荷重の波長が長くなると共に振幅が増大して軸圧縮変形におけるＥＡ効率が悪化することから、１辺の長さが不均一なフロントサイドレインの先端部分は、軸圧縮変形におけるＥＡ効率増加にも寄与率が小さい。

本発明の目的は、曲げ変形におけるＥＡ効率と軸圧縮変形におけるＥＡ効率とを単一の補強部材で向上できる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、圧縮荷重が作用する縦向きの圧縮側壁部を含む圧縮側部分と、引張荷重が作用する縦向きの引張側壁部を含み且つ前記圧縮側部分と協働して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引張側部分と、前記主閉断面と協働して上下方向に隣り合う複数の副閉断面を形成する補強部材とを備えた車両用フレームにおいて、前記補強部材が、前記圧縮側壁部と引張側壁部を連結して前記主閉断面を上下に仕切る第１仕切壁部であって、前記圧縮側壁部から引張側に延びる第１圧縮側仕切部と前記引張側壁部から圧縮側に延びる第１引張側仕切部とを有する第１仕切壁部と、前記第１仕切壁部よりも下方位置で前記圧縮側壁部と引張側壁部を連結して前記主閉断面を上下に仕切る第２仕切壁部であって、前記圧縮側壁部から引張側に延びる第２圧縮側仕切部と前記引張側壁部から圧縮側に延びる第２引張側仕切部とを有する第２仕切壁部とを備え、前記第１，第２引張側仕切部の圧縮側端部の上下間隔が前記第１，第２圧縮側仕切部の引張側端部の上下間隔よりも小さく形成され、前記車両用フレームに長手方向から荷重が入力したとき、荷重入力側部分の前記第１，第２圧縮側仕切部の横幅と第１，第２引張側仕切部の横幅との差が、前記荷重入力側部分よりも荷重入力側部分に対して荷重入力部と反対側部分の前記第１，第２圧縮側仕切部の横幅と第１，第２引張側仕切部の横幅との差よりも小さくなるように形成されたことを特徴としている。

この車両用フレーム構造では、主閉断面内に上下方向に隣り合う複数の副閉断面を形成する第１，第２横仕切壁部を備えているため、副閉断面の縦横比を１以下に調整して許容限界荷重を増加でき、この許容限界荷重を一定ストロークの間維持することができる。
前記第１，第２引張側仕切部の圧縮側端部の上下間隔が前記第１，第２圧縮側仕切部の引張側端部の上下間隔よりも小さく形成されているため、引張側壁部に支持された第１，第２引張側仕切部の圧縮側端部の当接によってトラス形状を形成することができ、曲げ変形に伴う断面崩れを抑制することができる。
荷重入力側部分の前記第１，第２圧縮側仕切部の横幅と第１，第２引張側仕切部の横幅との差が、前記荷重入力側部分よりも荷重入力側部分に対して荷重入力部と反対側部分の前記第１，第２圧縮側仕切部の横幅と第１，第２引張側仕切部の横幅との差よりも小さくなるように形成されたため、長手方向に直交する断面の１辺の長さを短縮化でき、軸圧縮荷重の波長の短縮化と振幅の減少とを図ることができる。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記荷重入力部近傍位置において、荷重入力部側程、前記第１，第２圧縮側仕切部の横幅と第１，第２引張側仕切部の横幅との差が小さくなるように形成されたことを特徴としている。
この構成によれば、軸圧縮変形によって吸収されない荷重を曲げ変形部分に連続的に伝達することができ、曲げ変形部分にて効率的に荷重を吸収することができる。

請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、前記荷重入力部において、前記第１，第２圧縮側仕切部の横幅と第１，第２引張側仕切部の横幅とが同じ寸法に形成されたことを特徴としている。
この構成によれば、長手方向に直交する断面の１辺の長さを最短化することができ、軸圧縮変形におけるＥＡ効率を増加することができる。

請求項４の発明は、請求項１〜３の何れか１項の発明において、前記第１圧縮側仕切部の引張側端部と第１引張側仕切部の圧縮側端部とを連結する第１連結部と、前記第２圧縮側仕切部の引張側端部と第２引張側仕切部の圧縮側端部とを連結する第２連結部とを設け、前記荷重入力時の圧縮と引張の中立面が、前記第１，第２圧縮側仕切部の引張側端部と第１，第２引張側仕切部の圧縮側端部との間に位置することを特徴としている。
この構成によれば、面外変形を抑制しつつ、引張側壁部に支持された第１，第２引張側仕切部の圧縮側端部の当接によるトラス形状を確実に形成することができる。

本発明の車両用フレーム構造によれば、曲げ変形におけるＥＡ効率と軸圧縮変形におけるＥＡ効率とを単一の補強部材で向上することができる。

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。 右側フロントサイドフレームの分解斜視図である。 第１補強部材の斜視図である。 第２補強部材の斜視図である。 第１，第２補強部材とエンジンマウント補強部材の左側側面図である。 第１，第２補強部材とエンジンマウント補強部材を右斜め上方から視た図である。 前面衝撃荷重の入力前の車両の状態を示す平面図である。 前面衝撃荷重の入力後の車両の状態を示す平面図である。 図１１のXII−XII線断面図である。 閉断面状フレームの変形挙動に係る解析方法の説明図である。 閉断面状フレームの変形挙動であって、（ａ）は荷重を付与する前の状態図を示し、（ｂ）は荷重を付与した後の状態図を示している。 従来の閉断面状フレームのＦＳ特性を示すグラフである。 閉断面状フレームの弾性座屈を説明する図である。

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１２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Ｅ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たサスタワー部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の前後方向中間部分には、略円柱形状のエンジンマウント装置７を設置して、このエンジンマウント装置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装置７よりも下方のフロントサイドフレーム２内には、エンジンマウント装置７の取り付け剛性を高めるために、マウントレイン８（エンジンマウント補強部材）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取付ブラケット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５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、前後方向における各々の領域の機能に応じて、第１補強部材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補強部材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補強部材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取付ブラケット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により車幅方向外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５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（圧縮側部分）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（引張側部分）と、後側領域２ｄの右側部分を構成する第４アウタ部分１４（圧縮側部分）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５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（引張側部分）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（圧縮側部分）と、後側領域２ｄの左側部分を構成する第４インナ部分２４（引張側部分）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２４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補強部材３０について説明する。
図３，図４に示すように、第１補強部材３０は、前側領域２ａに対応した主閉断面Ｃ内に配設され、主閉断面Ｃと協働して上下方向に隣り合う５つの副閉断面ｃを形成している。
図３〜図６に示すように、第１補強部材３０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、第１〜第３圧縮側接合部３１〜３３と、第１，第２引張側接合部３４，３５と、第１〜第４仕切壁部３６〜３９によって構成されている。

第１〜第３圧縮側接合部３１〜３３は、左右方向に略直交する面に沿って形成され、圧縮側壁部１１ａの上段部と中段部と下段部とに夫々溶接にて接合されている。
第１，第２引張側接合部３４，３５は、左右方向に略直交する面に沿って形成され、引張側壁部２１ａの途中部分に夫々溶接にて接合されている。第１引張側接合部３４は、第１圧縮側接合部３１よりも低く且つ第２圧縮側接合部３２よりも高い高さ位置に配設され、第２引張側接合部３５は、第２圧縮側接合部３２よりも低く且つ第３圧縮側接合部３３よりも高い高さ位置に配設されている。

第１仕切壁部３６は、第１圧縮側接合部３１の下端部と第１引張側接合部３４の上端部とを連結して主閉断面Ｃを上下に仕切るように形成されている。
この第１仕切壁部３６は、第１圧縮側仕切部３６ａと、第１引張側仕切部３６ｂと、第１連結部３６ｃを備えている。
第１圧縮側仕切部３６ａは、第１圧縮側接合部３１の下端部から左方へ略水平状に延びるように形成され、第１引張側仕切部３６ｂは、第１引張側接合部３４の上端部から右方へ略水平状に延びるように形成されている。

前側領域２ａの前端部から所定後方位置までの前端部分において、第１圧縮側仕切部３６ａの横幅（左右幅）は第１引張側仕切部３６ｂの横幅と同じ寸法になるように形成され（図３参照）、前側領域２ａの所定後方位置から途中部までの前端近傍部分において、第１圧縮側仕切部３６ａの横幅が漸次減少するように形成され且つ第１引張側仕切部３６ｂの横幅が漸次増加するように形成され（図６参照）、前側領域２ａの途中部から後端部までの後半部分において、第１圧縮側仕切部３６ａの横幅は第１引張側仕切部３６ｂの横幅の半分の寸法になるように形成されている（図４参照）。これにより、前端部分では第１圧縮側仕切部３６ａの横幅と第１引張側仕切部３６ｂの横幅との差が略零に構成され、後端部分では、第１圧縮側仕切部３６ａの横幅と第１引張側仕切部３６ｂの横幅との差が大きくなるように構成されている。また、荷重入力部近傍である前端近傍部分では、第１圧縮側仕切部３６ａの横幅と第１引張側仕切部３６ｂの横幅との差が前側程リニアに小さくなるように形成されている。

第１連結部３６ｃは、第１圧縮側仕切部３６ａと第１引張側仕切部３６ｂを連結するように、左側程、下方に移行するように傾斜状に形成されている。この第１連結部３６ｃは、圧縮側稜線部３６ｓを介して第１圧縮側仕切部３６ａの左端部と連なり、引張側稜線部３６ｔを介して第１引張側仕切部３６ｂの右端部と連なっている。
図３，図４に示すように、圧縮側稜線部３６ｓと引張側稜線部３６ｔは、荷重入力時の圧縮と引張の中立面Ｎが圧縮側稜線部３６ｓと引張側稜線部３６ｔとの間に位置するように設定され、且つ圧縮側稜線部３６ｓと引張側稜線部３６ｔとの間隔が第１補強部材３０の前端から後端に亙って略均一間隔になるように設定されている。尚、軸圧縮変形におけるＥＡ効率を考慮して、圧縮側稜線部３６ｓと引張側稜線部３６ｔとの間隔は、前端部分における第１圧縮側仕切部３６ａ（第１引張側仕切部３６ｂ）の左右幅と同じ寸法に設定することが好ましい。

第２仕切壁部３７は、第２圧縮側接合部３２の上端部と第１引張側接合部３４の下端部とを連結して主閉断面Ｃを上下に仕切るように形成されている。
この第２仕切壁部３７は、第２圧縮側仕切部３７ａと、第２引張側仕切部３７ｂと、第２連結部３７ｃと、圧縮側稜線部３７ｓと、引張側稜線部３７ｔを備えている。この第２仕切壁部３７は、水平面に対して第１仕切壁部３６と面対称になるように構成され、圧縮側稜線部３７ｓと引張側稜線部３７ｔが圧縮側稜線部３６ｓと引張側稜線部３６ｔの直下に対向するように夫々配設されている。

第３仕切壁部３８は、第２圧縮側接合部３２の下端部と第２引張側接合部３５の上端部とを連結して主閉断面Ｃを上下に仕切るように形成されている。この第３仕切壁部３８は、第３圧縮側仕切部３８ａと、第３引張側仕切部３８ｂと、第３連結部３８ｃと、圧縮側稜線部３８ｓと、引張側稜線部３８ｔを備え、第１仕切壁部３６と同様に構成されている。
第４仕切壁部３９は、第３圧縮側接合部３３の上端部と第２引張側接合部３５の下端部とを連結して主閉断面Ｃを上下に仕切るように形成されている。この第４仕切壁部３９は、第４圧縮側仕切部３９ａと、第４引張側仕切部３９ｂと、第４連結部３９ｃと、圧縮側稜線部３９ｓと、引張側稜線部３９ｔを備え、第２仕切壁部３７と同様に構成されている。

次に、第２補強部材４０について説明する。
図７に示すように、第２補強部材４０は、途中領域２ｃに対応した主閉断面Ｃ内に配設され、主閉断面Ｃと協働して上下方向に隣り合う５つの副閉断面ｃを形成している。
第２補強部材４０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、第１〜第３圧縮側接合部４１〜４３と、第１，第２引張側接合部４４，４５と、第１〜第４仕切壁部４６〜４９によって構成されている。

第１〜第３圧縮側接合部４１〜４３は、左右方向に略直交する面に沿って形成され、圧縮側壁部２３ａの上段部と中段部と下段部とに夫々溶接にて接合されている。
第１，第２引張側接合部４４，４５は、左右方向に略直交する面に沿って形成され、引張側壁部１３ａの途中部分に夫々溶接にて接合されている。第１引張側接合部４４は、第１圧縮側接合部４１よりも低く且つ第２圧縮側接合部４２よりも高い高さ位置に配設され、第２引張側接合部４５は、第２圧縮側接合部４２よりも低く且つ第３圧縮側接合部４３よりも高い高さ位置に配設されている。

第１仕切壁部４６は、第１圧縮側接合部４１の下端部と第１引張側接合部４４の上端部とを連結して主閉断面Ｃを上下に仕切るように形成されている。この第１仕切壁部４６は、第１圧縮側仕切部４６ａと、第１引張側仕切部４６ｂと、第１連結部４６ｃを備えている。
第１圧縮側仕切部４６ａは、第１圧縮側接合部４１の下端部から右方へ略水平状に延びるように形成され、第１引張側仕切部４６ｂは、第１引張側接合部４４の上端部から左方へ略水平状に延びるように形成されている。第１圧縮側仕切部４６ａの横幅は第１引張側仕切部４６ｂの横幅の半分の寸法になるように形成されている。

第１連結部４６ｃは、第１圧縮側仕切部４６ａと第１引張側仕切部４６ｂを連結するように、左側程、上方に移行するように傾斜状に形成されている。この第１連結部４６ｃは、圧縮側稜線部４６ｓを介して第１圧縮側仕切部４６ａの右端部と連なり、引張側稜線部４６ｔを介して第１引張側仕切部４６ｂの左端部と連なっている。
圧縮側稜線部４６ｓと引張側稜線部４６ｔは、荷重入力時の圧縮と引張の中立面Ｎが圧縮側稜線部４６ｓと引張側稜線部４６ｔとの間に位置するように設定され、且つ圧縮側稜線部４６ｓと引張側稜線部４６ｔとの間隔が第２補強部材４０の前端から後端に亙って略均一間隔に設定されている。

第２仕切壁部４７は、第２圧縮側接合部４２の上端部と第１引張側接合部４４の下端部とを連結して主閉断面Ｃを上下に仕切るように形成されている。
この第２仕切り壁部４７は、第２圧縮側仕切部４７ａと、第２引張側仕切部４７ｂと、第２連結部４７ｃと、圧縮側稜線部４７ｓと、引張側稜線部４７ｔを備えている。この第２仕切壁部４７は、水平面に対して第１仕切壁部４６と面対称になるように構成され、圧縮側稜線部４７ｓと引張側稜線部４７ｔが圧縮側稜線部４６ｓと引張側稜線部４６ｔの直下に対向するように夫々配設されている。

第３仕切壁部４８は、第２圧縮側接合部４２の下端部と第２引張側接合部４５の上端部とを連結して主閉断面Ｃを上下に仕切るように形成されている。この第３仕切り壁部４８は、第３圧縮側仕切部４８ａと、第３引張側仕切部４８ｂと、第３連結部４８ｃと、圧縮側稜線部４８ｓと、引張側稜線部４８ｔを備え、第１仕切壁部４６と同様に構成されている。また、第４仕切り壁部４９は、第３圧縮側接合部４３の上端部と第２引張側接合部４５の下端部とを連結して主閉断面Ｃを上下に仕切るように形成されている。この第４仕切壁部４９は、第４圧縮側仕切部４９ａと、第４引張側仕切部４９ｂと、第４連結部４９ｃと、圧縮側稜線部４９ｓと、引張側稜線部４９ｔを備え、第２仕切壁部４７と同様に構成されている。
尚、第３補強部材５０は、第２補強部材４０と同様に構成され、第２補強部材４０の後側に左右方向に直交する面に対して面対称になる状態で配設されているため、詳細な説明を省略する。

次に、マウントレイン８について説明する。
図１，図８，図９に示すように、マウントレイン８は、上下方向に延びる前後１対のボルト（図示略）と、これら１対のボルトに螺合する前後１対のナット部７ａとによってエンジンマウント装置７を上端壁部１２ｂ上に支持している。
マウントレイン８は、断面略ハット状の本体部６１と、この本体部６１の前端部に接合され主閉断面Ｃを前後に仕切る前側節部６２と、本体部６１の後端部に接合され主閉断面Ｃを前後に仕切る後側節部６３を備え、一面が左方に開放した直方体形状に形成されている。

図８，図９に示すように、本体部６１は、上端壁部６１ａ及び下端壁部６１ｂの左端部から夫々上方と下方に延びる上フランジ部６１ｃ及び下フランジ部６１ｄを備えている。
１対のナット部７ａは、上端壁部６１ａ及び下端壁部６１ｂに上下方向に貫通した状態で接合されている。上フランジ部６１ｃは上フランジ部１２ｄと上フランジ部２２ｄによって三重結合され、下フランジ部６１ｄは下フランジ部１２ｅと下フランジ部２２ｅによって三重結合されている。

前側節部６２は、前後方向に直交する面に沿って主閉断面Ｃを横断的に仕切るプレート状のプレート部６２ａと、このプレート部６２ａの上端から前方に延びて上端壁部１１ｂに接合された上フランジ部６２ｂと、プレート部６２ａの下端から前方に延びて下端壁部１１ｃに接合された下フランジ部６２ｃを有している。
プレート部６２ａは、第１補強部材３０の後端に僅かな隙間（例えば２〜３ｍｍ）を介して対向状に配設されている。これにより、前突時、第１補強部材３０とプレート部６２ａが当接することにより、第１補強部材３０からプレート部６２ａに荷重が伝達される。

後側節部６３は、前後方向に直交する面に沿って主閉断面Ｃを横断的に仕切るプレート状のプレート部６３ａと、このプレート部６３ａの上端から後方に延びて上端壁部１３ｂに接合された上フランジ部６３ｂと、プレート部６３ａの下端から前方に延びて下端壁部１２ｃに接合された下フランジ部６３ｃを有している。
プレート部６３ａは、第２補強部材４０の前端に僅かな隙間（例えば２〜３ｍｍ）を介して対向状に配設されている。これにより、前突時、第２補強部材４０とプレート部６３ａが当接することにより、プレート部６３ａから第１補強部材３０と断面形状が異なる第２補強部材４０に荷重が伝達される。

図５に示すように、第２補強部材４０と第３補強部材５０との間にはプレート部材６５が配設されている。プレート部材６５は、前後方向に直交する面に沿って主閉断面Ｃを横断的に仕切るように構成され、その上端部が前方に延びて上端壁部１３ｂに接合され、下端部が下端壁部１４ｃに接合されている。
プレート部材６５は、第２補強部材４０の後端に僅かな隙間（例えば２〜３ｍｍ）を介して対向状に配設されると共に第３補強部材５０の前端に僅かな隙間（例えば２〜３ｍｍ）を介して対向状に配設されている。これにより、前突時、第２補強部材４０とプレート部材６５が当接すると共に第３補強部材５０とプレート部材６５が当接するため、第２補強部材４０から断面形状が異なる第３補強部材５０に効率良く荷重が伝達される。

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１０，図１１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１０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はプレート部材６５の配設位置、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を吸収する。
図１１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、第１〜第４圧縮側仕切部３６ａ〜３９ａの左右幅と第１〜第４引張側仕切部３６ｂ〜３９ｂの左右幅が等しく形成されているため、入力した軸圧縮荷重の波長の短縮化と振幅の減少によって前後（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）効率が増加する。
軸圧縮変形によって吸収されない荷重は、第１〜第４仕切壁部３６〜３９の形状が緩やかに変化する前端近傍部分を経由して後半部分の第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。
第１〜第４仕切壁部３６〜３９に圧縮側稜線部３６ｓ〜３９ｓと引張側稜線部３６ｔ〜３９ｔを夫々形成したため、稜線による補強効果によって第１〜第４仕切壁部３６〜３９の強度が増加され、許容限界荷重を高くしている。
また、引張側稜線部３６ｔ，３７ｔ（３８ｔ，３９ｔ）の上下間隔が圧縮側稜線部３６ｓ，３７ｓ（３８ｓ，３９ｓ）の上下間隔よりも小さく形成され且つ第１〜第４引張側仕切部３６ｂ〜３９ｂの横幅が第１〜第４圧縮側仕切部３６ａ〜３９ａの横幅よりも大きく形成されているため、図１２に示すように、座屈発生後、早期に引張側稜線部３６ｔ（３８ｔ）と引張側稜線部３７ｔ（３９ｔ）が当接することにより各仕切壁部３６〜３９が協働して引張側にトラス構造を構成して断面崩れを抑制している。
これにより、前側領域２ａの後半部分では、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。
第１補強部材３０の後端全域に亙って接触可能なプレート状のプレート部６２ａが当接することにより、第３ポイントＰ３に前側領域２ａで吸収されない荷重が伝達される。
マウントレイン８は高剛性であるため、第２補強部材４０の前端全域に亙って接触可能なプレート状のプレート部６３ａが当接することにより、マウントレイン８に入力した荷重を第４ポイントＰ４から効率良く第２補強部材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では、圧縮側稜線部４６ｓ〜４９ｓと引張側稜線部４６ｔ〜４９ｔによる補強効果によって第１〜第４仕切壁部４６〜４９の強度を増加し、座屈発生後、引張側稜線部４６ｔ（４８ｔ）と引張側稜線部４７ｔ（４９ｔ）を当接させたトラス構造を構成して断面崩れを抑制している。
これにより、曲げ変形によるＥＡ効率を増加している。

第２補強部材４０の後端全域に亙ってプレート部材６５が当接し且つ第３補強部材５０の前端全域に亙ってプレート部材６５が当接することにより、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、前側領域２ａの後半部分と同様の作用で曲げ変形によるＥＡ効率を増加している。

本車両用フレーム構造によれば、曲げ変形におけるＥＡ効率と軸圧縮変形におけるＥＡ効率とを単一の第１補強部材３０で向上することができる。
即ち、この車両用フレーム構造では、主閉断面Ｃ内に上下方向に隣り合う複数の副閉断面ｃを形成する第１，第２横仕切壁部３６，３７を備えているため、副閉断面ｃの縦横比を１以下に調整して許容限界荷重を増加でき、この許容限界荷重を一定ストロークの間維持することができる。第１，第２引張側仕切部３６ｂ，３７ｂの圧縮側端部（引張側稜線部３６ｔ，３７ｔ）の上下間隔が第１，第２圧縮側仕切部３６ａ，３７ａの引張側端部の上下間隔（圧縮側稜線部３６ｓ，３７ｓ）よりも小さく形成されているため、引張側壁部２１ａに支持された第１，第２引張側仕切部３６ｂ，３７ｂの圧縮側端部の当接によってトラス形状を形成することができ、曲げ変形に伴う断面崩れを抑制することができる。
前側領域２ａの前端部分の第１，第２圧縮側仕切部３６ａ，３７ａの横幅と第１，第２引張側仕切部３６ｂ，３７ｂの横幅との差が、前側領域２ａの後半部分の第１，第２圧縮側仕切部３６ａ，３７ａの横幅と第１，第２引張側仕切部３６ｂ，３７ｂの横幅との差よりも小さくなるように形成されたため、前後方向に直交する断面の１辺の長さを短縮化でき、軸圧縮荷重の波長の短縮化と振幅の減少とを図ることができる。

前側領域２ａの前端近傍部分において、前側程、第１，第２圧縮側仕切部３６ａ，３７ａの横幅と第１，第２引張側仕切部３６ｂ，３７ｂの横幅との差が小さくなるように形成されているため、軸圧縮変形によって吸収されない荷重を曲げ変形部分に連続的に伝達することができ、曲げ変形部分にて効率的に荷重を吸収することができる。

前側領域２ａの前端部分において、第１，第２圧縮側仕切部３６ａ，３７ａの横幅と第１，第２引張側仕切部３６ｂ，３７ｂの横幅とが同じ寸法に形成されたため、前後方向に直交する断面の１辺の長さを最短化することができ、軸圧縮変形におけるＥＡ効率を増加することができる。

第１圧縮側仕切部３６ａの引張側端部と第１引張側仕切部３６ｂの圧縮側端部とを連結する第１連結部３６ｃと、第２圧縮側仕切部３７ａの引張側端部と第２引張側仕切部３７ｂの圧縮側端部とを連結する第２連結部３７ｃとを設け、荷重入力時の圧縮と引張の中立面Ｎが、第１，第２圧縮側仕切部３６ａ，３７ａの引張側端部と第１，第２引張側仕切部３６ｂ，３７ｂの圧縮側端部との間に位置するため、面外変形を抑制しつつ、引張側壁部２１ａに支持された第１，第２引張側仕切部３６ｂ，３７ｂの圧縮側端部の当接によるトラス形状を確実に形成することができる。

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、ＥＡ効率の観点から４つの仕切壁部の例を説明したが、少なくとも２つの仕切壁部を備えることで本発明の効果を奏することができる。また、設計上の観点から５つ以上の仕切壁部を採用しても良い。

３〕前記実施形態においては、２ヶ所の外曲げ変形部分と１ヶ所の内曲げ変形部分が形成され、これら変形部分全てに補強部材を設けた車両用フレームの例を説明したが、少なくとも軸圧縮変形と曲げ変形とを同時に行う補強部材のみを設け、曲げ変形専用の補強部材を省略しても良い。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。

４〕前記実施形態においては、前側領域の前端部分において、第１，第２圧縮側仕切部の横幅と第１，第２引張側仕切部の横幅との差が略零の例を説明したが、設計要件に応じて軸圧縮荷重の波長の短縮化と振幅の減少とを図れる範囲の差を形成しても良い。
また、前側領域の後半部分において、第１，第２圧縮側仕切部の横幅が第１，第２引張側仕切部の横幅の半分の寸法に設定された例を説明したが、少なくとも引張側に仕切壁部を構成できれば良く、各仕切壁部の剛性、形状に基づき仕切部の横幅比率を任意に設定することも可能である。

５〕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
ｃ 副閉断面
Ｎ 中立面
２ フロントサイドフレーム
１１ 第１アウタ部分
１１ａ 圧縮側壁部
２１ 第１インナ部分
２１ａ 引張側壁部
３０ 第１補強部材
３６ 第１仕切壁部
３６ａ 第１圧縮側仕切部
３６ｂ 第１引張側仕切部
３６ｓ 圧縮側稜線部
３６ｔ 引張側稜線部
３７ 第２仕切壁部
３７ａ 第２圧縮側仕切部
３７ｂ 第２引張側仕切部
３７ｓ 圧縮側稜線部
３７ｔ 引張側稜線部

Claims (4)

1. 圧縮荷重が作用する縦向きの圧縮側壁部を含む圧縮側部分と、引張荷重が作用する縦向きの引張側壁部を含み且つ前記圧縮側部分と協働して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引張側部分と、前記主閉断面と協働して上下方向に隣り合う複数の副閉断面を形成する補強部材とを備えた車両用フレームにおいて、
   前記補強部材が、前記圧縮側壁部と引張側壁部を連結して前記主閉断面を上下に仕切る第１仕切壁部であって、前記圧縮側壁部から引張側に延びる第１圧縮側仕切部と前記引張側壁部から圧縮側に延びる第１引張側仕切部とを有する第１仕切壁部と、前記第１仕切壁部よりも下方位置で前記圧縮側壁部と引張側壁部を連結して前記主閉断面を上下に仕切る第２仕切壁部であって、前記圧縮側壁部から引張側に延びる第２圧縮側仕切部と前記引張側壁部から圧縮側に延びる第２引張側仕切部とを有する第２仕切壁部とを備え、
   前記第１，第２引張側仕切部の圧縮側端部の上下間隔が前記第１，第２圧縮側仕切部の引張側端部の上下間隔よりも小さく形成され、
   前記車両用フレームに長手方向から荷重が入力したとき、荷重入力側部分の前記第１，第２圧縮側仕切部の横幅と第１，第２引張側仕切部の横幅との差が、前記荷重入力側部分よりも荷重入力側部分に対して荷重入力部と反対側部分の前記第１，第２圧縮側仕切部の横幅と第１，第２引張側仕切部の横幅との差よりも小さくなるように形成されたことを特徴とする車両用フレーム。
2. 前記荷重入力部近傍位置において、荷重入力部側程、前記第１，第２圧縮側仕切部の横幅と第１，第２引張側仕切部の横幅との差が小さくなるように形成さ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。
3. 前記荷重入力部において、前記第１，第２圧縮側仕切部の横幅と第１，第２引張側仕切部の横幅とが同じ寸法に形成された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。
4. 前記第１圧縮側仕切部の引張側端部と第１引張側仕切部の圧縮側端部とを連結する第１連結部と、
   前記第２圧縮側仕切部の引張側端部と第２引張側仕切部の圧縮側端部とを連結する第２連結部とを設け、
   前記荷重入力時の圧縮と引張の中立面が、前記第１，第２圧縮側仕切部の引張側端部と第１，第２引張側仕切部の圧縮側端部との間に位置することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の車両用フレーム。