JP6698567B2 - バンパリインフォースメント - Google Patents

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本発明は、バンパリインフォースメントに関する。特に、自動車の前部または後部に装備されるバンパ構造の芯材として配設されるバンパリインフォースメントに関する。
自動車車体の前部または後部には、車両衝突時における衝突荷重を受けるためのバンパ構造が備えられる。バンパ構造には芯材としてのバンパリインフォースメントが備えられる。バンパリインフォースメントは自動車車体の幅方向に長尺形状として配設されており、自動車車体の幅方向の両端部位置で自動車車体のフレーム部材にバンパ支持構造で連結されて支持される。バンパ支持構造は、通常、車両衝突時のエネルギー吸収作用が行われるクラッシュボックスが用いられる。
バンパリインフォースメントの構成形態は、各種形態がある。例えば、バンパリインフォースメントは、本体部材と補強部材とからなる形態がある(下記特許文献1参照)。この場合、本体部材は断面ハット型形状の主体部材と、この主体部材の開口側に当該開口部を閉鎖するように配設されて、当該本体部材を閉じ断面形状とする面状板部材とからなる。補強部材は断面台形状であり、閉じ断面形状の本体部材の内部に配設される。なお、この形態のバンパリインフォースメントは、本体部材の面状板部材側が衝突荷重の入力側となるように配置される。これによりバンパリインフォースメントに衝突荷重が入力した際に、補強部材の補強作用によって本体部材の断面崩れの防止ないし抑制を図り、バンパリインフォースメントにより受ける荷重の増大を図っている。
特開2016−199256号公報
上述した閉じ断面形状の本体部材の内部に補強部材を配設する形態のバンパリインフォースメントにあっては、補強部材は長尺状の本体部材の中央部位置に配設される。そして、断面台形状の補強部材の前部面板部位は、本体部材の面状板部材に張り合わされた状態で接合手段により一体化される。この際における本体部材の面状板部材に張り合わされる補強部材の前部面板部位の長手方向端面形状は、該長手方向の軸線に対して略直角に直交する端面形状とされている。
バンパリインフォースメントの本体部材は補強部材の配設により中心部の剛性の向上を図ることができ、衝突荷重に対する耐荷重の増大を図ることができる。しかし、補強部材の端面形状が上述したように長手方向の軸線に対して略直角に直交する端面形状とされていると、衝突荷重が長手方向の一個所に集中して作用したとき、当該端面に応力集中が生じる。その理由は、上述した従来の補強部材の場合、補強部材の長手方向端面が長手方向に対して直交するように形成されているため、バンパリインフォースメントの補強部材が設けられている部分と設けられていない部分との境界で断面耐力が急変する。そのため、その境界部に応力集中が生じることによる。このため、補強部材の端面で折れ曲がりを生じることがあり、補強部材を配設したことによる衝突荷重を受ける効果を充分発揮できないことがある。
而して、本発明は上述した点に鑑みて創案されたものであって、本発明が解決しようとする課題は、閉じ断面形状の本体部材の内部に台形状の補強部材を配設するバンパリインフォースメントにおいて、衝突荷重作用時に補強部材端面に生じる応力集中を防止ないし抑制することにある。
上記課題を解決するため、本発明は次の手段をとる。
本発明の第1の発明に係るバンパリインフォースメントは、車幅方向に配設される長尺形状の本体部材は、断面ハット型形状の主体部材と、該主体部材の開口側に該主体部材の開口部を閉鎖するように配設されて当該本体部材を閉じ断面形状とする面状板部材とから成る。そして、該閉じ断面形状の本体部材の内部に該本体部材の断面形状崩れを防止ないし抑制するための断面台形状の補強部材が配設され、前記面状板部材が荷重の入力側となるように配設される。その上で、前記断面台形状の補強部材の前部面板部位は、前記本体部材の面状板部材に張り合わされた状態で接合固定されており、前記本体部材の面状板部材に張り合わされる前記補強部材の前部面板部位の長手方向端面が該長手方向に対して傾斜するように形成されている。
上記第1の発明によれば、本体部材の面状板部材に張り合わされる補強部材の前部面板部位の長手方向端面が長手方向に対して傾斜するように形成されている。補強部材の端面が傾斜して形成されていることにより、当該端面に作用する衝突荷重応力はバンパリインフォースメントの長手方向に分散される。これによりバンパリインフォースメントの折れ曲がりを防止ないし抑制することができ、衝突時の荷重をバンパリインフォースメントにより効果的に受けることができる。
本発明の第2の発明は、上記第1の発明のバンパリインフォースメントであって、前記本体部材の面状板部材に対して張り合わされる前記補強部材の前部面板部位の長手方向端面の傾斜形状は、前記補強部材の長手方向の両端部同士が、上下方向における中央部に近づくに従い、互いに近接するように傾斜する形状とされているバンパリインフォースメントである。
上記第2の発明によれば、傾斜形状は補強部材の長手方向の両端部同士が、上下方向における中央部に近づくに従い、互いに近接するように傾斜する形状とされる。これにより、後述する第4の発明のように、傾斜形状が補強部材の長手方向の両端部同士が、上下方向における中央部に近づくに従い、互いに離間するように傾斜する形状とされている場合と比較して、補強部材の配設質量が少なくて済み、軽量化を図ることができる。
また、上記第2の発明によれば、補強部材の前部面板部位の長手方向端面形状が両端部から近接する方向に形成されていることにより、当該前部面板部位が配設されない箇所を有効に活用して、付属装置等を配設することができる。例えば、ホーン等の付属装置を前部面板部位が配設されない箇所の面状板部材に取り付けることができる。
本発明の第3の発明は、上記第2の発明のバンパリインフォースメントであって、前記補強部材の前部面板部位の長手方向端面の傾斜形状は、前記前部面板部位を前記本体部材の面状板部材から凹設することにより形成されるバンパリインフォースメントである。
上記第3の発明によれば、上述した第2の発明と同様に、後述する第4の発明の場合と比較して、軽量化を図ることができる。且つ、第3の発明によれば凹設により補強部材の前部面板部位と本体部材の面状板部材との間に空間部が形成される。この空間部を利用して、前述の第2の発明の場合と同様に、例えば、バンパリインフォースメントに配設するホーン等の付属装置を取付けることができる。
本発明の第4の発明は、上記第1の発明のバンパリインフォースメントであって、前記本体部材の面状板部材に対して張り合わされる前記補強部材の前部面板部位の長手方向端面の傾斜形状は、前記補強部材の長手方向の両端部同士が、上下方向における中央部に近づくに従い、互いに離間するように傾斜する形状とされているバンパリインフォースメントである。
上記第4の発明によれば、傾斜形状は補強部材の長手方向の両端部同士が、上下方向における中央部に近づくに従い、互いに離間するように傾斜する形状される。すなわち、従来に比べ補強部材が延設される。これにより、補強部材を本体部材に固定する接合手段の溶接打点数を増やすことが可能であり、より強固に固定することが可能である。
本発明の第5の発明は、上記第1の発明から第4の発明のいずれかのバンパリインフォースメントであって、前記補強部材の前部面板部位の長手方向端面の傾斜形状は、当該長手方向に向けて形成されたV字形であるバンパリインフォースメントである。
上記第5の発明によれば、補強部材の端面に形成する端面形状はV字形とされる。V字形であると、バンパリインフォースメントの長手方向に対して直交する方向の形状が対象形状とされる。これにより、補強部材を本体部材に対し、方向性なく配設することができる。
上述した手段の本発明によれば、閉じ断面形状の本体部材の内部に台形状の補強部材を配設するバンパリインフォースメントにおいて、衝突荷重作用時に補強部材端面に生じる応力集中を防止ないし抑制することができる。
自動車車体に対するバンパ構造の配置位置を示す概略図である。 バンパリインフォースメントの全体形状を斜め左上方から見た斜視図である。 本体部材を構成する主体部材を図2と同様に見て示した斜視図である。 バンパリインフォースメントを上方から見た平面図である。 図2のV−V線断面図である。 第1実施形態の補強部材の配設形態を示す斜視図である。 第2実施形態の補強部材の配設形態を示す斜視図である。 第3実施形態の補強部材の配設形態を示す斜視図である。 図5に示す補強部材の断面形状の変形例1を示す断面図である。 図5に示す補強部材の断面形状の変形例2を示す断面図である。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、本実施形態の説明における方向表示は、自動車の車室から見た方向である。
先ず、図1は自動車におけるバンパ構造10の配置位置を示す。バンパ構造10は、通常、自動車車体12の前部と後部に自動車車体12に対して車幅方向に配置される。図1において、自動車車体12の前方を矢印Frで示し、後方を矢印Rrで示した。自動車の車室は自動車車体12の位置に形成される。バンパ構造10は、バンパリインフォースメント14と、バンパ被覆部材16と、バンパ支持構造18とから成っている。バンパリインフォースメント14はバンパ構造10の強度上の芯材として配設される。バンパ被覆部材16はバンパリインフォースメント14の前面を被覆するように配設される。バンパ被覆部材16はバンパ構造10の最外面に配設され、見栄えを考慮した構成とされている。通常、意匠の成形に適する樹脂製で形成される。
バンパ支持構造18は、バンパリインフォースメント14の長手方向(自動車車体12で見て幅方向)の両端部の位置で自動車車体12のフレーム部材(不図示)とバンパリインフォースメント14との間に配設される。そして、このバンパ支持構造18によりバンパリインフォースメント14で受ける衝突荷重を自動車車体12に伝えて受ける。バンパ支持構造18は本実施形態ではクラッシュボックス(C/B)と称される衝突エネルギーを吸収することができる構成部材で形成されている。
なお、以後に説明する実施形態は、自動車車体12の前部に配設されるバンパリインフォースメント14の場合を例にして説明する。
本実施形態のバンパ構造10は、上述した配置構成であることにより、自動車の正面衝突によりバンパ構造10の中央位置に作用する衝突荷重Fは、次のように受けられる。先ず、バンパ被覆部材で受けて、これをバンパリインフォースメント14で支える。そして、バンパリインフォースメント14に作用した荷重は、バンパリインフォースメント14の両端部に配設されたバンパ支持構造18としてのクラッシュボックス(C/B)を介して自動車車体12により受けられる。この際、クラッシュボックス(C/B)が衝突エネルギーを吸収する。
以下に、バンパリインフォースメント14の各実施形態を説明するが、予め、各実施形態に共通する構成を説明する。共通する構成は図2〜図5に示される。図5の模式的断面図に良く示されるように、バンパリインフォースメント14は、本体部材20と補強部材30とから構成される。本体部材20はハット型断面形状の主体部材22と面状板部材24とからなる。面状板部材24は断面ハット型形状の主体部材22の開口部を閉鎖するように配設されて、当該本体部材20を閉じ断面形状の構成とする。補強部材30は断面台形の枠状の形状であり、閉じ断面形状の本体部材20の内部に配設される。そして、本実施形態のバンパリインフォースメント14は、面状板部材24側に衝突荷重Fが入力するように配設される。
図2はバンパリインフォースメント14の全体形状を斜め左上方から見た斜視図である。バンパリインフォースメント14は長手方向の両端を後退させた湾曲形状に形成されている。上述した図5は図2のV−V線断面図である。図3は本体部材20を形成する主体部材22の単品構成を、図2と同様に斜め左上方から見た斜視図である。図4はバンパリインフォースメント14を上から見た平面図であり、補強部材30が本体部材20の内部に配設される位置状態を示したものである。図4において、クロスハッチングで示す範囲Xが補強部材30が配設される範囲である。補強部材30は長尺形状のバンパリインフォースメント14の中央部位置に配設される。なお、この補強部材30が配設される範囲は、本実施形態では、図1に示す両端に配設される支持構造としてのクラッシュボックス18の間の範囲内である。これによりバンパリインフォースメント14の中央部位置に入力される衝突荷重Fは、補強部材30により補強されたバンパリインフォースメント14の剛性で受けられる。
図5に示すように、本体部材20を形成する断面ハット型の主体部材22は、後側面板部位22Aと、上側面板部位22Bと、下側面板部位22Cとからなる。上側面板部位22Bの開口部側には上フランジ部位22Dが図5で見て上方に延設して形成されている。下側面板部位22Cの開口部側には下フランジ部位22Eが図5で見て下方に延設して形成されている。面状板部材24は主体部材22の開口側に形成された上フランジ部位22Dと下フランジ部位22Eに当てがわれて、溶接W1、W2により接合されて固定される。これにより、本体部材20の閉じ断面形状が作られる。溶接は本実施形態ではスポット溶接である。以下に述べる溶接の場合も同様である。なお、本体部材20を構成する主体部材22、及び面状板部材24は、本実施形態では鋼板製とされている。
図5に示すように、断面台形の枠形状の補強部材30は、前部面板部位30Aと、後部面板部位30Bと、上傾斜面板部位30Cと、下傾斜面板部位30Dとからなる。前部面板部位30Aは図5で見て主体部材22の上側面板部位22Bと下側面板部位22Cとの上下間隔幅一杯に配設されている。前部面板部位30Aは本体部材20の面状板部材24に面して、張り合わされた状態として配設されており、その中央部位置で、溶接W3により接合固定されて一体化されている。
補強部材30の後部面板部位30Bは図5で見て主体部材22の後側面板部位22Aに面して配設される。そして、主体部材22の後側面板部位22Aの中央部位置の一定幅のみ配設されている。すなわち、補強部材30の後部面板部位30Bは前述の主体部材22の後側面板部位22Aの上下幅より短い。そのため、両部位30A、30Bを繋ぐ部位である上傾斜面板部位30Cと下傾斜面板部位30Dは傾斜して配設される。図5で見て、上傾斜面板部位30Cは左側から右側に向けて右下り傾斜として配設され、下傾斜面板部位30Dは左側から右側に向けて右上がり傾斜として配設される。そして、補強部材30の後部面板部位30Bは本体部材20の後側面板部位22Aと、その上下幅方向の中央位置において溶接W4にて接合固定され、一体化されている。なお、補強部材30の材質は、本体部材20と同様の鋼板製とされている。
図5に示されるように、補強部材30における上傾斜面板部位30Cの前部面板部位30A寄りの位置には、本体部材20の上側面板部位22Bに面して配設される所定幅の上支持板部位30Eが形成されている。同様に、下傾斜面板部位30Dの前部面板部位30A寄りの位置には、本体部材20の下側面板部位22Cに面して配設される所定幅の下支持板部位30Fが形成されている。この上支持板部位30Eと下支持板部位30Fは、本体部材20に衝突荷重Fが作用したとき、それに伴い本体部材20の上側面板部位22Bと下側面板部位22Cが内側方向に変形しようとするのを防止ないし抑制する。これによりバンパリインフォースメント14の全体形状の断面形状崩れを防止ないし抑制する。当該形状により断面崩れが防止ないし抑制される詳細は、上掲の特許文献1を参照されたい。
図9及び図10は、補強部材30の断面形状の変形例を示す。上述した図5に示す補強部材30は、全体が一体形成された構成であった。補強部材30は分割構成とすることも可能である。その分割構成の変形例を図9及び図10に示す。この変形例は上支持板部位30Eと下支持板部位30Fの箇所で分割して、重ね合わせて溶接W5,W6で接合して一体化したものである。図9の変形例1は、上傾斜面板部位30C、下傾斜面板部位30Dと一体の上支持板部位30Ea、下支持板部位30Faを外側に配設し、前部面板部位30Aと一体の上支持板部位30Eb、下支持板部位30Fbを内側に配設した形態である。図10の変形例2は、逆に、上傾斜面板部位30C、下傾斜面板部位30Dと一体の上支持板部位30Ea、下支持板部位30Faを内側に配設し、前部面板部位30Aと一体の上支持板部位30Eb、下支持板部位30Fbを外側に配設した形態である。その他の変形例として、本発明者らが別途発明者として出願した特開2017−13634号公報の図5及び図9に示す分割構成形態もある。
本発明の特徴とするところは、上述した補強部材30の構成にある。特に、前部面板部位30Aの長手方向両端面の形状を長手方向に対して傾斜して形成することにある。その形成の仕方には、各種の実施形態があるので、次に説明する。
〔第1実施形態〕
第1実施形態は図6に示される。図6は、本体部材20における主体部材22の内部に、補強部材30が配設された状態を斜め左上方から見た図である。この第1実施形態では、補強部材30における前部面板部位30Aの長手方向の両端面形状50が、長手方向のV字形として形成されている。本実施形態におけるV字形50は補強部材30の端部40から見るとお互いが近接する方向に切り込まれた形態として形成されている。なお、本発明において補強部材30の端部40として称する位置は、長手方向の両端部における両端面形状50を除いた部分である。なお、図6においては、前部面板部位30Aの端面形状を明確に示すために、前部面板部位30Aを網掛けで図示した。以後の各実施形態も同様である。
上述した第1実施形態の補強部材30によれば、前部面板部位30Aの両端面形状50のV字形が互いに近接する方向に形成されている。すなわち、両端面形状50はバンパリインフォースメント14の長手方向に対して傾斜して形成される。このため、当該第1実施形態においては、バンパリインフォースメント14の中央部に衝突荷重Fが入力すると、本体部材20と補強部材30が共同して荷重を受けることになる。その際、本体部材20の面状板部材24と補強部材30の前部面板部位30Aは、当該両部位24、30Aが張り合わされた状態で荷重を受けることになる。この際、補強部材30の端面形状50が長手方向に傾斜して配設されていることにより、当該補強部材30の端面50箇所に作用する衝突荷重による応力集中を分散させることができる。これにより従来構成において生じていた応力集中を防止ないし抑制することができて、当該補強部材30の端部40におけるバンパリインフォースメント14の折れ曲がりを防止ないし抑制することができる。
また、第1実施形態の補強部材30の構成によれば、前部面板部位30Aの端面形状50のV字形は、互いに近接する方向に形成される。このため、補強部材30の質量を少なくすることができ、軽量化を図ることができる。また、端面形状50が近接方向にV字形とされていることにより、前部面板部位30Aが配設されないV字形箇所を利用して、バンパリインフォースメント14に装備する付属装置を配設することが可能である。例えば、ホーン等の付属装置を装備することが可能である。
また、第1実施形態の補強部材30の構成によれば、補強部材30の両端部40の形状は、図6で見て左右対称形状とされる。このため、補強部材30を本体部材20の内部に配設する際、その配設方向を気にすることなく配設することが可能である。すなわち、方向性なく配設することができる。
〔第2実施形態〕
第2実施形態は図7に示される。図7は、上述した第1実施形態の図6と同様に示した図である。この第2実施形態は、補強部材30における前部面板部位30Aの長手方向の両端面形状60に形成されるV字形は、上述の第1実施形態と同様に、補強部材30の端部40から互いに近接する方向に形成される。ただ、その形成方法が、補強部材30における前部面板部位30Aの端部を凹設62して形成する。すなわち、補強部材30の前部面板部位30Aと本体部材20の面状板部材24とが、張り合わされた状態における、前部面板部位30Aを面状板部材24から離反する方向に凹設62してV字形60を形成するものである。
上述の第2実施形態によれば、V字形60の形成手段は前述の第1実施形態の場合とは異なるが、形成される構成は同じであることから、前述した第1実施形態と同様の作用効果を奏する。もっとも、軽量化の効果は、前述の第1実施形態の場合に比べ劣るが、後述の第3実施形態に比べれば、軽量化の効果を奏する。
また、上述の第2実施形態によれば、凹設62により補強部材30の前部面板部位30Aと本体部材20の面状板部材24との間に空間部が形成される。この空間部を利用して、前述の第1実施形態の場合と同様に、バンパリインフォースメント14に装備する付属装置を配設することが可能である。例えば、ホーン等の付属装置を装備することが可能である。
〔第3実施形態〕
第3実施形態は図8に示される。図8は、前述した第1実施形態及び第2実施形態を示す図6及び図7と同様に示した図である。この第3実施形態では、補強部材30における前部面板部位30Aの長手方向の両端面形状70は、長手方向のV字形として形成されている。しかし、本実施形態におけるV字形70は補強部材30の端部40から見るとお互いが離反する方向に延設する形態として形成されている。
上述した第3実施形態の補強部材30においても、前部面板部位30Aの両端面形状70はV字形として形成されており、第1および第2実施形態と同様に、長手方向に対して傾斜して形成されている。このため、第1および第2実施形態と同様に、衝突荷重が作用した際における応力集中を防止ないし抑制することができ、バンパリインフォースメント14が折れ曲がるのを防止ないし抑制することができる。
また、第3実施形態の補強部材30の構成によれば、前部面板部位30Aの端面形状70のV字形は、補強部材30の端部40から離間する方向に延設して形成される。このため前部面板部位30Aの長手方向の長さが第1実施形態の場合に比べ長くなる。これにより図5に示される補強部材30の前部面板部位30Aと本体部材20の面状板部材24との溶接W3箇所の打点数を長尺方向に数多く打つことが可能となり、その接合固定を強固なものとすることができる。
以上、本発明の特定の実施形態について説明したが、本発明はその他各種の形態でも実施できる。
例えば、上述の各実施形態においては、補強部材30の端面形状をバンパリインフォースメント14の長手方向に対して傾斜形状とするのを、V字形とすることにより形成した。しかし、U字形や1本の斜めの直線形状等各種の形状で形成することができる。
また、上述の各実施形態における溶接は、スポット溶接を用いたが、その他、アーク溶接、レーザー溶接等であってもよい。
また、上述した実施形態では、補強部材はクラッシュボックスが配設される位置間に配設するものであったが、クラッシュボックスの配置間外まで配設するものであっても良い。
また、上述した実施形態では、本体部材20と補強部材30との接合手段は溶接であったが、リベット等の機械的接合手段であっても良い。
また、上述した実施形態では、本体部材20及び補強部材30の材質は鋼板製であるが、剛性のある材質であれば、鋼板製に限らない。
10 バンパ構造
12 自動車車体
14 バンパリインフォースメント
16 バンパ被覆部材
18 バンパ支持構造(クラッシュボックス)
20 本体部材
22 主体部材
22A 後側面板部位
22B 上側面板部位
22C 下側面板部位
22D 上フランジ部位
22E 下フランジ部位
24 面状板部材
30 補強部材
30A 前部面板部位
30B 後部面板部位
30C 上傾斜面板部位
30D 下傾斜面板部位
30E 上支持板部位
30F 下支持板部位
40 補強板の端部
50 前部面板部位の端面形状(V字形)
60 前部面板部位の端面形状(V字形)
62 凹設
70 前部面板部位の端面形状(V字形)
W1〜W4 溶接

Claims (5)

  1. 車幅方向に配設される長尺形状の本体部材は、断面ハット型形状の主体部材と、該主体部材の開口側に該主体部材の開口部を閉鎖するように配設されて当該本体部材を閉じ断面形状とする面状板部材とから成り、該閉じ断面形状の本体部材の内部に該本体部材の断面形状崩れを防止ないし抑制するための断面台形状の補強部材が配設され、前記面状板部材が荷重の入力側となるように配設されるバンパリインフォースメントであって、
    前記断面台形状の補強部材の前部面板部位は、前記本体部材の面状板部材に張り合わされた状態で接合固定されており、
    前記本体部材の面状板部材に張り合わされる前記補強部材の前部面板部位の長手方向端面が該長手方向に対して傾斜するように形成されているバンパリインフォースメント。
  2. 請求項1に記載のバンパリインフォースメントであって、
    前記本体部材の面状板部材に対して張り合わされる前記補強部材の前部面板部位の長手方向端面の傾斜形状は、前記補強部材の長手方向の両端部同士が、上下方向における中央部に近づくに従い、互いに近接するように傾斜する形状とされているバンパリインフォースメント。
  3. 請求項2に記載のバンパリインフォースメントであって、
    前記補強部材の前部面板部位の長手方向端面の傾斜形状は、前記前部面板部位を前記本体部材の面状板部材から凹設することにより形成されるバンパリインフォースメント。
  4. 請求項1に記載のバンパリインフォースメントであって、
    前記本体部材の面状板部材に対して張り合わされる前記補強部材の前部面板部位の長手方向端面の傾斜形状は、前記補強部材の長手方向の両端部同士が、上下方向における中央部に近づくに従い、互いに離間するように傾斜する形状とされているバンパリインフォースメント。
  5. 請求項1から請求項4のいずれかの請求項に記載のバンパリインフォースメントであって、
    前記補強部材の前部面板部位の長手方向端面の傾斜形状は、当該長手方向に向けて形成されたV字形であるバンパリインフォースメント。
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