摺動部材
【課題】良好な初期なじみ性および耐摩耗性を有するなじみ層を提供し、これにより、摺動時におけるなじみ性を向上させることができる摺動部材を提供すること。
【解決手段】アウタークラッチプレート３５の表面（基材２Ａの表面）は、ＤＬＣ膜１５によって被覆されている。ＤＬＣ膜１５上には、直流パルスプラズマＣＶＤ法によるＤＬＣの堆積層であるなじみ層１６が形成されている。なじみ層１６は、Ｎ（窒素）、Ｈ（水素）およびＳｉ（シリコン）を含有している。
【解決手段】アウタークラッチプレート３５の表面（基材２Ａの表面）は、ＤＬＣ膜１５によって被覆されている。ＤＬＣ膜１５上には、直流パルスプラズマＣＶＤ法によるＤＬＣの堆積層であるなじみ層１６が形成されている。なじみ層１６は、Ｎ（窒素）、Ｈ（水素）およびＳｉ（シリコン）を含有している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、表面がＤＬＣ膜で被覆された摺動部材に関する。摺動部材には、たとえば、電磁クラッチのクラッチプレート、軸受の保持器および内外輪の軌道面、ならびにプロペラシャフト（駆動軸）のスプライン部などが含まれる。
【背景技術】
【０００２】
自動車の燃費低減を実現するために、自動車に搭載される摺動部材の摺動抵抗の低減が求められている。そのため、摺動部材の表面を、低摩擦性および耐摩耗性を有するＤＬＣ（Diamond Like Carbon）膜で被覆した構成が知られている。
ＤＬＣ膜は、使用初期におけるなじみ性（以下、「初期なじみ性」という。）が悪いという問題がある。これは、ＤＬＣ膜の表面が平滑化しにくく、また、ＤＬＣ膜が潤滑性に優れるものに変化しにくいことが原因と考えられる。ＤＬＣ膜の初期なじみ性が悪ければ、摩擦初期に当該膜の剥離のおそれがあり、また、摩擦初期において相手部材への攻撃により相手部材に材料破壊を生じさせるおそれがある。
【０００３】
ＤＬＣ膜の初期なじみ性を改良するために、良好な初期なじみ性を有するなじみ膜をＤＬＣ膜の表面上に形成する構成が種々提案されている。このなじみ膜に関する先行技術として、たとえば、特許文献１および２で提案されている構成を挙げることができる。
特許文献１では、ＤＬＣ膜の表面上にグラファイト層を形成する構成が提案されている。
【０００４】
特許文献２は、ＤＬＣ膜の表面上に、Ｓｉを５０〜７０ｗｔ％の比率で含有するＤＬＣ膜を形成する構成が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１６２０９９号公報
【特許文献２】特開２００３−１４１２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、特許文献１で提案されているなじみ層は柔らかい。そのため、摺動部材の表面層に要求されている耐摩耗性を満たさないおそれがある。特許文献２は、Ｓｉ-Ｃ系のため、潤滑条件などの過酷な条件下では、割れを起こすおそれがある。
そこで、本発明は、良好な初期なじみ性および耐摩耗性を有するなじみ層を提供し、これにより、摺動初期におけるなじみ性を向上させることができる摺動部材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、表面（３１）の少なくとも一部がＤＬＣ（「Diamond Like Carbon」）膜（１５）によって覆われた摺動部材（３５）であって、前記ＤＬＣ膜の表面上には、直流パルスプラズマＣＶＤ法（Direct Pulse Current Plasma Chemical Vapor Deposition）によるＤＬＣの堆積層であるなじみ層（１６）が形成されている、摺動部材である。
【０００８】
なお、括弧内の数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表す。以下、この項において同じ。
この構成によれば、直流パルスプラズマＣＶＤ法によるＤＬＣの堆積層であるなじみ層が、ＤＬＣ膜の表面に形成される。直流パルスプラズマＣＶＤ法により形成されるＤＬＣの堆積層の表面は滑らかであり、ほとんど凹凸がない。このため、なじみ層は、耐摩耗性だけでなく、良好な初期なじみ性を有している。これにより、摺動部材の摺動時におけるなじみ性を向上させることができる。
【０００９】
また、前記なじみ層は、Ｎ（窒素）、Ｈ（水素）およびＳｉ（シリコン）を含有していてもよい（請求項２）。Ｎ、ＨおよびＳｉの含有によりなじみ層の硬度を調整することができ、ＤＬＣの初期なじみ性が向上する。これにより、なじみ層の初期なじみ性がより一層向上する。
前記なじみ層には、炭素間結合（アモルファス結合）として、sp２結合（グラファイト結合）がsp３結合（ダイヤモンド結合）よりも多い割合で含まれていてもよい（請求項３）。ＤＬＣに含まれる炭素間結合として、sp３結合と、そのsp３結合よりも結合力が弱いsp２結合とがある。sp３結合よりもsp２結合がＤＬＣに多い割合で含まれると、そのＤＬＣは、比較的柔らかく初期なじみ性も良好である。したがって、なじみ層にsp３結合よりもsp２結合が多い割合で含まれることにより、なじみ層の初期なじみ性がより一層良好になる。
【００１０】
また、前記なじみ層が、３０ｗｔ％以上５０ｗｔ％未満の比率でＳｉを含有していてもよい（請求項４）。Ｓｉを極めて高い比率（たとえば５０ｗｔ％以上）で含有するＤＬＣは、その初期なじみ性が高くなるが、直流パルスプラズマＣＶＤ法によるＤＬＣの堆積層の初期なじみ性が良好であるので、なじみ層へのＳｉの含有比率は３０ｗｔ％以上５０ｗｔ％未満の範囲にすればよく、また、Ｓｉの含有比率をこの範囲に止めることで、なじみ層の耐摩耗性の低下を防止または抑制することができる。
【００１１】
また、前記ＤＬＣ膜が、直流プラズマＣＶＤ法（Direct Current Plasma Chemical Vapor Deposition）によるＤＬＣの堆積層であってもよい（請求項５）。この場合、ＤＬＣ膜およびなじみ層の双方を、共通のＣＶＤ装置を用いて形成することもできる。したがって、摺動部材（基材）を途中で大気中に戻す必要がないので、摺動部材へのＤＬＣ膜およびなじみ層の形成を、効率良く行うことができる。また、密着力が低下することもない。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態にかかるアウタークラッチプレートが組み込まれた駆動力伝達装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】図１に示す摩擦クラッチの断面図である。
【図３】図２に示すＤＬＣ膜の拡大断面図である。
【図４】ＤＬＣ膜およびなじみ層の作成に用いられる装置の構成を説明するための模式的な断面図である。
【図５】他の実施形態にかかるアウタークラッチプレートの表面の拡大断面図である。
【図６】さらに他の実施形態にかかるアウタークラッチプレートの表面の拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下には、図面を参照して、この発明の実施形態について具体的に説明する。
図１は、本発明の一実施形態にかかるアウタークラッチプレート（摺動部材）３５が組み込まれた駆動力伝達装置１の概略構成を示す断面図である。駆動力伝達装置１は、たとえば四輪駆動車に搭載されており、プロペラシャフト（図示しない）側から与えられる駆動力を、ピニオンシャフト（図示しない）に伝達するためのものである。駆動力伝達装置１は、入力ケーシング２、出力軸３、パイロットクラッチ機構部４、カム機構部５およびメインクラッチ機構部７を備えている。入力ケーシング２はプロペラシャフト（図示しない）に連結されており、出力軸３はピニオンシャフト（図示しない）に連結されている。
【００１４】
入力ケーシング２は有底円筒状をなしている。入力ケーシング２の後部（図１に示す右側）の開口は、リヤケーシング６によって覆われている。入力ケーシング２には、パイロットクラッチ機構部４、カム機構部５およびメインクラッチ機構部７が収容されている。メインクラッチ機構部７は、湿式多板式のクラッチ機構からなるものである。メインクラッチ機構部７では、多数枚のインナークラッチプレート８およびアウタークラッチプレート９が交互に配置されている。
【００１５】
出力軸３は、リヤケーシング６の中央部を貫通し、入力ケーシング２の内部を挿通している。出力軸３は、入力ケーシング２およびリヤケーシング６に対して回転可能に設けられている。
パイロットクラッチ機構部４は、電磁コイル１０、摩擦クラッチ１１およびアーマチャ１２を備えている。アーマチャ１２は、円環状をなしており、入力ケーシング２の内周に沿って配置されている。アーマチャ１２は、入力ケーシング２にスプライン嵌合されており、これにより、入力ケーシング２に対する軸方向への移動が許容されている。アーマチャ１２は、摩擦クラッチ１１の一方側に対向して配置されている。摩擦クラッチ１１は、鉄製の２枚のアウタークラッチプレート３５と、この２枚のアウタークラッチプレート３５に挟まれた１枚のインナークラッチプレート３６とを備えている。
【００１６】
カム機構部５は、第１カム部材１７および第２カム部材１８を備えている。第１カム部材１７および第２カム部材１８は、互いに対向するように配置されている。第１カム部材１７は、出力軸３に対して回転可能に設けられている。第２カム部材１８は、出力軸３にスプライン嵌合されており、出力軸３と一体回転可能に設けられている。また、第２カム部材１８は、出力軸３に対する軸方向への移動が許容されている。第１および第２カム部材１７，１８の対向面には、周方向にのびるカム溝が間隔をあけて複数形成されている。第１カム部材１７と第２カム部材１８との間には、ボール状のカムフォロア１９がカム溝に嵌った状態で介在している。カム溝は、周方向中央部から両端部へ向かうにつれて浅くなっている。
【００１７】
アウタークラッチプレート３５およびインナークラッチプレート３６は、円環板状をなしている。２枚のアウタークラッチプレート３５の間にインナークラッチプレート３６が配置されている。アウタークラッチプレート３５とインナークラッチプレート３６とは、互いに接離可能に設けられている。インナークラッチプレート３６とアウタークラッチプレート３５とが互いに当接するときは、インナークラッチプレート３６とアウタークラッチプレート３５とが摩擦接触する。また、インナークラッチプレート３６とアウタークラッチプレート３５とが互いに離間した状態にあるときは、両者は接触しない。インナークラッチプレート３６は、第１カム部材１７の外周にスプライン嵌合されており、これにより、第１カム部材１７に対する軸方向への移動が許容されている。アウタークラッチプレート３５は、入力ケーシング２の内周にスプライン嵌合されており、入力ケーシング２に対する軸方向への移動が許容されている。
【００１８】
入力ケーシング２およびリヤケーシング６によって形成された収容室内には、潤滑油が充填されている。この潤滑油によって、パイロットクラッチ機構部４の各クラッチプレート３５，３６およびメインクラッチ機構部７の各クラッチプレート８，９が潤滑される。
電磁コイル１０に通電されていない状態では、パイロットクラッチ機構部４は非作動状態にある。そのため、メインクラッチ機構部７は非作動状態にある。このため、入力ケーシング２に入力された回転トルクは、出力軸３には伝達されず、車両は二輪駆動の駆動モードとなる。
【００１９】
電磁コイル１０に通電された状態では、アーマチャ１２が、電磁コイル１０の吸引により電磁コイル１０に向けて移動し、そのため、アーマチャ１２が摩擦クラッチ１１と摩擦係合するようになる。アーマチャ１２と摩擦クラッチ１１とが摩擦係合することにより、第１カム部材１７と入力ケーシング２側とが連結される。これにより、第１カム部材１７は、入力ケーシング２の回転に伴い回転し、第２カム部材１８に対して相対回転する。そして、カムフォロア１９がカム溝の浅い箇所にのりあげることにより、第２カム部材１８がメインクラッチ機構部７側へ移動する。これにより、アウタークラッチプレート９とインナークラッチプレート８とが摩擦係合し、入力ケーシング２と出力軸３とが連結されて、入力ケーシング２に入力された回転トルクは、出力軸３に伝達される。このため、車両は四輪駆動の駆動モードになる。
【００２０】
また、電磁コイル１０への電流量を変化させることにより、アーマチャ１２に発生する吸引力が、電流量に比例して変化する。これが、カム機構部５によって軸方向に力に変換されて、電流量に比例した摩擦トルクが発生する。
図２は、摩擦クラッチ１１の断面図である。
アウタークラッチプレート３５およびインナークラッチプレート３６は、工具鋼（たとえばＳＫＨ５１）を用いて形成されている。アウタークラッチプレート３５におけるインナークラッチプレート３６と対向する第１対向面（表面）３１には、クラッチプレート３５，３６間に残存した潤滑油を受け入れるためのメッシュ状（網目状）の潤滑油溝２３が形成されている。第１対向面３１は、ＤＬＣ膜１５で被覆されている。
【００２１】
また、インナークラッチプレート３６におけるアウタークラッチプレート３５と対向する第２対向面３２の全域には、微小幅の多数の溝２５が、微小の間隔を隔てて配列されている。図２では、理解し易いように溝２５を誇張して図示してあるが、溝２５の幅やそのピッチは、たとえば数μｍ程度に設定されている。第２対向面３２は、アウタークラッチプレート３５と摺動する第２摺動面として機能している。
【００２２】
図３は、図２に示すＤＬＣ膜１５の拡大断面図である。
ＤＬＣ膜１５は、アウタークラッチプレート３５における基材２Ａの表面上に形成されている。ＤＬＣ膜１５は直流プラズマＣＶＤ法によるＤＬＣの堆積層によって構成されている。ＤＬＣ膜１５の厚みは、たとえば１．０〜６．０μｍである。ＤＬＣ膜１５の表面上にはなじみ層１６が形成されている。この実施形態では、なじみ層１６は、ＤＬＣ膜１５の全域を被覆し、ＤＬＣ膜１５の表面膜として機能する。
【００２３】
なじみ層１６は、直流パルスプラズマＣＶＤ法によるＤＬＣの堆積層によって構成されている。なじみ層１６はＤＬＣだけでもよいが、Ｓｉ、ＨおよびＮを含有させた構成とすることもできる。この場合、なじみ層１６へのＳｉ含有比率は１．０〜２０．０ｗｔ％であり、Ｈの含有比率は１５．０〜４５．０ｗｔ％、Ｎの含有比率は１．０〜５．０ｗｔ％とすることが可能である。
【００２４】
なじみ層１６の厚みは、たとえば５０〜１５０ｎｍであり、なじみ層１６のナノインデンテーション硬さは、１０〜２０ＧＰａ程度である。
直流パルスプラズマＣＶＤ法により形成されるＤＬＣの堆積層の表面は滑らかであり、ほとんど凹凸がない。この滑らかなＤＬＣの堆積層によってなじみ層１６が構成されるので、なじみ層１６は、耐摩耗性だけでなく、良好な初期なじみ性をも有している。すなわち、動摩擦係数と静摩擦係数との差が小さい。これにより、アウタークラッチプレート３５の摺動時におけるなじみ性を向上させることができる。
【００２５】
また、なじみ層１６が、Ｎ（窒素）原子、Ｈ（水素）原子およびＳｉ（シリコン）原子を含有している。具体的には、なじみ層１６には、Ｃ原子の間のアモルファス結合の他、Ｃ−Ｓｉ結合、Ｃ−Ｈ結合、Ｃ−Ｎ結合、Ｓｉ−Ｈ結合、Ｓｉ−Ｎ結合およびＣ−Ｓｉ−Ｎ結合などの結合が含まれる。Ｎ、ＨおよびＳｉの含有によりＤＬＣの初期なじみ性が向上する。これにより、なじみ層１６の初期なじみ性がより一層向上する。なお、なじみ層１６にＡｒ（アルゴン）原子が含まれていてもよい。
【００２６】
ＤＬＣ膜１５およびなじみ層１６の双方は、共通の装置４０を用いて形成される。
図４は、ＤＬＣ膜１５の形成に用いられる装置４０の構成を示す模式的な断面図である。この装置４０を用いて、直流プラズマＣＶＤ法によりＤＬＣ膜１５を作成することができる。また、この装置４０を用いて、直流パルスプラズマＣＶＤ法によりなじみ層１６を作成することができる。
【００２７】
この装置４０は、隔壁４１で取り囲まれた処理室４２を備えている。この隔壁４１は、ステンレス鋼などの導電材料を用いて形成されている。処理室４２内には、処理対象となる基材２Ａ（アウタークラッチプレート３５）を支持するための基台４３が収容されている。基台４３は、水平姿勢をなす支持プレート３８と、鉛直方向に延び、支持プレート３８を支持する支持軸４４とを備えている。この実施形態では、基台４３として、支持プレート３８が上下方向に３つ並んで配置された３段式のものが採用されている。
【００２８】
また、基台４３は、鋼などの導電材料を用いて形成されている。基台４３には、直流のパルス電源（直流パルス電源）４６が電気的に接続されている。パルス電源４６からは、負極性のパルス電圧が出力されるようになっている。また、基台４３には、直流電源５８が電気的に接続されている。直流電源５８からは、負極性の直流電圧が出力されるようになっている。
【００２９】
処理室４２の隔壁４１は、アース接続されている。隔壁４１および基台４３は、絶縁部３９によって絶縁されている。そのため、隔壁４１はアース電位に保たれている。
基台４３とパルス電源４６および直流電源５８との間には、切換え器５９が配置されている。切換え器５９は、基台４３の電気的な接続先を、パルス電源４６と直流電源５８との間で切り換えるためのものである。
【００３０】
基台４３がパルス電源４６と電気的に接続された状態で、パルス電源４６がオンされると、基台４３にパルス電源４６からの負極性の電圧が印加される。そして、基台４３に支持された処理対象となるアウタークラッチプレート３５にパルス電圧が印加される。
また、切換え器５９によって、基台４３と直流電源５８とが電気的に接続された状態で、直流電源５８がオンされると、基台４３に直流電源５８からの負極性の電圧が印加される。そして、基台４３に支持された処理対象となるアウタークラッチプレート３５に直流電圧が印加される。
【００３１】
原料ガス導入管４７は、処理室４２内における基台４３の上方を、水平方向に延びている。原料ガス導入管４７の基台４３に対向する部分には、原料ガス導入管４７の長手方向に沿って配列された多数の吐出孔４８が形成されている。原料ガス導入管４７には、原料ガスとして、メタンガス（ＣＨ４）やアセチレン（Ｃ２Ｈ２）、ベンゼン（Ｃ６Ｈ６）などの炭化水素系のガスが供給されるようになっている。
【００３２】
処理室４２の隔壁４１には、処理室４２内の雰囲気を排気するための第１排気管５１が接続されている。この第１排気管５１の先端は、排気設備（図示しない）に接続されている。第１排気管５１の途中部には、第１調節バルブ５２および第１ポンプ５３が、処理室４２側からこの順で介装されている。第１調節バルブ５２は、開度を調節して、処理室４２内の処理圧を調整するためのものである。第１ポンプ５３として、たとえば、ロータリポンプなどが採用されている。
【００３３】
処理室４２の隔壁４１には、処理室４２内の雰囲気を排気するための第２排気管５４が接続されている。この第２排気管５４の先端は、第１排気管５１の途中部、より詳しくは第１ポンプ５３と第１調節バルブ５２との間に接続されている。第２排気管５４の途中部には、第２調節バルブ５５および第２ポンプ５６が、処理室４２側からこの順で介装されている。第２調節バルブ５５は、開度を調節して、処理室４２内の処理圧を調整するためのものである。第２ポンプ５６としては、たとえばターボ分子ポンプが採用されている。
【００３４】
次に、ＤＬＣ膜１５およびなじみ層１６を形成する方法について説明する。以下、アウタークラッチプレート３５の基材２Ａの表面が、アウタークラッチプレート３５の第１対向面３１である。基材２Ａの表面に、直流プラズマＣＶＤ法によりＤＬＣ膜１５が形成される。
まず、処理対象の基材２Ａが、処理室４２内に搬入されて、支持プレート３８上に載置される（基台４３に支持される）。基材２Ａの処理室４２への収容後、処理室４２内が密閉される。処理室４２が密閉された後、処理室４２内が減圧される。具体的には、第１ポンプ５３のみが駆動されて、処理室４２内が粗引きされる。第１ポンプ５３の駆動開始後しばらくした後、第２ポンプ５６も駆動される。その後、第２ポンプ５６の駆動が停止されて、第１ポンプ５３だけで処理室４２内が減圧される。
【００３５】
処理室４２内の減圧後、原料ガス導入管４７からの原料ガスが吐出孔４８を介して処理室４２内に導入開始される。また、第１調節バルブ５２によって、第１排気管５１の開度が調節されることにより、処理室４２内が所定の処理圧（たとえば１００Ｐａ）まで減圧され、その減圧状態が維持される。
次いで、直流電源５８がオンされて、基台４３に負極性の直流電圧が印加される。これにより、アース電位に保たれている隔壁４１と基台４３（基材２Ａ）との間に電位差が生じ、処理室４２内でプラズマが発生する。処理室４２内にプラズマが発生することにより、処理室４２内の原料ガスがプラズマ化して、処理室４２内に、主としてＣイオンおよびＨイオンが浮遊するようになる。そして、処理室４２内で生じる化学反応により、ＤＬＣが基材２Ａの表面上に堆積し、堆積層をなすようになる。これにより、基材２Ａの表面上にＤＬＣ膜１５が形成される。直流電源５８のオンから予め定める処理時間（たとえば、３０分間）が経過すると、直流電源５８がオフされて、処理室４２内における放電が終了する。
【００３６】
次いで、ＤＬＣ膜１５上に、直流パルスプラズマＣＶＤ法によりなじみ層１６が堆積される。具体的には、切換え器５９によって基台４３の電気的な接続先が、直流電源５８からパルス電源４６に切り換えられる。
その後、パルス電源４６がオンされて、基台４３に負極性のパルス電圧が印加される。これにより、アース電位に保たれている隔壁４１と基台４３（基材２Ａ）との間に電位差が生じ、処理室４２内でプラズマが発生する。処理室４２内にプラズマが発生することにより、処理室４２内の原料ガスがプラズマ化して、処理室４２内に、原料ガスから生成されるイオン・ラジカル（主としてＣイオンおよびＨイオン）が浮遊するようになる。そして、処理室４２内で生じる化学反応により、Ｓｉを含有するＤＬＣが基材２Ａの表面上に堆積し、堆積層をなすようになる。これにより、ＤＬＣ膜１５の表面上にＤＬＣの堆積層からなるなじみ膜１６が形成される。パルス電源４６のオンから予め定める処理時間（たとえば、１５分間）が経過すると、パルス電源４６がオフされて、処理室４２内における放電が終了する。そして、減圧下で常温まで冷却された後、基材２Ａが処理室４２内から搬出される。これにより、アウタークラッチプレート３５の第１対向面３１にＤＬＣ膜１５が形成され、ＤＬＣ膜１５上になじみ層１６が形成される。
【００３７】
また、直流プラズマＣＶＤ法によるＤＬＣ膜１５と、直流パルスプラズマＣＶＤ法によるなじみ層１６とを共通の処理室４２内で形成することができるので、ＤＬＣ膜１５の形成終了後、基材２Ａを処理室４２の外に搬出させる必要がない。このため、基材２ＡへのＤＬＣ膜１５およびなじみ層１６の形成を、効率良く行うことができる。
なお、この実施形態では、アウタークラッチプレート３５のＤＬＣ膜１５およびなじみ層１６が形成されるべき部分のみを露出させておき、他の部分をマスクで覆えば、マスクで覆われた部分には、ＤＬＣ膜１５およびなじみ層１６は形成されない。
【００３８】
図５は、この発明の他の実施形態にかかるアウタークラッチプレート（摺動部材）３５の表面の拡大断面図である。この図５が図３と相違する点は、なじみ層１６に代えて、なじみ層１６Ａを形成した点にある。
なじみ層１６Ａは、直流パルスプラズマＣＶＤ法によるＤＬＣの堆積層によって構成されている。なじみ層１６Ａの厚みは、たとえば５０〜１５０ｎｍであり、なじみ層１６Ａのナノインデンテーション硬さは、１０〜２０ＧＰａ程度である。
【００３９】
なじみ層１６Ａには、炭素間結合として、sp２結合がsp３結合よりも多い割合で含まれている。ＤＬＣに含まれる炭素間結合として、sp３結合と、そのsp３結合よりも結合力が弱いsp２結合とがある。このため、sp３結合よりもsp２結合が多い割合で含まれるＤＬＣは比較的柔らかく、初期なじみ性はより一層良好である。したがって、なじみ層１６Ａにsp３結合よりもsp２結合が多い割合で含まれることにより、なじみ層１６Ａがより一層良好な初期なじみ性を有する。
【００４０】
このなじみ層１６Ａの堆積は、図４に示す装置４０を用いて行なわれる。このなじみ層１６Ａの堆積の際の原料ガス（炭酸水素系の原料ガス）として、ベンゼン蒸気（Ｃ６Ｈ６）やトルエン蒸気（Ｃ７Ｈ８（Ｃ６Ｈ５ＣＨ３））を用いることができる。ベンゼン環の分子構造を有するベンゼン蒸気やトルエン蒸気を原料ガスとすることにより、なじみ層１６Ａに、sp２結合がsp３結合よりも多い割合で含ませることができる。
【００４１】
図６は、この発明のさらに他の実施形態にかかるアウタークラッチプレート（摺動部材）３５の表面の拡大断面図である。この図６が図３と相違する点は、なじみ層１６に代えて、なじみ層１６Ｂを形成した点にある。
なじみ層１６Ｂは、直流パルスプラズマＣＶＤ法によるＤＬＣの堆積層によって構成されている。なじみ層１６Ｂの厚みは、たとえば５０〜１５０ｎｍであり、なじみ層１６Ｂのナノインデンテーション硬さは、１０〜２０ＧＰａ程度である。
【００４２】
なじみ層１６Ｂは、３０ｗｔ％以上５０ｗｔ％未満の比率でＳｉを含有している。Ｓｉを高い比率で含有するＤＬＣは、その初期なじみ性が高い。これにより、なじみ層１６Ｂが、より一層良好な初期なじみ性を有するようになる。
このなじみ層１６Ｂの堆積は、図４に示す装置４０を用いて行なわれる。このなじみ層１６Ｂの堆積の際には、原料ガスとして、炭酸水素系のガスに加えて、テトラメチルシランガス（（Ｓｉ（ＣＨ３）４）。以下、「ＴＭＳ」という。）やジメチルシロキサンなどのＳｉを含有するガスを採用する必要がある。
【００４３】
以上、この発明の３つの実施形態について説明したが、この発明は他の形態で実施することもできる。
基材２Ａの表面上に直接ＤＬＣ膜１５が形成されずに、基材２Ａの表面とＤＬＣ膜１５との間に中間層（たとえば、ＳｉＮおよびＣｒＮなどの窒化膜、Ｃｒ、ＴｉならびにＳｉＣ）が配置された構成であってもよい。
【００４４】
ＤＬＣ膜１５がアウタークラッチプレート３５の表面上に形成された構成について説明したが、ＤＬＣ膜１５がインナークラッチプレート３６の表面上に形成される構成であってもよい。
また、前述の実施形態では、摩擦クラッチ１１のクラッチプレート３５，３６の一方の表面にＤＬＣ膜１５が形成される場合を例に挙げて説明したが、ＤＬＣ膜１５は、ステアリング装置のウォームの歯面、軸受の内外輪の軌道面または保持器、およびプロペラシャフト（駆動軸）の雄スプライン部および／または雌スプライン部の表面に形成することができる。
【００４５】
また、ＤＬＣ膜１５がＳｉを含有しない構成を例に挙げて説明したが、ＤＬＣ膜１５が０〜５０ｗｔ％の比率でＳｉを含有する構成であってもよい。この場合、ＤＬＣ膜１５の堆積の際には、原料ガスとして、炭酸水素系のガスに加えて、テトラメチルシランガス（（Ｓｉ（ＣＨ３）４）。以下、「ＴＭＳ」という。）やジメチルシロキサンなどのＳｉを含有するガスを採用する必要がある。
【００４６】
さらに、ＤＬＣ膜１５が、Ｓｉに代えて他の金属（たとえばＣｒ、Ｔｉなど）を含有するものであってもよい。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【符号の説明】
【００４７】
２Ａ…基材、１５…ＤＬＣ膜、１６…なじみ層、３５…アウタークラッチプレート（摺動部材）
【技術分野】
【０００１】
この発明は、表面がＤＬＣ膜で被覆された摺動部材に関する。摺動部材には、たとえば、電磁クラッチのクラッチプレート、軸受の保持器および内外輪の軌道面、ならびにプロペラシャフト（駆動軸）のスプライン部などが含まれる。
【背景技術】
【０００２】
自動車の燃費低減を実現するために、自動車に搭載される摺動部材の摺動抵抗の低減が求められている。そのため、摺動部材の表面を、低摩擦性および耐摩耗性を有するＤＬＣ（Diamond Like Carbon）膜で被覆した構成が知られている。
ＤＬＣ膜は、使用初期におけるなじみ性（以下、「初期なじみ性」という。）が悪いという問題がある。これは、ＤＬＣ膜の表面が平滑化しにくく、また、ＤＬＣ膜が潤滑性に優れるものに変化しにくいことが原因と考えられる。ＤＬＣ膜の初期なじみ性が悪ければ、摩擦初期に当該膜の剥離のおそれがあり、また、摩擦初期において相手部材への攻撃により相手部材に材料破壊を生じさせるおそれがある。
【０００３】
ＤＬＣ膜の初期なじみ性を改良するために、良好な初期なじみ性を有するなじみ膜をＤＬＣ膜の表面上に形成する構成が種々提案されている。このなじみ膜に関する先行技術として、たとえば、特許文献１および２で提案されている構成を挙げることができる。
特許文献１では、ＤＬＣ膜の表面上にグラファイト層を形成する構成が提案されている。
【０００４】
特許文献２は、ＤＬＣ膜の表面上に、Ｓｉを５０〜７０ｗｔ％の比率で含有するＤＬＣ膜を形成する構成が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１６２０９９号公報
【特許文献２】特開２００３−１４１２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、特許文献１で提案されているなじみ層は柔らかい。そのため、摺動部材の表面層に要求されている耐摩耗性を満たさないおそれがある。特許文献２は、Ｓｉ-Ｃ系のため、潤滑条件などの過酷な条件下では、割れを起こすおそれがある。
そこで、本発明は、良好な初期なじみ性および耐摩耗性を有するなじみ層を提供し、これにより、摺動初期におけるなじみ性を向上させることができる摺動部材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、表面（３１）の少なくとも一部がＤＬＣ（「Diamond Like Carbon」）膜（１５）によって覆われた摺動部材（３５）であって、前記ＤＬＣ膜の表面上には、直流パルスプラズマＣＶＤ法（Direct Pulse Current Plasma Chemical Vapor Deposition）によるＤＬＣの堆積層であるなじみ層（１６）が形成されている、摺動部材である。
【０００８】
なお、括弧内の数字は、後述の実施形態における対応構成要素等を表す。以下、この項において同じ。
この構成によれば、直流パルスプラズマＣＶＤ法によるＤＬＣの堆積層であるなじみ層が、ＤＬＣ膜の表面に形成される。直流パルスプラズマＣＶＤ法により形成されるＤＬＣの堆積層の表面は滑らかであり、ほとんど凹凸がない。このため、なじみ層は、耐摩耗性だけでなく、良好な初期なじみ性を有している。これにより、摺動部材の摺動時におけるなじみ性を向上させることができる。
【０００９】
また、前記なじみ層は、Ｎ（窒素）、Ｈ（水素）およびＳｉ（シリコン）を含有していてもよい（請求項２）。Ｎ、ＨおよびＳｉの含有によりなじみ層の硬度を調整することができ、ＤＬＣの初期なじみ性が向上する。これにより、なじみ層の初期なじみ性がより一層向上する。
前記なじみ層には、炭素間結合（アモルファス結合）として、sp２結合（グラファイト結合）がsp３結合（ダイヤモンド結合）よりも多い割合で含まれていてもよい（請求項３）。ＤＬＣに含まれる炭素間結合として、sp３結合と、そのsp３結合よりも結合力が弱いsp２結合とがある。sp３結合よりもsp２結合がＤＬＣに多い割合で含まれると、そのＤＬＣは、比較的柔らかく初期なじみ性も良好である。したがって、なじみ層にsp３結合よりもsp２結合が多い割合で含まれることにより、なじみ層の初期なじみ性がより一層良好になる。
【００１０】
また、前記なじみ層が、３０ｗｔ％以上５０ｗｔ％未満の比率でＳｉを含有していてもよい（請求項４）。Ｓｉを極めて高い比率（たとえば５０ｗｔ％以上）で含有するＤＬＣは、その初期なじみ性が高くなるが、直流パルスプラズマＣＶＤ法によるＤＬＣの堆積層の初期なじみ性が良好であるので、なじみ層へのＳｉの含有比率は３０ｗｔ％以上５０ｗｔ％未満の範囲にすればよく、また、Ｓｉの含有比率をこの範囲に止めることで、なじみ層の耐摩耗性の低下を防止または抑制することができる。
【００１１】
また、前記ＤＬＣ膜が、直流プラズマＣＶＤ法（Direct Current Plasma Chemical Vapor Deposition）によるＤＬＣの堆積層であってもよい（請求項５）。この場合、ＤＬＣ膜およびなじみ層の双方を、共通のＣＶＤ装置を用いて形成することもできる。したがって、摺動部材（基材）を途中で大気中に戻す必要がないので、摺動部材へのＤＬＣ膜およびなじみ層の形成を、効率良く行うことができる。また、密着力が低下することもない。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態にかかるアウタークラッチプレートが組み込まれた駆動力伝達装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】図１に示す摩擦クラッチの断面図である。
【図３】図２に示すＤＬＣ膜の拡大断面図である。
【図４】ＤＬＣ膜およびなじみ層の作成に用いられる装置の構成を説明するための模式的な断面図である。
【図５】他の実施形態にかかるアウタークラッチプレートの表面の拡大断面図である。
【図６】さらに他の実施形態にかかるアウタークラッチプレートの表面の拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下には、図面を参照して、この発明の実施形態について具体的に説明する。
図１は、本発明の一実施形態にかかるアウタークラッチプレート（摺動部材）３５が組み込まれた駆動力伝達装置１の概略構成を示す断面図である。駆動力伝達装置１は、たとえば四輪駆動車に搭載されており、プロペラシャフト（図示しない）側から与えられる駆動力を、ピニオンシャフト（図示しない）に伝達するためのものである。駆動力伝達装置１は、入力ケーシング２、出力軸３、パイロットクラッチ機構部４、カム機構部５およびメインクラッチ機構部７を備えている。入力ケーシング２はプロペラシャフト（図示しない）に連結されており、出力軸３はピニオンシャフト（図示しない）に連結されている。
【００１４】
入力ケーシング２は有底円筒状をなしている。入力ケーシング２の後部（図１に示す右側）の開口は、リヤケーシング６によって覆われている。入力ケーシング２には、パイロットクラッチ機構部４、カム機構部５およびメインクラッチ機構部７が収容されている。メインクラッチ機構部７は、湿式多板式のクラッチ機構からなるものである。メインクラッチ機構部７では、多数枚のインナークラッチプレート８およびアウタークラッチプレート９が交互に配置されている。
【００１５】
出力軸３は、リヤケーシング６の中央部を貫通し、入力ケーシング２の内部を挿通している。出力軸３は、入力ケーシング２およびリヤケーシング６に対して回転可能に設けられている。
パイロットクラッチ機構部４は、電磁コイル１０、摩擦クラッチ１１およびアーマチャ１２を備えている。アーマチャ１２は、円環状をなしており、入力ケーシング２の内周に沿って配置されている。アーマチャ１２は、入力ケーシング２にスプライン嵌合されており、これにより、入力ケーシング２に対する軸方向への移動が許容されている。アーマチャ１２は、摩擦クラッチ１１の一方側に対向して配置されている。摩擦クラッチ１１は、鉄製の２枚のアウタークラッチプレート３５と、この２枚のアウタークラッチプレート３５に挟まれた１枚のインナークラッチプレート３６とを備えている。
【００１６】
カム機構部５は、第１カム部材１７および第２カム部材１８を備えている。第１カム部材１７および第２カム部材１８は、互いに対向するように配置されている。第１カム部材１７は、出力軸３に対して回転可能に設けられている。第２カム部材１８は、出力軸３にスプライン嵌合されており、出力軸３と一体回転可能に設けられている。また、第２カム部材１８は、出力軸３に対する軸方向への移動が許容されている。第１および第２カム部材１７，１８の対向面には、周方向にのびるカム溝が間隔をあけて複数形成されている。第１カム部材１７と第２カム部材１８との間には、ボール状のカムフォロア１９がカム溝に嵌った状態で介在している。カム溝は、周方向中央部から両端部へ向かうにつれて浅くなっている。
【００１７】
アウタークラッチプレート３５およびインナークラッチプレート３６は、円環板状をなしている。２枚のアウタークラッチプレート３５の間にインナークラッチプレート３６が配置されている。アウタークラッチプレート３５とインナークラッチプレート３６とは、互いに接離可能に設けられている。インナークラッチプレート３６とアウタークラッチプレート３５とが互いに当接するときは、インナークラッチプレート３６とアウタークラッチプレート３５とが摩擦接触する。また、インナークラッチプレート３６とアウタークラッチプレート３５とが互いに離間した状態にあるときは、両者は接触しない。インナークラッチプレート３６は、第１カム部材１７の外周にスプライン嵌合されており、これにより、第１カム部材１７に対する軸方向への移動が許容されている。アウタークラッチプレート３５は、入力ケーシング２の内周にスプライン嵌合されており、入力ケーシング２に対する軸方向への移動が許容されている。
【００１８】
入力ケーシング２およびリヤケーシング６によって形成された収容室内には、潤滑油が充填されている。この潤滑油によって、パイロットクラッチ機構部４の各クラッチプレート３５，３６およびメインクラッチ機構部７の各クラッチプレート８，９が潤滑される。
電磁コイル１０に通電されていない状態では、パイロットクラッチ機構部４は非作動状態にある。そのため、メインクラッチ機構部７は非作動状態にある。このため、入力ケーシング２に入力された回転トルクは、出力軸３には伝達されず、車両は二輪駆動の駆動モードとなる。
【００１９】
電磁コイル１０に通電された状態では、アーマチャ１２が、電磁コイル１０の吸引により電磁コイル１０に向けて移動し、そのため、アーマチャ１２が摩擦クラッチ１１と摩擦係合するようになる。アーマチャ１２と摩擦クラッチ１１とが摩擦係合することにより、第１カム部材１７と入力ケーシング２側とが連結される。これにより、第１カム部材１７は、入力ケーシング２の回転に伴い回転し、第２カム部材１８に対して相対回転する。そして、カムフォロア１９がカム溝の浅い箇所にのりあげることにより、第２カム部材１８がメインクラッチ機構部７側へ移動する。これにより、アウタークラッチプレート９とインナークラッチプレート８とが摩擦係合し、入力ケーシング２と出力軸３とが連結されて、入力ケーシング２に入力された回転トルクは、出力軸３に伝達される。このため、車両は四輪駆動の駆動モードになる。
【００２０】
また、電磁コイル１０への電流量を変化させることにより、アーマチャ１２に発生する吸引力が、電流量に比例して変化する。これが、カム機構部５によって軸方向に力に変換されて、電流量に比例した摩擦トルクが発生する。
図２は、摩擦クラッチ１１の断面図である。
アウタークラッチプレート３５およびインナークラッチプレート３６は、工具鋼（たとえばＳＫＨ５１）を用いて形成されている。アウタークラッチプレート３５におけるインナークラッチプレート３６と対向する第１対向面（表面）３１には、クラッチプレート３５，３６間に残存した潤滑油を受け入れるためのメッシュ状（網目状）の潤滑油溝２３が形成されている。第１対向面３１は、ＤＬＣ膜１５で被覆されている。
【００２１】
また、インナークラッチプレート３６におけるアウタークラッチプレート３５と対向する第２対向面３２の全域には、微小幅の多数の溝２５が、微小の間隔を隔てて配列されている。図２では、理解し易いように溝２５を誇張して図示してあるが、溝２５の幅やそのピッチは、たとえば数μｍ程度に設定されている。第２対向面３２は、アウタークラッチプレート３５と摺動する第２摺動面として機能している。
【００２２】
図３は、図２に示すＤＬＣ膜１５の拡大断面図である。
ＤＬＣ膜１５は、アウタークラッチプレート３５における基材２Ａの表面上に形成されている。ＤＬＣ膜１５は直流プラズマＣＶＤ法によるＤＬＣの堆積層によって構成されている。ＤＬＣ膜１５の厚みは、たとえば１．０〜６．０μｍである。ＤＬＣ膜１５の表面上にはなじみ層１６が形成されている。この実施形態では、なじみ層１６は、ＤＬＣ膜１５の全域を被覆し、ＤＬＣ膜１５の表面膜として機能する。
【００２３】
なじみ層１６は、直流パルスプラズマＣＶＤ法によるＤＬＣの堆積層によって構成されている。なじみ層１６はＤＬＣだけでもよいが、Ｓｉ、ＨおよびＮを含有させた構成とすることもできる。この場合、なじみ層１６へのＳｉ含有比率は１．０〜２０．０ｗｔ％であり、Ｈの含有比率は１５．０〜４５．０ｗｔ％、Ｎの含有比率は１．０〜５．０ｗｔ％とすることが可能である。
【００２４】
なじみ層１６の厚みは、たとえば５０〜１５０ｎｍであり、なじみ層１６のナノインデンテーション硬さは、１０〜２０ＧＰａ程度である。
直流パルスプラズマＣＶＤ法により形成されるＤＬＣの堆積層の表面は滑らかであり、ほとんど凹凸がない。この滑らかなＤＬＣの堆積層によってなじみ層１６が構成されるので、なじみ層１６は、耐摩耗性だけでなく、良好な初期なじみ性をも有している。すなわち、動摩擦係数と静摩擦係数との差が小さい。これにより、アウタークラッチプレート３５の摺動時におけるなじみ性を向上させることができる。
【００２５】
また、なじみ層１６が、Ｎ（窒素）原子、Ｈ（水素）原子およびＳｉ（シリコン）原子を含有している。具体的には、なじみ層１６には、Ｃ原子の間のアモルファス結合の他、Ｃ−Ｓｉ結合、Ｃ−Ｈ結合、Ｃ−Ｎ結合、Ｓｉ−Ｈ結合、Ｓｉ−Ｎ結合およびＣ−Ｓｉ−Ｎ結合などの結合が含まれる。Ｎ、ＨおよびＳｉの含有によりＤＬＣの初期なじみ性が向上する。これにより、なじみ層１６の初期なじみ性がより一層向上する。なお、なじみ層１６にＡｒ（アルゴン）原子が含まれていてもよい。
【００２６】
ＤＬＣ膜１５およびなじみ層１６の双方は、共通の装置４０を用いて形成される。
図４は、ＤＬＣ膜１５の形成に用いられる装置４０の構成を示す模式的な断面図である。この装置４０を用いて、直流プラズマＣＶＤ法によりＤＬＣ膜１５を作成することができる。また、この装置４０を用いて、直流パルスプラズマＣＶＤ法によりなじみ層１６を作成することができる。
【００２７】
この装置４０は、隔壁４１で取り囲まれた処理室４２を備えている。この隔壁４１は、ステンレス鋼などの導電材料を用いて形成されている。処理室４２内には、処理対象となる基材２Ａ（アウタークラッチプレート３５）を支持するための基台４３が収容されている。基台４３は、水平姿勢をなす支持プレート３８と、鉛直方向に延び、支持プレート３８を支持する支持軸４４とを備えている。この実施形態では、基台４３として、支持プレート３８が上下方向に３つ並んで配置された３段式のものが採用されている。
【００２８】
また、基台４３は、鋼などの導電材料を用いて形成されている。基台４３には、直流のパルス電源（直流パルス電源）４６が電気的に接続されている。パルス電源４６からは、負極性のパルス電圧が出力されるようになっている。また、基台４３には、直流電源５８が電気的に接続されている。直流電源５８からは、負極性の直流電圧が出力されるようになっている。
【００２９】
処理室４２の隔壁４１は、アース接続されている。隔壁４１および基台４３は、絶縁部３９によって絶縁されている。そのため、隔壁４１はアース電位に保たれている。
基台４３とパルス電源４６および直流電源５８との間には、切換え器５９が配置されている。切換え器５９は、基台４３の電気的な接続先を、パルス電源４６と直流電源５８との間で切り換えるためのものである。
【００３０】
基台４３がパルス電源４６と電気的に接続された状態で、パルス電源４６がオンされると、基台４３にパルス電源４６からの負極性の電圧が印加される。そして、基台４３に支持された処理対象となるアウタークラッチプレート３５にパルス電圧が印加される。
また、切換え器５９によって、基台４３と直流電源５８とが電気的に接続された状態で、直流電源５８がオンされると、基台４３に直流電源５８からの負極性の電圧が印加される。そして、基台４３に支持された処理対象となるアウタークラッチプレート３５に直流電圧が印加される。
【００３１】
原料ガス導入管４７は、処理室４２内における基台４３の上方を、水平方向に延びている。原料ガス導入管４７の基台４３に対向する部分には、原料ガス導入管４７の長手方向に沿って配列された多数の吐出孔４８が形成されている。原料ガス導入管４７には、原料ガスとして、メタンガス（ＣＨ４）やアセチレン（Ｃ２Ｈ２）、ベンゼン（Ｃ６Ｈ６）などの炭化水素系のガスが供給されるようになっている。
【００３２】
処理室４２の隔壁４１には、処理室４２内の雰囲気を排気するための第１排気管５１が接続されている。この第１排気管５１の先端は、排気設備（図示しない）に接続されている。第１排気管５１の途中部には、第１調節バルブ５２および第１ポンプ５３が、処理室４２側からこの順で介装されている。第１調節バルブ５２は、開度を調節して、処理室４２内の処理圧を調整するためのものである。第１ポンプ５３として、たとえば、ロータリポンプなどが採用されている。
【００３３】
処理室４２の隔壁４１には、処理室４２内の雰囲気を排気するための第２排気管５４が接続されている。この第２排気管５４の先端は、第１排気管５１の途中部、より詳しくは第１ポンプ５３と第１調節バルブ５２との間に接続されている。第２排気管５４の途中部には、第２調節バルブ５５および第２ポンプ５６が、処理室４２側からこの順で介装されている。第２調節バルブ５５は、開度を調節して、処理室４２内の処理圧を調整するためのものである。第２ポンプ５６としては、たとえばターボ分子ポンプが採用されている。
【００３４】
次に、ＤＬＣ膜１５およびなじみ層１６を形成する方法について説明する。以下、アウタークラッチプレート３５の基材２Ａの表面が、アウタークラッチプレート３５の第１対向面３１である。基材２Ａの表面に、直流プラズマＣＶＤ法によりＤＬＣ膜１５が形成される。
まず、処理対象の基材２Ａが、処理室４２内に搬入されて、支持プレート３８上に載置される（基台４３に支持される）。基材２Ａの処理室４２への収容後、処理室４２内が密閉される。処理室４２が密閉された後、処理室４２内が減圧される。具体的には、第１ポンプ５３のみが駆動されて、処理室４２内が粗引きされる。第１ポンプ５３の駆動開始後しばらくした後、第２ポンプ５６も駆動される。その後、第２ポンプ５６の駆動が停止されて、第１ポンプ５３だけで処理室４２内が減圧される。
【００３５】
処理室４２内の減圧後、原料ガス導入管４７からの原料ガスが吐出孔４８を介して処理室４２内に導入開始される。また、第１調節バルブ５２によって、第１排気管５１の開度が調節されることにより、処理室４２内が所定の処理圧（たとえば１００Ｐａ）まで減圧され、その減圧状態が維持される。
次いで、直流電源５８がオンされて、基台４３に負極性の直流電圧が印加される。これにより、アース電位に保たれている隔壁４１と基台４３（基材２Ａ）との間に電位差が生じ、処理室４２内でプラズマが発生する。処理室４２内にプラズマが発生することにより、処理室４２内の原料ガスがプラズマ化して、処理室４２内に、主としてＣイオンおよびＨイオンが浮遊するようになる。そして、処理室４２内で生じる化学反応により、ＤＬＣが基材２Ａの表面上に堆積し、堆積層をなすようになる。これにより、基材２Ａの表面上にＤＬＣ膜１５が形成される。直流電源５８のオンから予め定める処理時間（たとえば、３０分間）が経過すると、直流電源５８がオフされて、処理室４２内における放電が終了する。
【００３６】
次いで、ＤＬＣ膜１５上に、直流パルスプラズマＣＶＤ法によりなじみ層１６が堆積される。具体的には、切換え器５９によって基台４３の電気的な接続先が、直流電源５８からパルス電源４６に切り換えられる。
その後、パルス電源４６がオンされて、基台４３に負極性のパルス電圧が印加される。これにより、アース電位に保たれている隔壁４１と基台４３（基材２Ａ）との間に電位差が生じ、処理室４２内でプラズマが発生する。処理室４２内にプラズマが発生することにより、処理室４２内の原料ガスがプラズマ化して、処理室４２内に、原料ガスから生成されるイオン・ラジカル（主としてＣイオンおよびＨイオン）が浮遊するようになる。そして、処理室４２内で生じる化学反応により、Ｓｉを含有するＤＬＣが基材２Ａの表面上に堆積し、堆積層をなすようになる。これにより、ＤＬＣ膜１５の表面上にＤＬＣの堆積層からなるなじみ膜１６が形成される。パルス電源４６のオンから予め定める処理時間（たとえば、１５分間）が経過すると、パルス電源４６がオフされて、処理室４２内における放電が終了する。そして、減圧下で常温まで冷却された後、基材２Ａが処理室４２内から搬出される。これにより、アウタークラッチプレート３５の第１対向面３１にＤＬＣ膜１５が形成され、ＤＬＣ膜１５上になじみ層１６が形成される。
【００３７】
また、直流プラズマＣＶＤ法によるＤＬＣ膜１５と、直流パルスプラズマＣＶＤ法によるなじみ層１６とを共通の処理室４２内で形成することができるので、ＤＬＣ膜１５の形成終了後、基材２Ａを処理室４２の外に搬出させる必要がない。このため、基材２ＡへのＤＬＣ膜１５およびなじみ層１６の形成を、効率良く行うことができる。
なお、この実施形態では、アウタークラッチプレート３５のＤＬＣ膜１５およびなじみ層１６が形成されるべき部分のみを露出させておき、他の部分をマスクで覆えば、マスクで覆われた部分には、ＤＬＣ膜１５およびなじみ層１６は形成されない。
【００３８】
図５は、この発明の他の実施形態にかかるアウタークラッチプレート（摺動部材）３５の表面の拡大断面図である。この図５が図３と相違する点は、なじみ層１６に代えて、なじみ層１６Ａを形成した点にある。
なじみ層１６Ａは、直流パルスプラズマＣＶＤ法によるＤＬＣの堆積層によって構成されている。なじみ層１６Ａの厚みは、たとえば５０〜１５０ｎｍであり、なじみ層１６Ａのナノインデンテーション硬さは、１０〜２０ＧＰａ程度である。
【００３９】
なじみ層１６Ａには、炭素間結合として、sp２結合がsp３結合よりも多い割合で含まれている。ＤＬＣに含まれる炭素間結合として、sp３結合と、そのsp３結合よりも結合力が弱いsp２結合とがある。このため、sp３結合よりもsp２結合が多い割合で含まれるＤＬＣは比較的柔らかく、初期なじみ性はより一層良好である。したがって、なじみ層１６Ａにsp３結合よりもsp２結合が多い割合で含まれることにより、なじみ層１６Ａがより一層良好な初期なじみ性を有する。
【００４０】
このなじみ層１６Ａの堆積は、図４に示す装置４０を用いて行なわれる。このなじみ層１６Ａの堆積の際の原料ガス（炭酸水素系の原料ガス）として、ベンゼン蒸気（Ｃ６Ｈ６）やトルエン蒸気（Ｃ７Ｈ８（Ｃ６Ｈ５ＣＨ３））を用いることができる。ベンゼン環の分子構造を有するベンゼン蒸気やトルエン蒸気を原料ガスとすることにより、なじみ層１６Ａに、sp２結合がsp３結合よりも多い割合で含ませることができる。
【００４１】
図６は、この発明のさらに他の実施形態にかかるアウタークラッチプレート（摺動部材）３５の表面の拡大断面図である。この図６が図３と相違する点は、なじみ層１６に代えて、なじみ層１６Ｂを形成した点にある。
なじみ層１６Ｂは、直流パルスプラズマＣＶＤ法によるＤＬＣの堆積層によって構成されている。なじみ層１６Ｂの厚みは、たとえば５０〜１５０ｎｍであり、なじみ層１６Ｂのナノインデンテーション硬さは、１０〜２０ＧＰａ程度である。
【００４２】
なじみ層１６Ｂは、３０ｗｔ％以上５０ｗｔ％未満の比率でＳｉを含有している。Ｓｉを高い比率で含有するＤＬＣは、その初期なじみ性が高い。これにより、なじみ層１６Ｂが、より一層良好な初期なじみ性を有するようになる。
このなじみ層１６Ｂの堆積は、図４に示す装置４０を用いて行なわれる。このなじみ層１６Ｂの堆積の際には、原料ガスとして、炭酸水素系のガスに加えて、テトラメチルシランガス（（Ｓｉ（ＣＨ３）４）。以下、「ＴＭＳ」という。）やジメチルシロキサンなどのＳｉを含有するガスを採用する必要がある。
【００４３】
以上、この発明の３つの実施形態について説明したが、この発明は他の形態で実施することもできる。
基材２Ａの表面上に直接ＤＬＣ膜１５が形成されずに、基材２Ａの表面とＤＬＣ膜１５との間に中間層（たとえば、ＳｉＮおよびＣｒＮなどの窒化膜、Ｃｒ、ＴｉならびにＳｉＣ）が配置された構成であってもよい。
【００４４】
ＤＬＣ膜１５がアウタークラッチプレート３５の表面上に形成された構成について説明したが、ＤＬＣ膜１５がインナークラッチプレート３６の表面上に形成される構成であってもよい。
また、前述の実施形態では、摩擦クラッチ１１のクラッチプレート３５，３６の一方の表面にＤＬＣ膜１５が形成される場合を例に挙げて説明したが、ＤＬＣ膜１５は、ステアリング装置のウォームの歯面、軸受の内外輪の軌道面または保持器、およびプロペラシャフト（駆動軸）の雄スプライン部および／または雌スプライン部の表面に形成することができる。
【００４５】
また、ＤＬＣ膜１５がＳｉを含有しない構成を例に挙げて説明したが、ＤＬＣ膜１５が０〜５０ｗｔ％の比率でＳｉを含有する構成であってもよい。この場合、ＤＬＣ膜１５の堆積の際には、原料ガスとして、炭酸水素系のガスに加えて、テトラメチルシランガス（（Ｓｉ（ＣＨ３）４）。以下、「ＴＭＳ」という。）やジメチルシロキサンなどのＳｉを含有するガスを採用する必要がある。
【００４６】
さらに、ＤＬＣ膜１５が、Ｓｉに代えて他の金属（たとえばＣｒ、Ｔｉなど）を含有するものであってもよい。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【符号の説明】
【００４７】
２Ａ…基材、１５…ＤＬＣ膜、１６…なじみ層、３５…アウタークラッチプレート（摺動部材）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面の少なくとも一部がＤＬＣ膜によって覆われた摺動部材であって、
前記ＤＬＣ膜の表面上には、直流パルスプラズマＣＶＤ法によるＤＬＣの堆積層であるなじみ層が形成されている、摺動部材。
【請求項２】
前記なじみ層は、Ｎ、ＨおよびＳｉを含有している、請求項１記載の摺動部材。
【請求項３】
前記なじみ層には、炭素間結合として、sp２結合がsp３結合よりも多い割合で含まれている、請求項１記載の摺動部材。
【請求項４】
前記なじみ層は、３０ｗｔ％以上５０ｗｔ％未満の比率でＳｉを含有している、請求項１記載の摺動部材。
【請求項５】
前記ＤＬＣ膜が、直流プラズマＣＶＤ法によるＤＬＣの堆積層である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の摺動部材。
【請求項１】
表面の少なくとも一部がＤＬＣ膜によって覆われた摺動部材であって、
前記ＤＬＣ膜の表面上には、直流パルスプラズマＣＶＤ法によるＤＬＣの堆積層であるなじみ層が形成されている、摺動部材。
【請求項２】
前記なじみ層は、Ｎ、ＨおよびＳｉを含有している、請求項１記載の摺動部材。
【請求項３】
前記なじみ層には、炭素間結合として、sp２結合がsp３結合よりも多い割合で含まれている、請求項１記載の摺動部材。
【請求項４】
前記なじみ層は、３０ｗｔ％以上５０ｗｔ％未満の比率でＳｉを含有している、請求項１記載の摺動部材。
【請求項５】
前記ＤＬＣ膜が、直流プラズマＣＶＤ法によるＤＬＣの堆積層である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の摺動部材。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−１５９８（Ｐ２０１１−１５９８Ａ）
【公開日】平成２３年１月６日（２０１１．１．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１４５６４１（Ｐ２００９−１４５６４１）
【出願日】平成２１年６月１８日（２００９．６．１８）
【出願人】（０００００１２４７）株式会社ジェイテクト (7,053)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１月６日（２０１１．１．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月１８日（２００９．６．１８）
【出願人】（０００００１２４７）株式会社ジェイテクト (7,053)
【Ｆターム（参考）】
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