(57)【要約】【課題】ノイズ及び振動の抑制に優れた摩擦面を安定的に形成しかつ維持する摩擦材、及び当該摩擦材を用いた摩擦対を提供する。【解決手段】第一の摩擦材及び第二の摩擦材を組み合わせ、当該第一の摩擦材の摩擦面と当該第二の摩擦材の摩擦面とが当接してなる摩擦対であって、前記第一の摩擦材は金属材料を有し、前記第二の摩擦材は、前記第一の摩擦材の摩擦面と前記第二の摩擦材の摩擦面とが当接する際に、前記金属材料を酸化させることによって、前記第一及び第二の摩擦材の少なくともいずれか一方の摩擦面上の酸化被膜の形成を促進する手段を有することを特徴とする、摩擦対。【選択図】図１
2010090334.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の摩擦材及び第二の摩擦材を組み合わせ、当該第一の摩擦材の摩擦面と当該第二の摩擦材の摩擦面とが当接してなる摩擦対であって、
前記第一の摩擦材は金属材料を有し、
前記第二の摩擦材は、前記第一の摩擦材の摩擦面と前記第二の摩擦材の摩擦面とが当接する際に、前記金属材料を酸化させることによって、前記第一及び第二の摩擦材の少なくともいずれか一方の摩擦面上の酸化被膜の形成を促進する手段を有することを特徴とする、摩擦対。
【請求項２】
前記金属材料が、鉄又は鉄化合物である、請求項１に記載の摩擦対。
【請求項３】
前記第二の摩擦材が、前記金属材料よりも酸化されにくい金属単体又は金属化合物のうち少なくともいずれか一方を前記酸化被膜形成促進手段として有する、請求項１又は２に記載の摩擦対。
【請求項４】
前記金属単体が、銅、錫、コバルト、インジウム、イリジウム、銀、ビスマス、金、プラチナ、ロジウム、パラジウムから選ばれる少なくとも１つの金属単体である、請求項３に記載の摩擦対。
【請求項５】
前記金属化合物が、銅、錫、コバルト、インジウム、イリジウム、銀、ビスマス、金、プラチナ、ロジウム、パラジウムから選ばれる少なくとも１つの元素を有する金属化合物である、請求項３又は４に記載の摩擦対。
【請求項６】
前記第二の摩擦材が、前記酸化被膜形成促進手段として、異なる酸化数を有する同一の金属原子を含む金属酸化物を２以上有する、請求項１又は２に記載の摩擦対。
【請求項７】
前記第二の摩擦材が、前記酸化被膜形成促進手段として、α‐Ｆｅ２Ｏ３及び／又はＦｅ３Ｏ４を有する、請求項１又は２又は６のいずれか一項に記載の摩擦対。
【請求項８】
前記金属材料が鉄又は鉄化合物であり、且つ、前記第二の摩擦材が、前記酸化被膜形成促進手段として、鉄よりも負電荷に帯電しやすい物質を有する、請求項１又は２に記載の摩擦対。
【請求項９】
鉄よりも負電荷に帯電しやすい前記物質が、銅、プラチナ、珪素、銀、硫黄、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリウレタン、レーヨン、ポリエステル、ビニル樹脂である、請求項８に記載の摩擦対。
【請求項１０】
前記第二の摩擦材が、前記酸化被膜形成促進手段として、摩擦によって酸化触媒となる物質を有する、請求項１又は２に記載の摩擦対。
【請求項１１】
前記第二の摩擦材が、摩擦によって酸化触媒となる前記物質として、ＴｉＯ２、ＢａＴｉＯ３、ＺｒＯ２、Ｐ型半導体を有する、請求項１０に記載の摩擦対。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ノイズ及び振動の抑制に優れた摩擦面を安定的に形成しかつ維持する摩擦対に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車や工作機等のクラッチ用又はブレーキ用摺材及び相手材との対として用いられる摩擦対には、様々な性能が求められており、特に、制動時のノイズや振動が生じ難い材料の探索は、効きの良いクラッチ又はブレーキを開発する上で欠かせない課題である。
【０００３】
ノイズ及び振動が生じる原因の１つとして、摩擦対の内の相手材に不均一摩耗が生じることが挙げられる。
このうち、振動を抑制する方法として、摩擦材による相手材への攻撃性を小さくし、不均一摩耗の発生を抑制する方法が考えられる。例えば、摩擦材に含まれる攻撃性の高い原料を低減させたもの、あるいは摩擦材にゴムなどの柔らかい原料を添加したものなどが考えられる。
しかし攻撃性の高い原料を低減させた摩擦材は、摩擦係数が低くなって、摩擦性能を満足しなくなるという問題が生じる。
ゴムを添加した摩擦材は、ゴムの弾性力によって相手材を攻撃する材料の攻撃性を阻害するものの、制動温度が高くなるとゴムが変質する。そのためゴムの変質によって相手材攻撃性の阻害性能が持続せず、また分解物によって摩擦係数も低下するという問題が生じていた。
【０００４】
上述した原因から生じる摩擦時の振動を抑制する技術として、特許文献１は、繊維基材と摩擦調整剤と結合剤と酸化銅を含む摩擦材と、全体または少なくとも表面が鉄系である相手材とを有する摩擦対に関する技術を開示している。摩擦対がこのような摩擦材及び相手材を備えることによって、特許文献１に係る発明の発明者らは、摩擦材と相手材が摺接した際に酸化銅と鉄とが反応して、相手材の表面に保護被膜が生じるため、摩擦材の相手材への攻撃性が小さくなり、相手材の不均一摩耗が抑制されると考察している。
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−７１２２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１で開示されたような、鉄以外の材料に、酸化銅を添加した摩擦材は、摩擦時の制動条件・圧力・速度・温度によっては、相手材である金属材料表面に酸化被膜を形成・維持することが困難である場合があると考えられる。
本発明は、上記実状を鑑みて成し遂げられたものであり、ノイズ及び振動の抑制に優れた摩擦面を安定的に形成しかつ維持する摩擦対を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の摩擦対は、第一の摩擦材及び第二の摩擦材を組み合わせ、当該第一の摩擦材の摩擦面と当該第二の摩擦材の摩擦面とが当接してなる摩擦対であって、前記第一の摩擦材は金属材料を有し、前記第二の摩擦材は、前記第一の摩擦材の摩擦面と前記第二の摩擦材の摩擦面とが当接する際に、前記金属材料を酸化させることによって、前記第一及び第二の摩擦材の少なくともいずれか一方の摩擦面上の酸化被膜の形成を促進する手段を有することを特徴とする。
【０００８】
このような構成の摩擦対は、摩擦面上の酸化被膜が自発的に発生しにくい摩擦時の制動条件下、圧力下、速度下若しくは温度下においても、前記第二の摩擦材が前記酸化被膜形成促進手段を有することにより、ノイズ及び振動の抑制に優れた前記酸化被膜を、前記第一及び第二の摩擦材の少なくともいずれか一方の摩擦面上に効果的に形成し、かつ維持することができる。
【０００９】
本発明の摩擦対は、前記金属材料が、鉄又は鉄化合物であることが好ましい。
【００１０】
このような構成の摩擦対は、少なくとも第一の摩擦材の摩擦面上にノイズ及び振動の抑制に優れた酸化鉄被膜を形成することができる。
【００１１】
本発明の摩擦対の一形態としては、前記第二の摩擦材が、前記金属材料よりも酸化されにくい金属単体又は金属化合物のうち少なくともいずれか一方を前記酸化被膜形成促進手段として有するという構成をとることができる。
【００１２】
このような構成の摩擦対は、前記第二の摩擦材中に含まれる、前記金属材料よりも酸化されにくい前記金属単体又は金属化合物が、摺動時に前記第一の摩擦材中に含まれる前記金属材料中の金属原子から電子を奪うことにより、前記酸化被膜を前記第一及び第二の摩擦材の少なくともいずれか一方の摩擦面上に効果的に形成し、かつ維持することができる。
【００１３】
本発明の摩擦対の一形態としては、前記金属単体が、銅、錫、コバルト、インジウム、イリジウム、銀、ビスマス、金、プラチナ、ロジウム、パラジウムから選ばれる少なくとも１つの金属単体であるという構成をとることができる。
【００１４】
このような構成の摩擦対は、前記金属単体が、前記金属材料以下のイオン化傾向を有する金属単体であることにより、前記金属材料の酸化を促進することができる。
【００１５】
本発明の摩擦対の一形態としては、前記金属化合物が、銅、錫、コバルト、インジウム、イリジウム、銀、ビスマス、金、プラチナ、ロジウム、パラジウムから選ばれる少なくとも１つの元素を有する金属化合物であるという構成をとることができる。
【００１６】
このような構成の摩擦対は、前記金属化合物が、前記金属材料以下のイオン化傾向を有する元素を有する金属化合物であることにより、前記金属材料の酸化を促進することができる。
【００１７】
本発明の摩擦対の一形態としては、前記第二の摩擦材が、前記酸化被膜形成促進手段として、異なる酸化数を有する同一の金属原子を含む金属酸化物を２以上有するという構成をとることができる。
【００１８】
このような構成の摩擦対は、前記第二の摩擦材が、異なる酸化数を有する同一の金属原子を含む金属酸化物を２以上有することにより、前記第二の摩擦材の摩擦面が、酸化状態・還元状態のいずれかであるのに関わらず、酸化数が異なる原子の割合を常に一定に保ち、その結果摩擦係数を一定に保つことができる。
【００１９】
本発明の摩擦対の一形態としては、前記第二の摩擦材が、前記酸化被膜形成促進手段として、α‐Ｆｅ２Ｏ３及び／又はＦｅ３Ｏ４を有するという構成をとることができる。
【００２０】
このような構成の摩擦対は、２価の鉄原子を有し、摩擦係数が０．９であり、且つ、非常に硬いα‐Ｆｅ２Ｏ３、及び／又は２価の鉄原子及び１価の鉄原子の両方を有し、摩擦係数が０．４であり、且つ、相手材への攻撃性がα‐Ｆｅ２Ｏ３と比較して弱いＦｅ３Ｏ４を有することにより、前記第二の摩擦材の摩擦面が、酸化状態・還元状態のいずれかに関わらず、酸化数が異なる鉄原子の割合を常に一定に保つことができる。
【００２１】
本発明の摩擦対の一形態としては、前記金属材料が鉄又は鉄化合物であり、且つ、前記第二の摩擦材が、前記酸化被膜形成促進手段として、鉄よりも負電荷に帯電しやすい物質を有するという構成をとることができる。
【００２２】
このような構成の摩擦対は、前記第二の摩擦材が、鉄よりも負電荷に帯電しやすい前記物質を有することにより、摺動時に、前記第一の摩擦材中に含まれる前記金属材料中の金属原子から電子を奪いやすく、したがって、前記金属材料を酸化し、前記酸化被膜の形成を促進するとともに、当該酸化被膜を維持することができる。
【００２３】
本発明の摩擦対の一形態としては、鉄よりも負電荷に帯電しやすい前記物質が、銅、プラチナ、珪素、銀、硫黄、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリウレタン、レーヨン、ポリエステル、ビニル樹脂であるという構成をとることができる。
【００２４】
このような構成の摩擦対は、摩擦電気系列において鉄よりもより負電荷に帯電し易い物質を採用することにより、摺動時に、前記第一の摩擦材中に含まれる前記金属材料中の金属原子から電子を奪いやすく、したがって、前記金属材料を酸化し、前記酸化被膜の形成を促進するとともに、当該酸化被膜を維持することができる。
【００２５】
本発明の摩擦対の一形態としては、前記第二の摩擦材が、前記酸化被膜形成促進手段として、摩擦によって酸化触媒となる物質を有するという構成をとることができる。
【００２６】
このような構成の摩擦対は、摺動により、前記第二の摩擦材中の酸化触媒となる前記物質が、前記第一の摩擦材中に含まれる前記金属材料中の金属原子から電子を奪うことにより、前記酸化被膜の形成を促進するとともに、当該酸化被膜を維持することができる。
【００２７】
本発明の摩擦対の一形態としては、前記第二の摩擦材が、摩擦によって酸化触媒となる前記物質として、ＴｉＯ２、ＢａＴｉＯ３、ＺｒＯ２、Ｐ型半導体を有するという構成をとることができる。
【００２８】
このような構成の摩擦対は、前記第二の摩擦材が、摩擦によって金属材料から電子を奪う働きのある触媒を有することにより、摺動時に、前記第二の摩擦材中の前記酸化触媒が、前記第一の摩擦材中に含まれる金属材料を酸化させ、したがって、前記酸化被膜の形成をより促進することができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、摩擦面上の酸化被膜が自発的に発生しにくい摩擦時の制動条件下、圧力下、速度下若しくは温度下においても、前記第二の摩擦材が前記酸化被膜形成促進手段を有することにより、ノイズ及び振動の抑制に優れた前記酸化被膜を、前記第一及び第二の摩擦材の少なくともいずれか一方の摩擦面上に効果的に形成し、かつ維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
本発明の摩擦対は、第一の摩擦材及び第二の摩擦材を組み合わせ、当該第一の摩擦材の摩擦面と当該第二の摩擦材の摩擦面とが当接してなる摩擦対であって、前記第一の摩擦材は金属材料を有し、前記第二の摩擦材は、前記第一の摩擦材の摩擦面と前記第二の摩擦材の摩擦面とが当接する際に、前記金属材料を酸化させることによって、前記第一及び第二の摩擦材の少なくともいずれか一方の摩擦面上の酸化被膜の形成を促進する手段を有することを特徴とする。
【００３１】
本発明において、「酸化被膜」とは、第一の摩擦材の摩擦面と前記第二の摩擦材の摩擦面とが当接することによって形成される被膜であり、少なくとも第一の摩擦材の摩擦面から電子が奪われ、当該摩擦面を構成する物質が酸化されることによって形成される。
摩擦対において生じるノイズ及び振動は、トルク変動に起因する。本発明の酸化被膜は、摩擦面の摩擦係数の面内均質化と、摩擦面の面内平滑化の２つの効果により、トルク変動を抑制し、そのことによってノイズ及び振動を抑制することができる。すなわち、摩擦面内全域に被膜を形成することによって、表面の摩擦係数が均一になる効果が生じ、且つ、部分的に摩擦面が腐食されて凹凸面が形成されてしまったり、部分的に摩擦面が削り取られて凹凸が生じたりすることを防ぐ効果が生じる。
【００３２】
前記金属材料が、鉄又は鉄化合物であることが好ましい。このような構成の摩擦対は、少なくとも第一の摩擦材の摩擦面上にノイズ及び振動の抑制に優れた酸化鉄被膜を形成することができる。
【００３３】
図１は、本発明の典型例の断面模式図である。本発明の摩擦対１００は、第一の摩擦材１と第二の摩擦材２を有し、当該摩擦材１の摩擦面と当該摩擦材２の摩擦面とが当接してなる摩擦対である。
前記摩擦材１は金属材料３を有している。また、前記摩擦材２は、酸化被膜形成促進手段４を有している。前記手段４は、前記摩擦材２中に含まれる成分であってもよいし、前記摩擦材２の構造であってもよい。また、前記手段４は、２種類以上の成分及び構造から構成されるものであってもよい。
前記摩擦材１の摩擦面と前記摩擦材２の摩擦面とを当接させ、前記摩擦材１中の前記金属材料３を、前記摩擦材２中の酸化被膜形成促進手段４を用いて酸化させることによって、前記摩擦材１の摩擦面と前記摩擦材２の摩擦面の両方に酸化被膜５が形成される。
なお、本発明は必ずしも図１で示した典型例のみに限られるものではなく、例えば、第一及び第二の摩擦材のいずれか一方の摩擦面上に酸化被膜が形成される結果、発明の効果を発揮する摩擦対であってもよい。
【００３４】
本発明の摩擦対の第一の実施形態としては、前記第二の摩擦材が、前記金属材料よりも酸化されにくい金属単体又は金属化合物のうち少なくともいずれか一方を前記酸化被膜形成促進手段として有するという構成をとることができる。
【００３５】
前記金属材料よりも酸化されにくい金属単体及び金属化合物（以下、酸化反応促進物質という。）は、摺動時に、酸化反応促進物質自身が酸化されるよりも、金属材料中の金属原子から電子を奪う働きがある。したがって、酸化反応促進物質から電子を奪われた金属材料は酸化され、摩擦面に酸化被膜を形成することができる。
なお、前記金属材料よりも酸化されにくい金属単体及び金属化合物とは、いずれも金属原子を有する物質である。本第一の実施形態では、これら金属単体又は金属化合物の内１種のみを用いることもできるし、これらの内２以上を混合して用いることもできる。
【００３６】
酸化反応促進物質は、０．１〜８０ｖｏｌ％有するのが好ましい。これは、仮に酸化反応促進物質が０．１ｖｏｌ％未満である場合に、上述した金属材料の酸化の効果が十分には得られないからであり、また、仮に酸化反応促進物質が８０ｖｏｌ％を超える値である場合には、摩擦材としての材料強度が不足するからである。
なお、酸化反応促進金属は、１ｖｏｌ％以上有するのが特に好ましく、３ｖｏｌ％以上有するのが最も好ましい。また、酸化反応促進金属は、５０ｖｏｌ％以下有するのが特に好ましく、３０ｖｏｌ％以下有するのが最も好ましい。
【００３７】
酸化反応促進物質が、銅、錫、コバルト、インジウム、イリジウム、銀、ビスマス、金、プラチナ、ロジウム、パラジウムから選ばれる少なくとも１つの金属単体であるという構成をとることができる。これは、前記金属単体が、鉄以下のイオン化傾向を有する金属単体であることにより、前記金属材料の酸化を促進することができるからである。
ここでいう「鉄以下のイオン化傾向」とは、電子を放出してイオンになろうとする傾向が、鉄以下であることを示す。より具体的には、標準酸化還元電位（標準電極電位）が鉄よりも大きな酸化反応促進物質が、鉄以下のイオン化傾向を有するということができる。標準酸化還元電位（標準電極電位）としては、例えば、理科年表（平成２０年、丸善）の４９６ページに記載されているような、標準水素電極電位を参考にすることができる。
【００３８】
酸化反応促進物質が、銅、錫、コバルト、インジウム、イリジウム、銀、ビスマス、金、プラチナ、ロジウム、パラジウムから選ばれる少なくとも１つの元素を有する金属化合物であるという構成をとることができる。これは、前記金属化合物が、鉄以下のイオン化傾向を有する元素を有する金属化合物であることにより、前記金属材料の酸化を促進することができるからである。
【００３９】
本第一の実施形態の摩擦対の断面模式図を図２に示す。本第一の実施形態の摩擦対１００は、第一の摩擦材１と第二の摩擦材２を有し、当該摩擦材１の摩擦面と当該摩擦材２の摩擦面とが当接してなる摩擦対である。
前記摩擦材１は金属材料３を有している。また、前記摩擦材２は、酸化反応促進物質４ａを有している。前記物質４ａは、具体的には、上述した金属単体又は金属化合物から選択することができる。また、前記物質４ａは、２種類以上の物質から構成されるものであってもよい。
前記摩擦材１の摩擦面と前記摩擦材２の摩擦面とを当接させ、前記金属材料３を、前記物質４ａを用いて酸化させることによって、前記摩擦材１の摩擦面と前記摩擦材２の摩擦面の両方に酸化被膜５が形成される。
【００４０】
このような実施形態の摩擦対は、前記第二の摩擦材中に含まれる、前記金属材料よりも酸化されにくい前記金属単体又は金属化合物が、摺動時に前記第一の摩擦材中に含まれる前記金属材料中の金属原子から電子を奪うことにより、前記酸化被膜を前記第一及び第二の摩擦材の少なくともいずれか一方の摩擦面上に効果的に形成し、かつ維持することができる。
【００４１】
本発明の摩擦対の第二の実施形態としては、前記第二の摩擦材が、前記酸化被膜形成促進手段として、異なる酸化数を有する同一の金属原子を含む金属酸化物を２以上有するという構成をとることができる。
【００４２】
ここでいう「異なる酸化数を有する同一の金属原子」とは、原子自体は同一であるが、酸化数が異なる金属原子をいう。なお、酸化数が異なる金属原子は、金属酸化物の一部に含まれていればよく、全体に含まれている必要はない。したがって、後述するα‐Ｆｅ２Ｏ３（２価の鉄原子を含む）、及びＦｅ３Ｏ４（３価の鉄原子及び２価の鉄原子を両方含む）の組み合わせは、本形態の金属酸化物の組み合わせに含まれる。
【００４３】
異なる酸化数を有する同一の金属原子を含む２以上の金属酸化物は、一般的に、互いに摩擦係数が異なるという性質を有する。たとえば、後述するα‐Ｆｅ２Ｏ３及びＦｅ３Ｏ４の組み合わせの他にも、Ｃｕ２Ｏ（１価の銅原子を含む）とＣｕＯ（２価の銅原子を含む）の組み合わせ、Ａｇ２Ｏ（１価の銀原子を含む）とＡｇＯ（２価の銀原子を含む）の組み合わせのように、互いに摩擦係数が異なる酸化物を組み合わせて、摩擦面に配置することによって、当該摩擦面がどのような酸化状態・還元状態であっても、異なる酸化物間の酸化還元反応の平衡状態が維持され、常に一定の割合で両方の酸化数の金属原子を有する金属酸化物を共存させることができる。これによって、摩擦係数が予め一定に制御された酸化被膜を維持することができる。
【００４４】
本第二の実施形態の摩擦対の断面模式図を図３に示す。本第二の実施形態の摩擦対１００は、第一の摩擦材１と第二の摩擦材２を有し、当該摩擦材１の摩擦面と当該摩擦材２の摩擦面とが当接してなる摩擦対である。
前記摩擦材１は金属材料３を有している。また、前記摩擦材２は、第一の金属酸化物４ｂ１及び第二の金属酸化物４ｂ２を有している。前記物質４ｂ１及び４ｂ２は、具体的には、上述した金属化合物の組み合わせから選択することができる。
前記摩擦材１の摩擦面と前記摩擦材２の摩擦面とを当接させることによって、前記摩擦材１の摩擦面と前記摩擦材２の摩擦面の両方に酸化被膜５が形成される。このとき、前記酸化被膜５に含まれる異なる酸化数を有する金属原子の組成は、どのような酸化状態・還元状態においても、上述した理由により常に一定に保たれる。
【００４５】
前記第二の摩擦材が、前記酸化被膜形成促進手段として、α‐Ｆｅ２Ｏ３及び／又はＦｅ３Ｏ４を有するという構成をとることができる。これは、２価の鉄原子を有し、摩擦係数が０．９であり、且つ、非常に硬いα‐Ｆｅ２Ｏ３、及び／又は２価の鉄原子及び１価の鉄原子の両方を有し、摩擦係数が０．４であり、且つ、相手材への攻撃性がα‐Ｆｅ２Ｏ３と比較して弱いＦｅ３Ｏ４を有することにより、前記摩擦面が、酸化状態・還元状態のいずれかであるのに関わらず、酸化数が異なる鉄原子の割合を常に一定に保つことができるからである。
【００４６】
このような実施形態の摩擦対は、前記第二の摩擦材が、異なる酸化数を有する同一の金属原子を含む金属酸化物を２以上有することにより、前記第二の摩擦材の摩擦面が、酸化状態・還元状態のいずれかであるのに関わらず、酸化数が異なる原子の割合を常に一定に保ち、その結果摩擦係数を一定に保つことができる。
【００４７】
本発明の摩擦対の第三の実施形態としては、前記金属材料が鉄又は鉄化合物であり、且つ、前記第二の摩擦材が、前記酸化被膜形成促進手段として、鉄よりも負電荷に帯電しやすい物質を有するという構成をとることができる。
【００４８】
ここでいう「鉄よりも負電荷に帯電しやすい物質」とは、鉄よりも電子を取り込み易い原子・分子構造を持つ物質であり、例としては、ミリタリー・ハンドブック（ＭＩＬ‐ＨＤＢＫ‐２６３Ｂ  ＡＰＰＥＮＤＩＸ  Ａ）２６ページに記載されている摩擦電気系列表において、鉄（Ｓｔｅｅｌ）よりも下部に記載されているものをいう。下記表１は、前記文献中に記載された表を示す。
【００４９】
【表１】
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【００５０】
なお、前記文献２６ページの表下の注には、摩擦電気系列の順序は多様な要因に依存して変化するとの記載があるが、本発明は上記表１に従うものとする。
【００５１】
鉄よりも負電荷に帯電しやすい前記物質が、銅、プラチナ、珪素、銀、硫黄、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリウレタン、レーヨン、ポリエステル、ビニル樹脂であるという構成をとることができる。これは、摩擦電気系列においてより負電荷に帯電し易い物質を採用することにより、摺動時に、前記第一の摩擦材中の前記金属材料中の金属原子から電子を奪いやすく、したがって、前記金属材料（鉄又は鉄化合物）を酸化し、前記酸化被膜の形成を促進するとともに、当該酸化被膜を維持することができる。
【００５２】
本第三の実施形態の摩擦対の断面模式図を図４に示す。本第三の実施形態の摩擦対１００は、第一の摩擦材１と第二の摩擦材２を有し、当該摩擦材１の摩擦面と当該摩擦材２の摩擦面とが当接してなる摩擦対である。
前記摩擦材１は金属材料３として鉄又は鉄化合物を有している。また、前記摩擦材２は、鉄よりも負電荷に帯電しやすい物質４ｃを有している。前記物質４ｃは、具体的には、上述した鉄よりも負電荷に帯電しやすい物質から選択することができる。
前記摩擦材１の摩擦面と前記摩擦材２の摩擦面とを当接させ、前記金属材料３を、前記物質４ｃを用いて酸化させることによって、前記摩擦材１の摩擦面と前記摩擦材２の摩擦面の両方に酸化被膜５が形成され、本発明の効果が得られる。
【００５３】
このような実施形態の摩擦対は、前記第二の摩擦材が、鉄よりも負電荷に帯電しやすい前記物質を有することにより、摺動時に、前記第一の摩擦材中に含まれる前記金属材料中の金属原子、すなわち鉄原子などから電子を奪いやすく、したがって、前記金属材料（鉄又は鉄化合物）を酸化し、前記酸化被膜の形成を促進するとともに、当該酸化被膜を維持することができる。
【００５４】
本発明の摩擦対の第四の実施形態としては、前記第二の摩擦材が、前記酸化被膜形成促進手段として、摩擦によって酸化触媒となる物質を有するという構成をとることができる。
【００５５】
ここでいう「酸化触媒」とは、第一の摩擦材中に含まれる金属材料の酸化反応速度を増大させる物質のことをいう。「摩擦によって酸化触媒となる物質」とは、摩擦によって金属材料から電子を奪うことによって、第一の摩擦材中に含まれる金属材料の酸化反応速度を増大させる物質のことをいう。
【００５６】
第二の摩擦材が、摩擦によって酸化触媒となる物質として、ＴｉＯ２、ＢａＴｉＯ３、ＺｒＯ２、Ｐ型半導体を有するという構成をとることができる。
これは、前記第二の摩擦材が、摩擦によって金属材料から電子を奪う働きのある触媒を有することにより、摺動時に、前記第二の摩擦材中の前記酸化触媒が、前記第一の摩擦材中に含まれる金属材料を酸化させ、したがって、前記酸化被膜の形成をより促進することができるからである。
【００５７】
本第四の実施形態の摩擦対の断面模式図を図５に示す。本第四の実施形態の摩擦対１００は、第一の摩擦材１と第二の摩擦材２を有し、当該摩擦材１の摩擦面と当該摩擦材２の摩擦面とが当接してなる摩擦対である。
前記摩擦材１は金属材料３を有している。また、前記摩擦材２は、摩擦によって酸化触媒となる物質４ｄを有している。前記物質４ｄは、具体的には、上述した物質から選択することができる。
前記摩擦材１の摩擦面と前記摩擦材２の摩擦面とを当接させ、前記金属材料３を、前記物質４ｄを用いて酸化させることによって、前記摩擦材１の摩擦面と前記摩擦材２の摩擦面の両方に酸化被膜５が形成され、本発明の効果が得られる。
【００５８】
このような構成の摩擦材は、摺動により、前記第二の摩擦材中の酸化触媒となる前記物質が、前記第一の摩擦材中に含まれる前記金属材料中の金属原子から電子を奪うことにより、前記酸化被膜の形成を促進するとともに、当該酸化被膜を維持することができる。
【００５９】
本発明の実施形態は、上述した４つの実施形態に必ずしも限定されない。たとえば、本発明の摩擦対の変形例として、第一の摩擦材の一端を電気的に外部負荷である第二の摩擦材に接続し、第二の摩擦材が電気的に仕事をすることによって、第一の摩擦材から電子を奪うという摩擦対を提案する。このような摩擦材は、第一の摩擦材から電子を奪うことによって、第一の摩擦材中の金属材料を酸化し、酸化被膜を形成することができる
【００６０】
以下、本発明の摩擦対を構成する具体的な材料について述べる。
本発明の摩擦対中の第一の摩擦材は、金属材料又は金属材料を含む複合材料を有する。金属材料又は複合材料が第一の摩擦材全体に占める割合は、１０ｖｏｌ％以上であることが好ましい。
【００６１】
金属材料としては、具体的には、鋳鉄、鋳鋼、ステンレス鋼、耐熱鋼などの鉄鋼材料、コバルト基合金、ニッケル基合金などの耐熱超合金を用いることができ、形態としては、鋳造法、焼結法等によるバルク体や、溶射法、湿式及び乾式のメッキなどによる表面層形成のほか、切削加工や塑性加工等の機械加工によって圧延材から素材形状に成型し、溶接、リベット、ネジ等によって締結した部品として用いることができる。
【００６２】
金属材料を含む複合材料としては、具体的には、鉄鋼、ステンレス鋼などの繊維や粒子、コバルト基合金やニッケル基合金の粒子を用いることができ、それらを有機ポリマーで結合した形態とすることができる。金属材料の他には、充填剤として、アラミドなどの有機繊維やカシューダスト等の有機粒子、セラミック、ガラス等の無機繊維や硫酸バリウム等の無機粒子、黒鉛、二硫化モリブデン等の固体潤滑剤を含むことができる。
【００６３】
本発明の摩擦対中の第二の摩擦材は、有機ポリマーを結合剤として基本材料に摩擦摩耗調整剤等の摺動部材、及び上述した酸化被膜形成促進手段を加えた原材料よりなる複合材料である。
【００６４】
前記基本材料は、熱による変形が起きない材料を用いることが好ましく、具体的には、アラミド繊維、セルロースなどの有機繊維、鋼繊維、ステンレス鋼繊維、セラミック繊維、ガラス繊維、ロックウールなどの無機繊維を用いることができる。なお、基本材料が第二の摩擦材全体に占める割合は、５〜５０ｖｏｌ％であるのが好ましい。
【００６５】
前記摺動部材のうち、充填材としては、例えば、アラミド、カシューダストやゴム粒などの有機充填材、カーボン、セラミックファイバー、硫酸バリウム、炭酸カルシウムなどの無機充填材、鉄粉、アルミニウム粉などの金属粉末、酸化物、窒化物、炭化物などのセラミック充填材、黒鉛、二硫化モリブデンなどの固体潤滑材を含むことができる。充填剤が第二の摩擦材全体に占める割合は、１０ｖｏｌ％以上であるのが好ましい。
【００６６】
また、前記摺動部材のうち、結合材としては、例えば、フェノール樹脂、カシュ一樹脂、メラミン樹脂、合成ゴムを含むことができる。結合剤が第二の摩擦材全体に占める割合は、１０ｖｏｌ％以上であるのが好ましい。
【００６７】
本発明によれば、摩擦面上の酸化被膜が自発的に発生しにくい摩擦時の制動条件下、圧力下、速度下若しくは温度下においても、前記第二の摩擦材が前記酸化被膜形成促進手段を有することにより、ノイズ及び振動の抑制に優れた前記酸化被膜を、前記第一及び第二の摩擦材の少なくともいずれか一方の摩擦面上に効果的に形成し、かつ維持することができる。
【実施例】
【００６８】
以下に示す実施例に基づいて、比較例と対比しつつ本発明の説明をする。
【００６９】
１．摩擦対の作製
［実施例］
第二の摩擦材（ブレーキパッド）は、下記表２に示す材料を、下記表２の実施例の欄に示した配合（ｖｏｌ％）で混合して作製した。なお、実施例の第二の摩擦材においては、酸化被膜形成促進手段として錫を５ｖｏｌ％配合している。
製造方法の詳細としては、まず、縦型ミキサーによって各種原料を５分間均一に混合し、摩擦材原料混合物を得た。次の工程の熱成形は、１５０℃に加熱した金型中に摩擦材原料混合物を投入した後、１０分間、２００ｋｇ／ｃｍ２で加圧して行った。その後２００℃、２時間硬化を行い、第二の摩擦材を得た。
第一の摩擦材（ディスクローター）としては、鋳鉄ローター（ＦＣ２００相当）を用いた。
これら第一及び第二の摩擦材を合わせて、実施例の摩擦対とした。
【００７０】
［比較例］
実施例と同様の第一の摩擦材（ディスクローター）と、下記表２に示す材料を、下記表２の比較例の欄に示した配合（ｖｏｌ％）で混合して作製した第二の摩擦材（ブレーキパッド）とを合わせて、比較例の摩擦対とした。なお、比較例の第二の摩擦材においては、実施例の第二の摩擦材と異なり、本発明の特徴の１つである酸化被膜形成促進手段としての錫を配合していない。
なお、ブレーキパッド原料の混合・熱成形方法は、実施例のブレーキパッド同様である。
【００７１】
【表２】
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【００７２】
２．摩擦対の摩擦特性の測定及び評価
実施例及び比較例の摩擦対について、１００℃又は３００℃の温度条件において、テストピース形状で２００Ｎの荷重のもと、１ｍ／ｓの速度で１時間すり合わせを行い、その後、１ｍ／ｓ→０ｍ／ｓの制動を行った。その際の摩擦係数（μ）、及び一制動中の摩擦係数の変動量（Δμ）、摩耗量を比較したものを表３に示す。
【００７３】
【表３】
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【００７４】
表３に示されるように、１００℃及び３００℃のいずれの温度条件においても、実施例の摩擦対は、比較例の摩擦対と比べて摩擦係数μが高く、摩擦の変動量Δμも小さく、さらに摩耗量も少ないことが分かり、本発明の摩擦対の効果が、従来技術の摩擦対と比較して高いことが分かった。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の典型例の断面模式図である。
【図２】本発明の第一の実施形態を示す断面模式図である。
【図３】本発明の第二の実施形態を示す断面模式図である。
【図４】本発明の第三の実施形態を示す断面模式図である。
【図５】本発明の第四の実施形態を示す断面模式図である。
【符号の説明】
【００７６】
１…第一の摩擦材
２…第二の摩擦材
３…金属材料
４…酸化被膜形成促進手段
４ａ…酸化反応促進物質
４ｂ１…第一の金属酸化物
４ｂ２…第二の金属酸化物
４ｃ…鉄よりも負電荷に帯電しやすい物質
４ｄ…摩擦によって酸化触媒となる物質
５…酸化被膜
１００…摩擦対
【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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