JP4438419B2 - Spindle device - Google Patents
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Description
本発明は、高速で回転する軸を支持する主軸装置に関する。 The present invention relates to a spindle device that supports a shaft that rotates at high speed.
工作機械の軸のように高速回転する軸を支承する軸受の代表的な潤滑方法として、ペースト状のグリースを軸受に適量封入して潤滑を行うグリース潤滑と、低粘度の潤滑油を圧縮空気と共に回転中の軸受に連続で噴出して潤滑を行うオイルエア潤滑とがある。 As a typical lubrication method for bearings that support shafts that rotate at high speeds, such as machine tool shafts, grease lubrication is performed by filling a suitable amount of paste-like grease into the bearing, and low-viscosity lubricating oil is used together with compressed air. There is oil-air lubrication in which lubrication is performed by jetting continuously to a rotating bearing.
一般にグリース潤滑は、グリースを一度充填すればグリースを長期間補給する必要がないため保守に手間を必要としないが、使用時間と共にグリースの劣化が生じ、潤滑機能が低下する。特に、連続で高速回転させる場合には早期にグリース寿命に至り潤滑不良を起こして焼き付きが発生する可能性がある。 In general, grease lubrication does not require replenishment for a long time because it is not necessary to replenish the grease for a long period of time. However, the grease deteriorates with use time, and the lubrication function deteriorates. In particular, when rotating continuously at a high speed, the grease life may be reached early, resulting in poor lubrication and seizure.
一方、オイルエア潤滑は潤滑油供給ユニットから連続的に新しい潤滑油を軸受に供給することができるので、潤滑油の寿命による軸受の焼き付きの心配がなく、また各軸受の最適油量に潤滑油を定量管理することが可能であり、さらに潤滑油と共に噴出される圧縮空気による冷却効果も得られるので軸受の温度上昇を抑えることができ、連続で高速回転する軸受の潤滑に適している。 On the other hand, with oil-air lubrication, new lubricant can be continuously supplied to the bearing from the lubricant supply unit, so there is no concern about bearing seizure due to the life of the lubricant, and the optimum amount of oil for each bearing is used. It is possible to control the quantity quantitatively, and further, the cooling effect by the compressed air ejected together with the lubricating oil can be obtained, so that the temperature rise of the bearing can be suppressed and it is suitable for the lubrication of the bearing which rotates continuously at a high speed.
一般に、工作機械の軸は加工精度や加工効率の向上のために、できるだけ高速回転が可能な軸受が望ましく、工作機械の軸に用いられる軸受の潤滑にはオイルエア潤滑が多く用いられている。 In general, a shaft of a machine tool is desirably a bearing capable of rotating as fast as possible in order to improve machining accuracy and machining efficiency, and oil-air lubrication is often used for lubricating a bearing used for the shaft of a machine tool.
しかし、オイルエア潤滑は潤滑油を潤滑部位まで搬送するために軸受の内部空間へ圧縮空気を高速で噴出させるが、軸受の外輪と内輪との間に互いに間隔をおいて保持された複数の転動体は軸受の回転に伴い外輪及び内輪の軌道面上で公転及び自転走行し、該転動体により圧縮空気の流れが断続的に遮断される。その結果、いわゆる風切り音と呼ばれる騒音が発生する。 However, in oil-air lubrication, compressed air is ejected at a high speed into the inner space of the bearing in order to convey the lubricating oil to the lubrication site. However, a plurality of rolling elements that are held at intervals between the outer ring and the inner ring of the bearing. Rotates and rotates on the raceways of the outer ring and the inner ring as the bearing rotates, and the flow of compressed air is interrupted intermittently by the rolling elements. As a result, a so-called wind noise is generated.
そこで、圧縮空気及び潤滑油の噴出流を転動体に直接当てないようにして風切り音を低減した主軸装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。 In view of this, a spindle device is known in which wind noise is reduced by preventing the jet stream of compressed air and lubricating oil from being directly applied to rolling elements (see, for example, Patent Document 1).
特許文献1に開示されている主軸装置は、図4に示すように、ハウジングに取付けられた外輪1と、軸に嵌合された内輪2と、外輪1及び内輪2の間に転動自在に配置され且つ保持器4によって周方向に互いに間隔をおいて保持された複数の玉3と、軸方向に外輪1と隣接して配置されてハウジングに保持された外輪間座5とから構成されている。内輪2は、外輪1の端面より軸方向に突出して、且つその突端に向けて縮径するように形成されている。外輪間座5の先端部には圧縮空気と共に潤滑油を前記肩部の外周面7に向けて噴出する噴出孔が形成されており、玉3に噴出流を直接当てないようにして風切り音を低減するようにしている。該主軸装置において、噴出流を外周面7に確実に当て、且つ噴出流の流路を形成するために、噴出孔6及び噴出孔6が形成された外輪間座5の先端部は外周面7に僅かな隙間をもって対向するように配置されている。
As shown in FIG. 4, the main shaft device disclosed in Patent Document 1 is rotatable between an outer ring 1 attached to a housing, an inner ring 2 fitted to the shaft, and the outer ring 1 and the inner ring 2. It is composed of a plurality of
上記の主軸装置において、アンギュラ玉軸受を用いた場合に、アンギュラ玉軸受は一方向の軸方向荷重を許容するので、予め軸に軸受と外輪間座5とを組み付けた状態で、軸をハウジングに挿入することが可能である。しかし、円筒ころ軸受を用いた場合、図5に示すように、円筒ころ軸受は内輪12と外輪11とが分離容易な構造となっており軸方向荷重を負荷することができないので、主軸16をハウジング17に挿入する際には、予め外輪11と外輪間座15とをハウジング17に内嵌しておき、その後、円筒ころ13及び保持器14を組み付けられた内輪12が外嵌された主軸16を挿入する。しかし、上記の主軸装置において、外輪間座15の先端部が内輪12の肩部に僅かな隙間をもって対向するように配置されるので、主軸16に外嵌された内輪12又は内輪12に組み付けられた転動体13及び保持器14が外輪間座15と衝突し、主軸16をハウジング17に挿入することができなかった。
In the above spindle device, when an angular ball bearing is used, the angular ball bearing allows an axial load in one direction. Therefore, with the shaft and the outer ring spacer 5 assembled in advance, the shaft is mounted on the housing. It is possible to insert. However, when a cylindrical roller bearing is used, as shown in FIG. 5, the cylindrical roller bearing has a structure in which the
本発明は前述した問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、アンギュラ玉軸受及び円筒ころ軸受のどちらの軸受も使用することができ、風切り音といった騒音を低減すると共に微小量の潤滑油を軌道面に確実に送り込むことのできる主軸装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to use both an angular ball bearing and a cylindrical roller bearing, thereby reducing noise such as wind noise and a minute amount of lubricating oil. It is an object of the present invention to provide a spindle device that can reliably feed the shaft to the raceway surface.
前述した目的を達成するために、本発明に係る主軸装置は、下記の(1)〜(4)を特徴としている。 In order to achieve the above-described object, the spindle device according to the present invention is characterized by the following (1) to (4).
(1) 内輪、外輪、及び前記内輪と前記外輪との間に転動自在に配置された複数の円筒ころ、を有する軸受と、
前記軸受の外輪及び軸方向に該外輪と隣接して配置された外輪間座を保持するハウジングと、
前記軸受に潤滑油を供給する潤滑油供給部材と、
を備える主軸装置であって、
前記潤滑油供給部材を保持するための取付け孔が、前記ハウジング及び前記外輪間座を貫通するように形成されており、
前記内輪の一方の周端部が、前記外輪の端面よりも軸方向に突出して形成され、且つ該周端部がその突端に向けて縮径するように形成されており、
前記潤滑油供給部材が、その一端部に空気と共に潤滑油を噴出する噴出孔を有しており、
前記噴出孔の開口部には拡開された空気溜り部が形成されており、
前記潤滑油供給部材が、前記噴出孔及び前記空気溜り部を前記周端部の外周面に近接させて前記取付け孔に保持され、前記外周面に潤滑油を供給すること。
(1) a bearing having an inner ring, an outer ring, and a plurality of cylindrical rollers arranged so as to roll between the inner ring and the outer ring;
A housing for holding an outer ring of the bearing and an outer ring spacer disposed adjacent to the outer ring in the axial direction;
A lubricating oil supply member for supplying lubricating oil to the bearing;
A spindle device comprising:
A mounting hole for holding the lubricating oil supply member is formed so as to penetrate the housing and the outer ring spacer,
One peripheral end portion of the inner ring is formed so as to protrude in the axial direction from the end surface of the outer ring, and the peripheral end portion is formed so as to be reduced in diameter toward the protrusion end,
The lubricating oil supply member has an ejection hole for ejecting lubricating oil together with air at one end thereof,
An expanded air reservoir is formed at the opening of the ejection hole,
The lubricating oil supply member holds the ejection hole and the air reservoir close to the outer peripheral surface of the peripheral end portion, is held by the mounting hole, and supplies the lubricating oil to the outer peripheral surface.
(2) 上記(1)に記載の主軸装置であって、前記潤滑油供給部材が、前記空気溜り部に連通する少なくとも1つの空気抜き孔を有すること。 (2) The spindle device according to (1), wherein the lubricating oil supply member has at least one air vent hole communicating with the air reservoir.
(3) 上記(1)又は(2)に記載の主軸装置であって、高速回転モータに使用されること。 (3) The spindle device according to (1) or (2), which is used for a high-speed rotation motor.
(4) 上記(1)又は(2)に記載の主軸装置であって、工作機械の軸に使用されること。 (4) The spindle device according to (1) or (2), wherein the spindle device is used for a shaft of a machine tool.
本発明に係る主軸装置によれば、潤滑油供給部材を個別の部材とし、軸と軸受と外輪間座とをハウジングに組み付けた後に、ハウジング及び外輪間座に貫通するように形成された取付け孔に潤滑油供給部材を挿入して固定するので、軸受に円筒ころ軸受を用いた場合にも、内輪の周端部外周面に潤滑油の噴出孔を僅かな隙間をもって対向させることができ、風切り音による騒音を低減すると共に微小量の潤滑油を軌道面に確実に送り込むことができる。また、噴出孔に連通する空気及び潤滑油の供給路を形成することが容易となり、さらに潤滑油供給部材を取り外して前記供給路、噴出孔及び内輪の周端部外周面に付着・残留した潤滑油や塵等の異物を除去することも容易となる。 According to the spindle apparatus of the present invention, the lubricating oil supply member is an individual member, and the mounting hole is formed so as to penetrate the housing and the outer ring spacer after the shaft, the bearing, and the outer ring spacer are assembled to the housing. Therefore, even when a cylindrical roller bearing is used as the bearing, the lubricating oil injection hole can be opposed to the outer peripheral surface of the inner ring with a slight gap. Noise due to sound can be reduced and a small amount of lubricating oil can be reliably fed into the raceway surface. In addition, it becomes easy to form a supply path for air and lubricating oil that communicates with the ejection holes. Further, the lubricating oil supply member is removed, and the lubricant that adheres to and remains on the outer peripheral surfaces of the circumferential ends of the supply paths, the ejection holes, and the inner ring. It is also easy to remove foreign matters such as oil and dust.
また、潤滑油供給部材の噴出孔の先端部に該噴出孔を拡開して形成した空気溜り部を形成したので、軸受内部に付与される空気圧力を緩和させることができ、風切り音をより低減することができる。 Further, since the air reservoir formed by expanding the ejection hole is formed at the tip of the ejection hole of the lubricating oil supply member, the air pressure applied to the inside of the bearing can be relieved and wind noise can be further reduced. Can be reduced.
さらに、空気溜り部に連通する空気抜き孔を潤滑油供給部材に形成したので、軸受内部に付与される空気圧力を緩和させることができ、風切り音をより低減することができる。 Furthermore, since the air vent hole communicating with the air reservoir is formed in the lubricating oil supply member, the air pressure applied to the inside of the bearing can be relaxed, and wind noise can be further reduced.
以下、本発明に係る好適な実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described in detail with reference to the drawings.
(第1実施形態)
図1は本発明に係る主軸装置の第1実施形態の縦断面図、図2は図1に示す第1実施形態の潤滑油供給部材であるノズルコマの部品図であり、(a)は図1と同じ縦断面図、(b)はノズルコマを(a)の矢印A方向から見た図、そして図3は本発明に係る主軸装置の第2実施形態の縦断面図である。なお、図2では、図面の理解を容易にするために取付けフランジは省略されている。
(First embodiment)
1 is a longitudinal sectional view of a first embodiment of a spindle device according to the present invention, FIG 2 is Ri Components Figure der of Nozurukoma a lubricating oil supply member according to the first embodiment shown in FIG. 1, (a) is FIG. 1 is a vertical sectional view of the nozzle piece viewed from the direction of arrow A in FIG. 1A , and FIG. 3 is a vertical sectional view of a second embodiment of the spindle device according to the present invention. In FIG. 2, the mounting flange is omitted for easy understanding of the drawing.
図1及び図2に示すように、本発明の第1実施形態である主軸装置20は、外輪22、内輪23、及び外輪22と内輪23との間に転動自在に配置され且つ保持器25により周方向に互いに間隔をおいて保持された複数の転動体である円筒ころ24を有している円筒ころ軸受21と、外輪22及び軸方向に外輪22と隣接して配置された外輪間座40を保持しているハウジング42と、円筒ころ軸受21に潤滑油を供給する潤滑油供給部材であるノズルコマ31とを備えている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
ノズルコマ31は円柱状の胴部32を有しており、胴部32の片側の周縁部には胴部32よりも大径の円板状の取付けフランジ33が設けられている。取付けフランジ33の胴部32との接合部周縁には、胴部32と同心の円周に沿って断面コ字状溝34が形成されており、Oリング等の密封部材が埋設されている。胴部32の中心軸上には、取付けフランジ33側の軸方向端面に開口端部を有する導入孔36が形成されており、不図示の圧縮空気及び潤滑油供給源に接続された潤滑油供給管45が挿入されている。導入孔36の前記開口端部とは他方の先端部には、該先端部より小径の噴出孔37が連続して形成されており、噴出孔37は取付けフランジ33側とは他方の胴部32の端面の周縁部に開口するように形成されている。噴出孔37の開口部には、噴出孔37を拡開するように空気溜り部38が設けられており、空気溜り部38は胴部32と同心の円環状に断面略台形の溝として周縁部一円に形成されている。空気抜き孔39は、空気溜り部38に連通し且つ取付けフランジ33側の胴部32の端面に開口するように、胴部32内部に形成されており、空気溜り部38における空気抜き孔39の開口部は、空気溜り部38の中心点に関して噴出孔37の開口部と対称な位置に設けられている。
The
ハウジング42には、軸41を挿通する挿通孔が形成されており、該挿通孔の内部には、外輪22及び軸方向に外輪22と隣接した外輪間座40が嵌合されて固定されている。また、軸41の外周面には、予め複数の円筒ころ24及び保持器25を組み付けられた内輪23及び軸方向に内輪23と隣接した内輪間座44が嵌合されて固定されている。軸41は、円筒ころ24が外輪22の軌道面に係合するまでハウジング42の前記挿通孔に挿入され、この時、外輪間座40の内周面と内輪間座44の外周面とが対向するように、外輪22及び外輪間座40はハウジング42に、又内輪23及び内輪間座44は軸41に、それぞれ配置されている。
The
内輪23の外輪間座40側の周端部は、外輪21の端面より軸方向外方に、即ち外輪間座40方向に突出し、且つ前記周端部はその突端に向けて縮径するように形成されている。つまり、前記周端部の外周面26は前記突端から円筒ころ24側に向けて上昇するように傾斜している。そして、前記突端は、隣接した内輪間座44と同一径とされており、前記周端部の外周面26と内輪間座44の外周面とは段差なく連続している。
The peripheral end of the
ハウジング42及び外輪間座40には、軸41の半径方向に両部材を貫通する取付け孔43が設けられており、取付け孔43は、ハウジング42の外方に面する開口端部にノズルコマ31の取付けフランジ33と係合する棚部を有して、胴部32と等しいか若しくは僅かに大きい径に形成されている。取付け孔43にはノズルコマ31が挿入されており、噴出孔37及び空気溜り部38が設けられたノズルコマ31の端部が外輪間座40からハウジング42の前記挿通孔の内部に突出して内輪23の外周面26及び内輪間座44の外周面と僅かな隙間をもって対向している。この時、噴出孔37が外周面26側に位置するようにノズルコマ31は配置されており、取付け孔43の前記棚部と係合した取付けフランジ33がボルトによって締結されて、ノズルコマ31はハウジング42に固定されている。これにより、噴出孔37側のノズルコマ31の端面と外周面26及び内輪間座44の外周面との間に潤滑油の流路が形成されている。
The
次に、主軸装置20の組み立て方法を説明する。
Next, a method for assembling the
先ず、ハウジング42の前記挿通孔に外輪22と外輪間座40とを挿入する。この時、ハウジング42に形成された取付け孔43と外輪間座40に形成された取付け孔43とが連続して整列するように位置決めし、固定する。また、予め複数の円筒ころ24及び保持器25を組み付けておいた内輪23と内輪間座44とを軸41に外嵌させ、固定する。
First, the
次いで、ハウジング42の前記挿通孔に軸41を挿入し、円筒ころ24を外輪22の軌道面に係合させる。そして、噴出孔37及び空気溜り部38が設けられたノズルコマ31の端部を先頭にして、ハウジング42の外方に面する取付け孔43の開口部からノズルコマ31を取付け孔43に挿入する。この時、噴出孔37が内輪23の外周面26の上方に位置するようにノズルコマ31を配置する。
Next, the
次いで、前記圧縮空気及び潤滑油供給源に接続された潤滑油供給管45をノズルコマ31の導入孔36に挿入し、また、排気管46を空気抜き孔39に挿入し、主軸装置20の組み立てを完了する。
Next, the lubricating
次に、主軸装置20の動作を説明する。
Next, the operation of the
ハウジング42に対して軸41が回転する際に、前記圧縮空気及び潤滑油供給源から圧縮空気と潤滑油の混合流がノズルコマ31の導入孔36を介して噴出孔37に適宜の圧力及び流量で供給される。
When the
噴出孔37から噴出された潤滑油は、空気溜り部38を通過し、内輪23の外周面26に付着する。この時、外周面26と噴出孔37とが近接しており、潤滑油及び圧縮空気が円筒ころ軸受内に直接流入することがないので、風切り音が低減される。
Lubricating oil ejected from the
外周面26はその突端から円筒ころ24側に上昇するように傾斜しており、また、軸41の回転に伴い(即ち、内輪23の回転に伴い)付着した潤滑油に遠心力が生じるので、潤滑油は外周面26をつたって内輪23の軌道面に到達し、円筒ころ24の転動面に付着する。これにより潤滑が行われる。
The outer
また、噴出孔37に連通する空気溜り部38及び空気溜り部38に連通する空気抜き孔39により、前記圧縮空気及び潤滑油供給源から供給される圧縮空気の圧力変動を緩和しており、潤滑油及び圧縮空気が通常より高い圧力で噴出されることを防止することができるので、風切り音が低減される。
Further, the
また、空気溜り部38が円環状の溝として形成されており、空気抜き孔39の空気溜り部38における開口部が、空気溜り部38の中心点に関して噴出孔37と対称な位置に設けられているので、噴出孔37より噴出された圧縮空気は、前記流路に供給された潤滑油を押しのけることなく、空気溜り部38をつたって空気抜き孔39より排気される。
The
(第2実施形態)
次に、図3を参照して、本発明の第2実施形態である主軸装置50を説明する。尚、第2実施形態において上述の第1実施形態である主軸装置20と同様の部材等については、図中に同一符号を付することにより、説明を省略する。
(Second Embodiment)
Next, with reference to FIG. 3, a
図3に示すように、本発明の第2実施形態である主軸装置50は上述の第1実施形態において円筒ころ軸受21の代わりにアンギュラ玉軸受51を用いたものである。外輪間座40側の内輪53の周端部は、外輪52の端面より軸方向外方に、即ち外輪間座40方向に突出し、且つ前記周端部はその突端に向けて縮径するように形成されている。つまり、前記周端部の外周面56は前記突端から玉54側に向けて上昇するように傾斜している。 そして、前記突端は、隣接した内輪間座44と同一径とされており、前記周端部の外周面56と内輪間座44の外周面とは段差なく連続している。
As shown in FIG. 3, the
主軸装置50の組み立て方法については、内輪53に複数の玉54、保持器55及び外輪52を組み付けたアンギュラ玉軸受51と、内輪間座44と、外輪間座40とを軸41に装着した状態で、軸41をハウジング42の前記挿通孔に挿入して、ハウジング42に形成された取付け孔43と外輪間座40に形成された取付け孔43とが連続して整列するように位置決めし、固定する。そして、ハウジング42の外方に面する取付け孔43の開口部からノズルコマ31を取付け孔43に挿入する。この時、噴出孔37が内輪53の外周面56の上方に位置するようにノズルコマ31を配置する。次いで、前記圧縮空気及び潤滑油供給源に接続された潤滑油供給管45をノズルコマ31の導入孔36に挿入し、また、排気管46を空気抜き孔39に挿入し、主軸装置50の組み立てを完了する。尚、主軸装置50の動作については、上述の第1実施形態である主軸装置20と同様であるので、説明を省略する。
As for the method of assembling the
尚、本発明の主軸装置は、上述した各実施形態に限定されるものでなく、適宜な変形,改良等が可能である。 The spindle device of the present invention is not limited to the above-described embodiments, and appropriate modifications and improvements can be made.
例えば、ノズルコマ31を複数用いてもよい。この時、各ノズルコマ31の噴出孔37が軸受中心より上方に位置するのが好ましい。これにより、潤滑油の全体の供給量を維持して、各噴出孔37に供給される潤滑油及び圧縮空気の圧力を低下させることができ、風切り音をさらに低減することができる。
For example, a plurality of
また、内輪23の外周面26に螺旋溝を形成してもよい。この時、前記螺旋溝は外周面26の前記突端から円筒ころ24に向けて、軸41の回転方向に対して逆方向に回転するように形成されるのが好ましい。これにより、軸41の回転に伴って外周面26に付着した潤滑油にポンピング作用が生じ、潤滑油が円筒ころ24方向に確実に搬送される。
Further, a spiral groove may be formed on the outer
20 主軸装置
21 円筒ころ軸受(軸受)
22 外輪
23 内輪
24 ころ(転動体)
31 ノズルコマ(潤滑油供給部材)
37 噴出孔
38 空気溜り部
39 空気抜き孔
40 外輪間座
42 ハウジング
43 取付け孔
20
22
31 Nozzle piece (lubricant supply member)
37
Claims (4)
前記軸受の外輪及び軸方向に該外輪と隣接して配置された外輪間座を保持するハウジングと、
前記軸受に潤滑油を供給する潤滑油供給部材と、
を備える主軸装置であって、
前記潤滑油供給部材を保持するための取付け孔が、前記ハウジング及び前記外輪間座を貫通するように形成されており、
前記内輪の一方の周端部が、前記外輪の端面よりも軸方向に突出して形成され、且つ該周端部がその突端に向けて縮径するように形成されており、
前記潤滑油供給部材が、その一端部に空気と共に潤滑油を噴出する噴出孔を有しており、
前記噴出孔の開口部には拡開された空気溜り部が形成されており、
前記潤滑油供給部材が、前記噴出孔及び前記空気溜り部を前記周端部の外周面に近接させて前記取付け孔に保持され、前記外周面に潤滑油を供給することを特徴とする主軸装置。 A bearing having an inner ring, an outer ring, and a plurality of cylindrical rollers rotatably disposed between the inner ring and the outer ring;
A housing for holding an outer ring of the bearing and an outer ring spacer disposed adjacent to the outer ring in the axial direction;
A lubricating oil supply member for supplying lubricating oil to the bearing;
A spindle device comprising:
A mounting hole for holding the lubricating oil supply member is formed so as to penetrate the housing and the outer ring spacer,
One peripheral end portion of the inner ring is formed so as to protrude in the axial direction from the end surface of the outer ring, and the peripheral end portion is formed so as to be reduced in diameter toward the protrusion end,
The lubricating oil supply member has an ejection hole for ejecting lubricating oil together with air at one end thereof,
An expanded air reservoir is formed at the opening of the ejection hole,
The main spindle apparatus characterized in that the lubricating oil supply member holds the ejection hole and the air reservoir portion close to the outer peripheral surface of the peripheral end portion, is held by the mounting hole, and supplies the lubricating oil to the outer peripheral surface. .
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