(57)【要約】【課題】互いに接しながら摺動する部材の摩耗を抑制する摺動機器を提供する。【解決手段】摺動機器は、棒状部２の表面にＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）膜３が形成されているスライド部材１を備える。ＤＬＣ膜３を接触面として、スライド部材１と摺動するように形成されているシャフト１１，１２備える。スライド部材１とシャフト１１，１２との摺動面には、モリブデンを含有するグリース１０が配置されている。シャフト１１，１２には、水素が吸蔵されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材の表面にダイヤモンドライクカーボン膜が形成されている第１部材と、
前記ダイヤモンドライクカーボン膜を接触面として、前記第１部材と摺動するように形成されている第２部材と
を備え、
前記第１部材と前記第２部材との摺動面にモリブデンを含有する潤滑材が配置され、
前記基材および前記第２部材のうち少なくとも一方は、水素が吸蔵されている、摺動機器。
【請求項２】
前記第２部材は、金属で形成され、
前記第２部材は、水素が吸蔵されている、請求項１に記載の摺動機器。
【請求項３】
前記基材は、金属で形成され、
前記基材は、水素が吸蔵されている、請求項１または２に記載の摺動機器。
【請求項４】
前記第１部材は、棒状のスライド部材を含み、
前記第２部材は、中空のシャフトを含み、
前記スライド部材は、一部が前記シャフトの内側に挿入され、
前記スライド部材は、前記シャフトと摺動するように形成され、
前記シャフトの前記中空の部分に前記潤滑材が配置されている、請求項１から３のいずれかに記載の摺動機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一の部材と他の部材とを含み、一の部材と他の部材とが摺動する部分に配置される摺動機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
種々の機械装置には、一の部材と他の部材とが接触しながら、少なくとも一方の部材が所定の方向に動くことにより摺動が生じる摺動機器を備える場合がある。このような摺動機器には、一の部材と他の部材との接触部分に潤滑材が配置される。一の部材と他の部材との接触部分に潤滑材が配置されることにより、一の部材と他の部材との接触部分の磨耗を抑制することができる。また、潤滑材を配置することにより、摩擦が小さくなってエネルギ損失を抑制することができる。
【０００３】
近年においては、これらの摺動機器において、一の部材の表面にＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）膜が形成される場合がある。ダイヤモンドライクカーボン膜は、非晶質の炭化水素または炭素の同素体からなる膜を含む。ダイヤモンドライクカーボン膜は、硬質膜である。ダイヤモンドライクカーボン膜は、ダイヤモンドに類似した高硬度や電気絶縁性を有する。ＤＬＣ膜は、たとえば、高真空中でプラズマにより炭素膜を蒸着する方法などにより成膜される。
【０００４】
特開２００５−２１４３８２号公報においては、基材の表面に、摺動接触する相手部材に対して硬質膜を形成し、かつ硬質膜が水素抑制物質を含有する高強度摺動部材とすることにより、相手部材との金属接触に伴う新生表面の発生を抑制して、潤滑油の分解による水素の生成を抑制する摺動部材が開示されている。
【０００５】
特開２００６−９７８７１号公報においては、深溝玉軸受の内輪の軌道面、外輪の軌道面、および転動体の転動面のうち少なくとも１つは、ダイヤモンドライクカーボン膜で覆われている転動装置が開示されている。
【０００６】
特開２００１−３０４２７５号公報においては、外輪、内輪、玉を被膜する硬質膜が硬質非晶質炭素−水素−珪素膜であって、珪素含有量が３０ａｔ％以下とした転がり軸受が開示されている。
【０００７】
特開２００６−２２０２８２号公報においては、入力歯車であるウォームギヤと出力歯車である出力ギヤとを備え、互いに係合する歯車が、エステル油を基油とするグリースを介して摺動接触している回転伝達装置が開示されている。
【０００８】
特開２００３−２４５４８５号公報においては、相対運動する天秤軸とブッシュとの摺動部分において、その一方の表面にダイヤモンドライクカーボンのコーティング処理が施され、他方の表面にリン酸亜鉛被膜、ポリアミドイミド樹脂をバインダとしてフッ素樹脂が分散した固体潤滑剤被膜が積層して設けられているミシンが開示されている。
【特許文献１】特開２００５−２１４３８２号公報
【特許文献２】特開２００６−９７８７１号公報
【特許文献３】特開２００１−３０４２７５号公報
【特許文献４】特開２００６−２２０２８２号公報
【特許文献５】特開２００３−２４５４８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
摺動機器において、摺動する部品の表面にＤＬＣ膜を形成することにより摩擦特性が向上する。たとえば、一の部品と他の部品との摩擦係数が低下する。また、静摩擦係数と動摩擦係数との差を小さくすることができる。
【００１０】
摺動する部品の表面にＤＬＣ膜が形成されている摺動機器において、モリブデン（Ｍｏ）が含有されている潤滑材が用いられる場合がある。すなわち、Ｍｏ系添加剤が添加されている潤滑材が用いられる場合がある。潤滑材として、Ｍｏが含まれるものを用いることにより摩擦特性が向上する。たとえば、Ｍｏ添加剤が含まれるグリースが潤滑材として用いられる場合がある。
【００１１】
しかしながら、摺動する部材の表面にＤＬＣ膜が形成され、Ｍｏが含有されている潤滑材を用いる摺動機器において、使用を継続すると互いに対向する一の部材および他の部材のうち、少なくとも一方の部材の摩耗が促進されることがあった。
【００１２】
本発明は、互いに接しながら摺動する部材の摩耗を抑制する摺動機器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】
【００１３】
本発明に基づく摺動機器は、基材の表面にダイヤモンドライクカーボン膜が形成されている第１部材を備える。上記ダイヤモンドライクカーボン膜を接触面として、上記第１部材と摺動するように形成されている第２部材を備える。上記第１部材と上記第２部材との摺動面にモリブデンを含有する潤滑材が配置されている。上記基材および上記第２部材のうち少なくとも一方は、水素が吸蔵されている。
【００１４】
上記発明において好ましくは、上記第２部材は、金属で形成されている。上記第２部材は、水素が吸蔵されている。
【００１５】
上記発明において好ましくは、上記基材は、金属で形成されている。上記基材は、水素が吸蔵されている。
【００１６】
上記発明において好ましくは、上記第１部材は、棒状のスライド部材を含む。上記第２部材は、中空のシャフトを含む。上記スライド部材は、一部が上記シャフトの内側に挿入されている。上記スライド部材は、上記シャフトと摺動するように形成されている。上記シャフトの上記中空の部分に上記潤滑材が配置されている。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、互いに接しながら摺動する部材の摩耗を抑制する摺動機器を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１から図７を参照して、実施の形態における摺動機器について説明する。本実施の形態における摺動機器は、自動車のプロペラシャフトに配置されている中間スライド機器である。プロペラシャフトは、車体の前方に配置されているエンジンから後方に配置されているディファレンシャルに向かって回転力を伝達するためのシャフトである。
【００１９】
図１に、本実施の形態におけるプロペラシャフトの中間スライド機器の概略斜視図を示す。図２に、本実施の形態における中間スライド機器の概略断面図を示す。
【００２０】
中間スライド機器２０は、第１部材としてのスライド部材１を備える。スライド部材１は、円柱状に形成されている。スライド部材１は、一部がシャフト１１，１２に挿入されている。スライド部材１の表面には、矢印４１に示す軸方向に延びる凹凸が形成されている。スライド部材１は、シャフト１１，１２同士の間で回転力を伝達できるように形成されている。
【００２１】
中間スライド機器２０は、第２部材としてのシャフト１１を含む。また、中間スライド機器２０は、第２部材としてのシャフト１２を含む。本実施の形態においては、シャフト１１，１２は、それぞれが円筒状に形成されている。シャフト１１，１２は、それぞれが中空状に形成されている。シャフト１１とシャフト１２とは、互いに端面同士が対向するように配置されている。
【００２２】
本実施の形成における中間スライド機器２０は、シャフト１１およびシャフト１２との間において、それぞれのシャフト１１，１２の軸を回転軸として回転する回転力を伝達するように形成されている。中間スライド機器２０は、矢印４５に示す方向の回転力を伝達するように形成されている。
【００２３】
本実施の形態におけるシャフト１１，１２は、金属で形成されている。本実施の形態におけるシャフト１１，１２は、それぞれが機械構造用炭素鋼鋼材Ｓ３０Ｃ（ＪＩＳＧ４０５１（２００５））により形成されている。本実施の形態におけるシャフト１１には水素が吸蔵されている。また、シャフト１１と同様にシャフト１２には水素が吸蔵されている。
【００２４】
本実施の形態におけるスライド部材１は、基材としての棒状部２を含む。本実施の形態における棒状部２は、円柱状に形成されている。スライド部材１は、棒状部２の表面に配置されているＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）膜３を含む。ＤＬＣ膜３は、棒状部２の周方向に沿う表面全体に配置されている。ＤＬＣ膜３は、たとえば、数１０ｎｍ以上数１０μｍ以下の厚さで形成されている。
【００２５】
スライド部材１は、シャフト１１とシャフト１２とを橋渡すように配置されている。シャフト１１，１２の内部には、潤滑材としてのグリース１０が配置されている。本実施の形態におけるグリース１０には、Ｍｏ（モリブデン）が含有されている潤滑油である。本実施の形態におけるグリース１０は、Ｍｏ系添加剤を含む。
【００２６】
シャフト１１とシャフト１２とは、矢印４１に示す軸方向に沿って、離間する距離が変化する。このときに、シャフト１１とスライド部材１のＤＬＣ膜３とは摺動する。また、シャフト１２とスライド部材１のＤＬＣ膜３とは摺動する。本実施の形態においては、ＤＬＣ膜３の表面でシャフト１１，１２と接触する。シャフト１１とスライド部材１とは摺動部１３で摺動する。シャフト１２とスライド部材１とは、摺動部１４で摺動する。摺動部１３，１４には、グリース１０が配置されている。
【００２７】
図３に、スライド部材とシャフトとの摺動部の拡大概略断面図を示す。図３は、摺動部１３の拡大図である。摺動部１４においても同様の構成を有する。
【００２８】
摺動部１３においては、シャフト１１とスライド部材１のＤＬＣ膜３とが対向している。シャフト１１とＤＬＣ膜３との間には、グリース１０が配置されている。シャフト１１の内部には吸蔵水素３２が配置されている。
【００２９】
本実施の形態におけるグリース１０は、Ｍｏ系添加剤を含有するグリースである。シャフト１１に対して、ＤＬＣ膜３が摺動するときには、Ｍｏ系添加剤が反応することにより摩擦特性が向上する。たとえば、Ｍｏ系添加剤が反応することにより、動摩擦係数および静止摩擦係数が小さくなる。また、動摩擦係数と静止摩擦係数との差が小さくなる。
【００３０】
Ｍｏ系添加剤が反応するときには水素が消費される。本実施の形態における摺動機器は、シャフト１１に吸蔵水素３２が含有されているために、矢印４０に示すように、グリース１０に対して水素を供給することができる。このため、水素の消費を伴うＭｏ系添加剤の反応を継続して行なうことができて磨耗を抑制することができる。
【００３１】
図４に、本実施の形態における比較例としての摺動機器の拡大概略断面図を示す。比較例としての摺動機器は、ＤＬＣ膜３とシャフト１１とを備え、Ｍｏ系添加剤を含むグリース１０が配置されている。比較例としての摺動機器は、シャフト１１に吸蔵水素が含まれていない。
【００３２】
ＤＬＣ膜３は、炭素膜同士を結合するためのバインダとしての結合水素３１を内部に有する。Ｍｏ系添加剤が反応するときに水素が消費されると、ＤＬＣ膜３の内部の結合水素３１が補充されてしまう。すなわち結合水素３１が、矢印４６に示すように、グリース１０の内部に供給されてしまう。このため、ＤＬＣ膜３の磨耗が促進されてしまう場合があった。
【００３３】
図３を参照して、これに対して本実施の形態における摺動機器は、摺動により消費されるオイルの水素をシャフトから補充することができ、良好な摩擦特性を維持することができる。
【００３４】
また、ＤＬＣ膜３とシャフト１１とが摺動することにより温度が上昇する。グリース１０は、高温になるほどＭｏ系添加剤と水素との反応が大きくなる。一方で、シャフト１１に吸蔵されていた水素は、温度が上昇することにより放出が促進される。温度が上昇することによりグリース１０に対して、水素が放出される。このように、グリース１０が高温になるに従って、シャフト１１から放出される吸蔵水素３２の量が多くなって良好な摩擦特性を維持することができる。
【００３５】
本実施の形態における摺動機器は、ドライブシャフトの中間スライド機器を例に取上げて説明したが、この形態に限られず、摺動を伴う任意の摺動機器に本発明を適用することができる。
【００３６】
次に、発明の効果を確認するための試験を行なった結果について説明する。
図５に、本実施の形態における性能試験の模式図を示す。性能試験においては、ＳＲＶ試験機を用いて試験を行なった。性能試験においては、表面にＤＬＣ膜を形成したプレート２５を用いる。プレート２５は、平板状に形成されている。プレート２５の表面に、ＤＬＣ膜が形成されている。
【００３７】
本試験においては、ＤＬＣ膜を２０００Ｈｖの硬さで形成している。ＤＬＣ膜の表面には、Ｍｏ系添加剤を含有するグリース２６を配置する。グリース２６が配置されている領域において、プレート２５に当接するように鋼材２７を配置する。本試験における鋼材２７は、球状に形成されている。鋼材２７は、材質が高炭素クロム軸受鋼鋼材ＳＵＪ２（ＪＩＳＧ４８０５（１９９９））によって形成されている。本試験における鋼材２７は、硬度が７００Ｈｖである。
【００３８】
性能試験においては、鋼材２７をプレート２５に対して押しつけながら、矢印４２に示すように振動させる試験を行なった。振動の周波数は、５０Ｈｚの一定である。振動の振幅は５ｍｍとした。
【００３９】
性能試験においては、鋼材２７をプレート２５に押圧する荷重を、２０Ｎから８０Ｎまで段階的に増加させていった。押圧する荷重は、２分間ごとに２０Ｎ刻みで増加させた。４ステップで振動を行なった後に試験を終了した。摺動のすべり速度は１０ｍｍ／ｓｅｃ以上２５ｍｍ／ｓｅｃ以下であった。試験において鋼材２７の温度は８０℃以上であった。
【００４０】
図６に、本実施の形態における試験結果のグラフを示す。紙面に向かって左側のグラフが、鋼材２７に水素を吸蔵させた場合のグラフであり、紙面に向かって右側のグラフが鋼材２７に水素を吸収させなかった場合のグラフである。水素を吸蔵させない鋼材より水素を吸蔵させた鋼材の方が、プレートの磨耗深さが小さくなっている。水素を吸蔵させることにより、磨耗特性に優れることがわかる。
【００４１】
本実施の形態における摺動機器は、ＤＬＣ膜に対して潤滑材を介して対向している部材に水素が吸蔵されているが、この形態に限られず、ＤＬＣ膜の基材に水素が吸蔵されていても構わない。
【００４２】
図７に、本実施の形態における他の摺動機器の拡大概略断面図を示す。図７は、摺動部の拡大概略断面図である。図７に示す他の摺動機器においては、ＤＬＣ膜３の基材としての棒状部２に水素が吸蔵されている。棒状部２は、吸蔵水素３２を含む。他の摺動機器の棒状部２は、吸蔵水素３２を含む。ＤＬＣ膜３のグリース１０が配置されている側と反対側に配置されている部材には水素が吸蔵されている。
【００４３】
シャフト１１とＤＬＣ膜３とが摺動することにより、グリース１０に含有されているＭｏ系添加剤の反応に伴って水素が消費されるが、矢印４３に示すように、棒状部２に含まれる吸蔵水素３２をグリース１０に供給することができる。また、シャフト１１とＤＬＣ膜３とが摺動することにより温度が上昇して、グリース１０においてＭｏによる水素の消費が増加する。しかし、温度が上昇することにより棒状部からの水素の放出が促進され、より多くの水素をグリース１０に供給することができる。このように、他の摺動機器においても、ＤＬＣ膜の磨耗を抑制することができる。
【００４４】
潤滑材に水素を供給するための部材としては、水素を吸蔵することができる任意の材質を選択することができる。水素を吸蔵する部材は、鉄などの単一の金属の他に合金を含んでいても構わない。たとえば、水素を吸蔵する部材としては、水素吸蔵合金などを含んでいても構わない。
【００４５】
本実施の形態においては、潤滑材として粘度の高いグリースを用いているが、この形態に限られず、潤滑材は、モリブデンを含有していればよい。たとえば、潤滑材としては、固体状に限られず液体状であっても構わない。
【００４６】
上述のそれぞれの図において、同一または相当する部分には、同一の符号を付している。
【００４７】
なお、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】実施の形態における中間スライド機器の概略斜視図である。
【図２】実施の形態における中間スライド機器の概略断面図である。
【図３】実施の形態における中間スライド機器の摺動部の拡大概略断面図である。
【図４】実施の形態における比較例の中間スライド機器の摺動部の拡大概略断面図である。
【図５】実施の形態における試験を行なうときの模式図である。
【図６】実施の形態における磨耗特性試験結果を説明するグラフである。
【図７】実施の形態における他の中間スライド機器の摺動部の拡大概略断面図である。
【符号の説明】
【００４９】
１  スライド部材、２  棒状部、３  ＤＬＣ膜、１０  グリース、１１，１２  シャフト、１３，１４  摺動部、２０  中間スライド機器、２５  プレート、２６  グリース、２７  鋼材、３１  結合水素、３２  吸蔵水素、４０〜４３，４５，４６  矢印。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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