专利摘要:
DieErfindung betrifft eine Karosseriesäule (1), insbesondere eineA-Säule,eines Kraftfahrzeugs. Erfindungswesentlich ist hierbei, dass dieKarosseriesäule(1) zumindest zwei nach dem Innenhochdruckumformverfahren separathergestellte Hohlprofilträger(2, 3) aufweist, welche im Wesentlichen gleichlang und parallel zueinanderangeordnet sind. Anschließendwerden die beiden Hohlprofilträger(2, 3) fest miteinander verbunden, insbesondere miteinander verschweißt bzw.verlötet.
公开号:DE102004013511A1
申请号:DE200410013511
申请日:2004-03-19
公开日:2005-10-13
发明作者:Martin Dipl.-Ing. Brodt (FH);Martin Gäckle
申请人:DaimlerChrysler AG;
IPC主号:B62D25-04
专利说明:
[0001] DieErfindung betrifft eine Karosseriesäule, insbesondere eine A-Säule, einesKraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriffdes Anspruchs 1.
[0002] Ausder DE 195 48 341C1 ist eine starre Verbindung von Bauteilen bei einem Kraftfahrzeugsowie ein Werkzeug zur Herstellung der Verbindung bekannt. Um dieals Karosserieteile ausgestalteten Bauteile während des Zusammenbaus in einfacher Weisezu fügenund wirkungsvoll aneinander festzulegen, ohne das jeweils außenliegendeBauteil plastisch zu deformieren, wird vorgeschlagen, dass bei Ausbildungzweier zu verbindender Bauteile als längliche Hohlkörper daszweite Bauteil überdie Länge derVerbindung hinweg axial beabstandet radiale Querschnittsverengungenaufweist, in denen das erste Bauteil unter Bildung einer lösbaren Steckverbindunggehalten ist. Das in das zweite Bauteil geschobene erste Bauteilwird nach Erreichen einer vorgegebenen Lage durch Innenhochdruckumformenso gegen das äußere zweiteBauteil verformt, dass sich eine starre Verbindung ergibt. Die Anordnungder beiden Bauteile erfolgt dabei koaxial.
[0003] Ausder DE 197 08 905A1 ist ein im Innenhochdruckumformverfahren hergestellter,profilierter Karosseriehohlträger,insbesondere eine A-Säule, bekannt.Um die Teile kostengünstigerund bei hohen Umformgraden herstellen zu können, wird ein Warmband-Stahlblechvon 1,5 bis 2 mm Stärkeder StahlqualitätSTW24 verwendet. Dieser Werkstoff ist bezogen auf den IHU- Prozess duktilerals Kaltwalzblech und kann erforderlichenfalls ohne Festigkeitseinbußen zwischengeglüht werden.
[0004] Ausder DE 199 34 666A1 ist ein energieabsorbierender Träger einer Fahrzeugstruktur,insbesondere ein vorderer oder hinterer Längsträger eines Kraftfahrzeugs, bekannt.Dieser ist zur Erhöhungdes Energieabsorptionsvermögensals Verbundträger ausgebildet,der sich aus einem äußeren Träger und eineminneren Trägerzusammensetzt, wobei beide Trägerunterschiedliche Querschnittsformen aufweisen und über örtlich angeordnetezwischengeschaltete und sich in Längsrichtung der Träger erstreckendePolymere oder metallische Strukturschaumstreifen miteinander verbundensind.
[0005] Ausder DE 101 58 679A1 ist ein aus Stahlblech bestehendes Verbindungselementmit zumindest zwei Anschlusssteckverbindungen für Hohlprofile bekannt. DasVerbindungselement ist dabei als Profilwalzteil ausgebildet, dessenAnschlusssteckverbindungen jeweils von zwei parallelen Flanschen gebildetwerden.
[0006] Ausder DE 102 08 778A1 ist eine Tragstruktur für Fahrzeuge mit aus mindestenszwei miteinander verbundenen Hohlprofilen bestehenden Längsträgern bekannt.Dabei ist eines der Hohlprofile in Richtung des Stoßfängers fortgeführt. ImFalle eines Crashs mit geringer Aufprallgeschwindigkeit kommt essomit zu einer gezielten Verformung des einfach geführten Hohlprofils,wodurch eine kostengünstige Reparaturermöglichtwird. Die beiden Hohlprofile sind dabei entlang ihrer Überlappungform- und stoffschlüssigmiteinander verbunden.
[0007] Dievorliegende Erfindung beschäftigtsich mit dem Problem, füreine Karosseriesäuleeingangs erwähnterArt eine verbesserte Ausführungsformanzugeben, welche insbesondere ferti gungstechnisch einfach herzustellenist und gleichzeitig eine hohe Steifigkeit aufweist.
[0008] DiesesProblem wird erfindungsgemäß durchden Gegenstand unabhängigenAnspruchs gelöst.Vorteilhafte Ausführungsformensind Gegenstand der abhängigenAnsprüche.
[0009] DieErfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, die Karosseriesäule einesKraftfahrzeugs aus zumindest zwei nach dem Innenhochdruckumformverfahrenseparat hergestellten Hohlprofilträgern auszubilden, welche imwesentlichen parallel zueinander angeordnet und fest miteinanderverbunden sind. Die beiden Hohlprofilträger weisen dabei vorzugsweiseim wesentlichen die gleiche Längeauf und sind insbesondere nebeneinander angeordnet.
[0010] Dieerfindungsgemäße Lösung bietetden Vorteil, einen bisher bewährtenKonstruktionsablauf bezüglichder Fügetechnikbeizubehalten und gleichzeitig eine schlanke und damit eine dieSicht nicht beeinträchtigendeA-Säulezu schaffen. Darüberhinaus könnenfügetechnischeProbleme, wie sie beispielsweise beim Einsatz eines einzelne IHU-Profilsauftreten würden,vermieden werden. Die aus zumindest zwei Hohlprofilträgern hergestellteKarosseriesäule istzudem steifer und damit knickstabiler und bietet eine größere Scheibenauflagenfläche alseine herkömmliche,beispielsweise in Schalenbauweise, ausgefertigte A-Säule.
[0011] Dainsbesondere Änderungenim fertigungstechnischen Ablauf mit aufwändigen und damit teueren Umstellungenverbunden sind, bietet die erfindungsgemäße Lösung deutliche Kostenvorteile,da eine Rohbaugefügefolgenahezu unverändertbeibehalten werden kann.
[0012] Gemäß einerbevorzugten Ausführungsform dererfindungsgemäßen Lösung weistzumindest einer der Hohlprofilträgerin einem Längsabschnitteine dem anderen Hohlprofilträgerzugewandte Längssickeauf, welche bei verbundenen Hohlprofilträgern zusammen mit einer Wandungdes anderen Hohlprofilträgerseinen röhrenartigenHohlraum umschließt. Einederartige Ausbildung von Längssicken,beispielsweise auch Verstärkungssicken,versteift die A-Säulezusätzlichund bietet darüberhinaus die Möglichkeitden röhrenartigenHohlraum anderweitig, beispielsweise zur Medien- und/oder zur Leitungsführung, zunutzen, wodurch ein Zusatznutzen realisiert werden kann. Besondersbei Cabriolets erhöht einesteife A-Säuleden Insassenschutz bei einem Überschlagdes Fahrzeugs und erhöhtdadurch die Sicherheit der Fahrzeuginsassen bei einem Fahrzeugcrash.
[0013] Entsprechendeiner vorteilhaften Weiterbildung sind die beiden Hohlprofilträger zumindestabschnittsweise miteinander verschweißt und/oder verlötet. HierbeikönnenSchweißrobotereingesetzt werden, so dass der Fügevorgangder beiden Hohlprofilträgerautomatisch, kostengünstigund präzise,beispielsweise unter Verwendung eines Lasers, erfolgen kann.
[0014] Entsprechendeiner weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist zumindest einerder Hohlprofilträgeran seinem einem Fahrzeugdach zugewandten Ende einseitig einen Freischnittauf. Übereinen derartigen Freischnitt kann die Karosseriesäule bzw.der Hohlprofilträgerformschlüssigmit einem Dachrahmen verbunden werden und passgenau über Schweiß- und/oderLötverbindungenan demselben fixiert werden. Denkbar sind hier beispielsweise Punktschweißungen,welche ebenfalls kostengünstig undexakt mit einem Schweißroboter,beispielsweise mit Lasertechnik, auszuführen sind.
[0015] Entsprechendeiner Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist zumindest einer derHohlprofilträgeran seinem dem Fahrzeugdach abgewandten Ende mit einer Montageplatteverschweißt, diezur Anbindung der A-Säulean eine Tragstruktur des Fahrzeugs dient. Über die Montageplatte kannin besonders einfacher und kostengünstiger Weise die A-Säule mitder übrigenTragstruktur des Fahrzeugs verbunden werden, wobei im beschriebenenBeispiel die A-Säuleim wesentlichen an einer Oberkante der Montageplatte beginnt.
[0016] Zweckmäßig bestehtzumindest einer der Hohlprofilträgeraus einem ultra hochfesten metallischen Werkstoff, insbesondereaus Tripstahl. Hierdurch kann eine besonders hohe Steifigkeit bei gleichzeitiggeringem Querschnitt und damit geringer Sichtbeeinträchtigungrealisiert werden. Eine steife A-Säule macht sich insbesonderebei einem Überschlagdes Fahrzeugs positiv bemerkbar, indem sie ein Eindrücken einesvorderen Dachbereichs verhindert oder zumindest behindert und dadurchdie Sicherheit des Fahrzeuginsassen erhöht. Zudem ist eine verbesserteRundumsicht aufgrund des geringen Querschnitts gegeben, so dasssich auch die Fahrzeugsicherheit während des normalen Betriebs erhöht.
[0017] Weiterewichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus denUnteransprüchen, ausden Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhandder Zeichnungen.
[0018] Esversteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehendnoch zu erläuternden Merkmalenicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch inanderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohneden Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
[0019] BevorzugteAusführungsbeispieleder Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden inder nachfolgenden Beschreibung nähererläutert,wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder funktional gleicheoder ähnlicheBauteile beziehen.
[0020] Dabeizeigen:
[0021] 1 einenAusschnitt eines Winschutzscheibenbereichs eines im Übrigen nichtdargestellten Kraftfahrzeugs,
[0022] 2 eineExplosionsdarstellung der wesentlichen Teile von 1,
[0023] 3 einenQuerschnitt durch eine erfindungsgemäße Karosseriesäule im mittlerenBereich,
[0024] 4 einenQuerschnitt durch die erfindungsgemäße Karosseriesäule in einemFahrzeugdach nahen Bereich.
[0025] 1 zeigteine erfindungsgemäße Karosseriesäule 1,hier eine A-Säule,eines im Übrigen nichtdargestellten Fahrzeugs. Die Karosseriesäule 1 ist im seitlichenBereich einer Windschutzscheibe 16 angeordnet und verbindeteine Tragstruktur 14 des Fahrzeugs mit einem nicht näher bezeichnetenFahrzeugdach. Um eine Sicht eines Fahrzeuginsassens möglichstwenig einzuschränken,sollte die Karosseriesäule 1 soschlank als möglichausgebildet werden. Da insbesondere bei Cabriolets der A-Säule aberauch Sicherheitsfunktionen, insbesondere bei einem Fahrzeugüberschlag,zufallen, kann eine Schlankheit der A-Säule nur unter Berücksichtigung derSteifigkeitsanforderung gewähltwerden.
[0026] Üblicherweisewird eine A-Säulein Schalen- oder Rohrbauweise, insbesondere Innenhochdruckumform-Bauweise,hergestellt. Bei der Rohrbauweise wird eine Vielzahl von einzelnenSäulenteilen,Verstärkungenund Haltern miteinander verbunden, was viel Fertigungszeit benötigt unddamit kostenintensiv ist. Bei der Schalenbauweise wird im wesentlicheneine Innenschale überdiverse Halterungs- und Verstärkungselementemit einer Außenschale verbundenund dadurch die A-Säulehergestellt.
[0027] Umein Potential hinsichtlich einer Fügefolge während des Zusammenbaus desFahrzeugs, hinsichtlich eines Bauraums und hinsichtlich von Fügetechnikenbesser auszunutzen, schlägtdie erfindungsgemäße Lösung vor,die Karosseriesäule 1 zumindestaus zwei nach dem Innenhochdruckumformverfahren separat hergestelltenHohlprofilträgern 2, 3 auszubilden.Diese sind bevorzugt im wesentlichen gleich lang und hier außerdem parallelnebeneinander angeordnet und werden während des Fügevorgangs fest miteinanderverbunden. Die erfindungsgemäße Lösung bietetdadurch den großenVorteil, dass eine besonders steife A-Säule realisiert werden kann,welche darüberhinaus, zumindest bezogen auf ihre Steifigkeit, ein geringes Gewichtaufweist und zudem eine Sicht des Fahrzeuginsassens so wenig wiemöglicheinschränkt.Die aus zwei separaten Hohlprofilträgern 2, 3 hergestellteKarosseriesäule 1 zeigtaufgrund ihrer größeren Festigkeitund Steifigkeit eine geringere Neigung zum Beulen und erhöht dadurchdie Fahrzeugsicherheit, insbesondere bei einem Fahrzeugüberschlag.Darüberhinaus können Toleranzenbesser ausgeglichen werden und eine bisher bewährte Fügefolge (Seitenwand innen/außen) beibehaltenwerden. Von besonderer Bedeutung ist darüber hinaus der durch das erfindungsgemäße Konzeptverringerte Bauraumbedarf, welcher wie oben erwähnt zu einer schlankeren Karosseriesäule 1 undsomit zu einer Verbesserung der Sicht der Fahrzeuginsassen führt.
[0028] Zurfesten Verbindung der beiden Hohlprofilträger 2, 3 sinddiese zumindest abschnittsweise mit einander verschweißt und/odermiteinander verlötet. DerVerbindungsvorgang kann dabei in kostengünstiger Weise und zu gleichhöchstpräzisevon einem Schweiß-/Lötroboterausgeführtwerden. Insbesondere durch den Einsatz von moderner Laserschweißtechnikkann eine besonders exakte Verbindung der beiden Hohlprofilträger 2, 3 erzeugtwerden.
[0029] Desweiterenist vorgesehen, dass zumindest einer der Hohlprofilträger 2 oder 3,hier der Hohlprofilträger 3 (vgl. 2),an seinem dem Fahrzeugdach abgewandten Ende 12 mit einerMontageplatte 13 verbunden, insbesondere verschweißt, ist,die zur Anbindung der A-Säule(1) an die Tragstruktur 14 des Fahrzeugs dient.Am anderen Ende der Karosseriesäule 1,d.h. an einem dem Fahrzeugdach zugewandten Ende 10, weistzumindest einer der Hohlprofilträger 2, 3 einseitigeinen Freischnitt 11 auf. Dieser Freischnitt 11 dientdabei der direkten oder indirekten formschlüssigen Anbindung der Karosseriesäule 1 andas Fahrzeugdach (vgl. 2).
[0030] Zumindesteiner der Hohlprofilträger 2, 3 (hierbeide) weist ein überseine Längserstreckung variierendesQuerschnittsprofil auf, was gemäß den 3 und 4 zuerkennen ist. Dadurch kann beispielsweise eine Verschlankung derKarosseriesäule 1 ineinem dem Fahrzeugdach nahen Bereich erreicht werden und somit dieSicht der Fahrzeuginsassen verbessert werden.
[0031] Desweiterenist vorgesehen, dass die beiden Hohlprofilträger 2, 3 zumindestin einem Längsabschnittflächiganeinander anliegen. Alternativ dazu kann zumindest einer der Hohlprofilträger 2, 3 ineinem Längsabschnitteine dem andere zugewandte Längssicke 4 aufweisen,welche bei verbundenen Hohlträgern 2, 3 zusammenmit einer Wandung des anderen Hohlprofilträgers 3, 2 einenröhrenartigen Hohlraum 5 gemäß 3 umschließt. Denkbarist auch, dass beide Hohlträgerprofile 2, 3 gemäß 3 jeweilseine dem anderen zugewandte Längssicke 4, 4' aufweisen,welche bei verbundenen Hohlprofilträgern 2, 3 denbeschriebenen röhrenartigenHohlraum 5 bilden. Der röhrenartige Hohlraum 5 kanngünstigerweiseals medienführenderKanal, beispielsweise zur Führungvon Luft und/oder zur Aufnahme elektrischer Leitungen, ausgebildetsein.
[0032] Gemäß den 1 und 2 verläuft die Verstärkungssicke 4 lediglichin einem oberen bzw. mittleren Bereich der Karosseriesäule 1,wogegen sie am dem Fahrzeugdach abgewandten Ende 12 nichtexistent ist, so dass hier die beiden Hohlprofilträger 2, 3 einezumindest bereichsweise ebene Verbindungszone 9 aufweisenund im wesentlichen flächiganeinander anliegen.
[0033] Gemäß den 3 und 4 sinddie beiden Hohlprofilträger 2, 3 zumindestbereichsweise von einer Dachrahmenverstärkung 6 und/oder einerKarosseriesäulenverkleidung 7 umschlossen,so dass sie im fertigen Zustand als Tragstruktur von außen nicht sichtbarin die Karosseriesäule 1 integriertsind. Desweiteren kann an zumindest einem der Hohlprofilträger 2, 3 eineAnbindungszone 15 zum direkten oder indirekten Anbindeneiner Scheibe 16 des Fahrzeugs ausgebildet sein. Eine direkteAnbindung erfolgt dabei beispielsweise über ein Verkleben der Scheibe 16 ander Anbindungszone 15 mit dem jeweiligen Hohlprofilträger 2, 3.Eine indirekte Anbindung kann beispielsweise über ein Halterungselement 17 erfolgen, welcheseinerseits fest mit zumindest einem der Hohlprofilträger 2, 3 und/oderder Dachrahmenverstärkung 6 bzw.der Karosseriesäulenverkleidung 7 verbundenist und andererseits zur Aufnahme bzw. zur Halterung der Fahrzeugscheibe 16 ausgebildet ist.
[0034] Während diebeiden Hohlprofilträger 2, 3 in einemunteren bzw. mittleren Bereich der Karosseriesäule 1 jeweils geschlosseneQuerschnittsprofile aufweisen, sind diese gemäß 4 im oberen,d.h. im Fahrzeugdach zugewandten Bereich durch den Freischnitt 10,dem anderen Hohlprofilträger 3, 2 gegenüber offen,so dass ein im Vergleich zu 3 deutlich vergrößerter röhrenartigerHohlraum 5 entsteht.
[0035] Umdie Sicherheit der Fahrzeuginsassen insbesondere bei einem Fahrzeugüberschlagzu erhöhen,und zugleich eine minimale Schlankheit der Karosseriesäule 1 zuerreichen, ist vorgesehen, zumindest einen der Hohlprofilträger 2, 3 auseinem ultra hochfesten metallischen Werkstoff, insbesondere ausTripstahl, auszubilden. Durch die Verwendung derartiger Werkstoffekann Gewicht eingespart werden, Bauraum reduziert werden und zugleichdie Steifigkeit erhöhtwerden, was sich positiv auf die Fahrzeugsicherheit auswirkt.
[0036] Zusammenfassendlassen sich die wesentlichen Merkmale der erfindungsgemäße Lösung wie folgtcharakterisieren: Die Erfindung sieht vor, ein Karosseriesäule 1 auszumindest zwei nach dem Innenhochdruckumformverfahren separat hergestelltenHohlprofilträgern 2 und 3 auszubilden,welche im wesentliche gleich lang sind und parallel zueinander angeordnetund fest miteinander verbunden, insbesondere verschweißt und/oderverlötet,sind. Um die Steifigkeit zusätzlich zuerhöhenkann zumindest einer der beiden Hohlprofilträger 2, 3 eineLängssicke 4 aufweisen,die dem anderen Hohlprofilträger 3, 2 zugewandtist und zusätzlichmit diesem einen beispielsweise medienführenden röhrenartigen Hohlraum 5 umschließt.
[0037] Dieerfindungsgemäße Lösung ermöglicht denBau einer schlanken Karosseriesäule 1,welche gleichzeitig hohe Anforderungen an Steifigkeit und Festigkeiterfüllt.Hierzu könnenbeispielsweise ultrahochfeste Werkstoffe zum Einsatz gelangen. Einbisher üblicherFügevorgangbeim Zusammenbau des Fahrzeugs kann auch mit der erfindungsgemäßen Lösung beibehaltenwerden, so dass hier keine Umstellung erforderlich ist. Durch dieVerschweißung bzw.Verlötungder beiden Hohlprofilträger 2, 3 können darüber hinausbisher benötigteAnbindungselemente (Halter) eingespart werden, wodurch sich das Gewichtweiter reduziert und Materialkosten gesenkt werden können.
权利要求:
Claims (12)
[1] Karosseriesäule(1), insbesondere A-Säule, einesKraftfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass die Karosseriesäule (1)zumindest zwei nach dem Innenhochruckumformverfahren separat hergestellteHohlprofilträger(2, 3) aufweist, welche im wesentlichen parallelzueinander angeordnet und fest miteinander verbunden sind.
[2] Karosseriesäulenach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer derHohlprofilträger(2, 3) ein überseine Längserstreckungvariierendes Querschnittsprofil aufweist.
[3] Karosseriesäulenach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beidenHohlprofilträger(2, 3) zumindest in einem Längsabschnitt flächig aneinanderanliegen.
[4] Karosseriesäulenach einem der Ansprüche1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Hohlprofilträger (2, 3)in einem Längsabschnitt einedem anderen zugewandte Längssicke(4) aufweist, welche bei verbundenen Hohlprofilträgern (2, 3) zusammenmit einer Wandung des anderen Hohlprofilträgers (3, 2)einen röhrenartigenHohlraum (5) umschließt.
[5] Karosseriesäulenach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der röhrenartigeHohlraum (5) als medienführender Kanal ausgebildet ist.
[6] Karosseriesäulenach einem der Ansprüche1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Hohlprofilträger (2, 3)zumindest abschnittsweise miteinander verschweißt und/oder verlötet sind.
[7] Karosseriesäulenach einem der Ansprüche1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Hohlprofilträger (2, 3)zumindest bereichsweise von einer Dachrahmenverstärkung (6)und/oder einer Karosseriesäulenverkleidung(7) umschlossen sind.
[8] Karosseriesäulenach einem der Ansprüche1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Hohlprofilträger (2, 3)eine zumindest bereichsweise ebene Verbindungszone (9)aufweisen.
[9] Karosseriesäulenach einem der Ansprüche1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Hohlprofilträger (2, 3)an seinem einem Fahrzeugdach zugewandten Ende (10) einseitigeinen Freischnitt (11) aufweist.
[10] Karosseriesäulenach einem der Ansprüche1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Hohlprofilträger (2, 3)an seinem dem Fahrzeugdach abgewandten Ende (12) mit einerMontageplatte (13) verschweißt ist, die zur Anbindung derA-Säule an eineTragstruktur (14) des Fahrzeugs dient.
[11] Karosseriesäulenach einem der Ansprüche1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Hohlprofilträger (2, 3)aus einem ultrahochfesten metallischen Werkstoff, insbesondere aus Trip-Stahlbesteht.
[12] Karosseriesäulenach einem der Ansprüche1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass an zumindest einem der Hohlprofilträger (2, 3)eine Anbindungszone (15) zum direkten oder indirekten Anbindeneiner Scheibe (16) des Fahrzeugs ausgebildet ist.
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同族专利:
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引用文献:
公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
法律状态:
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