JP2012523535A - 摩擦部材、摩擦部材を備えた組立体、摩擦部材を提供する方法、及び摩擦部材を使用する方法 - Google Patents

Abstract

鋼または鉄製の摩擦部材（５０）が、正確に所定の厚さで提供され、前記摩擦部材（５０）が、各摩擦部材（５０）に対して少なくとも２つのクランプ器具（４２）によって、少なくとも２つの機械部品（２０、４０）の金属製の２つの接合面（３０、３２、４４、４６）の間に締め付けられる際に、該摩擦部材（５０）は、せん断運動に対して高抵抗を生成する。締め付け力を付加するために、摩擦部材（５０）は前記機械部品の１つの接合面（３０、３２、４４、４６）に接合される少なくとも１つの摩擦面（４７）を備える。本発明の方法は、摩擦面（４７）を粗面化し、次に、粗面化された摩擦面（４７）を非蒸着式で表面硬化することを含んでいる。

Description

本発明は、機械部品上に鋼または鉄ベースの摩擦面を提供する方法に関しており、該方法により提供される摩擦面は、塑性変形可能な金属材料の平滑な接合面との静的な接触が強制的に維持されるとき、摩擦面に沿った相対的なせん断運動に対する高抵抗を提供する性質を有し、このような接合面は、通常他の機械部品の表面にある。また、本発明は、摩擦面を備えた機械部品に関する。さらに、本発明は、相対的なせん断運動を防ぐために、共にクランプされるか、あるいは摩擦接触接合面に対して直交する実質的な力によって相互に押圧される２つの機械部品の間に高い静止摩擦を与える方法に関する。

多くの構造物では、せん断運動を防ぐために、共にクランプされる機械部品の接合面の間の高い静止摩擦を実現することは重要であり、即ち、クランプされた部品は接合面の方向に沿った力に十分に抵抗する必要がある。このような構造物の例は、平面形状を有する接合摩擦面、又は他の連動しない形状を有する湾曲した接合摩擦面を備えた２つの機械部品であり、該機械部品は、クランプ力によって互いに押圧されており、例えば、テーパ加工された接合孔内における軸線方向に沿って予め応力を付加されたテーパ加工プラグの相対的な回転などのせん断運動に対して抵抗する必要がある。接合面の間の摩擦の増加は、クランプ連結の相対的なせん断運動を防止するために有益であることが示されている。

平滑な鋼表面の間の静止摩擦係数は、０．０７〜０．２の範囲内にある。静止摩擦を増大させる様々な技術が当分野において公知である。特許文献１には、１組の接合面上に硬質粒子を溶射して付着させることを含む技術が開示されている。

しかしながら、機械または構造物の使用中に発生する振動によって、上記タイプの硬質粒子の一部が破壊され、機械または構造物の品質を低下させる可能性のある粘着性のない微細な硬質粒子の塵埃が発生する。この微細な硬質粒子の材料が潤滑油の中に進入すると、きわめて有害な結果がもたらされる可能性がある。

また、上記の硬質粒子コーティングは、設置または保守の際に損傷して、構造物の他の部分に進入する可能性があり、この場合、硬質粒子は、例えば、油圧油や潤滑油の中で磨耗を促進するため、きわめて望ましくない。

硬質粒子を溶射して付着させることによって形成されている従来の摩擦面は、材料の凝結のために再クランプが不可能であり、従って、これらの摩擦面は、通常、交換可能な摩擦円板または摩擦シムの形態で適用される。

特許文献２には、摩擦面が金属材料製の接合面と接触している際に、せん断運動に対して高抵抗を提供するために、鋼製の機械部品に摩擦面を設ける方法が開示されている。

国際公開第２００７／１３１７４４号パンフレット 米国特許出願公開第２００８／０２４７８１７号明細書

このような背景を踏まえて、本発明の目的は、前述の欠点を克服または少なくとも緩和するために、機械部品の鋼または鉄をベースとする摩擦面を形成する方法を提供することにある。

この目的は、適合した厚さを有する鋼または鉄製の摩擦部材を提供する方法によって実現され、摩擦部材が、各摩擦部材に締め付け力を付加する少なくとも２つのクランプ器具によって、少なくとも２つの機械部品の金属製の２つの接合面の間において締め付けられる際に、摩擦部材は、せん断運動に対して高抵抗を生成し、摩擦部材は、一方の機械部品の接合面に接合するための少なくとも１つの摩擦面を備え、前記方法は、摩擦面を粗面化し、次に、粗面化された摩擦面を非蒸着式の表面硬化することを特徴とする。

粗面化され、かつ硬化された摩擦面は、対向する接合面の比較的軟質の材料に貫入するために十分な硬さを有するピークを提供する。該摩擦面が用いられる構造物は、振動する場合にも、いかなる硬質粒子の塵埃も発生させることがなく、ひいては、磨耗を起こし得るこのような材料が構造物の部品の中に進入して、部品を損傷するリスクがない。さらに、上記の方法に従って生成される摩擦面は再利用が可能であり、十分な静止摩擦係数を提供し得ることが試験によって示されている。また、上記の方法に従って摩擦面を提供することは、硬質粒子を溶射して付着させる周知の技術より安価であり、かつ信頼性および再現性が高いことが証明されている。さらに、本発明の工程における機械部品の寸法は、１つの接合面の硬質粒子の付着が溶射によって提供される周知の技術に比べて、制御が容易であることが分かった。それによって、正確に締め付けられた組立体の厚さ方向の寸法は、非常に小さな誤差範囲内で制御されることができる。

特定の例示的な実施形態では、摩擦面の粗面化は、約Ｒａ ３μｍ以上の表面粗さを得るように実施される。
別の例示的な実施形態では、摩擦面の粗面化は、約Ｒａ ３μｍから約Ｒａ ２０μｍまでの表面粗さを得るように実施される。比較的高い粗さの値から、良好な静止摩擦係数および動的摩擦係数が実現されている。

別の例示的な実施形態によると、摩擦面の粗面化は、約Ｒａ ６μｍから約Ｒａ １６μｍまでの表面粗さを得るように実施される。
特定の例示的な実施形態では、摩擦面の粗面化は、平滑な面、即ち、さもなければ未処理の機械加工面にグリットブラスティングを施すことによって実施される。グリットブラスティングは、再現性の高い結果をもたらす比較的経済的かつ簡単で、十分に実績のある手法である。

特定の例示的な実施形態によると、グリットブラスティングは、０．２５〜３．０ｍｍの寸法を有するグリットを用いて実施される。グリットの望ましい寸法範囲は、摩擦面の所望の粗さを提供し、当然ながら適用される工程のパラメータにも関係している。

好ましくは、グリットブラスティングは、酸化アルミニウム製のグリットを用いて実施される。酸化アルミニウムは、適切かつ経済的なグリット材料である。
また、上記摩擦面の粗面化は、所望の表面粗さに対応する接触面形状を有する剛性部材による１つ以上のオーバローリングまたはスタンピングで生じる直接機械的変形によって実施される。

例示的な実施形態では、粗面化された面は、４００ＨＶ以上の値まで硬化される。粗面化された面を約４００ＨＶ〜約３０００ＨＶの値まで硬化させることによって、良好な結果が得られている。

例示的な実施形態によると、粗面化された面の硬化工程は、プラズマ窒化、化学気相成長法、プラズマ化学気相成長法、物理的気相成長法、ＴＤプロセス（登録商標）（Ｔｏｙｏｔａ ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ）、ガス窒化、イオン注入、クロメート処理、レーザ注入法、レーザ焼入れ、炎焼入れ、及び高周波硬化または高周波焼入れの１つ以上を含む。

上述の目的は、所定の適合厚さを備えた鋼または鉄製の摩擦部材によっても実現され、摩擦部材が、各摩擦部材に締め付け力を付加する少なくとも２つのクランプ器具によって、少なくとも２つの機械部品の金属製の２つの接合面の間に締め付けられる際に、摩擦部材は、せん断運動に対して高抵抗を生成し、摩擦部材は、一方の機械部品の接合面に接合するための少なくとも１つの摩擦面を備え、摩擦面は、粗面化する工程と、その後、粗面化された摩擦面を非蒸着式で表面硬化する工程とによって形成される。

好ましくは、摩擦要素は摩擦部材の厚さを規定する２つの対向する平面の間の距離を有する平坦な本体である。
従って、摩擦部材は、中実の円状または環状の形状の組合せを有していても良い。

摩擦部材は、上記少なくとも２つの張力部材が通過するための１つ以上の孔を有していても良い。
摩擦部材は、板状体の一側面上に摩擦面を有し、ひいては前記板状体の他側面に平滑な面を有していても良い。

摩擦部材は、例えば、適当で、一般的な表面加工および調整によって、板状体の両側に摩擦面を有していても良い。
各機械部品の対向する接合面が、摩擦部材のそれぞれの側部に正確に締め付けられる際に、摩擦部材は、対向する接合面の間において、非常に狭い許容差内の距離を規定する所定の厚みを有することができる。

摩擦部材は、摩擦部材に関する情報を保持する電子タグを備えていても良い。
また、上記の目的は、少なくとも第１機械部品の一面と第２機械部品の一面とを備える組立体によって実現され、上記両面は、中間に配置された本発明による摩擦部材の各側部に対して締め付けられることによって、上記両面に沿ったせん断運動に対して相互に固定される。

好ましくは、両機械部品の接合面と、摩擦部材の摩擦面との外部形状および内部形状の少なくとも一方の少なくとも一部は、同一である。これによって、要素の端と部品の端との組み立てられたセットに関する一部の幾何学的機能性、例えば、スライディングピストンの結合シリンダ内側走行面、または特定のパッキンによって外部から摺動されている結合ロッドなどの機能が可能となり、適切に準備されたそれぞれの形状の組立作業の間に、相対的に正確に位置決めすることによって、共通の形状が実現されることができ、また、特定の機械加工によって組立作業後に共通の形状が実現されても良い。これによって、本発明による組み立ての初期段階において、例えば、特定のピストンロッド組合せ体などの下部の平滑な組立領域にわたって、共通の硬いクロム層を適用するなど、結合された「半統合」部品をさらに「生成する」ことが可能となる。

好ましくは、組立体の少なくとも１対の相互に締め付けられる隣接した面は、接合面に覆われておらず、又は変形可能に締め付けられていない少なくとも１つの領域を有する。これによって、要素の領域または部品の領域のオーバラッピングおよびアンダーラッピングの少なくとも一方が予測される。さらに、これによって、要素の表面延長部に対するクランプ応力は、適切に配置できる。

好ましくは、少なくとも１つの第１機械部品は、それぞれ上記組立体（組合せ体）の一部として、少なくとも２つの面領域を有する。組立体は、それぞれ上記（組み合わせられた）組立体の一部として、少なくとも２つの面領域を備える少なくとも１つの第２機械部品を有していてもよい。

従って、１つの部品（組合せ体）から次の部品（組合せ体）に組立体を「チェーン状に」連結することも可能である。
好ましくは、第１機械部品の少なくとも２つの面領域は、第２機械部品の対応する数の面領域にそれぞれ組み付けられる。

これによって、２つの機械部品から少なくとも２対の接合面の間に組立体を作ることが可能になるが、いずれか一方の機械部品からの他の組み立ての可能性もある。２つの対向する三脚を球体やシェルに組付ける（即ち、堅牢に固定する）ことによって、自然に相対的に整合する相対的接合面を実現することができる。

上記第１機械部品と上記第２機械部品との間の２つの組立体は協働して、上記部品の間と上記組立体の少なくとも２つの間とに位置する所定の寸法の開口を画定し得る。それゆえ、協働する摩擦要素の厚さによって寸法が調節された口径の孔（ｓｐａｎｎｅｄ−ａｒｏｕｎｄ ｈｏｌｅ）を形成することができる。

組立体の第１機械部品は、クロスヘッド型の内燃機関のクランクシャフト用の主ベアリングを支持する台板であってもよく、第２機械部品は主ベアリングキャップであってもよく、開口は主ジャーナルの周囲に位置するベアリングシェル手段用の空間であり、少なくとも２つの協働する摩擦部材は、ベアリング組立体の周囲に適切に組み付けられる際に、それぞれ所定の厚さによって、ベアリングの間隙を画定する。

また、上記の目的は、機械部品の第２の適切な金属、鋼、または鉄製の面と接合する第１の摩擦面を備える鋼または鉄製の機械部品を提供することによって実現され、第１の摩擦面は、粗面化されて、非蒸着式で硬化された鋼または鉄製の面である。

例示的な実施形態において、第２の接合面は第１の面の硬度より小さい表面硬度を有する。好ましくは、上記の第２の接合面は、実質的に平滑であり、即ち、第１の接合面に対して意図的に締め付けられる間の形状の適合および塑性変形のために、適切に前処理されている。

特定の実施形態によると、機械部品は燃焼機関の部品である。
例示的な実施形態では、第１の摩擦面の表面粗さは約Ｒａ ３μｍ以上である。別の例示的な実施形態では、第１の面の表面粗さは約Ｒａ ３μｍ〜約Ｒａ ２０μｍである。代替的には、第１の面の表面粗さは約Ｒａ ６μｍ〜約Ｒａ １６μｍである。

好ましくは、第１の面の硬度は、４００ＨＶ以上である。約４００ＨＶ〜約３０００ＨＶの第１の面の硬度で、良好な結果が得られている。
また、上記の目的は、２つの金属製の機械部品の接合摩擦面の間に高い静止摩擦および動的摩擦を提供する方法によって実現され、上記方法は上記機械部品に接合摩擦面を設けることを備え、上記面の１つは平滑であり、上記面の他方は鋼または鉄製であり、粗面化され、次に、非蒸着式の表面硬化処理によって表面硬化される。

以下の説明では、図面で示される例示的な実施形態を参照して、本発明をさらに詳しく説明する。

大型２サイクル・ディーゼルエンジンの主クランクシャフトベアリングの図。 図１に示すベアリングのベアリング支持体とベアリングキャップとの間に配置される摩擦増大シムの図。 図２に示すシム上に用いられる摩擦面の断面写真。

本発明は、ＭＡＮ Ｂ＆Ｗ（登録商標）ブランドのエンジンなど、大型２サイクルユニフロー掃気ディーゼルエンジンの主ベアリングの組立体に関する領域に利用可能である。しかし、本発明は、他の領域、特に、ＭＡＮ（登録商標）ブランドのエンジンなど、４サイクル・ディーゼルエンジンなどの燃焼機関の分野においても利用可能である。

図１は、大型の２サイクル・ディーゼルエンジンの主ベアリングの側面図である。主ベアリングは台板によって支持されている。
台板は、高い、溶接された縦梁と、ベアリング支持体２０を有する溶接された横梁１０とを備えており、即ち、台板は、圧延金属板材で製造された一体溶接構造である。主ベアリング支持体２０は、鋳鋼要素であり得るが、圧延鋼スラブまたは圧延鋼板であっても良い。横梁１０は、主ベアリング支持体を間に有する２枚の腹板からなる。

主ベアリング支持体２０は、主ベアリング支持体２０の孔に薄い下部ベアリングシェル２３を支持しており、下部ベアリングシェル２３はベアリング金属で内側を覆われている。

鋳鉄ベアリングキャップ４０は、シム５０をベアリングキャップ４０とベアリング支持体２０との間に挟むように、ベアリング支持体２０に取り付けられる。ベアリングキャップ４０は、上部ベアリングシェル４３に対して弓形の支持面を備えており、該支持面も表面にベアリング金属が蒸着された鋼板から製造される薄いシェルタイプである。ベアリングキャップ４０は、主ベアリング支持体２０の本体に設けられたネジ孔に固定される油圧式張力ボルト４２によって、所定位置に保持される。

主ベアリング支持体２０は、摩擦のための当接面３０と摩擦のための当接面３２とを備えている。ベアリングキャップ４０は、摩擦のための当接面４４と摩擦のための当接面４６とを備えている。対向して配置される当接面３０、４４と３２、４６とは、ベアリングキャップ４０を支持して、固定するように作用する。

ここで、摩擦当接面３０、３２、４４、４６は、完全に水平であり、それぞれのボルト４２に対して実質的に垂直である。当接面は実質的に平滑であり、粗さがＲａ ０．４μｍ以下の平滑な面であり得る。

従って、ボルト４２による張力は、面３０、３２、４４、４６を横断する。ボルト張力によって横力は発生しない。エンジン運転中に発生する横力は、ベアリング支持体２０とベアリングキャップ４０との間において摩擦によって伝達される。

本発明による静止摩擦増大面４７（図２）を有するシム５０は、当接面３０と４４との間に配置され、同様に、静止摩擦増大面を有するシム５０は、当接面３２と４６との間に配置される。シム５０は、スペーサおよび摩擦部材として作用し、ここでは二面を有する。ベアリングキャップ４０は、容易な処理で面４４、４６の少なくとも一つに静止摩擦増大面を設けることを可能とするような関連の物理的寸法を有し、本実施形態における台板の当接面３０、３２に本発明の工程を適用することは不便であるため、接合シム５０の面は平滑であるが、それぞれ当接面３０、３２に接触するための対向するシム５０の面は、それぞれ静止摩擦増大面を有する。好ましくは、摩擦増大面を設けるための全ての処理は、最小の部品、即ち、最も扱い易い部品、ここではシム５０に集中され、その結果として、シム５０は対向する両接触面に適用される静止摩擦増大面を有していても良い。この事実による別の利点は、通常ははるかに大きく、かつ重いエンジン部品の平滑な面を接合する金属材料の選択の自由度がより大きいことにある。

図２は、シム５０をより詳細に示している。シム５０は、ボルト４２を受け入れる孔５４を備えており、鋼板材料で製造されている。
摩擦増大作用とは別に、シム５０は主ベアリングの寸法を調節するようにも作用し、ひいては、平行で、好ましくは平面的な上面および下面４７を有する。この調節は、シム５０に対して適切な厚さｔを用いることによって実現される。シム５０は、剛性スラブとして、または帯材もしくは圧延材から製造された比較的可撓性を有する部品として供給される。

ここで、シム５０の上面４７および下面４７は、これらの摩擦面４７がクランプされて、塑性変形可能な金属製の平滑な接合面に接触する際に、大きな静止摩擦を提供する表面構造および特性を有する。本例示的実施形態において、接合面は当接面３０、３２、４４、４６である。

摩擦面４７の適切な特性は、シム５０の平滑な面４７を粗面化して、次に、面４７に非蒸着式の表面硬化処理を実施することによって実現される。
本明細書において、「非蒸着」という用語は、工程において硬質材料の層を面４７に蒸着しないことを意味する。しかし、「非蒸着」という用語は、鉄または鋼の表面が硬化工程において元素を吸収する全ての工程を含み、例えば、クロムまたは窒素を吸収する工程を含む。

グリットブラスティングによって、粗面化工程の良好な結果が得られている。しかし、エッチングや冷間成形などの他の表面粗面化工程が用いられても良い。
試験によって、許容可能な摩擦面４７の特性を実現するために、約Ｒａ ３μｍ以上の表面粗さが必要であることが示されている。約Ｒａ ３μｍから約Ｒａ ２０μｍまでの表面粗さを有するように摩擦面の粗面化を実施する場合に、良好な結果が得られており、約Ｒａ ６μｍから約Ｒａ １６μｍまでの表面粗さを有するように摩擦面の粗面化を実施する場合に、最良の結果が得られる。

０．２５から３．０ｍｍまでの寸法を有するグリットを用いて、グリットブラスティングを実施する場合に、良好な結果が得られている。適切なグリットの材料は、酸化アルミニウムであるが、他の材料が用いられても良い。好ましくは、グリットは未使用のものである。

試験によって、粗面化された面が４００ＨＶ（ビッカース硬さ）以上の値まで硬化される必要があることが示されている。粗面化された面が約４００ＨＶから約３０００ＨＶの値まで硬化される場合に、良好な結果が得られている。

表面粗さを形成するために、大量の硬いグリット粒子の高速な衝突による動的効果を利用する代わりに、変形力を加えるような直接的な機械的方法が利用されても良い。摩擦面を形成する粗面化は、適切な硬度および表面テクスチャを有し、かつ力が付与されたホイール、又はローラでオーバロールして、受入れ材料表面に「ロール型押し」することによって実現され得る。また、適合された工具面での受入れ面上へのスタンピングは、所要の表面粗さを実現するために、機械的に表面を変形させる有用な方法である。このような全ての直接的な機械的作用による方法は、１つのオーバローリングまたは全面スタンピングによって処理できない大きな表面の、例えば、「一時的な」処理として利用され得る連続した複数の処理の１つとして実施され得る。このような部分的表面処理以外に、同一の表面領域上に連続的処理の組合せを用いることも有用であり得る。例えば、同じ「線状パターン」ローラによって、様々な方向から同じ表面領域をオーバローリングすることは、後で摩擦面について所望のクロスパターンの粗面化を実現するために用いられることができる。また、所望の表面粗さを実現するために、種々の機械的な作用による表面変形工具を用いる同じ表面領域の連続的処理が用いられても良い。

以下の表面硬化処理は、粗面化された面を硬化するために用いられる。これは網羅的に列記されておらず、本明細書で説明されていないが、利用可能な他の表面硬化処理が存在し、プラズマ窒化、化学気相成長、プラズマ化学気相成長法、物理的気相成長法、ＴＤプロセス（登録商標）（Ｔｏｙｏｔａ ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ）、ガス窒化、イオン注入、クロメート処理、レーザ注入法、レーザ焼入れ、炎焼入れ、および高周波硬化または焼入れが用いられても良く、このような硬化工程の共通の特徴は、さらなる材料層を蒸着することなく、十分な材料硬度を実現することができる点にある。

シム５０の全厚は、主ベアリングの寸法（主ベアリングの隙間および締め付け）に影響を及ぼすため、精確に制御される必要がある。実際には、ベアリング隙間の所望の寸法は、適切に適合した厚さｔを有するシム５０を用いることによって実現される。摩擦面４７を実現するために用いられる工程は、再現性が高いものであり、考慮すべきこれらの工程中に発生する寸法の変化を適切に制御する。

グリットブラスティング粗面化工程は、シム５０の全厚をわずかに増大させる（グリットブラスティング中に、シム材料は本質的には全く除去されないが、粗面のピークはシム５０の厚さを増大させる）。

また、表面硬化工程の種類に応じて、シム５０の厚さｔが表面硬化工程中に増大する。クロムや窒化物の形成物などの分子が、シムの表面近傍の材料に吸収される工程において、シム５０の全厚ｔがわずかに増大する。また、このような増大は十分に制御可能であるとともに、再現性があり、ひいては、シム５０は、記載された工程によって、許容範囲内の正確な厚さを伴って、比較的容易に生産できる。

得られたシム５０は、主ベアリングの寸法を調節するために、所定の厚さｔを有する。従って、主ベアリングをクランプするために適切な間隔を有するシム５０が実現される。シム５０は、エンジンの寿命期間中に交換される標準予備部品である。

特定の実施形態によると、機械部品は２つの平滑な対向する外部面と、１つ以上の他の機械部品上に配置される摩擦面であって、本発明によって粗面化されて、非蒸着式で硬化された摩擦面に接合するための各々の形状および表面積の拡張部とを備える。

特定の実施形態によると、シム（または摩擦面４７を有する他の機械部品）は、機械部品に関する具体的な情報を記憶する電子タグを備えている。当該情報は、部品の測定された材料分析スペクトルプロファイル、機械部品の設置に関連するデータ、および機械部品の使用歴に関連するデータの少なくとも１つを含んで良い。

特定の実施形態によると、粗面化されて、次に、非蒸着式で硬化された鋼または鉄の摩擦面と接合する面は、塑性変形可能な金属材料の平滑な接合面であり、接合面は、粗面化されて、次に、非蒸着式で硬化された鋼または鉄の摩擦面の表面硬度値より低い表面硬度値を有する。

図３は、本発明による摩擦面を通る断面の写真である。材料は窒化鋼である。当該材料はグリットブラスティングを施され、かつプラズマ窒化されている。断面の前処理後に、表面はエッチングされている。写真はクランプされていない領域で撮影されている。表面の粗面化工程によって形成されたピークおよび窪みが、明確に確認できる。表面に最も近い明るい色の層は、窒化によって硬化されている。最上部の材料の硬度と、拡散層の最上部より下の部分の材料の硬度とが、図に示されており、上面層のみが実質的に硬化されている。「Ｂ」は基材を示す。「Ｄ」は沈殿した窒化物針を有する拡散層を示し、「Ｕ」は影響を受けない基材を示す。尺度の表示と拡散層の硬度とが写真に示されている。

摩擦面の最適な表面構造および特性は、具体的な用途に依存し、例えば、構成部品への負荷、クランプ圧力、機械部品の硬度、対向する接合表面のその他の特性、および使用中の振動レベルによって影響を受ける。好ましくは、本発明の静止摩擦増大面を備える全ての組の摩擦面が共通の力でクランプされる場合に、このような組立体の摩擦面は、所望の同じ共通のクランプ力を実現するように、相互に調節される。このような状況は、より多くのシム、例えば、５０個のシムがクランプされ、それにより、所与の全厚を実現するように統一された厚さを有するモジュールとして積み重ねられる場合に関連する。好ましくは、このような状況では、積み重ねられた少なくとも１枚のシムは、（他のシムまたは部品の）接合静止摩擦増大面に接触する１つの平滑な表面を有するが、その対向面は本発明による静止摩擦増大面を有する。このような配置によると、シムは相互の接触面の間で生成される摩擦に影響を及ぼすことなく、積層された任意の位置において抜き差しできるが、当然適切な実際の設計が可能である。このような設計は、好ましくは、外接する形状内に「指状突起を有する」平面形状であり、締め付け手段４２を取り外すことなく、緩めるだけで抜き差しを容易にし得る。例えば、ベアリングの隙間を調節するための上記用途から理解されるように、結果として得られる厚さの許容範囲が、例えば、０．０１ｍｍ以内である場合に、多くの同様のシムの中から、誤った厚さのシムを選択することは危険である。従って、本発明による静止摩擦増大面を備えた本発明によるシムなどの部品は、確実に識別されることが必要である。関連部品のこのような識別は、比較的大型の部品においては、確実に参照できるように、例えば、番号などを押印または彫刻することによって、容易に実現できる。好ましくは、このようなデータは、延在する突出部または露出タブ上に配置され、突出部またはタブは、組立作業中に正確に（相互に）位置決めする手段を有しても良い。しかしながら、本発明による摩擦部材の全機能性に寄与するパラメータは様々であるため、このような部材に関する全ての関連情報を、電子「タグ」に埋め込み、適切なデバイスによって関連情報を遠隔で読み取り、タグ付き情報を高速で表示することが有利であることが示されている。このような読取りは、人の目で見ることが不可能な限られた環境においても実施することができる。好ましくは、このようなタグは、機械部品に取り付けられることにより、取り付けられた状況、即ち設置された状況の下で、使用中に、「読み取られて」、デコードされることができ、タグは、「それ自体の履歴を伝える」ことを可能とすることによって、例えば、次回の点検サービスの際に、ベアリングの磨耗を補償するために、他の厚さのシムより先に発注することに関する決定を容易にする。当然ながら、より良好な監視のために、例えば、実際の設置時期および条件が、部品のタグに読み込まれても良い。誤った使用を防止したり、通知したりするために、例えば、部品の材料の分析スペクトルプロファイルに関する情報など、工程履歴およびデータ確認手段がタグ内容に組み入れられても良い。

上述の実施形態は、大型の２サイクル・ディーゼルエンジンの主ベアリングを参照して説明されている。しかしながら、本発明は、共にクランプされて押し付けられる任意の適切な組の接合面に対して用いられることができ、即ち、接合摩擦面は平面である必要がなく、これらは湾曲していても良い。摩擦面が主ベアリングの一部である必要はなく、摩擦面は、２つの接合面を共に押し付けることによって固定される任意の他の機械部品にあることが適当であり得る。また、本発明による摩擦面は、複数回の再クランプ作業の後においても、その摩擦特性を実質的に維持するため、摩擦面はベアリング支持体（面３０、３２）、またはベアリングキャップ（面４４、４６）などの、それほど容易に交換されない機械部品に適用されても良い。ベアリング支持体とベアリングキャップとの両方が高摩擦面を備える場合には、シムは平滑な接合面を備える簡単なシート、または板材料であっても良い。

特許請求の範囲で使用される「備える」という用語は、他の要素または工程を除外するものではない。特許請求の範囲で使用される単数表現の用語は複数の例を除外するものではない。特許請求の範囲で使用される参照符号は、範囲を限定するものではない。

本発明を詳しく説明してきたが、このような詳細な説明は単に例示を目的とするものであって、本発明の権利範囲から逸脱することなく、当業者によって変更され得る。

この目的は、適合した厚さを有する鋼または鉄製の摩擦部材を提供する方法によって実現され、摩擦部材が、各摩擦部材に締め付け力を付加する少なくとも２つのクランプ器具によって、少なくとも２つの機械部品の金属製の２つの接合面の間において締め付けられる際に、摩擦部材は、せん断運動に対して高抵抗を生成し、摩擦部材は、一方の機械部品の接合面に接合するための少なくとも１つの摩擦面を備え、前記方法は、摩擦面を機械的に粗面化し、次に、粗面化された摩擦面を非蒸着式で別個に表面硬化することを特徴とする。

上述の目的は、所定の適合厚さを備えた鋼または鉄製の摩擦部材によっても実現され、摩擦部材が、各摩擦部材に締め付け力を付加する少なくとも２つのクランプ器具によって、少なくとも２つの機械部品の金属製の２つの接合面の間に締め付けられる際に、摩擦部材は、せん断運動に対して高抵抗を生成し、摩擦部材は、一方の機械部品の接合面に接合するための少なくとも１つの摩擦面を備え、摩擦面は、機械的に粗面化する工程と、その後、粗面化された摩擦面を非蒸着式で別個に表面硬化する工程とによって形成される。

好ましくは、第１の面の硬度は、４００ＨＶ以上である。約４００ＨＶ〜約３０００ＨＶの第１の面の硬度で、良好な結果が得られている。
また、上記の目的は、２つの金属製の機械部品の接合摩擦面の間に高い静止摩擦および動的摩擦を提供する方法によって実現され、上記方法は上記機械部品に接合摩擦面を設けることを備え、上記面の１つは平滑であり、上記面の他方は鋼または鉄製であり、機械的に粗面化され、次に、非蒸着式の表面硬化処理によって別個に表面硬化され、少なくとも２つのクランプ器具によって接合摩擦面に締め付け力を付加する。

Claims (31)

1. 所定の適合厚さを有する鋼製または鉄製の摩擦部材（５０）を提供する方法であって、前記摩擦部材（５０）が、各摩擦部材（５０）に締め付け力を付加する少なくとも２つのクランプ器具（４２）によって、少なくとも２つの機械部品（２０、４０）の金属製の２つの接合面（３０、３２、４４、４６）の間に締め付けられる際に、前記摩擦部材（５０）は、せん断運動に対して高抵抗を生成し、前記機械部品の１つの接合面（３０、３２、４４、４６）に接合される少なくとも１つの摩擦面（４７）を備える前記摩擦部材（５０）を提供する方法において、
   前記摩擦面（４７）を粗面化し、次に、粗面化された前記摩擦面（４７）を非蒸着式で表面硬化することを特徴とする方法。
2. 前記摩擦面（３０、３２、４４、４６）の粗面化は、表面粗さが約Ｒａ ３μｍ以上になるように実施される請求項１に記載の方法。
3. 前記摩擦面（３０、３２、４４、４６）の粗面化は、表面粗さが約Ｒａ ３μｍから約Ｒａ ２０μｍまでになるように実施される請求項２に記載の方法。
4. 前記摩擦面（３０、３２、４４、４６）の粗面化は、表面粗さが約Ｒａ ６μｍから約Ｒａ １６μｍまでになるように実施される請求項３に記載の方法。
5. 前記摩擦面（３０、３２、４４、４６）の粗面化は、所望の表面粗さに対応する接触面形状を備えた剛性部材による１つ以上のオーバローリングまたはスタンピングで実現される直接的な機械変形によって実施される請求項１乃至４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記摩擦面（３０、３２、４４、４６）の粗面化は、平滑な面にグリットブラスティングを施すことによって実施される請求項１に記載の方法。
7. 前記グリットブラスティングは、０．２５から３．０ｍｍまでの寸法を有するグリットで実施される請求項６に記載の方法。
8. 前記グリットブラスティング、酸化アルミニウム製グリットで実施される請求項６に記載の方法。
9. 粗面化された前記摩擦面（３０、３２、４４、４６）は、４００ＨＶ以上の値まで硬化される請求項１に記載の方法。
10. 粗面化された前記摩擦面（３０、３２、４４、４６、４７）は、約４００ＨＶから約３０００ＨＶの値まで硬化される請求項９に記載の方法。
11. 粗面化された前記摩擦面の硬化は、実質的にさらなる材料層を蒸着することなく、十分な材料表面硬度を実現する能力を共通して有するプラズマ窒化、化学気相成長法、プラズマ化学気相成長法、物理的気相成長法、ＴＤプロセス（登録商標）、ガス窒化、イオン注入、クロメート処理、レーザ注入法、レーザ焼入れ、炎焼入れ、および高周波硬化または高周波焼入れの少なくとも１つを含む表面硬化工程を含む請求項１に記載の方法。
12. 適合厚さを有する鋼製または鉄製の摩擦部材（５０）であって、該摩擦部材（５０）が、各摩擦部材（５０）に締め付け力を付加する少なくとも２つのクランプ器具（４２）によって、少なくとも２つの機械部品（２０、４０）の金属製の２つの接合面（３０、３２、４４、４６）の間に締め付けられる際に、前記摩擦部材（５０）は、せん断運動に対して高抵抗を生成し、前記機械部品の１つの接合面（３０、３２、４４、４６）に接合される少なくとも１つの摩擦面（４７）を備える前記摩擦部材（５０）において、
    前記摩擦面（４７）は、粗面化する工程と、次に、粗面化された前記摩擦面（４７）を非蒸着式で表面硬化する工程とによって形成されることを特徴とする摩擦部材。
13. ２つの対向する平面の間の距離を有する平坦な本体であり、かつ該距離は前記摩擦部材の厚さを規定することを特徴とする請求項１２に記載の摩擦部材。
14. 前記摩擦部材の全占有領域は、中実円状または環状の形状を有する請求項１３に記載の摩擦部材。
15. 少なくとも２つの張力部材が通過するための１つ以上の孔を有することを特徴とする請求項１２乃至１４のいずれか一項に記載の摩擦部材。
16. 板状体の一側面上に摩擦面を有し、かつ前記板状体の他側面に平滑な面を有することを特徴とする請求項１２乃至１５のいずれか一項に記載の摩擦部材。
17. 板状体の両側面上に摩擦面を有することを特徴とする請求項１２乃至１６のいずれか一項に記載の摩擦部材。
18. 前記摩擦部材（５０）は、前記機械部品（２０、４０）の各々の対向する接合面（３０、５０、３２、５２）が前記摩擦部材（５０）のそれぞれの側部に対して締め付けられる際に、前記対向する接合面（３０、５０、３２、５２）の間の距離を規定するための所定の厚さを有することを特徴とする請求項１２乃至１７のいずれか一項に記載の摩擦部材。
19. 前記摩擦部材（５０）に関する情報を保持する電子タグを備えることを特徴とする請求項１８に記載の摩擦部材。
20. 少なくとも、第１機械部品の一面と、第２機械部品の一面とを備える組立体であって、前記両面は、中間に配置された請求項１２乃至１９のいずれか一項に記載の摩擦部材の各側部に対して締め付けられることによって、前記両面に沿ったせん断運動に対して相互に固定されることを特徴とする組立体。
21. 前記第１機械部品および前記第２機械部品の接合面と、前記摩擦部材の摩擦面との外部形状および内部形状の少なくとも一方の少なくとも一部は同一であることを特徴とする請求項２０に記載の組立体。
22. 前記組立体の少なくとも１対の相互に締め付けられる隣接した面は、前記接合面に覆われておらず、又は変形可能に締め付けられていない少なくとも１つの領域を有することを特徴とする請求項２０又は２１に記載の組立体。
23. 少なくとも１つの第１機械部品は、それぞれ前記組立体の一部として、少なくとも２つの面領域を備えることを特徴とする請求項２０乃至２２のいずれか一項に記載の組立体。
24. 少なくとも１つの第２機械部品は、それぞれ前記組立体の一部として、少なくとも２つの面領域を備えることを特徴とする請求項２３に記載の組立体。
25. 第１機械部品の少なくとも２つの面領域は、請求項２０乃至２４のいずれか一項に記載の第２機械部品の対応した数の面領域にそれぞれ組み付けられることを特徴とする請求項２４に記載の組立体。
26. 前記第１機械部品および前記第２機械部品の間の少なくとも２つの組立体は、協働して、前記第１機械部品および前記第２機械部品の間と、前記組立体の少なくとも２つの間とに配置される所定の寸法の開口を画定することを特徴とする請求項２５に記載の組立体。
27. 前記第１機械部品は、クロスヘッド型の内燃機関のクランクシャフト用の主ベアリングを支持する台板であり、前記第２機械部品は主ベアリングキャップであり、前記開口は、主ジャーナルの周りに位置するベアリングシェル手段用の空間であり、前記少なくとも２つの協働する摩擦部材は、ベアリング組立体の回りに組み付けられる際に、それぞれの所定の厚さによって、ベアリングの間隙を画定することを特徴とする請求項２８に記載の組立体。
28. 前記摩擦部材はシム（５０）であり、かつ寸法調節のために所定の厚さ（ｔ）を備えることを特徴とする請求項１２に記載の摩擦部材。
29. 前記摩擦部材はシム（５０）であり、寸法調節のために所定の厚さ（ｔ）を有し、前記シムの両面上に第１摩擦面を有することを特徴とする請求項１２に記載の摩擦部材。
30. ２つの機械部品（２０、４０、５０）の金属製の接合摩擦面の間に高静止摩擦を提供する方法であって、
    １つ以上の組の接合摩擦面（３０、３２、４４、４６、４７）を有する前記機械部品（２０、４０、５０）を設ける工程であって、１組の前記接合摩擦面（３０、３２、４４、４６）の１つは比較的軟質であり、前記組の他方の接合摩擦面（４７）は、鋼または鉄をベースとしており、粗面化され、次に非蒸着式の表面硬化処理によって表面硬化される前記工程を備える方法。
31. 連結時の厚さを利用するために、前記摩擦部材を積層することを特徴とする請求項１２、２８、又は２９に記載の少なくとも２つの摩擦部材の使用方法。

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