JP7293357B2 - 滑り軸受および滑り軸受のための軸受要素の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、滑り軸受、特に、ピボット軸受の形態の滑り軸受に関する。本発明はさらに、滑り軸受のための軸受要素の製造方法に関する。

とりわけ、滑り軸受ブッシュとして、リニアガイドの一部として、またはピボット軸受リングとして構成され得る滑り構造を有する構成要素が、例えば、ＤＥ １０ ２０１４ ２２４ ３１０ Ａ１に開示されている。構成要素の滑り構造が、基体および少なくとも基体の部位に配置された滑り層を備える。プラスチックが、基体の材料として提供される。滑り層は一方、無機材料を有する。これは、金属または非金属材料、例えばチタン、窒化チタン、ダイヤモンド様炭素（ＤＬＣ）、銀、金、クロム、窒化クロムまたはタングステンであり得る。ＤＥ １０ ２０１４ ２２４ ３１０ Ａ１による装置の滑り構造は、任意選択的に折り曲げ構造を有する。この折り曲げ構造は、潤滑媒体のための貯蔵器を提供することを企図されている。

ＤＥ １０ ２０１４ １０７ ０３６ Ａ１から、被覆されたチタン球を有するピボット軸受が知られている。ピボット軸受は、ブッシュ内に回転可能に配置され、ＤＬＣ被覆で提供され得る内側リングを備える。フィルムの形態の潤滑剤が、内側リングとブッシュとの間に配置され得る。

ＤＥ １０ ２００８ ０３７ ８７１ Ａ１には、内側保護層および外側走行層から成る複数の層を有する滑り要素について記載されている。保護層は、例えば、ＤＬＣ、Ｍｅ－ＤＬＣ、特にＷ－ＤＬＣ、Ｔｉ－ＤＬＣまたはＣｒ－ＤＬＣ、窒化ケイ素またはこれらの材料の混合物を含有し得る。保護層は、複数のくぼみおよび隆起を有する構造化面上に位置し得る。とりわけ、結合被覆層が保護層を覆う走行層として提案される。ＤＥ １０ ２００８ ０３７ ８７１ Ａ１によると、金属を含有する走行層を使用することも可能である。

ＷＯ ２００６／０９３３１９ Ａ１には、圧縮器の利用のために企図されており、封止および貯蔵特性を有するように企図されている配置について記載されている。この配置の１つの構成要素がダイヤモンド様被覆とともに提供される。

ＤＥ １００ ６１ ３９７ Ａ１では、液体または油で潤滑された滑り軸受において遊星車軸上に取り付けられている遊星伝動、遊星歯車が開示されている。これらの滑り軸受は、硬質材料軸受面を有する。セラミック、硬質金属および冷間加工鋼は、潜在的な硬質材料と呼ばれる。

ＤＥ ６９ ３３０ １０ Ｕから、スリーブが浮動するように取り付けられている外側リングを有するピボット軸受が知られている。このスリーブは、片側で、すなわち、外側リングから離れて面している内側で、ポリテトラフルオロエチレン（ｐｏｌｙｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ、ＰＴＦＥ）被覆されている。

別のピボット軸受が、ＤＥ １０ ２００４ ０４１ ０８４ Ｂ４において開示されている。このピボット軸受は、半分に分割された外側リングを有し、その内面が内側リングの表面に適合されている。外側リングの２つの半分は仕切りによって互いに接続されている。仕切りは金属リングの形態であるか、または繊維複合材料から巻き付けられ得る。

ＤＥ １０ ２００７ ０５３ ５２９ Ａ１およびＤＥ １０ ２００７ ０５３ ５２８ Ａ１から、取り外し可能な滑りライニングを有する滑り軸受が知られている。

本発明の目的は、言及される従来技術と比較してさらに開発されている滑り軸受を特定することであり、合理的かつ環境に優しい製造の選択肢が提供される。

本発明によれば、この目的は、請求項１の特徴を有する滑り軸受けによって達成される。特に、滑り軸受はピボット軸受である。目的はまた、請求項１０に記載の滑り軸受要素の製造方法によっても達成される。以下に、本発明の実施形態および利点がまた、この軸受要素を備える軸受要素および滑り軸受について適用される。

滑り軸受の部品は、多層状に被覆されている第１の軸受要素であって、内層が気相蒸着法によって第１の軸受要素の基材上に蒸着されており、内層が構造を有し、外層が内層の構造をならすＰＴＦＥ含浸層として構成されている、第１の軸受要素、ならびにＰＴＦＥ繊維補強プラスチックから形成されているか、またはＰＴＦＥ含有滑りライニングを有する第２の軸受要素である。

第１の軸受要素の内層の構造は本明細書において、第１の軸受要素の基材の表面構造に適合され、例えば、互いに離間している個別のくぼみの形態である。

本発明によると、内層は気相蒸着法によって第１の軸受要素の基材上に蒸着されている。気相蒸着法（ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）の用語は、ＰＶＤ（物理的気相蒸着）法、ＰＡＣＶＤ（プラズマ支援化学的気相蒸着、ｐｌａｓｍａ－ａｓｓｉｓｔｅｄ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、ＰＥＣＶＤ（プラズマ強化化学的気相蒸着、ｐｌａｓｍａ－ｅｎｈａｎｃｅｄ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法およびＣＶＤ（化学的気相蒸着、ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法を含む。これらすべての蒸着法が共通に有するのは、優先時に主に使用されていた硬質クロムメッキとは対照的に、層がクロム（ＶＩ）を含有する物質を使用することなく軸受要素上に蒸着されることである。

ＰＴＦＥ含浸層は、独占的に、または少なくとも９８％、特に少なくとも９９％、ポリテトラフルオロエチレンから形成されている層である。ＰＴＦＥ含浸層はしたがって、熱可塑性樹脂においてＰＴＦＥを含有する結合被覆層の形態の従来技術（ＤＥ １０ ２００８ ０３７ ８７１ Ａ１）において説明された走行層とは異なる。

第１の軸受要素の内層は、ダイヤモンド様非晶質炭素層、すなわち、ＤＬＣ（ダイヤモンド様炭素、ｄｉａｍｏｎｄ－ｌｉｋｅ ｃａｒｂｏｎ）層としての１つの潜在的な構成において存在する。これは、概してａ－Ｃ：Ｈとして指定される水素含有非晶質炭素層であり得る。

滑り軸受の第１の軸受要素の内層は、炭素層である場合、金属および／または非金属ドーピングを有する。概して、金属含有炭素層はａ－Ｃ：Ｈ：Ｍｅとして指定される。金属Ｍｅは、例えば、タングステン、チタン、ケイ素またはタンタルである。ドーピング元素としてタングステンを有し、指定ａ－Ｃ：Ｈ：Ｗが生じる。Ｘが非金属を表し、ａ－Ｃ：Ｈ：Ｘとして指定された非金属を含有する被覆がまた、使用され得る。

ドープされた炭素層の代替物として、概してａ－Ｃまたはｔａ－Ｃとして指定される水素を含有しない炭素層がまた、第１の軸受要素の内層として使用され得る。

ＣＶＤダイヤモンド層の蒸着に関して、滑り軸受の第１の軸受要素によって可能であるように、技術的背景についてＥＰ ０ ４８７ ８９７ Ｂ１が参照される。

真空蒸着法、特にＰＶＤ法により、金属層がまた、炭素層の代替物として第１の軸受要素上に蒸着され得る。これは、単一の要素または合金から作製された層のいずれかであり得る。第１の軸受要素上の被覆の内層を形成するために任意の所望の組み合わせにおいて使用され得る要素の例として、クロム、銅、亜鉛および錫が挙げられる。例えば、内層は銅、真鍮または白色合金層である。

内層が窒化性、炭化性もしくは酸化性硬質材料の形態の硬質材料を含有するか、または、それから完全に形成され、硬質材料層として存在する構成がまた、実装され得る。例として、ＴｉＮ、ＴｉＣＮ、Ａｌ_２Ｏ_３、ＴｉＡｌＮ、ＣｒＮおよびＡｌＣｒＮが挙げられる。これらの材料のうちの２つ以上を含む、任意選択的にドーピング（複数可）を有する混合形態はまた、第１の軸受要素の内層として好適である。

内層の好ましい材料は、Ｔｒｉｏｎｄｕｒ ＭＮとして出願によって提示されるＭｏＮ／Ｃｕである。このように、ＭｏＮおよび銅が薄い交互に層状に蒸着され、その結果、内層が層シーケンスによって形成される。ＰＴＦＥ含浸層は次いで、外層としてその上部に形成される。

第１の軸受要素の多層被覆の内層の上述の構成要素のすべては、任意の所望の方法で互いに組み合わせられ得る。すべての場合において、内層の硬度は、使用される測定方法に関わらず、ＰＴＦＥ含浸層の硬度よりもはるかに大きい。ＰＴＦＥ含浸層は、滑り軸受の動作中に生じる粒子、特に摩耗により生じる粒子の吸収の可能性を提示し、内層の構造がこのような粒子の受容のための空間を提供する。ＰＴＦＥ含浸層の潜在的な個別の損傷に関わらず、ＰＴＦＥによって形成された滑り軸受面は、滑り軸受の動作中、大部分が損傷を受けないままであり、自己回復効果がまたＰＴＦＥ含浸層内に存在する。

第１の軸受要素は、好ましくは、金属、特に鋼から作製されるように構成される。

第１の変形例において、第２の軸受要素は、特に巻き付けられたＰＴＦＥ繊維によって補強され、プラスチックによって完全に作製される。ＰＴＦＥ繊維に加え、特にプラスチック、金属、ガラス、炭素またはセラミックから作製された支持繊維がまた存在し得、これらは単独で、または互いの任意の所望の組み合わせで存在し得る。
第２の変形例において、第２の軸受要素は好ましくは、滑りライニングとともに提供される金属軸受要素である。滑りライニングは、特に金属の第２の軸受要素に接着され、ＰＴＦＥ繊維によって補強される。織り込まれた織物、編み込まれた織物などのテキスタイル材料が滑りライニングを補強するために繊維として概して使用される。ＰＴＦＥ繊維に加え、特に別のプラスチック、金属、ガラス、炭素またはセラミックから作製された支持繊維が存在し得、これらは単独で、または互いの任意の所望の組み合わせで存在し得る。好ましい実施形態において、滑りライニングは樹脂マトリックスにおいてＰＴＦＥ織物を含有する。

代替的に、滑りライニングは、ＰＴＦＥ層とともに提供される焼結青銅の層を有し、その結果、金属ポリマー複合材料が滑り接触の領域に存在する。

第１の軸受要素は、ピボット軸受の内側リングまたは外側リングであり得る。特に、内側リングおよび／または外側リングは、鋼で作製される。したがって、内側リングは好ましくは被覆を有し、外側リングは滑りライニングを有するか、またはＰＴＦＥ繊維によって補強されたプラスチックから作製される。しかし、反対の配置がまた可能である。

以下では、本発明の例示的な実施形態が、図面によって、より詳細に説明される。

本発明による滑り軸受の断面略図を示す。 略図による、滑り接触の領域における図１の拡大図を示す。 図２に類似の図による、図１による装置の滑り軸受の詳細な構造を示す。

全ての図において、相互に対応する部品または基本的に同じ効果を有する部品には同じ参照符号が付されている。

図１の参照番号１によって全体で特定された滑り軸受、すなわちピボット軸受は、第１の、内側軸受要素２および第２の、外側軸受要素３から形成される。第１の軸受要素２は、接続部（図示せず）との接続のための中央開口部４を有する。第１の軸受要素２は、凸部外面８上に内層９および外層１０（図３を参照）を備える被覆５を有する。第２の軸受要素３は、凹部内面７上に滑りライニング６を有する。

図２は、滑り接触の領域における図１からの拡大図を示す。第１の軸受要素２は被覆５とともに提供され、第２の軸受要素３は滑りライニング６とともに提供され、それらはその硬度に関して互いに大きく異なる。例えば、被覆５は硬質材料層の形態の内層９を備え、第２の軸受要素３に接着されている滑りライニング６は、例えば、樹脂マトリックスにおけるＰＴＦＥ織物を含有する。

図１～３による滑り軸受１の作製の上で、クロムＶＩ含有電解質は必要とされない。むしろ、内層９はまず、気相蒸着によって、第１の軸受要素２の基材上に蒸着される。基材は、本明細書では金属であるように、特に鋼によって作製されるように構成される。内層９は、実質的に均一の厚さを有する。結果として、内層９の表面は、くぼみ１１を構造として有する基材の所与の構造に適合する。

内層９が軸受要素２の金属基材の表面上に直接蒸着された後、ＰＴＦＥ含浸層が内層９に外層１０として適用される。構造１１として存在する内層９の凸凹およびくぼみ１１は、ＰＴＦＥ含浸層によってならされ、その結果、軸受要素２の平滑な、この例では球状の外面が生じる。

多層状に被覆された第１の軸受要素２とは対照的に、第２の軸受要素３は、接着されている滑りライニング６とともに提供される。この場合、滑りライニング６は、樹脂マトリックスに埋め込まれたＰＴＦＥ織物から、または、焼結青銅およびＰＴＦＥを含有する金属ポリマー複合材料から形成される。全体として、軸受要素３の凹部内面７が滑りライニング６によって形成される。第１の軸受要素２の被覆５は、内面７に接触する凸部外面８を形成する。

１ 滑り軸受、ピボット軸受
２ 軸受要素
３ 軸受要素
４ 開口部
５ 軸受要素２の被覆
６ 軸受要素３の滑りライニング
７ 凹部内面
８ 凸部外面
９ 内層
１０ 外層
１１ 構造、くぼみ

Claims (5)

1. 内側リング及び外側リングの一方である第１の軸受要素（２）と、内側リング及び外側リングの他方であり、前記第１の軸受要素（２）と滑り接触する第２の軸受要素（３）と、を有し、
   前記第１の軸受要素（２）は、多層状に被覆され、内層（９）が気相蒸着法によって前記第１の軸受要素の基材上に蒸着されており、前記内層がくぼみを構造（１１）として有し、外層（１０）が前記内層（９）の構造（１１）をならすＰＴＦＥ含浸層として構成されており、
   前記第２の軸受要素（３）は、滑りライニング（６）を有し、
   前記第１の軸受要素（２）の前記内層（９）が、非晶質炭素層として構成されている、または、炭化性硬質材料および酸化性硬質材料を含有する硬質材料の群から選択される少なくとも１つの硬質材料を含有し、
   前記第２の軸受要素（３）の前記滑りライニング（６）が、樹脂マトリックス中のＰＴＦＥ織物を含有するか、または、焼結青銅およびＰＴＦＥを含む金属ポリマー複合材料を含む、滑り軸受。
2. 前記第１の軸受要素（２）の前記内層（９）が前記非晶質炭素層として構成されており、前記非晶質炭素層が少なくとも１つのドーピング元素を含有することを特徴とする、請求項１に記載の滑り軸受。
3. 前記非晶質炭素層が金属および非金属ドーピング元素を含有することを特徴とする、請求項２に記載の滑り軸受。
4. 前記第１の軸受要素（２）の前記内層（９）が前記非晶質炭素層として構成されており、水素を含有しない炭素層が前記非晶質炭素層として提供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。
5. 前記第１の軸受要素（２）の前記内層（９）が、前記硬質材料を含有し、前記硬質材料が、チタン、アルミニウム、クロム、およびモリブデンの元素のうちの少なくとも１つを含有することを特徴とする、請求項１に記載の滑り軸受。

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