JP4026190B2 - 車両の下部車体構造 - Google Patents

車両の下部車体構造 Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の下部車体構造に関し、車体の曲げ剛性及び捩り剛性を向上させる技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より車両の下部車体構造を示したものとして、例えば実開平3−126778号公報に記載されたものが知られている。このものでは、ダッシュパネルのエンジンルーム側にダッシュクロスメンバ部材を設けてその両端を両側のサイドフレームに結合することで、上記ダッシュパネル近傍の強度を確保できるようになされている。
【0003】
また、上記ダッシュクロスメンバ部材の車幅方向中央部分を後方に延設し、その延設部で、車室側のフロアパネルのトンネル部内を仕切って閉断面形状を形成することで、トンネル部の強度を高め、このトンネル部で正面からの衝突荷重を吸収してサイドフレームにかかる衝撃荷重の負担を軽減できるようになされている。
【0004】
さらに、上記トンネル部の上には、延設部の後端に上下に重なる位置から、フロアパネル上に車幅方向に延びかつトンネル部を跨ぐように設けられたクロスメンバの位置に至る範囲にトンネルレインホースメント(フレーム部材)を設け、このトンネルレインホースメントとトンネル部との間に閉断面を形成することで、上記トンネル部による衝突荷重の吸収能力を大きくするようになされている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例では、例えばオープンカーにも対応させることを考えた場合には、十分な車体の曲げ剛性及び捩り剛性が得られるとはいい難く、したがって、未だ改良の余地がある。
【0006】
すなわち、モノコックボディの場合、ルーフを含めた車体全体で卵の殻の様な働きにより車体の曲げ剛性及び捩り剛性を得ているが、オープンカーではこの殻の一部が欠けた状態になるため、このような車両前部の衝突荷重の吸収能力を上げるだけでは不十分であった。
【0007】
また車体の曲げ剛性及び捩り剛性の低下が一番顕著に感じられのは急激な旋回時であるが、この旋回時最も荷重が入力されるにはフロントサスペンションを支持しているフロントサイドフレームである。このサイドフレームの上下変動を押さえることにより、車体の曲げ剛性及び捩り剛性の向上が行えるが、上記従来技術では、十分に上下変動を押さえることができなかった。
【0008】
本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、フロントサイドフレームの上下変動を有効に押さえることにより、オープンカーにも対応できる程度に車体の曲げ剛性及び捩り剛性をさらに向上できるようにすることにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的のために、請求項1の発明では、車室の床面を形成するように設けられたフロアパネルと、該フロアパネルの車両前後方向の前端上方位置に車幅方向に延びるように設けられたカウルボックスと、上記フロアパネル及びカウルボックスを互いに接続するように設けられ、上端が該カウルボックスに接合され、下端が該フロアパネルに接合されるダッシュパネルと、該ダッシュパネルの車幅方向中央から後方に向かって延びるようにフロアパネル上に設けられたトンネル部と、車両前後方向に延びかつ車幅方向に並ぶように設けられた両側1対のサイドフレームとを備えた車両の下部車体構造が前提であって、
上記ダッシュパネルに沿って設けられ、上記両サイドフレームの車室前方に位置するフロント部同士を連結するとともに、該ダッシュパネルと協働して閉断面を形成するダッシュクロスメンバ部材と、上記トンネル部に沿って車両前後方向に延びるように設けられ、該トンネル部の上面壁と協働して閉断面を形成するトンネルフレーム部材とを備え、上記トンネルフレーム部材の前端は車幅方向に分割された複数の連結フレーム部で構成され、該複数の連結フレーム部が、上記ダッシュクロスメンバ部材とダッシュパネルとが協働して形成した閉断面部に対して車幅方向中央に所定間隔を開けて結合され、上記トンネルフレーム部材前端の連結フレーム部は、後方に行くに従って上記間隔が狭まるとともに、該トンネルフレーム部材における、上記トンネル部の上面壁と協働して1つの閉断面を形成する本体フレーム部と合流するものである。
【0010】
上記の構成において、サイドフレームのフロント部同士を連結するダッシュクロスメンバ部材とダッシュパネルとが協働して形成した閉断面部を、トンネルフレーム部材の複数の連結フレーム部で車幅方向中央で所定間隔を開けて結合するため、連結フレーム部とトンネル部上面壁と協働して形成される閉断面が、複数車幅に所定間隔を開けて結合され、ダッシュクロスメンバ部材の両端の上下方向の動きが規制される。これにより、サイドフレームのフロント部の上下変動を押さえることができ、車体の曲げ剛性及び捩り剛性を大幅に向上することができる。
【0011】
また、連結フレーム部が後方に行くに従い、間隔が狭まり、本体フレーム部と合流するため、トンネルフレーム部材の前端が車幅方向に分割された複数の連結フレーム部で構成されたとしても、確実に衝突荷重をトンネル部に伝達することができ、衝突荷重の吸収能力を上げることができる。
【0012】
請求項の発明では、請求項1の発明において、所定間隔をあけて結合される上記連結フレーム部の間に車載装備品を配置したものである。
【0013】
上記の構成において、トンネルフレーム部材をトンネル部に設けることにより車室内方への突出量が増加しても、連結フレーム部の間にはトンネルフレーム部材がないため、カウルボックスとトンネル部との間のスペースが広がるため、有効にこのスペースを利用して車載装備品を配置することができ、インストルメントパネル内の装備品のレイアウト自由度を高められる。
【0014】
請求項の発明では、請求項の発明において、上記車載装備品が空調装置であるものである。
【0015】
上記の構成において、インストルメントパネル内の車載装備品の中で最もスペースをとる空調装置を有効にレイアウトすることにより、その他の車載装備品のレイアウト自由度も大幅に高められる。また、連結フレーム部材、トンネル部、カウルボックスに囲まれた空間にレイアウトされることにより、重量物である空調装置の支持剛性も高められる。
【0016】
請求項の発明では、請求項1の発明において、さらに上記フロアパネルの後方で車幅方向に延びるように設けられ、上記両サイドフレームの車室後方に位置するリヤ部同士を連結するリヤクロスメンバ部材を備え、上記トンネルフレーム部材の後端側が、該リヤクロスメンバ部材の車幅方向中央に結合されているものである。
【0017】
上記の構成において、トンネルフレーム部材がフロントクロスメンバ部材と、リアクロスメンバ部材とを連結するように構成されるため、車体中央部にバックボーンフレームが形成され、モノコックボディでありながら、バックボーンフレーム構造の車体剛性を得ることができる。従って、オープンカーにも対応できる程度に車体の曲げ剛性及び捩り剛性を充分に得ることができる。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【0019】
図1は、本発明の実施例に係る車両の下部車体構造の全体構成を模式的に示している。同図において、1は車室の床面を形成するフロアパネルであり、このフロアパネル1の車両前後方向の前端上方位置には、図2に示すように、車幅方向に延びるように設けられたカウルボックス2が配置されている。また、これらフロアパネル1及びカウルボックス2間には、両者を互いに接続するように設けられていて上端フランジ3aが該カウルボックス2の底壁に接合されてなるダッシュパネル3が配置されている。さらに、それらダッシュパネル3及びフロアパネル1の車幅方向中央には、上方に隆起しかつ下面が開口された断面逆凹字状のトンネル部4が車両前後方向に延びるように設けられている。また、上記フロアパネル1の下面側には、車両前後方向に延びかつ車幅方向に並ぶように設けられた両側1対のサイドフレーム5,5が配置されている。
【0020】
そして、上記ダッシュパネル3の側には、上記両サイドフレーム5,5のフロント部5a,5a同士を連結するとともに、ダッシュパネル3と協働して閉断面を形成するダッシュクロスメンバ6が、ダッシュパネル3に沿ってトンネル部4を跨ぐように設けられている。一方、車室後方の位置では、サイドフレーム5,5のリヤ部5b,5b同士をその前側において連結する前側リヤクロスメンバ7が車幅方向に延びるように設けられている。さらに、上記トンネル部4上には、このトンネル部4と協働して閉断面を形成するトンネルフレームとしてのトンネルトップフレーム8が車両前後方向に延びるように設けられている。
【0021】
このトンネルトップフレーム8の前端は上記ダッシュクロスメンバ6(すなわち、ダッシュクロスメンバ6とダッシュパネル3とが協働して形成した閉断面部)の車幅方向中央に、車幅方向に所定間隔をあけて分割された2つの連結フレーム部8a、8aを介して連結され、中央部はこの連結フレーム部を合流させ本体フレーム部8bとして構成し、後端はトンネルトップリアフレーム8cを介して上記リアクロスメンバ7の車幅方向中央に連結されている。
【0022】
具体的には、上記ダッシュパネル3は、図4にも示すように、車室床面の前端近傍において前側に向かって水平に延びるフロア部3bと、このフロア部から前側に向かって斜め上方に延びる傾斜部3cと、この傾斜部3cから略上方に向かって延びる縦壁部3dとからなっており、フロア部3bの後端でフロアパネル1の前端に接合されている一方、上記上端フランジ3aは縦壁部3dの上端に設けられていて、前側に向かって屈曲した形状に形成されている。そして、上記トンネル部4は、フロアパネル1からダッシュパネル3のフロア部3b及び傾斜部3cに亘り、例えばフロアパネル1及びダッシュパネル3とは別のパネル部材を用いて下方に開口された断面逆凹字状に設けられている。その際に、トンネル部4の前端側は断面形状が大きくされていて、この内部にエンジンEが配置されるようになっている。
【0023】
上記トンネルトップフレーム8は、図2に示すように、前端では2つの連結フレーム部8aからなり、各々下方に向かって開放された断面逆凹字状をなしており、トンネル部4の両端に上方から覆う状態でフレーム部8の両側壁の下端がトンネル部4の上面壁4aに接合される。これにより、トンネル部4の上面壁4aと協働してトンネル部4の両端に閉断面8A,8Bを形成している。さらに図3に示すように、中央部では1つの本体フレーム部8bからなり、連結フレーム部8aと同様に下方に向かって開放された断面逆凹字状をなして、トンネル部4の上面壁4aに上方から覆う状態で本体フレーム部8bの両側壁の下端がトンネル部4の上面壁4aに接合される。これにより、中央部でもトンネル部4の上面壁4aと協働してトンネル部4の上方に閉断面8Cを形成する。後端においても図示しないものの、図3同様、トンネルトップリアフレーム8cとトンネル部4の上面壁4aと協働してトンネル部4の上方に閉断面を形成する。
【0024】
図3において、Sは後輪22に駆動力を伝達するプロペラシャフト、Pはエンジンからの排気を後方のマフラー(図示せず)に送る排気管である。こうした部品はトンネル部4が下方に開口しているため、車体下方から容易に組み立てることができる。
【0025】
つまり、本実施例では、上記トンネルトップフレーム8をトンネル部4の上に配置することで、いわばハイマウントバックボーンフレーム構造を形成している。すなわちモノコックボディでありながら、曲げと捩りに対して剛性の高いバックボーンフレームのメリットを得つつ、従来のバックボーンフレーム構造では問題であった駆動系、排気系の組み立て作業について、トンネル部4において下方を開口した形状となっているため、悪化することはない構造となっている。
【0026】
なお、上記サイドフレーム5,5は、前輪21及び後輪22の近傍位置でそれぞれキックアップしており、その前側のキックアップ部から前方に位置するフロント部5a,5a、及びリヤ側のキックアップ部から後方に位置するリヤ部5b,5bはそれぞれ水平方向にストレートに延びている。また、フロアパネル1の両側縁には、各々、車両前後方向に延びるように設けられた1対のサイドシル19,19が配置されており、各サイドシル19の前後両端は、各々のサイドフレーム5に結合されている。また、図1の20は、フロアパネル1上に車幅方向に延びるように設けられていて、サイドシル19,19、サイドフレーム5,5及びトンネルトップフレーム8を連結するセンタクロスメンバである。
【0027】
上記ダッシュクロスメンバ6は、図5〜図7に示すように、各々、上記ダッシュパネル3のエンジンルーム側に配置されていて各々のサイドフレーム5に結合されてなる両側1対の室外側メンバ6a,6aと、ダッシュパネル3の車室側に配置されていて上記室外側メンバ6a,6a同士を連結する室内側メンバ6bとからなっている。つまり、上記各室外側メンバ6aは、トンネル部4の側壁に沿って上方中央に向かって円弧状に延びるように設けられ、ダッシュパネル3に対面する部分は後方に向かって、またサイドフレーム5のフロント部5a基端に対面される部分は下方に向かってそれぞれ開放された形状をなしている。そして、周縁には、ダッシュパネル3の縦壁部に接合されるフランジ6a1 及びフロント部5a基端に接合されるフランジ6a2 が共に外向きに形成されている。また、トンネル部4の前端開口の内壁面に接合される部分は屈曲せずに略ストレートな断面形状をなしている。
【0028】
一方、上記室内側メンバ6bは、フロント面側及び下面側が共に開放された筐体状をなしていて、その周縁には外向きフランジが周設されている。そして、図8にも示すように、上記フロント面側がダッシュパネル3の縦壁部に、また下面側がトンネル部4の上面壁4aにそれぞれ接合されている。
【0029】
なお、図2において、運転席側である右側に設けられる貫通孔23は、ダッシュパネル3に図外のステアリングホイールのシャフトを挿通するためのものである。
【0030】
図2に示すように、上記カウルボックス2の下方には、車幅方向の中間部から助手席側(同図の左側)の部分にかけて、車両空調装置のヒータユニット24、クーラユニット25及びブロワ26が順に配置されている。このうちヒータユニット24の下端部は、2つの連結フレーム部8a、8aの間に位置するように配置され、これにより、図8に示すように上下方向にスペースを持つヒータユニット24をカウルボックス2の下方のスペースに有効に配置することができる。すなわち、所定間隔をあけて配置された連結フレーム部の間を有効活用することにより、空調装置であるヒータユニット24をレイアウトできるためインストルメントパネル内の装備品のレイアウト自由度を高められる。もちろんこのスペースには空調装置以外の車載装備品である音響ユニットや情報処理ユニットなどを配置してもよい。また、このスペースはトンネル部上面壁4aと連結フレーム部8a,8aとカウルボックス2とにより囲まれているため、重量物であるヒータユニット24を確実に支持することができる。
【0031】
すなわち、本実施例によれば、図9の模式図に示すように、旋回時等にダッシュクロスメンバ6の両端にサイドフレーム5,5のフロント部5a、5aから大きな荷重が入力される。この時所定間隔をあけて配置される、各々閉断面8A、8Bを形成する連結フレーム部8a、8aによってダッシュクロスメンバ6が支持されるため、ダッシュクロスメンバ6の上下方向の変位(上下の矢印)を少なくすることができる。このため、急旋回時等によりフロントサスペンション(図示せず)から大きな荷重が入力され、サイドフレームのフロント部5aが大きく変位しようとしたとしても、有効にこの変位が押さえられるため、車両の曲げ剛性及び捩り剛性を大幅に向上させることができ、オープンカーにも十分に対応できるようになる。
【0032】
また図10にも示すように、連結フレーム部8a、8aは後方に行くに従い、間隔を狭め、中央部においては、本体フレーム部8bに合流するため、車両の前面衝突時の衝突荷重についても、確実にトンネルトップフレーム8に入力させることができるので、正面衝突に対する性能も向上させることができる。
【0033】
さらに、車両の後面衝突時には、その衝突荷重を、両側1対のサイドフレーム5,5だけでなく、ダイアゴナルメンバ10,10及び前側リヤクロスメンバ7を介してトンネルトップフレーム8にも入力させることができるので、上記衝突荷重を効率よく分散でき、その分だけ後面衝突に対する性能を向上させることができる。
【0034】
上記下部車体構造のリヤ部においては、前後2つのリヤクロスメンバ7,11及びその両クロスメンバ7,11間のダイアゴナルメンバ10,10に、ダイアゴナルタワー14と、両側1対のタンククロスメンバ15,15と、これらタワー14及びタンククロスメンバ15,15を上記ダイアゴナルメンバ10,10の上方位置で前後に連結するアッパダイアゴナルメンバ16,16とを加えて強固な枠体構造を形成するようにしているので、リヤ部の曲げ剛性を大幅に向上させることができ、よって、下部車体構造全体としての曲げ剛性も向上させることができる。また、上記タンククロスメンバ15,15及びアッパダイアゴナルメンバ16,16を各クロスメンバ7,11,12,13に対し斜めに結合させているので、上記枠体構造は優れた捩り剛性も発揮でき、よって、下部車体構造全体としての捩り剛性の向上にも寄与することができる。
【0035】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1の発明によれば、サイドフレームの車室前方に位置するフロント部同士を連結するダッシュクロスメンバ部材とダッシュパネルとが協働して形成した閉断面部を、トンネルフレーム部材の複数の連結フレーム部で車幅方向中央に所定間隔を開けて結合するため、連結フレーム部とトンネル部上面壁と協働して形成される閉断面が、複数車幅に所定間隔を開けて結合され、ダッシュクロスメンバ部材の両端の上下方向の動きが規制される。これにより、サイドフレームのフロント部の上下変動を押さえることができ、急旋回時等によりフロントサスペンションから大きな荷重が入力され、サイドフレームのフロント部が大きく変位しようとしたとしても、有効にこの変位を押さえることができるため、車両の曲げ剛性及び捩り剛性を大幅に向上させることができ、オープンカーにも十分に対応できる車体構造を得ることができる。また、連結フレーム部が後方に行くに従い、間隔が狭まり、本体フレーム部と合流するため、トンネルフレーム部材の前端が車幅方向に分割された複数の連結フレーム部で構成されたとしても、確実に衝突荷重をトンネル部に伝達することができ、衝突荷重の吸収能力を上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施例に係る車両の下部車体構造を模式的に示す斜視図である。
【図2】 図1のA面を車両後方からみた車室前端部の要部を示す正面図である。
【図3】 図1のB面の要部を示す断面図である。
【図4】 トンネル部の前端近傍部分を示す斜視図である。
【図5】 ダッシュクロスメンバの要部を示す分解斜視図である。
【図6】 ダッシュクロスメンバの要部を示す横断平面図である。
【図7】 図6のVII −VII 線断面図である。
【図8】 図2のVIII−VIII線断面図である。
【図9】 ダッシュクロスメンバに対する荷重入力を模式的に示した正面図である。
【図10】 正面及び後面衝突時の荷重入力を模式的に示す平面図である。
【符号の説明】
1 フロアパネル
2 カウルボックス
3 ダッシュパネル
4 トンネル部
5 サイドメンバ
5a フロント部
5b リヤ部
6 ダッシュクロスメンバ
7 前側リヤクロスメンバ
8 トンネルトップフレーム(トンネルフレーム)
8a 連結フレーム部
8b 本体フレーム部

Claims (4)

  1. 車室の床面を形成するように設けられたフロアパネルと、該フロアパネルの車両前後方向の前端上方位置に車幅方向に延びるように設けられたカウルボックスと、上記フロアパネル及びカウルボックスを互いに接続するように設けられ、上端が該カウルボックスに接合され、下端が該フロアパネルに接合されるダッシュパネルと、該ダッシュパネルの車幅方向中央から後方に向かって延びるようにフロアパネル上に設けられたトンネル部と、車両前後方向に延びかつ車幅方向に並ぶように設けられた両側1対のサイドフレームとを備えた車両の下部車体構造であって、
    上記ダッシュパネルに沿って設けられ、上記両サイドフレームの車室前方に位置するフロント部同士を連結するとともに、該ダッシュパネルと協働して閉断面を形成するダッシュクロスメンバ部材と、
    上記トンネル部に沿って車両前後方向に延びるように設けられ、該トンネル部の上面壁と協働して閉断面を形成するトンネルフレーム部材とを備え、
    上記トンネルフレーム部材の前端は車幅方向に分割された複数の連結フレーム部で構成され、該複数の連結フレーム部が、上記ダッシュクロスメンバ部材とダッシュパネルとが協働して形成した閉断面部に対して車幅方向中央に所定間隔を開けて結合され
    上記トンネルフレーム部材前端の連結フレーム部は、後方に行くに従って上記間隔が狭まるとともに、該トンネルフレーム部材における、上記トンネル部の上面壁と協働して1つの閉断面を形成する本体フレーム部と合流する
    ことを特徴とする車両の下部車体構造。
  2. 所定間隔をあけて結合される上記連結フレーム部の間に車載装備品を配置したことを特徴とする請求項1の車両の下部車体構造。
  3. 上記車載装備品が空調装置であることを特徴とする請求項の車両の下部車体構造。
  4. 上記フロアパネルの後方で車幅方向に延びるように設けられ、上記両サイドフレームの車室後方に位置するリヤ部同士を連結するリヤクロスメンバ部材を備え、上記トンネルフレーム部材の後端側が、該リヤクロスメンバ部材の車幅方向中央に結合されていることを特徴とする請求項1の車両の下部車体構造。
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