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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Stabilisatorlager mit einem Elastomerkörper zur
stoffschlüssigen
Anbindung an einen Torsionsstab eines Stabilisators. Weiterhin bezieht
sich die Erfindung auf einen Torsionsstabilisator, der mit solchen
Stabilisatorlagern versehen ist.
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Torsionsstabilisatoren
werden in Kraftfahrzeugen eingesetzt, um das Einfedern der Fahrzeugräder an einer
Fahrzeugachse bei wechselseitigem Einfedern einzuschränken und
so das Fahrverhalten zu verbessern. Üblicherweise ist der Torsionsstabilisator
hierzu über
zwei Stabilisatorlager drehbar am Fahrzeugaufbau oder einem Hilfsrahmen
gelagert und mit seinen Enden an radführenden Komponenten einer Fahrzeugachse
angekoppelt.
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Die
Anforderungen an Stabilisatorlager sind ausgesprochen komplex, da
sich diese zum Teil widersprechen. So soll das Stabilisatorlager
ein Verdrehen des Torsionsstabilisators möglichst nicht beeinträchtigen,
also in Torsionsrichtung verhältnismäßig weich
ausgeführt
werden. Zudem sind Nebenfedereffekte in Torsionsrichtung zu vermeiden.
Gleichwohl soll das Lager in radialer Richtung möglichst steif sein, um einen
hohen Wirkungsgrad des Stabilisators und damit ein direktes Ansprechen
desselben zu gewährleisten.
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Desweiteren
ist zu berücksichtigen,
dass im Bereich der Stabilisatorlager bisweilen unerwünschte Quietschgeräusche auftreten.
Außerdem
besteht das Problem, dass über
die Stabilisatorlager akustisch wahrnehmbare Schwingungen in den
Fahrzeugaufbau eingekoppelt werden können.
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Weiterhin
stellt die axiale Abstützung
ein Problem dar, da sich der Torsionsstabilisator axial im Betrieb
gegenüber
den Lagern bewegt bzw. wandert. Im Stand der Technik werden zu diesem
Zweck vorgeschlagen, Fixierringe an dem Torsionsstabilisator zu
befestigen, die als Anschläge
für die
Lager dienen. Ein Beispiel hierfür
findet sich unter anderem in der
DE 103 21 716 A1 . Die Ausbildung oder Anbringung dieser
Fixierringe ist jedoch mit einer Vielzahl von weiteren Problemen
im Hinblick auf die Herstellung, Montage, Haltbarkeit der Ringe
und Korrosionseigenschaften des Stabilisators verbunden.
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Die
Erfindung zieht daher darauf ab, solche Fixierringe und entsprechende
Anschläge
am Torsionsstabilisator zu vermeiden.
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Im
Stand der Technik ist in diesem Zusammenhang bekannt, Stabilisatorlager
kraftschlüssig oder
stoffschlüssig
am Torsionsstabilisator zu befestigen. Eine Nachgiebigkeit in Torsionsrichtung
wird dabei auf die unterschiedlichsten Weisen realisiert. Je nach
Gestaltungsform kann dabei die Funktion durch Schmutzeintrag oder
extreme Klimaeinflüsse beeinträchtigt werden.
Bei kraftschlüssiger
Befestigung kann in Einsatzfällen
bei Tieftemperaturen der Kraftschluss aufbrechen, so dass eine Relativbewegung
zwischen dem Stabilisatorlager und dem Stabilisator erfolgt, die
im Betrieb Störgeräusche erzeugt.
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Aus
der
DE 197 56 907
A1 ist ein Stabilisatorlager mit einer Gleitlagerung für den Torsionsstabilisator
bekannt. Diese Gleitlagerung umfasst einen metallischen Lagerinnenring
und einen Lageraußenring
aus Kunststoff. Der Lagerinnenring ist über eine verhältnismäßig dicke
Polyurethan-Klebeschicht an den Stabilisator angeklebt, während der
Lageraußenring
unter Zwischenschaltung eines Leichtmetall-Lagergehäuses fahrzeugaufbauseitig befestigt ist.
Die Polyurethan-Klebeschicht dient dabei nicht nur der Befestigung,
sondern stellt auch einen wesentlichen Anteil der Elastizität zur akustischen
Entkopplung zur Verfügung.
Statt der Polyurethan-Klebeschicht
kann auch ein Elastomerkörper
vorgesehen werden, der an den Torsionsstabilisator anvulkanisiert
ist. Jedoch ist bei diesem Stabilisatorlager die Gleitlagerung empfindlich
gegen Verschmutzung.
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Das
Anvulkanisierten oder Anspritzen eines Elastomerkörpers den
Stabilisator ist weiterhin auch aus der
FR 2,852,881 A und der
DE 199 45 044 A1 bekannt.
Letztere offenbart überdies
ein Gleitelement in Form eines an den Elastomerkörper außen anliegenden Rings, der
in einem aufbaufesten Gehäuse gleiten
kann. Auch hier kann es bei einem Eindringen von Schmutzartikeln
in die Oberflächenpaarung
zwischen dem Gleitring und dem Gehäuse zu einer Veränderung
des Torsionsverhaltens sowie gegebenenfalls zu Schädigungen
und Störgeräuschen kommen.
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Ein
weiteres Stabilisatorlager ist aus der
EP 0 747 246 A1 bekannt.
In diesem Fall ist eine Kunststoffhülse aus einem verhältnismäßig steifen
Material an dem Stabilisator befestigt. Eine aufbaufeste, korrespondiere
Buchse aus flexiblem Material weist eine Aufnahmeöffnung für die Kunststoffhülse auf
und ist an ihren Innenumfang mit einer reibungsmindernden Beschichtung
versehen. Neben dem Problem des Schmutzeintrags besteht hier zudem
die Gefahr, dass bei ungünstigen
klimatischen Bedingungen die verhältnismäßig steife Kunststoffhülse abplatzt.
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In
der
EP 1 344 662 A1 wird
wiederum eine am Stabilisator befestigte Kunststoffhülse beschrieben.
Diese weist an ihrer Außenseite
eine Verzahnung auf, die mit einer komplementären Struktur an einer aufbauseitigen
Gummihülse
formschlüssig
in Eingriff steht. Zweck der Verzahnung ist primär die Ausschaltung einer axialen
Verschiebemöglichkeit für den Stabilisator.
Die Torsionsnachgiebigkeit wird vorwiegend durch die großvolumige
Gummihülse
erzielt, so dass sich für
das Stabilisatorlager verhältnismäßig großen Abmessungen
in Radialrichtung ergeben.
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Weiterhin
sind aus dem Stand der Technik Stabilisatorlager bekannt, bei denen
eine reibungsmindernde Schicht des Stabilisatorlagers unmittelbar am
Torsionsstabilisator anliegt. Beispiele hierfür finden sich unter anderem
in der
JP 20042457541 und der
EP 0 707 988 A2 .
Zweck der reibungsmindernden Schicht ist in diesen Fällen jedoch
ein einfaches Aufschieben des Lagers auf den Torsionsstabilisator bei
der montage der Lager.
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Schließlich ist
bekannt, anstelle eines Gleitlagers ein Wälzlager vorzusehen, wie dies
beispielsweise in der
EP 0950552 Art
2 offenbart wird.
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Vor
diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein
Stabilisatorlager für
einen Torsionsstabilisator zu schaffen, das bei geringem Herstellungsaufwand
eine geringe torsionale und hohe radiale Steifigkeit aufweist, gegen
Störeinflüsse robust
ist und dauerhaft geräuschfrei
arbeitet.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Stabilisatorlager gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Das
erfindungsgemäße Stabilisatorlager
umfasst einen Elastomerkörper
zur stoffschlüssigen
Anbindung an einen Torsionsstab eines Stabilisators und zeichnet
sich dadurch aus, dass in den Elastomerkörper eine ringförmige Oberflächenpaarung
mit verminderter Reibung eingebettet und von dem Elastomerkörper umschlossen
ist.
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Im
Unterschied zu herkömmlichen
Stabilisatorlagern weist die erfindungsgemäße Lösung eine minimale Anzahl von
Komponenten auf. Durch den geschlossenen Aufbau so wie die stoffschlüssige Anbindung
am Stabilisator ist das Lager außerordentlich robust und gegen
Verschmutzung unempfindlich. Zudem wird hierdurch unerwünschten
Quietschgeräuschen
vorgebeugt.
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Durch
die Integration einer Oberflächenpaarung
mit verminderter Reibung im Inneren des Elastomerkörpers wird
die innere Reibung des Lagers bei Verdrehung erheblich herabgesetzt
und so eine geringe Torsionssteifigkeit erzielt. Gleichermaßen kann das
Lager weiterhin klein bauen und über
eine harte Gummimischung verfügen,
um eine ausreichend hohe radiale Steifigkeit zu erhalten, die für ein direktes
Ansprechen des Stabilisators wünschenswert
ist.
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Weitere,
vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen angegeben.
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So
kann beispielsweise zur Bereitstellung einer Oberflächenpaarung
mit verminderter Reibung im Inneren des Elastomerkörpers zwischen
einander gegenüberliegenden
zylindrischen Innenflächen
mindestens eine Schicht aus einem reibungsmindernden Material vorgesehen
werden.
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Als
Materialien kommen hierzu insbesondere Teflon, Wachs, Talkum und
dergleichen in Frage.
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Das
reibungsmindernde Material kann beispielsweise an einer der Innenflächen oder
aber auch an beiden vorgesehen werden. In jedem Fall ist der durch
die Verwendung des reibungsmindernden Materials erzielbare Reibungskoeffizient
deutlich geringer als bei einer unmittelbaren Reibung von Flächen aus
Material des Elastomerkörpers
untereinander.
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Insbesondere
ist es möglich,
zwei einander gegenüberliegende
zylindrische Innenflächen
des Elastomerkörpers
jeweils mit einem Überzug
aus einem reibungsmindernden Material zu versehen. Die Innenflächen stütze sich über die
Schicht aus den Überzügen gegeneinander
ab.
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Weiterhin
kann in dem Elastomerkörper
ein geschlossener Ringraum ausgebildet werden, der mit einem reibungsmindernden
Material gefüllt
ist. Die Viskosität
des reibungsmindernden Materials sowie die Abmessungen des vorzugsweise
spaltförmigen Ringsraums
sind so gewählt,
das eine ausreichende radiale Steifigkeit aufrechterhalten wird.
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Gemäß einer
weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung kann eine Oberflächenpaarung
mit verminderter Reibung auch über
einen in dem Elastomerkörper
eingeschlossenen Einleger erzielt werden. Beispielsweise ist es
möglich,
in den Elastomerkörper
einen Einleger mit zwei Hülsenelementen
einzubetten, wobei die Hülsenelement
mit zylindrischen Umfangsflächen
gleitbewegbar aneinander anliegen, um so untereinander eine Oberflächenpaarung
mit verminderter Reibung zu bilden.
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Es
auch möglich,
mittels eines Einlegers gegenüber
Wandflächen
des Elastomerkörpers
eine oder zwei ringförmige
Oberflächenpaarungen
mit verminderter Reibung innerhalb des Elastomerkörpers vorzusehen.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der Elastomerkörper einstückig ausgebildet.
Für diesen
kommen insbesondere Materialien mit einer Shorehärte größer als 50 in Frage.
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Die
stoffschlüssige
Befestigung am Stabilisator erfolgt bevorzugt durch Anvulkanisieren
oder gegebenenfalls auch durch Anspritzen oder Ankleben.
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Vorzugsweise
wird bei der Montage der Stabilisator mit bereits an diesem angebrachten
Stabilisatorlagern am Fahrzeugen verbaut. Es ergibt sich damit folglich
ein Stabilisator mit einem Stabilisatorlager der vorstehenden Art,
das an einen Torsionsstab des Stabilisators anvulkanisiert oder
angespritzt ist.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen
näher erläutert. Die
Zeichnung zeigt in:
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1 eine
räumliche
Teilschnittansicht eines an einem Torsionsstab befestigten Stabilisatorlagers nach
einem ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung,
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2 eine
Teilschnittansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels,
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3 eine
Teilschnittansicht eines dritten Ausführungsbeispiels,
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4 eine
Teilschnittansicht eines vierten Ausführungsbeispiels, und in
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5 eine
Teilschnittansicht eines fünften Ausführungsbeispiels.
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Das
in 1 dargestellte, erste Ausführungsbeispiel zeigt ausschnittsweise
einen Stabilisator 1 mit einem an diesem befestigten Stabilisatorlager 2.
Der Stabilisator 1 kann beispielsweise als Torsionsstab
ausgeführt
sein, dessen abgewinkelte Enden jeweils an einer radführenden
Komponente einer Kraftfahrzeugachse befestigt sind. Bei einem gegenseitigen
Einfedern der Räder
einer Achse wird der Torsionsstab verdreht und ein dem gegenseitigen Einfedern
entgegenwirkendes Moment erzeugt. Der Stabilisator 1 kann
dabei einen Vollmaterialquerschnitt aufweisen oder aber als Hohlprofil
ausgebildet sein. Im Bereich der Anbindung des Stabilisatorlagers 2 ist
der Stabilisator 1 in beiden Fällen ohne Durchmesserveränderung,
d. h. ohne Absatz oder Anschlag ausgebildet. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel
weist der Stabilisator 1 in diesem Bereich eine konstante
Außenform
auf.
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Das
an dem Stabilisator 1 befestigte Stabilisatorlager 2 umfasst
einen einstückigen
Elastomerkörper 3, über den
sich der Stabilisator 1 an dem hier nicht näher dargestellten
Fahrzeugaufbau oder einem Hilfsrahmen desselben abstützt. Hierzu
kann am Fahrzeugaufbau eine entsprechende Aufnahme ausgebildet werden.
Es auch möglich,
den Elastomerkörper 3 aufbauseitig
an einer Konsole zu befestigen, die ihrerseits dann am Fahrzeugaufbau
bzw. Hilfsrahmen befestigt wird.
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Der
Elastomerkörper 3 ist
stoffschlüssig
an dem Stabilisator 1 angebunden, beispielsweise durch
Anvulkanisieren, Ankleben, Anspritzen oder dergleichen. Wie 1 zeigt,
ist in dem Elastomerkörper 3 eine
reibungsmindernde Schicht 4 vorgesehen, die im montierten
Zustand des Elastomerkörpers 3 am
Stabilisator 1 den Stabilisator 1 ringförmig umgibt.
Diese Schicht 4, die vorzugsweise koaxial zu dem Stabilisator 1 angeordnet
ist, bildet im Inneren des Elastomerkörpers 3 eine gegenüber der
Außenumgebung
abgeschlossene ringförmige
Oberflächenpaarung
mit verminderter Reibung.
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Über die
reibungsmindernde Schicht 4 wird der Elastomerkörper 3 in
einen stabilisatorseitigen inneren Hülsenabschnitt 5 und
einen aufbauseitigen äußeren Hülsenabschnitt 6 unterteilt.
Gleichwohl sind diese beiden Hülsenabschnitte 5 und 6 an
den axialen Enden des Elastomerkörpers 3 über Brücken 7 und 8 integral
miteinander verbunden.
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Durch
die Anordnung der reibungsmindernden Schicht 4 zwischen
den beiden Hülsenabschnitten 5 und 6 wird
einem Verdrehen des Stabilisators 1 ein verhältnismäßig geringer
Widerstand entgegengesetzt, da durch die in den Elastomerkörper 3 eingebettete
Oberflächenpaarung
mit verminderter Reibung an der Schicht 4 die Hülsenabschnitte 5 und 6 merklich
leichter gegeneinander verdrehbar sind, als wenn diese ohne reibungsmindernde
Maßnahmen aneinander
anliegen würden.
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Zur
Reibungsminderung wird zwischen den sich einander gegenüberliegenden
Innenflächen 9 und 10 der
Hülsenabschnitte 5 und 6 ein
reibungsminderndes Material eingebracht. Hierfür eignen sich insbesondere
Teflon, Wachs, Talkum und dergleichen, die ein besonders geringes
Losbrechmoment und gute Gleiteigenschaften ermöglichen.
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Der
reibungsmindernde Effekt unter Verwendung der vorstehend genannten
Materialien kann auf unterschiedliche Weise realisiert werden. In
sämtlichen
Fällen
beruht das Prinzip der Reibungsminderung jedoch auf einer in den
Elastomerkörper 3 eingebetteten
und von diesem umschlossenen Oberflächenpaarung mit verminderter
Reibung.
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Wie 1 anhand
eines ersten Ausführungsbeispiels
zeigt, können
die einander gegenüberliegenden
Innenflächen 9 und 10 jeweils
mit einem Überzug 11 bzw. 12 aus
einem reibungsmindernden Material beschichtet sein. Die reibungsmindernde
Oberflächenpaarung
befindet sich dann im Anlagebereich 13 der Überzüge 11 und 12.
Die Überzüge 11 und 12 können dabei
stoffschlüssig
an die Innenflächen 9 und 10 des
Elastomerkörpers 3 anschließen. In
diesem Fall ist die Schicht 4 zweilagig und die Relativverschiebung
unter Torsion findet innerhalb der Schicht 4 statt, indem
die Überzüge 11 und 12 aneinander
gleiten.
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Weiterhin
ist es möglich,
die reibungsmindernde Oberflächenpaarung
zwischen einem Überzug 14 und
mindestens einer der Innenflächen 9 des Elastomerkörpers 3 vorzusehen,
wie dies im zweiten Ausführungsbeispiel
nach 2 gezeigt ist. Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel
haftet dazu die reibungsmindernde Schicht 4 bzw. der Überzug 14 an der
weiteren Innenfläche 10.
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In
einem dritten Ausführungsbeispiel
ist das reibungsmindernde Material der Schicht 4 gewissermaßen lose
in einen abgeschlossenen Ringraum 15 innerhalb des Elastomerkörpers 3 eingebracht.
Es stellt damit ein Gleitmittel dar, das eine Relativverschiebung
der Innenflächen 9 und 10 des
Elastomerkörpers 3 gegeneinander
mit einem deutlich herabgesetzten Reibungskoeffizienten ermöglicht.
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Um
eine ausreichende radiale Härte
des Elastomerkörpers 3 zu
gewährleisten,
die für
ein direktes Ansprechen des Stabilisators 1 wünschenswert
ist, ist der Ringraum 15 in Radialrichtung spaltförmig ausgebildet.
Seine Abmessungen sind in 3 lediglich
zum Zweck der Veranschaulichung überproportional
groß dargestellt.
Die Abmessungen des Ringraums 15 sowie die Viskosität des reibungsmindernden
Materials der Schicht 4 sind vorzugsweise so abgestimmt,
dass das Material noch trägt.
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Weiterhin
ist es möglich,
wie in 4 gezeigt, in den Elastomerkörper 3 einen Einleger 16 einzubetten,
der durch zwei Hülsenelemente 17 und 18 gebildet
wird. Diese zum Stabilisator 1 koaxialen Hülsenelemente 17 und 18 liegen
mit zylindrischen Umfangsflächen
gleitbewegbar aneinander an, um eine Oberflächenpaarung mit verminderter
Reibung zu bilden. Dabei können
die Hülseelemente 17 und 18 aus
Werkstoffen gefertigt sein, die untereinander einen kleinen Reibungskoeffizienten,
d. h. jedenfalls einen kleineren Reibungskoeffizienten aufweisen,
als zwei Flächen
aus dem Material des Elastomerkörpers 3 untereinander.
Denkbar ist auch, reibungsmindernd beschichtete Hülsenelemente 17 und 18 zu verwenden.
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Analog
des zweiten Ausführungsbeispiels kann
die reibungsmindernde Oberflächenpaarung bei
Verwendung eines Einlegers 19 auch unmittelbar zwischen
diesem und mindestens einer der Innenflächen 9 bzw. 10 des
Elastomerkörpers 3 vorgesehen werden,
wie dies in 5 beispielhaft dargestellt ist. Der
Einleger 19 weist hierzu an seinen Oberflächen 20 und 21 eine
reibungsmindernde Beschichtung auf.
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In
sämtlichen
Fällen
ergibt sich ein Stabilisatorlager 2, das aufgrund seines
geschlossenen Aufbaus gegen Verschmutzung unempfindlich ist.
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Durch
die erfindungsgemäße Struktur
lässt sich
zudem das Problem des Entstehens von Quietschgeräuschen wirkungsvoll bekämpfen.
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Ein
weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Stabilisatorlagers 2 liegt
in dem besonders einfachen Aufbau, da dieses mit einer minimalen
Anzahl von Komponenten auskommt.
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Zudem
weist das erfindungsgemäße Stabilisatorlager 2 eine
geringe innere Reibung auf, so dass eine geringe Torsionssteifigkeit
realisierbar ist. Desweiteren kann das Lager klein bauen und über eine harte
Gummimischung verfügen,
um eine für
ein direktes Ansprechen des Stabilisators günstige hohe radiale Steifigkeit
zu gewährleisten.
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Aufgrund
der stoffschlüssigen
Anbindung des Stabilisatorlagers 2 am Stabilisator 1 werden
störungsanfällige Fixierringe
und Absätze
vermieden.
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- 1
- Stabilisator
- 2
- Stabilisatorlager
- 3
- Elastomerkörper
- 4
- Schicht
- 5
- innerer
Hülsenabschnitt
- 6
- äußerer Hülsenabschnitt
- 7
- Brücke
- 8
- Brücke
- 10
- Innenfläche
- 11
- Innenfläche
- 12
- Überzug
- 13
- Überzug
- 14
- Überzug
- 15
- Ringraum
- 16
- Einleger
- 17
- Hülsenelement
- 18
- Hülsenelement
- 19
- Einleger
- 20
- beschichtete
Oberfläche
- 21
- beschichtete
Oberfläche