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DE69107272T2 - Stossabsorbierendes Lager. - Google Patents

Stossabsorbierendes Lager.

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DE69107272T2
DE69107272T2 DE69107272T DE69107272T DE69107272T2 DE 69107272 T2 DE69107272 T2 DE 69107272T2 DE 69107272 T DE69107272 T DE 69107272T DE 69107272 T DE69107272 T DE 69107272T DE 69107272 T2 DE69107272 T2 DE 69107272T2
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DE
Germany
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shock absorbing
insert
bearing according
sleeve
absorbing bearing
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James R Goewey
Bradley G Hampton
Richard D Hein
Tony R Jonas
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Aerojet Rocketdyne Holdings Inc
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Gencorp Inc
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    • B60G13/00Resilient suspensions characterised by arrangement, location or type of vibration dampers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16FSPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F1/00Springs
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    • F16F1/38Springs made of rubber or other material having high internal friction, e.g. thermoplastic elastomers with a sleeve of elastic material between a rigid outer sleeve and a rigid inner sleeve or pin, i.e. bushing-type
    • F16F1/387Springs made of rubber or other material having high internal friction, e.g. thermoplastic elastomers with a sleeve of elastic material between a rigid outer sleeve and a rigid inner sleeve or pin, i.e. bushing-type comprising means for modifying the rigidity in particular directions
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  • Vibration Prevention Devices (AREA)
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Description

  • Die Erfindung betrifft ein stoßdämpfendes bzw. -absorbierendes Lager, bei dem elastische Elastomerelemente verwendet werden. Insbesondere betrifft es Lager, die zwischen einem gewöhnlichen Stoßdämpfer und einem Fahrzeugrahmen positioniert verwendet werden. Zwei wichtige Parameter bei der Konstruktion eines solchen Lagers sind I) eine niedrige axiale Stoßabsorbierungsrate, um in den Fahrgastraum eindringende Geräusche und Vibrationen einschränken zu können und II) eine hohe radiale Stoßabsorbierungsrate, um eine bessere Fahrzeughandhabung zu ermöglichen.
  • Ein bekannter Typ eines stoßdämpfenden Lagers zur Verbindung zwischen zwei relativ beweglichen Bauteilen weist ein äußeres starres Element in Form einer Gehäusebuchse zur Verbindung mit einem der Bauteile und ein inneres starres Element, das sich im allgemeinen axial in der Gehäusebuchse erstreckt zur Verbindung mit dem anderen Bauteil auf. Um Dämpfung zu erzielen, sind das äußere und das innere Element mittels ersten und zweiten ringförmigen Elastomerdämpfungsabschnitten verbunden, die in axialer Reihe dazwischen angeordnet sind, sodaß sie im wesentlichen von der äußeren Buchse umgeben werden. Beide Elastomerabschnitte werden einer Verformung unterworfen, wenn zwischen den Bauteilen eine relative radiale Bewegung auftritt.
  • Die zum Stand der Technik gehörenden DE-A-1525131 und GB-A-1206895 (Jörn) beschreiben elastische Buchsen dieses Typs, und haben eine äußere zylindrische Metallhülse zur Verbindung mit einem Bauteil, einem Achslager. Das andere Bauteil weist ein Bolzenende auf, das durch zwei innere Metallhüllen ragt, die durch die jeweiligen ringförmigen Elastomerdämpfungsabschnitte umgeben werden, die halb entlang der Buchse zusammengepreßt werden. Die Außenflächen der Elastomerdämpfungsabschnitte werden in die äußere Metallhülse gequetscht. Auf dem Bolzen sind Endplatten vorgesehen, um den möglichen Deformationsgrad der Buchse zu begrenzen.
  • Die GB-A-2140123 (Ford) beschreibt eine ziemlich ähnliche Buchse, bei der die Gehäusehülse durch ein im allgemeinen zylindrisches Loch durch einen Radspursteuerungsarm realisiert ist. Das Bolzenende, das die zwei inneren Metallhülsen und die Endbegrenzungsplatten trägt, befindet sich auf einem Stabilisatorstab. Bei dieser elastischen Verbindung sind die gegenüberliegenden Enden der zwei Elastomerabschnitte sowohl durch einen Freiraum als auch durch einen einwärts gerichteten Flansch der zylindrischen Wand der äußeren Hülse voneinander beabstandet.
  • Die EP-A-63016 (Nissan) beschreibt eine Buchse des oben erwähnten Typs zur Verbindung eines Stoßdämpfers mit einem angrenzenden Fahrzeugkörperbauteil. In dieser Offenbarung besteht die innere Metallhülse, die durch eine Mutter über dem Ende der Stoßdämpferstange befestigt ist, aus einem Stück. Endbegrenzungsplatten sind auf der Stange vorgesehen. Die äußere zylindrische Hülse ist am Körperbauteil befestigt und hat einen nach innen halb hindurch vorstehenden Flansch, der zwischen den zwei ringförmigen Elastomerabschnitten vorragt. Ober und unter den Elastomerringen sind Freiräume vorgesehen, um Verformungen aufnehmen zu können. Bei relativer Bewegung in einer vorgegebenen axialen Richtung wird anfänglich nur ein Ring gegen seine Elastizität verformt, während sich der andere gegen seine Druckvorspannung entspannt.
  • In der vorliegenden Erfindung wird bei einem stoßdämpfenden Lager des beschriebenen Typs vorgeschlagen, daß eine Peripherie eines der ringförmigen Elastomerdämpfungsabschnitte relativ zu jenem der starren Elemente, das jener Peripherie gegenüberliegt, über eine vorbestimmte Distanz, die durch einen Anschlag bzw. Stopeingriff mit jenem Element begrenzt wird, axial gleitbar ist, wodurch der eine der Elastomerdämpfungsabschnitte relative axiale Bewegungen der Elemente nur dann dämpft, wenn jene vorgegebene Gleitdistanz überschritten wird.
  • In anderen Worten wird ein erster der Dämpfungsabschnitte unter Vorsehen eines Totgangs montiert, sodaß bei Auftreten von relativer axialer Bewegung zwischen den starren Elementen dieser Elastomerabschnitt zumindest anfänglich nicht zwangsweise verformt wird, um der axialen Bewegung zu folgen. Nur wenn ein vorbestimmtes Maß an relativer axialer Versetzung aufgetreten ist, erfolgt ein axialer Angriff durch oder von sowohl dem inneren als auch dem äußeren Element, sodaß er sich dann gemäß der axialen Bewegung verformt.
  • Dadurch kann die axiale DämpfungskonsMnte niedrig gehalten werden ohne die radiale Konstante zu beeinträchtigen.
  • Der Totgang wird erzielt, indem die innere oder äußere Peripherie - vorzugsweise nur die innere - des ersten ringförmigen Elastomerabschnitts so angeordnet wird, um relativ zum korrespondierenden gegenüberliegenden starren Element gleitbar zu sein. Zum Beispiel kann die innere Peripherie eines ringförmigen Elastomereinsatzes, der den ersten Abschnitt bildet, um einen axial verlaufenden Abschnitt, der sich mit dem inneren Element bewegt oder ein Teil davon ist, gleitbar gemacht werden.
  • Bei in zweiten Elastomerabschnitt ist im allgemeinen sowohl die innere als auch die äußere Peripherie fixiert, um sich mit dem inneren bzw. äußeren Element zu bewegen.
  • Es kann ein Widerlager vorgesehen werden, das am ersten Elastomerabschnitt nach einem vorgegebenen axialen Stoß angreift, um so das bereits erwähnte Stopelement zu realisieren. Vorzugsweise ist das Widerlager auf dem zweiten Elastomerabschnitt oder aut einem Teil, der sich damit bewegt, vorgesehen. Am bevorzugtesten umfaßt der zweite Abschnitt eine axial vorragende Hülse aus Elastomermaterial, gegen deren Oberfläche der erste Elastomerabschnitt während des Totganges gleiten kann. Eine Beschichtung mit niedriger Reibung oder ein Schmierstoff kann zwischen den Gleitflächen verwendet werden.
  • In der am meisten bevorzugten Version sind die Elastomerabschnitte in jeweiligen Einsätzen enthalten, bei denen ein Elastomerring in einer äußeren Hülse vorgesehen ist, der in das äußere Hülsenelement in Preßpassung eingesetzt werden kann. Die beiden Abschnitte können von gegenüberliegenden Enden eingepreßt sein. Vorzugsweise haben auch die Einsätze innere Ringe oder Hülsen, die sich mit den inneren Peripherien der Elastomerringe bewegen.
  • Ein auf diese Weise hergestelltes Lager kann einfach und billig hergestellt und zusammengebaut werden.
  • In einer bevorzugten Ausführung sind die Einsätze als Preß-Metall/Elastomerteile vorgesehen. jeder Teil hat ein Paar von starren konzentrischen zylindrischen Hülsen, beispielsweise aus Metall, die radial um eine vertikale Achse beabstandet sind, wenn die Teile vertikal gestapelt angeordnet sind. Der elastische Elastomereinsatz ist zwischen jedem Paar der Metallhülsen befestigt. Die innere Hülse des vertikal untersten Teils erstreckt sich über dessen äußere Hülse hinaus, um gleitbar in der Bohrung aufgenommen zu werden, die durch die hohle innere Hülse des vertikal obersten Teils gebildet wird. Der Fortsatz der inneren Hülse des unteren Teils ist mit Gummi bedeckt, der mit einer Substanz beschichtet sein kann, um die Reibung zwischen dem Gummi auf der fortgesetzten unteren inneren Hülse und der inneren Hülse des oberen Teils zu verringern Die Teile sind so konstruiert, daß der untere Teil sich axial eine kurze Distanz nach oben bewegt, bevor er mit dem oberen Teil in Eingriff kommt, um die niedrigstmögliche axiale Stoßabsorptionsrate zu erzielen. Weiters stützt oder verstärkt der untere Hülsenfortsatz den oberen Teil, um die Stoßabsorptionsrate in radialer Richtung zu erhöhen.
  • Die folgende Erläuterung einer Ausführung wird unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen besser verstanden werden, worin:
  • Fig. 1 eine Zusammenbauzeichnung eines Stoßdämpfungslagers gemäß der Erfindung ist, wobei die Teile des Lagers im Querschnitt gezeigt werden; und
  • Fig. 2 eine Explosionszeichnung des Lagers ist, wobei die Teile ebenfalls im Querschnitt gezeigt werden.
  • Unter Bezugnahme auf die Zeichnung wird ein Stoßdämpfungslager 5 zur Befestigung eines konventionellen Stoßdämpfers 6 an einem Fahrzeugrahmen 7 gezeigt. Das Lager 5 umfaßt, wenn in vertikaler Beziehung wie in Fig. 1 dargestellt zusammengebaut, eine MetallagerplaUe 8, die am angrenzenden Fahrzeugrahmen 7 befestigt ist, wobei die Platte 8 ein vertikal angeordnetes, hohles zylindrisches Gehäuse 9 zur Aufnahme eines Paares oberer und unterer Preß-Metall/Elastomer-Teile oder -paßstücke 10, 11 aufweist, die den oberen Schaft 12 des Stoßdämpfers 6 umgeben und die im Gehäuse 9 von einem Paar vertikal beabstandeter Unterlegscheiben 13, 14 und einer Sicherungsmutter 15 gehalten werden.
  • Das obere Preß-Paßstück 10 umfaßt ein Paar konzentrisch angeordneter zylindrischer Hülsen 16, 17, die radial durch einen ringförmigen Einsatz 18 beabstandet sind, der aus jedem zweckmäßigen elastischen Elastomermaterial, z.B. Gummi, aufgebaut sein kann. Das obere Ende 19 der äußeren Hülse 17 ist gebogen oder nach außen geweitet, um auf dem benachbarten, oberen gebogenen Ende 20 des Gehäuses 9 aufzuruhen, um die Bewegung des oberen Paßstücks 10 in Richtung des unteren Paßstücks 11 auf der nordnung zu begrenzen. Das obere, radial äußerste Ende 21 des Gummieinsatzes 18 ist abgestimmt gekrümmt, um auf dem nach außen gebogenen Ende oder Flansch 19 der äußeren Hülse 17 aufzuliegen. Eine ringförmige Gummimanschette 22, die mit dem Gummieinsatz 18 einstückig ist, ist zuoberst auf dem Einsatz 18 und dem Flansch 21 ausgebildet und weiters mit einem gewellten äußeren Ende 23 zum Eingriff mit der oberen Metallunterlegscheibe 13 versehen, je nach den gewünschten Übergangskonstruktionsparametern zwischen der oberen Unterlegscheibe 13 und dem anstoßenden oberen Preß-Paßstück 10. Das vertikal unterste Ende 24 des Gummieinsatzes 18 ist mit einem einwärts gerichteten Freiraum bzw. Hohlraum 25 versehen, dessen Seitenwände 26, 27 sich verjüngen und in die Richtung der oberen Unterlegscheibe 13 zusammenlaufen. Die innere Hülse 16 des oberen Preß-Paßstücks 10 ist kürzer als die äußere Hülse 17 und besteht entweder aus Metall oder Kunststoff und ist in diesem Beispiel aus Kunststoff gebildet, um das Gleiten zwischen dem oberen und unteren Paßstück 10, 11 zu verbessern, wie aus der Beschreibung des unteren Preß- Paßstücks 11 hervorgeht.
  • Das untere Preß-Paßstück 11 hat ebenfalls ein Paar starrer, radial beabstandeter, konzentrischer innerer und äußerer zylindrischer Metallhülsen 30, 31, zwischen denen sich ein Gummieinsatz 32 befindet. Die untere innere Hülse 30 ist wesentlich länger als die untere äußere Hülse 31, um einen inneren Hülsenfortsatz 33 zu bilden, der sich über den oberen Rand 34 der unteren äußeren Hülse 31 hinaus erstreckt. Der innere Hülsenfortsatz 33 ist von einer dünnen Gummischicht 35 bedeckt, die mit dem Gummieinsatz 32 einstückig ist. Der gummibedeckte Hülsenfortsatz 33 ist so konstruiert, daß er gleitbar in der Bohrung 36 aufgenommen wird, die innerhalb der hohlen inneren Kunststoffhülse 16 des oberen Preß-Paßstücks 10 ausgebildet ist. Um das Gleiten zwischen diesen beiden Teilen weiter zu erleichtern, kann die äußere zylindrische Gummioberfläche 37 des Hülsenfortsatzes 33 mit jedem zweckmäßigen Material beschichtet werden, das den Reibungskoeffizienten zwischen der oberen Kunststoffhülse 16 und dem unteren Hülsenfortsatz 33 weiter reduziert. Das unter Ende 38 der unteren äußeren Hülse 31 ist radial nach außen geweitet, um einen ringförmigen Flansch zu bilden, der am benachbarten unteren Ende 39 des Gehäuses 9 angreift, um die Bewegung des unteren Preß-Paßstücks 11 in Richtung des oberen Preß-Paßstücks 10 zu begrenzen. Das untere Ende 40 des unteren Gummieinsatzes 32 ist abgestimmt gekrümmt, um auf dem unteren gebogenen Flansch 38 der unteren äußeren Hülse 31 aufzuliegen. Eine gewellte Gummimanschette 41 ist ebenfalls am unteren Ende 42 des unteren Gummieinsatzes 32 vorgesehen, um an der benachbarten unteren Metallunterlegscheibe 14 anzugreifen, die in diesem Beispiel ein konventioneller Stoßfänger 43 mit einem zylindrischen Gummistoßdämpfer 44 und einem umgebenden Staubrohr 45 ist und nicht Teil der Erfindung ist. Der untere Gummieinsatz 32 ist mit einem ringförmigen Freiraum oder Hohlraum 46 versehen, der sich im Inneren des Einsatzes 32 vom oberen Ende 47 des Einsatzes 32 nächst dem oberen Preß-Paßstück 10 erstreckt. Die Dicken der Seitenwände 48, 49, die den Hohlraum 46 bilden, sind im wesentlichen gleich, wie am besten aus Fig. 2 ersehen werden kann.
  • Das stoßdämpfende Lager 5 ist so konstruiert, daß sich das untere Preß-Paßstück 11 eine kleine axiale Strecke, z.B. 3mm, bewegt, bevor es mit dem oberen Preß-Paßstück 10 zusammentrifft bzw. daran angreift. Somit wird von Fachleuten auf dem Gebiet anerkannt werden, daß der Anfangsstoß, der vertikal axial nach oben gegen das Stoßdämpfungslager 5 ausgeübt wird, zur Gänze vom unteren gleitbaren Preß-Paßstück 11 absorbiert wird, um die Stoßdämpfung in eine axiale Richtung gemäß dem genannten wichtigen ersten Konstruktionsparameter zu minimieren. Der untere äußere Hülsenfortsatz 33 in der Bohrung 36 des oberen Preß-Paßstücks 10 dient dazu, die radialen Stoßdämpfungsfähigkeiten des oberen Preß-Paßstücks 10 zu unterstützen oder zu verbessern, indem er mit dem unteren Preß-Paßstück 11 zusammenwirkt, um die radialen Stoßdämpfungscharakteristika des Lagers 5 gemäß dem oben angeführten zweiten Konstruktionsparameter zu maximieren.
  • Somit wurde ein Lager beschrieben, das einen einzigartigen Hülsenfortsatz aufweist, der axiales Gleiten zwischen den stoßdämpfenden Preß-Paßstücken des Lagers ermöglicht und ebenso die radialen Stoßdämpfungscharakteristika der Paßstücke erhöht. Es wird angenommen, daß diese unübliche Konstruktion und Wechselwirkung der Paßstücke die zwei wichtigen Konstruktionsparameter, die bei einem Lager dieses Typs erwünscht sind, optimiert; nämlich eine niedrige Stoßdämpfung in einer axialen Richtung und eine hone Stoßdämpfung in einer radialen Richtung.
  • Die Stoßdämpfungsrate des Lagers kann eingestellt oder abgestimmt werden, indem die Zusammensetzung des Gummieinsatzes variiert wird, oder indem die Größe, Lage oder geometrische Form der Hohlräume im Gummieinsatz varriert wird, oder indem die Grdße oder geometrische Form der Hülsen, an denen die Gummieinsätze befestigt erden, variiert wird.

Claims (17)

1. Stoßdämpfendes bzw.-absorbierendes Lager (5), umfassend:
ein starres äußeres Hülsenelement (9,17,31) zur Verbindung mit einem Bauteil (7) und ein starres inneres Element (30) zur Verbindung mit einem anderen, relativ beweglichen Bauteil (6); und
zwei ringförmige Elastomerdämpfungsabschnitte (18,32), die Ende-an-Ende koaxial aneinander gereiht sind und um das innere Element (30) im äußeren Element (9,17,31) passen, sodaß die beiden Abschnitte (18,32) durch Verformung zusammenwirken, um relative radiale Bewegungen des inneren und äußeren Elements zu dämpfen;
dadurch gekennzeichnet, daß
eine Peripherie eines (18) der ringförmigen Elastomerdämpfungsabschnitte relativ zu jenem der starren Elemente, das jener Peripherie gegenüberliegt, über eine vorbestimmte Distanz, die durch einen Anschlag bzw. Stopeingriff mit jenem Element begrenzt wird, axial gleitbar ist, wodurch der eine (18) der Elastomerdämpfungsabschniue relative axiale Bewegungen der Elemente nur dann dämpft, wenn die vorgegebene Gleitdistanz überschritten wird.
2. Stoßdämpfendes Lager nacn Anspruch 1, bei dem die gleitbare Peripherie des einen (18) der Elastomerdämpfungsabschnitte eine starre Hülse (16) aufweist, die gegen einen ringförmigen axialen Fortsatz (37) des anderen Elastomerdämpfungsabschnitts (32) gleitbar ist.
3. Stoßdämpfendes Lager nach Anspruch 2, bei dem eine Beschichtung mit niedriger Reibung oder ein Schmiermittel zwischen der relativ gleitbaren starren Hülse (16) und dem ringförmigen axialen Fortsatz (37) vorgesehen ist.
4. Stoßdämpfendes Lager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die gleitbare Peripherie die innere Peripherie des einen (18) der Elastomerdämpfungsabschnitte ist.
5. Stoßdämpfendes Lager nacn einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem jeder der ringförmigen Elastomerdämpfungsabschnitte (18,32) in einem jeweiligen Preß- Paßeinsatz (10,11) enthalten ist, wobei jeder Preß-Paßeinsatz den ringförmigen Elastomerdämpfungsabschnitt zwischen konzentrischen inneren und äußeren Einsatzhülsen (16,17;30,31) fixiert enthält.
6. Stoßdämpfendes Lager nach Anspruch 5, bei dem die zwei Preß-Paßeinsätze (10,11) End&an-Ende in einem zylindrischen Außengehäuse (9) festgehalten werden.
7. Stoßdämpfendes Lager nach Anspruch 6, bei dem ein äußeres Ende jeder der äußeren Einsatzhülsen (17,31) einen nach außen geweiteten, einen Flansch (19,38) bildenden Endabschnitt aufweist, um an der Endperipherie des zylindrischen Außengehäuses (9) anzugreifen.
8. Stoßdämpfendes Lager nach Anspruch 7, an jedem Ende des Lagers eine Metallunterlegscheibe (13,14) umfassend, die am starren inneren Element (30) fixiert ist und die Prnß-Paßeinsätze (10,11) überlappt, um sie in Position zu halten.
9. Stoßdämpfendes Lager nach Anspruch 8, bei dem jeder der Elastomerdämpfungsabschnitte (18,32) einen äußeren Flanschabschnitt (21,41) aufweist, der auf dem Flansch (19.38) der jeweiligen äußeren Einsatzhülse (17,31) liegt, und die ieweilige Metallunterlegscheibe (13,14) den äußeren Flanschabschnitt (21,41) in einem axialen Abstand davon radial überlappt, um dessen axiale Bewegung relativ zum starren inneren Element (30) zu begrenzen.
10. Stoßdämpfendes Lager nach Anspruch 9, bei dem der äußere Flanschabschnitt (21,41) des Elastomerdämpfungsabschnitts Wellen aufweist, um an der Metallunterlegscheibe (13,14) anzugreifen.
11. Stoßdämpfendes Lager nach einem der Ansprüche 5 bis 10, bei dem die innere Einsatzhülse (30) eines ersten (11) der Preß-Paßeinsätze (10,11) einen axialen Fortsatz (33) aufweist, der sich koaxial und relativ axial gleitbar durch die innere Einsatzhülse (16) des anderen Preß-Paßeinsatzes (10) erstreckt.
12. Stoßdämpfendes Lager nach Anspruch 11, bei dem der axiale Fortsatz (33) der ersten inneren Einsatzhülse (30) mit einer Elastomerschicht (35) bedeckt ist, die eine axiale Fortsetzung des Elastomerdämpfungsabschnitts (32) jenes ersten Einsatzes (11) darstellt, und die innere Einsatzhülse (16) des anderen Einsatzes (10) gegen die Elastomerschicht (35) gleitet.
13. Stoßdämpfendes Lager nach Anspruch 12, bei dem die innere Einsatzhülse (16) des anderen Einsatzes (10) aus Kunststoffmaterial besteht, um gegen die Elastomerschicht (37) zu gleiten.
14. Stoßdämpfendes Lager nach Anspruch 12 oder Anspruch 13, bei dem die Elastomerschicht (35) eine Beschichtung (37) mit niedriger Reibung aufweist.
15. Stoßdämpfendes Lager nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem einer der Elastomerdämpfungsabschnitte (32) einen ringförmigen Hohlraum (46), der dem anderen Elastomerdämpfungsabschnitt (18) gegenüberliegt, aufweist.
16. Stoßdämpfendes Lager nach Anspruch 15, bei dem der andere Elastomerdämpfungsabschnitt (18) ein vertieftes Ende (27) aufweist, das dem ringförmigen Hohlraum (46) gegenüberliegt.
17. Stoßdämpfendes Lager nach Anspruch 16, bei dem das vertiefte Ende des anderen Elastomerdämpfungsabschnitts (18) durch eine konische Verjüngung seiner Oberfläche (26,27) definiert wird.
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