KR100383010B1 - 윤활유를함침한다공질소결금속으로이루어진미끄럼운동부재와유지부재를구비한축받이장치 - Google Patents

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Abstract

다공질 소결 금속으로 이루어지고 회전축과 미끄럼 운동하는 미끄럼 운동 부재와, 마찬가지로 다공질 소결 금속으로 이루어지고 그 미끄럼 운동 부재를 유지하는 유지 부재를 구비하고, 그 미끄럼 운동 부재와 유지 부재를 동일 재질로 구성함과 동시에, 미끄럼 운동 부재의 밀도를 유지 부재의 밀도보다 크게 구성함으로써, 모세관 현상을 이용하여 유지 부재로부터 미끄럼 운동 부재로 항상 윤활유를 공급하고, 윤활유의 유출을 억제하여, 내마모성을 향상시키며, 유효 수명을 연장시키며, 소형화, 박형화를 실현할 수 있는 축받이 장치를 제공하는 것이다.

Description

윤활유를 함침한 다공질 소결 금속으로 이루어진 미끄럼 운동 부재와 유지 부재를 구비한 축받이 장치{A BEARING DEVICE COMPRISING A SLIDE MEMBER AND A HOLDING MEMBER, BOTH MADE OF POROUS SINTERED METAL IMPREGNATED WITH LUBRICATING OIL}
본 발명은, 예컨대 정보 기억 장치 혹은 음향 영상 기기 등에 탑재되는 모터등에 사용되는 축받이 장치에 관한 것으로, 특히 윤활유를 함침한 다공질 소결 금속으로 이루어지는 미끄럼 운동 부재와 유지 부재를 구비한 축받이 장치의 구조에 관한 것이다.
최근, 컴퓨터의 보급에 따라 정보 기억 장치로서, 예컨대 자기 디스크 드라이브 장치 등의 디스크 드라이브 장치가 널리 이용되고 있다. 특히, 운반에 편리한 휴대 타입의 A4 사이즈 컴퓨터용으로, 두께가 2/3인치와 1/2인치인 디스크 드라이브 장치가 탑재되어 왔다.
이러한 디스크 드라이브 장치에 이용되는 스핀들 모터는 그 장치의 소형화, 박형화, 경량화에 대응하여, 저절로 소형화, 박형화, 경량화가 요구된다. 그리고, 그 모터의 회전축을 지지하는 축받이 장치에 있어서는, 소형 박형 구조일뿐만 아니라, 회전 안정성, 내마모성은 물론 유효 수명의 연장이 요구된다.
종래, 회전축의 미끄럼 운동을 안정시켜, 회전 안정성을 향상시키는 것을 목적으로 한 축받이 장치에 관해서는, 일본 특허 공개 공보 평성 제 7-243449 호에 개시되어 있다.
도 5는 상기 종래예에 있어서의 축받이 장치의 단면도를 도시한 것이다. 도 5에 있어서, 미끄럼 운동 부재(1)는 원통 형상으로, 내주에는 거기에 삽입되는 회전축(도시되지 않음)을 원주 방향으로 미끄럼 운동 가능하게 지지하는 원통 형상의 축 구멍이 형성되어 있다. 그와 같은 구조에 의해 축이 미끄럼 운동 부재(1)에 회전 가능하게 되도록 지지된다. 미끄럼 운동 부재(1)는 유지 부재(2)의 내주에 압입 고정되어 있다.
여기서, 미끄럼 운동 부재(1)의 축 구멍의 직경은 축방향의 일측 단부(51)와 타측 단부(53)에 있어서 중간부(52)보다도 작게 형성되고, 이 양 단부(51, 53)의 2곳이 축과의 미끄럼 운동부로 되어 있다. 미끄럼 운동 부재(1)의 외주는 상기 축 구멍의 일측 단부(51)에 거의 대응하는 부분(54)의 외경이 타측 부분의 외경에 비해서 작게 되어 있다.
미끄럼 운동 부재(1)는 소결 금속으로 형성되고, 윤활유가 함침되어 소위 소결 함유 축받이를 구성하고 있다. 이러한 소결 함유 축받이에 있어서, 윤활유의 비산(飛散)이 적고 정상적인 운전이면, 통상 축받이 수명은 주로 윤활유의 증발과 운전에 의한 소모(消耗)에 의해 결정된다. 그리고, 그것들은 온도와 시간의 함수이다. 따라서, 이러한 소결 함유 축받이에서는 함침 윤활유의 양은 축받이 수명을 결정짓는다고 할 정도로 중요한 요인이며, 수명의 연장화를 실현하기 위해서 소결 금속에 소정량의 윤활유를 함침(含沈)해 놓을 필요가 있다.
그러나, 상기 종래 기술의 축받이 장치의 구조에서는, 요구되는 수명을 확보하기 위해서 미끄럼 운동 부재(1)에 필요량의 윤활유를 함침시켜야만 하지만, 그 허용 함침량에는 한계가 있기 때문에 미끄럼 운동 부재(1)의 부피를 크게 함으로써 필요량의 윤활유를 확보해야만 했다. 그 결과, 축받이 장치 전체의 형상이 커지게 되었다.
또한, 종래 윤활유의 비산 방지를 도모하여 축받이 장치의 수명의 연장화를 목표로 한 것이 일본 실용신안 공개 공보 평성 제 8-9450 호에 개시되어 있다.
도 6은 상기 종래 기술의 축받이 장치의 단면도를 도시한 것이다. 도 6에 있어서, 축(63)을 지지하는 미끄럼 운동 부재(61)의 축방향 단면에 근접하여 다공질 부재(62)가 배치되어 있다. 그 다공질 부재(62)는 축(63)과 미끄럼 운동 부재(61)의 간극으로부터 윤활유가 축방향으로 비산하는 것을 방지하고 있다.
그러나, 이 축받이 장치의 구조는 윤활유의 비산을 방지하여 정상적인 운전을 계속하는 데에 어느 정도는 유효하다고 고려되지만, 미끄럼 운동 부재(61)의 축방향 단면에 다공질 부재(62)를 배치하고 있기 때문에, 축받이 장치 전체가 축방향으로 길어진다. 그 때문에, 축받이 장치의 축방향 길이에 일정한 제한이 있는 경우에는 채택이 곤란하였다. 또한 가령, 미끄럼 운동 부재(61)나 다공질 부재(62)의 축방향의 치수를 억지로 짧게 하면, 축 지지 길이가 짧아져서 축의 진동 회전 정밀도나 축받이 수명에 나쁜 영향을 미칠 우려가 있었다.
본 발명의 목적은 소형임에도 불구하고 필요 충분한 양의 윤활유를 유지함과 동시에, 회전축과 미끄럼 운동 부재 사이의 미끄럼 운동부에 윤활유를 계속 공급하여 수명의 연장화를 실현할 수 있는 축받이 장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 다공질 소결 금속으로 이루어지고 회전축과 미끄럼 운동하는 미끄럼 운동 부재와, 마찬가지로 다공질 소결 금속으로 이루어지고 상기 미끄럼 운동 부재를 유지하는 유지 부재를 구비한 축받이 장치에 있어서, 상기 미끄럼 운동 부재의 소결 금속의 밀도를 상기 유지 부재의 소결 금속의 밀도보다 크게 구성함과 동시에, 그 미끄럼 운동 부재 및 유지 부재의 양쪽에 윤활유를 함침한 것을 특징으로 하는 축받이 장치를 제공하는 것이다.
또한 본 발명은 미끄럼 운동 부재의 소결 금속 재료의 분말 입자 직경을 유지 부재의 소결 금속 재료의 분말 입자 직경보다 작게 구성함과 동시에, 그 미끄럼 운동 부재 및 유지 부재에 윤활유를 함침한 것을 특징으로 하는 축받이 장치를 제공하는 것이다.
상기 구성에 의해 본 축받이 장치는 필요 충분한 양의 윤활유를 유지할 수 있고, 회전축과 미끄럼 운동하는 미끄럼 운동 부재에 항상 윤활유를 공급하며, 윤활유의 유출을 억제하여 내마모성이 향상되며, 유효 수명의 연장을 실현할 수 있다. 또한 종래예와 마찬가지로 미끄럼 운동 부재의 부피나 축방향 길이에 영향을 부여하지 않는다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 축받이 장치의 단면도,
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 축받이 장치의 단면도,
도 3은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 축받이 장치의 단면도,
도 4는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 축받이 장치의 단면도,
도 5는 종래 기술에 따른 축받이 장치의 단면도,
도 6은 종래 기술에 따른 다른 축받이 장치의 단면도.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
11, 21, 31, 41 : 미끄럼 운동 부재
12, 22, 32, 42 : 유지 부재43 : 브래킷
이하 본 발명의 실시예에 대하여, 도면을 참조하여 설명한다.
(제 1 실시예)
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 축받이 장치의 단면도이다. 도 1에 있어서, 미끄럼 운동 부재(11)는 다공질의 소결 금속으로 이루어지고 원통 형상이며, 내주에는 거기에 삽입되는 회전축(도시하지 않음)을 원주 방향으로 미끄럼 운동 가능하게 지지하는 원통 형상의 축 구멍이 형성되어 있다. 이 구조에 의해 축이 미끄럼 운동 부재(11)에 회전 가능하게 되도록 지지된다. 미끄럼 운동 부재(11)는 마찬가지로 다공질의 소결 금속으로 이루어진 유지 부재(12)의 내주에 압입 고정되어 있다.
미끄럼 운동 부재(11)에 대하여 설명한다. 미끄럼 운동 부재(11)는 축 구멍의 직경이 작은 부분과 그것보다 조금 큰 부분을 갖은 2개의 부(副)미끄럼 운동 부재를 축방향으로 배열하고, 미끄럼 운동 부재 전체로서 본 경우에, 축방향의 일측 단부 및 타측 단부에서의 축 구멍의 직경이 중간부에서의 축 구멍의 직경인 것에 비해서 작게 형성되어 있다. 이 양 단부가 축과의 미끄럼 운동부로 되어 있다. 미끄럼 운동 부재(11) 및 유지 부재(12)에는 윤활유가 미리 함침되어 있다.
여기서, 그 미끄럼 운동 부재(11)의 밀도를 유지 부재(12)의 밀도보다 크게 구성함으로써, 그 양자간에 다공질의 구멍 크기를 다르게 하여, 모세관 현상을 이용하여 유지 부재(12)로부터 미끄럼 운동 부재(11)로 윤활유를 상시 공급하며, 상기 미끄럼 운동부에 윤활유를 상시 충족시킬 수 있어, 내마모성이 향상되고, 유효 수명이 연장될 수 있다. 도 1에 도시한 화살표는 윤활유의 흐름을 나타내고 있다.
구체적으로는, 미끄럼 운동 부재(11) 및 유지 부재(12)를 같은 종류의 금속, 예컨대, 같은 계열의 함유 금속으로 하며, 미끄럼 운동 부재(11)의 밀도를 6.5g/㎤, 유지 부재(12)의 밀도를 6.37g/㎤로 하였을 때 바람직한 윤활유 유지와 공급이 수행되며, 유지 부재(12)의 밀도가 6.18g/㎤ 이하로까지 저하하면 다공질의 구멍이 커져서 오히려 윤활유 유지 능력이 저하되는 것이 확인되었다. 즉, 미끄럼 운동 부재(11)와 유지 부재(12)의 밀도비를 1.0 이상, 1.05 이하의 범위로 제작하면 윤활유의 유지 능력 및 공급 능력이 우수하고 높은 신뢰성을 실현할 수 있다.
또한, 미끄럼 운동 부재(11)와 유지 부재(12)의 재질을 같은 종류의 금속으로 제조함으로써, 다른 종류의 금속 조합에서 발생하기 쉬운, 습윤성 등의 특성의 미묘한 차이에 의한 윤활유 공급 불량을 방지하여 높은 신뢰성을 실현할 수 있다.
또한, 본 실시예에서는 미끄럼 운동 부재(11)는 2개의 부미끄럼 운동 부재로 구성하였지만, 1개 혹은 3개 이상의 부미끄럼 운동 부재로 구성 가능하다. 축방향 길이가 짧은 부미끄럼 운동 부재를 2개 이상 조합함으로써 2곳 이상의 미끄럼 운동부를 갖고, 또한 마찬가지의 효과를 기대할 수 있다.
(제 2 실시예)
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 축받이 장치의 단면도이다. 도 2에 있어서, 미끄럼 운동 부재(21)는 다공질의 소결 금속으로 이루어지고 원통 형상이며, 내주에는 거기에 삽입되는 회전축(도시되지 않음)을 원주 방향으로 미끄럼 운동 가능하게 지지하는 원통형의 축 구멍이 형성되어 있다. 이 구조에 의해 축이 미끄럼 운동 부재(21)에 회전 가능하게 되도록 지지된다. 미끄럼 운동 부재(21)는 마찬가지로 다공질의 소결 금속으로 이루어진 유지 부재(22)의 내주에 압입 고정되어 있다. 미끄럼 운동 부재(21)는 제 1 실시예와 마찬가지로, 2개의 짧은 부미끄럼 운동 부재를 축방향으로 배열하여 형성되어 있다. 미끄럼 운동 부재(21) 및 유지 부재(22)에는 윤활유가 미리 함침되어 있다.
여기서, 상기 미끄럼 운동 부재(21)의 분말 입자 직경을 상기 유지 부재(22)의 분말 입자 직경보다 작게 구성함으로써, 그 양자간에 다공질의 구멍 크기를 다르게 하여, 모세관 현상을 이용하여 유지 부재(22)로부터 미끄럼 운동 부재(21)에 윤활유를 항상 공급하며, 미끄럼 운동부에 윤활유를 항상 충족시킬 수 있어 내마모성이 향상되고, 유효 수명이 연장될 수 있다. 도 2에 도시한 화살표는 윤활유의 흐름을 나타내고 있다.
또한, 도 2에 나타낸 실시예에서 미끄럼 운동 부재(21)는 2개의 부미끄럼 운동 부재로 구성하였지만, 1개 혹은 3개 이상의 부미끄럼 운동 부재로 구성 가능하다.
(제 3 실시예)
도 3은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 축받이 장치의 단면도이다. 도 3에 있어서, 본 실시예는 제 1 및 제 2 실시예와 마찬가지로, 미끄럼 운동 부재(31)는 다공질의 소결 금속으로 이루어지고 원통 형상이며, 내주에는 거기에 삽입되는 회전축(도시되지 않음)을 원주 방향으로 미끄럼 운동 가능하게 지지하는 원통 형상의 축 구멍이 형성되어 있다. 이 구조에 의해 축이 미끄럼 운동 부재(31)에 회전 가능하게 되도록 지지된다. 미끄럼 운동 부재(31)는 마찬가지로 다공질의 소결 금속으로 이루어지는 유지 부재(32)의 내주에 압입 고정되어 있다. 미끄럼 운동 부재(31) 및 유지 부재(32)에는 윤활유가 미리 함침되어 있다.
그리고, 본 실시예에서는 상기 유지 부재(32)의 외측 표면을 글레이징 (glazed)하거나 혹은 배럴 가공(barrel finishing) 등을 실시함으로써, 그 외측 표면의 다공질을 없앤다. 그러므로 유지 부재(32)의 외측 표면으로부터의 윤활유 유출 방지를 강화하고, 수명의 연장화를 더욱 실현할 수 있다. 도 3에 도시한 ×자 표시는 글레이징을 실시한 것을 나타낸 것이고, 또한 화살표는 윤활유가 유출되는 것을 방지하는 것을 나타내고 있다.
또한, 도 3에 나타낸 실시예에서는 미끄럼 운동 부재(31)는 2개의 부미끄럼 운동 부재로 구성하였지만, 1개 혹은 3개 이상의 부미끄럼 운동 부재로 구성 가능하다.
(제 4 실시예)
도 4는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 축받이 장치의 단면도이다. 도 4에 있어서, 본 실시예는 제 1 실시예, 제 2 실시예 및 제 3 실시예와 마찬가지로, 미끄럼 운동 부재(41)는 다공질의 소결 금속으로 이루어지고 원통 형상이며, 내주에는 거기에 삽입되는 회전축(도시되지 않음)을 원주 방향으로 미끄럼 운동 가능하게 지지하는 원통 형상의 축 구멍이 형성되어 있다. 이 구조에 의해 축이 미끄럼 운동 부재(41)에 회전 가능하도록 지지된다. 미끄럼 운동 부재(41)는 마찬가지로 다공질의 소결 금속으로 이루어진 유지 부재(42)의 내주에 압입 고정되어 있다. 미끄럼 운동 부재(41) 및 유지 부재(42)에는 윤활유가 미리 함침되어 있다.
그리고, 본 실시예에서는 상기 유지 부재(42)를 브래킷(43) 등에 직접적으로 코킹(caulking)에 의해 고정함으로써, 미끄럼 운동 부재(41), 유지 부재(42) 및 브래킷(43) 등을 일체적으로 구성함으로써 축받이 장치를 대형화하는 일 없이, 그 축받이 장치의 유효 수명을 연장시킬 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다. 도 4에 도시한 화살표는 유지 부재(42)를 브래킷(43) 등에 코킹 고정하는 것을 나타내고 있다.
또한, 도 4에 도시된 실시예에서는 미끄럼 운동 부재(41)는 2개의 부미끄럼 운동 부재로 구성하였지만, 1개 혹은 3개 이상의 부미끄럼 운동 부재로 구성 가능하다.
또한, 본 발명의 축받이 장치를 사용한 스핀들 모터는 자기 디스크 드라이브장치, 광디스크 드라이브 장치, CD-ROM 드라이브 장치, MD 드라이브 장치, DVD 드라이브 장치와 그 밖의 디스크 드라이브 장치 및 디스크 드라이브 장치 이외의 장치에도 적용할 수 있어, 그 산업적 가치는 크다.
또한 본 발명의 축받이 장치는 모터의 축받이부 적용뿐만 아니라, 예컨대 테이프 레코더에 있어서, 모터의 회전력을 벨트나 기어를 거쳐서 전달함으로써 회전하는 캡스턴축의 축받이부 등과 같은 모터 이외의 축받이부에도 널리 적용할 수 있는 것은 당연하다.
본 발명은 상기 여러가지의 실시예와 관련하여 설명하였지만, 이외에 다양한 변형도 실시될 수 있다.
본 명세서나 도면에 개시된 실시예는 본 발명을 그것에 한정하는 것은 아니다. 또한, 본 실시예의 상세한 구성이 청구항의 범위를 한정하는 것도 아니다.
이상과 같이 본 발명에 따르면, 다공질 소결 금속으로 이루어지고 회전축과 미끄럼 운동하는 미끄럼 운동 부재와, 마찬가지로 다공질 소결 금속으로 이루어지고 미끄럼 운동 부재를 유지하는 유지 부재를 구비한 축받이 장치를 구성하며, 그 미끄럼 운동 부재의 소결 금속의 밀도를 유지 부재의 소결 금속의 밀도보다 크게 하고, 혹은 미끄럼 운동 부재를 구성하는 소결 금속 재료의 분말 입자 직경을 유지 부재를 구성하는 소결 금속 재료의 분말 입자 직경보다 작게 함과 동시에, 그 미끄럼 운동 부재 및 유지 부재의 쌍방에 윤활유를 함침하였기 때문에, 소형의 축받이 구조이더라도 충분한 양의 윤활유를 유지할 수 있으며, 미끄럼 운동 부재에 항상윤활유를 공급하여 내마모성이 향상되고, 유효 수명을 연장시킬 수 있다고 하는 우수한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 유지 부재의 외측 표면을 글레이징 혹은 배럴 가공 등으로 다공질을 없애, 윤활유의 유출 방지를 강화하면 유효 수명의 연장을 더욱 실현할 수 있다.
또한, 미끄럼 운동 부재와 유지 부재의 재질을 같은 종류의 금속이라고 하면, 다른 종류의 금속 조합에서 발생하기 쉬운 습윤성 등의 특성의 미묘한 차이에 의한 윤활유 공급 불량을 방지하여 높은 신뢰성을 실현할 수 있다.
이상의 효과에 의해, 소형이면서 필요 충분한 양의 윤활유를 유지하고, 윤활부에 윤활유를 계속 공급하여 유효 수명의 연장을 실현하는 축받이 장치를 제공할 수 있다.

Claims (13)

  1. 다공질 소결 금속으로 이루어지고 회전축과 미끄럼 운동하는 미끄럼 운동 부재와, 다공질 소결 금속으로 이루어지고 상기 미끄럼 운동 부재를 유지하는 유지 부재를 구비하며, 상기 미끄럼 운동 부재의 소결 금속의 밀도를 상기 유지 부재의 밀도보다 크게 구성함과 동시에, 상기 미끄럼 운동 부재 및 상기 유지 부재 모두에 윤활유를 함침한 것을 특징으로 하는 축받이 장치.
  2. 다공질 소결 금속으로 이루어지고 회전축과 미끄럼 운동하는 미끄럼 운동 부재와, 다공질 소결 금속으로 이루어지고 상기 미끄럼 운동 부재를 유지하는 유지 부재를 구비하며, 상기 미끄럼 운동 부재의 소결 금속 재료의 분말 입자 직경을 상기 유지 부재의 직경보다 작게 구성함과 동시에, 상기 미끄럼 운동 부재 및 상기 유지 부재 모두에 윤활유를 함침한 것을 특징으로 하는 축받이 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 유지 부재에 있어서 외측 표면의 다공질을 없앤 것을 특징으로 하는 축받이 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 미끄럼 운동 부재는 적어도 1개 이상의 부미끄럼 운동 부재로 구성한것을 특징으로 하는 축받이 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 미끄럼 운동 부재는 적어도 1개 이상의 부미끄럼 운동 부재로 구성한 것을 특징으로 하는 축받이 장치.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 미끄럼 운동 부재는 2곳 이상에서 상기 회전축과의 미끄럼 운동부를 갖는 것을 특징으로 하는 축받이 장치.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 미끄럼 운동 부재는 2곳 이상에서 상기 회전축과의 미끄럼 운동부를 갖는 것을 특징으로 하는 축받이 장치.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 유지 부재는 브래킷 등에 코킹에 의해 고정될 수 있는 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 축받이 장치.
  9. 제 3 항에 있어서,
    상기 유지 부재는 상기 브래킷 등에 코킹에 의해 고정될 수 있는 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 축받이 장치.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 미끄럼 운동 부재의 재질과 상기 유지 부재의 재질이 같은 종류의 금속인 것을 특징으로 하는 축받이 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 미끄럼 운동 부재와 상기 유지 부재의 밀도비가 1.0보다 크고, 1.05 이하인 것을 특징으로 하는 축받이 장치.
  12. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 미끄럼 운동 부재는 상기 회전축이 삽입되는 축 구멍의 직경이 작은 부분과 이보다 큰 부분을 갖는 부미끄럼 운동 부재를 상기 유지 부재의 내주를 따라 2개 이상 고정 설치하고, 상기 회전축과 상기 축 구멍의 직경이 작은 부분 사이에서 각각 미끄럼 운동부를 형성하는 것을 특징으로 하는 축받이 장치.
  13. 제 3 항에 있어서,
    상기 미끄럼 운동 부재는 상기 회전축이 삽입되는 축 구멍의 직경이 작은 부분과 이보다 큰 부분을 갖는 부미끄럼 운동 부재를 상기 유지 부재의 내주를 따라 2개 이상 고정 설치하고, 상기 회전축과 상기 축 구멍의 직경이 작은 부분 사이에서 각각 미끄럼 운동부를 형성하는 것을 특징으로 하는 축받이 장치.
KR10-1998-0050447A 1997-11-25 1998-11-24 윤활유를함침한다공질소결금속으로이루어진미끄럼운동부재와유지부재를구비한축받이장치 KR100383010B1 (ko)

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