JP2017077822A - 車両用外装ビーム - Google Patents

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田坂 直樹
Naoki Tasaka
直樹 田坂
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Abstract

【課題】全体の重量増加を抑制しながらステー取付部分のフレーム部材の部分的な補強を行うことができ、取付作業性に優れた車両用外装ビームを提供する。
【解決手段】車両用外装ビーム100は、中空形状のフレーム部材10と、補強部材20と、ボルト30と、固定部材50とを備え、ボルト30には係合柱部33が設けられ、補強部材20には係合柱部33と係合可能な係合孔部23が設けられ、係合柱部33と係合孔部23とによりボルトの回転止め機構35が設けられており、フレーム部材10の後壁11には、ボルト30の軸部32を挿通可能な挿通孔18が設けられ、ボルト30は、頭部31と固定部材50との間に後壁11と補強部材20とを挟んだ状態で、挿通孔18に軸部32が挿通するとともに、係合孔部23に係合柱部33が係合している。
【選択図】 図2

Description

本発明は、車両同士が衝突した際や、人又は自転車、防護柵等が衝突した際の潜り込みを防止するために車両に設置される車両用外装ビームに関する。
一般的なトラック等の車高の高い車両には、車高の低い乗用車等が衝突した際の潜り込みを防止するために、車両前後の下方位置に車両用外装ビームが設けられている。そして、車両用外装ビームは、軽量化のために角筒状に形成されたフレーム部材により形成され、ボルト及びナット等の締結部材を用いて車両用のステーに固定される。
この際、特許文献1〜3に開示されているように、フレーム部材に予めボルトを取り付けておき、このボルトの頭部と車両側のステーとの間にフレーム部材(被取付部材)の側壁を挟んだ状態でナットを締結することにより、フレーム部材をステーに固定することが行われている。
また、車両衝突時には、特にステーとの取り付け部分に大きな負担がかかり、比較的容易に変形、座屈してしまうことから、フレーム部材とステーとの締結位置においてフレーム部材を部分的に補強することが行われている。
例えば、特許文献4には、フレーム部材(ビーム本体)内のステーに対応する位置に補強部材を設けた車両用外装ビーム(車両用突入装置)が開示されている。この補強部材は、ステー側のフレーム部材の内側面に接する基部と、この基部からフレーム部材の反対側のフレーム部材の内側面まで延びる支持部とが一体成形されており、基部にピアスナットが打ち込まれている。このように、補強部材の基部がステー側のフレーム部材の側面に接しているため、補強部材はフレーム部材と協働して変形し、さらに補強部材の支持部によってステーの反対側のビーム側面を支持しているので、衝突時のフレーム部材の圧壊を低減できることが特許文献4に記載されている。
また、特許文献5にも、フレーム部材の内部に補強部材としてのナットプレートを取り付けた車両用外装ビーム(潜り込み防止装置)が開示されている。このナットプレートは、ステーとの間にフレーム部材の後壁を挟んで固定するベース板部と、ベース板部の表面からフレーム部材の前壁まで近接してフレーム部材の上壁及び下壁と平行に配置される突出板部とを備える構成とされている。このように、ナットプレートにより車両側のステーとの取付部分においてフレーム部材を補強することで、全体の重量増加を抑制しながらも、衝突時の衝撃を分散させて受けて衝撃に対して十分な強度を示すことが、特許文献5に記載されている。
このように、これら特許文献4及び特許文献5に開示される車両用外装ビームでは、ナットを備える補強部材をステー側のフレーム部材の内面に設けることで、フレーム部材の後壁の挿通孔及びステーの取付孔にボルトのねじ部を挿通させて、このボルトのねじ部とナットとの螺合により、フレーム部材をステーのフランジ部に固定するとともに、補強部材によりフレーム部材の補強を行うこととしている。そして、ステーへの取り付けを行う取付部材と、フレーム部材の補強を行う補強部材とを一つの部材で構成することにより、車両用外装ビーム全体の軽量化を図っている。
特開2011‐43233号公報 特開2012‐87848号公報 特開2012‐87895号公報 特開2011‐201513号公報 特開2014‐129080号公報
しかし、特許文献4及び特許文献5に記載されるように、ナット等の固定部材と補強部材とを一体化して一つの取付部材が形成されている場合には、固定部材と補強部材とが固定されていることから、フレーム部材の壁面の形状の影響を受けやすく、フレーム部材の後壁の挿通孔とナットの雌ねじ孔とを連通させるために、取付部材のフレーム部材への取り付けの位置精度が高く要求されるとともに、フレーム部材の後壁の挿通孔やステーの取付孔の位置精度を厳格に管理することが必要になる。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、全体の重量増加を抑制しながらステー取付部分のフレーム部材の部分的な補強を行うことができ、取付作業性に優れた車両用外装ビームを提供することを目的とする。
本発明の車両用外装ビームは、車両の幅方向に沿って配置される中空形状のフレーム部材と、前記フレーム部材の内部に取り付けられる補強部材と、前記フレーム部材を車両側のステーに固定するために該フレーム部材に取り付けられるボルトと、前記ボルトの軸部に取り付けられ該ボルトの頭部との間に前記フレーム部材の後壁と前記補強部材とを挟んで前記ボルトと前記補強部材とを前記フレーム部材に取り付ける固定部材とを備え、前記ボルトには、前記頭部と前記軸部との間に係合柱部が設けられ、前記補強部材には、前記ボルトの軸部を挿通可能であり、かつ前記係合柱部と係合可能な係合孔部が設けられ、前記係合柱部と前記係合孔部とにより前記ボルトの回転止め機構が設けられており、前記フレーム部材の前記後壁には、前記ボルトの軸部を挿通可能な挿通孔が設けられ、前記ボルトは、前記頭部と前記固定部材との間に前記後壁と前記補強部材とを挟んだ状態で、前記挿通孔に前記軸部が挿通するとともに、前記係合孔部に前記係合柱部が係合していることを特徴とする。
車両用外装ビームには、フレーム部材からボルトの軸部が突出した状態に取り付けられているので、ボルトの軸部をステーの取付孔へ挿入する作業を容易に行うことができる。また、車両用外装ビームには、ボルトの係合柱部と補強部材の係合孔部とにより回転止め機構が設けられているので、ナットとボルトとを締結する際には、そのナットの締め込み方向において、ボルトの係合柱部と補強部材の係合孔部とが当接することで回り止めとして機能する。これにより、ナットとボルトとの共回りを確実に防止することができ、車両用外装ビームをステーに強固に固定することができる。したがって、車両用外装ビームをステーに取り付けた後は、ナットとボルトの頭部との間に、ステー、固定部材、フレーム部材及び補強部材を挟んで、動かないように完全に締結することができる。
本発明の車両用外装ビームにおいて、前記回転止め機構は、多角柱形状に設けられた前記係合柱部と、多角孔形状に設けられた前記係合孔部とにより構成されているとよい。
多角柱形状の係合柱部と多角孔形状の係合孔部とを係合させた状態では、ボルトを回転させようとしても、その回転方向において係合柱部と係合孔部とが当接することでボルトの回転が防止される。したがって、係合柱部と係合孔部とにより回転止め機構を構成できる。なお、ボルトの回転止め機構は、係合柱部と係合孔部とを多角形状(多角柱形状と多角孔形状)に形成する他、十字形状等の形状に形成することより設けることもできる。
本発明の車両用外装ビームにおいて、前記フレーム部材と前記ボルトとは、前記挿通孔と前記軸部とを挿通させた状態で僅かな隙間を有した状態で取り付けられるとともに、前記補強部材と前記ボルトとは、前記係合孔部と前記係合柱部とを係合させた状態で僅かな隙間を有した状態で取り付けられているとよい。
このように、フレーム部材とボルトと補強部材との各部品を完全に固定することなく、互いに隙間を有した状態で僅かながたつきをもって取り付けることとしているので、フレーム部材の壁面の形状による影響を受けにくく、フレーム部材の挿通孔と補強部材の係合孔部とに、容易にボルトの軸部と係合柱部とを挿通させて、フレーム部材に補強部材とボルトとを取り付けることができる。したがって、各部品の位置精度を厳格に設けることなく、緩和することができる。
また、車両用外装ビームは、ステーへの組み付け前の状態では、ボルトがフレーム部材にがたつきをもった状態に取り付けられているので、そのがたつきの分だけボルトを個別に動かして調整できる。したがって、ステーの挿通孔にボルトの軸部を容易に挿通させることができ、ステーへの車両用外装ビームの組み付け作業を円滑に行うことができる。
本発明の車両用外装ビームにおいて、前記補強部材は、前記フレーム部材の上壁側を開口した下側チャンネル部材と、前記フレーム部材の下壁側を開口した上側チャンネル部材との2つのチャンネル部材を組み合わせて構成されているとよい。
補強部材には、フレーム部材と同様に、中空形状の押出成形部材を用いることもできるが、補強部材を2つのチャンネル部材を組み合わせて構成することで、例えば剛性の高い鋼板をプレス加工して成形したチャンネル部材を用いることができる。
本発明によれば、全体の重量増加を抑制しながらステー取付部分のフレーム部材の部分的な補強を行うことができ、さらにステーへの車両用外装ビームの取付作業性を向上させることができる。
本発明の第1実施形態の車両用外装ビームを車両のステーに取り付けた状態を示す斜視図である。 図1に示す第1実施形態の車両用外装ビームの断面図であり、フレーム部材にボルトと補強部材とを固定した状態を示す。 図2に示すボルトの斜視図である。 フレーム部材へのボルトと補強部材との固定を説明する要部断面図である。 ステーへの車両用外装ビームの取付けを説明する要部断面図である。 車両用外装ビームをステーに取り付けた状態を説明する要部断面図である。 フレーム部材の内部に補強部材を挿入する過程を説明する部分斜視図である。 フレーム部材へのボルトと補強部材との固定を説明する部分斜視図である。 ステーへの車両用外装ビームの取付けを説明する部分斜視図である。 本発明の第2実施形態の車両用外装ビームの断面図であり、フレーム部材にボルトと補強部材とを固定した状態を示す。
以下、本発明の車両用外装ビームの実施形態について説明する。
図1及び図2は、第1実施形態の車両用外装ビーム100を示している。車両用外装ビーム100は、図1に示すように、車両(図示略)の前方部又は後方部の下方位置において車両の幅方向に延びる中空形状のフレーム部材10により構成され、車両のステー90に固定された状態で使用される。そして、フレーム部材10の前壁(正面)12に、他の車両等が衝突して負荷が加えられた際に、その車両の潜り込みを防止するものである。
そして、車両用外装ビーム100は、フレーム部材10と、フレーム部材10の内部に取り付けられる補強部材20と、フレーム部材10を車両側のステー90に固定するためにフレーム部材10に取り付けられるボルト30と、ボルト30の軸部32に取り付けられる固定部材50とが備えられており、ボルト30の軸部32をステー90の取付板部92に設けられた取付孔93に挿入し、取付板部92を介して軸部32にナット40を締め付けることにより、車両用外装ビーム100を車両に固定できるようになっている。
フレーム部材10は、アルミニウム合金の押出成形等によって図2に示すように、車両側に配置される後壁11と、その前方に配置される前壁12と、これらの上方を閉塞する上壁13と、下方を閉塞する下壁14と、後壁11と前壁12の中央を接続する中壁15とを有する角筒状の中空形状に形成されており、上下に2つの中空部16が設けられている。また、フレーム部材10は、取り付けられる車両の幅寸法と同程度の長さに形成されている。なお、フレーム部材10は、図2に示すような断面が日の字型に形成されるものに限らず、中壁を有しない口の字型の形状や、中壁が2つ形成された目の字型のように、中空部が1つ以上形成されたものを使用できる。また、フレーム部材10の材料には、例えば6000系合金又は7000系合金のアルミニウムを使用することができる。
そして、フレーム部材10の後壁11には、図2に示すように、ボルト30の軸部32を挿入して取り付けるための挿通孔18が設けられており、この挿通孔18にボルト30の軸部32を挿入した状態で、その軸部32に固定部材50を取り付けることにより、ボルト30の頭部31と固定部材50との間にフレーム部材10の後壁11を挟み込んだ状態で、ボルト30がフレーム部材10に固定されるようになっている。そして、フレーム部材10とボルト30とは、挿通孔18と軸部32とを挿通させた状態で僅かな隙間を有した状態で取り付けられている。なお、後壁11の外表面には、座ぐり溝部19が設けられており、固定部材50を収納することができるようになっている。
ボルト30は、例えば高張力鋼等のスチール材からなる。また、ボルト30の表面には、クロームメッキ等の絶縁のための処理が施されており、アルミニウム合金製のフレーム部材10と直接接触しないようになっている。また、ボルト30には、頭部31と軸部32との間に多角柱形状の係合柱部33が設けられており、車両用外装ビーム100には、後述する補強部材20の係合孔部23と係合して配置することにより、ボルト30とナット40との締結時において、ボルト30が空回りすることを防止するボルトの回転止め機構35が設けられている。本実施形態では、係合柱部33は、正方形の四角柱状に形成されるとともに、係合孔部23が設けられた補強部材20のベース板部21の板厚よりも薄く設けられている。また、本実施形態では、ボルト30の頭部31は六角柱状に形成されており、六角レンチで回転可能に設けられているが、頭部31の形状はこれに限定されるものではない。ボルト30の頭部31は、補強部材20の係合孔部23から抜け出ない大きさに設けられていればよく、例えば円板形状で形成することも可能であるし、六角棒のスパナを挿入可能な六角穴を形成したり、その他の種々の形状により形成することが可能である。
ナット40は、例えば高張力鋼等のスチール材からなる一般的な六角ナットが使用される。また、ナット40には、ボルト30と同様に、クロームメッキ等の絶縁のための処理が施されている。
補強部材20は、例えばスチールやアルミニウム等の金属材料により形成される。本実施形態では、補強部材20は、6000系合金又は7000系合金のアルミニウムからなる中空形状の角筒部材に形成されている。なお、フレーム部材10の内部で円滑に移動できるように、フレーム部材10の内面との間に隙間が形成されるように設けられている。
そして、補強部材20には、フレーム部材10の後壁11と重ねて配置されるベース板部21に、その厚み方向に貫通する係合孔部23が設けられている。係合孔部23は、ボルト30の軸部32を挿通可能であり、かつボルト30の係合柱部33と係合可能な多角形状に形成されている。本実施形態では、係合孔部23は、図7に示すように、係合柱部33と係合可能な正方形の四角孔状に形成されている。また、補強部材20とボルト30とは、係合孔部23と係合柱部33とを係合させた状態で僅かな隙間を有した状態で取り付けられている。
固定部材50には、例えば一般的なプッシュナットが使用される。固定部材50は、ボルト30の軸部32に先端側から押し込むことにより、軸部32の所定位置に固定される。そして、ボルト30と補強部材20とは、図2に示すように、ボルト30の係合柱部33を補強部材20の係合孔部23に係合させるとともに、ボルト30の軸部32をフレーム部材10の挿通孔18に挿通した状態で、その軸部32に固定部材50を取り付けることにより、ボルト30の頭部31と固定部材50との間にフレーム部材10の後壁11と補強部材20のベース板部21とを挟み込んだ状態で、フレーム部材10に取り付けられる。
具体的には、図7に示すように、フレーム部材10の内部に補強部材20を挿入し、フレーム部材10の挿通孔18と補強部材20の係合孔部23とを連通させた状態にする。そして、図4及び図8に示すように、ボルト30の軸部32を、補強部材20の内部側から補強部材20の係合孔部23とフレーム部材10の挿通孔18とに挿入し、ボルト30の係合柱部33を補強部材20の係合孔部23とを係合させる。このボルト30の係合柱部33を補強部材20の係合孔部23に係合させるとともに、ボルト30の軸部32をフレーム部材10の挿通孔18に挿通した状態で、フレーム部材10の外側からボルト30の軸部32に固定部材50を押し込むことで、ボルト30の頭部31と固定部材50との間に、フレーム部材10の後壁11と補強部材20のベース板部21とを挟み込んだ状態で、ボルト30と補強部材20とがフレーム部材10に仮止め固定された車両用外装ビーム100が形成される。
そして、このようにフレーム部材10に補強部材20とボルト30とが取り付けられた車両用外装ビーム100は、図5及び図9に示すように、車両側のステー90の取付孔93にフレーム部材10に取り付けられた複数のボルト30の軸部32を挿入し、図6に示すように、取付板部92を介して軸部32をナット40で締結することにより、車両に固定される。この際、車両用外装ビーム100は、フレーム部材10からボルト30の軸部32が突出した状態に取り付けられているので、ボルト30の軸部32をステー90の取付孔93へ挿入する作業を容易に行うことができる。
また、車両用外装ビーム100には、多角形状に設けたボルト30の係合柱部33と補強部材20の係合孔部23とにより回転止め機構35が設けられているので、ナット40とボルト30とを締結する際には、ナット40の締め込み方向において、係合柱部33と係合孔部23とが当接することで、ボルト30の軸心周りの回転が抑止され、回り止めとして機能する。このため、ナット40とボルト30との共回りを確実に防止することができ、車両用外装ビーム100をステー90に強固に固定することができる。したがって、車両用外装ビーム100をステー90に取り付けた後は、ナット40とボルト30の頭部31との間に、ステー90の取付板部92、固定部材50、フレーム部材10の後壁11及び補強部材20のベース板部21を挟んで、動かないように完全に締結することができる。
また、車両用外装ビーム100では、フレーム部材10とボルト30と補強部材20との各部品を完全に固定することなく、フレーム部材10とボルト30と補強部材20とが互いに隙間を有した状態で僅かながたつきをもって取り付けられている。これにより、フレーム部材10の壁面の形状、具体的には後壁11の壁面の形状による影響を受けにくく、フレーム部材10の挿通孔18と補強部材20の係合孔部23とに、容易にボルト30の軸部32と係合柱部33とを挿通させて、フレーム部材10に補強部材20とボルト30とを取り付けることができる。したがって、各部品の位置精度を厳格に設けることなく、緩和することができる。
また、車両用外装ビーム100は、ステー90への組み付け前の状態では、ボルト30がフレーム部材10にがたつきをもった状態に取り付けられているので、そのがたつきの分だけボルト30を個別に動かして調整できる。したがって、ステー90の取付孔93にボルト30の軸部32を容易に挿通させることができ、ステー90への車両用外装ビーム100の組み付け作業を円滑に行うことができる。
このように、車両用外装ビーム100においては、全体の重量増加を抑制しながらステー90への取付部分のフレーム部材10の部分的な補強を行うことができ、さらにステー90への車両用外装ビーム100の取付作業性を向上させることができる。
また、上記の第1実施形態の車両用外装ビーム100では、図2に示すように、中空形状の補強部材20を設けていたが、例えば図10に示す車両用外装ビーム200のように、補強部材70を、フレーム部材10の上壁13側を開口した下側チャンネル部材70Aと、フレーム部材10の下壁14側を開口した上側チャンネル部材70Bとの2つのチャンネル部材70A,70Bを組み合わせて構成することもできる。この場合、図10に示すように、下側チャンネル部材70Aと上側チャンネル部材70Bとの重ね合せ部を衝突面(前壁12)側とその反対面(後壁11)側に配置することで、衝突時に発生する応力集中箇所を効果的に補強することができるので、曲げ剛性を向上でき、車両等の潜り込み防止効果を高めることができる。また、このように一方向を開口したチャンネル部材により補強部材を構成することで、例えば剛性の高い鋼板をプレス加工して補強部材を形成することができる。
この車両用外装ビーム200では、チャンネル部材70Aにボルト30の四角柱状の係合柱部33と係合する四角孔状の係合孔部73Aが設けられているとともに、チャンネル部材70Bにもボルト30の係合柱部33と係合する四角孔状の係合孔部73Bが設けられており、これら係合柱部33と係合孔部73A,73Bとにより回転止め機構75が設けられている。そして、これらの係合孔部73A,73Bにボルト30の係合柱部33を係合させた状態で、ボルト30の頭部31と固定部材50との間に、フレーム部材10と補強部材70(チャンネル部材70A,70B)とを挟み込むことにより、補強部材70がフレーム部材10の所定位置に取り付けられている。
なお、補強部材は、上記実施形態の中空形状により形成された補強部材20や、これらのチャンネル部材70A,70Bを組み合わせて構成された補強部材70に限定されるものではなく、例えば補強部材70を構成するチャンネル部材70A,70Bのうちのいずれか一方のチャンネル部材のみで補強部材を構成することや、補強部材をL形のアングル部材やH形部材、I形部材等、その他の形状で構成することもできる。また、中空形状の補強部材は、押出成形により形成されたものに限定されるものではなく、例えば、2つのチャンネル部材の開口縁部を溶接して形成したものを用いることも可能である。なお、強度を比較的要しない部材に関しては、1つのチャンネル部材を用いることが可能である。
また、本発明は上記実施形態の構成のものに限定されるものではなく、細部構成においては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記実施形態では、ボルト30の係合柱部33が正方形の四角柱状に形成されていたが、六角形等の他の多角形状で形成することや、十字形状等で形成することもでき、ナットとの締結時においてボルトの回転を防止できる形状であればよい。
また、固定部材は、プッシュナットに限定されるものではなく、ボルトの軸部に固定されることで、ボルト30の頭部31と固定部材50との間に、フレーム部材10の後壁11と補強部材20のベース板部21とを挟み込んだ状態として、ボルト30と補強部材20とをフレーム部材10に仮止め固定可能なものを用いることができる。また、固定部材は、ボルト30と補強部材20とをフレーム部材10に一時的に固定し、仮止めするものであるから、金属製のものに限らず、樹脂製のもの等を用いることができる。
10 フレーム部材
11 後壁
12 前壁
13 上壁
14 下壁
15 中壁
18 挿通孔
19 座ぐり溝部
20,70 補強部材
21 ベース板部
23,73A,73B 係合孔部
30 ボルト
31 頭部
32 軸部
33 係合柱部
35,75 回転止め機構
40 ナット
50 固定部材
70A,70B チャンネル部材
90 ステー
92 取付板部
93 取付孔
100,200 車両用外装ビーム

Claims (4)

  1. 車両の幅方向に沿って配置される中空形状のフレーム部材と、
    前記フレーム部材の内部に取り付けられる補強部材と、
    前記フレーム部材を車両側のステーに固定するために該フレーム部材に取り付けられるボルトと、
    前記ボルトの軸部に取り付けられ該ボルトの頭部との間に前記フレーム部材の後壁と前記補強部材とを挟んで前記ボルトと前記補強部材とを前記フレーム部材に取り付ける固定部材とを備え、
    前記ボルトには、前記頭部と前記軸部との間に係合柱部が設けられ、
    前記補強部材には、前記ボルトの軸部を挿通可能であり、かつ前記係合柱部と係合可能な係合孔部が設けられ、
    前記係合柱部と前記係合孔部とにより前記ボルトの回転止め機構が設けられており、
    前記フレーム部材の前記後壁には、前記ボルトの軸部を挿通可能な挿通孔が設けられ、
    前記ボルトは、前記頭部と前記固定部材との間に前記後壁と前記補強部材とを挟んだ状態で、前記挿通孔に前記軸部が挿通するとともに、前記係合孔部に前記係合柱部が係合していることを特徴とする車両用外装ビーム。
  2. 前記回転止め機構は、多角柱形状に設けられた前記係合柱部と、多角孔形状に設けられた前記係合孔部とにより構成されていることを特徴とする請求項1に記載の車両用外装ビーム。
  3. 前記フレーム部材と前記ボルトとは、前記挿通孔と前記軸部とを挿通させた状態で僅かな隙間を有した状態で取り付けられるとともに、
    前記補強部材と前記ボルトとは、前記係合孔部と前記係合柱部とを係合させた状態で僅かな隙間を有した状態で取り付けられていることを特徴とする請求項1又は2に記載の車両用外装ビーム。
  4. 前記補強部材は、前記フレーム部材の上壁側を開口した下側チャンネル部材と、前記フレーム部材の下壁側を開口した上側チャンネル部材との2つのチャンネル部材を組み合わせて構成されていることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の車両用外装ビーム。
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