(57)【要約】【課題】  皮膜厚さが厚くても表面処理の皮膜応力が増加せず、皮膜が保持器から剥がれないようにすること、使用オイルに含まれる添加剤に影響されない表面処理とすること、さらに、大排気量のエンジン等で保持器を使用する場合に、前記保持器の摩耗を防止することができると共に、この表面処理層と基材との密着性を向上させた保持器付きころおよび保持器付きころを用いた軸受を提供する。【解決手段】  保持器２の表面に下地メッキ層４を施し、下地メッキ層４の表面に、複数層のメッキ層からなる積層状メッキ層５を施した。積層状メッキ層５は、下地メッキ層４の表面に施されたＮｉ・ＰＴＦＥメッキ層と、このＮｉ・ＰＴＦＥメッキ層の表面に施され下地メッキ層４と同一のメッキからなるメッキ層と、このメッキ層の表面に施されたＮｉ・ＰＴＦＥメッキ層とを有する。【選択図】      図１
2012036940.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のころと、円周方向の複数箇所に、前記各ころをそれぞれ保持するポケットを有するリング状の保持器とを備えた保持器付きころにおいて、
前記保持器の表面に下地メッキ層を施し、この下地メッキ層の表面に、ニッケルとＰＴＦＥとを含むＮｉ・ＰＴＦＥメッキ層と、このＮｉ・ＰＴＦＥメッキ層の表面に施され前記下地メッキ層と同一のメッキからなるメッキ層と、このメッキ層の表面に施された、ニッケルとＰＴＦＥとを含むＮｉ・ＰＴＦＥメッキ層とを有する複数層のメッキ層からなる積層状メッキ層を施した保持器付きころ。
【請求項２】
請求項１において、前記各Ｎｉ・ＰＴＦＥメッキ層におけるＰＴＦＥは、ニッケルメッキ中にＰＴＦＥ粒子が分散しているものである保持器付きころ。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、前記積層状メッキ層における、下地メッキ層と同一のメッキからなる前記メッキ層、および前記下地メッキ層は、ニッケルメッキ層である保持器付きころ。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、前記メッキ層の膜厚を３μｍ以上１０μｍ以下とし、前記Ｎｉ・ＰＴＦＥメッキ層の膜厚を５μｍ以上１５μｍ以下とした保持器付きころ。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項において、前記Ｎｉ・ＰＴＦＥメッキ層におけるＰＴＦＥ量を、各Ｎｉ・ＰＴＦＥメッキ層毎に異なるＰＴＦＥ量とした保持器付きころ。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか１項において、前記下地メッキ層は、ＰＴＦＥを含まないメッキ層とし、前記積層状メッキ層のうち最外層は、ＰＴＦＥを含むメッキ層とした保持器付きころ。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれか１項において、前記積層状メッキ層における各メッキ層を、各メッキ層毎に異なる膜厚とした保持器付きころ。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれか１項において、前記積層状メッキ層は、３層以上のメッキ層からなる保持器付きころ。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の保持器付きころと、前記複数のころが転接する軌道輪とを備えた保持器付きころ軸受。
【請求項１０】
複数のころと、円周方向の複数箇所に、前記各ころをそれぞれ保持するポケットを有するリング状の保持器とを備えた保持器付きころにおける保持器であって、この保持器の表面に下地メッキ層を施し、この下地メッキ層の表面に、複数層のメッキ層からなる積層状メッキ層を施した保持器。
【請求項１１】
請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の保持器付きころを用いたエンジンのコンロッド大端用軸受。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば四輪車や二輪車及び汎用エンジン等のクランク軸用支持構造及びコンロッド支持構造等に使用される保持器付きころ、保持器付きころ軸受および保持器に関し、保持器に発生する摩耗及び潤滑不良を解決する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
保持器付きころは、ころと保持器で構成され、ころの外周面と、内輪及び外輪の軌道面とが線接触する構造である。このため、軸受投影面積が小さい割に、高負荷容量と高剛性を得られる利点を有している。したがって、保持器付きころは、自動車用を初めあらゆる分野に広く利用されている。
一般に二輪車の大小端用には、滑り軸受または転がり軸受の保持器付きころが使用されている。２サイクルエンジンの場合、大小端部は、ガソリンとエンジンオイルとを混合させた噴霧状の混合液によって潤滑される。したがって、滑り軸受では、摩耗や潤滑不良が発生するため、保持器付きころ、シェルラジアル軸受等の転がり軸受が使用されている。ただし、使用される転がり軸受で保持器付きころは、保持器外径や幅面の摩耗や潤滑不良防止のために、銅メッキや銀メッキが使用されていた。
銅メッキや銀メッキで耐えられない高速回転では、母材はニッケルを主要素材としフッ素樹脂の微粒子を均一に分散共析させた複合メッキが提案されている（特許文献１）。この考案は、高速使用条件による摩耗や潤滑不良の防止を視点とした対策内容である。
【０００３】
そこで、本件出願人は、前記特許文献１に対して、新たに出願（特願２００９−１２０８９４）した。この出願に係る発明は、保持器の表面に下地メッキ層を施し、この下地メッキ層の表面に、Ｎｉ・ＰＴＦＥメッキ層を施し、これら下地メッキ層およびＮｉ・ＰＴＦＥメッキ層の総膜厚を規定した技術である。なお、軽量コンパクトでかつ強度が大きく柔軟性、耐熱性、耐油性に優れた保持器として、保持器の表面に、隣接する層が互いに異なる金属または合金からなるように積層した多層膜を設けた技術等が提案されている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実用新案登録第２５８２４０２号公報
【特許文献２】特開２００７−１２０７３４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では、高速性に対する摩耗・潤滑不良を防止することを目的として、ニッケルを主要素材としフッ素樹脂を含む複合メッキを保持器に形成している。しかし、近年の銅及び銀メッキの摩耗は、使用条件の厳しさではなく、潤滑油の影響によりメッキが化学反応を起こすことで溶解（消失）し、保持器が潤滑不良を起こすことがある。特に、４サイクルエンジンに使用される軸受に発生することが多い。
【０００６】
４サイクルエンジンの場合、ガソリンとエンジンオイルとは混合されず、エンジンオイルを直接大小端部へ給油することができる。このため、安価で転がり軸受よりも負荷能力が高い滑り軸受が使用されており、転がり軸受は殆んど使用されていない。
しかしながら、近年ではエンジンの燃費向上のため、４サイクルエンジンの支持部（例えば、コンロッド大端部）の滑り軸受が転がり軸受（保持器付きころ）へ置き換わっている。この４サイクルエンジンへの転がり軸受の適用が、課題の発端である。
【０００７】
ところで、２サイクルエンジンと４サイクルエンジンとでは、使用するオイルが異なっている。４サイクルエンジンでは、オイルパンのオイルが圧送されてエンジン各部を潤滑する。その後、オイルはオイルパンに再び戻る。これに対して２サイクルエンジンでは、オイルは燃料に混合され回転部等に付着することにより、またはオイルタンクからの圧送によりエンジン各部を潤滑した後、混合気と共に燃焼室に入り燃焼する。このような潤滑機構の差異および動弁機構の有無のような構造の差異により、２サイクルエンジンオイルと４サイクルエンジンオイルに要求される性能は大きく異なる。
【０００８】
これら２サイクルエンジンオイルと４サイクルエンジンオイルの組成上の大きな差異は、硫酸灰分と、ジアルキルジチオりん酸亜鉛（Zinc Dialkyldithiophosphate；略称ZnDTP）の有無にある。２サイクルエンジンオイルで硫酸灰分が低いのは、灰分の主要要因である過塩基性清浄剤の酸中和性能が要求されないことと、灰分が燃焼室堆積物を増加させ、プラグ失火を生じることがあるためである。２サイクルエンジンオイルにZnDTPが処方されないのは、２サイクルエンジンではオイルの酸化防止性が要求されないことと、動弁機構がないため、厳しい摩耗防止性能が要求されないためである。前記ZnDTPは通常１５０〜２００℃で熱分解されると言われているが、高負荷運転時のピストン、リングまわりの温度は２００℃を超えるという報告もあり、ZnDTPの添加剤がかえってピストンの汚れ、リング膠着を生じる。このピストン汚れおよびリング膠着を防止するため、多くの清浄剤を必要とすることもZnDTPを添加しない理由である。前記ZnDTPは、酸化防止能、腐食防止能、耐荷重性能、摩耗防止能等を有し、いわゆる多機能型添加剤として、エンジンオイルや工業用潤滑油に広く使用されている。
【０００９】
ZnDTPの摩耗防止機構としては、
（１）ZnDTP中の硫黄やりんが金属と反応して硫化鉄やりん酸塩の皮膜を作り摩耗を防ぐ。
（２）ZnDTPが分解して金属表面にポリフォスフェートの膜を生成し摩耗を防ぐ。
という説が有力である。
以上のように、４サイクルエンジンオイルには、添加剤であるZnDTPが入っており、このZnDTP中の成分に硫黄が入っている。摩耗防止機構として、この硫黄が金属と反応し皮膜を作り摩耗防止効果があるとのことだが、保持器に施す銅メッキや銀メッキでは逆効果であることが、種々の評価から判明した。
【００１０】
すなわち銅メッキや銀メッキを施した保持器を、高温の４サイクルエンジンオイルに浸漬させると、時間と共に油中に銅、銀の化学成分が増加していることが判明し、油中への溶け出しが認められた。また、銀メッキは黒色に変化し、メッキが脆くなり容易に剥れが認められた。さらに、前記保持器のうち他の部品と接することのない部分のメッキ剥れが認められることがある。これらメッキ剥がれ防止には莫大な費用がかかっていた。したがって、エンジンオイルに含まれる添加剤に影響されない表面処理が必要である。また、基材（保持器）との密着性を向上させることでメッキ剥れを防ぐ必要がある。
【００１１】
前述の本件出願人の出願に係る表面処理でも、大排気量のエンジンでは、表面処理した皮膜が摩耗してしまうことが判明した。そのため、表面処理の膜厚を厚くすることを試みたが、同一種類の表面処理では、膜厚を厚くすると内部の皮膜応力が増加し、皮膜が剥れ易くなることが判明した。この表面処理した皮膜を剥れにくくするには、莫大な費用がかかっていた。
特許文献２の技術では、保持器表面と多層膜との間に下地メッキ層が無く、また多層膜の総膜厚もｎｍオーダーと非常に薄いため、厳しい使用環境下で長期稼動すると、多層膜が摩耗して保持器表面が摩耗することが懸念される。
【００１２】
この発明の目的は、皮膜厚さが厚くても表面処理の皮膜応力が増加せず、皮膜が保持器から剥がれないようにすること、使用オイルに含まれる添加剤に影響されない表面処理とすること、さらに、大排気量のエンジン等で保持器を使用する場合に、前記保持器の摩耗、潤滑不良を防止することができると共に、この表面処理層と基材との密着性を向上させた保持器付きころおよび保持器付きころを用いた軸受を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この発明の保持器付きころは、複数のころと、円周方向の複数箇所に、前記各ころをそれぞれ保持するポケットを有するリング状の保持器とを備えた保持器付きころにおいて、前記保持器の表面に下地メッキ層を施し、この下地メッキ層の表面に、ニッケルとＰＴＦＥとを含むＮｉ・ＰＴＦＥメッキ層と、このＮｉ・ＰＴＦＥメッキ層の表面に施され前記下地メッキ層と同一のメッキからなるメッキ層と、このメッキ層の表面に施された、ニッケルとＰＴＦＥとを含むＮｉ・ＰＴＦＥメッキ層とを有する複数層のメッキ層からなる積層状メッキ層を施したものである。
【００１４】
上記構成によると、下地メッキ層の表面に、複数層のメッキ層からなる積層状メッキ層を施したため、厳しい使用環境下で皮膜厚さつまりメッキ層の総膜厚を厚くしてもメッキ層が剥がれない。換言すれば、下地メッキ層の表面に、複数層のメッキ層からなる積層状メッキ層を施したため、メッキ層の総膜厚が厚くても表面処理の皮膜応力が増加せず、メッキ層の剥れを防止し得る。さらに積層状メッキ層の皮膜厚さを厚くすることができるので、長期に稼動しても表面処理が残存し、保持器の摩耗や潤滑不良を防止することができる。
なお、この発明のサンプル、および従来技術に係る２層構造からなるメッキ層を施したサンプルを複数種類製作し、これらサンプルのメッキの密着力つまり耐摩耗性について、いわゆるリングオンディスク型の試験機を用いて評価した。本発明のサンプルにおけるメッキ層の総膜厚は、従来技術に係るサンプルにおけるメッキ層の総膜厚よりも厚くしている。
試験結果によると、この発明のサンプルでは、積層状メッキ層の表層等が摩耗するものの、地金の発生は無かった。またメッキ層の剥れも認められなかった。これに対し、従来技術に係るサンプルでは、メッキ層が徐々に摩耗し地金が発生したものや、メッキ層の摩耗と共にメッキ層が一部剥れたもの等が認められた。
【００１５】
前記積層状メッキ層は、前記下地メッキ層の表面に施された、ニッケルとＰＴＦＥとを含むＮｉ・ＰＴＦＥメッキ層と、このＮｉ・ＰＴＦＥメッキ層の表面に施され前記下地メッキ層と同一のメッキからなるメッキ層と、このメッキ層の表面に施された、ニッケルとＰＴＦＥとを含むＮｉ・ＰＴＦＥメッキ層とを有する。
前記「ＰＴＦＥ」とは、ポリテトラフルオロエチレン（Polytetrafluoroethylene）の略称であり、テトラフルオロエチレンの重合体で、フッ素原子と炭素原子のみから成るフッ化炭素樹脂である。このフッ化炭素樹脂形状は多角形状となっている。
【００１６】
この構成によると、Ｎｉ・ＰＴＦＥメッキ層におけるニッケルは、銅、銀に比べ添加剤と反応し難い性質を持つため、溶出を抑制することが可能となる。Ｎｉ・ＰＴＦＥメッキ層の金属成分であるニッケル等が、４サイクルエンジンオイルの高温条件下で溶解しないことを浸漬試験で確認したところ、浸漬時間として２００時間を経過しても、Ｎｉ・ＰＴＦＥメッキ層および下地メッキ層に関係した元素は検出されなかった。さらにＮｉ・ＰＴＦＥメッキ層中のＰＴＦＥの自己潤滑作用により、メッキの摩擦係数が低減し、耐摩耗性が向上する。
【００１７】
前記各Ｎｉ・ＰＴＦＥメッキ層におけるＰＴＦＥは、ニッケルメッキ中にＰＴＦＥ粒子が分散しているものであっても良い。
前記積層状メッキ層における、下地メッキ層と同一のメッキからなる前記メッキ層、および前記下地メッキ層は、ニッケルメッキ層であっても良い。このニッケルメッキ層と各Ｎｉ・ＰＴＦＥメッキ層とが共通の組成物すなわちニッケルを含むため、両層付近の組成が徐々に変化し、これらニッケルメッキ層とＮｉ・ＰＴＦＥメッキ層との界面を隙間無く密着させることができる。したがって、基材、ニッケルメッキ層、Ｎｉ・ＰＴＦＥメッキ層、およびニッケルメッキ層にわたって密着性が優れたものとなる。
【００１８】
前記メッキ層の膜厚を３μｍ以上１０μｍ以下とし、前記Ｎｉ・ＰＴＦＥメッキ層の膜厚を５μｍ以上１５μｍ以下としても良い。
下地メッキ層は、Ｎｉ・ＰＴＦＥメッキ層と基材とのアンカー効果を成し、前記メッキ層は、Ｎｉ・ＰＴＦＥメッキ層同士のアンカー効果を成すメッキ層であるため、前記のような３μｍ以上１０μｍ以下の薄い膜厚で足りる。
【００１９】
前記Ｎｉ・ＰＴＦＥメッキ層におけるＰＴＦＥ量を、各Ｎｉ・ＰＴＦＥメッキ層毎に異なるＰＴＦＥ量としても良い。このようにＰＴＦＥ量を変化させることで、より密着性に優れた積層状メッキ層にすることができる。
前記下地メッキ層は、ＰＴＦＥを含まないメッキ層とし、前記積層状メッキ層のうち最外層は、ＰＴＦＥを含むメッキ層としても良い。このように最外層をＰＴＦＥを含むメッキ層とすると、ＰＴＦＥの自己潤滑性能に効果的に摺動抵抗の低減を図れる。
【００２０】
前記積層状メッキ層における各メッキ層を、各メッキ層毎に異なる膜厚としても良い。
前記積層状メッキ層は、３層以上のメッキ層からなるものとしても良い。
これらの場合、この場合、メッキ層の総膜厚を厚くでき、摩耗に対する延命効果がある。
【００２１】
この発明の保持器付きころ軸受は、この発明の前記いずれかの保持器付きころと、前記複数のころが転接する軌道輪とを備えたものである。
この発明の保持器は、複数のころと、円周方向の複数箇所に、前記各ころをそれぞれ保持するポケットを有するリング状の保持器とを備えた保持器付きころにおける保持器であって、この保持器の表面に下地メッキ層を施し、この下地メッキ層の表面に、複数層のメッキ層からなる積層状メッキ層を施したものである。
【００２２】
この発明の前記いずれかの保持器付きころを用いたエンジンのコンロッド大端用軸受を適用しても良い。
【発明の効果】
【００２３】
この発明の保持器付きころは、複数のころと、円周方向の複数箇所に、前記各ころをそれぞれ保持するポケットを有するリング状の保持器とを備えた保持器付きころにおいて、前記保持器の表面に下地メッキ層を施し、この下地メッキ層の表面に、ニッケルとＰＴＦＥとを含むＮｉ・ＰＴＦＥメッキ層と、このＮｉ・ＰＴＦＥメッキ層の表面に施され前記下地メッキ層と同一のメッキからなるメッキ層と、このメッキ層の表面に施された、ニッケルとＰＴＦＥとを含むＮｉ・ＰＴＦＥメッキ層とを有する複数層のメッキ層からなる積層状メッキ層を施した。このため、皮膜厚さが厚くても表面処理の皮膜応力が増加せず、皮膜つまり下地メッキ層および積層状メッキ層が保持器から剥がれない。また、使用オイルに含まれる添加剤に影響されない表面処理とできる。さらに、大排気量のエンジン等で保持器を使用する場合に、前記保持器の摩耗、潤滑不良を防止することができると共に、この皮膜と基材との密着性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】（Ａ）はこの発明の第１の実施形態に係る保持器付きころの断面図、（Ｂ）は同保持器の要部平面図である。
【図２】同保持器付きころの積層状メッキ層の要部断面図である。
【図３】（Ａ）は、同保持器付きころのメッキの耐摩耗性を評価する試験機の断面図、（Ｂ）は、同試験機の要部の拡大断面図である。
【図４】浸漬時間と検出元素量との関係を表す図である。
【図５】Ｎｉ・ＰＴＦＥメッキ層の表面粗さと摩耗量との関係を示す図である。
【図６】Ｎｉ・ＰＴＦＥメッキ層の焼入れ後のメッキ硬度と摩耗量との関係を表す図である。
【図７】この発明の実施形態に係る保持器付きころ軸受の断面図である。
【図８】（Ａ）この発明のさらに他の実施形態に係る保持器付きころの断面図、（Ｂ）は図８（Ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図９】同保持器付きころを用いたエンジンのコンロッド大端用軸受の要部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
この発明の一実施形態を図１ないし図６と共に説明する。この発明の実施形態に係る保持器付きころは、例えば四輪車や二輪車及び汎用エンジン等のクランク軸用支持構造及びコンロッド支持構造等に使用される。ただし、これらクランク軸用支持構造及びコンロッド支持構造に限定されるものではない。
図１（Ａ）に示すように、保持器付きころ５０は、複数のころ１と保持器２とを備えている。内輪は無く、この保持器付きころ５０が支持する軸の外周面に、ころ１が転接するものとされている。ころ１は例えば針状ころが適用され、このころ１の端面１ａを平坦面としている。図１（Ｂ）に示すように、保持器２は、円周方向の複数箇所に、前記各ころ１をそれぞれ保持するポケット３を有するリング状のものである。図１（Ａ）および図２に示すように、この保持器２の表面に、下地メッキ層４を施し、この下地メッキ層４の表面に、積層状メッキ層５（後述する）を施している。図１（Ａ）では、積層状メッキ層５を、実際のものよりメッキ層の厚みを強調して表している。
【００２６】
図１（Ａ）に示すように、この保持器２は例えば円筒材からの旋削加工品から成る。また、他の工法では薄肉鋼板材からのプレス成形品から成る。保持器２は、両端に内径側に突出した環状部である一対の鍔部６、６を有する略円筒状に形成され、かつ周壁の軸方向中央部分が、径方向内方へ小径部分７としている。図１（Ｂ）に示すように、保持器２は、一対の鍔部６、６を繋ぐ円周方向複数箇所の柱部８を有し、隣合う柱部８、８間がそれぞれ前記ポケット３となる。なお、保持器２は、鍔部６、６の代わりに平坦形状等の環状部を有するものとしても良い。
【００２７】
図１（Ｂ）に示すように、柱部８におけるポケット３の開口周縁において、軸方向中央の小径部分７に、ころ１の脱落防止用突縁９が形成され、且つ、軸方向両端の大径部分にころ１の脱落防止用突縁１０、１０が形成されている。柱部８におけるポケット３の開口周縁において、脱落防止用突縁９、１０間に、ころ１を周方向に案内する傾斜縁１１が形成されている。この傾斜縁１１は、軸方向の中央部分に向かうに従って径方向外方から内方に傾斜する。ころ１は、これら脱落防止用突縁９、１０で内外に抜け止めされ、且つ傾斜縁１１で周方向に案内される。
【００２８】
積層状メッキ層５について説明する。
図１（Ａ）および図２に示すように、保持器２の表面に下地メッキ層４を施し、この下地メッキ層４の表面に、積層状メッキ層５を施している。積層状メッキ層５とは複数層のメッキ層からなるものである。前記下地メッキ層４はニッケルメッキ層である。メッキを処理する面は、保持器表面であり、同保持器の幅面、内径面、ポケットも含む。
積層状メッキ層５は、この例では、図２に示すように、下地メッキ層４の表面に施された、ニッケルとＰＴＦＥとを含むＮｉ・ＰＴＦＥメッキ層５ａと、このＮｉ・ＰＴＦＥメッキ層５ａの表面に施され下地メッキ層４と同一のメッキ（つまりニッケルメッキ）からなるメッキ層５ｂと、このメッキ層５ｂの表面に施された、ニッケルとＰＴＦＥとを含むＮｉ・ＰＴＦＥメッキ層５ｃとを有する。つまりこの例では、基材である保持器２の表面に対し、順次、第１層の下地メッキ層４、第２層のＮｉ・ＰＴＦＥメッキ層５ａ、第３層のメッキ層５ｂ、第４層のＮｉ・ＰＴＦＥメッキ層５ｃが施されている。
【００２９】
各Ｎｉ・ＰＴＦＥメッキ層５ａ，５ｃにおけるＰＴＦＥは、図２に示すように、ニッケルを主要素材とする母材中にＰＴＦＥの微粒子（同図中、黒点で示す）を分散共析させたものである。各Ｎｉ・ＰＴＦＥメッキ層５ａ，５ｃにおけるＰＴＦＥ量を１ｖｏｌ％以上３５ｖｏｌ％以下と規定している。なお、ＰＴＦＥ量が少ないと摩耗係数が高く摺動特性が劣り、メッキ摩耗量が多い傾向にある。逆に、ＰＴＦＥ量が多すぎると熱処理後の硬度が低いため、摩耗量が多くなる傾向にあった。さらに、ＰＴＦＥが多く含まれるとコスト高となる。
この実施形態では、各Ｎｉ・ＰＴＦＥメッキ層５ａ，５ｃのＰＴＦＥ量を１ｖｏｌ％以上３５ｖｏｌ％以下と規定することで、摩擦係数が低く摺動特性に優れ、メッキ摩耗量を低くすることができる。さらに製造コストの低減を図ることが可能となる。
【００３０】
第１層の下地メッキ層４、第３層のメッキ層５ｂの膜厚δ１、δ３を、それぞれ３μｍ以上１０μｍ以下、第２層，第４層のＮｉ・ＰＴＦＥメッキ層５ａ，５ｃの膜厚δ２，δ４を、それぞれ５μｍ以上１５μｍ以下としている。
第１層の下地メッキ層４は、Ｎｉ・ＰＴＦＥメッキ層５ａと基材とのアンカー効果を成し、第３層のメッキ層５ｂは、Ｎｉ・ＰＴＦＥメッキ層５ａ，５ｃ同士のアンカー効果を成すメッキ層である。
また、メッキの密着力つまり耐摩耗性について、以下のリングオンディスク型の試験機を用いて評価したところ、第２層，第４層のＮｉ・ＰＴＦＥメッキ層５ａ，５ｃの膜厚δ２，δ４を、それぞれ５μｍ以上１５μｍ以下とすると、メッキ層の総膜厚δｔを厚くでき、摩耗に対する延命効果がある。
【００３１】
積層状メッキ層５の密着力（耐摩耗性）について、表１、図３と共に説明する。
【表１】
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【００３２】
表１に示すように、サンプルを５種類（Ｎｏ．Ａ〜Ｅ）製作して、メッキの密着力について、リングオンディスク型の試験機を用いて評価した。表１において、サンプルＡおよびＢは、それぞれ第３層、第４層にメッキ層が設けられていない、従来技術に係る２層構造のサンプルである。サンプルＣ，Ｄ，Ｅは、それぞれ、この発明の実施形態に係る、積層状メッキ層が設けられたサンプルである。同表における数値の単位はμｍである。
【００３３】
図３（Ａ）に示すように、リングオンディスク型の試験機ＲＭは、回転駆動される回転軸３０と、この回転軸３０の上端部にボルト等の固定具３１を介して固定される円板状の相手材３２と、この相手材３２の表面部に対向して同心に配置される負荷軸３３と、この負荷軸３３の下端部に取り付けられる金属製のリング部材３４とを有する。
この例では、図３（Ｂ）に示すように、リング部材３４の下端面３４ａに設けられる各サンプルを、相手材３２の表面部に押圧しつつ、回転軸３０を回転する。これにより各サンプルにおけるメッキ層の摩耗、剥がれの有無を確認する。なお、相手材３２は、例えばＳＵＪ２から成り、この相手材３２の表面部を研磨したものを用いている。
【００３４】
試験結果によると、サンプルＣ，Ｄ，Ｅでは、積層状メッキ層５の表層等が摩耗するものの、地金の発生は無く、メッキ層の剥れも認められなかった。これに対し、従来技術に係るサンプルＡでは、第１層および第２層が徐々に摩耗し地金が発生した。従来技術に係るサンプルＢでは、第２層が摩耗すると共にこの第２層の剥がれが認められた。
このように、本発明のサンプルＣ，Ｄ，Ｅでは、厳しい使用環境下でメッキ層の総膜厚δｔを厚くしてもメッキ層が剥がれない。換言すれば、メッキ層の総膜厚δｔが厚くても表面処理の皮膜応力が増加せず、メッキ層の剥れを防止し得る。さらに積層状メッキ層５の皮膜厚さを厚くすることができるので、長期に稼動しても表面処理が残存し、保持器２の摩耗や潤滑不良を防止することができる。
【００３５】
下地メッキ層の有無によるメッキの密着力について
この実施形態に係る保持器２は、メッキの密着力の向上を図るために、下地メッキ層４としてニッケルメッキ層を施している。この下地メッキ層４の有無による密着力を、実際の保持器付きころ（内径２８ｍｍ×外径３４ｍｍ×幅１７ｍｍ）を用い、実機と同じクランクモーション運動で比較した。その結果を表２に示す。
【００３６】
【表２】
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【００３７】
表２に示すように、下地メッキ層４を施さない製品は、試験後にメッキ層の摩耗と剥れが認められた。一方、下地メッキ層４を施した製品は、試験後に軽微な摩耗は認められたが、メッキ層の剥れは認められなかった。このように、メッキの密着力の向上を図るには、下地処理が必要であることが判明した。
【００３８】
表面処理の溶解について説明する。
この発明の実施形態に係るＮｉ・ＰＴＦＥメッキ層５ａ，５ｃの金属成分等が、４サイクルエンジンオイルの高温条件下で溶解しないことを浸漬試験で確認した。図４に示すように、従来の銅メッキ、銀メッキは、浸漬時間の経過と共に油中から多くの元素量が検出されている。同図中、銅メッキは四角印で表記し、銀メッキは三角印で表記している。
これに対し、同図中、菱形で表記する実施形態に係るＮｉ・ＰＴＦＥメッキ層を有するものは、浸漬時間２００時間を経過しても、下地メッキ層、Ｎｉ・ＰＴＦＥメッキ層、ニッケルメッキ層、およびＮｉ・ＰＴＦＥメッキ層に関係した元素は検出されなかった。
【００３９】
Ｎｉ・ＰＴＦＥメッキ層５ｃの表面粗さの規格値について説明する。
この発明の実施形態では、最外層であるＮｉ・ＰＴＦＥメッキ層５ｃの表面粗さはＲａ０．７μｍ以下としている。
「Ｒａ」は、日本工業規格で規定される中心線平均粗さＲａであり、ＪＩＳ ０６０１
−１９７６表面粗さの規格に準拠して測定する。
Ｎｉ・ＰＴＦＥメッキ層５ｃの表面粗さにより、メッキ自体の摩耗量が変化するかどうかを確認するため、膜厚評価を行った上記保持器付きころ及び上記試験条件で、摩耗比較評価を実施した。その結果、図５に示すように、表面粗さがＲａ０．７μｍを超えると、摩耗量が増加する傾向にある。これは、粗さ自身の凹凸の凸部が高く表面粗さが粗い方が摩耗しやすい結果であった。
【００４０】
Ｎｉ・ＰＴＦＥメッキ層５ａ，５ｃの硬度について説明する。
この発明の実施形態では、Ｎｉ・ＰＴＦＥメッキ層５ａ，５ｃを熱処理により硬化させ、このＮｉ・ＰＴＦＥメッキ層５ａ，５ｃの熱処理後のメッキ硬度をＨｖ３００以上Ｈｖ７００以下としている。
Ｎｉ・ＰＴＦＥメッキ層５ａ，５ｃのメッキ硬度の最適値を決定するために、総膜厚δｔを決定した際と同じ保持器付きころで同じ試験条件で摩耗比較を実施した。メッキ硬度は、Ｎｉ・ＰＴＦＥメッキ層５ａ，５ｃにおけるＰＴＦＥの含有量と焼入れ温度で決定する値である。したがって、試験サンプルは、ＰＴＦＥの含有量を一定にして、焼入れ温度を変更して製作した。
【００４１】
図６に示すように、この結果からＮｉ・ＰＴＦＥメッキ層５ａ，５ｃの焼入れ後のメッキ硬度がＨｖ３００以上Ｈｖ７００以下であれば、摩耗量の差は０．００１ｍｍ以内であり、差が認められない結果であった。Ｎｉ・ＰＴＦＥメッキ層５ａ，５ｃの焼入れ後のメッキ硬度がＨｖ３００未満では、摩耗量が大きくなる。Ｈｖ７００を超えると、硬度が高すぎてメッキ層がヒビ割れる可能性がある。
【００４２】
以上説明した保持器付きころ５０によると、保持器２の表面に下地メッキ層４を施し、この下地メッキ層４の表面に、複数層のメッキ層からなる積層状メッキ層５を施したため、メッキ層の総膜厚δｔが厚くても表面処理の皮膜応力が増加せず、メッキ層の剥れを防止し得る。さらに積層状メッキ層５の皮膜厚さを厚くすることができるので、長期に稼動しても表面処理が残存し、保持器２の摩耗や潤滑不良を防止することができる。
積層状メッキ層５のうち、Ｎｉ・ＰＴＦＥメッキ層５ａ，５ｃにおけるニッケルは、銅、銀に比べ添加剤と反応し難い性質を持つため、図４に示したように溶出を抑制することが可能となる。したがって、この保持器付きころ５０を４サイクルエンジンに用いた場合において、このエンジンオイルに保持器付きころ５０を浸漬させても、同エンジンオイル中にニッケルが溶出することを抑制し得る。よって、積層状メッキ層５が脆くなることを防止し、これによりメッキ剥れを防止することができる。前記エンジンオイルに添加剤が含まれていても、この添加剤に影響されることなく、エンジンオイル中にニッケルが溶出することを抑制し、これにより、積層状メッキ層５が脆くなることを防止し、メッキ剥れを防止することができる。
【００４３】
また、第１層の下地メッキ層４をニッケルメッキ層とし、このニッケルメッキ層を第２層のＮｉ・ＰＴＦＥメッキ層５ａと基材（保持器）の間に設けることにより、基材とＮｉ・ＰＴＦＥメッキ層５ａとの密着強度が向上し、メッキ剥れを防止する。つまり第１層と第２層とが共通の組成物すなわちニッケルを含むため、両層付近の組成が徐々に変化し、これらニッケルメッキ層とＮｉ・ＰＴＦＥメッキ層５ａとの界面を隙間無く密着させることができる。よって、基材、ニッケルメッキ層、およびＮｉ・ＰＴＦＥメッキ５ａ層にわたって密着性が優れたものになる。上記のように、密着力が向上するのは、組成の近いメッキを間に設けることにより金属同士の結合を強くしているためである。
第３層のメッキ層５ｂをニッケルメッキ層とし、このニッケルメッキ層を、第２層，第４層のＮｉ・ＰＴＦＥメッキ層５ａ，５ｃ間に介在させることにより、前記第１層，第２層間と同様に第２層と第３層との密着強度が向上すると共に第３層と第４層との密着強度が向上し、メッキ剥れを防止する。
さらにＮｉ・ＰＴＦＥメッキ層５ｃ中のＰＴＦＥの自己潤滑作用により、メッキの摩擦係数が低減し、耐摩耗性が向上する。
【００４４】
下地メッキ層４および積層状メッキ層５を保持器に施した場合、保持器ポケット３のころ案内面にメッキ層が付くため、ころ１の摩耗低減を図れる。また、保持器２の一部をマスキングしたり、付着したメッキ層を除去する手間がなくなるため、メッキ作業全体の工数低減を図ることができる。
積層状メッキ層５は、前記第４層のＮｉ・ＰＴＦＥメッキ層５ｃの表面に施され、下地メッキ層４と同一のメッキ（つまりニッケルメッキ）からなるメッキ層（第５層）を含むものとしても良い。
下地メッキ層４および積層状メッキ層５を、保持器の全表面に施しても良いし、保持器の外径面や幅面等必要な箇所のみに施しても良い。
【００４５】
図７は、この発明の一実施形態に係る保持器付きころ軸受を示す。この保持器付きころ軸受は、前記いずれかの構成の保持器付きころ５０（５０Ａ）と、前記複数のころ１が転接する軌道輪１４とでなる。軌道輪１４はこの例では外輪が適用される。保持器付きころ軸受は、前記外輪および内輪（または軸Ｓｈ）のいずれか一方、または両方を含む構成としても良い。
【００４６】
図８の保持器付きころ５０Ｂは、複数のころ１と、第１および第２の保持器２Ｃ、１５とを有する。図８（Ａ）は軸線Ｌ１を含む平面で保持器付きころを切断して見た断面図である。図８（Ｂ）は図８（Ａ）のＡ−Ａ線断面図である。第１の保持器２Ｃは、図１，図２と共に前述した第１の実施形態の保持器２と同様の構成とされている。第１の保持器２Ｃの表面に下地メッキ層４および積層状メッキ層５が施されている。第２の保持器１５は、平坦面からなるリング状のものであり、ころ１を保持するポケット１５ａが形成されている。この第２の保持器１５の表面にも下地メッキ層４および積層状メッキ層５が施されている。この第２の保持器１５は、第１の保持器２Ｃの鍔部６の内周面に径方向隙間を介して配置される。
【００４７】
図９は、保持器付きころを用いたエンジンのコンロッド大端用軸受の要部断面図である。この発明のいずれかの保持器付きころ５０等が、クランクシャフト用支持軸受ＢＲ１，ＢＲ１や、コンロッドＣＲとクランクシャフトＣＳとの連結部３５の軸受ＢＲ２、つまりコンロッド大端用軸受に適用される。
【符号の説明】
【００４８】
１…ころ
２，２Ａ…保持器
３…ポケット
４…下地メッキ層
５…積層状メッキ層
５ａ，５ｃ…Ｎｉ・ＰＴＦＥメッキ層
５ｂ…メッキ層
５０，５０Ａ，５０Ｂ…保持器付きころ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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