JP2013113430A - 摺動機構及びその摩擦低減方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】燃焼によるススを含んだディーゼルエンジンオイルに対する摺動面で潤滑膜が生成されて摩擦低減性能を発揮出来る摺動部材の提供。
【解決手段】摺動面に窒化膜をコーティングし、一般的なディーゼルエンジンオイルに油溶性モリブデン化合物をモリブデン含有量として６００〜１０００ｐｐｍ添加し、摺動部材の算術平均粗さを２〜６０ｎｍにして、ディーゼルエンジンに含まれるススの量は３ｗｔ％以下で、ゾンマーフェルド数の粘度をｋｇ・ｓ／ｃｍ２、速度をｃｍ／ｓ、荷重を平均ヘルツ応力（ｋｇ／ｃｍ２）に換算した際に、０．２×１０−９〜１．０×１０−９ｃｍの範囲内の潤滑条件で用いる。
【選択図】図１
【解決手段】摺動面に窒化膜をコーティングし、一般的なディーゼルエンジンオイルに油溶性モリブデン化合物をモリブデン含有量として６００〜１０００ｐｐｍ添加し、摺動部材の算術平均粗さを２〜６０ｎｍにして、ディーゼルエンジンに含まれるススの量は３ｗｔ％以下で、ゾンマーフェルド数の粘度をｋｇ・ｓ／ｃｍ２、速度をｃｍ／ｓ、荷重を平均ヘルツ応力（ｋｇ／ｃｍ２）に換算した際に、０．２×１０−９〜１．０×１０−９ｃｍの範囲内の潤滑条件で用いる。
【選択図】図１
Description
本発明は、例えば２つの部材（例えば軸と軸受）を備え、当該部材間が潤滑剤により潤滑された状態で相対的に摺動移動をする摺動機構に関し、より詳細には、潤滑剤が燃焼によるススを含んだディーゼルエンジンオイルである摺動機構における摩擦低減技術に関する。
摺動部材として鋼等の鉄系材料を用いた場合に、摩擦緩和剤であるジアルキルジチオカルバミン酸モリブデン（ＭｏＤＴＣ）等の有機モリブデン系潤滑オイル添加剤を潤滑剤に添加すれば、低摩擦性能を発揮することが、従来から知られている。
しかし、エンジンの燃焼により発生するススがエンジンオイルに混入した場合は、ススが阻害要因となって摩擦低減効果が低下または消滅する。特にディーゼルエンジンにおいては、エンジンオイル中のススの量が多くなることから、スス量の増加に伴い二硫化モリブデンの生成または二硫化モリブデンによる摺動が阻害されてしまい、摩擦低減効果が低下し、あるいは、摩擦低減効果が持続しなくなってしまうことが問題となっている。
しかし、エンジンの燃焼により発生するススがエンジンオイルに混入した場合は、ススが阻害要因となって摩擦低減効果が低下または消滅する。特にディーゼルエンジンにおいては、エンジンオイル中のススの量が多くなることから、スス量の増加に伴い二硫化モリブデンの生成または二硫化モリブデンによる摺動が阻害されてしまい、摩擦低減効果が低下し、あるいは、摩擦低減効果が持続しなくなってしまうことが問題となっている。
一方、産業界で実際に使用されている潤滑剤（例えばエンジンオイル）には、様々な添加剤が含有されている。例えば、ジアルキルジチオリン酸亜鉛（ＺｎＤＴＰ）に代表される極圧剤や、清浄分散剤等は、潤滑剤と同様に、摺動面に膜を生成してしまう。係る膜の生成に起因して、有機モリブデン系潤滑オイル添加剤が添加された潤滑オイルが、摺動面で潤滑膜を十分に生成できなくなる。すなわち、潤滑オイル添加剤以外の各種添加剤が潤滑膜を生成する際に競合してしまい、有機モリブデン系潤滑オイル添加剤を添加しても、その効果が得られず、或いは、その効果が十分に発揮できない場合が存在する。
すなわち、ディーゼルエンジンオイルは清浄分散剤を多く含有するので、有機モリブデン系潤滑オイル添加剤を添加しても、その効果が得られず、或いは、その効果が十分に発揮できない、という現象が顕著に現れてしまう。それに加えて、ディーゼルオイルにススが含まれると、ディーゼルエンジンオイルであっても、摩擦低減効果が低下し、あるいは、摩擦提言効果が持続しなくなってしまう。
すなわち、ディーゼルエンジンオイルは清浄分散剤を多く含有するので、有機モリブデン系潤滑オイル添加剤を添加しても、その効果が得られず、或いは、その効果が十分に発揮できない、という現象が顕著に現れてしまう。それに加えて、ディーゼルオイルにススが含まれると、ディーゼルエンジンオイルであっても、摩擦低減効果が低下し、あるいは、摩擦提言効果が持続しなくなってしまう。
その他の従来技術として、例えば、ジアルキルジチオ亜鉛化合物と潤滑剤とを混合する技術が提案されている（特許文献１参照）。
しかし、係る従来技術は、低〜中温度領域における摩擦係数を低減することを目的としており、上述した問題を解消することは意図していない。
しかし、係る従来技術は、低〜中温度領域における摩擦係数を低減することを目的としており、上述した問題を解消することは意図していない。
本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、燃焼によるススを含んだディーゼルエンジンオイルに対する摺動面で潤滑膜が生成されて摩擦低減性能を発揮出来る摺動部材の提供を目的としている。
発明者は種々研究の結果、燃焼によるススを含んだ一般的なディーゼルエンジンオイルであっても、ジアルキルジチオカルバミン酸モリブデン（ＭｏＤＴＣ）を添加し、少なくとも一方の摺動部材を窒化クロム（ＣｒＮ）でコーティングすれば、一定の条件下であれば、摩擦係数が減少して、低摩擦性能が発揮されることを見出した。
本発明は、係る知見に基いて創作されたものである。
本発明は、係る知見に基いて創作されたものである。
本発明の摺動機構は、ゾンマーフェルド数（Ｓ＝粘度×速度÷荷重）の粘度をｋｇ・ｓ／ｃｍ２、速度をｃｍ／ｓ、荷重を（平均ヘルツ応力）ｋｇ／ｃｍ２に換算した際に、０．２×１０−９〜１．０×１０−９ｃｍの範囲内の潤滑条件で用いられ、鋼系材料製の摺動部材の少なくとも一方の摺動面が、例えばＰＶＤ（物理蒸着）またはＣＶＤ（化学蒸着）によって、窒化物（例えば窒化クロム、窒化チタン、窒化チタンアルミ、窒化チタンカーボン）で被覆（コーティング）されて（窒化物の皮膜を形成して）おり、摺動部材間にはディーゼルエンジンオイル（一般的なディーゼルエンジンオイル：例えば、ＡＰＩ規格ではＣＤ、ＣＦ−４、ＣＧ−４、ＣＨ−４、ＣＩ−４、ＣＪ−４、ＪＡＳＯ規格ではＤＨ−１、ＤＨ−２、ボルボ規格ではＶＤＳ−３、ＶＤＳ−４、ヨーロッパ規格すなわちＡＣＥＡ規格ではＥ４、Ｅ６、Ｅ７、Ｅ９）に油溶性有機モリブデン化合物（例えば、ジアルキルジチオカルバミン酸モリブデン：ＭｏＤＴＣ）をモリブデン含量として６００〜１０００ｐｐｍ添加した潤滑剤が介在しており、摺動部材の算術平均粗さが２〜６０ｎｍの範囲であり、ディーゼルエンジンオイルに含まれるススの量が（ディーゼルエンジンオイルに対して）３ｗｔ％以下であることを特徴としている。
そして、本発明の摺動機構の摩擦低減方法は、鋼系材料製の摺動部材の少なくとも一方の摺動面に窒化物（例えば窒化クロム、窒化チタン、窒化チタンアルミ、窒化チタンカーボン）を被覆し（窒化物をコーティングして窒化物の皮膜を形成し）、摺動部材間にディーゼルエンジンオイル（一般的なディーゼルエンジンオイル：例えば、ＡＰＩ規格ではＣＤ、ＪＡＳＯ規格ではＤＨ−１、ボルボ規格ではＶＤＳ−４）に油溶性有機モリブデン化合物（例えば、ジアルキルジチオカルバミン酸モリブデン：ＭｏＤＴＣ）をモリブデン含量として６００〜１０００ｐｐｍ添加し、摺動部材の算術平均粗さを２〜６０ｎｍにして、（ゾンマーフェルド数Ｓ＝粘度×速度÷荷重の）粘度をｋｇ・ｓ／ｃｍ２、速度をｃｍ／ｓ、荷重を（平均ヘルツ応力）ｋｇ／ｃｍ２に換算した際に、ゾンマーフェルド数（Ｓ＝粘度×速度÷荷重）が０．２×１０−９〜１．０×１０−９ｃｍの範囲内となる潤滑条件で用い、ディーゼルエンジンオイルに含まれるススの量を（ディーゼルエンジンオイルに対して）３ｗｔ％以下にすることを特徴としている。
上述する構成を具備する本発明によれば、ススを含んだディーゼルエンジンオイルであっても、摺動部材の少なくとも一方の部材を窒化物（例えば、窒化クロムＣｒＮ等）でコーティングして、ディーゼルエンジンオイルに含まれるススの量を３ｗｔ％以下として、潤滑条件をゾンマーフェルド数で０．２×１０−９〜１．０×１０−９ｃｍの範囲内（粘度がｋｇ・ｓ／ｃｍ２、速度がｃｍ／ｓ、荷重が平均ヘルツ応力ｋｇ／ｃｍ２で換算）とせしめ、その他の条件についても上述した範囲内に設定することにより、ススを含んだディーゼルエンジンオイルであっても、摺動部材間の摩擦係数が大幅に低下する。
有機モリブデン系潤滑オイル添加剤をディーゼルエンジンオイルに使用する場合における摩擦低減のメカニズムは、摺動部における二硫化モリブデンの生成が要因であることは一般的に知られている。
上述した様に、ディーゼルエンジンオイルにススが混入すれば、ススの混入量が増加するのに伴い、二硫化モリブデンの生成あるいは二硫化モリブデンによる摺動が阻害されて、摩擦低減効果が低下し、最悪の場合には摩擦低減効果が消失してしまう。
しかしながら、上述した構成を具備する本発明の摺動機構と摺動機構の摩擦低減方法で限定されている条件を充足すれば、ススが混入しても、摩擦低減効果は阻害されることはなく、摩擦低減効果を維持することが出来る。
上述した様に、ディーゼルエンジンオイルにススが混入すれば、ススの混入量が増加するのに伴い、二硫化モリブデンの生成あるいは二硫化モリブデンによる摺動が阻害されて、摩擦低減効果が低下し、最悪の場合には摩擦低減効果が消失してしまう。
しかしながら、上述した構成を具備する本発明の摺動機構と摺動機構の摩擦低減方法で限定されている条件を充足すれば、ススが混入しても、摩擦低減効果は阻害されることはなく、摩擦低減効果を維持することが出来る。
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
本発明の実施形態として、例えば軸受構造において、一方の摺動部材が軸であり、当該軸の外周面（摺動面）を化学蒸着（ＣＶＤ）技術により、窒化クロム（ＣｒＮ）でコーティングした。そして、軸表面の算術平均粗さを５０ｎｍとした。
一方、他方の摺動部材として、軸受（少なくとも、インナーレース）を高炭素クロム軸受鋼（ＳＵＪ２）で製造した。
そして、潤滑剤として、日本自動車技術会規格「ＤＨ−２」のディーゼルエンジンオイル（一般的なディーゼルエンジンオイル）に、ジアルキルジチオカルバミン酸モリブデン（ＭｏＤＴＣ）を、モリブデン願流として６００〜７００ｐｐｍ添加したものを用いた。
また、摺動部材の算術平均粗さを２〜６０ｎｍの範囲内にした。
本発明の実施形態として、例えば軸受構造において、一方の摺動部材が軸であり、当該軸の外周面（摺動面）を化学蒸着（ＣＶＤ）技術により、窒化クロム（ＣｒＮ）でコーティングした。そして、軸表面の算術平均粗さを５０ｎｍとした。
一方、他方の摺動部材として、軸受（少なくとも、インナーレース）を高炭素クロム軸受鋼（ＳＵＪ２）で製造した。
そして、潤滑剤として、日本自動車技術会規格「ＤＨ−２」のディーゼルエンジンオイル（一般的なディーゼルエンジンオイル）に、ジアルキルジチオカルバミン酸モリブデン（ＭｏＤＴＣ）を、モリブデン願流として６００〜７００ｐｐｍ添加したものを用いた。
また、摺動部材の算術平均粗さを２〜６０ｎｍの範囲内にした。
実施形態に係る軸受を、ゾンマーフェルト数０．２×１０−９〜１．０×１０−９ｃｍ（粘度ｋｇ・ｓ／ｃｍ２、速度ｃｍ／ｓ、荷重（平均ヘルツ応力）ｋｇ／ｃｍ２に換算）となる摺動条件（混合潤滑領域）で、且つ、ディーゼルエンジンオイルに含まれるススの量が３ｗｔ％以下の範囲内で、使用した。
これに対して、実施形態に係る軸受と殆ど同じ条件ではあるが、摺動する双方の部材が高炭素クロム軸受鋼（ＳＵＪ２）であり、ジアルキルジチオカルバミン酸モリブデン（ＭｏＤＴＣ）を添加していないディーゼルエンジンオイル（ＤＨ−２）で潤滑した軸受を比較例として、ディーゼルエンジンオイルに含まれるススの量が３ｗｔ％以下の範囲内で、使用した。
そして、実施形態に係る軸受と、比較例に係る軸受を比較したら、実施形態に係る軸受における摩擦係数は、比較例に係る軸受よりも著しく小さかった。
これに対して、実施形態に係る軸受と殆ど同じ条件ではあるが、摺動する双方の部材が高炭素クロム軸受鋼（ＳＵＪ２）であり、ジアルキルジチオカルバミン酸モリブデン（ＭｏＤＴＣ）を添加していないディーゼルエンジンオイル（ＤＨ−２）で潤滑した軸受を比較例として、ディーゼルエンジンオイルに含まれるススの量が３ｗｔ％以下の範囲内で、使用した。
そして、実施形態に係る軸受と、比較例に係る軸受を比較したら、実施形態に係る軸受における摩擦係数は、比較例に係る軸受よりも著しく小さかった。
また、本発明の実施形態に係る摩擦低減方法は、鋼系材料製の摺動部材の少なくとも一方の摺動面に窒化物（例えば窒化クロム、窒化チタン、窒化チタンアルミ、窒化チタンカーボン）を被覆し（窒化物をコーティングして窒化物の皮膜を形成し）、摺動部材間にディーゼルエンジンオイル（一般的なディーゼルエンジンオイル）に油溶性有機モリブデン化合物（例えば、ＭｏＤＴＣ）をモリブデン含量として６００〜７００ｐｐｍ添加し、摺動部材の算術平均粗さを２〜６０ｎｍにして、ゾンマーフェルド数（Ｓ＝粘度×速度÷荷重）の粘度をｋｇ・ｓ／ｃｍ２、速度をｃｍ／ｓ、荷重を平均ヘルツ応力ｋｇ／ｃｍ２に換算した際に、０．２×１０−９〜１．０×１０−９ｃｍの範囲内の潤滑条件で用い、ディーゼルエンジンオイルに含まれるススの量を３ｗｔ％以下にせしめた。
実施形態に係る摩擦低減方法を適用した摺動機構の摩擦係数を、上述した比較例摩擦係数と比較したところ、実施形態に係る摩擦低減方法を適用した摺動機構の摩擦係数の方が遥かに小さかった。
実施形態に係る摩擦低減方法を適用した摺動機構の摩擦係数を、上述した比較例摩擦係数と比較したところ、実施形態に係る摩擦低減方法を適用した摺動機構の摩擦係数の方が遥かに小さかった。
発明者は、図１で示す様な、ボールオンディスク形式の高周波往復装置（ＨＦＲＲ）を用いて、各種実験を行なった。
図１において、高炭素クロム軸受鋼（ＳＵＪ２）製で平板状の基材１０（算術平均粗さ５０ｎｍ）上に、高炭素クロム軸受鋼（ＳＵＪ２）製のボール２０を載置して、基材１０とボール２０の間をディーゼルエンジンオイルで潤滑した。図１における矢印Ｐはボール２０に負荷される荷重であり、矢印Ｆは摩擦力が作用する方向である。
潤滑剤としてはディーゼルエンジンオイルを用いた。より詳細には、潤滑剤として、一般的なディーゼルエンジンオイル（出願人が所属するボルボグループ独自の規格では「ＶＤＳ−４」であり、且つ、日本自動車技術会規格では「ＤＨ−２」とされるディーゼルエンジンオイル：以下、符号「ＶＨＳ−４（ＤＨ−２）」で示す）を使用した。
図１の実験装置により、温度８０℃、摺動ストローク１ｍｍ、摺動周波数１００Ｈｚ、荷重Ｐは１ｋｇで、試験時間７５ｍｉｎ．にて、以下の実験が行われた。この実験条件における潤滑条件は、ゾンマーフェルド数Ｓ＝０．４２×１０−９ｃｍであり、境界摩擦が起こる混合摩擦領域である。
なお、以下の実験例では、上述した実験条件を一部変更する場合がある。
図１において、高炭素クロム軸受鋼（ＳＵＪ２）製で平板状の基材１０（算術平均粗さ５０ｎｍ）上に、高炭素クロム軸受鋼（ＳＵＪ２）製のボール２０を載置して、基材１０とボール２０の間をディーゼルエンジンオイルで潤滑した。図１における矢印Ｐはボール２０に負荷される荷重であり、矢印Ｆは摩擦力が作用する方向である。
潤滑剤としてはディーゼルエンジンオイルを用いた。より詳細には、潤滑剤として、一般的なディーゼルエンジンオイル（出願人が所属するボルボグループ独自の規格では「ＶＤＳ−４」であり、且つ、日本自動車技術会規格では「ＤＨ−２」とされるディーゼルエンジンオイル：以下、符号「ＶＨＳ−４（ＤＨ−２）」で示す）を使用した。
図１の実験装置により、温度８０℃、摺動ストローク１ｍｍ、摺動周波数１００Ｈｚ、荷重Ｐは１ｋｇで、試験時間７５ｍｉｎ．にて、以下の実験が行われた。この実験条件における潤滑条件は、ゾンマーフェルド数Ｓ＝０．４２×１０−９ｃｍであり、境界摩擦が起こる混合摩擦領域である。
なお、以下の実験例では、上述した実験条件を一部変更する場合がある。
［実験例１］
ディーゼルエンジンオイルＶＤＳ−４に添加する摩擦調整剤として、ジアルキルジチオカルバミン酸モリブデン（ＭｏＤＴＣ）を添加した。また、潤滑条件は、ゾンマーフェルド数Ｓ＝０．４２×１０−９ｃｍであり、境界摩擦が起こる混合摩擦領域とした。
そして、ＭｏＤＴＣを７００ｐｐｍ添加した場合と、ＭｏＤＴＣを添加しない場合とに分けた。
さらに、基材１０については、高炭素クロム軸受鋼（ＳＵＪ２）で構成した場合と、高炭素クロム軸受鋼（ＳＵＪ２）のボール２０側（摺動面側）に窒化クロム（ＣｒＮ）をコーティングした場合とに分けた。
基材１０と潤滑剤との組み合わせを、下表１で示す。
表１
ディーゼルエンジンオイルＶＤＳ−４に添加する摩擦調整剤として、ジアルキルジチオカルバミン酸モリブデン（ＭｏＤＴＣ）を添加した。また、潤滑条件は、ゾンマーフェルド数Ｓ＝０．４２×１０−９ｃｍであり、境界摩擦が起こる混合摩擦領域とした。
そして、ＭｏＤＴＣを７００ｐｐｍ添加した場合と、ＭｏＤＴＣを添加しない場合とに分けた。
さらに、基材１０については、高炭素クロム軸受鋼（ＳＵＪ２）で構成した場合と、高炭素クロム軸受鋼（ＳＵＪ２）のボール２０側（摺動面側）に窒化クロム（ＣｒＮ）をコーティングした場合とに分けた。
基材１０と潤滑剤との組み合わせを、下表１で示す。
表１
発明者は、ススが含有していないディーゼルエンジンオイルを用いて、表１のＮｏ．１〜Ｎｏ．４の各々について、上述した実験条件で摩擦係数を計測した。
係る発明者による実験例１では、基材１０に窒化クロムＣｒＮをコーティングし、且つ、ディーゼルエンジンオイルにＭｏＤＴＣを７００ｐｐｍ添加したＮｏ．４の組み合わせが、最も摩擦係数が小さかった。
一方、基材１０に窒化クロムＣｒＮをコーティングしておらず、ディーゼルエンジンオイルにＭｏＤＴＣを添加していないＮｏ．１の組み合わせが、最も摩擦係数が大きかった。
実験例１により、基材１０に窒化クロムＣｒＮをコーティングし、且つ、ディーゼルエンジンオイルにＭｏＤＴＣを添加すると、摩擦低減効果が良好に発揮されることが確認された。
係る発明者による実験例１では、基材１０に窒化クロムＣｒＮをコーティングし、且つ、ディーゼルエンジンオイルにＭｏＤＴＣを７００ｐｐｍ添加したＮｏ．４の組み合わせが、最も摩擦係数が小さかった。
一方、基材１０に窒化クロムＣｒＮをコーティングしておらず、ディーゼルエンジンオイルにＭｏＤＴＣを添加していないＮｏ．１の組み合わせが、最も摩擦係数が大きかった。
実験例１により、基材１０に窒化クロムＣｒＮをコーティングし、且つ、ディーゼルエンジンオイルにＭｏＤＴＣを添加すると、摩擦低減効果が良好に発揮されることが確認された。
［実験例２］
実験例１と概略同様な条件で、潤滑条件を変化させて、低摩擦性能を比較した。
上述した様に、ゾンマーフェルト数Ｓは、 Ｓ＝粘度×速度÷荷重 である。粘度を「ｋｇ・ｓ／ｃｍ２」、速度を「ｃｍ／ｓ」、荷重を平均ヘルツ応力として「ｋｇ／ｃｍ２」で計算（換算）すると、ゾンマーフェルト数Ｓは、「ｃｍ」で表現される。
実験例１と同様に、実験例２も、ススが含有していないディーゼルエンジンオイルを用いて、表１のＮｏ．１〜Ｎｏ．４の各々について、摩擦係数を実験した。
実験例１と概略同様な条件で、潤滑条件を変化させて、低摩擦性能を比較した。
上述した様に、ゾンマーフェルト数Ｓは、 Ｓ＝粘度×速度÷荷重 である。粘度を「ｋｇ・ｓ／ｃｍ２」、速度を「ｃｍ／ｓ」、荷重を平均ヘルツ応力として「ｋｇ／ｃｍ２」で計算（換算）すると、ゾンマーフェルト数Ｓは、「ｃｍ」で表現される。
実験例１と同様に、実験例２も、ススが含有していないディーゼルエンジンオイルを用いて、表１のＮｏ．１〜Ｎｏ．４の各々について、摩擦係数を実験した。
発明者による実験例２では、ゾンマーフェルド数Ｓが「０．２×１０−９ｃｍ」よりも小さいと、図１で示す様な実験装置では、摩擦係数μの計測そのものが不可能であった。
すなわち、発明者の実験において、ＭｏＤＴＣを添加したディーゼルエンジンオイルと窒化クロムによる摺動部材のコーティングとの組み合わせにおける低摩擦性能が確認された潤滑条件は、ゾンマーフェルド数Ｓが「０．２×１０−９ｃｍ」以上の領域のみであった。
ゾンマーフェルド数Ｓが「０．２×１０−９ｃｍ」よりも小さいと、潤滑剤であるディーゼルエンジンオイルが潤滑膜を形成する境界摩擦の範疇を外れてしまい、固体接触を生じるドライ摩擦の範疇に属してしまうことよると推定される。ここで、ドライ摩擦の範疇に属してしまうと、摺動面で潤滑膜を十分に生成することはできない。
すなわち、発明者の実験において、ＭｏＤＴＣを添加したディーゼルエンジンオイルと窒化クロムによる摺動部材のコーティングとの組み合わせにおける低摩擦性能が確認された潤滑条件は、ゾンマーフェルド数Ｓが「０．２×１０−９ｃｍ」以上の領域のみであった。
ゾンマーフェルド数Ｓが「０．２×１０−９ｃｍ」よりも小さいと、潤滑剤であるディーゼルエンジンオイルが潤滑膜を形成する境界摩擦の範疇を外れてしまい、固体接触を生じるドライ摩擦の範疇に属してしまうことよると推定される。ここで、ドライ摩擦の範疇に属してしまうと、摺動面で潤滑膜を十分に生成することはできない。
一方、発明者による実験例２では、ＭｏＤＴＣを添加した潤滑剤と窒化クロムコーティングとの組み合わせにおける低摩擦性能が確認された潤滑条件は、ゾンマーフェルド数Ｓが「１．０×１０−９ｃｍ」以下の領域のみであった。
ゾンマーフェルド数Ｓが「１．０×１０−９ｃｍ」よりも大きいと、いわゆる流体摩擦の範疇に属してしまい、ＭｏＤＴＣを添加したディーゼルエンジンオイルと窒化クロムコーティングとの組み合わせにおける低摩擦性能が発揮されなかったと推定される。流体摩擦の範疇に属している場合には、摺動面間には十分な潤滑剤が存在するが、潤滑剤の膜は生成しない。
実験例２から、ＭｏＤＴＣを添加したディーゼルエンジンオイルと窒化クロムによるコーティングとの組み合わせにおける低摩擦性能は、ゾンマーフェルド数Ｓが
０．２×１０−９ｃｍ≦Ｓ≦１．０×１０−９ｃｍ の範囲で発揮されることが確認された。
ゾンマーフェルド数Ｓが「１．０×１０−９ｃｍ」よりも大きいと、いわゆる流体摩擦の範疇に属してしまい、ＭｏＤＴＣを添加したディーゼルエンジンオイルと窒化クロムコーティングとの組み合わせにおける低摩擦性能が発揮されなかったと推定される。流体摩擦の範疇に属している場合には、摺動面間には十分な潤滑剤が存在するが、潤滑剤の膜は生成しない。
実験例２から、ＭｏＤＴＣを添加したディーゼルエンジンオイルと窒化クロムによるコーティングとの組み合わせにおける低摩擦性能は、ゾンマーフェルド数Ｓが
０．２×１０−９ｃｍ≦Ｓ≦１．０×１０−９ｃｍ の範囲で発揮されることが確認された。
次に、ＭｏＤＴＣの添加量について、実験例３によって確認した。
［実験例３］
ＭｏＤＴＣを添加したディーゼルエンジンオイル（ＶＤＳ−４（ＤＨ−２）＋ＭｏＤＴＣ）と、窒化クロム（ＣｒＮ）をコーティングした基材１０を用いて、ゾンマーフェルド数Ｓ＝０．４２×１０−９ｃｍとして、上述した実験条件において、モリブデン含有量として５００〜８００ｐｐｍの範囲で１００ｐｐｍずつ変化させて、低摩擦性能が発揮されるか否かを試験した。
ここで、上記ディーゼルエンジンオイルには、ススと同一の組成である炭素粒子（カーボンブラック）を２．０重量％だけ混入（添加）して、使用によりススが混入したディーゼルエンジンオイルに相当する潤滑剤にせしめた。
実験例３の実験結果を下表２で示す。
表２
［実験例３］
ＭｏＤＴＣを添加したディーゼルエンジンオイル（ＶＤＳ−４（ＤＨ−２）＋ＭｏＤＴＣ）と、窒化クロム（ＣｒＮ）をコーティングした基材１０を用いて、ゾンマーフェルド数Ｓ＝０．４２×１０−９ｃｍとして、上述した実験条件において、モリブデン含有量として５００〜８００ｐｐｍの範囲で１００ｐｐｍずつ変化させて、低摩擦性能が発揮されるか否かを試験した。
ここで、上記ディーゼルエンジンオイルには、ススと同一の組成である炭素粒子（カーボンブラック）を２．０重量％だけ混入（添加）して、使用によりススが混入したディーゼルエンジンオイルに相当する潤滑剤にせしめた。
実験例３の実験結果を下表２で示す。
表２
表２において、「ＭｏＤＴＣ添加量（ｐｐｍ）」は、モリブデン含量に換算した数値（ｐｐｍ）を示している。そして、「○」は低摩擦性能が確認された旨を示しており、「×」は大きな摩擦低減効果は確認されなかった旨を示している。
表２において、ＭｏＤＴＣの添加量を、モリブデン含有量として６００ｐｐｍとした場合の低摩擦性能は、「△」となっている。これは低摩擦性能は発揮されたが、モリブデン含有量として７００〜１０００ｐｐｍの場合ほどの低摩擦性能は確認されなかったことを示している。
実験例３より、ＭｏＤＴＣ添加量が少ないと大きな摩擦低減効果は確認されないので、モリブデン含有量として６００ｐｐｍ以上添加するべきことが確認された。
表２において、ＭｏＤＴＣの添加量を、モリブデン含有量として６００ｐｐｍとした場合の低摩擦性能は、「△」となっている。これは低摩擦性能は発揮されたが、モリブデン含有量として７００〜１０００ｐｐｍの場合ほどの低摩擦性能は確認されなかったことを示している。
実験例３より、ＭｏＤＴＣ添加量が少ないと大きな摩擦低減効果は確認されないので、モリブデン含有量として６００ｐｐｍ以上添加するべきことが確認された。
表２において、ＭｏＤＴＣがモリブデン含有量として１０００ｐｐｍの場合の摩擦係数μと、添加量がモリブデン含有量として１１００ｐｐｍの場合の摩擦係数μは、発明者の実験では大差はなかった。潤滑剤とＭｏＤＴＣ添加量と摩擦低減効果の特性は、ＭｏＤＴＣ添加量が所定値を超えると摩擦低減効果の増加が殆ど見られないことが従来から良く知られている。実験例３から、係る所定値がモリブデン含有量として７００ｐｐｍ程度であることと、モリブデン含有量として１０００ｐｐｍ以上では、ＭｏＤＴＣ添加量を増加しても摩擦低減効果は変化に乏しいことが確認された。
換言すれば、実験例３により、カーボンブラックを添加したディーゼルエンジンオイルを用いた場合に、ＭｏＤＴＣ添加量はモリブデン含有量として６００〜１０００ｐｐｍにするべきであることが確認できた。
換言すれば、実験例３により、カーボンブラックを添加したディーゼルエンジンオイルを用いた場合に、ＭｏＤＴＣ添加量はモリブデン含有量として６００〜１０００ｐｐｍにするべきであることが確認できた。
［実験例４］
ＭｏＤＴＣを添加した潤滑剤（ＶＤＳ４ １０Ｗ３０＋ＭｏＤＴＣ）と、窒化クロムをコーティングした基材（ＣｒＮ）を用いて、ゾンマーフェルド数Ｓ＝０．４２×１０−９ｃｍとして、ＭｏＤＴＣの添加量をモリブデン含量で７００ｐｐｍにして、基材１０の算術平均粗さを１〜４ｎｍの範囲で０．５ｎｍずつ変化させて、その他の条件は実験例１と同じにして、低摩擦性能が発揮されるか否かを試験した。
実験例４の実験結果を下表３で示す。
表３
ＭｏＤＴＣを添加した潤滑剤（ＶＤＳ４ １０Ｗ３０＋ＭｏＤＴＣ）と、窒化クロムをコーティングした基材（ＣｒＮ）を用いて、ゾンマーフェルド数Ｓ＝０．４２×１０−９ｃｍとして、ＭｏＤＴＣの添加量をモリブデン含量で７００ｐｐｍにして、基材１０の算術平均粗さを１〜４ｎｍの範囲で０．５ｎｍずつ変化させて、その他の条件は実験例１と同じにして、低摩擦性能が発揮されるか否かを試験した。
実験例４の実験結果を下表３で示す。
表３
表３において、「○」は摩擦係数が十分に低いことが確認された旨を示し、「−」は摩擦係数の計測が出来なかった旨を示している。
基材１０の算術平均粗さが２ｎｍよりも小さいと、流体摩擦の範疇となってしまい、図１で示す様な装置では摩擦係数が計測できなかったと推測される。換言すれば、基材１０の算術平均粗さが２ｎｍより小さいと、潤滑剤が摺動部材間で潤滑膜を生成する境界摩擦の範疇に属しない。
実験例４により、基材１０の算術平均粗さは２ｎｍ以上とするべきことが確認された。
基材１０の算術平均粗さが２ｎｍよりも小さいと、流体摩擦の範疇となってしまい、図１で示す様な装置では摩擦係数が計測できなかったと推測される。換言すれば、基材１０の算術平均粗さが２ｎｍより小さいと、潤滑剤が摺動部材間で潤滑膜を生成する境界摩擦の範疇に属しない。
実験例４により、基材１０の算術平均粗さは２ｎｍ以上とするべきことが確認された。
［実験例５］
ＭｏＤＴＣを添加した潤滑剤（ＶＤＳ４ １０Ｗ３０＋ＭｏＤＴＣ）と、窒化クロムをコーティングした基材（ＣｒＮ）を用いて、ゾンマーフェルド数Ｓ＝０．４２×１０−９ｃｍとして、ＭｏＤＴＣの添加量をモリブデン含量で７００ｐｐｍにして、５０〜７０ｎｍの範囲で５ｎｍずつ変化させて、その他の条件は実験例１と同じにして、低摩擦性能が発揮されるか否かを試験した。
実験例５の実験結果を下表４で示す。
表４
ＭｏＤＴＣを添加した潤滑剤（ＶＤＳ４ １０Ｗ３０＋ＭｏＤＴＣ）と、窒化クロムをコーティングした基材（ＣｒＮ）を用いて、ゾンマーフェルド数Ｓ＝０．４２×１０−９ｃｍとして、ＭｏＤＴＣの添加量をモリブデン含量で７００ｐｐｍにして、５０〜７０ｎｍの範囲で５ｎｍずつ変化させて、その他の条件は実験例１と同じにして、低摩擦性能が発揮されるか否かを試験した。
実験例５の実験結果を下表４で示す。
表４
表４において、「○」は摩擦係数が十分に低いことが確認された旨を示し、「×」は摩擦係数が大きかった旨を示している。
基材１０の算術平均粗さが６０ｎｍよりも小さいと、表面の凹凸が大きいため、摺動部材として機能しなかったと推測される。換言すれば、基材１０の算術平均粗さが６０ｎｍより大きいと、境界摩擦（潤滑剤が摺動部材間で潤滑膜を形成）における摺動部材としては機能しない。
実験例５により、基材１０の算術平均粗さが６０ｎｍ以下にするべきことで確認された。
そして、実験例４、実験例５により、基材１０の算術平均粗さは２ｎｍ〜６０ｎｍとするべきことが確認された。
基材１０の算術平均粗さが６０ｎｍよりも小さいと、表面の凹凸が大きいため、摺動部材として機能しなかったと推測される。換言すれば、基材１０の算術平均粗さが６０ｎｍより大きいと、境界摩擦（潤滑剤が摺動部材間で潤滑膜を形成）における摺動部材としては機能しない。
実験例５により、基材１０の算術平均粗さが６０ｎｍ以下にするべきことで確認された。
そして、実験例４、実験例５により、基材１０の算術平均粗さは２ｎｍ〜６０ｎｍとするべきことが確認された。
〔実験例６〕
実験例１では、未使用のディーゼルエンジンオイルを潤滑剤として用いて、潤滑剤にＭｏＤＴＣを添加（７００ｐｐｍ）し、且つ、基材１０に窒化クロムをコーティングした場合の摩擦低減効果を実験した。
それに対して、実験例６では未使用のディーゼルエンジンオイルに対して、ススと同一の組成である炭素粒子（カーボンブラック）を混入（添加）した潤滑剤を用いて実験を行った。ここで、カーボンブラックが添加されたディーゼルエンジンオイルは、外部からススが混入されたディーゼルエンジンオイルに相当する潤滑剤として、実験例６で採用されている。
実験例１では、未使用のディーゼルエンジンオイルを潤滑剤として用いて、潤滑剤にＭｏＤＴＣを添加（７００ｐｐｍ）し、且つ、基材１０に窒化クロムをコーティングした場合の摩擦低減効果を実験した。
それに対して、実験例６では未使用のディーゼルエンジンオイルに対して、ススと同一の組成である炭素粒子（カーボンブラック）を混入（添加）した潤滑剤を用いて実験を行った。ここで、カーボンブラックが添加されたディーゼルエンジンオイルは、外部からススが混入されたディーゼルエンジンオイルに相当する潤滑剤として、実験例６で採用されている。
より詳細には、実験例６では、未使用のディーゼルエンジンオイルに炭素粒子（カーボンブラック）を添加した潤滑剤をそのまま使用した場合、当該潤滑剤にＭｏＤＴＣを７００ｐｐｍ添加した場合、基材１０に窒化クロムをコーティングしていない場合、窒化クロムをコーティングした場合の４通りの実施例（実施例Ｎｏ．１〜１５）について、ディーゼルエンジンオイルへの炭素粒子（カーボンブラック）添加量を変化させて、その平均摩擦係数を計測した。
ここで、ディーゼルエンジンオイルに添加したカーボンブラックの平均粒子径３８ｍｍ（分布は３０〜５０ｍｍ）である。カーボンブラック含有量ｗｔ％は、潤滑オイルに外部から混入されたススに相当するパラメータとして、実験例６で採用されている。
その他の実験条件については、実験例１と同様である。
ここで、ディーゼルエンジンオイルに添加したカーボンブラックの平均粒子径３８ｍｍ（分布は３０〜５０ｍｍ）である。カーボンブラック含有量ｗｔ％は、潤滑オイルに外部から混入されたススに相当するパラメータとして、実験例６で採用されている。
その他の実験条件については、実験例１と同様である。
実験例６の結果を下表５及び図２で示す。ここで、図２は、表５に対応する特性図である。
表５
表５
表５、図２で示す様に、実験例６では、Ｎｏ．１〜１５で表現される実施例について、摩擦係数を測定した。
表５において、「ディスク試験片」における「コーティング」の列（縦の列）において、符号「−」で示す実施例（Ｎｏ．１〜９）では、基材１０に窒化クロムはコーティングしていない。一方、当該列において、符号「ＣｒＮ」で示す実施例（Ｎｏ．１０〜１５）では、基材１０に窒化クロムはコーティングしている。
また、表５において、「潤滑油」における「摩擦調整剤」の列（縦の列）において、符号「−」で示す実施例（Ｎｏ．１〜３）では、ディーゼルエンジンオイル（符号「ＶＤＳ−４（ＤＨ−２）で示す）にＭｏＤＴＣを添加していない。一方、当該列において、符号「ＭｏＤＴＣ」で示す実施例（Ｎｏ．４〜１５）では、ディーゼルエンジンオイルにＭｏＤＴＣを添加している。
表５において、「ディスク試験片」における「コーティング」の列（縦の列）において、符号「−」で示す実施例（Ｎｏ．１〜９）では、基材１０に窒化クロムはコーティングしていない。一方、当該列において、符号「ＣｒＮ」で示す実施例（Ｎｏ．１０〜１５）では、基材１０に窒化クロムはコーティングしている。
また、表５において、「潤滑油」における「摩擦調整剤」の列（縦の列）において、符号「−」で示す実施例（Ｎｏ．１〜３）では、ディーゼルエンジンオイル（符号「ＶＤＳ−４（ＤＨ−２）で示す）にＭｏＤＴＣを添加していない。一方、当該列において、符号「ＭｏＤＴＣ」で示す実施例（Ｎｏ．４〜１５）では、ディーゼルエンジンオイルにＭｏＤＴＣを添加している。
図２において、横軸は、炭素粒子（カーボンブラック）の混入割合（重量％）を示している。縦軸は、計測された摩擦係数（平均摩擦係数）を示している。
そして、図２におけるプロット「●」は、基材１０（Ｄｉｓｃ）とボール２０（Ｂａｌｌ）が共に高炭素クロム軸受鋼（ＳＵＪ２）であり、基材１０には窒化クロムＣｒＮがコーティングされておらず、ディーゼルエンジンオイルにはＭｏＤＴＣが添加されていない実施例（Ｎｏ．１〜３）を示している。
プロット「○」は、基材１０には窒化クロムＣｒＮがコーティングされていないが、ディーゼルエンジンオイルにはＭｏＤＴＣが添加されている実施例（Ｎｏ．４〜９）を示している。
プロット「△」は、基材１０には窒化クロムＣｒＮがコーティングされており、ディーゼルエンジンオイルにはＭｏＤＴＣが添加されている実施例（Ｎｏ．１０〜１５）を示している。
そして、図２におけるプロット「●」は、基材１０（Ｄｉｓｃ）とボール２０（Ｂａｌｌ）が共に高炭素クロム軸受鋼（ＳＵＪ２）であり、基材１０には窒化クロムＣｒＮがコーティングされておらず、ディーゼルエンジンオイルにはＭｏＤＴＣが添加されていない実施例（Ｎｏ．１〜３）を示している。
プロット「○」は、基材１０には窒化クロムＣｒＮがコーティングされていないが、ディーゼルエンジンオイルにはＭｏＤＴＣが添加されている実施例（Ｎｏ．４〜９）を示している。
プロット「△」は、基材１０には窒化クロムＣｒＮがコーティングされており、ディーゼルエンジンオイルにはＭｏＤＴＣが添加されている実施例（Ｎｏ．１０〜１５）を示している。
図２から、カーボンブラックがディーゼルエンジンオイルに添加された場合には、カーボンブラック添加量が０．３ｗｔ％程度で、ＭｏＤＴＣが添加されている場合（プロット「○」）の摩擦係数と、ＭｏＤＴＣが添加されていない場合（プロット「●」）の摩擦係数では大差がないことが分かる。すなわち、カーボンブラック添加量が０．３ｗｔ％以上になると、ＭｏＤＴＣの摩擦低減効果が消失する。
また、図２から、基材１０に窒化クロムＣｒＮをコーティングした場合（プロット「△」：実施例Ｎｏ．１０〜１５）は、カーボンブラックを添加しても、基材１０には窒化クロムＣｒＮがコーティングされていない場合（プロット「●」および：プロット「○」：実施例Ｎｏ．１〜９）よりも摩擦係数が小さいことが明らかである。すなわち、窒化クロムＣｒＮをコーティングすれば、カーボンブラックを添加しても、摩擦低減効果が発揮される。
また、図２から、基材１０に窒化クロムＣｒＮをコーティングした場合（プロット「△」：実施例Ｎｏ．１０〜１５）は、カーボンブラックを添加しても、基材１０には窒化クロムＣｒＮがコーティングされていない場合（プロット「●」および：プロット「○」：実施例Ｎｏ．１〜９）よりも摩擦係数が小さいことが明らかである。すなわち、窒化クロムＣｒＮをコーティングすれば、カーボンブラックを添加しても、摩擦低減効果が発揮される。
図２（表５）では、カーボンブラック添加量が（ディーゼルエンジンオイルに対して）２．０ｗｔ％以下の実験結果のみを示している。
しかし、発明者による実験では、カーボンブラック添加量が（ディーゼルエンジンオイルに対して）３．０ｗｔ％以下の範囲においては、基材１０に窒化クロムＣｒＮをコーティングした場合（プロット「△」：実施例Ｎｏ．１０〜１５）の摩擦係数は、窒化クロムＣｒＮがコーティングしていない場合（プロット「●」および：プロット「○」：実施例Ｎｏ．１〜９）よりも摩擦係数が小さくなることが確認されている。
すなわち、実験例６においては、カーボンブラック添加量が３．０ｗｔ％以下の場合には、ディーゼルエンジンオイルにはＭｏＤＴＣが添加し、且つ、窒化クロムＣｒＮがコーティングされている実施例（プロット「△」：Ｎｏ．１０〜１５）は、窒化クロムＣｒＮがコーティングされておらず、ＭｏＤＴＣも添加されていない実施例（プロット「●」：Ｎｏ．１〜３）や、窒化クロムＣｒＮがコーティングされていないが、ディーゼルエンジンオイルにはＭｏＤＴＣが添加されている実施例（プロット「○」：Ｎｏ．４〜９）に比較して、摩擦係数が小さくなることが確認された。
しかし、発明者による実験では、カーボンブラック添加量が（ディーゼルエンジンオイルに対して）３．０ｗｔ％以下の範囲においては、基材１０に窒化クロムＣｒＮをコーティングした場合（プロット「△」：実施例Ｎｏ．１０〜１５）の摩擦係数は、窒化クロムＣｒＮがコーティングしていない場合（プロット「●」および：プロット「○」：実施例Ｎｏ．１〜９）よりも摩擦係数が小さくなることが確認されている。
すなわち、実験例６においては、カーボンブラック添加量が３．０ｗｔ％以下の場合には、ディーゼルエンジンオイルにはＭｏＤＴＣが添加し、且つ、窒化クロムＣｒＮがコーティングされている実施例（プロット「△」：Ｎｏ．１０〜１５）は、窒化クロムＣｒＮがコーティングされておらず、ＭｏＤＴＣも添加されていない実施例（プロット「●」：Ｎｏ．１〜３）や、窒化クロムＣｒＮがコーティングされていないが、ディーゼルエンジンオイルにはＭｏＤＴＣが添加されている実施例（プロット「○」：Ｎｏ．４〜９）に比較して、摩擦係数が小さくなることが確認された。
〔実験例７〕
実験例６ではディーゼルエンジンオイルにカーボンブラックを添加して「ススが混入した潤滑剤」をシミュレートしている。
それに対して、実験例７ではディーゼルエンジン耐久試験で使用後の潤滑オイルを使用している。すなわち、実験例７は、実際にススが混入したディーゼルエンジンオイルを用いて、ススが混入した影響について実験した。
その他の条件については、実験例７は実験例６と同様である。
実験例６ではディーゼルエンジンオイルにカーボンブラックを添加して「ススが混入した潤滑剤」をシミュレートしている。
それに対して、実験例７ではディーゼルエンジン耐久試験で使用後の潤滑オイルを使用している。すなわち、実験例７は、実際にススが混入したディーゼルエンジンオイルを用いて、ススが混入した影響について実験した。
その他の条件については、実験例７は実験例６と同様である。
実験例７の結果を下表６、図３で示す。ここで、図３は、表６に対応する特性図である。
表６
表６
表６、図３で示す様に、実験例７では、Ｎｏ．１〜１２で表現される実施例について、摩擦係数を測定した。
表５で説明したのと同様に、表６において、「ディスク試験片」における「コーティング」の列（縦の列）において、符号「−」で示す実施例（Ｎｏ．１〜８）では、基材１０に窒化クロムはコーティングしていない。一方、当該列において、符号「ＣｒＮ」で示す実施例（Ｎｏ．９〜１２）では、基材１０に窒化クロムはコーティングしている。
また、「潤滑油」における「摩擦調整剤」の列（縦の列）において、符号「−」で示す実施例（Ｎｏ．１〜４）では、ディーゼルエンジンオイルにＭｏＤＴＣを添加していない。一方、当該列において、符号「ＭｏＤＴＣ」で示す実施例（Ｎｏ．５〜１２）では、ディーゼルエンジンオイルにＭｏＤＴＣを添加している。
表５で説明したのと同様に、表６において、「ディスク試験片」における「コーティング」の列（縦の列）において、符号「−」で示す実施例（Ｎｏ．１〜８）では、基材１０に窒化クロムはコーティングしていない。一方、当該列において、符号「ＣｒＮ」で示す実施例（Ｎｏ．９〜１２）では、基材１０に窒化クロムはコーティングしている。
また、「潤滑油」における「摩擦調整剤」の列（縦の列）において、符号「−」で示す実施例（Ｎｏ．１〜４）では、ディーゼルエンジンオイルにＭｏＤＴＣを添加していない。一方、当該列において、符号「ＭｏＤＴＣ」で示す実施例（Ｎｏ．５〜１２）では、ディーゼルエンジンオイルにＭｏＤＴＣを添加している。
図３において、横軸は、残留炭素増加量を示している。エンジンオイルに関連する物性値として「残留炭素量」があり、いわゆる「新油」の状態では、「残留炭素量」は、添加剤由来１００％である。残留炭素増加量は、いわゆる「新油」の状態（「残留炭素量」が添加剤由来１００％の場合）に比較して、どの程度、「残留炭素量」が増加したかを示す数値である。エンジンオイルが使用されて外部からスス（カーボン）がエンジンオイルに添加されると、その分だけ残留炭素量が増加して、残留炭素増加量が大きくなる。
また図３において、縦軸は、計測された摩擦係数（平均摩擦係数）を示している。
また図３において、縦軸は、計測された摩擦係数（平均摩擦係数）を示している。
図３におけるプロット「●」は、基材１０（Ｄｉｓｃ）とボール２０（Ｂａｌｌ）が共に高炭素クロム軸受鋼（ＳＵＪ２）であり、基材１０には窒化クロムＣｒＮがコーティングされておらず、ディーゼルエンジンオイルにはＭｏＤＴＣが添加されていない実施例（Ｎｏ．１〜４）を示している。
プロット「○」は、基材１０には窒化クロムＣｒＮがコーティングされていないが、ディーゼルエンジンオイルにはＭｏＤＴＣが添加されている実施例（Ｎｏ．５〜８）を示している。
プロット「△」は、基材１０には窒化クロムＣｒＮがコーティングされており、ディーゼルエンジンオイルにはＭｏＤＴＣが添加されている実施例（Ｎｏ．９〜１２）を示している。
プロット「○」は、基材１０には窒化クロムＣｒＮがコーティングされていないが、ディーゼルエンジンオイルにはＭｏＤＴＣが添加されている実施例（Ｎｏ．５〜８）を示している。
プロット「△」は、基材１０には窒化クロムＣｒＮがコーティングされており、ディーゼルエンジンオイルにはＭｏＤＴＣが添加されている実施例（Ｎｏ．９〜１２）を示している。
図３において、残留炭素増加量が０．９３ｗｔ％以上増加している場合、換言すれば、いわゆる「新油」の状態に比較して、「残留炭素量」が０．９３ｗｔ％以上増加している場合には、ＭｏＤＴＣが添加されている場合（プロット「○」）の摩擦係数と、ＭｏＤＴＣが添加されていない場合（プロット「●」）の摩擦係数では大差がないことが分かる。すなわち、残留炭素増加量が０．９３ｗｔ％以上であると、ＭｏＤＴＣの摩擦低減効果が消失する。
また、図３から、基材１０に窒化クロムＣｒＮをコーティングした場合（プロット「△」：実施例Ｎｏ．９〜１２）は、残留炭素増加量が増加しても、基材１０には窒化クロムＣｒＮがコーティングされていない場合（プロット「●」および：プロット「○」：実施例Ｎｏ．１〜８）よりも摩擦係数が小さいことが明らかである。すなわち、窒化クロムＣｒＮをコーティングすれば、使用によりディーゼルエンジンオイル内にススが混入しても、摩擦低減効果が発揮される。
また、図３から、基材１０に窒化クロムＣｒＮをコーティングした場合（プロット「△」：実施例Ｎｏ．９〜１２）は、残留炭素増加量が増加しても、基材１０には窒化クロムＣｒＮがコーティングされていない場合（プロット「●」および：プロット「○」：実施例Ｎｏ．１〜８）よりも摩擦係数が小さいことが明らかである。すなわち、窒化クロムＣｒＮをコーティングすれば、使用によりディーゼルエンジンオイル内にススが混入しても、摩擦低減効果が発揮される。
図３（表６）では、残留炭素増加量、すなわち外部から混入したススの量が、（ディーゼルエンジンオイルに対して）１．５ｗｔ％以下の実験結果のみを示している。
しかし、発明者による実験では、残留炭素増加量が（ディーゼルエンジンオイルに対して）３．０ｗｔ％以下の範囲においては、基材１０に窒化クロムＣｒＮをコーティングした場合（プロット「△」：実施例Ｎｏ．９〜１２）の摩擦係数は、窒化クロムＣｒＮがコーティングしていない場合（プロット「●」および：プロット「○」：実施例Ｎｏ．１〜８）よりも摩擦係数が小さくなることが確認されている。
すなわち、実験例７においては、使用によりディーゼルエンジンオイル内にススが混入しても、残留炭素増加量が（ディーゼルエンジンオイルに対して）３．０ｗｔ％以下の場合においては、ディーゼルエンジンオイルにはＭｏＤＴＣが添加し、且つ、窒化クロムＣｒＮがコーティングされている実施例（プロット「△」：Ｎｏ．９〜１２）は、窒化クロムＣｒＮがコーティングされておらず、ＭｏＤＴＣも添加されていない実施例（プロット「●」：Ｎｏ．１〜４）や、窒化クロムＣｒＮがコーティングされていないが、ディーゼルエンジンオイルにはＭｏＤＴＣが添加されている実施例（プロット「○」：Ｎｏ．５〜８）に比較して、摩擦係数が小さくなることが確認された。
しかし、発明者による実験では、残留炭素増加量が（ディーゼルエンジンオイルに対して）３．０ｗｔ％以下の範囲においては、基材１０に窒化クロムＣｒＮをコーティングした場合（プロット「△」：実施例Ｎｏ．９〜１２）の摩擦係数は、窒化クロムＣｒＮがコーティングしていない場合（プロット「●」および：プロット「○」：実施例Ｎｏ．１〜８）よりも摩擦係数が小さくなることが確認されている。
すなわち、実験例７においては、使用によりディーゼルエンジンオイル内にススが混入しても、残留炭素増加量が（ディーゼルエンジンオイルに対して）３．０ｗｔ％以下の場合においては、ディーゼルエンジンオイルにはＭｏＤＴＣが添加し、且つ、窒化クロムＣｒＮがコーティングされている実施例（プロット「△」：Ｎｏ．９〜１２）は、窒化クロムＣｒＮがコーティングされておらず、ＭｏＤＴＣも添加されていない実施例（プロット「●」：Ｎｏ．１〜４）や、窒化クロムＣｒＮがコーティングされていないが、ディーゼルエンジンオイルにはＭｏＤＴＣが添加されている実施例（プロット「○」：Ｎｏ．５〜８）に比較して、摩擦係数が小さくなることが確認された。
上記実験例５及び実験例６の結果から、通常のディーゼルエンジンオイル（ＶＤＳ−４）に対して、ＭｏＤＴＣをモリブデン含有量として７００ｐｐｍ添加し、基材１０に窒化クロム（ＣｒＮ）をコーティングして、ディーゼルエンジンに添加、混入したススが、ディーゼルエンジンオイルに対して３．０ｗｔ％以下であれば、摩擦係数は低減せず、摩擦低減効果が持続することが確認された。
［実験例７］
実験例２では、ススが含有されていないディーゼルエンジンオイルを潤滑剤として、潤滑条件（ゾンマーフェルド数Ｓの範囲）を実験した。
それに対して、実験例５、実験例６で用いられたディーゼルエンジンオイルを用いて、潤滑条件を種々変化させて（ゾンマーフェルド数Ｓを変化して）、摩擦係数を計測した。
実験例７の他の条件については、実験例５、実験例６と同様である。
実験例７の結果が、図４で示されている。
実験例２では、ススが含有されていないディーゼルエンジンオイルを潤滑剤として、潤滑条件（ゾンマーフェルド数Ｓの範囲）を実験した。
それに対して、実験例５、実験例６で用いられたディーゼルエンジンオイルを用いて、潤滑条件を種々変化させて（ゾンマーフェルド数Ｓを変化して）、摩擦係数を計測した。
実験例７の他の条件については、実験例５、実験例６と同様である。
実験例７の結果が、図４で示されている。
ススの含有量がディーゼルエンジンオイルに対して３．０ｗｔ％以下であれば、図７で示すように、ゾンマーフェルド数Ｓが
０．２×１０−９ｃｍ≦Ｓ≦１．０×１０−９ｃｍ の範囲では、ディーゼルエンジンオイルにはＭｏＤＴＣが添加し、且つ、窒化クロムＣｒＮがコーティングされている実施例（プロット「△」）は、窒化クロムＣｒＮがコーティングされておらず、ＭｏＤＴＣも添加されていない実施例（プロット「●」）や、窒化クロムＣｒＮがコーティングされていないが、ディーゼルエンジンオイルにはＭｏＤＴＣが添加されている実施例（プロット「○」）に比較して、摩擦係数が小さくなることが確認された。
換言すれば、ススが含有されていないディーゼルエンジンオイルを用いた実験例２により確認された潤滑条件（ゾンマーフェルド数Ｓの範囲）であれば、ススの含有量がディーゼルエンジンオイルに対して３．０ｗｔ％以下であれば、ディーゼルエンジンオイルにはＭｏＤＴＣが添加し、且つ、窒化クロムＣｒＮがコーティングされている場合（プロット「△」）に摩擦低減効果が発揮されることが、実験例７で確認された。
０．２×１０−９ｃｍ≦Ｓ≦１．０×１０−９ｃｍ の範囲では、ディーゼルエンジンオイルにはＭｏＤＴＣが添加し、且つ、窒化クロムＣｒＮがコーティングされている実施例（プロット「△」）は、窒化クロムＣｒＮがコーティングされておらず、ＭｏＤＴＣも添加されていない実施例（プロット「●」）や、窒化クロムＣｒＮがコーティングされていないが、ディーゼルエンジンオイルにはＭｏＤＴＣが添加されている実施例（プロット「○」）に比較して、摩擦係数が小さくなることが確認された。
換言すれば、ススが含有されていないディーゼルエンジンオイルを用いた実験例２により確認された潤滑条件（ゾンマーフェルド数Ｓの範囲）であれば、ススの含有量がディーゼルエンジンオイルに対して３．０ｗｔ％以下であれば、ディーゼルエンジンオイルにはＭｏＤＴＣが添加し、且つ、窒化クロムＣｒＮがコーティングされている場合（プロット「△」）に摩擦低減効果が発揮されることが、実験例７で確認された。
上述した実施形態１と、実験例１〜７では、ディスク１０には、ＰＶＤ（物理蒸着）またはＣＶＤ（化学蒸着）によって成膜される窒化膜、例えばクロム（ＣｒＮ）でコーティングしている。
これに対して、本発明に第２実施形態では、ＰＶＤ（物理蒸着）またはＣＶＤ（化学蒸着）によって、ディスク１０に、窒化チタン（ＴｉＮ）をコーティングしている。
第２実施形態のその他の構成及び作用効果は、実施形態１と同様である。
また、第２実施形態について、第１実施形態と同様な実験（実験例１〜実験例７と同様な実験）を行ったが、実験例１〜実験例７と同様な結果を得た。
これに対して、本発明に第２実施形態では、ＰＶＤ（物理蒸着）またはＣＶＤ（化学蒸着）によって、ディスク１０に、窒化チタン（ＴｉＮ）をコーティングしている。
第２実施形態のその他の構成及び作用効果は、実施形態１と同様である。
また、第２実施形態について、第１実施形態と同様な実験（実験例１〜実験例７と同様な実験）を行ったが、実験例１〜実験例７と同様な結果を得た。
本発明の第３実施形態では、ディスク１０に、窒化チタンアルミ（ＴｉＡｌＮ）をコーティングしている。
第３実施形態のその他の構成及び作用効果は、実施形態１と同様である。
第３実施形態についても、第１実施形態と同様な実験（実験例１〜実験例７と同様な実験）を行った。第３実施形態における実験も、実験例１〜実験例７と同様な結果を得た。
第３実施形態のその他の構成及び作用効果は、実施形態１と同様である。
第３実施形態についても、第１実施形態と同様な実験（実験例１〜実験例７と同様な実験）を行った。第３実施形態における実験も、実験例１〜実験例７と同様な結果を得た。
本発明の第４実施形態では、ディスク１０に、窒化チタンカーボン（ＴｉＣＮ）をコーティングしている。
第４実施形態のその他の構成及び作用効果も、実施形態１と同様である。
第３実施形態についても、第１実施形態と同様な実験（実験例１〜実験例７と同様な実験）を行った。第２実施形態および第３実施形態と同様に、第３実施形態における実験も、実験例１〜実験例７と同様な結果を得た。
第４実施形態のその他の構成及び作用効果も、実施形態１と同様である。
第３実施形態についても、第１実施形態と同様な実験（実験例１〜実験例７と同様な実験）を行った。第２実施形態および第３実施形態と同様に、第３実施形態における実験も、実験例１〜実験例７と同様な結果を得た。
上述した実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではない。
例えば、図示の実施形態では、基材１０およびボール２０は、高炭素クロム軸受鋼（ＳＵＪ２）製であった。しかし、発明者の実験によれば、炭素量が０．１５〜０．５５重量％であり、焼入れ、焼戻し処理を施し、浸炭処理を施した鉄鋼材により、ボール２０を構成した場合でも、第１〜第４実施形態と同様な実験結果が得られている。すなわち、高炭素クロム軸受鋼（ＳＵＪ２）に代えて、炭素量が０．１５〜０．５５重量％で、焼入れ、焼戻し、浸炭を施した鉄鋼材料を用いて、基材１０およびボール２０を製造しても良い。
例えば、図示の実施形態では、基材１０およびボール２０は、高炭素クロム軸受鋼（ＳＵＪ２）製であった。しかし、発明者の実験によれば、炭素量が０．１５〜０．５５重量％であり、焼入れ、焼戻し処理を施し、浸炭処理を施した鉄鋼材により、ボール２０を構成した場合でも、第１〜第４実施形態と同様な実験結果が得られている。すなわち、高炭素クロム軸受鋼（ＳＵＪ２）に代えて、炭素量が０．１５〜０．５５重量％で、焼入れ、焼戻し、浸炭を施した鉄鋼材料を用いて、基材１０およびボール２０を製造しても良い。
１０・・・基材
２０・・・ボール
Ｐ・・・荷重
Ｆ・・・摺動方向、摩擦力が作用する方向
２０・・・ボール
Ｐ・・・荷重
Ｆ・・・摺動方向、摩擦力が作用する方向
Claims (2)
- ゾンマーフェルド数の粘度をｋｇ・ｓ／ｃｍ２、速度をｃｍ／ｓ、荷重をｋｇ／ｃｍ２に換算した際に、０．２×１０−９〜１．０×１０−９の範囲内の潤滑条件で用いられ、鋼系材料製の摺動部材の少なくとも一方の摺動面が窒化物により被覆されており、摺動部材間にはディーゼルエンジンオイルに油溶性モリブデン化合物をモリブデン含量として６００〜１０００ｐｐｍ添加した潤滑剤が介在しており、摺動部材の算術平均粗さが２〜６０ｎｍの範囲であり、ディーゼルエンジンオイルに含まれる量が３ｗｔ％以下であることを特徴とする摺動機構。
- 鋼系材料製の摺動部材の少なくとも一方の摺動面に窒化物を被覆し、摺動部材間にディーゼルエンジンオイルに油溶性有機モリブデン化合物をモリブデン含量として６００〜１０００ｐｐｍ添加した潤滑剤を介在させており、摺動部材の算術平均粗さを２〜６０ｎｍにして、粘度をｋｇ・ｓ／ｃｍ２、速度をｃｍ／ｓ、荷重をｋｇ／ｃｍ２に換算した際に、ゾンマーフェルド数が０．２×１０−９〜１．０×１０−９ｃｍの範囲内となる潤滑条件で用い、ディーゼルエンジンオイルに含まれるススの量を３ｗｔ％以下にすることを特徴とする摺動機構の摩擦低減方法。
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2011
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