特開 2024-35686 ギア

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024035686

(43)【公開日】2024-03-14

(54)【発明の名称】ギア

(51)【国際特許分類】

   F16H 55/06 20060101AFI20240307BHJP

   C23C 26/00 20060101ALI20240307BHJP

   C23C 28/00 20060101ALI20240307BHJP

【ＦＩ】

F16H55/06

C23C26/00 C

C23C28/00 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】20

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022140301

(22)【出願日】2022-09-02

(71)【出願人】

【識別番号】591029699

【氏名又は名称】日本アイ・ティ・エフ株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】504147243

【氏名又は名称】国立大学法人 岡山大学

(74)【代理人】

【識別番号】110000338

【氏名又は名称】弁理士法人 ＨＡＲＡＫＥＮＺＯ ＷＯＲＬＤ ＰＡＴＥＮＴ ＆ ＴＲＡＤＥＭＡＲＫ

(72)【発明者】

【氏名】大城 竹彦

(72)【発明者】

【氏名】田中 祥和

(72)【発明者】

【氏名】藤井 慎也

(72)【発明者】

【氏名】藤井 正浩

(72)【発明者】

【氏名】伊賀 隆成

【テーマコード（参考）】

3J030

4K044

【Ｆターム（参考）】

3J030AC10

3J030BC02

3J030BC03

4K044AA02

4K044AB10

4K044BA02

4K044BA18

4K044BB01

4K044BB03

4K044BB04

4K044BC05

4K044BC06

4K044CA13

4K044CA14

(57)【要約】

【課題】第１硬質炭素膜の剥離が生じにくいギアを実現する。
【解決手段】ギア（１０１）は、基材（１）と、基材（１）より上層に形成されており、基材（１）のヤング率より小さいヤング率を有する第１硬質炭素膜（３）とを備えている。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基材と、
前記基材より上層に形成されており、前記基材のヤング率より小さいヤング率を有する第１硬質炭素膜とを備えている、ギア。

【請求項2】

前記第１硬質炭素膜のヤング率は、２００ＧＰａ以下である、請求項１に記載のギア。

【請求項3】

前記第１硬質炭素膜のヤング率は、７０ＧＰａ以上である、請求項１に記載のギア。

【請求項4】

前記第１硬質炭素膜のヤング率は、９０ＧＰａ以上である、請求項１に記載のギア。

【請求項5】

前記第１硬質炭素膜の硬さは、８ＧＰａ以上である、請求項１に記載のギア。

【請求項6】

前記第１硬質炭素膜の硬さは、１１ＧＰａ以上である、請求項１に記載のギア。

【請求項7】

前記第１硬質炭素膜の硬さは、３５ＧＰａ以下である、請求項１に記載のギア。

【請求項8】

前記ギアは、前記基材の上に形成されている金属中間層を備えており、
前記第１硬質炭素膜は、前記金属中間層より上層に形成されている、請求項１に記載のギア。

【請求項9】

前記金属中間層は、Ｃｒ、Ｔｉ、およびＷの少なくとも１つを含んでいる、請求項８に記載のギア。

【請求項10】

前記第１硬質炭素膜の水素含有量は、５ａｔ％以上である、請求項１または８に記載のギア。

【請求項11】

前記ギアは、前記基材より上層に形成されている第２硬質炭素膜を備えており、
前記第１硬質炭素膜は、前記第２硬質炭素膜の上に形成されている、請求項１０に記載のギア。

【請求項12】

前記第２硬質炭素膜のヤング率は、７０ＧＰａ以上かつ２００ＧＰａ以下である、請求項１１に記載のギア。

【請求項13】

前記第２硬質炭素膜の水素含有量は、５ａｔ％未満である、請求項１１に記載のギア。

【請求項14】

前記第２硬質炭素膜の膜厚は、３００ｎｍ以下である、請求項１１に記載のギア。

【請求項15】

前記第２硬質炭素膜の膜厚は、２００ｎｍ以上である、請求項１１に記載のギア。

【請求項16】

前記第１硬質炭素膜の膜厚は、前記第２硬質炭素膜の膜厚の３倍以上である、請求項１１に記載のギア。

【請求項17】

前記ギアは、前記基材の上に形成されている金属中間層、および前記金属中間層の上に形成されている第２硬質炭素膜を備えており、
前記第１硬質炭素膜は、前記第２硬質炭素膜の上に形成されており、
前記金属中間層の膜厚は、２０ｎｍ以上、かつ、前記第１硬質炭素膜の膜厚と前記第２硬質炭素膜の膜厚との和の半分以下である、請求項１に記載のギア。

【請求項18】

前記第１硬質炭素膜の水素含有量は、５ａｔ％未満である、請求項１に記載のギア。

【請求項19】

前記ギアは、前記基材の上に形成されている金属中間層を備えており、
前記第１硬質炭素膜は、前記金属中間層の上に直接形成されている、請求項１８に記載のギア。

【請求項20】

前記金属中間層の膜厚は、２０ｎｍ以上、かつ、前記第１硬質炭素膜の膜厚の半分以下である、請求項１９に記載のギア。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、ギアに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１に例示するように、ギアの高強度かつ低エネルギー損失化を実現するために、基材が硬質炭素膜によって被覆されてなるギアが知られている。

【0003】

特許文献１には、硬質炭素膜を含んでいる複合被膜が開示されている。この複合被膜は、相互に直接積層された２つの硬質炭素膜を含んでいる。特許文献１においては、これら２つの硬質炭素膜それぞれについて、水素含有量および膜厚等の条件が定められている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１９－１５７１５６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に開示された複合被膜を備えたギアにおいては、基材の変形に対して、硬質炭素膜の変形が十分に追従できないため、硬質炭素膜に亀裂が生じやすく硬質炭素膜の剥離が生じやすい。

【0006】

特許文献１においては、転がり成分およびすべり成分を含む摺動に関する、硬質炭素膜の剥離の議論が十分でない。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示の一態様に係るギアは、基材と、前記基材より上層に形成されており、前記基材のヤング率より小さいヤング率を有する第１硬質炭素膜とを備えている。

【発明の効果】

【0008】

本開示の一態様によれば、第１硬質炭素膜の剥離が生じにくい。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本開示の実施形態に係るギアの概略構成を示す断面図である。

【図2】被膜の第１例～第４例を示す断面図である。

【図3】ピッチング疲労寿命と硬質炭素膜の剥離面積率との関係を示すグラフである。

【図4】実施例、比較例１、および比較例２それぞれの構成をまとめた表である。

【図5】実施例、比較例１、および比較例２それぞれを試験する、試験装置の概略構成を示す斜視図である。

【図6】実施例、比較例１、および比較例２それぞれの試験における、試験条件をまとめた表である。

【図7】実施例、比較例１、比較例２、および比較例３それぞれのピッチング疲労寿命を示すグラフである。

【図8】実施例のピッチング状況を示している。

【図9】実施例、比較例１、および比較例２それぞれにおける、第１硬質炭素膜の剥離状況を示している。

【図10】第１硬質炭素膜の硬さと、第１硬質炭素膜の剥離面積率との関係を示すグラフである。

【図11】第１硬質炭素膜のヤング率と、第１硬質炭素膜の剥離面積率との関係を示すグラフである。

【図12】実施例における第１硬質炭素膜の剥離状況と、比較例１における第１硬質炭素膜の剥離状況とを示している。

【図13】実施例および比較例１それぞれの、基材の変形に対する第１硬質炭素膜の変形の追従性の試験結果を示すグラフである。

【図14】実施例と比較例１との、圧痕周りの亀裂を対比する図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

本開示を実施するための形態について説明する。説明の便宜上、先に説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない場合がある。

【0011】

図１は、本開示の実施形態に係るギア１０１の概略構成を示す断面図である。ギア１０１は、基材１および被膜２を備えている。

【0012】

基材１の材料例として、鉄材および鋼材が挙げられる。具体的には、クロムモリブデン鋼、炭素鋼、合金鋼、焼入れ鋼、高速度工具鋼、鋳鉄、およびステンレス鋼が挙げられる。

【0013】

被膜２は、基材１より上層に形成されている。典型的には、被膜２は、基材１を被覆するものである。

【0014】

図２は、被膜２の第１例～第４例を示す断面図である。図２には、被膜２の第１例である被膜２１、被膜２の第２例である被膜２２、被膜２の第３例である被膜２３、および被膜２の第４例である被膜２４を示している。

【0015】

被膜２１は、第１硬質炭素膜３を含んでいる。被膜２２は、第１硬質炭素膜３および金属中間層４を含んでいる。被膜２３は、第１硬質炭素膜３および第２硬質炭素膜５を含んでいる。被膜２４は、第１硬質炭素膜３、金属中間層４、および第２硬質炭素膜５を含んでいる。

【0016】

第１硬質炭素膜３は、基材１より上層に形成されている。第１硬質炭素膜３は、金属中間層４より上層に形成されていてもよい。第２硬質炭素膜５は、基材１より上層に形成されていてもよい。

【0017】

被膜２１において、第１硬質炭素膜３は基材１の上に形成されている。被膜２２において、金属中間層４は基材１の上に形成されており、第１硬質炭素膜３は金属中間層４の上に形成されている。被膜２３において、第２硬質炭素膜５は基材１の上に形成されており、第１硬質炭素膜３は第２硬質炭素膜５の上に形成されている。被膜２４において、金属中間層４は基材１の上に形成されており、第２硬質炭素膜５は金属中間層４の上に形成されており、第１硬質炭素膜３は第２硬質炭素膜５の上に形成されている。

【0018】

被膜２２において、第１硬質炭素膜３は、金属中間層４の上に直接形成されている。

【0019】

金属中間層４は、Ｃｒ（クロム）、Ｔｉ（チタン）、およびＷ（タングステン）の少なくとも１つを含んでいてもよい。金属中間層４の膜厚は、２０ｎｍ以上、かつ、第１硬質炭素膜３の膜厚と第２硬質炭素膜５の膜厚との和の半分以下であってもよい。金属中間層４の膜厚は、２０ｎｍ以上、かつ、第１硬質炭素膜３の膜厚の半分以下であってもよい。

【0020】

第１硬質炭素膜３および第２硬質炭素膜５それぞれは、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）膜を含む。

【0021】

第２硬質炭素膜５のヤング率は、７０ＧＰａ以上かつ２００ＧＰａ以下であってもよい。第２硬質炭素膜５の水素含有量は、５ａｔ％未満であってもよい。第２硬質炭素膜５の膜厚は、３００ｎｍ以下であってもよい。

【0022】

第１硬質炭素膜３のヤング率は、基材１のヤング率より小さい。これにより、基材１の変形に対する第１硬質炭素膜３の追従性に優れ、第１硬質炭素膜３に亀裂が生じにくいため第１硬質炭素膜３の剥離が生じにくいギア１０１を実現することができる。

【0023】

第１硬質炭素膜３のヤング率は、７０ＧＰａ以上であってもよい。第１硬質炭素膜３のヤング率は、２００ＧＰａ以下であってもよい。第１硬質炭素膜３のヤング率は、９０ＧＰａ以上であってもよい。

【0024】

第１硬質炭素膜３の水素含有量は、５ａｔ％未満であってもよいし、５ａｔ％以上であってもよい。但し、第１硬質炭素膜３の水素含有量が５ａｔ％以上である場合、被膜２３および被膜２４それぞれのように被膜２が第２硬質炭素膜５を含む。この第２硬質炭素膜５の膜厚は、２００ｎｍ以上であることが好適である。一方、第１硬質炭素膜３の水素含有量が５ａｔ％未満である場合、被膜２１および被膜２２それぞれのように被膜２が第２硬質炭素膜５を含んでいなくてもよい。

【0025】

第１硬質炭素膜３の硬さは、８ＧＰａ以上であることが好ましく、１１ＧＰａ以上であることがより好ましい。一方で、第１硬質炭素膜３の硬さは、３５ＧＰａ以下であってもよい。

【0026】

第１硬質炭素膜３の膜厚は、第２硬質炭素膜５の膜厚の３倍以上であってもよい。

【0027】

基材１における歯面６（図１参照）の表面粗さ（Ｒａ）は、０．１８μｍ以上かつ０．５μｍ以下であってもよい。当該表面粗さが０．１６μｍ未満である場合、被膜２が歯面６から剥離した場合に、当該剥離の範囲が広くなるおそれがある。当該表面粗さが０．８μｍを超える場合、被膜２が歯面６から剥離しやすくなり得る。

【0028】

金属中間層４は、Ｃｒ、Ｔｉ、およびＷの少なくとも１つを含んでいる金属原料をアーク蒸発源とするアーク蒸着法（アークイオンプレーティング法）により形成してもよい。第１硬質炭素膜３および第２硬質炭素膜５それぞれは、グラファイトカソードをアーク蒸発源とするアーク蒸着法により形成してもよい。第１硬質炭素膜３、金属中間層４、および第２硬質炭素膜５のいずれかを形成対象物とする。当該形成対象物を形成する環境の温度、アーク蒸発源に流す電流（アーク電流）、基板に与えるバイアス電圧、および当該環境のガス圧等に応じて、当該形成対象物のヤング率、水素含有量、硬さ、および膜厚等を適宜調整することができる。

【0029】

第１硬質炭素膜３および第２硬質炭素膜５それぞれの形成方法としては、アーク蒸着法以外にも、スパッタリング法またはＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法が適用されてもよい。

【0030】

硬質炭素膜および硬質炭素膜を被膜する基材のヤング率の測定は、ＩＳＯ１４５７７に準拠したナノインデンテーション法により行うことができる。例えばエリオニクス製超微小押込み硬さ試験機ＥＮＴ－１１００ａを用いて、硬質炭素膜の表面または硬質炭素膜被覆前の基材の表面にヴァーコビッチ圧子を荷重３００ｍｇｆで押し込むことで測定できる。

【0031】

水素含有量は、ＨＦＳ（Hydrogen Forward Scattering）分析によって測定することができる。

【0032】

〔実施例〕
図３は、ピッチング疲労寿命（横軸）と硬質炭素膜の剥離面積率（縦軸）との関係を示すグラフである。ピッチング疲労寿命は、ピッチング（基材の疲労損傷）が全接触面積の１％となる、歯車を取付けた軸の回転数で定義される。ピッチング疲労寿命の単位は回（歯車を取付けた軸の回転数）である。硬質炭素膜の剥離面積率の単位は％である。図３においては、ｐ_ｍａｘ（ヘルツの最大接触圧力）＝１８００ＭＰａ、Ｎ（歯車を取付けた軸の回転数）＝７×１０^６である場合の関係を示している。

【0033】

図３によれば、ピッチング疲労寿命が大きい程、硬質炭素膜の剥離面積率が小さいという相関がある。

【0034】

図４は、実施例、比較例１、および比較例２それぞれの構成をまとめた表である。実施例、比較例１、および比較例２それぞれは、ギアである。実施例、比較例１、および比較例２それぞれは、下記の構成の基材１、および被膜２２を備えている。基材１の材質は、ＳＣＭ４２０（クロムモリブデン鋼の１種）である。基材１のヤング率は、２０６ＧＰａである。基材１のポアソン比は、０．３である。実施例は、ギア１０１に相当する。ＩＤ／ＩＧは、ラマン分光測定（励起波長５３２ｎｍ）により得られる、第１硬質炭素膜３のＤピーク（中心波数１３００～１４００ｃｍ^－１）の面積ＩＤを第１硬質炭素膜３のＧピーク（中心波数１５００～１７００ｃｍ^－１）の面積ＩＧで除した値である。

【0035】

図５は、実施例、比較例１、および比較例２それぞれを試験する、試験装置７の概略構成を示す斜視図である。図６は、実施例、比較例１、および比較例２それぞれの試験における、試験条件をまとめた表である。

【0036】

試験装置７（図５参照）は、いわゆるＩＡＥ型動力循環式歯車試験機である。試験装置７は、試験対象ギア８とかみあうギア９、２つのトーションバー１０、１対（２つ）の動力伝達ギア１１、およびモーター１２を備えている。試験対象ギア８は、実施例、比較例１、および比較例２、さらには後述する比較例３のいずれかである。試験対象ギア８の歯数は、１５である。ギア９は、基材より上層に硬質炭素膜を備えていない。ギア９の歯数は、１６である。

【0037】

試験装置７においては、２つのトーションバー１０それぞれを対応する矢印の方向に回転させることにより、試験対象ギア８、ギア９、および１対（２つ）の動力伝達ギア１１それぞれを対応する矢印の方向に回転させる。

【0038】

図７は、実施例、比較例１、比較例２、および比較例３それぞれのピッチング疲労寿命を示すグラフである。比較例３は、基材１を備えており、被膜２を備えていないギアである。図７においては、ｐ_ｍａｘ＝１８００ＭＰａの場合およびｐ_ｍａｘ＝２２００ＭＰａの場合それぞれについて、ピッチング疲労寿命を示している。

【0039】

図８には、実施例のピッチング状況を示している。図９には、実施例、比較例１、および比較例２それぞれにおける、第１硬質炭素膜３の剥離状況を示している。図８においては、ｐ_ｍａｘ＝２２００ＭＰａである場合の状況を示している。図９においては、ｐ_ｍａｘ＝１８００ＭＰａ、Ｎ＝７×１０^６である場合の状況を示している。図９において、「Ｓｉｎｇｌｅ ｔｏｏｔｈ ｃｏｎｔａｃｔ ａｒｅａ」の定義は、一対かみあい域である。図９において、「Ｄｏｕｂｌｅ ｔｏｏｔｈ ｃｏｎｔａｃｔ ａｒｅａ」の定義は、二対かみあい域である。図８および図９には、それぞれピッチング状況および第１硬質炭素膜３の剥離状況を観察する場合の、試験対象ギア８の大まかな観察方向を併せて示している。

【0040】

図７によれば、以下のことが分かる。比較例１のピッチング疲労寿命は、比較例３のピッチング疲労寿命より大きい。比較例２のピッチング疲労寿命は、比較例３のピッチング疲労寿命より大きい。実施例のピッチング疲労寿命は、比較例１のピッチング疲労寿命より大きく、かつ、比較例２のピッチング疲労寿命より大きい。

【0041】

図１０は、第１硬質炭素膜３の硬さ（横軸、単位：ＧＰａ）と、第１硬質炭素膜３の剥離面積率（縦軸、単位：％）との関係を示すグラフである。図１１は、第１硬質炭素膜３のヤング率（横軸、単位：ＧＰａ）と、第１硬質炭素膜３の剥離面積率（縦軸、単位：％）との関係を示すグラフである。図１０および図１１それぞれにおいては、ｐ_ｍａｘ＝１８００ＭＰａ、Ｎ＝７×１０^６である場合の関係を示している。

【0042】

図１０によれば、第１硬質炭素膜３の剥離面積率は、実施例（第１硬質炭素膜３の硬さは１６ＧＰａ）が最も低く、次いで比較例１（第１硬質炭素膜３の硬さは２８ＧＰａ）が低く、比較例２（第１硬質炭素膜３の硬さは６１ＧＰａ）が最も高い。

【0043】

図１１によれば、第１硬質炭素膜３の剥離面積率は、実施例（第１硬質炭素膜３のヤング率は１４９ＧＰａ）が最も低く、次いで比較例１（第１硬質炭素膜３のヤング率は３１７ＧＰａ）が低く、比較例２（第１硬質炭素膜３のヤング率は５５５ＧＰａ）が最も高い。

【0044】

図１０によれば、第１硬質炭素膜３の硬さと、第１硬質炭素膜３の剥離面積率との間に相関があることが分かる。図１１によれば、第１硬質炭素膜３のヤング率と、第１硬質炭素膜３の剥離面積率との間に相関があることが分かる。

【0045】

図１２には、実施例における第１硬質炭素膜３の剥離状況と、比較例１における第１硬質炭素膜３の剥離状況とを示している。

【0046】

図１２によれば、実施例においては、第１硬質炭素膜３が歯筋方向へ層状に摩耗しているため、基材１の変形に対する第１硬質炭素膜３の変形の追従性に優れていると推測することができる。図１２によれば、比較例１においては、第１硬質炭素膜３の剥離部分と非剥離部分との境界に生じた亀裂を起点として、すべり成分に基づく第１硬質炭素膜３の剥離が生じている。このため、比較例１においては、実施例と比べて、基材１の変形に対する第１硬質炭素膜３の変形の追従性に乏しいと推測することができる。

【0047】

図１３は、実施例および比較例１それぞれの、基材１の変形に対する第１硬質炭素膜３の変形の追従性の試験結果を示すグラフである。

【0048】

図１３には、第１硬質炭素膜３の上から圧子１３によって第１硬質炭素膜３に対して加圧したときの、圧子１３の先端の変位量（横軸、単位：μｍ）に対する圧痕周りの亀裂の長さ（縦軸、単位：μｍ）の関係を示している。

【0049】

図１３においては、（１）および（２）という２種類の態様で、圧子１３による加圧を行っている。（１）は三角錐形状の圧子の稜（辺）のひとつを研削痕に一致させるように加圧を行う態様であり、（２）は三角錐形状の圧子の稜（辺）のひとつを研削痕と直交させるように加圧を行う態様である。図１３には、加圧の態様を説明する概略図を併せて示している。図示の便宜上、当該概略図においては、第１硬質炭素膜３の替わりに被膜２２を示している。

【0050】

図１４は、実施例と比較例１との、圧痕周りの亀裂を対比する図である。図１４において、加圧の態様は（１）であり、圧子１３の押込み荷重は７５０ｍＮである。図１４によれば、実施例および比較例１それぞれにおいて、圧痕に沿う向きの亀裂と研削痕の向きの亀裂とが生じることが分かる。実施例における圧痕に沿う向きの亀裂１４の長さ（３３．０５μｍ）は、比較例１における圧痕に沿う向きの亀裂１５の長さ（４８．７８μｍ）より短い。

【0051】

図１４によれば、実施例は、比較例１と比べて、亀裂が生じにくいことが分かる。従って、実施例は、比較例１と比べて、基材１の変形に対する第１硬質炭素膜３の変形の追従性に優れていると言える。

【0052】

以上のことから、第１硬質炭素膜３のヤング率が基材１のヤング率より小さければ、第１硬質炭素膜３の亀裂が生じにくく、第１硬質炭素膜３の剥離が生じにくいことが分かる。以上のことから、第１硬質炭素膜３の硬さが小さければ、第１硬質炭素膜３の剥離が生じにくいことが分かる。以上のことから、第１硬質炭素膜３のヤング率が基材１のヤング率より小さければ、ピッチング疲労寿命が大きくなることが分かる。

【0053】

〔まとめ〕
本開示の態様１に係るギアは、基材と、前記基材より上層に形成されており、前記基材のヤング率より小さいヤング率を有する第１硬質炭素膜とを備えている。

【0054】

本開示の態様２に係るギアは、前記態様１において、前記第１硬質炭素膜のヤング率は、２００ＧＰａ以下である。

【0055】

本開示の態様３に係るギアは、前記態様１または２において、前記第１硬質炭素膜のヤング率は、７０ＧＰａ以上である。

【0056】

本開示の態様４に係るギアは、前記態様１または２において、前記第１硬質炭素膜のヤング率は、９０ＧＰａ以上である。

【0057】

本開示の態様５に係るギアは、前記態様１から４のいずれかにおいて、前記第１硬質炭素膜の硬さは、８ＧＰａ以上である。

【0058】

本開示の態様６に係るギアは、前記態様１から４のいずれかにおいて、前記第１硬質炭素膜の硬さは、１１ＧＰａ以上である。

【0059】

本開示の態様７に係るギアは、前記態様１から６のいずれかにおいて、前記第１硬質炭素膜の硬さは、３５ＧＰａ以下である。

【0060】

本開示の態様８に係るギアは、前記態様１から７のいずれかにおいて、前記ギアは、前記基材の上に形成されている金属中間層を備えており、前記第１硬質炭素膜は、前記金属中間層より上層に形成されている。

【0061】

本開示の態様９に係るギアは、前記態様８において、前記金属中間層は、Ｃｒ、Ｔｉ、およびＷの少なくとも１つを含んでいる。

【0062】

本開示の態様１０に係るギアは、前記態様１から９のいずれかにおいて、前記第１硬質炭素膜の水素含有量は、５ａｔ％以上である。

【0063】

本開示の態様１１に係るギアは、前記態様１０において、前記ギアは、前記基材より上層に形成されている第２硬質炭素膜を備えており、前記第１硬質炭素膜は、前記第２硬質炭素膜の上に形成されている。

【0064】

本開示の態様１２に係るギアは、前記態様１１において、前記第２硬質炭素膜のヤング率は、７０ＧＰａ以上かつ２００ＧＰａ以下である。

【0065】

本開示の態様１３に係るギアは、前記態様１１または１２において、前記第２硬質炭素膜の水素含有量は、５ａｔ％未満である。

【0066】

本開示の態様１４に係るギアは、前記態様１１から１３のいずれかにおいて、前記第２硬質炭素膜の膜厚は、３００ｎｍ以下である。

【0067】

本開示の態様１５に係るギアは、前記態様１１から１４のいずれかにおいて、前記第２硬質炭素膜の膜厚は、２００ｎｍ以上である。

【0068】

本開示の態様１６に係るギアは、前記態様１１から１５のいずれかにおいて、前記第１硬質炭素膜の膜厚は、前記第２硬質炭素膜の膜厚の３倍以上である。

【0069】

本開示の態様１７に係るギアは、前記態様１から７のいずれかにおいて、前記ギアは、前記基材の上に形成されている金属中間層、および前記金属中間層の上に形成されている第２硬質炭素膜を備えており、前記第１硬質炭素膜は、前記第２硬質炭素膜の上に形成されており、前記金属中間層の膜厚は、２０ｎｍ以上、かつ、前記第１硬質炭素膜の膜厚と前記第２硬質炭素膜の膜厚との和の半分以下である。

【0070】

本開示の態様１８に係るギアは、前記態様１から７のいずれかにおいて、前記第１硬質炭素膜の水素含有量は、５ａｔ％未満である。

【0071】

本開示の態様１９に係るギアは、前記態様１８において、前記ギアは、前記基材の上に形成されている金属中間層を備えており、前記第１硬質炭素膜は、前記金属中間層の上に直接形成されている。

【0072】

本開示の態様２０に係るギアは、前記態様１９において、前記金属中間層の膜厚は、２０ｎｍ以上、かつ、前記第１硬質炭素膜の膜厚の半分以下である。

【0073】

本開示は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本開示の技術的範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0074】

１ 基材
２、２１～２４ 被膜
３ 第１硬質炭素膜
４ 金属中間層
５ 第２硬質炭素膜
６ 歯面
７ 試験装置
８ 試験対象ギア
９ ギア
１０ トーションバー
１１ 動力伝達ギア
１２ モーター
１３ 圧子
１４、１５ 亀裂
１０１ ギア

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】