(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
裏金層と、前記裏金層の一方の面側に設けられている軸受合金層と、前記裏金層の少なくとも前記軸受合金層と反対側の面に設けられているＤＬＣ層と、を備える摺動部材において、
前記ＤＬＣ層は、硬さが１０００ＨＶ以下であり、赤外線分光分析において、化学的に異なる結合状態に起因する下記の波数（１）から波数（５）の吸収波数を含んでおり、
波数（１）２８００〜３１００ｃｍ-1
波数（２）１５００〜１８００ｃｍ-1
波数（３）１２００〜１５００ｃｍ-1
波数（４）３３００〜３６００ｃｍ-1
波数（５）  ７３０〜  ９３０ｃｍ-1
前記波数（１）における波数に対する吸収率の積分値はピーク面積値Ｐ１、前記波数（２）における吸収率の積分値はピーク面積値Ｐ２、及び前記波数（３）における吸収率の積分値はピーク面積値Ｐ３としたとき、
０．８０≧（Ｐ１＋Ｐ３）／（Ｐ１＋Ｐ２＋Ｐ３）≧０．５０
である摺動部材。
【請求項２】
前記ピーク面積値Ｐ１及び前記ピーク面積値Ｐ３は、
Ｐ１／（Ｐ１＋Ｐ３）≧０．５０
である請求項１記載の摺動部材。
【請求項３】
前記波数（４）における吸収率の積分値はピーク面積値Ｐ４、及び前記波数（５）における吸収率の積分値はピーク面積値Ｐ５としたとき、
前記ピーク面積値Ｐ４及び前記ピーク面積値Ｐ５を含む請求項２記載の摺動部材。
【請求項４】
前記ピーク面積値Ｐ１、前記ピーク面積値Ｐ４及び前記ピーク面積値Ｐ５は、
Ｐ１／（Ｐ１＋Ｐ４＋Ｐ５）≧０．５０
である請求項３記載の摺動部材。
【請求項５】
前記軸受合金層の表面に、前記軸受合金層よりも硬度の小さな軟質層を備える請求項１から４のいずれか一項記載の摺動部材。
【請求項６】
径方向内側に保持する摺動部材と接する面側にＤＬＣ層を備えるハウジングにおいて、
前記ＤＬＣ層は、硬さが１０００ＨＶ以下であり、赤外線分光分析において、化学的に異なる結合状態に起因する下記の波数（１）から波数（５）の吸収波数を含んでおり、
波数（１）２８００〜３１００ｃｍ-1
波数（２）１５００〜１８００ｃｍ-1
波数（３）１２００〜１５００ｃｍ-1
波数（４）３３００〜３６００ｃｍ-1
波数（５）  ７３０〜  ９３０ｃｍ-1
前記波数（１）における波数に対する吸収率の積分値はピーク面積値Ｐ１、前記波数（２）における吸収率の積分値はピーク面積値Ｐ２、及び前記波数（３）における吸収率の積分値はピーク面積値Ｐ３としたとき、
０．８０≧（Ｐ１＋Ｐ３）／（Ｐ１＋Ｐ２＋Ｐ３）≧０．５０
であるハウジング。
【請求項７】
前記ピーク面積値Ｐ１及び前記ピーク面積値Ｐ３は、
Ｐ１／（Ｐ１＋Ｐ３）≧０．５０
である請求項６記載のハウジング。
【請求項８】
前記波数（４）における吸収率の積分値はピーク面積値Ｐ４、及び前記波数（５）における吸収率の積分値はピーク面積値Ｐ５としたとき、
前記ピーク面積値Ｐ４及び前記ピーク面積値Ｐ５を含む請求項７記載のハウジング。
【請求項９】
前記ピーク面積値Ｐ１、前記ピーク面積値Ｐ４及び前記ピーク面積値Ｐ５は、
Ｐ１／（Ｐ１＋Ｐ４＋Ｐ５）≧０．５０
である請求項８記載のハウジング。
【請求項１０】
請求項１から５のいずれか一項記載の摺動部材、または請求項６から９のいずれか一項記載のハウジングのうち、少なくともいずれか一方を備える軸受装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、摺動部材、ハウジング及び軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
軸受装置は、例えば軸部材等の相手材と摺動する摺動部材と、この摺動部材を保持するハウジングとを備えている。軸部材が回転すると、摺動部材とハウジングとの間には微小なすべりが生じる。このすべりは、摺動部材又はハウジングのフレッチングを招く原因となる。
そこで、特許文献１に示すように従来の軸受装置では、ハウジングと接する摺動部材の外周面、又は摺動部材と接するハウジングの内周面に、硬さが１０００ＨＶより大きい硬質皮膜を設けている。このような特許文献１では、摺動部材又はハウジングに硬質皮膜を形成することにより、接触面における硬度を高め、フレッチングにともなう摩耗の低減を図っている。
【０００３】
しかしながら、エンジンの更なる性能の向上にともない、軸受装置に求められる条件も厳しくなっている。特に、摺動部材の外周面やハウジングの内周面の場合、微小な領域における相対滑り量や変形量の増大であっても軸受装置の性能に影響が及び、フレッチングに対する高い耐性が求められている。特許文献１の場合、保護のために設けた硬質皮膜が相対滑り量や変形量の増大に追随できず、硬質皮膜の破壊を招くおそれがある。硬質皮膜が破壊されると、摺動部材の外周面やハウジングの内周面の露出を招き、フレッチングを招くという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１７４２４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明の目的は、更なる厳しい条件においても、フレッチングに対する高い耐性が確保される摺動部材、ハウジング及び軸受装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、本実施形態の摺動部材は、裏金層と、前記裏金層の一方の面側に設けられている軸受合金層と、前記裏金層の少なくとも前記軸受合金層と反対側の面に設けられているＤＬＣ層と、を備える。
前記ＤＬＣ層は、硬さが１０００ＨＶ以下であり、赤外線分光分析において、化学的に異なる結合状態に起因する下記の波数（１）から波数（５）の吸収波数を含んでいる。
波数（１）２８００〜３１００ｃｍ−１
波数（２）１５００〜１８００ｃｍ−１
波数（３）１２００〜１５００ｃｍ−１
波数（４）３３００〜３６００ｃｍ−１
波数（５）  ７３０〜  ９３０ｃｍ−１
前記波数（１）における波数に対する吸収率の積分値はピーク面積値Ｐ１、前記波数（２）における吸収率の積分値はピーク面積値Ｐ２、及び前記波数（３）における吸収率の積分値はピーク面積値Ｐ３としたとき、
（Ｐ１＋Ｐ３）／（Ｐ１＋Ｐ２＋Ｐ３）≧０．５０
である。
【０００７】
また、本実施形態のハウジングは、径方向内側に保持する摺動部材と接する面側にＤＬＣ層を備える。
前記ＤＬＣ層は、硬さが１０００ＨＶ以下であり、赤外線分光分析において、化学的に異なる結合状態に起因する下記の波数（１）から波数（５）の吸収波数を含んでいる。
波数（１）２８００〜３１００ｃｍ−１
波数（２）１５００〜１８００ｃｍ−１
波数（３）１２００〜１５００ｃｍ−１
波数（４）３３００〜３６００ｃｍ−１
波数（５）  ７３０〜  ９３０ｃｍ−１
前記波数（１）における波数に対する吸収率の積分値はピーク面積値Ｐ１、前記波数（２）における吸収率の積分値はピーク面積値Ｐ２、及び前記波数（３）における吸収率の積分値はピーク面積値Ｐ３としたとき、
（Ｐ１＋Ｐ３）／（Ｐ１＋Ｐ２＋Ｐ３）≧０．５０
である。
【０００８】
ところで、硬さを１０００ＨＶより大きく設定したダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ：Diamond Like Carbon）は、硬度が十分に高いものの、脆いという性質がある。そのため、硬いＤＬＣ層は、わずかな相対滑りや変形によって、剥離や破壊を招くおそれがある。そこで、本実施形態のようにＤＬＣ層の硬さを１０００ＨＶ以下に設定することにより、微小領域における相対滑り量や変形量が増大しても、ＤＬＣ層の剥離や破壊を低減することができる。
【０００９】
また、本発明の発明者は、ＤＬＣ層の硬さだけでなく、ＤＬＣの化学的な結合状態がフレッチングに対する耐性に大きく寄与していることを見出すとともに、この化学的な結合状態の最適化がＤＬＣ層の性質の改善に有効であることを見出した。ＤＬＣは、化学的な結合状態によってダイヤモンドに近い構造とグラファイトに近い構造とが変化する。例えばＤＬＣ層の形成時における条件等を調整することにより、ＤＬＣ層を構成する原子間の化学的な結合状態は変化する。そして、この化学的な結合は、その結合状態に応じて赤外線を吸収する波数（Wave Number）が変化する。そのため、化学的な結合状態は、赤外線スペクトルの分光分析によって確認可能である。この吸収波数には、上述のように波数（１）から波数（５）が含まれる。
【００１０】
このうち、吸収波数が２８００〜３１００ｃｍ−１となる波数（１）は、ｓｐ３−ＣＨ３結合又はｓｐ３−ＣＨ２結合に起因する。また、吸収波数が１５００〜１８００ｃｍ−１となる波数（２）は、ｓｐ２−Ｃ結合に起因する。吸収波数が１２００〜１５００ｃｍ−１となる波数（３）は、オレフィン性（Olefenic）のｓｐ２−ＣＨ２結合又はｓｐ３−ＣＨ３結合に起因する。吸収波数が３３００〜３６００ｃｍ−１となる波数（４）は、ｓｐ−ＣＨ結合に起因する。吸収波数が７３０〜９３０ｃｍ−１となる波数（５）は、オレフィン性のｓｐ２−ＣＨ２結合に起因する。
【００１１】
ここで、赤外線スペクトルの分光分析では、ピーク面積値を用いる。ピーク面積値は、図５に示すように特定の波数の領域におけるスペクトルの積分値に相当する。具体的には、図５に示す分析結果を示す線を分析線Ｑとしたとき、下限波数Ｋ１における分析線Ｑとの交点Ｃ１と上限波数Ｋ２における分析線Ｑとの交点Ｃ２とを仮想的な直線Ｌ１で結ぶ。そして、この直線Ｌ１と分析線Ｑとで囲まれた領域Ｓの面積は、ピーク面積値Ｐｎ（ｎは整数）に相当する。以下、波数（１）の積分値はピーク面積値Ｐ１、波数（２）の積分値はピーク面積値Ｐ２、波数（３）の積分値はＰ３とする。
【００１２】
本実施形態の場合、これらピーク面積値Ｐ１、ピーク面積値Ｐ２及びピーク面積値Ｐ３の関係は、（Ｐ１＋Ｐ３）／（Ｐ１＋Ｐ２＋Ｐ３）≧０．５０である。これは、ＤＬＣ層において、ピーク面積値Ｐ１及びピーク面積値Ｐ３の由来となるｓｐ３−ＣＨ３結合が多く含まれていることを示している。このｓｐ３−ＣＨ３結合は、他のｓｐ２結合ｓｐ結合に比較してＤＬＣの柔軟性を高くする。そのため、（Ｐ１＋Ｐ３）／（Ｐ１＋Ｐ２＋Ｐ３）≧０．５０となる関係は、変形に対するＤＬＣ層の耐久性が向上することを示している。これにより、ＤＬＣ層は、微小な領域における相対滑り量や変形量が増大しても、破壊や剥離が低減される。従って、更なる厳しい条件においても、フレッチングに対する高い耐性を確保することができる。また、これらピーク面積値Ｐ１、ピーク面積値Ｐ２及びピーク面積値Ｐ３の関係は、（Ｐ１＋Ｐ３）／（Ｐ１＋Ｐ２＋Ｐ３）≦０．８０とするのが好ましい。
【００１３】
本実施形態の摺動部材では、前記ピーク面積値Ｐ１及び前記ピーク面積値Ｐ３は、Ｐ１／（Ｐ１＋Ｐ３）≧０．５０である。
また、本実施形態のハウジングでは、前記ピーク面積値Ｐ１及び前記ピーク面積値Ｐ３は、Ｐ１／（Ｐ１＋Ｐ３）≧０．５０である。
【００１４】
上述のようにピーク面積値Ｐ１及びピーク面積値Ｐ３は、ｓｐ３−ＣＨ３結合に由来する。このうち、ピーク面積値Ｐ３は、ｓｐ２−ＣＨ２結合にも由来する。そのため、ピーク面積値Ｐ１とピーク面積値Ｐ３とを比較したとき、ピーク面積値Ｐ１の割合が高いほど、ＤＬＣ層に含まれるｓｐ３−ＣＨ３結合は多いことを示している。そこで、Ｐ１／（Ｐ１＋Ｐ３）≧０．５０となる関係により、ＤＬＣ層は柔軟性がより向上し、変形に対する耐久性が向上する。従って、ＤＬＣ層の破壊や剥離が低減され、フレッチングに対する耐性をより高めることができる。また、これらピーク面積値Ｐ１及びピーク面積値Ｐ３の関係は、０．６５≦Ｐ１／（Ｐ１＋Ｐ３）≦０．９０とするのが好ましい。
【００１５】
本実施形態の摺動部材では、前記波数（４）における吸収率の積分値はピーク面積値Ｐ４、及び前記波数（５）における吸収率の積分値はピーク面積値Ｐ５としたとき、前記ピーク面積値Ｐ４及び前記ピーク面積値Ｐ５を含む。
また、本実施形態のハウジングでは、前記波数（４）における吸収率の積分値はピーク面積値Ｐ４、及び前記波数（５）における吸収率の積分値はピーク面積値Ｐ５としたとき、前記ピーク面積値Ｐ４及び前記ピーク面積値Ｐ５を含む。
上述のようにピーク面積値Ｐ４はｓｐ−ＣＨ結合に由来し、ピーク面積値Ｐ５はｓｐ２−ＣＨ２結合に由来する。これらｓｐ−ＣＨ結合及びｓｐ２−ＣＨ２結合を含むことにより、ＤＬＣ層は、変形に対する耐久性が向上するとともに、耐摩耗性も向上する。従って、ＤＬＣ層の破壊や剥離が低減され、フレッチングに対する耐性をより高めることができる。
【００１６】
本実施形態の摺動部材では、前記ピーク面積値Ｐ１、前記ピーク面積値Ｐ４及び前記ピーク面積値Ｐ５は、Ｐ１／（Ｐ１＋Ｐ４＋Ｐ５）≧０．５０である。
また、本実施形態のハウジングでは、前記ピーク面積値Ｐ１、前記ピーク面積値Ｐ４及び前記ピーク面積値Ｐ５は、Ｐ１／（Ｐ１＋Ｐ４＋Ｐ５）≧０．５０である。
Ｐ１／（Ｐ１＋Ｐ４＋Ｐ５）≧０．５０となる関係により、ＤＬＣ層は、耐摩耗性と、変形に対する耐久性とがともに向上する。従って、フレッチングに対する耐性をより高めることができる。また、これらピーク面積値Ｐ４及びピーク面積値Ｐ５の関係は、Ｐ１／（Ｐ１＋Ｐ４＋Ｐ５）≧０．７５とするのが好ましい。
【００１７】
本実施形態の摺動部材は、前記軸受合金層の表面に、前記軸受合金層よりも硬度の小さな軟質層を備える。
軸受合金層の表面に軟質層を設けることにより、摺動する相手部材から受ける外力は、軟質層によって緩和される。すなわち、裏金層を挟んで軸受合金層とは反対側の面に設けられているＤＬＣ層に伝わる外力は、軟質層が変形することによって吸収される。そのため、ＤＬＣ層の変形や摩耗は、軸受合金層側に軟質層を設けることによって軽減される。従って、フレッチングに対する耐性をより高めることができる。
【００１８】
本実施形態の軸受装置は、上述の摺動部材またはハウジングのうち、少なくともいずれか一方を備える。
従って、摺動部材又はハウジングに設けられたＤＬＣ層の剥離や破壊が低減され、フレッチングに対する耐性をより高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】一実施形態による摺動部材の構造を示す模式図
【図２】一実施形態による摺動部材及びハウジングを適用した軸受装置を示す模式図であり、図３の矢印ＩＩ方向から見た図
【図３】一実施形態による摺動部材及びハウジングを適用した軸受装置を示す模式図
【図４】ＤＬＣ層の赤外線スペクトルの例を示す概略図
【図５】ピーク面積値の算出方法を説明するための模式図
【図６】一実施形態による摺動部材の検証結果を示す概略図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、実施形態を図面に基づいて説明する。
まず、本実施形態の軸受装置を適用した発動機について説明する。一実施形態の場合、軸受装置は、発動機として例えばディーゼルエンジン又はガソリンエンジンに適用される。
図２及び図３に示すように、軸受装置１０は、摺動部材１１とハウジング１２とを備えている。一実施形態の場合、摺動部材１１は、円筒状に形成され、その中心軸を含む平面で２つに分割されている。即ち、摺動部材１１は、それぞれ半円筒状の上側部材１３及び下側部材１４を有している。２つに分割された摺動部材１１は、ハウジング１２の内周側に収容されている。ハウジング１２は、発動機のコネクティングロッド１５の一部分である。コネクティングロッド１５は、その長手方向においてハウジング１２と反対側の端部が図示しないピストンに接続されている。ハウジング１２は、互いに分離可能な上側ハウジング１６及び下側ハウジング１７を有している。下側ハウジング１７は、上側ハウジング１６との間に摺動部材１１を収容する。
【００２１】
２つに分割された摺動部材１１は、上側ハウジング１６と下側ハウジング１７との間に収容される。図２に示すように分離している上側ハウジング１６と下側ハウジング１７とは、例えばボルト１８等の締結部材によって一体に組み付けられる。下側ハウジング１７を貫くボルト１８を上側ハウジング１６にねじ込むことにより、上側ハウジング１６と下側ハウジング１７とは、一体に接続されるとともに、分割された摺動部材１１を内側に保持する。摺動部材１１は、その外径がハウジング１２の内径よりもわずかに大きく設定されている。そのため、上側ハウジング１６と下側ハウジング１７とをボルト１８で締め付けることにより、摺動部材１１は径方向内側へ締め込まれる。これにより、摺動部材１１は、ハウジング１２に固く固定される。相手部材となる軸部材１９は、ハウジング１２に固定された摺動部材１１の内周側を貫く。
【００２２】
本実施形態の場合、摺動部材１１は、図１に示すように裏金層２１及び軸受合金層２２を備えている。裏金層２１は、鋼（Steel）で形成されている。軸受合金層２２は、この裏金層２１の一方の面側に設けられている。具体的には、軸受合金層２２は、相手部材となる軸部材１９との摺動面側に設けられている。即ち、円筒状の摺動部材１１の場合、軸受合金層２２は、摺動部材１１の内周面側に設けられている。軸受合金層２２は、例えば銅（Ｃｕ）やアルミニウム（Ａｌ）等、又はそれらを主成分とする合金で形成されている。例えば、Ｃｕを主成分とする合金としては、Ｃｕ−Ｓｎ、Ｃｕ−Ｓｎ−Ｎｉ、Ｃｕ−Ｓｎ−Ｐｂ、Ｃｕ−Ｓｎ−Ｂｉ、Ｃｕ−Ｐｂ、Ｃｕ−Ｚｎ、Ｃｕ−Ｚｎ−Ｂｉ系等が用いられ、硬質粒子を含んでいてもよい。また、Ａｌを主成分とする合金としては、Ａｌ−Ｓｎ−Ｓｉ、Ａｌ−Ｓｎ、Ａｌ−Ｓｎ−Ｃｕ、Ａｌ−Ｚｎ−Ｓｉ系等が用いられる。
【００２３】
摺動部材１１は、上記の裏金層２１及び軸受合金層２２に加え、ＤＬＣ層２３を備えている。ＤＬＣ層２３は、ＤＬＣ（Diamond Like Carbon）によって形成されている。ＤＬＣ層２３は、摺動部材１１を構成する裏金層２１のうち軸受合金層２２と反対側の面に設けられている。即ち、円筒状の摺動部材１１の場合、軸受合金層２２は、摺動部材１１の外周面側に設けられている。このＤＬＣ層２３は、ハウジング１２に取り付けたとき、ハウジング１２の内周面に接する。ＤＬＣ層２３は、少なくとも摺動部材１１の外周面側に設けられていればよい。即ち、ＤＬＣ層２３は、軸受合金層２２が形成されている面でなければ、例えば裏金層２１の軸方向の端面等、外周面以外の面にも設けることができる。ハウジング１２は、例えば鋼（Steel）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）若しくはチタン（Ｔｉ）等の金属又はそれらを主成分とする合金で形成されている。例えば、鋼（Steel）としては、ＳＣＭ鋼、炭素鋼、鋳鉄等が用いられる。また、Ａｌを主成分とする合金としては、Ａ２０１７、Ａ２０１４、ＡＣ２Ｂ、ＡＣ４Ａ、ＡＤＣ１２等が用いられる。Ｔｉを主成分とする合金としては、Ｔｉ−Ａｌ−Ｖ系等が用いられる。
【００２４】
また、摺動部材１１は、軟質層２４又は図示しない中間層を有していてもよい。軟質層２４は、軸受合金層２２よりも硬度が小さく設定されている。即ち、軟質層２４は、軸受合金層２２よりも軟らかい。軟質層２４は、例えば鉛（Ｐｂ）、錫（Ｓｎ）、ビスマス（Ｂｉ）、若しくはこれらの合金、又は樹脂等から、湿式めっきや乾式めっき等を用いて形成されている。軟質層２４は、軸受合金層２２の表面、つまり軸受合金層２２の摺動面側に設けられている。例えば、Ｐｂを主成分とする軟質層２４としては、Ｐｂ−Ｓｎ、Ｐｂ−Ｓｎ−Ｃｕ、Ｐｂ−Ｓｎ−Ｉｎ、Ｐｂ−Ｓｎ−Ｉｎ−Ｃｕ系等が用いられる。また、Ｓｎを主成分とする軟質層２４としては、Ｓｎ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ｂｉ、Ｓｎ−Ａｇ、Ｓｎ−Ｓｂ、Ｓｎ−Ｓｂ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ｓｂ−Ａｇ系等が用いられる。Ｂｉを主成分とする軟質層２４としては、Ｂｉ−Ｃｕ、Ｂｉ−Ｓｎ、Ｂｉ−Ａｇ系等が用いられる。さらに、樹脂による軟質層２４としては、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミド（ＰＡ）等のバインダに、ＭｏＳ２、ｈ−ＢＮ、ＰＴＦＥ、Ｇｒ等の固体潤滑剤、ＳｉＣ、Ｓｉ３Ｎ４、Ｆｅ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３等の硬質粒子を添加して用いてもよい。裏金層２１とＤＬＣ層２３との間には、図示しない中間層を設けてもよい。中間層は、裏金層２１とＤＬＣ層２３との接合力を高める。中間層は、例えばクロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、ケイ素（Ｓｉ）、タングステン（Ｗ）等、又はそれらを主成分とする合金で形成することができる。
【００２５】
本実施形態のＤＬＣ層２３について詳細に説明する。
本実施形態の摺動部材１１のＤＬＣ層２３は、硬さが１０００ＨＶ以下である。そして、ＤＬＣ層２３は、化学的な結合状態が制御されている。ＤＬＣ層２３の化学的な結合状態は、赤外線スペクトルの分光分析によって確認している。ＤＬＣ層２３の赤外線スペクトルについて分光分析を行なうと、図４に示すように波数（１）から波数（５）の特有の吸収波数が確認される。この吸収波数は、次の通りである。
【００２６】
・波数（１）：２８００〜３１００ｃｍ−１
ｓｐ３−ＣＨ３結合又はｓｐ３−ＣＨ２結合に起因
・波数（２）：１５００〜１８００ｃｍ−１
ｓｐ２−Ｃ結合に起因
・波数（３）：１２００〜１５００ｃｍ−１
オレフィン性（Olefenic）のｓｐ２−ＣＨ２結合又はｓｐ３−ＣＨ３結合に起因
・波数（４）：３３００〜３６００ｃｍ−１
ｓｐ−ＣＨ結合に起因
・波数（５）：７３０〜９３０ｃｍ−１
オレフィン性のｓｐ２−ＣＨ２結合に起因
【００２７】
本実施形態では、この波数（１）から波数（５）について、ピーク面積値Ｐｎ（ｎ＝１〜５）を用いてＤＬＣ層２３を特定している。ピーク面積値Ｐｎは、図５に示すように特定の波数の領域におけるスペクトルの積分値に相当する。具体的には、図５に示す分析結果を示す線を分析線Ｑとしたとき、下限波数Ｋ１における分析線Ｑとの交点Ｃ１と、上限波数Ｋ２における分析線Ｑとの交点Ｃ２とを仮想的な直線Ｌ１で結ぶ。そして、この直線Ｌ１と分析線Ｑとで囲まれた領域Ｓの面積は、ピーク面積値Ｐｎに相当する。即ち、波数（１）の積分値はピーク面積値Ｐ１、波数（２）の積分値はピーク面積値Ｐ２、波数（３）の積分値はＰ３、波数（４）の積分値はピーク面積値Ｐ４、波数（５）の積分値はピーク面積値Ｐ５である。
【００２８】
ここで、本実施形態のＤＬＣ層２３の場合、ピーク面積比Ｒ１は、これらピーク面積値Ｐ１、ピーク面積値Ｐ２及びピーク面積値Ｐ３を用いて次のように算出される。
Ｒ１＝（Ｐ１＋Ｐ３）／（Ｐ１＋Ｐ２＋Ｐ３）
そして、このピーク面積比Ｒ１は、
Ｒ１≧０．５０
である。これは、ＤＬＣ層２３は、ピーク面積値Ｐ１及びピーク面積値Ｐ３の由来となるｓｐ３−ＣＨ３結合を多く含むことを示している。このｓｐ３−ＣＨ３結合は、他のｓｐ２結合やｓｐ結合に比較してＤＬＣの柔軟性を高くする。そのため、Ｒ１≧０．５となる関係は、ＤＬＣ層２３の変形に対する耐久性が向上することを示している。
【００２９】
また、ｓｐ３−ＣＨ３結合に由来するピーク面積値Ｐ１及びピーク面積値Ｐ２のうちピーク面積値Ｐ３は、ｓｐ２−ＣＨ２結合にも由来する。そのため、ピーク面積値Ｐ１とピーク面積値Ｐ３とを比較したとき、ピーク面積値Ｐ１の割合が高いほど、ＤＬＣ層２３に含まれるｓｐ３−ＣＨ３結合は多いことになる。
そこで、本実施形態のＤＬＣ層２３の場合、ピーク面積比Ｒ２は、ピーク面積値Ｐ１及びピーク面積値Ｐ３を用いて次のように算出される。
Ｒ２＝Ｐ１／（Ｐ１＋Ｐ３）
そして、このピーク面積比Ｒ２は、
Ｒ２≧０．５０
である。これは、本実施形態のＤＬＣ層は、ｓｐ３−ＣＨ３結合をより多く含むことを意味している。これにより、ＤＬＣ層２３は柔軟性がより向上し、変形に対する耐久性が向上する。
【００３０】
さらに、本実施形態のＤＬＣ層２３は、ｓｐ−ＣＨ結合に由来するピーク面積値Ｐ４、及びｓｐ２−ＣＨ２結合に由来するピーク面積値Ｐ５を含んでいてもよい。ＤＬＣ層２３は、これらピーク面積値Ｐ４の由来となるｓｐ−ＣＨ結合及びピーク面積値Ｐ５の由来となるｓｐ２−ＣＨ２結合を含むことにより、変形に対する耐久性が向上するとともに、耐摩耗性も向上する。
ここで、本実施形態のＤＬＣ層２３の場合、ピーク面積比Ｒ３は、ピーク面積値Ｐ１、ピーク面積値Ｐ４及びピーク面積値Ｐ５を用いて次のように算出される。
Ｒ３＝Ｐ１／（Ｐ１＋Ｐ４＋Ｐ５）
そして、このピーク面積比Ｒ３は、
Ｒ３≧０．５０
である。この関係を満たすことにより、ＤＬＣ層２３は、耐摩耗性と、変形に対する耐久性とがともに向上する。
【００３１】
次に、上記の構成による摺動部材１１の製造方法について説明する。
摺動部材１１における裏金層２１及び軸受合金層２２は、周知の製造方法を利用して製造する。裏金層２１及び軸受合金層２２からなる基材は、ＤＬＣ層２３を形成するための形成装置に収容される。ＤＬＣ層２３を形成する場合、この形成装置の内部には、まず水素ガスが導入される。これとともに、形成装置の内部に収容された基材は、任意の電圧が印加される。このように基材には、電圧が印加された状態において、プラズマ化学気相成長法（ＣＶＤ）や物理気相成長法（ＰＶＤ）等を用いてＤＬＣ層２３が形成される。基材に印加する電圧及び形成装置の内部へ導入する水素ガスの量を調整することにより、形成されるＤＬＣ層２３の化学的な結合状態は制御される。
【００３２】
具体的には、ＤＬＣ層２３の形成に先立って、基材が収容された形成装置には水素ガスが導入される。そして、形成装置に収容された基材は、例えば１００Ｖ以下程度の比較的低いバイアス電圧が印加される。ＤＬＣ層２３を形成するとき、この基材に印加した電圧を調整しながらＤＬＣ層２３の材料となる原料ガス及び水素ガスを形成装置の内部へ供給する。形成装置へ導入する水素ガスの量及び基材に印加する電圧は、ＤＬＣ層２３の形成時における基材表面での原料ガスの拡散、吸着、解離、化学的な反応及び層の成長に影響を与える。ＤＬＣ層の形成前及びＤＬＣ層の形成中において、これら水素ガスの量及び基材に印加する電圧を調整することにより、基材に形成されるＤＬＣ層２３の化学的な結合状態は制御される。ＤＬＣ層２３を形成した後、基材には軟質層２４となる層が形成される。
【００３３】
以上説明した一実施形態では、摺動部材１１の外周面側にＤＬＣ層２３を形成する例について説明した。しかし、ＤＬＣ層２３は、摺動部材１１とハウジング１２とが接触する面に形成されていればよい。そのため、ＤＬＣ層２３は、上述のように摺動部材１１の外周面側に形成するのに代えて、ハウジング１２の内周面に形成する構成としてもよい。
【００３４】
（実施例）
次に、上述の摺動部材１１の実施例について説明する。
図６に示すように、実施例に相当する試料１〜試料２０、及び比較例に相当する試料２１〜試料２３について摺動部材１１の検証を行なった。検証は、油圧振動試験機による振動試験によって行なった。振動試験は、図２及び図３に示すように自動車用エンジンのコネクティングロッド１５と一体に設けられているハウジング１２に、摺動部材１１を取り付けて行なった。ハウジング１２に取り付けられた摺動部材１１は、相手部材としての軸部材１９を支持する。振動試験では、この軸部材１９に３０ｋＮの振動荷重を加えた。この振動試験の条件は、次の通りとした。摺動部材１１と軸部材１９とのオイルクリアランスは、０．０５ｍｍに設定した。振動試験で加える振動の周波数は、６０Ｈｚに設定した。振動試験において振動を加える回数は、５×１０６回に設定した。振動試験は、１５０℃及び１８０℃でそれぞれ行なった。
【００３５】
検証の結果は、図６に示すように変形に起因するクラック及び摩耗について、それぞれ次のように評価ランクを「１」〜「５」の５段階に設定した。
クラックランク１：ＤＬＣ層が形成されている摺動部材の外周面の全体にわたってＤＬＣ層の剥離をともなう激しいクラックが発生
クラックランク２：ＤＬＣ層が形成されている摺動部材の外周面の全体にわたるＤＬＣ層の剥離は無いものの、激しいクラックが発生
クラックランク３：ＤＬＣ層が形成されている摺動部材の外周面に、クラックがわずかに発生
クラックランク４：ＤＬＣ層が形成されている摺動部材の外周面に、わずかな微小クラックを確認
クラックランク５：ＤＬＣ層が形成されている摺動部材の外周面に、クラックが無い
【００３６】
摩耗ランク１：ＤＬＣ層が形成されている摺動部材の外周面の全体にわたってＤＬＣ層の剥離をともなう激しい摩耗がある
摩耗ランク２：ＤＬＣ層が形成されている摺動部材の外周面に、ＤＬＣ層の剥離をともなう激しい摩耗がある
摩耗ランク３：ＤＬＣ層が形成されている摺動部材の外周面の全体にわたってＤＬＣ層のわずかな摩耗がある
摩耗ランク４：ＤＬＣ層が形成されている摺動部材の外周面に、ＤＬＣ層のわずかな摩耗がある
摩耗ランク５：ＤＬＣ層が形成されている摺動部材の外周面に、ＤＬＣ層の摩耗がない
これらクラックランク及び摩耗ランクにおいて、クラックランクが３以上であって、摩耗ランクが３以上であるとき、フレッチング損傷は「なし」と評価した。すなわち、これらクラックランク及び摩耗ランクの数値が大きいほど、フレッチングに対する耐性は高いことを示す。
【００３７】
（ピーク面積比Ｒ１について）
実施例となる試料１から試料２０は、ＤＬＣ層２３の硬さが１０００ＨＶ以下であり、かついずれもピーク面積比Ｒ１がＲ１≧０．５０である。これら試料１から試料２０は、いずれもフレッチング損傷が認められなかった。これに対し、ＤＬＣ層２３の硬さが１０００ＨＶより大きな比較例となる試料２１及び試料２２は、いずれもフレッチング損傷が認められた。また、ＤＬＣ層２３の硬さが１０００ＨＶ以下であるものの、ピーク面積比Ｒ１がＲ１≧０．５でない試料２３は、フレッチング損傷が認められた。
これにより、本実施形態は、ＤＬＣ層２３の硬さ及びピーク面積比Ｒ１を設定することにより、フレッチング損傷を低減できることが明らかになった。
【００３８】
（ピーク面積比Ｒ２について）
試料４から試料６のＤＬＣ層２３は、ピーク面積比Ｒ２がＲ２≧０．５０である。そのため、ピーク面積比Ｒ２がＲ２＜０．５０である試料１から試料３と比較して、フレッチングが改善されている。
これにより、ｓｐ３−ＣＨ３結合をより多く含むＤＬＣ層２３は、柔軟性がより向上し、変形に対する耐久性が向上することがわかる。そして、ｓｐ３−ＣＨ３結合をより多く含むＤＬＣ層２３は、フレッチングの低減に寄与することが明らかである。
【００３９】
（ピーク面積値Ｐ４、Ｐ５について）
試料７から試料９は、ＤＬＣ層２３にいずれもピーク面積値Ｐ４及びピーク面積値Ｐ５を含んでいる。そのため、ＤＬＣ層２３にピーク面積値Ｐ４及びピーク面積値Ｐ５を含まない試料１から試料３と比較して、耐摩耗性が改善されている。また、試料１０から試料１２は、ＤＬＣ層２３にいずれもピーク面積値Ｐ４及びピーク面積値Ｐ５を含んでいる。そのため、ＤＬＣ層２３にピーク面積値Ｐ４及びピーク面積値Ｐ５を含まない試料４から試料６と比較して、耐摩耗性が改善されている。
これにより、ＤＬＣ層２３は、ピーク面積値Ｐ４の由来となるｓｐ−ＣＨ結合及びピーク面積値Ｐ５の由来となるｓｐ２−ＣＨ２結合を含むことにより、変形に対する耐久性が向上するとともに、耐摩耗性が向上することがわかる。
【００４０】
（ピーク面積比Ｒ３について）
試料１３から試料１５は、ピーク面積値Ｐ４及びピーク面積値Ｐ５から算出されるピーク面積比Ｒ３がＲ３≧０．５０である。そのため、ピーク面積比Ｒ３がＲ３＜０．５０である試料１０から試料１２に比較して、フレッチングが低減されている。
これにより、ＤＬＣ層２３は、ｓｐ−ＣＨ結合及びｓｐ２−ＣＨ２結合の割合を特定することにより、耐摩耗性が維持されつつ、変形に対する耐久性の向上が図られることが分かる。その結果、ＤＬＣ層２３の耐フレッチング性は大きく改善されることが明らかである。
【００４１】
（軟質層について）
試料１６から試料２０は、いずれも軸受合金層２２の表面に軟質層２４が設けられている。試料１６から試料２０は、軟質層２４が設けられていない試料１から試料１５に比較してクラック及び摩耗が低減されていることが分かる。このように、軸受合金層２２の表面に軟質層２４を設けることにより、軸部材１９からＤＬＣ層２３へ伝わる外力が軟質層２４で緩和され、ＤＬＣ層２３の変形や摩耗が低減されていることがわかる。
これにより、軟質層２４を設けることにより、ＤＬＣ層２３の耐フレッチング性は大きく改善されることが明らかとなった。
【００４２】
以上説明した本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。
【符号の説明】
【００４３】
図面中、１０は軸受装置、１１は摺動部材、１２はハウジング、２１は裏金層、２２は軸受合金層、２３はＤＬＣ層、２４は軟質層を示す。
【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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