CN103133072B - 摇臂轴的止转结构 - Google Patents
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Abstract
一种摇臂轴的止转结构,不损害止转螺栓的装配作业性,并且确保摇臂轴的牢固的固定状态,而且能够防止误装配。通过设于气缸盖的壁状的轴支承部(25),支承相互平行的凸轮轴(30)和摇臂轴(26),设有一部分覆盖在凸轮轴的凸轮轴承(53)的轴承面(51a)的凹部(55),在凹部的底面设有供止转螺栓(57)插入的螺栓插入孔(56),使止转螺栓在从摇臂轴的轴线偏移的位置处贯通并紧固于轴支承部。通过偏移来防止误装配。此外,轴支承部的位于止转螺栓的头部和摇臂轴的外周面之间的厚度在止转螺栓的两侧部分产生差异,对摇臂轴的压接力产生差异,即使发动机振动,也能抑制止转螺栓和凸轮轴的撞击音的产生。
Description
技术领域
本发明涉及一种将摇臂支承为可旋转自如的摇臂轴的止转结构。
背景技术
迄今为止具有这种发动机:设有被与曲轴连动的凸轮轴的凸轮驱动而进行摆动运动的摇臂,通过摇臂的摆动运动来驱动进气门和排气门开闭。将这种摇臂支承为可旋转自如的摇臂轴是固定轴,需要阻止摇臂轴旋转。
例如,在配设有位于凸轮轴的下方并与凸轮轴平行的摇臂轴的发动机中,具有如下结构:在凸轮轴的轴承的下半部设有储油凹处,并且,在气缸盖的位于储油凹处的正下方的部分设有支承摇臂轴的摇臂轴嵌合孔,通过从储油凹处贯通摇臂轴的固定螺栓来阻止摇臂轴旋转(例如参照专利文献1)。
专利文献1:日本特许第2646676号公报
在上述专利文献1的发动机中,供固定螺栓插入的螺栓孔贯穿设置在被设于气缸盖的储油凹处,并且使该螺栓孔偏离进排气口。由此,需要避免摇臂轴的止转用固定螺栓与其它部件干涉地进行设置。
此外,为了将在设于摇臂轴的内孔中流动的润滑油用于润滑凸轮轴,使固定螺栓贯通摇臂轴的孔用作使润滑油流出到储油凹处内的油路。这样,润滑油在贯通孔中通过,因此在固定螺栓和贯通孔之间具有间隙,当由于发动机的振动使摇臂轴以正转或反转间隙的量的方式振动而撞击固定螺栓时,产生撞击音的噪音。
而且,作为使摇臂轴止转的技术,考虑到将固定螺栓直接紧固于摇臂轴,但为了将固定螺栓紧固于设在摇臂轴的螺纹孔中,需要高精度地定位螺纹孔,具有装配作业效率降低的问题。此外,在通过选择多种凸轮和摇臂来切换进排气门的开度或开度的正时的发动机中具有如下结构:在摇臂轴内设有多条油路,通过切换各油路的液压来选择将多个摇臂之间连接或不连接。在这种发动机中,若弄错了摇臂轴的装配方向的话,则各油路与各摇臂之间的关系崩裂,因此需要防止摇臂轴的误装配。
发明内容
为了解决上述问题,不损害止转螺栓的装配作业性,并且确保摇臂轴的牢固的固定状态,而且能够防止误装配,本发明的摇臂轴的止转结构具有:凸轮轴(30),其设于发动机的气缸盖(1);摇臂轴(26),其与所述凸轮轴平行地配置,并且将摇臂(27)支承为能够旋转自如,所述摇臂被设于所述凸轮轴的凸轮驱动;轴支承部(25),其设于所述气缸盖,用于支承所述摇臂轴;和用于阻止所述摇臂轴旋转的止转单元,所述轴支承部具有对所述摇臂轴进行支承的支承面(54),所述止转单元由螺栓插入孔(56)和止转螺栓(57)构成,所述螺栓插入孔设置成,以在相对于所述摇臂轴的中心轴线偏移的位置处通过的方式贯通所述摇臂轴,所述止转螺栓插入于所述螺栓插入孔中,并以横穿所述支承面的方式紧固于所述轴支承部。
通过该结构,将螺栓插入孔设置在相对于摇臂轴的中心轴线偏移的位置,所以能够限定摇臂轴的装配方向。在通过选择多种凸轮和摇臂来切换进排气门的开度或开度的正时的发动机中,具有如下结构:在摇臂轴中设有多条油路,通过切换各油路的液压,来选择多个摇臂彼此的连接或非连接。在这种发动机中,若摇臂轴的装配方向错了的话,各油路与各摇臂的关系崩裂,但通过上述偏移的结构,能够防止摇臂轴的误装配。
此外,在本发明申请中,优选为,所述支承面由在所述轴支承部中沿所述摇臂轴的外形所形成的孔(54)划定出来,所述轴支承部中的位于所述止转螺栓的头部(57a)与所述摇臂轴之间的部分形成为因所述止转螺栓的紧固力能够塑性变形的薄壁,并且,通过该塑性变形来固定所述摇臂轴。由此,通过止转螺栓的紧固力,使轴支承部的位于止转螺栓的头部与摇臂轴之间的部分塑性变形,该变形端抵接摇臂轴的外周面,从而摇臂轴被更牢固地固定,因此,防止了由于止转螺栓与螺栓插入孔之间的间隙使得摇臂轴因发动机的振动而晃动的情况,能够抑制摇臂轴的振动。
此外,在本发明申请中,优选为,所述凸轮轴由凸轮轴承(53)支承为能够旋转自如,该凸轮轴承由设于所述轴支承部的轴承下部以及在与所述轴支承部接合的轴承盖(28)形成的轴承上部构成,所述螺栓插入孔从所述轴承下部朝向所述轴支承部内设置,在所述轴承下部的轴承面(51a),以与所述轴承面至少局部重合的方式设置有用于收纳所述止转螺栓的头部的凹部(55)。通过该结构,在将凸轮轴承的轴承下部朝向上方装配的情况下,能够将止转螺栓从上部插入,因此,能够容易目视止转螺栓的设于轴支承部的紧固部,提高了作业效率,除此之外,在装配凸轮轴时还可观察到止转螺栓的螺栓插入孔,所以,能够可靠地防止忘记紧固止转螺栓。尤其是,收纳止转螺栓的头部的凹部的直径比螺栓插入孔的直径大,由此更加容易意识到忘记装配止转螺栓。并且,以与轴承下部的轴承面至少局部重合的方式设置有用于收纳止转螺栓的头部的凹部,所以,在保持凸轮轴承的轴承面积的同时,将储存在凹部的油用作润滑油,由此,能够保持凸轮轴的更顺畅的旋转。
此外,在本发明申请中,优选为,所述凹部在所述轴承下部的所述轴承面偏靠所述凸轮轴的旋转方向的前方。通过该结构,在凸轮轴承的轴承下部的轴承面的位于凸轮轴向前旋转的一侧(旋转方向下游侧)的位置设有凹部,设有凹部的一侧的与凸轮轴接触的接触面积减少。在通过轴承下部的轴承面将凸轮轴支承为旋转的情况下,在凸轮轴的旋转方向下游侧载荷变小,即使轴承面在旋转方向下游侧的与凸轮轴接触的接触面积减少也没有任何问题,由此,起到了可降低凸轮轴的旋转摩擦阻力的效果。
此外,在本发明申请中,优选为,所述凸轮轴一体地具有止推板(58),该止推板能够与所述凸轮轴承滑动接触以限制所述凸轮轴的轴线方向的移动,所述凹部在所述轴承下部的所述轴承面中向所述止推板侧偏移地配设。由此,容易将储存在凹部内的油作为润滑油供给到为了限制凸轮轴的轴线方向移动而设置的止推板与轴承下部之间的滑动接触部分,所以能够防止止推板或轴承部磨损。
这样根据本发明,通过将螺栓插入孔设置在相对于摇臂轴的中心轴线偏移的位置,所以能够限定摇臂轴的装配方向,可防止摇臂轴的误装配。此外,将轴支承部中的位于止转螺栓的头部与摇臂轴之间的部分形成为薄壁,通过止转螺栓的紧固力使薄壁部分塑性变形从而更加牢固地固定摇臂轴,由此,防止了摇臂轴因发动机的振动而晃动的情况,能够抑制摇臂轴的振动。此外,以与凸轮轴承的轴承下部的轴承面至少局部重合的方式设置用于收纳止转螺栓的头部的凹部,由此,装配凸轮轴时能够看到止转螺栓的螺栓插入孔,所以能够可靠地防止忘记紧固止转螺栓。此外,能够将油储存在凹部中,可适当地供给该油以作为润滑油。
附图说明
图1是应用了本发明的发动机的气缸盖的立体图。
图2是表示从图1的箭头Ⅱ方向观察到的进气侧的气门传动机构的说明图。
图3是沿图1的箭头Ⅲ-Ⅲ线观察到的主要部分放大剖视图。
图4是沿图3的箭头Ⅳ-Ⅳ线观察到的剖视图。
标号说明
1:气缸盖;25:轴支承部(进气侧轴支承部);26:摇臂轴(进气侧摇臂轴);26a:螺栓插入孔;27:摇臂(进气侧摇臂);30:凸轮轴(进气侧凸轮轴);38:凸轮(进气侧凸轮);51a:下侧轴承面(摇臂轴侧轴承面);53:凸轮轴颈部;55:凹部;56:螺栓插入孔;57:止转螺栓;57a:头部;58:止推板(thrust plate)。
具体实施方式
下面,参照附图说明本发明的实施方式。图1是作为应用了本发明的发动机的一个例子的直列四汽缸4气门DOHC(顶置双凸轮轴)型汽油直喷发动机的气缸盖1的立体图。
如图1所示,气缸盖1具有:左右方向较长的大致长方体状的下部;和设于下部的上端且上表面敞开的箱形上部。在气缸盖1的下部形成有:凹设于气缸盖1的下面的4个燃烧室(未图示);从各燃烧室向前方延伸的排气口(未图示);以及从各燃烧室向后方延伸并开口于气缸盖1的后侧面的进气口(未图示)。在气缸盖1的前侧面,开口有废气汇集室2的前端(下游端),该废气汇集室2在气缸盖1的下部内部处以使各排气口汇集的方式形成。
在气缸盖1的上部,通过沿着气缸盖1的下部的四条边且向上方立起设置的后缘壁11、前缘壁12、左缘壁13和右缘壁14以及构成下部的上表面的底壁15,形成了向上方开口的大致长方体箱形的气门室16。在后缘壁11、前缘壁12、左缘壁13和右缘壁14的上端紧固有气缸盖罩和燃料喷射泵(未图示),通过它们对收纳驱动系统的气门室16的上部进行覆盖。在气缸盖1的底壁15,形成有供未图示的火花塞插入的圆筒状的火花塞插入筒部17,设有构成驱动系统的进气门18和排气门19,并且设有供未图示的喷油器插入的喷油器孔(未图示)。
在底壁15的后侧,在气缸列方向一体地突出设置有多个进气侧轴支承部25。进气侧轴支承部25作为气缸盖1的一部分而形成为从底壁15朝向上方立起设置的壁状,进气侧摇臂轴26固定地支承于进气侧轴支承部25。将进气门18向打开方向驱动用的进气侧摇臂27以可旋转自如的方式支承在进气侧摇臂轴26。在进气侧轴支承部25的突出端(上端)形成有半圆筒状的凹部,以覆盖凹部的方式紧固有进气侧轴承盖28。进气侧轴支承部25的突出端和进气侧轴承盖28形成了进气侧凸轮轴轴承29。进气侧凸轮轴30以可旋转自如的方式支承在进气侧凸轮轴轴承29。
在底壁15的前侧一体地突出设置有多个排气侧轴支承部32。在排气侧轴支承部32固定地支承有排气侧摇臂轴(未图示),与排气门19连接的排气侧摇臂34以可旋转自如的方式支承在排气侧摇臂轴。在排气侧轴支承部32的突出端(上端)形成有半圆形的凹部,以覆盖凹部的方式紧固有排气侧轴承盖35。排气侧轴支承部32的突出端和排气侧轴承盖35形成了排气侧凸轮轴轴承36。排气侧凸轮轴37以可旋转自如的方式支承在排气侧凸轮轴轴承36。
进气侧凸轮轴30、排气侧凸轮轴37、进气侧摇臂轴26和排气侧摇臂轴分别在气缸盖1的长度方向(左右方向)延伸。在进气侧凸轮轴30形成有驱动进气侧摇臂27的进气侧凸轮38,在排气侧凸轮轴37形成有驱动排气侧摇臂34的排气侧凸轮39。进气侧凸轮轴30和排气侧凸轮轴37经由正时皮带(链)而由曲轴驱动旋转(未图示)
图2是表示从图1的箭头Ⅱ方向观察到的进气侧的气门传动机构的主要部分的图。在本实施方式中,通过3个进气侧凸轮38分为多变速档(例如低速/高速)对进气门18控制提升量和气门打开正时(相位)。三个进气侧凸轮38具有由相互不同的凸轮轮廓构成的低速凸轮和高速凸轮,并且一体地设于一根进气侧凸轮轴30。三个进气侧摇臂27设置成,与3个进气侧凸轮38分别对应地相互并列并且能够相互独立地旋转。根据变速档而选择的进气侧摇臂27通过进气侧凸轮38的图中箭头A方向的旋转而被凸轮驱动从而进行摆动,其摆动运动传递给进气门18,使进气门18开闭。
而且,在本实施方式中,排气侧凸轮39的凸轮轮廓是一种,对于这之外的凸轮驱动要领等,与上述进气侧同样,省略其详细说明。
如图2一并所示,在进气侧摇臂轴26设有沿轴线方向延伸且彼此并列的3条油路41a、41b、41c。例如,油路41a与一个进气侧摇臂27连通,油路41b与另一个进气侧摇臂27连通,剩余的油路41c用作润滑油路。利用对来自各油路41a、41b的液压供给的切换使连接销42往复移动从而进行三个进气侧摇臂27的切换,该连接销42设置成能够在各进气侧摇臂27之间移动。由于该结构是公知的,省略其详细图示以及说明。由这些凸轮结构构成驱动系统。
图3是沿图1的箭头Ⅲ-Ⅲ线观察进气侧凸轮30的主要部分放大剖视图,图4是沿图3的箭头Ⅳ-Ⅳ线观察到的端面图。
如图3、图4所示,在形成为壁状的进气侧轴支承部25的上部,形成有半圆筒面状的下侧轴承面51a,该下侧轴承面51a对进气侧凸轮轴30的作为下侧旋转范围的部分进行支承并且构成轴承下部。在安装于进气侧轴支承部25的上表面的进气侧轴承盖28,形成有半圆筒面状的上侧轴承面51b,该上侧轴承面51b对进气侧凸轮轴30的作为上侧旋转范围的部分进行支承并且构成轴承上部。进气侧轴承盖28由一对固定螺栓52固定于进气侧轴支承部25,通过两轴承面51a、51b形成了将进气侧凸轮轴30支承为可旋转自如的凸轮轴承53。
在进气侧轴支承部25的在图3中位于进气侧凸轮轴30的下方的位置,设置有沿着进气侧摇臂轴26的外形而形成的支承孔54以作为支承进气侧摇臂轴26的支承面。而且,在本图示例中,支承孔54设于进气侧轴支承部25的中间部,因此是圆筒面形状从而以贯通状态支承摇臂轴。对此,能够适当变更支承面的形状,例如如下结构等:在将立起设置的壁部上下分割而形成支承孔54的支承面的情况下,在上下的分割壁分别形成半圆筒面的结构;或者,对于支承摇臂轴端部的支承面,由具有与摇臂轴的轴线方向端面面对的底面且与摇臂轴同轴的有底圆筒孔(凹部)形成。
在进气侧轴支承部25设有具有一部分覆盖在下侧轴承面51a的大小的有底圆筒状的凹部55,并且在凹部55的底面同轴地贯穿设置有螺栓插入孔56。螺栓插入孔56设于与进气侧摇臂轴26的轴线正交的方向,并且螺栓插入孔56贯通进气侧摇臂轴26。在进气侧摇臂轴26中形成有能与螺栓插入孔56配合的大致同一直径的螺栓插入孔26a。进气侧摇臂轴26的螺栓插入孔26a在相对于进气侧摇臂轴26的轴线偏移的位置处沿与进气侧摇臂轴26正交的方向设置,并且贯通进气侧摇臂轴26。
在进气侧轴支承部25,在隔着进气侧摇臂轴26而位于与下侧轴承面51a相反的一侧的部分,设置有螺纹孔部56a,该螺纹孔部56a供被插入于螺栓插入孔56中的作为止转部件的止转螺栓57拧入。由此,止转螺栓57以沿着支承进气侧摇臂轴26的支承面即支承孔54的直径的方向横穿该支承孔54的方式被插入于螺栓插入孔56中,从而止转螺栓57的插入方向端部被旋入到螺纹孔部56a中。而且,通过将止转螺栓57完全拧入于螺纹孔部56a,从而将止转螺栓57的头部57a以埋没状态收纳在凹部55内。
止转螺栓57被插入于螺栓插入孔56并被紧固于螺纹孔部56a,从而被固定于进气侧轴支承部25。借助以贯通进气侧摇臂轴26的方式被固定的止转螺栓57,阻止进气侧摇臂轴26绕该进气侧摇臂轴26的轴线旋转。
此外,止转螺栓57的轴线Cb相对于进气侧摇臂轴26的中心轴线Cs(图3的表背方向)向与两轴线Cb、Cs正交的左方向偏移预定量a。由此,进气侧轴支承部25的位于头部57a与进气侧摇臂轴26之间(凹部55的底面与支承孔54之间)的部分的壁厚在夹着螺栓插入孔56的两侧产生差异。相对于螺栓插入孔56,图3的右侧(螺栓插入孔56的与上述偏移侧相反的一侧)部分的壁厚t1比左侧(螺栓插入孔56的上述偏移侧)部分的壁厚t2薄。
上述进气侧轴支承部25中的位于头部57a和进气侧摇臂轴26之间的部分的壁厚t1、t2是能够因止转螺栓57的紧固载荷而塑性变形的厚度。这样可以轻量化。此外,较薄的壁厚t1侧的部分容易变形,因此,不用增大止转螺栓57的拧入载荷,就能够使较薄的壁厚t1侧的部分向进气侧摇臂轴26侧变形的量变大,通过该变形的压接力能够牢固地固定进气侧摇臂轴26。
设于进气侧摇臂轴26的螺栓插入孔26a的内径比止转螺栓57的外径扩大以使止转螺栓57容易插入。进气侧摇臂轴26可移位(旋转)该内外径之差形成的间隙的量,因此,发动机的振动被传递,进气侧摇臂轴26有可能以正转或反转的方式产生振动。进气侧摇臂轴26两个方向振动而与止转螺栓57撞击时,该撞击音产生噪音。
对此,如上所述使止转螺栓57相对于进气侧摇臂轴26的中心轴线Cs偏移,因此由于止转螺栓57的紧固力而产生的向进气侧摇臂轴26侧塑性变形的上述塑性变形量在止转螺栓57的两侧(图3的左右)的部分产生差异。由此,向进气侧摇臂轴26的压接力产生差异,进气侧摇臂轴26在压接力大的一侧(壁厚t1)难以旋转,因此,进气侧摇臂轴26不易因发动机的振动而向正转和反转的两个方向振动,即使发动机振动,也能防止止转螺栓57和进气侧摇臂轴26的撞击音的产生。
此外,如上所述,除了润滑之外,为了进行三个进气侧摇臂27的切换,在进气侧摇臂轴26设有3条油路41a~41c。各进气侧摇臂27的切换与各油路41a~41c之间的连通关系确定了,因此进气侧摇臂轴26相对于轴线方向的装配方向也确定了。根据本发明,由于螺栓插入孔26a相对于中心轴线Cs偏移,因此,在弄错装配方向的情况下无法插入止转螺栓57。由此,能够防止进气侧摇臂轴26的误装配。
此外,使进气侧轴支承部25中的位于头部57a和进气侧摇臂轴26之间的部分塑性变形从而阻止进气侧摇臂轴26旋转,因此不需要将止转螺栓57直接紧固于进气侧摇臂轴26。因此,能够使设于进气侧摇臂轴26的螺栓插入孔26a的直径成为某种程度的大直径,容易进行螺栓插入孔56和螺栓插入孔26的对位,装配作业性良好。
此外,凹部55如上所述设置为一部分覆盖在下侧轴承面51a。由此,供给到下侧轴承面51a的润滑油如图4的箭头B所示流入到凹部55,凹部55起到储油的作用,并且,凹部55内的润滑油能够如箭头C所示从进气侧凸轮轴轴承29流出到外方。
此外,凹部55在下侧轴承面51a中设置成向进气侧凸轮轴30的旋转方向(图2的箭头A)的作为前方的下游侧偏移。在下侧轴承面51a中,进气侧凸轮轴30的向前旋转的一侧(进气侧凸轮轴30的旋转方向下游侧)的载荷较小,在靠近该部分的位置设有凹部55,因此,在下侧轴承面51a的载荷较小的部分,减小了与进气侧凸轮轴30接触的接触面积。由此,能够减轻进气侧凸轮轴30的旋转摩擦阻力,因此能够提高进气侧凸轮轴30的机械效率。
在进气侧凸轮轴30设有圆板状的止推板58,该止推板58能够与进气侧凸轮轴轴承29的轴线方向端面29a滑动接触。止推板58与轴线方向端面29a抵接,由此限制了进气侧凸轮轴30的轴线方向的移动。通过如上所述那样设置凹部55而形成的润滑油的流动,确保了止推板58与轴线方向端面29a之间的润滑性。
在上述实施方式中对进气侧摇臂轴26进行了说明,但对排气侧摇臂轴也同样适用,因此省略了其详细说明。
而且,对采用止转螺栓57作为止转部件进行了说明,但不限于螺栓,例如还可以将螺纹孔部56a形成为圆筒状孔,将杆状部件的销压入到该孔中。
以上,利用优选实施方式对本发明进行了说明,但本发明不受这种实施例限定,本领域技术人员能够容易理解那样,在不脱离本发明主旨的范围内能够适当变更。此外,上述实施方式示出的结构要素不都是必须的,只要不脱离本发明的主旨可以适当取舍选择。
Claims (6)
1.一种摇臂轴的止转结构,
该摇臂轴的止转结构具有:
凸轮轴,其设于发动机的气缸盖;
摇臂轴,其与所述凸轮轴平行地配置,并且将摇臂支承为能够旋转自如,所述摇臂被设于所述凸轮轴的凸轮所驱动;
轴支承部,其设于所述气缸盖,用于支承所述摇臂轴;以及
止转单元,其用于阻止所述摇臂轴旋转,
所述摇臂轴的止转结构的特征在于,
所述轴支承部具有对所述摇臂轴进行支承的支承面,
所述止转单元由螺栓插入孔和止转螺栓构成,
所述螺栓插入孔设置成,在相对于所述摇臂轴的中心轴线偏移的位置处沿与该中心轴线正交的方向贯通所述摇臂轴,
所述止转螺栓插入于所述螺栓插入孔中,并以横穿所述支承面的方式紧固于所述轴支承部。
2.根据权利要求1所述的摇臂轴的止转结构,其特征在于,
所述支承面由在所述轴支承部中沿所述摇臂轴的外形所形成的孔划定出来,
所述轴支承部中的位于所述止转螺栓的头部与所述摇臂轴之间的部分形成为因所述止转螺栓的紧固力能够塑性变形的薄壁,并且,通过该塑性变形将所述摇臂轴固定。
3.根据权利要求1或2所述的摇臂轴的止转结构,其特征在于,
所述凸轮轴由凸轮轴承支承为能够旋转自如,该凸轮轴承由设于所述轴支承部的轴承下部以及在与所述轴支承部接合的轴承盖形成的轴承上部构成,
所述螺栓插入孔从所述轴承下部朝向所述轴支承部内设置,
在所述轴承下部的轴承面,以与所述轴承面至少局部重合的方式设置有用于收纳所述止转螺栓的头部的凹部。
4.根据权利要求3所述的摇臂轴的止转结构,其特征在于,
所述凹部在所述轴承下部的所述轴承面相对于所述凸轮轴的旋转方向偏靠前方。
5.根据权利要求3所述的摇臂轴的止转结构,其特征在于,
所述凸轮轴一体地具有止推板,该止推板能够与所述凸轮轴承滑动接触以限制所述凸轮轴的轴线方向的移动,
所述凹部在所述轴承下部的所述轴承面偏靠所述止推板侧。
6.根据权利要求4所述的摇臂轴的止转结构,其特征在于,
所述凸轮轴一体地具有止推板,该止推板能够与所述凸轮轴承滑动接触以限制所述凸轮轴的轴线方向的移动,
所述凹部在所述轴承下部的所述轴承面偏靠所述止推板侧。
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