JP5928850B2 - エネルギー変換構造と軸受部品とを含む再生可能エネルギー源 - Google Patents

Description

関連出願の相互参照
本出願は、出願の全体が参照により本明細書に援用される「Ｒｅｎｅｗａｂｌｅ Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｏｕｒｃｅ Ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ａｎ Ｅｎｅｒｇｙ Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ａ Ｂｅａｒｉｎｇ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ」という発明の名称で、２００９年１２月３１日に出願された米国仮特許出願第６１／２９１，７９９号（記名されている発明者がＪａｎａｋｉ Ｗｅｉｄｅｎ）の優先権を主張するものである。

以下の開示は、再生可能エネルギー源、特に、軸受を有する連結継手（ａｒｔｉｃｕｌａｔｉｎｇ ｊｏｉｎｔ）を含む再生可能エネルギー源から発電するための発電構造に関する。

再生可能エネルギー源は、再生不能エネルギー源を減少させ、それに取って代わる可能性のある手段としてより目立つようになってきている。例えば、風力、太陽光、および地熱源を含む、利用可能な再生可能エネルギー源のうち、様々な機構が、自然から利用可能なエネルギーを得て、それを日常生活に使用するための電気エネルギーに変換するのに現在用いられている。特に、再生可能エネルギー源は、再生可能エネルギー源に合わせた発電構造によって電気エネルギーに変換されている。例えば、現在、風力は、巨大なプロペラを有する風力タービンの形態の発電構造によって利用され、この発電構造は、風がプロペラを回すと発電する。ソーラーパワーは、太陽からの放射エネルギービームを電力に変換するソーラーパネルのファームによって得られる。

世界のある地域は、他の地域より再生可能エネルギー源を利用するのに適し得るため、地球におけるある環境は、他の環境より特定の発電構造の配備に適している。例えば、地球の赤道下の砂漠は、北極地帯より多量の直射日光を受けるため、砂漠地帯の方がソーラーパワーを利用するのにより適している。また、ある程度、あるエネルギー変換構造の成功には、可動部品が必要であり、再生可能エネルギー源が配備される様々な環境の中には、厳しい環境および／または腐食環境（例えば、砂漠、海岸線など）もあり得る。

金属製の支持材料と、その上を覆う減摩材料とを有する複合軸受部品が知られており、中でも特に、自動車産業を含む様々な用途に用いられている。例えば、欧州特許出願公開第０ ３９４ ５１８ Ａ１号明細書を参照されたい。また、例えば、シールリング、リップシール、エナジャイズドシール（ｅｎｅｒｇｉｚｅｄ ｓｅａｌ）などを含む、同様の構造を有する封止デバイスが、自動車産業で用いられている。

それでもなお、再生可能エネルギー源を取り巻く産業が成熟し続けるにしたがい、発電の確保に関与する部品の改良が求められるであろう。

一態様によれば、再生可能エネルギー源から発電するための発電構造は、基部、基部に連結されるエネルギー変換構造、および基部とエネルギー変換構造との間の連結継手を含む。連結継手は、剛性材料と、剛性材料を覆う減摩材料とを有する複合材料を含む本体を有する軸受部材を含み、剛性材料は、アルミニウムおよびステンレス鋼からなる群から選択される材料を含む。

別の態様によれば、再生可能エネルギー源から発電するための発電構造は、基部と、基部に対するソーラーパネルの移動を可能にするように構成される連結継手において基部に連結されるソーラーパネルとを含み、連結継手は、剛性材料と、剛性材料を覆う減摩材料とを有する複合材料で作製される本体を有するブッシングを含む。剛性材料は、アルミニウムおよびステンレス鋼からなる材料の群から選択される材料を含み、減摩材料は、グラファイト、ガラス、およびそれらの組合せからなる材料の群から選択される材料を含む。

添付の図面を参照することによって、本開示をよりよく理解することができ、その多くの特徴および利点が当業者に明らかになるであろう。

一実施形態に係る発電構造の図を含む。 一実施形態に係る連結継手の一部の断面図を含む。 一実施形態に係る連結継手の一部の断面図を含む。 一実施形態に係る軸受部材の斜視図を含む。 一実施形態に係る連結継手の一部の断面図を含む。 一実施形態に係る連結継手の一部の断面図を含む。 一実施形態に係る軸受部材の斜視図を含む。 一実施形態に係る連結継手の一部の断面図を含む。 一実施形態に係る連結継手の一部の断面図を含む。 一実施形態に係る軸受部材の斜視図を含む。 一実施形態に係る軸受部材の全体構造の断面図を含む。 一実施形態に係る軸受部材の一部の断面画像を含む。 塩水噴霧試験を行った後に観察可能な欠陥がない実施形態にしたがって形成された軸受部材の画像を含む。 塩水噴霧試験を行った後に観察可能な欠陥がない実施形態にしたがって形成された軸受部材の画像を含む。 塩水噴霧試験を行った後に観察可能な欠陥がない実施形態にしたがって形成された軸受部材の画像を含む。 塩水噴霧試験を行った後に観察可能な欠陥がある従来の軸受部材の画像を含む。 塩水噴霧試験を行った後に観察可能な欠陥がある従来の軸受部材の画像を含む。 試験の設定の略図を含む。 一実施形態にしたがって形成された軸受部材のサイクル数に対する摩擦トルクのグラフを含む。 一実施形態にしたがって形成された軸受部材のサイクル数に対する磨耗のグラフを含む。

異なる図面における同じ参照符号の使用は、類似または同一の品目を示す。

再生可能エネルギー源を用いるように調整された発電構造、特に、様々な環境において再生可能エネルギー源を利用するように設計されたエネルギー変換構造とともに使用するための軸受部材を有する発電構造内の連結継手が以下に記載される。軸受部材は、過度の腐食および／または他の軸受部材の機械的故障を引き起こし得る環境を含む過酷な環境において主要な部品の移動を円滑にすることができる。

図１は、一実施形態に係る発電構造の図を含む。特に、構造１００は、ソーラーパワーを用いて、ソーラーエネルギーを電気エネルギーに変換するのに特に適し得る。示されるように、構造１００は、構造１００をその位置に固定するために地面に直接取り付けられ得る基盤１０７を含む基部１０３を含み得る。さらに示されるように、基部１０３は、基盤１０７に直接連結され、かつ構造１００の他の部品の支持および連結のために基盤１０７から上方に延在する架台１０８を含み得る。さらに示されるように、基部１０３は、構造１００の部分を移動するのに用いられるモータにエネルギーを供給し得る、基盤１０７に取り付けられる電力端子１０９を含み得る。

構造１００は、基部１０３に取り付けられ、特に、架台１０８に直接取り付けられ、連結継手１１５に連結される細長部材１１８を移動するように構成される連結継手１１５をさらに含み得る。連結継手１１５は、部品の一方が他方の部品に対して移動するように設計される２つの部品間の継手への言及である。移動のタイプとしては、単純な並進移動（１つの軸に沿って）、複合並進移動（２つ以上の軸に沿って）、単純な回転（１つの軸の周りで）、複合回転（２つ以上の軸の周りで）、およびそれらの組合せが挙げられる。連結継手１１５は、細長部材１１８の移動を補助する、モータを含み得る駆動機構１１６を含み得る。特に、パネル１０１が、太陽からのエネルギーの放射ビームの効率的な収集および／または指向のために、空における太陽の位置を追跡することができるように、駆動機構１１６は、細長部材１１８の位置、したがって、細長部材１１８に取り付けられるパネル１０１の位置を変更するようにプログラムすることができる。特定の場合、駆動機構１１６には、特定の日にある持続時間にわたって駆動機構１１６がたどる特定の方位角および赤緯座標がプログラムされる。

連結継手１１５は、駆動機構１１６に連結され、細長部材１１８を支持するように構成されるハウジング１１７を含み得る。分かるであろうように、ハウジング１１７は、ハウジング１１７の部分の周りでの細長部材１１８のしゅう動を円滑にするのに適した、例えば軸受部材を含む細長部材の移動を円滑にする部品を含み得る。

分かるであろうように、細長部材１１８の移動により、構造１００の部分、特に、支持構造１０２を介して細長部材１１８に取り付けられるパネル１０１の移動を円滑にすることができる。示されるように、構造１００では、１つの基部１０３に一連のパネル１０１が取り付けられ得る。一実施形態によれば、パネル１０１は、太陽の放射エネルギーを電力に変換するように構成される、ソーラーパネルなどのエネルギー変換構造であり得る。別の実施形態において、物品のパネル１０１は、太陽の放射エネルギーをソーラーパネルなどの近くのエネルギー変換構造に向け直すように設計される、鏡などの反射体であり得る。

示されていないが、構造１００は、基盤１０７に対して架台を回転させるために、基盤１０７と架台１０８との間などに他の連結継手を含み得る。いずれの連結継手も、本明細書の実施形態に係る軸受部材を用い得る。また、他のエネルギー変換構造が、連結継手１１５、特に連結継手１１５中の軸受部材を用いることができることが分かるであろう。例えば、別の好適なエネルギー変換構造が、中心構造から延在する複数のプロペラ（または羽根）を含み得る風力タービンを含むことができ、このタービンは、発電のために回転させなければならないため、構造内の連結継手において軸受部材を用いることがある。

図２Ａ〜２Ｃは、再生可能エネルギー源を用いるように設計される発電構造とともに使用するための連結継手および／または軸受部材の一部の図を含む。図２Ａは、一実施形態に係る連結継手の一部の断面図を含む。特に、図２Ａは、下部ハウジング２０１の一部、上部ハウジング２０３の一部、および下部ハウジング２０１と上部ハウジング２０３との間に配置される細長部材２０５の一部の図を含む。連結継手は、上部ハウジング２０３に結合され、細長部材２０５と接触するように構成される軸受部材２１０を含み得る。また、図２Ａは、下部ハウジング２０１に結合され、細長部材２０５の一部と係合するように構成される軸受部材２１６を含む。軸受部材３１０および３１６は、上部ハウジング２０３および下部ハウジング３１６に対する細長部材の移動（例えば、回転）に適した表面を提供することができる。

一実施形態によれば、軸受部材２１０は、剛性材料２１２と、剛性材料２１２の主面を覆う減摩材料２１３とを含む複合材料で作製される本体２１１を有し得る。特定の実施形態において、減摩材料２１３は、本体２１１の複合体を形成するために剛性材料２１２の表面に直接結合され得る。

ある設計において、軸受部材２１０は、上部ハウジング２０３に対して軸受部材２１０を好適に固定するために上部ハウジング２０３内の内面２２６に形成される凹部２２５内に含まれ得る。特定の場合、軸受部材の本体２１１、特に剛性材料２１２は、内面２２６と直接接触し得る。軸受部材２１６が、下部ハウジング２０１内の同様の凹部内に含まれ得ることが分かるであろう。

連結継手の動作の際、パネル１０１などの、構造１００の部分が、細長部材２０５と関節結合され得るように、細長部材２０５は縦軸２０７の周りで回転され得る。しかしながら、上部ハウジング２０３および下部ハウジング２０１は、必ずしも関節結合される必要はないことがあり、したがって、軸受部材２１０および２１６はそれぞれ、上部ハウジング２０３と細長部材２０５との間、および下部ハウジング２０１と細長部材２０５との間に低摩擦のしゅう動境界面を提供する。

図２Ｂは、一実施形態に係る連結継手の一部の断面図を含む。特に、図２Ｂは、面ＡＡ内の図２Ａの連結継手の部分の断面図を含む。示されるように、細長部材２０５の外面が、上部ハウジング２０３と下部ハウジング２０１との結合によって形成される円形開口部２５１に相補的であるように、上部ハウジング２０３および下部ハウジング２０１は、細長部材２０５の弧状面に相補的な弧状面を含み得る。図２Ｂに示されるように、円形開口部２５１内において、上部ハウジング２０３および下部ハウジング２０１は、細長部材２０５の周囲の大部分を囲むことができる。軸受部材２１０が、上部ハウジング２０３と細長部材２０５との間に配置することができる一方、軸受部材２１６は、下部ハウジング２０１と細長部材２０５との間に配置することができる。

特に、隙間領域２６１および２６３が形成されるように、軸受部材２１０は上部ハウジング２０３の内面２２６全体に沿って延在していなくてもよく、ここで、軸受部材２１０は、上部ハウジング２０３の内面２２６を覆っておらず、内面２２６は、軸受部材２１０を妨げないように細長部材２０５と間隔を空けて配置される。軸受部材２１６が下部ハウジング２０１の内面全体を覆わない場合、同様の領域が、下部ハウジング２０１と細長部材２０５との間に形成される。

示されていないが、上部ハウジング２０３はまた結合されてもよく、例えば、下部ハウジング２０１に直接連結されてもよい。一実施形態によれば、上部ハウジング２０３は、下部ハウジング２０１に固定されてもよい。したがって、上部ハウジング２０３および下部ハウジング２０１は、細長部材２０５を挟むことができるため、軸受部材２１０および２１６は、上部ハウジング２０３と下部ハウジング２０１との間に配置されながら、縦軸２０７の周りでの細長部材２０５の移動を円滑にする。

図２Ｃは、一実施形態に係る軸受部材の斜視図を含む。特に、軸受部材２１０は、剛性材料２１２と減摩材料２１３とを含む複合体である本体２１１を有し得る。剛性材料２１２、減摩材料２１３、および他の材料の部品の材料を含む本体２１１の構造の特定の態様は、本明細書により詳細に提供される。特に、本体２１１は、本体２１１と細長部材２０５との結合を円滑にするために中心軸（例えば、縦軸２０７）の周囲に延在する曲線形状を有し得る。分かるであろうように、減摩材料２１３は、細長部材２０５と係合し、かつ減摩材料２１３に対して細長部材２０５を回転させるのに適したしゅう動面を提供するように構成されるように、本体２１１の内面に配置することができる。

軸受部材２１０は、縦軸２０７の断面から見ると弧形を有し得る。一実施形態によれば、軸受部材２１０は、円筒形または部分的な円筒形を有する単純なブッシングであり得る。例えば、示されるように、軸受部材２１０は、縦軸２０７の断面から見ると半円形を有し得る。したがって、場合によっては、軸受部材２１０は、円周の一部にわたって延在する本体２１１を有し得る。例えば、本体２１１は、縦軸２０７上のある点を基準にした１８０°以下の中心角にわたって延在し得る。

図２Ｃにさらに示されるように、本体２１１は、本体２１１の外面間の縦軸２０７に垂直な方向に測定される外径２７１を有し得る。一実施形態によれば、軸受部材２１０は、少なくとも約５００ｍｍの外径２７１を有する本体２１１を有する。他の実施形態において、外径２７１は、少なくとも約２００ｍｍ、少なくとも約３００ｍｍ、少なくとも約４００ｍｍ、あるいは少なくとも約５００ｍｍなど、少なくとも約１００ｍｍであり得る。特定の場合、本体２１１は、約５０ｍｍ〜７５０ｍｍ、約５０ｍｍ〜５００ｍｍ、約１００ｍｍ〜５００ｍｍ、あるいは約２００ｍｍ〜５００ｍｍなど、約５０ｍｍ〜１０００ｍｍの範囲内の外径２７１を有し得る。本明細書に示されるような外径２７１を有する本体２１１を有する軸受部材２１０の使用により、再生可能エネルギー源を用いる物品などの、要求の厳しい用途に使用するのに適した好適な機械的特性（例えば、剛性）を有する軸受部材２１０が提供され得る。

また、本体２１１は、剛性材料２１２および減摩材料２１３を通して縦軸２０７に垂直な方向に測定される平均厚さ２２１を有し得る。一実施形態によれば、軸受部材２１０は、少なくとも約３０ｍｍの平均厚さ２２１を有し得る。他の実施形態において、平均厚さは、少なくとも約４０ｍｍ、少なくとも約５０ｍｍ、少なくとも約７５ｍｍ、あるいは少なくとも約８０ｍｍであり得る。他の実施形態において、平均厚さ２２１は、約３５ｍｍ〜３００ｍｍ、あるいは約３５ｍｍ〜２００ｍｍなど、約３５ｍｍ〜５００ｍｍの範囲内であり得る。本明細書に示されるような平均厚さ２２１を有する本体２１１を有する軸受部材２１０の使用により、再生可能エネルギー源を用いる物品などの、要求の厳しい用途に使用するのに適した好適な機械的特性（例えば、剛性）を有する軸受部材２１０が提供され得る。

図２Ｃにさらに示されるように、剛性材料２１２は、剛性材料２１２の厚さを通して縦軸２０７に垂直に測定される平均厚さ２２２を有し得る。場合によっては、剛性材料２１２は、金属または金属合金、特に、アルミニウムまたはステンレス鋼で形成され得ることが分かるであろう。理解されるであろうように、ステンレス鋼は、少なくとも１０．５％のクロムを有する鋼材である。ステンレス鋼から本質的になる剛性材料２１２を用いる実施形態において、平均厚さ２２２は、少なくとも３５ｍｍであり得る。さらに、ステンレス鋼から本質的になる剛性材料２１２を用いる設計において、平均厚さ２２２は、少なくとも４５ｍｍ、少なくとも約５０ｍｍ、あるいは少なくとも約６０ｍｍなど、少なくとも約４０ｍｍであり得る。特定の場合、剛性材料２１２は、ステンレス鋼から本質的になり得、平均厚さ２２２は、約３５ｍｍ〜１５０ｍｍ、あるいは約３５ｍｍ〜１００ｍｍなど、約３５ｍｍ〜２００ｍｍの範囲内であり得る。

他の場合、剛性材料２１２は、アルミニウムから本質的になるように形成され得る。このような実施形態において、剛性材料２１２は、少なくとも約７０ｍｍの平均厚さ２２２を有し得る。さらに、アルミニウムから本質的になる剛性材料２１２を用いる実施形態において、平均厚さ２２２は、少なくとも約８０ｍｍ、少なくとも約９０ｍｍあるいは少なくとも約１００ｍｍなど、少なくとも約７５ｍｍであり得る。一実施形態によれば、軸受部材は、剛性材料２１２がアルミニウムから本質的になるように形成することができ、剛性材料２１２の平均厚さ２２２は、約７０ｍｍ〜１７５ｍｍあるいは約７５ｍｍ〜約１５０ｍｍなど、約７０ｍｍ〜約２００ｍｍの範囲内であり得る。

図２Ｃにさらに示されるように、軸受部材２１０は、減摩材料２１３が特定の厚さを有するように形成され得る。例えば、減摩材料２１３は、少なくとも約０．２ｍｍ、少なくとも約０．３ｍｍあるいは少なくとも約１ｍｍなど、少なくとも約０．１ｍｍであり得る、縦軸２０７に垂直な方向に測定される平均厚さ２２３を有し得る。一実施形態によれば、軸受部材は、減摩材料２１３が、約０．１ｍｍ〜約１５ｍｍ、約０．１ｍｍ〜約１０ｍｍ、あるいは約０．１ｍｍ〜約５ｍｍなど、約０．１ｍｍ〜約２５ｍｍの範囲内の平均厚さ２２３を有するように形成することができる。

図３Ａ〜３Ｃは、一実施形態に係る連結継手および／または軸受部材の図を含む。特に、図３Ａは、一実施形態に係る軸受部材を組み込んだ連結継手の断面図を含む。示されるように、連結継手は、下部ハウジング２０１の一部、上部ハウジング２０３の一部、および下部ハウジング２０１と上部ハウジング２０３との間に延在する細長部材２０５を含み得る。さらに、連結継手は、上部ハウジング２０３の一部と細長部材２０５との間に配置される軸受部材３１０を含み得る。軸受部材３１０は、細長部材２０５と係合し、上部ハウジング２０３に対する縦軸２０７の周りでの細長部材２０５の関節結合、特にその回転を円滑にするように構成される減摩材料３１３と、剛性材料３１２とを含む複合材料で形成される本体３１１を有し得る。

さらに示されるように、連結継手は、下部ハウジング２０１と細長部材２０５との間に配置される軸受部材３１６を含み得る。軸受部材３１６は、軸受部材２１０と同じ特徴を含み得る。

軸受部材３１０に関して、軸受部材３１０の本体３１１は、本体３１１の端部から延在し、かつ上部ハウジング２０３の外側面３０７と係合するように構成される第１のフランジ３１５を含むように形成することができる。さらに、軸受部材３１０の本体３１１は、本体３１１における、フランジ３１５と反対側の端部から延在し、かつ上部ハウジング２０３の外側面３０６と係合し、それを直接連結するように構成される第２のフランジ３１４を含み得る。特に、軸受部材３１０、ならびにそのフランジ３１４および３１５は、上部ハウジング２０３の外側面３０６および３０７と係合するように構成され、それによって、上部ハウジング２０３に対して軸受部材３１０の位置を固定する。分かるであろうように、軸受部材３１０は、ハウジング２０３の内面３０５と係合し、それを直接連結するように構成される剛性材料３１２の内面を含み得る。

さらに示されるように、軸受部材３１０は、減摩材料３１３がフランジ３１４および３１５の外側周囲面に沿って半径方向に延在するように、減摩材料３１３がフランジ３１４および３１３の外面を覆うように形成することができる。

図３Ｂは、図３Ａに示される面ＡＡ内の連結継手の一部の断面図を含む。示されるように、上部ハウジング２０３および下部ハウジング２０１は、細長部材２０５の外面の大部分の周りに延在するように構成される弧形を有し得る。さらに示されるように、軸受部材３１０は、上部ハウジング２０３と係合するように構成され、細長部材２０５が上部ハウジング２０３に対して自由に回転できるように、細長部材２０５の弧状面の一部と係合するようにさらに構成される。同様に、軸受部材３１６は、細長部材２０５が下部ハウジング２０１に対して回転できるように、下部ハウジング２０１と細長部材２０５との間に配置される。

さらに示されるように、軸受部材３１０のフランジ３１５は、上部ハウジング２０３の外側面３０７の一部を覆い、かつ上部ハウジング２０３に対する軸受部材３１０の位置を固定するように、本体３１１の端部において半径方向に延在し得る。図３Ｂにさらに示されるように、減摩材料３１３は、フランジ３１５を含む本体３１１の外面全体に沿って延在する。軸受部材３１６は、軸受部材３１０に関して上述したのと同じ特徴を有し得る。

図３Ｃは、軸受部材３１０の斜視図を含む。示されるように、軸受部材３１０は、剛性材料３１２と、剛性材料３１２の表面を覆う減摩材料３１３とを含む複合材料である本体３１１を有し得る。軸受部材３１０は、フランジ付きのブッシングの形状であるように、縦軸２０７の断面から見るとほぼ弧形を有し得る。特定の場合、軸受部材３１０は、縦軸２０７の断面から見ると半円形を有し得る。

また、図３Ｃにさらに示されるように、減摩材料３１３は、剛性材料３１２の内面３５１ならびにフランジ３１４および３１５のそれぞれの内側面３５２および３５３に沿って延在し得る。軸受部材３１０が、図３Ａおよび３Ｂに示されるように連結継手とともに配置される場合、細長部材２０５は、軸受部材３１０の空洞３５５内に配置され、空洞３５５内で関節結合（例えば、回転）し得る。

図４Ａ〜４Ｃは、一実施形態に係る連結継手および／または軸受部材の図を含む。特に、図４Ａは、一実施形態に係る連結継手の一部の断面図を含む。特に、連結継手は、特にハウジング４０３、ハウジング４０３の開口部を通って延在する細長部材２０５、およびハウジング４０３と細長部材２０５との間に配置される軸受部材４１０を含む、他の実施形態において上述した部品を含み得る。特に、図４Ａに示される連結継手の設計は、ハウジング４０３と細長部材２０５との間に配置されるべき（２つの軸受部材とは対照的に）１つの軸受部材を用いており、軸受部材は、細長部材２０５と係合し、かつハウジング４０３に対する細長部材２０５の関節結合（例えば、縦軸２０７の周りでの回転）を円滑にするように構成される。より特定的には、剛性材料４１２が、ハウジング４０３の表面に隣接するように構成される一方、減摩材料４１３は、ハウジング４０３に対する縦軸２０７の周りでの回転を可能にするように、細長部材２０５の表面に隣接するように構成される。

軸受部材４１０は、剛性材料４１２と、剛性材料４１２の表面を覆う減摩材料４１３とを含む複合材料で形成される本体４１１を有し得る。さらに示されるように、軸受部材４１０は、本体４１１の端部から半径方向に延在するフランジ４１５を含む本体４１１を有し得る。フランジ４１５は、その少なくとも一部が、ハウジング４０３の外側面４０６と係合するように構成されるように形成することができる。

図４Ｂは、面ＡＡ内の図４Ａの連結継手の一部の断面図を含む。示されるように、連結継手は、中で細長部材２０５と係合するように構成される開口部４２０を含むハウジング４０３を含む。さらに、開口部４２０は、その中で軸受部材４１０と係合するように構成される。示されるように、軸受部材４１０は、フランジ４１５が、縦軸から半径方向に延在し、かつハウジング４０３の外側面４０６の一部に沿って延在するように形成することができる。このような構成により、ハウジング４０３に対する軸受部材４１０の位置の固定が円滑になる。

図４Ｃは、一実施形態に係る軸受部材４１０の斜視図を含む。特に、軸受部材４１０は、カップ状のブッシングの形態であり得る。特に、カップ状のブッシングは、縦軸２０７の周りにほぼ完全に延在するほぼ円筒形を有する。カップ状のブッシングは、本体４１１が縦軸２０７の断面から見て完全な円を形成しない（３６０°未満）ように、本体４１１の縦軸２０７に沿って軸方向に延在するスリット４１７を含み得る。図４Ｃにさらに示されるように、軸受４１０は、本体４１１の端部から半径方向に延在し得るフランジ４１５を有し得る。示されるように、軸受部材４１０の内面４２２は、その中の細長部材２０５の回転を円滑にするために減摩材料４１３を含み得る。また、軸受部材４１０は、減摩材料３１３がフランジ４１５の外側周囲面に沿って半径方向に延在するように、減摩材料４１３がフランジ４１５の外面を覆うように形成することができる。

上記の軸受部材は、本明細書に記載される剛性材料と減摩材料とを含む複合材料で本体が作製されるように形成することができる。一実施形態によれば、本明細書の軸受部材は、限定はされないが、耐食性、耐摩耗性、およびスティックスリップ特性を含む特定の特性を有することができ、それにより、この軸受部材は発電構造に使用するのに特によく適したものになる。

軸受部材の特定の主要な特徴を上記に記載したが、本明細書の実施形態の軸受部材に組み込まれ得る特定の態様のさらなる詳細を下記に提供する。一実施形態において、軸受部材は、剛性材料、それに直接適用される中間材料、および中間材料に適用される減摩材料を含むことができ、剛性材料に対する減摩材料の優れた接着性が長期間にわたって確保され、その製造には、生態学的に問題のある表面前処理のためのプロセスを使用せずに済む。

一実施形態において、軸受部材は、式

−ＣＯＯＨおよび／または−ＣＯＯＲ（式中、基Ｒが、１〜２０個の炭素原子を有する環状または直鎖状有機基である）の官能基を組み込んだ少なくとも１種の官能化熱可塑性ポリマーを含む中間材料を含むことができる。有機基Ｒが、例えば、１個のみの炭素原子を含有する場合、官能基

は、好ましくは式：

で表される。

少なくとも１種の変性剤（Ｂ）を加えることによって、官能基を熱可塑性ポリマー（Ａ）に組み込むことができる。好適な変性剤としては、マレイン酸、イタコン酸、シトラコン酸、それらの誘導体、およびそれらの組合せが挙げられる。特に、変性剤としては、マレイン酸の無水物、イタコン酸の無水物、シトラコン酸の無水物、それらの誘導体、およびそれらの組合せが挙げられる。ここで、ポリマー（Ａ）対変性剤（Ｂ）の比率は、９９．９ｍｏｌ％の（Ａ）：０．１ｍｏｌ％の（Ｂ）から８０ｍｏｌ％の（Ａ）：２０ｍｏｌ％の（Ｂ）であり得る。メルトボリュームフローレート（７ｋｇの荷重下で、融点としての５０℃未満におけるＭＶＲ）は、約０．１〜１０００ｍｍ^３／秒であり得る。ＭＶＲは、ポリマーのメルトフローの指標であり、したがって、分子量のおおよその推定として用いることができる。理想的に、ＭＶＲは、約５〜５００ｍｍ^３／秒、特に好ましくは１０〜２００ｍｍ^３／秒の範囲である。

一実施形態において、軸受部材は、上述したタイプの官能基を有する官能化熱可塑性ポリマーを含む中間材料によってもたらされる支持材料に対する減摩材料の接着性を特徴とし得る。剛性材料、特に冷間圧延ステンレス鋼、冷間圧延後に電解亜鉛めっきされたステンレス鋼、アルミニウムの未処理表面に対しても接着性が優れているため、生態学的に問題のある、廃棄集約型の（ｄｉｓｐｏｓａｌ−ｉｎｔｅｎｓｉｖｅ）湿式の化学的な前処理プロセス、特にクロメート処理を省略することができる。本出願人によって行われた研究が示したように、官能化熱可塑性フルオロポリマーが積層体の構成要素として同様に記載されている例えば欧州特許第０ ８４８ ０３１ Ｂ１号明細書に記載されている表面前処理のための物理的プロセス（例えば、コロナ放電によるプラズマ前処理）はもはや必要ない。したがって、軸受部材のこの製造方法は、従来技術と比較してかなり低いコストで行うことができる。

一実施形態において、中間材料の少なくとも１種の官能化熱可塑性ポリマーは、例えば、エチレン−テトラフルオロエチレンコポリマー（ＥＴＦＥ）、パーフルオロアルコキシエチレン（ＰＦＡ）またはテトラフルオロエチレン−パーフルオロ（メチルビニルエーテル）コポリマー（ＭＦＡ）、およびそれらの組合せを含む官能化熱可塑性フルオロポリマーであり得る。特定の場合、中間材料の少なくとも１種の官能化熱可塑性ポリマーは、特に好ましいエチレン−テトラフルオロエチレンコポリマー（ＥＴＦＥ）から本質的になり得る。

中間材料は、少なくとも１種の官能化熱可塑性ポリマーだけでなく、式：ＣＦ_２＝ＣＦ−Ｏ−Ｒ_１（式中、Ｒ_１が、パーフルオロエチル、パーフルオロ−ｎ−プロピル、パーフルオロ−ｎ−ブチル基、テトラフルオロエチレン、またはそれらの組合せである）のパーフルオロ（アルキルビニルエーテル）のコポリマーも含み得る。

中間材料の厚さは、剛性材料の表面の粗度プロファイルの最大プロファイルピーク高さと最大プロファイル谷深さとの間の距離Ｒ_ｍａｘとして定義される剛性材料の粗度に実質的に対応し得る。このように、減摩材料と剛性材料との間の全領域の接着結合が確実になるように、十分に厚い接着性層が剛性材料に確実に適用され得る。また、接着性層は、過度に厚くすべきではない。この場合、層を結合する際、接着性層の一部が接着結合から押出され得るか、または軸受部材がせん断応力を受けるときに、剛性材料表面の粗度プロファイルより上に突出している接着性層の一部内に粘着性破壊（ｃｏｈｅｓｉｖｅ ｒｕｐｔｕｒｅ）が生じ得るリスクが存在することになる。

別の実施形態において、中間材料は、式

−ＣＯＯＨおよび／または−ＣＯＯＲの官能基を有する官能化熱可塑性ポリマーの２つの層を含み得る。金属中間材料が、２つの層の間に埋め込まれ得る。材料の改善された較正可能性（ｃａｌｉｂｒａｔａｂｉｌｉｔｙ）が、このように達成され得る。金属中間材料は、ここで、エキスパンドメタルとして構成され得る。金属中間材料は、ステンレス鋼、アルミニウム、または青銅を含み得る。特定の場合、金属中間材料は、金属材料の束を含む、織物材料であり得る。例えば、ある設計において、金属中間材料は、金網材料を含む。

軸受部材の機械的および一般的な物理的特性を改善するために、中間材料は、軸受部材の熱伝導性および／または摩耗特性を高め、および／または改善するための充填材を含有し得る。特に好適な充填材としては、繊維、無機材料、熱可塑性材料、または鉱物材料、あるいはそれらの混合物が挙げられる。好適な繊維の例としては、ガラス繊維、炭素繊維、アラミドおよびそれらの組合せが挙げられる。無機材料の例としては、セラミック材料、炭素、ガラス、グラファイト、酸化アルミニウム、硫化モリブデン、青銅、炭化ケイ素、およびそれらの組合せが挙げられる。無機材料は、織布、粉末、球体または繊維の形態であり得る。熱可塑性材料の例としては、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリフェニレンスルホン（ＰＰＳＯ２）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、芳香族ポリエステル（Ｅｋｏｎｏｌ）、およびそれらの組合せが挙げられる。好適な鉱物材料の例としては、珪灰石、硫酸バリウム、およびそれらの組合せが挙げられる。

中間材料中の充填材の割合は、中間材料の全体積の１〜４０体積％、より特定的には、５〜３０体積％であり得る。中間材料の厚さは、０．０１〜０．１ｍｍ、特に０．０１〜０．５ｍｍの範囲であり得る。

一実施形態において、軸受部材に用いられる剛性材料は、様々な性質の表面を有し得る。剛性材料は、平滑面、粗面、および／または構造化表面（例えば、構造のブラッシング、サンドブラスト、エンボス加工によって得られる）を有し得る。減摩材料を結合させるのに用いられる剛性材料の表面はまた、電解亜鉛めっき表面などの表面改質された（ｓｕｒｆａｃｅ−ｕｐｇｒａｄｅｄ）表面を有し得る。

剛性材料は、ステンレス鋼、特に冷間圧延ステンレス鋼またはマット亜鉛めっきステンレス鋼、アルミニウムまたはそれらの組合せからなり得る。特定の実施形態において、冷間圧延鋼は、材料番号１．０３３８または１．０３４７であり得る。別の特定の実施形態において、ステンレス鋼は、材料番号１．４５１２または１．４７２０であり得る。特定の場合、剛性材料は、ステンレス鋼から本質的になり得る。他の設計において、軸受部材は、剛性材料がアルミニウムから本質的になるように形成することができる。

中間材料に適用される減摩材料は、フルオロポリマーを含み得る。例えば、場合によっては、減摩材料としては、ポリテトラフルオロエチレン、フッ素化エチレン−プロピレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリクロロトリフルオロエチレン、エチレンクロロトリフルオロエチレン、パーフルオロアルコキシポリマー、ポリアセタール、ポリブチレンテレフタレート、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエチレン、ポリスルホン、ポリアミド、ポリフェニレンオキシド、ポリフェニレンスルフィド、ポリウレタン、ポリエステル、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、およびそれらの組合せなどのポリマー材料が挙げられる。特定の実施形態において、減摩材料には、ＰＴＦＥ化合物層が含まれ得る。ここで、減摩材料は、伝導性を高めるために有孔プラスチックフィルムとして構成され得る。場合によっては、減摩材料は、ＰＴＦＥから本質的になる。

一実施形態において、軸受部材は、減摩材料の厚さが０．０１〜１．５ｍｍ、特に０．１〜０．３５ｍｍであるとき、優れたしゅう動特性および長寿命を有する。

中間材料に適用される減摩材料は、同様に、熱伝導性および／または磨耗特性を改善し得る充填材も含有することができる。充填材としては、ガラス繊維、炭素繊維、ケイ素、グラファイト、ＰＥＥＫ、二硫化モリブデン、芳香族ポリエステル、炭素粒子、青銅、フルオロポリマー、熱可塑性充填材、炭化ケイ素、酸化アルミニウム、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ＰＰＳ、ポリフェニレンスルホン（ＰＰＳＯ２）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、芳香族ポリエステル（Ｅｃｏｎｏｌ）、ならびに珪灰石および硫酸バリウムなどの鉱物粒子、あるいはそれらの任意の組合せが挙げられる。充填材は、ビーズ、繊維、粉末、メッシュ、またはそれらの任意の組合せの形態であり得る。減摩材料中の充填材の割合は、１〜４０体積％、特に５〜３０体積％であり得る。

一実施形態において、軸受部材を製造するための方法は、加圧下に熱を加えながら中間材料および減摩材料をそれらの領域にわたって支持体に結合する工程を含み得る。このような場合、軸受部材は、積層構造である本体を有することができ、剛性材料は層であり、減摩材料は、剛性材料、または介在する中間材料の表面に直接結合される層である。積層構造を形成する際、剛性材料、中間材料、および減摩材料は、連続材料としてロールに巻かれ、加圧下に高温で、積層ローラ装置において互いに結合され得る。剛性材料に対する中間材料のさらに改善された接着性を、剛性材料の改善された耐腐食特性とともに達成するために、本方法の一実施形態は、中間材料の適用の前に、剛性材料の表面を粗面化および／または表面改質（例えば電解亜鉛めっきにより）させる。さらに、剛性材料の表面は、例えば、構造のブラッシング、サンドブラスト、エンボス加工といった機械的構造化によって高めることができる。

例示的な軸受部材の構造が、図５に示される。ここで、剛性材料が５０１によって表される一方、５０２は中間材料を表し、５０３はそれに適用される減摩材料を表す。

一実施形態において、中間材料５０２は、式

−ＣＯＯＨおよび／または−ＣＯＯＲ（式中、基Ｒが、１〜２０個の炭素原子を有する環状または直鎖状有機基である）の官能基を有する少なくとも１種の官能化熱可塑性ポリマーを含む。少なくとも１種の変性剤（Ｂ）を加えることによって、官能基を熱可塑性ポリマー（Ａ）に組み込むことができる。好適な変性剤は、例えば、マレイン酸およびその誘導体、特にその無水物、イタコン酸およびその誘導体、特にその無水物、および／またはシトラコン酸およびその誘導体、特にその無水物である。ここで、ポリマー（Ａ）対変性剤（Ｂ）の比率は、９９．９ｍｏｌ％の（Ａ）：０．１ｍｏｌ％の（Ｂ）から８０ｍｏｌ％の（Ａ）：２０ｍｏｌ％の（Ｂ）であり得る。

中間材料５０２に適用される減摩材料５０３は、特に表面前処理され、好ましくはエッチングされたＰＴＦＥ化合物テープとしてのＰＴＦＥ化合物テープであり得る。用いられるＰＴＦＥ化合物層５０３は、機械的特性を改善するために、例えば繊維、無機材料、熱可塑性材料、または鉱物材料、あるいはそれらの混合物といった様々な充填材を含有し得る。

図６は、一実施形態に係る軸受部材の一部の断面画像を含む。示されるように、軸受部材６００は、図５によって表される層を含む層状構造である。さらに、軸受部材６００は、ステンレス鋼で作製される織物金網中間材料６０２を組み込んでおり、これは、減摩材料５０３と直接接触させて配置され得る。また、軸受部材の機械的および一般的な物理的特性を改善するために、減摩材料５０３は、グラファイト（炭素）繊維とガラス繊維との組合せを含む。

さらに示されるように、軸受部材は、減摩層５０３および剛性材料５０１が、ほぼ同じ平均厚さを有し得るように形成することができる。すなわち、減摩材料は、式［（Ｔｆ−Ｔｒ）／Ｔｆ］×１００％（式中、Ｔｒが剛性材料の平均厚さであり、Ｔｆが、減摩材料の平均厚さである）に基づいて、剛性材料５０１の平均厚さと約２５％以下だけ異なる厚さを有することができる。他の場合、減摩材料５０３と剛性材料５０１との間の平均厚さの差は、およそ約１５％以下、約１０％以下、８％以下、あるいは約５％以下など、比較的小さくなり得る。

また、他の従来の設計と異なり、本明細書の実施形態の減摩層は、金属材料を含む多孔質粒子を実質的に含まなくてもよい。ある実施形態において、減摩層は、ＺｎＳなどの大きい多孔質粒子を実質的に含まなくてもよい。

本明細書の実施形態の特定の任意の軸受部材において、耐食性コーティングを含むように本体を形成することができる。耐食性コーティングは、剛性材料５０１の外面を覆い、特定の場合、それに直接結合され得る。例えば、中間層５０２および減摩層５０３が上にある剛性材料５０１の主面と反対側の主面５０７は、耐食性コーティングを含み得る。さらに、エッジ面５０８は、耐食性コーティングで部分的または全体的に覆われ得る。特定の実施形態において、耐食性コーティングは、軸受本体のエッジ面全体を覆うことができ、したがって、軸受本体を形成する全ての構成要素の層（例えば、剛性材料５０１、中間層５０２、および減摩層５０３）を覆うことができる。

耐食性コーティングは、約７μｍ〜１５μｍなどの、約５μｍ〜約２０μｍなどの、約１μｍ〜約５０μｍの厚さを有し得る。

耐食性コーティングは、結合して耐食性コーティングを形成する一連のフィルムまたは個別の層で作製され得る。例えば、耐食性コーティングは、接着促進剤層およびエポキシ層を含み得る。接着促進剤層としては、亜鉛のリン酸塩、鉄のリン酸塩、マンガンのリン酸塩、スズのリン酸塩、またはそれらの任意の組合せが挙げられる。さらに、接着促進剤層には、ナノセラミック層を含まれ得る。接着促進剤層としては、官能性シラン、ナノスケールのシランベースの層、加水分解シラン、オルガノシラン接着促進剤、溶媒／水性シランプライマー、塩素化ポリオレフィン、不動態化表面、市販されている（機械的／ガルバニック（ｇａｌｖａｎｉｃ））亜鉛または亜鉛−ニッケルコーティング、またはそれらの任意の組合せが挙げられる。

耐食性コーティングのエポキシ層は、熱硬化エポキシ、紫外線硬化エポキシ、赤外線硬化エポキシ、電子ビーム硬化エポキシ、放射線硬化エポキシ、または空気硬化エポキシであり得る。さらに、エポキシ樹脂としては、ポリグリシジルエーテル、ジグリシジルエーテル、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、オキシラン、オキサシクロプロパン、エチレンオキシド、１，２−エポキシプロパン、２−メチルオキシラン、９，１０−エポキシ−９，１０−ジヒドロアントラセン、またはそれらの任意の組合せが挙げられる。エポキシ樹脂としては、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン−ホルムアルデヒド（ｂｅｎｚｏｇｕａｎａｍｉｎｅ ｗｉｔｈ ｆｏｒｍａｌｄｅｈｙｄｅ）、またはそれらの任意の組合せをベースとする合成樹脂変性エポキシが挙げられる。例として、エポキシとしては、

モノエポキシド

ビスエポキシド

直鎖状トリスエポキシド

分枝状トリスエポキシド

またはそれらの任意の組合せが挙げられ、式中、Ｃ_ＸＨ_ＹＸ_ＺＡ_Ｕが、ハロゲン原子Ｘ_Ｚが水素原子を任意に置換している直鎖状または分枝状の飽和または不飽和炭素鎖であり、任意に窒素、リン、ホウ素などのような原子が存在する場合、Ｂは、炭素、窒素、酸素、リン、ホウ素、硫黄などのうちの１つである。

エポキシ樹脂は、硬化剤をさらに含み得る。硬化剤としては、アミン、酸無水物、フェノールノボラックポリ［Ｎ−（４−ヒドロキシフェニル）マレイミド］（ＰＨＰＭＩ）などのフェノールノボラック硬化剤、レゾールフェノールホルムアルデヒド、脂肪族アミン化合物、ポリ炭酸無水物（ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎｉｃ ａｎｈｙｄｒｉｄｅ）、ポリアクリレート、イソシアネート、封入されたポリイソシアネート、三フッ化ホウ素アミン錯体、クロムベースの硬化剤、ポリアミド、またはそれらの任意の組合せが挙げられる。一般に、酸無水物は、式Ｒ−Ｃ＝Ｏ−Ｏ−Ｃ＝Ｏ−Ｒ’（式中、Ｒが上述したようにＣ_ＸＨ_ＹＸ_ＺＡ_Ｕであり得る）で表すことができる。アミンとしては、モノエチルアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラアミンなどの脂肪族アミン、環式脂肪族（ｃｙｃｌｉｃ ａｌｉｐｈａｔｉｃ）アミン、シクロ脂肪族（ｃｙｃｌｏ ａｌｉｐｈａｔｉｃ）アミン、アミドアミン、ポリアミド、ジシアンジアミド、イミダゾール誘導体などの、脂環式（ａｌｉｃｙｃｌｉｃ）アミン、芳香族アミン、またはそれらの任意の組合せが挙げられる。一般に、アミンは、式Ｒ_１Ｒ_２Ｒ_３Ｎ（式中、Ｒが、上述したようにＣ_ＸＨ_ＹＸ_ＺＡ_Ｕであり得る）で表される第１級アミン、第２級アミン、または第３級アミンであり得る。

一実施形態において、エポキシ層には、炭素充填材、炭素繊維、炭素粒子、グラファイト、青銅、アルミニウム、および他の金属ならびにそれらの合金などの金属充填材、金属酸化物充填材、金属被覆炭素充填材、金属被覆ポリマー充填材、またはそれらの任意の組合せなどの、伝導性を改善するための充填材が含まれ得る。伝導性充填材は、エポキシコーティングに電流が通るのを可能にし、伝導性充填材を用いない被覆軸受と比較して、被覆軸受の伝導性を高めることができる。

別の実施形態において、エポキシ層が、軸受の耐食性を高めることができる。例えば、エポキシ層は、水、塩などの腐食性の要素が耐荷重基材と接触するのをかなり防ぎ、それによって耐荷重基材の化学的腐食を抑制することができる。さらに、エポキシ層は、異種金属間の接触を防ぐことによってハウジングまたは耐荷重基材のいずれかのガルバニック腐食を抑制することができる。例えば、鋼ハウジング内にエポキシ層なしでアルミニウム軸受を設置すると、鋼を酸化させることがある。しかしながら、エポキシ層などのエポキシ層は、アルミニウム基材が鋼ハウジングと接触するのを防ぎ、ガルバニック反応による腐食を抑制することができる。

本明細書の実施形態の軸受部材は、従来の軸受部材より改善された動作および特性を示すことができる。例えば、一実施形態において、本明細書の実施形態の軸受部材は、改善された耐食性および耐候性を示す。実際、標準腐食試験ＩＳＯ ９２２７：２００６に準拠して行った塩水噴霧に少なくとも約１５０時間曝した後、本明細書の実施形態の軸受部材には、容易に観察可能な欠陥が実質的になかった。実際、軸受部材の減摩層、特に、しゅう動面と接触する内面は、容易に観察される腐食、さび、引き裂き、または亀裂を実質的に示さなかった。より特定の実施形態において、実施形態の軸受部材の減摩材料には、少なくとも１６０時間、少なくとも１７０時間、少なくとも１８０時間、またはそれ以上の時間にわたる塩水噴霧試験の後、観察可能な欠陥が実質的になかった。

別の実施形態によれば、軸受部材は、腐食環境（すなわち、ＩＳＯ ９２２７：２００６に準拠した塩水噴霧浴）に長期間曝し、特定の最小量のサイクルで動作させた後の、軸受部材の磨耗特性の尺度である特定の風化摩耗速度（ｗｅａｔｈｅｒｅｄ ｗｅａｒ ｒａｔｅ）を有し得る。風化摩耗速度は、腐食環境に曝した後に軸受のしゅう動能力を試験するための、長期間にわたる接触面からの材料の損失の尺度である。風化摩耗速度の試験手順が、実施例に詳述されている。特に、軸受部材の風化摩耗速度は、少なくとも約１５，０００サイクルの関節運動（ａｒｔｉｃｕｌａｔｉｎｇ ｍｏｖｅｍｅｎｔ）につき約０．９９μｍ／時以下であり得る。他の場合、風化摩耗速度は、少なくとも約１５，０００サイクルの関節運動につき、約０．９５μｍ／時以下、約０．９μｍ／時以下、約０．８５μｍ／時以下、約０．８μｍ／時以下、約０．７５μｍ／時以下、あるいは約０．７μｍ／時以下など、比較的低くなり得る。

別の実施形態によれば、本明細書の実施形態の軸受部材は、少なくとも約１５，０００サイクルの関節運動につき約０．９９μｍ／時以下の風化摩耗速度を有し得る。他の場合、風化摩耗速度は、少なくとも約１５，０００サイクルの関節運動につき、約０．９５μｍ／時以下、約０．９μｍ／時以下、約０．８５μｍ／時以下、約０．８μｍ／時以下、約０．７５μｍ／時以下、あるいは約０．７μｍ／時以下など、比較的低くなり得る。さらに、特定の実施形態において、風化摩耗速度は、少なくとも約１５，０００サイクルの関節運動につき、少なくとも約０．０５μｍ／時、少なくとも約０．０８μｍ／時、少なくとも約０．１μｍ／時、あるいは少なくとも約０．１５μｍ／時であり得る。本明細書の実施形態の軸受部材は、上記のいずれかの最小値と最大値との間の範囲内の風化摩耗速度を有し得ることが分かるであろう。

別の実施形態によれば、軸受部材の風化摩耗速度は、少なくとも約２０，０００サイクルの関節運動につき約０．９９μｍ／時以下であり得る。他の場合、風化摩耗速度は、少なくとも約２０，０００サイクルの関節運動につき、約０．９５μｍ／時以下、約０．９μｍ／時以下、約０．８５μｍ／時以下、約０．８μｍ／時以下、約０．７５μｍ／時以下、あるいは約０．７μｍ／時以下など、比較的低くなり得る。さらに、特定の実施形態において、風化摩耗速度は、少なくとも約２０，０００サイクルの関節運動につき、少なくとも約０．０５μｍ／時、少なくとも約０．０８μｍ／時、少なくとも約０．１μｍ／時、あるいは少なくとも約０．１５μｍ／時であり得る。本明細書の実施形態の軸受部材は、上記のいずれかの最小値と最大値との間の範囲内の風化摩耗速度を有し得ることが分かるであろう。

一実施形態によれば、本明細書の実施形態の軸受部材は、長期間使用した後、減摩層が摩耗をほとんど示さないような特定の摩耗特性を有し得る。例えば、減摩層は、実施例において下記に示されるような振動試験を行った後、５％以下の平均厚さの変化を有し得る。平均厚さの変化は、Δｔ＝［（ｔｂ−ｔａ）／ｔｂ］×１００％（式中、ｔｂが、試験前の減摩層の平均厚さであり、ｔａが、試験後の減摩層の平均厚さである）によって計算することができる。一実施形態によれば、平均厚さの変化は、約３％以下、約２％以下、約１％以下、あるいは約０．８％以下など、約４％以下である。

また、特定の場合、風化摩耗試験中の軸受本体の減摩層に対する摩耗の総量は、他の従来の軸受と比較して限定され得る。例えば、摩耗の総量は、少なくとも１５，０００サイクルあるいは少なくとも２０，０００サイクルにつき約６０００μｍ未満であり得る。他の場合、摩耗の総量は、少なくとも２０，０００サイクルなどの少なくとも１５，０００サイクルにつき、約５９００μｍ以下、約５８００μｍ以下、約５５００μｍ以下、約５０００μｍ以下、約４５００μｍ以下、約４０００μｍ以下、約３５００μｍ以下、約３０００μｍ以下、約２５００μｍ以下、あるいは約２０００μｍ以下など、比較的少なくなり得る。

本明細書の実施形態の軸受部材は、長期間にわたって改善されたしゅう動品質を有し得る。例えば、軸受部材は、振動試験中、少なくとも１５，０００サイクルにつき約３００Ｎ以下の平均摩擦力を有し得る。振動試験では、約１１日間の試験で約３０年間の使用をシミュレートするために、システムのトルクを監視しながら、制御された条件下で軸受部材を軸に対して連続的に回転させる。試験パラメータの詳細は、実施例において提供される。特定の場合、軸受部材は、振動試験中、少なくとも１５，０００サイクルにつき、約２８０Ｎ以下、約２７０Ｎ以下、約２６０Ｎ以下、あるいは約２５０Ｎ以下など、約２９０Ｎ以下の平均摩擦力を示した。さらに、本明細書の実施形態の軸受部材は、振動試験中、少なくとも１５，０００サイクルにつき、少なくとも約１５０Ｎ、あるいは少なくとも約２００Ｎなど、少なくとも約１００Ｎの平均摩擦力を有し得る。本明細書の実施形態の軸受部材は、上記のいずれかの最小値と最大値との間の範囲内の平均摩擦力を有し得ることが分かるであろう。

特定の軸受部材について、振動試験中の平均摩擦力は、少なくとも２０，０００サイクルにつき約３００Ｎ以下であり得る。他の場合、平均摩擦力は、振動試験中、少なくとも２０，０００サイクルにつき、約２９０Ｎ以下、約２８０Ｎ以下、約２７０Ｎ以下、約２６０Ｎ以下、あるいは約２５０Ｎ以下など、比較的小さくなり得る。さらに、本明細書の実施形態の軸受部材は、振動試験中、少なくとも２０，０００サイクルにつき、少なくとも約１５０Ｎ、あるいは少なくとも約２００Ｎなど、少なくとも約１００Ｎの平均摩擦力を有し得る。本明細書の実施形態の軸受部材は、上記のいずれかの最小値と最大値との間の範囲内の平均摩擦力を有し得ることが分かるであろう。

さらに、本明細書の実施形態の軸受物品は、特定の最小数のサイクルおよび持続時間での振動試験条件下で平均摩擦係数によって測定した際に改善されたしゅう動特性を有し得る。例えば、本明細書の実施形態の特定の軸受物品は、振動試験中、少なくとも１５，０００サイクルにつき、約０．０９以下、約０．０８以下、約０．０７以下、あるいは約０．０６以下など、約０．１以下の平均摩擦係数を示した。さらに、本明細書の実施形態の軸受部材は、振動試験中、少なくとも１５，０００サイクルにつき、少なくとも約０．０２、あるいは少なくとも約０．０３など、少なくとも約０．０１の平均摩擦係数を有し得る。本明細書の実施形態の軸受部材は、上記のいずれかの最小値と最大値との間の範囲内の平均摩擦係数を有し得ることが分かるであろう。

本明細書の実施形態の軸受物品は、特定の最小数のサイクルおよび持続時間での振動試験条件下で平均摩擦係数によって測定した際に改善されたしゅう動特性を有し得る。例えば、本明細書の実施形態の特定の軸受物品は、振動試験中、少なくとも２０，０００サイクルにつき、約０．０９以下、約０．０８以下、約０．０７以下、あるいは約０．０６以下など、約０．１以下の平均摩擦係数を示した。さらに、本明細書の実施形態の軸受部材は、振動試験中、少なくとも２０，０００サイクルにつき、少なくとも約０．０２、あるいは少なくとも約０．０３など、少なくとも約０．０１の平均摩擦係数を有し得る。本明細書の実施形態の軸受部材は、上記のいずれかの最小値と最大値との間の範囲内の平均摩擦係数を有し得ることが分かるであろう。

特定の場合、軸受部材は、少なくとも１５，０００サイクル、あるいは少なくとも２０，０００サイクルにつき、約０．０４０〜約０．０５８の範囲内、あるいは約０．０４〜約０．０５７の範囲内など、約０．０４〜約０．０５９の範囲内の平均摩擦係数を有し得る。

単純な環状ブッシングの形態の３組の軸受部材を、本明細書の実施形態にしたがって形成する。鋼基材、フルオロポリマーベースの材料の中間層、およびＰＴＦＥの減摩層を有する試料１を形成する。剛性材料用の鋼基材、フルオロポリマーベースの材料の中間層、およびＰＴＦＥの減摩層で試料２を形成する。試料３は、剛性材料用の鋼基材、フルオロポリマーベースの材料の中間層、およびＰＴＦＥの減摩層を有する。特に、試料３は、剛性材料を覆う耐食性層を含む。

従来のブッシング試料（ＣＳ１）は、ＤｕＰｏｎｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手され、Ｄｅｒｌｉｎ（登録商標）ブッシングとして入手可能である。

さらに、従来のブッシング試料（ＣＳ２）は、Ｋｏｌｂｅｎｓｃｈｍｉｄｔ Ｃｏｒｐｏｒｔｉｏｎから入手可能なＰｅｒｍａｇｌｉｄｅ（登録商標）軸受であり、厚さ約０．００２ｍｍのスズの表面保護層を有する鋼バッキングで形成される。軸受は、厚さ約２５μｍのＰＴＦＥおよびＺｎＳのしゅう動層、ならびに厚さ約０．０３ｍｍのＰＴＦＥベースの化合物の上層を有する。

耐食性および腐食環境に対する耐性を試験するために、標準腐食試験ＩＳＯ ９２２７：２００６に準拠して、全ての試料に塩水噴霧試験を行う。上記の試料（試料１〜３、ＣＳ１、およびＣＳ２）の各々を、１９２時間、塩水噴霧浴に入れ、３５℃±２℃で５０±５ｇ／ｌの濃度の塩を含む塩溶液に曝す。図７〜９は、塩水噴霧試験の完了後の試料１、試料２、および試料３のそれぞれの軸受部材の画像を提供する。図１０〜１１は、塩水噴霧試験を行った後の試料ＣＳ１およびＣＳ２の軸受部材の画像を含む。明らかに示されるように、本明細書の実施形態の試料１〜３は、腐食、さび、亀裂、または他の物理的に観察可能な欠陥の明らかな兆候を有さない減摩層５０３を示す。これに対し、試料ＣＳ１およびＣＳ２は、かなりの腐食の兆候を明らかに示す。図１０のＣＳ１は、領域１００１において亀裂が入り、腐食した減摩層５０３を有する。同様に、より大きな程度で、図１１の試料ＣＳ２は、領域１１０１において減摩層の全幅にわたってさびおよび亀裂を示す。

塩水噴霧試験が完了した後、試料１、試料２、試料ＣＳ１、および試料ＣＳ２に風化摩耗速度試験を行う。図１２に示されるように風化摩耗速度試験を設定する。試験条件が、以下の表１に示される。試験は、約３０年間の摩耗をシミュレートするために、軸受部材内において、軸方向に沿ってＨｏｍｍｅｌ試験装置によって測定した際に、２．２９μｍの平均表面粗度（Ｒａ）および２０．７６の表面粗度（Ｒｍａｘ）を有する、軸（長さ３０ｍｍ、直径１１．６ｍｍ）の回転を含んでいた。

試験の結果が、以下の表２に提供される。特に、測定される摩耗速度、全摩耗、および摩擦係数（ＣＯＦ）が報告される。示されるように、試料１および２の摩耗速度および摩耗の総量が、試料ＣＳ１およびＣＳ２の摩耗速度および全摩耗より良好であり、これは、試料１および２の腐食により摺動能力が限られることを示す。試料１および２の摩擦係数はまた、いずれの場合も試料ＣＳ１およびＣＳ２の摩擦係数より低く、これは、腐食環境が、試料１および２より試料ＣＳ１およびＣＳ２に対して大きい影響を与えることを示している。したがって、試料１および２は、従来の試料と比較して、腐食環境に曝された後に改善された寿命、動作効率、および改善された耐摩耗性を示す。

実施例２
また、３０年間のシミュレート時間にわたって動作効率および摩耗特性を測定するために、試料１に振動試験を行う。試験の設定および試験パラメータは、実施例１に示される風化耐摩耗性試験と同じであるが、ただし、試料１を腐食環境に曝さない。

図１３は、試料１の振動試験全体のサイクル数に対する摩擦トルクのグラフを含む。示されるように、試験全体を通して、試料１は平均トルクの変化をそれほど示さない。試料１は、２４９Ｎの平均摩擦力および０．０５７の平均摩擦係数を有することが計算される。

図１４は、振動試験中の試料１のサイクル数に対する摩耗信号（μｍ）のグラフを含む。摩耗深さを、マイクロメートルで計算した。ここで、試験前の減摩層の平均壁厚が１．５６８ｍｍであり、２０，０００サイクルの試験後の減摩層の平均壁厚が１．５５８ｍｍであり、０．０１ｍｍの変化であった。試験中の試料１の摩耗速度は、減摩層の元の壁厚の０．６％であった。明らかに、試料１は、効率的なしゅう動能力および非常に低い摩耗を示す。

本明細書の実施形態は、連結継手内で軸受部材を用いることができる連結継手を有する発電構造に関する。軸受部材は、剛性材料、減摩材料、および剛性材料と減摩材料との間に配置される中間材料を含む複合体で作製される本体を有し得る。本明細書の実施形態の軸受部材は、当業界で求められる、特定の剛性材料、剛性材料の厚さ、特定の中間材料、中間材料の厚さ、特定の減摩材料、剛性材料の厚さ、軸受部材の寸法、および特定の機械的特性（例えば、剛性）、および化学的不活性を含む、特徴の１つ以上の組合せを用いることができる。特に、本明細書の実施形態の軸受部材は、耐食性、耐摩耗性、およびスティックスリップ性能特性などの機械的特性の特定の組合せを有することができ、これは、従来の軸受部材に対する改良点である。

一般に、従来技術の発電構造には、単純なブッシングなどの形態の特定の複合軸受部材が組み込まれ得る。しかしながら、本明細書の実施形態の軸受部材は、特に太陽光発電産業において、発電構造における従来技術の軸受部材の多くに取って代わった。実際、本明細書の実施形態の軸受部材は、特定の再生可能エネルギー資源産業における市場で現在かなりの割合を占める形で、多くの従来の軸受に取って代わった。

上記は特徴の組合せを説明しており、これらの特徴を様々な方法で組み合わせて、実施形態の結合される接着性物品を説明し、規定することができる。本明細書は、特徴の階層を記載することを意図するものではなく、本発明を規定するために１つ以上の方法で組み合わせることが可能な様々な特徴を記載することを意図するものである。

上記において、特定の実施形態および特定の構成要素の連結への言及は例示的なものである。結合または連結されている構成要素への言及は、本明細書に説明される方法を行うために、分かるであろうように１つ以上の介在する構成要素を介した前記構成要素間の直接の連結または間接的な連結のいずれかを開示することが意図されることが分かるであろう。したがって、上に開示される主題は、例示的なものとみなされるべきであり、限定されるものとみなされるべきではなく、添付の特許請求の範囲が、本発明の真の範囲内に含まれる全てのこのような変更、向上、および他の実施形態を包含することが意図されている。したがって、法律により認められる最大限の範囲まで、本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲およびその均等物の可能な限り最も広い解釈によって決定されるべきであり、上記の詳細な説明によって制限も限定もされるべきではない。

本開示の要約書は、特許請求の範囲またはその意味を解釈または限定するために用いられるものではないという理解の下で提供される。さらに、上記の詳細な説明において、様々な特徴が、本開示を整理するために、まとめられるか、または１つの実施形態に記載されることがある。本開示は、権利請求される実施形態が、各請求項に明確に記載されるより多くの特徴を必要とするという意図を反映するものと解釈されない。むしろ、以下の特許請求の範囲が反映するように、本発明の主題は、開示される実施形態のいずれの全ての特徴より少ないことが意図され得る。したがって、以下の特許請求の範囲は、各請求項が別々に権利請求される主題を規定するものとしてそれ自体で成り立っている状態で、詳細な説明に組み込まれる。

Claims (11)

1. 基部と前記基部に連結されるエネルギー変換構造と前記基部と前記エネルギー変換構造との間の連結継手とを含む、再生可能エネルギー源から発電するための発電構造であって、前記連結継手が、剛性材料と、前記剛性材料を覆う減摩材料と、前記剛性材料と前記減摩材料との間に配置される中間材料と、を有する複合材料を含む本体を有する軸受部材を含み、前記剛性材料が、アルミニウムおよびステンレス鋼からなる群から選択される材料を含み、前記中間材料が、式
   

   

   −ＣＯＯＨおよび／または−ＣＯＯＲ（式中、前記基Ｒが、１〜２０個の炭素原子を有する環状または直鎖状有機基である）の官能基を有する少なくとも１種の官能化熱可塑性ポリマーを含み、前記官能基が、少なくとも１種の変性試薬を加えることによって、前記熱可塑性ポリマーに組み込まれ、
   耐食性コーティングが、前記本体を形成する全ての面を覆い、前記耐食性コーティングが、エポキシ樹脂層を含む構造。
2. 前記軸受部材が、ブッシングを含む、請求項１に記載の構造。
3. 前記軸受部材が、円筒形を有する本体を含む、請求項１に記載の構造。
4. 前記エネルギー変換構造が、風力、太陽光、水力、地熱、およびそれらの組合せからなる自然エネルギー源の群から選択される自然エネルギー源から電気エネルギーを生成するように構成される、請求項１に記載の構造。
5. 前記剛性材料が、冷間圧延ステンレス鋼およびマット亜鉛めっきステンレス鋼からなる群から選択される材料を含む、請求項１に記載の構造。
6. 前記複合材料が積層構造であり、前記剛性材料が層であり、前記中間材料が、前記剛性材料の表面に直接結合される層である、請求項１に記載の構造。
7. 基部と前記基部に対するソーラーパネルの移動を可能にするように構成される連結継手において前記基部に連結されるソーラーパネルとを含む、再生可能エネルギー源から発電するための発電構造であって、前記連結継手が、剛性材料と、前記剛性材料を覆う減摩材料と、前記剛性材料と減摩材料との間に配置される中間材料と、を有する複合材料で作製される本体を有するブッシングを含み、前記剛性材料が、アルミニウムおよびステンレス鋼からなる材料の群から選択される材料を含み、前記減摩材料が、グラファイト、ガラス、およびそれらの組合せからなる材料の群から選択される材料を含み、前記中間材料が、式
   

   

   −ＣＯＯＨおよび／または−ＣＯＯＲ（式中、前記基Ｒが、１〜２０個の炭素原子を有する環状または直鎖状有機基である）の官能基を有する少なくとも１種の官能化熱可塑性ポリマーを含み、前記官能基が、少なくとも１種の変性試薬を加えることによって、前記熱可塑性ポリマーに組み込まれ、
   耐食性コーティングが、前記本体を形成する全ての面を覆い、前記耐食性コーティングが、エポキシ樹脂層を含む、構造。
8. 前記剛性材料が、ステンレス鋼から本質的になる、請求項７に記載の構造。
9. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の構造を含み、エネルギー変換構造の少なくとも一部を移動させるように構成される連結継手を含むエネルギー変換構造と前記連結継手に連結される軸受部材とを含む、再生可能エネルギー源から発電するための発電構造であって、前記軸受部材が、剛性材料と、前記剛性材料を覆う減摩材料とを有する複合材料を含む本体を有し、前記軸受部材が、少なくとも１５，０００サイクルの関節運動につき０．９９μｍ／時以下の風化摩耗速度を含む構造。
10. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の構造を含み、エネルギー変換構造の少なくとも一部を移動させるように構成される連結継手を含むエネルギー変換構造と前記連結継手に連結される軸受部材とを含む、再生可能エネルギー源から発電するための発電構造であって、前記軸受部材が、剛性材料と、前記剛性材料を覆う減摩材料とを有する複合材料を含む本体を有し、標準腐食試験ＩＳＯ ９２２７：２００６に準拠した少なくとも１５０時間にわたる塩水噴霧試験の後、前記減摩材料に観察可能な欠陥が実質的にない構造。
11. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の構造を含み、エネルギー変換構造の少なくとも一部を移動させるように構成される連結継手を含むエネルギー変換構造と前記連結継手に連結される軸受部材とを含む、再生可能エネルギー源から発電するための発電構造であって、前記軸受部材が、剛性材料と、前記剛性材料を覆う減摩材料とを有する複合材料を含む本体を有し、前記軸受部材が、振動試験中、少なくとも１５，０００サイクルにつき３００Ｎ以下の平均摩擦力を含む構造。

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