DE102016211781A1 - Wälzlagereinheit für Radlageranordnung - Google Patents

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Matthias Schuler
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Abstract

Offenbart wird eine Wälzlagereinheit (1), insbesondere für eine Radlageranordnung (100) eines Fahrzeugs, mit einem Wälzlager (4), das einen Lageraußenring (6) und einen Lagerinnenring (8) aufweist, die zwischen sich einen Lagerinnenraum (10) definieren, in dem Wälzkörper (12) angeordnet sind, und wobei der Lagerinnenring (8) eine zum Lagerinnenraum (10) weisende Lagerinnenringfläche (26) und axial abschließende Stirnflächen (40) aufweist, und mit einer ersten Dichtungsanordnung (16), die über ein Halteelement (20) an dem Lageraußenring (6) festgelegt ist und ein Dichtelement (46) trägt das gegen die Lagerinnenringfläche (26) oder eine vom Lagerinnenring (8) getragenen Anlaufhülse anläuft und den Lagerinnenraum (10) abdichtet, wobei das Halteelement (20) als Winkelblechelement ausgebildet ist, das einen sich axial erstreckenden Ringschenkel (22) und einen sich nach radial innen erstreckenden ringförmigen Flansch (24) aufweist, wobei der sich nach radial innen erstreckende Flansch (24) sich über die Lagerinnenringfläche (26) erstreckt, sowie eine Radlageranordnung (100) mit einer derartigen Wälzlagereinheit (1).

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wälzlagereinheit, insbesondere für eine Radlageranordnung eines Fahrzeugs, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 sowie eine Radlageranordnung mit einer derartigen Wälzlagereinheit.
  • Radlageranordnungen, insbesondere für Nutzfahrzeuge, weisen üblicherweise zwei axial benachbarte Wälzlager mit jeweils einem Lageraußenring und jeweils einem Lagerinnenring auf, zwischen denen Wälzkörper angeordnet sind. Beim Einbau in das Radlager werden die Lagerinnenringe mit Rollensatz und die Lageraußenringe separat zusammengebaut und geschmiert. Um bei einer derartigen Radlageranordnung eine vereinfachte Montage bereitzustellen, ist es ebenfalls bekannt die Wälzlager als vormontierte Wälzlagereinheiten bereitzustellen. Problematisch dabei ist jedoch, dass die Lagerringe während des Transports gesichert werden müssen, um ein Herausrutschen des jeweiligen Lagerrings aus dem Wälzlager oder allgemein ein Auseinanderfallen des Wälzlagers zu verhindern.
  • Aus dem Stand der Technik ist bekannt, ein Halteelement vorzusehen, das die Lagerringe der vormontierten Wälzlagereinheit während des Transports sichert. Nachteilig dabei ist jedoch, dass das Halteelement vor der Montage der Wälzlagereinheit in das Radlager wieder abgebaut werden muss, so dass sich Fertigungszeiten und Herstellungskosten erhöhen.
  • Zudem kann das Halteelement das Wälzlager nicht gegen einen Schmutzeintrag absichern, so dass während des Transports oder der Montage Schmutz in das Wälzlager gelangen kann. Ebenfalls problematisch ist, dass auch bei derartig vormontierten Lagern ein Fetten des Lagers während der Montage erfolgen muss, da die Halteelemente zwar die Lagerringe in ihrer vorbestimmten Position halten, nicht aber dafür sorgen, dass Schmiermittel in dem Lager verbleibt. So ist möglich, dass das Lager während der Montage mit einem „falschen“ Schmiermittel geschmiert wird, was die Lebensdauer des Lagers reduziert.
  • Es ist deshalb Aufgabe vorliegender Erfindung, eine Wälzlagereinheit für ein Radlager bereitzustellen, bei der die Lagerringe während eines Transports gesichert sind, die eine Schmiermittelrückhaltefunktion aufweist, und schnell und in einfacher Weise in das Radlager montiert werden kann.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Wälzlagereinheit nach Anspruch 1 sowie durch eine Radlageranordnung nach Anspruch 10 gelöst.
  • Im Folgenden wird eine Wälzlagereinheit, insbesondere für eine Radlageranordnung eines Fahrzeugs vorgestellt mit einem Wälzlager, das einen Lageraußenring und einen Lagerinnenring aufweist, die zwischen sich einen Lagerinnenraum definieren, in dem Wälzkörper angeordnet sind. Der Lagerinnenring weist weiterhin eine zum Lagerinnenraum weisende Lagerinnenringfläche und axial abschließende Stirnflächen auf. Die Wälzlagereinheit umfasst zudem eine erste Dichtungsanordnung, die über ein Halteelement an dem Lageraußenring festgelegt ist und ein Dichtelement trägt das gegen die Lagerinnenringfläche oder eine vom Lagerinnenring getragenen Anlaufhülse anläuft und den Lagerinnenraum abdichtet.
  • Um die Wälzlagereinheit gegen ein Auseinanderfallen abzusichern, ohne dass eine Transportsicherung vor der Montage entfernt werden muss, wird vorgeschlagen, das Halteelement als Winkelblechelement auszubilden, das einen sich axial erstreckenden Ringschenkel und einen sich nach radial innen erstreckenden ringförmigen Flansch aufweist, wobei der sich nach radial innen erstreckende Flansch sich über die Lagerinnenringfläche erstreckt. Der sich nach radial innen erstreckende Flansch stützt so den Lageraußenring am Lagerinnenring ab und sichert das zusammengebaute Wälzlager gegen ein Auseinanderfallen. Gleichzeitig sorgt das Halteelement für einen Schutz gegen ein Eindringen von grobem Schmutz in das Lager während Transport, Montage und Betrieb.
  • Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, weist weiterhin der Lagerinnenring an der der Dichtungsanordnung zugeordneten Stirnfläche einen Absatz auf, in der der sich nach radial innen erstreckende Flansch aufgenommen ist. Dadurch kann eine axial möglichst platzsparende Transportsicherung bereitgestellt werden.
  • Dabei weist vorzugsweise der Absatz eine sich radial erstreckende Absatzfläche und eine sich axial erstreckende Absatzfläche auf, wobei der sich radial nach innen erstreckende Flansch von den Absatzflächen beabstandet angeordnet ist und eine Spaltdichtung ausbildet. Diese Spaltdichtung sorgt für einen besonders guten Schutz gegen grobe Verschmutzung. Gleichzeitig kann dadurch ein reibungsfreier Betrieb des Wälzlagers gewährleistet werden.
  • Weiterhin ist vorteilhaft, wenn der Absatz über eine auf den Lagerinnenring aufgeschobene Anlaufhülse ausgebildet ist, wobei vorzugsweise die sich axial erstreckende Absatzfläche über die Lagerinnenringfläche und die radial erstreckende Absatzfläche von einer Stirnfläche der Anlaufhülse gebildet ist. Dadurch entfällt ein zusätzliches Bearbeiten des Lagerinnenrings. Zudem können auch bestehende Wälzlager mit den Dichtungsanordnungen ausgestattet werden. Anlaufhülsen haben den zusätzlichen Vorteil, dass sie besonders glatte Oberflächen aufweisen, die ein verschleißfreies Anliegen von Dichtlippen ermöglichen, wodurch die Lebensdauer des Lagers erhöht werden kann.
  • Gemäß einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel sind die Stirnfläche des Lagerinnenrings und eine äußere Fläche des sich nach radial innen erstreckenden Flansches zueinander fluchtend angeordnet. Dadurch ist auch ein Einbau des Wälzlagers auf einem Achszapfen mit Achszapfenschulter problemlos möglich.
  • Ein weiteres Ausführungsbeispiel zeigt eine Wälzlagereinheit, bei der der Lageraußenring auf Seite der ersten Dichtungsanordnung derart axial verlängert ist, dass eine Stirnseite des Lageraußenrings fluchtend mit der Stirnseite des Lagerinnenrings ausgebildet ist. Dadurch kann eine besonders gute Befestigungsmöglichkeit für das Halteelement geschaffen werden.
  • Gemäß einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel, weist die erste Dichtungsanordnung ein mit dem Halteelement drehfest verbundenes Trägerelement auf, das stoffschlüssig, beispielsweise über Anvulkanisieren, und/oder kraftschlüssig, beispielsweise über Klemmen mit dem Dichtelement verbunden ist. Dabei ist vorzugsweise das Trägerelement axial innerhalb des sich nach radial innen erstreckenden Flansches des Halteelements angeordnet. Dadurch kann ein Eintrag von Schmutz oder Wasser aus der Außenumgebung in den Lagerinnenraum noch effektiv verhindert werden. Weiterhin kann das Dichtelement zumindest eine Dichtlippe aufweisen, die gegen den Lagerinnenring und/oder eine Anlaufhülse abdichtet. Alternativ oder zusätzlich kann das Dichtelement ein Vorspannelement, beispielsweise ein Federelement, aufweisen, was für eine besonders gute Abdichtung sorgt.
  • Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die Wälzlagereinheit eine zweite Dichtungsanordnung auf, die auf der der ersten Dichtungsanordnung gegenüberliegenden axialen Seite des Wälzlagers angeordnet ist und den Lagerinnenraum abdichtet. Dadurch kann eine Wälzlagereinheit bereitgestellt werden, die einen von einer Außenumgebung abgedichteten Lagerinnenraum aufweist. Eine derartige Wälzlagereinheit kann als vormontierte mit Schmiermittel vorbefüllte Lagereinheit bereitgestellt werden, die einfach und schnell in ein Radlager montiert werden kann. Eine Fehlbefüllung mit „falschem“ Schmiermittel und/oder eine Verschmutzung aufgrund eines Wasser- und/oder Schmutzeintrags in das Lagerinnere ist ebenfalls zuverlässig verhindert. Dadurch können auch Radlager mit vormontierten Lagereinheiten bestückt werden, die den separaten Einbau einzelner Wälzlagereinheiten erfordern.
  • Dabei ist bevorzugt, wenn die zweite Dichtungsanordnung drehfest mit dem Lageraußenring verbunden ist und ein Dichtelement aufweist, das gegen die Lagerinnenringfläche oder eine vom Lagerinnenring getragenen Anlaufhülse anläuft. Für die drehfeste Befestigung am Lageraußenring ist insbesondere bevorzugt eine Nut in dem Außenring vorzugsehen, in der die zweite Dichtungsanordnung aufgenommen ist.
  • Ein weiterer Aspekt vorliegender Erfindung betrifft eine Radlageranordnung eines Fahrzeugs mit einer Wälzlagereinheit, die wie oben beschriebenen ausgebildet sein kann.
  • Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen sind in der Beschreibung, den Ansprüchen oder den Zeichnungen definiert. Dabei sind insbesondere die in der Beschreibung und in den Zeichnungen angegebenen Kombinationen der Merkmale rein exemplarisch, so dass die Merkmale auch einzeln oder anders kombiniert vorliegen können.
  • Im Folgenden soll die Erfindung anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben werden. Dabei sind die Ausführungsbeispiele und die in den Ausführungsbeispielen gezeigten Kombinationen rein exemplarisch und sollen nicht den Schutzbereich der Erfindung festlegen. Dieser wird allein durch die anhängigen Ansprüche definiert.
  • Es zeigen:
  • 1: eine schematische Querschnittsdarstellung einer Radlageranordnung mit einer erfindungsgemäßen Wälzlagereinheit;
  • 2: eine Detailansicht der in 1 gezeigten Wälzlagereinheit; und
  • 3: eine weitere Detailansicht der in 1 gezeigten Wälzlagereinheit.
  • Im Folgenden werden gleiche bzw. funktionell gleich wirkende Elemente mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
  • 1 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung durch eine Radlageranordnung 100 für ein Fahrzeug, die ausschnittsweisevergrößert in 2 und 3 dargestellt ist. Dabei ist die in 1 gezeigte Radlageranordnung 100 als ein zweireihiges Kegelrollenlager 2, 4 ausgebildet, wobei die beiden Kegelrollenlager in einer O-Anordnung angeordnet sind, um eine hohe Steifigkeit gegen Seitenkräfte zu ermöglichen.
  • Der Einfachheit halber wird im Folgenden auf das Kegelrollenlager 4 eingegangen, das die erfindungsgemäßen Elemente trägt.
  • Das in der 1 gezeigte Wälzlager 4 umfasst einen Lageraußenring 6 und einen drehbar dazu ausgebildeten Lagerinnenring 8, die zwischen sich einen Lagerinnenraum 10 ausbilden, in dem Wälzkörper 12 angeordnet sind. Optional können die Wälzkörper 12 in einem Lagerkäfig 14 aufgenommen sein. Die 1 zeigt weiterhin, dass radlageraußenseitig axial neben den Wälzkörpern 12 zwischen dem Lageraußenring 6 und dem Lagerinnenring 8 eine erste, äußere Dichtungsanordnung 16 und radlagerinnenseitig eine zweite, innere Dichtungsanordnung 18 angeordnet sind, die das Wälzlager 4 vor einem Eintritt von Schmutz oder Wasser aus einer Außenumgebung abdichten. Zusammen bilden das Wälzlager 4 und die Dichtungsanordnungen 16, 18 eine Wälzlagereinheit 1, die als vormontierte und vorgeschmierte Wälzlagereinheit 1 bereitgestellt und einer Radnabe aufgenommen werden kann.
  • Damit die Wälzlagereinheit 1 aber als vormontierte Einheit bereitgestellt werden kann, muss sie nicht nur eine gute Abdichtung gegen einen Eintrag von Schmutz bzw. einen Austrag von Schmiermittel aufweisen, sondern auch gegen ein Auseinanderfallen gesichert werden. Gerade bei der hier dargestellten Kegelrollenform würde ohne Sicherung das Wälzlager 2; 4 in Richtung Radlagerinnenraum I leicht auseinanderfallen.
  • Deshalb ist die erste Dichtungsanordnung 16 nicht, wie im Stand der Technik ausgebildet, sondern weist, wie insbesondere 2 zu entnehmen, zusätzlich ein Halteelement 20 auf, das den Lageraußenring 6 gegen ein axiales Verrutschen absichert. Das Halteelement 20 selbst ist als Winkelblechelement ausgebildet mit einem axialen Abschnitt 22, der an dem Lageraußenring 6 drehfest befestigt ist, und einem radialen Flansch 24, der sich in Richtung des Lagerinnenrings 8 erstreckt. Dabei erstreckt sich der radiale Flansch 24 zumindest teilweise bis über eine Lagerinnenringfläche 26 hinweg.
  • Um eine besonderes gute Aufnahme und Abstützung des radialen Flansches 24 an dem Lagerinnenring 8 zu ermöglichen, ist an dem Lagerinnenring ein Absatz 28 ausgebildet, der eine sich radial erstreckende Absatzfläche 30 und eine sich axial erstreckende Absatzfläche 32 aufweist. Dieser Absatz 28 kann integral mit dem Lagerinnenring 8 ausgebildet sein, es ist jedoch auch möglich, dass der Absatz 28 über eine auf den Lagerinnenring 8 aufgesteckte Anlaufhülse ausgebildet ist. Dabei dient eine Abstützung des radialen Flansches 24 an der radialen Absatzfläche 30 als Montage- und Transportsicherung gegen ein Auseinanderfallen des Wälzlagers 4.
  • Weiterhin ist 2 zu entnehmen, dass zwischen radialem Flansch 24 und der radialen Absatzfläche 30 ein Spalt 34 und zwischen radialem Flansch 24 und der axialen Absatzfläche 32 ein Spalt 36 verbleibt. Dieser Spalt 34; 36 ermöglicht zum einen eine reibungsfreie Bewegung des Halteelements 20 gegenüber dem Lagerinnenring 8, gleichzeitig bildet sich hier eine Spaltdichtung aus, so dass eine zusätzliche Abdichtung gegenüber einem Schmutzeintrag gegeben ist.
  • 2 zeigt zudem, dass der Lageraußenring 6 axial verbreitert ist, so dass eine Stirnfläche 38 des Lageraußenrings 6 fluchtend zu einer Stirnfläche 40 des Lagerinnenrings 8 ausgebildet ist. Zudem ermöglicht der Absatz 28 im Lagerinnenring 8, dass eine radiale Außenfläche 42 des Halteelements 20 fluchtend mit der Stirnfläche 40 des Lagerinnenrings 8 bzw. der Stirnfläche 38 des Lageraußenrings 6 ausgebildet ist. Dadurch kann das Wälzlager 4 problemlos auch auf Achszapfen mit einer Achszapfenschulter aufgenommen werden, ohne dass das Halteelement 20 bei der Montage entfernt werden muss, oder die axiale Gesamtlänge des Lagers angepasst werden müsste.
  • Wälzkörperzugewandt trägt das Halteelement 20 die eigentliche erste Dichtungsanordnung 16, die ein Trägerelement 44 mit einem daran stoffschlüssig, beispielsweise über Anvulkanisieren, oder kraftschlüssig, beispielsweise über Klemmen, befestigtem Dichtelement 46 umfasst. Das Dichtelement 46 erstreckt sich auf einer dem Lagerinnenraum 10 zugewandten Seite entlang des Trägerelements 44 radial vom Lageraußenring 6 bis zum Lagerinnenring 8 und weist zumindest eine, optional mit einem Federelement 48 vorgespannte Dichtlippe 50 auf, die gegen den Lagerinnenring 8 anläuft und den Lagerinnenraum 10 abdichten. Selbstverständlich sind auch alle anderen aus dem Stand der Technik bekannten Dichtelemente für die Dichtungsanordnung 16 einsetzbar.
  • Um das Wälzlager 4 nicht nur auf der Radlageraußenseite sondern auch radlagerinnenseitig abzudichten, ist, wie 1 zeigt, radlagerinnenseitig die zweite Dichtungsanordnung 18 vorgesehen, die vergrößert in 3 dargestellt ist. Die zweite Dichtungsanordnung 18 ist ebenfalls im Wesentlichen drehfest an dem Lageraußenring 6 befestigt und weist eine sich radial erstreckende Dichtringscheibe 52 auf, die radial innen eine Dichtlippe 54 trägt, die gegen den Lagerinnenring 8 anläuft. Radial außen ist die Dichtringscheibe 52 in einer in dem Lageraußenring 6 bereitgestellten Nut 56 aufgenommen. Selbstverständlich kann auch diese Dichtungsanordnung durch eine andere aus dem Stand der Technik bekannte Dichtung ausgebildet sein.
  • Vorteilhafterweise ist durch die beidseits der Wälzkörper angeordnete Dichtungsanordnungen 16; 18 der Wälzlagerinnenraum zu jeder Zeit, auch während der Montage und während des Transportes gegen einen Eintrag von Schmutz und/oder Wasser bzw. einen Austrag von Schmiermittel geschützt. Gleichzeitig ermöglicht das zusätzliche Halteelement eine Sicherung gegen ein Auseinanderfallen bzw. eine axiale Verschiebung der Lagerringe zueinander, so dass eine Montage- und Transportsicherung bereitgestellt ist, die auch im Zusammenbau am Lager verbleiben kann.
  • Bezugszeichenliste
    • 100
    Radlageranordnung
    1
    Wälzlagereinheit
    2, 4
    Wälzlager
    6
    Lageraußenring
    8
    Lagerinnenring
    10
    Lagerinnenraum
    12
    Wälzkörper
    14
    Wälzlagerkäfig
    16
    erste Dichtungsanordnung
    18
    zweite Dichtungsanordnung
    20
    Halteelement
    22
    axialer Abschnitt
    24
    radialer Flansch
    26
    Lagerinnenringfläche
    28
    Absatz
    30
    radiale Absatzfläche
    32
    axiale Absatzfläche
    34; 36
    Spalt
    38; 40
    Stirnfläche Lagerring
    42
    radiale Außenfläche Halteelement
    44
    Trägerelement
    46
    Dichtungselement
    48
    Dichtlippe
    50
    Federelement
    52
    Dichtringscheibe
    54
    Dichtlippe
    56
    Nut

Claims (10)

  1. Wälzlagereinheit (1), insbesondere für eine Radlageranordnung (100) eines Fahrzeugs, mit – einem Wälzlager (4), das einen Lageraußenring (6) und einen Lagerinnenring (8) aufweist, die zwischen sich einen Lagerinnenraum (10) definieren, in dem Wälzkörper (12) angeordnet sind, und wobei der Lagerinnenring (8) eine zum Lagerinnenraum (10) weisende Lagerinnenringfläche (26) und axial abschließende Stirnflächen (40) aufweist, und mit – einer ersten Dichtungsanordnung (16), die über ein Halteelement (20) an dem Lageraußenring (6) festgelegt ist und ein Dichtelement (46) trägt das gegen die Lagerinnenringfläche (26) oder eine vom Lagerinnenring (8) getragenen Anlaufhülse anläuft und den Lagerinnenraum (10) abdichtet, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement (20) als Winkelblechelement ausgebildet ist, das einen sich axial erstreckenden Ringschenkel (22) und einen sich nach radial innen erstreckenden ringförmigen Flansch (24) aufweist, wobei der sich nach radial innen erstreckende Flansch (24) sich über die Lagerinnenringfläche (26) erstreckt.
  2. Wälzlagereinheit (1) nach Anspruch 1, wobei der Lagerinnenring (8) an der der ersten Dichtungsanordnung (16) zugeordneten Stirnfläche (40) einen Absatz (28) aufweist, in der der sich nach radial innen erstreckende Flansch (24) aufgenommen ist.
  3. Wälzlagereinheit (1) nach Anspruch 2, wobei der Absatz (28) eine sich radial erstreckende Absatzfläche (30) und eine sich axial erstreckende Absatzfläche (32) aufweist, wobei der sich radial nach innen erstreckende Flansch (24) von den Absatzflächen (30; 32) beabstandet angeordnet ist und eine Spaltdichtung ausbildet.
  4. Wälzlagereinheit (1) nach Anspruch 2 oder 3, wobei der Absatz (28) über eine auf den Lagerinnenring (8) aufgeschobene Anlaufhülse ausgebildet ist, wobei vorzugsweise die sich axial erstreckende Absatzfläche (32) über die Lagerinnenringfläche (26) und die radial erstreckende Absatzfläche (30) von einer Stirnfläche der Anlaufhülse gebildet ist.
  5. Wälzlagereinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Stirnfläche (40) des Lagerinnenrings (8) und eine äußere Fläche (42) des sich nach radial innen erstreckenden Flansches (24) zueinander fluchtend angeordnet sind.
  6. Wälzlagereinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Lageraußenring (6) auf Seite der ersten Dichtungsanordnung (16) derart axial verlängert ist, dass eine Stirnseite (38) des Lageraußenrings (6) fluchtend mit der Stirnseite (40) des Lagerinnenrings (40) ausgebildet ist.
  7. Wälzlagereinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Dichtungsanordnung (16) ein mit dem Halteelement (20) drehfest verbundenes Trägerelement (44) aufweist, das stoffschlüssig und/oder kraftschlüssig mit dem Dichtelement (46) verbunden ist, wobei vorzugsweise das Trägerelement (44) axial innerhalb des sich nach radial innen erstreckenden Flansches (24) des Halteelements (20) angeordnet ist.
  8. Wälzlagereinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Wälzlagereinheit eine zweite Dichtungsanordnung (18) aufweist, die auf der der ersten Dichtungsanordnung (16) gegenüberliegenden axialen Seite des Wälzlagers (4) angeordnet ist und den Lagerinnenraum (10) abdichtet.
  9. Wälzlagereinheit (1) nach Anspruch 8, wobei die zweite Dichtungsanordnung (18) im Wesentlichen drehfest mit dem Lageraußenring (6) verbunden ist und ein Dichtelement (52) aufweist, das gegen die Lagerinnenringfläche (26) oder eine vom Lagerinnenring (8) getragenen Anlaufhülse anläuft.
  10. Radlageranordnung (100) eines Fahrzeugs mit einer Wälzlagereinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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