[發明專利]滑動軸承、制備方法以及內燃機

無效

• 申請號: 201080033901.0
• 申請日: 2010-06-16
• 公開（公告）號: CN102575324A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 保羅·若澤·達羅查·莫爾登特
• 申請（專利權）人: 馬勒國際公司;馬勒發動機零部件巴西有限公司
• 主分類號: C22C32/00
• 分類號: C22C32/00;C23C4/12;F16C33/12;F16C33/14
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司 11112
• 代理人: 丁業平;金小芳

技術領域

本發明涉及通過冷噴涂(Cold?Spray)或冷氣動力噴涂(Cold?GasDynamic?Spray)法制備或形成的滑動軸承(以曲軸軸承為例)，所述滑動軸承具有可提高其耐用性和性能的組成。

本發明還涉及制備所述滑動軸承的方法，以及具有至少一個如上所述的滑動軸承的內燃(IC)機。

背景技術

大多數內燃機，如二沖程發動機和奧托(Otto)/柴油循環四沖程發動機，都包括一個或多個連接至連桿的往復活塞，該連桿將活塞的線性運動轉換為軸(稱為曲軸)的旋轉?；钊木€性運動是在“爆發”沖程過程中產生的，并且被轉換為曲軸的旋轉，這對驅動車輛和進行其他工作是有用的。

內燃機操作簡單并且在理論上是公知的，但是由于涉及高負荷，因此必須避免曲軸出現過度的徑向和軸向移動，否則將會極大地降低發動機的耐用性和可靠性。

約束曲軸以避免其出現徑向和軸向移動的部件稱為軸承。此外，一些內燃機還具有也是通過軸承的方式加以約束的其他可旋轉的軸(如凸輪軸、平衡軸等)。

換句話說，軸承是具有這樣表面的任何元件，該表面直接(或通過固體或液體潤滑劑)抵靠在發生相對滑動運動的另一個表面上。軸承的主要目的在于將負荷從一個表面轉移到另一個滑動表面上。

幾乎所有發動機都最少具有兩個主軸承，這兩個主軸承分別在曲軸的兩個末端，并且它們通常具有比曲軸銷的數目多一個的軸承。主軸承的數目是兼顧由較多的軸承所帶來的額外的尺寸、成本和穩定性以及由較少的軸承所帶來的緊湊性和輕質這兩方面的效果而做的折衷。這兩方面都具有性能上的優點，這是因為曲柄越短、越穩定，發動機的平衡性就越好。

二十世紀初，內燃機中常常具有許多軸承約束著曲軸，這是因為這些老式發動機不能接受很高的轉速(每分鐘的轉數)并且產生的動力并不顯著。就所產生的動力的量而言，這些發動機的能量效率通常較低且燃料消耗也高。

在二十世紀六十年代這十年之后，發動機的發展主要集中在提高能量效率，所得到的發動機更小、更有力，結果，它們的轉速高得多，因而動力增強。這些因素的組合(高轉速和動力的增強)使軸承得到高度發展。鑒于燃料的高成本和全球變暖，相對于產生的動力使燃料消耗降低這是極為重要的任務，因此，如今制造更高效和更有力的小型發動機的趨勢比以往更加強烈。

此外重要的是，需要注意，許多內燃機采用滑動軸承取代其他類型的軸承(即輥等)來約束內燃機的可旋轉軸。通常將滑動軸承設計成在流體動力學條件下運轉，但是最終，主要在發動機啟動的過程中，一個表面接觸另一滑動表面，這會產生熱量并加速其中至少一個表面的磨損。

具體就配有滑動軸承的發動機而言，曲軸是通過一系列軸向隔開的軸承(兩個、三個、四個、五個、七個等)被約束在發動機組內。每個滑動軸承包括：位于機組的弓形凹部中的滑動軸承上半部，以及通過拴固在該發動機組上的支承性軸承蓋緊緊抵靠該軸承上半部夾持的滑動軸承下半部。

最初，滑動表面是被澆鑄到外殼內的，但隨著技術的改進，軸承襯里被施加到結實的背襯支承件(backing?support)(即鋼板)上。適合用于襯里的金屬包括：鉛基合金、錫基合金、銅基合金(通常為銅-鉛和銅-鉛-錫)和鋁合金(通常為鋁-錫-銅、鋁-硅-錫和鋁-錫-銅-硅合金)。

通常，滑動軸承的制備方法包括通過以下方式使鋁基合金結合到鋼支承表面上，所述方式為：使這兩種材料帶一起穿過旋轉的圓筒體，這樣，這兩種材料帶通過機械變形而使得其總厚度降低，從而在襯里合金和背襯鋼之間提供一定的結合強度。

采用被歸為熱噴涂類(即高速氧燃料-HVOF)的沉積法、線材噴涂(wire?spray)和等離子噴涂，開發了一些可供替換的用于在支承性背襯鋼上提供軸承表面的制備方法。

一些現有文獻中示出了制備滑動軸承的方法，以下簡述其中一部分。

專利文獻GB?1?083?003涉及HVOF方法，其采用噴槍和作為原料的線材在鋼材上構建軸承襯里。由于沉積材料被加熱至約為原料熔點的溫度，因此部分已加熱的材料可以以半熔融態沉積，所以該沉積方法必然產生一些孔隙和氧化物。

此外，專利文獻GB?2?130?250是十分類似的被稱為等離子噴涂法的另一個例子，其制備具有施加到背襯支承層上的功能層的多層材料。盡管該方法不同于第一份文獻中的方法，但該方法具有同樣的缺點(涂層多孔并呈現出高的氧化物含量)。