DE102010007362A1 - Wälzlagerkäfig für ein mehrreihiges Wälzlager und mehrreihiges Wälzlager - Google Patents
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Abstract
Description
- Gebiet der Erfindung
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Wälzlagerkäfig für ein mehrreihiges Wälzlager und ein mehrreihiges Wälzlager.
- Wälzlager sind Lager, bei denen zwei zueinander bewegliche Komponenten, der so genannte Innenring und der Außenring, durch Wälzkörper getrennt sind. Bei einem mehrreihigen Wälzlager sind zwischen dem Innenring und dem Außenring mehrere Reihen von Wälzkörpern angeordnet. Mehrreihige Wälzlager haben im Vergleich zu einreihigen Wälzlagern eine höhere Tragfähigkeit der durch das Wälzlager aufzunehmenden Lasten. Zur Führung der Wälzkörper zwischen dem Innenring und dem Außenring ist in einem Wälzlager ein Wälzlagerkäfig vorgesehen. Darüber hinaus übernehmen solche Wälzlagerkäfige noch weitere Funktionen, wie zum Beispiel das Beabstanden der Wälzkörper voneinander getrennt, um so eine unerwünschte Reibung zwischen den Wälzkörpern zu verhindern und dadurch die Wärmeentwicklung in dem Wälzlager möglichst gering zu halten. Außerdem werden auftretende Kräfte dadurch gleichmäßig auf den Innenring und den Außenring des Wälzlagers verteilt. Überdies verhindern die Wälzlagerkäfige bei zerlegbaren und ausschwenkbaren Lagern das Herausfallen der Wälzkörper.
- Ein Wälzlagerkäfig für ein zweireihiges Wälzlager ist zum Beispiel in der
DE 200 20 397 U1 beschrieben. Dieser Wälzlagerkäfig besteht aus einem einstückigen, also massiven Ring, der zwischen den beiden Reihen von Wälzkörpern angeordnet ist und der auf beiden Seiten mit Fortsätzen zur Führung der Wälzkörper versehen ist. - Bei solchen zweireihigen Wälzlagern können sich unter bestimmten Belastungszuständen, wie z. B. bei einer Biegung einer in dem Innenring des Wälzlagers gelagerten Welle, die beiden Wälzkörperreihen unterschiedlich schnell bewegen, was aufgrund der sich dadurch ergebenden Zug- und Druckspannungen in dem Wälzlagerkäfig zu einer Beschädigung des Wälzlagerkäfigs oder im schlimmsten Fall gar zum Bruch des Wälzlagerkäfigs und somit zu einem Totalausfall des Wälzlagers führen kann. Ferner entsteht durch die unterschiedlichen Geschwindigkeiten der Wälzkörperreihen eine enorme Reibung an den Fortsätzen, was zu einem schnelleren Verschleiß des Wälzlagerkäfigs und infolgedessen auch des Wälzlagers führt. Des Weiteren tritt durch die unterschiedliche Geschwindigkeit der Wälzkörperreihen und der erhöhten Reibung zwischen dem Wälzlagerring und den Wälzkörpern eine erhöhte Geräuschentwicklung auf.
- Die Aufgabe der Erfindung ist es nun, ein mehrreihiges Wälzlager der eingangs genannten Art zu verbessern.
- Erfindungsgemäß ist vorgesehen:
Ein Wälzlagerkäfig für ein mehrreihiges Wälzlager, mit einem ersten Ring, welcher in Umfangsrichtung mit einer Vielzahl von Fortsätzen zur Führung einer ersten Reihe von Wälzkörpern versehen ist, mit zumindest einem zweiten Ring, welcher in Umfangsrichtung mit einer Vielzahl von Fortsätzen zur Führung zumindest einer zweiten Reihe von Wälzkörpern versehen ist, die von der ersten Reihe von Wälzkörpern getrennt ist, mit zumindest einem federelastischen Verbindungselement, welches den ersten Ring mit dem zumindest einen zweiten Ring koppelt und/oder verbindet. - Ferner ist ein mehrreihiges Wälzlager vorgesehen, mit einem Innenring, mit einem Außenring, mit einer Vielzahl von Wälzkörpern, welche in zumindest zwei Reihen von Wälzkörpern zwischen dem Innenring und dem Außenring angeordnet sind, mit einem erfindungsgemäßen Wälzlagerkäfig, der zur Aufnahme und Führung der zumindest zwei Reihen Wälzkörper ausgelegt ist.
- Die der Erfindung zugrundeliegende Idee besteht darin, den Wälzlagerkäfig mehrteilig auszuführen und über federleastische Verbindungselemente miteinander zu koppeln und/oder zu verbinden. Durch die federeleastische Kopplung und/oder Verbindung der Ringe können die unterschiedlichen Geschwindigkeiten der zumindest zwei Reihen von Wälzkörpern sehr gut ausgeglichen werden, sodass die Belastung auf den Wälzlagerkäfig signifikant reduziert wird. Durch die Reduzierung der Belastung wird die Lebensdauer des Wälzlagerkäfigs und des Wälzlager enorm erhöht und die Wahrscheinlichkeit eines Totalausfalls des Wälzlagers verringert. Ferner entsteht durch die federeleastische Kopplung und/oder Verbindung der zumindest zwei Ringe eine geringere Reibung zwischen den Wälzkörpern und den Fortsätzen, was in einer Reduzierung der Wärmeentwicklung im Wälzlager und des Verschleißes des Wälzlagerkäfigs, der Wälzkörper und somit auch des ganzen Wälzlagers resultiert. Des Weiteren kommt es durch die geringere Reibung zwischen dem Wälzlagerkäfig und den Wälzkörpern zu einer geringeren Geräuschentwicklung beim Betrieb des Wälzlagers.
- Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung.
- In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Wälzlagerkäfig für ein zweireihiges Wälzlager ausgelegt und weist genau einen ersten Ring und genau einen davon getrennten zweiten Ring auf. Die Herstellung eines solchen Wälzlagerkäfigs ist besonders kostengünstig, da die beiden Ringe mit in Umfangsrichtung versehenen Fortsätzen dieselbe Bauform aufweisen, und somit mit demselben Werkzeug und Verfahren hergestellt werden können. Vorzugsweise werden die Ringe gefräst. Die Ringe können jedoch auch mit einem Spritzgussverfahren hergestellt werden.
- In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das federelastische Verbindungselement aus einer Legierung mit einem Metall, insbesondere Federstahl, und/oder aus einem Kunststoff ausgebildet. Federstahl weist im Vergleich zu anderen Stählen eine höhere Festigkeit auf und eignet sich daher sehr gut als Werkstoff für das federelastische Verbindungselement. Auch andere Metalle, wie z. B. Messing und/oder Aluminium, können als Werkstoff für das federelastische Verbindungselement verwendet werden. Kunststoff weist eine sehr hohe Zähigkeit auf und eignet sich daher ebenfalls sehr gut als Werkstoff für das federelastische Verbindungselement, insbesondere bei mehrreihigen Wälzlagern deren Wälzkörperreihen stark unterschiedliche Geschwindigkeiten aufweisen. Als Kunststoff kann ein thermoplatischer Werkstoff, vorzugsweise Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), Polylactat (PLA) oder Polyvinylchlorid (PVC), und/oder ein duroplastischer Werkstoff, vorzugsweise Polyester (PES) oder Kunstharz, verwendet werden. Auch ein glasfaserverstärkter Kunststoff, ein vulkanisierter Kunststoff und/oder ein Elastomer können als Werkstoff für das federelastische Verbindungselement verwendet werden.
- In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das federelastische Verbindungselement als zumindest eine von einem Kunststoffelement zumindest teilweise umgebene Niete ausgebildet. Beispielsweise weisen die zumindest zwei Ringe jeweils eine Ausnehmung auf, durch welche sich die Niete erstreckt. Diese Niete ist zumindest teilweise von einem Kunststoffelement umgeben, sodass die Niete zumindest teilweise beweglich ist. Durch diese Ausbildung des federelastischen Verbindungselements lässt sich eine sehr sichere, stabile Verbindung und eine federelastische Kopplung der Ringe bewerkstelligen.
- In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Kunststoffelement als ein O-Ring ausgebildet. Aufgrund der relativ einfachen Form eines O-Rings sind O-Ringe industriell leicht herstellbar und damit sehr kostengünstig. Je nach Einsatzgebiet und Anforderungen, wie z. B. Beständigkeit gegenüber Ölen, Fetten, Säuren, Hitze usw., können unterschiedliche Materialien, wie z. B. verschiedene Kautschuk-Arten, Perfluorelastomer, Polyethylen und/oder PTFE, als Werkstoff zur Herstellung des O-Rings verwendet werden.
- In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Niete zwischen dem ersten Ring und den zumindest einen zweiten Ring in Axialrichtung des Wälzlagers angeordnet. Durch die Anordnung der Niete in Axialrichtung wird eine sehr stabile und sichere Verbindung der zumindest zwei Ringe in Axialrichtung gewährleistet. Ferner lassen sich auf diese Weise die Nieten in den Ringen auf eine sehr einfache Weise befestigen, da diese in Axialrichtung leicht zugänglich sind.
- In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Niete zwischen den Fortsätzen des ersten Rings und des zumindest einen zweiten Rings angeordnet. Durch die Anordnung der Nieten zwischen den Fortsätzen können die zumindest zwei Ringe auf sehr einfache Weise miteinander gekoppelt und/oder verbunden werden.
- In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist eine Vielzahl von federelastischen Verbindungselementen vorgesehen, wobei die federelastischen Verbindungselemente symmetrisch an dem ersten und dem zumindest einen zweiten Ring angeordnet sind. Beispielsweise können vier federelastische Verbindungselemente mit einem Versatz in radialer Richtung von je 90° Grad an den Ringen angeordnet sein. Durch die Vielzahl von federelastischen Verbindungselementen können die auf die Ringe wirkenden mechanischen Belastungen sehr gut auf die Vielzahl von federelastischen Verbindungselementen verteilt werden. Dadurch können größere Spannungen ausgeglichen werden und die Gefahr einer Beschädigung eines einzelnen elastischen Verbindungselements wird verringert.
- In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind der erste Ring und der zumindest eine zweite Ring aus einer Legierung mit einem Metall und/oder aus einem Kunststoff ausgebildet. Da die Verwendung dieses Wälzlagerkäfigs nicht auf bestimmte Anwendungsgebiete beschränkt ist, kann z. B. Stahl oder Blech als Werkstoff für den Wälzlagerkäfig verwendet werden, der in einem Wälzlager mit einer Betriebstemperatur von unter 300° Grad Celsius verwendet wird. Messing kann für Anwendungen verwendet werden, bei denen sich der Wälzlagerkäfig in einem Wälzlager befindet, das für geringe Belastungen ausgelegt ist. Aluminium kann z. B. bei Anwendungen Verwendung finden, bei denen das Wälzlager für eine sehr hohe Drehzahl ausgelegt ist. Ebenso ist es auch möglich die zumindest zwei Ringe aus einem Kunststoff auszubilden. Der Kunststoff kann ein thermoplatischer Werkstoff, vorzugsweise Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), Polylactat (PLA) oder Polyvinylchlorid (PVC), und/oder ein duroplastischer Werkstoff, vorzugsweise Polyester (PES) oder Kunstharz, sein. Auch ein glasfaserverstärkter Kunststoff und/oder ein Elastomer können als Werkstoff zur Herstellung der zumindest beiden Ringe des Wälzlagerkäfigs verwendet werden.
- In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Wälzlager als zweireihiges Wälzlager ausgebildet, bei dem zwischen dem Innenring und dem Außenring zwei Reihen von Wälzkörpern angeordnet sind. Beispielsweise ist das Wälzlager als ein zweireihiges Zylinderrollenlager ausgebildet.
- In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Wälzkörper rollenförmig, kugelförmig, kegelförmig und/oder nadelförmig ausgebildet. Die Form und Ausgestaltung der Wälzkörper kann auf die Randbedingungen und die Belastungen des Wälzlagers angepasst werden.
- Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich – sofern sinnvoll – beliebig miteinander kombinieren.
- Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren der Zeichnung näher erläutert. Von den Figuren zeigen:
-
1 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wälzlagerkäfigs; -
2 einen Ausschnitt eines Schnittbildes eines erfindungsgemäßen Wälzlagerkäfigs; -
3 einen Ausschnitt einer Seitenansicht des Wälzlagerkäfigs aus2 ; -
4 einen Ausschnitt einer Seitenansicht des Wälzlagerkäfigs aus2 ; -
5 einen Ausschnitt eines Schnittbildes einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wälzlagers. - In den Figuren der Zeichnung sind gleiche und funktionsgleiche Elemente und Merkmale – sofern nichts Anderes ausgeführt ist – mit denselben Bezugszeichen versehen.
-
1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wälzlagerkäfigs1 . Der Wälzlagerkäfig1 weist einen ersten Ring2 und einen zweiten Ring3 auf. Die beiden Ringe2 ,3 weisen jeweils in Umfangsrichtung Fortsätze4 auf, welche zur Führung und Aufnahme der Wälzkörper15 (nicht dargestellt) dienen. Der erste Ring2 und der zweite Ring3 sind an ihrer Basis16 mit vier federelastischen Elementen5 miteinander gekoppelt und/oder verbunden. Durch die federelastischen Elemente5 ist ein gegenseitiges Verdrehen des ersten Rings2 und des zweiten Rings3 um die Rotationsachse11 des Wälzlagerkäfigs1 möglich. -
2 zeigt einen Ausschnitt eines Schnittbildes durch einen erfindungsgemäßen Wälzlagerkäfig1 . Der Schnitt geht durch die Mitte eines federelastischen Verbindungselements5 . Das federelastische Verbindungselement5 koppelt und/oder verbindet die beiden Ringe2 ,3 miteinander. An dem ersten Ring2 ist eine Ausnehmung6 vorgesehen, welche in Axialrichtung durch die Basis16 des Rings2 verläuft. In dem zweiten Ring3 ist ebenfalls eine Ausnehmung7 vorgesehen. Durch die Ausnehmungen6 und7 erstreckt sich eine Niete8 . Die Ausnehmung6 weist einen etwas größeren Durchmesser als die Ausnehmung7 auf. Dadurch ist ein Spiel zwischen der Niete8 und der Ausnehmung6 vorhanden. Durch das Spiel ist es möglich, dass sich der erste Ring2 bezüglich des zweiten Rings3 bewegen kann. Im Endbereich der ersten Ausnehmung2 ist die Niete8 von einem O-Ring9 teilweise umgeben. Der O-Ring9 kann in der ersten Ausnehmung6 angeordnet werden, indem er z. B. in der Ausnehmung6 verklebt und/oder eingepresst wird. Der O-Ring9 ist aus einem elastischen Kunststoff ausgebildet. Dadurch wird eine federelastische Kopplung und/oder Verbindung der beiden Ringe2 ,3 gewährleistet. Am Ende der ersten Ausnehmung6 ist eine Abdeckung10 vorgesehen, welche das federelastische Verbindungselement5 vor dem Eindringen von Fremdkörpern schützt. -
3 ist ein Ausschnitt einer Seitenansicht des Wälzlagerkäfigs1 aus2 . Die Blickrichtung Z ist in2 dargestellt. Man erkennt, dass das Querschnittsprofil eines Fortsatzes4 in etwa dreieckförmig ist. Dadurch kann ein zylinderförmiger Wälzkörper15 sehr gut in dem von den Fortsätzen4 gebildeten Zwischenraum18 geführt werden. Die Oberfläche der Fortsätze4 ist mit einer Beschichtung12 versehen, welche die Reibung zwischen den Wälzkörpern15 und dem Fortsatz4 verringert. Ferner ist die Abdeckung10 des federelastischen Verbindungselements5 zu sehen. Die Abdeckung10 und das federelastische Element5 sind in dem Zwischenraum18 zwischen zwei Fortsätzen4 und in der Nähe des rechten Fortsatzes4 angeordnet. - In der
4 ist ein Ausschnitt einer Seitenansicht des Wälzlagerkäfigs1 aus2 dargestellt. Die Blickrichtung X ist in2 dargestellt. In dieser Ansicht ist der Kopf der Niete8 zu sehen. - In
5 ist ein Ausschnitt eines Schnittbildes einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wälzlagers17 dargestellt. Das Wälzlager17 weist einen Außenring13 , einen Innenring14 und dazwischen angeordnete zylinderförmige Wälzkörper15 auf. Die Wälzkörper15 werden durch einen erfindungsgemäßen Wälzlagerkäfig1 zwischen dem Innenring14 und dem Außenring13 geführt. - Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele vollständig beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar.
- Beispielsweise sind die Materialien für die Wälzkörper des Wälzlagers nicht auf ein bestimmtes Material beschränkt. Als Material für die Wälzkörper können Metalle, Kunststoffe und/oder Keramiken verwendet werden.
- Auch die Größe des Wälzlagers, des Wälzlagerkäfigs und die in dem Wälzlagerkäfig befindliche Anzahl an Wälzkörpern ist nicht beschränkt. Das Wälzlager kann verschieden groß dimensioniert werden, sodass es in miniaturisierten Vorrichtungen mit wenigen Watt Leistung sowie in Großanlagen mit einigen Kilowatt Leistung verwendet werden kann.
- Des Weiteren ist die Anzahl der Reihen von Wälzkörpern nicht auf eine bestimmte Anzahl beschränkt. Beispielsweise kann der Wälzlagerkäfig auch für ein dreireihiges oder vierreihiges Wälzlager ausgebildet sein. Die Anzahl der Ringe und die Form der Fortsätze müsste jedoch auf die Anzahl der Wälzkörperreihen entsprechend angepasst werden.
- Bezugszeichenliste
-
- 1
- Wälzlagerkäfig
- 2
- erster Ring
- 3
- zweiter Ring
- 4
- Fortsätze
- 5
- elastisches Verbindungselement
- 6
- Ausnehmung
- 7
- Ausnehmung
- 8
- Niete
- 9
- O-Ring
- 10
- Abdeckung
- 11
- Rotationsachse
- 12
- Beschichtung
- 13
- Außenring
- 14
- Innenring
- 15
- Wälzkörper
- 16
- Basis der Ringe
- 17
- Wälzlager
- 18
- Zwischenraum
- Z
- Blickrichtung
- X
- Blickrichtung
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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- Zitierte Patentliteratur
-
- DE 20020397 U1 [0003]
Claims (12)
- Wälzlagerkäfig (
1 ) für ein mehrreihiges Wälzlager (17 ) mit einem ersten Ring (2 ), welcher in Umfangsrichtung mit einer Vielzahl von Fortsätzen (4 ) zur Führung einer ersten Reihe von Wälzkörpern (15 ) versehen ist, mit zumindest einem zweiten Ring (3 ), welcher in Umfangsrichtung mit einer Vielzahl von Fortsätzen (4 ) zur Führung zumindest einer zweiten Reihe von Wälzkörpern (15 ) versehen ist, die von der ersten Reihe von Wälzkörpern (15 ) getrennt ist, mit zumindest einem federelastischen Verbindungselement (5 ), welches den ersten Ring (2 ) mit den zumindest einen zweiten Ring (3 ) koppelt und/oder verbindet. - Wälzlagerkäfig (
1 ) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wälzlagerkäfig (1 ) für ein zweireihiges Wälzlager (17 ) ausgelegt ist und genau einen ersten Ring (2 ) und genau einen davon getrennten zweiten Ring (3 ) aufweist. - Wälzlagerkäfig (
1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das federelastische Verbindungselement (5 ) aus einer Legierung mit einem Metall, insbesondere Federstahl, und/oder aus einem Kunststoff ausgebildet ist. - Wälzlagerkäfig (
1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das federelastische Verbindungselement (5 ) als zumindest eine von einem Kunststoffelement zumindest teilweise umgebene Niete (8 ) ausgebildet ist. - Wälzlagerkäfig (
1 ) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Kunststoffelement als ein O-Ring (9 ) ausgebildet ist. - Wälzlagerkäfig (
1 ) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Niete (8 ) zwischen dem ersten Ring (2 ) und den zumindest einen zweiten Ring (3 ) in Axialrichtung des Wälzlagers (17 ) angeordnet ist. - Wälzlagerkäfig (
1 ) nach zumindest einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Niete (8 ) zwischen den Fortsätzen (4 ) des ersten Rings (2 ) und des zumindest einen zweiten Rings (3 ) angeordnet ist. - Wälzlagerkäfig (
1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von federelastischen Verbindungselementen (5 ) vorgesehen ist, wobei die federelastischen Verbindungselemente (5 ) symmetrisch an dem ersten (2 ) und dem zumindest einen zweiten Ring (3 ) angeordnet sind. - Wälzlagerkäfig (
1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Ring (2 ) und der zumindest eine zweite Ring (3 ) aus einer Legierung mit einem Metall und/oder aus einem Kunststoff ausgebildet sind. - Mehrreihiges Wälzlager (
17 ), mit einem Innenring (14 ), mit einem Außenring (13 ), mit einer Vielzahl von Wälzkörpern (15 ), welche in zumindest zwei Reihen von Wälzkörpern (15 ) zwischen dem Innenring (14 ) und dem Außenring (13 ) angeordnet sind, mit einem Wälzlagerkäfig (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der zur Aufnahme und Führung der zumindest zwei Reihen Wälzkörper (15 ) ausgelegt ist. - Wälzlager (
17 ) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Wälzlager (17 ) als zweireihiges Wälzlager (17 ) ausgebildet ist, bei dem zwischen dem Innenring (14 ) und dem Außenring (13 ) zwei Reihen von Wälzkörpern angeordnet sind. - Wälzlager (
17 ) nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper (15 ) rollenförmig, kugelförmig, kegelförmig und/oder nadelförmig ausgebildet sind.
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DE102010007362A DE102010007362A1 (de) | 2010-02-10 | 2010-02-10 | Wälzlagerkäfig für ein mehrreihiges Wälzlager und mehrreihiges Wälzlager |
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DE102010007362A1 true DE102010007362A1 (de) | 2011-08-11 |
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Cited By (2)
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CN105465181A (zh) * | 2014-07-14 | 2016-04-06 | 舍弗勒技术股份两合公司 | 由塑料构成的梳状保持架及其制造方法 |
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2010
- 2010-02-10 DE DE102010007362A patent/DE102010007362A1/de not_active Withdrawn
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