专利摘要:
An einem Behälterrohr für einen Schwingungsdämpfer, das entlang seiner Längsrichtung unterschiedliche Wanddicken aufweist, ist die Wanddicke an einem Rohrendabschnitt (2, 5), der in einem Schwenklager aufgenommen wird, zumindest in einem Bereich um die Schwenklageroberkante größer als in einem Mittelabschnitt (3) zwischen den Rohrendabschnitten (2, 5). Durch einen über die Längsrichtung des Behälterrohrs (1) beanspruchungsgerechten Wanddickenverlauf wird ein den Erfordernissen einer Kraftfahrzeug-Radaufhängung Rechnung tragender, konstruktiver Leichtbau verwirklicht, mit dem sich die ungefederte Masse erheblich verringern lässt. Dies wirkt sich vorteilhaft auf die Fahrdynamik und den Fahrkomfort aus. Weiterhin wird ein entsprechend ausgerüsteter Schwingungsdämpfer angegeben.
公开号:DE102004024898A1
申请号:DE102004024898
申请日:2004-05-19
公开日:2005-12-15
发明作者:Sergius Friesen;Peter Giere;Detlef Moss
申请人:Volkswagen AG;
IPC主号:B60G21-00
专利说明:
[0001] DieErfindung bezieht sich auf ein Behälterrohr für einen Schwingungsdämpfer miteinem Rohrendabschnitt, der in einem Schwenklager aufnehmbar ist,einem weiteren Rohrendabschnitt und einem zwischen den Rohrendabschnittenliegenden Mittelabschnitt, das entlang seiner Längsrichtung unterschiedlicheWanddicken aufweist. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf einenSchwingungsdämpfer miteinem solchen Behälterrohr.
[0002] DerartigeSchwingungsdämpferwerden beispielsweise in Radaufhängungenvon Kraftfahrzeugen eingesetzt.
[0003] Üblicherweiseweisen die Behälterrohrevon solchen Schwingungsdämpferneine konstante Wanddicke auf. Insbesondere bei McPherson-Federbeinentreten am SchwingungsdämpferQuerkräfte auf.Die Wanddicke des Behälterrohreswird im Regelfall unter Berücksichtigungder maximalen Querkräfteausgelegt. Allerdings führtdies zu einer lokalen Überdimensionierungund damit zu einem unnötig hohenBauteilgewicht.
[0004] Insbesondereder letztgenannte Aspekt ist bei Komponenten der Radaufhängung problematisch,da das Gewicht des Behälterrohresunmittelbar als ungefederte Masse am Fahrzeug wirkt und damit denFahrkomfort und die Fahrdynamik nachteilig beeinflusst. Gleichwohlweisen nahezu alle in der Praxis eingesetzten Schwingungsdämpfer Behälterrohre mitkonstanter Wanddicke auf. Ursache hierfür ist vor allem die vermeintlicheinfache Herstellbarkeit.
[0005] Unterdem Gesichtspunkt der Gewichtsverminderung wird in der DE 100 47 231 C1 vorgeschlagen,Rohre mit unterschiedlichen Wanddicken im Bereich von Schwingungsdämpfern einzusetzen.Bei dem dort zur Herstellung des Behälterrohres beschriebenen Streckverfahrenwird ein in der Mitte verjüngterDorn in ein Rohrstückmit konstanter Wanddicke eingeführt.Anschließendwird ein Ziehring über denAußenumfangdes Rohrstücksgeführt,der dieses gegen den Dorn drückt.Die an dem Dorn anliegenden Rohrendabschnitte werden hierbei gestreckt. Hingegenwird der Mittelabschnitt des Rohrstücks in die Verjüngung desDorns gedrückt,so dass dessen ursprünglicheWanddicke im wesentlichen erhalten bleibt. Beim Herausziehen desDorns wird der Mittelabschnitt des Rohrstücks durch ein Dornende radial nachaußengedrückt.Damit ergibt sich ein Behälterrohr,das seine größte Wanddickein dem Mittelabschnitt aufweist. Wie bereits eingangs erwähnt, soll nachder Lehre der DE 10047 231 C1 hierdurch eine Gewichtsverminderung bei Schwingungsdämpfern ermöglicht werden.
[0006] Für den obengenanntenEinsatzzweck in Radaufhängungen,insbesondere bei McPherson-Federbeinen, erscheint dies jedoch eherkontraproduktiv, da die größten Momenteeher im Einspannbereich des Behälterrohrsauftreten. Bei dem aus der DE100 47 231 C1 bekannten Behälterrohr sind diese Bereichejedoch am schwächstenausgebildet, so dass diese bei Verwendung in einem McPherson-Federbeindurch weitere Komponenten des Schwingungsdämpfers, wie beispielsweiseeinen entsprechend ausgebildeten Behälterboden, eine Kolbenstangenführung oderdergleichen verstärkt werdenmüssen.
[0007] Vordiesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, einBehälterrohrfür einen Schwingungsdämpfer einerKraftfahrzeug-Radaufhängungzu schaffen, das ein geringes Bauteilgewicht aufweist und dennochkostengünstigherstellbar ist.
[0008] DieseAufgabe wird durch ein Behälterrohr dereingangs genannten Art gelöst,das sich dadurch auszeichnet, dass die Wanddicke an dem in dem Schwenklageraufnehmbaren Rohrendabschnitt größer ist,als in einem Mittelabschnitt zwischen den Rohrendabschnitten.
[0009] Durcheinen überdie Längsrichtungdes Behälterrohrsbeanspruchungsgerechten Wanddickenverlauf wird ein den Erfordernisseneiner Kraftfahrzeug-RadaufhängungRechnung tragender, konstruktiver Leichtbau verwirklicht, mit demsich die ungefederte Masse erheblich verringern lässt. Dies wirktsich vorteilhaft auf die Fahrdynamik und den Fahrkomfort aus. Überdiesergibt sich ein tendenziell positiver Einfluss für den Energieverbrauch. BesondereVerstärkungsmaßnahmenan den Rohrendabschnitten werden bei der erfindungsgemäßen Lösung nichtbenötigt.GegenüberBehälterrohrenmit konstantem Querschnitt ist zwar ein Fertigungsmehraufwand zubeobachten. Jedoch kann dieser durch die erzielten Materialeinsparungenkompensiert werden.
[0010] Weitere,vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen angegeben.
[0011] Nachfolgendwird die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielennäher erläutert. DieZeichnung zeigt in:
[0012] 1 eineräumlicheAnsicht eines ersten Ausführungsbeispielsfür einBehälterrohrnach der Erfindung, an dem zusätzlichein Federteller befestigt ist,
[0013] 2 eineLängsschnittansichtdes Behälterrohrsaus 1, und in
[0014] 3 eineLängsschnittansichteines zweiten Ausführungsbeispielsfür einBehälterrohrnach der Erfindung mit einer schematisch angedeuteten Schwenklageraufnahme.
[0015] Dasin den 1 und 2 dargestellte erste Ausführungsbeispielzeigt ein Behälterrohr 1 für einenSchwingungsdämpfer,der vorzugsweise in einer Radaufhängung eines Kraftfahrzeugseingesetzt wird. Insbesondere eignet sich das im folgenden näher erläuterte Behälterrohr 1 für Schwingungsdämpfer inMcPherson-Federbeinen. Es ist jedoch nicht auf diesen Einsatzzweckbeschränkt.
[0016] BeiUntersuchungen an McPherson-Federbeinen wurde festgestellt, dassdas Maximum des Biegemomentenverlaufs in Bereich der Oberkante derEinspannung im Schwenklager, d. h. in bezug auf die dargestellten 1 und 2 amunteren Rohrendabschnitt 2 auftritt, der sich gegen radseitige Komponentender Radaufhängungabstützt.Dementsprechend weist das erfindungsgemäße Behälterrohr 1 an diesemRohrendabschnitt 2 eine große, vorzugsweise die maximaleWanddicke am Behälterrohr 1 auf.Oberhalb und unterhalb der Einspannoberkante, die in 2 durcheine Linie A angedeutet ist, wäreunter alleiniger Berücksichtigungder Festigkeitseigenschaften eine Verringerung der Wanddicke möglich. Ausfertigungstechnischen Gründenwird jedoch von einer Wanddickenverjüngung innerhalb der Einspannungabgesehen, so dass bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispielder Rohrendabschnitt 2 nahezu bis zum Rohrende eine konstanteWanddicke aufweist.
[0017] Oberhalbder Einspannoberkante A schließt anden Rohrendabschnitt 2 ein im folgenden als Mittelabschnitt 3 bezeichneterBereich an, der eine geringere Wanddicke aufweist. Zur Vermeidungeines Steifigkeitssprungs ist zwischen beiden Abschnitten ein sanfter Übergang 4 vorgesehen.
[0018] Anden Mittelabschnitt 3 schließt ein weiterer Rohrendabschnitt 5 an.Letzterer kann die gleiche Wanddicke wie der Mittelabschnitt 3 oderaber, wie der erstgenannte Rohrendabschnitt 2, eine größere Wanddickeaufweisen. Zudem ist es möglich,in den Außendurchmesserdes oberen Rohrendabschnitts 5 den jeweiligen Einbaubedingungenentsprechend mit einem etwas kleineren oder größeren Außendurchmesser auszubilden.Auch hier wird wiederum ein sanfter Wanddickenübergang 6 vorgesehen.
[0019] ImHinblick auf eine optimale Materialausnutzung ist ein kontinuierlicher,beanspruchungskonformer Wanddickenverlauf erstrebenswert. Allerdings wäre diesfertigungstechnisch sehr aufwändig.Durch Vornahme der Wanddickenveränderungin einer oder mehreren Stufen kann jedoch eine gute Annäherung erzieltwerden.
[0020] Insbesonderein Kalibrierbereichen ist aufgrund des unterschiedlichen Rückfederverhaltens eindiskontinuierlicher Wanddickenverlauf nur mit erheblichem technischenAufwand prozesssicher zu beherrschen. Die entsprechenden Bereichewerden daher vorzugsweise mit konstantem Durchmesser ausgebildet.Insbesondere sind dies der Einspann- bzw. Klemmbereich 7 amAußendurchmesserdes unteren Rohrendabschnitts 2 zur Aufnahme in einem Schwenklager,der Innendurchmesserbereich 8 des unteren Rohrendabschnitts 2 zurAufnahme eines hier nicht näherdargestellten Behälterbodensund der Innendurchmesserbereich 9 des oberen Rohrendabschnitts 5 zurAufnahme eines ebenfalls nicht dargestellten Dichtelements.
[0021] Beidem hier dargestellten Ausführungsbeispielweist auch der Mittelabschnitt 3 eine konstante Wanddickeauf. Dabei liegt das Wanddickenverhältnis zwischen der größten Wanddickean dem unteren Rohrendabschnitt 2 und der kleinsten Wanddickean dem Mittelabschnitt 3 im Bereich von 1,7 : 1 und 1,2 :1.
[0022] Weiterhinist es möglich,an dem Mittelabschnitt 3 zusätzlich zur Wanddickenverjüngung eine odermehrere Eintiefungen, Sicken oder Rippenflächen vorzusehen. Hierdurchlässt sichgegebenenfalls ein zusätzlicherSteifigkeitsgewinn erzielen.
[0023] Diein den 1 und 2 gezeigte, einseitige Eintiefung 10 dienthier jedoch vor allem als Schneekettenfreigang.
[0024] Wie 1 weiterhinzeigt, ist bei dem dargestellten ersten Ausführungsbeispiel die Wanddickenveränderungals innenseitige Wanddickenreduzierung in dem Mittelabschnitt 3 ausgebildet,während derAußendurchmesserim wesentlichen konstant bleibt, wenn man von der optionalen Verjüngung an demoberen Rohrendabschnitt 5 absieht.
[0025] Alternativoder ergänzendkann jedoch an dem Mittelabschnitt 3 auch eine außenseitigeWanddickenreduzierung vorgesehen werden.
[0026] Weiterhinkann das Behälterrohr 3 eineoder mehrere umlaufende Sicken 11, 12 aufweisen.Ein Federteller 13 lässtsich außenseitigan den Mittelabschnitt 3 anschweißen. Das Anschweißen dickwandigerBauteile an einen dünnenBehälterist jedoch mitunter problematisch. Dem kann gegebenenfalls durcheine Verlängerungdes dickeren, oberen Rohrendabschnitts 5 begegnet werden.Ansonsten bestimmen die Prozesssicherheit beim Schweißen und beimKalibrieren neben der Gesamtsteifigkeit des Schwingungsdämpfers diekleinstmöglicheWanddicke.
[0027] Daserfindungsgemäße Behälterrohr 1 lässt sichauf unterschiedliche Art und Weise herstellen. Vorzugsweise wirddas Behälterrohr 1 durchein Zieh- und/oder Abstreckverfahren gefertigt. Im Hinblick auf dieDichtigkeit des Schwingungsdämpferserfolgt dies bevorzugt aus einem Stück, so dass das Behälterrohr 1 imEndzustand nahtfrei ist. Größere Wanddickenlassen sich durch Stauchen erhalten. In der Regel werden für ein Behälterrohr 1 mehrere,hintereinandergeschaltete Zieh-, und/oder Abstreck- und/oder Stauchvorgänge erforderlichsein, um den gewünschtenWanddickenverlauf einzustellen.
[0028] Esist jedoch auch möglich,das Behälterrohr 1 auseinem profilgewalzten und anschließend zu einem Rohr zusammengefügten Blechherzustellen. Der gewünschteWanddickenverlauf kann in diesem Fall bereits im wesentlichen beimWalzen vorgegeben werden. Praktische Versuche haben jedoch gezeigt,dass sich die hierbei einstellenden geometrischen und metallurgischenKerben als nachteilig erweisen.
[0029] Esempfiehlt sich daher, nach dem Längsnahtschweißen desBehälterrohres 1 eineGlühbehandlungzwischenzuschalten und das Rohr anschließend den obengenannten Umformvorgängen zuunterwerfen, wodurch sich eine hohe Oberflächenqualität erzielen lässt, dieinsbesondere im Bereich der Dichtung des Schwingungsdämpfers benötigt wird.
[0030] Zusammenfassendergibt sich ein Behälterrohr 1,das im Kalibrierbereich fürdas Schwenklager eine konstante Wanddicke aufweist. Letztere wird durchdas maximale Biegemoment bestimmt. Unmittelbar über dem Kalibrierbereich nimmtdie Wanddicke sanft ab. Die minimale Wanddicke resultiert aus Steifigkeitsuntersuchungenund Schweißversuchen. Derobere Rohrendabschnitt 5 lässt sich an die jeweils benötigten Einbaubedingungenanpassen. Hierdurch werden bei bereits bestehenden RahmenbedingungenKompatibilitätsproblemevermieden. Sofern in diesem Bereich eine Aufdickung vorgenommenwird, wird diese aus Gewichtsgründenmöglichst kleingehalten.
[0031] Einzweites Ausführungsbeispielfür einerfindungsgemäßes Behälterrohr 21 istin 3 dargestellt. Dieses ist im wesentlichen entsprechenddem Ausführungsbeispielausgebildet und herstellbar, unterscheidet sich jedoch in der Ausgestaltungdes unteren Rohrendabschnitts 22. Dieser dient wiederum zurAufnahme in einem hier lediglich angedeuteten Schwenklager 40.Weiterhin umfasst das Behälterrohr 21 einenoberen Rohrendabschnitt 24 sowie einen zwischen den Rohrendabschnitten 22 und 24 liegendenMittelabschnitt 23.
[0032] ZurVerminderung des Bauteilgewichts ist das Behälterrohr 21 mit einervariierenden Wanddicke ausgebildet. Da, wie oben bereits ausgeführt, die größten Belastungenan der Einspannoberkante A' desSchwenklagers 40 auftreten, ist auch bei dem zweiten Ausführungsbeispieldie Wanddicke des Rohrendabschnitts 22, der das Schwenklageraufnimmt, größer alsin dem Mittelabschnitt 23 zwischen den Rohrendabschnitten 22 und 24.Im Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel beschränkt sich dieVerdickung auf einen Teil des schwenklagerseitigen Rohrendabschnitts 22,nämlichden unmittelbar oberhalb und unterhalb an die EinspannoberkanteA' angrenzendenBereich 34. Zum Rohrende 35 des zugehörigen Rohrendabschnitts 22 hinist der schwenklagerseitige Rohrendabschnitt 22 gegenüber dem Bereich 34 umdie Oberkante A' desSchwenklagers 40 verjüngt.Die Wanddicke an dem schwenklagerseitigen Rohrendabschnitt 22 istdamit im Bereich der Oberkante A' desSchwenklagers 40 am größten.
[0033] Vorzugsweisewird die vorstehend erläuterte Wanddickenvariationzwischen dem schwenklagerseitigen Rohrendabschnitt 22 unddem Mittelabschnitt 23 allein an der Innenseite des Behälterrohrs 21 ausgebildet.Bei dem hier dargestellten, zweiten Ausführungsbeispiel ergibt sichdamit im Übergangsbereichzwischen beiden der gleiche Außendurchmesser.Auch der schwenklagerseitige Rohrendabschnitt 22 weistvorzugsweise einen im kalibrierten Einspannbereich 27 konstantenAußendurchmesserauf, so dass auch hier die Wanddickenverjüngung zum Rohrende 35 hinallein an der Innenseite erfolgt. Trotz des unterschiedlichen Rückfederverhaltensaufgrund unterschiedlicher Wanddicken wird eine stabile Aufnahmein dem Schwenklager 40 gewährleistet. Weiche Übergänge an denWanddickenübergängen vermeidenSpannungskonzentrationen.
[0034] Derweitere Verlauf des Behälterrohres 21 kannwie in dem ersten Ausführungsbeispielausgebildet werden. 3 zeigt beispielhaft eine weitere Modifikation,bei der der obere Rohrendabschnitt 24 gegenüber demMittelabschnitt 23 deutlich verjüngt ist. Die Wanddicke desMittelabschnitts 23 setzt sich dabei zunächst inden oberen Rohrendabschnitte 24 fort und kann bis zu dessenEnde 36 konstant gehalten werden. Je nach Einbausituationkann der obere Rohrendabschnitt 24 aber auch partiell aufgedickt bzw.aufgestaucht werden, wie dies in 3 anhand desverdickten Endbereichs 37 erkennbar ist.
[0035] Dieanhand der vorstehenden Ausführungsbeispielenäher erläuterte Erfindungist jedoch nicht auf die Ausführungsbeispielebeschränkt,sondern umfasst alle durch die Ansprüche definierten Ausgestaltungen.
1 Behälterrohr 2 untererRohrendabschnitt 3 Mittelabschnitt 4 Übergangsbereich 5 obererRohrendabschnitt 6 Übergangsbereich 7 kalibrierterEinspannbereich fürein Schwenklager 8 kalibrierterInnendurchmesserbereich füreinen Behälterboden 9 kalibrierterInnendurchmesserbereich füreine Dichtung 10 Eintiefung 11 umlaufendeSicke 12 umlaufendeSicke 13 Federteller 21 Behälterrohr 22 untererRohrendabschnitt 23 Mittelabschnitt 24 obererRohrendabschnitt 27 kalibrierterEinspannbereich fürein Schwenklager 34 Bereichum die Einspannoberkante 35 unteresRohrende 36 oberesRohrende 37 Verdickung 40 Schwenklager A Einspannoberkante A' Einspannoberkante
权利要求:
Claims (17)
[1] Behälterrohrfür einenSchwingungsdämpfer miteinem Rohrendabschnitt (2; 22), der in einem Schwenklager(40) aufnehmbar ist, einem weiteren Rohrendabschnitt (5; 24)und einem zwischen den Rohrendabschnitten liegenden Mittelabschnitt(3; 23), das entlang seiner Längsrichtung unterschiedlicheWanddicken aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Wanddickean dem in dem Schwenklager aufnehmbaren Rohrendabschnitt (2; 22)größer ist,als in dem Mittelabschnitt (3; 23) zwischen den Rohrendabschnitten(2, 5; 22, 24).
[2] Behälterrohrnach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wanddickenverjüngung von demschwenklagerseitigen Rohrendabschnitt (2; 22) zudem Mittelabschnitt (3; 23) hin an der Innenseite desBehälterrohrsausgebildet ist.
[3] Behälterrohrnach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der schwenklagerseitigeRohrendabschnitt (2; 22) und der Mittelabschnitt(3; 23) zumindest in ihrem Übergangsbereich den gleichen Außendurchmesseraufweisen.
[4] Behälterrohrnach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wanddickenverjüngung von demschwenklagerseitigen Rohrendabschnitt zu dem Mittelabschnitt ander Außenseitedes Behälterrohrs ausgebildetist.
[5] Behälterrohrnach einem der Ansprüche1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wanddicke an dem schwenklagerseitigenRohrendabschnitt (2; 22) im Bereich der Oberkante(A; A') des Schwenklagers (40)am größten ist.
[6] Behälterrohrnach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wanddicke an demschwenklagerseitigen Rohrendabschnitt (2; 22)vom Bereich (34) der Oberkante (A, A') des Schwenklagers (40) zumzugehörigenRohrende (35) hin verjüngtist.
[7] Behälterrohrnach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der schwenklagerseitigeRohrendabschnitt (2; 22) einen konstanten Außendurchmesseraufweist.
[8] Behälterrohrnach einem der Ansprüche1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass beide Rohrendabschnitte (2, 5; 22, 25)jeweils eine größere Wanddickeals der Mittelabschnitt (3; 23) aufweisen.
[9] Behälterrohrnach einem der Ansprüche1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Wanddickenverjüngung andem Mittelabschnitt (3; 23) in einer oder mehrerenStufen vorgenommen ist.
[10] Behälterrohrnach einem der Ansprüche1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelabschnitt (3; 23)in einem Zentralbereich zusätzlichzur Wanddickenverjüngungeine oder mehrere Eintiefungen (10), Sicken oder Rippenflächen aufweist.
[11] Behälterrohrnach einem der Ansprüche1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelabschnitt (3; 23)einen Unterabschnitt mit einer seitlichen Eintiefung (10)aufweist.
[12] Behälterrohrnach einem der Ansprüche1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Behälterrohr (1; 21)gezogen ist.
[13] Behälterrohrnach einem der Ansprüche1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Behälterrohr (1; 21)aus einem Stückgezogen ist.
[14] Behälterrohrnach einem der Ansprüche1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Behälterrohr (1; 21)aus einem vorprofilierten, vorzugsweise profilgewalzten und anschließend zueinem Rohr zusammengefügtenBlech hergestellt ist.
[15] Behälterrohrnach einem der Ansprüche1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die unterschiedlichen Wanddickenan dem Behälterrohr(1; 21) durch Abstrecken und/oder Stauchen hergestelltsind.
[16] Behälterrohrnach einem der Ansprüche1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Behälterrohr (1; 21)eine oder mehrere umlaufende Sicken (11, 12) aufweist.
[17] Schwingungsdämpfermit einem Behälterrohr (1; 21)nach einem der vorstehenden Ansprüche.
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同族专利:
公开号 | 公开日
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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:
2005-12-15| OM8| Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law|
2007-07-19| 8120| Willingness to grant licences paragraph 23|
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