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Diese
Erfindung bezieht sich auf ein Luftfederungs-Antirollstabilisierungssystem
für Fahrzeuge, insbesondere
Schwerlastfahrzeuge, der Art, bei welcher mindestens ein Paar Luftsäcke an einer
Achse mittels Blattfederaufhängungsarmen
eines zugehörigen
Fahrzeugs auf jeweils gegenüberliegenden
Seiten der Längsachse
des Fahrzeugs befestigt ist, wobei die Achse zumindest teilweise
bezüglich
des Rahmens oder Chassis des Fahrzeugs mittels des Paares von Blattfederarmen
angeordnet ist, deren eines Ende jeweils schwenkbar mit dem Fahrzeugrahmen
oder Chassis um einen Schwenkstift befestigt ist. Diese in Längsrichtung
verlaufenden Blattfederaufhängungsarme
sind oft aus Federstahl gefertigt, obwohl sie auch aus Verbundmaterialien
wie verstärktem
Kunststoff gefertigt sein können.
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Im
Allgemeinen werden Luftfederungen bei Fahrzeugen, insbesondere bei
Schwerlastfahrzeugen wie LKWs und Bussen beliebter, die eine geringe innere
Reibung, weiche Federung („soft
ride suspension")
bereitstellen und keine großen
Höhenschwankungen
beinhalten, die bei Stahlfederaufhängungen auftreten. Durch Verwendung
von Druckluft als Federungsmedium kann die Fahrthöhe des Fahrzeugs einfach
angepasst werden, so dass sie für
unterschiedliche Fahrzeugzugangs- und Betriebsbedingungen geeignet
ist.
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Aufgrund
der ruhigen Fahrweise („soft
ride") und mangelnder
innerer Reibung ist bei Fahrzeugen mit Luftfederung normalerweise
ein beachtliches Mehr an Anti-Roll-Steifigkeit zusätzlich zu
der inhärenten
Rollsteifigkeit erforderlich, die durch die transversale Beabstandung
der Luftsäcke
oder anderer grundsätzlicher
Luftfedereinheiten bereitgestellt wird.
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Bei
blattfederartigen Systemen, bei welchen der Luftsack nicht direkt
oberhalb der Mittellinie der Achse angeordnet ist, liefert die Blattfeder
eine gewisse primäre
Federkonstante. Wenn jedoch die Luftfeder oberhalb der Mittellinie
der Achse angeordnet ist, ändert
die Blattfeder nicht die primäre
Konstante. Auf jeden Fall steuert jedoch die Blattfederauslenkung
den größten Teil
der Anti-Roll-Steifigkeit. Die Verwendung von Blattfederarmen kann
der Aufhängung
während
der normalen Geradeausfahrt, beim Bremsen oder Beschleunigen eines
zugehörigen Fahrzeugs
aufgrund der flexibleren Beschaffenheit der Blattfeder verbesserte
Fahreigenschaften verleihen, vorausgesetzt, dass die durch die Arme
bereitgestellte Rollsteifigkeit ausreicht.
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Bei
einigen Luftfederungs-Systemen werden vorgefertigte längslaufende
Trägerarme
verwendet. Die Steifigkeit solcher Arme sorgt dafür, dass
flexiblere und nachgiebige Buchsen und Achsbefestigungen erforderlich
sind, damit das Fahrzeug rollen kann und somit das gesamte System
eine dynamischere Fahrt ergeben kann. Das Maß an Flexibilität, das bei diesen
Befestigungen möglich
ist, wird durch die Stabilität
des Systems unter seitlichen und transversalen Kräften eingeschränkt.
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Bei
den meisten der herkömmlichen
Arten von Luftfederungs-Systemen wird der Widerstand gegenüber Rollbewegungen,
der in die Geometrie des Systems eingebaut ist, genutzt, um eine
zusätzliche
Anti-Roll-Steifigkeit bereitzustellen. Somit unterliegt beim rollenden
Fahrzeug die Achse Verwindungskräften,
die Arme unterliegen Biegekräften
und die zugehörigen
Augbuchsen (Drehpunkte) vertikalen Kräften. Die entsprechende Steifigkeit
dieser Komponenten des Federungssystems oder ihrer zugehörigen Verbindungen
erzeugt ein Mehr an Roll-Steifigkeit.
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Bei
stärker
belasteten Achsen oder weicher gefederten Aufhängungen mangelt es dieser Anordnung
an hinreichender Steifigkeit oder Festigkeit, um stärkeren Belastungen
standzuhalten, wobei die Einschränkung
oft durch die Biegefestigkeit oder Steifigkeit der Längs-Aufhängungsarme
oder das Beanspruchungsniveau an den festen Verbindungen der Achse
mit diesen gegeben ist. In Fällen,
bei welchen diese Arme verwendet werden, um die Achse seitlich anzuordnen,
müssen
die Achsverbindungen zusätzlich
zu den Anti-Roll-Kräften auch
hohen transversalen Biegemomenten standhalten.
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Deshalb
sind bei vielen Luftfederungs-Systemen zusätzliche und separate, jedoch
herkömmliche Stabilisations-Stangensysteme
erforderlich, um eine angemessene Fahrzeug-Anti-Roll-Stabilität bereitzustellen.
Diese zusätzlichen
Systeme bringen ein beträchtliches
zusätzliches
Gewicht und zusätzliche Kosten
mit sich.
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Ein
bekanntes System mit einer Anti-Roll-Stabilisationsstange ist in 1A, 1B und 1C gezeigt.
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US-A-3140880
(Masser) beschreibt eine Luftfederaufhängung, bei welcher jeweilige
Luftfedern an einem Paar Trapezlenker befestigt sind, die an ihren
vorderen Enden an Bügeln
schwenkbar angeordnet sind, die von gegenüberliegenden Seiten des Fahrzeugrahmens
herabhängen.
In diesem Fall ist es aufgrund der tatsächlich sehr hohen Steifigkeit der
Trapezlenker erforderlich, die Arme auf der Achse des Fahrzeugs über flexibel
verdrehbare Buchsen zu befestigen und die Arme an einer seitlichen
Stange durch ähnliche
Buchsen zu befestigen, um eine Erschütterung, die durch das System übertragen wird,
aufzunehmen oder zu absorbieren. Die seitliche Stange liefert hauptsächlich die
Stabilität
für die
Trapezlenker gegen eine transversale oder seitliche Bewegung und
Kräfte,
die auf das Fahrzeug wirken. Folglich ist die Aufhängung hinderlich,
schwer und schwierig zu installieren, während eine bereits sehr steife
Aufhängung
zusätzlich
noch versteift wird. Da die Trapezlenker wirklich steif sind, biegen
sie sich nicht im Gegensatz zu den Blattfederaufhängungsarmen.
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GB-A-1506849
offenbart ein Luftfederungs-Antiroll-Stabilisierungssystem gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1, das eine Luftfederungseinrichtung in Form eines
Paars von Luftfedern aufweist, die an einer Achse mittels Blattfederaufhängungsarmen
eines zugehörigen
Fahrzeugs auf jeweils gegenüberliegenden
Seiten der Längsachse des
Fahrzeugs befestigt sind, wobei die Achse zumindest teilweise bezüglich des
Rahmens oder Chassis des Fahrzeugs mittels des Paares von Blattfederaufhängungsarmen
angeordnet ist, deren eines Ende jeweils mit dem Fahrzeugrahmen
oder Chassis um einen Schwenkpunkt befestigt ist, und eine Antirolleinrichtung
in Form eines transversalen Stabilisationselements und Drehrohrs,
die fest zwischen dem Paar von längs
verlaufenden Blattfederaufhängungsarmen
verbunden ist.
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Bei
diesem dem Stand der Technik am nächsten kommenden System wird
jegliche Steifigkeit des Fahrzeugs in rollendem Zustand im Wesentlichen
durch die Wechselwirkung der Achse und der Blattfederaufhängungsarme
mit dem transversalen Stabilisationselement und Drehrohr erzeugt,
welches starr zwischen den anderen Enden der Blattfederaufhängungsarme
von den Schwenkpunkten entfernt verbunden ist, an welchen die einen
Enden derselben mit dem Rahmen oder Chassis befestigt sind, und
in der Tat nur als strukturelles Stabilisationselement wirken, um
zu verhindern, dass die Blattfederaufhängungsarme, die in diesem Fall
Nocken aufweisen, aufgrund der versetzten Last der Luftfedern versagen.
Dies ist insofern nachteilig, als die Luftfedern selbst mit einer
größeren Steifigkeit
ausgebildet werden müssen,
als für
eine entsprechend ruhige Fahrweise erwünscht ist, wodurch die Fahrqualität weiter herabgesetzt
wird.
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Demgemäß überwindet
ein Luftfederungs-Antiroll-Stabilisierungssystem gemäß der Erfindung
diesen Nachteil des in GB-A-1506849 beschriebenen Systems oder reduziert
diesen zumindest im Wesentlichen, um die Fahrqualität zu steigern,
indem die Anti-Rolleinrichtung
fest zwischen dem Paar Blattfederaufhängungsarmen an oder neben den Schwenkpunkten
verbunden ist, an welchen die Enden dieser Arme schwenkbar an dem
Fahrzeugrahmen oder Chassis befestigt sind.
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Es
ist ebenfalls eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Luftfederungs-Antirollstabilisierungssystem
bereitzustellen, welches die Nachteile der oben erörterten
bekannten Arten von Systemen nicht nur überwindet oder zumindest im
Wesentlichen reduziert, sondern ebenfalls eine kostengünstige und
leichte Konstruktion bereitstellt, welche diesen bekannten Systemen
eine Anti-Roll-Steifigkeit verleiht. Eine weitere Aufgabe der Erfindung
besteht darin, ein System bereitzustellen, welches eine Dämpfung der
Blattfederarme bewirkt, um die allgemeinen Fahreigenschaften eines
zugehörigen
Fahrzeugs zu verbessern, ohne dass sich die Roll-Steifigkeit vermindert
oder erhöht.
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Demgemäß richtet
sich die vorliegende Erfindung auf ein Luftfederungs-Antirollstabilisierungssystem
der oben beschriebenen Art, wobei die Anti-Rolleinrichtung, wie
eine Anti-Rollstange oder ein -Rohr fest zwischen dem Paar Blattfederaufhängungsarmen
an oder neben den Punkten verbunden ist, an welchen das eine Ende
jedes Arms schwenkbar an dem Rahmen oder Chassis des zugehörigen Fahrzeugs
befestigt ist.
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Auf
diese Weise hat die Anti-Rolleinrichtung, die sich quer zur Längsachse
des zugehörigen
Fahrzeugs erstreckt, die Wirkung, dass sie die Biegefestigkeit der
Blattfederaufhängungsarme
während
des Rollens des Fahrzeugs, jedoch nicht während einer normalen geraden
Achsbewegung, erhöht.
Wenn die gegenüberliegenden
Enden der Anti-Rolleinrichtung fest mit den Blattfederaufhängungsarmen
an oder neben deren entsprechenden Schwenkpunkten verbunden sind,
verstärkt
eine solche Anordnung die transversale Torsionssteifigkeit nahe
dieser Schwenkpunkte.
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Somit ändert die
Anordnung dieses erfindungsgemäßen Luftfederungs-Antirollstabilisierungssystems
das Verhalten der Blattfederaufhängungsarme,
an welchen die Luftsäcke
oder andere Luftfederungseinheiten befestigt sind, von Trägern, die
schwenkbar an ihren einen Enden an dem Rahmen oder Chassis des Fahrzeugs
befestigt sind, zu Trägern,
die während
der Rollbewegung des Fahrzeugs fixiert sind oder in Richtung „einseitig
eingespannt" an
diesen einen Enden tendieren. Dies versteift die Arme beim Biegen,
während
auch die resultierende Biegebelastung in diesen Armen reduziert wird.
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Während des
Rollens des Fahrzeugs drehen sich die zugehörigen Schwenkpunkte in entgegengesetzte
Richtungen, während
sie sich bei einer normalen geraden Achsfahrt in dieselbe Richtung
drehen. Somit behalten sie die Schwenkfreiheit während einer solchen normalen
Fahrbewegung bei, selbst wenn eine feste Torsionsverbindung zwischen
den Blattfederaufhängungsarmen
besteht. Die Differenz zwischen den Auslenkungen der Blattfederaufhängungsarme
mit befestigtem Ende und mit schwenkbarer Verbindung und dem Grad
der Torsionssteifigkeit der Komponenten, die diese Arme miteinander verbinden,
erzeugt den erforderlichen zusätzlichen Anti-Roll-Widerstand
während
Rollauslenkungen, während
eine vollständige
Auslenkung der Blattfederaufhängung
in nicht rollendem Zustand des Fahrzeugs möglich ist.
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Zum
besseren Verständnis
des erfindungsgemäßen Luftfederungs-Antirollstabilisierungssystems
werden im Folgenden bevorzugte Ausführungsformen gemäß der Erfindung
beispielhaft und im Vergleich mit bekannten Systemen und in Bezug
auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben; es zeigen:
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1A, 1B und 1C jeweils
eine Seitenansicht, Vorderansicht bzw. Draufsicht auf eine erste
Form eines bekannten Luftfederungs-Systems;
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2A und 2B jeweils
eine Seitenansicht und eine Draufsicht auf eine zweite Form eines bekannten
Luftfederungs-Systems;
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3A und 3B jeweils
eine Seitenansicht und eine Draufsicht auf eine erste Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Luftfederungs-Antirollstabilisierungssystems;
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4A und 4B jeweils
eine Seitenansicht und eine Draufsicht auf eine zweite Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Luftfederungs-Antirollstabilisierungssystems;
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5A und 5B jeweils
Schaubilder in Seiten- und Vorderansicht der Bewegung und Belastungen
in einem der Blattfederaufhängungsarme
der bekannten Luftfederungs-Systeme
von 1 und 2 unter
Kompression und Ausdehnung;
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6A und 6B jeweils
Schaubilder in Seiten- und Vorderansicht der Auslenkung und Momentkräfte eines
der Blattfederaufhängungsarme
der erfindungsgemäßen Luftfederungs-Systeme,
gezeigt in 3 und 4,
wiederum unter Kompression und Ausdehnung, und
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7A ein
Biegemoment-Schaubild für
die Blattfederaufhängungsarme
der zweiten bekannten Form und der erfindungsgemäßen Luftfederungs-Systeme der
entsprechenden 2 und 4 unter
statischer Last;
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7B und 7C jeweils
Biegemoment-Schaubilder für
die Blattfederaufhängungsarme
beider Formen der bekannten und erfindungsgemäßen Luftfederungs-Systeme der
entsprechenden 2 und 4 unter
Rollbedingungen;
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8 eine
Seitenansicht einer dritten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Luftfederungs-Antirollstabilisierungssystems;
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9A eine
Draufsicht auf eine vierte Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Luftfederungs-Antirollstabilisierungssystems;
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9B und 9C jeweils
Seitenansichten entlang den Linien B'-B und A'-A;
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9D eine
Draufsicht auf 9C; und
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10 eine
Seitenansicht einer fünften
Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Luftfederungs-Antirollstabilisierungssystems.
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In
Bezug zuerst auf 1A, 1B und 1C ist
hier ein bekanntes Luftfederungs-System gezeigt, das generell mit 11 bezeichnet
ist und ein Paar Luftsäcke 12 aufweist,
die fest bei 14 mit einer Achse 13 eines zugehörigen Fahrzeugs
auf jeweils gegenüberliegenden
Seiten von dessen Längsachse befestigt
sind. Die Achse 13 ist in Längsrichtung des Rahmens oder
Chassis 15 des Fahrzeugs mittels eines Paars Blattfederaufhängungsarmen 16 angeordnet,
die auch auf jeweils gegenüberliegenden
Seiten der Längsachse
des Fahrzeugs angeordnet sind und sich zwischen den jeweiligen Luftsäcken 12 und
der Achse 13 erstrecken, die bei 14 ebenfalls
daran fest montiert sind.
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Ein
Ende 17 jedes Aufhängungsarms 16 ist schwenkbar
bei 18 mit dem Fahrzeugrahmen oder Chassis 15 mittels
Augbuchsen (Schwenkpunkten) 18 befestigt, die mit einer
vertikalen Platte oder einem anderen Element 19 befestigt
sind, welches wiederum starr mit dem Fahrzeugchassis oder -rahmen 15 befestigt
ist.
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An
dem anderen Ende 20 eines der Aufhängungsarme 16 ist
ein Ende einer seitlichen Positionsstange 22 schwenkbar
bei 21 befestigt, deren anderes Ende schwenkbar bei 23 mit
dem Fahrzeugrahmen oder Chassis 15 über einen vertikalen Bügel 24 befestigt
ist.
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Zwischen
der Achse 13 und dem Fahrzeugrahmen oder Chassis 15 ist
ein generell U-förmiges Stabilisier-
oder Anti-Roll-Element 25 in bekannter Weise verbunden.
Jeder Arm des Elements 25 weist einen generell horizontalen
Abschnitt 26 und einen generell vertikalen Abschnitt 27 auf.
Die Basis 28 des U-förmigen
Elements 25 ist schwenkbar an der Achse 13 an
Stellen 29 befestigt, wobei der im Allgemeinen horizontale
Abschnitt 26 davon bei 30 schwenkbar mit dem unteren
Ende des im Allgemeinen vertikalen Abschnitts 27 verbunden
ist, dessen oberes Ende 31 wiederum schwenkbar bei 31 mit
dem Fahrzeugrahmen oder Chassis 15 verbunden ist.
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Das
oben in Bezug auf 1A bis 1C beschriebene
bekannte Luftfederungs-System findet besondere Anwendung als ein
Aufhängungssystem am
vorderen Ende eines Fahrzeugs, wobei die Aufhängungsarme 16 oft
aus Federstahl gefertigt sind, jedoch auch aus Verbundmaterialien,
wie verstärkten Kunststoff-Verbundmaterialien,
gefertigt sein können.
Wenn die Luftfeder 12 direkt oberhalb der Achse 13 angeordnet
ist, trägt
der Aufhängungsarm 16 nicht zu
der primären
Konstante bei, obwohl, wenn die Luftfeder 12 von der Achse 13 versetzt
angeordnet wäre,
was zur Isolierung oft der Fall sein kann, die Blattfederauslenkung
zur primären
Konstante des Systems 11 beitragen kann.
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2A und 2B zeigen
ein weiteres Luftfederungs-System für eine bestimmte Anwendung am
hinteren Ende eines Fahrzeugs, welches ein Paar Luftsäcke 42 aufweist,
die an einer Achse 43 eines zugehörigen Fahrzeugs an entsprechenden
gegenüberliegenden
Seiten von dessen Längsachse
angeordnet sind, wobei die Achse 43 quer zum Rahmen oder
Chassis 45 des Fahrzeugs mittels eines Paars Aufhängungsarmen 46 angeordnet
ist, die ebenfalls an entsprechenden gegenüberliegenden Seiten der Längsachse
des Fahrzeugs angeordnet sind, und von welchen jeweils ein Ende 47 schwenkbar
bei 48 mit dem Fahrzeugrahmen oder Chassis 45 und über einen
generell vertikalen Bügel 49 befestigt
ist, dessen oberes Ende sicher an dem Fahrzeugrahmen oder Chassis 45 befestigt
ist.
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An
dem anderen Ende 47' jedes
Aufhängungsarms 46 ist
der entsprechende Luftsack 42 befestigt, während zwischen
diesen Armenden 47, 47' und im Allgemeinen in der Mitte
des Arms 46 die Achse 43 mittels einer zweiteiligen
Achsklammer 44, 44' starr
befestigt ist.
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Eine
Aufnahme 44" für den Aufhängungsarm 46 ist
dem unteren Teil 44' der
Achsklammer zugeordnet.
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Wie
bereits oben erörtert
wurde, ist, da einige der bekannten Luftfederungs-Systeme für eine ruhige
Fahrweise sorgen und keine innere Reibung aufweisen, bei zugehörigen luftgefederten
Fahrzeuge normalerweise ein beträchtliches
Mehr an Anti-Roll-Steifigkeit zusätzlich zur inhärenten Rollsteifigkeit
erforderlich, die durch die transversale Beabstandung der Luftsäcke oder
anderer grundlegender Luftfedereinheiten bereitgestellt wird.
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Typischerweise
wird bei den bekannten Luftfederungs-Systemen, die oben in Bezug
auf 1A bis 1C bzw. 2A und 2B beschrieben sind,
der Widerstand gegen Fahrzeug-Rollbewegungen, der in die Geometrie
des Systems eingebaut ist, genutzt, um zumindest etwas mehr an Anti-Roll-Steifigkeit
bereitzustellen. Somit unterliegt, wenn das zugehörige Fahrzeug
rollt, die Achse 13, 43 Verwindungskräften, unterliegen
die Aufhängungsarme 16, 46 Biegekräften und
der Schwenkpunkt 18, 48 (Augbuchsen) an einem
Ende jedes Armes 16, 46 vertikalen Kräften. Die
jeweilige Steifigkeit dieser Komponenten der bekannten Luftfederungs-Systeme
sowie ihre zugehörigen
mechanischen Verbindungen bieten zumindest etwas mehr Rollsteifigkeit.
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Bei
stärker
belasteten Achsen 13, 43 oder weicher gefederten
Aufhängungen
kann es sein, dass dieses Mehr an Anti-Roll-Steifigkeit nicht ausreicht,
um solchen Belastungen standzuhalten. Eine solche Einschränkung ist
oft gegeben durch die Biegefestigkeit oder Steifigkeit der Aufhängungsarme 16, 46 oder
das örtliche
Beanspruchungsniveau an den Verbindungen der Achsen 13, 43 mit
diesen. Insbesondere bei Fällen,
bei welchen der Aufhängungsarm 46 seitlich
der Achse 43 angeordnet ist, müssen die zugehörigen Achsverbindungen
auch hohen transversalen Biegemomenten zusätzlich zu den Anti-Rollkräften standhalten,
wenn keine seitliche Positionsstange, die bei 22 in 1A bis 1C gezeigt ist,
verwendet wird.
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Deshalb
ist bei einigen bekannten Luftfederungs-Systemen eine zusätzliche,
jedoch separate herkömmliche
Stabilisiereinrichtung, wie eine Anti-Roll-Stange oder ein -Rohr
erforderlich, um dem zugehörigen
Fahrzeug eine entsprechende Anti-Roll-Stabilität bereitzustellen. Ein solches
bekanntes System wurde oben in Bezug auf 1A bis 1C beschrieben,
in welchen das generell U-förmige
Stabilisationselement (Anti-Roll-Einrichtung) bereitgestellt
ist. Diese zusätzliche,
jedoch separate und vorgeformte Stabilisiereinrichtung erhöht Gewicht
und Kosten der bekannten Luftfederungs-Systeme beträchtlich.
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Um
diese Nachteile der bekannten Luftfederungs-Systeme zu überwinden
oder zumindest im Wesentlichen zu reduzieren, wird ein erfindungsgemäßes Luftfederungs-Antirollstabilisierungssystem bereitgestellt,
wie in 3A und 3B gezeigt,
wobei eine Anti-Rolleinrichtung, wie eine Anti-Roll-Stange oder
ein -Rohr starr zwischen dem Paar Aufhängungsarmen bei oder angrenzend
zu den Punkten, an welchen die Enden der Arme schwenkbar mit dem Chassis
oder Rahmen des zugehörigen
Fahrzeugs angebracht sind, befestigt ist.
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Somit
wird ein verbessertes Luftfederungs-System gemäß der Erfindung nun in Bezug
auf 3A und 3B beschrieben.
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Hier
ist das erfindungsgemäße System 51 ähnlich zu
dem oben in Bezug auf 1A bis 1C beschriebenen
Luftfederungs-System 11, dadurch dass es ein Paar Luftsäcke 52 aufweist,
die an einer Achse 53 eines zugehörigen Fahrzeugs auf entsprechenden
gegenüberliegenden
Seiten von dessen Längsachse
befestigt sind, wobei die Achse 53 quer zum Fahrzeugrahmen
oder Chassis 55 mittels eines Paars Blattfederaufhängungsarmen 56 befestigt
ist, die ebenfalls an entsprechenden gegenüberliegenden Seiten der Längsachse
des Fahrzeugs angeordnet sind, und deren eines Ende 57 jeweils
schwenkbar z.B. mittels einer Augbuchse 58 an dem Fahrzeugrahmen
oder Chassis befestigt ist. Wiederum ist eine seitliche Positionsstange 62 vorgesehen,
wie im Fall des oben beschriebenen ersten bekannten Luftfederungs-Systems.
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Das
erfindungsgemäße Luftfederungs-Antirollstabilisierungssystem 51 beinhaltet
jedoch nicht die weitere, separate und vorgeformte Anti-Rolleinrichtung 25 der
ersten Form des bekannten Luftfederungs-Systems, welches bei diesem
System 11 schwenkbar zwischen dem Fahrzeugrahmen oder Chassis 15 und
der Achse 13 festgeklemmt ist.
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Stattdessen
ist eine torsionssteife Zwischenarmverbindung in Form einer Anti-Rollstange
oder eines -Rohr 65 vorgesehen. Diese/s Anti-Rollstange oder
-Rohr 65 ist erfindungsgemäß starr zwischen dem Paar Blattfederaufhängungsarmen 56 an
oder neben den Schwenkpunkten (Augbuchsen) 58 verbunden,
an welchen die Enden 57 der Arme 56 schwenkbar
mit dem Chassis oder Rahmen des zugehörigen Fahrzeugs befestigt sind.
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Auf
diese Weise hat die Anti-Rolleinrichtung 65, die sich quer
zur Längsachse
des zugehörigen Fahrzeugs
erstreckt, die Wirkung, dass sie den Blattfederaufhängungsarmen 56 während des
Rollens des Fahrzeugs Biegefestigkeit verleiht. Wenn die gegenüberliegenden
Enden der/des Anti-Rollstange oder -Rohrs 65 starr mit
den Blattfederaufhängungsarmen 56 an
oder neben den entsprechenden Schwenkpunkten 58 verbunden
sind, erhöht
eine solche Anordnung gemäß der Erfindung
und wie oben in Bezug auf die erste Ausführungsform des Luftfederungs-Systems
von 3A und 3B beschrieben,
die transversale Torsionssteifigkeit nahe diesen Schwenkpunkten 58.
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Die/das
Anti-Rollstange oder -Rohr 65 des Luftfederungs-Antirollstabilisierungssystems,
das oben in Bezug auf 3A und 3B beschrieben ist,
kann einen beliebigen Querschnitt haben, beispielsweise kreisförmig oder
quadratisch.
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In
Bezug auf 4A und 4B ist
eine zweite Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Luftfederungs-Antirollstabilisierungssystems 71 gezeigt,
welches ähnlich
zur zweiten Form des bekannten Luftfederungs-Systems 41 ist,
das oben in Bezug auf 2 beschrieben
ist, dadurch, dass es ein Paar Luftsäcke 72 aufweist, die
an einer Achse 73 des zugehörigen Fahrzeugs auf jeweils
gegenüberliegenden
Seiten von dessen Längsachse
befestigt sind. Die Achse 73 ist quer zum Fahrzeugrahmen
oder Chassis 79 mittels eines Paars Blattfederaufhängungsarmen 76 angeordnet,
welche an entsprechenden gegenüberliegenden
Seiten der Längsachse
des Fahrzeugs angeordnet sind und von welchen jeweils ein Ende 77 schwenkbar
bei 78 mit dem Fahrzeugrahmen oder Chassis befestigt ist, z.B. mittels
einer Augbuchse. Wie im Fall des bekannten zweiten Luftfederungs-Systems 41,
das oben in Bezug auf 2 beschrieben
wurde, ist bei dieser zweiten Ausführungsform eines Luftfederungs-Systems 71 ein
Ende 77 jedes Aufhängungsarms 76 schwenkbar
an dem Fahrzeugrahmen oder Chassis 79 mittels im ersten Fall
einer Augbuchse 78 befestigt, welche wiederum an einem
im Allgemeinen vertikalen Bügel 80 befestigt
ist, dessen oberer Bereich fest an dem Fahrzeugrahmen oder Chassis 79 fixiert
ist.
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In ähnlicher
Weise ist auch der Luftsack 72 zwischen dem Fahrzeugrahmen
oder Chassis 79 und das andere Ende 77' des Längsarms 76 darauf befestigt,
wobei die Achse 73 sicher an einem Zwischenteil jedes Arms 76 mittels
einer zweiteiligen Klammer 74, 74' festgeklemmt ist.
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Diese
zweite Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Luftfederungs-Systems 71 hat
jedoch eine Stabilisierungs- oder Anti-Rolleinrichtung in Form einer
Anti-Rollstange oder eines -Rohrs 75 mit quadratischem
Querschnitt, welche/s starr zwischen dem Paar Blattfederaufhängungsarmen 76 an oder
neben den Schwenkpunkten (Augbuchsen) 78 befestigt ist,
an welchen das eine Ende jedes Arms 76 schwenkbar mit dem
Fahrzeugrahmen oder Chassis 79 befestigt ist.
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Wie
bei der ersten Ausführungsform
des oben in Bezug auf 3 beschriebenen
erfindungsgemäßen Luftfederungs-Systems
hat diese Anti-Rolleinrichtung in Form der/des torsionssteifen Anti-Rollstange
oder -Rohrs 75, die/das sich quer zur Längsachse des zugehörigen Fahrzeugs
erstreckt, die Wirkung, dass sie die Biegesteifigkeit der Blattfederaufhängungsarme 76 während des
Rollens des Fahrzeugs erhöht.
Wenn die gegenüberliegenden
Enden der Anti-Rolleinrichtung 75 starr mit den Blattfederaufhängungsarmen 76 an
oder neben den entsprechenden Schwenkpunkten 78 verbunden
sind, erhöht
eine solche Anordnung ebenfalls die transversale Torsionssteifigkeit
dort oder nahe davon, jedoch nicht unter normaler Achsfahrtbewegung.
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In 5A ist
ein Aufhängungsarm
jedes bekannten Luftfederungs-Systems 11; 41 in
der Ruhe- oder Normalstellung des Aufhängungssystems bei 16; 46 gezeigt
und in den komprimierten und ausgedehnten Positionen davon, wenn
das (Luft-)Federungssystem 11; 41 Rollbewegungen
des zugehörigen
Fahrzeugs bei 16' und 46' bzw. 16'' und 46'' unterzogen
wird. Die entsprechende transversale Ansicht eines Paars von Aufhängungsarmen
ist in 5B gezeigt, wobei die Achse
schaubildlich bei 13; 43 gezeigt ist und die Aufhängungsarme 16; 46 an
gegenüberliegenden
Enden davon.
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Bei
diesen bekannten Anordnungen ist der Widerstand gegenüber den
Rollbewegungen, der in die Geometrie der Luftfederungs-Systeme 11; 41 eingebaut
ist, durch entsprechende Pfeile A und B bei Kompression bzw. Ausdehnung
des Systems gezeigt.
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Somit
unterliegt, wenn das Fahrzeug rollt, die Achse 13; 43 Verwindungskräften und
die Aufhängungsarme 16; 46 unterliegen
Biegungskräften
und die Augbuchsen 18; 48 werden vertikalen Kräften ausgesetzt.
Die entsprechende Steifigkeit dieser Komponenten der bekannten Federungssysteme 11; 41 und/oder
ihrer zugehörigen
Verbindungen erzeugt ein Mehr an Rollsteifigkeit.
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Bei
stärker
belasteten Achsen oder weicher gefederten Aufhängungen bietet diese Anordnung
jedoch keine ausreichende Steifigkeit oder Festigkeit gegenüber solchen
größeren Belastungen.
Diese Einschränkung
ist oft durch die Biegefestigkeit oder -steifigkeit der Aufhängungsarme 16; 46 oder
das örtlichen
Beanspruchungsniveau an den entsprechenden Achsverbindungen gegeben.
In Fällen,
bei welchen die Aufhängungsarme 16; 46 verwendet
werden, um die Achse seitlich in Bezug auf das Fahrzeug anzuordnen,
müssen
die Achsverbindungen auch hohen transversalen Biegemomenten zusätzlich zu den
Anti-Rollkräften
standhalten.
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Bei
dem vorliegenden erfindungsgemäßen Luftfederungs-Antirollstabilisierungssystem 51; 71 wird
eine zusätzliche
transversale Torsionssteifigkeit durch die Anti-Rolleinrichtung bereitgestellt, wie
die Anti-Roll-Stange oder das -Rohr 65; 75, wie
oben in Bezug auf 3 und 4 erörtert,
welche starr zwischen dem Paar Aufhängungsarmen 56; 76 verbunden
ist. Somit wird bei einer solchen Anordnung, bei der die Aufhängungsarme 56; 76 in
Positionen entsprechend denjenigen, die oben in Bezug auf die bekannten
Federungen 11, 41 der 5A und 5B gezeigt
und beschrieben sind, nämlich
in Kompression und Ausdehnung bei 56'; 76' bzw. 56''; 76'', ein zusätzlicher Torsionswiderstand
für die
Federung 51; 71 bereitgestellt, was durch die
Pfeile C bzw. D, gezeigt in 6A und 6B,
dargestellt ist.
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7A ist
ein Biegemomentschaubild für
die Aufhängungsarme 46 und 76 zwischen
den Schwenkpunkten 48 und 78 und den entsprechenden
Achsen 43 und 73, wobei das entsprechende Biegemoment
in jedem der Aufhängungsarme 46 und 76 der
bekannten und erfindungsgemäßen Federungssysteme 41 und 71 bei
statischer Last durch das Liniendiagramm E gezeigt ist.
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In 7B,
welches ein Biegemomentschaubild für die Aufhängungsarme 46 des
bekannten Federungssystems 41 zwischen den Schwenkpunkten 48 und
dem Winkel 43 ist, ist dieses statische Biegemoment ebenfalls
durch das (Linien-)Diagramm E gezeigt, jedoch sind für das bekannte
Federungssystem 41 die entsprechenden Biegemomente unter Kompression
und Ausdehnung bei normalen, gemäßigten Rollbedingungen
des zugehörigen
Fahrzeugs bei F bzw. G gezeigt.
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In 7C,
welches ein Biegemomentschaubild für die Aufhängungsarme 46 und 76 zwischen den
Schwenkpunkten 48 und 78 und den entsprechenden
Winkeln 43 und 73 beider bekannten und erfindungsgemäßen Federungssysteme 41 und 71 ist,
sind die entsprechenden Biegemomente für statische und normale gemäßigte Rollbedingungen
für das
bekannte System 41 wiederum bei E, F und G gezeigt. Bei
den erfindungsgemäßen Federungssystemen 71 sind
die entsprechenden Liniendiagramme der Biegemomente in den Aufhängungsarmen 76 unter
Kompression und Ausdehnung durch die Liniendiagramme H bzw. I gezeigt.
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Somit
ist ersichtlich, dass bei den erfindungsgemäßen Luftfederungs-Systemen 51; 71 durch
das Vorsehen einer Anti-Rolleinrichtung 65; 75,
die zwischen den Aufhängungsarmen 56; 76 bei
oder nahe den zugehörigen
Schwenkpunkten (Augbuchsen) 58; 78 verbunden ist,
die Arme nicht mehr wie bei den oben erörterten bekannten Federungssystemen 11; 41 als
Träger
wirken, die schwenkbar an dem Fahrzeugrahmen oder Chassis verbunden
sind, sondern als Träger,
die während
Rollbewegungen des Fahrzeugs fixiert oder einseitig eingespannt
sind. Auf diese Weise werden die Blattfederaufhängungsarme 56; 76 der
erfindungsgemäßen Luftfederungs-Antirollstabilisierungssysteme 51; 71 beim
Biegen versteift, wodurch eine Reduzierung der Biegemomente und
der zugehörigen
Belastungen in diesen Armen verstärkt wird.
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Wie
oben erörtert
wurde, drehen sich die Schwenkpunkte während der Rollbewegungen des zugehörigen Fahrzeugs
in entgegengesetzte Richtungen und bei normaler gerader Achsfahrt
drehen sie sich in dieselbe Richtung. Somit behalten die Arme 56; 76 ihre Schwenkfreiheit
während
dieser normalen Fahrbewegung bei, obwohl es eine feste Torsionsverbindung
zwischen den Blattfederaufhängungsarmen 56; 76 gibt,
wie sie von den erfindungsgemäßen Federungssystemen 51; 71 bereitgestellt wird.
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Wie
aus den Liniendiagrammen von 7C ersichtlich
ist, erzeugt die Differenz zwischen den Auslenkungen der Blattfederaufhängungsarme
mit befestigtem Ende und mit schwenkbarer Verbindung und dem Grad
an Torsionssteifigkeit in den Komponenten, welche die Arme miteinander
verbinden, einen zusätzlichen
Anti-Roll-Widerstand während
Rollbewegungen des Fahrzeugs und entsprechende Auslenkungen der
Federungssysteme und reduziert die Biegebelastungen in den Armen.
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In
Bezug auf 8 ist eine weitere Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Federungssystems
gezeigt, welches generell mit 81 bezeichnet ist, wobei
die Achse 83 an dem Blattfederaufhängungsarm 86 durch
einen Bügel 87 und
eine mit einer Achsbuchse versehenen Klammer 91 gesichert
ist. Eine Luftfeder 82 ist an einem Ende 84' des Aufhängungsarms 86 vorgesehen
und an einem anderen Ende 84 davon ist der Arm mit einem
Bügel 89 verbunden, über welchen
eine Befestigung mit dem Chassis oder Rahmen 92 erfolgt.
Die Achse 83 weist weiterhin einen oberen Achs-Steuerarm 88 auf,
um dem Fahrzeug zusätzliche
Stabilität
beim Bremsen und unter Zug zu verleihen.
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Gemäß der Erfindung
ist das System 81 mit einer Anti-Roll-Einrichtung 85 versehen,
die starr zwischen einem Paar Blattfederaufhängungsarmen 86 verbunden
ist. Eine solche starre Verbindung bewirkt eine zusätzliche
Biegefestigkeit für
die Blattfederaufhängungsarme 86 während des
Rollens des Fahrzeugs. Wenn die gegenüberliegenden Enden der Anti-Roll-Einrichtung 85 starr
mit den Blattfederaufhängungsarmen 86 an
oder nahe den entsprechenden Schwenkpunkten 88 verbunden
sind, erhöht
eine solche Anordnung ebenfalls die transversale Torsionssteifigkeit
dort oder in der Nähe,
jedoch nicht unter normaler Fahrtbewegung der Achse.
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In
Bezug auf die 9A bis 9D sind U-förmige Enden 124 eines
Paars von Blattfederaufhängungsarmen 126 gezeigt.
Eine Anti-Roll-Stange oder ein -Rohr 125 ist in den U-förmigen Abschnitt 124 mittels
eines Klemmbügels 127 mit
oberen 127' und
unteren 127'' Abschnitten
geklemmt. Der obere Abschnitt 127' passt in das U-förmige Ende 124 des Blattfederaufhängungsarms
und hat eine transversale Durchgangsbohrung zur Aufnahme der Anti-Roll-Stange
oder des -Rohrs 125. Der obere Abschnitt 127' ist weiterhin
mit einer vertikalen Durchgangsbohrung versehen, um das Gewinde
eines Bolzens aufzunehmen, und hat auch einen horizontalen Spalt
in einer Richtung, die sich von der transversalen Durchgangsbohrung
in Längsrichtung
zu dem Mittelpunkt des Blattfederaufhängungsarms 126 erstreckt.
Die gegenüberliegenden
Schenkel des U-förmigen Abschnitts 124 haben
vertikale Durchgangsbohrungen, die den vertikalen Bohrungen des
oberen Abschnitts 127' entsprechen.
Ein Bolzen ist durch die entsprechenden vertikalen Bohrungen angeordnet und
steht dadurch von dem unteren Schenkel des U-förmigen Abschnitts des Aufhängungsarms 126 nach
unten hervor. Der untere Abschnitt 127" weist ebenfalls eine Durchgangsbohrung
auf, durch welche der hängende
Abschnitt des Bolzens angeordnet ist. Eine Mutter wird dann verwendet,
um die Anti-Roll-Stange 126 an Ort und Stelle in dem U-förmigen Abschnitt 124 des
Aufhängungsarmes 126 klemmend
zu fixieren. Ein weiterer U-förmiger
Bügel oder U-förmiger Bolzen 130 wird
verwendet, um die oberen Abschnitte 127' und unteren Abschnitte 127" des Klemmbügels 127 starr
einzuklemmen.
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In
Bezug auf 9B weist der vertikale Bügel 129 einen
Schwenkpunkt 128 (Augbuchse) auf, durch welchen er mit
der Anti-Roll-Stange oder dem -Rohr 125 verbunden ist.
Der Bügel 129' kann alternativ
innerhalb des Blattfederaufhängungsarms 126 angeordnet
sein, um dadurch die Breite des Aufhängungssystems zu reduzieren.
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10 zeigt
eine alternative Weise zum Festklemmen des Aufhängungsarms 136, wobei
ein Bügel 137 die
Anti-Roll-Stange oder das -Rohr 135 stützt. Ein U-förmiges Klemmelement 140 klemmt
die Anti-Roll-Stange oder das -Rohr 135 über Öffnungen in
dem Aufhängungsarm 136 an
einem unteren Bügelabschnitt 137' fest, wo er
mittels Muttern gehalten ist, welche in Gewindeabschnitte des Klemmelements 140 eingreifen.
Alternativ kann ein Paar Elemente 140 das Rohr 135 an
dem Arm 136 sichern, so dass jedes um gegenüberliegende
Seiten des Arms 136 angeordnet ist und an einem unteren
Bügelabschnitt 137' festgeklemmt
ist.
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Wenn
auch die obengenannten Ausführungsformen
und die Figuren die Anti-Roll-Stange mit quadratischem Querschnitt
zeigen, ist dies nicht zwingend. Eine Anti-Roll-Einrichtung, wie
eine Stange oder ein Rohr, kann einen kreisförmigen Querschnitt haben oder
auch jegliche andere torsionssteife Konstruktion aufweisen.
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Alle
erfindungsgemäßen Ausführungsformen
können
bei Aufhängungssystemen
verwendet werden, welche entweder bei Vorder- oder Hinterrad-Aufhängungssystemen
verwendet werden und alle stellen ein Verfahren zum Steigern der
Stabilität der
Luftfederungs-Systeme mit geringem Gewicht bereit, während sie
die Fahreigenschaften verbessern, indem weicher gefederte Blattfederaufhängungsarme
verwendet werden.