JP6117807B2 - 内燃機関に適したチェーンテンションガイド - Google Patents

Description

本発明は、エンジンなどの駆動力源から、内燃機関のカムシャフトなどの被駆動部材へとトルクを伝達するチェーンのためのチェーンテンションガイドであって、それが所定のアーチに沿って延在する一方、チェーンにおける適切な張力が、いくつかの作動手段によって、動作中のチェーンに対してガイドを付勢するように配置され得るチェーンテンションガイドによって維持されるようになっているチェーンテンションガイドに関する。

弁の開閉に必要なタイミングを与えるために、頭弁式エンジン中の弁操作システムにおいてタイミングチェーンシステムを使用することが知られている。タイミングチェーンシステムは、（ｉ）駆動力源から出力部材へとトルクを伝達するためのチェーンと、（ｉｉ）ガイド本体を含むチェーンテンションガイドとを有し、チェーンは、ほぼ一定のピッチで配置された連結されたリンクによってつながれている。このようなシステムが、図１に示される、チェーンテンショナ１１、テンションガイド１２およびチェーン１３を含むことが周知である。

チェーンについては、金属チェーンが、自動車エンジンのドライブシャフトとカムシャフトとの間でトルクを伝達するのに主に使用される。一般に、サイレントチェーン、ブッシュチェーンおよびローラチェーンの３つのタイプのチェーンが、これらのエンジンに使用される。これらのうち、ローラチェーンは、独立して回転することができるローラを有するため、優れた伝達効率を提供する。

チェーンの型が何であれ、チェーンは、チェーンの側面を制御し、チェーンの回転を安定させるための機構としてのガイドまたはレバーと呼ばれるいくつかの部材とともに使用される。これが、上述したチェーンテンションガイドである。このチェーンテンションガイドは、チェーンに直接接触する表面を有し、エンジン油で潤滑されるチェーンは、その接触面に沿って摺動する。

上述したタイミングチェーンシステムでは、チェーンテンションガイドが、作動中のほとんどの時間、チェーンの１つの鎖と摺動自在に係合されることにより、このようなガイドは、高温および極度の摩擦を受け、ガイドおよび何らかの関連するタイミングチェーンシステムに対して加えられる摩耗の速度が速くなり得る。長期間の使用の後、タイミングチェーンシステムの構成要素に対する摩耗により、チェーンテンションが着実に低下される。その結果として、チェーンテンションのかなりの変動によりカムシャフトタイミングが狂わされるため、損傷が発生され得る。チェーンテンションガイドからのエネルギー損失は、エンジンの効率を全体として考慮した際に無視することができない別の要因である。

現在、熱可塑性樹脂ナイロン６６などの、優れた耐摩耗特性を有する脂肪族ナイロン樹脂が、チェーンに接触する摺動面に主に使用されている。しかしながら、上記の広く使用されているチェーンガイド（またはレバー）と異なり、発田ら（特開平１０−２８８２４９号公報）によって開示されるものなどの内燃機関用のチェーンテンションガイドは、チェーン接触面に対する非常に高度な摺動特性を必要とし、このガイドは、チェーンのローラ部分を支持しなければならず、上記の脂肪族ナイロン樹脂を用いた際に、耐久時間が非常に短い。実際に、この摺動面に使用するのに適した材料は開示されていない。

栗原ら（実開昭６１−１２２４４５号公報）は、摺動ローラを有するローラチェーンを開示しているが、チェーンの外側および／または内側で同時にリンクに接触した際の摺動環境の要求があまり厳しくないものの、摩擦損失を減少させる効果は限られる。

前田（特開２００５−１１２８７１号公報）は、０．５〜２０体積％の固体潤滑剤（ポリテトラフルオロエチレンまたはグラファイトなど）および０．５〜２５体積％の硬質成分（ナイロン６６などの熱可塑性樹脂母材に加えられたアルミナなど）を含む摺動樹脂が、チェーンテンションガイド用の摺動樹脂材料として、高い耐摩耗性および減少された摩擦損失を提供することを報告している。本出願人は、「熱硬化性樹脂」が記載されているものの、ナイロン６６樹脂が典型例として示されているため、前田のこの開示は、誤りを含み得ることを指摘する）。

太田ら（特開２００７−１７７０３７号公報）は、比表面エネルギーおよび可視光透過率（６００ｎｍ）を有する５〜４０％のフッ素樹脂を、チェーンシステムに使用され、母材組成物を含む摺動部材における母材樹脂として使用される熱可塑性樹脂（ナイロン６６樹脂など）に加えることによって、優れた摩擦特性および耐摩耗性を有するチェーンテンションガイドなどが得られることを報告している。

しかしながら、これらの事例の全ては、摺動部材の広く使用されている材料であるナイロン６６などの熱可塑性樹脂に、その特性を改善するために添加剤を加えることを含むに過ぎない。

チェーンが、ガイド本体におけるチェーンの移動のたびにチェーンガイド面の表面と接触されるように、摺動自在に、ガイド本体の長手方向にチェーンを摺動自在にガイドするためのチェーンガイド面を有するガイド本体を含むチェーンテンションガイドであって、ガイド本体が、チェーンガイド面の少なくとも一部上に非熱可塑性ポリイミドで作製された層を含むチェーンテンションガイドが本明細書に開示される。

チェーンとチェーンテンションガイドとの間の関係を示す、タイミングチェーンシステムの概略図である。 チェーンテンションガイドの例の斜視図である。 チェーンテンションガイドの長手方向に垂直な方向に沿った、チェーンテンションガイドの断面図の２つの例である。 段階荷重試験（ｓｔｅｐ ｌｏａｄｉｎｇ ｔｅｓｔ）後の摩擦係数および総摩耗高さを測定するための試験装置の側面図である。 段階荷重試験後の摩擦係数および総摩耗高さを測定するための試験装置のリテーナーリングにおける嵌合材料ブロック（ｍａｔｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌ ｂｌｏｃｋ）の上面図である。 ローラチェーンとチェーンテンションガイドとの間の実際の接触条件の概略図である。 図５Ａから派生する接触モデルである。 摩擦係数の測定原理を明確にするための概略図である。

本発明が、その好ましい実施形態に関して説明されるが、本発明をその実施形態に限定することは意図されていないことが理解されるであろう。そうではなく、添付の特許請求の範囲によって規定される本発明の趣旨および範囲内に含まれ得る全ての代替例、変更、および均等物を包含することが意図される。

本発明の目的は、エンジン効率および燃料消費性能の改善を考慮して、摩擦損失を減少させるための新規なチェーンテンションガイドを提供することである。

この目的は、ほぼ一定のピッチで配置され、かつ内燃機関において互いに枢動可能につながれた連結されたリンクを有するチェーンのエンドレス動力伝達要素（ｅｎｄｌｅｓｓ ｐｏｗｅｒ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｅｌｅｍｅｎｔ）の張力を調整する（ｔｅｎｓｉｏｎ）ためのチェーンテンションガイドであって、チェーンが、ガイド本体におけるチェーンの移動のたびにチェーンガイド面の表面と接触されるように、ガイド本体の長手方向にチェーンを摺動自在にガイドするためのチェーンガイド面を有するガイド本体を含み、ガイド本体が、チェーンガイド面の少なくとも一部上に非熱可塑性ポリイミドで作製された層を含むチェーンテンションガイドによって達成される。

本発明のチェーンテンションガイドは、チェーンガイド面を有するガイド本体を含み、ガイド本体は、チェーンガイド面の少なくとも一部上に非熱可塑性ポリイミドで作製された層を含む。

本発明に係るチェーンテンションガイドは、チェーンテンションレバーも包含してもよく、所与のチェーン駆動装置とともに、および特に、内燃機関におけるカムシャフト駆動装置などの高速の駆動装置に使用され得る。

本発明は、エネルギーおよび摩擦損失が減少される、内燃機関に適したチェーンテンションガイドを提供し、エンジン効率および燃料消費性能も改善する。

（１）チェーンテンションガイド
本発明のチェーンテンションガイドは、ほぼ一定のピッチで配置され、かつ内燃機関において互いに枢動可能につながれた連結されたリンクを有するチェーンのエンドレス動力伝達要素の張力を調整するためのものである。

図１は、自動車の内燃機関を駆動するのに使用される、チェーン１３、チェーンテンショナ１１およびチェーンガイド１２の構造の一例を示す。１つのチェーンテンショナおよび１つまたは複数のチェーンガイド（図１の２）が、チェーン駆動装置を安定させ、弱い張力による寿命の減少および騒音を制御するために、それぞれのつながれたチェーンシステムに通常使用される。

本発明のチェーンテンションガイドは、全てのこれらのチェーンテンショナおよびチェーンガイドを包含するが、選択的な適用も可能である。

図１のチェーンは、ローラチェーンであり、ローラチェーンは、内側および外側リンクとは独立して回転する複数のローラを含む。

ローラチェーンの範囲は、チェーンとスプロケットとの間に駆動または被駆動接続を提供するために、駆動スプロケットを含む内燃機関の動力伝達システムのスプロケットの周囲におよぶ。従来の方式では、チェーンは、トルクが、１つのシャフトから他のシャフトへと伝達されるように、駆動／被駆動シャフトおよびまたはアイドラシャフト（図示せず）における他のスプロケットの周りをループ状に通る。

内燃機関用の従来の動力伝達システムでは、チェーンテンションガイドは、チェーンの１つの鎖と摺動自在に係合される。

図２は、チェーンテンションガイド２１の形状を示し、これは、チェーンテンションガイドの形状を示すためのサンプルである。チェーンテンションガイド２１は、現在大量生産されている形状のものである。

本発明のチェーンテンションガイドは、サイレントチェーン、ブッシュチェーンまたはローラチェーンに適用され得る。

（２）ガイド本体
本発明のチェーンテンションガイドには、ガイド本体が設けられる。ガイド本体は、チェーンガイド面を有し、チェーンガイド面は、チェーンが、ガイド本体におけるチェーンの移動のたびにチェーンガイド面の表面と接触されるように、ガイド本体の長手方向にチェーンを摺動自在にガイドするためのものである。

以下の（３）で表される非熱可塑性ポリイミドの層が、このチェーンガイド面の少なくとも一部に設けられる。非熱可塑性ポリイミドの低い摩擦特性および高い耐摩耗性のため、エネルギー損失が、内燃機関のチェーンテンションガイドでさえ十分に減少され、エンジン効率および燃料節約が改善され得る。

ガイド本体３１には、通常、全体としてガイドの形状を維持するための保持部分（ホルダー）３３と、チェーンガイド面を提供する層である摺動部分（これは、チェーンの経路を形成する部分を意味する）３２とが設けられる（例えば図３に示されるように）。滑り荷重が低い場合、同じ材料を、保持部分３３および摺動部分３２に使用することもできる。しかしながら、ほとんどの場合、異なる材料が、保持部分３３および摺動部分３２に使用され、熱膨張により生じる寸法の変化のため、摺動部分３２は、線膨張率の差によって生じる歪みを吸収することができるように、保持部分３３に対していくらか移動できるような形状を有するのが好ましい。より具体的には、摺動部分３２は、例えば、線膨張率の差に最も影響される長手方向の移動をある程度自由に行えるように、保持部分３３に形成された溝に埋め込まれるのが好ましい。

優れた疲労特性を有するダイカストまたは他の金属またはガラス繊維強化ナイロン樹脂が、保持部分３３の材料として使用され得る。摺動部分３２は、全体的に、非熱可塑性ポリイミドの層からなり得るが、それがチェーンに接触する部分のみに非熱可塑性ポリイミドの層３４を有する場合に機能する。コストは、この構造により大きく減少され得る。ナイロン６６または別の非強化脂肪族ナイロン樹脂などの射出成形可能な熱可塑性樹脂が、通常、非熱可塑性ポリマーの層３４を除いた摺動部分に使用され得る。

摺動部分３２のチェーンガイド面は、図３Ａに示されるチェーン駆動方向に垂直な方向で平坦であり得るが、中央に凸状の部分（長手方向に延在するチェーン摺動レール）を有することもあり、またはこの凸状の部分の端部のみが、図３Ｂに示されるようにチェーンのチェーンローラ部分に接触するように構成されてもよい。

この場合、１つの可能性は、非熱可塑性ポリイミドの層として長手方向に延在するチェーン摺動レールのみを構成することである。長手方向に延在するチェーン摺動レールは、タイミングチェーンシステムのそれぞれの構成要素の熱膨張による寸法の変動を調整するために、少なくともある程度、長手方向に移動可能であり得る。特に、チェーン駆動装置にしたがわずに自由に回転するローラを備えたローラチェーンによって駆動されるエンジンの場合、ローラチェーンの複数の連続したローラ部分のみに同時に接触する長手方向に延在するチェーン摺動レールを有することが望ましい。長手方向に延在するチェーン摺動レールは、チェーンローラに接触するために湾曲を有する形状を与えられてもよいが、この湾曲は、特に制限されない。長手方向に延在するチェーン摺動レールの長さは、それが複数のチェーンローラに同時に接触しなければならないことを除いて、特に制限されない。

図３Ａおよび図３Ｂはそれぞれ、摺動部分３２における非熱可塑性ポリイミドで形成される層３４を有する他の例を示す。

摺動部分の非熱可塑性ポリイミドおよび本体部分の熱可塑性樹脂を同時に成形するのは通常難しいため、製造方法は、必要に応じて機械仕上げと組み合わせた、非熱可塑性ポリイミド部分および熱可塑性樹脂部分の別々の成形を含み得る。この場合、この２つは、スナップ嵌めによって統合されるか、ねじで留められるかまたは接着剤で固着され得る。非熱可塑性ポリイミドのガラス転移温度または熱変形温度が、熱可塑性樹脂の成形温度より高い場合、それらはまた、熱可塑性樹脂のインサート成形によって、射出成形金型に固定された成形された非熱可塑性ポリイミド部材と統合され得る。非熱可塑性ポリイミド自体を成形するための原料が、通常、粉末形状などの好適な形態にあるため、原料は、金型内部での圧縮成形および焼成によって、または高い熱および圧力を同時に加えることによって成形され得、押出成形も、機器および条件によっては可能である。

（３）非熱可塑性ポリイミド
非熱可塑性ポリイミドは、２次元の直鎖状分子構造を有するが、熱溶融特性を有さないポリイミドである。

本明細書における熱溶融特性は、温度がＴｇ、またはＴｍより高く上昇すると流体になり、温度が低下すると再び固化する可逆的特性を意味し；非熱可塑性ポリイミドは、明確なＴｇまたはＴｍを示さないため、あるいはＴｇ、またはＴｍが非常に高いため材料がこれらの温度以下で明確な熱分解を示すためのいずれかの理由で熱溶融性ではない。

ポリイミド樹脂は、非熱可塑性ポリイミド、熱可塑性ポリイミドおよび熱硬化性ポリイミドを含む。

熱可塑性ポリイミドと同様に、非熱可塑性ポリイミドは、２次元の直鎖状分子構造を有するが、熱溶融性熱可塑性ポリイミド（熱可塑性ポリイミド（ＴＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）など）と異なり、非熱可塑性ポリイミドは、熱溶融特性を有さない。より具体的には、非熱可塑性ポリイミドは、２８０℃超、好ましくは３５０℃超、より好ましくは４００℃超のガラス転移温度を有するポリイミド成分、および最高で少なくとも４００℃の温度で識別できるガラス転移温度を有さないポリイミド成分を表すのに使用される。（一方、本明細書において使用される際、熱可塑性ポリイミドという用語は、２８０℃以下、好ましくは２５０℃未満のガラス転移温度を有するポリイミド成分を表すのに使用される。

ポリアミノビスマレイミド（ＰＡＢＭ）などの熱硬化性ポリイミドは、それらが樹脂分子の末端に不飽和基を有する点で、非熱硬化性ポリイミドとは化学構造で区別され、それらに３次元の網目構造を与える付加反応またはラジカル反応によって架橋される。

本発明のチェーンテンションガイドに使用される非熱可塑性ポリイミドは、一般に、低い摩擦係数および高い耐摩耗性を有するが、特に、低い摩擦係数およびチェーンテンションガイドにおける摺動速度でのまたは摺動速度より高い実際の駆動条件下で荷重の大きさの変化がほとんどないことを特徴とする。

ポリイミドは、ポリマー骨格の主鎖に沿って、直鎖状または複素環単位としての特徴的な−ＣＯ−ＮＲ−ＣＯ−基を含む。ポリイミドは、例えば、有機テトラカルボン酸、またはその対応する無水物またはエステル誘導体などのモノマーと、脂肪族または芳香族ジアミンとの反応から得られる。

非熱可塑性ポリイミドは、芳香族テトラカルボン酸またはその誘導体および芳香族ジアミンまたは芳香族ジイソシアネートが、溶液重合されて、ポリアミド酸誘導体が形成され、次に、ポリアミド酸誘導体が、高温での結晶化および脱水素化によってイミド化されるように、直鎖状に重合されたポリイミドとして合成され得る。

ポリイミドを調製するのに使用されるポリイミド前駆体は、ポリイミド前駆体が加熱されるかまたは化学的に処理されると対応するポリイミドになる有機ポリマーである。このように得られるポリイミドの特定の実施形態において、約６０〜１００モルパーセント、好ましくは約７０モルパーセント以上、より好ましくは約８０モルパーセント以上の、そのポリマー鎖の繰返し単位が、例えば、下式によって表されるポリイミド構造を有する：

式中、Ｒ_１が、６個の炭素原子の１〜５つのベンゼノイド不飽和環を有する四価芳香族基であり、４つのカルボニル基が、Ｒ_１基のベンゼン環における異なる炭素原子に直接結合され、カルボニル基の各対が、Ｒ_１基のベンゼン環における隣接する炭素原子に結合され；Ｒ_２が、炭素原子の１〜５つのベンゼノイド不飽和環を有する二価芳香族基であり、２つのアミノ基が、Ｒ_２基のベンゼン環における異なる炭素原子に直接結合される。

好ましいポリイミド前駆体は、芳香族であり、イミド化されると、芳香族化合物のベンゼン環がイミド基に直接結合されたポリイミドを提供する。特に好ましいポリイミド前駆体は、例えば、以下の一般式によって表される繰返し単位を有するポリアミド酸を含み、ポリアミド酸は、繰返し単位の２つ以上のホモポリマーまたはコポリマーのいずれかであ
り得る：

式中、Ｒ_３が、６個の炭素原子の１〜５つのベンゼノイド不飽和環を有する四価芳香族基であり、４つのカルボニル基が、Ｒ_３基のベンゼン環における異なる炭素原子に直接結合され、カルボニル基の各対が、Ｒ_３基のベンゼン環における隣接する炭素原子に結合され；Ｒ_４が、炭素原子の１〜５つのベンゼノイド不飽和環を有する二価芳香族基であり、２つのアミノ基が、Ｒ_４基のベンゼン環における異なる炭素原子に直接結合される。

上記の一般式によって表される繰返し単位を有するポリアミド酸の典型例は、ピロメリット酸二無水物（「ＰＭＤＡ」）およびジアミノジフェニルエーテル（「ＯＤＡ」）ならびに３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物（「ＢＰＤＡ」）およびＯＤＡから得られるものである。閉環されると、前者は、ポリ（４，４’−オキシジフェニレンピロメリットイミド）になり、後者は、ポリ（４，４’−オキシジフェニレン−３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボキシイミド）になる。

上述したポリ（４，４’−オキシジフェニレンピロメリットイミド）、ポリマー融点またはガラス転移温度（Ｔｇ）＞４００℃］の他に、非熱可塑性ポリイミドの他の例としては、ポリ（ＢＰＤＡ−ＯＤＡ）（Ｕｐｉｍｏｌ（商標）、Ｔｇ＝２８５℃、宇部興産株式会社（Ｕｂｅ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ Ｌｔｄ．））（ビフェニル二無水物（ＢＰＤＡ）が、ＰＭＤＡと置き換えられる）、およびポリ（ＢＰＤＡ−ＰＰＤ）（Ｕｐｉｍｏｌ（商標）、Ｔｇ＞４００℃、宇部興産株式会社（Ｕｂｅ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ Ｌｔｄ．））（ｐ−フェニレンジアミン（ＰＰＤ）が、ＯＤＡとさらに置き換えられる）、ならびに改良された生成物（Ｕｐｉｍｏｌ ＳＡ（商標）、宇部興産株式会社（Ｕｂｅ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ Ｌｔｄ．））（非対称ＢＰＤＡが、ＢＰＤＡの一部と置き換えられる）などが挙げられる。Ｕｐｉｏｍｏｌ（商標）ポリイミドの特性は、宇部興産株式会社（Ｕｂｅ）のパンフレットに示されている。

この例に使用されるポリ（ＢＰＤＡ−コ（ＰＰＤ；ＭＰＤ））も、非熱可塑性ポリマーのカテゴリーに属する。

構造の点から言えば、本発明の非熱可塑性ポリイミドは、全芳香族ポリイミドを含み、これは、この用語の狭い意味でのポリイミドであり、これらの全芳香族ポリイミドは、好ましくは非熱可塑性ポリイミドである。本明細書における全芳香族ポリイミドは、芳香環に直接結合されるイミド基を有し、かつ脂肪族炭素を含有しないか、またはそれが存在する場合、炭素に直接結合される水素を有さないかのいずれかである芳香族ポリイミドである。

一方、非熱可塑性ポリイミドの中でも、芳香族ジアミンおよび／または芳香族ジイソシアネートから構成され得るポリイミド系ポリマーは、それ自体が当該技術分野において公知である。好ましいのは、ｐ−フェニレンジアミン（ＰＰＤ）、ｍ−フェニレンジアミン（ＭＰＤ）、４，４’−オキシジアニリン（ＯＤＡ）、４，４’−メチレンジアニリン（ＭＤＡ）である。

芳香族テトラカルボン酸成分として、芳香族テトラカルボン酸、その酸無水物、その塩およびそのエステルが挙げられ得る。好ましいのは、芳香族テトラカルボン酸二無水物であり、特に好ましいのは、ピロメリット酸二無水物（ＰＭＤＡ）、３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物（ＢＰＤＡ）または３，３’，４，４’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物（ＢＴＤＡ）である。

このようなポリイミドは、商標Ｖｅｓｐｅｌ（登録商標）ポリイミドでＥ．Ｉ．ｄｕ Ｐｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ ａｎｄ Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能であり、商標Ｕｐｉｍｏｌ（登録商標）またはＵＩＰで宇部興産株式会社（Ｕｂｅ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ Ｌｔｄ．）からのＢＰＤＡ系ポリイミドおよびＨＰ Ｐｏｌｙｍｅｒ ＧｍｂＨからのＢＴＤＡ系ポリイミド樹脂グレード番号Ｐ８４である。

芳香族ジアミン４，４’−オキシジアニリンおよび芳香族テトラカルボン酸二無水物ピロメリット酸二無水物から構成され得るポリイミド系ポリマーの中でも、全芳香族ポリイミドポリ−４，４’−オキシジフェニレンピロメリット酸アミド［ポリ（ＰＭＤＡ−コ−ＯＤＡ）］が好ましい。ポリ−４，４’−オキシジフェニレンピロメリット酸アミドは、高速および低速の動作環境の両方において低い摩擦係数および高い耐摩耗性を示し、また、高速および低速の動作環境の両方において荷重の大きさにかかわらず安定した低い摩擦特性および高い耐摩耗特性を有する。

本発明の開示が、以下の実施例によってさらに例示される：

段階荷重および速度試験を行い、様々な材料の摩擦係数および耐摩耗性を測定した。

（１）装置
スラスト式の摩耗および摩擦試験装置
図４Ａおよび図４Ｂは、「プラスチックの滑り摩耗試験方法（Ｔｅｓｔｉｎｇ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｓｌｉｄｉｎｇ Ｗｅａｒ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）」と題されたＪＩＳ（日本工業規格）Ｋ７２１８に準拠する条件下で、様々な試験片の摩耗および摩擦係数を測定するのに使用され、設計され、作製される摩耗および摩擦試験装置を示す概略図である。

より具体的には、以下の試験方法は、本開示全体を通して使用される摩擦係数および摩耗を測定するのに使用され得る方法の説明を表し、これを以下の実施例に使用した。

摩耗試験を、図４Ａおよび図４Ｂに示される、本発明に係る試験装置を用いて行った。機器は、ＪＩＳ Ｋ７２１８に記載されている。

チェーンテンションガイドのモデルとしての各試験片４１を、ポリマー組成物に応じて機械加工または射出成形によって、約２５．６ｍｍの外径、約１５ｍｍの高さおよび約２．８ｍｍの壁厚を有する円筒または中空形態で作製した。

ローラチェーンのモデルとしての嵌合材料ブロック（円筒形状、長さ：５０ｍｍ；直径：１５ｍｍを；Ｓ４５Ｃ炭素鋼で作製し、半径方向の任意の隣接する対が交わる角度が図４Ｂに示されるように１２０度であるように、３つのこのような嵌合材料ブロックを、リテーナーリングの半径方向に沿って剛性フレーム（ｒｉｇｉｄ ｆｒａｍｅ）によってリテーナーリング４３に取り付け、各嵌合材料ブロックを、リテーナーリング４３の各半径方向に沿って、１０ｍｍの内径と６０ｍｍの外径との間に配置した。

試験片４１を秤量した後、試験片を、回転シャフト４８に取り付けた。次に、図４Ａに示されるように、試験片が、リテーナーリング４３に固定された嵌合材料ブロック４２に抗している一方、嵌合材料ブロックが、所定の試験圧力によってシャフト４９およびリテーナーリング４３を通して試験片４１に対して荷重をかけられ、回転シャフト４８が、所望の速度で回転しているように、３つの嵌合材料ブロック４２を備えたリテーナーリング４３を試験片に取り付けた。油浴４５中の潤滑油（Ｃａｓｔｌｅ Ｏｉｌ ０Ｗ−２０）４４を、オイルシール４７を有する浴にエンジン油（４４）を入れた状態で、嵌合表面間に使用した。

シャフト４９の回転を防ぐように嵌合材料ブロック４２とともにリテーナーリング４３と接続されたシャフト４９を通した摩擦力を連続的に記録した。ここで、部分５０が、非回転部分である一方、部分５１は、回転部分である。

図４Ａ中の点４０は、試験片と嵌合材料ブロック４２との接触点である。

（２）測定のための条件
試験片についての条件１〜１６が、表１にまとめられている。

１つの試験片についての測定を、順次、条件１〜１６下で行った。合計測定時間は、８０分間であった。

回転シャフト４８および試験片４１の１，２００ｒｐｍの一定の回転速度で、嵌合材料４２を、温度が１２０℃のエンジン油４４（Ｃａｓｔｌｅ ＯＷ−２０）で満たされた油浴４５中で回転する試験片４１に対して押圧しながら、荷重が２３Ｎから２００Ｎへと上がるように、各比荷重（ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｌｏａｄ）２３、５０、１００または２００Ｎ（スラスト荷重）を、５分間にわたって段階的に（合計で２０分間）嵌合材料４２にかけた。これらのプロセスは、表１中の条件１〜４に相当する。

回転シャフト４８および試験片４１の回転速度を、２，４００ｒｐｍ（表１中の条件５〜８）、４，０００ｒｐｍ（条件９〜１２）および次に６，４００ｒｐｍ（条件１３〜１６）まで段階的に上げたことを除いて、同じ条件を有する表１中の条件１〜４に用いられる同じサンプルで同様のプロセスを繰り返した。

図４Ａおよび図４Ｂに表される試験装置は、実際のチェーンテンションガイドの状況に近い状況をシミュレートする。

実際の接触条件では、チェーン５１は、チェーンテンションガイド５２上で摺動する（図５Ａ）。図５Ａの点５３は、ガイド５２とチェーン５１との接触点である。

この条件は、嵌合材料ブロック５０１および試験片５０２によってシミュレートされ得、ここで、嵌合材料ブロックは、試験片５０２上を相対的に摺動し（図５Ｂ）、または同等に、試験片５０２は、嵌合材料ブロック５０１上を相対的に摺動する。図５Ｂの点５０３は、試験片５０２と嵌合材料ブロック５０１との接触点である。

試験片４１を、回転装置によって５．２ｍ／秒または８．４ｍ／秒に制御される一定速度で嵌合材料ブロック４２の表面上で回転させた。言い換えると、摩擦力Ｆを測定することができるように嵌合材料ブロック４２を固定して保持しながら、試験片４１を、４０００ｒｐｍまたは６４００ｒｐｍの一定速度で回転させた。

チェーンがエンジン速度に比例した速度でチェーンガイドと接触状態で摺動する弁操作システムをより近くシミュレートするために、試験片を嵌合材料ブロックと摺動自在に接触させる試験装置の回転速度は、４，０００ｒｐｍ超であった。

（３）試験片
材料：
市販の非熱可塑性ポリイミド
ポリ（ＰＭＤＡ−ＯＤＡ）、Ｔｇ＞４００℃
ポリ（ＢＰＤＡ−ＰＰＤ）、Ｔｇ＞４００℃
ポリ［ＢＰＤＡ−（ＰＰＤ；ＭＰＤ］ｃ、Ｔｇ＝３４０℃

比較例の熱可塑性ポリマー
日本の三井・デュポンフロロケミカル株式会社（Ｍｉｔｓｕｉ−ＤｕＰｏｎｔ Ｆｌｕｏｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｊａｐａｎ）から市販されているポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）（例えばＴＥＦＬＯＮ（登録商標））
よく知られた商標ＺＹＴＥＬ（登録商標）でＥ．Ｉ．ｄｕ Ｐｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ ａｎｄ Ｃｏｍｐａｎｙ（ＤＥ，ＵＳＡ）から市販されているポリアミド（ＰＡ）
ＰＭＤＡ＝ピロメリット酸二無水物
ＯＤＡ＝４，４’−オキシジアニリン
ＢＰＤＡ＝ビフェニルテトラカルボン酸二無水物
ＰＰＤ＝ｐ−フェニレンジアミン
ＭＰＤ＝３−メチルペンタン−１，５−ジオール
ＰＴＦＥ＝ポリテトラフルオロエチレン
ＰＡ＝ポリアミド

（４）結果
（４−１）１２０℃の温度における摩擦係数
摩擦係数（Ｃｆ）は、下式によって定義される：
Ｃｆ＝Ｐ×ｒ／Ｆ×ｌ
式中：Ｐ（Ｎ）＝表２に示されるように、２３〜２００Ｎの範囲のスラスト荷重であり、
ｒ（ｍｍ）＝回転軸と摺動部分との間の半径であり、ここで、嵌合材料ブロックは、試験片と摺動自在に接触され、
Ｆ（Ｎ）＝摩擦力であり、
ｌ（ｍｍ）＝摩擦力検出のアーム長さである。

図６は、式中のこれらの記号を示す。

表２および表３に示されるように、ポリ（ＰＭＤＡ−ＯＤＡ）、ポリ（ＢＰＤＡ−ＰＰＤ）およびポリ［ＢＰＤＡ−（ＰＰＤ；ＭＰＤ）］などの非熱可塑性ポリイミドは、一般に、より高い回転速度で以下のような利点を有する：
（ｉ）摩擦係数が、より高い回転速度（４０００ｒｐｍ以上）で、より低い回転速度（２４００ｒｐｍ以下）における摩擦係数よりはるかに低い。非熱可塑性ポリイミドが、一般に、低い摩擦係数を有することによって、速度が上昇するにつれて摩擦係数が減少する場合、特に、非熱可塑性ポリイミドを用いる場合、回転速度が４０００ｒｐｍ以上の範囲で、摩擦係数をより低くすることが可能であり；
（ｉｉ）２３〜２００Ｎの荷重が、同じ回転速度のポリアミドの摩擦係数と比較して、より高い回転速度（４０００ｒｐｍ以上）で、非熱可塑性ポリマーの摩擦係数をそれほど変化させない。

さらに、ポリ（ＰＭＤＡ−ＯＤＡ）は、常に、任意の条件で最小の最も安定した摩擦を示す。

（５−２）１２０℃の温度における段階荷重試験後の総摩耗高さ
各試験片の総摩耗高さは、元の高さと試験後の高さとの間の各試験片の高さの差に相当する。

重量損失は、段階荷重試験中の試験片の重量の損失である。

試験片４［ポリ（ＢＰＤＡ−ＰＰＤ）］および試験片２［ポリ［ＢＰＤＡ−（ＰＰＤ；ＭＰＤ）］は、試験片５、ＰＡに匹敵する総摩耗高さを示す。

さらに、試験片１［ポリ（ＰＭＤＡ−ＯＤＡ）］は、いずれの他の材料よりはるかに少ない摩耗を示す。

広く知られ、認識されているように、車両の駆動および伝達システムにおいて生じる摩擦は、燃料消費を増加させ、エンジン効率に悪影響を与える。システムにおける上記のような著しく減少された摩擦は、燃料消費を改善する。
以下、本明細書に記載の主な発明につき列記する。
［１］
チェーンが、ガイド本体における前記チェーンの移動のたびにチェーンガイド面の表面と接触されるように、前記ガイド本体の長手方向に前記チェーンを摺動自在にガイドするための前記チェーンガイド面を有する前記ガイド本体を含むチェーンテンションガイドであって、前記ガイド本体が、前記チェーンガイド面の少なくとも一部上に非熱可塑性ポリイミドで作製された層を含むチェーンテンションガイド。
［２］
前記ガイド本体全体が、前記非熱可塑性ポリイミドを含む、前記［１］に記載のチェーンテンションガイド。
［３］
前記非熱可塑性ポリイミドが、全芳香族ポリイミドである、前記［１］に記載のチェーンテンションガイド。
［４］
前記非熱可塑性ポリイミドが、ジアミンおよび二無水物から誘導されるポリイミド系ポリマー（ＰＩ）を含む、前記［１］に記載のチェーンテンションガイド。
［５］
前記ジアミンが４，４’−オキシジアニリンであり、前記二無水物がピロメリット酸二無水物である、前記［４］に記載のチェーンテンションガイド。
［６］
前記非熱可塑性ポリイミドが、ポリ−４，４’−オキシジフェニレンピロメリット酸アミドである、前記［５］に記載のチェーンテンションガイド。
［７］
前記非熱可塑性ポリイミドが、ポリ（ピロメリット酸二無水物−オキシジアニリン）、ポリ（３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物−ｐ−フェニレンジアミン）、およびポリ［３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物−（ｐ−フェニレンジアミン、ｍ−フェニレンジアミン）からなる群から選択される、前記［１］に記載のチェーンテンションガイド。
［８］
前記チェーンテンションガイドが、ほぼ一定のピッチで配置され、かつ内燃機関において互いに枢動可能につながれた連結されたリンクを有するチェーンのエンドレス動力伝達要素の張力を調整するためのものである、前記［１］に記載のチェーンテンションガイド。

Claims (4)

1. チェーンが、ガイド本体における前記チェーンの移動のたびにチェーンガイド面の表面と接触されるように、前記ガイド本体の長手方向に前記チェーンを摺動自在にガイドするための前記チェーンガイド面を有する前記ガイド本体を含むチェーンテンションガイドであって、前記ガイド本体が、前記チェーンガイド面の少なくとも一部上に非熱可塑性ポリイミドで作製された層を含むチェーンテンションガイド。
2. 前記ガイド本体全体が、前記非熱可塑性ポリイミドを含む、請求項１に記載のチェーンテンションガイド。
3. 前記非熱可塑性ポリイミドが、ポリ（ピロメリット酸二無水物−オキシジアニリン）、ポリ（３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物−ｐ−フェニレンジアミン）、およびポリ［３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物−（ｐ−フェニレンジアミン、ｍ−フェニレンジアミン）からなる群から選択される、請求項１に記載のチェーンテンションガイド。
4. 前記チェーンテンションガイドが、ほぼ一定のピッチで配置され、かつ内燃機関において互いに枢動可能につながれた連結されたリンクを有するチェーンのエンドレス動力伝達要素の張力を調整するためのものである、請求項１に記載のチェーンテンションガイド。

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