JP2009243610A - 摺動部材又は摺動受部材及びその成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 摺動部材又は摺動受部材の摺動性を向上させ、摺動部材又は摺動受部材の表面の焼き付きを抑制する摺動部材又は摺動受部材、及びその成形方法を提供する。
【解決手段】 表面にＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）５０が被膜されてＤＬＣ層５０ａを成形し、該ＤＬＣ層５０ａに凹部５１が成形された摺動部材４，５又は摺動部材４，５が当接する摺動受部材６において、凹部５１は、凹部５１が連続して伸びる複数の連続凹部５１ａと、連続凹部５１ａが交差する交差凹部５１ｂとを有し、凹部５１は、潤滑油溜りである。
【選択図】図２

Description

本発明は、摺動部材又は摺動受部材の表面にＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）が被膜され、このＤＬＣに凹部が形成された摺動部材又は摺動受部材及びその成形方法に関する。

従来、摺動部材であるカムと当接する摺動受部材であるタペットや、摺動部材である歯車等の表面にＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）を被膜し、摺動部材又は摺動受部材の表面の摩擦係数を小さくして、磨耗を抑える技術が知られている（特許文献１、２参照）。

また、被膜されたＤＬＣの一部をレーザー等により除去することにより、複数の凹部を成形し、この凹部に潤滑油を溜めることによって、摺動部材の磨耗を抑える技術が知られている（特許文献３、４参照）。
特開２００１−１４０６０８号 特開２００６−２２８９４号 特開平１１−２７８９９０号 特開２００５−１４４５２８号

上記ＤＬＣの表面をレーザー等により除去し、複数の凹部からなる潤滑溜りを成形する技術においては、複数の凹部が連続していないため、複数の凹部間での潤滑油の流動がスムーズに行われず、摺動により摺動部材又は摺動受部材の表面が焼き付いてしまうという問題があった。

本発明は、上記事情により鑑みなされたもので、摺動部材又は摺動受部材の摺動性を向上させ、摺動部材又は摺動受部材の表面の焼き付きを抑制する摺動部材又は摺動受部材、及びその成形方法を提供することを目的とする。

本発明の摺動部材又は摺動受部材は、表面にＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）が被膜され、ＤＬＣ層を成形し、ＤＬＣ層に凹部が成形された摺動部材又は摺動部材が当接する摺動受部材において、凹部は、凹部が連続して伸びる複数の連続凹部と、複数の連続凹部が交差する交差凹部とを有し、凹部は、潤滑油溜りであることを第一の特徴とする。

本発明の摺動部材又は摺動受部材は、連続凹部は、摺動部材又は摺動受部材の軸線に対して傾斜した傾斜連続凹部を有することを第二の特徴とする。

本発明の摺動部材は、ピニオンシャフトに軸支されるピニオンギヤであることを第三の特徴とする。

本発明の摺動受部材は、ピニオンギヤを軸支するピニオンシャフトであることを第四の特徴とする。

本発明の摺動部材又は摺動受部材は、凹部が、ＤＬＣを貫通し、摺動部材又は摺動受部材の素材まで到達する深さで成形されていることを第五の特徴とする。

本発明の摺動部材又は摺動受部材の成形方法は、摺動部材、又は摺動部材が当接する摺動受部材の表面にＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）を被膜し、ＤＬＣ層を成形する被膜工程と、ＤＬＣにレーザーにより凹部が連続して伸びる複数の連続凹部と、複数の連続凹部が交差する交差凹部とを成形する凹部成形工程と、を有することを第一の特徴とする。

本発明の摺動部材又は摺動受部材の成形方法は、レーザーの波長が４５０ｎｍ以上６００ｎｍ未満であることを第二の特徴とする。

本発明の摺動部材又は摺動受部材の成形方法は、凹部を、ＤＬＣを貫通し、摺動部材又は摺動受部材の素材まで到達する深さで成形することを第三の特徴とする。

本発明の第一の特徴の摺動部材又は摺動受部材によれば、表面にＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）が被膜され、ＤＬＣ層を成形し、ＤＬＣ層に凹部が成形された摺動部材又は摺動部材が当接する摺動受部材において、凹部は、凹部が連続して伸びる複数の連続凹部と、複数の連続凹部が交差する交差凹部とを有し、凹部は、潤滑油溜りであるため、交差凹部により複数の連続凹部が接続されるので、潤滑油が流動することができるので、摺動部材又は摺動受部材の表面の摺動性が向上し、潤滑油により温度が上昇することを抑えてＤＬＣの変性を防ぎ、摺動部材の摺動に起因して摺動部材又は摺動受部材が焼き付くことを抑制することができる。

本発明の第二の特徴の摺動部材又は摺動受部材によれば、連続凹部は、摺動部材又は摺動受部材の軸線に対して傾斜した傾斜連続凹部を有するため、摺動部材の摺動により、傾斜連続凹部内を潤滑油が流動するので、軸線方向の潤滑油の流動する範囲を広げ、流動を促進することができる。

本発明の第三の特徴の摺動部材によれば、摺動部材は、ピニオンシャフトに軸支されるピニオンギヤであるため、ピニオンギヤの摺動性が向上するので、ピニオンギヤが摺動によって焼き付くことを抑制することができる。

本発明の第四の特徴の摺動受部材によれば、摺動受部材は、ピニオンギヤを軸支するピニオンシャフトであるため、ピニオンシャフトの摺動性が向上するので、ピニオンギヤの摺動によって、ピニオンシャフトが焼き付くことを抑制することができる。

本発明の第五の特徴の摺動部材又は摺動受部材によれば、凹部が、ＤＬＣを貫通し、摺動部材又は摺動受部材の素材まで到達する深さで成形されているため、摺動部材又は摺動受部材を使用する中でＤＬＣに亀裂が入った場合、凹部により区画された範囲でＤＬＣの亀裂の進行を止めることができるので、亀裂によりＤＬＣが剥離する範囲の広がりを抑制することができる。

本発明の第一の特徴の摺動部材又は摺動受部材の成形方法によれば、摺動部材、又は該摺動部材が当接する摺動受部材の表面にＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）を被膜し、ＤＬＣ層を成形する被膜工程と、ＤＬＣにレーザーにより凹部が連続して伸びる複数の連続凹部と、複数の連続凹部が交差する交差凹部とを成形する凹部成形工程と、を有するため、本発明の摺動部材又は摺動受部材の成形方法を実現できる。

本発明の第二の特徴の摺動部材又は摺動受部材の成形方法によれば、レーザーの波長が４５０ｎｍ以上６００ｎｍ未満であるため、レーザーによる熱の発生を抑えることができるので、熱によるスス、バリ等の発生を抑えることができ、溝幅が細い凹部を成形することができる。このため、隣り合う連続凹部を近づけることができ、潤滑面を広くすることができる。

本発明の第三の特徴の摺動部材又は摺動受部材の成形方法によれば、凹部を、ＤＬＣを貫通し、摺動部材又は摺動受部材の素材まで到達する深さで成形するため、ＤＬＣ層に深く亀裂が入った場合においても、凹部により区画された範囲内で亀裂の進行を止め、ＤＬＣの剥離を抑制することができる。

以下、本発明の実施例を図１乃至図３に基づいて説明する。

図１は、本発明の実施例によるピニオンシャフトを有するディファレンシャル装置の断面正面図である。図２は、本発明の実施例によるピニオンシャフトを表し、（ア）はピニオンシャフトの正面図、（イ）はピニオンシャフトのＡ部の要部拡大図、（ウ）は本発明の第一実施例のピニオンシャフトのＢ−Ｂ断面図である。図３は、本発明の第二実施例のピニオンシャフトのＢ−Ｂ断面図である。

まず、本発明の第一実施例を説明する。ディファレンシャル装置１は、図１に示す如く、第一ケース体２０及び第二ケース体３０から構成されるデフケース２を有する。第一ケース体２０の外部には、軸線方向一端に軸線方向に伸びる第一ボス部２１と、第一ボス部２１内部に軸線方向に貫通する第一貫通孔２２が成形され、軸線方向他端に径方向に伸びる第一フランジ部２３が成形されている。一方、第二ケース体３０の外部には、軸線方向他端に軸線方向に延びる第二ボス部３１と、第二ボス部３１内部に軸線方向に貫通する第二貫通孔３２が成形され、軸線方向一端に径方向に伸びる第二フランジ部３３が成形されている。また、第一フランジ部２３には、第一ボルト孔２４が成形され、第二フランジ部３３には、第二ボルト孔３４が成形されており、図示しないリングギヤがボルトにより第一フランジ部２３及び第二フランジ部３３に固定される。第一ケース体２０及び第二ケース体２１の内部には、ギヤ室３が成形され、このギヤ室３と連通し、径方向に貫通する２つの第三貫通孔２５が第一ケース体２０に成形されている。

ギヤ室３には、本願の摺動部材４，５であるピニオンギヤ孔４ａ，５ａを有するピニオンギヤ、ピニオンギヤ４，５を軸支する本願の摺動受部材６であるピニオンシャフト、ピニオンギヤ４，５と噛合するサイドギヤ７，８、ピニオンギヤ４，５の反歯面側に取り付けられるピニオンギヤ用スラストワッシャー９，１０、サイドギヤ７，８の反歯面側に取り付けられるサイドギヤ用スラストワッシャー１１，１２が配置されている。ここで、ピニオンシャフト６は、両端が第三貫通孔２５に挿入され、固定ピン１３によりデフケース２に固定されている。そして、ディファレンシャル装置１が図示しないハウジング内に取り付けられると、デフケース２の一部がハウジング内の潤滑油溜りの中に浸され、デフケース２の内部に潤滑油が供給される。

ピニオンシャフト６は、図２に示す如く、ピニオンシャフト６の外周面に、ＤＬＣ５０が約５μｍの膜厚で付着し、このＤＬＣ５０の表面に約０．５〜４．５μｍの凹部５１がレーザー加工により成形されている。

凹部５１は、図２の（イ）に示す如く、凹部５１が連続して伸びる複数の連続凹部５１ａと、この複数の連続凹部５１ａが交差した複数の交差凹部５１ｂが成形されている。連続凹部５１ａは、ピニオンシャフト６の軸線Ｙと垂直な垂直連続凹部５１ｃと、ピニオンシャフト６の軸線Ｙに対して傾斜した傾斜連続凹部５１ｄとを有する。そして、連続凹部５１ａ及び交差凹部５１ｂにより、六角形に区画された複数のＤＬＣ凸部５２が成形されている。

次に、ピニオンシャフト６の成形方法について説明する。鍛造により成形され、所定の形状に仕上げ加工が施されたピニオンシャフト６に、プラズマＣＶＤ法、ＰＶＤ法等により表面にＤＬＣが約５μｍの膜厚で付着され、ＤＬＣ層５０ａが成形される。その後、レーザーにより、ＤＬＣ層５０ａの表面に凹部５１が成形される。ここで、波長が４５０ｎｍ以上６００ｎｍ未満のレーザーにより凹部５１を成形した場合、凹部５１の溝幅が約２０μｍ、ＤＬＣ凸部５２の軸線方向の幅が約３０〜４０μｍ、軸線に対し垂直方向の幅が約４０〜６０μｍで成形することが確認された。一方、波長が約１０００ｎｍのレーザーにより凹部５１を成形した場合、凹部５１の溝幅が約３０μｍ、ＤＬＣ凸部５２の軸線方向の幅が約８０μｍ、軸線に対し垂直方向の幅が約７０μｍで成形することが確認された。すなわち、レーザーの波長が４５０ｎｍ以上６００ｎｍ未満で凹部５１を成形した場合、波長が約１０００ｎｍのレーザーにより凹部５１を成形した場合よりも、レーザーによる熱の発生が低いので、熱によるスス、バリ等の発生を抑えることができ、溝幅が細い凹部５１を成形できることが確認された。

続いて、ディファレンシャル装置１の作動状態について説明する。ディファレンシャル装置１のサイドギヤ７，８が回転を開始すると、図１に示す如く、サイドギヤ７，８と噛合するピニオンギヤ４，５が、ピニオンシャフト６に軸支された状態でピニオンシャフト６上を回転し、ピニオンギヤ４，５がピニオンシャフト６上を摺動する。この時、ピニオンシャフト６の凹部５１内の潤滑油は、回転により軸線Ｙと垂直方向に押し出され、垂直連続凹部５１ｃから交差凹部５１ｂを通って、傾斜連続凹部５１ｄに流動する。このため、潤滑油の軸線方向の幅が広がり、流動を促進する。また、ピニオンギヤ４，５の回転により、図２の（イ）及び（ウ）に示す如く、ＤＬＣ凸部５２に凹部５１より浅い亀裂５３が入った場合には、連続凹部５１ａ及び交差凹部５１ｂにより区画された六角形のＤＬＣ凸部５２の範囲内で亀裂５３の進行を止め、ＤＬＣの剥離を抑制する。

以上のような摺動受部材によれば、表面にＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）５０が被膜され、ＤＬＣ層５０ａを成形し、該ＤＬＣ層５０ａに凹部５１が成形された摺動部材４，５又は摺動部材４，５が当接する摺動受部材６において、凹部５１は、凹部５１が連続して伸びる複数の連続凹部５１ａと、複数の連続凹部５１ａが交差する交差凹部５１ｂとを有し、凹部５１は、潤滑油溜りであるため、交差凹部５１ｂにより複数の連続凹部５１ａが接続されるので、潤滑油が流動することができるので、摺動部材４，５又は摺動受部材６の表面の摺動性が向上し、潤滑油により温度が上昇することを抑えてＤＬＣの変性を防ぎ、摺動部材４，５の摺動に起因して摺動部材４，５又は摺動受部材６が焼き付くことを抑制することができる。

また、連続凹部５１ａは、摺動受部材６の軸線Ｙに対して傾斜した傾斜連続凹部５１ｄを有するため、摺動部材４，５の摺動により、傾斜連続凹部５１ｄ内を潤滑油が流動するので、軸線方向の潤滑油の流動する範囲を広げ、流動を促進することができる。

更に、摺動受部材６は、ピニオンギヤ４，５を軸支するピニオンシャフトであるため、ピニオンシャフトの摺動性が向上する。

そして、摺動受部材６の成形方法によれば、摺動受部材６の表面にＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）５０を被膜し、ＤＬＣ層５０ａを成形するする被膜工程と、ＤＬＣ５０にレーザーにより凹部５１が連続して伸びる複数の連続凹部５１ａと、複数の連続凹部５１ａが交差する交差凹部５１ｂとを成形する凹部成形工程と、を有するため、上記本発明の摺動受部材６の成形を実現できる。

その上、レーザーの波長が４５０ｎｍ以上６００ｎｍ未満であるため、レーザーによる熱の発生を抑えることができるので、熱によるスス、バリ等の発生を抑えることができ、溝幅が細い凹部５１を成形することができる。このため、隣り合う連続凹部５１ａを近づけることができ、潤滑面を広くすることができる。

次に、本発明の第二実施例について、図３に基づいて説明する。凹部５１が約５０μｍの深さでレーザー加工されている以外は、第一実施例と同じである。ＤＬＣ５０の膜厚は約５μｍであるので、凹部５１は、ＤＬＣ５０を貫通して成形されており、ピニオンシャフト６の素材６０である鉄に約４５μｍの深さの凹部５１が成形されている。このため、ピニオンシャフト６の回転により、ＤＬＣ凸部５２に素材６０近くまで亀裂１５３が入った場合においても、連続凹部５１ａ及び交差凹部５１ｂにより区画された六角形のＤＬＣ凸部５２の範囲内で亀裂１５３の進行を止める。

尚、第一実施例及び第二実施例では、ピニオンシャフト６の表面にＤＬＣを被膜し、凹部５１を成形したが、ピニオンギヤ４，５のピニオンギヤ孔４ａ，５ａにＤＬＣを被膜し、同様の凹部５１を成形してもよい。この場合、ピニオンギヤ４，５の摺動性が向上するので、ピニオンギヤ４，５の摺動によって焼き付くことを抑制することができる。また、ＤＬＣ５０の膜厚、凹部５１の溝幅、ＤＬＣ凸部５２の軸線方向の幅、ＤＬＣ凸部５２の軸線に対し垂直方向の幅、及びＤＬＣ凸部５２の形状は、四角形、八角形等、適宜変更可能である。

本発明の実施例によるピニオンシャフトを有するディファレンシャル装置の断面正面図である。 本発明の実施例によるピニオンシャフトを表し、（ア）はピニオンシャフトの正面図、（イ）はピニオンシャフトのＡ部の要部拡大図、（ウ）は本発明の第一実施例のピニオンシャフトのＢ−Ｂ断面図である。 本発明の第二実施例のピニオンシャフトのＢ−Ｂ断面図である。

符号の説明

４，５ 摺動部材（ピニオンギヤ）
６ 摺動受部材（ピニオンシャフト）
５０ ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）
５０ａ ＤＬＣ層
５１ 凹部
５１ａ 連続凹部
５１ｂ 交差凹部
５１ｄ 傾斜連続凹部

Claims (8)

1. 表面にＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）（５０）が被膜され、ＤＬＣ層（５０ａ）を成形し、該ＤＬＣ層（５０ａ）に凹部（５１）が成形された摺動部材（４，５）又は該摺動部材（４，５）が当接する摺動受部材（６）において、
   前記凹部（５１）は、凹部（５１）が連続して伸びる複数の連続凹部（５１ａ）と、
   前記複数の連続凹部（５１ａ）が交差する交差凹部（５１ｂ）とを有し、
   前記凹部（５１）は、潤滑油溜りであることを特徴とする摺動部材又は摺動受部材。
2. 前記連続凹部（５１ａ）は、摺動部材（４，５）又は摺動受部材（６）の軸線（Ｙ）に対して傾斜した傾斜連続凹部（５１ｄ）を有することを特徴とする請求項１記載の摺動部材又は摺動受部材。
3. 前記摺動部材（４，５）は、ピニオンシャフト（６）に軸支されるピニオンギヤであることを特徴とする請求項１又は２に記載の摺動部材。
4. 前記摺動受部材（６）は、ピニオンギヤ（４，５）を軸支するピニオンシャフトであることを特徴とする請求項１又は２に記載の摺動受部材。
5. 前記凹部（５１）が、ＤＬＣを貫通し、摺動部材（４，５）又は摺動受部材（６）の素材（６０）まで到達する深さで成形されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の摺動部材又は摺動受部材。
6. 摺動部材（４，５）、又は該摺動部材（４，５）が当接する摺動受部材（６）の表面にＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）（５０）を被膜し、ＤＬＣ層（５０ａ）を成形する被膜工程と、
   前記ＤＬＣ（５０）にレーザーにより凹部（５１）が連続して伸びる複数の連続凹部（５１ａ）と、該複数の連続凹部（５１ａ）が交差する交差凹部（５１ｂ）とを成形する凹部成形工程と、を有することを特徴とする摺動部材又は摺動受部材の成形方法。
7. 前記レーザーの波長が４５０ｎｍ以上６００ｎｍ未満であることを特徴とする請求項６に記載の摺動部材又は摺動受部材の成形方法。
8. 前記凹部（５１）を、ＤＬＣを貫通し、摺動部材（４，５）又は摺動受部材（６）の素材（６０）まで到達する深さで成形することを特徴とする請求項６又は７に記載の摺動部材又は摺動受部材。

Images