DE2047634B2 - Hydraulischer Betätigungszylinder für Reibungsbremsen - Google Patents
Hydraulischer Betätigungszylinder für ReibungsbremsenInfo
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Description
das Wälzlager sind verhältnismäßig weit vom Angriffsbereich der Bremsbacken entfernt Hierdurch wird
einerseits die freie gegenseitige Beweglichkeit im Bereich des Gleit- bzw. Wälzlagers gefördert und es
besteht die Verbindung mit der topfförmigen Ausbildung des Kolbens eine bessere Möglichkeit, den Bereich
des Gleit- bzw. Wälzlagers nach außen hin abzuschirmen.
Die Erfindung wird durch Ausführungsbeispiele anhand von sieben Figuren näher erläutert Es zeigt
F i g. 1 einen hydraulischen Betätigungszylinder im Schnitt;
F i g. 2 einen vergrößerten Querschnitt des Kolbens und des Zwischengliedes;
F i g. 3 bis 5 im Schnitt weitere Ausführungsformen der Erfindung;
Fig.6 den Querschnitt gemäß der Linie 6-6 von
F i g. 5 in der Richtung der Pfeile;
Fig.7 in einem Schnitt eine weitere Form der Erfindung.
Bei der in F i g. 1 im Schnitt dargestellten Teilbelag-Scheibenbremse
sind Bremsbeläge SO in einem Sattel 30 an gegenüberliegenden Seiten einer Bremsscheibe 10
angeordnet Zum Sattel führt eine Leitung 20 für das Druckmedium. Der Sattel umfaßt zwei Halbteile 31, die
durch ihre Oberflächen 32 oberhalb des Raumes, in dem sich die Bremsscheibe 10 dreht, in Verbindung stehen
und durch sich quer erstreckende nicht dargestellte Schraubenbolzen zusammengehalten werden. In den
Halbteilen 31 ist jeweils ein hydraulischer Betätigungszylinder 25 gebildet, der sich axial zur Bremsscheibe 10
hin öffneL
Durch auswechselbare Stäbe 33, die sich zwischen zwei Wänden 35 des Sattels erstrecken, werden
Bremsbelagträgerplatten 51 getragen, an denen die Bremsbeläge 50 befestigt sind. Durch eine Feder 34
werden die Bremsbelagträgerplatten federnd auseinandergehalten, d^mit sich die Bremsscheibe in nichtbetätiglen
Zustand der Bremse frei zwischen den Belägen drehen kann.
In jedem der Betätigungszylinder 25 ist ein topfförmiger
Kolben 70 mit einer Bodeninnenfläche 76 angeordnet. Der Kolben ist in F i g. 2 vergrößert
dargestellt, ϊπ eine Umfangsrille des letätigungszylinders
25 ist ein Dichtungsring 71 eingesetzt, um den Kolben 70 abzudichten. Setzt man das Öl im
Betätigungszylinder 25 unter Druck, so wird der Kolben
70 gegen die Scheibe 10 zu bewegt.
Am Rand des Betätigungszylinders 25 ist eine ringförmige federnde Manschette 72 durch einen Ring
73 befestigt und weist einen inneren Abschnitt auf, der federnd am Rand 75 des topfförmigen Kolbens 70
anliegt. Die Manschette 72 stellt eine Staubdichtung für den Kolben 70 dar, um eine Verschmutzung des
Driicköls zu vermeiden.
Ein zylindrisches Zwischenglied 60 ist koaxial im Kolben 70 angeordnet und stützt sich gegen die
Bodeninnenfläche 76 des Kolbens ab. Ein Dichtungsring 64 ist in einer Umfangsrillc des Zwischengliedes 60
angeordnet und liegt an der Innenwand des (opfformigen
Kolbens 70 an.
In der Stirnseite 62 und in der Bodcnfliichc 61 des
Zwischengliedes 60 sind Aussparungen 61 und 67 vorgesehen. Eine koaxiale Durchgangsbohrung 65
verbindet diese Aussparungen. Die Durchgangsbohrung ist normalerweise durch eine Schraube 66 und eine
Oiimmischcibe 66' verschlossen, um die Anordnung
abzudichten. Ein mit Fett g Mränktcr Füllstoff 69, wie ein
ίο
RIz, ist der Aussparung 67 angeordnet und berührt die
Bodeninnenfläche 76 des Kolbens 70, Die Stirnseite des Zwischengliedes 60 liegt an der Bremsbelagträgerplatte
51 an, so daß eine Axialbewegung des Kolbens 70 eine Axialverschiebung des Zwischengliedes 60 und des
Belages 50 in Richtung der Bremsscheibe 10 zur Folge hat Die Bodenfläche des 2'wischengliedes 60 und die
Bodeninnenfläche 76 des Kolbens 70 weisen eine Fettschicht auf, so daß die beiden Flächen ohne
merkliche Reibung aufeinander gleiten können. Die Bodenfläche des Zwischengliedes 60 und die Bodeninnenfläche
76 des Kolbens 70 erstrecken sich weitgehend parallel zur Ebene der Bremsscheibe 10.
Vor dem Einsetzen des Zwischengliedes 60 in den Kolben 70 wird die Schraube 66 aus der Durchgangsbohrung 65 entfernt In den topfförmigen Kolben wird
Fett gebracht und der Füllstoff 69 wird so mit Fett getränkt, daß etwas von dem Schmiermittel darin
zurückgehalten wird. Das Zwischengliud 60 wird danach
in den Kolben 70 eingesetzt Die Luft unu überschüssiges Fett zwischen dem Zwischenglied 60 und dem
Kolben 70 können durch die Durchgangsbohrung 65 entweichen. Die Schraube 66 wird danach in die
Durchgaiigsbohrung 65 eingeschraubt, um diese abzudichten.
Durch die Durchgangsbohrung 65 kann Fett in den Kolben 70 nachgefüllt werden. Ein Werkzeug kann
mit dem Kolben 70 in Eingriff gebracht werden, um das Zwischenglied aus dem Kolben 70 bei der Instandsetzung
der Bremsen herauszuziehen.
Eine Austrittsöffnung zwischen dem Zwischenglied 60 und dem Kolben 70 kann auch dadurch geschaffen
v/erden, daß man den Dichtungsring 64 mit einer Unterbrechung versieht.
Eine Bohrung des Saiteis 30 verbindet den Zylinder 25 mit der Druckleitung 20.
Das zwischen dem Zwischenglied 60 und der Bodeninnenfläche 76 des Kolbens 70 vorgesehene Fett
setzt die Reibungskräfte zwischen dem Zwischenglied 60 und dem Kolben 70 erheblich herab. Demgegenüber
sind die Reibungskräfte zwischen dem Zwischenglied 60 und der Belagträgerplatte 51 sehr groß. Sie vergrößern
das wirksame Gewicht des Belages 50, wodurch die Neigung zu Schwingungen herabgesetzt w'rd.
Die gekoppelte Schwingung zwischen dem Bremsbelag 50 und dem Kolben 70, die die Biegeschwingung des
Bremsbelages 50 und der Brcrrisbelagträgerplatte 51 hervorruft, wird durch die Gleitbewegung geringer
Reibung zwischen dem Zwischenglied 60 und der Bodeninnenfläche 75 gedämpft. Dadurch, daß die
Gleitfläche zwischen dem Zwischenglied 60 und der Bodeninnenfläche 76 einerseits von der neben dem
Bremsbelag liegenden Seite des Kolbens entfernt und andererseits nahe dem mit der hydraulischen Flüssigkeit
beaufschlagten Bereich des Koibens liegt, wird die Schwingbewegung des Kolbens und der Zylinderwandung
wesentlich herabgesetzt, was dazu führt, daß die gekoppelte Schwin"ung auf einen Mimdestwcrt gebracht
wird. Die Biegeschwingung des Belages 50 wird durch diese Wirkung behindert, so daß kein Bremskreisehen
auftritt.
Der zwischen dem Fett und dem Ort der Reibungswärme zwischen der Scheibe 10 und dem Bremsbelag 50
vorhandene Zwiseher raum ist so ausgebildet, daß die Wärme vollkommen verteilt wird und nicht auf das F'etl
übertragen werden kann. Die Qualität des Fettes bleibt demzufolge erhalten.
Der Dichtungsring 64 sorgt für eine Verankerung des Zwischengliedes 60, wenn die Bremse nicht betätigt
wird. Damit werden Geräusche, die sonst durch eine Schwingbewegung des Zwischengliedes im Kolben 70
entstehen könnten, vermieden. Der Dichtungsring dient auch da/.u, das Zwischenglied vollständig innerhalb des
Kolbens 70 zu halten, wodurch eine Verzögerung bei der Übertragung der Anpreßkraft des Bremsbeleges
beim Bremsen vermieden wird.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig.3 weist das Zwischenglied 60' an der Stirnseite eine verhältnismäßig
große Aussparung 63' auf. Eine Durchgangsbohrung 65' erstreckt sich von der Aussparung 63' zur
Bodenfläche 61' des Zwischengliedes 60'. Rin federnder Balg 82 ist in einer Vertiefung 68 verankert und deckt
die Durchgangsbohrung 65' vollständig ab.
Zwischen der Bodenfläche 61' des Zwischengliedes 60' und der Bodeninnenfläche 76' des Kolbens befindet
sich eine Eisenplatte 92. Flüssiges Schmiermittel 80 befindet sich innerhalb des Raumes, der durch den Balg
82, das Zwischenglied 60' und die Innenwand des topfförmigen Kolbens 70' begrenzt ist.
Beim Zusammenbau des Kolbens 70' und des Zwischengliedes 60' wird die Eisenplatte 92 zunächst auf
die Bodeninnenfläche 76' des Kolbens 70' gelegt, wonach der Kolben 70' mit flüssigem Schmiermittel 80
aufgefüllt wird. Das Zwischenglied 60' wird danach bei abgenommenem Balg 82 in den Kolben 70' eingesetzt.
Überflüssiges Schmiermittel 80 läuft durch die Durchgangsbohrung 65' heraus. Das Zwischenglied 60' wird
dann nach innen gedrückt, bis seine Bodenfläche 61' mit der Oberfläche % der Eisenplatte 92 in Berührung
kommt. Der Druck wird aufrecht erhalten, bis die Oberfläche 97 der Eisenplatte 92 gegen die Bodeninnenfläche
76' des Kolbens 70' stößt. Die Durchgangsbohrung 65' wird danach dadurch abgeschlossen, daß man
den Balg 82 in der Rille 68 unter geringfügigem Zusammendrücken des Balges befestigt.
Bei dieser Ausführungsform werden die gleichen Ergebnisse wie bei der anhand der Fig. 1 und 2
beschriebenen Ausführungsform erzielt. Durch das Schmiermittel 80 werden jedoch sowohl zwischen der
Bodenfläche 6Γ des Zwischengliedes 60' und der vorderen Stirnfläche 96 der Eisenplatte 92 als auch
zwischen der hinteren Stirnfläche 97 der Eisenplatte 92 und der Bodeninnenfläche 76' des Kolbens Gleitlager
gebildet. Die gekoppelten Schwingungen werden aus dem gleichen Grund wie beim ersten Ausführungsbeispiel
eliminiert, und da ein zweites Gleitlager vorhanden ist, ist der Effekt verbessert. Durch den Balg 82 wird die
Durchgangsbohrung 65', durch die das Schmiermittel eingespritzt werden kann, verschlossen und gleichzeitig
ein Versorgungsspeicher für das Schmiermittel geschaffen, wodurch etwaige Leckverluste ausgeglichen werden
können. Die Ausdehnung des Schmiermittels oder der Luft, die in seltenen Fällen beigemischt sein kann,
wird durch die Längsausdehnung des Balges 82 wirksam kompensiert.
Bei der dritten Ausführungsform gemäß F i g. 4 ist ein Kolben 70" mit einem abgeänderten Zwischenglied 60"
in Form eines zylindrischen Eisenstückes vorgesehen, das lose in den Innenraum des topfförmigen Kolbens
70" eingeführt ist. Eine Platte 93 aus Sintermetall, das mit einem Schmiermittel getränkt ist, befindet sich
zwischen dem Zwischenglied 60" und der Bodeninnenfläche 76" des Kolbens 70.
Bei dieser Ausführungsform berindet sich das Schmiermittel in den Poren der Platte 93. Reibungsarme
Gleitlager sind somit sowohl zwischen der Platte 93 und dem Zwischenglied 60" als auch zwischen der Platte 93
und der Bodeninnenfläche 76" des Kolbens gebildet. Vermindert sich die Schmiermittelmenge zwischen den
Gleitflächen, so sickert zusätzliches Schmiermittel aus der Platte zu den Gleitflächen, wodurch hier der
"> Zustand niedriger Reibung aufrecht erhalten bleibt. Da
das Schmiermittel nur langsam auf die Gleitflächen sickert, finden keine Leckverluste nach außen statt, so
daß die bei den vorher beschriebenen Ausführungsformen vorgesehenen Dichtungsringe entfallen können.
ίο Die Anwendung der Platte aus Sintermaterial mit
geschmierten Oberflächen setzt die Schwingungen wirksam herab und verhindert das Bremskreischen.
Sobald die Platte 93 durch den Kolben unter Druck gesetzt wird, um den Druck auf das Zwischenglied 60"
i'' zu übertragen, findet ein Quetschvorgang statt, der das
Schmiermittel aus den Poren der Platte preßt. Sobald der Druck aufgehoben wird, wird das Schmiermittel
wieder von dem Sintermaterial aufgenommen.
Bei dem in den F i g. 5 und 6 dargestellten
w Ausführungsbeispiel ist der Kolben 70'" mit einem
Zwischenglied 60'" ausgestattet, das als zylindrisches Eisenstück dem Zwischenglied 60" entspricht. Um eine
reibungsarme Verschiebung zwischen dem Zwischenglied und der Bodeninnenfläche 76'" des Kolbens 70'" in
-'-> radialer Richtung zu ermöglichen, ist zwischen der
Bodenfläche 6Γ" des Zwischengliedes und der Bodeninnenfläche 76'" des Kolbens ein Wälzlager 94 aus einem
Käfig 941 und mehreren Kugeln 943 vorgesehen. Der Durchmesser des Käfigs 941 ist etwas kleiner als der
i" Innendurchmesser des topfförmigen Kolbens 70'". Die
Kugeln sind gleichmäßig über den Käfig 941 verteilt und werden von ihm so gehalten, daß sie eine Wälzbewegung
ausführen können. Zu diesem Zweck weist der Käfig 941 Vorsprünge 942 auf, zwischen denen die
i"> Kugeln so aufgenommen sind, daß sie zu beiden Seiten
des Käfigs 941 vorstehen. Die Kugeln 943 liegen an der Bodenfläche 61'" des Zwischengliedes 60'" und an der
Bodeninnenfläche 76'" des Kolbens an, um eine reibungsarme Verbindung zwischen diesen Teilen zu
-111 gewährleisten. Die Kugeln sind in sämtlichen Richtun
gen frei drehbar und eliminieren die sonst in Querrichtung des Kolbens vorhandenen Reibungskräfte
zwischen der Bodenfläche 6Γ" und der Bodeninnenfläche 76'".
■>"> Bei der in Fig. 7 dargestellten Ausführungsform sind
fünf gleich große, kreisrunde Platten 95, deren Durchmesser etwas kleiner als der Durchmesser des
Zwischengliedes 60"" ist, zwischen dem Zwischenglied und dem Kolben 70"" angeordnet. Die fünf Platten 95
">" bilden 6 Gleitflächen, die alle geschmiert sind, um die
Reibung auf ein Mindestmaß herabzusetzen. Durch die Anwendung von fünf Platten und die dadurch
vergrößerte Anzahl an zur Verfügung stehenden Gleitflächen werden extrem niedrige Reibungsverhältnisse
geschaffen.
Als Schmiermittel sind beispielsweise geeignet: Fett, öle, mit Molybdändisulfid vermischtes Fett, Graphitpulver,
Nylonpulver, Polytetrafluorethylen etc.
Da das Zwischenglied mit dem Bremsbelag beim
*>o Bremsen verschoben wird, kann es an diesem befestigt
sein.
Die Platten 95 gemäß F i g. 7 können abwechselnd aus Metall und Polytetrafluorethylen ausgebildet sein. Es
können auch Nylon und Polyäthylenplatten zur
h"· Anwendung kommen. Aus Polytetrafluoräthylen gebildete
Platten sind deshalb besonders wirksam, weil das Material selbst eine Dämpfungswirkung hat. Bei den
beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung wird
durch Herabsetzen der Reibung zwischen dem Kolben
und dem Zwischenglied die Übertragung von Schwingungen zwischen dem Bremsbelag und dem Kolben auf
ein Minimum vermindert. Die Schwingbewegung des Kolbens wird außerdem bei einigen Ausführungsbeispielen durch die Verwendung eines Dichtungsringes
zwischen dem Zwischenglied und dem Kolben herabgesetzt. Das scheinbare Gewicht des Belages wird dadurch
erhöht, daß sich das Zwischenglied zusammen mit dem Belag bewegt. Dies wirkt ebenfalls im Sinne einer
Verringerung der vom Bremsbelag auf den Kolben übertragenen Schwingungen.
Claims (10)
1. Hydraulischer Betätigungszylinder für Reibungsbremsen, bei dem in einem topfförmig
ausgebildeten, durch ein Druckmittel axial bewegbaren Kolben ein den Bremsbacken abstützendes,
zylindrisches Zwischenglied mit radialem Spiel eingesetzt ist und die Bodeninnenfläche des
topfförmigen Kolbens im wesentlichen senkrecht zur Kolbenachse verläuft, bei dem ferner die
Bodenfläche des Zwischengliedes, die Bodeninnenfläche des Kolbens sowie ein zwischen letzteren
angeordnetes, das Bremskreischen verminderndes Mittel ein Axiallager bilden, dadurch gekennzeichnet,
daß bei einem Betätigungszylinder (30) für eine Teilbelag-Scheibenbremse das Axiallager
als Gleitlager (61, 76; 6Γ, 92,76'; 61", 93, 76"; 61"",
95, 76"") üder als Wälzlager (61'", 94, 76'") ausgebildet ist, das eine freie Bewegung des
zylindrischen Zwischengliedes (60, 60', 60", 60'", 60"") gegenüber dem Kolben (70, 70', 70", 70",
70"") senkrecht zur Kolbenachse gewährleistet
2. Betätigungszylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gleitlager aus der Bodenfläche
(61) des Zwischengliedes (60), der Bodeninnenfläche (76) des Kolbens (70) und einem
Schmiermittel gebildet ist.
3. Betätigungszylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Bodenfläche (61) des
Zwischengliedes (60) mindestens eine Aussparung (67) vorgesehen ist, in der ein mit einem flüssigen
Schmiermittel getränkter Ffdlstoff (69) aus porösem Material angeordnet ist.
4. Betätigungszylinder nach einem der Ansprüche I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der
Außenwand des Zwischengliedes (60, 60') eine ringförmige Umfangsrille vorgesehen ist, die einen
an der Innenwand des topfförmigen Kolbens (70) anliegenden Dichtungsring (64,64') aufnimmt
5. Betätigungszylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gleitlager aus der Bodenfläche
(6Γ, 61", 61'") des Zwischengliedes (60', 60", 60""), der Bodeninnenfläche (76', 76", 76"") des
Kolbens (70', 70", 70"") und wenigstens einer Platte (92, 93, 95) aus Eisen, Sintermetall oder hartem,
reibungsarmen Kunststoff gebildet ist.
6. Betätigungszylinder nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (92, 93) mit einem
flüssigen oder einen festen Schmiermittel geschmiert ist.
7. Betätigungszylinder nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (93) mit
einem flüssigen Schmiermittel getränkt ist.
8. Betätigungszylinder nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Zwischenglied (60') eine
koaxiale Durchgangsbohrung (65') vorgesehen ist, die flüssiges Schmiermittel (80) aufnimmt und nach
außen durch einen Balg (82) abgeschlossen ist.
9. Belätigungszylinder nach Anspruch !,dadurch
gekennzeichnet, daß das Wälzlager (94) aus der Bodenfläche (6Γ") des Zwischengliedes (60'"), der
»odcninncnfläche (76'") des Kolbens (70"') und wenigstens drei Kugeln (943) gebildet ist.
10. Belätigungszylinder nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugeln (943) in einem Käfig
(941) gelagert sind.
Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Betätigungszylinder für Reibungsbremsen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Bei dem durch die DE-AS 10 81 788 bekanntgewordenen Betätigungszylinder dieser Art ist das Axiallager
durch Einfügen eines elastisch nachgiebigen Elementes wie einer gelochten elastischen Gummi- oder itunststoffscheibe
so ausgebildet, daß bei allen auftretenden Kräften keine starre Verbindung der Übertragungsglie-
>o der in Kraftrichtung auftreten kann. Das elastische
Element hat hierbei die Aufgabe, die in den Bremsbakken erregten Schwingungen abzudämpfen und hierdurch
Pfeilgeräusche zu unterbinden. Wesentlich für die Unterdrückung von Pfeilgeräuschen ist hier also,
'5 jegliche starre Verbindung zwischen dem Kolben und
einem den Bremsbacken abstützenden Zwischenglied zu vermeiden, damit sich die schwingungsisolierende
Wirkung des eingefügten elastisch nachgiebigen Elementes entfalten kann. Hierdurch wird der Bremsvorgang
beeinträchtigt Außerdem wird bei großen Axialkräften das elastische Element so stark zusammengedrückt,
daß eine ausreichende Dämpfung der Schwingungen nicht mehr sichergestellt ist
Bei dem durch das DE-GBM 19 96 781 bekannlgewordenen hydraulischen Betätigungszylinder für Scheibenbremsen
ist die Bremsbelagträgerplatte aus einem mit einem Schmiermittel getränkten Sinterwerkstoff
gebildet. Hierdurch soll erreicht werden, daß die beim Bremsvorgang entstehenden Reibschwingungen in der
Bremsbelagträgerplatte aus Sinterwerkstoff abgebaut und praktisch absorbiert werden, wodurch die Bremsbzw.
Quietschgeräusche nicht mehr hörbar sein sollen. Neben der beabsichtigten Schwingungsdämpfung durch
das Material der Bremsbelagträgerplatte wird infolge
J5 einer geräusch- und reibungsarmen Anlage der Platte an
der Stirnfläche des Kolbens auch eine Weitergabe der Schwingungen in Resonanz zu dem Kolben verhindert.
Da Sinterwerkstoff hinsichtlich der zu dämpfenden Schwingungen keine optimalen Dämpfungseigenschaf-
^o ten aufweist und trotz reibungsarmer Anlage der
Bremsbelagträgerplatte an der Stirnseite des Kolbens wegen des kurzen Abstandes zur Reibfläche der
Bremsscheibe und wegen der Einpassung in den Bremszylinder nicht frei genug schwingen kann, wird
*r' auch hier das Bremskreischen nicht ausreichend
vermindert. Schwerwiegender ist jedoch der Nachteil, daß im Laufe der Zeit das Schmiermittel aus der
Bremsbclagträgerplatte aus Sinterwerkstoff austreten und in den Bereich der sich unmittelbar an die
V) Trägerplatte anschließenden Bremsbeläge gelangen
kann. Hierdurch wird die Bremswirkung in gefährlicher Weise herabgesetzt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Einsatz eines hydraulischen Betätigungszylinder der
■>■>
eingangs genannten Art bei Scheibenbremsen wesentlich zu vermindern.
Die Aufgabe ist durch die in Patentanspruch 1 angebene Erfindung gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen
der Erfindung sind den Untcransprüchcn zu
wi entnehmen.
Bei der erfindungsgemäßen Lösung ist das aus der Bodenfläche des Zwischengliedes und das aus der
Bodeninnenfläche des Kolbens gebildete Axiallager als Gleitlager oder als Wälzlager ausgebildet. Damit ist
*>'> gewährleistet, daß sich trotz einer starren Verbindung in
axialer Richtung die Bodenflächc des Zwischengliedes und die Bodeninnenfläche des Kolbens quer /ur axialen
Richtung frei verschieben können. Das Gleitlager b/.w.
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