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WO2004038243A1 - Axialwälzlager - Google Patents

Axialwälzlager Download PDF

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WO2004038243A1
WO2004038243A1 PCT/EP2003/011345 EP0311345W WO2004038243A1 WO 2004038243 A1 WO2004038243 A1 WO 2004038243A1 EP 0311345 W EP0311345 W EP 0311345W WO 2004038243 A1 WO2004038243 A1 WO 2004038243A1
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WO
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axial
roller bearing
running
axial roller
rims
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/EP2003/011345
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Leo Müntnich
Wolfgang Fugel
Alexander Reimchen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
IHO Holding GmbH and Co KG
Original Assignee
INA Schaeffler KG
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Filing date
Publication date
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Ceased legal-status Critical Current

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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/66—Special parts or details in view of lubrication
    • F16C33/6637—Special parts or details in view of lubrication with liquid lubricant
    • F16C33/6659—Details of supply of the liquid to the bearing, e.g. passages or nozzles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/22—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings
    • F16C19/30—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for axial load mainly
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/58—Raceways; Race rings
    • F16C33/588—Races of sheet metal

Definitions

  • the invention relates to a thrust roller bearing, consisting of a cage containing rolling elements, which is arranged between two plane-parallel, in particular made of sheet metal, the rollers each consisting of a radial section forming a raceway and an adjoining axially directed flange, which are in axial Overlap direction.
  • Such an axial bearing unit is previously known from US 5,335,998. It consists of two running disks, the radial sections of which serve as raceways for rolling elements guided in a cage. Both radial sections of the running disks each have an axially directed rim on their inner peripheral edge. These rims are directed towards each other, one rim of the one running disk engaging around the rim of the other running disk. This means that both running disks each have a central bore with a different diameter. The cohesion of the running disks is realized in such a way that the rim of the running disk with the smaller bore diameter has a radially outwardly directed retaining lug which engages behind the rim of the other running disk.
  • the object of the invention is therefore to improve the lubricity of a generic axial bearing arrangement.
  • this object is achieved in accordance with the characterizing part of claim 1 in conjunction with its preamble in that the axial rims of both radial sections are arranged on an outer or on an inner peripheral edge and have clearances which can be rotated relative to one another in the circumferential direction and between limit at least one breakthrough that can be changed in size.
  • the exemptions are formed as recesses running in the circumferential direction.
  • the opening formed will assume a maximum value and thus reduce the resistance of the bearing to the flow of lubricant.
  • This resistance is reduced again if there are not only one, but several, circumferentially spaced recesses on each shelf, which also agree in their position. If the two thrust washers of the axial bearing arrangement change their position in the circumferential direction relative to one another, this is reduced on the basis of a breakthrough of maximum size.
  • the axial extension of the recesses should extend into the raceway area of the running disks. In this way, a maximum expansion of the opening in the axial direction is guaranteed.
  • one of the axially directed shelves is provided with a radially directed elastic holding element that snaps over the associated other shelf, so that a captive structural unit is formed.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through two superimposed thrust washers of an axial bearing designed according to the invention
  • FIG. 2 shows a longitudinal section through two snap-fit running disks in accordance with FIGS
  • Figure 3 is a perspective view of two non-snapped designed according to the invention.
  • the axial bearing unit shown according to the invention in FIGS. 1 and 2 consists of the two running disks 1, 2, each having a radial section 1.1, 2.1, which serves as a raceway, not shown, guided in a cage, also not shown, rolling elements.
  • each radial section 1.1, 2.1 is followed by an axially directed rim 1.2, 2.2, which are opposed to one another, the rim 1.2 encompassing rim 2.1.
  • the running disk 1 has a central bore with the diameter D1, which is smaller than the diameter D2 of the central bore of the running disk 2.
  • Both the board 1.2 of the running disk 1 and the board 2.2 of the running disk 2 are provided with a plurality of elongated recesses 1.3, 2.3 which are open at one end and are rounded at the end and are spaced apart from one another in the circumferential direction. If the two running disks 1, 2 are moved towards one another in the axial direction and snapped together, the openings 3, which can be changed in size, are formed by the recesses 1.3, 2.3, as can be seen in particular in FIG. 2. This takes place in such a way that one of the two running disks 1, 2 changes its position relative to the other running disk 2, 1, so that the openings 3 increase or decrease in size, with a maximum value in the circumferential direction if the recesses 1.3, 2.3 match accept.
  • the position of the two disks 1, 2 relative to one another in the circumferential direction occurs when, in certain operating states, for example when such axial bearings are used in converters of automobile transmissions, the wave washer lifts off the rolling elements in the axial direction.
  • the size of the openings 3 can then be influenced again by the axial depth of the recesses 1.3, 2.3. If the latter extend into the raceway area, that is, up to the area of the radial sections 1.1, 2.1, the openings 3 formed are the largest. If one of the recesses 1.3, 2.3 does not coincide with the associated other recess 2.3, 1.3 in the circumferential direction, the opening 3 assumes the value zero, ie it is not formed. Depending on the circumferential position of both running disks ben 1, 2 to each other, it thus oscillates between a maximum value and the value zero.
  • the cohesion of the bearing arrangement is, as shown in FIG. 2, realized by the elastic holding element 1.4 that is arranged on the board 1.2 of the lower running disk 1 and includes the upper running disk 2.
  • Such a bearing arrangement is also referred to as internally guided due to its rims 1.2, 2.2 arranged on the inner peripheral edge.
  • This bearing arrangement is lubricated radially from the inside to the outside, the lubricant entering the inside of the bearing through the openings 3 and flowing through the space, which is open to the outside and is formed by two running disks 1.2, in which the rolling elements are arranged.
  • the running disks 1, 2 of an externally guided axial bearing are shown in FIG.
  • the cohesion of the running disks 1.2 is achieved by the holding element 2.4 of the running disk 2, which is directed radially inwards and engages around the running disk 1.
  • the flow of lubricant through the bearing arrangement takes place in the opposite manner to the bearing according to FIG. 2. This enters the bearing through the radially outer openings 3, flows through the space formed by the two running disks 1, 2, in which the rolling elements are arranged, and leaves the inwardly open bearing via the two spaced-apart running disks 1, 2.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Rolling Contact Bearings (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Axialwälzlager, bestehend aus einem Wälzkörper enthaltenden Käfig, der zwischen zwei planparallelen, insbesondere aus Blech gebildeten Laufscheiben (1, 2) angeordnet ist, wobei die Laufscheiben (1, 2) aus je einem eine Laufbahn bildenden Radialabschnitt (1.1, 2.1) und einem sich daran anschließenden axial gerichteten Bord (1.2, 2.2) bestehen, die sich in axialer Richtung überlappen. Das Axialwälzlager zeichnet sich dadurch aus, dass die axialen Borde (1.2, 2.2) beider Radialabschnitte (1.1, 2.1) an einer äußeren oder an einer inneren peripheren Kante angeordnet sind und Freistellungen aufweisen, die in Umfangsrichtung gegeneinander verdrehbar sind und zwischen sich wenigstens einen Durchbruch (3) begrenzen, der in seiner Größe veränderbar ist.

Description

Axialwälzlager
Anwendungsgebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Axialwälzlager, bestehend aus einem Wälzkörper enthaltenden Käfig, der zwischen zwei planparallelen, insbesondere aus Blech gebildeten Laufscheiben angeordnet ist, wobei die Laufscheiben aus je einem eine Laufbahn bildenden Radialabschnitt und einem sich daran anschließenden axial gerichteten Bord bestehen, die sich in axialer Richtung überlappen.
Hintergrund der Erfindung
Eine derartige Axiallagereinheit ist aus der US 5,335,998 vorbekannt. Sie besteht aus zwei Laufscheiben, deren Radialabschnitte als Laufbahnen für in einem Käfig geführte Wälzkörper dienen. Beide Radialabschnitte der Laufscheiben weisen an ihrer inneren peripheren Kante je einen axial gerichteten Bord auf. Diese Borde sind einander entgegen gerichtet, wobei ein Bord der einen Laufscheibe den Bord der anderen Laufscheibe umgreift. Dies bedeutet, beide Laufscheiben besitzen je eine zentrale Bohrung mit einem unterschiedlichen Durchmesser. Der Zusammenhalt der Laufscheiben wird derart realisiert, dass der Bord der Laufscheibe mit dem kleineren Bohrungsdurchmesser eine radial nach außen gerichtete Haltenase aufweist, die den Bord der anderen Laufscheibe hintergreift. Aus schmierungstechnischen Gründen sind am radial innen liegenden Bord der Laufscheibe mit kleinem Bohrungsdurchmesser Aussparungen vorhanden, die in Umfangsrichtung gleichmäßig voneinander beabstandet sind. Nachteilig dabei ist, dass solche Ausnehmungen nur in einem sehr begrenzten Umfang die Schmierfähigkeit einer solchen Axiallageranordnung verbessern. Die Aussparungen erleichtern zwar in der Anfangsphase das Eindringen des Schmiermittels zwischen die beiden axial gerichteten Borde der Laufscheiben, können aber nicht verhindern, dass der Durchtritt des Schmiermittels von außen in das Lagerinnere durch einen sehr engen Spalt erfolgt, der von beiden Borden gebildet ist. Eine solche Lageranordnung setzt also einem hindurchtretenden Schmiermittel einen sehr großen Widerstand entgegen.
Zusammenfassung der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Schmierfähigkeit einer gattungsgemäß ausgebildeten Axiallageranordnung zu verbessern.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe nach dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 in Verbindung mit dessen Oberbegriff dadurch gelöst, dass die axialen Borde beider Radialabschnitte an einer äußeren oder an einer inneren peripheren Kante angeordnet sind und Freistellungen aufweisen, die in Um- fangsrichtung gegeneinander verdrehbar sind und zwischen sich wenigstens einen Durchbruch begrenzen, der in seiner Größe veränderbar ist.
Diese Freistellungen sind im Sinne der Erfindung weit auszulegen, d. h., sie können eine beliebige Form annehmen und sind als Materialunterbrechungen zu verstehen, die einen Durchbruch begrenzen, der ein Durchströmen der Lageranordnung mit Schmiermittel erleichtert. Je nach dem Grad der Übereinstimmung der in beiden axialen Borden angeordneten Freistellungen in Um- fangsrichtung gemäß Anspruch 2 sind verschiedene Betriebszustände denkbar. Stimmen die Freistellungen vollkommen überein, so wird der Widerstand des Lagers gegen ein Durchströmen mit Schmiermittel am geringsten sein, weil die zur Verfügung stehende freie Fläche für den Schmiermitteldurchtritt am größten ist. Stimmen die in beiden Borden angeordneten Freistellungen in Um- fangsrichtung nur zum Teil überein, so wird sich die zum Durchströmen des Schmiermittels vorhandene freie Fläche verringern und der Strömungswider- stand wird im Lager entsprechend ansteigen. Ist keine Übereinstimmung der Durchbrüche in Umfangsrichtung vorhanden, so ist keine zusätzliche freie Fläche gebildet und der Durchtritt des Schmiermittels erfolgt allein durch den engen Spalt, der von beiden Borden gebildet ist. Je nach dem Grad der Überein- Stimmung der Freistellungen ergeben sich veränderliche Betriebszustände, die von einem offenen Lager (maximale Übereinstimmung der Durchbrüche) bis zu einem geschlossenen Lager (keine Übereinstimmung der Durchbrüche) reichen. Dieser ständige Wechsel ist von Vorteil, da einerseits eine maximale Ölmenge durch das Lager förderbar ist und andererseits der Öldurchfluß ge- drosselt ist, was sich auf die Ölversorgung anderer Verbraucher positiv auswirkt.
Wie bereits ausgeführt, ist die geometrische Form und Anordnung der Freistellungen zueinander von untergeordneter Bedeutung. Diese können auch in je- dem der axialen Borde geometrisch unterschiedlich gestaltet und asymmetrisch zueinander angeordnet sein. Ein anderer Vorteil der beanspruchten Lösung liegt in der verbesserten Schmierung der beiden aufeinander gleitenden Borde der Laufscheiben.
Weitere vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 3, 4 und 5 beschrieben.
So ist nach Anspruch 3 vorgesehen, dass die Freistellungen als in Umfangsrichtung verlaufende Ausnehmungen ausgebildet sind.
Wenn, wie bereits vorstehend beschrieben, die Lage der Ausnehmungen beider Borde in Umfangsrichtung übereinstimmt, so wird der gebildete Durchbruch einen maximalen Wert annehmen und so den Widerstand des Lagers gegen ein Durchströmen mit Schmiermittel verringern. Dieser Widerstand wird noch- mals vermindert, wenn an jedem Bord nicht nur eine, sondern mehrere in Umfangsrichtung voneinander beabstandete Ausnehmungen vorhanden sind, die ebenfalls in ihrer Lage übereinstimmen. Verändern nun die beiden Laufscheiben der Axiallageranordnung ihre Lage in Umfangsrichtung zueinander, so wird ausgehend von einem Durchbruch maximaler Größe dieser verringert.
Nach einem weiteren zusätzlichen Merkmal gemäß Anspruch 4 soll sich die axiale Ausdehnung der Ausnehmungen bis in den Laufbahnbereich der Laufscheiben erstrecken. Auf diese Weise ist eine maximale Ausdehnung des Durchbruches in axialer Richtung gewährleistet.
Schließlich ist nach einem weiteren Merkmal der Erfindung nach Anspruch 5 vorgesehen, dass einer der axial gerichteten Borde mit einem radial gerichteten elastischen Halteelement versehen ist, dass den zugehörigen anderen Bord umschnappt, so dass eine unverlierbare Baueinheit gebildet ist.
Die Erfindung wird an nachstehenden Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Es zeigen:
Figur 1 einen Längsschnitt durch zwei übereinander angeordnete erfindungsgemäß ausgebildete Laufscheiben eines Axiallagers,
Figur 2 einen Längsschnitt durch zwei verschnappte Laufscheiben ge- maß Figur 1 und
Figur 3 eine perspektivische Darstellung von zwei nicht verschnappten erfindungsgemäß ausgebildeten Laufscheiben.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen Die in den Figuren 1 und 2 erfindungsgemäß dargestellte Axiallagereinheit besteht aus den beiden Laufscheiben 1 , 2, die je einen Radialabschnitt 1.1 , 2.1 aufweisen, der als Laufbahn nicht dargestellter, in einem ebenfalls nicht dargestellten Käfig geführter Wälzkörper dient. An der inneren peripheren Kante schließt sich an den Radialabschnitt 1.1 , 2.1 je ein axial gerichteter Bord 1.2, 2.2 an, die einander entgegen gestellt sind, wobei der Bord 1.2 den Bord 2.1 umgreift. Dies bedeutet, die Laufscheibe 1 weist eine zentrale Bohrung mit dem Durchmesser D1 auf, der kleiner als der Durchmesser D2 der zentralen Bohrung der Laufscheibe 2 ist. Sowohl der Bord 1.2 der Laufscheibe 1 als auch der Bord 2.2 der Laufscheibe 2 sind mit mehreren länglichen, nach einer Seite offenen am Ende verrundeten Ausnehmungen 1.3, 2.3 versehen, die in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind. Werden nun die beiden Laufscheiben 1 , 2 in axialer Richtung aufeinander zubewegt und miteinander verschnappt, so werden, wie insbesondere aus Figur 2 ersichtlich, durch die Ausnehmungen 1.3, 2.3 die Durchbrüche 3 gebildet, die in ihrer Größe veränderbar sind. Dies erfolgt derart, dass eine der beiden Laufscheiben 1 , 2 ihre Lage gegenüber der anderen Laufscheibe 2, 1 ändert, so dass die Durchbrüche 3 in ihrer Größe zu- oder abnehmen, wobei sie bei Übereinstimmung der Ausnehmungen 1.3, 2.3 in Umfangsrichtung einen maximalen Wert annehmen. Die Lageveränderung bei- der Laufscheiben 1 , 2 zueinander in Umfangsrichtung erfolgt dann, wenn in bestimmten Betriebszuständen, beispielsweise bei einem Einsatz solcher Axiallager in Wandlern von Automobilgetrieben, die Wellenscheibe in axialer Richtung von den Wälzkörpern abhebt.
Die Größe der Durchbrüche 3 kann dann noch einmal durch die axiale Tiefe der Ausnehmungen 1.3, 2.3 beeinflußt werden. Erstrecken sich die letztgenannten bis in den Laufbahnbereich, dass heißt, bis in den Bereich der Radialabschnitte 1.1 , 2.1 , sind die gebildeten Durchbrüche 3 am größten. Wenn eine der Ausnehmungen 1.3, 2.3 nicht mit der zugehörigen anderen Ausnehmung 2.3, 1.3 in Umfangsrichtung übereinstimmt, nimmt der Durchbruch 3 den Wert Null an, d. h., er ist nicht gebildet. Je nach Umfangsstellung beider Laufschei- ben 1 , 2 zueinander pendelt er also zwischen einem maximalen Wert und dem Wert Null.
Der Zusammenhalt der Lageranordnung ist, wie Figur 2 zeigt, durch das elasti- sehe Halteelement 1.4 realisiert, dass am Bord 1.2 der unteren Laufscheibe 1 angeordnet ist und die obere Laufscheibe 2 umfasst. Eine solche Lageranordnung wird aufgrund ihrer an der inneren peripheren Kante angeordneten Borde 1.2, 2.2 auch als innengeführt bezeichnet. Die Schmierung dieser Lageranordnung erfolgt radial von innen nach außen, wobei das Schmiermittel durch die Durchbrüche 3 in das Lagerinnere eintritt und den nach außen offenen von beiden Laufscheiben 1.2 gebildeten Raum, in dem die Wälzkörper angeordnet sind, durchströmt.
Im Gegensatz dazu sind in Figur 3 die Laufscheiben 1 , 2 eines außengeführten Axiallagers gezeigt. Dies bedeutet, die radial entgegen gerichteten Borde 1.2, 2.2 sind an der äußeren peripheren Kante der Laufscheibe 1 , 2 angeordnet, wobei in diesem Fall der Bord 2.2 den Bord 1.2 umgreift. Der Zusammenhalt der Laufscheiben 1.2 wird durch das Halteelement 2.4 der Laufscheibe 2 realisiert, das radial nach innen gerichtet ist und die Laufscheibe 1 umgreift. Das Durchströmen der Lageranordnung mit Schmiermittel erfolgt im Vergleich zu dem Lager gemäß Figur 2 in umgekehrter Weise. Dieses tritt durch die radial außen liegenden Durchbrüche 3 in das Lager ein, durchströmt den von beiden Laufscheiben 1 , 2 gebildeten Zwischenraum, in dem die Wälzkörper angeordnet sind, und verläßt das nach innen offene Lager über die zwei voneinander beabstandeten Laufscheiben 1 , 2. Bezugszeichen
1 Laufscheibe
1.1 Radialabschnitt 1.2 Bord
1.3 Ausnehmung
1.4 Halteelement
2 Laufscheibe
2.1 Radialabschnitt 2.2 Bord
2.3 Ausnehmung
2.4 Halteelement
3 Durchbruch

Claims

Patentansprüche
1. Axialwälzlager, bestehend aus einem Wälzkörper enthaltenden Käfig, der zwischen zwei planparallelen, insbesondere aus Blech gebildeten Laufscheiben (1 , 2) angeordnet ist, wobei die Laufscheiben (1 , 2) aus je einem eine Laufbahn bildenden Radialabschnitt (1.1 , 2.1 ) und einem sich daran anschließenden axial gerichteten Bord (1.2, 2.2) bestehen, die sich in axialer Richtung überlappen, dadurch gekennzeichnet, dass die axialen Borde (1.2, 2.2) beider Radialabschnitte (1.1 , 2.1) an einer äußeren oder an einer inneren peripheren Kante angeordnet sind und Freistellungen aufweisen, die in Umfangsrichtung gegeneinander verdrehbar sind und zwischen sich wenigstens einen Durchbruch (3) begrenzen, der in seiner Größe veränderbar ist.
2. Axialwälzlager nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Durchbruch (3) bei Übereinstimmung der Freistellungen beider Borde (1.2, 2.2) einen maximalen Wert oder bei Nichtübereinstimmung den Wert Null annimmt.
3. Axialwälzlager nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Freistellungen als in Umfangsrichtung verlaufende Ausnehmungen (1.3, 2.3) ausgebildet sind.
4. Axialwälzlager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich die axiale Ausdehnung der Ausnehmungen (1.3, 2.3) bis in den Bereich der Laufbahn erstreckt.
5. Axialwälzlager nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass einer der axial gerichteten Borde (1.2, 2.2) mit einem radial gerichteten elastischen Halteelement (1.4, 2.4) versehen ist, das den zugehörigen anderen Bord (2.2, 1.2) umschnappt, so daß eine unverlierbare Baueinheit gebildet ist.
PCT/EP2003/011345 2002-10-18 2003-10-14 Axialwälzlager Ceased WO2004038243A1 (de)

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