JP6706120B2 - 車両用外装部材の取付け構造 - Google Patents

車両用外装部材の取付け構造 Download PDF

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Description

この発明は、外装部材を車両本体に取り付けるための車両用外装部材の取付け構造に関するものである。
トラック等の車高の高い車両には、車高の低い乗用車等が衝突した際の潜り込みを防止するために、車両の下方位置に車両用外装部材が設けられている。車両用外装部材は、車両本体におけるサイドレールと連結するステー部材などによって取り付けられる。
ところで、外装部材に衝突などによって応力が加わった際に、所望の荷重分布が生じるのが望ましいとされており、各重量と潜り込み性能とのバランスから設計の最適化を考慮する必要がある。すなわち、道路運送車両の保安基準第18条の2、突入防止装置の技術基準 細目を定める告知によれば、外装部材の両外側と中央部では荷重が小さく、中央部のやや外側では、荷重が大きくなるのが好ましく、国によって車両の基準として規格化がなされている場合もある。
上記荷重分布を、図11に示す。
図11では、車両本体側のサイドレール100の側壁にそれぞれ、側壁の延長面上に配置されたステー部材130の一端が下向きに取り付けられ、ステー部材130の他端側に外装部材110が取り付けられる。この構造において、外装部材側から衝突などによって応力が加わると、材料の強度設計などに基づいて好適な荷重分布に近い状態が得られるようにしている。しかし、中央部およびその外側近傍で、好適な荷重分布にすると、外装部材両端側の荷重が不足する状態になる。一方、最弱部であるP1負荷を強度的に満足するよう設計するためには、ステー部材全体を肉厚化させる必要があり、その場合、中央部およびその外側近傍で荷重が大きくなり、過剰スペックの状態になり、最適設計の観点から適さない。
従来技術である特許文献1では、ステー部材に相当するサポート部材で外装部材を支持し、サポート部材は、上記車体フレームに接合して取り付けられる第一取付部と、第一取付部よりも下方に位置して外装部材に接合して取り付けられる第二取付部と、これら第一取付部及び第二取付部の間に位置する中間部とを有し、第二取付部を第一取付部に対して車幅方向外側に離間させるために、上記中間部を第一取付部の下端部から斜め下方に延出するように車幅方向外側に屈曲したものが提案されている。
また、特許文献2では、取付ブラケットが、縦長長方形状の板材とその長方形状の板材の側縁下部から一体に延びた四角形状の板材で形成されると共にその四角形状の板材を直角に折り曲げて形成された縦長長方形状のステー板とそのステー板から車幅方向外側に延びると共にプロテクタ本体を支持する取付片とで構成され、ステー板の上部には、ステー板を上記フレームの側面にボルトやリベットで固定するための取付穴が形成される。取付片と反対方向のステー板の上下縁に沿って、そのステー板とで水平断面T字状となるようにサポート板が設けられ、かつ、上記取付片とサポート板間にステー板に沿って水平に延びるように設けられると共に取付片とサポート板を連結する上下のリブが設けられて構成されている。
特開2006−088905号公報 特開2008−062838号公報
しかし、従来技術の工夫によっても荷重をバランスよく、または過剰スペックとならないように分布させることが難しく、衝突側に不適正な荷重分布で応力が加わるなどして適正な基準を満たすことができないという問題がある。
本発明は、上記事情を背景としてなされたものであり、応力付加に対し、適正な荷重分布を得ることができる車両用外装部材の取付け構造を提供することを目的の一つとする。
本発明の車両用外装部材の取付け構造のうち、第1の形態は、車両本体のサイドレールにおける車幅方向の両側の側壁面に、それぞれ、一方側が固定され下方向に延出して車幅方向外側に少なくとも1回以上曲がり他方側に外装部材が取り付けられるステー部材を有し、
前記ステー部材は、車両前後方向両端部に、少なくとも車幅方向外側に伸びるフランジ部が設けられており、前記フランジ部のうち、車両前後方向前方側のフランジ部に、フランジ面に沿ってリンフォース材が設けられており、
前記リンフォース材は、側部一端側が前記フランジ部に固定され、側部他端側が前記フランジ部と間隔をおいて、他方のフランジ部よりも前記フランジ部に近接するようにして前記ステー部材に固定されて前記フランジ部の少なくとも一部で閉口化がなされていることを特徴とする
他の形態の車両用外装部材の取付け構造の発明は、前記形態において、前記ステー部材には、前記他方側に、車幅方向に沿い、ステー部材本体の幅を両側で超えて延伸している外装部材取付面を有し、車両前後方向後方側に向けた外装部材用の取付部が設けられていることを特徴とする。
他の形態の車両用外装部材の取付け構造の発明は、前記形態において、前記外装部材用の取付部側で前記ステー部材に補強板が設けられていることを特徴とする。
他の形態の車両用外装部材の取付け構造の発明は、前記形態において、前記補強板の側部一端側が前記フランジ部の内面に固定され、側部他端側が前記フランジ部と間隔をおいて前記ステー部材に固定されて前記フランジ部の一部で閉口化がなされていることを特徴とする。
他の形態の車両用外装部材の取付け構造の発明は、前記形態において、前記ステー部材が車幅方向に二つ配置されて、両ステー部材の前記一方側の取り付け位置における間隔W0と、両ステー部材の前記他方側の取り付け位置における間隔W1が、W0<W1の関係を有することを特徴とする。
他の形態の車両用外装部材の取付け構造の発明は、前記形態において、前記フランジ部は、前記ステー部材の曲がりに沿った形状を有することを特徴とする。
他の形態の車両用外装部材の取付け構造の発明は、前記形態において、前記リンフォース材は、前記ステー部材の形状に沿った形状を有し、前記ステー部材の少なくとも一つの曲がりを跨いだ形状を有することを特徴とする。
他の形態の車両用外装部材の取付け構造の発明は、前記形態において、前記フランジ部は、少なくとも前記一方側の取付面と前記他方側の取付面との間に設けられていることを特徴とする。
他の形態の車両用外装部材の取付け構造の発明は、前記形態において、前記フランジ部は、車両前後方向後方側のフランジ部で前記一方側の取付面先端側に伸長し、車両前後方向前方側のフランジ部で前記一方側の取付面基端側に伸長していることを特徴とする。
他の形態の車両用外装部材の取付け構造の発明は、前記形態において、前記リンフォース材は、リンフォース材が設けられた前記フランジ部の全長に対し、50%以上の長さを有することを特徴とする。
他の形態の車両用外装部材の取付け構造の発明は、前記形態において、前記ステー部材と前記フランジ部と一体成形されていることを特徴とする。
本発明によれば、衝突時に、適正な分布に応じた適正な荷重分布を得ることが可能になり、最も不利であるバンパ端部負荷(P1点)において、ステー直上に作用する曲げモーメントMを小さくでき荷重ピークが向上し保安基準を満たし、車両幅方向全域にわたって潜り込み防止効果のバランスが良い効果がある。また、リンフォース材は、ステー部材に作用するねじれ変形を抑制する効果ももたらす。
また、外装部品の両端部側に乗用車が衝突した時に、外装部品に働く作用点とステー部材に働く反作用点との間の距離を小さくする(図に示すL長を短くできる)ため、ステー部材の外装部材接触部外側にかかるモーメントは小さくなり、結果 潜り込み防止性能が向上するという効果がある。
また、ステー部材が車幅方向に二つ配置されて、両ステー部材の前記一方側の取り付け位置における間隔W0と、両ステー部材の前記他方側の取り付け位置における間隔W1が、W0<W1の関係を有しているのが望ましく、さらには、W0とW1とは、W1>W0*1.2の関係を有するのが一層望ましい。
また、リンフォース材は、前記ステー部材の形状に沿った形状を有し、前記曲がりを跨いだ形状を有しているのが望ましく、これにより、ステー本体の曲がり部に集中する応力を分散させ潜り込み防止性能を発揮するという効果がある。
また、フランジ部は、車両方向前後方向外側のフランジ部で前記一方側の取付面先端側に伸長し、車両方向前後方向内側のフランジ部で前記一方側の取付面基端側に伸長しているものとすることができ、これにより、ステー本体の曲がり部に集中する応力を分散させ潜り込み防止性能を発揮する。
さらに、フランジ部をリンフォース材で閉口化すれば、衝突時に発生するステーの過大変形を抑制し、結果潜り込み防止効果を高める。
リンフォース材を設けるフランジ部では、全域で閉口化することが最も効果的であるが50%未満では曲がり部などを跨ぐことが難しく、ステー部材が大きく変形し、結果潜り込み防止機能を十分に得られなくなる。
また、車両本体の側壁面とステー部材との間に介在する補助部材を設けることができ、これにより、取り付け強度を向上させることができる。
前記ステー部材と前記フランジ部と一体成形されたものとすることができ、これにより部品点数が大幅に少なくなり、溶接部(接合部)が少なく強度低下しない。また、フランジ部を同時形成させることができ、工程が短くなる効果がある。
本発明の一実施形態の使用状態を示す斜視図である。 本実施形態のステー部材の一つを示す、正面側の斜視図(A図)、背面側の斜視図(B図)である。 同じく、平面図(A図)、正面図(B図)、底面図(C図)である。 本実施形態の使用状態を示す平面図である。 本実施形態における荷重分布の概要を示す図である。 本発明の他の実施形態の使用状態を示す斜視図である。 本発明のさらに他の実施形態の使用状態を示す斜視図である。 本発明のさらに他の実施形態の使用状態を示す正面側の斜視図、背面側の斜視図、平面図である。 本発明の実施例におけるピーク荷重の時間的変化を示すグラフである。 同じく、ピーク荷重の時間的変化を示すグラフである。 従来の取り付け構造におけるピーク荷重の概要を示す図である。
以下に、本発明の一実施形態を説明する。
本実施形態に用いられるステー部材を図面に基づいて説明する。
ステー部材10A、10Bは、図1に示すように、車幅方向両側に取り付けられて配置されるものであり、左右対称の形状を有している。車両の後方側では、後方側から見て左側にステー部材10Aが位置し、車両前後方向外側から見て右側にステー部材10Bが位置する。
図2、3に示すようにステー部材10Aは、ステー本体板1Aの両端に下部フランジ部2A、上部フランジ部3Aが設けられており、一体成形によって形成されている。
なお、ステー部材10Aとステー部材10Bとは、車幅中心を軸にして左右対称の構成を有している。以下では、主としてステー部材10Aについて説明し、ステー部材10B側ではその説明を省略または簡略化する。ステー部材10B側でも、ステー部材10A側の符号の「A」を「B」に置き換えることで左右対称となる構成が示される。
ステー本体10Aは、上端部となる側に、車両本体取付面40Aを有しており、取り付け時には略垂直に設置される。車両本体取付面40Aには、ボルト穴、リベット穴となる取付穴を有している。ステー本体10Bでも、上端部となる側に、車両本体取付面を有しており、取り付け時には略垂直に設置される。
取り付け状態で車両本体取付面40Aの下方となる側は、左外側に曲がる第1コーナー部5Aを有している。第1コーナー部5Aの曲がり角度は特に限定されるものではないが、例えば、3〜25度の曲がり角度を挙げることができる。曲がりは、屈曲するものでもよく、また、湾曲して曲がりを生じるものでもよい。第1コーナー部5Aでは、曲がり領域を設けてそれよりも下方となる位置の傾斜角度を調整するようにしてもよい。本実施形態では、湾曲した曲がり領域を設けることで、それよりも下方となるステー本体板1Aの傾斜角度を所望の角度(例えば3〜25度)に調整している。
ステー本体板1Aでは、取り付け状態で曲がり領域の下方側の面に、組付け工程で位置決めするための貫通穴20Aが設けられている。
ステー部材10B側でも左右対称となるものの同様の構成を有している。
ステー本体板1Aでは、取り付け状態で傾斜した領域の下方側では、内側に曲がる第2コーナー部6Aを有している。曲がりは、屈曲するものでもよく、また、湾曲して曲がりを生じるものでもよい。第2コーナー部6Aでは、曲がり領域を設けてそれよりも下方となる位置の傾斜角度を調整するようにしてもよい。本実施形態では、湾曲した曲がり領域を設けることで、それよりも下方となるステー本体板1Aの傾斜角度を設置時に鉛直方向となるように調整している。
ステー部材10B側も左右対称であるが同様の構成を有している。
ステー本体板1Aの鉛直方向となる領域では、車両前後方向外側に向くように、外側に外装部材取付面70Aを有する外装部材取付部7Aを有している。外装部材取付部7Aでは、ステー本体板1Aを溶接などによって接合することができる。
外装部材取付部7Aは、その中央部に、下部フランジ部2A、上部フランジ部3Aの中央部が位置するようにステー本体板1Aに取り付けられている。
ステー部材10B側でも左右対称であるが同様の構成を有している。
なお、前記した下部フランジ部2A、上部フランジ部3Aは、ステー本体板1Aの第1コーナー部5A、第2コーナー部6Aに沿った外縁形状を有している。したがって、第1コーナー部5A、第2コーナー部6Aの高さは、全長に亘って略均等になっている。
ステー部材10B側でも左右対称であるが同様の構成を有している。
また、下部フランジ部2Aの内面側には、上面壁と側面壁とを有する中空のリンフォース材12Aが固定されている。リンフォース材12Aの側面壁は、下部フランジ部2Aの外縁よりも内側に位置している。すなわち、リンフォース材12Aは、側部一端側が下部フランジ部の内2A面外側に固定され、側部他端側が下部フランジ部2Aと間隔をおいてステー本体板1Aに固定されている。これにより下部フランジ部2Aの少なくとも一部で閉口化がされている
リンフォース材12Aは、外装部材取付部7Aに近接する位置に端部を有しており、この実施形態では、第2コーナー部6A端に一端部を有する。また、他端部は、第1コーナー部5Aを跨いで車両本体取付面40Aに達している。
また、ステー部材10B側でも同様にリンフォース(図示しない)が形成されている。
下部フランジ部の閉口化は、衝突時に発生するステーの過大変形を抑制し、結果潜り込み防止効果を高める。リンフォース材は、下部フランジ部2Aの全域に亘って閉口化することが最も効果的である。
外装部材の取付側のフランジは、“斜め下方向”から“水平方向”へ方向転換する移行域がある。移行域にリンフォース材を成形させることは材料特性の伸び限界の観点から難しい。このため、下部フランジ部2Aの外装部材取付部側では補強板9Aが設けられている。ステー部材10B側も同様である。補強板9Aは、側部一端側が下部フランジ部2Aの内面外側に固定され、側部他端側が下部フランジ部2Aと間隔をおいてステー本体板1Aに固定されている。これにより下部フランジ部2Aの少なくとも一部で閉口化がされている。
車両本体への取付側では、応力が集中する曲がり部も補強する必要がある。しかし、車両本体に近い曲がり部では角度が緩やかで材料特性の成形範囲内であり、リンフォース材の加工・設置が容易になる。
リンフォース材は、これらを考慮して下側フランジ部全体長の50%以上とするのが望ましい。
リンフォース材の長さが下部フランジ部の長さの50%未満であると、車両本体側の曲がり部を跨ぐのが難しくなり、ステー部材が大きく変形し結果潜り込み防止機能が低下する。
次に、ステー部材10A、10Bを用いた車両用外装部材の取付け構造を図4に示す。
ステー部材10A、10Bは、下部フランジが車両方向前方側に位置し、上部フランジ部が車両方向後方側に位置するようにして、ステー部材10A、10Bの一方に位置する車両本体取付部4A、4Bを車両本体取付面40A、40Bを介してボルト、リベットなどによって車両本体の側壁面であるサイドレール100に取り付ける。
この際に、車両方向外側から見て、ステー部材10Aが左側に位置し、ステー部材10Bが右側に位置する。
また、ステー部材10A、10Bの他方側に位置する外装部材取付部7A、7Bでは、車両前後方向外側に向いた外装部材取付面を介して外装部材110にボルトやリベットなどによって取り付けられる。この実施形態では、外装部材110は、バンパである。ただし、本発明としては、外装部材がバンパに限定されるものではない。
取付後の状態では、図4に示すように、車両本体取付面間の取付間隔をW0、他方側の外装部材取付面の中心間距離の取付間隔W1として、W0<W1となる。 W0<W1となることにより、外装部材110の端部と、外装部材取付部7A、7Bとの距離Lが従来よりも短くなり、外装部材110における荷重分布を変えることができる。なお、W1>W0×1.2とするのが一層望ましい。
図5は、本実施形態における応力負荷時の荷重分布の概要を示すものである。なお、両端および中央の荷重分布P1、P3は同等とし、P1、P3間の中央部では、荷重P2が1.8×P1〜2.0×P1となるのが必要とされている。荷重要件に対するグラフは、本実施形態による荷重分布を示すものであり、荷重分布は荷重要件にほぼ沿った結果が得られている。
また、図6に示すように、側壁面に沿った車両本体取付部4A、4Bでは、取付に際し、側壁面を挟むように、車両本体取付部4A、4Bの反対側に補助部となる補助板13を配置して取付強度を高めてもよい。
なお、上記実施形態では、下部フランジ部に補強板を設けた例について説明した。ただし、本発明としては、補強板を設けないものとしてもよい。図7は、補強板を設けていないステー部材の例を示すものであり、下部フランジ部2Aには、リンフォース材12Aが設けられ、補強板は配置されていない。なお、その他の構造は、上記実施形態と同様であり、詳細な説明は省略する。
また、上記各実施形態では、ステー部材に二つの曲がり部を有するものとして説明したが、曲がりが一つのものであってもよい。
図8は、曲がりが一つのステー部材を示すものであり、一方のステー部材のみを示している。
このステー部材10A1では、ステー本体板1A1の両端に下部フランジ部2A1、上部フランジ部3A1が設けられており、一体成形によって形成されている。
ステー本体10A1は、上端部となる側に、車両本体取付面40A1を有している。
取り付け状態で車両本体取付面40A1の下方となる側は、左外側に曲がるコーナー部5A1を有している。コーナー部5A1の曲がり角度は特に限定されるものではないが、例えば、3〜25度の曲がり角度を挙げることができる。曲がりは、屈曲するものでもよく、また、湾曲して曲がりを生じるものでもよい。
ステー本体板1Aでは、取り付け状態で曲がり領域の下方側の面に、貫通穴20A1が設けられている。
ステー本体板1A1の下方側では、車両前後方向外側に向くように、外側に外装部材取付面70A1を有する外装部材取付部7A1を有している。外装部材取付部7A1では、ステー本体板1Aを溶接などによって接合することができる。
外装部材取付部7A1は、その中央部に、下部フランジ部2A1、上部フランジ部3A1の中央部が位置するようにステー本体板1A1に取り付けられている。
なお、前記した下部フランジ部2A1、上部フランジ部3A1は、ステー本体板1A1のコーナー部5A1に沿った外縁形状を有している。したがって、コーナー部5A1の高さは、全長に亘って略均等になっている。
また、下部フランジ部2A1の内面側には、上面壁と側面壁とを有する中空のリンフォース材12A1が固定されている。リンフォース材12A1の側面壁は、下部フランジ部2Aの外縁よりも内側に位置している。
リンフォース材12A1は、側部一端側が下部フランジ部2A1内面外側に固定され、側部他端側が下部フランジ部2A1と間隔をおいてステー本体板1A1に固定されている。これにより下部フランジ部2A1の少なくとも一部で閉口化がされている
リンフォース材12A1は、外装部材取付部7A1に近接する位置に端部を有しており、この実施形態では、第2コーナー部6A1端に一端部を有する。また、他端部は、コーナー部5A1を跨いで車両本体取付面40A1に達している。
下部フランジ部2A1の外装部材取付部側では補強板9A1が設けられている。補強板9A1は、側部一端側が下部フランジ部2A1面外側に固定され、側部他端側が下部フランジ部2A1と間隔をおいて下部フランジ部材2A1に固定されている。これにより下部フランジ部2A1の少なくとも一部で閉口化がされている。なお、この実施形態でも、補強板9A1を有しないものであってもよい。
次に、本実施形態による取付構造と、リンフォースを有していない取付構造と、曲がりを有しない従来のステー部材を用いた取付構造とを用いて応力負荷試験(外装部材の端部にかかる負荷(P1負荷)を模擬した解析)を行った。その結果を図9、10に示す。
リンフォースの有無による試験において、リンフォースを有していない供試材では、ピーク荷重が61.8kNを示し、リンフォースを有している実施形態の供試材では、ピーク荷重が87.5kNとなり、リンフォースによる効果が顕著であった。
一方、ステー部材における曲がりの有無による試験を行った。この試験(解析)では、いずれもリンフォースを有するものとした。その結果、曲がりを有していないステー部材を用いた供試材では、ピーク荷重が54.5kNであるのに対し、曲がりを有している供試材では、ピーク荷重は、66.5kNであり、ピーク荷重の増加が認められた。
外装部材の両端部側に乗用車が衝突した時に、外装部品に働く作用点とステー部材に働く反作用点との間の距離を小さくした効果で、ステー部材の外装部材接触部外側にかかるモーメントは小さくなり、結果潜り込み防止性能が向上したことが確認できた。
以上、本発明について上記実施形態および実施例に基づいて説明を行ったが、本発明は、上記実施形態の内容に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りは実施形態に対する適宜の変更が可能である。
1A ステー本体板
2A 下部フランジ部
3A 上部フランジ部
4A 車両本体取付部
40A 車両本体取付面
5A 第1コーナー部
6A 第2コーナー部
7A 外装部材取付部
70A 外装部材取付面
9A 補強板
10A、10B ステー部材
12A リンフォース材
13 補助板
100 サイドレール

Claims (11)

  1. 車両本体のサイドレールにおける車幅方向の両側の側壁面に、それぞれ、一方側が固定され下方向に延出して車幅方向外側に少なくとも1回以上曲がり他方側に外装部材が取り付けられるステー部材を有し、
    前記ステー部材は、車両前後方向両端部に、少なくとも車幅方向外側に伸びるフランジ部が設けられており、前記フランジ部のうち、少なくとも車両前後方向前方側のフランジ部に、フランジ面に沿ってリンフォース材が設けられており、
    前記リンフォース材は、側部一端側が前記フランジ部に固定され、側部他端側が前記フランジ部と間隔をおいて、他方のフランジ部よりも前記フランジ部に近接するようにして前記ステー部材に固定されて前記フランジ部の少なくとも一部で閉口化がなされていることを特徴とする車両用外装部材の取付け構造。
  2. 前記ステー部材には、前記他方側に、車幅方向に沿い、ステー部材本体の幅を両側で超えて延伸している外装部材取付面を有し、車両前後方向後方側に向けた外装部材用の取付部が設けられていることを特徴とする請求項1記載の車両用外装部材の取付け構造。
  3. 前記外装部材用の取付部側で前記ステー部材に補強板が設けられていることを特徴とする請求項2記載の車両用外装部材の取付け構造。
  4. 前記補強板の側部一端側が前記フランジ部の内面に固定され、側部他端側が前記フランジ部と間隔をおいて前記ステー部材に固定されて前記フランジ部の一部で閉口化がなされていることを特徴とする請求項3に記載の車両用外装部材の取付け構造。
  5. 前記ステー部材が車幅方向に二つ配置されて、両ステー部材の前記一方側の取り付け位置における間隔W0と、両ステー部材の前記他方側の取り付け位置における間隔W1が、W0<W1の関係を有することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の車両用外装部材の取付け構造。
  6. 前記フランジ部は、前記ステー部材の曲がりに沿った形状を有することを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の車両用外装部材の取付け構造。
  7. 前記リンフォース材は、前記ステー部材の形状に沿った形状を有し、前記ステー部材の少なくとも一つの曲がりを跨いだ形状を有することを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の車両用外装部材の取付け構造。
  8. 前記フランジ部は、少なくとも前記一方側の取付面と前記他方側の取付面との間に設けられていることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の車両用外装部材の取付け構造。
  9. 前記フランジ部は、車両前後方向後方側のフランジ部で前記一方側の取付面先端側に伸長し、車両前後方向前方側のフランジ部で前記一方側の取付面基端側に伸長していることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の車両用外装部材の取付け構造。
  10. 前記リンフォース材は、リンフォース材が設けられた前記フランジ部の全長に対し、50%以上の長さを有することを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の車両用外装部材の取付け構造。
  11. 前記ステー部材と前記フランジ部と一体成形されていることを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載の車両用外装部材の取付け構造。
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