JP2024054026A - 車体前部構造 - Google Patents
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Abstract
【課題】複数の前面衝突形態において車体前部構造で衝突エネルギーを吸収させることにより、キャビンおよび電池パックの変形を防止できる。【解決手段】フロントサイドフレーム100と、サブフレーム200と、を含む車体前部構造Sであって、サブフレーム200と連結されるロアアーム300と、サブフレーム200の側面から上面にかけて車両前後方向に延在する作用メンバ310と、を備え、作用メンバ310は、固定部FXと、連結部CN2と、においてサブフレーム200に固定され、連結部CN2において、ロアアーム300と共締めされてサブフレーム200に固定される。【選択図】図3
Description
本発明は、車体前部構造に関する。
一般に、車両の前面衝突においては、乗員の傷害を低減させる手段として乗員搭乗空間であるキャビンを変形させない事が有効であり、そのための様々な手段が設けられている。
これらの手段のひとつとして、近年、キャビンより前方の構造体で衝突エネルギーを吸収する構造が普及している。
一方で、車両がハイブリッド車両や電気自動車等の場合には、車両の動力源としての電池パックが、キャビン下部の床面に搭載されている場合がある。
電池パックには車両を駆動させる電力が蓄えられており、車両の前面衝突等により電池パックに変形や断線が発生した場合には、急激な異常反応が生じる虞もある。
そのため、ハイブリッド車両や電気自動車等の場合には、電池パックを損傷させないように、キャビンを変形させない構造に対する重要度が高まってきている。
これらの手段のひとつとして、近年、キャビンより前方の構造体で衝突エネルギーを吸収する構造が普及している。
一方で、車両がハイブリッド車両や電気自動車等の場合には、車両の動力源としての電池パックが、キャビン下部の床面に搭載されている場合がある。
電池パックには車両を駆動させる電力が蓄えられており、車両の前面衝突等により電池パックに変形や断線が発生した場合には、急激な異常反応が生じる虞もある。
そのため、ハイブリッド車両や電気自動車等の場合には、電池パックを損傷させないように、キャビンを変形させない構造に対する重要度が高まってきている。
上記の要求に伴って、ハイブリッド車両や電気自動車等の電池を搭載した車両において前面衝突の衝撃が車両に加わった場合には、例えば、衝撃によるフロントサイドメンバの変形を制御することにより、衝突エネルギーが吸収されるとともに車両前部に備えられた駆動用モータを保護する技術が開示されている(例えば、特許文献1参照)。
ところで、車両の前面衝突においては、例えば、車両の正面全面が衝突体に衝突するフルラップ衝突、車両の正面片側が衝突体に衝突するオフセット衝突、あるいは、オフセット率が25%程度のスモールオーバラップ衝突等、複数の衝突形態を考慮する必要がある。
そのため、それぞれの衝突形態において、キャビンあるいは電池パックより前方の構造体で衝突エネルギーを吸収することにより、キャビンおよび電池パックを変形させない構造が求められている。
そのため、それぞれの衝突形態において、キャビンあるいは電池パックより前方の構造体で衝突エネルギーを吸収することにより、キャビンおよび電池パックを変形させない構造が求められている。
特許文献1に記載の技術においては、クロスメンバに設けられた脆弱部により、車両側面のフロントサイドメンバが車幅方向内方側に折れ曲がることにより、複数の衝突形態で発生する衝突エネルギーをより確実に吸収する構造が提案されている。
しかしながら、特許文献1に記載の技術においては、クロスメンバより後方に設けられているキャビンあるいは電池パックの保護についての衝撃吸収構造に関する考慮がされていないため、車両の両側面に設けられているフロントサイドメンバの脆弱部より後方に衝突エネルギーが伝達された場合には、キャビンあるいは電池パックを変形させてしまう虞があるという課題があった。
しかしながら、特許文献1に記載の技術においては、クロスメンバより後方に設けられているキャビンあるいは電池パックの保護についての衝撃吸収構造に関する考慮がされていないため、車両の両側面に設けられているフロントサイドメンバの脆弱部より後方に衝突エネルギーが伝達された場合には、キャビンあるいは電池パックを変形させてしまう虞があるという課題があった。
そこで、本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであって、複数の前面衝突形態においても、キャビンおよび電池パックの変形を防止できる車体前部構造を提供する。
形態1;本発明の1またはそれ以上の実施形態は、車両の前部に設けられ、車両前後方向に延在する一対のフロントサイドフレームと、前記フロントサイドフレームの車両下方側に設けられ、車両前後方向に延在する一対のサブフレームと、を含む車体前部構造であって、前輪を架橋するサスペンションを構成し、前記サブフレームと連結されるロアアームと、車両後方側端に前記サブフレームと嵌合する篏合部を設け、前記篏合部から車両前部内側に向けて延在する作用メンバと、を備え、前記サブフレームには、前記ロアアームを回転可能に固定する第1の連結部および第2の連結部と、前記第1の連結部と前記第2の連結部とに挟まれた前記サブフレームの車両上方側に前記作用メンバを回転可能に固定する作用メンバ固定部と、前記作用メンバと嵌合する凹部と、を設け、前記作用メンバは、前記サブフレームの前記凹部と前記篏合部とが嵌合し、前記作用メンバ固定部と、前記第2の連結部と、において前記サブフレームに固定され、前記第2の連結部においては、前記ロアアームと共締めされて前記サブフレームに固定される車体前部構造を提案している。
形態2;本発明の1またはそれ以上の実施形態は、前記作用メンバにおいて、前記作用メンバ固定部は、前記作用メンバの車両前方側端から前記作用メンバ固定部までの距離よりも前記作用メンバ固定部から前記第2の連結部までの距離が短い位置に配設されている車体前部構造を提案している。
本発明の1またはそれ以上の実施形態によれば、複数の前面衝突形態においても、キャビンおよび電池パックの変形を防止することができる。
以下、図1から図5を用いて、本実施形態に係る車体前部構造Sが適用された車両Vについて説明する。なお、図面に適宜示される矢印FRは、図1に示す車両Vの前方(正面)を示し、矢印UPは正面視上方を示し、矢印LHは正面視左方を示している。また、以下の説明において、上下、前後、左右の方向を用いて説明するときには、特に断りのない限り、正面視での上下方向、正面視での前後方向、正面視での左右方向を示すものとする。
<実施形態>
図1~図3を用いて、車両Vに備えられた本実施形態に係る車体前部構造Sの構成について説明する。
図1~図3を用いて、車両Vに備えられた本実施形態に係る車体前部構造Sの構成について説明する。
<車両Vの構成>
車両Vは、例えば、パワーユニット部20を駆動源とした電気自動車である。なお、車両Vは、例えば、エンジンとパワーユニット部20との複数の駆動源を有するハイブリッド電気自動車であってもよい。
車両Vは、例えば、パワーユニット部20を駆動源とした電気自動車である。なお、車両Vは、例えば、エンジンとパワーユニット部20との複数の駆動源を有するハイブリッド電気自動車であってもよい。
図1に示すように、車両Vは車体VSの内部に、前輪10と、パワーユニット部20と、電池パック30と、トーボード40と、トルクボックス50と、サイドシル60と、車体前部構造S(図1の一点鎖線で囲まれた斜線部)と、を含んで構成されている。
パワーユニット部20は、前輪10を駆動する図示しないモータ、変速機、クラッチ、駆動軸等で構成された駆動装置である。パワーユニット部20は、後述するフロントサイドフレーム100およびクロスメンバ110に囲まれた空間に設置され、フロントサイドフレーム100の上面側に載置された状態で固定されている。
電池パック30は、例えば、扁平した箱状に形成されている。電池パック30の内部には、多数の電池セルが直列に接続されており、パワーユニット部20へ供給する高電圧の出力が可能であり、車両の走行に必要な電力を蓄える。電池パック30は、後述するトルクボックス50およびサイドシル60等の頑強なフレームに囲まれた空間に設置されている。電池パック30は、例えば、電気自動車(EV:Electric Vehicle)、ハイブリッド電気自動車(HEV:Hybrid Electric Vehicle)等の車両で利用される。
トーボード40は、キャビンCAの車両前方側の上下方向に立ち上げられ、車両Vの前輪駆動装置とキャビンCAとを隔てる隔壁である。トーボード40は、後述するフロントサイドフレーム100の後部上側に溶接等により結合されている。
トルクボックス50は、後述するフロントサイドフレーム100とサイドシル60との間に介在し、フロントサイドフレーム100とサイドシル60とを連結する部材である。トルクボックス50は、車両Vの底面に車幅方向に延在された骨格であり、トルクボックス50に対して、車幅方向両側のフロントサイドフレーム100の一端部に溶接等により結合されている。トルクボックス50は、高剛性を有する金属等により形成され、略矩形閉断面形状を成している。トルクボックス50は、電池パック30の前方に位置し、トルクボックス50の端部は、トルクボックス50に対して、車幅方向両側のサイドシル60の一端部と溶接等により結合されている。
また、トルクボックス50の車両前面側および上面側には、後述するトルクボックス50に対して、車幅方向両側のフロントサイドフレーム100の一端部が溶接等により結合されている。
なお、トルクボックス50よりも車両後方側は、保護領域PAであり、保護領域PAの車両上方側に位置するキャビンCAおよび車両下方側に位置する電池パック30の変形を防止する領域である。
また、トルクボックス50の車両前面側および上面側には、後述するトルクボックス50に対して、車幅方向両側のフロントサイドフレーム100の一端部が溶接等により結合されている。
なお、トルクボックス50よりも車両後方側は、保護領域PAであり、保護領域PAの車両上方側に位置するキャビンCAおよび車両下方側に位置する電池パック30の変形を防止する領域である。
サイドシル60は、車両車幅方向両側の側方底面に設けられている。サイドシル60は、車両前後方向に延在された骨格であり、高剛性を有する金属等により形成され、略矩形閉断面形状を成している。サイドシル60は、保護領域PAの両側の底辺を構成している。
車体前部構造Sは、トルクボックス50よりも車両前方側の車両前部室FAの内部に構成されている。なお、車体前部構造Sの構成については後述する。
<車体前部構造Sの構成>
本実施形態に係る車体前部構造Sについて、図2および図3を用いて説明する。
車体前部構造Sは、車幅方向において左右対称に構成されている。
車体前部構造Sは、図2に示すように、フロントサイドフレーム100(フロントサイドフレーム100A、100B)と、クロスメンバ110と、サブフレーム200(サブフレーム200A、200B)と、サブクロスメンバ210(サブクロスメンバ210A、210B)と、ロアアーム300(ロアアーム300A、300B)と、作用メンバ310(作用メンバ310A、310B)と、を含んで構成されている。
本実施形態に係る車体前部構造Sについて、図2および図3を用いて説明する。
車体前部構造Sは、車幅方向において左右対称に構成されている。
車体前部構造Sは、図2に示すように、フロントサイドフレーム100(フロントサイドフレーム100A、100B)と、クロスメンバ110と、サブフレーム200(サブフレーム200A、200B)と、サブクロスメンバ210(サブクロスメンバ210A、210B)と、ロアアーム300(ロアアーム300A、300B)と、作用メンバ310(作用メンバ310A、310B)と、を含んで構成されている。
(フロントサイドフレーム100について)
フロントサイドフレーム100は、車両前部の車幅方向両側に一対となって設けられ、車両Vの前輪を駆動するパワーユニット部20の車両上方側に位置し、車両前後方向に延在している。フロントサイドフレーム100は、図3に示すように、トーボード40との結合部である屈曲部FP3(屈曲部FP3A、FP3B)から車両後部下側に屈曲する傾斜を有している。また、フロントサイドフレーム100は、車両後方側の端部が、トルクボックス50と溶接等により結合されている。フロントサイドフレーム100は、車両Vの骨格を構成し、高剛性を有する金属等により形成され略矩形閉断面形状を成している。
また、フロントサイドフレーム100の車両前方端部には、脆弱部FP1(脆弱部FP1A、FP1B)が設けられている。脆弱部FP1は、例えば、フロントサイドフレーム100よりも弱い部材で形成され、略矩形閉断面形状を成している。
また、フロントサイドフレーム100は、車両前面からのスモールオーバラップ衝突が発生した場合においても、フロントサイドフレーム100の車両前方部端が衝突を受け止めることができる位置に設けられている。具体的には、例えば、フロントサイドフレーム100の車両前方部端の中心は、車両Vの車幅端から車幅方向内側の25%以内の距離に位置するように構成される。
フロントサイドフレーム100は、車両前部の車幅方向両側に一対となって設けられ、車両Vの前輪を駆動するパワーユニット部20の車両上方側に位置し、車両前後方向に延在している。フロントサイドフレーム100は、図3に示すように、トーボード40との結合部である屈曲部FP3(屈曲部FP3A、FP3B)から車両後部下側に屈曲する傾斜を有している。また、フロントサイドフレーム100は、車両後方側の端部が、トルクボックス50と溶接等により結合されている。フロントサイドフレーム100は、車両Vの骨格を構成し、高剛性を有する金属等により形成され略矩形閉断面形状を成している。
また、フロントサイドフレーム100の車両前方端部には、脆弱部FP1(脆弱部FP1A、FP1B)が設けられている。脆弱部FP1は、例えば、フロントサイドフレーム100よりも弱い部材で形成され、略矩形閉断面形状を成している。
また、フロントサイドフレーム100は、車両前面からのスモールオーバラップ衝突が発生した場合においても、フロントサイドフレーム100の車両前方部端が衝突を受け止めることができる位置に設けられている。具体的には、例えば、フロントサイドフレーム100の車両前方部端の中心は、車両Vの車幅端から車幅方向内側の25%以内の距離に位置するように構成される。
(クロスメンバ110について)
クロスメンバ110は、図2に示すように、フロントサイドフレーム100の車両前方側において、車幅方向に延在し、クロスメンバ110の両端部は、車幅方向両側のフロントサイドフレーム100と溶接等により結合されている。クロスメンバ110は、金属等により形成され、略矩形閉断面形状を成している。
クロスメンバ110は、図2に示すように、フロントサイドフレーム100の車両前方側において、車幅方向に延在し、クロスメンバ110の両端部は、車幅方向両側のフロントサイドフレーム100と溶接等により結合されている。クロスメンバ110は、金属等により形成され、略矩形閉断面形状を成している。
(サブフレーム200について)
サブフレーム200は、図3に示すように、フロントサイドフレーム100の車両下方側の車両前後方向に延在し、パワーユニット部20の底面に車幅方向両側に一対となって設けられている。サブフレーム200は、高剛性を有する金属等により形成され、略矩形閉断面形状を成している。サブフレーム200の底面は、トルクボックス50の底面よりも車両上方側に位置し、サブフレーム200は、トルクボックス50に溶接等により結合されている。また、サブフレーム200の車両前方側上面には、後述するサブクロスメンバ210よりも車両前方側に凹状の脆弱部FP2(脆弱部FP2A、FP2B)が設けられている。
また、サブフレーム200には、後述するロアアーム300を回転可能に固定する第1の連結部としての連結部CN1(連結部CN1A、CN1B)と、連結部CN1の車両後方側に第2の連結部としての連結部CN2(連結部CN2A、CN2B)とが形成されている。そして、サブフレーム200の上面側には、連結部CN1と連結部CN2との間に、後述する作用メンバ310を固定する作用メンバ固定部としての固定部FX(固定部FXA、FXB)が形成されている。
サブフレーム200には、後述するロアアーム300を、車両前後方向を軸として回転可能に固定する、サブフレーム200の車両前方側に設けられた第1の連結部としての連結部CN1(連結部CN1A、CN1B)と、連結部CN1の車両後方側に第2の連結部としての連結部CN2(連結部CN2A、CN2B)とが形成されている。そして、サブフレーム200の上面側には、連結部CN1と連結部CN2との間に、後述する作用メンバ310を固定する作用メンバ固定部としての固定部FX(固定部FXA、FXB)が形成されている。
また、サブフレーム200の車両後方側上面には、作用メンバと嵌合する凹部CO(凹部COA、COB)が設けられている。凹部COは、固定部FXの車両前方側において、サブフレーム200の車両上方面から車両下方側に向かって低くなる段差が設けられている。そして、凹部COは、連結部CN2の車両後方側において、その段差面から車両上方側に向かってサブフレーム200の車両前方端と同一の高さに戻る凹状となっている。
また、サブフレーム200は、車両前面からのスモールオーバラップ衝突が発生した場合においても、サブフレーム200の車両前方部端が衝突を受け止めることができる位置に設けられている。具体的には、例えば、サブフレーム200の車両前方部端の中心は、車両Vの車幅端から車幅方向内側の25%以内の距離に位置するように構成される。
サブフレーム200は、図3に示すように、フロントサイドフレーム100の車両下方側の車両前後方向に延在し、パワーユニット部20の底面に車幅方向両側に一対となって設けられている。サブフレーム200は、高剛性を有する金属等により形成され、略矩形閉断面形状を成している。サブフレーム200の底面は、トルクボックス50の底面よりも車両上方側に位置し、サブフレーム200は、トルクボックス50に溶接等により結合されている。また、サブフレーム200の車両前方側上面には、後述するサブクロスメンバ210よりも車両前方側に凹状の脆弱部FP2(脆弱部FP2A、FP2B)が設けられている。
また、サブフレーム200には、後述するロアアーム300を回転可能に固定する第1の連結部としての連結部CN1(連結部CN1A、CN1B)と、連結部CN1の車両後方側に第2の連結部としての連結部CN2(連結部CN2A、CN2B)とが形成されている。そして、サブフレーム200の上面側には、連結部CN1と連結部CN2との間に、後述する作用メンバ310を固定する作用メンバ固定部としての固定部FX(固定部FXA、FXB)が形成されている。
サブフレーム200には、後述するロアアーム300を、車両前後方向を軸として回転可能に固定する、サブフレーム200の車両前方側に設けられた第1の連結部としての連結部CN1(連結部CN1A、CN1B)と、連結部CN1の車両後方側に第2の連結部としての連結部CN2(連結部CN2A、CN2B)とが形成されている。そして、サブフレーム200の上面側には、連結部CN1と連結部CN2との間に、後述する作用メンバ310を固定する作用メンバ固定部としての固定部FX(固定部FXA、FXB)が形成されている。
また、サブフレーム200の車両後方側上面には、作用メンバと嵌合する凹部CO(凹部COA、COB)が設けられている。凹部COは、固定部FXの車両前方側において、サブフレーム200の車両上方面から車両下方側に向かって低くなる段差が設けられている。そして、凹部COは、連結部CN2の車両後方側において、その段差面から車両上方側に向かってサブフレーム200の車両前方端と同一の高さに戻る凹状となっている。
また、サブフレーム200は、車両前面からのスモールオーバラップ衝突が発生した場合においても、サブフレーム200の車両前方部端が衝突を受け止めることができる位置に設けられている。具体的には、例えば、サブフレーム200の車両前方部端の中心は、車両Vの車幅端から車幅方向内側の25%以内の距離に位置するように構成される。
(サブクロスメンバ210A、210Bについて)
サブクロスメンバ210A,210Bは、車幅方向両側のサブフレーム200の間に延在している。サブクロスメンバ210Aは、サブフレーム200の車両前方側に設けられ、サブクロスメンバ210Bは、サブフレーム200の車両後方側に設けられている。サブクロスメンバ210A、210Bは、金属等により形成され、略矩形閉断面形状を成している。サブクロスメンバ210A,210Bの端部は、車幅方向両側のサブフレーム200と溶接等により結合されている。
サブクロスメンバ210A,210Bは、車幅方向両側のサブフレーム200の間に延在している。サブクロスメンバ210Aは、サブフレーム200の車両前方側に設けられ、サブクロスメンバ210Bは、サブフレーム200の車両後方側に設けられている。サブクロスメンバ210A、210Bは、金属等により形成され、略矩形閉断面形状を成している。サブクロスメンバ210A,210Bの端部は、車幅方向両側のサブフレーム200と溶接等により結合されている。
また、車体前部構造Sには、サブフレーム200Aおよびサブフレーム200Bと、サブクロスメンバ210Aおよび210Bと、トルクボックス50と、サイドシル60と、が結合されることによって、井桁形状を有した強固な骨格が形成されている。
(ロアアーム300について)
ロアアーム300は、図2に示すように、前輪10を架橋するサスペンションを構成し、車両前後方向に有する連結部CN1および連結部CN2においてサブフレーム200と連結される。ロアアーム300は、強固な金属等で形成されている。ロアアーム300は、平面視で略V字形状をしており、前輪10側に頂点を有し、その頂点を起点として、作用メンバ310は、車幅内側に突出した略矩形平板と、車両後部内側に突出した略矩形平板と、が一体化されて形成されている。ロアアーム300は、連結部CN1において、車両前方側アームの端部と、サブフレーム200とが、サブフレーム200にボルト等により回転可能に固定される。また、ロアアーム300は、連結部CN2において、車両後方側アームの端部と、後述する作用メンバ310とが、サブフレーム200にボルト等により回転可能に固定される。ロアアーム300は、図示しない取付け用ブラケットを介して、サブフレーム200に固定されてもよい。
ロアアーム300は、図2に示すように、前輪10を架橋するサスペンションを構成し、車両前後方向に有する連結部CN1および連結部CN2においてサブフレーム200と連結される。ロアアーム300は、強固な金属等で形成されている。ロアアーム300は、平面視で略V字形状をしており、前輪10側に頂点を有し、その頂点を起点として、作用メンバ310は、車幅内側に突出した略矩形平板と、車両後部内側に突出した略矩形平板と、が一体化されて形成されている。ロアアーム300は、連結部CN1において、車両前方側アームの端部と、サブフレーム200とが、サブフレーム200にボルト等により回転可能に固定される。また、ロアアーム300は、連結部CN2において、車両後方側アームの端部と、後述する作用メンバ310とが、サブフレーム200にボルト等により回転可能に固定される。ロアアーム300は、図示しない取付け用ブラケットを介して、サブフレーム200に固定されてもよい。
(作用メンバ310について)
作用メンバ310には、車両後方側端にサブフレーム200と嵌合する、図2のハッチングで示す篏合部FT(嵌合部FTA、FTB)が設けられ、篏合部FTから車両前部内側に向けて延在している。作用メンバ310は、金属等により形成され、略矩形閉断面形状を成している。作用メンバ310の車両前方側端面は、サブクロスメンバ210の車両後方側面に接して配設されている。篏合部FTは、サブフレーム200の凹部COと嵌合する。篏合部FTは、固定部FXの車両前方側から車両後方側端において、作用メンバ310の車両下方面から車両上方側に向かう凹状の段差が設けられている。
また、作用メンバ310は、図3に示すように、固定部FXと連結部CN2とにおいて、サブフレーム200と嵌合した状態でボルト等により固定される。連結部CN2においては、作用メンバ310は、サブフレーム200の上面側に配設され、作用メンバ310の車両上方側にロアアーム300が載置され、サブフレーム200に共締めされる。また、作用メンバ310の固定部FXおよび連結部CN2の周辺部は、例えば、板厚が厚く形成される等により強固に形成されている。また、作用メンバ310の固定部FXは、作用メンバ310の車両前方側端部から固定部FXまでの距離よりも固定部FXから連結部CN2までの距離が短い位置に配設される。
作用メンバ310には、車両後方側端にサブフレーム200と嵌合する、図2のハッチングで示す篏合部FT(嵌合部FTA、FTB)が設けられ、篏合部FTから車両前部内側に向けて延在している。作用メンバ310は、金属等により形成され、略矩形閉断面形状を成している。作用メンバ310の車両前方側端面は、サブクロスメンバ210の車両後方側面に接して配設されている。篏合部FTは、サブフレーム200の凹部COと嵌合する。篏合部FTは、固定部FXの車両前方側から車両後方側端において、作用メンバ310の車両下方面から車両上方側に向かう凹状の段差が設けられている。
また、作用メンバ310は、図3に示すように、固定部FXと連結部CN2とにおいて、サブフレーム200と嵌合した状態でボルト等により固定される。連結部CN2においては、作用メンバ310は、サブフレーム200の上面側に配設され、作用メンバ310の車両上方側にロアアーム300が載置され、サブフレーム200に共締めされる。また、作用メンバ310の固定部FXおよび連結部CN2の周辺部は、例えば、板厚が厚く形成される等により強固に形成されている。また、作用メンバ310の固定部FXは、作用メンバ310の車両前方側端部から固定部FXまでの距離よりも固定部FXから連結部CN2までの距離が短い位置に配設される。
<作用・効果>
上記のように構成された本実施形態に係る車体前部構造Sは、フルラップ衝突の場合には、衝突物が車両前面両側に衝突し、オーバーラップ衝突およびスモールオーバラップ衝突の場合には、衝突物が車両車幅方向どちらかの片側に衝突する。以下、図4および図5(a)~(c)を用いて、車両Vの前面から衝突が発生した場合の作用について説明する。
上記のように構成された本実施形態に係る車体前部構造Sは、フルラップ衝突の場合には、衝突物が車両前面両側に衝突し、オーバーラップ衝突およびスモールオーバラップ衝突の場合には、衝突物が車両車幅方向どちらかの片側に衝突する。以下、図4および図5(a)~(c)を用いて、車両Vの前面から衝突が発生した場合の作用について説明する。
衝突物FBが車両Vに前面衝突する場合には、図4および図5に示すように、矢印Aに示す方向から衝突エネルギーが発生する。衝突が発生する前は、図5(a)に示すように、クロスメンバ110とサブクロスメンバ210Aの間に空間が保たれている。
図4に示すように、フロントサイドフレーム100Aには、矢印UBに示す衝突エネルギーが車両前方側から車両後方側に向けて伝達される。この衝突エネルギーにより、フロントサイドフレーム100Aの車両前方端部に位置する脆弱部FP1Aが圧壊され、フロントサイドフレーム100Aの変形が進行する。また、フロントサイドフレーム100Aは、屈曲部FP3Aが車両後方に向けて押されることから、トルクボックス50との結合部を支点として屈曲しながら車両後方側へ変形する。そして、衝突エネルギーは、フロントサイドフレーム100Aの変形することによって吸収される。また、衝突エネルギーは、フロントサイドフレーム100Aの車両後方側端にて結合されているトルクボックス50に伝達される。そして、衝突エネルギーは、トルクボックス50を介して、サイドシル60に分散される。
サブフレーム200には、矢印SBに示す衝突エネルギーが車両前方側から車両後方側に向けて伝達される。サブフレーム200の車両前方端部の脆弱部FP2Aは、サブフレーム200の上面側に凹状に設けられているため、サブフレーム200の車両前方端部は、脆弱部FP2Aを支点に車両上方側に向けて変形する。また、作用メンバ310がサブフレーム200に固定され、サブフレーム200とサブクロスメンバ210Aの間を支えているため、サブフレーム200は、サブクロスメンバ210Aよりも車両前方側の圧壊および変形が進行する。そして、衝突エネルギーは、サブフレーム200の変形によって吸収される。
衝突エネルギーがさらに大きくなると、図5(b)に示すように、衝突エネルギーは、矢印SBに示す方向に伝達され、サブフレーム200の圧壊および変形が進行する。そして、サブフレーム200に結合されているサブクロスメンバ210Aのサブフレームとの結合端が、車両後方側に押されることにより変形が進み、作用メンバ310は、固定部FXを支点として矢印Cに示す方向に回転を始める。このとき、固定部FXが、作用メンバ310の車両前方側端から固定部FXまでの距離よりも固定部FXから連結部CN2までの距離が短い位置に配設されていることによって、作用メンバ310には梃子の原理が作用する。ここで、作用メンバ310の車両前方側端が梃子の原理の力点を成し、固定部FXが梃子の原理の支点を成し、連結部CN2が梃子の原理の力の作用点を成す。そして、連結部CN2Aにおいて、作用メンバ310が矢印Dに示す方向に回転するとともに、梃子の力が作用し、作用メンバ310およびロアアーム300を共締めしているボルトが容易にせん断される。そして、ロアアーム300および作用メンバ310の車両後方側の連結部がサブフレーム200から外れる。
さらに、衝突エネルギーが大きくなると、図5(c)に示すように、さらに、サブフレーム200の車両前方側が、さらに矢印Bに示す方向に押されるため、サブフレーム200の圧壊およびサブクロスメンバ210Aの変形が進む。サブフレーム200およびサブクロスメンバ210Aの間を支えていた作用メンバ310が矢印Cに示す方向に回転することによって、支えを失ったサブフレーム200の圧壊がさらに進む。また、ロアアーム300の車両後方側の連結部が外れ矢印Eに示す方向に回転することによって、サブフレーム200が車両後方側に向けて圧壊および変形する範囲を広げる。そして、サブフレーム200の圧壊およびサブクロスメンバ210Aの変形がさらに進む。また、サブフレーム200に伝達された衝突エネルギーは、サブクロスメンバ210B、トルクボックス50およびサイドシル60に分散される。
以上のように、車幅方向両側のフロントサイドフレーム100と、クロスメンバ110と、トルクボックス50とが結合されて形成されている骨格と、サブフレーム200と、サブクロスメンバ210Aと、トルクボックス50と、サイドシル60とが結合されて形成されている井桁形状を有した強固な骨格により、衝突エネルギーは、井桁形状の骨格に分散されるとともに、井桁形状の骨格の変形によって吸収される。
衝突エネルギーの入力が終了すると、車体前部構造Sの変形による衝突エネルギーの吸収は終了する。
以上、本実施形態に係る車体前部構造Sは、車両Vの前部に設けられ、車両前後方向に延在する一対のフロントサイドフレーム100と、フロントサイドフレーム100の下部側に設けられ、車両前後方向に延在する一対のサブフレーム200と、を含む車体前部構造Sであって、前輪10を架橋するサスペンションを構成し、車両前後方向に有する連結部CN1およびCN2においてサブフレーム200と連結されるロアアーム300と、車両後方側にサブフレーム200と嵌合する篏合部FTを設け、その篏合部FTから車両前部内側に向けて延在する作用メンバ310と、を備え、サブフレーム200は、ロアアーム300を回転可能に固定する第1の連結部としての連結部CN1と第2の連結部としての連結部CN2を有し、連結部CN1と連結部CN2とに挟まれて作用メンバ310を回転可能に固定する作用メンバ固定部としての固定部FXと、作用メンバ310と嵌合する凹部COと、を設け、作用メンバ310は、サブフレーム200の凹部COと作用メンバ310の篏合部FTとが嵌合し、固定部FXと、連結部CN2と、においてサブフレーム200にボルト等により固定され、連結部CN2においては、ロアアーム300とボルト等により共締めされてサブフレーム200に固定されている。
車両Vに前面衝突が発生した場合には、サブフレーム200の圧壊が進行する。作用メンバ310は、サブフレーム200に固定され、サブフレーム200とサブクロスメンバ210Aの間を支えているため、衝突エネルギーは、サブクロスメンバ210Aよりも車両前方側のサブフレーム200を圧壊および変形させる。また、さらにサブフレーム200の圧壊および変形が進行した場合には、サブクロスメンバ210Aが、車両後方側に押され、作用メンバ310は、固定部FXを支点として矢印Cに示す方向に回転を始める。そして、連結部CN2において作用メンバ310およびロアアーム300を共締めしているボルトをせん断する。ロアアーム300および作用メンバ310の車両後方側の連結部CN2が外れ回転をはじめることによって、サブフレーム200が車両後方側に向けて圧壊および変形する範囲を広げる。
つまり、車体前部構造Sは、車両Vに前面衝突が発生した場合には、作用メンバ310の車両前方側端が押され、車幅方向内側に向かって回転することによって、ロアアーム300および作用メンバ310の車両後方側の連結部CN2が外れ、サブフレーム200の圧壊および変形の範囲を広げることができる。そして、サブフレーム200と、サブクロスメンバ210Aおよび210Bと、トルクボックス50と、サイドシル60とが結合されて形成されている井桁形状を有した強固な骨格に、衝突エネルギーを分散させるとともに、井桁形状の骨格の変形により衝突エネルギーを吸収させることができる。したがって、車体前部構造Sは、車両前部室FAの内部において衝突エネルギーを吸収させることができる。
そのため、保護領域PAに存在するキャビンCAおよび電池パック30の変形を防止することができる。
車両Vに前面衝突が発生した場合には、サブフレーム200の圧壊が進行する。作用メンバ310は、サブフレーム200に固定され、サブフレーム200とサブクロスメンバ210Aの間を支えているため、衝突エネルギーは、サブクロスメンバ210Aよりも車両前方側のサブフレーム200を圧壊および変形させる。また、さらにサブフレーム200の圧壊および変形が進行した場合には、サブクロスメンバ210Aが、車両後方側に押され、作用メンバ310は、固定部FXを支点として矢印Cに示す方向に回転を始める。そして、連結部CN2において作用メンバ310およびロアアーム300を共締めしているボルトをせん断する。ロアアーム300および作用メンバ310の車両後方側の連結部CN2が外れ回転をはじめることによって、サブフレーム200が車両後方側に向けて圧壊および変形する範囲を広げる。
つまり、車体前部構造Sは、車両Vに前面衝突が発生した場合には、作用メンバ310の車両前方側端が押され、車幅方向内側に向かって回転することによって、ロアアーム300および作用メンバ310の車両後方側の連結部CN2が外れ、サブフレーム200の圧壊および変形の範囲を広げることができる。そして、サブフレーム200と、サブクロスメンバ210Aおよび210Bと、トルクボックス50と、サイドシル60とが結合されて形成されている井桁形状を有した強固な骨格に、衝突エネルギーを分散させるとともに、井桁形状の骨格の変形により衝突エネルギーを吸収させることができる。したがって、車体前部構造Sは、車両前部室FAの内部において衝突エネルギーを吸収させることができる。
そのため、保護領域PAに存在するキャビンCAおよび電池パック30の変形を防止することができる。
また、本実施形態に係る車体前部構造Sは、作用メンバ310において、作用メンバ固定部としての固定部FXは、作用メンバ310の車両前方側端から固定部FXまでの距離よりも固定部FXから第2の連結部としての連結部CN2までの距離が短い位置に配設されている。
車両Vに前面衝突が発生した場合には、サブフレーム200の圧壊が進行する。そして、サブクロスメンバ210Aが車両後方側に押されることによって、作用メンバ310は、固定部FXを支点として矢印Cに示す方向に回転を始める。そして、作用メンバ310の車両前方側端を梃子の原理の力点とし、固定部FXを梃子の原理の支点とし、梃子の原理の力の作用点である連結部CN2において、作用メンバ310は、作用メンバ310およびロアアーム300を共締めしているボルトを容易にせん断する。
つまり、車両Vに前面衝突が発生した場合には、作用メンバ310は、梃子の原理を利用して連結部CN2のボルトを容易にせん断し、ロアアーム300および作用メンバ310を外すことができる。そして、サブフレーム200の圧壊および変形の範囲を広げることによって、井桁形状を有した強固な骨格に、衝突エネルギーを分散させるとともに、井桁形状の骨格の変形によって衝突エネルギーを吸収させることができる。したがって、車体前部構造Sは、車両前部室FAの内部において衝突エネルギーを吸収させることができる。
そのため、保護領域PAに存在するキャビンCAおよび電池パック30の変形を防止することができる。
車両Vに前面衝突が発生した場合には、サブフレーム200の圧壊が進行する。そして、サブクロスメンバ210Aが車両後方側に押されることによって、作用メンバ310は、固定部FXを支点として矢印Cに示す方向に回転を始める。そして、作用メンバ310の車両前方側端を梃子の原理の力点とし、固定部FXを梃子の原理の支点とし、梃子の原理の力の作用点である連結部CN2において、作用メンバ310は、作用メンバ310およびロアアーム300を共締めしているボルトを容易にせん断する。
つまり、車両Vに前面衝突が発生した場合には、作用メンバ310は、梃子の原理を利用して連結部CN2のボルトを容易にせん断し、ロアアーム300および作用メンバ310を外すことができる。そして、サブフレーム200の圧壊および変形の範囲を広げることによって、井桁形状を有した強固な骨格に、衝突エネルギーを分散させるとともに、井桁形状の骨格の変形によって衝突エネルギーを吸収させることができる。したがって、車体前部構造Sは、車両前部室FAの内部において衝突エネルギーを吸収させることができる。
そのため、保護領域PAに存在するキャビンCAおよび電池パック30の変形を防止することができる。
なお、本発明の実施形態として、作用メンバ310の車両前方端は、サブクロスメンバ210Aに固定されずに密接した状態を例示したが、作用メンバ310の車両前方端をサブクロスメンバ210Aに溶接等によって、前面から衝突が発生した場合には離脱可能に弱い結合をさせてもよい。
以上、この発明の実施形態につき、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
10;前輪
20;パワーユニット部
30;電池パック
40;トーボード
50;トルクボックス
60;サイドシル
100;フロントサイドフレーム
110;クロスメンバ
200;サブフレーム
210A;サブクロスメンバ
300;ロアアーム
310;作用メンバ
CA;キャビン(乗員室)
FA;車両前部室
FP1;脆弱部
FP2;脆弱部
FP3;屈曲部
PA;保護領域
CN1;連結部
CN2;連結部
FX;固定部
S;車体前部構造
V;車両
VS;車体
20;パワーユニット部
30;電池パック
40;トーボード
50;トルクボックス
60;サイドシル
100;フロントサイドフレーム
110;クロスメンバ
200;サブフレーム
210A;サブクロスメンバ
300;ロアアーム
310;作用メンバ
CA;キャビン(乗員室)
FA;車両前部室
FP1;脆弱部
FP2;脆弱部
FP3;屈曲部
PA;保護領域
CN1;連結部
CN2;連結部
FX;固定部
S;車体前部構造
V;車両
VS;車体
Claims (2)
- 車両の前部に設けられ、車両前後方向に延在する一対のフロントサイドフレームと、前記フロントサイドフレームの車両下方側に設けられ、車両前後方向に延在する一対のサブフレームと、を含む車体前部構造であって、
前輪を架橋するサスペンションを構成し、前記サブフレームと連結されるロアアームと、
車両後方側端に前記サブフレームと嵌合する篏合部を設け、前記篏合部から車両前部内側に向けて延在する作用メンバと、
を備え、
前記サブフレームには、前記ロアアームを回転可能に固定する第1の連結部および第2の連結部と、前記第1の連結部と前記第2の連結部とに挟まれた前記サブフレームの車両上方側に前記作用メンバを回転可能に固定する作用メンバ固定部と、前記作用メンバと嵌合する凹部と、を設け、
前記作用メンバは、前記サブフレームの前記凹部と前記篏合部とが嵌合し、前記作用メンバ固定部と、前記第2の連結部と、において前記サブフレームに固定され、前記第2の連結部においては、前記ロアアームと共締めされて前記サブフレームに固定されることを特徴とする車体前部構造。 - 前記作用メンバにおいて、前記作用メンバ固定部は、前記作用メンバの車両前方側端から前記作用メンバ固定部までの距離よりも前記作用メンバ固定部から前記第2の連結部までの距離が短い位置に配設されていることを特徴とする請求項1に記載の車体前部構造。
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