JPH05239647A - 摩擦層及びその製造法 - Google Patents
摩擦層及びその製造法Info
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- C23C16/26—Deposition of carbon only
-
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Abstract
(57)【要約】
【目的】この発明の目的は、カム軸のカム面と、例えば
押出し棒、ドラッグレバ−又は揺れ腕として形成された
対向運動体の基礎材料の表面に被覆される摩擦係数が少
なく、従って磨耗の少ない摩擦層及び該摩擦層の製造法
を提供することにある。 【構成】上記目的を達成するために、本発明では、対向
運動体層は５０乃至９０Ａｔ％の炭素、２乃至２５Ａｔ
％の水素及び残りのＡｔ％の金属により構成される超微
細分散性の非晶の金属・炭素層で形成され、前記炭素は
ダイヤモンドの結合構造を有することによって達成され
る。
押出し棒、ドラッグレバ−又は揺れ腕として形成された
対向運動体の基礎材料の表面に被覆される摩擦係数が少
なく、従って磨耗の少ない摩擦層及び該摩擦層の製造法
を提供することにある。 【構成】上記目的を達成するために、本発明では、対向
運動体層は５０乃至９０Ａｔ％の炭素、２乃至２５Ａｔ
％の水素及び残りのＡｔ％の金属により構成される超微
細分散性の非晶の金属・炭素層で形成され、前記炭素は
ダイヤモンドの結合構造を有することによって達成され
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、カム軸のカム面と、例
えば押出し棒、ドラッグレバ−又は揺れ腕として形成さ
れた対向運動体の基礎材料の表面に被覆されている対向
運動体層とにより構成される摩擦層及び該摩擦層を製造
する方法に関する。
えば押出し棒、ドラッグレバ−又は揺れ腕として形成さ
れた対向運動体の基礎材料の表面に被覆されている対向
運動体層とにより構成される摩擦層及び該摩擦層を製造
する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】窒化状態又は非窒化状態の肌焼き鋼及び
チルド鋳物で製造された例えば押出し棒及びカム軸の、
通常弁制御に用いられる対応部材は、通常高い摩擦係数
従って高い磨耗性を有する。そのためカム面と対向運動
体との間の圧力を高める事は、それが正確な弁制御に望
ましいことであるが、好ましくないことが分かった。
チルド鋳物で製造された例えば押出し棒及びカム軸の、
通常弁制御に用いられる対応部材は、通常高い摩擦係数
従って高い磨耗性を有する。そのためカム面と対向運動
体との間の圧力を高める事は、それが正確な弁制御に望
ましいことであるが、好ましくないことが分かった。
【０００３】
【発明が解決しようとする問題】本発明の課題は、上記
種類の摩擦層を摩擦係数及び磨耗を減じるように形成す
るとともに、改良された摩擦層の製造法を開発すること
である。
種類の摩擦層を摩擦係数及び磨耗を減じるように形成す
るとともに、改良された摩擦層の製造法を開発すること
である。
【０００４】
【課題を解決するための手段】摩擦層に関する上記課題
は、対向運動体層が、５０乃至９０Ａｔ％の炭素、２乃
至２５Ａｔ％の水素及び残りのＡｔ％の金属により構成
される超微細分散性の非晶の金属・炭素層であり、炭素
は部分的にダイヤモンドの結合構造で存在していること
により解決される。
は、対向運動体層が、５０乃至９０Ａｔ％の炭素、２乃
至２５Ａｔ％の水素及び残りのＡｔ％の金属により構成
される超微細分散性の非晶の金属・炭素層であり、炭素
は部分的にダイヤモンドの結合構造で存在していること
により解決される。
【０００５】
【作用及び効果】本発明に基づいて構成された対向運動
体層の特別な利点は、金属の滑り対応部材と接触する際
に摩擦係数が小さいこと、及びエンジンオイルが滑り接
触中に触媒作用で乾燥材料に分解されないことである。
体層の特別な利点は、金属の滑り対応部材と接触する際
に摩擦係数が小さいこと、及びエンジンオイルが滑り接
触中に触媒作用で乾燥材料に分解されないことである。
【０００６】対向運動体層を形成する炭素層は、本発明
に基づいて、種々の方法で製造される。すなわち該炭素
層は金属を含有しないイオン炭素（ｉ−Ｃ）又は非晶炭
化水素（ａ−ＣＨ）を製造するのに用いるプラズマ・Ｃ
ＶＤ法に基づいて製造できる。しかし、ＰＶＤ法、例え
ばスパッタ技術又はＡＲＣ技術でも製造できる。この場
合、同時に、金属が蒸着され、金属・炭化水素（Ｍｅ−
ＣＨ）層とも呼ばれる形成層に含まれる。その際、炭素
は金属とともに金属炭化物を形成するので、層の耐熱性
が高くなる。
に基づいて、種々の方法で製造される。すなわち該炭素
層は金属を含有しないイオン炭素（ｉ−Ｃ）又は非晶炭
化水素（ａ−ＣＨ）を製造するのに用いるプラズマ・Ｃ
ＶＤ法に基づいて製造できる。しかし、ＰＶＤ法、例え
ばスパッタ技術又はＡＲＣ技術でも製造できる。この場
合、同時に、金属が蒸着され、金属・炭化水素（Ｍｅ−
ＣＨ）層とも呼ばれる形成層に含まれる。その際、炭素
は金属とともに金属炭化物を形成するので、層の耐熱性
が高くなる。
【０００７】対向運動体層の金属はチタン、ニオブ、タ
ンタル、クロム、モリブデン、鉄及び／又はタングステ
ンであってもよい。しかし、タングステン、タンタル及
びチタンの金属が、個々に又は蒸着した合金成分とし
て、対向運動体層に含まれることは好ましい。
ンタル、クロム、モリブデン、鉄及び／又はタングステ
ンであってもよい。しかし、タングステン、タンタル及
びチタンの金属が、個々に又は蒸着した合金成分とし
て、対向運動体層に含まれることは好ましい。
【０００８】対向運動体層が２乃至１２ミクロンの厚
さ、２０００Ｈｖ０．０１以上の硬度（Ｈ）、ガラスに
似た構造、鋭角の先端を有しない０．８乃至３ミクロン
の表面荒さ（Ｒｚ）を有することは好ましい。
さ、２０００Ｈｖ０．０１以上の硬度（Ｈ）、ガラスに
似た構造、鋭角の先端を有しない０．８乃至３ミクロン
の表面荒さ（Ｒｚ）を有することは好ましい。
【０００９】対向運動体層のほぼ炭素を含有する層は、
好ましくは少なくとも１つの中間層（６）によって、基
礎材料の上に被覆される。該層には、特にクロム層又は
クロムを含有する層が適している。中間層としてクロム
とクロム窒化物との結合が選択されると、非晶の、ダイ
ヤモンドに似た炭素層の付着力が増すという利点のみな
らず、この非常に付着性のある中間層によって、潤滑工
学的に好ましく作用する摺動及び磨耗の状態が維持され
るという利点も生じる。つまり、上に乗っている非晶の
層が一定の使用期間後に部分的に磨耗又は損傷を受ける
とすれば、炭化水素層は磨耗及び油分解抑制の作用をす
る。
好ましくは少なくとも１つの中間層（６）によって、基
礎材料の上に被覆される。該層には、特にクロム層又は
クロムを含有する層が適している。中間層としてクロム
とクロム窒化物との結合が選択されると、非晶の、ダイ
ヤモンドに似た炭素層の付着力が増すという利点のみな
らず、この非常に付着性のある中間層によって、潤滑工
学的に好ましく作用する摺動及び磨耗の状態が維持され
るという利点も生じる。つまり、上に乗っている非晶の
層が一定の使用期間後に部分的に磨耗又は損傷を受ける
とすれば、炭化水素層は磨耗及び油分解抑制の作用をす
る。
【００１０】中間層には、窒化クロムの代わりに、窒化
クロムに似た作用をする他の金属、例えば窒化チタン、
炭化チタン、窒化ジルコニウム等が用いられる。
クロムに似た作用をする他の金属、例えば窒化チタン、
炭化チタン、窒化ジルコニウム等が用いられる。
【００１１】中間層の厚さは０．１乃至５ミクロンであ
ることが好ましい。
ることが好ましい。
【００１２】最初から好ましい潤滑油保持効果(Schmier
tascheneffekt)を得るために、対向運動体層従って中間
層の被覆前に、研磨した荒さを有する対向運動体の被覆
面に０．５乃至１０ミクロンの表面荒さを付与すること
は好ましい。又上記表面の代りに、表面にいわゆるゆず
膚を形成してもよい。
tascheneffekt)を得るために、対向運動体層従って中間
層の被覆前に、研磨した荒さを有する対向運動体の被覆
面に０．５乃至１０ミクロンの表面荒さを付与すること
は好ましい。又上記表面の代りに、表面にいわゆるゆず
膚を形成してもよい。
【００１３】本発明に於ては、カム面はレ−ザ溶融法で
硬化された最微粒のレ−デブライトの層を用いた摩擦層
で形成されており、この摩擦面は極めて勝れた性能を有
している。
硬化された最微粒のレ−デブライトの層を用いた摩擦層
で形成されており、この摩擦面は極めて勝れた性能を有
している。
【００１４】仕上げ加工されたカム面を形成する層の厚
さが５０乃至４００ミクロンであることは好ましい。
さが５０乃至４００ミクロンであることは好ましい。
【００１５】最後に、カム面を形成する層をレ−ザ溶融
によって微細に研磨することは好ましいことである。
によって微細に研磨することは好ましいことである。
【００１６】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図１は、カム面２を有するカム軸１が、対向運動
体４の対向運動体層３と協働することを示す。
する。図１は、カム面２を有するカム軸１が、対向運動
体４の対向運動体層３と協働することを示す。
【００１７】カム面２は、レ−ザ溶融法で硬化された、
最微粒のレ−デブライトの層５によって形成される。
最微粒のレ−デブライトの層５によって形成される。
【００１８】対向運動体層３はセリド層であり、該セリ
ド層は中間層６によって、例えばＭｎ（１６）Ｃｒ
（５）で構成される対向運動体４上に被覆されている。
ド層は中間層６によって、例えばＭｎ（１６）Ｃｒ
（５）で構成される対向運動体４上に被覆されている。
【図１】図１はカム面２を有するカム軸１が対向運動体
４の対向運動体層３と協働することを示す図である。
４の対向運動体層３と協働することを示す図である。
１…カム軸、２…カム面、３…対向運動体層、４…対向
運動体、５…層、６…中間層。
運動体、５…層、６…中間層。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 バリー・レスリー・モーダイク ドイツ連邦共和国、3360 オスターオーデ − ドルステ、エーデルホーフ ３
Claims (19)
- 【請求項１】 カム軸（１）のカム面（２）と、例えば
押出し棒、ドラッグレバ−又は揺れ腕として形成された
対向運動体（４）の基礎材料の表面に被覆されている対
向運動体層（３）とにより構成される摩擦層において、 前記対向運動体層（３）は、５０乃至９０Ａｔ％の炭
素、２乃至２５Ａｔ％の水素及び残りのＡｔ％の金属に
より構成される超微細分散性の非晶の金属・炭素層であ
り、前記炭素は部分的にダイヤモンドの結合構造で存在
していること、を特徴とする摩擦層。 - 【請求項２】 少なくとも１つの中間層（６）を有する
前記対向運動体層（３）は基礎材料の上に被覆されてい
ること、を特徴とする請求項１に記載の摩擦層。 - 【請求項３】 前記中間層（６）はクロムを含有する層
であること、を特徴とする請求項２に記載の摩擦層。 - 【請求項４】 前記中間層（６）はクロムと窒化クロム
を結合した層であること、を特徴とする請求項３に記載
の摩擦層。 - 【請求項５】 前記中間層（６）の厚さは０．１乃至５
ミクロンであること、を特徴とする請求項２乃至４のい
ずれか１に記載の摩擦層。 - 【請求項６】 前記対向運動体層（３）の金属はチタ
ン、ニオブ、タンタル、クロム、モリブデン、鉄及び／
又はタングステンであること、を特徴とする請求項１乃
至５のいずれか１に記載の摩擦層。 - 【請求項７】 タングステン、タンタル及びチタンの金
属が前記対向運動体層（３）に含まれていること、を特
徴とする請求項６に記載の摩擦層。 - 【請求項８】 合金蒸着積層のタングステンタンタル及
びチタンの金属が、前記対向運動体層（３）に含まれて
いること、を特徴とする請求項６に記載の摩擦層。 - 【請求項９】 前記対向運動体層（３）の厚さは２乃至
１２ミクロンであること、を特徴とする請求項１乃至８
のいずれか１に記載の摩擦層。 - 【請求項１０】 前記対向運動体層（３）は２０００Ｈ
ｖ０．０１以上の硬度（Ｈ）及びガラスに似た構造を有
すること、を特徴とする請求項１乃至９のいずれか１に
記載の摩擦層。 - 【請求項１１】 前記対向運動体層（３）の表面荒さ
（Ｒｚ）は０．８及び３の間にあり、鋭角の先端を有し
ないこと、を特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１
に記載の摩擦層。 - 【請求項１２】 前記カム面（２）は、レ−ザ溶融法で
硬化された、最微粒の、レ−デブライトの層（５）を有
すること、を特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１
に記載の摩擦層。 - 【請求項１３】 仕上げ加工された前記カム面（２）を
形成する層（５）の厚さは５０乃至４００ミクロンであ
ること、を特徴とする請求項１２に記載の摩擦層。 - 【請求項１４】 カム軸のカム面と、対向運動体の基礎
材料の表面に被覆されている対向運動体層とにより構成
される摩擦層の製造法において、 前記対向運動体層を、プラズマ・ＣＶＤ法で、ダイヤモ
ンドに似た炭素層（ｉ−Ｃ，ａ−ＣＨ）として製造する
こと、を特徴とする製造法。 - 【請求項１５】 カム軸のカム面と、対向運動体の基礎
材料の表面に被覆されている対向運動体層とにより構成
される摩擦層の製造法において、 前記対向運動体層を、ＰＶＤ法、例えばスパッタ技術又
はＡＲＣ技術で、ダイヤモンドに似た炭素層として製造
し、該炭素層は５０乃至９０Ａｔ％の炭素、２乃至２５
Ａｔ％の水素及び残りのＡｔ％の金属を有し、該金属は
同時の蒸着によって前記層に含まれ、かくして金属・炭
化水素層（Ｍｅ−ＣＨ）を形成すること、を特徴とする
製造法。 - 【請求項１６】 少なくとも１つの中間層を有する前記
対向運動体層を被覆すること、を特徴とする請求項１４
乃至１５のいずれか１に記載の製造法。 - 【請求項１７】 前記対向運動体層従って前記中間層の
被覆前に、研磨した荒さを有する前記対向運動体の被覆
面に０．５乃至１０ミクロンの表面荒さを付与するこ
と、を特徴とする請求項１４乃至１６のいずれか１に記
載の製造法。 - 【請求項１８】 レ−ザ溶融によって、最微粒の、レ−
デブライトの層を前記カム面として製造すること、を特
徴とする請求項１４乃至１７のいずれか１に記載の製造
法。 - 【請求項１９】 前記カム面を形成する層をレ−ザ溶融
によって微細に研磨すること、を特徴とする請求項１８
に記載の製造法。
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