需求有望快速扩大的涡轮增压器

涡轮增压器原本是许多赛车和跑车为提高速度和最高输出功率而配备的装置其鼎盛期出现在上世纪80年代。虽然在当时与燃效属于此消彼长的关系,但近年来,随着发动机为符合环境法规而向小型化发展,作为弥补输出功率不足的输出功率辅助装置,涡轮增压器成为了关注的焦点,其活跃的舞台也逐渐扩大到了普通汽车和环保汽车。

汽车涡轮增压器用高耐热性滚珠轴承组件

左右涡轮增压器性能的轴承

涡轮增压器能通过重复利用原本直接废弃的尾气,提高发动机的燃烧效率,以较少的发动机容量获得较大的发动机输出功率。涡轮增压器利用发动机气缸排出的废气的压力,使涡轮机和同轴上的压缩机旋转。汽车吸入的空气经压缩机压缩后送入气缸,以增加空气的进气量,提高燃烧效率。涡轮机和压缩机发挥着向发动机高效输送压缩空气的重要职能。2008年,美蓓亚三美开始着手开发直接关系到旋转效率的涡轮机主轴用新型轴承。

涡轮增压器的结构

涡轮增压器利用发动机气缸排出的废气的压力,使涡轮机和同轴上的压缩机旋转。汽车吸入的空气经压缩机压缩后送入气缸,以增加空气的进气量,提高燃烧效率。涡轮机和压缩机发挥着向发动机高效输送压缩空气的重要职能。2008年,美蓓亚三美开始着手开发直接关系到旋转效率的涡轮机主轴用新型轴承。

涡轮机主轴用轴承在以超过800℃的超高温尾气为动力源的涡轮机中使用,必须始终浸泡在润滑油中,耐受超过20万转的超高转速。因此,普通汽车配备的涡轮增压器此前大多采用能耐受严酷环境的油润滑轴承。但油润滑轴承由于结构的关系,加减速时摩擦阻力大,速度随动性比滚珠轴承差(尤其是发动机在低温下启动时),从踩下油门到涡轮增压器使进气压升高,其间会发生延时,驾驶员因为感觉到加速迟钝,会无谓地加大油门,从而导致燃效下降。在城市中实际行驶要频繁地重复加减速,给实际燃效造成了影响。

传统的油润滑轴承(别名:含油轴承/金属轴承)
  • 小型
  • 低扭矩性
  • 耐久性
  • 耐热性
  • 新轴承需要具备的条件

为了解决这些问题,新型滚珠轴承需要进行的改善主要有4项:与发动机组件一同实现小型化、高耐久性和耐热性,以及低扭矩性。而且,要想在普通汽车和环保汽车中得到广泛采用,还必须实现量产性。自创业以来一直在磨练轴承生产技术的美蓓亚三美迎来了挑战。

开发符合诸多条件
的高耐热性滚珠轴承组件

提高效率并缩短了汽车加速的延时。

备有6mm、10mm、12mm共3种轴径
适用于1.4L~10L的排气量

滚珠轴承的构造虽然比油润滑轴承复杂,但通过组合多种原材料的零件,解决了耐久及耐热性的课题。内圈和外圈的材质采用飞机用喷气式发动机主轴承使用的M50,滚珠材质则采用重量轻发热量低,适合高速旋转的陶瓷材料。并且通过对保持器实施特殊表面处理,提高了滚珠的旋转效率。在通过组件化实现小型化的基础上,还减轻了涡轮增压器制造商的组装负担,并提高了零件整体的稳定感和平衡度。

滚珠轴承组件的截面图
滚珠轴承与油润滑轴承的机械损失比较
实际的流体分析画面

依靠美蓓亚三美的全球合作
实现先进的产品开发

在开发和量产新型滚珠轴承组件的道路上,美蓓亚三美的全球技术开发实力和生产体制不可或缺。德国子公司 myonic 负责基本设计和开发,同为德国子公司的PMDM负责流体和热分析等分析业务。此外还有日本的轻井泽工厂负责试制和量产设计,泰国的邦芭茵工厂负责进行量产,可以说将事业遍布全球的美蓓亚三美集团的优势发挥到了极致。

2008年加入美蓓亚三美集团的myonic,是一家拥有70多年航空、医疗用特殊滚珠轴承制造经验的老牌制造商。而PMDM则拥有通过开发硬盘驱动器培育出的流体和热分析等高超技术。两家公司实施耐久和耐热性相关的热分析,并对用作滚珠轴承润滑材料的润滑油实施流体分析,在反复的试制和测试中,开发出了满足诸多条件的产品。

而且,作为美蓓亚三美全球生产的母工厂,轻井泽工厂与myonic和PMDM的开发同步,通过反复进行试制,将新型滚珠轴承组件落实到了可以投入量产的设计。主力生产基地泰国邦芭茵工厂也在一丝不苟的严格品质管理之下,为世界各地的普通汽车和环保汽车生产着支撑其动力核心的高耐热轴承组件。

采访

绝对的技术实力与坚实的全球合作

滚珠轴承事业部 轻井泽工厂

美蓓亚三美作为日本第一家微型滚珠轴承专业制造商,自1951年创业以来,一直引领着全世界微型滚珠轴承的开发和生产,持续进行着迎合时代需求的研发。本次的高耐热性滚珠轴承组件也通过运用美蓓亚三美长期培育的技术,实现了高性能产品的量产化。通过一件产品的开发和生产,德国、日本、泰国的技术人员们朝着同一个目标携手并进,在美蓓亚三美集团中实现了有机合作。哪怕是再复杂的滚珠轴承,凭借美蓓亚三美的技术实力,只要有设计图就能制造。作为微型滚珠轴承制造的领先企业,我们可以自豪地说:没有我们造不了的微型滚珠轴承。

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