JP5421284B2 - ポリマーコーティングを形成する方法 - Google Patents

Description

本発明は、２つの噛み合い金属歯付き部の歯の間に歯面間隔を設けるために、歯の表面又は歯付き部上に磨耗性コーティングを形成することによって、少なくとも１つの歯付き部の歯の表面の少なくとも一部分に磨耗性ポリマーコーティングを適用する方法、表面の少なくとも一部分上に磨耗性ポリマーコーティングを有する、外周に沿って歯を持つ本体を有する金属歯付き部、並びに少なくとも２つの噛み合い歯付き部を有する伝動装置（ｄｒｉｖｅ）に関する。

例えば、伝動装置のギア間に特定の歯面間隔を設ける理由は、ドイツ特許第１９９５５４７４号明細書に記述されているように、潤滑油膜を形成させることを可能にし、温度の影響による寸法変化を補い、応力による歯の変形を補い、そして製造及び組み立ての誤差を補うためである。しかし、さらに、そのような伝動装置から出た騒音を最小化するために、特定の歯面間隔を維持しなければならない。

ゲージを用いる純粋に機械的な方法に基づいて歯面間隔を設ける工程に加えて、例えば、記述されている別の手段は、この目的のために中間層又は磨耗性コーティングを提供するものである。

例えば、ドイツ特許第１９９５５４７４号明細書には、特に内燃エンジンのシャフトの平衡を保つために、ギア伝動装置内に歯面間隔を設けることによって、筐体に対して固定されている軸の周囲で回転可能な少なくとも第一のギアが提供され、歯面間隔を設ける工程を伴う組み立て中に、第二のギアが滑り作用で軸方向に平行な第一のギアの方向へ動き、そして歯面間隔を設けるために、噛み合いギアの互いに係合している歯の歯面間に配置されている除去可能な中間層が使用されることが記述されている。この中間層は、組み立てられる前にギアの少なくとも１つの特定の歯の歯面を覆うように固定されている層の形態で提供され、ギア上に配置された固定層又は中間層を有するギアが、組み立て中に所定の力を有する他のギアの共動歯面との隙間のない係合部中に動かされ、そして作動中に、又は特定の機械座面が達成されたときに、ギアの歯面間隔が層の研磨により調整されるとすぐに、中間層は除去される。この層は、固体潤滑油又はガルバニック堆積（ｇａｌｖａｎｉｃ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）により適用されるものでよい。また、プラスチック又はエラストマー又は金属膜又は金網から形成された成形部品の形態の中間層の開示もあった。

国際公開第０２／４８５７５号パンフレットには、間隔を調整するために、少なくとも１つのギア上に除去可能なコーティングによって互いに関連して配置された少なくとも２つの噛み合いギアを有する歯車装置内で好ましい歯面間隔を得る方法が記述されている。そのコーティングは、ポリマー材料及び固体潤滑油の混合物を含む。

また、ドイツ特許公開第１０ ２００５／０１３８６７号明細書には、除去可能なコーティング（それは、主に特定の周縁ガタツキに対応しているコーティング厚で互いの間隔が設けられる一組の歯の間の隙間に適用される）によって互いに噛み合っている一組の歯に周縁ガタツキを設ける方法と、そのコーティングが、５重量％〜２０重量％のポリマー材料、５重量％〜２０重量％の固体潤滑油及び約７５重量％以下の溶媒の混合物を含むことが記述されている。

これまでに、十分な接着力を得るために、これらのコーティングは、プライマーのコーティングを用いて適用できるだけであることが、実際の経験から分かっている。国際公開第０２／４８５７５号パンフレット及びドイツ特許出願公開第１０ ２００５／０１３８６７号の両方では、実施例で説明されている実施形態において、コーティングはリン酸塩化したギアに常に適用される。このリン酸塩化は、より高い表面粗さを被コーティング表面に与えるので、それが歯面間隔を設けることになる場合には、歯表面とコーティングの間により良好な結合が得られる。

本発明の目的は、費用効率をより高くして、歯面間隔を設ける方法を実施する可能な手段を提案することである。

この目的は、被コーティング表面が、コーティングを適用する前にプラズマ中で処理され、次に「プライマー（例えば、リン酸塩化被覆など）を用いる必要なく」コーティングが、この表面に直接適用される、磨耗性コーティングを形成する前述の方法のために、本発明によって達成され、また、これとは無関係に、金属歯付き部（その金属表面にポリマーコーティングが直接適用される）、及び本発明により提案された種類の少なくとも１つの歯付き部を包含している対応伝動装置によっても達成される。

この目的のために使用される従来のコーティング法が、表面のアルカリ脱脂、次の酸洗い、リン酸マンガンの塗装、後者の乾燥、及び次の研磨を伴う一方で、本発明により提案される方法は、必要な全てのことがプラズマによる表面の活性化であるから、個別の方法の工程の配列を著しく減らす。これが、削減されるこの種類の歯付き部を被覆するのに必要な周期と、それによってそれらを製造するために使用される費用を可能にする。さらに、不要な水が全く発生しないので、それによって、このプロセスをより環境的に優しいものする。また、水溶液（例えば、アルカリ溶液など）が不要になるという事実は、腐食の問題に対処することをより容易にする。また、プライマーの追加の被覆の必要性を無くすことによって、コーティング費用を減らす。プラズマによる活性化によって、廃棄物の量も減少させる塗布されたコーティングの非常に良好な結合性が得られる。一般的に言えば、この方法は、実施することが技術的に容易であり、より簡単に自動化に役立つ。また、良好な接着能力に加えて、適用されたコーティングは、より良好な均質性も示す。また、高いプロセス安定性は、プロセス制御を簡単にする。また、金属表面の表面張力の増加は、コーティングの表面張力と表面張力との間の差、及びそれによる金属表面の湿潤性を同時に増加させることによって、コーティングの接着力を向上させる。リン酸塩化プロセスの省略と、このリン酸塩化により生じた表面粗さの関連増加は、第二の歯付き部の位置調整が不正確であるために先行技術における課題として常に説明されている、より狭いコーティング厚の許容範囲内にコーティングを保つことを可能にすることを意味する。

完全を期すために、用語「プラズマ」が部分的にイオン化されたガスを意味することに注目されたい。

本発明に関しては、プラズマの酸化及び還元の両方を使用することが可能であるが、好ましくは酸素プラズマが使用される。これは、主に切削油などの油が、歯付き部の製造中に前のプロセスから残された被コーティング金属表面に頻繁に付着しているからである。また、酸素プラズマの使用は、表面を同時に洗浄すること可能にするので、歯付き部は、カソード上に置かれるか、又はカソードとして接続され、好ましくは、励起酸素又は酸素イオンが、歯付き部の表面の方向へ加速されるようにマイクロ波プラズマが使用される。それ故に、イオンが、直接パルス送信によって表面から原子又は分子を分離し、そして二酸化炭素及び水が、これらの炭化水素フラグメントから形成される。

本発明の意義の範囲内では酸素プラズマは、酸素含有物を有するプラズマを意味する。また、例えば、それは、他のガス（例えば、アルゴンなど）を含んでもよい。好ましくは、このガス混合物内の酸素の割合は、４０体積％の下限値と１００体積％の上限値を有する範囲から選択され、特に、８０体積％の下限値と１００体積％の上限値を有する範囲から選択される。

他の利点は、表面で得られる高度な洗浄（例えば、高度な脱脂など）、及び上述のプロセス安定性である。さらに、この表面処理後には、乾燥が必要ない。

本発明を開発する経過中に、プラズマ処理が、４０℃の下限値及び１００℃の上限値を有する範囲から選択された温度で行なわれる場合には、それが利点であると分かった。４０℃を下回る温度では、プラズマの洗浄作用が不十分であり、より長期間で運転する場合には、表面を洗浄することのみが可能であった。１５０℃を上回る温度では、好ましくない変化が、歯付き部のパターン内で起こり、それが成分特性、特に、表面の硬度に悪影響を及ぼすことが分かった。

具体的には、このプラズマ処理の温度が、４５℃の下限値及び９０℃の上限値を有する範囲、好ましくは、５０℃の下限値及び８０℃の上限値を有する範囲から選択される。

さらに、それは、０．１ｍｂａｒの下限値及び２００ｍｂａｒの上限値を有する範囲から選択される圧力で、プラズマ処理を運転するのに役立つことが分かった。理論上は、低圧プラズマとともに、本発明の範囲内の大気圧でプラズマを使用することも可能であるが、処理チャンバ内のより多数の活性化された加速ガスイオン又はガス原子は、アノードとカソードの間の加速路内で互いに衝突しているこれらのイオン及び原子のために、エネルギーの損失を起こす。言い換えれば、エネルギーの幾らかは、歯付き部の表面に送達されるもの以外の原子間の衝突エネルギーの形態で失われる。

具体的には、プラズマ処理に関するこの圧力は、０．１ｍｂａｒの下限値及び１０ｍｂａｒの上限値を有する範囲、好ましくは、０．２ｍｂａｒの下限値及び０．７ｍｂａｒの上限値を有する範囲から選択される。

狭いコーティング厚の許容範囲を有する、できるだけ均質のコーティングを得るために、歯付き部の金属表面の表面張力が、処理前の表面張力より少なくとも１０％増加し、そして表面張力が少なくとも４０ｍＮ／ｍである場合には利点である。具体的には、金属表面の表面張力が、少なくとも２０％の値まで、好ましくは、少なくとも３０％の値まで増加し、その表面張力は、少なくとも５０ｍＮ／ｍ、好ましくは少なくとも６０ｍＮ／ｍである。これは、コーティングのより高いコーティング厚が一回の塗布のみで達成できるように、金属表面に対するコーティングの接着を向上させる。

この点において、プラズマ処理が、１０ｋＨｚの下限値及び３ＧＨｚの上限値を有する範囲から選択される交流電圧で行われる場合には利点である。１０ｋＨｚ未満の交流電圧では、歯付き部の表面の活性化が、著しく遅くなることが分かった。３ＧＨｚを超えると、本方法に対するさらなる改良、すなわち、プラズマ処理は全く観察されない。

具体的には、プラズマ処理は、５０ｋＨｚの下限値及び１００ＭＨｚの上限値を有する範囲、好ましくは１００ｋＨｚの下限値及び５０ＭＨｚの上限値を有する範囲から選択される周波数を有する交流電圧で行われ、交流電圧の周波数は、０．５ＧＨｚの下限値及び３ＧＨｚの上限値を有する範囲、好ましくは１．５ＧＨｚの下限値及び２．５ＧＨｚの上限値を有する範囲から選択される。

また、プラズマによる処理の前に、少なくとも１つの油溶性洗浄剤を用いて、被コーティング表面を、少なくとも１回の洗浄プロセス、好ましくは幾つかの洗浄プロセスに供することも可能である。これが、より高度な表面洗浄が達成されることを可能にし、通常は、油溶性洗浄剤が、油性残留物よりも構造中に著しく短い鎖長を有することによって、かなり効果的にプラズマ中で分解できるので、この種類の洗浄剤を用いることによりプラズマの洗浄効果が向上する。

好ましくは、この洗浄プロセスは、真空下で部分的に行なわれ、その結果として、使用された油溶性洗浄剤はより低い温度で既に蒸発しており、また、その蒸発は、かなり速く起こり、蒸発中に、金属表面上の少なくとも幾つかの油残留物が、溶媒、すなわち、洗浄剤によって取り除かれる。好ましい洗浄の程度及び酸素プラズマ又は酸化プラズマの洗浄作用の強さに応じて、この処理を数回行なうことができる。洗浄のために、歯付き部（好ましくは、幾つかの歯付き部を同時にこの処理に供する）は、洗浄剤と共に、脱気できるチャンバ内に入れられ、例えば、このチャンバは、洗浄剤と共に換気され、その後に、洗浄剤は排出され、そして洗浄剤の残分は、歯付き部の表面が再び乾燥されるように、真空を掛けることにより除去される。

好ましくは、パークロロエチレンが、非常に短い分子鎖（それ故に、プラズマ中で非常に容易に分解される）を有し、またパークロロエチレンが他の油溶性洗浄剤と比較して非常に低い沸点も有するので、使用される洗浄剤はパークロロエチレンである。低沸点のために、それを除去するプロセス、すなわち、表面の乾燥は、非常に容易に、そして急速に行なうことができる。

また、本発明により提供される方法は、金属を溶融することにより、今まで使用されてきた標準的な態様で製造された成分以外の焼結成分としてこれらの歯付き部を製造する可能性も有利に提供する。すなわち、使用される洗浄が、特に真空にする場合には、深さの観点からより強い効果を有し、また洗浄剤（特にパークロロエチレン）は、焼結材料の細孔を洗浄し、特に、それが真空下で蒸発するときに、それ（細孔）からグリースを除去するので、特定の残存多孔度を有するものとして知られる焼結材料から形成される歯付き部を使用することが可能である。この方法は、歯付き部を製造するために従来の金属学を用いるより安いだけでなく、歯付きの形状についてより大きな精度でそれらを製造できる利点もある製造プロセスに基づいて、歯付き部をコーティングして、それらの歯面間隔を設定することを可能にする。

この点において、歯付き部が、少なくとも表面付近の領域内では、０．１％の下限値及び２０％の上限値を有する範囲から選択される多孔度を有する本体を有する場合には、これが、洗浄及び活性化を非常に単純にし、それが取り付けられるであろう伝動装置は、より良好な油保持容量を有し、これらの伝動装置をより効率的にし、また、本発明により提供される方法が、それらの歯面間隔又は円周角を設定することを目的として、焼結技術により提供される歯付き部にも使用できるので、利点である。

本発明についてより明確に理解するために、添付図面についてより詳細に後述される。

図面は、次の非常に単純化された略図を提供する。

２個の噛み合いギアを有する伝動装置の詳細図である。 ギアを集成した後の噛み合い領域における２個のギアの詳細図である。 運転した後の図２に示された詳細図である。 ２個の噛み合いギアの歯面間隔を設けるプロセスを示す詳細図である。 歯付き部を部分的にコーティングするためのコーティング装置の平面図である。 異なる角度の位置に歯付き部を有する図６に示されたコーティング装置の図である。 図６に示されたコーティング装置の側面図である。 図６に示されたコーティング装置の異なる実施形態を示す図である。 図９に示されたコーティング装置の側面図である。 コーティングされた歯の表面領域の破砕パターンを示す図である。

第一に、異なる実施形態において記述されている同一部品は、同一参照番号及び同一部品名によって示され、そして本説明を通じて行なわれている開示内容は、意味において、同一参照番号又は同一部品名を持っている同一部品に置き換えられることを理解されたい。さらに、説明のために選択される位置（例えば上部、底部、側部など）は、具体的に記述されている図に関しており、そして意味において、別の位置が記述されている場合には新たな位置に置き換えることができる。図示及び記述されている異なる実施形態由来の個別の特徴又は特徴の組み合わせは、独立した発明の解決策又はそれら自体で本発明により提供される解決策として解釈してよい。

本説明における値の範囲に関する全ての特徴は、それらが任意及び全ての数値範囲を含む意味で解釈されたい。その場合には、例えば、１〜１０の範囲は、１の下限値〜１０の上限値の全ての数値範囲、すなわち、１以上の下限値で始まり、かつ１０以下の上限値で終わる全ての数値範囲、例えば、１〜１．７、又は３．２〜８．１又は５．５〜１０を含むように理解されたい。

図１には、これらの歯付き部１及び２が互いに噛み合う領域における伝動装置３の２個の歯付き部１及び２が示されている。これらの歯付き部１及び２は、平歯車のギアである。これは、重量を平衡に保つために使用される平衡シャフトのためのギアであろう。しかし、原則として、歯付き部１及び２（例えば、ウォーム・ギア内で係合するギアなど）だけでなく、歯付き部１及び２を有する全ての伝動装置（例えば、油ポンプギアなど）が、本発明の範囲内に入る。さらに、これらのギア又は歯付き部１及び２は、必ずしも図１に示されるような直線的な歯付きを要しないが、代わりにそれらは、傾斜した歯付き又は任意の他の種類の歯付きを有してもよく、また歯付き形状は、それ自体で、任意の設計、例えば直線的な間隔又はインボリュート歯車装置又は球状の歯形状から形成されてもよい。それ故に、本発明は、図示されているような種類の歯付き部１及び２及び伝動装置３に限定されることはない。具体的には、本発明は、図３に示されるように、歯面間隔４（この歯面間隔は図３に示されているにすぎない）を設ける必要がある全種類の噛み合い歯付き部１及び２に関するものである。歯面間隔４の概念が、機械工学の分野の当業者の一般知識の一部を形成するから、本明細書ではさらなる説明は必要ない。

図２及び３には、本発明が基準とする原理が示される。例えば、歯付き部１と平行な軸方向かつ歯付き部１の方向に歯付き部２を動かすことにより、伝動装置３を使用する前に、２個の歯付き部１及び２が噛み合い間隔なしで、すなわち、それらの間に隙間無く、集成されるように、ポリマーコーティング５は、歯付き部１及び２の少なくとも１つに適用される。コーティング５が磨耗性であるから、図３に示されるように、歯面間隔４、すなわち歯の間の隙間が短時間で形成される。

ポリマーコーティング５自体は、先行技術で知られる種類でよい。それ故に、それは、それを通じて分配される少なくとも１つの充填剤を有する結合剤を含む。結合剤は有機物でよい。充填剤は、標準的な充填剤（例えば、炭酸塩及びケイ酸塩など）から選択され、この点において、充填剤の１つとして少なくとも１つの固体潤滑油を提供することが好ましい。

原則として、全ての合成樹脂は、ポリマー材料（例えば、例えば国際公開第０２／４８５７５号パンフレットに記述されているものなど）に適する。このポリマー材料は、フェノール性樹脂、アミン樹脂、アルキド樹脂、ポリ酢酸ビニル、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、塩化ポリプロピレン、ケトン樹脂、アクリレート樹脂、スチレン−ブタジエンコポリマー、ポリアミド、ポリイミド、ポリエステルイミド、ポリエーテルイミド及びポリアミドイミド又はこれらの混合物を含む群から選択してよい。好ましくは、ポリアミドイミドが、ポリマー材料として使用される。また、ポリアミドイミドの場合には、これらの樹脂（例えば、ポリ（カルバモイルカルボン酸）の前駆体を使用することも可能である。

固体潤滑油は、無機固体潤滑剤（例えば、グラファイト、ＭｏＳ_２、三酸化ホウ素、六方晶形ＢＮ、ＷＳ_２、一酸化鉛、塩基性炭酸塩、鉛丹及びガラスなど）を含む群から選択してよい。鉛系材料が環境汚染に関係するという問題に基づくと、グラファイト及び／又はＭｏＳ_２を使用することも可能である。別の利用可能な固体潤滑油は微粒子状ポリテトラフルオロエチレンである。

ポリマー材料は、適切な溶媒に溶解又は分散してよく、同様に充填剤、特に固体潤滑油は、この溶液又は分散液に分散してよい。標準的な分散装置が、これらの分散液を製造するために使用され得る。

溶媒は、ニス又は溶液又は分散液（例えばトルエン、キシレン及び他の有機炭化水素など）に使用される種類の標準的な溶媒、並びに溶媒混合物（例えばジメチルベンゼン、トルエン及びＮ−メチル−ピロリドンを有する２−メチル−２−ペンタノール−４−オンを含むドイツ特許出願公開第１０ ２００５／０１３８６７号明細書に記述されている混合物）でよい。

固体潤滑油の粒径に関しては、それは１μｍ〜６０μｍの範囲でよく、具体的には、ＭｏＳ_２の板状物は１０μｍ×１０μｍ×０．５μｍの下限値及び４０μｍ×４０μｍ×５μｍの上限値（平均長×平均幅×平均高さ）を有する範囲から選択される板状寸法で使用してよいことを理解されたい。

先行技術から分かるように、そのようなコーティングは、磨耗性であるので、短期間の寿命である。これにより、このポリマーコーティング５は、歯付き部１及び２の噛み合い及びポリマーコーティング５が受ける機械的負荷のために、使用中に配置されてから２４０秒以内、特に６０秒以内に磨耗することを意味する。結果として、特に、これらのポリマーコーティング５が磨耗しても直ぐに、歯付き部１及び２を濡れさせる潤滑油に問題を起こすことがないように、使用されるポリマー材料及び固体潤滑剤は、油と混合可能である。

図４には、２個の互いに噛み合っている歯付き部１及び２の間に歯面間隔４（図３）を設けるプロセスが示される。この目的を達成するために、ポリマーコーティング５が適用された第一の歯付き部１が、伝動装置３に付けられ、その後に、第二の歯付き部２（それは、一例として図４に示された実施形態ではポリマーコーティング５をコーティングされていない）が、予め定義された力（矢印６）によって第一の歯付き部１の方向に動かされるので、少なくとも歯面領域では、２個の歯付き部１及び２の歯７及び８の間に隙間は無い。言い換えれば、少なくとも歯付き部１及び２の歯面領域では、歯７及び８は、一方を他方に接触させている。

この集成体は、上述の先行技術文献において既に知られているものに対応する。

この実施形態では、１つの歯付き部１のみに、ポリマーコーティング５が与えられ、一例として図４に示される実施形態では、歯全体、すなわち２つの歯面、すなわち前後の歯面、並びに歯の上部及び歯の底部に、ポリマーコーティング５が与えられる。しかし、本発明の範囲内では、また、歯面のみに、又は例えば、歯付き部１の前部のみ若しくは後部のみに、歯面ポリマーコーティングを与えることも可能にする。同様に、歯付き部１及び２、すなわち、それらの歯７及び８の両方に、それらの全表面に亘って、言い換えれば前後の歯面並びに歯の上部及び歯の底部に沿って、ポリマーコーティング５が与えられるか、或いは、２個の歯付き部１及び２に、前部若しくは後部の歯面、又は歯付き部１及び２の１つの前歯面若しくは第二の歯付き部の後歯面上のみに、ポリマーコーティング５が与えられることも可能である。

このようにして、そして磨耗性ポリマーコーティング５（それは、噛み合い歯７及び８によって発生する機械的応力によって伝動装置３内で運転してから少し経つと磨耗する。）のために、第一の歯付き部１に対して第二の歯付き部２を位置合わせすることにより、好ましい歯面間隔４（図３）が得られる。

ポリマーコーティング５を製造するために、本発明は、プラズマによる、特に酸素プラズマによる前処理を提供する。この前処理、すなわち、ポリマーコーティング５が適用されるであろう歯７及び８の表面の活性化は、特に４０℃〜７０℃の温度及び０．２ｍｂａｒ〜０．７ｍｂａｒの圧力で、１分〜３０分の期間で行なわれる。この点において、この活性化は、リン酸塩処理プロセスを用いる先行技術の場合のように表面に余分な粗さを与えないので、非常に平滑な表面が既に得られており、具体的には、歯７及び８が、０．２μｍ〜３μｍの範囲から選択される、ＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ４２８７による相加平均粗さ値Ｒａ（それは、ポリマーコーティング５が、先行技術で知られているように、次に相殺する必要がある高表面粗さを有しておらず、それ故に、狭いコーティング厚の許容範囲を有するポリマーコーティング５の非常に均質なコーティングを適用することが可能であることを意味する。）を有することが利点である。これは、歯面間隔４の調整をより正確にする。これの別の特別な利点は、ポリマーコーティング５が磨耗しても直ぐに、個別の他の歯付き部１及び２と共動し、この運転段階中により広範囲の磨耗の原因となっているリン酸塩処理によって発生した粗表面が出ないか、代わりに、表面が既に非常に平坦であり、この伝動装置３の運転段階中に向上したトライボロジーに既になっていることである。

所望により、特に歯付き部１及び２が、焼結材料（例えば焼結鋼又は鉄系焼結材料）から形成されるならば、重大な洗浄プロセスは、適切な溶媒を用いて実行してよい。これは、通常は焼結材料中に包含されている細孔が、それ故に洗浄され、これらの歯付き部１及び２を製造するプロセス中に標準品として使用される油残留物又は潤滑油残留物の除去を可能にしていて、歯付き部１及び２の前処理（例えば、歯付き部１及び２が個別の金型又は型中に固着することを防ぐ潤滑剤など）をしても残ることを意味する。この目的を達成するために、好ましくは、歯付き部又は部品１及び２（単数又は複数）を、脱気できるチャンバ中に供給し、このチャンバを、個別の溶媒（例えば、パークロロエチレン）で満たし、次にこの溶媒を再排出し、溶媒が蒸発するようにチャンバを脱気し、同時に歯付き部１及び２に付着した汚れ又は油又は潤滑油残留物を除去する。洗浄作用を向上させるために、このプロセスは数回行なうことができる。さらに、歯付き部１及び２の表面張力を増加させるために使用される表面のプラズマ活性化が、表面を洗浄する手段として、又は歯付き部１及び２を入念に洗浄するために、使用されてもよく、その場合には、通常、前のプロセスから残った油又は潤滑油残留物は炭化水素であり、これらは、ＣＯ_２及び水に分解及び転化されるので、酸素プラズマ又は酸化プラズマが使用される。

本発明により提案されたこの前処理の次に、対象とする表面領域、言い換えれば、特定の歯７及び８の表面に、歯付き部１及び２をコーティングするプロセスがある。このポリマーコーティング５は、塗料及びニス業で知られる従来法を用いる先行技術で知られている態様で適用されてよい。例えば、無溶媒の静電コーティングを用いることが可能であるが、結合剤、特にポリマー材料を溶媒中に溶解又は分解させることも可能である。次に充填剤、すなわち固体潤滑油が、この溶液又は分散液に加えられる。次に、表面をコーティングするためのディッピング・プロセス中に、この混合物中に、歯付き部１及び２を浸すことができ、又は遠心分離プロセス若しくは噴霧プロセスを使用できるであろう。この溶液又は分散液が適用されると直ぐに、溶媒が加熱によって蒸発し、例えば、それに溶解していた固体材料が表面上に残される。必要に応じて、また、ポリマー材料及び充填剤を含む適用された混合物は、例えば、ＵＶ照射若しくは電子ビーム硬化によって、又は昇温することによって硬化され得る。

必要ならば、別の手段は、幾つかの個別の層にポリマーコーティング５を形成すること、言い換えればコーティングプロセスを数回繰り返すことである。所望により、この硬化プロセスがその全結果に及ばず、代わりに表面が未だ僅かに柔軟であるならばポリマーコーティング５の密着性は向上するが、個別の部分−層は、中間で硬化又は固化してよい。また、例えば、溶媒を除去するために使用される温度（それは１８０℃〜２４０℃の間でよい）が、硬化中にポリマー材料の架橋度又は鎖長を制御するために使用され得る。より低い加熱温度では、硬化がより不完全になるほど、慣らし運転中、すなわち伝動装置３の性能試験中に、ポリマーコーティングの除去がより容易になるであろう。

好ましくは、図５〜９に示される２つの実施形態の場合のように、ポリマーコーティング５は噴霧プロセスにより適用される。図５〜７には、部分的なコーティングを歯付き部１及び２の歯７及び８に適用するために設計されたコーティング装置９が示される。この部分により、これらの歯付き部１及び２には、周囲全３６０°にポリマーコーティング５が与えられず、代わりに、０°〜２７０°の角度範囲のみにコーティングされることを意味する。この角度範囲は、限定的なものではなく、歯付き部１及び２に必要とされるものに応じて、自由に選択可能である。個別の歯付き部１及び２は、ホルダー装置１０上に配置される。このホルダー装置１０は、伝動装置３の共動シャフト上に歯付き部１及び２を設置する手段として提供された歯付き部１及び２の穴に挿入されるシャフト型設計を基準としてよく、それ故に、幾つかの歯付き部１及び２は、塔配列で上下にこのホルダー装置１０上に設置できる。

しかし、本発明の範囲内では、当然に個別のコーティングを適用することも可能であり、すなわち、歯付き部１及び２の一方が、コーティングプロセス中にコーティングされることを理解されたい。

部分的なコーティングが適用されることを可能にするために、一対の歯付き部１及び２、すなわちその表面が、スクリーン１１でマスキングされ、その幅は、コーティングされない領域の幅に対応する。

ホルダー装置１０は、それが回転できて、かつコーティングプロセス中に円形矢印１２に示される方向に回転するように、コーティング装置９内に設置される。

この実施形態では、コーティングが噴霧プロセスにより適用され、そのために、少なくとも１つのノズル１３が、ホルダー装置１０（すなわち歯付き部１及び２）の近くに配置され、そしてスプレーミスト１４が、このノズル１３（それは、歯付き部１及び２の表面の方向に上述の分散液又は溶液を散布する）から噴出される。図５及び６中に示された平面図から分かるように、図５中に示されたスクリーン１１は、ホルダー装置１０上の歯付き部１及び２の回転のために、スプレーミスト１４の領域中に動くので、この領域では、スクリーン１１がスプレーミストでコーティングされ、下にある歯付き部１及び２の表面は、コーティングされずに残る。

また、図５及び６に示されるように、スクリーン１１は、ホルダー装置１０に取り付けてよい。

図７から分かるように、噴霧装置、特にノズル１３は、両矢印１５によって示されるように、それがコーティング装置９内で垂直に動けるように、設置される。垂直に動くこの能力の結果として、有利に、図７に示されるように、より多数の歯付き部１及び２をホルダー装置１０上に塔配列で置き、同時にそれらをコーティングすることが可能となり、それによって、このコーティングを適用する費用を減少させて、得られる仕上げ製品の数を増加させる。

図８及び９に示されるコーティング装置９は、今回は、図８及び９に示されるコーティング装置９にスクリーン１１がなく、それ故に、ポリマーコーティング５が、全周３６０°の歯付き部１及び２の歯７及び８に適用されること以外は、図５〜７に示される実施形態に基本的に対応している。同様に、この実施形態では、それらが回転できて、かつノズル１３を組み込んでいる噴霧ユニットが垂直に動けるように、歯付き部１及び２はホルダー装置１０上に保持される。

本発明の範囲内では、噴霧ユニットは垂直に動く必要はない。それは、コーティングプロセスのために回転するホルダー装置１０のみであろう。

両方の実施形態では歯付き部１及び２のためのホルダー装置１０の回転速度は、６０回転／分の下限値及び１２０回転／分の上限値を有する範囲、例えば９０回転／分から選択されてよい。

部分的なコーティングと比べたときの３６０°コーティングの利点は、位置調整マーカーを歯付き部１及び２上に提供する必要が無いことであり、それは、伝動装置３を集成するとき（すなわち、歯付き部１及び２を位置合わせするとき）、位置調整マーカーに注意を払う必要が無く、これらの歯付き部１及び２は、互いに対して任意の位置で取り付けられることを意味する。これは、一方では整備業者にとって集成体をより容易にし、また他方では別々の位置のマーキング装置を必要とせずに、それ自体を高度な自動化に役立てる。

実施例
出発材料は、表面付近の領域がコア密度より高い密度を有するように追加的に圧縮された表面を有し、６．８ｇ／ｃｍ^３〜７．６ｇ／ｃｍ^３の範囲を有するコア密度を有する、焼結鋼から形成されるギアであった。今回は、歯付き部１の多孔度は５％であった。

次に、溶媒を蒸発させながら、約１０５℃の温度及び４ｍｂａｒの真空チャンバ中の圧力で、このギアをパークロロエチレンによる洗浄プロセスに供した。

入念な洗浄プロセスを５回繰り返し、次に、乾燥させたギアをプラズマ処理ユニットに移した。プラズマガス中の酸素の割合が９９．９９％である酸素プラズマを用いて、それを操作した。プラズマ処理中の温度は６０℃であり、圧力は０．４ｍｂａｒであり、２．４５ＧＨｚの周波数を有する交流電圧を使用した。

プラズマ処理を５分間行なった。

次に、固体潤滑油としてＭｏＳ_２を含むポリアミドイミドのコーティングを、図８及び９に示された実施形態を基準とする噴霧操作において適用したが、今回は、１回だけのコーティングを単一ギアに適用した。このポリマーコーティング５中のポリアミドイミドの割合は、３０重量％〜７０重量％であり、固体潤滑油の割合は、７０重量％〜３０重量％であった。使用される溶媒はＮ−メチルピロリドンであり、固体物質を基準とする溶媒の割合は、６０体積％であった。

ポリマーコーティング５から溶媒を除去（すなわち、蒸発）した後、このポリマーコーティング５を乾燥し、７０℃〜９０℃の温度で硬化した。

図１０に、歯７の領域におけるギアのコーティングされた表面の詳細を示す。この画像は、５００：１の拡大係数で顕微鏡を用いて撮影した。図１０において非常に明確に示されているように、コーティング厚は、１８μｍ〜２１μｍであり、それ故に、先行技術文献に記述されているものより著しく狭いコーティング厚の許容範囲を有する。

また、図１０において明確に示されているように、ポリマーコーティング５が、歯７の表面に直接適用されている。すなわち、特にリン酸塩処理コーティング間にプライマーのコーティングを塗布することはない。

ポリマーコーティング５のコーティング厚が、好ましい歯面間隔４を製造するために必要とされるものに応じて、本発明により提供される方法によって、１μｍ〜３００μｍの範囲のコーティング厚を形成できる。

実施例として示された実施形態では、コーティング法の可能な改良法が示されており、この段階では、本発明は、具体的に示された改良法に具体的に限定されることなく、代わりに、個別の改良法を互いに異なる組み合わせで使用してよく、これらの可能な改良法は、開示された技術的教示に基づいて、この技術分野における当業者の実現可能な範囲内にあることを理解されたい。それ故に、記述及び図示された改良法の個別の詳細を組み合わせることにより得ることができる、全ての考え得る改良法は、実現可能であり、本発明の範囲内にある。

さらに理解し易くするために、最終的には、コーティング装置１０並びに歯付き部１及び２をより明確に理解するために、それら及びそれらの構成部品が、ある程度は不釣合いなスケール、及び／又は拡大されたスケール、及び／又は縮小されたスケールで示されることを理解されたい。

とりわけ、図１、２、３、４、５、６、７、８、９及び１０に示された対象の個別の実施形態は、それら自体で本発明により提供される自主的解決策を構成する。本発明により提供される課題及び関連した解決策は、これらの図の詳細な説明から分かるであろう。

１ 歯付き部
２ 歯付き部
３ 伝動装置
４ 歯面間隔
５ ポリマーコーティング
６ 矢印
７ 歯
８ 歯
９ コーティング装置
１０ ホルダー装置
１１ スクリーン
１２ 円形矢印
１３ ノズル
１４ スプレーミスト
１５ 両矢印

Claims (15)

1. ２つの噛み合い歯付き部（１、２）の歯（７、８）の間に歯面間隔（４）を設けるために、金属歯付き部（１、２）の歯（７、８）の表面上に磨耗性ポリマーコーティング（５）を形成することによって、少なくとも１つの歯付き部（１、２）の歯（７）の表面の少なくとも一部分に磨耗性ポリマーコーティング（５）を適用する方法であって、該ポリマーコーティング（５）を適用する前にプラズマ中で被コーティング表面を処理して、この表面に該ポリマーコーティング（５）を直接適用することを特徴とする方法。
2. 磨耗性ポリマーコーティング（５）は少なくとも１つの固体潤滑油を含む、請求項１に記載の方法。
3. 使用されるプラズマが酸素プラズマであることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
4. プラズマ処理が、４０℃の下限値及び１００℃の上限値を有する範囲から選択される温度で行なわれることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
5. プラズマ処理が、０．０１ｍｂａｒの下限値及び２００ｍｂａｒの上限値を有する範囲から選択される圧力で行われることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
6. 歯付き部（１、２）の金属表面の表面張力が、処理前の表面張力より少なくとも３０％増加し、その表面張力が被コーティング領域において少なくとも４０ｍＮ／ｍである歯付き部が使用されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
7. プラズマ処理が、１０ｋＨｚの下限値及び３ＧＨｚの上限値を有する範囲から選択される周波数を有する交流電圧で行われることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
8. プラズマによって処理する前に、被コーティング表面を油溶性洗浄剤による少なくとも１回の洗浄プロセスに供することを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
9. 洗浄プロセスが、真空下で部分的に行なわれることを特徴とする、請求項８に記載の方法。
10. パークロロエチレンが洗浄剤として使用されることを特徴とする、請求項８又は９に記載の方法。
11. コーティングが、焼結により製造された歯付き部（１、２）に適用されることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の方法。
12. 金属表面の少なくとも一部分上に磨耗性ポリマーコーティング（５）を有する、その外周に沿って歯（７）を持つ本体を有する金属歯付き部（１）であって、被コーティング金属表面は、ポリマーコーティング（５）を適用する前にプラズマ中で処理されており、かつ該ポリマーコーティング（５）が、金属表面に直接適用されていることを特徴とする金属歯付き部（１）。
13. 本体が焼結成分であることを特徴とする、請求項１２に記載の歯付き部（１）。
14. 本体が、少なくとも表面付近の領域において、０．１％の下限値及び２０％の上限値を有する範囲から選択される多孔度を有することを特徴とする、請求項１３に記載の歯付き部。
15. 少なくとも２つの噛み合い歯付き部（１、２）を有する伝動装置（３）であって、少なくとも１つの歯付き部（１、２）が、請求項１２〜１４のいずれか１項に記載の歯付き部であることを特徴とする伝動装置（３）。

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