JP2016097952A - 車両前部構造 - Google Patents

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Taichi Yamashita
太一 山下
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Abstract

【課題】車輪から入力された荷重に対する剛性を向上させることができる車両前部構造を得る。【解決手段】車両前部構造20は、サスペンションタワー30と、フロントピラー40と、カウルトップサイド50と、を有する。サスペンションタワー30は、前輪64をP方向に変位可能に支持するサスペンション60が取り付けられ、該サスペンション60からP方向に荷重が入力される。フロントピラー40は、サスペンションタワー60よりも車両前後方向後側に配置されている。カウルトップサイド50は、P方向に沿った結合面50Kでフロントピラー40に結合された第2フランジ50Eを備え、サスペンションタワー30に結合されている。【選択図】図5

Description

本発明は、車両前部構造に関する。
特許文献1には、フロントピラーとカウルトップサイドのフランジとをガセットを介して結合した車両前部構造が開示されている。特許文献1では、サスペンションタワーからの荷重入力方向については開示されていない。
特許文献2には、カウルトップサイドの前部内側にフロントスプリングサポートが配設され、カウルトップサイドの後方にフロントピラーアウタパネルが配設された車両前部構造が開示されている。また、特許文献2では、カウルトップサイドの後部のフランジがフロントピラーアウタパネルに溶着されている。
特開2010−155491号公報 特開平11−34921号公報
しかしながら、特許文献2の車両前部構造では、車輪からフロントスプリングサポートへの荷重入力方向とフランジの配置方向とがずれている。このため、カウルトップサイドとフロントピラーとの結合部では、車輪から入力された荷重が剥離方向の荷重として作用する。よって、車輪から入力された荷重に対する剛性を向上させるには改善の余地がある。
本発明は上記事実を考慮し、車輪から入力された荷重に対する剛性を向上させることができる車両前部構造を得ることが目的である。
請求項1に記載の本発明に係る車両前部構造は、車輪を軸方向に変位可能に支持するサスペンションが取り付けられ、該サスペンションから該軸方向に荷重が入力されるサスペンションタワーと、前記サスペンションタワーよりも車両前後方向後側に配置されたフロントピラーと、前記軸方向に沿った傾斜面で前記フロントピラーに結合されたフランジを備え、前記サスペンションタワーに結合されたカウルトップサイドと、を有する。
請求項1に記載の本発明に係る車両前部構造では、サスペンションタワーとカウルトップサイドとが結合されている。さらに、カウルトップサイドのフランジがフロントピラーに結合されている。このため、サスペンションの軸方向に入力された荷重は、カウルトップサイドを介してフロントピラーに伝達される。
ここで、カウルトップサイドのフランジとフロントピラーとが結合された結合部分では、フランジの傾斜面がサスペンションの軸方向に沿っているため、該結合部分の結合方向が該軸方向に対して交差する方向となる。即ち、フランジの傾斜面とフロントピラーとの結合部分では、せん断方向に荷重が入力される。これにより、サスペンションからの荷重が剥離方向の荷重として作用することが抑制されるので、車輪から入力された荷重に対する剛性を向上させることができる。
以上説明したように、請求項1に記載の車両前部構造によれば、車輪から入力された荷重に対する剛性を向上させることができるという優れた効果を有する。
本実施形態に係る車両前部構造が適用された車両のフロントピラー周辺部を示す斜視図である。 本実施形態に係る車両前部構造からカウルトップサイドを取り外した状態を示す斜視図である。 本実施形態に係るカウルサイドパネル及びブラケットを示す斜視図である。 本実施形態に係るカウルトップサイドの斜視図である。 本実施形態に係るサスペンションタワーから入力された荷重がカウルトップサイドを介してフロントピラーへ伝達される状態を示す説明図である。
以下、図1〜図5を参照して、本発明に係る車両前部構造の実施形態の一例について説明する。なお、各図に適宜示す矢印FRは車両前方(進行方向)を示しており、矢印UPは車両上方を示しており、矢印OUTは車両幅方向外側を示している。以下、単に前後、上下、左右の方向を用いて説明する場合は、特に断りのない限り、車両前後方向の前後、車両上下方向の上下、進行方向を向いた場合の車両幅方向の左右を示すものとする。また、図1に示す×印は、スポット溶接された箇所を意味している。
〔車両前部構造〕
図1に示すように、車両10は、車両前後方向に延在されたエプロンアッパメンバ12と、車両前部構造20とを有している。車両前部構造20は、車両10の車両前後方向前部で且つ車両幅方向両端部の一部を構成しており、サスペンションタワー30と、フロントピラー40と、カウルトップサイド50とを有している。なお、車両10及び車両前部構造20は、基本的に左右対称に構成されているため、本実施形態では車両10の右側を図示して説明し、左側の図示及び説明を省略する。
(エプロンアッパメンバ)
図2に示すように、エプロンアッパメンバ12は、車両前部の車両幅方向両側において車両前後方向に延在された車両骨格部材である。また、エプロンアッパメンバ12は、車両前後方向に見て角筒状の閉断面構造とされており、車両上下方向上側で車両幅方向に沿って配置された上壁12Aと、車両幅方向内側で車両上下方向に沿って配置された縦壁12Bとを含んで構成されている。上壁12Aには、カウルトップサイド50(図1参照)が載置される載置部14が設けられている。また、縦壁12Bには、サスペンションタワー30の車両幅方向外端部が溶接で結合されている。
(載置部)
図2に示すように、載置部14は、底板14Aと、側板14Bと、前フランジ14Cと、横フランジ14Dと、縦フランジ14Eとを含んで構成されている。底板14Aは、車両上下方向に見て車両前後方向を長手方向とし車両幅方向を短手方向とする矩形状に形成されている。側板14Bは、車両幅方向に見て車両前後方向前側を上底側とする略台形状に形成されており、底板14Aの車両幅方向外端部から車両上下方向上側へ延在されている。
前フランジ14Cは、底板14Aの車両前後方向前端部をクランク状に屈曲させた部位であり、底板14Aよりも車両前後方向前側へ張り出されている。横フランジ14Dは、底板14Aの車両幅方向内端部をクランク状に屈曲させた部位であり、底板14Aの車両前後方向前端部から中央部までの間で車両幅方向内側へ張り出されている。縦フランジ14Eは、底板14Aの車両前後方向中央部で且つ車両幅方向内端部(横フランジ14Dの車両前後方向後端部)から、車両上下方向に対して、車両後側上方に向かって角度θ2(図5参照)で傾斜している。
前フランジ14Cは、上壁12Aの上面に溶接で結合されている。横フランジ14Dは、サスペンションタワー30の後述するスプリングプレート34の上面における車両幅方向外端部に溶接で結合されている。縦フランジ14Eは、後述するブラケット46の下フランジ46Eに溶接で結合されている。これにより、載置部14は、車両前後方向に見て略L字状に形成されている。
<サスペンションタワー>
図2に示すサスペンションタワー30は、側壁部を構成するスプリングサポート32と、上壁部を構成するスプリングプレート34とを有している。また、サスペンションタワー30には、一部がスプリングサポート32内に配置されたサスペンション60(図5参照)が取り付けられている。
(スプリングサポート)
スプリングサポート32は、エプロンアッパメンバ12から車両幅方向内側に膨出されており、車両上下方向に見て略半円筒状に形成されている。また、スプリングサポート32の上端部には、スプリングプレート34が結合されている。
(スプリングプレート)
スプリングプレート34は、車両上下方向に見て略半円形の板状とされており、中央部には略円形状の貫通孔34Aが形成されている。また、スプリングプレート34の車両上下方向下面には、後述するアッパーサポート62D(図5参照)が取り付けられている。アッパーサポート62Dには、後述するピストンロッド62B(図5参照)の上端部(先端部)が取り付けられている。
<サスペンション>
図5に示すサスペンション60は、ショックアブソーバ62と、図示しないサスペンションアーム及びサスペンションメンバとを含んで構成されている。
ショックアブソーバ62は、円筒状の外筒62Aと、外筒62A内に変位(相対移動)可能に設けられたピストンロッド62Bと、外筒62Aのピストンロッド62B側とは反対側の端部に設けられた取付部62Cとを有している。さらに、ショックアブソーバ62は、ピストンロッド62Bの先端部が取り付けられたアッパーサポート62Dと、コイルスプリング62Eと、外筒62Aのアッパーサポート62D側の端部から外側へ張り出された張出部62Fとを有している。なお、外筒62Aは、ピストンロッド62Bの軸方向に沿って変位するようになっている。このため、サスペンション60の軸方向とは、ピストンロッド62Bの軸方向を意味している。
ピストンロッド62Bの先端部は、アッパーサポート62Dを介してスプリングプレート34に取り付けられている。そして、コイルスプリング62Eは、内側にピストンロッド62Bが挿入されると共にアッパーサポート62Dと張出部62Fとで挟まれている。これにより、外筒62Aがピストンロッド62Bの軸方向に沿ってアッパーサポート62D側に変位したとき、コイルスプリング62Eによって、外筒62Aに変位方向とは逆方向の力が作用するようになっている。
ピストンロッド62Bの軸方向(外筒62Aの変位方向)を示す軸線Pは、一例として、車体後側上方に向かって傾斜している。ここで、ピストンロッド62Bの軸方向は、車両幅方向に見て、車両上下方向を示す線Lに対して車両前後方向後側へ角度θ1で傾斜しているものとする。なお、本実施形態では、後述する前輪64からサスペンションタワー30へ入力される荷重F1の入力方向が、ピストンロッド62Bの軸方向と一致するものとして、荷重F1の入力方向を定義する。また、以後の説明では、ピストンロッド62Bの軸方向をP方向と称する。
サスペンション60よりも車両幅方向外側には、車輪としての前輪64が配置されている。前輪64は、図示しないサスペンションアームを介して、図示しないサスペンションメンバに揺動可能に支持されている。該サスペンションアームには、ショックアブソーバ62の取付部62Cが連結されている。これにより、サスペンション60は、前輪64をP方向に変位可能に支持している。そして、サスペンションタワー30には、前輪64からサスペンション60を介してP方向に荷重F1が入力されるようになっている。
<フロントピラー>
図2に示すように、フロントピラー40は、サスペンションタワー30よりも車両前後方向後側に配置され、車両上下方向に延在されている。また、フロントピラー40は、図示しないサイドアウタパネルと、ピラーインナパネル42と、カウルサイドパネル44と、ブラケット46とを含んで構成されている。図示しないサイドアウタパネルは、ピラーインナパネル42及びカウルサイドパネル44よりも車両幅方向外側に配設されており、フロントピラー40の車両幅方向外側部を構成している。さらに、フロントピラー40には、図示しないカウルの車両幅方向端部が溶接で結合されている。
(ピラーインナパネル)
ピラーインナパネル42は、鋼板からなり、車両幅方向を板厚方向として車両上下方向に延在されている。また、ピラーインナパネル42は、図示しないサイドアウタパネルの車両幅方向内側に結合されている。そして、ピラーインナパネル42は、車両上下方向に見て、図示しないサイドアウタパネルと共に閉断面構造を形成すると共に、フロントピラー40の車両幅方向内側部を構成している。
(カウルサイドパネル)
図3に示すように、カウルサイドパネル44は、車両前後方向を幅方向とし車両上下方向に延在した板状の縦壁44Aを有している。縦壁44Aの車両前後方向前端部には、車両幅方向外側及び車両前後方向前側にクランク状に屈曲されることで前側に張り出されたフランジ44Bが形成されている。縦壁44Aの車両前後方向後端部には、車両幅方向外側及び車両前後方向後側にクランク状に屈曲されることで後側に張り出されたフランジ44Cが形成されている。
縦壁44Aの車両上下方向上端部は、ピラーインナパネル42(図2参照)の下端部に車両幅方向で重ね合わされて溶接で結合されている。フランジ44Bには、後述するブラケット46の縦壁46Aにおける車両前後方向後端部が、車両幅方向で重ね合わされて溶接で結合されている。フランジ44Cは、図示しないサイドアウタパネルに車両幅方向で重ね合わされて溶接で結合されている。
(ブラケット)
図3に示すように、ブラケット46は、車両前後方向を幅方向としカウルサイドパネル44よりも短い長さで車両上下方向に延在した板状の縦壁46Aを有している。縦壁46Aの車両上下方向下端部には、車両幅方向外側に延出された延出部46Bが形成されている。延出部46Bは、サスペンションタワー30(図2参照)に溶接で結合されている。また、縦壁46Aの車両上下方向中央よりも下側で且つ車両前後方向前端部には、車両幅方向外側へ向けて窪んだ窪み部46Cが形成されている。
さらに、縦壁46Aの車両上下方向中央よりも上側で且つ車両前後方向前端部には、上フランジ46D及び下フランジ46Eが形成されている。上フランジ46Dは、縦壁46Aの車両前後方向前端部から車両幅方向内側へ張り出されている。また、上フランジ46Dは、車両幅方向に見て、車体後側上方に向かって傾斜している。具体的には、上フランジ46Dは、車両上下方向に対して車両上下方向上端部が下端部よりも車両前後方向後側に位置するように角度θ2(図5参照)で傾斜しているものとする。
下フランジ46Eは、上フランジ46Dよりも車両上下方向下側で、縦壁46Aの車両前後方向前端部から車両幅方向内側へ張り出されている。また、下フランジ46Eは、車両幅方向に見て、車体後側上方に向かって傾斜している。下フランジ46Eと上フランジ46Dとの接続部分には、縦フランジ14E(図2参照)の厚みにほぼ等しい大きさの段差が形成されている。
ここで、図2に示すように、ブラケット46の下フランジ46Eには、車両前後方向前側から載置部14の縦フランジ14Eが重ねられて溶接で結合されている。また、ブラケット46の上フランジ46Dと載置部14の縦フランジ14Eとは、車両前後方向前側の面が同一の傾斜面上となるように配置されている。これにより、後述するカウルトップサイド50の第2フランジ50E(図4参照)が、車両前後方向前側から上フランジ46D及び縦フランジ14Eに重ね合されて溶接で結合されている。
<カウルトップサイド>
図4に示すカウルトップサイド50は、載置部14(図2参照)内に収容及び載置可能な大きさ及び形状とされている。また、カウルトップサイド50は、車両上下方向に直立した縦壁50Aを有している。縦壁50Aは、車両幅方向に見て略逆台形状に形成されている。具体的には、縦壁50Aは、台形の一方の斜辺が車両前後方向に沿った底辺50Bとされ、台形の下底が車体前側下方に向かって傾斜する斜辺50Cとされた配置となっている。縦壁50Aの車両上下方向下端部(底辺50Bを含む)には、車両幅方向内側へ張り出された第1フランジ50Dが形成されている。第1フランジ50Dは、横フランジ14D(図2参照)に溶接で結合可能な大きさ及び形状となっている。
また、縦壁50Aの車両前後方向後端部(台形の他方の斜辺となる部位)には、車両幅方向内側へ張り出されたフランジの一例としての第2フランジ50Eが形成されている。第2フランジ50Eは、車両幅方向に見て、車両上下方向を示す線Lに対して、車両上下方向上端部が下端部よりも車両前後方向後側に位置するように角度θ2で傾斜している。第2フランジ50Eの大きさ及び形状は、車両前後方向に見て、既述の上フランジ46D及び縦フランジ14E(図2参照)に溶接可能な大きさ及び形状となっている。
ここで、第2フランジ50Eにおける車両前後方向後側の面を、上フランジ46D及び縦フランジ14E(図2参照)に結合された結合面50Kと称する。結合面50Kは、傾斜面の一例であり、車両幅方向に見て、車両上下方向を示す線Lに対して、車両上下方向上端部が下端部よりも車両前後方向後側に位置するように角度θ2で傾斜している。そして、結合面50Kは、P方向(図5参照)に沿っている。なお、結合面50KがP方向に沿っている状態とは、既述の角度θ2と既述の角度θ1(図5参照)とが必ずしも一致している場合に限られない。
また、縦壁50Aの車両前後方向後端部で且つ車両上下方向下端部となる部位と、第1フランジ50Dの車両前後方向後端部と、第2フランジ50Eの車両上下方向下端部とで囲まれた部位には、板部50Fが形成されている。板部50Fは、車両幅方向及び車両上下方向に見て三角形状に形成されている。
さらに、縦壁50Aには、斜辺50Cに相当する部位から車両幅方向外側へ張り出された傾斜壁50Gが形成されている。即ち、傾斜壁50Gの車両上下方向に対する傾斜角度は、斜辺50Cとほぼ等しくなっている。また、傾斜壁50Gは、傾斜方向の長さが縦壁50Aの斜辺50Cの長さよりも長くなっている。さらに、傾斜壁50Gの車両上下方向下端部は、車両前後方向前側へ向けて湾曲されている。
加えて、傾斜壁50Gの車両幅方向内側端部で且つ縦壁50Aよりも車両前後方向後側の部位には、傾斜壁50Gの傾斜方向に対して直交する方向に直立するフランジ50Hが形成されている。また、傾斜壁50Gの車両前後方向後端部(車両上下方向上端部)には、傾斜壁50Gの傾斜方向に対して直交する方向に直立するフランジ50Iが形成されている。さらに、傾斜壁50Gの車両幅方向外側端部には、傾斜壁50Gの傾斜方向に対して直交する方向に直立するフランジ50Jが形成されている。フランジ50H、フランジ50I、及びフランジ50Jは、傾斜壁50Gよりも車両上下方向上側に位置している。
また、図5に示すように、車両前部構造20を車両幅方向に見て、第2フランジ50Eは、ピストンロッド62Bの車両上下方向上端部(先端部)よりも車両前後方向後側に配置されている。具体的には、第2フランジ50Eは、サスペンションタワー30の車両前後方向後端部の位置(車両前後方向でフロントピラー40に対して隣接する位置)に配置されている。
(載置部へのカウルトップサイドの組み付け)
図2及び図4を参照して、載置部14へのカウルトップサイド50の組み付け方法について説明する。
載置部14において、底板14Aの車両上下方向上側に傾斜壁50Gが位置するようにカウルトップサイド50が載せられる。具体的には、傾斜壁50Gの車両上下方向下端部(車両前後方向前端部)が底板14Aに載せられる。そして、横フランジ14Dに車両上下方向上側から第1フランジ50Dが重ね合され、縦フランジ14E及び上フランジ46Dに車両前後方向前側から第2フランジ50Eが重ね合され、側板14Bに車両幅方向内側からフランジ50Jが重ね合される。
続いて、側板14Bとフランジ50Jとが溶接で結合され、横フランジ14Dと第1フランジ50Dとが溶接で結合される。また、縦フランジ14E及び上フランジ46Dと第2フランジ50E(結合面50K)とが溶接で結合される。さらに、フランジ50H及びフランジ50Iとフロントピラー40とが溶接で結合される。このようにして、カウルトップサイド50は、載置部14に組み付けられると共に、サスペンションタワー30及びフロントピラー40に結合される。
なお、第1フランジ50Dと横フランジ14Dとの結合方向は、ほぼ車両上下方向に沿っている。また、第2フランジ50Eと縦フランジ14E及び上フランジ46Dとの結合方向は、第2フランジ50Eの傾斜方向に対してほぼ直交する方向となっている。
<作用並びに効果>
次に、本実施形態の車両前部構造20の作用並びに効果について説明する。
図5に示す車両10が、例えば悪路(路面の窪みが多い場所)を走行し、車両前部構造20において、前輪64からサスペンション60を介してカウルトップサイド50へ荷重F1が入力されたものとする。このとき、荷重F1は、カウルトップサイド50において、ピストンロッド62Bの軸方向(P方向)に入力される。そして、カウルトップサイド50に入力された荷重F1は、第2フランジ50Eとフロントピラー40の上フランジ46D及び縦フランジ14Eとが結合された結合部分を介して、フロントピラー40に荷重F2として伝達される。
ここで、カウルトップサイド50の第2フランジ50Eと、フロントピラー40の上フランジ46D及び縦フランジ14Eとが結合された結合部分では、結合面50KがP方向に沿っている。このため、該結合部分の結合方向がP方向に対してほぼ直交する方向となる。即ち、第2フランジ50Eと上フランジ46D及び縦フランジ14Eとの結合部分では、剥離方向に比べて強度が高い方向であるせん断方向に荷重F1が入力される。これにより、前輪64から入力された荷重F1が剥離方向の荷重として作用することが抑制されるので、前輪64から入力された荷重F1に対する車両前部構造20の剛性を向上させることができる。そして、車両前部構造20の剛性が向上することから、前面衝突試験(微小ラップ、オブリーク含む)の目標値を達成することが可能となる。
また、車両前部構造20では、既述のように、カウルトップサイド50とフロントピラー40との結合部分(第2フランジ50Eの結合面50K)が、ピストンロッド64Bの先端部よりも車両前後方向後側に位置している。即ち、第2フランジ50Eは、フロントピラー40に隣接して配置されている。このため、第1フランジ50Dに入力された荷重F1が縦壁50A及び傾斜壁50Gを経由してフロントピラー40に伝達する構成に比べて、サスペンションタワー30からフロントピラー40までの荷重伝達経路が短くなる。これにより、前輪64(サスペンション60)からフロントピラー40までの荷重伝達効率を高め、車両10の車体の剛性を高めることができる。
なお、車両前部構造20では、車両10が左又は右に曲がるとき、車体に逆位相の力が作用して車体に車両幅方向の力が作用する場合がある。この場合、車両前部構造20では、第1フランジ50Dと横フランジ14Dとの結合方向がほぼ車両上下方向に沿っているので、車両幅方向の力は、この結合部分に対してせん断方向の力として作用することになる。このため、横フランジ14Dと第1フランジ50Dとの剥離を抑制することができる。
なお、本発明は上記の実施形態に限定されない。
縦フランジ14E及び上フランジ46Dの一方のみと第2フランジ50Eとを結合してもよい。この場合、第2フランジ50Eと結合させる方をピストンロッド62Bの軸方向(P方向)に沿って延ばせばよい。
図5では、一例として、結合面50Kが車両幅方向に沿った面であるとして説明したが、結合面50Kは、車両幅方向と交差する方向に沿った面であってもよい。
ブラケット46は、カウルサイドパネル44と一体化されていてもよい。
カウルトップサイド50は、第2フランジ50Eがサスペンションタワー30の車両前後方向後端部よりも前側に位置しているものであってもよい。また、第1フランジ50Dは、横フランジ14Dを介さずにサスペンションタワー30に直接的に結合されていてもよい。
以上、本発明の実施形態及び変形例に係る車両前部構造について説明したが、これらの実施形態及び変形例を適宜組み合わせて用いても良いし、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。
10 車両
20 車両前部構造
30 サスペンションタワー
40 フロントピラー
46D 上フランジ(被結合部の一例)
50 カウルトップサイド
50E 第2フランジ(フランジの一例)
50K 結合面(傾斜面の一例)
60 サスペンション
64 前輪(車輪の一例)

Claims (1)

  1. 車輪を軸方向に変位可能に支持するサスペンションが取り付けられ、該サスペンションから該軸方向に荷重が入力されるサスペンションタワーと、
    前記サスペンションタワーよりも車両前後方向後側に配置されたフロントピラーと、
    前記軸方向に沿った傾斜面で前記フロントピラーに結合されたフランジを備え、前記サスペンションタワーに結合されたカウルトップサイドと、
    を有する車両前部構造。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017136870A (ja) * 2016-02-01 2017-08-10 本田技研工業株式会社 自動車の車体構造
JP2019104304A (ja) * 2017-12-11 2019-06-27 トヨタ自動車株式会社 車両前部構造

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