JP6044624B2 - 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折れ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、折れ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５１０４２７２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１４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１４，図１５（ａ），図１５（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、解析結果について説明する。
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、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、更なる車体デザインの自由度拡大や車体重量の低減を図る場合、一層ＥＡ効率を増加し、フロントサイドフレームの長手方向の変形ストロークを短縮化する必要がある。

特許文献２のフレーム構造では、上端壁部や下端壁部に相当する長辺に生じる面外変形を傾倒抑制部材によって抑制するため、部品点数が増加する虞がある。
しかも、このフレーム構造では、フロントサイドレイン（フレーム）を構成する左側部分と右側部分とを溶接によって接合することにより複数の副閉断面を形成することから、フレーム自体の構造が複雑になると共に各部位の溶接箇所が増加し、生産性が低下する虞もある。

本発明の目的は、ＥＡ効率向上と生産性確保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、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む引張側部分とを備え、前記圧縮側部分と引張側部分の上下端部を夫々接合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車両用フレームにおいて、前記主閉断面内にこの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が、前記圧縮側壁部に接合された第１圧縮側接合部と、前記第１圧縮側接合部よりも下方位置で前記圧縮側壁部に接合された第２圧縮側接合部と、前記第１圧縮側接合部よりも下方位置且つ前記第２圧縮側接合部よりも上方位置で前記引張側壁部に接合された第１引張側接合部と、前記第２圧縮側接合部よりも下方位置で前記引張側壁部に接合された第２引張側接合部と、前記第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、前記第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、前記第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、前記第１〜第３仕切壁部に、長手方向に対向状に延びる第１〜第３圧縮側稜線部とこれら第１〜第３圧縮側稜線部よりも引張側に形成され且つ長手方向に対向状に延びる第１〜第３引張側稜線部を夫々設けたことを特徴としている。

この車両用フレーム構造では、構造の簡単化によって溶接箇所を低減しつつ、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３仕切壁部に、長手方向に対向状に延びる第１〜第３圧縮側稜線部とこれら第１〜第３圧縮側稜線部よりも引張側に形成され且つ長手方向に対向状に延びる第１〜第３引張側稜線部を夫々設けたため、第１〜第３仕切壁部に稜線による補強効果を夫々付与して第１〜第３仕切壁部の面外変形を抑制することができ、車両用フレームの許容限界荷重を増加することができる。
また、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するため、座屈後の荷重の落ち込みを防止でき、ＥＡ質量効率を増加することができる。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記第１，第２引張側稜線部は前記第１，第２圧縮側稜線部の間の高さ位置になるように配設され、前記第２，第３圧縮側稜線部は前記第２，第３引張側稜線部の間の高さ位置になるように配設されていることを特徴としている。
この構成によれば、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を確実に形成することができる。

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，第２引張側稜線部の上下方向幅が前記第２，第３圧縮側稜線部の上下方向幅よりも小さいことを特徴としている。
この構成によれば、引張側壁部に支持された第１，第２引張側稜線部の当接によるトラス形状を形成するため、断面崩れの抑制効果を一層高くすることができる。

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、第１引張側接合部の上端部から上方へ延びる接合フランジ部と前記第１仕切壁部の引張側端部から上方へ延びる仕切壁フランジ部とが接合されていることを特徴としている。
この構成によれば、製造条件に拘らず、第１，第２引張側稜線部の上下方向幅を任意に設定することができる。

本発明の車両用フレーム構造によれば、ＥＡ効率向上と生産性確保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。 右側フロントサイドフレームの分解斜視図である。 補強部材の要部斜視図である。 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。 補強部材の変形例の正面図である。 補強部材の変形例の要部斜視図である。 解析用フレームモデルの斜視図であって、（ａ）は従来技術に相当するフレームモデルＭ１、（ｂ）は従来技術に相当するフレームモデルＭ２、（ｃ）は変形例に相当するフレームモデルＭ３、（ｄ）は実施例１に相当するフレームモデルＭ４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。 座屈発生時のフレームモデルＭ３の正面図である。 座屈発生時のフレームモデルＭ４の正面図である。 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。 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７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、マウント取付レイン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４に示すように、フロントサイドフレーム２は、アルミ合金材料（５０００系）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、先端部分２ａと、この先端部分２ａの後側に連なり且つ補強部材３０を有する外折れ部分２ｂと、この外折れ部分２ｂの後側に連なり且つマウント取付レイン８を有するマウント部分２ｃと、このマウント部分２ｃの後側に連なり且つ補強部材４０を有する内折れ部分２ｄと、この内折れ部分に連なり且つ補強部材５０を有する外折れ部分２ｅを備えている。

先端部分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の一部を軸圧縮変形によって吸収するように形成され、外折れ部分２ｂは、前突時、途中部が上下に延びる第１ビード部１２ｆにより車幅方向外側へ外折れ変形するように形成されている。
マウント部分２ｃは、その主閉断面内にマウント取付レイン８を支持するように形成され、内折れ部分２ｄは、前突時、途中部が上下に延びる第２ビード部２４ｆにより車幅方向内側へ内折れ変形すると共に後端側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、外折れ部分２ｅは、前突時、途中部が上下に延びる第３ビード部１５ｆにより外折れ変形すると共に後端側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４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、先端部分２ａの右側部分を構成する第１アウタ部分１１と、外折れ部分２ｂの右側部分を構成する第２アウタ部分１２（圧縮側部分）と、マウント部分２ｃの右側部分を構成する第３アウタ部分１３と、内折れ部分２ｄの右側部分を構成する第４アウタ部分１４（引張側部分）と、外折れ部分２ｅの右側部分を構成する第５アウタ部分１５（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右側壁部１１ａと、この右側壁部１１ａの上端部から左方に延びる上端壁部１１ｂと、右側壁部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。上端壁部１１ｂと下端壁部１１ｃは、上フランジ部１１ｄと下フランジ部１１ｅを夫々備えている。上フランジ部１１ｄは上端壁部１１ｂの左端部から上方に延び、下フランジ部１１ｅは下端壁部１１ｃの左端部から下方に延びるように形成されている。

次に、第２アウタ部分１２について説明する。
第２アウタ部分１２は、左右方向に略直交する面に沿った圧縮側壁部１２ａと、この圧縮側壁部１２ａの上端部から左方に延びる上端壁部１２ｂと、圧縮側壁部１２ａの下端部から左方に延びる下端壁部１２ｃと等を一体的に備えている。
圧縮側壁部１２ａは、主閉断面Ｃ側に凹入した第１ビード部１２ｆを備えている。この第１ビード部１２ｆは、圧縮側壁部１２ａ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１２ｂと下端壁部１２ｃは、左端部から上方に延びる上フランジ部１２ｄと左端部から下方に延びる下フランジ部１２ｅを夫々備えている。

第３アウタ部分１３は、右側壁部１３ａと、上端壁部１３ｂと、下端壁部１３ｃと、上フランジ部１３ｄと、下フランジ部１３ｅとを備え、第１アウタ部分１１と略同様に構成されている。また、第４アウタ部分１４は、引張側壁部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とを備え、第１アウタ部分１１と略同様に構成されている。
第５アウタ部分１５は、圧縮側壁部１５ａと、上端壁部１５ｂと、下端壁部１５ｃと、上フランジ部１５ｄと、下フランジ部１５ｅと、第３ビード部１５ｆを備え、第２アウタ部分１２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４に示すように、インナ部材２０は、先端部分２ａの左側部分を構成する第１インナ部分２１と、外折れ部分２ｂの左側部分を構成する第２インナ部分２２（引張側部分）と、マウント部分２ｃの左側部分を構成する第３インナ部分２３と、内折れ部分２ｄの左側部分を構成する第４インナ部分２４（圧縮側部分）と、外折れ部分２ｅの左側部分を構成する第５インナ部分２５（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左側壁部２１ａと、この左側壁部２１ａの上端部から上方に延びる上フランジ部２１ｄと、左側壁部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。
第２インナ部分２２は、引張側壁部２２ａと、上フランジ部２２ｄと、下フランジ部２２ｅ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。また、第３インナ部分２３は、左側壁部２３ａと、上フランジ部２３ｄと、下フランジ部２３ｅ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。

第４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２４ａと、この左側壁部２４ａの上端部から上方に延びる上フランジ部２４ｄと、左側壁部２４ａの下端部から下方に延びる下フランジ部２４ｅを一体的に備えている。圧縮側壁部２４ａは、主閉断面Ｃ側に凹入した第２ビード部２４ｆを備えている。この第２ビード部２４ｆは、圧縮側壁部２４ａ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５インナ部分２５は、引張側壁部２５ａと、上フランジ部２５ｄと、下フランジ部２５ｅを一体的に備え、第２インナ部分２２と略同様に構成されている。
上フランジ部１１ｄ〜１５ｄが上フランジ部２１ｄ〜２５ｄに接合され、下フランジ部１１ｅ〜１５ｅが下フランジ部２１ｅ〜２５ｅ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、補強部材３０について説明する。
図３に示すように、補強部材３０は、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５に示すように、補強部材３０は、上段部分３１と、この上段部分３１の下方に連なる中段部分３２と、この中段部分３２の下方に連なる下段部分３３とからなる３部品のユニットによって構成されている。
尚、補強部材４０，５０は、補強部材３０と同じ構成であり、補強部材４０は左右方向に直交する面に対して補強部材３０と面対称に配設され、補強部材５０は補強部材３０と同様に配設されているため、詳細な説明を省略する。

図５に示すように、上段部分３１は、左右方向に略直交する面に沿って前後方向に延びる第１圧縮側接合部３１ａと、この第１圧縮側接合部３１ａの下端部に連なり主閉断面Ｃを上下方向に仕切る第１仕切壁部３１ｂとを備えている。
第１圧縮側接合部３１ａは、圧縮側壁部１２ａの左側壁部に溶接にて接合されている。

第１仕切壁部３１ｂは、左端部から上方に延びる仕切壁フランジ部３１ｃと、左右方向途中部において前後方向に延びる第１圧縮側稜線部３１ｓと、この第１圧縮側稜線部３１ｓよりも左側に配設されて前後方向に延びる第１引張側稜線部３１ｔとを備えている。
第１仕切壁部３１ｂは、第１圧縮側接合部３１ａの下端部から第１圧縮側稜線部３１ｓまで略水平状に形成され、第１圧縮側稜線部３１ｓから第１引張側稜線部３１ｔまで左側程下方に移行するように傾斜状に形成され、第１引張側稜線部３１ｔから仕切壁フランジ部３１ｃの下端部まで略水平状に形成されている。
第１圧縮側稜線部３１ｓと第１引張側稜線部３１ｔは、正面視にて荷重入力時の中立線を第１圧縮側稜線部３１ｓと第１引張側稜線部３１ｔとの間に挟む位置に設定されている。

中段部分３２は、第１圧縮側接合部３１ａよりも下方位置に形成された第２圧縮側接合部３２ａと、第１仕切壁部３１ｂの左端部に連なり且つ左右方向に略直交する面に沿って前後方向に延びる第１引張側接合部３２ｂと、第１引張側接合部３２ｂよりも下方位置に形成された第２引張側接合部３２ｃと、第１引張側接合部３２ｂの下端部と第２圧縮側接合部３２ａの上端部とを連結して主閉断面Ｃを上下方向に仕切る第２仕切壁部３２ｄと、第２圧縮側接合部３２ａの下端部と第２引張側接合部３２ｃの上端部とを連結して主閉断面Ｃを上下方向に仕切る第３仕切壁部３２ｅを備えている。

図５に示すように、第２圧縮側接合部３２ａは、第１引張側接合部３２ｂよりも下方位置において、第１圧縮側接合部３１ａと同一平面上に形成され、圧縮側壁部１２ａの左側壁部に溶接にて接合されている。
第１引張側接合部３２ｂは、第１圧縮側接合部３１ａよりも下方位置に形成され、引張側壁部２２ａの右側壁部に溶接にて接合されている。この第１引張側接合部３２ｂには、上端部から上方に延びる接合フランジ部３２ｆが一体形成されている。接合フランジ部３２ｆは、仕切壁フランジ部３１ｃと溶接にて接合されている。
第２引張側接合部３２ｃは、第２圧縮側接合部３２ａよりも下方位置において、第１引張側接合部３２ｂと同一平面上に形成され、引張側壁部２２ａの右側壁部に溶接にて接合されている。この第２引張側接合部３２ｃには、下端部から下方に延びる接合フランジ部３２ｇが一体形成されている。

第２仕切壁部３２ｄは、左右方向途中部において前後方向に延びる第２圧縮側稜線部３２ｓと、この第２圧縮側稜線部３２ｓよりも左側に配設されて前後方向に延びる第２引張側稜線部３２ｔとを備えている。
第２仕切壁部３２ｄは、第２圧縮側接合部３２ａの上端部から第２圧縮側稜線部３２ｓまで略水平状に形成され、第２圧縮側稜線部３２ｓから第２引張側稜線部３２ｔまで左側程上方に移行するように傾斜状に形成され、第２引張側稜線部３２ｔから第１引張側接合部３２ｂの下端部まで略水平状に形成されている。
第２圧縮側稜線部３２ｓは、第１圧縮側稜線部３１ｓの直下に対向するように配設され、第２引張側稜線部３２ｔは、第１引張側稜線部３１ｔの直下に対向するように配設されているため、第１，第２引張側稜線部３１ｔ，３２ｔは、第１，第２圧縮側稜線部３１ｓ，３２ｓの間の高さ位置に配設され、第１，第２引張側稜線部３１ｔ，３２ｔの上下方向幅は、第１，第２圧縮側稜線部３１ｓ，３２ｓの上下方向幅よりも小さくなるように設定されている。

図５に示すように、第３仕切壁部３２ｅは、左右方向途中部において前後方向に延びる第３圧縮側稜線部３２ｕと、この第３圧縮側稜線部３２ｕよりも左側に配設されて前後方向に延びる第３引張側稜線部３２ｖとを備えている。
第３仕切壁部３２ｅは、第２圧縮側接合部３２ａの下端部から第３圧縮側稜線部３２ｕまで略水平状に形成され、第３圧縮側稜線部３２ｕから第３引張側稜線部３２ｖまで左側程下方に移行するように傾斜状に形成され、第３引張側稜線部３２ｖから第２引張側接合部３２ｃの上端部まで略水平状に形成されている。
第３圧縮側稜線部３２ｕは、第２圧縮側稜線部３２ｓの直下に対向するように配設され、第３引張側稜線部３２ｕは、第２引張側稜線部３２ｔの直下に対向するように配設されているため、第２，第３圧縮側稜線部３２ｓ，３２ｕは、第２，第３引張側稜線部３２ｔ，３２ｖの間の高さ位置に配設され、第２，第３圧縮側稜線部３２ｓ，３２ｕの上下方向幅は、第２，第３引張側稜線部３２ｔ，３２ｖの上下方向幅よりも小さく且つ第１，第２引張側稜線部３１ｔ，３２ｔの上下方向幅よりも大きくなるように設定されている。

下段部分３３は、第２圧縮側接合部３２ａよりも下方位置に形成された第３圧縮側接合部３３ａと、この第３圧縮側接合部３３ａの上端部に連なり主閉断面Ｃを上下方向に仕切る第４仕切壁部３３ｂとを備えている。
第３圧縮側接合部３３ａは、第２引張側接合部３２ｃよりも下方位置において、第１圧縮側接合部３１ａと同一平面上に形成され、圧縮側壁部１２ａの左側壁部に溶接にて接合されている。

第４仕切壁部３３ｂは、左端部から下方に延びる仕切壁フランジ部３３ｃと、左右方向途中部において前後方向に延びる第４圧縮側稜線部３３ｓと、この第４圧縮側稜線部３３ｓよりも左側に配設されて前後方向に延びる第４引張側稜線部３３ｔとを備えている。
第４仕切壁部３３ｂは、第３圧縮側接合部３３ａの上端部から第４圧縮側稜線部３３ｓまで略水平状に形成され、第４圧縮側稜線部３３ｓから第４引張側稜線部３３ｔまで左側程上方に移行するように傾斜状に形成され、第４引張側稜線部３３ｔから仕切壁フランジ部３３ｃの上端部まで略水平状に形成されている。

仕切壁フランジ部３３ｃは、接合フランジ部３２ｇと溶接にて接合されている。
第４圧縮側稜線部３３ｓは、第３圧縮側稜線部３２ｕの直下に対向するように配設され、第４引張側稜線部３３ｔは、第３引張側稜線部３２ｕの直下に対向するように配設されているため、第３，第４引張側稜線部３２ｖ，３３ｔは、第３，第４圧縮側稜線部３２ｕ，３３ｓの間の高さ位置に配設され、第３，第４引張側稜線部３２ｖ，３３ｔの上下方向幅は、第３，第４圧縮側稜線部３２ｕ，３３ｓの上下方向幅よりも小さくなるように設定されている。

次に、図６，図７の模式図に基づき、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６の模式図において、Ｆはフロントサイドフレームとクラッシュボックスとからなるフロントフレーム体、Ｄはダッシュパネル、Ｍは連結補強メンバ、Ｉはダッシュロアクロスとトンネル部に設けたメンバ部材とからなる内側荷重伝達体、Ｕは上部連結メンバ、Ｑ（ハッチング領域）はマウント取付レイン、Ｒ（ハッチング領域）はサブフレーム取付ブラケット、Ｔはフロントタイヤを夫々示している。

また、フロントフレーム体Ｆには、変形後の位置関係が容易に分かるように、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はクラッシュカン６の前端位置、第２ポイントＰ２はフロントサイドフレーム２の前端位置、第３ポイントＰ３は第１ビード部１２ｆの形成位置、第４ポイントＰ４はマウント取付レイン８の後端位置、第５ポイントＰ５は第２ビード部２４ｆの形成位置、第６ポイントＰ６は第３ビード部１５ｆの形成位置を夫々示している。

荷重Ｚが作用すると、フロントフレーム体Ｆは、圧縮変形と車幅方向の折れ変形を積極的に生じさせて衝撃エネルギを吸収する。
図７に示すように、衝突体がフロントフレーム体Ｆに衝突すると、フロントフレーム体Ｆの第１ポイントＰ１から第２ポイントＰ２までの領域及び第２ポイントＰ２の後側近傍領域に軸圧縮変形が生じる。
第３ポイントＰ３では、第１ビード部１２ｆによって車幅方向外側へ折れ変形（外折れ変形）が発生する。第３ポイントＰ３から第４ポイントＰ４の間では、マウント取付レインＱ等が存在して変形を生じさせることができないため、第２ポイントＰ２と第３ポイントＰ３との間で一旦車幅方向内側に折れ変形（内折れ変形）を生じさせ、第３ポイントＰ３で車幅方向外側へ折れ変形をさせるようにしている。

第５ポイントＰ５では、第２ビード部２４ｆによって車幅方向内側へ折れ変形（内折れ変形）が発生する。第５ポイントＰ５の後側近傍領域では、サブフレーム取付ブラケットＲでサブフレームを取り付け固定し、その後方位置で荷重分散するためにフレーム剛性を高めているから、車幅方向内方側への折れ変形が促進される。第６ポイントＰ６では、第３ビード部１５ｆによって車幅方向外側へ折れ変形が発生する。
以上のように、第３ポイントＰ３と第６ポイントＰ６では、車幅方向外側への折れ変形を生じさせ、第５ポイントＰ５では、車幅方向内側への折れ変形を生じさせることにより、十分に高いＥＡ効率を確保している。

次に、補強部材３０の変形例について図８，図９に基づいて説明する。
尚、実施例１と同様の構成には同じ符号を付している。
図８，図９に示すように、補強部材３０Ａは、単一の鋼板材料をプレス成形することにより、上段部分３１Ａと、この上段部分３１Ａの下方に連なる中段部分３２Ａと、この中段部分３２Ａの下方に連なる下段部分３３Ａとが一体成形されている。
上段部分３１Ａには、第１圧縮側接合部３１ａと、第１仕切壁部３１ｂと、第１圧縮側稜線部３１ｗと、第１引張側稜線部３１ｘが形成され、下段部分３３Ａには、第３圧縮側接合部３３ａと、第４仕切壁部３３ｂと、第４圧縮側稜線部３３ｗと、第４引張側稜線部３３ｘが形成されている。

中段部分３２Ａは、第２圧縮側接合部３２ａと、第１引張側接合部３２ｂと、第２引張側接合部３２ｃと、第２仕切壁部３２ｄと、第３仕切壁部３２ｅを備えている。
第２仕切壁部３２ｄには、第２圧縮側稜線部３２ｗと、第２引張側稜線部３２ｘとが形成され、第３仕切壁部３２ｅには、第３圧縮側稜線部３２ｙと、第３引張側稜線部３２ｚとが形成されている。第１引張側稜線部３１ｘと第２引張側稜線部３２ｘとの上下方向幅と、第２圧縮側稜線部３２ｗと第３圧縮側稜線部３２ｙとの上下方向幅と、第３引張側稜線部３２ｚと第４引張側稜線部３３ｘとの上下方向幅とが等しくなるように形成されている。尚、第１圧縮側稜線部３１ｗと第２圧縮側稜線部３２ｗと第３圧縮側稜線部３２ｙと第４圧縮側稜線部３３ｗは上下方向に夫々対向するように配設され、第１引張側稜線部３１ｘと第２引張側稜線部３２ｘと第３引張側稜線部３２ｚと第４引張側稜線部３３ｘは上下方向に夫々対向するように配設されている。

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。
まず、図１０（ａ）〜図１０（ｄ）に示すように、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モデルが変形するストロークとの相関関係（ＦＳ特性）を解析した。
フレームモデルＭ１〜Ｍ４は、補強部材を省略した断面矩形状のフレームモデルＭ１（図１０（ａ）参照）、３つの圧縮側接合部と２つの引張側接合部を一体的に備え且つ均一な矩形状副閉断面を有する補強部材を備えたフレームモデルＭ２（図１０（ｂ）参照）、変形例の補強部材３０Ａを備えたフレームモデルＭ３（図１０（ｃ）参照）、実施例１の補強部材３０を備えたフレームモデルＭ４（図１０（ｄ）参照）である。
これらのフレームモデルＭ１〜Ｍ４の両端部を挟み込んだ状態でフレームモデルＭ１〜Ｍ４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１４，図１５参照）。

図１１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、補強部材を省略したフレームモデル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、座屈発生直後の荷重の落ち込みも大きいため、最もＥＡ効率が低い
フレームモデルＭ２は、座屈発生直後の荷重の減少率が大きく、座屈発生から早い段階で二度目の荷重の落ち込みが発生する。

フレームモデルＭ３は、フレームモデルＭ１，Ｍ２に比べて座屈発生直後の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効率が高い。
これは、各稜線による補強効果により、各仕切壁部の強度が増加したことに起因している。また、図１２に示すように、圧縮側壁部に圧縮荷重が作用した際、圧縮側稜線部（３２ｗ，３２ｙ）が当接して仕切壁部がトラス構造に構成されたことにより、断面崩れを抑制したことが要因である。

フレームモデルＭ４は、フレームモデルＭ３よりもＥＡ効率が高い。
図１３に示すように、上段部分（下段部分）の仕切壁部と中段部分の仕切壁部との離隔（上下）幅を小さくすることができるため、座屈発生後、早期に引張側稜線部（３１ｔ，３２ｔ及び３２ｖ，３３ｔ）が当接して仕切壁部がトラス構造に構成されている。また、引張側にトラス構造を構成したことにより、断面崩れが一層抑制されるため、座屈発生後の二度目の荷重の落ち込みを回避することができる。

本車両用フレーム構造によれば、構造の簡単化によって溶接箇所を低減しつつ、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３仕切壁部３１ｂ，３２ｄ，３２ｅに、前後方向に対向状に延びる第１〜第３圧縮側稜線部３１ｓ，３２ｓ，３２ｕとこれら第１〜第３圧縮側稜線部３１ｓ，３２ｓ，３２ｕよりも引張側に形成され且つ前後方向に対向状に延びる第１〜第３引張側稜線部３１ｔ，３２ｔ，３２ｖを夫々設けたため、第１〜第３仕切壁部３１ｂ，３２ｄ，３２ｅに稜線による補強効果を夫々付与して第１〜第３仕切壁部３１ｂ，３２ｄ，３２ｅの面外変形を抑制することができ、フロントサイドフレーム２の許容限界荷重を増加することができる。また、圧縮側壁部１１ａの座屈後、第１，第２仕切壁部３１ｂ，３２ｄの変形に伴う第１，第２引張側稜線部３１ｔ，３２ｔの当接によるトラス形状によってフロントサイドフレーム２の断面崩れを抑制するため、座屈後の荷重の落ち込みを防止でき、ＥＡ質量効率を増加することができる。

第１，第２引張側稜線部３１ｔ，３２ｔは第１，第２圧縮側稜線部３１ｓ，３２ｓの間の高さ位置になるように配設され、第２，第３圧縮側稜線部３２ｓ，３２ｕは第２，第３引張側稜線部３２ｔ，３２ｖの間の高さ位置になるように配設されている。
これにより、第１，第２仕切壁部３１ｂ，３２ｄの変形に伴う第１，第２引張側稜線部３１ｔ，３２ｔ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。

第１，第２引張側稜線部３１ｔ，３２ｔの上下方向幅が第２，第３圧縮側稜線部３２ｓ，３２ｕの上下方向幅よりも小さくなるように設定している。
これにより、引張側壁部２１ａに支持された第１，第２引張側稜線部３１ｔ，３２ｔの当接によるトラス形状を形成するため、断面崩れの抑制効果を一層高くすることができる。

第１引張側接合部３２ｂの上端部から上方へ延びる接合フランジ部３２ｆと第１仕切壁部３１ｂの引張側端部から上方へ延びる仕切壁フランジ部３１ｃとが接合されている。
これにより、製造条件に拘らず、第１，第２引張側稜線部３１ｔ，３２ｔの上下方向幅を任意に設定することができる。

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、アルミ合金材料として５０００系を用いた例を説明したが、一般的な鋼板や高張力鋼板であっても、本発明の効果を奏することができる。また、アルミ合金材料として、非熱処理型の１０００系、３０００系、４０００系、熱処理型の２０００系、６０００系、７０００系から設計要件に合わせて選択しても良い。

３〕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３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。

４〕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、少なくとも何れか１つの変形部分に補強部材を設けても良い。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。

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
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 補強部材
３１ａ 第１圧縮側接合部
３１ｂ 第１仕切壁部
３１ｃ 仕切壁フランジ部
３１ｓ 第１圧縮側稜線部
３１ｔ 第１引張側稜線部
３２ａ 第２圧縮側接合部
３２ｂ 第１引張側接合部
３２ｃ 第２引張側接合部
３２ｄ 第２仕切壁部
３２ｅ 第３仕切壁部
３２ｆ 接合フランジ部
３２ｓ 第２圧縮側稜線部
３２ｔ 第２引張側稜線部
３２ｕ 第３圧縮側稜線部
３２ｖ 第３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む引張側部分とを備え、前記圧縮側部分と引張側部分の上下端部を夫々接合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車両用フレームにおいて、
   前記主閉断面内にこの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が、前記圧縮側壁部に接合された第１圧縮側接合部と、前記第１圧縮側接合部よりも下方位置で前記圧縮側壁部に接合された第２圧縮側接合部と、前記第１圧縮側接合部よりも下方位置且つ前記第２圧縮側接合部よりも上方位置で前記引張側壁部に接合された第１引張側接合部と、前記第２圧縮側接合部よりも下方位置で前記引張側壁部に接合された第２引張側接合部と、前記第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、前記第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、前記第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、
   前記第１〜第３仕切壁部に、長手方向に対向状に延びる第１〜第３圧縮側稜線部とこれら第１〜第３圧縮側稜線部よりも引張側に形成され且つ長手方向に対向状に延びる第１〜第３引張側稜線部を夫々設けたことを特徴とする車両用フレーム。
2. 前記第１，第２引張側稜線部は前記第１，第２圧縮側稜線部の間の高さ位置になるように配設され、前記第２，第３圧縮側稜線部は前記第２，第３引張側稜線部の間の高さ位置になるように配設されていることを特徴とする請求項１に記載の車両用フレーム。
3. 前記第１，第２引張側稜線部の上下方向幅が前記第２，第３圧縮側稜線部の上下方向幅よりも小さい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. 第１引張側接合部の上端部から上方へ延びる接合フランジ部と前記第１仕切壁部の引張側端部から上方へ延びる仕切壁フランジ部とが接合されてい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。