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KR940006945B1 - 고정 감지기를 갖는 마찰 방지 베어링 - Google Patents

고정 감지기를 갖는 마찰 방지 베어링 Download PDF

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KR940006945B1
KR940006945B1 KR1019890010653A KR890010653A KR940006945B1 KR 940006945 B1 KR940006945 B1 KR 940006945B1 KR 1019890010653 A KR1019890010653 A KR 1019890010653A KR 890010653 A KR890010653 A KR 890010653A KR 940006945 B1 KR940006945 B1 KR 940006945B1
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KR
South Korea
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ring
encoder
assembly
rings
detector
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가아델러 캐머런
엠 그릴로 존
에이 힐비 제임즈
제이 힐 게리
밴 플리트 버넌
Original Assignee
더 토링턴 캄파니
아아르 티이 보이드
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Priority to KR1019940005980A priority patent/KR940006948B1/ko
Priority to KR1019940005978A priority patent/KR940006946B1/ko
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Abstract

내용 없음.

Description

고정 감지기를 갖는 마찰 방지 베어링
제1도는 현재 사용되는 전형적인 종래 베어링 조립체의 측단면도.
제2도는 본 발명의 베어링 조립체의 바람직한 실시예의 측단면도.
제3도는 제2도에 도시된 베어링 조립체의 분해도.
제4도는 제2도의 4-4선을 따라 취한 제2도 및 제3도에 도시된 고정 감지기(clip-on sensor) 장치의 단부도.
제5도는 제4도의 5-5선을 따라 취한 동일한 베어링 조립체의 확대 측단면도.
제6도는 제4도 및 5도에 도시된 감지기 및 감지기 설치대의 사시도로서, 설치대의 밑면을 보여주는 도면.
제7도는 인코더 보유링의 바람직한 실시예의 사시도.
제8도는 자기 인코더 링이 보유링에 장착되어 도시된 동일한 인코더 보유링의 다른 사시도.
제9도는 인코더 보유링의 개조된 실시예의 사시도.
제10도는 제9도에 도시된 동일한 개조 실시예의 다른 사시도로서, 인코더 보유링에 자기 인코더 링이 부착되어 있는 것을 보여주는 도면.
제11도는 베어링 조립체 밀봉 부재의 바람직한 실시예의 부분사시도로서, 밀봉 부재의 단면도를 포함하는 도면.
제12도는 제11도와 유사한 밀봉 조립체의 개조된 실시예의 다른 사시도.
제13도는 제11도 및 제12도와 유사한 베어링 조립체 밀봉 부재의 제2개조된 실시예를 보여주는 도면.
제14도는 다른 개조된 밀봉 조립체의 측단면도.
제l5도는 제4도와 비교할 수 있는 베어링 조립체 감지기용 고정장치의 개조된 실시예의 단부도.
제16도는 감지기 고정 장치의 제2개조예의 단부도.
제17도는 감지기 고정 장치의 제3개조예의 단부도.
제18도는 감지기 고정 장치의 제4개조예의 단부도.
제19도는 제13도에 도시된 개조된 밀봉 조립체를 이용하는 감지기 고정 장치의 제5개조예의 단부도.
제20도는 제2도와 비교할 수 있는 베어링 조립체의 개조예의 측단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
100, 200 : 베어링 조립체 l10, 710 : 레이더얼 베어링
112, 412, 712 : 외측링 120 : 축
l30, 230, 730 : 인코더 링 140, 240, 740 : 인코더 보유링
150, 750 : 감지기 조립체 l52, 452, 552 : 감지기 설치대
154 : 감지기 160, 360, 460, 760 : 밀봉 조립체
161, 61, 761 : 밀봉 부재 165, 465 : 금속 부재
180,780 : 출력 도선 190, 690 : 고정 조립체
192, 292, 392, 492, 592, 692 : 클립
본 발명은 속도 감지기 조립체와 연결하여 사용하는 마찰 방지 베어링들에 관한 것으로, 특히 회전축에 부착된 인코더 링과 교번 전극(alternating magnetic poles)들의 통로를 검출하도록 인코더 링과 정렬되어 고정 부재에 제거가능하게 부착된 감지기와 함께 사용하는 베어링들에 관한 것이다.
본 발명은 예컨대, 후륜 구동 차량의 후륜 베어링과 같은 휘일 스핀들 베어링에 사용하기에 특히 적합하다.
종래 특허들에는 주파수가 관련 굴대 또는 축의 회전속도에 비례하는 전기 출력 신호를 제공하도록 스핀들 베어링을 감지기 조립체들과 여러 형상으로 조합되는 구조물들이 개시되어 있다. 종래 기술의 이러한 형태의 예가 1983년 3월 22일 로저 구어스(Roger Guers)와 조오지스 고다드(Georges Godard)의 이름으로 허여된 명칭 "데이타 감지기를 갖는 베어링 또는 로울러 베어링"인 미합중국 특허 제4,732,494호에 개시되어 있다. 다른 종래 특허들에는 인코더 링이 베어링 부품에 직접 부착되지 않았을 때 자기 인코더 링을 회전축에 부착하기 위한 여러 수단들이 개시되어 있다. 종래 기술의 이러한 형태의 예가 1986년 7월 25일 발명자 겐지 하토리(Kenji Hattori) 및 시니치 다나카(Shinichi Tanaka)로, 출원된 혼다 기겐 코요가부시끼가이샤(Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha) 및 다이니폰 인크 앤드 케미칼(Dainippon Ink and Chemicals)회사의 이름으로 출원되고 1987년 11월 3일 공고된 명칭 "물체의 회전을 검출하기 위한 자기링" 인 유럽 특허 출원 제86305758.4호에 개시되어 있다.
종래 기술의 한가지 주 문제점은 감지기가 평상시 베어링 조립체에 설치되거나 또는 베어링에 밀접하게 설치되어, 감지기가 조립체의 비교적 영구적인 부분으로 된다는 것이다. 수리 및 유지의 문제들에 있어서는 감지기에 접근할 수 있도록 인접 부품들의 광범위한 분해를 요구한다. 평상시, 감지기에 따르는 문제점을 고정하도록 전체 베어링 조립체가 대체 되어야 한다. 종래 기술의 다른 문제점은 회전 축상에 자기 인코더링을 보유하는 것이다. 항상, 회전축상에 조립된 기어 휘일 또는 톤(tone) 휘일의 톱니들의 자속 집중 작용에 의해 자기 부호화 수단이 제공된다. 이 방법은 인코더 링을 회전축에 보유하는 문제점에 적절히 대응하지 못하는 가변 자기저항 감지기 시스템들과 함께 사용되는데, 여기에서 자기 인코더 링은 링안에 자기물질이 포함되어 있는 합성 수지재로 만들어 진다.
본 발명의 베어링 조립체은 제거가능한 감지기 및 인코더 보유링으로 이러한 문제점들을 극복한다. 이 감지기는 비교적 쉬운 방식으로 수리되거나 또는 개별적으로 대체될 수 있다. 인코더 보유링은 합성 수지 인코더 링용의 적절한 기계적 지지수단으로 제공한다.
간단히 설명하면, 본 발명의 베어링 조립체는 직경이 다른 2개의 부분들을 갖는 외측링을 갖는 베어링으로 구성된다. 또한, 외측 링은 인코더 보유링에 의해 회전가능한 축에 부착된 자기 인코더 링으로 수용하여, 감지기용의 고정 조립체를 수용한다. 그외에 독특한 밀봉 조립체가 감지기 조립 조립체에 이용된 감지기 설치대를 수용한다. 베어링 조립체의 개조된 실시예는 외측링의 한단부 안쪽에 설치된 개조된 밀봉 조립체를 이용한다.
첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다. 여러 도면들에 있어서, 동일한 부분은 동일한 부호를 사용한다.
제1도에는 현재 사용되는 종래 기술의 베어링 조립체(10)가 예시되어 있다. 이 베어링 조립체(10)는 축(30)상에 장착된 레이디얼 베어링(20), 자기식 톤 휘일(40)(tone wheel), 감지기(50)를 통과하는 톤 휘일(40)의 톱니들에 의해 야기되는 자계 섭동(攝動)들을 검출 및 감지하는 감지기(50), 밀봉 조립체(60)와 휘일-허브 조립체(70)로 구성된다. 감지기(50)로부터의 전기적인 출력 신호는 도선(80)을 통해 전달되며, 감지기(50)는 지지 브라켓(90)에 의해 톤 휘일(40)과 정렬되어 유지된다.
제2도 및 제3도에서, 본 발명의 베어링 조립체(l00)의 바람직한 실시예는 축(120) 둘레에 차축관(102)안에 장착된 레이디얼 베어링(110), 인코더(encoder) 보유 링(140)상에 장착된 자기 인코더 링(130), 인코더 링(130)으로부터 자기적으로 부호화된 신호를 검출하기 위한 감지기 조립체(150), 밀봉 조립체(160), 휘일-허브 조립체(170)와, 감지기 조립체(150)로 부터 출력 신호를 전달하기 위한 출력 도선(160)으로 구성된다. 상기 감지기 조립체(150)는 고정 조립체(190)에 의해 외측 링(112)에 대체 가능하게 부착된다. 휘일-허브 조립체(170)는 베어링 조립체(100)의 외측에 위치되어 있으며, 조립체(100)의 반대쪽은 내측이다.
레이디얼 베어링(1l0)에는 구름(rolling) 수단들(114)이 완전히 채워져 있는데, 이 구름 수단들은 외측링(112)안에 수용된다. 이 구름 수단들(114)은 또 다른 베어링 형상들로 지지기 또는 보유기 안에 보유될 수 있음을 알 수 있다. 외측링(112)은 큰 직경부(ll6)와 작은 직경부(l18)의 2개의 부분들을 갖는다. 작은 직경부(118)의 외측 축방향 단부 안에는 립이 있는 와셔(144)가 밀봉 조립체(160)에 인접하게 설치되어, 굴대 또는 축(120)을 외측 링(112)안으로 설치하는 동안의 트러스트(thrust) 하중과, 자기 인코더 링(130)의 제한된 축방향 이동에 의해 발생되는 비교적 작은 트러스트 하중을 받기 위한 트러스트 면을 제공하고, 유지 및 대체와 같은 몇몇 이유로 밀봉 조립체(160)가 링(112)으로부터 제거될 때 링(130 및 140)의 축방향 보유수단을 제공한다. 견부(122)는 직경부들(116 및 118)을 연결하고, 구름 수단들(l14)로부터의 트러스트 하충을 받기 위한 면을 제공하며, 그리하여 작은 직경부(l18)안의 인코더 링 및 보유링이 트러스트 하중으로부터 격리된다.
제2도 내지 제6도에서, 감지기 조립체(150)는 감지기 설치대(152)와 감지기(154)로 구성된다. 이 감지기는 외측 링(112)의 작은 직경부(118)안의 구멍(156)과 합치되도록 설치대(152)의 바닥으로부터 돌출한다(제6도). 감지기(154) 둘레에는 O-링 시일(158)이 설치되어 외측 링 직경부(118) 상부에서 구멍(156) 둘레에 자리잡는다. 제3도, 제4도 및 제6도로부터, 설치대(152)의 밑면은 외측 링 직경부(118)의 외측 면과 합치되도록 곡선으로 되어 있음을 알 수 있다. 바람직한 실시예에서, 감지기(154)는 홀-효과 감지기이지만, 그 감지기는 홀 감지기에 제한되지 않는다.
고정 조립체(190)는 2개의 클립들(192), 이 클립들(192)을 감지기 설치대(152)에 부착하기 위한 2개의 핀들(194), 그리고 감지기 설치대(152) 반대쪽의 클립 단부들을 함께 연결하기 위한 조임쇄(196)로 구성된다. 감지기 설치대(152)에는 핀들(194)이 삽입되는 4개의 구멍들(198)이 있다. 각각의 핀(194)은 클립(192)이 핀에 걸릴 수 있도록 핀의 중안 부분이 노출된 상태로 남아 있게 하기 위해 설치대(152)안의 한쌍의 구멍들(198)에 의해 지지된다. 또한, 감지기 설치대(152)의 구멍(188) 내측면을 통해 출력 도선(180)을 수용한다. 구멍(188)은 출력 도선(180)이 적절히 수용되고 그의 소망 목적지로 인도될 수 있는 한 설치대(152) 상의어느곳에서나 위치될 수 있음을 알 수 있다.
제7도 및 제8도에는 인코더 보유링(140)의 바람직한 실시예가 제시되어 있다. 링(140)의 2개의 단부 림들(142)은 다수의 가로 바아들(146)에 의해 연결되어 있다. 이 가로 바아들은 회전축 또는 굴대(120)가 링(140)에 압입 끼워지게 하는 수단을 제공하도록 약간 안쪽으로 굽혀져 있다(제5도 참조). 단부 림들(142)및 가로 바아들(146)의 형상은 보유링(140)과 축(120) 사이의 억지 끼워 맞춤에 소망 크기의 힘을 제공하도록 변형될 수 있다. 제7도에 부분 가로 바아(148)로 도시된 바와 같이, 적어도 하나의 가로 바아(146)가 부분적으로 절단되어 이 부분 가로 바아(들)이 반경방향 바깥으로 굽혀져 있다. 그 다음, 부분 가로 바아(148)는 자기 인코더 링(130) 안의 홈(132)과 결합됨으로써 링(130)을 보유링(140)에 고정시킨다. 링(140)이 축(120)에 견고하게 부착되고, 인코더 링(130)이 보유링(140)에 부착됨으로써, 자기 인코더 링(130)은 축(l20)과 함께 회전한다.
제9도 및 제10도는 자기 인코더 링(230)을 축(120)에 보유하기 위한 개조된 수단이 도시되어 있다. 개조된 인코더 링(240)은 축방향으로 뻗는 환형 플랜지(242)와 이 플랜지(242)의 한 축방향 단부로 부터 안쪽으로 돌출하는 반경방향 부분으로 구성되고, 이 반경방향 부분은 성벽형태의 다수의 톱니들(244)과 이 톱니들(244) 사이의 홈들(246)로 구성된다. 이 톱니들이 축(120)과 억지끼워 맞춤을 형성함으로써, 링(240)이 축에 원활하게 부착된다.
링(240)은 원주방향으로 벌어지도록 248에서 분할되어, 링이 축 또는 굴대상에 용이하게 설치되게 한다. 자기 인코더 링(230)은 결합 홈들(246)을 통해 축방향으로 뻗는 다수의 핑거들(232)에 의해 보유링(240)에 부착된다(제10도 참조). 핑거들(232)은 자기 인코더 링(230)이 축(120)과 함께 회전하도록 링들(230, 240)사이의 반경방향 결합을 보장한다.
비록 평상시 외측링(112)에 의해 축방향 이동이 제한되지만, 필요에 따라 핑거들은 보유링(240)안에 찰깍결합됨으로써 축방향 이동을 제한하는 형상으로도 될 수 있다. 또한, 자기 인코더 링(230)의 축방향 이동은 보유링(240)을 인코더 링의 각각의 단부에 설치함으로써 제한될 수 있는데, 이 경우에 인코더 링(230)의 핑거들(232)은 축방향 양단부에서 축방향으로 돌출하여 2개의 보유 링들(240) 각각의 홈들(246)과 결합한다.
제11도는 본 발명 밀봉 조립체(160)의 바람직한 실시예를 나타낸다. 이 밀봉 조립체는 밀봉 부재(161)와 금속 부재(165)로 구성된다. 밀봉 부재(161)는 외측 환형 부분(162), 반경 방향 부분(163) 및 내측 환형 부분(164)으로 구성된다. 밀봉 부재(161)는 고무 또는 고무와 같은 재질로 만들어지며, 또한 임의의 적절한 탄성 중합체 물질로 만들 수도 있다. 가아터(garter) 스프링(169)은 환형 부분(164)을 축(120)에 맞대어 눌러서 원활한 밀봉을 보장한다. 또한, 금속 부재(165)에도 외측 환형 부분(166)과 반경 방향 부분(167)이 있다. 부분들(166, 167)은 밀봉 부재(161)의 외측 환형 부분(162) 및 반경 방향 부분(163)과 각각 원활한 끼워맞춤을 형성한다. 금속 부재(165)는 예컨대 습기, 오물등과 같은 외부상태로 부터 밀봉 부재(161) 및 외부 링(1l2)의 안쪽 부품들을 추가 밀봉 보호하는 작용을 한다.
외측 환형 부분들(162, 166)은 외측링(l12)의 외단부의 외측면 둘레에 원활한 압입 끼워맞춤을 형성한다(제2도, 제도 및 제5도 참조). 상기 기재된 감지기 설치대(152)를 수용하도록 장방향 구멍(168)이 부분들(162, 166)의 내측 축방향 연부를 관통한다.
밀봉 조립체의 2개의 개조된 실시예가 제12도 밋 제13도에 예시되어 있다. 제12도의 밀봉 조립체(260)는 단지 3개의 측면들 대신에 부분들(162, 166)을 통하는 4개의 둘러싸인 측면들이 있는 개조된 구멍(268)을 갖는다. 이것을 제외하고는 조립체들(160, 260)은 동일하다. 제13도에 도시된 밀봉 조립체(360)은 제11도의 구멍(168)과 유사하지만 구멍(368) 부근에 2개의 뒤로 말려진 걸쇠 부재들(370)이 있어서 감지기 설치대(152)를 밀봉 조립체(360)에 걸게되어 있다. 제19도의 고정 조립체(690)는 걸쇠 부재들(370)을 연결함에 의해 밀봉 조립체(360)와 결합될 수 있다.
제14도에는 제2도의 외측링(112)과 유사한 외측 링(412)을 이용하는 밀봉 조립체의 다른 실시예(460)가 도시되어 있는데, 이 외측 링은 큰 직경부(416) 및 작은 직경부(418)의 2개의 부분을 갖는다. 이 밀봉 조립체(460)는 축(120)과 축(120)과 링(412) 사이의 환형 고안을 밀봉하도록 작은 직경부(418)안쪽에 수용된다. 조립체(460)는 밀봉 부재(461)는 외측 환형 부분(462), 반경 방향 부분(463) 및 내측 환형 부분(464)으로 구성된다. 금속 부재(465)는 외측 환형 부분(466)와 반경 방향 부분(467)으로 구성된다. 가아터 스프링(469)은 부분(464)을 축(120)에 맞대어 누른다. 필요에 따라, 부분(408)은 구름 수단들 또는 인코더 링을 수용하도록 축방향으로 연장될 수 있음을 알 수 있다.
제15도 내지 제19도에는 제2도 내지 제6도에 도시된 고정 조립체(190)의 개조된 실시예가, 감지기 조립체들이 외측링(112)에 고정된 상태를 보여주는 단부도들로 도시되어 있다. 제15도는 보울트 또는 스크루우들과 같은 추가 조임쇠의 도움없이 감지기 조립체(150)와 외측 링(112)위에 끼워지는 단일체 클립(292)을 도시한다. 제16도는 감지기 조립체와 외측링 둘레에 끼워지는 단일체 클립(392)을 보여주는데, 이 클립(392)의 두개의 단부들은 각 단부에 있는 2개의 걸쇠들(394)을 서로 맞물림으로써 연결된다.
제17도는 감지기 설치대(452) 위쪽의 플랜지들(494)에 고정되는 2개 부분으로된 클립(492)을 예시한다. 제18도는 설치대(552) 한쪽의 핀(594)에 의해 그리고 설치대(552) 다른쪽의 플랜지(596)에 고정함에 의해 양단부가 감지기 설치대(552)에 부착되는 단일체 클립(592)을 도시한다. 마지막으로, 제19도의 개조된 고정 조립체(690)는 제13도의 개조된 밀봉 조립체(360)를 수용하기 적합한 개조된 클립(692)을 이용한다. 클립(692)의 걸쇠 단부들(694)은 밀봉 조립체(360)을 이용한다. 클립(692)의 걸쇠 단부들(694)은 밀봉 조립체(360)의 뒤로 말로 2개의 걸쇠 부재들(370)과 결합한다.
마지막으로 제20도에서, 개조된 베어링 조립체(200)는 축(720)에 장착되어 외측링(712)의 작은 직경부(718)안에 수용된 레이디얼 베어링(710), 자기 인코더 링(730), 인코더 보유링(740), 감지기 조립체(750), 밀봉 조립체(760), 감지기(754)로 부터의 출력 도선(780), 그리고 제2도 및 제3도에 도시된 조립체와 유사한 고정 조립체(도시안됨)로 구성된다. 구름 수단을(714)은 큰 직경부(716)보다는 작은 직경부(718)안에 수용되며, 반대로 인코더 보유링(740)과 자기 인코더 링(730)은 작은 직경부(718) 대신에 큰 직경부(716)안에 수용된다. 또한, 밀봉 조립체(760)는 제14도에 도시된 개조된 밀봉 조립체와 유사하며, 밀봉 부재(761)는 바람직한 실시예(제2도, 제3도, 제5도 및 제11도 참조)에 도시된 것과 유사한 방식으로 외측링의 외측에 끼워지는 대신 외측링(712)의 큰 직경부(716)안쪽에 위치한다. 개조된 베어링 조립체(200)는 제2도 및 제3도의 바람직한 실시예의 조립체(100)보다 경하중의 경우에 적합하다.

Claims (4)

  1. 회전 가능한 축(120, 720)과 함께 사용하기 위한 마찰 방지 베어링 조립체(100, 200)로서, 다수의 구름 수단(114, 714)들이 큰 직경부(116, 4l6, 716) 및 작은 직경부(118, 418, 718)와의 2개의 부분들을 갖는 외측 링(112, 412, 712)안에 수용된 베어링(110), 자기 신호를 제공하도록 원주 주위에 교번 남극 및 북극을 가지면서 상기 외측 링(112, 412, 712)안에수용된 다극 자기 인코더 링(130, 230, 730), 상기 구름 수단들(114)이 상기 자기 인코더 링(130, 230, 730)의 적절한 작동을 방해하는 것을 방지하기 위한 수단(122), 상기 회전축(120, 720)상에 압입 끼워져 있으면서 다수의 가로 바아(l46)들이 있는 인코더 보유링(140, 240, 740), 상기 자기 인코더 링(130, 230, 730)을 상기 인코더 보유링(140, 240, 740)에 연결하기 위한 수단(148), 상기 자기 인코더 링(130, 230, 730)으로 부터 자기 신호를 검출하기 위한 감지기(154, 754)와, 상기 감지기(154, 754)를 상기 자기 인코더 링(130, 230, 730)과 정렬되게 상기 외측 링(l12, 412, 7l2)에 제거가능하게 부착하기 위한수단(152)을 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 마찰 방지 베어링 조립체.
  2. 제1항에 있어서, 상기 조립체(100, 200)는 상기 베어링(110), 상기 인코더 링(l30, 230, 730) 및 상기 보유링(l40, 240, 740)을 보호하도록 상기 외측 링(112, 412, 7l2)을 밀봉하기 위한 밀봉 조립체(160, 460, 760)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 베어링 조립체.
  3. 제1항에 있어서, 상기 자기 인코더 링(130, 730)을 상기 인코더 보유링(l40, 740)에 연결하기 위한 상기 연결 수단(148)은 반경 방향 바깥쪽으로 꺽인 부분적인 가로 바아(148)를 형성하도록 부분적으로 절개된 적어도 하나의 상기 가로 바아(146)를 포함하고, 상기 부분 가로 바아는 (148)는 상기 자기 인코더 링(130, 730)의 내측면안에 형성된 부분적인 홈(132)에 결합하는 것을 특징으로 하는 베어링 조립체.
  4. 제1항에 있어서, 상기 구름 수단들(ll4)이 상기 자기 인코더 링(130, 230, 730)의 적절한 작동을 방해하는 것을 방지하기 위한 상기 방지 수단(122)은 상기 외측링(112)의 상기 2개의 부분들(116, 118) 사이의 견부(122)를 포함함으로써, 상기 구름 수단들(l14, 714)이 상기 견부(122)에 맞대어 접촉하고, 상기 견부(l22)에 의해 상기 인코더 링(130, 230, 730)으로 부터 분리되는 것을 특징으로 하는 베어링 조립체.
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