JP2000240346A - ドア開閉構造 - Google Patents

ドア開閉構造

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JP2000240346A
JP2000240346A JP4352099A JP4352099A JP2000240346A JP 2000240346 A JP2000240346 A JP 2000240346A JP 4352099 A JP4352099 A JP 4352099A JP 4352099 A JP4352099 A JP 4352099A JP 2000240346 A JP2000240346 A JP 2000240346A
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door
gravity
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plane
point
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Keijiro Iwao
桂二郎 巌
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ドアからの踏み出しの容易性と開閉のスムー
ズさを確保しつつレイアウト設計自由度の制約を与えな
いドア開閉構造を提供する。 【解決手段】 ドア32は、ドアノブ34に加わる力に
よってドア32の重心32aがほぼ等速直線運動を行い
且つドア32の重心回りにほぼ等速回転運動を行う軌道
を移動すると共に、ドア32の質量をM、ドア32aの
重心を通る前記一の平面に垂直な軸まわりの慣性モーメ
ントI、ドア32の重心32aとドアノブ34の水平面
内における距離をa、水平面をx−y平面とし、ドアが
閉鎖されている状態においてドア32がy軸上にあり、
且つドア32の重心の座標(X,Y)=(0,0)とし
たときに、ドア32移動中の任意の時間に、ドア32の
重心32aのx座標Xと、ドア32のx軸からの回転角
度θとが、θ=(aM/I)・Xを満足する軌道を移動
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車用ドア等の
ドア開閉構造に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の自動車のドア開閉構造と
しては、例えば特開平10−88896号公報に記載さ
れたものがある。
【0003】この公報に記載されたドア開閉構造では、
開き始めの段階で平行4節リンク機構によりドアの前部
を含めた全体が外側に移動し、ドアが車外方向へ平行移
動し、次いで、ドアがドア側に設置したガイドに沿って
全開位置まで前方にスライドする。通常の乗用車の回転
ドアのようにドア前端部のヒンジを支点にして後部ほど
外側へ大きく開口する、といった構造と異なり、ドアが
開き始めに平行移動するため、ドア前部で大きく開口
し、狭い場所でも乗員が足元を自然に踏み出せ乗降が容
易になっている。また、ドアが前方にスライド移動する
ことで、ドアの開口量が大きくなる、という利点を有し
ている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のドア開閉構造にあっては、平行移動からスラ
イド移動の動作の移行段階で、ドア開閉軌道の変化によ
りドアの代表慣性の速度変化が大きくなり、不連続なギ
クシャクした運動になり、高級感を損ないがちになると
いう課題がある。ドアの代表慣性とは、図7に示すよう
に、ドア32が質量をM、開閉軌道面内での慣性モーメ
ントをIとすると、質量がM/2でドアの重心32aか
ら前後方向に距離(I/M)0.5ずつ離れた2質点3
2bをいい、ドアの運動はこの代表慣性の運動に置換す
ることができる。ドアがスムーズに開閉するためには、
この2質点の速度変化が急激でないようにする必要があ
る。
【0005】上記公報のドア開閉構造において、代表慣
性の速度変化が急激にならない条件は、ドアの平行移動
からスライド移動へと動作が切り替わる直前の、平行4
節リンク機構を構成するリンクの先端の速度ベクトル方
向がドアのスライド方向に一致することである。つま
り、上記公報においてドアのスムーズな開閉をも得るた
めには、動作切り替わり時に、上記リンクの長手方向が
車両側面に対して垂直になる必要があり、レイアウト設
計自由度が極めて狭くなってしまうという課題がある。
【0006】本発明はこのような従来の課題に鑑みなさ
れたもので、請求項1ないし請求項4記載の発明は、ド
アからの踏み出しの容易性と開閉のスムーズさを確保し
つつレイアウト設計自由度の制約を与えないドア開閉構
造を提供することを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1記載の発明は、ドアの重心が一の平面内を
移動することにより開閉するドア開閉構造において、ド
アは、ドアノブに加わる力によってドアの重心がほぼ等
速直線運動を行い且つドアの重心回りにほぼ等速回転運
動を行う軌道を移動すると共に、ドアの質量をM、ドア
の重心を通る前記一の平面に垂直な軸まわりの慣性モー
メントI、ドアの重心とドアノブの前記一の平面内にお
ける距離をa、前記一の平面をx−y平面とし、ドアが
閉鎖されている状態においてドアがy軸上にあり、且つ
ドアの重心の座標(X,Y)が原点(0,0)にあると
したときに、ドア移動中の任意の時間に、ドアの重心の
x座標Xと、前記ドアのx軸からの回転角度θとが、
【0008】
【数3】θ=(aM/I)・X を満足する軌道を移動することを特徴とする。
【0009】ドア軌道の動力学的な不連続性を解決し、
且つ所望のドア軌道を得るために、本発明では発想を転
換し、無重力状態にドア単体を置いたと仮定し、ドアノ
ブに力を与えた場合にほぼ等しい運動軌道をドア軌道と
するドア開閉構造としたものである。図1に示したよう
に、重心から距離aの位置にあるドアノブ34に角度φ
の力を加え、力積Fiを与えた場合に、力解除直後のド
ア32の速度(Vx、Vy)は、
【0010】
【数4】 MVx=Fi・cosφ (1) MVy=Fi・sinφ となり、角速度ωは、
【0011】
【数5】 Iω=aFi・cosφ (2) となる。ドア32が拘束されておらず、その後は何等の
外力もドア32に作用しない場合、ドア32は、その重
心32aが等速直線運動をし、重心32a回りに等速回
転運動をする。この等速直線運動及び等速回転運動の運
動中、任意の経過時間tにおける重心32aの座標
(X,Y)とx軸からのドア32の回転角度θは、上記
(1)、(2)より、
【0012】
【数6】 X=(Fi/M)・cosφ・t Y=(Fi/M)・sinφ・t (3) θ=(aFi/I)・cosφ・t で表され、従って、重心32aのX座標とドア32のx
軸からの回転角度θは、(3)式から、
【0013】
【数7】 θ=(aM/I)X (4) の関係を満足することがわかる。
【0014】ドアが、ドアノブに加わる力によってドア
の重心がほぼ等速直線運動で且つドアの重心回りにほぼ
等速回転運動を行う軌道を移動すると共に、前記(4)
式を満足する軌道をドアが移動するものとすると、これ
はドアが拘束されていない無重力状態におけるドアの軌
道とほぼ一致するから、代表慣性32bの運動も滑らか
であり、スムーズに開閉を行うことになる。
【0015】ドアが、ドアの重心がほぼ等速直線運動で
且つドアの重心回りにほぼ等速回転運動を行うと共に、
(4)式を満足する軌道を移動する機構であれば、任意
の運動機構を用いることができるが、例えば、スコット
ーラッセル直線運動機構を使用することができる。
【0016】請求項2記載の発明は、ドアの重心が一の
平面内を移動することにより開閉するドア開閉構造にお
いて、前記ドアは、スコットーラッセル直線運動機構に
よって固定体に取り付けられており、該スコットーラッ
セル直線運動機構は、固定体に対してスライド自在とな
ったスライダーと、一端側に該スライダーに回動自在に
軸着された第1軸着点を有し、他端側がドアに固定的に
取り付けられた第1リンクと、一端側に第1リンクの中
間部に回動自在に軸着された第2軸着点を有し、他端側
に固定体に回動自在に軸着された第3軸着点を有する第
2リンクと、を具備しており、第1軸着点と第2軸着点
とを結ぶ直線延長線上に存在する直線軌道点とドアの重
心とが前記一の平面内において一致するように設定さ
れ、ドアは、ドアノブに加わる力によってドアの重心が
ほぼ直線運動を行い且つドアの重心回りに回転運動を行
う軌道を移動することを特徴とする。
【0017】また、請求項3記載の発明は、請求項2記
載の発明において、第2軸着点と第3軸着点の距離と、
第1軸着点と第2軸着点の距離と、第2軸着点と直線軌
道点の距離はすべて同じ距離Lに設定されており、ドア
の質量をM、ドアの重心を通る前記一の平面に垂直な軸
まわりの慣性モーメントI、ドアの重心とドアノブの前
記一の平面内における距離をa、ドアの重心の固定体に
対する直線運動方向をφ(ドアが閉鎖されている状態に
おけるドアに垂直な軸からの角度)としたときに、
【0018】
【数8】(a/I)・cosφ=1/(2ML) を満足するように、a、I、φ、M及びLが設定される
ことを特徴とする。
【0019】図2にスコットーラッセル直線運動機構1
0を示す。図において、符号12はスライダー、14は
第1リンク、16は第2リンク、18は第1軸着点、2
0は第2軸着点、22は第3軸着点、24は直線軌道点
を表している。第2軸着点20と第3軸着点22の距離
と、第1軸着点18と第2軸着点20の距離と、第2軸
着点20と直線軌道点24の距離は、すべて同じLとな
っている。直線軌道点24の速度をVとすると、時刻t
における直線軌道点24の回転角度θは、θが小さいう
ちは(Vt≪L)、
【0020】
【数9】 と表される。速度Vは、前記(1)式から、
【0021】
【数10】 である。(3)式に、(5)式を代入し、さらに(6)
式からVを消去すると、
【0022】
【数11】 (aFi/I)・cosφ・t=Vt/(2L)=Fi・t/(2ML) ∴ (a/I)・cosφ=1/(2ML) (7) 従って、(7)式を満足するようにa、I、φ、M及び
Lを設定することにより、無重力状態におけるドアの軌
道と一致させることができ、ギクシャクせずに最もスム
ーズなドアの開閉を行うことができる。
【0023】また、請求項4記載の発明は、請求項2ま
たは3記載の前記第1リンクが屈曲しており、第1リン
クの前記他端側が、スコットーラッセル直線運動機構の
直線軌道点よりもドアノブから離れた位置において、ド
アに取り付けられることを特徴とする。
【0024】
【発明の効果】請求項1記載の発明によれば、ドア慣性
の動的な運動に着目し、ドアが移動する軌道を、ドアが
拘束されていない無重力状態におけるドアの軌道とほぼ
一致させることとしたので、ドアが不要または無理な力
を受け、ドアの代表慣性の速度変化が急激となってギク
シャクとした動きをすることが少なく、スムーズに且つ
小さな力でドアの開閉を行うことができる。
【0025】このドアの重心がほぼ等速直線運動を行い
且つドアの重心回りにほぼ等速回転運動を行う運動は、
初期段階で、前記一の平面においてドアノブから遠い方
にあるドア端部が従来の一端ヒンジ式より外側に移動す
ることになるので、ドアノブから遠い方にあるドア端部
付近において足先を踏み出す空間を十分確保することが
できるようになる。
【0026】以上の効果を具備しつつ、ドアノブの位置
や、ドアの重心の移動方向を比較的自由に設定すること
ができるので、レイアウト設計自由度も大きくすること
ができる。
【0027】請求項2記載の発明によれば、ドアの重心
がほぼ直線運動を行い且つドアの重心回りに回転運動を
行う運動は、初期段階で、前記一の平面においてドアノ
ブから遠い方にあるドア端部が、従来の一端ヒンジ式よ
り外側に移動することになるので、ドアノブから遠い方
にあるドア端部付近において足先を踏み出す空間を十分
確保することができるようになる。
【0028】また、スコットーラッセル直線運動機構を
用いて、直線軌道点とドアの重心とが一の平面内におい
て一致するように設定することにより、簡素な構造であ
りながらドアに直線運動に近い運動及び重心回りの回転
運動をさせることができ、レイアウト設計自由度を保ち
ながらギクシャクとした動きの少ない運動をドアに行わ
せしめることができる。
【0029】請求項3記載の発明によれば、請求項2に
係る効果に加えて、ドアに真正直線運動及び重心回りの
回転運動をさせることにより、ドアが移動する軌道を、
ドアが拘束されていない無重力状態におけるドアの軌道
に更に近づけることができるので、ドアが不要または無
理な力を受けてギクシャクとした動きをすることが少な
く、よりスムーズに且つ小さな力でドアの開閉を行うこ
とができる。
【0030】請求項4記載の発明によれば、請求項2ま
たは3に係る効果に加えて、第1リンクがドアノブから
の離れた位置においてドアに取り付けられることから、
ドアが開いたときに、固定体との間にできる空間におい
て、第1リンクが占有する領域をドアノブからより遠い
位置にして、足元を踏み出す空間を十分確保することが
できる。
【0031】
【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
の形態を説明する。図3ないし5は、本発明を自動車用
のドア開閉構造に適用した例である。
【0032】図において、符号30は固定体である車体
であり、32は、車体30の側部に配設されるサイドド
アである自動車用ドアであり、34は、このドア32の
ドアノブである。
【0033】自動車ドア32は、スコットーラッセル直
線運動機構10によって車体30に対して開閉可能に取
り付けられている。
【0034】スコットーラッセル直線運動機構10は、
1組のスライド対偶と、3組の回転対偶を有する公知の
直線運動機構の1つである。具体的には、スコットーラ
ッセル直線運動機構10は、車体30のフロア下部に設
定され、車体30の前後方向よりφだけ角度をなす方向
に往復スライド可能なスライダー12と、一端側に該ス
ライダー12に回動自在に軸着された第1軸着点18を
有すると共に他端側がドア32に固定的に取り付けられ
た第1リンク14と、一端側に第1リンク14に回動自
在に軸着された第2軸着点20を有すると共に他端側に
車体30に回動自在に軸着された第3軸着点22を有す
る第2リンク16と、を具備している。
【0035】符号24を第1リンク14の他端側にある
ドアとの取付点とし、第2軸着点20と第3軸着点22
の距離をL1、第1軸着点18と第2軸着点20の距離
をL2、第2軸着点20と取付点24の距離をL3とす
ると、L1:L2=L2:L3を満足するときに、スラ
イダー12のスライドに伴い、取付点24は疑似直線運
動を行うと共にドア32は第1軸着点18の回りに回転
運動を行い、L1=L2=L3=Lのときに、取付点2
4はスライダー12のスライド方向に垂直に真正直線運
動を行うと共にドア32は第1軸着点18の回りに回転
運動を行う。
【0036】従って、この実施の形態では、L1=L2
=L3=Lとすることで、取付点24を直線軌道点にし
ている。そして、水平面において、取付点24をドア3
2の重心32a位置と一致させることにより、ドア32
の重心が車幅方向に対しφだけ角度をなす方向へ直線運
動を行うように設定している。また、取付点24で第1
リンク14と固定されているドア32は、第1軸着点1
8回りの回動に伴い、重心32aの回りに回転運動を行
う。従って、ドア32は、従来の前端ヒンジ式よりもド
ア32前側が外側に移動するため、足元空間を大きくと
ることができる。
【0037】特に、上記(7)式を満足するようにa、
I、φ、M及びLを設定することで、(4)式を満足す
るようなドアの軌道とすることができ、ドアが不要また
は無理な力を受けてギクシャクとした動きをすることな
く、最もスムーズに且つ最小の力でドアの開閉を行うこ
とができる。
【0038】上記(7)式を満足する範囲で、a、φを
自由に設定することができるので、レイアウト設計の自
由度も大きくすることができる。
【0039】図6は、本発明の第2の実施の形態を表す
図である。第1の実施の形態と同一の部材は同一の符号
を付し、その詳細説明を省略する。
【0040】この実施の形態では、第1リンク26が直
線状をなす代わりに、屈曲しており、第1軸着点18と
第2軸着点20とを結ぶ直線延長線上に存在する直線軌
道点28が第1リンク26上にはない仮想点となってい
る点で異なっている。第1リンク26の他端側は、直線
軌道点28よりもドアノブ34から離れる方向、言い換
えれば、ドア32の前端方向に屈曲してドア32に取り
付いている。同時に第1リンク26は、第1軸着点18
からドア32の前端に伸びる分岐部26aを有してお
り、より確実にドア32を支持することができるように
なっている。
【0041】この実施の形態においても、第1の実施の
形態と同様の作用・効果を得られると共に、このよう
に、第1リンク26が前側へと屈曲していることから、
ドア32が開いたときに、車体30との間にできる空間
において、第1リンク26が占有する領域を第1の実施
の形態に比べドアノブ34からより遠い位置にして、足
元を踏み出す空間を十分確保することができる。
【0042】以上の各実施の形態において、スライダー
12にピストンシリンダ機構によるショックアブソーバ
機構を取り付けて、ドア32を閉めたときに発生する衝
撃をこのショックアブソーバで吸収するようにすること
もできる。
【0043】また、以上の実施の形態では、自動車用の
ドアを例にとって説明したが、これに限るものではな
い。例えば、商業用のガラスショーウインドウの扉な
ど、重量が大きいにも拘わらず脆弱な構造物がドアであ
る場合に、本発明のドア開閉構造を適用することによっ
て、ドアに無理な力が作用せず、大きい開口が得られ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の原理を説明するための一の平面におけ
るドアの移動軌道を表す図である。
【図2】スコットーラッセル直線運動機構を表す説明図
である。
【図3】車体とドアを表す側面図である。
【図4】本発明の第1の実施の形態を表す平面図であ
る。
【図5】本発明の第1の実施の形態を表す斜視図であ
る。
【図6】本発明の第2の実施の形態を表す斜視図であ
る。
【図7】ドアの代表慣性を説明する一の平面におけるド
アの平面図である。
【符号の説明】
10 スコットーラッセル直線運動機構 12 スライダー 14 第1リンク 16 第2リンク 18 第1軸着点 20 第2軸着点 22 第3軸着点 24 直線軌道点(取付点) 26 第1リンク 28 直線軌道点 30 車体(固定体) 32 自動車用ドア 32a 重心 34 ドアノブ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ドアの重心が一の平面内を移動すること
    により開閉するドア開閉構造において、ドアは、ドアノ
    ブに加わる力によってドアの重心がほぼ等速直線運動を
    行い且つドアの重心回りにほぼ等速回転運動を行う軌道
    を移動すると共に、ドアの質量をM、ドアの重心を通る
    前記一の平面に垂直な軸まわりの慣性モーメントI、ド
    アの重心とドアノブの前記一の平面内における距離を
    a、前記一の平面をx−y平面とし、ドアが閉鎖されて
    いる状態においてドアがy軸上にあり、且つドアの重心
    の座標(X,Y)が原点(0,0)にあるとしたとき
    に、ドア移動中の任意の時間に、ドアの重心のx座標X
    と、前記ドアのx軸からの回転角度θとが、 【数1】θ=(aM/I)・X を満足する軌道を移動することを特徴とするドア開閉構
    造。
  2. 【請求項2】 ドアの重心が一の平面内を移動すること
    により開閉するドア開閉構造において、前記ドアは、ス
    コットーラッセル直線運動機構によって固定体に取り付
    けられており、 該スコットーラッセル直線運動機構は、 固定体に対してスライド自在となったスライダーと、 一端側に該スライダーに回動自在に軸着された第1軸着
    点を有し、他端側がドアに固定的に取り付けられた第1
    リンクと、 一端側に第1リンクの中間部に回動自在に軸着された第
    2軸着点を有し、他端側に固定体に回動自在に軸着され
    た第3軸着点を有する第2リンクと、を具備しており、
    第1軸着点と第2軸着点とを結ぶ直線延長線上に直線軌
    道点が存在し、該直線軌道点とドアの重心とが前記一の
    平面内において一致するように設定され、 ドアは、ドアノブに加わる力によってドアの重心がほぼ
    直線運動を行い且つドアの重心回りに回転運動を行う軌
    道を移動することを特徴とするドア開閉構造。
  3. 【請求項3】 第2軸着点と第3軸着点の距離と、第1
    軸着点と第2軸着点の距離と、第2軸着点と直線軌道点
    の距離はすべて同じ距離Lに設定されており、 ドアの質量をM、ドアの重心を通る前記一の平面に垂直
    な軸まわりの慣性モーメントI、ドアの重心とドアノブ
    の前記一の平面内における距離をa、ドアの重心の固定
    体に対する直線運動方向をφ(ドアが閉鎖されている状
    態におけるドアに垂直な軸からの角度)としたときに、 【数2】(a/I)・cosφ=1/(2ML) を満足するように、a、I、φ、M及びLが設定される
    ことを特徴とする請求項2記載のドア開閉構造。
  4. 【請求項4】 前記第1リンクは屈曲しており、第1リ
    ンクの前記他端側は、スコットーラッセル直線運動機構
    の直線軌道点よりもドアノブから離れた位置において、
    ドアに取り付けられることを特徴とする請求項2または
    3記載のドア開閉構造。
JP4352099A 1999-02-22 1999-02-22 ドア開閉構造 Withdrawn JP2000240346A (ja)

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Cited By (3)

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