JP2003214444A - 転がり摺動部材および転動装置 - Google Patents
転がり摺動部材および転動装置Info
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- JP2003214444A JP2003214444A JP2002013496A JP2002013496A JP2003214444A JP 2003214444 A JP2003214444 A JP 2003214444A JP 2002013496 A JP2002013496 A JP 2002013496A JP 2002013496 A JP2002013496 A JP 2002013496A JP 2003214444 A JP2003214444 A JP 2003214444A
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
- F16C33/30—Parts of ball or roller bearings
- F16C33/58—Raceways; Race rings
- F16C33/62—Selection of substances
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C2206/00—Materials with ceramics, cermets, hard carbon or similar non-metallic hard materials as main constituents
- F16C2206/02—Carbon based material
- F16C2206/04—Diamond like carbon [DLC]
Abstract
(57)【要約】
【課題】 大きな接触応力が作用するような条件下や無
潤滑下においても好適に使用可能な転動装置を提供す
る。 【解決手段】 相手部材との間で相対的な転がり接触又
はすべり接触が生じる鋼製の転がり摺動部材において、
前記相手部材との接触面に、潤滑性を有するダイヤモン
ドライクカーボン層を設け、該ダイヤモンドライクカー
ボン層を、１種類若しくは複数種の金属からなる金属層
Ｍと、前記金属及び炭素からなる複合層Ｆと、炭素から
なるカーボン層Ｃとの３層で構成すると共に、表面側か
ら母材Ｓ側に向けて前記カーボン層Ｃ、前記複合層Ｆ、
前記金属層Ｍの順に配し、且つ、最表面粗さを中心線平
均粗さＲａで０．００５μｍを超えて０．８μｍ以下と
した。
潤滑下においても好適に使用可能な転動装置を提供す
る。 【解決手段】 相手部材との間で相対的な転がり接触又
はすべり接触が生じる鋼製の転がり摺動部材において、
前記相手部材との接触面に、潤滑性を有するダイヤモン
ドライクカーボン層を設け、該ダイヤモンドライクカー
ボン層を、１種類若しくは複数種の金属からなる金属層
Ｍと、前記金属及び炭素からなる複合層Ｆと、炭素から
なるカーボン層Ｃとの３層で構成すると共に、表面側か
ら母材Ｓ側に向けて前記カーボン層Ｃ、前記複合層Ｆ、
前記金属層Ｍの順に配し、且つ、最表面粗さを中心線平
均粗さＲａで０．００５μｍを超えて０．８μｍ以下と
した。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、潤滑性に優れた転
がり摺動部材及び該転がり摺動部材で構成された転動装
置に係り、特に、大きな接触応用力が作用するような条
件下や無潤滑下においても好適に使用可能な転がり摺動
部材及び転動装置に関する。
がり摺動部材及び該転がり摺動部材で構成された転動装
置に係り、特に、大きな接触応用力が作用するような条
件下や無潤滑下においても好適に使用可能な転がり摺動
部材及び転動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）
は、その表面がダイヤモンドに準ずる硬さを有し、摺動
抵抗も摩擦係数が０．２以下と二硫化モリブデンやフッ
素樹脂と同様に小さいことから、従来から潤滑性材料と
して使用されている。例えば、磁気ディスク装置におい
ては、磁気素子又は磁気ディスクの表面に数１０オング
ストロームのＤＬＣ層を形成することにより、磁気素子
と磁気ディスクとの潤滑性を高めて磁気ディスクの表面
を保護している。
は、その表面がダイヤモンドに準ずる硬さを有し、摺動
抵抗も摩擦係数が０．２以下と二硫化モリブデンやフッ
素樹脂と同様に小さいことから、従来から潤滑性材料と
して使用されている。例えば、磁気ディスク装置におい
ては、磁気素子又は磁気ディスクの表面に数１０オング
ストロームのＤＬＣ層を形成することにより、磁気素子
と磁気ディスクとの潤滑性を高めて磁気ディスクの表面
を保護している。
【０００３】一方、上記のような特異な表面の性質か
ら、ＤＬＣは転がり摺動部材の新たな潤滑性材料として
注目されており、近年、軸受への潤滑性の付与に利用さ
れている。例えば、ＷＯ９９／１４５１２号公報には、
軌道輪の軌道面や転動体の表面に金属を含有するＤＬＣ
層を形成して接触応力を緩和するようにした転がり軸受
が開示されている。
ら、ＤＬＣは転がり摺動部材の新たな潤滑性材料として
注目されており、近年、軸受への潤滑性の付与に利用さ
れている。例えば、ＷＯ９９／１４５１２号公報には、
軌道輪の軌道面や転動体の表面に金属を含有するＤＬＣ
層を形成して接触応力を緩和するようにした転がり軸受
が開示されている。
【０００４】また、ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法、イオ
ンビーム形成法、イオン化蒸着法等によって、軌道輪の
軌道面や転動体の表面にＤＬＣ層を形成した転がり軸受
等の転動装置が知られている（例えば、特開平９−１４
４７６４号公報、特開２０００−１３６８２８号公報、
特開２０００−２０５２７７号公報、特開２０００−２
０５２７９号公報、特開２０００−２０５２８０号公報
など）。
ンビーム形成法、イオン化蒸着法等によって、軌道輪の
軌道面や転動体の表面にＤＬＣ層を形成した転がり軸受
等の転動装置が知られている（例えば、特開平９−１４
４７６４号公報、特開２０００−１３６８２８号公報、
特開２０００−２０５２７７号公報、特開２０００−２
０５２７９号公報、特開２０００−２０５２８０号公報
など）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の転がり軸受等の転動装置においては、軌道輪の
軌道面や転動体の表面に大きな接触応力や軌道面と転動
体間の相対すべりが作用するので、繰り返し応力と表面
のせん断抵抗によって軌道輪の軌道面やＤＬＣ層が破壊
してしまうおそれがあった。
た従来の転がり軸受等の転動装置においては、軌道輪の
軌道面や転動体の表面に大きな接触応力や軌道面と転動
体間の相対すべりが作用するので、繰り返し応力と表面
のせん断抵抗によって軌道輪の軌道面やＤＬＣ層が破壊
してしまうおそれがあった。
【０００６】このような破壊が起きる原因としては、以
下の２点が考えられる。まず、１点目は、ＤＬＣ層は、
応力が作用しても非常に変形しにくい性質を有している
という問題である。このため、ＤＬＣ層の最表面の粗さ
が粗いと相手部材の表面を損傷させる。２点目は、ＤＬ
Ｃは硬く高弾性であるので、ステンレス鋼や軸受鋼等の
ような弾性定数の小さい金属材料に被覆されていると、
両者の弾性定数の違いから、母材の変形にＤＬＣが追従
することができずに、ＤＬＣ層が破損するという問題で
ある。
下の２点が考えられる。まず、１点目は、ＤＬＣ層は、
応力が作用しても非常に変形しにくい性質を有している
という問題である。このため、ＤＬＣ層の最表面の粗さ
が粗いと相手部材の表面を損傷させる。２点目は、ＤＬ
Ｃは硬く高弾性であるので、ステンレス鋼や軸受鋼等の
ような弾性定数の小さい金属材料に被覆されていると、
両者の弾性定数の違いから、母材の変形にＤＬＣが追従
することができずに、ＤＬＣ層が破損するという問題で
ある。
【０００７】また、鋼とＤＬＣ層との密着性を向上させ
るために金属中間層を介在させるが、金属中間層を構成
する金属とＤＬＣ層を構成する炭素とが結合して脆さを
有する金属カーバイドが生成すると、金属中間層が脆化
してＤＬＣ膜が破壊しやすくなる。そこで、本発明は、
上記のような従来技術の有する問題点を解決し、大きな
接触応力が作用するような条件下や無潤滑下においても
好適に使用可能な転がり摺動部材および転動装置を提供
することを目的とする。
るために金属中間層を介在させるが、金属中間層を構成
する金属とＤＬＣ層を構成する炭素とが結合して脆さを
有する金属カーバイドが生成すると、金属中間層が脆化
してＤＬＣ膜が破壊しやすくなる。そこで、本発明は、
上記のような従来技術の有する問題点を解決し、大きな
接触応力が作用するような条件下や無潤滑下においても
好適に使用可能な転がり摺動部材および転動装置を提供
することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に係る転がり摺動部材は、相手部材との間
で相対的な転がり接触又はすべり接触が生じる鋼製の転
がり摺動部材において、前記相手部材との接触面に、潤
滑性を有するダイヤモンドライクカーボン層を設け、該
ダイヤモンドライクカーボン層を、１種類若しくは複数
種の金属からなる金属層と、前記金属及び炭素からなる
複合層と、炭素からなるカーボン層との３層で構成する
と共に、表面側から母材側に向けて前記カーボン層、前
記複合層、前記金属層の順に配し、且つ、最表面粗さを
中心線平均粗さＲａで０．００５μｍを超えて０．８μ
ｍ以下としたことを特徴とする。
に、請求項１に係る転がり摺動部材は、相手部材との間
で相対的な転がり接触又はすべり接触が生じる鋼製の転
がり摺動部材において、前記相手部材との接触面に、潤
滑性を有するダイヤモンドライクカーボン層を設け、該
ダイヤモンドライクカーボン層を、１種類若しくは複数
種の金属からなる金属層と、前記金属及び炭素からなる
複合層と、炭素からなるカーボン層との３層で構成する
と共に、表面側から母材側に向けて前記カーボン層、前
記複合層、前記金属層の順に配し、且つ、最表面粗さを
中心線平均粗さＲａで０．００５μｍを超えて０．８μ
ｍ以下としたことを特徴とする。
【０００９】ここで、金属層の金属成分としては、Ｃ
ｒ，Ｗ，Ｔｉ，Ｓｉ，Ｎｉ及びＦｅ等が挙げられ、これ
らのうちから母材の種類に応じて一種類若しくは二種類
以上を適宜選択して用いることができる。また、ダイヤ
モンドライクカーボン層の最表面粗さがＲａ０．００５
μｍ以下の表面平滑性の確保が困難であり、一方、Ｒａ
０．８μｍを超えると相手材表面を損傷させるため耐久
性が著しく劣る。
ｒ，Ｗ，Ｔｉ，Ｓｉ，Ｎｉ及びＦｅ等が挙げられ、これ
らのうちから母材の種類に応じて一種類若しくは二種類
以上を適宜選択して用いることができる。また、ダイヤ
モンドライクカーボン層の最表面粗さがＲａ０．００５
μｍ以下の表面平滑性の確保が困難であり、一方、Ｒａ
０．８μｍを超えると相手材表面を損傷させるため耐久
性が著しく劣る。
【００１０】上記構成の転がり摺動部材においては、母
材である鋼とカーボン層との間に複合層及び金属層が介
在しているので、潤滑性に優れたダイヤモンドライクカ
ーボン層（ＤＬＣ層）と母材である鋼との密着性が優れ
たものとなり、また、ＤＬＣ層の最表面粗さを中心線平
均粗さＲａで０．００５μｍを超えて０．８μｍ以下と
しているため、相手材表面を損傷せず、優れた耐久性を
確保することができる。
材である鋼とカーボン層との間に複合層及び金属層が介
在しているので、潤滑性に優れたダイヤモンドライクカ
ーボン層（ＤＬＣ層）と母材である鋼との密着性が優れ
たものとなり、また、ＤＬＣ層の最表面粗さを中心線平
均粗さＲａで０．００５μｍを超えて０．８μｍ以下と
しているため、相手材表面を損傷せず、優れた耐久性を
確保することができる。
【００１１】これにより、大きな接触応力が作用しても
破壊しにくい潤滑膜（ＤＬＣ層）を備えて、大きな接触
応力が作用する装置（例えば、転動装置等）を構成する
部材等に好適に適用することが可能になる。また、優れ
た潤滑性を有しているので、無潤滑化においても好適に
使用することが可能である。そして、摩耗や発熱が少な
い上、繰り返し応力に対して強く、長寿命である。
破壊しにくい潤滑膜（ＤＬＣ層）を備えて、大きな接触
応力が作用する装置（例えば、転動装置等）を構成する
部材等に好適に適用することが可能になる。また、優れ
た潤滑性を有しているので、無潤滑化においても好適に
使用することが可能である。そして、摩耗や発熱が少な
い上、繰り返し応力に対して強く、長寿命である。
【００１２】なお、複合層を、Ｃｒ，Ｗ，Ｔｉ，Ｓｉ，
Ｎｉ及びＦｅ等の内の２種類以上の金属と炭素とで構成
すると、１種類の金属と炭素とで構成した場合に比べ
て、金属と炭素との結合により生成した金属カーバイド
の脆さを小さくすることができ、この結果、複合層の脆
さが小さくなって、繰り返し応力やせん断力が負荷され
た場合のＤＬＣ層の破損をより生じにくくすることがで
き、より好ましい。
Ｎｉ及びＦｅ等の内の２種類以上の金属と炭素とで構成
すると、１種類の金属と炭素とで構成した場合に比べ
て、金属と炭素との結合により生成した金属カーバイド
の脆さを小さくすることができ、この結果、複合層の脆
さが小さくなって、繰り返し応力やせん断力が負荷され
た場合のＤＬＣ層の破損をより生じにくくすることがで
き、より好ましい。
【００１３】また、請求項２では、成膜時の前記ダイヤ
モンドライクカーボン層の最表面粗さを中心線平均粗さ
Ｒａで０．００５μｍを超えて０．８μｍ以下としてい
る。この構成では、ダイヤモンドライクカーボン層が成
膜のままとし、後加工をしないことを前提としているの
で、後加工が不要になり、薄膜化が可能となると共にコ
ストダウンが可能である。
モンドライクカーボン層の最表面粗さを中心線平均粗さ
Ｒａで０．００５μｍを超えて０．８μｍ以下としてい
る。この構成では、ダイヤモンドライクカーボン層が成
膜のままとし、後加工をしないことを前提としているの
で、後加工が不要になり、薄膜化が可能となると共にコ
ストダウンが可能である。
【００１４】さらに、請求項３のように、前記複合層
を、前記金属層側から前記カーボン層側に向かって炭素
の割合が徐々に増加するように構成とすれば、ＤＬＣ層
と母材である鋼との密着性がより優れたものとすること
ができる。さらに、請求項４のように、ＤＬＣ層の等価
弾性定数は、１００ＧＰａ以上、２４０ＧＰａ以下とす
ることが好ましい。
を、前記金属層側から前記カーボン層側に向かって炭素
の割合が徐々に増加するように構成とすれば、ＤＬＣ層
と母材である鋼との密着性がより優れたものとすること
ができる。さらに、請求項４のように、ＤＬＣ層の等価
弾性定数は、１００ＧＰａ以上、２４０ＧＰａ以下とす
ることが好ましい。
【００１５】このようにすると、母材である鋼よりもＤ
ＬＣの方が小さい等価弾性定数を有することになるの
で、繰り返し応力が作用した際にＤＬＣ層が変形するこ
とが可能となる。その結果、母材の変形にＤＬＣ層が追
従することになるので、ＤＬＣ層の破壊を生じにくくす
ることができる。ここで、ＤＬＣ層の等価弾性定数が２
４０ＧＰａを超えると、母材の鋼よりもＤＬＣ層の方が
大きい等価弾性定数を有することとなるので、繰り返し
応力が作用した際の母材の変形にＤＬＣ層が追従しにく
くなる。一方、１００ＧＰａ未満であると、ＤＬＣ層の
硬さが低くなって、摩耗が生じやすくなる。
ＬＣの方が小さい等価弾性定数を有することになるの
で、繰り返し応力が作用した際にＤＬＣ層が変形するこ
とが可能となる。その結果、母材の変形にＤＬＣ層が追
従することになるので、ＤＬＣ層の破壊を生じにくくす
ることができる。ここで、ＤＬＣ層の等価弾性定数が２
４０ＧＰａを超えると、母材の鋼よりもＤＬＣ層の方が
大きい等価弾性定数を有することとなるので、繰り返し
応力が作用した際の母材の変形にＤＬＣ層が追従しにく
くなる。一方、１００ＧＰａ未満であると、ＤＬＣ層の
硬さが低くなって、摩耗が生じやすくなる。
【００１６】なお、ＤＬＣ層のような薄膜については、
通常の方法では弾性定数を測定することはできないた
め、本発明においては以下の方法により測定された、弾
性定数に準拠する等価弾性定数を用いる。即ち、押し込
み深さを少なくともＤＬＣ層の厚さ内として微小硬度計
による測定を行い、得られた荷重一除荷曲線により等価
弾性定数を求める。
通常の方法では弾性定数を測定することはできないた
め、本発明においては以下の方法により測定された、弾
性定数に準拠する等価弾性定数を用いる。即ち、押し込
み深さを少なくともＤＬＣ層の厚さ内として微小硬度計
による測定を行い、得られた荷重一除荷曲線により等価
弾性定数を求める。
【００１７】例えば、ＤＬＣ層の厚さが２μｍである場
合は、押し込み荷重を０．４〜５０ｍＮの間で適宜設定
して測定を行う。本発明においては、エリオニクス社製
の微小硬度計を使用し、押し込み荷重を５０ｍＮとして
測定した等価弾性定数を用いる。その他の等価弾性定数
の測定方法としては、フィッシャー社製の微小硬度測定
装置を用いる方法がある。この方法においては、（マイ
クロ）ビッカース硬度計は使用せず、静電容量で制御で
きる微小硬度計又はナノインデンテータを用いることが
望ましく、且つ、押し込み深さはＤＬＣ層の厚さ内とす
る必要がある。そして、前記微小硬度計又はナノインデ
ンテータにより得られた荷重一除荷曲線の弾性変形量か
ら等価弾性定数を求める。
合は、押し込み荷重を０．４〜５０ｍＮの間で適宜設定
して測定を行う。本発明においては、エリオニクス社製
の微小硬度計を使用し、押し込み荷重を５０ｍＮとして
測定した等価弾性定数を用いる。その他の等価弾性定数
の測定方法としては、フィッシャー社製の微小硬度測定
装置を用いる方法がある。この方法においては、（マイ
クロ）ビッカース硬度計は使用せず、静電容量で制御で
きる微小硬度計又はナノインデンテータを用いることが
望ましく、且つ、押し込み深さはＤＬＣ層の厚さ内とす
る必要がある。そして、前記微小硬度計又はナノインデ
ンテータにより得られた荷重一除荷曲線の弾性変形量か
ら等価弾性定数を求める。
【００１８】なお、ＨＲＣ６０の高炭素クロム鋼（ＳＵ
Ｊ２）の表面の等価弾性定数を上記の方法により求める
と２５０ＧＰａとなり、通常カタログ等に記載されてい
る２１０ＧＰａよりも大きい結果となる。これは、上記
の方法が微小な押し込み領域における測定であることか
ら、ＳＵＪ２表面の加工硬化層の影響を受けるためであ
る。
Ｊ２）の表面の等価弾性定数を上記の方法により求める
と２５０ＧＰａとなり、通常カタログ等に記載されてい
る２１０ＧＰａよりも大きい結果となる。これは、上記
の方法が微小な押し込み領域における測定であることか
ら、ＳＵＪ２表面の加工硬化層の影響を受けるためであ
る。
【００１９】さらに、前記ＤＬＣ層は、請求項５のよう
に、非平衡型マグネトロンを用いたスパッタリングによ
り形成されたものであることが好ましい。このような物
理的成膜法は、ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法、イオンビ
ーム形成法、イオン化蒸着法等と比較して、転動装置の
ような大きな接触応力が作用する装置を構成する部品に
対して好適である。
に、非平衡型マグネトロンを用いたスパッタリングによ
り形成されたものであることが好ましい。このような物
理的成膜法は、ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法、イオンビ
ーム形成法、イオン化蒸着法等と比較して、転動装置の
ような大きな接触応力が作用する装置を構成する部品に
対して好適である。
【００２０】さらに、請求項６に係る転動装置は、外面
に軌道面を有する内方部材と、該内方部材の軌道面に対
向する軌道面を内面に有して前記内方部材の外側に配置
された外方部材と、前記両軌道面間に転動自在に配置さ
れた転動体とを備える転動装置において、前記内方部
材、前記外方部材および前記転動体の内の少なくとも一
つを請求項１〜５のいずれか一項に記載の転がり摺動部
材としたことを特徴とする。
に軌道面を有する内方部材と、該内方部材の軌道面に対
向する軌道面を内面に有して前記内方部材の外側に配置
された外方部材と、前記両軌道面間に転動自在に配置さ
れた転動体とを備える転動装置において、前記内方部
材、前記外方部材および前記転動体の内の少なくとも一
つを請求項１〜５のいずれか一項に記載の転がり摺動部
材としたことを特徴とする。
【００２１】このような構成であれば、転動装置を構成
する転がり摺動部材のＤＬＣ層は大きな接触応力が作用
しても破壊しにくいので、大きな接触応力が作用するよ
うな条件下や無潤滑化において使用されても長寿命であ
る。なお、本発明の転動装置としては、転がり軸受、直
動案内軸受装置（リニアガイド装置）、ボールねじ装
置、直動ベアリング等があげられる。
する転がり摺動部材のＤＬＣ層は大きな接触応力が作用
しても破壊しにくいので、大きな接触応力が作用するよ
うな条件下や無潤滑化において使用されても長寿命であ
る。なお、本発明の転動装置としては、転がり軸受、直
動案内軸受装置（リニアガイド装置）、ボールねじ装
置、直動ベアリング等があげられる。
【００２２】そして、前記内方部材とは、転動装置が転
がり軸受の場合は内輪、同じく直動案内軸受装置の場合
は案内レール、同じくボールねじ装置の場合はねじ軸、
同じく直動ベアリングの場合は軸を、それぞれ意味す
る。また、前記外方部材とは、転動装置が転がり軸受の
場合は外輪、同じく直動案内軸受装置の場合はスライ
ダ、同じくボールねじ装置の場合はナット、同じく直動
ベアリングの場合は外筒を、それぞれ意味する。
がり軸受の場合は内輪、同じく直動案内軸受装置の場合
は案内レール、同じくボールねじ装置の場合はねじ軸、
同じく直動ベアリングの場合は軸を、それぞれ意味す
る。また、前記外方部材とは、転動装置が転がり軸受の
場合は外輪、同じく直動案内軸受装置の場合はスライ
ダ、同じくボールねじ装置の場合はナット、同じく直動
ベアリングの場合は外筒を、それぞれ意味する。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の一例
を図を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態の
一例である転動装置としての深溝玉軸受を説明するため
の縦断面図、図２は図１の部分拡大断面図、図３はＤＬ
Ｃ層の最表面粗さ（中心線平均粗さ）と耐久時間との関
係を示すグラフ図、図４はＤＬＣ層の等価弾性定数と軸
受の総回転数（耐久性）との関係を示すグラフ図、図５
は回転試験装置の断面図、図６はＤＬＣ層の膜厚と軸受
の総回転数（耐久性）との関係を示すグラフ図、図７は
スラスト軸受耐久試験機の断面図である。
を図を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態の
一例である転動装置としての深溝玉軸受を説明するため
の縦断面図、図２は図１の部分拡大断面図、図３はＤＬ
Ｃ層の最表面粗さ（中心線平均粗さ）と耐久時間との関
係を示すグラフ図、図４はＤＬＣ層の等価弾性定数と軸
受の総回転数（耐久性）との関係を示すグラフ図、図５
は回転試験装置の断面図、図６はＤＬＣ層の膜厚と軸受
の総回転数（耐久性）との関係を示すグラフ図、図７は
スラスト軸受耐久試験機の断面図である。
【００２４】図１に示すように、この深溝玉軸受（転動
装置）は、外周面に軌道面１a を有する内輪（転がり摺
動部材）１と、軌道面１a に対向する軌道面２a を内周
面に有する外輪（転がり摺動部材）２と、両軌道面１a
、２a 間に転動自在に配置された複数の玉３（転がり
摺動部材）と、複数の玉３を円周方向に等配に保持する
保持器４とを備えている。
装置）は、外周面に軌道面１a を有する内輪（転がり摺
動部材）１と、軌道面１a に対向する軌道面２a を内周
面に有する外輪（転がり摺動部材）２と、両軌道面１a
、２a 間に転動自在に配置された複数の玉３（転がり
摺動部材）と、複数の玉３を円周方向に等配に保持する
保持器４とを備えている。
【００２５】内輪１、外輪２及び玉３はＳＵＪ２等の鋼
製とされている。また、軸受寸法は内輪内径３０ｍｍ、
外輪外径６２ｍｍ、厚さ７ｍｍで、軌道面１a 、２a の
断面形状は玉３の直径の５２％の曲率半径を有する円弧
状とされている。さらに、内輪１の軌道面１a 及び外輪
２の軌道面２a には、潤滑性を有し且つ等価弾性定数が
１００ＧＰａ以上、２４０ＧＰａ以下であるダイヤモン
ドライクカーボン（ＤＬＣ）層５が設けられている。
製とされている。また、軸受寸法は内輪内径３０ｍｍ、
外輪外径６２ｍｍ、厚さ７ｍｍで、軌道面１a 、２a の
断面形状は玉３の直径の５２％の曲率半径を有する円弧
状とされている。さらに、内輪１の軌道面１a 及び外輪
２の軌道面２a には、潤滑性を有し且つ等価弾性定数が
１００ＧＰａ以上、２４０ＧＰａ以下であるダイヤモン
ドライクカーボン（ＤＬＣ）層５が設けられている。
【００２６】このＤＬＣ層５は、図２に示すように、Ｃ
ｒ，Ｗ，Ｔｉ，Ｓｉ，ＮｉおよびＦｅ等の内のＣｒとＷ
の２種類の金属からなる金属層Ｍと、前記金属及び炭素
からなる複合層Ｆと、炭素からなるカーボン層Ｃとの３
層で構成されており、該３層は表面側から母材Ｓ側に向
けてカーボン層Ｃ、複合層Ｆ、金属層Ｍの順に形成され
ている。この実施の形態では、複合層Ｆが、Ｃｒ，Ｗ，
Ｔｉ，Ｓｉ，Ｎｉ及びＦｅ等の内のＣｒとＷの２種類の
金属と炭素とで構成されるため、１種類の金属と炭素と
で構成した場合に比べて、金属と炭素との結合により生
成した金属カーバイドの脆さを小さくすることができ、
この結果、複合層Ｆの脆さが小さくなって、繰り返し応
力やせん断力が負荷された場合のＤＬＣ層の破損をより
生じにくくすることができる。なお、繰り返し応力やせ
ん断応力が小さい場合は、複合層ＦをＣｒ，Ｗ，Ｔｉ，
Ｓｉ，Ｎｉ及びＦｅ等の内の１種類の金属と炭素とで構
成することができ、本発明に含まれるのは言うまでもな
い。
ｒ，Ｗ，Ｔｉ，Ｓｉ，ＮｉおよびＦｅ等の内のＣｒとＷ
の２種類の金属からなる金属層Ｍと、前記金属及び炭素
からなる複合層Ｆと、炭素からなるカーボン層Ｃとの３
層で構成されており、該３層は表面側から母材Ｓ側に向
けてカーボン層Ｃ、複合層Ｆ、金属層Ｍの順に形成され
ている。この実施の形態では、複合層Ｆが、Ｃｒ，Ｗ，
Ｔｉ，Ｓｉ，Ｎｉ及びＦｅ等の内のＣｒとＷの２種類の
金属と炭素とで構成されるため、１種類の金属と炭素と
で構成した場合に比べて、金属と炭素との結合により生
成した金属カーバイドの脆さを小さくすることができ、
この結果、複合層Ｆの脆さが小さくなって、繰り返し応
力やせん断力が負荷された場合のＤＬＣ層の破損をより
生じにくくすることができる。なお、繰り返し応力やせ
ん断応力が小さい場合は、複合層ＦをＣｒ，Ｗ，Ｔｉ，
Ｓｉ，Ｎｉ及びＦｅ等の内の１種類の金属と炭素とで構
成することができ、本発明に含まれるのは言うまでもな
い。
【００２７】次に、ＤＬＣ層を形成する方法を、複合層
ＦがＣｒとＷの２種類の金属と炭素とで構成される場合
について、外輪２を例に説明する。油分を脱脂した外輪
２を株式会社神戸製鋼所社製のアンバランスドマグネト
ロンスパッタリング装置５０４（以下、ＵＢＭＳ装置と
記す）に設置し、アルゴンプラズマによるスパッタリン
グを用いて、軌道面２a にボンバード処理を１５分間施
した。
ＦがＣｒとＷの２種類の金属と炭素とで構成される場合
について、外輪２を例に説明する。油分を脱脂した外輪
２を株式会社神戸製鋼所社製のアンバランスドマグネト
ロンスパッタリング装置５０４（以下、ＵＢＭＳ装置と
記す）に設置し、アルゴンプラズマによるスパッタリン
グを用いて、軌道面２a にボンバード処理を１５分間施
した。
【００２８】そして、タングステン及びクロムをターゲ
ットとして、軌道面２a に前記２種類の金属をスパッタ
リングして成膜し、金属層Ｍを形成した。次に、前記２
種類の金属のスパッタリングを続けながら、カーボンを
ターゲットとした炭素のスパッタリングを開始した。こ
のようなスパッタリングによって、前記２種類の金属と
炭素とが結合した金属カーバイドからなる複合層Ｆが、
金属層Ｍの上に形成された。
ットとして、軌道面２a に前記２種類の金属をスパッタ
リングして成膜し、金属層Ｍを形成した。次に、前記２
種類の金属のスパッタリングを続けながら、カーボンを
ターゲットとした炭素のスパッタリングを開始した。こ
のようなスパッタリングによって、前記２種類の金属と
炭素とが結合した金属カーバイドからなる複合層Ｆが、
金属層Ｍの上に形成された。
【００２９】さらに、前記２種類の金属のスパッタ効率
を徐々に減少させながら、炭素のスパッタ効率を徐々に
増加させ、これにより、前記２種類の金属で構成された
層（金属層Ｍ）から炭素で構成された層（カーボン層
Ｃ）に向かって、層の組成が連続的に徐々に変化してい
くＤＬＣ層５を形成することができる。このようなＤＬ
Ｃ層５は、各層（金属層Ｍ、複合層Ｆ、及びカーボン層
Ｃ）の間の密着性が非常に優れている。
を徐々に減少させながら、炭素のスパッタ効率を徐々に
増加させ、これにより、前記２種類の金属で構成された
層（金属層Ｍ）から炭素で構成された層（カーボン層
Ｃ）に向かって、層の組成が連続的に徐々に変化してい
くＤＬＣ層５を形成することができる。このようなＤＬ
Ｃ層５は、各層（金属層Ｍ、複合層Ｆ、及びカーボン層
Ｃ）の間の密着性が非常に優れている。
【００３０】ＵＢＭＳ装置は、スパッタリングに用いる
ターゲットを複数装着でき、各ターゲットのスパッタ電
流を独立に制御することにより、各成分のスパッタ効率
を任意に制御することができるので、上記のような成膜
に好適である。例えば、上記の場合の複合層Ｆ及びカー
ボン層Ｃを成膜する工程においては、金属ターゲットの
スパッタ電源（ＤＣ電源）の電力を低減させながら、同
時にカーボンターゲットのスパッタ電源（ＤＣ電源）の
電力を増加させればよい（このとき、外輪２には負のバ
イアス電圧を印加する）。
ターゲットを複数装着でき、各ターゲットのスパッタ電
流を独立に制御することにより、各成分のスパッタ効率
を任意に制御することができるので、上記のような成膜
に好適である。例えば、上記の場合の複合層Ｆ及びカー
ボン層Ｃを成膜する工程においては、金属ターゲットの
スパッタ電源（ＤＣ電源）の電力を低減させながら、同
時にカーボンターゲットのスパッタ電源（ＤＣ電源）の
電力を増加させればよい（このとき、外輪２には負のバ
イアス電圧を印加する）。
【００３１】次に、ＤＬＣ層５の最表面粗さＲａ（中心
線の平均粗さ）と耐久時間の相関を軸受の回転試験によ
り解明した。ただし、このときのＲａは成膜のままの値
（成膜時の値）であり、後加工によるものではない。回
転試験装置は、図５に示すように、駆動シャフト６とハ
ウジング２４との間に２個の内外輪の軌道面及び玉の転
動面にＤＬＣ層を形成した玉軸受２０（ＪＩＳ６２０２
相当：外輪内径１５ｍｍ、内輪外径１１ｍｍ、幅１１ｍ
ｍ）を軸方向に離間配置して装着し、各玉軸受２０に潤
滑油供給口２１から微少の潤滑油を間欠給油するように
した。
線の平均粗さ）と耐久時間の相関を軸受の回転試験によ
り解明した。ただし、このときのＲａは成膜のままの値
（成膜時の値）であり、後加工によるものではない。回
転試験装置は、図５に示すように、駆動シャフト６とハ
ウジング２４との間に２個の内外輪の軌道面及び玉の転
動面にＤＬＣ層を形成した玉軸受２０（ＪＩＳ６２０２
相当：外輪内径１５ｍｍ、内輪外径１１ｍｍ、幅１１ｍ
ｍ）を軸方向に離間配置して装着し、各玉軸受２０に潤
滑油供給口２１から微少の潤滑油を間欠給油するように
した。
【００３２】回転試験の条件は、ラジアル荷重が２ｋＮ
で、回転速度が３０００ｒｐｍとし、軸受トルクが上昇
して駆動シャフト６の駆動モータに過電流が流れるまで
の時間を耐久時間とした。また、ＤＬＣ層の最表面粗さ
は、ＵＢＭＳ装置のバイアス電圧と母材表面の加工粗さ
を変化させることによって調整した。ＤＬＣ層のサンプ
ルには、本発明例として、Ｃｒ，Ｗ，Ｔｉ，Ｓｉ，Ｎｉ
およびＦｅなどの内の１種類もしくは複数種の金属から
なる金属層と、前記金属及び炭素からなる複合層と、炭
素からなるカーボン層との３層で構成するＤＬＣを用い
た。このとき、イオンアシスト効果によって金属カーバ
イドの生成をコントロールした。
で、回転速度が３０００ｒｐｍとし、軸受トルクが上昇
して駆動シャフト６の駆動モータに過電流が流れるまで
の時間を耐久時間とした。また、ＤＬＣ層の最表面粗さ
は、ＵＢＭＳ装置のバイアス電圧と母材表面の加工粗さ
を変化させることによって調整した。ＤＬＣ層のサンプ
ルには、本発明例として、Ｃｒ，Ｗ，Ｔｉ，Ｓｉ，Ｎｉ
およびＦｅなどの内の１種類もしくは複数種の金属から
なる金属層と、前記金属及び炭素からなる複合層と、炭
素からなるカーボン層との３層で構成するＤＬＣを用い
た。このとき、イオンアシスト効果によって金属カーバ
イドの生成をコントロールした。
【００３３】イオンアシスト効果とは、前記の金属元素
にＡｒなどの不活性ガスイオンを添加することにより、
表面原子へエネルギー付与を制御でき、薄膜の結晶性や
密着性を制御できる効果であるため、本発明に有効であ
る。また、不活性ガスイオンは原子の結合には直接関与
しないため、薄膜との化学作用はない。図３に回転試験
結果を示す。
にＡｒなどの不活性ガスイオンを添加することにより、
表面原子へエネルギー付与を制御でき、薄膜の結晶性や
密着性を制御できる効果であるため、本発明に有効であ
る。また、不活性ガスイオンは原子の結合には直接関与
しないため、薄膜との化学作用はない。図３に回転試験
結果を示す。
【００３４】図３から判るように、ＤＬＣ層５の最表面
粗さＲａが０．００５μｍを超えて０．８μｍ以下で耐
久時間が約２００時間と良好な結果が得られた。Ｒａ
０．００５μｍ以下の表面平滑性は成膜のままで後加工
を行わない場合は作製が困難であり、また、Ｒａ０．８
μｍを超えると相手材表面を損傷するので耐久性が著し
く劣った。よって、本発明では前記の測定により耐久性
に有効なＤＬＣ層の最表面粗さは、０．００５μｍを超
えて０．８μｍ以下の範囲とした。
粗さＲａが０．００５μｍを超えて０．８μｍ以下で耐
久時間が約２００時間と良好な結果が得られた。Ｒａ
０．００５μｍ以下の表面平滑性は成膜のままで後加工
を行わない場合は作製が困難であり、また、Ｒａ０．８
μｍを超えると相手材表面を損傷するので耐久性が著し
く劣った。よって、本発明では前記の測定により耐久性
に有効なＤＬＣ層の最表面粗さは、０．００５μｍを超
えて０．８μｍ以下の範囲とした。
【００３５】また、比較例として、Ｃｒ，Ｗ，Ｔｉ，Ｓ
ｉ，ＮｉおよびＦｅなどの内の１種類もしくは複数種の
金属を用いて、ホロカソード型のイオンプレーティング
法によって金属層を成膜し、その上にプラズマＣＶＤ法
によってカーボン層を成膜したＤＬＣ層を上記同様にし
て試験した。表１に金属層をＣｒとＷの２種類とした場
合の比較例と本発明例との比較を示す。
ｉ，ＮｉおよびＦｅなどの内の１種類もしくは複数種の
金属を用いて、ホロカソード型のイオンプレーティング
法によって金属層を成膜し、その上にプラズマＣＶＤ法
によってカーボン層を成膜したＤＬＣ層を上記同様にし
て試験した。表１に金属層をＣｒとＷの２種類とした場
合の比較例と本発明例との比較を示す。
【００３６】
【表１】
【００３７】比較例の成膜方法では、表面粗さＲａ０．
００７μｍと平滑性は充分だが、複合層を有していない
ので、ＤＬＣ層と母材である鋼との密着性が不十分とな
り、耐久時間が２０時間程度と短くなった。次に、図１
の深溝玉軸受とほぼ同様の構成のスラスト軸受におい
て、ＤＬＣ層の等価弾性定数を種々変更した試験軸受を
用意して、図７のスラスト軸受耐久試験機を用い、等価
弾性定数とＤＬＣ層の耐久性との相関を評価する回転試
験を行った。ただし、この試験においては、外輪は軌道
溝を有していない平板状の部材とし、玉の接触する軌道
部分にＤＬＣ層を形成した。また、内外輪の軌道面間に
配設した玉の数は１１個とした。
００７μｍと平滑性は充分だが、複合層を有していない
ので、ＤＬＣ層と母材である鋼との密着性が不十分とな
り、耐久時間が２０時間程度と短くなった。次に、図１
の深溝玉軸受とほぼ同様の構成のスラスト軸受におい
て、ＤＬＣ層の等価弾性定数を種々変更した試験軸受を
用意して、図７のスラスト軸受耐久試験機を用い、等価
弾性定数とＤＬＣ層の耐久性との相関を評価する回転試
験を行った。ただし、この試験においては、外輪は軌道
溝を有していない平板状の部材とし、玉の接触する軌道
部分にＤＬＣ層を形成した。また、内外輪の軌道面間に
配設した玉の数は１１個とした。
【００３８】ＤＬＣ層の形成は前述と同様にＵＢＭＳ装
置により行い、金属層及び複合層にはＣｒとＷの２種類
の金属を用いた。また、ＤＬＣ層の等価弾性定数は、外
輪に印加するバイアス電圧を制御するか、又は導入する
ガスの分圧を制御することにより、変化させることがで
きる。この導入するガス（アルゴン、水素、メタン等の
炭化水素系ガス）の種類や分圧比を制御すれば、ＤＬＣ
層の等価弾性定数とともに、表面の摺動抵抗を自在にコ
ントロールすることが可能であるので、前記ガスを単独
又は混合することにより、目的に合ったＤＬＣ層を形成
することができる。
置により行い、金属層及び複合層にはＣｒとＷの２種類
の金属を用いた。また、ＤＬＣ層の等価弾性定数は、外
輪に印加するバイアス電圧を制御するか、又は導入する
ガスの分圧を制御することにより、変化させることがで
きる。この導入するガス（アルゴン、水素、メタン等の
炭化水素系ガス）の種類や分圧比を制御すれば、ＤＬＣ
層の等価弾性定数とともに、表面の摺動抵抗を自在にコ
ントロールすることが可能であるので、前記ガスを単独
又は混合することにより、目的に合ったＤＬＣ層を形成
することができる。
【００３９】さらに、ＤＬＣ層の厚さ（膜厚）は、スパ
ッタ時間により精度よく制御することができる。回転試
験はスラスト荷重３．５ｋＮ、回転速度６０００ｒｐｍ
で鉱油中で行った。軸受支持部に装着したエンデプコ社
製の加速度センサーにより振動を測定し、この振動値の
増加によりＤＬＣ層の破壊を検知した。また、ＤＬＣ層
が破壊するまでの軸受の総回転数によって、ＤＬＣ層の
耐久性を評価した。
ッタ時間により精度よく制御することができる。回転試
験はスラスト荷重３．５ｋＮ、回転速度６０００ｒｐｍ
で鉱油中で行った。軸受支持部に装着したエンデプコ社
製の加速度センサーにより振動を測定し、この振動値の
増加によりＤＬＣ層の破壊を検知した。また、ＤＬＣ層
が破壊するまでの軸受の総回転数によって、ＤＬＣ層の
耐久性を評価した。
【００４０】等価弾性係数と総回転数（耐久性）との関
係を図４に示す。なお、このときのＤＬＣ層の最表面粗
さＲａは０．０１μｍであった。図４から明らかなよう
に、ＤＬＣ層の等価弾性定数が１００ＧＰａ以上、２４
０ＧＰａ以下であると、ＤＬＣ層の耐久性が優れている
ことが判る。等価弾性定数が１００ＧＰａ未満だと、Ｄ
ＬＣの表面硬さが低下して接触応力に対して摩耗が生じ
やすく、一方、２４０ＧＰａを超えると、軸受鋼等のよ
うな母材の等価弾性定数が小さい表面では、軸受鋼の等
価弾性定数より大きくなり母材がＤＬＣより先に変形す
るため、繰り返し応力に対して膜が破壊されやすくな
る。
係を図４に示す。なお、このときのＤＬＣ層の最表面粗
さＲａは０．０１μｍであった。図４から明らかなよう
に、ＤＬＣ層の等価弾性定数が１００ＧＰａ以上、２４
０ＧＰａ以下であると、ＤＬＣ層の耐久性が優れている
ことが判る。等価弾性定数が１００ＧＰａ未満だと、Ｄ
ＬＣの表面硬さが低下して接触応力に対して摩耗が生じ
やすく、一方、２４０ＧＰａを超えると、軸受鋼等のよ
うな母材の等価弾性定数が小さい表面では、軸受鋼の等
価弾性定数より大きくなり母材がＤＬＣより先に変形す
るため、繰り返し応力に対して膜が破壊されやすくな
る。
【００４１】また、ＤＬＣ層の膜厚と総回転数（耐久
性）との関係を図６に示す。図６から明らかなように、
ＤＬＣ層の膜厚が０．２μｍ未満又は５μｍを超えると
寿命が短くなり、従って、ＤＬＣ層の膜厚は０．２μｍ
以上、５μｍ以下が望ましいことが判る。これは、ＤＬ
Ｃ層の膜厚が０．２μｍ未満では部分的な金属接触が生
じて摩擦係数が大きくなるためで、一方、５μｍを超え
ると膜の内部応力が大きくなるために破壊や母材との界
面で剥離が生じやすくなるためである。
性）との関係を図６に示す。図６から明らかなように、
ＤＬＣ層の膜厚が０．２μｍ未満又は５μｍを超えると
寿命が短くなり、従って、ＤＬＣ層の膜厚は０．２μｍ
以上、５μｍ以下が望ましいことが判る。これは、ＤＬ
Ｃ層の膜厚が０．２μｍ未満では部分的な金属接触が生
じて摩擦係数が大きくなるためで、一方、５μｍを超え
ると膜の内部応力が大きくなるために破壊や母材との界
面で剥離が生じやすくなるためである。
【００４２】なお、本発明は上記実施の形態に限定され
るものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲におい
て適宜変更可能である。例えば、上記実施の形態では、
転動装置として深溝玉軸受を例に採って説明したが、こ
れに限定されず、例えば、アンギュラ玉軸受、円筒ころ
軸受、円すいころ軸受、針状ころ軸受、自動調心ころ軸
受等のラジアル型の転がり軸受や、スラスト玉軸受、ス
ラストころ軸受等のスラスト型の転がり軸受に本発明を
適用してもよい。
るものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲におい
て適宜変更可能である。例えば、上記実施の形態では、
転動装置として深溝玉軸受を例に採って説明したが、こ
れに限定されず、例えば、アンギュラ玉軸受、円筒ころ
軸受、円すいころ軸受、針状ころ軸受、自動調心ころ軸
受等のラジアル型の転がり軸受や、スラスト玉軸受、ス
ラストころ軸受等のスラスト型の転がり軸受に本発明を
適用してもよい。
【００４３】また、上記実施の形態では、転動装置とし
て転がり軸受を例示して説明したが、これに限定され
ず、例えば、直動案内軸受装置、ボールねじ装置、直動
ベアリング等の他の転動装置にも本発明を適用してもよ
いのは勿論である。さらに、上記実施の形態では、非平
衡型マグネトロンを用いたスパッタリングによりＤＬＣ
層を成膜した場合を例に採ったが、これに代えて、パス
ルレーザーアーク蒸着法やプラズマＣＶＤ法等を用いて
ＤＬＣ層を成膜することもできる。ただし、ＤＬＣ層の
等価弾性定数及び塑性変形硬さ等を独立に制御すること
が容易な非平衡型マグネトロンを用いたスパッタリング
が最も好適である。
て転がり軸受を例示して説明したが、これに限定され
ず、例えば、直動案内軸受装置、ボールねじ装置、直動
ベアリング等の他の転動装置にも本発明を適用してもよ
いのは勿論である。さらに、上記実施の形態では、非平
衡型マグネトロンを用いたスパッタリングによりＤＬＣ
層を成膜した場合を例に採ったが、これに代えて、パス
ルレーザーアーク蒸着法やプラズマＣＶＤ法等を用いて
ＤＬＣ層を成膜することもできる。ただし、ＤＬＣ層の
等価弾性定数及び塑性変形硬さ等を独立に制御すること
が容易な非平衡型マグネトロンを用いたスパッタリング
が最も好適である。
【００４４】
【発明の効果】上記の説明から明らかなように、請求項
１の発明によれば、大きな接触応力が作用しても破壊し
にくい潤滑膜（ＤＬＣ層）を備え、相手材表面に損傷を
与えないため、大きな接触応力が作用する装置（例え
ば、転動装置等）を構成する部材等に好適に適用するこ
とが可能になる。
１の発明によれば、大きな接触応力が作用しても破壊し
にくい潤滑膜（ＤＬＣ層）を備え、相手材表面に損傷を
与えないため、大きな接触応力が作用する装置（例え
ば、転動装置等）を構成する部材等に好適に適用するこ
とが可能になる。
【００４５】また、優れた潤滑性を有しているので、無
潤滑化においても好適に使用することが可能となり、更
に、摩耗や発熱が少ない上、繰り返し応力に対して強
く、長寿命である。請求項２の発明では、請求項１の発
明に加えて、後加工が必要でないため、薄膜化が可能と
なると共にコストダウンが可能である。
潤滑化においても好適に使用することが可能となり、更
に、摩耗や発熱が少ない上、繰り返し応力に対して強
く、長寿命である。請求項２の発明では、請求項１の発
明に加えて、後加工が必要でないため、薄膜化が可能と
なると共にコストダウンが可能である。
【００４６】請求項３の発明では、請求項１又は２の発
明に加えて、ＤＬＣ層と母材である鋼との密着性をより
優れたものとすることができる。請求項４の発明では、
請求項１〜３のいずれか一項の発明に加えて、母材の変
形にＤＬＣ層が追従することになるので、ＤＬＣ層の破
壊を生じにくくすることができる。
明に加えて、ＤＬＣ層と母材である鋼との密着性をより
優れたものとすることができる。請求項４の発明では、
請求項１〜３のいずれか一項の発明に加えて、母材の変
形にＤＬＣ層が追従することになるので、ＤＬＣ層の破
壊を生じにくくすることができる。
【００４７】請求項５の発明では、請求項１〜４のいず
れか一項の発明に加えて、容易にＤＬＣ層の等価弾性定
数及び塑性変形硬さ等を独立に制御することができる。
請求項６の発明では、大きな接触応力が作用するような
条件下や無潤滑化において使用されても長寿命な転動装
置を提供することができる。
れか一項の発明に加えて、容易にＤＬＣ層の等価弾性定
数及び塑性変形硬さ等を独立に制御することができる。
請求項６の発明では、大きな接触応力が作用するような
条件下や無潤滑化において使用されても長寿命な転動装
置を提供することができる。
【図１】本発明の実施の形態の一例である転動装置とし
ての深溝玉軸受を説明するための縦断面図である。
ての深溝玉軸受を説明するための縦断面図である。
【図２】図１の部分拡大断面図
【図３】ＤＬＣ層の最表面粗さ（中心線平均粗さ）と耐
久時間との関係を示すグラフ図である。
久時間との関係を示すグラフ図である。
【図４】ＤＬＣ層の等価弾性定数と軸受の総回転数（耐
久性）との関係を示すグラフ図である。
久性）との関係を示すグラフ図である。
【図５】回転試験装置の断面図である。
【図６】ＤＬＣ層の膜厚と軸受の総回転数（耐久性）と
の関係を示すグラフ図である。
の関係を示すグラフ図である。
【図７】スラスト軸受耐久試験機の断面図である。
１…内輪
１a …軌道面
２…外輪
２a …軌道面
３…玉
３ａ…転動面
４…保持器
５…ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）層
Ｍ…金属層
Ｆ…複合層
Ｃ…カーボン層
Ｓ…母材
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 3J101 AA02 AA32 AA42 AA52 AA62
BA01 BA10 BA51 BA70 CA33
DA05 EA47 EA53 EA78 FA32
GA53
4K029 AA02 BA34 BC02 BD04 CA05
DC39 EA01
Claims (6)
- 【請求項１】 相手部材との間で相対的な転がり接触又
はすべり接触が生じる鋼製の転がり摺動部材において、
前記相手部材との接触面に、潤滑性を有するダイヤモン
ドライクカーボン層を設け、該ダイヤモンドライクカー
ボン層を、１種類若しくは複数種の金属からなる金属層
と、前記金属及び炭素からなる複合層と、炭素からなる
カーボン層との３層で構成すると共に、表面側から母材
側に向けて前記カーボン層、前記複合層、前記金属層の
順に配し、且つ、最表面粗さを中心線平均粗さＲａで
０．００５μｍを超えて０．８μｍ以下としたことを特
徴とする転がり摺動部材。 - 【請求項２】 成膜時の前記ダイヤモンドライクカーボ
ン層の前記最表面粗さを中心線平均粗さＲａで０．００
５μｍを超えて０．８μｍ以下としたことを特徴とする
請求項１記載の転がり摺動部材。 - 【請求項３】 前記複合層中の炭素の割合が、前記金属
層側から前記カーボン層側に向かって徐々に増加してい
ることを特徴とする請求項１又は２に記載の転がり摺動
部材。 - 【請求項４】 前記ダイヤモンドライクカーボン層の等
価弾性定数を１００ＧＰａ以上、２４０ＧＰａ以下とし
たことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載
の転がり摺動部材。 - 【請求項５】 前記ダイヤモンドライクカーボン層は、
非平衡型マグネトロンを用いたスパッタリングにより形
成されたものであり、層の厚さが０．２μｍ以上、５μ
ｍ以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか
一項に記載の転がり摺動部材。 - 【請求項６】 外面に軌道面を有する内方部材と、該内
方部材の軌道面に対向する軌道面を内面に有して前記内
方部材の外側に配置された外方部材と、前記両軌道面間
に転動自在に配置された転動体とを備える転動装置にお
いて、前記内方部材、前記外方部材および前記転動体の
内の少なくとも一つを請求項１〜５のいずれか一項に記
載の転がり摺動部材としたことを特徴とする転動装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002013496A JP2003214444A (ja) | 2002-01-22 | 2002-01-22 | 転がり摺動部材および転動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002013496A JP2003214444A (ja) | 2002-01-22 | 2002-01-22 | 転がり摺動部材および転動装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003214444A true JP2003214444A (ja) | 2003-07-30 |
Family
ID=27650438
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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- 2002-01-22 JP JP2002013496A patent/JP2003214444A/ja active Pending
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