(57)【要約】  【課題】硬質皮膜の密着性を高くすることができ、長期にわたって摩擦抵抗を低く維持できるとともに耐久性に優れた転動装置を提供する。  【解決手段】本転動装置としての円錐ころ軸受１では、円錐ころ４を有する。円錐ころ４の大径側端面４ｃは、内輪３の鍔部７と滑り接触する転がり摺動部としての環状面４ｆを有する。円錐ころ４の全表面に、酸化物除去処理としての化学研磨処理が施された被処理領域９が形成される。この被処理領域９の一部であって転がり摺動部としての環状面４ｆを含む領域１０の表面に、硬質皮膜１１を形成する。硬質皮膜１１は、ダイヤモンドライクカーボン膜を含むのが好ましい。  【選択図】  図２
2005195150.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに転がり接触又は滑り接触する転がり摺動部を含む複数の構成部品を備える転動装置において、
少なくとも一つの構成部品の表面に形成され酸化物除去処理が施された被処理領域と、この被処理領域の一部であって転がり摺動部の少なくとも一部を含む領域の表面に形成された硬質皮膜とを備えることを特徴とする転動装置。
【請求項２】
請求項１に記載の転動装置において、
上記酸化物除去処理がショットピーニング処理およびバレル研磨処理の何れか一方を含むことを特徴とする転動装置。
【請求項３】
請求項１に記載の転動装置において、
上記酸化物除去処理が化学研磨処理を含むことを特徴とする転動装置。
【請求項４】
請求項１から３の何れかに記載の転動装置において、
上記硬質皮膜がダイヤモンドライクカーボン膜を含むことを特徴とする転動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、転がり軸受、ボールねじ、直動転がり案内装置等の転動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
転がり軸受として例えばころ軸受は、自動車や産業機械等で多用されている。通例、ころ軸受は、鋼製内輪と、鋼製外輪と、内外輪間に介在するころとを備え、このころを内輪および外輪の少なくとも一方に形成したつば部にて案内する。
しかしながら、ころ軸受においては、ころとつば部との間の摩擦抵抗の影響で回転抵抗が大きいという問題がある。
【０００３】
そこで、つば部の所要部分のみに硬質皮膜を形成することが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００１−８２４６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、母材に対する硬質皮膜の密着性が悪く、硬質皮膜の剥がれによってころ軸受の回転抵抗が大きくなるという性能上の問題や、軸受寿命が低下するという耐久上の問題がある。この種の問題は、転がり軸受に限らず、転動装置一般に存在する。
そこで、この発明の目的は、硬質皮膜の密着性を高くすることができ、長期にわたって摩擦抵抗を低く維持できるとともに耐久性に優れた転動装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
例えば、摩擦抵抗を低減する目的で構成部品の一部（摩擦面）に硬質皮膜を形成する場合、その前処理として、硬質皮膜を形成する部位の下地処理として酸化物除去処理が実施されるが、摩擦面とならないため、硬質皮膜を形成しない部位については、例えば、熱処理後の酸化物（黒皮）が残存したままにしている。本願発明者は、硬質皮膜の密着性の低下について鋭意研究した結果、硬質皮膜の下地領域に対してたとえ完全な酸化物除去処理を実施していたとしても、本来、硬質皮膜の形成を必要としない領域（例えば、非摩擦面）であって前記下地領域に隣接する領域に少しでも黒皮等の酸化物が残存していると、硬質皮膜の密着性が低下するという知見を得た。
【０００６】
本発明は上記知見に基づいてなされたものであり、互いに転がり接触又は滑り接触する転がり摺動部を含む複数の構成部品を備える転動装置において、少なくとも一つの構成部品の表面に形成され酸化物除去処理が施された被処理領域と、この被処理領域の一部であって転がり摺動部の少なくとも一部を含む領域の表面に形成された硬質皮膜とを備えることを特徴とする。
【０００７】
この発明によれば、構成部品の表面において、硬質皮膜が形成される領域だけでなく、硬質皮膜が形成される領域に隣接し当該硬質皮膜が形成されない領域についても、酸化物除去処理を施してあるので、硬質皮膜の密着性を高くすることができる。その結果、長期にわたって硬質皮膜の剥がれを防止でき、長期にわたって摩擦抵抗を低く維持できると共に寿命を向上させることができる。
【０００８】
また、前記構成部品の表面に形成される酸化物の全てを除去するのが好ましい。構成部品の全表面に被処理領域を設けるのがさらに好ましい。
上記酸化物除去処理がショットピーニング処理およびバレル研磨処理の何れか一方を含む場合には、機械的な除去方法によって構成部品の被処理領域、例えば、全表面の酸化物を容易且つ確実に除去することができる点で好ましい。
【０００９】
上記酸化物除去処理が化学研磨処理を含む場合には、構成部品の被処理領域、例えば、全表面の酸化物を容易且つ確実に除去することができ、特に、機械的な除去が困難である部位の酸化物をも確実に除去することができる点で好ましい。
上記硬質皮膜がダイヤモンドライクカーボン膜を含む場合には、潤滑性に優れるので、摩擦抵抗をより低減することができる。また、相手材に対する攻撃性が小さく耐久性をより向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態の転動装置としての円錐ころ軸受の断面図である。
本実施形態では、本転動装置が、円錐ころ軸受１である場合に則して説明するが、これに限らず、例えば、後述するように玉軸受等の他の転がり軸受、ボールねじ、直動転がり案内装置等であってもよい。
【００１１】
円錐ころ軸受１は、複数の構成部品として、軌道部材としての外輪２、軌道部材としての内輪３、転動体としての複数の円錐ころ４、および保持器５を有する。複数個の円錐ころ４は、保持器５に保持されて外輪２と内輪３との間に介在した状態で組み込まれている。
外輪２は、内周２ａに円錐面により形成された軌道としての軌道面２ｂを有する。
【００１２】
内輪３は、外周３ａに円錐面により形成された軌道としての軌道面３ｂと、軌道面３ｂの小径側の端縁から径方向外方に延びる第１の鍔部６と、軌道面３ｂの大径側の端縁から径方向外方に延びる第２の鍔部７とを有する。第１および第２の鍔部６，７は、円錐ころ４の転動を案内する案内面８をそれぞれ有する。
円錐ころ４は、円錐台形状をなす。円錐ころ４は、円錐面からなる転動面４ａと、小径側端面４ｂと、大径側端面４ｃとを有する。各端面４ｂ，４ｃと転動面４ａとの間には、Ｃ面取りまたはＲ面取りによる面取り部（図示せず）が設けられている。
【００１３】
小径側端面４ｂは、内輪３の鍔部６の案内面８と対向可能な環状部４ｄを有する。
大径側端面４ｃは、円錐ころ４の外形成形時に中央部に形成される円形状の浅い窪み部４ｅと、これを取り囲む環状面４ｆとを有する。
保持器５は、複数の円錐ころ４をそれぞれ保持する孔からなる複数のポケット５ａを有している。
【００１４】
外輪２、内輪３、複数の円錐ころ４、および保持器５は、互いに転がり接触又は滑り接触する転がり摺動部を含む。例えば、外輪２および内輪３の軌道面２ｂ，３ｂのそれぞれと、円錐ころ４の転動面４ａとは、互いに転がり接触する転がり摺動部に相当する。内輪３の第１の鍔部６の案内面８および円錐ころ４の小径側端面４ｂの環状面４ｄは、互いに滑り接触し、転がり摺動部に相当する。内輪３の第２の鍔部７の案内面８および円錐ころ４の大径側端面４ｃの環状面４ｆは、互いに滑り接触し、転がり摺動部に相当する。円錐ころ４の転動面４ａおよび端面４ｂ，４ｃと保持器５のポケット５ａの周縁部５ｂとは、互いに滑り接触し、転がり摺動部に相当する。
【００１５】
図２は、円錐ころ４の斜視図である。図１および図２を参照する。
本実施形態の特徴とするところは、構成部品としての円錐ころ４の全表面に、酸化物除去処理としての化学研磨処理が施された被処理領域９が形成される。被処理領域９は、具体的には、転動面４ａ，小径側端面４ｂ，大径側端面４ｃ，および面取り部を含む。この被処理領域９の一部の領域１０の表面１０ａに硬質皮膜１１が形成され、この硬質皮膜１１を形成される領域１０が転がり摺動部としての環状面４ｆの少なくとも一部を含むようにしてあり、具体的には環状面４ｆの全域に一致している。
【００１６】
本実施形態では、硬質皮膜１１が、環状面４ｆの全体を含んで形成される場合に則して説明するが、例えば、環状面４ｆの一部に形成されてもよいし、環状面４ｆ以外の転がり摺動部に形成されてもよい。
円錐ころ４は、円錐ころ４の概略形状を形成するころ本体１２と、このころ本体１２の表面の一部に形成された上述の硬質皮膜１１とを有している。ころ本体１２は、軸受用鋼により形成され、熱処理としての浸炭焼入れ焼き戻し処理を施されている。この熱処理により、ころ本体１２の表面に酸化物（黒皮）が形成されることがある。この形成された酸化物を、硬質皮膜１１の形成前に化学研磨処理により除去し、さらに転がり摺動部に機械的研磨を施すようにしている。
【００１７】
化学研磨処理は、製造過程において熱処理後の製造用中間体としてのころ本体１２の全表面に施される。化学研磨処理は、後の工程において硬質皮膜１１を形成されない部位、例えば、上述の窪み部４ｅおよび面取り部にも施されている。
化学研磨処理では、酸性溶液等の処理液中に被処理部品として熱処理後のころ本体１２を浸漬し、これの表面の酸化物を溶解して、酸化物を表面から除去する。処理液は、例えば、フッ化水素(HF)溶液および過酸化水素(H2O2)溶液を、所定のモル濃度となるように、イオン交換水と混合しこれにより希釈し調製される。処理液中に、被処理部品の全表面を露出させて浸漬し、全表面の酸化物を除去する。
【００１８】
硬質皮膜１１としては、ダイヤモンドライクカーボン（Diamond-Like Carbon 、以下「ＤＬＣ」ともいう）膜を示すことができる。
ＤＬＣ膜は、例えば、炭素をターゲットとしたスパッタリング法により、１．０〜５．０μｍ程度の膜厚で被形成面上に成膜されたものであり、ビッカース硬度１０００〜２０００（Ｈｖ）程度の硬さを有する硬質皮膜を構成している。ＤＬＣ膜の表面粗さは例えば、中心線平均粗さ（Ｒａ）で０．１μｍ以下に管理されている。また、このＤＬＣ膜は、所定の密着力（少なくとも４０Ｎ以上、好ましくは６０Ｎ）で被形成面に接合されており、この被形成面から剥離しないようになっている。さらにＤＬＣ膜は、当接する相手材への攻撃性が低く、さらに摩擦係数が小さく、しかも耐摩耗性に優れ、若干の自己潤滑性を有する皮膜であり、内輪３の鍔部７の案内面８との間でのフレッチング摩耗を抑制することができる。
【００１９】
スパッタリング法によるＤＬＣ膜の形成では、アルゴンガス、炭化水素ガスなどの導入ガスが導入された蒸着室内の圧力を１０-3〜１０（Ｔｏｒｒ）程度とし、放電電圧１００〜２０００（Ｖ）、電流２〜１０（Ａ）の放電処理を行うことにより、ターゲット面である上述の被形成面に炭素を蒸着する。これにより、上記膜厚、硬さ等を有し、グラファイト（ＳＰ2 ）構造とダイヤモンド（ＳＰ3 ）構造とが共存した非晶質構造からなるＤＬＣ膜が被形成面上に形成される。なお、このＤＬＣ膜を形成するときには、上記ターゲット面以外の表面の部分には、マスク部材によりマスキングが施され、炭素が付着しないようになっている。
【００２０】
また、ＤＬＣ膜の膜厚が１．０μｍ未満であれば耐摩耗性が不足し、５．０μｍを超えると、コストが膨大となるだけでなく、膜厚が厚すぎることによる内部応力が大きくなり剥離の原因となる。それゆえ、ＤＬＣ膜の好ましい膜厚は、１．０〜５．０μｍであり、さらに好ましくは３．０μｍである。
また、ＤＬＣ膜の被形成面に対する密着力が４０Ｎ未満であると、ＤＬＣ膜の剥離を生じやすくなる。
【００２１】
また、ＤＬＣ膜の硬さがビッカース硬度（Ｈｖ）で１０００未満であれば、耐摩耗性が不足し、２０００を超えると、内部応力が大きくなり剥離の原因となる。
なお、上述のスパッタリング法以外に、ベンゼンを原料ガスとしたイオンビーム蒸着によるイオンプレーティング法等の他の物理蒸着法（ＰＶＤ）、化学蒸着法（ＣＶＤ）、あるいはプラズマジェットを利用したプラズマ溶射などの溶射法を用いて、ＤＬＣ膜を形成してもよい。また、ローレット加工等により、被形成面を粗面に仕上げることでＤＬＣ膜が形成される被形成面への密着性（密着強度）を高めてもよい。但し、上述のスパッタリング法等のＰＶＤは、物理的メカニズムを利用した成膜法であることから被形成面の材料に左右されることがなく、他の成膜法に比べて被形成面に対する高い密着性を容易に確保できるので、ＤＬＣ膜の形成に最適である。
【００２２】
本実施形態では、円錐ころ４の表面において、硬質皮膜１１が形成される領域１０だけでなく、硬質皮膜１１が形成される領域１０に隣接し当該硬質皮膜１１が形成されない領域９ａについても、化学研磨処理を施してあるので、硬質皮膜１１の密着性を高くすることができる。さらに、円錐ころ４の表面に形成される酸化物の全てを除去するようにしてあるので、硬質皮膜１１の密着性をより高めるのに好ましい。円錐ころ４の全表面に被処理領域９を設けてあるので、酸化物の全てを確実に除去できて、硬質皮膜１１の密着性をより一層高めるのに好ましい。その結果、長期にわたって硬質皮膜１１の剥がれを防止でき、長期にわたって摩擦抵抗としての摩擦トルクを低く維持できると共に寿命を向上させることができる。
【００２３】
酸化物除去処理が化学研磨処理を含むことにより、円錐ころ４の被処理領域９、例えば、全表面の酸化物を容易且つ確実に除去することができ、特に、機械的な除去が困難である部位の酸化物をも確実に除去することができる点で好ましい。
硬質皮膜１１がＤＬＣ膜を含むことにより、潤滑性に優れるので、摩擦トルクをより低減することができる。また、相手材、例えば、内輪３の鍔部７の案内面８に対する攻撃性が小さく耐久性をより向上することができる。なお、この効果は、ＤＬＣ膜の種類を問わず得ることができる。
【００２４】
また、化学研磨処理等の酸化物除去処理により、浸炭異常層を除去し、疲労強度を向上させることができる。これとともに、ＤＬＣ膜を形成することによって、摩擦トルクの増加を抑制でき、耐焼き付き性や耐摩耗性を向上させることができる。
次に、他の実施形態を説明する。以下の説明では、上述の実施形態と異なる点を中心に説明し、同様の構成については説明を省略する。また、図示する場合には、同様の構成については同じ符号を付しておく。
【００２５】
例えば、本発明の円錐ころ軸受１の円錐ころ４では、硬質皮膜１１を環状面４ｆのみを含むように形成していたが、これには限定されない。例えば、円錐ころ４の全表面に化学研磨処理を施して、その全表面の一部であって転動面４ａおよび２つの環状面４ｄ，４ｆの少なくとも一つを含む表面に硬質皮膜１１を形成する場合がある。
また、図１を参照して、本発明の円錐ころ軸受１としては、硬質皮膜１１を形成した円錐ころ４を含む場合に限定されず、例えば、外輪２、内輪３、複数の円錐ころ４、および保持器５を含むグループから選択される少なくとも一つの構成部品の全表面に酸化物除去処理を施し、酸化物除去処理が施された構成部品の表面の一部に硬質皮膜１１を形成する場合がある。例えば、外輪２では、軌道面２ｂを含む表面に硬質皮膜１１を形成する場合がある。例えば、内輪３では、軌道面３ｂおよび２つの案内面８の少なくとも一つを含む表面に硬質皮膜１１を形成する場合がある。例えば、保持器５では、ポケット５ａの周縁部５ｂを含む表面に硬質皮膜１１を形成する場合がある。
【００２６】
また、図３を参照して、本発明の転動装置は円筒ころ軸受１３であってもよい。この円筒ころ軸受１３は、構成部品として、軌道面１４を形成された軌道部材としての外輪１５、軌道面１６を形成された軌道部材としての内輪１７、転動体としての複数の円筒ころ１８、および保持器１９を有する。外輪１５および内輪１７の円筒面からなる軌道としての軌道面１４，１６のそれぞれと、円筒ころ１８の円筒面からなる転動面１８ａとが、互いに転がり接触する転がり摺動部に相当する。内輪１７の両端の鍔部２０の案内面８と、円筒ころ１８の両端面１８ｂの環状面１８ｃとが、互いに滑り接触し、転がり摺動部に相当する。また、円筒ころ１８の転動面１８ａおよび２つの環状面１８ｃと、保持器１９のポケット１９ａの内周縁１９ｂとが、互いに滑り接触し、転がり摺動部に相当する。
【００２７】
本発明の円筒ころ軸受１３では、外輪１５、内輪１７、複数の円筒ころ１８、および保持器１９を含むグループから選択される少なくとも一つの構成部品の全表面に酸化物除去処理を施し、酸化物除去処理が施された構成部品の表面の一部に硬質皮膜１１を形成する場合がある。例えば、外輪１５では、軌道面１４を含む表面としての内周１５ｂに硬質皮膜１１を形成する場合がある。例えば、内輪１７では、軌道面１６および２つの案内面８の少なくとも一つを含む表面としての外周１７ｂに硬質皮膜１１を形成する場合がある。例えば、円筒ころ１８では、転動面１８ａおよび両端の環状面１８ｃの少なくとも一つを含む表面に硬質皮膜１１を形成する場合がある。例えば、保持器１９では、ポケット１９ａの周縁部１９ｂを含む表面に硬質皮膜１１を形成する場合がある。
【００２８】
また、円錐ころ軸受１および円筒ころ軸受１３の転がり摺動部としての案内面８は、外輪２，２６および内輪３，１７の少なくとも一方に設けられた鍔部に設けてもよいし、省略することも考えられる。
また、図４を参照して、本発明の転動装置は深溝タイプの玉軸受２１であってもよい。玉軸受２１は、構成部品として、軌道部材としての外輪２２、軌道部材としての内輪２３、転動体としての複数の玉２４、および保持器２５とを有する。外輪２２および内輪２３の軌道としての軌道溝２２ａ，２３ａのそれぞれと、玉２４の表面とが、互いに転がり接触する転がり摺動部に相当する。玉２４の表面と、保持器２５のポケット２５ａの内周縁２５ｂとが、互いに滑り接触し、転がり摺動部に相当する。
【００２９】
図４には、外輪２２、内輪２３、および保持器２５に硬質皮膜１１を形成する場合を図示してあるが、本発明の玉軸受２１では、外輪２２、内輪２３、および保持器２５を含むグループから選択される少なくとも一つの構成部品の全表面に酸化物除去処理を施し、酸化物除去処理が施された構成部品の表面の一部に硬質皮膜１１を形成する場合がある。例えば、外輪２２では、軌道溝２２ａを含む表面に硬質皮膜１１を形成する場合がある。例えば、内輪２３では、軌道溝２３ａを含む表面に硬質皮膜１１を形成する場合がある。例えば、保持器２５では、ポケット２５ａの周縁部２５ｂを含む表面に硬質皮膜１１を形成する場合がある。また、玉２４の全面に硬質皮膜（図示せず）を形成してもよいが、この場合の玉２４は本発明の対象外である。
【００３０】
さらに、本発明の転動装置としては、上述の円錐ころ軸受１、円筒ころ軸受１３および玉軸受２１に限らず、図示しない他の公知の転がり軸受に適用することができる。また、本発明を、転がり軸受以外の転動装置、例えば、ボールねじ、直動転がり案内装置等に適用することもできる。
上記各実施形態において、酸化物除去処理は、化学研磨処理に限定されず、例えば、ショットピーニング処理、バレル研磨処理等であってもよい。化学研磨処理、ショットピーニング処理、バレル研磨処理、および公知の他の酸化物除去処理のいずれか１種の処理を施してもよいし、複数の処理を組み合わせて施してもよい。さらに、これらの処理の後で超仕上げ処理を施してもよい。
【００３１】
酸化物除去処理がショットピーニング処理およびバレル研磨処理の何れか一方を含む場合には、機械的な除去方法によって構成部品例えば、円錐ころ４の被処理領域９、例えば、全表面の酸化物を容易且つ確実に除去することができる点で好ましい。なお、酸化物除去処理がショットピーニング処理およびバレル研磨処理の両方を含むようにしてもよいが、一方を含み他方を含まない場合には、処理コストを安価にできる。
【００３２】
また、上述の各実施形態においては、酸化物除去処理の被処理領域９は、少なくとも一つの構成部品の表面全体に設けられていたが、これに限らず、少なくとも一つの構成部品の表面の少なくとも一部に設けられていればよい。但し、被処理領域９が少なくとも一つの構成部品の表面の一部に設けられる場合には、上記表面において、上記一部を除く領域にマスキングを施した状態で上記一部に酸化物除去処理を実施することになる。例えば、円錐ころ軸受１の円錐ころ４の大径側端面４ｃの環状面４ｆに硬質皮膜１１を形成するために、転動面４ａおよび小径側端面４ｂにマスキングを施して酸化物除去処理を施し、転動面４ａ、小径側端面４ｂおよび大径側端面４ｃの窪み部４ｅにマスキングを施して硬質皮膜１１を形成する場合には、小径側端面４ｂに酸化物（黒皮）が残存していても問題ない。
【００３３】
また、上記各実施形態において、硬質皮膜としては、タングステンを含有するＤＬＣ膜としてもよいし、ケイ素を含有するＤＬＣ膜としてもよい。また、ＤＬＣ膜に、タングステン、ケイ素の他に金属を含んでもよい。さらに、硬質皮膜として窒化クロム(CrN) の膜、窒化チタン(TiN) の膜等を利用してもよい。また、硬質皮膜は、単一膜からなっていてもよいし、複数膜を有していてもよく、上述のようにＤＬＣ膜を含むのが好ましい。
【００３４】
ＤＬＣ膜にタングステンまたはケイ素を含有させる場合には、ＤＬＣ膜と被形成面との間の密着性を高めることができ、その結果、ＤＬＣ膜を強固に被形成面上に形成することができるとともに、被形成面からのＤＬＣ膜の剥離を確実に防ぐことができ、当該ＤＬＣ膜の耐久性を向上することができる。また、被形成面との間の密着性を高めることができることから、ローレット加工等により、被形成面を粗面に仕上げる必要はない。
【００３５】
また、タングステンを含有するＤＬＣ膜では、そのタングステン成分が当該膜表面側に比べ上記被形成面側に多く含まれるように、成膜することが好ましい。つまり、金属原子であるタングステン成分が金属素材からなる被形成面側に多く存在するように、ＤＬＣ膜の組成成分を傾斜させることで、当該ＤＬＣ膜の被形成面への密着強度を容易に向上させることができるからである。
【００３６】
タングステンを含有するＤＬＣ膜は、例えば、導入ガスとしてのアルゴンガスまたは炭化水素ガスが導入された蒸着室内でタングステンカーバイドをターゲットとしたスパッタリング法、あるいは炭化水素ガスが導入された蒸着室内でタングステンをターゲットとしたスパッタリング法を用いて形成されるものであり、上記蒸着室内の圧力を１０-3〜１０（Ｔｏｒｒ）程度とし、放電電圧１００〜２０００（Ｖ）、電流２〜１０（Ａ）の放電処理を行うことにより、上記被形成面上に成膜される。
【００３７】
なお、例えば、アルゴンガス雰囲気下でタングステンカーバイドをターゲットとしたスパッタリング法で成膜した場合、タングステンカーバイド膜が形成されるが、このタングステンカーバイド膜はタングステンを含有するダイヤモンドライクカーボン膜と実質的に同じものとなっている。それ故、タングステンを含有するＤＬＣ膜には、上記のようなタングステンカーバイド膜も含まれている。
【００３８】
また、タングステンを含有するＤＬＣ膜の成膜中に、炭化水素ガス量の変更あるいはシャッターによる被形成面の遮蔽等を適宜実施することにより、当該ＤＬＣ膜の組成成分を傾斜させて成膜することができる。また、タングステンを含有するＤＬＣ膜の下地膜としてのクロム膜を形成してもよい。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【実施例】
【００３９】
以下に、本発明を実施例および比較例に基づいて説明する。
［実施例］
円錐ころ軸受１の円錐ころ４の製造過程において、全表面の酸化膜を化学研磨処理により除去し、大径側端面４ｃの環状面４ｆに硬質皮膜１１を形成し、実施例としての円錐ころ４を得た。この円錐ころ４の表面には、酸化膜（黒皮）が一切残っていない。また、硬質皮膜１１としては、ケイ素を含むＤＬＣ膜を採用した。所要個数の実施例の円錐ころ４と、外輪２と、内輪３と、保持器５とを組み込み、実施例の円錐ころ軸受１を得た。なお、外輪２、内輪３および保持器５には、硬質皮膜１１を形成していない。
［比較例］
比較例について実施例と異なる点を説明する。すなわち、比較例の円錐ころでは、大径側端面の窪み部の酸化膜が残存した状態で硬質皮膜を形成し、比較例としての円錐ころを得た。所定個数の比較例の円錐ころと、外輪と、内輪と、保持器とを組み込み、比較例としての円錐ころ軸受を得た。なお、他の点については比較例と実施例とは同様である。
［試験］
実施例の円錐ころ軸受１および比較例の円錐ころ軸受について、それぞれ以下のトルク測定試験および焼き付き試験を行い、その結果を評価した。
［トルク測定試験］
（試験方法）試験機に、実施例の円錐ころ軸受１および比較例の円錐ころ軸受を被試験軸受として組み込み、被試験軸受にアキシャル荷重を負荷して、外輪の回転を停止させた状態で、内輪を所定回転速度で連続して回転させる。試験機への組み込み時に、被試験軸受に所定量の潤滑油の給油を行う。
【００４０】
トルク測定試験では、試験開始後の所定時間を経過した時点での、所定の回転速度での被試験軸受の内輪の回転中の摩擦トルクを測定する。測定後、被試験軸受の内輪の回転を停止させて、被試験軸受を取り外して分解する。分解された円錐ころを観察し、そのＤＬＣ膜の剥離の有無を確認する。
（試験条件）回転速度は１０回転／分、１０００回転／分、および２０００回転／分の３通りとした。アキシャル荷重は４０００Ｎとした。潤滑油はＡＴＦ（Automatic Transmission Fluid）を用いた。
【００４１】
（試験結果）トルク測定試験の結果を図５に示す。図５は、トルク測定試験における実施例と比較例の摩擦トルクの測定値と、回転速度との関係を示すグラフであり、縦軸に摩擦トルクの測定値（Ｎｍ）を示し、横軸に内輪の回転速度（毎分回転数）を示し、白抜き部で実施例を示し、黒塗り部で比較例を示す。
具体的には、回転速度が１０回転／分の場合には、実施例の摩擦トルクは０．６Ｎｍであり、比較例の摩擦トルクは０．７２Ｎｍであり、実施例は比較例よりも１７％小さい値であった。回転速度が１０００回転／分の場合には、実施例の摩擦トルクは０．２５Ｎｍであり、比較例の摩擦トルクは０．２９Ｎｍであり、実施例は比較例よりも１４％小さい値であった。回転速度が２０００回転／分の場合には、実施例の摩擦トルクは０．２２Ｎｍであり、比較例の摩擦トルクは０．２５Ｎｍであり、実施例は比較例よりも１２％小さい値であった。
【００４２】
このように実施例の摩擦トルクの測定値は、比較例に比べて１０％以上小さな値であった。これにより、実施例では比較例に比べて摩擦トルクが低いことが確認された。
また、試験後の目視観察の結果から、実施例の円錐ころ軸受のＤＬＣ膜は剥離を生じなかったのに対して、比較例の円錐ころ軸受のＤＬＣ膜は剥離を生じたことが判明した。これにより実施例では比較例に比べてＤＬＣ膜の密着性が高いことが確認された。
［焼き付き試験］
（試験方法）試験機に、実施例の円錐ころ軸受１および比較例の円錐ころ軸受を被試験軸受として組み込み、被試験軸受にアキシャル荷重を負荷し、外輪の回転を停止させた状態で、内輪を所定回転速度で連続して回転させる。試験機への組み込み時に、被試験軸受に所定量の潤滑油の給油を行い、試験の開始後には給油を行わず、被試験軸受に焼き付きを発生させるようにする。内輪の回転がロックされるか、火花が発生すると焼付きと判断する。焼き付き試験開始から焼き付きが発生した時点までの経過時間を測定し、この経過時間を焼き付き寿命として得た。
【００４３】
実施例の円錐ころ軸受の３個のサンプルＳ１，Ｓ２，Ｓ３と、比較例の円錐ころ軸受の３個のサンプルＳ４，Ｓ５，Ｓ６とを試験した。
（試験条件）回転速度は５０００回転／分とし、アキシャル荷重は４０００Ｎとし、潤滑油はＡＴＦを用いた。
（試験結果）この焼付き試験の結果を図６に示す。図６は、実施例および比較例の焼き付き寿命を、サンプルＳ１〜Ｓ６ごとに示すグラフであり、縦軸に焼き付き寿命（秒）を示し、白抜き部で実施例のサンプルＳ１，Ｓ２，Ｓ３を示し、黒塗り部で比較例のサンプルＳ４，Ｓ５，Ｓ６を示す。
【００４４】
具体的には、実施例のサンプルＳ１，Ｓ２，Ｓ３の焼き付き寿命はそれぞれ、９２３秒、８７５秒、８４５秒であった。これに対して、比較例のサンプルＳ４，Ｓ５，Ｓ６の焼き付き寿命はそれぞれ、６１５秒、５８８秒、７０５秒であった。
実施例のサンプルＳ１，Ｓ２，Ｓ３の焼き付き寿命の平均値は８８１秒であり、比較例のサンプルＳ４，Ｓ５，Ｓ６の焼き付き寿命の平均値である６３６秒に比べて、１．４倍であった。これにより、実施例は比較例に比べて焼き付き難く、実施例の耐久性が高いことが確認された。
【００４５】
なお、これらトルク測定試験および焼き付き試験は、通常の使用状態で想定されない過酷な条件が課された加速試験である。従って、本発明の円錐ころ軸受は、通常の使用で焼き付きを生じることはないし、十分に長い寿命を有するものである。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の一実施形態の転動装置としての円錐ころ軸受の断面図である。
【図２】図１に示す円錐ころの斜視図であり、被処理領域を一点鎖線で囲む部分として、硬質皮膜を形成される領域をハッチングを施した部分としてそれぞれ図示した。
【図３】本発明の他の実施形態の転動装置としての円筒ころ軸受の断面図である。
【図４】本発明のさらに他の実施形態の転動装置としての玉軸受の断面図である。
【図５】トルク測定試験における実施例および比較例の摩擦トルクの測定値と回転速度との関係を示すグラフである。
【図６】焼き付き試験における実施例および比較例の焼き付き寿命をサンプルごとに示すグラフである。
【符号の説明】
【００４７】
１  円錐ころ軸受（転動装置）
２，１５，２２  外輪（構成部品）
２ｂ，３ｂ，１４，１６，２２ａ，２３ａ  軌道面（転がり摺動部）
３，１７，２３  内輪（構成部品）
４  円錐ころ（構成部品）
４ａ，１８ａ  転動面（転がり摺動部）
４ｄ，４ｆ，１８ｃ  環状面（転がり摺動部）
５，１９，２５  保持器（構成部品）
５ｂ，１９ｂ，２５ｂ  ポケット周縁部（転がり摺動部）
９  被処理領域
１０  領域
１０ａ  表面
１１  硬質皮膜（ダイヤモンドライクカーボン膜）
１３  円筒ころ軸受（転動装置）
１８  円筒ころ（構成部品）
２１  玉軸受（転動装置）
２４  玉（構成部品）
【図１】
2005195150.tif 000003
【図２】
2005195150.tif 000004
【図３】
2005195150.tif 000005
【図４】
2005195150.tif 000006
【図５】
2005195150.tif 000007
【図６】
2005195150.tif 000008