JPH04365879A - 受圧部材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

［発明の目的］

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は受圧部材に係り、特に歯
車やベアリングなどのように他の部材と摺接して表面に
圧力を受ける受圧部材に関する。

【０００２】

【従来の技術】歯車や軸受などの受圧部材は、歯面や軸
受面などの受圧面が摩擦や焼付けなどを起こしやすいこ
とが知られている。そして、受圧面の耐摩耗性，耐焼付
性を向上させるための手段として、受圧表面に硬質材あ
るいは軟質材を被覆するなどの処理が行われている。

【０００３】硬質材を用いた保護層の形成は、浸炭焼入
や窒化，クロムメッキ，ＴｉＮ被覆処理などにより行わ
れる。そして、硬質材自体の耐摩耗性により母材を保護
する効果を発揮する。このような硬い保護層は片当りを
吸収しにくく、ミスアライメントによって損傷しやすい
。

【０００４】一方、軟質材を用いた保護層の形成は、銅
や鉛などを被覆処理することにより行われる。そして、
受圧時に軟質材が剪断変形することで摩擦を小さくして
母材を保護する効果を発揮する。

【０００５】特に軟質被覆材は、潤滑油やグリースが使
用できない特殊な環境（真空中，高温下など）での潤滑
材として用いることが可能であるため、広範囲な技術分
野で活用されている。この場合、潤滑材として二硫化モ
リブデン，二硫化タングステン，黒鉛，あるいはＰＴＦ
Ｅ（ポリテトラフルオロエチレン）などの無機・有機潤
滑性物質が選択されることが多い。

【０００６】しかしながら軟質材からなる保護層は、ほ
とんどが厚さ１０−１μｍから数百μｍ程度の非常に薄
い層として用いられている。これは、厚い層を形成する
のが技術的に困難であること、層が厚いと母材の靭性や
強度に影響を与えてしまうこと、あるいは層が厚いと層
が破壊しやすく逆効果になること、などの理由による。

【０００７】そして、上記のように薄い保護層であると
、摺接する部材どうしのミスアラインメントによって受
圧時に片当りが発生したような場合、面圧が局部的に増
大することによる過度の摩擦や焼付けを避けることがで
きなくなってしまう。特に軟質材は過大な面圧に弱く、
片当りの部分から破損してしまって摩擦や焼付きの影響
が顕著に現れてしまうことになる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】以上のように従来の軟
質材からなる保護層は、ほとんどが厚さ１０−１μｍか
ら数百μｍ程度の非常に薄い層として用いられている。 そのため、摺接する部材どうしのミスアラインメントに
よって受圧時に片当りが発生したような場合、面圧が局
部的に増大することによる過度の摩擦や焼付けを避ける
ことができなくなってしまう。特に軟質材は過大な面圧
に弱く、片当りの部分から破損してしまって摩擦や焼付
きの影響が顕著に現れてしまうことになる。本発明は上
記の問題に鑑みてなされたものであり、片当りに対する
耐久性が高く、十分な耐摩耗性を有した受圧部材の提供
を目的とするものである。 ［発明の構成］

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明においては、軟質材からなる軟質層と、この
軟質層の表面に離散的に形成される硬質材とを有し、前
記硬質材を介して前記軟質層が圧力を受けるように構成
された受圧部材とした。

【００１０】

【作用】このような受圧部材を採用することにより、離
散的に形成された硬質材が外部から荷重を受けた際、片
当りによって面圧が大となった部分の硬質材は軟質層中
に沈下し、それ以外の硬質材は沈下量が小さく抑えられ
る。

【００１１】このように、受圧部材が外部の力によって
適当に変形するため、受圧部材の面圧は全体として均一
に保たれる。そして結果的に受圧部材の片当りが緩和さ
れて耐摩耗性が向上する。

【００１２】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の受圧部材の実
施例について説明する。

【００１３】図１は本発明の第１の実施例に係る受圧部
材を示す断面図である。同図において受圧部材１は、鉄
系の材料からなる母材２を有している。母材２の表面に
は、アルミニウムメッキからなる厚さ６０μｍ　程度の
軟質層３（軟質材）が形成されている。さらに軟質層３
の表面にはアルミニウムの陽極酸化膜群４（硬質材）が
離散的に形成されている。この陽極酸化膜群４が最表面
に位置し、外部から直接圧力を受けるように構成される
。

【００１４】陽極酸化膜群４の形成方法としては、例え
ば図３に示す受圧部材１の平面図のように、軟質層３の
表面を数μｍ　程度の隙間をおいて網状にマスキングす
ることによって行われる。形成された各陽極酸化膜４ａ
の大きさは、数十μｍ　程度に設定されている。なお、
これらの隙間，大きさについてはその製作性や用途に応
じて種々選択することができる。

【００１５】また、一般に陽極酸化膜はその形成後に熱
応力によってひび割れたりすることがあるが、このひび
割れを隙間とみなして利用するようにすれば、マスキン
グなどの工程を省略することもできる。以上のように構
成された本実施例に係る受圧部材１の作用について説明
する。

【００１６】図２は受圧部材１が外部から圧力を受けて
変形した様子を示したものである。同図に示すように、
圧力を受けた部分の陽極酸化膜４ａのみが軟質層３内に
沈下するように変形する。陽極酸化膜４ａの沈下の度合
いは、受けた圧力に応じて様々である。

【００１７】このように、受圧部材１が受けた圧力は、
該当部位の陽極酸化膜４ａが軟質層３内に沈下すること
により吸収される。したがって、軟質層３から陽極酸化
膜群４が剥離することがなく、受圧部材１の耐摩耗性が
向上する。一方、図４に示すように、受圧部材１の受圧
表面をポーラスクロムメッキにより形成する方法もある
。

【００１８】この場合、図４（ａ）　に示すように、ま
ず軟質層３の表面にクロムメッキ５を施す。続いてポー
ラスクロムメッキを採用して同図（ｂ）　のようにクロ
ムメッキ５を電解的にエッチングし、仕上げ面の微細な
割れ目や小穴を徐々に溶解させる。これによってクロム
メッキ５は軟質層の表面に離散的に形成されることにな
る。また、エッチング時間を適当に制御することにより
、上記割れ目の隙間や深さを所望の寸法とすることがで
きる。

【００１９】なお、図５（ａ）　に示すように、陽極酸
化膜４ａの表面にさらに二硫化モリブデンの焼成被膜な
どの固体潤滑材から成る保護層６を形成してもよい。こ
のような受圧部材１によれば、潤滑油やグリースが使用
できない環境（真空中，高温下）でも受圧部材として十
分に機能を発揮することができる。また、保護層６が母
材２に直に形成される場合よりも片当たりの影響を小さ
く抑えることができる。

【００２０】また、図５（ａ）　では陽極酸化膜４ａ上
にのみ保護層６が形成されているが、図５（ｂ）　に示
すように、受圧部材１の表面全体に保護層６を施したも
のであってもよい。

【００２１】図６，７は本発明の他の実施例を示すもの
である。図６では銀合金メッキなどの軟質層３の表面に
硬質カーボンなどの硬質粒７を埋め込み、さらにその表
面を研磨して硬質粒７表面を平坦にすることにより受圧
部材１を構成している。

【００２２】また、図７では例えば銅合金被膜からなる
軟質層３の表面より内部数μｍ　の位置に硬質粒７を埋
め込むことにより受圧部材１を構成している。製作方法
としては、図６に示した受圧部材１の表面に更に、下部
の軟質層３と同一材料からなる軟質層８を被覆するなど
の方法を挙げることができる。ここで硬質粒７上の表面
金属は、初期なじみ用としての役割を持ち、硬質粒７の
沈降によって表面形状が変化するまでの間、部材の焼き
付けを防止する機能を発揮する。もちろん、図６，７の
受圧部材１の表面に固体潤滑材を形成することもできる
。 以上説明した受圧部材１は、歯車の歯面，あるいはベア
リングのボールなどに利用することができる。なお、本
発明の受圧部材は上記の各実施例に限定されるものでは
なく、特に受圧部材１の構成材料については任意に選択
することができるものである。

【００２３】例えば、軟質層としては、金，銀，銅，鉛
，亜鉛，すず，アルミニウム，ニッケルやこれらの合金
を利用したり、あるいはプラスチックを利用することが
可能である。また、硬質材としては、クロム，カーボン
，セラミックスやこれらの合金を利用することが可能で
ある。

【００２４】また、保護層としては、二硫化モリブデン
，二硫化タングステン，黒鉛，ＰＴＦＥ（ポリテトラフ
ルオロエチレン重合体），チッ化ホウ素，フッ素，フッ
化黒鉛，その他フッ化物，金属酸化物などの少なくとも
一つが含有したものを利用することが可能である。

【００２５】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、受圧部材
が外部の力によって適当に変形するために受圧部材の面
圧は全体として均一に保たれ、結果的に受圧部材の片当
りが緩和されて耐摩耗性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明係る受圧部材を示す断面図。

【図２】図１の受圧部材が外部から圧力を受けて変形し
た様子を示す断面図。

【図３】図１の受圧部材の平面図。

【図４】受圧部材の受圧表面をポーラスクロムメッキに
より形成する方法を示す断面図。

【図５】受圧部材の受圧表面に保護層を形成した状態を
示す断面図。

【図６】本発明の受圧部材の他の実施例を示す断面図。

【図７】本発明の受圧部材の他の実施例を示す断面図。

【符号の説明】

１　　受圧部材 ２　　母材 ３　　軟質層 ４　　陽極酸化膜群（硬質材） ５　　クロムメッキ（硬質材） ６　　二硫化モリブデンの焼成被膜（保護層）７　　硬
質カーボンなどの硬質粒（硬質材）８　　軟質層

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】軟質材からなる軟質層と、この軟質層の表
   面に離散的に形成される硬質材とを有し、前記硬質材を
   介して前記軟質層が圧力を受けるように構成されたこと
   を特徴とする受圧部材。
2. 【請求項２】硬質材の表面にさらに軟質層を形成したこ
   とを特徴とする請求項１記載の受圧部材。
3. 【請求項３】受圧部材の表面に固体潤滑材を形成したこ
   とを特徴とする請求項１記載の受圧部材。