DE102016202319A1 - bearing device - Google Patents

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DE102016202319A1
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Heiko Schmidt
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lagervorrichtung (1) zur Lagerung einer Welle (2) in einem stationär festgelegten Gehäuse (3), umfassend mindestens einen Außenring (4), mindestens einen Innenring (5) sowie mindestens eine in einem Wälzkörperkäfig (6) geführte Wälzkörperreihe (7), die radial zwischen dem mindestens einen Außenring (4) und dem mindestens einen Innenring (5) angeordnet ist, wobei mindestens eine Führungsfläche (9) zum Führen des Wälzkörperkäfigs (6) an einer Innenumfangsfläche des mindestens einen Außenrings (4) ausgebildet ist, wobei das Gehäuse (3) mindestens einen Ölversorgungskanal (10) aufweist, wobei ferner der mindestens eine Außenring (4) an einer Außenumfangsfläche (11) mindestens eine umlaufende Nut (12) aufweist, die dazu vorgesehen ist, einen an dem mindestens einen Ölversorgungskanal (10) anliegenden Teil des Außenrings (4) mit einem dem mindestens einen Ölversorgungskanal (10) gegenüberliegenden Teil des Außenrings (4) zu verbinden, und wobei der mindestens eine Außenring (4) an dem mindestens einen Ölversorgungskanal (10) gegenüberliegenden Teil des Außenrings (4) mindestens eine Bohrung (13) zur Durchführung des Öls zur mindestens einen Wälzkörperreihe (7) aufweist.The invention relates to a bearing device (1) for supporting a shaft (2) in a stationary fixed housing (3) comprising at least one outer ring (4), at least one inner ring (5) and at least one row of rolling elements guided in a rolling element cage (6) ( 7) which is arranged radially between the at least one outer ring (4) and the at least one inner ring (5), wherein at least one guide surface (9) for guiding the Wälzkörperkäfigs (6) on an inner peripheral surface of the at least one outer ring (4) is formed wherein the housing (3) comprises at least one oil supply channel (10), further comprising the at least one outer ring (4) on an outer peripheral surface (11) at least one circumferential groove (12) provided to the at least one oil supply channel (10) adjoining part of the outer ring (4) with a the at least one oil supply channel (10) opposite part of the outer ring (4), u nd wherein the at least one outer ring (4) on the at least one oil supply channel (10) opposite part of the outer ring (4) has at least one bore (13) for passing the oil to at least one row of rolling elements (7).

Description

Die Erfindung betrifft eine Lagervorrichtung zur Lagerung einer Welle in einem stationär festgelegten Gehäuse. Das Anwendungsgebiet der Erfindung erstreckt sich vornehmlich auf Wälzlager für Turbolader und Turboverdichter.The invention relates to a bearing device for supporting a shaft in a stationary fixed housing. The field of application of the invention extends primarily to rolling bearings for turbochargers and turbocompressors.

Ein Abgasturbolader einer Brennkraftmaschine weist ein Turbinenrad, ein Verdichterrad und eine das Turbinenrad drehfest mit dem Verdichterrad verbindende Läuferwelle auf. Die Läuferwelle ist üblicherweise über wenigstens ein Radialwälzlager oder Radialgleitlager drehbar in einem Gehäuse des Turboladers angeordnet. Ein Radialwälzlager für einen Abgasturbolader kann zur Aufnahme von radialen und axialen Lasten als zweireihiges Schulterkugellager ausgebildet sein. Ein Schulterkugellager weist eine für Rillenkugellager übliche Ausbildung des Lagerinnenrings auf, während der Lageraußenring mit einer Schulter versehen ist. Ein fertig montiertes Radialwälzlager kann auf eine Läuferwelle eines Abgasturboladers gesteckt werden. Anschließend kann die aus dem Radialwälzlager und der Läuferwelle gebildete Baugruppe in ein Gehäuse eines Abgasturboladers eingesetzt werden.An exhaust-gas turbocharger of an internal combustion engine has a turbine wheel, a compressor wheel and a rotor shaft connecting the turbine wheel in a rotationally fixed manner to the compressor wheel. The rotor shaft is usually arranged rotatably in a housing of the turbocharger via at least one radial rolling bearing or radial plain bearing. A radial roller bearing for an exhaust gas turbocharger can be designed to accommodate radial and axial loads as a double-row shoulder ball bearings. A shoulder ball bearing has a usual for deep groove ball bearings training of the bearing inner ring, while the bearing outer ring is provided with a shoulder. A fully assembled radial rolling bearing can be placed on a rotor shaft of an exhaust gas turbocharger. Subsequently, the assembly formed from the radial rolling bearing and the rotor shaft can be inserted into a housing of an exhaust gas turbocharger.

Ein Lageraußenring der oben bezeichneten Gattung ist aus der DE 10 2010 054 904 A1 bekannt. Diese offenbart ein doppelreihiges Radialwälzlager für einen Abgasturbolader, mit in ein Lagergehäuse des Abgasturboladers einpressbaren Trägerringen, einem von den Trägerringen radial umfassten Lageraußenring und einem über Wälzkörperreihen drehbar in dem Lageraußenring angeordneten Lagerinnenring. Die Wälzkörper jeder Wälzkörperreihe sind jeweils mittels eines Wälzkörperkäfigs beabstandet zueinander angeordnet und werden mittels des jeweiligen Wälzkörperkäfigs relativ zueinander geführt. An einer Innenmantelfläche des Lageraußenrings sind zwei ringförmig ausgebildete Führungsflächen zum Führen von jeweils einem Wälzkörperkäfig axial beabstandet voneinander und jeweils umlaufend angeordnet. Jede Führungsfläche wirkt zum Führen des jeweiligen Wälzkörperkäfigs mit einer an einer Außenmantelfläche des jeweiligen Wälzkörperkäfigs angeordneten, ringförmig ausgebildeten weiteren Führungsfläche zusammen. Der Lageraußenring umfasst des Weiteren zwei axial beabstandet voneinander an einer Innenmantelfläche des Lageraußenrings angeordnete Laufbahnen zum Führen von jeweils einer Wälzkörperreihe des Radialwälzlagers und wenigstens zwei den Lageraußenring radial durchdringende Spritzölbohrungen, welche schräg zu einer Querebene des Lageraußenringes verlaufen und in einen zwischen den Führungsflächen angeordneten mittleren Bereich des Lageraußenrings einmünden. Die Spritzölbohrungen werden über in dem Lagergehäuse des Abgasturboladers und den Trägerringen ausgebildete Versorgungsbohrungen und umlaufende Nuten mit Schmieröl versorgt.A bearing outer ring of the type described above is known from DE 10 2010 054 904 A1 known. This discloses a double-row radial rolling bearing for an exhaust gas turbocharger, with einpressbaren in a bearing housing of the exhaust gas turbocharger carrier rings, one of the support rings radially encompassed bearing outer ring and a rotatable about Wälzkörperreihen arranged in the bearing outer ring bearing inner ring. The rolling elements of each row of rolling elements are each arranged spaced from one another by means of a rolling element cage and are guided relative to one another by means of the respective rolling element cage. On an inner circumferential surface of the bearing outer ring, two ring-shaped guide surfaces for guiding each one Wälzkörperkäfig axially spaced from each other and each arranged circumferentially. Each guide surface acts to guide the respective Wälzkörperkäfigs with a arranged on an outer circumferential surface of the respective Wälzkörperkäfigs, ring-shaped further guide surface together. The bearing outer ring further comprises two axially spaced apart arranged on an inner circumferential surface of the bearing outer raceways for guiding one rolling element of the radial rolling bearing and at least two the bearing outer ring radially penetrating spray oil holes, which extend obliquely to a transverse plane of the bearing outer ring and in an arranged between the guide surfaces central region of the bearing outer ring open. The spray oil holes are supplied with lubricating oil via supply bores and circumferential grooves formed in the bearing housing of the exhaust gas turbocharger and the carrier rings.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Lagervorrichtung der zuvor genannten Art weiterzuentwickeln, und insbesondere die Schmierung zu verbessern.The object of the invention is to develop a bearing device of the aforementioned type, and in particular to improve the lubrication.

Die erfindungsgemäße Lagervorrichtung zur Lagerung einer Welle in einem stationär festgelegten Gehäuse umfasst mindestens einen Außenring, mindestens einen Innenring sowie mindestens eine in einem Wälzkörperkäfig geführte Wälzkörperreihe, die radial zwischen dem mindestens einen Außenring und dem mindestens einen Innenring angeordnet ist, wobei mindestens eine Führungsfläche zum Führen des Wälzkörperkäfigs an einer Innenumfangsfläche des mindestens einen Außenrings ausgebildet ist, wobei das Gehäuse mindestens einen Ölversorgungskanal aufweist, wobei ferner der mindestens eine Außenring an einer Außenumfangsfläche mindestens eine umlaufende Nut aufweist, die dazu vorgesehen ist einen an dem mindestens einen Ölversorgungskanal anliegenden Teil des Außenrings mit einem dem mindestens einen Ölversorgungskanal gegenüberliegenden Teil des Außenrings zu verbinden, und wobei der mindestens eine Außenring an dem mindestens einen Ölversorgungskanal gegenüberliegenden Teil des Außenrings mindestens eine Bohrung zur Durchführung des Öls zur mindestens einen Wälzkörperreihe aufweist. Mit anderen Worten wird das Öl zur Schmierung der Lagervorrichtung, insbesondere zur Schmierung des Wälzkörperkäfigs über den Ölversorgungskanal im Gehäuse oberhalb des Außenrings über die Nut an der Außenumfangsfläche des Außenrings zur Bohrung in einem unteren Teil des Außenrings geführt. Die Fließrichtung erfolgt über die Schwerkraft bis zur Bohrung, wobei der Öldruck vom Ölversorgungskanal über die, an der Außenumfangsfläche gelegenen Nut bis zur Bohrung im Außenring sinkt. Dies reduziert zum einen die Ölmenge, die durch die Bohrung des Außenrings in das Lagerinnere gelangt, zum anderen werden aber auch Partikel dadurch daran gehindert in das Lagerinnere zu gelangen.The bearing device according to the invention for supporting a shaft in a stationary fixed housing comprises at least one outer ring, at least one inner ring and at least one guided in a Wälzkörperkäfig Wälzkörperreihe which is arranged radially between the at least one outer ring and the at least one inner ring, wherein at least one guide surface for guiding the rolling element cage is formed on an inner peripheral surface of the at least one outer ring, wherein the at least one outer ring on an outer peripheral surface has at least one circumferential groove provided with a part of the outer ring adjacent to the at least one oil supply channel a part of the outer ring opposite the at least one oil supply channel, and wherein the at least one outer ring opposite to the at least one oil supply channel end part of the outer ring has at least one bore for the passage of the oil to at least one row of rolling elements. In other words, the oil for lubricating the bearing device, in particular for lubricating the Wälzkörperkäfigs via the oil supply passage in the housing above the outer ring over the groove on the outer peripheral surface of the outer ring to the bore in a lower part of the outer ring. The flow direction is by gravity to the bore, wherein the oil pressure from the oil supply channel on the, located on the outer peripheral surface groove to the bore in the outer ring decreases. This reduces on the one hand the amount of oil that passes through the bore of the outer ring in the bearing interior, on the other hand, but also particles are prevented from entering the camp interior.

Vorzugsweise ist die mindestens eine Bohrung zur Durchführung des Öls im Wesentlichen radial im mindestens einen Außenring ausgebildet. Insbesondere ist die Bohrung in dem mindestens einen vom Ölversorgungskanal gegenüberliegenden Teil des Außenrings im Winkel von mindestens 45° bis maximal 135° zur Wellenlängsrichtung ausgebildet. Ferner ist die Strömungsgeschwindigkeit des Öls durch den Durchmesser der Bohrung beeinflussbar. Ein größerer Bohrdurchmesser hat eine geringere Strömungsgeschwindigkeit zur Folge und verringert somit die Tendenz, dass Partikel entgegen der Schwerkraft mit der Strömung in die Bohrung fließen.Preferably, the at least one bore for the passage of the oil is formed substantially radially in at least one outer ring. In particular, the bore in the at least one of the oil supply channel opposite part of the outer ring is formed at an angle of at least 45 ° to a maximum of 135 ° to the wavelength direction. Furthermore, the flow velocity of the oil can be influenced by the diameter of the bore. A larger bore diameter results in lower flow velocity and thus reduces the tendency for particles to flow against the flow of gravity into the bore.

Bevorzugt ist die mindestens eine Bohrung zur Durchführung des Öls als Stufenbohrung mit mindestens zwei Durchmessern ausgebildet. Vorzugsweise ist der größte Durchmesser der Bohrung an der Außenumfangsfläche des Außenrings angeordnet. Dementsprechend ist der kleinste Durchmesser der Bohrung an der Innenumfangsfläche beziehungsweise an der Führungsfläche des Außenrings ausgebildet. Preferably, the at least one bore for the passage of the oil is formed as a stepped bore having at least two diameters. Preferably, the largest diameter of the bore is disposed on the outer peripheral surface of the outer ring. Accordingly, the smallest diameter of the bore is formed on the inner peripheral surface or on the guide surface of the outer ring.

Ferner bevorzugt ist die mindestens eine Bohrung in der Führungsfläche ausgebildet, wobei ein Öldurchfluss zwischen der Führungsfläche und dem Wälzkörperkäfig durch eine axiale Anordnung des Wälzkörperkäfigs an der Führungsfläche einstellbar ist. Mit anderen Worten wird die axiale Anordnung des Wälzkörperkäfigs an der Führungsfläche derart angeordnet, dass eine ausreichende Ölmenge zur Schmierung des Wälzkörperkäfigs in das Lagerinnere gelangt, sowie Partikel, die durch die radiale Bohrung im Außenring bis zur Führungsebene gelangt sind, daran gehindert werden das Lagerinnere, insbesondere die Laufflächen der Wälzkörper zu erreichen und in Folge dessen zu verschmutzen.Further preferably, the at least one bore is formed in the guide surface, wherein an oil flow between the guide surface and the Wälzkörperkäfig is adjustable by an axial arrangement of the Wälzkörperkäfigs on the guide surface. In other words, the axial arrangement of the Wälzkörperkäfigs is arranged on the guide surface such that a sufficient amount of oil for lubrication of the Wälzkörperkäfigs passes into the bearing interior, as well as particles that have passed through the radial bore in the outer ring to the management level, are prevented from the camp interior, in particular to reach the running surfaces of the rolling elements and to pollute as a result.

Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung zwei bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beiden Figuren näher dargestellt, wobei gleiche oder ähnliche Elemente mit dem gleichen Bezugszeichen versehen sind. Es zeigenFurther measures improving the invention will be described in more detail below together with the description of two preferred embodiments of the invention with reference to the two figures, wherein the same or similar elements are provided with the same reference numerals. Show it

1 eine schematische Schnittdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Lagervorrichtung, und 1 a schematic sectional view of a first embodiment of a storage device according to the invention, and

2 eine schematische Schnittdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Lagervorrichtung. 2 a schematic sectional view of a second embodiment of the storage device according to the invention.

Gemäß der 1 und 2 ist eine erfindungsgemäße Lagervorrichtung 1 zur Lagerung einer Welle 2 in einem stationär festgelegten Gehäuse 3 vorgesehen. Die Lagervorrichtung 1 umfasst einen Außenring 4, zwei Innenringe 5 und zwei Wälzkörperreihen 7, deren Wälzkörper mittels eines jeweiligen Wälzkörperkäfigs 6 beabstandet zueinander angeordnet und geführt sind. An einer Innenumfangsfläche 8 des Außenrings 4 ist zum Führen des jeweiligen Wälzkörperkäfigs 6 eine Führungsfläche 9 ausgebildet. Das Gehäuse 3 weist zwei Ölversorgungskanäle 10 zur Schmierung der Lagervorrichtung auf. An einer Außenumfangsfläche 11 des Außenrings 4 sind zwei umlaufende Nuten 12 ausgebildet. Die beiden Nuten 12 sind dazu vorgesehen, einen an den Ölversorgungskanälen 10 anliegenden Teil des Außenrings 4 mit einem den Ölversorgungskanälen 10 gegenüberliegenden Teil des Außenrings 4 zu verbinden.According to the 1 and 2 is a storage device according to the invention 1 for supporting a shaft 2 in a stationary fixed housing 3 intended. The storage device 1 includes an outer ring 4 , two inner rings 5 and two rows of rolling elements 7 , The rolling elements by means of a respective Wälzkörperkäfigs 6 spaced apart from each other and are guided. On an inner peripheral surface 8th of the outer ring 4 is for guiding the respective Wälzkörperkäfigs 6 a guide surface 9 educated. The housing 3 has two oil supply channels 10 for lubricating the bearing device. On an outer peripheral surface 11 of the outer ring 4 are two circumferential grooves 12 educated. The two grooves 12 are intended to be one on the oil supply channels 10 adjacent part of the outer ring 4 with one of the oil supply channels 10 opposite part of the outer ring 4 connect to.

Gemäß 1 weist die erfindungsgemäße Lagervorrichtung 1 in dem den Ölversorgungskanälen 10 gegenüberliegenden Teil des Außenrings 4 zwei Bohrungen 13 zur Durchführung des Öls zu den Wälzkörperreihen 7 auf. Die Bohrungen 13 sind in einem Winkel 15 von 120° und 75° zur Wellenlängsrichtung ausgebildet.According to 1 has the storage device according to the invention 1 in the oil supply channels 10 opposite part of the outer ring 4 two holes 13 for the passage of the oil to the rows of rolling elements 7 on. The holes 13 are at an angle 15 formed by 120 ° and 75 ° to the wavelength direction.

Gemäß 2 weist die erfindungsgemäße Lagervorrichtung 1 in dem den Ölversorgungskanälen 10 gegenüberliegenden Teil des Außenrings 4 zwei Stufenbohrungen 14 zur Durchführung des Öls zur den Wälzkörperreihen 7 auf. Die Stufenbohrungen 14 weisen zwei verschiedene Durchmesser auf, wobei an der Außenumfangsfläche 11 des Außenrings 4 der größere Durchmesser und an der Innenumfangsfläche 8 des Außenrings 4 der kleinere Durchmesser angeordnet ist. Die Stufenbohrungen 14 sind in einem Winkel 15 von 120° und 75° zur Wellenlängsrichtung ausgebildet.According to 2 has the storage device according to the invention 1 in the oil supply channels 10 opposite part of the outer ring 4 two stepped holes 14 for the passage of the oil to the rows of rolling elements 7 on. The stepped holes 14 have two different diameters, wherein on the outer peripheral surface 11 of the outer ring 4 the larger diameter and on the inner peripheral surface 8th of the outer ring 4 the smaller diameter is arranged. The stepped holes 14 are at an angle 15 formed by 120 ° and 75 ° to the wavelength direction.

Die Durchflussrate des Öls durch die Bohrungen 13 und Stufenbohrungen 14 ist über die jeweiligen Bohrungsdurchmesser, den jeweiligen Winkel 15, und insbesondere durch eine axiale Anordnung des jeweiligen Wälzkörperkäfigs 6 an der jeweiligen Führungsfläche 9 und der damit verbundenen Überdeckung der jeweiligen Bohrung 13, 14 durch den jeweiligen Wälzkörperkäfig 6 einstellbar. The flow rate of the oil through the holes 13 and stepped holes 14 is about the respective bore diameter, the respective angle 15 , And in particular by an axial arrangement of the respective Wälzkörperkäfigs 6 at the respective guide surface 9 and the associated coverage of the respective bore 13 . 14 through the respective Wälzkörperkäfig 6 adjustable.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Lagervorrichtung bearing device
22
Welle wave
33
Gehäuse casing
44
Außenring outer ring
55
Innenring inner ring
66
Wälzkörperkäfig Rolling Element
77
Wälzkörperreihe rolling body row
88th
Innenumfangsfläche Inner circumferential surface
99
Führungsfläche guide surface
1010
Ölversorgungskanal Oil supply channel
1111
Außenumfangsfläche Outer circumferential surface
1212
Nut groove
1313
Bohrung drilling
1414
Stufenbohrung stepped bore
1515
Winkel angle

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102010054904 A1 [0003] DE 102010054904 A1 [0003]

Claims (4)

Lagervorrichtung (1) zur Lagerung einer Welle (2) in einem stationär festgelegten Gehäuse (3), umfassend mindestens einen Außenring (4), mindestens einen Innenring (5) sowie mindestens eine in einem Wälzkörperkäfig (6) geführte Wälzkörperreihe (7), die radial zwischen dem mindestens einen Außenring (4) und dem mindestens einen Innenring (5) angeordnet ist, wobei mindestens eine Führungsfläche (9) zum Führen des Wälzkörperkäfigs (6) an einer Innenumfangsfläche des mindestens einen Außenrings (4) ausgebildet ist, wobei das Gehäuse (3) mindestens einen Ölversorgungskanal (10) aufweist, wobei ferner der mindestens eine Außenring (4) an einer Außenumfangsfläche (11) mindestens eine umlaufende Nut (12) aufweist, die dazu vorgesehen ist, einen an dem mindestens einen Ölversorgungskanal (10) anliegenden Teil des Außenrings (4) mit einem dem mindestens einen Ölversorgungskanal (10) gegenüberliegenden Teil des Außenrings (4) zu verbinden, und wobei der mindestens eine Außenring (4) an dem mindestens einen Ölversorgungskanal (10) gegenüberliegenden Teil des Außenrings (4) mindestens eine Bohrung (13) zur Durchführung des Öls zur mindestens einen Wälzkörperreihe (7) aufweist.Storage device ( 1 ) for supporting a shaft ( 2 ) in a stationary fixed housing ( 3 ) comprising at least one outer ring ( 4 ), at least one inner ring ( 5 ) and at least one in a Wälzkörperkäfig ( 6 ) guided rolling element row ( 7 ), which radially between the at least one outer ring ( 4 ) and the at least one inner ring ( 5 ), wherein at least one guide surface ( 9 ) for guiding the rolling element cage ( 6 ) on an inner peripheral surface of the at least one outer ring ( 4 ) is formed, wherein the housing ( 3 ) at least one oil supply channel ( 10 ), wherein furthermore the at least one outer ring ( 4 ) on an outer peripheral surface ( 11 ) at least one circumferential groove ( 12 ), which is provided to one on the at least one oil supply channel ( 10 ) adjacent part of the outer ring ( 4 ) with a the at least one oil supply channel ( 10 ) opposite part of the outer ring ( 4 ), and wherein the at least one outer ring ( 4 ) on the at least one oil supply channel ( 10 ) opposite part of the outer ring ( 4 ) at least one bore ( 13 ) for the passage of the oil to at least one row of rolling elements ( 7 ) having. Lagervorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Bohrung (13) zur Durchführung des Öls im Wesentlichen radial im mindestens einen Außenring (4) ausgebildet ist.Storage device ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the at least one bore ( 13 ) for the passage of the oil substantially radially in at least one outer ring ( 4 ) is trained. Lagervorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Bohrung (13) zur Durchführung des Öls als Stufenbohrung (14) mit mindestens zwei Durchmessern ausgebildet ist.Storage device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one bore ( 13 ) for the passage of the oil as a stepped bore ( 14 ) is formed with at least two diameters. Lagervorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Bohrung (13) in der Führungsfläche (9) ausgebildet ist, wobei ein Öldurchfluss zwischen der Führungsfläche (9) und dem Wälzkörperkäfig (6) durch eine axiale Anordnung des Wälzkörperkäfigs (6) an der Führungsfläche (9) einstellbar ist.Storage device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one bore ( 13 ) in the guide surface ( 9 ), wherein an oil flow between the guide surface ( 9 ) and the Wälzkörperkäfig ( 6 ) by an axial arrangement of the Wälzkörperkäfigs ( 6 ) on the guide surface ( 9 ) is adjustable.
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