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Kompetenz in Lagertechnik
und Service für
Windenergieanlagen

D a s U n t e r n e h m e n
Kompetenz durch Wissen und Erfahrung
FAG Kugelfischer ist der Pionier der Wälz-
lagerindustrie. 1883 konstruierte Friedrich
Fischer eine Kugelmühle. Diese Idee gilt
als der historische Start der Wälzlagerindustrie.
Der erfolgreiche Weg von INA
begann 1949 mit der Entwicklung des
Nadelkranzes durch Dr. Georg Schaeffler
– ein genialer Gedanke, der dem Nadellager
zum industriellen Durchbruch
verhalf. Mit ihren beiden starken Marken
INA und FAG verfügt die Schaeffler Gruppe
Industrie heute nicht nur über ein leistungsstarkes
Portfolio bei Wälzlagern, sondern
durch gemeinsame Forschung und
Entwicklung über Produkte und Dienstleistungen
von einzigartiger Qualität.
Bereits seit über 30 Jahren entwickeln und
produzieren INA und FAG Lagerungen für
Windenergieanlagen. In der Schaeffler
Gruppe Industrie arbeiten die Spezialisten
des Geschäftsbereichs „Windenergie“
eng mit Entwicklern, Herstellern und
Betreibern von Windenergieanlagen
zusammen. Das dabei gewachsene
Know-how dürfte konkurrenzlos sein.
Bereits in der Projektierungsphase
werden die Kundenanforderungen bis
ins Detail berücksichtigt. Anspruchsvolle
Berechnungsmethoden unterstützen
Lagerauswahl und Dokumentation. Zum
Einsatz kommen technisch ausgereifte
Produkte mit optimalem Zuschnitt auf die
jeweilige Aufgabe. Condition Monitoring
Systeme, Schmiermittel, Montage- und
Instandhaltungswerkzeuge runden
das Programm sinnvoll ab. So trägt die
Schaeffler Gruppe Industrie dazu bei,
die Betriebskosten von Windenergieanlagen
gering zu halten.
Kernkompetenzen
• breites Programm und anwendungsspezifische
Lagerkonstruktionen,
intensive Produktpflege
• fundierte Beratung durch erfahrene
Ingenieure
• optimale Berücksichtigung von
Kundenvorgaben
• Modernste Berechnungsprogramme
wie Bearinx ® für die bestmögliche
Produktauswahl
• Umfassender Service für den Betrieb
einschließlich detaillierter Analysen
• Condition Monitoring System, von der
Allianz-Versicherung anerkannt
• allgemeine und kundenspezifische
Trainingsprogramme
• weltweit verbindliche Qualitäts- und
Umweltpolitik (ISO 9000/QS 9000,
ISO/TS 16949 : 00 , ISO 14001).

Alles aus einer Hand
Umfassendes Angebot für Windenergieanlagen
Rotorwelle: Bewährte und
leistungsstarke Lager-
Konzeptionen
(Bild: DeWind GmbH)
Fernüberwachung und
Diagnose
Für jedes Getriebe die richtige
Lagerung
Längere Lagergebrauchsdauer
in Generatoren durch Strom-
isolierung
Montage und Instandhaltung Wälzlagerschmierung –
wichtig für die Gebrauchsdauer
Windnachführung und Blattver-
stellung: Lagerungen sichern
Beweglichkeit auf lange Zeit
Konzentriertes Wissen für kom-
petente Auslegung der Lager
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L a g e r t e c h n i k
Bewährte und leistungsstarke Lager-Konzeptionen für die Rotorwelle
Von zentraler Bedeutung in der Windener-
gieanlage ist die Lagerung der Rotorwelle.
Hier wirken unmittelbar alle Kräfte und
Momente, die der Wind erzeugt. Die Wälz-
lager sind hochdynamischen Belastungen
und Betriebsbedingungen ausgesetzt.
Die Ingenieure der Schaeffler Gruppe
entwickeln gemeinsam mit ihren Kunden
die jeweils effizienteste Lagerung.
Im Antriebsstrang moderner Anlagen von
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0 kW bis zur aktuellen Multi-Megawatt-
Klasse arbeiten weltweit die reibungs-
armen Lager von INA und FAG.
Wellenlagerung
Die klassische, vielfach bewährte Lösung
besteht aus einer Fest-/Loslagerung
mit Pendelrollen-, Zylinderrollen- oder
Kegelrollenlagern.
Nabenlagerung
In der Variante als „angestellte“ Lagerung
sind zwei Kegelrollenlager montiert.
Die alternative Fest-/Loslagerung besteht
aus einem gepaarten Kegelrollenlager
und einem Zylinderrollenlager.
Ein-Lager-Konzepte
Diese Konstruktionen vereinen die Kraft-
und die Momentaufnahme in einem mehr-
reihigen Wälzlager. Die Ausführung des
Lagers als zweireihiges Kegelrollenlager
richtet sich nach den Einsatzbedingungen.
Gleiches gilt für die Dimensionen; große
Lager haben Abmessungen bis über
400 mm Breite und bis über 3 000 mm
Außendurchmesser.
Rotor-Lagergehäuse
Nach modernsten Methoden berechnete
Lagergehäuse sichern die bestmögliche
Aufnahme der Kräfte und Momente.
Fast immer werden kundenspezifische
Entwicklungen realisiert und die Gehäuse
optimal auf das eingesetzte Lager
abgestimmt.

Für jedes Getriebe die richtige Lagerung
Zunehmende MW-Leistungen erfordern
größere und leistungsstärkere Getriebe.
Die Betriebsbedingungen für Wälzlager
in Getrieben von Windenergieanlagen
sind jedoch mit denen in stationären
Getrieben nicht zu vergleichen. Hochdynamische
Kräfte mit extremen Spitzenund
Minimalbelastungen, plötzliche
Lastwechsel und zudem noch stark
unterschiedliche Einsatztemperaturen
sind einige der Herausforderungen für die
Lagertechnik. Lager mit hoher statischer
Sicherheit sowie sicherer dynamischer
Auslegung nach internationalen
Auslegungsrichtlinien wie der ISO 81 400
X-life.
Mehr Wirtschaftlichkeit.
Mehr Betriebssicherheit.
X-life steht für Premium-Produkte der
Marken INA und FAG und gibt Entwicklungs-
Ingenieuren vollkommen neue Konstruktionsperspektiven.
Modernste Fertigungstechniken ermöglichen
über die gesamte Kontaktfläche zwischen
Wälzkörper und Laufbahn eine bessere
und gleichmäßigere Oberfläche. Damit
bieten hier die richtige Antwort. Eingesetzte
INA- und FAG-Lager: Kegelrollenlager,
Zylinderrollenlager mit Käfig, vollrollige
Zylinderrollenlager, Rillenkugellager und
Vierpunktlager.
Neue Simulationsberechnungen
Die Verformung des Getriebegehäuses
kann zusätzlich die Lager beanspruchen.
Belastungsspitzen resultieren auch aus
Bremsvorgängen und sonstigen Einflüssen
der Anlagensteuerung. Neue Simulationsberechnungen
des dynamischen
Verhaltens des Triebstranges führen zu
genaueren Lastansätzen und ergänzen
verringert sich bei gleicher Belastung der
Spannungszustand an den Wälzkörpern und
der Gegenlaufbahn. Daraus ergeben sich
• eine geringere Reibung und
• niedrigere Lagertemperaturen
• ein weniger beanspruchter Schmierstoff
• eine höhere dynamische Tragzahl
• eine höhere nominelle Lebensdauer.
Folglich ist bei gleichen Betriebsbedingungen
die Gebrauchsdauer der X-life-Lager erheblich
die bisherigen Ansätze aus Analogien und
Messungen.
Mehr Betriebssicherheit und Wirtschaft-
lichkeit mit Kegelrollenlagereinheiten
Einbaufertige, optimal ausgelegte Kegel-
rollenlagereinheiten für schnelle Getriebe-
wellen sind schnell fehlerfrei montiert
und senken den Logistikaufwand.
Die Abstimmung der Lagerluft erfolgt
mit abgepassten Zwischenringen.
Die Lastverteilung und die Reibung
können durch den Effekt unterschiedlicher
Druckwinkel der beiden Lagerreihen
optimiert werden.
länger. Umgekehrt kann bei den bisherigen
Lebensdauerwerten höher belastet werden.
X-life-Lager ermöglichen mit ihren optimierten
Eigenschaften zum Beispiel das Downsizing
der Lagerung. Durch das bessere Preis-
Leistungs-Verhältnis steigt letztendlich auch
die Gesamt-Wirtschaftlichkeit der Lagerung.

L a g e r t e c h n i k
Längere Gebrauchsdauer durch Stromisolierung
Ein in der Gondel einer Windenergieanlage
arbeitender Generator ist deutlich höheren
Schwingungsbelastungen ausgesetzt als
sein Pendant am Boden. Diese zusätzlich
auftretende Dauerbelastung wirkt sich
besonders negativ auf die Käfige aus
und beansprucht den eingesetzten
Schmierstoff.
Bei der Lagerauslegung für einen Genera-
tor spielen nicht nur die Drehzahl, die
Größe und die Bauform eine wichtige
Rolle. Besonderes Augenmerk muss auf
die Schmierung und den Schutz gegen
einen möglichen Stromdurchgang
gerichtet werden. Für die Lagerung eines
Generators werden meistens zwei Rillenkugellager
oder ein Rillenkugellager und
ein Zylinderrollenlager eingesetzt.
Stromisolierung von Generatorenlagern
Ein Stromdurchgang in einem Generator
einer Windenergieanlage kann gravierende
Schäden an den Laufbahnen der
Lagerringe in Form von Schmelzkratern
und Riffelbildung verursachen. Dadurch
können massive Instandsetzungskosten
anfallen. Es ist daher sinnvoll, bereits in
der Planung Präventivmaßnahmen zu
ergreifen, die derartige Schäden und
Ausfälle verhindern und dazu beitragen,
Kosten zu sparen. In vielen Fällen reicht
es aus, stromisolierte Lager einzubauen.
Stromisolierte Lager werden sowohl mit
beschichteten Wälzlagerringen als auch
als Hybridlager mit Keramikwälzkörpern
angeboten.
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Die stromisolierende hochverschleißfeste
Schicht besteht aus Oxydkeramik
und bietet Schutz für eine Durchschlagsspannung
bis zu 1 000 Volt, auch in
feuchter Umgebung.
Hybridlager mit Keramikwälzkörpern lassen
noch höhere Werte zu. Zusätzlich erreicht
man durch den Einsatz von Hybridlagern
eine längere Fettgebrauchsdauer.
Sie eignen sich für hohe Drehzahlen und
besitzen gute Notlaufeigenschaften.
Der Einsatz der beiden Varianten richtet
sich nach den Kundenanforderungen.
Ein Austausch herkömmlicher Lager
gegen stromisolierte Lager ist aufgrund
der gleichen Außenabmessungen
jederzeit möglich.

Windnachführung und Blattverstellung
Beweglichkeit auf lange Zeit
Windenergieanlagen müssen ihre
Ausrichtung optimal dem Wind anpassen,
um extreme Belastungen zu vermeiden
und einen möglichst hohen Energieertrag
zu erbringen.
Blattlager (Pitch-Lager)
Zur Leistungsregelung der Windenergieanlage
wird der Blattwinkel über das
Blattlager immer optimal der Windgeschwindigkeit
angepasst. Es treten zum
Teil sehr hohe Lasten aus der dynamischen
Beanspruchung der Rotorblätter auf.
Diese müssen sicher über die Laufbahnen
und die Schraubenverbindungen der
Blattlager in die Rotornabe abgeleitet
werden. Zum Einsatz kommen ein- oder
zweireihige Vierpunktlager mit Käfig. Das
Lager kann je nach Blattverstellkonzept
der Anlage mit Innen-, Außen- oder ohne
Verzahnung ausgeführt werden. Durch
die optimierte Dimensionierung der
Blattlager und ein auf die Anlage und die
Einsatzbedingungen maßgeschneidertes
Wartungskonzept wird eine lange Lebensdauer
und eine hohe Zuverlässigkeit
erreicht.
Das Blattlager ist außerdem ein wesentlicher
Bestandteil des Anlagensicherheitskonzepts.
Die Blattlager müssen
sicherstellen, dass die Blätter unter allen
Betriebsbedingungen zuverlässig und
gleichmäßig verstellt werden können.
Turmlager (Azimut-Lager)
Um die Stellung der Gondel immer optimal
der Windrichtung anzupassen, wird
eine robuste Drehverbindung benötigt.
Durch ihre großzügige Auslegung wird eine
besonders hohe Verlässlichkeit erreicht.
Die Windlasten und die dynamischen
Massenkräfte werden sicher und
zuverlässig über die Laufbahnen und die
Schraubenverbindungen in den Turmkopf
abgeleitet. Zum Einsatz kommen ein- oder
zweireihige Vierpunktlager, meistens
mit Außenverzahnung.
Azimut-Antrieb/Pitch-Antrieb
Windkraftanlagen werden durch aktive
Systeme automatisch nachgeführt.
Getriebemotoren und Stellantriebe setzen
die Signale der Steuereinheit um.
Die Schaeffler Gruppe Industrie bietet
Lagerungen für Schwenkgetriebe zur
Gondelverstellung und Blattwinkeleinstellung
aus einer Hand:
• Antriebswelle – Rillenkugellager
• Planeten –
vollrollige Zylinderrollenlager
• Abtriebswelle – Zylinderrollenlager,
Pendelrollenlager, Kegelrollenlager.
Blattverstellung
Daneben gibt es auch die Möglichkeit
die Einstellung des Blattwinkels über
elektrische oder hydraulische Systeme zu
realisieren. Hier kommen abgedichtete
Gleitlager mit wartungsfreiem Elgoglide ® -
Gewebe zum Einsatz. Die Corrotect ® -
Beschichtung schützt vor Korrosion.

S e r v i c e
Fernüberwachung und Diagnose
Die permanente Überwachung von unter
harten Bedingungen arbeitenden Wälzlagern
in Windturbinen ist eine Grundvoraussetzung
für bessere Rentabilität.
Für INA und FAG übernehmen diese
Aufgabe die Experten des unabhängigen
Dienstleistungsunternehmens
FAG Industrial Services GmbH (F’IS).
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Online-Zustandsüberwachung mit dem
FAG-WiPro-System
Online Condition Monitoring – die kontinuierliche
Überwachung von Lagern in
Windenergieanlagen
• vermeidet ungeplanten Stillstand
• erkennt sich abzeichnende Schäden
im Frühstadium
• observiert ständig den Zustand von
Komponenten
• fordert im Notfall bei vorprogrammierten
Zuständen die Abschaltung
• verhindert Kollateral- und Folgeschäden
• schützt Einzelanlagen oder komplette
Windparks.
Das auf die Belange der Windenergieerzeuger
zugeschnittene System WiPro (Wind
Turbine Protection System) misst primär
die Schwingungen und überwacht wahlweise
auch Drehmoment, Temperatur,
Ölqualität und weitere Messgrößen. Die
Anordnung der Sensoren an den kritischen
Stellen in der Gondel richtet sich nach den
individuellen Gegebenheiten auf der Anlage.
Bei Erreichen vorgegebener Schwellenwerte
wird Alarm ausgelöst, die Daten fließen
automatisch per Festnetz, Funk- oder
Satellitenmodem ins F’IS-Service-Center.
Nach eingehender Analyse und detaillierter
Tiefendiagnose werden dem Kunden von
Experten der F’IS konkrete Maßnahmen
vorgeschlagen, mit denen ungeplanter Stillstand
und kostspielige Folgeschäden vermieden
werden können. Die Planungssicherheit
nimmt zu – Bauteilewechsel
lassen sich vorausschauend disponieren.
Nur ein System zusammen mit einer kompetenten
und zuverlässigen Betreuung
gewährleistet verlässliche Resultate.
Das WiPro-System wurde nach eingehender
Prüfung von der Allianz-Versicherung
anerkannt. Auch andere Versicherer orientieren
sich an dieser Vorgabe und räumen
bei Einsatz des WiPro-Systems günstigere
Bedingungen ein. Das System und die
Überwachungsstelle bei F’IS sind außerdem
durch den Germanischen Lloyd zertifiziert.
Windenergieanlagen aller Art können
problemlos nachgerüstet werden.

Versicherung honoriert WiPro
Die Allianz-Versicherung bestätigt
F’IS, dass das Online-Zustandsüberwachungssystem
WiPro die vom Allianz
Zentrum für Technik (AZT) aufgestellten
Anforderungen an Condition Monitoring
Systeme für Windkraftanlagen erfüllt.
Damit erkennt die Allianz-Versicherung
das WiPro-System als geeignet für eine
zustandsorientierte Instandhaltung an.
Dadurch können mit den Betreibern
von Windkraftanlagen
abweichende Vereinbarungen
in den
Versicherungs-
Revisionsklauseln
getroffen werden.
Offline-Einzelmessungen
Als alternativen Einstieg in die Anlagenüberwachung
bietet F’IS die Einzelmessung
von Schwingungs- und Temperaturdaten
mit mobilen Diagnosegeräten an.
Diese Methode, beispielsweise in
Form einer halbjährlichen Messung an
den kritischen Maschinenteilen mit
anschließender Analyse und Diagnose,
ist trotz der bekannten Einschränkungen
eine kostengünstige Alternative und wird
Montage und Instandhaltung
zur Zeit noch von einigen Versicherungen
als Vertragsvoraussetzung akzeptiert.
Ein breites Programm von Montage- und
Ausrichtwerkzeugen, Messinstrumenten
und Schmiermitteln erleichtert Instandhaltungsarbeiten
und hilft, Arbeitsabläufe
effizienter zu gestalten.
Mit viel FAG-Erfahrung und qualifizierten
Fachleuten ist F’IS der kompetente Partner
für kundenorientierte Lösungen. Die
Erarbeitung individueller Servicestrategien
und praxisnahe Schulungen vermitteln
Sicherheit. Ist persönlicher Einsatz
gefordert, helfen hoch qualifizierte
Techniker und Ingenieure vor Ort, wenn
erforderlich innerhalb kurzer Zeit. Die
von F’IS angebotene Wiederaufbereitung
von Wälzlagern trägt durch kurze Lieferzeiten
maßgeblich zum Erhalt der
ständigen Verfügbarkeit bei.
Diese Serviceleistung wird für Wälzlager
aller Hersteller erbracht.
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W ä l z l a g e r s c h m i e r u n g
Wichtig für die Gebrauchsdauer
Neben der durchdachten Konstruktion
und der präzisen fertigungstechnischen
Ausführung beeinflusst die Schmierung
in hohem Maß die Zuverlässigkeit und
Gebrauchsdauer eines Lagers. Die Wahl
des richtigen Fetts, die Leistungsfähigkeit
des Öls, die Wirkung der Additive, die
Sauberkeit bezüglich Verunreinigungen
und das Einhalten der vorgegebenen
Schmierintervalle entscheiden mit über
die Qualität des Systems.
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Fett
Haupt- und Getriebelager in Windenergie-
anlagen werden mit speziellen Arcanol-
Wälzlagerfetten versorgt. Diese zusammen
mit namhaften Schmierstoffherstellern
entwickelten Fette werden vor der Freigabe
umfangreichen Testreihen unterzogen.
Sie bieten so eine gleichbleibend hohe
Qualität und optimale Schmiereigenschaften.
Das F’IS-Programm enthält
verschiedene Schmierstoffgeber aus der
Motion Guard-Serie, die den Lagerstellen
automatisch frisches Fett in der richtigen
Menge zuführen. In Abhängigkeit vom
Schmiersystem können für bis zu sechs
Schmierstellen die Spendezeiten zwischen
1 Tag und 4 Monaten eingestellt werden.
Dadurch wird das Personal entlastet und
die Sicherheit bezüglich Schmierung der
eingesetzten Wälzlager wird deutlich
erhöht.
Die Vorteile:
• vollautomatisch und nahezu
wartungsfrei
• genaue Fettmengen, keine Unter- oder
Überversorgung
• verlängerte Lagerstandzeiten
• höhere Wirtschaftlichkeit durch
sparsame, umweltschonende Dosierung.
Öl
Eine Ölumlaufschmierung mit Filter
bietet die bestmögliche Versorgung der
Kontaktstellen mit Schmierstoff.
Bei der Zustandsüberwachung wichtiger
Kenngrößen des Öls wie Betriebstemperatur,
Verschmutzung, Wassergehalt
und Viskosität sollte auch der Filter
einbezogen werden.

Vom Gesamtsystem bis zum Wälzkontakt
Der Ausfall einer Windkraftanlage ist mit
hohen Kosten verbunden. Daher müssen
bereits bei der Planung und Auslegung
alle Einflussgrößen bestmöglich berück-
sichtigt werden. Wir arbeiten mit
modernsten Simulations- und Berech-
nungsprogrammen, um eine optimale
Produktauswahl sicherzustellen.
Mehrkörpersimulation
Mit der hybriden Mehrkörpersimulation
(MKS) wird das dynamische Verhalten der
kompletten Windkraftanlage abgebildet.
Anhand des Modells können die Einzel-
komponenten des Antriebstrangs sowie
das gesamte Anlagendesign bereits in
der Entwicklungsphase verbessert werden.
Bearinx ®
Mit der Software Bearinx ® können alle
Lagertypen, komplexe Wellen sowie
Wellensysteme bis hin zu kompletten
Getrieben modelliert und berechnet
werden. Die Auflagerreaktionen, die
inneren Beanspruchungen der Wälzlager,
die Vergleichsspannungen der Wellen
sowie die wichtigsten Kennwerte werden
berechnet und können tabellarisch und
grafisch dargestellt werden. Selbst-
verständlich wird dabei auch die innere
Lastverteilung im Lager exakt berechnet
– bis hin zur Kontaktpressung unter
Berücksichtigung des Wälzkörperprofils.
Analog der Beanspruchung der einzel-
nen Wälzkontakte ermittelt Bearinx ® die
rechnerische Lagerlebensdauer genauer
als bisher möglich.
B e r e c h n u n g u n d A u s w a h l
Modernste Simulations- und Berechnungsprogramme
Mit Bearinx ® -online bieten wir unseren
Kunden die Möglichkeit, die Berechnung
von komplexen, mehrfach gelagerten
Wellensystemen von ihrem Arbeitsplatz
aus durchzuführen.
FEM
Für noch detailliertere Analysen können
FEM-Berechnungen den Einfluss der
Umgebungskonstruktion auf die Wälzlager
und umgekehrt ermitteln.
CABA
Die MKS-Software CABA3D ermöglicht die
dynamische Analyse von Wälzlagern.
Unter Beachtung aller Freiheitsgrade
werden die Kraft- und Bewegungsverläufe
der Wälzkörper und der Ringe bestimmt,
auf deren Basis Ergebnisse (z. B. die Reib-
leistung) für jeden Zeitschritt ermittelt
werden. Mit CABA3D ist es somit unter
anderem möglich, die übertragene Reibleistung
und das Beschleunigungsverhalten
der Wälzkörper beim Eintritt in
die Lastzone zu berechnen.
Telos
Mit dem 3D-Simulationsprogramm Telos
wird der einzelne Wälzkontakt untersucht.
Dabei können beliebige Wälzkontakte
unter allgemeinen Schmierbedingungen
betrachtet und zwischen beschichteten
und unbeschichteten Lagerkomponenten
unterschieden werden.
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MATNR 036 94 6 -0000 / PWE / D-D / 01003.6 / Printed in Germany by Mandelkow
Schaeffler Technologies GmbH & Co. KG
Georg-Schäfer-Straße 30
9 4 1 Schweinfurt
Internet www.fag.de
E-Mail windenergy@schaeffler.com
In Deutschland:
Telefon 0180 0038
Telefax 0180 0038 3
Aus anderen Ländern:
Telefon +49 9 1 91-0
Telefax +49 9 1 91-343
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und überprüft. Für eventuelle Fehler oder
Unvollständigkeiten können wir jedoch
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Änderungen behalten wir uns vor.
© Schaeffler Technologies GmbH & Co. KG
Ausgabe: 010, März
Nachdruck, auch auszugsweise, nur mit
unserer Genehmigung.