(57)【要約】【課題】剥離などの不具合を抑えつつ、耐摩耗性および摺動性に優れた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。【解決手段】保持器１は、鉄系金属材３の表面に摺動層２を有し、転がり軸受の転動体を保持する転がり軸受用保持器であって、摺動層２は、少なくとも表面にフッ素樹脂を含むフッ素樹脂層を有し、このフッ素樹脂層は、摺動層２の表面から他材との境界面まで架橋された架橋フッ素樹脂層５であり、該架橋フッ素樹脂層５は、摺動層２の表面から深さ方向に向けて連続的に架橋率が小さくなる層であり、架橋率が９〜２５％である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄系金属材からなる基材の表面に摺動層を有し、転がり軸受の転動体を保持する転がり軸受用保持器であって、
前記摺動層は、少なくとも表面にフッ素樹脂を含むフッ素樹脂層を有し、
前記フッ素樹脂層は、前記摺動層の表面から他材との境界面まで架橋された架橋フッ素樹脂層であり、該架橋フッ素樹脂層は、前記摺動層の表面から深さ方向に向けて連続的に架橋率が小さくなる層であり、
前記架橋率が９〜２５％であることを特徴とする転がり軸受用保持器。
【請求項２】
前記摺動層は、前記鉄系金属材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を含む第二のフッ素樹脂層とからなり、
前記耐熱性樹脂は、炭素原子と共に、酸素原子、窒素原子および硫黄原子の少なくとも１つの原子を高分子構造の少なくとも主鎖に含む樹脂であり、
前記第二のフッ素樹脂層が前記架橋フッ素樹脂層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。
【請求項３】
前記摺動層の層厚さが１０μｍ以上４０μｍ未満であり、かつ、前記架橋フッ素樹脂層の層厚さが５〜１１μｍであることを特徴とする請求項２記載の転がり軸受用保持器。
【請求項４】
前記架橋フッ素樹脂層に含まれるフッ素樹脂がポリテトラフルオロエチレン樹脂であることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項記載の転がり軸受用保持器。
【請求項５】
前記架橋フッ素樹脂層の最深部における前記架橋率が９〜１２％であることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項記載の転がり軸受用保持器。
【請求項６】
前記架橋フッ素樹脂層の表層部における前記架橋率が２０〜２５％であることを特徴とする請求項５記載の転がり軸受用保持器。
【請求項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大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であって、
前記転がり軸受の転動体を保持する保持器が請求項１から請求項６までのいずれか１項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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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）。
【０００３】
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）。
【０００４】
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）。
【０００５】
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）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−１５５４４３号公報
【特許文献２】特開２００２−２２５２０４号公報
【特許文献３】特開平９−２７８９０７号公報
【特許文献４】特許第５１８９４２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
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、幅広い条件への適用が困難である。
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、更に幅広い条件で使用される転がり軸受用途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。
【０００８】
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、剥離などの不具合を抑えつつ、耐摩耗性および摺動性に優れた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。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の転がり軸受用保持器は、鉄系金属材からなる基材の表面に摺動層を有し、転がり軸受の転動体を保持する転がり軸受用保持器であって、上記摺動層は、少なくとも表面にフッ素樹脂を含むフッ素樹脂層を有し、上記フッ素樹脂層は、上記摺動層の表面から他材との境界面まで架橋された架橋フッ素樹脂層であり、該架橋フッ素樹脂層は、上記摺動層の表面から深さ方向に向けて連続的に架橋率が小さくなる層であり、上記架橋率が９〜２５％であることを特徴とする。ここで、「架橋率」とは、第二のフッ素樹脂層の最表面（摺動層の表面）から所定深さにおける架橋率をいう。
【００１０】
上記摺動層は、上記鉄系金属材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を含む第二のフッ素樹脂層とからなり、上記耐熱性樹脂は、炭素原子と共に、酸素原子、窒素原子および硫黄原子の少なくとも１つの原子を高分子構造の少なくとも主鎖に含む樹脂であり、上記第二のフッ素樹脂層が上記架橋フッ素樹脂層であることを特徴とする。
【００１１】
上記摺動層の層厚さが１０μｍ以上４０μｍ未満であり、かつ、上記架橋フッ素樹脂層の層厚さが５〜１１μｍであることを特徴とする。
【００１２】
上記架橋フッ素樹脂層に含まれるフッ素樹脂がポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂であることを特徴とする。
【００１３】
上記架橋フッ素樹脂層の最深部における上記架橋率が９〜１２％であることを特徴とする。さらに、上記架橋フッ素樹脂層の表層部における上記架橋率が２０〜２５％であることを特徴とする。ここで、「架橋フッ素樹脂層の最深部」とは、架橋フッ素樹脂層と他材（例えば下地層）との境界面から１μｍ以内の部分をいう。また、「架橋フッ素樹脂層の表層部」とは、架橋フッ素樹脂層の最表面から１μｍ以内の部分をいう。
【００１４】
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大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って、上記転がり軸受の転動体を保持する保持器が本発明の転がり軸受用保持器であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の転がり軸受用保持器は、鉄系金属材からなる基材上に形成された摺動層を有し、この摺動層の少なくとも表面にフッ素樹脂層を有し、このフッ素樹脂層が摺動層の表面から他材との境界面まで架橋された架橋フッ素樹脂層であるので、幅広い条件下（例えば、潤滑油中、高滑り速度、高面圧の条件下）においても優れた耐摩耗性を発揮し、軸受の寿命を長期間にわたり維持できる。さらに、この架橋フッ素樹脂層は、摺動層の表面から深さ方向に向けて連続的に架橋率が小さくなる傾斜層であり、その架橋率が９〜２５％の範囲内であるので、架橋フッ素樹脂層の最深部の耐摩耗性を、表層部と同等程度に維持できる。また、表層部の過度な架橋が抑えられるので、脆くなることによる被膜の剥離などを抑制できる。その結果、初期摩耗や不慮の過負荷によって表層部近傍が摩耗したとしても、摩耗して現れた新生面が耐摩耗性を維持しているため、他材（下地層や基材）の露出を防止でき、運転中における摺動層の摩耗を長期間にわたって防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】保持器の基材と摺動層の断面図である。
【図２】針状ころを転動体とする転がり軸受用保持器の斜視図である。
【図３】針状ころ軸受を示す斜視図である。
【図４】４サイクルエンジンの縦断面図である。
【図５】架橋ＰＴＦＥ樹脂などのＮＭＲチャートの拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
転がり軸受用保持器の基材表面に形成される摺動層において、本発明者らは摺動層の耐摩耗性を向上させるため、摺動層表面の架橋フッ素樹脂層の架橋率に着目した。架橋フッ素樹脂層の架橋率が大きくなりすぎると、被膜が脆くなり剥離などの不具合が生じると考えられる。そこで、本発明者らは、剥離などを抑制しつつ、架橋フッ素樹脂層全体において架橋による耐摩耗効果を得るべく鋭意検討した。その結果、架橋フッ素樹脂層の架橋率を９〜２５％の範囲内とすることで、該樹脂層の最深部であっても架橋による耐摩耗効果が得られることを見出した。本発明はこのような知見に基づくものである。
【００１８】
本発明の転がり軸受用保持器は、鉄系金属材上に形成された摺動層を有し、この摺動層の少なくとも表面に架橋フッ素樹脂層を有する。
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。鉄系金属材は保持器の形状に加工後、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値が４８４〜５９５に調整した鉄系金属材を使用することが好ましい。
【００１９】
本発明の転がり軸受用保持器の断面図を図１に示す。保持器１を構成する摺動層２は、鉄系金属材３の表面に形成された下地層４と、この下地層４の表面に形成された架橋フッ素樹脂層５からなる。架橋フッ素樹脂層５に含まれるフッ素樹脂は、摺動層の表面から下地層４と架橋フッ素樹脂層５との境界面（以下、単に境界面と記す。）まで架橋されており、摺動層表面と境界面との間に存在するフッ素樹脂の架橋率が、摺動層表面から境界面に向けて連続的に低くなっている。すなわち、架橋フッ素樹脂層５は、最表面から深さ方向に向けて架橋率が低くなる傾斜層となっている。
【００２０】
下地層４は、耐熱性樹脂および第一のフッ素樹脂を含む混合物層であり、鉄系金属材３と架橋フッ素樹脂層５との密着性を向上させる。なお、下地層４に含まれるフッ素樹脂の架橋については特に限定されない。例えば、境界面から鉄系金属材３の表面との間に存在するフッ素樹脂の架橋率が、境界面から鉄系金属材に向けて連続的に低くなるような構造でもよく、境界面の近傍に存在するフッ素樹脂のみが架橋された構造でもよい。
【００２１】
耐熱性樹脂は、下地層および上層膜の焼成時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、アミドイミド樹脂、イミド樹脂、エーテルイミド樹脂、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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
架橋フッ素樹脂層は、下地層の表面に形成され、放射線により架橋された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、耐熱性および摺動性に優れるＰＴＦＥが好ましい。
【００２５】
架橋フッ素樹脂層は、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。
【００２６】
各層および摺動層の厚さについて、図１に基づいて説明する。架橋フッ素樹脂層５の層厚さｔ1は、下地層４の層厚さｔ2との合計厚さである摺動層の層厚さｔに対して、１０〜９０％、好ましくは２５〜７５％である。
【００２７】
架橋フッ素樹脂層５の層厚さｔ1は、５〜２０μｍ、好ましくは５〜１１μｍ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、下地層４が露出するおそれがある。特に、層厚さｔ1を５〜１１μｍの範囲とすることで、初期摩耗による下地層４の露出を防止でき、架橋フッ素樹脂層５の最深部５ａ（境界面から１μｍ以内の部分）においても耐摩耗性を発現できる。
【００２８】
下地層４の層厚さｔ2は５〜２０μｍ、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、鉄系金属材３が露出するおそれがある。２０μｍをこえると、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ｔ2を５〜２０μｍの範囲とすることで、初期摩耗による鉄系金属材３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。
【００２９】
以上より、摺動層２の層厚さｔは、１０μｍ以上４０μｍ未満、好ましくは１５μｍ〜２６μｍである。層厚さｔ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により、鉄系金属材３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ｔを１０μｍ以上４０μｍ未満の範囲とすることで、初期摩耗による鉄系金属材３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。
【００３０】
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、石油ベンジン等の有機溶剤内に浸漬させ、５分〜１時間程度超音波脱脂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。
【００３１】
（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。
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。
【００３２】
（６）焼成
第二のフッ素樹脂層の乾燥後、加熱炉内、空気中で（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。
【００３３】
（７）第二のフッ素樹脂層の電子線照射
焼成後の被膜に、第二のフッ素樹脂層の架橋率が９〜２５％の範囲内となるような照射温度、照射線量、および加速電圧で放射線を照射して第二のフッ素樹脂層を架橋させる。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。
【００３４】
第二のフッ素樹脂層の架橋率が９％よりも低いと、摩耗量が大きく、下地層が露出してしまう場合がある。また、架橋率が２５％より高いと、電子線照射に要する時間が長くなり、量産性が落ちる。さらに、架橋が必要以上に進み、第二のフッ素樹脂層の硬度が上昇することで、脆化し、剥離などの損傷が起こりやすくなる場合がある。また、第二のフッ素樹脂層の架橋率は深さ方向に減少するため、表層部５ｂ（最表面から１μｍ以内の部分）に比べて最深部５ａの架橋率は低くなる（図１参照）。本発明では、第二のフッ素樹脂層の架橋率を９〜２５％とし、最深部５ａでも架橋率を９％以上とすることで、該部分における耐摩耗性も確保している。これにより、初期摩耗や不慮の過負荷によって表層部が摩耗したとしても、新生面（最深部など）が耐摩耗性を有しているため、下地層の露出を防止でき、運転中における剥離を長期間にわたって防止できる。
【００３５】
第二のフッ素樹脂層の架橋率について、より好ましくは、最深部における架橋率が９〜１２％であり、表層部における架橋率が２０〜２５％である。
【００３６】
上記摺動層を有する転がり軸受用保持器の構造の一例を図２に示す。図２は針状ころを転動体とする転がり軸受用鉄系金属製保持器の斜視図である。
保持器６は、針状ころを保持するためのポケット７が設けられ、各ポケットの間に位置する柱部８と、この柱部８を固定する両側円環部９、１０とで、各針状ころの間隔を保持する。柱部８は針状ころを保持するため、柱部の中央部で山折・谷折に屈曲され、両側円環部９、１０との結合部において平面視円形の膨らみを有する平板の複雑な形状とされている。本保持器は、素形材より円環を削り出し、ポケット７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、円環状に丸めて溶接により接合する方法などにより得られる。この保持器６の表面部位に上記摺動層が形成されている。摺動層を形成する保持器の表面部位は潤滑油またはグリースと接触する部位であり、針状ころと接触するポケット７の表面を含めた保持器６の全表面に摺動層を形成することが好ましい。さらに、全表面に形成された摺動層における第二のフッ素樹脂層の架橋率が上記数値範囲を満たすことがより好ましい。
【００３７】
図３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３に示すように、針状ころ軸受１１は複数の針状ころ１２と、この針状ころ１２を一定間隔、もしくは不等間隔で保持する保持器６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６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６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１２を転動体として用いるので、この針状ころ軸受１１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。
【００３８】
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４に示す。図４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１３ａを開き、排気バルブ１４ａを閉じてガソリンと空気を混合した混合気を吸気管１３を介して燃焼室１５に吸入する吸入行程と、吸気バルブ１３ａを閉じてピストン１６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１４ａを開き排気管１４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１６と、回転運動を出力するクランク軸１７と、ピストン１６とクランク軸１７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１８とを有する。クランク軸１７は、回転中心軸１９を中心に回転し、バランスウェイト２０によって回転のバランスをとっている。
【００３９】
コンロッド１８は、直線状棒体の下方に大端部２１を、上方に小端部２２を設けたものからなる。クランク軸１７は、コンロッド１８の大端部２１の係合穴に取り付けられた針状ころ軸受１１ａを介して回転自在に支持されている。また、ピストン１６とコンロッド１８を連結するピストンピン２３は、コンロッド１８の小端部２２の係合穴に取り付けられた針状ころ軸受１１ｂ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。
【００４０】
図３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、鉄系金属材製保持器を使用する転がり軸受に好適に使用できる。
【００４１】
また、図１では摺動層が下地層と架橋フッ素樹脂層とからなる二層構造を例示したが、これに限定されず、例えば摺動層が架橋フッ素樹脂層のみからなる単層構造であってもよい。この場合でも、架橋フッ素樹脂層の架橋率が９〜２５％である。そのため、基材との境界面近傍の最深部においても耐摩耗性に優れ、基材の露出を防止できる。
【実施例】
【００４２】
（１）摺動部材の作成
摺動部材：ＳＰＣＣ製３０ｍｍ×３０ｍｍ、厚さ２ｍｍの金属平板に摺動層を形成した。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、第二のフッ素樹脂層の層厚さが２０μｍとなるよう成膜した。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、以下の条件で摺動層側から電子線照射を行ない、摺動部材を得た。
使用装置：浜松ホトニクス株式会社製  ＥＢエンジン
照射条件：加速電圧  ７０ｋＶ
線量      １６５２ ｋＧｙ
温度      ３４０℃
照射時のチャンバー内雰囲気  加熱窒素
【００４３】
（２）架橋率の算出
上記で得た摺動部材において第二のフッ素樹脂層を５μｍごとの深さ（０〜５μｍ、５〜１０μｍ、１０〜１５μｍ、１５〜２０μｍ）で削り取り、削り取った各深さ範囲の試料を測定試料とした。各測定試料のＮＭＲ測定の結果から架橋率を算出した。
架橋率は19Ｆ  Ｍａｇｉｃ  ａｎｇｌｅ  Ｓｐｉｎｎｉｎｇ（ＭＡＳ）核磁気共鳴（ＮＭＲ）法（Ｈｉｇｈ  ｓｐｅｅｄ  ｍａｇｉｃ  ａｎｇｌｅ  ｎｕｃｌｅａｒ  ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）によって測定および算出した。参考文献（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）によるとＮＭＲ測定の化学シフトから、以下に記す下線部のＦ原子を帰属することができる。
Ａ：−７０ｐｐｍ    ：  ＝ＣＦ−ＣＦ3
Ｂ：−８２ｐｐｍ    ：  −ＣＦ2−ＣＦ3
Ｃ：−１８６ｐｐｍ  ：  ≡ＣＦ
【００４４】
ここで、図５（ａ）に電子線を照射していない未架橋ＰＴＦＥのＮＭＲスペクトルを示し、図５（ｂ）に１０００ｋＧｙ照射した架橋ＰＴＦＥのＮＭＲスペクトルを示す。図５に示すように、電子線を照射することで上記Ｂのシグナルの強度が増加し、上記Ａおよび上記Ｃのシグナルが現れていることが分かる。
上記Ａ〜Ｃの各シグナルの面積比をそれぞれＳA、ＳB、ＳCとすると、架橋率は下記式で算出することができる。
【００４５】
【数１】
2020051506.tif 000003
【００４６】
上記式は、全ての≡ＣＦの構造の炭素原子からそれぞれ伸びる３本の分子鎖のうち、架橋構造になっていない＝ＣＦ−ＣＦ3および＝ＣＦ−（ＣＦ2）ｍ−ＣＦ3の分子鎖を差し引いて、架橋鎖である＝ＣＦ−（ＣＦ2）ｎ−ＣＦ＝の割合を架橋率として算出している。なお、ｍおよびｎは任意の整数である。図５および上記式を照らし合わせると、電子線を照射することで架橋率が増加することがわかる。
【００４７】
ここで、各測定試料の架橋率は、それぞれの平均深さの架橋率として算出した。例えば、深さ０〜５μｍの測定試料における架橋率は、深さ２．５μｍの架橋率とした。また、深さ５〜１０μｍの測定試料における架橋率は、深さ７．５μｍの架橋率とした。得られた４つの架橋率を、縦軸が架橋率（％）、横軸が摺動層の表面からの深さ（μｍ）のグラフにプロットした。その結果、架橋率と摺動層の表面からの深さとは良好な相関性を示した。このグラフより近似式を取得し、この近似式を用いて深さ５μｍ、１０μｍ、１０．７μｍ、１１．８μｍ、１２．９μｍ、１４．３μｍ、１５μｍにおける架橋率を外挿して求めた。表１に、第二のフッ素樹脂層の深さにおける架橋率を示す。なお、この近似式で外挿して求めた深さ１．７μｍにおける架橋率は２５％であった。
【００４８】
【表１】
2020051506.tif 000004
【００４９】
（３）摩耗試験
上記（１）で得た摺動部材を、摺動層表面から所定深さ分それぞれ削りとり、各試験片を得た（実施例１〜４、比較例１〜３）。比較例４には、第二のフッ素樹脂層が架橋されていない試験片を用いた。各試験片における摩耗特性を評価するため、鋼球を用いたカロテストを実施した。カロテストの試験条件を表２に示す。
【００５０】
【表２】
2020051506.tif 000005
【００５１】
鋼球により形成された摩耗痕の直径Ｄを測定し、下記式により摩耗深さＴをそれぞれ求めた。各試験片における摩耗深さを表３に示す。また、削り取った後の第二のフッ素樹脂層の表面の架橋率も表３に併記した。なお、表３に示す架橋率は、表１に示した第二のフッ素樹脂層の深さにおける架橋率と同じである。
【００５２】
【数２】
2020051506.tif 000006
【００５３】
【表３】
2020051506.tif 000007
【００５４】
表３より、架橋率が９％以上であれば、耐摩耗性に優れていることが分かる（実施例１〜４）。一方、架橋率が９％未満の比較例１〜３は、実施例４と比べて架橋率の差はわずかであるものの、耐摩耗性は著しく低下している。比較例１〜３は、第二のフッ素樹脂層が未架橋の比較例４と同等の結果であり、この程度の架橋率では耐摩耗性に寄与しないことが分かった。以上より、第二のフッ素樹脂層の最深部における架橋率が少なくとも９％以上あれば、最深部においても優れた耐摩耗性を付与することができる。つまり、第二のフッ素樹脂層全体において優れた耐摩耗性を発揮させることができる。
【００５５】
実施例における低エネルギーの電子線照射の条件の場合、第二のフッ素樹脂層の架橋率が９〜２５％となるように、表面部分を削り取って使用される。上記の場合、例えば２μｍ程度削り取って使用される。また、最表層から最深部にかけて架橋率が９〜２５％となるように電子線照射の条件を設定してもよい。
【００５６】
実施例における低エネルギーの電子線照射の条件においては、第二のフッ素樹脂層の層厚さが１１μｍ以下であれば、最深部における架橋率が９％以上を確保でき、耐摩耗性を維持することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明の転がり軸受用保持器は、剥離などの不具合を抑えつつ、耐摩耗性および摺動性に優れているので、幅広い条件下（例えば、無潤滑、油潤滑、高滑り速度、高面圧の条件下など）においても使用でき、特に、鉄系金属材製保持器を用いた潤滑油中で使用される保持器およびこの保持器を用いた転がり軸受の分野で使用できる。
【符号の説明】
【００５８】
１    保持器
２    摺動層
３    鉄系金属材
４    下地層
５    架橋フッ素樹脂層
６    保持器
７    ポケット
８    柱部
９    円環部
１０  円環部
１１  針状ころ軸受
１２  針状ころ
１３  吸気管
１４  排気管
１５  燃焼室
１６  ピストン
１７  クランク軸
１８  コンロッド
１９  回転中心軸
２０  バランスウェイト
２１  大端部
２２  小端部
２３  ピストンピン
【図１】
2020051506.tif 000008
【図２】
2020051506.tif 000009
【図３】
2020051506.tif 000010
【図４】
2020051506.tif 000011
【図５】
2020051506.tif 000012