DE1780117A1 - Hydro-pneumatic suspension for vehicles - Google Patents
Hydro-pneumatic suspension for vehiclesInfo
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Description
Pa te η ta η me 1 du η gPa te η ta η me 1 du η g
Gegenstand: Hydro-pneumatische^Federung für FahrzeugeSubject: Hydro-pneumatic ^ suspension for vehicles
Anmelderin; Firma Langen & Co.Applicant; Company Langen & Co.
4 Düsseldorf, Klosterstr. 494 Düsseldorf, Klosterstr. 49
Die Erfindung bezieht sich auf eine hydro-pneuraatische Federung für Fahrzeuge, insbesondere auf solche mit Niveauregulierung, mit zwei oder mehr parallel geschalteten, gleichsinnig wirkenden Gasräumen je Federungs- g zylinder, von welchen Gasräumen einer oder mehrere gleichzeitig oder nacheinander in ihrer Wirkung abschaltbar sind, wodurch die Federkennlinie von einer Mittellage des Wagenkastens aus gesehen sowohl beim Einfedern als auch beim Ausfedern einen steilen Verlauf erhält.The invention relates to a hydro-pneuraatische suspension for vehicles, in particular those with level control, with two or more parallel, co-acting gas spaces each suspension g cylinders from which gas spaces or more are one of simultaneously or consecutively in their effect can be switched off, whereby the spring characteristic, seen from a central position of the car body, has a steep course both during compression and during rebound.
Eine derartige Federung ist bereits durch die deutsche Patentschrift X o64 355 und die zugehörige Zusatzpatentschrift 1 o68 569 bekannt geworden. Die Abschaltwirkung wird bei den dort gezeigten Federungen durch eine das Gesamtgasvolumen teilende nachgiebige Trennwand (Membran oder Kolben) erreicht, deren Bewegungsmöglichkeit nach beiden Seiten durch Begrehzungswände begrenzt ist. Er- (Such a suspension is already through the German Patent specification X 064 355 and the associated additional patent specification 1 o68 569 became known. The shutdown effect of the suspensions shown there is achieved by a das Total gas volume dividing flexible partition (membrane or piston) reached, their ability to move is bounded on both sides by bevel walls. He- (
folgt die Abschaltung des Zusatzgasvolumens beim Einfedern, steigt die Federkennlinie, die bis zum Abschaltpunkt einen relativ flachen Verlauf hat, steiler an. Wenn die Abschaltung dagegen beim Ausfedern erfolgt, ergibt sich ein stellerer Abfall der Kennlinie. Der Sinn dieser Anordnung liegt darin, daß die Neigung des Fahrzeuges in der Kurve verringert wird und daß beithe additional gas volume is switched off during compression, the spring characteristic, which has a relatively flat profile up to the switch-off point, rises more steeply. If, on the other hand, the switch-off takes place during rebound, there is a steeper drop in the characteristic curve. Of the The point of this arrangement is that the inclination of the Vehicle is reduced in the curve and that at
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Unterlagen iah.7 n aus.ζ-νγ.ι sn« 3 d«Documents iah.7 n from.ζ-νγ.ι sn «3 d«
sehr großen Unebenheiten der Fahrbahn das Durchschlagen des Federelementes verhindert wird. Allerdings tritt diese Wirkung nurbei Fahrzeugen auf, die nicht für hohe Lastverhältnisse ausgelegt sind« Wenn bei einem Fahrzeug bei hoher Belastung noch ein ausreichender Federweg inn flachen Bereich der Kennlinie zur Verfügung stellen soll, läßt sich ein Durchschlagen bei unbeladenem Fahrzeug nicht vermelden. very large bumps in the road surface of the spring element is prevented. However, this effect only occurs in vehicles that are not designed for high load conditions «If still in a vehicle with high loads a sufficient spring travel in the flat area of the Is to provide a characteristic curve, can be a Do not report bottoming out if the vehicle is unladen.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, diesen Mangel zu beheben und eine Federung der eingangs erwähnten Art so zu verbessern, daß eine Abschaltung eines oder mehrerer Susatzgasräume unabhängig von der jeweiligen Belastung immer nach einem gleichbleibenden Federweg erfolgt.It is therefore the object of the invention to address this deficiency fix and a suspension of the type mentioned to improve so that a shutdown of one or more Susatz gas chambers regardless of the respective Loading always takes place after a constant spring deflection.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgeraäß dadurch, daß die Wirkverbindung zwischen den einzelnen Gasräumen durch ein oder mehrere Sperrventile, die in Abhängigkeit vom Abstand zwischen Radträger und Wagenkasten gesteuert werden, vor Erreichen des maximalen Federweges unterbrochen wird. Dabei ist es möglich, da* Gesamtvolumen auf verschiedene Gehäuse aufzuteilen, zwischen denen die Sperrventile angebracht sind. Man kann aber auch zwei oder mehrere Druckspeicher verwenden, deren Flüsilgkeitsräume miteinander unter Einschaltung der Sperrventile verbunden sind. Schließlich ist es möglich, die einzelnen Gasvolumina in einem Gehäuse ■This object is achieved according to the invention in that the operative connection between the individual gas chambers is interrupted by one or more shut-off valves , which are controlled depending on the distance between the wheel carrier and the car body, before the maximum spring travel is reached. It is possible to divide the total volume into different housings, between which the shut-off valves are attached. However, it is also possible to use two or more pressure accumulators whose fluid spaces are connected to one another by switching on the shut-off valves. Finally, it is possible to store the individual gas volumes in one housing
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mit starren Trennwänden unterzubringen, wobei Durchlässe in den Trennwänden durch Sperrventile absperrbar sind. Die Sperrventile können direkt über mechanische Gestänge betätigt werden, sie können aber auch hydraulisch, pneumatisch oder elektrisch gesteuert werden. Zweckraäßigerweise werden die Betätigungsgestänge für die Sperrventile bzw. die Vorsteuerventile so ausgelegt, daß eine Betätigung nur in der Nähe der Federendlagen erfolgt.to be accommodated with rigid partition walls, with passages in the partition walls being shut off by shut-off valves are. The shut-off valves can be operated directly via mechanical linkages, they can but can also be controlled hydraulically, pneumatically or electrically. The operating linkages are expediently designed for the shut-off valves or the pilot valves so that an actuation only takes place in the vicinity of the spring end positions.
Der Vorteil einer erfindungsgemäßen Federung liegt darin, daß unabhängig von der Belastung immer ein . hydro-pneumatischer Endanschlag nach gleichbleibendem Federweg erreicht wird/Außerdem hat man weitgehende Freiheit in der Anordung der Federelemente, da die Gasvolumina sowohl räumlich getrennt als auch in einem Gehäuse untergebracht sein können. Da auch die Art der Betätigung der Sperrventile frei wählbar ist, kann eine Federung gemäß der Erfindung auch bei schwierigen und räumlich beengten Einbauverhältnissen angewendet werden.The advantage of a suspension according to the invention is that regardless of the load always a. hydro-pneumatic end stop is reached after constant spring travel / In addition, one has extensive Freedom in the arrangement of the spring elements, because the gas volumes are both spatially separated and can be housed in a housing. Since the type of actuation of the shut-off valves can also be freely selected is, a suspension according to the invention can also be used in difficult and spatially cramped installation conditions be applied.
Anhand von in den Abbildungen zum Teil in Form hydraulischer Schaltpläne dargestellten AusfUhrungsbeiepielen wird die Erfindung näher erläutert.Based on in the pictures partly in the form of hydraulic Examples of execution shown in circuit diagrams the invention is explained in more detail.
Figur 1 zeigt den Schaltplan für zwei in getrennten Gehäusen untergebrachte Gasräume .Figure 1 shows the circuit diagram for two in separate Gas compartments housed in housings.
Figur 2 zeigt einen Schaltplan für zwei Druckspeicher, deren Flüssigkeitsräume miteinander verbunden sind.Figure 2 shows a circuit diagram for two pressure accumulators, whose fluid spaces are connected to one another.
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Figur 3 zeigt einen Druckspeicher, dessen Gesamtgasraum durch eine starre Trennwand unterteilt ist.Figure 3 shows a pressure accumulator, its total gas space is divided by a rigid partition.
Eine Achse 1 eines nicht näher dargestellten Fahrzeuges stützt sich über einen Federungszylinder 2 gegen den Wagenkasten ab. Ein Kolbenraum 3 des Federungszylinders 2 ist mit einem hydro-pneumatischen Druckspeicher 4 verbunden, der durch eine nachgiebige; walkfähige Trennwand 5 in seinem Innern in einen Flüssigkeitsraum 6 und einen Gasraum 7 unterteilt ist. Der Gasraum 7 ist durch eine Leitung 8 mit einem eine weiteres Gasvolumen einschließenden Behälter 9,verbunden. In die Leitung 8 ist ein Sperrventil Io geschaltet, welches in einer Mittelstellung geöffnet ist, in den beiden Endstellungen dagegen den Durchfluß sperrt. Die Betätigung des Sperrventils Io erfolgt über ein an der Achse 1 angelenktes Gestänge 11, welches mit einem gewissen Spiel behaftet ist, so daß ein Schalten des Sperrventils erst nach einem entsprechenden Hub der Achse 1 erfolgt. Ein Niveauregelventil 12, welches ebenfalls auf die Abstandsänderungen zwischen Achse 1 und Wagenkasten reagiert, verbindet bei kleiner werdenem Abstand den Kolbenraum 3 mit einer Druckquelle 13 und bei Vergrößerung des Abstandes mit einem Ablauf 14. In Figur 2 ist mit dem Kolbenraum 3 ein Druckspeicher 15 über eine Leitung 16 verbunden, von der eine Leitung 17 abzweigt, die über ein Sperrventil 18 zum Flüssigkeitsraum 19 eines Druckspeichers 2o führt, der durch eine Trennwand 21 in den FlUssigkeitaraum 19 und einenAn axle 1 of a vehicle (not shown in detail) is supported by a suspension cylinder 2 against the car body. A piston chamber 3 of the suspension cylinder 2 is connected to a hydro-pneumatic Pressure accumulator 4 connected by a resilient; walkable partition wall 5 in its interior in a liquid space 6 and a gas space 7 is divided. The gas space 7 is through a line 8 connected to a container 9 enclosing a further gas volume. In the line 8 is a check valve Io switched, which is in a middle position is open, in the two end positions, however, the Flow blocks. The shut-off valve Io is actuated via a linkage linked to axis 1 11, which is subject to a certain amount of play, so that switching of the shut-off valve only after a corresponding stroke of axis 1 takes place. A level control valve 12, which is also based on the changes in distance reacts between axle 1 and car body, connects the piston space as the distance becomes smaller 3 with a pressure source 13 and when enlarged of the distance with an outlet 14. In Figure 2, a pressure accumulator 15 is with the piston chamber 3 via a Line 16 connected, from which a line 17 branches off, which leads via a shut-off valve 18 to the liquid chamber 19 of a pressure accumulator 2o, which passes through a Partition wall 21 in the liquid space 19 and one
Gasraum 22 unterteilt ist. Der Druckspeicher 15 wird durch eine Trennwand 23 in einen Flüssigkeitsraum 24 und einen Gasraum 25 aufgeteilt. Gas space 22 is divided. The pressure accumulator 15 is divided into a liquid space 24 and a gas space 25 by a partition 23.
In Figur 3 ist an den Kolbenraum 3 ein Druckspeicher 26 über eine Leitung 27 angeschlossen. Der Druckspeicher 26 besitzt ein Gehäuse 28, an dem ein Anschlußstück 29 angeschweißt ist, in das die Leitung 27 geschraubt wird. In seinem Innern wird das Gehäuse 28 durch eine starre Trennwand 3o, die gasdicht angeschweißt ist, in einen Gasraum 31 und einen Zusatzgasraum 32 geteilt. Eine bewegliche Trennwand 33 trennt den Gasraum 31 von einem Flüssigkeitsraum 34, der über das Anschlußstück 29 mit Flüssigkeit beaufschlagt werden kann. Die Halterung der Trennwand 33 erfolgt über einen Haltering 35. In der starren Trennwand 3o befindet sich ein Durchlaß 36, der von einem als Sitzventil ausgebildetem Sperrventil 37 verschließbar ist. An dem Sperrventil 37 ist eine Betätigungsstange 38 befestigt, die mit einem Kolben 39 verbunden ist. Betätigungsstange 38 und Kolben 39 gleite» abgedichtet in einem dicht an das Gehäuse 28 angeschweißten Zylinder 4ö# Auf den Kolben 3f wirkt eine Feder 41, die sich am Zylinder 4o abstützt, und das Sperrventil 37 in Offenstellung zu halten versucht. Ein durch die Betätigungsstange 38, den Kolben 39 und den Zylinder 4o gebildeter Ringraum 42 ist über eine Leitung 43 ;mj|t einem Vorsteuerventil 44 verbunden, welchesIn FIG. 3, a pressure accumulator 26 is connected to the piston chamber 3 via a line 27. Of the Pressure accumulator 26 has a housing 28 to which a connection piece 29 is welded into which the line 27 is screwed. In its interior, the housing 28 is through a rigid partition 3o, which is welded gas-tight, into a gas space 31 and a Additional gas space 32 divided. A movable partition 33 separates the gas space 31 from a liquid space 34, which can be acted upon with liquid via the connection piece 29. The bracket of the partition 33 takes place via a retaining ring 35. There is a passage in the rigid partition 3o 36, which can be closed by a shut-off valve 37 designed as a seat valve. At the shut-off valve 37, an actuating rod 38 is attached, which is connected to a piston 39. Operating rod 38 and piston 39 slide »sealed in one cylinder 4ö # welded close to the housing 28 On the piston 3f, a spring 41 acts on the Supports cylinder 4o, and tries to keep the check valve 37 in the open position. One through the Operating rod 38, the piston 39 and the cylinder 4o formed annular space 42 is connected via a line 43; mj | t to a pilot valve 44, which
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in seiner Mittelstellung die Leitung 43 mit einem Ablauf 45 verbindet. Wird das Vorsteuerventil in seine Endstellungen geschaltet, wird die Leitung 43 mit einer Pumpe 46 verbunden. Die Betätigung des Vorsteuerventils kann beispielsweise über eine zwischen Achse 1 und VorSteuerventil 44 angebrachte Zug-Druck-Feder 47 gegen die Kraft einer zweiten, etwas stärkeren Zug-Druck-Feder .48 erfolgen, so daß ein Ansprechen des Vorsteuerventils P 44 erst nach einein bestimmten Hub der Achse 1 erfolgt, und nach dem Umschalten ein weiterer Hub der Achse 1 möglich ist. An die Pumpe 46 ist weiterhin das Niveauregelventil 12 angeschlossen, dessen andere Anschlüsse in die Leitung 27 bzw. in den Ablauf 15 münden.in its central position, the line 43 connects to an outlet 45. If the pilot valve is switched to its end positions, the line 43 is connected to a pump 46. The actuation of the pilot valve can take place, for example, via a tension-compression spring 47 attached between axis 1 and pilot valve 44 against the force of a second, somewhat stronger tension-compression spring 48, so that the pilot valve P 44 only responds after a certain Axis 1 stroke takes place, and after switching another axis 1 stroke is possible. The level control valve 12, the other connections of which open into the line 27 or into the outlet 15, is also connected to the pump 46.
Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Federung soll zunächst anhand von Figur 1 erklärt v/erden. Es sei angenommen, daß sich der Wagen in seiner Niveaulage befinde und gerade über ein Hindernis fahre. Dadurch verändert sich der Abstand zwischen k Achse 1 undWagenkasten. Wenn die Abstandsänderung, sehr schnell erfolgt, spricht das Niveauregelventil 12 aufgrund geeigneter eingebauter dämpfender Mittel nicht an. Daher verkleinert sich der Kolbenraum 3 und die aus ihm in den Flüssigkeitsraum C des Druckspeichers 4 verdrängte Flüssigkeit ruft in den vorerst* noch verbundenen Gasräunen 7 und 9 aufgrund der Gasgesetze einen Druckanstieg hervor, der progressiv verläuft. Das Betätigungsgestänge 11 des Sperrventils Io macht zunächst einen Leerhub undThe mode of operation of the suspension according to the invention should first be explained with reference to FIG. It is assumed that the car is in its Level and just over an obstacle drive. This changes the distance between k axis 1 and the car body. If the change in distance, takes place very quickly, the level control valve 12 speaks due to suitable built-in damping means not on. Therefore, the piston chamber 3 and that from it into the liquid chamber C of the pressure accumulator are reduced in size 4 displaced liquid calls in the gas troughs 7 and 9, which are still connected for the time being the gas laws produce a pressure increase that is progressive. The operating linkage 11 of the Check valve Io first makes an idle stroke and
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betätigt erst nach einem bestimmten Federweg, aber vor ürreichen des maximalen Federweges, das Sperrventil lö, wodurch der Behälter 9 und das in ihm enthaltende Gasvolumen von Gasraum 7 getrennt werden. Das nunmehr im Gasraum 7 enthaltende, gegenüber dem Gösaiatgasvolumen stark verkleinerte Gasvolumen . bewirkt einen steileren Anstieg der Federkennlinie und damit einen hydro-pneumatischen Anschlag. Der ™actuated only after a certain spring deflection, but before reaching the maximum spring deflection, the locking valve lö, whereby the container 9 and that in it containing gas volumes are separated from gas space 7. The now contained in the gas space 7, opposite the gas volume greatly reduced in proportion to the gas volume. causes a steeper rise in the spring characteristic and thus a hydro-pneumatic stop. The ™
Verlauf des Anstieges läßt sich wesentlich durch die Größe der einzelnen Gasvolumina und die V/ahl des Absperrzeitpunktes variieren. Außerdem ist die Möglichkeit gegeben, durch die Schließ- bzw. öffnungscharakteristik des Sperrventils Xo den Übergang zwischen den Rennlinienzweigen zu beeinflussen.The course of the increase can essentially be determined by the size of the individual gas volumes and the number of the shut-off time vary. In addition, there is the possibility of the closing or opening characteristics of the shut-off valve Xo to influence the transition between the racing line branches.
Beim Ausfedern ergibt sich der umgekehrte Vorgang. Die Federkennlinie fällt zunächst steil ab-und verläuft vom Öffnen des Sperrventils Io an flacher. Wenn die iuisf ederung wesentlich Über die Niveaulaye hinausgeht, wird das Sperrventil Io wieder geschlossen und λ die Kennlinie verläuft steil abfallend. Das bedeutet, daß die dem Druck in den Gasräumen proportionale Austriebskraft geringer wird. Der effekt ist zwar beim Ausfedern nicht *o ausgeprägt wie beim Linfedern, dennoch wird aber die Federkraft, rait der sich die Achse den Ausfederanschlägen nähert, wesentlich ver-v rlngert. Gegenüber der in Figur 1 gezeigten Ausführung unterscheidet sich die Ausführung nach Figur 2 dadurch,The reverse process occurs when rebounding. The spring characteristic initially drops steeply and runs flatter from the opening of the shut-off valve Io. When the iuisf fletching substantially beyond the Niveaulaye goes beyond the check valve Io is closed again and λ the characteristic curve is steep sloping. This means that the expulsion force proportional to the pressure in the gas spaces is reduced. The effect of rebound is not * o as pronounced as with linfing, but the spring force as the axis approaches the rebound stops is significantly increased. Compared to the embodiment shown in Figure 1, the embodiment according to Figure 2 differs in that
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daß anstelle der Gasräume die Flüssigkeitsräume 19 und 24 miteinander verbunden sind. Die Funktion und der Verlauf der Kennlinie ändern sich nicht/ solange die einzelen Parameter gleich bleiben. Bei der Federung nach Figur 3 wird das Sperrventil 37 nicht direkt betätigt, sondern mit Hilfe einer hydraulischen Vorsteuerung« Das Vorsteuerventil 44 wird über die Zug-Druck-Feder 47 betätigt. Da die entgegengesetzt wir-that instead of the gas chambers, the liquid chambers 19 and 24 are connected to one another. The function and the The course of the characteristic does not change / as long as the individual parameters remain the same. In the suspension according to Figure 3, the shut-off valve 37 is not actuated directly, but with the help of a hydraulic pilot control « The pilot valve 44 is via the tension-compression spring 47 actuated. Since the opposite
fc . kende Zug-Druck-Feder 43 stärker ist, wird sie weniger V - fc. kende push-pull spring 43 is stronger, it becomes less V -
zusammengedrückt bzw. gelängt als die Zug-Druck-Federcompressed or elongated than the tension-compression spring
. 47. &$i entsprechender Auslegung des Sperrventils 44 kann man dies zum Erzielen verschiedener Abschaltpunkte ausnutzen. Wenn die Leitung 43 mit der Pumpe 46 verbunden wird, gelangt Druckflüssigkeit in den Ringraum 43. Dadurch wird der Kolben 3d derart betätigt, daß das Sperrventil 37 über die Betätigungsstange 30 auf seinen Sitz gezogen wird und den Durchlaß 36 sperrt. Wenn die Leitung 43 mit dem Ablauf verbunden ist, drückt die Feder 41 den Kolben 39 in seine Ausgangsstellung zurück und öffnet gleichzeitig das Sperrventil 37. Selbstverständlich ist es im Rahmen der Erfindung möglich, das Sperrventil anders auszuführen, beispielsweise mit einer Flachdichtung. Auch der Kolben zum Betätigen des Sperrventils kann z.B. drücke'nd angeordnet werden. Schließlich kann die. hydraulische Vorsteuerung durch eine pneumatische oder elektrische ersetzt werden. Bei einer direkten Betätigung gibt es ebenfalls verschiedene Möglichkeiten, das notwendige Spiel in der Betätigung zu erzeugen. Selbstverständlich kann man auch die !Sperrventile zwischen zwei getrennt angebrach-. 47. & $ i with a corresponding design of the shut-off valve 44, this can be used to achieve various switch-off points. When the line 43 is connected to the pump 46, pressurized fluid enters the annular space 43. As a result, the piston 3d is actuated in such a way that the shut-off valve 37 is pulled onto its seat via the actuating rod 30 and blocks the passage 36. When the line 43 is connected to the drain, the spring 41 pushes the piston 39 back into its starting position and at the same time opens the shut-off valve 37. Of course, it is possible within the scope of the invention to design the shut-off valve differently, for example with a flat seal. The piston for actuating the shut-off valve can also be arranged, for example, in a pushing manner. After all, the. hydraulic pilot control can be replaced by a pneumatic or electric one. In the case of direct actuation, there are also various options for generating the necessary play in the actuation. Of course, the! Shut-off valves can also be installed between two separately
BAD ORiQiNALBAD ORiQiNAL
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ten Gasräumen vorsteuern,.-wie es beispielsweise wünschenswert ist, wenn das Sperrventil weit von der Achse entfernt angebracht ist. Umgekehrt lassen sich bei günstigen fcinbauverhältnissen Sperrventile von zwei iip. gleichen Gehäuse angebrachten Gasräuraen direkt betätigen. Es ist klar, daü bei Verwendung mehrerer Gaaräurae auch mehr Sperrventile verwendet werden müssen, wobei die Zu- oder Abschaltung zweckraä-Öigerweise stufenweise erfolgt. Die Befestigung der starren Trennwand muß nicht unbedingt durch Schweißen erfolgen. Auch Verschrauben, Einpressen oder dergleichen ist möglich. Schiiei3lieh kann der Druckspeicher ohne Zwischenschaltung .einer'Leitung direkt ait! Fed er ungs zylinder angebracht oder sogar ein fest eingebauter Bestandteil desselben sein.pre-control th gas spaces, .- as it is desirable, for example is when the check valve is mounted far from the axis. The reverse can be done with favorable construction conditions, shut-off valves of two iip. Gasräuraen attached directly to the same housing actuate. It is clear that if several are used Gaaräurae also used more shut-off valves must, whereby the connection or disconnection is expedient takes place in stages. The rigid partition wall does not necessarily have to be fastened by welding take place. Also screwing, pressing in or the like is possible. Eventually the pressure accumulator can without the interposition of a line directly ait! Suspension cylinder attached or even a fixed one be an integral part of the same.
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