JP2021536552A - 滑り軸受部材 - Google Patents

Abstract

本発明は、径方向内側の表面を有する第１の層（２）を備えた滑り軸受部材（１）に関する。第１の層（２）の径方向内側の表面上に測定装置（３）が配置されている。測定装置は、記載の順序において、第１の電気的絶縁層（５）、センサ層（６）及び第２の電気的絶縁層（７）を有しており、第２の電気的絶縁層（７）上に滑り層（４）が配置されている。【選択図】図１

Description

本発明は、径方向内側の表面を備えた第１の層を有する滑り軸受部材に関するものであって、第１の層の径方向内側の表面上に測定装置が配置されており、測定装置は、記載の順序において、第１の電気的絶縁層、センサ層及び第２の電気的絶縁層を有している。

本発明は、さらに、径方向内側の表面を有する軸受収容部と、少なくとも１つの滑り軸受部材と、を有する滑り軸受に関するものであって、滑り軸受部材は、軸受収容部の径方向内側の表面と接するように配置されている。

本発明は、さらに、滑り軸受部材を製造する方法に関するものであり、方法によれば、第１の層の径方向内側の表面上に測定装置が形成され、このために、記載の順序において、第１の電気的絶縁層、センサ層及び第２の電気的絶縁層が堆積される。

近年、滑り軸受のセンサ監視がますます重要になっている。滑り軸受パラメータの間接的な測定に加えて、潤滑間隙内、又は、その近傍にセンサを配置することも、ますます開発が進んでいる。この場合に、センサ開発のための周辺条件が問題となるだけでなく、滑り軸受も、例えば、回転する構成部品の存在のように、これ自体の機械的特性も問題となる。例えば、特許文献１を参照すると、支持体内で把持された軸受シェルを有する滑り軸受を監視する装置が知られており、この装置は、軸受シェル領域内に配置された温度に依存する測定信号のための測定センサと、測定信号のための評価回路と、を有している。測定センサは、軸受シェルの周方向に作用する押圧力のため、又は、軸受シェルと支持体との間の径方向の押圧力のための圧力センサとして構成されている。

特許文献２は、滑り軸受及びこれを製造する方法を開示する。この滑り軸受は、金属基板、金属基板上の第１の電気的絶縁層、電気的絶縁層上の電気部品及び第２の電気的絶縁層を有している。２つの電気的絶縁層は、滑りラッカー層として構成されている。

オーストリア国特許第４０８９００号明細書 米国特許出願公開第２０１６／０２０８８４９号明細書

本発明の課題は、作動パラメータを検出するセンサを有する滑り軸受部材を、使用特性に関して改良することである。

この課題は、上述の滑り軸受部材の場合は、第２の電気的絶縁層上に滑り層が配置されることによって、解決される。

課題は、さらに、上述の滑り軸受において、少なくとも１つの滑り軸受部材が、本発明によって構成されていることによって、解決される。

これに加えて、本発明の課題は、第２の電気的絶縁層上に滑り層が配置される、上述の方法によって達成される。

滑り層を追加的に配置することによって、測定装置を回転軸の影響からより良好に保護できることが利点である。これに加えて、滑り軸受部材が測定センサシステムを有して装備されているにもかかわらず、トライボロジー特性に関して、公知の滑り軸受部材に匹敵する滑り軸受部材を提供することができる。滑り軸受部材の選択された構造のために、滑り層のために金属の層を使用することができる。

本発明の好ましい実施形態によれば、滑り層はＰＶＤ方法によって堆積された層、特に、スパッタリング層である。これらの層は、更なる保護措置を講じる必要なしに、これらの層を、直接測定装置上に、すなわち、第２の電気的絶縁層上に、適用することができる、という利点を有する。これに加えて、これらの滑り層は、特に、疲労強度に関して、極めて良好なトライボロジー特性を有しており、この結果、滑り軸受部材は、より良好な全体特性を有することができ、かつ、測定装置もネガティブな機械的影響からより良好に保護することができる。

しかしながら、本発明の他の実施形態によれば、滑り層は、滑りラッカー層とされてもよい。滑りラッカー層は、ＰＶＤ層と同様に簡単に適用することができ、すなわち、測定装置のための更なる保護措置を講じる必要がない。この場合に、その上に滑り層が形成される測定装置の表面内の凹凸が、より簡単に補償できることも、利点である。

本発明の更なる実施形態によれば、滑り層上に流入層、特に、潤滑剤からなる流入層を配置することができる。流入層によって、摺動相手の表面のより迅速な適合が得られ、その結果、滑り軸受部材は、作動に関して一般的な負荷だけを受ける。従って、測定装置も作動に関して一般的な負荷のみを受けるように、測定装置の不規則な、又は、驚くべき過負荷をより良好に回避することができる。

本発明の他の実施形態によれば、第１の絶縁層と第２の絶縁層の少なくとも１つは、Ａｌ２Ｏ３及び／又はＳｉＯ２によって形成されてもよい。他の電気的絶縁材料と比較して、これらの酸化物は、良好な酸化耐性に加えて、良好な温度安定性と比較的高い摩耗抵抗とを有しており、この結果、測定装置は、より高い負荷にさらすことができる。

さらに、第１の絶縁層と第２の絶縁層の少なくとも１つが、２μｍから８μｍの間の層厚を有していると、有利である。１つ又は複数の（脆い）絶縁層をこのように比較的薄く形成することによって、層の剥離をより良好に回避することができる。

本発明の更なる実施形態によれば、センサ層は、クロム又はクロム−ニッケル合金によって形成されてもよい。これによって、絶縁層とセンサ層との間の付着を改良することができ、この結果、測定装置は、全体として、剥離の危険なしにより高い負荷にさらすことができる。これに加えて、センサ装置による測定温度への影響も低く抑えることができる。

本発明の他の実施形態によれば、絶縁層の少なくとも１つの厚みについて上述した理由から、センサ層は、０．１μｍから４μｍの間の層厚を有してもよい。

本発明の更なる実施形態によると、滑り軸受部材の損傷をできる限り早期に検出ことができるように、センサ層は、好ましくは、少なくとも滑り層のもっとも強く負荷を受けるゾーン内に配置されている。同時に、測定装置は、このように、比較的高い圧力にさらされ、その圧力は、測定装置の層の剥離に対抗作用する。

本発明の実施形態によれば、センサ層を他の電気的部品とより簡単に接触させるために、径方向の最も外側の層に電気的接点を配置することができ、この接点が、センサ層と電気的に導通接続されている。本発明の１つの実施形態によると、滑り軸受自体は、滑り軸受部材の測定装置の接触が、滑り軸受部材を軸受収容部内へ挿入することによって、すでに自動的に形成されるように、軸受収容部の径方向内側の表面に電気的接点を有する。

本発明の更なる実施形態によれば、センサ層は、データ送信装置と接続されてもよく、データ送信装置は、ワイヤレスでデータ送信するように構成されている。ワイヤ接続のデータ送信を回避することによって、データ送信は、より簡単に他のシステムにおいて、例えば、機械筐体において、又は、自動車内において、行うことができる。

測定装置の自給性を高めるために、センサ層はエネルギ発生装置と接続することができる。これによって、エネルギ不足に起因する装置の測定装置の不具合を、より良好に防止することができる。

本発明の更なる実施形態によれば、端子抵抗又は導線抵抗に基づく測定信号のノイズをより良好に制御するために、センサ層は、測定ブリッジ（４導体測定）と接続されてもよい。

さらに、本発明の他の実施形態によれば、センサ層は、測定中の温度補償のために導体ループを有してもよく、この結果、測定精度を改良することができる。

本発明の実施形態によれば、滑り軸受部材の作動パラメータを決定するための配置のコンパクトさを改良するために、径方向の滑り軸受部材端表面に凹部が形成されてもよく、凹部内には、テレメトリ装置が配置されている。

しかしながら、本発明の他の実施形態によれば、テレメトリ装置は、軸受収容部に、又は、少なくとも部分的にその中に、配置されてもよい。

方法の実施形態によれば、測定装置の製造をより簡単、かつ、より迅速に行うことができるため、センサ層は、好ましくは、全面に堆積され、かつ、その後構築される。従って、滑り軸受部材は、より経済的、かつ、これに伴う顧客により受け入れられるように製造されてもよい。１つの実施形態によれば、構築するために、レーザ及び／又は少なくとも１つのマスクが使用されてもよく、この結果、製造を大量生産で行うことができる。これに加えて、レーザを使用することによって、滑り軸受部材の個別製造、又は、小規模なシリーズ製造を簡単に行うことができる。

本発明の更なる実施形態において、測定装置の層の少なくとも１つが、反応性スパッタリングによって形成され、この結果、層の結合を簡単に変化させ、かつ、調節することができる。

本発明をさらによく理解するために、以下の図を用いて本発明を詳細に説明する。ここでは、図は、著しく簡略化された図式的な表示である。

図１は、滑り軸受の側面図を示す。 図２は、滑り軸受部材のセンサ層の平面図を示す。 図３は、部分的に層を除去した滑り軸受部材の斜視図を示す。 図４は、軸受収容部を示す斜視図を示す。 図５は、滑り軸受の一部を示す。 図６は、図５に示す滑り軸受の一部を詳細に示す。 図７は、滑り軸受組立品のもう１つの実施形態の詳細を示す。 図８は、コネクティングロッドを示す。 図９は、滑り軸受部材の一部を示す。

異なるように記載される実施形態において、同一の部分には同一の参照符号又は同一の構成部分名称が設けられており、この場合に説明全体に含まれる開示は、同一の参照符号又は同一の構成部分名称を有する同一の部分へ意味のある方法で伝達することができることに留意すべきである。また、明細書中で選択される、例えば、上、下、側方等のような位置表記は、直接説明され、かつ、示される図に関するものであって、この位置表記は、位置が変化した場合には、新しい位置へ移し替えられる。

図１は、多層滑り軸受の形式の滑り軸受部材１を示している。滑り軸受部材は、ハーフシェルとして構成されており、すなわち、１８０度の角度領域を覆う。

５層の構造が示されており、この実施形態において、滑り軸受部材１の支持層を形成する第１の層２と、第１の層２の上方側に、すなわち、第１の層２の径方向内側の表面上に直接配置された測定装置３と、測定装置３上に直接配置された滑り層４と、からなる。測定装置３は、少なくとも３つの層、すなわち、滑り軸受部材１の第１の層２を直接支持する第１の電気的絶縁層５と、第１の電気的絶縁層５を直接支持するセンサ層６、センサ層６を直接支持する第２の電気的絶縁層７と、からなる。

測定装置３の３層の構成が好適であるが、測定装置は、３つよりも多い層を有してもよい。すなわち、例えば、２つの電気的絶縁層５、７の少なくとも１つが、互いに重ねて配置された複数の部分層から構成されてもよく、これらは異なるように構成されてもよい。さらに、センサ層６も重ねて配置された複数の部分層から構成されてもよく、これらは異なるように構成されてもよい。

しかしながら、滑り軸受部材１は、更なる層を有してもよい。例えば、滑り軸受部材１は、例えば、測定装置３と滑り軸受部材の支持層との間に配置されている軸受金属層８を有してもよい。この場合において、滑り軸受部材１のこの実施形態についての説明において、第１の層２についての説明が、軸受金属層８に適用されるように、軸受金属層８は、上述した第１の層２によって形成される。

これに加えて、滑り軸受部材１は、例えば、軸受金属層８と滑り層４上の支持層又は流入層との間の接着層及び／又は拡散防止層のように、更なる層を有してもよい。同様に、支持層の裏側にアンチフレッティング層（anti-fretting layer）が配置されてもよい。

滑り軸受部材１は、ハーフシェルとして示されているが、本発明の範囲内において、例えば、軸受ブッシュとして、異なって構成されてもよい。一般的に、１８０度とは異なる角度範囲を覆う滑り軸受部材１も可能である。

支持層は、滑り軸受部材１に必要とされる構造強度を与える材料から、例えば、真鍮又はブロンズからなる。しかしながら、滑り軸受部材１の好ましい実施形態においては、支持層は鋼からなる。滑り軸受部材１が、例えば、軸受収容部の径方向内側の表面又は軸の外表面の、直接被覆として形成されている場合に、支持層は、直接被覆された構成部品の材料によって形成される。これに加えて、この場合において支持層は、言葉の厳密な意味において従来の層として参照できない。本発明に関連して、「支持層」という用語は、この種の形態も包含する。

軸受金属層として、様々な合金を使用することができる。その例は、アルミニウムベースの軸受金属、例えば、ＡｌＳｎ６ＣｕＮｉ、ＡｌＳｎ２０Ｃｕ、ＡｌＳｉ４Ｃｄ、ＡｌＣｄ３ＣｕＮｉ、ＡｌＳｉ１１Ｃｕ、ＡｌＳｎ６Ｃｕ、ＡｌＳｎ４０、ＡｌＳｎ２５ＣｕＭｎ、ＡｌＳｉ１１ＣｕＭｇＮｉ、ＡｌＺｎ４Ｓｉである。例えば、軸受金属層８は、ＣｕＰｂ４Ｓｎ４Ｚｎ４、ＣｕＰｂ５Ｓｎ５Ｚｎ５、ＣｕＰｂ７Ｓｎ７Ｚｎ４、ＣｕＰｂ９Ｓｎ５、ＣｕＰｂ１０Ｓｎ１０、ＣｕＰｂ１５Ｓｎ７、ＣｕＰｂ２２Ｓｎ２、ＣｕＰｂ２０Ｓｎ４、ＣｕＰｂ２２Ｓｎ８、ＣｕＰｂ２４Ｓｎ２、ＣｕＰｂＳｎ２４、ＣｕＰｂ２４Ｓｎ４、ＣｕＳｎ５Ｚｎ、ＣｕＡｌ１０Ｎｉ，ＣｕＳｎ１０によって形成されてもよい。全ての記載される合金の異形の組成についての記載に、５パーセントポイントまでの許容誤差範囲が有効である。

軸受金属層８は、滑り軸受技術から知られた従来の方法によって、支持層上に堆積又は配置することができる。例えば、支持層と軸受金属層８とからなるバイメタルは、軸受金属層８８の圧延によって製造することができる。同様に、軸受金属層８は、支持層上に鋳造されてもよい。任意に、このバイメタルは、機械加工によって、成形及び／又は切削除去加工される。

滑り層４は、滑り軸受技術において、この目的のために知られた従来の材料からなる。例えば、滑り層４は、ガルバニック堆積された材料から構成されてもよい。

好ましい実施形態において、滑り層４は、もちろんＰＶＤ方法によって堆積された層とされている。滑り層は、特に好ましくは、スパッタリング層から、特に、カソードスパッタリング方法によって製造されている。このために、滑り層は、例えば、アルゴンからなる、又は、これを含むプロセスガス内において堆積されてもよい。

滑り層４は、錫ベース合金、又は、例えば、ＡｌＳｎ２０Ｃｕ１、Ａｌ−Ｂｉ１５Ｃｕ１Ｎｉ１といったベースエレメントとしてのアルミニウムを有する合金からなり、又は、例えば、ＣｕＰｂ２７、ＣｕＰｂ２５Ｓｎ３、ＣｕＰｂ２５Ｎｉ３といったベースエレメントとして銅を有する合金によって、又は、銀又は例えば、ＡｇＣｕ５といったベースエレメントとして銀を有する合金からなる。

スパッタリング方法による堆積のために、以下のパラメータを適用することができる：

滑り層４がその上に堆積される、滑り軸受部材未加工品における電圧：−１５０Ｖから０Ｖ
プロセスガス：アルゴン
プロセスガス圧：３×１０^−４ｍｂａｒから６×１０^−３ｍｂａｒ（０．０３Ｐａから０．６Ｐａ）
温度：８０℃から１６０℃
１つ又は複数のターゲットにおける電圧：−４５０Ｖから−８００Ｖ
コーティング率：０．１μｍ／分から５μｍ／分

知られているように、滑り層４が構築されるように、スパッタリングの間に、プロセスガス原子は、ターゲットへ加速されて、このターゲットから堆積すべき金属原子をたたき出し、この結果、この金属原子が滑り軸受部材未加工品の方向へ加速されて、その表面上に衝突する。この方法は、原理的に知られているので、これについての更なる詳細は、該当する従来技術を参照されたい。

堆積からの粒子拡散と沈殿の凝固を防止するために、熱動的均衡から離れて行われるため、ＰＶＤ処理による堆積（ガス相堆積）が好ましい。

しかしながら、滑り層４は、電子ビーム蒸発方法によって形成されてもよい。

滑り軸受部材１の他の実施形態によれば、滑り層４は、滑りラッカー層とされており、すなわち、例えば、滑りラッカーをスプレーし、又は、塗りつけ、又は、浸し、次に滑りラッカーをポリマー層として乾燥させることによって、滑りラッカーから形成される、ポリマー層とされてもよい。

原則として、十分な摩耗強度と十分な滑り能力とを有する任意の適切な滑りラッカーを、潤滑剤ラッカーとして使用することができる。例えば、ＰＴＦＥベースの潤滑剤を使用することができる。

しかしながら、好ましくは、ポリアミドベースの、例えば、ＭｏＳ２、グラファイト、ヘキサゴナルＢＮといった、少なくとも１つの固体潤滑剤を含んでいる、特に、ポリアミドイミドベースの、潤滑剤が使用される。潤滑剤が、固体潤滑剤としてＭｏＳ２とグラファイトの両方含んでいることが、さらに好ましい。

潤滑剤を測定装置３上に塗布した後に形成されるポリマー層は、ポリマー層のすべての構成要素を加算した合計が１００重量％となるようにして、２０重量％のから４５重量％のポリアミドイミド、３０重量％から５５重量％のＭｏＳ２及び１０重量％から２５重量％のグラファイトの組成を有してもよい。

ポリマー層は、機械的強度を増加させるために、例えば、ファイバー、例えば、カーバイド、酸化物、例えば、ＣｒＯ２、Ｆｅ３Ｏ４、ＺｎＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＳｉＣ、Ｓｉ３Ｎ４等の窒化物といった固体といった、他の添加物を最大１０重量％の合計割合で含んでもよい。

ポリマー層は、１μｍから４０μｍ、特に、３μｍから３０μｍの範囲から選択された、層厚を有してもよい。

ポリマー層は、有利には、２０ＨＶ（０．０１）から４５ＨＶ（０．０１）の範囲から選択されたヴィッカース硬度を有する。

既に上述したように、滑り層４上に、すなわち、その径方向内側の表面上に、流入層が配置されてもよい。この実施形態において、滑り層４は、好ましくは、ＰＶＤ層、特に、スパッタリング層とされており、流入層は、滑りラッカーから構成されたポリマー層として構成されている。このための材料に関しては、上述した記載を参照されたい。

第１の電気的絶縁層及び／又は第２の電気的絶縁層５、７は、好ましい実施形態によれば、Ａｌ２Ｏ３及び／又はＳｉＯ２を有しており、又は、これらから成る。好ましい実施形態においては、第１の電気的絶縁層５も第２の絶縁層７もＡｌ２Ｏ３及び／又はＳｉＯ２を有しており、又は、これらから成る。

しかしながら、第１の絶縁層及び／又は第２の絶縁層５、７は、例えば、ＺｒＯ２のような、他の絶縁材料から構成されてもよい。

第１の絶縁層及び／又は第２の絶縁層５、７（特に好ましくは両方の絶縁層５、７）は、好ましくは、２μｍから８μｍの範囲から、特に、３μｍから５μｍの範囲から選択された層厚９を有する。

他の好ましい実施形態によれば、センサ層６は、クロム又はクロム−ニッケル合金を有する、又は、これらから成る。クロム−ニッケル合金は、特に、１５重量％から２５重量％の間のクロム割合を有することができる。１００％にする残りを形成するのは、ニッケルである。例えば、クロム−ニッケル合金は、２０重量％クロムと８０重量％のニッケルを有することができる。

しかしながら、センサ層６は、例えば、Ａｇ、Ｐｔ、ＣｕＮｉＭｎといったＣｕベース材料のような、他の電気的に導通する材料から成り、又は、これらを含んでもよい。

上述した理由によって、センサ層６は、好ましくは、０．１μｍから４μｍの範囲から、特に、０．２μｍから２μｍの範囲から選択された、層厚１０を有する。

測定装置３によって、特に、センサ層６によって、例えば、滑り軸受部材１を装備した滑り軸受の潤滑剤間隙内の温度及び／又は圧力といった、滑り軸受部材１の作動中の少なくとも１つの作動パラメータを検出することが可能である。さらに、導電性の変化が検出されてもよい。

測定値を検出するために、センサ層６は、例えば、図２に示されるように、適切に構築することができる。この構築を見やすくするために、図２においては、第２の電気的絶縁層７と滑り層４（両者は図１に示されている）は、省略されている。

しかしながら、指摘しておくと、図２に具体的に示される導電性経路１１は、単なる例であって、限定する特徴を有するものではない。測定すべきパラメータに従って、センサ層６の他のトポグラフィーも可能である。

方法の好ましい実施形態において、導電性経路１１を形成するために、第１の層２の径方向内側の表面上に堆積された後に、まず第１の電気的絶縁層５が堆積される。これは、好ましくは、第１の層の径方向内側の表面全体上に堆積されるが、完成した滑り軸受部材１内でセンサ層６が配置される、１つ又は複数の箇所にだけ形成されてもよい。

この第１の電気的絶縁層５上に、その後、センサ層６が堆積される。ここでも、センサ層６、好ましくは、第１の電気的絶縁層５の径方向内側の表面全体に亘って堆積される。しかしながら、センサ層は、完成した滑り軸受部材１内でセンサ層６が配置される、１つ又は複数の箇所だけに（同様に好ましくは全面にわたって）堆積されてもよい。

センサ層６の形成後に、センサ層６は、導電性経路１１を形成するために構築される。この場合、センサ層６の導電性経路１１が配置されない領域が除去される。従って、元は好ましくは全面であったセンサ層６から、第１の電気的絶縁層５の離散した領域内のみに配置されたセンサ層６である。

なお、センサ層６の領域の、導電性経路１１に隣接する領域だけを除去すれば、充分である。センサ層６の、導電性経路が配置されない領域、すなわち、例えば、図２の実施例において周方向を向いた端面１２の領域内に、場合によっては最初に形成されたセンサ層６が処理されずに残留してもよい。

その後、構築されたセンサ層６の、径方向内側の表面上に、第２の電気的絶縁層７が、そしてその径方向内側の表面上に滑り層４が堆積される。したがって、少なくとも１つの統合された薄層センサを有する滑り軸受部材１が製造される。

第１の電気的絶縁層５及び／又は第２の電気的絶縁層７及び／又はセンサ層６の堆積は、好ましくはＰＶＤ方法（Physical Vapour Deposition）によって、特に、好ましくはマグネトロンスパッタリング技術を用いた、スパッタリング方法によって、実行される。さらに、方法の好ましい実施形態において、プラナーマグネトロン、すなわち、平面的なターゲットを有するマグネトロンが使用される。

特に好ましくは、第１の電気的絶縁層と第２の電気的絶縁層５、７も、センサ層６も、この方法によって形成される。

この場合に、これらの層の形成のために、以下のパラメータが適用される：
センサ層６：
滑り軸受部材未加工品における電圧：−１５０Ｖから０Ｖ
プロセス混合ガス：アルゴン、酸素
プロセスガス圧力：３×１０^−４ｍｂａｒから６×１０^−３ｍｂａｒ（０．０３Ｐａから０．６Ｐａ）
温度：１００℃から１６０℃
１つ又は複数のターゲットにおける電圧：−４５０Ｖから−８００Ｖ
コーティング率：０．１μｍ／分から２μｍ／分

絶縁層５、７：
滑り軸受部材未加工品における電圧：−１２０Ｖから０Ｖ
プロセス混合ガス：アルゴン、酸素
プロセスガス圧力：３×１０^−４ｍｂａｒから６×１０^−３ｍｂａｒ（０．０３Ｐａから０．６Ｐａ）
酸素に対するアルゴンの体積混合比：＞＝１．５：１
温度：１００℃から１６０℃
１つ又は複数のターゲットにおける電圧：−３５０Ｖから−７００Ｖ
コーティング率：０．１μｍ／分から１．５μｍ／分

個々の層の間の移行は、突然移行するように形成することができ、又は、徐々に互いに移行することができる。例えば、第２の絶縁層７から滑り層４への移行部、Ａｌ２Ｏ３から始まってＡｌｘＯｙ（ｘ：ｙ＞２：３）を介し、Ａｌを介し、ＡｌＳｎｘ（ｘ＜２０）を介してＡｌＳｎ２０Ｃｕへと、形成することができる。代わりに、又は、これに加えて、第１の絶縁層５から始まってセンサ層６へ、層の順序は以下のようにすることができる：Ａｌ２Ｏ３−＞ＡｌｘＯｙ（ｘ：ｙ＞２：３）−＞Ａｌ−＞センサ層の材料。第２の絶縁層７から滑り層４への移行部の層厚は、０．０５μｍから１．５μｍの間とすることができる。第１の絶縁層５からセンサ層６への移行部の層厚は、０．００１μｍから０．１μｍの間とすることができる。

方法の更なる実施形態によれば、第１の電気的絶縁層と第２の電気的絶縁層５、７とセンサ層６の少なくとも１つ（好ましくは、第１の電気的絶縁層と第２のセンサ層５、７）が、反応性スパッタリングを用いて製造することが可能である。この場合に少なくとも１つの層は、ターゲットからの原子から、かつ、コーティングが実行される堆積チャンバ内のガス雰囲気からの原子から形成される。このために反応性ガスが使用される。しかしながら、代替的に、この反応性ガスは、例えば、酸素を遊離させることができる、対応する組成のターゲットから発生させることもできる。この反応性ガス又はこのイオン化された構成要素は、ターゲット材料又はこれから発生された原子と化学的に反応する。生じる化合物が、その後、滑り軸受部材未加工品上に堆積する。このようにして、例えば、酸素プラズマ内でアルミニウムを反応スパッタリングする場合に、Ａｌ２Ｏ３を生成することができる。ターゲットにおいて反応が進行した場合に、結果として反応製品がスパッタリングされる。

層を反応スパッタリングするために、上述したパラメータが使用されてもよい。

しかしながら、上述した堆積方法の他に、例えば、湿化学的堆積方法（例えば、ガルバニック方法）、又は、電子放射堆積といった、層の少なくとも１つのために他の適切な堆積方法が適用されてもよい。これに加えて、マスク蒸着又はマスクスパッタリングの可能性も存在する。

方法の実施形態によれば、センサ層６の構築は、エネルギ放射を用いて、好ましくはレーザによって、かつ／又は、少なくとも１つのマスクを使用しながら、実行される。このために、レーザとして、特に、超短パルスレーザ、好ましくは、いわゆるフェムト秒レーザが使用される。熱伝達によって基板に実質的な影響を与えることなく、最小量の材料を正確かつ残余無しに除去できることが利点である。

レーザによってセンサ層６を構築するために、以下のパラメータを適用することができる：
パルス長さ：ｐｓ−／ｆｓ−領域
パルスエネルギ：１μＪから１００μＪ
パルス繰り返し周波数：１ｋＨｚから８００ＭＨｚ
商業的に提供可能であるので、１μｍの範囲内の波長
焦点調節 約１０μｍから１００μｍ（＝処理解像度）
好ましくは、焦点調節された放射、しかし、結像するように処理し、又は、ビーム成形コンポーネントによるものも考えられる。

必要な場合には、レーザと共に付加的にマスク（例えば、金属からなる）を使用してもよく、マスクによって、除去すべきでない表面領域がレーザの影響から遮られる。

しかしながら、センサ層６の構築は、他の方法を使用して、場合によっては、ここでもマスクを使用して、例えば、湿化学的エッチング方法により、又は、例えば、構築すべき表面をアルゴンイオン又はプラズマ励起ガスで射撃するといった、ドライエッチング方法によって、行うことができる。

滑り軸受部材１の実施形態によれば、測定装置３は、滑り層４の最も強く負荷を受けるゾーン内に、すなわち、径方向においてこのゾーンの上方側に、配置されている。この場合に、滑り層４のもっとも強く負荷を受けるゾーンは、コネクティングロッドの場合は、上方側の滑り軸受部材１であり、いわゆる、メイン軸受においては下方側の滑り軸受部材１である。

センサ層６を他の電気的又は電子的部品と接触させるために、導電性経路１１は、滑り軸受部材１の軸方向の端面１３（すなわち、軸方向に見た端面１３）の領域内へ案内され、かつ、この軸方向の端面１３上に、相手側接触箇所と電気的に導通するように接続することができる接触箇所が形成される。

滑り軸受部材１の他の実施形態によれば、図３に示されるように、滑り軸受部材１の径方向の最も外側の層に、例えば、支持層１４に、センサ層６と電気的に導通するように接続する、電気的な接点１５を配置することもできる。図３は、径方向外側の支持層１４、その上に配置された軸受金属層８、その上に配置された第１の電気的絶縁層５、その上に配置されたセンサ層６、その上に配置された第２の電気的絶縁層７及びその上に配置された滑り層４を有する滑り軸受部材１を示しており、その場合に個々の層は、層構造をより良く表示するために、部分的に除去されている。

この実施形態において、径方向の最も外側の層は、図１の説明において既に述べた支持層１４である。しかしながら、他の層構造において、径方向の最も外側の層は、他の層によって形成されてもよい。

センサ層６を電気的な接点と接続するために、切り抜き１６、特に、滑り軸受部材１の、センサ層６の径方向上方側に配置された層を通って孔を設けることができ、この孔には、電気的に導通する材料、例えば、銅又はセンサ層６の材料によって充填され、もしくは孔の中に、この材料が配置される。

滑り軸受の他の実施形態によれば、これらの接点１５の対極点は、図４に示すように、軸受収容部１７に配置することができる。図４は、滑り軸受の一部、すなわち、軸受収容部１７を形成する軸受カバーを示す。軸受カバーは、例えば、コネクティングロッドの一部とすることができる。軸受収容部１７の径方向内側の表面１８上に、これ自体知られているように、少なくとも１つの滑り軸受部材１（任意に拡がりを持たせて）が、これと接するように配置される。この径方向内側の表面１８上には、電気的な接点１９が配置されており、この接点１９は、一方で滑り軸受部材１の接点１５（図３）と接しており、かつ、他方で、他の電気的又は電子的な部品と電気的に導通するように接続されている。

軸受収容部１７上の電気的接点１９は、一般的に、滑り軸受部材１の電気的接点１５を、軸受収容部１７内へ組み込むことによって、軸受収容部の電気的接点１９に置かれるように、位置決めされている。それゆえ、図４に示す軸受収容部１７の実施形態において、電気的接点が、図４に示す滑り軸受部材１の電気的接点１５と電気的に導通するように接続できるように、電気的接点１９は、軸受カバーの分離面２０に連続するように配置されている。

電気的接点１５は、端面１２（図２参照）の領域内に配置されていると説明したが、接点は、一般的に軸受背面側に、すなわち、滑り軸受部材１の外側面に配置されてもよい。従って、軸受収容部１７の電気的接点１９は、軸受収容部１７の表面１８に別に位置決めされている。

ここで述べておくと、図１から図８には、滑り軸受部材１の異なる実施形態が示されており、同一の部分については同一の参照符号又は構成部品名称が使用されている。不必要な繰り返しを避けるために、それぞれの（他の）図の詳細な説明を参照するよう指示し、又は参照する。

図５と図６とに示す滑り軸受部材１の他の実施形態によれば、センサ層６はエネルギ発生装置２１と接続されてもよい。エネルギ発生装置２１を用いて、少なくとも１つのセンサ、すなわち、センサ層６に独立して電気エネルギを供給することが可能となり、それゆえ、滑り軸受部材１のケーブル接続端子は不要とされる。

少なくとも１つのエネルギ発生装置２１（複数のエネルギ発生装置２１が配置されてもよい）は、図示される滑り軸受の実施例において、少なくとも１つの滑り軸受部材１内又はその上に、例えば、図５に示す滑り軸受の詳細を示す図６から明らかなように、滑り軸受部材１内の凹部２２内に配置されている。しかしながら、エネルギ発生装置２１のこの具体的に示される配置は、限定的な特徴を有するものではなく、本発明を説明するためだけに用いられることを、指摘しておく。構造的には、配置は、他の方法で行われてもよい。

エネルギ発生装置２１は、少なくとも１つの圧電素子２３を有しており、図６に示されている。必要なエネルギ量に応じて、複数の圧電素子２３は、例えば、圧電素子パケットの形式で、電気エネルギを発生させるために滑り軸受配置１内に配置されてもよい。

少なくとも１つの圧電素子２３は、マルチレイヤースタックとして、すなわち、互いに重なりあって配置された複数の圧電素子を有する多層の圧電素子２３として、形成されてもよい。

圧電素子２３は、任意の横断面形状、例えば、円形又は例えば、正方形にような多角形、を有してもよい。

この圧電素子２３は、圧力が付勢されて配置されてもよい。このために、図６に示すように、圧力棒２４を圧電素子２３上に載置して配置されてもよい。圧力棒２４は、２つのねじ２５を介して固定されてもよい。

代わりに、図７に示すように、圧電素子２３の上方側に調節ねじ２６が配置されてもよく、調節ねじを調節することによって圧電素子２３へ作用する圧力を変化させてもよい。

原理的に、少なくとも１つの圧電素子２３は、例えば、ばね部材などを用いて、圧力が付勢されてもよい。

好ましくは、少なくとも１つの圧電素子２３は、圧力を付勢することによって捩じられない、すなわち、圧電素子２３の２つの端面（上方側と下方側の端面）は、圧力の付勢によっては、圧電素子２３を通る長手方向中心軸に沿って互いに対して捩じられない。

上述した圧力が付勢された配置において、圧電素子２３は、図６から明らかなように、滑り軸受部材１上、又は、この中に自由に立つように配置されている。しかしながら、圧電素子２３が、横断面の大きさと形状に関して、圧電素子２３のこれらに相当する凹部内に配置されることも可能であり、圧電素子は凹部へ挿入することができ、かつ、この凹部内で側方に支持され、又は、案内される。

念のために指摘しておくが、圧電素子の機能方法は、文献に詳細に記述され、かつ、当業者にも知られているため、その説明は省かれる。

少なくとも１つの圧電素子２３は、圧力が付勢されてもよく、その圧力は、５ＭＰａから５０ＭＰａ、特に、５ＭＰａから３０ＭＰａの範囲から選択される。少なくとも１つの圧電素子２３は、例えば、鉛−ジルコン酸塩−チタン酸塩（ＰＺＴ）又は、チタン酸バリウムから構成されてもよい。しかしながら、他の圧電材料が使用されてもよい。

エネルギ発生装置２１は、他の部材、例えば、誘導性エネルギ発生装置２１又はゼーベック効果（Seebeck effect）を利用するエネルギ発生装置２１によって、形成されてもよい。

さらに、滑り軸受部材１の他の実施形態によれば、センサ層６は、図５に図式的に示されるように、滑り軸受部材１に、又は、その中に、配置されているデータ送信装置２７と接続されることが可能である。好ましくは、データ送信装置２７は、例えば、ブルートゥース（登録商標）及び／又はＺｙｇｂｅｅ及び／又はＷＬａｎ及び／又はＬｏＷＰＡＮ及び／又はＺｉｇｂｅｅ及び／又はＡＮＴ／ＡＮＴなどを介して、ワイヤレスでデータ送信するように形成されている。任意には、データ送信装置２７に、エネルギ発生装置２１によって、同様に電気エネルギを供給することができる。

好ましくは、上述した理由から、例えば、ホィートストーンブリッジ形式の４導体測定方法が適用されてもよい。しかしながら、他の方法、例えば、定電流方法が、適用されてもよい。

他の実施形態によれば、測定結果とそれ自体関連しない、測定への温度影響を補償することができるようにするために、図３から明らかなように、センサ層６が測定の際の温度補償用の付加的な導体ループ２８を有してもよい。

図９は、コネクティングロッド形式の滑り軸受の形態を示す。コネクティングロッドは、大きなコネクティングロッドアイの一部を形成しており、それゆえ、軸受収容部１７の一部を形成するコネクティングロッドシャンク２９を有する。コネクティングロッドシャフト上及び／又は少なくとも部分的にその中に、かつ／又は、軸受収容部上及び／又は少なくとも部分的にその中に、例えば、データ送信装置２７、エネルギ発生装置２１、マイクロプロセッサ３０、アナログ−デジタル変換器３１といった、テレメトリ装置又はその構成要素を配置することができる。

しかしながら、滑り軸受部材１の他の実施形態に基づいて、滑り軸受部材１の径方向の端面１２に少なくとも１つの凹部３２が形成されることも、可能であって、その凹部は、図９から明らかなように、そこから軸受背面側へ延在している。この凹部３２内に、例えば、マイクロプロセッサ３０（図８）のような、テレメトリ装置の少なくとも一部を配置することができる。

これらの実施例は、可能な実施形態を示すものであり、個々の実施形態を互いに様々に組み合わせることも可能であることに留意すべきである。

最後に形式的に指摘しておくが、滑り軸受部材１又は滑り軸受の構造を理解しやすくするために、これらは必ずしも縮尺どおりには示されていない。

１ 滑り軸受部材
２ 層
３ 測定装置
４ 滑り層
５ 絶縁層
６ センサ層
７ 絶縁層
８ 軸受金属層
９ 層厚
１０ 層厚
１１ 導電性経路
１２ 端面
１３ 端面
１４ 支持層
１５ 接点
１６ 切り抜き
１７ 軸受収容部
１８ 表面
１９ 接点
２０ 分離面
２１ エネルギ発生装置
２２ 凹部
２３ 圧電素子
２４ 圧力棒
２５ ねじ
２６ 調節ねじ
２７ データ送信装置
２８ 導体ループ
２９ コネクティングロッドシャフト
３０ アナログ−デジタル変換器
３１ マイクロプロセッサ
３２ 凹部

Claims (22)

1. 径方向内側表面を有する第１の層（２）を備えた滑り軸受部材（１）であって、前記第１の層（２）の前記径方向内側表面上に、測定装置（３）が配置されており、前記測定装置は、記載の順番に、第１の電気的絶縁層（５）、センサ層（６）及び第２の電気的絶縁層（７）を有する滑り軸受部材（１）において、
   前記第２の電気的絶縁層（７）上に滑り層（４）が配置されている、ことを特徴とする滑り軸受部材（１）。
2. 前記滑り層（４）は、ＰＶＤ方法によって堆積された層とされており、特に、スパッタリング層とされている、ことを特徴とする請求項１に記載の滑り軸受部材（１）。
3. 滑り層（４）は、滑りラッカー層とされている、ことを特徴とする請求項１に記載の滑り軸受部材（１）。
4. 前記滑り層（４）上に流入層が配置されている、ことを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載の滑り軸受部材（１）。
5. 前記第１の絶縁層と前記第２の絶縁層（５、７）の少なくとも１つは、Ａｌ２Ｏ３及び／又はＳｉＯ２によって形成されている、ことを特徴とする請求項１から請求項４の何れか１項に記載の滑り軸受部材（１）。
6. 前記第１の絶縁層と前記第２の絶縁層（５、７）の少なくとも１つは、２μｍから８μｍの層厚（９）を有している、ことを特徴とする請求項１から請求項５の何れか１項に記載の滑り軸受部材（１）。
7. 前記センサ層（６）は、クロム又はクロム−ニッケル合金によって形成されている、ことを特徴とする請求項１から請求項６の何れか１項に記載の滑り軸受部材（１）。
8. 前記センサ層（６）は、０．１μｍから４μｍの層厚（１０）を有している、ことを特徴とする請求項１から請求項５の何れか１項に記載の滑り軸受部材（１）。
9. 前記センサ層（６）は、少なくとも、前記滑り層（４）の最も強く負荷を受けるゾーン内に配置されている、ことを特徴とする請求項１から請求項８の何れか１項に記載の滑り軸受部材（１）。
10. 径方向の最も外側の層に電気的接点（１５）が配置されており、該電気的接点（１５）は、前記センサ層（６）と電気的に導通接続されている、ことを特徴とする請求項１から請求項９の何れか１項に記載の滑り軸受部材（１）。
11. 前記センサ層（６）は、データ送信装置（２７）と接続されており、前記データ送信装置（２７）は、ワイヤレスでデータ送信するように構成されている、ことを特徴とする請求項１から請求項１０の何れか１項に記載の滑り軸受部材（１）。
12. 前記センサ層（６）は、エネルギ発生装置（２１）と接続されている、ことを特徴とする請求項１から請求項１１の何れか１項に記載の滑り軸受部材（１）。
13. 前記センサ層（６）は、測定ブリッジと接続されている、ことを特徴とする請求項１から請求項１２の何れか１項に記載の滑り軸受部材（１）。
14. 前記センサ層（６）は、測定する際に温度補償するための導体ループ（２８）を有している、ことを特徴とする請求項１から請求項１３の何れか１項に記載の滑り軸受部材（１）。
15. 径方向の端面（１２）に凹部（３２）が形成されており、前記凹部（３２）内にテレメトリ装置が配置されている、ことを特徴とする請求項１から請求項１３の何れか１項に記載の滑り軸受部材（１）。
16. 径方向内側の表面（１８）を有する軸受収容部（１７）と、少なくとも１つの滑り軸受部材（１）と、を備えており、前記滑り軸受部材は、前記軸受収容部（１７）の前記径方向内側の表面（１８）と接するように配置されている、滑り軸受であって、
    該少なくとも１つの滑り軸受部材（１）は、請求項１から請求項１５の何れか１項に記載の滑り軸受部材（１）によって形成されている、ことを特徴とする滑り軸受。
17. 前記軸受収容部（１７）の前記径方向内側の表面（１８）に、電気的接点（１９）が配置されている、ことを特徴とする請求項１６に記載の滑り軸受。
18. 前記軸受収容部（１７）上に、又は、少なくとも部分的に、テレメトリ装置が配置されている、ことを特徴とする請求項１６又は請求項１７に記載の滑り軸受。
19. 滑り軸受部材（１）を製造する方法であって、第１の層（２）の径方向内側の表面上に測定装置（３）が形成されており、このために、第１の電気的絶縁層（５）、センサ層（６）及び第２の電気的絶縁層（７）が、記載の順番で堆積される方法において、
    前記第２の電気的絶縁層（７）上に滑り層（４）が配置されている、ことを特徴とする滑り軸受部材（１）を製造する方法。
20. 前記センサ層（６）が全面に堆積され、かつ、その後に構築される、ことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
21. 前記構築することは、レーザ、特に超短パルスレーザによって、かつ／又は、少なくとも１つのマスクを使用して、実施される、ことを特徴とする請求項２０に記載の方法。
22. 前記測定装置（３）の層の少なくとも１つは、反応性スパッタリングによって製造される、ことを特徴とする請求項２０又は請求項２１に記載の方法。

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