CN110337501A

CN110337501A - 铝合金制浮动金属轴承

Info

Publication number: CN110337501A
Application number: CN201880002945.3A
Authority: CN
Inventors: 中村彰太郎
Original assignee: Nakamura Industrial Mfgco Ltd
Current assignee: Nakamura Industrial Mfgco Ltd; Nakamura Seisakusho KK
Priority date: 2017-11-20
Filing date: 2018-08-12
Publication date: 2019-10-15
Also published as: JP2019094524A; WO2019097782A1; JP6294556B1

Abstract

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。

Description

铝合金制浮动金属轴承

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。

另外，公开了发明名称为“具备浮动金属的轴承”的技术(参照专利文献2)。具体而言，公开了“一种具备浮动金属的轴承，该浮动金属设置成与旋转轴的外周之间具有第一滑动面间隙且与轴承机室的内周之间具有第二滑动面间隙，其特征在于，利用中心一致并与该旋转轴正交的平面剖切的切口处的上述第一滑动面间隙和第二滑动面间隙中的至少1个在周上不恒定而成为由多个渐减构成的形状，且向该滑动面间隙供油的供油孔设置于该间隙最大的部位。”，而成为公知技术。然而，专利文献2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。

另外，公开了发明名称为“涡轮增压器用的推力轴承的制造方法及涡轮增压器用的推力轴承”的技术(参照专利文献3)。具体而言，公开了“一种涡轮增压器用的推力轴承的制造方法，其特征在于，包括：得到压粉芯材的工序、将压粉芯材向模具内供给的工序、进行压缩成型的成型工序，并包括形成机油的流路并形成压粉成型体的工序、烧结工序，相当于金属粉末的部分接合，滑动性及耐磨损性优异。”，而成为公知技术。然而，专利文献3所记载的技术并未解决作为本发明的课题的使用铝合金所带来的轻量化。

需要说明的是，在已经生产并投入实际使用的浮动金属轴承中，以旋转体的惯性矩降低和轴振动的提高为目标，存在涡轮叶轮使用钛铝合金制的技术，或者叶轮及涡轮轴使用镁合金制的技术。上述技术成功地将旋转体的旋转力矩降低42％，而且使轴的弯曲共振转速上升44％，实现了商品化。然而，现状是轴承本身没有使用铝合金，关于作为旋转体的一部分而旋转的轴承金属的轻量化还使用钢合金制等的结构，期待更轻量的铝合金制的浮动金属轴承的出现。

专利文献1：日本特开2013-209934号

专利文献2：日本特开平1-193409号

专利文献3：WO2014010429A1号

专利文献4：日本专利第5477930号

发明内容

本发明为了解决上述的减轻轴承损失这样的课题，着眼于通过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减少涡轮延迟，另一方面，现状是由于与铸铁或者其他的非铁金属的合金等相比耐热性、耐磨损性低这样的铝的特性，而作为以往在高温下使用的排气涡轮式涡轮增压器中使用的轴承的原料难以选择铝，本发明的课题在于提供一种能够作为解决了上述这些问题的排气涡轮式涡轮增压器用金属轴承加以利用的技术。

另外，通常在涡轮轴中采用浮动金属轴承的情况下，轴的旋转成为高速，因此存在容易产生自激振动这样的问题。针对这一点，本发明人关于减振效果高的浮动金属轴承，开发出了在轴承的等角等方位置设有正圆度不同的部分的滑动轴承并已经谋求专利化。为了进一步提高上述的技术，通过与能够实现作为上述金属轴承的课题的利用铝合金引起的轻量化的技术的组合而能够期待叠加效果，可以说更有助于课题的解决。

本发明采用如下的结构：一种滑动轴承，将排气涡轮式涡轮增压器的涡轮轴的进气侧和排气侧分别单独进行轴支承，其原料为以重量比计由10.0～11.5％的硅(Si)、0.50％以下的铁(Fe)、2.0～3.0％的铜(Cu)、0.10％以下的锰(Mn)、0.20～0.50％的镁(Mg)、0.10％以下的锌(Zn)、0.10％以下的钛(Ti)、分别为0.10％以下且合计为0.15％以下的其他各成分、剩余部分为铝(Al)组成的铝合金制。

另外，本发明也可以采用如下的结构：一种滑动轴承，将排气涡轮式涡轮增压器的涡轮轴的进气侧和排气侧分别单独进行轴支承，其原料为以重量比计由9.5～11.5％的硅(Si)、0.50％以下的铁(Fe)、4.0～5.0％的铜(Cu)、0.3％以下的锰(Mn)、0.40～0.80％的镁(Mg)、0.5％以下的锌(Zn)、0.2％以下的钛(Ti)、分别为0.10％以下且合计为0.15％以下的其他各成分、剩余部分为铝(Al)组成的铝合金制。

另外，本发明也可以采用如下的结构：在轴承孔的表面上，通过使正圆度变化而距轴芯等角等方位地连续具备多个流体润滑条件不同的区域。

另外，本发明也可以采用上述流体润滑条件不同的区域为6个的结构。

根据本发明的铝合金制浮动金属轴承，通过使原料为铝合金制，与以往的铜系相比，比重成为约三分之一，因此能够实现轻量化，发挥能够降低旋转物的惯性力并实现响应的提高和涡轮延迟的减少这样优异的效果。

另外，根据本发明的铝合金制浮动金属轴承，能够将滑动轴承在排气涡轮的两侧的叶轮的内侧分别配置两个，或者配置于外侧，或者以一方为内侧且另一方为外侧这样能够将涡轮增压器的轴承位置在涡轮轴上且在叶轮的前后选择性地配置，因此发挥能够提高由中间冷却器等构成的冷却系统、或者涡轮轴的长短等的设计的自由度这样优异的效果。

另外，通过本发明的铝合金制浮动金属轴承产生的上述的效果与本发明人已经谋求专利化的关于振动的抑制的技术的结合，能够叠加地发挥相互的效果，发挥能够提供高性能排气涡轮式涡轮增压器的优异效果。

附图说明

图1是表示本发明的铝合金制浮动金属轴承的基本结构的结构说明图。

图2是说明使用本发明的铝合金制浮动金属轴承的排气涡轮的结构的结构说明图。

图3是说明利用了本发明的排气涡轮式涡轮增压器的整体结构的配置结构说明图。

具体实施方式

本发明的最大特征在于，在排气涡轮式涡轮增压器10用的涡轮轴金属轴承中利用比重小的铝合金来实现轻量化，由此能够实现涡轮的旋转响应的提高、涡轮延迟的减少、以及振动的抑制。以下，基于附图及表进行说明。但是，并不限定于这些附图或者表所记载的形状或者结构，能够在能得到作为本发明的技术思想的创作而发挥的效果的范围内进行变更。

图1是说明本发明的铝合金制浮动金属轴承1的概要的说明图，图1的(a)是表示铝合金制浮动金属轴承1的形状的立体图，图1的(b)示出铝合金制浮动金属轴承1的从轴向观察的侧面、及从与轴垂直的方向观察的一侧剖面。需要说明的是，本发明使用于涡轮轴的进气侧叶轮(33)和排气侧叶轮(32)这两处，但是在附图上仅示出一方。

涡轮轴31的轴承使用的滑动轴承与通常同样地由全浮动金属轴承20、推力轴承21、或者推力环22构成。

推力轴承21是对向涡轮轴31施加的空气压力、由气体压力量或者振动产生的轴向的力进行支承的轴承，排气压最大也就1.5kgf/cm²(150kPa)左右，因此对推力轴承21施加的压力不那么高，以本发明的铝合金AA1、AA2制的机械特性来说能够充分应对，因此希望与浮动金属轴承20一起实现排气涡轮30的轻量化。

推力环22是在以往的滑动轴承中使用的结构，但是在本发明的分体型的铝合金制浮动金属轴承1中，不需要推力环22。

浮动金属轴承20为圆筒状的轴承，维持内外周的与轴以及轴承壳体40的间隙地相接，且旋转自如。另外，通过内外集的油膜而阻尼效果高、相对速度也低，可以说适合于高速轴承。因此，本发明解决上述的问题，并且对于搭载今后可能会日益增加的降低尺寸的小排气量的内燃机的发动机的涡轮化而言可以说是必要的技术。

供油槽24是在外周沿周向设置并将多个供油孔25连结的槽，是为了与轴承壳体40之间具有油膜地保持从发动机侧供给的润滑油并提高浮动性而有效的结构。

供油孔25是从外周至轴承孔26而距轴芯等角等方位的位置设置多个的机油供给用的孔部。该供油孔25优选为配置6个的结构。但是，没有限定为上述配置数，虽说是本发明的技术要点，但只要通过使流体润滑条件不同的区域存在而能得到定心效果和自激振动的抑制的效果即可，上述配置数可以自由设定。

在轴承孔26的表面，以距轴芯等角等方位等距离地连续具备多个流体润滑条件不同的区域的方式进行内表面加工，该流体润滑条件不同的区域希望采用如下的结构：在上述大致正圆的轴承孔26的表面处使正圆度稍微变化，以便在通过与大致正圆的轴的表面之间的间隙而形成的膜状的机油流路形成朝向轴芯方向的大致凸状的狭窄的流路，在该微小的膜状的流路中产生油压变化，由此从低转速区域发挥高定心效果，减轻噪声产生。

图2是说明使用本发明的铝合金制浮动金属轴承1的排气涡轮30的结构的结构说明图。如图2所示，示出排气涡轮30由排气侧叶轮32、进气侧叶轮33、涡轮轴31、分体型的浮动金属轴承20构成的结构。

排气涡轮30是将排气侧叶轮32和进气侧叶轮33配置并固定在涡轮轴31的两端的旋转体。

排气侧叶轮32是用于将废气的能量作为旋转运动来吸收的叶轮，经由涡轮轴31向设置于相反侧的端部的进气侧叶轮33传递。为了高效地吸收基于上述废气的动作流体并使其向旋转运动变化，而将多个叶片成型为适合于增压的形状，另外，在汽油发动机中，由于存在废气的温度超过1000℃的情况，因此需要能耐受上述温度的原料。需要说明的是，以往将陶瓷原料或者钛合金等使用于一部分的竞技车辆等，不过陶瓷虽然耐热性优异，但是容易发生破裂等，钛合金制的造价高而具有成本方面的问题。因此，在本发明中，目的是通过在轴承中使用铝合金来提高旋转体的惯性力引起的增压的响应，因此对于在同一轴芯上旋转的排气侧叶轮32来说，尽可能地实现轻量化是有效的。

进气侧叶轮33是用于通过排气侧叶轮32借助废气旋转的旋转驱动力而旋转，使从大气中流入的自然空气压力和流速增加并向缸体内压入的叶轮。需要说明的是，由于涡轮成为20万rpm左右的高旋转，因此在叶轮32的叶片的前端附近成为超过音速的速度，也因空气阻力而被加热，也需要针对上述空气的接触的强度。

在滑动轴承的设计中，需要预先明确地掌握使用温度、载荷、滑动速度、对象材料材质、转矩、精度、环境、运动形态、期待寿命等各种条件。在本发明的铝合金制浮动金属轴承1中，需要考虑轴承材料的允许面压、允许滑动速度，并且需要进行使用温度、对象材料材质、润滑条件等的研究。

利用作为面压P(Pa)与滑动速度V(m/min)之积而表示的PV值，来判定轴承材料的能够使用的运转允许范围。但是，面压及滑动速度也存在各允许值，能够使用的范围成为以面压和滑动速度分别确定允许值的PV曲线。需要说明的是，滑动速度V的计算式通过V＝π×d×nX10^-3求出。

图3是将本发明的铝合金制浮动金属轴承1组装到排气涡轮式涡轮增压器10的状态的概要说明图，示出在对涡轮轴31的排气侧和进气侧进行轴支承的轴承壳体40分别组装了分体型的浮动金属轴承20的状态。

涡轮增压器壳体50是将排气侧叶轮32包裹且由废气的导入部分及喷出部分构成的部件，发挥使来自发动机的废气加速并向排气侧叶轮32引导的作用。上述涡轮增压器壳体50为了直接引导废气而始终曝露在高温下，通常使用具有耐热性、散热性、及难以热膨胀等特性的铸铁制的结构。

轴承壳体40处于涡轮增压器壳体50与压缩机壳体60的中间，具备涡轮轴31的轴承部，具有将前述两壳体结合并支承的功能。对于本发明的铝合金制浮动金属轴承1的结构，例示了在进气侧和排气侧分别单独地通过轴承壳体40对浮动金属轴承20进行轴支承的结构的情况。

压缩机壳体60将进气侧叶轮33包裹，由空气的吸入部分及喷出部分构成，具有引导空气并将通过进气侧叶轮33赋予的动压转换成静压的功能。

如图1～图3所示，本发明从外观上看起来与通常的浮动金属轴承20没有任何变化。然而，本发明的技术要点不是从外观上就能够判断的，而是对于以往无法使用的铝合金进行改良并可以利用这点，关于其结构的混合比率如表1所示。

[表1]

表1表示向基础的金属混合的各种金属的比率，将本发明的技术方案1或者2的发明分别从上方起依次作为铝合金AA1和AA2而示出，在其下方，示出以往使用于涡轮轴31的铜系合金，能够进行比较。

通过含有硅(Si)而抑制由热引起的膨胀，实现耐磨损性的提高，期望硅的含有率为9.5Wt％至11.5Wt％的范围以内，更优选为10.0Wt％至11.5Wt％的范围以内。

为了防止烧结而含有铁(Fe)。但是，如果铁的含量增加，则会使强度降低。含有率优选为0.5Wt％以下。

为了提高强度而含有铜(Cu)。另外，通过还加入镍而能够进一步提高强度。期望含有率为2.0Wt％～5.0Wt％范围以内，优选为2.0Wt％～3.0Wt％或者4.0Wt％～5.0Wt％的任一范围以内。

锰(Mn)能够保持铝的耐蚀性不变而提高强度，通过含有镁(Mg)进一步提高其强度。期望含有率为0.3Wt％以下的范围以内，更优选为0.1Wt％以下。

通过含有镁(Mg)而能够提高强度和耐蚀性。但是，仅是进行冷加工会由于老化而强度下降，因此进行稳定化处理。特别是在高温下使用的排气涡轮式涡轮增压器10中，存在应力腐蚀破裂的问题，因此需要软质材料的庇护。此外，当以一定的含有比含有镁(Mg)和硅(Si)时，有助于因热处理而引起的时效硬化。含有率为0.2Wt％～0.8Wt％的范围以内，优选为0.2Wt％～0.5Wt，通过热处理而成为铝合金中强度最高的合金。含有率优选为0.5Wt％％或者从0.4Wt％至0.8Wt％的任一范围以内。

锌(Zn)与镁(Mg)一起含有，以下，更优选为0.1Wt％以下。

钛(Ti)能够实现晶粒微细化、机械性质提高，或者在Al-Cu系合金等中能够实现收缩裂纹防止。但是，当含量过多时，产生熔融金属粘性增加的问题。期望含有率为0.2Wt％以下的范围以内，更优选为0.1Wt％以下。

本发明的铝合金AA1、AA2为上述的组成。作为在以往的滑动轴承中使用的金属，使用了白合金、铜合金、钢合金等。上述白合金的室温下的耐烧结性、顺应性、埋收性良好，如果在静载荷用轴承中使用，则可以说是最佳的原料。但是，作为曝露在高温下的排气涡轮式涡轮增压器10的涡轮轴31中使用的轴承的原料来说限度低。

铜铅合金或者铅青铜合金等是取代上述的白合金作为轴承的原料进行研究的材料，是改善白合金缺点并能够具备更高的耐磨损性等的金属。但是，以铜为基础进行了合金化的材料的大多数存在铜向轴渗透产生的问题，为了解决上述问题，目前在表面进行涂层，因此具有成本高且制造工序中的劳力或者时间增大的问题。

因此，也已经开发了比重小的铝合金的轴承，使锡或者铅的软质的元素作为独立的成分存在的Al-SA、AlCu等也被使用。在日本，作为合金的技术，作为以铝为基础的合金的技术而将铝合金使用于轴承的情况下，能够兼具强度和柔软度这两者的特性，发挥通常在无镀敷下能够使用这样的以往产品所没有的有利效果。在上述铝合金中，使锡的含量增加并且耐烧结性和耐腐蚀性优异的Al-Sn系合金、或者含有硬质物的硅(Si)的Al-Sn-Si系合金，耐磨损性及耐疲劳性优异而成为汽车发动机用轴承的主流，也是由于日本的提案而向ISO标准追加的合金的一种。

因此，如果在高温化的轴承中也能够利用比重小的铝合金，则能够构成轻量的排气涡轮30，可以说是能够消除上述追随性的问题、热传导等的较多的问题点。但是，铝(Al)的熔点为约660℃，再结晶温度为约200℃而较低，而且使蠕变反应在180℃下发生等，在对于200℃附近使用的排气涡轮式涡轮增压器10的涡轮轴31进行轴支承的轴承中无法使用。

因此，在本发明中，排气涡轮式涡轮增压器10的涡轮轴31附近的润滑油有时会上升至130℃～150℃附近，因此可以说需要将轴承设为至少在150℃左右、优选200℃左右不发生蠕变、强度及硬度等机械特性不降低的合金。

因此，本发明人研究开发将上述各个问题全部消除的铝合金制浮动金属轴承1的原料，完成了本发明的铝合金制浮动金属轴承1。

表2示出对本发明的铝合金的机械特性进行调查的结果。作为调查对象的材料是将挤压材料在室温下进行调质(T6处理)后的材料。调查项目是拉伸强度(MPa)、0.2％屈服强度(MPa)、伸长率(％)、以及硬度(HRB)。

[表2]

调质是设想产品在150℃及200℃下使用了100小时的状态而进行的，在T6处理后进行了硬度及拉伸强度测定。需要说明的是，上述T6处理是为了提高铝合金的机械性质、强度、硬度及机械加工性而将人工地进行析出时效的处理组合的热处理，进行固溶、淬火、回火。

线膨胀系数是间隙的设计上必要的材料的特性，表示沿特定的方向伸缩的伸缩率，与伴随着体积的变化而膨胀的热膨胀系数不同，根据形状而系数变化。在本发明中，轴承与轴之间的间隙这样的特定方向的膨胀成为问题，但是铝合金AA1、AA2的线膨胀系数分别成为22.2×10^-6/℃和20.810^-6/℃，具有与现有产品的代表性的铜合金(C1100：拉伸强度215N/mm²～315N/mm²、伸长率2％～10％、硬度80以下)制的金属轴承使用的17.7×10^-6/℃大致同等的线膨胀系数，表现出与最为普及的黄铜制的20.5×10^-6/℃同等的膨胀特性，因此热影响产生的间隙变化表现出与以往的铜合金制或者黄铜制的滑动轴承同样的情况。但是，上述数值考虑了与作为以往使用的黄铜制等的滑动轴承的对象的涡轮轴31对应的膨胀特性，如果涡轮轴31的原料变化，则只要对应于该原料而分开使用AA1和AA2即可，可知本发明的铝合金制浮动金属轴承1能够利用。

关于硬度，在浮动金属轴承20中，在旋转初期接触，当旋转开始时，轴承上行至油膜上，因此在对于摩擦的耐磨损性方面是有利的结构，能得到高耐久性，另一方面，由于与涡轮轴31的关系而适当需要硬度差。当上述硬度差少时，容易磨耗。因此，在本发明中，具有以往的涡轮增压器用涡轮轴轴颈轴承使用的铜合金例如BM-9E(75HRB)、YZ5X(72HRB)、P-31C(83HRB)、AT-3E(90HRB)这样的常温下的硬度，在本发明中，AA1为79HRB，AA2为85HRB，虽然在200℃下能观察到硬度稍微降低，但是AA1具有60HRB，AA2具有71HRB这样的硬度，可知即使与上述铜合金相比也能维持充分的性能。

需要说明的是，关于拉伸强度也为BM-9E(490N/mm²)、YZ5X(250N/mm²)、P-31C(590N/mm²)、AT-3E(660N/mm²)这样具有幅度，但是本发明在200℃下AA1为426N/mm²且AA2为458N/mm²，在150℃下AA1为359N/mm²且AA2为393N/mm²，具有包含于该范围的拉伸强度。需要说明的是，这是因为，在排气涡轮式涡轮增压器10的涡轮轴31中、作为从废气承受的压力而径向方向的载荷小，因此不要求高拉伸强度。

将本发明的铝合金AA1、AA2的加热状态下的机械特性示于表3。需要说明的是，关于常温下的机械性质，作为T6处理后的调质而进行T6处理，但是该T6处理是为了提高铝合金的机械性质、强度、硬度、及机械加工性而将人工地进行析出时效的处理组合的热处理，进行固溶、淬火、回火，是假定产品在150℃及200℃下使用了100小时而进行的实验结果。

[表3]

需要说明的是，在将表1所示的由铝合金AA1、AA2组成的合金调查了表2所示的机械性质之后，通过如下的步骤调查了高热下的机械性质的变化。具体而言，在固溶处理后，对于人工时效硬化处理的材料不积极地进行冷加工而在调质(T6(JIS标准))之后，边返回室温边放置，在拉伸试验片加工后进行常温下的测定并通过拉伸试验器的加热器将试验温度分别以150℃和200℃加热100小时，实施了该加热状态下的拉伸试验等的结果示于表3。

作为上述的机械性质的测定结果，根据常温以及150℃或者200℃加热状态下的机械特性的变化，对在使用本发明的铝合金AA1、AA2的排气涡轮式涡轮增压器10中采用的情况进行研究。轴承承受的温度以发动机机油的温度为上限，因此通常仅上升为150℃左右。根据润滑油温度，至少没有150℃、优选200℃下的被加热的情况。因此，能够确认到在上述温度区域中，不会产生自激振动及噪声发生，能够实现与轻量化相伴的涡轮延迟的减轻、响应的提高。另外，关于100小时左右的使用后的磨耗状态，完全未观察到对能够测定的范围内的表面粗糙度或者正圆度造成影响。

本发明人在修改表面粗糙度、正圆度等各种加工条件的过程中，经历了即便使高精度的正圆度特性、表面粗糙度特性提高也难以抑制来自涡轮增压器的噪声的产生、即成为该噪声的原因的振动的产生的过程，在通过使轴承孔26的内表面的正圆度稍微变化为多边形的位置难道就不能够抑制振动的产生吗这样的构思下，使正圆度进行各种变化而对振动、噪声产生的有无反复进行实验，完成了能够减轻振动的产生的技术“低振动型浮动金属轴承”(参照专利文献4)(以下，称为“低振动滑动轴承”)，通过设为使用了本发明的铝合金制浮动金属轴承1的铝合金AA1、AA2原料的低振动滑动轴承，能够叠加地发挥由相互的技术产生的效果。

即，低振动滑动轴承的发明在从低转速区域至高旋转区域能得到高定心效果和抑制噪声的产生的效果，但是上述发明的效果是从旋转的开始产生的效果，因此通过构成旋转体的部件之一的浮动金属轴承20的轻量化，也能实现涡轮增压器整体的轻量化，能够实现涡轮延迟的抑制、响应的提高、自激振动、杂音等噪声的产生的抑制。

因此，优选采用如下的结构：在本发明的铝合金制浮动金属轴承1的轴承孔26的表面，距轴心等角等距离地具备多个流体润滑条件不同的区域，在轴承孔26的表面使间隙稍微变化，在机油流路内形成朝向轴芯方向的大致凸状的狭窄的膜状的流路，由此产生油压变化。

此外，上述流体润滑条件不同的区域设为以将朝向轴芯的大致凸状的狭窄的膜状的流路与朝向外周方向的大致凹状的宽广的膜状的流路平滑地连结的方式使间隙变化的区域的情况也有效。

作为上述结构的效果的定心性(自定心功能)如根据雷诺方程式产生的压力的分布那样，当将正圆度稍微不同的部分配置于等角位置的同一圆周缘部时，因旋转而产生的压力变化始终以相同大小在同一圆周上等间隔地产生，因此由于其压力差而在涡轮轴31始终产生朝向中心的力，即使旋转速度低，其定心效果也与旋转大致同时地产生。因此，如果涡轮和旋转的轴承的重量能够轻量化，则能够解决本发明的课题，能够提供响应的提高、涡轮延迟的减轻、自激振动的抑制、及以振动为起因的噪声的产生的降低的排气涡轮式涡轮增压器10。

通过设为上述的结构，利用各种测定结果以及实验确认了能够更轻量且小型化，未发现最成为问题的高温下的与铝合金的机械特性的降低相伴的作为轴承的性能的降低，发挥使增压用的高旋转下的振动、噪声减轻的效果。

产业上的可利用性

根据本发明的铝合金制浮动金属轴承，从以往的涡轮增压器不会花费大的成本或者劳力，就能够提供能够实现响应的提高、涡轮延迟的减轻、自激振动的抑制的排气涡轮增压器式涡轮增压器，这一点在今后日本的汽车产业中的可利用性高。

附图标记说明：

1 铝合金制浮动金属轴承

10 排气涡轮式涡轮增压器

20 浮动金属轴承

21 推力轴承

22 推力环

24 供油槽

25 供油孔

26 轴承孔

30 排气涡轮增压器

31 涡轮轴

32 排气侧叶轮

33 进气侧叶轮

40 轴承壳体

50 涡轮增压器壳体

60 压缩机壳体

AA1 铝合金

AA2 铝合金

Claims

1.一种铝合金制浮动金属轴承(1)，是将排气涡轮式涡轮增压器(10)的涡轮轴(31)的进气侧和排气侧分别单独地进行轴支承的滑动轴承，其特征在于，

其原料为铝合金(AA1)制，该铝合金(AA1)以重量比计由10.0～11.5％的硅(Si)、0.50％以下的铁(Fe)、2.0～3.0％的铜(Cu)、0.10％以下的锰(Mn)、0.20～0.50％的镁(Mg)、0.10％以下的锌(Zn)、0.10％以下的钛(Ti)、分别为0.10％以下且合计为0.15％以下的其他各成分、剩余部分为铝(Al)组成。

2.一种铝合金制浮动金属轴承(1)，是将排气涡轮式涡轮增压器(10)的涡轮轴(31)的进气侧和排气侧分别单独地进行轴支承的滑动轴承，其特征在于，

其原料为铝合金(AA2)制，该铝合金(AA2)以重量比计由9.5～11.5％的硅(Si)、0.50％以下的铁(Fe)、4.0～5.0％的铜(Cu)、0.3％以下的锰(Mn)、0.40～0.80％的镁(Mg)、0.5％以下的锌(Zn)、0.2％以下的钛(Ti)、分别为0.10％以下且合计为0.15％以下的其他各成分、剩余部分为铝(Al)组成。

3.根据权利要求1或2所述的铝合金制浮动金属轴承(1)，其特征在于，

在轴承孔(26)的表面上，通过使正圆度变化而距轴芯等角等方位地连续具备多个流体润滑条件不同的区域。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的铝合金制浮动金属轴承(1)，其特征在于，

所述流体润滑条件不同的区域为6个。