JP6228180B2 - 車体前部構造 - Google Patents
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Description
さらに、荷重伝達部材からフロントサイドフレームへ衝撃荷重が伝えられ、衝撃荷重でフロントサイドフレームをパワーユニット側に折り曲げることにより衝撃エネルギを吸収できる。
しかし、特許文献1の車体前部構造は、軽衝突により衝撃吸収部材が車体後方へ軸圧壊した場合に、荷重伝達部材からフロントサイドフレームへ衝撃荷重が伝えられ、フロントサイドフレームに横向きの荷重が作用する。
このため、フロントサイドフレームが折れ曲がる(変形する)虞があり、この観点から改良の余地が残されている。
このため、フロントサイドフレームのスモールオーバラップ衝突側への変形抗力(すなわち、フロントサイドフレームの変形を抑制する力)を利用して衝撃エネルギを吸収できない。
よって、凹角部の荷重調整を阻害しないように平面視略L字状の連結部材を設けることができる。ここで、連結部材は横方向に対する強度が低く荷重の集中を抑制できる。
すなわち、第1端部や第2端部の各結合部の破断が抑えられる。また、例えば、バンパビームの反対側端部と衝撃吸収部材の前端部との結合部が破断したとしても連結部材は横方向に対する強度が低く荷重の集中を抑制できる。よって、横方向荷重の入力後も連結部材が破断しない状態で残存する。これにより、バンパビームの反対側端部と衝撃吸収部材の前端部との連結(結合)を維持できる。
これにより、バンパビームの反対側端部、衝撃吸収部材を経てフロントサイドフレームに横方向の引張力が作用する。したがって、フロントサイドフレームのスモールオーバラップ衝突側への変形抗力を利用して衝撃エネルギを好適に吸収できる。
このように、連結部材は、交差部とは結合されていない。よって、車両前部への軽衝突などの前面(フラット)衝突の際に、衝撃吸収部材の衝撃吸収性能を阻害すること抑制できる。
なお、平面視略L字状の連結部材の第1端部および第2端部は、スモールオーバラップ衝突側においてバンパビームの端部と衝撃吸収部材の前端部との結合部との相対変位が最小に抑えられる箇所を選定する。
これにより、連結部材を衝撃吸収部材とバンパビームとの両部材に強固に結合できるとともに、連結部材に同一方向かつ均一に伝達される荷重を分散させることができる。
さらに、スモールオーバラップ衝突が進んだ状態において、スモールオーバラップ衝突側への引張力を連結部材でフロントサイドフレームに確実に作用させることができる。これにより、フロントサイドフレームのスモールオーバラップ衝突側への変形抗力を利用して衝撃エネルギを好適に吸収できる。
これにより、車両前部への軽衝突において、衝撃吸収部材の全域を軸圧壊させて、軽衝突による衝撃エネルギを好適に吸収できる。
これにより、スモールオーバラップ衝突の際に、車幅方向外側へ張り出した衝撃吸収部材を軸圧壊でき、衝撃エネルギの吸収量を増加できる。
すなわち、車両前部への軽衝突、通常のフルラップ衝突やオフセット衝突による衝撃エネルギの衝撃吸収性能を確保できる。
衝撃吸収部材の断面を大きくし、衝撃吸収部材の閉断面を複数の小区画に区分けすることにより、衝撃吸収部材の強度を好適に高めることができる。これにより、強度の高い衝撃吸収部材を衝撃荷重で軸圧壊することにより、衝撃吸収部材によるエネルギ吸収量を増すことができる。
さらに、車両前部への軽衝突の際に、衝撃吸収部材の全域を軸圧壊させ、フロントサイドフレームを変形させることなく車両前部への軽衝突の衝撃エネルギを好適に吸収できる。
なお、車体前部構造10は左右略対称の構造である。よって、車体前部構造10の左側部材および右側部材に同じ符号を付して左側部材について詳説し、右側部材の説明を省略する。
スモールオーバラップ衝突とは、例えば、車両の前部のうち車幅方向の1/4の左フロントサイドフレーム13の外側が車両、立木や電柱などの障害物に衝突することをいい、ナローオフセット衝突または微小ラップ衝突ともいう。
実施例においては、スモールオーバラップ衝突によりバンパビーム22の左端部22aに衝撃荷重F1が入力する場合を代表例として説明する。ここで、バンパビーム22の左端部22aは、車幅方向外側で、かつ、車体後方へ向けて傾斜状に延出されている。
この状態からスモールオーバラップ衝突が進むことにより、左衝撃吸収部材21が軸圧壊し、バンパビーム22にスモールオーバラップ衝突側への引張力F3が作用する。
図3に示すように、左フロントサイドフレーム13は、車体前後方向へ延出され、フレーム内壁31、フレーム外壁32、フレーム上部33およびフレーム下部(図示せず)を有する。フレーム内壁31、フレーム外壁32、フレーム上部33およびフレーム下部で左フロントサイドフレーム13が断面略矩形状の閉断面に形成される。すなわち、左フロントサイドフレーム13は強度・剛性の高い部材である。
左フロントサイドフレーム13の車幅方向外側で、かつ、左フロントサイドフレーム13に対して平面視略平行に左サイドメンバ16が配置される。
左サイドメンバ16は、左フロントサイドフレーム13と同様に、中空状の閉断面(具体的には、断面略矩形状の閉断面)に形成される強度・剛性の高い部材である。
さらに、左フロントサイドフレーム13の前端部13a、左連結ブラケット18の前端部18a、および左サイドメンバ16の前端部16aに左取付部材19が取り付けられる。
よって、左衝撃吸収部材21が左フロントサイドフレーム13の前端部13aより車幅方向外側へ張り出される。
すなわち、左衝撃吸収部材21は、バンパビーム22の左端部22aを連結するためのバンパビームエクステンションを兼ねる。
よって、左衝撃吸収部材21が衝撃荷重で車体後方へ軸圧壊される。
すなわち、第1衝撃吸収部材42の車幅方向外側に第2衝撃吸収部材43が設けられる。第1衝撃吸収部材42および第2衝撃吸収部材43については後で詳しく説明する
締結プレート部45は、正面視略矩形状に形成され、上部45aおよび下部45b(図8参照)に複数の挿通孔48を有する。挿通孔48は孔径d1(図6(a)参照)に形成されている。
これにより、締結プレート部45が、左取付部材19のうち車幅方向内側寄りの取付部位19aに複数のボルト51、ナット52で締結される。
すなわち、締結プレート部45が左フロントサイドフレーム13の前端部13aおよび左連結ブラケット18の前端部18aに左連結ブラケット18を介して複数のボルト51、ナット52で締結される。
また、締結プレート部45の外半部に、第2衝撃吸収部材43の後端部43aが車体前方から溶接により結合される。すなわち、締結プレート部45の外半部(すなわち、左連結ブラケット18の前端部18a)から第2衝撃吸収部材43が車体前方へ向けて突出される(図3も参照)。
これにより、左フロントサイドフレーム13を変形させることなく、車両前部への軽衝突に対する衝撃吸収性能を確保できる。
なお、車両前部への軽衝突とは、例えば、車速15km/h以下での衝突(いわゆる、フルフラット衝突をいう。
張り出された内側フランジ46が左衝撃吸収部材21の内側壁21bに溶接で結合される。
張り出された外側フランジ47が左衝撃吸収部材21の外側壁21cに溶接で結合される。
よって、左衝撃吸収部材21(すなわち、第1衝撃吸収部材42および第2衝撃吸収部材43)が内側フランジ46や外側フランジ47で連結プレート41に強固に支持される。
すなわち、バンパビーム22にスモールオーバラップ衝突側への引張力F3が作用した場合に、内側フランジ46と右衝撃吸収部材21の内側壁21bとの結合が維持される。さらに、外側フランジ47と右衝撃吸収部材21の外側壁21cとの結合が維持される。
なお、変形抗力とは、右フロントサイドフレーム13の変形を抑制する力をいう。
図5、図6(a)に示すように、左側の連結プレート41の挿通孔48と左取付部材19の取付孔49とにボルト51が挿通され、ナット52に締結される。ボルト51、ナット52の締結により、連結プレート41の両面にボルト51、ナット52の締結力として締結面圧F4が作用する。
よって、複数のボルト51、ナット52の締結面圧F4により、左側の連結プレート41が左取付部材19に取り付けられる。
この状態において、スモールオーバラップ衝突によりバンパビーム22の左端部22aに衝撃荷重F1が入力し、バンパビーム22にスモールオーバラップ衝突側への引張力F3が作用する。
引張力F3が、右衝撃吸収部材21の第1衝撃吸収部材42および第2衝撃吸収部材43を経て右側の連結プレート41に伝えられる。よって、右側の連結プレート41からボルト51の頭部51aに引張力F5(図6(b)参照)が作用する。
この締結面圧F4が引張力F5より小さくなるように、挿通孔48の孔径d1が形成される。
よって、図6(b)に示すように、バンパビーム22の左端部22aへのスモールオーバラップ衝突の際に、複数のボルト51のうち外側ボルト51Aから右側の連結プレート41の挿通孔48を外すことができる。
なお、右内側連結部材24、右外側連結部材25は、左内側連結部材24、左外側連結部材25と略左右対称の部材であり、各連結部材24,25の詳しい説明を省略する。
これにより、右フロントサイドフレーム13の変形抗力を利用して衝撃エネルギを好適に吸収でき、衝撃エネルギの衝撃吸収性能を確保できる。
よって、車両前部への軽衝突において、左衝撃吸収部材21を車体後方へ軸圧壊する場合に、内側フランジ46と外側フランジ47とを車幅方向へ良好に変形させることができる。これにより、左衝撃吸収部材21を前端部21aから全域にわたって軸圧壊でき、軽衝突による衝撃エネルギを好適に吸収できる。
第1外周壁55の内側壁(すなわち、左衝撃吸収部材21の内側壁)21bの内壁前部21dに、ビード58(図9参照)が縦向きに形成される。
第1外周壁55の車幅方向外側に第2衝撃吸収部材43が溶接により結合される。よって、左衝撃吸収部材21の断面が大きく確保される。
よって、第2衝撃吸収部材43および第1外周壁55の外側壁55bにより、いわゆる日の字状の閉断面が形成される。
これにより、強度の高い左衝撃吸収部材21が、スモールオーバラップ衝突や車両前部への軽衝突による衝撃荷重で軸圧壊されることにより、左衝撃吸収部材21によるエネルギ吸収量を増すことができる。
これにより、第1衝撃吸収部材42や第2衝撃吸収部材43を、例えば、アルミニウム合金などの軽金属部材で押出成形でき、左衝撃吸収部材21を容易に製造できる。
具体的には、バンパビーム22の左端部(端部)22aのビーム後壁(後壁)72が左衝撃吸収部材21の前端部21aに溶接で結合される。また、バンパビーム22の右端部(端部反対側)22bのビーム後壁72が、バンパビーム22の左端部22aと同様に、右衝撃吸収部材21の前端部21aに溶接で結合される。
この状態において、バンパビーム22の左端部22aが、車幅方向外側で、かつ、車体後方へ向けて傾斜状に延出される。同様に、バンパビーム22の右端部22aが、車幅方向外側で、かつ、車体後方へ向けて傾斜状に延出される。
ビーム外周壁65は、車体前方側に設けられるビーム前壁71と、ビーム前壁71の車体後方に設けられるビーム後壁72、ビーム前壁71の上端部およびビーム後壁72の上端部を連結するビーム頂部73と、ビーム前壁71の下端部およびビーム後壁72の下端部を連結するビーム底部74とを備える。
ビーム外周壁65の内部に上下のビーム区分壁66が上下方向に間隔をおいて略平行に設けられる。よって、ビーム外周壁65の内部が上下のビーム区分壁66で複数の小区画67に上下方向に区分けされる。
すなわち、バンパビーム22が複数の小区画67を有する閉断面に形成される。よって、バンパビーム22が、いわゆる目の字状の閉断面に形成される。これにより、バンパビーム22の強度が好適に高められる。
さらに、ビーム頂部73の左前端部73a、およびビーム底部74の左前端部74aが傾斜状に形成される。同様に、上ビーム区分壁66の左前端部66a、および下ビーム区分壁66の左前端部66aが傾斜状に形成される。
すなわち、各左前端部73a,74a,66a,66aが、ビーム前壁71の左縁71aからビーム後壁72の左縁72aへ向けて車幅方向外側で、かつ、車体後方へ傾斜状に形成される。
このように、バンパビーム22が複数の小区画67(図9参照)を有する閉断面に形成され、かつ、バンパビーム22の前面22cが左外側連結部材25で閉塞される。よって、バンパビーム22の左端部22aの強度が好適に高められる。
衝撃荷重F1を前端部21a全域に伝えることにより、伝えられた衝撃荷重F1で左衝撃吸収部材21の全体を車体後方へ軸圧壊させて衝撃エネルギの吸収量を増すことができる。
これにより、バンパビーム22の右端部22bの強度が、左端部22aと同様に好適に高められる。
内壁前部21d、後壁左寄り部72bおよび交差部78で左凹角部23が平面視凹状に形成される。左凹角部23に左内側連結部材24がエンジンルーム27側から配置される。
具体的には、ビード58は、内壁前部21dの前部21eから第1衝撃吸収部材42の内部59へ凹むように形成され(図11も参照)、上下方向へ縦向きに延出される。
これにより、例えば、スモールオーバラップ衝突や車両前部への軽衝突において、左衝撃吸収部材21をビード58を起点にして内壁前部21dの前部21eから好適に車体後方へ軸圧壊できる。
第1内連結部81、第2内連結部82および内折曲部83で左内側連結部材24が略L字状に形成される。
第1内連結部81の後半部で、左内側連結部材24の第1端部(自由端)84が形成される。
第1上縁部84b、第1下縁部84cおよび第1後縁84dで第1端部84の周縁84aが側面視略U字状に形成される。
すなわち、左内側連結部材24は、両端部に自由端として第1端部84および第2端部86を有する。
第2上縁部86b、第2下縁部86cおよび第2右縁86dで第2端部86の周縁86aが側面視略U字状に形成される。
この状態において、第1上縁部84b、第1下縁部84cおよび第1後縁84dが、レーザ溶接やミグ溶接などで内壁前部21dに車幅方向内側(すなわち、右側)から片側溶接される。片側溶接により第1結合部87が略U字状(すなわち、略コ字状)に形成される(図8参照)。
すなわち、交差部78および交差部78の近傍に対して左内側連結部材24の中央部が非結合状態に保たれる。左内側連結部材24の中央部は、第1内連結部81の前半部81a、内折曲部83、および第2内連結部82の内折曲部83の近傍82aで形成される。
なお、第1端部84および第2端部86は、スモールオーバラップ衝突の際にバンパビーム22の左端部22aと左衝撃吸収部材21の前端部21aとの結合部(すなわち、溶接部)の相対変位が最小に抑えられる箇所が選定される。
これにより、車両前部への軽衝突の衝撃荷重F6において、左衝撃吸収部材21をビード58を起点にして内壁前部21dの前部21eから全域にわたって車体後方へ良好に軸圧壊させることができる。
これにより、左衝撃吸収部材21の軸圧壊の際に、左内側連結部材24を好適に圧縮変形させ、左衝撃吸収部材21を車体後方へ一層良好に軸圧壊させることができる。
このように、車両前部への軽衝突において、左衝撃吸収部材21の全域を良好に軸圧壊させることにより、衝撃エネルギを好適に吸収でき、衝撃吸収性能を確保できる。
これにより、左衝撃吸収部材21の内壁前部21dとバンパビーム22の後壁左寄り部72bとが左内側連結部材24で強固に連結される。さらに、交差部78および交差部78の近傍に対して左内側連結部材24の中央部が非結合状態に保たれている。
これにより、第1結合部87や第2結合部88の破断が抑えられ、バンパビーム22の右端部22bと右衝撃吸収部材21の前端部21aとの連結(結合)が保たれる。
ここで、バンパビーム22の右端部22bと右衝撃吸収部材21の前端部21aとが右内側連結部材24で連結されている。
よって、バンパビーム22の右端部22b、右衝撃吸収部材21を経て右フロントサイドフレーム13に引張力F3を作用させることができる。これにより、右フロントサイドフレーム13のスモールオーバラップ衝突側への変形抗力を利用して衝撃エネルギを好適に吸収できる。
左外側連結部材25は、帯状の金属板が第1外折曲部94および第2外折曲部95で折り曲げられることにより形成される外側のエンドプレートである。帯状の左外側連結部材25は、圧縮荷重に対して強度が低く抑えられ、引張荷重に対して強度が高く確保される。
第1外連結部91および第2外連結部92が第1外折曲部94で連結されている。第2外連結部92および第3外連結部93が第2外折曲部95で連結されている。
また、左衝撃吸収部材21の外側壁(すなわち、第1衝撃吸収部材42の外側壁)21cに第3外連結部93が車幅方向外側から重ね合わせられる。
これにより、左衝撃吸収部材21の前端部21aに第3外連結部93の後縁93aを突き合わせて溶接する状態と比べて連結の強度が高められる。
よって、第2衝撃吸収部材43(すなわち、左衝撃吸収部材21)に対して第2外連結部92が非結合状態に保たれる。
さらに、左外側連結部材25は、帯状の金属板が折り曲げられて形成されている。帯状の金属板は圧縮荷重に対して強度が低く抑えられる。
これにより、スモールオーバラップ衝突や車両前部への軽衝突において、衝撃エネルギを好適に吸収できる。
よって、スモールオーバラップ衝突による左衝撃吸収部材21の軸圧壊でバンパビーム22に引張力F3が作用した場合に、第3外連結部93が右衝撃吸収部材21の外側壁21cに結合した状態に保たれる。
すなわち、右衝撃吸収部材21の前端部21aにバンパビーム22の右端部22bが右内側連結部材24と右外側連結部材25とで連結された状態に保たれる。
図12(a)に示すように、バンパビーム22の左端部22aが、車幅方向外側で、かつ、車体後方へ向けて傾斜状に延出されている。傾斜状の左端部22aに障害物97がスモールオーバラップ衝突することにより衝撃荷重F7が入力する。
バンパビーム22に作用する分力F9は、バンパビーム22の右端部22bを右衝撃吸収部材21の前端部21aから分離させる力として働く。
よって、バンパビーム22の右端部22bと右衝撃吸収部材21の前端部21aとの連結が右内側連結部材24や右外側連結部材25で保たれる。
ここで、バンパビーム22の右端部22bと右衝撃吸収部材21の前端部21aとが右内側連結部材24や右外側連結部材25で連結されている。
このように、左衝撃吸収部材21の軸圧壊や、右フロントサイドフレーム13による変形抗力の利用により、スモールオーバラップ衝突による衝撃エネルギを好適に吸収できる。
図14(a)に示すように、車両前部に障害物98が軽衝突する車両前部への軽衝突により、バンパビーム22の中央に衝撃荷重F12が入力する。ここで、バンパビーム22の左端部22aやバンパビーム22の右端部22bが、車幅方向外側で、かつ、車体後方へ向けて傾斜状に延出されている。
よって、車両前部への軽衝突の初期において、バンパビーム22の中央22eに入力した衝撃荷重F12の分力F13がバンパビーム22に横向き(すなわち、車幅方向外向き)に作用する。
ここで、交差部78と後壁右寄り部72cとの間の部位72dに対して左内側連結部材24(具体的には、内折曲部83の近傍82a)が非結合状態に保たれている。よって、左内側連結部材24の破断が防止される。
よって、左衝撃吸収部材21に入力した荷重F14で左内側連結部材24や左外側連結部材25を好適に変形(圧縮変形)させることができる。
同様に、右内側連結部材24や右外側連結部材25が変形することにより、右衝撃吸収部材21を前端部21aから全体にわたって車体後方へ良好に軸圧壊させることができる。
これにより、車両前部への軽衝突による衝撃荷重F13(すなわち、衝撃エネルギ)を、左フロントサイドフレーム13や右フロントサイドフレーム13を変形させることなく好適に吸収できる。
すなわち、車体前部構造10をスモールオーバラップ衝突や、車両前部への軽衝突の両衝突に適用することが可能になり、両衝突の衝撃エネルギを好適に吸収できる。
例えば、前記実施例では、左衝撃吸収部材21の連結プレート41、第1衝撃吸収部材42および第2衝撃吸収部材43をアルミニウム合金などの軽金属部材で押出成形した例について説明したが、これに限定するものではない。
例えば、左衝撃吸収部材21の連結プレート41、第1衝撃吸収部材42および第2衝撃吸収部材43を鋼板などの他の部材で形成することも可能である。
13 左右のフロントサイドフレーム(フロントサイドフレーム)
13a 左フロントサイドフレームの前端部
18 左右の連結ブラケット(荷重伝達部材)
18a 左右の連結ブラケットの前端部(荷重伝達部材)
21 左右の衝撃吸収部材(衝撃吸収部材)
21a 左右の衝撃吸収部材の前端部
21b 左右の衝撃吸収部材の内側壁
21c 左右の衝撃吸収部材の外側壁
22 バンパビーム
22a バンパビームの左端部(バンパビームの端部)
22b バンパビームの右端部(バンパビームの反対側端部)
22c バンパビームの左右の端部の前面(バンパビームの端部の前面)
23 左右の凹角部(凹角部)
24 左右の内側連結部材(連結部材)
25 左右の外側連結部材(外側連結部材)
41 連結プレート
42 第1衝撃吸収部材
43 第2衝撃吸収部材
46 内側フランジ
47 外側フランジ
48 挿通孔
51,52 ボルト・ナット(締結部材)
57 第1衝撃吸収部材の小区画
58 ビード(脆弱部)
63 第2衝撃吸収部材の小区画
67 バンパビームの小区画
72 ビーム後壁(バンパビームの後壁)
78 交差部
84 第1端部
84a 第1端部の周縁
86 第2端部
86a 第2端部の周縁
d1 挿通孔の孔径
F1,F6,F7,F12 衝撃荷重
F4 締結面圧(締結力)
F3,F5、F10 引張力
Claims (5)
- 車体両側にフロントサイドフレームが設けられ、前記フロントサイドフレームの前端部から衝撃吸収部材が車体前方へ突出され、前記衝撃吸収部材の前端部にバンパビームが連結されて車幅方向へ延び、前記衝撃吸収部材の内側壁と前記バンパビームの後壁とで凹状に形成され、前記内側壁および前記後壁の交差部を有する凹角部を備える車体前部構造において、
前記凹角部に配置され、平面視略L字状に形成される連結部材を備え、
該連結部材は、
前記内側壁に配置され、前記交差部から間隔をおいて前記内側壁に結合される第1端部と、
前記後壁に配置され、前記交差部から間隔をおいて前記後壁に結合される第2端部と、
を有し、
前記衝撃吸収部材は、
前記内側壁のうち前記交差部と前記第1端部との間に脆弱部を有することを特徴とする車体前部構造。 - 車体両側にフロントサイドフレームが設けられ、前記フロントサイドフレームの前端部から衝撃吸収部材が車体前方へ突出され、前記衝撃吸収部材の前端部にバンパビームが連結されて車幅方向へ延び、前記衝撃吸収部材の内側壁と前記バンパビームの後壁とで凹状に形成され、前記内側壁および前記後壁の交差部を有する凹角部を備える車体前部構造において、
前記凹角部に配置され、平面視略L字状に形成される連結部材を備え、
該連結部材は、
前記内側壁に配置され、前記交差部から間隔をおいて前記内側壁に結合される第1端部と、
前記後壁に配置され、前記交差部から間隔をおいて前記後壁に結合される第2端部と、
を有し、
前記車体前部構造は、さらに、
前記バンパビームの端部の前面に設けられ、かつ、前記衝撃吸収部材の外側壁に重ね合わせられた状態で該外側壁に結合される外側連結部材を備えることを特徴とする車体前部構造。 - 前記バンパビームは、
複数の小区画を有する閉断面に形成され、前記端部の前面が車幅方向外側で、かつ、車体後方に向けて傾斜状に開口され、
該開口された前面が前記外側連結部材で閉塞される請求項2記載の車体前部構造。 - 前記連結部材は、
帯状の金属板を略L字に折り曲げて形成され、
前記第1端部の周縁が前記内側壁に略U字状に結合され、
前記第2端部の周縁が前記後壁に略U字状に結合される請求項1または2記載の車体前部構造。 - 前記衝撃吸収部材は、
複数の小区画を有する閉断面が車体前後方向へ延びる第1衝撃吸収部材と、
該第1衝撃吸収部材の車幅方向外側に設けられ、複数の小区画を有する閉断面が車体前後方向へ延びる第2衝撃吸収部材と、
を備え、
前記車体前部構造は、さらに、
前記フロントサイドフレームの前端部から車幅方向外側に張り出される荷重伝達部材を備え、
前記フロントサイドフレームおよび前記荷重伝達部材の各前端部に前記衝撃吸収部材が連結される
ことを特徴とする請求項1または2記載の車体前部構造。
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