DE2713845A1

DE2713845A1 - Steuervorrichtung sowie fahrzeugaufhaengung mit einer solchen steuervorrichtung

Info

Publication number: DE2713845A1
Application number: DE19772713845
Authority: DE
Inventors: Claude Pelletier
Original assignee: PPM SA; Potain Poclain Materiel PPM SA
Current assignee: PPM SA; Potain Poclain Materiel PPM SA
Priority date: 1976-04-30
Filing date: 1977-03-29
Publication date: 1977-11-10
Also published as: FR2360801B1; GB1556275A; JPS52133491A; FR2360801A1; US4170279A

Description

Ba 3842

Potain Poclain Materiel (P.P.M.), Montceau-Les-Mines / Frankreich

Steuervorrichtung sowie Fahrzeugaufhängung mit einer solchen Steuervorrichtung

Das Problem der Steuerung für die Herstellung einer Verbindung zwischen zwei geschlossenen Räumen ist altbekannt, und es stellt sich beispielsweise bei der Ausführung von beweglichen, öffentlichen Arbeitsmaschinen, bei hydraulischen Baggern und Kränen, die alle mit wahlweise blockierbaren Aufhängungen ausgestattet sind.

Bei d*im aufgeführten Beispiel wird eine solche Aufhängung durch wenigstens eine (im allgemeinen mehrere) hydraulische Hubvorrichtung gebildet, bei der man wahlweise die Kammern miteinander verbindet oder - entgegengesetzt dazu - diese Kammern voneinander trennt, je nachdem ob man eine normale Funktion der Aufhängung oder - entgegengesetzt dazu - eine Blockierung dieser Aufhängung erreichen möchte.

Die bekannten Steuervorrichtungen gestatten es nicht, auf einfache Weise unterschiedliche Leistungen zu erzielen, nach denen das Strömungsmittel in einen solchen geschlossenen Raum eingeführt oder aus einem solchen Raum herausgefördert wird. Sie gestatten auch keine einfache Steuerung und keine stabile Blockierung.

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Durch die Erfindung sollen diese Mängel beseitigt werden.

Die Erfindung geht dabei zunächst aus von einer Steuervorrichtung zur Herstellung einer Verbindung zwischen zwei geschlossenen Räumen, wie z.B. den beiden Kammern einer Haupt-Hubvorrichtung einer Aufhängung, enthaltend zwei bewegliche Klappenventile, von denen das eine in einer mit dem einen Raum verbundenen Leitung und das andere in einer mit dem anderen Raum verbundenen Leitung angeordnet ist, ferner einen Abzweiganschluß für eine Füll-Leitung, die mit einer Quelle zum Füllen dieser Räume mit Strömungsmittel verbunden ist, sowie einen weiteren Abzweiganschluß einer Steuerleitung, die wahlweise mit einer Steuerströmungsmittelquelle zum öffnen der genannten Klappenventile verbindbar ist,

Die Erfindung besteht darin, daß jedes bewegliche Klappenventil in drei verschiedenen Stellungen placierbar ist, nämlich in einer ersten, vollkommen geschlossenen Endstellung, in der es durch ein elastisches Rückführorgan zurückführbar ist, in einer zweiten vollkommen geöffneten Endstellung und in einer zwischen diesen Endstellungen befindlichen Zwischenstellung, die einem öffnen unterhalb der vollkommen geöffneten Stellung entspricht, und daß jedes Klappenventil gegenüber einem beweglichen Anschlag angeordnet ist, der mit einer an die Steuerleitung angeschlossenen Steuer-Hubvorrichtung sowie an ein anderes elastisches Organ verbunden und in zwei verschiedenen Stellungen placierbar ist, nämlich in einer ersten Stellung, in der die Steuerhubvorrichtung von der Steuerströmungsmittelquelle getrennt und der Anschlag aus dem Raum dieses Klappenventiles herausbewegt ist, wobei er in seiner ersten, vollkommen geschlossenen Stellung angeordnet ist, und in einer zweiten Stellung, in der die Steuer-Hubvorrichtung mit der Steuerströmungsmittelquelle verbunden ist und der Anschlag in der unteren Stellung mit dem Klappenventil in

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Berührung steht, das dadurch wenigstens in seiner Zwischenöffnungsstellung gehalten wird.

Es ist mitunter günstig, wenn die Füllmittelquelle und die SteuerStrömungsquelle in an sich bekannter Weise durch ein und dieselbe Quelle gebildet sind und wenn eine Verengung zwischen den Klappenventilen und ihren entsprechenden Steuerhubvorrichtungen angeordnet ist.

Die Erfindung betrifft ebenfalls eine Fahrzeugaufhängung, bei der die zuvor erläuterte Steuervorrichtung zur Anwendung kommt.

Eine solche Fahrzeug-Aufhängung ist dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Haupt-Hubvorrichtung mit zwei Kammern vorgesehen ist, die die beiden genannten geschlossenen Räume bilden, während die Füllmittelquelle und die Steuermittelquelle getrennt sind.

Gemäß einer ersten Ausführungsform ist die Füll-Leitung ständig mit der Füllmittelquelle (Qulle für das zum Füllen verwendete Strömungsmittel) verbunden.

Weiterhin umfaßt die Füllmittelquelle mitunter einen Druckmittelsammler (-Akkumulator).

Demgegenüber ist eine andere Ausführungsform dadurch gekennzeichnet, daß ein Verteiler mit wenigstens zwei Stellungen zwischen der Füll-Leitung und der Füllmittelquelle angeordnet ist und in der einen Stellung diese Leitung der genannten Quelle abtrennt, während er demgegenüber in einer anderen Stellung eine Verbindung zwischen diesen beiden Elementen herstellt.

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Zum besseren Verständnis sei die Erfindung im folgenden anhand einiger in der Zeichnung veranschaulichter Ausführungsbeispiele erläutert, die keinerlei Begrenzung der Erfindung darstellen sollen. In der Zeichnung zeigen:

Fig.1 eine Schemadarstellung von einer erfindungsgemäßen Aufhängung zweier Räder eines mobilen Kranes;

Fig. 2 eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Steuervorrichtung, die bei der Aufhängung der Fig.1 verwendet wird;

Fig.3 bis 6 Schemadarstellungen von vier Schaltungen, die in vier unterschiedlichen Varianten eine erfindungsgemäße Steuervorrichtung benutzen.

Fig.1 veranschaulicht das Chassis 1 eines Krans, auf dem um horizontale Achsen 2 gelenkige Arme 3 angeordnet sind, die Räder 4 haltern, welche sich auf dem Boden 5 abstützen. Zwischen dem Chassis 1 und jedem Arm 3 ist eine Hubvorrichtung (Zylinder-Kolben-Vorrichtung) 6 mittels Gelenkachsen 7 angeordnet. Diese Hubvorrichtung umfaßt einen Zylinder 8, in dessen Innern ein Kolben 9 zwei Kammern begrenzt, nämlich eine Kammer 10, die als große Kammer bezeichnet wird und deren Nutz-Querschnitt gleich dem des Zylinders ist, sowie eine andere Kammer 11, die als kleine Kammer bezeichnet wird und deren Nutz-Querschnitt gleich dem Querschnitt der vorhergehenden Kammer ist, abzüglich des Querschnittes der Kolbenstange. Die großen Kammern 10 sind mit einer Leitung 12 und die beiden kleinen Kammern 11 sind ihrerseits mit einer Leitung 13 verbunden.

Fig.2 veranschaulicht eine erfindungsgemäße Steuervorrichtung, die in einem einzigen Ventilblock (Ventilzylinderblock) hergestellt ist. Diese Vorrichtung ist gebildet durch:

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- einen Zylinderkörper aus zwei Teilen 14a, 14b, die durch Schrauben 15 zusammengesetzt sind;

- zwei bewegliche (Klappen-) Ventile 16, 17, die sich bei 16a bzw. 17a auf ihren zugehörigen Sitzen 18 bzw. 19 abstützen können und eine Füllkammer 20 von den Leitungen 13 bzw. 12 abtrennen;

- zwei bewegliche Anschläge 21, 22, die gleitbeweglich in Rührungen 23, 24 gleitbeweglich angeordnet sind, welche in dem Teil 14a des Ventilkörpers befestigt und gegenüber den Klappenventilen 16 bzw. 17 angeordnet sind,
wobei sie in den Stellungen 21a und 22a außer Reichweite von diesen Klappenventilen durch Federn 25, 26 zurückgezogen sind;

- zwei in Bohrungen 29, 30 des Teiles 14a gleitbewegliche Kolben 27, 28, die so angeordnet sind, daß sie sich auf dem Ende jedes zugehörigen Anschlages 21 bzw. 22 abstützen, das dem den Klappenventilen gegenüberliegenden Enden entgegengerichtet ist;

- eine Kammer zum Zuführen bzw. Speisen von Strömungsmittel zu den genannten Kolben, wobei diese Kammer als Steuerkammer 31 bezeichnet wird und für die gemeinsame Zuführung bzw. Speisung der beiden Kolben dient.

Eine Leitung bzw. ein Kanal 32 verbindet die beiden
Kammern 20 und 31 und ist mit einem Gewindeanschluß 33 versehen, auf den - in der dargestellten Einheit - eine Verengung 34 aufgeschraubt ist, die durch eine Düse gebildet wird,

Außerdem sind die Kammern 20 und 31 mit Abzweiganschlüssen 35 bzw. 26 an Strömungsmittelquellen zum Füllen bzw. Steuern versehen.

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Es sei festgestellt, daß in den Stellungen 16a, 17a der Ventile und 21a, 22a der beweglichen Anschläge letztere nicht mit den Klappenventilen in Berührung stehen, sondern daß diese ein Spiel J bzw. K von den Klappenventilen trennt. Wenn sich schließlich das Klappenventil am zugehörigen Anschlag absützt, z.B. das Klappenventil 16 am Anschlag 21, ergibt sich ein Durchgang 37, der eine Strömung mit einem Querschnitt bewirkt, der kleiner ist als der des Durchgangs 38 des weit geöffneten Klappenventiles, z.B. des Klappenventiles 17.

Das Schema der Fig.3 veranschaulicht einen Speisekreis bzw. eine Speiseschaltung für die Kammern 10 und 11 einer Vorrichtung 6. Eine Pumpe 39 ist durch ihre Ansaugleitung mit einem Strömungsmittelreservoir 41 und durch ihre Förderleitung 42 mit einem Zweistellungsverteiler 43 verbunden. Ein tariertes Abflußventil 44 ist in einer Leitung 45 angeordnet, die als Abzweig an die Förderleitung 42 angeschlossen ist. Weiterhin verbindet eine Leitung 46 den Verteiler 43 mit dem Reservoir 41, und eine Leitung 47 verbindet die Kammer 20 (die durch Leitungen nur schematisch angedeutet ist) mit dem Verteiler. Schließlich ist festzustellen, daß die Quellen für das Füll-Strömungsmittel und das Steuerströmungsmittel hier vereinigt und durch die Pumpe 39 gebildet sind. Die Steuerkammer 31 ist ebenfalls schematisch durch zwei Leitungen dargestellt.

Die beiden Stellungen des Verteilers 43 sind folgendermaßen:

In der ersten Stellung ist die Verbindung zwischen den Leitungen 42 und 47 hergestellt und zur Leitung 46 verschlossen, während

- in der zweiten Stellung eine Verbindung zwischen den Lei-

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gen 46 und 47 hergestellt ist und die Leitung 42 verschlossen ist.

In der Schemadarstellung der Fig.4 werden wieder zahlreiche Elemente verwendet, die bereits mit Bezug auf die Fig.3 dargestellt und erläutert worden sind. Man erkennt jedoch, daß der Verteiler 43 weggelassen worden ist und die Leitungen 47 und 42 ständig miteinander verbunden sind. Außerdem ist anstelle der Verengung 34 auf die Leitung des Ventiles der Fig.2 ein Abschlußstopfen vorgesehen, der in den Gewindeanschluß 33 eingeschraubt ist.

Die Quelle für das Füllmittel, die durch die Pumpe 39 gebildet ist, ist in diesem Falle von der Quelle für das Steuermittel getrennt, die durch eine andere Pumpe 48 gebildet wird. Diese ist mit dem Reservoir 41 durch ihre Ansaugleitung 49 und mit einem Zweistellungsverteiler 50 durch ihre Förderleitung 52 verbunden. Eine Leitung 51 ist als Abzweig an die Förderleitung 52 angeschlossen, und ein tariertes Abflußventil 53 ist in dieser Leitung 51 angeordnet. Schließlich verbindet eine Leitung 54 den Verteiler 50 mit dem Reservoir 41, während eine Leitung 55 die Kammer 31 mit dem Verteiler 50 verbindet.

Die beiden Stellungen des Verteilers 50 sind folgendermaßen:

- In der ersten Stellung ist eine Verbindung zwischen den Leitungen 52 und 55 hergestellt, und die Leitung 54 ist abgesperrt, während

- in der zweiten Stellung eine Verbindungjzwisehen den Leitungen 54 und 55 hergestellt ist und die Leitung 52 abgesperrt ist.

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Es ist festzustellen, daß einerseits eine Feder 56 dazu neigt, den Verteiler 50 in seine zweite Stellung zurückzuführen, und daß andererseits die Verengung 34 weggelassen worden ist, weil die Verbindung zwischen den Kammern 20 und 31 selbst ebenfalls weggelassen worden ist.

Das Schema der Fig.5 greift wiederum zurück auf das der Fig.4, und zwar mit folgender Abwandlung: Die Leitungen 42 und 47 sind nicht mehr direkt miteinander verbunden, sondern sie sind beide an einen Verteiler 57 mit drei Stellungen angeschlossen, wobei eine weitere Leitung 58 den Verteiler mit dem Reservoir 41 verbindet.

Die drei Stellungen des Verteilers 57 sind folgendermaßen :

- In der ersten Stellung wird eine Verbindung zwischen den Leitungen 42 und 4 7 hergestellt und die Leitung 58 abgesperrt,

- in der zweiten Stellung wird eine Verbindung zwischen den Leitungen 42 und 58 hergestellt und die Leitung 47 abgesperrt, während in der dritten Stellung eine Verbindung zwischen den Leitungen 47 und 58 hergestellt und die Leitung 42 abgesperrt wird.

Fig.6 veranschaulicht schließlich eine Schaltung, die der der Fig.5 sehr ähnlich ist, bei der jedoch der Verteiler 57 durch einen Verteiler 59 mit zwei Stellungen ersetzt ist, an den einzig und allein die Leitungen 42 und 47 angeschlossen sind. Außerdem ist ein Druckmittelsammler 60 mit der Leitung 47 durch eine Leitung 61 verbunden.

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Die Funktion der beschriebenen Vorrichtungen sei im folgenden erläutert.

Was die Schaltung der Fig.3 und die Vorrichtung der Fig.2 anbelangt, so stellt man fest, daß, wenn sich der Verteiler 43 in seiner zweiten Stellung (Position der Fig.3) befindet, der Druck in der Kammer 2, in der Leitung 32 und in der Kammer 31 gleich Null ist, da die Leitung 47 durch Zwischenschaltung des Verteilers 43 mit dem Reservoir 41 in Verbindung steht. Die Federn 25 und 26 drücken bzw. schieben die Anschläge in ihre oberen Stellungen zurück, wodurch sie sich dann in ihren Stellungen 21a und 22a befinden, und die Kolben 27, 28 sind ebenso in ihrer völligen Schließstellung 16a bzw. 17a angeordnet, und zwar unter der Wirkung ihrer Rückführfedern 62, 63 (vgl. Klappenventile der Steuervorrichtung gemäß Fig.2). Infolgedessen sind die Kammern 10 und 11 voneinander sowie jeweils von der Förderung der Pumpe in der Weise getrennt, daß die Hubvorrichtung 6 blockiert ist.

Wenn diese Hubvorrichtung 6 Teil einer Aufhängung ist, wie sie im Hinblick auf Fig.1 veranschaulicht ist, dann ist diese Aufhängung selbst blockiert, und zwar mit einer vollkommenen Dichtigkeit, die durch die Hereinnahme der Klappenventile 16a und 17a erreicht ist.

Der Verteiler 43 kann jedoch auch in seiner ersten Stellung placiert sein, die mit dem Vorhandensein eines Druckmittels einerseits in der Kammer 20 durch die Verbindung der Leitungen 42 und 47 und andererseits in der Kammer 31 durch die Leitung 32 und die Verengung 34 übereinstimmt. Der Druck in dieser Kammer 31 ruft eine Ver schiebung der Kolben 27, 28 und der Anschläge hervor, die

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dort in ihren Stellungen 21 bzw. 22 angespannt sind. Die Klappenventile 16, 17 werden hierdurch "gesteuert", um in Öffnungsstellung, wenigstens in Zwischenstellung, angeordnet zu werden. Die Verbindung ist zwischen den Kammern 10 und 11 der Hubvorrichtung bzw. der Hubvorrichtungen 6 hergestellt und die Aufhängung der Fig.1 ist freigegeben bzw. entriegelt.

Wenn das Rad 4 einer Hubvorrichtung 6 von einem Drucknachlaß betroffen ist, dann erhält dieses Rad die Tendenz, sich vom Chassis 1 zu entfernen. Die große Kammer 10 füllt sich mit Strömungsmittel, während sich dagegen die kleine Kammer 11 leert. Das Strömungsmittel gelangt von der einen dieser Kammern in die andere, gemäß den Pfeilen F in Fig.2. Aber in diesem Falle ist das Strömungsmittelvolumen, das aus der Kammer 11 ausströmt, kleiner als das, das in die Kammer 10 eingeführt werden muß; außerdem muß die Zufuhr eines entsprechenden Volumens vorgesehen werden, das selbstverständlich durch die Pumpe 39 zugeführt wird (Pfeil G).

Es sind die zwei folgenden Punkte zu bemerken:

- Unter Berücksichtigung des relativ begrenzten Querschnittes des Durchganges 37 des Klappenventiles 16 wird das aus der Kammer 11 herausgedrängte Strömungsmittel abgebremst, sowie es aus der Kammer 10 herausgefördert wird bei der Verformung, in der das Rad 4 sich wieder dem Chassis 1 nähert; die Aufhängung besitzt daher zumindest teilweise eine dämpfende Funktion;

- der durch die Verengung 34 hervorgerufene Ladungsverlust bzw. Füllungsverlust verhindert, daß in der Kammer 31 die Druckschwankungen direkt in die Kammer 20 zurückdrücken; das "Steuern" kann hierdurch ohne Nachteile mit Hilfe des

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von der Pumpe 39 kommenden Strömungsmittels durchgeführt werden, das auch zum "Füllen" (Zufuhr von entsprechendem Strömungsmittel zur Kammer 1O) benutzt wird.

Eine erste Variante besteht in einer Anpassung der Schaltung der Fig.4, in der das Füll-Strömungsmittel dauernd in die Kammer 20 eingespeist wird. In diesem Falle wird die Steuerung der Formgebung der Aufhängung dadurch bewirkt, daß sie einzig und allein auf die "Steuerung" der Klappenventile 16, 17 einwirkt, die in diesem Falle vollkommen von der Schaltung zum Füllen getrennt ist. Diese Steuerung wird durch das Strömungsmittel realisiert, das durch die Pumpe 48 gefördert wird, sowie durch die Regulierung der Position des Verteilers 5O, der, wenn er sich in seiner ersten oder zweiten Stellung befindet, das öffnen der Klappenventile 16, 17 steuert oder entgegengesetzt dazu diese Klappenventile geschlossen läßt.

Die Variante der Fig.5 funktioniert so wie die der Fig.4, mit dem Unterschied, daß außerdem die Möglichkeit besteht, den Fülldruck zu annulieren, indem der Verteiler 57 in seine dritte Stellung gebracht wird. Außerdem entspricht dieser Verteiler in seiner zweiten Stellung einer augenblicklichen Blockierung der Aufhängung, die dann vorteilhaft ist, wenn das Chassis 1 auf einem unebenen Gelände verfahren wird, sowie in der Arbeitsform. Eine solche Schaltung wird vorzugsweise angenommen für die Steuerung der Aufhängung der Räder, die den größten Teil der Last abstützen, die durch die Maschine verschoben ist.

Schließlich sei festgestellt, daß die Schaltung der Fig.6 es, wenn der Verteiler 5O sich in seiner ersten Stellung befindet und das öffnen der Klappenventile 16,17 steuert, gestattet, Volumensänderungen des Strömungsmittels

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zu kompensieren, das in eine der Kammern 10, 11 zugeführt und in die andere zurückgedrängt wird, was mit Hilfe des Druckmittelsammlers 60 erfolgt. Die so ausgestattete Aufhängung bildet dann eine öl-pneumatische Aufhängung.

Es sei festgestellt, daß die beiden Stellungen des Verteilers 59 folgendermaßen sind:

- In der ersten Stellung ist eine Verbindung zwischen den Leitungen 42 und 47 hergestellt und

- in der zweiten Stellung sind die Leitungen 42 und 47 abgesperrt .

Es versteht sich, daß der Verteiler 59 sich in seiner zweiten Stellung befindet, wenn die öl-pneumatische Aufhängung hergestellt ist.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen begrenzt, sondern kann im Rahmen der Erfindung auch durch zahlreiche Varianten abgewandelt werden.

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Claims

Patentansprüche

Steuervorrichtung zur Herstellung einer Verbindung zwischen zwei geschlossenen Räumen, wie z.B. den beiden Kammern einer Haupt-Hubvorrichtung einer Aufhängung, enthaltend zwei bewegliche Klappenventile, von denen das eine in einer mit dem einen Raum verbundenen Leitung und das andere in einer mit dem anderen Raum verbundenen Leitung angeordnet ist, ferner einen Abzweiganschluß für eine Füll-Leitung, die mit einer Quelle zum Füllen dieser Räume mit Strömungsmittel verbunden ist, sowie einen weiteren Abzweiganschluß einer Steuerleitung, die wahlweise mit einer Steuerströmungsmittelquelle zum öffnen der genannten Klappenventile verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet , daß jedes bewegliche Klappenventil in drei verschiedenen Stellungan placierbar ist, nämlich in einer ersten, vollkommen geschlossenen Endstellung, in der es durch ein elastisches Rückführorgan zurückführbar ist, in einer zweiten vollkommen geöffneten Endstellung und in einer zwischen diesen Endstellungen befindlichen Zwischenstellung, die einem öffnen unterhalb der vollkommen geöffneten Stellung entspricht, und daß jedes Klappenventil gegenüber einem beweglichen Anschlag angeordnet ist, der mit einer an die Steuerleitung angeschlossenen Steuer-Hubvorrichtung sowie an ein anderes elastisches Organ verbunden und in zwei verschiedenen Stellungen placierbar ist, nämlich in einer ersten Stellung, in der die Steuerhubvorrichtung von der Steuerströmungsmittelquelle getrennt und der Anschlag aus dem Raum dieses Klappenventiles herausbewegt ist, wobei er in seiner ersten, vollkommen geschlossenen Stellung ange-

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ordnet ist, und in einer zweiten Stellung, in der die Steuer-Hubvorrichtung mit der Steuerströmungsmittelquelle verbunden ist und der Anschlag in der unteren Stellung mit dem Klappenventil in Berührung steht, das dadurch wenigstens in seiner Zwischenöffnungsstellung gehalten wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllmittelquelle und die Steuerströmungsquelle in an sich bekannter Weise durch ein und dieselbe Quelle gebildet sind und daß eine Verengung zwischen den Klappenventilen und ihren entsprechenden Steuerhubvorrichtungen angeordnet ist.
3. Fahrzeugaufhängung, die eine Vorrichtung gemäß Anspruch verwendet, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Haupt-Hubvorrichtung mit zwei Kammern vorgesehen ist, die die beiden genannten geschlossenen Räume bilden, während die Füllmittelquelle und die Steuermittelquelle getrennt sind.
4. Aufhängung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Füll-Leitung ständig mit der Füllmittelquelle verbunden ist.
5. Aufhängung nach einem der Ansprüche 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllmittelquelle einen Druckmittelsammler umfaßt.
6. Aufhängung nach einem der Ansprüche 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verteiler mit wenigstens zwei Stellungen zwischen der Füll-Leitung und der Füllmittelquelle angeordnet ist und in der einen Stellung diese Leitung der genannten Quelle abtrennt, während er demgegenüber in einer anderen Stellung eine Verbindung zwischen diesen beiden Elementen herstellt.

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