JP2002372028A - Crankshaft coated with dlc - Google Patents

Crankshaft coated with dlc

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JP2002372028A
JP2002372028A JP2001176830A JP2001176830A JP2002372028A JP 2002372028 A JP2002372028 A JP 2002372028A JP 2001176830 A JP2001176830 A JP 2001176830A JP 2001176830 A JP2001176830 A JP 2001176830A JP 2002372028 A JP2002372028 A JP 2002372028A
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JP
Japan
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film
crankshaft
diamond
metal
group
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Pending
Application number
JP2001176830A
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Japanese (ja)
Inventor
Masatoshi Nakayama
正俊 中山
Ryoko Yoshino
良子 吉野
Yasushi Hashimoto
靖 橋本
Yasuhiro Matsuba
康浩 松場
Masaichi Otaka
政一 尾高
Izumi Miyauchi
泉 宮内
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TDK Corp
Original Assignee
TDK Corp
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Publication date
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  • Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To elongate the lifetime by reducing the abrasion of a sliding surface of a crankshaft. SOLUTION: A diamond-shaped carbon film is formed on a surface of the crankshaft slid on a surface of a bearing hole of a mating member, optionally through an intermediate layer composed of (a) silicide or silicon carbide composed mainly of at least one of the group Va metal (V, Nb, Ta), the group IVa metal (Cr, Mo, W), Ti and Zr, (b) a metallic film composed mainly of at least one kind of the group Va metal (V, Nb, Ta), and a Si film or a metallic film composed mainly of Si, formed on the metallic film, or (c) a metallic film of at least one kind of the group Va metal (V, Nb, Ta), the group VIa metal (Cr, Mo, W), Ti and Zr, and a silicon carbide film.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は自動車等の内燃機関
において、ピストン・シリンダにおけるピストンの往復
運動による駆動力を、回転運動に変換する動力伝達系に
使用されるクランクシャフトに関し、特に、クランクシ
ャフトの摺動表面に耐摩耗被覆膜を設けたクランクシャ
フトに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a crankshaft used in a power transmission system for converting a driving force of a reciprocating motion of a piston in a piston / cylinder into a rotary motion in an internal combustion engine of an automobile or the like, and more particularly to a crankshaft. And a crankshaft provided with a wear-resistant coating film on a sliding surface of the crankshaft.

【0002】[0002]

【従来の技術】自動車エンジン等の内燃機関において、
燃焼室のシリンダ内を往復運動できるピストンに爆発荷
重が印加されると、ピストン往復運動を行い、小端部で
ピストンピンを介してピストンに結合しているコネクテ
ィングロッドの運動は、コネクティングロッドの大端部
の軸受に嵌合している偏心軸を介してクランクシャフト
の回転運動に変換され、次いでクラッチ及びトランスミ
ッションギアを介して車輪に伝達される。さらに、クラ
ンクシャフトは動弁機構を通じて燃料弁や排気弁を駆動
する。内燃機関の爆発行程により、クランクシャフトの
軸受孔を通じてシリンダブロックが加振され、内燃機関
が振動し、さらにはクランクシャフトにも負荷がかか
る。こうした振動は公示の共振を伴うことが多く、これ
による摩耗損失はエンジン全体の燃費に影響してくると
共に、エンジンの耐久性に影響する。さらに、クランク
シャフトには、大きなトルク、ねじり振動などの負荷応
力が印加され内部モーメントが増加するため、モーメン
ト相殺のための重りなどが付加される。よって、重量に
関しても厳しく制約されることが多い。またコネクティ
ングロッドの軸受け面と摺動する偏心軸の面は、高い潤
滑性が要求されるため、オイル量などの厳密に制御され
る必用がある。
2. Description of the Related Art In an internal combustion engine such as an automobile engine,
When an explosive load is applied to a piston that can reciprocate in the cylinder of the combustion chamber, the piston reciprocates, and the movement of the connecting rod connected to the piston via the piston pin at the small end is larger than that of the connecting rod. It is converted into rotational movement of the crankshaft via an eccentric shaft fitted on the end bearing and then transmitted to the wheels via a clutch and a transmission gear. Further, the crankshaft drives a fuel valve and an exhaust valve through a valve mechanism. During the explosion stroke of the internal combustion engine, the cylinder block is vibrated through the bearing hole of the crankshaft, and the internal combustion engine vibrates, and further, a load is applied to the crankshaft. Such vibrations are often accompanied by published resonances, and the resulting wear loss affects the fuel economy of the entire engine and also affects the durability of the engine. Furthermore, since a large torque and a load stress such as torsional vibration are applied to the crankshaft to increase the internal moment, a weight or the like for canceling the moment is added. Therefore, the weight is often severely restricted. In addition, since the surface of the eccentric shaft that slides on the bearing surface of the connecting rod requires high lubricity, it is necessary to strictly control the amount of oil and the like.

【0003】例えば車輪を駆動したり、車輪を回転し或
いは燃料バルブを開閉したりするためのクランクシャフ
トを含む動力伝達系の若干の例を示すと、図1はエンジ
ンの出力をクランクシャフトを介して車輪や動弁機構に
伝導するための機構の一例を示す。図1において、エン
ジン1のシリンダー3内を往復運動するピストン5には
ピストンピン11が固定され、コネクティングロッド7
の小端部9に形成された軸受孔に枢動嵌合している。コ
ネクティングロッド7の大端部13には軸受孔が形成さ
れており、そこにクランクシャフト18の偏心軸15が
摺動嵌合している。コネクティングロッド7の往復運動
はクランクシャフト18を回転させて、動力を車輪その
他の必要な箇所に伝達する。エンジン出力を伝動するコ
ネクティングロッド7から偏心軸15を介して駆動され
るクランクシャフト18は、クランクギヤ17を介して
カムギヤ19を駆動し、カムギヤ19はカム21を回転
させる。カム21は、タペット25の下面のシム23に
摺接しながら回転する。これにより往復運動するタペッ
ト25は燃料弁29をエンジンの動作に同期して開閉
し、燃料をシリンダー3に噴射させる。コネクティング
ロッド7の小端部9でピストンピン11とそれを受ける
軸受孔、および大端部13でクランクシャフトの偏心軸
15とそれを受ける軸受孔の形式には、ころまたは玉軸
受けの他、これらの枢軸を軸受孔が偏心軸と摺動接触す
るものとが知られている。後者の形式は特に摩耗が問題
になる。本発明は摺動接触する型のクランクシャフトに
関する。
FIG. 1 shows some examples of a power transmission system including a crankshaft for driving a wheel, rotating a wheel, and opening and closing a fuel valve. 1 shows an example of a mechanism for transmitting power to wheels and a valve operating mechanism. In FIG. 1, a piston pin 11 is fixed to a piston 5 which reciprocates in a cylinder 3 of an engine 1, and a connecting rod 7
Is pivotally fitted in a bearing hole formed in the small end portion 9. A bearing hole is formed in the large end 13 of the connecting rod 7, and the eccentric shaft 15 of the crankshaft 18 is slidably fitted therein. The reciprocating motion of the connecting rod 7 rotates the crankshaft 18 to transmit power to wheels and other necessary parts. A crankshaft 18 driven via a connecting rod 7 transmitting an engine output via an eccentric shaft 15 drives a cam gear 19 via a crank gear 17, and the cam gear 19 rotates a cam 21. The cam 21 rotates while sliding on the shim 23 on the lower surface of the tappet 25. Thus, the reciprocating tappet 25 opens and closes the fuel valve 29 in synchronization with the operation of the engine, and injects fuel into the cylinder 3. At the small end 9 of the connecting rod 7, the piston pin 11 and the bearing hole for receiving the same, and at the large end 13 eccentric shaft 15 of the crankshaft and the bearing hole for receiving the same, besides the roller or ball bearing, It is known that a bearing hole slides on an eccentric shaft. The latter type is particularly problematic for wear. The present invention relates to a crankshaft of sliding contact type.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】従来のクランクシャフ
トの耐摩耗性は充分でなく長期の使用に耐えない。従っ
て、クランクシャフトの軸受孔との摺動接触接面は、十
分な低摩擦性と耐摩耗性を付与する必要がある。摺動面
の摩耗を減少するにはクランクシャフトの摺動面または
それが摺動する軸受孔の表面を精密に研磨する必要があ
るが、研磨工程に手間と時間のかかり、コストがかさむ
問題があり、また充分な耐摩耗を得ることができない問
題がある。本発明は、摺動面の精密研磨を行う必要が無
く、耐摩耗の高い摺動部を有するクランクシャフトを提
供することを目的とする。
The wear resistance of the conventional crankshaft is not sufficient and cannot withstand long-term use. Therefore, the sliding contact surface of the crankshaft with the bearing hole needs to have sufficient low friction and wear resistance. In order to reduce the wear on the sliding surface, it is necessary to precisely grind the sliding surface of the crankshaft or the surface of the bearing hole in which it slides, but the grinding process is time-consuming, time-consuming, and increases the cost. There is a problem that sufficient abrasion resistance cannot be obtained. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a crankshaft having a highly wear-resistant sliding portion without the need for precision polishing of a sliding surface.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明は、クランクシャ
フトの摺動抵抗を減じ、耐摩耗と耐久性の高いクランク
シャフトを提供する。より具体的には次の構成のクラン
クシャフトを提供する。 (1)軸受孔に摺動するクランクシャフトにおいて、ク
ランクシャフトの前記軸受孔に摺動する表面に、ダイヤ
モンド状炭素膜を形成したことを特徴とするクランクシ
ャフト。 (2)上記(1)において前記ダイヤモンド状炭素膜
は、炭素と水素とからなり、その組成をCHnをモル比
で表したとき、 0.05≦n≦0.7 で表されるダイヤモンド状炭素膜、または、珪素を含
み、酸素、窒素、フッ素が含まれても良く、組成をCH
xSiyOzNvFwで表したとき、 0.05≦x≦0.7 0.01≦y≦3.0 0≦z≦1.0 0≦v≦1.0 0≦w≦0.2 で表されるダイヤモンド状炭素膜の少なくとも1層より
なる。 (3)より好ましくは、上記(1)において、前記ダイ
ヤモンド状炭素膜は、CHxSiyOzNvFw(但し
0.05≦x≦0.7 0.01≦y≦3.0 0≦z≦1.0 0≦v≦1.0 0≦w≦0.2)で表されるダイヤモンド状炭素膜、及
びCHn(但し0.05≦n≦0.7)で表されるダイ
ヤモンド状炭素膜の少なくとも2層を形成するか、また
はこれらの組成の一方の組成から他方の組成に連続的に
変化した層である。 (4)更に好ましくは、上記(1)〜(3)において、
前記クランクシャフトと前記ダイヤモンド状炭素膜の間
に、(a)第5A族金属(V、Nb、Ta)、第6A族
金属(Cr、Mo、W)、Ti、およびZrより選択さ
れた少なくとも一種を主成分とする珪化物または硅炭化
物、(b)第5A族金属(V、Nb、Ta)より選択さ
れた少なくとも一種を主成分とする金属膜とその上に形
成されたSi膜またはSiを主成分とする金属膜、また
は(c)第5A族金属(V、Nb、Ta)、第6A族金
属(Cr、Mo、W)、Ti、およびZrより選択され
た少なくとも一種の金属膜とその上に形成された炭化硅
素膜、よりなる中間層を形成する。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a crankshaft with reduced abrasion resistance and high wear and durability. More specifically, a crankshaft having the following configuration is provided. (1) A crankshaft which slides in a bearing hole, wherein a diamond-like carbon film is formed on a surface of the crankshaft which slides in the bearing hole. (2) In the above (1), the diamond-like carbon film is composed of carbon and hydrogen, and when its composition is represented by a molar ratio of CHn, the diamond-like carbon film represented by 0.05 ≦ n ≦ 0.7 It contains a film or silicon, and may contain oxygen, nitrogen, and fluorine.
When represented by xSiyOzNvFw, a diamond represented by the following formula: 0.05 ≦ x ≦ 0.7 0.01 ≦ y ≦ 3.0 0 ≦ z ≦ 1.00 0 ≦ v ≦ 1.0 0 ≦ w ≦ 0.2 It consists of at least one layer of a carbon-like film. (3) More preferably, in the above (1), the diamond-like carbon film is formed of CHxSiyOzNvFw (provided that 0.05 ≦ x ≦ 0.7 0.01 ≦ y ≦ 3.0 0 ≦ z ≦ 1.00 ≦) At least two layers of a diamond-like carbon film represented by v ≦ 1.00 ≦ w ≦ 0.2) and a diamond-like carbon film represented by CHn (where 0.05 ≦ n ≦ 0.7) are formed. Or a layer that continuously changes from one of these compositions to the other. (4) More preferably, in the above (1) to (3),
(A) at least one selected from group 5A metals (V, Nb, Ta), group 6A metals (Cr, Mo, W), Ti, and Zr between the crankshaft and the diamond-like carbon film; (B) a metal film mainly containing at least one selected from Group 5A metals (V, Nb, Ta) and a Si film or Si formed thereon; A metal film as a main component, or (c) at least one metal film selected from a group 5A metal (V, Nb, Ta), a group 6A metal (Cr, Mo, W), Ti, and Zr; An intermediate layer comprising a silicon carbide film formed thereon is formed.

【0006】[0006]

【発明の実施の形態】本発明者等は、鋭意研究した結
果、クランクシャフトの軸受孔との摺動面にダイヤモン
ド状炭素膜を被覆すること、特に被覆するダイヤモンド
状薄膜の材質を適正に選択すること、および/または適
正な中間層を使用することにより密着性を向上し、耐摩
耗性を格段に向上することが出来た。本発明の構成を有
するクランクシャフトを採用すると、それに嵌合する軸
受孔の表面は精密研磨する必要が無く、0.1μmより
も粗い表面粗さでも十分な耐摩耗性を備える。また、こ
れに加えて、相手材である軸受けの基材金属または合金
の表面にも同様な構成を採用すると耐摩耗性がさらに向
上する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION As a result of intensive studies, the present inventors have found that a sliding surface of a crankshaft with a bearing hole is coated with a diamond-like carbon film, and in particular, the material of the diamond-like thin film to be coated is appropriately selected. And / or by using an appropriate intermediate layer, the adhesion was improved, and the abrasion resistance was significantly improved. When the crankshaft having the configuration of the present invention is employed, the surface of the bearing hole fitted into the crankshaft does not need to be precisely polished, and has sufficient wear resistance even with a surface roughness of more than 0.1 μm. In addition, when the same structure is adopted on the surface of the base metal or alloy of the bearing as the mating material, the wear resistance is further improved.

【0007】本発明では、クランクシャフトの面に直接
ダイヤモンド状炭素膜を形成するだけで充分な効果を得
ることができるが、基材に対する密着性を高めるため
に、HとSiを含有するダイヤモンド状炭素膜を形成す
れば耐摩耗性をさらに向上することが可能となる。この
場合に、HとSiを含有するダイヤモンド状炭素膜の上
に、さらにHを含有するダイヤモンド状炭素膜を形成す
ることも可能であり、更なる耐摩耗性の向上が期待でき
る。更に好ましくは、クランクシャフトとダイヤモンド
状炭素膜との間に中間層を設けることである。これによ
り、基材への密着性が更に高まり、耐摩耗性を大幅に向
上することが可能となる。すなわち、クランクシャフト
の少なくとも軸受孔と摺動する面にダイヤモンド状炭素
膜を形成し、或いはクランクシャフトの面とダイヤモン
ド状炭素膜との間に、(a)第5A族金属(V、Nb、
Ta)、第6A族金属(Cr、Mo、W)、Ti、およ
びZrより選択された少なくとも一種を主成分とする珪
化物または硅炭化物、(b)第5A族金属(V、Nb、
Ta)より選択された少なくとも一種を主成分とする金
属膜とその上に形成されたSi膜またはSiを主成分と
する金属膜、または(c)第5A族金属(V、Nb、T
a)、第6A族金属(Cr、Mo、W)、Ti、および
Zrより選択された少なくとも一種の金属膜とその上に
形成された炭化硅素膜、よりなる中間層を設ける。ま
た、クランクシャフトに接するコネクティングロッドの
軸受孔の面にも同様に中間層を介し或いは介さないで同
様なダイヤモンド状炭素膜を形成すればさらに耐摩耗が
上がる。
In the present invention, a sufficient effect can be obtained only by forming a diamond-like carbon film directly on the surface of the crankshaft. However, in order to enhance the adhesion to the substrate, a diamond-like carbon film containing H and Si is used. If the carbon film is formed, the wear resistance can be further improved. In this case, a diamond-like carbon film containing H can be further formed on the diamond-like carbon film containing H and Si, and further improvement in wear resistance can be expected. More preferably, an intermediate layer is provided between the crankshaft and the diamond-like carbon film. Thereby, the adhesion to the base material is further increased, and the wear resistance can be significantly improved. That is, a diamond-like carbon film is formed on at least a surface of the crankshaft that slides with the bearing hole, or (a) a Group 5A metal (V, Nb,
Ta), a silicide or silicide containing at least one selected from Group 6A metals (Cr, Mo, W), Ti and Zr; (b) a Group 5A metal (V, Nb,
Ta) a metal film mainly composed of at least one selected from Ta) and a Si film or a metal film mainly composed of Si formed thereon, or (c) a Group 5A metal (V, Nb, T
a) an intermediate layer comprising at least one metal film selected from Group 6A metals (Cr, Mo, W), Ti, and Zr and a silicon carbide film formed thereon; Further, if a similar diamond-like carbon film is similarly formed on the surface of the bearing hole of the connecting rod in contact with the crankshaft with or without an intermediate layer, wear resistance is further increased.

【0008】本発明でクランクシャフトの摺動部分特に
偏心軸部分、およびこれに嵌合摺動する軸受孔を有する
基材として使用できる材料は、従来から斯界で慣用され
ている任意の材料が使用できる。これらの材料としては
例えば各種の炭素鋼や鋳鉄など(ねずみ鋳鉄、球状黒鉛
鋳鉄、可鍛鋳鉄、合金鋳鉄など)、鋳鋼などで、超強靱
鋼(SNCM420、SCM440、SCM420、S
CR420、H11など)、高速度工具鋼(ハイス鋼:
JIS規格のSKH系)、合金工具鋼(ダイス鋼:SK
D6など)、マルエージ鋼(KMS180−20な
ど)、オースフォーム鋼、ステンレス鋼(SUS30
4、SUS430、17−4PHなど)、軸受鋼(SU
J2など)、Al合金(AC4Cなど)、Ti合金等が
挙げられる。
In the present invention, any material conventionally used in the art can be used as a base material having a sliding portion, particularly an eccentric shaft portion of a crankshaft, and a bearing hole which fits and slides in the crankshaft. it can. These materials include, for example, various types of carbon steel and cast iron (gray cast iron, spheroidal graphite cast iron, malleable cast iron, alloy cast iron, etc.), cast steel and the like.
CR420, H11 etc.), high speed tool steel (high speed steel:
JIS standard SKH type), alloy tool steel (die steel: SK)
D6), maraging steel (KMS180-20, etc.), ausform steel, stainless steel (SUS30
4, SUS430, 17-4PH, etc.), bearing steel (SU
J2), an Al alloy (eg, AC4C), a Ti alloy, and the like.

【0009】これらの基材となる金属に対して、適当な
条件で焼き入れして材料の硬度を向上させたものを使用
しても良い。焼き入れには例えば、高周波焼き入れ、炎
焼き入れ、浸炭焼き入れなどが使用できる。またこれら
の基材上か、焼き入れ後の基材に対し、表面硬化処理を
施し、その上にダイヤモンド状炭素膜或いは中間層を介
在してダイヤモンド状炭素膜をコーティングしても良
い。表面硬化処理としては、例えば窒化、浸炭、硼化処
理がある。
[0009] A metal whose hardness is improved by quenching the base metal under appropriate conditions may be used. For quenching, for example, induction hardening, flame quenching, carburizing quenching and the like can be used. Further, a surface hardening treatment may be performed on these substrates or on the quenched substrate, and a diamond-like carbon film or a diamond-like carbon film may be coated thereon with an intermediate layer interposed therebetween. Examples of the surface hardening include nitriding, carburizing, and boring.

【0010】中間層 次に、本発明で使用する中間層は、(a)第5A族金属
(V、Nb、Ta)、第6A族金属(Cr、Mo、
W)、Ti、およびZrより選択された少なくとも一種
を主成分とする珪化物または硅炭化物、(b)第5A族
金属(V、Nb、Ta)より選択された少なくとも一種
を主成分とする金属膜とその上に形成されたSi膜また
はSiを主成分とする金属膜、または(c)第5A族金
属(V、Nb、Ta)、第6A族金属(Cr、Mo、
W)、Ti、およびZrより選択された少なくとも一種
の金属膜とその上に形成された炭化硅素膜、であること
を述べたが、これらは本発明者等による特開2000−
178736、同2000−178737、同2000
−177046、同2000−178738、同200
0−90842等に記載されている。
Intermediate Layer Next, the intermediate layer used in the present invention comprises (a) a Group 5A metal (V, Nb, Ta) and a Group 6A metal (Cr, Mo,
W) a silicide or silicide containing at least one selected from Ti and Zr as a main component; and (b) a metal containing at least one selected from Group 5A metals (V, Nb, Ta) as a main component. A film and a Si film formed thereon or a metal film containing Si as a main component, or (c) a Group 5A metal (V, Nb, Ta) or a Group 6A metal (Cr, Mo,
W), at least one metal film selected from Ti and Zr, and a silicon carbide film formed thereon.
178736, 2000-178737, 2000
177,046, 2000-178,738, 200
0-90842 and the like.

【0011】上記(a)の中間層の場合には、組成をM
SiaCb(ただし、MはV、Nb、Ta、Cr、M
o、W、TiおよびZrのいずれか一種以上である)と
表したとき、0.3≦a≦10、好ましくは1≦a≦
6、0≦b≦5、好ましくは0≦b≦3、0.3≦a+
b≦10、好ましくは1≦a+b≦6である。aがこれ
より大きくて珪素が多くなると、母材との密着力が悪く
なる。aがこれより小さくて珪素が少なくなると、DL
C膜との密着力が悪くなる。bがこれより大きくて炭素
が多くなると、母材との密着力が悪くなる。bがこれよ
り小さくて炭素が少なくなると、DLC膜との密着力が
悪くなる。また、a+bがこれより大きくても母材との
密着力が悪くなり、a+bがこれより小さくてもDLC
膜との密着力が悪くなる。
In the case of the intermediate layer (a), the composition is M
SiaCb (where M is V, Nb, Ta, Cr, M
o, W, at least one of Ti and Zr), 0.3 ≦ a ≦ 10, preferably 1 ≦ a ≦
6, 0 ≦ b ≦ 5, preferably 0 ≦ b ≦ 3, 0.3 ≦ a +
b ≦ 10, preferably 1 ≦ a + b ≦ 6. If a is larger than this and the amount of silicon increases, the adhesion to the base material deteriorates. If a is smaller and silicon is less, then DL
The adhesion to the C film becomes poor. When b is larger than this and the amount of carbon is large, the adhesion to the base material is deteriorated. When b is smaller than this and carbon is reduced, the adhesion to the DLC film is deteriorated. Further, even if a + b is larger than this, the adhesion to the base material is deteriorated.
Adhesion to the film is poor.

【0012】中間層は、2nm〜5μmの厚さであるこ
とが好ましく、さらには5nm〜1μmの厚さであるこ
とが好ましい。このような厚さとすることで密着性が向
上する。これに対し、中間層が薄すぎると密着性向上の
効果が十分ではなくなり、厚すぎると耐衝撃性が悪くな
ってくる。
The thickness of the intermediate layer is preferably 2 nm to 5 μm, and more preferably 5 nm to 1 μm. With such a thickness, the adhesion is improved. On the other hand, if the intermediate layer is too thin, the effect of improving the adhesion will not be sufficient, and if it is too thick, the impact resistance will deteriorate.

【0013】本発明の中間層は、真空蒸着法、スパッタ
法、イオンプレーティング法等のPVD法や熱CVD
法、プラズマCVD法、光CVD法等のCVD法によっ
て形成することができる。また、湿式メッキ法、溶射、
クラッド接合等により形成してもよい。具体的には公知
の方法による。特に、本発明の中間層はスパッタ法によ
り形成することが好ましい。この場合、目的とする組成
に応じたターゲットを用い、高周波電力、交流電力、直
流電力のいずれかを付加し、ターゲットをスパッタし、
これを母材(基板)上にスパッタ堆積させることにより
中間層を形成する。
The intermediate layer of the present invention can be formed by a PVD method such as a vacuum evaporation method, a sputtering method, an ion plating method, or a thermal CVD method.
It can be formed by a CVD method such as a plasma CVD method, a photo CVD method, or the like. Wet plating, thermal spraying,
It may be formed by clad bonding or the like. Specifically, a known method is used. In particular, the intermediate layer of the present invention is preferably formed by a sputtering method. In this case, using a target corresponding to the target composition, high-frequency power, AC power, or any of DC power is added, the target is sputtered,
This is sputter deposited on a base material (substrate) to form an intermediate layer.

【0014】ターゲットは、通常、中間層と同じ組成の
ものを用いればよいが、Ta等の金属とSiとをターゲ
ットとする多元スパッタとしてもよいし、反応性スパッ
タでCやSiを導入する場合はその成分を含まないター
ゲットを用いることができる。
Usually, the target may have the same composition as that of the intermediate layer. However, the target may be a multi-source sputtering targeting a metal such as Ta and Si, or a case where C or Si is introduced by reactive sputtering. The target which does not contain the component can be used.

【0015】スパッタガスには、通常のスパッタ装置に
使用される不活性ガスが使用できる。中でも、Ar、K
r、Xeのいずれか、あるいは、これらの少なくとも1
種以上のガスを含む混合ガスを用いることが好ましい。
また、反応性スパッタを行ってもよく、反応性ガスとし
ては、炭素を導入する場合には、CH4、C22、C2
4、CO等を用い、珪素を導入する場合には、シランガ
ス等を用いる。また、水素を導入する場合には、H2
を用いる。これらの反応性ガスは単独で用いても、2種
以上を混合して用いてもよい。スパッタ時の動作圧力
は、0.2〜70Paの範囲が好ましい。また、成膜中
にスパッタガスの圧力を、前記範囲内で変化させること
により、濃度勾配を有する中間層を容易に得ることがで
きる。
As the sputtering gas, an inert gas used in a usual sputtering apparatus can be used. Above all, Ar, K
r or Xe, or at least one of these
It is preferable to use a mixed gas containing at least one kind of gas.
Reactive sputtering may be performed. When carbon is introduced as a reactive gas, CH 4 , C 2 H 2 , C 2 H
4. When introducing silicon using CO or the like, silane gas or the like is used. When hydrogen is introduced, H 2 or the like is used. These reactive gases may be used alone or as a mixture of two or more. The operating pressure during sputtering is preferably in the range of 0.2 to 70 Pa. Further, by changing the pressure of the sputtering gas within the above range during the film formation, an intermediate layer having a concentration gradient can be easily obtained.

【0016】スパッタ法としては、RF電源を用いた高
周波スパッタ法を用いても、DCスパッタ法を用いても
よい。スパッタ装置の電力としては、DCスパッタで
0.5〜30W/cm2程度、高周波スパッタで周波数
1〜50MHz、低周波では50kHz〜1MHz、
0.5〜30W/cm2程度が好ましい。成膜速度は1
〜300nm/minの範囲が好ましい。また、基板温
度は10〜150℃であることが好ましい。
As the sputtering method, a high frequency sputtering method using an RF power source or a DC sputtering method may be used. The power of the sputtering apparatus is about 0.5 to 30 W / cm 2 for DC sputtering, 1 to 50 MHz for high frequency sputtering, and 50 kHz to 1 MHz for low frequency.
It is preferably about 0.5 to 30 W / cm 2 . The deposition rate is 1
The range of -300 nm / min is preferable. Further, the substrate temperature is preferably 10 to 150 ° C.

【0017】また、本発明の中間層は蒸着法により形成
してもよい。蒸着法としては、抵抗加熱方式であっても
電子ビーム加熱方式であってもよい。蒸着源には、Ta
等の金属とSi等を用いる2元蒸着であっても、中間層
と同じ組成のものを用いる1元蒸着であってもよい。1
元蒸着でも、膜組成は蒸着源の組成とほぼ同じものが経
時的に安定して得られる。真空蒸着の条件は特に限定さ
れないが、真空度は10-3Pa以下、特に10 −4
a以下が好ましい。成膜速度は、通常、1〜300nm
/min程度が好ましい。
The intermediate layer of the present invention is formed by a vapor deposition method.
May be. As the evaporation method, even if it is a resistance heating method
An electron beam heating system may be used. The evaporation source is Ta
Even if it is a binary deposition using a metal such as
One-source vapor deposition using the same composition as described above may be used. 1
In the original deposition, the film composition is almost the same as the composition of the deposition source.
Obtained stably occasionally. Conditions for vacuum deposition are particularly limited
No, but the degree of vacuum is 10-3Pa or less, especially 10 -4P
a or less is preferable. The deposition rate is usually 1 to 300 nm
/ Min is preferable.

【0018】また、中間層は、プラズマCVD法、イオ
ン化蒸着法によっても形成でき、その場合、後述するD
LC膜を参考にして成膜すればよい。
The intermediate layer can also be formed by a plasma CVD method or an ionization vapor deposition method.
The film may be formed with reference to the LC film.

【0019】ダイヤモンド状炭素膜 ダイヤモンド状炭素(DLC)膜は、ダイヤモンド様炭
素膜、i−カーボン膜等と称されることもある。ダイヤ
モンド状炭素膜については、例えば、特開昭62−14
5646号公報、同62−145647号公報、New Di
amond Forum,第4巻第4号(昭和63年10月25日発
行)等に記載されている。
Diamond-like carbon film A diamond-like carbon (DLC) film is sometimes called a diamond-like carbon film, an i-carbon film, or the like. The diamond-like carbon film is disclosed in, for example, JP-A-62-14.
Nos. 5646 and 62-145647, New Di
amond Forum, Vol. 4, No. 4, issued on October 25, 1988, and the like.

【0020】DLC膜は、上記文献(New Diamond Foru
m)に記載されているように、ラマン分光分析におい
て、1550cm-1にブロードな(1520〜1560
cm-1)ラマン吸収のピークを有し、1333cm-1
鋭いピークを有するダイヤモンドや、1581cm-1
鋭いピークを有するグラファイトとは、明らかに異なっ
た構造を有する物質である。DLC膜のラマン分光分析
における吸収ピークは、上記のように1550cm-1にブ
ロード(1520〜1560cm-1)な吸収を有する
が、炭素および水素以外の上記元素を含有することによ
り、これから±100cm-1程度変動する場合もある。
DLC膜は、炭素と水素とを主成分とするアモルファス
状態の薄膜であって、炭素同士のsp3結合がランダム
に存在することによって形成されている。DLC膜はC
Hnで表して、モル比が0.05≦n≦0.7である。
The DLC film is described in the above-mentioned reference (New Diamond Foru).
As described in m), Raman spectroscopy shows a broad (1520 to 1560) at 1550 cm −1.
cm -1) has a peak of the Raman absorption, and diamond having a sharp peak at 1333 cm -1, and graphite having a sharp peak at 1581 cm -1, it is a substance having a distinctly different structure. The absorption peak in the Raman spectroscopic analysis of the DLC film has a broad absorption (1520 to 1560 cm −1 ) at 1550 cm −1 as described above, but is ± 100 cm by containing the above elements other than carbon and hydrogen. It may fluctuate by about one.
The DLC film is an amorphous thin film containing carbon and hydrogen as main components, and is formed by randomly existing sp3 bonds between carbon atoms. DLC film is C
Expressed as Hn, the molar ratio is 0.05 ≦ n ≦ 0.7.

【0021】本発明において、DLC膜の厚さは、通
常、1〜10000nm、好ましくは10nm〜3μm
である。
In the present invention, the thickness of the DLC film is usually 1 to 10000 nm, preferably 10 nm to 3 μm.
It is.

【0022】DLC膜は、炭素および水素に加え、Si
を含み、O、N、Fの1種または2種以上を含有してい
てもよい。中間層を使用しない場合は、基板との密着性
を向上するために、少なくとも第1層は水素の他にSi
を含有すべきである。この場合、DLC膜は、CHxS
iyOzNvFwと表したとき、x、y、z、v、wが
それぞれ、0.05≦x≦0.7、0.01≦y≦3.
0、0≦z≦1.0、0≦v≦1.0、0≦w≦0.2
であることが好ましい。また、複数の層を形成しても良
いが、その代わりに、Siを含有する部分からSiを含
有しない部分のように、組成が厚さ方向に連続可変とな
っても良い。
The DLC film is made of Si, in addition to carbon and hydrogen.
And one or more of O, N, and F may be contained. When the intermediate layer is not used, at least the first layer is made of Si in addition to hydrogen in order to improve the adhesion to the substrate.
Should be contained. In this case, the DLC film is CHxS
When expressed as iyOzNvFw, x, y, z, v, and w are respectively 0.05 ≦ x ≦ 0.7, 0.01 ≦ y ≦ 3.
0, 0 ≦ z ≦ 1.0, 0 ≦ v ≦ 1.0, 0 ≦ w ≦ 0.2
It is preferable that Also, a plurality of layers may be formed, but instead, the composition may be continuously variable in the thickness direction from a portion containing Si to a portion not containing Si.

【0023】DLC膜は、プラズマCVD法、イオン化
蒸着法、スパッタ法などで形成することができる。DL
C膜をプラズマCVD法により形成する場合、例えば特
開平4−41672号公報等に記載されている方法によ
り成膜することができる。プラズマCVD法におけるプ
ラズマは、直流、交流のいずれであってもよいが、交流
を用いることが好ましい。交流としては数ヘルツからマ
イクロ波まで使用可能である。また、ダイヤモンド薄膜
技術(総合技術センター発行)などに記載されているE
CRプラズマも使用可能である。また、バイアス電圧を
印加してもよい。
The DLC film can be formed by a plasma CVD method, an ionization evaporation method, a sputtering method, or the like. DL
When the C film is formed by a plasma CVD method, the C film can be formed by a method described in, for example, JP-A-4-41672. Plasma in the plasma CVD method may be either direct current or alternating current, but it is preferable to use alternating current. The alternating current can be used from a few hertz to a microwave. In addition, E described in diamond thin film technology (published by Comprehensive Technology Center), etc.
CR plasma can also be used. Further, a bias voltage may be applied.

【0024】DLC膜をプラズマCVD法により形成す
る場合、原料ガスには、下記化合物を使用することが好
ましい。CおよびHを含有する化合物として、メタン、
エタン、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン、エチ
レン、プロピレン等の炭化水素が挙げられる。C、Hお
よびSiを含む化合物としては、メチルシラン、ジメチ
ルシラン、トリメチルシラン、テトラメチルシラン、ジ
エチルシラン、テトラエチルシラン、テトラブチルシラ
ン、ジメチルジエチルシラン、テトラフェニルシラン、
メチルトリフェニルシラン、ジメチルジフェニルシラ
ン、トリメチルフェニルシラン、トリメチルシリル−ト
リメチルシラン、トリメチルシリルメチル−トリメチル
シラン等がある。これらは併用してもよく、シラン系化
合物と炭化水素を用いてもよい。C+H+Oを含む化合
物としては、CH3OH、C25OH、HCHO、CH3
COCH3等がある。C+H+Nを含む化合物として
は、シアン化アンモニウム、シアン化水素、モノメチル
アミン、ジメチルアミン、アリルアミン、アニリン、ジ
エチルアミン、アセトニトリル、アゾイソブタン、ジア
リルアミン、エチルアジド、MMH、DMH、トリアリ
ルアミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリ
フェニルアミン等がある。この他、Si+C+H、Si
+C+H+OあるいはSi+C+H+Nを含む化合物等
と、O源あるいはON源、N源、H源等とを組み合わせ
てもよい。
When the DLC film is formed by the plasma CVD method, it is preferable to use the following compound as a raw material gas. Methane, as a compound containing C and H,
Hydrocarbons such as ethane, propane, butane, pentane, hexane, ethylene, propylene and the like can be mentioned. Compounds containing C, H and Si include methylsilane, dimethylsilane, trimethylsilane, tetramethylsilane, diethylsilane, tetraethylsilane, tetrabutylsilane, dimethyldiethylsilane, tetraphenylsilane,
Examples include methyltriphenylsilane, dimethyldiphenylsilane, trimethylphenylsilane, trimethylsilyl-trimethylsilane, and trimethylsilylmethyl-trimethylsilane. These may be used in combination, or a silane compound and a hydrocarbon may be used. Compounds containing C + H + O include CH 3 OH, C 2 H 5 OH, HCHO, CH 3
COCH 3 and the like. Examples of the compound containing C + H + N include ammonium cyanide, hydrogen cyanide, monomethylamine, dimethylamine, allylamine, aniline, diethylamine, acetonitrile, azoisobutane, diallylamine, ethylazide, MMH, DMH, triallylamine, trimethylamine, triethylamine, triphenylamine and the like. is there. In addition, Si + C + H, Si
A compound containing + C + H + O or Si + C + H + N may be combined with an O source or an ON source, an N source, an H source, or the like.

【0025】O源として、O2、O3等、C+O源とし
て、CO、CO2等、Si+H源として、SiH4等、H
源として、H2等、H+O源として、H2O等、N源とし
て、N2N+H源として、NH3等、N+O源として、N
O、NO2、N2OなどNOxで表示できるNとOの化合
物等、N+C源として、(CN)2等、N+H+F源と
して、NH4F等、O+F源として、OF2、O22、O
32等を用いてもよい。
O source, O 2 , O 3, etc .; C + O source, CO, CO 2, etc .; Si + H source, SiH 4, etc.
As a source, H 2 or the like, H + O source, H 2 O, etc., N source, N 2 N + H source, NH 3 or the like, N + O source, N
Compounds of N and O, such as O, NO 2 and N 2 O, which can be represented by NOx, such as (CN) 2 as an N + C source, NH 4 F as an N + H + F source, and OF 2 and O 2 F 2 as an O + F source. , O
3 F 2 or the like may be used.

【0026】上記原料ガスの流量は原料ガスの種類に応
じて適宜決定すればよい。動作圧力は、通常、1〜70
Pa、投入電力は、通常、10W〜5kW程度が好まし
い。
The flow rate of the raw material gas may be appropriately determined according to the type of the raw material gas. The operating pressure is typically between 1 and 70
Pa and the input power are usually preferably about 10 W to 5 kW.

【0027】DLC膜は、イオン化蒸着法により形成し
てもよい。イオン化蒸着法は、例えば特開昭58−17
4507号公報、特開昭59−174508号公報等に
記載されている。ただし、これらに開示された方法、装
置に限られるものではなく、原料用イオン化ガスの加速
が可能であれば他の方式のイオン蒸着技術を用いてもよ
い。この場合の装置の好ましい例としては、例えば、実
開昭59−174507号公報に記載されたイオン直進
型またはイオン偏向型のものを用いることができる。
The DLC film may be formed by an ionization vapor deposition method. The ionization deposition method is described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-17 / 1983.
No. 4507, JP-A-59-174508 and the like. However, the present invention is not limited to the methods and apparatuses disclosed therein, and another type of ion vapor deposition technology may be used as long as the ionized gas for the raw material can be accelerated. As a preferable example of the device in this case, for example, an ion straight type or an ion deflection type described in Japanese Utility Model Laid-Open No. 59-174507 can be used.

【0028】イオン化蒸着法においては、真空容器内を
10-4Pa程度までの高真空とする。この真空容器内
には交流電源によって加熱されて熱電子を発生するフィ
ラメントが設けられ、このフィラメントを取り囲んで対
電極が配置され、フィラメントとの間に電圧Vdを与え
る。また、フィラメント、対電極を取り囲んでイオン化
ガス閉じこめ用の磁界を発生する電磁コイルが配置され
ている。原料ガスはフィラメントからの熱電子と衝突し
て、プラスの熱分解イオンと電子を生じ、このプラスイ
オンはグリッドに印加された負電位Vaにより加速され
る。この、Vd,Vaおよびコイルの磁界を調整するこ
とにより、組成や膜質を変えることができる。また、バ
イアス電圧を印加してもよい。
In the ionization vapor deposition method, the inside of the vacuum vessel is set to a high vacuum of about 10 −4 Pa. A filament that is heated by an AC power supply and generates thermoelectrons is provided in the vacuum vessel. A counter electrode is arranged around the filament, and a voltage Vd is applied between the filament and the filament. In addition, an electromagnetic coil that surrounds the filament and the counter electrode and generates a magnetic field for trapping ionized gas is arranged. The source gas collides with the thermoelectrons from the filament to generate positive thermal decomposition ions and electrons, and the positive ions are accelerated by the negative potential Va applied to the grid. The composition and film quality can be changed by adjusting Vd, Va and the magnetic field of the coil. Further, a bias voltage may be applied.

【0029】DLC膜をイオン化蒸着法により形成する
場合、原料ガスには、プラズマCVD法と同様のものを
用いればよい。上記原料ガスの流量はその種類に応じて
適宜決定すればよい。動作圧力は、通常、1〜70Pa
程度が好ましい。
When the DLC film is formed by the ionization deposition method, the same material gas as in the plasma CVD method may be used. The flow rate of the source gas may be appropriately determined according to the type. The operating pressure is usually 1 to 70 Pa
The degree is preferred.

【0030】DLC膜は、スパッタ法により形成するこ
ともできる。この場合、Ar、Kr等のスパッタ用のス
パッタガスに加えて、O2、N2、NH3、CH4、H2
のガスを反応性ガスとして導入すると共に、C、Si、
SiO2、Si34、SiC等をターゲットとしたり、
C、Si、SiO2、Si34、SiCの混成組成をタ
ーゲットとしたり、場合によっては、C、Si、N、O
を含む2以上のターゲットを用いてもよい。また、ポリ
マーをターゲットとして用いることも可能である。この
ようなターゲットを用いて高周波電力、交流電力、直流
電力のいずれかを印加し、ターゲットをスパッタし、こ
れを基板上にスパッタ堆積させることによりDLC膜を
形成する。高周波スパッタ電力は、通常、50W〜2k
W程度である。動作圧力は、通常、10-3〜0.1P
aが好ましい。
The DLC film can be formed by a sputtering method. In this case, a gas such as O 2 , N 2 , NH 3 , CH 4 , H 2 or the like is introduced as a reactive gas in addition to a sputtering gas for sputtering such as Ar or Kr, and C, Si,
Targeting SiO 2 , Si 3 N 4 , SiC, etc.
A target may be a mixed composition of C, Si, SiO 2 , Si 3 N 4 , and SiC, and in some cases, C, Si, N, O
May be used. Further, a polymer can be used as a target. A DLC film is formed by applying any one of high-frequency power, AC power, and DC power using such a target, sputtering the target, and sputter depositing the target on a substrate. The high frequency sputtering power is usually 50 W to 2 k
It is about W. Operating pressure is usually 10 -3 to 0.1P
a is preferred.

【0031】[0031]

【実施例】次に本発明の実施例を説明する。表1に示す
組み合わせでクランクシャフトの偏心軸の表面とそれに
摺動係合する軸受孔の表面に中間層およびDLC膜を形
成した。クランクシャフト及びそれに嵌合する軸受け側
部材の素材としてはすべてSNCM420を使用した。
実施例の基材の表面粗さは全てRa=0.1μmとし
た。これらの基材を真空チャンバーの所定位置に配置
し、排気した後、次の条件で成膜した。
Next, embodiments of the present invention will be described. In the combinations shown in Table 1, the intermediate layer and the DLC film were formed on the surface of the eccentric shaft of the crankshaft and the surface of the bearing hole that slidably engaged therewith. SNCM420 was used as the material of the crankshaft and the bearing-side member fitted thereto.
The surface roughness of all the substrates of the examples was Ra = 0.1 μm. These substrates were placed at predetermined positions in a vacuum chamber, evacuated, and then formed into a film under the following conditions.

【0032】<中間層の成膜>表1の中間層1をスパッ
タ法により次の条件で製造した。 使用ガス:Ar(5.1×10−2Pa・m
−1)=30sccm スパッタ圧力:40Pa 投入電力:500W ターゲット:Ta、Si 膜厚:Ta(第1層) 10nm、Si(第2層) 9
0nm
<Deposition of Intermediate Layer> The intermediate layer 1 shown in Table 1 was produced by sputtering under the following conditions. Gas used: Ar (5.1 × 10 −2 Pa · m 3 ·
s -1 ) = 30 sccm Sputtering pressure: 40 Pa Input power: 500 W Target: Ta, Si Film thickness: Ta (first layer) 10 nm, Si (second layer) 9
0 nm

【0033】ターゲットを変え同じ成膜条件で表1に示
す中間層を成膜した。単一中間層を使用する場合の膜厚
はすべて100nmとした。
The intermediate layer shown in Table 1 was formed under the same film forming conditions while changing the target. When a single intermediate layer was used, the film thickness was all 100 nm.

【0034】[0034]

【表1】 [Table 1]

【0035】<DLCの成膜>DLC膜は自己バイアス
RFプラズマCVD法により次の条件で成膜した。DLC1 原料ガス:C(0.017Pa・m・s−1) 電源:RF 動作圧:66.5Pa 投入電力:500W 成膜レート:100nm/min 膜組成:CH0.21 膜厚:2μmDLC2 原料ガス:Si(OCH(0.085Pa・m
・s−1) 電源:RF 動作圧:66.5Pa 投入電力:500W 成膜レート:100nm/min 膜組成:CH0.2Si0.10.17 膜厚:2μmDLC3 原料ガス:Si(CH(0.085Pa・m
−1) 電源:RF 動作圧:66.5Pa 投入電力:500W 成膜レート:100nm/min 膜組成:CH0.24Si0.22 膜厚:2μm
<DLC Film Formation> A DLC film was formed by a self-biased RF plasma CVD method under the following conditions. DLC1 raw material gas: C 2 H 4 (0.017 Pa · m 3 · s −1 ) Power supply: RF Operating pressure: 66.5 Pa Input power: 500 W Film formation rate: 100 nm / min Film composition: CH 0.21 Film thickness: 2 μm DLC2 source gas: Si (OCH 3 ) 4 (0.085 Pa · m 3
・ S -1 ) Power supply: RF Operating pressure: 66.5 Pa Input power: 500 W Film formation rate: 100 nm / min Film composition: CH 0.2 Si 0.1 O 0.17 Film thickness: 2 μm DLC3 raw material gas: Si ( CH 3 ) 4 (0.085 Pa · m 3 ·
s -1 ) Power supply: RF Operating pressure: 66.5 Pa Input power: 500 W Film formation rate: 100 nm / min Film composition: CH 0.24 Si 0.22 Film thickness: 2 μm

【0036】<評価方法>DLCをコーティングしない
クランクシャフト(比較例)とDLCをコーティングし
たクランクシャフト(実施例)、及びさらに軸受孔に、
以下の条件を付加して耐久試験を行った。その後クラン
クシャフトと軸受孔の摩耗状態を比較した。試験は、自
動車エンジンにおいて、クランクシャフトの軸受孔にピ
ストンピンを嵌合し、エンジンを駆動した。 この条件は商用自動車の通常の走行時の回転数(200
0〜4000rpm)に比してはるかに過酷なF1レベ
ルに相当する加速試験であることに注意すべきである。
結果は表2に示すとおりであった。但し試験時間は最大
20時間で打ち切った。
<Evaluation method> A crankshaft without DLC coating (Comparative Example), a crankshaft with DLC coating (Example), and a bearing hole
A durability test was performed under the following conditions. Thereafter, the wear states of the crankshaft and the bearing hole were compared. In the test, in an automobile engine, a piston pin was fitted into a bearing hole of a crankshaft, and the engine was driven. This condition corresponds to the number of revolutions (200
It should be noted that this is an accelerated test corresponding to a much harsher F1 level compared to (0-4000 rpm).
The results were as shown in Table 2. However, the test time was terminated at a maximum of 20 hours.

【0037】[0037]

【表2】 [Table 2]

【0038】[0038]

【発明の効果】表2において耐久性時間は記載の時間を
超えるとエンジンの稼働が停止することを示す。本発明
の実施例によると、従来例に比して極めて耐久性の高い
クランクシャフトが提供できたことが分かる。実施例1
〜21から分かるように、本発明では比較例1のような
精密研磨を施していないにも拘わらずすぐれた耐久性が
得られているので、工程の短縮とコストの低下が可能と
なる。本発明によると、少なくともクランクシャフトに
被覆するダイヤモンド状薄膜の材質を適正に選択するこ
とおよび/または適正な中間層を使用することにより密
着性を向上し、耐摩耗性を格段に向上することが出来
た。
The durability time in Table 2 indicates that the operation of the engine is stopped when the time exceeds the stated time. According to the example of the present invention, it can be seen that a crank shaft having extremely high durability compared to the conventional example could be provided. Example 1
As can be seen from FIGS. 21 to 21, in the present invention, excellent durability is obtained even though precision polishing is not performed as in Comparative Example 1, so that it is possible to reduce the number of steps and cost. ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, adhesiveness is improved by selecting the material of the diamond-like thin film which coats at least a crankshaft, and / or using an appropriate intermediate | middle layer, and it can improve abrasion resistance remarkably. done.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明が適用できるクランクシャフトを備えた
動力伝達系の構造を示す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a structure of a power transmission system including a crankshaft to which the present invention can be applied.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 エンジン 3 シリンダー 5 ピストン 7 コネクティングロッド 9 小端部 11 ピストンピン 13 大端部 15 偏心軸 17 クランクギヤ 19 カムギヤ 21 カム 23 シム 25 タペット 29 燃料弁 Reference Signs List 1 engine 3 cylinder 5 piston 7 connecting rod 9 small end 11 piston pin 13 large end 15 eccentric shaft 17 crank gear 19 cam gear 21 cam 23 shim 25 tappet 29 fuel valve

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 橋本 靖 東京都中央区日本橋一丁目13番1号ティー ディーケイ株式会社内 (72)発明者 松場 康浩 東京都中央区日本橋一丁目13番1号ティー ディーケイ株式会社内 (72)発明者 尾高 政一 東京都中央区日本橋一丁目13番1号ティー ディーケイ株式会社内 (72)発明者 宮内 泉 東京都中央区日本橋一丁目13番1号ティー ディーケイ株式会社内 Fターム(参考) 3J033 AA02 AB10 BA15 4K029 BA32 BA34 BA35 CA04 CA06 DC16 4K030 AA06 AA09 BA28 FA01 LA23 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Yasushi Hashimoto 1-13-1 Nihonbashi, Chuo-ku, Tokyo Inside TDK Corporation (72) Inventor Yasuhiro Matsuba 1-13-1 Nihonbashi, Chuo-ku, Tokyo Inside DK Corporation (72) Inventor Seiichi Odaka 1-13-1 Nihonbashi, Chuo-ku, Tokyo TDK Corporation (72) Inventor Izumi Miyauchi 1-13-1 Nihonbashi, Chuo-ku, Tokyo TDK Corporation F term (reference) 3J033 AA02 AB10 BA15 4K029 BA32 BA34 BA35 CA04 CA06 DC16 4K030 AA06 AA09 BA28 FA01 LA23

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 相手部材の軸受孔の面と摺動するクラン
クシャフトの表面に、ダイヤモンド状炭素膜を形成した
ことを特徴とするクランクシャフト。
1. A crankshaft, wherein a diamond-like carbon film is formed on a surface of a crankshaft that slides on a surface of a bearing hole of a mating member.
【請求項2】 前記ダイヤモンド状炭素膜は、炭素と水
素とからなり、その組成をCHnをモル比で表したと
き、 0.05≦n≦0.7 で表されるダイヤモンド状炭素膜、または、珪素を含
み、酸素、窒素、フッ素が含まれても良く、組成をCH
xSiyOzNvFwで表したとき、 0.05≦x≦0.7 0.01≦y≦3.0 0≦z≦1.0 0≦v≦1.0 0≦w≦0.2 で表されるダイヤモンド状炭素膜の少なくとも1層より
なる請求項1のクランクシャフト。
2. The diamond-like carbon film is composed of carbon and hydrogen, and when its composition is represented by a molar ratio of CHn, a diamond-like carbon film represented by 0.05 ≦ n ≦ 0.7, or , Containing silicon, and may contain oxygen, nitrogen, and fluorine.
When represented by xSiyOzNvFw, a diamond represented by the following formula: 0.05 ≦ x ≦ 0.7 0.01 ≦ y ≦ 3.0 0 ≦ z ≦ 1.00 0 ≦ v ≦ 1.0 0 ≦ w ≦ 0.2 The crankshaft according to claim 1, comprising at least one layer of a carbon-like film.
【請求項3】 前記ダイヤモンド状炭素膜は、CHxS
iyOzNvFw(但し0.05≦x≦0.7 0.01≦y≦3.0 0≦z≦1.0 0≦v≦1.0 0≦w≦0.2)で表されるダイヤモンド状炭素膜、及
びCHn(但し0.05≦n≦0.7)で表されるダイ
ヤモンド状炭素膜の少なくとも2層を形成するか、また
はこれらの組成の一方の組成から他方の組成に連続的に
変化した層を形成したことを特徴とする請求項1のクラ
ンクシャフト。
3. The method according to claim 2, wherein the diamond-like carbon film is made of CHxS.
diamond-like carbon represented by iyOzNvFw (provided that 0.05 ≦ x ≦ 0.7 0.01 ≦ y ≦ 3.0 0 ≦ z ≦ 1.00 ≦ v ≦ 1.00 ≦ w ≦ 0.2) Forming at least two layers of a film and a diamond-like carbon film represented by CHn (where 0.05 ≦ n ≦ 0.7), or continuously changing from one of these compositions to the other The crankshaft according to claim 1, wherein a layer is formed.
【請求項4】 前記クランクシャフトの表面と前記ダイ
ヤモンド状炭素膜の間に、(a)第5A族金属(V、N
b、Ta)、第6A族金属(Cr、Mo、W)、Ti、
およびZrより選択された少なくとも一種を主成分とす
る珪化物または硅炭化物、(b)第5A族金属(V、N
b、Ta)より選択された少なくとも一種を主成分とす
る金属膜とその上に形成されたSi膜またはSiを主成
分とする金属膜、または(c)第5A族金属(V、N
b、Ta)、第6A族金属(Cr、Mo、W)、Ti、
およびZrより選択された少なくとも一種の金属膜とそ
の上に形成された炭化硅素膜、よりなる中間層を形成し
たことを特徴とする請求項1、2又は3のクランクシャ
フト。
4. A method according to claim 1, wherein (a) a Group 5A metal (V, N) is provided between the surface of the crankshaft and the diamond-like carbon film.
b, Ta), Group 6A metals (Cr, Mo, W), Ti,
Or a silicide or silicide containing at least one selected from Zr and (b) a Group 5A metal (V, N
b, Ta) and a metal film mainly composed of at least one selected from the group consisting of Si and a metal film mainly composed of Si, or (c) a Group 5A metal (V, N
b, Ta), Group 6A metals (Cr, Mo, W), Ti,
4. A crankshaft according to claim 1, wherein an intermediate layer comprising at least one metal film selected from Zr and Zr and a silicon carbide film formed thereon is formed.
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