JP2021000934A - Rolling wheel used in rubber crawler device - Google Patents
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Abstract
【課題】軽量化のため、転輪を合成樹脂製としつつ、ゴムクローラと転輪との間に小石等を噛み込むことによる転輪の破損を回避しつつ、更に転輪の摩耗による劣化を防止する。【解決手段】駆動輪及び遊動輪に掛け回されたゴムクローラ21に内接させるゴムクローラ走行装置の転輪3で、ゴムクローラ21のガイド突起211を挟む左右のフランジ部33,33を有する合成樹脂製の転輪基体31と、前記フランジ部33に装着された保護リング32とから構成される。【選択図】図4PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the weight, while making the wheels made of synthetic resin, avoiding damage to the wheels due to pebbles or the like being caught between the rubber crawlers and the wheels, and further deteriorating due to wear of the wheels. To prevent. SOLUTION: A composite having left and right flange portions 33, 33 sandwiching a guide protrusion 211 of a rubber crawler 21 in a rolling wheel 3 of a rubber crawler traveling device inscribed in a rubber crawler 21 hung around a drive wheel and a floating wheel. It is composed of a resin wheel base 31 and a protective ring 32 attached to the flange portion 33. [Selection diagram] Fig. 4
Description
本発明は、建設機械や作業車両のゴムクローラ走行装置に用いる転輪に関する。 The present invention relates to wheels used in rubber crawler traveling devices of construction machines and work vehicles.
不整地で移動する建設機械や作業車両は、移動手段としてゴムクローラ走行装置が用いられる。ゴムクローラ走行装置は、駆動輪及び遊動輪に掛け回されたゴムクローラに、前記駆動輪及び遊動輪の間に配置された転輪を内接させて構成される。転輪は、ゴムクローラを接地させる下部転輪や、周回するゴムクローラの弛みを抑える上部転輪がある。金属クローラに用いられる転輪は、安価に多数用意できるように、鋳造による金属製が多い。しかし、ゴムクローラに用いられる転輪は、軽量化を目的として、合成樹脂製が用いられることもある(特許文献1)。 For construction machines and work vehicles that move on rough terrain, rubber crawler traveling devices are used as means of transportation. The rubber crawler traveling device is configured by inscribed a rolling wheel arranged between the driving wheel and the floating wheel on a rubber crawler hung around the driving wheel and the floating wheel. The wheels include a lower wheel that touches the rubber crawler to the ground and an upper wheel that suppresses the slack of the orbiting rubber crawler. Many of the wheels used for metal crawlers are made of cast metal so that many wheels can be prepared at low cost. However, the wheels used for rubber crawlers may be made of synthetic resin for the purpose of weight reduction (Patent Document 1).
特許文献1が開示する転輪(「調節転輪」とあることから、実際は遊動輪と思われる)は、合成樹脂製で、可動枠側に対応する側面の補強リブをなくして平面とし、残る他側面に補強リブを設けている(特許文献1・実用新案登録請求の範囲)。これにより、ゴムクローラ(無限軌道帯)に連れて運ばれてくる小石等が補強リブに噛み込んで、転輪だけでなく、ゴムクローラや可動枠等の破損する事態をなくすことができるとされている(特許文献2・第4頁17行〜第5頁3行)。
The wheels disclosed in Patent Document 1 (which are actually considered to be idle wheels because they are referred to as "adjustable wheels") are made of synthetic resin and remain flat without the reinforcing ribs on the side surface corresponding to the movable frame side. Reinforcing ribs are provided on the other side (Patent Document 1, claims for utility model registration). As a result, it is said that pebbles and the like carried to the rubber crawler (track zone) can get caught in the reinforcing ribs and prevent not only the rolling wheels but also the rubber crawlers and the movable frame from being damaged. (
転輪の軽量化には、合成樹脂製の転輪が望ましいが、特許文献2も指摘しているように、ゴムクローラと転輪との間に小石等を噛み込むことによる転輪の破損が問題となる。また、前記小石等の噛み込みを除いても、周回するゴムクローラと長期にわたり擦れ合うことで、合成樹脂製の転輪の磨耗が避け難いと考えられる。そこで、軽量化のため、転輪を合成樹脂製としつつ、ゴムクローラと転輪との間に小石等を噛み込むことによる転輪の破損を回避しつつ、更に転輪の摩耗による劣化を防止するため、検討した。
A synthetic resin wheel is desirable for reducing the weight of the wheel, but as pointed out in
検討の結果開発したものが、駆動輪及び遊動輪に掛け回されたゴムクローラに内接させるゴムクローラ走行装置の転輪において、ゴムクローラのガイド突起を挟む左右のフランジ部を有する合成樹脂製の転輪基体と、前記フランジ部に装着された保護リングとから構成されることを特徴とするゴムクローラ走行装置の転輪である。本発明の転輪は、転輪基体を合成樹脂製として軽量化を図りながら、転輪基体が小石等を噛み込んだり、ゴムクローラと擦れ合うことで摩耗したりするフランジ部を、保護リングにより保護する。 The one developed as a result of the study is made of synthetic resin having left and right flanges that sandwich the guide protrusions of the rubber crawler in the rolling wheels of the rubber crawler traveling device that is inscribed in the rubber crawler hung around the drive wheels and idler wheels. It is a wheel of a rubber crawler traveling device, which is composed of a wheel base and a protective ring attached to the flange portion. In the wheel of the present invention, the wheel base is made of synthetic resin to reduce the weight, and the flange portion that is worn by the wheel base biting pebbles or rubbing against a rubber crawler is protected by a protective ring. To do.
保護リングは、フランジ部に装着する手段を問わず、フランジ部に対する装着状態が保持できればよく、転写関係にある嵌合構造による装着や、接着又は融着による装着を例示できる。また、保護リングは、転輪基体に代わって小石やゴムクローラに接触する部位であればよく、素材を問わず、金属製、セラミックス製、合成樹脂製、ゴム製が考えられる。金属製やセラミックス製の保護リングは、転輪の軽量化を鑑み、中空が好ましい。合成樹脂製やゴム製の保護リングは、耐摩耗性を有するが、転輪基体に代わって摩耗するので、例えば表面に耐摩耗皮膜を形成しせたり、交換可能にしたりできれば好ましい。 The protective ring may be attached to the flange portion by any means as long as it can be attached to the flange portion, and can be attached by a fitting structure having a transfer relationship or by adhesion or fusion. Further, the protective ring may be a portion that comes into contact with pebbles or a rubber crawler instead of the wheel substrate, and may be made of metal, ceramics, synthetic resin, or rubber regardless of the material. The protective ring made of metal or ceramic is preferably hollow in view of weight reduction of the rolling wheel. Protective rings made of synthetic resin or rubber have wear resistance, but wear instead of the wheel substrate. Therefore, for example, it is preferable that a wear resistant film can be formed on the surface or the ring can be replaced.
転輪基体は、繊維強化された合成樹脂製とすれば、構造強度が高められる。合成樹脂は、熱硬化性樹脂としてポリウレタン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、ビスマレイミド樹脂、フェノール樹脂、シアネート樹脂、ポリイミド樹脂等や、熱可塑性樹脂としてポリウレタン樹脂、ナイロン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエーテルテフタレート樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエーテルサルフォン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂等を例示できる。繊維は、カーボン繊維、ガラス繊維、セラミック繊維、アラミド繊維、カーボンナノチューブ、セルロースナノファイバー等の短繊維又は長繊維を例示され、均一に分散させて合成樹脂に混ぜ合わせたり、繊維の方向性を揃えて合成樹脂を浸潤させたりする。 If the wheel substrate is made of fiber-reinforced synthetic resin, the structural strength is enhanced. Synthetic resins include polyurethane resin, unsaturated polyester resin, epoxy resin, vinyl ester resin, bismaleimide resin, phenol resin, cyanate resin, polyimide resin, etc. as thermosetting resins, and polyurethane resin, nylon resin, polypropylene as thermoplastic resins. Examples thereof include resins, polyetherimide resins, polycarbonate resins, polyether teflate resins, polyamide resins, polyether sulfone resins, polyphenylene sulfide resins, and polyether ether ketone resins. Examples of the fibers include short fibers or long fibers such as carbon fibers, glass fibers, ceramic fibers, aramid fibers, carbon nanotubes, and cellulose nanofibers, which are uniformly dispersed and mixed with synthetic resins, or the directions of the fibers are aligned. Infiltrates synthetic resin.
転輪基体は、繊維強化樹脂シート(プリプレグ)又は繊維強化樹脂板を回転軸の延在方向に積層して固めることにより形成される繊維強化された合成樹脂製であると、繊維の方向性を揃えることができて、好ましい。繊維の方向性は、フランジ部の張り出し方向と平行に揃えるとよい。この場合、フランジ部は、繊維の層が積層された構造を有し、前記繊維の層が互いに分離する(層間剥離する)可能性がある。フランジ部に接着又は融着された保護リングは、方向性をもって繊維を合成樹脂に浸潤させて成形された転輪基体において、フランジ部を構成する繊維の層が層間剥離することを防止する働きもある。 If the wheel substrate is made of a fiber-reinforced synthetic resin formed by laminating and hardening a fiber-reinforced resin sheet (prepreg) or a fiber-reinforced resin plate in the extending direction of the rotation axis, the directionality of the fibers is determined. It is preferable because it can be aligned. The directionality of the fibers should be aligned parallel to the overhanging direction of the flange portion. In this case, the flange portion has a structure in which fiber layers are laminated, and the fiber layers may be separated from each other (delamination). The protective ring adhered or fused to the flange portion also functions to prevent the layers of the fibers constituting the flange portion from delamination in the rolling wheel substrate formed by infiltrating the fibers into the synthetic resin in a directional manner. is there.
転輪基体は、繊維強化樹脂シート又は繊維強化樹脂板をフランジ部の外周面に被せた状態で形成され、前記繊維強化樹脂シート又は繊維強化樹脂板の表面に保護リングを嵌着させると、フランジ部の一体性が強化される。繊維強化樹脂シート又は繊維強化樹脂板は、1枚又は数枚を重ねて用いる。転輪基体が繊維の方向性をフランジ部の張り出し方向と平行に揃えた構成の場合、フランジ部における繊維の層の層間剥離が、フランジ部の外周面に被せた繊維強化樹脂シート又は繊維強化樹脂板により防止される。また、フランジ部の外周面に被せた繊維強化樹脂シート又は繊維強化樹脂板がフランジ部の側面にまで被さると、前記側面の摩耗が防止される。 The rolling wheel substrate is formed in a state where the fiber reinforced resin sheet or the fiber reinforced resin plate is covered on the outer peripheral surface of the flange portion, and when the protective ring is fitted on the surface of the fiber reinforced resin sheet or the fiber reinforced resin plate, the flange is formed. The unity of the part is strengthened. The fiber reinforced resin sheet or the fiber reinforced resin plate is used by one or several layers. When the wheel substrate has a structure in which the direction of the fibers is aligned parallel to the overhanging direction of the flange portion, the delamination of the fiber layer at the flange portion is caused by the fiber reinforced resin sheet or the fiber reinforced resin covering the outer peripheral surface of the flange portion. Prevented by a plate. Further, when the fiber reinforced resin sheet or the fiber reinforced resin plate covering the outer peripheral surface of the flange portion covers the side surface of the flange portion, the wear of the side surface is prevented.
保護リングは、フランジ部を保護できれば、素材及び構成を問わない。しかし、保護リングは、ゴム製であると、保護リングの弾性変形により転輪に加わる衝撃を吸収できる。ゴムは、天然ゴム、スチレン-ブタジエンゴム(SBR)、イソプレンゴム(IR)、ブタンジエンゴム(BR)、ウレタンゴム等の硬質ゴムが例示できる。これら硬質ゴムは、自動車のタイヤに利用されており、入手が容易で、安価である。ゴム製の保護リングの弾性変形を抑制したい場合、ゴムの硬度を調整するほか、上述した各種繊維を混入させるとよい。この場合、繊維の方向性をフランジ部の張り出し方向と平行に揃えておくと、弾性変形が前記張り出し方向の直交方向に抑制される。 The protective ring may be made of any material and structure as long as it can protect the flange portion. However, if the protective ring is made of rubber, it can absorb the impact applied to the wheels due to the elastic deformation of the protective ring. Examples of the rubber include hard rubber such as natural rubber, styrene-butadiene rubber (SBR), isoprene rubber (IR), butandien rubber (BR), and urethane rubber. These hard rubbers are used in automobile tires, are easily available, and are inexpensive. When it is desired to suppress the elastic deformation of the rubber protective ring, it is advisable to adjust the hardness of the rubber and to mix the various fibers described above. In this case, if the directions of the fibers are aligned parallel to the overhanging direction of the flange portion, elastic deformation is suppressed in the direction orthogonal to the overhanging direction.
本発明のクローラ走行装置に用いる転輪は、転輪の軽量化と破損又は摩耗による劣化の防止とを両立させる効果がある。転輪の軽量化は、転輪基体を合成樹脂製としたことによる効果である。そして、合成樹脂製の転輪の破損又は摩耗による劣化の抑制又は防止は、前記転輪基体のフランジ部に装着した保護リングの耐摩耗性による効果である。この保護リングの耐摩耗性による効果があることから、繊維強化された合成樹脂製の転輪基体を用いると、転輪の構造強度を向上させながら、転輪の軽量化と破損又は摩耗による劣化の防止とを両立させることができる。 The wheels used in the crawler traveling device of the present invention have the effect of reducing the weight of the wheels and preventing deterioration due to breakage or wear. The weight reduction of the wheels is an effect of making the wheel base made of synthetic resin. The suppression or prevention of deterioration due to breakage or wear of the synthetic resin wheels is an effect due to the wear resistance of the protective ring attached to the flange portion of the wheel substrate. Since the protective ring has an effect due to the wear resistance, when a fiber-reinforced synthetic resin wheel substrate is used, the structural strength of the wheel is improved, and the weight of the wheel is reduced and the wheel is damaged or deteriorated due to wear. It is possible to achieve both prevention and prevention.
フランジ部の外周面に被せた繊維強化樹脂シート又は繊維強化樹脂板等は、フランジ部の一体性を高める効果がある。フランジ部の一体性を高める効果は、特に繊維強化された合成樹脂製の転輪基体において、繊維の層がフランジ部の張り出し方向に揃えた場合、前記繊維の層の層間剥離が防止する働き、すなわち耐剥離性を実現する。これにより、転輪基体のフランジ部の耐久性が向上、ひいては転輪自体の耐久性を向上させることができる。 A fiber-reinforced resin sheet or a fiber-reinforced resin plate that covers the outer peripheral surface of the flange portion has an effect of enhancing the integrity of the flange portion. The effect of enhancing the integrity of the flange portion is to prevent delamination of the fiber layer when the fiber layers are aligned in the overhanging direction of the flange portion, particularly in a fiber-reinforced synthetic resin wheel substrate. That is, peel resistance is realized. As a result, the durability of the flange portion of the wheel base can be improved, and the durability of the wheel itself can be improved.
ゴム製の保護リングは、耐摩耗性に優れ、弾性変形による衝撃吸収性も得られることから、転輪基体の破損や摩耗をよりよく防止する効果をもたらす。また、ゴム製の保護リングは、合成樹脂製又は繊維強化された合成樹脂製とした転輪基体と密度がほぼ同じであり、仮に半径方向の厚みを増やしても、転輪の重量増加を招くことがなく、合成樹脂製として転輪基体の軽量化の効果を妨げない利点がある。このほか、ゴム製の保護リングは、転輪基体と同時に成形でき、初めから転輪基体のフランジ部に装着した状態にできる利点があり、製造コスト等の低減といった副次的効果もある。 Since the rubber protective ring has excellent wear resistance and shock absorption due to elastic deformation, it has the effect of better preventing damage and wear of the rolling wheel substrate. Further, the rubber protective ring has almost the same density as the wheel substrate made of synthetic resin or fiber-reinforced synthetic resin, and even if the thickness in the radial direction is increased, the weight of the wheel increases. Since it is made of synthetic resin, it has the advantage of not hindering the effect of reducing the weight of the wheel substrate. In addition, the rubber protective ring has the advantage that it can be molded at the same time as the wheel substrate and can be attached to the flange portion of the wheel substrate from the beginning, and has a secondary effect such as reduction of manufacturing cost.
以下、本発明を実施するための形態について図を参照しながら説明する。本発明の転輪3は、例えば図1に見られるように、小型の建設機械1に多用されるゴムクローラ走行装置2に用いられる。本例のゴムクローラ走行装置2は、前方の誘導輪23と後方の駆動輪22とにゴムクローラ21を掛け回し、支持フレーム24に支持される回転軸241に軸着させた3基の転輪3により、前記ゴムクローラ21の下の周回面を接地させる構成である。
Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. As seen in FIG. 1, for example, the
転輪3は、図2(説明の便宜上、駆動輪22、誘導輪23及び支持フレーム24を図示略)に見られるように、従来同様、ゴムクローラ21の内周面に左右一対で設けられたフランジ状のガイド突起211を、左右一対のフランジ部33に挟んで回転し、ゴムクローラ21の周回軌道を整える。本例の転輪3は、下部転輪であるが、上部転輪にも適用される。また、本例の転輪3は、3基であるが、もっと多数が配置されることもある。本発明の転輪3は、軽量化されているので、設置基数が増えると軽量化の効果が増す。
As seen in FIG. 2 (driving
本例の転輪3は、図3及び図4に見られるように、ゴムクローラ21のガイド突起211を挟む左右のフランジ部33を有する転輪基体31と、前記フランジ部33に装着された保護リング32とから構成される。転輪基体31は、左右のフランジ部33を含めて左右に貫通する回転軸孔313を有し、前記回転軸孔313に回転軸241を挿通して、回転自在な状態で支持フレーム24に軸着される(図1参照)。保護リング32は、フランジ部33の外周面331に被せた繊維強化樹脂シート312の表面に、接着されている。
As seen in FIGS. 3 and 4, the rolling
本例の転輪基体31は、繊維強化樹脂シート311を積層して構成されている(図4中、各繊維強化樹脂シート311の繊維の層の向きを太線で図示している)。転輪基体31の本体部分(フランジ部33に挟まれた中間部分)は、回転軸孔313と同心に繊維強化樹脂シート311が巻かれている。フランジ部33は、前記本体部分の繊維強化樹脂シート311を曲げると共に、別途繊維強化樹脂シート312を外周面331に重ねて、繊維の方向性をフランジ部33の張り出し方向と平行に揃えている。
The
繊維強化樹脂シート311が、例えばカーボン繊維に、熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂を含浸させたカーボンプリプレグの場合、転輪基体31は、上述した繊維の層の方向にカーボンプリプレグを揃えて重ね、カーボンプリプレグ相互を接着した上で加熱して固化し、構成する。繊維強化樹脂シート311により構成される転輪基体31は、本例のプリプレグ成形のほか、RTM成形、スタンピング成形、射出成形等、既存の各種成形方法を用いて構成したり、樹脂が熱可塑性であれば、加熱状態で一体化した後、冷却して固化して成形したりすることができる。
When the fiber-reinforced
本例の転輪基体31は、フランジ部33の側面を跨いで外周面331に繊維強化樹脂シート312を被せ、前記繊維強化樹脂シート312の表面に保護リング32の内周面321を接着している。繊維強化樹脂シート312は、フランジ部33の側面を保護するほか、フランジ部33を構成する繊維の層を束ね、層間剥離を防止する。繊維強化樹脂シート312は、転輪基体31を製造した後、接着によりフランジ部33に取り付けてもよいし、転輪基体31の製造に際して、転輪基体31を構成する繊維強化樹脂シート311と共に積層して、フランジ部33に取り付けてもよい。
In the
保護リング32は、フランジ部33を保護できれば材質が限定されないが、本例の場合、エステル系又はエーテル系のウレタンゴム製である。ウレタンゴムは、耐摩耗性、耐薬品性、耐油性に優れているほか、機械的強度や耐荷重性が大きいほか、高弾性でエネルギー吸収性が高い利点があり、保護リング32に好適である。ウレタンゴム製の保護リング32は、弾性変形を抑制したり、弾性変形に方向性を与えたりしたい場合、カーボン繊維、ガラス繊維、セラミック繊維、アラミド繊維、カーボンナノチューブ、セルロースナノファイバー等の短繊維又は長繊維や、カーボンブラック、シリカ、ナノクレイ等の粒子を適量混合させるとよい。
The material of the
本例の保護リング32の内周面321や、繊維強化樹脂シート312を被せるフランジ部33の外周面331は、いずれも平坦面である。保護リング32は、フランジ部33の外周面331(本例は外周面331に被せた繊維強化樹脂シート312の表面)に接着されることにより、フランジ部33を構成する繊維強化樹脂シート311の繊維の層の層間剥離を防止している。このことから、保護リング32の内周面321やフランジ部33の外周面331は、接着できれば面形状を問わない。しかし、接着強度を高める観点から、例えば内周面321や外周面331を転写構造の湾曲面として、前記内周面321及び外周面331(本例は外周面331に被せた繊維強化樹脂シート312の表面)の接着面積を大きくしてもよい。
The inner
ゴム製の保護リング32は、図5に見られるように、例えばゴムクローラ21から転輪3に加えられる負荷F1により左右方向へわずかに膨らむ弾性変形をして、転輪基体31(特にフランジ部33)に加わる負荷F2を小さくし、結果として転輪基体31の摩耗を抑制又は低減する。また、ゴム製の保護リング32は、繊維強化すると弾性変形が抑制できるほか、耐熱性、放熱性、耐摩耗性を向上させることができる。耐熱性及び放熱性は、ゴム製の保護リング32の寿命を長くする。
As seen in FIG. 5, the rubber
1 建設機械
2 ゴムクローラ走行装置
21 ゴムクローラ
211 ガイド突起
22 駆動輪
23 誘導輪
24 支持フレーム
241 回転軸
3 転輪
31 転輪基体
311 転輪基体を構成する繊維強化樹脂シート
312 フランジ部の外周面に被せた繊維強化樹脂シート
313 回転軸孔
32 保護リング
321 内周面
33 フランジ部
331 外周面
F1 転輪に加わる負荷
F2 転輪基体に加わる負荷
1
21 Rubber crawler
211 Guide protrusion
22 drive wheels
23 Guide wheel
24 Support frame
241
31 Rolling base
311 Fiber reinforced resin sheet that constitutes the wheel substrate
312 Fiber reinforced resin sheet that covers the outer peripheral surface of the flange
313 Rotating shaft hole
32 protective ring
321 Inner circumference
33 Flange part
331 Outer surface
Load applied to F1 wheels
Load applied to the F2 wheel substrate
Claims (5)
ゴムクローラのガイド突起を挟む左右のフランジ部を有する合成樹脂製の転輪基体と、
前記フランジ部に装着された保護リングとから構成されることを特徴とするゴムクローラ走行装置の転輪。 In the rolling wheels of a rubber crawler traveling device that is inscribed in a rubber crawler that is hung around a drive wheel and a floating wheel.
A synthetic resin wheel substrate having left and right flanges that sandwich the guide protrusions of the rubber crawler,
A rolling wheel of a rubber crawler traveling device, which is composed of a protective ring mounted on the flange portion.
The protective ring is a wheel of the rubber crawler traveling device according to any one of claims 1 to 4, which is made of rubber.
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JPS56159156A (en) * | 1980-05-13 | 1981-12-08 | Mitsubishi Rayon Co | Wheel in fiber reinforced plastic and its manufacture |
JP2008105488A (en) * | 2006-10-24 | 2008-05-08 | Bridgestone Corp | Rolling wheel of crawler type traveling body |
DE102015003999A1 (en) * | 2015-03-30 | 2016-10-06 | Bundesrepublik Deutschland, vertreten durch das Bundesministerium der Verteidigung, vertreten durch das Bundesamt für Ausrüstung, Informationstechnik und Nutzung der Bundeswehr | Roller made of fiber-reinforced plastic |
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DE102015003999A1 (en) * | 2015-03-30 | 2016-10-06 | Bundesrepublik Deutschland, vertreten durch das Bundesministerium der Verteidigung, vertreten durch das Bundesamt für Ausrüstung, Informationstechnik und Nutzung der Bundeswehr | Roller made of fiber-reinforced plastic |
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