(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸受要素基材と、前記軸受要素基材の表面に付着させられた、すべり層材料からなるすべり層とを備えた軸受要素であって、
前記軸受要素基材の表面の表面粗さＲａは、１μｍより小さく、
前記すべり層材料は、ポリマー材料と、鉄酸化物とを有し、
前記すべり層は、少なくとも３層の前記すべり層材料を有し、
前記すべり層材料は、フレーク状の鉄酸化物を含み、
前記鉄酸化物フレークは、約１：４の平均アスペクト比を持ち、
前記軸受要素基材の表面の表面粗さＲｚは、１μｍより小さい軸受要素。
【請求項２】
請求項１記載の軸受要素において、
前記すべり層材料は、０．５μｍと１５μｍとの間の平均粒子サイズを持つ鉄酸化物フレークを含む軸受要素。
【請求項３】
軸受要素基材と、前記軸受要素基材の表面に付着させられた、すべり層材料からなるすべり層とを備えた軸受要素であって、
前記軸受要素基材の表面の表面粗さＲａは、１μｍより小さく、
前記すべり層材料は、ポリマー材料と、鉄酸化物とを有し、
前記すべり層は、少なくとも３層の前記すべり層材料を有し、
前記少なくとも３層のすべり層材料の各々の厚さは、実質的に等しく、
前記軸受要素基材の表面の表面粗さＲｚは、１μｍより小さい軸受要素。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の軸受要素において、
前記すべり層材料は、Ｆｅ２Ｏ３を含む軸受要素。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の軸受要素において、
前記すべり層材料は、パウダー状の鉄酸化物を含む軸受要素。
【請求項６】
請求項５記載の軸受要素において、
前記すべり層材料は、０．５μｍと１０μｍとの間の平均粒子サイズを持つ鉄酸化物粒子を含む軸受要素。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の軸受要素において、
前記少なくとも３層のすべり層材料の各々の厚さは、実質的に等しい軸受要素。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の軸受要素において、
前記すべり層材料の合計の厚さは、約３μｍと約１２μｍとの間である軸受要素。
【請求項９】
請求項８記載の軸受要素において、
前記すべり層材料の合計の厚さは、約８μｍと約１０μｍとの間である軸受要素。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の軸受要素において、
前記軸受要素基材の下層にある鋼裏材を更に備えた軸受要素。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の軸受要素において、
前記基材は、鉄合金、アルミニウム合金、又は青銅からなる軸受要素。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の軸受要素において、
前記ポリマー材料は、ポリアミドイミドからなる軸受要素。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の軸受要素において、
前記少なくとも３層のすべり層材料のうちの少なくとも１つは、少なくとも１つの他の層のすべり層材料と異なる鉄酸化物の体積パーセントを有する軸受要素。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか１項に記載の軸受要素において、
前記すべり層材料の中間層における鉄酸化物の体積パーセントは、前記すべり層材料の少なくとも１つの外層における鉄酸化物の体積パーセントと異なる軸受要素。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれか１項に記載の軸受要素において、
前記すべり層における鉄酸化物の体積パーセントは、前記基材から順に前記すべり層材料の各層ごとに減少する軸受要素。
【請求項１６】
軸受要素基材を供給する工程と、
前記軸受要素基材の表面が１μｍより小さい表面粗さＲａおよび１μｍよりも小さい表面粗さＲｚを持つように、前記軸受要素基材の表面を粗くする工程と、
ポリマー材料と鉄酸化物とを有するすべり層材料を供給する工程と、
すべり層を形成するように前記軸受要素基材に前記すべり層材料を付着させる工程とを備えた軸受要素の製造方法であって、
前記すべり層材料は、少なくとも３パスで前記軸受要素基材に付着させられ、各パスは、
前記軸受要素基材に前記すべり層材料の層を付着させる工程と、
前記すべり層材料の層を乾燥させる工程と、
前記すべり層材料を硬化させる工程とを有し、
前記すべり層材料は、前記基材に対して相対的に回転させられるスプレーランスにより、前記基材に吹き付けられ、
各々半円筒形に成形された複数の軸受要素基材は、積み上げられて実質的に円筒状の中空部を形成するように配置され、かつ、回転する前記スプレーランスは、各々半円筒形に成形された前記複数の軸受要素基材に前記すべり層材料を単一の動作で付着させるように、円筒状に積み上げられた前記複数の軸受要素基材に沿って直線的に進められ、
回転する前記スプレーランスは、可変の線速度で、円筒状に積み上げられた前記複数の軸受要素基材に沿って直線的に進められる製造方法。
【請求項１７】
軸受要素基材を供給する工程と、
前記軸受要素基材の表面が１μｍより小さい表面粗さＲａおよび１μｍよりも小さい表面粗さＲｚを持つように、前記軸受要素基材の表面を粗くする工程と、
ポリマー材料と鉄酸化物とを有するすべり層材料を供給する工程と、
すべり層を形成するように前記軸受要素基材に前記すべり層材料を付着させる工程とを備えた軸受要素の製造方法であって、
前記すべり層材料は、少なくとも３パスで前記軸受要素基材に付着させられ、各パスは、
前記軸受要素基材に前記すべり層材料の層を付着させる工程と、
前記すべり層材料の層を乾燥させる工程と、
前記すべり層材料を硬化させる工程とを有し、
前記すべり層材料は、前記基材に対して相対的に回転させられるスプレーランスにより、前記基材に吹き付けられ、
前記スプレーランスは、５００ｒｐｍと１５００ｒｐｍとの間の回転数で回転させられる製造方法。
【請求項１８】
請求項１７記載の軸受要素の製造方法において、
前記スプレーランスは、約１０００ｒｐｍの回転数で回転させられる製造方法。
【請求項１９】
軸受要素基材を供給する工程と、
前記軸受要素基材の表面が１μｍより小さい表面粗さＲａおよび１μｍよりも小さい表面粗さＲｚを持つように、前記軸受要素基材の表面を粗くする工程と、
ポリマー材料と鉄酸化物とを有するすべり層材料を供給する工程と、
すべり層を形成するように前記軸受要素基材に前記すべり層材料を付着させる工程とを備えた軸受要素の製造方法であって、
前記すべり層材料は、少なくとも３パスで前記軸受要素基材に付着させられ、各パスは、
前記軸受要素基材に前記すべり層材料の層を付着させる工程と、
前記すべり層材料の層を乾燥させる工程と、
前記すべり層材料を硬化させる工程とを有し、
前記少なくとも３層のすべり層材料の各々の厚さは、実質的に等しい製造方法。
【請求項２０】
請求項１６〜１９のいずれか１項に記載の軸受要素の製造方法において、
前記すべり層材料は、前記基材に吹き付けられる製造方法。
【請求項２１】
請求項１６〜１８のいずれか１項に記載の軸受要素の製造方法において、
各々半円筒形に成形された複数の軸受要素基材は、積み上げられて実質的に円筒状の中空部を形成するように配置され、かつ、回転する前記スプレーランスは、各々半円筒形に成形された前記複数の軸受要素基材に前記すべり層材料を単一の動作で付着させるように、円筒状に積み上げられた前記複数の軸受要素基材に沿って直線的に進められる製造方法。
【請求項２２】
請求項２１記載の軸受要素の製造方法において、
前記スプレーランスは、積み上げられた前記複数の軸受要素基材への法線に対して、約３０°と約７０°との間の角度が付けられている製造方法。
【請求項２３】
請求項２２記載の軸受要素の製造方法において、
前記スプレーランスによって作られた円錐状のスプレーは、前記複数の軸受要素基材の表面への法線により均等に分割される製造方法。
【請求項２４】
請求項２１〜２３のいずれか１項に記載の軸受要素の製造方法において、
回転する前記スプレーランスは、可変の線速度で、円筒状に積み上げられた前記複数の軸受要素基材に沿って直線的に進められる製造方法。
【請求項２５】
請求項１６〜２４のいずれか１項に記載の軸受要素の製造方法において、
各パスの間で、円筒状に積み上げられた前記複数の軸受要素基材を変位させる工程を更に備えた製造方法。
【請求項２６】
請求項１６〜２５のいずれか１項に記載の軸受要素の製造方法において、
前記少なくとも３層のすべり層材料のうちの少なくとも１つは、少なくとも１つの他の層のすべり層材料と異なる鉄酸化物の体積パーセントを有する製造方法。
【請求項２７】
請求項１６〜２６のいずれか１項に記載の軸受要素の製造方法において、
前記すべり層材料の中間層における鉄酸化物の体積パーセントは、前記すべり層材料の少なくとも１つの外層における鉄酸化物の体積パーセントと異なる製造方法。
【請求項２８】
請求項１６〜２７のいずれか１項に記載の軸受要素の製造方法において、
前記すべり層における鉄酸化物の体積パーセントは、前記基材から順に前記すべり層材料の各層ごとに減少する製造方法。
【請求項２９】
請求項１６〜２８のいずれか１項に記載の軸受要素の製造方法において、
前記軸受要素基材の表面を脱脂する工程を更に備えた製造方法。
【請求項３０】
請求項１６〜２９のいずれか１項に記載の軸受要素の製造方法において、
前記軸受要素基材の表面を洗浄する工程を更に備えた製造方法。
【請求項３１】
請求項１６〜３０のいずれか１項に記載の軸受要素の製造方法において、
前記軸受要素基材の少なくとも１つのパスの前に、前記軸受要素基材を予備加熱する工程を更に備えた製造方法。
【請求項３２】
請求項１６〜３１のいずれか１項に記載の軸受要素の製造方法において、
前記軸受要素基材の少なくとも１つのパスの前に、前記すべり層材料を予備加熱する工程を更に備えた製造方法。
【請求項３３】
請求項１〜１５のいずれか１項に記載の、半円筒形の軸受要素。
【請求項３４】
請求項１６〜３２のいずれか１項に記載の方法により製造された軸受要素。
【請求項３５】
請求項１〜１５のいずれか１項又は請求項３３若しくは３４に記載の軸受要素を備えたエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軸受要素に関する。また、本発明は、軸受要素の製造方法に関する。
【０００２】
本発明を具現化した軸受要素は、回転エンジン部品の支持や、スラストワッシャ及びフランジ軸受アセンブリとして又はそれらの一部としての使用という、自動車環境における利用に、特に適している。
【背景技術】
【０００３】
一般に、鋼裏材と、基材層と、すべり層（又はオーバーレイ層若しくは走行層）とを備えた軸受要素は、公知である。これらは、例えば、クランクシャフト及び／又はカムシャフトを支持する軸受として、またコネクションロッドにおけるビッグエンド軸受及びスモールエンド軸受として、エンジンで普通に用いられる。また、それらは、スラストワッシャ（アキシャルベアリング）としても使用され得る。
【０００４】
すべり層は、すべり層材料からなり、例えば鉛、スズ、ビスマス、銀、銅合金、又はアルミニウム合金からなる、金属層であり得る。すべり層は、静電プロセス、蒸着、又はメカニカルプレーティングによって、基材に付着させられ得る。これに代えて、すべり層材料は、合成樹脂のベース又はマトリクスと、軸受の負荷容量及び／又は耐摩耗性を強化するための添加物とからなる非金属材料とであり得る。
【０００５】
一般に、すべり層材料が摩耗すると、当該すべり層材料が付着させられた基材の材料が露出するに至り得るということは、公知である。これは、焼き付きによる軸受要素の故障にも至り得る。
【０００６】
軸受要素の分野における研究の結果、すべり層材料に広範囲の組成を使用し、かつ比較的に硬質の粒子を多数導入するようになった。特に、強化された耐摩耗性を軸受要素に与えるとの意図を以て、すべり層材料の本体を合成樹脂のベース又はマトリクスとするのである。以下の従来技術に係る特許及び特許出願にて議論されているように、すべり層材料に鉄酸化物を用いることにも利益がある。
【０００７】
グリコ−メタル−ウェルケ社名義の国際公開第９７／３８０４６号には、主として熱可塑性のフッ素系ポリマーからなり、すべり層材料の耐摩耗性を増強するために鉄酸化物が添加された、すべり層材料を使用することが記載されている。
【０００８】
トヨタ自動車株式会社等の名義の特開２００５−２０１２８９号公報には、母材の予備加熱を必要としないように、組成物で形成されたすべり層を提供することが主張されている。当該出願では、摩擦係数の調整剤及び摩耗防止剤として作用するようにすべり層に添加され得る、鉄酸化物（Ｆｅ２Ｏ３）を含んだ硬質粒子の使用への言及がなされている。
【０００９】
フェデラル−モーグル・ウィースバーデンＧｍｂＨ名義の米国特許第８５５１５６９号明細書には、５０μｍより大きい厚さを持つすべり層が形成された金属母材を有するすべり要素の製造方法が記載されている。このようなすべり要素を製造するためには、フッ素系ポリマーに加えて少なくとも１つの高融点ポリマーを含んだすべり層材料のペーストで母材をコーティングし、このようにコーティングされた母材を熱処理する。ペーストは、鉄（III）酸化物のような摩耗低減添加物を含み得る。
【００１０】
フェデラル−モーグル・ウィースバーデンＧｍｂＨ名義の国際公開第２０１０／０７６３０６号には、基材と、当該基材に付着させられたすべり層材料とを有するすべり要素が記載されている。すべり層材料は、少なくとも１つの架橋性バインダー又は少なくとも１つの高融点熱可塑性材料を有し、あるいは、少なくとも１つの高融点熱可塑性材料又は少なくとも１つの「デュロプラスト（Duroplast）」材料のマトリクスを含んだ材料である。すべり層材料は、０．１〜１５体積％の好ましい割合のＦｅ２Ｏ３を含む。すべり層材料が付着させられる基材は、３〜８μｍの特に好ましい表面粗さ（ＲＺ）を持つ。ここに、ＲＺは、ＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ ４２８７：１９９８による表面粗さであると理解される。
【００１１】
フェデラル−モーグル・ウィースバーデンＧｍｂＨは、基材と、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）及びＦｅ２Ｏ３粒子からなるオーバーレイ（すべり層材料）とを有するクランクシャフト軸受及びコンロッドを、「ＩＲＯＸ」という商品名で販売している。
【００１２】
本発明の出願人は、すべり層材料に鉄酸化物を使用する現在の試みは、多くの制限を有し、かつ自動車環境における応用に対して最適化されていない軸受要素に終わっていることを見出した。例えば、Ｆｅ２Ｏ３を含んだ公知の軸受要素は、すべり層材料の垂れ下がり、基材表面におけるすべり層材料の厚さの変動、すべり層材料への異物混入、例えばすべり層材料の付着に先だって基材表面を粗くするために使用された粗粒子の混入のような欠点のうちのいくつか又は全てを有する傾向にある。
【００１３】
出願人は、公知の軸受要素では、すべり層材料が付着させられる基材の表面が比較的に粗く、３〜８μｍ以上の表面粗さ（Ｒｚ）が特に好まれてきたことをも見出した。これは、すべり層材料が摩耗するにつれて、下層にある軸受材料のピーク又は隆起が大きく露出してしまうことにもつながる。そして、これは、極めて望ましくない、過大な金属同士の接触をも引き起こし得る。
【発明の概要】
【００１４】
以下の説明にて、「表面粗さ」という用語は、ＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ ４２８７：２０１０−０７に従って測定される、軸受要素基材の表面の表面粗さを参照するために使用される。以下の説明では、この規格に従って解釈されるべき、「Ｒａ」値及び「Ｒｚ」値が参照される。
【００１５】
ＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ ４２８７：２０１０−０７の４．２．１節（「輪郭曲線の算術平均高さ」）によれば、Ｒａは、「輪郭曲線の算術平均高さ、すなわち基準長さにおける縦座標値Ｚ（ｘ）の絶対値の算術平均」であって、次式により計算される。
【００１６】
【数１】
0006695799.tif 000002
【００１７】
ＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ ４２８７：２０１０−０７の４．１．３節（「輪郭曲線の最大高さ」）によれば、Ｒｚは、「基準長さにおける輪郭曲線の山高さＺｐの最大値と谷深さＺｖの最大値との和」（すなわち、ピークツーピーク：図１参照）である。
【００１８】
本発明は、添付の独立請求項にて定義され、第１の観点にて、軸受要素基材と、当該軸受要素基材の表面に付着させられたすべり層とを備えた軸受要素を提供する。すべり層はすべり層材料からなり、軸受要素基材の表面の表面粗さ（Ｒａ）は１μｍより小さく、すべり層材料はポリマー材料と鉄酸化物とを有し、すべり層は少なくとも３層のすべり層材料を有する。
【００１９】
本発明のいくつかの好ましい特徴は、下記にて参照する従属請求項において提示されている。
【００２０】
本発明を具現化した軸受要素は、高い負荷容量と、強化された耐摩耗性とを提供し得る点で有利である。これにより、高い温度を与えたり、従来より高速で部品を移動又は回転させたりするのに適切なものとなる。
【００２１】
本発明を具現化した軸受要素は、公知の軸受要素に比べて、基材表面のより小さい表面粗さを有し得る点で有利である。これは、すべり層材料が摩耗しても基材の材料のピーク又は隆起が容易には露出し難くなり、したがって基材材料と、軸受に接触する可動部品との接触に起因した急速な摩耗が低減されることを意味する。
【００２２】
従来技術では、すべり層材料の機械的な支持にとって、基材の表面粗さのより高いレベルが必要であるというのが、当業者の理解であった。しかしながら、本願発明者は、本発明を具現化したすべり層材料について、基材の表面のより小さい表面粗さが採用可能であること、またこれにより本発明を具現化した軸受要素の寿命が公知の軸受要素と比べて延びることを見出した。すべり層材料が少なくとも３層で軸受要素基材（又は、存在する場合には中間層）に付着させられるという事実が、Ｆｅ２Ｏ３を含んだ公知のすべり層材料と比較して、軸受要素基材の表面上における、すべり層材料の改善された厚さ制御と、より均一な厚さとをもたらすというのが、本願発明者の理解である。上記した公知の従来技術は、１層又は２層の使用を意図したものに過ぎなかった。
【００２３】
本発明を具現化した軸受要素は、流体潤滑の応用に用いるのが特に適し得る。当該軸受要素の特に有利な応用は、内燃エンジンにおけるすべり軸受として、例えば、クランクシャフト及び／又はカムシャフトを支持する軸受、ビッグエンド軸受、並びにスモールエンド軸受としての応用である。本発明を具現化した軸受要素は、従来のエンジンの場合よりもエンジンの耐用期間にわたって実質的により多くの起動にエンジンがさらされ、また軸受すべり面に潤滑油の均等な油膜が形成される前にクランクシャフトが休止状態から繰り返し加速される、停止−起動エンジン技術での利用を含み、車両エンジンにおける利用に特に適している。
【００２４】
本発明を具現化した軸受要素は、ブシュ、ピストンスカート、ピストンリング、ライナー、カムシャフト、及びコンロッドを含む、エンジン部品上の多数のすべり面のいずれの形成にも使用され得る。また、スラストワッシャ、フランジ、及びハーフライナーとして、又はその一部としても使用され得る他の適切な応用は、当業者にとって明らかであろう。
【００２５】
軸受要素基材の表面が０．５μｍと１μｍとの間の、又は０．５μｍより小さい表面粗さ（Ｒａ）を有することは、有利であり得る。軸受要素基材の表面が０．０１μｍより大きい、又は０．０５μｍより大きい、又は０．１μｍより大きい表面粗さ（Ｒａ）を有することも、有利であり得る。
【００２６】
好ましくは、軸受要素基材の表面の表面粗さ（Ｒｚ）が３μｍより小さい。軸受要素基材の表面の表面粗さ（Ｒｚ）が２．５μｍより小さいこと、又は２μｍより小さいこと、又は１μｍより小さいことは、有利であり得る。
【００２７】
好ましくは、すべり層材料がＦｅ２Ｏ３を含む。これに代えて、又はこれに加えて、すべり層材料は、ＦｅＯ及びＦｅ２Ｏ４の一方又は双方を含み得る。
【００２８】
すべり層材料は、パウダー状の鉄酸化物を含み得る。この場合、好ましくは、すべり層材料が、０．５μｍと１０μｍとの間の平均粒子サイズ（又はｄ５０）を持つ鉄酸化物粒子を含む。
【００２９】
これに代えて、すべり層材料は、フレーク状の鉄酸化物を含み得る。この場合、好ましくは、すべり層材料が０．５μｍと１５μｍとの間の平均粒子サイズを持つ鉄酸化物フレークを含み、及び／又は、好ましくは、鉄酸化物フレークが約１：４の平均アスペクト比を持つ。各々の場合に、鉄酸化物粒子の最大サイズは、１５μｍ、又は１０μｍ、又は５μｍ、又は３μｍより小さくなければならず、あるいは当該材料が入れられるすべり層材料の層の厚さより小さくなければならない。鉄酸化物粒子の最小サイズは、０．１μｍ、又は０．５μｍ、又は１μｍより大きいことが、有利であり得る。
【００３０】
好ましくは、少なくとも３層のすべり層材料の各々の厚さが実質的に等しい。これに代えて、少なくとも３層のすべり層材料のうちのいずれか２層の厚さが実質的に等しく、かつこの厚さがすべり層材料のうちの第３層の厚さと異なることも、有利であり得る。また、これに代えて、少なくとも３層のすべり層材料の各々の厚さが互いに異なる（すなわち、各層が他の層の各々の厚さと異なる厚さを持つ）ことも、有利であり得る。
【００３１】
好ましくは、すべり層材料の合計の厚さが約３μｍと約１２μｍとの間である。更に好ましくは、すべり層材料の合計の厚さが約８μｍと約１０μｍとの間である。
【００３２】
好ましくは、付加的なフープ応力と強剛性を提供するために、軸受要素が、軸受要素基材の下層にある鋼裏材を更に備える。
【００３３】
好ましくは、軸受要素基材が、鉄合金、アルミニウム合金、又は銅合金、若しくは青銅若しくは黄銅からなる。これらの軸受要素基材の材料は、例えば、ポリマーが急激に摩耗してしまっても直ちには焼き付きが軸受要素に生じないように、緊急時の良好なすべり面を提供し得る。
【００３４】
好ましくは、ポリマー材料がポリアミドイミド（ＰＡＩ）からなる。他の適切なポリマーベースは、ポリイミド、ポリアミド、エポキシ、エポキシ樹脂、フェノール、若しくはポリベンゾイミダゾール（ＰＢＩ）、又はこれらの材料の任意の組み合わせを含む。そのようなポリマー材料は、高温耐性、摩耗耐性、及び化学耐性を提供する点で有利であり得る。
【００３５】
好ましくは、少なくとも３層のすべり層材料のうちの少なくとも１つが、少なくとも１つの他の層のすべり層材料と異なる鉄酸化物の体積パーセントを有する。
【００３６】
すべり層材料の中間層（軸受面の層ではなく、軸受要素基材に隣接する層、すなわち外層でもない）における鉄酸化物の体積パーセントは、すべり層材料の少なくとも１つの外層における鉄酸化物の体積パーセントと異なっても（多くても、少なくても）よい。
【００３７】
好ましくは、すべり層材料における鉄酸化物の体積パーセントは、軸受面を形成する層よりも、基材に隣接する層の方が大きい。また、好ましくは、各中間層における体積パーセントが、より大きい又はより小さい体積パーセントと等しいか、又はそれらの間の値である。これに代えて、すべり層材料における鉄酸化物の体積パーセントは、基材から順に各層ごとに減少する。換言すれば、基材に接触する層は最大の体積パーセントの鉄酸化物を含み、軸受面を形成する層は、より小さい、又は最小の体積パーセントの鉄酸化物を含む。これにより、すべり層材料が摩耗するにつれて、すべり層材料の硬さが増加し、また関連する耐摩耗性が累進的に増加する軸受を提供できる点で、有利であり得る。
【００３８】
第２の観点によれば、本発明は、軸受要素の製造方法をも提供し得る。すなわち、この製造方法は、軸受要素基材を提供する工程と、軸受要素基材の表面が１μｍより小さい表面粗さ（Ｒａ）を持つように軸受要素基材の表面を粗くする工程と、ポリマー材料と鉄酸化物とを有するすべり層材料を供給する工程と、すべり層を形成するように軸受要素基材にすべり層材料を付着させる工程とを備え、すべり層材料は少なくとも３パスで軸受要素基材に付着させられ、各パスは、軸受要素基材にすべり層材料の層を付着させる工程と、すべり層材料の層を乾燥させる工程と、すべり層材料を硬化させる工程とを有する。
【００３９】
すべり層材料を少なくとも３パスで付着させることにより、又は少なくとも３層のすべり層材料を形成するように付着させることにより、すべり層材料の各層の厚さを、すべり層材料が１パス又は２パスで付着させられた場合よりも小さくできる点で、有利であり得る。これはまた、すべり層材料の垂れ下がり又は流れ出しを防止し、及び／又は、軸受要素基材にわたってより均一な厚さのすべり層材料を提供する点でも役立つ。
【００４０】
軸受要素基材の表面が０．５μｍと１μｍとの間の、又は０．５μｍより小さい表面粗さ（Ｒａ）を持つように前処理が施されれば、有利であり得る。軸受要素基材の表面が０．０１μｍより大きい、又は０．０５μｍより大きい、又は０．１μｍより大きい表面粗さ（Ｒａ）を持つように前処理が施されることも、有利であり得る。
【００４１】
好ましくは、軸受要素基材の表面が３μｍより小さい表面粗さ（Ｒｚ）を持つように、軸受要素基材の表面が粗くされる。軸受要素基材の表面が２．５μｍより小さい、又は２μｍより小さい、又は１．５μｍより小さい、又は１μｍより小さい表面粗さ（Ｒｚ）を持つように、軸受要素基材の表面を粗くすることも、有利であり得る。
【００４２】
軸受要素基材の各パスが、実質的に指触乾燥した部分を残すことが好ましい。これは、軸受要素基材にわたってすべり層材料のより均一な各層の厚さを保証するのに役立ち得る。
【００４３】
好ましくは、すべり層材料が軸受要素基材に吹き付けられる。
【００４４】
好ましくは、すべり層材料が、軸受要素基材に対して相対的に回転させられるスプレーランス（又はノズル）により、軸受要素基材に吹き付けられる。基材に対して相対的にスプレーランスを回転させることにより、他の吹き付け構造に比べて、吹き付け動作におけるより大きい制御が保証され得る。
【００４５】
好ましくは、半円筒形に成形された複数の軸受要素基材が積み上げられて、内側に向かう軸受面が実質的に円筒状の中空部を形成するように配置される。好ましくは、回転するスプレーランスが、複数の軸受要素の軸受要素基材にすべり層材料を単一のパス若しくは動作で又は同時に付着させるように、円筒状に積み上げられた複数の軸受要素基材に沿って、かつその中で直線的に進められる。好ましくは、円筒状に積み上げられた複数の軸受要素が鉛直方向に配置され、積み上げられた複数の軸受要素の中で回転するスプレーランスが鉛直方向に進められる。
【００４６】
積み上げられた複数の軸受要素に対してスプレーランスを相対的に回転させることにより、吹き付け動作におけるより大きい制御が保証され得る。それは、積み上げられた複数の軸受要素がランスの周りにて回転させられる場合に比べて、回転するランスの方が、小さい慣性質量及び／又は運動量を持ち得るからである。
【００４７】
好ましくは、スプレーランスが、積み上げられた複数の軸受要素基材への法線に対して、約３０°と約７０°との間の角度が付けられる。
【００４８】
好ましくは、スプレーランスによって作られた円錐状のスプレーが、複数の軸受要素基材の表面への法線により均等に分割される。
【００４９】
好ましくは、回転するスプレーランスからのスプレー方向が、基材の表面への法線に対して約３０°と約７０°との間をカバーするスプレー角を形成する。好ましくは、例えば、５０°のスプレー角が法線の各側にてそれぞれ約２５°をカバーするような円錐状のスプレーを形成するように、円錐状のスプレーが基材の表面への法線により対称的に分割される。これにより、すべり層材料の改善された厚さ制御が達成され得る。
【００５０】
好ましくは、回転するスプレーランスが、所定の速度波形に従った有利な制御による可変の線速度で、円筒状に積み上げられた複数の軸受要素基材に沿って直線的に進められる。これにより、すべり層材料の改善された厚さ制御が達成され、かつすべり層材料の垂れ下がり又は流れ出しが低減され得る。
【００５１】
好ましくは、当該方法は、各スプレー動作の間で、円筒状に積み上げられた複数の軸受要素を変位させる（所定角度の回転を通じた移動）工程を更に備える。これにより、すべり層材料の改善された厚さ制御が達成され、かつすべり層材料の垂れ下がり又は流れ出しが低減され得る。
【００５２】
好ましくは、回転するスプレーランスが、約５００ｒｐｍと約１５００ｒｐｍとの間の回転数で回転させられる。更に好ましくは、回転するスプレーランスが約１０００ｒｐｍの回転数で回転させられる。これにより、すべり層材料の改善された厚さ制御が達成され、かつすべり層材料の垂れ下がり又は流れ出しが低減され得る。
【００５３】
好ましくは、少なくとも３層のすべり層材料の各々の厚さが実質的に等しい。これに代えて、少なくとも３層のすべり層材料のうちのいずれか２層の厚さが実質的に等しく、かつこの厚さが第３層の厚さと異なることも、有利であり得る。また、これに代えて、少なくとも３層のすべり層材料の各々の厚さが互いに異なる（すなわち、各層が他の各層と異なる厚さを持つ）ことも、有利であり得る。
【００５４】
好ましくは、少なくとも３層のすべり層材料のうちの少なくとも１つが、少なくとも１つの他の層のすべり層材料と異なる鉄酸化物の体積パーセントを有する。
【００５５】
すべり層材料の中間層における鉄酸化物の体積パーセントは、すべり層材料の少なくとも１つの外層における鉄酸化物の体積パーセントと異なり得る。すべり層における鉄酸化物の体積パーセントは、基材から順にすべり層材料の各層ごとに減少し得る。
【００５６】
好ましくは、当該方法は、軸受要素基材の表面を脱脂する工程を更に備える。
【００５７】
好ましくは、当該方法は、軸受要素基材の表面を洗浄する工程を更に備える。
【００５８】
好ましくは、当該方法は、軸受要素基材の少なくとも１つのパスの前に、軸受要素基材を予備加熱する工程を更に備える。
【００５９】
好ましくは、当該方法は、軸受要素基材の少なくとも１つのパスの前に、すべり層材料を予備加熱する工程を更に備える。
【００６０】
本発明のある観点における特徴は、任意の適切な組み合わせにて本発明の他の観点にも適用され得るものと理解されるべきである。特に、方法の観点は、装置の観点に適用され得る。また、その逆も成り立つ。更に、ある観点における任意の、いくつかの及び／又は全ての特徴は、任意の適切な組み合わせにて他の観点における任意の、いくつかの及び／又は全ての特徴にも適用され得る。
【００６１】
本発明の任意の観点にて記載されかつ定義された種々の特徴の組み合わせは、独立に実施され、及び／又は供給され、及び／又は使用され得ることも理解されるべきである。
【００６２】
本発明の変形例では、軸受要素基材の表面の表面粗さ（Ｒｚ）が１μｍより小さく、かつ軸受要素基材の表面の表面粗さ（Ｒａ）が任意の値を持ち得る。本発明では、軸受要素基材の表面が１μｍより小さく、かつ０．０１μｍ又は０．０５μｍ又は０．１μｍより大きい表面粗さ（Ｒｚ）を持つように、軸受要素基材の表面が粗くされることが、有利であり得る。
【００６３】
添付図面を参照して、本発明のいくつかの実施形態を説明する。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明を具現化した軸受要素の表面の粗さであるＲｚ値の測定を示す、ＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ ４２８７：２０１０−０７（当該規格の図８）から取った図である。
【図２】本発明を具現化した各々半円筒形の１組の軸受要素を示す図である。
【図３】図２の各々半円筒形の１組の軸受要素により形成された、円筒形の軸受要素を示す図である。
【図４】少なくとも３層のすべり層材料が各々実質的に等しい厚さに形成されてなる、本発明を具現化した軸受要素の断面図である。
【図５】少なくとも３層のすべり層材料が各々異なる厚さに形成されてなり、かつすべり層材料の各層における鉄酸化物の体積パーセントが基材から順に外側（すべり）面に向かって減少する、本発明を具現化した軸受要素の断面図である。
【図６】第２の観点における本発明を具現化した製造プロセスの全体を示すフロー図である。
【図７】本発明の１つの実施形態に従って、積み上げられた複数の軸受要素の基材にすべり層材料を付着させるための、スプレーランスの全体構成を示す図である。
【図８】スプレーランスの可変の速度波形と可変のスプレー圧力波形とを例示した図である。
【図９】いくつかのサンプルの異なる体積損失を例示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００６５】
本発明の１つの実施形態にて、図２〜図５を参照して、エンジンにおける回転軸の支持に使用され得る軸受要素１は、実質的に連続した円形又は円筒形の軸受要素（図３）を形成するように組み合わされ得る、１組の半円形又は半円筒形の軸受要素（軸受シェル）２，３として形成され得る。軸受要素の考え得る多くの代替の形状及び構成は、当業者にとって明らかであろう。
【００６６】
軸受要素は、基材４と、基材に付着させられかつ基材により支持されたすべり層材料５とを備える。軸受要素は、強化された強剛性とフープ強度を提供するために、基材の下層にある鋼裏材６を更に備え得る。
【００６７】
好ましくは、より大きい構造上の強剛性を軸受要素に付与するように、基材が金属材料からなる。適切な基材の材料は、アルミニウム、青銅、黄銅、ビスマス、銅、ニッケル、スズ、亜鉛、銀、金、及び鉄、又はそれらの材料の合金を含む。基材は、２以上のそのような材料又は合金の組み合わせからなり得る。本発明を具現化した軸受要素に特に適した基材の材料は、鉄、アルミニウム、銅合金、青銅及び黄銅の合金を含む。
【００６８】
オプションとして、基材は、ある種の支持のための軸受要素材料が使用されるときに、すべり層材料の密着のための改善された表面を提供する中間層を有し得る。オプションとしての中間層のための適切な材料は、ニッケル、銀、銅、及び／又は鉄、又は１以上のそれらの材料を含んだ合金を含む。オプションとしての中間層は、２以上のそのような材料／合金の組み合わせからなる。中間層は、密着促進剤をも含み得て、及び／又は、例えばリン酸処理、クロメート処理、又はシリケート処理のような前処理にかけられ得る。
【００６９】
すべり層材料は、例えば所望の負荷容量及び耐摩耗性のような所望の軸受特性を軸受要素に付与するために、下層にある基材の上に形成される。すべり層材料のマトリクス（一般に、すべり層材料のうちの最大の体積パーセント部分を提供する）は、ポリマー材料で形成される。適切なポリマー材料の例は、架橋性の結合剤、熱硬化性プラスチック、高融点熱可塑性材料、少なくとも１つの高融点熱可塑性材料のマトリクスを有する材料、繊維強化プラスチック、若しくはこれらの材料の任意の組み合わせを含み、又はこれらからなる。考え得る他の適当な材料は、当業者にとって明らかであろう。特に適切なポリマー材料は、ＰＡＩ（ポリアミドイミド）、ＰＩ（ポリイミド）、エポキシ、エポキシ樹脂、ＰＢＩ（ポリベンゾイミダゾール）、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、又はこれらの材料の任意の組み合わせをを含む。これらの材料は、高温耐性と、（潤滑油に対する化学耐性のような）優れた媒体耐性とによって特徴付けられる。本発明を具現化した軸受要素にとって特に好ましい１つのポリマー材料は、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）である。
【００７０】
オプションとして、すべり層材料は、少なくとも１つの固体潤滑剤を含み得る。適切な固体潤滑剤は、層構造を有する金属硫化物、グラファイト、六方晶系窒化ホウ素（ｈ−ＢＮ）、二硫化モリブデン（ＭｏＳ２）、二硫化タングステン（ＷＳ２）、ＰＴＦＥ、又はこれらの材料の任意の組み合わせを含む。考え得る他の適切な材料は、当業者にとって明らかであろう。
【００７１】
すべり層材料は、鉄酸化物を含む。これにより、鉄酸化物を含まないすべり層材料と比較して、改善された耐摩耗性が提供され得る。本発明を具現化した軸受要素にとって特に好ましい１つの鉄酸化物は、他の一般的な鉄酸化物の約２倍の硬さを持つ、Ｆｅ２Ｏ３である。
【００７２】
鉄酸化物、好ましくはＦｅ２Ｏ３は、パウダー状又は微粒子状で、すべりポリマー材料に添加され得る。Ｆｅ２Ｏ３の平均粒子サイズ（又はｄ５０）は若干重要であって、Ｆｅ２Ｏ３粒子の平均粒子サイズと、すべり層材料の厚さとの関係は、すべり層材料の摩耗特性を予測するうえで重要なファクターであり得る、と信じられている。本発明を具現化した軸受要素にとって好ましいＦｅ２Ｏ３粒子の平均粒子サイズ（又はｄ５０）は、０．５〜１０μｍである。
【００７３】
これに代えて、鉄酸化物は、フレーク状でポリマー材料に添加され得る。本発明を具現化した軸受要素にとって好ましいフレークされたＦｅ２Ｏ３粒子の平均粒子サイズは、０．５〜１５μｍであって、本発明を具現化した軸受要素にとって好ましいフレークされたＦｅ２Ｏ３粒子のアスペクト比は、最小アスペクト比で１：４である。ポリマー材料の全体にわたってフレークがランダムに配置されかつランダムな向きを持つように、ポリマー材料にフレーク状の鉄酸化物を添加することは、鉄酸化物がパウダー状でポリマー材料に添加された軸受要素に比べて、すべり層材料におけるクラックの伝播に対するより高い耐性を、本発明を具現化した軸受要素に付与するのに役立ち得る。
【００７４】
オプションとして、すべり層材料は、パウダー状及び／又はフレーク状の鉄酸化物と、パウダー状及び／又はフレーク状の１以上の他のタイプの硬質粒子との組み合わせを含み得る。いくつかの適切な硬質粒子は、窒化物、炭化物、ホウ化物、酸化物、及び金属パウダーを含む。考え得る他の適切な材料は、当業者にとって明らかであろう。好ましい最大の及び／又は最小の粒子（又はフレーク）サイズは、上記の通りである。
【００７５】
図４及び図５に示されるように、すべり層材料は、少なくとも３層５ａ，５ｂ，５ｃで基材に付着させられている。これにより、すべり層材料が１層又は２層で基材に付着させられた軸受要素の場合よりも、薄い層の連続によって所望の全体厚さのすべり層材料が形成されることが可能になる。すべり層材料を少なくとも３層で基材に付着させることにより、改善された厚さ制御と、下層にある軸受基材上のすべり層材料のより均一な厚さと、すべり層材料の垂れ下がりの低減とを提供できることが判る。
【００７６】
すべり層材料５は、４層以上で基材に付着させられ得る。すべり層材料を例えば４層又は５層で基材に付着させれば、すべり層材料が３層で基材に付着させられる場合に達成され得る場合に比べて、改善された厚さ制御と、より均一な厚さとが提供され得る。本発明を具現化した軸受要素にとって好ましいすべり層材料の層数は、すべり層材料を４層にすることである。
【００７７】
上記した軸受要素に対する変形例によれば、少なくとも３層のすべり層材料の各層は、少なくとも１つの他の層の組成とは異なる組成を有し得る（図５参照）。例えば、すべり層材料における鉄酸化物粒子の体積パーセントは、層ごとに変化し得る。すべり層材料における鉄酸化物粒子の体積パーセントは、基材に隣接する第１の外層と、外（軸受）面を形成する第２の外層との間の中央の層にて、より高くても、またより低くてもよい。この構成では、第１の外層における鉄酸化物粒子の体積パーセントは、第２の外層における鉄酸化物粒子の体積パーセントと実質的に同じであっても、またこれと異なってもよい。
【００７８】
本発明を具現化した軸受要素では、基材に隣接する層の体積パーセントがより高く、かつ外（軸受）面を形成する層の体積パーセントがより低くなるように、鉄酸化物の体積パーセントが基材から順に各層ごとに減少する。この構成を有する軸受要素は、各層が摩耗するにつれて累進的に高くなる耐摩耗性を提供し得る。したがって、鉄酸化物の体積パーセントがすべり層材料の全ての層で同一である軸受の寿命を超えて、軸受の寿命が延びる結果となる。
【００７９】
好ましくは、すべり層材料の合計の厚さが、約３μｍと約１２μｍとの間である。本発明を具現化した軸受要素にとって好ましいすべり層材料の厚さは、約８μｍと約１０μｍとの間である。
【００８０】
第２の観点では、図６を参照して、第１の観点にて本発明を具現化した軸受要素を製造するための、本発明を具現化したプロセスを説明する。このプロセスは、
Ａ．基材を脱脂する工程、
Ｂ．基材の表面を粗くする工程、
Ｃ．基材を洗浄する工程、
Ｄ．すべり層材料の付着のために複数の基材を組み合わせる工程、
Ｅ．組み合わされた基材を予備加熱する工程、
Ｆ．すべり層材料を予備加熱する工程、
Ｇ．組み合わされた基材の表面にすべり層材料を付着させる工程、
Ｈ．すべり層材料を乾燥させる工程、
Ｉ．例えば、必要に応じて、前工程ＧからＨのみを通じて、又は工程ＣからＨまでを通じて、軸受要素の追加パスを実行する工程、
Ｊ．すべり層材料を硬化させる工程、
Ｋ．軸受要素を洗浄により後処理する工程、
のうちのいくつか又は全てを備える。
【００８１】
上記した方法の工程のうちのいくつかはオプションとしての工程であり、したがって製造プロセスの中に含まれなくてもよいことが、以下の説明から理解されるべきである。また、これらの工程のうちの任意の１以上の工程は、２回以上繰り返され得ることも理解されるであろう。必ずしも、上記又は下記の順序でプロセス工程が実行される必要はない。
【００８２】
以下説明するように、本発明を具現化した軸受要素は、当該方法を構成する複数の工程のうちの少なくともいくつかを通じた複数のパスにかけられる。これにより、基材上のすべり層材料の強化された厚さ制御と、すべり層材料の低減された垂れ下がりとを提供できることが明らかになる。
【００８３】
（Ａ）基材を脱脂する工程
例えば基材の初期の形成／加工に続いて過剰な潤滑油を除去するために、オプションとして、基材の脱脂が実行され得る。これは、例えば溶剤型又は水性の洗浄剤を用いて達成され得る。
【００８４】
基材の脱脂は、アルミニウム合金基材に対しては表面張力が約≧３８ｍＮ／ｍとなり、あるいは青銅基材に対しては表面張力が約≧４０ｍＮ／ｍとなることが好ましい。
【００８５】
（Ｂ）基材の表面を粗くする工程
基材へのすべり層材料の付着の前に、すべり層材料の密着性を改善するため、基材の表面が粗くされる。基材の表面の表面粗さ（Ｒａ）が１μｍより小さくなるように、基材の表面が粗くされる。いくつかの可能性のある有利な表面粗さの値（Ｒａ及びＲｚ）は、上記の通りである。
【００８６】
所望の表面粗さは、研磨、ベルト研削、マイクロ加工、マイクログルーブ／チャンネルの加工、サンドブラスティング、グリットブラスティング、又はグラインディングのような機械的処理と、表面のリン酸処理、又は軽い化学エッチングのような化学的処理とを含む、多数の適切な粗面化プロセスのうちのいずれかにより達成され得る。考え得る他の適切な処理は、当業者にとって明らかであろう。
【００８７】
基材表面のグリットブラスティング及び／又はショットピーニングは、本発明を具現化した軸受要素にとって、必要な表面粗さを呈する表面を持つ基材を用意するのに最も適切な方法であると信じられる。
【００８８】
所望の表面粗さを達成するために基材表面のグリットブラスティングに用いられる特に適切な材料は、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）及び／又はポリマー粗粒子である。
【００８９】
所望の表面粗さを達成するために基材表面のショットピーニングに用いられる特に適切な材料は、鋼ショット、セラミックビーズ、及び／又はガラスビーズである。
【００９０】
（Ｃ）基材を洗浄する工程
軸受要素基材の表面を粗くした後に、軸受要素基材の表面から残留物を除去するために、オプションとして、洗浄が実行され得る。
【００９１】
好ましくは、洗浄後の軸受要素基材の表面上の残留物が（個々の軸受要素基材ごとに）≦０．０１ｍｇ／部品であるか、又は１〜２ｍｇ／ｍ２である。
【００９２】
ポリマー粗粒子による基材表面のグリットブラスティング、及び／又はビーズによる基材表面のショットピーニングは、表面を洗浄する必要が低減又は削減され得る点で、有利であり得る。
【００９３】
（Ｄ）すべり層材料の付着のために複数の軸受要素基材を組み合わせる工程
すべり層材料は、各軸受要素基材の鏡面に個別に付着させられ得る。好ましくは、製造サイクルの効率を改善し、かつサイクル生産量を増加させるために、複数の軸受要素基材に同時に又は順番に、すべり層材料が付着させられる。
【００９４】
当該方法の特に好ましい形態では、第１治具の中にて複数の第１軸受要素基材が実質的に互いに隣接し、かつ隣接する各々半円筒形の軸受要素基材の内径が上向きになるように配置され、また第２治具の中にて複数の第２軸受要素基材が実質的に互いに隣接し、かつ隣接する各々半円筒形の軸受要素基材の内径が上向きになるように配置される。そして、第１及び第２治具は、当該第１及び第２治具の中の軸受要素基材が各々対になり、互いに向き合う各々の対が実質的に完全な円筒を形成するように組み合わされ、かつ中空の実質的に円筒形の構成の中に連続的に積み上げられた複数の軸受要素を形成するように組み合わされる。
【００９５】
（Ｅ）基材を予備加熱する工程
すべり層材料の付着の前に、オプションとして、軸受要素基材が予備加熱され得る。これは、基材に対するすべり層材料の垂れ下がりの防止に役立ち得る。
【００９６】
積み上げられた複数の軸受要素基材の予備加熱は、例えば円筒状に積み上げられた複数の軸受要素の中心に暖気を通すことにより、あるいは、これに代えて円筒状に積み上げられた複数の軸受要素の中心に赤外線ヒーターを挿入することにより、対流式で実行され得る。基材の予備加熱に適した考え得る他の方法及び装置は、当業者にとって明らかであろう。
【００９７】
好ましくは、表面温度が約３０℃と約１００℃との間に、更に好ましくは、表面温度が約４０℃と約８５℃との間に、複数の軸受要素が予備加熱される。
【００９８】
軸受要素基材の予備加熱は、下記工程Ｇで説明するすべり層材料の第１層を付着させる前のみに、あるいは下記工程Ｇで説明するすべり層材料の第２層又は各層を付着させる前に実行され得る。
【００９９】
（Ｆ）すべり層材料を予備加熱する工程
軸受要素基材にすべり層材料が付着させられる前に、オプションとして、すべり層材料が加熱手段によって予備加熱され得る。すべり層材料は、４０℃と７０℃との間に、好ましくは４０℃と６０℃との間に予備加熱され得る。これは、下記工程Ｇで説明するすべり層材料の第１層を付着させる前のみに、あるいは下記工程Ｇで説明するすべり層材料の第２層又は各層を付着させる前に実行され得る。
【０１００】
すべり層材料の付着の前にすべり層材料の温度を軸受要素基材の温度と整合させること、及び／又は、軸受要素基材にすべり層材料を付着させる間中一定の温度にすべり層材料を維持することは、軸受要素基材上のすべり層材料の均一性を保証するのに、役立ち得る。これはまた、すべり層材料の一定の粘度を維持し、かつしたがって、すべり層材料の各層を付着させるプロセスの特性と、すべり層材料の付着された層の結果としての厚さとが一貫しており、かつ反復可能であることを保証するのにも、役立ち得る。
【０１０１】
すべり層材料の予備加熱に適した考え得る多数の方法及び装置は、当業者にとって明らかであろう。
【０１０２】
（Ｇ）組み合わされた基材にすべり層材料を付着させる工程
すべり層材料は、当業者にとって明らかであろう多数の方法のうちの１つによって、組み合わされた基材に付着され得る。本発明を具現化した軸受要素を形成するように、組み合わされた複数の基材にすべり層材料を付着させる好ましい方法は、組み合わされた複数の基材に液体状のすべり層材料を吹き付けることである。好ましくは、すべり層材料がスプレーランス又はノズルにより付着させられる（図７）。
【０１０３】
スプレーランス７は、軸受要素基材８の表面に対して移動させられ得る。これに代えて、軸受要素基材の表面がスプレーランスに対して移動させられてもよい。更にこれに代えて、軸受要素基材の表面がスプレーランスに対して移動させられ、かつスプレーランスが軸受要素基材の表面に対して移動させられてもよい。最後の構成では、一方が静止した状態でスプレーランス及び軸受要素基材が交互に移動させられてもよいし、あるいは、スプレーランス及び軸受要素基材が互いに対して同時に移動させられてもよい。
【０１０４】
製造プロセスの好ましい形態では、各々複数の第１及び第２軸受要素基材が、実質的に連続するように積み上げられて、各々の治具の中で静止させられる。そして、実質的に円筒形に配置された複数の軸受要素基材が図７に示すように鉛直方向を向くように、第１及び第２治具が位置決めされる。
【０１０５】
好ましくは、ランスからのスプレー９が、積み上げられた複数の軸受要素基材への法線に対して、約３０°と約７０°との間の角度が付けられている。また、好ましくは、例えば、約５０°のスプレー角が複数の軸受要素基材の表面への法線の各側にそれぞれ約２５°の円錐状のスプレーを形成するように、円錐状のスプレーが複数の軸受要素基材の表面への法線により分割される。
【０１０６】
スプレーランスは、複数の軸受要素基材に対して回転させられ得る。これに代えて、複数の軸受要素基材がスプレーランスに対して回転させられてもよい。更にこれに代えて、複数の軸受要素基材がスプレーランスに対して回転させられ、かつスプレーランスが複数の軸受要素基材に対して回転させられてもよい。最後の構成では、一方が静止した状態でスプレーランス及び複数の軸受要素基材が交互に回転させられてもよいし、あるいは、スプレーランス及び複数の軸受要素基材が互いに対して同時に移動させられてもよい。
【０１０７】
製造プロセスの好ましい形態では、円筒形に配置された複数の軸受要素基材に対して、スプレーランスが回転させられる。複数の基材に対してスプレーランスを回転させることは、固定されたランスのまわりに積み上げられた複数の軸受基材を回転させるよりも制御が容易であり得る。それは、積み上げられた複数の軸受基材が回転する場合に比べて、回転するランスの方が、小さい慣性質量及び／又は運動量を持ち得るからである。
【０１０８】
ランスは、約５００ｒｐｍと約１５００ｒｐｍとの間の回転数で、好ましくは約１０００ｒｐｍの回転数で回転させられる。
【０１０９】
回転するスプレーランスは、積み上げられた複数の軸受基材の中心へ下向きに進められ、更に静止した複数の軸受要素基材に対して下向きに移動させられる。スプレーランスは、円筒形に配置された複数の軸受要素基材に対して、連続的に進められ得る。これに代えて、スプレーランスは、円筒形に配置された複数の軸受要素基材に対して、所定の複数の吹き付け位置の間にて進められ得る。
【０１１０】
回転するランスは、積み上げられた複数の軸受基材の上端へ進められた後、積み上げられた複数の軸受基材の下端を超えるまで、積み上げられた複数の軸受基材の中心軸に沿って下向きに進められる。その後、ランスは、積み上げられた複数の軸受基材の上端を超えるまで、積み上げられた複数の軸受基材の中心軸に沿って引き上げられる。
【０１１１】
吹き付け動作を制御するために、スプレーランスと、当該ランスが結合されるスプレー装置との様々な動作特性が制御され得る。例えば、複数の軸受要素基材に付着させられるすべり層材料の厚さを含む特性を制御するために、スプレーランスの線速度と、スプレーランスの回転速度と、霧化の圧力と、ファン圧力と、ランス開口のサイズとのうちのいずれか又は全てが変更され得る。
【０１１２】
少なくともいくつかのスプレーパラメーターが、非線形に制御可能であり得る。例えば、ランスは、複数の軸受基材に沿って、可変の速度で直線的に進められ得る。当該速度は、スプレー装置におけるスプレー圧力及び／又は背圧の制御された変動に従って、又はそれとの組み合わせで、変化し得る。例えば、積み上げられた複数の軸受基材の鉛直方向の高さの中点における線速度は、背圧の増加をもたらすように減少させられ得る。当該線速度は、ランスが積み上げられた複数の軸受基材の上端及び／又は下端に近付いたときにも、減少させられ得る。
【０１１３】
スプレー圧力は、積み上げられた複数の軸受要素基材を通ってスプレーランスが下向きに移動する間中、変化させられ得る。更に、ランスの回転速度は、各吹き付け動作を通じて一定に保持されてもよいし、また変動してもよい。
【０１１４】
スプレーランスの線速度及び／又はスプレー圧力は、各吹き付け動作の期間に可変であり得る。スプレーランスの線速度及びスプレー圧力の波形の例が、図８に示されている。ここに、横軸は時間を表し、左側の縦軸は単位ｍｍの距離を表し、右側の縦軸は単位ｂａｒのスプレー圧力を表す。実線１０は、スプレーランスの線速度（時間ごとのスプレーランスの直線的な移動の変動）を示す。破線１１は、時間ごとのスプレー圧力の変動を示す。同図は、積み上げられた複数の軸受要素の例をも含んでいる。
【０１１５】
図８の例に示された実線波形（スプレーランスの線速度）から、積み上げられた複数の軸受要素の上端にスプレーランスが入った時点でスプレーランスの線速度が増加させられ、複数の軸受要素の積み上げ高さに沿ってスプレーランスが下向きに移動する間はスプレーランスの線速度が維持されることが、理解されるであろう。その後、積み上げられた複数の軸受要素の下端をスプレーランスが超えた時点で、線速度が減少させられる。積み上げられた複数の軸受要素の下端の下方にて、スプレーランスは、一定の時間だけ静止状態を保持する。積み上げられた複数の軸受要素の下端にランスが再入した時点でスプレーランスの線速度が増加させられ、複数の軸受要素の積み上げ高さに沿ってスプレーランスが上向きに移動する間はスプレーランスの線速度が維持される。その後、積み上げられた複数の軸受要素の上端からスプレーランスが引き出された時点で、スプレーランスの線速度が再度減少させられる。
【０１１６】
図８の例に示された破線波形（スプレー圧力）から、積み上げられた複数の軸受要素の上端にスプレーランスが入る際にスプレー圧力は最小（又はスイッチ・オフ）であり、複数の軸受要素の積み上げ高さに沿ってスプレーランスが下向きに移動する間はスプレー圧力は最大となり、積み上げられた複数の軸受要素の下端をスプレーランスが超えるとスプレー圧力は最小（又はスイッチ・オフ）になり、積み上げられた複数の軸受要素の下端にスプレーランスが再入するまでスプレー圧力は最小（又はスイッチ・オフ）を維持し、複数の軸受要素の積み上げ高さに沿ってスプレーランスが上向きに移動する間はスプレー圧力が最大に維持され、積み上げられた複数の軸受要素の上端からスプレーランスが引き出された時点でスプレー圧力が最小（又はスイッチ・オフ）に減少させられることも、理解されるであろう。
【０１１７】
図８の波形の例では、線速度波形及びスプレー圧力波形が対称形であって、積み上げられた複数の軸受要素に対してスプレーランスが下向きに進む際と、積み上げられた複数の軸受要素に対してスプレーランスが上向きに進む際との双方で、複数の軸受要素へのすべり層材料の吹き付けが実行される。速度波形及びスプレー圧力波形のうちのいずれか一方又は双方が対称形でなくともよいことが、理解されるであろう。更に、積み上げられた複数の軸受要素に対してスプレーランスが下向き又は上向きに移動する間のみ、すべり層材料の吹き付けが実行されてもよいことが、理解されるであろう。
【０１１８】
スプレーランスは、積み上げられた複数の軸受要素に対する上向き移動及び下向き移動のうちの一方のみで、又は双方で回転されてもよい。スプレーランスは、積み上げられた複数の軸受要素に対するスプレーランスの上向き移動及び下向き移動の間、同じ方向に回転されてもよく、また逆向きに回転されてもよい。
【０１１９】
（Ｈ）すべり層材料を乾燥させる工程
工程Ｇにて説明したようにすべり層材料を吹き付けた後、すべり層材料を乾燥させる乾燥（又はフラッシュオフ）工程が実行される。好ましくは、乾燥工程によって連続した薄膜のすべり層材料が基材上に残され、結果として実質的に指触乾燥した複数の軸受要素が得られる。
【０１２０】
すべり層材料の乾燥は、多数の適切な方法のうちのいずれかにより達成され得る。複数の軸受要素は、円筒形に積み上げられた状態のまま乾燥され得る。これに代えて、第１及び第２治具が互いに分離され、各々複数の第１及び第２軸受要素が個別に乾燥されてもよい。
【０１２１】
１つの適切な乾燥方法では、円筒状に積み上げられた複数の軸受要素の中心に暖気を通すことにより、すべり層材料を対流式で乾燥させるように、複数の軸受要素の表面上を暖気が通過する。他の適切な乾燥方法では、赤外線ヒーターのような熱源が、円筒状に積み上げられた複数の軸受要素の中心に沿って移動させられる。更に他の適切な乾燥方法では、例えば誘導加熱装置のような適切な加熱装置を用いて、複数の軸受要素の背後から治具を通して加熱することにより、すべり層材料の乾燥が達成される。すべり層材料の乾燥に適した考え得る他の方法及び装置は、当業者にとって明らかであろう。
【０１２２】
液体状のすべり層材料に溶剤が含まれるような軸受要素の実施形態では、連続した薄膜のすべり層材料が基材上に残されるように、溶剤の大部分が乾燥工程で追い出される。
【０１２３】
（Ｉ）軸受要素の追加パスを実行する工程
本発明を具現化した製造プロセスによれば、軸受要素は、吹き付け工程（工程Ｇ）及び乾燥工程（工程Ｈ）を通じた、少なくとも３パスにかけられる。すなわち、当該少なくとも３パスは、
（Ｉ１ａ）  第１の吹き付け工程（工程Ｇで説明済み）、
（Ｉ１ｂ）  第１の乾燥工程（工程Ｈで説明済み）、
（Ｉ２ａ）  第２の吹き付け工程、
（Ｉ２ｂ）  第２の乾燥工程、
（Ｉ３ａ）  第３の吹き付け工程、及び、
（Ｉ３ｂ）  第３の乾燥工程
を含む。
【０１２４】
工程Ｉ１ａ及び工程Ｉ１ｂは、第１パス（工程Ｇ及びＨで説明済み）を構成する。工程Ｉ２ａ及び工程Ｉ２ｂは、第２パスを構成する。工程Ｉ３ａ及び工程Ｉ３ｂは、第３パスを構成する。
【０１２５】
第１パスの後、複数の軸受要素は、（乾燥及び／又は洗浄のために分解された場合、）鉛直方向に積み上げられるように再度組み合わされる。その後、吹き付け工程（Ｉ２ａ）と乾燥工程（Ｉ２ｂ）とを有する第２パスが、上記工程Ｇ及びＨにて説明した態様で実行される。
【０１２６】
第２パスの後、複数の軸受要素は、（乾燥及び／又は洗浄のために分解された場合、）鉛直方向に積み上げられるように再度組み合わされる。その後、吹き付け工程（Ｉ３ａ）と乾燥工程（Ｉ３ｂ）とを有する第３パスが、上記工程Ｇ及びＨにて説明した態様で実行される。
【０１２７】
すべり層材料の所望の厚さの達成及び制御のために必要ならば、任意の数の追加パスが実行されてもよい。
【０１２８】
好ましくは、少なくとも３パスの各々の間で、積み上げられた複数の軸受要素が変位（すなわち、所定の距離又は角度だけ移動又は回転）させられる。その結果、第１の吹き付け動作（工程Ｇ）が開始した複数の軸受要素の内径上の位置とは異なる、複数の軸受要素の内径上の位置から、第２の吹き付け工程（Ｉ２ａ）及び第３の吹き付け工程（Ｉ３ａ）が開始する。
【０１２９】
好ましくは、各パスの後に、実行されるべきパスの数で３６０°を割った角度に等しい量だけ、積み上げられた複数の軸受要素が変位させられる。例えば、３パスが実行されるべきプロセスの場合には、積み上げられた複数の軸受要素が、各パスの後、次のパスが始まる前に約１２０°だけ変位させられる。４パスが実行されるプロセスの場合には、積み上げられた複数の軸受要素が、各パスの後、次のパスが始まる前に約９０°だけ変位させられる。
【０１３０】
変位は、任意の適切な手段によって、例えばステッピングモーターによって達成され得る。考え得る他の適切な手段は、当業者にとって明らかであろう。
【０１３１】
複数の軸受要素を変位させることは、すべり層材料の厚さの改善された制御と、少なくとも３層のすべり層材料の厚さのすぐれた均一性とを提供するのに、役立ち得る。
【０１３２】
複数の軸受要素は、１パスの後に、又は各パスの後に洗浄され得る。
【０１３３】
任意の２つのパスの間で、又は少なくとも３パスの各々の間で、吹き付け工程及び／又は乾燥工程のパラメーターを変化させることは、有利であり得る。例えば、スプレーランスの回転速度、スプレーランスの回転方向、スプレーランスの線速度、スプレーランス開口のサイズ、すべり層材料のスプレー圧力、複数の軸受要素の表面への法線に対する円錐状のスプレーにおけるスプレー角、吹き付け工程の時間の長さ、乾燥工程の時間の長さ、すべり層材料の乾燥に用いられる加熱／乾燥手段の温度のうちのいずれか、いくつか、又は全てを変化させることは、利益があり得る。
【０１３４】
（Ｊ）すべり層材料を硬化させる工程
すべり層材料の吹き付けと、すべり層材料の乾燥との後、すべり層材料が硬化させられる。硬化は、ポリマー材料を硬くし、かつポリマーの架橋をもたらす。硬化によって、すべり層材料に所望のすべり特性が付与される。
【０１３５】
すべり層材料の硬化は、多数の適切な方法のうちのいずれかにより達成され得る。複数の軸受要素は、円筒形に積み上げられた状態のまま硬化され得る。これに代えて、第１及び第２治具が互いに分離され、各々複数の第１及び第２軸受要素が、同一の又は別個の硬化装置により個別に硬化されてもよい。
【０１３６】
１つの適切な硬化方法では、円筒状に積み上げられた複数の軸受要素の中心に暖気を通すことにより、すべり層材料を対流式で硬化させるように、複数の軸受要素の表面上を暖気が通過する。他の適切な硬化方法では、赤外線ヒーターのような熱源が、円筒状に積み上げられた複数の軸受要素の中心に沿って移動させられる。更に他の適切な硬化方法では、例えば誘導加熱装置のような適切な加熱装置を用いて、複数の軸受要素の背後から治具を通して加熱することにより、すべり層材料の硬化が達成される。すべり層材料の硬化に適した考え得る他の方法及び装置は、当業者にとって明らかであろう。
【０１３７】
硬化は、例えばバッチ炉若しくはトンネル炉のような炉の中で、又は他の適切な加熱装置の中で実行され得る。好ましくは、複数の軸受要素が１５０℃より高い温度で硬化される。複数の軸受要素が炉の中で硬化される場合には、積み上げられた複数の軸受要素が互いに分離され、複数の第１及び第２軸受要素の各々が水平方向を向き、内（軸受）面が上向きになるように、２つの治具が位置決めされることが好ましい。これに代えて、トンネル炉の場合には、複数の軸受要素が互いに分離され、かつトレイ又はコンベヤーベルトの上に乗せられてもよい。
【０１３８】
最終パスの後（すなわち、第３の又は最終の乾燥工程の後）は、単一の硬化工程のみ必要であることが判る。しかしながら、１以上の先行パスの後に硬化工程を含むことや、各パスの後、次のパスが始まる前に硬化工程を含むことも、利益があり得る。
【０１３９】
（Ｋ）軸受要素を洗浄により後処理する工程
複数の軸受要素は、当該製造プロセスの複数の工程のうちの１以上の工程の後に、オプションとして、洗浄され得る。好ましくは、複数の軸受要素が水溶液で洗浄される。好ましくは、すべり層材料の硬化工程の後に、複数の軸受要素の洗浄が実行される。必要に応じて、当該製造プロセス中の他の工程の後に、追加の洗浄工程が実行されてもよい。
【０１４０】
図９は、鉄酸化物Ｆｅ２Ｏ３がＦ１フォーミュレーションを改善することと、（ＦＭ社の特許におけるレシピに従った）自家製ＩＲＯＸもまた摩耗の点で良好であることとを示している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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