JP2004155393A - 車体前部構造 - Google Patents
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Abstract
【課題】車両の斜め前面衝突あるいはオフセット前面衝突時にもフロントコンパートメントでのエネルギー吸収を効率的に行わせることができる車体前部構造の提供を図る。
【解決手段】車両の斜め前面衝突又はオフセット前面衝突によりフロントサイドメンバ2およびサブフレーム11のサイドフレーム12に衝突荷重が入力すると、フロントサイドメンバ2の後端がサイドシル4の前端と連続的に形成されているためサイドシル4へ効率よく荷重伝達する一方、サイドフレーム12への入力荷重は荷重伝達手段18を介してフロアメンバ15に伝達されて左右の前後方向フレーム16A,16Bに分散負担され、これらフロントサイドメンバ2およびサイドフレーム12への入力荷重をキャビン骨格部材へ効率良く分散伝達することができる。
【選択図】 図2
【解決手段】車両の斜め前面衝突又はオフセット前面衝突によりフロントサイドメンバ2およびサブフレーム11のサイドフレーム12に衝突荷重が入力すると、フロントサイドメンバ2の後端がサイドシル4の前端と連続的に形成されているためサイドシル4へ効率よく荷重伝達する一方、サイドフレーム12への入力荷重は荷重伝達手段18を介してフロアメンバ15に伝達されて左右の前後方向フレーム16A,16Bに分散負担され、これらフロントサイドメンバ2およびサイドフレーム12への入力荷重をキャビン骨格部材へ効率良く分散伝達することができる。
【選択図】 図2
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は自動車の車体前部構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の自動車の車体前部構造の中には、車両の前面衝突時に、パワーユニットを搭載するサブフレームの中間部の屈曲部が路面に接触してそれ以上の変形が阻止された後に、サブフレームの後方移動を許容してフロントサイドメンバの潰れストロークを稼いで、入力荷重のエネルギー吸収効率を高めるようにしたものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
【特許文献1】
特開2002−160664(2頁、図2)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の構造では車両の斜め前面衝突時やオフセット前面衝突時に、サイドメンバおよびサブフレームが車幅方向に折れ変形する可能性があって、フルラップ前面衝突時と同様の反力特性を得ることが難かしい。
【0005】
そこで、本発明は車両の斜め前面衝突あるいはオフセット前面衝突時にもフロントコンパートメントでのエネルギー吸収を効率的に行わせることができる車体前部構造を提供するものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明の車体前部構造にあっては、フロントコンパートメントの車幅方向両側部に車体前後方向に延在配置したフロントサイドメンバと、
フロントサイドメンバの下側に配置されて、車体前後方向に延在する左右一対のサイドフレームを有するサブフレームと、
左右一対の前後方向フレームと、これら前後方向フレームの前端を連設した連結フレームとで平面略U字状に形成されて、これら前後方向フレームをフロアサイドに車体前後方向に延在配置したサイドシルとフロア中央に車体前後方向に延在するフロアトンネルとに沿って配置したフロアメンバと、を備え、
前記フロントサイドメンバの後端とサイドシルの前端とを連続的に形成する一方、
サブフレームの前端部を左右一対のフロントサイドメンバの前端部に跨って連結した車幅方向メンバに連結すると共に、後端部をダッシュクロスメンバに連結し、
前記サブフレームの後端とフロアメンバの前端との間に、前記サイドフレームに作用する前後方向の衝突入力をフロアメンバに伝達する荷重伝達手段を設けたことを特徴としている。
【0007】
【発明の効果】
請求項1に記載の発明によれば、車両の斜め前面衝突あるいはオフセット前面衝突によりフロントサイドメンバおよびサブフレームのサイドフレームに前後方向に衝突荷重が入力した場合、フロントサイドメンバはその後端がサイドシル前端と連続的に形成されて強度剛性が十分に確保されていて、該フロントサイドメンバへの入力荷重をサイドシルへ効率よく伝達する一方、サイドフレームへの入力荷重は荷重伝達手段を介してフロアメンバに伝達されて左右一対の前後方向フレームに分散負担され、これらフロントサイドメンバおよびサイドフレームへの入力荷重をキャビン骨格部材へ効率良く分散伝達することができる。
【0008】
この結果、斜め前面衝突あるいはオフセット前面衝突時にあっても、フロントサイドメンバおよびサイドフレームが局所的に車幅方向に折れ変形するのを抑制して反力を高く維持し、それらの圧潰変形や曲げ変形により衝突エネルギー吸収効果を高めることができる。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面と共に詳述する。
【0010】
図1〜図7は本発明の第1実施形態を示すもので、図1は本発明の対象とする自動車の外観斜視図、図2は車体前部構造を下側から見た斜視図、図3は第1実施形態の要部を示す分解斜視図、図4は第1実施形態におけるサブフレームの下側から見た部分斜視図、図5は第1実施形態の底面図、図6は第1実施形態における変形状態を示す底面図、図7は図6に示した変形時における作用を示す底面図である。
【0011】
図1〜図3に示すように車体1のフロントコンパートメントF・Cの車幅方向両側には、車体前後方向に延在した左右一対のフロントサイドメンバ2を備えており、また、キャビンCの下面を隔成するフロアパネル3の車幅方向両側には、車体前後方向に延在した左右一対のサイドシル4を設けてあって、これら左右のサイドシル4,4に跨ってフロアクロスメンバ5を車幅方向に接合配置してある。
【0012】
左右のフロントサイドメンバ2の前端に跨って車幅方向メンバとしてのバンパーレインフォース6を連結してあり、サイドシル4の前端にはフロントピラー7の下端を連設してある。
【0013】
フロントサイドメンバ2,サイドシル4,バンパーレインフォース6およびフロントピラー7は何れも閉断面に形成してあり、フロアクロスメンバ5は略ハット形断面に形成してフロアパネル3の下面に接合して閉断面を構成している。
【0014】
前記フロントサイドメンバ2の後端部は、ダッシュクロスメンバ8の側面とダッシュパネル9の下面とに接合してあって、該フロントサイドメンバ2の後端とサイドシル4の前端とを車幅方向に弯曲したアウトリガー10を介して連結して連続的に形成してある。
【0015】
フロントサイドメンバ2,2の下側には、サスペンションユニット等を支持するサブフレーム11を配置してある。
【0016】
サブフレーム11は、車体前後方向に延在する左右一対のサイドフレーム12と、これらサイドフレーム12の前端部間および後端部間に跨って車幅方向に連結したフロントフレーム13およびリヤフレーム14とを備えて平面略井桁状に形成してある。
【0017】
サブフレーム11を構成する各フレーム12〜14は閉断面に形成してあって、該サブフレーム11はその前端部を前記バンパーレインフォース6の下面に、および後端部をダッシュクロスメンバ8の下面に、それぞれボルト・ナット等の締結部材によって連結してある。
【0018】
本実施形態では図4にも示すように、サブフレーム11の前記バンパーレインフォース6およびダッシュクロスメンバ8に対する前後端部の連結点Pa,Pbを、フロントフレーム13、リヤフレーム14の各サイドフレーム12との連結部近傍に設定して、サイドフレーム12よりも車幅方向内側に設定すると共に、サイドフレーム12自体を平面視して車幅方向外側に向けて弯曲して形成して、前後方向の衝突入力に対して該サイドフレーム12を車幅方向外側に向けて弯曲変形させるモードコントロール手段を構成している。
【0019】
フロアパネル3の下面には、フロア中央に車体前後方向に設けたフロアトンネル3aと各サイドシル4との間にフロアメンバ15を配置してある。
【0020】
このフロアメンバ15は、左右一対の前後方向フレーム16と、これら前後方向フレーム16の前端を連設した連結フレーム17とで平面略U字状に形成してあり、前後方向フレーム16,16をサイドシル4とフロアトンネル3aとに沿って配置してある。
【0021】
フロアメンバ15は略ハット形断面に形成されてフロアパネル3の下面に接合して閉断面を構成するが、サイドシル4に沿う車幅方向外側の前後方向フレーム16Aは略L字形断面に形成してあって、フロアパネル3の下面とサイドシル4の車幅方向内側の側面とに跨って接合して閉断面を構成している。
【0022】
そして、前記サブフレーム11の後端とフロアメンバ15の前端との間に、前記サイドフレーム12に作用する前後方向の衝突入力をフロアメンバ15に伝達する荷重伝達手段18を設けてある。
【0023】
この荷重伝達手段18は、サイドフレーム12の後端部に後方に向けて突設した連結凸部19と、フロアメンバ15の連結フレーム17の平面U字状の略頂部に形成されて、前記連結凸部19を受容する連結凹部20とで構成している。
【0024】
また、前記連結凸部19と連結凹部20との前後方向の当接面18aを、平面視して車幅方向外側に向けて傾斜して形成してある。
【0025】
以上の第1実施形態の構造にあっては、図5に示す状態で例えば、図6に示すように、車体前端の右側に斜め前面衝突荷重Fa又はオフセット前面衝突荷重Fbが入力した場合、フロントサイドメンバ2はその後端がアウトリガー10を介してサイドシル4の前端と連続的に形成されて強度剛性が十分に確保されていて、該フロントサイドメンバ2の前後方向に作用する入力荷重F1をサイドシル4に前後方向荷重として効率よく伝達する。
【0026】
一方、サブフレーム11のサイドフレーム12の前後方向に作用する入力荷重F2 は、該サブフレーム11の後端部の連結点Pbから、フロア前端の車幅方向骨格メンバであるダッシュクロスメンバ8へ伝達されることは勿論、荷重伝達手段18によりフロアメンバ15の連結フレーム17に伝達され、該連結フレーム17からフロア中央の骨格メンバであるフロアトンネル3aおよびフロアサイドの骨格メンバであるサイドシル4にそれぞれ沿った左右の前後方向フレーム16,16に分岐して前後方向荷重F3 ,F4 として伝達される。
【0027】
即ち、前記フロントサイドメンバ2およびサイドフレーム12に作用した前後方向の衝突荷重F1 ,F2 は、ダッシュクロスメンバ8、サイドシル4、フロントピラー7、フロアメンバ15、フロアトンネル3a、およびフロアクロスメンバ5等のキャビン骨格部材へ効率良く分散伝達することができる。
【0028】
この結果、斜め前面衝突あるいはオフセット前面衝突時にあっても、フロントサイドメンバ2およびサイドフレーム12が局部的に車幅方向に折れ変形するのを抑制して、フルラップ前面衝突時と遜色なく反力を高く維持し、フロントサイドメンバ2の前端から圧潰変形やサイドフレーム12の全体的な車幅方向の曲げ変形を促して、衝突エネルギー吸収効果を高めることができる。
【0029】
ここで、本実施形態にあっては前記サブフレーム11のサイドフレーム12には、前後方向の衝突入力F2 に対して該サイドフレーム12を車幅方向外側に向けて弯曲変形させるモードコントロール手段を設けてあるため、前記衝突入力F2 によってサイドフレーム12が図6に示すように全体的に車幅方向外側に向けて弯曲変形し、荷重伝達手段18からフロアメンバ15の連結フレーム17に対して、車幅方向内側に指向して荷重を伝達するようになる。
【0030】
このため、フロアメンバ15のサイドシル4に沿う車幅方向外側の前後方向フレーム16Aよりもフロアトンネル3aに沿う車幅方向内側の前後方向フレーム16Bへの荷重伝達量が大きくなり、フロアサイドにフロントサイドメンバ2およびサブフレーム11からの入力荷重が偏寄って作用するのを抑制し、フロアサイドとフロアセンターへの入力バランスを良好にとって荷重分散効果を高めることができる。
【0031】
しかも、前記サブフレーム11のサイドフレーム12は、平面視して車幅方向外側に向けて弯曲して形成してあるため、前述の衝突入力F2 に対してサイドフレーム12を確実に車幅方向外側に向けて弯曲変形させることができる。
【0032】
この結果、特に斜め前面衝突時には相手衝突物と自車両との相対移動によって、図7の(A),(B)に示すように時々刻々と入力場所、方向がFaからFcへと変化するようになるが、このような場合でも前記サイドフレーム12の全体的な車幅方向外側へ向けての弯曲変形によってサイドフレーム12に作用する入力荷重F5 をリヤフレーム14側に向く荷重成分F7 と、フロアメンバ15側に向く荷重成分F6 とに効率的に分散させることができる。
【0033】
また、本実施形態では前記変形モードコントロール手段を、サブフレーム11の前後端部の連結点PaとPbをサイドフレーム12よりも車幅方向内側に設定することで構成しているため、サブフレーム12に特別な加工を施したり、専用の部材を付設することなくコスト的に有利に得ることができる。
【0034】
更に、荷重伝達手段18をサイドフレーム12の後端部に後方に向けて突設した連結凸部19と、フロアメンバ15の連結フレーム17の平面U字状の略頂部に形成した連結凹部20との嵌合構造として構成しているので、構造を簡単にして設計上有利に得ることができる。
【0035】
特に、これら連結凸部19と連結凹部20との前後方向の当接面18aを、平面視して車幅方向外側に向けて傾斜して形成してあるため、前記サイドシル4に沿う車幅方向外側の前後方向フレーム16Aに対してフロアトンネル3aに沿う車幅方向内側の前後方向フレーム16B側への荷重分散伝達を積極的に行わせて、フロアサイドとフロアセンターへの入力バランスをより一層良好にとることができる。
【0036】
また、場合によって図7に示すように前記連結凹部20の背面側にレインフォース21を付設し、該連結凹部20の剛性を高めて連結フレーム17への荷重伝達性を高めるようにしてもよい。
【0037】
図8,図9は本発明の第2実施形態を示すもので、本実施形態にあっては前記第1実施形態における連結凹部20の背面に設けたレインフォース21に、連結フレーム17内を横切ってフロアトンネル側の前後方向フレーム16B内に延びる延設部21aを設けてある。
【0038】
図8に示す構造では、前記延設部21aを後ろ斜め方向に直状に延設し、その後端部を連結フレーム17と前後方向フレーム16Bとの連設コーナー部における内側の側壁に接合してある。
【0039】
また、図9に示す構造では、前記延設部21aを前後方向に曲折成形して、連結フレーム17の内側の側壁と外側の側壁とに跨って接合すると共に、後端部を前記外側の側壁との接合部分から後ろ斜め方向に直状に延設して、その後端末部を前後方向フレーム16Bの外側の側壁に接合してある。
【0040】
従って、この第2実施形態の構造によれば、前記連結凹部20に伝達される入力荷重をレインフォース21によって車幅方向内側の前後方向フレーム16Bへより一層伝達し易くすることができる。
【0041】
図10は本発明の第3実施形態を示すもので、本実施形態にあってはフロアメンバ11の連結フレーム17と車幅方向内側の前後方向フレーム16Bとの連設コーナー部を拡幅して形成してある。
【0042】
従って、この第3実施形態の構造によれば、連結フレーム17と車幅方向内側の前後方向フレーム16Bとの連設コーナー部の剛性が高められ、連結フレーム17から車幅方向外側の前後方向フレーム16Bへの荷重伝達性が良好となって、前記第2実施形態と等価の効果を奏することができる。
【0043】
図11は本発明の第4実施形態を示すもので、本実施形態にあっては、前記第1実施形態におけるサブフレーム11のサイドフレーム12をほぼ直状に形成し、その車幅方向外側の側壁に同図の(A)に示すようにレインフォース22を前後方向に設け、あるいは同図の(B)に示すようにビード部23を前後方向に設けて、サイドフレーム12の車幅方向外側の剛性を車幅方向内側よりも高く設定してある。
【0044】
この第4実施形態の構造によれば、サイドフレーム12の車幅方向内側が車幅方向外側よりも剛性が低いため、サイドフレーム12の前端部に作用する入力荷重によって該サイドフレーム12の内側の側壁が車幅方向外側に向けて弯曲変形して、サイドフレーム12の全体的な車幅方向外側への弯曲変形を促して前記第1実施形態と同様な作用効果を得ることができる。
【0045】
しかも、このサイドフレーム12の車幅方向外側への弯曲変形によって、該サイドフレーム12のレインフォース22又はビード部23の抗力で、サイドフレーム12の後端部側を車幅方向内側へ押付けるようになるから、フロアメンバ15の車幅方向内側の前後方向フレーム16Bへの荷重伝達指向性を高めることができる。
【0046】
図12は本発明の第5実施形態を示すもので、本実施形態にあってはサブフレーム11のサイドフレーム12を直状に形成してあって、前端部の連結点Paをサイドフレーム12上に設けると共に、後端部の連結点Pbをリヤフレーム14のサイドフレーム12との連設部近傍に設けて該サイドフレーム12よりも車幅方向内側に設定して、該サイドフレーム12の変形モードコントロール手段としている。
【0047】
従って、この第5実施形態の構造でもサイドフレーム12の前端部に入力する衝突荷重により、該サイドフレーム12を全体的に車幅方向外側に向けて弯曲変形させて、前記第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
【0048】
図13は本発明の第6実施形態を示すもので、本実施形態にあってはサブフレーム11のリヤフレーム14を車幅方向中央部が車体後方に向けて突出する平面略くの字状に形成し、該くの字状の屈曲部に後端部の連結点Paを設けてある。
【0049】
本図では、前端部の連結点Paをフロントフレーム13のサイドフレーム12との連結部近傍に設けてあるが、該連結点Paは前記第5実施形態と同様にサイドフレーム12上に設定してもよい。
【0050】
従って、この第6実施形態の構造でもサイドフレーム12の前端部に入力する衝突荷重により、該サイドフレーム12を全体的に車幅方向外側に向けて弯曲変形させて、前記第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
【0051】
また、本実施形態ではサブフレーム11の後端部の連結点Paを1つにすることができるので、構造的におよびコスト的に有利に得ることができる。
【0052】
前記図11〜図13に示す実施形態では、何れも荷重伝達手段18を構成するサイドフレーム12の後端部の連結凸部19を直状に形成してあるが、第1実施形態と同様の車幅方向内側に向けて若干曲げた構造として構成してもよい。
【0053】
図14は本発明の第7実施形態を示すもので、本実施形態では荷重伝達手段18を構成する連結凸部19と連結凹部20の周側を、相互に面接触する複数の接触面として形成してある。
【0054】
この第7実施形態の構造によれば、複数の面で力を伝達するので、サイドフレーム12からの入力荷重をフロアメンバ15へ効率よく安定して伝達することができる。
【0055】
図15は本発明の第8実施形態を示すもので、本実施形態では荷重伝達手段18を構成する連結凸部19と連結凹部20の周側を、平面視して相互に面接触する円弧状に形成してある。
【0056】
この第8実施形態の構造によれば、円弧面の接触で力を伝達するので、サイドフレーム12からの入力荷重をフロアメンバ15へ効率よく安定して伝達することができる。
【0057】
図16は本発明の第9実施形態を示すもので、本実施形態にあっては前記第1実施形態におけるフロアパネル3の下面に、フロアトンネル3aに沿って略ハット形断面のフロアメンバ15Aを前後方向に接合配置してあり、このフロアメンバ15Aの前端とフロントサイドメンバ2の後端とを連続的に形成してある。
【0058】
また、サブフレーム11のサイドフレーム12の後端とサイドシル4の前端とを、アウトリガー10Aを介して連続的に形成してある。
【0059】
この第9実施形態の構造によれば、車両の斜め前面衝突あるいはオフセット前面衝突により、フロントサイドメンバ2の前端部に入力した衝突荷重は該フロントサイドメンバ2からフロアセンターのフロアメンバ15Aに効率よく伝達される一方、サブフレーム11のサイドフレーム12の前端部に入力した衝突荷重は、該サイドフレーム12の後端部からアウトリガー10Aを介してフロアサイドのサイドシル4に効率よく伝達される。
【0060】
この結果、斜め前面衝突あるいはオフセット前面衝突時にあっても、フロントサイドメンバ2およびサイドフレーム12が局部的に車幅方向に折れ変形するのを抑制して、フルラップ前面衝突時と遜色なく反力を高く維持し、フロントサイドメンバ2の前端からの圧潰変形やサイドフレーム12の全体的な車幅方向の曲げ変形を促して、衝突エネルギー吸収効果を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の対象とする自動車の外観斜視図。
【図2】本発明の第1実施形態の車体前部構造を下側から見た斜視図。
【図3】本発明の第1実施形態の要部を示す分解斜視図。
【図4】本発明の第1実施形態におけるサブフレームの下側から見た部分斜視図。
【図5】本発明の第1実施形態の底面図。
【図6】本発明の第1実施形態における変形状態を示す底面図。
【図7】本発明の第1実施形態における変形時の作用を(A)から(B)へと段階的に示す底面図。
【図8】本発明の第2実施形態を示す斜視図。
【図9】本発明の第2実施形態におけるレインフォースの異なる配設例を示す斜視図。
【図10】本発明の第3実施形態を示す斜視図。
【図11】本発明の第4実施形態におけるサブフレームを下側から見た部分斜視図。
【図12】本発明の第5実施形態におけるサブフレームを下側から見た部分斜視図。
【図13】本発明の第6実施形態におけるサブフレームを下側から見た部分斜視図。
【図14】本発明の第7実施形態の要部を示す分解斜視図。
【図15】本発明の第8実施形態の要部を示す分解斜視図。
【図16】本発明の第9実施形態の車体前部構造を下側から見た斜視図。
【符号の説明】
1…車体
F・C…フロントコンパートメント
C…キャビン
2…フロントサイドメンバ
3…フロアパネル
3a…フロアトンネル
4…サイドシル
6…バンパーレインフォース(車幅方向メンバ)
8…ダッシュクロスメンバ
11…サブフレーム
12…サイドフレーム
14…リヤフレーム
Pa…前端部の連結点(モードコントロール手段)
Pb…後端部の連結点(モードコントロール手段)
15,15A…フロアメンバ
16,16A,16B…前後方向フレーム
17…連結フレーム
18…荷重伝達手段
18a…前後方向の当接面
19…連結凸部
20…連結凹部
21…レインフォース
【発明の属する技術分野】
本発明は自動車の車体前部構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の自動車の車体前部構造の中には、車両の前面衝突時に、パワーユニットを搭載するサブフレームの中間部の屈曲部が路面に接触してそれ以上の変形が阻止された後に、サブフレームの後方移動を許容してフロントサイドメンバの潰れストロークを稼いで、入力荷重のエネルギー吸収効率を高めるようにしたものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
【特許文献1】
特開2002−160664(2頁、図2)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の構造では車両の斜め前面衝突時やオフセット前面衝突時に、サイドメンバおよびサブフレームが車幅方向に折れ変形する可能性があって、フルラップ前面衝突時と同様の反力特性を得ることが難かしい。
【0005】
そこで、本発明は車両の斜め前面衝突あるいはオフセット前面衝突時にもフロントコンパートメントでのエネルギー吸収を効率的に行わせることができる車体前部構造を提供するものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明の車体前部構造にあっては、フロントコンパートメントの車幅方向両側部に車体前後方向に延在配置したフロントサイドメンバと、
フロントサイドメンバの下側に配置されて、車体前後方向に延在する左右一対のサイドフレームを有するサブフレームと、
左右一対の前後方向フレームと、これら前後方向フレームの前端を連設した連結フレームとで平面略U字状に形成されて、これら前後方向フレームをフロアサイドに車体前後方向に延在配置したサイドシルとフロア中央に車体前後方向に延在するフロアトンネルとに沿って配置したフロアメンバと、を備え、
前記フロントサイドメンバの後端とサイドシルの前端とを連続的に形成する一方、
サブフレームの前端部を左右一対のフロントサイドメンバの前端部に跨って連結した車幅方向メンバに連結すると共に、後端部をダッシュクロスメンバに連結し、
前記サブフレームの後端とフロアメンバの前端との間に、前記サイドフレームに作用する前後方向の衝突入力をフロアメンバに伝達する荷重伝達手段を設けたことを特徴としている。
【0007】
【発明の効果】
請求項1に記載の発明によれば、車両の斜め前面衝突あるいはオフセット前面衝突によりフロントサイドメンバおよびサブフレームのサイドフレームに前後方向に衝突荷重が入力した場合、フロントサイドメンバはその後端がサイドシル前端と連続的に形成されて強度剛性が十分に確保されていて、該フロントサイドメンバへの入力荷重をサイドシルへ効率よく伝達する一方、サイドフレームへの入力荷重は荷重伝達手段を介してフロアメンバに伝達されて左右一対の前後方向フレームに分散負担され、これらフロントサイドメンバおよびサイドフレームへの入力荷重をキャビン骨格部材へ効率良く分散伝達することができる。
【0008】
この結果、斜め前面衝突あるいはオフセット前面衝突時にあっても、フロントサイドメンバおよびサイドフレームが局所的に車幅方向に折れ変形するのを抑制して反力を高く維持し、それらの圧潰変形や曲げ変形により衝突エネルギー吸収効果を高めることができる。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面と共に詳述する。
【0010】
図1〜図7は本発明の第1実施形態を示すもので、図1は本発明の対象とする自動車の外観斜視図、図2は車体前部構造を下側から見た斜視図、図3は第1実施形態の要部を示す分解斜視図、図4は第1実施形態におけるサブフレームの下側から見た部分斜視図、図5は第1実施形態の底面図、図6は第1実施形態における変形状態を示す底面図、図7は図6に示した変形時における作用を示す底面図である。
【0011】
図1〜図3に示すように車体1のフロントコンパートメントF・Cの車幅方向両側には、車体前後方向に延在した左右一対のフロントサイドメンバ2を備えており、また、キャビンCの下面を隔成するフロアパネル3の車幅方向両側には、車体前後方向に延在した左右一対のサイドシル4を設けてあって、これら左右のサイドシル4,4に跨ってフロアクロスメンバ5を車幅方向に接合配置してある。
【0012】
左右のフロントサイドメンバ2の前端に跨って車幅方向メンバとしてのバンパーレインフォース6を連結してあり、サイドシル4の前端にはフロントピラー7の下端を連設してある。
【0013】
フロントサイドメンバ2,サイドシル4,バンパーレインフォース6およびフロントピラー7は何れも閉断面に形成してあり、フロアクロスメンバ5は略ハット形断面に形成してフロアパネル3の下面に接合して閉断面を構成している。
【0014】
前記フロントサイドメンバ2の後端部は、ダッシュクロスメンバ8の側面とダッシュパネル9の下面とに接合してあって、該フロントサイドメンバ2の後端とサイドシル4の前端とを車幅方向に弯曲したアウトリガー10を介して連結して連続的に形成してある。
【0015】
フロントサイドメンバ2,2の下側には、サスペンションユニット等を支持するサブフレーム11を配置してある。
【0016】
サブフレーム11は、車体前後方向に延在する左右一対のサイドフレーム12と、これらサイドフレーム12の前端部間および後端部間に跨って車幅方向に連結したフロントフレーム13およびリヤフレーム14とを備えて平面略井桁状に形成してある。
【0017】
サブフレーム11を構成する各フレーム12〜14は閉断面に形成してあって、該サブフレーム11はその前端部を前記バンパーレインフォース6の下面に、および後端部をダッシュクロスメンバ8の下面に、それぞれボルト・ナット等の締結部材によって連結してある。
【0018】
本実施形態では図4にも示すように、サブフレーム11の前記バンパーレインフォース6およびダッシュクロスメンバ8に対する前後端部の連結点Pa,Pbを、フロントフレーム13、リヤフレーム14の各サイドフレーム12との連結部近傍に設定して、サイドフレーム12よりも車幅方向内側に設定すると共に、サイドフレーム12自体を平面視して車幅方向外側に向けて弯曲して形成して、前後方向の衝突入力に対して該サイドフレーム12を車幅方向外側に向けて弯曲変形させるモードコントロール手段を構成している。
【0019】
フロアパネル3の下面には、フロア中央に車体前後方向に設けたフロアトンネル3aと各サイドシル4との間にフロアメンバ15を配置してある。
【0020】
このフロアメンバ15は、左右一対の前後方向フレーム16と、これら前後方向フレーム16の前端を連設した連結フレーム17とで平面略U字状に形成してあり、前後方向フレーム16,16をサイドシル4とフロアトンネル3aとに沿って配置してある。
【0021】
フロアメンバ15は略ハット形断面に形成されてフロアパネル3の下面に接合して閉断面を構成するが、サイドシル4に沿う車幅方向外側の前後方向フレーム16Aは略L字形断面に形成してあって、フロアパネル3の下面とサイドシル4の車幅方向内側の側面とに跨って接合して閉断面を構成している。
【0022】
そして、前記サブフレーム11の後端とフロアメンバ15の前端との間に、前記サイドフレーム12に作用する前後方向の衝突入力をフロアメンバ15に伝達する荷重伝達手段18を設けてある。
【0023】
この荷重伝達手段18は、サイドフレーム12の後端部に後方に向けて突設した連結凸部19と、フロアメンバ15の連結フレーム17の平面U字状の略頂部に形成されて、前記連結凸部19を受容する連結凹部20とで構成している。
【0024】
また、前記連結凸部19と連結凹部20との前後方向の当接面18aを、平面視して車幅方向外側に向けて傾斜して形成してある。
【0025】
以上の第1実施形態の構造にあっては、図5に示す状態で例えば、図6に示すように、車体前端の右側に斜め前面衝突荷重Fa又はオフセット前面衝突荷重Fbが入力した場合、フロントサイドメンバ2はその後端がアウトリガー10を介してサイドシル4の前端と連続的に形成されて強度剛性が十分に確保されていて、該フロントサイドメンバ2の前後方向に作用する入力荷重F1をサイドシル4に前後方向荷重として効率よく伝達する。
【0026】
一方、サブフレーム11のサイドフレーム12の前後方向に作用する入力荷重F2 は、該サブフレーム11の後端部の連結点Pbから、フロア前端の車幅方向骨格メンバであるダッシュクロスメンバ8へ伝達されることは勿論、荷重伝達手段18によりフロアメンバ15の連結フレーム17に伝達され、該連結フレーム17からフロア中央の骨格メンバであるフロアトンネル3aおよびフロアサイドの骨格メンバであるサイドシル4にそれぞれ沿った左右の前後方向フレーム16,16に分岐して前後方向荷重F3 ,F4 として伝達される。
【0027】
即ち、前記フロントサイドメンバ2およびサイドフレーム12に作用した前後方向の衝突荷重F1 ,F2 は、ダッシュクロスメンバ8、サイドシル4、フロントピラー7、フロアメンバ15、フロアトンネル3a、およびフロアクロスメンバ5等のキャビン骨格部材へ効率良く分散伝達することができる。
【0028】
この結果、斜め前面衝突あるいはオフセット前面衝突時にあっても、フロントサイドメンバ2およびサイドフレーム12が局部的に車幅方向に折れ変形するのを抑制して、フルラップ前面衝突時と遜色なく反力を高く維持し、フロントサイドメンバ2の前端から圧潰変形やサイドフレーム12の全体的な車幅方向の曲げ変形を促して、衝突エネルギー吸収効果を高めることができる。
【0029】
ここで、本実施形態にあっては前記サブフレーム11のサイドフレーム12には、前後方向の衝突入力F2 に対して該サイドフレーム12を車幅方向外側に向けて弯曲変形させるモードコントロール手段を設けてあるため、前記衝突入力F2 によってサイドフレーム12が図6に示すように全体的に車幅方向外側に向けて弯曲変形し、荷重伝達手段18からフロアメンバ15の連結フレーム17に対して、車幅方向内側に指向して荷重を伝達するようになる。
【0030】
このため、フロアメンバ15のサイドシル4に沿う車幅方向外側の前後方向フレーム16Aよりもフロアトンネル3aに沿う車幅方向内側の前後方向フレーム16Bへの荷重伝達量が大きくなり、フロアサイドにフロントサイドメンバ2およびサブフレーム11からの入力荷重が偏寄って作用するのを抑制し、フロアサイドとフロアセンターへの入力バランスを良好にとって荷重分散効果を高めることができる。
【0031】
しかも、前記サブフレーム11のサイドフレーム12は、平面視して車幅方向外側に向けて弯曲して形成してあるため、前述の衝突入力F2 に対してサイドフレーム12を確実に車幅方向外側に向けて弯曲変形させることができる。
【0032】
この結果、特に斜め前面衝突時には相手衝突物と自車両との相対移動によって、図7の(A),(B)に示すように時々刻々と入力場所、方向がFaからFcへと変化するようになるが、このような場合でも前記サイドフレーム12の全体的な車幅方向外側へ向けての弯曲変形によってサイドフレーム12に作用する入力荷重F5 をリヤフレーム14側に向く荷重成分F7 と、フロアメンバ15側に向く荷重成分F6 とに効率的に分散させることができる。
【0033】
また、本実施形態では前記変形モードコントロール手段を、サブフレーム11の前後端部の連結点PaとPbをサイドフレーム12よりも車幅方向内側に設定することで構成しているため、サブフレーム12に特別な加工を施したり、専用の部材を付設することなくコスト的に有利に得ることができる。
【0034】
更に、荷重伝達手段18をサイドフレーム12の後端部に後方に向けて突設した連結凸部19と、フロアメンバ15の連結フレーム17の平面U字状の略頂部に形成した連結凹部20との嵌合構造として構成しているので、構造を簡単にして設計上有利に得ることができる。
【0035】
特に、これら連結凸部19と連結凹部20との前後方向の当接面18aを、平面視して車幅方向外側に向けて傾斜して形成してあるため、前記サイドシル4に沿う車幅方向外側の前後方向フレーム16Aに対してフロアトンネル3aに沿う車幅方向内側の前後方向フレーム16B側への荷重分散伝達を積極的に行わせて、フロアサイドとフロアセンターへの入力バランスをより一層良好にとることができる。
【0036】
また、場合によって図7に示すように前記連結凹部20の背面側にレインフォース21を付設し、該連結凹部20の剛性を高めて連結フレーム17への荷重伝達性を高めるようにしてもよい。
【0037】
図8,図9は本発明の第2実施形態を示すもので、本実施形態にあっては前記第1実施形態における連結凹部20の背面に設けたレインフォース21に、連結フレーム17内を横切ってフロアトンネル側の前後方向フレーム16B内に延びる延設部21aを設けてある。
【0038】
図8に示す構造では、前記延設部21aを後ろ斜め方向に直状に延設し、その後端部を連結フレーム17と前後方向フレーム16Bとの連設コーナー部における内側の側壁に接合してある。
【0039】
また、図9に示す構造では、前記延設部21aを前後方向に曲折成形して、連結フレーム17の内側の側壁と外側の側壁とに跨って接合すると共に、後端部を前記外側の側壁との接合部分から後ろ斜め方向に直状に延設して、その後端末部を前後方向フレーム16Bの外側の側壁に接合してある。
【0040】
従って、この第2実施形態の構造によれば、前記連結凹部20に伝達される入力荷重をレインフォース21によって車幅方向内側の前後方向フレーム16Bへより一層伝達し易くすることができる。
【0041】
図10は本発明の第3実施形態を示すもので、本実施形態にあってはフロアメンバ11の連結フレーム17と車幅方向内側の前後方向フレーム16Bとの連設コーナー部を拡幅して形成してある。
【0042】
従って、この第3実施形態の構造によれば、連結フレーム17と車幅方向内側の前後方向フレーム16Bとの連設コーナー部の剛性が高められ、連結フレーム17から車幅方向外側の前後方向フレーム16Bへの荷重伝達性が良好となって、前記第2実施形態と等価の効果を奏することができる。
【0043】
図11は本発明の第4実施形態を示すもので、本実施形態にあっては、前記第1実施形態におけるサブフレーム11のサイドフレーム12をほぼ直状に形成し、その車幅方向外側の側壁に同図の(A)に示すようにレインフォース22を前後方向に設け、あるいは同図の(B)に示すようにビード部23を前後方向に設けて、サイドフレーム12の車幅方向外側の剛性を車幅方向内側よりも高く設定してある。
【0044】
この第4実施形態の構造によれば、サイドフレーム12の車幅方向内側が車幅方向外側よりも剛性が低いため、サイドフレーム12の前端部に作用する入力荷重によって該サイドフレーム12の内側の側壁が車幅方向外側に向けて弯曲変形して、サイドフレーム12の全体的な車幅方向外側への弯曲変形を促して前記第1実施形態と同様な作用効果を得ることができる。
【0045】
しかも、このサイドフレーム12の車幅方向外側への弯曲変形によって、該サイドフレーム12のレインフォース22又はビード部23の抗力で、サイドフレーム12の後端部側を車幅方向内側へ押付けるようになるから、フロアメンバ15の車幅方向内側の前後方向フレーム16Bへの荷重伝達指向性を高めることができる。
【0046】
図12は本発明の第5実施形態を示すもので、本実施形態にあってはサブフレーム11のサイドフレーム12を直状に形成してあって、前端部の連結点Paをサイドフレーム12上に設けると共に、後端部の連結点Pbをリヤフレーム14のサイドフレーム12との連設部近傍に設けて該サイドフレーム12よりも車幅方向内側に設定して、該サイドフレーム12の変形モードコントロール手段としている。
【0047】
従って、この第5実施形態の構造でもサイドフレーム12の前端部に入力する衝突荷重により、該サイドフレーム12を全体的に車幅方向外側に向けて弯曲変形させて、前記第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
【0048】
図13は本発明の第6実施形態を示すもので、本実施形態にあってはサブフレーム11のリヤフレーム14を車幅方向中央部が車体後方に向けて突出する平面略くの字状に形成し、該くの字状の屈曲部に後端部の連結点Paを設けてある。
【0049】
本図では、前端部の連結点Paをフロントフレーム13のサイドフレーム12との連結部近傍に設けてあるが、該連結点Paは前記第5実施形態と同様にサイドフレーム12上に設定してもよい。
【0050】
従って、この第6実施形態の構造でもサイドフレーム12の前端部に入力する衝突荷重により、該サイドフレーム12を全体的に車幅方向外側に向けて弯曲変形させて、前記第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
【0051】
また、本実施形態ではサブフレーム11の後端部の連結点Paを1つにすることができるので、構造的におよびコスト的に有利に得ることができる。
【0052】
前記図11〜図13に示す実施形態では、何れも荷重伝達手段18を構成するサイドフレーム12の後端部の連結凸部19を直状に形成してあるが、第1実施形態と同様の車幅方向内側に向けて若干曲げた構造として構成してもよい。
【0053】
図14は本発明の第7実施形態を示すもので、本実施形態では荷重伝達手段18を構成する連結凸部19と連結凹部20の周側を、相互に面接触する複数の接触面として形成してある。
【0054】
この第7実施形態の構造によれば、複数の面で力を伝達するので、サイドフレーム12からの入力荷重をフロアメンバ15へ効率よく安定して伝達することができる。
【0055】
図15は本発明の第8実施形態を示すもので、本実施形態では荷重伝達手段18を構成する連結凸部19と連結凹部20の周側を、平面視して相互に面接触する円弧状に形成してある。
【0056】
この第8実施形態の構造によれば、円弧面の接触で力を伝達するので、サイドフレーム12からの入力荷重をフロアメンバ15へ効率よく安定して伝達することができる。
【0057】
図16は本発明の第9実施形態を示すもので、本実施形態にあっては前記第1実施形態におけるフロアパネル3の下面に、フロアトンネル3aに沿って略ハット形断面のフロアメンバ15Aを前後方向に接合配置してあり、このフロアメンバ15Aの前端とフロントサイドメンバ2の後端とを連続的に形成してある。
【0058】
また、サブフレーム11のサイドフレーム12の後端とサイドシル4の前端とを、アウトリガー10Aを介して連続的に形成してある。
【0059】
この第9実施形態の構造によれば、車両の斜め前面衝突あるいはオフセット前面衝突により、フロントサイドメンバ2の前端部に入力した衝突荷重は該フロントサイドメンバ2からフロアセンターのフロアメンバ15Aに効率よく伝達される一方、サブフレーム11のサイドフレーム12の前端部に入力した衝突荷重は、該サイドフレーム12の後端部からアウトリガー10Aを介してフロアサイドのサイドシル4に効率よく伝達される。
【0060】
この結果、斜め前面衝突あるいはオフセット前面衝突時にあっても、フロントサイドメンバ2およびサイドフレーム12が局部的に車幅方向に折れ変形するのを抑制して、フルラップ前面衝突時と遜色なく反力を高く維持し、フロントサイドメンバ2の前端からの圧潰変形やサイドフレーム12の全体的な車幅方向の曲げ変形を促して、衝突エネルギー吸収効果を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の対象とする自動車の外観斜視図。
【図2】本発明の第1実施形態の車体前部構造を下側から見た斜視図。
【図3】本発明の第1実施形態の要部を示す分解斜視図。
【図4】本発明の第1実施形態におけるサブフレームの下側から見た部分斜視図。
【図5】本発明の第1実施形態の底面図。
【図6】本発明の第1実施形態における変形状態を示す底面図。
【図7】本発明の第1実施形態における変形時の作用を(A)から(B)へと段階的に示す底面図。
【図8】本発明の第2実施形態を示す斜視図。
【図9】本発明の第2実施形態におけるレインフォースの異なる配設例を示す斜視図。
【図10】本発明の第3実施形態を示す斜視図。
【図11】本発明の第4実施形態におけるサブフレームを下側から見た部分斜視図。
【図12】本発明の第5実施形態におけるサブフレームを下側から見た部分斜視図。
【図13】本発明の第6実施形態におけるサブフレームを下側から見た部分斜視図。
【図14】本発明の第7実施形態の要部を示す分解斜視図。
【図15】本発明の第8実施形態の要部を示す分解斜視図。
【図16】本発明の第9実施形態の車体前部構造を下側から見た斜視図。
【符号の説明】
1…車体
F・C…フロントコンパートメント
C…キャビン
2…フロントサイドメンバ
3…フロアパネル
3a…フロアトンネル
4…サイドシル
6…バンパーレインフォース(車幅方向メンバ)
8…ダッシュクロスメンバ
11…サブフレーム
12…サイドフレーム
14…リヤフレーム
Pa…前端部の連結点(モードコントロール手段)
Pb…後端部の連結点(モードコントロール手段)
15,15A…フロアメンバ
16,16A,16B…前後方向フレーム
17…連結フレーム
18…荷重伝達手段
18a…前後方向の当接面
19…連結凸部
20…連結凹部
21…レインフォース
Claims (14)
- フロントコンパートメントの車幅方向両側部に車体前後方向に延在配置したフロントサイドメンバと、
フロントサイドメンバの下側に配置されて、車体前後方向に延在する左右一対のサイドフレームを有するサブフレームと、
左右一対の前後方向フレームと、これら前後方向フレームの前端を連設した連結フレームとで平面略U字状に形成されて、これら前後方向フレームをフロアサイドに車体前後方向に延在配置したサイドシルとフロア中央に車体前後方向に延在するフロアトンネルとに沿って配置したフロアメンバと、を備え、
前記フロントサイドメンバの後端とサイドシルの前端とを連続的に形成する一方、
サブフレームの前端部を左右一対のフロントサイドメンバの前端部に跨って連結した車幅方向メンバに連結すると共に、後端部をダッシュクロスメンバに連結し、
前記サブフレームの後端とフロアメンバの前端との間に、前記サイドフレームに作用する前後方向の衝突入力をフロアメンバに伝達する荷重伝達手段を設けたことを特徴とする車体前部構造。 - サイドフレームは、前後方向の衝突入力に対して該サイドフレームを車幅方向外側に向けて弯曲変形させるモードコントロール手段を備えていることを特徴とする請求項1に記載の車体前部構造。
- モードコントロール手段を、サブフレームの前後端部の連結点をサイドフレームよりも車幅方向内側に設定して構成したことを特徴とする請求項2に記載の車体前部構造。
- モードコントロール手段を、サブフレームの前端部の連結点を該サイドフレーム上に設定すると共に、後端部の連結点をサイドフレームよりも車幅方向内側に設定して構成したことを特徴とする請求項2に記載の車体前部構造。
- サイドフレームを、平面視して車幅方向外側に向けて弯曲して形成したことを特徴とする請求項3または4に記載の車体前部構造。
- サイドフレームの車幅方向外側の剛性を車幅方向内側よりも高く設定しことを特徴とする請求項2〜5のいずれかに記載の車体前部構造。
- 荷重伝達手段を、サイドフレームの後端部に後方に向けて突設した連結凸部と、フロアメンバの連結フレームの平面U字状の略頂部に形成されて、前記連結凸部を受容する連結凹部とで構成したことを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の車体前部構造。
- 連結凸部と連結凹部との前後方向の当接面を、平面視して車幅方向外側に向けて傾斜して形成したことを特徴とする請求項7に記載の車体前部構造。
- 連結凸部と連結凹部の周側に、相互に面接触する複数の接触面を形成したことを特徴とする請求項7に記載の車体前部構造。
- 連結凸部と連結凹部とを、平面視して相互に面接触する円弧状に形成したことを特徴とする請求項7に記載の車体前部構造。
- サブフレームは、左右一対のサイドフレームの後端部に跨って車幅方向に連結したリヤフレームを有し、該リヤフレームを車幅方向中央部が車体後方に向けて突出する平面略くの字状に形成し、該くの字状の屈曲部にサブフレームの後端部の連結点を設定したことを特徴とする請求項7〜10のいずれかに記載の車体前部構造。
- 連結凹部の背面にレインフォースを設け、該レインフォースにはフロアメンバの連結フレーム内を横切ってフロアトンネル側の前後方向フレーム内に延びる延設部を設けたことを特徴とする請求項7〜11のいずれかに記載の車体前部構造。
- フロアメンバの連結フレームと車幅方向内側の前後方向フレームとの連設コーナー部を拡幅して形成したことを特徴とする請求項7〜11のいずれかに記載の車体前部構造。
- フロントコンパートメントの車幅方向両側部に車体前後方向に延在配置したフロントサイドメンバと、
フロントサイドメンバの下側に配置されて、車体前後方向に延在する左右一対のサイドフレームを有するサブフレームと、
フロアトンネルに沿って車体前後方向に延在配置したフロアメンバと、を備え、
前記フロントサイドメンバの後端とフロアメンバの前端とを連続的に形成する一方、
サブフレームの前端部を左右一対のフロントサイドメンバの前端部に跨って連結した車幅方向メンバに連結すると共に、後端部をダッシュクロスメンバに連結し、
フロアサイドに車体前後方向に延在配置したサイドシルの前端と、前記サブフレームのサイドフレームの後端とを連続的に形成したことを特徴とする車体前部構造。
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