自動車のフレーム構造
【課題】本発明は、軸方向に延びる円筒パイプを備える自動車のフレーム構造において、フレーム構造の軽量化を図りつつ、衝突エネルギーの吸収量を増加させることができる自動車のフレーム構造を提供することを目的とする。
【解決手段】厚肉部２０は、横ビード１２の円筒パイプ１１軸方向の延長上に設けられた三つの厚肉部（第一厚肉部）２０Ａと、その間に設けられた三つの厚肉部（第二厚肉部）２０Ｂで、６０度間隔で、六つ形成しており、円筒パイプ１１の内周面１１ａから内方側に突出して、円筒パイプ１１の後端位置まで（詳細には図示しない）延設している。
【解決手段】厚肉部２０は、横ビード１２の円筒パイプ１１軸方向の延長上に設けられた三つの厚肉部（第一厚肉部）２０Ａと、その間に設けられた三つの厚肉部（第二厚肉部）２０Ｂで、６０度間隔で、六つ形成しており、円筒パイプ１１の内周面１１ａから内方側に突出して、円筒パイプ１１の後端位置まで（詳細には図示しない）延設している。
【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では、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、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、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。
【０００５】
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大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】
【０００６】
ところで、車体構造を構成するフレーム構造においては、燃費向上、動力性能向上を図るため、軽量化が求められる。そして、一般に軽量化を図るためには、フレーム板厚を薄くすること等が考えられる。
【０００７】
この点、例えば、前述の特許文献２のフレーム構造においても、フレームやパイプ部材の板厚を薄くすることで、フレーム構造の軽量化を図ることが考えられる。
【０００８】
しかし、単にフレームやパイプ部材の板厚を薄くすると、パイプ部材等が変形しやすくなるため、衝突エネルギーの吸収量が低下するという問題が生じる。
【０００９】
特に、パイプ部材を円筒パイプで構成した場合には、パイプ部材が断面形状を三角形と逆三角形との間を交互に変化させながら、座屈変形していくことになるが、特許文献２のフレーム構造では、こうした断面形状の変化に対応して、何ら対策を採っていないため、フレーム構造の軽量化を図りつつ、エネルギー吸収量を増加させることはできない。
【００１０】
そこで、本発明は、軸方向に延びる円筒パイプを備える自動車のフレーム構造において、フレーム構造の軽量化を図りつつ、衝突エネルギーの吸収量を増加させることができる自動車のフレーム構造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、前記円筒パイプの先端周面に、座屈変形時の起点となる脆弱部を所定箇所に形成し、該脆弱部の円筒パイプの軸方向の延長線上に、高強度部を形成したものである。
【００１２】
上記構成によれば、円筒パイプの先端周面に脆弱部を形成することで、円筒パイプの座屈変形の断面形状のパターンを規定できる。そして、高強度部を、この脆弱部の延長線上に形成することで、次の変形位置の断面形状の頂点（稜線）となる部分の強度を高めることができる。
このため、円筒パイプが座屈変形していく際に、最も変形荷重が作用する断面形状の頂点の強度が高まるため、円筒パイプの板厚を薄くしつつも、変形荷重を増加させることができ、衝突エネルギー吸収量を高めることができる。
なお、このパイプ部材を構成する金属材料は、軸方向に座屈変形するものであればどのようなものであってもよい。一般的な鋼材だけでなく、アルミ材等の軽金属であってもよい。
【００１３】
この発明の一実施態様においては、前記高強度部を、座屈変形の変形周期単位に合わせた間隔で形成したものである。
上記構成によれば、高強度部を変形周期単位（変形ピッチ）に合わせた間隔で形成することにより、より変形荷重が作用する部分だけを高強度部とすることで、衝突エネルギーの吸収量を確保しながら、軽量化を図ることができる。
よって、フレーム構造の軽量化をより図りつつ、衝突エネルギーの吸収量を高めることができる。
【００１４】
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、前記複数の円筒パイプを、隣り合う円筒パイプ同士で結合して、該各円筒パイプに、他の円筒パイプとの結合部を一箇所含んで１２０度間隔で、円筒パイプの軸方向の延長線上に高強度部を形成したものである。
【００１５】
上記構成によれば、複数の円筒パイプを結合することで、座屈変形時の変形断面の三角形のパターンを規定することができる。すなわち、円筒パイプが座屈変形する際には、断面形状を三角形と逆三角形で交互に繰り返しながら座屈変形していくが、円筒パイプを結合することで、この結合部が剥離しないように変形形状を拘束するため、結合部が三角形の頂点となる。
そして、その結合部を含んだ１２０度間隔で軸方向の延長線上に高強度部を形成することで、規定された断面形状の三角形の頂点（稜線）となる部分の強度が、確実に高まることになり、衝突エネルギー吸収量を高めることができる。
よって、複数の円筒パイプを結合したフレーム構造で、軽量化を図りつつ、衝突エネルギーの吸収量を増加させることができる。
【００１６】
この発明の一実施態様においては、前記各円筒パイプの周面に、他の円筒パイプとの結合部を、一箇所含んで１２０度間隔で座屈変形時に起点となる脆弱部を形成し、前記高強度部を、該脆弱部の円筒パイプの軸方向延長線上で、且つ座屈変形の変形周期単位に合わせた間隔で形成したものである。
上記構成によれば、脆弱部を設けたことで、複数の円筒パイプを結合した場合における、座屈変形時の断面形状の三角形の変形パターンの軸方向位置を規定することができる。また、高強度部を、座屈変形の変形周期単位に合わせた間隔で形成することで、より変形荷重が作用する部分だけを、高強度部とすることで、衝突エネルギーの吸収量を確保しながら、より軽量化を図ることができる。
よって、複数の円筒パイプを集合して結合したフレーム構造で、フレーム構造の軽量化をより図りつつ、衝突エネルギーの吸収量を高めることができる。
【００１７】
この発明の一実施態様においては、前記円筒パイプに、前記高強度部を形成した位置と径方向で対向する位置で、且つ座屈変形の変形周期単位の半周期ずらした位置に、第二の高強度部を形成したものである。
上記構成によれば、第二の高強度部を形成したことで、座屈変形時の断面形状の三角形の変形パターンが反転して逆三角形となる位置においても、逆三角形の頂点（稜線）となる部分の強度を高めることができる。
よって、座屈変形時に逆三角形の頂点となる部分の衝突エネルギー吸収量を高めることができ、さらに、衝突エネルギーの吸収量を高めることができる。
なお、この第二の高強度部を形成したものでは、各高強度部の間隔が周方向に６０度間隔で設定されることになる。
【００１８】
この発明の一実施態様においては、前記高強度部を、板厚を厚くした厚肉部で構成したものである。
上記構成によれば、高強度部を、厚肉部で構成したことで、円筒パイプの厚肉化によって、安定して衝突エネルギー吸収量を高めることができる。
よって、確実に衝突エネルギーの吸収量を増大させることができる。
【００１９】
この発明の一実施態様においては、前記高強度部を、加熱加工した焼入れ部で構成したものである。
上記構成によれば、高強度部を、焼入れ部で構成したことで、円筒パイプの重量を増加させることなく、衝突エネルギー吸収量を高めることができる。
よって、フレーム構造の軽量化をより図りつつ、衝突エネルギーの吸収量を増大させることができる。
【００２０】
この発明の一実施態様においては、前記高強度部を、鍛造加工した鍛造部で構成したものである。
上記構成によれば、高強度部を、鍛造部で構成したことで、円筒パイプの重量を増加させることなく、衝突エネルギー吸収量を高めることができる。
よって、フレーム構造の軽量化をより図りつつ、衝突エネルギーの吸収量を増大させることができる。
【００２１】
この発明の一実施態様においては、前記高強度部を、ショットピーニング加工したショットピーニング部で構成したものである。
上記構成によれば、高強度部を、ショットピーニング部で構成したことで、円筒パイプの重量を増加させることなく、衝突エネルギー吸収量を高めることができる。
よって、フレーム構造の軽量化をより図りつつ、衝突エネルギーの吸収量を増大させることができる。
【発明の効果】
【００２２】
この発明によれば、円筒パイプが座屈変形していく際に、最も変形荷重が作用する断面形状の頂点の強度が高まるため、円筒パイプの板厚を薄くしつつも、変形荷重を増加させることができ、衝突エネルギー吸収量を高めることができる。
よって、軸方向に延びる円筒パイプを備える自動車のフレーム構造において、フレーム構造の軽量化を図りつつ、衝突エネルギーの吸収量を増加させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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されるように構成している。
【００３０】
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ることで構成している。
【００３１】
具体的に、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。
【００３２】
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量を確保している。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。
【００３３】
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、衝突エネルギー吸収量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。
【００３４】
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脆弱部たる横ビード１２…を設けている。なお、このＳは、円筒パイプ１１の潰れ周期のピッチによって変化する。
【００３５】
この横ビード１２は、図３に示すように、全ての円筒パイプ１１に、約１２０度間隔で設けた、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。
【００３６】
この横ビード１２の後方側の円筒内周面には、円筒パイプの軸方向に延びる高強度部たる厚肉部２０を形成している。
【００３７】
この厚肉部２０は、図４に示すように、横ビード１２の円筒パイプ１１軸方向の延長上に設けられた三つの厚肉部（第一厚肉部）２０Ａと、その間に設けられた三つの厚肉部（第二厚肉部）２０Ｂで、６０度間隔で、六つ形成しており、円筒パイプ１１の内周面１１ａから内方側に突出して、円筒パイプ１１の後端位置まで（詳細には図示しない）延設している。
【００３８】
これらの厚肉部２０Ａ，２０Ｂは、後述するように、クラッシュカン３が座屈変形した際に、衝突エネルギー吸収量を増加させる機能を有する。
【００３９】
また、クラッシュカン３には、図４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、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、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。
【００４０】
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、ほぼ全域に亘って略直線状に延設するように設定している。このように接合部位を設定することで、円筒パイプ１１間の接合強度を高めている。
【００４１】
なお、この円筒パイプ１１間の接合は、レーザー溶接等によって行なうことが考えられる。例えば、円筒パイプ１１内に、光ファイバー等を用いたレーザーガンを差し込み、各接合部位１３，１４，１５，１６，１７，１８を円筒パイプ１１内から加熱して、円筒パイプ１１間の接触点を溶解させて、溶接を行なう。
【００４２】
図４に示すように、この各円筒パイプ１１の接合部位は、最上部接合部位１３と、二箇所の上側部接合部位１４，１５と、二箇所の下側部接合部位１６，１７と、最下部接合部位１８との、計六点で構成している。
【００４３】
そして、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。
【００４４】
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。
【００４５】
図５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一部を切欠いた側面図と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。
【００４６】
（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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
そこで、本実施形態では、図６、図７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６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７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。
【００５１】
まず、図６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。
【００５２】
一方、図７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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
また、図５に示すように、円筒パイプ１１の内周面には、前述した厚肉部２０（第一厚肉部２０Ａ、第二厚肉部２０Ｂ）を、６０度間隔で六つ設けている。
座屈変形時には、（ｂ）に示すように、第一厚肉部２０Ａが正三角形の頂点に位置して、第二厚肉部２０Ｂが逆正三角形の頂点に位置することで、断面形状の変形に対応して各厚肉部２０Ａ，２０Ｂが折り曲げられることになる。
【００５８】
このように、厚肉部２０が折り曲げられることにより、通常の板厚部分を折り曲げる場合よりも、変形に必要な荷重（エネルギー）を増加させることができるため、円筒パイプ１１の衝突エネルギー吸収量を、厚肉部を設けていないものと比較して増加させることができる。
【００５９】
また、この厚肉部２０の一部は、図４に示すように、各接合部位１３，１４，１５，１６，１７，１８に対応するように設けられている。このため、厚肉部２０は確実に正三角形と逆正三角形に変形する断面形状に即して、変形することになる。
【００６０】
図８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８（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。
【００６１】
（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。
【００６２】
クラッシュカン３の前部側面には、前述した脆弱部たる横ビード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ため、圧縮荷重を受けた際に、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」となるような変形が生じるのである。
【００６３】
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変形のパターンを規定できるため、この横ビードを形成した位置を基準として厚肉部を形成することができ、効果的に衝突エネルギー吸収量を高めることができる。
【００６４】
（ｂ）に示すように、車体前方から衝突荷重を受けた際には、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。
【００６５】
なお、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）。
【００６６】
また、この横ビードの代わりに「横スリット」を設けることも考えられる。この横スリットを設けた場合も、円筒パイプの潰れ周期のピッチの起点と断面変形のパターンを規定することができる。
【００６７】
図９は、本実施形態の厚肉部を設けたクラッシュカンと、厚肉部を設けていないクラッシュカンと、従来構造のクラッシュカンとの衝突エネルギー吸収状態を比較した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。
【００６８】
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、厚肉部を設けていないクラッシュカンの荷重特性ラインはＹに示した特性ラインであり、従来の四角柱状のクラッシュカンの荷重特性ラインは、Ｚに示した特性ラインである。
【００６９】
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、その後の荷重特性についても、比較的大きな座屈荷重を維持したまま、ストロークして（潰れて）いく。
【００７０】
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の平均荷重Ｚｍ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、接合部位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。
【００７１】
また、本実施形態の荷重特性Ｘでは、厚肉部を設けていないクラッシュカンの荷重特性Ｙの平均荷重Ｙｍと比較しても、荷重ピーク値Ｘｐ以降の荷重が高い値を維持している。
【００７２】
これは、前述したように、正三角形の頂点と逆正三角形の頂点となる部分に厚肉部２０を設けたことで、座屈変形の中期から後期にかけて変形荷重が増加して、衝突エネルギー吸収量が増加しているためである。
【００７３】
よって、本実施形態のクラッシュカン３によると、円筒パイプ１１の質量をさほど大きくすることなく、極めて高い衝撃吸収性能を得ることができる。
【００７４】
次に、図１６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１６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、縦軸を円筒パイプの直径ｄ、横軸を円筒パイプの板厚ｔで示している。
【００７５】
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。
【００７６】
このグラフの範囲に限っていえば、円筒パイプ１１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。
【００７７】
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。
【００７８】
次に、この厚肉部を備える円筒パイプの成形方法について、図１０により説明する。図１０は、素材の円筒パイプから厚肉部を備える円筒パイプを製造する製造工程を示した模式図である。
【００７９】
まず、上段に示す第一成形工程では、始めに、素材の円筒パイプＷを第一成形型３０に差し込む。この第一成形型の内周面には、６０°間隔で六箇所に凹状に窪んだ受け溝部３１を形成している。
【００８０】
次に、素材の円筒パイプＷ内に、作動流体（液体又は気体）３２を投入して加圧する。これにより、素材の円筒パイプＷの外周面が、受け溝部３１内に隆起して突出変形する。
【００８１】
このとき、受け溝部３１以外の部分では、受け溝部３１内に隆起しない。このため、相対的にこの部分Ｗａが肉厚となる。なお、この厚肉部分Ｗａが円筒パイプ１１の厚肉部２０に変化する。
【００８２】
こうして、第一成形工程では、放射状に外周側に六箇所突出した突出部Ｗｂを有する円筒ワークＷ′を成形することになる。
【００８３】
次に、下段に示す第二成形工程では、第一成形工程で成形した円筒ワークＷ′を、第二成形型３３に差込む。この第二成形型３３の内周面３４は、完成した円筒パイプ１１とほぼ同径の直径を有する円曲面で形成している。
【００８４】
次に、円筒ワークＷ′内に、再度作動流体３５を投入して加圧する。これにより、厚肉部分Ｗａが外周側に広がり、突出部Ｗｂの側面と端面が、それぞれ外周側に広がり、変形する。
【００８５】
こうして、第二成形工程では、外周面が円曲面となって内周面に厚肉部２０を備えた円筒パイプ１１を、成形することができる。
以上の製造工程によって、本実施形態の円筒パイプ１１を成形することができる。
【００８６】
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。
この実施形態のフレーム構造は、クラッシュカン３を、軸方向に延びる円筒パイプ１１を複数結合することで構成して、この円筒パイプ１１の先端周面に、座屈変形時の起点となる横ビード１２を三箇所に形成し、この横ビード１２の円筒パイプ１１軸方向の延長線上に、厚肉部２０（第一厚肉部２０Ａ）を形成している。
【００８７】
これにより、横ビード１２で、円筒パイプ１１の座屈変形の断面形状の変形パターンの位置を規定し、この横ビード１２の延長線上に厚肉部２０を形成することで、次の潰れ周期（潰れピッチ）の三角形の頂点となる部分の強度を高めることができる。
このため、円筒パイプ１１が座屈変形していく際に、最も変形荷重が作用する三角形の頂点の強度が高まるため、円筒パイプ１１全体の板厚を厚くしなくても、変形荷重を増加させることができ、衝突エネルギー吸収量を高めることができる。
よって、軸方向に延びる円筒パイプ１１を備えるクラッシュカン３構造において、クラッシュカン３の軽量化を図りつつ、衝突エネルギーの吸収量を増加させることができる。
【００８８】
また、この実施形態では、複数の円筒パイプ１１を隣り合う円筒パイプ１１同士で接合して、この各円筒パイプ１１に、他の円筒パイプ１１との接合部位１３，１４，１５，１６，１７，１８を一箇所含んで１２０度間隔で、円筒パイプ１１の軸方向に延びるように厚肉部２０（第一厚肉部２０Ａ）を形成している。
これにより、接合部位で規定される座屈変形時の断面形状の三角形のパターンを利用して、軸方向に延びる厚肉部２０Ａを１２０度間隔で形成することで、三角形の頂点（稜線）となる部分の強度を、確実に高めることができる。
よって、複数の円筒パイプ１１を結合したクラッシュカン３で、軽量化を図りつつ、衝突エネルギーの吸収量を増加させることができる。
【００８９】
また、この実施形態では、厚肉部２０を、第一厚肉部２０Ａと、この第一厚肉部２０Ａと径方向に対向する位置に設けた第二厚肉部２０Ｂと、によって構成している。
これにより、座屈変形時に断面形状が逆正方形になる位置においても、逆三角形の頂点となる部分の強度を高めることができる。
よって、座屈変形時の逆正三角形の頂点となる部分の衝突エネルギー吸収量を高めることができ、さらに衝突エネルギーの吸収量を高めることができる。
【００９０】
また、この実施形態では、板厚を厚くした厚肉部２０で、座屈強度を高めている。
これにより、円筒パイプ１１の厚肉化によって、安定して衝突エネルギー吸収量を高めることができる。
よって、確実に衝突エネルギーの吸収量を増大させることができる。
【００９１】
なお、本実施形態では、厚肉部２０を６０度間隔で六つ設けて、正三角形と逆正三角形の変形パターンに全て対応させて、衝突エネルギー吸収量を高めているが、例えば、正三角形の変形パターンにのみ対応するように、厚肉部を１２０度間隔で三つ設けるように構成してもよい。この場合には、衝突エネルギー吸収量がやや減少するものの、円筒パイプを軽量化できると共に、円筒パイプの成形性も高めることができる。
【００９２】
次に、第二実施形態について、図１１、図１２で説明する。図１１は第二実施形態の円筒パイプの一部を切欠いた側面図とＤ−Ｄ断面図であり、図１２は、円筒パイプの製造方法を示したフローチャートである。なお、前提となるクラッシュカンの構造等その他の構成要素は、第一実施形態と同様である。
【００９３】
この実施形態は、円筒パイプ５１の厚肉部６０を必要最小限にすることで、できるだけ円筒パイプ５１を軽量化しつつも、衝突エネルギーの吸収量を増加させたものである。
具体的には、座屈変形時に正三角形と逆正三角形の頂点となる部分のみに厚肉部６０を設け、その他の部分については、厚肉部を設けないように構成することで、円筒パイプ５１を軽量化したものである。
【００９４】
図１１に示すように、アルミ合金で成形した円筒パイプ５１の内周面５１ａには、厚肉部６０を同じ断面位置に１２０度間隔で三つ（第一厚肉部６０Ａ）、そして、軸方向に潰れ周期の半ピッチ毎に６０度ずつズレて三つ（第二厚肉部６０Ｂ）、それぞれ設けている。
【００９５】
各厚肉部６０Ａ，６０Ｂは、円筒パイプ５１の潰れ周期（潰れピッチ）の起点を基準として設けており、この起点は、円筒パイプ５１の先端周面に設けた横ビード１２で規定している。
【００９６】
このように、各厚肉部６０Ａ，６０Ｂを、潰れ周期（潰れピッチ）に合わせて、離間して設けることで、円筒パイプ５１の質量の増加を抑えつつも、衝突エネルギー吸収量を高めることができる。
【００９７】
図１２で、この実施形態の円筒パイプ５１の製造方法について説明する。
【００９８】
まず、ステップ１（Ｓ１）で、アルミ材料から内周面にスプライン形状の凸部を設けた円筒パイプを押出成形する。ここで円筒パイプの内周面には、第一実施形態の円筒パイプと同様に、軸方向に延びる六つの凸部が形成される。
次に、ステップ２（Ｓ２）で、円筒パイプの内周面の凸部を、先端部分から所定長さ切削加工する。この切削加工によって、円筒パイプの先端部分には、厚肉部を設けない部分が設定される。
さらに、ステップ３（Ｓ３）で、円筒パイプの厚肉部を設けない部分の外周面に、横ビードを形成する。この横ビードは、内周面の凸部の三つに対応するように１２０度間隔で形成され、前述のように、潰れ周期の起点となる。
そして最後に、ステップ４（Ｓ４）で、内周面の凸部を、変形周期のピッチに合致する位置を残して、その他の部分を切削加工する。この切削加工によって、座屈変形する部分以外の不要な凸部が、円筒パイプから除去される。
以上の工程を経て、本実施形態の円筒パイプが製造される。
【００９９】
次に、本実施形態の作用効果について説明する。
この実施形態では、各円筒パイプ５１の周面に、１２０度間隔で座屈変形時に起点となる横ビード１２を形成し、この横ビード１２の円筒パイプ５１の軸方向延長線上に、且つ座屈変形の変形周期単位に合わせた間隔で、厚肉部６０（第一厚肉部６０Ａ）を形成している。
これにより、横ビード１２で座屈変形時の断面形状の三角形の変形パターンの位置を規定して、この座屈変形の変形周期単位（変形ピッチ）に合わせた間隔で、厚肉部６０Ａが形成される。このため、変形荷重が最も作用する部分だけを強度を高めて、衝突エネルギーの吸収量を確保しながら、軽量化を図ることができる。
よって、複数の円筒パイプ５１を集合して結合したクラッシュカンで、より軽量化を図りつつ、衝突エネルギーの吸収量を高めることができる。
【０１００】
また、この実施形態では、円筒パイプ５１の内周面５１ａに、第一厚肉部６０Ａを形成し、この第一厚肉部６０Ａを形成した位置と径方向で対向する位置で、且つ座屈変形の変形周期単位の半周期ずらした位置に、第二厚肉部６０Ｂを形成している。
これにより、座屈変形時の断面形状の三角形の変形パターンが反転する位置においても、逆三角形の頂点（稜線）となる部分の強度を高めることができる。
よって、座屈変形の反転時の衝突エネルギー吸収量を高めることができ、さらに、衝突エネルギーの吸収量を高めることができる。
【０１０１】
なお、本実施形態では、アルミ材料によって、円筒パイプ５１を構成したが、一般的な鋼材で、円筒パイプを構成してもよい。
【０１０２】
次に、第三実施形態について、図１３で説明する。図１３は第三実施形態の円筒パイプの一部切欠いた側面図とＥ−Ｅ断面図である。なお、前提となるクラッシュカンの構造等その他の構成要素は、第一実施形態と同様である。
【０１０３】
この実施形態は、焼入れ加工した焼入れ部８０を、円筒パイプ７１の周面に形成することで、厚肉部を設けることなく、座屈変形時の衝突エネルギー吸収量を高めたものである。
【０１０４】
具体的には、図１３に示すように、バーナー等の加熱手段Ｖで、円筒パイプ７１の表面を加熱して、軸方向に延びるように焼入れ部８０を形成する。なお、焼入れ方法については、周知であるため、詳細な説明を省略する。
【０１０５】
この焼入れ部８０は、円筒パイプ７１の周面に約６０度間隔で六箇所設けることで、「正三角形」と「逆正三角形」の頂点に、それぞれ対応するように設けている。
このように焼入れ部８０を設けることで、円筒パイプ７１は、焼入れ部８０の硬度が高まるため、この部分が強靭化して、変形しにくくなる。
よって、この実施形態でも、座屈変形時には、焼入れ部が「正三角形」と「逆正三角形」の頂点となって変形するため、円筒パイプ７１が座屈変形しにくくなり、円筒パイプ７１の衝突エネルギー吸収量を増加させることができる。
【０１０６】
このように、この実施形態では、円筒パイプ７１の、座屈変形時に「正三角形」と「逆正三角形」の頂点となる部分を、焼入れ加工した焼入れ部８０で構成している。
これにより、円筒パイプ７１に厚肉部を設けることなく、衝突エネルギー吸収量を高めることができる。
よって、本実施形態によると、クラッシュカンの軽量化をより図りつつ、衝突エネルギーの吸収量を増大させることができる。
【０１０７】
次に、第四実施形態について、図１４で説明する。図１４は第四実施形態の円筒パイプの一部を切欠いた側面図とＦ−Ｆ断面図である。
【０１０８】
この実施形態は、鍛造加工した鍛造部１００を、円筒パイプ９１の周面に形成することで、座屈変形時の衝突エネルギー吸収量を高めたものである。
【０１０９】
具体的には、図１４に示すように、ハンマー等の打撃手段Ｈで、円筒パイプ９１の表面を叩いて、軸方向に延びるように鍛造部１００を形成する。なお、鍛造方法についても、周知であるため、詳細な説明を省略する。
【０１１０】
この鍛造部１００は、円筒パイプ９１の周面に６０度間隔で六箇所設けることで、「正三角形」と「逆正三角形」に変形する断面形状に、それぞれ対応するように設けている。
このように鍛造部１００を設けることで、この実施形態の円筒パイプ９１でも、鍛造部１００の硬度が高まるため、この部分が強靭化して、変形しにくくなる。
よって、この実施形態でも、円筒パイプ９１が座屈変形しにくくなり、円筒パイプ９１の衝突エネルギー吸収量を増加させることができる。
【０１１１】
このように、この実施形態では、円筒パイプ９１の、座屈変形時に「正三角形」と「逆正三角形」の頂点となる部分を、鍛造加工した鍛造部１００で構成している。
これにより、円筒パイプ９１に厚肉部を設けることなく、衝突エネルギー吸収量を高めることができる。
よって、本実施形態によると、クラッシュカンの軽量化をより図りつつ、衝突エネルギーの吸収量を増大させることができる。
【０１１２】
特に、本実施形態によると、ハンマー等の打撃手段Ｈで、位置を規定して鍛造部１００を形成するため、鍛造部１００の位置を確実に規定することができるため、座屈変形時の断面形状の変形に確実に対応させることができる。
【０１１３】
次に、第五実施形態について、図１５で説明する。図１５は第五実施形態の円筒パイプの一部を切欠いた側面図とＧ−Ｇ断面図である。
【０１１４】
この実施形態は、ショットピーニング加工したショットピーニング部１２０を、円筒パイプ１１１の周面に形成することで、座屈変形時の衝突エネルギー吸収量を高めたものである。
【０１１５】
具体的には、図１５に示すように、鉄球を投射するショットピーニング手段ＳＰで、円筒パイプ１１１の周面に鉄球を投射して、軸方向に延びるようにショットピーニング部１２０を形成する。なお、ショットピーニングの方法についても、周知であるため、詳細な説明を省略する。
【０１１６】
このショットピーニング部１２０も、円筒パイプ１１１の周面に６０度間隔で六箇所設けることで、「正三角形」と「逆正三角形」に変形する断面形状に、それぞれ対応するようになっている。
このように、ショットピーニング部１２０を設けることで、この実施形態でも、円筒パイプ１１１は、ショットピーニング部１２０の硬度が高まるため、この部分が強靭化して、変形しにくくなる。
よって、この実施形態でも、円筒パイプ１１１が座屈変形しにくくなり、円筒パイプ１１１の衝突エネルギー吸収量を増加させることができる。
【０１１７】
このように、この実施形態では、円筒パイプ１１１の、座屈変形時に「正三角形」と「逆正三角形」の頂点となる部分を、ショットピーニング加工したショットピーニング部１２０で構成している。
これにより、円筒パイプ１１１に厚肉部を設けることなく、衝突エネルギー吸収量を高めることができる。
よって、クラッシュカンの軽量化をより図りつつ、衝突エネルギーの吸収量を増大させることができる。
【０１１８】
特に、この実施形態によると、小さな鉄球を投射して、ショットピーニング部１２０を形成するため、細い円筒パイプに対しても容易に加工することができる。
【０１１９】
次に、第六実施形態について、図１７、図１８で説明する。図１７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、図１８はプリフォーム積層タイプの円筒パイプの断面図である。
【０１２０】
この実施形態は、クラッシュカンを構成する円筒パイプの強度差を、いわゆるプリフォームを利用することにより発生させ、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。
【０１２１】
具体的には、図１７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１９２…を有するシート状のプリフォーム１９１を成形する。このプリフォーム１９１は、前述したように強化繊維によって成形する。
【０１２２】
次に、（ｂ）に示すように、シート状のプリフォーム１９１を円筒状に折曲げて、円筒形状のプリフォーム１９３を成形する。このとき、厚肉部１９２…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。
【０１２３】
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（１９４）。
【０１２４】
最後に、（ｄ）に示すように、この積層したプリフォーム１９４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１９５を成形する。
【０１２５】
このように、円筒パイプ１９５を成形することで、円筒パイプ１９５は、外周側に母材であるアルミニウム１９６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１９７が位置するように成形される。
【０１２６】
また、１−１縦断面図に示すように、厚肉部１９２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１９７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１９２の部分では、複合化部分が増加することが分かる。
【０１２７】
このように、円筒パイプ１９５を構成することで、図１８で一点鎖線に示すように、座屈変形時には、三角形の頂点Ｋ１がちょうど厚肉部１９２になるように変形させる。すなわち、厚肉部９２を設けた部分の強度が高まるため、この部分を有効に利用して、座屈変形時の衝突エネルギー吸収量を増加させることができるのである。
【０１２８】
したがって、本実施形態の円筒パイプ１９５によると、確実に座屈変形時の衝突エネルギー吸収量を増加させることができるため、より衝突エネルギーの吸収量を高めることができる。
【０１２９】
なお、具体的には、図示しないが、この実施形態とは逆に、外周側にプリフォームを位置させて、内周側に母材であるアルミニウムが位置するように成形してもよい。この場合には、厚肉部を、三角形の頂点に対応して内周側に三箇所突出するように成形する。
【０１３０】
こうして、円筒パイプを構成した場合も、この厚肉部を有効に利用して、座屈変形時の衝突エネルギー吸収量を増加させることができる。よって、より衝突エネルギーの吸収量を高めることができる。
【０１３１】
また、第六実施形態と異なり、座屈変形の半ピッチに対応した長さでプリフォームを切断せずに、円筒形状に一体成形したプリフォームで、座屈変形時の衝突エネルギー吸収量を増加させるように構成してもよい。
【０１３２】
この場合には、円筒形状のプリフォームに、６０度間隔で六箇所の厚肉部を形成して、このプリフォームにアルミ二ウム等の母材を流し込み、円筒パイプを成形する。なお、プリフォームが円筒パイプの内周側又は外周側のいずれに位置するように成形してもよい。
【０１３３】
このように円筒パイプを構成した場合には、プリフォーム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。
【０１３４】
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、
この発明のフレーム構造は、実施形態のクラッシュカン３に対応し、
以下、同様に、
脆弱部は、横ビード１２に対応し、
高強度部は、厚肉部２０、厚肉部６０、焼入れ部８０、鍛造部１００、ショットピーニング部１２０に対応し、
結合部は、接合部位１３，１４，１５，１６，１７，１８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。
【０１３５】
本実施形態では、車体前部構造のクラッシュカン３で説明したが、本発明は、これに限られず、車体後部のクラッシュカンや、フロントサイドフレームやリヤサイドフレームで採用してもよい。また、円筒パイプの結合構造も、溶接だけでなく、嵌合、圧着等であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１３６】
【図１】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】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】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一部を切欠いた側面図とＡ−Ａ断面図、（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。
【図６】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７】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８】（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９】本実施形態の厚肉部を設けたクラッシュカンと、厚肉部を設けていないクラッシュカンと、従来構造のクラッシュカンとの衝突エネルギー吸収状態を比較したグラフを示した図。
【図１０】素材の円筒パイプから厚肉部を備える円筒パイプを製造する製造工程を示した模式図。
【図１１】第二実施形態の円筒パイプの一部を切欠いた側面図とＤ−Ｄ断面図。
【図１２】円筒パイプの製造方法を示したフローチャート。
【図１３】第三実施形態の円筒パイプの一部を切欠いた側面図とＥ−Ｅ断面図。
【図１４】第四実施形態の円筒パイプの一部を切欠いた側面図とＦ−Ｆ断面図。
【図１５】第五実施形態の円筒パイプの一部を切欠いた側面図とＧ−Ｇ断面図。
【図１６】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１７】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。
【図１８】プリフォーム積層タイプの円筒パイプの断面図。
【符号の説明】
【０１３７】
３…クラッシュカン
１１…円筒パイプ
１２…横ビード
１３，１４，１５，１６，１７，１８…接合部位
２０…厚肉部
２０Ａ…第一厚肉部
２０Ｂ…第二厚肉部
５１…円筒パイプ
６０…厚肉部
６０Ａ…第一厚肉部
６０Ｂ…第二厚肉部
７１…円筒パイプ
８０…焼入れ部
９１…円筒パイプ
１００…鍛造部
１１１…円筒パイプ
１２０…ショットピーニング部
【技術分野】
【０００１】
この発明は、自動車のフレーム構造に関し、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では、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、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、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。
【０００５】
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大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】
【０００６】
ところで、車体構造を構成するフレーム構造においては、燃費向上、動力性能向上を図るため、軽量化が求められる。そして、一般に軽量化を図るためには、フレーム板厚を薄くすること等が考えられる。
【０００７】
この点、例えば、前述の特許文献２のフレーム構造においても、フレームやパイプ部材の板厚を薄くすることで、フレーム構造の軽量化を図ることが考えられる。
【０００８】
しかし、単にフレームやパイプ部材の板厚を薄くすると、パイプ部材等が変形しやすくなるため、衝突エネルギーの吸収量が低下するという問題が生じる。
【０００９】
特に、パイプ部材を円筒パイプで構成した場合には、パイプ部材が断面形状を三角形と逆三角形との間を交互に変化させながら、座屈変形していくことになるが、特許文献２のフレーム構造では、こうした断面形状の変化に対応して、何ら対策を採っていないため、フレーム構造の軽量化を図りつつ、エネルギー吸収量を増加させることはできない。
【００１０】
そこで、本発明は、軸方向に延びる円筒パイプを備える自動車のフレーム構造において、フレーム構造の軽量化を図りつつ、衝突エネルギーの吸収量を増加させることができる自動車のフレーム構造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、前記円筒パイプの先端周面に、座屈変形時の起点となる脆弱部を所定箇所に形成し、該脆弱部の円筒パイプの軸方向の延長線上に、高強度部を形成したものである。
【００１２】
上記構成によれば、円筒パイプの先端周面に脆弱部を形成することで、円筒パイプの座屈変形の断面形状のパターンを規定できる。そして、高強度部を、この脆弱部の延長線上に形成することで、次の変形位置の断面形状の頂点（稜線）となる部分の強度を高めることができる。
このため、円筒パイプが座屈変形していく際に、最も変形荷重が作用する断面形状の頂点の強度が高まるため、円筒パイプの板厚を薄くしつつも、変形荷重を増加させることができ、衝突エネルギー吸収量を高めることができる。
なお、このパイプ部材を構成する金属材料は、軸方向に座屈変形するものであればどのようなものであってもよい。一般的な鋼材だけでなく、アルミ材等の軽金属であってもよい。
【００１３】
この発明の一実施態様においては、前記高強度部を、座屈変形の変形周期単位に合わせた間隔で形成したものである。
上記構成によれば、高強度部を変形周期単位（変形ピッチ）に合わせた間隔で形成することにより、より変形荷重が作用する部分だけを高強度部とすることで、衝突エネルギーの吸収量を確保しながら、軽量化を図ることができる。
よって、フレーム構造の軽量化をより図りつつ、衝突エネルギーの吸収量を高めることができる。
【００１４】
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、前記複数の円筒パイプを、隣り合う円筒パイプ同士で結合して、該各円筒パイプに、他の円筒パイプとの結合部を一箇所含んで１２０度間隔で、円筒パイプの軸方向の延長線上に高強度部を形成したものである。
【００１５】
上記構成によれば、複数の円筒パイプを結合することで、座屈変形時の変形断面の三角形のパターンを規定することができる。すなわち、円筒パイプが座屈変形する際には、断面形状を三角形と逆三角形で交互に繰り返しながら座屈変形していくが、円筒パイプを結合することで、この結合部が剥離しないように変形形状を拘束するため、結合部が三角形の頂点となる。
そして、その結合部を含んだ１２０度間隔で軸方向の延長線上に高強度部を形成することで、規定された断面形状の三角形の頂点（稜線）となる部分の強度が、確実に高まることになり、衝突エネルギー吸収量を高めることができる。
よって、複数の円筒パイプを結合したフレーム構造で、軽量化を図りつつ、衝突エネルギーの吸収量を増加させることができる。
【００１６】
この発明の一実施態様においては、前記各円筒パイプの周面に、他の円筒パイプとの結合部を、一箇所含んで１２０度間隔で座屈変形時に起点となる脆弱部を形成し、前記高強度部を、該脆弱部の円筒パイプの軸方向延長線上で、且つ座屈変形の変形周期単位に合わせた間隔で形成したものである。
上記構成によれば、脆弱部を設けたことで、複数の円筒パイプを結合した場合における、座屈変形時の断面形状の三角形の変形パターンの軸方向位置を規定することができる。また、高強度部を、座屈変形の変形周期単位に合わせた間隔で形成することで、より変形荷重が作用する部分だけを、高強度部とすることで、衝突エネルギーの吸収量を確保しながら、より軽量化を図ることができる。
よって、複数の円筒パイプを集合して結合したフレーム構造で、フレーム構造の軽量化をより図りつつ、衝突エネルギーの吸収量を高めることができる。
【００１７】
この発明の一実施態様においては、前記円筒パイプに、前記高強度部を形成した位置と径方向で対向する位置で、且つ座屈変形の変形周期単位の半周期ずらした位置に、第二の高強度部を形成したものである。
上記構成によれば、第二の高強度部を形成したことで、座屈変形時の断面形状の三角形の変形パターンが反転して逆三角形となる位置においても、逆三角形の頂点（稜線）となる部分の強度を高めることができる。
よって、座屈変形時に逆三角形の頂点となる部分の衝突エネルギー吸収量を高めることができ、さらに、衝突エネルギーの吸収量を高めることができる。
なお、この第二の高強度部を形成したものでは、各高強度部の間隔が周方向に６０度間隔で設定されることになる。
【００１８】
この発明の一実施態様においては、前記高強度部を、板厚を厚くした厚肉部で構成したものである。
上記構成によれば、高強度部を、厚肉部で構成したことで、円筒パイプの厚肉化によって、安定して衝突エネルギー吸収量を高めることができる。
よって、確実に衝突エネルギーの吸収量を増大させることができる。
【００１９】
この発明の一実施態様においては、前記高強度部を、加熱加工した焼入れ部で構成したものである。
上記構成によれば、高強度部を、焼入れ部で構成したことで、円筒パイプの重量を増加させることなく、衝突エネルギー吸収量を高めることができる。
よって、フレーム構造の軽量化をより図りつつ、衝突エネルギーの吸収量を増大させることができる。
【００２０】
この発明の一実施態様においては、前記高強度部を、鍛造加工した鍛造部で構成したものである。
上記構成によれば、高強度部を、鍛造部で構成したことで、円筒パイプの重量を増加させることなく、衝突エネルギー吸収量を高めることができる。
よって、フレーム構造の軽量化をより図りつつ、衝突エネルギーの吸収量を増大させることができる。
【００２１】
この発明の一実施態様においては、前記高強度部を、ショットピーニング加工したショットピーニング部で構成したものである。
上記構成によれば、高強度部を、ショットピーニング部で構成したことで、円筒パイプの重量を増加させることなく、衝突エネルギー吸収量を高めることができる。
よって、フレーム構造の軽量化をより図りつつ、衝突エネルギーの吸収量を増大させることができる。
【発明の効果】
【００２２】
この発明によれば、円筒パイプが座屈変形していく際に、最も変形荷重が作用する断面形状の頂点の強度が高まるため、円筒パイプの板厚を薄くしつつも、変形荷重を増加させることができ、衝突エネルギー吸収量を高めることができる。
よって、軸方向に延びる円筒パイプを備える自動車のフレーム構造において、フレーム構造の軽量化を図りつつ、衝突エネルギーの吸収量を増加させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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されるように構成している。
【００３０】
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ることで構成している。
【００３１】
具体的に、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。
【００３２】
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量を確保している。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。
【００３３】
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、衝突エネルギー吸収量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。
【００３４】
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脆弱部たる横ビード１２…を設けている。なお、このＳは、円筒パイプ１１の潰れ周期のピッチによって変化する。
【００３５】
この横ビード１２は、図３に示すように、全ての円筒パイプ１１に、約１２０度間隔で設けた、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。
【００３６】
この横ビード１２の後方側の円筒内周面には、円筒パイプの軸方向に延びる高強度部たる厚肉部２０を形成している。
【００３７】
この厚肉部２０は、図４に示すように、横ビード１２の円筒パイプ１１軸方向の延長上に設けられた三つの厚肉部（第一厚肉部）２０Ａと、その間に設けられた三つの厚肉部（第二厚肉部）２０Ｂで、６０度間隔で、六つ形成しており、円筒パイプ１１の内周面１１ａから内方側に突出して、円筒パイプ１１の後端位置まで（詳細には図示しない）延設している。
【００３８】
これらの厚肉部２０Ａ，２０Ｂは、後述するように、クラッシュカン３が座屈変形した際に、衝突エネルギー吸収量を増加させる機能を有する。
【００３９】
また、クラッシュカン３には、図４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、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、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。
【００４０】
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、ほぼ全域に亘って略直線状に延設するように設定している。このように接合部位を設定することで、円筒パイプ１１間の接合強度を高めている。
【００４１】
なお、この円筒パイプ１１間の接合は、レーザー溶接等によって行なうことが考えられる。例えば、円筒パイプ１１内に、光ファイバー等を用いたレーザーガンを差し込み、各接合部位１３，１４，１５，１６，１７，１８を円筒パイプ１１内から加熱して、円筒パイプ１１間の接触点を溶解させて、溶接を行なう。
【００４２】
図４に示すように、この各円筒パイプ１１の接合部位は、最上部接合部位１３と、二箇所の上側部接合部位１４，１５と、二箇所の下側部接合部位１６，１７と、最下部接合部位１８との、計六点で構成している。
【００４３】
そして、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。
【００４４】
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。
【００４５】
図５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一部を切欠いた側面図と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。
【００４６】
（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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
そこで、本実施形態では、図６、図７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６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７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。
【００５１】
まず、図６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。
【００５２】
一方、図７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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
また、図５に示すように、円筒パイプ１１の内周面には、前述した厚肉部２０（第一厚肉部２０Ａ、第二厚肉部２０Ｂ）を、６０度間隔で六つ設けている。
座屈変形時には、（ｂ）に示すように、第一厚肉部２０Ａが正三角形の頂点に位置して、第二厚肉部２０Ｂが逆正三角形の頂点に位置することで、断面形状の変形に対応して各厚肉部２０Ａ，２０Ｂが折り曲げられることになる。
【００５８】
このように、厚肉部２０が折り曲げられることにより、通常の板厚部分を折り曲げる場合よりも、変形に必要な荷重（エネルギー）を増加させることができるため、円筒パイプ１１の衝突エネルギー吸収量を、厚肉部を設けていないものと比較して増加させることができる。
【００５９】
また、この厚肉部２０の一部は、図４に示すように、各接合部位１３，１４，１５，１６，１７，１８に対応するように設けられている。このため、厚肉部２０は確実に正三角形と逆正三角形に変形する断面形状に即して、変形することになる。
【００６０】
図８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８（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。
【００６１】
（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。
【００６２】
クラッシュカン３の前部側面には、前述した脆弱部たる横ビード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ため、圧縮荷重を受けた際に、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」となるような変形が生じるのである。
【００６３】
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変形のパターンを規定できるため、この横ビードを形成した位置を基準として厚肉部を形成することができ、効果的に衝突エネルギー吸収量を高めることができる。
【００６４】
（ｂ）に示すように、車体前方から衝突荷重を受けた際には、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。
【００６５】
なお、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）。
【００６６】
また、この横ビードの代わりに「横スリット」を設けることも考えられる。この横スリットを設けた場合も、円筒パイプの潰れ周期のピッチの起点と断面変形のパターンを規定することができる。
【００６７】
図９は、本実施形態の厚肉部を設けたクラッシュカンと、厚肉部を設けていないクラッシュカンと、従来構造のクラッシュカンとの衝突エネルギー吸収状態を比較した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。
【００６８】
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、厚肉部を設けていないクラッシュカンの荷重特性ラインはＹに示した特性ラインであり、従来の四角柱状のクラッシュカンの荷重特性ラインは、Ｚに示した特性ラインである。
【００６９】
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、その後の荷重特性についても、比較的大きな座屈荷重を維持したまま、ストロークして（潰れて）いく。
【００７０】
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の平均荷重Ｚｍ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、接合部位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。
【００７１】
また、本実施形態の荷重特性Ｘでは、厚肉部を設けていないクラッシュカンの荷重特性Ｙの平均荷重Ｙｍと比較しても、荷重ピーク値Ｘｐ以降の荷重が高い値を維持している。
【００７２】
これは、前述したように、正三角形の頂点と逆正三角形の頂点となる部分に厚肉部２０を設けたことで、座屈変形の中期から後期にかけて変形荷重が増加して、衝突エネルギー吸収量が増加しているためである。
【００７３】
よって、本実施形態のクラッシュカン３によると、円筒パイプ１１の質量をさほど大きくすることなく、極めて高い衝撃吸収性能を得ることができる。
【００７４】
次に、図１６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１６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、縦軸を円筒パイプの直径ｄ、横軸を円筒パイプの板厚ｔで示している。
【００７５】
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。
【００７６】
このグラフの範囲に限っていえば、円筒パイプ１１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。
【００７７】
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。
【００７８】
次に、この厚肉部を備える円筒パイプの成形方法について、図１０により説明する。図１０は、素材の円筒パイプから厚肉部を備える円筒パイプを製造する製造工程を示した模式図である。
【００７９】
まず、上段に示す第一成形工程では、始めに、素材の円筒パイプＷを第一成形型３０に差し込む。この第一成形型の内周面には、６０°間隔で六箇所に凹状に窪んだ受け溝部３１を形成している。
【００８０】
次に、素材の円筒パイプＷ内に、作動流体（液体又は気体）３２を投入して加圧する。これにより、素材の円筒パイプＷの外周面が、受け溝部３１内に隆起して突出変形する。
【００８１】
このとき、受け溝部３１以外の部分では、受け溝部３１内に隆起しない。このため、相対的にこの部分Ｗａが肉厚となる。なお、この厚肉部分Ｗａが円筒パイプ１１の厚肉部２０に変化する。
【００８２】
こうして、第一成形工程では、放射状に外周側に六箇所突出した突出部Ｗｂを有する円筒ワークＷ′を成形することになる。
【００８３】
次に、下段に示す第二成形工程では、第一成形工程で成形した円筒ワークＷ′を、第二成形型３３に差込む。この第二成形型３３の内周面３４は、完成した円筒パイプ１１とほぼ同径の直径を有する円曲面で形成している。
【００８４】
次に、円筒ワークＷ′内に、再度作動流体３５を投入して加圧する。これにより、厚肉部分Ｗａが外周側に広がり、突出部Ｗｂの側面と端面が、それぞれ外周側に広がり、変形する。
【００８５】
こうして、第二成形工程では、外周面が円曲面となって内周面に厚肉部２０を備えた円筒パイプ１１を、成形することができる。
以上の製造工程によって、本実施形態の円筒パイプ１１を成形することができる。
【００８６】
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。
この実施形態のフレーム構造は、クラッシュカン３を、軸方向に延びる円筒パイプ１１を複数結合することで構成して、この円筒パイプ１１の先端周面に、座屈変形時の起点となる横ビード１２を三箇所に形成し、この横ビード１２の円筒パイプ１１軸方向の延長線上に、厚肉部２０（第一厚肉部２０Ａ）を形成している。
【００８７】
これにより、横ビード１２で、円筒パイプ１１の座屈変形の断面形状の変形パターンの位置を規定し、この横ビード１２の延長線上に厚肉部２０を形成することで、次の潰れ周期（潰れピッチ）の三角形の頂点となる部分の強度を高めることができる。
このため、円筒パイプ１１が座屈変形していく際に、最も変形荷重が作用する三角形の頂点の強度が高まるため、円筒パイプ１１全体の板厚を厚くしなくても、変形荷重を増加させることができ、衝突エネルギー吸収量を高めることができる。
よって、軸方向に延びる円筒パイプ１１を備えるクラッシュカン３構造において、クラッシュカン３の軽量化を図りつつ、衝突エネルギーの吸収量を増加させることができる。
【００８８】
また、この実施形態では、複数の円筒パイプ１１を隣り合う円筒パイプ１１同士で接合して、この各円筒パイプ１１に、他の円筒パイプ１１との接合部位１３，１４，１５，１６，１７，１８を一箇所含んで１２０度間隔で、円筒パイプ１１の軸方向に延びるように厚肉部２０（第一厚肉部２０Ａ）を形成している。
これにより、接合部位で規定される座屈変形時の断面形状の三角形のパターンを利用して、軸方向に延びる厚肉部２０Ａを１２０度間隔で形成することで、三角形の頂点（稜線）となる部分の強度を、確実に高めることができる。
よって、複数の円筒パイプ１１を結合したクラッシュカン３で、軽量化を図りつつ、衝突エネルギーの吸収量を増加させることができる。
【００８９】
また、この実施形態では、厚肉部２０を、第一厚肉部２０Ａと、この第一厚肉部２０Ａと径方向に対向する位置に設けた第二厚肉部２０Ｂと、によって構成している。
これにより、座屈変形時に断面形状が逆正方形になる位置においても、逆三角形の頂点となる部分の強度を高めることができる。
よって、座屈変形時の逆正三角形の頂点となる部分の衝突エネルギー吸収量を高めることができ、さらに衝突エネルギーの吸収量を高めることができる。
【００９０】
また、この実施形態では、板厚を厚くした厚肉部２０で、座屈強度を高めている。
これにより、円筒パイプ１１の厚肉化によって、安定して衝突エネルギー吸収量を高めることができる。
よって、確実に衝突エネルギーの吸収量を増大させることができる。
【００９１】
なお、本実施形態では、厚肉部２０を６０度間隔で六つ設けて、正三角形と逆正三角形の変形パターンに全て対応させて、衝突エネルギー吸収量を高めているが、例えば、正三角形の変形パターンにのみ対応するように、厚肉部を１２０度間隔で三つ設けるように構成してもよい。この場合には、衝突エネルギー吸収量がやや減少するものの、円筒パイプを軽量化できると共に、円筒パイプの成形性も高めることができる。
【００９２】
次に、第二実施形態について、図１１、図１２で説明する。図１１は第二実施形態の円筒パイプの一部を切欠いた側面図とＤ−Ｄ断面図であり、図１２は、円筒パイプの製造方法を示したフローチャートである。なお、前提となるクラッシュカンの構造等その他の構成要素は、第一実施形態と同様である。
【００９３】
この実施形態は、円筒パイプ５１の厚肉部６０を必要最小限にすることで、できるだけ円筒パイプ５１を軽量化しつつも、衝突エネルギーの吸収量を増加させたものである。
具体的には、座屈変形時に正三角形と逆正三角形の頂点となる部分のみに厚肉部６０を設け、その他の部分については、厚肉部を設けないように構成することで、円筒パイプ５１を軽量化したものである。
【００９４】
図１１に示すように、アルミ合金で成形した円筒パイプ５１の内周面５１ａには、厚肉部６０を同じ断面位置に１２０度間隔で三つ（第一厚肉部６０Ａ）、そして、軸方向に潰れ周期の半ピッチ毎に６０度ずつズレて三つ（第二厚肉部６０Ｂ）、それぞれ設けている。
【００９５】
各厚肉部６０Ａ，６０Ｂは、円筒パイプ５１の潰れ周期（潰れピッチ）の起点を基準として設けており、この起点は、円筒パイプ５１の先端周面に設けた横ビード１２で規定している。
【００９６】
このように、各厚肉部６０Ａ，６０Ｂを、潰れ周期（潰れピッチ）に合わせて、離間して設けることで、円筒パイプ５１の質量の増加を抑えつつも、衝突エネルギー吸収量を高めることができる。
【００９７】
図１２で、この実施形態の円筒パイプ５１の製造方法について説明する。
【００９８】
まず、ステップ１（Ｓ１）で、アルミ材料から内周面にスプライン形状の凸部を設けた円筒パイプを押出成形する。ここで円筒パイプの内周面には、第一実施形態の円筒パイプと同様に、軸方向に延びる六つの凸部が形成される。
次に、ステップ２（Ｓ２）で、円筒パイプの内周面の凸部を、先端部分から所定長さ切削加工する。この切削加工によって、円筒パイプの先端部分には、厚肉部を設けない部分が設定される。
さらに、ステップ３（Ｓ３）で、円筒パイプの厚肉部を設けない部分の外周面に、横ビードを形成する。この横ビードは、内周面の凸部の三つに対応するように１２０度間隔で形成され、前述のように、潰れ周期の起点となる。
そして最後に、ステップ４（Ｓ４）で、内周面の凸部を、変形周期のピッチに合致する位置を残して、その他の部分を切削加工する。この切削加工によって、座屈変形する部分以外の不要な凸部が、円筒パイプから除去される。
以上の工程を経て、本実施形態の円筒パイプが製造される。
【００９９】
次に、本実施形態の作用効果について説明する。
この実施形態では、各円筒パイプ５１の周面に、１２０度間隔で座屈変形時に起点となる横ビード１２を形成し、この横ビード１２の円筒パイプ５１の軸方向延長線上に、且つ座屈変形の変形周期単位に合わせた間隔で、厚肉部６０（第一厚肉部６０Ａ）を形成している。
これにより、横ビード１２で座屈変形時の断面形状の三角形の変形パターンの位置を規定して、この座屈変形の変形周期単位（変形ピッチ）に合わせた間隔で、厚肉部６０Ａが形成される。このため、変形荷重が最も作用する部分だけを強度を高めて、衝突エネルギーの吸収量を確保しながら、軽量化を図ることができる。
よって、複数の円筒パイプ５１を集合して結合したクラッシュカンで、より軽量化を図りつつ、衝突エネルギーの吸収量を高めることができる。
【０１００】
また、この実施形態では、円筒パイプ５１の内周面５１ａに、第一厚肉部６０Ａを形成し、この第一厚肉部６０Ａを形成した位置と径方向で対向する位置で、且つ座屈変形の変形周期単位の半周期ずらした位置に、第二厚肉部６０Ｂを形成している。
これにより、座屈変形時の断面形状の三角形の変形パターンが反転する位置においても、逆三角形の頂点（稜線）となる部分の強度を高めることができる。
よって、座屈変形の反転時の衝突エネルギー吸収量を高めることができ、さらに、衝突エネルギーの吸収量を高めることができる。
【０１０１】
なお、本実施形態では、アルミ材料によって、円筒パイプ５１を構成したが、一般的な鋼材で、円筒パイプを構成してもよい。
【０１０２】
次に、第三実施形態について、図１３で説明する。図１３は第三実施形態の円筒パイプの一部切欠いた側面図とＥ−Ｅ断面図である。なお、前提となるクラッシュカンの構造等その他の構成要素は、第一実施形態と同様である。
【０１０３】
この実施形態は、焼入れ加工した焼入れ部８０を、円筒パイプ７１の周面に形成することで、厚肉部を設けることなく、座屈変形時の衝突エネルギー吸収量を高めたものである。
【０１０４】
具体的には、図１３に示すように、バーナー等の加熱手段Ｖで、円筒パイプ７１の表面を加熱して、軸方向に延びるように焼入れ部８０を形成する。なお、焼入れ方法については、周知であるため、詳細な説明を省略する。
【０１０５】
この焼入れ部８０は、円筒パイプ７１の周面に約６０度間隔で六箇所設けることで、「正三角形」と「逆正三角形」の頂点に、それぞれ対応するように設けている。
このように焼入れ部８０を設けることで、円筒パイプ７１は、焼入れ部８０の硬度が高まるため、この部分が強靭化して、変形しにくくなる。
よって、この実施形態でも、座屈変形時には、焼入れ部が「正三角形」と「逆正三角形」の頂点となって変形するため、円筒パイプ７１が座屈変形しにくくなり、円筒パイプ７１の衝突エネルギー吸収量を増加させることができる。
【０１０６】
このように、この実施形態では、円筒パイプ７１の、座屈変形時に「正三角形」と「逆正三角形」の頂点となる部分を、焼入れ加工した焼入れ部８０で構成している。
これにより、円筒パイプ７１に厚肉部を設けることなく、衝突エネルギー吸収量を高めることができる。
よって、本実施形態によると、クラッシュカンの軽量化をより図りつつ、衝突エネルギーの吸収量を増大させることができる。
【０１０７】
次に、第四実施形態について、図１４で説明する。図１４は第四実施形態の円筒パイプの一部を切欠いた側面図とＦ−Ｆ断面図である。
【０１０８】
この実施形態は、鍛造加工した鍛造部１００を、円筒パイプ９１の周面に形成することで、座屈変形時の衝突エネルギー吸収量を高めたものである。
【０１０９】
具体的には、図１４に示すように、ハンマー等の打撃手段Ｈで、円筒パイプ９１の表面を叩いて、軸方向に延びるように鍛造部１００を形成する。なお、鍛造方法についても、周知であるため、詳細な説明を省略する。
【０１１０】
この鍛造部１００は、円筒パイプ９１の周面に６０度間隔で六箇所設けることで、「正三角形」と「逆正三角形」に変形する断面形状に、それぞれ対応するように設けている。
このように鍛造部１００を設けることで、この実施形態の円筒パイプ９１でも、鍛造部１００の硬度が高まるため、この部分が強靭化して、変形しにくくなる。
よって、この実施形態でも、円筒パイプ９１が座屈変形しにくくなり、円筒パイプ９１の衝突エネルギー吸収量を増加させることができる。
【０１１１】
このように、この実施形態では、円筒パイプ９１の、座屈変形時に「正三角形」と「逆正三角形」の頂点となる部分を、鍛造加工した鍛造部１００で構成している。
これにより、円筒パイプ９１に厚肉部を設けることなく、衝突エネルギー吸収量を高めることができる。
よって、本実施形態によると、クラッシュカンの軽量化をより図りつつ、衝突エネルギーの吸収量を増大させることができる。
【０１１２】
特に、本実施形態によると、ハンマー等の打撃手段Ｈで、位置を規定して鍛造部１００を形成するため、鍛造部１００の位置を確実に規定することができるため、座屈変形時の断面形状の変形に確実に対応させることができる。
【０１１３】
次に、第五実施形態について、図１５で説明する。図１５は第五実施形態の円筒パイプの一部を切欠いた側面図とＧ−Ｇ断面図である。
【０１１４】
この実施形態は、ショットピーニング加工したショットピーニング部１２０を、円筒パイプ１１１の周面に形成することで、座屈変形時の衝突エネルギー吸収量を高めたものである。
【０１１５】
具体的には、図１５に示すように、鉄球を投射するショットピーニング手段ＳＰで、円筒パイプ１１１の周面に鉄球を投射して、軸方向に延びるようにショットピーニング部１２０を形成する。なお、ショットピーニングの方法についても、周知であるため、詳細な説明を省略する。
【０１１６】
このショットピーニング部１２０も、円筒パイプ１１１の周面に６０度間隔で六箇所設けることで、「正三角形」と「逆正三角形」に変形する断面形状に、それぞれ対応するようになっている。
このように、ショットピーニング部１２０を設けることで、この実施形態でも、円筒パイプ１１１は、ショットピーニング部１２０の硬度が高まるため、この部分が強靭化して、変形しにくくなる。
よって、この実施形態でも、円筒パイプ１１１が座屈変形しにくくなり、円筒パイプ１１１の衝突エネルギー吸収量を増加させることができる。
【０１１７】
このように、この実施形態では、円筒パイプ１１１の、座屈変形時に「正三角形」と「逆正三角形」の頂点となる部分を、ショットピーニング加工したショットピーニング部１２０で構成している。
これにより、円筒パイプ１１１に厚肉部を設けることなく、衝突エネルギー吸収量を高めることができる。
よって、クラッシュカンの軽量化をより図りつつ、衝突エネルギーの吸収量を増大させることができる。
【０１１８】
特に、この実施形態によると、小さな鉄球を投射して、ショットピーニング部１２０を形成するため、細い円筒パイプに対しても容易に加工することができる。
【０１１９】
次に、第六実施形態について、図１７、図１８で説明する。図１７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、図１８はプリフォーム積層タイプの円筒パイプの断面図である。
【０１２０】
この実施形態は、クラッシュカンを構成する円筒パイプの強度差を、いわゆるプリフォームを利用することにより発生させ、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。
【０１２１】
具体的には、図１７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１９２…を有するシート状のプリフォーム１９１を成形する。このプリフォーム１９１は、前述したように強化繊維によって成形する。
【０１２２】
次に、（ｂ）に示すように、シート状のプリフォーム１９１を円筒状に折曲げて、円筒形状のプリフォーム１９３を成形する。このとき、厚肉部１９２…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。
【０１２３】
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（１９４）。
【０１２４】
最後に、（ｄ）に示すように、この積層したプリフォーム１９４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１９５を成形する。
【０１２５】
このように、円筒パイプ１９５を成形することで、円筒パイプ１９５は、外周側に母材であるアルミニウム１９６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１９７が位置するように成形される。
【０１２６】
また、１−１縦断面図に示すように、厚肉部１９２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１９７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１９２の部分では、複合化部分が増加することが分かる。
【０１２７】
このように、円筒パイプ１９５を構成することで、図１８で一点鎖線に示すように、座屈変形時には、三角形の頂点Ｋ１がちょうど厚肉部１９２になるように変形させる。すなわち、厚肉部９２を設けた部分の強度が高まるため、この部分を有効に利用して、座屈変形時の衝突エネルギー吸収量を増加させることができるのである。
【０１２８】
したがって、本実施形態の円筒パイプ１９５によると、確実に座屈変形時の衝突エネルギー吸収量を増加させることができるため、より衝突エネルギーの吸収量を高めることができる。
【０１２９】
なお、具体的には、図示しないが、この実施形態とは逆に、外周側にプリフォームを位置させて、内周側に母材であるアルミニウムが位置するように成形してもよい。この場合には、厚肉部を、三角形の頂点に対応して内周側に三箇所突出するように成形する。
【０１３０】
こうして、円筒パイプを構成した場合も、この厚肉部を有効に利用して、座屈変形時の衝突エネルギー吸収量を増加させることができる。よって、より衝突エネルギーの吸収量を高めることができる。
【０１３１】
また、第六実施形態と異なり、座屈変形の半ピッチに対応した長さでプリフォームを切断せずに、円筒形状に一体成形したプリフォームで、座屈変形時の衝突エネルギー吸収量を増加させるように構成してもよい。
【０１３２】
この場合には、円筒形状のプリフォームに、６０度間隔で六箇所の厚肉部を形成して、このプリフォームにアルミ二ウム等の母材を流し込み、円筒パイプを成形する。なお、プリフォームが円筒パイプの内周側又は外周側のいずれに位置するように成形してもよい。
【０１３３】
このように円筒パイプを構成した場合には、プリフォーム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。
【０１３４】
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、
この発明のフレーム構造は、実施形態のクラッシュカン３に対応し、
以下、同様に、
脆弱部は、横ビード１２に対応し、
高強度部は、厚肉部２０、厚肉部６０、焼入れ部８０、鍛造部１００、ショットピーニング部１２０に対応し、
結合部は、接合部位１３，１４，１５，１６，１７，１８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。
【０１３５】
本実施形態では、車体前部構造のクラッシュカン３で説明したが、本発明は、これに限られず、車体後部のクラッシュカンや、フロントサイドフレームやリヤサイドフレームで採用してもよい。また、円筒パイプの結合構造も、溶接だけでなく、嵌合、圧着等であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１３６】
【図１】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】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】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一部を切欠いた側面図とＡ−Ａ断面図、（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。
【図６】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７】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８】（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９】本実施形態の厚肉部を設けたクラッシュカンと、厚肉部を設けていないクラッシュカンと、従来構造のクラッシュカンとの衝突エネルギー吸収状態を比較したグラフを示した図。
【図１０】素材の円筒パイプから厚肉部を備える円筒パイプを製造する製造工程を示した模式図。
【図１１】第二実施形態の円筒パイプの一部を切欠いた側面図とＤ−Ｄ断面図。
【図１２】円筒パイプの製造方法を示したフローチャート。
【図１３】第三実施形態の円筒パイプの一部を切欠いた側面図とＥ−Ｅ断面図。
【図１４】第四実施形態の円筒パイプの一部を切欠いた側面図とＦ−Ｆ断面図。
【図１５】第五実施形態の円筒パイプの一部を切欠いた側面図とＧ−Ｇ断面図。
【図１６】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１７】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。
【図１８】プリフォーム積層タイプの円筒パイプの断面図。
【符号の説明】
【０１３７】
３…クラッシュカン
１１…円筒パイプ
１２…横ビード
１３，１４，１５，１６，１７，１８…接合部位
２０…厚肉部
２０Ａ…第一厚肉部
２０Ｂ…第二厚肉部
５１…円筒パイプ
６０…厚肉部
６０Ａ…第一厚肉部
６０Ｂ…第二厚肉部
７１…円筒パイプ
８０…焼入れ部
９１…円筒パイプ
１００…鍛造部
１１１…円筒パイプ
１２０…ショットピーニング部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向に延びる円筒パイプを備える自動車のフレーム構造であって、
前記円筒パイプの先端周面に、座屈変形時の起点となる脆弱部を所定箇所に形成し、
該脆弱部の円筒パイプの軸方向の延長線上に、高強度部を形成した
自動車のフレーム構造。
【請求項２】
前記高強度部を、座屈変形の変形周期単位に合わせた間隔で形成した
請求項１記載の自動車のフレーム構造。
【請求項３】
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、
前記複数の円筒パイプを、隣り合う円筒パイプ同士で結合して、
該各円筒パイプに、他の円筒パイプとの結合部を一箇所含んで１２０度間隔で、円筒パイプの軸方向の延長線上に高強度部を形成した
自動車のフレーム構造。
【請求項４】
前記各円筒パイプの先端周面に、他の円筒パイプとの結合部を、一箇所含んで１２０度間隔で座屈変形時に起点となる脆弱部を形成し、
前記高強度部を、該脆弱部の円筒パイプの軸方向の延長線上で、且つ座屈変形の変形周期単位に合わせた間隔で形成した
請求項３記載の自動車のフレーム構造。
【請求項５】
前記円筒パイプに、前記高強度部を形成した位置と径方向で対向する位置で、且つ座屈変形の変形周期単位の半周期ずれた位置に、第二の高強度部を形成した
請求項１〜４いずれか記載の自動車のフレーム構造。
【請求項６】
前記高強度部を、板厚を厚くした厚肉部で構成した
請求項１〜５いずれか記載の自動車のフレーム構造。
【請求項７】
前記高強度部を、加熱加工した焼入れ部で構成した
請求項１〜５いずれか記載の自動車のフレーム構造。
【請求項８】
前記高強度部を、鍛造加工した鍛造部で構成した
請求項１〜５いずれか記載の自動車のフレーム構造。
【請求項９】
前記高強度部を、ショットピーニング加工したショットピーニング部で構成した
請求項１〜５いずれか記載の自動車のフレーム構造。
【請求項１】
軸方向に延びる円筒パイプを備える自動車のフレーム構造であって、
前記円筒パイプの先端周面に、座屈変形時の起点となる脆弱部を所定箇所に形成し、
該脆弱部の円筒パイプの軸方向の延長線上に、高強度部を形成した
自動車のフレーム構造。
【請求項２】
前記高強度部を、座屈変形の変形周期単位に合わせた間隔で形成した
請求項１記載の自動車のフレーム構造。
【請求項３】
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、
前記複数の円筒パイプを、隣り合う円筒パイプ同士で結合して、
該各円筒パイプに、他の円筒パイプとの結合部を一箇所含んで１２０度間隔で、円筒パイプの軸方向の延長線上に高強度部を形成した
自動車のフレーム構造。
【請求項４】
前記各円筒パイプの先端周面に、他の円筒パイプとの結合部を、一箇所含んで１２０度間隔で座屈変形時に起点となる脆弱部を形成し、
前記高強度部を、該脆弱部の円筒パイプの軸方向の延長線上で、且つ座屈変形の変形周期単位に合わせた間隔で形成した
請求項３記載の自動車のフレーム構造。
【請求項５】
前記円筒パイプに、前記高強度部を形成した位置と径方向で対向する位置で、且つ座屈変形の変形周期単位の半周期ずれた位置に、第二の高強度部を形成した
請求項１〜４いずれか記載の自動車のフレーム構造。
【請求項６】
前記高強度部を、板厚を厚くした厚肉部で構成した
請求項１〜５いずれか記載の自動車のフレーム構造。
【請求項７】
前記高強度部を、加熱加工した焼入れ部で構成した
請求項１〜５いずれか記載の自動車のフレーム構造。
【請求項８】
前記高強度部を、鍛造加工した鍛造部で構成した
請求項１〜５いずれか記載の自動車のフレーム構造。
【請求項９】
前記高強度部を、ショットピーニング加工したショットピーニング部で構成した
請求項１〜５いずれか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】
【公開番号】特開２００９−２２７１１３（Ｐ２００９−２２７１１３Ａ）
【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２００８−７４９８４（Ｐ２００８−７４９８４）
【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）】
[ Back to top ]