JP2002235748A - 転がり摺動部品 - Google Patents

転がり摺動部品

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JP2002235748A
JP2002235748A JP2001035114A JP2001035114A JP2002235748A JP 2002235748 A JP2002235748 A JP 2002235748A JP 2001035114 A JP2001035114 A JP 2001035114A JP 2001035114 A JP2001035114 A JP 2001035114A JP 2002235748 A JP2002235748 A JP 2002235748A
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rolling
dlc
rolling sliding
diamond
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Takehisa Kida
健久 気田
Kazunori Hayashida
一徳 林田
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Koyo Seiko Co Ltd
Original Assignee
Koyo Seiko Co Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2206/00Materials with ceramics, cermets, hard carbon or similar non-metallic hard materials as main constituents
    • F16C2206/02Carbon based material
    • F16C2206/04Diamond like carbon [DLC]

Abstract

(57)【要約】 【課題】DLC層を被覆する転がり摺動部品を前提と
し、DLC層の密着性を高めて、長寿命化を図ること。 【解決手段】金属からなる転がり摺動部品について、金
属母材2,3の表面に対してクロム(Cr)層7を介し
て、タングステン(W)を含有したダイアモンドライク
カーボン(W−DLC)層8を積層している。この場
合、金属母材2,3とW−DLC層8との間に、Cr層
7が介在しているから、金属母材2,3に対するW−D
LC層8の密着性が高められることになり、長期にわた
る動作の安定化が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、転がり摺動部品に
関する。ここでの転がり摺動部品としては、例えば転が
り軸受、送りねじ装置、直動型軸受などに備える転動
体、軌道面あるいは保持器が挙げられる。
【0002】
【従来の技術】上述した転がり軸受、送りねじ装置、直
動型軸受を、真空、高温、清浄雰囲気など潤滑条件の厳
しい環境で使用する場合、潤滑性を確保するために、転
がり部位または摺動部位に対して、例えば銀(Ag)、
二硫化モリブデン(MoS2)やポリテトラフルオロエ
チレン(PTFE)などの固体潤滑剤をコーティングす
るようにしている。
【0003】この他、上述したような環境でなく、通常
の環境で貧潤滑状態になる環境では、滑性を良くして耐
摩耗性や耐焼き付き性を高めるために、転がり部位また
は摺動部位に対して、例えばクロムニッケル合金(Cr
N)やチタンニッケル合金(TiN)などの硬質膜をコ
ーティングするようにしている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述した固体潤滑剤で
は、潤滑性に優れているものの、摩耗や剥離が早期段階
で発生しやすく、また、硬質膜では、滑性に優れている
ものの、潤滑成分が不足しやすいなど、いずれも寿命が
短くなる。
【0005】これに対して、近年では、上述した固体潤
滑剤や硬質膜に代えて、ダイヤモンドライクカーボン
(Diamond Like Carbon:DLC)をコーティングする
ことが研究されている。以下、ダイヤモンドライクカー
ボンを、DLCと略称する。
【0006】このDLCは、潤滑性と滑性において優れ
ているものの、金属母材に対する密着性において課題が
残る。
【0007】このような事情に鑑み、本発明は、DLC
を積層した金属からなる転がり摺動部品を前提とし、D
LCの密着性を高めて、長寿命化を図ることを目的とし
ている。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明第1の転がり摺動
部品は、相手部材との間で相対的に転がり接触またはす
べり接触が生ずるもので、金属母材の表面に、クロム
(Cr)層を介してタングステン(W)を含有したダイ
アモンドライクカーボン層が積層されている、ことを特
徴としている。なお、タングステン(W)を含有したダ
イアモンドライクカーボン層のことを、W−DLC層と
略称する。
【0009】本発明第2の転がり摺動部品は、上記第1
の構成において、前記ダイヤモンドライクカーボン層に
おけるタングステン(W)の含有量が、クロム(Cr)
層側へ向けて豊富となる形態に設定されている、ことを
特徴としている。
【0010】本発明第3の転がり摺動部品は、相手部材
との間で相対的に転がり接触またはすべり接触が生ずる
もので、金属母材の表面に、クロム(Cr)層とタング
ステン・カーバイト(WC)層とダイアモンドライクカ
ーボン層とがこの記載順に積層されている、ことを特徴
としている。
【0011】本発明第4の転がり摺動部品は、上記第3
の構成において、前記ダイヤモンドライクカーボン層の
表面に、さらにタングステン・カーバイト(WC)層と
ダイヤモンドライクカーボン層とがこの記載順に交互に
所要数積層されている、ことを特徴としている。
【0012】本発明第5の転がり摺動部品は、上記第4
の構成において、前記各タングステン・カーバイト(W
C)層の膜厚が、金属母材側から最表面側へ向けて漸次
薄く設定されている、ことを特徴としている。
【0013】本発明第6の転がり摺動部品は、上記第4
または第5の構成において、前記各ダイヤモンドライク
カーボン層の膜厚が、金属母材側から最表面側へ向けて
漸次厚く設定されている、ことを特徴としている。
【0014】以上、第1の構成では、金属母材に対して
クロム層を積層し、それに対してタングステン(W)を
含有してなるW−DLC層を積層する形態にしているか
ら、W−DLC層の密着性が向上して、剥離しにくくな
る。したがって、耐摩耗性、潤滑性、滑性に優れたW−
DLC層の耐久性が向上することになる。しかも、タン
グステン(W)が金属元素であるから、W−DLC層の
最表面と金属母材との間で導電性を持つことになり、通
電される条件で使用される場合に適したものとなる。
【0015】また、上記第2の構成のように、W−DL
C層におけるタングステン(W)や炭素(C)の含有分
布を規定すれば、DLC層の密着性と硬度や耐荷重性ま
たは導電性などとの相関関係を適宜に調整できるように
なり、使用目的に応じて汎用性が広がる。
【0016】また、上記第3の構成のように、クロム層
とDLC層との間に両者に対して結合性に優れたタング
ステン・カーバイト(WC)層を介在させる構造とすれ
ば、上記第1の構成と同様にDLC層の密着性が高めら
れる。
【0017】また、上記第4の構成のように、タングス
テン・カーバイト(WC)層とDLC層とを交互に積層
する階層構造とすれば、さらに密着性が高められる。こ
れは、薄層を交互に重ねることで、タングステン・カー
バイト(WC)がDLC層に含有したものと同様の構造
になるからだと考えられる。
【0018】また、上記第5や第6の構成のように、上
記第4の構成を前提として各タングステン・カーバイト
(WC)層と各DLC層の膜厚を規定すれば、DLC層
の密着性と硬度や耐荷重性または導電性などとの相関関
係を適宜に調整できるようになり、使用目的に応じて汎
用性が広がる。
【0019】
【発明の実施の形態】本発明の詳細を図面に示す実施形
態に基づいて説明する。以下では、転がり摺動部品とし
て、転がり軸受、送りねじとしてのボールねじと、直動
型軸受としての直動型玉軸受を例に挙げる。 〔実施形態1〕図1および図2は本発明の実施形態1を
示している。図1は、転がり軸受の上半分を示す断面
図、図2は、図1の特殊皮膜を拡大した断面図である。
図中、1は転がり軸受の全体を示しており、深溝型玉軸
受と呼ばれる形式を例示している。この転がり軸受1
は、内輪2と、外輪3と、球状の転動体4と、波形の保
持器5とを備えている。
【0020】上述した内・外輪2,3、転動体4ならび
に保持器5は、各種の金属材で形成される。この金属材
としては、例えばJIS規格SUS440Cなどのマル
テンサイト系ステンレス鋼、例えばJIS規格SUS6
30などの析出硬化型ステンレス鋼に適当な硬化熱処理
を施したものの他、JIS規格SUS304などのオー
ステナイト系ステンレス鋼などが挙げられる。
【0021】ここでは、内輪2の外周面および外輪3の
内周面に対して、特殊皮膜6をコーティングする形態を
例に挙げる。
【0022】前述した特殊皮膜6は、図2に示すよう
に、内・外輪2,3などの金属母材の表面から上に向け
て、クロム(Cr)層7と、タングステン(W)を含有
したダイアモンドライクカーボン(Diamond Like Carbo
n:DLC)層8とを含むものとすることができる。
【0023】この実施形態では、上述したタングステン
(W)を含有したダイアモンドライクカーボン層8のこ
とを、W−DLC層と略称する。
【0024】この場合、W−DLC層8は、クロム(C
r)層側へ向けてタングステン(W)量を豊富とする組
成に設定されている。これによって結果的に、表面側へ
向けてカーボン(C)量が豊富となる。
【0025】この特殊皮膜6は、例えば物理蒸着(PV
D)法、化学蒸着(CVD)法、プラズマCVD法、イ
オンビーム形成法、イオン化蒸着法などにより形成する
ことができる。その際は、クロム(Cr)層7と、W−
DLC層8とを、この記載順に順次形成する。
【0026】ここで、PVD法の一例であるスパッタリ
ング法による特殊皮膜6の生成手法について説明する。
【0027】まず、クロム層7を生成するにあたって
は、ターゲットとしてCrを、また、導入ガスとしてA
rガスを用いる。そして、チャンバ内圧力を10-3〜1
0〔Torr〕程度とし、放電電圧100〜500
〔V〕、電流0.5〜5〔A〕にして放電処理を行う。
これにより、金属母材の表面にクロム層7が0.4〜
0.6μmの厚みで形成される。
【0028】次に、W−DLC層8を生成するにあたっ
ては、ターゲットとしてWCまたはWを、また、導入ガ
スとしてArガス、炭化水素ガスを用いる。そして、チ
ャンバ内圧力を10-3〜10〔Torr〕程度とし、放
電処理を行う。なお、成膜中、炭化水素ガスの量の増加
あるいはシャッターによるターゲットへの遮蔽などによ
ってC量を豊富にさせる。
【0029】ところで、上記特殊皮膜6の総膜厚は、例
えば1.5〜3.0μm程度に管理され、また、硬さ
は、ビッカース硬さ(Hv)で1000〜2000とさ
れ、さらに、最表面の粗さは、Ra(中心線平均粗さ)
で0.1μm以下に管理される。但し、特殊皮膜6を対
象部品に部分的に形成する場合には、適宜マスキングを
施せばよい。
【0030】以上説明した転がり軸受1では、その構成
要素(2〜5)の所要部位に対してクロム(Cr)層7
と、W−DLC層8とからなる特殊皮膜6を被覆してい
て、各層相互の原子間の結合が強固となるから、耐摩耗
性、潤滑性、滑性に優れたW−DLC層8を金属母材に
対して強固に密着して被覆させることができる。そのた
め、転動部位あるいは摺動部位に潤滑成分が存在してい
なくても、転動体4の滑性が良好に保たれて転がりが長
期にわたって安定するとともに、W−DLC層8が剥離
しにくくなって耐久性が向上するなど、信頼性向上に大
きく貢献できるようになる。
【0031】しかも、上記特殊皮膜6では、W−DLC
層8に含有する金属元素であるタングステンの存在によ
って、W−DLC層8の最表面と金属母材(内・外輪
2,3)との間で通電性を持つことになり、通電される
条件で使用される場合に適したものとなる。
【0032】ちなみに、次のような試験により、上記密
着性を確かめたので、説明する。
【0033】ここでは、呼び番号608の転がり軸受を
用い、その内・外輪2,3の軌道面に対して、DLC層
のみを3μmコーティングした従来例と、内・外輪2,
3の軌道面に対して、図2に示す特殊皮膜6を形成した
実施形態とを例示している。なお、実施形態では、クロ
ム(Cr)層7を0.5μmに、W−DLC層8を2.
5μmにそれぞれ設定している。
【0034】また、試験条件としては、無潤滑で、面圧
1.6GPaとなるラジアル荷重を付与し、回転速度を
200r/minに設定し、回転トルクを計測した。そ
して、試験は、従来例と本実施形態とについて、2つず
つ行っており、従来例の2つについては図4の○、□
で、本実施形態の2つについては図4の●、■でそれぞ
れ表している。
【0035】結果を、図4に示している。この図3に示
すグラフにおいて、縦軸には、初期トルクを「1」とし
た場合の回転トルク比を示し、横軸には、運転時間
〔h〕を示している。つまり、実施形態の場合には30
0時間で打ち切ったが、回転トルクがほぼ一定で変化し
なかったことから、剥離などが発生しなかったと判断で
きる。一方、従来例の場合では、100時間以内で回転
トルクが急激に上昇したことから、DLC層が早期段階
で剥離したと判断できる。このように、本実施形態での
特殊皮膜6は、金属母材に対する密着性が向上すること
が確かめられた。
【0036】さらに、上記通電性を確かめるために、図
2に示す特殊皮膜6の抵抗値を計測したので、説明す
る。比較として、DLC層のみを形成した従来例につい
ても調べた。計測方法としては、DLC層およびW−D
LC層8の表面の適宜2ヶ所に、テスターの一対のプロ
ーブ端子を接触させて、抵抗値を測定する形態にした。
結果としては、従来例の場合には、106〔Ω〕とな
り、実施形態の場合には、10〔Ω〕以下となった。こ
のように、実施形態でのW−DLC層8は、導電性を持
つと判断できる。
【0037】ところで、上述した特殊皮膜6について
は、図4に示すような構造とすることができる。図示例
の特殊皮膜6Aは、内・外輪2,3などの金属母材の表
面から上に向けて、クロム(Cr)層7と、タングステ
ン・カーバイト(WC)層9と、ダイヤモンドライクカ
ーボン(Diamond Like Carbon:DLC)層8Aとから
なる。なお、図4には、DLC層8Aの上に、さらに、
タングステン・カーバイト(WC)層9とDLC層8A
とを交互に所要数積層することにより、階層構造として
いる。しかも、この実施形態では、図4に誇張して示す
ように、各タングステン・カーバイト(WC)層9の膜
厚が、金属母材側から最表面側へ向けて漸次薄く設定さ
れていて、各DLC層8Aの膜厚が、金属母材側から最
表面側へ向けて漸次厚く設定されている。
【0038】この特殊皮膜6Aについても、例えば物理
蒸着(PVD)法、化学蒸着(CVD)法、プラズマC
VD法、イオンビーム形成法、イオン化蒸着法などによ
り形成することができる。その際は、クロム(Cr)層
7と、タングステン・カーバイト(WC)層9と、DL
C層8Aとを、この記載順に順次形成する。
【0039】ここで、PVD法の一例であるスパッタリ
ング法による特殊皮膜6の生成手法について説明する。
但し、クロム層7の生成工程については上述しているの
で、説明を割愛する。
【0040】すなわち、タングステン・カーバイト(W
C)層9を生成するにあたっては、ターゲットとしてW
CまたはWを、また、導入ガスとしてArガスを用い
る。そして、チャンバ内圧力を10-3〜10〔Tor
r〕程度とし、放電電圧200〜700〔V〕、電流2
〜10〔A〕にして放電処理を行う。これにより、クロ
ム層7上にタングステン・カーバイト(WC)層9が積
層される。
【0041】次に、DLC層8Aを生成するにあたって
は、導入ガスとしてArガス、炭化水素ガスなどを用
い、放電電圧200〜700〔V〕、電流2〜10
〔A〕にして放電処理を行う。これにより、タングステ
ン・カーバイト(WC)層9上に非晶質炭素からなるD
LC層8Aが積層されることになる。
【0042】この後、DLC層8A上に、図2に示すよ
うに、タングステン・カーバイト(WC)層9とDLC
層8Aとを交互に所要数積層することにより、階層構造
とする。このとき、各タングステン・カーバイト(W
C)層9の膜厚が、金属母材側から最表面側へ向けて漸
次薄く設定されるとともに、各DLC層8Aの膜厚が、
金属母材側から最表面側へ向けて漸次厚く設定される。
【0043】これら各層7,9,8Aは、境界面ができ
るものではなく、原子レベルで相互に拡散して結合した
ものになっている。
【0044】以上説明した特殊皮膜6Aでも、上述した
図2に示す特殊皮膜6と同様に金属母材に対する密着性
が向上し、最上層であるDLC層8Aが持つ耐摩耗性、
潤滑性、滑性が長期にわたって遺憾なく発揮されること
になる。したがって、転がり軸受1としては、転動体4
の転動部位あるいは摺動部位に潤滑成分が存在していな
くても、転動体4の滑性が良好に保たれて転がりが長期
にわたって安定するとともに、DLC層8Aが剥離しに
くくなって耐久性が向上するなど、信頼性向上に大きく
貢献できるようになる。
【0045】なお、言うまでも無いが、DLC層8Aは
グラファイト構造(SP2)とダイアモンド構造(結
合:SP3)が共存しており、それを構成する炭素原子
相互の結合力が強いので、それ自身の摩耗や損傷が発生
しにくくなるとともに、硬質であって表面平滑性に優れ
ているから、転動体4の転動動作がきわめて円滑にな
り、摩耗が生じにくくなる。
【0046】このような転がり軸受1であれば、真空、
高温、清浄雰囲気となる半導体製造機器、あるいは貧潤
滑となる環境で使用される機器に好適に用いることがで
きる。
【0047】そして、必要に応じて、上述した転がり軸
受1の内部には、パーフルオロポリエーテル(PFP
E)などの含ふっ素重合体からなる潤滑油やグリースな
どを塗布または封入する形態で使用してもよい。この場
合には、特殊皮膜6Aが、軸受内部に塗布されるふっ素
系潤滑剤の濡れ性がきわめて良好であるので、仮に転動
体4の滑りが発生しても、内・外輪2,3や転動体4の
表面の潤滑油膜が途切れにくくなる。万一、潤滑油膜が
途切れたとしても、特殊皮膜6Aによって内・外輪2,
3と転動体4との直接接触を防止することができる。
【0048】なお、上記実施形態1で示した転がり軸受
1については、以下のような変形や応用が考えられる。
【0049】(1)上記実施形態1では、特殊皮膜6,
6Aを内輪2の外周面と外輪3の内周面とに形成してい
るが、軌道面のみあるいは全外表面に形成することがで
きる。
【0050】(2)上記実施形態1では、特殊皮膜6,
6Aを内・外輪2,3のみに形成しているが、特殊皮膜
6,6Aの形成対象としては、内・外輪2,3、転動体
4、保持器5のすべて、あるいはいずれか一つ、あるい
は任意の複数にすることができる。但し、保持器5に特
殊皮膜6,6Aを形成する場合には、全表面あるいはポ
ケット内面のみに形成してもよい。特殊皮膜6,6Aを
軸受構成要素1〜4のすべてに形成した場合には、腐食
環境での使用に十分耐え得るものにでき、そのため例え
ば母材を耐食性素材とせずに一般的な金属材などとし
て、コスト低減を図ることが可能になる。
【0051】(3)上記実施形態1では、軸受形式とし
て深溝型玉軸受を引用しているが、その他の種類の転が
り軸受に本発明を適用できる。
【0052】(4)上記実施形態1の転がり軸受1にお
いて、転動体4については、セラミックス材により形成
することができる。このセラミックス材としては、焼結
助剤として、イットリア(Y23)およびアルミナ(A
23)、その他、適宜、窒化アルミ(AlN)、酸化
チタン(TiO2)、スピネル(MgAl24)を用い
た窒化けい素(Si34)を主体とするものの他、アル
ミナ(Al23)や炭化けい素(SiC)、ジルコニア
(ZrO2)、窒化アルミ(AlN)などを用いること
ができる。
【0053】(5)上記実施形態1での保持器5につい
ては、合成樹脂材料により形成することができる。その
場合、保持器5の形状については冠形やもみ抜き形とす
るのが好ましい。この合成樹脂材料としては、耐熱性を
有する熱可塑性樹脂、例えば5〜10wt%のPTFE
(ポリテトラフルオロエチレン)および10〜20wt
%のグラファイトが充填されたTPI(熱可塑性ポリイ
ミド)樹脂の他、ポリテトラフルオロエチレン(以下、
PTFEと略称する)、エチレンテトラフルオロエチレ
ン(ETFE)などのふっ素系樹脂やポリエーテルエー
テルケトン(PEEK)、ポリフェニレンサルファイド
(PPS)、ポリエーテルサルフォン(PES)、ポリ
エーテルニトリル(PEN)、ポリアミドイミド(PA
I)、ナイロン46などのエンジニアリングプラスチッ
クスなどが挙げられる。これらの樹脂には、適宜、ガラ
ス繊維などの強化繊維が添加されてもよい。
【0054】(6)上記実施形態1の転がり軸受1で
は、密封装置を持たない開放形のものを例示している
が、密封装置を装着したものとしてもよい。 〔実施形態2〕図5は本発明の実施形態2に係るボール
ねじを示す断面図である。図中、10は送りねじの全体
を示しており、11はねじ軸、12はナット、13はボ
ール、14はサーキュレータチューブである。
【0055】ねじ軸11は、その外周面に螺旋溝15が
形成されている。ナット12は、ねじ軸11に所要隙間
を介して外嵌されており、その内周面にねじ軸11の螺
旋溝15に対応する螺旋溝16が形成されている。複数
のボール13は、ねじ軸11の螺旋溝15と、ナット1
2の螺旋溝16との間に介装されている。サーキュレー
タチューブ14は、ねじ軸11またはナット12のいず
れか一方の回転により両螺旋溝15,16間に介装され
るボール13を転動循環させるためのもので、ナット1
2に取り付けられている。
【0056】ねじ軸11の螺旋溝15やナット12の螺
旋溝16の断面形状は、詳細に図示しないが、ゴチック
アーチ状(二つの曲率中心の異なる円弧をほぼV字形に
組み合わせた形状)あるいは円弧状に形成される。
【0057】このようなボールねじ10において、ねじ
軸11、ナット12、ボール13ならびにサーキュレー
タチューブ14は、例えばJIS規格SUS440、S
US440C、SUS630、SUS304などの金属
で形成される。但し、ボール13は、例えば窒化けい素
(Si34)、アルミナ(Al23)や炭化けい素(S
iC)、ジルコニア(ZrO2)などのセラミックスで
形成してもよい。
【0058】この実施形態2では、ねじ軸11の螺旋溝
15とナット12の螺旋溝16とに対して、上記実施形
態1で説明した特殊皮膜6,6Aが被覆される。この場
合の作用、効果については、上記実施形態1とほぼ同様
である。
【0059】なお、上記実施形態2において、特殊皮膜
6,6Aを、ボール13やサーキュレータチューブ14
に対して形成してもよい。 〔実施形態3〕図6から図8に本発明の実施形態3に係
る直動型軸受を示している。図6は、直動型玉軸受の上
半分を断面にした側面図、図7は、図6の一部を断面に
した端面図、図8は、図6中のレールの断面図である。
【0060】図中、20は直動型玉軸受の全体を示して
おり、21は円筒形の軸からなるレール、22は円筒部
材からなる移動体、23は保持器、24は転動体として
のボール、25は環体である。
【0061】レール21は、その外周面の円周六箇所に
軸方向に沿う直線状の溝26が全長に及んで設けられて
いる。
【0062】移動体22は、その内周面の軸方向中間領
域の円周六箇所にレール21の溝26に径方向で対向す
るようにそれぞれ負荷循環ボール列および無負荷循環ボ
ール列用の溝27,28が設けられている。
【0063】保持器23は、移動体22の内周面の一部
に沿うように湾曲加工された円筒形状をなす。その両端
部分は、環体25により支持されている。保持器23の
軸方向中間領域には、平面的に見ると横長の輪状溝29
が周方向に合計六つ設けられている。輪状溝29の軸方
向に沿う片方の直線部29aは、底が貫通されて底無し
とされ、残り片方の直線部29bは底有りとされてい
る。
【0064】前述のレール21側と移動体22側の対向
する二つの直線状の溝26,27がそれぞれ対となって
合計六本の負荷用ボール転送路30を構成している。こ
のボール転送路30に、保持器23の輪状溝29におい
て底無しの直線部29aが位置する。また、移動体22
の溝28と保持器23の輪状溝29において底有りの直
線部29bとが対となって合計六本の無負荷用ボール循
環路31を構成している。これら、六本のボール転送路
30それぞれとそれに近い側に隣り合う六本のボール循
環路31それぞれとが保持器23の輪状溝29の周方向
に沿う部分によって一本ずつ連通連結されていて、それ
でボール循環回路を構成している。このため、レール2
1と移動体22との相対的な軸方向スライド動作に伴っ
て、このボール転送路30とボール循環路31との間で
ボール24群が転動循環されるようになっている。な
お、レール21の溝26と移動体22の溝27の横断面
は、例えばV字形に形成されていて、これら対向する一
対の溝26,27に対してボール24が2点ずつ計四点
で接触するようになっている。
【0065】直動型玉軸受20において、レール21、
移動体22、保持器23ならびにボール24は、例えば
JIS規格SUS440、SUS440C、SUS63
0、SUS304などの金属で形成され、環体25は、
例えばポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、エチ
レンテトラフルオロエチレン(ETFE)などのふっ素
系樹脂やポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポ
リフェニレンサルファイド(PPS)、ポリエーテルサ
ルフォン(PES)、ナイロン(PA)などのエンジニ
アリングプラスチックスで形成される。但し、ボール2
4は、例えば窒化けい素(Si34)、アルミナ(Al
23)や炭化けい素(SiC)、ジルコニア(Zr
2)などのセラミックスで形成してもよい。また、保
持器23は、例えば黄銅やチタン、あるいは上記合成樹
脂などで形成してもよい。
【0066】この実施形態3では、レール21の溝2
6、移動体22の溝27,28に対して、上記実施形態
1で説明した特殊皮膜6,6Aが被覆される。この場合
の作用、効果については、上記実施形態1とほぼ同様で
ある。
【0067】なお、上記実施形態3において、特殊皮膜
6,6Aはボール24や保持器23に対して形成しても
よい。
【0068】
【発明の効果】請求項1〜6の発明に係る転がり摺動部
品では、耐摩耗性、潤滑性、滑性に優れたDLC層を金
属母材に対して強固に密着して被覆させるように工夫し
ているから、DLC層が剥離しにくくなって耐久性が向
上し、長期にわたる動作の安定化が可能となり、信頼性
向上に大きく貢献できるようになる。
【0069】特に、請求項1の発明では、DLC層に金
属元素であるタングステン(W)を含有させてW−DL
C層にしているから、その最表面と金属母材との間で導
電性を持つことになり、通電される条件で使用される場
合に適したものとなる。
【0070】また、請求項2の発明のように、W−DL
C層におけるタングステン(W)や炭素(C)の含有分
布を規定すれば、W−DLC層の密着性と硬度や耐荷重
性または導電性などとの相関関係を適宜に調整できるよ
うになり、使用目的に応じて汎用性が広がるようにな
る。
【0071】また、請求項3の発明のように、クロム層
とDLC層との間に両者に対して結合性に優れたタング
ステン・カーバイト(WC)層を介在させる構造として
も、DLC層の密着性が高められる。
【0072】また、請求項4の発明のように、上記請求
項3の構成を前提として、タングステン・カーバイト
(WC)層とDLC層とを交互に積層する階層構造とす
れば、タングステン・カーバイト(WC)がDLC層に
含有したものと同様の構造になるので、さらに密着性が
高められる。
【0073】また、請求項5,6の発明のように、上記
請求項4の構成を前提として各タングステン・カーバイ
ト(WC)層と各DLC層の膜厚を規定すれば、DLC
層の密着性と硬度や耐荷重性または導電性などとの相関
関係を適宜に調整できるようになり、使用目的に応じて
汎用性が広がる。
【0074】このように、本発明の転がり摺動部品は、
長期にわたる動作安定化ならびに長寿命化を達成できる
ようになり、真空、高温、清浄雰囲気あるいは貧潤滑環
境などに配置される各種機器に対して好適に用いること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態1に係る転がり軸受の上半分
を示す断面図
【図2】図1の特殊皮膜を拡大した断面図
【図3】図2に示す特殊皮膜の密着性を確認するための
試験結果を示すグラフ
【図4】特殊皮膜の他の例を示す断面図
【図5】本発明の実施形態2に係るボールねじを示す断
面図
【図6】本発明の実施形態3に係る直動型玉軸受の上半
分を断面にした側面図
【図7】図6の一部を断面にした端面図
【図8】図6中のレールの断面図
【符号の説明】
1 転がり軸受 2 内輪 3 外輪 4 転動体 5 保持器 6,6A 特殊皮膜 7 クロム層 8A DLC層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F16C 33/56 F16C 33/56 33/62 33/62 F16H 25/24 F16H 25/24 J E Fターム(参考) 3J101 AA01 AA32 AA42 AA52 AA62 BA10 BA50 BA70 CA31 CA33 DA05 EA06 EA43 EA78 FA04 FA06 FA31 FA44 GA57 GA60 3J104 AA02 AA23 AA65 AA69 AA75 AA78 BA03 CA03 CA11 CA20 DA14 DA17 EA10 4K029 AA02 BA07 BA34 BD04 CA05 DC03 DC05

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】相手部材との間で相対的に転がり接触また
    はすべり接触が生ずる転がり摺動部品であって、 金属母材の表面に、クロム(Cr)層を介してタングス
    テン(W)を含有したダイアモンドライクカーボン層が
    積層されている、ことを特徴とする転がり摺動部品。
  2. 【請求項2】請求項1の転がり摺動部品において、 前記ダイヤモンドライクカーボン層におけるタングステ
    ン(W)の含有量が、クロム(Cr)層側へ向けて豊富
    となる形態に設定されている、ことを特徴とする転がり
    摺動部品。
  3. 【請求項3】相手部材との間で相対的に転がり接触また
    はすべり接触が生ずる転がり摺動部品であって、 金属母材の表面に、クロム(Cr)層とタングステン・
    カーバイト(WC)層とダイアモンドライクカーボン層
    とがこの記載順に積層されている、ことを特徴とする転
    がり摺動部品。
  4. 【請求項4】請求項3の転がり摺動部品において、 前記ダイヤモンドライクカーボン層の表面に、さらにタ
    ングステン・カーバイト(WC)層とダイヤモンドライ
    クカーボン層とがこの記載順に交互に所要数積層されて
    いる、ことを特徴とする転がり摺動部品。
  5. 【請求項5】請求項4の転がり摺動部品において、 前記各タングステン・カーバイト(WC)層の膜厚が、
    金属母材側から最表面側へ向けて漸次薄く設定されてい
    る、ことを特徴とする転がり摺動部品。
  6. 【請求項6】請求項4または5の転がり摺動部品におい
    て、 前記各ダイヤモンドライクカーボン層の膜厚が、金属母
    材側から最表面側へ向けて漸次厚く設定されている、こ
    とを特徴とする転がり摺動部品。
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