(57)【要約】本発明は、対称的な鋸歯状構成材の機能表面、特に歯車（１）の歯面（３）をコーティングする方法及び装置に関し、コーティング材を荷電粒子の形で構成材の方向に放出し、また該構成材に対して回転するコーティング源（２）を有する。本発明によれば、構成材機能表面の高品質なコーティングは、照射方向に対して平坦な向きの機能表面を有する円周状エリア内で、コーティングビームから構成材を遮蔽する遮蔽物（４）が構成材（１）とコーティング源（２）との間のビームの通り道に照射方向を横切るように配置されることで、技術的には単純な方法で達成される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コーティング材を帯電粒子の形態で構成材の方向へ放出し、また、構成材に対して回転するコーティング源を用いて、対称的な鋸歯状構成材の機能表面、特に、歯車の歯面をコーティングする方法であって、
コーティング工程の間、該構成材は、その機能表面の向きが照射方向に対して平坦に傾いた輪郭エリアにおいて、該構成材とコーティング源との間に照射方向を横切るように設けられた遮蔽物によって、コーティングビームから遮蔽されていることを特徴とする方法。
【請求項２】
該構成材及び該コーティング源は、照射方向に対して急な角度に設定された機能表面の回転位置に、長い滞留時間で構成材の軸の周囲を相互に非均一に回転しあうことを特徴とする、請求項１に記載された方法。
【請求項３】
該構成材の機能表面の片面だけのコーティングのために、遮蔽物によって、構成材の半分が輪郭エリアの境界を越えて完全に遮蔽されることを特徴とする、請求項１又は２に記載された方法。
【請求項４】
該コーティングはイオン電流又はプラズマ電流を用いて行われることを特徴とする、請求項１から３のうちいずれか１項に記載された方法。
【請求項５】
該コーティングビームは、更に、磁場及び／又は電場を用いて屈折されることを特徴とする、請求項１から４のうちいずれか１項に記載された方法。
【請求項６】
該コーティングビームは、磁場及び／又は電場を用いて集束されることを特徴とする、請求項５に記載された方法。
【請求項７】
コーティング工程の間、かさ歯車はかさ歯車軸の周りを回転し、かさ歯車軸はコーティング源の方向へ傾いていることを特徴とする、かさ歯車の歯面コーティングのための、請求項１から６のうちいずれか１項に記載された方法。
【請求項８】
コーティング材を帯電粒子の形で構成材の方向へ放出し、構成材に対して回転するコーティング源を用いて、対称的な鋸歯状構成材の機能表面、特に、歯車の歯面をコーティングするシステムであって、
機能表面の向きが照射方向に対して平坦に傾いて、輪郭エリアで構成材をコーティングビームから遮る遮蔽物（４）が、構成材（１，６）とコーティング源（２）との間に照射方向を横切るように設けられていることを特徴とするシステム。
【請求項９】
該構成材（１，６）及びコーティング源（２）は、長い滞留時間で、照射方向に対して急な角度に設定された機能表面（３）の位置を交代させて、相互に非均一に回転しあって運転されることを特徴とする、請求項８に記載されたシステム。
【請求項１０】
構成材（１，６）の機能表面の片側だけのコーティングのために、遮蔽物（４）は、輪郭エリアの１つの境界を越えて伸び、構成材はそれによって片側だけが完全に遮蔽されることを特徴とする、請求項８又は９に記載されたシステム。
【請求項１１】
遮蔽物（４）に加えて、磁場及び／又は電場ガイダンス（５）がコーティングビームの通り道に設けられることを特徴とする、請求項８から１０のうちいずれか１項に記載されたシステム。
【請求項１２】
該磁場及び／又は電場ガイダンス（５）は、コーティングビームを集束するイオンレンズシステムとして作られることを特徴とする、請求項１１に記載されたシステム。
【請求項１３】
かさ歯車（６）の歯面のコーティングのために、かさ歯車はかさ歯車の軸の周りを回るよう設定され、軸と一緒にコーティング源の方向に傾くことを特徴とする、請求項８から１２のうちいずれか１項に記載されたシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対称的な鋸歯状構成材、特に歯車の歯面の機能表面をコーティングするため、構成材の方向に帯電した粒子の形態のコーティング材を放出するコーティング源を有する、請求項１及び８のプリアンブルによる方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
コーティング源により例えば黒鉛を主成分として生成され、電場又は磁場内で加速され、例えば高速で歯面に放出され、エッジに近い歯面エリアに埋め込まれ、そこで黒鉛プラズマ粒子が非常に堅いダイヤモンド状のコーティングに変換される、プラズマによる気体の蒸着を手段として、作動特性を改善するために歯車の歯面をコートすることが知られている。コーティング品質のためには、イオン化の程度及びプラズマ粒子のエネルギーに加えて、それらの構成材表面への衝突角度もまた重要である。しかしながら、照射方向に対する歯面の向きは回転運動中に変わり、衝突角度が次第に小さくなるにつれて、表面へのプラズマ粒子の侵入深さは減少する。その結果、歯面の層品質は、耐久性のある高品質な歯面コーティングを保証するには十分でなくなる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記に対して本発明は、構成材、特に歯車の歯面の質的に高価値な機能表面コーティングが得られるような、初めに言及した型の方法及び装置の一層の改良を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明によれば、この目的は、請求項１で述べられた方法及び請求項８で述べられたシステムによりそれぞれ達成される。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、構成材の建設的かつ簡単な遮蔽の結果として、照射方向に対して平坦な角度に配置された構成材の機能表面の重要な輪郭エリアは遮蔽され、結果的に、入射角に起因する不十分な接着層品質が効果的に予防される。その結果は、コーティングが構成材と一体的に結合した、例えば自動車用変速機など特に高応力下の歯車に要求される、優れた摩擦特性を持つコーティングである。
【０００６】
特に望ましい本発明の更なる改良において、構成材及びコーティング源は、照射方向に対して急角度に設定された機能表面の位置を長い滞留時間で交代させて、相互に断続的又は非均一に回転しあう方法で動かされるので、コーティング材の大部分が接着層硬度に関して機能表面の最適な角度のエリアに衝突する。
【０００７】
本発明の範囲内で、また、コーティング材及びコーティング時間を節約するために、機能表面は、遮蔽物によって構成材の片面のみが輪郭エリアの境界の１つを越えて完全に遮蔽されるような単純な方法で、構成材の歯の片面だけ、つまり、歯車においては運転方向によってより応力を受ける歯面のみをコートすることもできる。
【０００８】
本来知られているように、より良いガイダンスのためには、電場及び／又は磁場を用いて更に屈折させたイオンビーム又はプラズマビームが、コーティング材として使用されることが望ましい。この場合、その場（電場及び／又は磁場）は特に、コーティングビームが集束されるような方法で遮蔽物と併用されることが望ましい。その方法は、そうしないと遮蔽物により遮断されるコーティング粒子の一部が機能表面に被着し、塗膜強度を増すと同時にコーティングに関して効果的で、さらにコーティング比率がそれによって著しく上がるような方法である。
【０００９】
本発明の特に望ましい変形で、らせん状に伸びた歯面を有するかさ歯車コーティングにおける難しいケースについては、かさ歯車軸を対角線上に傾けて、照射角度に対して傾いた姿勢で固定する簡単な方法で、衝突するコーティング材に十分に急な角度でさらされる歯面エリアを拡大することができる。
【００１０】
ここで、本発明の歯車コーティングの好ましい応用例について、図面に関連したいくつかの実施例により詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１ａ】本発明による第１実施態様の歯車の歯面のコーティングの極概略図である。
【図１ｂ】本発明による第１実施態様の歯車の歯面のコーティングの極概略図である。
【図２】縮小した図１に相当する、本発明による第２実施態様の歯車のコーティングの極概略図である。
【図３】コーティングビームの焦点調節のための装置を遮蔽物と組み合わせて用いた歯面のコーティングの極概略図である。
【図４】かさ歯車の歯面のコーティングのための、本発明のさらなる変形の極概略図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例】
【００１２】
図に示されたコーティングシステムは、歯車１の歯面のコーティングに使用され、コーティングビームを電離プラズマの流れの形で歯車の方向に放出するコーティング源２を有する。プラズマ電流は、並列化されたコーティングビームを有する理想的な形態で図に示されているが、実際には著しく拡散している。磁場及び／又は電場内で、例えば歯車１に電圧を加えることにより、プラズマ粒子は、高い運動エネルギーで歯面３に衝突し、そこにしっかりと付着した堅固なコーティングを形成する程度に加速される。
【００１３】
コーティング工程では、歯車１は歯車軸の周りを回転するので、すべての歯面３はコーティング源１のコーティングビームに連続的に到達する。しかしこの工程では、照射方向に対する歯面３の方向が変化するので、プラズマ粒子の歯面３への衝突角度も変わる。照射方向に対して平坦な向きの歯面を有する歯車１の輪郭エリアにおいては、プラズマ粒子の衝突角度は極めて小さくなり、十分な接着層品質はもはや達成されない。
【００１４】
平坦な歯面の向きとは、歯面３に衝突するとき、プラズマ粒子が跳ね返されるか、又は接着層の堅牢さについて要求される品質に合致しないコーティングを形成するという結果をもたらす、衝突するプラズマ電流の方向に対する歯面３の傾きである。この重要な傾斜角度もまた、残り工程パラメーターの機能であり、図で示した実施態様では、およそ10〜20°の範囲にある。
【００１５】
この輪郭エリアにおいては、歯車は、本発明に係る建設的かつ単純な方法で、具体的には、歯車１とコーティング源２との間に照射方向を横切るように設けられた遮蔽物４によってプラズマ電流から遮られている。
【００１６】
図１による実施態様、特に、図１ａに図示した回転した位置では、２つの歯面３ａ及び３ｂは、ある特定の時点で、重要な輪郭エリアでは、照射方向に対して表面の向きが平坦に傾き、また、遮蔽物４によってコーティングビームから遮られている。歯車１が回転を続けると（図１ｂ）、回転方向での後方の歯面３ｂが遮蔽物４の透過方向へ動き、十分大きな傾斜角度で照射方向に対して向くと同時に、前方の歯面３ａは歯先で遮られる回転位置に到達する。歯車１が更に回転する間に、歯面３ｂへのプラズマ電流の衝突角度は次第に急になり、コーティングに最適な、最高９０°までの衝突角度範囲に至る。この範囲では、歯車１の回転運動は遅くなるか停止し、その結果、コーティング材の大部分がコーティングに最適な方法で被着することが確実になる。歯車１が回転する間に、すべての歯面３はこの方法で連続的にコートされる。
【００１７】
第１態様に対応する構成材が同じ参照符号で示されている、図２に示されたコーティングシステムは、遮蔽物４が片側に伸び、歯車の半分を完全に遮っている点で、主にこの第１態様とは異なる。結果として、運転状態において、各２面のうち同一の歯面だけに単独に大きな応力がかかる歯車にとって望ましい、片側だけの歯面のコーティングが得られる。
【００１８】
図３に示された実施態様の場合は、遮蔽物４は、コーティングビームの横断面が遮蔽物を透過する間に狭められていなければ遮蔽物４に遮断される、一部のプラズマ電流のようなプラズマ電流を集束させ、コーティング効果の高い方法で被着させることによって、衝突するプラズマ電流のコーティング強度と、相応に、時間に対するコーティング速度を著しく増加させる、電場又は磁場ガイダンス５と併用される。
【００１９】
図４は、らせん状に伸長した歯面３を有するかさ歯車６のプラズマコーティングを示している。
この場合、単に、照射方向に対して直角の傾斜位から、先細になったギア・エンドをコーティング源に向けた傾斜位の方向へ、かさ歯車軸を傾斜させることによって、プラズマ粒子が十分に大きな衝突角度で歯面３に衝突する歯面３の表層部は、明らかに広くなる一方、平坦な表面の向きを持つ残りの側面エリアが、図４において斜行平行線で陰影を付ける方法で示された遮蔽物４によって遮られる。図４の視点において、コーティング源は図面の平面の上方にあり、図示されていない。また、照射方向は見る方向に対して少々傾いている。
【００２０】
勿論、ドリルやフライス盤など他の中心対称的な鋸歯状の部品の機能表面もまた、本発明の範囲内の類似した方法でコートすることができる。
【図１ａ）】
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【図１ｂ）】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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