JP4454395B2 - 車体フレーム構造 - Google Patents

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Description

本発明は、車体フレーム構造に関し、特に異種金属材料のフレーム部材を連結する車体フレーム構造に関する。
自動車のサイドフロントフレーム等の車体フレームとしては、軽量で、かつ衝突や接触した際に、塑性変形により効率的に衝撃エネルギの吸収が得られるアルミニウム系材料の車体フレームが種々提案されている(例えば、特許文献1)。
しかし、アルミニウム系材料は、鉄系材料に比べて強度、成形性、溶接性及びコストなどの点で劣るため、全ての車体フレームをアルミニウム系材料に置き換えることは困難である。また、鉄系材料とアルミニウム系材料とを抵抗溶接することも困難である。
そこで、溶接結合によらず、アダプタを介在させて鉄系材料のフレーム部材とアルミニウム系材料のフレーム部材をボルト結合して車体フレームを製造することが考えられる。
例えば、図13に要部分解斜視図を示すように、筒状体を半割状に形成した鉄系材料からなるアウタパネル112とインナパネル113によって形成された筒状の後部フレーム部材111と、筒状に押出成形されたアルミニウム系材料からなる前部フレーム部材115を連結するにあたり、板状の基部121の一端面から筒状に突出する後部側接合部122及び基部121の他端面から前部フレーム部材115の端部内周に接合可能に突出する一対の前部側接合部123、124を備えたアルミニウム系材料のアダプタ120を準備する。
そして、アダプタ120の後部側接合部122の外周に、互いに対向するアウタパネル112の端部112aと、インナパネル113の端部113aを嵌合させて、互いに対向するアウタパネル112とインナパネル113の上側フランジ112bと113b、下側フランジ112cと113cを互いに溶接結合すると共に、互いに嵌合するアダプタ120の後部側接合部122とアウタパネル112の端部112a及び後部側接合部122とインナパネル113の端部113aをボルト125によって結合する。
このようにして後部フレーム部材111に結合されたアダプタ120に突設形成された一対の前部側接合部123、124に、前部フレーム部材115の端部115aを嵌合させ、互いに嵌合する前部フレーム部材115の端部115aと前部側接合部123、124をボルト125によって結合する。
特開平8−216916号公報
しかし、図13に示すようにアルミニウム系材料のアダプタ120を介在して鉄系材料の後部フレーム部材111とアルミニウム系材料の前部フレーム部材115をボルト125によって連結するフレーム構造によると、アウタパネル112におけるアダプタ120の後部側接合部122に締結された部分は後部側接合部122と密着するが、ボルト125による締結によって局部的に変形して後部側接合部122とアウタパネル112との間に微小な隙間が発生する。同様にインナパネル113においてもボルト125によって締結された部分は密着するが、ボルト125による締結によって局部的に変形して後部側接合部122とインナパネル113との間に微小な隙間が発生する。雨水や洗車時に後部フレーム部材111内に浸入した水分がこの隙間に侵入して滞留する要因となる。後部側接合部122とアウタパネル112の端部112a及び後部側接合部122とインナパネル113の端部113aの隙間に水分が滞留すると、その滞留した水分によって電食が促進されることが懸念される。
また、アダプタを介して異種金属系材料のフレーム部材を連結する他の車体フレームにおいても同様に電食の発生が懸念される。
従って、かかる点に鑑みなされた本発明の目的は、耐電食性に優れた異種金属材料のフレーム部材からなる車体フレーム構造を提供することにある。
上記目的を達成する請求項1に記載の車体フレーム構造の発明は、中空部を有する閉断面形状の第1フレーム部材と第2フレーム部材とを、第1フレーム部材と異種金属材料で形成されたアダプタ及びスペーサを介在して連結する車体フレームにおいて、上記アダプタは、上記第1フレーム部材の中空部内に挿入して第1フレーム部材の内面と対向する対向面を有する第1フレーム結合部及び該第1フレーム結合部と一体形成されて上記第2フレーム部材が結合される第2フレーム結合部とを備え、上記スペーサは、上記第1フレーム部材の内面と上記アダプタの第1フレーム結合部の対向面との間に介在する板状で、帯状の連結部及び該連結部に互いに離間して突設された複数の接合部とを備え、上記第1フレームと上記アダプタの第1フレーム結合部が上記スペーサの各接合部を介在して共にボルト結合したことを特徴とする。
請求項2に記載の車体フレーム構造の発明は、中空部を有する閉断面形状の第1フレーム部材と第2フレーム部材とを、第1フレーム部材と異種金属材料で形成されたアダプタ及びスペーサを介在して連結する車体フレームにおいて、上記アダプタは、上記第1フレーム部材の端縁と対向する第1面及び第2フレーム部材の端縁と対向する第2面を有する板状の基部と、該基部の第1面に突設されて上記第1フレーム部材の中空部内に挿入して第1フレーム部材の内面と対向する対向面を有する第1フレーム結合部と、上記基部の第2面に設けられて第2フレーム部材が結合される第2フレーム結合部とを備え、上記スペーサは、上記第1フレーム部材の内面と上記アダプタの第1フレーム結合部の対向面との間に介在する板状で、上記アダプタの第1面に沿って延在する帯状の連結部及び該連結部に互いに離間して突設された複数の接合部とを備え、上記第1フレームと上記アダプタの第1フレーム結合部が上記各接合部を介在して共にボルト結合したことを特徴とする。
請求項3に記載の発明は、請求項2の車体フレーム構造において、上記スペーサの連結部は、上記アダプタの第1フレーム結合部に嵌合可能に該第1フレーム結合部の対向面に沿って略U字状に折曲形成したことを特徴とする。
請求項4に記載の発明は、請求項2または3の車体フレーム構造において、上記スペーサは、上記アダプタの基部と第1フレーム部材の端縁との間に介在するフランジを上記連結部の端縁に折曲形成したことを特徴とする。
請求項5に記載の発明は、請求項2〜4のいずれかの車体フレーム構造において、上記第1フレーム部材は、筒状体を半割状に形成した第1パネル部材と第2パネル部材によって形成され、上記アダプタは、上記基部の第1面が上記第1パネル部材及び第2パネル部材のそれぞれの端縁と対向すると共に、上記第1フレーム結合部が上記第1フレーム部材の中空部内に挿入して上記対向面が第1パネル部材及び第2パネル部材の内面と対向し、上記スペーサは、上記連結部が上記第1パネル部材及び第2パネル部材の内面とアダプタの第1フレーム結合部の対向面との間に介在して上記アダプタの第1面に沿って延在する帯状であって、上記第1パネル部材と上記アダプタの第1フレーム結合部が上記第1パネル部材と上記第1フレーム結合部との間に介在する上記接合部を介在して共にボルト結合され、かつ上記第2パネル部材と上記アダプタの第1フレーム結合部が上記第2パネル部材と上記第1フレーム結合部との間に介在する上記接合部を介在して共にボルト結合したことを特徴とする。
請求項6に記載の発明は、請求項1〜5のいずれかの車体フレーム構造において、上記スペーサは、上記アダプタと同種金属の材料と第1フレーム部材と同種金属の材料とを張り合わせたクラッド材で、アダプタに接する側が上記アダプタと同種金属材料でかつ第1フレーム部材と接する側が第1フレーム部材と同種金属材料となるように形成したことを特徴とする。
請求項7に記載の発明は、請求項1〜5のいずれかの車体フレーム構造において、上記スペーサは、防錆鋼板によって形成され、表面に絶縁被膜を形成する耐電食処理が施したことを特徴とする。
請求項1に記載の発明によると、ボルトによって結合されるアダプタと第1フレーム部材との部分は、アダプタの第1フレーム結合部の対向面とスペーサの接合部及び第1フレーム部材の内面と接合部が密着し、スペーサの接合部及び連結部が介在する部分以外の第1フレーム結合部の対向面と第1フレーム部材の内面との間にスペーサの厚さに相応した十分な間隙が形成される。
この構成により、雨水や洗車等によって水分が第1フレーム部材内に浸入しても、スペーサの接合部及び連結部が介在する部分以外は、第1フレーム結合部と第1フレーム部材の内面との間に積極的に間隙が形成されて、該部に腐食媒体となる水分が滞留することなく電食の発生が極めて抑制される。一方、ボルトによって結合されるアダプタと第1フレーム部材との部分は、アダプタの第1フレーム結合部の対向面とスペーサの接合部が密着し、第1フレーム部材の内面と接合部が密着し、第1フレーム部材内に浸入した水分が該部に浸入することなく該部の電食の発生が極めて抑制できる。
従って、異種金属材料の第1フレーム部材と第2フレーム部材を連結した車体フレームにおいて優れた耐電食性が確保できて耐久性が向上する。また、連結部及び接合部を有する簡単な形状で容易かつ安価に製造できるスペーサをアダプタの第1フレーム結合部と第1フレーム部材との間に介在させる簡単な構成で、アダプタの形状の複雑化を招くことなく有効的に耐電食性が確保でき、かつ各接合部が連結部によって一体形成されて部品点数の削減及び取扱性が得られ製造コストの抑制が得られる。
請求項2に記載の発明によると、第1フレーム部材の端縁と第2フレーム部材の端縁との荷重伝達を確実にする板状の基部を有するアダプタを介在して第1フレーム部材と第2フレーム部材とをボルトによって結合する構造において、アダプタと第1フレーム部材との部分は、アダプタの対向面とスペーサの接合部が密着し、第1フレーム部材の内面と接合部が密着し、スペーサの接合部及び連結部が介在する部分以外の第1フレーム結合部の対向面と第1フレーム部材の内面との間にスペーサの厚さに相応した十分な間隙が形成される。
この構成により雨水や洗車等によって水分が第1フレーム部材内に浸入しても、スペーサの接合部及び連結部が介在する部分以外は、第1フレーム結合部と第1フレーム部材の内面との間に積極的に間隙が形成されて、該部に水分が滞留することなく電食の発生が極めて抑制される。一方、ボルトによって結合されるアダプタと第1フレーム部材との部分は、第1フレーム結合部の対向面とスペーサの接合部が密着し、かつ第1フレーム部材の内面と接合部が密着して第1フレーム部材内に浸入した水分が該部に浸入することなく電食の発生が極めて抑制できる。
請求項3に記載の発明によると、スペーサの連結部を第1フレーム結合部に嵌合可能な略U字状に折曲形成することで、スペーサとアダプタの位置決めが容易になる。
請求項4に記載の発明によると、スペーサに折曲形成されたフランジをアダプタの第1面に当接することによって、スペーサとアダプタの位置決めが容易になる。更に、スペーサを後述する請求項6に記載のクラッド材や請求項7に記載の耐電食処理が施された防錆鋼板により形成する場合には、第1フレーム部材の端縁とアダプタの基部との間における電食の発生を有効的に抑制することができる。
請求項5に記載の発明は、第1フレーム部材が、筒状体を半割状に形成した第1パネル部材と第2パネル部材によって形成した具体例を示すもので、ボルトによって結合されるアダプタと第1パネル部材との間においてアダプタの対向面とスペーサの接合部及び第1パネル部材の内面と接合部がそれぞれ密着し、スペーサの接合部及び連結部が介在する部分以外の第1フレーム結合部の対向面と第1パネル部材の内面との間にスペーサの厚さに相応した十分な間隙が形成される。同様にボルトによって結合されるアダプタと第2パネル部材との間においてアダプタの対向面とスペーサの接合部及び第2パネル部材の内面と接合部がそれぞれ密着し、スペーサの接合部及び連結部が介在する部分以外の第1フレーム結合部の対向面と第2パネル部材の内面との間にスペーサの厚さに相応した十分な間隙が形成されて、第1フレーム部材内に浸入した水分に起因する電食の発生が極めて抑制でき、優れた耐電食性が確保できる。
請求項6に記載の発明によると、更に、上記アダプタと同種金属の材料と第1フレーム部材と同種金属の材料を張り合わせたクラッド材によってスペーサを形成することによって、スペーサとアダプタとの電位差が抑制でき、かつスペーサと第1フレーム部材との電位差が抑制できて該部における電食の発生をより確実に抑制できる。
請求項7に記載の発明によると、防錆鋼板の表面に絶縁被膜を形成する耐電食処理を施したスペーサを使用することによって、該部における電食の発生を更に抑制することができる。
以下本発明による車体フレーム構造の実施の形態を、フロントサイドフレームを例に図を参照して説明する。
(第1実施の形態)
図1乃至図9を参照して本発明の第1実施の形態を説明する。図1は自動車の車体前部の要部概要を示す斜視図、図2は図1のA部拡大図、図3は図2の分解斜視図、図4はアダプタの説明図、図5及び図6はスペーサの説明図、図7は図2のI−I線断面図、図8は図2のII−II線断面図、図9は要部を示す図2のB矢視図である。なお、矢印Fは車体前方方向を示している。
車体1の前部分は、図1に要部を示すように車幅方向に延在するトーボード2によって車室RとエンジンルームEとに区画され、後部がトーボード2の下部から図示しないフロアパネルの下面に亘って取り付けられてエンジンルームEの両側に沿って車体前方方向Fに延在する左右一対の車体フレームであるフロントサイドフレーム10と、トーボード2の上部から車体前方方向Fに延在する左右一対のフロントアッパフレーム3を備え、フロントサイドフレーム10とフロントアッパフレーム3との間にフロントサスペンション用のストラットタワー5が組み付けられている。
フロントサイドフレーム10は、図2に図1のA部拡大図を示すと共に図3に図2の分解斜視図を示すように、後部がトーボード2の下部からフロアパネルの下面に亘って取り付けられて車体前方方向Fに延在する鉄系材料の第1フレーム部材である後部フレーム部材11と、この後部フレーム部材11の前端にアダプタ41及びスペーサ61を介在して連結されて車体前方方向Fに延在するアルミニウム系材料の第2フレーム部材である前部フレーム部材31によって構成されている。
後部フレーム部材11は、筒状体を半割状に形成した第1パネル部材であるアウタパネル12及び第2パネル部材であるインナパネル22によって構成されている。
アウタパネル12は、図3及び図7に示すように、外側壁13の上端縁から車体内方に向かって斜め上方に折曲形成された上部傾斜側壁14、上部傾斜側壁14の上端縁から車体内方に折曲形成された上側壁15、外側壁13の下端縁から車体内方に向かって斜め下方に折曲形成された下部傾斜側壁16、下部傾斜側壁16の下端縁から車体内方に折曲形成された下側壁17を有し、上側壁15の端縁及び下側壁17の端縁にそれぞれ上側フランジ15a及び下側フランジ17aが折曲形成されて車体前後方向に延在する断面略コ字状乃至C字状に形成されている。
インナパネル22は、内側壁23の上端縁から車体外方に向かって斜め上方に折曲形成された上部傾斜側壁24、上部傾斜側壁24の上端縁から車体外方に折曲形成された上側壁25、内側壁23の下端縁から車体外方に向かって斜め下方に折曲形成された下部傾斜側壁26、下部傾斜側壁26の下端縁から車体外方に折曲形成された下側壁27を有し、上側壁25の端縁及び下側壁27の端縁にそれぞれ上側フランジ25a及び下側フランジ27aが折曲形成されて車体前後方向に延在する連続する断面略コ字状乃至C字状に形成されている。
これらアウタパネル12及びインナパネル22の各上側フランジ15aと25a及び下側フランジ17aと27aを溶接結合することによって、図7に図2のI−I線断面図を示すように断面略八角形で車体前後方向に沿って連続する筒状で中空閉断面形状の後部フレーム部材11が形成される。アウタパネル12の外側壁13には、その端縁12a近傍に取付孔13b、13cが穿設されている。同様に、インナパネル22の内側壁23には、その端縁22a近傍に取付孔23b、23cが穿設されている。
一方、前部フレーム部材31は、図2、図3及び図8に示すように、内側壁32と外側壁36とが対向し、内側壁32の上端縁から車体外方に向かって斜め上方に折曲形成された上部傾斜側壁33、上部傾斜側壁33の上端縁から車体外方に折曲形成された上側壁34、内側壁32の下端縁から車体外方に向かって斜め下方に折曲形成された下部傾斜側壁39、下部傾斜側壁39の下端縁から車体外方に折曲形成された下側壁38、外側壁36の上端縁から車体内方に向かって斜め上方に折曲形成されて上側壁34の外方端縁に連結する上部傾斜側壁35、外側壁36の下端縁から車体内方に向かって斜め下方に折曲形成されて下側壁38の外方端縁に連続する下部傾斜側壁37を有する断面略八角形で車体前後方向に沿って連続する閉断面形状に形成されると共に、隔壁40によって内部が上下に区画されている。このような前部フレーム部材31は、生産性に優れたアルミニウム系材料の押出成形によって容易に製造できる。更に、上部傾斜側壁33、35、下部傾斜側壁37、39の各端縁近傍にそれぞれ取付孔33b、35b、37c、39cが形成されている。
アダプタ41は、図3、図4、図7、図8に示すように、アルミニウム系材料からなるブロック状で後部フレーム部材11を形成するアウタパネル12の端縁12a及びインナパネル22の端縁22aに、周囲が対向する第1面43と前部フレーム部材31の端縁31aに対向する第2面44が形成されて、後部フレーム部材11の端縁12a、22aと前部フレーム31の端縁31aとの間に介在してこれら後部フレーム部材11の端縁12a、22aと前部フレーム31の端縁31aとの間における荷重伝達を確実にする略八角形板状の基部42を有している。この基部42の第1面43に後部フレーム11の中空部内に挿入可能な第1フレーム結合部45が突設され、第2面44に前部フレーム31の中空部内に嵌合可能な第2フレーム結合部55が突設されている。
第1フレーム結合部45は、後部フレーム11を形成するインナパネル22の内側壁23、上部傾斜側壁24、アウタパネル12及びインナパネル22の上側壁15及び25、アウタパネル12の上部傾斜側壁14、外側壁13、下部傾斜側壁16、アウタパネル12及びインナパネル22の下側壁17及び27、インナパネル22の下部傾斜側壁26の各内面にそれぞれ間隙を隔てて対向する矩形平面状の対向面46a、47a、48a、49a、50a、51a、52a、53aが形成された内側壁46、上部傾斜側壁47、上側壁48、上部傾斜側壁49、外側壁50、下部傾斜側壁51、下側壁52、下部傾斜側壁53が順に環状に連続した断面八角形の筒状で、基部42の第1面43に突設形成されている。
第1フレーム結合部45の内側壁46には、インナパネル22の内側壁23に穿設された取付孔23b、23cに対応してネジ穴46b、46cが形成され、かつ外側壁50にはアウタパネル12の外側壁13に穿設された取付孔13b、13cに対応してネジ穴50b、50cが形成されている。
第2フレーム結合部55は、図3及び図8に示すように基部42の第2面44に突設されて前部フレーム部材31の中空部に挿入して上側壁34及び両上部傾斜側壁33、35の内面に側面が当接する上部結合部56と、下側壁38及び両下部傾斜側壁37、39の内面に側面が当接する下部結合部57を有し、上部結合部56には上部傾斜側壁33、35に穿設された取付孔33b、35bに対応するネジ穴56b、56bが形成され、下部結合部57には下部傾斜側壁37、39に穿設された取付孔37c、39cに対応するネジ穴57c、57cが形成されている。
スペーサ61は、アダプタ41の第1面43と第1フレーム結合部45の内側壁46に形成されたネジ穴46b、46c及び外側壁50に穿設されたネジ穴50b、50cとの間にアダプタ41に形成された基部42の第1面43に沿って延在して配置され、第1面43側の基端側縁62aと先端側縁62bと有する帯板状で、アウタパネル12の外側壁13、下部傾斜側壁16、アウタパネル12及びインナパネル22の下側壁17及び27、インナパネル22の下部傾斜側壁26、内側壁23の各内面と、アダプタ41の第1フレーム結合部45の外側壁50、下部傾斜側壁51、下側壁52、下部傾斜側壁53、内側壁46の各対向面50a、51a、52a、53a、46aとの間にそれぞれ嵌装する外側部分63、下部傾斜部分64、下側部分65、下部傾斜部分66、内側部分67が順に折曲部を介して略U字状に折曲形成された連結部62を有している。
連結部62の先端側縁62bにおいて外側部分63の上部及び下部にそれぞれアダプタ41の外側壁50に形成されたネジ穴50b、50cに対応する取付孔71b、72cが穿設された接合部71、72が互いに離間して突設形成されている。同様に内側部分67の上部及び下部にそれぞれアダプタ41の内側壁46に形成されたネジ穴46b、46cに対応する取付孔73b、74cが穿設された接合部73、74が突設形成されている。
このように形成されたスペーサ61は、図6に要部拡大図を示すように、アルミニウム系材料からなるアダプタ41との電位差が抑制できる同種金属材料であるアルミニウム系材料Alと、鉄系材料からなるアウタパネル12及びインナパネル22との電位差が抑制できる同種金属材料である鉄系材料Feの2種類の金属材料を圧接して張り合わせた厚さtのクラッド材からなり、アダプタ41と接する側をアルミニウム系素材Alとして、アウタパネル12及びインナパネル22と接する側を鉄系材料Feとなる。このようなスペーサ61は板状のクラッド材をプレス加工することによって容易に成形できる。
次に、アダプタ41及びスペーサ61を介して後部フレーム部材11と前部フレーム部材31との連結工程を説明する。
アダプタ41の第1フレーム結合部45に、その外側壁50、下部傾斜側壁51、下側壁52、下部傾斜側壁53、内側壁46の各対向面50a 、51a、52a、53a、46aと、スペーサ61に形成された連結部62の外側壁部分63、下部傾斜部分64、下側部分65、下部傾斜部分66、内側壁部分67とをそれぞれ対面させるように、アダプタ41の第1フレーム結合部45に略U字状に折曲形成されたスペーサ61の連結部62を嵌合させると共に、アダプタ41の外側壁50に形成されたネジ穴50b、50cと接合部71、72に穿設された取付孔71b、72cとを対応させ、かつ内側壁46に形成されたネジ穴46b、46cと接合部73、74に穿設された取付孔73b、74cを対応させてアダプタ41とスペーサ61との位置決めし、アダプタ41の第1フレーム結合部45にスペーサ61を装着する。
このスペーサ61の位置決め及び装着は、アダプタ41の第1フレーム結合部45に倣って嵌合可能に折曲形成された略U字状の連結部62をアダプタ41の第1フレーム結合部45に嵌合させることによって容易かつ効率的に行える。
次に、アダプタ41の基部42に形成された第1面43とアウタパネル12の端縁12aを対向させると共に、第1フレーム結合部45に位置決め嵌合されたスペーサ61の連結部62に形成された各外壁部分63、下部傾斜部分64、下側部分65にアウタパネル12の外側壁13、下部傾斜側壁16、下側壁17の各内面を当接し、かつ外側壁13に穿設された取付孔13b、13cをそれぞれスペーサ61の接合部71、72に穿設された取付孔71b、72cと対応させて、アダプタ41とスペーサ61とアウタパネル12との相対位置決めをする。
これらアダプタ41、スペーサ61、アウタパネル12が互いに位置決めされた状態で、アウタパネル12の外側壁13に穿設された取付孔13b、13cから挿入されスペーサ61の接合部71、72に穿設された取付孔71b、72cを貫通してアダプタ41の外側壁50に形成されたネジ穴50b、50cに螺合するボルト75によってスペーサ61を介在してアウタパネル12とアダプタ41の第1フレーム結合部45が互いに圧接すると共に、アウタパネル12の外側壁13、スペーサ61の接合部71、72及びアダプタ41の外側壁50が共に締結される。
この締結状態においては、スペーサ61の連結部62及び接合部71、72が介在する部位以外のアウタパネル12の内面とアダプタ41の第1フレーム結合部45の部分、即ち、アウタパネル12の上側壁15、上部傾斜側壁14、外側壁13、下部傾斜側壁16、下側壁17の各内面と、アダプタ41の第1フレーム結合部45の上側壁48、上部傾斜側壁49、外側壁50、下部傾斜側壁51、下側壁52の間にはスペーサ61の厚さtに相応した十分な間隙が形成される。
次に、スペーサ61を介在してアウタパネル12と結合されたアダプタ41の第1フレーム結合部45に、アダプタ41の基部42に形成された第1面43とインナパネル22の端縁22aを対向させると共に、スペーサ61の連結部62に形成された各内側部分67、下部傾斜部分66、下側部分65にインナパネル22の内側壁23、下部傾斜側壁26、下側壁27の各内面を当接させ、かつ内側壁23に穿設された取付孔23b、23cをそれぞれスペーサ61の接合部73、74に穿設された取付孔73b、74cと対応させてアダプタ41とスペーサ61とインナパネル22との相対位置決めをする。
これらアダプタ41、スペーサ61、インナパネル22が互いに位置決めされた状態で、インナパネル22の内側壁23に穿設された取付孔23b、23cから挿入されスペーサ61の接合部73、74に穿設された取付孔73b、74cを貫通してアダプタ41の内側壁46に形成されたネジ穴46b、46cに螺合するボルト75によって、スペーサ61を介在してインナパネル22とアダプタ41の第1フレーム結合部45が互いに圧接すると共に、インナパネル22の内側壁23、スペーサ61の接合部73、74及びアダプタ41の内側壁46が締結される。
また、スペーサ61の連結部62、接合部73、74が介在する部位以外のインナパネル22の内面とアダプタ41の第1フレーム結合部45の部分、即ち、インナパネル22の上側壁25、上部傾斜側壁24、内側壁23、下部傾斜側壁26、下側壁27の各内面と、アダプタ41の第1フレーム結合部45の上側壁48、上部傾斜側壁47、内側壁46、下部傾斜側壁53、下側壁52の間にはスペーサ61の厚さtに相応した十分な間隙が形成される。
次に、対向するアウタパネル12及びインナパネル22の上側フランジ15aと25a、下側フランジ17aと27aを互いに溶接結合して中空閉断面形状で連続する後部フレーム部材11を形成する。
次に、後部フレーム部材11の前端にスペーサ61を介在して取り付けられたアダプタ41の第2フレーム結合部55の上部結合部56及び下部結合部57にそれぞれ前部フレーム部材31の空間部を嵌合させて前部フレーム部材31の端縁31aをアダプタ41に形成された基部42の第2面44に当接させる。これにより前部フレーム部材31の上側壁34及び両上部傾斜側壁33、35の内面に上部結合部56の側面が当接すると共に取付孔33b、35bとネジ穴56b、56bが位置決めされる。同様に、前部フレーム部材31の下側壁36及び両下部傾斜側壁37、39の内面に上部下部結合部57の側面が当接すると共に取付孔37c、39cとネジ穴57c、57cが位置決めされる。
この位置決めされた取付孔33b、35bから挿入してネジ穴56b、56bに螺合するボルト75によって重ね合わされた前部フレーム31の両上部傾斜側壁33、35と上部結合部56が結合し、かつ取付孔37c、39cから挿入してネジ穴57c、57cに螺合するボルト75によって重ね合わされた前部フレーム31の両下部傾斜側壁37、39と下部結合部57が結合して後部フレーム11の前端にアダプタ41及びスペーサ61を介在して前部フレーム部材31が連結される。
このように構成された本実施の形態によると、ボルト75によって結合されるアルミニウム系材料からなるアダプタ41と鉄系材料からなるアウタパネル12及びインナパネル22との部分は、図7に図2のII−II線断面図を示すように第1フレーム結合部45の外側壁50とアウタパネル12の外側壁13との間にスペーサ61の接合部71、72が介在してアウタパネル12の外側壁13の内面と接合部71、72が密着し、第1フレーム結合部45の外側壁50と接合部71、72が密着する。同様に第1フレーム結合部45の内側壁46とインナパネル22の内側壁23との間にスペーサ61の接合部73、74が介在してインナパネル22の内側壁23の内面と接合部73、74が密着し、第1フレーム結合部45の内側壁46と接合部73、74が密着する。一方、接合部71、72、73、74及び連結部62が介在する部分以外のアウタパネル12及びインナパネル22の内面と第1フレーム結合部45の部分はスペーサ61の厚さtに相応した十分な間隙が形成される。
この構成により、雨水や洗車等によって水分が後部フレーム部材11内に浸入しても、スペーサ61の接合部71、72、73、74及び連結部62が介在する部分以外は第1フレーム結合部45とアウタパネル12及びインナパネル22との間に積極的に間隙が形成されて、該部に腐食媒体となる水分が滞留することが回避され、該部に残存して付着する水分が排除され該部におけるアダプタ41と後部フレーム部材11における電食の発生が回避或いは極めて抑制される。一方、スペーサ61と後部フレーム部材11の接合部分となるアウタパネル12の外側壁13の内面とスペーサ61の接合部71、72、インナパネル22の内側壁23の内面とスペーサ61の接合部73、74との間及びアウタパネル12及びインナパネル22の内面と連結部62との間が密着し、密着したこれらの接合部分に水分が浸入することなく該部の電食の発生が回避乃至極めて抑制できる。
更に、スペーサ61が、そのアダプタ41と接する面側をアルミニウム系材料Al、及びアウタパネル12及びインナパネル22と接する面側を鉄系材料Feとするクラッド材によって構成することによって、更にアダプタ41とスペーサ61との接合部分における電位差が抑制され電食の発生がより確実に回避乃至抑制することができ、同様にアウタパネル12及びインナパネル22とスペーサ61の接合部分における電位差が抑制されて更に電食の発生がより確実に回避乃至抑制することができる。
従って、鉄系材料の後部フレーム部材11とアルミニウム系材料の前部フレーム部材31がアルミニウム系材料のアダプタ41及びスペーサ61を介してボルト結合されるフロントサイドフレーム10において、優れた耐電食性が確保できて耐久性が向上すると共に、これらの材料特性が良好に確保でき、衝突や接触時の衝撃吸収性に優れ、軽量なフロントサイドフレーム10が確保できる。
しかも、連結部62及び接合部71、72、73、74を有する簡単な形状で容易かつ安価に製造できるスペーサ61をアダプタ41の第1フレーム結合部45とアウタパネル12及びインナパネル22によって形成される後部フレーム部材11との間に介在させる簡単な構成であり、アダプタ41の形状の複雑化を回避して有効的に耐電食性が確保でき、アダプタ41の製造コストの抑制が得られ、かつ各接合部71、72、73、74が連結部62によって一体形成されてスペーサ61の部品点数の削減及び良好な取扱性が得られ、フロントサイドフレーム10の製造コストの抑制が得られる。
なお、上記実施の形態では、アダプタ41及びスペーサ61にアウタパネル12を結合し、更にインナパネル22結合したが、アウタパネル12とインナパネル22によって予め中空断面形状の後部フレーム部材11を形成し、この後部フレーム部材11の端部に、アダプタ41と共にスペーサ61を挿入して後部フレーム部材11とアダプタ41及びスペーサ61をボルト75により結合することもできる。また、スペーサ61は、上記アルミニウム系材料と鉄系材料からなるクラッド材により形成したが、亜鉛メッキ鋼板(GA材)等の防錆鋼板の表面に電着塗装等によって絶縁被膜を形成する耐電食処理を施したスペーサを用いることもできる。
(第2実施の形態)
図10乃至図12を参照して本発明の第2実施の形態を説明する。図10はフロントサイドフレームの要部を示す分解斜視図、図11はスペーサの説明図、図12は図10のC矢視図である。
本実施の形態は、スペーサが上記第1実施の形態と異なり、他の構成は実施の形態と同様の構成であり、上記図1乃至図9と対応する部位に同一符号を付して該部の詳細な説明を省略し、異なる部分を主に説明する。
本実施の形態におけるスペーサ81は、図10及び図11に示すように、アダプタ41の第1面43と第1フレーム結合部45の内側壁46に形成されたネジ穴46b、46c及び外側壁50に穿設されたネジ穴50b、50cとの間に配置され、第1面43側の基端側縁62aと先端側縁62bと有する帯板状で、アウタパネル22の外側壁23、下部傾斜側壁26、インナパネル22及びアウタパネル12の下側壁27及び17、インナパネル22の下部傾斜側壁16、内側壁23の各内面と、アダプタ41の第1フレーム結合部45の外側壁50、下部傾斜壁51、下側壁52、下部傾斜壁53、内側壁46の各当接面50a、51a、52a、53a、54aとの間にそれぞれ嵌装する外側部分63、下部傾斜部分64、下側部分65、下部傾斜部分66、内側部分67が順に折曲部を介して略U字状に折曲形成された連結部62を有している。この連結部62の先端側縁62bにおいて外側部分63の上部及び下部にそれぞれアダプタ41の外側壁50に形成されたネジ穴50b、50cに対応する取付孔71b、72cが穿設された接合部71、72が互いに離間して突設形成されている。同様に内側部分67の上部及び下部にそれぞれアダプタ41の内側壁46に形成されたネジ穴46b、46cに対応する取付孔73b、74cが穿設された接合部73、74が互いに離間して突設形成されている。
更に連結部62の外側部分63から下部傾斜部分64、下側部分65、下部傾斜部分66を経て内側部分67に亘る基端側縁62aに沿ってアダプタ41の第1面43とアウタパネル12の端縁12a及びインナパネル22の端縁22aとの間に介在するフランジ82が折曲形成されている。
このスペーサ81は、アダプタ41及び後部フレーム部材11と同種金属材料であるアルミニウム系材料と鉄系材料との2種類の金属材料を張り合わせたクラッド材を、アダプタ41と接する面がアルミニウム系材料Alに、アウタパネル12及びインナパネル22と接する面が鉄系材料Feとしてプレス加工等によって成形できる。
次に、アダプタ41及びスペーサ81を介して後部フレーム部材11と前部フレーム部材31との連結工程を説明する。
アダプタ41の第1フレーム結合部45に、その外側壁50、下部傾斜側壁51、下側壁52、下部傾斜側壁53、内側壁46の各対向面50a 、51a、52a、53a、46aと、スペーサ81に形成された連結部62の外側部分63、下部傾斜部分64、下側部分65、下部傾斜部分66、内側部分67とをそれぞれ対面させ、かつフランジ82を基部42の第1面43に当接させてアダプタ41の第1フレーム結合部45に略U字状に折曲形成された連結部62を嵌合させる。この嵌合にあたり、スペーサ81の連結部62をアダプタ41の第1フレーム結合部45に嵌合させ、かつフランジ82を基部42の第1面43に当接させることによってアダプタ41とスペーサ81の相対位置決めが図られ、外側壁50に形成されたネジ穴50b、50cと接合部71、72に穿設された取付孔71b、72cと対応させ、内側壁46に形成されたネジ穴46b、46cと接合部73、74に穿設された取付孔73b、74cを対応させてアダプタ41とスペーサ81との位置決めをした状態でアダプタ41の第1フレーム結合部45にスペーサ81を装着する。
次に、アダプタ41に装着されたスペーサ81のフランジ82とアウタパネル12の端縁12aを対向させると共に、スペーサ81の連結部62に形成された各外側部分63、下部傾斜部分64、下側部分65にアウタパネル12の外側壁13、下部傾斜側壁16、下側壁17の各内面を当接させ、かつ外側壁13に穿設された取付孔13b、13cをそれぞれスペーサ81の接合部71、72に穿設された取付孔71b、72cと対応させてアダプタ41と、スペーサ81と、アウタパネル12との相対位置決めをする。これらアダプタ41、スペーサ81、アウタパネル12が互いに位置決めされた状態で、アウタパネル12の外側壁13に穿設された取付孔13b、13cから挿入されスペーサ81の接合部71、72に穿設された取付孔71b、72cを貫通してアダプタ41の外側壁50に形成されたネジ穴50b、50cに螺合するボルト75によってスペーサ81を介在してアウタパネル12とアダプタ41の第1フレーム結合部45を圧接すると共に、アウタパネル12の外側壁13、スペーサ81の接合部71、72及びアダプタ41の外側壁50が締結される。
スペーサ81の連結部62及びの接合部71、72が介在する部位以外のアウタパネル12の内面とアダプタ41の第1フレーム結合部45の部分、即ち、アウタパネル12の上側壁15、上部傾斜側壁14、外側壁13、下部傾斜側壁16、下側壁17の各内面と、アダプタ41の第1フレーム結合部45の上側壁48、上部傾斜側壁49、外側壁50、下部傾斜側壁51、下側壁52の間にはスペーサ81の厚さに相応した十分な間隙が形成される。
次に、スペーサ81を介在してアウタパネル12と結合されたアダプタ41の第1フレーム結合部45に、スペーサ81のフランジ82とインナパネル22の端縁22aを対向させると共に、スペーサ81の連結部62に形成された各内側部分67、下部傾斜部分66、下側部分65にインナパネル22の内側壁23、下部傾斜壁26、下側壁27の各内面を当接させ、かつ内側壁23に穿設された取付孔23b、23cをそれぞれスペーサ81の接合部73、74に穿設された取付孔73b、74cと対応させてアダプタ41とスペーサ61とインナパネル22との相対位置決めをする。
これらアダプタ41、スペーサ81、インナパネル22が互いに位置決めされた状態で、インナパネル22の内側壁23に穿設された取付孔23b、23cから挿入されスペーサ61の接合部73、74に穿設された取付孔73b、74cを貫通してアダプタ41の内側壁46に形成されたネジ穴46b、46cに螺合するボルト75によってスペーサ81を介在してインナパネル22とアダプタ41の第1フレーム結合部45を圧接すると共に、インナパネル22の内側壁23、スペーサ81の接合部73、74及びアダプタ41の内側壁46が締結される。
スペーサ81の連結部62、接合部73、74が介在する部位以外のインナパネル22の内面とアダプタ41の第1フレーム結合部45の部分、即ち、インナパネル22の上側壁25、上部傾斜側壁24、外側壁23、下部傾斜側壁26、下側壁27の各内面と、アダプタ41の第1フレーム結合部45の上側壁48、上部傾斜側壁47、内側壁46、下部傾斜側壁53、下側壁52の間にはスペーサ81の厚さに相応した十分な間隙が形成される。
しかる後、対向するアウタパネル12及びインナパネル22の上側フランジ15aと25a、下側フランジ17aと27aを互いに溶接結合して中空閉断面形状で連続する後部フレーム部材11を形成する。
次に、後部フレーム部材11の前端にスペーサ81を介在して取り付けられたアダプタ41の第2フレーム結合部55の上部結合部56及び下部結合部57にそれぞれ前部フレーム部材31の空間部を嵌合させて前部フレーム部材31の端縁31aをアダプタ41に形成された基部42の第2面44に当接させ、第1実施の形態と同様に、取付孔33b、35bから挿入してネジ穴56b、56bに螺合するボルト75によって前部フレーム31の両上部傾斜側壁33、35と上部結合部56が結合し、かつ取付孔37c、39cから挿入してネジ穴57c、57cに螺合するボルト75によって重ね合わされた前部フレーム31の両下部傾斜側壁33、35と下部結合部57が結合して後部フレーム11の前端にアダプタ41及びスペーサ81を介在して前部フレーム部材31が連結される。
このように構成された本実施の形態によると、ボルト75によって結合されるアルミニウム系材料からなるアダプタ41と鉄系材料からなるアウタパネル12及びインナパネル22との部分は、第1実施の形態と同様に、第1フレーム結合部45の外側壁50とアウタパネル12の外側壁13との間にスペーサ81の接合部71、72が介在してアウタパネル12の外側壁13の内面と接合部71、72が密着し、第1フレーム結合部45の外側壁50と接合部71、72が密着し、同様に第1フレーム結合部45の内側壁46とインナパネル22の外側壁23との間にスペーサ81の接合部73、74が介在してインナパネル22の内側壁13の内面と接合部73、74が密着する。一方、接合部71、72、73、74及び連結部62が介在する部分以外のアウタパネル12及びインナパネル22の内面と第1フレーム結合部45の部分はスペーサ81の厚さに相応した十分な間隙が形成される。
よって、雨水や洗車等によって水分が後部フレーム部材11内に浸入しても、スペーサ81の接合部71、72、73、74及び連結部62が介在する部分以外は積極的に間隙が形成されて、該部に腐食媒体となる水分が滞留することが回避され、該部におけるアダプタ41と後部フレーム部材11における電食の発生が回避或いは極めて抑制される。一方、スペーサ81と後部フレーム部材11の接合部分となるアウタパネル12の外側壁13の内面とスペーサ61の接合部71、72、インナパネル22の内側壁23の内面とスペーサ61の接合部73、74との間及びアウタパネル12及びインナパネル22の内面と連結部62との間が密着し、水分がこれらの接合部分に浸入することなく、該部の電食の発生が回避乃至極めて抑制できる。
更に、アダプタ41の基部42とアウタパネル12の端縁12a及びインナパネル22の端縁22aとの間にスペーサ81のフランジ82が介在し、スペーサ81のアダプタ41と接する面側がアルミニウム系素材Al、及びアウタパネル12及びインナパネル22と接する面側を鉄系材料Feとするクラッド材によって構成することによって、更にアダプタ41とスペーサ81との接合部分における電位差が抑制され電食の発生がより確実に回避乃至抑制することができ、同様にアウタパネル12及びインナパネル22とスペーサ81の接合部分における電位差が抑制されて更に電食の発生がより確実に回避乃至抑制することができる。
従って、鉄系材料の後部フレーム部材11とアルミニウム系材料の前部フレーム部材31がアルミニウム系材料のアダプタ41及びスペーサ81を介してボルト結合されるフロントサイドフレーム10において、優れた耐電食性が確保できて耐久性が向上すると共に、これらの材料特性が良好に確保でき、衝突や接触時の衝撃吸収性に優れ、軽量なフロントサイドフレーム10が確保できる。
なお、上記実施の形態では、アダプタ41及びスペーサ81にアウタパネル12を結合し、更にインナパネル22結合したが、アウタパネル12とインナパネル22によって予め中空断面形状の後部フレーム部材11を形成し、この後部フレーム部材11の端部に、アダプタ41と共にスペーサ81を挿入して後部フレーム部材11とアダプタ41及びスペーサ81をボルト75により結合することもできる。また、スペーサ81は、上記アルミニウム系材料と鉄系材料からなるクラッド材により形成したが、亜鉛メッキ鋼板(GA材)等の防錆鋼板の表面に電着塗装等によって絶縁被膜を形成する耐電食処理を施したスペーサを用いることもできる。
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されることなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、上記実施の形態では略八角形の断面形状の後部フレーム部材11を例に説明したが、例えば断面六角形や矩形等の他の断面多角形の後部フレーム部材に適用することもできる。また、フロントサイドフレームを例に説明したが、リヤサイドフレームやフロントアッパサイドフレーム等他の車体フレームに適用することもできる。更に、鉄系材料とアルミニウム系材料のフレーム部材を連結する場合を例に説明したが、他の異種金属材料によるフレーム部材を連結することもできる。
本発明における車体フレーム構造の第1実施の形態の概要を示す自動車の車体前部の斜視図である。 図1のA部拡大図である。 図2の分解斜視図である。 アダプタの説明図である。 スペーサの説明図である。 スペーサの説明図である。 図2のI−I線断面図である。 図2のII−II線断面図である。 図2のB矢視図である。 本発明における車体フレーム構造の第1実施の形態の概要を示す分解斜視図である。 スペーサの説明図である。 図10のC矢視図である。 鉄系材料のフレーム部材とアルミニウム系材料のフレーム部材の連結例を示す図である。
1 車体
10 フロントサイドフレーム(車体フレーム)
11 後部フレーム部材(第1フレーム部材)
12 アウタパネル(第1パネル部材)
12a 端縁
22 インナパネル(第2パネル部材)
22a 端縁
31 前部フレーム部材(第2フレーム部材)
41 アダプタ
42 基部
43 第1面
44 第2面
45 第1フレーム結合部
46a〜53a 対向面
55 第2フレーム結合部
61 スペーサ
62 連結部
71〜74 接合部
75 ボルト
81 スペーサ
82 フランジ

Claims (7)

  1. 中空部を有する閉断面形状の第1フレーム部材と第2フレーム部材とを、第1フレーム部材と異種金属材料で形成されたアダプタ及びスペーサを介在して連結する車体フレームにおいて、
    上記アダプタは、
    上記第1フレーム部材の中空部内に挿入して第1フレーム部材の内面と対向する対向面を有する第1フレーム結合部及び該第1フレーム結合部と一体形成されて上記第2フレーム部材が結合される第2フレーム結合部とを備え、
    上記スペーサは、
    上記第1フレーム部材の内面と上記アダプタの第1フレーム結合部の対向面との間に介在する板状で、帯状の連結部及び該連結部に互いに離間して突設された複数の接合部とを備え、
    上記第1フレームと上記アダプタの第1フレーム結合部が上記スペーサの各接合部を介在して共にボルト結合したことを特徴とする車体フレーム構造。
  2. 中空部を有する閉断面形状の第1フレーム部材と第2フレーム部材とを、第1フレーム部材と異種金属材料で形成されたアダプタ及びスペーサを介在して連結する車体フレームにおいて、
    上記アダプタは、
    上記第1フレーム部材の端縁と対向する第1面及び第2フレーム部材の端縁と対向する第2面を有する板状の基部と、
    該基部の第1面に突設されて上記第1フレーム部材の中空部内に挿入して第1フレーム部材の内面と対向する対向面を有する第1フレーム結合部と、
    上記基部の第2面に設けられて第2フレーム部材が結合される第2フレーム結合部とを備え、
    上記スペーサは、
    上記第1フレーム部材の内面と上記アダプタの第1フレーム結合部の対向面との間に介在する板状で、上記アダプタの第1面に沿って延在する帯状の連結部及び該連結部に互いに離間して突設された複数の接合部とを備え、
    上記第1フレームと上記アダプタの第1フレーム結合部が上記各接合部を介在して共にボルト結合したことを特徴とする車体フレーム構造。
  3. 上記スペーサの連結部は、
    上記アダプタの第1フレーム結合部に嵌合可能に該第1フレーム結合部の対向面に沿って略U字状に折曲形成したことを特徴とする請求項2に記載の車体フレーム構造。
  4. 上記スペーサは、
    上記アダプタの基部と第1フレーム部材の端縁との間に介在するフランジを上記連結部の端縁に折曲形成したことを特徴とする請求項2または3に記載の車体フレーム構造。
  5. 上記第1フレーム部材は、
    筒状体を半割状に形成した第1パネル部材と第2パネル部材によって形成され、
    上記アダプタは、
    上記基部の第1面が上記第1パネル部材及び第2パネル部材のそれぞれの端縁と対向すると共に、上記第1フレーム結合部が上記第1フレーム部材の中空部内に挿入して上記対向面が第1パネル部材及び第2パネル部材の内面と対向し、
    上記スペーサは、
    上記連結部が上記第1パネル部材及び第2パネル部材の内面とアダプタの第1フレーム結合部の対向面との間に介在して上記アダプタの第1面に沿って延在する帯状であって、
    上記第1パネル部材と上記アダプタの第1フレーム結合部が上記第1パネル部材と上記第1フレーム結合部との間に介在する上記接合部を介在して共にボルト結合され、かつ上記第2パネル部材と上記アダプタの第1フレーム結合部が上記第2パネル部材と上記第1フレーム結合部との間に介在する上記接合部を介在して共にボルト結合したことを特徴とする請求項2〜4のいずれかに記載の車体フレーム構造。
  6. 上記スペーサは、
    上記アダプタと同種金属の材料と第1フレーム部材と同種金属の材料とを張り合わせたクラッド材で、アダプタに接する側が上記アダプタと同種金属材料でかつ第1フレーム部材と接する側が第1フレーム部材と同種金属材料となるように形成したことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の車体フレーム構造。
  7. 上記スペーサは、防錆鋼板によって形成され、表面に絶縁被膜を形成する耐電食処理が施したことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の車体フレーム構造。
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