JP2022534439A - 多結晶ダイヤモンド動力伝達面 - Google Patents

Abstract

【課題】ダイヤモンド溶媒－触媒動力伝達面と係合された多結晶ダイヤモンド動力伝達面を含む動力伝達システムを提供する。【解決手段】動力伝達システムであって、多結晶ダイヤモンドを含む少なくとも１つの動力伝達面をその上に有する第１の構成要素と、材料の全重量に基づいて少なくとも２重量パーセントのダイヤモンド溶媒－触媒を含有する該材料を含む少なくとも１つの対向動力伝達面を有する第２の構成要素と、を含み、第１の構成要素は、多結晶ダイヤモンドがダイヤモンド溶媒－触媒と係合されるように、かつ第１及び第２の構成要素のうちの一方の移動が該第１及び第２の構成要素のうちの他方の移動を駆動するように該第２の構成要素と可動結合される、動力伝達システムである。動力伝達システムは、歯車、自在継手、又は他の動力伝達システム又は構成要素であるか又はそれを含むことができる。【選択図】図１

Description

〔関連出願への相互参照〕
本出願は、２０１８年７月３０日出願の「多結晶ダイヤモンドスラスト軸受及びその要素（Ｐｏｌｙｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ Ｄｉａｍｏｎｄ Ｔｈｒｕｓｔ Ｂｅａｒｉｎｇ ａｎｄ Ｅｌｅｍｅｎｔ Ｔｈｅｒｅｏｆ）」という名称の米国特許出願第１６／０４９，６１７号（係属中）の一部継続出願である。本出願はまた、それ自体が２０１８年７月３０日出願の米国特許出願第１６／０４９，５８８号（現在では米国特許第１０，４６５，７７５号として出されている）と、２０１８年７月３０日出願の第１６／０４９，６０８号（係属中）と、２０１８年７月３０日出願の第１６／０４９，６１７号（係属中）との一部継続出願である２０１９年５月２９日出願の「ダイヤモンド対ダイヤモンド反応材料軸受係合のための材料処理（Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ ｆｏ◎ｒ Ｄｉａｍｏｎｄ－ｏｎ－Ｄｉａｍｏｎｄ Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｂｅａｒｉｎｇ Ｅｎｇａｇｅｍｅｎｔｓ）」という名称の米国特許出願第１６／４２５，７５８号（係属中）の一部継続出願である。米国特許出願第１６／４２５，７５８号（２０１９年５月２９日出願）、第１６／０４９，５８８号（２０１８年７月３０日出願）、第１６／０４９，６０８号（２０１８年７月３０日出願）、及び第１６／０４９，６１７号（２０１８年７月３０日出願）の各々の全体は、引用によって本明細書に組み込まれている。

本発明の開示は、歯車面のような動力伝達面としての使用のための多結晶ダイヤモンド、それを含む装置及びシステム、及びそれを作って使用する方法に関する。

機械的動力伝達システムは、仕事を実施するためなどに１つの構成要素又はシステムから別の構成要素又はシステムに機械エネルギを伝達する。機械的動力伝達システムは、第１の構成要素が移動する時に第１の構成要素の機械エネルギの少なくとも一部が第２の構成要素に伝達されて第２の構成要素を相応に移動させるように、第２の構成要素（例えば、第２の歯車）と結合された第１の構成要素（例えば、第１の歯車）を含むことができる。多くの場合に、そのようなシステムは、互いに係合される面を含む。例えば、第２の歯車と噛み合った第１の歯車の移動中に、第１の歯車の歯車歯の面の少なくとも一部分は、第２の歯車の歯車歯の面の少なくとも一部分と接触状態になる。しかし、歯車のような機械的動力伝達システムは、面間の係合からもたらされる材料不具合を含む不具合を受ける。一部の例示的なタイプの歯車不具合は、曲げ疲労、接触疲労、摩耗、毛羽立ち、過荷重、及び亀裂を含む。

回転する機械のような移動部品に多結晶ダイヤモンド（ＰＣＤ）要素が使用される時に、典型的に係合面と対向係合面の両方が多結晶ダイヤモンドで構成される。すなわち、これは、少なくとも部分的には、炭化タングステンによって支持された又は支持されないそのいずれかである熱安定性多結晶ダイヤモンド（ＴＳＰ）と多結晶ダイヤモンド焼結体（ＰＤＣ）とがダイヤモンド反応材料の機械加工に使用することに対して忌避と考えられてきたためである。ダイヤモンド反応材料は、鉄、コバルト、ニッケル、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、クロム、マンガン、銅、チタン、又はタンタルを含むダイヤモンド触媒又は溶媒元素（ダイヤモンド溶媒－触媒又はダイヤモンド触媒－溶媒とも呼ぶ）を微量よりも多く含有する金属、金属合金、複合材（例えば、耐摩耗加工、コーティング、又はメッキの形態にある）を含む。更に、多結晶ダイヤモンドのこの従来の使用忌避は、微量よりも多いダイヤモンド触媒又は溶媒元素を含有する鉄ベース、コバルトベース、及びニッケルベースの超合金を含むいわゆる「超合金」にまで及んでいる。移動部品でのある一定の面速度では、切削先端などで発生する荷重及び付随する温度は、多くの場合にダイヤモンドのグラファイト化温度（すなわち、約７００℃）を超え、これは、ダイヤモンド触媒又は溶媒元素の存在下で構成要素の急激な摩耗及び不良に至る可能性がある。理論に縛られることなく、特定の不具合機構は、機械加工されている炭素誘引材料との炭素含有ダイヤモンドの化学相互作用からもたらされると考えられる。ダイヤモンド触媒又は溶媒含有金属又は合金機械加工に対する多結晶ダイヤモンドの忌避に関連する例示的な参考文献は、米国特許第３，７４５，６２３号明細書である。ダイヤモンド触媒又はダイヤモンド溶媒含有材料の機械加工に対する多結晶ダイヤモンドの忌避は、そのような材料との接触がある全ての用途での多結晶ダイヤモンドの使用の回避を長きにわたって引き起こしてきた。

米国特許出願第１６／０４９，６１７号明細書 米国特許出願第１６／０４９，５８８号明細書 米国特許第１０，４６５，７７５号明細書 米国特許出願第１６／０４９，６０８号明細書 米国特許出願第１６／４２５，７５８号明細書 米国特許第３，７４５，６２３号明細書 米国特許第６，６５５，８４５号明細書 米国特許第７，１９８，０４３号明細書 米国特許第８，６２７，９０４号明細書 米国特許第５，３８５，７１５号明細書 米国特許第８，４８５，２８４号明細書 米国特許第６，８１４，７７５号明細書 米国特許第５，２７１，７４９号明細書 米国特許第５，９４８，５４１号明細書 米国特許第４，９０６，５２８号明細書 米国特許第７，７３７，３７７号明細書 米国特許第５，０１１，５１５号明細書 米国特許第３，６５０，７１４号明細書 米国特許第２，９４７，６０９号明細書 米国特許第８，７６４，２９５号明細書 米国特許第５，４４７，２０８号明細書 米国特許第５，６５３，３００号明細書

本発明の開示の一部の実施形態は、動力伝達システムを含む。システムは、第１の構成要素を含む。第１の構成要素は、その上に少なくとも１つの動力伝達面を有する。少なくとも１つの動力伝達面は、多結晶ダイヤモンドを含む。システムは、第２の構成要素を含む。第２の構成要素は、その上に少なくとも１つの対向動力伝達面を有する。少なくとも１つの対向動力伝達面は、材料の全重量に基づいて少なくとも２重量パーセントのダイヤモンド溶媒－触媒を含有する材料を含む。第１の構成要素は、多結晶ダイヤモンドがダイヤモンド溶媒－触媒と係合されるように、かつ第１及び第２の構成要素のうちの一方の移動が第１及び第２の構成要素のうちの他方の移動を駆動するように第２の構成要素と可動結合される。

本発明の開示の一部の実施形態は、動力伝達システムの動力伝達面間の係合をインタフェースする方法を含む。本方法は、第１の構成要素の動力伝達面上に多結晶ダイヤモンドを位置決めする段階を含む。本方法は、第２の構成要素を与える段階を含む。第２の構成要素は、その上に対向動力伝達面を有する。対向動力伝達面は、材料の全重量に基づいて少なくとも２重量パーセントのダイヤモンド溶媒－触媒を含有する材料を含む。本方法は、多結晶ダイヤモンドがダイヤモンド溶媒－触媒と係合されるように、かつ第１及び第２の構成要素のうちの一方の移動が第１及び第２の構成要素のうちの他方の移動を駆動するように第１の構成要素を第２の構成要素と可動係合する段階を含む。

本発明の開示の一部の実施形態は、動力伝達システムを含む。システムは、多結晶ダイヤモンドを含む動力伝達面を含む。システムは、材料の全重量に基づいて少なくとも２重量パーセントのダイヤモンド溶媒－触媒を含有する材料を含む対向動力伝達面を含む。動力伝達面は、多結晶ダイヤモンドがダイヤモンド溶媒－触媒と係合されるように対向動力伝達面と係合される。

本発明の開示のシステム、装置、及び／又は方法の特徴及び利点をより詳細に理解することができるように、本明細書の一部を形成する添付図面に示すこれらのシステム、装置、及び／又は方法の実施形態を参照することにより、上記で簡単に要約した説明のより具体的な説明を行うことができる。しかし、これらの図面が様々な単に例示的実施形態しか示しておらず、従って、本発明の開示の概念は、他の有効な実施形態を含むことができるので、これらの図面を本発明の開示の概念を限定するものと見なすべきではないことに注意されたい。

はすば歯車の一方が多結晶ダイヤモンド動力伝達面をその上に有する噛み合ったはすば歯車を描く図である。 図１Ａの噛み合ったはすば歯車の別の図である。 図１Ａと同じであるが直角に結合されている噛み合ったはすば歯車を描く図である。 図１Ａの噛み合ったはすば歯車の詳細図である。 平歯車の一方が多結晶ダイヤモンド動力伝達面をその上に有する噛み合った平歯車を描く図である。 図２Ａの噛み合った平歯車の詳細図である。 ウォーム（ウォームスクリューとも呼ぶ）と噛み合って多結晶ダイヤモンド動力伝達面をその上に有するウォーム歯車を描く図である。 図３Ａのウォームと噛み合ったウォーム歯車の別の図である。 図３Ａのウォームと噛み合ったウォーム歯車の別の図である。 多結晶ダイヤモンド動力伝達面をその上に有する細長自在継手を有する駆動系の一部分の分解組立図である。 図４Ａの駆動系の一部分の組立図である。 図４Ｂの一部分の詳細図である。 図４Ａの駆動系の各部分の分解組立図である。 多結晶ダイヤモンド動力伝達面をその上に有するダブルカルダン自在継手を有する駆動系の一部分の分解組立図である。 図５Ａの駆動系の一部分の組立図である。 図５Ｂの一部分の詳細図である。 図５Ａの駆動系の分解組立図である。 図５Ａのダブルカルダン自在継手の２つの構成要素間の接続の図である。 図５Ｅの断面図である。 第１の構成要素によって駆動されて第２の構成要素を駆動する動力伝達システムの概略図である。

ここで、本発明の開示によるシステム、装置、及び方法を様々な例示的実施形態を示す添付図面を参照してより完全に以下に説明する。しかし、本発明の開示による概念は、多くの異なる形態に具現化することができ、本明細書に示す例示実施形態によって限定されるものと解釈すべきではない。むしろ、これらの実施形態は、本発明の開示が徹底的で完全なものになり、様々な概念の範囲及び実施の最良かつ好ましいモードを当業者に完全に伝えることになるように提供するものである。

本発明の開示のある一定の実施形態は、多結晶ダイヤモンド動力伝達面を有する動力伝達システムを提供する方法及び装置を含む。本明細書に開示する動力伝達システムは、歯車と駆動系とを含むがこれらに限定されない。本明細書に開示する歯車は、はすば歯車、平歯車、及びウォームドライブを含むがこれらに限定されない。本明細書に開示する駆動系は、移動部品間の可撓性機械的カプリングを含む機械的カプリングを含むがこれに限定されない。本明細書に開示する駆動系は、シャフトカプリングを含むことができる。一例示的実施形態では、本明細書に開示する駆動系は、自在継手（例えば、単連自在継手、単連カルダン自在継手、又は２連カルダン継手）を含む。本明細書に開示する動力伝達システムは、掘削モータのようなより大きいシステムの構成要素又は駆動伝達系の一部分とすることができる。本明細書に開示する動力伝達システムは、本明細書で議論する特定の用途に限定されず、歯車、駆動系、又は動力伝達面を含む他の動力伝達システムを含む他の機械の中に組み込むことができる。動力伝達面は、動力伝達システム内の構成要素間の機械エネルギの伝達（例えば、トルクの伝達）に向けて互いに係合する構成要素の面である。例えば、互いに噛み合った２つの歯車を含む動力伝達システムでは、動力伝達面は、歯車の移動中に互いに接触するか又は接触状態になる噛み合った歯車の歯車歯面を含む。本発明の開示内では、係合動力伝達面（例えば、噛み合った歯車歯）に言及する時は、一方の動力伝達面を「動力伝達面」と呼ぶ場合があり、それに対して他方を「対向動力伝達面」と呼ぶ場合がある。

本発明の開示は、動力伝達面の一方が多結晶ダイヤモンドを含み、他方の対向動力伝達面が多結晶ダイヤモンドを含まない係合動力伝達面を含む。下記でより詳細に説明するように、一部の実施形態では、第１の動力伝達面が多結晶ダイヤモンドを含み、第２の対向動力伝達面がダイヤモンド溶媒－触媒を含む。一部の実施形態では、対向動力伝達面は、米国特許出願第１６／４２５，７５８号明細書によって処理された面である。例えば、対向動力伝達面（対向係合面とも呼ぶ）は、バニシ仕上げ及びショットピーニングを含む冷間加工及び加工硬化、及び／又は無心焼入れ、肌焼入れ、及びサブゼロ低温凍結処理を含む熱処理工程等によって硬化させることができる。同様に、対向動力伝達面は、クロムメッキを含む電解メッキ、無電解メッキ、リン酸塩処理、物理蒸着（ＰＶＤ）と化学蒸着（ＣＶＤ）とを含む蒸着、又は陽極処理等によってメッキ及び／又は被覆することができる。同様に、対向動力伝達面は、ロールボンディング、レーザクラッディング、又は爆発溶接等によってクラッディングすることができる。

一部の実施形態では、本明細書に開示する動力伝達面は、傾斜掘りを含む坑内掘削のための掘削モータ、例えば、マッドモータのようなモータの一部分である。本明細書に開示する動力伝達面は、歯車（例えば、変速機の）の面とすることができる。坑内掘削用途を参照して説明するが、本明細書に開示する動力伝達面は、他の用途に使用することができる。一部の実施形態では、本明細書に開示する動力伝達面は、タービン、ポンプ、圧縮機、採鉱機器、建設機器、燃焼エンジン、風車、自動車部品、航空機部品、船舶機器、伝動装置、鉄道車両、ハードドライブ、遠心分離器、医療機器、ロボット、機械加工ツール、娯楽乗り物、娯楽デバイス、ブレーキ、クラッチ、モータ、又は動力伝達システムを含む他のアセンブリの一部分である。

定義、例、及び基準
ダイヤモンド反応材料－本明細書に使用する場合に、「ダイヤモンド反応材料」は、「ダイヤモンド触媒－溶媒」、「触媒－溶媒」、「ダイヤモンド溶媒－触媒」、又は「溶媒－触媒」とも呼ぶダイヤモンド触媒又はダイヤモンド溶媒を微量よりも多く含有する材料である。公知の溶媒－触媒の一部の例は、米国特許第６，６５５，８４５号明細書、米国特許第３，７４５，６２３号明細書、米国特許第７，１９８，０４３号明細書、米国特許第８，６２７，９０４号明細書、米国特許第５，３８５，７１５号明細書、米国特許第８，４８５，２８４号明細書、米国特許第６，８１４，７７５号明細書、米国特許第５，２７１，７４９号明細書、米国特許第５，９４８，５４１号明細書、米国特許第４，９０６，５２８号明細書、米国特許第７，７３７，３７７号明細書、米国特許第５，０１１，５１５号明細書、米国特許第３，６５０，７１４号明細書、米国特許第２，９４７，６０９号明細書、及び米国特許第８，７６４，２９５号明細書に開示されている。本明細書に使用する場合に、「微量」よりも多いダイヤモンド触媒又はダイヤモンド溶媒を含有するダイヤモンド反応材料は、ダイヤモンド反応材料の全重量に基づいて少なくとも２重量パーセント（重量％）のダイヤモンド触媒又はダイヤモンド溶媒含有材料である。一部の態様では、本明細書に開示するダイヤモンド反応材料は、その全重量に基づいて２重量％から１００重量％、５重量％から９５重量％、１０重量％から９０重量％、１５重量％から８５重量％、２０重量％から８０重量％、２５重量％から７５重量％、２５重量％から７０重量％、３０重量％から６５重量％、３５重量％から６０重量％、４０重量％から５５重量％、又は４５重量％から５０重量％のダイヤモンド触媒又はダイヤモンド溶媒を含有する。当業者には理解されるように、ダイヤモンド溶媒－触媒は、例えば、荷重下でダイヤモンドのグラファイト化温度（すなわち、約７００℃）又はそれよりも高い温度で多結晶ダイヤモンドと反応（例えば、触媒及び／又は可溶化）して多結晶ダイヤモンドのグラファイト化をもたらす機能を有する化学元素、化合物、又は材料（例えば、金属）である。従って、ダイヤモンド反応材料は、荷重下でダイヤモンドのグラファイト化温度又はそれよりも高い温度でダイヤモンド先端式ツールのような多結晶ダイヤモンドで形成された又はそれを含有する構成要素の摩耗、時に急激な摩耗、及び不具合をもたらす可能性がある材料を含む。ダイヤモンド反応材料は、微量よりも多いダイヤモンド溶媒－触媒を含有する金属、金属合金、及び複合材を含むがこれらに限定されない。一部の態様では、ダイヤモンド反応材料は、耐摩耗加工、コーティング、又はメッキの形態にある。一部の例示的ダイヤモンド溶媒－触媒は、鉄、コバルト、ニッケル、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、クロム、マンガン、銅、チタン、タンタル、及びこれらの合金を含む。従って、ダイヤモンド反応材料は、微量よりも多い鉄、コバルト、ニッケル、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、クロム、マンガン、銅、チタン、タンタル、又はこれらの合金を含む材料とすることができる。一例示的ダイヤモンド反応材料は鋼鉄である。一部の態様では、ダイヤモンド反応材料は、鉄ベースの超合金、コバルトベースの超合金、又はニッケルベースの超合金を含むがこれらに限定されない超合金である。ある一定の態様では、ダイヤモンド反応材料は、いわゆる「超硬材料」ではない及び／又はそれを含まない（すなわち、特定的に除外する）。当業者には理解されるように、「超硬材料」は、ブリネル硬さ、ロックウェル硬さ、ヌープ硬さ、及び／又はビッカース硬さに従って決定することができる材料の硬度によって定義される材料の部類である。例えば、超硬材料は、ビッカース硬度試験によって測定された時に４０ギガパスカル（ＧＰａ）よりも大きい硬度値を有する材料を含む。本明細書に使用する場合に、「超硬材料」は、例えば、これらの硬度スケールのうちの１つに従って決定された場合に炭化タングステンタイル及び／又は炭化タングステン超硬合金を含む炭化タングステンと少なくとも同程度に硬質の材料である。当業者は、ブリネル硬さ試験を例えばＡＳＴＭ Ｅ１０－１８に従って実施することができ、ビッカース硬度試験を例えばＡＳＴＭ Ｅ９２－１７に従って実施することができ、ロックウェル硬度試験を例えばＡＳＴＭ Ｅ１８に従って実施することができ、ヌープ硬度試験を例えばＡＳＴＭ Ｅ３８４－１７に従って実施することができることを理解するであろう。本明細書に開示する「超硬材料」は、タイル炭化タングステン、炭化タングステン超硬合金、浸透された炭化タングステン母材、炭化珪素、窒化珪素、立方晶窒化ホウ素、及び多結晶ダイヤモンドを含むがこれらに限定されない。従って、一部の態様では、「ダイヤモンド反応材料」は、上述の硬度試験のうちの１つ、例えば、ブリネル硬さに従って決定された場合に超硬材料よりも軟質である（硬質ではない）例えば炭化タングステン（例えば、タイル又は超硬合金）よりも硬質ではない材料（例えば、金属、金属合金、複合材）で部分的又は全体的に構成される。

ダイヤモンド反応材料との多結晶ダイヤモンドのインタフェース－一部の実施形態では、本発明の開示は、多結晶ダイヤモンド面を含む第１の動力伝達面とダイヤモンド溶媒－触媒面を含む第２の動力伝達面との間の接触をインタフェースすることを規定する。例えば、多結晶ダイヤモンド面は、ダイヤモンド溶媒－触媒面との摺動接触及び／又は転動接触に向けて第１の動力伝達面上に又はそれとして位置決めされて配置することができる。本明細書に使用する場合に、「係合面」は、動力伝達システム（例えば、変速機）の作動時に係合面が２つの構成要素の間（例えば、変速機内の２つの歯車の間）の接触をインタフェースするように動力伝達システムの中に位置決めされて配置された材料又は構成要素（例えば、多結晶ダイヤモンド又はダイヤモンド反応材料）の面を意味する。一部の実施形態では、本明細書に開示する動力伝達面は、流体フィルムを間に挟まずに対向動力伝達面との直接接触（すなわち、境界潤滑）状態にある。一部の実施形態では、動力伝達面と対向動力伝達面の間にこれらの面が互いに直接接触状態にならず、流体フィルムを通して係合されるように流体フィルムが発現する場合がある（すなわち、流体力学的潤滑）。一部の態様では、動力伝達面と対向動力伝達面の間の接触は、直接接触と流体フィルムの間（又はこれらの混合状態）にある（すなわち、混合境界潤滑）。

ラッピングされた又はポリッシングされた－ある一定の用途では、多結晶ダイヤモンド又は少なくともその係合面は、ラッピング又はポリッシングされ、任意的に高度にラッピング又は高度にポリッシングされる。少なくとも一部の用途では高度にポリッシングされた多結晶ダイヤモンドが使用されるが、本発明の開示の範囲は、高度にポリッシングされた多結晶ダイヤモンドに限定されず、高度にラッピング又はポリッシングされた多結晶ダイヤモンドを含む。本明細書に使用する場合に、面は、約１８μｉｎから約２２μｉｎの範囲の面仕上げのような２０μｉｎ又は約２０μｉｎの面仕上げを有する場合に「高度にラッピングされた」として定義される。本明細書に使用する場合に、面は、約１０μｉｎよりも細かいか又は約２μｉｎから約１０μｉｎまでの面仕上げを有する場合に「ポリッシングされた」として定義される。本明細書に使用する場合に、面は、約２μｉｎよりも細かいか又は約０．５μｉｎから約２μｉｎ未満までの面仕上げを有する場合に「高度にポリッシングされた」として定義される。一部の態様では、本明細書に開示する多結晶ダイヤモンド係合面は、０．５μｉｎから４０μｉｎ、２μｉｎから３０μｉｎ、５μｉｎから２０μｉｎ、又は８μｉｎから１５μｉｎの範囲であるか、又は２０μｉｎよりも小さく、１０μｉｎよりも小さく、又は２μｉｎよりも小さく、又はこれらの間のいずれかの範囲の面仕上げを有する。理論に縛られることなく、０．５μｉｎの面仕上げまでポリッシングされた多結晶ダイヤモンドは、２０～４０μｉｎの面仕上げを有する標準ラッピングされた多結晶ダイヤモンドの約半分の摩擦係数を有すると考えられる。Ｌｕｎｄ他に付与され、その全体が引用によって本明細書に組み込まれている米国特許第５，４４７，２０８号明細書及び第５，６５３，３００号明細書は、多結晶ダイヤモンドのポリッシングに関する開示を提供している。当業者には理解されるように、面テクスチャ又は面トポグラフィとも呼ぶ面仕上げは、起伏、面粗度、及び波形によって定義される面特徴である。面仕上げは、ＡＳＭＥ Ｂ４６．１－２００９に従って決定することができる。面仕上げは、例えば、粗面計、レーザ顕微鏡、又は原子間力顕微鏡を用いて測定することができる。一部の実施形態では、対向係合面は、０．５μｉｎから２，０００μｉｎ、１μｉｎから１，９００μｉｎ、５μｉｎから１，５００μｉｎ、１０μｉｎから１，２００μｉｎ、５０μｉｎから１，０００μｉｎ、１００μｉｎから８００μｉｎ、又は２００μｉｎから６００μｉｎの面仕上げを有する。一部の実施形態では、対向係合面は、係合面よりも大まかな（すなわち、粗い）面仕上げを有する。

多結晶ダイヤモンド動力伝達面を有する歯車
本発明の開示の一部の実施形態は、噛み合った歯車又ははめ歯歯車を含む動力伝達システムを含む。一例示的実施形態では、噛み合った歯車は、はすば歯車である。

図１Ａ～図１Ｄを参照すると、噛み合ったはすば歯車の対が描かれている。噛み合った歯車１００は、動力伝達システムの一部分とすることができる。噛み合った歯車１００は、各々がはすば歯車である第１の歯車１０２と第２の歯車１０４を含む。第１の歯車１０２と第２の歯車１０４は、作動時に第１の歯車１０２及び第２の歯車１０４のうちの一方から他方に機械的動力が伝達されるように互いに噛み合わされる。第１の歯車１０２及び第２の歯車１０４の各々は、歯車本体１０８から突出してその外周の周りに延びる複数の歯１０６を含む。図１Ｄに示すように、各歯車歯１０６は、２つの隣接根面１１０の間で歯車本体１０８から延び、かつ歯車上部ランド１１２を含む。第１の歯車１０２の各歯車歯１０６は、１つの隣接根面１１０からその歯車上部ランド１１２まで延びる第１の歯車歯面１１４と、別の隣接根面１１０からその歯車上部ランド１１２まで延びる第２の歯車歯面１１６とを含む。第２の歯車１０４の各歯車歯１０６は、１つの隣接根面１１０からその歯車上部ランド１１２まで延びる第１の歯車歯面１１８と、別の隣接根面１１０からその歯車上部ランド１１２まで延びる第２の歯車歯面１２０とを含む。第１の歯車１０２の第１の歯車歯面１１４は、その上に多結晶ダイヤモンド面１２２を含む。各第１の歯車歯面１１４上に３つの個別の多結晶ダイヤモンド面１２２を含むように示すが、本発明の開示は、この配置を含むことに限定されず、３よりも多いか又は少ない個別の多結晶ダイヤモンド面を含むことができる。一部の実施形態では、第１の歯車歯面１１４の全体が多結晶ダイヤモンドである。他の実施形態では、第１の歯車歯面１１４の全体に満たない一部が多結晶ダイヤモンドである。第１の歯車１０２と第２の歯車１０４は、第１の歯車１０２の多結晶ダイヤモンド面１２２が第２の歯車１０４の第１の歯車歯面１１８に係合するように噛み合わされる。第２の歯車歯面１１８は、ダイヤモンド溶媒－触媒を含む。例えば、第２の歯車歯面１１８は、鋼鉄の面とすることができる。一部の実施形態では、第１の歯車と第２の歯車の両方がダイヤモンド溶媒－触媒であるか又はそれを含み、第１及び第２の歯車のうちの少なくとも一方は、ダイヤモンド溶媒－触媒と結合されてその上に動力伝達面を提供する多結晶ダイヤモンド要素を有するものとする。多結晶ダイヤモンド面１２２は、噛み合った歯車１００の歯車歯面の一方上（すなわち、第１の歯車歯面１１４上）にしか示していないが、本発明の開示は、そのような配置に限定されない。例えば、一部の実施形態では、第１の歯車１０２の第２の歯車歯面１１６はまた、ダイヤモンド溶媒－触媒を含む第２の歯車１０４の第２の歯車歯面１２０との係合に向けて多結晶ダイヤモンド面をその上に含むことができる。他の実施形態では、第２の歯車歯面１２０は、第１の歯車１０２の第２の歯車歯面１１６との係合に向けて多結晶ダイヤモンド面を含むことができる。例えば、一実施形態では、噛み合った歯車１００が時計周り又は反時計周りのいずれに回転するかに関わらず、多結晶ダイヤモンド面がダイヤモンド溶媒－触媒面と係合するように、面１１４及び１１６の両方は、多結晶ダイヤモンド面であるか又はそれを含み、一方で面１１８及び１２０の両方は、ダイヤモンド溶媒－触媒であるか又はそれを含む。別の実施形態では、噛み合った歯車１００が時計周り又は反時計周りのいずれに回転するかに関わらず、多結晶ダイヤモンド面がダイヤモンド溶媒－触媒面に係合するように、面１１４及び１２０は、多結晶ダイヤモンド面であるか又はそれを含み、一方で面１１６及び１１８は、ダイヤモンド溶媒－触媒であるか又はそれを含む。

第１の歯車１０２は歯車心棒１２４と結合され、第２の歯車１０４は歯車心棒１２６と結合される。一例示的作動では、歯車心棒１２４の回転が第１の歯車１０２を回転させ、第１の歯車１０２の回転が第２の歯車１０４を回転させ、第２の歯車１０４の回転が歯車心棒１２６を回転させる。第１の歯車１０２及び第２の歯車１０４は、第１の構成要素にその駆動端部で結合することができ、第２の構成要素にその駆動端部で結合することができる。第１及び第２の歯車１０２、１０４と駆動端部で結合することができる一連の例示的構成要素は、電気モータ、内燃機関、ガスタービンエンジン、風力タービン、水力タービン、蒸気タービン、液圧モータ、及び掘削モータタービンを含むがこれらに限定されない。構成要素は、駆動端部で第１の歯車を回転させる。例えば、構成要素は、駆動端部で歯車心棒１２４と結合することができ、歯車心棒１２４の回転を駆動することができ、歯車心棒１２４の回転は第１の歯車１０２の回転を駆動し、第１の歯車１０２の回転は第２の歯車１０４の回転を駆動し、第２の歯車１０４の回転は歯車心棒１２６の回転を駆動する。従動端部では、歯車心棒１２６は、第１及び第２の歯車１０２、１０４によって駆動される構成要素と結合することができる。一部の例示的従動端部構成要素は、ポンプ、発電機、駆動系、機械加工ツールスピンドル又はチャック、レンチ、ドリルビット、動力取出ユニット、プロペラシャフト、車軸シャフト、又は仕事を実施する他の機械機器を含むがこれらに限定されない。当業者は、本明細書に開示する歯車アセンブリによって多くの様々な構成要素を駆動することができることを理解するであろう。第１の歯車１０２の回転中に多結晶ダイヤモンド面１２２を有する第１の歯車歯面１１４が第２の歯車１０４の第１の歯車歯面１１８に係合するように（例えば、摺動及び／又は転動接触状態で）、第１の歯車１０２の歯車歯１０６は、第２の歯車１０４の歯車歯１０６間に係合する。従って、噛み合った歯車１００の回転中に、多結晶ダイヤモンド面１２２は、第１の歯車歯面１１８のダイヤモンド溶媒－触媒と摺動及び／又は転動接触状態で係合する。本明細書に開示する動力伝達面は、摺動接触状態又は転動接触していることに限定されず、係合面と対向係合面が接触状態で互いに圧力を印加し合う他の方式で移動係合することができる。

一例示的実施形態では、本明細書に開示する動力伝達システムは、動力伝達面を含む噛み合った平歯車を含む。図２Ａ及び図２Ｂを参照すると、噛み合った平歯車２００は、各々が平歯車である第１の歯車２０２と第２の歯車２０４を含む。第１の歯車２０２と第２の歯車２０４は、作動時に機械的動力が第１の歯車２０２及び第２の歯車２０４のうちの一方から他方に伝達されるように互いに噛み合わされる。第１の歯車２０２及び第２の歯車２０４の各々は、歯車本体２０８から突出する複数の歯２０６を含む。図２Ｂに示すように、各歯車歯２０６は、２つの隣接根面２１０の間で歯車本体２０８から延び、かつ歯車上部ランド２１２を含む。第１の歯車２０２の各歯車歯２０６は、１つの隣接根面２１０からその歯車上部ランド２１２まで延びる第１の歯車歯面２１４と、別の隣接根面２１０からその歯車上部ランド２１２まで延びる第２の歯車歯面２１６とを含む。第２の歯車２０４の各歯車歯２０６は、１つの隣接根面２１０から当該歯車歯２０６の歯車上部ランド２１２まで延びる第１の歯車歯面２１８と、別の隣接根面２１０から当該歯車歯２０６の歯車上部ランド２１２まで延びる第２の歯車歯面２２０とを含む。第１の歯車２０２の第１の歯車歯面２１４は、その上に多結晶ダイヤモンド面２２２を含む。各第１の歯車歯面２１４上に１つの個別の多結晶ダイヤモンド面２２２を含むように示すが、本発明の開示は、この配置を含むことに限定されず、１よりも多い個別の多結晶ダイヤモンド面を含むことができる。一部の実施形態では、第１の歯車歯面２１４の全体が多結晶ダイヤモンドである。他の実施形態では、第１の歯車歯面２１４の全体に満たない一部が多結晶ダイヤモンドである。第１の歯車２０２と第２の歯車２０４は、第１の歯車２０２の第１の歯車歯面２１４が第２の歯車２０４の第１の歯車歯面２１８に係合するように噛み合わされる。第２の歯車歯面２１８は、ダイヤモンド溶媒－触媒を含む。多結晶ダイヤモンド面２２２を噛み合った歯車２００の歯車歯面のうちの一方の上（すなわち、第１の歯車歯面２１４上）にしか示していないが、本発明の開示は、そのような配置に限定されない。例えば、一部の実施形態では、第１の歯車２０２の第２の歯車歯面２１６は、ダイヤモンド溶媒－触媒を含む第２の歯車２０４の第２の歯車歯面２２０との係合に向けて多結晶ダイヤモンド面を上に含むことができる。他の実施形態では、第２の歯車歯面２２０は、第１の歯車２０２の第２の歯車歯面２１６との係合に向けて多結晶ダイヤモンド面を含むことができる。例えば、一実施形態では、噛み合った歯車２００が時計周り又は反時計周りのいずれに回転するかに関わらず、多結晶ダイヤモンド面がダイヤモンド溶媒－触媒面に係合するように、面２１４と２１６の両方は、多結晶ダイヤモンド面であるか又はそれを含み、一方で面２１８と２２０の両方は、ダイヤモンド溶媒－触媒であるか又はそれを含む。別の実施形態では、噛み合った歯車２００が時計周り又は反時計周りのいずれに回転するかに関わらず、多結晶ダイヤモンド面がダイヤモンド溶媒－触媒面に係合するように、面２１４及び２２０は、多結晶ダイヤモンド面であるか又はそれを含み、一方で面２１６及び２１８は、ダイヤモンド溶媒－触媒であるか又はそれを含む。第１の歯車２０２は歯車心棒２２４と結合され、第２の歯車２０４は歯車心棒２２６と結合される。一例示的作動では、歯車心棒２２４の回転が第１の歯車２０２を回転させ、第１の歯車２０２の回転が第２の歯車２０４を回転させ、第２の歯車２０４の回転が歯車心棒２２６を回転させる。第１の歯車２０２の回転中に多結晶ダイヤモンド面２２２を有する第１の歯車歯面２１４が第２の歯車２０４の第１の歯車歯面２１８に係合するように（例えば、摺動及び／又は転動接触状態で）、第１の歯車２０２の歯車歯２０６は、第２の歯車２０４の歯車歯２０６の間に係合する。従って、噛み合った歯車２００の回転中に、多結晶ダイヤモンド面２２２は、第１の歯車歯面２１８のダイヤモンド溶媒－触媒と摺動及び／又は転動接触状態で係合する。

一例示的実施形態では、本明細書に開示する動力伝達システムは、ウォーム歯車と噛み合ったウォームを含むウォームドライブを含み、ウォームとウォーム歯車は、動力伝達面を含む。図３Ａ～図３Ｃを参照すると、ウォームドライブ３００は、ウォーム３０１とウォーム歯車３０３を含む。ウォーム歯車３０３は、平歯車と同じか又は実質的に類似とすることができる。ウォーム３０１は、スクリューと同様とすることができる。ウォーム３０１は、作動時に機械的動力がウォーム３０１及びウォーム歯車３０３のうちの一方から他方に伝達されるようにウォーム歯車３０３と噛み合わされる。ウォーム３０１は、その全周の周りに延びる歯車歯３０７を含む。歯車歯３０７はスクリューネジ山と同様であり、位置３１１ａから位置３１１ｂまでウォーム３０１の心棒３２６の周りに螺旋状に延びる。歯車歯３０７は根面３０９から延び、かつ歯車上部ランド３１３を含む。歯車歯３０７は、第１の歯車歯面３１８と第２の歯車面３２０を含む。ウォーム歯車３０３は、歯車本体３０８から突出する複数の歯３０６を含む。図３Ｂに示すように、各歯車歯３０６は、２つの隣接根面３１０の間で歯車本体３０８から延び、かつ歯車上部ランド３１２を含む。ウォーム歯車３０３の各歯車歯３０６は、１つの隣接根面３１０からその歯車上部ランド３１２まで延びる第１の歯車歯面３１４と、別の隣接根面３１０からその歯車上部ランド３１２まで延びる第２の歯車歯面３１６とを含む。ウォーム歯車３０３の第１の歯車歯面３１４は、その上に多結晶ダイヤモンド面３２２を含む。各第１の歯車歯面３１４上に２つの個別の多結晶ダイヤモンド面３２２を含むように示すが、本発明の開示は、この配置を含むことに限定されず、２よりも多いか又は少ない個別の多結晶ダイヤモンド面を含むことができる。一部の実施形態では、第１の歯車歯面３１４の全体が多結晶ダイヤモンドである。他の実施形態では、第１の歯車歯面３１４の全体に満たない一部が多結晶ダイヤモンドである。ウォーム３０１とウォーム歯車３０３は、ウォーム歯車３０３の第１の歯車歯面３１４がウォーム３０１の第１の歯車歯面３１８に係合するように噛み合わされる。第２の歯車歯面３１８は、ダイヤモンド溶媒－触媒（例えば、鋼鉄）を含む。多結晶ダイヤモンド面３２２は、噛み合った歯車３００の歯車歯面のうちの一方の上にしか示していないが、本発明の開示は、そのような配置に限定されない。例えば、一部の実施形態では、ウォーム歯車３０３の第２の歯車歯面３１６は、ダイヤモンド溶媒－触媒を含むウォーム３０１の第２の歯車歯面３２０との係合に向けて多結晶ダイヤモンド面をその上に含むことができる。他の実施形態では、第２の歯車歯面３２０は、ウォーム歯車３０３の第２の歯車歯面３１６との係合に向けて多結晶ダイヤモンド面を含むことができる。そのような実施形態では、ウォームドライブ３００が時計周り又は反時計周りのいずれに回転するかに関わらず、多結晶ダイヤモンド面は、ダイヤモンド溶媒－触媒面に係合する。ウォーム歯車３０３は歯車心棒３２４と結合され、ウォーム３０１は歯車心棒３２６と結合される。一例示的作動では、歯車心棒３２６の回転がウォーム３０１を回転させ、ウォーム３０１の回転がウォーム歯車３０３を回転させ、ウォーム歯車３０３の回転が歯車心棒３２４を回転させる。噛み合った歯車３００の回転中に多結晶ダイヤモンド面３２２を有する第１の歯車歯面３１４がウォーム３０１の第１の歯車歯面３１８に係合するように（例えば、摺動及び／又は転動接触状態で）、ウォーム歯車３０３の歯車歯３０６は、ウォーム３０１の歯車歯３０７の面３１８と３２０の間に係合する。従って、噛み合った歯車３００の回転中に、多結晶ダイヤモンド面３２２は、第１の歯車歯面３１８のダイヤモンド溶媒－触媒と摺動及び／又は転動接触状態で係合する。

図１Ａ～図３Ｃに図示して説明した歯車は、はすば歯車、平歯車、及びウォームドライブの特定の実施形態を含むが、本発明の開示は、これらの特定の実施形態に限定されず、多結晶ダイヤモンドを有する本発明の開示の動力伝達面は、他の歯車の中に組み込むことができる。例えば、限定することなく、多結晶ダイヤモンドを有する動力伝達面は、平歯車、はすば歯車、スキュー歯車、ダブルはすば歯車、ベベル歯車、スパイラルベベル歯車、ハイポイド歯車、クラウン歯車、ウォームドライブ、非円形歯車、ラックアンドピニオン歯車、遊星歯車、太陽歯車及び遊星歯車、調和歯車、ケージ歯車、及びサイクロイド歯車の中に組み込むことができる。同様に、本明細書では切削歯を有する歯車として説明するが、多結晶ダイヤモンドを有する動力伝達面は、歯が挿入されたはめ歯歯車の中に組み込むことができる。更に、本明細書に示す歯車は、歯を外面上に有する外歯歯車であるが、多結晶ダイヤモンドを有する動力伝達面は、内面上に歯を有する内歯歯車の中に組み込むことができる。

多結晶ダイヤモンド動力伝達面との機械的カプリング
本発明の開示の一部の実施形態は、可撓性機械的カプリングを含む機械的カプリングを含む動力伝達システムを含む。一部の例示的な機械的カプリングは、ジョーカプリング、クローカプリング、及びナックル継手を含むがこれらに限定されない。一部の実施形態では、本明細書に開示する機械的カプリングは、時として自在カプリング、Ｕ継手、カルダン継手、スパイサー継手、ハーディスパイサー継手、フック継手とも呼ぶ自在継手を含む。自在継手は、少なくとも時々に互いに対して傾いた及び／又はオフセットされた軸線を有する剛性ロッド間を互いに接続するのに使用される継手である。可撓性機械的カプリングを含む一部の例示的アセンブリは、等速駆動系、プロペラ（プロップ）シャフト、自在継手シャフト、及びダブルカルダンシャフトである。

一部の実施形態では、本明細書に開示する動力伝達システムは、掘削モータのような駆動系用途に使用するための細長自在継手を含む。図４Ａ～図４Ｄを参照すると、駆動系用途に使用するための細長自在継手を有するアセンブリの一部分が示されている。アセンブリ４０００は、シャフト４００２を含む。シャフト４００２は、その各端部上にヒンジ４００８とヒンジ４０１０とを含むヒンジを含む。図４Ｂに示すように、ヒンジ４００８は、シャフト４００４に結合された又は一体であるヒンジ４００５と結合することができる。同様に、ヒンジ４０１０は、シャフト４００６に結合された又は一体であるヒンジ４００７と結合することができる。更に、図４Ａの分解組立図には、位置決めネジ４００１と、ネジ切り孔４００３と、ロッキングピン４０２４と、カップ４０２６とが示されている。ロッキングピン４０２４は、機械的にヒンジ４００８と４０１０とを互いに結合し、ヒンジ４００５と４００７とを互いに結合するための及び球形軸受面を与え、それと共にヒンジが回転するためのピボット点を位置付けるためのボール端部を有する。組み立てられた時に、ロッキングピン４０２４は、９０度だけ機械的に旋転されてそれぞれのヒンジと機械的に互いに結合する。次いで、作動中に２つの嵌合ヒンジが分離することを防止するためにロッキングピン４０２４の位置を固定するように位置決めネジ４００１が締められる。カップ４０２６は、その中に機械加工された球形カップを有し、ピボット点に対するロケータとして、かつ球形軸受面として機能する。ヒンジ４００８及び４０１０は、これらの歯４００９を互いに噛み合わせることによってそれぞれヒンジ４００５及び４００７と結合する。少なくとも一部の関連では、ヒンジ４００８、４０１０、４００５、及び４００７は歯車であり又はそれと同様であり、これらのヒンジ間で機械エネルギを伝達するためにその「歯」が互いに噛み合わされる点で歯車と同じか又は類似に作用する。ヒンジ４００８、４０１０、４００５、及び４００７の結合は、ハース結合又はカービック結合と同じか又は同様である。

シャフト４００４は、例えば、それを駆動するモータと結合するか又はその一部分とすることができる。ヒンジ４００５がヒンジ４００８と結合されると、シャフト４００４の回転がシャフト４００２を回転させる。ヒンジ４０１０がヒンジ４００７と結合されると、シャフト４００２の回転がシャフト４００６を回転させる。シャフト４００６は、ドリルビットのようなアセンブリによって駆動される構成要素と結合するか又はその一部分とすることができる。

ヒンジ４００８及び４０１０の各歯は、根面４０４１と上部ランド４０４３との間を延びる歯面４０４０を有する。ヒンジ４００８及び４０１０の各々の少なくとも１つの歯面４０４０は、その上に多結晶ダイヤモンド４０２２を有する。ヒンジ４００８及び４０１０の２つの隣接歯４００９のうちの一方は、その上に多結晶ダイヤモンド４０２２を有し、他方は、アセンブリ４０００に順応性を与え、更に起動又は停止のような過渡事象中の反動に起因する衝撃を低減するバネ４０２１（これらの図には波形バネとして示す）をその上に有する。図示していないが、ヒンジ４００８及び４０１０の反対側は、同じ配置を有することができる。ヒンジ４００５及び４００７の歯面４０３０は、ダイヤモンド溶媒－触媒を含む。例えば、一部の実施形態では、ヒンジ４００５及び４００７の歯面４０３０は鋼鉄である。バネ４０２１を示しているが、本明細書に開示する機械的カプリングは、バネを含むことに限定されない。

図４Ｃに示すように、ヒンジ４００５と４００８が係合すると、ヒンジ４００８の歯は、ヒンジ４００５の隣接歯間に位置決めされ、ヒンジ４００５の歯は、ヒンジ４００８の隣接歯間に位置決めされる。多結晶ダイヤモンド４０２２は、ヒンジ４００５と４００８間の係合が歯面４０３０の多結晶ダイヤモンド４０２２の面間の係合によって少なくとも部分的にインタフェースされるように歯面４０３０に係合する。ヒンジ４００７と４０１０間の係合は、ヒンジ４００５と４００８と同じか又は実質的に類似である。作動時に、アセンブリ４０００は、様々な範囲の運動を受け入れるためにヒンジ間の嵌合の過度の反動及び弛緩を利用する。例えば、アセンブリ４０００は、その内部の軸方向不整合、半径方向不整合、及び／又は角度不整合を受け入れるためにヒンジ間の嵌合の過度の反動及び弛緩を利用する。一部の実施形態では、多結晶ダイヤモンド面及びダイヤモンド溶媒－触媒面は、アセンブリ４０００の回転方向（時計周り又は反時計周り）に関わらず、回転中に多結晶ダイヤモンド面がアセンブリ４０００内でダイヤモンド溶媒－触媒面に係合するようにアセンブリ４０００内に配置される。例えば、アセンブリ４０００の回転方向に関わらず、多結晶ダイヤモンド面がアセンブリ４０００内でダイヤモンド溶媒－触媒面に係合するように、多結晶ダイヤモンド４０２２の反対の面上にバネ４０２１を置くのではなく、ヒンジ４００８及び４０１０のバネ４０２１は、多結晶ダイヤモンドで置換することができ、ヒンジ４００５及び４００７の歯面４０３０の全てをダイヤモンド溶媒－触媒面とすることができる。これに代えて、アセンブリ４０００の回転方向に関わらず、多結晶ダイヤモンド面がアセンブリ４０００内でダイヤモンド溶媒－触媒面に係合するように、多結晶ダイヤモンド４０２２の反対の面上にバネ４０２１を置くのではなく、ヒンジ４００８及び４０１０のバネ４０２１は、ダイヤモンド溶媒－触媒面で置換することができ、ヒンジ４００８及び４０１０のダイヤモンド溶媒－触媒面に係合するヒンジ４００５及び４００７の歯面４０３０は、多結晶ダイヤモンドとすることができ、ヒンジ４００８及び４０１０の多結晶ダイヤモンド４０２２に係合するヒンジ４００５及び４００７の歯面４０３０は、ダイヤモンド溶媒－触媒面とすることができる。

図４Ｃに見ることができるように、対向係合面には、湾曲面４０３２及び４０３７に対して外向きに位置決めされた歯面４０３０が冠着される。歯面４０３０は、多結晶ダイヤモンド４０２２の係合面の幅４０２０よりも狭い幅４０３１を有する。歯４００９からの歯面４０３０のこの突出及び多結晶ダイヤモンド４０２２に対する歯面４０３０の相対的な狭さは、その作動中に多結晶ダイヤモンド４０２２が歯面４０３０のダイヤモンド反応材料を削り取ってしまわないように、多結晶ダイヤモンド４０２２と歯面４０３０の間のエッジ接触の発生を低減又は排除する。

一部の実施形態では、本明細書に開示する動力伝達システムは、掘削モータのような駆動系用途に使用するためのダブルカルダン自在継手を含む。ダブルカルダン自在継手を有するアセンブリは、２つの自在継手セットを含む。作動時に、自在継手セットが位置合わせされると、ダブルカルダン自在継手を有するアセンブリは、一定速度を与えることができる。図５Ａ～図５Ｆを参照すると、駆動系用途に使用するためのダブルカルダン自在継手を有するアセンブリの一部分が示されている。アセンブリ５０００は、アセンブリ４０００と実質的に類似のものであり、シャフトカプラ５０５０ａ及び５０５０ｂが追加される。アセンブリ５０００はシャフト５００２を含む。シャフト５００２は、その各端部に、ヒンジ５００８とヒンジ５０１０とを含むヒンジを含む。アセンブリ５０００は、シャフトカプラ５０５０ａと５０５０ｂを含む。アセンブリは、シャフト５００４に結合された又はそれと一体的なヒンジ５００５と、シャフト５００６に結合された又はそれと一体的なヒンジ５００７とを含む。ヒンジ５００８は、シャフトカプラ５０５０ａの一端と結合することができ、ヒンジ５００５は、シャフトカプラ５０５０ａの反対端と結合することができる。ヒンジ５０１０は、シャフトカプラ５０５０ｂの一端と結合することができ、ヒンジ５００７は、シャフトカプラ５０５０ｂの反対端と結合することができる。更に、図５Ａの分解組立図には、位置決めネジ５００１と、ネジ切り孔５００３と、ロッキングピン５０２４とが示されている。

図５Ｂに示すように、ヒンジ５００８、５０１０、５００５、及び５００７の各々、並びにシャフトカプラ５０５０ａ及び５０５０ｂは歯５００９を含む。シャフトカプラ５０５０ａは、その歯５００９の噛み合いによってヒンジ５００８及び５００５と結合し、シャフトカプラ５０５０ｂは、その歯５００９の噛み合いによってヒンジ５０１０及び５００７と結合する。少なくとも一部の関連では、ヒンジ５００８、５０１０、５００５、及び５００７、並びにシャフトカプラ５０５０ａ及び５０５０ｂは歯車であり又はそれと同様であり、これらのヒンジの間で機械エネルギを伝達するためにその歯が互いに噛み合わされる点で歯車と同じか又は類似に作用する。ヒンジ５００８、５０１０、５００５、及び５００７の結合は、ハース結合又はカービック結合と同じか又は同様である。

シャフト５００４は、例えば、シャフト５００４を駆動するモータの一部分と結合することができる。ヒンジ５００５がシャフトカプラ５０５０ａを通じてヒンジ５００８と結合されると、シャフト５００４の回転がシャフトカプラ５０５０ａを回転させ、シャフトカプラ５０５０ａの回転がシャフト５００２を回転させる。ヒンジ５０１０がシャフトカプラ５０５０ｂを通じてヒンジ５００７と結合されると、シャフト５００２の回転がシャフトカプラ５０５０ｂを回転させ、シャフトカプラ５０５０ｂの回転がシャフト５００６を回転させる。シャフト５００６は、ドリルビットのようなアセンブリによって駆動される構成要素と結合するか又はその一部分とすることができる。

図５Ｄを参照すると、ヒンジ５００５、５００７、５００８、及び５０１０の各歯５００９は、根面５０４１と上部ランド５０４３との間を延びる歯面５０４０を有する。ヒンジ５００８、５０１０、５００５、及び５００７の各々の少なくとも１つの歯面５０４０は、その上に多結晶ダイヤモンド５０２２を有する。図５Ｄに示すように、各歯５００９は、そのうちの一方の歯面５０４０上に多結晶ダイヤモンド５０２２を有し、他方の歯面５０４０上にバネ５０２１を有する。シャフトカプラ５０５０ａ及び５０５０ｂの歯面５０３０は、ダイヤモンド溶媒－触媒を含む。例えば、一部の実施形態では、歯面５０３０は鋼鉄である。従って、組み立てられた時に、多結晶ダイヤモンド５０２２は、ヒンジ５００５、５００７、５００８、及び５０１０とシャフトカプラ５０５０ａ及び５０５０ｂとの間の係合が歯面５０３０の多結晶ダイヤモンド５０２２の面間の係合によって少なくとも部分的にインタフェースされるように歯面５０３０に係合する。一部の実施形態では、多結晶ダイヤモンド面及びダイヤモンド溶媒－触媒面は、アセンブリ５０００の回転方向（時計周り又は反時計周り）に関わらず、回転中に多結晶ダイヤモンド面がアセンブリ５０００内でダイヤモンド溶媒－触媒面に係合するようにアセンブリ５０００内に配置される。例えば、アセンブリ５０００の回転方向に関わらず、多結晶ダイヤモンド面がアセンブリ５０００内でダイヤモンド溶媒－触媒面に係合するように、多結晶ダイヤモンド５０２２の反対の面上にバネ５０２１を置くのではなく、ヒンジ５００５、５００７、５００８、及び５０１０のうちのいずれか１又は２以上のもののバネ５０２１は、多結晶ダイヤモンドで置換することができ、カプラ５０５０ａ及び５０５０ｂの歯面５０３０の全ては、ダイヤモンド溶媒－触媒面とすることができる。これに代えて、アセンブリ５０００の回転方向に関わらず、多結晶ダイヤモンド面がアセンブリ５０００内でダイヤモンド溶媒－触媒面に係合するように、ヒンジ５００５、５００７、５００８、及び５０１０のうちのいずれか１又は２以上のもののバネ５０２１は、ダイヤモンド溶媒－触媒面で置換することができ、ヒンジ５００５、５００７、５００８、及び５０１０のダイヤモンド溶媒－触媒面に係合する歯面５０３０のうちの１又は２以上は、多結晶ダイヤモンドとすることができ、多結晶ダイヤモンド５０２２に係合する歯面５０３０は、ダイヤモンド溶媒－触媒面とすることができる。

図６は、例示的システム１０を示している。システム１０は、モータ１２を含む。モータ１２は、動力伝達システム１４と結合される。動力伝達システム１４は、構成要素１６と結合される。動力伝達システム１４は、ダイヤモンド溶媒－触媒動力伝達面と係合された多結晶ダイヤモンド動力伝達面を含む本明細書に開示する動力伝達システムのうちのいずれかとすることができる。動力伝達システム１４は、歯車及び／又は自在継手のセットとするか又はそれを含むことができる。例えば、動力伝達システム１４は、図１Ａ～図３Ｃに示す歯車のうちのいずれか又は図４Ａ～図５Ｆに示す自在継手のうちのいずれかとするか又はそれを含むことができる。作動時に、モータ１２は、動力伝達システム１４に結合された又はそれと一体的な駆動シャフトを回転させることなどによって動力伝達システム１４を駆動し、動力伝達システム１４は、構成要素１６に結合された又はそれと一体的なシャフトを回転させることなどによって構成要素１６を駆動する。構成要素は、本明細書の他の箇所で説明する多くの構成要素のうちのいずれかとすることができる。構成要素の一部の例は、ドリルビット及びプロペラを含むがこれらに限定されない。

多結晶ダイヤモンド軸受要素
一部の実施形態では、本明細書に開示する多結晶ダイヤモンド面は、本明細書に開示する動力伝達システム構成要素（例えば、歯車又は自在継手）に結合された又は他にそこに組み込まれた多結晶ダイヤモンド要素の面である。例えば、多結晶ダイヤモンド要素は、動力伝達システムの動力伝達面と結合することができる。一部の実施形態では、多結晶ダイヤモンド要素は、既存動力伝達面と面一であるように位置決めされる。他の実施形態では、多結晶ダイヤモンド要素は、既存動力伝達面の上方に隆起されるように位置決めされる。そのような多結晶ダイヤモンド要素は、炭化タングステンによって支持されるか又はされないかのいずれかである熱安定性多結晶ダイヤモンド又は多結晶ダイヤモンド焼結体（ＰＤＣ）とするか又はこれらを含むことができる。ある一定の用途では、本明細書に開示する多結晶ダイヤモンド要素は、外側多結晶ダイヤモンド面と支持炭化タングステンスラグの間に高コバルト含有量の転移層を有する。多結晶ダイヤモンド要素は、炭化タングステンによって支持することができるか又は支持されず、動力伝達システム構成要素に直接に装着された「独立タイプ」の多結晶ダイヤモンド要素とすることができる。多結晶ダイヤモンド要素は、未浸出、浸出、浸出及び再充填、熱的に安定、化学蒸着（ＣＶＤ）被覆されたもの、又は当業技術で公知の様々な手法で加工されたものとすることができる。

一部の実施形態では、本明細書に開示する多結晶ダイヤモンド要素の係合面は、平面、凸面、又は、凹面である。多結晶ダイヤモンド要素の係合面が凹面である一部の実施形態では、凹面係合面は、それぞれの動力伝達システム構成要素の周方向回転と一致する凹面の軸線によって向きが決められる。一部の実施形態では、多結晶ダイヤモンド要素は、面取りエッジを有する。多結晶ダイヤモンド要素は、用途に依存して３ｍｍ（約１／８’’）程度の小さい直径又は７５ｍｍ（約３’’）程度の大きい直径を有することができる。一般的に、多結晶ダイヤモンド要素は、８ｍｍ（約５／１６’’）と２５ｍｍ（約１’’）の間の直径を有する。

多結晶ダイヤモンド要素は最も一般的に円筒形で利用可能であるが、本出願の技術は、正方形、矩形、楕円形、図を参照して本明細書に説明する形状のうちのいずれか、又は当業技術で公知のいずれかの他の適切な形状である多結晶ダイヤモンド要素を用いて実施することができることは理解される。一部の用途では、１又は２以上の凸面の輪郭化された多結晶ダイヤモンド要素は、動力伝達システム構成要素（例えば、歯車又は機械的カプリング）上に別の動力伝達システム構成要素（例えば、別の歯車又は自在継手の一部分）の対向面との摺動及び／又は転動接触状態で装着される。

多結晶ダイヤモンド要素は、対向動力伝達システム構成要素上の多結晶ダイヤモンド要素係合面との重複接触に対する必要性の懸念なしに接触の望ましいインタフェースを提供するためのいずれかのパターン、レイアウト、間隔、又は千鳥配置で動力伝達システム内に配置することができる。本明細書に開示する多結晶ダイヤモンド要素は、一部の実施形態では対向係合面と適合するようには成形されない。本明細書に開示する多結晶ダイヤモンド要素は、他の実施形態では対向係合面と適合するように成形される。

１つの性能基準は、多結晶ダイヤモンド要素が対向係合面又は対向係合構成要素とのあらゆるエッジ接触を排除するように構成かつ位置決めされることである。一部の態様では、多結晶ダイヤモンド要素には、エッジアール処理が施される。

対向係合面
一部の態様では、対向係合面（例えば、対向歯車又は自在継手の一部分の）、すなわち、多結晶ダイヤモンド面に係合する面には炭素が付加されている。一部のそのような態様では、炭素は、係合面との係合の前に対向軸受面に付加される。例えば、対向軸受面には、炭素を飽和させることができる。理論に縛られることなく、そのような炭素付加は、対向係合面内で多結晶ダイヤモンド要素の面のグラファイト化によって炭素を誘引するダイヤモンド溶媒－触媒の機能を低減すると考えられる。すなわち、対向面に付加される炭素は、炭素犠牲層として機能する。更に、対向面は、’７５８出願に開示及び説明されている方法のうちのいずれかによって処理することができる。本明細書に開示する対向面は、少なくとも２重量％のダイヤモンド溶媒－触媒を含有する面とすることができる。

図１Ａ～図５Ｆを参照すると、一部の例示的対向係合面は、第１の歯車歯面１１８、２１８、及び３１８と歯面４０３０及び５０３０とを含む。一部の実施形態では、対向係合面は、金属又は金属合金の全重量に基づいて少なくとも２重量％のダイヤモンド溶媒－触媒を含有する金属又は金属合金であるか又はそれを含む。ダイヤモンド溶媒－触媒は、鉄、コバルト、ニッケル、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、クロム、マンガン、銅、チタン、タンタル、又はこれらの合金とすることができる。一部の実施形態では、対向係合面は、金属又は金属合金の全重量に基づいて２重量％から１００重量％、５重量％から９５重量％、１０重量％から９０重量％、１５重量％から８５重量％、２０重量％から８０重量％、２５重量％から７５重量％、２５重量％から７０重量％、３０重量％から６５重量％、３５重量％から６０重量％、４０重量％から５５重量％、又は４５重量％から５０重量％のダイヤモンド溶媒－触媒（例えば、２から１００重量％の鉄、コバルト、ニッケル、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、クロム、マンガン、銅、チタン、タンタル、又はこれらの合金）を含有する金属又は金属合金であるか又はそれを含む。

用途
ある一定の実施形態では、本明細書に開示する動力伝達システムは、苛酷な環境（例えば、坑内）での配置及び使用に適している。一部のそのような態様では、動力伝達システムは、別の多結晶ダイヤモンド係合面と係合された多結晶ダイヤモンド係合面を含む動力伝達システムよりも破断を受けにくい。ある一定の態様では、そのような苛酷な環境に適する動力伝達システムは、別の多結晶ダイヤモンド係合面と係合された多結晶ダイヤモンド係合面を含む動力伝達システムと比較して高いサービス値を提供する。

当業者には理解されるように、曲げ疲労、接触疲労、摩耗、けば立ち、過荷重、及び亀裂を含むがこれらに限定されない様々な形態の歯車不具合が発生する場合がある。理論に縛られることなく、本明細書に開示する動力伝達面（すなわち、ダイヤモンド溶媒－触媒動力伝達面と係合された多結晶ダイヤモンド動力伝達面）を組み込んだ歯車は、そのような歯車不具合の低い発生率を示すことになると考えられる。本明細書に開示する動力伝達面を組み込んだ自在継手に対しても自在継手不具合の低減が起こることになると更に考えられる。

実施形態
ここで、ある一定の実施形態を以下に説明する。

実施形態１．多結晶ダイヤモンドを含む少なくとも１つの動力伝達面をその上に有する第１の構成要素と、材料の全重量に基づいて少なくとも２重量パーセントのダイヤモンド溶媒－触媒を含有する材料を含む少なくとも１つの対向動力伝達面を有する第２の構成要素とを含み、第１の構成要素が、多結晶ダイヤモンドがダイヤモンド溶媒－触媒と係合されルように、かつ第１及び第２の構成要素のうちの一方の移動が第１及び第２の構成要素のうちの他方の移動を駆動するように第２の構成要素と可動結合される動力伝達システム。

実施形態２．第１の構成要素が、第１の歯車であり、第２の構成要素が、第２の歯車であり、第１の歯車と第２の歯車が噛み合わされる実施形態１の動力伝達システム。

実施形態３．少なくとも１つの動力伝達面が、第１の歯車の少なくとも１つの歯車歯面であり、少なくとも１つの対向動力伝達面が、第２の歯車の少なくとも１つの歯車歯面である実施形態２の動力伝達システム。

実施形態４．第１及び第２の歯車が、はすば歯車、平歯車、ウォームドライブ、スキュー歯車、ダブルはすば歯車、ベベル歯車、スパイラルベベル歯車、ハイポイド歯車、クラウン歯車、非円形歯車、ラックアンドピニオン歯車、遊星歯車、太陽歯車及び遊星歯車、調和歯車、ケージ歯車、サイクロイド歯車である実施形態２又は３の動力伝達システム。

実施形態５．第１及び第２の歯車の各々が、駆動シャフトと結合される実施形態２から４のいずれかの動力伝達システム。

実施形態６．第１の構成要素が、第１のはめ歯歯車であり、第２の構成要素が、第２のはめ歯歯車であり、第１のはめ歯歯車と第２のはめ歯歯車が噛み合わされる実施形態１の動力伝達システム。

実施形態７．自在継手である実施形態１の動力伝達システム。

実施形態８．自在継手が、第２の構成要素及び第３の構成要素に結合された第１の構成要素を含み、第１の構成要素が、ヒンジをその上に有する第１のシャフトであり、第２及び第３の構成要素が、それぞれ、各々がヒンジをその上に有する第２及び第３のシャフトであり、第１のシャフトが、ヒンジを通じて第２及び第３のシャフトと結合され、少なくとも１つの動力伝達面が、第１のシャフト上のヒンジ上にあり、少なくとも１つの対向動力伝達面が、第２及び第３のシャフトのヒンジ上にある実施形態７の動力伝達システム。

実施形態９．第１のシャフトのヒンジが、バネをその上に含む少なくとも１つの動力伝達面を含み、バネが、第２及び第３のシャフトのヒンジ上のダイヤモンド溶媒－触媒と係合される実施形態８の動力伝達システム。

実施形態１０．自在継手が、ダブルカルダン自在継手である実施形態７の動力伝達システム。

実施形態１１．ダブルカルダン自在継手が、第２の構成要素及び第３の構成要素に結合された第１の構成要素を含み、第１の構成要素が、ヒンジをその上に有する第１のシャフトであり、第２及び第３の構成要素が、ヒンジをその上に有するシャフトカプラであり、第１のシャフトが、ヒンジを通じてシャフトカプラと結合され、少なくとも１つの動力伝達面が、第１のシャフト上のヒンジ上にあり、少なくとも１つの対向動力伝達面が、シャフトカプラのヒンジ上にある実施形態１０の動力伝達システム。

実施形態１２．第１のシャフトのヒンジが、バネをその上に含む少なくとも１つの動力伝達面を含み、バネが、第２及び第３の構成要素のヒンジ上のダイヤモンド溶媒－触媒と係合される実施形態１０の動力伝達システム。

実施形態１３．ヒンジをその上に有する第２のシャフトと、ヒンジをその上に有する第３のシャフトとを更に含み、第２及び第３のシャフトのヒンジが、多結晶ダイヤモンドを含む動力伝達面を有し、第２のシャフト及び第３のシャフトが、第２及び第３のシャフトの多結晶ダイヤモンドが第２及び第３の構成要素のダイヤモンド溶媒－触媒と係合されるようにそれぞれヒンジを通じて第２及び第３の構成要素と結合される実施形態１１の動力伝達システム。

実施形態１４．対向動力伝達面が、硬化、メッキ、被覆、又はクラッディングされる実施形態１から１３のいずれかの動力伝達システム。

実施形態１５．対向動力伝達面の材料が、その全重量に基づいて５重量％から１００重量％のダイヤモンド溶媒－触媒を含む実施形態１から１４のいずれかの動力伝達システム。

実施形態１６．ダイヤモンド溶媒－触媒が、耐摩耗加工、コーティング、又はメッキである実施形態１から１５のいずれかの動力伝達システム。

実施形態１７．ダイヤモンド溶媒－触媒が、鉄、コバルト、ニッケル、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、クロム、マンガン、銅、チタン、又はタンタルを含む実施形態１から１６のいずれかの動力伝達システム。

実施形態１８．対向動力伝達面の材料が、超硬材料よりも軟質である実施形態１から１７のいずれかの動力伝達システム。

実施形態１９．多結晶ダイヤモンドの面が、５μｉｎよりも細かい面仕上げを有する実施形態１から１８のいずれかの動力伝達システム。

実施形態２０．第１の構成要素の動力伝達面上に多結晶ダイヤモンドを位置決めする段階と、材料の全重量に基づいて少なくとも２重量パーセントのダイヤモンド溶媒－触媒を含有する材料を含む対向動力伝達面を有する第２の構成要素を与える段階と、多結晶ダイヤモンドがダイヤモンド溶媒－触媒と係合され、第１及び第２の構成要素のうちの一方の移動が第１及び第２の構成要素のうちの他方の移動を駆動するように第１の構成要素を第２の構成要素と可動係合する段階とを含む動力伝達システムの動力伝達面間の係合をインタフェースする方法。

実施形態２１．第１及び第２の構成要素が、噛み合った歯車である実施形態２０の方法。

実施形態２２．第１及び第２の構成要素が、自在継手である実施形態２０の方法。

実施形態２３．動力伝達システムが、実施形態１から１９のうちのいずれかによるものである実施形態２０の方法。

実施形態２４．多結晶ダイヤモンドを含む動力伝達面と、材料の全重量に基づいて少なくとも２重量パーセントのダイヤモンド溶媒－触媒を含有する材料を含む対向動力伝達面とを含み、動力伝達面が、多結晶ダイヤモンドがダイヤモンド溶媒－触媒と係合されるように対向動力伝達面と係合される動力伝達システム。

以上の実施形態及び利点を詳細に説明したが、本発明の開示の精神及び範囲から逸脱することなく様々な変更、置換、及び修正を加えることができることを理解しなければならない。更に、本発明の開示の範囲は、本明細書に説明する工程、機械、製造、物質組成、手段、方法、及び段階の特定の実施形態に限定されるように意図したものではない。当業者は本発明の開示から直ちに理解されるように、本明細書に説明する対応する実施形態と実質的に同じ機能を実施するか又は実質的に同じ結果をもたらす既存の又は今後に開発されることになる工程、機械、製造、物質組成、手段、方法、又は段階を本発明の開示に従って利用することができる。従って、特許請求の範囲は、そのような工程、機械、製造、物質組成、手段、方法、又は段階をその範囲内に含むように意図している。

１００ 噛み合った歯車
１０２ 第１の歯車
１０４ 第２の歯車
１０６ 歯車歯
１１０ 根面
１１２ 歯車上部ランド

Claims (25)

1. 動力伝達システムであって、
   多結晶ダイヤモンドを含む少なくとも１つの動力伝達面をその上に有する第１の構成要素と、
   材料の全重量に基づいて少なくとも２重量パーセントのダイヤモンド溶媒－触媒を含有する該材料を含む少なくとも１つの対向動力伝達面を有する第２の構成要素と、
   を含み、
   前記第１の構成要素は、前記多結晶ダイヤモンドが前記ダイヤモンド溶媒－触媒と係合されるように、かつ前記第１及び第２の構成要素のうちの一方の移動が該第１及び第２の構成要素のうちの他方の移動を駆動するように該第２の構成要素と可動結合される、
   ことを特徴とする動力伝達システム。
2. 前記第１の構成要素は、第１の歯車であり、
   前記第２の構成要素は、第２の歯車であり、
   前記第１及び第２の歯車は、噛み合わされる、
   ことを特徴とする請求項１に記載の動力伝達システム。
3. 前記少なくとも１つの動力伝達面は、前記第１の歯車の少なくとも１つの歯車歯面であり、
   前記少なくとも１つの対向動力伝達面は、前記第２の歯車の少なくとも１つの歯車歯面である、
   ことを特徴とする請求項２に記載の動力伝達システム。
4. 前記第１及び第２の歯車は、はすば歯車、平歯車、ウォーム歯車及びをウォーム、スキュー歯車、ダブルはすば歯車、ベベル歯車、スパイラルベベル歯車、ハイポイド歯車、クラウン歯車、非円形歯車、ラックアンドピニオン歯車、遊星歯車、太陽及び遊星歯車、調和歯車、ケージ歯車、サイクロイド歯車であることを特徴とする請求項２に記載の動力伝達システム。
5. 前記第１及び第２の歯車の各々が、駆動シャフトと結合されることを特徴とする請求項２に記載の動力伝達システム。
6. 前記第１の構成要素は、第１のはめ歯歯車であり、
   前記第２の構成要素は、第２のはめ歯歯車であり、
   前記第１及び第２のはめ歯歯車は、噛み合わされる、
   ことを特徴とする請求項１に記載の動力伝達システム。
7. 機械的カプリングであることを特徴とする請求項１に記載の動力伝達システム。
8. 自在継手であることを特徴とする請求項７に記載の動力伝達システム。
9. 前記自在継手は、前記第２の構成要素と第３の構成要素とに結合された前記第１の構成要素を含み、
   前記第１の構成要素は、ヒンジをその上に有する第１のシャフトであり、
   前記第２及び第３の構成要素は、それぞれ第２及び第３のシャフトであり、各々がヒンジをその上に有し、
   前記第１のシャフトは、前記ヒンジを通じて前記第２及び第３のシャフトと結合され、
   前記少なくとも１つの動力伝達面は、前記第１のシャフト上の前記ヒンジ上にあり、前記少なくとも１つの対向動力伝達面は、前記第２及び第３のシャフトの前記ヒンジ上にある、
   ことを特徴とする請求項８に記載の動力伝達システム。
10. 前記第１のシャフトの前記ヒンジは、バネをその上に含む少なくとも１つの動力伝達面を含み、
    前記バネは、前記第２及び第３のシャフトの前記ヒンジ上のダイヤモンド溶媒－触媒と係合される、
    ことを特徴とする請求項９に記載の動力伝達システム。
11. 前記自在継手は、ダブルカルダン自在継手であることを特徴とする請求項８に記載の動力伝達システム。
12. 前記ダブルカルダン自在継手は、前記第２の構成要素と第３の構成要素とに結合された前記第１の構成要素を含み、
    前記第１の構成要素は、ヒンジをその上に有する第１のシャフトであり、前記第２及び第３の構成要素は、ヒンジをその上に有するシャフトカプラであり、
    前記第１のシャフトは、前記ヒンジを通じて前記シャフトカプラと結合され、
    前記少なくとも１つの動力伝達面は、前記第１のシャフト上のヒンジ上にあり、前記少なくとも１つの対向動力伝達面は、前記シャフトカプラの前記ヒンジ上にある、
    ことを特徴とする請求項１１に記載の動力伝達システム。
13. 第１のシャフトのヒンジは、バネをその上に含む少なくとも１つの動力伝達面を含み、
    前記バネは、前記第２及び第３の構成要素の前記ヒンジ上のダイヤモンド溶媒－触媒と係合される、
    ことを特徴とする請求項１１に記載の動力伝達システム。
14. ヒンジをその上に有する第２のシャフトとヒンジをその上に有する第３のシャフトとを更に含み、
    前記第２及び第３のシャフトの前記ヒンジは、多結晶ダイヤモンドを含む動力伝達面を有し、
    前記第２のシャフト及び第３のシャフトは、該第２及び第３のシャフトの前記多結晶ダイヤモンドが前記第２及び第３の構成要素の前記ダイヤモンド溶媒－触媒と係合されるように前記ヒンジを通じてそれぞれ該第２及び第３の構成要素と結合される、
    ことを特徴とする請求項１２に記載の動力伝達システム。
15. 前記対向動力伝達面は、硬化、メッキ、被覆、又はクラッディングされることを特徴とする請求項１に記載の動力伝達システム。
16. 前記対向動力伝達面の前記材料は、該材料の全重量に基づいて５から１００重量％の前記ダイヤモンド溶媒－触媒を含むことを特徴とする請求項１に記載の動力伝達システム。
17. 前記ダイヤモンド溶媒－触媒は、耐摩耗加工、コーティング、又はメッキであることを特徴とする請求項１に記載の動力伝達システム。
18. 前記ダイヤモンド溶媒－触媒は、鉄、コバルト、ニッケル、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、クロム、マンガン、銅、チタン、又はタンタルを含むことを特徴とする請求項１に記載の動力伝達システム。
19. 前記対向動力伝達面の前記材料は、超硬材料よりも軟質であることを特徴とする請求項１に記載の動力伝達システム。
20. 前記多結晶ダイヤモンドの面が、５μｉｎよりも細かい面仕上げを有することを特徴とする請求項１に記載の動力伝達システム。
21. 動力伝達システムの動力伝達面の間の係合をインタフェースする方法であって、
    第１の構成要素の動力伝達面上に多結晶ダイヤモンドを位置決めする段階と、
    材料の全重量に基づいて少なくとも２重量パーセントのダイヤモンド溶媒－触媒を含有する該材料を含む対向動力伝達面を有する第２の構成要素を与える段階と、
    前記多結晶ダイヤモンドが前記ダイヤモンド溶媒－触媒と係合されるように、かつ前記第１及び第２の構成要素のうちの一方の移動が該第１及び第２の構成要素のうちの他方の移動を駆動するように該第１の構成要素を該第２の構成要素と可動係合する段階と、
    を含むことを特徴とする方法。
22. 前記第１及び第２の構成要素は、噛み合った歯車であることを特徴とする請求項２１に記載の方法。
23. 前記第１及び第２の構成要素は、機械的カプリングであることを特徴とする請求項２１に記載の方法。
24. 前記第１及び第２の構成要素は、自在継手であることを特徴とする請求項２３に記載の方法。
25. 動力伝達システムであって、
    多結晶ダイヤモンドを含む動力伝達面と、
    材料の全重量に基づいて少なくとも２重量パーセントのダイヤモンド溶媒－触媒を含有する該材料を含む対向動力伝達面と、
    を含み、
    前記動力伝達面は、前記多結晶ダイヤモンドが前記ダイヤモンド溶媒－触媒と係合されるように前記対向動力伝達面と係合される、
    ことを特徴とする動力伝達システム。

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