DE102016220052A1 - Roller for a rolling bearing and rolling bearing with the roller - Google Patents
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Abstract
Wälzlager in üblicher Bauweise umfassen einen ersten Laufbahnpartner und einen zweiten Laufbahnpartner sowie eine Mehrzahl von Wälzkörpern, welche zwischen den Laufbahnpartnern angeordnet sind. An Bauformen für die Wälzkörper sind insbesondere Rollen und Kugeln in Verwendung. Bei den Rollen kann zwischen Zylinderrollen, Nadelrollen, Tonnenrollen, Kegelrollen etc. unterschieden werden. Den Rollen gemeinsam ist jedoch, dass diese eine langgestreckte Form mit Endseiten aufweisen. Die Rollen rotieren um eine Rollenachse im Betrieb, wenn diese zwischen den Laufbahnpartnern abwälzen.Rolling bearings in conventional construction include a first career partner and a second career partner and a plurality of rolling elements, which are arranged between the raceway partners. On designs for the rolling elements in particular rollers and balls are in use. For the rollers, a distinction can be made between cylindrical rollers, needle rollers, barrel rollers, tapered rollers, etc. However, the roles in common is that they have an elongated shape with end faces. The rollers rotate about a roller axis during operation as they roll between the track partners.
Description
Die Erfindung betrifft eine Rolle für ein Wälzlager mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Wälzlager mit dieser Rolle.The invention relates to a roller for a rolling bearing having the features of the preamble of
Wälzlager in üblicher Bauweise umfassen einen ersten Laufbahnpartner und einen zweiten Laufbahnpartner sowie eine Mehrzahl von Wälzkörpern, welche zwischen den Laufbahnpartnern angeordnet sind. An Bauformen für die Wälzkörper sind insbesondere Rollen und Kugeln in Verwendung. Bei den Rollen kann zwischen Zylinderrollen, Nadelrollen, Tonnenrollen, Kegelrollen etc. unterschieden werden. Den Rollen gemeinsam ist jedoch, dass diese eine langgestreckte Form mit Endseiten aufweisen. Die Rollen rotieren um eine Rollenachse im Betrieb, wenn diese zwischen den Laufbahnpartnern abwälzen.Rolling bearings in conventional construction include a first career partner and a second career partner and a plurality of rolling elements, which are arranged between the raceway partners. On designs for the rolling elements in particular rollers and balls are in use. For the rollers, a distinction can be made between cylindrical rollers, needle rollers, barrel rollers, tapered rollers, etc. However, the roles in common is that they have an elongated shape with end faces. The rollers rotate about a roller axis during operation as they roll between the track partners.
In der Druckschrift
Die Druckschrift
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Rolle für ein Wälzlager sowie ein Wälzlager mit derartigen Rollen vorzuschlagen, welche zum einen fertigungstechnisch einfach hergestellt werden können und zum anderen besonders hoch belastbar sind. Diese Aufgabe wird durch eine Rolle mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Wälzlager mit dem Merkmal des Anspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte oder bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.It is an object of the present invention to propose a roller for a rolling bearing and a rolling bearing with such roles, which can be made for a manufacturing technology simple and on the other hand are particularly high load capacity. This object is achieved by a roller having the features of
Gegenstand der Erfindung ist eine Rolle, welche für ein Wälzlager geeignet und/oder ausgebildet ist. Vorzugsweise ist die Rolle als eine Metallrolle, ausgebildet. Besonders bevorzugt ist der Werkstoff der Rolle ein Stahl, insbesondere ein Wälzlagerstahl. Die Rolle kann als eine Zylinderrolle ausgebildet sein. Alternativ hierzu ist die Rolle als eine Tonnenrolle, Kegelrolle oder als eine Pendelrolle realisiert.The invention relates to a roller which is suitable and / or designed for a rolling bearing. Preferably, the roller is formed as a metal roller. The material of the roller is particularly preferably a steel, in particular a roller bearing steel. The roller may be formed as a cylindrical roller. Alternatively, the role is realized as a barrel roller, tapered roller or as a pendulum roller.
Die Rolle definiert durch die konstruktive Ausgestaltung und/oder durch die Eigenrotation im Betrieb eine Drehachse. Die Rolle weist auf jeder axialen Seite eine Endfläche auf. Die Endfläche kann plan oder gestuft ausgebildet sein. Bei einer gestuften Endfläche kann z.B. eine äußere Ringfläche über eine Stufe zu einer zentralen Kreisfläche führen. Alternativ kann die Endfläche torusballig ausgebildet sein.The role defined by the structural design and / or by the self-rotation during operation a rotation axis. The roller has an end surface on each axial side. The end face may be flat or stepped. For a stepped end face, e.g. lead an outer ring surface over a step to a central circular area. Alternatively, the end surface may be formed torusballig.
In der Endfläche ist jeweils eine Ausnehmung eingebracht. Vorzugsweise ist die Ausnehmung koaxial und/oder konzentrisch zu der Drehachse angeordnet. Die Ausnehmung weist in einem Längsschnitt entlang der Drehachse eine Kontur auf. Die Ausnehmung ist vorzugsweise trennend, insbesondere materialabtragend, in die Rolle eingebracht.In each case a recess is introduced in the end face. Preferably, the recess is arranged coaxially and / or concentrically with the axis of rotation. The recess has a contour in a longitudinal section along the axis of rotation. The recess is preferably separating, in particular material removal, introduced into the roll.
Im Rahmen der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Ausnehmung, insbesondere in axialer Erstreckung, einen Zentrierabschnitt zur Aufnahme einer Zentrierspitze und einen daran anschließenden Krümmungsabschnitt aufweist. Der Zentrierabschnitt ist vorzugsweise konvergierend und/oder trichterförmig ausgebildet, sodass sich der freie Durchmesser der Ausnehmung ausgehend von der Endfläche in Richtung des Rollenmittelpunkts verringert. Vorzugsweise ist die Ausnehmung in der Gesamtheit konvergierend, insbesondere streng monoton konvergierend, und/oder trichterförmig ausgebildet. In dem Krümmungsabschnitt ist die Kontur der Ausnehmung in dem besagten Längsschnitt gekrümmt, insbesondere gekrümmt und zugleich konvergierend ausgebildet.In the context of the invention, it is proposed that the recess, in particular in the axial extent, has a centering section for receiving a centering tip and an adjoining curvature section. The centering section is preferably designed to converge and / or funnel-shaped, so that the free diameter of the recess decreases starting from the end face in the direction of the roller center point. Preferably, the recess in the whole is converging, in particular strictly monotone converging, and / or funnel-shaped. In the curved section, the contour of the recess in the said longitudinal section is curved, in particular curved and at the same time converging.
Ergänzend wird beansprucht, dass der Übergang zwischen dem Zentrierabschnitt und dem Krümmungsabschnitt, insbesondere in der Kontur, im Speziellen in einem Konturverlauf, differenzierbar und/oder tangential übergehend ausgebildet ist. Mathematisch bedeutet dies insbesondere, dass eine Steigung des Zentrierabschnitts sich am Übergang an eine Steigung des Krümmungsabschnitts annähert bzw. diese beiden Steigungen gleich sind. Die Steigungen können beispielsweise bei einer liegenden Rolle gemessen werden, wobei die Drehachse gedanklich eine X-Achse bildet und eine Y-Achse senkrecht zu der Drehachse ausgerichtet ist. Die Kontur, insbesondere der Konturverlauf, bildet einen Graphen in dem derart konstruierten Hilfskoordinatensystem, wobei der Graph an dem Übergang zwischen dem Zentrierabschnitt und dem Krümmungsabschnitt insbesondere in beschriebener Weise differenzierbar und/oder tangential übergehend ausgebildet ist.In addition, it is claimed that the transition between the centering section and the curvature section, in particular in the contour, in particular in a contour curve, is designed to be differentiable and / or tangential. Mathematically, this means in particular that a slope of the centering section approaches at the transition to a slope of the curvature section or these two slopes are equal. The gradients can be measured, for example, in a lying role, wherein the axis of rotation mentally forms an X-axis and a Y-axis is oriented perpendicular to the axis of rotation. The contour, in particular the contour curve, forms a graph in the auxiliary coordinate system constructed in this way, wherein the graph is designed to be differentiable and / or tangentially transitioning at the transition between the centering section and the curved section, in particular in the manner described.
Bei der Fertigung werden die erfindungsgemäßen Rollen in Zentrierspitzen beidseitig eingespannt. Folglich müssen die Rollen zur Aufnahme der Zentrierspitzen Ausnehmungen für die Zentrierspitzen aufweisen. Es wurde jedoch erkannt, dass diese Ausnehmungen - auch wenn diese im Vergleich mit der Gesamtgröße der Rolle sehr klein sind - eine Schwächung der Rolle darstellen können. Insbesondere kantige Übergänge in den Ausnehmungen können zu einem Versagen der Rolle im Betrieb führen. Dadurch, dass erfindungsgemäß der Übergang zwischen dem Zentrierabschnitt und dem Krümmungsabschnitt differenzierbar und/oder tangential übergehend ausgebildet ist und damit kantenfrei und/oder glatt realisiert ist, können sich an der Position des Übergangs keine oder im Gegensatz zu einem kantigen Übergang nur verminderte Spannungserhöhungen ausbilden, sodass die Rolle und damit das Wälzlager höher belastbar ist.During production, the rolls according to the invention are clamped on both sides in centering tips. Consequently, the roles to accommodate the Centering points have recesses for the centering. However, it has been recognized that these recesses - though very small in comparison with the overall size of the reel - can weaken the role. In particular, angular transitions in the recesses can lead to a failure of the role in operation. Characterized in that according to the invention, the transition between the centering and the curvature portion differentially and / or tangentially formed transient and thus edge-free and / or smooth realized, can form at the position of the transition no or in contrast to an edgy transition only reduced voltage increases, so that the roller and thus the rolling bearing is more resilient.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Ausnehmung die Form eines Rotationskörpers auf, welcher durch eine Rotation der Kontur um die Drehachse gebildet ist. Die Kontur ist differenzierbar ausgebildet alternativ oder ergänzend sind alle Übergänge tangential übergehend realisiert. Damit wird der kantenfreie und/oder glatte Übergang nicht nur bei dem Übergang zwischen dem Zentrierabschnitt und dem Krümmungsabschnitt beansprucht, sondern über den gesamten Verlauf der Kontur und/oder der Ausnehmung.In a preferred embodiment of the invention, the recess has the shape of a rotational body, which is formed by a rotation of the contour about the axis of rotation. The contour is differentiated formed alternatively or additionally, all transitions are realized tangentially transient. Thus, the edge-free and / or smooth transition is claimed not only at the transition between the centering and the curvature portion, but over the entire course of the contour and / or the recess.
Es ist besonders bevorzugt, dass der Zentrierabschnitt eine konstante Krümmung oder eine konstante Steigung und/oder dass der Krümmungsabschnitt eine konstante Krümmung aufweist. Durch eine konstante Krümmung bzw. Steigung werden weiter Spannungserhöhungen im Bereich der Ausnehmung vermieden. Außerdem wird die Fertigung der Ausnehmung in der Rolle vereinfacht.It is particularly preferred that the centering section has a constant curvature or a constant gradient and / or that the curvature section has a constant curvature. By a constant curvature or slope voltage increases in the region of the recess are further avoided. In addition, the production of the recess in the role is simplified.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Krümmungsabschnitt als ein Kugelsegment, als eine Kugelschicht oder als eine Torusschicht ausgebildet. In der Ausbildung als Kugelsegment bildet der Krümmungsabschnitt ein Ende oder einen Boden der Ausnehmung. In der Ausnehmung als Kugelschicht schließt sich an dem Krümmungsabschnitt noch ein weiterer Abschnitt, insbesondere ein Endabschnitt wie dieser nachfolgend noch beschrieben wird, an. Bei der Ausbildung als Kugelschicht weist der Krümmungsabschnitt einen einheitlichen Krümmungsmittelpunkt auf. Die Torusschicht wird gebildet, indem eine gekrümmte, vorzugsweise kreisförmig gekrümmte Kurve um die Drehachse rotiert wird. Insbesondere wird die Torusschicht durch die Rotation der Kontur, insbesondere einer halbseitigen Kontur, des Krümmungsabschnitts als Erzeugende um die Drehachse erzeugt.In a preferred embodiment of the invention, the curvature section is formed as a spherical segment, as a spherical layer or as a torus layer. In the embodiment as a spherical segment of the curvature portion forms an end or a bottom of the recess. In the recess as a spherical layer closes at the curvature section yet another section, in particular an end portion as will be described below, at. When forming a spherical layer, the curvature section has a uniform center of curvature. The torus layer is formed by a curved, preferably circular curved curve is rotated about the axis of rotation. In particular, the torus layer is generated by the rotation of the contour, in particular a half-sided contour, of the curvature section as a generatrix about the axis of rotation.
Alternativ und/oder ergänzend ist der Zentrierabschnitt wahlweise als eine Kegelstumpfschicht oder als eine Torusschicht ausgebildet. Bei der Ausbildung als eine Kegelstumpfschicht sind die begrenzenden Wände mit einer konstanten Steigung realisiert. Die Torusschicht wird wie zuvor beschrieben erzeugt. Vorzugsweise schließt sich der Zentrierabschnitt unmittelbar an die Endfläche an. Es ist jedoch auch möglich, dass in fertigungstechnisch üblicher Weise der Übergang zwischen der Endfläche und dem Zentrierabschnitt durch eine Fase gebrochen ist.Alternatively and / or additionally, the centering section is optionally designed as a truncated cone layer or as a torus layer. When formed as a truncated cone, the bounding walls are realized at a constant pitch. The torus layer is generated as previously described. The centering section preferably adjoins directly to the end face. However, it is also possible that the transition between the end face and the centering is broken by a chamfer in manufacturing technology conventional manner.
Bei einer möglichen Weiterbildung der Erfindung weist die Ausnehmung einen Endabschnitt auf, wobei sich der Endabschnitt an den Krümmungsabschnitt anschließt. Der Endabschnitt kann beispielsweise als ein Anbohrabschnitt, in diesem Fall besonders bevorzugt als ein Kegelabschnitt, ausgebildet sein. Alternativ hierzu ist der Endabschnitt als ein Kugelsegment ausgebildet. Beide Varianten sind fertigungstechnisch einfach herstellbar und aufgrund der gleichmäßigen Konturverläufe werden durch diese keine Schwächungen in die Rolle eingebracht.In a possible development of the invention, the recess has an end portion, wherein the end portion adjoins the curvature portion. The end portion may be formed, for example, as a Anbohrabschnitt, in this case particularly preferably as a cone portion. Alternatively, the end portion is formed as a spherical segment. Both variants are easy to produce in terms of production, and due to the uniform contours, no weakenings are introduced into the roll by them.
Es ist in diesem Zusammenhang besonders bevorzugt, dass der Krümmungsabschnitt tangential in den Endabschnitt übergeht und/oder dass der Übergang differenzierbar ist. Diese Ausgestaltung führt den erfinderischen Gedanken weiter, die Ausnehmung so zu gestalten, dass keine Schwächungen in die Rolle eingebracht werden.It is particularly preferred in this connection that the curvature section merges tangentially into the end section and / or that the transition is differentiable. This embodiment further extends the inventive idea of designing the recess so that no weakenings are introduced into the roller.
Es ist bevorzugt, dass das Verhältnis zwischen der Rollenlänge und der Tiefe der Ausnehmung zwischen 10 und 150, bevorzugt zwischen 13 und 100, insbesondere zwischen 15 und 30 liegt. Bei einer bevorzugten praktischen Realisierung der Erfindung ist die Tiefe der Ausnehmung kleiner als 4 Millimeter, vorzugsweise kleiner als 2 Millimeter ausgebildet. Ferner ist es bevorzugt, dass das Verhältnis zwischen dem Rollendurchmesser und dem Eingangsdurchmesser und/oder dem freien Durchmesser der Ausnehmung an der Endfläche zwischen 3 und 55, vorzugsweise zwischen 5,7 und 39,5 liegt. Bei einer oder der praktischen Realisierung ist der Eingangsdurchmesser kleiner als 6 mm, vorzugsweise kleiner als 3 mm und insbesondere kleiner als 2 mm. Bei einer oder der praktischen Realisierung ist es ferner besonders bevorzugt, dass der Durchmesser und/oder die Länge der Rolle größer als 25 Millimeter ausgebildet ist. Diese Ausgestaltungen unterstreichen nochmals, dass die Funktion der Ausnehmung auf die Zentrierung beschränkt ist.It is preferred that the ratio between the roll length and the depth of the recess is between 10 and 150, preferably between 13 and 100, in particular between 15 and 30. In a preferred practical realization of the invention, the depth of the recess is less than 4 millimeters, preferably less than 2 millimeters. Furthermore, it is preferred that the ratio between the roll diameter and the input diameter and / or the free diameter of the recess at the end face is between 3 and 55, preferably between 5.7 and 39.5. In one or the practical implementation, the input diameter is less than 6 mm, preferably less than 3 mm and in particular less than 2 mm. In one or the practical realization, it is further particularly preferred that the diameter and / or the length of the roller is greater than 25 millimeters. These embodiments emphasize once again that the function of the recess is limited to the centering.
Eine mögliche Ausgestaltung sieht vor, dass der Zentrierabschnitt einen Kegelwinkel von 60 Grad einnimmt. Der Krümmungsabschnitt ist als eine Torusschicht realisiert, wobei die erzeugende Kontur als ein Kreisabschnitt mit einem Radius r zwischen 0,1 Millimeter und 1,5 Millimeter ausgebildet ist. Der Endabschnitt ist als ein Kugelsegment mit einem Radius r > 10 mm ausgebildet.One possible embodiment provides that the centering section assumes a cone angle of 60 degrees. The curvature portion is realized as a torus layer, wherein the generating contour is formed as a circular portion with a radius r between 0.1 millimeter and 1.5 millimeters. The end portion is formed as a spherical segment with a radius r> 10 mm.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Wälzlager, wobei das Wälzlager als ein Radiallager oder als ein Axiallager oder als ein Axial-Radiallager ausgebildet sein kann. Das Wälzlager weist eine erste und eine zweite Laufbahn sowie eine Mehrzahl von Wälzkörpern auf, wobei die Wälzkörper zwischen der ersten und der zweiten Laufbahn abwälzend angeordnet sind. Die Wälzkörper sind als Rollen ausgebildet, welche zuvor beschrieben wurden bzw. nach einem der vorhergehenden Ansprüche. Es ist vorgesehen, dass die Ausnehmungen in den Wälzkörpern unbesetzt und/oder unbenutzt und/oder leer und/oder eingriffsfrei sind. Durch diese Ausgestaltung wird nochmals unterstrichen, dass die Ausnehmungen als Zentrierausnehmungen ausgebildet sind und insbesondere keine Funktion wie zum Beispiel eine Führungsfunktion durch den Eingriff eines Bolzens in die Ausnehmung übernehmen. Ein weiterer optionaler Gegenstand der Erfindung kann ein Verfahren zum Fertigen des Wälzlagers betreffen, wobei zunächst die Ausnehmungen in die Rollen eingebracht werden, nachfolgend die Rollen zwischen den Zentrierspitzen eingespannt werden und bearbeitet werden und schließlich die Rollen in das Wälzlager eingebaut werden. Another object of the invention relates to a rolling bearing, wherein the rolling bearing may be formed as a radial bearing or as a thrust bearing or as an axial-radial bearing. The rolling bearing has a first and a second raceway and a plurality of rolling elements, wherein the rolling elements are arranged between the first and the second raceway rolling. The rolling elements are designed as rollers, which were previously described or according to one of the preceding claims. It is envisaged that the recesses in the rolling elements are unoccupied and / or unused and / or empty and / or free of interference. This embodiment again underlines that the recesses are formed as Zentrierausnehmungen and in particular assume no function such as a leadership function by the engagement of a bolt in the recess. Another optional object of the invention may relate to a method for manufacturing the rolling bearing, wherein first the recesses are introduced into the rollers, subsequently the rollers between the centering tips are clamped and processed and finally the rollers are installed in the rolling bearing.
Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkung der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung sowie der beigefügten Figuren. Dabei zeigen:
-
1 eine schematische dreidimensionale Darstellung eines Wälzlagers als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung; -
2 einen Längsschnitt einer Rolle nach dem Stand der Technik mit eingesetzten Zentrierspitzen; -
3a, b einen Längsschnitt in dreidimensionaler Darstellung bzw. einen Längsschnitt in zweidimensionaler Darstellung einer Rolle als ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung; -
4a, b in gleicher Darstellung wie die vorhergehende Figur eine Rolle als ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung; -
5a, b in gleicher Darstellung wie die vorhergehenden Figuren ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung; -
6a, b in gleicher Darstellung wie die vorhergehenden Figuren ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung; -
7a, b Simulationsergebnisse von der Spannungsverteilung bei der Rolle in konventioneller Bauweise (7a ) sowie in optimierter Form (7b ).
-
1 a schematic three-dimensional view of a rolling bearing as an embodiment of the invention; -
2 a longitudinal section of a roll according to the prior art with inserted centering tips; -
3a, b a longitudinal section in three-dimensional representation and a longitudinal section in two-dimensional representation of a role as a first embodiment of the invention; -
4a, b in the same representation as the preceding figure, a role as a second embodiment of the invention; -
5a, b in the same representation as the preceding figures, a third embodiment of the invention; -
6a, b in the same representation as the preceding figures, a fourth embodiment of the invention; -
7a, b Simulation results of the stress distribution in the roll in conventional construction (7a ) and in optimized form (7b ).
Die
Jeder der Rollen
Das Wälzlager
Die
Durch eine verbesserte Geometrie der Zentrierung kann eine wesentlich höhere dynamische Belastbarkeit der Rollen
In den
Die Ausnehmung
Der Zentrierabschnitt
Der Übergang zwischen dem Zentrierabschnitt
Die
In den
Es ist zu unterstreichen, dass der Übergang zwischen dem Zentrierabschnitt
Bei der Rolle
In den
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Wälzlagerroller bearing
- 22
- Innenringinner ring
- 33
- InnenlaufbahnInner raceway
- 44
- Außenringouter ring
- 55
- AußenlaufbahnOuter race
- 6 6
- Wälzkörperrolling elements
- 77
- Endflächeend face
- 88th
- Ausnehmungrecess
- 99
- KreisringbereichAnnulus area
- 1010
- KreisscheibenbereichDisc area
- 1111
- Zentrierspitzecentering
- 1212
- Zentrierabschnittcentering
- 1313
- Krümmungsabschnittcurved section
- 1414
- Endabschnittend
- DD
- Drehachseaxis of rotation
- tt
- Tiefedepth
- dd
- EingangsdurchmesserInlet diameter
- rr
- Spitzenradiustip radius
- RR
- Radiusradius
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102011079391 A1 [0003]DE 102011079391 A1 [0003]
- EP 2309143 B1 [0004]EP 2309143 B1 [0004]
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PCT/DE2017/100821 WO2018068786A1 (en) | 2016-10-14 | 2017-09-26 | Roller for a rolling bearing, and rolling bearing comprising the roller |
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---|---|---|---|
DE102016220052.6A DE102016220052A1 (en) | 2016-10-14 | 2016-10-14 | Roller for a rolling bearing and rolling bearing with the roller |
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---|---|
DE102016220052A1 true DE102016220052A1 (en) | 2018-04-19 |
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ID=60119757
Family Applications (1)
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DE102016220052.6A Ceased DE102016220052A1 (en) | 2016-10-14 | 2016-10-14 | Roller for a rolling bearing and rolling bearing with the roller |
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