JP2019172182A - 外板パネル補剛構造及び補剛外板パネル - Google Patents
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Description
一方、外板パネルを薄肉化すると軽量化は実現可能であるが、例えば、外板パネルに手を押し付けただけでへこみが生じる等、外板パネルの張り剛性が低下して好ましくない問題も生じる。
請求項1に係る発明は、自動車用車体に用いられる外板パネルを補剛する外板パネル補剛構造であって、自動車用車体に用いられる外板パネルと、前記外板パネルに接合される補剛部材と、前記外板パネルと前記補剛部材とを接合する接合部と、を備え、前記補剛部材は、任意に設定した設定方向に沿って間隔をあけて配列され前記接合部を介して前記外板パネルに接合される複数のフランジ部と、隣接するフランジ部同士を前記設定方向に沿って接続するとともに、前記設定方向に沿って見たときに、高さ2.0mm以上5.0mm以下、ピッチ20mm以上50mm以下に設定された突出部と、を備えていることを特徴とする。
また、突出部がピッチ20mm以上50mm以下に設定されているので、突出部を適度に高い密度で配置することが可能であり、付加された荷重に複数の突出部を受けさせることで大きな補剛性能を確保することができる。
その結果、自動車用車体に用いられる外板パネルを省スペースにて軽量化することができる。
また、外板パネルと補剛部材の双方を鋼板により形成することにより、温度が上昇しても熱ひずみが発生することが抑制されるので、補剛部材を塗装工程よりも前で外板パネルに接合することができる。
また、容易かつ効率的に成形することが可能とされ、補剛部材を安価に製造することができる。
また、「接合領域において曲面壁部の曲率が最も大きい部位における曲率方向」とは、該部位における法平面(法ベクトルを含む平面)と曲面壁部とが交差した場合に、法平面上に主曲率が形成されるときの曲面壁部上における法平面の方向をいう。
また、曲率方向のスペースが制限されていて、曲率直交方向のスペースが確保される場合には、補剛部材を省スペースで外板パネルに接合することができる。
以下、図1、図2を参照して、本発明の第1実施形態の概略構成について説明する。
図1は、第1実施形態に係る補剛外板パネルの一例を説明する図であり、補剛フェンダー(補剛外板パネル)を内方から見た斜視図であり、図2はフェンダーの補剛に用いられる補剛部材の概略構成の一例を説明する斜視図である。図において、符号100は補剛フェンダー(補剛外板パネル)を、符号1はフェンダー(外板パネル)を、符号2は接着部(接合部)を、符号10は補剛部材を、符号11はフランジ部を、符号12は突出部を示している。
補剛フェンダー100は、自動車用車体の前方側部に装着されるフロントフェンダーの例を示している。
また、例えば、フェンダー1の上側縁部の近傍にフェンダー1において曲面壁部1Aの曲率が最も大きい部位が形成されている。
また、この実施形態において、フェンダー1は、例えば、板厚0.3mm、引張強さ270MPa級の鋼板をプレス成形して形成されている。
なお、耐デント性(例えば、くぼみのような永久変形を防ぐ強度)を向上するうえで、引張強さ270MPa級から780MPa級の鋼板を適用することが好適である。
この実施形態において、自動車用車体の概ね上下方向と対応する補剛部材10の短辺が、フランジ部11及び突出部12を配列する設定方向とされている。
また、補剛部材10がフェンダー1において曲面壁部1Aの曲率が最も大きい部位を含んで接着されていることがより好適である。
また、この実施形態では、フェンダー1にはフランジ部11のみが接着されている。
なお、フランジ部11の幅F1は、フェンダー1との接着力(接合力)や付加される荷重に応じて任意に設定することが可能である。
また、突出部12は、設定方向に沿って見たときに、例えば、高さH1が3.0mm、頂角θ1が30°、ピッチP1が20mmとされている。
また、接着部2は、塗装熱処理工程を考慮して設定することが好適であり、例えば、170℃×20分で熱硬化する接着剤を用いることが好適である。
その結果、補剛部材10を塗装前に接着して目立たなくすることができる。
以下、図3を参照して、本発明の第2実施形態について説明する。
第2実施形態に係る外板パネル補剛構造が第1実施形態と異なるのは、補剛部材10に代えて補剛部材20を備えている点である。
図3において、符号20は補剛部材を、符号21はフランジ部を、符号22は突出部を示している。
また、この実施形態において、補剛部材20は、例えば、板厚0.1mm、引張強さ引張強さ270MPa級の鋼板をプレス成形(例えば、しぼり加工)して形成されている。
なお、フランジ部21の幅F2は、外板パネルとの接着力や付加される荷重に応じて任意に設定することが可能である。
そして、突出部22は、フランジ部21を含むことで外板パネル(不図示)からハット形に突出するように構成とされている。
その他は、第1実施形態と同様であるので説明を省略する。
以下、図4を参照して、本発明の第3実施形態について説明する。
第3実施形態に係る外板パネル補剛構造が第1実施形態と異なるのは、補剛部材10に代えて補剛部材30を備えている点である。
図4において、符号30は補剛部材を、符号31はフランジ部を、符号32は突出部を示している。
また、この実施形態において、補剛部材30は、例えば、板厚0.15mm、引張強さ270MPa級の鋼板をプレス成形(例えば、しぼり加工)して形成されている。
なお、フランジ部31の幅F3は、外板パネルとの接着力や付加される荷重に応じて任意に設定することが可能である。
その他は、第1実施形態と同様であるので説明を省略する。
以下、図5を参照して、本発明の第4実施形態について説明する。
第4実施形態に係る外板パネル補剛構造が第3実施形態と異なるのは、補剛部材30に代えて補剛部材40を備えている点である。
また、肉抜き孔31Hの4つの隅部は、例えば、C2に形成されている。
なお、隅部の処理については任意に設定することが可能でありR形状に形成してもよい。また、肉抜き孔31Hの長さ及び幅については、軽量化する重量や接着力を考慮して任意に設定することが可能である。
その他は、第3実施形態と同様であるので同じ符号を付して説明を省略する。
以下、図6を参照して、本発明の第5実施形態について説明する。
第5実施形態に係る外板パネル補剛構造が第1実施形態と異なるのは、補剛部材10に代えて補剛部材50を備えている点であり、その他は第1実施形態と同様であるので説明を省略する。
図6において、符号50は補剛部材を、符号51はフランジ部を、符号52は突出部を示している。
また、補剛部材50は、例えば、ポリカーボネードにより形成されていて、わずかな可撓性を有しており、一方の面が全面にわたって接着部(接合部)(不図示)を介して外板パネル(不図示)に接着されている。
また、補剛部材50は、例えば、外板パネルにおける接着領域の曲面と対応して形成されていることが好適である。
なお、フランジ部51の幅F5及び厚さt5は、外板パネルとの接着力や付加される荷重を考慮して任意に設定することが可能である。
また、この実施形態において、突出部52の下面は、全面にわたって外板パネル(不図示)と接着されている。
また、頂角θ2については、任意に設定可能であるが、頂角θ2を20°以上40°以下に設定することが好適である。
その他は、第1実施形態と同様であるので説明を省略する。
以下、図7を参照して、本発明の第6実施形態の概略構成について説明する。
図7は、第6実施形態に係る補剛外板パネルの一例を説明する図であり、補剛リアドアアウター(補剛外板パネル)を自動車用車体の内方側から見た概略構成図である。
図7において、符号600は補剛リアドアアウター(補剛外板パネル)を、符号6はリアドアアウター(外板パネル)を、符号2は接着部(接合部)を、符号10Aは補剛部材を、符号11Aはフランジ部を、符号12Aは突出部を示している。なお、接着部2については、第1実施形態と同様であるので説明を省略する。
そして、補剛リアドアアウター600は、内装部品等が装着された状態で車体後方部に開口部を開閉可能に取り付けられている。
なお、耐デント性(例えば、くぼみのような永久変形を防ぐ強度)を向上するうえで、引張強さ270MPa級から780MPa級の鋼板を適用することが好適である。
なお、突出部12Aは、高さ2.0mm以上5.0mm以下、ピッチ20mm以上50mm以下の範囲で適宜設定することができる。
また、突出部12Aの頂角については任意に設定可能であり、頂角を20°以上40°以下に設定することが好適である。
そのほかは、第1実施形態のフランジ部11、突出部12と同様であるので説明を省略する。
以下、図8を参照して、本発明の第7実施形態の概略構成について説明する。
図8は、第7実施形態に係る補剛外板パネルの一例を説明する図であり、補剛サイドドアアウター(補剛外板パネル)を内方から見た斜視図である。図8において、符号700は補剛サイドドア(補剛外板パネル)を、符号7はサイドドアアウター(外板パネル)を、符号2は接着部(接合部)を、符号10Bは補剛部材を、符号11Bはフランジ部を、符号12Bは突出部を示している。なお、接着部2については、第1実施形態と同様であるので説明を省略する。
そして、補剛サイドドアアウター700は、サイドドアインナー及び内装部品等が装着された状態で、自動車車体の側部に開閉可能に取り付けられる。
なお、耐デント性(例えば、くぼみのような永久変形を防ぐ強度)を向上するうえで、引張強さ270MPa級から780MPa級の鋼板を適用することが好適である。
なお、補剛部材10Bを形成する鋼板については、板厚、鋼種(材質)を適宜設定することが可能である。
なお、突出部12Bは、高さ2.0mm以上5.0mm以下、ピッチ20mm以上50mm以下の範囲で適宜設定することができる。
また、突出部12Bの頂角については任意に設定可能であり、頂角を20°以上40°以下に設定することが好適である。
そのほかは、第1実施形態のフランジ部11、突出部12と同様であるので説明を省略する。
また、補剛部材10Bがサイドドアアウター7において曲面壁部7Aの曲率が最も大きい部位を含んで接着されている。
その結果、省スペースにてサイドドアアウター7を軽量化することができる。
以下、図9を参照して、本発明の第8実施形態の概略構成について説明する。
図9は、第8実施形態に係る補剛外板パネルの一例を説明する図であり、補剛ルーフアウター(補剛外板パネル)を内方から見た斜視図である。図9において、符号800は補剛ルーフアウター(補剛外板パネル)を、符号8はルーフアウター(外板パネル)を、符号2は接着部(接合部)を、符号10Cは補剛部材を、符号11Cはフランジ部を、符号12Cは突出部を示している。なお、接着部2については、第1実施形態と同様であるので説明を省略する。
そして、補剛ルーフアウター800は、車体上部に取り付けられ内装部品等が装着される構成とされている。
なお、耐デント性(例えば、くぼみのような永久変形を防ぐ強度)を向上するうえで、引張強さ270MPa級から780MPa級の鋼板を適用することが好適である。
フランジ部11C、突出部12Cの数についてはルーフアウター8との関わりを考慮して適宜設定することが可能である。
なお、突出部12Cは、高さ2.0mm以上5.0mm以下、ピッチ20mm以上50mm以下の範囲で適宜設定することができる。
また、突出部12Cの頂角については任意に設定可能であり、頂角を20°以上40°以下に設定することが好適である。
そのほかは、第1実施形態のフランジ部11、突出部12と同様であるので説明を省略する。
また、補剛部材10Cがルーフアウター8において曲面壁部8Aの曲率が最も大きい部位を含んで接着されている。
その結果、省スペースにてルーフアウター8を軽量化することができる。
また、補剛部材の大きさ(外板パネルに対する相対的な大きさを含む)については、外板パネルの材質、板厚、形状、大きさ、目標とする軽量化の程度、補剛性能等に応じて任意に設定することが可能である。
また、例えば、突出部(突出壁部)と外板パネルの間に間隙(空間)を形成する構成としてもよい。
表1は、本発明の実施例1に係る補剛外板パネルの軽量化効果を説明する表である。
軽量化効果を確認は、表1に示す比較例1、2及び本発明例1から本発明例10について、圧子(φ20×R50)によって剛性が最も低い部位に荷重(90N)を付加した際に外板パネルに生じる変位と、変位と対応する反力について、有限要素法によってシミュレーションした。
そして、本発明例1から本発明例10のシミュレーション結果を、従来品のフェンダー(比較例1)及び従来品と同等の剛性を有するアルミニウム製フェンダー(比較例2)と比較して軽量化効果を検証した。
比較例1は、板厚0.55mm、引張強さ270MPa級の鋼板をプレス成形して形成した従来品のフェンダーである。なお、面積は約3613cm2、重量は1.56kgである。
<比較例2>
比較例2は、板厚0.95mmのアルミニウム板をプレス成形して形成した従来品と同等の外観を有するアルミニウム製フェンダーであり、面積は約3613cm2、重量は0.96kgである。
補剛部材は、第1実施形態と同様の短辺150mm×長辺400mmの矩形形状外形を有しフランジ部及び突出部は短辺に沿って配列した。また、補剛部材は引張強さ270MPa級の鋼板により形成した。
<本発明例1>
本発明例1は、板厚0.15mm、高さ5.0mmの断面が逆V字形状に形成された突出部をピッチ20mmで配列した補剛部材を検証用フェンダーに接着した構成とした。
<本発明例2>
本発明例2は、板厚0.15mm、高さ5.0mmの断面が逆V字形状に形成された突出部をピッチ40mmで配列した補剛部材を検証用フェンダーに接着した構成とした。
<本発明例3>
本発明例3は、板厚0.15mm、高さ5.0mmの断面が逆V字形状に形成された突出部をピッチ50mmで配列した補剛部材を検証用フェンダーに接着した構成とした。
<本発明例4>
本発明例4は、板厚0.15mm、高さ3.0mmの断面が逆V字形状に形成された突出部をピッチ20mmで配列した補剛部材を検証用フェンダーに接着した構成とした。
<本発明例5>
本発明例5は、板厚0.15mm、高さ3.0mm(半径3.0mm)の半円状の円弧に形成された突出部をピッチ20mmで配列した補剛部材を検証用フェンダーに接着した構成とした。
<本発明例6>
本発明例6は、板厚0.15mm、高さ3.0mm(半径3.0mm)の半円状の円弧に形成された突出部をピッチ20mmで配列するとともにフランジ部に幅8mmの肉抜き孔が形成された補剛部材を検証用フェンダーに接着した構成とした。なお、肉抜き孔が形成されていてもフランジ部の接着力は確保されるものとした。
<本発明例7>
本発明例7は、板厚0.10mm、高さ3.0mm(半径3.0mm)の半円状の円弧に形成された突出部をピッチ20mmで配列した補剛部材を検証用フェンダーに接着した構成とした。
<本発明例8>
本発明例8は、板厚0.15mm、高さ3.0mmのフランジ部を含んでハット形に形成された突出部をピッチ20mmで配列した補剛部材を検証用フェンダーに接着した構成とした。
<本発明例9>
本発明例9は、板厚0.15mm、高さ3.0mmのフランジ部を含んでハット形に形成された突出部をピッチ20mmで配列とともにフランジ部に幅8mmの肉抜き孔が形成された補剛部材を検証用フェンダーに接着した構成とした。なお、肉抜き孔が形成されてもフランジ部の接着力は確保されるものとした。
<本発明例10>
本発明例10は、板厚0.10mm、高さ3.0mmのフランジ部を含んでハット形に形成された突出部をピッチ20mmで配列した補剛部材を検証用フェンダーに接着した構成とした。
その結果、板厚0.35mmの鋼板で形成したフェンダーに適用することで30%以上の軽量化を実現可能であることが確認できた。
図10は、実施例2で用いた検証用外板パネルの概略構成を説明する概略構成図であり、図10(A)は斜視図を、図10(B)は図10(A)において矢視XB−XBで示す断面図である。また、図11は、実施例2に係る補剛外板パネルにおける補剛部材の配列方向の効果を説明する図である。また、表2は、本発明の実施例2に係る補剛外板パネルの軽量化効果を説明する表である。
検証用外板パネル200は、図10(A)に示すように、外形が正方形(L11=600mm×L21=600mm)とされ、その内方に略正方形(L12=400mm×L22=400mm)の突壁部200Uが形成されている。突壁部200Uは、矢視XB−XBにおける断面が、図10(B)に示すように、曲率半径R=1200mmの円弧形状に形成され、この円弧形状が矢印XBに沿って連続する壁部を有している。図10(A)において、矢印S200は検証用外板パネル200の曲率方向を示している。なお、突壁部200U以外の部分については成形する際のビード等を適宜形成してもよい。
比較例3は、板厚0.6mm、引張強さ270MPa級の鋼板をプレス成形して形成した検証用外板パネルであり、重量は1.68kgである。
90N負荷時のたわみ量は、図11に示すように、5.2mmである。
<比較例4>
比較例4は、板厚0.4mm、引張強さ270MPa級の鋼板をプレス成形して形成した検証用外板パネルであり、重量は1.16kgである。
90N負荷時のたわみ量は、図11に示すように、12.2mmである。
本発明例11は、板厚0.4mm、引張強さ270MPa級の鋼板をプレス成形して形成した検証用外板パネル200(重量1.16kg)を用いた。
補剛部材は、板厚0.10mm、引張強さ270MPa級をプレス成形した寸法300mm×300mmの正方形の鋼板により形成され、高さ3.0mmの半円状円弧の突出部をピッチ25mmで配置した。また、補剛部材は重量0.07kgである。
また、補剛部材は、突出部の延在方向を検証用外板パネル200の曲率方向S200と直交する曲率直交方向に沿わせて検証用外板パネル200に接着した。
90N負荷時のたわみ量は、図11に示すように、5.8mmである。
<本発明例12>
本発明例12は、本発明例11と同じ検証用外板パネル200(重量1.16kg)を用いた。
補剛部材は、板厚0.10mm、引張強さ270MPa級をプレス成形した寸法300mm×300mmの正方形の鋼板により形成され、高さ3.0mmの半円状円弧の突出部をピッチ25mmで配置した。また、補剛部材は重量0.07kgである。
また、補剛部材は、突出部の延在方向を検証用外板パネル200の曲率方向S200に沿わせて検証用外板パネル200に接着した。
90N負荷時のたわみ量は、図11に示すように、2.2mmである。
<本発明例13>
本発明例13は、本発明例11と同じ検証用外板パネル200(重量1.16kg)を用いた。
補剛部材は、板厚0.20mm、引張強さ270MPa級をプレス成形した寸法300mm×300mmの正方形の鋼板により形成され、高さ3.0mmの半円状円弧の突出部をピッチ25mmで配置した。また、補剛部材は重量0.14kgである。
また、補剛部材は、突出部の延在方向を検証用外板パネル200の曲率方向S200に沿わせて検証用外板パネル200に接着した。
90N負荷時のたわみ量は、図11に示すように、1.3mmである。
以上のことから、突出部を曲率方向に沿わせて補剛部材を接着すると、突出部を曲率直交方向に沿わせて接着するのに対して、たわみ量が62.1%低減しており、突出部を曲率方向に沿わせて接着すると突出部を曲率直交方向に沿わせて接着するのに対して大きな効果が得られることが確認できた。
2 接着部(接合部)
6 リアドアアウター(外板パネル)
7 サイドドアアウター(外板パネル)
8 ルーフアウター(外板パネル)
10、10A、10B、10C、20、30、40、50 補剛部材
11、11A、11B、11C、21、31、41、51 フランジ部
12、12A、12B、12C、22、32、42、52 突出部
52 突出部(突出壁部)
41H 肉抜き孔
100 補剛フェンダー(補剛外板パネル)
600 補剛リアドアアウター(補剛外板パネル)
700 補剛サイドドアアウター(補剛外板パネル)
800 補剛ルーフアウター(補剛外板パネル)
Claims (12)
- 自動車用車体に用いられる外板パネルを補剛する外板パネル補剛構造であって、
自動車用車体に用いられる外板パネルと、
前記外板パネルに接合される補剛部材と、
前記外板パネルと前記補剛部材とを接合する接合部と、
を備え、
前記補剛部材は、
任意に設定した設定方向に沿って間隔をあけて配列され前記接合部を介して前記外板パネルに接合される複数のフランジ部と、
隣接するフランジ部同士を前記設定方向に沿って接続するとともに、前記設定方向に沿って見たときに、高さ2.0mm以上5.0mm以下、ピッチ20mm以上50mm以下に設定された突出部と、
を備えていることを特徴とする外板パネル補剛構造。 - 請求項1に記載の外板パネル補剛構造であって、
前記外板パネルは、
板厚0.3mm以上0.6mm以下の鋼板により形成されていることを特徴とする外板パネル補剛構造。 - 請求項1又は2に記載の外板パネル補剛構造であって、
前記補剛部材は、
板厚0.1mm以上0.3mm以下の鋼板により形成されていることを特徴とする外板パネル補剛構造。 - 請求項1から3のいずれか一項に記載の外板パネル補剛構造であって、
前記突出部は、
前記設定方向に沿って見たときに、断面が逆V字形状とされていることを特徴とする外板パネル補剛構造。 - 請求項1から3のいずれか一項に記載の外板パネル補剛構造であって、
前記突出部は、
前記設定方向に沿って見たときに、前記フランジ部を含む断面がハット形状に形成されていることを特徴とする外板パネル補剛構造。 - 請求項1から3のいずれか一項に記載の外板パネル補剛構造であって、
前記突出部は、
前記設定方向に沿って見たときに、断面が曲線形状により構成されていることを特徴とする外板パネル補剛構造。 - 請求項1又は2に記載の外板パネル補剛構造であって、
前記突出部は、
前記設定方向に沿って見たときに、前記フランジ部より厚肉とされ中実断面を有する突出壁部を備えていることを特徴とする外板パネル補剛構造。 - 請求項1から7のいずれか一項に記載の外板パネル補剛構造であって、
前記フランジ部に、肉抜き孔が形成されていることを特徴とする外板パネル補剛構造。 - 請求項1から8のいずれか一項に記載の外板パネル補剛構造であって、前記外板パネルは曲面からなる曲面壁部を備えていて、
前記補剛部材が前記曲面壁部を含む接合領域に接合されている場合に、
前記補剛部材は、前記突出部が前記接合領域において曲面壁部の曲率が最も大きい部位の曲率方向に沿って延在するように配置されていることを特徴とする外板パネル補剛構造。 - 請求項1から8のいずれか一項に記載の外板パネル補剛構造であって、
前記外板パネルは曲面からなる曲面壁部を備えていて、前記補剛部材が前記曲面壁部を含む接合領域に接合されている場合に、
前記補剛部材は、
前記突出部が前記接合領域において曲面壁部の曲率が最も大きい部位の曲率方向と直交する曲率直交方向に沿って延在するように配置されていることを特徴とする外板パネル補剛構造。 - 請求項1から8のいずれか一項に記載の外板パネル補剛構造であって、
前記外板パネルは曲面からなる曲面壁部を備えていて、前記補剛部材が前記曲面壁部を含む接合領域に接合されている場合に、
前記補剛部材は、
前記外板パネルにおいて曲面壁部の曲率が最も大きい部位が含まれるように配置されていることを特徴とする外板パネル補剛構造。 - 自動車用車体に適用される補剛外板パネルであって、
請求項1から11のいずれか一項に記載の外板パネル補剛構造を備えることを特徴とする補剛外板パネル。
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