転がり摺動部材及び転動装置
【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がり摺動部材及び転動装置を提供する。
【解決手段】スラスト玉軸受は、内輪１と外輪２と複数の玉３とを備えている。内輪１，外輪２と玉３との接触面、すなわち転がり摺動面には、パルス幅１ｐｓ以上５ｐｓ以下の短パルスレーザーの照射による微細加工が施されている。そして、転がり摺動面のうち微細加工が施されている部分には、ダイヤモンドライクカーボン膜Ｄが被覆されている。ダイヤモンドライクカーボン膜Ｄは、Ｃｒ，Ｗ，Ｔｉ，Ｓｉ，Ｎｉ，及びＦｅのうちの１種以上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層で構成されていて、該３層はダイヤモンドライクカーボン膜Ｄの表面側からカーボン層Ｃ，複合層Ｆ，金属層Ｍの順に配されている。
【解決手段】スラスト玉軸受は、内輪１と外輪２と複数の玉３とを備えている。内輪１，外輪２と玉３との接触面、すなわち転がり摺動面には、パルス幅１ｐｓ以上５ｐｓ以下の短パルスレーザーの照射による微細加工が施されている。そして、転がり摺動面のうち微細加工が施されている部分には、ダイヤモンドライクカーボン膜Ｄが被覆されている。ダイヤモンドライクカーボン膜Ｄは、Ｃｒ，Ｗ，Ｔｉ，Ｓｉ，Ｎｉ，及びＦｅのうちの１種以上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層で構成されていて、該３層はダイヤモンドライクカーボン膜Ｄの表面側からカーボン層Ｃ，複合層Ｆ，金属層Ｍの順に配されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば転がり軸受の軌道輪のように、相手部材との間で相対的な転がり接触，すべり接触，又は前記両接触を含む接触が生じる転がり摺動面を有する転がり摺動部材に関する。また、本発明は、前記転がり摺動部材で構成された転動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ダイヤモンドライクカーボンは、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十オングストロームのダイヤモンドライクカーボン膜を形成することにより、磁気素子と磁気ディスクとの間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、ダイヤモンドライクカーボン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、軌道輪の軌道面や転動体の表面に金属を含有するダイヤモンドライクカーボン膜を備えた転がり軸受が知られており、この転がり軸受においては、ダイヤモンドライクカーボン膜により接触応力が緩和される。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，非平衡型マグネトロンを用いたスパッタリング法等によって、軌道輪の軌道面や転動体の表面にダイヤモンドライクカーボン膜を形成した転がり軸受等の転動装置が知られている（例えば特許文献１を参照）。
【特許文献１】特開２００３−５６５７５号公報
【特許文献２】特開２００５−３２１０４８号公報
【非特許文献１】「表面周期構造によるＤＬＣ膜の密着強度向上」，日本トライボロジー学会トライボロジー会議予稿集，２００４，ｐ．９９〜１００
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の技術によれば、繰り返し応力によるダイヤモンドライクカーボン膜の破損や母材からのダイヤモンドライクカーボン膜の剥離が生じにくいので、転がり軸受等の転動装置は、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使用可能である。しかしながら、さらに大きな接触応力が作用するような条件下での使用を考えると、ダイヤモンドライクカーボン膜の剥離がより生じにくくなるようなさらなる改良が望まれる。
【０００５】
そこで、本発明は、上記のような従来技術が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を提供することを課題とする。また、このような転がり摺動部材を備える、潤滑性に優れた転動装置を提供することを併せて課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するため、本発明は次のような構成からなる。すなわち、本発明に係る請求項１の転がり摺動部材は、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転がり摺動面を有する転がり摺動部材において、前記転がり摺動面の少なくとも一部に、パルス幅１ｐｓ以上５ｐｓ以下の短パルスレーザーの照射による微細加工が施されているとともに、前記転がり摺動面のうち前記微細加工が施されている部分に、ダイヤモンドライクカーボン膜が被覆されており、該ダイヤモンドライクカーボン膜は、クロム，タングステン，チタン，ケイ素，ニッケル，及び鉄のうちの１種以上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層で構成されていることを特徴とする。
【０００７】
微細加工により転がり摺動面に微細な凹部が形成され、その上にダイヤモンドライクカーボン膜が被覆されるため、転がり摺動面とダイヤモンドライクカーボン膜との密着性が向上し、転がり摺動面からダイヤモンドライクカーボン膜が剥離しにくい。
また、ダイヤモンドライクカーボン膜の表面に、前述の微細加工による凹部に対応する凹部が形成されるので（すなわち、転がり摺動面上に形成されたダイヤモンドライクカーボン膜の厚さはほぼ均一であるため、微細加工による凹部が存在する位置においてはダイヤモンドライクカーボン膜の表面に凹部が生じる）、微細加工が施されておらずダイヤモンドライクカーボン膜の表面に凹部が形成されていない場合と比べて油膜形成能力が高く、良好な潤滑油膜を形成することができる。よって、転がり摺動部材と相手部材との間の表面接触の発生を抑制することができるとともに、耐荷重性の向上や低トルク化が図られる。
【０００８】
さらに、ダイヤモンドライクカーボン膜の表面に形成された凹部が油溜まりとなって、潤滑油が相手部材との接触面に効果的に供給されるため、摩擦が抑制されるとともに、摩擦が発生した場合には摩耗粉を捕捉するトラップとして機能するので、耐荷重性の向上，摩擦トルクの低減，及び耐摩耗性の向上が促進される。さらに、ダイヤモンドライクカーボン膜の表面に形成された凹部により潤滑油に動圧が生じるため、転がり摺動部材と相手部材との間の表面接触が生じにくく、その結果、摩擦トルクの低減が促進される。
【０００９】
なお、短パルスレーザーの照射によれば、通常の機械的な表面加工処理では困難な微細加工を施すことができる。例えば、形成位置をナノメートルオーダーで制御しつつ微小な凹部を形成することができる。また、短パルスレーザーとは、フェムト秒レーザーのようなパルス幅が非常に小さいレーザーの総称であり、このようなレーザーを用いれば、レーザー波長と略同じかそれよりも短いピッチで周期的に凹部を形成するなどの微細加工を施すことができる。
【００１０】
さらに、短パルスレーザーを照射することにより、直径１μｍ以上（数μｍ程度）の微細な凹部や凸部を形成しても、上記と同様の種々の効果が得られる。この微細な凹部や凸部は、凸部となる部分の周辺又は凹部となる部分に短パルスレーザーを照射して、アブレーション加工することにより簡単に形成することができる。そして、短パルスレーザーの照射によれば、簡単，確実，且つ低コストで微細加工を施すことができるので、転がり摺動部材を安価に製造することができる。
【００１１】
また、本発明に係る請求項２の転がり摺動部材は、請求項１に記載の転がり摺動部材において、前記微細加工により複数の溝が周期的に形成されていることを特徴とする。
このような構成であれば、潤滑油膜の形成能力が特に高いため、確実に摩擦トルクを低減することができるとともに表面接触の発生を抑制することができる。なお、周期的に形成された複数の溝の代わりに、所定の間隔を空けつつ形成された複数の微小な凹部（例えば、ナノメートルオーダーの間隔を空けて形成された一辺が０．０１μｍ以上の長方形状の凹部）を設けても、同様の効果が得られる。
【００１２】
さらに、本発明に係る請求項３の転がり摺動部材は、請求項１又は請求項２に記載の転がり摺動部材において、前記３層は、前記ダイヤモンドライクカーボン膜の表面側から前記カーボン層，前記複合層，前記金属層の順に配されていることを特徴とする。
このような転がり摺動部材は、母材である鋼と前記カーボン層との間に前記複合層及び前記金属層が介在しているので、潤滑性に優れた前記ダイヤモンドライクカーボン膜と母材である鋼との密着性がより優れている。
【００１３】
さらに、本発明に係る請求項４の転がり摺動部材は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の転がり摺動部材において、前記ダイヤモンドライクカーボン膜は、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ることを特徴とする。
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、好適な等価弾性定数及び強度を有するダイヤモンドライクカーボン膜が得られやすいので、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。
【００１４】
さらに、本発明に係る請求項５の転動装置は、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有し前記内方部材の外側に配された外方部材と、前記両軌道面間に転動自在に配された転動体と、を備える転動装置において、前記内方部材，前記外方部材，及び前記転動体のうち少なくとも１つを、請求項１〜４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。
【００１５】
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ダイヤモンドライクカーボン膜は大きな接触応力が作用しても破損や剥離が生じにくいので、大きな接触応力が作用するような条件下や無潤滑下において使用されても長寿命である。また、ダイヤモンドライクカーボン膜の表面に前述の微細加工による凹部に対応する凹部が形成されるので、微細加工が施されておらずダイヤモンドライクカーボン膜の表面に凹部が形成されていない場合と比べて油膜形成能力が高く、良好な潤滑油膜を形成することができる。よって、内外方部材と転動体との間の表面接触の発生を抑制することができるとともに、転動装置の耐荷重性の向上や低トルク化が図られる。
【００１６】
さらに、ダイヤモンドライクカーボン膜の表面に形成された凹部が油溜まりとなって、内外方部材と転動体との間の接触面に潤滑油が効果的に供給されるため、摩擦が抑制されるとともに、摩擦が発生した場合には摩耗粉を捕捉するトラップとして機能するので、耐荷重性の向上，摩擦トルクの低減，及び耐摩耗性の向上が促進される。さらに、ダイヤモンドライクカーボン膜の表面に形成された凹部により潤滑油に動圧が生じるため、内外方部材と転動体との間の表面接触が生じにくく、その結果、転動装置の摩擦トルクの低減が促進される。
【００１７】
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（リニアガイド装置），ボールねじ，直動ベアリング等があげられる。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の場合は案内レール、同じくボールねじの場合はねじ軸、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、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の場合はスライダ、同じくボールねじの場合はナット、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。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の転がり摺動部材及び転動装置は、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である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明に係る転がり摺動部材及び転動装置の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明に係る転動装置の一実施形態であるスラスト玉軸受の構成を示す縦断面図であり、図２は、図１のＡ部分を拡大して示した部分拡大断面図である。また、図３は、外輪の軌道面の一部分を拡大して示した図である。
図１のスラスト玉軸受は、軌道面１ａを有する内輪１と、軌道面１ａに対向する軌道面２ａを有する外輪２と、両軌道面１ａ，２ａ間に転動自在に配された複数の玉３と、両軌道面１ａ，２ａ間に複数の玉３を軸受の円周方向にわたって等配に保持する保持器４と、を備えている。
【００２０】
内輪１，外輪２と玉３とは相互に転がり接触又はすべり接触し、内輪１の軌道面１ａ，外輪２の軌道面２ａ，及び玉３の転動面３ａが転がり摺動面に相当する。これらの転がり摺動面の少なくとも一部には、パルス幅１ｐｓ以上５ｐｓ以下の短パルスレーザーを照射することにより微細加工が施されている。例えば、外輪２の軌道面２ａの少なくとも一部には、図３に示すように複数の溝１０，１０，…が周期的に形成されている。詳述すると、例えば短パルスレーザーを直線偏光で照射することにより、底部から開口部に向かって広がる凹部が細長く延びた溝が形成され、その結果、溝１０，１０，…が周期的に並列して形成される。
【００２１】
これらの溝１０，１０，…の内面には、前述の短パルスレーザーの照射により、微細な線状凹部及び線状凸部が交互に繰り返し縞状に形成されており、その線状凹部及び線状凸部はナノメートルオーダーの間隔を空けて平行に並んでいる。隣り合う線状凹部間の距離の平均値は、例えば波長８００ｎｍのレーザーを用いた場合は波長８００ｎｍよりも若干短いか同程度である４００〜８００ｎｍであることが好ましい。この距離が近接しすぎたり離れすぎたりすると、後述するダイヤモンドライクカーボン膜Ｄの保持が不十分となるおそれがある。なお、溝１０間の距離Ｌ１及び溝２の幅Ｌ２は、用いる短パルスレーザーのレーザー波長により適宜調節することができ、それぞれ０．０１μｍ以上であることが好ましい。また、Ｌ１とＬ２との比は、０．１以上１０以下であることが好ましい。
【００２２】
さらに、前記転がり摺動面のうち前述のような微細加工が施されている部分には、ダイヤモンドライクカーボン膜Ｄが被覆されている。図１においては、両軌道面１ａ，２ａ及び転動面３ａにダイヤモンドライクカーボン膜Ｄが被覆されている場合の例が示されており、図２には外輪２の拡大図が示されている。このダイヤモンドライクカーボン膜Ｄは、クロム，タングステン，チタン，ケイ素，ニッケル，及び鉄のうちの１種以上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層で構成されていて、該３層はダイヤモンドライクカーボン膜Ｄの表面側からカーボン層Ｃ，複合層Ｆ，金属層Ｍの順に配されている。
【００２３】
転がり摺動面のうちダイヤモンドライクカーボン膜Ｄが形成されている部分には、微細加工により溝１０が形成されているので、転がり摺動面とダイヤモンドライクカーボン膜Ｄとの密着性が向上し、転がり摺動面からダイヤモンドライクカーボン膜Ｄが剥離しにくい。
また、ダイヤモンドライクカーボン膜Ｄの表面に、溝１０に対応する凹部が形成されるので、微細加工が施されておらずダイヤモンドライクカーボン膜の表面に凹部が形成されていない場合と比べて油膜形成能力が高く、良好な潤滑油膜を形成することができる。よって、内外輪１，２と玉３との間の表面接触の発生を抑制することができるとともに、軸受の耐荷重性の向上や低トルク化が図られる。
【００２４】
さらに、ダイヤモンドライクカーボン膜Ｄの表面に形成された凹部が油溜まりとなって、内外輪１，２と玉３との間の接触面に潤滑油が効果的に供給されるため、摩擦が抑制されるとともに、摩擦が発生した場合には摩耗粉を捕捉するトラップとして機能するので、耐荷重性の向上，摩擦トルクの低減，及び耐摩耗性の向上が促進される。さらに、ダイヤモンドライクカーボン膜Ｄの表面に形成された凹部により潤滑油に動圧が生じるため、内外輪１，２と玉３との間の表面接触が生じにくく、その結果、摩擦トルクの低減が促進される。
【００２５】
このような転がり摺動部材の製造方法を、外輪２を製造する場合を例に説明する。まず、日本工業規格のＳＵＪ２製の環状素材に旋削加工を施して所定形状に加工し、得られた中間素材に焼入れ処理，焼戻し処理等の熱処理を施す。続いて、熱処理が施された中間素材の端面（転がり摺動面となる面）に研削，研磨等の処理を施して、所定精度に仕上げる。この時点で、中間素材の端面の表面粗さ（Ｒａ）は、０．２５μｍであった。
【００２６】
次に、中間素材の端面に短パルスレーザを照射して微細加工を施す。詳述すると、レーザー波長７００ｎｍ以上９００ｎｍ以下（例えば８００ｎｍ）、パルス幅１ｐｓ以上５ｐｓ以下（例えば３ｐｓ）、フルーエンス２８Ｊ／ｃｍ2 以下（例えば２８Ｊ／ｃｍ2 ）の照射条件で、短パルスレーザーを直線偏光で端面に照射する。これにより、照射された部分がアブレーションされて、加工跡である凹部（溝１０）が形成される。中間素材の端面を走査型電子顕微鏡で観察したところ、複数の溝が平行且つ規則的に形成されており（図３を参照）、この溝の内面には微細な線状凹部及び線状凸部が交互に繰り返し縞状に形成されていた。そして、この線状凹部及び線状凸部は間隔を空けて平行に並んでおり、レーザー波長が８００ｎｍの場合は、その間隔は平均６００ｎｍであった。
【００２７】
次に、微細加工を施した中間素材の端面に、ダイヤモンドライクカーボン膜Ｄを被覆する。詳述すると、微細加工を施した中間素材を、株式会社神戸製鋼所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（以降はＵＢＭＳ装置と記す）に設置し、タングステン及びクロムをターゲットとして、端面にこの２種類の金属をスパッタリングして成膜し、金属層Ｍを形成する。この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する。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の上に形成される。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る。そして、前記２種類の金属のスパッタリングを終了し、炭素のスパッタリングのみとして、複合層Ｆの上にカーボン層Ｃを形成する。
【００２８】
このようなスパッタリングにより成膜を行えば、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ダイヤモンドライクカーボン膜Ｄを形成することができる。このような構成のダイヤモンドライクカーボン膜Ｄ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とともに、潤滑性に優れたカーボン層Ｃと母材である鋼との密着性が非常に優れている。しかも、前述したようにダイヤモンドライクカーボン膜Ｄが形成されている部分には、微細加工により溝１０が形成されているので、転がり摺動面とダイヤモンドライクカーボン膜Ｄとの密着性がさらに向上し、転がり摺動面からダイヤモンドライクカーボン膜Ｄが剥離しにくい。
【００２９】
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源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、中間素材には負のバイアス電圧を印加する）。
【００３０】
なお、本実施形態は本発明の一例を示したものであって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。
例えば、本実施形態においては、非平衡型マグネトロンを用いたスパッタリングによりダイヤモンドライクカーボン膜を成膜したが、パルスレーザーアーク蒸着法やプラズマＣＶＤ法等を用いることもできる。ただし、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。
【００３１】
また、本実施形態においては、スラスト玉軸受を例示して説明したが、本発明の転動装置は様々な転がり軸受に対して適用することができる。例えば、深みぞ玉軸受，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形の転がり軸受や、スラストころ軸受等のスラスト形の転がり軸受である。
さらに、本実施形態においては、転動装置として転がり軸受を例示して説明したが、本発明の転動装置は、他の様々な種類の転動装置に対して適用することができる。例えば、直動案内軸受，ボールねじ，直動ベアリング等の他の転動装置にも好適に適用可能である。
【００３２】
〔実施例〕
以下に、実施例を示して、本発明をさらに具体的に説明する。ＳＵＪ２製の環状素材に旋削加工を施して所定形状に加工し、得られた中間素材に焼入れ処理，焼戻し処理等の熱処理を施した。続いて、転がり摺動面となる中間素材の端面を、研削，研磨等によって所定精度に仕上げた。なお、中間素材の端面の表面粗さ（Ｒａ）は、０．２５μｍであった。その後、端面に対し、レーザー波長８００ｎｍ，パルス幅３ｐｓ，フルーエンス２８Ｊ／ｃｍ2 の条件で短パルスレーザーを直線偏光で照射することにより、端面に微細加工を施した。そして、微細加工が施された端面に前述と同様にしてＵＢＭＳ装置によりダイヤモンドライクカーボン膜を被覆して環状試片を得た。
【００３３】
ここで、環状試片の端面の全体に短パルスレーザーを照射して微細加工を施したものを実施例１とした。また、短パルスレーザーのスポット径を制御することにより、転がり摺動方向に対して直交する方向に延びる複数の溝を規則的に形成し、端面全面のうち前記溝が形成された部分の合計の面積の割合が２０〜８０面積％であるものを、実施例２〜６とした。
【００３４】
さらに、短パルスレーザーのスポット径を制御するとともにシャッター速度を制御して短パルスレーザーを断続的に照射することにより、一辺が０．０１μｍ以上の長方形状の凹部１１（図４を参照）を端面に複数形成し、端面全面のうち長方形状の凹部１１が形成された部分の合計の面積の割合が２０〜８０面積％であるものを、実施例７〜１１とした。
【００３５】
さらに、短パルスレーザーを照射することにより、直径１μｍ以上の微細な円形凹部１２（図５を参照）を端面に複数形成し、端面全面のうち円形凹部１２が形成された部分の合計の面積の割合が２０〜８０面積％であるものを、実施例１２〜１６とした。なお、この微細な円形凹部１２は、円形凹部１２となる部分に短パルスレーザーを照射して、アブレーション加工することにより簡単に形成することができる。
【００３６】
さらに、比較例として、下記のような環状試片を用意した。比較例１は、短パルスレーザーの照射による微細加工及びダイヤモンドライクカーボン膜の被覆が施されていないことを除いては上記の実施例１と同様である。また、比較例２は、短パルスレーザーの照射による微細加工が施されていないことを除いては上記の実施例１と同様である。さらに、比較例３は、ダイヤモンドライクカーボン膜の被覆が施されていないことを除いては上記の実施例１と同様である。
【００３７】
このような実施例１〜１６及び比較例１〜３の環状試片の端面に、相手部材である鋼製の平面材（ＳＣＭ４１５製の平面材に普通焼入れを施し、表面粗さＲａを０．０２μｍに仕上げたもの）を油浴中（潤滑油としてエンジンオイルを使用した）で摺動させ、経時的に摩擦係数μを測定した。そして、摩擦係数μが０．２を超えた時点を寿命とした。結果を表１に示す。なお、表１に示した寿命の数値は、比較例１の寿命を１とした場合の相対値で示してある。
【００３８】
また、摺動初期の摩擦係数μを、表１に併せて示す。ただし、比較例１の摩擦係数μを１００とし、比較例１の摩擦係数μからの減少率で示してある。例えば、実施例１の摩擦係数μは、比較例１の摩擦係数μを１００とした場合は８６なので、減少率である１４が記してある。
【００３９】
【表１】
【００４０】
表１から、複数の長方形状の凹部１１が形成され、端面全面のうち長方形状の凹部１１が形成された部分の合計の面積の割合が４０面積％である実施例８が、最も耐久性が優れていることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明に係る転動装置の一実施形態であるスラスト玉軸受の構成を示す縦断面図である。
【図２】図１のＡ部分を拡大して示した部分拡大断面図である。
【図３】外輪の軌道面の一部分を拡大して示した図である。
【図４】複数の長方形状の凹部が形成された環状試片の端面の拡大図である。
【図５】複数の円形凹部が形成された環状試片の端面の拡大図である。
【符号の説明】
【００４２】
１ 内輪
１ａ 軌道面
２ 外輪
２ａ 軌道面
３ 玉
３ａ 転動面
１０ 溝
１１ 長方形状の凹部
１２ 円形凹部
Ｄ ダイヤモンドライクカーボン膜
Ｍ 金属層
Ｆ 複合層
Ｃ カーボン層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば転がり軸受の軌道輪のように、相手部材との間で相対的な転がり接触，すべり接触，又は前記両接触を含む接触が生じる転がり摺動面を有する転がり摺動部材に関する。また、本発明は、前記転がり摺動部材で構成された転動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ダイヤモンドライクカーボンは、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十オングストロームのダイヤモンドライクカーボン膜を形成することにより、磁気素子と磁気ディスクとの間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、ダイヤモンドライクカーボン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、軌道輪の軌道面や転動体の表面に金属を含有するダイヤモンドライクカーボン膜を備えた転がり軸受が知られており、この転がり軸受においては、ダイヤモンドライクカーボン膜により接触応力が緩和される。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，非平衡型マグネトロンを用いたスパッタリング法等によって、軌道輪の軌道面や転動体の表面にダイヤモンドライクカーボン膜を形成した転がり軸受等の転動装置が知られている（例えば特許文献１を参照）。
【特許文献１】特開２００３−５６５７５号公報
【特許文献２】特開２００５−３２１０４８号公報
【非特許文献１】「表面周期構造によるＤＬＣ膜の密着強度向上」，日本トライボロジー学会トライボロジー会議予稿集，２００４，ｐ．９９〜１００
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の技術によれば、繰り返し応力によるダイヤモンドライクカーボン膜の破損や母材からのダイヤモンドライクカーボン膜の剥離が生じにくいので、転がり軸受等の転動装置は、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使用可能である。しかしながら、さらに大きな接触応力が作用するような条件下での使用を考えると、ダイヤモンドライクカーボン膜の剥離がより生じにくくなるようなさらなる改良が望まれる。
【０００５】
そこで、本発明は、上記のような従来技術が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を提供することを課題とする。また、このような転がり摺動部材を備える、潤滑性に優れた転動装置を提供することを併せて課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するため、本発明は次のような構成からなる。すなわち、本発明に係る請求項１の転がり摺動部材は、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転がり摺動面を有する転がり摺動部材において、前記転がり摺動面の少なくとも一部に、パルス幅１ｐｓ以上５ｐｓ以下の短パルスレーザーの照射による微細加工が施されているとともに、前記転がり摺動面のうち前記微細加工が施されている部分に、ダイヤモンドライクカーボン膜が被覆されており、該ダイヤモンドライクカーボン膜は、クロム，タングステン，チタン，ケイ素，ニッケル，及び鉄のうちの１種以上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層で構成されていることを特徴とする。
【０００７】
微細加工により転がり摺動面に微細な凹部が形成され、その上にダイヤモンドライクカーボン膜が被覆されるため、転がり摺動面とダイヤモンドライクカーボン膜との密着性が向上し、転がり摺動面からダイヤモンドライクカーボン膜が剥離しにくい。
また、ダイヤモンドライクカーボン膜の表面に、前述の微細加工による凹部に対応する凹部が形成されるので（すなわち、転がり摺動面上に形成されたダイヤモンドライクカーボン膜の厚さはほぼ均一であるため、微細加工による凹部が存在する位置においてはダイヤモンドライクカーボン膜の表面に凹部が生じる）、微細加工が施されておらずダイヤモンドライクカーボン膜の表面に凹部が形成されていない場合と比べて油膜形成能力が高く、良好な潤滑油膜を形成することができる。よって、転がり摺動部材と相手部材との間の表面接触の発生を抑制することができるとともに、耐荷重性の向上や低トルク化が図られる。
【０００８】
さらに、ダイヤモンドライクカーボン膜の表面に形成された凹部が油溜まりとなって、潤滑油が相手部材との接触面に効果的に供給されるため、摩擦が抑制されるとともに、摩擦が発生した場合には摩耗粉を捕捉するトラップとして機能するので、耐荷重性の向上，摩擦トルクの低減，及び耐摩耗性の向上が促進される。さらに、ダイヤモンドライクカーボン膜の表面に形成された凹部により潤滑油に動圧が生じるため、転がり摺動部材と相手部材との間の表面接触が生じにくく、その結果、摩擦トルクの低減が促進される。
【０００９】
なお、短パルスレーザーの照射によれば、通常の機械的な表面加工処理では困難な微細加工を施すことができる。例えば、形成位置をナノメートルオーダーで制御しつつ微小な凹部を形成することができる。また、短パルスレーザーとは、フェムト秒レーザーのようなパルス幅が非常に小さいレーザーの総称であり、このようなレーザーを用いれば、レーザー波長と略同じかそれよりも短いピッチで周期的に凹部を形成するなどの微細加工を施すことができる。
【００１０】
さらに、短パルスレーザーを照射することにより、直径１μｍ以上（数μｍ程度）の微細な凹部や凸部を形成しても、上記と同様の種々の効果が得られる。この微細な凹部や凸部は、凸部となる部分の周辺又は凹部となる部分に短パルスレーザーを照射して、アブレーション加工することにより簡単に形成することができる。そして、短パルスレーザーの照射によれば、簡単，確実，且つ低コストで微細加工を施すことができるので、転がり摺動部材を安価に製造することができる。
【００１１】
また、本発明に係る請求項２の転がり摺動部材は、請求項１に記載の転がり摺動部材において、前記微細加工により複数の溝が周期的に形成されていることを特徴とする。
このような構成であれば、潤滑油膜の形成能力が特に高いため、確実に摩擦トルクを低減することができるとともに表面接触の発生を抑制することができる。なお、周期的に形成された複数の溝の代わりに、所定の間隔を空けつつ形成された複数の微小な凹部（例えば、ナノメートルオーダーの間隔を空けて形成された一辺が０．０１μｍ以上の長方形状の凹部）を設けても、同様の効果が得られる。
【００１２】
さらに、本発明に係る請求項３の転がり摺動部材は、請求項１又は請求項２に記載の転がり摺動部材において、前記３層は、前記ダイヤモンドライクカーボン膜の表面側から前記カーボン層，前記複合層，前記金属層の順に配されていることを特徴とする。
このような転がり摺動部材は、母材である鋼と前記カーボン層との間に前記複合層及び前記金属層が介在しているので、潤滑性に優れた前記ダイヤモンドライクカーボン膜と母材である鋼との密着性がより優れている。
【００１３】
さらに、本発明に係る請求項４の転がり摺動部材は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の転がり摺動部材において、前記ダイヤモンドライクカーボン膜は、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ることを特徴とする。
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、好適な等価弾性定数及び強度を有するダイヤモンドライクカーボン膜が得られやすいので、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。
【００１４】
さらに、本発明に係る請求項５の転動装置は、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有し前記内方部材の外側に配された外方部材と、前記両軌道面間に転動自在に配された転動体と、を備える転動装置において、前記内方部材，前記外方部材，及び前記転動体のうち少なくとも１つを、請求項１〜４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。
【００１５】
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ダイヤモンドライクカーボン膜は大きな接触応力が作用しても破損や剥離が生じにくいので、大きな接触応力が作用するような条件下や無潤滑下において使用されても長寿命である。また、ダイヤモンドライクカーボン膜の表面に前述の微細加工による凹部に対応する凹部が形成されるので、微細加工が施されておらずダイヤモンドライクカーボン膜の表面に凹部が形成されていない場合と比べて油膜形成能力が高く、良好な潤滑油膜を形成することができる。よって、内外方部材と転動体との間の表面接触の発生を抑制することができるとともに、転動装置の耐荷重性の向上や低トルク化が図られる。
【００１６】
さらに、ダイヤモンドライクカーボン膜の表面に形成された凹部が油溜まりとなって、内外方部材と転動体との間の接触面に潤滑油が効果的に供給されるため、摩擦が抑制されるとともに、摩擦が発生した場合には摩耗粉を捕捉するトラップとして機能するので、耐荷重性の向上，摩擦トルクの低減，及び耐摩耗性の向上が促進される。さらに、ダイヤモンドライクカーボン膜の表面に形成された凹部により潤滑油に動圧が生じるため、内外方部材と転動体との間の表面接触が生じにくく、その結果、転動装置の摩擦トルクの低減が促進される。
【００１７】
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（リニアガイド装置），ボールねじ，直動ベアリング等があげられる。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の場合は案内レール、同じくボールねじの場合はねじ軸、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、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の場合はスライダ、同じくボールねじの場合はナット、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。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の転がり摺動部材及び転動装置は、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である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明に係る転がり摺動部材及び転動装置の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明に係る転動装置の一実施形態であるスラスト玉軸受の構成を示す縦断面図であり、図２は、図１のＡ部分を拡大して示した部分拡大断面図である。また、図３は、外輪の軌道面の一部分を拡大して示した図である。
図１のスラスト玉軸受は、軌道面１ａを有する内輪１と、軌道面１ａに対向する軌道面２ａを有する外輪２と、両軌道面１ａ，２ａ間に転動自在に配された複数の玉３と、両軌道面１ａ，２ａ間に複数の玉３を軸受の円周方向にわたって等配に保持する保持器４と、を備えている。
【００２０】
内輪１，外輪２と玉３とは相互に転がり接触又はすべり接触し、内輪１の軌道面１ａ，外輪２の軌道面２ａ，及び玉３の転動面３ａが転がり摺動面に相当する。これらの転がり摺動面の少なくとも一部には、パルス幅１ｐｓ以上５ｐｓ以下の短パルスレーザーを照射することにより微細加工が施されている。例えば、外輪２の軌道面２ａの少なくとも一部には、図３に示すように複数の溝１０，１０，…が周期的に形成されている。詳述すると、例えば短パルスレーザーを直線偏光で照射することにより、底部から開口部に向かって広がる凹部が細長く延びた溝が形成され、その結果、溝１０，１０，…が周期的に並列して形成される。
【００２１】
これらの溝１０，１０，…の内面には、前述の短パルスレーザーの照射により、微細な線状凹部及び線状凸部が交互に繰り返し縞状に形成されており、その線状凹部及び線状凸部はナノメートルオーダーの間隔を空けて平行に並んでいる。隣り合う線状凹部間の距離の平均値は、例えば波長８００ｎｍのレーザーを用いた場合は波長８００ｎｍよりも若干短いか同程度である４００〜８００ｎｍであることが好ましい。この距離が近接しすぎたり離れすぎたりすると、後述するダイヤモンドライクカーボン膜Ｄの保持が不十分となるおそれがある。なお、溝１０間の距離Ｌ１及び溝２の幅Ｌ２は、用いる短パルスレーザーのレーザー波長により適宜調節することができ、それぞれ０．０１μｍ以上であることが好ましい。また、Ｌ１とＬ２との比は、０．１以上１０以下であることが好ましい。
【００２２】
さらに、前記転がり摺動面のうち前述のような微細加工が施されている部分には、ダイヤモンドライクカーボン膜Ｄが被覆されている。図１においては、両軌道面１ａ，２ａ及び転動面３ａにダイヤモンドライクカーボン膜Ｄが被覆されている場合の例が示されており、図２には外輪２の拡大図が示されている。このダイヤモンドライクカーボン膜Ｄは、クロム，タングステン，チタン，ケイ素，ニッケル，及び鉄のうちの１種以上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層で構成されていて、該３層はダイヤモンドライクカーボン膜Ｄの表面側からカーボン層Ｃ，複合層Ｆ，金属層Ｍの順に配されている。
【００２３】
転がり摺動面のうちダイヤモンドライクカーボン膜Ｄが形成されている部分には、微細加工により溝１０が形成されているので、転がり摺動面とダイヤモンドライクカーボン膜Ｄとの密着性が向上し、転がり摺動面からダイヤモンドライクカーボン膜Ｄが剥離しにくい。
また、ダイヤモンドライクカーボン膜Ｄの表面に、溝１０に対応する凹部が形成されるので、微細加工が施されておらずダイヤモンドライクカーボン膜の表面に凹部が形成されていない場合と比べて油膜形成能力が高く、良好な潤滑油膜を形成することができる。よって、内外輪１，２と玉３との間の表面接触の発生を抑制することができるとともに、軸受の耐荷重性の向上や低トルク化が図られる。
【００２４】
さらに、ダイヤモンドライクカーボン膜Ｄの表面に形成された凹部が油溜まりとなって、内外輪１，２と玉３との間の接触面に潤滑油が効果的に供給されるため、摩擦が抑制されるとともに、摩擦が発生した場合には摩耗粉を捕捉するトラップとして機能するので、耐荷重性の向上，摩擦トルクの低減，及び耐摩耗性の向上が促進される。さらに、ダイヤモンドライクカーボン膜Ｄの表面に形成された凹部により潤滑油に動圧が生じるため、内外輪１，２と玉３との間の表面接触が生じにくく、その結果、摩擦トルクの低減が促進される。
【００２５】
このような転がり摺動部材の製造方法を、外輪２を製造する場合を例に説明する。まず、日本工業規格のＳＵＪ２製の環状素材に旋削加工を施して所定形状に加工し、得られた中間素材に焼入れ処理，焼戻し処理等の熱処理を施す。続いて、熱処理が施された中間素材の端面（転がり摺動面となる面）に研削，研磨等の処理を施して、所定精度に仕上げる。この時点で、中間素材の端面の表面粗さ（Ｒａ）は、０．２５μｍであった。
【００２６】
次に、中間素材の端面に短パルスレーザを照射して微細加工を施す。詳述すると、レーザー波長７００ｎｍ以上９００ｎｍ以下（例えば８００ｎｍ）、パルス幅１ｐｓ以上５ｐｓ以下（例えば３ｐｓ）、フルーエンス２８Ｊ／ｃｍ2 以下（例えば２８Ｊ／ｃｍ2 ）の照射条件で、短パルスレーザーを直線偏光で端面に照射する。これにより、照射された部分がアブレーションされて、加工跡である凹部（溝１０）が形成される。中間素材の端面を走査型電子顕微鏡で観察したところ、複数の溝が平行且つ規則的に形成されており（図３を参照）、この溝の内面には微細な線状凹部及び線状凸部が交互に繰り返し縞状に形成されていた。そして、この線状凹部及び線状凸部は間隔を空けて平行に並んでおり、レーザー波長が８００ｎｍの場合は、その間隔は平均６００ｎｍであった。
【００２７】
次に、微細加工を施した中間素材の端面に、ダイヤモンドライクカーボン膜Ｄを被覆する。詳述すると、微細加工を施した中間素材を、株式会社神戸製鋼所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（以降はＵＢＭＳ装置と記す）に設置し、タングステン及びクロムをターゲットとして、端面にこの２種類の金属をスパッタリングして成膜し、金属層Ｍを形成する。この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する。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の上に形成される。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る。そして、前記２種類の金属のスパッタリングを終了し、炭素のスパッタリングのみとして、複合層Ｆの上にカーボン層Ｃを形成する。
【００２８】
このようなスパッタリングにより成膜を行えば、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ダイヤモンドライクカーボン膜Ｄを形成することができる。このような構成のダイヤモンドライクカーボン膜Ｄ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とともに、潤滑性に優れたカーボン層Ｃと母材である鋼との密着性が非常に優れている。しかも、前述したようにダイヤモンドライクカーボン膜Ｄが形成されている部分には、微細加工により溝１０が形成されているので、転がり摺動面とダイヤモンドライクカーボン膜Ｄとの密着性がさらに向上し、転がり摺動面からダイヤモンドライクカーボン膜Ｄが剥離しにくい。
【００２９】
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源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、中間素材には負のバイアス電圧を印加する）。
【００３０】
なお、本実施形態は本発明の一例を示したものであって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。
例えば、本実施形態においては、非平衡型マグネトロンを用いたスパッタリングによりダイヤモンドライクカーボン膜を成膜したが、パルスレーザーアーク蒸着法やプラズマＣＶＤ法等を用いることもできる。ただし、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。
【００３１】
また、本実施形態においては、スラスト玉軸受を例示して説明したが、本発明の転動装置は様々な転がり軸受に対して適用することができる。例えば、深みぞ玉軸受，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形の転がり軸受や、スラストころ軸受等のスラスト形の転がり軸受である。
さらに、本実施形態においては、転動装置として転がり軸受を例示して説明したが、本発明の転動装置は、他の様々な種類の転動装置に対して適用することができる。例えば、直動案内軸受，ボールねじ，直動ベアリング等の他の転動装置にも好適に適用可能である。
【００３２】
〔実施例〕
以下に、実施例を示して、本発明をさらに具体的に説明する。ＳＵＪ２製の環状素材に旋削加工を施して所定形状に加工し、得られた中間素材に焼入れ処理，焼戻し処理等の熱処理を施した。続いて、転がり摺動面となる中間素材の端面を、研削，研磨等によって所定精度に仕上げた。なお、中間素材の端面の表面粗さ（Ｒａ）は、０．２５μｍであった。その後、端面に対し、レーザー波長８００ｎｍ，パルス幅３ｐｓ，フルーエンス２８Ｊ／ｃｍ2 の条件で短パルスレーザーを直線偏光で照射することにより、端面に微細加工を施した。そして、微細加工が施された端面に前述と同様にしてＵＢＭＳ装置によりダイヤモンドライクカーボン膜を被覆して環状試片を得た。
【００３３】
ここで、環状試片の端面の全体に短パルスレーザーを照射して微細加工を施したものを実施例１とした。また、短パルスレーザーのスポット径を制御することにより、転がり摺動方向に対して直交する方向に延びる複数の溝を規則的に形成し、端面全面のうち前記溝が形成された部分の合計の面積の割合が２０〜８０面積％であるものを、実施例２〜６とした。
【００３４】
さらに、短パルスレーザーのスポット径を制御するとともにシャッター速度を制御して短パルスレーザーを断続的に照射することにより、一辺が０．０１μｍ以上の長方形状の凹部１１（図４を参照）を端面に複数形成し、端面全面のうち長方形状の凹部１１が形成された部分の合計の面積の割合が２０〜８０面積％であるものを、実施例７〜１１とした。
【００３５】
さらに、短パルスレーザーを照射することにより、直径１μｍ以上の微細な円形凹部１２（図５を参照）を端面に複数形成し、端面全面のうち円形凹部１２が形成された部分の合計の面積の割合が２０〜８０面積％であるものを、実施例１２〜１６とした。なお、この微細な円形凹部１２は、円形凹部１２となる部分に短パルスレーザーを照射して、アブレーション加工することにより簡単に形成することができる。
【００３６】
さらに、比較例として、下記のような環状試片を用意した。比較例１は、短パルスレーザーの照射による微細加工及びダイヤモンドライクカーボン膜の被覆が施されていないことを除いては上記の実施例１と同様である。また、比較例２は、短パルスレーザーの照射による微細加工が施されていないことを除いては上記の実施例１と同様である。さらに、比較例３は、ダイヤモンドライクカーボン膜の被覆が施されていないことを除いては上記の実施例１と同様である。
【００３７】
このような実施例１〜１６及び比較例１〜３の環状試片の端面に、相手部材である鋼製の平面材（ＳＣＭ４１５製の平面材に普通焼入れを施し、表面粗さＲａを０．０２μｍに仕上げたもの）を油浴中（潤滑油としてエンジンオイルを使用した）で摺動させ、経時的に摩擦係数μを測定した。そして、摩擦係数μが０．２を超えた時点を寿命とした。結果を表１に示す。なお、表１に示した寿命の数値は、比較例１の寿命を１とした場合の相対値で示してある。
【００３８】
また、摺動初期の摩擦係数μを、表１に併せて示す。ただし、比較例１の摩擦係数μを１００とし、比較例１の摩擦係数μからの減少率で示してある。例えば、実施例１の摩擦係数μは、比較例１の摩擦係数μを１００とした場合は８６なので、減少率である１４が記してある。
【００３９】
【表１】
【００４０】
表１から、複数の長方形状の凹部１１が形成され、端面全面のうち長方形状の凹部１１が形成された部分の合計の面積の割合が４０面積％である実施例８が、最も耐久性が優れていることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明に係る転動装置の一実施形態であるスラスト玉軸受の構成を示す縦断面図である。
【図２】図１のＡ部分を拡大して示した部分拡大断面図である。
【図３】外輪の軌道面の一部分を拡大して示した図である。
【図４】複数の長方形状の凹部が形成された環状試片の端面の拡大図である。
【図５】複数の円形凹部が形成された環状試片の端面の拡大図である。
【符号の説明】
【００４２】
１ 内輪
１ａ 軌道面
２ 外輪
２ａ 軌道面
３ 玉
３ａ 転動面
１０ 溝
１１ 長方形状の凹部
１２ 円形凹部
Ｄ ダイヤモンドライクカーボン膜
Ｍ 金属層
Ｆ 複合層
Ｃ カーボン層
【特許請求の範囲】
【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転がり摺動面を有する転がり摺動部材において、前記転がり摺動面の少なくとも一部に、パルス幅１ｐｓ以上５ｐｓ以下の短パルスレーザーの照射による微細加工が施されているとともに、前記転がり摺動面のうち前記微細加工が施されている部分に、ダイヤモンドライクカーボン膜が被覆されており、該ダイヤモンドライクカーボン膜は、クロム，タングステン，チタン，ケイ素，ニッケル，及び鉄のうちの１種以上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層で構成されていることを特徴とする転がり摺動部材。
【請求項２】
前記微細加工により複数の溝が周期的に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の転がり摺動部材。
【請求項３】
前記３層は、前記ダイヤモンドライクカーボン膜の表面側から前記カーボン層，前記複合層，前記金属層の順に配されていることを特徴とする請求項１又は請求項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膜は、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る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】
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有し前記内方部材の外側に配された外方部材と、前記両軌道面間に転動自在に配された転動体と、を備える転動装置において、前記内方部材，前記外方部材，及び前記転動体のうち少なくとも１つを、請求項１〜４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。
【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転がり摺動面を有する転がり摺動部材において、前記転がり摺動面の少なくとも一部に、パルス幅１ｐｓ以上５ｐｓ以下の短パルスレーザーの照射による微細加工が施されているとともに、前記転がり摺動面のうち前記微細加工が施されている部分に、ダイヤモンドライクカーボン膜が被覆されており、該ダイヤモンドライクカーボン膜は、クロム，タングステン，チタン，ケイ素，ニッケル，及び鉄のうちの１種以上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層で構成されていることを特徴とする転がり摺動部材。
【請求項２】
前記微細加工により複数の溝が周期的に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の転がり摺動部材。
【請求項３】
前記３層は、前記ダイヤモンドライクカーボン膜の表面側から前記カーボン層，前記複合層，前記金属層の順に配されていることを特徴とする請求項１又は請求項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膜は、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る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】
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有し前記内方部材の外側に配された外方部材と、前記両軌道面間に転動自在に配された転動体と、を備える転動装置において、前記内方部材，前記外方部材，及び前記転動体のうち少なくとも１つを、請求項１〜４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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００７−３２１８５５（Ｐ２００７−３２１８５５Ａ）
【公開日】平成１９年１２月１３日（２００７．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１５２２１５（Ｐ２００６−１５２２１５）
【出願日】平成１８年５月３１日（２００６．５．３１）
【出願人】（０００００４２０４）日本精工株式会社 (8,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１２月１３日（２００７．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年５月３１日（２００６．５．３１）
【出願人】（０００００４２０４）日本精工株式会社 (8,378)
【Ｆターム（参考）】
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