(57)【要約】【課題】潤滑性に乏しい作動油を用いた油圧ポンプの回転支持部の寿命強化を図る。【解決手段】第１軌道輪３９と第２軌道輪４０との間に複数のニードル４２が保持器４１を介して周方向に転動可能に配設された油圧ポンプ用転がり軸受において、第１軌道輪３９の軌道面、第２軌道輪４０の軌道面、ニードル４２及び保持器４１の内の少なくとも一つの母材表面に等価弾性定数が８０〜２８０ＧＰａのダイヤモンドライクカーボン膜を形成する。【選択図】　　　図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外面に軌道面を有する内側部材と、該内側部材の軌道面に対向する軌道面を有して前記内側部材の外側に配置された外側部材と、前記両軌道面間に転動自在に配置された転動体とを備え、油圧ポンプの回転部を支持する油圧ポンプ用転がり軸受において、
前記内側部材の軌道面、前記外側部材の軌道面および前記転動体の内の少なくとも一つの母材表面にダイヤモンドライクカーボン膜を形成したことを特徴とする油圧ポンプ用転がり軸受。
【請求項２】
前記ダイヤモンドライクカーボン膜の等価弾性定数が８０〜２８０ＧＰａであることを特徴とする請求項１記載の油圧ポンプ用転がり軸受。
【請求項３】
前記転動体を周方向に転動可能に保持する保持器を備え、前記内側部材の軌道面、前記外側部材の軌道面、前記転動体および前記保持器の内の少なくとも一つの母材表面に前記ダイヤモンドライクカーボン膜を形成し、且つ該ダイヤモンドライクカーボン膜は、金属成分の中間層と炭素成分の複合層と炭素層とを有することを特徴とする請求項１又は２記載の油圧ポンプ用転がり軸受。
【請求項４】
前記ダイヤモンドライクカーボン膜の塑性変形硬さが８〜３７ＧＰａ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油圧ポンプ用転がり軸受。
【請求項５】
前記複合層は、前記中間層から前記炭素層にむけて連続的に組成が変化する傾斜層であることを特徴とする請求項３又は４記載の油圧ポンプ用転がり軸受。
【請求項６】
国際標準規格（ＩＳＯ−Ｌ−ＨＦ）で規定された難燃性作動油で潤滑されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の油圧ポンプ用転がり軸受。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、油圧ポンプ用転がり軸受に関し、特に難燃性作動油が用いられる油圧ポンプの回転部の支持に好適な油圧ポンプ用転がり軸受に関する。
【０００２】
【従来の技術】
油圧ポンプには、石油系作動油や難燃性作動油が油圧作動油として用いられるが、その中でも難燃性作動油は安全性の点で含水系および合成系共に使用される頻度が高い。斜板ポンプ、スクリューポンプ、ギアーポンプなどの各種の油圧ポンプにおいて、作動油の難燃性は油圧機器の運転管理上必要不可欠である。
【０００３】
現在、使用されている難燃性作動油としては、乳化系（Ｏ／Ｗエマルジョン、Ｗ／Ｏエマルジョン）、水−グリコール系、リン酸エステル系、脂肪酸エステル系、塩素系炭化水素、又はこれらの混合系の作動油がある。引火点（ＪＩＳ　Ｋ２２６５）やマニホールド発火試験においては、乳化系乳化物、水グリコール系の作動油を使用することが望ましい。
【０００４】
しかしながら、乳化系の作動油や水−グリコール系の作動油は水分と混合して使用するため、油圧ポンプ中の潤滑性能は乏しい。特に、ＰＡＧ（ポリアリキレングジコール）は、吸湿性が大きい特徴を利用して水と混合させて使用できるが、油圧ポンプ中の機械部品においては潤滑性能が劣る。
このため、難燃性作動油で油圧ポンプを稼動した場合、転がり軸受などの機械部品の寿命が極めて短くなる問題がある。
【０００５】
また、作動油中の水分により、作動油の粘度が低下して潤滑条件が劣化する等の複合的作用により、摩耗等の表面損傷を生じて転がり軸受に焼付きが発生し、油圧ポンプの寿命特性が得られないという問題がある。
これは、油圧ポンプに使用する難燃性作動油は接触部での油膜生成作用が期待できず、境界潤滑になりやすいためである。
【０００６】
機械部品の摩耗や表面損傷を防ぐため、一部に潤滑表面を硬化させることは有効であるが、摩擦係数を小さくするという表面硬化技術は現在まで提案されておらず、したがって、難燃性作動油を用いた油圧ポンプの回転支持部の寿命強化には、境界潤滑に強い表面を作ることが必要である。
例えば、ダイヤモンドライクカーボン（以下、ＤＬＣという。）はダイヤモンドに準ずる硬さを有し、また、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。
【０００７】
従来、磁気素子とハードディスク間の潤滑技術として、ハードディスク表面に数十オングストロームのＤＬＣ膜を形成したものが提案されており、また、磁気テープやハードディスク表面の潤滑技術として、パーフルオロポロエーテル（ＰＦＰＥ）を表面に吸着させる技術が提案されている。
また、近年、転がり軸受の軌道面等の母材表面にＤＬＣを成膜する技術が提案されている。
【０００８】
例えば、金属と炭素の多層膜を形成して接触応力を緩和させる技術として、ＷＯ９９／１４５２１には転がり軸受に適用した例が開示され、また、ＣＶＤ、プラズマＣＶＤ、イオンビーム形成法、イオン化蒸着法によって軸受にＤＬＣ膜を形成した例が特開平９−１４４７６４号公報、特開２０００−１３６８２８号公報、特開２０００−２０５２７７号公報、特開２０００−２０５２７８号公報、特開２０００−２０５２７９号公報、特開２０００−２０５２８０号公報などに開示されている。
【０００９】
ＤＬＣ膜は、従来の固体潤滑膜と異なり、１０ＧＰａ以上の塑性変形硬さを有し、上述したように、摩擦係数も０．２以下で潤滑特性にたいへん優れた物性をもつため、境界潤滑条件下で用いられる転がり軸受などには有望である。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＤＬＣ膜は内部応力が大きく、高弾性であることから、接触応力の大きい転がり軸受に適用した場合においては、繰り返し応力の発生によってＤＬＣ膜の破壊が発生しやすく、十分にその特性を生かすことができないという問題がある。すなわち、ＤＬＣのような高弾性で硬さの硬い表面層は、ゆで卵の殻のごとく、応力に対して非常に破壊しやすい欠点を有している。
【００１１】
また、鋼などのように母材の等価弾性定数が小さい表面では、膜強度が弱く、ＤＬＣ膜の破壊が起こりやすい問題があげられる。すなわち、ステンレス鋼や軸受鋼などの金属材料の母材表面にＤＬＣ膜を形成した場合には、母材とＤＬＣ膜との等価弾性定数の違いから応力に対する変形を吸収できないという致命的な欠陥がある。
【００１２】
本発明はこのような不都合を解消するためになされたものであり、潤滑性に乏しい作動油を用いた油圧ポンプの回転支持部の寿命強化を図ることができる油圧ポンプ用転がり軸受を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、外面に軌道面を有する内側部材と、該内側部材の軌道面に対向する軌道面を有して前記内側部材の外側に配置された外側部材と、前記両軌道面間に転動自在に配置された転動体とを備え、油圧ポンプの回転部を支持する油圧ポンプ用転がり軸受において、
前記内側部材の軌道面、前記外側部材の軌道面および前記転動体の内の少なくとも一つの母材表面にダイヤモンドライクカーボン膜を形成したことを特徴とする。
【００１４】
請求項２に係る発明は、請求項１において、前記ダイヤモンドライクカーボン膜の等価弾性定数が８０〜２８０ＧＰａであることを特徴とする。
請求項３に係る発明は、請求項１又は２において、前記転動体を周方向に転動可能に保持する保持器を備え、前記内側部材の軌道面、前記外側部材の軌道面、前記転動体および前記保持器の内の少なくとも一つの母材表面に前記ダイヤモンドライクカーボン膜を形成し、且つ該ダイヤモンドライクカーボン膜は、金属成分の中間層と炭素成分の複合層と炭素層とを有することを特徴とする。
【００１５】
請求項４に係る発明は、請求項１〜３のいずれか一項において、前記ダイヤモンドライクカーボン膜の塑性変形硬さが８〜３７ＧＰａであることを特徴とする。
請求項５に係る発明は、請求項３又は４において、前記複合層は、前記中間層から前記炭素層に向けて連続的に組成が変化する傾斜層であることを特徴とする。
【００１６】
請求項６に係る発明は、請求項１〜５のいずれか一項において、国際標準規格（ＩＳＯ−Ｌ−ＨＦ）で規定された難燃性作動油で潤滑されることを特徴とする。
上記構成によれば、油圧ポンプ用転がり軸受の機械要素にＤＬＣ膜を形成することで、難燃性作動油等の潤滑性に乏しい作動油を用いたときの境界潤滑に対して焼付きと摩耗が低減でき、また、ＤＬＣ膜の等価弾性定数を８０〜２８０ＧＰａの範囲に制御することで、応力を受けたときに変形することが可能になり、塑性変形領域までの応力値まで強度が向上し繰り返し疲労に強くなる。これにより、潤滑性に乏しい作動油を用いた油圧ポンプの回転支持部の寿命強化を図ることができる。
【００１７】
従来の転がり軸受では、軸受鋼やステンレス鋼の表面に形成したＤＬＣ膜が、転動体と軌道面の接触応力によって破壊されるが、破壊する要因としては、「ＤＬＣ膜は母材の変形に追従できないこと」および「中間層と炭素層の物性（線膨張係数）が異なること」の二つが挙げられる。
前者のＤＬＣ膜が母材の変形に追従できない原因は、母材の等価弾性定数がＤＬＣの等価弾性定数より小さいためであり、これにより、応力が負荷されたときに、ＤＬＣ膜が変形する前に母材が変形してＤＬＣ膜が破壊する。
【００１８】
したがって、等価弾性定数が母材の等価弾性定数よりも小さいことが必要である。これにより、母材に対して、ＤＬＣ膜自体が変形しやすくなって接触応力を緩和できるため、塑性変形領域までの応力値まで強度が向上してＤＬＣ膜の破壊強度が強くなり、繰り返し疲労に強くなる。ここで、ＤＬＣ膜の塑性変形硬さは母材表面より硬い８〜３７ＧＰａが好ましい。
【００１９】
後者については、中間層と炭素層の物性が異なるため、繰り返し応力に対して中間層と炭素層との界面が剥離しやすくなるが、中間層に用いる組成と炭素層の組成の比率を連続的に変化させて中間層と炭素層との間に傾斜層（複合層）を形成することによって、摩擦摩耗による温度変化に起因する膨張収縮に強い、機械的強度の高いものとすることができる。
【００２０】
ここで、中間層の金属成分としては、母材の鋼の含有成分や構成元素の原子半径が類似しているものであれば特に限定されないが、例えば、Ｃｒ、Ｗ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏなどが挙げられる。その中でも母材がステンレス鋼や軸受鋼の場合は、Ｃｒ，Ｎｉなどが望ましく、鋼の含有成分によってはＳｉ、Ｗ、Ｃｏなどを適宜選ぶことができる。
【００２１】
ＤＬＣの成膜法としては、非平衡型マグネトロンスパッタリングやパルスレーザーアーク蒸着法、プラズマＣＶＤなどが挙げられ、その中でも等価弾性定数および塑性変形硬さを独立に制御しやすい非平衡型マグネトロンスパッタリング法が望ましい。
ＤＬＣ膜の塑性変形硬さの測定は、（マイクロ）ビッカース硬度計ではなく、静電容量型で制御できる微小硬度計およびナノインテンデータを用いるのが望ましい。なお、このときの押し込み探さはＤＬＣ膜の膜厚範囲内とする必要がある。等価弾性定数の測定も同様に微小硬度計およびナノインテンデータを使用し、荷重−除荷曲線の弾性変形量から等価弾性定数を求めるのが望ましい。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図を参照して説明する。図１はスラスト耐久試験機の概略図、図２はＤＬＣ膜の等価弾性定数と塑性変形硬さと破壊強度との関係を示すグラフ図、図３は押し込み荷重と押し込み深さとの関係を示すグラフ図、図４はＤＬＣ膜厚と、炭素、クロム、鉄の元素比率との関係を示すグラフ図、図５は複合層の比率と応力繰り返し数との関係を示すグラフ図、図６は軸受回転試験機の概略断面図、図７は等価弾性定数と破損までの時間との関係を示すグラフ図、図８はＤＬＣ膜の断面図である。
（第１の実施の形態）
まず、図１に示すスラスト耐久試験機を用いて、ＤＬＣ膜の転がり疲労強度の評価結果を説明する。
【００２３】
スラスト耐久試験機は、内径φ３０ｍｍ、外径φ６２ｍｍ、厚さ７ｍｍ、軌道面が転動体直径の５２％の曲率を有するＳＵＪ２製のスラスト軸受１−ａと、ＳＵＪ２製の１１個の転動体１−ｂと、その転動体１−ｂを周方向に等配に配列する鋼製の保持器１−ｃと、転動体を介し応力を負荷させることができるＳＵＪ２製の平面試験片１−ｄとからなるものである。
【００２４】
そして、平面試験片（母材）１−ｄの表面に次の手法でＤＬＣ膜を全量０．３〜５．２μｍの厚みで成膜した。
即ち、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（以下ＵＢＭＳという。）装置５０４を使用し、平面試験片１−ｄの油分を洗浄後、アルゴンプラズマによるスパッタリング法を用いて、ボンバード処理を１５分行った後、クロムターゲットから平面試験片１−ｄの表面にクロム成分の中間層を成膜した。
【００２５】
続いて、カーボンターゲットのスパッタ効率を増加させるのと同時に、中間層のクロム成分のスパッタ電力を減少させ、平面試験片１−ｄには負のバイアス電圧を印加しなから第２層としての炭素層を成膜して平面試験片１−ｄの表面にＤＬＣ膜を成膜した。
ＤＬＣ膜の等価弾性定数は、平面試験片１−ｄに印加するバイアス電圧を制御するか、あるいは導入するガスの分圧を制御することにより容易に変化させることができ、また、ＤＬＣ膜の厚みについては、スパッタ時間をコントロールすることにより、精度よく制御することができる。
【００２６】
なお、このときに導入するガス（アルゴンや水素あるいはＣＨ４　などの炭化水素系ガス）の種類や分圧比を制御すれば、さらにＤＬＣ膜の等価弾性定数および摺動抵抗をコントロールすることが可能で、混合ガスあるいは単独のガスを導入して目的にあった膜組成を形成することができる。
上記の成膜方法で作成した複数の平面試験片１−ｄについて、それぞれＤＬＣ膜の等価弾性定数および塑性変形硬さを測定し、個々の平面試験片１−ｄ毎に図１と同様のスラスト型試験機を用いて、繰り返し応力に対するＤＬＣ膜の破壊強度を検証した。図２にＤＬＣ膜の等価弾性定数と塑性変形硬さと破壊強度との関係を示す。なお、破壊強度については、２ＧＰａのヘルツ接触応力を負荷した条件で総繰り返し応力の回数が１０９　に至った時点でのＤＬＣ膜の剥離の有無で評価した。また、試験条件は、回転速度６０００ｍｉｎ−１、接触応力２ＧＰａ、鉱油潤滑とした。
【００２７】
図から明らかなように、ＤＬＣ膜の等価弾性定数が８０〜２８０ＧＰａと母材の等価弾性定数よりも小さい領域で高い破壊強度を得ることができた。また、鉱油潤滑に代えて、難燃性作動油の潤滑で同様の試験を行った場合にも略同様の試験結果が得られた。したがって、油圧ポンプ用転がり軸受の内外輪の軌道面、転動体および保持器の内の少なくとも一つの母材表面にかかる構成のＤＬＣ膜を形成することにより、接触応力の大きい用途に用いてもＤＬＣ膜が剥離することなく該ＤＬＣ膜の優れた潤滑特性を長期にわたって確保することができ、鉱油潤滑や潤滑性に乏しい難燃性作動油を用いた油圧ポンプの回転支持部の寿命強化を図ることができる。
【００２８】
なお、ＤＬＣ膜の塑性変形硬さが８ＧＰａ未満では摩耗が大きくなり、３７ＧＰａを超えると脆性破壊が起こりやすくなる。また、ＤＬＣ膜の等価弾性定数が８０ＧＰａ未満ではＤＬＣ膜の表面硬さが低下して大きな接触応力に対して摩耗が生じやすくなり、２８０ＧＰａを超えるとＤＬＣ膜の等価弾性定数が母材（鋼）の等価弾性定数より大きくなって大きな接触応力に対して鋼がＤＬＣ膜より先に変形するため、繰返し応力によってＤＬＣ膜が破壊される問題が生じる。
【００２９】
等価弾性定数および塑性変形硬さの測定はエリオニクス社製の微小硬度計を用い、等価弾性定数については、押し込み荷重２０ｍＮの条件で、荷重−除荷曲線から求めることができる（図３参照）。なお、１μｍ以下の薄膜を測定するときは、押し込み荷重を０．４〜２０ｍＮに適宜設定し、押し込み深さが少なくともＤＬＣ膜の範囲内とすることが望ましい。
【００３０】
この他にフィッシャー社製の微小硬度測定装置を用いても同様に等価弾性定数を求めることができる。
（第２の実施形態）
この実施の形態は摩擦摩耗による温度変化が伴うような環境下で仕様される場合に好適な例であり、ＤＬＣ膜の等価弾性定数を８０〜２８０ＧＰａ、ＤＬＣ膜の塑性変形硬さを８〜３７ＧＰａとし、且つＤＬＣ膜の中間層と炭素層との間の界面をなくし、中間層から炭素層に向けて連続的に組成が変化する傾斜組成の複合層（傾斜層）を形成して母材との密着性を向上させたものである。
【００３１】
以下、詳述する。なお、供試体としては、上記第１の実施の形態と同様に平面試験片１−ｄを用い、該平面試験片１−ｄの表面にＤＬＣ膜を形成した。
平面試験片１−ｄの表面にＤＬＣ膜を成膜する前にアルゴンガスで平面試験片１−ｄ表面にボンバードを施し、中間層は原子オーダーのレベルで平面試験片１−ｄの構成元素とのミキシング層を形成した。
【００３２】
ＵＢＭＳ装置５０４は、スパッタに用いるターゲットを複数装着でき、中間層のクロムと炭素層のカーボンのターゲットのスパッタ電源を独立に制御することによって、中間層を形成するクロムのスパッタ効率を連続的に減少させながら、カーボンターゲットのスパッタ効率を増加させて、中間層と炭素層との間にクロムとカーボンとの複合層を形成する（図８参照）。ターゲットのスパッタ電源はＤＣ電源を用い、平面試験片１−ｄにはバイアス電圧を印加する。この複合層は連続的に層の組成比が変化するカーボンとクロムの傾斜層である。
【００３３】
さらに、中間層を形成した後、中間層ターゲットの電源電力を低減させながら、同時にカーボンターゲットのＤＣスパッタ電源電力を増加させる。平面試験片１−ｄにはバイアス電圧を印加しながら、これらをコンピュータ制御で行い、中間層と炭素層との間にカーボンとクロムの傾斜層である複合層を形成することができる。ターゲットのスパッタ電源であるＤＣ電源を制御することにより、アルゴンイオンのスパッタ効率を連続的に変化させる。
【００３４】
この複合層の厚さは、Ｘ線光電子分光分析機（以下、ＸＰＳという）を用いて測定することができる。
これは試料表面にＸ線を照射し、試料の最外表面（約数オングストローム）より放出される光電子のエネルギー解析によって試料表面の元素の情報（定性，定量）及び結合状態を得るが、更に高速アルゴンイオン銃を用いて試料表面をスパッタしながら測定を行うことにより、元素の深さ方向（即ち、試料表面下）の分布状態の解析を可能としたものである。
【００３５】
図４にＤＬＣ膜厚と、炭素、クロム、鉄の元素比率との関係を示す。ＵＢＭＳ装置５０４によって成膜されたＤＬＣ膜の複合層の厚み測定は、例えば、ＸＰＳを用いて試料のデプスプロファイルをとり、ＤＬＣ膜中の炭素、クロム、鉄の光電子強度の変化を元素比率で表して複合層を判別し、エッチング速度３０ｎｍ／ｍｉｎの高速イオン銃を用いて、エッチング速度とそれに要した時間から複合層の厚みに換算する。
【００３６】
そして、上記成膜方法によって平面試験片１−ｄの表面に、中間層と炭素層との間に複合層（傾斜層）を有するＤＬＣ膜を作成し、繰り返し応力を与えてＤＬＣ強度を検証した。試験方法は、ヒータを使いハウジングより６０〜１８０°Ｃの熱サイクルを与え、あえて線膨張係数が異なるコーティング層に熱履歴を加えた条件で、ＤＬＣ膜が破壊するまでの応力繰り返し数で評価した。応力繰り返し数は、振動センサーをハウジングに取り付けて振動の増加を検出し、ＤＬＣ膜が破壊した段階でモータを停止して時間と回転数から求めた。
【００３７】
図５に複合層（傾斜層）のＤＬＣ膜厚に対する比率と応力繰り返し数との関係を示す。ここで、複合層のＤＬＣ膜厚に対する比率とは、図４における複合層の膜厚ＡとＤＬＣ全膜厚Ｂの比率Ａ／Ｂを示す。
図５から明らかなように、複合層の比率Ａ／Ｂは０．０１〜０．９５、特に０．０５〜０．２が好適である。したがって、転がり軸受の内外輪の軌道面、転動体および保持器の内の少なくとも一つの母材表面にかかる構成のＤＬＣ膜を形成することにより、接触応力の大きい用途に用いてもＤＬＣ膜が剥離することなく該ＤＬＣ膜の優れた潤滑特性を長期にわたって確保することができる油圧ポンプ用転がり軸受を提供することができる。
【００３８】
なお、比率Ａ／Ｂが０．０１より小さいと複合層の機能が低下して熱履歴を加えたときの耐久性が低下し、また、０．９５より大きいとＤＬＣ膜の摺動性が損なわれて摩擦係数が増加し、ＤＬＣ膜自体の摩耗が進行しやすくなる。
【００３９】
【実施例】
試験軸受として、境界潤滑が発生しやすいように作動すべりが大きいスラストニードル軸受（外径３４ｍｍ、内径１５ｍｍ、組立てた状態での幅が７ｍｍ）を用い、転動体（ニードル）および軌道輪はいずれもＳＵＪ２製とし、保持器はプレス成形の保持器（外径３４ｍｍ、内径１７ｍｍ、高さ最大２．１５ｍｍ）でＳＰＣＣ鋼板製とした。
【００４０】
また、試験軸受は、表１に示すように、実施例１〜実施例３と、比較例の４種類を作成した。実施例１、２の試験軸受の軌道面には上記第２の実施の形態で説明したＵＢＭＳ装置５０４によって傾斜層を有するＤＬＣ膜を形成し、実施例３の試験軸受の軌道面にはプラズマＣＶＤにより単層界面のＤＬＣ膜を形成し、比較例の試験軸受にはＤＬＣ膜を形成しなかった。なお、実施例３のプラズマＣＶＤは、中間層にイオンプレーティングでクロムをコーティングし、その上にメタンガスを原料とし、高周波電源でプラズマを発生させ供試体にバイアス電圧を印加しながらメタンガスからＤＬＣ膜を作成した。従って、中間層であるクロムとカーボン層の界面が存在するＤＬＣ膜を作成した。
【００４１】
【表１】
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【００４２】
そして、実施例１〜３、比較例の試験軸受について、油圧ポンプに使用される軸受を想定して加速的に厳しい条件で試験を行った。
図６は、この試験に用いた軸受回転試験機（寿命試験機）の概略構成を示す図である。この試験機は、一対の転がり軸受３１ａ，３１ｂを介して回転自在に支持されたシャフト３２に２　つの試験軸受３３ａ，３３ｂを取り付け、ガイド３４で支持されたハウジング３５を介してスラスト荷重Ｆａを試験軸受３３ａ，３３ｂに負荷し、図示を省略したモータおよびベルトによりプーリ３６を回転駆動するようにしたものである。
【００４３】
また、シャフト３２には、試験軸受３３ａ，３３ｂをそれぞれ取り付けるためのレース固定部３７ａおよびレース回転部３８ａ、レース固定部３７ｂおよびレース回転部３８ｂが設けられており、レース回転部３８ａ，３８ｂはシャフト３２と一体になって回転し、レース固定部３７ａ，３７ｂは回転しないようになっている。
【００４４】
試験軸受３３ａの第１軌道輪３９及び第２軌道輪４０は、それぞれレース固定部３７ａ及びレース回転部３８ａに係止され、試験軸受３３ｂの第１軌道輪３９及び第２軌道輪４０は、それぞれレース固定部３７ｂ及びレース回転部３８ｂに係止される。そして、シャフト３２が回転すると、試験軸受３３ａ，３３ｂの第２軌道輪４０は、転動可能に保持器４１に保持されたニードル４２の作用により、レース回転部３８ａ，３８ｂと一体になって回転駆動されるが、試験軸受３３ａ，３３ｂの第１軌道輪３９は、それぞれレース固定部３７ａ，３７ｂによって回転停止状態が維持される。
【００４５】
試験条件は、回転速度：４０００ｍｉｎ−１、スラスト荷重：３９２０Ｎ（４００ｋｇｆ）、潤滑条件：５ｇのＰＡＧオイル（３％の水分を含む）とした。なお、ＰＡＧオイルは、試験時に　試験軸受３３ａ，３３ｂを組込む前に、固定側の軌道輪を外した状態で保持器のポケット部に注射器により滴下して供給した。また、水−グリコール系の難燃性作動油を想定し、更に潤滑性が劣化するようにＰＡＧに水を混入させ、さらに注射器からのプレーティングによって油量を減らした条件とした。
【００４６】
表１の破損までの時間は、　モータに負荷がかかり電流値が上昇する過電流防止装置によって停止するまでの時間とした。試験結果を表１に併せて示す。
表１から明らかなように、軌道面にＤＬＣ膜を形成した実施例１〜３の試験軸受は、何れもＤＬＣ膜を形成しなかた比較例の試験軸受に比べ、軸受の破損までの時間が長く難燃性作動油を用いた潤滑条件に対して効果が得られた。
【００４７】
特に、実施例１はＤＬＣ膜の等価弾性定数が母材の鋼より小さいため、転動体の繰返し応力に対して強く、実施例２、３に比較して破損までの時間が長いことが判る。更に、中間層から炭素層に向けて連続的に組成が変化する傾斜層を有しているため、界面によって炭素層が欠落する欠点を補うことができる。
以上より、母材の等価弾性定数より小さい値を有するＤＬＣ膜は、転がり軸受のように接触応力が大きい機械部品に対して破壊強度が強くなるため、境界潤滑などの表面接触が発生する使用条件では低発熱、耐焼付、耐摩耗には効果が絶大である。
【００４８】
図７に等価弾性定数の異なるＤＬＣ膜を形成した供試体について、等価弾性定数と供試体が破損するまでの時間との関係を示す。
図から、等価弾性定数の上限は２８０ＧＰａ以下、下限は８０ＧＰａ以上で破損までの時間が長くなるのが確認できた。
【００４９】
【発明の効果】
上記の説明から明らかなように、本発明によれば、接触応力の大きい用途に用いてもＤＬＣ膜が剥離することなく該ＤＬＣ膜の優れた潤滑特性を長期にわたって確保することができるので、潤滑性に乏しい作動油を用いた油圧ポンプの回転支持部の寿命強化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】スラスト耐久試験機の概略図である。
【図２】ＤＬＣ膜の等価弾性定数と塑性変形硬さと破壊強度との関係を示すグラフ図である。
【図３】押し込み荷重と押し込み深さとの関係を示すグラフ図である。
【図４】ＤＬＣ膜厚と、炭素、クロム、鉄の元素比率との関係を示すグラフ図である。
【図５】複合層の比率と応力繰り返し数との関係を示すグラフ図である。
【図６】軸受回転試験機の概略断面図である。
【図７】等価弾性定数と破損までの時間との関係を示すグラフ図である。
【図８】ＤＬＣ膜の断面図である。
【符号の説明】
３３ａ，３３ｂ…試験軸受（油圧ポンプ用転がり軸受）
３９…第１軌道輪（外側部材）
４０…第２軌道輪（内側部材）
４１…保持器
４２…ニードル（転動体）
【図１】
2004092790.tif 000004
【図２】
2004092790.tif 000005
【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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【図８】
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