JPH11125256A - 玉軸受用保持器 - Google Patents
玉軸受用保持器Info
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Abstract
面積を減少させると共に、内部に潤滑剤を取り込み易く
して、保持器音の低減を図る。 【解決手段】 ポケット7の内面に、転動面の曲率半径
よりも僅かに大きな曲率半径を有する球面部15と、こ
の球面部15の端縁から連続する円筒面部16、16
(若しくは球面部よりも大きな曲率半径を有する曲面
部)とを設ける。玉の転動面と摺接する球面部15の面
積を狭くし、円筒面部16、16若しくは曲面部の存在
に基づいてポケット7内への潤滑剤の取り込みを円滑に
行なわせる事により、上記保持器音の低減を図る。
Description
器は、工作機械、一般機械、自動車用ファンモータ、エ
アコン用モータ、各種機械装置の冷却用ファンモータ
等、低騒音、低振動、低トルクを要求される各種回転機
械の回転支持部分に組み込んだ状態で使用する。
を支持する為の玉軸受として、例えば図11に示す様な
玉軸受が広く使用されている。この玉軸受は、外周面に
内輪軌道1を有する内輪2と内周面に外輪軌道3を有す
る外輪4とを同心に配置し、上記内輪軌道1と外輪軌道
3との間に、複数個の玉5、5を転動自在に設けて成
る。図示の例の場合、上記内輪軌道1と外輪軌道3と
は、共に深溝型としている。又、上記複数個の玉5、5
は、保持器6に設けたポケット7、7内に、転動自在に
保持している。
器6は、波形プレス保持器と呼ばれるもので、それぞれ
が金属板材をプレス成形する事により造られる、波形で
円環状に形成された1対の素子8、8を組み合わせて成
る。これら両素子8、8は、それぞれの円周方向複数個
所に、上記各ポケット7、7を構成する為の、略半円筒
状の凹部9、9を形成している。そして、この1対の素
子8、8同士をこれら各凹部9、9から外れた部分で突
き合わせ、これら各部分を複数のリベット10により結
合固定して、円環状で円周方向複数個所にポケット7、
7を有する保持器6としている。上記各凹部9、9の内
面中間部は、上記各玉5、5の外面の曲率半径よりも僅
かに大きな曲率半径を有する、断面円弧状の球状凹面と
している。この為、1対の素子8、8を突き合わせる
と、上記凹部9、9が組み合わされてポケット7、7を
構成する。
る保持器11は、合成樹脂等により造られた円環状の主
部12の円周方向複数個所に、玉5、5(図11)を転
動自在に保持するポケット7、7を設けている。この様
な冠型の保持器11の場合、上記各ポケット7、7は、
上記主部12に互いに間隔をあけて配置された1対の弾
性片13、13の片側面と、上記主部12の軸方向(図
12の左右方向)片面(図12の右面)でこの1対の弾
性片13、13の間部分に設けられた球面状の凹面部1
4、14とから構成される。これら弾性片13、13の
片側面と凹面部14、14との曲率半径は、上記玉5の
外面の曲率半径よりも僅かに大きい。
5を、各ポケット7、7を構成する1対ずつの弾性片1
3、13の先端縁同士の間隔を弾性的に押し広げつつ、
これら1対の弾性片13、13の間に押し込む。上記保
持器11は、この様にして上記各ポケット7、7内に玉
5、5を抱き込む事により、これら各玉5、5を、前記
内輪軌道1と外輪軌道3(図11)との間に、転動自在
に保持する。
を備えた玉軸受の使用時には、上記複数個の玉5、5の
転動に伴って、上記内輪2と外輪4との相対回転を自在
とする。この際上記複数の玉5、5は、自転しつつ上記
内輪2の周囲を公転する。又、上記保持器6、11は、
上記各玉5、5の公転速度と同じ速度で、上記内輪2の
周囲を回転する。
間部分には、グリースその他の潤滑油等の潤滑剤を充填
若しくは連続的に供給して、上記相対回転が円滑に行な
われる様にする。そして、玉軸受に振動や騒音が生じな
い様にすると共に、焼き付き等の故障を防止する。尚、
一部の玉軸受では、シール板やシールド板等の密封部材
により、内輪2外周面と外輪4内周面との間の空間の両
端開口を塞ぎ、この空間から潤滑剤が漏洩したり、或は
この空間内に塵芥等の異物が進入するのを防止する場合
もある。但し、前記図11にはこの様な密封部材を持た
ない玉軸受を示している。
玉軸受の場合、必要量の潤滑剤を充填若しくは供給して
も、この保持器6、11に振動が誘発され、当該保持器
6、11を組み込んだ玉軸受に、保持器音と呼ばれる騒
音や振動が発生する場合がある。この様な保持器6、1
1の振動は、保持器6、11の玉5、5に対する動き量
が大きい事に起因して、上記各玉5、5と保持器6、1
1との間の滑り摩擦に基づいて発生する。この様な保持
器音の発生を抑える為に従来から、ポケット7、7の内
面と玉5、5の転動面との間の隙間を小さくして、玉
5、5に対する保持器6、11の動き量を小さくし、保
持器音の発生を抑える事が行なわれている。
5、5に対する保持器6、11の動き量を小さくして
も、潤滑の供給が不十分な場合の様に、運転条件が厳し
い場合には、上記保持器6、11のポケット7、7の内
周面形状に起因して保持器音が発生する事がある。即
ち、図11〜12に示した従来の保持器6、11の場合
には、ポケット7、7の内周面が、ほぼその全幅に亙っ
て玉5、5の転動面と摺接し得る為、これら内周面と転
動面との間に作用する摩擦力が大きくなる。この点に就
いて、図13〜16により詳しく説明する。
場合、ポケット7、7の内周面は、図13〜14に斜格
子で示す様に、凹部9、9の大部分がその全幅に亙っ
て、玉5、5(図11、14)の転動面の曲率半径より
も僅かに大きな曲率半径を有する保持案内面として機能
する球面部15、15になっている。又、図12に示し
た従来構造の第2例の場合にもポケット7、7の内周面
は、図15〜16に斜格子で示す様に、やはりその全幅
に亙って玉5、5の転動面の曲率半径よりも僅かに大き
な曲率半径を有する保持案内面として機能する球面部1
5になっている。
全幅に亙って保持案内面として機能する球面部15にな
っていると、これら各ポケット7、7の内周面と上記各
玉5、5の転動面との摩擦面積が広くなり、保持器6、
11と玉5、5との滑り接触部分で発生する摩擦振動が
大きくなって、振動や騒音を誘発する。又、何れの場合
も、上記各ポケット7、7がその全幅に亙って単一球面
である球面部15、15となっていた場合には、これら
各ポケットの球面部15、15の中心O15(図18)
と、当該ポケット7、7内に保持した玉5、5の中心O
5 (図18〜19)とがずれた場合には、当該玉5、5
の転動面に付着した潤滑剤が掻き取られて、上記振動や
騒音が著しくなる。この点に就いて、図11に示した様
な波形プレス保持器を例にして、図17〜19により詳
しく説明する。
る球面部15の曲率半径R15が、図17に示す様に、玉
5の曲率半径R5 より僅かに大きな(R15>R5 )、単
一球面であった。又、上記保持器6の幅方向に関する上
記各ポケット7の内寸の1/2である、これら各ポケッ
ト7の深さD7 は、図18に誇張して示す様に、上記球
面部15の曲率半径R15よりも少しだけ小さくしてい
た。この様な保持器6を組み込んだ玉軸受の運転時に
は、上記各玉5の転動面と上記保持器6に設けた各ポケ
ット7の内面とが当接し、これら各玉5は、自転しつつ
この保持器6と同一速度で公転する。
は、内輪軌道1及び外輪軌道3(図11)の形状誤差、
或は玉5自身の相互差及び玉軸受の傾き(内輪2と外輪
4との中心軸のずれ)等によって、上記複数の玉5の公
転速度が完全に一致する事はなく、各玉5毎に微小な遅
れや進みを生ずる。この結果、上記各玉5と上記保持器
6との関係は、玉5が保持器6を公転方向に押す場合
と、逆に保持器6が玉5を押す場合とが生ずる。何れの
場合も、玉5の転動面は上記ポケット7の内面を構成す
る球面部15で接触する。即ち、これら各球面部15の
曲率半径R15は、上記各玉5の曲率半径R5 よりも大き
いので、上記保持器6は、図19に示す様に、これら曲
率半径R15、R5 の相違に基づく隙間分だけ半径方向に
変位する。そして、この状態で、上記各玉5の転動面と
上記各ポケット7を構成する球面部15とが摺接する。
様に、上記各ポケット7を構成する球面部15と玉5の
転動面とは、保持器6の幅方向(図18の上下方向、図
19の左右方向)の両側で、当該ポケット7の円周方向
中央部から円周方向端部に向けてずれた2点P1 、P2
で摺接する。上記曲率半径R15、R5 の相違に基づく隙
間に基づき、上記保持器6のポケット7の中心O7 が、
図19に示す様に、玉5の中心O5 よりも内径側にずれ
た場合には、当該玉5の転動面のうち、上記保持器6の
外径寄り部分と、上記ポケット7の内面を構成する球面
部15のうちの上記保持器6の外径寄り部分とが摺接す
る。そして、玉軸受を潤滑する為に供給され、上記各玉
5の転動面に付着したグリースや油等の潤滑剤が、上記
球面部15の端縁部で掻き取られ、この潤滑剤が上記各
ポケット7内に取り込まれず、このポケット7外に押し
出される。上記保持器6の円周方向反対側では、玉5の
転動面のうち、上記保持器6の内径寄り部分と、上記ポ
ケット7の内面を構成する球面部15のうちの上記保持
器6の内径寄り部分とが摺接する現象が発生し、やはり
潤滑剤の取り込み不良が生じる。
果、上記各玉5の転動面と、上記保持器6のポケット7
の内面を構成する球面部15との摺接部の滑り摩擦係数
が増加する。この結果、上記保持器6を組み込んだ玉軸
受の摩擦トルクが変動したり或は増加し、更にはこの玉
運転時に摩擦音が発生したり、更にはこの摩擦音が著し
くなる等の問題を生じる。本発明の玉軸受用保持器は、
この様な不都合を何れも解消すべく考えたものである。
は何れも、前述した従来の玉軸受用保持器と同様に、全
体が円環状若しくは円筒状で、複数のポケットを円周方
向に亙り間欠的に形成している。特に、請求項1に記載
した玉軸受用保持器に於いては、上記各ポケットの内面
を、球面部と円筒面部とにより構成している。このうち
の球面部は、上記各ポケットの内面のほぼ全長に亙って
形成したもので、当該ポケット内に転動自在に保持する
玉の転動面の曲率半径よりも僅かに大きな曲率半径を有
する球状凹面である。又、上記円筒面部は、上記各ポケ
ットの内面のほぼ全長に亙って形成したもので、上記球
面部の端縁から連続して上記各ポケットの開口端縁部に
まで達する。更に好ましくは、上記球面部の端縁と上記
円筒面部との連続部を、断面形状が円弧形である曲面に
より滑らかに連続させる。
に於いては、上記各ポケットの内面を、これら各ポケッ
トの内面のほぼ全長に亙って形成した、当該ポケット内
に転動自在に保持する玉の転動面の曲率半径よりも僅か
に大きな曲率半径を有する球状凹面である球面部と、こ
の球面部の端縁から連続して上記各ポケットの開口端縁
部にまで達する、上記球面部よりも大きな曲率半径を有
し、この球面部の端縁から上記各ポケットの開口側に向
けて滑らかに連続する曲面部とにより構成している。
何れも、各ポケットの内周面と玉の転動面とは、球面部
でのみ擦れ合う。円筒面部(請求項1の場合)や曲面部
(請求項2の場合)では擦れ合わない。又、これら円筒
面部や曲面部と上記各ポケットの内側に保持した玉の転
動面との間には、上記球面部と転動面との間に存在する
隙間よりも大きな隙間が存在する。従って、上記各ポケ
ットの内周面と玉の転動面との摩擦面積が減少するだけ
でなく、上記球面部と転動面との間に存在する隙間部分
への潤滑剤の取り込みを円滑に行なえる。上記円筒面部
や曲面部は、上記各ポケットのほぼ全長に亙って設けて
いるので、上記球面部と転動面との間に存在する隙間部
分への潤滑剤の取り込みは効果的に行なえる。これらの
作用により、保持器と玉との滑り接触部分に作用する摩
擦を低減し、この滑り接触部分で発生する摩擦振動を低
減して、振動や騒音の減少を図れる。特に、請求項1に
記載した玉軸受用保持器の場合で、上記円筒面部の端縁
と上記円筒面部との連続部を、断面形状が円弧形である
曲面により滑らかに連続させた場合には、上記連続部で
潤滑剤が掻き取られる事がなく、上記球面部と転動面と
の間に存在する隙間部分への潤滑剤の取り込みを、より
円滑に行なえる。
る、発明の実施の形態の第1例を示している。本例は、
本発明を、前述した図12に示す様な、合成樹脂製の冠
型保持器に適用した場合に就いて示している。尚、本発
明の特徴は、ポケット7の内周面と玉5の転動面との摩
擦面積を減少させると共に、これら内周面と転動面との
間にグリース、潤滑油等の潤滑剤を効率良く取り込める
様にすべく、このポケット7の内面の形状を工夫した点
にある。その他の部分の構造及び作用は、前述した従来
構造と同様であるから、同等部分に関する図示及び説明
は、省略若しくは簡略にし、以下、本発明の特徴部分を
中心に説明する。
〜2に斜格子で示す中央部分には、保持案内面として機
能する球面部15を、上記ポケット7の全長に亙って設
けている。この球面部15は、単一中心を有する球状凹
面で、その曲率半径は、当該ポケット7内に転動自在に
保持する、玉5の転動面の曲率半径よりも僅かに大き
い。又、上記ポケット7の両側部分、即ち、保持器11
aの内径側と外径側とに寄った部分には、円筒面部1
6、16を形成している。これら両円筒面部16、16
は、上記保持器11aの直径方向に存在する軸(ポケッ
ト7を構成する円弧の中心軸)をその中心とする、単一
円筒面上に存在する。従って、本発明の保持器11aを
玉軸受に組み込んだ状態では、上記転動面と球面部15
とが擦れ合う事はあっても、この転動面と上記両円筒面
部16、16とは擦れ合わない。又、これら両円筒面部
16、16と転動面との間には、上記ポケット7の内径
側、外径側、両開口部に向かう程厚さ寸法が大きくな
る、くさび状隙間17、17が、上記ポケット7の内径
側、外径側、両開口部に、これら両開口部の全長に亙っ
て形成される。
の場合、各ポケット7の内周面と玉5の転動面とは、上
記球面部15部分でのみ擦れ合い、円筒面部16部分で
は擦れ合わない。従って、上記各ポケット7の内周面と
玉5の転動面との摩擦面積が減少し、保持器11aと玉
5との滑り接触部分で発生する摩擦振動が低減されて、
振動や騒音が減少する。又、上記球面部15を挟む状態
で形成した1対の円筒面部16、16と上記玉5の転動
面との間には、上記くさび状隙間17、17が存在す
る。本例の保持器11aを組み込んだ玉軸受の運転時
に、上記玉5の転動面に付着した潤滑剤は、上記くさび
状隙間17、17から上記球面部15と転動面との間に
存在する隙間部分に円滑に取り込まれる。しかも、上記
円筒面部16、16は、上記各ポケット7の内径側、外
径側、両開口部の全長に亙って設けており、上記くさび
状空間17、17も、これら両開口部の全長に亙って存
在するので、上記球面部15と転動面との間に存在する
隙間部分への潤滑剤の取り込みは効果的に行なえる。こ
れらにより、保持器11aと玉5との滑り接触部分に作
用する摩擦を低減し、この滑り接触部分で発生する摩擦
振動を低減して、振動や騒音の減少を図れる。
する為、本発明者が行なった実験の結果を示している。
この図3は、保持器を組み込んだ玉軸受から発生する音
の周波数スペクトルを示すものであり、横軸は周波数
を、縦軸は騒音レベルを、それぞれ表している。又、測
定結果を表す2本の曲線a、bのうち、実線で描いた曲
線aは、前記図15〜16に示す従来構造の第2例の様
に、ポケット7の内周面を全幅に亙って球面部15とし
た保持器を用いて構成された玉軸受が発生する騒音の周
波数スペクトルを表している。一方、破線で描いた曲線
bは、図1〜2に示した第1例の様に、球面部15の幅
寸法を小さくした保持器を用いて構成された玉軸受が発
生する騒音の周波数スペクトルを表している。尚、これ
ら各玉軸受を構成する構成各部品のうち、保持器以外の
構成各部品に就いては、互いに同一(同等)の部品を使
用した。この図3の曲線a、bを比較すれば明らかな通
り、本発明の玉軸受用保持器を用いた玉軸受の場合、耳
障りな高周波成分が低減している。即ち、音響特性が向
上している。
する、本発明の実施の形態の第2例を示している。本例
の場合には、ポケット7の内周面に形成した球面部15
を、保持器11aの外径側に片寄せて形成している。こ
の様な本例の場合、上記球面部15の幅寸法を、上述し
た第1例の場合に比べて広くする事ができ、上述した第
1例の場合に比べて、玉5に対する保持器11aの動き
量を小さくする事が可能となる。この事が、保持器音の
より一層の低減に寄与する。その他の構成及び作用は、
上述した第1例の場合と同様である。
する、本発明の実施の形態の第3例を示している。本例
の場合には、ポケット7の内周面に形成した球面部15
を、保持器11aの内径側に片寄せて形成している。こ
の様な本例の場合も、上述した第2例の場合と同様に、
上記球面部15の幅寸法を、上述した第1例の場合に比
べて広くする事ができ、上述した第1例の場合に比べ
て、玉5に対する保持器11aの動き量を小さくする事
が可能となる。この事が、保持器音のより一層の低減に
寄与する。その他の構成及び作用は、上述した第1例の
場合と同様である。尚、図示は省略するが、請求項1に
記載した発明は、合成樹脂製の冠型保持器に限らず、図
11に示した様な、金属板製の波形保持器に適用する事
も可能である。
第4例を示している。本例は、請求項2に記載した発明
を、前述の図11に示した様な波形プレス保持器に適用
したものである。この様な本例の場合、各ポケット7の
内面形状を、これら各ポケット7の幅方向(保持器の直
径方向)中間部に設けた球面部15と、それぞれがこの
球面部の幅方向両端縁から滑らかに連続する1対の曲面
部18、18とにより構成している。上記球面部15
は、上記各ポケット7の内面のほぼ全長に亙って形成し
たもので、当該ポケット7内に転動自在に保持する玉5
の転動面の曲率半径R5 よりも少し大きな曲率半径R15
を有する球状凹面である。又、上記各曲面部18、18
は、上記球面部15の幅方向両端縁から連続して、上記
各ポケット7の開口端縁部にまで達するもので、上記球
面部15よりも大きな曲率半径R18(R18>R15>R
5 )を有する。
上記球面部15の幅方向端縁とは、滑らかに連続してい
る。即ち、この球面部15の両端縁に於ける接線方向
と、上記各曲面部18、18の内端縁に於ける接線方向
とを互いに一致させている。尚、上記球面部15及び各
曲面部18、18の円弧長さL15、L18は、設計的に定
めるが、例えば次の様な範囲内に規制する事が好まし
い。 L15=R15・θ15=2R5 ×(5〜15%) L18=R18・θ18=2R5 ×(5〜15%)
向から見た形状は、図9に誇張して示す様に、円形より
もラグビーボール状に少し潰れた形状としている。即
ち、前述の図19に示した従来構造と同様に、各ポケッ
ト7の深さD7 を、上記曲面部15の曲率半径R15より
も小さくしている。特に本発明の場合には、これらD7
と曲率半径R15との差(R15−D7 )を、前述した従来
構造の場合よりも大きくしている。従って、本例の場合
には、上記各ポケット7を構成する球面部15と玉5の
転動面とが摺接する点P1 が、図9に示す様に、当該ポ
ケット7の幅方向中央部から幅方向端部に向けて比較的
大きくずれた位置に存在する。即ち、接点角度α(上記
玉5の中心と上記点P1 とを結ぶ直線と保持器6の円周
方向を表す線との交差角度)が、前述の図19に示した
従来構造の場合よりも大きい。尚、この接点角度αは、
保持器6aを組み込む玉軸受の接触角(通常10〜20
°)よりも大きい値とする(最大90°)。従って、上
記各玉5の転走面と、当該玉5を保持したポケット7の
内面との間には、図9に示す様に、比較的大きな隙間1
9が存在する事になる。
の場合も、各ポケット7の内周面と玉5の転動面とは、
上記球面部15部分でのみ擦れ合い、曲面部18、18
部分では擦れ合わない。従って、上記各ポケット7の内
周面と玉5の転動面との摩擦面積が減少し、保持器6a
と玉5との滑り接触部分で発生する摩擦振動が低減され
て、振動や騒音が減少する。又、本例の場合も、上記球
面部15を挟む状態で形成した1対の曲面部18、18
と上記玉5の転動面との間には、くさび状隙間17a、
17aが存在する。本発明の保持器6aを組み込んだ玉
軸受の運転時に、上記玉5の転動面に付着した潤滑剤
は、上記くさび状隙間17a、17aから上記球面部1
5と転動面との間に存在する隙間部分に円滑に取り込ま
れる。しかも、上記曲面部18、18は、上記各ポケッ
ト7の内径側、外径側、両開口部の全長に亙って設けて
おり、上記くさび状空間17a、17aも、これら両開
口部の全長に亙って存在するので、上記球面部15と転
動面との間に存在する隙間部分への潤滑剤の取り込みは
効果的に行なえる。これらにより、保持器6aと玉5と
の滑り接触部分に作用する摩擦を低減し、この滑り接触
部分で発生する摩擦振動を低減して、振動や騒音の減少
を図れる。
転走面と、当該玉5を保持したポケット7の内面との間
に、比較的大きな隙間19が存在する。上記玉5の転動
面のうち、特に転走面に付着した潤滑剤は、この隙間1
9を通過して殆ど掻き取られる事なく、この転走面と内
輪軌道1及び外輪軌道3(図11)との当接部に送り込
まれる。この為、この当接部に十分な量の潤滑剤を送り
込んで、玉軸受の潤滑性を良好にし、この玉軸受の耐久
性向上を図れる。
る、本発明の実施の形態の第5例を示している。本例の
場合には、ポケット7の内面を構成すべく、球面部15
の両側に設けた1対の曲面部18a、18aの断面形状
を直線状としている。即ち、これら各曲面部18a、1
8aを円錐状凹面とし、断面形状の曲率半径を∞として
いる。その他の構成及び作用は、上述した第4例の場合
と同様である。尚、請求項2に記載した発明を、図12
に示した様な、冠型の保持器で実施する事もできる。
通り構成され作用するので、ポケットの内面と玉の転動
面との間の滑り摩擦を低減して保持器音の低減を図れ
る。この結果、低騒音、低振動の玉軸受を得させて、玉
軸受を組み込んだ各種回転機械の性能向上を図れる。
又、保持器の耐摩耗性を向上させて、保持器並びに玉軸
受の耐久性向上にも寄与できる。
部分拡大斜視図。
の保持器を組み込んだ玉軸受の、それぞれ騒音の周波数
スペクトルを示す線図。
部分拡大斜視図。
部分拡大斜視図。
上半部に相当する図。
同様の図。
受の1例を示す、部分切断斜視図。
図。
斜視図。
図。
図。
する図。
示す、図18のH−H断面図。
Claims (2)
- 【請求項1】 全体が円環状若しくは円筒状で、複数の
ポケットを円周方向に亙り間欠的に形成した玉軸受用保
持器に於いて、上記各ポケットの内面を、これら各ポケ
ットの内面のほぼ全長に亙って形成した、当該ポケット
内に転動自在に保持する玉の転動面の曲率半径よりも僅
かに大きな曲率半径を有する球状凹面である球面部と、
この球面部の端縁から連続して上記各ポケットの開口端
縁部にまで達する、上記各ポケットの内面のほぼ全長に
亙って形成した円筒面部とにより構成した事を特徴とす
る玉軸受用保持器。 - 【請求項2】 全体が円環状若しくは円筒状で、複数の
ポケットを円周方向に亙り間欠的に形成した玉軸受用保
持器に於いて、上記各ポケットの内面を、これら各ポケ
ットの内面のほぼ全長に亙って形成した、当該ポケット
内に転動自在に保持する玉の転動面の曲率半径よりも僅
かに大きな曲率半径を有する球状凹面である球面部と、
この球面部の端縁から連続して上記各ポケットの開口端
縁部にまで達する、上記球面部よりも大きな曲率半径を
有し、この球面部の端縁から上記各ポケットの開口側に
向けて滑らかに連続する曲面部とにより構成した事を特
徴とする玉軸受用保持器。
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