(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
相手部材との間で相対的な転がり接触またはすべり接触が生じる転がり摺動部材において、下記の５つの条件を満足することを特徴とする転がり摺動部材。 
条件１：前記相手部材との接触面においては、鋼製の母材に潤滑性を有するダイヤモンドライクカーボン層が被覆されている。 
条件２：前記母材のうち前記ダイヤモンドライクカーボン層が被覆されている部分は、表面粗さＲａが０．００６μｍ以上０．４μｍ以下である。 
条件３：前記ダイヤモンドライクカーボン層は、表面側から、主に炭素（Ｃ）からなるカーボン層（Ｄ５）、主にタングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）あるいはシリコン（Ｓｉ）のうちいずれか１種以上の元素と炭素（Ｃ）とからなる複合カーボン層（Ｄ４）、主にタングステン（Ｗ）、シリコン（Ｓｉ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）のうちいずれか１種以上の元素からなる中間層（Ｄ３）、主にタングステン（Ｗ）、シリコン（Ｓｉ）、モリブデン（Ｍｏ）あるいはチタン（Ｔｉ）のうち何れか１種以上の元素とクロム（Ｃｒ）とからなる複合金属層（Ｄ２）、主にクロム（Ｃｒ）からなる金属層（Ｄ１）の５つの層を順に積層してなる。
条件４：前記カーボン層（Ｄ５）の厚さが、０．５μｍ以上３．０μｍ以下である。
条件５：前記ダイヤモンドライクカーボン層の等価弾性定数が１００ＧＰａ以上２８０ＧＰａ以下である。
【請求項２】
請求項１に記載の転がり摺動部材において、
前記複合カーボン層（Ｄ４）中の炭素の割合が、前記金属層（Ｄ１）側から前記カーボン層（Ｄ５）側に向かって徐々に増加していることを特徴とする転がり摺動部材。
【請求項３】
請求項１または２に記載の転がり摺動部材において、さらに下記の条件６を満足することを特徴とする転がり摺動部材。
条件６：前記母材の等価弾性定数ｅに対する、前記ダイヤモンドライクカーボン層の各層の等価弾性定数（カーボン層（Ｄ５：ｅ５）、カーボン複合層（Ｄ４：ｅ４）、中間層（Ｄ３：ｅ３）、金属複合層（Ｄ２：ｅ２）、金属層（Ｄ１：ｅ１）との間には、以下の関係が成り立つ。
０．６≦ｅ５／ｅ≦１．４かつ
０．６≦ｅ４／ｅ≦１．４かつ
０．６≦ｅ３／ｅ≦１．５かつ
０．６≦ｅ２／ｅ≦１．５かつ
０．６≦ｅ１／ｅ≦１．５
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の転がり摺動部材において、さらに下記の条件７を満足することを特徴とする転がり摺動部材。
条件７：前記カーボン層（Ｄ５）の厚さｔ５に対する、前記複合カーボン層（Ｄ４）の厚さｔ４と、前記中間層（Ｄ３）の厚さｔ３と、前記複合金属層（Ｄ２）の厚さｔ２と、前記金属層（Ｄ１）の厚さｔ１との間には、以下の関係が成り立つ。
０．１≦ｔ４／ｔ５≦０．３かつ
０．１≦ｔ２／ｔ５≦０．３かつ
０．１≦ｔ３／ｔ５≦０．３かつ
０．１≦ｔ１／ｔ５≦０．３
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の転がり摺動部材において、
前記ダイヤモンドライクカーボン層は、非平衡型マグネトロンを用いたスパッタリングにより形成されたものであることを特徴とする転がり摺動部材。 
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の転がり摺動部材において、
前記ダイヤモンドライクカーボン層は、その最表面の表面粗さＲａが０．２μｍ以下であることを特徴とする転がり摺動部材。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の転がり摺動部材において、
前記ダイヤモンドライクカーボン層の等価弾性定数は、前記母材の等価弾性定数の０．６以上１．５倍以下であることを特徴とする転がり摺動部材。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の転がり摺動部材において、
前記ダイヤモンドライクカーボン層の複合カーボン層（Ｄ４）の厚さｔ４と、金属層（Ｄ１）の厚さｔ１の比ｔ４／ｔ１は、０．２５以上１．０以下の範囲であることを特徴とする転がり摺動部材。
【請求項９】
外面に軌道面を有する内方部材と、該内方部材の軌道面に対向する軌道面を有し前記内方部材の外側に配された外方部材と、前記両軌道面間に転動自在に配された転動体と、を備える転動装置において、前記内方部材，前記外方部材，および前記転動体のうち少なくとも１つを、請求項１〜８のいずれか１項に記載の転がり摺動部材とした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】
本発明は、自動車、農業機械、建設機械および鉄鋼機械、直動装置などに使用される転がり軸受などを構成する転がり摺動部材およびこれを用いた転動装置に係り、特にトランスミッションやエンジンなどのように潤滑油を介して異物が混入する可能性の高い環境下や、特に大きな接触応力が作用したり、無潤滑下などといった過酷な環境下においても好適に使用可能な転がり摺動部材およびこれを用いた転動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ダイヤモンドライクカーボン（以下適宜「ＤＬＣ」と称す）は、その表面がダイヤモンドに準ずる硬さを有し、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ことから、従来から潤滑性材料として使用されている。 
例えば、磁気ディスク装置においては、磁気素子または磁気ディスクの表面に数十オングストロームのＤＬＣ膜を形成することにより、磁気素子と磁気ディスクとの間の潤滑性を高めて磁気ディスクの表面を保護している。 
【０００３】
また、このような特異な表面の性質から、ＤＬＣは転がり摺動部材の新たな潤滑性材料として注目されており、近年、各種機械の軸受への潤滑性の付与に利用されている。例えば、以下の特許文献１などには、軌道輪の軌道面や転動体の表面に金属を含有するＤＬＣ膜を備えた転がり軸受が開示されている。この転がり軸受においては、前記ＤＬＣ膜により接触応力が緩和されるようになっている。 
【０００４】
また、以下の特許文献２〜７などに示すように、ＣＶＤ法，プラズマＣＶＤ法，イオンビーム形成法，イオン化蒸着法，非平衡型マグネトロンを用いたスパッタリング法等によって、軌道輪の軌道面や転動体の表面にＤＬＣ膜を形成した転がり軸受等の転動装置が知られている。 
一方、トランスミッションやエンジンなどのように潤滑油中で用いられる転がり軸受にあっては、その潤滑油中に金属の切粉や削り屑、あるいはバリおよび摩擦粉などの異物が混入している場合が多く、このような異物がその転がり軸受の軌道輪や転動体に損傷を与え、転がり軸受の寿命の大幅な低下をもたらすことが良く知られている。
【０００５】
このような異物混入潤滑下における寿命低下は、異物の噛み込みによって形成された圧痕縁の盛り上がり部（エッジ部）における応力集中が主な原因とされている。
そのため、例えば、以下の特許文献８や特許文献９では、軸受の転がり表面層の炭素の含有量や残留オーステナイト量、および炭窒化物の含有量などを適正値にすることによって、異物の噛み込みによって形成された圧痕のエッジ部における応力の集中を緩和してクラックの発生を抑え、転がり軸受の寿命を向上させるような技術が開示されている。
【０００６】
すなわち、異物混入による寿命低下は、異物の噛み込みによって形成された圧痕縁の盛り上がり部における応力集中が原因と考えられていることから、軌道面もしくは転動面を硬くして圧痕そのものを形成させ難くすると同時に、圧痕が形成された場合であっても、圧痕縁の盛り上がり部における残留オーステナイトの応力集中軽減効果を最大限活用する
ことによって長寿命化を図るようにしている。
【０００７】
また、一般に転がり軸受は、軌道面と転動面との間における転がり運動により繰り返し接触応力を受けるようになっており、特にこの転がり軸受のうち、円すいころ軸受のあっては、ころの転動面が内外輪の軌道面に接触し、ころ端面が内輪の案内つばと接触するため、ころ端面とつば部との間ではすべり運動を伴うようになっている。
そのため、これらの転がり軸受を構成する軸受材料には、硬くて負荷に耐え、転がり疲労寿命が長く、かつすべりに対する耐摩耗性が良好であることなどが要求され、一般的に軸受鋼であればＳＵＪが使用される。また、肌焼鋼であればＳＣＲ４２０相当の鋼材を焼入れあるいは浸炭窒化または浸炭処理した後、焼入れして硬さをＨＲＣ５８〜６４とすることにより、必要とされる寿命や耐摩耗性を確保するようにしている。
【０００８】
しかしながら、このような転がり軸受は、玉軸受においては差動すべり、ころ軸受においてはころのスキューあるいはつば部におけるすべり接触などといった大きな負荷が伴うため、潤滑条件が厳しい場合には、焼付きや摩耗などが生じることがある。
そのため、この対策として例えば以下の特許文献１０などでは、潤滑膜が破れ表面の直接的な接触が生じる場合には、耐焼付き性や耐摩耗性を向上させるためにモリブデンジアルキルジチオカーバメイトなどの極圧添加剤を潤滑油に添加するなどして転がり軸受などの焼付きや摩耗などを防止するようにしている。
【特許文献１】国際公開ＷＯ９９／１４５１２号公報
【特許文献２】特開平９−１４４７６４号公報
【特許文献３】特開２０００−１３６８２８号公報
【特許文献４】特開２０００−２０５２７７号公報
【特許文献５】特開２０００−２０５２７９号公報
【特許文献６】特開２０００−２０５２８０号公報
【特許文献７】特開２００３−５６５７５号公報
【特許文献８】特許第２１３８１０３号
【特許文献９】特許第２１２８３２８号
【特許文献１０】特公平５−７９２８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、トランスミッションやエンジンなどでは一般に燃費改善のために低粘度の潤滑油が使用されているが、このような環境下で用いられる軸受にあっては、潤滑能力が乏しいため、前記特許文献８や９などのような工夫を施しても、金属接触が頻繁に起こって表面基点型の剥離が起こり易くなり、要求される寿命を満足しない場合もあり、さらなる改良が望まれている。
そのため、このような環境下で用いられる軸受として前記特許文献１〜７などに示したような潤滑性に優れたダイヤモンドライクカーボン層を備えた軸受の適用が検討されている。
【００１０】
しかしながら、前記特許文献１〜７などに示した異物混入による対策は殆ど考慮されていないため、前述したようにトランスミッションやエンジンなどのように異物が多く含まれている環境下でそのまま使用することは不適当である。
一方、前記特許文献７に開示されている技術によれば、繰り返し応力によるＤＬＣ膜の剥離が生じ難いので、転がり軸受などの転動装置のように大きな接触応力が作用するような条件下や無潤滑下においても使用可能であるが、さらに大きな接触応力が作用するような条件下での使用を考えると、さらなる改良が望まれる。
そして、このような破損が起こる原因としては、以下の２点が考えられる。
【００１１】
先ず、１点目は、鋼とＤＬＣ膜との密着性を向上させるために介在された金属中間層の脆性化の問題である。すなわち、金属中間層を構成する金属と、ＤＬＣ膜を構成する炭素とが結合して脆さを有する金属カーバイドが生成するため、金属中間層が脆性化してＤＬＣ膜が破損し易くなるためである。そして、この金属中間層が１種の金属で構成されている場合は、金属カーバイドの脆さが大きいため、破損の要因となり易い。
【００１２】
２点目は、ＤＬＣ膜は、応力が作用しても非常に変形し難い性質を有しているという問題である。ＤＬＣ膜は硬く高弾性であるので、ステンレスや軸受鋼などのような等価弾性定数の小さい金属材料に被覆されていると、両者の等価弾性定数の違いから母材の変形にＤＬＣ膜が追従することができずにＤＬＣ膜が破損する場合がある。
また、母材とＤＬＣ膜の界面における密着力が不十分であると、ＤＬＣ膜全体が母材から剥離するおそれもある。
【００１３】
そこで、本発明は前記のような従来技術が有する問題点を解決するために案出されたものであり、その第１の目的は低粘度の潤滑剤の環境下や異物混入の可能性が高い条件下においても好適に使用可能な転がり摺動部材およびこれを用いた転動装置を提供するものである。
また、本発明の第２の目的は、大きな接触応力が作用するような条件下や無潤滑下においても好適に使用可能な転がり摺動部材およびこのような転がり摺動部材を用いた潤滑性に優れた転動装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
〔発明１〕
前記課題解決するために請求項１に対応する発明１の発明は、
相手部材との間で相対的な転がり接触またはすべり接触が生じる転がり摺動部材において、下記の５つの条件を満足することを特徴とする転がり摺動部材である。 
条件１：前記相手部材との接触面においては、鋼製の母材に潤滑性を有するダイヤモンドライクカーボン層が被覆されている。 
条件２：前記母材のうち前記ダイヤモンドライクカーボン層が被覆されている部分は、表面粗さＲａが「０．００６μｍ以上０．４μｍ以下」である。 
【００１５】
条件３：前記ダイヤモンドライクカーボン層は、表面側から、主に炭素（Ｃ）からなるカーボン層（Ｄ５）、主にタングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）あるいはシリコン（Ｓｉ）のうちいずれか１種以上の元素と炭素（Ｃ）とからなる複合カーボン層（Ｄ４）、主にタングステン（Ｗ）、シリコン（Ｓｉ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）のうちいずれか１種以上の元素からなる中間層（Ｄ３）、主にタングステン（Ｗ）、シリコン（Ｓｉ）、モリブデン（Ｍｏ）あるいはチタン（Ｔｉ）のうち何れか１種以上の元素とクロム（Ｃｒ）とからなる複合金属層（Ｄ２）、主にクロム（Ｃｒ）からなる金属層（Ｄ１）の５つの層を順に積層してなる。
【００１６】
条件４：前記カーボン層（Ｄ５）の厚さが「０．５μｍ以上３．０μｍ以下」である。
条件５：前記ダイヤモンドライクカーボン層の等価弾性定数が「１００ＧＰａ以上２８０ＧＰａ以下」である。
そして、本発明の転がり摺動部材は、このような５つの条件を満足とすることにより、トランスミッションやエンジンなどのように低粘度の潤滑剤の環境下や異物混入の可能性が高い条件下においても優れた耐久性および安定性を発揮することができるため、長寿命化が可能となる。
【００１７】
また、このダイヤモンドライクカーボン層は後述するように優れた密着性を発揮できるため、大きな接触応力が作用する転動装置を構成する部材などにも好適に適用することができる。さらに摩耗や発熱も少ないため、繰り返し応力に対しても優れた耐久性を発揮することができる。
すなわち、先ず本発明の転がり摺動部材は、条件１に示すように前記相手部材との接触面においては、鋼製の母材に潤滑性を有するダイヤモンドライクカーボン層（ＤＬＣ層）が被覆されていることからトランスミッションなどのように低粘度の潤滑剤の環境下においても優れた潤滑性を発揮することができる。
【００１８】
さらに、条件２に示すように母材のうちダイヤモンドライクカーボン層が被覆されている部分の表面粗さＲａが「０．００６μｍ以上０．４μｍ」以下であるため、鋼製の母材とダイヤモンドライクカーボン層（金属層（Ｄ１））とが十分な面積で接触できるので、ダイヤモンドライクカーボン層の剥離が生じ難くなる。
ここで、この条件２においてダイヤモンドライクカーボン層が被覆される母材の表面粗さＲａを「０．００６μｍ以上０．４μｍ以下」と規定した理由は、表面粗さＲａが「０．００６μｍ（６ｎｍ）」未満であると、鋼製の母材とダイヤモンドライクカーボン層の金属層（Ｄ１）との接触面積が小さすぎて十分な密着力が確保できなくなるおそれがあるからである。一方、表面粗さＲａが「０．４μｍ（４００ｎｍ）」を超えると、その影響を受けてダイヤモンドライクカーボン層の最表面までも粗くなり、相手部材との接触時にダイヤモンドライクカーボン層の表面に油膜が形成され難くなってそのダイヤモンドライクカーボン層の剥離や音響の増大が生じるおそれがあるからである。
【００１９】
従って、このような不都合がより生じ難くするためには、条件２で規定するように母材のうちダイヤモンドライクカーボン層が被覆されている部分の表面粗さＲａは「０．００６μｍ以上０．４μｍ以下」とする必要があり、さらに好ましくは、「０．０５μｍ以上０．２μｍ以下」、最も好ましくは「０．０５μｍ以上０．１８μｍ以下」である。
そして、このような母材の粗さを決める加工方法としては、研削加工、切削加工、ショット加工、ラップ加工、バニシング加工、バレル加工、ホーニング加工、電解研磨加工、化学研磨加工等の加工法を単独もしくは適宜組み合わせて適用できる。
【００２０】
例えば、転がり軸受の軌道面のように、転がり摺動方向が一定のものには、転がり摺動方向に測定した場合の粗さが小さくなるような研削目を有する仕上げ研削加工等が好ましい。また、例えば深溝玉軸受の転動体のように、転がり摺動方向が一定方向に定まらないものについては、ショット加工等により、特定の方向に測定した場合の粗さが同程度になるようにすることが好ましい。
【００２１】
また、本発明の転がり摺動部材は、条件３に示すように前記ダイヤモンドライクカーボン層は、表面側から、主に炭素（Ｃ）からなるカーボン層（Ｄ５）、主にタングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）あるいはシリコン（Ｓｉ）のうちいずれか１種以上の元素と炭素（Ｃ）とからなる複合カーボン層（Ｄ４）、主にタングステン（Ｗ）、シリコン（Ｓｉ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）のうちいずれか１種以上の元素からなる中間層（Ｄ３）、主にタングステン（Ｗ）、シリコン（Ｓｉ）、モリブデン（Ｍｏ）あるいはチタン（Ｔｉ）のうち何れか１種以上の元素とクロム（Ｃｒ）とからなる複合金属層（Ｄ２）、主にクロム（Ｃｒ）からなる金属層（Ｄ１）の５つの層を順に積層してなるため、条件５に示すようにそのダイヤモンドライクカーボン層の等価弾性定数を「１００ＧＰａ以上２８０ＧＰａ以下」とすることができる。
【００２２】
すなわち、そのダイヤモンドライクカーボン層の等価弾性定数を「１００ＧＰａ以上２８０ＧＰａ以下」とすることによって、母材である鋼の等価弾性定数との差が小さくなるため、母材の変形に追従してそのダイヤモンドライクカーボン層が変形し易くなる。この結果、母材とダイヤモンドライクカーボン層との密着性が向上し、容易に破損や剥離などが生じなくなる。
【００２３】
ここで、ダイヤモンドライクカーボン層の等価弾性定数を「１００ＧＰａ以上２８０ＧＰａ以下」と規定したのは、その等価弾性定数が「２８０ＧＰａ」を超えると鋼からなる母材よりも、ダイヤモンドライクカーボン層の方が過大な等価弾性係数を有することになるため、繰り返し応力が作用した際の母材の変形にダイヤモンドライクカーボン層が追従することが困難となって破損や剥離などが生じ易くなるからである。また、反対にその等価弾性定数が「１００ＧＰａ」を下回るとダイヤモンドライクカーボン層の硬さが不十分となって摩耗が生じ易くなるからである。
【００２４】
また、条件３のダイヤモンドライクカーボン層のうちの複合金属層（Ｄ２）が、タングステン（Ｗ）、シリコン（Ｓｉ）、モリブデン（Ｍｏ）あるいはチタン（Ｔｉ）のうち何れか１種以上の元素とクロム（Ｃｒ））で構成されているので、これらの金属と炭素とが結合して金属カーバイドが生成されたとしても、金属カーバイドの脆さが小さくなるため、繰り返し応力やせん断力が負荷されてもダイヤモンドライクカーボン層が破損し難くなる。
また、このダイヤモンドライクカーボン層は条件４に示すように、カーボン層（Ｄ５）の厚さを「０．５μｍ以上３．０μｍ以下」としたため、その機能や摺動部材の材料特性を長期に亘って維持することができる。
【００２５】
すなわち、このカーボン層（Ｄ５）の厚さが「０．５μｍ」未満であると、摩耗によりそのカーボン層（Ｄ５）が消失してその機能を失ってしまい易くなり、反対に「３．０μｍ」を超えると荷重負荷時に表面での変形量が増加してしまうなど、摺動部材の材料特性が変化してしまうからである。従って、このカーボン層（Ｄ５）の厚さは、好ましくは「０．５μｍ以上２．５μｍ」以下であり、より好ましくは「1．０μｍ以上２．２μｍ」以下、さらに好ましくは「１．０μｍ以上２．０μｍ以下」である。
【００２６】
また、本発明のダイヤモンドライクカーボン層のような薄膜については、通常の方法ではその弾性定数を測定することができないため、本発明においては以下の方法により測定された弾性定数を用いる。
すなわち、押し込み深さを少なくともダイヤモンドライクカーボン層の厚さ内として微小硬度計による測定を行い、得られた荷重−除荷曲線により等価弾性定数を求める。例えば、ダイヤモンドライクカーボン層の厚さが「２μｍ」である場合は、押し込み荷重を「０．４〜５０ｍＮ」の間で適宜設定して測定を行う。なお、後述する実施例においてはエリオニクス社製の微小硬度計を使用し、押し込み荷重を「５０ｍＮ」として測定した等価弾性定数を用いる。
【００２７】
この他の等価弾性定数の測定方法としては、フィッシャー社製の微小硬度測定装置を用いる方法がある。この方法においては、（マイクロ）ビッカース硬度計は使用せず、静電容量で制御できる微小硬度計またはナノインデンテータを用いることが望ましい。なおかつ押し込み深さはダイヤモンドライクカーボン層の厚さ内とする必要がある。そして、前記微小硬度計またはナノインデンテータにより得られた荷重−除荷曲線の弾性変形量から等価弾性定数を求める。
【００２８】
なお、ＨＲＣ６０の鋼炭素クロム鋼（ＳＵＪ２）の表面の等価弾性定数を上記の方法により求めると「２５０ＧＰａ」となり、通常カタログなどに記載されている「２１０ＧＰａ」よりも大きい結果となる。これは、上記の方法が微小な押し込み領域における測定であることから、ＳＵＪ２の表面の加工硬化層の影響を受けるためである。
また、このダイヤモンドライクカーボン層を構成する各層は、それぞれ前述した成分からなるものであるが、これら成分以外にその製造過程などにおいて不可避的に混入する不純物を含むことはいうまでもない。
【００２９】
〔発明２〕
また、請求項２に対応する発明２の発明は、
請求項１に記載の転がり摺動部材において、前記複合カーボン層（Ｄ４）中の炭素の割合が、前記金属層（Ｄ１）側から前記カーボン層（Ｄ５）側に向かって徐々に増加していることを特徴とする転がり摺動部材である。
これによって、ダイヤモンドライクカーボン層と鋼製の母材との密着性が向上し、ダイ
ヤモンドライクカーボン層自体の剥離を防止することができる。
【００３０】
〔発明３〕
また、請求項３に対応する発明３の発明は、
請求項１または２に記載の転がり摺動部材において、さらに下記の条件６を満足することを特徴とする転がり摺動部材。
条件６：前記母材の等価弾性定数ｅに対する、前記ダイヤモンドライクカーボン層の各層の等価弾性定数（カーボン層（Ｄ５：ｅ５）、カーボン複合層（Ｄ４：ｅ４）、中間層（Ｄ３：ｅ３）、金属複合層（Ｄ２：ｅ２）、金属層（Ｄ１：ｅ１）との間には、以下の関係が成り立つ。
【００３１】
０．６≦ｅ５／ｅ≦１．４かつ
０．６≦ｅ４／ｅ≦１．４かつ
０．６≦ｅ３／ｅ≦１．５かつ
０．６≦ｅ２／ｅ≦１．５かつ
０．６≦ｅ１／ｅ≦１．５
【００３２】
このように母材の等価弾性定数ｅに対する、前記ダイヤモンドライクカーボン層（Ｄ）の各層（カーボン層（Ｄ５）、カーボン複合層（Ｄ４）、中間層（Ｄ３）、金属複合層（Ｄ２）、金属層（Ｄ１））の等価弾性定数（カーボン層（ｅ５）、カーボン複合層（ｅ４）、中間層（ｅ３）、金属複合層（ｅ２）、金属層（ｅ１））をすべて満足するこれによって、ダイヤモンドライクカーボン層（Ｄ）と鋼製の母材との密着性が向上し、ダイヤモンドライクカーボン層の剥離を防止することができる。
【００３３】
〔発明４〕
また、請求項４に対応する発明４の発明は、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の転がり摺動部材において、さらに下記の条件７を満足することを特徴とする転がり摺動部材である。
条件７：前記カーボン層（Ｄ５）の厚さｔ５に対する、前記複合カーボン層（Ｄ４）の厚さｔ４と、前記中間層（第３層）の厚さｔ３と、前記複合金属層（Ｄ２）の厚さｔ２と、前記金属層（Ｄ１）の厚さｔ１との間には、以下の関係が成り立つ。
【００３４】
０．１≦ｔ４／ｔ５≦０．３かつ
０．１≦ｔ２／ｔ５≦０．３かつ
０．１≦ｔ３／ｔ５≦０．３かつ
０．１≦ｔ１／ｔ５≦０．３
【００３５】
このようにダイヤモンドライクカーボン層のカーボン層（Ｄ５）の厚さｔ５に対する、前記複合カーボン層（Ｄ４）の厚さｔ４と、前記複合金属層（Ｄ２）の厚さｔ２と、前記中間層（Ｄ３）の厚さｔ３と、前記金属層（Ｄ１）の厚さｔ１との関係をこのように規定すれば、ダイヤモンドライクカーボン層を構成する各層間の密着性が良くなり、高荷重が負荷された場合でも各層間で剥離が生じ難くなる。
【００３６】
ここで、複合カーボン層（Ｄ４）の厚さｔ４と、複合金属層（Ｄ２）の厚さｔ２がカーボン層（Ｄ５）の厚さの「０．１（０．１倍）」未満であると、急激に物性が変化することとなって上下各層との密着性が悪くなってしまうからであり、反対に「０．３（０．３倍）」を超えると、これら各層が脆化し、その内部で内部起点による層間剥離が発生してしまう可能性が大きくなるからである。
さらに、中間層（Ｄ３）の厚さｔ３と複合金属層（Ｄ２）の厚さｔ２がカーボン層（Ｃ１）の厚さの「０．１倍」未満であると、複合金属層（Ｄ２）との密着が十分でなくなり、剥離が生じ易くなるからであり、反対に「０．３倍」を超えるとダイヤモンドライクカーボン層全体が厚くなりすぎて摺動部材表面の材料特性が変化してしまうからである。
【００３７】
〔発明５〕
また、請求項５に対応する発明５の発明は、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の転がり摺動部材において、前記ダイヤモンドライクカーボン層は、非平衡型マグネトロンを用いたスパッタリングにより形成されたものであることを特徴とする転がり摺動部材である。 
【００３８】
これによって、鋼製の母材上に前述したように５層からなる前記ダイヤモンドライクカーボン層を容易かつ確実に形成することができる。
また、このような物理的成膜法は、ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法、イオンビーム形成法、イオン化蒸着法などと比較して好適な等価弾性係数および強度を有するダイヤモンドライクカーボン層が得られやすいので、転動装置のような大きな接触応力が作用する装置を構成する部品に対して好適である。
【００３９】
〔発明６〕
また、請求項６に対応する発明６の発明は、
請求項１〜５のいずれか１項に記載の転がり摺動部材において、前記ダイヤモンドライクカーボン層は、その最表面の表面粗さＲａが０．２μｍ以下であることを特徴とする転がり摺動部材である。
【００４０】
これにより、特に摺動時に生じ易い異音の発生を防止することができる。すなわち、条件１のように鋼製の母材に潤滑性を有するダイヤモンドライクカーボン層を被覆することにより、低潤滑下や枯渇潤滑下であっても十分な潤滑作用を発揮することができるため、その表面粗さは、潤滑作用の面から特に問題とはならないが、その粗さが大きすぎると音響面で問題となる。そのため、最表面粗さＲａの上限値を「０．２μｍ以下」とした。また、表面粗さＲａの下限値は、特に限定はないが、おおむね、母材の表面粗さの１割程度である。これは、ダイヤモンドライクカーボン層の成膜能力・成膜条件・母材の粗さによって決まってくる。
【００４１】
〔発明７〕
また、請求項７に対応する発明７の発明は、
請求項１〜６のいずれか１項に記載の転がり摺動部材において、前記ダイヤモンドライクカーボン層の等価弾性定数は、前記母材の等価弾性定数の０．６以上１．５倍以下であることを特徴とする転がり摺動部材である。
【００４２】
これにより、さらに、母材とダイヤモンドライクカーボン層との密着性が向上し、容易に破損や剥離などが生じなくなる。より好ましくは、母材の等価弾性定数の「０．６以上１．４倍以下」である。
さらに、このダイヤモンドライクカーボン層を形成する前記５層のいずれもが、母材の等価弾性定数の「０．６以上１．５倍以下」の等価弾性定数を有することが好ましい。より好ましくは、「０．６以上１．４倍以下」である。
【００４３】
〔発明８〕
また、請求項８に対応する発明８の発明は、
請求項１〜７のいずれか１項に記載の転がり摺動部材において、前記ダイヤモンドライクカーボン層の複合カーボン層（Ｄ４）の厚さｔ４と、金属層（Ｄ１）の厚さｔ１の比ｔ４／ｔ１は、０．２５〜１．０の範囲であることを特徴とする転がり摺動部材である。
これにより、トランスミッションやエンジンなどのように、低粘度の潤滑剤の環境下や異物混入の可能性が高い条件下においても優れた耐久性を示す。すなわち、この範囲であれば、ダイヤモンドライクカーボン層の密着性にも、異物による表面の変形等に対する耐久性にも優れた皮膜が得られる。
【００４４】
〔発明９〕
一方、請求項９に対応する発明９の発明は、
外面に軌道面を有する内方部材と、該内方部材の軌道面に対向する軌道面を有し前記内方部材の外側に配された外方部材と、前記両軌道面間に転動自在に配された転動体と、を備える転動装置において、前記内方部材，前記外方部材，および前記転動体のうち少なくとも１つを、請求項１〜８のいずれか１項に記載の転がり摺動部材としたことを特徴とする転動装置である。
【００４５】
このような構成であれば、転動装置を構成する転がり摺動部材のダイヤモンドライクカーボン層は大きな接触応力が作用しても破損しにくいので、大きな接触応力が作用するような条件下や無潤滑下において使用されても長寿命である。 
なお、本発明の転動装置としては、転がり軸受，直動案内軸受（リニアガイド装置），ボールねじ，直動ベアリング等があげられる。 
【００４６】
そして、前記内方部材とは、転動装置が転がり軸受の場合は内輪、同じく直動案内軸受の場合は案内レール、同じくボールねじの場合はねじ軸、同じく直動ベアリングの場合は軸を、それぞれ意味する。また、前記外方部材とは、転動装置が転がり軸受の場合は外輪、同じく直動案内軸受の場合はスライダ、同じくボールねじの場合はナット、同じく直動ベアリングの場合は外筒を、それぞれ意味する。 
【発明の効果】
【００４７】
本発明によれば、トランスミッションやエンジンなどように低粘度の潤滑剤の環境下や異物混入の可能性が高い条件下においても優れた潤滑性および耐久性を発揮することができるため、信頼性の向上と長寿命化を図ることが可能となる。
また、密着性に優れたダイヤモンドライクカーボン層を備えているため、転がり軸受などのような大きな接触応力が作用する転動装置を構成する部材などにも好適に適用することができる。
さらに摩耗や発熱も少ないため、繰り返し応力に対しても優れた耐久性を発揮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４８】
次に、本発明に係る転がり摺動部材および転動装置の実施の一形態を添付図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明に係る転動装置の一実施形態であるスラスト玉軸受１０の構成を示す縦断面図であり、図２は図１のＡ部分を拡大して示した部分拡大断面図、図３は図２に示す部分拡大断面部分の各層の構成を示す概念図である。なお、図３はあくまでも各層の積層順ならびにその組成を示すものであって各層の膜厚比を示すものではない。 
【００４９】
先ず、図１に示すようにこのスラスト玉軸受１０は、軌道面１ａを有する内輪１（転がり摺動部材）と、軌道面１ａに対向する軌道面２ａを有する外輪２（転がり摺動部材）と、両軌道面１ａ，２ａ間に転動自在に配された複数の玉３（転がり摺動部材）と、両軌道面１ａ，２ａ間に複数の玉３を軸受の円周方向に亘って等配に保持する保持器４（転がり摺動部材）と、を備えている。 
【００５０】
この内輪１，外輪２，および玉３は、ＳＵＪ２等の鋼製から形成されており、またその内輪１および外輪２の寸法は内径２５ｍｍ、外径５２ｍｍ、厚さ１８ｍｍで、軌道面１ａ，２ａの横断面形状は、玉３の直径の５４％の曲率半径を有する円弧状となっている。
そして、この内輪１，外輪２と玉３とは相互に転がり接触またはすべり接触し、内輪１の軌道面１ａ，外輪２の軌道面２ａ，および玉３の転動面３ａがその接触面に相当する。
【００５１】
これらの接触面においては、内輪１，外輪２，玉３の母材に、潤滑性を有しかつ等価弾性定数が「１００ＧＰａ以上２８０ＧＰａ以下」であるダイヤモンドライクカーボン層（Ｄ）が、「０．５μｍ〜３μｍ」程度の厚さで被覆されている。
そして、母材のうちダイヤモンドライクカーボン層（Ｄ）が被覆されている部分の表面粗さＲａは、「０．００６μｍ以上０．４μｍ以下」となっている。 
【００５２】
さらに、このダイヤモンドライクカーボン層（Ｄ）は、図２および図３に示すように、表面側から順に、主に炭素（Ｃ）からなるカーボン層（Ｄ５）、主にタングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）あるいはシリコン（Ｓｉ）のうちいずれか１種以上の元素と炭素（Ｃ）とからなる複合カーボン層（Ｄ４）、主にタングステン（Ｗ）またはシリコン（Ｓｉ）のうちいずれか１種以上の元素からなる中間層（Ｄ３）、タングステン（Ｗ）あるいはシリコン（Ｓｉ）のうちいずれか１種以上の元素とクロム（Ｃｒ）とからなる複合金属層（Ｄ２）、主にクロム（Ｃｒ）からなる金属層（Ｄ１）の５層を積層してなっている。
【００５３】
ここで、このような５つの層からなるダイヤモンドライクカーボン層（Ｄ）を形成方法の一例について、外輪２を例に説明する。なお、このダイヤモンドライクカーボン層（Ｄ）は、外輪２のみならず、図１に示すように内輪１や玉３あるいは保持器４にも同様に形成しても良いことはいうまでもない。
先ず、油分を脱脂した外輪２を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装置５０４（以下、「ＵＢＭＳ装置」と称す）に設置し、アルゴンプラズマによるスパッタリングを用いて外輪２を構成する鋼製の母材の表面のうち、軌道面２ａとなる部分にボンバード処理を１５分間施す。
【００５４】
そして、図３に示すようにクロム（Ｃｒ）およびタングステン（Ｗ）あるいはシリコン（Ｓｉ）をターゲットとして、母材の表面のうち軌道面２ａとなる部分にクロム（Ｃｒ）をスパッタリングして成膜し、第１の層である金属層（Ｄ１）を厚さ「１．０〜１．５μｍ」程度に形成した後、引き続きさらにタングステン（Ｗ）とシリコン（Ｓｉ）をスパッタリングして第２の層である複合金属層（Ｄ２：Ｗ−Ｃｒ、Ｓｉ−Ｃｒ、Ｗ−Ｓｉ−Ｃｒ）を形成する。
【００５５】
次に、このターゲット中からクロム（Ｃｒ）を除いてタングステン（Ｗ）あるいはシリコン（Ｓｉ）のスパッタリングを続けて第３の層である中間層（Ｄ３：Ｗ、Ｓｉ、Ｗ−Ｓｉ）を形成した後、さらに炭素（Ｃ）とチタン（Ｔｉ）とモリブデン（Ｍｏ）をターゲットとしたスパッタリングを開始する。
このようなスパッタリングによって、前記２種類の金属（Ｗ、Ｓｉ）と新たな金属（Ｔｉ、Ｍｏ）と炭素（Ｃ）とが結合した金属カーバイドからなる複合カーボン層（Ｄ４：Ｗ−Ｃ、Ｓｉ−Ｃ、Ｗ−Ｓｉ−Ｃ、Ｔｉ−Ｃ、Ｍｏ−Ｃ、Ｔｉ−Ｍｏ−Ｃ、Ｗ−Ｔｉ−Ｃ、Ｗ−Ｍｏ−Ｃ、Ｓｉ−Ｔｉ−Ｃ、Ｓｉ−Ｍｏ−Ｃ、Ｔｉ−Ｍｏ−Ｓｉ−Ｃ、Ｔｉ−Ｍｏ−Ｗ−Ｃ、Ｓｉ−Ｍｏ−Ｗ−Ｃ、Ｔｉ−Ｓｉ−Ｗ−Ｃ、Ｍｏ−Ｔｉ−Ｓｉ−Ｗ−Ｃ）が、中間層（Ｄ３）の上に形成される。なお、この複合カーボン層（Ｄ４）は、これら４種類の金属（Ｍｏ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｗ）と炭素（Ｃ）を用いることができるが、金属としてタングステン（Ｗ）と（Ｓｉ）シリコンのいずれあるいは両方だけを用いても良い。
【００５６】
さらに、前記２種類の金属のスパッタ効率を徐々に減少させながら、炭素（Ｃ）のスパッタ効率を徐々に増加させる。そして、これら４種類の金属（Ｍｏ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｗ）のスパッタリングを終了し、炭素（Ｃ）のスパッタリングのみを継続して、その複合カーボン層（Ｄ４）の上に第５の層であるカーボン層（Ｄ５）を形成する。 
なお、これら各層（Ｄ１〜Ｄ５）の膜厚調整は、スパッタリング時間を調整することで容易に行うことができる。また、各層の等価弾性定数は、バイアス電圧を調整することで容易に制御することができる。
【００５７】
そして、このようなスパッタリングによって形成されるダイヤモンドライクカーボン層（Ｄ）にあっては、主にクロム（Ｃｒ）のみで構成された第１の層である金属層（Ｄ１）から主に炭素（Ｃ）のみで構成された第５の層であるカーボン層（Ｄ５）に向かって各層（Ｄ１〜Ｄ５）の組成が連続的に徐々に変化するようになる。
従って、各層（Ｄ１〜Ｄ５）間の密着性が向上し、その結果、最表面に位置する潤滑性に優れたカーボン層（Ｄ５）と母材である鋼との密着性が大幅に向上することになる。
【００５８】
また、このようなダイヤモンドライクカーボン層（Ｄ）を形成するためのＵＢＭＳ装置は、スパッタリングに用いるターゲットを複数装着でき、各ターゲットのスパッタ電源を独立に制御することにより、各成分のスパッタ効率を任意に制御することができるので、上記のような成膜に好適である。例えば、前記複合カーボン層（Ｄ４）およびカーボン層（Ｄ５）を成膜する工程においては、金属ターゲットのスパッタ電源（ＤＣ電源）の電力を低減させながら、同時にカーボンターゲットのスパッタ電源（ＤＣ電源）の電力を増加させれば良い（このとき、外輪２には負のバイアス電圧を印加する）。 
【００５９】
ここで、グロー放電発光分析装置（島津製作所株式会社製のＧＤＬＳ−９９５０）を使用して、ダイヤモンドライクカーボン層（Ｄ）を形成する元素を分析した結果を、図４の測定チャートに示す。なお、図４の測定チャートの横軸は、このダイヤモンドライクカーボン層（Ｄ）の表面からの深さを示し、「０ｎｍ」がダイヤモンドライクカーボン層（Ｄ）の表面を意味している。また、縦軸は、その深さ位置における各元素の含有量を示している。
【００６０】
図示するように、最表面に位置するカーボン層（Ｄ５）についてはその炭素（Ｃ）の含有量は、全体に亘ってほぼ１００％に近いが、その下の層である複合カーボン層（Ｄ４）にあっては、その炭素（Ｃ）の割合が、深くなるに従って徐々に減少しているような成分となっていることが分かる。
そして、この炭素（Ｃ）の割合が減少するに反比例してタングステン（Ｗ）やシリコン（Ｓｉ）などの金属の割合が増え、その下の層である中間層（Ｄ３）で最大になる。
さらに、その下の層である複合金属層（Ｄ２）になると、このタングステン（Ｗ）やシリコン（Ｓｉ）などの金属の割合が深くなるに従って徐々に減少、それに伴ってクロム（Ｃｒ）の割合が徐々に増加し、その下の層である母材表面上の金属層（Ｄ１）に至っては、その組成の殆どがクロム（Ｃｒ）になっていることが分かる。
【００６１】
なお、この深さ方向の各元素の情報は、アルゴンガスを使用した放電によって得ているため、母材である鋼とダイヤモンドライクカーボン層（Ｄ）との界面において、各元素の含有量を示す曲線がブロードとなっている。また、鋼とダイヤモンドライクカーボン層（Ｄ）との界面が「８０００ｎｍ」付近に位置していることから、このチャートからはダイヤモンドライクカーボン層（Ｄ）の厚さは「約８μｍ」であることが読み取れるが、この分析法は直径「２ｍｍ」の円形部分について放電発光により分析するため、深さ方向の精度上約「８μｍ」となって現れるものであって、実際のダイヤモンドライクカーボン層（Ｄ）の厚さは「２．２μｍ」である。
【００６２】
また、膜厚については、それぞれの層を成す成分が８５〜９０％を超える箇所、もしくは８５〜９０％を下回る箇所を境界として求めることも可能である。
また、本実施形態は、本発明の一例を示したものであって、本発明は本実施の形態に限定されるものではない。例えば、本実施の形態においては、非平衡型マグネトロンを用いたスパッタリングによりダイヤモンドライクカーボン層（Ｄ）を成膜したが、パルスレーザーアーク蒸着法やプラズマＣＶＤ法等を用いることもできる。ただし、等価弾性定数および塑性変形硬さ等を独立に制御することが容易な非平衡型マグネトロンを用いたスパッタリングが最も好適である。 
【００６３】
また、本実施の形態においては、スラスト玉軸受を例示して説明したが、本発明の転動装置は様々な転がり軸受に対して適用することができる。例えば、深みぞ玉軸受，アンギュラ玉軸受，円筒ころ軸受，円すいころ軸受，針状ころ軸受，自動調心ころ軸受等のラジアル形の転がり軸受や、スラストころ軸受等のスラスト形の転がり軸受である。 
さらに、本実施の形態においては、転動装置として転がり軸受を例示して説明したが、本発明の転動装置は、他の様々な種類の転動装置に対して適用することができる。例えば、直動案内軸受，ボールねじ，直動ベアリング等の他の転動装置にも好適に適用可能である。
また、母材となる鋼としては、所定の等価弾性定数を有するものであれば、鋼種や熱処理等に限定はない。ステンレス鋼、浸炭鋼、浸炭窒化鋼等が使用可能である。
【実施例】
【００６４】
次に、本発明の具体的実施例を比較例と共に説明する。
（第１実施例）
先ず、最初の実施例として以下のようなスラスト玉軸受を用い、これを以下のような異物が混入した潤滑油下で稼働させてその剥離寿命比を測定した。
軸受寸法：φ２５×φ２５（スラスト玉軸受）
回転速度：１５０００ｍｉｎ−１
荷重：９００ｋｇ
潤滑油：ＶＧ６８タービン油
混入異物（組成）：Ｆｅ３Ｃ系粉
硬さ：Ｈｖ８７０
粒径：７４〜１４７μｍ
混入量：前記潤滑油中に３００ｐｐｍ
試験個数：１０個  
【００６５】
試験停止条件は、このスラスト玉軸受の振動値が初期振動の「５倍」となった場合、あるいは潤滑油温度が「１５０℃」となった場合とした。その理由は、正常な状態であれば潤滑が良好に行われるため、潤滑油温度もせいぜい数十℃であるが、ダイヤモンドライクカーボン層（Ｄ）が破損して下地の露出が生ずると、金属接触が起こって発熱して潤滑油温度が異常上昇してすぐに「１５０℃」に達するものと考えたからである。
【００６６】
なお、本実施例においては、ダイヤモンドライクカーボン層（Ｄ）の厚さを、１．０μｍ以上２．０μｍ以下の間とした。また、ダイヤモンドライクカーボン層（Ｄ）が被覆されている部分の表面粗さは、０．０３μｍＲａから０．１５μｍＲａとした。また、このダイヤモンドライクカーボン層（Ｄ）の成膜後の最表面の粗さは、母材の表面粗さと同じであった。
【００６７】
【表１】
0005176378.tif 000002
【００６８】
表１は、このような条件下における剥離寿命比の実験結果を示したものである。ここで表１の実施例１〜１０は、本発明で規定する条件をすべて満たしたスラスト玉軸受の実験結果であるのに対し、表１の比較例１、２は、本発明で規定する条件を外れたスラスト玉軸受の実験結果を示したものである。
表１に示すように、本発明に係る実施例１〜１０は、その剥離寿命比が最低でも「７．１」（実施例１０）であり、比較例に比べて少なくとも３倍以上の値を示した。特に実施例３、４、５にあっては、「１２．０」といった極めて優れた剥離寿命比を発揮することができた。
【００６９】
そして、このように優れた剥離寿命比を発揮できる各条件を分析してみると、複合カーボン層（Ｄ４）の厚さｔ４と金属層（Ｄ１）の厚さｔ１との薄膜比（ｔ４／ｔ１）に関しては、「０．２５≦ｔ４／ｔ１≦１．０」となる範囲で長寿命傾向を示すことが分かる。
また、この複合カーボン層（Ｄ４）の厚さｔ４と金属層（Ｄ１）の厚さｔ１との薄膜比（ｔ４／ｔ１）の好ましい範囲は、「０．３≦ｔ４／ｔ１≦０．９５」であり、さらに好ましくは「０．５≦ｔ４／ｔ１≦０．９」であることが分かる。
また、軌道面中心線粗さ（μｍＲａ）に関しては、軌道面は滑らかであればあるほど好ましく、具体的には「０．０８」μｍ以下であることが好ましいことが分かった。
【００７０】
（第２実施例）
次に、本発明の第２の具体的実施例を比較例と共に説明する。
先ず、以下のようなスラスト平板ころ軸受を用い、これを以下のような条件下で稼働させてその焼付き寿命比を測定した。いずれも、ダイヤモンドライクカーボン層（Ｄ）の厚さは「１〜３μｍ」、ダイヤモンドライクカーボン層（Ｄ）が被膜されている部分の表面粗さは「０．００６μｍＲａ以上０．２μｍＲａ以下」であり、そのダイヤモンドライクカーボン層（Ｄ）の最表面の粗さは、同じく「０．００６μｍＲａ以上０．２μｍＲａ以下」とした。
【００７１】
軸受寸法（スラスト平板）：φ６２
ＰＣＤ：３８．５ｍｍ
回転速度：２５００ｍｉｎ−１
面圧：４．０ＧＰａ
潤滑油：ＶＧ６８相当鉱油
試験個数：１０個  
試験停止条件は、このスラスト平板ころ軸受の振動値が初期振動の「５倍」となった場合、あるいは潤滑油温度が「１５０℃」となった場合に焼付き判定して停止した。その理由は、前記第１実施例と同様である。
【００７２】
【表２】
0005176378.tif 000003
【００７３】
表２は、このような条件下における焼付き寿命比の実験結果を示したものである。
ここで、表２の実施例１〜２６は、本発明で規定する条件をすべて満たした軸受の実験結果であるの対し、表２の比較例１、２は、本発明で規定する条件を外れた軸受の実験結果を示したものである。そして、これら各例の試験結果（焼付き寿命比）は、比較例１の試験結果（焼付き寿命比「２．２」）を基準として算出した。
【００７４】
表２に示すように、比較例１および２は、いずれもその等価弾性定数が本発明に規定する条件（１００ＧＰａ以上２８０ＧＰａ以下）を外れるものであり、同様にその焼付き寿命比は低いものであった。
これに対し、本発明で規定する条件を満たした実施例１〜２６は、その焼付き寿命比が比較例１の焼付き寿命比「２．２」に比べて最低でも「６．５」（実施例１）であり、比較例に比べて極めて高い値を示した。
【００７５】
そして、このように優れた焼付き寿命比を発揮できる各条件を分析してみると、このダイヤモンドライクカーボン層（Ｄ）に対する複合カーボン層（Ｄ４）の膜厚割合に関しては、「０．１〜０．２」の範囲で最も優れた長寿命傾向を示すことが分かる。
また、表２からも分かるようにこのダイヤモンドライクカーボン層（Ｄ）の等価弾性定数が「１００ＧＰａ以上２８０ＧＰａ以下」の範囲で優れた耐久性を発揮することが分かる。
【００７６】
（第３実施例）
次に、本発明の第３の具体的実施例を比較例と共に説明する。
先ず、以下のようなスラスト玉軸受を用い、これを以下のような条件下で稼働させてその剥離寿命比を評価した。
軸受寸法：φ２５×φ５２
回転速度：１５００ｍｉｎ−１
荷重：９００ｋｇ
潤滑油：ＶＧ６８タービン油
試験個数：１０個    
【００７７】
実験内容は、このスラスト玉軸受を連続して作動させながら２４時間ごとに試験を中断してその軌道面を観察した。そして、その表面のダイヤモンドライクカーボン層（Ｄ）の剥離の有無を確認し、剥離があれば終了、ない場合は引き続き継続して実験を行った。
なお、ダイヤモンドライクカーボン層（Ｄ）の厚さは「１〜２μｍ」、母材表面および最表面の粗さは「０．００６μｍＲａ以上０．２μｍＲａ以下」とした。
【００７８】
【表３】
0005176378.tif 000004
【００７９】
表３は、このような条件下における剥離寿命比の実験結果を示したものである。
ここで、表３の実施例１〜８は、本発明で規定する条件をすべて満たした軸受の実験結果であるの対し、表３の比較例１、２は、本発明で規定する条件を外れた軸受の実験結果を示したものである。そして、これら各例の試験結果（剥離寿命比）は、比較例１の試験結果（剥離寿命比「１．０」）を基準として算出した。
【００８０】
表１に示すように、比較例１および２は、いずれもカーボン層（Ｄ５）の厚さｔ１が本発明に規定する条件（０．５μｍ以上２．０μｍ以下）を外れるものであり、その剥離寿命比はいずれも低いものであった。
これに対し、本発明で規定する条件を満たした実施例１〜８は、その剥離寿命比が比較例１の剥離寿命比「１．０」に比べて最低でも「８．０倍」（実施例４）であり、いずれのケースも比較例１、２に比べて高い値を示した。
【００８１】
（第４実施例）
次に、本発明の第４の具体的実施例を説明する。
図１に示したスラスト玉軸受とほぼ同形状の以下のような軸受を用い、これを以下のような条件下で稼動させてダイヤモンドライクカーボン層の剥離寿命を評価した。いずれの試験においても、内輪軌道面１ａおよび外輪軌道面２ａにダイヤモンドライクカーボン層（Ｄ）を被覆した。
軸受寸法：φ２５×φ５２
荷重：９００ｋｇ
回転数：１５００ｍｉｎ−１
潤滑油：ＶＧ６８タービン油
【００８２】
このスラスト玉軸受を連続して作動させながら２４時間ごとに試験を中断してその軌道面を観察した。そして、表面のダイヤモンドライクカーボン層（Ｄ）の剥離の有無を確認し、剥離があれば終了、ない場合は引き続き継続して実験を行った。
先ず、このダイヤモンドライクカーボン層（Ｄ）の最表面に位置するカーボン層（Ｄ５）の厚さを「１．０μｍ」、その他の複合カーボン層（Ｄ４）、中間層（Ｄ３）、複合金属層（Ｄ２）、金属層（Ｄ１）の厚さをそれぞれ「０．２μｍ」として、母材の表面粗さおよび各層の等価弾性定数を変えて成膜したダイヤモンドライクカーボン層（Ｄ）の剥離寿命比を以下の表４に示した。
【００８３】
なお、この剥離寿命比は、同表の比較例１の試験結果を基準（１．０）として示した。また、各層の等価弾性定数は、スパッタによる成膜中に処理物に印加するバイアス電圧により制御した。また、複合カーボン層（Ｄ４）、中間層（Ｄ３）、複合金属層（Ｄ２）を構成する金属には、タングステン（Ｗ）を用いた。また、母材および最表面の粗さは「０．４５μｍＲａ以下」とした。
【００８４】
【表４】
0005176378.tif 000005
【００８５】
表４に示すように、本発明（請求項１〜３）で規定する条件をすべて満たした実施例１〜８は、いずれも優れた剥離寿命比を発揮した。これに対し、母材の表面粗さＲａの条件を満たさない比較例１，２は、いずれも剥離寿命比が低かった。また、母材の等価弾性定数ｅに対する各層の等価弾性係数（ｅ１〜ｅ５）の比が、本発明（請求項３）で規定する条件を満たさなかった比較例３〜８は、いずれも実施例１〜８に比較して大幅に剥離寿命比が低かった。
【００８６】
次に，母材の中心線粗さを「０．０５μｍＲａ」、母材に対する各層の等価弾性定数の比を、それぞれ「０．９倍」として、カーボン層（Ｄ５）の厚さ（ｔ５）およびそれに対する各層（Ｄ４〜Ｄ１）の厚さ（ｔ４〜ｔ１）の比を様々変えて成膜したダイヤモンドライクカーボン層（Ｄ）の剥離寿命比を以下の表５に示した。
なお、この剥離寿命比は、同表の比較例１の試験結果を基準（１．０）として示した。また、各層（Ｄ４〜Ｄ１）の厚さ（ｔ４〜ｔ１）はスパッタの時間により制御した。また、複合カーボン層（Ｄ４）、中間層（Ｄ３）、複合金属層（Ｄ２）を構成する金属には、タングステン（Ｗ）を用いた。また、最表面の粗さは母材表面粗さと同様に「０．０５μｍＲａ以下」とした。
【００８７】
【表５】
0005176378.tif 000006
【００８８】
表５に示すように、本発明（請求項１，２，４）で規定する条件をすべて満たした実施例１〜８は、いずれも優れた剥離寿命比を発揮した。これに対し、カーボン層（Ｄ５）の厚さが条件を満たさない比較例１は、剥離寿命比が低かった。また、カーボン膜（Ｄ５）の厚さ（ｔ５）に対する各層（Ｄ４〜Ｄ１）の厚さ（ｔ４〜ｔ１）の比が、本発明（請求項４）で規定する条件を満たさなかった比較例２〜８は、いずれも実施例１〜８に比較して大幅に剥離寿命比が低かった。
【００８９】
さらに、複合カーボン層（Ｄ４）、中間層（Ｄ３）、複合金属層（Ｄ２）を構成する金属を変えて成膜したダイヤモンドライクカーボン層（Ｄ）、およびクロム単体およびシリコン単体からなる中間層（Ｄ３）とカーボン層（Ｄ５）の２層からなるダイヤモンドライクカーボン層の剥離寿命比を以下の表６に示した。
なお、剥離寿命比は同表の比較例１に示すカーボン層（Ｄ５）のみのダイヤモンドライクカーボン層（Ｄ）の剥離寿命を基準とした。また、母材の表面粗さは「０．０５μｍ」、母材に対する各層（Ｄ５〜Ｄ１）の等価弾性定数の比はそれぞれ「０．９倍」、カーボン層（Ｄ５）の厚さ（ｔ５）は「１．０μｍ」、その他の層の厚さは「０．２μｍ」とした。
【００９０】
【表６】
0005176378.tif 000007
【００９１】
表６の比較例１〜３に示すように、カーボン単層あるいは金属単体からなる中間層だけを有するダイヤモンドライクカーボン層は，短寿命であるのに対し、本発明の５層からなるダイヤモンドライクカーボン層（Ｄ）は非常に長寿命であることが分かる。特に、中間層（Ｄ３）の上下３層（Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４）を構成する金属にシリコンあるいはタングステンを用いた場合には、さらに剥離寿命比が長く、なかでもシリコンを用いた場合には、著しい効果が現れている。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本発明に係る転動装置の一実施形態であるスラスト玉軸受の構成を示す縦断面図である。
【図２】図１のＡ部分を拡大して示した部分拡大断面図である。
【図３】図１のＡ部分の層の構成を示す概念図である。
【図４】ダイヤモンドライクカーボン層を形成する元素を分析した測定チャートである。
【符号の説明】
【００９３】
１０…スラスト玉軸受（転動装置）
１…内輪（転がり摺動部材） 
１ａ…軌道面 
２…外輪（転がり摺動部材） 
２ａ…軌道面 
３…玉（転がり摺動部材） 
３ａ…転動面 
４…保持器（転がり摺動部材）
Ｄ…ダイヤモンドライクカーボン層 
Ｄ１…金属層 
Ｄ２…複合金属層
Ｄ３…中間層
Ｄ４…複合カーボン層 
Ｄ５…カーボン層
【図１】
0005176378.tif 000008
【図２】
0005176378.tif 000009
【図３】
0005176378.tif 000010
【図４】
0005176378.tif 000011