DE2200103A1

DE2200103A1 - Roller bearing

Info

Publication number: DE2200103A1
Application number: DE19722200103
Authority: DE
Inventors: Foord Colin Arthur; Whittall Peter H; Davies William John; Ford Robin Arthur Julian; Rhodes John Kenneth
Original assignee: UK Secretary of State for Defence
Current assignee: UK Secretary of State for Defence
Priority date: 1971-01-05
Filing date: 1972-01-03
Publication date: 1972-09-07
Also published as: GB1369501A; FR2121141A5; IT944376B

Description

The Secretary of State for Defence in Her Britannic Majesty's Government of Great Britain and Northern Ireland, London, England,The Secretary of State for Defense in Her Britannic Majesty's Government of Great Britain and Northern Ireland, London, England,

Wälzlagerroller bearing

Die Erfindung betrifft ein Wälzlager und insbesondere solche Wälzlager, bei denen die Wälzkörper ausgebohrte hohle Abschnitte aufweisen.The invention relates to a roller bearing and in particular to such roller bearings in which the roller bodies are drilled out hollow sections exhibit.

Ein Teil der Probleme, die mit Wälzlagern verknüpft sind und insbesondere mit Wälzlagern, die Wälzkörper großen Durchmessers besitzen, werden durch das hohe Gewicht der Wälzkörper verursacht oder erschwert. Es ist bereits vorgeschlagen worden, die Wälzkörper als Hohlkörper auszubilden. Im Falle eines Kugellagers werden dann hohle Kugeln benutzt, die aus zwei hohlen Halbschalen hergestellt sind, welche durch Verschweißen oder auf andere Weise miteinander verbunden sind. Derartige Wälzkörper sind jedoch nicht völlig zufriedenstellend und es ist daher in der Vergangenheit nach Lösungen gesucht worden, Wälzkörper zu benutzen, die voll hergestellt werden und bei denen nachträglich mechanisch, chemisch oder elektrochemisch oder auf sonstige Weise Abschnitte ausgenommen wurden, um ein im wesentliches zylindrisches Loch zu schaffen, das vollständig durch den Wälzkörper hinaurchgeführt 1st oder man hat zwei diametral gegenüberliegende Löcher im Wälzkörper vorgesehen.Part of the problems associated with rolling bearings and in particular with rolling bearings that have large diameter rolling elements are caused by the heavy weight of the rolling elements or difficult. It has already been proposed to design the rolling bodies as hollow bodies. In the case of a ball bearing will be then hollow balls are used, which are made from two hollow half-shells, which are welded or otherwise are connected to each other. However, such rolling elements are not entirely satisfactory and so it is in the past solutions have been sought to use rolling elements that are fully manufactured and for which subsequently mechanically, chemically or electrochemically or in any other way sections have been cut to form a substantially cylindrical hole to create that carried out completely through the rolling element 1st or two diametrically opposed holes have been provided in the rolling element.

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Diese Wälzkörper haben sich an sich bewährt, jedoch erfordern diese gewisse Pestlegemittel sowohl in Umfangsrichtung als auch zur Aufrechterhaltung der Achse der Bohrung, die in einer vorbestimmten Richtung festgehalten werden muß und diese Festhaltemittel müssen in geeigneter Weise geschmiert werden, um eine unnötige Abnutzung zu vermeiden.These rolling elements have proven themselves, but they require certain Pestlegemittel both in the circumferential direction and for maintaining the axis of the bore, which must be held in a predetermined direction, and this holding means must be properly lubricated to avoid unnecessary wear.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Wälzlager zu schaffen, bei dem eine besonders einfache und wirksame Festlegung für die Wälzkörper ermöglicht wird, wobei die Festlegemittel insbesondere günstig inbezug auf eine hydrodynamische Schmierung sind.The invention is based on the object of creating a rolling bearing in which a particularly simple and effective fixing for the rolling elements is made possible, the fixing means are particularly favorable with regard to hydrodynamic lubrication.

De Erfindung geht aus von einem Wälzlager mit einem ersten und einem zweiten Laufring und einer Mehrzahl von Wälzkörpern und einem Käfig, der die Wälzkörper zwischen den Laufringen halt und die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Wälzkörper, die mit je zwei gegenüberliegenden Aushöhlungen ausgestattet sind, in dem Käfig durch Vorsprünge des Käfigs gehaltert sind, die sich in jeden Hohlraum des Wälzkörpers hinein erstrecken.The invention is based on a rolling bearing with a first and a second race and a plurality of rolling elements and one Cage that holds the rolling elements between the races and the task set is achieved in that the rolling elements, which are each equipped with two opposing cavities in which the cage is held by protrusions of the cage, which extend into each cavity of the rolling element.

Die Vorsprünge werden vorzugsweise so gestaltet, daß sie sich den inneren Oberflächen am Ende der Aushöhlungen anpassen, so daß ein Ölfilm zwischen den Vorsprüngen und ihren jeweiligen Wälzkörpern aufgebaut werden kann, um einen hydrodynamischen Film zu bilden.The projections are preferably designed to conform to the inner surfaces at the end of the cavities, so that a film of oil between the projections and their respective rolling elements can be built up to a hydrodynamic Form film.

Gemäß einer bevorzugten AusfUhrungsform der Erfindung sind die Vorsprünge kegeistumpfförmig und wirken mit abgeschrägten Abschnit· ten der äußeren Teile der Aushöhlungen zusammen.According to a preferred embodiment of the invention, the Projections in the shape of a truncated cone and appear with beveled sections the outer parts of the cavities together.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung bestehen diese Vorsprünge aus teilkugelförmigen Knöpfen, die in die teilkugelförmigen Enden der Aushöhlungen einseifen.According to a further embodiment of the invention, these projections consist of part-spherical buttons that fit into the part-spherical Soap up the ends of the cavities.

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Die Aushöhlungen können von den Endabschnitten einer kompletten Durchbohrung des Wälzkörpers gebildet werden. Stattdessen können die Aushöhlungen von zwei individuellen Ausnehmungen gebildet werden, die durch Teile des Wälzkörpers getrennt sind, welche einen Steg oder eine Membran bilden, die ihrerseits wieder gelocht sein können.The cavities can be made from the end sections of a complete Through hole of the rolling element are formed. Instead, the cavities can be formed by two individual recesses which are separated by parts of the rolling element, which form a web or a membrane, which in turn is perforated again could be.

Die Wälzkörper können teilkugelförmig ausgebildet sein, wobei die Achse der Aushöhlungen, die durch die Vorsprünge definiert wird, in einem vorbestminrnten Winkel gegenüber der Lagerachse angestellt sein kann, wobei dieser Winkel so gewählt ist, daß eine Anpassung an die normalen Laufbedingungen des Lagers erreicht wird.The rolling elements can be partially spherical, the axis of the cavities, which is defined by the projections, employed at a predetermined angle with respect to the bearing axis can be, this angle is chosen so that an adaptation to the normal running conditions of the camp achieved will.

Eine Festlegung der Wälzkörper in Umfangsrichtung kann durch Taschen im Käfig bewirkt werden oder stattdessen können die Vorsprünge auch teilkugelförmige Abschnitte umfassen, die in den teilkugelförrnigen Mittelabschnitt der Wälzkörper eingreifen und so eine Festlegung in Umfangsrichtung bewirken. In letzterem Falle können die Vorsprünge zweckmäßigerweise aus Mitteln bestehen, durch welche die beiden Hälften zusammengehalten werden, welche zusammen den Käfig bilden. Diese Vorsprünge können dann benutzt werden, um Schmiermittel nach dem teilkugelförmigen Abschnitt zu liefern.A definition of the rolling elements in the circumferential direction can be done by Pockets are effected in the cage or, instead, the projections can also comprise part-spherical sections which are inserted into the Engage partially spherical middle section of the rolling elements and thus effect a fixing in the circumferential direction. In the latter Case, the projections can expediently consist of means by which the two halves are held together, which together form the cage. These protrusions can then be used to add lubricant after the part-spherical section deliver.

Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen: Fig. 1 einen Schnitt durch ein Wälzlager gemäß der Erfindung, Fig. 2 eine der Fig.l entsprechende Schnittansicht einer zweiten .Aus f uhr ungs form,Exemplary embodiments of the invention are described below with reference to the drawing. In the drawing show: 1 shows a section through a roller bearing according to the invention, FIG. 2 shows a sectional view corresponding to FIG. 1 of a second .Execution form,

Fig. J einen Schnitt nach der Linie 3-J gemäß Fig.2, Fig. 4 eine der Fig.l und 2 entsprechende Ansicht äner dritten Ausführungsform,FIG. J shows a section along the line 3-J according to FIG. Fig. 4 is a view corresponding to Fig.l and 2 äner third Embodiment,

Fig. 5 einen Schnitt der Wälzkörper einer weiteren Ausführungsform. 5 shows a section of the rolling elements of a further embodiment.

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Fig.l zeigt ein Lager, bestehend aus einem inneren Laufring- 10, einem äußeren Laufring 11, einem Käfig 12 und mehreren Wälzkörpern 15. Der innere Laufring 10 besteht aus einem Ring mit einer im Querschnitt kreisbogenförmigen Nut 14 am äußeren Umfang, während der äußere Laufring 11, der wiederum als Ring ausgebildet ist, eine Nut kreisbogenförmigen Querschnitts an seinem inneren Umfang aufweist, die mit der Nut des inneren Laufrings übereinstimmt. Die Wälzkörper sind teilkugelförmig und laufen zwischen den beiden Nuten um. Sie werden in Umfangsrichtung dadurch im Laufring festgelegt, daß sie mit vernünftig dichtem Paßsitz in Taschen des Käfigs ruhen.Fig.l shows a bearing consisting of an inner race 10, an outer race 11, a cage 12 and a plurality of rolling elements 15. The inner race 10 consists of a ring with a in cross-section circular arc-shaped groove 14 on the outer circumference, while the outer race 11, which in turn is designed as a ring has a groove of a circular arc-shaped cross section on its inner circumference, which coincides with the groove of the inner race. The rolling elements are partially spherical and rotate between the two grooves. They are thereby in the circumferential direction Race set so that they rest with a reasonably tight fit in pockets of the cage.

Die Wälzkörper selbst weisen Mittelbohrungen auf, wie bei 15 dargestellt. Diese Bohrungen sind mit abgeschrägten kegeligen Enden 16 ausgestattet. Um die Kugeln unter einem richtigen Winkel gegenüber der Lagerachse zu halten und trotzdem eine gewisse Winkelschwimmbewegung zuzulassen, sind kegelstumpfförmige Vorsprünge vorgesehen, die vom Käfig vorstehen und mit dem Bezugszeichen 16 bzw. 17 bezeichnet sind. Diese Vorsprünge erstrecken sich in die Enden der Ausbohrungen des Wälzkörpers und die konischen Oberflächen der Vorsprünge wirken mit den abgeschrägten Abschnitten 16 zusammen. Da die Vorsprünge mit der Gestalt der Enden der Bohrungen übereinstimmen, bilden sie einen Schmierfilm, der im Betrieb ein hydrodynamisches Filmlager bildet. Im vorliegenden Fall ist das Lager als Schublager ausgebildet. Infolgedessen sind die Vorsprünge 17 und l8 radial versetzt, so daß die Achse der Wälzkörper in einem Winkelbereich gehalten wird, dessen Mittelpunkt den Scheitel eines spitzen Winkels an der Lagerachse bildet. Dieser Winkel ist so berechnet, daß er unter normalen Laufbedingungen des Lagers zutreffend ist.The rolling elements themselves have central bores, as shown at 15. These bores are provided with tapered ends 16. To face the balls at a correct angle to hold the bearing axis and still allow a certain angular floating movement, are frustoconical projections provided which protrude from the cage and are denoted by the reference numerals 16 and 17, respectively. These protrusions extend in the ends of the bores of the rolling element and the conical surfaces of the projections cooperate with the chamfered portions 16 together. Since the projections match the shape of the ends of the bores, they form a lubricating film that is in the Operation forms a hydrodynamic film bearing. In the present case, the bearing is designed as a thrust bearing. As a result, are the projections 17 and 18 offset radially so that the axis of the rolling elements is held in an angular range, the center of which forms the apex of an acute angle on the bearing axis. This angle is calculated to work under normal running conditions of the camp is correct.

Diese AusfUhrungsform stellt eine sehr einfache Anwendung der Erfindung dar und zwar insofern, als die Vorsprünge 17 und 18 nur dazu benutzt werden, eine Winkelfestlegung der Wälzkörper zu bewirken, während die Festlegung in Umfangsrichtung in derThis embodiment represents a very simple application of the Invention, insofar as the projections 17 and 18 are only used to set the angle of the rolling elements to effect while setting in the circumferential direction in the

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üblichen Weise geschieht. Die Fig.2 und 3 zeigen eine weitere Ausführungsform, bei welcher die Festlegung in Umfangsrichtung ebenfalls durch die Vorsprünge bewirkt wird. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig.2 ist wiederum ein innerer Laufring 20 und ein äußerer Laufring 21 vorgesehen, die jenen nach Fig.l gleichen. Die Wälzkörper 22 sind wiejerum mit teilkugelförmigen äußeren Oberflächen versehen und sie besitzen in der Mitte Ausbohrungen, die bei 23 angedeutet sind. Die Enden der zentralen Bohrung sind bei 24 abgeschrägt, aber in diesem Fall ist der Mittelteil der Bohrung nicht zylindrisch, sondern als Teilkugel ausgebildet, die den gleichen Mittelpunkt wie die äußere Oberfläche des Wälzkörpers besitzt. Der Käfig 25 besteht aus zwei Hälften, die längs der Mittelpunkte der Wälzkörper aufgeschlitzt sind. Auch hier sind Vorsprünge vorgesehen, die von dem Käfig vorstehen und diese bestehen aus kegeistumpfförmigen Fortsätzen, die wiederum mit dem abgeschrägten Abschnitt der Mittelbohrung der Wälzkörper zusammenwirken, wodurch wiederum die Ausbildung eines hydrodynamischen Lagers ermöglicht wird. Da der Käfig in zwei Hälften aufgeteilt ist, erstreckt sich ein Vorsprung der mit jeder Kugel zusammenwirkt, von einer Hälfte des Käfigs, während der andere Vorsprung von der anderen Hälfte des Käfigs vorsteht. Um eine Festlegung der Wälzkörper in Umfangsrichtung zu erreichen, erfassen die Vorsprünge an ihren Enden ein teilkugelförmiges Festlegestück 26, das mit dem teilsphärischen Mittelabschnitt der Bohrung in den Wälzkörpern zusammenwirkt. Dieser Eingriff ist genügend lose, um die Wälzkörper in vorbestimmtem Maße in Umfangsrichtung schwimmen zu lassen. Die Vorsprünge/md ihre jeweiligen Festlegestücke werden benutzt, um die beiden Hälften des Käfigs zusammenzuhalten. Demgemäß sind die Vorsprünge und die Festlegestücke miteinander entsprechenden Bohrungen versehen, die sich vollständig durch den zusammengestellten Käfig hinduroherstrecken. Durch diese Bohrungen sind Bolzen 27 geführt und festgezogen, um die beiden Käfighälften gegeneinander zu verspannen und um dieusual way happens. Figures 2 and 3 show another Embodiment in which the definition in the circumferential direction is also effected by the projections. In the embodiment of Figure 2 is again an inner race 20 and a outer race 21 provided, which are the same as those according to Fig.l. the Rolling elements 22 are likejerum with part-spherical outer surfaces provided and they have bores in the middle, which are indicated at 23. The ends of the central bore are at 24 beveled, but in this case the central part of the bore is not cylindrical, but designed as a part of the sphere, which the has the same center point as the outer surface of the rolling element. The cage 25 consists of two halves that run along the Centers of the rolling elements are slit. Here, too, projections are provided which protrude from the cage and these consist of frustoconical projections, which in turn have the tapered section of the central bore of the rolling elements cooperate, which in turn creates a hydrodynamic Storage is made possible. Since the cage is divided into two halves, a protrusion extends which cooperates with each ball, from one half of the cage while the other protrusion protrudes from the other half of the cage. To make a determination To reach the rolling elements in the circumferential direction, the projections grasp a partially spherical fixing piece at their ends 26, which cooperates with the part-spherical central section of the bore in the rolling elements. This intervention is sufficiently loose to let the rolling elements float to a predetermined extent in the circumferential direction. The projections / md their respective fixing pieces are used to hold the two halves of the cage together. Accordingly, the protrusions and the locking pieces are provided with each other corresponding holes, which are completely stretch out through the assembled cage. Through these holes bolts 27 are guided and tightened to the to brace both cage halves against each other and around the

di.e
Vorsprünge zu veranlassen,/Festlegeteile zu haltern. Wie am besten aus Fig.5 ersichtlich, können die Bolzen derart ausge-the
To cause protrusions to hold / fixtures. As can best be seen from Fig. 5, the bolts can be designed in this way.

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schnitten sein, daß Schmiermittel, welches in den Käfig durch
die Bohrungen 29 eintritt, zwischen Bolzen und ihre Bohrungen
in das hohle Innere der Festlegestücke gelangen kann und von
dort aus über Radialbohrungen 30 nach außen,um eine Schmierung
in Berührung mit den Festlegestücken und dem Inneren der Wälzkörper zu bewirken.be cut that lubricant which is in the cage through
the bores 29 enters between the bolt and its bores
can get into the hollow interior of the fixing pieces and from
there from via radial bores 30 to the outside for lubrication
to effect in contact with the fixing pieces and the interior of the rolling elements.

Es ist ersichtlich, daß bei dieser Ausfuhrungsform eine ähnliche
Winkelstellung für die Wälzkörper vorgesehen ist, wie bei der
Ausführungsform nach Fig.l, aber in diesem Fall wird die Festlegung in Umfangsrichtung und die Schmierung innerhalb der Wälzkörper vorgesehen und zwar mit den gleichen Teilen, die die Käfighälften
miteinander verbinden. Deshalb kann die Winkeltrennung der Wälzkörper beträchtlich vermindert werden und es können somit eine größere Zahl von Wälzkörpern auf dem gleichen Lagerdurchmesser unterge*-
bracht werden.It can be seen that in this embodiment a similar one
Angular position is provided for the rolling elements, as in the
Embodiment according to Fig.l, but in this case the definition in the circumferential direction and the lubrication within the rolling elements is provided with the same parts as the cage halves
connect with each other. Therefore, the angular separation of the rolling elements can be reduced considerably and a larger number of rolling elements can be used on the same bearing diameter.
be brought.

In Fig.4 1st nur ein Wälzkörper ~*>l im Schnitt dargestellt. Dieser
Wälzkörper j51 entspricht im wesentlichen jenem nach Fig.l, aber
in diesem Falle sind die Bohrungen mit einem Steg 32 überbrückt,der senkrecht zur Achse der Bohrung verläuft. Der Steg wird zwischen
zwei teilkugelförmigen Oberflächen aufgebaut und bildet eine Verstärkung für den Wälzkörper gegen Ermüdungsbeschädigungen der inneren Oberfläche infolge von Biegungen. Die bogenförmige Ausgestaltung zwischen den teilkugelförmigen Oberflächen bewirkt eine Abstützung unter verschiedenen Lastwinkeln.In Figure 4, only a rolling body ~ *> l 1st in section. This
Rolling body j51 corresponds essentially to that according to Fig.l, but
in this case the bores are bridged with a web 32 which runs perpendicular to the axis of the bore. The footbridge is between
two partially spherical surfaces and forms a reinforcement for the rolling element against fatigue damage to the inner surface as a result of bending. The arcuate design between the part-spherical surfaces provides support at different load angles.

Die Vorsprünge, die mit den Wälzkörpern gemäß Fig.h zusammenwirken, sind dann kegelstumpfförmig, wie bei dem Ausführungbeispiel nach
Fig.l.The projections, which cooperate with the rolling elements according to FIG. H , are then frustoconical, as in the embodiment according to
Fig.l.

Bei dem Ausführungsbeispiex nach Fig.3 ist die gleiche Ausbildung
der Laufringe vorgesehen, wie bei dem AusführungäEispiel nach Fig.lIn the Ausführungsbeispiex according to Fig.3 the same design
the races are provided, as in the embodiment according to Fig.l

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In diesem Falle sind jedoch die teilkugelförmigen Wälzkörper an den Enden ihrer Mittelbohrungen abgeschrägt, um eine teilkugelförmige innere Oberfläche 35 zu bilden und die Wälzkörper sind in der gleichen Weise wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig.4 versteift, um einer Biegung zu widerstehen. Die Anordnung der Laufringe ist die gleiche wie bei Fig.l, jedoch wird die Winkelbewegung der Kugel durch teilsphärische Knöpfe 36 begrenzt, die der Innenform der inneren Oberflächen 35 angepaßt sind und den Aufbau eines ölfilmes zwischen dem Knopf und der Oberfläche 35 zu ermöglichen und dieser Film bildet wiederum einen hydrodynamischen Film.In this case, however, the part-spherical rolling elements are beveled at the ends of their central bores to form a part-spherical one inner surface 35 to form and the rolling elements are in the same way as in the embodiment of Figure 4 stiffened to withstand bending. The arrangement of the races is the same as in Fig.l, but the angular movement the ball limited by part-spherical buttons 36, the the inner shape of the inner surfaces 35 are adapted and the build-up of an oil film between the button and the surface 35 and this film in turn forms a hydrodynamic film.

Die Erfindung wurde vorstehend unter Bezugnahme auf Wälzkörper beschrieben, die die Form von Teilkugelflächen besitzen. Die Erfindung ist natürlich auch für andere Wälzlager anwendbar.The invention has been described above with reference to rolling elements which have the shape of partial spherical surfaces. The invention can of course also be used for other rolling bearings.

Es kann auch erforderlich sein, Einprägungen Ingestalt von ringförmigen Kanälen od.dgl. innerhalb der Bohrungen vorzusehen, um einen Ölfilm aufzubauen und die Schmierung zu unterstützen.It may also be required in the form of imprints annular channels or the like. to be provided within the bores in order to build up an oil film and to support the lubrication.

Pa tentans prüche Patentan's claims

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Claims

Claims t

l.J roller bearing with a first and a second race, with several rolling elements and with a cage that holds the rolling elements between the raceways, thereby gekennzei chnet that the rolling elements (22,31,34) each with two opposite Holes (16,24,35) are equipped and are held in the cage by projections (17,18,36), which are from the Cage protrude and stand in the cavities of the rolling elements.

2. Rolling bearing according to claim 1,

thereby gekennzei chnet that the projections (17 * 18,36) are designed so that they adapt to the inner surfaces at the end of the recesses (16,24,35) in such a way that an oil film between the projections and their rolling elements can be designed with a hydrodynamic Forms an oil film.

3. Rolling bearing according to claims 1 and 2, characterized thereby marked chnet, that the cavities form the end portions of a through bore (15,23) of each element.

4. Rolling bearing according to claims 1 and 2, characterized in that the pairs of recesses consist of separate recesses exist, which are separated by a partition in the form of a web or a membrane (32).

5. Rolling bearing according to claim 4,

thereby gekennzei chnet that the web or the membrane (32) is in turn perforated.

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6. Rolling bearing according to claim 1,

thereby gekennzei chnet that the projections are frustoconical and with cooperate beveled sections at the outer end of the cavities.

7. Rolling bearing according to claim 1,

characterized,

that the projections are formed by part-spherical buttons (36) which engage in part-spherical ends (35) of the cavities.

8. Rolling bearing according to claim 1,

thereby gekennzei chnet that the rolling elements are limited by partially spherical surfaces are.

9. Rolling bearing according to claim 8,

characterized in that the axis of each rolling element passed through the projections is defined, lies at a predetermined acute angle with respect to the bearing axis.

10. Rolling bearing according to claim 1,

thereby gekennzei chnet that the rolling elements in the circumferential direction through pockets of the cage are set.

11. Rolling bearing according to claim 1,

characterized in that the projections have part-spherical sections (26), which each engage in part-spherical recesses of the rolling elements and cause a fixing in the circumferential direction.

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12. Rolling bearing according to claim 11,

characterized in that the projections as a lubricant feed (29) after Partly spherical sections are used.

13. Rolling bearing according to claim 11,

characterized in that the projections further comprise means for around the two To hold together ring parts that together form the cage.

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