[发明专利]轴承装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种轴承装置，其由安装于汽车用自动变速器(AT)或各种辅件的旋转轴和支撑它的滑动轴承构成，若更详细地叙述，则涉及一种轴承装置，其中旋转钢轴通过调质、表面硬化处理等得到硬化，在苛刻的滑动条件下滑动。

背景技术

专利文献1：日本特开平2-102912号，其中公开了将S45C调质轴(硬度HRc55)与铝系合金滑动轴承组合的轴承装置。

专利文献2：日本特开平2-57653号公报涉及将调质钢轴(S45C，HRc=55)与铝合金滑动轴承组合的轴承装置，该铝合金为如下的铝合金：在以%重量计含有7~20%的Sn、0.1~5%的Pb、1~10%的Si以及合计为0.3~3.0%的Cu、Mg、Zn中的1种或2种以上，同时含有合计为0.01~1.0%的Cr、Mn、Fe、Ni、Co、Ti、V、Zr中的1种或2种以上，剩余实质上由Al构成的Al-Sn系轴承合金中，添加0.01~1%的Sb，在Al基质中使Si粒子以球状、椭圆状或前端带有圆形的形状分散、析出。专利文献1提出的带有圆形的Si粒子实现理想的点接触状态，此外通过添加Sb实现基底的强化。该铝合金的硬度为Hv40多。

专利文献3：日本特开平6-235038号公报也涉及将调质钢轴(S45C，HRc=55)与铝合金滑动轴承组合的轴承装置，该铝合金如下形成：以%重量计含有7~20%的Sn，0.1~5%的Pb，1~10%的Si，0.01~1.0%的Cr、Mn、Fe、Ni、Co、Ti、V、Zr中的1种或2种以上，同时含有合计为0.3~3.0%的Zn和Mg，此外含有0.01~0.1%的Sb，剩余实质上由Al构成，在Al基质中使Si粒子以球状、椭圆状或前端带有圆形的形状分散、析出，与该Si粒子毗邻地使Sn-Pb合金粒子析出。该合金的硬度为Hv40弱。

专利文献4：日本特许第3472284号涉及“铝系轴承合金，其特征在于，含有1.5~8%质量的Si，余量实质上由Al构成，相对于存在于滑动表面的Si粒子的总面积，粒径不足4μm的Si粒子的面积占20~60%，粒径为4~20μm的Si粒子的面积占40%以上。”，粒径为4~20μm的Si粒子(面积比为40%以上)有助于耐磨损性，粒径不足4μm的Si粒子(面积比为20~60%)有助于耐疲劳性。

耐磨损性试验在反复启动-停止的条件下进行，说明粒径为4~20μm的Si粒子承受匹配轴的载荷，未发生陷入Al基质或脱落。对于实施例中的匹配材料S55C (调质状态无记载)示出优异的耐磨损性。

非专利文献1：“                                               (社团法人汽车技术协会学术演讲会预印本)No. 46-99, 211 (耐磨损性提高的铝合金轴承的开发)”研究了对于淬火钢制匹配轴(Hv720~850)，Al-Sn-Si合金的耐磨损性，进行如下考察。

“随着磨损的推进，仅较软的铝合金基质磨损，在滑动面发生Si的浓集。若滑动表面的Si量增加，则Si所承受的载荷分担也增多，轴承的磨损得到抑制，但在粒径小的情况或硬度低的情况下，由于因滑动导致的Si的脱落和因磨损的推进导致的Si的浓集重复发生，所以表面的Si浓度不变，从而磨损推进。另一方面，在粒径大、硬度高的情况下，由于Si牢固地保持于合金中，不发生脱落，所以磨损难以推进。”

基于该考察，开发了具有Al-4.5Sn-2.7Si-1.5Cu-0.2Cr-0.15Zr的组成的轴承合金。该合金的特点如下所示。

(1) 将铝轴承合金中作为硬质物含有的Si的大小设定为平均粒径5.5μm，将合金硬度设定为53HV的开发材料相对于现有材料示出3~4倍的耐磨损性。

(2) 耐磨损性提高的机制被认为是由于在滑动面浓集的Si牢固地保持于合金中，从而可支撑载荷。

(3) 即使在5.5μm的平均粒径下，也可通过重新研究组织和合金强度，得到在往复运动载荷下与现有材料同等，在旋转载荷下优于现有材料的耐疲劳性，对于耐咬粘性也得到优于现有材料的结果。

需说明的是，上述开发合金的特性以Al-12.5Sn-2.7Si-1.8Pb-1Cu-0.2Cr为比较合金进行评价。