DE2436216A1

DE2436216A1 - Niveauregelungsstrebe fuer fahrzeuge

Info

Publication number: DE2436216A1
Application number: DE2436216A
Authority: DE
Inventors: William Arthur Duckett
Original assignee: Jonas Woodhead Ltd
Current assignee: Jonas Woodhead Ltd
Priority date: 1973-07-27
Filing date: 1974-07-26
Publication date: 1975-02-06
Also published as: GB1478016A; JPS5743445B2; IT1016978B; JPS50111720A; FR2238606A1; FR2238606B1; US3945663A

Description

Dipl.-Ing. H. MITSCHERLICH D-8 MÖNCHEN 22

DIpL-In₉. K. GUNSCHMANN ΠΓΪΪ«

Dr. rer. not. W. KORBER Dipl.-Ing. J. SCHMIDT-EVERS

PATENTANWÄLTE ²⁶ · ^{Juli 197t|}

JONAS WOOOHEAD LIMITED

177, Kirkstall Road,

Leeds 4-, Yorkshire, England

Patentanmeldung Niveauregelung3strebe für Fahrzeuge

Die Erfindung betrifft Aufhängungsstreben zur Verwendung bei Radaufhängungseinrichtungen für Fahrzeuge, die eine automatische Horizontierung bewirken.

Zu einer typischen automatischen Horizontiereinrichtung gehören ein Druckakkumulator zum Speichern eines Druckmittels, eine Pumpe, die dazu dient, den Akkumulator bzw. Behälter mit dem Druckmittel gefüllt zu halten, Aufhängungsstreben, von denen jedem Rad des Fahrzeugs eine zugeordnet ist, und die dazu dienen, eine senkrechte Kraft oder Last zwischen dem Fahrzeugkörper oder Aufbau und dem zugehörigen Rad zu übertragen, sowie ein Horizontierventil, das dazu dient, das Zuführen des Druckmittels von dem Behälter aus zu einer einen Bestandteil jeder Strebe bildenden Zylinder- und Kolbenbaugruppe bzw. das Abführen des Druckmittels aus der betreffenden Baugruppe zu dem Behälter zu steuern, und das so ausgebildet ist, daß es die Höhe des Fahrzeugkörpers über der Straßenoberfläche trotz Änderungen der Belastung konstant hält, so daß es als Niveauregler zur Wirkung kommt. Bei solchen Einrichtungen wird als Druckmittel häufig Öl verwendet, und in diesem Fall weist jede Aufhängungsstrebe gewöhnlich eine Einrichtung auf, die dazu dient, die Bewegungen der Strebe dadurch zu dämpfen, daß Öl veranlaßt wird, durch eine Drossel zu strömen, sobald die Strebe aus- ader eingefahren wird, ferner kann der Arbeitszylinder jeder Strebe eine gewisse

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Menge Luft oder eines anderen Gases enthalten oder in Verbindung mit einem Behälter stehen, in dem sich eine bestimmte Luft- oder Gasmenge befindet, um der Radaufhängungseinrichtung die erforderliche Elastizität zu verleihen. Bei einer solchen Anordnung ist es möglich, auf die Verwendung der bei Radaufhängungen gewöhnlich benötigten Stahlfedern zu verzichten.

Zwar arbeiten diese bekannten Radaufhängungseinrichtungen· im allgemeinen zufriedenstellend, doch ergeben sich bei ihnen gewisse Nachteile, die auf die Konstruktion der verwendeten Streben zurückzuführen sind. Einer dieser Nachteile besteht darin, daß das Druckmittel dem Inneren des Arbeitszylirjders von den übrigen Teilen der Aufhängungseinrichtung aus zugeführt wird, und daß es daher möglich ist, daß zusammen mit dieser Ölmenge Verunreinigungen in den Arbeitszylinder gelangen. Ferner besteht die Gefahr, daß Verunreinigungen während des Anbringens der Strebe am Fahrzeug in den Arbeitszylinder eingeführt werden.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Streben besteht darin, daß es für den Hersteller der Strebe nur unter Schwierigkeiten möglich ist, die Strebe im mit Ol gefüllten Zustand dem Anwender zur Verfügung zu stellen. Zwar kann der Hersteller die Strebe vor dem Versand zum Kunden prüfen, doch ist es nicht möglich, die ölfüllung zwischen der Prüfung und dem Einbau der Strebe in ein Fahrzeug unverändert zu laasen, und daher wird auch durch die Prüfung ein einwandfreies Arbeiten der Strebe nicht gewährleistet. Ferner ist es zum Prüfen der bis jetzt bekannten Streben erforderlich, die Streben an eine mit einem Druckmittel arbeitende Anlage anzuschließen, die der Radaufhängungseinrichtung ähnelt, bei welcher die Streben verwendet werden sollen.

Schließlich ist es für den Hersteller der Streben praktisch unzweckmäßig, die Streben in einem Zustand zu versenden, in dem der Raum, der beim Gebrauch der Streben als Gasfeder zur Wirkung kommt, schon unter Druck zu setzen, denn es würde nahezu unmöglich sein, die Strebe in ein Fahrzeug einzubauen

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und sie an die Druckmittelanlage anzuschließen, ohne den in dem genannten Raum vorhandenen Druck zu verändern.

Durch die Erfindung ist nunmehr eine Niveauregelungsstrebe für Fahrzeuge geschaffen worden, die einen Arbeitszylinder aufweist, welcher einen Kolben enthält, der mit einer Einrichtung versehen ist, die es dem Druckmittel ermöglicht, auf geregelte Weise von der einen Seite des Kolbens zur anderen Seite zu strömen, wobei der Kolben auf einer Kolbenstange angeordnet ist, die aus einem Ende des Arbeitszylinders herausragt, sowie einen äußeren Zylinder, der zusammen mit dem Arbeitszylinder einen ringförmigen Behälter abgrenzt, welcher mindestens an einem Ende des ArbeitsZylinders in Verbindung mit dem Arbeitszylinder steht, wobei dieser ringförmige Behälter mit unter Druck stehendem Gas und Flüssigkeit gefüllt ist, und die erfindungsgemäße Strebe ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des Behälters durch eine flexible Wand abgetrennt ist und eine Einrichtung aufweist, die es ermöglicht, den Behälter an eine Leitung anzuschließen, welche einen Bestandteil der Niveauregeleinrichtung bildet. Somit ist gemäß der Erfindung die Flüssigkeitsfüllung der Strebe von dem Druckmittel getrennt, das der Strebe durch die Niveauregeleinrichtung zugeführt wird, so daß diese Füllung nicht verunreinigt werden kann. Nunmehr ist es dem Hersteller einer solchen Strebe möglich, die Strebe vor dem Versand mit unter Druck stehender Flüssigkeit und Gas zu füllen, da die flexible Trennwand das Entweichen der Füllung üner die Anschlußeinrichtung verhindert. Dies bedeutet gleichzeitig, daß der Hersteller die Strebe nach dem Füllen prüfen kann, und daß sich der Benutzer der Strebe auf die Ergebnisse der Prüfung verlassen kann, da die Füllung unverändert bleibt. Schließlich kann diese Prüfung durchgeführt werden, ohne daß daß es erforderlich ist, irgendwelche leitungen an die Strebe anzuschließen.

Die flexible Trennwand ist vorzugsweise in Form eines geschlossenen Beutels ausgebildet, und der Innenraum dieses Beutels bildet den abgeschlossenen Teil des Behälters. Außerdem ist es möglich, das Gas und die Flüssigkeit in dem

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Behälter durch eine weitere flexible Wand voneinander getrennt zu halten, die ebenfalls in Form eines geschlossenen beutels ausgebildet sein kann. Jeder der beiden -Beutel kann eine rechteckige Form haben und sich über mehr als die Hälfte des Behälterumfangs erstrecken, so daß sich die längeren Ränder der beiden Beutel überlappen.

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt einer Ausführungsform einer Strebe;

Pig. 2 einen vergrößerten Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 1; und

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer eine automatische Niveauregelung bewirkenden Fahrzeugradaufhängungseinrichtung, die mit Streben nach Fig. 1 und 2 ausgerüstet werden kann«.

Die Strebe nach Fig. 1 und 2 weist einen Arbeitszylinder 1 und einen ihn umgebenden, konzentrisch mit ihm angeordneten äußeren Zylinder 2 auf. Die oberen Enden der beiden Zylinder 1 und 2 sind durch eine Stirnwand 3 abgeschlossen, die mit dem äußeren Zylinder 2 verschweißt ist und dazu dient, das obere Ende des inneren Zylinders in seiner konzentrischen Lage zu dem äußeren Zylinder zu halten. Die unteren Enden der beiden Zylinder werden in ihrer konzentrischen Lage durch eine Kolbenstangenführung 4· gehalten, die mit einem Kanal 6 versehen ist, der eine "Verbindung zwischen dem Innenraum des Arbeitszylinders 1 und dem Ringraum 7 zwischen den beiden Zylindern herstellt. Im übrigen sind die unteren Enden der Zylinder vollständig geschlossen. Die Kolbenstangenführung und eine auf ihrer Unterseite angeordnete Dichtungsbaugruppe 8 werden durch eine Kappe 9 in ihrer Lage gehalten, die auf das untere Ende des äußeren Zylinders 2 aufgeschraubt ist ο

In der Führung 4- ist eine Kolbenstange 11 gleitend geführt, die an ihrem oberen Ende einen in dem Zylinder 1

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arbeitenden Kolben 12 trägt.

Der Kolben 12 weist Kanäle 13 und 14 auf, die normalerweise durch unter ^x''ederspannung stehende Ventil scheiben 16 und 17 geschlossen gehalten werden. Die Kolbenstange 11 weist an ihrem unteren Ende eine in Fig. 1 nicht dargestellte Einrichtung auf, die dazu dient, die Strebe mit einem ungefederten Teil eines Fahrzeugs zu verbinden, während die obere Stirnwand 3 eine ebenfalls nicht dargestellte Einrichtung zum Verbinden der Strebe mit dem Fahrzeugaufbau aufweist.

Der Eingraum 7 enthält gemäß Fig. 2 zwei Beutel 18 und 19, von denen sich jeder aus zwei rechteckigen Flachmaterialstücken 21 und 22 aus synthetischem Gummi oder Polyurethan zusammensetzt, welche längs ihrer Ränder miteinander verbunden sind. Jeder Beutel wird in dem Ringraum 7 durch ein hohles Anschlußstück 23 in seiner Lage gehalten, zu dem ein innerhalb des betreffenden Beutels angeordneter Kopf abschnitt gehö'rt, und das einen mit Außengewinde versehenen Schaftabschnitt 26 aufweist, der durch eine Öffnung in dem Flachmaterialstück 21 des betreffenden Beutels sowie durch eine Befestigungsbuchse 27 ragt, welche in eine zugehörige Öffnung des äußeren Zylinders 2 eingeschweißt ist. Auf das äußere Ende jedes Schaftabschnitts 26 ist eine Mutter 28 aufgeschraubt, um das zugehörige Flachmaterialstück 21 zwischen dem Kopfabschnitt 24 und der Befestigungsbuchse 27 einzuspannen. Jeder Beutel erstreckt sich über einen großen Teil der Länge des Ringraums 7 und über etwa drei Viertel seines Umfangs. Die Anschlußteile 23 sind nahe den oberen Enden der Beutel und in der Mitte zwischen ihren Langseiten angeordnet, während die Befestigungsbuchsen 27 einander diametral gegenüber in den äußeren Zylinder. 2 eingebaut sind. Somit überlappen sich gemäß Fig. 2 die freien senkrechten Ränder der beiden Beutel 18 und 19 jeweils etwa über ein Viertel des Umfangs des Ringraums 7·

Die Strebe wird dem Anwender durch den Hersteller in einem Zustand geliefert, bei dem der gesamte Innenraum der Strebe mit Ausnahme der Innenräume der Beutel 18 und 19

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mit Öl gefüllt ist; dieses Cl wird über eine öffnung in der oberen Stirnwand 3 zugeführt, die dann gemäß Fig. 1 mit Hilfe eines Stopfens 29 verschlossen wird. Der Beutel 19 bleibt leer und unverschlossen, während der beutel 18 beim Hersteller mit einem unter Druck stehenden Gas, z.B. Stickstoff, gefüllt wird. Nach dem Füllen wird der Beutel 18 durch Einbauen eines Stopfens bzw. einer Verschlußschraube 31 in. das zugehörige Anschlußstück 23 dicht verschlossen.

Nach dem Einbauen der Strebe in ein Kraftfahrzeug wird das Anschlußstück 23 des -^eutels 19 mit einer Rohrleitung verbunden, die an eine Niveauregeleinrichtung angeschlossen ist, welche von bekannter Art sein kann. Ist das Fahrzeug unbeladen, oder liegt das Gewicht der Ladung unter einem vorbestimmten Wert, führt die Niveauregeleinrichtung dem Beutel 19 kein Druckmittel zu, so daß dieser Beutel vollständig leer bleibt. Bei diesem Betriebszustand arbeitet die Strebe in der nachstehend erläuterten Weise wie eine Kombination aus einem Stoßdämpfer und einer Eaduafhängungsfeder: In dem Beutel 18 herrscht ein solcher Druck, daß der Kolben 12 eine Stellung etwa in der Kitte zwischen den Enden des ArbeitsZylinders 1 einnimmt. Wird die Strebe axial zusammengedrückt, wird öl aus dem Baum über dem Kolben verdrängt und über den Kanal dem Ringraum 10 unter dem Kolben zugeführt, welcher die Kolbenstange 11 umgibt. Hierbei wird der Ölstrom durch die unter JFederspannung stehende Ventilscheibe 16 geregelt, um eine Stoßdampfungswirkung hervorzurufen. Wird die Strebe axial auseinandergezogen, strömt Öl in der entgegengesetzten Richtung durch den Kanal 14 des Kolbens 12, und hierbei bewirkt die Ventilscheibe 17» daß eine Dämpfungswirkung hervorgerufen wird.

Da hierbei die Kolbenstange 11 axial verlagert wird, strömt auch Öl über den Kanal 6, der zu dem Ringraum führt, zu dem Ringraum 10 bzw. aus diesem heraus. Hierbei dehnt sich der Beutel 18 entsprechend aus, bzw. er zieht sich zusammen, um die Änderungen der in dem Ringraum 7 vorhandenen Ölmenge auszugleichen, während die Gasfüllung des Beutels 18 den Druck der ölfüllung aufrechterhält, so daß die Strebe als

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Radaufhängungsfeder zur Wirkung kommt; der Innendruck wirkt auf die Querschnittsflache der Kolbenstange 11, um die Last abzustützen.

Wird auf das Fahrzeug jetzt eine Last bzw. eine den genannten vorbestimmten Wert überschreitende Last aufgebracht, wird durch die Niveauregeleinrichtung eine Abwärtsbewegung des Fahrzeugaufbau gegenüber den ungefederten Teilen des Fahrzeugs nachgewiesen, woraufhin dem Beutel 19 das Druckmittel zugeführt wird, so daß sich der Teil des Kingraums verkleinert, der nicht von dem Beutel 19 eingenommen wird. Hierdurch wird der im Inneren der Strebe herrschende Druck entsprechend erhöht, und der Kolben 12 wird daher in dem Arbeitszylinder 1 nach unten bewegt, bis der Fahrzeugaufbau wieder die richtige Höhe über der Fahrbahn erreicht hat. Wird die Last verkleinert oder entfernt, bewegt sich entsprechend der Fahrzeugaufbau gegenüber den ungefederten Teilen des Fahrzeugs nach oben, woraufhin die Niveauregeleinrichtung anspricht, um einen entsprechenden Teil des Druckmittela aus dem Beutel 19 entweichen zu lassen, den in der Strebe herrschenden Druck herabzusetzen und den Fahrzeugaufbau wieder auf die richtige Höhe zu bringen.

Da die Ölfüllung der Strebe im Vergleich zur Gasfüllung des Beutels 18 im wesentlichen nicht zusammendrückbar ist, bleibt der Raum, welcher insgesamt von den beiden Beuteln 18 und 19 eingenommen wird, wenn sich die Strebe im Gleichgewichtszustand befindet, praktisch konstant, obwohl sich die Belastung des Fahrzeugs ändern kann. Obwohl sich die beiden Beutel überlappen, behindern sie sich jedoch gegenseitig nicht, denn wenn der eine Beutel vollständig gefüllt ist, wird der andere Beutel im wesentlichen entleert sein.

Bei dem Druckmittel, das dem Beutel 18 durch die Niveauregeleinrichtung zugeführt wird, kann es sich um Öl handeln oder um eine andere Flüssigkeit, z.B. ein Gefrierschutzmittel, oder ein Gas oder um ein Gemisch aus Gas und Flüssigkeit, was sich jeweils nach dem gewünschten Betriebsverhalten der Radaufhängungseinrichtung richtet,

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Fig. 3 zeigt schematisch eine mit einer Niveauregelungswirkung arbeitende Fahrζeugradaufhängüngseinrichtung mit einem ölsumpf 50, einer durch den Motor 54- des Fahrzeugs antreibbaren hydraulischen Pumpe 52, die Öl aus dem Sumpf 50 über eine Rohrleitung 51 ansaugt, sowie mit einer Rohrleitung 56, der das unter Druck stehende Öl durch die Pumpe zugeführt wird, und die an einen hydraulischen Akkumulator 58 angeschlossen wird, der zum Speichern des Drucköls dient. Ein Überdruckventil 60 ermöglicht es dem durch die Pumpe 52 geförderten überschüssigen Öl, über eine Rückleitung 61 zu dem Sumpf 50 zurückzuströmen O

Das Gewicht des Fahrzeugaufbaus wird auf die vier nicht dargestellten Räder des Fahrzeugs durch vier hydropneumatische Streben 62 der vorstehend beschriebenen Art übertragen. Ferner weist das Fahrzeug ein vorderes und ein hinteres Niveauregelventil 64 auf; diese Ventile sind am Fahrzeugaufbau befestigt, und jedes "Ventil besitzt ein Schließorgan, das durch ein Gestänge 66 mit den unteren Enden derjenigen Streben verbunden ist, welche den Vorderrädern bzw. den Hinterrädern zugeordnet sind, so daß die Bewegungen, welche die beiden Paare von einander zugeordneten Rädern gegenüber dem Fahrzeugaufbau ausführen, ausgemittelt und auf die Schließorgane der Ventile 64 übertragen werden» Die Niveauregelventile 64 werden über Rohrleitungen 65 mit dem Akkumulator 58 entnommenem Drucköl gespeist, und sie sind so ausgebildet, daß dann, wenn ein Rad oder mehrere Räder des Fahrzeugs gegenüber dem Fahrzeugkörper eine abnorm hohe Lage einnehmen, wie es z.B. geschieht, wenn die Belastung des Fahrzeugs vergrößert wird, das zugehörige Niveauregelventil 64- Drucköl von der zugehörigen Leitung 65 aus zu einer Leitung 68 strömen läßt, die zu den Beuteln 19 der zugehörigen Streben 62 führt. Wird dagegen die Belastung des Fahrzeugs verringert, bewegt sich der Fahrzeugaufbau gegenüber den Rädern nach oben, und in diesem Fall lassen die Niveauregelventile 64 Öl aus den Beuteln 19 entweichen, das über eine Rohrleitung 70 zu dem Sumpf 50 zurückströmen kann.

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Zwar wurde die Erfindung vorstehend bezüglich einer Radaufhangungsstrebe beschrieben, bei der Gas- und Ölfüllungen durch einen flexiblen Beutel getrennt gehalten werden, doch ist zu bemerken, daß man im Rahmen der Erfindung auch andere Einrichtungen, z.B_o einen schwimmend gelagerten Kolben, benutzen könnte, um das Gas von dem Öl getrennt zu halten. Außerdem läßt sich die Erfindung auch bei Radaufhängungsstreben anwenden, bei denen das Gas und das öl nicht voneinander getrennt gehalten werden.

Ansprüche:

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Claims

ANSPRÜCHE

1J Niveauregelungsstrebe für Fahrzeuge mit einem Arbeitszylinder, der einen Kolben enthält, welcher Einrichtungen aufweist, die ein geregeltes Strömen eines Druckmittels von der einen Seite des Kolbens zur anderen und in der entgegengesetzten Richtung ermöglichen, wobei der Kolben an einer Kolbenstange befestigt ist, die aus einem Ende des Arbeitszylinders herausragt, sowie mit einem äußeren Zylinder, mit dem zusammen der Arbeitszylinder einen ringförmigen Behälter abgrenzt, der mindestens an einem Ende des Arbeitszylinders in Verbindung mit dem Arbeitszylinder steht, wobei der ringförmige Behälter mit unter Druck stehendem Gas und Druckflüssigkeit gefüllt ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil (19) des ringförmigen Behälters (7) durch eine flexible Vs/and (21, 22) abgegrenzt ist und eine Einrichtung (23) aufweist, die es ermöglicht, eine Druckmittelleitung anzuschließen, welche einen Bestandteil einer Niveauregeleinrichtung für den Fahrzeugaufbau bildet.

2· Strebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die flexible Wand (21, 22) die lorm eines geschlossenen Beutels hat, und daß der Innenraum dieses Beutels den abgegrenzten Teil (19) des ringförmigen Behälters (7) bildete

3. Strebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zu der Einrichtung zum Verbinden des abgegrenzten Teils (19) des ringförmigen Behälters (7) mit einer Druckmittelleitung ein Bauteil (23) gehört, das einen im Inneren des Beutels (19) angeordneten Kopfabschnitt (24) und einen mit Gewinde versehenen Schaftabschnitt (26) aufweist, daß dieser Schaftabschnitt nach außen durch eine Wand (21) des Beutels und durch die Wand des äußeren Zylinders (2) ragt und einen Kanal aufweist, der zum Innenraum dee

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Beutels führt, und daß auf den mit Gewinde versehenen Schaftabschnitt eine Mutter (28) aufgeschraubt ist, um den Kopfabschnitt fest gegen die Innenwand des äußeren Zylinders zu ziehen.

4. Strebe nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet , daß sich der Beutel (19) aus zwei Stücken (21, 22) eines flexiblen Flachmaterials von ähnlicher Form zusammensetzt, die längs ihrer Eänder miteinander verbunden sind.

5· Strebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die den Beutel (19) bildenden Flachmaterialstücke (21, 22) eine rechteckige Form haben.

6. Strebe nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet , daß sich der Beutel (19) mindestens über die halbe Länge des ringförmigen Behälters (7) erstreckt.

7. Strebe nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet , daß sich der Beutel (19) über ein Viertel bis drei Viertel des Umfangs des ringförmigen Behälters (7) erstreckte

8. Strebe nach einem der Ansprüche 1 bis 7» Sei. der das Gas und die Flüssigkeit in dem ringförmigen Behälter durch eine weitere flexible Wand voneinander getrennt sind, dadurch gekennzeichnet , daß zusätzlich zu der genannten flexiblen Wand (21, 22), die einen Beutel (19) bilden, eine weitere flexible Wand (21, 22) vorhanden ist, die einen zweiten Beutel (18) bildet, und daß die beiden Beutel einander ähneln.

9. Strebe nach Anspruch 5 und 8, dadurch gekennzeichnet , daß sich jeder Beutel (18, 19) über mehr als den halben Umfang des ringförmigen Behälters (7) erstreckt, und daß die Eänder des einen Beutels die Eänder es anderen Beutels überlappen.

Der Patentanwi 409886/0525