JP6660197B2 - 自動車の車体構造 - Google Patents

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Description

本発明は、アルミニウム合金製のダンパーベースが、上壁と、前記上壁に第1角部を介して連続する車幅方向外壁と、前記上壁に第2角部を介して連続する車幅方向内壁と、前記上壁に第3角部を介して連続する前壁と、前記上壁に第4角部を介して連続する後壁とを備えて下面が開放する箱構造であり、前記上壁に形成した第1開口部に前輪のダンパーの上端が嵌合して支持され、前記上壁の上面に前記第1開口部から放射状に延びる複数の第1リブが形成された自動車の車体構造に関する。
フロントサスペンション装置のダンパーの上端とU字状のアッパーアームの前後一対のジョイントとを支持するアルミニウム合金の鋳物製のダンパーベースの上壁に、基端を支点として上方に揺動したアッパーアームが嵌合するU字状の開口部を形成したものにおいて、アッパーアームの前側のジョイントをU字状の開口部から露出させることで、アッパーアームの上方への揺動角を増加させるものが、下記特許文献1により公知である。
米国特許第8448966号明細書
ところで、ダンパーベースの上壁にサスペンションアームの一部が進入する開口部を形成すると、ダンパーベースの剛性が低下してダンパーから入力する荷重に耐えられなくなる可能性がある。上記従来のものは、ダンパーベースの上壁に剛性を高めるための放射状のリブを備えているが、そのリブは開口部の縁で途切れていて充分な剛性向上効果を発揮することができないため、左右のダンパーベースを車幅方向に延びるクロスメンバで連結して補強している。
しかしながら、左右のダンパーベースをクロスメンバで連結すると、クロスメンバの分だけ部品点数や重量が増加するだけでなく、クロスメンバの下方のパワーユニットの搭載スペースが圧迫されるため、電動モータのような小型のパワーユニットを備えた車両には適用が可能であっても、内燃機関のような大型のパワーユニットを備えた車両には適用が困難になる可能性がある。
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、部品点数や重量の増加を回避しながら、アルミニウム合金製のダンパーベースの剛性を高めることを目的とする。
上記目的を達成するために、請求項1に記載された発明によれば、アルミニウム合金製のダンパーベースが、上壁と、前記上壁に第1角部を介して連続する車幅方向外壁と、前記上壁に第2角部を介して連続する車幅方向内壁と、前記上壁に第3角部を介して連続する前壁と、前記上壁に第4角部を介して連続する後壁とを備えて下面が開放する箱構造であり、前記上壁に形成した第1開口部に前輪のダンパーの上端が嵌合して支持され、前記上壁の上面に前記第1開口部から放射状に延びる複数の第1リブが形成された自動車の車体構造であって、前記上壁は前記第1角部と前記第1開口部との間に前輪のサスペンションアームの車幅方向外端部が進入可能な第2開口部を備え、前記複数の第1リブのうちの2本は前記第2開口部の両側を通って前記第1角部に達しており、前記車幅方向内壁および前記前壁間に上下方向に延びて前記第2角部および前記第3角部に達する前側凹部が形成され、前記車幅方向内壁および前記後壁間に上下方向に延びて前記第2角部および前記第4角部に達する後側凹部が形成されることを特徴とする自動車の車体構造が提案される
た請求項に記載された発明によれば、請求項の構成に加えて、前記車幅方向内壁は下方に向かって車幅方向外側に傾斜するとともに下端がフロントサイドフレームの車幅方向外壁に接続され、前記前側凹部および前記後側凹部は前記車幅方向内壁の上半部に形成されることを特徴とする自動車の車体構造が提案される。
また請求項に記載された発明によれば、請求項の構成に加えて、前記前側凹部の車幅方向外側に前記前壁と平行な第3リブを設け、前記前壁および前記第3リブに前記サスペンションアームの前部を支持する第1支持部を形成するとともに、前記後側凹部の車幅方向外側に前記後壁と平行な第4リブを設け、前記後壁および前記第4リブに前記サスペンションアームの後部を支持する第2支持部を形成し、前記第1支持部および前記第2支持部は前記ダンパーベースの車幅方向内壁の下端が接続される前記フロントサイドフレームの車幅方向外壁の上方に位置することを特徴とする自動車の車体構造が提案される
お、実施の形態の前部補強リブ25mは本発明の第3リブに対応し、実施の形態の後部補強リブ25nは本発明の第4リブに対応し、実施の形態の第1支持孔25oは本発明の第1支持部に対応し、実施の形態の第2支持孔25pは本発明の第2支持部に対応し、実施の形態の第2部材29は本発明の車幅方向外壁に対応し、実施の形態のアッパーアーム31は本発明のサスペンションアームに対応する。
請求項1の構成によれば、アルミニウム合金製のダンパーベースが、上壁と、上壁に第1角部を介して連続する車幅方向外壁と、上壁に第2角部を介して連続する車幅方向内壁と、上壁に第3角部を介して連続する前壁と、上壁に第4角部を介して連続する後壁とを備えて下面が開放する箱構造であり、上壁に形成した第1開口部に前輪のダンパーの上端が嵌合して支持され、上壁の上面に第1開口部から放射状に延びる複数の第1リブが形成されるので、ダンパーからダンパーベースの上壁の第1開口部に入力した荷重を複数本の第1リブで支持することで、ダンパーベースの上壁の剛性を高めることができる。
しかも上壁は第1角部と第1開口部との間に前輪のサスペンションアームの車幅方向外端部が進入可能な第2開口部を備え、複数の第1リブのうちの2本は第2開口部の両側を通って第1角部に達しているので、ダンパーからダンパーベースの上壁の第1開口部の周囲に入力した荷重を2本の第1リブを介して剛性が高い第1角部に伝達することで、部品点数や重量の増加を回避しながら、第2開口部を形成したことによるダンパーベースの上壁の剛性低下を最小限に抑えることができる。また、車幅方向内壁および前壁間に上下方向に延びて第2角部および第3角部に達する前側凹部が形成され、車幅方向内壁および後壁間に上下方向に延びて第2角部および第4角部に達する後側凹部が形成されるので、前側凹部および後側凹部により車幅方向内壁、前壁および後壁に6本の稜線を形成してダンパーベースの剛性を高めることができる。
た請求項の構成によれば、車幅方向内壁は下方に向かって車幅方向外側に傾斜するとともに下端がフロントサイドフレームの車幅方向外壁に接続され、前側凹部および後側凹部は車幅方向内壁の上半部に形成されるので、下方に向かって車幅方向外側に傾斜するダンパーをダンパーベースの内部に容易に収納できるだけでなく、ダンパーベースの車幅方向内壁が傾斜する分だけフロントサイドフレームの車幅方向の幅を大きく確保して車体剛性を高めることができる。
また請求項の構成によれば、前側凹部の車幅方向外側に前壁と平行な第3リブを設け、前壁および第3リブにサスペンションアームの前部を支持する第1支持部を形成するとともに、後側凹部の車幅方向外側に後壁と平行な第4リブを設け、後壁および第4リブにサスペンションアームの後部を支持する第2支持部を形成し、第1支持部および第2支持部はダンパーベースの車幅方向内壁の下端が接続されるフロントサイドフレームの車幅方向外壁の上方に位置するので、サスペンションアームからダンパーベースに入力した上下方向の荷重をフロントサイドフレームに効率的に伝達して吸収することができる
自動車の車体前部の斜視図。 図1の2部拡大図。 図2の3方向矢視図。 図2の4方向矢視図。 図3の5−5線断面図。 図2の6方向矢視図。
以下、図1〜図6に基づいて本発明の実施の形態を説明する。尚、本明細書において前後方向、左右方向(車幅方向)および上下方向とは、運転席に着座した乗員を基準として定義される。
図1に示すように、自動車の車体前部は、車室の床面を構成するフロア11と、フロア11の左右両側部に沿って前後方向に延びる左右一対のサイドシル12,12と、左右のサイドシル12,12の前端から起立する左右一対のフロントピラーロア13,13と、左右のフロントピラーロア13,13の上端から後上方に延びる左右一対のフロントピラーアッパー14,14と、フロア11の前端から起立して左右のフロントピラーロア13,13を連結するダッシュパネルロア15と、フロア11の前端から前方に延びる左右一対のフロントサイドフレーム16,16と、左右のフロントピラーロア13,13の上端に接続された左右一対の矩形断面部材17,17と、左右の矩形断面部材17,17の前端から前方に延びる左右一対のアッパーメンバ18,18と、左右のアッパーメンバ18,18の前端から前下方かつ車幅方向内側に延びる左右一対のロアメンバ19,19とを備える。
さらに自動車の車体前部は、左右のフロントサイドフレーム16,16の前端および左右のロアメンバ19,19の前端間を車幅方向に連結する左右一対の連結メンバ20,20と、左右の連結メンバ20,20の前面に接続された左右一対のバンパービームエクステンション21,21と、左右のバンパービームエクステンション21,21の前端間を車幅方向に連結するバンパービーム22と、左右のバンパービームエクステンション21,21の後端間に支持された矩形枠状のフロントバルクヘッド23と、フロントバルクヘッド23の左上および右上の角部を左右のロアメンバ19,19の前後方向中間部に連結する左右一対のフロントバルクヘッドアッパーサイド24,24とを備え、左右のフロントサイドフレーム16,16および左右のアッパーメンバ18,18間が、アルミニウム合金の鋳物製の左右一対のダンパーベース25,25で連結される。ダンパーベース25,25を除く上記各部材は、基本的に鋼板をプレス成形したもので構成される。
図2〜図5に示すように、アッパーメンバ18は、上壁26a、車幅方向外壁26b、上部フランジ26cおよび下部フランジ26dを有する略L字状断面の第1部材26と、下壁27a、車幅方向内壁27b、上部フランジ27cおよび下部フランジ27dを有する略L字状断面の第2部材27とを、上部フランジ26c,27cどうしを溶接し、下部フランジ26d,27dどうしを溶接して矩形閉断面に構成される。またフロントサイドフレーム16は、上壁28a、車幅方向内壁28bおよび下壁28cを有して車幅方向外側に開放するコ字状断面の第1部材28と、第1部材28の開口部を閉塞する平板状の第2部材29とを結合して閉断面に構成される。
図2〜図6に示すように、ダンパーベース25は、上壁25aと、上壁25aに第1角部c1を介して連続する車幅方向外壁25bと、上壁25aに第2角部c2を介して連続する車幅方向内壁25cと、上壁25aに第3角部c3を介して連続する前壁25dと、上壁25aに第4角部c4を介して連続する後壁25eとを備えて下面が開放する箱状に構成される。上壁25aには、車幅方向内側に位置する円形の第1開口部25fと、車幅方向外側に位置する異形の第2開口部25gとが形成されており、第1開口部25fに前輪のサスペンション装置のダンパー(不図示)の上端が嵌合して支持され、第2開口部25gに上向きに膨らむゴム製のキャップ30が装着される。
そしてダンパーベース25の車幅方向外壁25bはアッパーメンバ18の第2部材27の車幅方向内壁27bに接続され、ダンパーベース25の車幅方向内壁25cの下端はフロントサイドフレーム16の車幅方向外壁を構成する第2部材29に接続される(図5参照)。ダンパーベース25を前後方向に見たとき、その下側が車幅方向外側に傾斜しており、鋳造時にアンダーカットが発生しないように、ダンパーベース25の他の各部も車幅方向内壁25cと同方向(図5の矢印A1方向)に傾斜している。
ダンパーベース25の上半部には、車幅方向内壁25cおよび前壁25d間を上下方向に延びて第2角部c2および第3角部c3に達する前側凹部25hと、車幅方向内壁25cおよび後壁25e間を上下方向に延びて第2角部c2および第4角部c4に達する後側凹部25iとが形成される(図1および図3参照)。その結果、前側凹部25hの両側縁および中央部に上下方向に延びる3本の稜線が形成され、後側凹部25iの両側縁および中央部に上下方向に延びる3本の稜線が形成される。
ダンパーベース25の上壁25aの上面には、第1開口部25fを中心として放射状に延びる複数の第1リブ25j…が形成されており、それらの第1リブ25j…の先端は上壁25aの周囲の第1〜第4角部c1〜c4に達している。複数の第1リブ25j…のうちの2本の第1リブ25j(1),25j(2)は、第2開口部25gの近傍を通過して第1角部c1に達している(図2および図3参照)。またダンパーベース25の上壁25aの下面には、種々の方向に延びて相互に交差するとともに、車幅方向外壁25b、前壁25dおよび後壁25eに交差する複数の第2リブ25k…が形成される。第2リブ25k…の厚さは、上面の第1リブ25j…の厚さよりも薄くなっている。
ダンパーベース25の内部には、上壁25a、車幅方向外壁25bおよび車幅方向内壁25cを接続して前壁25dと略平行(車幅方向)に延びる前部補強リブ25mと、上壁25a、車幅方向外壁25bおよび車幅方向内壁25cを接続して後壁25eと略平行(車幅方向)に延びる後部補強リブ25nとが形成される(図4および図5参照)。
前輪のサスペンション装置のアッパーアーム31(図4および図6参照)は二股に分岐した前端および後端を備えており、前端は前部ゴムブッシュジョイント32を介してダンパーベース25の前壁25dおよび前部補強リブ25mに形成された第1支持孔25o,25o(図6参照)に上下揺動可能に支持され、後端は後部ゴムブッシュジョイント33を介してダンパーベース25の後壁25eおよび後部補強リブ25nに形成された第2支持孔25p,25p(図6参照)に上下揺動可能に支持される。アッパーアーム31の車幅方向外端には図示せぬナックルに連結されるボールジョイント34(図4参照)が設けられており、このボールジョイント34はダンパーベース25の上壁25aの第2開口部25gの下方に位置している。
図2に示すように、ダンパーベース25の車幅方向外壁25bは、複数のリベット35…を介してアッパーメンバ18の第2部材27の車幅方向内壁27bに締結される。また図3に示すように、ダンパーベース25の車幅方向内壁25cに鋼板36が複数のリベット37…で締結されており、この鋼板36がフロントサイドフレーム16の車幅方向外壁を構成する第2部材29に、ダンパーベース25の車幅方向内壁25cに形成した複数の窓孔25q…を介して溶接される。そして断面L字状のガセット38が、鋼板36の車幅方向内面およびフロントサイドフレーム16の第1部材28の上壁28aの上面に溶接される。
図1に示すように、ダンパーベース25、鋼板36、アッパーメンバ18、ロアメンバ19および前後のホイールハウスの一部39F,39Rは予めサブアセンブリとして組み立てられており、このサブアセンブリが一括してフロントサイドフレーム16および矩形断面部材17に結合される。
次に、上記構成を備えた本発明の実施の形態の作用を説明する。
路面から前輪に入力された荷重がダンパーおよびアッパーアーム31を介してアルミニウム合金製のダンパーベース25の上壁25aに伝達されるが、上壁25aは第1角部c1と第1開口部25fとの間に前輪のアッパーアーム31の車幅方向外端のボールジョイント34が進入可能な第2開口部25gを備えるため、この第2開口部25gによってダンパーベース25の剛性が低下する懸念がある。しかしながら、本実施の形態によれば、ダンパーベース25の上壁25aに第1開口部25fを中心として放射状に延び、ダンパーベース25の第1〜第4角部c1〜c4に達する複数の第1リブ25j…が形成されるので、ダンパーからダンパーベース25の上壁25aの第1開口部25fに入力した荷重を複数の第1リブ25j…を介して剛性が高い第1〜第4角部c1〜c4に伝達することで、部品点数や重量の増加を回避しながら、ダンパーベース25の上壁25aの剛性を高めることができる。特に、複数の第1リブ25j…のうちの2本の第1リブ25j(1),25j(2)は第2開口部25gの両側を通って第1角部c1に達しているので(図2および図3参照)、第2開口部25gを形成したことによるダンパーベース25の上壁25aの剛性低下を最小限に抑えることができる。
またダンパーベース25の上壁25aの下面に第1リブ25j…よりも薄い複数の第2リブ25k…が形成されるので、上壁25aの上面よりも狭い上壁25aに下面に多数の第2リブ25k…を容易に形成し、第2開口部25gを形成したことによるダンパーベース25の上壁25aの剛性低下を更に効果的に抑制することができる。
さらにダンパーベース25の車幅方向内壁25cおよび前壁25d間に上下方向に延びて第2角部c1および第3角部c3に達する前側凹部25hが形成され、ダンパーベース25の車幅方向内壁25cおよび後壁25e間に上下方向に延びて前記第2角部c2および前記第4角部c4に達する後側凹部25iが形成されるので、前側凹部25hおよび後側凹部25iにより車幅方向内壁25c、前壁25dおよび後壁25eに6本の稜線を形成してダンパーベース25の剛性を高めることができる。
このとき、ダンパーベース25の車幅方向内壁25cは下方に向かって車幅方向外側に傾斜するとともに下端がフロントサイドフレーム16の第2部材29に接続され、前側凹部25hおよび後側凹部25iはダンパーベース25の車幅方向内壁25cの上半部に形成されるので(図3および図5参照)、下方に向かって車幅方向外側に傾斜するダンパーをダンパーベース25の内部に容易に収納できる。しかもダンパーベース25の車幅方向内壁25cが傾斜せずに真っ直ぐに上下方向に延びていると、ダンパーベース25の車幅方向内壁25cの下端に接続されるフロントサイドフレーム16の車幅方向の幅を充分に確保することが困難になるが、ダンパーベース25の車幅方向内壁25cを傾斜させたことで、その傾斜分だけフロントサイドフレーム16の車幅方向の幅を大きく確保して車体剛性を確保することができる。
またダンパーベース25の前側凹部25hの車幅方向外側に前壁25dと平行な前部補強リブ25mを設け、前壁25dおよび前部補強リブ25mにアッパーアーム31の前部ゴムブッシュジョイント32を支持する第1支持孔25o,25oを形成するとともに、後側凹部25iの車幅方向外側に後壁25eと平行な後部補強リブ25nを設け、後壁25eおよび後部補強リブ25nにアッパーアーム31の後部ゴムブッシュジョイント33を支持する第2支持孔25p,25pを形成し、第1支持孔25o,25oおよび第2支持孔25p,25pはダンパーベース25の車幅方向内壁25cの下端が接続されるフロントサイドフレーム16の第2部材29の上方に位置するので、アッパーアーム31からダンパーベース25に入力した上下方向の荷重をフロントサイドフレーム16に効率的に伝達して吸収することができる。
しかも第2開口部25gはゴム製のキャップ30で覆われるので、アッパーアーム31の車幅方向外端に設けたボールジョイント34を塵等から保護するとともに、ボッネットフードに障害物が衝突したときに、ゴム製のキャップ30が撓むことでボッネットフードの変形が可能になる。
またアルミニウム合金製のダンパーベース25は溶接が困難であるが、ダンパーベース25の車幅方向外壁25bをアッパーメンバ18の車幅方向内壁27bにリベット35…で締結するので、アルミニウム合金製のダンパーベース25と鋼板製のアッパーメンバ18とを強固に結合することができる。さらにダンパーベース25の車幅方向内壁25cに鋼板36をリベット37…で締結し、鋼板36をフロントサイドフレーム16の第2部材29に溶接するので、溶接が困難なアルミニウム合金製のダンパーベース25を鋼板製のフロントサイドフレーム16に強固に結合することができる。
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
例えば、本発明のサスペンションアームは実施の形態のアッパーアーム31に限定されるものではない。
16 フロントサイドフレー
5 ダンパーベース
25a 上壁
25b 車幅方向外壁
25c 車幅方向内壁
25d 前壁
25e 後壁
25f 第1開口部
25g 第2開口部
25h 前側凹部
25i 後側凹部
25j 第1リ
5m 前部補強リブ(第3リブ)
25n 後部補強リブ(第4リブ)
25o 第1支持孔(第1支持部)
25p 第2支持孔(第2支持部)
29 第2部材(車幅方向外壁
1 アッパーアーム(サスペンションアーム
1 第1角部
c2 第2角部
c3 第3角部
c4 第4角部

Claims (3)

  1. アルミニウム合金製のダンパーベース(25)が、上壁(25a)と、前記上壁(25a)に第1角部(c1)を介して連続する車幅方向外壁(25b)と、前記上壁(25a)に第2角部(c2)を介して連続する車幅方向内壁(25c)と、前記上壁(25a)に第3角部(c3)を介して連続する前壁(25d)と、前記上壁(25a)に第4角部(c4)を介して連続する後壁(25e)とを備えて下面が開放する箱構造であり、前記上壁(25a)に形成した第1開口部(25f)に前輪のダンパーの上端が嵌合して支持され、前記上壁(25a)の上面に前記第1開口部(25f)から放射状に延びる複数の第1リブ(25j)が形成された自動車の車体構造であって、
    前記上壁(25a)は前記第1角部(c1)と前記第1開口部(25f)との間に前輪のサスペンションアーム(31)の車幅方向外端部が進入可能な第2開口部(25g)を備え、前記複数の第1リブ(25j)のうちの2本は前記第2開口部(25g)の両側を通って前記第1角部(c1)に達しており、
    前記車幅方向内壁(25c)および前記前壁(25d)間に上下方向に延びて前記第2角部(c2)および前記第3角部(c3)に達する前側凹部(25h)が形成され、前記車幅方向内壁(25c)および前記後壁(25e)間に上下方向に延びて前記第2角部(c2)および前記第4角部(c4)に達する後側凹部(25i)が形成されることを特徴とする自動車の車体構造。
  2. 前記車幅方向内壁(25c)は下方に向かって車幅方向外側に傾斜するとともに下端がフロントサイドフレーム(16)の車幅方向外壁(29)に接続され、前記前側凹部(25h)および前記後側凹部(25i)は前記車幅方向内壁(25c)の上半部に形成されることを特徴とする、請求項に記載の自動車の車体構造。
  3. 前記前側凹部(25h)の車幅方向外側に前記前壁(25d)と平行な第3リブ(25m)を設け、前記前壁(25d)および前記第3リブ(25m)に前記サスペンションアーム(31)の前部を支持する第1支持部(25o)を形成するとともに、前記後側凹部(25i)の車幅方向外側に前記後壁(25e)と平行な第4リブ(25n)を設け、前記後壁(25e)および前記第4リブ(25n)に前記サスペンションアーム(31)の後部を支持する第2支持部(25p)を形成し、前記第1支持部(25o)および前記第2支持部(25p)は前記ダンパーベース(25)の車幅方向内壁(25c)の下端が接続される前記フロントサイドフレーム(16)の車幅方向外壁(29)の上方に位置することを特徴とする、請求項に記載の自動車の車体構造。
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