JP2005282589A

JP2005282589A - 摺動部材及び摺動部材の表面処理方法

Info

Publication number: JP2005282589A
Application number: JP2004092898A
Authority: JP
Inventors: Tomoya Toda; 智哉戸田
Original assignee: Showa Corp
Current assignee: Showa Corp
Priority date: 2004-03-26
Filing date: 2004-03-26
Publication date: 2005-10-13

Abstract

【課題】オイル漏れ等を防止すると共に、表面に任意の図形あるいは文字等を表現することができ意匠性に優れた摺動部材及びその表面処理方法を提供する。
【解決手段】車両用サスペンションに用いられ所定の部材に対して摺動する摺動部材１０の表面１０Ａに形成される第１の被膜１４と、第１の被膜１４上に形成される第２の被膜１６、１８と、第２の被膜１６、１８の膜厚を部分的に変化させて第２の被膜１６、１８に設けた段部２０と、を有する構成とした。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば自動二輪車や自転車のフロントフォークに用いられるインナーチューブなどの車両用サスペンションの摺動部材及びその表面処理方法に関する。

従来から、車両用サスペンションの摺動部材、例えば自動二輪車や自転車のフロントフォークに用いられるインナーチューブなどの表面には、摺動性や耐蝕性を向上させるため、ＴｉＮ（窒化チタン）、ＴｉＯ_２（酸化チタン）等の被膜が形成されている。

特許第３０２３５３０号公報特開平９−１７６８３２号公報特開平９−１７６８３４号公報

ところで、上記インナーチューブは摺動する特性があるため、その表面には硬質で面粗度が小さくなり、かつ摩擦特性の優れた条件を備えた被膜を形成する必要がある。このため、インナーチューブの表面に上記した被膜をただ単に形成するだけでは、前記条件を満たす被膜にならず、また色調も単一的で意匠性に乏しいものとなる。
また、ある部材の表面にマスキングなどを用いて被膜を形成することによりその表面に任意の図形（文字）を描く公知技術は種々存在するが、この公知技術を車両用サスペンションの摺動部材、例えばインナーチューブにそのまま適用すると、インナーチューブの摺動面に所定の段差が形成されてしまうため、摺動性能が低下し、またオイル漏れなどの問題が生じてしまう。

そこで、本発明は、上記事情を考慮し、オイル漏れ等を防止すると共に、摺動面に任意の図形あるいは文字等を表現することができ意匠性に優れた摺動部材及びその表面処理方法を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、車両用サスペンションに用いられ所定の部材に対して摺動する摺動部材の表面に形成される第１の被膜と、前記第１の被膜上に形成される第２の被膜と、前記第２の被膜の膜厚を部分的に変化させて前記第２の被膜に設けた段部と、を有することを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、車両用サスペンションに用いられ所定の部材に対して摺動する摺動部材の表面には、第１の被膜及び第２の被膜といった複数の被膜が形成されているため、摺動部材の表面を保護することができる。また、第２の被膜の一部に段部が設けられているため、この段部によって摺動部材の摺動面に所定の図形や文字などを描くことができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の摺動部材において、前記段部の深さが０．０５μｍ以上０．２μｍ以下であることを特徴とする。

請求項２に記載の発明によれば、段部の深さが０．０５μｍ以上０．２μｍ以下であるため、摺動部材の摺動面の段差を極めて小さくすることができる。このため、所定の部材と摺動部材との摺動においてオイルが用いられる場合には、摺動部材が所定の部材に対して摺動する際にこの段部からオイルが漏れてしまうことを防止できる。
また、摺動部材の摺動面の段差を極めて小さくすることにより、摺動部材の摺動を滑らかにすることができる。
さらに、摺動時における所定の部材に対する摺動部材の位置ずれを防止でき、摺動部材の軸線がずれることを防止できる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の摺動部材において、前記第１の被膜は窒化チタン膜であり、前記第２の被膜は酸化チタン膜であることを特徴とする。

請求項３に記載の発明によれば、第１の被膜が窒化チタン膜であり、第２の被膜が酸化チタン膜であるため、摺動部材の摺動面が硬質でかつ面粗度が小さくなる。さらに、かかる摺動部材は摩擦や熱に対しても強く、摺動部材が早期に劣化してしまうことを防止できる。
さらに、第２の被膜である酸化チタン膜に段部を設けることにより、この段部とその他の部分とで摺動部材の摺動面の色調が変化するため、摺動部材の摺動面に図形や文字を浮き上がらせることができ、摺動部材の意匠性を向上させることができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の摺動部材において、前記摺動部材は、フロントフォークのインナーチューブであることを特徴とする。

請求項４に記載の発明によれば、摺動部材がフロントフォークのインナーチューブであるため、インナーチューブの意匠性を向上させることができる。また、インナーチューブが摺動した場合でもオイル漏れなどを防止できると共に、摺動時におけるインナーチューブの位置ずれを防止できるため、摺動性能の低下を防止することができる。

請求項５に記載の発明は、車両用サスペンションに用いられ所定の部材に対して摺動する摺動部材の表面にイオンプレーティングにより第１被膜を形成する第１被膜形成工程と、前記第１被膜の一部にマスキングを施すマスキング工程と、前記マスキング工程で前記マスキングが施されていない前記第１被膜及び前記マスキング工程で施された前記マスキングに、イオンプレーティングにより第２被膜をそれぞれ形成する第２被膜形成工程と、前記マスキングを取り除き、前記マスキング工程で前記マスキングが施されていない前記第１被膜上に位置する第２被膜及び前記マスキング工程で前記マスキングが施されていた前記第１被膜に、イオンプレーティングにより第３被膜をそれぞれ形成する第３被膜形成工程と、を有することを特徴とする。

請求項５に記載の発明によれば、第１被膜形成工程において、車両用サスペンションに用いられ所定の部材に対して摺動する摺動部材の表面にイオンプレーティングにより第１被膜が形成される。次に、マスキング工程において、第１被膜の一部にマスキングが施される。次に、第２被膜形成工程において、マスキング工程でマスキングが施されていない第１被膜及びマスキング工程で施されたマスキングに、イオンプレーティングにより第２被膜がそれぞれ形成される。次に、第３被膜形成工程において、マスキングを取り除き、マスキング工程でマスキングが施されていない第１被膜上に位置する第２被膜及びマスキング工程でマスキングが施されていた第１被膜に、イオンプレーティングにより第３被膜がそれぞれ形成される。
以上のように、本発明によれば、第１被膜、第２被膜及び第３被膜により摺動部材の表面を保護することができる。また、マスキングを用いて各被膜を形成することにより被膜の一部に膜厚の差を生じさせることができ、この膜厚差により摺動部材の摺動面に所定の図形や文字などを描くことができる。

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の摺動部材の表面処理方法において、前記マスキング工程で前記マスキングが施されていた前記第１被膜上に位置する前記第３被膜の膜厚と、前記マスキング工程で前記マスキングが施されていない前記第１被膜上に位置する前記第２被膜及び前記第３被膜との総膜厚と、の膜厚差が０．０５μｍ以上０．２μｍ以下となることを特徴とする。

請求項６に記載の発明によれば、マスキング工程でマスキングが施されていた第１被膜上に位置する第３被膜の膜厚と、マスキング工程でマスキングが施されていない第１被膜上に位置する第２被膜及び第３被膜との総膜厚と、の膜厚差が０．０５μｍ以上０．２μｍ以下とすることにより、摺動部材の摺動面に生じた段部の段差を極めて小さくすることができる。このため、所定の部材と摺動部材との摺動においてオイルが用いられる場合には、摺動部材が所定の部材に対して摺動する際にこの段差からオイルが漏れてしまうことを防止できる。
また、摺動部材の摺動面の段差を極めて小さくすることにより、摺動部材の摺動を滑らかにすることができる。
さらに、摺動時における所定の部材に対する摺動部材の位置ずれを防止でき、摺動部材の軸線がずれることを防止できる。

請求項７に記載の発明は、請求項５又は６に記載の摺動部材の表面処理方法において、前記第１被膜形成工程で形成される前記第１被膜は窒化チタン膜であり、前記第２被膜形成工程及び前記第３被膜形成工程で形成される前記第２被膜及び前記第３被膜は酸化チタン膜であることを特徴とする。

請求項７に記載の発明によれば、第１被膜形成工程で形成される第１被膜が窒化チタン膜であり、第２被膜形成工程及び第３被膜形成工程で形成される第２被膜及び第３被膜が酸化チタン膜であるため、摺動部材の摺動面が硬質でかつ面粗度が小さくなる。また、かかる摺動部材は摩擦や熱に対しても強く、摺動部材が早期に劣化してしまうことを防止できる。
さらに、マスキング工程でマスキングが施されていた第１被膜上に位置する第３被膜の膜厚と、マスキング工程でマスキングが施されていない第１被膜上に位置する第２被膜及び第３被膜との総膜厚と、の膜厚差を設けることにより、この膜厚差が生じる部分で摺動部材の摺動面の色調が変化するため、摺動部材の摺動面に図形や文字を浮き上がらせることができ、摺動部材の意匠性を向上させることができる。

請求項８に記載の発明は、請求項５乃至７のいずれか１項に記載の摺動部材の表面処理方法において、前記摺動部材はフロントフォークのインナーチューブであることを特徴とする。

請求項８に記載の発明によれば、摺動部材がフロントフォークのインナーチューブであるため、インナーチューブの意匠性を向上させることができる。また、インナーチューブが摺動した場合でもオイル漏れなどを防止できると共に、摺動時におけるインナーチューブの位置ずれを防止できるため、摺動性能の低下を防止することができる。

請求項１に記載の発明は、車両用サスペンションに用いられ所定の部材に対して摺動する摺動部材の表面には、第１の被膜及び第２の被膜といった複数の被膜が形成されているため、摺動部材の表面を保護することができる。また、第２の被膜の一部に段部が設けられているため、この段部によって摺動部材の摺動面に所定の図形や文字などを描くことができる。

請求項２に記載の発明は、段部の深さが０．０５μｍ以上０．２μｍ以下であるため、摺動部材の摺動面の段差を極めて小さくすることができる。このため、所定の部材と摺動部材との摺動においてオイルが用いられる場合には、摺動部材が所定の部材に対して摺動する際にこの段部からオイルが漏れてしまうことを防止できる。
また、摺動部材の摺動面の段差を極めて小さくすることにより、摺動部材の摺動を滑らかにすることができる。
さらに、摺動時における所定の部材に対する摺動部材の位置ずれを防止でき、摺動部材の軸線がずれることを防止できる。

請求項３に記載の発明は、第１の被膜が窒化チタン膜であり、第２の被膜が酸化チタン膜であるため、摺動部材の摺動面が硬質でかつ面粗度が小さくなる。さらに、かかる摺動部材は摩擦や熱に対しても強く、摺動部材が早期に劣化してしまうことを防止できる。
さらに、第２の被膜である酸化チタン膜に段部を設けることにより、この段部とその他の部分とで摺動部材の摺動面の色調が変化するため、摺動部材の摺動面に図形や文字を浮き上がらせることができ、摺動部材の意匠性を向上させることができる。

請求項４に記載の発明は、摺動部材がフロントフォークのインナーチューブであるため、インナーチューブの意匠性を向上させることができる。また、インナーチューブが摺動した場合でもオイル漏れなどを防止できると共に、摺動時におけるインナーチューブの位置ずれを防止できるため、摺動性能の低下を防止することができる。

請求項５に記載の発明は、第１被膜、第２被膜及び第３被膜により摺動部材の表面を保護することができる。また、マスキングを用いて各被膜を形成することにより被膜の一部に膜厚の差を生じさせることができ、この膜厚差により摺動部材の摺動面に所定の図形や文字などを描くことができる。

請求項６に記載の発明は、マスキング工程でマスキングが施されていた第１被膜上に位置する第３被膜の膜厚と、マスキング工程でマスキングが施されていない第１被膜上に位置する第２被膜及び第３被膜との総膜厚と、の膜厚差が０．０５μｍ以上０．２μｍ以下とすることにより、摺動部材の摺動面に生じた段部の段差を極めて小さくすることができ、所定の部材と摺動部材との摺動においてオイルが用いられる場合には、摺動部材が所定の部材に対して摺動する際にこの段差からオイルが漏れてしまうことを防止できる。
また、摺動部材の摺動面の段差を極めて小さくすることにより、摺動部材の摺動を滑らかにすることができる。
さらに、摺動時における所定の部材に対する摺動部材の位置ずれを防止でき、摺動部材の軸線がずれることを防止できる。

請求項７に記載の発明は、第１被膜形成工程で形成される第１被膜が窒化チタン膜であり、第２被膜形成工程及び第３被膜形成工程で形成される第２被膜及び第３被膜が酸化チタン膜であるため、摺動部材の摺動面が硬質でかつ面粗度が小さくなる。また、かかる摺動部材は摩擦や熱に対しても強く、摺動部材が早期に劣化してしまうことを防止できる。
さらに、マスキング工程でマスキングが施されていた第１被膜上に位置する第３被膜の膜厚と、マスキング工程でマスキングが施されていない第１被膜上に位置する第２被膜及び第３被膜との総膜厚と、の膜厚差を設けることにより、この膜厚差が生じる部分で摺動部材の摺動面の色調が変化するため、摺動部材の摺動面に図形や文字を浮き上がらせることができ、摺動部材の意匠性を向上させることができる。

請求項８に記載の発明は、摺動部材がフロントフォークのインナーチューブであるため、インナーチューブの意匠性を向上させることができる。また、インナーチューブが摺動した場合でもオイル漏れなどを防止できると共に、摺動時におけるインナーチューブの位置ずれを防止できるため、摺動性能の低下を防止することができる。

次に、本発明の一実施形態に係る摺動部材及びその表面処理方法について、図面を参照して説明する。なお、本実施形態では、摺動部材として自動二輪車のフロントフォークに用いられるインナーチューブを例にとり、以下に説明する。

図１及び図２に示すように、インナーチューブ１０は、自動二輪車のフロントフォークに用いられるものであり、アウターチューブ１２の内部に摺動可能となるように挿入されている。このアウターチューブ１２はアンダブラケット（図示省略）等を介して車体側に支持されており、インナーチューブ１０が車軸ブラケット（図示省略）を介して前輪（図示省略）を支持している。

インナーチューブ１０の表面１０Ａには、窒化チタン（ＴｉＮ）膜１４（第１被膜、第１の被膜）が形成されている。この窒化チタン膜１４の膜厚は、０．６μｍ以上３．０μｍ以下の範囲に設定されている。
また、窒化チタン膜１４の表面には、酸化チタン（ＴｉＯ_２）膜１６、１８（第２被膜、第３被膜、第２の被膜）が形成されている。この酸化チタン膜１６、１８には、部分的に膜厚差を変化させて段差Ｈが０．０５μｍ以上０．２μｍ以下となる段部２０が形成されている。本実施形態では、この段部２０は、「ＳＨＯＷＡ」という文字を描いている。

なお、本実施形態の摺動部材として自動二輪車のフロントフォークに用いられるインナーチューブ１０を例に取り説明したが、これに限られることはなく、その他にも、例えば、自動二輪車のリヤサスペンションのピストンロッド、自転車のフロントフォークのインナーチューブ、自動車のショックアブゾーバのインナーチューブ等の車両用サスペンションの摺動部材全般に適用される。

次に、本発明の一実施形態に係る摺動部材の表面処理方法について説明する。

図２（Ａ）に示すように、第１被膜形成工程において、インナーチューブ１０の表面１０Ａには、イオンプレーティング技術により窒化チタン（ＴｉＮ）膜１４（第１被膜、第１の被膜）が形成される。
ここで、イオンプレーティング技術は、従来から当業者で広く知られている技術であり、放電によりイオン化した蒸発金属及び反応ガスが負に印加した母材に対して適度な衝撃を繰り返しながら金属或いはセラミックの被膜として被覆される現象を利用した真空蒸着法であり、蒸発物質が電気的に活性であり、しかも電場によるエネルギーを与えられることによって、非常につきまわりがよく、密着性に優れているのが特徴である。
このイオンプレーティング技術によりインナーチューブ１０の表面１０Ａに形成された窒化チタン膜１４の膜厚は、０．６μｍ以上３．０μｍ以下であることが好ましい。

次に、図２（Ａ）に示すように、マスキング工程において、任意の図形や文字（本実施形態では「ＳＨＯＷＡ」の文字を指す）が描かれるように、窒化チタン膜１４上にマスキング２２を施す。このとき、マスキング２２が施されていた第１被膜１４上に位置する第３被膜１８の膜厚と、マスキング２２が施されていない第１被膜１４上に位置する第２被膜１６及び第３被膜１８との総膜厚と、の膜厚差Ｈが０．０５μｍ以上０．２μｍ以下となるように、コーティング処理時間が設定される。
ここで、マスキング２２には、好ましくは耐熱性有機マスク材が用いられ、具体的にはエポキシ樹脂系のものが用いられる。

次に、図２（Ｂ）に示すように、第２被膜形成工程において、マスキング工程でマスキング２２が施されていない窒化チタン膜１４及びマスキング工程で施されたマスキング２２に、イオンプレーティング技術により、酸化チタン（ＴｉＯ_２）膜１６（第２被膜、第２の被膜）がそれぞれ形成される。この酸化チタン膜１６（第２被膜、第２の被膜）の膜厚は、０．０５μｍ以上０．２μｍ以下であることが好ましい。

次に、図２（Ｃ）に示すように、第３被膜形成工程において、マスキング２２を取り除き、マスキング工程でマスキング２２が施されていた窒化チタン膜１４及びマスキング工程でマスキング２２が施されていない窒化チタン膜１４上に位置する酸化チタン膜１６に、イオンプレーティング技術により、酸化チタン膜１８（第３被膜、第２の被膜）がそれぞれ形成される。この酸化チタン膜１８（第３被膜、第２の被膜）の膜厚は、０．１μｍ以上０．２μｍ以下であることが好ましい。

以上の各工程により、インナーチューブ１０の表面１０Ａには窒化チタン膜１４と酸化チタン膜１６、１８とからなる複数の被膜が形成されるため、その摺動面が硬質で面粗度が小さくなり、かつ摩擦に対しても劣化し難くなる。
ここで、マスキング工程でマスキング２２が施されていた窒化チタン１４上に位置する酸化チタン膜１８の膜厚と、マスキング工程でマスキング２２が施されていない窒化チタン１４上に位置する各酸化チタン膜１６、１８との総膜厚と、の膜厚差Ｈが０．０５μｍ以上０．２μｍ以下となるため、摺動性能に優れたインナーチューブ１０を得ることができる。

また、マスキング工程でマスキング２２が施されていた窒化チタン１４上に位置する酸化チタン膜１８の膜厚と、マスキング工程でマスキング２２が施されていない窒化チタン１４上に位置する酸化チタン膜１６、１８との総膜厚と、の膜厚差Ｈを設けたため、インナーチューブ１０の表面１０Ａで光が反射すると、光の干渉作用により、「ＳＨＯＷＡ」という文字が摺動面に浮き上がって見えることになる。これにより、インナーチューブ１０の摺動面に所定の文字を表現することができ、インナーチューブ１０の意匠性を向上させることができる。

また、前記膜厚差Ｈが０．０５μｍ以上０．２μｍ以下とすることによりインナーチューブ１０の摺動面の段差が極めて小さくなり、インナーチューブ１０の摺動を円滑にすることができる。また、インナーチューブ１０が摺動する際に、アウターチューブ１２の内部に充填されたオイルがこの段差に入り込み、オイルがアウターチューブ１２から漏れてしまうことを防止できる。
さらに、インナーチューブ１０の摺動面の段差を極めて小さくすることにより、摺動時におけるアウターチューブ１２に対するインナーチューブ１０の位置ずれを防止できる。このため、摺動時においてインナーチューブ１０の軸線がずれることを防止できるため、摺動性能が低下することを防止できる。

本発明の一実施形態に係る摺動部材の平面図である。本発明の一実施形態に係る摺動部材の表面処理方法の工程図である。

符号の説明

１０インナーチューブ（摺動部材）
１４窒化チタン膜（第１被膜、第１の被膜）
１６酸化チタン膜（第２被膜、第２の被膜）
１８酸化チタン膜（第３被膜、第２の被膜）
２０段部

Claims

車両用サスペンションに用いられ所定の部材に対して摺動する摺動部材の表面に形成される第１の被膜と、
前記第１の被膜上に形成される第２の被膜と、
前記第２の被膜の膜厚を部分的に変化させて前記第２の被膜に設けた段部と、
を有することを特徴とする摺動部材。
前記段部の深さが０．０５μｍ以上０．２μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の摺動部材。
前記第１の被膜は窒化チタン膜であり、前記第２の被膜は酸化チタン膜であることを特徴とする請求項１又は２に記載の摺動部材。
前記摺動部材は、フロントフォークのインナーチューブであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の摺動部材。
車両用サスペンションに用いられ所定の部材に対して摺動する摺動部材の表面にイオンプレーティングにより第１被膜を形成する第１被膜形成工程と、
前記第１被膜の一部にマスキングを施すマスキング工程と、
前記マスキング工程で前記マスキングが施されていない前記第１被膜及び前記マスキング工程で施された前記マスキングに、イオンプレーティングにより第２被膜をそれぞれ形成する第２被膜形成工程と、
前記マスキングを取り除き、前記マスキング工程で前記マスキングが施されていない前記第１被膜上に位置する第２被膜及び前記マスキング工程で前記マスキングが施されていた前記第１被膜に、イオンプレーティングにより第３被膜をそれぞれ形成する第３被膜形成工程と、
を有することを特徴とする摺動部材の表面処理方法。
前記マスキング工程で前記マスキングが施されていた前記第１被膜上に位置する前記第３被膜の膜厚と、前記マスキング工程で前記マスキングが施されていない前記第１被膜上に位置する前記第２被膜及び前記第３被膜との総膜厚と、の膜厚差が０．０５μｍ以上０．２μｍ以下となることを特徴とする請求項５に記載の摺動部材の表面処理方法。
前記第１被膜形成工程で形成される前記第１被膜は窒化チタン膜であり、
前記第２被膜形成工程及び前記第３被膜形成工程で形成される前記第２被膜及び前記第３被膜は酸化チタン膜であることを特徴とする請求項５又は６に記載の摺動部材の表面処理方法。
前記摺動部材は、フロントフォークのインナーチューブであることを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１項に記載の摺動部材の表面処理方法。