JP4811386B2 - Shaft support structure - Google Patents
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Description
本発明は、シャフト支持構造に関するもので、例えば、電動アクチュエータ(リニアソレノイド等)の軸方向出力をバルブ装置の弁体に伝達する電磁弁に用いて好適な技術に関する。 The present invention relates to a shaft support structure and, for example, relates to a technique suitable for use in an electromagnetic valve that transmits an axial output of an electric actuator (such as a linear solenoid) to a valve body of a valve device.
シャフト支持構造を採用する一例として、リニアソレノイドのプランジャの駆動力をバルブ装置の弁体に伝えるシャフトを備えた電磁弁が知られている(例えば、特許文献1参照)。
この特許文献1に開示される電磁弁は、シャフトを軸方向へ摺動自在に支持する軸受を備えるものであり、軸受の軸方向の一方側の空間αは、軸受とプランジャで囲まれており、プランジャの変位に応じて容積が変動する。
軸受の軸方向の他方側の空間βは、外部と連通する室(オイル排出室、呼吸室等)であり、空間αの容積変動を可能とするために、シャフトと軸受との間の摺動面には、空間αと空間βとを連通する呼吸溝が形成されている。
As an example of adopting a shaft support structure, an electromagnetic valve including a shaft that transmits a driving force of a plunger of a linear solenoid to a valve body of a valve device is known (for example, see Patent Document 1).
The electromagnetic valve disclosed in
The space β on the other side of the bearing in the axial direction is a chamber (oil discharge chamber, breathing chamber, etc.) that communicates with the outside, and the sliding between the shaft and the bearing is possible in order to allow the volume variation of the space α. A breathing groove that connects the space α and the space β is formed on the surface.
呼吸溝は、軸受の内周面、またはシャフトの外周面に形成される。
(a)呼吸溝をシャフトの外周面に形成する場合、外側に向けて露出するシャフトの外周面に溝加工を施すものであるため、一般的な切削、研削等の加工が可能である。
(b)しかし、呼吸溝を軸受の内周面に形成する場合、穴の内周面に溝加工を施さなければならず、呼吸溝を形成するための切削加工が困難であり、加工コストが高くなってしまう不具合がある。
The breathing groove is formed on the inner peripheral surface of the bearing or the outer peripheral surface of the shaft.
(A) When the breathing groove is formed on the outer peripheral surface of the shaft, since the groove processing is performed on the outer peripheral surface of the shaft exposed to the outside, processing such as general cutting and grinding is possible.
(B) However, when the breathing groove is formed on the inner peripheral surface of the bearing, the inner peripheral surface of the hole must be grooved, and the cutting process for forming the breathing groove is difficult, and the processing cost is low. There is a problem that becomes high.
一方、呼吸溝の形状として、軸方向に沿う直線溝、または螺旋溝が提案されている。しかし、従来技術における呼吸溝の形状には、以下の問題点がある。
(c)呼吸溝が直線溝の場合、軸受の軸芯に対するシャフトの軸芯の偏心量が大きくなってしまう。具体的に、軸受の内周面に直線溝が形成される場合、軸方向から見て、シャフトの外周面の一部が直線溝に嵌まり合うことで、シャフトの偏心量が大きくなってしまう。また、シャフトの外周面に直線溝が形成される場合でも、軸方向から見て、シャフトの外周面の一部が直線溝により凹むため、軸受の内周面に直線溝が合致することで、シャフトの偏心量が大きくなってしまう(例えば、特許文献1の図2参照)。
シャフトの偏心量が増加することで、シャフトの摺動ガタが増加することになり、シャフトの摺動不良の要因となってしまう。
(d)これに対し、呼吸溝が螺旋溝の場合(例えば、特許文献1、2参照)、軸方向から見て、呼吸溝を設けたことによる凹みが発生しない。このため、呼吸溝を設けても、シャフトの偏心量の増加を防ぐことができる。
On the other hand, a linear groove or a spiral groove along the axial direction has been proposed as the shape of the breathing groove. However, the shape of the breathing groove in the prior art has the following problems.
(C) When the breathing groove is a straight groove, the amount of eccentricity of the shaft core with respect to the shaft core of the bearing is increased. Specifically, when a linear groove is formed on the inner peripheral surface of the bearing, a part of the outer peripheral surface of the shaft fits into the linear groove when viewed from the axial direction, resulting in an increased amount of shaft eccentricity. . In addition, even when a linear groove is formed on the outer peripheral surface of the shaft, since a part of the outer peripheral surface of the shaft is recessed by the linear groove when viewed from the axial direction, the linear groove matches the inner peripheral surface of the bearing. The amount of eccentricity of the shaft becomes large (for example, see FIG. 2 of Patent Document 1).
When the amount of eccentricity of the shaft increases, the sliding backlash of the shaft increases, which causes a poor sliding of the shaft.
(D) On the other hand, when the breathing groove is a spiral groove (see, for example,
上記(a)〜(d)の理由により、図3に示すように、シャフト1の外周面に螺旋溝7を形成することで、加工の容易性と、シャフト1の偏心防止を得ることができる。
しかし、シャフト1の外周面に形成された螺旋溝7は、シャフト1が軸方向へ摺動した際、軸受2の両端の第1、第2軸受エッジ4、5(軸受の端部の角部)に対して交差する。このため、シャフト1が軸方向へ変位した際、第1、第2軸受エッジ4、5に対するシャフト1の摺動範囲A、Bにおいて、螺旋溝7のエッジが第1、第2軸受エッジ4、5に引っ掛かり易く、シャフト1の摺動不良を招く可能性がある。
特に、第1、第2軸受エッジ4、5や、螺旋溝7に切削バリなどの形状不良が発生すると、シャフト1の摺動不良が発生する可能性が高くなる。
However, when the
In particular, when a shape defect such as a cutting burr occurs in the first and second bearing
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、呼吸溝の加工が容易で、シャフトの偏心防止ができ、さらに呼吸溝による引っ掛かり防止が可能なシャフト支持構造の提供にある。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a shaft support structure that can easily process a breathing groove, prevent eccentricity of the shaft, and can prevent catching by the breathing groove. is there.
[請求項1の手段]
請求項1の手段を採用するシャフト支持構造における呼吸溝(螺旋溝+第1、第2直線溝)は、シャフトの外周面に設けられるものであるため、呼吸溝を形成するための加工コストを抑えることができる。
また、軸方向範囲Cにおける呼吸溝が、シャフトの外周面に形成された螺旋溝であるため、軸方向から見て、呼吸溝を設けたことによる凹みが発生しない。このため、軸受とシャフトの摺動面に呼吸溝を設けても、呼吸溝を設けたことによるシャフトの偏心量の増加を招かない。
さらに、摺動範囲A、Bにおける呼吸溝は、シャフトの外周面に形成され、シャフトの軸方向に沿う第1、第2直線溝であるため、第1、第2軸受エッジに対して交差するエッジを持たない。このため摺動範囲A、Bにおいて第1、第2直線溝が摺動しても、第1、第2軸受エッジと第1、第2直線溝とが引っ掛からず、シャフトの摺動不良の発生を招かない。
即ち、請求項1の手段を採用することにより、「加工の容易性」と、「シャフトの偏心防止」と、「呼吸溝による引っ掛かり防止」とを得ることができ、低コストでシャフト支持構造の信頼性を高めることができる。
[Means of claim 1]
Since the breathing groove (spiral groove + first and second straight grooves) in the shaft support structure employing the means of
In addition, since the breathing groove in the axial range C is a spiral groove formed on the outer peripheral surface of the shaft, a dent due to the provision of the breathing groove does not occur when viewed from the axial direction. For this reason, even if a breathing groove is provided on the sliding surface of the bearing and the shaft, the eccentric amount of the shaft due to the provision of the breathing groove is not increased.
Furthermore, the breathing grooves in the sliding ranges A and B are formed on the outer peripheral surface of the shaft and are first and second linear grooves along the axial direction of the shaft, and therefore intersect with the first and second bearing edges. Does not have an edge. For this reason, even if the first and second linear grooves slide in the sliding ranges A and B, the first and second bearing edges and the first and second linear grooves are not caught, and the shaft does not slide properly. Not invited.
That is, by adopting the means of
[請求項2の手段]
請求項2の手段を採用するシャフト支持構造は、請求項1の手段における第1直線溝または第2直線溝の少なくとも一方を、シャフトの外周面に形成されて、軸受の内周面との間に隙間を形成する小径部に置き替えたものである。
小径部はシャフトの外周面に設けられるものであるため、「加工の容易性」を得ることができる。
また、軸方向範囲Cにおける呼吸溝は螺旋溝であるため、「シャフトの偏心防止」を得ることができる。
さらに、小径部は軸受の内周面との間に隙間を形成するものであるため、小径部が第1、第2軸受エッジに引っ掛からず、「呼吸溝による引っ掛かり防止」を得ることができる。
即ち、請求項2の手段を採用することにより、請求項1の手段と同様、「加工の容易性」と、「シャフトの偏心防止」と、「呼吸溝による引っ掛かり防止」とを得ることができ、低コストでシャフト支持構造の信頼性を高めることができる。
[Means of claim 2]
The shaft support structure adopting the means of
Since the small diameter portion is provided on the outer peripheral surface of the shaft, “ease of processing” can be obtained.
Further, since the breathing groove in the axial direction range C is a spiral groove, “shaft eccentricity prevention” can be obtained.
Furthermore, since the small diameter portion forms a gap with the inner peripheral surface of the bearing, the small diameter portion does not catch on the first and second bearing edges, and “preventing catching by the breathing groove” can be obtained.
That is, by adopting the means of
シャフト支持構造は、円柱棒状を呈し、所定の範囲内において軸方向へ往復駆動されるシャフトと、このシャフトの外周面を摺動自在に支持する軸受とを具備する。
ここで、軸受の軸方向の一方側の空間をα、
軸受の軸方向の他方側の空間をβ、
軸受の軸方向一端の第1軸受エッジに対するシャフトの摺動範囲をA、
軸受の軸方向他端の第2軸受エッジに対するシャフトの摺動範囲をB、
摺動範囲Aと摺動範囲Bの軸方向間で、且つ摺動範囲Aおよび摺動範囲Bのそれぞれに重なることのないシャフトの軸方向範囲をCとする。
The shaft support structure has a cylindrical bar shape, and includes a shaft that is reciprocated in the axial direction within a predetermined range, and a bearing that slidably supports the outer peripheral surface of the shaft.
Here, the space on one side in the axial direction of the bearing is α,
The space on the other side in the axial direction of the bearing is β,
The sliding range of the shaft relative to the first bearing edge at one axial end of the bearing is A,
The sliding range of the shaft relative to the second bearing edge at the other axial end of the bearing is B,
Let C be the axial range of the shaft between the sliding range A and the sliding range B and not overlapping each of the sliding range A and sliding range B.
最良の形態におけるシャフト支持構造は、シャフトと軸受との間に、空間αと空間βとを連通する呼吸溝を備える。
軸方向範囲Cにおける呼吸溝は、シャフトの外周面に形成された螺旋溝である。
摺動範囲Aにおける呼吸溝は、シャフトの外周面に形成され、空間αと螺旋溝の一端を連通するシャフトの軸方向に沿う第1直線溝である。
摺動範囲Bにおける呼吸溝は、シャフトの外周面に形成され、空間βと螺旋溝の他端を連通するシャフトの軸方向に沿う第2直線溝である。
なお、第1直線溝または第2直線溝の少なくとも一方を、シャフトの外周面に形成されて、軸受の内周面との間に隙間を形成する小径部に置き替えても良い。
The shaft support structure in the best mode includes a breathing groove that communicates the space α and the space β between the shaft and the bearing.
The breathing groove in the axial range C is a helical groove formed on the outer peripheral surface of the shaft.
The breathing groove in the sliding range A is a first linear groove that is formed on the outer peripheral surface of the shaft and extends along the axial direction of the shaft that communicates the space α with one end of the spiral groove.
The breathing groove in the sliding range B is a second straight groove formed on the outer peripheral surface of the shaft and extending along the axial direction of the shaft communicating with the space β and the other end of the spiral groove.
Note that at least one of the first linear groove and the second linear groove may be replaced with a small diameter portion that is formed on the outer peripheral surface of the shaft and forms a gap between the inner peripheral surface of the bearing.
実施例1を図1を参照して説明する。
自動車の自動変速機(AT)やバルブ可変タイミング装置(VVT)の油圧回路は、油圧の切替調整を行う電磁弁を搭載している。
電磁弁は、バルブ装置(開閉弁、三方弁、四方弁、五方弁等)と、このバルブ装置を駆動するリニアソレノイド(電磁アクチュエータ)とを結合したものであり、電磁弁はリニアソレノイドの軸方向出力をバルブ装置の弁体に伝達するシャフト1を備える。
A first embodiment will be described with reference to FIG.
A hydraulic circuit of an automatic transmission (AT) or a variable valve timing device (VVT) of an automobile is equipped with an electromagnetic valve that performs hydraulic pressure switching adjustment.
A solenoid valve is a combination of a valve device (open / close valve, three-way valve, four-way valve, five-way valve, etc.) and a linear solenoid (electromagnetic actuator) that drives this valve device. A
シャフト1は、円柱棒状を呈する金属部材であり、リニアソレノイドの作動および付勢手段の付勢力(バネや流体圧力等)により所定の範囲内において軸方向へ往復駆動される。
具体的にシャフト1は、リニアソレノイドのプランジャ(可動子)およびバルブ装置の弁体と一体に変位するものであり、シャフト1の一端側では、シャフト1がプランジャと一体に設けられる場合、シャフト1がプランジャと圧入等で結合される場合、シャフト1がプランジャに押し付けられる場合などがある。また、シャフト1の他端側では、シャフト1が弁体と一体に設けられる場合、シャフト1が弁体と圧入等で結合される場合、弁体がシャフト1に押し付けられる場合などがある。
The
Specifically, the
電磁弁は、その内部においてシャフト1を軸方向へ摺動自在に支持するシャフト支持構造を備えている。シャフト支持構造は、リニアソレノイドの駆動力を弁体に伝達するシャフト1の外周面を摺動自在に支持する金属部材よりなる軸受2を具備する。この軸受2は、バルブ装置のバルブハウジングに設けられる場合、あるいはリニアソレノイドの固定子に設けられる場合などがある。
軸受2は、シャフト1を軸方向へ貫通配置する挿通穴3を備えており、この挿通穴3の内周面においてシャフト1の外周面を直接摺動支持するものである。
The electromagnetic valve includes a shaft support structure that supports the
The
軸受2の軸方向の両側には空間が形成されており、軸受2の軸方向の一方側の空間(軸受2とプランジャで囲まれる空間)をα、軸受2の軸方向の他方側の空間(バルブ装置側において外部に連通する空間)をβと称する。
また、軸受2の軸方向一端の第1軸受エッジ4(プランジャに近い側の挿通穴3の端)に対するシャフト1の摺動範囲をA、軸受2の軸方向他端の第2軸受エッジ5に対するシャフト1の摺動範囲をB、摺動範囲Aと摺動範囲Bの軸方向間で、且つ摺動範囲Aおよび摺動範囲Bのそれぞれに重なることのないシャフト1の軸方向範囲をCと称する。
Spaces are formed on both sides of the
Further, the sliding range of the
プランジャ側の空間αは、軸受2とプランジャで囲まれた空間であり、プランジャの変位に応じて容積が変動する。
一方、バルブ装置側の空間βは、外部と連通する室(オイル排出室、呼吸室等)である。
電磁弁は、空間αの容積変動を可能とするために、シャフト1と軸受2との間の摺動面に、空間αと空間βとを連通する呼吸溝を形成している。
The space α on the plunger side is a space surrounded by the
On the other hand, the space β on the valve device side is a chamber (oil discharge chamber, breathing chamber, etc.) communicating with the outside.
In the electromagnetic valve, a breathing groove that communicates the space α and the space β is formed on the sliding surface between the
この実施例に示す呼吸溝は、以下に示すように設けられている。
・呼吸溝は、シャフト1の外周面に形成されて、空間αと空間βを連通する。
・軸方向範囲Cにおける呼吸溝は、シャフト1の外周面に形成された螺旋溝7である。即ち、螺旋溝7の両端は、図1(a)に示すように、摺動範囲Aおよび摺動範囲Bに届かないものである。
・摺動範囲Aにおける呼吸溝は、シャフト1の外周面に形成され、空間αと螺旋溝7の一端を連通するシャフト1の軸方向に沿う第1直線溝8であり、第1軸受エッジ4と交差するエッジが存在しないものである。具体的に、第1直線溝8の空間α側の端は、シャフト1の摺動範囲において常に空間α内に連通するように設けられており、常に空間αと螺旋溝7の一端とを連通する。
・摺動範囲Bにおける呼吸溝は、シャフト1の外周面に形成され、空間βと螺旋溝7の他端を連通するシャフト1の軸方向に沿う第2直線溝9であり、第2軸受エッジ5と交差するエッジが存在しないものである。具体的に、第2直線溝9の空間β側の端は、シャフト1の摺動範囲において常に空間β内に連通するように設けられており、常に空間βと螺旋溝7の他端とを連通する。
The breathing groove shown in this embodiment is provided as shown below.
The breathing groove is formed on the outer peripheral surface of the
The breathing groove in the axial range C is a
The breathing groove in the sliding range A is a first
The breathing groove in the sliding range B is a second
この実施例1に示す電磁弁は、上記に示したシャフト支持構造を採用することにより、次の効果を奏する。
・空間αと空間βを連通する呼吸溝は、シャフト1の外周面の螺旋溝7と第1、第2直線溝8、9であるため、シャフト1の外周面に溝加工を施すことで形成することができる。即ち、呼吸溝を成す螺旋溝7と第1、第2直線溝8、9を、一般的な切削、研削等の加工で形成することができる。この結果、軸受2の内周面に呼吸溝を形成する場合に比較して呼吸溝の加工が容易となり、呼吸溝を形成する際の加工コストを抑えることができる。
・軸方向範囲Cにおける呼吸溝が、シャフト1の外周面に形成された螺旋溝7であるため、軸方向から見て、呼吸溝を設けたことによる凹みが発生しない。このため、軸受2とシャフト1の摺動面に呼吸溝を設けても、呼吸溝を設けたことによるシャフト1の偏心量の増加を招かない。このように、シャフト1の偏心量の増加を招かないため、シャフト1の偏心量の増加による摺動ガタの発生、シャフト1の摺動不良の発生を防ぐことができる。・摺動範囲A、Bにおいて摺動する呼吸溝は、軸方向に沿う第1、第2直線溝8、9であるため、第1、第2軸受エッジ4、5に対して交差するエッジを持たない。このため、摺動範囲A、Bにおいて第1、第2直線溝8、9が摺動しても、第1、第2軸受エッジ4、5と第1、第2直線溝8、9とに引っ掛かりが生じず、引っ掛かりによるシャフト1の摺動不良の発生を招かない。
The electromagnetic valve shown in the first embodiment has the following effects by adopting the shaft support structure described above.
Since the breathing groove that communicates the space α and the space β is the
-Since the breathing groove in the axial direction range C is the
即ち、本発明を電磁弁において採用することにより、「加工の容易性」と、「シャフト1の偏心防止」と、「呼吸溝による引っ掛かり防止」とが可能となり、低コストでシャフト支持構造の信頼性を高めることができる。即ち、低コストで電磁弁の信頼性を高めることができる。
That is, by adopting the present invention in a solenoid valve, it becomes possible to achieve “ease of processing”, “preventing eccentricity of the
実施例2を図2を参照して説明する。なお、上記実施例1と同一符号は同一機能物を示すものである。
この実施例2は、上記実施例1で示した第1、第2直線溝8、9を、第1、第2小径部11、12に置き替えたものである。この第1、第2小径部11、12は、シャフト1の外周面に形成され、軸受2の内周面(挿通穴3の内周面)との間に隙間を形成するものであり、シャフト1の外周面において軸受2に摺動する範囲Dは、軸方向範囲Cの内側となる。
A second embodiment will be described with reference to FIG. In addition, the same code | symbol as the said Example 1 shows the same function thing.
In the second embodiment, the first and second
具体的に、第1小径部11は、摺動範囲Aにおいて第1軸受エッジ4と接触しないものであり、第1小径部11と軸受2の内周面との間の隙間により、常に空間αと螺旋溝7の一端とを連通するものである。
同様に、第2小径部12は、摺動範囲Bにおいて第2軸受エッジ5と接触しないものであり、第2小径部12と軸受2の内周面との間の隙間により、常に空間βと螺旋溝7の他端とを連通するものである。
このように設けても、実施例1と同様の効果を得ることができる。
Specifically, the first
Similarly, the second
Even if it provides in this way, the same effect as Example 1 can be acquired.
(変形例)
上記の実施例では、シャフト1を駆動するアクチュエータの一例としてリニアソレノイドを示したが、電動アクチュエータ(例えば、ピエゾアクチュエータ、電動モータの回転出力を直線出力に変換して出力するアクチュエータ等)や、流体圧アクチュエータ(例えば、油圧や負圧などを用いたアクチュエータ等)など、他のアクチュエータであっても良い。
上記の実施例では、アクチュエータ(実施例中はリニアソレノイド)の駆動出力をシャフト1を介してバルブ装置の弁体に与える例を示したが、駆動対象物(実施例中はバルブ装置)は限定されるものではなく、シャフト1が軸方向へ駆動されて軸受2の両側の空間α、βを連通する他のシャフト支持構造に本発明を適用しても良い。
(Modification)
In the above embodiment, a linear solenoid is shown as an example of an actuator that drives the
In the above embodiment, an example in which the drive output of the actuator (linear solenoid in the embodiment) is given to the valve body of the valve device via the
1 シャフト
2 軸受
4 第1軸受エッジ
5 第2軸受エッジ
7 螺旋溝
8 第1直線溝
9 第2直線溝
11 第1小径部
12 第2小径部
α 軸受の軸方向の一方側の空間
β 軸受の軸方向の他方側の空間
A 第1軸受エッジに対するシャフトの摺動範囲
B 第2軸受エッジに対するシャフトの摺動範囲
C 摺動範囲Aと摺動範囲Bの軸方向間で、且つ摺動範囲Aおよび摺動範囲Bのそれぞれに重なることのないシャフトの軸方向範囲
DESCRIPTION OF
Claims (2)
このシャフトの外周面を摺動自在に支持する軸受とを具備するシャフト支持構造において、
前記軸受の軸方向の一方側の空間をα、
前記軸受の軸方向の他方側の空間をβ、
前記軸受の軸方向一端の第1軸受エッジに対する前記シャフトの摺動範囲をA、
前記軸受の軸方向他端の第2軸受エッジに対する前記シャフトの摺動範囲をB、
前記摺動範囲Aと前記摺動範囲Bの軸方向間で、且つ前記摺動範囲Aおよび前記摺動範囲Bのそれぞれに重なることのない前記シャフトの軸方向範囲をCとした場合、
前記シャフト支持構造は、前記シャフトと前記軸受との間に、前記空間αと前記空間βとを連通する呼吸溝を備え、
前記軸方向範囲Cにおける前記呼吸溝は、前記シャフトの外周面に形成された螺旋溝であり、
前記摺動範囲Aにおける前記呼吸溝は、前記シャフトの外周面に形成され、前記空間αと前記螺旋溝の一端を連通する前記シャフトの軸方向に沿う第1直線溝であり、
前記摺動範囲Bにおける前記呼吸溝は、前記シャフトの外周面に形成され、前記空間βと前記螺旋溝の他端を連通する前記シャフトの軸方向に沿う第2直線溝であることを特徴とするシャフト支持構造。 A shaft that has a cylindrical bar shape and is driven to reciprocate in the axial direction within a predetermined range;
In a shaft support structure comprising a bearing that slidably supports the outer peripheral surface of the shaft,
The space on one side in the axial direction of the bearing is α,
The space on the other side in the axial direction of the bearing is β,
A sliding range of the shaft relative to the first bearing edge at one axial end of the bearing is A,
The sliding range of the shaft relative to the second bearing edge at the other axial end of the bearing is B,
When the axial direction range of the shaft between the sliding range A and the sliding range B and does not overlap each of the sliding range A and the sliding range B is C,
The shaft support structure includes a breathing groove that communicates the space α and the space β between the shaft and the bearing,
The breathing groove in the axial range C is a spiral groove formed on the outer peripheral surface of the shaft,
The breathing groove in the sliding range A is a first linear groove that is formed on the outer peripheral surface of the shaft and that communicates with the space α and one end of the spiral groove along the axial direction of the shaft.
The breathing groove in the sliding range B is a second straight groove formed along the axial direction of the shaft that is formed on the outer peripheral surface of the shaft and communicates with the space β and the other end of the spiral groove. Shaft support structure.
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