JP2018040317A - Supercharger - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、過給機に関する。 The present invention relates to a supercharger.
特許文献1に記載の過給機は、タービンホイールを収容しているタービンハウジングと、タービンホイールに組付けられたベアリングハウジングとを有している。ベアリングハウジングには、軸受けが収容されており、該軸受けによってタービンホイールに一端が連結された回転軸が支持されている。ベアリングハウジングとタービンハウジングとは、それらの周縁部で互いに当接している。 The supercharger described in Patent Literature 1 includes a turbine housing that houses a turbine wheel, and a bearing housing that is assembled to the turbine wheel. A bearing is accommodated in the bearing housing, and a rotating shaft having one end connected to the turbine wheel is supported by the bearing. The bearing housing and the turbine housing are in contact with each other at their peripheral portions.
過給機には、タービンハウジングとベアリングハウジングとの間に配置された遮熱板も設けられている。遮熱板の外縁部は、タービンハウジングとベアリングハウジングとによって挟まれて弾性変形した状態で支持されている。遮熱板の外縁部が挟まれて支持された状態において、遮熱板の内縁部はタービンホイールとベアリングハウジングとの間に位置し、ベアリングハウジングのタービンハウジング側の端面を覆っている。これにより、ベアリングハウジングへの排気からの入熱が抑えられる。 The turbocharger is also provided with a heat shield disposed between the turbine housing and the bearing housing. The outer edge portion of the heat shield plate is sandwiched between the turbine housing and the bearing housing and supported in an elastically deformed state. In a state where the outer edge portion of the heat shield plate is sandwiched and supported, the inner edge portion of the heat shield plate is located between the turbine wheel and the bearing housing, and covers the end surface of the bearing housing on the turbine housing side. Thereby, the heat input from the exhaust to the bearing housing is suppressed.
特許文献1に記載の過給機では、遮熱板の外縁部は、タービンハウジング及びベアリングハウジングに挟持されているものの、遮熱板の内縁部はタービンハウジング及びベアリングハウジングから離間した自由端となっている。そのため、排気の脈動などによっては遮熱板が振動し、遮熱板の内縁部がベアリングハウジングに接触を繰り返すことで摩耗する可能性もある。 In the supercharger described in Patent Document 1, the outer edge portion of the heat shield plate is sandwiched between the turbine housing and the bearing housing, but the inner edge portion of the heat shield plate is a free end spaced from the turbine housing and the bearing housing. ing. Therefore, the heat shield plate may vibrate depending on exhaust pulsation and the like, and the inner edge portion of the heat shield plate may be worn due to repeated contact with the bearing housing.
上記課題を解決するための過給機は、タービンホイールを収容するタービンハウジングと、前記タービンホイールに一端が連結された回転軸を支持する軸受けを収容し、前記タービンハウジングに組付けられたベアリングハウジングと、前記タービンハウジングと前記ベアリングハウジングとの間に配置された遮熱板とを有し、前記遮熱板の外縁部は、その周縁に切欠きが形成され、前記タービンハウジングと前記ベアリングハウジングとによって挟まれて弾性変形した状態で支持されており、前記遮熱板の外縁部が挟まれて支持された状態において、該遮熱板の内縁部は、前記タービンホイールと前記ベアリングハウジングとの間に位置し、該ベアリングハウジングに当接している。 A turbocharger for solving the above problems includes a turbine housing that houses a turbine wheel, and a bearing housing that supports a bearing that supports a rotating shaft having one end connected to the turbine wheel, and is assembled to the turbine housing. And a heat shield plate disposed between the turbine housing and the bearing housing, and an outer edge portion of the heat shield plate is formed with a notch at a peripheral edge thereof, and the turbine housing, the bearing housing, In the state where the outer edge portion of the heat shield plate is sandwiched and supported, the inner edge portion of the heat shield plate is interposed between the turbine wheel and the bearing housing. And is in contact with the bearing housing.
上記構成では、遮熱板の外縁部がタービンハウジングとベアリングハウジングとによって挟まれて弾性変形した状態で支持される。そしてこの状態において、内縁部はベアリングハウジングに当接している。そのため、遮熱板の内縁部が自由端であるときに発生する排気の脈動等に基づく遮熱板の振動が抑制され、その摩耗を低減することができる。 In the above configuration, the outer edge portion of the heat shield plate is sandwiched between the turbine housing and the bearing housing and is supported in an elastically deformed state. In this state, the inner edge is in contact with the bearing housing. Therefore, vibration of the heat shield plate based on exhaust pulsation or the like generated when the inner edge portion of the heat shield plate is a free end is suppressed, and wear can be reduced.
過給機の一実施形態について、図1〜図5を参照して説明する。
図1に示すように、過給機には、ベアリングハウジング10が設けられている。ベアリングハウジング10は、軸受け20を収容する本体部11と、該本体部11の一端(図1の左端)に連結されているテーパ部12とからなる。本体部11の内部には、収容空間11Aが形成されており、該収容空間11Aに軸受け20が配置されている。テーパ部12は、本体部11から離間するほど縮径されたテーパ状に形成されている。テーパ部12には、該テーパ部12を貫通し、その頂面12Bから収容空間11Aまで延びている貫通孔12Aが形成されている。貫通孔12Aは、頂面12B側が拡径されている。貫通孔12A及び収容空間11Aの軸受け20の内側には、回転軸30が挿通されている。回転軸30は、その一端部(図1の左端部)がテーパ部12から突出した状態で、収容空間11Aに収容された軸受け20によって回転可能に支持されている。回転軸30が挿通された状態において、回転軸30の形状と貫通孔12Aの形状とは同じであり、回転軸30は貫通孔12Aの内壁に対して周方向に摺動可能である。
One embodiment of a supercharger will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1, the turbocharger is provided with a bearing
本体部11において、テーパ部12側の端部の外周面には、回転軸30の軸線Cの延伸方向(以下「軸方向」という。)と直交する径方向に突出したフランジ13が設けられている。フランジ13は、周方向全周に亘って連続して設けられている。フランジ13のテーパ部12側(図1の左側)の一端部には、係止段差13Aが凹設されている。フランジ13の先端部は、テーパ部12側とは反対側の端面が径方向に対して傾斜しており、その先端側ほど軸方向における厚さが短くなっている。
In the
回転軸30の上記一端部には、タービンホイール40が連結されている。タービンホイール40は、回転軸30の軸線Cを中心として該回転軸30と一体に回転可能である。タービンホイール40はタービンハウジング50に収容されている。タービンハウジング50は、排気通路を構成しており、該排気通路を流れる排気によってタービンホイール40は回転する。タービンハウジング50は、周方向に旋回させた排気をタービンホイール40に導出するスクロール部51と、該スクロール部51に連結されて上記軸方向に延びている筒状部52とを有している。図1に二点鎖線の矢印で示すように、スクロール部51からタービンホイール40に向けて導出された排気の流れは、タービンホイール40を通過する際に軸方向に向けて指向され、筒状部52に排出される。
A
また、タービンハウジング50には、スクロール部51におけるベアリングハウジング10側の端面に連結された係止部53も設けられている。係止部53は、上記端面の周縁部からベアリングハウジング10側に突出している。係止部53は、軸方向におけるフランジ13側(図1の右側)ほど徐々に拡径された形状を有しており、係止段差13Aに係合している。そして、係止部53を係止段差13Aに係合した状態で、係止部53とフランジ13の外周縁部をVバンド60によって締結することにより、タービンハウジング50とベアリングハウジング10とが組付けられている。なお、Vバンド60は、係止部53及びフランジ13の周方向全周に亘って連続して設けられている。
The
係止部53の軸方向における長さL1は、係止段差13Aの軸方向における長さL2よりも長い(L1>L2)。そのため、係止部53が係止段差13Aに係合されている状態では、スクロール部51とフランジ13との間に隙間70が形成されている。この隙間70には、遮熱板80の外縁部81が挿通されている。
The length L1 in the axial direction of the
図1及び図2に示すように、遮熱板80は、金属からなり、外縁部81と、該外縁部81からベアリングハウジング10のテーパ部12の周面に沿ってテーパ状に延びている肩部82と、該肩部82から径方向内側に延びている底部83と、該底部83の内周縁に連結されている内縁部84とからなる。肩部82及び底部83は、ベアリングハウジング10と離間している。底部83及び内縁部84は、タービンホイール40とベアリングハウジング10との間に位置している。すなわち、内縁部84は、タービンホイール40のベアリングハウジング10側の端面と、該端面に対向するベアリングハウジング10の頂面12Bとの間に位置している。内縁部84は、底部83からベアリングハウジング10側に折れ曲がって延びており、その内周部分がテーパ部12の頂面12Bに当接している。これにより、遮熱板80はベアリングハウジング10のタービンハウジング50側の端面を覆うように配置されている。遮熱板80の外縁部81及び内縁部84はベアリングハウジング10と当接していることから、遮熱板80とベアリングハウジング10とによって、タービンハウジング50の内部空間と隔離された断熱空間90が構成されている。これにより、ベアリングハウジング10への排気からの入熱が抑えられている。内縁部84には挿通孔84Aが形成されており、回転軸30は挿通孔84Aを通じてタービンホイール40に連結されている。内縁部84と回転軸30とは離間している。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
図1及び図2に示すように、外縁部81は、肩部82から径方向外側に延びており、ベアリングハウジング10に当接している当接部81Aと、該当接部81Aの周縁から径方向外側に延びつつタービンハウジング50側に折れ曲がって延びている切片部81Bとを有している。そのため、図1に示すように、外縁部81は、その断面において屈曲した形状に形成されている。また、図2に示すように、外縁部81には、その周縁に複数の切欠き81Cが形成されている。切欠き81Cは、周方向において等間隔で設けられている。この切欠き81Cによって、外縁部81には切片部81Bが周方向に複数形成されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
遮熱板80の取付け方法について説明する。
図3に示すように、ベアリングハウジング10とタービンハウジング50とを組付ける際にはまず、遮熱板80の外縁部81をタービンハウジング50のスクロール部51の端面に当接させて、遮熱板80の内縁部84をベアリングハウジング10の頂面12Bに当接させる。これにより、タービンハウジング50とベアリングハウジング10との間に遮熱板80を配置する。そして、タービンハウジング50の係止部53とベアリングハウジング10の係止段差13Aとを係合させる。このとき、係止部53とフランジ13との間には隙間が生じる。この状態では、外縁部81は、ベアリングハウジング10には当接していない。その後、Vバンド60によって係止部53及びフランジ13の周縁部を締結する。
A method for attaching the
As shown in FIG. 3, when the bearing
この締結する過程では、遮熱板80の外縁部81は、タービンハウジング50によってベアリングハウジング10側に押圧され、遮熱板80の内縁部84は、ベアリングハウジング10によってタービンハウジング50側に押圧される。そのため、図4に示すように、係止部53及びフランジ13の周縁部を締結する過程で、遮熱板80の底部83及び肩部82が弾性変形して、内縁部84がタービンホイール40とベアリングハウジング10との間の位置でベアリングハウジング10に押しつけられた状態になる。また、こうした過程において、外縁部81が挿通されている隙間70は徐々に小さくなることから、外縁部81の当接部81Aとベアリングハウジング10とが当接する。
In this fastening process, the
図5に示すように、その状態からさらにVバンド60によって、係止部53及びフランジ13の周縁部を締結すると、遮熱板80の外縁部81では、切片部81Bがタービンハウジング50によってベアリングハウジング10側に押圧されるとともに、当接部81Aがベアリングハウジング10によってタービンハウジング50側に押圧される。そのため、外縁部81は、図5に矢印で示すように、切片部81Bが径方向外側に拡がるように変形する。そして、係止部53とフランジ13が当接してベアリングハウジング10及びタービンハウジング50が互いに組付けられると、遮熱板80の外縁部81がタービンハウジング50とベアリングハウジング10とによって挟まれて弾性変形した状態で支持される。この状態において、内縁部84は、タービンホイール40とベアリングハウジング10との間に位置し、ベアリングハウジング10に当接している。
As shown in FIG. 5, when the peripheral portion of the locking
次に本実施形態の作用効果について説明する。
(1)本実施形態では、遮熱板80の外縁部81がタービンハウジング50とベアリングハウジング10とによって挟まれて弾性変形した状態で支持される。そしてこの状態において、内縁部84はベアリングハウジング10に押しつけられて当接している。すなわち、遮熱板80の外縁部81がベアリングハウジング10及びタービンハウジング50によって支持され、遮熱板80の内縁部84がベアリングハウジング10によって支持された状態となる。したがって、遮熱板80は、その内縁部84が自由端であるときに発生する排気の脈動等に基づく振動が抑制され、その摩耗を低減することができる。
Next, the effect of this embodiment is demonstrated.
(1) In the present embodiment, the
(2)遮熱板80では、タービンホイール40に近い内縁部84に比して、タービンホイール40から遠い外縁部81には排気が流れ難い。そのため、外縁部81への排気からの入熱量は、内縁部84への排気からの入熱量に比して少ない。本実施形態では、外縁部81をベアリングハウジング10及びタービンハウジング50によって挟んで支持していることから、熱の影響による遮熱板80の支持機能の低下を抑えることができる。
(2) In the
(3)遮熱板80は、内縁部84と外縁部81とがベアリングハウジング10に当接し、タービンハウジング50の内部空間から隔離された断熱空間90を構成している。そのため、排気が遮熱板80とベアリングハウジング10との間に流入しにくくなり、ベアリングハウジング10への入熱を好適に抑えることができる。
(3) The
(4)本実施形態では、外縁部81に切欠き81Cを形成し、ベアリングハウジング10とタービンハウジング50とによって挟まれる部分を切片部81Bとしている。そのため、外縁部81におけるベアリングハウジング10との接点及びタービンハウジング50との接点の距離が短い場合であっても、外縁部81を変形しやすくしてそのばね定数を低くできる。そのため、外縁部81を径方向に大きくしてばね定数を低減する構成に比して、遮熱板80の小型化に貢献できる。
(4) In the present embodiment, a
(5)本実施形態では、外縁部81のばね定数が低く設定されている。そのため、例えばボルト締結等の締結構造に比してその締結力の弱いVバンド60による締結構造を採用することができる。したがって、締結材の選択自由度を向上させることもできる。
(5) In this embodiment, the spring constant of the
(6)本実施形態では、外縁部81に切欠き81Cが形成されているため、外縁部81が熱膨張する際に周方向への変形が生じやすい。そのため、外縁部81に発生する熱応力が過大となることが抑えられる。その結果、遮熱板80の耐久性を向上させることも可能になる。
(6) In this embodiment, since the
上記実施形態は以下のように変更して実施することができる。
・遮熱板80の外縁部81において、切欠き81Cを周方向において異なる間隔で設けるようにしてもよい。また、切欠き81Cの数も適宜変更が可能である。切欠き81Cの数や配設位置を適宜設定することにより、切片部81Bのばね定数を変更させることが可能である。すなわち、切片部81Bのばね定数が所望の範囲に収まるように切欠き81Cの数や配設位置を設定すればよい。
The above embodiment can be implemented with the following modifications.
In the
・遮熱板80の切欠き81Cの形状は変更が可能である。例えば、図6に示すように、切欠きの深さを変更した構成を採用してもよい。なお、上記実施形態と同様の構成については共通の符号を付してその詳細な説明は省略する。
-The shape of the
図6に示すように、遮熱板80の外縁部81には、切欠き100が設けられている。切欠き100は、外縁部81の周縁から、肩部82に達するまで切り欠いた構成としている。この遮熱板80が過給機に取り付けられると、断熱空間90とタービンハウジング50の内部空間とが連通する。
As shown in FIG. 6, a
上記構成では、断熱空間90とタービンハウジング50の内部空間とが連通しており、排気が断熱空間90に流入可能になっている。そのため、排気脈動が生じたとしても、断熱空間90とタービンハウジング50の内部空間とにおける圧力差が抑えられ、内縁部84に対する、ベアリングハウジング10から離間する方向へ作用する力の発生を抑えることができる。したがって、熱の影響受けて肩部82や底部83が塑性変形し、その弾性変形によるばね効果が薄れることで、内縁部84をベアリングハウジング10に押しつける力が弱くなったとしても、遮熱板80の摩耗の低減効果を担保することができる。
In the above configuration, the
また、切欠き81C,100の形状を、外縁部81の周縁側ほど周方向における長さが長くなるようにしてもよいし、外縁部81の周縁側ほど周方向における長さが短くなるようにしてもよい。
Further, the shape of the
・遮熱板80の外縁部81の構成は上述したものに限られない。例えば、図7に示す構成を採用することも可能である。
図7に示すように、外縁部81は、肩部82に連結されて径方向に延びる連結部110を有している。連結部110はベアリングハウジング10及びタービンハウジング50に当接していない。連結部110には、径方向外側に延びつつタービンハウジング50側に折れ曲がって延びている延出部111が連結されている。延出部111は、タービンハウジング50に当接している。延出部111には、径方向外側に延びつつベアリングハウジング10側に折れ曲がって延びている周縁部112が連結されている。周縁部112は、その先端部がベアリングハウジング10に当接している。外縁部81には、その周縁に切欠きが形成されている。この外縁部81では、延出部111がタービンハウジング50によってベアリングハウジング10側に押圧され、周縁部112がベアリングハウジング10によってタービンハウジング50側に押圧されている。これにより弾性変形している。こうした構成によっても、遮熱板80の外縁部81がベアリングハウジング10及びタービンハウジング50に挟まれて支持された状態において、該外縁部81を弾性変形させることはできる。
-The structure of the
As shown in FIG. 7, the
・係止部53のフランジ13側の端部に係止段差を形成し、フランジ13に係止部53側に突出した係止部を形成してもよい。この場合には、係止部53の係止段差にフランジ13の係止部を係合させてこれらの外周縁部をVバンド60によって締結することにより、ベアリングハウジング10とタービンハウジング50とを組付けることができる。なお、この場合、フランジ13における係止部の軸方向における長さを係止部53における係止段差の軸方向における長さよりも長くすることで隙間70が構成される。
A locking step may be formed at the end of the locking
・ベアリングハウジング10とタービンハウジング50とを組付ける際の締結構造は、Vバンドによるものに限られない。例えば、ベアリングハウジング10とタービンハウジング50とをボルトによって締結して組付けてもよい。
-The fastening structure at the time of assembling the bearing
・遮熱板80は、外縁部81がベアリングハウジング10とタービンハウジング50とによって挟まれて支持された状態において、肩部82や底部83がベアリングハウジング10と接触していてもよい。
In the state where the
10…ベアリングハウジング、11…本体部、11A…収容空間、12…テーパ部、12A…貫通孔、12B…頂面、13…フランジ、13A…係止段差、20…軸受け、30…回転軸、40…タービンホイール、50…タービンハウジング、51…スクロール部、52…筒状部、53…係止部、60…Vバンド、70…隙間、80…遮熱板、81…外縁部、81A…当接部、81B…切片部、81C…切欠き、82…肩部、83…底部、84…内縁部、84A…挿通孔、90…断熱空間、100…切欠き、110…連結部、111…延出部、112…周縁部。
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記タービンホイールに一端が連結された回転軸を支持する軸受けを収容し、前記タービンハウジングに組付けられたベアリングハウジングと、
前記タービンハウジングと前記ベアリングハウジングとの間に配置された遮熱板とを有し、
前記遮熱板の外縁部は、その周縁に切欠きが形成され、前記タービンハウジングと前記ベアリングハウジングとによって挟まれて弾性変形した状態で支持されており、
前記遮熱板の外縁部が挟まれて支持された状態において、該遮熱板の内縁部は、前記タービンホイールと前記ベアリングハウジングとの間に位置し、該ベアリングハウジングに当接している過給機。 A turbine housing that houses a turbine wheel;
A bearing housing that houses a bearing that supports a rotating shaft having one end connected to the turbine wheel, and is assembled to the turbine housing;
A heat shield disposed between the turbine housing and the bearing housing;
The outer edge portion of the heat shield plate has a notch formed in the periphery thereof, and is supported by being elastically deformed by being sandwiched between the turbine housing and the bearing housing,
In a state where the outer edge portion of the heat shield plate is sandwiched and supported, the inner edge portion of the heat shield plate is located between the turbine wheel and the bearing housing and is in contact with the bearing housing. Machine.
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- 2016-09-08 JP JP2016175687A patent/JP2018040317A/en active Pending
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