WO2018062407A1 - 転がり軸受用保持器および転がり軸受 - Google Patents

転がり軸受用保持器および転がり軸受 Download PDF

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WO2018062407A1
WO2018062407A1 PCT/JP2017/035281 JP2017035281W WO2018062407A1 WO 2018062407 A1 WO2018062407 A1 WO 2018062407A1 JP 2017035281 W JP2017035281 W JP 2017035281W WO 2018062407 A1 WO2018062407 A1 WO 2018062407A1
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WO
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cage
rolling bearing
fluororesin
layer
sliding
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PCT/JP2017/035281
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English (en)
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晶美 多田
佐藤　洋司
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Ntn株式会社
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    • F16C19/16—Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing balls essentially of the same size in one or more circular rows for both radial and axial load with a single row of balls
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    • F16C9/00—Bearings for crankshafts or connecting-rods; Attachment of connecting-rods
    • F16C9/04—Connecting-rod bearings; Attachments thereof

Definitions

  • the present invention relates to a cage for a rolling bearing and a rolling bearing, and more particularly to a rolling bearing cage that has excellent wear resistance on the surface of the cage and can maintain the excellent wear resistance for a long period of time, and a rolling bearing using the cage. .
  • ⁇ Sliding surfaces such as rolling bearings and cages are supplied with lubricating oil or lubricating grease to reduce rolling friction or sliding friction. Further, a surface treatment for improving the slidability is applied to the sliding surface.
  • One of the surface treatments is a method of forming a fluorine resin film. For example, a method of improving wear resistance and adhesion to a substrate by irradiating a polytetrafluoroethylene (hereinafter referred to as PTFE) coating formed on a sliding portion of a sliding member with a dose of 50 to 250 kGy. Is known (Patent Document 1).
  • a fluororesin film is formed on the surface of a base material excellent in heat resistance selected from metal materials such as polyimide resin, copper, aluminum and alloys thereof, ceramics, and glass, and at a temperature equal to or higher than the melting point of the fluororesin.
  • a base material excellent in heat resistance selected from metal materials such as polyimide resin, copper, aluminum and alloys thereof, ceramics, and glass, and at a temperature equal to or higher than the melting point of the fluororesin.
  • fluororesin As a sliding member made of fluororesin used for non-lubricated bearings, dynamic seals, etc., fluororesin is known in which fluororesin is heated above its crystalline melting point and irradiated with ionizing radiation in the absence of oxygen. (Patent Document 3).
  • Patent Document 1 is a method for improving adhesion to a substrate because it is used under non-lubricated conditions under low surface pressure, and is required for the sliding surface of a rolling bearing cage. It is difficult to apply in the case of high lubricating speed, high sliding speed and high surface pressure.
  • the fluororesin coating described in Patent Document 2 is intended to simultaneously cause a cross-linking reaction of a fluororesin and a chemical reaction between the fluororesin and a substrate surface, thereby achieving strong adhesion between the two.
  • an iron substrate such as a cage or a cage, it is difficult to generate a chemical reaction with the surface of the substrate, and there is a problem that strong adhesion cannot be achieved.
  • the sliding member described in Patent Document 3 is used for a non-lubricated bearing, a dynamic seal, and the like, and relates to a sliding member made of a fluororesin rather than a film shape. Therefore, the characteristics as a coating material are unclear, and it is difficult to apply to rolling bearing cages that require high slip speed and high surface pressure in lubricating oil.
  • a cage with less change with time in the wear amount of the sliding surface is required, and a sliding material in place of silver plating is required.
  • silver plating has a problem that it is sulfided by a sulfur component contained in engine oil. When the silver plating applied to the surface of the cage is sulfided, peeling or dropping occurs from the cage, and the base material of the cage is exposed.
  • the present invention has been made to cope with such a problem, and is a rolling bearing holding having a sliding surface excellent in slidability even under conditions of high sliding speed and high surface pressure in lubricating oil. It is an object of the present invention to provide a rolling bearing using the cage and the cage.
  • the rolling bearing retainer of the present invention comprises a cylindrical body having an outer diameter surface and an end surface adjacent to the outer diameter surface in order to hold the rolling element of the rolling bearing used in an oil lubricated environment.
  • the cylindrical body includes a base material and a sliding layer formed on the surface of the base material.
  • the sliding layer is a fluororesin film having at least a surface crosslinked, and the melting point of the sliding layer on the outer diameter surface of the cylindrical body is lower than the melting point of the sliding layer on the end surface of the cylindrical body.
  • the melting point of the fluororesin film having at least the surface of the sliding surface of the outer diameter surface is 227 to 312 ° C.
  • the melting point of the fluororesin film having the at least the surface of the sliding layer of the end surface is 259 to 315 ° C. It is characterized by being.
  • the sliding layer includes a base layer containing a heat-resistant resin and a first fluororesin formed on the surface of the base material, and a second layer formed on the surface of the base layer. It consists of a fluororesin layer, and at least the surface of the second fluororesin layer is crosslinked.
  • the layer thickness of the said sliding layer in the cage for rolling bearings of this invention is 10 micrometers or more and less than 40 micrometers, It is characterized by the above-mentioned.
  • the base material is an iron-based metal material.
  • the rolling bearing of the present invention is a rolling bearing attached to an end of a connecting rod that supports a crankshaft that outputs rotational motion and converts linear reciprocating motion into rotational motion, or attached to the crankshaft.
  • the cage that holds the rolling elements of the rolling bearing is the cage of the present invention.
  • the rolling bearing cage of the present invention Since the melting point of the sliding layer on the outer diameter surface of the cylindrical body is lower than the melting point of the sliding layer on the end surface of the cylindrical body, the rolling bearing cage of the present invention has a high sliding speed and high surface pressure. Under these conditions, wear can be suppressed and the life of the bearing can be maintained over a long period of time.
  • the ferrous metal material cage having the sliding layer exhibits a sliding property equal to or higher than that of the cage having the silver plating layer. Moreover, the rolling bearing using this cage is excellent in slidability in lubricating oil as a connecting rod rolling bearing used in lubricating oil.
  • FIG. 1 is a perspective view of a needle bearing retainer.
  • the needle bearing retainer 1 includes a plurality of pocket portions 2 that hold rolling elements, a column portion 3 that is positioned between the pocket portions 2 and that extends along the axial direction, and a column portion 3. And a cylindrical portion 4 fixed on both sides in the axial direction.
  • the column portion 3 and the cylindrical portion 4 have an outer diameter surface 5 and an inner diameter surface 6, and the cylindrical portion 4 has an end surface 7 composed of two end surfaces 7 a and 7 b adjacent to the outer diameter surface 5 and the inner diameter surface 6, respectively.
  • the rolling bearing cage of the present invention is not limited to a needle bearing cage, but also includes a ball bearing cage having a circular pocket portion.
  • an iron-based metal material is preferable.
  • the iron-based metal material include bearing steel used for rolling bearings, carburized steel, carbon steel for machine structure, cold rolled steel, hot rolled steel, and the like.
  • the iron-based metal material is adjusted to a predetermined surface hardness by quenching and tempering after processing into the shape of the sliding member.
  • a ferrous metal material cage using chromium molybdenum steel (SCM415) it is preferable to use an ferrous metal material whose Hv value is adjusted to 484 to 595.
  • a cage 1 having a plurality of pocket portions 2 for holding rolling elements is a method in which a cylinder is cut out from a shaped material, and the pocket portions 2 are formed by stamping by pressing. After pressing a flat plate, an appropriate length is obtained. It can manufacture by the method etc. which are cut
  • the cage 1 has a sliding layer formed on the surface thereof.
  • This sliding layer is a fluororesin film having at least a surface crosslinked.
  • the melting point of the sliding layer on the outer diameter surface of the cylindrical body is lower than the melting point of the end surface.
  • the melting point can be measured using a differential scanning calorimeter (manufactured by SII Nano Technology, product name “DSC6220”). More specifically, the melting point of the fluororesin film in which at least the surface of the sliding layer on the outer diameter surface of the cylindrical body is crosslinked is 227 to 312 ° C. while satisfying the relationship of the melting point, and the sliding of the end face of the cylindrical body is performed.
  • the melting point of the fluororesin film having at least the surface of the layer crosslinked is preferably 259 to 315 ° C.
  • the indentation hardness of the sliding layer at the outer diameter surface 5 is Ho
  • the indentation hardness of the sliding layer at the end surface 7a is He
  • the indentation hardness of the sliding layer at the end surface 7b is measured by the ISO14577 method.
  • the indentation hardness of the sliding layer on the outer diameter surface of the cylindrical body is 58 to 140 MPa while the indentation hardness relationship is satisfied, and the indentation hardness of the sliding layer on the end surface of the cylindrical body is 55. It is preferable that the pressure is ⁇ 109 MPa.
  • the melting point of the sliding layer on the outer diameter surface of the cylindrical body is lower than the melting point of the end surface, and the indentation hardness of the sliding layer is such that Ho> He and Ho> He ′. Yes, He and He ′ may be substantially the same.
  • the fluororesin film having at least a surface crosslinked is preferably composed of an underlayer formed on the surface of the iron-based metal material and a crosslinked fluororesin layer formed on the surface of the underlayer.
  • the underlayer is a mixture layer containing a heat-resistant resin and a fluororesin that can be mixed with the heat-resistant resin (hereinafter referred to as a first fluororesin), and a cross-linked fluororesin layer on the surface of the iron-based metal material and the sliding layer. Improves adhesion.
  • the heat resistant resin is a resin that is not thermally decomposed in the firing step when forming the base layer and the upper layer film.
  • “not thermally decomposed” means a resin that does not start thermal decomposition within the temperature and time for firing the underlayer and the upper layer film.
  • the heat-resistant resin is preferably a resin having a functional group excellent in adhesion to the iron-based metal material and a functional group that reacts with the first fluororesin in the molecular main chain or at the molecular end.
  • the heat resistant resin include epoxy resin, polyester resin, polyamideimide resin, polyimide resin, polyetherimide resin, polyimidazole resin, polyethersulfone resin, polysulfone resin, polyetheretherketone resin, and silicone resin.
  • the urethane resin and acrylic resin which prevent the shrinkage
  • the first fluororesin can be used as long as it is a resin that can be dispersed in the form of particles in the aqueous coating liquid that forms the base layer.
  • PTFE particles tetrafluoroethylene-perfluoro (alkyl vinyl ether) copolymer (hereinafter referred to as PFA) particles, tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (hereinafter referred to as FEP) particles, Or these 2 or more types can be used preferably.
  • the aqueous coating solution for forming the underlayer includes a nonionic surfactant such as polyoxyethylene alkyl ether, an inorganic pigment such as carbon black, N-methyl-2-pyrrolidone
  • a nonionic surfactant such as polyoxyethylene alkyl ether
  • an inorganic pigment such as carbon black
  • An aprotic polar solvent that is arbitrarily mixed with water, such as water, and water as a main solvent are blended.
  • an antifoamer, a desiccant, a thickener, a leveling agent, a repellency inhibitor, etc. can be mix
  • examples of the aqueous coating solution for forming the undercoat layer include primer paints EK series and ED series manufactured by Daikin Industries, Ltd.
  • the surface fluororesin (hereinafter referred to as second fluororesin) layer forming the sliding layer is a fluororesin layer that is formed on the surface of the underlayer and can be cross-linked by radiation.
  • the first fluororesin and the second fluororesin may be the same or different, but it is preferable to use the same fluororesin.
  • the second fluororesin include PTFE, PFA, FEP, ethylene / tetrafluoroethylene copolymer (ETFE), and the like. These resins can be used alone or as a mixture.
  • PTFE is preferable because it undergoes a crosslinking reaction by irradiating with an electron beam near the melting point, and is excellent in heat resistance and slidability.
  • the second fluororesin layer can be obtained by applying and drying an aqueous dispersion in which PTFE resin particles are dispersed.
  • a method for forming the sliding layer on the surface of the iron-based metal material will be described below.
  • the roughness (Ra) of the metal material surface is adjusted in advance to 1.0 to 2.0 ⁇ m using shot blasting before forming the sliding layer. Thereafter, it is preferably immersed in an organic solvent such as air blow or petroleum benzine and subjected to ultrasonic cleaning for about 5 minutes to 1 hour.
  • an organic solvent such as air blow or petroleum benzine
  • ultrasonic cleaning for about 5 minutes to 1 hour.
  • Application of aqueous coating solution for forming the underlayer Before applying the aqueous coating solution for forming the underlayer, in order to improve the dispersibility of the aqueous dispersion, use a ball mill, for example, to rotate at 40 rpm for 1 hour. Redistribute.
  • This re-dispersed aqueous coating solution is filtered using a 100 mesh wire netting and applied using a spray method.
  • drying conditions for example, drying in a thermostat at 90 ° C. for about 30 minutes is preferable.
  • the layer thickness of the underlying layer after drying is 5 ⁇ m or more and less than 20 ⁇ m, preferably in the range of 10 to 15 ⁇ m. If the thickness is less than 5 ⁇ m, the metal substrate may be exposed due to peeling due to poor adhesion of the coating or wear due to initial wear.
  • the thickness is 20 ⁇ m or more, cracks during film formation or peeling during operation may deteriorate the lubrication state.
  • the layer thickness in the range of 5 ⁇ m or more and less than 20 ⁇ m, it is possible to prevent the metal substrate from being exposed due to initial wear, and to prevent peeling during operation over a long period of time.
  • aqueous coating liquid for forming the second fluororesin layer Before the aqueous coating liquid for forming the second fluororesin layer, in order to improve the dispersibility of the aqueous dispersion, using a ball mill, for example, Rotate at 40 rpm for 1 hour to redisperse. The re-dispersed aqueous coating solution is filtered using a 100 mesh wire net and painted using a spray method. (5) Drying of the aqueous coating solution for forming the second fluororesin layer The aqueous coating solution is applied and then dried. As drying conditions, for example, drying in a thermostat at 90 ° C. for about 30 minutes is preferable.
  • the thickness of the second fluororesin layer after drying is 5 ⁇ m or more and less than 20 ⁇ m, preferably 10 to 15 ⁇ m. If the thickness is less than 5 ⁇ m, the metal substrate may be exposed due to peeling due to poor adhesion of the coating or wear due to initial wear. If the thickness is 20 ⁇ m or more, cracks during film formation or peeling during operation may deteriorate the lubrication state. By setting the layer thickness in the range of 5 ⁇ m or more and less than 20 ⁇ m, it is possible to prevent the metal substrate from being exposed due to initial wear, and to prevent peeling during operation over a long period of time.
  • a coating method of a base layer and a 2nd fluororesin layer what can form a film, such as a dipping method and a brush coating method other than a spray method, can be used.
  • the spray method is preferable in view of making the surface roughness and coating shape of the coating as small as possible and considering the uniformity of the layer thickness.
  • a temperature equal to or higher than the melting point of the second fluororesin preferably (melting point (Tm) + 30 ° C.) to (melting point (Tm) + 100 ° C. ) Baking within a range of 5 to 40 minutes.
  • the first and second fluororesins are PTFE, they are preferably fired in a heating furnace at 380 ° C. for 30 minutes.
  • the second fluororesin surface is irradiated with radiation to lower the melting point. Radiation irradiation crosslinks the fluororesin and lowers the melting point of the surface layer. This is considered to be because the amorphous state of the fluororesin is advanced by crosslinking. Examples of radiation include ⁇ rays (particle beams of helium-4 nuclei emitted from radionuclides that undergo ⁇ decay), ⁇ rays (negative electrons and positrons emitted from nuclei), and electron beams (almost constant kinetic energy).
  • ⁇ rays particle beams of helium-4 nuclei emitted from radionuclides that undergo ⁇ decay
  • ⁇ rays negative electrons and positrons emitted from nuclei
  • electron beams almost constant kinetic energy
  • Particle beam such as electron beam, generally generated by accelerating thermionic electrons in vacuum; gamma ray (emitted and absorbed by transitions between energy levels of nuclei and elementary particles, pair annihilation of elementary particles, pair production, etc.) Ionizing radiation such as an electromagnetic wave having a short wavelength).
  • gamma ray emitted and absorbed by transitions between energy levels of nuclei and elementary particles, pair annihilation of elementary particles, pair production, etc.
  • Ionizing radiation such as an electromagnetic wave having a short wavelength.
  • electron beams and ⁇ rays are preferable, and electron beams are more preferable.
  • an electron beam has advantages such as easy availability of an electron beam irradiation apparatus, simple irradiation operation, and the ability to employ a continuous irradiation process. Similar effects can be obtained by plasma irradiation or addition of a radical generator in addition to radiation irradiation.
  • the lowering of the melting point of the fluororesin layer does not sufficiently proceed except in the temperature range where the irradiation temperature is from 30 ° C. lower than the melting point of the second fluororesin layer to 20 ° C. higher than the melting point.
  • the oxygen concentration in the irradiation region by injecting an inert gas.
  • the range of oxygen concentration is preferably 0 to 300 ppm. In order to maintain the oxygen concentration in the above concentration range, an inert atmosphere by nitrogen gas injection is preferable from the viewpoint of operability and cost.
  • the hardness of the second fluororesin layer can be increased.
  • the irradiation temperature of the fired coating is 30 ° C. lower than the melting point of the second fluororesin layer to 20 ° C. higher than the melting point
  • the indentation hardness Ho of the coating on the outer surface of the cage, and Irradiation is performed so that the indentation hardness He and He ′ of the coating on both ends of the cage are greater than the indentation hardness of the unirradiated fluororesin (however, Ho> He and Ho> He ′).
  • Radiation irradiation crosslinks the fluororesin and increases the surface hardness. Note that the hardness of the fluororesin layer does not sufficiently increase except in the temperature range where the irradiation temperature is 30 ° C. lower than the melting point of the second fluororesin layer to 20 ° C. higher than the melting point.
  • FIG. 2 is a diagram showing an electron beam irradiation apparatus
  • FIG. 2 (a) is a schematic front view
  • FIG. 2 (b) is a diagram showing a cross section in the diameter direction of a cage fixing jig
  • FIG.2 (c) is a figure which shows the place which affixes a film dosimeter.
  • a plurality of cages 1 are coaxially arranged on the outer periphery of the cage fixing jig 9 in the electron beam irradiation chamber 8, and the electron beam is radiated from the electron beam irradiation window 8 a while rotating around the cylindrical axis of the cage 1.
  • the cage 1 is rotated by rotational power obtained from a motor 11 connected to a rotation shaft 10 of a cylindrical cage fixing jig 9 that is fitted to the inner diameter surface of the cage 1.
  • the cage fixing jig 9 is fitted to the inner diameter portion of the cage 1 to such an extent that the cage does not idle, and the rotating shaft 10 of the cage fixing jig 9 is arranged in a direction perpendicular to the electron beam irradiation direction.
  • Reference numeral 10a denotes a connecting portion of the rotating shaft.
  • a heating source 12 such as a cartridge heater and a control device 13 such as a heater control thermocouple are provided inside the cage fixing jig 9.
  • the heating source 12 and the control device 13 are connected to an external power source and a temperature control device via a rotary connector 14.
  • the linear expansion coefficient of the cage fixing jig 9 is preferably larger than the linear expansion coefficient of the material of the cage 1.
  • the material of the cage fixing jig 9 varies depending on the material, size, shape, etc. of the cage 1, but when the material of the cage 1 is steel, it does not change due to linear expansion coefficient, thermal conductivity, or electron beam irradiation. From the viewpoint of substances, aluminum is preferable, and from the viewpoint of economy, 1000 series aluminum which is pure aluminum having a purity of 99.00% or more is more preferable.
  • the inside 8b of the electron beam irradiation chamber 8 is filled with nitrogen.
  • the electron beam is also irradiated in the direction of the two end surfaces 7 a and 7 b of the cage 1 along with the outer diameter surface 5 of the cage 1.
  • a preferable nitrogen atmosphere includes convection with nitrogen so that the oxygen concentration is 300 ppm or less in the chamber.
  • a preferable rotational speed of the rotating shaft is 60 to 70 rpm.
  • the irradiation dose to the outer diameter surface of the cage is preferably 230 to 2400 kGy.
  • the melting point and surface hardness of the sliding layer surface can be adjusted within the range of the irradiation dose.
  • the acceleration voltage for electron beam irradiation is preferably 10 to 300 kV, more preferably 10 to 100 kV.
  • the present invention can irradiate the two end faces 7a and 7b together with the outer diameter surface 5 of the cage 1 even when the acceleration voltage is low energy electron beam irradiation of several tens of kV.
  • the electron beam irradiation is direct irradiation in which the electron beam vertically enters the outer diameter surface 5, and the end surfaces 7a and 7b are irradiated by scattering of the electron beam.
  • the electron beam irradiation is outside the both end surfaces 7a and 7b of the cage.
  • the radial surface 5 has a higher irradiation dose.
  • the energy application rate of the electron beam is higher with respect to the outer diameter surface resin layer that requires the most sliding characteristics among the rolling bearing cages, which is a suitable irradiation method for the rolling bearing cage. .
  • the wear amount of the outer diameter surface 5 can be reduced, the exposure of the metal base material can be prevented, and the coating on the end surface and the balance weight or Even when sliding with the side washer, the coating does not disappear due to wear.
  • the second fluororesin layer on the surface of the rolling bearing cage of the present invention has a crosslinked structure.
  • a fluorine-based resin particularly a PTFE resin
  • a PTFE resin is chemically very stable and extremely stable against an organic solvent, so that it is difficult to identify the molecular structure or molecular weight.
  • the cage surface of the present invention forms a three-dimensional structure by cross-linking, it becomes more difficult to dissolve in a solvent, and structural analysis becomes more difficult.
  • measurement and analysis by 19 F Magical Angle Spinning (MAS) Nuclear Magnetic Resonance (NMR) Method (High Speed Magical Nuclear Magnetic Resonance) makes it possible to identify the three-dimensional structure of the cage surface of the present invention. .
  • the measurement is performed using an NMR apparatus JNM-ECX400 manufactured by JEOL Ltd., and a suitable measurement nuclide ( 19 F), resonance frequency (376.2 MHz), MAS (Magic Angle Spinning) rotation speed (15 and 12 kHz), sample amount (About 70 ⁇ L in a 4 mm solid state NMR tube), a cycle time (10 seconds) and a measurement temperature (about 24 ° C.).
  • a suitable measurement nuclide 19 F
  • resonance frequency 376.2 MHz
  • MAS Magnetic Angle Spinning
  • sample amount About 70 ⁇ L in a 4 mm solid state NMR tube
  • a cycle time 10 seconds
  • FIG. 5 shows an enlarged view of an NMR chart when PTFE resin is irradiated with 1000 kGy.
  • FIG. 6 is a graph obtained by normalizing the signal intensity at ⁇ 82 ppm, the intensity of which increases with crosslinking, with the signal intensity at ⁇ 122 ppm as the main signal.
  • the upper part represents the measured value
  • the lower part represents the graph. It is considered that the higher the signal intensity ratio is, the more the degree of crosslinking proceeds.
  • ⁇ 122 ppm is the signal of the F atom in the —CF 2 —CF 2 — bond
  • ⁇ 82 ppm is the signal of the F atom of —CF 3 in the —CF 2 —CF 3 bond. Therefore, the signals of ⁇ 82 ppm and ⁇ 162 ppm at a MAS rotational speed of 15 kHz, and ⁇ 58 ppm, ⁇ 90 ppm, ⁇ 154 ppm and ⁇ 186 ppm at a MAS rotational speed of 12 kHz are spinning side bands (SSB). A broad signal is observed in the range of ⁇ 122 ppm to ⁇ 130 ppm hidden by the ⁇ 122 ppm signal.
  • SSB spinning side bands
  • This signal is the signal of the F atom of —CF 2 — in the —CF 2 —CF 3 bond that should be observed at ⁇ 126 ppm. Therefore, the uncrosslinked PTFE resin layer not irradiated with radiation is an NMR chart having signals of ⁇ 122 ppm attributed to —CF 2 —CF 2 — bonds, ⁇ 82 ppm and ⁇ 126 ppm attributed to —CF 2 —CF 3. expressed.
  • the normalized signal intensity ratio increases as the irradiation dose increases.
  • the irradiation dose was 500 kGy, a clearly crosslinked structure appeared, and when the irradiation dose was doubled to 1000 kGy, the normalized signal intensity ratio was about three times, indicating that the crosslinking was more advanced.
  • the layer thickness of the sliding layer obtained by the method described above is 10 ⁇ m or more and less than 40 ⁇ m, preferably 15 ⁇ m or more and less than 30 ⁇ m. If the layer thickness is less than 10 ⁇ m, the metal substrate may be exposed due to peeling due to poor adhesion of the coating or wear due to initial wear. If it is 40 ⁇ m or more, cracks during film formation or peeling during operation may deteriorate the lubrication state. By setting the layer thickness to a range of 10 ⁇ m or more and less than 40 ⁇ m, it is possible to prevent the metal substrate from being exposed due to initial wear and to prevent peeling during operation over a long period of time.
  • the rolling bearing cage of the present invention has a sliding layer with excellent adhesion to an iron-based metal material and a sliding surface with excellent wear resistance even in oil.
  • Suitable for bearings It is particularly suitable for a connecting rod large end bearing, a connecting rod small end bearing, or a crankshaft support shaft, which is a rolling bearing that uses needle rollers as rolling elements and is used in oil.
  • FIG. 7 is a perspective view showing a needle roller bearing which is an embodiment of a rolling bearing.
  • the needle roller bearing 15 includes a plurality of needle rollers 16 and a cage 1 that holds the needle rollers 16 at regular intervals or unequal intervals.
  • a shaft such as a crankshaft or a piston pin is directly inserted into the inner diameter side of the cage 1, and the outer diameter side of the cage 1 is a housing. It is used by being fitted into the engagement hole of a certain connecting rod. Since the needle roller 16 having no inner and outer rings and having a smaller diameter than the length is used as a rolling element, the needle roller bearing 15 is more compact than a general rolling bearing having inner and outer rings. Become.
  • FIG. 8 shows a longitudinal sectional view of a four-cycle engine using the needle roller bearing.
  • FIG. 8 is a longitudinal sectional view of a four-cycle engine using a needle roller bearing as an example of the rolling bearing of the present invention.
  • the intake valve 17a is opened, the exhaust valve 18a is closed, and an air-fuel mixture obtained by mixing gasoline and air is sucked into the combustion chamber 19 through the intake pipe 17, and the intake valve 17a is closed and the piston 20 is closed.
  • a compression stroke in which the air-fuel mixture is compressed an explosion stroke in which the compressed air-fuel mixture is exploded, and an exhaust stroke in which the exploded combustion gas is exhausted through the exhaust pipe 18 by opening the exhaust valve 18a.
  • the piston 20 that performs linear reciprocating motion by combustion in these strokes, the crankshaft 21 that outputs rotational motion, the connecting rod 22 that connects the piston 20 and the crankshaft 21 and converts linear reciprocating motion into rotational motion,
  • the crankshaft 21 rotates about a rotation center shaft 23 and balances rotation by a balance weight 24.
  • the connecting rod 22 is formed by providing a large end 25 below the linear rod and a small end 26 above.
  • the crankshaft 21 is rotatably supported via a needle roller bearing 15 a attached to the engagement hole of the large end portion 25 of the connecting rod 22.
  • a steel or copper alloy side washer is disposed between the balance weight, the connecting rod large end side surface, and the bearing end surface.
  • the piston pin 27 that connects the piston 20 and the connecting rod 22 is rotatably supported via a needle roller bearing 15b attached to the engagement hole of the small end portion 26 of the connecting rod 22.
  • FIG. 7 illustrates a needle roller bearing as the bearing
  • the rolling bearing of the present invention is a cylindrical roller bearing, a tapered roller bearing, a self-aligning roller bearing, a needle roller bearing, a thrust cylindrical roller bearing, or a thrust cone other than those described above. It can also be used as a roller bearing, a thrust needle roller bearing, a thrust self-aligning roller bearing or the like. In particular, it can be suitably used for a rolling bearing that is used in an oil-lubricated environment and uses a ferrous metal material cage.
  • Example a1 to Example a5 A needle bearing cage (base surface hardness Hv: 484 to 595) made of chromium molybdenum steel (SCM415) ⁇ 44 mm ⁇ width 22 mm subjected to carburizing, quenching and tempering treatment was prepared. Each surface is roughened by blasting to a surface roughness Ra of about 1 ⁇ m, washed, and then the primer layer is Daikin primer (model number: EK-1909S21R), and the second fluororesin layer is Daikin top paint ( Each sliding layer was formed to a thickness of about 10 ⁇ m using a model number: EK-3700C21R).
  • base surface hardness Hv: 484 to 595 made of chromium molybdenum steel (SCM415) ⁇ 44 mm ⁇ width 22 mm subjected to carburizing, quenching and tempering treatment was prepared. Each surface is roughened by blasting to a surface roughness Ra of about 1 ⁇ m, washed, and then
  • the drying time was 30 minutes in a constant temperature bath at 90 ° C., followed by baking in a heating furnace at 380 ° C. for 30 minutes. Then, the electron beam was irradiated by the method shown in FIG. 2 so that the melting points of the outer diameter surface and both end surfaces of the sliding layer were the melting points shown in Table 2.
  • the cage 1 having the non-irradiated sliding layer on the surface is inserted into the aluminum cage fixing jig 9 in which the cartridge heater 12 is inserted, and the temperature of the cage is changed from 30 ° C. lower than the melting point of the coating to 20 ° C. below the melting point. Adjust to a higher temperature range.
  • the cage fixing jig 9 was connected to a motor 11 and irradiated an electron beam to the entire coating by passing through an electron beam generating source while rotating at a rotational speed of 60 to 70 times / minute during electron beam irradiation. That is, in FIG. 2, the electron beam was irradiated from the upper part of the drawing, and the cage fixing jig 9 was slid in the vertical direction of the drawing.
  • the temperature of the cage was set in advance by a heater 12 in a range from a temperature 30 ° C. lower than the melting point of the coating to a temperature 20 ° C. higher than the melting point.
  • the irradiation dose to the outer diameter surface of the cage was 236 kGy for Example a1, 944 kGy for Example a2, 1652 kGy for Example a3, and 2360 kGy for Example a4 and Example a5.
  • the inside of the chamber 8 was filled with nitrogen so that the oxygen concentration in the irradiation region became 300 ppm or less by injecting inert gas. .
  • Example a5 three 3 mm ⁇ 3 mm ⁇ 20 mm square bars made of SCM415 (total surface area of 774 mm 2 ) were prepared, and a surface fluororesin film was formed under the same conditions as in Examples a1 to a5. An electron beam was irradiated under the same conditions as in Example a5 to obtain a lubricating oil immersion test piece.
  • the obtained needle bearing cage and lubricating oil immersion test piece were evaluated by the following methods.
  • Melting point The cross-linked state was investigated by measuring the melting point of the outer diameter face film and the end face film after electron beam irradiation. Melting
  • DSC6220 the product name "DSC6220” by the SII nanotechnology company make.
  • fusing point measurement was performed using the differential scanning calorimeter (the product name "DSC6220" by the SII nanotechnology company make).
  • DSC6220 the product name "DSC6220" by the SII nanotechnology company make.
  • a fluororesin coating was sealed in a sealed aluminum sample container (hereinafter referred to as an aluminum pan) manufactured by the same company, and the same amount of aluminum oxide (Al 2 as the fluororesin coating was used as a reference). O 3 ) sealed in an aluminum pan was used.
  • the temperature was raised from 30 ° C. to 370 ° C. at a rate of temperature rise of 2 ° C./min, held at that temperature for 20 minutes, and then 2 ° C./min. It is a numerical value measured by lowering the temperature from 370 ° C. to 40 ° C. at the temperature lowering rate.
  • the peak top of the endothermic peak at the time of temperature rise was defined as the melting peak temperature, which was defined as the melting point.
  • the outer diameter surface coating and the end surface coating were measured separately. The results are shown in Table 2.
  • FIG. Rotating with SUJ2 made by quenching and tempering treatment HRC62 and concave mating material 28 with concave surface roughness of 0.1-0.2 ⁇ mRa pressed against the cage 1 attached to the rotating shaft from the vertical direction with a predetermined load 29
  • the friction characteristics of the coating applied to the surface of the cage 1 were evaluated by rotating the cage 1 together with the shaft, and the amount of wear was measured.
  • the measurement conditions are load: 440 N, lubricating oil: mineral oil (10W-30), sliding speed: 930.6 m / min, measurement time: 100 hours.
  • the adhesiveness of the PTFE coating was also evaluated by visually observing the amount of peeling at that time.
  • the amount of peeling is heavy when the metal substrate is exposed, and the light amount is when the metal substrate is not exposed.
  • the radius of the concave R portion was set to a size 20 to 55 ⁇ m larger than the cage radius. Lubricating oil was used in an amount soaking up to half the height of the cage. The results are shown in Table 2.
  • Example a1 Except not irradiating an electron beam, the same evaluation as Example a1 was performed using the same sample as Example a1. The results are shown in Table 2.
  • Comparative examples a2 to a3 The same evaluation as in Example a1 was performed using the same sample as in Example a1 except that the irradiation dose of the electron beam was less than that in Example a1 and the melting point was higher than that in Example a1. The results are shown in Table 2.
  • Comparative examples a4 to a5 The same evaluation as in Example a1 was performed using the same sample as in Example a1, except that the irradiation dose of the electron beam was higher than that in Example a4 and the melting point was lower than that in Example a4. The results are shown in Table 2.
  • Comparative Example a6 Except that the thickness of the sliding layer was 40 ⁇ m, the sliding layer was formed using the same sample as in Example a1, but since cracks occurred at the firing stage of the sliding coating, the subsequent electron beam irradiation and evaluation tests were Canceled.
  • Example a7 Using the same metal substrate as in Example a1, the second fluororesin layer was directly formed with the same coating solution and conditions as in each Example without forming the underlayer, and the same melting point as in Example a2. Electron beam irradiation was performed so that The results of the same evaluation as in Example a1 are shown in Table 2.
  • Comparative Example a8 The same non-irradiated sliding film as Example a1 was formed, and the electron beam was irradiated using the irradiation apparatus shown in FIG.
  • the cage 1 is placed on the installation table 30 so that the one end face 7b ′ of the cage 1 becomes the installation surface, and the cage inner diameter portion is filled with an aluminum cage fixing jig 9 ′ so that the cage does not idle.
  • the card ridge heater 12 and the sheath thermocouple 13 are inserted into the cage fixing jig to adjust the temperature from 30 ° C. lower than the melting point of the fluororesin coating to 20 ° C. higher than the melting point, and the electron beam is irradiated from the electron beam irradiation window 8a. Irradiated.
  • Example a1 The irradiation atmosphere at this time was the same as that in Example a1 in order to efficiently lower the melting point of the coating applied to the outer diameter surface 5 and the end surface 7a ′.
  • Table 2 The results of the same evaluation as in Example a1 are shown in Table 2.
  • Example a1 In order to grasp the irradiation dose of the electron beam to the cage in advance, there are three places on the outside diameter surface of the cage near the irradiation window 5 ′, the middle part 5 ′′, and the side near the installation base 5 ′ ′′.
  • the same film dosimeter as in Example a1 was affixed to a total of five locations, one at each end face 7a ′ and 7b ′. Each film dosimeter on the outer diameter surface of the cage was affixed for half a circle. When a film dosimeter is attached, the cage is not heated. Using the film dosimeter after electron beam irradiation, the irradiation dose was measured in the same manner as in Example a1 using a dosimeter (FWT-92D type radiochromic film reader). The results are shown in Table 3.
  • Comparative Example a9 It is an example which has a silver plating layer on the surface of a needle bearing retainer made of chromium molybdenum steel (SCM415) ⁇ 44 mm ⁇ width 22 mm which has been carburized, quenched and tempered. The results of the same evaluation as in Example a1 are shown in Table 2.
  • the melting point decreases corresponding to the irradiation dose applied to the coating.
  • the fluororesin becomes difficult to align molecules in the resin due to the cross-linking reaction, and as a result, the crystallinity is lowered.
  • the melting point decreases, it can be said that the cross-linked state of the film can be judged by measuring physical properties.
  • Comparative Example a8 the melting point was different between the outer diameter side near the irradiation window and the far side, and the melting point was different between the end face near the irradiation window and the installation base installation side. Furthermore, the melting point of the end surface on the installation base side was the same as when the electron beam was not irradiated, and the melting point did not decrease.
  • Comparative Example a8 in which the cross-linked state of the outer diameter surface is not uniform, film damage is increased on the outer diameter surface on the installation base side where the irradiation dose and the penetration depth of the electron beam are small, and the rolling bearing cage However, the performance was insufficient at the outer diameter portion where the sliding characteristics were most required.
  • the unirradiated PTFE coating of Comparative Example a1 has a large amount of wear, and the silver plating of Comparative Example a9 had silver elution into the lubricating oil and the coating deteriorated.
  • Example b1 to Example b5 A needle bearing cage (base surface hardness Hv: 484 to 595) made of chromium molybdenum steel (SCM415) subjected to carburizing, quenching and tempering and having an outer diameter of ⁇ 44 mm, an inner diameter of ⁇ 37 mm, and a width of 22 mm was prepared. After the surface is roughened to a surface roughness Ra of about 1 ⁇ m by blasting and washed, the primer layer is Daikin Co., Ltd. (model number: EK-1909S21R), and the second fluororesin layer is Daikin Top Coat ( The sliding layer was formed using a model number: EK-3700C21R).
  • the drying time was 30 minutes in a constant temperature bath at 90 ° C., followed by baking in a heating furnace at 380 ° C. for 30 minutes. Then, the electron beam was irradiated by the method shown in FIG. 2 so that the indentation hardness of the surface of a sliding layer might become predetermined
  • the cage 1 having the non-irradiated sliding layer on the surface is inserted into the aluminum cage fixing jig 9 into which the cartridge heater as the heating source 12 is inserted.
  • the cage fixing jig 9 was connected to a motor 11 and irradiated an electron beam to the entire coating by passing through an electron beam generating source while rotating at a rotational speed of 60 to 70 times / minute during electron beam irradiation. That is, in FIG. 2, the electron beam was irradiated from the upper part of the drawing, and the cage fixing jig 9 was slid toward the front of the drawing. Further, the temperature of the cage was preset in the range from a temperature 30 ° C. lower than the melting point of the coating to 20 ° C.
  • the irradiation dose to the outer diameter surface of the cage was 236 kGy in Example b1, 944 kGy in Example b2, 1652 kGy in Example b3, and 2360 kGy in Examples b4 and b5.
  • the irradiation atmosphere was filled with nitrogen so that the oxygen concentration in the irradiation region was 300 ppm or less by injecting inert gas. .
  • the hardness of the coating was measured by replacing it with a flat test piece because the measurement using a cage such as fixing of the sample becomes complicated. At that time, in order to grasp the dose of the electron beam to the cage, 7 locations of 5a to 5g (Fig. 2 (c)) on the outer diameter surface and 2 locations of 7a and 7b (Fig. 2 (a)) on both end surfaces. ), Electron beams were applied to a cage in which film dosimeters (FWT Radiochromic Film “FWT-60-810”) were attached to a total of nine locations. When a film dosimeter is attached, the cage is not heated. Irradiation dose was measured with a dosimeter (FWT-92D type radiochromic film reader) using a film dosimeter after electron beam irradiation. The results are shown in Table 4.
  • a surface fluororesin film was formed on a flat plate of 30 mm ⁇ 30 mm ⁇ thickness 2 mm made of SPCC under the same conditions as in Examples b1 to b5, and the same conditions as in Examples b1 to b5 and An electron beam having a dose of 65.9% was irradiated to form a flat plate test piece (corresponding to an outer diameter surface and an end surface).
  • three 3 mm ⁇ 3 mm ⁇ 20 mm square bars made of SCM415 total surface area of 774 mm 2 ) were prepared, and a film was formed and irradiated with an electron beam in the same manner as in Example b1 to Example b5. It was.
  • the obtained flat plate test piece, needle bearing cage and lubricating oil immersion test piece were evaluated by the following methods.
  • the measurement conditions are such that the indenter shape is a Barkovic type, the indentation depth is a depth at which the load is 5 mN, the load load speed is 10 mN / min, and the measurement temperature is 25 ° C.
  • the indentation hardness was calculated from the indentation load and displacement (area). The results are shown in Table 6.
  • the indentation hardness shown in Table 6 is obtained by using the sample in which the main plane of the flat plate test piece is arranged in the direction perpendicular to the irradiation direction of the electron beam, and the indentation hardness of the outer diameter surface equivalent test piece The indentation hardness and the indentation hardness of the end surface equivalent test piece were measured as end surface indentation hardness, respectively.
  • Example b1 Except not irradiating an electron beam, the same evaluation as Example b1 was performed using the same sample as Example b1. The results are shown in Table 6.
  • Comparative examples b2 to b3 The same evaluation as in Example b1 was performed using the same sample as in Example b1, except that the electron beam irradiation dose was made lower than in Example b1 and the indentation hardness was made lower than in Example b1. The results are shown in Table 6.
  • Comparative examples b4 to b5 The same evaluation as in Example b1 was performed using the same sample as in Example b1 except that the electron beam irradiation dose was higher than in Example b4 and the indentation hardness was made higher than in Example b4. The results are shown in Table 6.
  • Comparative Example b6 Except that the thickness of the sliding layer was 40 ⁇ m, the sliding layer was formed using the same sample as in Example b1, but since cracks occurred in the firing stage of the sliding coating, the subsequent electron beam irradiation and evaluation tests were Canceled.
  • Example b7 Using the same metal substrate as in Example b1, the second fluororesin layer was directly formed with the same coating liquid and conditions as in each Example without forming the underlayer, and the same indentation as in Example b2 It was irradiated with an electron beam so as to be hard. Table 6 shows the results of the same evaluation as in Example b1.
  • FIG. 11 is a view showing an electron beam irradiation apparatus in Comparative Example b8,
  • FIG. 11 (a) is a schematic front view
  • FIG. 11 (b) is a view showing a film dosimeter pasting position.
  • the cage 1 ' is placed on the installation table 30 so that the one end face 7b' of the cage 1 'becomes the installation surface, the inner diameter portion of the cage is filled with an aluminum cage fixing jig, and a card is placed on the cage fixing jig.
  • a ridge heater and a sheath thermocouple were inserted to adjust the temperature from 30 ° C. lower than the melting point of the fluororesin coating to 20 ° C. higher than the melting point, and the electron beam was irradiated from the electron beam irradiation window 8a ′.
  • the irradiation atmosphere at this time is filled with nitrogen so that the inside 8b ′ of the chamber 8 ′ has an oxygen concentration of 300 ppm or less.
  • An electron beam was irradiated from the electron beam irradiation window 8a ′.
  • Example b1 since the hardness measurement of the cage film is complicated, the measurement was performed by replacing it with a flat test piece. At that time, in order to grasp the irradiation dose of the electron beam to the cage, 3 of the side 5 ′ near the irradiation window of the outer diameter surface of the cage, the middle portion 5 ′′, and the side 5 ′ ′′ near the installation base in advance.
  • the same film dosimeter as Example b1 was affixed at a total of five locations, one on each of the two end faces 7a ′ and 7b ′. Each film dosimeter on the outer diameter surface of the cage was affixed for half a circle. When a film dosimeter is attached, the cage is not heated.
  • the irradiation dose was measured in the same manner as in Example b1 using a dosimeter (FWT-92D type radiochromic film reader).
  • the results are shown in Table 5.
  • it was found that 40.0% of the electron beam irradiated on the outer diameter surface (5 ') on the irradiation window side was irradiated on the outer diameter surface on the side close to the installation base (5' ''). Therefore, when the outer diameter surface on the irradiation window side is irradiated with 2360 kGy, the outer diameter surface closer to the installation base is irradiated with about 944 kGy.
  • a surface fluororesin film is formed on a flat plate of 30 mm ⁇ 30 mm ⁇ thickness 2 mm made of SPCC under the same conditions as in Example b1, and the same conditions as in Example b1 and the dose is about 40%. Electron beams were irradiated to obtain flat plate test pieces (corresponding to the outer diameter surface and the end surface).
  • Comparative Example b9 It is an example which has a silver plating layer on the surface of a needle bearing retainer made of chromium molybdenum steel (SCM415) ⁇ 44 mm ⁇ width 22 mm which has been carburized, quenched and tempered. Table 6 shows the results of the same evaluation as in Example b1.
  • the rolling bearing retainer of the present invention and the rolling bearing having the retainer can suppress wear even under conditions of lubricating oil, high slip speed, and high surface pressure. Can be used in the field of bearings.

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Abstract

潤滑油中、高滑り速度、高面圧の条件下においても、摺動性に優れた摺動面を有する転がり軸受用保持器およびこの保持器を用いた転がり軸受を提供する。油潤滑環境下で使用される転がり軸受の転動体を保持する複数のポケット部２を円筒体の外径面５に備えた保持器１であり、この円筒体は、基材と、この基材表面に形成された摺動層とから構成され、この摺動層は少なくとも表面が架橋されたフッ素樹脂被膜であり、円筒体の外径面における摺動層の融点が円筒体の端面における摺動層の融点よりも低い。

Description

転がり軸受用保持器および転がり軸受
　本発明は転がり軸受用保持器および転がり軸受に関し、特に保持器表面の耐摩耗性に優れ、その優れた耐摩耗性を長期間維持できる転がり軸受用保持器、この保持器を用いた転がり軸受に関する。
　転がり軸受や保持器などの摺動面は、潤滑油や潤滑グリースなどが供給されて転がり摩擦またはすべり摩擦を低減している。また、更に摺動性を向上させるための表面処理が摺動面になされている。表面処理の１つにフッ素系樹脂被膜を形成する方法がある。例えば、摺動部材の摺動部に形成したポリテトラフルオロエチレン（以下、ＰＴＦＥという）被膜に５０～２５０ｋＧｙの線量の放射線を照射することにより、耐摩耗性および基材との密着性を高める方法が知られている（特許文献１）。
　ポリイミド樹脂、銅、アルミニウムおよびそれらの合金等の金属材料、セラミックス、およびガラスから選択された、耐熱性に優れた基材の表面にフッ素樹脂の被膜を形成し、フッ素樹脂の融点以上の温度で電離性放射線を照射する改質フッ素樹脂被覆材の製造方法が知られている（特許文献２）。
　無潤滑軸受やダイナミックシール等に使用されるフッ素樹脂からなる摺動部材として、フッ素樹脂をその結晶融点以上に加熱し、酸素不在のもとで電離性放射線を照射したフッ素樹脂が知られている（特許文献３）。
　一方、自動車、バイク等のエンジンに用いられる転がり軸受、特に保持器付き針状ころ軸受があり、この保持器表面の焼付きを防止するために保持器表面に銀めっきがなされている。この保持器付き針状ころ軸受は、針状ころを等間隔に保持するプレス製金属保持器から構成され、この保持器の表面全体に銀めっきが施されている（特許文献４）。
特開２０１０－１５５４４３号公報 特開２００２－２２５２０４号公報 特開平９－２７８９０７号公報 特許第５１８９４２７号公報
　しかしながら、特許文献１に示す製造方法は、無潤滑下、低面圧の条件下で使用するため、基材との密着性を高める方法であり、転がり軸受用保持器の摺動面に要求される潤滑油中、高滑り速度、高面圧の条件の場合は適用が困難である。
　特許文献２に記載のフッ素樹脂被膜は、フッ素樹脂の架橋反応およびフッ素樹脂と基材表面との化学反応を同時に生じさせ、それによって両者の強固な接着を達成することを目的としており、転がり軸受や保持器などの鉄基材の場合、基材表面との化学反応を生成することが困難であり、強固な接着は達成できないという問題がある。
　特許文献３に記載の摺動部材は、無潤滑軸受やダイナミックシール等に使用され、被膜の形状ではなくフッ素樹脂からなる摺動部材に関する。そのため、被覆材としての特性は不明であり、更に潤滑油中、高滑り速度、高面圧を要求される転がり軸受用保持器に適用が困難である。
　特許文献４に記載の銀めっきが施されている保持器においては、摺動面の摩耗量の経時変化がより少ない保持器が求められており、銀めっきに代わる摺動材が要求されている。また、銀めっきは、エンジンオイル中に含まれる硫黄成分によって硫化するという問題を有している。保持器表面に施された銀めっきが硫化すると、保持器から剥離や脱落が発生し、保持器の素地が露出する。
　本発明はこのような問題に対処するためになされたものであり、潤滑油中、高滑り速度、高面圧の条件下においても、摺動性に優れた摺動面を有する転がり軸受用保持器およびこの保持器を用いた転がり軸受の提供を目的とする。
　本発明の転がり軸受用保持器は、油潤滑環境下で使用される転がり軸受の転動体を保持するために、外径面とこの外径面に隣接する端面とを有する円筒体からなる。この円筒体は、基材と、この基材表面に形成された摺動層とから構成される。この摺動層は少なくとも表面が架橋されたフッ素樹脂被膜であり、上記円筒体の外径面における摺動層の融点が上記円筒体の端面における摺動層の融点よりも低いことを特徴とする。
　上記外径面の摺動層の少なくとも表面が架橋されたフッ素樹脂被膜の融点が２２７～３１２℃、上記端面の摺動層の少なくとも表面が架橋されたフッ素樹脂被膜の融点が２５９～３１５℃であることを特徴とする。
　本発明の転がり軸受用保持器における上記摺動層は、上記基材の表面に形成される耐熱性樹脂および第一のフッ素樹脂を含む下地層と、この下地層表面に形成される第二のフッ素樹脂層とからなり、この第二のフッ素樹脂層の少なくとも表面が架橋されていることを特徴とする。
　また、本発明の転がり軸受用保持器における上記摺動層の層厚さが１０μｍ以上４０μｍ未満であることを特徴とする。また、上記基材が鉄系金属材であることを特徴とする。
　本発明の転がり軸受は、回転運動を出力するクランク軸を支持し、直線往復運動を回転運動に変換するコンロッドの端部に設けられる係合穴、または上記クランク軸に取り付けられる転がり軸受であり、この転がり軸受の転動体を保持する保持器が上記本発明の保持器であることを特徴とする。
　本発明の転がり軸受用保持器は、上記円筒体の外径面における摺動層の融点が円筒体の端面における摺動層の融点よりも低いので、潤滑油中、高滑り速度、高面圧の条件下においても摩耗を抑制でき軸受の寿命を長期間にわたり維持できる。
　この摺動層を有する鉄系金属材製保持器は、銀めっき層を有する保持器に比較して、同等以上の摺動性を示す。また、この保持器を用いた転がり軸受は、潤滑油中で使用されるコンロッド用転がり軸受として、潤滑油中での摺動性に優れる。
ニードル軸受用保持器の斜視図である。 電子線照射装置の断面を示す図である。 ＰＴＦＥ樹脂未照射時のＮＭＲチャートの拡大図である。 ５００ｋＧｙ照射時のＮＭＲチャートの拡大図である。 １０００ｋＧｙ照射時のＮＭＲチャートの拡大図である。 架橋に伴い強度が増加するシグナル強度のグラフである。 針状ころ軸受を示す斜視図である。 ４サイクルエンジンの縦断面図である。 摩耗量試験装置の概要を示す図である。 比較例ａ８の電子線照射に用いた装置を示す図である。 比較例ｂ８の電子線照射に用いた装置を示す図である。
　転がり軸受用保持器の一例を図１に示す。図１はニードル軸受用保持器の斜視図である。図１に示すように、ニードル軸受用保持器１は、転動体を保持する複数のポケット部２と、各ポケット部２の間に位置する軸方向に沿った柱部３と、柱部３を軸方向両側で固定する円筒部４とを備えている。柱部３および円筒部４には外径面５および内径面６を有し、円筒部４は外径面５および内径面６にそれぞれ隣接する２つの端面７ａおよび７ｂからなる端面７を有している。
　本発明の転がり軸受用保持器は、ニードル軸受用保持器に限らず、ポケット部が円形の玉軸受用保持器をも含む。
　転がり軸受用保持器の材質としては、鉄系金属材が好ましい。
　鉄系金属材は、転がり軸受などに使用される軸受鋼、浸炭鋼、機械構造用炭素鋼、冷間圧延鋼、または熱間圧延鋼等が挙げられる。鉄系金属材は摺動部材の形状に加工後、焼入焼戻し処理することで所定の表面硬度に調整する。例えばクロムモリブデン鋼（ＳＣＭ４１５）を用いた鉄系金属材製保持器の場合、Ｈｖ値を４８４～５９５に調整した鉄系金属材を使用することが好ましい。
　転動体を保持する複数のポケット部２を有する保持器１は、素形材より円筒を削り出し、ポケット部２をプレス加工により打抜きで形成する方法、平板をプレス加工した後、適当な長さに切断し、円筒状に丸めて溶接により接合する方法などにより製造できる。
　保持器１は、その表面に形成された摺動層を有している。この摺動層は少なくとも表面が架橋されたフッ素樹脂被膜である。ここで、本発明の保持器の一形態では、円筒体の外径面における摺動層の融点が端面における融点よりも低い。融点は、示差走査熱量分析計（エスアイアイ・ナノテクノロジー社製、製品名「ＤＳＣ６２２０」）を用いて測定できる。より詳細には、上記融点の関係を満たしつつ、円筒体の外径面における摺動層の少なくとも表面が架橋されたフッ素樹脂被膜の融点が２２７～３１２℃であり、円筒体の端面の摺動層の少なくとも表面が架橋されたフッ素樹脂被膜の融点が２５９～３１５℃であることが好ましい。
　また、本発明の保持器の他の形態では、外径面５における摺動層の押し込み硬さをＨｏ、端面７ａにおける摺動層の押し込み硬さをＨｅ、端面７ｂにおける摺動層の押し込み硬さをＨｅ’とするとき、Ｈｏ＞ＨｅおよびＨｏ＞Ｈｅ’の関係にあり、ＨｅおよびＨｅ’は略同一である。押し込み硬さはＩＳＯ１４５７７法により測定される。より詳細には、上記押し込み硬さの関係を満たしつつ、円筒体の外径面における摺動層の押し込み硬さが５８～１４０ＭＰａであり、円筒体の端面における摺動層の押し込み硬さが５５～１０９ＭＰａであることが好ましい。
　また、本発明の保持器は、円筒体の外径面における摺動層の融点が端面における融点よりも低く、かつ、摺動層の押し込み硬さがＨｏ＞ＨｅおよびＨｏ＞Ｈｅ’の関係にあり、ＨｅおよびＨｅ’が略同一である形態であってもよい。
　少なくとも表面が架橋されたフッ素樹脂被膜は、好ましくは上記鉄系金属材の表面に形成された下地層とこの下地層表面に形成された架橋フッ素樹脂層からなる。また、下地層は、耐熱性樹脂およびこの耐熱性樹脂と混合できるフッ素樹脂（以下、第一のフッ素樹脂という）を含む混合物層であり、鉄系金属材と摺動層表面の架橋フッ素樹脂層との密着性を向上させる。
　耐熱性樹脂は、下地層および上層膜を形成する時の焼成工程において熱分解しない樹脂である。ここで熱分解しないとは、下地層および上層膜を焼成する温度および時間内において、熱分解を開始しない樹脂である。また耐熱性樹脂は、鉄系金属材との密着性に優れた官能基および第一のフッ素樹脂とも反応する官能基を分子主鎖内または分子端部に有する樹脂であることが好ましい。
　耐熱性樹脂としては、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリイミダゾール樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、シリコーン樹脂等が挙げられる。また、フッ素樹脂が塗膜形成時の収縮を防ぐウレタン樹脂、アクリル樹脂を併用することができる。
　第一のフッ素樹脂は、下地層を形成する水系塗布液に粒子状に分散できる樹脂であれば使用できる。第一のフッ素樹脂としては、ＰＴＦＥ粒子、テトラフルオロエチレン－パーフルオロ（アルキルビニルエーテル）共重合体（以下、ＰＦＡという）粒子、テトラフルオロエチレン－ヘキサフルオロプロピレン共重合体（以下、ＦＥＰという）粒子、またはこれらの２種以上が好ましく使用できる。
　下地層を形成する水系塗布液には、耐熱性樹脂および第一のフッ素樹脂以外に、ポリオキシエチレンアルキルエーテルなどの非イオン界面活性剤、カーボンブラックなどの無機顔料、Ｎ－メチル－２－ピロリドンなどの水に任意に混合する非プロトン系極性溶剤、主溶剤としての水が配合される。また、消泡剤、乾燥剤、増粘剤、レベリング剤、ハジキ防止剤などを配合できる。下地層を形成する水系塗布液としては、例えば、ダイキン工業株式会社製プライマー塗料ＥＫシリーズ、ＥＤシリーズが挙げられる。
　摺動層を形成する表面のフッ素樹脂（以下、第二のフッ素樹脂という）層は、下地層の表面に形成され放射線により架橋できるフッ素樹脂の層である。第一のフッ素樹脂と第二のフッ素樹脂とは同一であっても異なっていてもよいが、同一のフッ素樹脂を使用することが好ましい。第二のフッ素樹脂としては、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ、エチレン・テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）等が挙げられる。これらの樹脂は単独でも混合物としても使用できる。また、これらの中で、融点付近で電子線照射を行なうことにより架橋反応が進行し、耐熱性および摺動性に優れるＰＴＦＥが好ましい。
　第二のフッ素樹脂層は、ＰＴＦＥ樹脂粒子を分散させた水分散液を塗布乾燥することにより得られる。ＰＴＦＥ樹脂粒子を分散させた水分散液としては、例えば、ダイキン工業株式会社製ポリフロン＝ＰＴＦＥエナメルが挙げられる。
　鉄系金属材表面への摺動層の形成方法について以下説明する。
（１）鉄系金属材の表面処理
　鉄系金属材は、摺動層形成前にショットブラスト等を用いて、予め金属材表面の粗さ（Ｒａ）を１．０～２．０μｍに調整し、その後、エアーブローまたは石油ベンジン等の有機溶剤内に浸漬させ、５分～１時間程度超音波洗浄を行なうことが好ましい。
（２）下地層を形成する水系塗布液の塗装
　下地層を形成する水系塗布液を塗布前に、水分散液の分散性を向上させるために、ボールミルを用いて、例えば４０ｒｐｍで１時間回転させ再分散する。この再分散した水系塗布液を１００メッシュの金網を用いて濾過し、スプレー法を用いて塗布する。
（３）下地層を形成する水系塗布液の乾燥
　水系塗布液を塗布後乾燥する。乾燥条件としては、例えば９０℃の恒温槽内で３０分程度の乾燥が好ましい。乾燥後の下地層の層厚さは５μｍ以上２０μｍ未満、好ましくは１０～１５μｍの範囲内である。５μｍ未満であると、被膜の密着不良による剥離や初期摩耗の摩耗により、金属基材が露出するおそれがある。２０μｍ以上であると、被膜形成時のクラック発生や運転中に剥離して潤滑状態が悪化するおそれがある。層厚さを５μｍ以上２０μｍ未満の範囲とすることで、初期摩耗による金属基材の露出を防止でき、運転中における剥離を長期間にわたって防止できる。
（４）第二のフッ素樹脂層を形成する水系塗布液の塗装
　第二のフッ素樹脂層を形成する水系塗布液前に、水分散液の分散性を向上させるために、ボールミルを用いて、例えば４０ｒｐｍで１時間回転させ再分散する。この再分散した水系塗布液を１００メッシュの金網を用いて濾過し、スプレー法を用いて塗装する。
（５）第二のフッ素樹脂層を形成する水系塗布液の乾燥
　水系塗布液を塗布後乾燥する。乾燥条件としては、例えば９０℃の恒温槽内で３０分程度の乾燥が好ましい。乾燥後の第二のフッ素樹脂層の層厚さは５μｍ以上２０μｍ未満、好ましくは１０～１５μｍの範囲内である。５μｍ未満であると、被膜の密着不良による剥離や初期摩耗の摩耗により、金属基材が露出するおそれがある。２０μｍ以上であると、被膜形成時のクラック発生や運転中に剥離して潤滑状態が悪化するおそれがある。層厚さを５μｍ以上２０μｍ未満の範囲とすることで、初期摩耗による金属基材の露出を防止でき、運転中における剥離を長期間にわたって防止できる。
　なお、下地層および第二のフッ素樹脂層の塗装方法としては、スプレー法以外にディッピング法、刷毛塗り法など被膜を形成できるものであれば使用できる。被膜の表面粗さ、塗布形状をできるだけ小さくし、層厚さの均一性を考慮するとスプレー法が好ましい。
（６）焼成
　第二のフッ素樹脂層の乾燥後、加熱炉内、空気中で第二のフッ素樹脂の融点以上の温度、好ましくは（融点（Ｔｍ）＋３０℃）～（融点（Ｔｍ）＋１００℃）、５～４０分の範囲内で焼成する。第一および第二のフッ素樹脂がＰＴＦＥの場合、好ましくは３８０℃の加熱炉内で３０分間焼成する。
（７）第二のフッ素樹脂表面層の低融点化
　第二のフッ素樹脂表面に放射線を照射して低融点化させる。放射線照射によりフッ素樹脂が架橋して表面層の融点が低下する。架橋することでフッ素樹脂の非晶質化が進むためと考えられる。放射線としては、α線（α崩壊を行なう放射性核種から放出されるヘリウム－４の原子核の粒子線）、β線（原子核から放出される陰電子および陽電子）、電子線（ほぼ一定の運動エネルギーを持つ電子ビーム；一般に、熱電子を真空中で加速してつくる）などの粒子線；γ線（原子核、素粒子のエネルギー準位間の遷移や素粒子の対消滅、対生成などによって放出・吸収される波長の短い電磁波）などの電離放射線を用いることができる。これらの放射線の中でも、架橋効率や操作性の観点から、電子線およびγ線が好ましく、電子線がより好ましい。特に電子線は、電子線照射装置が入手しやすいこと、照射操作が簡単であること、連続的な照射工程を採用することができることなどの利点を有している。放射線照射のほかにプラズマ照射やラジカル発生剤の添加によっても同様の効果を得ることができる。
　照射温度が第二のフッ素樹脂層の融点より３０℃低い温度から該融点の２０℃高い温度以下の温度範囲以外ではフッ素樹脂層の低融点化が十分に進まない。また、照射雰囲気は外径面と端面に塗布した被膜の低融点化を効率的に行なうため、不活性ガス注入により照射領域の酸素濃度を低くする必要がある。酸素濃度の範囲は０～３００ｐｐｍが好ましい。酸素濃度を以上のような濃度範囲に維持するには操作性やコスト面の観点から窒素ガス注入による不活性雰囲気が好ましい。
　また、上記（７）の第二のフッ素樹脂表面層の低融点化に代えて、第二のフッ素樹脂層の高硬度化を行うことができる。この場合、焼成後の被膜に、照射温度が第二のフッ素樹脂層の融点より３０℃低い温度から該融点の２０℃高い温度以下であり、保持器外径面の被膜の押し込み硬さＨｏおよび保持器両端面の被膜の押し込み硬さＨｅおよびＨｅ’が未照射フッ素樹脂の押し込み硬さよりも大きくなる（ただしＨｏ＞ＨｅおよびＨｏ＞Ｈｅ’）ように放射線を照射してフッ素樹脂層を高硬度化させる。放射線照射によりフッ素樹脂が架橋して表面硬度が高くなる。なお、照射温度が第二のフッ素樹脂層の融点より３０℃低い温度から該融点の２０℃高い温度以下の温度範囲以外ではフッ素樹脂層の高硬度化が十分に進まない。
　低融点化や高硬度化において、電子線照射するための方法について図２を参照して説明する。図２は電子線照射装置を示す図であり、図２（ａ）は正面概要図であり、図２（ｂ）は保持器固定治具の直径方向断面を示す図である。図２（ｃ）はフィルム線量計を貼付ける場所を示す図である。
　電子線照射チャンバー８内に保持器１が保持器固定治具９の外周に複数個同軸に配置され、保持器１の円筒軸を中心に回転させながら電子線照射窓８ａより電子線が外径面５に対して垂直方向に向かって照射される。保持器１は、その内径面に嵌合して配置された円柱状の保持器固定治具９の回転軸１０に接続されたモータ１１から得た回転動力により回転される。保持器固定治具９は、保持器１の内径部に対して保持器が空転しない程度に嵌合され、保持器固定治具９の回転軸１０は電子線照射方向に対して垂直方向に配置される固定具である。また、１０ａは回転軸の接続部である。
　保持器固定治具９の内部には、カートリッジヒータなどの加熱源１２およびヒータ制御用熱電対などの制御装置１３を備えている。また、加熱源１２および制御装置１３はロータリーコネクタ１４を介して外部の電源および温度制御装置に接続されている。保持器固定治具９の線膨張係数は、保持器１の材質の線膨張係数よりも大きいことが好ましい。保持器固定治具９および保持器１の線膨張係数を上記範囲とすることにより、加熱しながら電子線照射する時に保持器１を固定すると共に、効率的に加熱することができる。
　保持器固定治具９の材質は、保持器１の材質、大きさ、形状等によって変動するが、保持器１の材質が鋼の場合、線膨張係数、熱伝導度、電子線照射により変質しない物質の観点から好ましくはアルミニウム系、さらに好ましくは経済性の観点から純度９９．００％以上の純アルミニウムである１０００系のアルミニウムがよい。
　電子線照射チャンバー８の内部８ｂは窒素により満たされる。窒素雰囲気下で電子線照射することにより、保持器１の外径面５と共に、保持器１の２つの端面７ａおよび７ｂ方向にも電子線が照射される。好ましい窒素雰囲気としては、チャンバー内を酸素濃度の範囲が３００ｐｐｍ以下となるように窒素対流させることが挙げられる。また、好ましい回転軸の回転数としては６０～７０ｒｐｍが挙げられる。
　保持器外径面への照射線量は２３０～２４００ｋＧｙとすることが好ましい。この照射線量の範囲内で摺動層表面の融点や表面硬度を調整できる。
　また、電子線照射の加速電圧は、１０～３００ｋＶであることが好ましく、より好ましくは１０～１００ｋＶである。本発明は加速電圧が数１０ｋＶ程度の低エネルギー電子線照射であっても、保持器１の外径面５と共に、２つの端面７ａ、７ｂにも照射できる。電子線照射は、外径面５へは電子線が垂直に侵入する直接照射であり、端面７ａ、７ｂへは電子線の散乱による照射であるので、保持器の両端面７ａ、７ｂよりも外径面５の方が照射線量が大きくなる。その結果、転がり軸受保持器の中で最も摺動特性が要求される外径面樹脂層に対して、電子線のエネルギー付与率が高くなるので、転がり軸受用保持器にとって好適な照射方法となる。照射の結果、外径面５および端面７ａ、７ｂに照射を施すことにより、外径面５の摩耗量を小さくでき、金属基材の露出を防ぐことができるとともに、端面の被膜とバランスウェイトまたはサイドワッシャとの摺動に対しても被膜が摩耗により消失することはない。
　次に本発明の転がり軸受用保持器表面の第二のフッ素樹脂層が架橋構造を有していることについて説明する。一般に、フッ素系樹脂、特にＰＴＦＥ樹脂は化学的に非常に安定で、有機溶媒などに対しても極めて安定であるため、分子構造あるいは分子量などを同定することは困難である。さらに本発明の保持器表面は架橋による三次元構造を形成しているため、さらに溶媒に溶解し難くなり、構造分析はいっそう困難となる。しかしながら19Ｆ Ｍａｇｉｃ　ａｎｇｌｅ　Ｓｐｉｎｎｉｎｇ）（ＭＡＳ）核磁気共鳴（ＮＭＲ）法（Ｈｉｇｈ　ｓｐｅｅｄ　ｍａｇｉｃ　ａｎｇｌｅ　ｎｕｃｌｅａｒ　ｍａｇｎｅｔｉｃ　ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）による測定ならびに解析により、本発明の保持器表面の三次元構造を同定することが可能となる。
　測定は、日本電子株式会社製ＮＭＲ装置ＪＮＭ－ＥＣＸ４００を用いて、好適な測定核種（19Ｆ）、共鳴周波数（３７６．２ＭＨｚ）、ＭＡＳ（Ｍａｇｉｃ　Ａｎｇｌｅ　Ｓｐｉｎｎｉｎｇ）回転数（１５および１２ｋＨｚ）、サンプル量（４ｍｍ固体ＮＭＲ管に約７０μＬ）、待ち時間（ｒｅｃｙｃｌｅ　ｄｅｌａｙ　ｔｉｍｅ）(１０秒)ならびに測定温度（約２４℃）で行なった。結果を図３～図６に示す。図３はＰＴＦＥ樹脂未照射時のＮＭＲ、図４はＰＴＦＥ樹脂に５００ｋＧｙ照射時のＮＭＲ、図５はＰＴＦＥ樹脂に１０００ｋＧｙ照射時のＮＭＲチャートの拡大図をそれぞれ表す。図３～図５において上段はＭＡＳ回転数１５ｋＨｚ、下段はＭＡＳ回転数１２ｋＨｚをそれぞれ表す。図６は架橋に伴い強度が増加する－８２ｐｐｍでのシグナル強度を主シグナルである－１２２ｐｐｍでのシグナル強度で規格化し、グラフにしたものである。図６において上段は測定値、下段はグラフを表す。このシグナル強度比が高いほど架橋度が進行しているものと考えられる。
　放射線照射を行なっていない第二のフッ素樹脂層（０ｋＧｙ）を上記の条件で測定すると、ＭＡＳ回転数１５ｋＨｚにおいて、化学シフト値（δｐｐｍ）である、－８２ｐｐｍ、－１２２ｐｐｍ、－１６２ｐｐｍのシグナルが観測された（図３上段）。また、ＭＡＳ回転数１２ｋＨｚにおいて、同じく、－５８ｐｐｍ、－８２ｐｐｍ、－９０ｐｐｍ、－１２２ｐｐｍ、－１５４ｐｐｍ、－１８６ｐｐｍのシグナルが観測された（図３下段）。－１２２ｐｐｍは－ＣＦ2－ＣＦ2－結合におけるＦ原子のシグナルであり、－８２ｐｐｍは－ＣＦ2－ＣＦ3結合における－ＣＦ3のＦ原子のシグナルであることが知られている。このことから、ＭＡＳ回転数１５ｋＨｚにおける－８２ｐｐｍおよび－１６２ｐｐｍ、ＭＡＳ回転数１２ｋＨｚにおける－５８ｐｐｍ、－９０ｐｐｍ、－１５４ｐｐｍ、－１８６ｐｐｍのシグナルはスピニングサイドバンド（Ｓｐｉｎｎｉｎｇ　Ｓｉｄｅ　Ｂａｎｄ：ＳＳＢ）である。なお、－１２２ｐｐｍ～－１３０ｐｐｍの領域で－１２２ｐｐｍのシグナルに隠れてブロードになっているシグナルが観測されている。このシグナルは－１２６ｐｐｍに観測されるはずの－ＣＦ2－ＣＦ3結合における－ＣＦ2－のＦ原子のシグナルである。従って、放射線照射を行なっていない未架橋のＰＴＦＥ樹脂層は－ＣＦ2－ＣＦ2－結合に帰属する－１２２ｐｐｍ、－ＣＦ2－ＣＦ3に帰属する－８２ｐｐｍおよび－１２６ｐｐｍのシグナルを有するＮＭＲチャートで表される。
　５００ｋＧｙの線量の放射線を照射した第二のフッ素樹脂層（５００ｋＧｙ）の固体19Ｆ ＭＡＳ ＮＭＲを未架橋の第二のフッ素樹脂層と同じ条件で測定すると、スピニングサイドバンドを除いて、－６８ｐｐｍ、－７０ｐｐｍ、－８０ｐｐｍ、－８２ｐｐｍ、－１０９ｐｐｍ、－１１２ｐｐｍ、－１２２ｐｐｍ、－１２６ｐｐｍ、－１５２ｐｐｍ、および－１８６ｐｐｍのシグナルが観測された（図４上段）および図４下段）。－６８ｐｐｍ、－７０ｐｐｍ、－８０ｐｐｍ、－１０９ｐｐｍ、－１１２ｐｐｍ、－１５２ｐｐｍ、および－１８６ｐｐｍのシグナルが放射線照射により新たに出現し、－８２ｐｐｍのシグナルはそのシグナル強度が未照射より増加していた。
　１０００ｋＧｙの線量の放射線を照射した第二のフッ素樹脂層（１０００ｋＧｙ）の固体19Ｆ ＭＡＳ ＮＭＲを未架橋のＰＴＦＥ樹脂と同じ条件で測定すると、スピニングサイドバンドを除いて、－６８ｐｐｍ、－７０ｐｐｍ、－７７ｐｐｍ、－８０ｐｐｍ、－８２ｐｐｍ、－１０９ｐｐｍ、－１１２ｐｐｍ、－１２２ｐｐｍ、－１２６ｐｐｍ、－１５２ｐｐｍ、および－１８６ｐｐｍのシグナルが観測された（図５上段および図５下段）。－６８ｐｐｍ、－７０ｐｐｍ、－７７ｐｐｍ、－８０ｐｐｍ、－１０９ｐｐｍ、－１１２ｐｐｍ、－１５２ｐｐｍ、および－１８６ｐｐｍのシグナルが放射線照射により新たに出現し、－８２ｐｐｍのシグナルはそのシグナル強度が５００ｋＧｙ照射時より増加していた。
　上記シグナルは、帰属するＦ原子を下線で表せば、例えば－７０ｐｐｍは＝ＣＦ－ＣＦ 3、－１０９ｐｐｍは－ＣＦ 2－ＣＦ（ＣＦ3）－ＣＦ 2－、－１５２ｐｐｍは＝ＣＦ－ＣＦ＝、－１８６ｐｐｍは≡ＣＦに帰属されることが知られている（Ｂｅａｔｅ　Ｆｕｃｈｓ　ａｎｄ　Ｕｌｒｉｃｈ　Ｓｃｈｅｌｅｒ．，　Ｂｒａｎｃｈｉｎｇ　ａｎｄ　Ｃｒｏｓｓ－Ｌｉｎｋｉｎｇ　ｉｎ　Ｒａｄｉａｔｉｏｎ－Ｍｏｄｉｆｉｅｄ　Ｐｏｌｙ（ｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ）：Ａ　Ｓｏｌｉｄ－Ｓｔａｔｅ　ＮＭＲ　Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ．Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ，３３，１２０－１２４．２０００年）。
　これらのシグナルは化学的に非等価なフッ素原子の存在を示すと同時にＰＴＦＥ樹脂層が架橋による三次元構造を形成していることを示す。また、上記文献によれば、観測されるシグナルのシグナル強度は照射線量５００ｋＧｙよりも照射線量１０００ｋＧｙの方が強くなり、少なくとも照射線量３０００ｋＧｙまでは、照射線量の増加に伴ってシグナルのシグナル強度が高くなることが知られている。なお、上記文献に記載されていないシグナルについては、放射線の照射条件の違いによりフッ素樹脂層の構造が異なっていることが考えられるが、架橋構造が形成されていることは、＝ＣＦ－ＣＦ 3、－ＣＦ 2－ＣＦ（ＣＦ3）－ＣＦ 2－、＝ＣＦ－ＣＦ＝、≡ＣＦ等の構造が存在することから明白である。
　図６に示すように、規格化シグナル強度比は、照射線量が増加するに従って増加している。照射線量が５００ｋＧｙで明らかに架橋構造が出現し、照射線量が１０００ｋＧｙに２倍になると、規格化シグナル強度比は約３倍になっており、架橋がより進行していることが分かった。
　上述した方法により得られた摺動層の層厚さは、１０μｍ以上４０μｍ未満、好ましくは１５μｍ以上３０μｍ未満である。層厚さが１０μｍ未満であると、被膜の密着不良による剥離や初期摩耗の摩耗により、金属基材が露出するおそれがある。４０μｍ以上であると、被膜形成時のクラック発生や運転中に剥離して潤滑状態が悪化するおそれがある。層厚さを１０μｍ以上４０μｍ未満の範囲とすることで、初期摩耗による金属基材の露出を防止でき、運転中における剥離を長期間にわたって防止できる。
　本発明の転がり軸受け用保持器は、摺動層が鉄系金属材料との密着性に優れ、また摺動面が油中においても耐摩耗性に優れているので、この保持器を備えた転がり軸受に好適である。特に油中で使用され、針状ころを転動体とした転がり軸受であるエンジンのコンロッド大端部軸受、コンロッド小端部軸受またはクランクシャフト支持軸である場合に好適である。
　図７は転がり軸受の一実施例である針状ころ軸受を示す斜視図である。図７に示すように、針状ころ軸受１５は複数の針状ころ１６と、この針状ころ１６を一定間隔、もしくは不等間隔で保持する保持器１とで構成される。エンジンのコンロッド部用軸受の場合、軸受内輪および軸受外輪は設けられず、直接に、保持器１の内径側にクランク軸やピストンピン等の軸が挿入され、保持器１の外径側がハウジングであるコンロッドの係合穴に嵌め込まれて使用される。内外輪を有さず、長さに比べて直径が小さい針状ころ１６を転動体として用いるので、この針状ころ軸受１５は、内外輪を有する一般の転がり軸受に比べて、コンパクトなものとなる。
　上記針状ころ軸受を使用した４サイクルエンジンの縦断面図を図８に示す。
図８は本発明の転がり軸受の一例として針状ころ軸受を使用した４サイクルエンジンの縦断面図である。４サイクルエンジンは、吸気バルブ１７ａを開き、排気バルブ１８ａを閉じてガソリンと空気を混合した混合気を吸気管１７を介して燃焼室１９に吸入する吸入行程と、吸気バルブ１７ａを閉じてピストン２０を押し上げて混合気を圧縮する圧縮行程と、圧縮された混合気を爆発させる爆発行程と、爆発した燃焼ガスを排気バルブ１８ａを開き排気管１８を介して排気する排気行程とを有する。そして、これらの行程で燃焼により直線往復運動を行なうピストン２０と、回転運動を出力するクランク軸２１と、ピストン２０とクランク軸２１とを連結し、直線往復運動を回転運動に変換するコンロッド２２とを有する。クランク軸２１は、回転中心軸２３を中心に回転し、バランスウェイト２４によって回転のバランスをとっている。
　コンロッド２２は、直線状棒体の下方に大端部２５を、上方に小端部２６を設けたものからなる。クランク軸２１は、コンロッド２２の大端部２５の係合穴に取り付けられた針状ころ軸受１５ａを介して回転自在に支持されている。なお、必要に応じてバランスウェイトとコンロッド大端部側面および軸受端面との間に鋼製か銅合金製のサイドワッシャを配置する。ピストン２０とコンロッド２２を連結するピストンピン２７は、コンロッド２２の小端部２６の係合穴に取り付けられた針状ころ軸受１５ｂを介して回転自在に支持されている。
　摺動性に優れた針状ころ軸受を使用することにより、小型化あるいは高出力化された２サイクルエンジンや４サイクルエンジンであっても耐久性に優れる。
　図７では軸受として針状ころ軸受について例示したが、本発明の転がり軸受は、上記以外の円筒ころ軸受、円すいころ軸受、自動調心ころ軸受、針状ころ軸受、スラスト円筒ころ軸受、スラスト円すいころ軸受、スラスト針状ころ軸受、スラスト自動調心ころ軸受等としても使用できる。特に、油潤滑環境下で使用され、鉄系金属材料製保持器を使用する転がり軸受に好適に使用できる。
実施例ａ１～実施例ａ５
　浸炭焼入焼戻し処理したクロムモリブデン鋼（ＳＣＭ４１５）製φ４４ｍｍ×幅２２ｍｍのニードル軸受保持器（基材表面硬度 Ｈｖ：４８４～５９５）を準備した。それぞれブラスト処理により表面を表面粗さＲａ１μｍ程度に粗面化し、洗浄した後、下地層はダイキン社製プライマー塗料（型番：ＥＫ－１９０９Ｓ２１Ｒ）、第二のフッ素樹脂層にはダイキン社製トップ塗料（型番：ＥＫ－３７００Ｃ２１Ｒ）を用いて摺動層をそれぞれ約１０μｍの厚さに形成した。乾燥時間はそれぞれ９０℃の恒温槽内で３０分間乾燥し、３８０℃の加熱炉内で３０分間焼成した。その後、摺動層の外径面および両端面の融点が表２に示す融点となるように図２に示す方法で電子線を照射した。
　カートリッジヒータ１２を挿入したアルミ製の保持器固定治具９に未照射摺動層を表面に有する保持器１を挿入し、保持器の温度を被膜の融点より３０℃低い温度から融点よりも２０℃高い温度の範囲に調整する。保持器固定治具９はモータ１１に接続され、電子線照射時には６０～７０回／分の回転数で回転しながら電子線発生源を通過することにより被膜全体に電子線を照射した。すなわち、図２において、電子線はいずれも図面上方から照射し、保持器固定治具９を図面垂直方向にスライドさせた。また、ヒータ１２により保持器の温度を被膜の融点より３０℃低い温度から融点よりも２０℃度高い温度の範囲にあらかじめ設定した。保持器外径面への照射線量は、実施例ａ１が２３６ｋＧｙ、実施例ａ２が９４４ｋＧｙ、実施例ａ３が１６５２ｋＧｙ、実施例ａ４および実施例ａ５が２３６０ｋＧｙで行なった。照射雰囲気は、外径面と端面に塗布した被膜の低融点化を効率的に行なうため、不活性ガス注入により照射領域の酸素濃度が３００ｐｐｍ以下となるように、チャンバー８内を窒素で充満した。
　また、事前に電子線の保持器への照射線量を把握するため、外径面に５ａ～５ｇの７ヶ所（図２（ｃ））、両端面に７ａおよび７ｂの２ヶ所（図２（ａ））、合計９ヶ所にフィルム線量計（ＦＷＴ社製ラジオクロミックフィルム「ＦＷＴ－６０－８１０」）を貼付した保持器に電子線を照射した。なおフィルム線量計を貼付した場合は保持器を加熱していない。電子線照射後のフィルム線量計を用いて、線量測定器（ＦＷＴ－９２Ｄ型ラジオクロミックフィルムリーダー）により照射線量の測定を行なった。結果を表１に示す。
　また、ＳＣＭ４１５製３ｍｍ×３ｍｍ×２０ｍｍの角棒を３本ずつ（合計表面積７７４ｍｍ2）準備して、実施例ａ１～実施例ａ５と同様の条件で表面フッ素樹脂被膜を形成し、実施例ａ１～実施例ａ５と同様の条件で電子線を照射して、潤滑油浸漬試験片とした。
　得られたニードル軸受保持器および潤滑油浸漬試験片を以下の方法で評価した。
［融点］
　電子線照射後の外径面被膜および端面被膜の融点測定による架橋状態の調査を行なった。融点測定は、示差走査熱量分析計（エスアイアイ・ナノテクノロジー社製、製品名「ＤＳＣ６２２０」）を用いて行なった。測定試料には、フッ素樹脂被膜１０～１５ｍｇを同社製密封式アルミ製試料容器（以下、アルミパンという）に封入したものを使用し、リファレンスにはフッ素樹脂被膜と同量の酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）をアルミパンに封入したものを使用した。測定条件に関しては、窒素フロー（２００ｍＬ／分）雰囲気下で、２℃／分の昇温速度にて３０℃から３７０℃まで昇温し、その温度で２０分間保持した後、２℃／分の降温速度にて３７０℃から４０℃まで降温させたことにより測定した数値である。昇温時の吸熱ピークのピークトップを融解ピーク温度とし融点とした。なお外径面被膜、端面被膜を別々に測定した。結果を表２に示す。
［摩耗量および剥離量］
　摩耗量試験装置の概要を図９に示す。
　ＳＵＪ２製、焼入れ焼戻し処理ＨＲＣ６２、凹部表面粗さ０．１～０．２μｍＲａの凹状相手材２８を垂直方向から回転軸に取り付けた保持器１に所定の荷重２９の力で押し付けた状態で、回転軸とともに保持器１を回転させることにより保持器１表面に施した被膜の摩擦特性を評価し摩耗量を測定した。測定条件は、荷重：４４０Ｎ、潤滑油：鉱油（１０Ｗ－３０）、滑り速度：９３０．６ｍ／分、測定時間：１００時間である。また、その時の剥離量を目視で観察することでＰＴＦＥ被膜の密着性についても評価した。剥離量が重度とは金属基材が露出する場合であり、軽度とは金属基材の露出が生じない場合である。なお凹Ｒ部半径は、保持器半径よりも２０～５５μｍ大きい寸法で設定した。潤滑油は保持器の半分の高さまで浸漬する量を使用した。結果を表２に示す。
［溶出量］
　潤滑油浸漬試験片３本を１５０℃の潤滑油〔ポリ－α－オレフィン：ルーカントＨＬ－１０（三井化学社製）にＺｎＤＴＰ（ＬＵＢＲＩＺＯＬ６７７Ａ、ＬＵＢＲＩＺＯＬ社製）を１重量％添加したもの〕２．２ｇに２００時間浸漬した後、潤滑油中に溶出した被膜成分の濃度（溶出量の単位、ｐｐｍ）を測定した。濃度測定は、蛍光Ｘ線測定〔蛍光Ｘ線測定装置：Ｒｉｇａｋｕ　ＺＳＸ１００ｅ（リガク社製）〕により定量した。結果を表２に示す。
比較例ａ１
　電子線を照射しない以外は、実施例ａ１と同じ試料を用いて、実施例ａ１と同じ評価をした。結果を表２に示す。
比較例ａ２～ａ３
　電子線の照射線量を実施例ａ１よりも少なくして、融点を実施例ａ１よりも高くする以外は、実施例ａ１と同じ試料を用いて、実施例ａ１と同じ評価をした。結果を表２に示す。
比較例ａ４～ａ５
　電子線の照射線量を実施例ａ４よりも多くして、融点を実施例ａ４よりも低くする以外は、実施例ａ１と同じ試料を用いて、実施例ａ１と同じ評価をした。結果を表２に示す。
比較例ａ６
　摺動層の厚さを４０μｍとする以外は、実施例ａ１と同じ試料を用いて摺動層を形成したが、摺動被膜の焼成段階でクラックが発生したため以後の電子線照射、評価試験は中止した。
比較例ａ７
　実施例ａ１と同一の金属基材を用いて、下地層を形成することなく、直接第二のフッ素樹脂層を各実施例と同一の塗布液および条件で形成し、実施例ａ２と同一の融点となるように電子線照射した。実施例ａ１と同じ評価をした結果を表２に示す。
比較例ａ８
　実施例ａ１と同一の未照射の摺動被膜を形成し、図１０に示す照射装置を用いて電子線を照射した。保持器１の片側端面７ｂ’が設置面になるよう保持器１を設置台３０に置き、保持器内径部を保持器が空転しない程度にアルミニウム製の保持器固定治具９’で満たし、この保持器固定治具にカードリッジヒータ１２およびシース熱電対１３を差し込んでフッ素樹脂被膜の融点より３０℃低い温度から該融点の２０℃高い温度範囲に調整し、電子線照射窓８ａより電子線を照射した。このときの照射雰囲気は、外径面５と端面７ａ’に塗布した被膜の低融点化を効率的に行なうため、チャンバーの内部８ｂの雰囲気は実施例ａ１と同じくした。実施例ａ１と同じ評価をした結果を表２に示す。
　また、事前に電子線の保持器への照射線量を把握するため、保持器外径面の照射窓に近い側５’、中間部５’’、設置台に近い側５’’’の３ヶ所、両端面７ａ’および７ｂ’に１ヶ所ずつの計５ヶ所に実施例ａ１と同一のフィルム線量計を貼付した。保持器外径面のフィルム線量計はそれぞれ半周分貼付した。なおフィルム線量計を貼付した場合は保持器を加熱していない。電子線照射後のフィルム線量計を用いて、線量測定器（ＦＷＴ－９２Ｄ型ラジオクロミックフィルムリーダー）により実施例ａ１と同様に照射線量の測定を行なった。結果を表３に示す。
比較例ａ９
　浸炭焼入焼戻し処理したクロムモリブデン鋼（ＳＣＭ４１５）製φ４４ｍｍ×幅２２ｍｍのニードル軸受保持器表面に銀めっき層を有する例である。実施例ａ１と同じ評価をした結果を表２に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　表２に示すように、被膜に照射された照射線量に対応し、融点が減少していることがわかる。フッ素樹脂は架橋反応によって樹脂内で分子が配向しにくくなり、結果的に結晶化度が下がる。その結果、融点が減少するため、物性測定による被膜の架橋状態を判断できたといえる。比較例ａ８に関しては、外径面の照射窓に近い側と遠い側で融点が異なり、端面の照射窓に近い側と設置台設置側で融点が異なった。さらに設置台設置側の端面の融点は電子線未照射と時と同様で融点の減少がなかった。
　保持器回転試験の結果を見ると、外径面の照射線量２３６ｋＧｙ～２３６０ｋＧｙに対応した融点２２７℃～３１２℃の範囲内で良好な試験結果が得られた。一方、その範囲外である比較例ａ２～ａ５の架橋ＰＴＦＥ被膜は、被膜の摩耗や剥離が進み基材が露出した。
　外径面の架橋状態が均一となる各実施例に関しては、外径面の箇所によって結果に差が出ない。これに対して、外径面の架橋状態が均一にならない比較例ａ８に関しては、照射線量および電子線の侵入深さが小さい設置台側の外径面で被膜損傷が大きくなり、転がり軸受保持器で最も摺動特性が要求される外径部で性能が不十分であった。なお、比較例ａ１の未照射ＰＴＦＥ被膜は摩耗量が多く、比較例ａ９の銀めっきは潤滑油中に銀が溶出し、被膜が劣化していた。
実施例ｂ１～実施例ｂ５
　浸炭焼入焼戻し処理したクロムモリブデン鋼（ＳＣＭ４１５）製外径寸法φ４４ｍｍ×内径寸法φ３７ｍｍ×幅２２ｍｍのニードル軸受保持器（基材表面硬度 Ｈｖ：４８４～５９５）を準備した。それぞれブラスト処理により表面を表面粗さＲａ１μｍ程度に粗面化し、洗浄した後、下地層はダイキン社製プライマー塗料（型番：ＥＫ－１９０９Ｓ２１Ｒ）、第二のフッ素樹脂層にはダイキン社製トップ塗料（型番：ＥＫ－３７００Ｃ２１Ｒ）を用いて摺動層を形成した。乾燥時間はそれぞれ９０℃の恒温槽内で３０分間乾燥し、３８０℃の加熱炉内で３０分間焼成した。その後、摺動層表面の押し込み硬さが表４に示す所定の硬さとなるように図２に示す方法で電子線を照射した。
　加熱源１２であるカートリッジヒータを挿入したアルミ製の保持器固定治具９に未照射摺動層を表面に有する保持器１を挿入する。保持器固定治具９はモータ１１に接続され、電子線照射時には６０～７０回／分の回転数で回転しながら電子線発生源を通過することにより被膜全体に電子線を照射した。すなわち、図２において、電子線はいずれも図面上方から照射し、保持器固定治具９を図面手前方向にスライドさせた。また、加熱源１２であるカートリッジヒータにより保持器の温度を被膜の融点より３０℃低い温度から融点よりも２０℃度高い温度の範囲にあらかじめ設定した。保持器外径面への照射線量は、実施例ｂ１が２３６ｋＧｙ、実施例ｂ２が９４４ｋＧｙ、実施例ｂ３が１６５２ｋＧｙ、実施例ｂ４および実施例ｂ５が２３６０ｋＧｙで行なった。照射雰囲気は、外径面と端面に塗布した被膜の高硬度化を効率的に行なうため、不活性ガス注入により照射領域の酸素濃度が３００ｐｐｍ以下となるように、チャンバー８内を窒素で充満した。
　被膜の硬度測定は、試料の固定など保持器を使用しての測定が煩雑となるため、平板試験片に置き換えて測定した。その際、電子線の保持器への照射線量を把握するため、外径面に５ａ～５ｇの７ヶ所（図２（ｃ））、両端面に７ａおよび７ｂの２ヶ所（図２（ａ））、合計９ヶ所にフィルム線量計（ＦＷＴ社製ラジオクロミックフィルム「ＦＷＴ－６０－８１０」）を貼付した保持器に電子線を照射した。なおフィルム線量計を貼付した場合は保持器を加熱していない。電子線照射後のフィルム線量計を用いて、線量測定器（ＦＷＴ－９２Ｄ型ラジオクロミックフィルムリーダー）により照射線量の測定を行なった。結果を表４に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
 　表４に示すように、外径面（５ａ～５ｇ）に照射された照射線量の平均値を算出すると２８．２９ｋＧｙであり、端面（７ａおよび７ｂ）の平均値は１８．６５ｋＧｙであるので、電子線の６５．９％が端面に照射されることがわかった。したがって、外径面に２３６０ｋＧｙ照射すると端面には１５５５ｋＧｙ照射される。この結果を踏まえて、ＳＰＣＣ製３０ｍｍ×３０ｍｍ×厚さ２ｍｍの平板に実施例ｂ１～実施例ｂ５と同様の条件で表面フッ素樹脂被膜を形成し、実施例ｂ１～実施例ｂ５と同様の条件およびその６５．９％の線量となる電子線を照射して、平板試験片（外径面相当、端面相当）とした。同様にＳＣＭ４１５製３ｍｍ×３ｍｍ×２０ｍｍの角棒を３本ずつ（合計表面積７７４ｍｍ2）準備して、実施例ｂ１～実施例ｂ５と同様に被膜形成および電子線照射して、潤滑油浸漬試験片とした。
　得られた平板試験片、ニードル軸受保持器および潤滑油浸漬試験片を以下の方法で評価した。
［押し込み硬さ］
　アジレントテクノロジー社製：ナノインデンタ（Ｇ２００）を用いて、ＩＳＯ１４５７７に準拠した方法で平板試験片を用いて測定した。なお、測定値は表面粗さおよび基材（ＳＰＣＣ）の影響を受けない深さ（硬さが安定している箇所）の平均値を示しており、各試験片１０箇所ずつ測定した。測定条件は、圧子形状がバーコビッチ型であり、押し込み深さが荷重５ｍＮとなる深さであり、荷重負荷速度が１０ｍＮ／分であり、測定温度が２５℃である。押し込み硬さは、押し込み荷重と変位（面積）から硬度を算出した。結果を表６に示す。なお、表６に示す押し込み硬さは、平板試験片の主平面を電子線の照射方向に対して垂直方向に配置した試料を用いて、外径面相当試験片の押し込み硬さを外径面押し込み硬さ、端面相当試験片の押し込み硬さを端面押し込み硬さとしてそれぞれ測定した。
［摩耗量および剥離量］
　実施例ａ１と同様にして、保持器１表面に施した被膜の摩擦特性を評価し摩耗量を測定した。また、剥離量を目視で観察することでＰＴＦＥ被膜の密着性についても評価した。結果を表６に示す。
［溶出量］
　実施例ａ１と同様にして、潤滑油中に溶出した被膜成分の濃度（溶出量の単位、ｐｐｍ）を測定した。結果を表６に示す。
比較例ｂ１
　電子線を照射しない以外は、実施例ｂ１と同じ試料を用いて、実施例ｂ１と同じ評価をした。結果を表６に示す。
比較例ｂ２～ｂ３
　電子線の照射線量を実施例ｂ１よりも少なくして、押し込み硬さを実施例ｂ１よりも低くする以外は、実施例ｂ１と同じ試料を用いて、実施例ｂ１と同じ評価をした。結果を表６に示す。
比較例ｂ４～ｂ５
　電子線の照射線量を実施例ｂ４よりも多くして、押し込み硬さを実施例ｂ４よりも高くする以外は、実施例ｂ１と同じ試料を用いて、実施例ｂ１と同じ評価をした。結果を表６に示す。
比較例ｂ６
　摺動層の厚さを４０μｍとする以外は、実施例ｂ１と同じ試料を用いて摺動層を形成したが、摺動被膜の焼成段階でクラックが発生したため以後の電子線照射、評価試験は中止した。
比較例ｂ７
　実施例ｂ１と同一の金属基材を用いて、下地層を形成することなく、直接第二のフッ素樹脂層を各実施例と同一の塗布液および条件で形成し、実施例ｂ２と同一の押し込み硬さとなるように電子線照射した。実施例ｂ１と同じ評価をした結果を表６に示す。
比較例ｂ８
　実施例ｂ１と同一の未照射の摺動被膜を形成し、図１１に示す照射装置を用いて電子線を照射した。図１１は比較例ｂ８における電子線照射装置を示す図であり、図１１（ａ）は正面概要図であり、図１１（ｂ）はフィルム線量計貼付け箇所を示す図である。
　保持器１’の片側端面７ｂ’が設置面になるよう保持器１’を設置台３０に置き、保持器内径部をアルミニウム製の保持器固定治具で満たし、この保持器固定治具にカードリッジヒータおよびシース熱電対を差し込んでフッ素樹脂被膜の融点より３０℃低い温度から該融点の２０℃高い温度範囲に調整し、電子線照射窓８ａ’より電子線を照射した。このときの照射雰囲気は、チャンバー８’の内部８ｂ’は酸素濃度が３００ｐｐｍ以下となるように窒素で充満しておく。電子線を電子線照射窓８ａ’より照射した。この方法においては、保持器１’の一つの端面７ａ’に電子線は照射されるが、設置台３０側の端面７ｂ’の被膜には電子線は照射されない。実施例ｂ１と同じ評価をした結果を表６に示す。
　実施例ｂ１と同様、保持器被膜の硬度測定は煩雑となるため、平板試験片に置き換えて測定した。その際、電子線の保持器への照射線量を把握するため、事前に保持器外径面の照射窓に近い側５’、中間部５’’、設置台に近い側５’’’の３ヶ所、両端面７ａ’および７ｂ’に１ヶ所ずつの計５ヶ所に実施例ｂ１と同一のフィルム線量計を貼付した。保持器外径面のフィルム線量計はそれぞれ半周分貼付した。なおフィルム線量計を貼付した場合は保持器を加熱していない。電子線照射後のフィルム線量計を用いて、線量測定器（ＦＷＴ－９２Ｄ型ラジオクロミックフィルムリーダー）により実施例ｂ１と同様に照射線量の測定を行なった。結果を表５に示す。その結果、照射窓側の外径面（５’）に照射された電子線の４０．０％が設置台に近い側（５’’’）の外径面に照射されることがわかった。したがって、照射窓側の外径面に２３６０ｋＧｙ照射すると設置台に近い側の外径面には９４４ｋＧｙ程度照射される。この結果を踏まえて、ＳＰＣＣ製３０ｍｍ×３０ｍｍ×厚さ２ｍｍの平板に実施例ｂ１と同様の条件で表面フッ素樹脂被膜を形成し、実施例ｂ１と同様の条件およびその４０％程度の線量となる電子線を照射して、平板試験片（外径面相当、端面相当）とした。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
比較例ｂ９
　浸炭焼入焼戻し処理したクロムモリブデン鋼（ＳＣＭ４１５）製φ４４ｍｍ×幅２２ｍｍのニードル軸受保持器表面に銀めっき層を有する例である。実施例ｂ１と同じ評価をした結果を表６に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
　電子線照射で架橋したＰＴＦＥ被膜を保持器表面に施すと、実施例ｂ１～実施例ｂ５に示すように保持器外径面の摺動特性が向上する。一方、比較例ｂ１の未照射ＰＴＦＥ被膜と比較例ｂ２～ｂ５の架橋ＰＴＦＥ被膜は、摩耗や剥離が進み基材が露出した。比較例ｂ８の片方の端面のＰＴＦＥ被膜は未照射となるため、バランスウェイトまたはサイドワッシャと摺動すると摩耗が進むことが容易に推定できる。比較例ｂ９の銀めっきは潤滑油中に銀が溶出し、被膜が劣化していた。
　本発明の転がり軸受用保持器およびこの保持器を有する転がり軸受けは、潤滑油中、高滑り速度、高面圧の条件下においても摩耗を抑制できるので、特に、潤滑油中で使用される転がり軸受の分野で使用できる。
　１　ニードル軸受用保持器
　２　ポケット部
　３　柱部
　４　円筒部
　５　外径面
　６　内径面
　７　端面
　８　電子線照射チャンバー
　９　保持器固定治具
　１０　回転軸
　１１　モータ
　１２　加熱源
　１３　制御装置
　１４　ロータリーコネクタ
　１５　針状ころ軸受
　１６　針状ころ
　１７　吸気管
　１８　排気管
　１９　燃焼室
　２０　ピストン
　２１　クランク軸
　２２　コンロッド
　２３　回転中心軸
　２４　バランスウェイト
　２５　大端部
　２６　小端部
　２７　ピストンピン
　２８　凹状相手材
　２９　荷重
　３０　設置台

Claims (7)

  1. 　油潤滑環境下で使用される転がり軸受の転動体を保持するために、外径面と、この外径面に隣接する端面とを有する円筒体からなる転がり軸受用保持器であって、
    　前記円筒体は、基材と、この基材表面に形成された摺動層とから構成され、この摺動層は少なくとも表面が架橋されたフッ素樹脂被膜であり、前記円筒体の外径面における摺動層の融点が前記円筒体の端面における摺動層の融点よりも低いことを特徴とする転がり軸受用保持器。
  2. 　前記外径面の摺動層の少なくとも表面が架橋されたフッ素樹脂被膜の融点が２２７～３１２℃、前記端面の摺動層の少なくとも表面が架橋されたフッ素樹脂被膜の融点が２５９～３１５℃であることを特徴とする請求項１記載の転がり軸受用保持器。
  3. 　前記端面における融点が左右両端面で略同一であることを特徴とする請求項１記載の転がり軸受用保持器。
  4. 　前記摺動層は、前記基材の表面に形成される耐熱性樹脂および第一のフッ素樹脂を含む下地層と、この下地層表面に形成される第二のフッ素樹脂層とからなり、この第二のフッ素樹脂層の少なくとも表面が架橋されていることを特徴とする請求項１記載の転がり軸受用保持器。
  5. 　前記摺動層の層厚さが１０μｍ以上４０μｍ未満であることを特徴とする請求項１記載の転がり軸受用保持器。
  6. 　前記基材が鉄系金属材であることを特徴とする請求項１記載の転がり軸受用保持器。
  7. 　回転運動を出力するクランク軸を支持し、直線往復運動を回転運動に変換するコンロッドの端部に設けられる係合穴、または前記クランク軸に取り付けられる転がり軸受において、
    　前記転がり軸受の転動体を保持する保持器が請求項１記載の転がり軸受用保持器であることを特徴とする転がり軸受。
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