自動車のフレーム構造及びその製造方法
【課題】本発明は、軸方向に延びる複数のパイプ部材を備える自動車のフレーム構造及びその製造方法において、確実に軸方向に座屈変形を生じるようにパイプ部材を結合して、常に大きな衝突エネルギーの吸収量を得ることができるフレーム構造、及びその製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】レーザー発振機２９によって発生させたレーザーを、照射ヘッド２７に供給して、照射ヘッド２７からレーザーＬを照射する。この照射されたレーザーＬは、ミラー２０で反射させられ、円筒パイプ１１Ｃの内部から接合部位を加熱して溶接する。
【解決手段】レーザー発振機２９によって発生させたレーザーを、照射ヘッド２７に供給して、照射ヘッド２７からレーザーＬを照射する。この照射されたレーザーＬは、ミラー２０で反射させられ、円筒パイプ１１Ｃの内部から接合部位を加熱して溶接する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、自動車のフレーム構造及びその製造方法に関し、特に、衝突エネルギーの吸収性能を高めた自動車のフレーム構造及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、自動車のフレーム構造においては、フロントサイドフレームやリヤサイドフレームを衝突時に軸方向に座屈変形させて、衝突エネルギーを吸収することで、車室内に衝突の影響が及ばないようにすることが知られている。
このため、自動車のフレーム構造では、衝突エネルギーの吸収性能が高いフレーム構造が求められる。
【０００３】
例えば、下記特許文献１には、押し出し成形等によって、フレーム断面を複数断面に分割したフレーム構造が提案されている。
このフレーム構造によると、衝突エネルギー吸収量が増加するとともに、座屈形状が安定するため、衝突エネルギー吸収量及び変形時の座屈変形が安定するという効果が得られる。
しかし、この押し出し成形のフレーム構造によると、被加工材料及び製造コストが高く、生産性等が悪化するという問題がある。
【０００４】
そこで、生産性の悪化を防ぐフレーム構造として、下記特許文献２のフレーム構造が提案されている。
このフレーム構造は、矩形閉断面等のフレーム内に、複数の小径のパイプ部材等を充填挿入して、フレーム構造を構成したものである。
このフレーム構造によると、衝突荷重を受けた際に、フレーム内のパイプ部材もフレームと同様に、軸方向に座屈変形するため、衝突エネルギーの吸収量が増加する。特に、フレーム内にパイプ部材が充填されていることから、座屈変形の際には、パイプ部材が相互に干渉し合うことになり、衝突エネルギーの吸収量がさらに増加する旨が記載されている。
【特許文献１】特開２００１−６３６２６号公報
【特許文献２】特開２００３−３１２５３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、衝突エネルギーの吸収性能を安定して高めるためには、常にフレーム構造を軸方向に座屈変形させる必要がある。
【０００６】
この点、前述の特許文献２のフレーム構造では、大型断面のフレームと小型断面のパイプ部材を同時に座屈変形させることになるが、座屈変形は、断面を囲む辺の長さや直径の大きさ等によって、潰れ周期（変形方向の山折れと谷折れの繰返し周期）が変化するため、フレームとパイプ部材との間で、座屈周期が異なり、変形の位相がズレるといった現象が生じる。
【０００７】
このように、フレームとパイプ部材との間で潰れ周期が異なり、変形位相がズレると、お互いの変形挙動を阻害し合うことになり、フレーム構造を、確実に軸方向に座屈変形させることができず、横折れ変形等が生じるおそれある。
【０００８】
このため、パイプ部材の周囲に位置するフレームをなくして、パイプ部材だけを集合させて、フレーム構造を構成することで、こうした変形位相のズレの問題を解消することが考えられる。
【０００９】
しかし、外殻部材たるフレームをなくした場合には、パイプ部材同士をパイプ部材だけで結合させる必要があり、どのような結合方法でパイプ部材を結合するかが問題であった。
【００１０】
そこで、本発明は、軸方向に延びる複数のパイプ部材を備える自動車のフレーム構造及びその製造方法において、確実に軸方向に座屈変形を生じるようにパイプ部材を結合して、常に大きな衝突エネルギーの吸収量を得ることができるフレーム構造、及びその製造方法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】
この発明の自動車のフレーム構造は、軸方向に延びる複数のパイプ部材を備える自動車のフレーム構造であって、前記パイプ部材を断面の略等しい円筒パイプで構成して、該円筒パイプを、隣接する円筒パイプとパイプ内部から照射されるレーザーで溶接するものである。
【００１２】
上記構成によれば、パイプ内部から照射されるレーザーによって、円筒パイプと隣接する円筒パイプを溶接することになる。
このため、円筒パイプ間の接合を確実に行なうことができ、円筒パイプ同士を円筒パイプだけで結合することを確実に行なうことができる。
なお、円筒パイプの内部からレーザー溶接するものであれば、レーザー溶接の溶接位置や照射量、溶接機の形状や照射ヘッド等についてはどのようなものであってもよい。
【００１３】
この発明の一実施態様においては、前記レーザーによる溶接を、円筒パイプの軸方向に一直線状に走査して行なうものである。
上記構成によれば、円筒パイプの軸方向に一直線状に走査してレーザー溶接を行なうことで、円筒パイプ間の接合を、より確実に行なうことができる。
よって、円筒パイプ間の接合ポイントの結合力を確実に高めることができ、円筒パイプの座屈変形時の剥離を確実に防止することができる。
【００１４】
この発明の一実施態様においては、前記レーザーによる溶接を、円筒パイプの座屈変形の変形位相に合わせて所定間隔を空けて行なうものである。
上記構成によれば、円筒パイプの座屈変形の変形位相に合わせて所定間隔を空けてレーザー溶接を行なうことで、円筒パイプ間の接合を、座屈変形の際に剥離が生じる部分だけを、効率的に行なうことができる。
具体的には、円筒パイプの座屈変形の周期を考慮して、剥離が生じる部分を特定して、いわゆるステッチ状にレーザー溶接を行なう。
よって、座屈変形時に安定した座屈変形を得つつも、レーザー溶接のコストを削減することができる。
【００１５】
この発明の一実施態様においては、前記パイプ内部からレーザーを照射する円筒パイプを中央円筒パイプとして設定し、該中央円筒パイプの周囲に、それぞれ接合される複数の周囲円筒パイプを配置して、レーザー照射を周方向に回動させてレーザー溶接するものである。
上記構成によれば、中央円筒パイプの周囲に、周囲円筒パイプを配置して、中央パイプの内部からレーザー溶接することで、周囲円筒パイプの複数の接合ポイントを、一度に接合することができる。
よって、複数の円筒パイプを接合するのを、効率的に行なうことができ、フレーム構造の製造方法をより簡便に行なうことができる。
【００１６】
この発明の自動車のフレーム構造の製造方法は、前記円筒パイプのパイプ内部に、軸方向に移動可能なミラーを挿入して、該ミラーで、前記レーザー溶接のレーザーを反射させて接合を行なう方法である。
上記構成によれば、ミラーを利用してパイプ内部からレーザー溶接を行なうことで、ミラーが挿入可能であれば、円筒パイプの内径やレーザー溶接機の大きさを考慮することなく、円筒パイプ間のレーザー溶接を行なうことができる。
よって、円筒パイプの内部から溶接する場合であっても、さまざまな直径の円筒パイプに対して、汎用性を高めて製造作業を行なうことができる。
【００１７】
この発明の一実施態様においては、前記レーザー溶接を、円筒パイプの座屈変形の変形位相に合わせて所定間隔を空けて行なう方法であって、前記ミラーの円筒パイプ軸方向の異なる部分に、同時に複数のレーザーを反射させて、前記所定間隔を空けて円筒パイプを接合する方法である。
上記構成によれば、ミラーの円筒パイプ軸方向の異なる部分で、同時に複数のレーザーを反射させることで、同時に複数箇所を所定間隔を空けて、レーザー溶接を行なうことができる。
このため、いわゆるステッチ状のレーザー溶接の際、ミラーの円筒パイプ内での移動量を少なくすることができ、また、溶接の作業時間も短縮することができる。
よって、所定間隔を空けて溶接を行なう場合であっても、作業効率を高めてフレーム構造を溶接することができる。
【００１８】
この発明の一実施態様においては、前記レーザー溶接を、円筒パイプの座屈変形の変形位相に合わせた所定間隔を空けて行なう方法であって、前記ミラーに軸方向に対して反射角度を変更する角度調整機構を備え、該角度調整機構で反射角度を変化させることで、円筒パイプを接合する方法である。
上記構成によれば、角度調整機構で、ミラーの反射角度を変化させることにより、複数箇所を所定間隔を空けて、レーザー溶接を行なうことができる。
このため、いわゆるステッチ状のレーザー溶接の際、ミラーを軸方向に移動させることなく、複数の溶接箇所を溶接することができる。
よって、所定間隔を空けて溶接する場合であっても、作業効率を高めてフレーム構造を溶接することができる。
【００１９】
この発明の一実施態様においては、前記円筒パイプの両側開口端から、各々ミラーを挿入して、該両側開口端の各々からレーザーを照射して、各ミラーで反射させることで、円筒パイプを接合する方法である。
上記構成によれば、円筒パイプの両側開口端からミラーを挿入して、それぞれの開口端からレーザーを照射して各ミラーで反射させて接合することで、円筒パイプが長尺であっても、ミラーの挿入量を多くすることなく、レーザー溶接を行なうことができる。
このため、ミラーの挿入量の増大による溶接位置のバラツキを抑えることができ、溶接位置の精度を高めることができる。
よって、円筒パイプが長尺であっても、確実に溶接を行なうことができ、円筒パイプ同士の結合強度を確実に高めることができる。
【００２０】
この発明の一実施態様においては、中央円筒パイプと、該中央円筒パイプの周囲に配置した複数の周囲円筒パイプを接合する方法であって、前記ミラーに中央円筒パイプの軸心を回転中心とした回転機構を備え、該回転機構でミラーの反射方向を周方向に移動可能に構成し、レーザーを反射することで、中央円筒パイプと周囲円筒パイプを接合する方法である。
上記構成によれば、ミラーの回転機構により、ミラーの反射方向を周方向に変化させて、レーザーの照射位置を変化させることで、中央円筒パイプと複数の周囲円筒パイプを一気に接合することができる。
よって、中央円筒パイプから効率的にレーザー溶接することができ、溶接作業時間を短縮することができる。
【００２１】
この発明の一実施態様においては、前記円筒パイプのパイプ内部に、軸方向に移動可能なレーザーファイバーを挿入して、該レーザーファイバーの先端部からレーザーを照射することにより接合を行なう方法である。
上記構成によれば、レーザーファイバーを利用してパイプ内部からレーザー溶接を行なうことにより、直接レーザーを接合位置に照射できるため、溶接精度を高めることができる。
よって、円筒パイプの内部から溶接する場合であっても、溶接精度を向上することができ、円筒パイプ間の接合強度を高めることができる。
【００２２】
この発明の一実施態様においては、前記レーザー溶接を、円筒パイプの座屈変形の変形位相に合わせた所定間隔を空けて行なう方法であって、前記レーザーファイバーを複数設定して、該各レーザーファイバーの先端部を前記所定間隔を空けて設定して、同時に複数箇所を接合する方法である。
上記構成によれば、複数のレーザーファイバーの先端部を所定間隔を空けて設定して、同時に複数箇所を接合することで、複数箇所を所定間隔を空けてレーザー溶接を行なうことを、容易且つ確実に行なうことができる。
よって、いわゆるステッチ状にレーザー溶接する場合に、作業効率を高めてフレーム構造を溶接することができる。
【００２３】
この発明の自動車のフレーム構造は、軸方向に延びる複数の円筒パイプを備える自動車のフレーム構造であって、前記円筒パイプを、断面の略等しい円筒パイプで構成して、該円筒パイプを、融点の高い内側部材と融点の低い外側部材とから構成する共に、該円筒パイプ同士を、外側部材同士で接合したものである。
上記構成によれば、円筒パイプを融点の低い外側部材同士で接合することで、比較的低い温度で接合することができるため、融点の高い内側部材の形状に影響を与えることなく、円筒パイプを接合することができる。
よって、円筒パイプに歪みを生じさせることなく、複数の円筒パイプを接合することができ、衝突荷重を受けた際の座屈変形の挙動を安定させることができる。
【００２４】
この発明の一実施態様においては、円筒パイプ同士を、最終接合状態に束ねて、外側部材の融点よりも高く内側部材の融点よりも低い中間温度で焼成して、各円筒パイプの接触部を溶融させて接合する方法である。
上記構成によれば、複数の円筒パイプ同士を束ねて、中間温度で焼成することで、円筒パイプ間を溶融させて接合することができる。
このため、レーザー溶接等の溶接機を用いることなく、比較的低い温度で円筒パイプを接合することができる。
よって、円筒パイプに歪みを生じさせることなく、フレーム構造の座屈変形の挙動を安定させることができる。
【００２５】
この発明の自動車のフレーム構造は、軸方向に延びる複数の閉断面を備える自動車のフレーム構造であって、前記閉断面を、断面の略等しい円筒形状の円筒部で構成し、前記フレームを、くびれを有する凸部を備える第一円筒部材と、くびれを有する凹部を備える第二円筒部材とで構成して、該第一円筒部材と第二円筒部材を、凸部と凹部で嵌合接続することで結合したものである。
上記構成によれば、第一円筒部材と第二円筒部材とを、凸部と凹部で嵌合結合することで、フレームを構成することができる。
このため、円筒部の結合に、熱処理を用いないため、円筒部に結合作業による歪みが生じることがない。
よって、複数の円筒部を有するフレーム構造の、座屈変形の挙動を安定させることができる。
【００２６】
この発明の一実施態様においては、前記フレームが、少なくとも三つ円筒部を互いに結合する構成であって、前記第一円筒部材又は前記第二円筒部材の一方が、一体成形される複数の円筒部を有するものである。
上記構成によれば、第一円筒部材又は第二円筒部材の一方が、一体成形される複数の円筒部を有するため、円筒部毎に、第一円筒部材又は第二円筒部材を設けなくても、フレームを構成することができる。
よって、複数の円筒部を有するフレームの部品点数を削減して、構成することができる。
【００２７】
この発明の一実施態様においては、前記フレームが、互いに接続される二つの円筒部が距離をおいて二組配設されて、該円筒部の間の中央に全ての円筒部に接続される一つの中央円筒部が配置した構造であって、前記第一円筒部材又は第二円筒部材の一方が、中央円筒部と各組の一つの円筒部を一体成形した三つの円筒部を有するものである。
上記構成によれば、五つの円筒部を有する場合に、第一円筒部材又は第二円筒部材の一方が一体成形される三つの円筒部を有するため、円筒部毎に、第一円筒部材又は第二円筒部材を設けなくても、フレームを構成することができる。
よって、複数の円筒部を有するフレームを、部品削減して構成することができる。
【００２８】
この発明の一実施態様においては、前記一方の円筒部材が、中央円筒部と該中央円筒部に対して対角線上にある円筒部との、三つの円筒部が一体成形されるものである。
上記構成によれば、五つの円筒部を有する場合に、三つの円筒部が一体成形される一方の円筒部材と、これに別体で連結される他方の円筒部材が、偏りなく配置されることになる。
よって、フレームが座屈変形する際に、強度差が生じにくいため、座屈変形性能が安定する。
【００２９】
この発明の一実施態様においては、前記円筒パイプを、引き抜き成形、又はロールフォーミング成形で複数の円筒部を有するように形成したものである。
上記構成によれば、引き抜き成形又はロール成形によって、一体成形の円筒パイプに、複数の円筒部を形成することで、円筒パイプの部品点数を削減することができる。
つまり、円筒パイプの数を、断面数よりも削減することができるため、部品点数の削減を図ることができる。
【発明の効果】
【００３０】
この発明によれば、円筒パイプ間の接合を確実に行なうことができ、円筒パイプ同士を円筒パイプだけで結合することを確実に行なうことができる。
【００３１】
よって、軸方向に延びる複数のパイプ部材を備える自動車のフレーム構造及びその製造方法において、確実に軸方向に座屈変形を生じるようにパイプ部材を結合して、常に大きな衝突エネルギーの吸収量を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を詳述する。
まず、第一実施形態について説明する。図１は本発明の自動車のフレーム構造をクラッシュカンとして使用した車体前部構造の前方斜視図、図２はクラッシュカンの全体斜視図、図３はクラッシュカンの前端部の斜視図、図４はクラッシュカンの正面図である。なお、本実施形態では、右側前部の車体構造だけを示している。
【００３３】
図１に示すように、本実施形態では、車体前部に、車体前後方向に延びる断面略矩形状のフロントサイドフレーム１を設けている。このフロントサイドフレーム１の前端部には、平板状のセットプレート２を介して車体前後方向に延びるクラッシュカン３を設けている。また、そのクラッシュカン３の前端部には、車幅方向に延びて左右のクラッシュカン３（左側は図示せず）を掛け渡すバンパーレインメンバー４を設けている。
【００３４】
フロントサイドフレーム１の後部には、下方に屈曲して傾斜する屈曲部５を形成している。そして、この屈曲部５の下端には、車体フロア（図示せず）下面で車体前後方向に延びるフロアフレーム６を結合固定している。
【００３５】
この屈曲部５の車幅内方側側面には、車幅内方側に、傾斜して延びる傾斜連結メンバー７を結合固定している。この傾斜連結メンバー７は、図示しないダッシュパネル下部のダッシュクロスメンバーに接合固定している。
【００３６】
また、屈曲部５の下面には、サスペンションクロスメンバー（図示せず）を締結固定するサスクロス取付けブラケット８を接合固定している。
さらに、屈曲部５の前方上面には、上方且つ後方に向って延び、図示しないヒンジピラーに連結される上部連結メンバー９を、接合固定している。
【００３７】
こうして、フロントサイドフレーム１の後部を補強することで、車体前方からフロントサイドフレーム１に入力される衝突荷重を、車体後方側に分散して伝達するように構成している。
【００３８】
前述のクラッシュカン３は、複数の円筒パイプ１１…を集合させて結合した、いわゆる「集合パイプ体」で構成している。この集合パイプ体で構成したクラッシュカン３は、図２にも示すように、五本の円筒パイプ１１…を、上部二本１１Ａ，１１Ｂと下部二本１１Ｄ，１１Ｅと中央一本１１Ｃで、略縦長形状に組み合わせて構成している。
【００３９】
具体的には、このクラッシュカン３は、鋼材で成形した同一の直径ｄ（本実施形態は３８ｍｍ）の円筒パイプ五本１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅを、車体前後方向（図面では上下方向）に並ぶように組み合せ、後述するように、隣り合う各円筒パイプ同士を、それぞれ接合して構成している。
【００４０】
このクラッシュカン３の前後方向長さは、約１５０ｍｍに設定して、車体前後方向のクラッシュスペースを確保している。なお、円筒パイプの板厚ｔ（本実施形態は１ｍｍ）も全て同一である。
【００４１】
このクラッシュカン３は、車体前後方向の荷重が作用すると、軸方向に座屈変形をして、衝突エネルギーを吸収するように構成している。特に、このクラッシュカン３は、同時に五本の円筒パイプ１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅを座屈変形させるため、座屈荷重を従来のクラッシュカンよりも高めることができ、エネルギー吸収量を多くすることができる。
【００４２】
この集合パイプ体の前端から後方側へＳ（本実施形態は約１５ｍｍ）の位置には、衝突荷重が作用した際に、クラッシュカン３の潰れ形状を規定する横ビード１２…を設けている。なお、このＳは、円筒パイプの潰れ周期のピッチによって変化する。
この横ビード１２は、全ての円筒パイプ１１に、約１２０度間隔で設けられた、内凹形状で形成している。この横ビード１２は、後述するように、クラッシュカン３が座屈変形する際に、座屈変形の「きっかけ」を与えている。
また、クラッシュカン３には、図３に示すように、隣り合う円筒パイプ１１同士を接合する複数の接合部位１３，１４，１５，１６，１７，１８を設定している。
具体的には、この接合部位は、上部二本１１Ａ，１１Ｂの間に最上部接合部位１３を設定し、上部二本１１Ａ、１１Ｂと中央一本１１Ｃの間に上側部接合部位を二箇所１４，１５設定して、そして、下部二本１１Ｄ，１１Ｅと中央一本１１Ｃの間に下側部接合部位を二箇所１６，１７設定して、さらに、下部二本１１Ｄ，１１Ｅの間に最下部接合部位１８を設定している。
【００４３】
そして、これらの接合部位１３，１４，１５，１６，１７，１８は、円筒パイプ１１の軸方向に、ほぼ全域に亘って一直線状に延設している。このように延設することで、円筒パイプ１１間の接合強度を高めている。
【００４４】
この接合部位１３，１４，１５，１６，１７，１８の位置関係は、図３に示すように、上部の三点、すなわち、最上部接合部位１３と上側部接合部位の二箇所１４，１５の三点を結んで構成される図形Ｒが、「正三角形」となるように設定している。
また、下部の三点、すなわち、最下部接合部位１８と下側部接合部位の二箇所１６，１７の三点を結んで構成される図形Ｑが「逆正三角形」となるように設定している。そして、この「正三角形」Ｒと「逆正三角形」Ｑが、中央の円筒パイプ１１Ｃを挟んで上下対称となるように設定している。
これは、円筒パイプ１１の座屈変形時の変形挙動を考慮して、こうした接合部位に設定しているのである。
図４は、円筒パイプの座屈変形時の断面形状の変形状態を示した模式図であり、（ａ）は座屈変形前の円筒パイプの側面図とＡ−Ａ断面図であり、（ｂ）は座屈変形後の円筒パイプの側面図とＢ−Ｂ断面図、Ｃ−Ｃ断面図である。なお、この円筒パイプのモデルも、直径３８ｍｍ、板厚１ｍｍの鋼材パイプである。
【００４５】
（ａ）に示すように、円筒パイプ１１は、座屈変形前には真円形状の円筒断面を有している。
この円筒パイプ１１が、車体前後方向荷重を受けて座屈変形する場合には、（ｂ）に示すように、座屈変形の潰れ周期の半ピッチ毎に、断面形状が「正三角形」と「逆正三角形」を繰返して変形する。
【００４６】
これは、「面」を構成する最小の多角形が三角形であるため、圧縮力を受けて円筒断面が外周側に拡張しようとする際、局所的に三点に応力集中が生じて、「正三角形」断面と、「正逆三角形」断面を周期的に繰返して、座屈変形していくと考えられるからである。
【００４７】
このように、断面形状が「正三角形」と「正逆三角形」を繰り返しながら変形していくため、円筒パイプ１１の接合部位は、この繰り返し変形を阻害しないように設定する必要がある。
【００４８】
そこで、本実施形態では、図５、図６に示すように変形状態を考慮して、接合部位を設定している。図５はクラッシュカンの正面図に右側を頂点とする三角形の変形モデルを加えた図であり、図６はクラッシュカンの正面図に左側を頂点とする三角形の変形モデルを加えた図である。
【００４９】
まず、図５に示すように、断面形状が右側を頂点とする三角形に変形する部分では、各接合部位が矢印に示すように移動する。すなわち、最上部接合部位１３が右側に移動（１３ａ）して、上側部接合部位の右側部位１５が左斜め下側に移動（１５ａ）して、左側部位１４が左斜め上側に移動（１４ａ）する。また、最下部接合部位１８が右側に移動（１８ａ）して、下側部接合部位の右側部位１７が左斜め上側に移動（１７ａ）して、左側部位１６が左斜め下側に移動（１６ａ）する。
【００５０】
一方、図６に示すように、断面形状が左側を頂点とする三角形に変形する部分では、各接合部位が矢印に示すように移動する。すなわち、最上部接合部位１３が左側に移動（１３ｂ）して、上側部接合部位の右側部位１５が右斜め上側に移動（１５ｂ）して、左側部位１４が右斜め下側に移動（１４ｂ）する。また、最下部接合部位１８が左側に移動（１８ｂ）して、下側部接合部位の右側部位１７が右斜め下側に移動（１７ｂ）して、左側部位１６が右斜め上側に移動（１６ｂ）する。
【００５１】
このように、各接合部位１３，１４，１５，１６，１７，１８は、円筒パイプ１１の断面形状の繰り返し変形に即して往復移動することになる。
もっとも、こうした接合部位の移動は、円筒パイプ１１の変形を阻害することなく、また、各円筒パイプ１１間の接合状態も維持することができる。
【００５２】
仮に、各接合部位を「正四角形」を構成するように設定した場合には、円筒パイプ１１の断面変形に即して接合部位が移動しないため、円筒パイプ１１の座屈変形を阻害したり、また、円筒パイプ１１間の接合が剥離したりするおそれがある。
【００５３】
こうした点に関し、本実施形態では、前述のように、各接合部位１３，１４，１５，１６，１７，１８を、「正三角形」と「逆正三角形」を構成するように設定しているため、各円筒パイプ１１間の接合状態を維持した状態で、クラッシュカン３の座屈変形を許容できる。
【００５４】
このように、各接合部位１３，１４，１５，１６，１７，１８がクラッシュカン３の座屈変形を阻害しないため、本実施形態のクラッシュカン３では、全て円筒パイプ１１が完全に座屈変形をして、衝突エネルギーを確実に吸収することができる。
図７に、クラッシュカンの座屈変形前と座屈変形後の状態を示す。図７（ａ）が座屈変形前のクラッシュカンの側面図、（ｂ）が座屈変形後のクラッシュカンの側面図である。
【００５５】
（ａ）に示すように、フロントサイドフレーム１の前端部にセットプレート２を介して取り付けられたクラッシュカン３は、車体前後方向に延びて、車体前後方向のクラッシュスペースを確保している。
【００５６】
クラッシュカン３の前部側面には、前述した変形促進部たる横ビード１２を設けている。
この横ビード１２は、円筒パイプ１１の断面形状が「三角形」に変形する際に、「三角形」の「辺」になるように設定している。すなわち、この横ビード１２を設けることで、横ビード１２を設けていない円周部１９の強度が相対的に高まることになり、圧縮荷重を受けた際には、この円周部１９に応力が集中して三角形の頂点となるような変形が生じ、結果的に、横ビード１２が「辺」になるように設定している。
【００５７】
なお、この横ビード１２の代わりに「横スリット」を設けてもよい。「横スリット」の場合も、横スリットを設けていない円筒部の強度が相対的に高まるため、圧縮荷重を受けた際に、この円周部に応力が集中して三角形の頂点となるような変形が生じ、結果的に、横スリットが「辺」になるからである。
【００５８】
このように、横ビード１２を形成することで、円筒パイプ１１の潰れ周期のピッチの起点と断面形状を規定できるため、各円筒パイプ１１は、全て同位相で同じ断面形状で座屈変形することになる。
【００５９】
（ｂ）に示すように、車体前方から衝突荷重を受けた際に、クラッシュカン３は、フロントサイドフレーム１の前方で座屈変形する。このとき、全ての円筒パイプ１１は、まったく同様に、軸方向に山折れと谷折れを繰り返して座屈変形する。
【００６０】
この座屈変形の潰れ周期のピッチＰは、円筒パイプ１１の板厚が一定の場合、直径ｄに依存しており、直径ｄが小さくなればピッチＰも小さくなり、直径ｄが大きくなればピッチＰも大きくなる（本実施形態では非圧縮時約３８ｍｍ）。
【００６１】
この実施形態では、円筒パイプ１１の直径ｄが小さいため、潰れ周期のピッチＰも小さくなり、図に示すように、座屈変形後のクラッシュカン３の径方向の外形も、従来の四角柱状のクラッシュカンより、比較的小さなものとなる。
また、潰れ周期のピッチＰが小さいことで、接合部位の径方向の移動量も少なくて済むため、接合部位の剥離も確実に防止できる。
【００６２】
図８は、本実施形態のクラッシュカンと従来構造のクラッシュカンの衝突エネルギー吸収状態を比較するグラフを示した図である。このグラフは、縦軸を座屈荷重、横軸をストローク量で示している。
【００６３】
本実施形態のクラッシュカン３の荷重特性ラインは、Ｘに示した特性ラインである。これに対して、従来の四角柱状のクラッシュカン３の荷重特性ラインは、Ｚに示した特性ラインである。
【００６４】
このグラフに示すように、本実施形態のクラッシュカン３の荷重特性Ｘは、衝突初期の荷重ピーク値Ｘｐにおいて最も高い値を示し、その後、大きな吸収荷重を維持したまま、ストロークして（潰れて）いく。
つまり、本実施形態の平均荷重Ｘｍは、従来構造の荷重特性Ｚの約４倍以上の値となり、衝突エネルギーの吸収性能が従来構造と比較して極めて高くなっていることが分かる。
これは、前述したように、潰れ周期が小さい小径の円筒パイプという質量効率の高い衝撃吸収体を、接合部を介して五本同時に同調して座屈変形させているためである。
よって、本実施形態のクラッシュカン３によると、極めて高い衝撃吸収性能を得ることができる。
【００６５】
次に、図９によって、このクラッシュカンがどの程度の直径と板厚の円筒パイプで確実に座屈変形するかを説明する。
図９は、前後方向の長さが約１５０ｍｍの円筒パイプの板厚と直径を変化させてクラッシュカンを座屈変形させた場合のグラフを示した図である。このグラフでは、縦軸を円筒パイプ１１の直径ｄ、横軸を円筒パイプ１１の板厚ｔで示している。
【００６６】
このグラフでは、○は円筒パイプが三角形断面で座屈変形した場合を示し、×は円筒パイプが三角形断面以外で座屈変形した場合を示している。また、ハッチングドット領域については、密なドット領域が全ての円筒パイプが三角形断面で座屈変形する領域であり、疎なドット領域が三角形断面と四角形断面で座屈変形する領域である。さらに、ハッチングがない領域は、座屈変形しない領域であり横折れ変形等により、衝突エネルギーの吸収をほとんど行なわない領域を示している。
【００６７】
このグラフの範囲に限っていえば、円筒パイプが断面形状を三角形断面で変形する領域は、板厚ｔが０．４〜２．０ｍｍで、直径ｄが２０〜８０ｍｍの範囲であることが分かる。また、同じ直径ｄでも板厚ｔが薄ければ、三角形断面で変形するだけでなく四角形断面等で変形することが分かる。さらに、同じ板厚ｔでも直径ｄが小さい場合や、また大きすぎる場合も、全て三角形断面で潰れない場合があることが分かる。
【００６８】
本実施形態のように、板厚ｔが１．０ｍｍ、直径ｄが３８ｍｍの場合（Ｔ）には、確実に全ての円筒パイプ１１が三角形断面で座屈変形していくことが分かる。
こうしたことから、本発明を効果的に実施するためには、このグラフの密なドット領域の板厚ｔと直径ｄで円筒パイプを設計して、クラッシュカン３を構成することが望ましいことが分かる。
【００６９】
次に、図１０に基づいて、この実施形態のクラッシュカンの製造方法、特に円筒パイプ間の接合方法について説明する。
図１０は、第一実施形態のクラッシュカンの円筒パイプ間を接合する溶接機の全体模式図である。この溶接機Ｍ１は、いわゆるレーザー溶接機であり、レーザーＬを照射することによって溶接箇所を過熱して溶接を行なうものである。この実施形態では、特に、ミラー（鏡）２０を利用することで、照射されたレーザーＬを反射させて溶接を行なうミラーレーザー溶接機Ｍ１を用いている。
【００７０】
このミラーレーザー溶接機Ｍ１のシステム構成は、図示しないベースに取り付けられた回転装置２１と、この回転装置２１に固定されて上下方向に延びる基準固定軸２２と、この基準固定軸２２の途中に固定されて昇降装置２３等を支持する二つの固定ガイド２４，２４と、この固定ガイド２４，２４によって支持されて上下方向に延びる昇降軸２５と、昇降軸２５の途中に設けられ昇降軸２５を上下方向に移動可能に昇降する昇降装置２３と、昇降軸２５の下端に設けられて照射されたレーザーＬを反射するミラー２０と、このミラー２０と昇降軸２５との間に設けられてミラー２０の反射角（傾斜角）を変化させるミラー角度調整装置２６と、昇降装置２３に固定されてミラー２０に向ってレーザーＬを照射する照射ヘッド２７と、この照射ヘッド２７に対して光ファイバー２８を介してレーザーＬを供給するレーザー発振機２９とを備えている。
そして、このうち、回転装置２１と、昇降装置２３と、ミラー角度調整装置２６と、レーザー発振機２９とを、遠隔操作によって制御する操作盤３０とを設けている。なお、各構成要素の詳細構造は周知であるため、具体的な説明は省略する。
【００７１】
前述の基準固定軸２２は、クラッシュカン３の中央の円筒パイプ１１Ｃと同芯軸上ＣＬに位置するように設置している。この位置に基準固定軸２２を設置することで、後述するように、中央の円筒パイプ１１Ｃの周りに位置する接合部位１４，１５，１６，１７の全てをこの円筒パイプ１１Ｃ内から接合することができる。
【００７２】
次に、このミラーレーザー溶接機Ｍ１を用いて行う円筒パイプ１１の接合方法について説明する。
まず初めに、図示しない治具を利用して、円筒パイプ１１五本を最終結合状態に集合して、上下方向に軸方向が向くようにセットする。そして、前述したように基準固定軸２２を、クラッシュカン３の上方位置であって、中央の円筒パイプ１１Ｃの同芯軸上に設置する。
次に、昇降装置２３を作動させて、昇降軸２５を降下させる。こうして、ミラー２０を中央の円筒パイプ１１Ｃ内に挿入する。この挿入によって、ミラー２０は円筒パイプ１１Ｃ内の接合部位に対向する位置に位置することになる。
【００７３】
そして、レーザー発振機２９によって発生されたレーザーＬを、照射ヘッド２７に供給して、照射ヘッド２７からレーザーＬを照射する。この照射されたレーザーＬは、ミラー２０で反射させられ、円筒パイプ１１Ｃの内部から接合部位１４を加熱して溶接する（図１１参考）。
その後、昇降装置２３を作動させて昇降軸２５を徐々に降下させることで、ミラー２０を降下させ、レーザーＬの照射位置、すなわち、溶接位置を降下させる。こうして、レーザー溶接が円筒パイプ１１の軸方向に一直線状に走査される。
なお、図１２に示すように、ミラー角度調整装置２６を利用して、ミラー２０の反射角度αを徐々に広げることで、レーザーＬの照射位置を降下させて、レーザー溶接を軸方向に一直線状なるように行ってもよい。
【００７４】
その後、回転装置２１を作動させて、基準固定軸２２を周方向に回動させる。これにより、次の接合部位１５（図３参照）に対応する位置に、ミラー２０を移動させる。そして、また、照射ヘッド２７からレーザーＬを照射することで、ミラー２０でレーザーＬが反射され、この接合部位１５でも、レーザー溶接が行われる。
【００７５】
また、この接合部位１５でも、昇降装置２３又はミラー角度調整装置２６を利用して、レーザー溶接を円筒パイプ１１の軸方向に一直線状に行なう。
【００７６】
その後、他の二つの接合部位１６，１７（図３参照）に対しても、同様に、回転装置２１を利用してミラー２０を周方向に回動させた後、レーザーＬを照射して反射することで、円筒パイプ１１間のレーザー溶接を行う。
【００７７】
このように、回転装置２１を利用して、ミラー２０の照射位置を周方向に回動するだけで、中央の円筒パイプ１１Ｃの接合部位１４，１５，１６，１７を四箇所、全て溶接できる。これにより、ミラー２０の挿入作業等を省くことができ、作業効率を図ることができる。
【００７８】
中央の円筒パイプ１１Ｃの接合部位を溶接した後は、一旦ミラー２０を中央の円筒パイプ１１Ｃから引き抜き、再度、他の周囲の円筒パイプ１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｄ，１１Ｅのいすれかに、ミラー２０を挿入して、周囲の円筒パイプ間の二箇所の接合部位１３，１８（図３参照）の溶接を行なう。
【００７９】
こうして、六つの接合部位１３，１４，１５，１６，１７，１８の溶接作業を行なうことで、円筒パイプ１１間の接合は終了する。
【００８０】
次に、このように構成された本実施形態の作用効果について説明する。
この実施形態のクラッシュカン３は、断面の等しい複数の円筒パイプ１１で構成して、この円筒パイプ１１を、隣接する円筒パイプ１１とパイプ内部から照射されるレーザーＬで溶接している。
【００８１】
これにより、円筒パイプ１１内部から照射されるレーザーＬだけで、円筒パイプ１１と隣接する円筒パイプ１１を溶接することができる。
このため、円筒パイプ１１間の結合を確実に行なうことができ、円筒パイプ１１同士を円筒パイプ１１だけで結合することを確実に行なうことができる。
よって、軸方向に延びる複数のパイプ部材を備えるクラッシュカン３において、確実に軸方向に座屈変形を生じるように円筒パイプ１１を結合して、常に大きな衝突エネルギーの吸収量を得ることができる。
【００８２】
また、この実施形態では、レーザーＬによる溶接を、円筒パイプ１１の軸方向に一直線状に走査して行っている。
これにより、円筒パイプ１１間の接合を、円筒パイプ１１の軸方向全域に亘って、より確実に行なうことができる。
よって、円筒パイプ１１間の接合部位１３，１４，１５，１６，１７，１８の結合力を確実に高めることができ、円筒パイプ１１の座屈変形時の剥離を確実に防止することができる。
【００８３】
また、この実施形態では、中央の円筒パイプ１１Ｃの内部からレーザーＬを照射して、レーザーＬの照射方向を周方向に回動することにより、周囲の円筒パイプ１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｄ，１１Ｅと接合している。
これにより、中央の円筒パイプ１１Ｃと周囲の円筒パイプ１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄとの接合部位を、全て、中央の円筒パイプ１１Ｃ内からミラー２０を取り出すことなく、一度で接合することができる。
よって、複数の円筒パイプ１１間を接合するのを、効率的に行なうことができ、クラッシュカン３の製造方法をより簡便に行なうことができる。
【００８４】
また、この実施形態では、中央の円筒パイプ１１Ｃの軸芯ＣＬと回転中心を一致させた回転装置２１を備え、この回転装置２１でミラー２０の反射方向を周方向に回動可能になるように構成することで、中央の円筒パイプ１１Ｃと周囲の円筒パイプ１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｄ，１１Ｅとを接合している。
これにより、ミラー２０の反射位置を変化させるだけで、中央の円筒パイプ１１Ｃと複数の周囲の円筒パイプ１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｄ，１１Ｅを、一気に接合することができる。
よって、中央の円筒パイプ１１Ｃから効率的にレーザー溶接することができ、溶接作業時間を短縮することができる。
【００８５】
また、この実施形態では、円筒パイプ１１のパイプ内部に、軸方向に移動可能なミラー２０を挿入して、このミラー２０で、レーザー溶接のレーザーＬを反射させて接合を行っている。
これにより、ミラー２０が挿入可能であれば、円筒パイプ１１の内径やレーザー溶接機Ｍ１の大きさを考慮することなく、円筒パイプ１１間をレーザー溶接することができる。
よって、円筒パイプ１１の内部から溶接する場合であっても、さまざまな直径の円筒パイプ１１に対して、汎用性を高めて製造作業を行なうことができる。
【００８６】
なお、この実施形態では、接合部位を、円筒パイプ１１の軸方向に一直線状に設定しているが、その他にも、座屈変形の半ピッチ毎に、接合位置を離間して、いわゆる「ステッチ」状にレーザー溶接してもよい。
【００８７】
このように、ステッチ状にレーザー溶接することで、断面形状が三角形に変形する際に剥離が生じやすい頂点部分だけを、重点的に溶接することができるため、効率的に溶接作業を行なうことができる。
【００８８】
このステッチ状の溶接は、この実施形態の溶接機では、例えば、図１２に示すように、ミラー角度調整装置２６を利用して、所定の角度毎でミラー２０を固定して、照射されたレーザーＬを反射することで、ステッチ状に溶接することが考えられる。
【００８９】
この場合には、座屈変形の際に剥離が生じる部分だけを、効率的に行なうことができる。
よって、座屈変形時に安定した座屈変形を得つつも、レーザー溶接のコストを削減することができる。
【００９０】
特に、ミラー角度調整装置２６でミラー２０の反射角度αを変化させて、ステッチ状に溶接することにより、ミラー２０を軸方向に移動させることなく、複数の溶接箇所を溶接することができる。
よって、さらに、作業効率を高めて円筒パイプ１１を溶接することができる。
また、ステッチ状にレーザー溶接する場合には、図１３に示すように、大型ミラー２０Ａを用いて、同時に二箇所の接合箇所１４Ａ，１４Ｂを溶接することも考えられる。
すなわち、反射面２０Ａａが円筒パイプ１１の軸方向に長い大型ミラー２０Ａを設定して、図示しない二つの照射ヘッドから、各々二つのレーザーＬ１，Ｌ２を照射して、大型ミラー２０Ａでこの二つのレーザーＬ１，Ｌ２を反射することで、上の接合箇所１４Ａと下の接合箇所１４Ｂを同時に接合することが考えられる。
【００９１】
この場合には、接合箇所１４Ａ，１４Ｂがステッチ状に上下に離間していても、大型ミラー２０Ａを昇降することなく、二箇所の接合箇所１４Ａ，１４Ｂを同時に接合することができる。
【００９２】
このように、大型ミラー２０Ａの反射面２０Ａａのパイプ軸方向の異なる部分に、同時に二つのレーザーＬ１，Ｌ２を反射させて、ステッチ状に溶接を行うことも考えられる。
この場合には、同時に二箇所の接合箇所１４Ａ，１４Ｂを所定間隔を空けて、レーザー溶接を行なうことができる。
このため、ステッチ状のレーザー溶接を行なう場合に、大型ミラー２０Ａの移動量を少なくすることができ、また、溶接の作業時間も短縮することができる。
よって、ステッチ溶接を行なう場合であっても、作業効率を高めて円筒パイプ１１を溶接することができる。
【００９３】
また、さらに、図１４に示すように、円筒パイプ１１が長尺である場合には、円筒パイプ１１の両側開口端１１ａ，１１ｂから、各々ミラー２０，２０等を挿入して、レーザーＬを円筒パイプ１１の両側開口端１１ａ，１１ｂから照射することで、各接合箇所１４Ｃ，１４Ｄを接合するように構成することが考えられる。
このように、円筒パイプ１１の両側開口端１１ａ，１１ｂからミラー２０を挿入して各々レーザー溶接する場合には、円筒パイプ１１の長さが長尺となって一方からの挿入では、接合箇所の位置を確実に規定できない場合であっても、確実に所望の接合箇所１４Ｃ，１４Ｄで溶接することができる。
【００９４】
このように、円筒パイプ１１の両側開口端１１ａ，１１ｂから各々ミラー２０を挿入して、この両側開口端１１ａ，１１ｂからレーザーＬを照射して、各ミラー２０，２０で反射させることで、円筒パイプ１１間を接合することも考えられる。
この場合には、円筒パイプ１１が長尺であっても、ミラー２０の挿入量を多くすることなく、レーザー溶接を行なうことができる。
このため、ミラー２０の挿入量の増大による溶接位置のバラツキを抑えることができ、溶接位置の精度を高めることができる。
よって、円筒パイプ１１が長尺であっても、確実に溶接を行なうことができ、円筒パイプ１１同士の結合強度を確実に高めることができる。
【００９５】
また、溶接機のレーザーＬの照射量が少ない場合には、図１５に示すように、円筒パイプ１１の両側開口端１１ａ，１１ｂから、複数のミラー２０…を挿入して、一箇所の接合箇所１４ＥにレーザーＬを集中して反射させて、レーザー接合することも考えられる。
この場合には、複数のミラー２０…を挿入して、複数のレーザーＬ，Ｌを、一箇所の接合箇所に集中して反射させるため、各レーザーＬ，Ｌの照射量が少ない場合であっても、確実に円筒パイプ１１を溶接することができる。
よって、レーザーＬの照射量が少ない場合であっても、複数のミラー２０…を用いることで、確実に接合箇所１４Ｅの溶接を行うことができる。
【００９６】
次に、第二実施形態の実施形態について、図１６により説明する。図１６は第二実施形態のレーザー溶接機の全体模式図である。
この実施形態のレーザー溶接機Ｍ２は、照射ヘッド３１を昇降軸２５の下端に設けて、この照射ヘッド３１に光ファイバー３２（レーザーファイバー）でレーザーを案内する、いわゆるファイバーレーザー溶接機Ｍ２である。なお、その他の構成については、第一実施形態のミラーレーザー溶接機Ｍ１と同様であるため、同一の符号を付して説明を省略する。
【００９７】
照射ヘッド３１とレーザー発振機２９との間には、前述のように光ファイバー３２を設けている。この光ファイバー３２は、比較的長い光ファイバーであり、照射ヘッド３１が円筒パイプ１１内に挿入された場合でも、確実に照射ヘッド３１にレーザーを供給するように構成している。
【００９８】
また、このファイバーレーザー溶接機Ｍ２による円筒パイプ１１の接合方法についても、第一実施形態とほぼ同様であり、直接、照射ヘッド３１でレーザーＬを照射する以外は同様であるため、説明を省略する。
【００９９】
このように、本実施形態では、円筒パイプ１１のパイプ内部に、軸方向に移動可能な光ファイバー３２を挿入して、この光ファイバー３２の先端の照射ヘッド３１からレーザーＬを照射することで、接合を行なうようにしている。
これにより、照射ヘッド３１で、レーザーＬを接合部位１４（図３参照）に直接照射できるため、溶接精度を高めることができる。
よって、円筒パイプ１１の内部から溶接する場合であっても、溶接精度を向上することができ、円筒パイプ１１間の接合強度を高めることができる。
【０１００】
また、この実施形態では、図１７に示すような関連する実施形態が考えられる。図１７は、関連する実施形態のレーザー溶接機の全体模式図である。
この実施形態のレーザー溶接機Ｍ３は、照射ヘッド３３を、昇降軸２５の途中に離間して三つ（３３，３３，３３）設けて、この三つの照射ヘッド３３，３３，３３に、それぞれに対応する光ファイバー３４，３４，３４を連結すると共に、それぞれの光ファイバー３４，３４，３４にレーザーを供給する複数のレーザー発振機３５，３５，３５を設けたファイバーレーザー溶接機Ｍ３である。
なお、その他の構成については、第一実施形態のミラーレーザー溶接機Ｍ１と同様であるため、この溶接機Ｍ３でも、同一の符号を付して説明を省略する。
【０１０１】
この実施形態の照射ヘッド３３…は、座屈変形の半ピッチに対応した間隔を空けて、各々、昇降軸２５の途中に設けている。このように座屈変形の半ピッチに対応した間隔を空けて照射ヘッド３３…を設置することにより、この間隔を利用して、ステッチ状のレーザー溶接をすることができる。
【０１０２】
このファイバーレーザー溶接機Ｍ３による円筒パイプ１１の接合方法においては、三つの照射ヘッド３３…が同時にレーザーＬ…を照射する点を除いては、第二実施形態と同様である。
【０１０３】
このように、間隔を空けて設けた三つの照射ヘッド３３…が、同時にレーザーＬ…を照射することにより、ステッチ状のレーザー溶接を比較的容易に行なうことができる。
【０１０４】
このように、この実施形態では、光ファイバー３４…を三つ設定して、この光ファイバー３４…に連結された三つの照射ヘッド３５…を、座屈変形の半ピッチに対応した間隔を空けて設置して、同時に三箇所を接合するようにしている。
これにより、ステッチ状のレーザー溶接を行なうことを、容易且つ確実に行なうことができる。
よって、ステッチ状のレーザー溶接する場合に、作業効率を高めて溶接を行なうことができる。
なお、光ファイバーや照射ヘッドの数は、この三つに限定されるものではなく、二つや四つ、さらには五つであってもよい。
【０１０５】
次に、第三実施形態について、図１８により説明する。図１８は第三実施形態のクラッシュカンの横断面図である。
【０１０６】
この実施形態のクラッシュカン１０３の結合構造は、円筒パイプ４１を、外周側を低融点合金（４２）、内周側を高融点合金（４３）で構成した「二重管」構造で構成して、融点の差を利用して、外周側の低融点合金だけを溶融して焼成することで、円筒パイプ４１間の結合を行なうものである。
【０１０７】
具体的には、図１８に示すように、各円筒パイプ４１…を、内周側に高融点アルミニウム合金で成形した内側円筒部４３を、外周側にアルミシリコン系などの低融点アルミニウム合金で成形した外側円筒部４２を、それぞれ設定した二重管で構成している。
【０１０８】
この二重管で構成した円筒パイプ４１を、図に示すように、最終結合状態で５本を集合して束ねて、図示しない溶融炉において、高融点アルミニウム合金（４３）の融点温度と低融点アルミニウム合金（４２）の融点温度の中間温度で、溶融して焼成する。
この焼成によって、この二重管の円筒パイプ４１は、低融点アルミニウム合金（４２）のみが溶融して、隣り合う円筒パイプ４１…の接触部分４４…のみで結合されることになる。
これにより、結合作業の際には、高融点アルミニウム合金（４３）は、全く溶融することなく、熱による歪みも生じることがない。
【０１０９】
このように、本実施形態では、円筒パイプ４１を、内側円筒部４３を融点の高い高融点アルミニウム合金で構成して、外側円筒部４２を融点の低い低融点アルミニウム合金で構成する共に、中間温度で焼成することで、円筒パイプ４１同士を、外側円筒部４２同士で接合する。
これにより、比較的低い温度で、円筒パイプ４１を接合することができるため、融点の高い内側円筒部４３の形状に影響を与えることなく、円筒パイプ４１を接合することができる。
よって、円筒パイプ４１に歪みを生じさせることなく、複数の円筒パイプ４１…を接合することができ、衝突荷重を受けた際の座屈変形の挙動を安定させることができる。
【０１１０】
なお、この実施形態では、外周側全てを低融点アルミニウム合金で被覆したが、接合部位に相当する部分だけを、低融点アルミニウム合金で被覆するように構成してもよい。
【０１１１】
次に、第四実施形態について、図１９、図２０で説明する。図１９は第四実施形態のクラッシュカンの横断面図であり、図２０は他の例のクラッシュカンの横断面図で、（ａ）が第一例のクラッシュカンの横断面図で、（ｂ）が第二例のクラッシュカンの横断面図である。
【０１１２】
この実施形態のクラッシュカン２０３は、一般的な円筒パイプを結合するものではなく、円筒部を有する複数の押出しフレーム（５１，５２，５３）同士を、くびれを有する係合凹部５４と係合凸部５５とで嵌合結合することで、構成したものである。
【０１１３】
具体的には、図１９に示すように、アルミニウム合金を押出し成形して構成した円筒部を有する押出しフレーム（５１，５２，５３）を、複数設定して、互いに嵌合結合することでクラッシュカン２０３を構成している。
押出しフレームは、中央円筒部５０Ｃと上側左円筒部５０Ｂと下側左円筒部５０Ｅとの三つの円筒部を一体に成形した第一フレーム５１と、上側右円筒部５０Ａだけで成形した第二フレーム５２と、下側左円筒部５０Ｄだけで成形した第三フレーム５３と、を備えている。
【０１１４】
そして、第一フレーム５１の側面には、第二フレーム５２と第三フレーム５３に当接する部位に、それぞれくびれを有する係合凸部５４…を四箇所設けている。一方、第二フレーム５２及び第三フレーム５３にも、この係合凸部５４…に対応するように、くびれを有する係合凹部５５…を二箇所ずつ設けている。
【０１１５】
こうして、第一フレーム５１と第二フレーム５２と第三フレーム５３とは、係合凸部５４…と係合凹部５５…を利用して嵌合結合している。
【０１１６】
このように、係合凸部５４…と係合凹部５５…を利用して、第一フレーム５１と第二フレーム５２と第三フレーム５３とを結合することにより、結合作業の際には、全く押出しフレーム（５１，５２，５３）を加熱しないため、押出しフレームに歪が生じるのを防止できる。
【０１１７】
以上のように、この実施形態のクラッシュカン２０３は、断面の等しい円筒形状の円筒部５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｄ，５０Ｅで構成される押出しフレームを、くびれを有する係合凸部５４を備える第一フレーム５１と、くびれを有する係合凹部５４を備える第二フレーム５２と第三フレーム５３とで構成して、この第一フレーム５１と、第二フレーム５２、第三フレーム５３を、それぞれ係合凸部５４と係合凹部５５で嵌合結合するように構成している。
これにより、単に、係合凸部５４と係合凹部５５を、嵌合結合するだけで、複数の円筒部５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｄ，５０Ｅを備えたクラッシュカン２０３を構成することができる。
このため、円筒部５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｄ，５０Ｅの結合に熱処理を用いることがないため、円筒部５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｄ，５０Ｅに結合作業による歪みを生じさせることがない。
よって、複数の円筒部５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｄ，５０Ｅを有するクラッシュカン２０３の座屈変形の挙動を安定させることができる。
【０１１８】
また、この実施形態では、第一フレーム５１を、三つ円筒部５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｅを一体成形したもので構成している。
これにより、円筒部５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｄ，５０Ｅ毎に押出しフレームを設けなることなく、複数の円筒部５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｄ，５０Ｅを備えたクラッシュカン３を構成することができる。
よって、複数の円筒部５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｄ，５０Ｅを有するクラッシュカン３を、部品削減して構成することができる。
【０１１９】
なお、この実施形態では、第一フレーム５１に三つの円筒部５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｅを一体成形したが、例えば、二つの円筒部で一体成形するように構成してもよい。また、係合凸部５４は第一フレーム５１に設けているが、逆に、係合凹部を第一フレームに設けてもよい。
【０１２０】
なお、他の例のクラッシュカンの構造としては、図２０（ａ）に示すように、中央円筒部５０Ｃだけで第一フレーム５１を構成して、上側右円筒部５０Ａと上側左円筒部５０Ｂの二つで第二フレーム５２を構成し、下側右円筒部５０Ｄと下側左円筒部５０Ｅの二つで第三フレーム５３を構成してもよい。
この場合も、各フレーム５１，５２，５３に設けたくびれを有する係合凸部５４と係合凹部５５を嵌合結合することで、複数の円筒部５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｄ，５０Ｅを有するクラッシュカン３０３を構成することが考えられる。
【０１２１】
このクラッシュカン３０３の場合には、円筒部を一体成形した第二フレーム５２と第三フレーム５３が、上下方向で対称に位置することになるため、円筒部５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｄ，５０Ｅ間の結合強度が上下方向で均等になり、円筒部５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｄ，５０Ｅの座屈変形時の挙動を上下方向で一致させることができる。
【０１２２】
よって、クラッシュカン３０３の座屈変形が、上下いずれかに偏って生じることがなく、安定して衝突エネルギーの吸収を行なうことができる。
【０１２３】
また、他の例のクラッシュカンの構造として、（ｂ）に示すように、第一フレーム５１を中央円筒部５０Ｃと上側右円筒部５０Ａと下側左円筒部５０Ｅの三つを一体成形して構成して、第二フレーム５２を上側左円筒部５０Ｂだけで構成し、第三フレーム５３を下側右円筒部５０Ｄだけで構成することも考えられる。
この場合も、各フレーム５１，５２，５３に設けた係合凸部５４と係合凹部５５とを嵌合結合することで、クラッシュカン４０３を構成することが考えられる。
【０１２４】
このクラッシュカン４０３の場合には、中央円筒部５０Ｃに対して対角線上にある二つの円筒部（上側右円筒部５０Ａと下側左円筒部５０Ｅ）を、第一フレーム５１で一体に成形しているため、五つの円筒部を有する場合に、三つの円筒部が一体成形される第一フレーム５１と、これに別体で連結される第二フレーム５２と第三フレーム５３とが、偏りなく配置されることになる。
よって、クラッシュカン４０３が座屈変形する際に、強度差が生じにくいため、座屈変形性能が安定する。
【０１２５】
なお、この他にも、具体的には図示しないが、五つの円筒部を各々別体に構成して、係合凸部と係合凹部で嵌合連結するように構成してもよい。
【０１２６】
次に、第五実施形態について、図２１で説明する。図２１は第五実施形態の円筒パイプ間の結合部の詳細断面図である。
【０１２７】
この実施形態では、円筒バイプ６１，６１を結合する結合部を、図２１に示すように、円筒パイプ６１の周面に形成したスプライン状の係合ボス部６２と、スプライン状の係合溝部６３とを嵌合結合することで構成している。
【０１２８】
具体的には、円筒パイプ６１の周面に、塑性加工等によって、スプライン状に軸方向に延びる係合ボス部６２と、スプライン状に軸方向に延びる係合溝部６３とを形成し、この係合ボス部６２と係合溝部６３を嵌合固定することにより、隣り合う円筒パイプ６１,６１同士を結合している。
【０１２９】
係合ボス部６２と係合溝部６３には、それぞれ、嵌合固定が外れないように、カエリ傾斜角βが形成されており、一旦嵌合すると、円筒パイプ６１間の連結固定が外れないように構成している。
【０１３０】
このように、この実施形態では、円筒パイプ６１の周面に係合ボス部６２と係合溝部６３を設けて嵌合結合するため、結合の際には、第四実施形態と同様に、熱処理を行なう必要がない。
よって、円筒パイプ６１に結合作業による歪みが生じることがなく、クラッシュカンの座屈変形の挙動を安定させることができる。
【０１３１】
次に、第六実施形態について、図２２で説明する。図２２は第六実施形態の円筒パイプの成形方法を説明する模式図であり、（ａ）が成形装置の断面図、（ｂ）が円筒パイプの成形時の断面図である。
【０１３２】
この実施形態では、引き抜き加工によって、断面楕円形状のパイプ材７１から、円筒部を二つ有するパイプ部材を成形するように構成している。すなわち、一つのパイプ部材から二つの円筒部を形成することで、クラッシュカンに用いる円筒パイプの数を削減しつつも、円筒の断面数を確保するようにしたものである。
【０１３３】
この引き抜き加工は、（ａ）に示すように、絞り加工を行なうダイス７２と、パイプ部材７１内に配置されるプラグ７３と、円筒形状を保持する円筒保持具７４と、パイプ部材７１を引っ張る引き抜き機７５と、を備える引き抜き加工装置Ｍ４によって行われる。
【０１３４】
この引き抜き加工装置Ｍ４で、金属製のパイプ部材７１を形成すると、（ｂ）に示すように、断面横長の楕円形状のパイプ材７１Ａから、円筒部７１ａ,７１ｂを二つ並設したパイプ部材７１Ｂを成形することができる。
【０１３５】
このように、この実施形態では、こうした加工方法によって、円筒部７１ａ,７１ｂを二つ有するパイプ部材７１Ｂを成形することにより、パイプ部材の数を削減することができる。
よって、パイプ部材の数を、断面数よりも削減することができるため、部品点数の削減を図ることができる。
なお、図２２（ａ）の成形装置は、概略を図示したものであり、装置構成を限定するものではない。
【０１３６】
次に、第七実施形態について、図２３で説明する。図２３は第七実施形態の円筒パイプの成形方法を説明する模式図であり、（ａ）が成形装置の側面図、（ｂ）がパイプ部材も含めて示した成形時の断面図である。
【０１３７】
この実施形態では、ロールフォーミング加工によって、断面楕円形状のパイプ部材８１から、円筒部を二つ有するパイプ部材を成形するように構成している。すなわち、一つのパイプ部材から二つの円筒部を形成することで、クラッシュカンに用いる円筒パイプの数を削減しつつも、円筒の断面数を確保するようにしたものである。
【０１３８】
このロールフォーミング加工では、（ａ）に示すように、上下に位置するソロバン珠形状の上下ローラ８２と、左右に位置する鼓形状の左右ローラ８３と、をパイプ部材８１の搬送方向に、徐々に絞り込むように複数配置した、ロールフォーミング加工装置によって行なう。
【０１３９】
このロールフォーミング加工装置で、金属製のパイプ部材８１を形成すると、（ｂ）に示すように、断面横長の楕円形状のパイプ部材８１Ａから、円筒部８１ａ,８１ｂを二つ並設したパイプ部材８１Ｂを成形することができる。
【０１４０】
このように、この実施形態でも、こうした加工方法によって、円筒部８１ａ,８１ｂを二つ有するパイプ部材８１Ｂを成形することにより、パイプ部材の数を削減することができる。
よって、パイプ部材の数を、断面数よりも削減することができるため、部品点数の削減を図ることができる。
なお、図２３の成形装置は、概略を図示したものであり、装置構成を限定するものではない。
【０１４１】
次に、第八実施形態について、図２４〜図２７で説明する。図２４は第八実施形態の円筒パイプの成形方法を説明する模式図であり、図２５はプリフォーム積層タイプの円筒パイプの断面図であり、図２６はプリフォーム形状が異なる他の積層タイプの円筒パイプの断面図であり、図２７はプリフォーム一体タイプの円筒パイプの断面図である。
【０１４２】
この実施形態は、クラッシュカンを構成する円筒パイプを、より安定して座屈変形させるため、略円筒状のプリフォームを利用して円筒パイプを成形して、円筒パイプ内で部分的に強度差を持たせたものである。
すなわち、例えば、特開２００７−２６８５８６公報等に記載された強化繊維で成形したプリフォームを、鋳型内にセットしておき、そのプリフォームを金属の母材で鋳込むことで、円筒パイプを成形するものである。
【０１４３】
具体的には、図２４に示す成形工程によって、円筒パイプを成形する。
まず、初めに（ａ）に示すように、等間隔で厚肉部９２…を有するシート状のプリフォーム９１を成形する。このプリフォーム９１は、前述したように強化繊維によって成形する。
【０１４４】
次に、（ｂ）に示すように、シート状のプリフォーム９１を円筒状に折曲げて、円筒形状のプリフォーム９３を成形する。このとき、厚肉部９２…が外周側に位置するように成形する。
なお、型を用いて（ｂ）の形状を初めから作ってもよい。
【０１４５】
その後、（ｃ）に示すように、円筒パイプの座屈変形の半ピッチに対応した長さで切断して、位相を６０度ずらしたものを、一つとびに積層する（９４）。
【０１４６】
最後に、（ｄ）に示すように、この積層したプリフォーム９４を、図示しない鋳型内にセットして、母材（アルミニウムなど）を流し込むことで、円筒パイプ９５を成形する。
【０１４７】
このように、円筒パイプ９５を成形することで、円筒パイプ９５は、外周側に母材であるアルミニウム９６が位置して、内周側にアルミニウムとプリフォームの複合化部分９７が位置するように成形される。
【０１４８】
また、１−１縦断面図に示すように、厚肉部９２を設けた部分では、アルミニウムとプリフォームの複合化部分９７が、凹凸状に繰り返して成形されるように構成され、２−２縦断面図と比較すると、厚肉部９２の部分では、複合化部分が増加することが分かる。
【０１４９】
このように、円筒パイプ９５を構成することで、図２５で一点鎖線に示すように、座屈変形時に、三角形の辺Ｋ１となる部分がちょうど厚肉部９２になるように変形する。すなわち、厚肉部９２を設けた部分の強度が高まり、その他の部分の強度が相対的に低下するため、強度が低い部分に応力集中が生じて、三角形の頂点Ｋ２がその部分に形成されることで、三角形の辺Ｋ１が厚肉部９２に生じるのである。
【０１５０】
したがって、本実施形態の円筒パイプ９５によると、確実に座屈変形時の断面形状を規定できるため、より安定してクラッシュカンの座屈変形を生じさせることができる。
【０１５１】
次に、図２６は、プリフォームの形状が異なる他の円筒パイプの断面図であり、（ａ）がプリフォームを内周側に位置させた場合の断面図、（ｂ）がプリフォームを外周側に位置させた場合の断面図である。
【０１５２】
この実施形態では、円筒形状のプリフォーム１００の一部に、約１２０度間隔で凹部１０１を形成して、座屈変形時には、この凹部１０１に正三角形の頂点Ｋ２が形成されるように構成している。
【０１５３】
（ａ）に示すように、プリフォーム１００Ａを内周側に位置させた場合には、外面側に、一段凹んだ凹部１０１Ａを１２０度間隔で三箇所形成する。これにより、座屈変形時には、一点鎖線で示すように、この凹部１０１Ａに頂点Ｋ２が位置する正三角形が形成される。
【０１５４】
（ｂ）に示すように、プリフォーム１００Ｂを外周側に位置された場合には、内面側に、一段凹んだ凹部１０１Ｂを１２０度間隔で三箇所形成する。これにより、座屈変形時には、一点鎖線で示すように、この凹部１０１Ａに頂点Ｋ２が位置する正三角形が形成される。
【０１５５】
なお、いずれの図においても、破線で示した凹部１０１Ｃは、半ピッチ後の逆正三角形の頂点に対応する凹部を示している。
【０１５６】
このように、プリフォーム１００を成形した場合には、凹部１０１によって、座屈変形時の正三角形の頂点Ｋ２を、確実に規定できるため、図２５に示したプリフォーム９７の形状よりも、さらに、円筒パイプ１０１の座屈変形時の挙動を安定させることができる。
【０１５７】
よって、この実施形態の場合には、より安定して衝突エネルギーの吸収性能を高めることができる。
【０１５８】
次に、図２７は、プリフォーム一体タイプの円筒パイプの断面図であり、（ａ）がプリフォームを内周側に位置させた場合の断面図、（ｂ）がプリフォームを外周側に位置させた場合の断面図である。
【０１５９】
この実施形態では、円筒形状のプリフォーム１１０の一部に、約６０度間隔で凹部１１１を形成して、座屈変形時には、この凹部１１１に正三角形の頂点Ｋ２と逆正三角形の頂点Ｋ３が形成されるように構成している。
【０１６０】
（ａ）に示すように、プリフォーム１１０Ａを内周側に位置させた場合には、外面側に、一段凹んだ凹部１１１を６０度間隔で六箇所形成する。これにより、座屈変形時には、一点鎖線で示すように、正三角形Ｘ１が形成される。また、次の半ピッチの所には、破線で示すように、逆正三角形Ｘ２が形成される。
【０１６１】
（ｂ）に示すように、プリフォーム１１０Ｂを外周側に位置された場合には、内面側に、一段凹んだ凹部１１１Ｂを６０度間隔で六箇所形成する。これにより、座屈変形時には、一点鎖線で示すように、正三角形Ｘ１が形成される。また、次の半ピッチの所には、破線で示すように、逆正三角形Ｘ２が形成される。
【０１６２】
このように、プリフォーム１１０を一体成形した場合には、プリフォーム１１０を切断して積層する必要がないため、円筒パイプの成形性を高めることができる。
また、凹部１１１Ｂによって、座屈変形時の正三角形Ｘ１の頂点Ｋ２と逆正三角形Ｘ２の頂点Ｋ２を確実に規定できるため、円筒パイプの座屈変形時の挙動を安定させることができる。
【０１６３】
よって、この実施形態の場合には、円筒パイプの成形性を高めることができ、また、より安定して衝突エネルギーの吸収性能を高めることができる。
【０１６４】
以上、この発明の構成と前述の実施形態との対応において、
この発明の角度調整機構は、実施形態のミラー角度調整装置２６に対応し、
以下、同様に、
レーザーファイバーは、光ファイバー３２に対応し、
内側部材は、内側円筒部４３に対応し、
外側部材は、外側円筒部４２に対応し、
第一円筒部材は、第一フレーム５１に対応し、
第二円筒部材は、第二フレーム５２に対応するも、
この発明は、前述の実施形態に限定されるものではなく、あらゆる自動車のフレーム構造に適用する実施形態を含むものである。
【０１６５】
例えば、車体前部のクラッシュカンだけでなく、車体後部のクラッシュカンや、車体の骨格部材であるフロントサイドフレームや、リヤサイドフレームであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１６６】
【図１】自動車のフレーム構造をクラッシュカンとして使用した車体前部構造の前方斜視図。
【図２】クラッシュカンの全体斜視図。
【図３】クラッシュカンの前端部の斜視図。
【図４】クラッシュカンの正面図。
【図５】クラッシュカンの正面図に右側を頂点とする三角形の変形モデルを加えた図。
【図６】クラッシュカンの正面図に左側を頂点とする三角形の変形モデルを加えた図。
【図７】クラッシュカンの座屈変形前と座屈変形後の状態を示す側面図であり、（ａ）が座屈変形前のクラッシュカンの側面図、（ｂ）が座屈変形後のクラッシュカンの側面図。
【図８】本実施形態のクラッシュカンと従来構造のクラッシュカンの衝突エネルギー吸収状態を比較するグラフを示した図。
【図９】円筒パイプの板厚と直径を変化させてクラッシュカンを座屈変形させた場合のグラフを示した図。
【図１０】第一実施形態のクラッシュカンの円筒パイプ間を接合する溶接機の全体模式図。
【図１１】ミラーでレーザーを反射して溶接を行なう状態の模式図。
【図１２】ミラー角度調整装置を利用してミラーの反射角度を変化させた状態の模式図。
【図１３】大型ミラーでレーザーを反射して溶接を行なう状態の模式図。
【図１４】円筒パイプの両端開口部からミラーを挿入して溶接を行なう状態の模式図。
【図１５】複数のミラーを用いてレーザーを反射して溶接を行なう状態の模式図。
【図１６】第二実施形態のレーザー溶接機の全体模式図。
【図１７】関連する実施形態のレーザー溶接機の全体模式図。
【図１８】第三実施形態のクラッシュカンの横断面図。
【図１９】第四実施形態のクラッシュカンの横断面図。
【図２０】他の例のクラッシュカンの横断面図で、（ａ）が第一例のクラッシュカンの横断面図で、（ｂ）が第二例のクラッシュカンの横断面図。
【図２１】第五実施形態の円筒パイプ間の結合部の詳細断面図。
【図２２】第六実施形態の円筒パイプの成形方法を説明する模式図であり、（ａ）が成形装置の断面図、（ｂ）が円筒パイプの成形時の断面図。
【図２３】第七実施形態の円筒パイプの成形方法を説明する模式図であり、（ａ）が成形装置の側面図、（ｂ）がパイプ部材も含めた示した成形時の断面図。
【図２４】第八実施形態の円筒パイプの成形方法を説明する模式図。
【図２５】プリフォーム積層タイプの円筒パイプの断面図。
【図２６】プリフォーム形状が異なる他の積層タイプの円筒パイプの断面図。
【図２７】プリフォーム一体タイプの円筒パイプの断面図。
【符号の説明】
【０１６７】
Ｌ…レーザー
１…フロントサイドフレーム
３,１０３,２０３,３０３,４０３…クラッシュカン
１１,１１Ａ,１１Ｂ,１１Ｃ,１１Ｄ,１１Ｅ…円筒パイプ
２０,２０Ａ…ミラー
２６…ミラー角度調整装置
３２,３５…光ファイバー
４２…外側円筒部
４３…内側円筒部
５１…第一フレーム
５２…第二フレーム
５３…第三フレーム
【技術分野】
【０００１】
この発明は、自動車のフレーム構造及びその製造方法に関し、特に、衝突エネルギーの吸収性能を高めた自動車のフレーム構造及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、自動車のフレーム構造においては、フロントサイドフレームやリヤサイドフレームを衝突時に軸方向に座屈変形させて、衝突エネルギーを吸収することで、車室内に衝突の影響が及ばないようにすることが知られている。
このため、自動車のフレーム構造では、衝突エネルギーの吸収性能が高いフレーム構造が求められる。
【０００３】
例えば、下記特許文献１には、押し出し成形等によって、フレーム断面を複数断面に分割したフレーム構造が提案されている。
このフレーム構造によると、衝突エネルギー吸収量が増加するとともに、座屈形状が安定するため、衝突エネルギー吸収量及び変形時の座屈変形が安定するという効果が得られる。
しかし、この押し出し成形のフレーム構造によると、被加工材料及び製造コストが高く、生産性等が悪化するという問題がある。
【０００４】
そこで、生産性の悪化を防ぐフレーム構造として、下記特許文献２のフレーム構造が提案されている。
このフレーム構造は、矩形閉断面等のフレーム内に、複数の小径のパイプ部材等を充填挿入して、フレーム構造を構成したものである。
このフレーム構造によると、衝突荷重を受けた際に、フレーム内のパイプ部材もフレームと同様に、軸方向に座屈変形するため、衝突エネルギーの吸収量が増加する。特に、フレーム内にパイプ部材が充填されていることから、座屈変形の際には、パイプ部材が相互に干渉し合うことになり、衝突エネルギーの吸収量がさらに増加する旨が記載されている。
【特許文献１】特開２００１−６３６２６号公報
【特許文献２】特開２００３−３１２５３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、衝突エネルギーの吸収性能を安定して高めるためには、常にフレーム構造を軸方向に座屈変形させる必要がある。
【０００６】
この点、前述の特許文献２のフレーム構造では、大型断面のフレームと小型断面のパイプ部材を同時に座屈変形させることになるが、座屈変形は、断面を囲む辺の長さや直径の大きさ等によって、潰れ周期（変形方向の山折れと谷折れの繰返し周期）が変化するため、フレームとパイプ部材との間で、座屈周期が異なり、変形の位相がズレるといった現象が生じる。
【０００７】
このように、フレームとパイプ部材との間で潰れ周期が異なり、変形位相がズレると、お互いの変形挙動を阻害し合うことになり、フレーム構造を、確実に軸方向に座屈変形させることができず、横折れ変形等が生じるおそれある。
【０００８】
このため、パイプ部材の周囲に位置するフレームをなくして、パイプ部材だけを集合させて、フレーム構造を構成することで、こうした変形位相のズレの問題を解消することが考えられる。
【０００９】
しかし、外殻部材たるフレームをなくした場合には、パイプ部材同士をパイプ部材だけで結合させる必要があり、どのような結合方法でパイプ部材を結合するかが問題であった。
【００１０】
そこで、本発明は、軸方向に延びる複数のパイプ部材を備える自動車のフレーム構造及びその製造方法において、確実に軸方向に座屈変形を生じるようにパイプ部材を結合して、常に大きな衝突エネルギーの吸収量を得ることができるフレーム構造、及びその製造方法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】
この発明の自動車のフレーム構造は、軸方向に延びる複数のパイプ部材を備える自動車のフレーム構造であって、前記パイプ部材を断面の略等しい円筒パイプで構成して、該円筒パイプを、隣接する円筒パイプとパイプ内部から照射されるレーザーで溶接するものである。
【００１２】
上記構成によれば、パイプ内部から照射されるレーザーによって、円筒パイプと隣接する円筒パイプを溶接することになる。
このため、円筒パイプ間の接合を確実に行なうことができ、円筒パイプ同士を円筒パイプだけで結合することを確実に行なうことができる。
なお、円筒パイプの内部からレーザー溶接するものであれば、レーザー溶接の溶接位置や照射量、溶接機の形状や照射ヘッド等についてはどのようなものであってもよい。
【００１３】
この発明の一実施態様においては、前記レーザーによる溶接を、円筒パイプの軸方向に一直線状に走査して行なうものである。
上記構成によれば、円筒パイプの軸方向に一直線状に走査してレーザー溶接を行なうことで、円筒パイプ間の接合を、より確実に行なうことができる。
よって、円筒パイプ間の接合ポイントの結合力を確実に高めることができ、円筒パイプの座屈変形時の剥離を確実に防止することができる。
【００１４】
この発明の一実施態様においては、前記レーザーによる溶接を、円筒パイプの座屈変形の変形位相に合わせて所定間隔を空けて行なうものである。
上記構成によれば、円筒パイプの座屈変形の変形位相に合わせて所定間隔を空けてレーザー溶接を行なうことで、円筒パイプ間の接合を、座屈変形の際に剥離が生じる部分だけを、効率的に行なうことができる。
具体的には、円筒パイプの座屈変形の周期を考慮して、剥離が生じる部分を特定して、いわゆるステッチ状にレーザー溶接を行なう。
よって、座屈変形時に安定した座屈変形を得つつも、レーザー溶接のコストを削減することができる。
【００１５】
この発明の一実施態様においては、前記パイプ内部からレーザーを照射する円筒パイプを中央円筒パイプとして設定し、該中央円筒パイプの周囲に、それぞれ接合される複数の周囲円筒パイプを配置して、レーザー照射を周方向に回動させてレーザー溶接するものである。
上記構成によれば、中央円筒パイプの周囲に、周囲円筒パイプを配置して、中央パイプの内部からレーザー溶接することで、周囲円筒パイプの複数の接合ポイントを、一度に接合することができる。
よって、複数の円筒パイプを接合するのを、効率的に行なうことができ、フレーム構造の製造方法をより簡便に行なうことができる。
【００１６】
この発明の自動車のフレーム構造の製造方法は、前記円筒パイプのパイプ内部に、軸方向に移動可能なミラーを挿入して、該ミラーで、前記レーザー溶接のレーザーを反射させて接合を行なう方法である。
上記構成によれば、ミラーを利用してパイプ内部からレーザー溶接を行なうことで、ミラーが挿入可能であれば、円筒パイプの内径やレーザー溶接機の大きさを考慮することなく、円筒パイプ間のレーザー溶接を行なうことができる。
よって、円筒パイプの内部から溶接する場合であっても、さまざまな直径の円筒パイプに対して、汎用性を高めて製造作業を行なうことができる。
【００１７】
この発明の一実施態様においては、前記レーザー溶接を、円筒パイプの座屈変形の変形位相に合わせて所定間隔を空けて行なう方法であって、前記ミラーの円筒パイプ軸方向の異なる部分に、同時に複数のレーザーを反射させて、前記所定間隔を空けて円筒パイプを接合する方法である。
上記構成によれば、ミラーの円筒パイプ軸方向の異なる部分で、同時に複数のレーザーを反射させることで、同時に複数箇所を所定間隔を空けて、レーザー溶接を行なうことができる。
このため、いわゆるステッチ状のレーザー溶接の際、ミラーの円筒パイプ内での移動量を少なくすることができ、また、溶接の作業時間も短縮することができる。
よって、所定間隔を空けて溶接を行なう場合であっても、作業効率を高めてフレーム構造を溶接することができる。
【００１８】
この発明の一実施態様においては、前記レーザー溶接を、円筒パイプの座屈変形の変形位相に合わせた所定間隔を空けて行なう方法であって、前記ミラーに軸方向に対して反射角度を変更する角度調整機構を備え、該角度調整機構で反射角度を変化させることで、円筒パイプを接合する方法である。
上記構成によれば、角度調整機構で、ミラーの反射角度を変化させることにより、複数箇所を所定間隔を空けて、レーザー溶接を行なうことができる。
このため、いわゆるステッチ状のレーザー溶接の際、ミラーを軸方向に移動させることなく、複数の溶接箇所を溶接することができる。
よって、所定間隔を空けて溶接する場合であっても、作業効率を高めてフレーム構造を溶接することができる。
【００１９】
この発明の一実施態様においては、前記円筒パイプの両側開口端から、各々ミラーを挿入して、該両側開口端の各々からレーザーを照射して、各ミラーで反射させることで、円筒パイプを接合する方法である。
上記構成によれば、円筒パイプの両側開口端からミラーを挿入して、それぞれの開口端からレーザーを照射して各ミラーで反射させて接合することで、円筒パイプが長尺であっても、ミラーの挿入量を多くすることなく、レーザー溶接を行なうことができる。
このため、ミラーの挿入量の増大による溶接位置のバラツキを抑えることができ、溶接位置の精度を高めることができる。
よって、円筒パイプが長尺であっても、確実に溶接を行なうことができ、円筒パイプ同士の結合強度を確実に高めることができる。
【００２０】
この発明の一実施態様においては、中央円筒パイプと、該中央円筒パイプの周囲に配置した複数の周囲円筒パイプを接合する方法であって、前記ミラーに中央円筒パイプの軸心を回転中心とした回転機構を備え、該回転機構でミラーの反射方向を周方向に移動可能に構成し、レーザーを反射することで、中央円筒パイプと周囲円筒パイプを接合する方法である。
上記構成によれば、ミラーの回転機構により、ミラーの反射方向を周方向に変化させて、レーザーの照射位置を変化させることで、中央円筒パイプと複数の周囲円筒パイプを一気に接合することができる。
よって、中央円筒パイプから効率的にレーザー溶接することができ、溶接作業時間を短縮することができる。
【００２１】
この発明の一実施態様においては、前記円筒パイプのパイプ内部に、軸方向に移動可能なレーザーファイバーを挿入して、該レーザーファイバーの先端部からレーザーを照射することにより接合を行なう方法である。
上記構成によれば、レーザーファイバーを利用してパイプ内部からレーザー溶接を行なうことにより、直接レーザーを接合位置に照射できるため、溶接精度を高めることができる。
よって、円筒パイプの内部から溶接する場合であっても、溶接精度を向上することができ、円筒パイプ間の接合強度を高めることができる。
【００２２】
この発明の一実施態様においては、前記レーザー溶接を、円筒パイプの座屈変形の変形位相に合わせた所定間隔を空けて行なう方法であって、前記レーザーファイバーを複数設定して、該各レーザーファイバーの先端部を前記所定間隔を空けて設定して、同時に複数箇所を接合する方法である。
上記構成によれば、複数のレーザーファイバーの先端部を所定間隔を空けて設定して、同時に複数箇所を接合することで、複数箇所を所定間隔を空けてレーザー溶接を行なうことを、容易且つ確実に行なうことができる。
よって、いわゆるステッチ状にレーザー溶接する場合に、作業効率を高めてフレーム構造を溶接することができる。
【００２３】
この発明の自動車のフレーム構造は、軸方向に延びる複数の円筒パイプを備える自動車のフレーム構造であって、前記円筒パイプを、断面の略等しい円筒パイプで構成して、該円筒パイプを、融点の高い内側部材と融点の低い外側部材とから構成する共に、該円筒パイプ同士を、外側部材同士で接合したものである。
上記構成によれば、円筒パイプを融点の低い外側部材同士で接合することで、比較的低い温度で接合することができるため、融点の高い内側部材の形状に影響を与えることなく、円筒パイプを接合することができる。
よって、円筒パイプに歪みを生じさせることなく、複数の円筒パイプを接合することができ、衝突荷重を受けた際の座屈変形の挙動を安定させることができる。
【００２４】
この発明の一実施態様においては、円筒パイプ同士を、最終接合状態に束ねて、外側部材の融点よりも高く内側部材の融点よりも低い中間温度で焼成して、各円筒パイプの接触部を溶融させて接合する方法である。
上記構成によれば、複数の円筒パイプ同士を束ねて、中間温度で焼成することで、円筒パイプ間を溶融させて接合することができる。
このため、レーザー溶接等の溶接機を用いることなく、比較的低い温度で円筒パイプを接合することができる。
よって、円筒パイプに歪みを生じさせることなく、フレーム構造の座屈変形の挙動を安定させることができる。
【００２５】
この発明の自動車のフレーム構造は、軸方向に延びる複数の閉断面を備える自動車のフレーム構造であって、前記閉断面を、断面の略等しい円筒形状の円筒部で構成し、前記フレームを、くびれを有する凸部を備える第一円筒部材と、くびれを有する凹部を備える第二円筒部材とで構成して、該第一円筒部材と第二円筒部材を、凸部と凹部で嵌合接続することで結合したものである。
上記構成によれば、第一円筒部材と第二円筒部材とを、凸部と凹部で嵌合結合することで、フレームを構成することができる。
このため、円筒部の結合に、熱処理を用いないため、円筒部に結合作業による歪みが生じることがない。
よって、複数の円筒部を有するフレーム構造の、座屈変形の挙動を安定させることができる。
【００２６】
この発明の一実施態様においては、前記フレームが、少なくとも三つ円筒部を互いに結合する構成であって、前記第一円筒部材又は前記第二円筒部材の一方が、一体成形される複数の円筒部を有するものである。
上記構成によれば、第一円筒部材又は第二円筒部材の一方が、一体成形される複数の円筒部を有するため、円筒部毎に、第一円筒部材又は第二円筒部材を設けなくても、フレームを構成することができる。
よって、複数の円筒部を有するフレームの部品点数を削減して、構成することができる。
【００２７】
この発明の一実施態様においては、前記フレームが、互いに接続される二つの円筒部が距離をおいて二組配設されて、該円筒部の間の中央に全ての円筒部に接続される一つの中央円筒部が配置した構造であって、前記第一円筒部材又は第二円筒部材の一方が、中央円筒部と各組の一つの円筒部を一体成形した三つの円筒部を有するものである。
上記構成によれば、五つの円筒部を有する場合に、第一円筒部材又は第二円筒部材の一方が一体成形される三つの円筒部を有するため、円筒部毎に、第一円筒部材又は第二円筒部材を設けなくても、フレームを構成することができる。
よって、複数の円筒部を有するフレームを、部品削減して構成することができる。
【００２８】
この発明の一実施態様においては、前記一方の円筒部材が、中央円筒部と該中央円筒部に対して対角線上にある円筒部との、三つの円筒部が一体成形されるものである。
上記構成によれば、五つの円筒部を有する場合に、三つの円筒部が一体成形される一方の円筒部材と、これに別体で連結される他方の円筒部材が、偏りなく配置されることになる。
よって、フレームが座屈変形する際に、強度差が生じにくいため、座屈変形性能が安定する。
【００２９】
この発明の一実施態様においては、前記円筒パイプを、引き抜き成形、又はロールフォーミング成形で複数の円筒部を有するように形成したものである。
上記構成によれば、引き抜き成形又はロール成形によって、一体成形の円筒パイプに、複数の円筒部を形成することで、円筒パイプの部品点数を削減することができる。
つまり、円筒パイプの数を、断面数よりも削減することができるため、部品点数の削減を図ることができる。
【発明の効果】
【００３０】
この発明によれば、円筒パイプ間の接合を確実に行なうことができ、円筒パイプ同士を円筒パイプだけで結合することを確実に行なうことができる。
【００３１】
よって、軸方向に延びる複数のパイプ部材を備える自動車のフレーム構造及びその製造方法において、確実に軸方向に座屈変形を生じるようにパイプ部材を結合して、常に大きな衝突エネルギーの吸収量を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を詳述する。
まず、第一実施形態について説明する。図１は本発明の自動車のフレーム構造をクラッシュカンとして使用した車体前部構造の前方斜視図、図２はクラッシュカンの全体斜視図、図３はクラッシュカンの前端部の斜視図、図４はクラッシュカンの正面図である。なお、本実施形態では、右側前部の車体構造だけを示している。
【００３３】
図１に示すように、本実施形態では、車体前部に、車体前後方向に延びる断面略矩形状のフロントサイドフレーム１を設けている。このフロントサイドフレーム１の前端部には、平板状のセットプレート２を介して車体前後方向に延びるクラッシュカン３を設けている。また、そのクラッシュカン３の前端部には、車幅方向に延びて左右のクラッシュカン３（左側は図示せず）を掛け渡すバンパーレインメンバー４を設けている。
【００３４】
フロントサイドフレーム１の後部には、下方に屈曲して傾斜する屈曲部５を形成している。そして、この屈曲部５の下端には、車体フロア（図示せず）下面で車体前後方向に延びるフロアフレーム６を結合固定している。
【００３５】
この屈曲部５の車幅内方側側面には、車幅内方側に、傾斜して延びる傾斜連結メンバー７を結合固定している。この傾斜連結メンバー７は、図示しないダッシュパネル下部のダッシュクロスメンバーに接合固定している。
【００３６】
また、屈曲部５の下面には、サスペンションクロスメンバー（図示せず）を締結固定するサスクロス取付けブラケット８を接合固定している。
さらに、屈曲部５の前方上面には、上方且つ後方に向って延び、図示しないヒンジピラーに連結される上部連結メンバー９を、接合固定している。
【００３７】
こうして、フロントサイドフレーム１の後部を補強することで、車体前方からフロントサイドフレーム１に入力される衝突荷重を、車体後方側に分散して伝達するように構成している。
【００３８】
前述のクラッシュカン３は、複数の円筒パイプ１１…を集合させて結合した、いわゆる「集合パイプ体」で構成している。この集合パイプ体で構成したクラッシュカン３は、図２にも示すように、五本の円筒パイプ１１…を、上部二本１１Ａ，１１Ｂと下部二本１１Ｄ，１１Ｅと中央一本１１Ｃで、略縦長形状に組み合わせて構成している。
【００３９】
具体的には、このクラッシュカン３は、鋼材で成形した同一の直径ｄ（本実施形態は３８ｍｍ）の円筒パイプ五本１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅを、車体前後方向（図面では上下方向）に並ぶように組み合せ、後述するように、隣り合う各円筒パイプ同士を、それぞれ接合して構成している。
【００４０】
このクラッシュカン３の前後方向長さは、約１５０ｍｍに設定して、車体前後方向のクラッシュスペースを確保している。なお、円筒パイプの板厚ｔ（本実施形態は１ｍｍ）も全て同一である。
【００４１】
このクラッシュカン３は、車体前後方向の荷重が作用すると、軸方向に座屈変形をして、衝突エネルギーを吸収するように構成している。特に、このクラッシュカン３は、同時に五本の円筒パイプ１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅを座屈変形させるため、座屈荷重を従来のクラッシュカンよりも高めることができ、エネルギー吸収量を多くすることができる。
【００４２】
この集合パイプ体の前端から後方側へＳ（本実施形態は約１５ｍｍ）の位置には、衝突荷重が作用した際に、クラッシュカン３の潰れ形状を規定する横ビード１２…を設けている。なお、このＳは、円筒パイプの潰れ周期のピッチによって変化する。
この横ビード１２は、全ての円筒パイプ１１に、約１２０度間隔で設けられた、内凹形状で形成している。この横ビード１２は、後述するように、クラッシュカン３が座屈変形する際に、座屈変形の「きっかけ」を与えている。
また、クラッシュカン３には、図３に示すように、隣り合う円筒パイプ１１同士を接合する複数の接合部位１３，１４，１５，１６，１７，１８を設定している。
具体的には、この接合部位は、上部二本１１Ａ，１１Ｂの間に最上部接合部位１３を設定し、上部二本１１Ａ、１１Ｂと中央一本１１Ｃの間に上側部接合部位を二箇所１４，１５設定して、そして、下部二本１１Ｄ，１１Ｅと中央一本１１Ｃの間に下側部接合部位を二箇所１６，１７設定して、さらに、下部二本１１Ｄ，１１Ｅの間に最下部接合部位１８を設定している。
【００４３】
そして、これらの接合部位１３，１４，１５，１６，１７，１８は、円筒パイプ１１の軸方向に、ほぼ全域に亘って一直線状に延設している。このように延設することで、円筒パイプ１１間の接合強度を高めている。
【００４４】
この接合部位１３，１４，１５，１６，１７，１８の位置関係は、図３に示すように、上部の三点、すなわち、最上部接合部位１３と上側部接合部位の二箇所１４，１５の三点を結んで構成される図形Ｒが、「正三角形」となるように設定している。
また、下部の三点、すなわち、最下部接合部位１８と下側部接合部位の二箇所１６，１７の三点を結んで構成される図形Ｑが「逆正三角形」となるように設定している。そして、この「正三角形」Ｒと「逆正三角形」Ｑが、中央の円筒パイプ１１Ｃを挟んで上下対称となるように設定している。
これは、円筒パイプ１１の座屈変形時の変形挙動を考慮して、こうした接合部位に設定しているのである。
図４は、円筒パイプの座屈変形時の断面形状の変形状態を示した模式図であり、（ａ）は座屈変形前の円筒パイプの側面図とＡ−Ａ断面図であり、（ｂ）は座屈変形後の円筒パイプの側面図とＢ−Ｂ断面図、Ｃ−Ｃ断面図である。なお、この円筒パイプのモデルも、直径３８ｍｍ、板厚１ｍｍの鋼材パイプである。
【００４５】
（ａ）に示すように、円筒パイプ１１は、座屈変形前には真円形状の円筒断面を有している。
この円筒パイプ１１が、車体前後方向荷重を受けて座屈変形する場合には、（ｂ）に示すように、座屈変形の潰れ周期の半ピッチ毎に、断面形状が「正三角形」と「逆正三角形」を繰返して変形する。
【００４６】
これは、「面」を構成する最小の多角形が三角形であるため、圧縮力を受けて円筒断面が外周側に拡張しようとする際、局所的に三点に応力集中が生じて、「正三角形」断面と、「正逆三角形」断面を周期的に繰返して、座屈変形していくと考えられるからである。
【００４７】
このように、断面形状が「正三角形」と「正逆三角形」を繰り返しながら変形していくため、円筒パイプ１１の接合部位は、この繰り返し変形を阻害しないように設定する必要がある。
【００４８】
そこで、本実施形態では、図５、図６に示すように変形状態を考慮して、接合部位を設定している。図５はクラッシュカンの正面図に右側を頂点とする三角形の変形モデルを加えた図であり、図６はクラッシュカンの正面図に左側を頂点とする三角形の変形モデルを加えた図である。
【００４９】
まず、図５に示すように、断面形状が右側を頂点とする三角形に変形する部分では、各接合部位が矢印に示すように移動する。すなわち、最上部接合部位１３が右側に移動（１３ａ）して、上側部接合部位の右側部位１５が左斜め下側に移動（１５ａ）して、左側部位１４が左斜め上側に移動（１４ａ）する。また、最下部接合部位１８が右側に移動（１８ａ）して、下側部接合部位の右側部位１７が左斜め上側に移動（１７ａ）して、左側部位１６が左斜め下側に移動（１６ａ）する。
【００５０】
一方、図６に示すように、断面形状が左側を頂点とする三角形に変形する部分では、各接合部位が矢印に示すように移動する。すなわち、最上部接合部位１３が左側に移動（１３ｂ）して、上側部接合部位の右側部位１５が右斜め上側に移動（１５ｂ）して、左側部位１４が右斜め下側に移動（１４ｂ）する。また、最下部接合部位１８が左側に移動（１８ｂ）して、下側部接合部位の右側部位１７が右斜め下側に移動（１７ｂ）して、左側部位１６が右斜め上側に移動（１６ｂ）する。
【００５１】
このように、各接合部位１３，１４，１５，１６，１７，１８は、円筒パイプ１１の断面形状の繰り返し変形に即して往復移動することになる。
もっとも、こうした接合部位の移動は、円筒パイプ１１の変形を阻害することなく、また、各円筒パイプ１１間の接合状態も維持することができる。
【００５２】
仮に、各接合部位を「正四角形」を構成するように設定した場合には、円筒パイプ１１の断面変形に即して接合部位が移動しないため、円筒パイプ１１の座屈変形を阻害したり、また、円筒パイプ１１間の接合が剥離したりするおそれがある。
【００５３】
こうした点に関し、本実施形態では、前述のように、各接合部位１３，１４，１５，１６，１７，１８を、「正三角形」と「逆正三角形」を構成するように設定しているため、各円筒パイプ１１間の接合状態を維持した状態で、クラッシュカン３の座屈変形を許容できる。
【００５４】
このように、各接合部位１３，１４，１５，１６，１７，１８がクラッシュカン３の座屈変形を阻害しないため、本実施形態のクラッシュカン３では、全て円筒パイプ１１が完全に座屈変形をして、衝突エネルギーを確実に吸収することができる。
図７に、クラッシュカンの座屈変形前と座屈変形後の状態を示す。図７（ａ）が座屈変形前のクラッシュカンの側面図、（ｂ）が座屈変形後のクラッシュカンの側面図である。
【００５５】
（ａ）に示すように、フロントサイドフレーム１の前端部にセットプレート２を介して取り付けられたクラッシュカン３は、車体前後方向に延びて、車体前後方向のクラッシュスペースを確保している。
【００５６】
クラッシュカン３の前部側面には、前述した変形促進部たる横ビード１２を設けている。
この横ビード１２は、円筒パイプ１１の断面形状が「三角形」に変形する際に、「三角形」の「辺」になるように設定している。すなわち、この横ビード１２を設けることで、横ビード１２を設けていない円周部１９の強度が相対的に高まることになり、圧縮荷重を受けた際には、この円周部１９に応力が集中して三角形の頂点となるような変形が生じ、結果的に、横ビード１２が「辺」になるように設定している。
【００５７】
なお、この横ビード１２の代わりに「横スリット」を設けてもよい。「横スリット」の場合も、横スリットを設けていない円筒部の強度が相対的に高まるため、圧縮荷重を受けた際に、この円周部に応力が集中して三角形の頂点となるような変形が生じ、結果的に、横スリットが「辺」になるからである。
【００５８】
このように、横ビード１２を形成することで、円筒パイプ１１の潰れ周期のピッチの起点と断面形状を規定できるため、各円筒パイプ１１は、全て同位相で同じ断面形状で座屈変形することになる。
【００５９】
（ｂ）に示すように、車体前方から衝突荷重を受けた際に、クラッシュカン３は、フロントサイドフレーム１の前方で座屈変形する。このとき、全ての円筒パイプ１１は、まったく同様に、軸方向に山折れと谷折れを繰り返して座屈変形する。
【００６０】
この座屈変形の潰れ周期のピッチＰは、円筒パイプ１１の板厚が一定の場合、直径ｄに依存しており、直径ｄが小さくなればピッチＰも小さくなり、直径ｄが大きくなればピッチＰも大きくなる（本実施形態では非圧縮時約３８ｍｍ）。
【００６１】
この実施形態では、円筒パイプ１１の直径ｄが小さいため、潰れ周期のピッチＰも小さくなり、図に示すように、座屈変形後のクラッシュカン３の径方向の外形も、従来の四角柱状のクラッシュカンより、比較的小さなものとなる。
また、潰れ周期のピッチＰが小さいことで、接合部位の径方向の移動量も少なくて済むため、接合部位の剥離も確実に防止できる。
【００６２】
図８は、本実施形態のクラッシュカンと従来構造のクラッシュカンの衝突エネルギー吸収状態を比較するグラフを示した図である。このグラフは、縦軸を座屈荷重、横軸をストローク量で示している。
【００６３】
本実施形態のクラッシュカン３の荷重特性ラインは、Ｘに示した特性ラインである。これに対して、従来の四角柱状のクラッシュカン３の荷重特性ラインは、Ｚに示した特性ラインである。
【００６４】
このグラフに示すように、本実施形態のクラッシュカン３の荷重特性Ｘは、衝突初期の荷重ピーク値Ｘｐにおいて最も高い値を示し、その後、大きな吸収荷重を維持したまま、ストロークして（潰れて）いく。
つまり、本実施形態の平均荷重Ｘｍは、従来構造の荷重特性Ｚの約４倍以上の値となり、衝突エネルギーの吸収性能が従来構造と比較して極めて高くなっていることが分かる。
これは、前述したように、潰れ周期が小さい小径の円筒パイプという質量効率の高い衝撃吸収体を、接合部を介して五本同時に同調して座屈変形させているためである。
よって、本実施形態のクラッシュカン３によると、極めて高い衝撃吸収性能を得ることができる。
【００６５】
次に、図９によって、このクラッシュカンがどの程度の直径と板厚の円筒パイプで確実に座屈変形するかを説明する。
図９は、前後方向の長さが約１５０ｍｍの円筒パイプの板厚と直径を変化させてクラッシュカンを座屈変形させた場合のグラフを示した図である。このグラフでは、縦軸を円筒パイプ１１の直径ｄ、横軸を円筒パイプ１１の板厚ｔで示している。
【００６６】
このグラフでは、○は円筒パイプが三角形断面で座屈変形した場合を示し、×は円筒パイプが三角形断面以外で座屈変形した場合を示している。また、ハッチングドット領域については、密なドット領域が全ての円筒パイプが三角形断面で座屈変形する領域であり、疎なドット領域が三角形断面と四角形断面で座屈変形する領域である。さらに、ハッチングがない領域は、座屈変形しない領域であり横折れ変形等により、衝突エネルギーの吸収をほとんど行なわない領域を示している。
【００６７】
このグラフの範囲に限っていえば、円筒パイプが断面形状を三角形断面で変形する領域は、板厚ｔが０．４〜２．０ｍｍで、直径ｄが２０〜８０ｍｍの範囲であることが分かる。また、同じ直径ｄでも板厚ｔが薄ければ、三角形断面で変形するだけでなく四角形断面等で変形することが分かる。さらに、同じ板厚ｔでも直径ｄが小さい場合や、また大きすぎる場合も、全て三角形断面で潰れない場合があることが分かる。
【００６８】
本実施形態のように、板厚ｔが１．０ｍｍ、直径ｄが３８ｍｍの場合（Ｔ）には、確実に全ての円筒パイプ１１が三角形断面で座屈変形していくことが分かる。
こうしたことから、本発明を効果的に実施するためには、このグラフの密なドット領域の板厚ｔと直径ｄで円筒パイプを設計して、クラッシュカン３を構成することが望ましいことが分かる。
【００６９】
次に、図１０に基づいて、この実施形態のクラッシュカンの製造方法、特に円筒パイプ間の接合方法について説明する。
図１０は、第一実施形態のクラッシュカンの円筒パイプ間を接合する溶接機の全体模式図である。この溶接機Ｍ１は、いわゆるレーザー溶接機であり、レーザーＬを照射することによって溶接箇所を過熱して溶接を行なうものである。この実施形態では、特に、ミラー（鏡）２０を利用することで、照射されたレーザーＬを反射させて溶接を行なうミラーレーザー溶接機Ｍ１を用いている。
【００７０】
このミラーレーザー溶接機Ｍ１のシステム構成は、図示しないベースに取り付けられた回転装置２１と、この回転装置２１に固定されて上下方向に延びる基準固定軸２２と、この基準固定軸２２の途中に固定されて昇降装置２３等を支持する二つの固定ガイド２４，２４と、この固定ガイド２４，２４によって支持されて上下方向に延びる昇降軸２５と、昇降軸２５の途中に設けられ昇降軸２５を上下方向に移動可能に昇降する昇降装置２３と、昇降軸２５の下端に設けられて照射されたレーザーＬを反射するミラー２０と、このミラー２０と昇降軸２５との間に設けられてミラー２０の反射角（傾斜角）を変化させるミラー角度調整装置２６と、昇降装置２３に固定されてミラー２０に向ってレーザーＬを照射する照射ヘッド２７と、この照射ヘッド２７に対して光ファイバー２８を介してレーザーＬを供給するレーザー発振機２９とを備えている。
そして、このうち、回転装置２１と、昇降装置２３と、ミラー角度調整装置２６と、レーザー発振機２９とを、遠隔操作によって制御する操作盤３０とを設けている。なお、各構成要素の詳細構造は周知であるため、具体的な説明は省略する。
【００７１】
前述の基準固定軸２２は、クラッシュカン３の中央の円筒パイプ１１Ｃと同芯軸上ＣＬに位置するように設置している。この位置に基準固定軸２２を設置することで、後述するように、中央の円筒パイプ１１Ｃの周りに位置する接合部位１４，１５，１６，１７の全てをこの円筒パイプ１１Ｃ内から接合することができる。
【００７２】
次に、このミラーレーザー溶接機Ｍ１を用いて行う円筒パイプ１１の接合方法について説明する。
まず初めに、図示しない治具を利用して、円筒パイプ１１五本を最終結合状態に集合して、上下方向に軸方向が向くようにセットする。そして、前述したように基準固定軸２２を、クラッシュカン３の上方位置であって、中央の円筒パイプ１１Ｃの同芯軸上に設置する。
次に、昇降装置２３を作動させて、昇降軸２５を降下させる。こうして、ミラー２０を中央の円筒パイプ１１Ｃ内に挿入する。この挿入によって、ミラー２０は円筒パイプ１１Ｃ内の接合部位に対向する位置に位置することになる。
【００７３】
そして、レーザー発振機２９によって発生されたレーザーＬを、照射ヘッド２７に供給して、照射ヘッド２７からレーザーＬを照射する。この照射されたレーザーＬは、ミラー２０で反射させられ、円筒パイプ１１Ｃの内部から接合部位１４を加熱して溶接する（図１１参考）。
その後、昇降装置２３を作動させて昇降軸２５を徐々に降下させることで、ミラー２０を降下させ、レーザーＬの照射位置、すなわち、溶接位置を降下させる。こうして、レーザー溶接が円筒パイプ１１の軸方向に一直線状に走査される。
なお、図１２に示すように、ミラー角度調整装置２６を利用して、ミラー２０の反射角度αを徐々に広げることで、レーザーＬの照射位置を降下させて、レーザー溶接を軸方向に一直線状なるように行ってもよい。
【００７４】
その後、回転装置２１を作動させて、基準固定軸２２を周方向に回動させる。これにより、次の接合部位１５（図３参照）に対応する位置に、ミラー２０を移動させる。そして、また、照射ヘッド２７からレーザーＬを照射することで、ミラー２０でレーザーＬが反射され、この接合部位１５でも、レーザー溶接が行われる。
【００７５】
また、この接合部位１５でも、昇降装置２３又はミラー角度調整装置２６を利用して、レーザー溶接を円筒パイプ１１の軸方向に一直線状に行なう。
【００７６】
その後、他の二つの接合部位１６，１７（図３参照）に対しても、同様に、回転装置２１を利用してミラー２０を周方向に回動させた後、レーザーＬを照射して反射することで、円筒パイプ１１間のレーザー溶接を行う。
【００７７】
このように、回転装置２１を利用して、ミラー２０の照射位置を周方向に回動するだけで、中央の円筒パイプ１１Ｃの接合部位１４，１５，１６，１７を四箇所、全て溶接できる。これにより、ミラー２０の挿入作業等を省くことができ、作業効率を図ることができる。
【００７８】
中央の円筒パイプ１１Ｃの接合部位を溶接した後は、一旦ミラー２０を中央の円筒パイプ１１Ｃから引き抜き、再度、他の周囲の円筒パイプ１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｄ，１１Ｅのいすれかに、ミラー２０を挿入して、周囲の円筒パイプ間の二箇所の接合部位１３，１８（図３参照）の溶接を行なう。
【００７９】
こうして、六つの接合部位１３，１４，１５，１６，１７，１８の溶接作業を行なうことで、円筒パイプ１１間の接合は終了する。
【００８０】
次に、このように構成された本実施形態の作用効果について説明する。
この実施形態のクラッシュカン３は、断面の等しい複数の円筒パイプ１１で構成して、この円筒パイプ１１を、隣接する円筒パイプ１１とパイプ内部から照射されるレーザーＬで溶接している。
【００８１】
これにより、円筒パイプ１１内部から照射されるレーザーＬだけで、円筒パイプ１１と隣接する円筒パイプ１１を溶接することができる。
このため、円筒パイプ１１間の結合を確実に行なうことができ、円筒パイプ１１同士を円筒パイプ１１だけで結合することを確実に行なうことができる。
よって、軸方向に延びる複数のパイプ部材を備えるクラッシュカン３において、確実に軸方向に座屈変形を生じるように円筒パイプ１１を結合して、常に大きな衝突エネルギーの吸収量を得ることができる。
【００８２】
また、この実施形態では、レーザーＬによる溶接を、円筒パイプ１１の軸方向に一直線状に走査して行っている。
これにより、円筒パイプ１１間の接合を、円筒パイプ１１の軸方向全域に亘って、より確実に行なうことができる。
よって、円筒パイプ１１間の接合部位１３，１４，１５，１６，１７，１８の結合力を確実に高めることができ、円筒パイプ１１の座屈変形時の剥離を確実に防止することができる。
【００８３】
また、この実施形態では、中央の円筒パイプ１１Ｃの内部からレーザーＬを照射して、レーザーＬの照射方向を周方向に回動することにより、周囲の円筒パイプ１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｄ，１１Ｅと接合している。
これにより、中央の円筒パイプ１１Ｃと周囲の円筒パイプ１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄとの接合部位を、全て、中央の円筒パイプ１１Ｃ内からミラー２０を取り出すことなく、一度で接合することができる。
よって、複数の円筒パイプ１１間を接合するのを、効率的に行なうことができ、クラッシュカン３の製造方法をより簡便に行なうことができる。
【００８４】
また、この実施形態では、中央の円筒パイプ１１Ｃの軸芯ＣＬと回転中心を一致させた回転装置２１を備え、この回転装置２１でミラー２０の反射方向を周方向に回動可能になるように構成することで、中央の円筒パイプ１１Ｃと周囲の円筒パイプ１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｄ，１１Ｅとを接合している。
これにより、ミラー２０の反射位置を変化させるだけで、中央の円筒パイプ１１Ｃと複数の周囲の円筒パイプ１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｄ，１１Ｅを、一気に接合することができる。
よって、中央の円筒パイプ１１Ｃから効率的にレーザー溶接することができ、溶接作業時間を短縮することができる。
【００８５】
また、この実施形態では、円筒パイプ１１のパイプ内部に、軸方向に移動可能なミラー２０を挿入して、このミラー２０で、レーザー溶接のレーザーＬを反射させて接合を行っている。
これにより、ミラー２０が挿入可能であれば、円筒パイプ１１の内径やレーザー溶接機Ｍ１の大きさを考慮することなく、円筒パイプ１１間をレーザー溶接することができる。
よって、円筒パイプ１１の内部から溶接する場合であっても、さまざまな直径の円筒パイプ１１に対して、汎用性を高めて製造作業を行なうことができる。
【００８６】
なお、この実施形態では、接合部位を、円筒パイプ１１の軸方向に一直線状に設定しているが、その他にも、座屈変形の半ピッチ毎に、接合位置を離間して、いわゆる「ステッチ」状にレーザー溶接してもよい。
【００８７】
このように、ステッチ状にレーザー溶接することで、断面形状が三角形に変形する際に剥離が生じやすい頂点部分だけを、重点的に溶接することができるため、効率的に溶接作業を行なうことができる。
【００８８】
このステッチ状の溶接は、この実施形態の溶接機では、例えば、図１２に示すように、ミラー角度調整装置２６を利用して、所定の角度毎でミラー２０を固定して、照射されたレーザーＬを反射することで、ステッチ状に溶接することが考えられる。
【００８９】
この場合には、座屈変形の際に剥離が生じる部分だけを、効率的に行なうことができる。
よって、座屈変形時に安定した座屈変形を得つつも、レーザー溶接のコストを削減することができる。
【００９０】
特に、ミラー角度調整装置２６でミラー２０の反射角度αを変化させて、ステッチ状に溶接することにより、ミラー２０を軸方向に移動させることなく、複数の溶接箇所を溶接することができる。
よって、さらに、作業効率を高めて円筒パイプ１１を溶接することができる。
また、ステッチ状にレーザー溶接する場合には、図１３に示すように、大型ミラー２０Ａを用いて、同時に二箇所の接合箇所１４Ａ，１４Ｂを溶接することも考えられる。
すなわち、反射面２０Ａａが円筒パイプ１１の軸方向に長い大型ミラー２０Ａを設定して、図示しない二つの照射ヘッドから、各々二つのレーザーＬ１，Ｌ２を照射して、大型ミラー２０Ａでこの二つのレーザーＬ１，Ｌ２を反射することで、上の接合箇所１４Ａと下の接合箇所１４Ｂを同時に接合することが考えられる。
【００９１】
この場合には、接合箇所１４Ａ，１４Ｂがステッチ状に上下に離間していても、大型ミラー２０Ａを昇降することなく、二箇所の接合箇所１４Ａ，１４Ｂを同時に接合することができる。
【００９２】
このように、大型ミラー２０Ａの反射面２０Ａａのパイプ軸方向の異なる部分に、同時に二つのレーザーＬ１，Ｌ２を反射させて、ステッチ状に溶接を行うことも考えられる。
この場合には、同時に二箇所の接合箇所１４Ａ，１４Ｂを所定間隔を空けて、レーザー溶接を行なうことができる。
このため、ステッチ状のレーザー溶接を行なう場合に、大型ミラー２０Ａの移動量を少なくすることができ、また、溶接の作業時間も短縮することができる。
よって、ステッチ溶接を行なう場合であっても、作業効率を高めて円筒パイプ１１を溶接することができる。
【００９３】
また、さらに、図１４に示すように、円筒パイプ１１が長尺である場合には、円筒パイプ１１の両側開口端１１ａ，１１ｂから、各々ミラー２０，２０等を挿入して、レーザーＬを円筒パイプ１１の両側開口端１１ａ，１１ｂから照射することで、各接合箇所１４Ｃ，１４Ｄを接合するように構成することが考えられる。
このように、円筒パイプ１１の両側開口端１１ａ，１１ｂからミラー２０を挿入して各々レーザー溶接する場合には、円筒パイプ１１の長さが長尺となって一方からの挿入では、接合箇所の位置を確実に規定できない場合であっても、確実に所望の接合箇所１４Ｃ，１４Ｄで溶接することができる。
【００９４】
このように、円筒パイプ１１の両側開口端１１ａ，１１ｂから各々ミラー２０を挿入して、この両側開口端１１ａ，１１ｂからレーザーＬを照射して、各ミラー２０，２０で反射させることで、円筒パイプ１１間を接合することも考えられる。
この場合には、円筒パイプ１１が長尺であっても、ミラー２０の挿入量を多くすることなく、レーザー溶接を行なうことができる。
このため、ミラー２０の挿入量の増大による溶接位置のバラツキを抑えることができ、溶接位置の精度を高めることができる。
よって、円筒パイプ１１が長尺であっても、確実に溶接を行なうことができ、円筒パイプ１１同士の結合強度を確実に高めることができる。
【００９５】
また、溶接機のレーザーＬの照射量が少ない場合には、図１５に示すように、円筒パイプ１１の両側開口端１１ａ，１１ｂから、複数のミラー２０…を挿入して、一箇所の接合箇所１４ＥにレーザーＬを集中して反射させて、レーザー接合することも考えられる。
この場合には、複数のミラー２０…を挿入して、複数のレーザーＬ，Ｌを、一箇所の接合箇所に集中して反射させるため、各レーザーＬ，Ｌの照射量が少ない場合であっても、確実に円筒パイプ１１を溶接することができる。
よって、レーザーＬの照射量が少ない場合であっても、複数のミラー２０…を用いることで、確実に接合箇所１４Ｅの溶接を行うことができる。
【００９６】
次に、第二実施形態の実施形態について、図１６により説明する。図１６は第二実施形態のレーザー溶接機の全体模式図である。
この実施形態のレーザー溶接機Ｍ２は、照射ヘッド３１を昇降軸２５の下端に設けて、この照射ヘッド３１に光ファイバー３２（レーザーファイバー）でレーザーを案内する、いわゆるファイバーレーザー溶接機Ｍ２である。なお、その他の構成については、第一実施形態のミラーレーザー溶接機Ｍ１と同様であるため、同一の符号を付して説明を省略する。
【００９７】
照射ヘッド３１とレーザー発振機２９との間には、前述のように光ファイバー３２を設けている。この光ファイバー３２は、比較的長い光ファイバーであり、照射ヘッド３１が円筒パイプ１１内に挿入された場合でも、確実に照射ヘッド３１にレーザーを供給するように構成している。
【００９８】
また、このファイバーレーザー溶接機Ｍ２による円筒パイプ１１の接合方法についても、第一実施形態とほぼ同様であり、直接、照射ヘッド３１でレーザーＬを照射する以外は同様であるため、説明を省略する。
【００９９】
このように、本実施形態では、円筒パイプ１１のパイプ内部に、軸方向に移動可能な光ファイバー３２を挿入して、この光ファイバー３２の先端の照射ヘッド３１からレーザーＬを照射することで、接合を行なうようにしている。
これにより、照射ヘッド３１で、レーザーＬを接合部位１４（図３参照）に直接照射できるため、溶接精度を高めることができる。
よって、円筒パイプ１１の内部から溶接する場合であっても、溶接精度を向上することができ、円筒パイプ１１間の接合強度を高めることができる。
【０１００】
また、この実施形態では、図１７に示すような関連する実施形態が考えられる。図１７は、関連する実施形態のレーザー溶接機の全体模式図である。
この実施形態のレーザー溶接機Ｍ３は、照射ヘッド３３を、昇降軸２５の途中に離間して三つ（３３，３３，３３）設けて、この三つの照射ヘッド３３，３３，３３に、それぞれに対応する光ファイバー３４，３４，３４を連結すると共に、それぞれの光ファイバー３４，３４，３４にレーザーを供給する複数のレーザー発振機３５，３５，３５を設けたファイバーレーザー溶接機Ｍ３である。
なお、その他の構成については、第一実施形態のミラーレーザー溶接機Ｍ１と同様であるため、この溶接機Ｍ３でも、同一の符号を付して説明を省略する。
【０１０１】
この実施形態の照射ヘッド３３…は、座屈変形の半ピッチに対応した間隔を空けて、各々、昇降軸２５の途中に設けている。このように座屈変形の半ピッチに対応した間隔を空けて照射ヘッド３３…を設置することにより、この間隔を利用して、ステッチ状のレーザー溶接をすることができる。
【０１０２】
このファイバーレーザー溶接機Ｍ３による円筒パイプ１１の接合方法においては、三つの照射ヘッド３３…が同時にレーザーＬ…を照射する点を除いては、第二実施形態と同様である。
【０１０３】
このように、間隔を空けて設けた三つの照射ヘッド３３…が、同時にレーザーＬ…を照射することにより、ステッチ状のレーザー溶接を比較的容易に行なうことができる。
【０１０４】
このように、この実施形態では、光ファイバー３４…を三つ設定して、この光ファイバー３４…に連結された三つの照射ヘッド３５…を、座屈変形の半ピッチに対応した間隔を空けて設置して、同時に三箇所を接合するようにしている。
これにより、ステッチ状のレーザー溶接を行なうことを、容易且つ確実に行なうことができる。
よって、ステッチ状のレーザー溶接する場合に、作業効率を高めて溶接を行なうことができる。
なお、光ファイバーや照射ヘッドの数は、この三つに限定されるものではなく、二つや四つ、さらには五つであってもよい。
【０１０５】
次に、第三実施形態について、図１８により説明する。図１８は第三実施形態のクラッシュカンの横断面図である。
【０１０６】
この実施形態のクラッシュカン１０３の結合構造は、円筒パイプ４１を、外周側を低融点合金（４２）、内周側を高融点合金（４３）で構成した「二重管」構造で構成して、融点の差を利用して、外周側の低融点合金だけを溶融して焼成することで、円筒パイプ４１間の結合を行なうものである。
【０１０７】
具体的には、図１８に示すように、各円筒パイプ４１…を、内周側に高融点アルミニウム合金で成形した内側円筒部４３を、外周側にアルミシリコン系などの低融点アルミニウム合金で成形した外側円筒部４２を、それぞれ設定した二重管で構成している。
【０１０８】
この二重管で構成した円筒パイプ４１を、図に示すように、最終結合状態で５本を集合して束ねて、図示しない溶融炉において、高融点アルミニウム合金（４３）の融点温度と低融点アルミニウム合金（４２）の融点温度の中間温度で、溶融して焼成する。
この焼成によって、この二重管の円筒パイプ４１は、低融点アルミニウム合金（４２）のみが溶融して、隣り合う円筒パイプ４１…の接触部分４４…のみで結合されることになる。
これにより、結合作業の際には、高融点アルミニウム合金（４３）は、全く溶融することなく、熱による歪みも生じることがない。
【０１０９】
このように、本実施形態では、円筒パイプ４１を、内側円筒部４３を融点の高い高融点アルミニウム合金で構成して、外側円筒部４２を融点の低い低融点アルミニウム合金で構成する共に、中間温度で焼成することで、円筒パイプ４１同士を、外側円筒部４２同士で接合する。
これにより、比較的低い温度で、円筒パイプ４１を接合することができるため、融点の高い内側円筒部４３の形状に影響を与えることなく、円筒パイプ４１を接合することができる。
よって、円筒パイプ４１に歪みを生じさせることなく、複数の円筒パイプ４１…を接合することができ、衝突荷重を受けた際の座屈変形の挙動を安定させることができる。
【０１１０】
なお、この実施形態では、外周側全てを低融点アルミニウム合金で被覆したが、接合部位に相当する部分だけを、低融点アルミニウム合金で被覆するように構成してもよい。
【０１１１】
次に、第四実施形態について、図１９、図２０で説明する。図１９は第四実施形態のクラッシュカンの横断面図であり、図２０は他の例のクラッシュカンの横断面図で、（ａ）が第一例のクラッシュカンの横断面図で、（ｂ）が第二例のクラッシュカンの横断面図である。
【０１１２】
この実施形態のクラッシュカン２０３は、一般的な円筒パイプを結合するものではなく、円筒部を有する複数の押出しフレーム（５１，５２，５３）同士を、くびれを有する係合凹部５４と係合凸部５５とで嵌合結合することで、構成したものである。
【０１１３】
具体的には、図１９に示すように、アルミニウム合金を押出し成形して構成した円筒部を有する押出しフレーム（５１，５２，５３）を、複数設定して、互いに嵌合結合することでクラッシュカン２０３を構成している。
押出しフレームは、中央円筒部５０Ｃと上側左円筒部５０Ｂと下側左円筒部５０Ｅとの三つの円筒部を一体に成形した第一フレーム５１と、上側右円筒部５０Ａだけで成形した第二フレーム５２と、下側左円筒部５０Ｄだけで成形した第三フレーム５３と、を備えている。
【０１１４】
そして、第一フレーム５１の側面には、第二フレーム５２と第三フレーム５３に当接する部位に、それぞれくびれを有する係合凸部５４…を四箇所設けている。一方、第二フレーム５２及び第三フレーム５３にも、この係合凸部５４…に対応するように、くびれを有する係合凹部５５…を二箇所ずつ設けている。
【０１１５】
こうして、第一フレーム５１と第二フレーム５２と第三フレーム５３とは、係合凸部５４…と係合凹部５５…を利用して嵌合結合している。
【０１１６】
このように、係合凸部５４…と係合凹部５５…を利用して、第一フレーム５１と第二フレーム５２と第三フレーム５３とを結合することにより、結合作業の際には、全く押出しフレーム（５１，５２，５３）を加熱しないため、押出しフレームに歪が生じるのを防止できる。
【０１１７】
以上のように、この実施形態のクラッシュカン２０３は、断面の等しい円筒形状の円筒部５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｄ，５０Ｅで構成される押出しフレームを、くびれを有する係合凸部５４を備える第一フレーム５１と、くびれを有する係合凹部５４を備える第二フレーム５２と第三フレーム５３とで構成して、この第一フレーム５１と、第二フレーム５２、第三フレーム５３を、それぞれ係合凸部５４と係合凹部５５で嵌合結合するように構成している。
これにより、単に、係合凸部５４と係合凹部５５を、嵌合結合するだけで、複数の円筒部５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｄ，５０Ｅを備えたクラッシュカン２０３を構成することができる。
このため、円筒部５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｄ，５０Ｅの結合に熱処理を用いることがないため、円筒部５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｄ，５０Ｅに結合作業による歪みを生じさせることがない。
よって、複数の円筒部５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｄ，５０Ｅを有するクラッシュカン２０３の座屈変形の挙動を安定させることができる。
【０１１８】
また、この実施形態では、第一フレーム５１を、三つ円筒部５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｅを一体成形したもので構成している。
これにより、円筒部５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｄ，５０Ｅ毎に押出しフレームを設けなることなく、複数の円筒部５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｄ，５０Ｅを備えたクラッシュカン３を構成することができる。
よって、複数の円筒部５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｄ，５０Ｅを有するクラッシュカン３を、部品削減して構成することができる。
【０１１９】
なお、この実施形態では、第一フレーム５１に三つの円筒部５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｅを一体成形したが、例えば、二つの円筒部で一体成形するように構成してもよい。また、係合凸部５４は第一フレーム５１に設けているが、逆に、係合凹部を第一フレームに設けてもよい。
【０１２０】
なお、他の例のクラッシュカンの構造としては、図２０（ａ）に示すように、中央円筒部５０Ｃだけで第一フレーム５１を構成して、上側右円筒部５０Ａと上側左円筒部５０Ｂの二つで第二フレーム５２を構成し、下側右円筒部５０Ｄと下側左円筒部５０Ｅの二つで第三フレーム５３を構成してもよい。
この場合も、各フレーム５１，５２，５３に設けたくびれを有する係合凸部５４と係合凹部５５を嵌合結合することで、複数の円筒部５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｄ，５０Ｅを有するクラッシュカン３０３を構成することが考えられる。
【０１２１】
このクラッシュカン３０３の場合には、円筒部を一体成形した第二フレーム５２と第三フレーム５３が、上下方向で対称に位置することになるため、円筒部５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｄ，５０Ｅ間の結合強度が上下方向で均等になり、円筒部５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｄ，５０Ｅの座屈変形時の挙動を上下方向で一致させることができる。
【０１２２】
よって、クラッシュカン３０３の座屈変形が、上下いずれかに偏って生じることがなく、安定して衝突エネルギーの吸収を行なうことができる。
【０１２３】
また、他の例のクラッシュカンの構造として、（ｂ）に示すように、第一フレーム５１を中央円筒部５０Ｃと上側右円筒部５０Ａと下側左円筒部５０Ｅの三つを一体成形して構成して、第二フレーム５２を上側左円筒部５０Ｂだけで構成し、第三フレーム５３を下側右円筒部５０Ｄだけで構成することも考えられる。
この場合も、各フレーム５１，５２，５３に設けた係合凸部５４と係合凹部５５とを嵌合結合することで、クラッシュカン４０３を構成することが考えられる。
【０１２４】
このクラッシュカン４０３の場合には、中央円筒部５０Ｃに対して対角線上にある二つの円筒部（上側右円筒部５０Ａと下側左円筒部５０Ｅ）を、第一フレーム５１で一体に成形しているため、五つの円筒部を有する場合に、三つの円筒部が一体成形される第一フレーム５１と、これに別体で連結される第二フレーム５２と第三フレーム５３とが、偏りなく配置されることになる。
よって、クラッシュカン４０３が座屈変形する際に、強度差が生じにくいため、座屈変形性能が安定する。
【０１２５】
なお、この他にも、具体的には図示しないが、五つの円筒部を各々別体に構成して、係合凸部と係合凹部で嵌合連結するように構成してもよい。
【０１２６】
次に、第五実施形態について、図２１で説明する。図２１は第五実施形態の円筒パイプ間の結合部の詳細断面図である。
【０１２７】
この実施形態では、円筒バイプ６１，６１を結合する結合部を、図２１に示すように、円筒パイプ６１の周面に形成したスプライン状の係合ボス部６２と、スプライン状の係合溝部６３とを嵌合結合することで構成している。
【０１２８】
具体的には、円筒パイプ６１の周面に、塑性加工等によって、スプライン状に軸方向に延びる係合ボス部６２と、スプライン状に軸方向に延びる係合溝部６３とを形成し、この係合ボス部６２と係合溝部６３を嵌合固定することにより、隣り合う円筒パイプ６１,６１同士を結合している。
【０１２９】
係合ボス部６２と係合溝部６３には、それぞれ、嵌合固定が外れないように、カエリ傾斜角βが形成されており、一旦嵌合すると、円筒パイプ６１間の連結固定が外れないように構成している。
【０１３０】
このように、この実施形態では、円筒パイプ６１の周面に係合ボス部６２と係合溝部６３を設けて嵌合結合するため、結合の際には、第四実施形態と同様に、熱処理を行なう必要がない。
よって、円筒パイプ６１に結合作業による歪みが生じることがなく、クラッシュカンの座屈変形の挙動を安定させることができる。
【０１３１】
次に、第六実施形態について、図２２で説明する。図２２は第六実施形態の円筒パイプの成形方法を説明する模式図であり、（ａ）が成形装置の断面図、（ｂ）が円筒パイプの成形時の断面図である。
【０１３２】
この実施形態では、引き抜き加工によって、断面楕円形状のパイプ材７１から、円筒部を二つ有するパイプ部材を成形するように構成している。すなわち、一つのパイプ部材から二つの円筒部を形成することで、クラッシュカンに用いる円筒パイプの数を削減しつつも、円筒の断面数を確保するようにしたものである。
【０１３３】
この引き抜き加工は、（ａ）に示すように、絞り加工を行なうダイス７２と、パイプ部材７１内に配置されるプラグ７３と、円筒形状を保持する円筒保持具７４と、パイプ部材７１を引っ張る引き抜き機７５と、を備える引き抜き加工装置Ｍ４によって行われる。
【０１３４】
この引き抜き加工装置Ｍ４で、金属製のパイプ部材７１を形成すると、（ｂ）に示すように、断面横長の楕円形状のパイプ材７１Ａから、円筒部７１ａ,７１ｂを二つ並設したパイプ部材７１Ｂを成形することができる。
【０１３５】
このように、この実施形態では、こうした加工方法によって、円筒部７１ａ,７１ｂを二つ有するパイプ部材７１Ｂを成形することにより、パイプ部材の数を削減することができる。
よって、パイプ部材の数を、断面数よりも削減することができるため、部品点数の削減を図ることができる。
なお、図２２（ａ）の成形装置は、概略を図示したものであり、装置構成を限定するものではない。
【０１３６】
次に、第七実施形態について、図２３で説明する。図２３は第七実施形態の円筒パイプの成形方法を説明する模式図であり、（ａ）が成形装置の側面図、（ｂ）がパイプ部材も含めて示した成形時の断面図である。
【０１３７】
この実施形態では、ロールフォーミング加工によって、断面楕円形状のパイプ部材８１から、円筒部を二つ有するパイプ部材を成形するように構成している。すなわち、一つのパイプ部材から二つの円筒部を形成することで、クラッシュカンに用いる円筒パイプの数を削減しつつも、円筒の断面数を確保するようにしたものである。
【０１３８】
このロールフォーミング加工では、（ａ）に示すように、上下に位置するソロバン珠形状の上下ローラ８２と、左右に位置する鼓形状の左右ローラ８３と、をパイプ部材８１の搬送方向に、徐々に絞り込むように複数配置した、ロールフォーミング加工装置によって行なう。
【０１３９】
このロールフォーミング加工装置で、金属製のパイプ部材８１を形成すると、（ｂ）に示すように、断面横長の楕円形状のパイプ部材８１Ａから、円筒部８１ａ,８１ｂを二つ並設したパイプ部材８１Ｂを成形することができる。
【０１４０】
このように、この実施形態でも、こうした加工方法によって、円筒部８１ａ,８１ｂを二つ有するパイプ部材８１Ｂを成形することにより、パイプ部材の数を削減することができる。
よって、パイプ部材の数を、断面数よりも削減することができるため、部品点数の削減を図ることができる。
なお、図２３の成形装置は、概略を図示したものであり、装置構成を限定するものではない。
【０１４１】
次に、第八実施形態について、図２４〜図２７で説明する。図２４は第八実施形態の円筒パイプの成形方法を説明する模式図であり、図２５はプリフォーム積層タイプの円筒パイプの断面図であり、図２６はプリフォーム形状が異なる他の積層タイプの円筒パイプの断面図であり、図２７はプリフォーム一体タイプの円筒パイプの断面図である。
【０１４２】
この実施形態は、クラッシュカンを構成する円筒パイプを、より安定して座屈変形させるため、略円筒状のプリフォームを利用して円筒パイプを成形して、円筒パイプ内で部分的に強度差を持たせたものである。
すなわち、例えば、特開２００７−２６８５８６公報等に記載された強化繊維で成形したプリフォームを、鋳型内にセットしておき、そのプリフォームを金属の母材で鋳込むことで、円筒パイプを成形するものである。
【０１４３】
具体的には、図２４に示す成形工程によって、円筒パイプを成形する。
まず、初めに（ａ）に示すように、等間隔で厚肉部９２…を有するシート状のプリフォーム９１を成形する。このプリフォーム９１は、前述したように強化繊維によって成形する。
【０１４４】
次に、（ｂ）に示すように、シート状のプリフォーム９１を円筒状に折曲げて、円筒形状のプリフォーム９３を成形する。このとき、厚肉部９２…が外周側に位置するように成形する。
なお、型を用いて（ｂ）の形状を初めから作ってもよい。
【０１４５】
その後、（ｃ）に示すように、円筒パイプの座屈変形の半ピッチに対応した長さで切断して、位相を６０度ずらしたものを、一つとびに積層する（９４）。
【０１４６】
最後に、（ｄ）に示すように、この積層したプリフォーム９４を、図示しない鋳型内にセットして、母材（アルミニウムなど）を流し込むことで、円筒パイプ９５を成形する。
【０１４７】
このように、円筒パイプ９５を成形することで、円筒パイプ９５は、外周側に母材であるアルミニウム９６が位置して、内周側にアルミニウムとプリフォームの複合化部分９７が位置するように成形される。
【０１４８】
また、１−１縦断面図に示すように、厚肉部９２を設けた部分では、アルミニウムとプリフォームの複合化部分９７が、凹凸状に繰り返して成形されるように構成され、２−２縦断面図と比較すると、厚肉部９２の部分では、複合化部分が増加することが分かる。
【０１４９】
このように、円筒パイプ９５を構成することで、図２５で一点鎖線に示すように、座屈変形時に、三角形の辺Ｋ１となる部分がちょうど厚肉部９２になるように変形する。すなわち、厚肉部９２を設けた部分の強度が高まり、その他の部分の強度が相対的に低下するため、強度が低い部分に応力集中が生じて、三角形の頂点Ｋ２がその部分に形成されることで、三角形の辺Ｋ１が厚肉部９２に生じるのである。
【０１５０】
したがって、本実施形態の円筒パイプ９５によると、確実に座屈変形時の断面形状を規定できるため、より安定してクラッシュカンの座屈変形を生じさせることができる。
【０１５１】
次に、図２６は、プリフォームの形状が異なる他の円筒パイプの断面図であり、（ａ）がプリフォームを内周側に位置させた場合の断面図、（ｂ）がプリフォームを外周側に位置させた場合の断面図である。
【０１５２】
この実施形態では、円筒形状のプリフォーム１００の一部に、約１２０度間隔で凹部１０１を形成して、座屈変形時には、この凹部１０１に正三角形の頂点Ｋ２が形成されるように構成している。
【０１５３】
（ａ）に示すように、プリフォーム１００Ａを内周側に位置させた場合には、外面側に、一段凹んだ凹部１０１Ａを１２０度間隔で三箇所形成する。これにより、座屈変形時には、一点鎖線で示すように、この凹部１０１Ａに頂点Ｋ２が位置する正三角形が形成される。
【０１５４】
（ｂ）に示すように、プリフォーム１００Ｂを外周側に位置された場合には、内面側に、一段凹んだ凹部１０１Ｂを１２０度間隔で三箇所形成する。これにより、座屈変形時には、一点鎖線で示すように、この凹部１０１Ａに頂点Ｋ２が位置する正三角形が形成される。
【０１５５】
なお、いずれの図においても、破線で示した凹部１０１Ｃは、半ピッチ後の逆正三角形の頂点に対応する凹部を示している。
【０１５６】
このように、プリフォーム１００を成形した場合には、凹部１０１によって、座屈変形時の正三角形の頂点Ｋ２を、確実に規定できるため、図２５に示したプリフォーム９７の形状よりも、さらに、円筒パイプ１０１の座屈変形時の挙動を安定させることができる。
【０１５７】
よって、この実施形態の場合には、より安定して衝突エネルギーの吸収性能を高めることができる。
【０１５８】
次に、図２７は、プリフォーム一体タイプの円筒パイプの断面図であり、（ａ）がプリフォームを内周側に位置させた場合の断面図、（ｂ）がプリフォームを外周側に位置させた場合の断面図である。
【０１５９】
この実施形態では、円筒形状のプリフォーム１１０の一部に、約６０度間隔で凹部１１１を形成して、座屈変形時には、この凹部１１１に正三角形の頂点Ｋ２と逆正三角形の頂点Ｋ３が形成されるように構成している。
【０１６０】
（ａ）に示すように、プリフォーム１１０Ａを内周側に位置させた場合には、外面側に、一段凹んだ凹部１１１を６０度間隔で六箇所形成する。これにより、座屈変形時には、一点鎖線で示すように、正三角形Ｘ１が形成される。また、次の半ピッチの所には、破線で示すように、逆正三角形Ｘ２が形成される。
【０１６１】
（ｂ）に示すように、プリフォーム１１０Ｂを外周側に位置された場合には、内面側に、一段凹んだ凹部１１１Ｂを６０度間隔で六箇所形成する。これにより、座屈変形時には、一点鎖線で示すように、正三角形Ｘ１が形成される。また、次の半ピッチの所には、破線で示すように、逆正三角形Ｘ２が形成される。
【０１６２】
このように、プリフォーム１１０を一体成形した場合には、プリフォーム１１０を切断して積層する必要がないため、円筒パイプの成形性を高めることができる。
また、凹部１１１Ｂによって、座屈変形時の正三角形Ｘ１の頂点Ｋ２と逆正三角形Ｘ２の頂点Ｋ２を確実に規定できるため、円筒パイプの座屈変形時の挙動を安定させることができる。
【０１６３】
よって、この実施形態の場合には、円筒パイプの成形性を高めることができ、また、より安定して衝突エネルギーの吸収性能を高めることができる。
【０１６４】
以上、この発明の構成と前述の実施形態との対応において、
この発明の角度調整機構は、実施形態のミラー角度調整装置２６に対応し、
以下、同様に、
レーザーファイバーは、光ファイバー３２に対応し、
内側部材は、内側円筒部４３に対応し、
外側部材は、外側円筒部４２に対応し、
第一円筒部材は、第一フレーム５１に対応し、
第二円筒部材は、第二フレーム５２に対応するも、
この発明は、前述の実施形態に限定されるものではなく、あらゆる自動車のフレーム構造に適用する実施形態を含むものである。
【０１６５】
例えば、車体前部のクラッシュカンだけでなく、車体後部のクラッシュカンや、車体の骨格部材であるフロントサイドフレームや、リヤサイドフレームであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１６６】
【図１】自動車のフレーム構造をクラッシュカンとして使用した車体前部構造の前方斜視図。
【図２】クラッシュカンの全体斜視図。
【図３】クラッシュカンの前端部の斜視図。
【図４】クラッシュカンの正面図。
【図５】クラッシュカンの正面図に右側を頂点とする三角形の変形モデルを加えた図。
【図６】クラッシュカンの正面図に左側を頂点とする三角形の変形モデルを加えた図。
【図７】クラッシュカンの座屈変形前と座屈変形後の状態を示す側面図であり、（ａ）が座屈変形前のクラッシュカンの側面図、（ｂ）が座屈変形後のクラッシュカンの側面図。
【図８】本実施形態のクラッシュカンと従来構造のクラッシュカンの衝突エネルギー吸収状態を比較するグラフを示した図。
【図９】円筒パイプの板厚と直径を変化させてクラッシュカンを座屈変形させた場合のグラフを示した図。
【図１０】第一実施形態のクラッシュカンの円筒パイプ間を接合する溶接機の全体模式図。
【図１１】ミラーでレーザーを反射して溶接を行なう状態の模式図。
【図１２】ミラー角度調整装置を利用してミラーの反射角度を変化させた状態の模式図。
【図１３】大型ミラーでレーザーを反射して溶接を行なう状態の模式図。
【図１４】円筒パイプの両端開口部からミラーを挿入して溶接を行なう状態の模式図。
【図１５】複数のミラーを用いてレーザーを反射して溶接を行なう状態の模式図。
【図１６】第二実施形態のレーザー溶接機の全体模式図。
【図１７】関連する実施形態のレーザー溶接機の全体模式図。
【図１８】第三実施形態のクラッシュカンの横断面図。
【図１９】第四実施形態のクラッシュカンの横断面図。
【図２０】他の例のクラッシュカンの横断面図で、（ａ）が第一例のクラッシュカンの横断面図で、（ｂ）が第二例のクラッシュカンの横断面図。
【図２１】第五実施形態の円筒パイプ間の結合部の詳細断面図。
【図２２】第六実施形態の円筒パイプの成形方法を説明する模式図であり、（ａ）が成形装置の断面図、（ｂ）が円筒パイプの成形時の断面図。
【図２３】第七実施形態の円筒パイプの成形方法を説明する模式図であり、（ａ）が成形装置の側面図、（ｂ）がパイプ部材も含めた示した成形時の断面図。
【図２４】第八実施形態の円筒パイプの成形方法を説明する模式図。
【図２５】プリフォーム積層タイプの円筒パイプの断面図。
【図２６】プリフォーム形状が異なる他の積層タイプの円筒パイプの断面図。
【図２７】プリフォーム一体タイプの円筒パイプの断面図。
【符号の説明】
【０１６７】
Ｌ…レーザー
１…フロントサイドフレーム
３,１０３,２０３,３０３,４０３…クラッシュカン
１１,１１Ａ,１１Ｂ,１１Ｃ,１１Ｄ,１１Ｅ…円筒パイプ
２０,２０Ａ…ミラー
２６…ミラー角度調整装置
３２,３５…光ファイバー
４２…外側円筒部
４３…内側円筒部
５１…第一フレーム
５２…第二フレーム
５３…第三フレーム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向に延びる複数のパイプ部材を備える自動車のフレーム構造であって、
前記パイプ部材を断面の略等しい円筒パイプで構成して、
該円筒パイプを、隣接する円筒パイプとパイプ内部から照射されるレーザーで溶接する
自動車のフレーム構造。
【請求項２】
前記レーザーによる溶接を、円筒パイプの軸方向に一直線状に走査して行なう
請求項１記載の自動車のフレーム構造。
【請求項３】
前記レーザーによる溶接を、円筒パイプの座屈変形の変形位相に合わせて所定間隔を空けて行なう
請求項１記載の自動車のフレーム構造。
【請求項４】
前記パイプ内部からレーザーを照射する円筒パイプを中央円筒パイプとして設定し、
該中央円筒パイプの周囲に、それぞれ接合される複数の周囲円筒パイプを配置して、
レーザー照射位置を周方向に回動させてレーザー溶接する
請求項２又は３記載の自動車のフレーム構造。
【請求項５】
前記円筒パイプのパイプ内部に、軸方向に移動可能なミラーを挿入して、
該ミラーで、前記レーザー溶接のレーザーを反射させて接合を行なう
請求項１〜４いずれかに記載のフレーム構造の製造方法。
【請求項６】
前記レーザー溶接を、円筒パイプの座屈変形の変形位相に合わせて所定間隔を空けて行なう方法であって、
前記ミラーの円筒パイプ軸方向の異なる部分に、同時に複数のレーザーを反射させて、前記所定間隔を空けて円筒パイプを接合する
請求項５記載の製造方法。
【請求項７】
前記レーザー溶接を、円筒パイプの座屈変形の変形位相に合わせた所定間隔を空けて行なう方法であって、
前記ミラーに軸方向に対して反射角度を変更する角度調整機構を備え、該角度調整機構で反射角度を変化させることで、円筒パイプを接合する
請求項５記載の製造方法。
【請求項８】
前記円筒パイプの両側開口端から、各々ミラーを挿入して、
該両側開口端の各々からレーザーを照射して、各ミラーで反射させることで、円筒パイプを接合する
請求項５〜７いずれかに記載の製造方法。
【請求項９】
中央円筒パイプと、該中央円筒パイプの周囲に配置した複数の周囲円筒パイプを接合する方法であって、
前記ミラーに中央円筒パイプの軸心を回転中心とした回転機構を備え、
該回転機構でミラーの反射方向を周方向に移動可能に構成し、
レーザーを反射することで、中央円筒パイプと周囲円筒パイプを接合する
請求項５〜８いずれかに記載の製造方法。
【請求項１０】
前記円筒パイプのパイプ内部に、軸方向に移動可能なレーザーファイバーを挿入して、
該レーザーファイバーの先端部からレーザーを照射することにより接合を行なう
請求項１〜４いずれかに記載のフレーム構造の製造方法。
【請求項１１】
前記レーザー溶接を、円筒パイプの座屈変形の変形位相に合わせた所定間隔を空けて行なう方法であって、
前記レーザーファイバーを複数設定して、
該各レーザーファイバーの先端部を前記所定間隔を空けて設定して、同時に複数箇所を接合する
請求項１０記載の製造方法。
【請求項１２】
軸方向に延びる複数の円筒パイプを備える自動車のフレーム構造であって、
前記円筒パイプを、断面の略等しい円筒パイプで構成して、
該円筒パイプを、融点の高い内側部材と融点の低い外側部材とから構成する共に、該円筒パイプ同士を、外側部材同士で接合した
自動車のフレーム構造。
【請求項１３】
円筒パイプ同士を、最終接合状態に束ねて、
外側部材の融点よりも高く内側部材の融点よりも低い中間温度で焼成して、
各円筒パイプの接触部を溶融させて接合する
請求項１２記載のフレーム構造の製造方法。
【請求項１４】
軸方向に延びる複数の閉断面を備える自動車のフレーム構造であって、
前記閉断面を、断面の略等しい円筒形状の円筒部で構成し、
前記フレームを、くびれを有する凸部を備える第一円筒部材と、
くびれを有する凹部を備える第二円筒部材とで構成して、
該第一円筒部材と第二円筒部材を、凸部と凹部で嵌合接続することで結合した
自動車のフレーム構造。
【請求項１５】
前記フレームが、少なくとも三つ円筒部を互いに結合する構成であって、
前記第一円筒部材又は前記第二円筒部材の一方が、一体成形される複数の円筒部を有する
請求項１４記載の自動車のフレーム構造。
【請求項１６】
前記フレームが、互いに接続される二つの円筒部が距離をおいて二組配設されて、該円筒部の間の中央に全ての円筒部に接続される一つの中央円筒部が配置した構造であって、
前記第一円筒部材又は第二円筒部材の一方が、中央円筒部と各組の一つの円筒部を一体成形した三つの円筒部を有する
請求項１５記載の自動車のフレーム構造。
【請求項１７】
前記一方の円筒部材が、中央円筒部と該中央円筒部に対して対角線上にある円筒部との、三つの円筒部が一体成形される
請求項１６記載の自動車のフレーム構造。
【請求項１８】
前記円筒パイプを、引き抜き成形、又はロール成形で複数の円筒部を有するように形成した
請求項１又は１２記載の自動車のフレーム構造。
【請求項１】
軸方向に延びる複数のパイプ部材を備える自動車のフレーム構造であって、
前記パイプ部材を断面の略等しい円筒パイプで構成して、
該円筒パイプを、隣接する円筒パイプとパイプ内部から照射されるレーザーで溶接する
自動車のフレーム構造。
【請求項２】
前記レーザーによる溶接を、円筒パイプの軸方向に一直線状に走査して行なう
請求項１記載の自動車のフレーム構造。
【請求項３】
前記レーザーによる溶接を、円筒パイプの座屈変形の変形位相に合わせて所定間隔を空けて行なう
請求項１記載の自動車のフレーム構造。
【請求項４】
前記パイプ内部からレーザーを照射する円筒パイプを中央円筒パイプとして設定し、
該中央円筒パイプの周囲に、それぞれ接合される複数の周囲円筒パイプを配置して、
レーザー照射位置を周方向に回動させてレーザー溶接する
請求項２又は３記載の自動車のフレーム構造。
【請求項５】
前記円筒パイプのパイプ内部に、軸方向に移動可能なミラーを挿入して、
該ミラーで、前記レーザー溶接のレーザーを反射させて接合を行なう
請求項１〜４いずれかに記載のフレーム構造の製造方法。
【請求項６】
前記レーザー溶接を、円筒パイプの座屈変形の変形位相に合わせて所定間隔を空けて行なう方法であって、
前記ミラーの円筒パイプ軸方向の異なる部分に、同時に複数のレーザーを反射させて、前記所定間隔を空けて円筒パイプを接合する
請求項５記載の製造方法。
【請求項７】
前記レーザー溶接を、円筒パイプの座屈変形の変形位相に合わせた所定間隔を空けて行なう方法であって、
前記ミラーに軸方向に対して反射角度を変更する角度調整機構を備え、該角度調整機構で反射角度を変化させることで、円筒パイプを接合する
請求項５記載の製造方法。
【請求項８】
前記円筒パイプの両側開口端から、各々ミラーを挿入して、
該両側開口端の各々からレーザーを照射して、各ミラーで反射させることで、円筒パイプを接合する
請求項５〜７いずれかに記載の製造方法。
【請求項９】
中央円筒パイプと、該中央円筒パイプの周囲に配置した複数の周囲円筒パイプを接合する方法であって、
前記ミラーに中央円筒パイプの軸心を回転中心とした回転機構を備え、
該回転機構でミラーの反射方向を周方向に移動可能に構成し、
レーザーを反射することで、中央円筒パイプと周囲円筒パイプを接合する
請求項５〜８いずれかに記載の製造方法。
【請求項１０】
前記円筒パイプのパイプ内部に、軸方向に移動可能なレーザーファイバーを挿入して、
該レーザーファイバーの先端部からレーザーを照射することにより接合を行なう
請求項１〜４いずれかに記載のフレーム構造の製造方法。
【請求項１１】
前記レーザー溶接を、円筒パイプの座屈変形の変形位相に合わせた所定間隔を空けて行なう方法であって、
前記レーザーファイバーを複数設定して、
該各レーザーファイバーの先端部を前記所定間隔を空けて設定して、同時に複数箇所を接合する
請求項１０記載の製造方法。
【請求項１２】
軸方向に延びる複数の円筒パイプを備える自動車のフレーム構造であって、
前記円筒パイプを、断面の略等しい円筒パイプで構成して、
該円筒パイプを、融点の高い内側部材と融点の低い外側部材とから構成する共に、該円筒パイプ同士を、外側部材同士で接合した
自動車のフレーム構造。
【請求項１３】
円筒パイプ同士を、最終接合状態に束ねて、
外側部材の融点よりも高く内側部材の融点よりも低い中間温度で焼成して、
各円筒パイプの接触部を溶融させて接合する
請求項１２記載のフレーム構造の製造方法。
【請求項１４】
軸方向に延びる複数の閉断面を備える自動車のフレーム構造であって、
前記閉断面を、断面の略等しい円筒形状の円筒部で構成し、
前記フレームを、くびれを有する凸部を備える第一円筒部材と、
くびれを有する凹部を備える第二円筒部材とで構成して、
該第一円筒部材と第二円筒部材を、凸部と凹部で嵌合接続することで結合した
自動車のフレーム構造。
【請求項１５】
前記フレームが、少なくとも三つ円筒部を互いに結合する構成であって、
前記第一円筒部材又は前記第二円筒部材の一方が、一体成形される複数の円筒部を有する
請求項１４記載の自動車のフレーム構造。
【請求項１６】
前記フレームが、互いに接続される二つの円筒部が距離をおいて二組配設されて、該円筒部の間の中央に全ての円筒部に接続される一つの中央円筒部が配置した構造であって、
前記第一円筒部材又は第二円筒部材の一方が、中央円筒部と各組の一つの円筒部を一体成形した三つの円筒部を有する
請求項１５記載の自動車のフレーム構造。
【請求項１７】
前記一方の円筒部材が、中央円筒部と該中央円筒部に対して対角線上にある円筒部との、三つの円筒部が一体成形される
請求項１６記載の自動車のフレーム構造。
【請求項１８】
前記円筒パイプを、引き抜き成形、又はロール成形で複数の円筒部を有するように形成した
請求項１又は１２記載の自動車のフレーム構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【公開番号】特開２００９−２２７１１２（Ｐ２００９−２２７１１２Ａ）
【公開日】平成２１年１０月８日（２００９．１０．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−７４９８３（Ｐ２００８−７４９８３）
【出願日】平成２０年３月２４日（２００８．３．２４）
【出願人】（０００００３１３７）マツダ株式会社 (6,115)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月８日（２００９．１０．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月２４日（２００８．３．２４）
【出願人】（０００００３１３７）マツダ株式会社 (6,115)
【Ｆターム（参考）】
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