[发明专利]铝合金制浮动金属轴承

说明书

本发明提供铝合金制浮动金属轴承。为了解决使轴承损失减轻这一问题，而利用比重小的铝来实现轴承的轻量化，提高旋转的追随性，并且使涡轮延迟减少，实现自激振动的抑制和由杂音产生的噪声的降低。滑动轴承的原料设为铝合金制，该铝合金以重量比计由硅(Si)、铁(Fe)、铜(Cu)、锰(Mn)、镁(Mg)、锌(Zn)、钛(Ti)、其他各成分的合计及除此以外的剩余部分为铝(Al)组成，并且采用了在进气侧和排气侧两侧的浮动金属轴承的成为承接部的轴承壳体上分别单独进行轴支承的结构。

技术领域

本发明涉及滑动轴承，详细而言，涉及使汽车用的排气涡轮式涡轮增压器的涡轮轴的轴承以轻量的铝合金为原料的浮动金属轴承技术。

背景技术

汽车用排气涡轮式涡轮增压器是根据飞机技术而转用作汽车的内燃机中使用的增压装置的技术，其中，飞机技术提高空气的密度而向燃烧室输送更多的氧，从而即使在大气层中也能够实现氧浓度低的高度的飞行。就汽车用排气涡轮式涡轮增压器而言，从开发最初直至现在为止的期间经历很多变迁才达到现在的程度，开发最初的目的为输出的提高，在1973年最初在汽车上搭载了排气涡轮式涡轮增压器的BMW公司的2002涡轮发挥出约30％的输出提高效果而出现，在日本，之后，存在与DOHC(双顶置凸轮轴)的组合、基于中间冷却器的进一步的高输出化、涡轮叶片的陶瓷化、涡轮轴采用滚珠轴承等的汽车制造商展开高输出竞争的时代背景。

这样，与排气涡轮式涡轮增压器相关的技术逐渐提高，近年来的需求将目光指向化石燃料枯竭化的避免、废气对环境的影响、环境负荷降低，适合于以欧洲为中心的小型柴油发动机、在日本推行的小排气量汽油发动机、能够从低转速区域增压的排气涡轮式涡轮增压器的开发成为当务之急。

通常，排气涡轮式涡轮增压器利用从内燃机排出的废气作为动力，因此排气侧叶轮被暴露于超过800℃的超高温的燃烧气体中，轴承也会因来自这种废气的传热而温度上升，温度上升和温度下降进行反复等，温度变化也激烈，另外，为了能够耐受必须耐受达到20万转的程度的超高速旋转这样的始终严苛的环境，需要对其原料的选择进行充分的研究。

进而，滑动轴承的加减速时的摩擦阻力大，从打开油门到进气压上升为止的增压的追随性比滚珠轴承差，因此，有时产生增压时滞的问题、因过度踩踏油门而引起的燃耗降低。需要说明的是，在要求追随性能的一部分竞技车辆等中，有时也使用由接触导致的轴承损失低的滚珠轴承，但是具有以绕涡轮轴的旋转体的惯性矩增加为起因的振动或者成本方面的问题。

另外，涡轮轴通常多在进气侧和排气侧的外侧或者内侧这两处由浮动型的轴承或者滚珠型的轴承进行轴支承，但是这两个轴承必须加工成相对于轴芯不产生偏离。如果这种加工精度产生偏差，则成为振动或者噪声的原因。因此，在一部分的排气涡轮式涡轮增压器中，出现了将两个滚珠轴承一体化后设置于轴承壳体的轴承部的结构。根据上述结构，可认为轴芯不会晃动而能实现振动的抑制。然而，在滚珠轴承中，出现在绕轴的旋转体产生的惯性矩增大，产生自激振动这样的问题，以此为原因而产生噪声这样的问题尚未得到解决。

需要说明的是，一直以来，为了解决上述的问题，除本发明人以外也提出了各种技术方案。例如，公开了发明名称为“涡轮增压器”的技术(参照专利文献1)。具体而言，公开了“一种涡轮增压器，其具备：将涡轮增压器与压缩机连结的轴；具有将上述轴支承为能够转动的轴承部的轴承壳体；夹装于上述轴与上述轴承部之间的滑动轴承，其中，上述轴承部由铝系材料形成，上述轴由钢铁材料形成，上述滑动轴承由铜系材料形成。”，而成为公知技术。然而，专利文献1所记载的技术并未解决作为本发明的课题的使用铝合金制所带来的轻量化。