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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Wälzlager. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Wälzlager, welches ein Rillenkugellager mit geringem Drehmoment ist und für Getriebeabstützwellen oder für Wellen von stufenlosen Automatikgetrieben (CVT) von Hybridfahrzeugen (HVs) verwendet wird.
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2. Beschreibung des Standes der Technik
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Hybridfahrzeuge (HVs) weisen eine gute Kraftstoffeffizienz auf und haben sich in den letzten Jahren weit verbreitet. Wälzlager, welche für Getriebeabstützwellen des HVs verwendet werden, sind Rillenkugellager, welche zweckmäßig mit geringem Drehmoment verwendet werden. Wälzlager, welche für Wellen von stufenlosen Automatikgetrieben (CVT) verwendet werden, sind gleichermaßen Rillenkugellager. Das Rillenkugellager beinhaltet einen Außenring, welcher als ein äußerer Lagerring dient, einen Innenring, welcher als ein innerer Lagerring dient, eine Vielzahl an Kugeln, und einen Käfig, welcher aus Harz hergestellt ist und die Kugeln hält. Die Kugeln sind Wälzkörper, welche zwischen dem Außenring und dem Innenring angeordnet sind und rollen können.
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Das Wälzlager, welches für die Abstützwellen bzw. Lagerwellen verwendet wird, ist in den Getrieben oder den CVTs in Schmieröl angeordnet. Wenn das Schmieröl einen hohen Ölstand aufweist, ist der Bewegungswiderstand des Öls mit der Rotation des Wälzlagers erhöht, was Drehmomentverlust verursacht. Der Ölstand des Schmieröls muss erniedrigt werden, um den Bewegungswiderstand zu reduzieren. Um dies zu erreichen, ist es erforderlich, dass das Schmieröl sanft durch Abschnitte des Käfigs und die Kugeln fließt, die sich zwischen dem Außenring und dem Innenring des Wälzlagers befinden.
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8 zeigt ein Wälzlager
100, welches in der japanischen Patentanmeldung mit Veröffentlichungsnummer 2009-281585 (
JP 2009-281585 A ) offenbart ist. In diesem Wälzlager
100 sind Kugeln
106 zwischen einem Außenring
102 und einem Innenring
104 angeordnet und können in Rillen rollen. In dem Wälzlager
100 werden die Kugeln
106 durch einen Schnappkäfig
108 gehalten, welcher aus Harz hergestellt ist. Der Schnappkäfig
108 hat in einer Radialrichtung eine innere Umfangsoberfläche
108A. Die innere Umfangsoberfläche
108A ist eine geneigte/schiefe Oberfläche und derart geneigt, dass der Bohrungsdurchmesser/Bohrdurchmesser des Käfigs
108 von der rechten Seite in Richtung zur linken Seite, wie in
8 gezeigt, zunimmt. In dem Käfig
108 mit der geneigten inneren Umfangsoberfläche
108A, welcher in solch einer konischen Form ausgebildet ist, fließt Schmieröl mit der Hilfe der Zentrifugalkraft zwischen dem Außenring
102 und dem Innenring
104 gut von der rechten Seite zu der linken Seite in
8. Somit ist die Abführeffizienz des Schmieröls verbessert. Dies kann den Ölstand des Schmieröls erniedrigen, wodurch der Bewegungswiderstand des Schmieröls reduziert wird.
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In dem Fall des Wälzlagers 100, welches in 8 gezeigt ist, fließt das Schmieröl gut von der rechten Seite zu der linken Seite. Diese Konfiguration ist jedoch nicht in dem Fall effektiv, in dem das Schmieröl in die entgegengesetzte Richtung fließt, nämlich von der linken Seite zu der rechten Seite. Das heißt, die Konfiguration des Wälzlagers 100 ist nur effektiv, wenn das Schmieröl in eine bestimmte Richtung fließt.
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In dem konventionellen Wälzlager, in einem Fall, in dem die Effizienz, mit der das Schmieröl in einem Wälzlager fließt, durch Richtungen beeinflusst ist, in die das Schmieröl fließt, muss das Wälzlager unter Berücksichtigung der Orientierung des Wälzlagers in eine Vorrichtung eingebaut werden. Solch ein Einbau wird umständlich sein. Folglich besteht ein Bedarf für ein Wälzlager, welches es Schmieröl ermöglicht, gut mit ähnlicher Effizienz in beide Richtungen zu fließen, sodass das Wälzlager ohne Berücksichtigung der Orientierung des Wälzlagers in eine Vorrichtung eingebaut werden kann. Ebenfalls existiert ein Bedarf für ein Wälzlager, in dem Schmieröl gut in beide Richtungen fließt, in einem Fall, in dem Schmieröl in dem Wälzlager in beide Richtungen fließt.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Wälzlager bereitzustellen, das es dem Schmieröl ermöglicht, zwischen einem Außenring und einem Innenring des Wälzlagers in zwei Richtungen gut zu fließen.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Wälzlager: einen äußeren Lagerring, einen inneren Lagerring, eine Vielzahl an Wälzkörpern, welche zwischen dem äußeren Lagerring und dem inneren Lagerring angeordnet sind und (ab-)rollen können; und einen Schnappkäfig, der aus Harz hergestellt ist und die Wälzkörper hält. Der Schnappkäfig beinhaltet einen ringförmigen Hauptabschnitt und eine Vielzahl an Käfigstegen. Die Käfigstege stehen jeweils in einer Axialrichtung von einer Seitenoberfläche des Hauptabschnitts auf einer Seite in Axialrichtung vor. Taschen sind zwischen den zueinander benachbarten Käfigstegen ausgebildet, um entsprechende Wälzkörper aufzunehmen. Eine innere Umfangsoberfläche und eine äußere Umfangsoberfläche jedes Käfigstegs in Radialrichtung haben jeweils geneigte/schiefe Oberflächen, die eine in Axialrichtung konische Form ausbilden.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die vorhergehenden und weiteren Eigenschaften und Vorteile der Erfindung werden durch die nachfolgende Beschreibung von beispielhaften Ausführungsformen mit Bezug zu den beigefügten Zeichnungen ersichtlich, wobei gleiche Ziffern dazu verwendet werden, gleiche Elemente zu bezeichnen, und wobei:
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1 eine Schnittansicht einer Hälfte eines Wälzlagers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 eine vergrößerte Schnittansicht eines Hauptabschnitts von 1 zeigt;
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3 eine Schnittansicht eines Käfigs zeigt, in der der Käfig in der Hälfte geschnitten ist;
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4 eine perspektivische Teilansicht des Käfigs zeigt;
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5 ein Schema zeigt, welches eine Ausführungsform einer konischen Form eines Käfigstegs des Käfigs darstellt;
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6 eine erste Modifikation des in 5 gezeigten Käfigs zeigt;
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7 eine zweite Modifikation des in 5 gezeigten Käfigs zeigt; und
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8 eine Schnittansicht eines konventionellen Wälzlagers zeigt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Nachfolgend wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug zu den beigefügten Zeichnungen beschrieben. Ein Wälzlager 10 des Ausführungsbeispiels ist ein Rillenkugellager, welches für Getriebewellen oder CVT-Wellen von HVs verwendet wird.
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Wie in den 1 und 2 gezeigt, beinhaltet das Wälzlager 10 einen Außenring 12, welcher als ein äußerer Lagerring dient, einen Innenring 14, welcher als ein innerer Lagerring dient, eine Vielzahl an Kugeln 16 und einen Käfig 18, welcher die Kugeln 16 hält. Die Kugeln 16 sind Wälzkörper, welche zwischen dem Außenring 12 und dem Innenring 14 angeordnet sind und rollen können. Der Außenring 12 und der Innenring 14 sind in einer Radialrichtung einander gegenüberliegend/zugewandt angeordnet. Der Außenring 12 hat eine konkave Außenring-Laufbahn-Oberfläche 12a auf der inneren Umfangsoberfläche des Außenrings 12. Der Innenring hat eine konkave Innenring-Laufbahn-Oberfläche 14a auf der äußeren Umfangsoberfläche des Innenrings 14.
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Die Kugeln 16, welche als Wälzkörper dienen, sind zwischen der Außenring-Laufbahn-Oberfläche 12a und der Innenring-Laufbahn-Oberfläche 14a angeordnet und können (dort) rollen. Der Außenring 12, der Innenring 14 und die Kugeln 16 bestehen aus Metall, wie bspw. Lagerstahl. Der Käfig 18 besteht aus Kunstharz/synthetischem Harz und wird durch die Wälzkörper geführt. Fließspalte sind zwischen dem Käfig 18 und einer Außenring-Innenumfangsoberfläche 12A und zwischen dem Käfig 18 und einer Innenring-Außenumfangsoberfläche 14A ausgebildet. Schmieröl kann durch die Fließspalte fließen.
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Wie in den 3 bis 5 gezeigt, beinhaltet der Käfig 18 einen ringförmigen Hauptabschnitt 20 und eine Vielzahl an Käfigstegen 22. Die Käfigstege 22 stehen jeweils in einer Axialrichtung (die nach rechts zeigende Richtung) von einer Seite des Hauptabschnitts 20 in Axialrichtung (die rechte Seite in den 3 bis 5) vor. Die Käfigstege 22 sind in Abständen/Intervallen in einer Umfangsrichtung angeordnet. Taschen (Kugelaufnahmeräume) 24 sind zwischen den zueinander benachbarten Käfigstegen 22 ausgebildet, wobei die Taschen zur Aufnahme der entsprechenden Kugeln 16 ausgebildet sind. Die Taschen 24 decken jeweils mehr als die Hälfte des Umfangs der Kugeln 16 ab. Da der Käfig 18 ein Schnappkäfig ist, welcher aus Harz hergestellt ist, können die Kugeln 16 einfach in die Taschen 24 des Käfigs 18 eingebaut/eingebracht werden.
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Wie in 5 gezeigt, weisen eine äußere Umfangsoberfläche 26 und eine innere Umfangsoberfläche 28 jedes Käfigstegs 22 des Käfigs 18 in Radialrichtung geneigte/schiefe Oberflächen 26A bzw. 28A auf, welche bzgl. einer Achse des Käfigs 18 geneigt sind. Die geneigte Oberfläche 26A der äußeren Umfangsoberfläche 26 ist derart geneigt, dass der Außendurchmesser des Käfigs 18 von der rechten Seite in Richtung zur linken Seite, wie in 5 gezeigt, allmählich ansteigt/zunimmt. Im Gegensatz dazu ist die geneigte Oberfläche 28A der inneren Umfangsoberfläche 28 derart geneigt, dass der Bohrdurchmesser des Käfigs 18 von der linken Seite in Richtung zur rechten Seite allmählich zunimmt. Somit bilden die geneigte Oberfläche 26A der äußeren Umfangsoberfläche 26 und die geneigte Oberfläche 28A der inneren Umfangsoberfläche 28 eine konische Form aus.
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In dem Käfig 18 aus 5 ist ein Winkel, mit dem die geneigte Oberfläche 26A der äußeren Umfangsoberfläche 26 bzgl. der Achse des Käfigs 18 geneigt ist, gleich zu dem, mit dem die geneigte Oberfläche 28A der inneren Umfangsoberfläche 28 bzgl. der Achse geneigt ist und kann 10° betragen. Durch die identische Ausführung dieser Winkel wird ein einfaches Ausformen des Harzkäfigs 18 ermöglicht. Die geneigte Oberfläche 26A der äußeren Umfangsoberfläche 26 des Käfigstegs 22 geht an einem Endabschnitt der geneigten Oberfläche 26A in eine gerade Oberfläche 26B über. Die gerade Oberfläche 26B ist parallel zu der Achse des Käfigs 18 ausgebildet. Die gerade Oberfläche 26B, welche an einem Endabschnitt der äußeren Umfangsoberfläche 26 des Käfigstegs 22 vorgesehen ist, ermöglicht es, den Endabschnitt des Käfigstegs 22 dick auszuführen. Folglich ist es möglich, die Festigkeit, die für die Käfigstege 22 benötigt wird, um die Kugeln 16 zu halten, sicherzustellen. Eine Länge der geraden Oberfläche 26B des Endabschnitts jedes Käfigstegs 22 ist durch die Gestaltung des Wälzlagers bestimmt, unter Berücksichtigung der für die Käfigstege 22 benötigten Festigkeit, um die Kugeln 16 zu halten.
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Unter Oberflächen des Hauptabschnitts 20 des Käfigs 18, befindet sich eine Oberfläche 20A (die Oberfläche auf der linken Seite in den 2 und 3) auf der der einen Seite gegenüberliegenden Seite des Hauptabschnitts 20 und weist keine Käfigstege 22 auf. In einem konventionellen Wälzlager weist die Oberfläche 20A zum Zweck der Gewichtsreduzierung Vertiefungen in Abschnitten auf, welche den Positionen der Käfigstege 22 in der Umfangsrichtung entsprechen. In dieser Ausführungsform weist die Oberfläche 20A keine solchen Vertiefungen auf und ist flach. Dies kann den Bewegungswiderstand des Schmieröls reduzieren, wodurch die Abführeffizienz des Schmieröls verbessert wird. Ein ringförmiger Ausschnitt 20a ist in der Oberfläche 20A auf der gegenüberliegenden Seite (der Oberfläche auf der linken Seite in den 2 und 3) in einer radial äußeren Kante dessen ausgebildet, um eine Beeinträchtigung/Behinderung/Störung mit der Oberfläche 20A und Komponenten, die benachbart zu der Oberfläche 20A sind, zu verhindern. In einem Fall, in dem keine Störung verursacht werden kann, kann der Ausschnitt 20a nicht vorgesehen sein und die gesamte Oberfläche der Oberfläche 20A auf der gegenüberliegenden Seite ist vorzugsweise flach ausgeführt.
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Gemäß der Konfiguration des Wälzlagers 10 der vorstehenden Ausführungsform bilden die geneigte Oberfläche 26A der äußeren Umfangsoberfläche 26 des Käfigs 18 und die geneigte Oberfläche 28A der inneren Umfangsoberfläche 28 des Käfigs 18 eine konische Form aus. Daher kann das Schmieröl in dem Wälzlager 10 gut in beide Richtungen fließen. Das bedeutet, in dem Fall, in dem das Schmieröl von der linken Seite zu der rechten Seite in 2 (in der X-Richtung in 2) fließt, da die geneigte Oberfläche 28A der inneren Umfangsoberfläche 28 des Käfigstegs 22 des Käfigs 18 derart geneigt ist, dass der Bohrdurchmesser des Käfigs 18 von der linken Seite in Richtung zur rechten Seite wie in 2 gesehen, ansteigt, fließt das Schmieröl mit Hilfe der Zentrifugalkraft sanft in die nach rechts zeigende Richtung, die durch die Rotation des Wälzlagers 10 erzeugt wird. Demgegenüber, in dem Fall, in dem das Schmieröl von der rechten Seite zu der linken Seite in 2 (in der Y-Richtung in 2) fließt, da die geneigte Oberfläche 26A der äußeren Umfangsoberfläche 26 des Käfigstegs 22 des Käfigs 18 derart geneigt ist, dass der Außendurchmesser des Käfigs 18 von der rechten Seite in Richtung zur linken Seite hin zunimmt, fließt das Schmieröl sanft in die nach links zeigende Richtung mit Hilfe der Zentrifugalkraft, die durch die Rotation des Wälzlagers 10 erzeugt wird. Auf diese Weise ermöglicht das Wälzlager der vorliegenden Ausführungsform dem Schmieröl, gut in sowohl die nach rechts gerichtete als auch die nach links gerichtete Richtung zu fließen, wodurch die Abführeffizienz des Schmieröls verbessert wird.
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6 zeigt eine erste Modifikation des Käfigs 18. In dieser Modifikation sind die gerade Oberfläche 26B und eine andere gerade Oberfläche 28B in dem Endabschnitt des Käfigs 10 auf sowohl der äußeren Umfangsoberfläche 26 als auch der inneren Umfangsoberfläche 28 des Käfigstegs 22 hinsichtlich der Festigkeit ausgebildet. Deshalb können die äußere Umfangsoberfläche 26 und die innere Umfangsoberfläche 28 symmetrisch bzgl. einer Mittellinie des Käfigstegs 22 ausgeführt sein, und somit kann der Käfig 18 einfacher ausgeformt/gegossen werden.
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7 zeigt eine zweite Modifikation des Käfigs 18. In dieser Modifikation ist keine gerade Oberfläche an dem Endabschnitt des Käfigstegs 22 ausgebildet und die äußere Umfangsoberfläche 26 und die innere Umfangsoberfläche 28 weisen nur die geneigten Oberflächen 26A bzw. 28A auf. Solange die Festigkeit der Endabschnitte sichergestellt ist, ist es möglich die Käfigstege 22 so auszubilden, dass die äußere Umfangsoberfläche 26 und die innere Umfangsoberfläche 28 nur die geneigten Oberflächen 26A und 28A, wie in 7 gezeigt, aufweisen. Diese Form der Käfigstege 22 ermöglicht ein einfacheres Spritzen/Gießen/Ausformen des Käfigs 18.
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Da in der Modifikation, wie in 7 gezeigt, eine an der geneigten Oberfläche 26A der äußeren Umfangsoberfläche 26 des Käfigs 22 erzeugte Zentrifugalkraft, von der, an der geneigten Oberfläche 28A der inneren Umfangsoberfläche 28 erzeugten, verschieden ist, unterscheidet sich der Winkel, mit dem die geneigte Oberfläche 26A zu der Achse des Käfigs 18 geneigt ist, von dem, mit dem die geneigte Oberfläche 28A zu der Achse geneigt ist. Insbesondere, da die geneigte Oberfläche 26A der äußeren Umfangsoberfläche 26 radial außenliegend zu der geneigten Oberfläche 28A der inneren Umfangsoberfläche 28 ausgebildet ist, ist die Zentrifugalkraft, welche auf die geneigte Oberfläche 26A wirkt, größer als die, die auf die geneigte Oberfläche 28A wirkt. Somit ist der Winkel, mit dem die geneigte Oberfläche 26A der äußeren Umfangsoberfläche 26 geneigt ist, aufgrund des Unterschieds der Zentrifugalkräfte, kleiner als der, mit dem die geneigte Oberfläche 28A der inneren Umfangsoberfläche 28 geneigt ist. Deshalb ist die Effizienz, mit der das Schmieröl in die nach rechts gerichtete Richtung (in die X-Richtung in 2) fließt, ähnlich zu der, mit der das Schmieröl in die nach links gerichtete Richtung (in die Y-Richtung in 2) fließt. Die Effizienz, mit der das Schmieröl auf der äußeren Umfangsoberfläche 26 und der inneren Umfangsoberfläche 28 fließt, ist auch von der Anwesenheit/Abwesenheit und der Länge der geraden Oberflächen 26B, 28B abhängig. Folglich ist es vorzuziehen, dass die Effizienz, mit der das Schmieröl fließt, durch angemessene Kombinationen von Parametern der Anwesenheit/Abwesenheit der geraden Oberflächen 26B, 28B, der Länge der geraden Oberflächen und den Winkeln der geneigten Oberflächen 26A, 28A anzupassen, sodass das Schmieröl auf der äußeren Umfangsoberfläche 26 und der inneren Umfangsoberfläche 28 mit der gleichen Effizienz/dem gleichen Wirkungsgrad fließt.
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Eine besondere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wurde vorstehend beschrieben, jedoch kann die vorliegende Erfindung auch in anderen verschiedenen Formen ausgeführt sein.
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Obwohl die vorliegende Ausführungsform den Fall beschreibt, in dem ein Rillenkugellager als ein Wälzlager verwendet wird, kann die vorliegende Erfindung auch auf andere verschiedene Wälzlager angewendet werden.
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Der Käfig 18 in der vorstehenden Ausführungsform wird durch die Wälzkörper geführt. Jedoch kann der Käfig 18 durch den Außenring oder den Innenring geführt sein, solange die Fließspalte in dem inneren Umfang und dem äußeren Umfang des Käfigs 18 sichergestellt sind.
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In der vorstehenden Ausführungsform ist die Seitenoberfläche, welche auf der den Käfigstegen 22 gegenüberliegenden Seite des Käfigs 18 liegt, als die flache Oberfläche 20A ohne Vertiefungen ausgebildet. Die Oberfläche 20A ist jedoch nicht notwendigerweise flach ausgeführt und kann Vertiefungen zur Gewichtsreduzierung aufweisen. In einem Fall, in dem der Bewegungswiderstand reduziert werden muss, ist es vorzuziehen, dass die Oberfläche 20A keine Vertiefungen aufweist.
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Gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung fließt das Schmieröl zwischen dem Außenring und dem Innenring des Wälzlagers gut in beide Richtungen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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