DE1243032B - Gummi-Tragfeder fuer Fahrzeuge, insbesondere fuer Kraftfahrzeuge - Google Patents
Gummi-Tragfeder fuer Fahrzeuge, insbesondere fuer KraftfahrzeugeInfo
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Description
BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. CL:
B62d
B 60 g
Deutsche KL: 63 c - 40
Deutsche KL: 63 c - 40
Nummer: 1 243 032
Aktenzeichen: L 3812811/63 c
Anmeldetag: 6. Februar 1961
Auslegetag: 22. Juni 1967
Die Erfindung bezieht sich auf eine Gummi-Tragfeder für Fahrzeuge, insbesondere für Kraftfahrzeuge,
mit einem paraboloidförmigen, nach der Belastungsseite geschlossenen Hohlkörper aus Gummi
od. dgl., und ist dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper aus einem hohlen Kalottenteil und einem
anschließenden, ebenfalls hohlen, mit zwei oder mehreren nach außen gewölbten ringförmigen Balgabschnitten
mit verschiedenen Querschnitten ausgerüsteten Balgteil besteht, wobei die Wandquerschnitte
des Kalottenteiles und des Balgteiles derart bemessen sind, daß eine Belastung des Hohlkörpers
zunächst eine Abplattung des Kalottenteiles und sodann eine Deformierung des Balgteiles hervorruft.
Der Balgteil des Hohlkörpers hat gemäß einer besonders zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung
in an sich bekannter Weise ringförmige Einschnürungen, in denen ringförmige Armaturen
angeordnet sind. Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstände der Unteransprüche
3 bis 7.
Durch die Erfindung wird eine Tragfeder geschaffen, die den Anforderungen der Praxis besser
als die bisher bekannten Tragfedern der in Rede stehenden Art entspricht. Insbesondere wird durch
die Erfindung erreicht, daß das Verhalten der Tragfeder einer besonders günstig verlaufenden Federungskurve
entspricht. Diese Wirkung der Erfindung ist in der nachstehenden Beschreibung näher erläutert.
Es ist bereits ein mit der Schraubenfeder zusammenarbeitender
Gummipuffer mit einem Hohlkörper bekannt, der im Gegensatz zu der Kalottenform der Gummi-Tragfeder gemäß der Erfindung
spitzbogenförmig nach oben ausläuft, wobei außerdem die Gummiwandung in dem Spitzbogenteil verhältnismäßig
stark bemessen ist, so daß dieser Hohlkörper nicht im Sinn der Erfindung wirken kann.
Die Aushöhlung dieses Gummipuffers hat im übrigen nur den Zweck, das Gewicht des Puffers zu vermindern.
Bei dem bekannten Gummipuffer tritt eine lineare Überlagerung der Wirkungen des Gummiteiles
und der Schraubenfeder ein. Im Gegensatz dazu wirkt bei der Gummi-Tragfeder gemäß der Erfindung
zunächst der Kalottenteil ganz für sich allein mit einer sehr großen Elastizität, woraus sich eine
flache Abplattung ergibt. Erst anschließend, wenn die Belastung wächst, kommt der Balgteil des Hohlkörpers
allein zur Wirkung. Da die Elastizität dieses Balgteiles geringer ist, steigt die Federungskurve bei
wachsender Belastung verhältnismäßig stark an.
Hohle Gummi-Tragfedern mit paraboloidför-
Gummi-Tragfeder für Fahrzeuge, insbesondere
für Kraftfahrzeuge
für Kraftfahrzeuge
Anmelder:
Luxembourgeoise de Brevets & de Participations, Societe Anonyme, Luxemburg (Luxemburg)
Vertreter:
Dipl.-Ing. E. F. Eitner, Patentanwalt,
München 5, Erhardtstr. 8
Als Erfinder benannt:
Jean Felix Paulsen, Paris
Jean Felix Paulsen, Paris
Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 9. Februar 1960 (817 999)
L
migem Querschnitt sind an sich bekannt, jedoch sind dieselben nach außen nicht geschlossen und auch
nicht mit einem Balgteil verbunden, dessen Wandquerschnitt mit dem Wandquerschnitt des Kalottenteiles
derart abgestimmt ist, daß bei einer Belastung des Hohlkörpers zunächst der Kalottenteil abgeplattet
und erst dann der Balgteil deformiert wird.
Ferner sind auch paraboloidförmige, hohle und nach außen geschlossene Gummipuffer bekannt, die aber nicht mit einem Balgteil im Sinn der Erfindung verbunden sind. Andererseits sind annähernd kugelförmige oder eiförmige Gummifedern bekannt, die oben eine Abplattung aufweisen und unten auf einem Fußteil sitzen, der aber nicht balgförmig ausgebildet ist. Infolgedessen kann auch hier die Wirkung der Erfindung nicht eintreten.
Ferner sind auch paraboloidförmige, hohle und nach außen geschlossene Gummipuffer bekannt, die aber nicht mit einem Balgteil im Sinn der Erfindung verbunden sind. Andererseits sind annähernd kugelförmige oder eiförmige Gummifedern bekannt, die oben eine Abplattung aufweisen und unten auf einem Fußteil sitzen, der aber nicht balgförmig ausgebildet ist. Infolgedessen kann auch hier die Wirkung der Erfindung nicht eintreten.
Schließlich sind Gummi-Luftfederungen mit mehreren hintereinandergeschalteten Luftkammern bekannt,
bei denen ein Mittelteil als Faltenbalg ausgebildet ist, der aber eine wesentlich dünnere Wandung
als die übrigen Gummiteile der Feder hat, so daß die Wandung des Faltenbalges praktisch an der
Federung nicht mit teilnimmt. Es sei auch noch bemerkt, daß ringförmige Einschnürungen eines Balges
sowie ringförmige Armaturen in solchen Einschnürungen an sich bekannt sind und daß es an sich auch
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bekannt ist, den Hohlraum eines Gummipuffers nach außen luftdicht abzuschließen und einen Gummihohlkörper
oder -puffer mit einer üblichen Fahrzeugfeder zu kombinieren.
In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele der Erfindung veranschaulicht.
Fig. 1 zeigt in einem Axialschnitt eine Einrichtung mit einer Gummi-Tragfeder gemäß der Erfindung;
F i g. 2 zeigt im Axialschnitt eine abgeänderte Ausführungsform dieser Tragfeder;
F i g. 3 zeigt im Axialschnitt die Tragfeder gemäß F i g. 2 an der Grenze ihrer unter Belastung erfolgenden
Zusammendrückung;
F i g. 4 zeigt verschiedene Arbeitsdiagramme von Gummi-Tragfedern gemäß der Erfindung;
F i g. 5 zeigt im Axialschnitt eine Gummi-Tragfeder gemäß einer weiteren Ausführungsform der
Erfindung in verschiedenen Arbeitsstellungen;
F i g. 6 zeigt ein Diagramm, welches die Arbeitsweise der Tragfeder gemäß F i g. 5 veranschaulicht;
F i g. 7 zeigt im Axialschnitt eine Tragfeder gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung in
zusammengedrückter Stellung;
F i g. 8 zeigt ein Diagramm, welches die Arbeitsweise der Tragfeder gemäß F i g. 7 veranschaulicht;
F i g. 9 zeigt in Seitenansicht die Abfederung eines Kraftfahrzeuges, bestehend aus der Kombination
einer normalen, bisher üblichen Feder mit einer Tragfeder gemäß der Erfindung;
Fig. 10 zeigt schließlich ein Diagramm, welches
die Arbeitsweise der Fahrzeugtragfedern gemäß F i g. 9 veranschaulicht.
Gemäß dem in F i g. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel hat die Gummi-Tragfeder die Form eines
paraboloidförmigen Hohlkörpers aus Gummi od. dgl. Dieser Hohlkörper hat einen hohlen Kalottenteil 1
von konstanter oder variabler, z. B. nach dem Scheitel abnehmender Dicke und einen anschließenden,
ebenfalls hohlen Balgteil 2, der sich nach dem dem Kalottenteil 1 gegenüberliegenden Ende hin erweitert.
Dieses Ende kann entweder offen oder geschlossen sein; beispielsweise wird es durch einen
aus Metall oder einem sonstigen starren Material bestehenden Flansch 3 eingefaßt, um die Befestigung
des Gummihohlkörpers z. B. mittels einer Schraube 4 auf einem beliebigen Aufbau oder Konstruktionsteil
5 zu ermöglichen.
Die Gummimasse, des Balgteiles 2 befindet sich in geeigneter Form, Stärke und Ausbildung beiderseits
eines gedachten Paraboloides AMB, insbesondere in Form von ringförmigen Wulsten, welche
mindestens an der Außenseite des Körpers durch Einschnürungen 6 od. dgl. voneinander getrennt sind.
An der Stelle dieser Einschnürungen hat die Wandung eine geringere Stärke e, welche im übrigen an
den verschiedenen Einschnürungsstellen verschieden schwach sein kann.
Die erwähnte Paraboloidform des Körpers dient nur als Beispiel zur Veranschaulichung der Erfindung.
Man könnte ebensogut z.B. die Form eines Konus wählen, der von einem kugeligen oder ähnlichen
Kalottenteil überbrückt ist.
Der Gummikörper kann vorteilhaft mit Armaturen 7 ausgerüstet sein, die in die Einschnürungen 6
eingelegt oder eingebaut sind. Diese Armaturen oder irgendwelche andere geeignete Mittel dienen dazu,
den Gummikörper während der Zusammendrückung in der Balgform zu haken.
Man kann auch zusätzlich eine Einrichtung mit einem elastischen Puffer 8 vorsehen, welches einen
Anschlag bildet, wie in F i g. 1 veranschaulicht ist.
Wenn eine solche Gummi-Tragfeder der Wirkung einer statischen oder dynamischen Belastung P unterworfen
wird, welche bestrebt ist, einen Oberteil 9 dem Unterteil 5 zu nähern (F i g. 1 und 3), verhält
sie sich beispielsweise, wenn alles richtig berechnet ist, etwa wie folgt:
ίο Man erhält eine Abplattung des Kalottenteiles, der
aus seiner in F i g. 2 dargestellten Stellung 1 etwa in die in strichpunktierten Linien eingezeichnete Stellung
I1 gelangt und der sich dann auch noch stärker
abplatten kann. Diese erste Deformation vollzieht sich grundsätzlich durch Biegung des Gummimaterials
und ergibt verhältnismäßig schwache Reaktionen, ist also mit einer ziemlich großen Biegsamkeit
verbunden. Sodann erhält man eine progressive Abplattung des Balgteiles 2 des Gummikörpers, bis
der ganze Körper schließlich die zusammengedrückte Form gemäß F i g. 3 aufweist. Dabei vermindert
sich die Biegsamkeit progessiv und ist bestrebt, um so schwächer zu werden, je mehr die
Biegungsbeanspruchung des Gummis abnimmt, während die Kompressionsbeanspruchung zunimmt und
überwiegend wird.
In F i g. 4 der Zeichnung sind verschiedene Federungskurven dargestellt, wobei das Zusamrnen-
drückungsverhältnis —-■-- in der Federachse jeweils
als Abszisse und die Belastung jeweils als Ordinate aufgetragen ist.
Die Kurve C1 entspricht einer Tragfeder gemäß
Fig. 1, jedoch ohne Armatur 7, mit einer ziemlich geringen Gummihärte. Man sieht, daß diese Kurve C1
zunächst einen ersten Abschnitt C1 großer Biegsamkeit aufweist, welcher hauptsächlich der Abplattung
des Kalottenteiles 1 entspricht. Diese Kurve steigt dann nach Maßgabe der Abplattung des Balgteiles 2
auf. In Wirklichkeit stellt man fest, daß die Kurve von einem bestimmten Zusammendrückungsgrad an,
z.B. ab 60%, schnell eine Regelwidrigkeit etwa an der Stelle C10 zeigt. Dies bedeutet, daß sich der Balgteil
des Gummikörpers in Ermangelung einer guten Führung auf unregelmäßige Weise deformiert, wodurch
die maximal mögliche Belastung begrenzt wird.
Die Kurve C2 entspricht einer Tragfeder der
gleichen Art, aber mit höherer Anfangshärte. Man erhält auch hier etwa an der Stelle C20 wieder einen
regelwidrigen Verlauf der Kurve.
Die Kurve C3 entspricht einer mit Armaturen
versehenen Tragfeder der in F i g. 2 und 3 dargestellten Art, wobei eine erhöhte Anfangshärte angenommen
wird. Dank der durch die Armaturen gesicherten Führung des Gummikörpers gibt es hier
keine Regelwidrigkeit mehr, so daß man höhere Belastungen und Zusammendrückungsverhältnisse
erreichen kann. Wohlgemerkt gilt dies auch als geringere Anfangshärten der Feder; der Anfangsabschnitt
C3 würde sich dann dem Verlauf der Abschnitte C1 und c2 nähern, wobei jedoch die Belastungen
und die maximalen Zusammendrückungsverhältnisse erhöht bleiben können.
Im vorangegangenen wurde unter Bezugnahme auf Fig. 1 bis 4 der Zeichnung vorausgesetzt, daß sich
die Abplattung des Kalottenteiles 1 dadurch ergibt, daß derselbe mit einer darüberliegenden, ebenen oder
gewölbten Anschlagfläche 9 in Berührung gelangt. In Wirklichkeit ist aber der Ausdruck »Abplattung« im
weitesten Sinn zu verstehen. Es wird also z. B. insbesondere auch in dem Fall angewendet, in welchem
sich die Belastungen P in die Tiefe der Kalotte auswirken, beispielsweise nach Art eines Handschuhfingers,
wie dies in den Fig. 5 und 6 veranschaulicht ist.
Gemäß der Ausführungsform der F i g. 5 und 6 trägt die Anschlagfläche 9 einen fingerartigen Vorsprung
10, der so ausgebildet ist, daß er anfänglich in den Kalottenteil 1 eindringt und denselben etwa
nach dem Profil I2 der F i g. 5 deformiert.
Wenn man annimmt, daß der fingerartige Vorsprung 10 eine Höhe h hat, erhält man mit Hilfe
einer Einrichtung dieser Art eine Kurve, wie sie in F i g. 6 veranschaulicht ist. Wie man sieht, hat die
Anordnung des Fingers 10 die Wirkung, den ersten unteren Teil der Kurve zu verlängern, und zwar ergibt
sich daraus ein vorderer unterer Kurvenabschnitt C4. Man erhält also eine Vermehrung der
Anfangsbiegsamkeit.
Eine weitere, in F i g. 7 veranschaulichte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,
daß im Inneren der Tragfeder ein Luft- oder Gasdruck hervorgerufen wird. Wie aus F i g. 7 ersichtlich
ist, wird das Innere der Tragfeder luftdicht nach außen abgeschlossen, wobei vorzugsweise zugleich
eine Verringerung des Volumens der Kompressionskammer durch den Einbau eines Körpers nach Art
des Teiles 11 herbeigeführt wird, der in das Innere dieser Kammer hineinragt, so daß gegen Ende der
Zusammendrückung des Gummikörpers das Luftvolumen wesentlich reduziert ist und eine Reaktion
verursacht, welche die Starrheit der Federung zu vermehren sucht.
Bei einer federnden Einrichtung dieser Art wird, wie in Fig. 8 gezeigt ist, die Kurve C der Tragfedern gemäß
Fig. 1 bis 4 im Abschnitt C5 aufgerichtet.
Es kann bei dieser Feder zweckmäßig sein, eine Einrichtung zur Kompensierung der Luftverluste vorzusehen;
eine solche Einrichtung kann z. B. als Klappenventil 12 ausgebildet sein, welches einen Wiedereintritt
von Luft ermöglicht (vgl. Fig. 7).
Unabhängig von der jeweiligen besonderen Ausführungsform einer Gummi-Tragfeder gemäß der Erfindung
ist es gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorteilhaft, die Gummi-Tragfedern mit
normalen, bei Fahrzeugabfederungen üblichen Federn zu kombinieren, wie dies z. B. in F i g. 9 und 10
der Zeichnung veranschaulicht ist.
Man erkennt in F i g. 9 eine übliche Fahrzeugabfederung z. B. mit Hilfe einer Blattfeder 13, an
deren Stelle auch Schraubenfedern treten können; diese Fahrzeugabfederung ist mit einer oder mehreren
Gummi-Tragfedern 1, 2 gemäß der Erfindung vereinigt.
Bei einer solchen Abfederungseinrichtung hat man die Möglichkeit, die übliche Feder 13 so zu berechnen,
daß sie viel weicher als für gewöhnlich ist, woraus sich schließlich die Möglichkeit ergibt, eine
Gesamtkurve der Biegsamkeit bzw. Federung zu erhalten, wie sie etwa in Fig. 10 veranschaulicht ist,
d. h. mit einer großen Anfangsbiegsamkeit oder Federung, die sich progressiv mit der Stärke der Ausschläge
vermindert.
In Fig. 10 sind die BelastungenP als Ordinaten
und die Ausschläge / als Abszissen dargestellt. Bei schwachen Ausschlägen, d. h. unterhalb von /0, können
die Federn 13 gesondert wirken, d. h., ohne daß es zu einem Anschlag zwischen dem Teil 5 und der
Kalotte 1 kommt. Die Federungskurve stellt sich hierbei also als eine auf der Linie OZ liegende Gerade
OA dar.
Wenn die Belastungen oder die dynamischen Kräfte von P0 nach P1 zunehmen, erhält man eine
Kurve etwa mit dem Verlauf AB an Stelle einer
ao Kurve AB0, die man normalerweise erhalten würde,
wenn die Gummi-Tragfedern 1, 2 nicht vorhanden wären. Dieser Teil der Kurve AB entspricht der überwiegenden
Zusammendrückung der Kalotte 1. Man sieht, daß bei einem Ausschlag fv welcher der Stelle
B0B entspricht, die entsprechende statische oder dynamische
Belastung um den Betrag UP1 gegenüber
einer üblichen Abfederung vermehrt ist.
Wenn schließlich die Belastungen noch größer werden, wird der Teil 2 der Gummi-Tragfedern zusammengedrückt
bzw. abgeplattet, woraus sich der Kurvenabschnitt BC ergibt.
Der maximale Ausschlag fm, welcher einer maximalen
statischen oder dynamischen Belastung Pm entspricht,
läßt eine Vermehrung dP2 der Belastung gegenüber der üblichen Federungsausbildung zu.
Man erhält schließlich eine Kurve OAC, die zu Beginn eine große Biegsamkeit oder Federung ergibt,
während man für maximale Belastungen oder Kräfte eine erheblich verminderte Biegsamkeit oder Federung
erhält.
Was die Wandstärken sowohl des Kalottenteiles 1 als auch des Balgteiles 2 betrifft, so ergibt sich ihre
zweckmäßige Bemessung und Berechnung für den Fachmann aus den jeweiligen Verhältnissen im Sinn
einer Erzielung der besten Arbeitsbedingungen und des gewünschten Zweckes. Nichtsdestoweniger werden
nachstehend einige Beispiele hierfür lediglich als Anhaltpunkte angegeben:
Im allgemeinen sollte man z. B. der Wandstärke e an der Stelle der Einschnürungen b einen Wert geben,
der unterhalb eines Fünftels des Durchmessers D zwischen den Einschnürungen (Fig. 1) liegt. Werte
in der Größenordnung von ein Sechstel bis ein Achtel erscheinen ebenfalls zweckmäßig. Im übrigen
können die in den Figuren der Zeichnungen erscheinenden Verhältnisse als vorteilhaft gelten, indessen
ist es klar, daß der Fachmann die Wandstärken und sonstigen Abmessungen dieser Gummi-Tragfedern
je nach den Verhältnissen verschiedenartig berechnen und bemessen wird.
Erfindungsgemäß erhält man auf diese Weise Gummi-Tragfedern für Fahrzeugabfederungen, deren
Wirkungsweise aus dem Vorangegangenen ohne weiteres verständlich ist und die gegenüber den bisher
bekannten Federn zahlreiche Vorteile haben. Insbesondere erhält man mit den Gummi-Tragfedern gemäß
der Erfindung vorteilhaftere Federungskurven, und zwar erreicht man dies auf eine äußerst einfache
Weise.
Claims (7)
1. Gummi-Tragfeder für Fahrzeuge, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem paraboloidförmigen,
nach der Belastungsseite geschlossenen Hohlkörper aus Gummi od. dgl., dadurch gekennzeichnet,
daß der Hohlkörper aus einem hohlen Kalottenteil (1) und einem anschließenden, ebenfalls hohlen, mit zwei oder
mehreren nach außen gewölbten ringförmigen Balgabschnitten mit verschiedenen Querschnitten
ausgerüsteten Balgteil (2) besteht, wobei die Wandquerschnitte des Kalottenteiles und des
Balgteiles derart bemessen sind, daß eine Belastung des Hohlkörpers zunächst eine Abplattung
des Kalottenteiles und sodann eine Deformierung des Balgteiles hervorruft.
2. Tragfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Balgteil (2) des Hohlkörpers
in an sich bekannter Weise ringförmige Einschnürungen (6) hat.
3. Tragfeder nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den ringförmigen Einschnürungen
(6) des Balgteiles (2) in an sich bekannter Weise ringförmige Armaturen (7) angeordnet
sind.
4. Tragfeder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kalottenteil
(1) des Hohlkörpers mit einer ebenen oder gewölbten Anschlagfläche (9) zusammenarbeitet.
5. Tragfeder nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlagfläche (9) einen
fingerartigen Vorsprung (10) hat.
6. Tragfeder nach einem der Ansprüche 1
bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Innere des Hohlkörpers (1, 2) in an sich bekannter
Weise luftdicht nach außen abgeschlossen ist.
7. Tragfeder nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkörper
(1, 2) in an sich bekannter Weise mit einer normalen, bei Fahrzeugabfederungen üblichen
Feder zusammenarbeitet.
ίο In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschriften Nr. 1011675, 1031059,
825, 1065 669;
deutsche Patentanmeldung R 12815 XII/47a (bekanntgemacht
am 26.5.1954);
deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1789109;
österreichische Patentschrift Nr. 153 743;
belgische Patentschrift Nr. 550183;
Zeitschrift »The Autocar«, 4. 6.1954, S. 808, und 1.11.1957, S. 711;
deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1789109;
österreichische Patentschrift Nr. 153 743;
belgische Patentschrift Nr. 550183;
Zeitschrift »The Autocar«, 4. 6.1954, S. 808, und 1.11.1957, S. 711;
Zeitschrift »Automobile Engineer«, Oktober 1954, S. 420;
Zeitschrift »Eisenbahntechnische Rundschau«,
Sonderausgabe 3, März 1954, S. 61, Bild 4;
Sonderausgabe 3, März 1954, S. 61, Bild 4;
Zeitschrift »ATZ«, Jg. 60 vom Oktober 1958, Nr. 10, S. 288.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
709 607/311 6.67
Bundesdruckerei Berlin
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR817999A FR1264484A (fr) | 1960-02-09 | 1960-02-09 | Perfectionnements apportés aux ressorts de compression en caoutchouc |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE1243032B true DE1243032B (de) | 1967-06-22 |
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ID=8724965
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DEL38128A Pending DE1243032B (de) | 1960-02-09 | 1961-02-06 | Gummi-Tragfeder fuer Fahrzeuge, insbesondere fuer Kraftfahrzeuge |
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DE (1) | DE1243032B (de) |
ES (1) | ES264668A1 (de) |
FR (1) | FR1264484A (de) |
GB (1) | GB940684A (de) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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