DE102020105305A1 - Roller bearing arrangement - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Wälzlageranordnung (1), umfassend ein Wälzlager (2) mit einem Innenring (3), einem Außenring (4), Wälzkörpern (5) und einem Käfig (6), wobei der Innenring (3) eine Innenringlaufbahn (7) aufweist und der Außenring (4) eine Außenringlaufbahn (8) aufweist, wobei die Wälzkörper (5) zwischen Innenring (3) und Außenring (4) wälzend gelagert in dem Käfig (6) voneinander beabstandet angeordnet sind, wobei zwischen dem Innenring (3) und dem Außenring (4) ein stromleitendes Element (9) angeordnet ist, welches den Innenring (3) mit dem Außenring (4) stromleitend verbindet.Erfindungsgemäß ist das stromleitende Element (9) als eine Mehrzahl ringscheibenartiger Hohlrollen (10) ausgebildet, welche in einer innenringseitigen Führungsnut (11) und einer außenringseitigen Führungsnut (12) zwischen Innenring (3) und Außenring (4) in einem Hohlrollenkäfig (13) voneinander beabstandet wälzend geführt sind.The invention relates to a rolling bearing arrangement (1), comprising a rolling bearing (2) with an inner ring (3), an outer ring (4), rolling elements (5) and a cage (6), the inner ring (3) having an inner ring raceway (7) and the outer ring (4) has an outer ring raceway (8), the rolling elements (5) being mounted between the inner ring (3) and the outer ring (4) in a rolling manner in the cage (6) and spaced apart from one another, between the inner ring (3) and an electrically conductive element (9) is arranged on the outer ring (4), which electrically connects the inner ring (3) to the outer ring (4). According to the invention, the electrically conductive element (9) is designed as a plurality of annular disk-like hollow rollers (10) which are an inner ring-side guide groove (11) and an outer-ring-side guide groove (12) between the inner ring (3) and the outer ring (4) in a hollow roller cage (13) are guided in a rolling manner at a distance from one another.
Description
Die Erfindung betrifft eine Wälzlageranordnung, umfassend ein Wälzlager mit einem Innenring, einem Außenring, Wälzkörpern und einem Käfig, wobei der Innenring eine Innenringlaufbahn aufweist und der Außenring eine Außenringlaufbahn aufweist, wobei die Wälzkörper zwischen Innenring und Außenring wälzend gelagert in dem Käfig voneinander beabstandet angeordnet sind, wobei zwischen dem Innenring und dem Außenring ein stromleitendes Element angeordnet ist, welches den Innenring mit dem Außenring stromleitend verbindet.The invention relates to a rolling bearing arrangement, comprising a rolling bearing with an inner ring, an outer ring, rolling elements and a cage, the inner ring having an inner ring raceway and the outer ring having an outer ring raceway, the rolling elements being arranged between the inner ring and the outer ring in a rolling manner in the cage , wherein an electrically conductive element is arranged between the inner ring and the outer ring, which connects the inner ring to the outer ring in an electrically conductive manner.
Beim Einsatz von Wälzlagern z.B. in bzw. an elektrischen Maschinen oder innerhalb eines hybridisierten Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, kann es zu einem Stromdurchgang kommen. Die Schaltimpulse von Umrichtern führen beispielsweise zum Aufbau einer Spannung zwischen den Lagerringen von Wälzlagern. Diese Spannung wird durch Durchschläge immer wieder abgebaut. Unter ungünstigen Bedingungen kommt es infolge dessen zu Stromdurchgangsschäden an Laufbahnen und Wälzkörpern. Somit besteht die Gefahr eines vorzeitigen und unerwarteten Ausfalls des Lagers und damit der gesamten elektrischen Maschine. Neben dem erhöhten Wartungsaufwand entstehen durch den Stillstand der Maschine zusätzliche Kosten.When using rolling bearings, e.g. in or on electrical machines or within a hybridized drive train of a motor vehicle, current can pass through. The switching pulses from converters lead, for example, to the build-up of voltage between the bearing rings of rolling bearings. This tension is relieved again and again by breakdowns. Under unfavorable conditions, this can lead to current passage damage to raceways and rolling elements. There is thus the risk of a premature and unexpected failure of the bearing and thus of the entire electrical machine. In addition to the increased maintenance effort, the downtime of the machine results in additional costs.
Aus dem Stand der Technik sind stromisolierte Wälzlager bekannt, die schädliche Lagerströme unterbinden sollen. So werden beispielsweise Wälzlager mit einer Keramikisolierung am Außen- oder Innenring eingesetzt. Stromisolierte Wälzlager sind jedoch vergleichsweise teuer und werden daher nicht allzu häufig eingesetzt.Current-insulated rolling bearings which are intended to prevent harmful bearing currents are known from the prior art. For example, rolling bearings with ceramic insulation on the outer or inner ring are used. Current-insulated rolling bearings are, however, comparatively expensive and are therefore not used very often.
Im Lichte des vorbekannten Standes der Technik ist es somit die Aufgabe der Erfindung eine Wälzlageranordnung mit einem verbesserten Schutz vor schädlichen Lagerströmen bereitzustellen. Es ist insbesondere auch die Aufgabe der Erfindung, eine Wälzlageranordnung bereitzustellen, die einen Schutz vor schädlichen Lagerströmen in einer nasslaufenden Wälzlageranordnung realisiert.In light of the known prior art, it is therefore the object of the invention to provide a roller bearing arrangement with improved protection against harmful bearing currents. In particular, it is also the object of the invention to provide a roller bearing arrangement which realizes protection against harmful bearing currents in a wet-running roller bearing arrangement.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Wälzlageranordnung, umfassend ein Wälzlager mit einem Innenring, einem Außenring, Wälzkörpern und einem Käfig, wobei der Innenring eine Innenringlaufbahn aufweist und der Außenring eine Außenringlaufbahn aufweist, wobei die Wälzkörper zwischen Innenring und Außenring wälzend gelagert in dem Käfig voneinander beabstandet angeordnet sind, wobei zwischen dem Innenring und dem Außenring ein stromleitendes Element angeordnet ist, welches den Innenring mit dem Außenring stromleitend verbindet, wobei das stromleitende Element als eine Mehrzahl ringscheibenartiger Hohlrollen ausgebildet ist, welche in einer innenringseitigen Führungsnut und einer außenringseitigen Führungsnut zwischen Innenring und Außenring in einem Hohlrollenkäfig voneinander beabstandet wälzend geführt sind.This object is achieved by a rolling bearing arrangement, comprising a rolling bearing with an inner ring, an outer ring, rolling elements and a cage, the inner ring having an inner ring raceway and the outer ring having an outer ring raceway, the rolling elements being supported by rolling in the cage and spaced apart from one another are arranged, wherein a current-conducting element is arranged between the inner ring and the outer ring, which electrically connects the inner ring to the outer ring, the current-conducting element is designed as a plurality of annular disk-like hollow rollers, which are located in a guide groove on the inner ring side and a guide groove on the outer ring side between the inner ring and the outer ring are guided rolling at a distance from each other in a hollow roller cage.
Die Aufgabe wird ferner gelöst durch eine Wälzlageranordnung, umfassend ein Wälzlager mit einem Innenring, einem Außenring, Wälzkörpern und einem Käfig, wobei der Innenring eine Innenringlaufbahn aufweist und der Außenring eine Außenringlaufbahn aufweist, wobei die Wälzkörper zwischen Innenring und Außenring wälzend gelagert in dem Käfig voneinander beabstandet angeordnet sind, wobei jeweils axial von dem Innenring und dem Außenring beabstandet ein stromleitendes Element angeordnet ist, welches einen Stromübergang zwischen einer Welle und einem das Wälzlager aufnehmendem Lagergehäuse realisiert.The object is also achieved by a roller bearing arrangement, comprising a roller bearing with an inner ring, an outer ring, rolling elements and a cage, the inner ring having an inner ring raceway and the outer ring having an outer ring raceway, the rolling elements between the inner ring and the outer ring being supported rollingly in the cage from one another are arranged spaced apart, a current-conducting element being arranged axially spaced apart from the inner ring and the outer ring, which element realizes a current transition between a shaft and a bearing housing accommodating the roller bearing.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung einer Wälzlageranordnung kann diese einen reibungsarmen Schutz vor schädlichen Lagerströmen bereitstellen. Ferner ist die erfindungsgemäße Ausgestaltung auch geeignet, bei nasslaufenden Wälzlagern angewendet zu werden.As a result of the configuration according to the invention of a roller bearing arrangement, it can provide low-friction protection against harmful bearing currents. Furthermore, the configuration according to the invention is also suitable for use in wet-running roller bearings.
Zunächst werden die einzelnen Elemente des beanspruchten Erfindungsgegenstandes in der Reihenfolge ihrer Nennung im Anspruchssatz erläutert und nachfolgend besonders bevorzugte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes beschrieben.First, the individual elements of the claimed subject matter of the invention are explained in the order in which they are named in the set of claims and particularly preferred embodiments of the subject matter of the invention are described below.
Wälzlager können insbesondere dazu verwendet werden, Drehbewegungen mit möglichst geringen Reibungsverlusten zu übertragen. Wälzlager können insbesondere zur Fixierung von Achsen und Wellen eingesetzt werden, wobei sie, je nach Bauform, radiale und/oder axiale Kräfte aufnehmen und gleichzeitig die Rotation der Welle oder der so auf einer Achse gelagerten Bauteile ermöglichen.Rolling bearings can in particular be used to transmit rotary movements with the lowest possible friction losses. Rolling bearings can be used in particular to fix axles and shafts, whereby, depending on the design, they absorb radial and / or axial forces and at the same time enable the rotation of the shaft or the components mounted on an axle in this way.
Hierzu sind zwischen einem Innenring und einem Außenring des Wälzlagers rollende Wälzkörper angeordnet. Zwischen diesen drei Hauptkomponenten Innenring, Außenring und den Wälzkörpern tritt innerhalb des Wälzlagers in der Regel hauptsächlich Rollreibung auf. Da die Wälzkörper im Innen- und Außenring bevorzugt auf gehärteten Stahlflächen mit optimierter Schmierung abrollen können, ist die Rollreibung derartiger Lager relativ gering.For this purpose, rolling elements are arranged between an inner ring and an outer ring of the roller bearing. Between these three main components, the inner ring, outer ring and the rolling elements, mainly rolling friction usually occurs within the rolling bearing. Since the rolling elements in the inner and outer ring can preferably roll on hardened steel surfaces with optimized lubrication, the rolling friction of such bearings is relatively low.
Der Innenring kann insbesondere die Wälzlager aufnehmende Welle mit dem Wälzlager bzw. den Wälzkörpern verbinden. Dabei kann insbesondere die Welle mit der der Welle zugewandten Seite der Mantelfläche des Innenrings verbunden sein, wo-bei auf der dieser Mantelfläche gegenüberliegenden Innenringlaufbahn die Wälzkörper des Wälzlagers wälzen. Der Innenring kann aus einem metallischen und/oder keramischen Werkstoff gebildet sein. Es ist grundsätzlich denkbar, den Innenring einteilig oder mehrteilig, insbesondere zweiteilig auszubilden.The inner ring can, in particular, connect the shaft that receives the roller bearings to the roller bearing or the roller bodies. In particular, the shaft can be connected to the side of the outer surface of the inner ring facing the shaft, with the rolling elements of the roller bearing rolling on the inner ring raceway opposite this outer surface. The inner ring can be formed from a metallic and / or ceramic material. It is basically conceivable to design the inner ring in one piece or in several parts, in particular in two parts.
Der Außenring kann insbesondere die Wälzlager aufnehmende Lagerung mit dem Wälzlager bzw. den Wälzkörpern verbinden. Dabei kann insbesondere die Lagerung mit der der Lagerung zugewandten Seite der Mantelfläche des Außenrings verbunden sein, wobei der dieser Mantelfläche gegenüberliegenden Außenringlaufbahn die Wälzkörper des Wälzlagers wälzen. Der Außenring kann aus einem metallischen und/oder keramischen Werkstoff gebildet sein. Es ist grundsätzlich denkbar, den Außenring einteilig oder mehrteilig, insbesondere zweiteilig auszubilden.The outer ring can in particular connect the bearing receiving the roller bearing to the roller bearing or the roller bodies. In particular, the bearing can be connected to the side of the outer ring surface facing the bearing, with the outer ring raceway opposite this outer ring rolling the rolling elements of the rolling bearing. The outer ring can be formed from a metallic and / or ceramic material. It is basically conceivable to design the outer ring in one piece or in several parts, in particular in two parts.
Die Wälzkörper haben abhängig von der Wälzlagerbauart die Form einer Kugel oder einer Rolle. Sie wälzen sich auf den Laufbahnen des Wälzlagers ab und haben die Aufgabe, die auf ein Radialwälzlager wirkende Kraft vom Außenring auf den Innenring und umgekehrt zu übertragen. Bei einem Axialwälzlager übertragen die Wälzkörper die auf das Axialwälzlager wirkenden Kräfte zwischen den Laufscheiben. Rollenförmige Wälzkörper werden auch als Rollenwälzkörper und kugelförmige Wälzkörper als Lagerkugel bezeichnet.The rolling elements have the shape of a ball or a roller, depending on the type of rolling bearing. They roll on the raceways of the rolling bearing and have the task of transferring the force acting on a radial rolling bearing from the outer ring to the inner ring and vice versa. In an axial rolling bearing, the rolling elements transmit the forces acting on the axial rolling bearing between the running disks. Roller-shaped rolling bodies are also referred to as roller-rolling bodies and spherical rolling bodies as bearing balls.
Ein Wälzlager kann einen Käfig aufweisen, wobei der Käfig die Wälzkörper führt. Der Käfig so ausgebildet, dass die Wälzkörperkugeln und/oder die Wälzkörperrollen voneinander beabstandet werden, damit beispielsweise die Reibung und Wärmeentwicklung der Wälzkörper möglichst gering gehalten wird. Ferner hält der Käfig die Wälzkörperkugeln und/oder Wälzkörperrollen in einem festen Abstand beim Abwälzen zueinander, wodurch eine gleichmäßige Lastverteilung erzielt werden kann. Der Käfig kann einstückig oder mehrstückig ausgeführt sein.A roller bearing can have a cage, the cage guiding the rolling elements. The cage is designed in such a way that the rolling element balls and / or the rolling element rollers are spaced apart from one another so that, for example, the friction and heat generation of the rolling elements is kept as low as possible. Furthermore, the cage keeps the rolling element balls and / or rolling element rollers at a fixed distance from one another when they roll, as a result of which a uniform load distribution can be achieved. The cage can be made in one piece or in several pieces.
Die Wälzkörper können innerhalb des Wälzlagers insbesondere auf der Innenringlaufbahn des Innenrings abwälzen. Hierzu kann vorteilhafter Weise die Oberfläche der Innenringlaufbahn entsprechend abriebfest ausgebildet sein, beispielsweise auch durch ein entsprechendes Oberflächenbehandlungsverfahren und/oder durch Aufbringen einer entsprechenden zusätzlichen Materialschicht. Die Innenringlaufbahn kann eben oder profiliert ausgebildet sein. Eine profilierte Ausgestaltung der Innenringlaufbahn kann beispielsweise zur Führung der Wälzkörper auf der Innenringlaufbahn dienen. Eine ebene Ausformung der Innenringlaufbahn kann hingegen beispielsweise eine gewisse axiale Verschiebbarkeit der Wälzkörper auf der Innenringlaufbahn erlauben.The rolling elements can roll inside the rolling bearing, in particular on the inner ring raceway of the inner ring. For this purpose, the surface of the inner ring raceway can advantageously be made correspondingly wear-resistant, for example also by means of a corresponding surface treatment method and / or by applying a corresponding additional material layer. The inner ring raceway can be flat or profiled. A profiled design of the inner ring raceway can be used, for example, to guide the rolling elements on the inner ring raceway. A planar shape of the inner ring raceway can, however, allow, for example, a certain axial displaceability of the rolling bodies on the inner ring raceway.
Die Wälzkörper können innerhalb des Wälzlagers insbesondere auf der Außenringlaufbahn des Außenrings abwälzen. Hierzu kann vorteilhafter Weise die Oberfläche der Außenringlaufbahn entsprechend abriebfest ausgebildet sein, beispielsweise auch durch ein entsprechendes Oberflächenbehandlungsverfahren und/oder durch Aufbringen einer entsprechenden zusätzlichen Materialschicht. Die Außenringlaufbahn kann eben oder profiliert ausgebildet sein. Eine profilierte Ausgestaltung der Außenringlaufbahn kann beispielsweise zur Führung der Wälzkörper auf der Außenringlaufbahn dienen. Eine ebene Ausformung der Außenringlaufbahn kann hingegen beispielsweise eine gewisse axiale Verschiebbarkeit der Wälzkörper auf der Außenringlaufbahn erlauben.The rolling bodies can roll within the rolling bearing, in particular on the outer ring raceway of the outer ring. For this purpose, the surface of the outer ring raceway can advantageously be made correspondingly wear-resistant, for example also by means of a corresponding surface treatment method and / or by applying a corresponding additional material layer. The outer ring raceway can be flat or profiled. A profiled configuration of the outer ring raceway can be used, for example, to guide the rolling elements on the outer ring raceway. A planar formation of the outer ring raceway can, however, allow, for example, a certain axial displaceability of the rolling bodies on the outer ring raceway.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann es vorteilhaft sein, dass die Hohlrollen spielfrei zwischen Innenring und Außenring geführt sind. Hierdurch kann der zur Stromführung notwendige elektrische Kontakt zwischen dem Innenring, dem Außenring und den Hohlrollen sichergestellt werden.According to a preferred embodiment of the invention, it can be advantageous that the hollow rollers are guided between the inner ring and the outer ring without play. In this way, the electrical contact between the inner ring, the outer ring and the hollow rollers that is necessary for conducting current can be ensured.
Es kann des Weiteren vorteilhaft sein, dass das Wälzlager zwei stromleitende Elemente aufweist, die bevorzugt beidseits der Wälzkörper angeordnet sind, wodurch die Sicherheit gegen schädliche Stromflüsse weiter erhöht werden kann.It can furthermore be advantageous for the roller bearing to have two current-conducting elements, which are preferably arranged on both sides of the roller bodies, as a result of which the security against harmful current flows can be further increased.
In einer Weiterentwicklung der Erfindung kann es ferner bevorzugt sein, dass die Hohlrolle vorgespannt ist. Auch durch diese Maßnahme lässt sich die Betriebssicherheit des stromleitenden Elements weiter verbessern, da durch die Vorspannung die elektrische Kontaktierung zwischen den Hohlrollen und den die Hohlrollen aufnehmenden Nuten hinreichend sichergestellt werden kann.In a further development of the invention, it can furthermore be preferred that the hollow roller is pretensioned. This measure, too, can further improve the operational reliability of the current-conducting element, since the electrical contact between the hollow rollers and the grooves receiving the hollow rollers can be adequately ensured by the prestressing.
Weiterhin kann es von Vorteil sein, dass die Hohlrollen und die innenringseitige Führungsnut sowie die außenringseitige Führungsnut derart konfiguriert sind, dass sich an den Kontaktflächen der Hohlrollen mit der innenringseitigen Führungsnut und der außenringseitigen Führungsnut kein Schmierfilm ausbildet. Hierdurch wird verhindert, dass an den elektrischen Kontaktflächen ein Schmierfilm ausgebildet wird, der die elektrische Leitfähigkeit des stromleitenden Elements reduzieren könnte.Furthermore, it can be advantageous that the hollow rollers and the guide groove on the inner ring side and the guide groove on the outer ring side are configured in such a way that no lubricating film forms on the contact surfaces of the hollow rollers with the guide groove on the inner ring side and the guide groove on the outer ring side. This prevents a lubricating film from being formed on the electrical contact surfaces, which could reduce the electrical conductivity of the electrically conductive element.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausbildung der Erfindung kann es bevorzugt sein, dass die Hohlrollen eine Beschichtung aufweisen, die einen verbesserten Verschleißschutz und/oder einen verbesserten Stromübergang bereitstellen.According to a further advantageous embodiment of the invention, it can be preferred that the hollow rollers have a coating that provides improved wear protection and / or improved current transfer.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden. Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Auch können die unterschiedlichen Merkmale der verschiedenen Ausführungsbeispiele innerhalb des technisch machbaren frei miteinander kombiniert werden. Es zeigen:
-
1 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Wälzlageranordnung in einer schematischen Querschnittsansicht, -
2 eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Wälzlageranordnung in einer schematischen Querschnittsansicht, und -
3 eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Wälzlageranordnung in einer schematischen Querschnittsansicht.
-
1 a first embodiment of a roller bearing arrangement according to the invention in a schematic cross-sectional view, -
2 a second embodiment of a roller bearing arrangement according to the invention in a schematic cross-sectional view, and -
3 a third embodiment of a roller bearing arrangement according to the invention in a schematic cross-sectional view.
Die
Die
Die
Die
Die Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen. Die nachfolgenden Patentansprüche sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden ist. Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus. Sofern die Patentansprüche und die vorstehende Beschreibung ‚erste‘ und ‚zweite‘ Merkmal definieren, so dient diese Bezeichnung der Unterscheidung zweier gleichartiger Merkmale, ohne eine Rangfolge festzulegen.The invention is not limited to the embodiments shown in the figures. The above description is therefore not to be regarded as restrictive, but rather as explanatory. The following patent claims are to be understood in such a way that a named feature is present in at least one embodiment of the invention. This does not exclude the presence of further features. If the patent claims and the above description define “first” and “second” features, this designation serves to distinguish between two similar features without defining an order of precedence.
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- WälzlageranordnungRoller bearing arrangement
- 22
- Wälzlagerroller bearing
- 33
- InnenringInner ring
- 44th
- AußenringOuter ring
- 55
- WälzkörpernRolling elements
- 66th
- KäfigCage
- 77th
- InnenringlaufbahnInner ring raceway
- 88th
- AußenringlaufbahnOuter ring raceway
- 99
- stromleitendes Elementconductive element
- 1010
- HohlrollenHollow rollers
- 1111
- innenringseitigen Führungsnutinner ring side guide groove
- 1212th
- außenringseitigen Führungsnutouter ring side guide groove
- 1313th
- HohlrollenkäfigHollow roller cage
- 1414th
- stromleitendes Elementconductive element
- 1515th
- InnenringInner ring
- 1616
- AußenringOuter ring
Claims (7)
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
DE102020105305.3A DE102020105305A1 (en) | 2020-02-28 | 2020-02-28 | Roller bearing arrangement |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102020105305.3A DE102020105305A1 (en) | 2020-02-28 | 2020-02-28 | Roller bearing arrangement |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE102020105305A1 true DE102020105305A1 (en) | 2021-09-02 |
Family
ID=77271252
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102020105305.3A Withdrawn DE102020105305A1 (en) | 2020-02-28 | 2020-02-28 | Roller bearing arrangement |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102020105305A1 (en) |
-
2020
- 2020-02-28 DE DE102020105305.3A patent/DE102020105305A1/en not_active Withdrawn
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |