(57)【要約】【課題】クラッシュストロークを短縮化しつつ衝撃エネルギ吸収性能を確保することができる車両用フレーム構造を提供する。【解決手段】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４０を荷重入力時の圧縮側と引張側の中間の中立面ＮＰが長辺（横辺３１ｓ，３２ｓ）と直交するように配置し、隣り合う細長形状部４０の互いに離隔した長辺同士を複数の連結部４１で連結したフロントフレームレイン３０において、複数の細長形状部４０と複数の連結部４１の圧縮側の半断面を形成するインナレイン３１と、複数の細長形状部４０と複数の連結部４１の引張側の半断面を形成するアウタレイン３２とを備え、インナレイン３１の複数の第１連結フランジ部３１ｃとアウタレイン３２の複数の第２連結フランジ部３２ｃとに、荷重入力時に互いに係合する複数の第１，第２係合部を形成した。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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１又は複数の連結部で連結した車両用フレーム構造において、
前記複数の細長形状部と前記１又は複数の連結部の前記圧縮側の半断面を形成する第１パネル部材と、
前記複数の細長形状部と前記１又は複数の連結部の前記引張側の半断面を形成する第２パネル部材とを備え、
前記第１パネル部材の１又は複数の連結半断面部からなる１又は複数の第１連結フランジ部と前記第２パネル部材の１又は複数の連結半断面部からなる１又は複数の第２連結フランジ部とに、前記荷重入力時に互いに係合する１又は複数の第１，第２係合部を形成したことを特徴とする車両用フレーム構造。
【請求項２】
前記第１，第２連結フランジ部が前記圧縮側に突出す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構造。
【請求項３】
前記第１，第２連結フランジ部の間に緩衝部材が介装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構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用フレーム構造に関し、特にフレームの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た車両用フレーム構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、フロントサイドフレーム等の車両のフレーム構造において、衝突性能を向上させるために、衝突による荷重入力時、フレームを圧縮変形或いは折れ変形させることによって衝撃エネルギ吸収量を増加させることが行われている。
フレームの長手方向全体を軸圧縮で圧壊させて圧縮変形させることによって、高い値の衝撃エネルギ吸収量を安定的に維持できるため、圧縮変形を用いたエネルギ吸収機構は衝撃エネルギ吸収性能の面で優れていることが知られている。
【０００３】
一般に、フロントサイドフレームでは、前突時、構造上、バンパビームを介して衝撃荷重が伝達されるため、衝撃荷重がフロントサイドフレームに対して軸心方向に作用することは極めて少なく、また、フレーム上にエンジン支持部やサスペンションのサブフレーム取付け部等が設けられているため、フロントサイドフレームの長手方向に高剛性領域が間欠的に形成されている。しかも、フロントサイドフレーム全体を軸圧縮で一様に座屈変形させる場合、フレームに対して内向きに変形させる応力と外向きに変形させる応力とを交互に作用させる必要があり、これらの応力を適正にコントロールすることは容易ではない。
そこで、フロントサイドフレームの先端部分に軸圧縮（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中間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）。
【０００４】
フレーム断面形状の変更によって衝撃エネルギ吸収量を増加させる技術も公知である。
特許文献２のフレーム構造は、サイドシルを構成するインナ部材とアウタ部材であって、インナ部材とアウタ部材の車幅方向縦断面が、上側接合部と、下側接合部と、両接合部の間において相手側に突出した凸部と、凸部の上下両側に設けた凹部とを有し、インナ部材とアウタ部材の上側接合部と下側接合部と凸部とを夫々接合し、凸部の上下両側に長手方向に延びる細長形状の閉断面部材を夫々形成している。
【０００５】
特許文献３のフレーム構造は、インナ部材とアウタ部材とを備えたキックアップ部と、長手方向に延びる閉断面状のフロントサイドフレームとを有し、キックアップ部とフロントサイドフレームとの間を互いに接する方向に凹ませた形状にし、両者を互いに接合して結合部を形成することにより、結合部の上側に第１閉断面部と下側に第２閉断面部とを形成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第５１０４２７２号公報
【特許文献２】特許第５１９６０６７号公報
【特許文献３】特許第３８２０８６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１の衝撃吸収機構では、入力した衝撃荷重のうち、主に、クラッシュカンの圧縮変形とフロントサイドフレームの折れ変形とによって吸収することができない荷重がフロントサイドフレームよりも後方の車体構成部材や車室等に伝達される。
この衝撃吸収機構では、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衝撃エネルギ吸収性能に与える影響が大きい。
つまり、折れ変形によって吸収される衝撃荷重が小さい場合、衝撃吸収のために必要なフロントサイドフレームの変形ストローク、所謂クラッシュストロークが長くなり、車体デザインの自由度が低下する虞がある。
【０００８】
本発明者は、上記の問題点を検証するため、断面縦長矩形状のフレームの折れ変形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。
長手方向に延びる閉断面状フレームに対して長手方向に圧縮荷重を作用させた場合、フレームは長手方向に直交する方向に向かって湾曲することから、中立面よりも湾曲中心側の面（圧縮側面）に長手直交方向から圧縮荷重が作用し、中立面よりも湾曲中心側と反対側の面（引張側面）に引張荷重が作用する状態に擬制することができる。
そこで、長手方向に延びる閉断面状フレームモデルを作成し、このフレームモデルの長手方向に延びる圧縮側面に対して長手直交方向から所定の圧縮荷重を作用させることによって、フレームモデルが支持できる荷重とフレームモデルが変形するストロークとの相関関係（以下、曲げＦＳ特性という）について解析した。
【０００９】
図１５に、解析した曲げＦＳ特性のグラフを示す。尚、縦軸がフレームモデルに作用する荷重、横軸がフレームモデルの変形ストロークである。
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、所定の変形ストローク値において最大荷重が発生し、その後、急激に荷重が低下している。
即ち、荷重が作用する閉断面状フレームの特定領域のみが曲げ強度に寄与していると考えられるため、この特定領域に許容限界を越える荷重（座屈応力）が作用したとき、特定領域が座屈し、閉断面状フレーム全体が座屈変形して衝撃エネルギ吸収量が減少する。
以上のことから、曲げ強度に寄与するフレーム領域を長手方向に長く拡大し、曲げＦＳ特性の最大荷重を一定ストロークの間維持する特性に設定することによって、クラッシュストロークを短縮化し、衝撃エネルギ吸収性能を高くできることを知見した。
【００１０】
最大荷重を一定ストロークの間維持するような曲げＦＳ特性にする方法として、閉断面状フレームの板厚を厚くする手法や中立面が長辺と直交するように閉断面状フレームの横比を縦比よりも大きくする手法が考えられる。
しかし、閉断面状フレームの板厚を厚くする場合、車体重量やフレーム自体のコストが増加し、また、閉断面状フレームの横比を縦比よりも大きく設定する場合、エンジンルームに配置される各部材の配置スペースが不利になるため、何れの場合も現実的ではない。
【００１１】
特許文献２，３のように、閉断面状に形成された小型の細長形状部を複数連結した閉断面状フレームを構成することも考えられる。細長形状部の横比が縦比よりも大きくなるように長辺の幅と短辺の幅とを設定することによって、理論上、最大荷重を一定ストロークの間維持するような曲げＦＳ特性に設定することができると推測される。
しかし、細長形状部を複数連結した閉断面状フレームを１対のパネル部材で形成する場合、細長形状部と隣り合う細長形状部との間隔が狭いため、溶接装置（溶接ガン）の作業スペースを確保することができず、両細長形状部を連結する連結部を構成する一方の連結フランジ部と他方の連結フランジ部とを溶接接合することができない。
それ故、衝撃荷重が作用したとき、両方の連結フランジ部が長辺直交方向に相対移動し、結果的に、断面崩れを生じるため、最大荷重を一定ストロークの間維持するような曲げＦＳ特性を得ることができない虞がある。また、設計条件や製造条件の観点から、両方の連結フランジ部を離隔せざるを得ない場合もあり、その場合にも、同様に溶接接合することができず、同様の問題が生じる。
【００１２】
本発明の目的は、クラッシュストロークを短縮化しつつ衝撃エネルギ吸収性能を確保できる車両用フレーム構造等を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
請求項１の車両用フレーム構造は、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１又は複数の連結部で連結した車両用フレーム構造において、前記複数の細長形状部と前記１又は複数の連結部の前記圧縮側の半断面を形成する第１パネル部材と、前記複数の細長形状部と前記１又は複数の連結部の前記引張側の半断面を形成する第２パネル部材とを備え、前記第１パネル部材の１又は複数の連結半断面部からなる１又は複数の第１連結フランジ部と前記第２パネル部材の１又は複数の連結半断面部からなる１又は複数の第２連結フランジ部とに、前記荷重入力時に互いに係合する１又は複数の第１，第２係合部を形成したことを特徴としている。
【００１４】
この車両用フレーム構造では、細長形状部と隣り合う細長形状部を連結する連結部を構成する第１連結フランジ部と第２連結フランジ部とに、荷重入力時に互いに係合する係合部を形成したため、第１，第２連結フランジ部が予め接合されない構成であっても、荷重に起因した細長形状部の断面崩れを抑制でき、曲げ強度に寄与するフレーム領域を拡大して曲げＦＳ特性の最大荷重を一定ストロークの間維持することができることから、クラッシュストロークを短縮化しつつ衝撃エネルギ吸収性能を高くすることができる。
【００１５】
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連結フランジ部が前記圧縮側に突出するように形成されたことを特徴としている。
これにより、荷重入力時の連結部の変形を利用して第１，第２連結フランジ部を確実に係合させることができる。
【００１６】
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連結フランジ部の間に緩衝部材が介装されたことを特徴としている。
これにより、第１，第２連結フランジ部の係合機能を確保しつつ、走行振動に起因した第１，第２連結フランジ部の当接・摺動に伴う異音発生を防止できる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の車両用フレーム構造によれば、クラッシュストロークを短縮化しつつ衝撃エネルギ吸収性能を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】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方側から視た側面図である。
【図２】図１の平面図である。
【図３】図２のIII−III線断面図である。
【図４】図２のIV−IV線断面図である。
【図５】フロントサイドレインの斜視図である。
【図６】フロントサイドレインの分解斜視図である。
【図７】前突前の車両の状態を示す模式図である。
【図８】前突後の車両の状態を示す模式図である。
【図９】細長形状部の連結形態が異なるフロントサイドレインの解析用モデルであって、（ａ）は実施例１の解析用モデルの長手直交方向断面図を示し、（ｂ）は互いに離隔した短辺同士を連結した解析用モデルの長手直交方向断面図を示し、（ｃ）は長辺同士を直接連結した解析用モデルの長手直交方向断面図を示している。
【図１０】各解析用モデルを解析した曲げＦＳ特性のグラフである。
【図１１】細長形状部の連結数とエネルギ吸収率との相関関係を示すグラフである。
【図１２】荷重入力後のフロントサイドレインの長手直交方向断面図である。
【図１３】実施例２に係るフロントサイドレインの長手直交方向断面図である。
【図１４】実施例３に係るフロントサイドレインの長手直交方向断面図である。
【図１５】従来の閉断面状フレームモデルを解析した曲げＦＳ特性のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
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。
【実施例１】
【００２０】
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，図２に示すように、車両Ｖは、エンジンルームＥと車室Ｃ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、ダッシュパネル１の下方位置で車体後方側に延びるフロアメインフレーム３と、ダッシュパネル１の上部前方に設置されるカウルボックス４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５と、このサスタワー部５と前述のダッシュパネル１とを上下方向および車体前後方向に延びて連結するエプロン部６と、エプロン部６上端で車体前後方向に延びるエプロンレインメンバ７と、エプロン部６下部でフロントタイヤＴを収容するよう略半円状に膨出形成されたタイヤハウス８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。また、以下、車体前後方向前方を前方とし、進行方向左方を左方として説明する。
【００２１】
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９を設置している。
ダッシュパネル１の下部前面には、車幅方向に延びる閉断面を構成するダッシュロアクロス１０を接合固定している。このダッシュロアクロス１０を設けることで、ダッシュパネル１下部の剛性を高めている。
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１１を設置して、このエンジンマウント１１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１１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１１の取付け剛性を高めるために、マウント取付けレイン１２を設置している。
【００２２】
図１に示すように、フロントサイドフレーム２の後部には、下方に傾斜して湾曲形成された湾曲部２ａを形成している。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）を取付けるサブフレーム取付けブラケット１３を接合固定している。図２に示すように、フロントサイドフレーム２後部の車幅方向内方側には、略筋交状に傾斜して延びる連結補強メンバ１４を設置して、フロントサイドフレーム２の湾曲部２ａとダッシュロアクロス１０とを強固に連結している。
【００２３】
そして、フロントサイドフレーム２の後端上部２ｂ（図２参照）は、ダッシュロアクロス１０に接合固定されるように構成しており、後端下部２ｃ（図１参照）は、フロアメインフレーム３の前端に連結部１５を介して連結固定されている。
また、フロントサイドフレーム２の後部上方には、エプロン部６の車幅外方側で車体上方側に延びる上部連結メンバ１６を設置して、フロントピラー（図示略）とフロントサイドフレーム２の後部とを連結している。
【００２４】
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３に示すように、フロントサイドフレーム２は、断面略ハット形状のインナパネル２１の上端フランジ部２１ａと下端フランジ部２１ｂとを断面略ハット形状のアウタパネル２２の上端フランジ部２２ａと下端フランジ部２２ｂとに夫々接合固定することにより、上下方向に長い、所謂縦比が横比よりも大きな略長方形状の閉断面を構成している。
【００２５】
インナパネル２１の車幅方向内方側壁面には、前端部から凹形状に窪み水平方向に延びる第１凹状溝２１ｃを形成している。また、アウタパネル２２の車幅方向外方側壁面にも、同様に、前端部から凹形状に窪み水平方向に延びる第２凹状溝２２ｃを形成している（図２参照）。フロントサイドフレーム２の中央部位置では、図２に示すように、第１凹状溝２１ｃの後端が、第２凹状溝２２ｃの後端よりも車両後方側まで延びるように形成している。
【００２６】
図４に示すように、フロントサイドフレーム２の閉断面内には、サブフレーム取付けブラケット１３の前端近傍位置から前方に延びるフロントサイドレインフォースメント（以下、フロントサイドレインと略す）３０が配設されている。
このフロントサイドレイン３０は、正面視で視て、前後直交方向断面が細長矩形的な細長形状に形成され且つ荷重入力時の圧縮側と引張側の中間の中立面ＮＰが長辺と直交するように上下方向に配列された４つの細長形状部４０と、上下方向に隣り合う細長形状部４０の互いに離隔した長辺同士を連結する３つの連結部４１等を備えている。
尚、本発明における細長矩形的な細長形状の細長形状部とは、長手方向直交断面において、１対の長辺と１対の短辺とを備え且つ性能として矩形形状の基本特性を有する形状部であり、長辺又は短辺の途中部分に基本的な矩形形状の特性を阻害しない範囲の角部、湾曲部或いは屈曲部を形成した形状を含むものである。
【００２７】
図４〜図６に示すように、フロントサイドレイン３０は、前後方向に延びるインナレイン３１（第１パネル部材）とアウタレイン３２（第２パネル部材）とによって形成されている。フロントサイドレイン３０は、上半部と下半部とが上下対称構成であるため、以下、主に上半部について説明する。
【００２８】
インナレイン３１は、４つの細長形状部４０と３つの連結部４１の圧縮側の半断面を形成している。インナレイン３１は、上下方向に配列された４つの凸部３１ａと、上端の凸部３１ａから上方へ延びる上端フランジ部３１ｂと、下端の凸部３１ａから下方へ延びる下端フランジ部３１ｂと、隣り合う凸部３１ａの車幅方向外側端を連結する３つの第１連結フランジ部３１ｃとを備えている。
【００２９】
４つの凸部３１ａは、正面視で視て、車幅方向内側に平行状に張り出した１対の横辺３１ｓと、これら１対の横辺３１ｓの車幅方向内側端部を鉛直状に連結すると共に横辺３１ｓよりも幅が狭くなるように設定された縦辺３１ｔとによって夫々構成されている。
最上端の横辺３１ｓの車幅方向外側端部から上端フランジ部３１ｂが鉛直上方に延び、最下端の横辺３１ｓの車幅方向外側端部から下端フランジ部３１ｂが鉛直下方に延びている。１対の横辺３１ｓと縦辺３１ｔとの連結部分は、所定の曲率を有する湾曲面によって形成されている。３つの第１連結フランジ部３１ｃは、車幅方向内側に突出するように断面略く字状に形成され、隣り合う凸部３１ａの互いに離隔した横辺３１ｓの車幅方向外側端部同士を連結している。これら第１連結フランジ部３１ｃがインナレイン３１の連結半断面部に相当する。
【００３０】
アウタレイン３２は、４つの細長形状部４０と３つの連結部４１の引張側の半断面を形成している。アウタレイン３２は、４つの凸部３２ａと、上端の凸部３２ａから上方へ延びる上端フランジ部３２ｂと、下端の凸部３２ａから下方へ延びる下端フランジ部３２ｂと、隣り合う凸部３２ａの車幅方向内側端を連結する３つの第２連結フランジ部３２ｃとを備えている。
【００３１】
４つの凸部３２ａは、正面視で視て、車幅方向外側に平行状に張り出し且つ横辺３１ｓと同幅の１対の横辺３２ｓと、これら１対の横辺３２ｓの車幅方向外側端部を鉛直状に連結すると共に縦辺３１ｔと同幅の縦辺３２ｔとによって夫々構成されている。
最上端の横辺３２ｓの車幅方向内側端部から上端フランジ部３２ｂが鉛直上方に延び、最下端の横辺３２ｓの車幅方向内側端部から下端フランジ部３２ｂが鉛直下方に延びている。１対の横辺３２ｓと縦辺３２ｔとの連結部分は、所定の曲率を有する湾曲面によって形成されている。３つの第２連結フランジ部３２ｃは、車幅方向内側に突出するように断面略く字状に形成され、隣り合う凸部３２ａの互いに離隔した横辺３２ｓの車幅方向内側端部同士を連結している。これら第２連結フランジ部３２ｃがアウタレイン３２の連結半断面部に相当する。
【００３２】
図６に示すように、フロントサイドレイン３０を形成する際、予め金属製板材をプレス成形してインナレイン３１とアウタレイン３２とを形成し、上端フランジ部３１ｂと上端フランジ部３２ｂ及び下端フランジ部３１ｂと下端フランジ部３２ｂを夫々位置決めして当接させた後、上端フランジ部３１ｂ，３２ｂと下端フランジ部３１ｂ，３２ｂを夫々溶接接合する。インナレイン３１とアウタレイン３２とが接合されたとき、第１，第２連結フランジ部３１ｃ，３２ｃは、一定間隔離隔した状態で保持されている。
第１，第２連結フランジ部３１ｃ，３２ｃの間隔は、所定値以上の前面衝撃荷重が作用したとき、互いが当接して係合可能な間隔に設定されている。
【００３３】
以上により、横辺３１ｓとこの横辺３１ｓに略面一に連なる横辺３２ｓとからなる１対の長辺と、縦辺３１ｔ，３２ｔからなる１対の短辺とによって前後方向と直交する断面（車幅方向断面）が細長矩形的な細長形状の細長形状部４０が形成され、第１，第２連結フランジ部３１ｃ，３２ｃによって隣り合う細長形状部４０の互いに離隔した長辺同士を連結する連結部４１が形成される。尚、細長形状部４０の短辺に対する長辺の比が２未満の場合、曲げＦＳ特性のフラット化効果が低くなるため、細長形状部４０の短辺に対する長辺の比は２以上になるように設定する。本実施例では、横辺３１ｓ（３２ｓ）を縦辺３１ｔ（３２ｔ）の２倍の長さ（長辺：短辺が４：１）に設定している。
また第１，第２連結フランジ部３１ｃ，３２ｃが、一定間隔離隔した状態で保持され、且つ所定値以上の前後方向荷重が作用したとき、互いが当接して係合可能な第１，第２係合部を夫々形成している。
【００３４】
次に、図７、図８の模式図に基づき、車両Ｖの前突時の変形挙動について説明する。
これらの模式図において、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）はマウント取付けレイン、Ｒ（ハッチング領域）はサブフレーム取付けブラケット、Ｔはフロントタイヤをそれぞれ示している。
【００３５】
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９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はフロントサイドフレーム２の中間位置、第４ポイントＰ４はマウント取付けレイン１２の後端位置、第５ポイントＰ５はサブフレーム取付けブラケット１３の前端位置を示している。
【００３６】
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８に示すように、衝突体Ｗ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と第２ポイントＰ２との間と、第３ポイントＰ３の途中までの間とに座屈変形が生じる。第３ポイントＰ３から第４ポイントＰ４の間では、マウント取付けレイン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（外折れ変形）をさせるようにしている。
【００３７】
第４ポイントＰ４でも、第１凹状溝２１ａが車両後方側まで延びるように形成することで、第５ポイントＰ５までの間を車幅方向外側に折れ変形させる。
第５ポイントＰ５では、サブフレーム取付けブラケット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（内折れ変形）が生じる。
【００３８】
以上のように、第３ポイントＰ３と第４ポイントＰ４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（内折れ変形）を生じさせることで、車体部材の後退を抑制し、車体部材の後退量や乗員への影響を小さくすることができる。
【００３９】
次に、本実施例の車両用フレーム構造における作用、効果について説明する。
上記のように、第５ポイントＰ５では、荷重Ｚの作用によって車幅方向外側に突出するように座屈変形していることから、前面衝撃荷重を受けたとき、フロントサイドレイン３０の第５ポイントＰ５相当部分に対して車幅方向外側に向かう荷重が作用するものと見做すことができる。そこで、４つの細長形状部を離隔状態で上下配置すると共に向かい合う長辺同士を中立面位置で連結した本実施例に相当するフロントサイドレインのモデルＭ１（図９（ａ）参照）と、４つの細長形状部を離隔状態で上下配置すると共に上下方向に隣り合う短辺を連結したフロントサイドレインのモデルＭ２（図９（ｂ）参照）と、上下配置された４つの細長形状部の長辺を直接連結したフロントサイドレインのモデルＭ３（図９（ｃ）参照）とを準備し、夫々のモデルＭ１〜Ｍ３において、図９（ａ）〜図９（ｃ）に示す矢印方向から荷重ｆを作用させたときの変形についてＣＡＥ（Computer Aided Engineering）による第１の解析を行った。尚、モデルＭ１〜Ｍ３は、細長形状部の材質、前後長、形状（細長比）を同条件に設定している。
【００４０】
図１０に、ＣＡＥによる解析結果を示す。尚、モデルＭ１〜Ｍ３の支持可能な荷重ｆとモデルＭ１〜Ｍ３の変形ストロークとの曲げＦＳ特性を各々のモデルＭ１〜Ｍ３に対応したＬ１〜Ｌ３で示している。
図１０に示すように、モデルＭ２，Ｍ３は、長辺が鉛直状に配置された単一の閉断面によって構成されたフロントサイドレインに比べて座屈し難いものと推測されるが、最大荷重を持続して維持することができないため、結果的に、衝撃エネルギ吸収量が低い。
モデルＭ１は、モデルＭ２よりも最大荷重が低いものの、所定期間安定して最大荷重を維持しているため、モデルＭ２よりも衝撃エネルギ吸収量を高くすることができる。
【００４１】
更に、図９（ａ）に示すモデルＭ１を用いて、細長形状部の連結数を変更し、細長形状部の連結数とエネルギ吸収率（エネルギ吸収量／質量）との相関関係（エネルギ吸収特性）についてＣＡＥによる第２の解析を行った。
【００４２】
図１１に基づき、ＣＡＥによる第２の解析結果について説明する。
図１１に示すように、細長形状部の連結数が３以上のとき、細長形状部の連結数が２のときに比べてエネルギ吸収特性が飛躍的に向上することが判明した。
即ち、本実施例のように、細長形状部４０の連結数を３以上にした場合、隣り合う細長形状部４０同士の間隔が狭くなり、第１連結フランジ部３１ｃと第２連結フランジ部３２ｃとを溶接するための作業スペースを確保することができないため、前面衝撃荷重を受けたとき、各細長形状部４０を構成している凸部３１ａと凸部３２ａとが上下方向に相対的に移動することから、細長形状部４０に断面崩れが発生し、上記のような解析上の曲げＦＳ特性を得ることができない。
【００４３】
本車両用フレーム構造によれば、細長形状部４０と隣り合う細長形状部４０を連結する連結部４１を構成する第１連結フランジ部３１ｃと第２連結フランジ部３２ｃとに、荷重入力時に互いに係合する係合部を形成したため、第１，第２連結フランジ部３１ｃ，３２ｃが予め接合されていない構成であっても、図１２に示すように、荷重入力時、各細長形状部４０を構成している凸部３１ａと凸部３２ａとの上下方向の相対移動を利用して第１，第２連結フランジ部３１ｃ，３２ｃの構造的な係合状態を形成することができる。
それ故、荷重に起因した細長形状部４０の断面崩れを抑制でき、曲げ強度に寄与するフレーム領域を拡大して曲げＦＳ特性の最大荷重を一定ストロークの間維持することができることから、クラッシュストロークを短縮化しつつ衝撃エネルギ吸収性能を高くすることができる。
尚、複数の第１，第２連結フランジ部３１ｃ，３２ｃのうち、少なくとも１つの第１，第２連結フランジ部３１ｃ，３２ｃの構造的な係合状態を形成することで全ての細長形状部４０の断面崩れを抑制することができる。
【００４４】
第１，第２連結フランジ部３１ｃ，３２ｃが圧縮側に突出するように形成されたため、荷重入力時、第１，第２連結フランジ部３１ｃ，３２ｃの当接傾向が促進され、第１，第２連結フランジ部３１ｃ，３２ｃを確実に係合させることができる。
【実施例２】
【００４５】
次に、実施例２に係るフロントサイドレイン３０Ａについて図１３に基づいて説明する。
実施例１のフロントサイドレイン３０は、第１，第２連結フランジ部３１ｃ，３２ｃを所定間隔離隔させた状態で対向するように構成したのに対し、実施例２のフロントサイドレイン３０Ａは、第１，第２連結フランジ部３１ｃ，３２ｃの間に緩衝部材４２を介装している。尚、実施例１と同様の構成部材については、同一の符号を付している。
【００４６】
フロントサイドレイン３０Ａは、正面視で視て、車幅方向断面が細長矩形的な細長形状に形成され且つ荷重入力時の圧縮側と引張側の中間の中立面ＮＰが長辺と直交するように上下方向に配列された４つの細長形状部４０と、上下方向に隣り合う細長形状部４０の互いに離隔した長辺同士を連結する３つの連結部４１Ａ等を備えている。
フロントサイドレイン３０Ａは、前後方向に延びるインナレイン３１とアウタレイン３２とによって形成され、上端フランジ部３１ｂと上端フランジ部３２ｂ及び下端フランジ部３１ｂと下端フランジ部３２ｂを夫々位置決めして溶接接合されている。
【００４７】
連結部４１Ａは、各連結半断面部としての第１，第２連結フランジ部３１ｃ，３２ｃと、緩衝部材４２とによって構成されている。
第１，第２連結フランジ部３１ｃ，３２ｃは、緩衝部材４２を挟んだ状態で車幅方向内側（圧縮側）に突出するように断面略く字状に夫々形成されている。
【００４８】
フロントサイドレイン３０Ａを形成する際、予め金属製板材をプレス成形してインナレイン３１とアウタレイン３２とを形成し、第１，第２連結フランジ部３１ｃ，３２ｃのうち一方に緩衝部材４２を接着した後、上端フランジ部３１ｂと上端フランジ部３２ｂ及び下端フランジ部３１ｂと下端フランジ部３２ｂを夫々溶接している。
これにより、第１，第２連結フランジ部３１ｃ，３２ｃの係合機能を確保しつつ、走行振動に起因した第１，第２連結フランジ部３１ｃ，３２ｃの当接・摺動に伴う異音発生を防止できる。
【実施例３】
【００４９】
次に、実施例３に係るフロントサイドレイン３０Ｂについて図１４に基づいて説明する。
実施例１のフロントサイドレイン３０は、第１，第２連結フランジ部３１ｃ，３２ｃを断面略く字状に形成したのに対し、実施例３のフロントサイドレイン３０Ｂは、第１，第２連結フランジ部３１ｄ，３２ｄを断面略ハット状に形成している。
【００５０】
フロントサイドレイン３０Ｂ、正面視で視て、車幅方向断面が細長矩形的な細長形状に形成され且つ荷重入力時の圧縮側と引張側の中間の中立面ＮＰが長辺と直交するように上下方向に配列された４つの細長形状部４０と、上下方向に隣り合う細長形状部４０の互いに離隔した長辺同士を連結する３つの連結部４１Ｂ等を備えている。
フロントサイドレイン３０Ｂは、前後方向に延びるインナレイン３１とアウタレイン３２とによって形成され、上端フランジ部３１ｂと上端フランジ部３２ｂ及び下端フランジ部３１ｂと下端フランジ部３２ｂを夫々位置決めして溶接接合されている。
【００５１】
連結部４１Ｂは、圧縮側の連結半断面部としての第１連結フランジ部３１ｄと、この第１連結フランジ部３１ｄから引張側に一定間隔離隔して対向配置された連結半断面部としての第２連結フランジ部３２ｄとによって構成されている。第１，第２連結フランジ部３１ｄ，３２ｄは、車幅方向内側（圧縮側）に突出するように車幅方向断面略ハット状に夫々形成されている。これにより、荷重入力時、凸部３１ａと凸部３２ａとの上下方向の相対移動を利用して第１，第２連結フランジ部３１ｄ，３２ｄを確実に係合させることができる。
【００５２】
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閉断面内部に配設されるフロントサイドレインに適用した例を説明したが、フロントサイドレインではなく、フロントサイドフレーム自体（アウタパネル・インナパネル）に適用しても良い。また、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。
【００５３】
２〕前記実施形態においては、細長形状部を４つ配列した例を説明したが、少なくとも２つ以上設ければ良く、５つ以上配列しても良い。また、細長形状部の長辺を水平状に延びるように構成した例を説明したが、圧縮荷重（引張荷重）の作用する方向に細長形状部の短辺が対向すれば良く、圧縮荷重が鉛直方向に入力する場合、細長形状部の長辺を鉛直方向に延びるように構成することで本発明の効果を奏することができる。
【００５４】
３〕前記実施形態においては、インナレインとアウタレインとを形成するに当り、金属製板材を予めプレス成形してフロントサイドレインを形成した例を説明したが、アルミ合金をフレーム材料とする場合、押出成形を用いて成形することも可能である。また、合成樹脂等をフレーム材料とする場合、射出成形を用いて成形しても良い。
【００５５】
４〕前記実施形態においては、断面略く字状又は断面略ハット状の第１，第２連結フランジ部が第１，第２係合部を構成した例を説明したが、少なくとも荷重が作用したとき、互いが当接して係合すれば良く、湾曲状や波状等任意に形状を設定しても良い。また、荷重入力前において第１，第２連結フランジ部を一定間隔離隔させた例を説明したが、第１，第２連結フランジ部を予め当接させた状態の連結部であっても同様の効果を奏することができる。
【００５６】
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。
【符号の説明】
【００５７】
Ｖ                    車両
２                    フロントサイドフレーム
３０，３０Ａ，３０Ｂ  フロントサイドレイン
３１                  インナレイン
３１ｓ                横辺
３１ｃ，３１ｄ        第１連結フランジ部
３２                  アウタレイン
３２ｓ                横辺
３２ｃ，３２ｄ        第２連結フランジ部
４０                  細長形状部
４１，４１Ａ，４１Ｂ  連結部
４２                  緩衝部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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