(57)【要約】本発明は、運転に際して互いに相対的に運動してトライボロジー的に強く負荷される２つの部材（１０，２０）間の物理的な測定値、例えば圧力、温度、間隙幅若しくは容積の検出のためのセンサー部材（５）に関する。この場合に、部材（１０，２０）の互いに相対的に運動する表面間で少なくとも一方の部材（１０）の表面領域に感応性の層（１３，３０）、特にセンサーウエブ（１３）を部分的に設けてあり、該感応性の層が絶縁層（１２）によって該部材（１０）から離されており、絶縁層上に第１の実施態様では被覆層（１４）が配置されている。別の実施態様では、両方の部材の少なくとも１つ（１０）が表面領域に切欠き（２３）を有しており、該切欠き内でセンサー面（１３）が絶縁層（１２）上に配置されている。第３の実施態様では、センサー面（１３）が、１０μｍ乃至５ｍｍの長さ、５μｍよりも小さい幅、及び２００ｎｍよりも小さい厚さを有している。
2005502848.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
運転に際して互いに相対的に運動してトライボロジー的に強く負荷される２つの部材（１０，２０）間の物理的な測定値、例えば圧力、温度、容積若しくは間隙幅の検出のためのセンサー部材であって、前記部材（１０，２０）の互いに相対的に運動する表面間で少なくとも一方の部材（１０）の表面領域に感応性の層（１３，３０）を部分的に設けてあり、該感応性の層が絶縁層（１２）によって該部材（１０）から離されている形式のものにおいて、感応性の層（３０）が被覆層（１４）を備えていることを特徴とする、トライボロジー的に強く負荷される部材間の物理的な測定値の検出のためのセンサー部材。
【請求項２】
被覆層（１４）が感応性の層（１３，３０）に比べて耐摩耗性でかつ低い電導性若しくは絶縁性である請求項１記載のセンサー部材。
【請求項３】
被覆層（１４）が５００ｎｍよりも小さい、特に２００ｎｍよりも小さい厚さを有している請求項１又は２記載のセンサー部材。
【請求項４】
被覆層（１４）が炭素、特にダイヤモンドのような炭素、若しくはダイヤモンド同等のアモルファスの炭素を含んでおり、若しくは少なくともほぼ該材料から成っており、若しくは被覆層が炭素、特にダイヤモンドのような炭素、若しくはダイヤモンド同等のアモルファスの炭素、酸素及び珪素を含んでいる請求項１から３のいずれか１項記載のセンサー部材。
【請求項５】
特にセンサーウエブ（１３）の形状で形成された感応性の層（１３，３０）が、金属、特にクロム、プラチナ、チタン、若しくはＮｉＣｒ・合金、若しくはＮｉＣｕＭｎ・合金から成っていて、５００Ω乃至３ｋΩの電気抵抗を有している請求項１から４のいずれか１項記載のセンサー部材。
【請求項６】
感応性の層（１３，３０）が、両方の端部に設けられて絶縁層（１２）によって部材（１０）から離された接触面（１１）、並びに必要に応じて電気的な測定ブリッジの一部分としての導体路を介して外部の電子的な構成部分に接続されている請求項１から５のいずれか１項記載のセンサー部材。
【請求項７】
感応性の層（１３，３０）が、接触面（１１）に対して異なる厚さ、特に著しく小さい厚さを有している請求項１から６のいずれか１項記載のセンサー部材。
【請求項８】
特にセンサーウエブ（１３）として形成された感応性の層（１３，３０）が、１０μｍ乃至５ｍｍの長さ、５０ｎｍ乃至５０μｍ、特に５０ｎｍ乃至５μｍの幅、及び２００ｎｍよりも小さい、特に１０ｎｍよりも小さい厚さを有している請求項１から７のいずれか１項記載のセンサー部材。
【請求項９】
絶縁層（１２）と部材（１０）との間、及び／又は感応性の層（１３，３０）と被覆層（１４）との間に付着層（３３）が設けられている請求項１から８のいずれか１項記載のセンサー部材。
【請求項１０】
絶縁層（１２）と部材（１０）との間の付着層（３３）が、２０ｎｍ乃至１μｍの厚さを有し、及び／又は感応性の層（１３，３０）と被覆層（１４）との間の付着層（３３）が、２０ｎｍ乃至１μｍの厚さを有している請求項１から９のいずれか１項記載のセンサー部材。
【請求項１１】
付着層（３３）が炭素、特にダイヤモンドのような炭素、若しくはダイヤモンド同等のアモルファスの炭素、及び珪素を含んでおり、付着層（３３）が金属、例えばチタン、クロム或いは合金から成り、若しくは半導体、例えば珪素から成っており、若しくは付着層（３３）が重ねて配置された互いに異なる組成の少なくとも２つの部分層を有している請求項１から１０のいずれか１項記載のセンサー部材。
【請求項１２】
絶縁層（１２）が少なくとも２つの部分層（３１，３２）を有しており、この場合に１つの部分層（３１）が、感応性の層（１３，３０）に比べて少なくとも導電性の低い層（３１）であり、かつ別の部分層（３２）が、導電性の低い前記層（３１）に比べてトライボロジー的に強く負荷可能な層であり、若しくは絶縁層が、少なくともほぼ炭素から成る、若しくは炭素、水素及び珪素を含む層である請求項１から１１のいずれか１項記載のセンサー部材。
【請求項１３】
トライボロジー的に強く負荷可能な層が、導電性の低い層（３１）に比べて高い導電性でかつ大きな硬さ及び／又は小さい摩擦係数を有する層（３２）である請求項１２記載のセンサー部材。
【請求項１４】
トライボロジー的に強く負荷可能な層（３２）が少なくともほぼ炭素から、特にダイヤモンドのような炭素、若しくはダイヤモンド同等のアモルファスの炭素から成っており、かつ導電性の低い層（３１）が炭素、特にダイヤモンドのような炭素、若しくはダイヤモンド同等のアモルファスの炭素、並びに酸素及び珪素を含んでいる請求項１から１３のいずれか１項記載のセンサー部材。
【請求項１５】
絶縁層（１２）が重ねて配置された複数の部分層対を有しており、この場合に感応性の層（１３，３０）のすぐ下側にまず、トライボロジー的に強く負荷可能な層（３２）が設けられ、次いで該層の下側に、前記感応性の層（１３，３０）に比べて導電性の低い層（３１）が設けられており、該両方の層（３１，３２）が部分層対を形成している請求項１から１４のいずれか１項記載のセンサー部材。
【請求項１６】
感応性の層（１３，３０）が物理的な測定値の作用下で、特に変動する圧力及び／又は変動する温度の作用下で、物理的な測定可能な少なくとも１つの特性値、特に電気抵抗を変化させるようになっている請求項１から１５のいずれか１項記載のセンサー部材。
【請求項１７】
互いに相対的に運動する両方の部材（１０，２０）が間隙（２１）によって互いに離されており、該間隙内に潤滑剤（２２）が設けられている請求項１から１６のいずれか１項記載のセンサー部材。
【請求項１８】
運転に際して互いに相対的に運動してトライボロジー的に強く負荷される２つの部材（１０，２０）間の物理的な測定値、例えば圧力、温度、間隙幅若しくは容積の検出のための、前記請求項のいずれか１項に基づくセンサー部材であって、前記部材（１０，２０）の互いに相対的に運動する表面間で少なくとも一方の部材（１０）の表面領域に感応性の層（１３，３０）を部分的に設けてあり、該感応性の層が絶縁層（１２）によって該部材（１０）から離されている形式のものにおいて、感応性の層（１３，３０）が、１０μｍ乃至５ｍｍの長さ、５μｍよりも小さい幅、及び２００ｎｍよりも小さい厚さを有していることを特徴とする、トライボロジー的に強く負荷される部材間の物理的な測定値の検出のためのセンサー部材。
【請求項１９】
運転に際して互いに相対的に運動してトライボロジー的に強く負荷される２つの部材（１０，２０）間の物理的な測定値、例えば圧力、温度、間隙幅若しくは容積の検出のための、前記請求項のいずれか１項に基づくセンサー部材であって、前記部材（１０，２０）の互いに相対的に運動する表面間で少なくとも一方の部材（１０）の表面領域に感応性の層（１３，３０）を部分的に設けてあり、該感応性の層が絶縁層（１２）によって該部材（１０）から離されている形式のものにおいて、両方の部材（１０，２０）の少なくとも１つが表面領域に切欠き（２３）を有しており、該切欠き内でセンサー面（１３）が絶縁層（１２）上に配置されていることを特徴とする、トライボロジー的に強く負荷される部材間の物理的な測定値の検出のためのセンサー部材。
【請求項２０】
感応性の層（１３，３０）の上面、若しくは被覆層（１４）を備える感応性の層（１３，３０）の上面が、部材（１０）の表面と少なくともほぼ同列を成していて、該表面から最大で５００ｎｍだけ、特に１００ｎｍよりも小さい値だけ突出し、若しくは該表面に対して最大で５００ｎｍだけ、特に１００ｎｍよりも小さい値だけ引っ込められている請求項１９記載のセンサー部材。
【請求項２１】
切欠き（２３）内で感応性の層（１３，３０）の両方の端部に接触面（１１）を配置してあり、この場合に接触面（１１）及び感応性の層（１３，３０）が、特に切欠き（２３）の底部のみに設けられた絶縁層（１２）によって部材（１０）から離されている請求項１９記載のセンサー部材。
【請求項２２】
切欠き（２３）が絶縁層（１２）に形成されており、この場合に感応性の層（１３，３０）が絶縁層（１２）の前記切欠き（２３）内に配置されている請求項１９から２１のいずれか１項記載のセンサー部材。
【請求項２３】
絶縁層（１２）が別の複数の切欠きを有しており、この場合に接触面（１１）が絶縁層（１２）の該切欠き内に配置されていて、感応性の層（１３，３０）に接続されている請求項１９から２２のいずれか１項記載のセンサー部材。
【請求項２４】
請求項１から２３のいずれか１項記載のセンサー部材を、接触領域で潤滑されていてトライボロジー的に強く負荷される構成部分間の接触圧力及び／又は接触温度及び／又は間隙幅の検出のために用いることを特徴する、センサー部材の使用法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、運転に際して互いに相対的に運動してトライボロジー的（ｔｒｉｂｏｌｏｇｉｓｃｈ）に強く負荷される、即ち相互に強く摩擦する２つの部材間の物理的な測定値、例えば圧力、温度、間隙幅若しくは容積の検出のための独立請求項の上位概念に記載の形式のセンサー部材（検出素子）に関する。
【０００２】
背景技術
例えば軸受（玉軸受、ローラ軸受若しくは滑り軸受）の潤滑式の接触若しくは弾性流体潤滑式の接触、或いは互いに結合する部材間で生じる歯車接触又はカム・ロッド接触などは、著しく高い摩擦負荷を生ぜしめる。このような運転条件下では、互いに相対的に運動する物体間の潤滑膜が局所的に不十分になり、若しくは中断されて、直接的な接触が生じ、その結果、材料の負荷の限界値が急激に達成され、ひいては越えられ、構成部分に損傷が生じることになる。重要なことは、運転に際して摩擦接触部分の接触温度、接触圧力及び／又は接触応力を監視して、例えば自動車技術分野の燃料噴射機構の構成部分において生じる危険な負荷の発生、ひいては構成部分間の付着（焼き付き）につながる高い摩擦の発生を検出して、欠陥を調べて排除することである。
【０００３】
Ｈ． Ｐｅｅｋｅｎ ｕｎｄ Ａ． Ｋｏｅｈｌｅｒ， Ｋｏｎｓｔｒｕｋｔｉｏｎ ３２ （６／１９８０）， ２４１頁乃至２４６頁に記載の論文「Ｍｏｄｅｒｎｅ Ｍｅｓｓｔｅｃｈｎｉｋ ｍｉｔｔｅｌｓ ａｕｆｇｅｄａｍｐｆｔｅｒ Ｇｅｂｅｒ ｉｎ Ｇｌｅｉｔ− ｕｎｄ Ｗａｅｌｚｌａｇｅｒｎ」によって、互いに相対的に運動してトライボロジー的に強く負荷される２つの部材間の温度若しくは圧力の検出のためのセンサー部材が公知である。この場合には、多くの材料の電気抵抗が温度並びに圧力に依存していることから、簡単な抵抗測定に基づき圧力及び／又は温度が検出される。
【０００４】
前記論文で示された手段では、検出すべき構成部分に適当な形状の金属層を形成するようになっており、該金属層が所望の測定信号を感知する。さらに、本来のセンサーウエブ及び該センサーウエブに接続された接触面若しくは導体路が、これらの下側に位置して通常は金属性の構成部分に対して中間層、特にガラス層若しくはセラミック層、例えば酸化珪素層若しくは酸化アルミニウム層によって電気的に絶縁されている。
【０００５】
本発明の課題は、運転に際して互いに相対的に運動してトライボロジー的に強く負荷される２つの部材間の物理的な測定値、例えば圧力若しくは温度の検出のためのセンサー部材を提供して、この場合に、本来のセンサーウエブ若しくは一般的に本来の感応性の層（感応層）が該層の下側にある部材から絶縁層によって離されており、該絶縁層が、特に危険な運転状態、例えば直接的な接触の状態でも特に耐摩耗性に関連して著しく高い摩擦負荷に耐えかつ接触箇所の領域で、検出すべき物理的な測定値若しくは摩擦状態に影響を及ぼさない若しくは測定値に誤差を生ぜしめないようにすることである。
【０００６】
発明の利点
有利にはセンサーウエブ（Ｓｅｎｓｉｅｒｓｔｅｇ）として形成されている（センサーウエブにはメアンダー状（蛇行状）に構造化された、即ち蛇行状のパターンのウエブも含まれる）感応性の層上に被覆層（カバー層）を備えた本発明に基づくセンサー部材の第１の実施態様においては利点として、センサー部材の耐摩耗性及び機械的な負荷能力が著しく改善され、従って直接的に接触して摩擦を受ける場合にも著しく高い耐用年数が得られる。さらに被覆層が極めて薄いので、被覆層が物理的な測定値の検出若しくは接触領域に生じる摩擦状態に影響を及ぼさない。
【０００７】
本発明に基づくセンサー部材の第２の実施態様においては利点として、本来の感応層の小さな構造が達成され、従って感応層が接触箇所の領域で測定値にほとんど影響を及ぼさず、著しく高い分解能を保証する。この場合特に有利には、センサーウエブとしての感受層が１０μｍ乃至５ｍｍ、特に１００μｍ乃至２ｍｍの長さ、５μｍ、特に２μｍよりも小さい幅、及び２００ｎｍ、特に１０ｎｍよりも小さい厚さで形成されている。このように小さく形成された感応層は機械的な著しくわずかな負荷にしかさらされず、従って特に温度変化に際しても剥離しにくい。
【０００８】
本発明に基づくセンサー部材の第２の実施態様においては利点として、本来の感応層が、該感応層を、対応する部材若しくはサブストレート（［Ｓｕｂｓｔｒａｔ］基体）の表面領域若しくは絶縁層に形成された若しくは構造化された切欠き内で絶縁層上に配置することによって、特に危険な運転状態での急速な摩耗に対して保護されている。
【０００９】
さらに、耐摩耗性の改善のための前述の手段は、測定すべき物理的な測定値若しくは測定すべき摩擦条件への影響若しくは妨げを減少させるために互いに効果的に組み合わされてよい。
【００１０】
トライボロジー的に強く負荷される若しくは負荷可能な層（膜）は、本発明の範囲では一般的に、少なくとも１ＭＰａ、特に１０ＭＰａ乃至２０ＧＰａの接触圧にさらされて耐久性のある層を意味しており、絶縁層は、該層の導電性が必ずしも零である必要はなく、感応層の導電性に比べて著しく低く、有利には無視できる程度に小さくなっている層を意味している。
【００１１】
本発明の有利な構成が従属請求項に記載してある。
【００１２】
有利には、センサーウエブとしての感受層が、該感応層に比べて耐摩耗性で導電性の低い若しくは絶縁性の被覆層を備えており、該被覆層が有利には５００ｎｍよりも小さい、特に２００ｎｍよりも小さい厚さを有している。被覆層はさらに有利には、炭素、特にダイヤモンドのような炭素、若しくはダイヤモンド同等のアモルファスの炭素から成る層であり、該層が炭素のほかに酸素及び珪素を含んでいてよい。さらに有利には、被覆層が絶縁層に類似して若しくは絶縁層の１つの部分層に類似して構成されており、その結果、被覆層が類似の製造法によって形成（被着）される。
【００１３】
さらに有利には、絶縁層が少なくとも２つの部分層を有しており、即ち、比較的に大きな硬さ、例えば少なくとも１０００ＨＶより大きな、有利には３０００ＨＶよりも大きな硬さでかつ比較的に小さい摩擦係数のトライボロジー的に強く負荷可能な部分層と、トライボロジー的に強く負荷可能な該部分層に比べて導電性の低い部分層とを有している。このようにして、絶縁層によって同時に満たすべき「電気絶縁性」及び「耐摩擦性」の機能が前記両方の部分層に分けられている。
【００１４】
さらに有利には、絶縁層のトライボロジー的に強く負荷可能な部分層が、少なくともほぼ、即ち実質的に全体的に炭素から、特にダイヤモンドのような炭素、若しくはダイヤモンド同等のアモルファスの炭素から成っており、かつ導電性の低い部分層が、炭素、特にダイヤモンドのような炭素若しくはダイヤモンド同等のアモルファスの炭素を有利には主成分として含みかつ、付加的に酸素及び珪素を副成分として含んでおり、このことはダイヤモンド同等のアモルファスの炭素自体の比較的良好な導電性を低下させることに役立っている。
【００１５】
特に付着性及びトライボロジー的な特性の改善に関して有利には、絶縁層が互いに重ねて配置された複数の部分層対を有しており、この場合に感応層のすぐ下側にまず、トライボロジー的に強く負荷可能な部分層が設けられ、次いで該部分層の下側に、前記感応層に比べて導電性の低い若しくは絶縁性の部分層が設けられている。
【００１６】
少なくとも２つの部分層から成る絶縁層を用いる場合に幾つかの使用例においては、絶縁層に互いに異なる組成の複数の部分層を設ける必要はなく、絶縁層が少なくともほぼ炭素から成っており、若しくは炭素のほかに特に酸素及び珪素を含んでいるだけで十分に有利である。この場合には「耐摩擦性」及び「電気絶縁性」に対する要求が、層平面に対して垂直に均質な組成を有するか若しくはグラジエントな組成を有する１つの層によって達成される。
【００１７】
絶縁層の前述の組成及び構造が、部材への絶縁層の極めて良好な付着を生ぜしめ、従って絶縁層が温度変化及び一時的な温度上昇に際しても剥離されず、公知技術で形成された絶縁層に比べて砕けにくくかつ摩耗しにくい。
【００１８】
本来の感応層のための材料としては、特別に選ばれた金属、例えばプラチナ、チタン、ＮｉＣｒ・合金（ニッケルとクロムとの合金）、若しくはＮｉＣｕＭｎ・合金（ニッケル、銅及びマンガンの合金）が適している。さらに、感応層が有利にはセンサーウエブとして形成されていて、できるだけ確実かつ簡単な信号評価及び雑音の少ないできるだけ大きな測定信号を達成するために、有利には５００Ω乃至３ｋΩの電気抵抗を有している。
【００１９】
物理的な測定値のできるだけ正確な測定を達成するために、感応層の上面、若しくは被覆層を備える感応層の上面が、感応層の領域に切欠きを備える部材の表面とできるだけ同列を成しており、若しくは該表面から最大で５００ｎｍだけ、特に２００ｎｍだけしか突出しておらず、若しくは該表面に対して最大で５００ｎｍだけ、特に２００ｎｍだけ引っ込められ、即ち後退されている。特に有利には、感応層を部材の表面から突出させる高さ若しくは該表面に対して引っ込める深さが、部材の表面粗さよりも小さくなっている。
【００２０】
実施例
本発明の実施例を図面に示して、詳細に説明する。図１は、装着されたセンサー部材（センサーエレメント）を備えた部材の平面図であり、図２は図１に描かれた断面線に沿った断面図であり、この場合、付加的に第２の部材を示してあり、該部材が第１の部材から離間されていて、該第１の部材に対して相対的に運動するようになっており、図３は図２に対して異なる実施例の、図１に描かれた断面線に沿った断面図であり、図４は図２若しくは図３の部材に装着されたセンサー部材の層構造を詳細に示す断面図である。
【００２１】
図１は、金属性のサブストレート１０、例えば自動車の高圧噴射機構内の金属性の分配軸若しくは技術的な表面を示しており、数μｍまでの粗さの表面、若しくはサブストレートに絶縁層１２が部分的に施されており、絶縁層に２つの接触面１１を配置してあり、該接触面が、センサーウエブ１３として形成された感応性の層３０によって互いに接続されており、これによって接触面１１とセンサーウエブ１３とがダブルＴ構造を形成しており、該ダブルＴ構造がセンサー部材５として電子的な測定ブリッジの一部分である導体路（図示せず）を介して外部の電子的な構成部分に接続されている。センサーウエブ１３が、検出すべき物理的な測定値の影響下で、特に変動する圧力、変動する応力、若しくは変動する温度下で、測定可能な物理的な特性、特に電気的な抵抗値を変化させる。接触面１１間の接触領域内の温度及び／又は圧力のほかに、例えば容量に基づき、接触面１１間の間隙２１の幅も特に時間の関数として検出可能であり、この場合、接触面１１間の媒体若しくは潤滑剤が絶縁体を形成し、接触面１１がコンデンサーのプレートを形成し、若しくは相応に配置されている。
【００２２】
図２はサブストレート１０のほかに、該サブストレートと相対して配置された金属質の対向部材２０、例えば分配軸のスリーブを示している。サブストレート１０と対向部材２０とが所定の間隙２１を介して分離されており、間隙内に潤滑剤２２、例えばオイル若しくは燃料が存在している。さらに図２に示してあるように、例えば互いに相対的に運動してトライボロジー的に高負荷を受ける部材１０，２０間の接触圧力及び／又は接触温度の検出のために、センサー部材５が配置されている。この場合、接触面１１及びセンサーウエブ１３が絶縁層１２上に配置されており、センサーウエブ１３が付加的な被覆層１４を備えており、即ち絶縁層１２上に配置されたセンサーウエブ１３は被覆層１４及び、測定すべき物理的な測定値に対して感応性の層３０から成っている。
【００２３】
被覆層１４は前述の例では耐摩耗性で、導電性の低い若しくは絶縁性の５００ｎｍよりも小さい厚さの被覆層であり、該被覆層がダイヤモンドに類似のアモルファスの炭素を有利には主成分として含みかつ、酸素及び珪素を副成分として含んでいる。別の例では、被覆層１４は実質的に炭素、特にダイヤモンド同等のアモルファスの炭素からのみ形成されていてよく、それというのは炭素の導電性は感応性の層３０に比べて常に著しく低いからである。
【００２４】
センサーウエブ１３を形成する感応性の層３０が前述の例では、クロム、チタン、プラチナ、ニッケル８０重量％及びクロム２０重量％のＮｉＣｒ・合金、若しくは銅８６重量％、マンガン１２重量％及びニッケル２重量％のニッケル・銅・マンガン・合金（マンガニン）から成っていて、５００Ω乃至３ｋΩの電気抵抗を有している。
【００２５】
全体的にセンサーウエブ１３は前述の例では実際の使用に対応して、１０μｍ乃至５ｍｍの長さ、５μｍよりも小さい、特に２μｍよりも小さい幅、２００ｎｍよりも小さい、有利には１０ｎｍよりも小さい厚さを有している。さらに図２から明らかなように、センサーウエブ１３は接触面１１に対して、異なる厚さ、特に著しく減少された厚さを有している。
【００２６】
図３に示す実施例は図２に示す実施例に対して次の点で異なっており、即ち、接触面１１並びにセンサーウエブ１３の寸法に合わせて寸法規定された切欠き（凹設部）２３がサブストレート１０の表面の領域に設けられており、この場合、センサーウエブ１３及び接触面１１が絶縁層１２上に配置されており、絶縁層が切欠き２３の底部を覆っている。この場合、選択的に設けられる被覆層１４を必要に応じて備えていてよいセンサーウエブ１３の上縁が、部材１０の表面とできるだけ同列を成している。まず切欠き２３が、相応に形成されたマスクを介してサブストレート１０内にエッチング成形され、次いで絶縁層１２が切欠き２３の領域内に、該切欠き２３を完全に満たすように正確に施される。切欠き２３の大きさは、接触面１１及び所属の導体路もセンサーウエブ１３も完全に絶縁層１２上に配置し得るように規定しておきたい。次いで、相応に形成された別のマスクを介して、接触面１１及び所属の導体路のための第２の切欠きが絶縁層１２にエッチング成形される。次いで該切欠き内に接触面１１及び所属の導体路が形成され、その結果、該第２の切欠きが有利には完全に満たされている。次いで必要に応じてセンサーウエブ１３のために、適当なマスクを用いて第３の切欠きが絶縁層１２にエッチング成形され、該切欠き内にセンサーウエブ１３若しくは感応性の層３０が堆積形成される。続いて付加的な被覆層１４及び／又は付着層３３を形成する場合には、このことは特に第１の切欠きのエッチング成形に際して考慮されねばならない。この場合に被覆層１４は有利には接触面１１をも覆い、かつ必要に応じて所属の導体路も覆っていて、該領域で運転時に対向部材２０と接触する。図３のセンサーウエブ１３の寸法は図２に類似して選ばれている。
【００２７】
別の実施例では、センサーウエブ１３の上縁若しくは図３に選択的に必要に応じて設けられる被覆層１４の上縁が、サブストレート１０の表面から最大で５００ｎｍだけ突出し、若しくは該表面に対して引っ込められていてよい。有利には、センサーウエブ１３若しくは被覆層１４の上縁をサブストレート１０の表面から突出させる若しくは該表面に対して引っ込める寸法が、表面粗さと同じ大きさである。
【００２８】
図示してない別の実施例では、サブストレート１０にまず絶縁層１２が堆積形成され、次いで切欠き２３が絶縁層１２に成形される。続いて、絶縁層１２に成形された切欠き２３内でのセンサーウエブ１３若しくは一般的に感応性の層３０、及び接触面１１並びに選択的な被覆層１４の堆積形成（Ａｂｓｃｈｅｉｄｕｎｇ）若しくは成形（Ｅｒｚｅｕｇｕｎｇ）が行われる。さらに該実施例の変化例として、絶縁層１２に別の複数の切欠きを設け若しくは成形してよく、この場合には接触面１１が該別の切欠き内の絶縁層１２に配置されかつ感応性の層３０に電気的に接続されている。該変化例は感応性の層３０の特に簡単かつ確実な接触を可能にするものであり、接触面１１が摩耗に対して保護されていてかつサブストレート１０に対して絶縁されている。
【００２９】
物理的な測定値の検出に際してセンサー部材５の測定結果に対する影響をできるだけ小さくすることに関連して、図２及び図３ではセンサー部材５及び絶縁層１２が平面図で見た面をできるだけ小さくかつ特に薄く保たれ、その結果、潤滑されて生じる接触がほぼ本来の表面間でのみ行われる。このために、検査すべきサブストレート１０の表面内へのセンサー部材５の埋め込みも役立ち、若しくはセンサーウエブ１３或いは被覆層１４の上面をできるだけサブストレート１０の表面と同じ高さにすることも役立つ。さらに被覆層１４の薄い構成もセンサー部材５の測定信号の精度低下を減少させることにつながる。
【００３０】
図４は、サブストレート１０上の絶縁層１２の構成を詳細に示しており、この場合、サブストレート１０と絶縁層１２との間に付加的に付着層３３が設けられており、絶縁層１２上に感応層３０のほかに図２若しくは図３で選択的な被覆層１４が設けられている。該絶縁層１２の固有の電気抵抗は全体でほぼ３×１０７Ωｍである。
【００３１】
図４に示す付着層３３は２０ｎｍ乃至１μｍの厚さを有しており、例えば選択的にセンサーウエブ１３、即ち感応層３０と被覆層１４との間にも設けられていてよい。図示の実施例では、感応層３０と被覆層１４との間の付加的な付着層は不要である。
【００３２】
付着層３３は有利には炭素、特にダイヤモンドのような炭素、若しくはダイヤモンド同等のアモルファスの炭素及び珪素から成っており、若しくは付着層がこれらの元素を主要な構成部分として含んでいる。別の実施態様では、付着層は金属、例えばクロム、チタン、若しくは合金、若しくは半導体、例えば珪素から形成されていてよく、若しくは付着層３３が、重ねて配置された互いに異なる組成の複数の部分層を有している。この場合に部分層の１つが例えば、炭素、特にダイヤモンドのような炭素、若しくはダイヤモンドに類似のアモルファスの炭素及び珪素から成っている層であり、若しくはこれらの元素を主要な構成部分として含んでいる層であり、かつ別の１つの部分層が例えば、金属、例えばクロム、チタン、若しくは合金から成っている層である。もちろん前に挙げた材料の別の材料組合せを付着層３３のために、若しくは部分層のために用いることも考えられる。
【００３３】
図４の絶縁層１２は、全体で６つの部分層から成っており、この場合、部分層が３つの部分層対にまとめられている。該実施例では６つの各部分層がほぼ６００ｎｍの厚さを有している。絶縁層１２を形成する部分層が、センサーウエブ１３に比べて少なくとも導電性の低い部分層３１と該部分層３１に比べてトライボロジー的に強く負荷可能な部分層３２とに分けられており、この場合、トライボロジー的に強く負荷可能な前記部分層３２が、導電性の低い前記部分層３１に比べて高い導電率をも有しており、若しくは導電性の低い前記部分層に比べて電流を良好に導く。特に、トライボロジー的に強く負荷可能な部分層３２が、導電性の低い部分層３１に比べてできるだけ大きな硬さ、有利には１０００ＨＶより大きな、特に有利には３０００ＨＶよりも大きな硬さを有し、かつできるだけ小さい摩擦係数、有利には０．０１よりも小さい摩擦係数を有している。
【００３４】
トライボロジー的に強く負荷可能な部分層３２が有利には、少なくともほぼ炭素から、特にダイヤモンド同等のアモルファスの炭素から成っている。導電性の低い部分層３１が有利には、炭素、特にダイヤモンド同等のアモルファスの炭素から成っていて、かつ特に導電率の減少のためにほかに酸素及び珪素を含んでいる。
【００３５】
さらに重要なことは、センサーウエブ１３若しくは感応層３０のすぐ下側に、トライボロジー的に強く負荷可能な少なくとも１つの層、即ち部分層３２を配置して、かつその下側に、少なくともセンサーウエブ１３に比べて導電性の低い部分層、即ち部分層３１を配置してあることである。該両方の部分層３１，３２が１つの部分層対を形成しており、このような部分層対が図４に示してあるように複数重ねて設けられている。
【００３６】
一般的に、トライボロジー的に強く負荷可能な部分層３２及び少なくとも導電性の低い部分層３１はそれぞれ５０ｎｍ乃至５μｍ、特に３００ｎｍ乃至１μｍの層厚さを有している。
【００３７】
ダイヤモンド同等のアモルファスの炭素から成る炭素層（該層は前述の実施例で絶縁層１２、被覆層１４及び付着層３３の形成に必要である）の成形のためには、種々の成形方法が公知である。ダイヤモンド同等のアモルファスの炭素から成る炭素層の特性についての概説が、Ｊ． Ｒｏｂｅｒｔｓｏｎ “Ｈａｒｄ Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ （Ｄｉａｍｍｏｎｄ−ｌｉｋｅ） Ｃｏｒｂｏｎ” Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｉｎ Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ， ２１． ４． （１９９１） １９９頁乃至３３３頁、若しくはＵ． Ｍｕｅｌｌｅｒ， Ｒ． Ｈａｕｅｒｔ ｕｎｄ Ｍ． Ｔｏｂｌｅｒ “Ｕｌｔｒａｈａｒｔｓｔｏｆｆ−Ｂｅｓｃｈｉｃｈｔｕｎｇｅｎ ａｕｓ Ｋｏｈｌｅｎｓｔｏｆｆ” Ｏｂｅｒｆｌａｅｃｈｅｎ ｕｎｄ Ｗｅｒｋｓｔｏｆｆｅ， ３８． （１９９７） ８頁乃至１５頁、に記載されている。
【００３８】
耐摩耗性の保護層としての機能にとって、特にＰＡＣＶＤ（ Ｐｌａｓｍａ Ａｃｔｉｖａｔｅｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｕｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）を用いて堆積されたダイヤモンド同等のアモルファスな炭素層が用いられている。この場合、１０ｋＰａより小さい低いガス圧下の体積室内に、十分に高い電圧（直流電圧若しくは交流電圧）、例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電圧の印加によってプラズマが形成され、プラズマに反応ガスとして例えばアセチレン若しくは別の炭化水素ガス、例として標準条件下でガス状のアルカン（メタン、エタン、プロパン、ブタンなど）、アルケン（エチレン、プロピレン、ブテンなど）、若しくはエルキン、或いは標準条件下で液状の化合物、例としてベンゾール、シクロヘキサン若しくはトルエンが供給される。有利にはアセチレンであり、それというのはこのガスは最大の炭素・水素−割合を有していて、最も厚いかつ最も硬い層を生ぜしめるからである。
【００３９】
前述のように形成されたダイヤモンド同等のアモルファスの炭素層（炭化水素膜とも呼ばれる）は、一般的に著しく大きくはない１０４Ωｍのオーダーの固有の電気抵抗を有している。ほぼ１μｍの標準的な層厚さ及びほぼ０．５ｃｍ２の接触面において、ほぼ２００Ωの短絡抵抗が生じる。この値は、センサーウエブ１３の１ｋΩのオーダーである所望の電気抵抗と比べられるものである。絶縁層１２によるセンサーウエブ１３の十分な電気絶縁を得るために、絶縁層１２は少なくとも３倍のオーダー、即ち有利にはほぼ１０７Ωｍの固有の電気抵抗を有していることが望ましい。
【００４０】
絶縁層１２の固有の電気抵抗の増大が、絶縁層１２の組成及び／又は部分層３１，３２への前述の区分けによって行われ、この場合に完全な絶縁層１２にとって、ダイヤモンド同等のアモルファスの純然たる炭素層の機械的な特性が十分に保たれている。
【００４１】
電気抵抗の低い部分層の形成のためのダイヤモンド同等のアモルファスの炭素層の固有の電気抵抗の増大が、製造方法の堆積パラメータの変更によって、特に層堆積形成時の反応ガス、例えばオルガノシラノールの混入によって達成される。この場合には、ダイヤモンド同等のアモルファスの炭素層内への例えば珪素・水素化合物の混入によって、炭素層の導電性が低下される。このような付加的な化合物若しくは元素の混入によっては固有の電気抵抗は高められるものの、トライボロジー特性が低下される。ダイヤモンド同等のアモルファスの炭素層がヘキサメチルジシロキサンの添加によってガラス化して、脆い層が生じる。
【００４２】
絶縁層１２を機能の異なる２つの部分層に分けることによって、全体として絶縁層１２の導電性にも機械的な強度にも関する要求を十分にかつ簡単に満たすことができる。導電性の低い部分層３１とトライボロジー特性若しくは耐摩耗性の高い部分層３２とを順次に重ねて配置することによって、機械的な高い強度並びに十分な延性及び付着力を有しかつ全体的に電気絶縁性である絶縁層１２が得られる。
【００４３】
付着層３３の形成が有利には、金属若しくは種々の金属の混合物をＰＶＤ法（ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｖａｐｏｕｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、ＣＶＤ法（ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｕｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、若しくはＰＡＣＶＤ法（ Ｐｌａｓｍａ Ａｃｔｉｖａｔｅｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｕｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によって反応ガスとして金属質のガス、例えば金属塩化物若しくは有機金属の供給下で堆積させることに基づき行われる。付着層３３の堆積形成のための反応ガスとして、テトラメチルシラン若しくは炭化水素ガスも考えられる。
【００４４】
導電性の低い部分層３１が前記ＰＡＣＶＤ法によって、反応ガスとして酸素、シラン、特にモノシラン、オルガノシラン、特にテトラメチルシラン、オルガノシラノール、特にヘキサメチルジシロキサン及び炭化水素ガスからなるグループの１つのガス若しくは複数のガスの混合物の供給下で堆積形成される。反応ガスとして有利には、ヘキサメチルジシロキサン及びアセチレンの混合物を用い、該混合物が７５体積％のヘキサメチルジシロキサンと２５体積％のアセチレンから成っている。別の実施態様として、ヘキサメチルジシロキサンだけを用いることもできる。導電性の良好なかつ耐摩耗性の部分層３２の形成のために、ＰＡＣＶＤ法で反応ガスとしてアセチレンが用いられると有利である。
【００４５】
部分層３１，３２を順次に重ねて構成される絶縁層１２は、ＰＡＣＶＤ法ですべての層形成を一貫して、即ちプラズマの中断なしに行うことによって有利に形成される。この場合に、１つの部分層から別の部分層への移行に際して反応ガスの交換が急激に、段階的に、即ち少ない数の段階（ステップ）で行われるか、若しくは連続的に、若しくはほぼ連続的に、即ち小さい多数のステップで行われる。絶縁層１２の層厚さは全体として６μｍを越えないようにしておきたい。
【００４６】
サブストレート１０及び／対向部材２０は例えば、硬化された鋼（ＤＩＮ［ドイツ工業規格］、材料番号［Ｗｅｒｋｓｔｏｆｆｎｕｍｍｅｒ］ １．４１２５若しくは１．３５０５）から成っている。
【図面の簡単な説明】
【図１】
装着されたセンサー部材を備える部材の平面図。
【図２】
図１に描かれた断面線に沿った断面図。
【図３】
図２に対して異なる実施例の、図１に描かれた断面線に沿った断面図。
【図４】
図２若しくは図３の部材に装着されるセンサー部材の層構造の詳細な断面図。
【符号の説明】
５  センサー部材、  １０  サブストレート、  １１  接触面、  １２  絶縁層、  １３  センサーウエブ、  １４  被覆層、  ２０  対向部材、  ２１  間隙、  ２２  潤滑剤、  ２３  切欠き、  ３０  感応性の層、  ３１，３２  部分層、  ３３  付着層
【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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