(57)【要約】軸線回りに回転する回転シャフトを回転可能に支持する軸受けに用いる軌道部材であって、軌道面上にダイヤモンド結合の割合が７０％以上であるダイヤモンドライクカーボンを含む層を備えることを特徴とする軌道部材、並びに、軸線回りに回転する回転シャフトを回転可能に支持する軸受けであって、前記軸線と同軸に形成された第１軌道を有する第１軌道部材と、前記軸線と同軸に形成された第２軌道を有する第２軌道部材と、前記第１軌道と前記第２軌道の間に配置され、前記第１軌道と前記第２軌道に沿って転動可能である複数の転動体とを備え、少なくとも前記第１軌道と前記第２軌道のいずれか一方の軌道面上にダイヤモンド結合の割合が７０％以上であるダイヤモンドライクカーボンを含む層を備えることを特徴とする軸受け。
2019013157.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線回りに回転する回転シャフトを回転可能に支持する軸受けに用いる軌道部材であって、
軌道面上にダイヤモンド結合の割合が７０％以上であるダイヤモンドライクカーボンを含む層を備える
ことを特徴とする軌道部材。
【請求項２】
前記ダイヤモンドライクカーボンを含む層の厚みが０．５μｍ以上５．０μｍ以下である
ことを特徴とする請求項１に記載の軌道部材。
【請求項３】
前記ダイヤモンド結合の割合が、レーザ・ラマン分光光度計を用いて測定された、グラファイト結合のピーク高さＩＧとダイヤモンド結合のピーク高さＩＤに基づいて、下記の式（１）により求められる
ことを特徴とする請求項１または２に記載の軌道部材。
［ダイヤモンド結合の割合］＝（ＩＤ／（ＩＤ＋ＩＧ））・・・式（１）
【請求項４】
軸線回りに回転する回転シャフトを回転可能に支持する軸受けであって、
前記軸線と同軸に形成された第１軌道を有する第１軌道部材と、
前記軸線と同軸に形成された第２軌道を有する第２軌道部材と、
前記第１軌道と前記第２軌道の間に配置され、前記第１軌道と前記第２軌道に沿って転動可能である複数の転動体と
を備え、
少なくとも前記第１軌道と前記第２軌道のいずれか一方の軌道面上にダイヤモンド結合の割合が７０％以上であるダイヤモンドライクカーボンを含む層を備える
ことを特徴とする軸受け。
【請求項５】
前記ダイヤモンドライクカーボンを含む層の厚みが０．５μｍ以上５．０μｍ以下である
ことを特徴とする請求項４に記載の軸受け。
【請求項６】
前記ダイヤモンド結合の割合が、レーザ・ラマン分光光度計を用いて測定された、グラファイト結合のピーク高さＩＧとダイヤモンド結合のピーク高さＩＤに基づいて、下記の式（１）により求められる
ことを特徴とする請求項４または５に記載の軸受け。
［ダイヤモンド結合の割合］＝（ＩＤ／（ＩＤ＋ＩＧ））・・・式（１）
【請求項７】
請求項４から６のいずれか一項に記載の軸受けと、
前記回転シャフトと同一の軸線を有するローラと、
を少なくとも備える装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、潤滑油に水が混入した場合であっても、寿命が短縮されるのを抑制可能な軌道部材、軸受け及び装置に関する。
本願は、２０１７年７月１０日に日本に出願された特願２０１７−１３４８４０号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、製鉄産業や製紙産業をはじめとする多くの産業分野において、ローラを用いて原材料を加圧する装置が設置されている。これらの装置で用いられるローラは、その回転シャフトが軸受けにより回転可能に支持されている。【０００３】
これらの軸受けは、例えば、相対回転可能に配置された外輪と内輪、並びに外輪と内輪の間に配置されたボール等の転動体を有して構成されていることが一般的である。そして、油溜りにグリス等の潤滑油が配置され、内輪、外輪及び転動体が潤滑油を介して回転することにより、これらの部材の摩耗が進行するのを抑制するようになっている。【０００４】
しかしながら、上記製鉄産業をはじめとする多くの産業では、大量の水を使用する環境下で軸受けを使用する場合がある。潤滑油に水が混入すると、潤滑油が充分に機能しなくなり、軸受けの寿命が著しく短くなる場合がある。【０００５】
軸受けの寿命に関しては、潤滑油に水が混入していない状態では、多くの場合、ヘルツ応力に起因する内部起点の亀裂が生じて、この亀裂が表層まで伸展する。一方、潤滑油に水が混入した場合には表面起点の破壊が圧倒的に増加する。これは、軸受けの転動時に、転動体と接触する内輪又は外輪の軌道面に露出した非金属介在物が、水が混入することによって剥離、脱落し易くなり、軌道面表面の介在物脱落痕に応力集中が生じることが原因である。【０００６】
そこで、潤滑油に水が混入した場合であっても軸受けの寿命を延ばすために、転動体と接触する軌道面表面に酸化皮膜、ＣｒＮ皮膜、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）等をコーティングして、介在物の脱落を抑制する技術が開示されている（例えば、特許文献１、２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】日本国特開２００４−３３２９１５号公報
【特許文献２】日本国特開２００６−１７７４６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、酸化皮膜、ＣｒＮ皮膜、ダイヤモンドライクカーボン等の硬質皮膜は、転動時にコーティングが剥れて、却って軸受けの寿命を低下させる場合がある。そこで、潤滑油に水が混入した場合であっても、軸受けの寿命が短縮されるのを抑制可能な技術に対する要請がある。【０００９】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、潤滑油に水が混入した場合であっても、軸受けの寿命が短縮されるのを抑制可能な軌道部材、軸受け及び装置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】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提案している。
（１）本発明の一態様に係る軌道部材は、軸線回りに回転する回転シャフトを回転可能に支持する軸受けに用いる軌道部材であって、軌道面上にダイヤモンド結合の割合が７０％以上であるダイヤモンドライクカーボンを含む層を備えることを特徴とする。【００１１】
上記の構成からなる軌道部材によれば、軌道面上に、ダイヤモンド結合の割合が７０％以上であるダイヤモンドライクカーボンを含む層が形成されているので、潤滑油に水が混入して摩擦が増大しても、ダイヤモンドライクカーボンを含む層が摩耗・剥離することが抑制される。
その結果、潤滑油に水が混入した場合であっても、軸受けの寿命が短縮されるのを抑制することができる。【００１２】
（２）本発明の他の態様では、上記（１）に記載の軌道部材において、前記ダイヤモンドライクカーボンを含む層の厚みが０．５μｍ以上５．０μｍ以下である。
これにより、母相に充分に密着したコーティング膜を安定して成膜することができる。【００１３】
（３）本発明の他の態様では、上記（１）または（２）に記載の軌道部材において、前記ダイヤモンド結合の割合が、レーザ・ラマン分光光度計を用いて測定された、グラファイト結合のピーク高さＩＧとダイヤモンド結合のピーク高さＩＤに基づいて、下記の式（１）により求められる。
［ダイヤモンド結合の割合］＝（ＩＤ／（ＩＤ＋ＩＧ））・・・式（１）
ラマン分光法は、ダイヤモンドライクカーボンの膜を非破壊で測定できるため、好ましく用いることができる。【００１４】
（４）本発明の一態様に係る軸受けは、軸線回りに回転する回転シャフトを回転可能に支持する軸受けであって、前記軸線と同軸に形成された第１軌道を有する第１軌道部材と、前記軸線と同軸に形成された第２軌道を有する第２軌道部材と、前記第１軌道と前記第２軌道の間に配置され、前記第１軌道と前記第２軌道に沿って転動可能である複数の転動体とを備え、少なくとも前記第１軌道と前記第２軌道のいずれか一方の軌道面上にダイヤモンド結合の割合が７０％以上であるダイヤモンドライクカーボンを含む層を備えることを特徴とする。【００１５】
上記の構成からなる軸受けによれば、軌道面上に、ダイヤモンド結合の割合が７０％以上であるダイヤモンドライクカーボンを含む層が形成されているので、潤滑油に水が混入して摩擦が増大しても、ダイヤモンドライクカーボンを含む層が摩耗・剥離することが抑制される。
その結果、潤滑油に水が混入した場合であっても、軸受けの寿命が短縮されるのを抑制することができる。【００１６】
（５）本発明の他の態様では、上記（４）に記載の軸受けにおいて、前記ダイヤモンドライクカーボンを含む層の厚みが０．５μｍ以上５．０μｍ以下である。【００１７】
（６）本発明の他の態様では、上記（４）または（５）に記載の軸受けにおいて、前記ダイヤモンド結合の割合が、レーザ・ラマン分光光度計を用いて測定された、グラファイト結合のピーク高さＩＧとダイヤモンド結合のピーク高さＩＤに基づいて、下記の式（１）により求められる。
［ダイヤモンド結合の割合］＝（ＩＤ／（ＩＤ＋ＩＧ））・・・式（１）【００１８】
（７）本発明の一態様に係る装置は、上記（４）から（６）のいずれか一項に記載の軸受けと、前記回転シャフトと同一の軸線を有するローラと、を少なくとも備える。
上記構成からなる装置は、軸受けの潤滑油に水が混入した場合であっても、寿命が短縮されるのを抑制することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る軌道部材、並びにこの軌道部材を用いた軸受け及び装置によれば、潤滑油に水が混入した場合であっても、軸受けの寿命が短縮されるのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態に係るスラスト玉軸受けの概略構成の一例を説明する図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るスラスト玉軸受けの概略構成の一例を説明する図であり、図１において矢視II−IIで示す断面図である。
【図３】本発明に係る実施例で用いた転動疲労試験の概略を説明する概念図である。
【図４】本発明に係る実施例を説明するワイブル分布図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明者らは、潤滑油に水が混入しても軸受けの寿命が短縮されるのを抑制可能な技術について鋭意研究した。その結果、強度・耐摩耗性に優れたダイヤモンドライクカーボンであっても、潤滑油に水が混入すると摩擦係数が増大するため、ダイヤモンドライクカーボン内のｓｐ２結合（グラファイト結合）が解離して、ダイヤモンドライクカーボンのコーティングが摩耗し剥離することが一因であるとの知見を得た。
【００２２】
以下に、上記の知見に基づきなされた本発明に係る軌道部材、軸受け及び装置の実施形態を説明する。なお、本発明はこれらの実施形態に限定して解釈されることがないことは自明である。
【００２３】
以下、図１及び図２を参照して、本発明の一実施形態に係るスラスト玉軸受けの概略構成について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るスラスト玉軸受けの概略構成の一例を説明する図であり、図２は、図１において矢視ＩＩ−ＩＩで示す断面図である。
図１において、符号１０は、スラスト玉軸受け（軸受け）を、符号１１は第１軌道部材を、符号１２は第２軌道部材を、符号１１Ｕは第１軌道を、符号１２Ｕは第２軌道を、符号１１Ｃ、１２Ｃはダイヤモンドライクカーボンを含む層を示している。
【００２４】
スラスト玉軸受け１０は、図１、図２に示すように、第１軌道部材１１と、第２軌道部材１２と、ボール（転動体）１３と、保持部材１４とを備え、第１軌道部材１１と第２軌道部材１２とがボール１３を介して軸線Ｏ回りに相対的に回転可能とされている。
【００２５】
第１軌道部材１１は、図１に示すように、円板状とされていて径方向内方には円形孔１１Ｈが形成されている。
また、第１軌道部材１１は、軸線Ｏ方向における一方側Ｆに軸線Ｏと直交する平坦面が形成され、軸線Ｏ方向における他方側Ｒに円形孔１１Ｈと同軸とされた第１軌道１１Ｕが形成されている。
【００２６】
第１軌道１１Ｕは、軸線Ｏを軸芯とする周方向に形成されていて、軸線Ｏを含む断面はボール１３が周回可能な円弧状に形成されている。
また、第１軌道１１Ｕの軌道面の表面には、第１軌道１１Ｕの全面及び第１軌道１１Ｕの径方向両側縁部（内周側縁部、外周側縁部）にわたってダイヤモンドライクカーボンを含む層１１Ｃが形成されている。
【００２７】
第２軌道部材１２は、図１に示すように、円板状とされていて径方向内方には円形孔１２Ｈが形成されている。
また、第２軌道部材１２は、軸線Ｏ方向における他方側Ｒに軸線Ｏと直交する平坦面が形成され、軸線Ｏ方向における一方側Ｆに円形孔１２Ｈと同軸とされた第２軌道１２Ｕが形成されている。
【００２８】
第２軌道１２Ｕは、軸線Ｏを軸芯とする周方向に形成されていて、軸線Ｏを含む断面はボール１３が周回可能な円弧状に形成されている。
また、第２軌道１２Ｕの軌道面の表面には、第２軌道１２Ｕの全面及び第２軌道１２Ｕの径方向両側縁部（内周側縁部、外周側縁部）にわたってダイヤモンドライクカーボンを含む層１２Ｃが形成されている。
【００２９】
第１軌道部材１１または第２軌道部材１２は、例えば、高炭素クロム軸受鋼鋼材ＳＵＪ２（ＪＩＳ−Ｇ４８０５）により形成されていてもよい。この鋼材ＳＵＪ２は、ＩＳＯ規格６８３−１７における鋼材Ｂ１と同等のものである。
【００３０】
ボール（転動体）１３は、例えば、高炭素クロム軸受鋼鋼材ＳＵＪ２や窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）等のセラミック材料を球体に形成することにより構成される。ボール（転動体）１３は、保持部材１４によって保持されて、第１軌道１１Ｕと第２軌道１２Ｕ内で、第１軌道部材１１及び第２軌道部材１２に対して相対移動するように構成されている。
【００３１】
ダイヤモンドライクカーボンを含む層１１Ｃまたは１２Ｃを形成するのに先立って、第１軌道１１Ｕ、第２軌道１２Ｕが形成された第１軌道部材１１及び第２軌道部材１２を、例えば、調質（８４０℃で１時間保持後、９０℃で油焼き入れ）、焼き戻し（１８０℃で２時間）を実施してから、第１軌道１１Ｕ、第２軌道１２Ｕを表面粗さＲａ０．０１μｍ程度に研磨した。
このように処理した第１軌道１１Ｕ及び第２軌道１２Ｕの表面に、例えば、処理温度８０℃でＦＣＶＡ(Filtered Cathodic Vacuum Arc)を用いてダイヤモンドライクカーボンを含む層１１Ｃ、１２Ｃを形成した。
【００３２】
なお、ダイヤモンドライクカーボンを含む層１１Ｃまたは１２Ｃは、ｓｐ３結合（ダイヤモンド結合）の割合が７０％以上でその効果が顕著になることから、ｓｐ３結合（ダイヤモンド結合）の割合が７０％以上であることが好適である。さらに、軸受けの寿命をより延ばすという観点から、ｓｐ３結合の割合が７５％以上、さらに好ましくは７７％以上であることがより好適である。
【００３３】
ダイヤモンドライクカーボンを含む層１１Ｃ、１２Ｃにおけるｓｐ３結合（ダイヤモンド結合）の割合は、レーザ・ラマン分光光度計を用いて、ラマン分光法により測定することができる。
ｓｐ２結合（グラファイト結合）を示すピークのピーク高さＩＧとｓｐ３結合（ダイヤモンド結合）を示すピークのピーク高さＩＤに基づいて、下記の式（１）により求めることができる。
［ダイヤモンド結合の割合］＝（ＩＤ／（ＩＤ＋ＩＧ））・・・式（１）
【００３４】
レーザ・ビームを利用したラマン分光法は、ダイヤモンドライクカーボンの層を非破壊で測定できるため、好ましく用いることができる。通常、ラマン分光法で得られたラマンスペクトルは、幅広いピークを有するが、ｓｐ２結合とｓｐ３結合では、そのピーク位置や形状が異なることから、ガウス関数を用いた波形解析によって、これらの結合の波形分離が可能である。
【００３５】
また、ダイヤモンドライクカーボンを含む層１１Ｃまたは１２Ｃの厚みについては、この層が摩耗により消耗してコーティングとしての効果が充分に発揮できなくなるのを抑制するうえで、最小厚みを０．５μｍとすることが望ましい。また、厚みを厚くすると転動疲労寿命は延びるものの、成膜する際に母相と剥離し易くなることから、母相に充分に密着したコーティング膜を安定して成膜するうえで、最大厚みを５．０μｍとすることが好ましい。
【００３６】
したがって、ダイヤモンドライクカーボンを含む層１１Ｃまたは１２Ｃの厚みに関しては、例えば、０．５μｍ以上５．０μｍ以下であることが好適である。より好ましくは、ダイヤモンドライクカーボンを含む層１１Ｃまたは１２Ｃの厚みは、１．０μｍ以上５．０μｍ以下、さらに好ましくは３．５μｍ以上５．０μｍ以下であることがより好適である。
【００３７】
また、ダイヤモンドライクカーボンを含む層１１Ｃは、ｓｐ３結合（ダイヤモンド結合）の割合を７０％以上かつ厚みを０．５μｍ以上５．０μｍ以下とすることがより好適であり、ｓｐ３結合（ダイヤモンド結合）の割合を７２％以上かつ厚みを３．５μｍ以上５．０μｍ以下とすることがさらに好適である。
【００３８】
本実施形態に係るスラスト玉軸受け（軸受け）１０によれば、ｓｐ３結合（ダイヤモンド結合）の割合が７０％以上とされたダイヤモンドライクカーボンを含む層１１Ｃまたは１２Ｃが形成されている。そのため、潤滑油に水が混入することで摩擦が増大して、ダイヤモンドライクカーボン内のｓｐ２結合（グラファイト結合）が解離しても、ダイヤモンドライクカーボンを含む層が摩耗・剥離することが抑制される。
その結果、潤滑油に水混入が生じた場合であっても、軸受けの寿命が短縮されるのを抑制することができる。
【００３９】
また、本発明の一実施形態に係るスラスト玉軸受け（軸受け）１０によれば、ダイヤモンドライクカーボンを含む層１１Ｃまたは１２Ｃの厚みが０．５μｍ以上５．０μｍ以下とすることで、第１軌道１１Ｕ、第２軌道１２Ｕの軌道面に、ｓｐ３結合（ダイヤモンド結合）の割合が７０％以上のダイヤモンドライクカーボンを安定してコーティングすることができる。
その結果、安定した軸受けの寿命を確保することができる。
【００４０】
なお、上記実施形態において記載した技術的事項については、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記実施形態においては、軸受けがボールを転動体とするスラスト玉軸受けである場合について説明したが、例えば、転動体がローラや円錐台とされたころ軸受けであってもよい。また、スラスト玉軸受けに代えてラジアル軸受け、アンギュラ軸受け等、種々の軸受けに適用してもよい。
【００４１】
上記実施形態においては、ＦＣＶＡ(Filtered Cathodic Vacuum Arc)によりｓｐ３結合（ダイヤモンド結合）の割合が７０％以上であるダイヤモンドライクカーボンを含む層１１Ｃまたは１２Ｃを形成する場合について説明したが、例えば、ＦＣＶＡに代えてＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)やＰＶＤ(Physical Vapor Deposition)を用いてダイヤモンドライクカーボンを含む層１１Ｃまたは１２Ｃを形成してもよい。
【００４２】
上記実施形態のダイヤモンドライクカーボンを含む層１１Ｃまたは１２Ｃは、Ｎ（窒素）の含有量が３質量％以下であってもよい。ダイヤモンドライクカーボンを含む層１１Ｃまたは１２Ｃ中の窒素の含有量が３質量％以下であることにより、ダイヤモンドライクカーボンを含む層が摩耗・剥離することがさらに抑制される。より好ましくは、ダイヤモンドライクカーボンを含む層１１Ｃまたは１２Ｃ中の窒素の含有量が２質量％以下、さらに好ましくは１質量％以下である。これにより、上記の効果がより長く保たれる。
【００４３】
上記実施形態においては、第１軌道１１Ｕと第２軌道１２Ｕに同等のダイヤモンドライクカーボンのコーティングを施す場合について説明した。しかし、例えば、ラジアル軸受けのように、軸線を中心とする曲率が第１軌道と第２軌道で異なり、転動に際して第１軌道と第２軌道の軌道面に異なる面圧（応力）が付加される場合等においては、大きな応力が付加される内輪にのみダイヤモンドライクカーボンのコーティングを施してもよい。
【００４４】
あるいは、内輪のダイヤモンドライクカーボンを含む層と外輪のダイヤモンドライクカーボンを含む層の特徴が異なってもよい。例えば、外輪のダイヤモンドライクカーボンを含む層に対して、内輪のダイヤモンドライクカーボンを含む層のｓｐ３結合（ダイヤモンド結合）の割合をより高くしてもよい。又は、同じｓｐ３結合（ダイヤモンド結合）の割合としつつ、内輪のダイヤモンドライクカーボンを含む層の厚みを外輪のダイヤモンドライクカーボンを含む層の厚みより厚くしてもよい。
すなわち、第１軌道と第２軌道に適用するダイヤモンドライクカーボンについては、軸受けの型式や使用条件に応じて任意に設定することができる。例えば、一方の軌道にのみダイヤモンドライクカーボンを含む層を設けなくてもよい。
【００４５】
また、上記実施形態においては、転動体が高炭素クロム軸受鋼鋼材ＳＵＪ２等により形成されたボールである場合について説明したが、例えば、ボールやローラ（ころ）にダイヤモンドライクカーボンをはじめとする種々のコーティングを施したボールやローラを用いてもよく、転動体については軸受けの形式等に応じて任意に設定することができる。
【００４６】
また、本発明の他の実施形態に係る軌道部材は、軸線回りに回転する回転シャフトを回転可能に支持する軸受けに用いる軌道部材であって、軌道面上にダイヤモンド結合の割合が７０％以上であるダイヤモンドライクカーボンを含む層を備える。この軌道部材によれば、軌道面上に、ダイヤモンド結合の割合が７０％以上であるダイヤモンドライクカーボンを含む層が形成されているので、潤滑油に水が混入して摩擦が増大しても、ダイヤモンドライクカーボンを含む層が摩耗・剥離することが抑制される。その結果、潤滑油に水が混入した場合であっても、軸受けの寿命が短縮されるのを抑制することができる。
【００４７】
この軌道部材は、上述した実施形態に係る軸受け１０の第１軌道部材１１または第２軌道部材１２と同じ特徴を有してもよく、第１軌道部材１１または第２軌道部材１２として好ましく用いることができる。
上記の実施形態に係る軌道部材及び軸受けは、潤滑油に水が混入した状況で、好ましく用いることができる。
【００４８】
また、本発明の他の実施形態に係る装置は、上述の実施形態に係る軸受け１０と、この軸受け１０が支持する回転シャフトと同一の軸線を有するローラと、を少なくとも備える。この装置は、軸受けの潤滑油に水が混入した場合であっても、寿命が短縮されるのを抑制することができる。
【００４９】
以下に、本発明の実施形態についてまとめる。
本発明の一実施形態に係る軌道部材は、軸線回りに回転する回転シャフトを回転可能に支持する軸受けに用いる軌道部材であって、軌道面上にダイヤモンド結合の割合が７０％以上であるダイヤモンドライクカーボンを含む層を備える。
上記の軌道部材において、ダイヤモンドライクカーボンを含む層の厚みが０．５μｍ以上５．０μｍ以下であってもよい。
また、上記の軌道部材において、ダイヤモンド結合の割合が、レーザ・ラマン分光光度計を用いて測定された、グラファイト結合のピーク高さＩＧとダイヤモンド結合のピーク高さＩＤに基づいて、下記の式（１）により求められてもよい。
［ダイヤモンド結合の割合］＝（ＩＤ／（ＩＤ＋ＩＧ））・・・式（１）
【００５０】
本発明の一実施形態に係る軸受けは、軸線回りに回転する回転シャフトを回転可能に支持する軸受けであって、軸線と同軸に形成された第１軌道を有する第１軌道部材と、軸線と同軸に形成された第２軌道を有する第２軌道部材と、第１軌道と第２軌道の間に配置され、第１軌道と第２軌道に沿って転動可能である複数の転動体とを備え、少なくとも第１軌道と第２軌道のいずれか一方の軌道面上にダイヤモンド結合の割合が７０％以上であるダイヤモンドライクカーボンを含む層を備える。
上記の軸受けにおいて、ダイヤモンドライクカーボンを含む層の厚みが０．５μｍ以上５．０μｍ以下であってもよい。
また、上記の軸受けにおいて、ダイヤモンド結合の割合が、レーザ・ラマン分光光度計を用いて測定された、グラファイト結合のピーク高さＩＧとダイヤモンド結合のピーク高さＩＤに基づいて、下記の式（１）により求められてもよい。
［ダイヤモンド結合の割合］＝（ＩＤ／（ＩＤ＋ＩＧ））・・・式（１）
【００５１】
本発明の一実施形態に係る装置は、軸線回りに回転する回転シャフトを回転可能に支持する軸受けであって、軸線と同軸に形成された第１軌道を有する第１軌道部材と、軸線と同軸に形成された第２軌道を有する第２軌道部材と、第１軌道と第２軌道の間に配置され、第１軌道と第２軌道に沿って転動可能である複数の転動体とを備え、少なくとも第１軌道と第２軌道のいずれか一方の軌道面上にダイヤモンド結合の割合が７０％以上であるダイヤモンドライクカーボンを含む層を備える、軸受けと、上記の回転シャフトと同一の軸線を有するローラと、を少なくとも備える。
【００５２】
（実施例）
次に、表１から表３、図３、図４を参照して、本発明の実施例について説明する。実施例では、比較例１から比較例３、本発明例１から本発明例３を用いた。
表１は、実施例で用いた試験片の第１軌道、第２軌道の軌道面におけるコーティングに関して示している。また、表２は、実施例における転動試験条件を示している。また、図３は、本発明に係る実施例で用いた転動疲労試験の概略を説明する概念図である。
【００５３】
【表１】
2019013157.tif 000003
【００５４】
【表２】
2019013157.tif 000004
【００５５】
実施例では、市販の軸受＃５１３０５と同形状のものをＳＵＪ２により形成した。各実施例の試験片で、第１軌道、第２軌道の軌道面に施すコーティングが異なる。なお、比較例１にはコーティングを施さなかった。
各試験片における第１軌道、第２軌道の軌道面のコーティングについては、表１に示すとおりである。
【００５６】
なお、ｓｐ３結合（ダイヤモンド結合）の割合については、レーザ・ラマン分光光度計ＮＲＳ−７１００（日本分光株式会社製）を用いて、ｓｐ２（グラファイト結合）を示すピークのピーク高さＩＧ、並びに、ｓｐ３結合（ダイヤモンド結合）を示すピークのピーク高さＩＤを測定し、ピーク高さＩＧとピーク高さＩＤに基づいて、（［ｓｐ３結合（ダイヤモンド結合）の割合］＝（ＩＤ／（ＩＤ＋ＩＧ）））を求めた。
実際には、ＩＧとＩＤの比が測定値として出力されるので、この値に基づいて、ダイヤモンド結合の割合を算出した。各実験例におけるＩＧとＩＤの比を表１に示す。
【００５７】
また、測定条件は、以下のように設定した。
励起波長：５３２ｎｍ
レーザーパワー：１．０ｍＷ
スリット：１００μｍφ
アパーチャー：４０００μｍφ
対物レンズ：×１００
グレーティング：１２００Ｉ／ｍｍ
スポット径：１．０μｍ
観測波数：２０００〜９５０ｃｍ−１
積算回数：５ｓｅｃ×２回
【００５８】
＜比較例１＞
比較例１では、軌道面にコーティングをせずに試験片とした。
＜比較例２＞
比較例２では、ＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)によりｓｐ３結合（ダイヤモンド結合）が２３％、膜厚１．２μｍのダイヤモンドライクカーボンをコーティングした。
＜比較例３＞
比較例３では、ＦＣＶＡ(Filtered Cathodic Vacuum Arc)によりｓｐ３結合（ダイヤモンド結合）が５５％、膜厚０．８μｍのダイヤモンドライクカーボンをコーティングした。
＜本発明例１＞
本発明例１では、ＦＣＶＡ(Filtered Cathodic Vacuum Arc)によりｓｐ３結合（ダイヤモンド結合）が７２％、膜厚０．６μｍのダイヤモンドライクカーボンをコーティングした。
＜本発明例２＞
本発明例２では、ＦＣＶＡ(Filtered Cathodic Vacuum Arc)によりｓｐ３結合（ダイヤモンド結合）が７２％、膜厚１．３μｍのダイヤモンドライクカーボンをコーティングした。
＜本発明例３＞
本発明例３では、ＦＣＶＡ(Filtered Cathodic Vacuum Arc)によりｓｐ３結合（ダイヤモンド結合）が７７％、膜厚３．５μｍのダイヤモンドライクカーボンをコーティングした。
【００５９】
実施例では、表２に示す転動試験条件により寿命の評価を行った。実施例では、比較例１から３、本発明例１から例３の試験片について、各々１０枚ずつ試験を行い、累積破損確率が１０％の時の寿命であるＬ１０寿命により寿命向上効果を評価した。
転動試験では、表２に示すように、富士試験機転動疲労試験機（負荷容量：１〜１０ｋＮ、主軸回転数：０〜３０００ｒｐｍ、電動機：三相ＡＣ２００Ｖモータ、０．４ｋＷ）を用いた。
【００６０】
以下、図３を参照して、転動疲労試験の概略について説明する。
転動試験機１００は、図３に示すように、潤滑油と水の混合物Ｌが貯留されたケーシング１０１内に試験片１１０が配置され、試験片１１０に回転シャフト１２０が連結された構成を備える。
耐久サイクルの間、試験片１１０を潤滑油と水の混合物Ｌに浸漬させた状態で荷重を付加して回転させた。
【００６１】
転動試験条件は、試験荷重７．０ｋＮ、転動球数３、転動球のサイズ３／８ｉｎｃｈ、転動球の材質Ｓｉ３Ｎ４、回転数１２００ｒｐｍとした。潤滑油に水を混入させる条件は、初期値を水３０ｍｌ＋鉱油７０ｍｌとし、その後、水３０ｍｌ／日を毎日追加した。
また、耐久サイクルは１．５×１０８とした。なお、回転シャフト１２０が１回転すると転動球の位置は１８０°移動し、転動球数３であるので回転シャフト１２０が１回転すると１．５サイクルとなる。
【００６２】
以下、図４及び表３を参照して、寿命向上効果による評価結果について説明する。
図４は、実施例を説明するワイブル分布図であり、表３は累積破損確率が１０％の時の寿命であるＬ１０寿命を示している。
【００６３】
【表３】
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【００６４】
コーティングを施さなかった比較例１は、Ｌ１０寿命が３．２１×１０６であり、耐久サイクル１．５×１０８に到達するものはなかった。
【００６５】
比較例２は、Ｌ１０寿命が３．８６×１０５であり、コーティングを施していない比較例１よりも短く、ｓｐ３結合の割合が２３％では寿命向上効果はないことを示している。
【００６６】
また、比較例３は、ＣＶＤで成膜した比較例２よりはｓｐ３結合の割合が多いもののＬ１０寿命は５．５３×１０６であり、コーティングを施していない比較例１と同等である。このことから、一定の膜厚を有するコーティングを施したとしても、ｓｐ３結合の割合が５５％では寿命向上効果はないことを示している。
【００６７】
本発明例１は、Ｌ１０寿命が２．１６×１０７であり、Ｌ１０寿命がコーティングを施さなかった比較例１の約６．７倍となり、ｓｐ３結合の割合が７２％で寿命向上効果が確認できた。
本発明例１から、比較的薄い膜厚であっても、ｓｐ３結合の割合を７０％以上とすることで、寿命向上効果が得られることがわかる。
【００６８】
本発明例２は、Ｌ１０寿命が２．９１×１０７であり、Ｌ１０寿命がコーティングを施さなかった比較例１の約９．１倍となり、ｓｐ３結合の割合が７２％で寿命向上効果が確認できた。
【００６９】
また、本発明例３は、Ｌ１０寿命が５．２５×１０７であり、Ｌ１０寿命がコーティングを施さなかった比較例１の約１６．４倍となり、ｓｐ３結合の割合が７７％で大きな寿命向上効果が確認できた。
本発明例１から３の比較から、膜厚を厚くすることで、寿命向上効果がより向上することがわかる。
【００７０】
以上の実施例から、ダイヤモンドライクカーボンを含む層におけるｓｐ３結合の割合が７０％以上であることで、軸受けとしての寿命が向上する効果が確保されることが確認できた。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明に係る軌道部材、軸受け及び装置によれば、潤滑油に水が混入した場合であっても、良好な軸受け寿命を確保することができるので産業上利用可能である。
【符号の説明】
【００７２】
Ｏ  軸線
１０  スラスト玉軸受け（軸受け）
１１  第１軌道部材
１１Ｕ  第１軌道
１１Ｃ  ダイヤモンドライクカーボンを含む層
１２  第２軌道部材
１２Ｕ  第２軌道
１２Ｃ  ダイヤモンドライクカーボンを含む層
１３  ボール（転動体）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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