ES2215741T3 - Suspension hidroneumatica. - Google Patents

Suspension hidroneumatica.

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ES2215741T3
ES2215741T3 ES00972761T ES00972761T ES2215741T3 ES 2215741 T3 ES2215741 T3 ES 2215741T3 ES 00972761 T ES00972761 T ES 00972761T ES 00972761 T ES00972761 T ES 00972761T ES 2215741 T3 ES2215741 T3 ES 2215741T3
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Adolf Greuter
Jens Schroeter
Franz Osterwalder
Bernhard Doll
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Abstract

Suspensión hidroneumática, en particular para vehículos motorizados, con al menos un resorte hidroneumático delantero (1a) y al menos un resorte hidroneumático trasero (1b), que - por medio de una unidad de distribución de carga (2) se encuentran intercomunicados y también reotécnicamente comunicados con un cilindro dosificador (3), donde la unidad de distribución de carga (2) tiene al menos las siguientes posiciones de mando: a) Separación reotécnica de los resortes hidroneumáticos (1a b) b) Conexión reotécnica solamente hacia los dos resortes hidroneumáticos 1a, b) interconectados y c) Conexión reotécnica de ambos resortes hidroneumáticos (1a, b) y del cilindro dosificador (3) entre sí, caracterizada porque - la unidad de distribución de carga (2) tiene un circuito de compensación (4) en una línea de compensación (7) entre las conexiones (A, B) para los resortes hidroneumáticos (1a, b), - la conexión del dosificador (D) de la unidad de distribución de carga (2), que se encuentra en conexión con el cilindro dosificador (3), está conectado a ambos ramales de la línea de compensación (7), es decir, a ambos lados del circuito de compensación (4), - se encuentra un circuito de dosificación (5) entre la conexión del dosificador (D) de la unidad de distribución de carga (2) y el punto de ramificación (8) a los ramales de la línea de compensación (7) y - tanto el circuito de compensación (4) como el circuito de dosificación (5) no tiene sensores ni tampoco elementos de mando o control eléctricos o electrónicos que conviertan sus señales.

Description

Suspensión hidroneumática.
I. Área de aplicación
La presente invención se refiere a una suspensión hidroneumática o bien a un procedimiento para controlar una suspensión hidroneumática tal como es empleada especialmente en vehículos a motor todo terreno.
El comportamiento en marcha de vehículos todo terreno depende, por una parte, de las condiciones estáticas previas, como por ejemplo, peso y distribución de la carga, y, por otra parte, de factores dinámicos, por ejemplo, la velocidad de marcha, magnitud y frecuencia de los desniveles del suelo, etc.
La ventaja de la suspensión hidroneumática consiste principalmente en que, por modificación, por ejemplo, del volumen de aceite en los resortes hidroneumáticos individuales, se pueden modificar el comportamiento de suspensión de los resortes hidroneumáticos individuales y con ello de todo el sistema de suspensión, dependiendo de factores estáticos y/o dinámicos.
II. Antecedente técnico
En este contexto, ya se conocen sistemas que, con ayuda de una pluralidad de sensores, registran de forma continua estos parámetros estáticos y dinámicos y, mediante un ordenador complejo, ajustan la tensión previa óptima de los resortes hidroneumáticos individuales, es decir, de sus volúmenes de aceite.
Sin embargo, estos sistemas son costosos en su fabricación y por la gran cantidad de componentes especialmente eléctricos y electrónicos; en condiciones severas de funcionamiento, por ejemplo, en aplicaciones militares son, por una parte, en gran medida propensos a averías y, por otra, de difícil reparación, ya que un reacondicionamiento por vía puramente mecánica es, por regla general, imposible. Para llegar a un sistema de suspensión hidroneumático simple y también fácil de reparar, más allá del documento DE 195 05 712, que forma un género, ya es conocido, dependiendo de la situación de carga, es decir, de un factor estático, el aumentar o disminuir el volumen de los resortes hidroneumáticos mediante un volumen adicional fijo. Con ello, ni está prevista una adaptación automática ni se puede modificar la magnitud del volumen adicional. Tampoco es posible una adaptación del sistema de suspensión a factores dinámicos.
III. Descripción de la invención a) Problema técnico
Por eso, el objeto según la presente invención, es proponer un sistema de suspensión y asimismo un procedimiento de control que, a pesar de una construcción simple y costes favorables así como con facilidad para reparar, permita tener en cuenta tanto factores estáticos como dinámicos y, además, posibilite un control tanto manual como automático.
b) Solución del problema
Este problema se soluciona mediante las características de las reivindicaciones 1 a 14. Formas de realización ventajosas resultan de las subreivindicaciones.
Así, los volúmenes de dos resortes hidroneumáticos delanteros y traseros correspondientes recíprocamente del vehículo, es decir que, en un vehículo de cuatro ruedas, por ejemplo, los resortes hidroneumáticos izquierdos delantero y trasero del vehículo se encuentran acoplados entre sí. Aparte de los volúmenes de ambos resortes hidroneumáticos participantes existe, además, el volumen de dosificación de un cilindro dosificador, donde estos tres componentes se encuentran comunicados entre sí a través de una unidad de distribución de carga que puede adoptar tres diferentes posiciones de mando:
-
conexión de los volúmenes de ambos resortes hidroneumáticos entre sí, como también con el cilindro dosificador,
-
conexión solamente de los volúmenes de ambos resortes hidroneumáticos entre sí, y
-
desconexión de las tres unidades constructivas entre sí, es decir, acción separada de cada resorte hidroneumático individual.
Con ello, el volumen de dosificación del cilindro dosificador no es un volumen fijo sino que, frente a una necesidad, mediante el cilindro se introduce una cantidad a determinar de volumen de dosificación al sistema, es decir, al volumen acoplado de ambos resortes hidroneumáticos participantes o bien se lo extrae mediante el cilindro dosificador.
A continuación se describe la invención completa en la forma de una variación del volumen de aceite de los resortes hidroneumáticos participantes y también del volumen de dosificación del cilindro dosificador en forma de aceite hidráulico.
La modificación del volumen de aceite de un resorte hidroneumático traslada hacia arriba el punto de trabajo a lo largo de la línea característica de elasticidad del resorte hidroneumático, es decir, en dirección a una mayor tensión previa.
En lugar de la modificación del volumen de aceite es además posible, o complementario a la modificación del volumen de aceite, influenciar el volumen de gas. En este caso, el volumen de dosificación del cilindro dosificador naturalmente también contiene gas.
Por ejemplo, el aumento del volumen de gas de un resorte hidroneumático provoca, manteniendo el punto de trabajo momentáneo, un traslado hacia arriba de toda la curva característica de elasticidad.
Independientemente de ello, no son diferentes las repercusiones de la modificación perceptibles en el vehículo, de manera que ambas posibilidades dadas en principio, es decir, influencia del volumen de aceite y/o del volumen de gas de los resortes hidroneumáticos de un sistema de suspensión hidroneumática, pueden absolutamente ser empleados sustitutivamente o en forma complementaria entre sí.
Adicionalmente a las tres posiciones de mando de la unidad de distribución de carga descritas, una conexión reotécnica de ambos resortes hidroneumáticos tiene un circuito de compensación que influye en el tipo de transfusión y, asimismo, la conexión del cilindro dosificador a ambos resortes hidroneumáticos presenta un circuito de dosificación que también influye en el tipo de transfusión. El circuito de compensación y el circuito de dosificación causan una adaptación del sistema de suspensión hidroneumático a los parámetros dinámicos, sin la intervención de sensores y elementos convertidores de mando o de regulación.
La unidad de distribución de carga comprende, por ejemplo, una válvula de retención que impide una rápida transfusión del resorte hidroneumático trasero al resorte hidroneumático delantero pero que, sin embargo, en dirección inversa la bloquea y solo puede ser rodeada a través de un estrangulador, de manera que un retorno de fluido solo es posible en forma asimétrica más lenta.
El circuito de dosificación puede estar constituido de forma idéntica, con una dirección de paso desde el cilindro dosificador a los resortes hidroneumáticos, pero que tiene al menos un estrangulador, que no se puede rodear, para así evitar un flujo demasiado rápido o también un decrecimiento del volumen de dosificación hacia y desde los resortes hidroneumáticos.
Además, en un by-pass hacia el circuito de compensación, puede estar dispuesta una válvula limitadora de presión entre el resorte hidroneumático delantero y el resorte hidroneumático trasero o bien el cilindro dosificador, la que, por una parte, actúa como válvula de seguridad para el resorte hidroneumático delantero (apertura de la válvula limitadora de presión frente a una presión demasiado elevada en el resorte hidroneumático delantero) y, por otra, sirve para el ingreso del volumen de dosificación desde el cilindro dosificador directamente al resorte hidroneumático delantero, es decir, rodeando los estranguladores del circuito de compensación, para alojar más rápidamente un volumen adicional en el resorte hidroneumático delantero y lograr así que el resorte hidroneumático delantero se "endurezca" más rápidamente que el resorte hidroneumático trasero.
Ambas medidas tienen por fin evitar los daños que se presentan, a causa de las suspensiones hidroneumáticas sobrecargadas, casi siempre primero en los ejes delanteros y, por ende, en las direcciones de los vehículos, y primariamente poder endurecer rápida y suficientemente los resortes hidroneumáticos delanteros, mientras que, por regla general, también con un cierto retardo de tiempo, aún es suficiente en los resortes hidroneumáticos traseros.
Con ello se dan las siguientes posibilidades:
Marchar sobre suelos lisos o poco desnivelados con poca o ninguna pendiente:
a) con carga uniforme del vehículo: los resortes hidroneumáticos se encuentran desconectados; según la fuerza de la carga, previamente a la desconexión se introdujo volumen de dosificación en cantidad necesaria a los todavía conectados resortes hidroneumáticos.
b) con carga desigual: después de introducido el volumen de dosificación en los resortes hidroneumáticos acoplados se cierra la conexión al cilindro dosificador y sólo permanecen conectados los dos resortes hidroneumáticos. Con ello, se aumenta el punto de trabajo para la admisión de carga en el resorte hidroneumático fuertemente cargado.
Marcha en pendiente moderada:
Si es necesario, después de la introducción de un volumen de dosificación se cierra la conexión al cilindro dosificador; sin embargo, ambos resortes hidroneumáticos permanecen interconectados para que, especialmente al transitar cuesta abajo el eje delantero, fuertemente cargado, pueda ser rápidamente endurecido al aparecer carga dinámica.
La marcha sobre suelo plano con moderada frecuencia de aparición de cargas dinámicas a causa de desniveles del suelo, es decir, velocidades de marcha no demasiado elevadas con relación a la distancia entre los desniveles:
Para mejorar el confort de marcha, el volumen de dosificación permanece en conexión reotécnica con ambos resortes hidroneumáticos para aumentar el volumen disponible total y, con relación a la velocidad, permitir un limitado pero continuo fluir y refluir del volumen del cilindro dosificador.
Alta frecuencia de aparición de cargas dinámicas por desniveles del suelo con relación a la velocidad de marcha:
A causa de los estranguladores en el circuito de compensación y también en el circuito de dosificación, de cualquier manera no es posible un fluir posterior de volumen desde el cilindro dosificador hacia ambos resortes hidroneumáticos con la necesaria velocidad para compensar las cargas dinámicas surgentes. No obstante, permanece abierta la conexión entre el cilindro dosificador y/o los resortes hidroneumáticos para posibilitar al menos un rápido retorno del volumen desde el primer resorte hidroneumático para el caso que allí se acumule una presión demasiado elevada.
Debe destacarse nuevamente que, como factores estáticos no solo debe entenderse la carga del vehículo, sino también, por ejemplo, la temperatura, especialmente del gas del resorte hidroneumático, que bien a causa de la temperatura externa o bien por la fricción producida por la constante conexión y desconexión del resorte hidroneumático puede ser ajustado en forma muy diferente, pero donde el aumento de la temperatura tiene el mismo efecto que el aumento del volumen de gas, es decir, que requiere un desplazamiento de la línea característica de elasticidad más hacia arriba, en dirección a una mayor tensión previa y, con ello, también requiere una compensación.
c) Ejemplos de realización
Una forma de realización de la invención se describe con más detalles en base de las figuras, que muestran:
La figura 1, un esquema del circuito de conexiones de la suspensión hidroneumática y
La figura 2, un esquema de bloques de la unidad de distribución de carga 2 de esta suspensión.
La figura 1 muestra el conexionado principal de los componentes de la suspensión según la invención.
El resorte hidroneumático 1a, delantero en el sentido de marcha 20, como así también el resorte hidroneumático trasero 1b están conectados mediante las tuberías de compensación 7 a la unidad de distribución de carga 2, representada solo en forma simbólica, donde el resorte hidroneumático delantero 1a se conecta con la conexión A y el resorte hidroneumático trasero 1b con la conexión B.
Además, la unidad de distribución de carga 2 tiene una conexión D que está conectada con el volumen de dosificación 9 de un cilindro dosificador 3 que, en este caso, es igualmente un volumen de gas.
En el cilindro dosificador 3 se encuentra, entre el volumen 9 lleno de gas y el vecino sector de trabajo 15, un pistón dosificador 10. Por la admisión del sector de trabajo 15 que puede ser conectado a la presión de trabajo 11 mediante, por ejemplo, una válvula de control regulable 6, puede controlarse la presión en el sector de trabajo 15, es decir, puede aumentarse o disminuirse, lo que resulta en un desplazamiento del pistón dosificador 10 y por ello, eyecta partes del volumen de dosificación 9 del cilindro dosificador o permite que refluya hacia él.
La presión imperante en el volumen de dosificación 9 es controlada preferentemente mediante un sensor de presión 13 conectado, que está en conexión con un correspondiente dispositivo de comprobación 14.
Los resortes hidroneumáticos 1a, 1b muestran notoriamente un volumen de gas y asimismo un volumen de aceite vecino que están separados, bien por una membrana o bien por un pistón, de tal manera que se pueda modificar la relación del volumen de gas con el volumen de aceite dentro del volumen total, por ejemplo, a causa de la compresión del volumen de gas.
El volumen de gas es solicitado por el vástago del pistón al que está fijada la rueda (no representada).
Nuevamente debe manifestarse que, en lugar del volumen de gas de los resortes hidroneumáticos 1a, 1b y del cilindro dosificador 3 pueden conectarse sus respectivos volúmenes de aceite a la unidad de distribución de carga, y poder así ser interconectados.
La figura 2 muestra como esquema de bloques la conformación interna de la unidad de distribución de carga 2. Ambas conexiones A y B para los resortes hidroneumáticos 1a, 1b se encuentran comunicados a través de un circuito de compensación 4. Este muestra, por un lado, una válvula de retención 24 que puede ser atravesada en dirección a la conexión A, es decir, en dirección al resorte hidroneumático delantero 1a, pero que sin embargo, cierra en dirección inversa. En serie con la válvula de retención 24 se encuentra dispuesto un estrangulador 21 en la línea de compensación 7, entre las conexiones A y B, que limita el flujo en ambas direcciones de flujo a la medida de la abertura de este estrangulador 21.
Adicionalmente, en paralelo a la válvula de retención 24 se encuentra otro estrangulador 22 cuyo diámetro de abertura determina solo el flujo, en la dirección de flujo desde la conexión A en dirección a la conexión B o bien D, en la que cierra la válvula de retención 24.
El ramal de la línea de compensación 7 a la conexión B, es decir, hacia el resorte hidroneumático trasero, está además conectado a un circuito de dosificación 5 que por el otro lado se encuentra conectado con la conexión D para el cilindro dosificador 3. Este circuito de dosificación 5 consiste, en el caso más sencillo, en un estrangulador 23 que limita la velocidad de flujo en ambas direcciones, desde y hacia el cilindro dosificador 3.
Adicionalmente, entre este ramal del circuito de dosificación 5 y la línea de compensación 7 que está en conexión con la conexión A, se encuentra una válvula de sobrepresión 26 de tal manera que, después de un sobrepaso de la presión ajustada, sea posible un flujo de la conexión A al punto de ramificación 8. Como el punto de ramificación 8 se encuentra dispuesto inmediatamente delante del circuito de dosificación 5 y en conexión con el ramal de la conexión A de la línea de compensación 7, el fluido fluye tanto en dirección a la conexión B como, a través del circuito de dosificación 5, a la conexión D.
Contrariamente, la válvula de sobrepresión 26, que preferentemente puede ser regulado en su contrapresión, no puede ser atravesada en dirección a la conexión A.
Esta válvula de sobrepresión 26 sirve primariamente como válvula de seguridad contra la circunstancia de que el volumen de gas del resorte hidroneumático 1a conectado a la conexión A resulte ser sometido a una presión demasiado elevada.
La unidad de distribución de carga tiene, además, un ramal de llenado 12 que se encuentra conectado con el ramal de la línea de compensación 7 correspondiente a la conexión B.
En los casos descritos anteriormente, se pueden conectar entre sí a través de un circuito de compensación 2, dos resortes hidroneumáticos 1a, 1b, uno delantero y otro trasero, y asimismo con un cilindro dosificador 3.
En el caso de más de dos resortes hidroneumáticos o bien de ejes dispuestos en tándem, pueden conectarse dos resortes hidroneumáticos, uno detrás de otro, mediante un circuito de compensación 2 ya descrito anteriormente. Con ello, también es posible conectar cada par de resortes hidroneumáticos, en forma separada o en común, con un cilindro de dosificación 3 ya descrito anteriormente.
Lista de referencias
1.
Resorte hidroneumático
2.
Unidad de distribución de carga
3.
Cilindro dosificador
4.
Circuito de compensación
5.
Circuito de dosificación
6.
Válvula de control
7.
Línea de compensación
8.
Punto de ramificación
9.
Volumen de dosificación
10.
Pistón dosificador
11.
Presión de trabajo
12.
Conexión de llenado
13.
Sensor de presión
14.
Dispositivo de comprobación
15.
Sector de trabajo
20.
Dirección de marcha
21.
Estrangulador
23
Estrangulador
24
Válvula de retención
26
Válvula de sobrepresión

Claims (18)

1. Suspensión hidroneumática, en particular para vehículos motorizados, con al menos un resorte hidroneumático delantero (1a) y al menos un resorte hidroneumático trasero (1b), que
- por medio de una unidad de distribución de carga (2) se encuentran intercomunicados y también reotécnicamente comunicados con un cilindro dosificador (3), donde la unidad de distribución de carga (2) tiene al menos las siguientes posiciones de mando:
a) Separación reotécnica de los resortes hidroneumáticos (1a b)
b) Conexión reotécnica solamente hacia los dos resortes hidroneumáticos 1a, b) interconectados y
c)Conexión reotécnica de ambos resortes hidroneumáticos (1a, b) y del cilindro dosificador (3) entre sí, caracterizada porque
- la unidad de distribución de carga (2) tiene un circuito de compensación (4) en una línea de compensación (7) entre las conexiones (A, B) para los resortes hidroneumáticos (1a, b),
- la conexión del dosificador (D) de la unidad de distribución de carga (2), que se encuentra en conexión con el cilindro dosificador (3), está conectado a ambos ramales de la línea de compensación (7), es decir, a ambos lados del circuito de compensación (4),
- se encuentra un circuito de dosificación (5) entre la conexión del dosificador (D) de la unidad de distribución de carga (2) y el punto de ramificación (8) a los ramales de la línea de compensación (7) y
- tanto el circuito de compensación (4) como el circuito de dosificación (5) no tiene sensores ni tampoco elementos de mando o control eléctricos o electrónicos que conviertan sus señales.
2. Suspensión hidroneumática, según la reivindicación 1, caracterizada porque el volumen de gas de los resortes hidroneumáticos (1a, 1b) puede ponerse en contacto con el volumen de gas contenido en el cilindro dosificador (3).
3. Suspensión hidroneumática, según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el volumen de aceite de los resortes hidroneumáticos (1a, 1b) puede ponerse en contacto con el volumen de aceite contenido en el cilindro dosificador (3).
4. Suspensión hidroneumática, según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el circuito de compensación (4) presenta un estrangulador (21).
5. Suspensión hidroneumática, según una de las reivindicaciones precedente, caracterizada porque el circuito de compensación (4) es tal que una transferencia desde la conexión (B) para el resorte hidroneumático trasero (1b) a la conexión (A) para el resorte hidroneumático delantero (1a) es posible más rápidamente que en sentido inverso.
6. Suspensión hidroneumática, según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el circuito de compensación (4) tiene una válvula de retención (24) que puede ser abierta en la dirección desde la conexión (B) del resorte hidroneumático trasero (1b) hacia la conexión (A) del resorte hidroneumático delantero (1a) y que especialmente está conectado en serie con el estrangulador (21).
7. Suspensión hidroneumática, según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque en el circuito de compensación (4) se encuentra conectado otro estrangulador (22) en el by-pass a la válvula de retención (24).
8. Suspensión hidroneumática, según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el circuito de dosificación (5) de la unidad de distribución de carga (2) está conformado en forma idéntica al circuito de compensación (4), especialmente con una abertura de una válvula de retención en dirección de la conexión (D) hacia la línea de compensación (7).
9. Suspensión hidroneumática, según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el circuito de dosificación (5) tiene un estrangulador (23), especialmente solo un estrangulador (23).
10. Suspensión hidroneumática, según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque entre el circuito de dosificación (5) y el ramal de la línea de compensación (7) conectado a la conexión del eje delantero (A) se encuentra una válvula de sobrepresión (26) de tal manera que, con a una presión excesivamente elevada del lado de la conexión (A), es posible una abertura con derivación hacia el punto de ramificación (8) entre la conexión del dosificador (D) y la conexión del eje trasero (B).
11. Suspensión hidroneumática, según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la conexión del dosificador (D) puede ser cortada completamente.
12. Suspensión hidroneumática, según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la línea de compensación (7), en particular las conexiones (A, B), pueden ser cortados completamente.
13. Suspensión hidroneumática, según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el accionamiento del pistón dosificador (10) del cilindro dosificador (3) del lado opuesto al volumen de dosificación (9) puede ser establecido manual o automáticamente por el sistema de control del vehículo.
14. Procedimiento para el control de una suspensión hidroneumática, especialmente de la suspensión de un vehículo motorizado, con varios resortes hidroneumáticos (1a, b) que pueden ser reotécnicamente conectados entre sí y también con un cilindro dosificador (3), en particular una suspensión hidroneumática según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque
a) con influencias dinámicas reducidas sobre el vehículo, en dependencia de factores estáticos, se introduce fluido del cilindro dosificador al conjunto que comprende los resortes hidroneumáticos, y posteriormente los resortes hidroneumáticos se separan reotécnicamente,
b) con influencias dinámicas moderadas sobre el vehículo, en dependencia de factores estáticos, se adiciona fluido del cilindro dosificador al conjunto compuesto por los resortes hidroneumáticos y la conexión entre ambos resortes hidroneumáticos y también permanecen abiertos la conexión con el cilindro dosificador,
c) con influencias dinámicas difíciles, se introduce fluido del cilindro dosificador al conjunto compuesto por los resortes hidroneumáticos y la conexión entre los resortes hidroneumáticos y el volumen de dosificación permanecen abiertos y, sin embargo, es impedida una transferencia de fluido rápida entre ambos resortes hidroneumáticos o bien entre los resortes hidroneumáticos y el cilindro dosificador.
15. Procedimiento según la reivindicación 14, caracterizado porque un factor estático es la situación de carga del vehículo.
16. Procedimiento según una de las reivindicaciones de procedimientos precedentes, caracterizado porque son un factor estático la temperatura de los gases en el sistema de suspensión, especialmente en los resortes hidroneumáticos.
17. Procedimiento según una de las reivindicaciones de procedimientos precedentes, caracterizado porque los factores dinámicos son determinados directamente por las suspensiones de las ruedas, especialmente por aquellas del eje delantero, en especial directamente en los resortes hidroneumáticos, y en dependencia de ellos, automáticamente los procedimientos según las variantes a, b, c de la reivindicación 14; especialmente es seleccionada la magnitud de la dosificación desde el cilindro dosificador (3).
18. Procedimiento según una de las reivindicaciones de procedimientos precedentes, caracterizada porque con cargas dinámicas elevadas, es posible un retorno rápido del fluido desde el resorte hidroneumático delantero (1a) al resorte hidroneumático trasero (B) y/o el cilindro dosificador (3) abriendo la válvula de sobrepresión, especialmente sin atravesar un estrangulador.
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