(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製基材の表面に皮膜を有する摺動部材であって、
該皮膜が硬質粒子と金属材とを含み、ヤング率が２５０Ｇｐａ以上であり、
上記硬質粒子が、炭化物、硼化物又は酸化物から選択される１種以上であり、
上記硬質粒子が皮膜断面積に占める面積率が５０％以上７０％以下、かつ上記硬質粒子のうち等価円径が１．２μｍ〜５μｍである硬質粒子の皮膜断面に占める面積率が３％以上３０％以下であり、
上記皮膜の断面空孔率が、１．１体積％以下であることを特徴とする摺動部材。
【請求項２】
上記皮膜が、上記等価円径が１．２μｍ〜５μｍの硬質粒子を金属製基材側より表面側に多く含むことを特徴とする請求項１に記載の摺動部材。
【請求項３】
金属製基材の表面に皮膜を有する摺動部材であって、
該皮膜が硬質粒子と金属材とを含み、ヤング率が２５０Ｇｐａ以上であり、
上記硬質粒子が、炭化物、硼化物又は酸化物から選択される１種以上であり、
上記皮膜が、等価円径が１．２μｍ〜５μｍの硬質粒子を金属製基材側より表面側に多く含むことを特徴とする摺動部材。
【請求項４】
上記皮膜のビッカース硬度（Ｈｖ）が１０００以上１４００以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つの項に記載の摺動部材。
【請求項５】
上記硬質粒子が皮膜断面積に占める面積率が５５．３％以上６８．８％以下、かつ上記硬質粒子のうち等価円径が１．２μｍ〜５μｍである硬質粒子の皮膜断面に占める面積率が５．５％以上２８．８％以下であり、
上記皮膜の断面空孔率が、１．０６体積％以下であり、
上記皮膜のヤング率が２６１Ｇｐａ以上５０９Ｇｐａ以下であり、かつビッカース硬度（Ｈｖ）が１０１９以上１３２７以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つの項に記載の摺動部材。
【請求項６】
上記皮膜の厚さが、５μｍ以上６００μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つの項に記載の摺動部材。
【請求項７】
複数の摺動部材が接触して動力を伝達する動力伝達装置であって、
上記摺動部材が請求項１〜６のいずれか１つの項に記載の摺動部材であることを特徴とする動力伝達装置。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれか１つの項に記載の摺動部材の製造方法であって、硬質粒子と金属材とを含む粉末を加熱し、金属製基材表面に吹き付けて皮膜を形成することを特徴とする摺動部材の製造方法。
【請求項９】
上記粉末中の硬質粒子の一次粒径が、２μｍ〜５μｍであることを特徴とする請求項８に記載の摺動部材の製造方法。
【請求項１０】
上記皮膜の形成を大気中で行うことを特徴とする請求項８又は９に記載の摺動部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、摺動部材、摺動部材の製造方法及び動力伝達装置に関する。
更に詳細には、耐久性に優れ動力伝達装置に適した摺動部材、その製造方法及び耐久性に優れた摺動部材を具備した動力伝達装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
軸受、歯車、カム、自在継手、ロール、リング等、回転、摺動する箇所に用いられる摺動部材には、耐摩耗性を有することが必要とされ、表面硬度を高めることが行われている。
【０００３】
摺動部材の中でも、特に動力伝達装置に用いられる摺動部材は、部材同士が非常に高い面圧で接触し駆動力を伝達するものであるため、耐すべり変形性が要求されるにも拘わらず、接触によって弾性変形しないと接触箇所の面圧が低減されず耐久性が低下してしまう。したがって、ヤング率が高い高硬度の材料用いることでは耐久性の向上に限界がある。
【０００４】
特許文献１には、ヤング率が２２０ＧＰａ以下の金属製基材表面に、ヤング率が２５０ＧＰａ以上である皮膜を形成することで、部材全体の等価ヤング率を下げ、耐久性を向上させた動力伝達装置用摺動部材が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開２０１３／００５７６４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の動力伝達装置用摺動部材は、耐久性に優れるものであるが、動力伝達装置自体の小型軽量化やエンジンの高出力化等の要請により、さらなる耐久性の向上が望まれる。
【０００７】
本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、耐久性に優れた摺動部材、その製造方法及び耐久性に優れた摺動部材を具備した動力伝達装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討した。その結果、皮膜のヤング率を高めるだけでなく、皮膜中に所望の粒径の硬質粒子を存在させることによって、すべり変形が防止され、摺動部材の耐久性を飛躍的に向上できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
すなわち、本発明の摺動部材は、硬質粒子と金属材とを含み、ヤング率が２５０Ｇｐａ以上である皮膜を有し、上記硬質粒子が、炭化物、硼化物又は酸化物から選択される１種以上であり、上記硬質粒子が皮膜断面積に占める面積率が５０％以上７０％以下、かつ上記硬質粒子のうち等価円径が１．２μｍ〜５μｍである硬質粒子の皮膜断面に占める面積率が３％以上３０％以下であり、上記皮膜の断面空孔率が、１．１体積％以下であることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の動力伝達装置は、複数の摺動部材が接触して動力を伝達するものであり、上記本発明の摺動部材を具備したものである。
【００１１】
さらに、本発明の動力伝達装置用摺動部材の製造方法は、上記本発明の摺動部材を製造する方法であって、硬質粒子と金属材とを含む粉末を加熱し、金属製基材表面に吹き付けて皮膜を形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明よれば、ヤング率を２５０Ｇｐａ以上の皮膜中に硬質粒子を含有させ、該硬質粒子のうち、等価円径が１．２μｍ〜５μｍである硬質粒子の皮膜断面に占める面積率を３％以上にしたため、耐すべり変形性と弾性変形性とを両立させることができ、強く硬い皮膜を有する耐久性に優れた摺動部材、摺動部材の製造方法及び該摺動部材を具備する動力伝達装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の摺動部材の皮膜構造の一例を示す図である。
【図２】皮膜中の硬質粒子の面積率と焼き付き限界温度との関係の例を示すグラフである。
【図３】本発明の動力伝達装置の一例を示す図である。
【図４】耐久試験の要領を示す正面図及び側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の摺動部材、摺動部材の製造方法及び動力伝達装置について詳細に説明する。本発明の摺動部材は、金属製基材の表面に皮膜を有する。
【００１５】
＜皮膜＞
本発明の皮膜は硬質粒子と金属材とを含む。図１に本発明の摺動部材における皮膜の構造の一例を示す。本発明の摺動部材１は、金属製基材２上に皮膜４を有するものである。上記皮膜４は金属材４ｂ中に硬質粒子４ａが分散した構造を有する。
上記皮膜中の硬質粒子のうち、等価円径が１．２μｍ〜５μｍである硬質粒子の皮膜断面に占める面積率が３％以上であり、ヤング率が２５０Ｇｐａ以上である。
なお、皮膜４には図示しない空孔を含んでいてもよい。
【００１６】
上記硬質粒子４ａとしては、ベースとなる金属製基材２よりも高い硬度を有し、かつ金属製基材２よりも高い融点を有するものを使用することができ、例えば、炭化物、硼化物、窒化物及び酸化物の硬質粒子を挙げることができる。
高硬度かつ高融点を有する硬質粒子を用いることで、耐焼付き性を向上させることができる。
【００１７】
炭化物の硬質粒子としては、例えば、炭化チタン（ＴｉＣ）、炭化ジルコニウム（ＺｒＣ）、炭化バナジウム（ＶＣ）、炭化ニオブ（ＮｂＣ）、炭化タンタル（ＴａＣ）、炭化クロム（Ｃｒ３Ｃ２）、炭化モリブデン（Ｍｏ２Ｃ）、炭化タングステン（ＷＣ）、炭化硼素（Ｂ４Ｃ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）等の硬質粒子を挙げることができる。
【００１８】
硼化物の硬質粒子としては、例えば、硼化チタン（ＴｉＢ２）、硼化ジルコニウム（ＺｒＢ２）、硼化バナジウム（ＶＢ２）、硼化ニオブ（ＮｂＢ２）、硼化タンタル（ＴａＢ２）、硼化クロム（ＣｒＢ２）、硼化モリブデン（Ｍｏ２Ｂ５）、硼化タングステン（Ｗ２Ｂ５）、硼素（Ｂ）、硼化アルミニウム（ＡｌＢ１２）、硼化ケイ素（ＳｉＢ６）等の硬質粒子を挙げることができる。
【００１９】
窒化物の硬質粒子としては、例えば窒化チタン（ＴｉＮ）、窒化ジルコニウム（ＺｒＮ）、窒化バナジウム（ＶＮ）、窒化ニオブ（ＮｂＮ）、窒化クロム（ＣｒＮ）、窒化硼素（ｃ−ＢＮ）、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）などからなる硬質粒子を挙げることができる。
【００２０】
酸化物の硬質粒子としては、例えば酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化トリウム（ＴｈＯ２）、酸化ベリリウム（ＢｅＯ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）などからなる硬質粒子を挙げることができる。
なお、酸化マグネシウムは例えばジルコニウム酸マグネシウムとして含まれていることが好ましい。
【００２１】
これらの硬質粒子は、１種又は２種以上を混合して用いてもよい。
なかでも、炭化タングステン（ＷＣ）は、硬度（ビッカース硬度：２３５０ＨＶ）及び融点（融点：２７７６℃）が高く、高硬度の皮膜を形成できると共に、密度（１５．７２ｇ／ｃｍ３）が高く、後述する溶射法によって皮膜を形成する際、空孔が少ない緻密な皮膜を形成できるため、好ましく使用できる。
【００２２】
＜金属材＞
金属材４ｂは、硬質粒子４ａを包み、該硬質粒子４ａと共に皮膜中４を形成するものであり、金属製基材に吹き付けられたときに適度に塑性変形し、金属製基材２の表面に緻密な皮膜を形成することができればよく、金属単体や合金を使用することができる。
【００２３】
金属単体としては、例えば、コバルト（Ｃｏ）、鉄（Ｆｅ）、チタン（Ｔｉ）などを挙げることができる。
【００２４】
また、合金としては、例えば、コバルト（Ｃｏ）−クロム（Ｃｒ）やニッケル（Ｎｉ）−クロム（Ｃｒ）、ハステロイ（Ｈａｓｔｅｌｌｏｙ）（登録商標）、クロム（Ｃｒ）−モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）−クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）−コバルト（Ｃｏ）−クロム（Ｃｒ）、タングステン（Ｗ）−コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）−クロム（Ｃｒ）−アルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）−モリブデン（Ｍｏ）などを挙げることができ、これらは金属間化合物や固溶体であってもよい
【００２５】
これらは、単独又は２種以上が組み合わせて使用してもよいが、中でも、コバルト（Ｃｏ）は、塑性変形し易く、緻密な皮膜を形成し易いため好ましく使用できる。
【００２６】
＜溶射材＞
上記硬質粒子と金属材とは、混合して造粒又はそれらの混合物を焼結した溶射材として用いられる。上記溶射材中の金属材の含有量は１２質量％〜１７質量％であることが好ましい。
１２質量％未満では、バインダとなるコバルト等の金属材の面積率が少なくなるため、硬質粒子が皮膜から脱離し易くなることがあり、１７質量％を超えると硬質粒子の割合が少なくなり、耐久性が低下することがある。
【００２７】
溶射法によって、空孔率が小さく緻密な皮膜を形成するには、粒子速度を７００ｍ／秒以上にする必要があり、金属製基材との衝突によって、硬質粒子に割れが生じる。
したがって、溶射材中の硬質粒子の平均１次粒子径は、２μｍ以上５μｍ以下であることが好ましい。
【００２８】
溶射材中の硬質粒子の平均１次粒子径が２μｍ未満では、皮膜中における等価円径が１．２μｍ〜５μｍの硬質粒子の面積率を３％以上にすることが困難である。
また、溶射材中の硬質粒子の平均１次粒子径が５μｍを超えると、皮膜中の硬質粒子の粒径が大きくなって、接触する相手部材への攻撃性が高くなり、耐摩耗性が低下することがあり、また、溶射材の粒径が大きくなって衝突速度が遅くなり、皮膜の空孔が大きくなったり、膜硬度が低下したりすることがある。
【００２９】
上記溶射材の粒径は、１５μｍ以上２５μｍ以下であることが好ましい。１５μｍ未満では所望の粒径の硬質粒子を充分含有することが困難になり、２５μｍを超えると吹き付ける際に粒子速度を上げることが困難になり、皮膜中の空孔が多くなることがある。
【００３０】
＜硬質粒子の面積率＞
本発明の皮膜は、等価円径が１．２μｍ〜５μｍである硬質粒子の皮膜断面に占める面積率が３％以上であり、その上限は３０％以下であることが好ましく、さらに５％以上２７％以下であることが好ましい。
【００３１】
等価円径が１．２μｍ未満の硬質粒子は、すべり変形の防止に寄与せず、５μｍを超える粒子は、相手部材への攻撃性が高く耐久性が低下する。
また、面積率が３％未満では耐焼付き性が低下し、面積率が３０％を超えると生産性が低下することがある。
【００３２】
ここで、等価円径が１．２μｍ〜５μｍの面積率と焼き付き限界温度との関係を図２に示す。
図２に示すように、等価円径が１．２μｍ〜５μｍの面積率が増加するほど焼き付き限界温度が高くなっており、等価円径が１．２μｍ〜５μｍの硬質粒子が耐焼付き性の向上に寄与していることがわかる。
なお、本発明において「等価円径」とは、観察される硬質粒子の面積と同じ面積を有する円の直径をいう。
【００３３】
皮膜中の硬質粒子の面積率は、摺動部材を切断し、その断面を走査型顕微鏡を用いて撮影し、灰色で観測されるコバルト等の金属材を空孔と共に２値化処理で黒色とし、硬質粒子を白色部として抽出する。測定エリア内の等価円径が１．２μｍ〜５μｍとなる硬質粒子の面積を積算することで測定できる。
【００３４】
また、皮膜中の全硬質粒子が皮膜断面に占める面積率は、５０％以上７０％以下であることが好ましい。５０％以上７０％以下であると空孔率が小さく緻密な皮膜になると共に、皮膜からの硬質粒子の脱離が防止される。
【００３５】
＜皮膜の断面空孔率＞
本発明の皮膜の断面空孔率は１．１％以下であることが好ましい。
皮膜の断面空孔率が１．１体積％を超えると、摺動部材表面に凹凸が生し易く、該凹凸に応力が集中してすべり変形の起点となるため、機械的強度が低下することがあり、高荷重での繰り返し使用に耐えられなくなることがある。
【００３６】
皮膜の断面空孔率は、上記溶射材を金属製基材表面に吹き付ける際の加熱温度及び吹付速度によって変わる。加熱温度としては、吹き付ける溶射材の種類や吹付速度にもよるが、８００℃以上１２００℃以下であることが好ましい。加熱温度が高いと皮膜がポーラスになって空孔率が高くなることがあり、加熱温度が低いと皮膜強度が得られないことがある。
また、吹き付ける際の粒子速度としては、吹き付ける材料や加熱温度にもよるが７００ｍ／ｓ以上１１００ｍ／ｓ以下であることが好ましい。７００ｍ／ｓ未満では空孔率が大きくなることがあり、１１００ｍ／ｓを超えると硬質粒子が割れ、皮膜中の硬質粒子が少粒径化し、耐久性が低下することがある。
【００３７】
皮膜の断面空孔率は、摺動部材を切断し、その断面を走査型顕微鏡を用いて撮影し、その画像を画像処理装置に画像を取り込み、２値化処理にて測定対象物である空孔を黒色部として抽出する。そして、画像解析装置（カールツァイス  ＡｘｉｏＶｉｓｉｏｎ）を使用し、観察される黒色部の面積率を算出することで測定できる。
【００３８】
＜皮膜のヤング率＞  
本発明の皮膜のヤング率は２５０ＧＰａ以上であり、さらに２６０ＧＰａ〜５１０ＧＰａであることが好ましい。
本発明の皮膜は耐すべり変形性、耐摩耗性に優れるため、皮膜の厚さを薄くすることができ、ヤング率が比較的高くても摺動部材の等価ヤング率に対する影響を小さくでき、接触部分に係る応力を低減できる。
【００３９】
このような構成とすることにより、例えば３．５ＧＰａ程度の高面圧下においても耐久性に優れた摺動部材となる。したがって、クラッチ機構を摺動部材に持たせる構造であるトラクションドライブを用いた多段変速機や四輪駆動車両のトランスファなどの動力伝達装置に好適に用いることができる。
【００４０】
皮膜のヤング率は、摺動部材を切断し、マイクロインデンタ（ＭＴＳ  Ｓｙｓｔｅｍｓ社製  Ｎａｎｏ  Ｉｎｄｅｎｔｅｒ  ＸＰ）のステージに固定し、圧子（Ｂｅｒｋｏｖｉｃｈ（三角錐形））を使用し、連続剛性測定を５回行ってデータを得る。
ヤング率を接触深さ約８００ｎｍでの数値で算出するという解析条件で、上記得られたデータを解析することで測定できる。
【００４１】
また、摺動部材の等価ヤング率は、金属製基材のヤング率及びポアソン比と、皮膜のヤング率及びポアソン比とから、皮膜のポアソン比を０．３として、次式（１）により、摺動部材の等価ヤング率（Ｅ＊）を算出できる。
なお、次式（１）のパラメータ、係数１及び２は、αとＥとＨが一定の関係を有するため、これらをプロットし、曲線あてはめ（カーブフィッティング）により算出することができる。
【００４２】
【数１】
0006540950.tif 000002
【００４３】
＜皮膜の硬度＞
本発明の皮膜のビッカース硬度は、１０００ＨＶ以上１４００Ｈｖ以下であることが好ましい。
１０００ＨＶ未満では、耐摩耗性が低く耐久性が低下することがある。
皮膜硬度は、マイクロビッカース硬度計を用い、荷重：５０ｇで表面硬度（Ｈｖ）を測定できる。
【００４４】
＜皮膜の厚さ＞
皮膜の厚さは、５μｍ以上６００μｍ以下であることが好ましく、さらに５０μｍ以上５００μｍであることが好ましい。本発明の皮膜は硬く耐久性に優れるため、皮膜を薄くしても摺動部材の十分な耐久性を付与することができる。
５μｍ未満では、硬質粒子が十分存在できず耐久性が低下することがあり、６００μｍを超えると、皮膜のヤング率が摺動部材の等価ヤング率への影響が大きくなり、摺動部材の弾性変形が少なくなって、接触部の面圧が上がり耐久性が低下することがある。
【００４５】
また、上記皮膜は等価円径が１．２μｍ〜５μｍの硬質粒子を金属製基材側より表面側に多く含むことが好ましい。具体的には、皮膜を厚さ方向に２分したとき、金属製基材側の上記粒径の硬質粒子の面積率が３％以上１２％以下であり、表面側の上記粒径の硬質粒子の面積率が１５％以上３０％以下であることが好ましい。
金属製基材側に金属材が多く存在することで、皮膜が剥離し難くなり、表面側に硬質粒子を多く含むことで耐焼付き性が向上する。また、皮膜形成時に金属製基材の軟化・変形を防止するための冷却時間が短くなり、生産性が向上する。
【００４６】
上記粒径の硬質粒子の面積率は、硬質粒子と金属材とを含む粉末の種類や吹き付け条件を変えて複数回行うことで変更できる。
【００４７】
＜金属製基材＞
金属製基材としては、従来の摺動部材の基材として用いられているものを適用することができ、ヤング率が１４０ＧＰａ以上２５０ＧＰａ以下であるものが好ましい。
ヤング率が２５０ＧＰａ以下であると、上記皮膜と相俟って、摺動部材の等価ヤング率を２５０ＧＰａ以上３５０ＧＰａにすることができ、接触部の面圧が低減され、耐久性を向上できる。
【００４８】
このような金属製基材としては、例えば、日本工業規格（ＪＩＳ）で規格されたＪＩＳ  Ｇ４０５１  機械構造用炭素鋼鋼材（ＳＣ）、ＪＩＳ  Ｇ４０５２  焼入れ保証した構造用鋼鋼材（Ｈ鋼）、ＪＩＳ  Ｇ４０５３  構造用合金鋼（マンガン鋼（ＳＭｎ）、マンガンクロム鋼（ＳＭｎＣ）、クロム鋼（ＳＣｒ）、クロムモリブデン鋼（ＳＣＭ）、ニッケルクロム鋼（ＳＮＣ）、ニッケルクロムモリブデン鋼（ＳＮＣＭ））、ＪＩＳ  Ｇ４４０１  炭素工具鋼鋼材（ＳＫ）、ＪＩＳ  Ｇ４４０３  高速度鋼鋼材（ＳＫＨ）、ＪＩＳ  Ｇ４４０４  合金工具鋼鋼材（ＳＫＳ、ＳＫＤ、ＳＫＴ）、ＪＩＳ  Ｇ４８０５  高炭素クロム軸受鋼鋼材（ＳＵＪ）、ＪＩＳ  Ｇ５５０２球状黒鉛鋳鉄（FCD）などで作製されたものを挙げることができる。
これらは、代表的には、硬度が７００〜８００ＨＶ程度であり、融点が１４００〜１５００℃程度である。
【００４９】
＜摺動部材の製造方法＞
次に、本発明の摺動部材の製造方法について詳細に説明する。
本発明の摺動部材の製造方法は、上記本発明の摺動部材を製造する方法であり、硬質粒子と金属材とを含む粉末を加熱し、金属製基材表面に吹き付けて皮膜を形成するものである。具体的には、一次粒径が大きい硬質粒子と、金属材とを含む粒子（溶射材）を高速で吹き付けることで、本発明における皮膜を形成できる。
なお、溶射材を加熱し吹き付けて皮膜を形成する方法は、一般的に溶射法と呼ばれるが、本発明において溶射法とは、溶射材が加熱されていればたり、溶射材が完全に溶融していることを意味しない。
【００５０】
上記溶射法を用いることにより、粒径が数μｍ〜数十μｍの溶射材を金属製基材表面に吹き付けることができ、皮膜形成の操作が容易で、皮膜の厚さや皮膜中の硬質粒子の分布状態を変更でき、耐久性に優れる摺動部材を低コストで製造できる。
【００５１】
また、上記溶射法は、大気中で行うことが好ましい。大気中で皮膜を形成することで、大型の摺動部材の製造に対しても容易に適用することができる。
なお、大気中だけでなく、雰囲気が制御された条件で行うことが可能であることは言うまでもない。
【００５２】
さらに、溶射法については、例えば高速フレーム溶射法であることが好ましい。高速フレーム溶射法には、助燃ガスに酸素を用いるＨＶＯＦ（Ｈｉｇｈ  Ｖｅｌｏｃｉｔｙ  Ｏｘｙ−Ｆｕｅｌ）と助燃ガスに空気を用いるＨＶＡＦ（Ｈｉｇｈ  Ｖｅｌｏｃｉｔｙ  Ａｉｒ  Ｆｕｅｌ）とがある。
【００５３】
本発明は皮膜の断面空孔率が５％以下であり、このような空孔の少ない緻密な皮膜を形成するためには、粒子速度を速くすることが重要あり、助燃ガスに空気を用いるＨＶＡＦを適用することが好ましい。
【００５４】
ＨＶＯＦは、助燃ガスの大部分をガスの燃焼に使用しているため、燃焼ガス温度が高くなる。それに対してＨＶＡＦは、助燃ガスが空気であるため、酸素以外の燃焼に使用されない成分が８割を占める。したがって、燃焼ガスを冷却することができ、燃焼ガス温度を低温にすることができる。
【００５５】
また、燃焼ガスの温度が高いと、ノズル内部に溶射材が付着しやすくなるので、ＨＶＯＦでは粒子速度を高めるラバールノズルを用いることが困難になる。これに対し、ＨＶＡＦでは、燃焼ガス温度が低いことから粒子速度を高めるラバールノズルを用いることができる。加えて、燃焼に使用されない酸素以外のガスが溶射材のキャリアガスとして大量にノズルを流れるので、ラバールノズルを用いなくても、ＨＶＯＦよりも粒子速度を速くすることが可能である。
【００５６】
＜動力伝達装置＞
次に、本発明の動力伝達装置について図面を参照しながら詳細に説明する。
図４は、本発明の動力伝達装置の一例である四輪駆動車両のトランスファを示す断面図である。
図４に示す四輪駆動車両のトランスファ１００は、ハウジングＨ内に摺動部材の例である入力軸１０及び出力軸２０が配置されている。
入力軸１０は、ボールベアリング３１、３２によりハウジングＨに対して回転自在に支持されており、出力軸２０も同様に、ボールベアリング３３、３４によりハウジングＨに対して回転自在に支持されている。
入力軸１０はさらに、ハウジングＨ内に配されたローラベアリング３５、３６によってもハウジングＨに対して回転自在に支持されており、出力軸２０もさらに、ハウジングＨ内に配したローラベアリング３７、３８によってもハウジングＨに対して回転自在に支持されている。
【００５７】
入力軸１０を支持するローラベアリング３５と出力軸２０を支持する３７とは、共通なベアリングサポート３９内に抱持され、ベアリングサポート３９をボルト４０等の任意の手段でハウジングＨの対応する内側面に取着する。
また、入力軸１０を支持するローラベアリング３６と出力軸２０を支持する３８とは、共通なベアリングサポート４１内に抱持され、このベアリングサポート４１をボルト４２等の任意の手段でハウジングＨの対応する内側面に取着する。
【００５８】
入力軸１０の両端をそれぞれ、ハウジングＨから突出させ、該入力軸１０の図中左端を変速機（図示せず。）の出力軸に結合し、図中右端をリヤプロペラシャフト（図示せず。）を介してリヤファイナルドライブユニット（図示せず。）に結合する。
出力軸２０の図中左端を、ハウジングＨから突出させ、該出力軸２０の突出左端をフロントプロペラシャフト（図示せず）を介してフロントファイナルドライブユニット（図示せず。）に結合する。
【００５９】
入力軸１０は、高炭素クロム軸受鋼（ＳＵＪ２）で形成されており、その軸線方向中程に高炭素クロム軸受鋼（ＳＵＪ２）で形成された第１ローラ１１を有し、その表面には、高速フレーム溶射法によって、形成された本発明のＷＣ−Ｃｏ皮膜１２を有する。
また、出力軸２０も、高炭素クロム軸受鋼（ＳＵＪ２）で形成されており、その軸線方向中程に高炭素クロム軸受鋼（ＳＵＪ２）で形成された第２ローラ２１を有し、その表面には、高速フレーム溶射法によって形成された本発明のＷＣ−Ｃｏ皮膜２２が形成されている。
【００６０】
これらは、第１ローラ１１及び第２ローラ２１が共通な面内に配置されている。
そして、第１ローラ１１及び第２ローラ２１が相互に押し付けられ、ローラ外周面における皮膜同士が符号１２ａ、２２ａで示す箇所において予圧下に押圧接触される。
【００６１】
つまり、ベアリングサポート３９、４１は、第１ローラ１１及び第２ローラ２１の軸間距離を、第１ローラ１１の半径と第２ローラ２１の半径との和値よりも小さくすることで、第１ローラ１１及び第２ローラ２１間に押圧力を発生させている。
この押付力によって第１ローラ１１及び第２ローラ２１間で伝達可能なトルクが決まる。
なお、図４においては、第１ローラ１１及び第２ローラ２１の両方に皮膜１２、２２を形成しているが、耐久性が満足できる場合にはどちらか一方のみに皮膜を形成してもよい（図示せず。）。
【００６２】
トランスファー１００は、例えば後輪が滑りやすい路面にあり、前輪が滑りにくい路面にある場合、入力軸１０が回転して出力軸２０は回転していない状態になる。
そのとき、車両を走行させるために入力軸１０の第１ロータ１１と出力軸２０の第２ロータ２１とを押付けることで出力軸２０に駆動力が伝達される。
その際、出力軸２０は回転していない状態なので、押付けられることで大きなすべり速度を持って駆動力が伝達することになる。
そして、本発明の摺動部材を適用したトランスファにおいては、所定の皮膜が形成されているため、耐久性が高いものとなる。また、焼付きの発生を抑制または防止して、駆動力を十分に伝達することができる。
【００６３】
このとき、第１ローラ１１及び第２ローラ２１の摺動部材同士は、潤滑剤を介して接触していてもよく、直接接触していてもよい（図示せず。）。潤滑剤としては、代表的にはトラクション油（ＫＴＦ−１）を用いることができる。
【００６４】
以下、本発明を実施例により詳細に説明するが、本発明は下記実施例に限定されるものではない。
【００６５】
［実施例１］
硬質粒子として１次粒径が２μｍの炭化タングステン（ＷＣ）と、金属材としてコバルト（Ｃｏ）とを、含む溶射材（組成：ＷＣ−１２質量％Ｃｏ、ＳＷＣ−１２Ａ、住友鉱山社製）を篩にかけ、粒径Ｄ５０が１６．８０μｍの溶射材を得た。
高炭素クロム軸受鋼（ＳＵＪ２）からなる金属製基材（ヤング率：２０８ＧＰａ、ポアソン比：０．３、表面硬度：７００〜７５０ＨＶ、形状：円筒（外径φ７０ｍｍ、幅１８ｍｍ））の表面に対して、酸化アルミニウム粒子を使用したブラスト処理をした。
下記の条件で、高速フレーム溶射により上記溶射材を金属製基材表面に吹付け、皮膜の表面を、ダイヤモンドホイールで研削した後、ダイヤモンド砥粒を用いて表面粗さＲａ０．０４μｍ以下にラッピングして、皮膜厚さが１００μｍの［摺動部材１］を得た。
【００６６】
［高速フレーム溶射条件］
助燃ガス： Ａｉｒ
ラバーノズル使用有無：有
加熱温度：１０００℃
粒子速度：１０００ｍ／ｓ
溶射距離：３００ｍｍ
なお、粒子速度は、溶射距離（ノズル先端から基材までの距離）での粒子速度を可視化画像流速計（ＰＩＶ：Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ｉｍａｇｅ Ｖｅｌｏｃｉｍｅｔｒｙ）を使用し、金属製基材をセットしない状態でノズル先端から溶射距離分離れた位置の粒子の飛行速度を測定して粒子速度とした。
【００６７】
［実施例２］
膜厚を５００μｍに替える他は実施例１と同様にして、［摺動部材２］を得た。
【００６８】
［実施例３］
溶射材を以下のものに替える他は実施例１と同様にして、皮膜厚さが１００μｍの［摺動部材３］を得た。
硬質粒子として１次粒径が１μｍの炭化タングステン（ＷＣ）と、金属材としてコバルト（Ｃｏ）とを含む、（３０／５ｍｅｓｈ）のの溶射材（組成：ＷＣ−１２質量％Ｃｏ、ＡＩＭＰＥＲＩＴ５１９．０５９、Ｈ．Ｃ．ＳＴＡＲＣＫ社製）
【００６９】
［実施例４］
溶射材を以下のものに替える他は実施例１と同様にして、皮膜厚さが１００μｍの［摺動部材４］を得た。
硬質粒子として１次粒径が５．０μｍの炭化タングステン（ＷＣ）と、金属材としてコバルト（Ｃｏ）とを含む（３２／５ｍｅｓｈ）の溶射材（組成：ＷＣ−１２質量％Ｃｏ、Ｒ１３−０２５、パウレックス社製）
【００７０】
［実施例５］
溶射材を以下のものに替える他は実施例１と同様にして、皮膜厚さが１００μｍの［摺動部材５］を得た。
硬質粒子として１次粒径が５．０μｍの炭化タングステン（ＷＣ）と、金属材としてコバルト（Ｃｏ）とを含む、（３２／５ｍｅｓｈ）の溶射材（組成：ＷＣ−３０質量％Ｃｏ、Ｒ１３−０２６、パウレックス社製）
【００７１】
［実施例６］
膜厚を５０μｍに替える他は実施例１と同様にして、［摺動部材６］を得た。
【００７２】
［実施例７］
溶射材を以下のものに替える他は実施例１と同様にして、皮膜厚さが１００μｍの［摺動部材７］を得た。
硬質粒子として１次粒径が５μｍの炭化タングステン（ＷＣ）と、金属材としてコバルト（Ｃｏ）とを含む、粒径Ｄ５０が２１．６５μｍの溶射材（組成：ＷＣ−１２質量％Ｃｏ、ＳＣＳ−２３、パウレックス社製）
【００７３】
［実施例８］
溶射材を以下のものに替える他は実施例１と同様にして、皮膜厚さが１００μｍの［摺動部材８］を得た。
硬質粒子として１次粒径が２．０μｍの炭化タングステン（ＷＣ）と、金属材としてコバルト（Ｃｏ）とを含む、（３２／５ｍｅｓｈ）の溶射材（組成：ＷＣ−１２質量％Ｃｏ、Ｒ１３−０２２、パウレックス社製）
【００７４】
［実施例９］
溶射材を以下のものに替える他は実施例１と同様にして、皮膜厚さが１００μｍの［摺動部材９］を得た。
硬質粒子として１次粒径が２μｍの炭化タングステン（ＷＣ）と、金属材としてコバルト（Ｃｏ）とを含む、粒径Ｄ５０が１７．９４μｍの溶射材（組成：ＷＣ−１２質量％Ｃｏ、ＡＩＭＰＥＲＩＴ５１８．０５９、Ｈ．Ｃ．ＳＴＡＲＣＫ社製）
【００７５】
［実施例１０］
溶射材を以下のものに替える他は実施例１と同様にして、皮膜厚さが１００μｍの［摺動部材１０］を得た。
硬質粒子として１次粒径が２．５μｍの炭化タングステン（ＷＣ）と、金属材としてコバルト（Ｃｏ）とを含む、（３２／５ｍｅｓｈ）の溶射材（組成：ＷＣ−１２質量％Ｃｏ、Ｒ１３−０２３、パウレックス社製）
【００７６】
［比較例１］
溶射材を以下のものに替える他は実施例１と同様にして、皮膜厚さが１００μｍの［摺動部材１１］を得た。
硬質粒子として１次粒径が１μｍの炭化タングステン（ＷＣ）、１次粒径が１μｍの炭化クロム（ＣｒＣ）と、金属材としてニッケル（Ｎｉ）とを含む、粒径Ｄ５０が１８．８２μｍの溶射材（組成：７３質量％ＷＣ−２０質量％ＣｒＣ−７質量％Ｎｉ、ＡＩＭＰＥＲＩＴ５５１．０５９、Ｈ．Ｃ．ＳＴＡＲＣＫ社製）
【００７７】
［比較例２］
溶射材を以下のものに替える他は実施例１と同様にして、皮膜厚さが１００μｍの［摺動部材１２］を得た。
硬質粒子として１次粒径が２．５μｍの炭化タングステン（ＷＣ）と、金属材としてコバルト（Ｃｏ）とを含む、粒径Ｄ５０が１８．８２μｍの溶射材（組成：ＷＣ−１７質量％Ｃｏ、ＡＩＭＰＥＲＩＴ５２６．０５９、Ｈ．Ｃ．ＳＴＡＲＣＫ社製）
【００７８】
［比較例３］
溶射材を以下のものに替える他は実施例１と同様にして、皮膜厚さが１００μｍの［摺動部材１３］を得た。
硬質粒子として１次粒径が２μｍの炭化タングステン（ＷＣ）と、金属材としてコバルト（Ｃｏ）クロム（Ｃｒ）とを含む、粒径Ｄ５０が１９．０６μｍの溶射材（組成：８６質量％ＷＣ−１０質量％Ｃｏ−４質量％Ｃｒ、ＳＷＣＣ−１４Ａ、住友鉱山社製）
【００７９】
［比較例４］
溶射材を以下のものに替える他は実施例１と同様にして、皮膜厚さが１００μｍの［摺動部材１４］を得た。
硬質粒子として１次粒径が０．２μｍの炭化タングステン（ＷＣ）と、金属材としてコバルト（Ｃｏ）とを含む、粒径Ｄ５０が１６．８３μｍの溶射材（組成：ＷＣ−１２質量％Ｃｏ、Ｗ６６１、フジミインコーポレッド社製）
【００８０】
［性能評価］
（耐久性評価試験）
図５（Ａ）及び（Ｂ）は、耐久性評価試験の要領を示す正面図及び側面図である。
同図に示すように、ＳＵＪ２に硬質膜を形成したＲ１０形状のローラ５の外周部に接触するように、フラット形状の［摺動部材１〜１０］をそれぞれ配置させた。
そして、下記の表１に示す条件で、潤滑剤供給装置６から潤滑剤（トラクション油）７を供給しながらローラ１及びローラ５を回転させ、ピッチングの発生によりローラ１に生じた振動でローラ１が停止するまでの回転数を求め、これにより、ローラ１の耐久性を評価した。評価結果を表２に示す。
【００８１】
【表１】
0006540950.tif 000003
【００８２】
【表２】
0006540950.tif 000004
【符号の説明】
【００８３】
１                    摺動部材
２                    金属製基材
４                    皮膜
４ａ                  硬質粒子
４ｂ                  金属材
５                    ローラ
６                    潤滑剤供給装置
７                    潤滑剤
１０                    入力軸
１１                    第１ローラ
１２、２２              皮膜
２０                    出力軸
２１                    第２ローラ
３１、３２、３３、３４  ボールベアリング
３５、３６、３７、３８  ローラベアリング
３９、４１              ベアリングサポート
４０、４２              ボルト
１００                  四輪駆動車両のトランスファ
Ｈ                      ハウジング
【図１】
0006540950.tif 000005
【図２】
0006540950.tif 000006
【図３】
0006540950.tif 000007
【図４】
0006540950.tif 000008