(57)【要約】【課題】非晶質炭素被膜と有機モリブデン化合物との化学的な反応による非晶質炭素被膜の摩耗を抑制することができる摺動構造を提供する。【解決手段】相互に摺動する一対の摺動部材２０，３０のうち、少なくとも一方の摺動部材３０の摺動面に水素元素を含む非晶質炭素被膜３１が形成された一対の摺動部材２０，３０と、一対の摺動部材２０，３０の間に存在し、有機モリブデン化合物を少なくとも含む潤滑剤Ｌａと、を少なくとも備えた摺動構造１であって、摺動構造１は、少なくとも非晶質炭素被膜３１が形成された摺動面を冷却する冷却機構４０を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
相互に摺動する一対の摺動部材のうち、少なくとも一方の摺動部材の摺動面に水素元素を含む非晶質炭素被膜が形成された一対の摺動部材と、該一対の摺動部材の間に存在し、有機モリブデン化合物を少なくとも含む潤滑剤と、を少なくとも備えた摺動構造であって、
前記摺動構造は、少なくとも前記非晶質炭素被膜が形成された摺動面を冷却する冷却機構を備えることを特徴とする摺動構造。
【請求項２】
前記冷却機構は、前記非晶質炭素被膜が形成された摺動部材に配設されていることを特徴とする請求項１に記載の摺動構造。
【請求項３】
前記有機モリブデン化合物は、ジアルキルジチオカルバミン酸モリブデン（Ｍｏ−ＤＴＣ）またはジチオリン酸モリブデン（Ｍｏ−ＤＴＰ）であることを特徴とする請求項１または２に記載の摺動構造。
【請求項４】
相互に摺動する一対の摺動部材のうち、少なくとも一方の摺動部材の摺動面に水素元素を含む非晶質炭素被膜が形成された一対の摺動部材の間に、有機モリブデン化合物を少なくとも含む潤滑剤を供給しながら、前記一対の摺動部材を相互に摺動させる摺動方法であって、
前記摺動方法は、少なくとも前記非晶質炭素被膜が形成された摺動面を冷却しながら、前記摺動を行うことを特徴とする摺動方法。
【請求項５】
前記摺動面の冷却を、前記非晶質炭素被膜が形成された前記摺動部材を冷却することにより行うことを特徴とする請求項４に記載の摺動方法。
【請求項６】
前記有機モリブデン化合物として、ジアルキルジチオカルバミン酸モリブデン（Ｍｏ−ＤＴＣ）またはジチオリン酸モリブデン（Ｍｏ−ＤＴＰ）を用いることを特徴とする請求項４又は５に記載の摺動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、相互に摺動する一対の摺動部材のうち、少なくとも一方の摺動部材の摺動面に非晶質炭素被膜が形成された一対の摺動部材を含む摺動構造に係り、特に、該一対の摺動部材間に有機モリブデン化合物を含有した潤滑剤を含む摺動構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、資源保護、環境汚染の低減、及び地球の温暖化防止は、各国で注目されており、特に、自動車業界においても排ガス規制の向上が課題となっている。該課題を解決するための一手段として、低燃費化対応技術の開発が取り組まれている。なかでも、エンジンを構成する摺動部材、動弁系の摺動部材の摺動特性を向上させることは、エネルギ損失を減らし、自動車の低燃費化に直接的に繋がるものである。
【０００３】
例えば、このような摺動部材の耐摩耗性を向上させると共に低摩擦特性を得るために、摺動部材の摺動面にコーティングを行う技術がある。近年では、低温低圧雰囲気下での成膜が可能であることから、前記コーティング材料として、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）などの非晶質炭素材料が幅広く使用されている。該非晶質炭素材料により形成された被膜（非晶質炭素被膜）は、炭素を主成分とする硬質の被膜であり、該硬質の被膜の炭素は固体潤滑剤としても作用するので、低い摺動抵抗と高い耐摩耗性とを両立できる被膜である。
【０００４】
例えば、このような一例として、基材の表面にＤＬＣ被膜（非晶質炭素被膜）を形成した一対の摺動部材と、該一対の摺動部材の摺動面に、有機モリブデン化合物としてジアルキルジチオカルバミン酸モリブデン（Ｍｏ−ＤＴＣ）を含有した潤滑剤と、を備えた摺動構造が提案されている（特許文献１参照）。
【０００５】
この摺動構造によれば、摺動時に、前記有機モリブデン化合物は、摺動面間において二硫化モリブデンとなる。該二硫化モリブデンは固体潤滑剤として作用するので、摺動部材の摺動特性を向上させることができる。
【特許文献１】特開２００４−３３９４８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、前記非晶質炭素被膜を化学気相成長法（ＣＶＤ）により成膜した場合には、物理的蒸着法（ＰＶＤ）により成膜したものに比べて、表面にドロップレット等が生成されないため、非晶質炭素被膜の表面粗さを低くすることができ、摺動部材の摩擦係数及び相手部材に対する相手攻撃性を低減することができる。しかし、前記ＣＶＤよる非晶質炭素被膜は、比較的に低温、低圧力下で成膜するため、水素（ＣＨ４等の炭化水素由来の水素）を炭素同士の結合助材としているが、前記摺動部材を摺動するに従って、水素元素を含む非晶質炭素材料と前記潤滑剤中の有機モリブデン化合物とが化学的に反応し、非晶質炭素被膜の摩耗を進行させることがある。
【０００７】
具体的には、図７に示すように、有機モリブデン化合物の一部が、摺動部材間の摩擦熱等により熱分解し、酸化触媒である三酸化モリブデン（ＭｏＯ３）が生成される。該三酸化モリブデンが存在する環境下において、摺動部材が、高面圧（Ｐ）、高摺動速度（Ｖ）で接触した場合、一種の還元作用により、非晶質炭素被膜中の水素元素が被膜から脱離し、非晶質炭素被膜の強度低下を招くことがある。このようにして、該水素元素が脱離した炭素が活性点となり、活性点となった炭素は、三酸化モリブデンと化学的に反応して被膜から脱離し、一酸化炭素または二酸化炭素のガスとなる。さらに、該反応による炭素の脱離により、脱離した炭素と結合していた炭素も活性点となって、三酸化モリブデンと化学的に反応して被膜から脱離し、一酸化炭素または二酸化炭素のガスとなる。このように、非晶質炭素被膜の表面において、前記化学的な反応が重畳的に繰返されることにより、非晶質炭素被膜の摩耗が進行し、促進すると考えられる。
【０００８】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、水素元素を含有した非晶質炭素被膜に有機モリブデン化合物を含む潤滑剤を使用した場合であっても、非晶質炭素被膜と有機モリブデン化合物を含む潤滑剤との組み合わせによる摩擦係数の低減の特性を維持すると共に、非晶質炭素被膜と有機モリブデン化合物との化学的な反応による非晶質炭素被膜の摩耗を抑制することができる摺動構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、上記の課題を解決すべく多くの実験と研究を行うことにより、有機モリブデン化合物の熱分解反応により生成される三酸化モリブデンに着眼した。そして、発明者らは、摺動部材同士の摩擦熱による前記熱分解反応と、該反応により生成した三酸化モリブデンを触媒とした水素の脱離反応とを抑えられるように、非晶質炭素被膜が形成された摺動面の摩擦熱による発熱を抑制できれば、非晶質炭素被膜の化学的な反応起因の摩耗を低減することができるとの新たな知見を得た。
【００１０】
本発明は、本発明者らが得た上記の新たな知見に基づくものであり、本発明に係る摺動構造は、相互に摺動する一対の摺動部材のうち、少なくとも一方の摺動部材の摺動面に水素元素を含む非晶質炭素被膜が形成された一対の摺動部材と、該一対の摺動部材の間に存在し、有機モリブデン化合物を少なくとも含む潤滑剤と、を少なくとも備えた摺動構造であって、前記摺動構造は、少なくとも前記非晶質炭素被膜が形成された摺動面を冷却する冷却機構を備えることを特徴としている。
【００１１】
本発明によれば、冷却機構を用いて非晶質炭素被膜が形成された摺動面を冷却することにより、非晶質炭素被膜が形成された摺動面の摩擦熱による発熱を抑え、有機モリブデン化合物からの三酸化モリブデンの生成及びそれに伴う非晶質炭素被膜の摩耗を抑制することができる。
【００１２】
すなわち、これまでは、摺動部材の摺動時に発生する摩擦熱により、有機モリブデン化合物が熱分解して三酸化モリブデンが生成され、該三酸化モリブデンによる化学反応により非晶質炭素被膜は脆弱となったが、本発明では、冷却機構により摩擦熱による発熱を抑え、有機モリブデン化合物の熱分解による三酸化モリブデンの生成を抑制することができる。さらに、三酸化モリブデンが生成されたとしても、発熱を抑制することにより、三酸化モリブデンによる非晶質炭素被膜の水素元素の脱離反応をも抑えられるので、化学的な反応に起因した非晶質炭素被膜の摩耗を低減することができる。
【００１３】
本発明にいう「相互に摺動する一対の摺動部材」とは、少なくとも一方の摺動部材が他方の摺動部材に対して相対的に摺動する摺動部材をいい、相対的な摺動とは、直線運動、回転運動、又はこれらの運動の組み合わせにより摺動することをいう。
【００１４】
また、本発明にいう「非晶質炭素被膜が形成された摺動面を冷却する」とは、一対の摺動部材が摺動する際に、非晶質炭素被膜が形成された摺動面の摩擦熱等による発熱を抑制することをいい、「冷却機構」とは、前記発熱を抑制するための機構である。
【００１５】
ところで、本発明に係る冷却機構は、潤滑剤を直接的に冷却して間接的に非晶質炭素被膜が形成された摺動面を冷却するものではなく、いずれか一方の摺動部材に冷却機構を備え、少なくとも非晶質炭素被膜が形成された摺動面を冷却するものが好ましい。すなわち、前記の一連の反応を抑制すべく潤滑剤を直接的に冷却した場合には、潤滑剤の粘度が低下して粘性抵抗（摺動抵抗）が上昇し、非晶質炭素被膜と有機モリブデン化合物との組み合わせによる摩擦係数の低減の効果を損なうおそれがある。
【００１６】
より好ましい態様としては、本発明にかかる摺動構造の前記冷却機構は、前記非晶質炭素被膜が形成された摺動部材に配設されているものである。本発明によれば、冷却機構を非晶質炭素被膜が形成された摺動部材に配設することにより、非晶質炭素被膜が形成された摺動部材の摺動面をより効率良く冷却し（発熱を抑制し）、非晶質炭素被膜の摩耗の促進を抑制することができる。
【００１７】
また、前記非晶質炭素被膜は、いわゆるＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）からなる被膜（ＤＬＣ被膜）であり、該非晶質炭素被膜は、スパッタリング、真空蒸着、イオン化蒸着、イオンプレーティング、などを利用した物理的蒸着法（ＰＶＤ）により成膜してもよく、プラズマ処理などを利用した化学気相成長法（ＣＶＤ）により、成膜してもよく、これらの方法を組み合わせた方法により成膜してもよい。また、前記非晶質炭素被膜には、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｆｅ、Ｗなどの添加元素を含有させてもよく、このような元素を添加することにより、被膜の表面硬さを調整することもできる。
【００１８】
また、摺動部材の非晶質炭素被膜の表面硬さは、Ｈｖ１０００からＨｖ４０００の範囲内にあることが好ましく、Ｈｖ１０００未満の場合には、非晶質炭素被膜は摩耗し易く、Ｈｖ４０００よりも大きい場合には、非晶質炭素被膜と摺動部材の基材との密着力が低下する。また、摺動部材の被膜の膜厚は、０．１μｍ以上の厚みであることが好ましく、この膜厚よりも小さい場合には、摺動時にこの被膜がすぐに摩滅してしまい、所望の効果を得ることができない。さらに、基材と非晶質炭素被膜との間には、非晶質炭素被膜の密着性を向上させるために、Ｔａ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｗ、Ｖ、Ｎｂ、Ｍｏから選択される一種以上の金属元素からなる中間層を形成してもよい。
【００１９】
さらに、潤滑剤に含有する前記有機モリブデン化合物としては、モリブデン−アミン錯体、モリブデン−コハク酸イミド錯体、有機酸のモリブデン塩、アルコールのモリブデン塩、ジアルキルジチオカルバミン酸モリブデン（Ｍｏ−ＤＴＣ）またはジチオリン酸モリブデン（Ｍｏ−ＤＴＰ）などを挙げることができ、より好ましい態様としては、本発明に係る有機モリブデン化合物は、ジアルキルジチオカルバミン酸モリブデン（Ｍｏ−ＤＴＣ）またはジチオリン酸モリブデン（Ｍｏ−ＤＴＰ）である。
【００２０】
本発明によれば、有機モリブデン化合物として、ジアルキルジチオカルバミン酸モリブデン（Ｍｏ−ＤＴＣ）またはジチオリン酸モリブデン（Ｍｏ−ＤＴＰ）を用いることにより、摺動部材の表面には二硫化モリブデン（ＭｏＳ２）が生成され、該硫化モリブデンは、摺動面に固体潤滑剤の膜として形成されることになる。この結果、前記摺動部材の摺動面に形成された非晶質炭素被膜の化学的な摩耗を抑制するに加えて、摺動面同士の機械的な接触による摺動部材の摩耗もさらに抑制することができる。
【００２１】
特に、汎用性、コスト面等を考慮すると、潤滑剤に含有させる有機モリブデン化合物は、ジアルキルジチオカルバミン酸モリブデン（Ｍｏ−ＤＴＣ）がより好ましく、生成方法により分子中のアルキル基の構造は異なる。例えば、アルキルジチオカルバミン酸モリブデンの具体例としては、例えば、ジブチルジチオカルバミン酸硫化モリブデン、ジペンチルジチオカルバミン酸硫化モリブデン、ジヘキシルジチオカルバミン酸硫化モリブデン、ジヘプチルジチオカルバミン酸硫化モリブデン、ジオクチルジチオカルバミン酸硫化モリブデン、ジノニルジチオカルバミン酸硫化モリブデン、ジデシルジチオカルバミン酸硫化モリブデン、ジウンデシルジチオカルバミン酸硫化モリブデン、ジドデシルジチオカルバミン酸モリブデン、ジトリデシルジチオカルバミン酸モリブデン等を挙げることができ、これらはそれぞれ単独で、または２種以上を混合して使用することができる。
【００２２】
また、ジチオリン酸モリブデン（Ｍｏ−ＤＴＰ）の具体例としては、ジイソプロピルジチオリン酸モリブデン、ジイソブチルジチオリン酸モリブデン、ジプロピルジチオリン酸モリブデン、ジブチルジチオリン酸モリブデン、ジペンチルジチオリン酸モリブデン、ジヘキシルジチオリン酸モリブデン、ジヘプチルジチオリン酸モリブデン、及び、ジフェニルジチオリン酸モリブデンなどを挙げることができ、これらはそれぞれ単独で、または２種以上を混合して使用することができる。
【００２３】
また、潤滑剤のベース油としては、前述したような添加剤を含むのであれば鉱油、合成油などが挙げられ、特に限定されるものではない。また、このような潤滑剤は、酸化防止剤、摩耗防止剤、極圧剤、摩擦調整剤、金属不活性剤、清浄剤、防錆剤、泡消剤などを適宜追加することができる。なお、潤滑剤の代わりに、例えば、有機モリブデン化合物を含む基油にさらに増稠剤を分散させたグリースであっても、前述した有機モリブデン化合物の熱分解抑制の効果が得られる。
【００２４】
また、この潤滑剤の給油機構としては、循環潤滑機構、ミスト潤滑機構、又は、オイルバスによる油浴潤滑機構などが挙げられ、摺動時に摺動部材間に、潤滑剤を給油することができるのであれば、特に限定さるものではない。
【００２５】
また、本発明に係る摺動構造は、前記他方の摺動部材は、鉄系材料からなる摺動部材であることがより好ましい。本発明によれば、他方の摺動部材を鉄系材料とすることにより、鉄系材料は、ジアルキルジチオカルバミン酸モリブデン（Ｍｏ−ＤＴＣ）またはジチオリン酸モリブデン（Ｍｏ−ＤＴＰ）から生成される二硫化モリブデンと馴染み性が良いので、鉄系材料の摩耗ばかりでなく非晶質炭素被膜の摩耗も抑制することができる。また、本発明にいう「鉄系材料」とは、鋼系の材料、鋳鉄系の材料いずれの材料であってもよく、非晶質炭素被膜を接触し摺動する面の材料が鋼、又は鋳鉄系の材料であれば特に限定されるものではない。
【００２６】
また、本発明として、より好適な摺動方法をも開示する。本発明に係る摺動方法は、相互に摺動する一対の摺動部材のうち、少なくとも一方の摺動部材の摺動面に水素元素を含む非晶質炭素被膜が形成された一対の摺動部材の間に、有機モリブデン化合物を少なくとも含む潤滑剤を供給しながら、前記一対の摺動部材を相互に摺動させる摺動方法であって、前記摺動方法は、少なくとも前記非晶質炭素被膜が形成された摺動面を冷却しながら、前記摺動を行うことを特徴とする。
【００２７】
本発明によれば、非晶質炭素被膜が形成された摺動面を冷却することにより、非晶質炭素被膜が形成された摺動面の摩擦熱による発熱を抑え、化学的な反応による非晶質炭素被膜の摩耗を抑制することができる。前記冷却温度は、摺動条件、潤滑剤の特性等により相違するが、有機モリブデン化合物から三酸化モリブデンが生成する熱分解反応を抑制するように冷却することが好ましく、より好ましくは三酸化モリブデンにより非晶質炭素被膜から水素元素を脱離させる反応を抑制するように冷却するものである。該冷却により、前記化学的な反応を抑えるので、非晶質炭素被膜の摩耗を確実に低減することが可能となる。
【００２８】
また、本発明に係る摺動方法において前記摺動面の冷却を、前記非晶質炭素被膜が形成された前記摺動部材を冷却することにより行うことがより好ましい。本発明によれば、該冷却を行うことにより、非晶質炭素被膜が形成された摺動部材の摺動面をより効率良く冷却し（発熱を抑制し）、非晶質炭素被膜の摩耗の促進を低減することができる。
【００２９】
また、本発明に係る摺動方法は、前記有機モリブデン化合物として、ジアルキルジチオカルバミン酸モリブデン（Ｍｏ−ＤＴＣ）またはジチオリン酸モリブデン（Ｍｏ−ＤＴＰ）を用いることがより好ましい。本発明によれば、前記した如く、ジアルキルジチオカルバミン酸モリブデン（Ｍｏ−ＤＴＣ）またはジチオリン酸モリブデン（Ｍｏ−ＤＴＰ）から摺動面に二硫化モリブデン（ＭｏＳ２）が生成され、摺動部材の摩耗をより低減することができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、水素元素を含む非晶質炭素被膜が形成された摺動面に、有機モリブデン化合物を含む潤滑剤を使用した場合であっても、非晶質炭素被膜の水素元素と有機モリブデン化合物との化学的反応に起因した非晶質炭素被膜の摩耗を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下に、図面を参照して、本発明に係る摺動構造の実施形態について説明する。図１は、本発明に係る摺動構造の模式図である。
【００３２】
図１に示すように、本発明に係る摺動構造１は、相互に摺動する一対の摺動部材として、第一の摺動部材２０と、第二の摺動部材３０とを備えており、第一の摺動部材２０と第二の摺動部材３０との間には潤滑剤Ｌが配置されている。
【００３３】
第一の摺動部材２０は、例えば鋼系の材料からなり、第二の摺動部材３０の摺動面３３に対して所定の圧力で押圧しながら、摺動可能なように構成されている。第二の摺動部材３０は、基材３２の第一の摺動部材２０に摺動する摺動面３３に、水素元素を含む非晶質炭素被膜３１が形成されている。また、潤滑剤Ｌは、給油装置など所定の供給手段（図示せず）によって、第一の摺動部材２０と第二の摺動部材３０との摺動面３３に供給されるものであり、基油に少なくとも有機モリブデン化合物としてジアルキルジチオカルバミン酸モリブデン（Ｍｏ−ＤＴＣ）を含有している。
【００３４】
さらに、摺動構造１は、第二の摺動部材３０に冷却機構４０を配設している。冷却機構４０は、非晶質炭素被膜３１が形成された摺動面３３を冷却するものであり、より具体的には、第一の摺動部材２０と第二の摺動部材３０との摺動による摺動面３３の摩擦熱の発熱を抑制するものである。冷却機構４０としては、例えば水冷式、空冷式等の冷却機構を挙げることができ、後述するＭｏ−ＤＴＣから三酸化モリブデンへの熱分解、または、三酸化モリブデンによる非晶質炭素被膜から水素元素の脱離反応を抑制することができるように、非晶質炭素被膜３１が形成された摺動面３３を冷却することができるのであれば、特にその冷却方法は限定されるものではない。
【００３５】
前記の如く構成された摺動構造１によれば、水素元素を含有した非晶質炭素被膜３１に有機モリブデン化合物を含む潤滑剤Ｌを使用した場合であっても、非晶質炭素被膜３１と有機モリブデン化合物との化学的な反応により生じる非晶質炭素被膜の摩耗を抑制することができる。また、非晶質炭素被膜３１の非晶質炭素材料と潤滑剤ＬのＭｏ−ＤＴＣとの組み合わせにより、摺動部材同士の摩擦係数の低減を図ることができる。
【実施例】
【００３６】
以下に、本発明を実施例により説明する。
［実施例］
（摺動構造）
図２に示す摺動構造１Ａを製作すべく、まず、相互に摺動する一対の摺動部材として、ボール試験片２０ａと基材３２ａに非晶質炭素被膜３１ａが形成されたプレート試験片３０ａとを準備した。また、プレート試験片３０ａを支持する支持台３４と、非晶質炭素被膜３１を冷却する水冷式の冷却機構４０ａとを設け、プレート試験片３０ａの摺動面３３ａに潤滑剤としてグリースＬａを供給した。その詳細を以下に示す。
【００３７】
＜ボール試験片＞
図２（ａ）に示すように、直径１０ｍｍ、ロックウェル硬さＨＲＣ６２（ビッカース硬さＨｖ７００相当）、材質１００ＣＲ−６（ＪＩＳ規格：高炭素クロム軸受鋼鋼材（ＳＵＪ２）相当）の球状のボール試験片２０ａを準備した。
【００３８】
＜プレート試験片＞
図２に示すように、非晶質炭素被膜３１ａを形成する基材３２ａとして、表面粗さを十点平均粗さＲｚ０．１μｍにした直径２４ｍｍ×厚さ７．９ｍｍの材質１００ＣＲ−６（高炭素クロム軸受鋼鋼材：ＳＵＪ２：ＪＩＳ規格）を準備し、この基材３２ａの直径２４ｍｍの表面に、プラズマＣＶＤにより、厚さ６μｍ、表面硬さＨｖ７００となるように、水素元素を含有した非晶質炭素被膜３１ａ（ＨＴ−ＤＬＣ（厚膜、高信頼性ＤＬＣ：日本アイ・ティ・エフ株式会社製）が形成されたプレート試験片３０ａを準備した。
【００３９】
＜グリース＞
ボール試験片２０ａとプレート試験片３０ａとの間（双方の摺動面間）に供給する潤滑剤として、ジアルキルジチオカルバミン酸モリブデン（Ｍｏ−ＤＴＣ）を含有したグリースＬａを準備した。
【００４０】
＜冷却機構＞
プレート試験片３０ａの摺動面３３ａと反対面に凹部を設け、前記凹部と対応する支持台３４の位置に貫通穴を設け、これらの凹部と貫通孔に嵌合するように、内径３ｍｍの中空部が形成された銅棒を挿入し、前記中空部に２５℃のＬＬＣ(ロングライフクーラント）Ｗを循環させ、冷却機構を設けた。
【００４１】
＜摩擦摩耗試験＞
図２，図３（ａ）に示すように、ＳＲＶ試験機を用いて摩耗試験を行った。具体的には、プレート試験片３０ａとボール試験片２０ａとの間に８０℃のグリースＬａを供給し、プレート試験片３０ａとボール試験片２０ａとに、摺動時の面圧が２．４７ＧＭａとなるように荷重１５０Ｎを作用させ、周波数５０Ｈｚ、摺動時の振幅１．５ｍｍ、すべり速度０．１５ｍｍ／秒、摺動時間１０分で摺動させ、室温の温度条件下で試験を行った。
【００４２】
プレート試験片の摺動面３３ａの外観を観察した。この結果を図４（ａ）に示す。図３（ｂ），（ｃ）に示すように、プレート試験片３０ａの摺動面３３ａの摺動箇所のＡ−Ａ’の矢視線に沿った最大摩耗深さを測定した。この結果を、図５に示す。また、上記試験と同じようにして、プレート試験片３０ａとボール試験片２０ａとに作用させる荷重を図６に示すような荷重に変化させると共に、各荷重に合わせた摩擦係数を測定した。この結果を図６に示す。
【００４３】
尚、図３（ａ）は、本実施例に係る摺動構造を説明するための図であり、（ｂ）は、本実施例に係る摺動後（摩擦試験終了後）のプレート試験片の状態を説明するための図であり、（ｃ）は、（ｂ）のＡ−Ａ’断面図である。
【００４４】
［比較例］
実施例と同じプレート試験片、ボール試験片、及び潤滑剤を準備した。実施例と異なる点は、冷却機構を設けなかった点である。そして、実施例と同じように、摩擦摩耗試験を行った。外観観察の結果を図４（ｂ）に示し、摩耗深さの結果を図５に示し、荷重に合わせた摩擦係数の測定結果を図６に示す。なお、参考例として、比較例と同じ条件で、温度２５℃のグリースＬａを潤滑剤として供給した場合の摩擦係数の測定結果も図５に示した。
【００４５】
［結果１］
図３（ａ），（ｂ）に示すように、比較例のプレート試験片の摺動面３３ａには、摩耗痕が形成されていた。図３に示すように、実施例は、比較例に比べて、摩耗深さは小さかった。
【００４６】
［結果２］
図５に示すように、実施例及び比較例の摩擦係数は同程度であり、参考例の摩擦係数よりも低かった。
【００４７】
［考察１］
結果１に示すように、実施例のほうが比較例よりも摩耗深さが小さかったのは、実施例のほうが比較例に比べて摺動時におけるプレート試験片３０ａの非晶質炭素被膜３１ａが形成された摺動面３３ａの温度が低かったことに大きく起因していると考えられる。
【００４８】
すなわち、実施例は、冷却機構４０ａを設けたことにより、有機モリブデン化合物から三酸化モリブデンへの熱分解及び三酸化モリブデンによる非晶質炭素材料の水素の脱離反応が抑制され、化学的な反応による摩耗を抑えられたことによると考えられる。
【００４９】
さらに、プレート試験片３０ａの摺動面３３ａ及び相手側のボール試験片２０ａの摺動面に、固体潤滑剤として作用する二硫化モリブデンからなる膜がさらに形成されることにより機械的な摩耗も抑えられたと考えられる。
【００５０】
［考察２］
結果２に示すように、実施例及び比較例が参考例に比べて、摩擦係数の値が小さかったのは、グリース温度が８０℃と高く、潤滑剤の粘度が低くなり、粘性抵抗が小さかったことによると考えられる。また、実施例と比較例の摩擦係数が同程度であることから、実施例のように冷却機構を設けた場合であっても、グリースＬａを直接的に冷却しているわけではないので、潤滑剤の粘度の低下殆ど無かったと考えられる。
【００５１】
以上のことから、実施例に係る摺動構造は、プレート試験片３０ａの摺動面３３ａを局所的に冷却したことにより、化学的な反応に起因した摩耗を抑制することができ、さらには、冷却機構を設けた場合であっても、摩擦係数の低減の効果を維持できると考えられる。
【００５２】
以上、本発明の実施形態及びその実施形態に係る実施例について詳述したが、本発明は前記実施形態及び実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱することなく設計において種々の変更ができるものである。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明に係る摺動構造は、ピストンリングとシリンダを組み合わせたエンジンの摺動部、カムとカムフォロアを組み合わせたカムリフタの摺動部など、摺動する頻度が高く、耐摩耗性、及び、低摩擦が要求されるような環境において使用することが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本実施形態に係る摺動構造の概念図。
【図２】本実施例に係る摺動構造の模式図。
【図３】図２（ａ）は、本実施例に係る摺動構造を説明するための図であり、（ｂ）は、本実施例に係る摺動後（摩擦試験終了後）のプレート試験片の状態を説明するための図であり、（ｃ）は、（ｂ）のＡ−Ａ’断面図。
【図４】実施例と比較例の非晶質炭素被膜が形成された摺動面の外観観察をした際の写真図であり、（ａ）は、実施例の摺動面の写真図であり、（ｂ）は、比較例１の摺動面の写真図。
【図５】実施例と比較例の摺動面に形成された非晶質炭素被膜の摩耗深さを測定した測定結果を示した図。
【図６】実施例と比較例の摺動構造において、荷重を変化させた際の摩擦係数の変化を測定した結果を示した図。
【図７】非晶質炭素被膜の化学的な反応による摩耗発生のメカニズムを説明するための図。
【符号の説明】
【００５５】
１，１Ａ：摺動構造、２０：第一の摺動部材、２０ａ：ボール試験片、３０：第二の摺動部材、３０ａ：プレート試験片、３１,３１ａ：非晶質炭素被膜、３２,３２ａ：基材、３３,３３ａ：摺動面、３４：支持台、４０，４０ａ：冷却機構、Ｌ：潤滑剤、Ｌａ：グリース
【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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