JP6919187B2 - 車体フロア構造 - Google Patents
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このような車体フロア構造においてクロスメンバの車幅方向外側の端部よりも車幅方向内側の箇所に変形を誘発する脆弱部を設け、側面衝突時の衝突エネルギーを脆弱部によって効率よく吸収し、車両内側に配設される車両用機能部品を適切に保護し、また、乗員を適切に保護する上で有利となる(特許文献1参照)。
しかしながら、側面衝突時に脆弱部が変形した際、脆弱部に続くクロスメンバの稜線部分に亀裂が発生し、この亀裂が稜線に沿って車幅方向の外側および内側に進展すると、クロスメンバによるエネルギー吸収性能が低下してしまうことが懸念される。
特に、クロスメンバの軽量化(薄型化)を図るために引っ張り強度が高い材料でクロスメンバを形成した場合、材料の伸びが小さいため、稜線に沿った亀裂の進展が顕著となる傾向がある。
また、本発明は、前記外補強部材と前記内補強部材は、前記クロスメンバに比べて伸びの大きい材料で形成されていることを特徴とする。
また、本発明は、前記外補強部材の車幅方向外側の端部はサイドシルに連結されていることを特徴とする。
また、本発明は、前記外補強部材と前記内補強部材は、補強部材用脆弱部を介して連結され一体化されていることを特徴とする。
また、本発明は、前記外補強部材は、シート取り付け用のブラケットを取り付けるフロントクロスメンバの箇所を補強していることを特徴とする。
また、本発明は、前記クロスメンバは、互いに異なった方向を向きつつ車幅方向に延在する複数の面部を有し、前記稜線は、隣り合う前記面部の境の箇所で車幅方向に延在しており、前記外補強部材と前記内補強部材は、前記クロスメンバの前記各面部にそれぞれ重ねられる複数の面部を有し、前記外補強部材と前記内補強部材の前記複数の面部は、前記クロスメンバの前記各面部にそれぞれ重ねられ、重ねられた箇所でそれぞれスポット溶接されていることを特徴とする。
また、本発明は、前記外補強部材と前記内補強部材とは前記クロスメンバの断面の内側に配置され、前記外補強部材の車幅方向内側の端部に、車幅方向内側に向いた内側当接面部が設けられ、前記内補強部材の車幅方向外側の端部に、車幅方向外側に向いた外側当接面部が設けられていることを特徴とする。
また、本発明は、前記外補強部材と前記内補強部材とは前記クロスメンバの断面の内側に配置され、前記外補強部材と前記内補強部材は、それぞれ上面部と、前記上面部に稜線を介して接続され車両の前方を向いた前面部と、前記上面部に稜線を介して接続され車両の後方を向いた後面部とを有し、前記外補強部材と前記内補強部材の一方の補強部材に、前記上面部の他方の補強部材に対向する端部と前記前面部の他方の補強部材に対向する端部との間、および、前記上面部の他方の補強部材に対向する端部と前記後面部の他方の補強部材に対向する端部との間にそれら面部を接続する傾斜面部が設けられていることを特徴とする。
そのため、引っ張り強度が高い材料でクロスメンバを形成して軽量化を図っても、側面衝突時のエネルギーをクロスメンバで効率よく吸収する上で有利となる。
また、本発明によれば、側面衝突時に脆弱部が変形し、脆弱部において稜線に亀裂が発生した際に、外補強部材と内補強部材とがクロスメンバの変形に追従して良く伸びるため、発生した亀裂が稜線に沿って車幅方向の外側および内側に進展することを抑制する上でより有利となる。
また、本発明によれば、側面衝突時にサイドシルに加わる衝突エネルギーを外補強部材を介して脆弱部に安定して伝達でき、脆弱部によって側面衝突時のエネルギー吸収を効率よく行なう上で有利となる。
また、本発明によれば、外補強部材と内補強部材とのクロスメンバへの取り付けの簡単化、部品コストの低減を図る上で有利となる。
また、本発明によれば、シート取り付け用ブラケット専用の補強部材を省略でき、部品点数の削減を図り部品コストの低減を図る上で有利となる。
また、本発明によれば、クロスメンバの複数の稜線の補強を確実に行なう上で有利となり、発生した亀裂が複数の稜線に沿って車幅方向の外側および内側に進展することを抑制する上でより有利となる。
また、本発明によれば、脆弱部において発生した亀裂が稜線に沿って車幅方向の外側および内側に進展することを抑制する上でより有利となる。
なお、以下の図面において、符号FRは車両前後方向の前方を示し、符号RHは車幅方向を示し、符号UPRは車両上方を示す。
図1に示すように、本実施の形態の車体フロア構造10は、一対のサイドメンバ12と、フロアパネル14と、一対のクロスメンバ16と、一対のサイドシル18と、外補強部材20と、内補強部材22とを含んで構成されている。
サイドメンバ12は車幅方向に間隔をおいて一対設けられ、各サイドメンバ12は、フロントサイドメンバ12Aと、フロアサイドメンバ12Bと、リアサイドメンバ12Cとを含んで構成されている。
一対のフロアサイドメンバ12Bはダッシュパネル24の車幅方向両側部から車両後方に延在しており、フロアサイドメンバ12Bの後部にはリアシートクロスメンバ26が位置している。
フロントフロアパネル14Aは、一対のフロアサイドメンバ12B上に設けられ、ダッシュパネル24とリアシートクロスメンバ26との間を接続している。
リアフロアパネル14Bは、一対のリアサイドメンバ12C上でリアシートクロスメンバ26から後方に延在し、フロントフロアパネル14Aよりも上方箇所に位置している。
フロアトンネル28の上部には、車両前後方向に延在する補強部材30が取着されている。フロアトンネル28の内側には、例えば、排気管やドライブシャフトなどが収容されている。
フロントクロスメンバ32は、運転席と助手席の車幅方向両側のシートスライドレールの前側取り付けブラケット(不図示)が取着される箇所であり、センタークロスメンバ34は、運転席と助手席の車幅方向両側のシートスライドレールの後側取り付けブラケット(不図示)が取着される箇所である。
フロントクロスメンバ32とセンタークロスメンバ34の車幅方向内側の端部はフロアトンネル28に取着され、車幅方向外側の端部寄りの箇所はフロントフロアパネル14Aを介してフロントサイドメンバ12Aに取着され、車幅方向外側の端部はサイドシル18に取着されている。
サイドシル18は、フロントフロアパネル14Aの車幅方向外側の端部およびクロスメンバ16の車幅方向外側の端部に取着され車両前後方向に延在している。
サイドシル18の車両前方の端部は、ダッシュパネル24の下端に取着され、車両後方の端部はリアシートクロスメンバ26に取着されている。
すなわち、フロントクロスメンバ32は、車両前方を向いた前面部3202と、前面部3202の上端に接続され上方を向いた上面部3204と、上面部3204の車両後端に接続され車両後方を向いた後面部3206と、前面部3202および後面部3206の下端に設けられフロントフロアパネル14Aに取着されるフランジ3207と、前面部3202および後面部3206の車幅方向外端に設けられサイドシル18に取着されるフランジ3208と、上面部3204の車幅方向外端に設けられサイドシル18に取着されるフランジ3209とを有している。
そして、前面部3202と上面部3204との境の箇所が第1稜線3210となっており、上面部3204と後面部3206との境の箇所が第2稜線3212となっており、それら第1稜線3210、第2稜線3212はフロントクロスメンバ32に沿って車幅方向に延在している。
この脆弱部36は、側面衝突時の衝突エネルギーを効率よく吸収し、車両内側に配設される車両用機能部品を適切に保護し、また、乗員を適切に保護するものである。
脆弱部36は、フロントクロスメンバ32の他の箇所に比べて変形を誘発するように構成されている。
脆弱部36は、前面部3202と後面部3206とに設けられフロントクロスメンバ32の内側に変位する内側変位部3602と、上面部3204に設けられフロントクロスメンバ32の上方に変位する上側変位部3604とを含んで構成されている。
外補強部材20と内補強部材22は、フロントクロスメンバ32に比べて伸びの大きい材料で形成されている。
外補強部材20の車幅方向外側の端部はサイドシル18に連結されている。
外補強部材20と内補強部材22は、補強部材用脆弱部38を介して連結され一体化されている。
すなわち、外補強部材20は、前面部2002、上面部2004、後面部2006とを有し、内補強部材22は、外補強部材20と同様に前面部2202、上面部2204、後面部2206とを有している。
外補強部材20と内補強部材22はクロスメンバ16の断面の外側に配置してもよいが、このように内側に配置すると、フロアパネル14上のスペースを狭める不具合いはなく、フロアパネル14上に設けられる各種部材、部品のレイアウトを行なう上で有利となる。
外補強部材20と内補強部材22の複数の面部は、フロントクロスメンバ32の各面部にそれぞれ重ねられ、重ねられた箇所でそれぞれスポット溶接されている。
すなわち、図2(A)、(B)、図3(A)、(B)に示すように、外補強部材20の前面部2002、上面部2004、後面部2006は、脆弱部36の車幅方向外側のフロントクロスメンバ32の箇所において、フロントクロスメンバ32の前面部3202、上面部3204、後面部3206の内側に重ね合わされ、それぞれスポット溶接されている。
また、内補強部材22の前面部2202、上面部2204、後面部2206は、脆弱部36の車幅方向内側のフロントクロスメンバ32の箇所において、フロントクロスメンバ32の前面部3202、上面部3204、後面部3206の内側に重ね合わされ、それぞれスポット溶接されている。
また、補強部材用脆弱部38は、対応するフロントクロスメンバ32の脆弱部36、上面部3204に対してスポット溶接されていない。
なお、図2(B)、図3(B)において記号*はスポット溶接された箇所を示している。
外補強部材20が設けられたフロントクロスメンバ32の箇所に、運転席と助手席の車幅方向両側のシートスライドレールの前側取り付けブラケットのうちの車幅方向外側のシートスライドレールの前側取り付けブラケットが設けられ、外補強部材20は、第1稜線3210、第2稜線3212を補強すると共に、運転席と助手席の車幅方向外側のシートスライドレールの前側取り付けブラケットが取着されるフロントクロスメンバ32の箇所も補強している。
補強部材用脆弱部38は、側面衝突時の脆弱部36の変形を阻害しないようにクロスメンバ16の脆弱部36に対応した箇所に配置されている。
まず、図5(A)に示すように、脆弱部36を備えたフロントクロスメンバ32に内補強部材22および外補強部材20が設けられていない場合について説明する。
この場合、車両が側面衝突し、衝撃荷重がサイドシル18からフロントクロスメンバ32の車幅方向外側の端部に加わった場合、脆弱部36が変形し、脆弱部36において第1稜線3210および第2稜線3212に亀裂が発生し、その亀裂が脆弱部36から第1稜線3210および第2稜線3212に沿って車幅方向の外側および内側に進展することが懸念される。
このような亀裂の進展として以下に示す2種類の態様が想定される。
また、脆弱部36を挟んだフロントクロスメンバ32の前面部3202および後面部3206のうち、例えば、車幅方向外側の前面部3202および後面部3206がフロントクロスメンバ32の内方に変形すると共に車幅方向内側の前面部3202および後面部3206がフロントクロスメンバ32の外方に変形する。
このように脆弱部36を挟んだフロントクロスメンバ32の上面部3204同士、前面部3202同士、後面部3206同士がすれ違うように変形することにより、脆弱部36において第1稜線3210および第2稜線3212に亀裂が発生し、発生した亀裂が脆弱部36から第1稜線3210および第2稜線3212に沿って車幅方向の外側および内側に進展する。
また、脆弱部36を挟んだフロントクロスメンバ32の前面部3202および後面部3206のうち、車幅方向外側の前面部3202および車幅方向内側の前面部3202の双方がフロントクロスメンバ32の内方に変形すると共に、車幅方向外側の後面部3206および車幅方向内側の後面部3206の双方がフロントクロスメンバ32の内方に変形する。
このように脆弱部36を挟んだフロントクロスメンバ32の上面部3204同士、前面部3202同士、後面部3206同士が同じ方向に変形することにより、脆弱部36において第1稜線3210および第2稜線3212に亀裂が発生し、発生した亀裂が脆弱部36から第1稜線3210および第2稜線3212に沿って車幅方向の外側および内側に進展する。
特に、軽量化(薄型化)を図るために引っ張り強度が高い材料でクロスメンバ16を形成した場合、材料の伸びが小さいため、稜線に沿った亀裂の進展が顕著となる不利がある。
したがって、側面衝突時に脆弱部36が変形し、脆弱部36において第1稜線3210および第2稜線3212に亀裂が発生したとしても、外補強部材20と内補強部材22とによって第1稜線3210および第2稜線3212の部分が補強されているので、発生した亀裂が第1稜線3210および第2稜線3212に沿って車幅方向の外側および内側に進展することが抑制される。
そのため、引っ張り強度が高い材料でフロントクロスメンバ32を形成して軽量化を図っても、側面衝突時のエネルギーをフロントクロスメンバ32で効率よく吸収する上で有利となる。
したがって、外補強部材20と内補強部材22とをフロントクロスメンバ32と同一あるいは小さい伸びの材料で形成した場合に比較して、側面衝突時に脆弱部36が変形し、脆弱部36において第1稜線3210および第2稜線3212に亀裂が発生した際に、外補強部材20と内補強部材22とがフロントクロスメンバ32の変形に追従して良く伸びるため、発生した亀裂が第1稜線3210および第2稜線3212に沿って車幅方向の外側および内側に進展することを抑制する上でより有利となる。
したがって、フロントクロスメンバ32の第1稜線3210および第2稜線3212の補強を確実に行なう上で有利となり、発生した亀裂が第1稜線3210および第2稜線3212に沿って車幅方向の外側および内側に進展することを抑制する上でより有利となる。
図4(A)に示す変形例では、外補強部材20と内補強部材22の一方の補強部材に、上面部の他方の補強部材に対向する端部と前面部の他方の補強部材に対向する端部との間、および、上面部の他方の補強部材に対向する端部と後面部の他方の補強部材に対向する端部との間にそれら面部を接続する傾斜面部が設けられている。
すなわち、この変形例では、内補強部材22の上面部2204の車幅方向外側の端部と前面部2202の車幅方向外側の端部との間、および、上面部2204の車幅方向外側の端部と後面部2206の車幅方向外側の端部との間にそれぞれ車幅方向外側に斜めに向いた傾斜面部2208が設けられている。
この傾斜面部2208は、脆弱部36を挟んだフロントクロスメンバ32の上面部3204同士、前面部3202同士、後面部3206同士がすれ違うように変形した際に、傾斜面部2208と外補強部材20の車幅方向内側の端部とが面当たりし、上面部3204同士、前面部3202同士、後面部3206同士のすれ違いを抑制し、発生した亀裂が第1稜線3210および第2稜線3212に沿って車幅方向の外側および内側に進展することを抑制する上で有利となる。
なお、このような傾斜面部は内補強部材22または外補強部材20の少なくとも一方に設ければ良い。
また、この変形例では、補強部材用脆弱部38を省略し外補強部材20と内補強部材22とは切り離されていても良い。
それら内側当接面部2010と外側当接面部2210は、脆弱部36を挟んだフロントクロスメンバ32の上面部3204同士、前面部3202同士、後面部3206同士がすれ違うように変形した際に、互いに当接し、上面部3204同士、前面部3202同士、後面部3206同士のすれ違いを抑制し、発生した亀裂が第1稜線3210および第2稜線3212に沿って車幅方向の外側および内側に進展することを抑制する上で有利となる。
なお、この変形例では、内側当接面部2010と外側当接面部2210をそれぞれ前面部2002、2202、および、後面部2006、2206に設けた場合について説明したが、内側当接面部2010と外側当接面部2210は、上面部2004、2204に設けても良い。
また、この変形例では、補強部材用脆弱部38を省略し外補強部材20と内補強部材22とは切り離されていても良い。
また、本実施の形態では、フロントクロスメンバ32がフロアパネル14の上面に設けられていた場合について説明したが、フロントクロスメンバ32がフロアパネル14の下面に設けられる場合にも本発明は同様に適用される。
なお、本実施の形態では、1つの外補強部材20が第1稜線3210および第2稜線3212の双方を補強し、また、1つの内補強部材22が第1稜線3210および第2稜線3212の双方を補強する場合について説明した。
しかしながら、第1稜線3210を補強する外補強部材20と、第2稜線3212を補強する外補強部材20とが互いに切り離されていてもよく、また、第1稜線3210を補強する内補強部材22と、第2稜線3212を補強する内補強部材22とが互いに切り離されていてもよい。
また、本実施の形態では、本発明がフロントクロスメンバ32に適用された場合について説明したが、本発明はセンタークロスメンバ34に適用してもよいことは無論であり、クロスメンバに広く適用可能である。
12 サイドメンバ
12A フロントサイドメンバ
14 フロアパネル
14A フロントフロアパネル
16 クロスメンバ
18 サイドシル
20 外補強部材
2002 前面部
2004 上面部
2006 後面部
22 内補強部材
2202 前面部
2204 上面部
2206 後面部
2208傾斜面部
32 フロントクロスメンバ
3202 前面部
3204 上面部
3206 後面部
3210 第1稜線
3212 第2稜線
36 脆弱部
Claims (8)
- サイドシルから車幅内方に延在するクロスメンバを備え、
前記クロスメンバは、車幅方向に延在する稜線と、車幅外方の端部寄りの箇所に設けられた脆弱部とを備える車体フロア構造であって、
車幅方向において前記脆弱部を挟む車幅方向外側の前記クロスメンバの箇所と車幅方向内側の前記クロスメンバの箇所とに、前記脆弱部と隣接して配置され、それらの箇所の前記稜線の部分を補強する外補強部材と内補強部材とがそれぞれ設けられている、
ことを特徴とする車体フロア構造。 - 前記外補強部材と前記内補強部材は、前記クロスメンバに比べて伸びの大きい材料で形成されている、
ことを特徴とする請求項1記載の車体フロア構造。 - 前記外補強部材の車幅方向外側の端部はサイドシルに連結されている、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の車体フロア構造。 - 前記外補強部材と前記内補強部材は、補強部材用脆弱部を介して連結され一体化されている、
ことを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の車体フロア構造。 - 前記外補強部材は、シート取り付け用のブラケットを取り付けるフロントクロスメンバの箇所を補強している、
ことを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の車体フロア構造。 - 前記クロスメンバは、互いに異なった方向を向きつつ車幅方向に延在する複数の面部を有し、
前記稜線は、隣り合う前記面部の境の箇所で車幅方向に延在しており、
前記外補強部材と前記内補強部材は、前記クロスメンバの前記各面部にそれぞれ重ねられる複数の面部を有し、
前記外補強部材と前記内補強部材の前記複数の面部は、前記クロスメンバの前記各面部にそれぞれ重ねられ、重ねられた箇所でそれぞれスポット溶接されている、
ことを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の車体フロア構造。 - 前記外補強部材と前記内補強部材とは前記クロスメンバの断面の内側に配置され、
前記外補強部材の車幅方向内側の端部に、車幅方向内側に向いた内側当接面部が設けられ、
前記内補強部材の車幅方向外側の端部に、車幅方向外側に向いた外側当接面部が設けられている、
ことを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の車体フロア構造。 - 前記外補強部材と前記内補強部材とは前記クロスメンバの断面の内側に配置され、
前記外補強部材と前記内補強部材は、それぞれ上面部と、前記上面部に稜線を介して接続され車両の前方を向いた前面部と、前記上面部に稜線を介して接続され車両の後方を向いた後面部とを有し、
前記外補強部材と前記内補強部材の一方の補強部材に、前記上面部の他方の補強部材に対向する端部と前記前面部の他方の補強部材に対向する端部との間、および、前記上面部の他方の補強部材に対向する端部と前記後面部の他方の補強部材に対向する端部との間にそれら面部を接続する傾斜面部が設けられている、
ことを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の車体フロア構造。
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