摩擦振動抑制方法およびそれを用いた機械装置
【課題】 ２つの部材、たとえば、駆動部と従動部とが摺動することにより生ずる摩擦振動を抑制する方法と装置を提供する。
【解決手段】摺動して相対運動する駆動部１１０と従動部１２０の摺動部１３０に発生する摩擦により励起される振動である摩擦振動について、「駆動部１１０の駆動面の駆動方向」と「従動部１２０の支持部が変形する方向」に、駆動部１１０の駆動方向と従動部１２０の変形方向とがなす角度として、φ≠０である駆動角度φ、好ましくは、臨界駆動角度φｃ以上の角度を与えるような「横滑りを伴う摺動面を有する構造」を設ける。臨界駆動角度φｃは駆動部１１０と従動部１２０の相対速度Ｖrelおよびこの相対速度Ｖrelをパラメータとする摩擦係数μ（Ｖrel）によって規定される。
【解決手段】摺動して相対運動する駆動部１１０と従動部１２０の摺動部１３０に発生する摩擦により励起される振動である摩擦振動について、「駆動部１１０の駆動面の駆動方向」と「従動部１２０の支持部が変形する方向」に、駆動部１１０の駆動方向と従動部１２０の変形方向とがなす角度として、φ≠０である駆動角度φ、好ましくは、臨界駆動角度φｃ以上の角度を与えるような「横滑りを伴う摺動面を有する構造」を設ける。臨界駆動角度φｃは駆動部１１０と従動部１２０の相対速度Ｖrelおよびこの相対速度Ｖrelをパラメータとする摩擦係数μ（Ｖrel）によって規定される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機械装置の摺動部に発生する摩擦振動を抑制する方法と、その方法を利用した機械装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一方が外部復元力を受ける状態で、相対運動する２つの部材が接することにより、その摺動部における摩擦により振動が励起される。
そのような摺動部に発生する摩擦振動は、摩擦係数の相対速度依存性が負を示すシステムに発生する自励振動と理解されている(たとえば、非特許文献１を参照)。
【０００３】
そのような摩擦振動は、たとえば、車両のブレーキ装置（制動装置）の「鳴き」などに代表される騒音を発生することもある。
このように、上記摩擦振動は、上記例示に限らず、種々の装置における振動または騒音を発生させる。
【０００４】
かかる摩擦振動を抑制する方法としては下記に例示する種々対策が取られ、また検討されている。
対策１、摩擦振動を減衰または吸収する減衰器を機械装置に取り付けて、摩擦振動を受動的に抑制する。
対策２、摩擦振動を打ち消す機能を有するアクチュエータ（駆動装置）を機械装置に取り付けて、摩擦振動を能動的に抑制する。
対策３、機械装置に摩擦振動を発生させない摺動材料（摺動部材）を用いる。または、摩擦振動を低減する潤滑剤を用いる。
しかしながら、上記例示した対策はそれぞれ下記に述べる課題に遭遇する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】田所千治、中野健、「微小動荷重制御による摩擦振動抑制法」、２ ００５年１１月１５日発行、「トライボロジスト」、社団法人日本トライボロジー学 会
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記対策１は、減衰器を機械装置に取り付ける場所の確保が難しい場合がある。また上記対策１は、減衰器を取り付けることができたとしても機械装置の構成を複雑にする。上記対策１は、さらに、場合によっては減衰器を取り付けることにより機械装置の信頼性を低下させる可能性がある。
【０００７】
上記対策２は、対策１と同様、アクチュエータを機械装置に取り付ける場所の確保が難しい場合がある。また上記対策２は、アクチュエータを有効に動作させるためには、摩擦振動を検出するセンサ（振動検出器）とそのセンサの計測結果に基づいてアクチュエータを駆動する制御装置がさらに必要となり、機械装置の構成を複雑にする。さらに上記対策２は、場合によっては、アクチュエータ、センサなどを取り付けることで機械装置の信頼性を低下させる可能性がある。
【０００８】
上記対策３は、新規に摺動材料および／または潤滑剤を開発する必要があり、それらを適用すると機械装置の価絡が高騰する可能性がある。また上記対策３は、そのような摺動材料および／または潤滑剤を用いた場合の機械装置全体の信頼性が維持できるか否かの考察がさらに必要になる。
【０００９】
以上から摩擦振動を効果的に抑制可能な方法が望まれている。
たとえば、機械装置に、減衰器、アクチュエータなどの外部装置を追加したり、摩擦振動などの発生しない摺動材料および／または潤滑剤を用いたりすることなく、２つの相対運動する部材の摺動部による摩擦振動および／またはそれに付随する騒音を効果的に抑制可能な方法が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願発明の発明者は、相対運動する２つの部材の摺動部に発生する摩擦により励起される振動である摩擦振動（すなわち、摩擦係数の相対速度依存性が負を示すシステムに発生する自励振動）について、「摩擦は相対速度を減ずる方向に作用する」という物理法則に基づき、摺動部の横滑りが生み出す擬似的な粘性減衰効果を利用して摩擦振動を抑制する手法を見出した。
すなわち、本発明に係る摩擦振動の抑制方法は、
移動対向面と摩擦をしながら外部復元力により摩擦振動を行う物体にあって、物体の振動方向と前記移動対向面の移動方向とが所定角度範囲内で交差するように設定し、それにより摩擦振動を抑制する構成としている。
また、本発明に係る摩擦振動の抑制方法は、
摺動部における摩擦係数の相対速度依存性が負を示すことにより自励摩擦振動を生じる１自由度振動系システムにおいて、摺動部の摺動方向に対して横滑りを起こして、正の疑似的粘性減衰効果を生じさせることにより、自励摩擦振動を抑制する構成としている。
以上の構成を有する摩擦振動の抑制方法によれば、摺動部における摩擦係数の相対速度依存性が負を示す１自由度振動系システムは、仮想的に負の粘性減衰力を生じることから、１自由度の方向に自励摩擦振動を生じるところ、たとえば、摺動部の一方の面の運動方向と他方の面の運動方向とを所定角度で交差させることにより、摺動部の摺動方向に対して横滑りを引き起こし、それにより正の疑似的粘性減衰効果を生じさせることにより、負の粘性減衰効果を打消し、以て自励摩擦振動を抑制することが可能である。
【００１１】
本発明の摩擦振動抑制方法は、摺動して相対運動する第１部材と第２部材において、前記摺動方向と、前記第１部材もしくは前記第２部材の支持部が変位する変位方向とがなす角度を駆動角度φとしたとき、該駆動角度を０＜φ≦９０にすることで、「横滑りを伴う摺動面を有する構造」を構成し、前記第１部材と前記第２部材の摺動により発生する摩擦振動を抑制するものである。
さらに、本発明は摩擦振動に起因する騒音を抑制することができる。
【００１２】
上記「横滑りを伴う摺動面を有する構造」を構成する別の手段として、摺動して相対運動する第１部材と第２部材において、前記第１部材を前記摺動方向に駆動し、該摺動方向と、前記第１部材との摩擦によって前記第２部材の支持部が変位する変位方向とがなす角度を駆動角度φとしたとき、該駆動角度を０＜φ≦９０にすることで、「横滑りを伴う摺動面を有する構造」を構成することができる。これにより、前記第１部材と前記第２部材の摺動により前記第２部材に発生する摩擦振動を抑制することが可能となる。
【００１３】
上記「横滑りを伴う摺動面を有する構造」を構成する更なる手段として、摺動して相対運動する第１部材と第２部材において、前記第１部材を前記摺動方向に駆動し、該摺動方向と、前記第２部材との摩擦によって前記第１部材の支持部が変位する変位方向とがなす角度を駆動角度φとしたとき、該駆動角度を０＜φ≦９０にすることで、「横滑りを伴う摺動面を有する構造」を構成することができる。これにより、前記第１部材と前記第２部材の摺動により前記第１部材に発生する摩擦振動を抑制することが可能となる。
【００１４】
上記「横滑りを伴う摺動面を有する構造」を設けるための所定の駆動角度φとしては、φ≠０（φ＞０）であれば良いが、少なくとも臨界駆動角度φｃ以上で９０度以下（φｃ≦φ≦９０度）であることが好ましい。
臨界駆動角度φｃは、たとえば、式（８）を参照して後述するように、第１部材と第２部材の摺動面に摩擦振動が発生していない場合の第１、第２部材の相対速度（駆動速度）と当該駆動速度を変数とする摩擦係数によって規定される。
上記駆動角度を、臨界駆動角度以上とした場合、完全に摩擦振動を抑制することができる。
他方、実用的観点から、振動をある程度抑制することで十分な場合には、上記駆動角度として、臨界駆動角度φｃに近似する所定の範囲の角度、たとえば、臨界駆動角度φｃの８０〜９０％程度の角度以上に設定することができる。
摩擦振動抑制方法の原理は後述する。
【００１５】
本発明の機械装置は、上記摩擦振動抑制方法を適用して、摺動して相対運動する第１部材と第２部材を備えた機械装置において、前記摺動方向と、前記第１部材もしくは前記第２部材の支持部が変位する変位方向とがなす角度を駆動角度φとしたとき、該駆動角度を０＜φ≦９０にすることで、「横滑りを伴う摺動面を有する構造」を実現し、前記第１部材と前記第２部材の摺動により発生する摩擦振動を抑制するものである。
さらに本発明は摩擦振動を抑制した結果として摩擦振動に起因する騒音を抑制する。
【００１６】
また、本発明の機械装置は、摺動して相対運動する第１部材と第２部材を備えた機械装置において、前記第１部材を前記摺動方向に駆動し、該摺動方向と、前記第１部材との摩擦によって前記第２部材の支持部が変位する変位方向とがなす角度を駆動角度φとしたとき、該駆動角度を０＜φ≦９０にすることで、「横滑りを伴う摺動面を有する構造」を実現し、前記第１部材と前記第２部材の摺動により前記第２部材に発生する摩擦振動を抑制するものである。
【００１７】
さらに、本発明の機械装置は、摺動して相対運動する第１部材と第２部材を備えた機械装置において、前記第１部材を前記摺動方向に駆動し、前記第２部材との摩擦によって前記第１部材の支持部が変位する変位方向とがなす角度を駆動角度φとしたとき、該駆動角度を０＜φ≦９０にすることで、「横滑りを伴う摺動面を有する構造」を実現し、前記第１部材と前記第２部材の摺動により前記第１部材に発生する摩擦振動を抑制するものである。
【００１８】
この摩擦振動抑制方法およびその方法を用いた機械装置は、上述した減衰器、アクチュエータなどの外部装置、または、新規または特殊な摺動部材および／または潤滑剤などを用いる必要がない。その結果、それらの外部装置または部材を機械装置に取り付ける困難さ、および、それに起因する機械装置の信頼性に影響を及ぼさない。
【００１９】
また、本発明の摩擦振動抑制方法およびその方法を用いた機械装置においては、摩擦振動が抑制されるだけでなく、摺動材料（摺動部材）本来の摩擦力を減ずることがない。
【００２０】
そのため、本発明の方法とその装置は、摺動材料本来の摩擦力を活用する機械装置、たとえば、車両に用いる制動装置、あるいは、摩擦力測定装置などの広い分野に適用できるという利点がある。
これらの用途については複数の例示を後述する。
本発明に係る摩擦係数を計測する方法は、
一方の面に外部復元力が負荷する状態で、それぞれが面内の運動を生じる形態で２面を摺動させ、外部復元力と２面の間に作用する摩擦力との釣り合いを利用して、２面の間の摩擦係数を計測する方法において、
摺動の際、前記一方の面の摩擦振動を抑制するように、前記一方の面の運動を一方向に拘束しつつ、前記一方の面の運動可能な一方向と前記他方の面の運動方向とを所定角度で交差させる、構成としている。
また、前記所定角度は、前記一方の面の前記他方の面からの垂直効力、および前記一方の面の前記他方の面に対する相対速度に基づいて決定する。
さらにまた、前記他方の面の運動は、往復直線運動であるのがよい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、相対運動する２つの部材における摺動部に発生する摩擦振動を抑制することができる。
【００２２】
また本発明によれば、摩擦振動が抑制されるだけでなく、摺動部材本来の摩擦力を減ずることがない。
【００２３】
本発明によれば、機械装置などの摺動部に、たとえば、減衰器、アクチュエータなどの外部装置を用いる必要がない。
【００２４】
さらに本発明によれば、摩擦振動を抑制した結果として摩擦振動に起因する騒音を抑制する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１（Ａ）〜（Ｃ）は摩擦振動抑制方法の原理を説明するための図である。
【図２】図２は、駆動速度Ｖで往復運動する駆動部と、駆動部によって駆動される従 動部とを有する機械を図解した図である。
【図３】図３は摩擦振動抑制方法を応用した１例としての往復動滑り摩擦試験機の構 成を図解する図であり、図３（Ａ）は全体外観図であり、図３（Ｂ）、（Ｃ）は部分 拡大図である。
【図４】図４（Ａ）〜（Ｄ）は図２に図解した往復動滑り摩擦試験機の実験結果の例 を示す図である。
【図５】図５は図４（Ａ）〜（Ｄ）に示した一連の実験結果から（Ｆspr／Ｗ）対（cos φ）をプロットした結果を示すグラフである。
【図６】図６は図２に図解した往復動滑り摩擦試験機と、演算処理装置としてたとえ ば、コンピュータとを接続した構成図である。
【図７】図７はディスクブレーキ装置の概略斜視図である。
【図８】図８は摩擦振動抑制方法を応用した１例としてのディスクブレーキ装置の概 略構成を示す図である。
【図９】図９（Ａ）、（Ｂ）はワイパーの構成と動作を示す図である。図９（Ａ）は 従来のワイパーの構成図であり、（Ｂ）は本発明を適用した場合の構成図である。
【図１０】図１０はワイパーブレードにワイパーゴムを取り付けた状態を示す図であ る。
【図１１】図１１（Ａ）、（Ｂ）は本発明のワイパーブレードの別の実施例を示す図 である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
摩擦振動の抑制原理
本発明の摩擦振動の抑制原理に係る概念を図１を参照して述べる。
ここで、摺動部を生み出す相対運動する２つの第１、第２の部材として、駆動部材と従動部材とを有する機械装置を例示して考察する。
【００２７】
図１（Ａ）は駆動部材と従動部材とによる摺動部を有する機械装置を上部から見た図であり、図１（Ｂ）はその側面図である。図１（Ｃ）は、駆動部材の駆動面の駆動速度Ｖ（大文字のＶ）と、従動部材の従動面の変位速度ｖ（小文字のｖ）と、従動部材の従動面から見た従動面と駆動面との相対速度Ｖrelとの関係を示すベクトル図である。
【００２８】
静止点ｘ＝０において、駆動部材１と、駆動部材１によって駆動される従動部材２とが接して摺動部を形成している場合に付いて述べる。
「摺動部」とは、本明細書において、駆動部材１と従動部材２が接して摺動する部分と定義する。
駆動部材１は駆動速度Ｖで移動する床（駆動面）で表し、従動部材２は摺動部の従動面を摺動する（変位する、または、移動する）質量ｍの球で表す。ただし、ｘ軸方向以外の方向（ｙ軸方向、ｚ軸方向）には運動が拘束されている。
図１（Ｃ）に図解のとおり、駆動速度Ｖはｘ軸に対して角度φをなしている。
この角度φを駆動角度と呼ぶ。
【００２９】
任意の時刻ｔにおいて、従動部材２が摺動によって変位（移動）する従動面の変位をｘ＝ｘ（ｔ）とすると従動面には従動部材２が変位する向きとは逆向きの復元力Ｆｓ＝−ｋｘが作用する。
従動部材２が変位する従動面の変位速度ｖを、ｖ＝ｖ（ｔ）＝ｄｘ（ｔ）／ｄｔ＝１ドットｘとすると（ただし、１ドットｘは時間ｔに関するｘの微分を表す）。
従動面から見た駆動部材１の駆動面の相対速度Ｖrelは、図１（Ｃ）に図解した相対速度Ｖrelとなり、その方向はｘ軸に対して角度θをなす。
このとき、従動部材２の従動面は相対速度Ｖrelを減ずる方向に摩擦力Ｆｆが作用するので、摩擦力Ｆｆの方向は相対速度Ｖrelの方向と一致する。したがって、摩擦力Ｆｆの方向もまたｘ軸に対して角度θをなす。
この角度θを摩擦角度と呼ぶ。
【００３０】
駆動速度Ｖの方向と従動部材２の従動面の支持部が変形する方向（ｘ軸方向）との間に駆動角度φを与えて「横滑りを伴う摺動面を有する構造」を設けると、従動部材２の従動面は速度Ｖsinφの横滑りを受けるので、一般にφ≠θとなる。
本発明は、摺動部の横滑りが生み出す擬似的な粘性減衰効果を利用して摩擦振動を抑制する。
【００３１】
「横滑りを伴う摺動面を有する構造」について、図１（Ｃ）、図２を参照して詳述する。
図１（Ｃ）は、駆動部材１の駆動面の駆動速度Ｖと、従動部材２の従動面の速度ｖと、従動部材２の従動面から見た従動面と駆動面との相対速度Ｖrelとの関係を示すベクトル図である。
図２は、図１（Ａ）、（Ｂ）の１例として、駆動速度Ｖで往復運動する駆動部材１１０と、駆動部材１１０によって駆動される従動部材１２０（この例では、球）とを有する機械を図解した図である。たとえば、駆動部材１１０が、基準位置ＲＥＦから左方向に移動するときの駆動速度を−Ｖとし、右方向に移動するときの駆動速度を＋Ｖとしている。ただし、図１（Ｃ）においては、右方向に移動するときの駆動速度Ｖのみ図解している。
本明細書において「横滑りを伴う摺動面を有する構造」を実現することとは、駆動部材１１０の駆動速度Ｖ（たとえば、＋Ｖ）の方向と、駆動部材１１０によって速度ｖで駆動される従動部材１２０の支持部が変位する方向（ｘ軸方向）との間に駆動角度φを与えることによってｘ軸方向とｙ軸方向に同時に滑る摺動面を実現することをいう。
【００３２】
なお、摺動部に振動が発生しない場合（１ドットｘ（速度）＝２ドットｘ（加速度）＝０）には、図１（Ｃ）における駆動速度Ｖと相対速度Ｖrelの方向が一致し、φ＝θとなる。
また、φ＝０の場合には駆動部材１１０と従動部材１２０との間に横滑りが存在せず、φ＝θとなる。
【００３３】
以下、図１に図解の状況を数学的に扱う。
質量ｍで示した従動部材２の従動面のｘ軸方向の運動方程式は式（１）で与えられる。
式（１）において、“２ドットｘ”はｘ方向の位置ｘを時間で２階微分した加速度を示し、摩擦力Ｆｆを相対速度Ｖrelの関数として、Ｆｆ＝Ｆｆ（Ｖrel）と表記した。
【００３４】
【数１】
【００３５】
相対速度Ｖrelは、駆動角度φ、駆動速度Ｖおよび従動面の速度ｖである“１ドットｘ（ｘを時間で微分したもの）”を用いて下記式（２）で与えられる。
【００３６】
【数２】
【００３７】
摩擦角度θは、駆動角度φ、駆動速度Ｖ、従動面の変位する変位速度ｖ（１ドットｘ＝ｄｘ／ｄｔ）、および、相対速度Ｖrelを用いて、下記式（３）で与えられる。
【００３８】
【数３】
【００３９】
式（２）と式（３）とを用いて、変位速度ｖ（１ドットｘ＝ｄｘ／ｄｔ）＝０の周りで式（１）を線形化すると、式（４）が得られる。
【００４０】
【数４】
【００４１】
式（４）の左辺第２項（粘性減衰項）、（ｃ１＋ｃ２）（１ドットｘ＝ｄｘ／ｄｔ）に現れる２個の係数ｃ１とｃ２は、下記式（５）、（６）で与えられる。
【００４２】
【数５】
【００４３】
【数６】
【００４４】
第１係数ｃ１は摩擦力Ｆｆの相対速度依存性に基づく粘性減衰効果を表し、第２係数ｃ２は摺動部における横滑りが生み出す粘性減衰効果を表す。
式（５）における１ダッシュ（１プライム）Ｆｆは相対速度Ｖrelに関する摩擦力Ｆｆの微分を表す。
【００４５】
粘性減衰項における係数（ｃ１＋ｃ２）の符号が、下記式（７）に示す平衡点の安定性を決定する。
【００４６】
【数７】
【００４７】
条件１
（ｃ１＋ｃ２）＞０のとき、平衡点は安定となり、駆動部材１と従動部材２とを有する機械装置に加わる擾乱は収束して、摩擦振動は発生しない。
【００４８】
条件２
（ｃ１＋ｃ２）＜０のとき、平衡点は不安定となり、駆動部材１と従動部材２とを有する機械装置に加わる擾乱は成長して、摩擦振動が発生する。
【００４９】
したがって、相対速度Ｖrelをパラメータとする摩擦係数μ＝μ（Ｖrel）＝Ｆｆ（Ｖrel）／Ｗ（ただし、Ｗは垂直荷重）を用いて、駆動角度φについての臨界的な角度、すなわち、臨界駆動角度φｃを下記式（８）で定めるとき、下記式（９）、すなわち、９０度≧φ＞φｃを満たすように臨界駆動角度φｃより大きく、９０度以下の駆動角度φを与えれば、φ＝０では摩擦係数の相対速度依存性により摩擦振動が発生する機械装置（すなわち、ｃ１＜０の場合）であっても、摺動部の横滑りが生み出す粘性減衰効果（すなわち、ｃ２＞０）により、摩擦振動を消失させることができる。
なお、式（８）における、μプライム（Ｖ）は、摩擦係数μ（Ｖrel）を相対速度Ｖrelで微分して、Ｖrel＝Ｖとした値を示す。
また、駆動角度φが上記臨界駆動角度φｃに達していない場合でも、φ≠０であれば、上記粘性減衰効果が得られるので、φ＝０の場合に比較して、摩擦振動の振幅を軽減することが可能である。
すなわち、本発明において、「横滑りを伴う摺動面を有する構造」を実現する、好ましい駆動角度φは臨界駆動角度φｃ以上、９０度以下であるが、臨界駆動角度φｃに限らず、φ≠０を満足する駆動角度φであればよい。
なお、実用的には、臨界駆動角度φｃに近似する駆動角度、たとえば、φｃの８０〜９０％でも、ほぼ「横滑りを伴う摺動面を有する好ましい構造」とすることができる。
【００５０】
【数８】
【００５１】
【数９】
【００５２】
このように、上述した摩擦振動抑制方法においては、機械装置における駆動部材１と従動部材２とによる摺動部の横滑りが生み出す粘性減衰効果（すなわち、ｃ２＞０）により、駆動角度φを、好ましくは、少なくとも臨界駆動角度φｃ以上、９０度以下となるように「横滑りを伴う摺動面を有する構造」を実現することにより、機械装置における摩擦振動を抑制することができる。
【００５３】
すなわち、本発明における「横滑りを伴う摺動面を有する構造」を実現することとは、機械装置における駆動部材１と従動部材２とによる摺動部の横滑りが生み出す粘性減衰効果を得るために、たとえば、駆動部材１の駆動速度Ｖの方向と従動部材２の従動面の支持部が変形する方向（たとえば、ｘ軸方向）とでなす角度を駆動角度φとして、基本的には、φ≠０、好ましくは、少なくとも臨界駆動角度φｃ以上、または、少なくともほぼ臨界駆動角度に近似した角度以上で、９０度以下の角度を与えることによって、ｘ軸方向とｙ軸方向に同時に滑る摺動面を実現することをいう。
【００５４】
なお、上記の説明では、従動部材２の支持部が変形する場合に付いて説明したが、従動部材２は固定されており、駆動部材１側の支持部が変形する場合も、全く同様の効果が得られる。
すなわち、駆動部材１の駆動方向と駆動部材１の支持部が変位（移動）する方向とがなす駆動角度φを０＜φ≦９０にすることで「横滑りを伴う摺動面を有する構造」を実現することができる。また、駆動角度φを、少なくとも臨界駆動角度φｃ以上、９０度以下となるようにすることにより、機械装置における摩擦振動を抑制することができる。
摩擦振動を抑制することができれば、その摩擦振動に起因する騒音も抑制できる。
【００５５】
このように、本発明において、「横滑りを伴う摺動面を有する構造」を機械装置に実現する（設ける）１例としては、たとえば、駆動部材１の駆動速度Ｖの方向と従動部材２（もしくは駆動部材１）の支持部が変形する方向（ｘ軸方向）との間に、φ≠０である駆動角度φを与えることである。
なお、好ましい駆動角度φとしては、式（８）を参照して述べたように、たとえば、相対速度Ｖrel、相対速度Ｖrelをパラメータとする摩擦係数μ（Ｖrel）によって規定される臨界駆動角度φｃ以上である。この場合、振動を完全に抑制することができる。
【００５６】
「横滑りを伴う摺動面を有する構造」を与える具体的方法の１つは、たとえば、駆動部材１と従動部材２との相対速度Ｖrelを検出して、要求される軽減する振動の程度に応じて、従動部材２（もしくは駆動部材１）の変位方向を駆動部材１の駆動速度Ｖの駆動方向に対して傾斜させることである。
なお、上記駆動角度φは０度より大きく（φ＞０）、駆動速度Ｖの方向と直交する角度（すなわち、９０度）の範囲である。上述したように、好ましい傾斜角度は、臨界駆動角度φｃ以上、または、ほぼ臨界駆動角度に近似する角度以上である。
【００５７】
このように、本発明の摩擦振動抑制方法によれば、減衰器、アクチュエータなどの付加的な装置、または外部装置などの手段を設ける必要がない。あるいは、本発明の摩擦振動抑制方法によれば、特殊な振動吸収部材、潤滑剤などを用いる必要がない。
【００５８】
さらに、本発明の摩擦振動抑制方法によれば、摩擦振動が抑制されるだけでなく、摺動部材本来の摩擦力を減ずることがない。
たとえば、摺動部材の摩擦力を測定する場合に、本発明の摩擦振動抑制方法を適用すると、摩擦振動が抑制されるだけでなく、摺動部本来の摩擦力を減ずることなく、摩擦力を正確に測定可能となる。
【００５９】
適用例
以下、本発明の摩擦振動抑制方法の適用例を述べる。
【００６０】
第１例、一般的な機械装置
本発明の摩擦振動抑制方法の応用の第１例としての、駆動部材１と従動部材２とによる摺動部を有する機械装置において、「横滑りを伴う摺動面を有する構造」を実現する方法として駆動部材１の駆動方向に対して、従動部材２（もしくは駆動部材１）の変位方向を駆動部材１の駆動方向に対して上述した角度に傾斜した方向に配設する。
なお、上記駆動角度（傾斜角度）φは、０度より大きく、駆動速度Ｖの方向と直交する角度（すなわち、９０度）の範囲であり、好ましい傾斜角度は、臨界駆動角度φｃ以上、または、ほぼ臨界駆動角度に近似した角度以上である。
このような「横滑りを伴う摺動面を有する構造」を実現することにより、当該機械装置に発生する可能性のある摩擦振動の発生を抑制することができる。ひいては、騒音の発生を抑制することができる。
【００６１】
第２例、摩擦係数計測への応用
摩擦振動抑制方法を適用した第２例として摩擦試験機について述べる。
材料の摩擦特性や潤滑剤の性能を評価するためには摩擦係数の計測が必要である。
一般に摩擦係数を計測するためには、２つの部材の２面を接触させて一方の面（動面）を駆動し、摩擦力と釣り合う他方の面（従動面）を支持するばねの復元力を計測して、摩擦力を得る必要がある。しかし、その際に２つの部材に振動が発生すると、復元力に及ぼす慣性力の影響が加わる上に、２つの部材の相対速度が時間変化するので、計測精度を著しく低下させる可能性がある。
【００６２】
この問題を回避するために、本願発明者は、上述した摩擦振動抑制方法を応用した往復動滑り摩擦試験機を製作した。
図３は摩擦振動抑制方法を応用した往復動滑り摩擦試験機を図解する図であり、図３（Ａ）は外観図、図３（Ｂ）、（Ｃ）は部分拡大図である。
【００６３】
図３に図解した往復動滑り摩擦試験機は、駆動部が駆動する駆動面として平板１１、従動部が変位（移動）する従動面として球１２（図３（Ｂ）参照）を用い、従動面としての球１２をダブルカンチレバー１３で支持することにより、従動面（球）１２の運動はｘ軸方向以外の方向を拘束している。
さらにこの往復動滑り摩擦試験機に、駆動面としての平板１１を図３（Ｃ）の矢印で示した方向に、往復動させる駆動ユニット１４を備え、さらにその下部に回転ステージ１５を設けることで、平板１１を回転させて駆動角度φを０〜１８０度の範囲で設定可能な構造を有する。
この往復動滑り摩擦試験機には、垂直（ｚ）方向に、リニアスライダ１８、コイルスプリング（コイルばね）１９が同軸上に配設されており、さらに、従動部の従動面としての球１２の上部に変位センサ１７と、平板１１から球１２に垂直方向の荷重を印加するコイルスプリング１９の下部にロードセル２０が配設されている。
変位センサ１７は、従動面としての球１２の変位（移動）を計測する。計測された球１２の変位（移動）と、ダブルカンチレバーの剛性値との積としての平板１１との間に生ずる摩擦力を求める。ロードセル２０は駆動面としての平板１１と従動面としての球１２とに作用する垂直方向の荷重を計測する。
【００６４】
図４（Ａ）〜（Ｄ）は図３に図解した往復動滑り摩擦試験機の実験結果の例を示す図である。
図４（Ａ）〜（Ｄ）は、従動部として軸受鋼製の球（従動面）と、駆動部として平板（駆動面）をグリセリンで潤滑し、たとえば、コイルスプリング１９による垂直方向の荷重１０Ｎ、駆動ユニット１４の駆動速度１ｍｍ／ｓ、ストローク２０ｍｍの往復動の条件下で、かつ、駆動角度φをそれぞれφ＝０度、φ＝１０度、φ＝２０度、φ＝３０度と変化させて、計測された復元力を時間の経過に従って変化する状態を図解した図である。
図４（Ａ）〜（Ｄ）において、横軸は時間経過を示し、縦軸は変位センサ１７で計測した従動面としての球１２の変位（移動）とダブルカンチレバー１３の剛性値との積を計算することで求めた、ダブルカンチレバー１３の復元力を示す。
上下に振れているのは、往復動作したためであり、各上下においてバースト状の波形が摩擦振動の振幅の大きさを意味する。
【００６５】
図４（Ａ）に図解した駆動角度φ＝０度では振幅の大きな摩擦振動が発生している。
他方、図４（Ｂ）、図４（Ｃ）と駆動角度の増加とともに摩擦振動の振幅は減少しており、図４（Ｄ）に示した駆動角度φ＝３０度では摩擦振動が完全に抑制されている。
【００６６】
振動が発生しないとき（１ドットｘ（速度）＝２ドットｘ（加速度）＝０のとき）、式（２）より、相対速度Ｖrel＝駆動速度Ｖとなり、さらに式（３）より駆動角度φ＝θとなるので、これらの関係と式（１）より式（１０）を得る。
【００６７】
【数１０】
【００６８】
基本的には、これにより、相対速度Ｖrel＝駆動速度Ｖという条件における摩擦係数μ（Ｖ）を求めることができる。
【００６９】
相対速度Ｖrel＝駆動速度Ｖという条件における摩擦係数μ（Ｖ）をさらに正確に求める方法を述べる。
図５に図解のごとく、縦軸にＦspr／Ｗ、横軸にcosφを選んだプロットを作成したとき、そこに原点を通る直線が現れれば、相対速度Ｖrel＝駆動速度Ｖという条件における摩擦係数μ（Ｖ）が正しく計測できている証拠となり、さらにその直線の傾きが摩擦係数μ（Ｖ）の真値を与える。
図５は、図４（Ａ）〜（Ｄ）に示した一連の実験結果から、（Ｆspr／Ｗ）対（cosφ）をプロットした結果を示すグラフである。
【００７０】
駆動部材１である平板１１と従動部材２である球１２との摺動部における横滑りが生み出す擬似的な粘性減衰効果によって摩擦振動が抑制された白丸印（○）は、その全てが原点を通る直線上に位置している。これに対して、図４（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に図解した実験例による摩擦振動が発生した場合の平均値を示した黒丸印（●）は、同直線から比較的大きなずれが生じている。
このことは、上述した本発明に基づく摩擦振動抑制方法を応用した往復動滑り摩擦試験機に基づく摩擦係数計測法の妥当性を示している。
他方、図４（Ａ）の実験例が示す従来の摩擦係数計測法（φ＝０）では、必ずしも正確な摩擦係数を求められないことを意味する。
【００７１】
図５に図解した直線の傾きを、たとえば、最小自乗法によって求めることにより、図３を参照して述べた往復動滑り摩擦試験機を用いた本摺動条件の摩擦係数μ（Ｖ）を、たとえば、０．１９３と定めることができる。
【００７２】
さらに、上記摩擦係数を自動的に求める方法について述べる。
たとえば、図６に図解したように、図３に図解した往復動滑り摩擦試験機に演算処理装置、たとえば、コンピュータを接続する。
図３を参照して述べた往復動滑り摩擦試験機において駆動角度φを変化させ、駆動角度φの値と、変位センサ１７の計測値と、ロードセル２０の計測値とをコンピュータに入力する。
コンピュータは、上下のバースト状の波形として示される摩擦振動の振幅が小さい時の駆動角度φを検出し、図５に例示した（Ｆspr／Ｗ）対（cosφ)をプロットし、その結果から直線の傾きを摺動条件の摩擦係数として求めることができる。
【００７３】
上記往復動滑り摩擦試験機において、好適例として、駆動面としての平板１１を水平面に沿って往復動作させ、垂直（ｚ）方向に、リニアスライダ１８、コイルスプリング１９を同軸上に配設し、変位センサ１７が球１２の水平方向の変位を計測し、ロードセル２０で平板１１と球１２とに作用する垂直方向の荷重を計測したが、たとえば、平板１１はほぼ水平面に沿って往復動し、ほぼ垂直方向にリニアスライダ１８、コイルスプリング１９を配設し、変位センサ１７が球１２のほぼ水平方向の変位を計測し、ロードセル２０で平板１１と球１２とに作用するほぼ垂直方向の荷重を計測するようにしてもよい。
すなわち、本明細書においては、垂直方向とは、水平面に直交する方向のみならず、ほぼ直交する方向を意味する。同様に、本明細書において、水平方向とは完全に水平面の方向のみならずほぼ水平面に準じた面の方向を意味する。
以上の摩擦係数計測法によれば、垂直荷重Ｗと駆動速度Ｖおよび摩擦特性μ（Ｖrel）がいかなる条件であっても、臨界駆動角度の存在が理論的に保証されるので、あらゆる摺動条件に対して有効である。
【００７４】
第３例、車両の制動装置
車両の制動装置（ブレーキ装置）、たとえば、ディスクブレーキ装置に上述した摩擦振動抑制方法を適用することができる。
図７はディスクブレーキ装置の１例を示す斜視図である。
ディスクブレーキ装置３０は、車両、たとえば、乗用車のホイールに平行したディスク（円板）３１を置き、このディスク３１を、たとえば、両側から摩擦パッド（または、シュー）３２を押し当ててディスク３１およびホイールの回転を停止させる装置である。
摩擦パッド３２は、通常、車両の運転者が足でブレーキペダルを踏むと、摩擦パッド３２を作動させる図示しない油圧機構のオイルがピストンを押して摩擦パッド３２がディスク３１を挟み、その摩擦力でディスク３１の回転を減速させ、停止させる。他方、運転者が足をブレーキペダルから離すと、摩擦パッド３２はスプリングの力で開き、ディスク３１へ係る摩擦力を解除する。
【００７５】
制動装置への適用の基本形態
このようなディスクブレーキ装置は、ホイールの回転に応じて回転するディスク３１を駆動部材１、摩擦パッド３２を従動部材２として扱い、ディスク３１と摩擦パッド３２とが摺動する機械装置として扱うことができる。
したがって、このディスクブレーキ装置において、ディスク３１と摩擦パッド３２との間に上述した「横滑りを伴う摺動面を有する構造」を構築することにより、ディスク３１と摩擦パッド３２との摺動部に発生する摩擦振動の発生を防止し、さらに、たとえば、「鳴き」と称される騒音の発生を防止することができる。
【００７６】
上記「横滑りを伴う摺動面を有する構造」としては、たとえば、ディスク３１の回転方向の接線方向をディスク３１の駆動方向と、この駆動方向に上述した駆動角度、たとえば、少なくとも臨界駆動角度φｃ、好ましくは臨界駆動角度φｃ以上、または、好ましくは臨界駆動角度に近似した角度以上、傾斜した方向から、摩擦パッド３２を移動可能に配設する。
【００７７】
制動装置への具体例
以下、さらに具体的な構成例を述べる。
【００７８】
図８はディスクブレーキ装置に摩擦振動抑制方法を適用した例を示したものであり、駆動部材１としてのディスク３１ａと、従動部材２としての摩擦パッド３２ａ（摩擦要素）とを摺動可能に配置した場合の概念図である。
制動対象のディスク３１ａが、点Ｏを回転中心として、車両のホイールに連動して、制動直前に、回転方向Ｒに回転数Ｖで回転する。
ディスクブレーキ装置を作動させるとき、摩擦パッド３２ａを、回転するディスク３１ａの回転方向Ｒの接線方向αに対して、好ましくは、少なくとも臨界駆動角度φｃだけ傾斜させた方向βからディスク３１ａに摺動させながら移動させて、回転するディスク３１ａを圧着可能とする。
方向βは、摩擦パッド３２ａの変位する方向を示す。なお、摩擦パッド３２ａの変位する方向としては、方向βと直交する方向γであってもよく、方向γも方向αに対して好ましくは、少なくとも臨界駆動角度φｃだけ傾斜している。
【００７９】
このディスクブレーキ装置の動作例を述べる。
摩擦パッド３２ａを駆動する駆動機構を、車両の減速または停止モードにおいて、（ａ）第１の段階として、摩擦パッド３２ａがディスク３１ａに接しない待機位置から、摩擦パッド３２ａを、上述したφ≠０である駆動角度φ、たとえば、少なくとも臨界駆動角度φｃ、好ましくは臨界駆動角度φｃ以上、または、好ましくは臨界駆動角度に近似した角度以上の角度で、ディスク３１ａに第１の押圧力でディスク３１ａに接触させて摺動させ、（ｂ）第２段階として、所定距離移動した状態で第１の押圧力より高い第２の押圧力で摩擦パッド３２ａがディスク３１ａを圧着可能とする。また、駆動機構は、車両の停止の解除、または、減速の解除のとき、第２の押圧力で摩擦パッド３２ａがディスク３１ａを押圧している状態を解除してディスク３１ａとの接触、摺動状態を解放し、摩擦パッド３２ａを待機位置に復帰させる。
【００８０】
ディスクブレーキ装置は、好ましくは、摩擦パッド３２ａを摩擦要素として駆動する駆動機構と、制動制御手段とを有する。
制動制御手段は、前記駆動部としてのディスク３１ａと前記従動部である摩擦要素としての摩擦パッド３２ａとの相対速度Ｖrelを検出し、当該検出した相対速度をパラメータとする摩擦係数μ（Ｖrel）を算出し、これによって規定される臨界駆動角度φｃを算出して、前記駆動機構に指示する。
駆動機構は、制動制御手段から指示された臨界駆動角度φｃに基づいて、前記摩擦要素を前記ディスクの回転方向の接線方向と、好ましくは、前記臨界駆動角度φｃだけ傾斜して前記ディスクと摺動可能に構成されている。
【００８１】
変化する臨界駆動角度に対応する動作
臨界駆動角度φｃは、たとえば、式（８）によって規定される。
ディスクブレーキ装置の制動制御手段は、好ましくは、ディスク３１ａの回転速度に対応する車両の速度を相対速度Ｖrelとして、さらに相対速度Ｖrelをパラメータとする摩擦係数μ（Ｖrel）を求めて、これらから臨界駆動角度φｃを求め、上記摩擦パッド３２ａを駆動する駆動機構を駆動して、摩擦パッド３２ａを臨界駆動角度φｃだけ傾斜させた方向βからディスク３１に移動させて、回転するディスク３１ａを押し当てる。
このため、摩擦パッド３２ａを駆動する駆動機構は、臨界駆動角度φｃに応じて摩擦パッド３２ａを傾斜させる機能を有することが望ましい。
【００８２】
なお、制動制御手段は、相対速度Ｖrelをパラメータとする摩擦係数μ（Ｖrel）の算出には、たとえば、事前に相対速度Ｖrelと摩擦係数μ（Ｖrel）との関係を求めてメモリに記憶しておき、テーブルルックアップ方式で相対速度Ｖrelをアドレスとしてメモリから対応する摩擦係数μ（Ｖrel）を読み出すことにより、迅速に摩擦係数μ（Ｖrel）を求めることができる。
【００８３】
なお、上述した、車両の状態に応じて変化する臨界駆動角度または固定の臨界駆動角度で移動する、摩擦要素としての摩擦パッド３２ａおよびその駆動機構を、ディスク３１ａの周方向に沿って複数配設することもできる。
【００８４】
図８に例示した摩擦パッド３２ａと図７に例示した摩擦パッド３２の組み合わせ動作、または、単独動作は任意に行うことができる。
その動作に適合するように、ブレーキ装置の制御装置と、摩擦パッド３２ａの駆動機構を構成する。
【００８５】
本発明の摩擦振動抑制方法の制動装置への適用は、上述した例示に限らず、種々の態様をとることができる。
なお、本発明の摩擦振動抑制方法を適用した車両の制動装置（ブレーキ装置）とは、上述した例示のように、少なくとも一部に、所定の角度、好ましくは、臨界駆動角度φｃ以上の角度（ただし、９０度以下）を保って移動するディスクを制動する摩擦パッド３２ａを有していればよい。
それにより、効果的に制動を行うことができるとともに、ディスク３１と摩擦パッド３２とによる「鳴き音」を抑制することができる。
ただし、摩擦パッド３２ａの傾斜角度は、抑制する制動に応じて、φ≠０を満足する駆動角度φであればよく、必ずしも、臨界駆動角度φｃに限らない。
また、このような本発明の摩擦振動抑制方法の制動装置への適用においては、摩擦振動を抑制するとしても、摺動材料本体の摩擦力それ自体が減じることがなく、摩擦力を利用する機械システムとして、上述のようなブレーキシステムや、クラッチシステムにおいて、技術的な利点を有する。
【００８６】
第４例、ワイパー装置
さらに、本発明の摩擦振動抑制方法は、車両等のワイパー装置にも適用することができる。
図９（Ａ）、（Ｂ）は車両用ワイパー装置の概略図である。（Ａ）は従来のワイパー装置であり、（Ｂ）は本発明の摩擦振動抑制方法を適用したワイパー装置の例である。図９では、ワイパーがほぼ水平位置の状態と、ほぼ垂直位置の状態を図示している。
図１０は、後述するワイパーブレードとワイパーゴムの接合状態を示す断面図である。
【００８７】
図９（Ａ）は従来のワイパー装置４０ａである。ワイパー装置４０ａはワイパーアーム４１ａ、ワイパーブレード４２ａと図１０に示すワイパーゴム４３ａで構成されている。
ワイパーアーム４１ａは回転中心である点Ｏを中心に、図示したほぼ水平位置とほぼ垂直位置の間を往復回転運動する。ワイパーブレード４２ａは点Ｐでワイパーアーム４１ａに取り付けられている。ワイパーブレード４２ａは図の平面方向で点Ｐを中心とした回転動作は拘束されているが、図の垂直方向には若干回転可能となっており、これにより湾曲したウインドー面にもワイパーゴム４３ａが常に密着可能となる。
また、図１０に示すように、ワイパーゴム４３ａはワイパーブレード４２ａに嵌合取り付けされている。
図９（Ａ）の４５ａはワイパーブレード４２ａの内側でワイパーゴム４３ａがウインドーと接する点Ｒの回転軌跡であり、４６ａはワイパーブレード４２ａの外側でワイパーゴム４３ａがウインドーと接する点Ｑの回転軌跡である。
【００８８】
自動車のワイパーの場合は、ワイパーアーム４１ａとワイパーブレード４２ａの取り付け角度（ワイパーアーム４１ａの点Ｏと点Ｐを結んだ線と、ワイパーブレード４２ａの点Ｒと点Ｑを結んだ線とのなす角度）は、通常０度から約２０度である。この取り付け角度は、もっぱら自動車のデザイン上の理由によるもので、自動車毎に、また同じ自動車でもフロントウインドー側とリアウインドー側でも異なっている。
【００８９】
図１０に示すように、ワイパーゴム４３ａはワイパーブレード４２ａの長手方向に垂直な方向（ｘ−ｘ方向）にしか変位できない。この構造を本発明に当てはめると、ワイパーアーム４１ａ、及びワイパーブレード４２ａは駆動部、ワイパーゴム４３ａは駆動部材１、ワイパーゴム４３ａに接触するウインドーは従動部材２となる。
【００９０】
駆動角度φは、ワイパーブレードの外端と内端で異なる。図９（Ａ）に示すようにワイパーブレード４２ａの外端では線分ＯＱとの垂線ＱＢ（外側の軌跡４６ａの接線）とワイパーブレード４２ａの長手方向（線分ＲＱ）の垂線ＱＡとのなす角度φ１である。
また、内端では線分ＯＲとの垂線ＲＤ（内側の軌跡４５ａの接線）とワイパーブレード４２ａの長手方向（線分ＲＱ）の垂線ＲＣとのなす角度φ２である。φ２＞φ１となるので、駆動角度φはワイパーブレードの長手方向の位置によって異なることになる。
【００９１】
このような構成において、駆動角度φ２が臨界駆動角度φｃ以下の場合（φ２＜φｃ）はワイパー作動時にワイパーゴムの全体が摩擦振動を起こし、φ１＜φｃ＜φ２の場合はワイパーゴムの一部が摩擦振動を起こし、φ１＞φｃの場合は摩擦振動を抑制できる。
【００９２】
図９（Ｂ）は本発明の摩擦振動抑制方法を適用したワイパー装置の１例である。各パーツの構成は図９（Ａ）の場合と同様であるが、各パーツの名称に付けた符号の添え字を「ｂ」にしてある。
図９（Ｂ）では、ワイパーアーム４１ｂを大きくカーブさせることで、ワイパーアーム４１ｂとワイパーブレード４２ｂの取り付け角度を大きくしている。この結果、ワイパーブレード４２ｂの外端の駆動角度φ１は臨界駆動角度φｃ以上になっているので、摩擦振動を完全に抑制することができる。
【００９３】
図１１（Ａ）は本発明の別の実施例を示すものである。図１１（Ａ）はワイパーブレード４２ｃを、長手方向のほぼ中心付近から下側に折り曲げた形状としている。
上述したように、ワイパーブレードの駆動角度φは外端行くほど小さくなる。すなわち、内端での駆動角度φ２は十分臨界駆動角度φｃ以上あっても、外端の駆動角度φ１を臨界駆動角度φｃ以上に大きくするには、ワイパーアーム４１ｃとワイパーブレード４２ｃの取り付け角度を大きくとらなければならない。しかし、デザイン上や機構上取り付け角度を大きくとれない場合もある。
このような場合、図１１（Ａ）に示すようにワイパーブレード４２ｃの先端部分を曲げることで駆動角度φ１を大きくすることができるので、ワイパーブレード４２ｃの外端における駆動角度φ１を容易に臨界駆動角度φｃ以上にすることができる。
【００９４】
図１１（Ｂ）は本発明の更なる実施例を示すものである。図１１（Ｂ）はワイパーブレード４２ｄの長手方向を湾曲させることにより図１１（Ａ）の場合と同様の効果を得るものである。実施例ではワイパーブレード４２ｄの中央付近から外端までを湾曲させているが、もちろん、長手方向全てを湾曲させても構わない。
【００９５】
本発明の摩擦振動抑制方法の適用例を例示したが、本発明の実施に際しては、上述した例示に限らず、種々の態様をとることが可能である。
その基本形態は、種々の機械装置において、駆動部材１と従動部材２とが摺動する場合、上述した「横滑りを伴う摺動面を有する構造」を実現することである。
【００９６】
以上、「横滑りを伴う摺動面を有する構造」を実現するため、好ましくは、実施の形態として、臨界駆動角度以上傾斜させる場合を記述したが、本実施の形態の実施に際しては、厳格に、上記式で規定される臨界駆動角度以上でなくても、臨界駆動角度に近似した角度、たとえば、臨界駆動角度より１０数％程度小さな角度、以上にしても、上述した本発明の効果と同等の効果を奏することができる。
【符号の説明】
【００９７】
１２…従動面としての球、１１…駆動面としての平板、
３０…制動装置、３１、３１ａ…ディスク、３２、３２ａ…摩擦パッド、
４０…ワイパー装置、４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄ…ワイパーアーム、
４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄ…ワイパーブレード、４３ａ、４３ｂ…ワイパーゴム、
１１０…駆動部、１２０…従動部、
φ…駆動角度、φｃ…臨界駆動角度、θ…摩擦角度
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機械装置の摺動部に発生する摩擦振動を抑制する方法と、その方法を利用した機械装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一方が外部復元力を受ける状態で、相対運動する２つの部材が接することにより、その摺動部における摩擦により振動が励起される。
そのような摺動部に発生する摩擦振動は、摩擦係数の相対速度依存性が負を示すシステムに発生する自励振動と理解されている(たとえば、非特許文献１を参照)。
【０００３】
そのような摩擦振動は、たとえば、車両のブレーキ装置（制動装置）の「鳴き」などに代表される騒音を発生することもある。
このように、上記摩擦振動は、上記例示に限らず、種々の装置における振動または騒音を発生させる。
【０００４】
かかる摩擦振動を抑制する方法としては下記に例示する種々対策が取られ、また検討されている。
対策１、摩擦振動を減衰または吸収する減衰器を機械装置に取り付けて、摩擦振動を受動的に抑制する。
対策２、摩擦振動を打ち消す機能を有するアクチュエータ（駆動装置）を機械装置に取り付けて、摩擦振動を能動的に抑制する。
対策３、機械装置に摩擦振動を発生させない摺動材料（摺動部材）を用いる。または、摩擦振動を低減する潤滑剤を用いる。
しかしながら、上記例示した対策はそれぞれ下記に述べる課題に遭遇する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】田所千治、中野健、「微小動荷重制御による摩擦振動抑制法」、２ ００５年１１月１５日発行、「トライボロジスト」、社団法人日本トライボロジー学 会
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記対策１は、減衰器を機械装置に取り付ける場所の確保が難しい場合がある。また上記対策１は、減衰器を取り付けることができたとしても機械装置の構成を複雑にする。上記対策１は、さらに、場合によっては減衰器を取り付けることにより機械装置の信頼性を低下させる可能性がある。
【０００７】
上記対策２は、対策１と同様、アクチュエータを機械装置に取り付ける場所の確保が難しい場合がある。また上記対策２は、アクチュエータを有効に動作させるためには、摩擦振動を検出するセンサ（振動検出器）とそのセンサの計測結果に基づいてアクチュエータを駆動する制御装置がさらに必要となり、機械装置の構成を複雑にする。さらに上記対策２は、場合によっては、アクチュエータ、センサなどを取り付けることで機械装置の信頼性を低下させる可能性がある。
【０００８】
上記対策３は、新規に摺動材料および／または潤滑剤を開発する必要があり、それらを適用すると機械装置の価絡が高騰する可能性がある。また上記対策３は、そのような摺動材料および／または潤滑剤を用いた場合の機械装置全体の信頼性が維持できるか否かの考察がさらに必要になる。
【０００９】
以上から摩擦振動を効果的に抑制可能な方法が望まれている。
たとえば、機械装置に、減衰器、アクチュエータなどの外部装置を追加したり、摩擦振動などの発生しない摺動材料および／または潤滑剤を用いたりすることなく、２つの相対運動する部材の摺動部による摩擦振動および／またはそれに付随する騒音を効果的に抑制可能な方法が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願発明の発明者は、相対運動する２つの部材の摺動部に発生する摩擦により励起される振動である摩擦振動（すなわち、摩擦係数の相対速度依存性が負を示すシステムに発生する自励振動）について、「摩擦は相対速度を減ずる方向に作用する」という物理法則に基づき、摺動部の横滑りが生み出す擬似的な粘性減衰効果を利用して摩擦振動を抑制する手法を見出した。
すなわち、本発明に係る摩擦振動の抑制方法は、
移動対向面と摩擦をしながら外部復元力により摩擦振動を行う物体にあって、物体の振動方向と前記移動対向面の移動方向とが所定角度範囲内で交差するように設定し、それにより摩擦振動を抑制する構成としている。
また、本発明に係る摩擦振動の抑制方法は、
摺動部における摩擦係数の相対速度依存性が負を示すことにより自励摩擦振動を生じる１自由度振動系システムにおいて、摺動部の摺動方向に対して横滑りを起こして、正の疑似的粘性減衰効果を生じさせることにより、自励摩擦振動を抑制する構成としている。
以上の構成を有する摩擦振動の抑制方法によれば、摺動部における摩擦係数の相対速度依存性が負を示す１自由度振動系システムは、仮想的に負の粘性減衰力を生じることから、１自由度の方向に自励摩擦振動を生じるところ、たとえば、摺動部の一方の面の運動方向と他方の面の運動方向とを所定角度で交差させることにより、摺動部の摺動方向に対して横滑りを引き起こし、それにより正の疑似的粘性減衰効果を生じさせることにより、負の粘性減衰効果を打消し、以て自励摩擦振動を抑制することが可能である。
【００１１】
本発明の摩擦振動抑制方法は、摺動して相対運動する第１部材と第２部材において、前記摺動方向と、前記第１部材もしくは前記第２部材の支持部が変位する変位方向とがなす角度を駆動角度φとしたとき、該駆動角度を０＜φ≦９０にすることで、「横滑りを伴う摺動面を有する構造」を構成し、前記第１部材と前記第２部材の摺動により発生する摩擦振動を抑制するものである。
さらに、本発明は摩擦振動に起因する騒音を抑制することができる。
【００１２】
上記「横滑りを伴う摺動面を有する構造」を構成する別の手段として、摺動して相対運動する第１部材と第２部材において、前記第１部材を前記摺動方向に駆動し、該摺動方向と、前記第１部材との摩擦によって前記第２部材の支持部が変位する変位方向とがなす角度を駆動角度φとしたとき、該駆動角度を０＜φ≦９０にすることで、「横滑りを伴う摺動面を有する構造」を構成することができる。これにより、前記第１部材と前記第２部材の摺動により前記第２部材に発生する摩擦振動を抑制することが可能となる。
【００１３】
上記「横滑りを伴う摺動面を有する構造」を構成する更なる手段として、摺動して相対運動する第１部材と第２部材において、前記第１部材を前記摺動方向に駆動し、該摺動方向と、前記第２部材との摩擦によって前記第１部材の支持部が変位する変位方向とがなす角度を駆動角度φとしたとき、該駆動角度を０＜φ≦９０にすることで、「横滑りを伴う摺動面を有する構造」を構成することができる。これにより、前記第１部材と前記第２部材の摺動により前記第１部材に発生する摩擦振動を抑制することが可能となる。
【００１４】
上記「横滑りを伴う摺動面を有する構造」を設けるための所定の駆動角度φとしては、φ≠０（φ＞０）であれば良いが、少なくとも臨界駆動角度φｃ以上で９０度以下（φｃ≦φ≦９０度）であることが好ましい。
臨界駆動角度φｃは、たとえば、式（８）を参照して後述するように、第１部材と第２部材の摺動面に摩擦振動が発生していない場合の第１、第２部材の相対速度（駆動速度）と当該駆動速度を変数とする摩擦係数によって規定される。
上記駆動角度を、臨界駆動角度以上とした場合、完全に摩擦振動を抑制することができる。
他方、実用的観点から、振動をある程度抑制することで十分な場合には、上記駆動角度として、臨界駆動角度φｃに近似する所定の範囲の角度、たとえば、臨界駆動角度φｃの８０〜９０％程度の角度以上に設定することができる。
摩擦振動抑制方法の原理は後述する。
【００１５】
本発明の機械装置は、上記摩擦振動抑制方法を適用して、摺動して相対運動する第１部材と第２部材を備えた機械装置において、前記摺動方向と、前記第１部材もしくは前記第２部材の支持部が変位する変位方向とがなす角度を駆動角度φとしたとき、該駆動角度を０＜φ≦９０にすることで、「横滑りを伴う摺動面を有する構造」を実現し、前記第１部材と前記第２部材の摺動により発生する摩擦振動を抑制するものである。
さらに本発明は摩擦振動を抑制した結果として摩擦振動に起因する騒音を抑制する。
【００１６】
また、本発明の機械装置は、摺動して相対運動する第１部材と第２部材を備えた機械装置において、前記第１部材を前記摺動方向に駆動し、該摺動方向と、前記第１部材との摩擦によって前記第２部材の支持部が変位する変位方向とがなす角度を駆動角度φとしたとき、該駆動角度を０＜φ≦９０にすることで、「横滑りを伴う摺動面を有する構造」を実現し、前記第１部材と前記第２部材の摺動により前記第２部材に発生する摩擦振動を抑制するものである。
【００１７】
さらに、本発明の機械装置は、摺動して相対運動する第１部材と第２部材を備えた機械装置において、前記第１部材を前記摺動方向に駆動し、前記第２部材との摩擦によって前記第１部材の支持部が変位する変位方向とがなす角度を駆動角度φとしたとき、該駆動角度を０＜φ≦９０にすることで、「横滑りを伴う摺動面を有する構造」を実現し、前記第１部材と前記第２部材の摺動により前記第１部材に発生する摩擦振動を抑制するものである。
【００１８】
この摩擦振動抑制方法およびその方法を用いた機械装置は、上述した減衰器、アクチュエータなどの外部装置、または、新規または特殊な摺動部材および／または潤滑剤などを用いる必要がない。その結果、それらの外部装置または部材を機械装置に取り付ける困難さ、および、それに起因する機械装置の信頼性に影響を及ぼさない。
【００１９】
また、本発明の摩擦振動抑制方法およびその方法を用いた機械装置においては、摩擦振動が抑制されるだけでなく、摺動材料（摺動部材）本来の摩擦力を減ずることがない。
【００２０】
そのため、本発明の方法とその装置は、摺動材料本来の摩擦力を活用する機械装置、たとえば、車両に用いる制動装置、あるいは、摩擦力測定装置などの広い分野に適用できるという利点がある。
これらの用途については複数の例示を後述する。
本発明に係る摩擦係数を計測する方法は、
一方の面に外部復元力が負荷する状態で、それぞれが面内の運動を生じる形態で２面を摺動させ、外部復元力と２面の間に作用する摩擦力との釣り合いを利用して、２面の間の摩擦係数を計測する方法において、
摺動の際、前記一方の面の摩擦振動を抑制するように、前記一方の面の運動を一方向に拘束しつつ、前記一方の面の運動可能な一方向と前記他方の面の運動方向とを所定角度で交差させる、構成としている。
また、前記所定角度は、前記一方の面の前記他方の面からの垂直効力、および前記一方の面の前記他方の面に対する相対速度に基づいて決定する。
さらにまた、前記他方の面の運動は、往復直線運動であるのがよい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、相対運動する２つの部材における摺動部に発生する摩擦振動を抑制することができる。
【００２２】
また本発明によれば、摩擦振動が抑制されるだけでなく、摺動部材本来の摩擦力を減ずることがない。
【００２３】
本発明によれば、機械装置などの摺動部に、たとえば、減衰器、アクチュエータなどの外部装置を用いる必要がない。
【００２４】
さらに本発明によれば、摩擦振動を抑制した結果として摩擦振動に起因する騒音を抑制する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１（Ａ）〜（Ｃ）は摩擦振動抑制方法の原理を説明するための図である。
【図２】図２は、駆動速度Ｖで往復運動する駆動部と、駆動部によって駆動される従 動部とを有する機械を図解した図である。
【図３】図３は摩擦振動抑制方法を応用した１例としての往復動滑り摩擦試験機の構 成を図解する図であり、図３（Ａ）は全体外観図であり、図３（Ｂ）、（Ｃ）は部分 拡大図である。
【図４】図４（Ａ）〜（Ｄ）は図２に図解した往復動滑り摩擦試験機の実験結果の例 を示す図である。
【図５】図５は図４（Ａ）〜（Ｄ）に示した一連の実験結果から（Ｆspr／Ｗ）対（cos φ）をプロットした結果を示すグラフである。
【図６】図６は図２に図解した往復動滑り摩擦試験機と、演算処理装置としてたとえ ば、コンピュータとを接続した構成図である。
【図７】図７はディスクブレーキ装置の概略斜視図である。
【図８】図８は摩擦振動抑制方法を応用した１例としてのディスクブレーキ装置の概 略構成を示す図である。
【図９】図９（Ａ）、（Ｂ）はワイパーの構成と動作を示す図である。図９（Ａ）は 従来のワイパーの構成図であり、（Ｂ）は本発明を適用した場合の構成図である。
【図１０】図１０はワイパーブレードにワイパーゴムを取り付けた状態を示す図であ る。
【図１１】図１１（Ａ）、（Ｂ）は本発明のワイパーブレードの別の実施例を示す図 である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
摩擦振動の抑制原理
本発明の摩擦振動の抑制原理に係る概念を図１を参照して述べる。
ここで、摺動部を生み出す相対運動する２つの第１、第２の部材として、駆動部材と従動部材とを有する機械装置を例示して考察する。
【００２７】
図１（Ａ）は駆動部材と従動部材とによる摺動部を有する機械装置を上部から見た図であり、図１（Ｂ）はその側面図である。図１（Ｃ）は、駆動部材の駆動面の駆動速度Ｖ（大文字のＶ）と、従動部材の従動面の変位速度ｖ（小文字のｖ）と、従動部材の従動面から見た従動面と駆動面との相対速度Ｖrelとの関係を示すベクトル図である。
【００２８】
静止点ｘ＝０において、駆動部材１と、駆動部材１によって駆動される従動部材２とが接して摺動部を形成している場合に付いて述べる。
「摺動部」とは、本明細書において、駆動部材１と従動部材２が接して摺動する部分と定義する。
駆動部材１は駆動速度Ｖで移動する床（駆動面）で表し、従動部材２は摺動部の従動面を摺動する（変位する、または、移動する）質量ｍの球で表す。ただし、ｘ軸方向以外の方向（ｙ軸方向、ｚ軸方向）には運動が拘束されている。
図１（Ｃ）に図解のとおり、駆動速度Ｖはｘ軸に対して角度φをなしている。
この角度φを駆動角度と呼ぶ。
【００２９】
任意の時刻ｔにおいて、従動部材２が摺動によって変位（移動）する従動面の変位をｘ＝ｘ（ｔ）とすると従動面には従動部材２が変位する向きとは逆向きの復元力Ｆｓ＝−ｋｘが作用する。
従動部材２が変位する従動面の変位速度ｖを、ｖ＝ｖ（ｔ）＝ｄｘ（ｔ）／ｄｔ＝１ドットｘとすると（ただし、１ドットｘは時間ｔに関するｘの微分を表す）。
従動面から見た駆動部材１の駆動面の相対速度Ｖrelは、図１（Ｃ）に図解した相対速度Ｖrelとなり、その方向はｘ軸に対して角度θをなす。
このとき、従動部材２の従動面は相対速度Ｖrelを減ずる方向に摩擦力Ｆｆが作用するので、摩擦力Ｆｆの方向は相対速度Ｖrelの方向と一致する。したがって、摩擦力Ｆｆの方向もまたｘ軸に対して角度θをなす。
この角度θを摩擦角度と呼ぶ。
【００３０】
駆動速度Ｖの方向と従動部材２の従動面の支持部が変形する方向（ｘ軸方向）との間に駆動角度φを与えて「横滑りを伴う摺動面を有する構造」を設けると、従動部材２の従動面は速度Ｖsinφの横滑りを受けるので、一般にφ≠θとなる。
本発明は、摺動部の横滑りが生み出す擬似的な粘性減衰効果を利用して摩擦振動を抑制する。
【００３１】
「横滑りを伴う摺動面を有する構造」について、図１（Ｃ）、図２を参照して詳述する。
図１（Ｃ）は、駆動部材１の駆動面の駆動速度Ｖと、従動部材２の従動面の速度ｖと、従動部材２の従動面から見た従動面と駆動面との相対速度Ｖrelとの関係を示すベクトル図である。
図２は、図１（Ａ）、（Ｂ）の１例として、駆動速度Ｖで往復運動する駆動部材１１０と、駆動部材１１０によって駆動される従動部材１２０（この例では、球）とを有する機械を図解した図である。たとえば、駆動部材１１０が、基準位置ＲＥＦから左方向に移動するときの駆動速度を−Ｖとし、右方向に移動するときの駆動速度を＋Ｖとしている。ただし、図１（Ｃ）においては、右方向に移動するときの駆動速度Ｖのみ図解している。
本明細書において「横滑りを伴う摺動面を有する構造」を実現することとは、駆動部材１１０の駆動速度Ｖ（たとえば、＋Ｖ）の方向と、駆動部材１１０によって速度ｖで駆動される従動部材１２０の支持部が変位する方向（ｘ軸方向）との間に駆動角度φを与えることによってｘ軸方向とｙ軸方向に同時に滑る摺動面を実現することをいう。
【００３２】
なお、摺動部に振動が発生しない場合（１ドットｘ（速度）＝２ドットｘ（加速度）＝０）には、図１（Ｃ）における駆動速度Ｖと相対速度Ｖrelの方向が一致し、φ＝θとなる。
また、φ＝０の場合には駆動部材１１０と従動部材１２０との間に横滑りが存在せず、φ＝θとなる。
【００３３】
以下、図１に図解の状況を数学的に扱う。
質量ｍで示した従動部材２の従動面のｘ軸方向の運動方程式は式（１）で与えられる。
式（１）において、“２ドットｘ”はｘ方向の位置ｘを時間で２階微分した加速度を示し、摩擦力Ｆｆを相対速度Ｖrelの関数として、Ｆｆ＝Ｆｆ（Ｖrel）と表記した。
【００３４】
【数１】
【００３５】
相対速度Ｖrelは、駆動角度φ、駆動速度Ｖおよび従動面の速度ｖである“１ドットｘ（ｘを時間で微分したもの）”を用いて下記式（２）で与えられる。
【００３６】
【数２】
【００３７】
摩擦角度θは、駆動角度φ、駆動速度Ｖ、従動面の変位する変位速度ｖ（１ドットｘ＝ｄｘ／ｄｔ）、および、相対速度Ｖrelを用いて、下記式（３）で与えられる。
【００３８】
【数３】
【００３９】
式（２）と式（３）とを用いて、変位速度ｖ（１ドットｘ＝ｄｘ／ｄｔ）＝０の周りで式（１）を線形化すると、式（４）が得られる。
【００４０】
【数４】
【００４１】
式（４）の左辺第２項（粘性減衰項）、（ｃ１＋ｃ２）（１ドットｘ＝ｄｘ／ｄｔ）に現れる２個の係数ｃ１とｃ２は、下記式（５）、（６）で与えられる。
【００４２】
【数５】
【００４３】
【数６】
【００４４】
第１係数ｃ１は摩擦力Ｆｆの相対速度依存性に基づく粘性減衰効果を表し、第２係数ｃ２は摺動部における横滑りが生み出す粘性減衰効果を表す。
式（５）における１ダッシュ（１プライム）Ｆｆは相対速度Ｖrelに関する摩擦力Ｆｆの微分を表す。
【００４５】
粘性減衰項における係数（ｃ１＋ｃ２）の符号が、下記式（７）に示す平衡点の安定性を決定する。
【００４６】
【数７】
【００４７】
条件１
（ｃ１＋ｃ２）＞０のとき、平衡点は安定となり、駆動部材１と従動部材２とを有する機械装置に加わる擾乱は収束して、摩擦振動は発生しない。
【００４８】
条件２
（ｃ１＋ｃ２）＜０のとき、平衡点は不安定となり、駆動部材１と従動部材２とを有する機械装置に加わる擾乱は成長して、摩擦振動が発生する。
【００４９】
したがって、相対速度Ｖrelをパラメータとする摩擦係数μ＝μ（Ｖrel）＝Ｆｆ（Ｖrel）／Ｗ（ただし、Ｗは垂直荷重）を用いて、駆動角度φについての臨界的な角度、すなわち、臨界駆動角度φｃを下記式（８）で定めるとき、下記式（９）、すなわち、９０度≧φ＞φｃを満たすように臨界駆動角度φｃより大きく、９０度以下の駆動角度φを与えれば、φ＝０では摩擦係数の相対速度依存性により摩擦振動が発生する機械装置（すなわち、ｃ１＜０の場合）であっても、摺動部の横滑りが生み出す粘性減衰効果（すなわち、ｃ２＞０）により、摩擦振動を消失させることができる。
なお、式（８）における、μプライム（Ｖ）は、摩擦係数μ（Ｖrel）を相対速度Ｖrelで微分して、Ｖrel＝Ｖとした値を示す。
また、駆動角度φが上記臨界駆動角度φｃに達していない場合でも、φ≠０であれば、上記粘性減衰効果が得られるので、φ＝０の場合に比較して、摩擦振動の振幅を軽減することが可能である。
すなわち、本発明において、「横滑りを伴う摺動面を有する構造」を実現する、好ましい駆動角度φは臨界駆動角度φｃ以上、９０度以下であるが、臨界駆動角度φｃに限らず、φ≠０を満足する駆動角度φであればよい。
なお、実用的には、臨界駆動角度φｃに近似する駆動角度、たとえば、φｃの８０〜９０％でも、ほぼ「横滑りを伴う摺動面を有する好ましい構造」とすることができる。
【００５０】
【数８】
【００５１】
【数９】
【００５２】
このように、上述した摩擦振動抑制方法においては、機械装置における駆動部材１と従動部材２とによる摺動部の横滑りが生み出す粘性減衰効果（すなわち、ｃ２＞０）により、駆動角度φを、好ましくは、少なくとも臨界駆動角度φｃ以上、９０度以下となるように「横滑りを伴う摺動面を有する構造」を実現することにより、機械装置における摩擦振動を抑制することができる。
【００５３】
すなわち、本発明における「横滑りを伴う摺動面を有する構造」を実現することとは、機械装置における駆動部材１と従動部材２とによる摺動部の横滑りが生み出す粘性減衰効果を得るために、たとえば、駆動部材１の駆動速度Ｖの方向と従動部材２の従動面の支持部が変形する方向（たとえば、ｘ軸方向）とでなす角度を駆動角度φとして、基本的には、φ≠０、好ましくは、少なくとも臨界駆動角度φｃ以上、または、少なくともほぼ臨界駆動角度に近似した角度以上で、９０度以下の角度を与えることによって、ｘ軸方向とｙ軸方向に同時に滑る摺動面を実現することをいう。
【００５４】
なお、上記の説明では、従動部材２の支持部が変形する場合に付いて説明したが、従動部材２は固定されており、駆動部材１側の支持部が変形する場合も、全く同様の効果が得られる。
すなわち、駆動部材１の駆動方向と駆動部材１の支持部が変位（移動）する方向とがなす駆動角度φを０＜φ≦９０にすることで「横滑りを伴う摺動面を有する構造」を実現することができる。また、駆動角度φを、少なくとも臨界駆動角度φｃ以上、９０度以下となるようにすることにより、機械装置における摩擦振動を抑制することができる。
摩擦振動を抑制することができれば、その摩擦振動に起因する騒音も抑制できる。
【００５５】
このように、本発明において、「横滑りを伴う摺動面を有する構造」を機械装置に実現する（設ける）１例としては、たとえば、駆動部材１の駆動速度Ｖの方向と従動部材２（もしくは駆動部材１）の支持部が変形する方向（ｘ軸方向）との間に、φ≠０である駆動角度φを与えることである。
なお、好ましい駆動角度φとしては、式（８）を参照して述べたように、たとえば、相対速度Ｖrel、相対速度Ｖrelをパラメータとする摩擦係数μ（Ｖrel）によって規定される臨界駆動角度φｃ以上である。この場合、振動を完全に抑制することができる。
【００５６】
「横滑りを伴う摺動面を有する構造」を与える具体的方法の１つは、たとえば、駆動部材１と従動部材２との相対速度Ｖrelを検出して、要求される軽減する振動の程度に応じて、従動部材２（もしくは駆動部材１）の変位方向を駆動部材１の駆動速度Ｖの駆動方向に対して傾斜させることである。
なお、上記駆動角度φは０度より大きく（φ＞０）、駆動速度Ｖの方向と直交する角度（すなわち、９０度）の範囲である。上述したように、好ましい傾斜角度は、臨界駆動角度φｃ以上、または、ほぼ臨界駆動角度に近似する角度以上である。
【００５７】
このように、本発明の摩擦振動抑制方法によれば、減衰器、アクチュエータなどの付加的な装置、または外部装置などの手段を設ける必要がない。あるいは、本発明の摩擦振動抑制方法によれば、特殊な振動吸収部材、潤滑剤などを用いる必要がない。
【００５８】
さらに、本発明の摩擦振動抑制方法によれば、摩擦振動が抑制されるだけでなく、摺動部材本来の摩擦力を減ずることがない。
たとえば、摺動部材の摩擦力を測定する場合に、本発明の摩擦振動抑制方法を適用すると、摩擦振動が抑制されるだけでなく、摺動部本来の摩擦力を減ずることなく、摩擦力を正確に測定可能となる。
【００５９】
適用例
以下、本発明の摩擦振動抑制方法の適用例を述べる。
【００６０】
第１例、一般的な機械装置
本発明の摩擦振動抑制方法の応用の第１例としての、駆動部材１と従動部材２とによる摺動部を有する機械装置において、「横滑りを伴う摺動面を有する構造」を実現する方法として駆動部材１の駆動方向に対して、従動部材２（もしくは駆動部材１）の変位方向を駆動部材１の駆動方向に対して上述した角度に傾斜した方向に配設する。
なお、上記駆動角度（傾斜角度）φは、０度より大きく、駆動速度Ｖの方向と直交する角度（すなわち、９０度）の範囲であり、好ましい傾斜角度は、臨界駆動角度φｃ以上、または、ほぼ臨界駆動角度に近似した角度以上である。
このような「横滑りを伴う摺動面を有する構造」を実現することにより、当該機械装置に発生する可能性のある摩擦振動の発生を抑制することができる。ひいては、騒音の発生を抑制することができる。
【００６１】
第２例、摩擦係数計測への応用
摩擦振動抑制方法を適用した第２例として摩擦試験機について述べる。
材料の摩擦特性や潤滑剤の性能を評価するためには摩擦係数の計測が必要である。
一般に摩擦係数を計測するためには、２つの部材の２面を接触させて一方の面（動面）を駆動し、摩擦力と釣り合う他方の面（従動面）を支持するばねの復元力を計測して、摩擦力を得る必要がある。しかし、その際に２つの部材に振動が発生すると、復元力に及ぼす慣性力の影響が加わる上に、２つの部材の相対速度が時間変化するので、計測精度を著しく低下させる可能性がある。
【００６２】
この問題を回避するために、本願発明者は、上述した摩擦振動抑制方法を応用した往復動滑り摩擦試験機を製作した。
図３は摩擦振動抑制方法を応用した往復動滑り摩擦試験機を図解する図であり、図３（Ａ）は外観図、図３（Ｂ）、（Ｃ）は部分拡大図である。
【００６３】
図３に図解した往復動滑り摩擦試験機は、駆動部が駆動する駆動面として平板１１、従動部が変位（移動）する従動面として球１２（図３（Ｂ）参照）を用い、従動面としての球１２をダブルカンチレバー１３で支持することにより、従動面（球）１２の運動はｘ軸方向以外の方向を拘束している。
さらにこの往復動滑り摩擦試験機に、駆動面としての平板１１を図３（Ｃ）の矢印で示した方向に、往復動させる駆動ユニット１４を備え、さらにその下部に回転ステージ１５を設けることで、平板１１を回転させて駆動角度φを０〜１８０度の範囲で設定可能な構造を有する。
この往復動滑り摩擦試験機には、垂直（ｚ）方向に、リニアスライダ１８、コイルスプリング（コイルばね）１９が同軸上に配設されており、さらに、従動部の従動面としての球１２の上部に変位センサ１７と、平板１１から球１２に垂直方向の荷重を印加するコイルスプリング１９の下部にロードセル２０が配設されている。
変位センサ１７は、従動面としての球１２の変位（移動）を計測する。計測された球１２の変位（移動）と、ダブルカンチレバーの剛性値との積としての平板１１との間に生ずる摩擦力を求める。ロードセル２０は駆動面としての平板１１と従動面としての球１２とに作用する垂直方向の荷重を計測する。
【００６４】
図４（Ａ）〜（Ｄ）は図３に図解した往復動滑り摩擦試験機の実験結果の例を示す図である。
図４（Ａ）〜（Ｄ）は、従動部として軸受鋼製の球（従動面）と、駆動部として平板（駆動面）をグリセリンで潤滑し、たとえば、コイルスプリング１９による垂直方向の荷重１０Ｎ、駆動ユニット１４の駆動速度１ｍｍ／ｓ、ストローク２０ｍｍの往復動の条件下で、かつ、駆動角度φをそれぞれφ＝０度、φ＝１０度、φ＝２０度、φ＝３０度と変化させて、計測された復元力を時間の経過に従って変化する状態を図解した図である。
図４（Ａ）〜（Ｄ）において、横軸は時間経過を示し、縦軸は変位センサ１７で計測した従動面としての球１２の変位（移動）とダブルカンチレバー１３の剛性値との積を計算することで求めた、ダブルカンチレバー１３の復元力を示す。
上下に振れているのは、往復動作したためであり、各上下においてバースト状の波形が摩擦振動の振幅の大きさを意味する。
【００６５】
図４（Ａ）に図解した駆動角度φ＝０度では振幅の大きな摩擦振動が発生している。
他方、図４（Ｂ）、図４（Ｃ）と駆動角度の増加とともに摩擦振動の振幅は減少しており、図４（Ｄ）に示した駆動角度φ＝３０度では摩擦振動が完全に抑制されている。
【００６６】
振動が発生しないとき（１ドットｘ（速度）＝２ドットｘ（加速度）＝０のとき）、式（２）より、相対速度Ｖrel＝駆動速度Ｖとなり、さらに式（３）より駆動角度φ＝θとなるので、これらの関係と式（１）より式（１０）を得る。
【００６７】
【数１０】
【００６８】
基本的には、これにより、相対速度Ｖrel＝駆動速度Ｖという条件における摩擦係数μ（Ｖ）を求めることができる。
【００６９】
相対速度Ｖrel＝駆動速度Ｖという条件における摩擦係数μ（Ｖ）をさらに正確に求める方法を述べる。
図５に図解のごとく、縦軸にＦspr／Ｗ、横軸にcosφを選んだプロットを作成したとき、そこに原点を通る直線が現れれば、相対速度Ｖrel＝駆動速度Ｖという条件における摩擦係数μ（Ｖ）が正しく計測できている証拠となり、さらにその直線の傾きが摩擦係数μ（Ｖ）の真値を与える。
図５は、図４（Ａ）〜（Ｄ）に示した一連の実験結果から、（Ｆspr／Ｗ）対（cosφ）をプロットした結果を示すグラフである。
【００７０】
駆動部材１である平板１１と従動部材２である球１２との摺動部における横滑りが生み出す擬似的な粘性減衰効果によって摩擦振動が抑制された白丸印（○）は、その全てが原点を通る直線上に位置している。これに対して、図４（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に図解した実験例による摩擦振動が発生した場合の平均値を示した黒丸印（●）は、同直線から比較的大きなずれが生じている。
このことは、上述した本発明に基づく摩擦振動抑制方法を応用した往復動滑り摩擦試験機に基づく摩擦係数計測法の妥当性を示している。
他方、図４（Ａ）の実験例が示す従来の摩擦係数計測法（φ＝０）では、必ずしも正確な摩擦係数を求められないことを意味する。
【００７１】
図５に図解した直線の傾きを、たとえば、最小自乗法によって求めることにより、図３を参照して述べた往復動滑り摩擦試験機を用いた本摺動条件の摩擦係数μ（Ｖ）を、たとえば、０．１９３と定めることができる。
【００７２】
さらに、上記摩擦係数を自動的に求める方法について述べる。
たとえば、図６に図解したように、図３に図解した往復動滑り摩擦試験機に演算処理装置、たとえば、コンピュータを接続する。
図３を参照して述べた往復動滑り摩擦試験機において駆動角度φを変化させ、駆動角度φの値と、変位センサ１７の計測値と、ロードセル２０の計測値とをコンピュータに入力する。
コンピュータは、上下のバースト状の波形として示される摩擦振動の振幅が小さい時の駆動角度φを検出し、図５に例示した（Ｆspr／Ｗ）対（cosφ)をプロットし、その結果から直線の傾きを摺動条件の摩擦係数として求めることができる。
【００７３】
上記往復動滑り摩擦試験機において、好適例として、駆動面としての平板１１を水平面に沿って往復動作させ、垂直（ｚ）方向に、リニアスライダ１８、コイルスプリング１９を同軸上に配設し、変位センサ１７が球１２の水平方向の変位を計測し、ロードセル２０で平板１１と球１２とに作用する垂直方向の荷重を計測したが、たとえば、平板１１はほぼ水平面に沿って往復動し、ほぼ垂直方向にリニアスライダ１８、コイルスプリング１９を配設し、変位センサ１７が球１２のほぼ水平方向の変位を計測し、ロードセル２０で平板１１と球１２とに作用するほぼ垂直方向の荷重を計測するようにしてもよい。
すなわち、本明細書においては、垂直方向とは、水平面に直交する方向のみならず、ほぼ直交する方向を意味する。同様に、本明細書において、水平方向とは完全に水平面の方向のみならずほぼ水平面に準じた面の方向を意味する。
以上の摩擦係数計測法によれば、垂直荷重Ｗと駆動速度Ｖおよび摩擦特性μ（Ｖrel）がいかなる条件であっても、臨界駆動角度の存在が理論的に保証されるので、あらゆる摺動条件に対して有効である。
【００７４】
第３例、車両の制動装置
車両の制動装置（ブレーキ装置）、たとえば、ディスクブレーキ装置に上述した摩擦振動抑制方法を適用することができる。
図７はディスクブレーキ装置の１例を示す斜視図である。
ディスクブレーキ装置３０は、車両、たとえば、乗用車のホイールに平行したディスク（円板）３１を置き、このディスク３１を、たとえば、両側から摩擦パッド（または、シュー）３２を押し当ててディスク３１およびホイールの回転を停止させる装置である。
摩擦パッド３２は、通常、車両の運転者が足でブレーキペダルを踏むと、摩擦パッド３２を作動させる図示しない油圧機構のオイルがピストンを押して摩擦パッド３２がディスク３１を挟み、その摩擦力でディスク３１の回転を減速させ、停止させる。他方、運転者が足をブレーキペダルから離すと、摩擦パッド３２はスプリングの力で開き、ディスク３１へ係る摩擦力を解除する。
【００７５】
制動装置への適用の基本形態
このようなディスクブレーキ装置は、ホイールの回転に応じて回転するディスク３１を駆動部材１、摩擦パッド３２を従動部材２として扱い、ディスク３１と摩擦パッド３２とが摺動する機械装置として扱うことができる。
したがって、このディスクブレーキ装置において、ディスク３１と摩擦パッド３２との間に上述した「横滑りを伴う摺動面を有する構造」を構築することにより、ディスク３１と摩擦パッド３２との摺動部に発生する摩擦振動の発生を防止し、さらに、たとえば、「鳴き」と称される騒音の発生を防止することができる。
【００７６】
上記「横滑りを伴う摺動面を有する構造」としては、たとえば、ディスク３１の回転方向の接線方向をディスク３１の駆動方向と、この駆動方向に上述した駆動角度、たとえば、少なくとも臨界駆動角度φｃ、好ましくは臨界駆動角度φｃ以上、または、好ましくは臨界駆動角度に近似した角度以上、傾斜した方向から、摩擦パッド３２を移動可能に配設する。
【００７７】
制動装置への具体例
以下、さらに具体的な構成例を述べる。
【００７８】
図８はディスクブレーキ装置に摩擦振動抑制方法を適用した例を示したものであり、駆動部材１としてのディスク３１ａと、従動部材２としての摩擦パッド３２ａ（摩擦要素）とを摺動可能に配置した場合の概念図である。
制動対象のディスク３１ａが、点Ｏを回転中心として、車両のホイールに連動して、制動直前に、回転方向Ｒに回転数Ｖで回転する。
ディスクブレーキ装置を作動させるとき、摩擦パッド３２ａを、回転するディスク３１ａの回転方向Ｒの接線方向αに対して、好ましくは、少なくとも臨界駆動角度φｃだけ傾斜させた方向βからディスク３１ａに摺動させながら移動させて、回転するディスク３１ａを圧着可能とする。
方向βは、摩擦パッド３２ａの変位する方向を示す。なお、摩擦パッド３２ａの変位する方向としては、方向βと直交する方向γであってもよく、方向γも方向αに対して好ましくは、少なくとも臨界駆動角度φｃだけ傾斜している。
【００７９】
このディスクブレーキ装置の動作例を述べる。
摩擦パッド３２ａを駆動する駆動機構を、車両の減速または停止モードにおいて、（ａ）第１の段階として、摩擦パッド３２ａがディスク３１ａに接しない待機位置から、摩擦パッド３２ａを、上述したφ≠０である駆動角度φ、たとえば、少なくとも臨界駆動角度φｃ、好ましくは臨界駆動角度φｃ以上、または、好ましくは臨界駆動角度に近似した角度以上の角度で、ディスク３１ａに第１の押圧力でディスク３１ａに接触させて摺動させ、（ｂ）第２段階として、所定距離移動した状態で第１の押圧力より高い第２の押圧力で摩擦パッド３２ａがディスク３１ａを圧着可能とする。また、駆動機構は、車両の停止の解除、または、減速の解除のとき、第２の押圧力で摩擦パッド３２ａがディスク３１ａを押圧している状態を解除してディスク３１ａとの接触、摺動状態を解放し、摩擦パッド３２ａを待機位置に復帰させる。
【００８０】
ディスクブレーキ装置は、好ましくは、摩擦パッド３２ａを摩擦要素として駆動する駆動機構と、制動制御手段とを有する。
制動制御手段は、前記駆動部としてのディスク３１ａと前記従動部である摩擦要素としての摩擦パッド３２ａとの相対速度Ｖrelを検出し、当該検出した相対速度をパラメータとする摩擦係数μ（Ｖrel）を算出し、これによって規定される臨界駆動角度φｃを算出して、前記駆動機構に指示する。
駆動機構は、制動制御手段から指示された臨界駆動角度φｃに基づいて、前記摩擦要素を前記ディスクの回転方向の接線方向と、好ましくは、前記臨界駆動角度φｃだけ傾斜して前記ディスクと摺動可能に構成されている。
【００８１】
変化する臨界駆動角度に対応する動作
臨界駆動角度φｃは、たとえば、式（８）によって規定される。
ディスクブレーキ装置の制動制御手段は、好ましくは、ディスク３１ａの回転速度に対応する車両の速度を相対速度Ｖrelとして、さらに相対速度Ｖrelをパラメータとする摩擦係数μ（Ｖrel）を求めて、これらから臨界駆動角度φｃを求め、上記摩擦パッド３２ａを駆動する駆動機構を駆動して、摩擦パッド３２ａを臨界駆動角度φｃだけ傾斜させた方向βからディスク３１に移動させて、回転するディスク３１ａを押し当てる。
このため、摩擦パッド３２ａを駆動する駆動機構は、臨界駆動角度φｃに応じて摩擦パッド３２ａを傾斜させる機能を有することが望ましい。
【００８２】
なお、制動制御手段は、相対速度Ｖrelをパラメータとする摩擦係数μ（Ｖrel）の算出には、たとえば、事前に相対速度Ｖrelと摩擦係数μ（Ｖrel）との関係を求めてメモリに記憶しておき、テーブルルックアップ方式で相対速度Ｖrelをアドレスとしてメモリから対応する摩擦係数μ（Ｖrel）を読み出すことにより、迅速に摩擦係数μ（Ｖrel）を求めることができる。
【００８３】
なお、上述した、車両の状態に応じて変化する臨界駆動角度または固定の臨界駆動角度で移動する、摩擦要素としての摩擦パッド３２ａおよびその駆動機構を、ディスク３１ａの周方向に沿って複数配設することもできる。
【００８４】
図８に例示した摩擦パッド３２ａと図７に例示した摩擦パッド３２の組み合わせ動作、または、単独動作は任意に行うことができる。
その動作に適合するように、ブレーキ装置の制御装置と、摩擦パッド３２ａの駆動機構を構成する。
【００８５】
本発明の摩擦振動抑制方法の制動装置への適用は、上述した例示に限らず、種々の態様をとることができる。
なお、本発明の摩擦振動抑制方法を適用した車両の制動装置（ブレーキ装置）とは、上述した例示のように、少なくとも一部に、所定の角度、好ましくは、臨界駆動角度φｃ以上の角度（ただし、９０度以下）を保って移動するディスクを制動する摩擦パッド３２ａを有していればよい。
それにより、効果的に制動を行うことができるとともに、ディスク３１と摩擦パッド３２とによる「鳴き音」を抑制することができる。
ただし、摩擦パッド３２ａの傾斜角度は、抑制する制動に応じて、φ≠０を満足する駆動角度φであればよく、必ずしも、臨界駆動角度φｃに限らない。
また、このような本発明の摩擦振動抑制方法の制動装置への適用においては、摩擦振動を抑制するとしても、摺動材料本体の摩擦力それ自体が減じることがなく、摩擦力を利用する機械システムとして、上述のようなブレーキシステムや、クラッチシステムにおいて、技術的な利点を有する。
【００８６】
第４例、ワイパー装置
さらに、本発明の摩擦振動抑制方法は、車両等のワイパー装置にも適用することができる。
図９（Ａ）、（Ｂ）は車両用ワイパー装置の概略図である。（Ａ）は従来のワイパー装置であり、（Ｂ）は本発明の摩擦振動抑制方法を適用したワイパー装置の例である。図９では、ワイパーがほぼ水平位置の状態と、ほぼ垂直位置の状態を図示している。
図１０は、後述するワイパーブレードとワイパーゴムの接合状態を示す断面図である。
【００８７】
図９（Ａ）は従来のワイパー装置４０ａである。ワイパー装置４０ａはワイパーアーム４１ａ、ワイパーブレード４２ａと図１０に示すワイパーゴム４３ａで構成されている。
ワイパーアーム４１ａは回転中心である点Ｏを中心に、図示したほぼ水平位置とほぼ垂直位置の間を往復回転運動する。ワイパーブレード４２ａは点Ｐでワイパーアーム４１ａに取り付けられている。ワイパーブレード４２ａは図の平面方向で点Ｐを中心とした回転動作は拘束されているが、図の垂直方向には若干回転可能となっており、これにより湾曲したウインドー面にもワイパーゴム４３ａが常に密着可能となる。
また、図１０に示すように、ワイパーゴム４３ａはワイパーブレード４２ａに嵌合取り付けされている。
図９（Ａ）の４５ａはワイパーブレード４２ａの内側でワイパーゴム４３ａがウインドーと接する点Ｒの回転軌跡であり、４６ａはワイパーブレード４２ａの外側でワイパーゴム４３ａがウインドーと接する点Ｑの回転軌跡である。
【００８８】
自動車のワイパーの場合は、ワイパーアーム４１ａとワイパーブレード４２ａの取り付け角度（ワイパーアーム４１ａの点Ｏと点Ｐを結んだ線と、ワイパーブレード４２ａの点Ｒと点Ｑを結んだ線とのなす角度）は、通常０度から約２０度である。この取り付け角度は、もっぱら自動車のデザイン上の理由によるもので、自動車毎に、また同じ自動車でもフロントウインドー側とリアウインドー側でも異なっている。
【００８９】
図１０に示すように、ワイパーゴム４３ａはワイパーブレード４２ａの長手方向に垂直な方向（ｘ−ｘ方向）にしか変位できない。この構造を本発明に当てはめると、ワイパーアーム４１ａ、及びワイパーブレード４２ａは駆動部、ワイパーゴム４３ａは駆動部材１、ワイパーゴム４３ａに接触するウインドーは従動部材２となる。
【００９０】
駆動角度φは、ワイパーブレードの外端と内端で異なる。図９（Ａ）に示すようにワイパーブレード４２ａの外端では線分ＯＱとの垂線ＱＢ（外側の軌跡４６ａの接線）とワイパーブレード４２ａの長手方向（線分ＲＱ）の垂線ＱＡとのなす角度φ１である。
また、内端では線分ＯＲとの垂線ＲＤ（内側の軌跡４５ａの接線）とワイパーブレード４２ａの長手方向（線分ＲＱ）の垂線ＲＣとのなす角度φ２である。φ２＞φ１となるので、駆動角度φはワイパーブレードの長手方向の位置によって異なることになる。
【００９１】
このような構成において、駆動角度φ２が臨界駆動角度φｃ以下の場合（φ２＜φｃ）はワイパー作動時にワイパーゴムの全体が摩擦振動を起こし、φ１＜φｃ＜φ２の場合はワイパーゴムの一部が摩擦振動を起こし、φ１＞φｃの場合は摩擦振動を抑制できる。
【００９２】
図９（Ｂ）は本発明の摩擦振動抑制方法を適用したワイパー装置の１例である。各パーツの構成は図９（Ａ）の場合と同様であるが、各パーツの名称に付けた符号の添え字を「ｂ」にしてある。
図９（Ｂ）では、ワイパーアーム４１ｂを大きくカーブさせることで、ワイパーアーム４１ｂとワイパーブレード４２ｂの取り付け角度を大きくしている。この結果、ワイパーブレード４２ｂの外端の駆動角度φ１は臨界駆動角度φｃ以上になっているので、摩擦振動を完全に抑制することができる。
【００９３】
図１１（Ａ）は本発明の別の実施例を示すものである。図１１（Ａ）はワイパーブレード４２ｃを、長手方向のほぼ中心付近から下側に折り曲げた形状としている。
上述したように、ワイパーブレードの駆動角度φは外端行くほど小さくなる。すなわち、内端での駆動角度φ２は十分臨界駆動角度φｃ以上あっても、外端の駆動角度φ１を臨界駆動角度φｃ以上に大きくするには、ワイパーアーム４１ｃとワイパーブレード４２ｃの取り付け角度を大きくとらなければならない。しかし、デザイン上や機構上取り付け角度を大きくとれない場合もある。
このような場合、図１１（Ａ）に示すようにワイパーブレード４２ｃの先端部分を曲げることで駆動角度φ１を大きくすることができるので、ワイパーブレード４２ｃの外端における駆動角度φ１を容易に臨界駆動角度φｃ以上にすることができる。
【００９４】
図１１（Ｂ）は本発明の更なる実施例を示すものである。図１１（Ｂ）はワイパーブレード４２ｄの長手方向を湾曲させることにより図１１（Ａ）の場合と同様の効果を得るものである。実施例ではワイパーブレード４２ｄの中央付近から外端までを湾曲させているが、もちろん、長手方向全てを湾曲させても構わない。
【００９５】
本発明の摩擦振動抑制方法の適用例を例示したが、本発明の実施に際しては、上述した例示に限らず、種々の態様をとることが可能である。
その基本形態は、種々の機械装置において、駆動部材１と従動部材２とが摺動する場合、上述した「横滑りを伴う摺動面を有する構造」を実現することである。
【００９６】
以上、「横滑りを伴う摺動面を有する構造」を実現するため、好ましくは、実施の形態として、臨界駆動角度以上傾斜させる場合を記述したが、本実施の形態の実施に際しては、厳格に、上記式で規定される臨界駆動角度以上でなくても、臨界駆動角度に近似した角度、たとえば、臨界駆動角度より１０数％程度小さな角度、以上にしても、上述した本発明の効果と同等の効果を奏することができる。
【符号の説明】
【００９７】
１２…従動面としての球、１１…駆動面としての平板、
３０…制動装置、３１、３１ａ…ディスク、３２、３２ａ…摩擦パッド、
４０…ワイパー装置、４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄ…ワイパーアーム、
４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄ…ワイパーブレード、４３ａ、４３ｂ…ワイパーゴム、
１１０…駆動部、１２０…従動部、
φ…駆動角度、φｃ…臨界駆動角度、θ…摩擦角度
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動対向面と摩擦をしながら外部復元力により摩擦振動を行う物体にあって、物体の振動方向と前記移動対向面の移動方向とが所定角度範囲内で交差するように設定し、それにより摩擦振動を抑制することを特徴とする摩擦振動の抑制方法。
【請求項２】
摺動部における摩擦係数の相対速度依存性が負を示すことにより自励摩擦振動を生じる１自由度振動系システムにおいて、摺動部の摺動方向に対して横滑りを起こして、正の疑似的粘性減衰効果を生じさせることにより、自励摩擦振動を抑制することを特徴とする摩擦振動抑制方法。
【請求項３】
摺動して相対運動する第１部材と第２部材において、前記摺動方向と、前記第１部材もしくは前記第２部材の支持部が変位する変位方向とがなす角度を駆動角度φとしたとき、該駆動角度を０＜φ≦９０にすることで、前記第１部材と前記第２部材の摺動により発生する摩擦振動を抑制する、請求項２に記載の摩擦振動抑制方法。
【請求項４】
摺動して相対運動する第１部材と第２部材において、前記第１部材を前記摺動方向に駆動し、該摺動方向と、前記第１部材との摩擦によって前記第２部材の支持部が変位する変位方向とがなす角度を駆動角度φとしたとき、該駆動角度を０＜φ≦９０にすることで、前記第１部材と前記第２部材の摺動により前記第２部材に発生する摩擦振動を抑制する、請求項２に記載の摩擦振動抑制方法。
【請求項５】
摺動して相対運動する第１部材と第２部材において、前記第１部材を前記摺動方向に駆動し、該摺動方向と、前記第２部材との摩擦によって前記第１部材の支持部が変位する変位方向とがなす角度を駆動角度φとしたとき、該駆動角度を０＜φ≦９０にすることで、前記第１部材と前記第２部材の摺動により前記第１部材に発生する摩擦振動を抑制する、請求項２に記載の摩擦振動抑制方法。
【請求項６】
前記駆動角度として、式（１）で規定される臨界駆動角度φｃ以上、または、当該臨界駆動角度に近似する角度とする、請求項３から請求項５のいずれか１項に記載の摩擦振動抑制方法。
φｃ
＝ｔａｎ−１（α（Ｖ）・Ｖ）１／２ ・・・・・・・・・・（式１）
α（Ｖ）＝−μ’（Ｖ）／μ（Ｖ）
ただし、Ｖは、前記第１部材と前記第２部材の摺動面における摩擦振動が無い場合の
相対速度（駆動速度）である。
μ（Ｖ）は、駆動速度Ｖにおける摩擦係数である。
μ’（Ｖ）は、前記第１部材と前記第２部材との相対速度Ｖrel＝Ｖにおける
μ（Ｖrel）の微係数である。
【請求項７】
摺動して相対運動する第１部材と第２部材を備えた機械装置において、前記摺動方向と、前記第１部材もしくは前記第２部材の支持部が変位する変位方向とがなす角度を駆動角度φとしたとき、該駆動角度を０＜φ≦９０にすることで、前記第１部材と前記第２部材の摺動により発生する摩擦振動を抑制する摩擦振動抑制構造を有する機械装置。
【請求項８】
摺動して相対運動する第１部材と第２部材を備えた機械装置において、前記第１部材を前記摺動方向に駆動し、該摺動方向と、前記第１部材との摩擦によって前記第２部材の支持部が変位する変位方向とがなす角度を駆動角度φとしたとき、該駆動角度を０＜φ≦９０にすることで、前記第１部材と前記第２部材の摺動により前記第２部材に発生する摩擦振動を抑制する摩擦振動抑制構造を有する機械装置。
【請求項９】
摺動して相対運動する第１部材と第２部材を備えた機械装置において、前記第１部材を前記摺動方向に駆動し、前記第２部材との摩擦によって前記第１部材の支持部が変位する変位方向とがなす角度を駆動角度φとしたとき、該駆動角度を０＜φ≦９０にすることで、前記第１部材と前記第２部材の摺動により前記第１部材に発生する摩擦振動を抑制する摩擦振動抑制構造を有する機械装置。
【請求項１０】
前記駆動角度として、式（１）で規定される臨界駆動角度φｃ以上、または、当該臨界駆動角度に近似する角度とする、請求項７から請求項９のいずれか１項に記載の摩擦振動抑制構造を有する機械装置。
φｃ
＝ｔａｎ−１（α（Ｖ）・Ｖ）１／２ ・・・・・・・・・・（式１）
α（Ｖ）＝−μ’（Ｖ）／μ（Ｖ）
ただし、Ｖは、前記第１部材と前記第２部材の摺動面における摩擦振動が無い場合の
相対速度（駆動速度）である。
μ（Ｖ）は、駆動速度Ｖにおける摩擦係数である。
μ’（Ｖ）は、前記第１部材と前記第２部材との相対速度Ｖrel＝Ｖにおける
μ（Ｖrel）の微係数である。
【請求項１１】
駆動面を備えた駆動部と、従動面を備えた従動部を備え、前記駆動面と前記従動面とを摺動させ、前記従動面の変位を計測することで摩擦係数を測定する摩擦試験機において、
前記駆動面と前記従動面に荷重を印加する荷重印加手段と、
当該印加した荷重を計測する荷重測定手段と、
前記駆動面を所定の範囲で移動させる駆動機構と、
前記従動面の変位を検出する変位測定手段と、
前記従動面を前記駆動部に接して支持することにより前記従動面の運動を一方向に拘束する、従動部支持手段と、
前記従動面の運動可能な一方向と前記駆動面の駆動方向とに所定の駆動角度を設けることができる駆動角度設定手段とを備えた、摩擦試験機。
【請求項１２】
前記駆動角度は、０〜９０度の範囲で変化される、請求項１１に記載の摩擦試験機。
【請求項１３】
当該摩擦試験機に接続され、前記変位測定手段により測定した前記従動面の変位の測定値と、前記荷重測定手段により測定した前記駆動面と前記従動面とに印加された荷重の計測値、および、前記変化させた駆動角度を入力して、各駆動角度における変位の変動が少なくなる結果を検出し、入力した結果を統計処理して前記駆動部と前記従動部との摩擦係数を算出する、演算処理装置を有する、請求項１１または請求項１２に記載の摩擦試験機。
【請求項１４】
回転体に接続され、駆動部として機能するディスクと、
当該ディスクと接して前記ディスクの回転を摩擦力によって減速または停止させる、従動部として機能する摩擦手段とを有し、
前記摩擦手段は、少なくとも前記駆動部としての前記ディスクと摺動させられて変位する摩擦要素を含み、
当該摩擦要素は、当該摩擦要素の支持部が変形する方向が、前記ディスクの回転方向の接線方向と、前記駆動部の駆動面の駆動速度および当該駆動速度を変数とする摩擦係数によって規定される、φ≠０である角度φだけ傾斜して前記ディスクと摺動可能に配設されている制動装置。
【請求項１５】
当該制動装置は、前記摩擦要素を駆動する駆動機構と、
制動制御手段を有し、
前記制動制御手段は、前記駆動部の駆動面の駆動速度を検出し、
当該駆動速度、および、当該駆動速度を変数とする摩擦係数によって算出される臨界駆動角度を算出し、当該算出した臨界駆動角度を前記駆動機構に指示し、
前記駆動機構は、前記制動制御手段から指示された前記臨界駆動角度に基づいて、前記摩擦要素の支持部が変形する方向を前記ディスクの回転方向の接線方向と、少なくとも前記臨界駆動角度だけ傾斜して前記ディスクと摺動可能に構成されている、請求項１４に記載の制動装置。
【請求項１６】
前記摩擦手段は、前記摩擦要素と、
前記摩擦要素を保持し、前記ディスクの少なくとも一方の面に固定して配置され、前記制動を行うとき、前記摩擦要素を前記ディスクに押し当てて前記ディスクの回転を制動する、摩擦要素保持部を有する、請求項１４または請求項１５に記載の制動装置。
【請求項１７】
ワイパーアームと、該ワイパーアームにより駆動されるワイパーブレードと、該ワイパーブレードに固定されたワイパーゴムを備えたワイパーであって、
前記ワイパーブレード外端の回転円軌跡の接線と、前記ワイパーブレードの長手方向に垂直な方向とがなす角度が前記臨界駆動角度φｃ以上になるようにワイパーブレードをワイパーワームに取り付けたワイパー装置。
【請求項１８】
請求項１７に記載のワイパーブレードにおいて、該ワイパーブレードを長手方向に１乃至複数個所で折り曲げたことを特徴とするワイパー装置。
【請求項１９】
請求項１７に記載のワイパーブレードにおいて、該ワイパーブレードを長手方向の全体もしくは一部を湾曲させたことを特徴とするワイパー装置。
【請求項２０】
一方の面に外部復元力が負荷する状態で、それぞれが面内の運動を生じる形態で２面を摺動させ、外部復元力と２面の間に作用する摩擦力との釣り合いを利用して、２面の間の摩擦係数を計測する方法において、
摺動の際、前記一方の面の摩擦振動を抑制するように、前記一方の面の運動を一方向に拘束しつつ、前記一方の面の運動可能な一方向と前記他方の面の運動方向とを所定角度で交差させる、ことを特徴とする摩擦係数の計測方法。
【請求項２１】
前記所定角度は、前記一方の面の前記他方の面からの垂直効力、および前記一方の面の前記他方の面に対する相対速度に基づいて決定する、請求項２０に記載の摩擦係数の計測方法。
【請求項２２】
前記他方の面の運動は、往復直線運動である、請求項２０または請求項２１に記載の摩擦係数の計測方法。
【請求項１】
移動対向面と摩擦をしながら外部復元力により摩擦振動を行う物体にあって、物体の振動方向と前記移動対向面の移動方向とが所定角度範囲内で交差するように設定し、それにより摩擦振動を抑制することを特徴とする摩擦振動の抑制方法。
【請求項２】
摺動部における摩擦係数の相対速度依存性が負を示すことにより自励摩擦振動を生じる１自由度振動系システムにおいて、摺動部の摺動方向に対して横滑りを起こして、正の疑似的粘性減衰効果を生じさせることにより、自励摩擦振動を抑制することを特徴とする摩擦振動抑制方法。
【請求項３】
摺動して相対運動する第１部材と第２部材において、前記摺動方向と、前記第１部材もしくは前記第２部材の支持部が変位する変位方向とがなす角度を駆動角度φとしたとき、該駆動角度を０＜φ≦９０にすることで、前記第１部材と前記第２部材の摺動により発生する摩擦振動を抑制する、請求項２に記載の摩擦振動抑制方法。
【請求項４】
摺動して相対運動する第１部材と第２部材において、前記第１部材を前記摺動方向に駆動し、該摺動方向と、前記第１部材との摩擦によって前記第２部材の支持部が変位する変位方向とがなす角度を駆動角度φとしたとき、該駆動角度を０＜φ≦９０にすることで、前記第１部材と前記第２部材の摺動により前記第２部材に発生する摩擦振動を抑制する、請求項２に記載の摩擦振動抑制方法。
【請求項５】
摺動して相対運動する第１部材と第２部材において、前記第１部材を前記摺動方向に駆動し、該摺動方向と、前記第２部材との摩擦によって前記第１部材の支持部が変位する変位方向とがなす角度を駆動角度φとしたとき、該駆動角度を０＜φ≦９０にすることで、前記第１部材と前記第２部材の摺動により前記第１部材に発生する摩擦振動を抑制する、請求項２に記載の摩擦振動抑制方法。
【請求項６】
前記駆動角度として、式（１）で規定される臨界駆動角度φｃ以上、または、当該臨界駆動角度に近似する角度とする、請求項３から請求項５のいずれか１項に記載の摩擦振動抑制方法。
φｃ
＝ｔａｎ−１（α（Ｖ）・Ｖ）１／２ ・・・・・・・・・・（式１）
α（Ｖ）＝−μ’（Ｖ）／μ（Ｖ）
ただし、Ｖは、前記第１部材と前記第２部材の摺動面における摩擦振動が無い場合の
相対速度（駆動速度）である。
μ（Ｖ）は、駆動速度Ｖにおける摩擦係数である。
μ’（Ｖ）は、前記第１部材と前記第２部材との相対速度Ｖrel＝Ｖにおける
μ（Ｖrel）の微係数である。
【請求項７】
摺動して相対運動する第１部材と第２部材を備えた機械装置において、前記摺動方向と、前記第１部材もしくは前記第２部材の支持部が変位する変位方向とがなす角度を駆動角度φとしたとき、該駆動角度を０＜φ≦９０にすることで、前記第１部材と前記第２部材の摺動により発生する摩擦振動を抑制する摩擦振動抑制構造を有する機械装置。
【請求項８】
摺動して相対運動する第１部材と第２部材を備えた機械装置において、前記第１部材を前記摺動方向に駆動し、該摺動方向と、前記第１部材との摩擦によって前記第２部材の支持部が変位する変位方向とがなす角度を駆動角度φとしたとき、該駆動角度を０＜φ≦９０にすることで、前記第１部材と前記第２部材の摺動により前記第２部材に発生する摩擦振動を抑制する摩擦振動抑制構造を有する機械装置。
【請求項９】
摺動して相対運動する第１部材と第２部材を備えた機械装置において、前記第１部材を前記摺動方向に駆動し、前記第２部材との摩擦によって前記第１部材の支持部が変位する変位方向とがなす角度を駆動角度φとしたとき、該駆動角度を０＜φ≦９０にすることで、前記第１部材と前記第２部材の摺動により前記第１部材に発生する摩擦振動を抑制する摩擦振動抑制構造を有する機械装置。
【請求項１０】
前記駆動角度として、式（１）で規定される臨界駆動角度φｃ以上、または、当該臨界駆動角度に近似する角度とする、請求項７から請求項９のいずれか１項に記載の摩擦振動抑制構造を有する機械装置。
φｃ
＝ｔａｎ−１（α（Ｖ）・Ｖ）１／２ ・・・・・・・・・・（式１）
α（Ｖ）＝−μ’（Ｖ）／μ（Ｖ）
ただし、Ｖは、前記第１部材と前記第２部材の摺動面における摩擦振動が無い場合の
相対速度（駆動速度）である。
μ（Ｖ）は、駆動速度Ｖにおける摩擦係数である。
μ’（Ｖ）は、前記第１部材と前記第２部材との相対速度Ｖrel＝Ｖにおける
μ（Ｖrel）の微係数である。
【請求項１１】
駆動面を備えた駆動部と、従動面を備えた従動部を備え、前記駆動面と前記従動面とを摺動させ、前記従動面の変位を計測することで摩擦係数を測定する摩擦試験機において、
前記駆動面と前記従動面に荷重を印加する荷重印加手段と、
当該印加した荷重を計測する荷重測定手段と、
前記駆動面を所定の範囲で移動させる駆動機構と、
前記従動面の変位を検出する変位測定手段と、
前記従動面を前記駆動部に接して支持することにより前記従動面の運動を一方向に拘束する、従動部支持手段と、
前記従動面の運動可能な一方向と前記駆動面の駆動方向とに所定の駆動角度を設けることができる駆動角度設定手段とを備えた、摩擦試験機。
【請求項１２】
前記駆動角度は、０〜９０度の範囲で変化される、請求項１１に記載の摩擦試験機。
【請求項１３】
当該摩擦試験機に接続され、前記変位測定手段により測定した前記従動面の変位の測定値と、前記荷重測定手段により測定した前記駆動面と前記従動面とに印加された荷重の計測値、および、前記変化させた駆動角度を入力して、各駆動角度における変位の変動が少なくなる結果を検出し、入力した結果を統計処理して前記駆動部と前記従動部との摩擦係数を算出する、演算処理装置を有する、請求項１１または請求項１２に記載の摩擦試験機。
【請求項１４】
回転体に接続され、駆動部として機能するディスクと、
当該ディスクと接して前記ディスクの回転を摩擦力によって減速または停止させる、従動部として機能する摩擦手段とを有し、
前記摩擦手段は、少なくとも前記駆動部としての前記ディスクと摺動させられて変位する摩擦要素を含み、
当該摩擦要素は、当該摩擦要素の支持部が変形する方向が、前記ディスクの回転方向の接線方向と、前記駆動部の駆動面の駆動速度および当該駆動速度を変数とする摩擦係数によって規定される、φ≠０である角度φだけ傾斜して前記ディスクと摺動可能に配設されている制動装置。
【請求項１５】
当該制動装置は、前記摩擦要素を駆動する駆動機構と、
制動制御手段を有し、
前記制動制御手段は、前記駆動部の駆動面の駆動速度を検出し、
当該駆動速度、および、当該駆動速度を変数とする摩擦係数によって算出される臨界駆動角度を算出し、当該算出した臨界駆動角度を前記駆動機構に指示し、
前記駆動機構は、前記制動制御手段から指示された前記臨界駆動角度に基づいて、前記摩擦要素の支持部が変形する方向を前記ディスクの回転方向の接線方向と、少なくとも前記臨界駆動角度だけ傾斜して前記ディスクと摺動可能に構成されている、請求項１４に記載の制動装置。
【請求項１６】
前記摩擦手段は、前記摩擦要素と、
前記摩擦要素を保持し、前記ディスクの少なくとも一方の面に固定して配置され、前記制動を行うとき、前記摩擦要素を前記ディスクに押し当てて前記ディスクの回転を制動する、摩擦要素保持部を有する、請求項１４または請求項１５に記載の制動装置。
【請求項１７】
ワイパーアームと、該ワイパーアームにより駆動されるワイパーブレードと、該ワイパーブレードに固定されたワイパーゴムを備えたワイパーであって、
前記ワイパーブレード外端の回転円軌跡の接線と、前記ワイパーブレードの長手方向に垂直な方向とがなす角度が前記臨界駆動角度φｃ以上になるようにワイパーブレードをワイパーワームに取り付けたワイパー装置。
【請求項１８】
請求項１７に記載のワイパーブレードにおいて、該ワイパーブレードを長手方向に１乃至複数個所で折り曲げたことを特徴とするワイパー装置。
【請求項１９】
請求項１７に記載のワイパーブレードにおいて、該ワイパーブレードを長手方向の全体もしくは一部を湾曲させたことを特徴とするワイパー装置。
【請求項２０】
一方の面に外部復元力が負荷する状態で、それぞれが面内の運動を生じる形態で２面を摺動させ、外部復元力と２面の間に作用する摩擦力との釣り合いを利用して、２面の間の摩擦係数を計測する方法において、
摺動の際、前記一方の面の摩擦振動を抑制するように、前記一方の面の運動を一方向に拘束しつつ、前記一方の面の運動可能な一方向と前記他方の面の運動方向とを所定角度で交差させる、ことを特徴とする摩擦係数の計測方法。
【請求項２１】
前記所定角度は、前記一方の面の前記他方の面からの垂直効力、および前記一方の面の前記他方の面に対する相対速度に基づいて決定する、請求項２０に記載の摩擦係数の計測方法。
【請求項２２】
前記他方の面の運動は、往復直線運動である、請求項２０または請求項２１に記載の摩擦係数の計測方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１３−７７３７（Ｐ２０１３−７７３７Ａ）
【公開日】平成２５年１月１０日（２０１３．１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−２６７１６（Ｐ２０１２−２６７１６）
【出願日】平成２４年２月９日（２０１２．２．９）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り 平成２３年４月２２日 社団法人 日本トライボロジー学会発行の「トライボロジー会議予稿集 東京 ２０１１−５」に発表
【出願人】（５０４１８２２５５）国立大学法人横浜国立大学 (429)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月１０日（２０１３．１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年２月９日（２０１２．２．９）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り 平成２３年４月２２日 社団法人 日本トライボロジー学会発行の「トライボロジー会議予稿集 東京 ２０１１−５」に発表
【出願人】（５０４１８２２５５）国立大学法人横浜国立大学 (429)
【Ｆターム（参考）】
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