DE102010018891A1 - Rolling body for roller bearing, has line elements contacting with each other with radial-inwardly lying surface sections with respect to rotational axis, where body is made from pre-cut section of wire rope - Google Patents
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Abstract
Description
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die Erfindung betrifft einen Wälzkörper nach Anspruch 1 bzw. nach Anspruch 7 mit einem Korpus aus mindestens zwei Strangelementen sowie ein Wälzlager nach Anspruch 13 bzw. nach Anspruch 14.The invention relates to a rolling element according to
Aus dem Stand der Technik sind Wälzkörper bekannt, die ein Korpus mit einer Außenfläche aufweisen, wobei eine Profilierung in der Außenfläche vorgesehen ist, und wobei die Profilierung mindestens eine mit einem Vorschub entlang einer Drehachse des Wälzkörpers umfassenden Nut aufweist, so dass die Nut Kontaktflächen abgrenzt, die ebenfalls unter einem Vorschub in Richtung der Drehachse des Wälzkörpers umlaufen. Ein derartig profilierter Wälzkörper tritt nur im Bereich der Kontaktflächen mit einer gegenüberliegenden Laufbahn eines Lagerrings in Kontakt.Rolling elements are known from the prior art, which have a body with an outer surface, wherein a profiling is provided in the outer surface, and wherein the profiling has at least one with a feed along an axis of rotation of the rolling body comprehensive groove, so that the groove defines contact surfaces , which also rotate under a feed in the direction of the axis of rotation of the rolling body. Such a profiled rolling element only comes into contact with an opposite raceway of a bearing ring in the region of the contact surfaces.
Aus dem Stand der Technik ist bekannt, einen derart profilierten Wälzkörper durch ein Abtragen von Material herzustellen, wobei für das Abtragen des Materials eine spanende Bearbeitung eines im wesentlichen vollzylindrischen Zwischenproduktes vorgesehen ist, und wobei bei dem Spanen die mindestens eine Nut in die äußere Mantelfläche des Korpus des Wälzkörpers eingebracht wird. Bei dem Abtragen des Materials ist nachteilig, dass Reste entstehen, nämlich insbesondere das abgetragene Material selbst. Weiter ist ungünstig, dass in das nach dem Abtragen des Materials hergestellte Korpus des Wälzkörpers mechanisch oder thermisch induzierte Spannungen eingetragen sind, die eine Nachbearbeitung, insbesondere ein mechanisches Nachschleifen mindestens der Kontaktfläche sowie ggf. eine thermische Nachbearbeitung des hergestellten Zwischenproduktes erforderlich machen.From the prior art it is known to produce such a profiled rolling elements by a removal of material, wherein for the removal of the material, a machining of a substantially fully cylindrical intermediate product is provided, and wherein during machining the at least one groove in the outer surface of the Carcass of the rolling element is introduced. In the removal of the material is disadvantageous that residues arise, namely in particular the removed material itself. It is also unfavorable that mechanically or thermally induced stresses are entered into the body of the rolling body produced after the removal of the material, the post-processing, in particular a mechanical Regrind at least the contact surface and possibly make a thermal post-processing of the intermediate product required.
Aus dem Stand der Technik sind Wälzkörper bekannt, deren jeweiliges Korpus ein einzelnes Strangelement umfasst, das um die Drehachse des Korpus gewunden ist, wobei das Strangelement einen kreisförmigen Querschnitt aufweist, und wobei die auf die Drehachse weisenden Flächenabschnitte der Windungen des einzigen Strangelementes einen Abstand zueinander aufweisen, so dass das Strangelement einen Hohlraum umschließt. Das einzige Strangelement ist dabei als Schraubenfeder ausgebildet, insbesondere als Schraubendruckfeder.Rolling elements are known from the prior art, whose respective body comprises a single strand element which is wound around the axis of rotation of the body, wherein the strand element has a circular cross section, and wherein the surface portions of the turns of the single strand element facing the axis of rotation are at a distance from each other have, so that the strand element encloses a cavity. The single strand element is designed as a helical spring, in particular as a helical compression spring.
Aus dem Stand der Technik sind Wälzkörper bekannt, deren jeweiliges Korpus zwei Strangelemente umfasst, die jeweils um die Drehachse des Korpus so gewunden sind, dass die radialen Teilflächen der beiden Strangelemente beabstandet sind, so dass das Korpus einen Hohlraum umschließt. Die beiden Strangelemente sind beispielsweise zwei ineinander gewundene Drähte, so dass das Korpus zwei ineinandergelegte Schraubendruckfedern umfasst.Rolling elements are known from the prior art, whose respective body comprises two strand elements, which are each wound around the axis of rotation of the body so that the radial surface areas of the two strand elements are spaced, so that the body encloses a cavity. The two strand elements are, for example, two wires wound into one another so that the body comprises two mutually interwoven helical compression springs.
Aufgabe der ErfindungObject of the invention
Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen einfach herstellbaren profilierten Wälzkörper mit mindestens zwei Strangelementen anzugeben, der Kräfte in radialer und axialer Richtung aufnehmen kann.It is the object of the invention to provide a simple producible profiled rolling elements with at least two strand elements, which can absorb forces in the radial and axial directions.
Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Wälzkörper, umfassend ein Korpus aus einem ersten Strangelement und einem zweiten Strangelement, wobei die mindestens zwei Strangelemente aneinander anliegen, insbesondere aneinander befestigt sind, wobei die mindestens zwei Strangelemente um eine gemeinsame Wickelachse gewickelt sind und die Wickelachse im wesentlichen mit einer Drehachse des Korpus des Wälzkörpers zusammenfällt, und wobei das erste Strangelement und das zweite Strangelement einander mit bezogen auf die Drehachse radial innenliegenden Flächenabschnitten mindestens mittelbar berühren.This object is achieved by a rolling element, comprising a body of a first strand element and a second strand element, wherein the at least two strand elements abut each other, in particular secured to each other, wherein the at least two strand elements are wound around a common winding axis and the winding axis substantially coincides with an axis of rotation of the body of the rolling element, and wherein the first strand element and the second strand element at least indirectly contact each other with respect to the axis of rotation radially inner surface portions.
In einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die mindestens zwei Strangelemente einander unmittelbar berühren.In a first advantageous embodiment, it is provided that the at least two strand elements touch each other directly.
In einer zweiten vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Wälzkörper ein Füllelement umfasst, das sich entlang der Drehachse erstreckt, und dass die mindestens zwei Strangelemente unmittelbar das Füllelement und damit einander mittelbar, unter Zwischenschalten des sich entlang der Drehachse erstreckenden Füllelementes, berühren.In a second advantageous embodiment, it is provided that the rolling element comprises a filling element which extends along the axis of rotation, and that the at least two strand elements directly the filling element and thus indirectly, with the interposition of the filling element extending along the axis of rotation, touch.
Zur Herstellung des Wälzkörpers ist vorgesehen, dass mindestens zwei Strangelemente bereitgestellt werden, die um eine gemeinsame Wickelachse gewickelt werden, wobei ein Korpus eines Wälzkörpers ausgebildet wird, dessen Drehachse mit der Wickelachse zusammenfällt, und wobei die mindestens zwei Strangelemente so aneinander abgestützt, insbesondere aneinander befestigt gehalten werden, dass die bezogen auf die Drehachse radial innenliegenden Flächenabschnitte entweder unmittelbar oder mittelbar, unter Zwischenschalten eines sich entlang der Drehachse sich erstreckenden Füllelementes, berühren. Aufgrund der Streckung der Strangelemente tritt eine Kaltumformung ein, aufgrund derer die gegenseitige Anlage der Strangelemente aneinander bzw. an das Füllelement verstärkt wird, so dass ein stabiler formschlüssiger Verbund erzielt werden kann.To produce the rolling body is provided that at least two strand elements are provided, which are wound around a common winding axis, wherein a body of a rolling element is formed, whose axis of rotation coincides with the winding axis, and wherein the at least two strand elements supported on each other, in particular attached to each other be held that with respect to the axis of rotation radially inner surface portions either directly or indirectly, with the interposition of a along the axis of rotation extending filling element, touch. Due to the stretching of the strand elements cold forming occurs, due to which the mutual contact of the strand elements is reinforced to each other or to the filler, so that a stable form-fitting bond can be achieved.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß ebenfalls gelöst durch einen Wälzkörper, umfassend ein Korpus aus einem ersten Strangelement und einem zweiten Strangelement, wobei die mindestens zwei Strangelemente aneinander anliegen, insbesondere aneinander befestigt sind, wobei die mindestens zwei Strangelemente um eine gemeinsame Wickelachse gewickelt sind und die Wickelachse im wesentlichen mit einer Drehachse des Korpus des Wälzkörpers zusammenfällt, und wobei das erste Strangelement und das zweite Strangelement einander mindestens mittelbar an einer gemeinsamen Fügefläche flächig berühren. Jedes der beiden Strangelemente weist dabei eine vorzugsweise beispielsweise ebene Fügefläche auf, wobei die beiden Fügeflächen der beiden Strangelemente so aneinander anliegen, dass die gemeinsame Fügefläche zwischen den beiden Strangelementen ausgebildet wird, wobei Flächenkontakt zwischen den beiden Strangelementen auftritt, so dass in die Strangelemente eingeleitete Kräfte besser aufgenommen und verteilt werden können.The object is also achieved by a rolling element, comprising a body of a first strand element and a second strand element, wherein the at least two strand elements abut each other, in particular attached to each other, wherein the at least two strand elements are wound around a common winding axis and the winding axis in essentially coincides with a rotational axis of the body of the rolling element, and wherein the first strand element and the second strand element at least indirectly contact each other at a common joint surface. Each of the two strand elements in this case has a preferably, for example, planar joining surface, the two joining surfaces of the two strand elements abutting one another such that the common joining surface is formed between the two strand elements, surface contact occurring between the two strand elements, so that In the strand elements initiated forces can be better absorbed and distributed.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass mindestens ein Strangelement zwei Fügeflächen aufweist, die unter einem Winkel, insbesondere unter einem rechten Winkel, zueinander angeordnet sind. Das Strangelemente mit den beiden Fügeflächen liegt mit der ersten Fügefläche an dem radial, bezogen auf die Drehachse des Wälzkörpers, gegenüberliegenden Strangelement sowie mit der zweiten Fügefläche an dem in axialer Richtung, bezogen auf die Drehrichtung des Wälzkörpers, benachbarten Strangelement an. Sind die Fügeflächen insbesondere eben ausgestaltet, lässt sich ein Wälzkörper erhalten, der eine nur geringe Erstreckung in radialer Richtung aufweist und in axialer Richtung eine hohe Flächendichte von Nuten, die zwischen zwei in axialer Richtung benachbarten Strangelementen ausgebildet werden.It is preferably provided that at least one strand element has two joining surfaces, which are arranged at an angle, in particular at a right angle, to one another. The strand elements with the two joining surfaces abuts with the first joining surface on the strand element opposite the radial, relative to the axis of rotation of the rolling element, and with the second joining surface on the adjacent strand element in the axial direction relative to the direction of rotation of the rolling element. If the joining surfaces are configured in particular, a rolling element can be obtained which has only a small extension in the radial direction and in the axial direction a high surface density of grooves which are formed between two strand elements adjacent in the axial direction.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß insbesondere ebenfalls gelöst durch die Verwendung eines abgelängten Abschnittes eines Seiles, insbesondere eines Drahtseiles, als Wälzkörper, wobei bei dem Seil, insbesondere bei dem Drahtseil, das erste Strangelement als Kardeele und das zweite Strangelement als weitere Kardeele und das Füllelement, sofern vorhanden, als Seele ausgebildet ist. Die bei dem Ablängen entstehenden Schnittkanten werden in einem Trommel-Prozess, der für die Herstellung von Nadeln oder Rollen für Wälzkörper eines Wälzlagers grundsätzlich bekannt ist, abgerundet, so dass der Wälzkörper einen zu den Enden hin sich beispielweise verjüngenden Querschnitt aufweist. Alternativ oder ergänzend zu dem Trommel-Prozess kann eine gezielte Abrundung der Schnittkanten erfolgen, so dass der Wälzkörper beispielsweise an den Ende ein stumpf-kegelig zulaufendes Profil aufweist.The object is achieved in particular also by the use of a cut-to-length section of a rope, in particular a wire rope, as rolling elements, wherein in the rope, in particular in the wire rope, the first strand element as Kardeele and the second strand element as further Kardeele and the filling element, if present, is formed as a soul. The cutting edges produced during cutting are rounded off in a drum process, which is basically known for the production of needles or rollers for rolling elements of a roller bearing, so that the rolling element has a cross-section that tapers toward the ends, for example. Alternatively or in addition to the drum process, a specific rounding of the cut edges can take place so that the rolling element has, for example, a blunt-conically tapering profile at the end.
Die um die gemeinsame Drehachse gewundenen Strangelemente liefern mit der radial von der Drehachse fort weisenden Kontur einen Wälzkörper mit einem Korpus, das zwischen benachbarten Windungen der Strangelemente eine Lücke aufweist, so dass sich eine Nut bildet, die unter einem Vorschub in Richtung der Drehachse umläuft, wobei die Nut benachbarte Strangelemente trennt. Die von der Drehachse fort weisende Kontur der Strangelemente bildet eine Kontaktfläche auf, an der ein Kontakt zwischen dem Wälzkörper und einer Laufbahn eines Lagerrings stattfindet. Die Kontaktfläche verteilt sich auf sämtliche, also mindestens auf die zwei Strangelemente, wobei die Kontaktfläche, im wesentlichen parallel zu der Nut, ebenfalls unter einem Vorschub in Richtung der Drehachse des Korpus umläuft. Dreht sich das Korpus des Wälzkörpers einmal um die Drehachse, beschreibt der Wälzkörper eine zylindrische bzw. stumpf-kegelige, allgemein eine drehsymmetrische Hüllfläche.The strand elements wound around the common axis of rotation provide, with the contour pointing radially away from the axis of rotation, a rolling element with a body which has a gap between adjacent turns of the strand elements, so that a groove is formed which revolves under a feed in the direction of the axis of rotation. the groove separating adjacent strand elements. The continuation of the strand elements pointing away from the axis of rotation forms a contact surface on which contact takes place between the rolling body and a raceway of a bearing ring. The contact surface is distributed over all, so at least on the two strand elements, wherein the contact surface, substantially parallel to the groove, also rotates under a feed in the direction of the axis of rotation of the body. Once the body of the rolling element rotates about the axis of rotation, the rolling element describes a cylindrical or blunt-conical, generally a rotationally symmetrical envelope surface.
Aufgrund der sich berührenden radial, zu der Drehachse hin, gerichteten Abschnitte der mindestens zwei Strangelemente stützen sich die beiden Strangelemente unmittelbar aneinander ab bzw. an dem entlang der Drehachse ausgerichteten Füllelement, sofern dieses vorhanden ist. Radial einwirkenden Kräfte werden dabei von den mindestens zwei Strangelementen gleichmäßig aufgenommen, insbesondere unter den mindestens zwei Strangelementen verteilt, so dass eine Längung des Korpus des Wälzkörpers unter dem Einwirken von radialen Kräften unterdrückt ist.Due to the contacting radial, directed to the rotational axis, portions of the at least two strand elements, the two strand elements are based directly on each other or on the along the axis of rotation aligned filling element, if this is present. Radially acting forces are absorbed uniformly by the at least two strand elements, in particular distributed among the at least two strand elements, so that an elongation of the body of the rolling element is suppressed under the action of radial forces.
Die Wälzkörper sind daher bevorzugt für solche Wälzlager vorgesehen, in denen hohe radiale Kräfte, die insbesondere auch stoßartig auftreten, aufgenommen werden, beispielsweise für Wälzlager von Pleuellagerungen.The rolling elements are therefore preferably provided for such rolling bearings, in which high radial forces, which also occur in particular jerky, are recorded, for example for rolling bearings of connecting rod bearings.
Weil die radialen Abschnitte der beiden Strangelemente, die bezogen auf die Drehachse des Wälzkörpers einander im wesentlichen gegenüberliegen, einander berühren, beschreibt der Wälzkörper im Betrieb, bei der Drehung um die Drehachse, eine im wesentlichen zylindrische bzw. konische Hüllfläche, deren Durchmesser im wesentlichen durch den Durchmesser der beiden Strangelemente bestimmt ist. Insbesondere beträgt der Durchmesser der Hüllfläche des Korpus ca. das Doppelte der Durchmesser der mindestens zwei Strangelemente, ggf. etwas mehr als das Doppelte, wenn mehr als zwei Strangelemente vorgesehen sein sollten. Das entlang der Drehachse längs gestreckte Füllelement, das bei Bedarf zusätzlich zu den mindestens zwei Strangelementen vorgesehen sein kann, weist einen Durchmesser auf, der nicht wesentlich zu dem Durchmesser der Hüllfläche des Korpus des Wälzkörpers beiträgt, insbesondere ist der Durchmesser des Füllelementes geringer als der Durchmesser eines jeden der mindestens zwei Strangelemente. Auf diese Weise lässt sich ein Wälzkörper mit einem Korpus aus zwei massiven Strangelementen erzeugen, wobei die Strangelemente die Kräfte leicht aufnehmen können. Die Strangelemente können beispielsweise aus einem Kunststoff bestehen, der leicht formbar ist und dennoch einen Wälzkörper ausbildet, der hohe Kräfte in radialer Richtung, also in einer Richtung senkrecht zu der Erstreckung der Drehachse, aufnimmt.Because the radial portions of the two strand elements, which are substantially opposite to each other with respect to the axis of rotation of the rolling element, the rolling element in operation, during rotation about the axis of rotation, describes a substantially cylindrical or conical envelope surface whose diameter substantially the diameter of the two strand elements is determined. In particular, the diameter of the envelope surface of the body is approximately twice the diameter of the at least two strand elements, possibly slightly more than twice, if more than two strand elements should be provided. The longitudinally stretched along the axis of rotation filling element, which may be provided in addition to the at least two strand elements, if necessary, has a diameter which does not contribute significantly to the diameter of the envelope surface of the body of the rolling element, in particular, the diameter of the filling element is less than the diameter each of the at least two strand elements. In this way, a rolling element with a body of two solid strand elements can be produced, the strand elements can easily absorb the forces. The strand elements may for example consist of a plastic that is easily malleable and yet forms a rolling element that receives high forces in the radial direction, ie in a direction perpendicular to the extension of the axis of rotation.
Ein zwei oder mehr Strangelemente umfassender Wälzkörper bietet gegenüber einem mit einer gleichen Hüllfläche versehenen Vergleichswälzkörper, in dessen Korpus Nuten mittels eines spanabhebenden Verfahrens eingebracht sind, den weiteren Vorteil, ein nur geringeres Gewicht aufzuweisen.A rolling element comprising two or more strand elements offers the further advantage of having only a lesser weight compared with a comparison rolling body provided with a same envelope surface, in the body of which grooves are introduced by means of a cutting process.
Zusätzlich bietet der Wälzkörper die Möglichkeit, den Wälzkörper insbesondere bei einer reduzierten Lagerluft (z. B. C2 oder weniger) im wesentlichen spielfrei und vorgespannt in ein Wälzlager einbauen zu können, was insbesondere bei hohen Drehzahlen wichtig ist. Dieser Vorteil tritt insbesondere bei Wälzkörpern auf, die eine im wesentlichen nadelförmige Gestalt aufweisen, also bei solchen Wälzkörpern, die eine im wesentlichen zylindrische Hüllkontur aufweisen und deren Erstreckung in Richtung der Drehachse das mindestens ca. 2,5-fache der Erstreckung senkrecht zu der Drehachse beträgt.In addition, the rolling element offers the possibility of installing the rolling element essentially in a clearance-free and prestressed manner in a roller bearing, in particular with a reduced bearing clearance (eg C2 or less) to be able to, which is particularly important at high speeds. This advantage occurs in particular in rolling elements, which have a substantially needle-shaped shape, ie in such rolling elements, which have a substantially cylindrical envelope contour and whose extension in the direction of the axis of rotation at least about 2.5 times the extension perpendicular to the axis of rotation is.
Es bietet sich weiter der Vorteil, die Temperatur zwischen den beiden Lagerringen eines Wälzlagers reduzieren zu können, so dass sich die Betriebsdauer des Lagers verlängert, zumal bereits eine Reduzierung der Temperatur des Schmiermittels um ca. 2 bis 3°C eine deutliche Erhöhung der Lebensdauer des Lagers bewirkt. Weiter bieten die Wälzkörper den Vorteil, den Temperaturgradienten zwischen den beiden Lagerringen des Wälzlagers zu reduzieren, so dass Spannungen zwischen den beiden Lagerringen abgebaut werden können.It also offers the advantage of being able to reduce the temperature between the two bearing rings of a rolling bearing, so that the service life of the bearing extends, especially since already reducing the temperature of the lubricant by about 2 to 3 ° C, a significant increase in the life of Warehouse causes. Next, the rolling elements offer the advantage of reducing the temperature gradient between the two bearing rings of the bearing, so that stresses between the two bearing rings can be reduced.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass mindestens eines der Strangelemente, insbesondere sämtliche Strangelemente ein Querschnittsprofil mit einem Kreisbogensegment aufweist. Im Bereich des Kreisbogensegmentes bildet sich radial von der Drehachse fort weisend eine Kontaktfläche aus, die ein sphärisches Querschnittsprofil umfasst.It is preferably provided that at least one of the strand elements, in particular all the strand elements, has a cross-sectional profile with a circular arc segment. In the region of the circular arc segment, a contact surface, which has a spherical cross-sectional profile, forms radially away from the axis of rotation.
Weist mindestens eines der Strangelemente ein Querschnittsprofil mit einem Kreisbogensegment auf, ist vorzugsweise vorgesehen, dass das mindestens eine Strangelement mit dem kreisbogenförmigen Querschnittsprofil einen ebenen Profilabschnitt aufweist. Der ebene Profilabschnitt ermöglicht eine besonders enge Windung des Strangelementes um die Drehachse des Wälzkörpers. Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass mindestens zwei Strangelemente mit den ebenen Profilabschnitten aneinander flächig anliegen.If at least one of the strand elements has a cross-sectional profile with a circular arc segment, it is preferably provided that the at least one strand element has a planar profile section with the circular-arc-shaped cross-sectional profile. The flat profile section allows a particularly tight turn of the strand element about the axis of rotation of the rolling body. Particularly preferably, it is provided that at least two strand elements lie flat against one another with the flat profile sections.
Weist das mindestens eine Strangelement ein Querschnittsprofil mit dem Kreisbogensegment auf, ist bevorzugt vorgesehen, dass das Querschnittsprofil zwei einander gegenüberliegende im wesentlichen ebene Abschnitts zu beiden Seiten des Kreisbogensegmentes umfasst. Das mindestens eine Strangelement legt sich mit den beiden abgeflachten, also ebenen Seiten an die benachbarten Strangelemente an, so dass die Anzahl der in Richtung der Drehachse aneinanderliegenden Strangelemente pro Streckeneinheit erhöht wird. Dem einen, ersten Kreisbogensegment kann bezogen auf eine Mittenlinie des Strangelementes ein weiteres, zweites Kreisbogensegment gegenüberliegen, so dass das Strangelement ein bezogen auf die Mittenlinie symmetrisches Querschnittsprofil aufweist.If the at least one strand element has a cross-sectional profile with the circular arc segment, it is preferably provided that the cross-sectional profile comprises two mutually opposite substantially planar sections on both sides of the circular arc segment. The at least one strand element attaches itself with the two flattened, ie flat sides of the adjacent strand elements, so that the number of contiguous strand elements in the direction of the axis of rotation per track unit is increased. The one, first circular arc segment can lie opposite a second, second arc segment relative to a center line of the strand element, so that the strand element has a symmetrical cross-sectional profile relative to the center line.
Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass mindestens eines der Strangelemente, ganz besonders bevorzugt sämtliche Strangelemente einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen. Der von der Drehachse fort weisende Flächenabschnitt bildet dann eine Kontaktfläche aus, die ein abschnittsweise kreisförmiges Querschnittsprofil aufweist. Strangelemente mit einem kreisförmigen Querschnitt lassen sich leicht herstellen und verwenden, ohne eine Nachbearbeitung zur Änderung der Querschnittsform erforderlich zu machen.It is particularly preferred that at least one of the strand elements, most preferably all strand elements have a circular cross-section. The surface portion pointing away from the axis of rotation then forms a contact surface which has a sectionally circular cross-sectional profile. Stranded elements with a circular cross-section are easy to manufacture and use without requiring post-processing to change the cross-sectional shape.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Korpus des Wälzkörpers eine Ummantelung aus einem elastischen Material, insbesondere einem Kunststoff, besonders bevorzugt einem porösen Material wie einem Schaumstoff, umfasst. Die Ummantelung umgibt die mindestens zwei Strangelemente sowie das ggf. vorgesehene Füllelement so, dass nur die Kontaktflächen über die Ummantelung überstehen, während die die Kontaktflächen begrenzenden Zwischenräume zwischen den Kontaktflächen von der Ummantelung ausgefüllt sind. Die Kontaktflächen des Korpus des Wälzkörpers sind dann nicht mehr von Nuten getrennt, sondern durch die Ummantelung überbrückt, wobei die Ummantelung bündig mit der Hüllfläche des Wälzkörpers abschließt. Besteht die Ummantelung aus einem porösen Material wie einem Schaumstoff, kann die Ummantelung Schmiermittel, insbesondere ein Schmieröl, aufnehmen, das während des Betriebes des Wälzkörpers abgegeben werden kann. Insbesondere, wenn die Ummantelung etwas über die angrenzende Kontaktfläche übersteht, kann ein leichter Druck auf die Ummantelung ausgeübt werden, der ausreichend ist, um das Schmiermittel freizusetzen. Die Ummantelung bietet weiter die Möglichkeit, Stöße aufzufangen und elastich zu dämpfen. Weiter kann die Ummantelung aufgrund der porösen Eigenschaften Partikel, speziell Abrieb, der beim Betrieb des Wälzkörpers entsteht, aufnehmen und in der Ummantelung fest anlagern, insbesondere als dauerhaft aus dem Bereich der Kontaktfläche entfernt halten. Die Ummantelung kann weiter magnetische Partikel aufnehmen, so dass das Korpus des Wälzkörpers eine Permanentmagnetisierung aufweist und als Signalgeber für einen magnetischen Sensor bzw. für einen nach dem Induktionsprinzip arbeitenden Generator geeignet ist. Der die Ummantelung aufweisende Wälzkörper kann beispielsweise durch nachträgliches Umspritzen mittels eines Kunststoffes, gefolgt von einer mechanischen Nachbearbeitung, bei der die Kontaktflächen freigelegt werden, hergestellt sein.Preferably, it is provided that the body of the rolling body comprises a sheath made of an elastic material, in particular a plastic, particularly preferably a porous material such as a foam. The sheath surrounds the at least two strand elements as well as the possibly provided filling element so that only the contact surfaces protrude beyond the sheath, while the interspaces defining the contact surfaces between the contact surfaces are filled by the sheath. The contact surfaces of the body of the rolling element are then no longer separated from grooves, but bridged by the sheath, wherein the sheath is flush with the envelope surface of the rolling body. If the sheath is made of a porous material such as a foam, the sheath can absorb lubricant, in particular a lubricating oil, which can be dispensed during the operation of the rolling element. In particular, when the sheath protrudes slightly beyond the adjacent contact surface, a slight pressure can be exerted on the shroud sufficient to release the lubricant. The jacket also offers the possibility to absorb shocks and damp elastisch. Further, the shell due to the porous properties of particles, especially abrasion, which arises during operation of the rolling element record and attach firmly in the shell, especially as permanently removed from the area of the contact surface. The sheath can continue to receive magnetic particles, so that the body of the rolling element has a permanent magnetization and is suitable as a signal generator for a magnetic sensor or for a working according to the induction principle generator. The rolling element having the sheathing can be produced, for example, by subsequent encapsulation by means of a plastic, followed by mechanical finishing in which the contact surfaces are uncovered.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Wälzkörper ein Funktionselement, insbesondere einen Sensor, speziell einen mittels Dehnmess-Streifen arbeitenden Sensor, umfasst. Der Sensor kann an mindestens einem der Strangelemente, zwischen dem Strangelement und der Ummantelung, vollständig innerhalb der Ummantelung oder, sofern vorhanden, an dem Füllelement angeordnet sein. Ist das Funktionselement in der Ummantelung angeordnet, kann die Ummantelung eine Versteifung aus einem bezogen auf das elastische Material der Ummantelung weniger biegsamen Material umfassen, wobei der Sensor auf der Versteifung innerhalb der Ummantelung angeordnet ist.It is preferably provided that the rolling element comprises a functional element, in particular a sensor, especially a sensor operating by means of strain gauges. The sensor may be disposed on at least one of the string members, between the string member and the sheath, entirely within the sheath or, if present, on the filler member. Is this Functional element disposed in the sheath, the sheath may comprise a stiffening of a relative to the elastic material of the sheath less flexible material, wherein the sensor is disposed on the stiffener within the sheath.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Wälzkörper eine Funktionsschicht umfasst, insbesondere eine Funktionsschicht, die elektrostatische, oleophile, hydrophile oder hydrophobe Eigenschaften aufweist. Die Funktionsschicht kann an einem der Strangelemente, an dem Füllelement oder in der elastischen Ummantelung angeordnet sein, speziell kann auch vorgesehen sein, dass die Funktionsschicht an der Oberfläche der Ummantelung angeordnet ist. Ist eine Funktionsschicht mit elektrostatischen Eigenschaften vorgesehen, lagert die Funktionsschicht Partikel, insbesondere Schmutz oder Abriebteilchen, an, die aus dem Bereich der unmittelbaren Kontaktflächen des Wälzkörpers zu der Laufbahn entfernt gehalten werden. Die Funktionsschicht mit den im wesentlichen elektrostatischen Eigenschaften umfasst beispielsweise ein Elektret, das mit einer elektrisch leitfähigen Beschichtung, insbesondere einer metallischen Beschichtung, bedeckt ist, alternativ oder ergänzend zu dem Elektret ein elektrostatisches Harz oder hierzu wiederum alternativ oder ergänzend eine dünne Beschichtung aus einem Kunststoff wie PTFE.It is preferably provided that the rolling element comprises a functional layer, in particular a functional layer which has electrostatic, oleophilic, hydrophilic or hydrophobic properties. The functional layer can be arranged on one of the strand elements, on the filling element or in the elastic sheath, in particular it can also be provided that the functional layer is arranged on the surface of the sheath. If a functional layer with electrostatic properties is provided, the functional layer deposits particles, in particular dirt or abrasion particles, which are kept away from the region of the immediate contact surfaces of the rolling element to the raceway. The functional layer with the essentially electrostatic properties comprises, for example, an electret which is covered with an electrically conductive coating, in particular a metallic coating, alternatively or in addition to the electret an electrostatic resin or in turn alternatively or additionally a thin coating of a plastic such as PTFE.
Alternativ oder ergänzend zu einer Funktionsschicht mit elektrostatischen Eigenschaften kann die Funktionsschicht oleophile Eigenschaften aufweisen, so dass die Funktionsschicht Schmiermittel wie Fett oder Schmieröl anlagert, das im Fall einer Mangelschmierung an den unmittelbaren Kontaktbereich des Wälzkörpers zu der Laufbahn freigegeben werden kann. Alternativ oder ergänzend zu einer Funktionsschicht mit elektrostatischen bzw. oleophilen Eigenschaften bietet eine Funktionsschicht mit hydrophilen Eigenschaften die Möglichkeit, aufgrund der wasseranziehenden Wirkung eine Filterfunktion auszuüben. Alternativ oder ergänzend zu einer Funktionsschicht mit elektrostatischen, oleophilen oder hydrophilen Eigenschaften bietet eine Funktionsschicht mit hydrophoben Eigenschaften die Möglichkeit, aufgrund der wasserabweisenden Wirkung Korrosion an dem Wälzkörper bzw. an den Lagerringen des Wälzlagers zu unterdrücken, wobei das Wasser von dem Kontaktbereich des Wälzkörpers zu dem Lagering entfernt und an einer anderen Stelle, insbesondere an oder in dem Wälzkörper, abgeschieden wird. Es versteht sich, dass das für die Funktionsschicht gewählt Material mehrere Eigenschaften gemeinsam aufweisen kann, beispielsweise elektrostatisch und oleophil bzw. oleophil und hydrophob bzw. elektrostatisch und hydrophil zugleich sein kann. Es versteht sich weiter, dass die Funktionsschicht mehrere Materialien umfassen kann, deren jede im wesentlichen elektrostatische, oleophile, hydrophobe oder hydrophile Eigenschaften aufweist.As an alternative or in addition to a functional layer having electrostatic properties, the functional layer may have oleophilic properties so that the functional layer deposits lubricant such as grease or lubricating oil which can be released to the raceway in the event of insufficient lubrication to the immediate contact area of the rolling element. As an alternative or in addition to a functional layer having electrostatic or oleophilic properties, a functional layer having hydrophilic properties offers the possibility of exercising a filter function on account of the water-attracting effect. As an alternative or in addition to a functional layer having electrostatic, oleophilic or hydrophilic properties, a functional layer with hydrophobic properties offers the possibility of suppressing corrosion on the rolling body or on the bearing rings of the rolling bearing due to the water-repellent effect, the water passing from the contact region of the rolling body to the rolling body Storing removed and deposited at another location, in particular on or in the rolling element. It is understood that the material chosen for the functional layer may have several properties in common, for example electrostatically and oleophilic or oleophilic and hydrophobic or electrostatic and hydrophilic at the same time. It is further understood that the functional layer may comprise a plurality of materials each having substantially electrostatic, oleophilic, hydrophobic or hydrophilic properties.
Die hydrophile, hydrophobe oder oleophile Funktionsschicht kann beispielsweise eine Beschichtung mit einer Schicht aus Hartkeramikmaterialien wie Chromoxid, Aluminiumoxid oder Wolframcarbid umfassen, die hydrophil sowie oleophil sind, je nachdem, ob in der Umgebung der Beschichtung Wasser oder Öl bzw. Fett vorhanden ist.The hydrophilic, hydrophobic or oleophilic functional layer can comprise, for example, a coating with a layer of hard ceramic materials such as chromium oxide, aluminum oxide or tungsten carbide, which are hydrophilic and oleophilic, depending on whether water or oil or fat is present in the environment of the coating.
Die hydrophile, hydrophobe oder oleophile Funktionsschicht kann alternativ oder ergänzend hierzu eine Beschichtung mit einer Schicht aus amorphen Kohlenstoff (sog. diamond-like carbon, DLC) umfassen, die naturgemäß hydrophobe Eigenschaften aufweist, allerdings abhängig beispielsweise von Dotierelementen auch hydrophile Eigenschaften erhalten kann. So bewirkt beispielsweise eine Dotierung mit Stickstoff, Bor oder polaren Dotanden eine hydrophile Oberfläche der DLC-Schicht, während eine Dotierung mit beispielsweise Fluor-Atomen eine hydrophobe Eigenschaft der DLC-Schicht ermöglicht. Weiter ist bekannt, dass eine hydrophile DLC-Schicht beispielsweise durch Abscheidung aus einem Plasma bzw. durch Bestrahlung mit hochenergetischer Strahlung, beispielsweise UV-Strahlung, erhalten werden kann. Auf ähnliche Weise lassen sich oleophile Eigenschaften der DLC-Schicht einstellen.The hydrophilic, hydrophobic or oleophilic functional layer can alternatively or additionally comprise a coating with a layer of amorphous carbon (so-called diamond-like carbon, DLC), which naturally has hydrophobic properties, but depending on doping elements, for example, can also obtain hydrophilic properties. For example, doping with nitrogen, boron or polar dopants causes a hydrophilic surface of the DLC layer, while doping with, for example, fluorine atoms enables a hydrophobic property of the DLC layer. Furthermore, it is known that a hydrophilic DLC layer can be obtained, for example, by deposition from a plasma or by irradiation with high-energy radiation, for example UV radiation. Similarly, oleophilic properties of the DLC layer can be adjusted.
Die hydrophile, hydrophobe oder oleophile Funktionsschicht kann alternativ oder ergänzend zu den Alternativen der beiden vorhergehenden Absätze auch durch eine nanoskalige Strukturierung der Oberfläche erhalten werden, beispielsweise durch eine Nanoindentierung, so dass ggf. auf eine Beschichtung der Oberfläche mit einem anderen Material verzichtet werden kann. Als Funktionsschicht ist in diesem Fall der dreidimensionale Oberflächenabschnitt anzusehen, in dessen Tiefe sich die nanoskalige Strukturierung erstreckt.The hydrophilic, hydrophobic or oleophilic functional layer may alternatively or in addition to the alternatives of the two preceding paragraphs also be obtained by nanoscale structuring of the surface, for example by nanoindentation, so that optionally a coating of the surface with another material can be dispensed with. In this case, the functional layer is the three-dimensional surface section, in the depth of which the nanoscale structure extends.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass eines der Strangelemente eine reibungsbestimmende Beschichtung oder eine Strukturierung aufweist, deren Reibeigenschaften im Hinblick auf das Material der Oberfläche des anderen Strangelementes gewählt ist. Die reibungsbestimmende Beschichtung kann die Reibung zwischen den beiden Strangelementen erhöhen, so dass höhere Kräfte aufgenommen und die eingeleiteten Kräfte leichter entlang des Wälzkörpers verteilt werden können, bzw. die Reibung zwischen den beiden Strangelementen vermindern, so dass eingeleitete Kräfte eher lokal begrenzt sind. Die Strukturierung kann als eine Aufrauhung der Oberfläche des Strangelementes ausgebildet sein oder eine Profilierung umfassen, mit der die Oberfläche des anderen Strangelementes zusammenwirkt. Da die reibungsbestimmende Beschichtung bzw. die Strukturierung ebenfalls abschnittsweise zu der Kontaktfläche des Wälzkörpers zu der Laufbahn beiträgt, lassen sich weiter die Laufeigenschaften des Wälzkörpers, insbesondere dessen Reibverhalten, einstellen.It is preferably provided that one of the strand elements has a friction-determining coating or structuring whose friction properties are selected with regard to the material of the surface of the other strand element. The friction-determining coating can increase the friction between the two strand elements, so that higher forces can be absorbed and the forces introduced can be distributed more easily along the rolling element, or reduce the friction between the two strand elements, so that introduced forces are more localized. The structuring may be formed as a roughening of the surface of the strand element or comprise a profiling, with which cooperates the surface of the other strand element. Since the friction-determining coating or the Structuring also partially contributes to the contact surface of the rolling element to the raceway, can be further adjust the running properties of the rolling element, in particular its friction behavior.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass mindestens eines der mindestens zwei Strangelemente eine Oberfläche aufweist, an der eine erste Schicht angeordnet ist, wobei zwischen der Oberfläche und der ersten Schicht eine Zwischenschicht angeordnet ist. Dabei besteht die Zwischenschicht aus einem anderen Material als die Oberfläche des Strangelementes und die erste Schicht. Die Zwischenschicht kann beispielsweise aus einem mechanisch dämpfenden Material gebildet sein, beispielsweise einem Fluid, wobei das Fluid von der Oberfläche und der ersten Schicht jeweils fluiddicht eingeschlossen ist. Es versteht sich, dass zusätzlich zu der ersten Schicht eine zweite Schicht oder mehr als zwei Schichten vorgesehen sein können, ebenso wie mehr als nur eine Zwischenschicht vorgesehen sein kann, so dass eine Abfolge von Schichtlagen entsteht, die insbesondere mechanisch dämpfende Eigenschaften aufweist.It is preferably provided that at least one of the at least two strand elements has a surface on which a first layer is arranged, wherein an intermediate layer is arranged between the surface and the first layer. In this case, the intermediate layer consists of a different material than the surface of the strand element and the first layer. The intermediate layer can be formed, for example, from a mechanically damping material, for example a fluid, wherein the fluid is enclosed by the surface and the first layer in each case in a fluid-tight manner. It is understood that in addition to the first layer, a second layer or more than two layers may be provided, as well as more than just an intermediate layer may be provided, so that a sequence of layer layers is formed which has in particular mechanically damping properties.
Hinsichtlich des Wälzkörpers mit dem Korpus aus den mindestens zwei Strangelementen, insbesondere nach Anspruch 1 oder nach Anspruch 7, ist vorzugsweise vorgesehen dass eine elastische Einlage, insbesondere eine Kunststoff-Einlage, speziell aus einem gespritzten Elastomer, die Außenkontur des Wälzkörpers umgibt. Die Einlage vermittelt dem Korpus des Wälzkörpers eine Außenkontur, die der Hüllfläche entspricht, die der Wälzkörper bei der Drehung um dessen Drehachse beschreibt. Die Einlage kann die mindestens zwei Strangelemente des Korpus des Wälzkörpers vollständig umgeben bzw. soweit umgeben, dass die Berührlinien der mindestens zwei Strangelemente mit der Laufbahn sichtbar bleiben, oder nur abschnittsweise, beispielsweise die Endabschnitte der mindestens zwei Strangelemente aufnehmen und an den Endabschnitten vorhandene Trennkanten abdecken.With regard to the rolling body with the body of the at least two strand elements, in particular according to
Hinsichtlich der elastischen Einlage ist vorzugsweise vorgesehen, dass an oder in der Einlage ein Funktionselement, insbesondere ein Sensor, angeordnet ist. Das Funktionselement, insbesondere der Sensor, speziell ein Kraft-Sensor auf Basis von Dehnmessstreifen, kann an der Außenfläche der Einlage oder innerhalb der Einlage aufgenommen angeordnet sein.With regard to the elastic insert, it is preferably provided that a functional element, in particular a sensor, is arranged on or in the insert. The functional element, in particular the sensor, especially a force sensor based on strain gauges, can be arranged on the outer surface of the insert or accommodated within the insert.
Hinsichtlich des Funktionselementes, insbesondere des Sensors, ist besonders bevorzugt vorgesehen, dass das Funktionselement, insbesondere der Sensor, Daten drahtlos, insbesondere mittels Funktechnik oder Transpondertechnik, übermittelt. Die Daten können dabei Messwerte des Sensors sein, also physikalische oder chemische Größen, oder solche Sensorwerte, die den Sensor selbst charakterisieren, beispielsweise eine Betriebsnummer des Sensors oder, wenn der Sensor einen Energiespeicher umfasst, eine Information über den Ladezustand des Energiespeichers.With regard to the functional element, in particular of the sensor, it is particularly preferably provided that the functional element, in particular the sensor, transmits data wirelessly, in particular by means of radio technology or transponder technology. The data may be measured values of the sensor, ie physical or chemical quantities, or those sensor values which characterize the sensor itself, for example an operating number of the sensor or, if the sensor comprises an energy store, information about the state of charge of the energy store.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen.Further advantages and features of the invention will become apparent from the dependent claims and from the description of exemplary embodiments.
Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen näher beschrieben und erläutert.The invention will be described and explained in more detail below with reference to the accompanying drawings.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Detaillierte Beschreibung der ZeichnungenDetailed description of the drawings
Bei dem in
Bei dem in
Bei dem in
Für das in
Für das in
Bei dem in
Bei den im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleicher oder in ihrer technischen Funktion vergleichbare Elemente. Es sollen insbesondere die Unterschiede zu dem ersten, in
Da die drei Strangelemente
Aufgrund der ausgebildeten Fügefläche halten die drei Strangelemente
Der Wälzkörper umfasst weiter ein Füllelement
Ein Strangelement, beispielsweise das erste Strangelement
Das in
Es versteht sich, dass der Kern
Das erste Strangelement
Das dritte Strangelement
Das dritte Strangelement
Das erste Strangelement
Bei den vorstehend beschriebenem sechsten Ausführungsbeispiel waren jeweils zwei ebene Flächenabschnitte
Das erste Strangelement
Das erste Strangelement
Das erste Strangelement
Der Wälzkörper beschreibt bei der Drehung um die Drehachse
Ergänzend zu den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen kann noch eine elastische Einlage vorgesehen sein, die die Außenkontur des Wälzkörpers umgibt, so dass die Oberfläche der elastischen Einlage im wesentlichen mit der von den mindestens zwei Strangelementen bei der Drehung des Korpus beschriebenen Hüllfläche übereinstimmt, wobei die Oberfläche der elastischen Einlage mindestens abschnittsweise mit der von den Strangelementen beschriebenen Hüllfläche bündig abschließt. Die elastische Einlage kann bevorzugt aus einem Kunststoff, besonders bevorzugt aus einem elastischen Elastomer, bestehen, das gespritzt wurde.In addition to the embodiments described above, an elastic insert may be provided which surrounds the outer contour of the rolling element, so that the surface of the elastic insert substantially coincides with the envelope surface described by the at least two strand elements during the rotation of the body, wherein the surface of elastic insert at least partially flush with the envelope surface described by the strand elements. The elastic insert may preferably consist of a plastic, particularly preferably of an elastic elastomer, which has been injected.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- erstes Strangelementfirst strand element
- 22
- zweites Strangelementsecond strand element
- 33
- drittes Strangelementthird strand element
- 44
- viertes Strangelementfourth strand element
- 55
- fünftes Strangelementfifth strand element
- 66
- Drehachseaxis of rotation
- 77
- HüllflächenkonturHüllflächenkontur
- 88th
-
radial innenliegender Flächenabschnitt des ersten Strangelementes
1 radially inner surface portion of thefirst strand element 1 - 99
-
radial innenliegender Flächenabschnitt des zweiten Strangelementes
2 radially inner surface portion of thesecond strand element 2 - 1010
- erste Kontaktflächefirst contact surface
- 1111
- zweite Kontaktflächesecond contact surface
- 1212
- Nutgroove
- 1313
- radial innenliegender Flächenabschnitt des dritten Strangelementesradially inner surface portion of the third strand element
- 14, 14', 14''14, 14 ', 14' '
- KreisbogensegmentCircular arc segment
- 1515
- ebener Profilabschnittlevel profile section
- 1616
- ebener Profilabschnittlevel profile section
- 1717
- Füllelementfiller
- 1818
-
Kern des Füllelementes
17 Core of the fillingelement 17 - 1919
-
Mantel des Füllelementes
17 Shell of the fillingelement 17 - 20, 20'20, 20 '
- erster ebener Profilabschnittfirst level profile section
- 21, 21'21, 21 '
- zweiter ebener Profilabschnittsecond planar profile section
- 22, 22'22, 22 '
- Flankeflank
- 23, 23'23, 23 '
- Flankeflank
- 24, 24'24, 24 '
- Mittelteilmidsection
- 25, 25'25, 25 '
-
Außenfläche des Mittelteils
24 Outer surface of themiddle part 24 - 2626
-
ebener Flächenabschnitt des dritten Strangelementes
3 plane surface portion of thethird strand element 3
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102009024121 [0003, 0005] DE 102009024121 [0003, 0005]
- DE 604831 A [0008] DE 604831 A [0008]
- DE 107961 A [0009] DE 107961 A [0009]
- DE 109153 A [0010] DE 109153 A [0010]
Claims (15)
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Cited By (1)
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DE102014220872A1 (en) | 2014-10-15 | 2016-04-21 | Christof Diener | Oil attracting bearing with surface modified stainless steel bearing steel part |
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DE107961C (en) | ||||
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DE604831C (en) | 1932-08-24 | 1935-05-16 | Eugen Seifried Dipl Ing | roller |
-
2010
- 2010-04-30 DE DE201010018891 patent/DE102010018891A1/en not_active Withdrawn
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