DE1756911A1 - Federungsvorrichtung fuer eine Stroemungsmittelkissenmaschine - Google Patents
Federungsvorrichtung fuer eine StroemungsmittelkissenmaschineInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Abfederungen von Strömungsmittelkissenmaschinen,
insbesondere von Fahrzeugen aller Art, nämlich sowohl solchen, die sich auf einer präparierten Bahn "bewegen
als auch solchen, die sich über eine nicht präparierte Fläche
bewegen, wobei es sich um geführte oder nicht geführte Fahrzeuge handeln kann.
Solche Maschinen stützen sich über ein oder mehrere Strömungsmittelkissen
auf dem Boden und gegebenenfalls an einer Führungsfläche ab.
Die Kissen sind häufig durch ein System von umgebenden Wänden eingegrenzt
und sind machmal mittels fester [Trennwände in Elementarkissen
unterteilt, wobei sowohl die umgebenden Wände als auch die Trennwände an einem festen Aufbau oder Fahrgestell befestigt sind, der
bzw. das die auf die Maschine aufgebrachte Nutzlast trägt. Die Seite
des Aufbaues, die der Abstützfläche (Boden, Bahn) zugewendet ist,·
bildet demgemäß gleichzeitig die Deckfläche des das Kissen begrenzenden. Hohlraumes. Die Strömungsmittelkissen spielen schon selber die
Rolle einer Abfederung. Die Qualität der Abfederung, d.h. das Verhalten
des Fahrzeuges beim Vorhandensein von Hinderniesen hängt von
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den Eigenschaften der Selbstregulierung des Druckes der Kissen durch
Auffüllen und Entleeren ab. Diese letzteren Eigenschaften sind eine Funktion mehrerer Parameter, insbesondere der Abmessungen des Kissens,
seinem Ausströmungsquerschnitt, seiner Speisung, des im Kissen herrschenden Druckes und der Flexibilität der das Kissen begrenzenden
Wände. Um einen wirtschaftlichen Betrieb der Maschine zu erhalten,
ist man häufig gezwungen, den Ausströmungsquerschnitt des Kissens bzw. die Höhe des relativen Ausströmungsquerschnittes (Verhältnis
der Höhe des Ausströmungsquerschnittes zum Durchmesser des Kissens) soweit wie möglich zu vermindern. Diese Begrenzung jedoch
bringt den Nachteil mit sich, daß die Steifheit vergrößert und demzufolge der Fahrkomfort der Maschine verschlechtert wird.
Im übrigen gestatten die bekannten Vorrichtungen wegen der Steifheit
des die Last tragenden Aufbaues nicht der !Tatsache Rechnung zu tragen,
daß das Profil der Abstützfläche der Kissen (Boden, Bahn) von einem Kissen zum anderen variieren kann. Hieraus können sich gewisse
Nachteile im Hinblick auf die Stabilität des Aufbaues bezüglich Stampfen, Rollen und im Falle eines geführten Fahrzeuges auch gegen
Schlingern ergeben.
Durch die Erfindung soll die Abfederung von Fahrzeugen mit Strömungsmittelkissen
derart verbessert werden, daß die Steifheit von Kissen mit einem Ausströmungsquerschnitt geringer Höhe kompensiert wird.
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Dabei soll die lage des die Last tragenden Aufbaues trotz Änderungen
des Profiles der Abstützfläche und/oder der Führungsfläche der -Kissen
im wesentlichen aufrechterhalten werden. Ferner soll die Anpassung an Kurven bei einem geführten Fahrzeug verbessert werden, um Winkelabstände der Begrenzungsvorrichtung für die Kissen um die verschiedenen
Achsen teils relativ zur nominellen Stützfläche, teils relativ zu dem die Last tragenden Aufbau zuzulassen.
Gemäß der Erfindung wird bei einer Strömungsmittelkissenmaschine mit
einem Aufbau zum Tragen der Last und mindestens einer eine Deckfläche aufweisenden Kammer für das Strömungsmittelkissen (Vollkammer;
ground effect plenumchamber), wobei der Aufbau und die Deckfläche
jeweils einander zugewendete Flächen aufweisen, eine Federungsvorrichtung
angeordnet, die eine Polsterung aufweist, die mindestens teilweise aus einem deformierbaren Verbindungsmaterial besteht, das
im Zwischenraw zwischen den genannten einander zugewendeten Flächen
des Aufbaues und der Deckflache angeordnet ist, wobei sie in dem
genannten Zwischenraum nach einem vorbestimmten Füllungsgrad verteilt
ist, der in den verschiedenen Zonen der Polsterung verschieden ist.
Eine solche Verteilung mit variablem Füllungsgrad begünstigt, wie
^Leicht zu verstehen ist, die Schaffung einer oder mehrerer immaterieller
Gelenkachsen innerhalb einer in Betracht gezogenen Zone, z.B. der zentralen Zone der Polsterungsmittel. Die Vorrichtung zur Be-
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grenzung der luftkissen oder anders gesagt die Kammer des Luftkissens
(Vollkammer; ground effect plenum chamber) kann so in seiner Gesamtheit
eine Winkerbewegung um mehrere Achsen ausführen.
Man kann so unter Beibehaltung ihrer Verteilung (d.h. nichtkonzentrierter
Verteilung) sowohl die von den Strömungsmittelkissen her-™ rührenden Kräfte verteilen, als auch gleichzeitig Winkelabstände um
verschiedene Achsen ermöglichen, wie dies weiter oben beschrieben wurde.
Das Polster ist, wie bereits ausgeführt wurde, durch ein Verbindungsmaterial gebildet, das zwischen der Begrenzungsvorrichtung der Kissen
und dem Aufbau der Maschine angeordnet ist. Diesee Verbindungsmaterial kann ein festes elastisches Material wie z.B. Gummi oder ein
elastischer Kunststoff sein.
Is könnte in diesem Pail vorteilhafterweise aus einem expandierten
Material bestehen, d.h. eine schwammige Struktur aufweisen, um der Eigenelastizität des festen Materials die Elastizität der in seinen
Poren eingeschlossenen Luft hinzuzufügen. Wenigstens einige der Poren können offen sein, um gewünschtenfalls einen Dämpfungsfaktor bei der
elastischen Abstützung der Kräfte zu erhalten.
Gemäß einer Variante kann das Verbindungsmaterial durch flexible Taschen gebildet sein, die mittels eines Gases, z.B. mittels Luft,
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■ aufgeblasen sind.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung gehört zu dem
Zwischenpolster ein System dichter elastischer Randleisten, die in
einem Raum zwischen der Begrenzungsvorrichtung der Kissen und dem
Aufbau des !Fahrzeuges mindestens einen mit einem Gas, wie z.B. Luft, gefüllten Raum begrenzen.
Man fügt so zur Elastizität des Verbindungsmaterials die Elastizität
des in dem Raum eingeschlossenen Gases hinzu. Kalibrierte Öffnungen, die den Hohlraum oder die Hohlräume mit der umgebenden Atmosphäre
verbinden^ erlauben es auch dort, diesen Hohlräumen einen Dämpfungskoeffizienten für die Dämpfung der Bewegung zu geben.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die mit
Gas gefüllten Hohlräume, von denen mindestens zwei vorhanden sind,
beiderseits der Polsterzone angeordnet, welche Polsterzone die oben- M
erwähnte immaterielle Gelenkachse enthält, wobei die Räume durch kalibrierte
Öffnungen miteinander verbunden sind.
Man kann auf diese Weise den Winkelbewegungen der Begrenzungsvorrichtung
für die Luftkissen einen Dämpfungsfaktor geben.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung, gehört zu der Be
grenzungsvorrichtung für die Kissen ein System von lippen, die an der
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Deckfläclie des die Kissen begrenzenden Hohlraumes angelenkt sind
und die unter Zwischenfügung einer gedämpften elastischen Federungs-.
vorrichtung entweder an der Deckfläche der Strömungsmittelkissenkammer oder vorzugsweise direkt am Aufbau des Fahrzeuges befestigt
sind.
Diese Vorrichtung bietet unter anderen Vorteilen den Vorteil, daß zusätzliche Einflußnahmeparameter für die Regelung der Gesamtflexibilität
des Systems eingeführt werden.
Die Anwendung der verschiedenen oben betrachteten Vorrichtungen gestattet es, sowohl beträchtliche Fortschritte bei der Abfederung
der Maschine in vertikaler Richtung und gegebenenfalls auch in Querrichtung zu erreichen, als auch bei geführten Strömungsmittelkissenmaschinen
eine bessere Anpassung der Maschine an Kurven.
Die Tatsache, daß man gemäß den Lehren der Erfindung viele Einflußnahmeparameter
für die Einregulierung der Gesamtflexibilität des Systems zur Verfugung stellt, ermöglicht es auch, steifere Wände
oder Lippen zu benutzen, die weniger Eigenschwingungen unterworfen sind, ohne daß deshalb die Qualität der Abfederung verschlechtert
wird.
Die folgende, nicht einschränkenden Erläuterungszwecken dienende Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der beigefügten
Zeichnung wird leioht verständlich machen, wie die Erfindung-
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verwirklicht werden kann. Die aus der Zeichnung und der Beschreibung hervorgehenden Besonderheiten sind Teil der Erfindung. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Strömungsmittelkissenmasehine,
bei der die Erfindung angewendet werden kann,
Fig. 2 einen leilschnitt nach Linie II-II in Fig. 1, jedoch
gegenüber Pig. I etwas vergrößert, wobei schematisch
die Anordnung der Stütz- und Führungskissen gezeigt ist, ^ bei denen die Erfindung angewendet werden kann.
Fig. 3 einen Axialsehnitt nach Linie III-III in Fig. 4 einer
Begrenzungs- und Federungsvorrichtung gemäß der Erfindung,
Fig. 4 einen Schnitt nach Linie IV-IY in Fig. 3,
Fig. 5" einen Axialschnitt nach Linie V-V in Fig. 6 einer Variante der Begrenzungs- und Federungsvorrichtung und
Fig. 6 einen Schnitt nach Linie VI-VI in Fig. 5.
Die Fig. 1 und 2 zeigen eine Strömungsmittelkissenmaschine 1, die
sich unter der Wirkung einer Vortriebseinrichtung 2 auf einer Stütz- ™
fläche 3 voranbewegt, von welcher Stützfläche sie durch Kissen aus
einem unter leichtem Überdruck stehenden Strömungsmittel getrennt
sind. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel bewegt sich die Maschine auf einer präparierten Bahn, die sowohl Stützflächen 3a als
auch Führungsflächen 3b aufweist, welche Flächen dazu dienen, die Maschine mittels geeigneter Strömungsmittelkissen 4a, 4b zu stützen,
welche Strömungsmittelkissen über Durchlässe 5a, 5b mit einem unter
Druck stehenden Strömungsmittel gespeist werden. Auf den Stützflächen
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wird das Gewicht der Maschine und auf den Führungsflächen werden die
auf die Maschine ausgeübten seitlichen Kräfte abgestützt,wodurch die Führung der Maschine sichergestellt ist.
Es ist jedoch klar, daß die Anwendung der Erfindung nicht auf diese
Art von Maschinen beschränkt ist und bei allen Typen von Strömungsmittelkissenmaschinen
angewendet werden kann, unabhängig davon, w ob sie einer präparierten Bahn zugeordnet sind oder nicht oder ob sie
geführt sind oder nicht geführt sind.
Das Bezugszeichen S bezeichnet insgesamt die Vorrichtung, die Gegenstand
der vorliegenden Erfindung ist und die nun beschrieben wird.
In den Pig. 3 und 4 bezeichnet die Bezugszahl 6 einen Teil des Aufbaues
oder Fahrgestelles einer Strömungsmittelkissenmaschine. Eine
starre Platte 7 wirkt mit dem genannten Aufbau über ein elastisches ^ Polster 8 zusammen. An dieser Platte sind mit Hilfe von Winkelprofilen
9a und Platten 9b Umgrenzungswände oder TJmgrenzungslippen 10 und
Trennwände oder Trennlippen 11 befestigt, die es gestatten, einige Elementarkissen 4 von im wesentlichen rechteckiger Form zu umgrenzen,
die von einem Sammelkanal 12 aus über Durchlässe 13 mit einem unter Druck stehenden Strömungsmittel gespeist werden können.
Das elastische Polster ist zumindest teilweise duroh ein Verbin- .
dungsmaterial gebildet, das zwischen der Platte 7 und dem Aufbau 6 angeordnet ist. Dieses Verbindungsmaterial kann ein fester elastischer
Stoff sein, wie z.B. Gummi oder jeder geeignete elastische
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Kunststoff. Das elastische Material kann expandiert sein, um der
Eigenelastizität des festen Materials die Elastizität eines in den
Poren eingeschlossenen Gases, z.B. luft, hinzuzufügen. Mindestens einige der Poren können offen sein, um so zur Dämpfung beizutragen.
Aber man kann als Mittel zur Verbindung auch flexible Taschen verwenden, die mit einem Gas, z.B. mit Luft, aufgeblasen sind.
Die Platte 7 ist mit dem Fahrzeugaufbau 6 durch mehrere flexible
Kabel 14 verbunden, die den größten Abstand definieren, der diese beiden Elemente voneinander trennt. Es ist klar·, daß diese Kabel
durch jedes äquivalente Halte- oder Anschlagsystem ersetzt werden könnten und daß man auch ein nicht dargestelltes Anschlagsystem verwenden
könnte, das den Mindestabstand zwischen der Platte 7 und dem
Aufbau 6 begrenzt. Innerhalb der so definierten Grenzen kann sich die Platte 7 relativ zum Aufbau 6 in dem durch die Elastizität des
Polsters 8 gegebenen Maße verlagern.
■"■■■ · :: : ■ · ■■
Dieses letztere hat, wie aus Pig. 4 hervorgeht, im Grundriß im wesentlichen
die 3?orm einer Raute. Hieraus ergibt sich, daß die FtLl -
lungsverteilung des elastischen Materials vorbestimmt ist: Am meisten
Material in der Mitte, Abnehmen des Materials nach den Enden des Polsters hin.
Be sei zunäcshet angenommen, daß das Profil dtr Bahn oder des Gelän
des so «ei, daß ßich der Druck in den verschiedenen Elementarkissen
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BAD ORiGiNAL ' Λ
«·> h ti»
gleichmäßig ändert. Die Resultierende der auf die feste Platte 7 einwirkenden Druckkräfte kann sich, hinsichtlich, ihrer Größe ändern,
soll sich jedoch nicht verschieben. Das elastische Polster wird sich dann in einer zur Schnittebene IY-IY senkrechten Richtung gleichmäßig
zusammendrücken oder entspannen.
Es sei dann angenommen, daß das Profil der Bahn so sei, daß sich der
Druck in jedem der Elementarkissen in der Weise ändert, daß er an einem Ende zu- und am anderen Ende abnimmt. Aufgrund der nicht
gleichmäßigen Verteilung des Yerbindungsmaterials wird die Kompression des Materials am Anfang des ersten der genannten Enden zunehmen
und am Anfang des anderen Endes abnehmen und in der Mitte des Polstere
im wesentlichen konstant bleiben. Es wird also eine Drehung der starren Platte 7 so stattfinden, als ob diese an einer Schwenkachse
gelagert wäre.
Die Fig. 5 und 6 zeigen eine Variante der vorbeschriebenen Vorrichtung.
Die Verteilung des Verbindungsmaterials zwischen' der beweglichen Platte 7 und dem Aufbau 6 ist etwas verschieden. Zusätzlich
zu einem mittleren Teil 8, der im wesentlichen die Form einer Raute hat, hat das Polster eine dichte Umrandung 15, die den mittleren
Seil 8 mit Abstand umgibt. Auf diese Weise werden beiderseits der Achse Y-I des Polsters zwei Kammern 16 und 17 gebildet, die mit einem
Gas, z.B. Luft, gefüllt sind clund die, wie aus fig. 6 ersichtlich,
unter sich, über kalibrierte Durchlässe 18 und 19 miteinander verbunden
sind. - -
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Die Umrandung 15 ist an im Abstand voneinander liegenden Stellen
von kalibrierten Durchlässen 20 durchbrochen, durch die die Kammern
16 und 17 mit der Atmosphäre in Verbindung stehen.
Die Einrichtung zur Umfangsbegrenzung des Kissens 4 ist ebenfalls
hinsichtlich einiger Merkmale verschieden von der oben beschriebenen Einrichtung. Die umgebenden Wände 10 sind nicht mehr direkt von
der starren Platte 7 getragen, sondern von Platten 21, die mittels Scharnieren 22 an fest mit der Platte 7 verbundenen Winkelprofilen
25 angebracht sind. Diese Platten sind außerdem unter Zwischenfügung
einer durch eine Feder 24 und einen Dämpfer 25 schematisch angedeuteten
gedämpften Abfederung am Aufbau 6 der Maschine abgestützt. Eine Dichtung 26 sichert die Dichtheit der gelenkigen Verbindung.
An den Ecken des Kissens sind Dichtungsfaltenbälge vorgesehen.
Die Vorrichtung arbeitet wie folgt:
Wenn die Platte 7 -einer translatorischen Bewegung in einer Richtung
senkrecht zu ihrer Ebene unterworfen wird, bildet die in den Kammern 16 und 17 enthaltene Luft ein pneumatisches Polster, dessen
Elastizität zu der Elastizität des Verbindungsmaterials 8, 15 hinzugefügt
wird. "
Wenn die Platte 7 eine winklige Bewegung erfährt, ändern sich die
Volumina der Hohlräume 16 und 17 in entgegengesetztem Sinn. Die in
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dem einen der Hohlräume enthaltene Luft versucht in den anderen Hohlraum
überzutreten. Die Strömung wird aber durch das Vorhandensein der Drosselstellen bildenden Durchlässe 18, 19 gebremst. Wie im lalle
einer bloßen Translationsbewegung fügt sich die Eigenelastizität der luft der Elastizität des Verbindungsmaterials hinzu und das Vorhandensein
der kalibrierten Öffnungen 18, 19 gestattet es, einen. Dämpfungsfaktor für die Winkelbewegung der Platte einzuführen.
In den beiden Fällen (Translation und Rotation) gestatten es die die Kammern 16 und 17 mit der Atmosphäre verbindenden Öffnungen
einen zusätzlichen Dämpfungseffekt zu erhalten.
Die gesamte Flexibilität des Systems ist also gebildet durch die
Resultierende aus der Eigenflexibilität der Begrenzungswände 10, der mechanischen Flexibilität, die durch die Federungsanordnung 24»
25 gebildet ist, durch die Eigenflexibilität des elastischen Verbindungsmaterials
8, 15 und durch die pneumatische Flexibilität aufgrund des Vorhandenseins der Lufttaschen 16, 17*
Man verfügt so über viele Einflußnahmeparameter zur Einregulierung
der Gesamtflexibilität des Systems. Man kann dadurch, daß man die Werte der verschiedenen Parameter entsprechend wählt, ohne sohädlichen
Einfluß auf die Gesamtflexibilität des Systems verhältnismäßig steife Begrenzungswände wählen, die den Vorteil haben, daß sie
weniger oft Eigenschwingungen unterworfen werden.
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Die Maschine, die mit den beschriebenen Einrichtungen ausgerüstet
ist, folgt leichter Unebenheiten der Bahn oder des Geländes als
klassische luftkissenmaschinen. Die Abfederung in senkrechter Richtung und gegebenenfalls in Querrichtung und auch die Anpassung an
Kurven sind verbessert, was auch den !Fahrkomfort und die Sicherheit
erhöht, die solche Fahrzeuge bieten können.
Es ist klar, daß die beschriebenen Ausführungsformen nur Beispiele
sind und daß es möglich wäre sie abzuwandeln, insbesondere durch Verwendung technisch äquivalenter Mittel, ohne deshalb den Rahmen
der Erfindung zu verlassen.
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Claims (13)
- Patentansprüche: ·'•1. Federungsvorrichtung bei einer Strömungsmittelkissenmaschine mit einem Aufbau zum Tragen der Last und mindestens einer eine
Deckfläche aufweisenden Kammer für das Strömungsmittelkissen, wobei der Aufbau und die Deckfläche jeweils einander zugewendete Flächen aufweisen und die Federungsvorrichtung ein Polster aufweist, das mindestens teilweise aus einem deformierbaren Verbindungsmaterial besteht, das im Zwischenraum zwischen den genannten einander zugewendeten !lachen des Aufbaues und der Deckfläche angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Yerbindiiagsmaterial (8) in dem genannten Zwischenraum nach einem vorbestimmten Füllungsgrad verteilt ist, der in den verschiedenen Zonen des Polsters verschieden ist. - 2. Federungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß das Polster (8) eine Zone aufweist, in der der genannte Füllungsgrad am größten ist.
- 3. Federungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zone mit dem größten Füllungsgrad eine Mittelzone des Polsters (8) ist.
- 4. Federungsvorrichtung nach Anspruch 3$ dadurch gekennzeichnet, daß das Polster (8) in der Projektion auf eine der einander züge--15-009835/0725wendeten Flächen im wesentlichen eine Form ähnlich der einer Raute aufweist, wobei die Zone des Polsters (8) mit dem größten Füllungsgrad an Verbindungsmaterial die Mittelzone der Raute ist.
- 5. Federungsvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche1 Ms 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsmaterial ein festes elastisches Material ist.: ■ ■■■■ ■■■■·
- 6. Pederungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das feste elastische Material eine schwammartige Struktur mit vielen Poren aufweist.
- 7. Federungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einige der Poren mit der umgebenden Atmosphäre kommunizieren.
- 8. Federungsvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche φ 1 bis 4» dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsmaterial durch mit Hilfe eines Gases aufgeblasene flexible Taschen gebildet ist.
- 9. Federungsvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Polster (8) ein System dichter Randleisten (15) aufweist, das in einem zwischen den einander zugekehrten Flächen befindlichen Zwischenraum mindestens einen mit einem Gas, z.B. Luft, gefüllten Hohlraum (16, 17) begrenzt.009835/0725 -16-
- 10. Federungsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Hohlräume (16, 17) mit der umgebenden Atmosphäre über kalibrierte Durchlässe (20) kommuniziert.
- 11. Federungsvorrichtung nach einem oder beiden der Ansprüche 9 und 10, die mindestens zwei mit Gas gefüllte Hohlräume aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlräume (16, 17) untereinander über kalibrierte Durchlässe (18, 19) kommunizieren.
- 12. !Federungsvorrichtung nach einem oder mehreren ,der Ansprüche9 bis 11, die mindestens zwei mit G-as gefüllte Hohlräume aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlräume (16, 17) beiderseits einer Mittelzone des Polsters (8) angeordnet sind, in der der Füllungsgrad des Verbindungsmaterials am größten ist.
- 13. Federungsvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (4) für das Strömungsmittelkissen eine Wand (10, 21) zur seitlichen Begrenzung der Kammer aufweist, wobei die Wand schwenkbar (bei 22) an der Deokfläche befestigt ist und außerdem eine elastisch gedämpfte Federungeeinrichtung (24, 25) aufweist, die die Wand (21) und den zur Stützung der Nutzlast dienenden Aufbau (6) miteinander verbindet.009835/0725
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1967
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1968
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