JP4853147B2 - 自動車のバンパ構造 - Google Patents

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Description

本発明は、牽引フックの取り付けが可能とされた自動車のバンパ構造に関する。
従来の自動車のバンパ構造には、車体の前部又は後部で前後方向に沿って配設された長尺の部材であり自動車の主要骨格部材であるサイドメンバの端部に、牽引フックの取り付けが可能なフックステイが設けられ略箱形状を呈するバンパーステイが取り付けられたものが知られている。このものでは、バンパーステイが、前後方向で見て車体の外側に位置する端壁に筒体からなる周壁が設けられ、かつこの周壁に板形状の取付壁が固着されて構成され、この取付壁が端部に固着されることによりサイドメンバに取り付けられている。フックステイは、取付壁と端壁とを掛け渡すように前後方向に沿ってバンパーステイに配設されている。バンパーステイの端壁には、閉断面を形成するバンパレインフォースおよび車体の表面の一部を構成するバンパーフェイシャが、前後方向で見てサイドメンバよりも車体の外部側で車幅方向に延在するように取り付けられている。このバンパレインフォースおよびバンパーフェイシャには、バンパーステイに設けられたフックステイの軸線方向の位置に貫通孔が設けられ、牽引フックは、車体の外部から両貫通孔を経てフックステイに取り付け可能とされている(例えば、特許文献1参照。)。
特許第3765249号
しかしながら、牽引フックには、例えば自動車を船に積載する場面では、ワイヤーを用いて自動車を床面に固定する際の自動車側の引っ掛け個所としてワイヤーが挿通されて、下方向への荷重が入力されることとなる。このため、フックステイが設けられたバンパーステイでは、端壁への下方向の荷重の入力による曲げ力が周壁に作用して、周壁と取付壁との固着個所に周壁の上部を、その接合面に対して垂直方向に取付壁から剥そうとする力が作用することとなり、取付壁から周壁が剥がされてしまう虞がある。
そこで、本発明の目的は、牽引フックに入力され得る下方向への荷重に対して大きな強度を有する自動車のバンパ構造を提供することにある。
上記した課題を解決するために、本発明に係る自動車のバンパ構造は、車体の前部又は後部に、該車体の前後方向に沿って配設されたサイドメンバの延在方向端部に、略箱形状を呈するバンパーステイを介してバンパレインフォースが取り付けられ、前記バンパーステイは、前記サイドメンバの端部に固着された取付壁と、該取付壁に対向する端壁と、前記取付壁と前記端壁の間に掛け渡すように配設された前後方向に沿って延びるフックステイと、を有し、該フックステイに牽引フックの取り付けが可能とされた自動車のバンパ構造であって、前記バンパーステイは、前記端壁と前記取付壁とを連結し、前後方向に沿う筒体からなると共に内部に前記フックステイを配置した周壁と、一端が前記周壁のうち上側に位置する上周壁部に溶接により固着され、且つ、他端が、前記取付壁への当接個所から上側へ向けて延出されて該取付壁に面当接するフランジ部を締結手段により前記取付壁に締結することで前記取付壁に固着された補強部材と、前記上周壁部から突出し、先端部が前記バンパレインフォースに固定される上壁フランジ部分と、を備え、前記取付壁の上端部の高さ位置と、前記前記フランジ部の上端部の高さ位置とを、ほぼ一致させたことを特徴とする。
本発明に係る自動車のバンパ構造によれば、バンパーステイにおいて、周壁の上周壁部と取付壁とが補強部材により繋ぎ合わされていることから、牽引フックに下方向への荷重が入力された場合に剥がす方向への力が作用する周壁の上部と取付壁との間が、周壁と取付壁との直接的な固着および補強部材による周壁と取付壁との間接的な固着により二重に結合されていることとなるので、牽引フックへの下方向の荷重の入力に対して大きな強度を持たせることができる。
本発明を図1ないし図8に示した実施例に沿って詳細に説明する。
図1は、本発明に係る自動車のバンパ構造が採用された車体Bを模式的に示す斜視図であり、図2は、本発明に係る自動車のバンパ構造を説明するために分解して示す模式的な斜視図であり、図3は、図2に示すI−I線に沿って得られた断面図である。なお、本実施例では、車体Bの車室内から見た前後、左右(車幅)、上下方向を用いて説明している。
車体Bには、車幅方向で見た両側部で前後方向に延在するようにサイドメンバ10が配設され、サイドメンバ10の前方で車幅方向に延在するようにバンパレインフォース11が配設されている(図1参照。)。
サイドメンバ10は、車体Bのフロントコンパートメントの主要骨格メンバを構成すると共に、車両の前面衝突時におけるエネルギー吸収の主要部材を成すもので、閉断面に形成して前面衝突入力に対して前後方向に座屈変形してエネルギー吸収を行えるように構成されている。図2に示すように、サイドメンバ10の延在方向(前後方向。)で見て車体Bの外側に位置される端部、すなわち本実施例ではサイドメンバ10の前端には、閉断面を閉塞するようにバックプレート12が固設されている。バックプレート12の略中央には、ステイ挿通孔12aが形成され、バックプレート12の上縁部の略中間位置には、切欠き部12bが形成されている。ステイ挿通孔12aは、後述するフックステイ13(図3参照。)の後端の受け入れを許すものである。切欠き部12bは、後述するバンパーステイ14に設けられる補強部材50のフランジ部54と、バンパーステイ14を構成する後端壁17とを締結するボルト55およびナット56の受け入れを許すものである。このバックプレート12には、バンパーステイ14が取り付けられている。
バンパーステイ14は、上下左右の各周壁部で構成された筒体である周壁15と、前後方向で車体Bの外側に位置する端壁である前端壁16と、これに対向する後端壁17とにより、略直方体の箱形状に形成されている。周壁15のうち上側に位置する上周壁部18には、前端壁16よりも前方に延出された上壁フランジ部分18aが設けられており、後述するようにバンパレインフォース11の上側壁26に溶接固定される(図3参照。)。周壁15の後端である周縁には矩形の板形状を呈する後端壁17が当接され、この当接状態で互いに溶接固定されてバンパーステイ14が構成されている。バンパーステイ14は、周壁15に後端壁17が結合された状態で、後端壁17がサイドメンバ10のバックプレート12に突合わされ、後端壁17に形成されたボルト挿通孔17aおよびサイドメンバ10のバックプレート12に形成されたボルト挿通孔12cに挿通されるボルト19とナット20とによって、バックプレート12に締結固定され(図3参照。)、サイドメンバ10と略同軸線上に配置されている。このため、後端壁17がバンパーステイ14の取付壁となる。
バンパーステイ14には、フックステイ13が設けられている。フックステイ13は、バンパーステイ14の略中心位置で、前端壁16と後端壁17とを掛け渡すように前後方向に沿って配設さている。このフックステイ13の配設位置に適合するように、前端壁16の略中心部には後述する牽引フック21のねじ軸21aの挿通を許すフック取付孔16aが形成され、後端壁17の略中心部にはフックステイ13の後端部の挿通を許すフックステイ挿通孔17b(図3参照。)が形成されている。
フックステイ13は、全体に筒形状とされており、図3に示すように、前端部が牽引フック21のねじ軸21aの螺合が可能とされ、後端部が後述する座付ボルト22の螺合が可能とされている。フックステイ13は、前端がフック取付孔16aと同軸線上でバンパーステイ14の前端壁16の裏面に溶接固定により固着され、後端がバンパーステイ14のフックステイ挿通孔17bに前後方向に移動可能に挿通されている。フックステイ13の後端には、バンパーステイ14の後方からフランジ座部23を有する座付ボルト22が螺合されている。このフランジ座部23は、バンパーステイ14の後端壁17のフックステイ挿通孔17bの周縁部に跨る大きさとされており、バンパーステイ14の後端壁17に当接係合されている。このため、本実施例では、座付ボルト22が、牽引フック21に作用する牽引荷重をバンパーステイ14の後端壁17に伝達する荷重伝達部としての機能を併有することとなる。ここで、座付ボルト22のフランジ座部23をバンパーステイ14の後端壁17に当接係合させるために、サイドメンバ10のバックプレート12に設けられたステイ挿通孔12aは、フランジ座部23よりも大きな径に設定されている。このフックステイ13が設けられたバンパーステイ14の前端壁16に、バンパレインフォース11が取り付けられている。
バンパレインフォース11は、車幅方向の断面で見て、前側壁24と後側壁25とこれらを繋ぐ上側壁26および下側壁27とで方形に形成された閉断面とされ、上下方向で見た略中間位置で前側壁24と後側壁25とを掛け渡す補助壁28(図2および図4参照。)が設けられ、前面からの一定以上の大きさの荷重入力に対して前後方向に圧潰変形可能に構成されている。後側壁25には、バンパーステイ14の前端壁16との取り付け個所に、前端壁16に形成されたフック取付孔16aに等しいフック取付孔25aが形成され、前側壁24には、フック取付孔25aの同軸線上に比較的大きな開口部29が形成されている。なお、開口部29に対応する個所では、後述するエネルギー吸収部材30の受け入れを許すべく補助壁28が途切れている。
バンパレインフォース11には、開口部29から例えば合成樹脂等の弾性材からなり、中心部にフック挿通孔31が形成されたブロック状のエネルギー吸収部材30が挿入されている。このエネルギー吸収部材30とバンパーステイ14の前端壁16との間にバンパレインフォース11の後側壁25を介在させた状態で、バンパーステイ14の前端壁16に設けられ後側壁25およびエネルギー吸収部材30の後端に設けられた取付片部30aに、バンパーステイ14に設けられたボルト32が挿通されてこのボルト32にナット33が螺合されることにより、エネルギー吸収部材30とバンパレインフォース11とバンパーステイ14とが共締め固定されている。また、この共締め固定された状態において、バンパーステイ14の周壁15に設けられた上壁フランジ部分18aがバンパレインフォース11の上側壁26に溶接固定されている。このようにバンパーステイ14の前端壁16にバンパレインフォース11がエネルギー吸収部材30と共に固定されるため、バンパーステイ14は、バンパレインフォース11およびエネルギー吸収部材30をサブアッセンブリした状態で、サイドメンバ10のバックプレート12に取付けられることとなる。
このバンパレインフォース11を覆うようにバンパーフェイシャ34が装着されている。バンパーフェイシャ34は、車体Bの外表面の一部を形成しており(図1参照。)、バンパレインフォース11の開口部29に対応する個所に牽引フック21の挿通を許す比較的小さな開窓部35が形成されている。この開窓部35は、牽引フック21を使用しない場面では盲蓋36により閉塞されている。この牽引フック21は、一端がフックステイ13の前端部への螺合が可能なねじ軸21aとされ、他端が環状のフック部21bとされている。
牽引フック21は、バンパーフェイシャ34の開窓部35およびバンパレインフォース11の開口部29を経てエネルギー吸収部材30のフック挿通孔31に挿通され、一端のねじ軸21aがフックステイ13の前端部に螺合され、牽引フック21の後端面がバンパレインフォース11の後側壁25のフック取付孔25aの周縁に係止されることにより、開窓部35から牽引フック21の先端のフック部21bを外側に突出した状態で取り付けられる(図3参照。)。このとき、エネルギー吸収部材30のフック挿通孔31が、牽引フック21の取付作業のガイドとしての役割も果たすので、牽引フック21の取付作業性が向上する。
本発明に係る自動車のバンパ構造では、バンパーステイ14に補強部材50が設けられている。補強部材50は、図4に示すように、バンパーステイ14の左側の周壁15である左周壁部37の上部に沿う左側補強部51と、バンパーステイ14の上側の周壁15である上周壁部18に沿う上側補強部52と、バンパーステイ14の右側の周壁15である右周壁部38(図5参照。)の上部に沿う右側補強部53とからなる、概略コ字形状を呈する枠体である。補強部材50の上側補強部52の上端には、上方へ向けて延出されサイドメンバ10のバックプレート12に面当接可能なフランジ部54が設けられている。フランジ部54には、締結用孔54aが形成されており、この締結用孔54aに対応して後端壁17にも締結用孔17c(図3参照。)が形成されている。
補強部材50は、図5に示すように、右側補強部53の一端が右周壁部38にアーク溶接により固着され、右側補強部53の他端が後端壁17にアーク溶接により固着されると共に、左側補強部51の一端が左周壁部37にアーク溶接により固着され、左側補強部51の他端が後端壁17にアーク溶接により固着されている。また、補強部材50は、図3に示すように、上側補強部52の一端が上周壁部18にアーク溶接により固着され、上側補強部52の他端に設けられたフランジ部54が後端壁17に面当接された状態で、前方からフランジ部54の締結用孔54aおよび後端壁17の締結用孔17cに挿通されたボルト55にナット56が螺合されて後端壁17に締結されている。
このため、バンパーステイ14では、周壁15の周縁と後端壁17との間に施された溶接による結合に加えて、補強部材50による周壁15と後端壁17との結合が為されており、周壁15と後端壁17とが二重に結合された構造とされている。
本発明に係る自動車のバンパ構造によれば、車体Bに前面から一定以上の大きさの荷重が入力された場合、当該荷重入力が牽引フック21もしくはフックステイ13に軸方向に作用すると、図6に示すように、この荷重入力をバンパーステイ14の前端壁16が受けてバンパーステイ14が潰れ変形を開始する。この時、フックステイ13の後端がバンパーステイ14の後端壁17およびサイドメンバ10のバックプレート12に対して、それらのフックステイ挿通孔17b、12aを通って入力軸線方向に後退移動する。このため、フックステイ13がバンパーステイ14の圧潰変形ガイドとして機能することとなり、バンパーステイ14を上下方向又は左右方向等へ倒れることなく確実に前後方向に潰れ変形させることができて、効率的なエネルギー吸収を行わせることができる。これに加えて、バンパーステイ14には、バンパーステイ14の周壁15の上部を3方向から取り囲むように補強部材50が設けられていることから、この補強部材50もバンパーステイ14の圧潰変形ガイドとして機能することとなる。
そして、荷重入力が続行されるとバンパーフェイシャ34およびバンパレインフォース11も前後方向に潰れ変形させることができると共に、牽引フック21もしくはバンパレインフォース11の後側壁25のフック取付孔25aの周りでエネルギー吸収部材30が圧縮変形して、これらバンパーフェイシャ34、バンパレインフォース11およびエネルギー吸収部材30によりエネルギー吸収が行われるため、格段に大きなエネルギーを吸収することができる。なお、図6は牽引フック21の使用時を示すが、非使用時でも同様にバンパーフェイシャ34、バンパーステイ14およびバンパレインフォース11の潰れ変形が得られるのは勿論である。このように、前面軽衝突時には効率的なエネルギー吸収を行わせることができると共に、サイドメンバ10に変形が波及するのを回避して、バンパーフェイシャ34、バンパレインフォース11およびバンパーステイ14の破損のみにとどめることができる。
また、牽引フック21の使用時にあっては、牽引フック21を固定した座付ボルト22のフランジ座部23がバンパーステイ14の後端壁17に当接係合して牽引荷重を伝達する荷重伝達部を構成しているため、牽引フック21に作用する牽引荷重を、バンパーステイ14の前端壁16で受けることは勿論、フックステイ13の後端でフランジ座部23を介して該バンパーステイ14の後端壁17でも荷重を受ける。このため、牽引荷重を分散してバンパーステイ14の抗力を高められ、該バンパーステイ14の応力集中による局部的変形を回避することができて板厚の薄肉化が可能となり軽量化に寄与することもできる。
さらに、本発明に係る自動車のバンパ構造では、バンパーステイ14に補強部材50が設けられていることから、牽引フック21に入力され得る下方向への荷重に対して大きな取り付け強度を有している。これは、次のことによる。
例えば、車体Bが船(図示せず。)に積載される場面では、車体Bが船の床面に対してワイヤー(図示せず。)を用いて固定され、車体B側のワイヤーの引っ掛け個所が牽引フック21となる。この場合、牽引フック21のフック部21bに下方向への荷重が入力され、牽引フック21のねじ軸21aが螺合されたフックステイ13の前端が固着されたバンパーステイ14の前端壁16に下方向への荷重が入力される。すると、バンパーステイ14では、前端壁16に入力された下方向への荷重により、前端壁16に設けられた周壁15に曲げ力が作用して、周壁15と後端壁17との固着個所に周壁15の上周壁部18を後端壁17から剥す方向の力が作用することとなる。ところが、バンパーステイ14では、周壁15と後端壁17との直接的な溶接結合に加えて、補強部材50が周壁15と後端壁17とを結合していることから、周壁15と後端壁17とが直接的に溶接結合されただけの従来の構成と比較して、周壁15を後端壁17から剥す方向の力に対して大きな強度を有していることとなる。
また、補強部材50は、その上端に設けられたフランジ部54が後端壁17に面当接された状態でボルト55とナット56との螺合により後端壁17に締結されているので、周壁15を後端壁17から剥す方向の力に対して大きな強度を有していることとなる。これは、剥す方向の力に対しては、溶接による固着よりもボルトを用いた締結による固着の方が大きな強度を得ることができることによる。
さらに、バンパーステイ14における後端壁17と周壁15との結合強度が高められていることから、バンパーステイ14の前端壁16に取り付けられたバンパレインフォース11およびそれに取り付けられたバンパーフェイシャ34の振動を抑制することができ、この振動に伴う振動音を抑制することができる。
補強部材50は、左側補強部51と上側補強部52と右側補強部53とからなり、バンパーステイ14の周壁15の上部を3方向から取り囲むように左周壁部37と上周壁部18と右周壁部38とに沿って、すなわち上下方向と車幅方向とに沿って周壁15を後端壁17に固着していることから、周壁15と後端壁17との間に生じ得るずれのすべての方向の力に対して取り付け強度を高めることができる。
補強部材50は、上下方向と車幅方向とに沿って周壁15を後端壁17に固着していることから、車体Bに前面から一定以上の大きさの荷重が入力された場合にバンパーステイ14が前後方向に延在された姿勢から倒れることを抑制することができるので、バンパーステイ14をその軸線方向に沿って潰れ変形させることができるので、エネルギーの吸収効率を高めることができる。
補強部材50は、左側補強部51と右側補強部53とが、周壁15の左周壁部37と右周壁部38との上部のみに対応する長さ寸法とされていることから、車体B全体の重量の増加を抑制しつつ上下方向と車幅方向とに沿って周壁15を後端壁17に固着することによる取り付け強度を高める効果を得ることができる。
したがって、本発明に係る自動車のバンパ構造によれば、牽引フック21に入力され得る下方向への荷重に対して大きな強度を持たせることができる。
なお、上記した実施例では、補強部材50は、左側補強部51と上側補強部52と右側補強部53とを有する構成とされていたが、周壁15の上周壁部18と後端壁17とを結合するものであればよく、上記した実施例に限定されるものではない。
また、上記した実施例では、補強部材50の上端に設けられたフランジ部54が後端壁17にボルト55とナット56との締結により固着されていたが、フランジ部54を無くして上側補強部52の他端を上周壁部18に溶接による固着する構成であってもよい。
さらに、上記した実施例では、補強部材50は、左側補強部51と右側補強部53とが、周壁15の左周壁部37と右周壁部38との上部のみに対応する長さ寸法とされていたが、上記した実施例に限定されるものではない。例えば、図7に示すように、左側補強部51´と右側補強部53´とを、周壁15の左周壁部37と右周壁部38との長さ寸法に等しく設定してもよく、図8に示すように、周壁15の左周壁部37と右周壁部38との長さ寸法に等しい左側補強部51´´と右側補強部53´´に加えて、周壁15の下周壁部39(図3参照。)に沿う下側補強部57´´を有する全体に環状の枠体とする構成であってもよい。図7および図8のいずれの場合であっても、周壁15と後端壁17との取り付け強度をより高めることができる。ここで、図8に示すように、補強部材50´´に下側補強部57´´を設けて全体に環状の枠体とする場合、下側補強部57´´は、周壁15の下周壁部39を全長に渡り沿う構成であっても部分的に沿う構成であってもよい。
また、上側補強部52´、52´´に、上記した実施例のフランジ部54を設けて、後端壁17とボルト・ナット締結してもよい。
上記した実施例では、車体Bの前部に配設される牽引フックを例に採って説明したが、車体Bの後部に配設される牽引フックに適用してもよく、この場合であっても前述と同様の効果が得られることは勿論である。
本発明の自動車のバンパ構造が採用された車体を模式的に示す斜視図である。 本発明の自動車のバンパ構造を説明するための模式的な分解斜視図である。 図2に示すI−I線に沿って得られた断面図である。 バンパーステイおよびその周辺を模式的に示す斜視図である。 図4に示すII−II線に沿って得られた断面図である。 本発明の自動車のバンパ構造の作用を説明するための図面であり、図2と同様の断面図である。 本発明の自動車のバンパ構造の他の例を示す図4と同様の斜視図である。 本発明の自動車のバンパ構造の他の例を示す図4と同様の斜視図である。
符号の説明
10 サイドメンバ
12 (端部としての)バックプレート
13 フックステイ
14 バンパーステイ
15 周壁
16 (端壁としての)前端壁
17 (取付壁としての)後端壁
18 上周壁部
21 牽引フック
37 (側周壁部としての)左周壁部
38 (側周壁部としての)右周壁部
50 補強部材
54 フランジ部
B 車体

Claims (4)

  1. 車体の前部又は後部に、該車体の前後方向に沿って配設されたサイドメンバの延在方向端部に、略箱形状を呈するバンパーステイを介してバンパレインフォースが取り付けられ、前記バンパーステイは、前記サイドメンバの端部に固着された取付壁と、該取付壁に対向する端壁と、前記取付壁と前記端壁の間に掛け渡すように配設された前後方向に沿って延びるフックステイと、を有し、該フックステイに牽引フックの取り付けが可能とされた自動車のバンパ構造であって、
    前記バンパーステイは、前記端壁と前記取付壁とを連結し、前後方向に沿う筒体からなると共に内部に前記フックステイを配置した周壁と、
    一端が前記周壁のうち上側に位置する上周壁部に溶接により固着され、且つ、他端が、前記取付壁への当接個所から上側へ向けて延出されて該取付壁に面当接するフランジ部を締結手段により前記取付壁に締結することで前記取付壁に固着された補強部材と、
    前記上周壁部から突出し、先端部が前記バンパレインフォースに固定される上壁フランジ部分と、
    を備え
    前記取付壁の上端部の高さ位置と、前記前記フランジ部の上端部の高さ位置とを、ほぼ一致させたことを特徴とする自動車のバンパ構造。
  2. 前記補強部材は、前記バンパーステイの前記周壁のうち車幅方向に位置する両側周壁部の上部と前記上周壁部とに連続して沿う概略コ字形状の枠体であり、前記一端が、前記上周壁部と前記両側周壁部とに固着されていることを特徴とする請求項1に記載の自動車のバンパ構造。
  3. 前記補強部材は、前記上周壁部および前記両側周壁部に加えて、前記周壁のうち下側に位置する下周壁部まで連続して沿う概略環状の枠体であることを特徴とする請求項2に記載の自動車のバンパ構造。
  4. 前記フックステイは、一端が前記バンパーステイの前記端壁に固着され、他端が前記バンパーステイの前記取付壁を貫通して該取付壁に対して前後方向に移動可能に取付けられていることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の自動車のバンパ構造。
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