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WO2009033457A1 - Käfig zur aufnahme einer anzahl von wälzkörpern eines wälzlagers und verfahren zur schmierung eines wälzlagers - Google Patents

Käfig zur aufnahme einer anzahl von wälzkörpern eines wälzlagers und verfahren zur schmierung eines wälzlagers Download PDF

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WO2009033457A1
WO2009033457A1 PCT/DE2008/001480 DE2008001480W WO2009033457A1 WO 2009033457 A1 WO2009033457 A1 WO 2009033457A1 DE 2008001480 W DE2008001480 W DE 2008001480W WO 2009033457 A1 WO2009033457 A1 WO 2009033457A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
cage
lubricant
depot
lubricants
rolling
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/DE2008/001480
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Arbogast Grunau
Sergej Schwarz
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
Schaeffler KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schaeffler KG filed Critical Schaeffler KG
Publication of WO2009033457A1 publication Critical patent/WO2009033457A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • 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
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/66Special parts or details in view of lubrication
    • F16C33/6637Special parts or details in view of lubrication with liquid lubricant
    • F16C33/664Retaining the liquid in or near the bearing
    • F16C33/6648Retaining the liquid in or near the bearing in a porous or resinous body, e.g. a cage impregnated with the liquid
    • 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
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/38Ball cages
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16C33/00Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/30Parts of ball or roller bearings
    • F16C33/66Special parts or details in view of lubrication
    • F16C33/6637Special parts or details in view of lubrication with liquid lubricant
    • F16C33/664Retaining the liquid in or near the bearing
    • F16C33/6651Retaining the liquid in or near the bearing in recesses or cavities provided in retainers, races or rolling elements
    • 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
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2300/00Application independent of particular apparatuses
    • F16C2300/02General use or purpose, i.e. no use, purpose, special adaptation or modification indicated or a wide variety of uses mentioned

Definitions

  • the invention relates to a cage for receiving a number of rolling elements of a rolling bearing, with a number of the rolling elements receiving pockets, wherein the cage comprises at least one filled with a lubricant depot space to a discharge of the lubricant during operation.
  • the invention further relates to a method for lubricating a rolling bearing.
  • a rolling bearing often comprises a so-called inner ring and an outer ring, wherein between the inner ring and the outer ring, a number of rolling elements is arranged.
  • the rolling elements are usually arranged in a cage, so that the rolling elements are held by the cage at a defined distance from each other.
  • the rolling elements received in the cage roll along a raceway on the inner ring and the outer ring.
  • Lubrication by means of a lubricant is advantageous for the operation of the roller bearing.
  • the amount of available between the rolling elements and the outer / inner ring lubricant often has a direct impact on the life and the functioning of a rolling bearing. If, for example, too little lubricant is present, this can lead to premature wear of the rolling bearing. Too much lubricant leads to an increase in the frictional resistance.
  • the object of the invention is to provide a life-extending cage for a roller bearing which is as versatile as possible.
  • a cage for receiving a number of rolling elements of a rolling bearing, with a number of the rolling elements receiving pockets, wherein the cage comprises at least one filled with a lubricant depot space to a discharge of the lubricant during operation. It is provided that the depot space has at least two depot sections, in which different lubricants are arranged, and that each depot section comprises at least one lubricant-permeable passage area for dispensing the lubricant.
  • Depot sections are generally understood to mean spatial areas in which the lubricants are located.
  • the depot sections for the different lubricants here need not be separated or delimited locally.
  • the depot sections can interlock, for example when the lubricants are immiscible lubricants which are arranged together in one space.
  • a targeted delivery of the lubricant from the corresponding deposit section to the area to be lubricated takes place via the respective pass-through area, for. B. to the rolling elements.
  • This ensures a uniform lubrication between the rolling elements and, for example, the inner ring of the rolling bearing.
  • the passage region is preferably arranged in such a way that delivery of the lubricant takes place into the pockets receiving the rolling bodies.
  • the lubricant will, for example, deliver as a drop into the pocket such that the drop wets the surface of the rolling element in the pocket, so that the lubricant is evenly distributed along the raceway of the rolling elements by the rotation of the rolling element.
  • the corresponding passage region in such a way that delivery of the lubricant takes place directly on the raceway of the rolling element.
  • the delivery of a lubricant via the corresponding passage region then takes place, for example, from a single depot section or alternatively, for example, the delivery of a mixture of several lubricants from different depot sections is possible.
  • the depot space is formed for example as a cavity within the cage, wherein the individual depot sections are separated from each other, for example by walls.
  • the respective lubricants are introduced, for example, as a lubricating oil or as a grease in the depot section.
  • the depot space has a porous This material on, for example, a sponge or a porous cage section, wherein the corresponding lubricant, for example, impregnates the porous material.
  • a lubricant in particular is arranged in the quantity intended for the service life of the rolling bearing, so that no subsequent filling of the depot sections becomes necessary.
  • the passage region and / or the lubricants are preferably designed such that the delivery of the respective lubricant takes place as a function of a current operating state.
  • the lubrication with a lubricant adapted to the respective operating condition ensures the functionality and increases the service life of the rolling bearing.
  • the delivery of the corresponding lubricant is thereby preferably automatically, for example via a speed-dependent force, for. B. via a centrifugal force regulated. It is also possible that a regulation of the delivery of the corresponding lubricant is provided via the action of a chemical reaction, for example via a variable by a chemical reaction control element.
  • the lubricants have different viscosities.
  • the delivery of a lubricant with a high viscosity over the corresponding passage area takes place only under the action of a magnitude larger force acting in the radial direction, for.
  • a centrifugal force as the delivery of a lubricant with a lower viscosity.
  • the lubrication of the bearing takes place with a mixture of lubricants of different viscosities, wherein z. B.
  • the passage region is oriented in the radial direction. Accordingly, the passage region is oriented substantially in the direction of the axis of rotation about which the cage moves during operation, so that the delivery of the lubricant takes place directly into the raceway of the rolling element. As a result, in particular a minimal quantity lubrication is made possible.
  • the delivered amount of lubricant via the action of a force acting in the radial direction, for. As a centrifugal force that acts on the cage during operation to dose in a simple manner as needed. The lubricant quantity required for the current operating state is thus "automatically" metered into the raceway of the rolling element.
  • the cage comprises at least one porous portion forming the passage area, the porous portion being provided for discharging the lubricant.
  • This embodiment is particularly simple and inexpensive to implement by the existing example of plastic or metal cage is designed to be porous overall.
  • the lubricant is then "automatically” forced out of the depot section in the radial direction through the passage area, so that the lubricant is discharged directly into the raceway of the rolling element.
  • the porosity varies within a passband or between different passbands to achieve control of the amount of lubricant dispensed.
  • the passage region comprises a channel for dispensing the lubricant.
  • it is z. B. on the choice of an opening cross-section of the channel possible, in particular to selectively influence the discharge amount of the corresponding lubricant.
  • the delivered amount of lubricant will be reduced to a necessary 5 maneuverable minimum.
  • the channels for the depot sections have different opening cross-sections.
  • a lubricant-specific optimal delivery quantity from the corresponding depot section is controlled via the choice of the corresponding opening cross-section.
  • the opening cross section of the channel is variable, i. it can be varied during operation.
  • the various depot sections are preferably assigned different types of channels whose respective openings change at a different temperature, so that the delivery of a lubricant from the corresponding depot section can be controlled in a temperature-dependent manner.
  • the passage region comprises a closing component, wherein the closure component is provided in FIG.
  • Such a closure component is for example a plug which closes the corresponding channel and which is dissolved, for example, in the presence of an acid or a basic fluid, so that the corresponding channel is opened for the delivery of a lubricant adapted to an acidic or basic ambient condition
  • a closure component is for example one Component that z. B. in the manufacture of the porous portion of the cage, which forms the passage area, is added and depending on the ambient conditions, for example due to chemical or physical processes changed their volume.
  • the component is selected such that it reduces its volume over a certain temperature interval and thus releases the pores of the passage region for the delivery of a lubricant which has been adapted to this temperature interval.
  • the component responds to the ph value of the medium surrounding the cage.
  • the closure component is an active closure component, e.g. B. as a piezoelectric element formed.
  • the closure component is designed such that it acts only once and in particular under certain extraordinary environmental conditions, in particular opens.
  • the suitable lubricant can be selected once.
  • this measure serves to ensure unique emergency running properties in exceptional conditions, for example when the bearing is exposed to aggressive chemicals.
  • the closure component is temperature-dependent, for which purpose a material pairing with different thermal expansion coefficients is provided.
  • a temperature-dependent volume Modification of the closure component of the passage region temperature-dependent for a delivery of the lubricant from the passage section associated depot automatically opened or closed.
  • the temperature-dependent controllable closure component is formed as a tube inserted into the respective channels, wherein the thermal expansion coefficients of the tube and of the material surrounding the channel are different.
  • a plastic tube is simply inserted into a channel assigned to a depot section, so that, for example, the delivery of the lubricant located in the depot section is possible at a low temperature.
  • the plastic tube expands faster than the opening cross-section of the channel, so that from a certain temperature limit, the tube clogged the channel, so to speak, so that the lubricant can no longer flow through the channel.
  • the temperature-dependent expansion behavior of the tubes is predetermined in order to regulate temperature-dependent opening or closing of the channel for dispensing the corresponding lubricant.
  • the object is further achieved according to the invention by a method having the features of claim 15.
  • the advantages and preferred embodiments cited with regard to the cage can also be transferred analogously to the method. With such a method, the advantage of a needs-based, in particular dependent on the ambient conditions lubricant dosage can be achieved. Of particular advantage is further that the lubricant is integrated directly in the cage, so that no complex lubricant supply is required.
  • Fig. 1 in a cross section of a detail of a detail
  • FIG 3 shows in a cross section a detail of a detail of a cage in a third embodiment.
  • a cage 1 of a rolling bearing 2 shown in fragmentary form in the circumferential direction evenly distributed several pockets 3, in each of which a rolling element 4 is received.
  • the cage 1 with the rolling element 4 is between an inner ring. 5 and an outer ring 6 is arranged.
  • the rolling elements 4 protrude out of the pockets 3 and roll in operation on a respective raceway 7 of the inner ring 5 and of the outer ring 6.
  • one of the rings 5, 6 is stationary and the other ring 6, 5 rotates about a central axis of rotation of the roller bearing 2, for example in the direction of movement 10.
  • the cage 1 comprises a number of depot spaces 11. Two depot spaces 11 can be seen in each of the sectional representations of the figures. Each depot space 11 in turn comprises two depot sections 14. Each depot section 14 is filled with a lubricant 15, 15 '. The lubricating properties of the respective lubricants 15, 15 'differ from one another. The dimensions and the volume of the respective depot section 14 are selected so that the amount of lubricant 15, 15 'is sufficient for the service life of the rolling bearing 2.
  • the cage 1 is made in the embodiment of FIG. 1 from a material having porous properties, so that a delivery of the respective lubricant 15,15 'from the corresponding depot section 14 via a porous section 16 of the cage 1 takes place.
  • the depot sections are separated from each other by an inner wall 17.
  • the lubricant 15, 15 ' is then uniformly distributed on the track 7.
  • the porosity of the porous sections 16 differs with each other, depending on which depot section 14 of the porous section 16 is assigned. As a result, it is achieved that the different lubricants 15, 15 'are automatically metered onto the track 7 in a different mixing ratio as a function of the speed. For example, the lubricant 15 'have a higher viscosity, such that z. B.
  • the porous section 16 which is assigned to the corresponding depot section 14, has a higher porosity, ie a greater pore density, the proportion of the lubricant 15 'discharged at a higher speed increases relatively faster than the proportion of the lubricant 15 delivered
  • the suitable mixing ratio of the lubricants 15, 15' for the respective speed range.
  • the lubricant 15,15 ' is forced out of the respective depot section 14 under the action of a force acting in the radial direction 19 and metered onto the raceway 7 of the rolling element 4, whereby the lubricant 15,15' uniformly on the track 7 is distributed.
  • the individual channels 27 have a different diameter 30 and thus a different opening cross-section. This lubricant-specific optimal release amount from the respective depot section 14 can be controlled.
  • lubricants 15,15 ' are preferably filled with different viscosities.
  • a lubricant 15 ' is provided for lubrication at a low temperature up to a limit T1.
  • the other lubricant 15 is provided for lubrication at a higher temperature from a limit T2.
  • Each depot section 14 is assigned in each case a channel 27, via which the respective lubricant 15, 15 'is released under the action of a force acting in the radial direction 19 from the respective depot section 14 and is metered directly onto the track 7.
  • a tube 31 made of a plastic is inserted in one of the channels 27 as a closure component in the exemplary embodiment of FIG.
  • the figure shows the state of the cage 1, as it appears at a high operating temperature, which is above T1:
  • the tube 31 is inserted into the channel 27 associated with the depot section 14 with the low temperature lubricant 15 '.
  • the inserted tube 31 closes the channel 27 and thus prevents the delivery of the corresponding lubricant 15 '. If in this case the temperature drops below a value T1, then the expansion of the tube 31 "shrinks" so that a flow of the lubricant 15 'is made possible. It is different in the channel 27, which is associated with the depot section 14 with the lubricant 15 for a lubrication at a high temperature.
  • the diameter 30 of this channel 27 is chosen such that at a high temperature, which is above a value T2, a delivery of the corresponding lubricant 15 is possible. If in this case the temperature falls below the given limit value T2, the viscosity of the lubricant 15 increases on the one hand, with which the lubricant 15 becomes more viscous. On the other hand, the diameter 30 of the channel 27 "shrinks". Overall, therefore, the lubricant 15 can no longer flow through the channel 27. This ensures automatically adapted to the given temperature condition lubrication of the bearing 2.

Landscapes

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

Abstract

Es wird ein Käfig (1) zur Aufnahme einer Anzahl von Wälzkörpern (4) eines Wälzlagers (2), mit einer Anzahl von die Wälzkörper (4) aufnehmenden Taschen (3) angegeben, wobei der Käfig (1) mindestens einen mit einem Schmierstoff (15, 15') gefüllten Depotraum (11) zu einer Abgabe des Schmierstoffs (15, 15') im Betrieb umfasst. Dabei ist vorgesehen, dass der Depotraum (11) mindestens zwei Depotabschnitte (14) aufweist, in denen unterschiedliche Schmierstoffe (15,15') angeordnet sind, und dass jeder Depotabschnitt (14) mindestens einen schmierstoffdurchlässigen Durchlassbereich (16, 27) zur Abgabe des Schmierstoffs (15, 15') umfasst.

Description

Bezeichnung der Erfindung
Käfig zur Aufnahme einer Anzahl von Wälzkörpern eines Wälzlagers und Verfahren zur Schmierung eines Wälzlagers
Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Käfig zur Aufnahme einer Anzahl von Wälzkörpern eines Wälzlagers, mit einer Anzahl von die Wälzkörper aufnehmenden Taschen, wobei der Käfig mindestens einen mit einem Schmierstoff gefüllten Depotraum zu einer Abgabe des Schmierstoffs im Betrieb umfasst. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Schmierung eines Wälzlagers.
Ein Wälzlager umfasst häufig einen so genannten Innenring und einen Außenring, wobei zwischen dem Innenring und dem Außenring eine Anzahl von Wälzkörpern angeordnet ist. Die Wälzkörper sind üblicherweise in einem Käfig angeordnet, derart dass die Wälzkörper durch den Käfig in einem definierten Abstand zueinander gehalten werden. Im Betrieb eines derartigen Wälzlagers wälzen sich die im Käfig aufgenommenen Wälzkörper entlang einer Laufbahn auf dem Innenring und dem Außenring ab. Für den Betrieb des Wälzlagers ist eine Schmierung mittels eines Schmierstoffs vorteilhaft. Die Menge des zwischen den Wälzkörpern und dem Außen-/ Innenring zur Verfügung stehenden Schmierstoffs hat häufig direkten Einfluss auf die Lebensdauer und die Funktionsfähigkeit eines Wälzlagers. Ist beispielsweise zu wenig Schmierstoff vorhanden, kann das zu einem frühzeitigen Verschleiß des Wälzlagers führen. Zuviel Schmierstoff führt zu einer Erhöhung des Reibungswiderstands.
In der US 7 114 852 B2 wird ein Käfig mit einem internen Depotraum für Schmierstoff angegeben, wobei der Schmierstoff über Kanäle zu den Wälzkörpern geführt wird.
Aufgabe der Erfindung Aufgabe der Erfindung ist es, einen für ein Wälzlager lebensdauerverlängernden Käfig anzugeben, der möglichst vielseitig einsetzbar ist .
Lösung der Aufgabe
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Käfig zur Aufnahme einer Anzahl von Wälzkörpern eines Wälzlagers, mit einer Anzahl von die Wälzkörper aufnehmenden Taschen, wobei der Käfig mindestens einen mit einem Schmierstoff gefüllten Depotraum zu einer Abgabe des Schmierstoffs im Betrieb umfasst. Dabei ist vorgesehen, dass der Depotraum mindestens zwei Depotabschnitte aufweist, in denen unterschiedliche Schmierstoffe angeordnet sind, und dass jeder Depotabschnitt mindestens einen schmierstoffdurchlässigen Durchlassbereich zur Abgabe des Schmierstoffs umfasst.
Durch das Vorsehen von mindestens zwei Depotabschnitten mit unterschiedlichen Schmierstoffen mit unterschiedlichen Schmiereigenschaften ist es möglich, bei unterschiedlichen Umgebungsbedingungen eine bedarfsoptimierte Schmierung des Wälzlagers mit einem jeweils auf die gegebene Umgebungsbedingung angepassten Schmierstoff zu erzielen. Unter Depotabschnitte werden hierbei allgemein Raumbereiche verstanden, in denen sich die Schmierstoffe befinden. Die Depotabschnitte für die unterschiedlichen Schmierstoffe brauchen hierbei örtlich nicht getrennt oder abgegrenzt zu sein. Auch können die Depotabschnitte prinzipiell ineinander greifen, beispielsweise dann, wenn es sich bei den Schmierstoffen um nicht mischbare Schmierstoffe handelt, die gemeinsam in einem Raum angeordnet sind.
Über den jeweiligen Durchlassbereich erfolgt insbesondere eine gezielte Abgabe des Schmierstoffs aus dem entsprechenden Depotabschnitt hin zu dem zu schmierenden Bereich, z. B. zu dem Wälzkörper. Dadurch ist eine gleichmäßige Schmierung zwischen dem Wälzkörper und beispielsweise dem Innenring des Wälzlagers gewährleistet. Der Durchlassbereich ist bevorzugt so angeord- net, dass eine Abgabe des Schmierstoffs in die die Wälzkörper aufnehmenden Taschen erfolgt. In diesem Fall wird der Schmierstoff beispielsweise als ein Tropfen in die Tasche abgeben, derart dass der Tropfen die Oberfläche des in der Tasche befindlichen Wälzkörpers benetzt, so dass durch die Drehung des Wälzkörpers der Schmierstoff gleichmäßig entlang der Laufbahn der Wälzkör- pers verteilt wird. Alternativ ist es auch möglich, den entsprechenden Durchlassbereich so zu orientieren, dass eine Abgabe des Schmierstoffs direkt auf die Laufbahn des Wälzkörpers erfolgt. Die Abgabe eines Schmierstoffs über den entsprechenden Durchlassbereich erfolgt dann beispielsweise aus einem einzelnen Depotabschnitt oder alternativ ist beispielsweise auch die Abgabe eines Gemischs von mehreren Schmierstoffen aus verschiedenen Depotabschnitten möglich.
Der Depotraum ist beispielsweise als ein Hohlraum innerhalb des Käfigs ausgebildet, wobei die einzelnen Depotabschnitte beispielsweise durch Wände voneinander getrennt sind. Die jeweiligen Schmierstoffe werden dabei beispielsweise als ein Schmieröl oder auch als ein Schmierfett in den Depotabschnitt eingebracht. Ergänzend oder alternativ weist der Depotraum ein porö- ses Material auf, beispielsweise einen Schwamm oder auch einen porösen Käfigabschnitt, wobei der entsprechende Schmierstoff beispielsweise das poröse Material durchtränkt. In den einzelnen Depotabschnitten wird dabei insbesondere jeweils ein Schmierstoff in der für die Lebensdauer des Wälzlagers vorgesehenen Menge angeordnet, so dass keine nachträgliche Befüllung der Depotabschnitte notwendig wird.
Vorzugsweise sind der Durchlassbereich und/oder die Schmierstoffe derart ausgebildet, dass die Abgabe des jeweiligen Schmierstoffs in Abhängigkeit von einem aktuellen Betriebszustand erfolgt. Die Schmierung mit einem dem jeweiligen Betriebszustand angepassten Schmierstoff gewährleistet die Funktionsfähigkeit und erhöht die Lebensdauer des Wälzlagers.
Die Abgabe des entsprechenden Schmierstoffs wird dabei bevorzugt automa- tisch beispielsweise über eine geschwindigkeitsabhängige Kraft, z. B. über eine Zentrifugalkraft, geregelt. Ebenso ist es möglich, dass eine Regelung der Abgabe des entsprechenden Schmierstoffs über die Wirkung einer chemischen Reaktion vorgesehen ist, beispielsweise über ein durch eine chemische Reaktion veränderbares Regelungselement.
Vorteilhafterweise weisen die Schmierstoffe unterschiedliche Viskositäten auf. In dieser Ausführung ist es beispielsweise auf einfache Weise möglich, die unterschiedlichen Fließeigenschaften der Schmierstoffe für eine automatische Dosierung der jeweils abgegebenen Schmierstoffmenge zu nutzen. Die Abgabe eines Schmierstoffs mit einer hohen Viskosität über den entsprechenden Durchlassbereich erfolgt beispielsweise erst unter der Wirkung einer betragsmäßig größeren in radialer Richtung wirkenden Kraft, z. B. einer Zentrifugalkraft, als die Abgabe eines Schmierstoffs mit einer geringeren Viskosität. Somit ist es beispielsweise möglich, dass die Schmierung des Wälzlagers mit einem Gemisch aus Schmierstoffen unterschiedlich hoher Viskositäten erfolgt, wobei z. B. bei einer wachsenden Zentrifugalkraft der Anteil eines hochviskosen Schmierstoffs ansteigt. In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist der Durchlassbereich in radialer Richtung orientiert. Der Durchlassbereich ist demnach im Wesentlichen in Richtung auf die Rotationsachse, um die sich der Käfig im Betrieb bewegt, orientiert, so dass die Abgabe des Schmierstoffs direkt in die Laufbahn des Wälzkörpers erfolgt. Dadurch wird insbesondere eine Minimalmengenschmie- rung ermöglicht. Zudem ist es in dieser Ausführung vorteilhaft möglich, die abgegebene Schmierstoffmenge über die Wirkung einer in radialer Richtung wirkenden Kraft, z. B. einer Zentrifugalkraft, die im Betrieb auf den Käfig wirkt, in einfacher Weise bedarfsgerecht zu dosieren. Die für den aktuellen Betriebszu- stand erforderliche Schmierstoffmenge wird somit "automatisch" in die Laufbahn des Wälzkörpers dosiert.
Zweckmäßigerweise umfasst der Käfig zumindest einen porösen Abschnitt, der den Durchlassbereich bildet, wobei der poröse Abschnitt zur Abgabe des Schmierstoffs vorgesehen ist. Diese Ausführungsform ist besonders einfach und kostengünstig zu verwirklichen, indem der beispielsweise aus Kunststoff oder auch aus Metall bestehende Käfig insgesamt porös ausgestaltet ist. Durch die Wirkung beispielsweise einer Zentrifugalkraft wird der Schmierstoff dann "automatisch" aus dem Depotabschnitt in radialer Richtung durch den Durch- lassbereich gedrängt, so dass eine Abgabe des Schmierstoffs direkt in die Laufbahn des Wälzkörpers erfolgt. Bevorzugt variiert die Porosität innerhalb eines Durchlassbereichs oder zwischen verschiedenen Durchlassbereichen, um eine Regelung der abgegebenen Schmierstoffmenge zu erreichen.
In einer weiter vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Durchlassbereich einen Kanal zur Abgabe des Schmierstoffs. In dieser Ausführung ist es z. B. über die Wahl eines Öffnungsquerschnitts des Kanals möglich, insbesondere die Abgabemenge des entsprechenden Schmierstoffs gezielt zu beeinflussen. W
Durch eine genaue Positionierbarkeit der Kanalöffnung über der bekannten Laufbahn des Wälzkörpers ist es zudem möglich, eine bedarfsgerechte Schmierung des Wälzkörpers in seiner Laufbahn zu realisieren. Insgesamt wird in dieser Ausführungsform die abgegebene Schmierstoffmenge auf ein not- 5 wendiges Minimum reduziert werden.
Bevorzugterweise weisen die Kanäle für die Depotabschnitte unterschiedliche Öffnungsquerschnitte auf. Dadurch wird über die Wahl des entsprechenden Öffnungsquerschnitts eine schmierstoffspezifisch optimale Abgabemenge aus 10 dem entsprechenden Depotabschnitt gesteuert.
Zweckmäßigerweise ist der Öffnungsquerschnitt des Kanals variabel, d.h. er kann im Betrieb variiert werden. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass sich der Öffnungsquerschnitt temperaturabhängig verändert, beispielsweise über 5 eine temperaturabhängige Ausdehnung des den Kanal umgebenden Käfigmaterials. Dadurch ist es möglich, dass beispielsweise die Öffnung des Kanals temperaturabhängig geöffnet, bzw. geschlossen wird und damit eine Abgabe des Schmierstoffs erfolgt, bzw. verhindert wird. Durch geeignete Materialwahl werden den verschiedenen Depotabschnitten bevorzugt verschiedenartige Ka- 0 näle zugeordnet, deren jeweilige Öffnung sich jeweils bei einer unterschiedlichen Temperatur verändert, so dass die Abgabe eines Schmierstoffs aus dem entsprechenden Depotabschnitt temperaturabhängig gesteuert werden kann.
In einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst der Durchlassbereich eine Ver- 5 Schlusskomponente, wobei die Verschlusskomponente dazu vorgesehen ist, in
Abhängigkeit von einer Umgebungsbedingung, den Durchlassbereich für die
Abgabe des Schmierstoffs zu öffnen. Eine derartige Verschlusskomponente ist beispielsweise ein Pfropfen, der den entsprechenden Kanal verschließt und der beispielsweise in Gegenwart eines saueren oder eines basischen Fluids aufge- 0 löst wird, so dass der entsprechende Kanal für die Abgabe eines auf eine saure bzw. basische Umgebungsbedingung abgestimmten Schmierstoffs geöffnet wird. Alternativ ist eine derartige Verschlusskomponente beispielsweise eine Komponente, die z. B. bei der Herstellung dem porösen Abschnitt des Käfigs, der den Durchlassbereich bildet, beigemengt wird und in Abhängigkeit der Umgebungsbedingungen beispielsweise aufgrund chemischer oder physikalischer Vorgänge ihr Volumen verändert. Die Komponente wird beispielsweise so ge- wählt, dass sie in einem gewissen Temperaturintervall ihr Volumen verringert und damit die Poren des Durchlassbereichs für die Abgabe eines auf diesen Temperaturintervall abgestimmten Schmierstoffs freigibt. Alternativ reagiert die Komponente auf den ph-Wert des den Käfig umgebenden Mediums. In einer weiteren Alternative ist die Verschlusskomponente als eine aktive Verschluss- komponente, z. B. als ein Piezoelement, ausgebildet.
Zweckmäßigerweise ist ergänzend vorgesehen, die Verschlusskomponente in Abhängigkeit von einer Umgebungsbedingung den Durchlassbereich für die Abgabe des Schmierstoffs zu schließen. Dadurch wird insgesamt die Funkti- onsfähigkeit und die Lebensdauer der Wälzkörper und des gesamten Wälzlagers erheblich erhöht, da eine Abstimmung des Schmierstoffs auf wechselnde Umgebungsbedingungen erfolgt.
Gemäß einer zweckdienlichen Weiterbildung ist die Verschlusskomponente derart ausgebildet, dass sie lediglich einmal und zwar insbesondere bei bestimmten außerordentlichen Umgebungsbedingungen wirkt, insbesondere öffnet. Hierdurch kann in Abhängigkeit der Umgebungsbedingungen einmalig der geeignete Schmierstoff ausgewählt werden. Insbesondere dient diese Maßnahme zur Gewährleistung von einmaligen Notlaufeigenschaften bei außeror- dentlichen Bedingungen, beispielsweise wenn das Lager aggressiven Chemikalien ausgesetzt wird.
Vorzugsweise wirkt die Verschlusskomponente temperaturabhängig, wobei hierzu eine Materialpaarung mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffi- zienten vorgesehen ist. Durch eine geeignete Kombination des Materials der Verschlusskomponente und des Materials des die Verschlusskomponente umfassenden Durchlassbereichs wird über eine temperaturabhängige Volumen- änderung der Verschlusskomponente der Durchlassbereich temperaturabhängig für eine Abgabe des Schmierstoffs aus dem dem Durchlassbereich zugeordneten Depotabschnitt automatisch geöffnet bzw. geschlossen. In dieser Ausführung ist es auf einfache Weise möglich, die Schmierung beispielsweise der Wälzkörper mit einem für die gegebene Temperatur geeignetem Schmierstoff automatisch zu gewährleisten.
In einer bevorzugten Ausführung ist die temperaturabhängig regelbare Verschlusskomponente als ein in die jeweiligen Kanäle eingefügtes Röhrchen aus- gebildet, wobei die Wärmeausdehnungskoeffizienten des Röhrchens und des den Kanal umgebenden Materials unterschiedlich sind. In dieser Variante wird beispielsweise einfach ein Kunststoffröhrchen in einen einem Depotabschnitt zugeordneten Kanal eingefügt, so dass beispielsweise die Abgabe des in dem Depotabschnitt befindlichen Schmierstoffs bei einer niedrigen Temperatur mög- lieh ist. Steigt die Temperatur an, dehnt sich das Kunststoffröhrchen schneller aus als der Öffnungsquerschnitt des Kanals, so dass ab einem gewissen Temperaturgrenzwert das Röhrchen gewissermaßen den Kanal verstopft, so dass der Schmierstoff nicht mehr durch den Kanal fließen kann. Insbesondere ist es somit auch einfach möglich, beispielsweise in den jeweiligen Kanal verschiede- ner Depotabschnitte Röhrchen mit unterschiedlicher Materialzusammensetzung einzufügen. In Abhängigkeit von den verschiedenen Wärmeausdehnungskoeffizienten der jeweiligen Röhrchen wird das temperaturabhängige Ausdehnungsverhalten der Röhrchen vorgegeben, um damit eine Öffnung bzw. eine Schließung des Kanals zur Abgabe des entsprechenden Schmierstoffs tempe- raturabhängig zu regeln.
Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung weiterhin gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 15. Die im Hinblick auf den Käfig angeführten Vorteile und bevorzugten Ausgestaltungen lassen sich sinngemäß auch auf das Verfahren übertragen. Mit einem derartigen Verfahren wird der Vorteil einer bedarfsgerechten, insbesondere von den Umgebungsbedingungen abhängigen Schmiermitteldosierung erreichen. Von besonderem Vorteil ist weiterhin, dass der Schmierstoff direkt im Käfig integriert ist, so dass keine aufwändige Schmierstoffzufuhr erforderlich ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen jeweils stark schematisch:
Fig. 1 : in einem Querschnitt eine ausschnittsweise Detailansicht eines
Käfigs in einer ersten Ausführungsform,
Fig. 2: in einem Querschnitt eine ausschnittsweise Detailansicht eines
Käfigs in einer zweiten Ausführungsform,
Fig. 3: in einem Querschnitt eine ausschnittsweise Detailansicht eines Käfigs in einer dritten Ausführungsform.
Gleichwirkende Teile sind in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
Gemäß den Figuren umfasst ein Käfig 1 eines ausschnittsweise dargestellten Wälzlagers 2 in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt mehrere Taschen 3, in denen jeweils ein Wälzkörper 4 aufgenommen ist. In den ausschnittsweisen Darstellungen der Figuren ist jeweils nur eine Tasche 3 und ein Wälzkörper 4 dargestellt. Der Käfig 1 mit dem Wälzkörper 4 ist zwischen einem Innenring 5 und einem Außenring 6 angeordnet. Die Wälzkörper 4 ragen aus den Taschen 3 heraus und wälzen sich im Betrieb auf einer jeweiligen Laufbahn 7 des Innenrings 5 sowie des Außenrings 6 ab. Im Einsatz ist einer der Ringe 5,6 feststehend und der andere Ring 6,5 dreht sich um eine zentrale Rotationsach- se des Wälzlagers 2, beispielsweise in Bewegungsrichtung 10.
Der Käfig 1 umfasst eine Anzahl von Depoträumen 11. In den ausschnitthaften Darstellungen der Figuren sind davon jeweils zwei Depoträume 11 zu sehen. Jeder Depotraum 11 umfasst wiederum zwei Depotabschnitte 14. Jeder Depot- abschnitt 14 ist mit einem Schmierstoff 15,15' befüllt. Die Schmiereigenschaften der jeweiligen Schmierstoffe 15,15' unterscheiden sich voneinander. Die Abmessungen und das Volumen des jeweiligen Depotabschnitts 14 sind so gewählt sind, dass die Menge an Schmierstoff 15,15' für die Lebensdauer des Wälzlagers 2 ausreichend ist.
Der Käfig 1 ist im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 aus einem Material mit porösen Eigenschaften gefertigt, so dass eine Abgabe des jeweiligen Schmierstoffs 15,15' aus dem entsprechenden Depotabschnitt 14 über einen porösen Abschnitt 16 des Käfigs 1 erfolgt. Die Depotabschnitte sind durch eine Innen- wand 17 voneinander getrennt. Im Betrieb des Wälzlagers 2 wird der Schmierstoff 15,15' unter Wirkung einer in radialer Richtung 19 wirkenden Kraft, z. B. unter Wirkung einer Zentrifugalkraft, aus dem jeweiligen Depotabschnitt 14 hinausgedrängt und direkt auf die Laufbahn 7 des Wälzkörpers 4 dosiert. Durch die Bewegung des Wälzkörpers 4 wird der Schmierstoff 15,15' dann gleichmä- ßig auf der Laufbahn 7 verteilt. Je höher die Geschwindigkeit des Käfigs 1 und entsprechend auch des Wälzkörpers 4 ist, desto größer ist die in radialer Richtung 19 wirkende radiale Kraft, und desto größer ist die aus dem Depotabschnitt 14 auf den Innenring 5 abgegebenen Menge an Schmierstoff 15,15', so dass automatisch eine geschwindigkeitsabhängige Schmierstoffabgabe erfolgt. Die Porosität der porösen Abschnitte 16 unterscheidet sich untereinander, je nachdem welchem Depotabschnitt 14 der poröse Abschnitt 16 zugeordnet ist. Dadurch wird erreicht, dass automatisch die unterschiedlichen Schmierstoffe 15,15', geschwindigkeitsabhängig in einem unterschiedlichen Mischungsver- hältnis auf die Laufbahn 7 dosiert werden. So kann beispielsweise der Schmierstoff 15' eine höhere Viskosität besitzen, derart dass z. B. erst unter der Wirkung einer höheren, in radialer Richtung 19 wirkenden Kraft eine Abgabe aus dem entsprechenden Depotabschnitt 14 über den porösen Abschnitt 16 möglich ist. Da der poröse Abschnitt 16, der dem entsprechenden Depotabschnitt 14 zugeordnet ist, eine höhere Porosität, also eine größere Porendichte, aufweist, steigt der Anteil des bei einer höheren Geschwindigkeit abgegebenen Schmierstoffs 15' verhältnismäßig schneller an, als der Anteil des abgegebenen Schmierstoffs 15. Somit kann über die Wahl der Schmiereigenschaften der Schmierstoffe 15,15' und der Porosität des entsprechenden porösen Abschnitts 16 das geeignete Mischungsverhältnis der Schmierstoffe 15, 15' für den jeweiligen Geschwindigkeitsbereich eingestellt werden.
Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 2 sind die Schmierstoffe 15,15' jeweils mittels eines Schwamms 26, der jeweils von dem entsprechenden Schmierstoff 15,15' durchtränkt ist, in den jeweiligen Depotabschnitt 14 bevorratet. Aufgrund dessen müssen die jeweiligen Depotabschnitte 14 des Depotraums 11 nicht wie in Fig. 1 dargestellt durch eine Trennwand 17 voneinander getrennt werden.
Die Abgabe des jeweiligen Schmierstoffs 15,15' aus dem entsprechenden Depotabschnitt 14 geschieht über eine Anzahl von Kanälen 27, die in radialer Richtung 19 orientiert sind. Im Betrieb des Wälzlagers 2 wird der Schmierstoff 15,15' unter Wirkung einer in radialer Richtung 19 wirkenden Kraft aus dem jeweiligen Depotabschnitt 14 hinausgedrängt und auf die Laufbahn 7 des Wälz- körpers 4 dosiert, wodurch der Schmierstoff 15,15' gleichmäßig auf der Laufbahn 7 verteilt wird. Die einzelnen Kanäle 27 besitzen einen unterschiedlichen Durchmesser 30 und damit einen unterschiedlichen Öffnungsquerschnitt. Damit kann schmierstoffspezifisch eine optimale Abgabemenge aus dem jeweiligen Depotabschnitt 14 gesteuert werden.
In die einzelnen Depotabschnitte 14 sind Schmierstoffe 15,15' bevorzugt mit unterschiedlichen Viskositäten eingefüllt. Dabei ist insbesondere ein Schmierstoff 15' für eine Schmierung bei einer niedrigen Temperatur bis zu einer Grenze T1 vorgesehen. Der andere Schmierstoff 15 ist für eine Schmierung bei ei- ner höheren Temperatur ab einer Grenze T2 vorgesehen. Jedem Depotabschnitt 14 ist jeweils ein Kanal 27 zugeordnet, über den der jeweilige Schmierstoff 15,15' unter der Wirkung einer in radialer Richtung 19 wirkenden Kraft aus dem jeweiligen Depotabschnitt 14 abgegeben wird und direkt auf die Laufbahn 7 dosiert wird.
Um eine temperaturabhängige Abgabe eines der Schmierstoffe 15,15' aus dem jeweiligen Depotabschnitt 14 zu steuern, ist im Ausführungsbeispiel der Fig. 3 in einem der Kanäle 27 als eine Verschlusskomponente ein Röhrchen 31 aus einem Kunststoff eingefügt. Die Abbildung zeigt den Zustand des Käfigs 1 , wie er sich bei einer hohen Betriebstemperatur, die über T1 liegt, darstellt:
Das Röhrchen 31 ist in den Kanal 27 eingefügt, der dem Depotabschnitt 14 mit dem für eine niedrige Temperatur vorgesehen Schmiermittel 15' zugeordnet ist. In dem abgebildeten Zustand, also bei einer hohen Betriebstemperatur über einem Wert T1 , verschließt das eingefügte Röhrchen 31 den Kanal 27 und verhindert somit die Abgabe des entsprechenden Schmiermittels 15'. Sinkt in diesem Fall nun die Temperatur unter einen Wert T1 , dann "schrumpft" die Ausdehnung des Röhrchens 31 , derart dass ein Durchfluss des Schmiermittels 15' ermöglicht wird. Anders ist es bei dem Kanal 27, der dem Depotabschnitt 14 mit dem Schmiermittel 15 für eine Schmierung bei einer hohen Temperatur zugeordnet ist. Der Durchmesser 30 dieses Kanals 27 ist derart gewählt, dass bei einer hohen Temperatur, die über einem Wert T2 liegt, eine Abgabe des entsprechenden Schmiermittels 15 möglich ist. Sinkt in dem Fall die Temperatur unter den gegebenen Grenzwert T2, so erhöht sich einerseits die Viskosität des Schmierstoffs 15, womit der Schmierstoff 15 zähflüssiger wird. Andererseits "schrumpft" der Durchmesser 30 des Kanals 27. Insgesamt kann somit das Schmiermittel 15 nicht mehr durch den Kanal 27 fließen kann. Damit wird automatisch eine an die gegebene Temperaturbedingung angepasste Schmierung des Wälzlagers 2 gewährleistet.
Liste der Bezugszahlen
1 Käfig
2 Wälzlager
3 Tasche
4 Wälzkörper
5 Innenring
6 Außenring
7 Laufbahn
10 Bewegungsrichtung
11 Depotraum
14 Depotabschnitt
15,15' Schmierstoff
16 poröser Abschnitt
17 Trennwand
19 radiale Richtung
26 Schwamm
27 Kanal
30 Durchmesser
31 Röhrchen

Claims

Patentansprüche
1. Käfig (1) zur Aufnahme einer Anzahl von Wälzkörpern (4) eines Wälzlagers (2), mit einer Anzahl von die Wälzkörper (4) aufnehmenden Taschen (3), wobei der Käfig (1) mindestens einen mit einem Schmierstoff (15,15') gefüllten Depotraum (11) zu einer Abgabe des Schmierstoffs (15,15') im Betrieb umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Depotraum (11) mindestens zwei Depotabschnitte (14) aufweist, in denen unterschiedliche Schmierstoffe (15,15') angeordnet sind, und dass jeder Depotabschnitt (14) mindestens einen schmierstoffdurchlässigen Durchlassbereich (16, 27) zur Abgabe des Schmierstoffs (15,15') umfasst.
2. Käfig (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Durchlassbereich (16, 27) und/oder die Schmierstoffe (15,15') derart ausgebildet sind, dass die Abgabe des jeweiligen Schmierstoffs (15,15') in Abhängigkeit von einem aktuellen Betriebszustand erfolgt.
3. Käfig (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmierstoffe (15,15') unterschiedliche Viskositäten aufweisen.
4. Käfig (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchlassbereich (16, 27) in radialer Richtung (19) orientiert ist.
5. Käfig (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er zumindest einen porösen Abschnitt (16) umfasst, der den Durch- lassbereich bildet, wobei der poröse Abschnitt (16) zur Abgabe des
Schmierstoffs (15,15') vorgesehen ist.
6. Käfig (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchlassbereich einen Kanal (27) zur Abgabe des Schmierstoffs (15,15') umfasst.
7. Käfig (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanäle (27) für die Depotabschnitte (14) unterschiedliche Öffnungsquerschnitte aufweisen.
8. Käfig (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Öffnungsquerschnitt des Kanals (27) variabel ist.
9. Käfig (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchlassbereich (16,27) eine Verschlusskomponente (31) um- fasst, wobei die Verschlusskomponente (31) dazu vorgesehen ist, in Abhängigkeit von einer Umgebungsbedingung, den Durchlassbereich (16,27) für die Abgabe des Schmierstoffs (15,15') zu öffnen.
10. Käfig (1 ) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschlusskomponente (31) dazu vorgesehen ist, in Abhängig- keit von einer Umgebungsbedingung, den Durchlassbereich (16,27) für die Abgabe des Schmierstoffs (15,15') zu schließen.
11. Käfig (1 ) nach einem Ansprüche 9 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschlusskomponente (31) lediglich einmalig in Abhängigkeit einer außerordentlichen Umgebungsbedingung wirkt.
12. Käfig (1 ) nach einem Ansprüche 9 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Verschlusskomponente (31) temperaturabhängig wirkt, wobei hierzu eine Materialpaarung mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten vorgesehen ist.
13. Käfig (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ausbildung der temperaturabhängig wirkenden Verschlusskomponente in den Kanal (27) ein Röhrchen (31) eingefügt ist, wobei die Wärmeausdehnungskoeffizienten des Röhrchens (31) und des den Kanal (27) umgebenden Materials unterschiedlich sind.
14. Verfahren zur Schmierung eines Wälzlagers (2) mit einem Käfig (1), in dem eine Anzahl von Wälzkörpern (4) in Taschen (3) aufgenommen sind, wobei zur Schmierung der Wälzlager (2)) aus einem mit einem Schmierstoff (15,15') gefüllten Depotraum (11) des Käfigs (1) im Betrieb Schmier- Stoffs (15,15') abgegeben wird dadurch gekennzeichnet, dass im Käfig zumindest zwei unterschiedliche Schmierstoffe (15,15') be- vorratet sind und dass das Wälzlager (2) bedarfsabhängig zumindest mit einem der beiden Schmierstoffe geschmiert wird.
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