(57)【要約】【課題】摩擦係数の更なる低減を実現する。【解決手段】摺動接点部材の組合せは、相対的に摺動接触する、少なくとも１つの第１摺動接点部材と、第１摺動接点部材の相手部材である少なくとも１つの第２摺動接点部材とを備える。第１摺動接点部材の少なくとも摺動面が導電性硬質炭素を含有する導電性硬質炭素含有材を含む第１摺動部材によって構成されている。第２摺動接点部材の少なくとも摺動面が導電性硬質炭素よりも酸化物生成エネルギーが小さい第１導電材を含む第２摺動部材によって構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
相対的に摺動接触する、少なくとも１つの第１摺動接点部材と、該第１摺動接点部材の相手部材である少なくとも１つの第２摺動接点部材とを備えた摺動接点部材の組合せであって、
上記第１摺動接点部材の少なくとも摺動面が導電性硬質炭素を含有する導電性硬質炭素含有材を含む第１摺動部材によって構成されており、
上記第２摺動接点部材の少なくとも摺動面が上記導電性硬質炭素よりも酸化物生成エネルギーが小さい第１導電材を含む第２摺動部材によって構成されている、
ことを特徴とする摺動接点部材の組合せ。
【請求項２】
上記第１摺動部材が、上記導電性硬質炭素含有材と、第２導電材とを含むことを特徴とする請求項１に記載の摺動接点部材の組合せ。
【請求項３】
上記第１摺動部材が、上記導電性硬質炭素含有材と、上記第２導電材とを含む圧粉体からなることを特徴とする請求項２に記載の摺動接点部材の組合せ。
【請求項４】
上記第１摺動部材が、上記導電性硬質炭素含有材からなる複数の粒子と、該導電性硬質炭素含有材粒子同士を結着する上記第２導電材とを含む圧粉体からなることを特徴とする請求項２又は３に記載の摺動接点部材の組合せ。
【請求項５】
上記第１摺動部材が、上記導電性硬質炭素含有材からなる複数の粒子同士が接合された構造を有する多孔質体と、該多孔質体の間隙に含まれる上記第２導電材とを含む圧粉体からなることを特徴とする請求項２又は３に記載の摺動接点部材の組合せ。
【請求項６】
上記第１摺動部材が、上記導電性硬質炭素含有材と、上記第２導電材とを含む堆積体からなることを特徴とする請求項２に記載の摺動接点部材の組合せ。
【請求項７】
上記第１摺動部材が、上記導電性硬質炭素含有材からなる堆積体からなることを特徴とする請求項１に記載の摺動接点部材の組合せ。
【請求項８】
上記導電性硬質炭素含有材が、導電性硬質炭素からなるか、又は導電性硬質炭素と、コバルト、ケイ素、ニッケル、チタン及びホウ素からなる群より選ばれた少なくとも１種の触媒成分とを含有する複合材からなることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つの項に記載の摺動接点部材の組合せ。
【請求項９】
上記第２導電材が、銀、銅、金及びモリブデンからなる群より選ばれた少なくとも１種を含むことを特徴とする請求項２〜６又は８のいずれか１つの項に記載の摺動接点部材の組合せ。
【請求項１０】
上記導電性硬質炭素が、導電性ダイヤモンドであることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つの項に記載の摺動接点部材の組合せ。
【請求項１１】
上記導電性硬質炭素が、導電性ダイヤモンドライクカーボンであることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つの項に記載の摺動接点部材の組合せ。
【請求項１２】
上記第１導電材が、銅、スズ、ニッケル、コバルト及び鉄からなる群より選ばれた少なくとも１種を含むことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１つの項に記載の摺動接点部材の組合せ。
【請求項１３】
上記第１導電材が、銅又は銅合金と、他の導電材とを含むことを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１つの項に記載の摺動接点部材の組合せ。
【請求項１４】
上記第１導電材が、銅を含み、上記第２摺動接点部材の少なくとも摺動面に酸化銅（Ｉ）が形成されていることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１つの項に記載の摺動接点部材の組合せ。
【請求項１５】
上記第１摺動接点部材が低電位側で用いられ、かつ、上記第２摺動接点部材が高電位側で用いられることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１つの項に記載の摺動接点部材の組合せ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、摺動接点部材の組合せに関するものである。更に詳細には、本発明は、相対的に摺動接触する、少なくとも１つの第１摺動接点部材と、第１摺動接点部材の相手部材である少なくとも１つの第２摺動接点部材とを備えた摺動接点部材の組合せに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、良好な耐摩耗性及び耐酸化性を有し、導電性部材同士の接触に適した導電部材が提案されている（特許文献１参照。）。ブラシ給電電極による摺動接点を構成している導電部材は、ブラシ状に束ねられて導電体に支持された導電性ＤＬＣで被覆された弾性線材と、導電体上に形成された導電性ホウ素ドープダイヤモンド膜とを有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−０２５３４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の導電部材にあっては、導電性ＤＬＣと導電性ホウ素ドープダイヤモンドとを組み合わせて摺動させているため、なじみ性が悪く、摩擦係数が高いという問題点があった。
【０００５】
本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものである。そして、本発明は、摩擦係数の更なる低減を実現し得る摺動接点部材の組合せ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】
【０００６】
本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた。そして、その結果、相対的に摺動接触する、少なくとも１つの所定の第１摺動接点部材と、第１摺動接点部材の相手部材である少なくとも１つの所定の第２摺動接点部材とを備えた構成とすることにより、上記目的が達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００７】
すなわち、本発明の摺動接点部材の組合せは、相対的に摺動接触する、少なくとも１つの第１摺動接点部材と、第１摺動接点部材の相手部材である少なくとも１つの第２摺動接点部材とを備えたものである。そして、第１摺動接点部材の少なくとも摺動面が導電性硬質炭素を含有する導電性硬質炭素含有材を含む第１摺動部材によって構成されており、第２摺動接点部材の少なくとも摺動面が導電性硬質炭素よりも酸化物生成エネルギーが小さい第１導電材を含む第２摺動部材によって構成されている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、相対的に摺動接触する、少なくとも摺動面が導電性硬質炭素を含有する導電性硬質炭素含有材を含む第１摺動部材によって構成された少なくとも１つの第１摺動接点部材と、第１摺動接点部材の相手部材であり、かつ、少なくとも摺動面が導電性硬質炭素よりも酸化物生成エネルギーが小さい第１導電材を含む第２摺動部材によって構成された少なくとも１つの第２摺動接点部材とを備えた構成とした。そのため、摩擦係数の更なる低減を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態に係る摺動接点部材の組合せの一例を模式的に示す断面図である。
【図２】図２は、本発明の第１の実施形態に係る摺動接点部材の組合せの他の一例を模式的に示す断面図である。
【図３】図３は、本発明の第２の実施形態に係る摺動接点部材の組合せの一例を模式的に示す断面図である。
【図４】図４は、本発明の第３の実施形態に係る摺動接点部材の組合せの一例を模式的に示す断面図である。
【図５】図５は、本発明の第４の実施形態に係る摺動接点部材の組合せの一例を模式的に示す断面図である。
【図６】図６は、本発明の第４の実施形態に係る摺動接点部材の組合せに適用する第１摺動接点部材の製造方法の一例を示す説明図である。
【図７】図７は、本発明の第５の実施形態に係る摺動接点部材の組合せの一例を模式的に示す断面図である。
【図８】図８は、本発明の第６の実施形態に係る摺動接点部材の組合せの一例を模式的に示す断面図である。
【図９】図９は、本発明の第７の実施形態に係る摺動接点部材の組合せの一例を模式的に示す断面図である。
【図１０】図１０は、本発明の一実施形態に係る摺動接点部材の組合せを適用した直流モータを説明する断面図である。
【図１１】図１１は、ボールオンディスク試験の要領を示す概略図である。
【図１２】図１２は、実施例１における電流と摩擦係数との関係を示すグラフである。
【図１３】図１３は、実施例１の摺動接点部材の組合せを用いて測定した酸化銅（ＩＩ）（ＣｕＯ）と酸化銅（Ｉ）（Ｃｕ２Ｏ）の含有率を示すグラフである。
【図１４】図１４は、比較例１の摺動接点部材の組合せを用いて測定した酸化銅（ＩＩ）（ＣｕＯ）と酸化銅（Ｉ）（Ｃｕ２Ｏ）の含有率を示すグラフである。
【図１５】図１５は、実施例２における電流と摩擦係数との関係を示すグラフである。
【図１６】図１６は、実施例３における電流と摩擦係数との関係を示すグラフである。
【図１７】図１７は、比較例２における電流と摩擦係数との関係を示すグラフである。
【図１８】図１８は、実施例１及び実施例４における電流と摩擦係数との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施形態に係る摺動接点部材の組合せについて図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図面の寸法比率は説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。
【００１１】
（第１の実施形態）
まず、第１の実施形態に係る摺動接点部材の組合せについて詳細に説明する。図１は、第１の実施形態に係る摺動接点部材の組合せの一例を模式的に示す断面図である。図１に示すように、本例の摺動接点部材の組合せ１Ａは、少なくとも１つの第１摺動接点部材１０と、第１摺動接点部材１０の相手部材である少なくとも１つの第２摺動接点部材２０とを備えたものである。第１摺動接点部材１０と、第２摺動点部材２０とは、相対的に摺動接触しながら通電を確保するものである。そして、第１摺動接点部材１０の少なくとも摺動面１０ａが導電性硬質炭素（図示せず。）を含有する導電性硬質炭素含有材（図示せず。）を含む第１摺動部材１１によって構成されており、第２摺動接点部材２０の少なくとも摺動面２０ａが導電性硬質炭素よりも酸化物生成エネルギーが小さい第１導電材（図示せず。）を含む第２摺動部材２１によって構成されている。なお、本例においては、第１摺動接点部材１０自体が第１摺動部材１１であり、第２摺動接点部材２０自体が第２摺動部材２１である。
【００１２】
ここで、本発明において、「第１摺動部材」とは、摺動面における導電性硬質炭素の面積率が５０面積％以上であるものを意味し、好ましくは導電性硬質炭素を５０体積％以上含有するものを意味し、「第２摺動部材」とは、摺動面における第１導電材の面積率が５０面積％以上であるものを意味し、好ましくは第１導電材を５０体積％以上含有するものを意味する。
【００１３】
また、特に限定されるものではないが、上記第１摺動部材は、その比抵抗が１×１０−１Ω・ｃｍ以下であることが、発熱による損失を防止できるという観点から好ましい。例えば、直流モータに適用する場合、発熱による損失が更に低減され、直流モータの効率をより向上させることができる。また、摩耗量が低減されるため、直流モータの長寿命化を図ることができる。
【００１４】
更に、特に限定されるものではないが、上記第１摺動接点部材の摺動面の表面粗さはＲａ０．１以下であることが、相手部材である第２摺動接点部材への攻撃性を低下させ、摩擦係数を更に低下させることができるという観点から好ましい。また、例えば、直流モータに適用する場合、引き摺り損失が更に低減され、直流モータの効率をより向上させることができる。また、摩耗量が低減されるため、直流モータの長寿命化を図ることができる。
【００１５】
また、本発明において、「導電性硬質炭素含有材」とは、導電性硬質炭素とこれを接合し得る触媒成分とを含む複合体に限定されるものではなく、導電性硬質炭素のみからなるものも含む意味に解釈しなければならない。
【００１６】
なお、導電性硬質炭素としては、例えば、通電摺動による摩擦係数の低減、耐摩耗性の向上などの観点から導電性ダイヤモンドや導電性ダイヤモンドライクカーボンなどを好適例として挙げることができる。ここで、導電性ダイヤモンドとしては、ホウ素ドープダイヤモンドなど従来公知のものを適用することができる。また、導電性ダイヤモンドライクカーボンとしては、ｔａ−Ｃ構造のダイヤモンドライクカーボン（いわゆる水素フリーダイヤモンドライクカーボン）やａ−Ｃ：Ｈ構造のダイヤモンドライクカーボン（いわゆる水素含有ダイヤモンドライクカーボン）、金属元素ドープしたダイヤモンドライクカーボンなど従来公知のものを適用することができる。その中でも、導電性ダイヤモンドは、放熱性が高いという観点から特に好ましい。
【００１７】
また、触媒成分の好適例としては、コバルト（Ｃｏ）、ケイ素（Ｓｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）、ホウ素（Ｂ）などを挙げることができ、これらは１種を単独で又は２種以上を組み合わせて適用することができる。これらの触媒成分は、導電性ダイヤモンド粒子を用いて造粒体や焼結体（バルク体）を得るためには必要な成分である。
【００１８】
更に、特に限定されるものではないが、上記導電性硬質炭素又は導電性硬質炭素含有材の硬度は、耐摩耗性を向上できるという観点からＨｖ１０００以上であることが好ましい。例えば、直流モータに適用する場合、摩耗量が低減されるため、直流モータの長寿命化を図ることができる。
【００１９】
また、本発明において、「導電性硬質炭素よりも酸化物生成エネルギーが小さい第１導電材」とは、例えば、酸化物のエリンガム図を利用して定義することができる。つまり、エリンガム図において、炭素よりも酸化されやすい金属を選択すればよく、例えば、銅（Ｃｕ）、スズ（Ｓｎ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、鉄（Ｆｅ）などを好適例として挙げることができ、これらは１種を単独で又は２種以上を組み合わせて適用することができる。その中でも銅がより好適である。また、第１導電材は、例えば、銅又は銅合金と、グラファイト等の炭素材料などの他の導電材とを含む構成であることが摩擦係数を更に低減させることができるという観点から好適である。更に、第１導電材は、例えば、銅を含み、第２摺動接点部材の少なくとも摺動面に酸化銅（Ｉ）（Ｃｕ２Ｏ）が形成されている構成であることが摩擦係数を更に低減させることができるという観点から好適である。
【００２０】
更に、図２は、第１の実施形態に係る摺動接点部材の組合せの他の一例を模式的に示す断面図である。図２に示すように、本例の摺動接点部材の組合せ１Ｂは、第１摺動接点部材１０が、支持体１９と、第１摺動接点部材１０の少なくとも摺動面１０ａ側に形成された導電性硬質炭素（図示せず。）を含有する導電性硬質炭素含有材（図示せず。）を含む第１摺動部材１１とによって構成されており、且つ、第２摺動接点部材２０が、支持体２９と、第２摺動接点部材２０の少なくとも摺動面２０ａ側に形成された導電性硬質炭素（図示せず。）よりも酸化物生成エネルギーが小さい第１導電材（図示せず。）を含む第２摺動部材２１によって構成されている点が、上述した例の摺動接点部材の組合せと相違している。
【００２１】
本例においては、第１摺動部材１１の厚みは、０．０１ｍｍ以上であることが好ましく、０．３ｍｍ以上であることが更に好ましい。なお、本例において第２摺動部材２１の厚みは、構成成分に応じて適宜調整すればよい。
【００２２】
上述したように、本実施形態においては、第１摺動接点部材の少なくとも摺動面が導電性硬質炭素を含有する導電性硬質炭素含有材を含む第１摺動部材によって構成されており、且つ、第２摺動接点部材の少なくとも摺動面が導電性硬質炭素よりも酸化物生成エネルギーが小さい第１導電材を含む第２摺動部材によって構成されているものとしたため、摩擦係数の更なる低減を実現することができる。また、これらは、例えば、直流モータのブラシとコミュテータ（整流子）との組合せに適用することができる。この場合、引き摺り損失が低減され、直流モータの効率を向上させることができる。また、摩耗量が低減され、直流モータの長寿命化を図ることができる。また、上記他の一例において、支持体を構成する材料については、摩擦抵抗を考慮せずに選択することができるため、放熱特性や導電性などを考慮して選択すればよい。直流モータのブラシとコミュテータ（整流子）との組合せに適用する場合、導電性を考慮して支持体の材料を選択することにより、直流モータの効率をより向上させることができる。このような直流モータは、電気自動車（ＥＶ）などの駆動に必要な高出力、大電流に対応可能なものとなりえる。
【００２３】
現時点においては、以下のようなメカニズムによりその効果が得られていると考えている。しかしながら、以下のようなメカニズムによらないでその効果が得られている場合であっても、本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。
【００２４】
通電させながら第１摺動接点部材と第２摺動接点部材とを摺動させると、第２摺動接点部材における第２摺動部材の第１導電材に第１摺動接点部材における第１摺動部材の導電性硬質炭素によって還元されて低い摩擦係数を示す酸化物の膜が形成されるためであると考えられる。例えば、第１導電材が銅である場合に酸化銅（ＩＩ）が酸化銅（Ｉ）となる現象が典型例であるが、これに限定されるものではない。
【００２５】
なお、図示しないが、本実施形態においては、上記各例に示す第１摺動接点部材と第２摺動接点部材とを異なる組み合わせとすることもできる。また、図示しないが、第１摺動部材や第２摺動部材は、構成成分の種類や濃度が異なった積層構造や傾斜構造を有していてもよい。更に、図示しないが、第１摺動接点部材と第２摺動接点部材の回路における電位関係が逆転しない場合には、第１摺動接点部材を低電位側で用い、第２摺動接点部材を高電位側で用いることが、摩擦係数の更なる低減という観点から好ましい。
【００２６】
上述した第２摺動接点部材としては、第１導電材からなるものや第１導電材を含むもの自体を適用してもよいが、支持体において少なくとも摺動面となる面にこれらの被膜を形成したものを適用することもできる。これらの被膜は従来公知の方法で形成することができる。
【００２７】
また、上述した第１摺動接点部材としては、導電性硬質炭素含有材からなるものや導電性硬質炭素含有材を含むもの自体を適用してもよいが、支持体において少なくとも摺動面となる面にこれらの被膜を形成したものを適用することもできる。これらは詳しくは後述するＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、ＰＶＤ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法などの気相成長法や、パウダーデポジション法などのコールドスプレー法、焼結法などの方法で形成することができる。
【００２８】
ＣＶＤ法やＰＶＤ法は、支持体の摺動面となる面に導電性硬質炭素含有材からなる堆積体からなる被膜や導電性硬質炭素含有材を含む堆積体からなる被膜を形成する場合に適している。また、ＣＶＤ法やＰＶＤ法で被膜を形成する場合には、耐剥離性の観点から、コールドスプレー法や焼結法で圧粉体からなる被膜を形成する場合と比較して被膜厚みを薄くすることが好ましい。
【００２９】
パウダーデポジション法や焼結法は、支持体の摺動面となる面に導電性硬質炭素含有材からなる圧粉体からなる被膜や導電性硬質炭素含有材を含む圧粉体からなる被膜を形成する場合に適している。また、パウダーデポジション法や焼結法は、導電性硬質炭素含有材や導電性硬質炭素含有材を含む圧粉体からなる第１摺動接点部材を形成する場合にも適している。更に、コールドスプレー法や焼結法で被膜を形成する場合には、原料サイズの観点から、ＣＶＤ法やＰＶＤ法で堆積体からなる被膜を形成する場合と比較して被膜厚みを厚くすることが好ましい。
【００３０】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態に係る摺動接点部材の組合せについて詳細に説明する。なお、上記の実施形態において説明したものと同等のものについては、それらと同一の符号を付して説明を省略する。また、図示せずに説明した構成例も、本実施形態に適用可能であれば、そのまま又は適宜変形させて適用してもよく、その説明は省略する。図３は、第２の実施形態に係る摺動接点部材の組合せの一例を模式的に示す断面図である。図３に示すように、本例の摺動接点部材の組合せ１Ｃは、第１摺動接点部材１０の少なくとも摺動面１０ａが導電性硬質炭素含有材（図示せず。）と第２導電材（図示せず。）とを含む第１摺動部材１２によって構成されている点が、上述した第１の実施形態に係る摺動接点部材の組合せと相違している。
【００３１】
本実施形態においては、第１摺動部材１２の厚みは、０．０１ｍｍ以上であることが好ましく、０．３ｍｍ以上であることが更に好ましい。
【００３２】
ここで、本発明において、「第２導電材」とは、導電性を有するものであれば特に限定されるものではないが、例えば、導電性硬質炭素含有材よりも高い導電性を有する金属材料を適用することが導電性の観点から好ましい。具体的には、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、コバルト（Ｃｏ）などを挙げることができ、これらは１種を単独で又は２種以上を組み合わせて適用することができる。
【００３３】
本実施形態においては、第１摺動接点部材の少なくとも摺動面が導電性硬質炭素を含有する導電性硬質炭素含有材と第２導電材とを含む第１摺動部材によって構成されており、且つ、第２摺動接点部材の少なくとも摺動面が導電性硬質炭素よりも酸化物生成エネルギーが小さい第１導電材を含む第２摺動部材によって構成されているものとしたため、摩擦係数の更なる低減を実現することができる。また、これらは、例えば、直流モータのブラシとコミュテータ（整流子）との組合せに適用することができる。この場合、引き摺り損失や電気抵抗損失が低減され、直流モータの効率をより向上させることができる。また、摩耗量が低減され、直流モータの長寿命化を図ることができる。
【００３４】
なお、図示しないが、本実施形態においても、第１摺動接点部材自体が第１摺動部材であってもよく、また、第２摺動接点部材が、支持体と、第２摺動接点部材の少なくとも摺動面側に形成された導電性硬質炭素含有材を含む第１摺動部材１１とによって構成されていてもよい。更に、図示しないが、第１摺動部材や第２摺動部材は、構成成分の種類や濃度が異なった積層構造や傾斜構造を有していてもよい。また、図示しないが、第１摺動接点部材と第２摺動接点部材の回路における電位関係が逆転しない場合には、第１摺動接点部材を低電位側で用い、第２摺動接点部材を高電位側で用いることが、摩擦係数の更なる低減という観点から好ましい。
【００３５】
また、上述した第１摺動接点部材としては、上述したＣＶＤ法、ＰＶＤ法、パウダーデポジション法、焼結法などの方法で形成した圧粉体又は堆積体からなる被膜を適用することができる。
【００３６】
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態に係る摺動接点部材の組合せについて詳細に説明する。なお、上記の実施形態において説明したものと同等のものについては、それらと同一の符号を付して説明を省略する。また、図示せずに説明した構成例も、本実施形態に適用可能であれば、そのまま又は適宜変形させて適用してもよく、その説明は省略する。図４は、第３の実施形態に係る摺動接点部材の組合せの一例を模式的に示す断面図である。図４に示すように、本例の摺動接点部材の組合せ１Ｄは、第１摺動接点部材１０の少なくとも摺動面１０ａが粒子状の導電性硬質炭素含有材１３と粒子状の第２導電材１５とを含む圧粉体からなる第１摺動部材１２によって構成されている点が、上述した第１又は第２の実施形態に係る摺動接点部材の組合せと相違している。
【００３７】
本実施形態においては、第１摺動部材１２の厚みは、０．０１ｍｍ以上であることが好ましく、０．３ｍｍ以上であることが更に好ましい。
【００３８】
本実施形態においては、導電性硬質炭素含有材１３の粒子経は、平均粒子経で０．００２〜０．０５ｍｍであることが好ましく、０．００５〜０．０１ｍｍであることが更に好ましい。また、本実施形態においては、第２導電材１５の粒子経は、平均粒子経で０．０５ｍｍ以下であることが好ましく、０．０１ｍｍ以下であることが更に好ましい。
【００３９】
なお、本発明において、「粒子径」とは、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）や透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）などの観察手段を用いて観察される導電性硬質炭素含有材（又は導電性炭素）粒子や第２導電材粒子などの（観察面）の輪郭線上の任意の２点間の距離のうち、最大の距離を意味する。
【００４０】
また、本発明において、「平均粒子径」の値としては、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）や透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）などの観察手段を用い、数〜数十視野中に観察される粒子の粒子径の平均値として算出される値を採用するものとする。他の構成成分の粒子径や平均粒子径も同様に定義することができる。
【００４１】
ただし、このような範囲に何ら制限されるものではなく、本実施形態の作用効果を有効に発現できるものであれば、この範囲を外れていてもよいことは言うまでもない。
【００４２】
本実施形態においては、第１摺動接点部材の少なくとも摺動面が導電性硬質炭素を含有する粒子状の導電性硬質炭素含有材と粒子状の第２導電材とを含む圧粉体からなる第１摺動部材によって構成されており、且つ、第２摺動接点部材の少なくとも摺動面が導電性硬質炭素よりも酸化物生成エネルギーが小さい第１導電材を含む第２摺動部材によって構成されているものとしたため、摩擦係数の更なる低減を実現することができる。また、これらは、例えば、直流モータのブラシとコミュテータ（整流子）との組合せに適用することができる。この場合、引き摺り損失や電気抵抗損失が低減され、直流モータの効率をより向上させることができる。また、摩耗量が低減され、直流モータの長寿命化を図ることができる。
【００４３】
なお、図示しないが、本実施形態においても、第１摺動接点部材自体が第１摺動部材であってもよく、また、第２摺動接点部材が、支持体と、第２摺動接点部材の少なくとも摺動面側に形成された導電性硬質炭素含有材を含む第１摺動部材１１とによって構成されていてもよい。更に、図示しないが、第１摺動部材や第２摺動部材は、構成成分の種類や濃度が異なった積層構造や傾斜構造を有していてもよい。また、図示しないが、第１摺動接点部材と第２摺動接点部材の回路における電位関係が逆転しない場合には、第１摺動接点部材を低電位側で用い、第２摺動接点部材を高電位側で用いることが、摩擦係数の更なる低減という観点から好ましい。
【００４４】
また、上述した第１摺動接点部材としては、上述したパウダーデポジション法、焼結法などの方法で形成した圧粉体からなる被膜を適用することが好ましい。
【００４５】
（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態に係る摺動接点部材の組合せについて詳細に説明する。なお、上記の実施形態において説明したものと同等のものについては、それらと同一の符号を付して説明を省略する。また、図示せずに説明した構成例も、本実施形態に適用可能であれば、そのまま又は適宜変形させて適用してもよく、その説明は省略する。図５は、第４の実施形態に係る摺動接点部材の組合せの一例を模式的に示す断面図である。図５に示すように、本例の摺動接点部材の組合せ１Ｅは、第１摺動接点部材１０の少なくとも摺動面１０ａが導電性硬質炭素含有材１３からなる複数の粒子と、該導電性硬質炭素含有材粒子同士を結着する第２導電材１５とを含む圧粉体からなる第１摺動部材１２によって構成されている点が、上述した第１〜第３の実施形態に係る摺動接点部材の組合せと相違している。
【００４６】
本実施形態においては、第１摺動部材１２の厚みは、０．０１ｍｍ以上であることが好ましく、０．３ｍｍ以上であることが更に好ましい。
【００４７】
本実施形態においては、導電性硬質炭素含有材１３の粒子経は、平均粒子経で０．００２〜０．０５ｍｍであることが好ましく、０．００５〜０．０１ｍｍであることが更に好ましい。
【００４８】
本実施形態においては、第１摺動接点部材の少なくとも摺動面が導電性硬質炭素を含有する導電性硬質炭素含有材からなる複数の粒子と該導電性硬質炭素含有材粒子同士を結着する第２導電材とを含む圧粉体からなる第１摺動部材によって構成されており、且つ、第２摺動接点部材の少なくとも摺動面が導電性硬質炭素よりも酸化物生成エネルギーが小さい第１導電材を含む第２摺動部材によって構成されているものとしたため、摩擦係数の更なる低減を実現することができる。また、詳しくは後述するようにパウダーデポジション法により形成すると、導電性硬質炭素含有材粒子同士を結着する第２導電材によって空孔の形成が抑制され、確実に導電経路を形成することができるため、焼結法により形成する場合と比べて、摩擦係数の低減を実現しつつ、電気抵抗を低下させ易い。また、これらは、例えば、直流モータのブラシとコミュテータ（整流子）との組合せに適用することができる。この場合、引き摺り損失や電気抵抗損失が低減され、直流モータの効率をより向上させることができる。また、摩耗量が低減され、直流モータの長寿命化を図ることができる。
【００４９】
なお、図示しないが、本実施形態においても、第１摺動接点部材自体が第１摺動部材であってもよく、また、第２摺動接点部材が、支持体と、第２摺動接点部材の少なくとも摺動面側に形成された導電性硬質炭素含有材を含む第１摺動部材とによって構成されていてもよい。更に、図示しないが、第１摺動部材や第２摺動部材は、構成成分の種類や濃度が異なった積層構造や傾斜構造を有していてもよい。また、図示しないが、第１摺動接点部材と第２摺動接点部材の回路における電位関係が逆転しない場合には、第１摺動接点部材を低電位側で用い、第２摺動接点部材を高電位側で用いることが、摩擦係数の更なる低減という観点から好ましい。
【００５０】
また、上述した第１摺動接点部材としては、上述したパウダーデポジション法、焼結法などの方法で形成した圧粉体からなる被膜を適用することができるが、特にパウダーデポジション法で形成したものを適用することが好ましい。
【００５１】
図６は、本実施形態に適用する第１摺動接点部材の製造方法の一例を示す説明図である。ここでは、パウダーデポジション法によって、第１摺動部材１２を形成している。
【００５２】
パウダーデポジション法では、ジェットノズルＮと、ヘリウムガスを加熱するヒータＨと、粉末素材を供給するフィーダＦを有する装置を用い、ジェットノズルＮにより、支持体１９上にヘリウムガスとともに粉末素材を噴射する。
【００５３】
すなわち、第１摺動接点部材１０を製造するには、導電性硬質炭素の例である導電性ダイヤモンド又は造粒された導電性ダイヤモンド含有材と第２導電材の例である銅の粉末素材を支持体１９の上面に噴射して、導電性ダイヤモンド又は造粒された導電性ダイヤモンド含有材からなる複数の粒子と、導電性硬質炭素含有材粒子同士を結着する第２導電材の例である銅とを含む圧粉体からなる第１摺動部材１２に形成する。
【００５４】
このように、パウダーデポジション法を利用することで、本実施形態に係る第１摺動接点部材１０を容易に且つ安価に製造することができる。
【００５５】
（第５の実施形態）
次に、第５の実施形態に係る摺動接点部材の組合せについて詳細に説明する。なお、上記の実施形態において説明したものと同等のものについては、それらと同一の符号を付して説明を省略する。また、図示せずに説明した構成例も、本実施形態に適用可能であれば、そのまま又は適宜変形させて適用してもよく、その説明は省略する。図７は、第５の実施形態に係る摺動接点部材の組合せの一例を模式的に示す断面図である。図７に示すように、本例の摺動接点部材の組合せ１Ｆは、第１摺動接点部材１０の少なくとも摺動面１０ａが導電性硬質炭素含有材１３からなる複数の粒子同士が接合された構造を有する多孔質体１７と、該多孔質体１７の間隙に含まれる第２導電材１５とを含む圧粉体からなる第１摺動部材１２によって構成されている点が、上述した第１〜第４の実施形態に係る摺動接点部材の組合せと相違している。
【００５６】
本実施形態においては、第１摺動部材１２の厚みは、０．０１ｍｍ以上であることが好ましく、０．３ｍｍ以上であることが更に好ましい。
【００５７】
本実施形態においては、導電性硬質炭素含有材１３の粒子経は、平均粒子経で０．００２〜０．０５ｍｍであることが好ましく、０．００５〜０．０１ｍｍであることが更に好ましい。
【００５８】
本実施形態においては、第１摺動接点部材の少なくとも摺動面が導電性硬質炭素を含有する導電性硬質炭素含有材からなる複数の粒子同士が接合された構造を有する多孔質体と、該多孔質体の間隙に含まれる第２導電材とを含む圧粉体からなる第１摺動部材によって構成されており、且つ、第２摺動接点部材の少なくとも摺動面が導電性硬質炭素よりも酸化物生成エネルギーが小さい第１導電材を含む第２摺動部材によって構成されているものとしたため、摩擦係数の更なる低減を実現することができる。また、これらは、例えば、直流モータのブラシとコミュテータ（整流子）との組合せに適用することができる。この場合、引き摺り損失や電気抵抗損失が低減され、直流モータの効率をより向上させることができる。また、摩耗量が低減され、直流モータの長寿命化を図ることができる。
【００５９】
なお、図示しないが、本実施形態においても、第１摺動接点部材自体が第１摺動部材であってもよく、また、第２摺動接点部材が、支持体と、第２摺動接点部材の少なくとも摺動面側に形成された導電性硬質炭素含有材を含む第１摺動部材１１とによって構成されていてもよい。更に、図示しないが、第１摺動部材や第２摺動部材は、構成成分の種類や濃度が異なった積層構造や傾斜構造を有していてもよい。また、図示しないが、第１摺動接点部材と第２摺動接点部材の回路における電位関係が逆転しない場合には、第１摺動接点部材を低電位側で用い、第２摺動接点部材を高電位側で用いることが、摩擦係数の更なる低減という観点から好ましい。
【００６０】
また、上述した第１摺動接点部材としては、上述したパウダーデポジション法、焼結法などの方法で形成した圧粉体からなる被膜を適用することができるが、特に焼結法で形成したものを適用することが好ましい。
【００６１】
（第６の実施形態）
次に、第６の実施形態に係る摺動接点部材の組合せについて詳細に説明する。なお、上記の実施形態において説明したものと同等のものについては、それらと同一の符号を付して説明を省略する。また、図示せずに説明した構成例も、本実施形態に適用可能であれば、そのまま又は適宜変形させて適用してもよく、その説明は省略する。図８は、第６の実施形態に係る摺動接点部材の組合せの一例を模式的に示す断面図である。図８に示すように、本例の摺動接点部材の組合せ１Ｇは、第１摺動接点部材１０の少なくとも摺動面１０ａが導電性硬質炭素含有材１３と、第２導電材１５とを含む堆積体からなる第１摺動部材１２によって構成されている点が、上述した第１〜第５の実施形態に係る摺動接点部材の組合せと相違している。なお、本例は、導電性硬質炭素含有材や第２導電材はそれぞれが多結晶体を構成している場合であるが、本実施形態においてはこれに限定されるものではない。例えば、導電性硬質炭素含有材の多結晶体に第２導電材がドープされた構成であってもよい。
【００６２】
本実施形態においては、第１摺動部材１２の厚みは、０．０１ｍｍ以上であることが好ましく、０．３ｍｍ以上であることが更に好ましい。
【００６３】
また、本実施形態においては、導電性硬質炭素含有材１３の粒子経は、平均粒子経で０．００２〜０．０５ｍｍであることが好ましく、０．００５〜０．０１ｍｍであることが更に好ましい。また、本実施形態においては、第２導電材１５の粒子経は、平均粒子経で０．０５ｍｍ以下であることが好ましく、０．０１ｍｍ以下であることが更に好ましい。
【００６４】
本実施形態においては、第１摺動接点部材の少なくとも摺動面が導電性硬質炭素を含有する導電性硬質炭素含有材と、第２導電材とを含む堆積体からなる第１摺動部材によって構成されており、且つ、第２摺動接点部材の少なくとも摺動面が導電性硬質炭素よりも酸化物生成エネルギーが小さい第１導電材を含む第２摺動部材によって構成されているものとしたため、摩擦係数の更なる低減を実現することができる。また、これらは、例えば、直流モータのブラシとコミュテータ（整流子）との組合せに適用することができる。この場合、引き摺り損失や電気抵抗損失が低減され、直流モータの効率をより向上させることができる。また、摩耗量が低減され、直流モータの長寿命化を図ることができる。
【００６５】
なお、図示しないが、本実施形態においては、第２摺動接点部材が、支持体と、第２摺動接点部材の少なくとも摺動面側に形成された導電性硬質炭素含有材を含む第１摺動部材１１とによって構成されていてもよい。また、図示しないが、第１摺動部材や第２摺動部材は、構成成分の種類や濃度が異なった積層構造や傾斜構造を有していてもよい。更に、図示しないが、第１摺動接点部材と第２摺動接点部材の回路における電位関係が逆転しない場合には、第１摺動接点部材を低電位側で用い、第２摺動接点部材を高電位側で用いることが、摩擦係数の更なる低減という観点から好ましい。
【００６６】
また、上述した第１摺動接点部材としては、上述したＣＶＤ法、ＰＶＤ法などの方法で形成した堆積体からなる被膜を適用することが好ましい。
【００６７】
（第７の実施形態）
次に、第７の実施形態に係る摺動接点部材の組合せについて詳細に説明する。なお、上記の実施形態において説明したものと同等のものについては、それらと同一の符号を付して説明を省略する。また、図示せずに説明した構成例も、本実施形態に適用可能であれば、そのまま又は適宜変形させて適用してもよく、その説明は省略する。図９は、第７の実施形態に係る摺動接点部材の組合せの一例を模式的に示す断面図である。図９に示すように、本例の摺動接点部材の組合せ１Ｈは、第１摺動接点部材１０の少なくとも摺動面１０ａが導電性硬質炭素含有材１３のみからなる堆積体からなる第１摺動部材１１によって構成されている点が、上述した第１〜第６の実施形態に係る摺動接点部材の組合せと相違している。なお、本例における堆積体は、多結晶体によって構成されている。
【００６８】
本実施形態においては、第１摺動部材１１の厚みは、０．０１ｍｍ以上であることが好ましく、０．３ｍｍ以上であることが更に好ましい。
【００６９】
また、本実施形態においては、導電性硬質炭素含有材１３の粒子経は、平均粒子経で０．００２〜０．０５ｍｍであることが好ましく、０．００５〜０．０１ｍｍであることが更に好ましい。
【００７０】
本実施形態においては、第１摺動接点部材の少なくとも摺動面が導電性硬質炭素を含有する導電性硬質炭素含有材からなる堆積体からなる第１摺動部材によって構成されており、且つ、第２摺動接点部材の少なくとも摺動面が導電性硬質炭素よりも酸化物生成エネルギーが小さい第１導電材を含む第２摺動部材によって構成されているものとしたため、摩擦係数の更なる低減を実現することができる。また、これらは、例えば、直流モータのブラシとコミュテータ（整流子）との組合せに適用することができる。この場合、引き摺り損失が低減され、直流モータの効率をより向上させることができる。また、摩耗量が低減され、直流モータの長寿命化を図ることができる。
【００７１】
なお、図示しないが、本実施形態においては、第２摺動接点部材が、支持体と、第２摺動接点部材の少なくとも摺動面側に形成された導電性硬質炭素含有材を含む第１摺動部材１１とによって構成されていてもよい。また、図示しないが、第１摺動部材や第２摺動部材は、構成成分の種類や濃度が異なった積層構造や傾斜構造を有していてもよい。更に、図示しないが、第１摺動接点部材と第２摺動接点部材の回路における電位関係が逆転しない場合には、第１摺動接点部材を低電位側で用い、第２摺動接点部材を高電位側で用いることが、摩擦係数の更なる低減という観点から好ましい。
【００７２】
また、上述した第１摺動接点部材としては、上述したＣＶＤ法、ＰＶＤ法などの方法で形成した堆積体からなる被膜を適用することが好ましい。
【００７３】
図１０は、本発明の一実施形態に係る摺動接点部材の組合せを適用した直流モータを説明する断面図である。直流モータＭは、モータケース５１の内側に、ベアリング５２により回転自在に保持した電機子５３と、電機子５３のコイル５４に対抗するマグネット５５を備えている。そして、モータケース５１側に、複数のブラシ５６を備えている。各ブラシ５６は、電機子５３に同軸状に設けたコミュテータ（整流子）５７に対して摺動接触しながら通電をする。なお、直流発電機にあっても同様の構成である。
【００７４】
上記の各実施形態で説明した摺動接点部材の組合せは、図１０に示す直流モータにおいて、ブラシ５６及びコミュテータ５７の組合せを構成する。これにより、直流モータの部品の長寿命化や性能向上を実現することができる。
【実施例】
【００７５】
（実施例１）
焼結法により、導電性硬質炭素含有材としての導電性ダイヤモンド含有材（平均粒子径：０．００５ｍｍ）からなる第１摺動部材を形成して、本例で用いる第１摺動接点部材を得た。また、ボール状の銅部材を、本例で用いる第２摺動接点部材とした。
【００７６】
（実施例２）
焼結法により、導電性硬質炭素含有材としての導電性ダイヤモンド含有材（平均粒子径：０．００５ｍｍ）からなる第１摺動部材を形成して、本例で用いる第１摺動接点部材を得た。また、ボール状の銅含有グラファイト部材を、本例で用いる第２摺動接点部材とした。
【００７７】
（実施例３）
ＣＶＤ法により、導電性硬質炭素含有材としての導電性ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）からなる第１摺動部材を形成して、本例で用いる第１摺動接点部材を得た。また、ボール状の銅部材を、本例で用いる第２摺動接点部材とした。
【００７８】
（実施例４）
実施例１と同様の第１摺動接点部材及び第２摺動点部材を用いた。
【００７９】
（比較例１）
ディスク状のグラファイト部材を、本例で用いる第１摺動接点部材とした。また、ボール状の銅部材を、本例で用いる第２摺動接点部材とした。
【００８０】
（比較例２）
焼結法により、導電性硬質炭素含有材としての導電性ダイヤモンド含有材（平均粒子径：０．００５ｍｍ）からなる第１摺動部材を形成して、本例で用いる第１摺動接点部材を得た。また、ボール状のアルミニウム部材を、本例で用いる第２摺動接点部材とした。なお、アルミニウムは、導電性硬質炭素よりも酸化物生成エネルギーが大きいものである。
【００８１】
［性能評価］
上記各例の摺動接点部材の組合せについて、性能評価試験を行った。具体的には、図１１に示す要領でＪＩＳ  Ｒ  １６１３に準拠したボールオンディスク試験を行った（但し、実施例４においては、電池Ｅの接続の向きを入れ替えた。）。この試験ではディスク状の第１摺動接点部材１０の上でボール状の第２摺動接点部材２０を摺動させた。また、この試験ではボールは転がらないように固定した。更に、この試験では、摺動接点部材の組合せが電池Ｅが接続された回路に組み込まれており、第１摺動接点部材１０を低電位側に、第２摺動接点部材２０を高電位側に配置した。また、この試験では荷重を１０Ｎとし、ボールの回転数を１０００ｒｐｍとした。更に、この試験は室温（２５℃）、無潤滑下で行った。
【００８２】
図１２、図１５、図１６及び図１７は、それぞれ実施例１、実施例２、実施例３及び比較例２における電流と摩擦係数との関係を示すグラフである。これらのグラフから、本発明の範囲に属する実施例１〜実施例３は、本発明外の比較例２と比較して、第１摺動接点部材と第２摺動接点部材とを所定の組合せとしたため、摺動接触させながら通電させた場合に、摩擦係数を低減することができることが分かる。また、これらのグラフから導電性ダイヤモンド含有材と銅とを組み合わせた実施例１が摩擦係数を特に低減することができることが分かる。
【００８３】
また、図１３及び図１４は、それぞれ実施例１及び比較例１の摺動接点部材の組合せを用いて測定した酸化銅（ＩＩ）（ＣｕＯ）と酸化銅（Ｉ）（Ｃｕ２Ｏ）の含有率を示すグラフである。なお、グラフにおける各酸化銅の含有率は、摺動面（摺動痕）をＸ線光電子分光分析（ＸＰＳ）により測定した結果である。これらのグラフから、本発明の範囲に属する実施例１は、本発明外の比較例１と比較して、摺動接触させながら通電させた第２摺動接点部材において酸化銅（Ｉ）が多く生成されており、この酸化銅（Ｉ）が摺動面に形成されるために摩擦係数が低減したと考えられる。
【００８４】
更に、図１８は、実施例１（第１摺動接点部材を低電位側に配置）及び実施例４（第１摺動接点部材を高電位側に配置）における電流と摩擦係数との関係を示すグラフである。このグラフから、第１摺動接点部材を低電位側で用い、第２摺動接点部材を高電位側で用いることにより、摩擦係数をより低減することができることが分かる。
【００８５】
以上、本発明を若干の実施形態及び実施例によって説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形が可能である。
【００８６】
すなわち、上記実施形態及び実施例においては、摺動接点部材の組合せを利用するものとして、直流モータを例示したが、これに限定されるものではなく、直流発電機に適用することもできる。
【００８７】
また、例えば、架線とパンタグラフや集電用レールと集電靴、所定のスイッチ類など相対的に相手部材と摺動接触しながら通電をする摺動接点部材の組合せに適用可能である。
【符号の説明】
【００８８】
１Ａ〜１Ｈ  摺動接点部材の組合せ
１０          第１摺動接点部材
１０ａ        摺動面
１１，１２    第１摺動部材
１３          導電性硬質炭素含有材
１５          第２導電材
１７          多孔質体
１９          支持体
２０          第２摺動接点部材
２０ａ        摺動面
２１          第２摺動部材
２３          第１導電材
２９          支持体
５１          モータケース
５２          ベアリング
５３          電機子
５４          コイル
５５          マグネット
５６          ブラシ
５７          コミュテータ（整流子）
Ｎ          ジェットノズル
Ｈ          ヒータ
Ｆ          フィーダ
Ｍ          直流モータ
Ｅ          電池
【図１】
2015035346.tif 000003
【図２】
2015035346.tif 000004
【図３】
2015035346.tif 000005
【図４】
2015035346.tif 000006
【図５】
2015035346.tif 000007
【図６】
2015035346.tif 000008
【図７】
2015035346.tif 000009
【図８】
2015035346.tif 000010
【図９】
2015035346.tif 000011
【図１０】
2015035346.tif 000012
【図１１】
2015035346.tif 000013
【図１２】
2015035346.tif 000014
【図１３】
2015035346.tif 000015
【図１４】
2015035346.tif 000016
【図１５】
2015035346.tif 000017
【図１６】
2015035346.tif 000018
【図１７】
2015035346.tif 000019
【図１８】
2015035346.tif 000020