本发明提供一种制动装置,具备具有摩擦面(101)的制动块(100a)、及具有相对于摩擦面(101)滑动的摩擦面(201)的圆盘(200a),摩擦面(101)包含相对于摩擦面(201)的垂直方向y被弹性地支承的硬质粒子(102),摩擦面(201)包含沿摩擦面(201)相对于摩擦面(101)的滑动方向配置的多个凸部(202),在摩擦面(201)相对于摩擦面(101)滑动时,硬质粒子(102)在沿摩擦面(201)的垂直方向y位移的同时连续地与各个凸部(202)抵接。因此,与以磨料摩擦为主的制动装置相比,能够提高耐磨性。硬质粒子(102)在与一个凸部(202)抵接后与下一个凸部(202)抵接时,在比凸部(202)的顶点低的位置抵接。因此,硬质粒子(102)追随各个凸部(202)而连续地抵接,能够得到更大的摩擦力。
1.一种制动装置,具备:具有第一摩擦面的第一摩擦件;具有相对于所述第一摩擦面移动的第二摩擦面的第二摩擦件,所述第一摩擦面包含相对于所述第二摩擦面的垂直方向被弹性地支承的第一凸部,所述第二摩擦面包含沿所述第二摩擦面相对于所述第一摩擦面的移动方向配置的多个第二凸部,在所述第二摩擦面相对于所述第一摩擦面移动时,所述第一凸部在沿所述第二摩擦面的垂直方向位移的同时连续地与各个所述第二凸部抵接,在与一个所述第二凸部抵接后与下一个所述第二凸部抵接时,在比所述第二凸部的顶点低的位置抵接,所述第一凸部相对于所述第二摩擦面的平行方向被弹性地支承,在所述第二摩擦面相对于所述第一摩擦面移动时,所述第一凸部在沿所述第二摩擦面的平行方向位移的同时连续地与各个所述第二凸部的侧面抵接,在与一个所述第二凸部的侧面抵接后与下一个所述第二凸部的侧面抵接时,在比与所述第二摩擦面相对于所述第一摩擦面的移动方向垂直的方向上的所述第二凸部的侧端接近中心的位置抵接。
2.如权利要求1所述的制动装置,其中,在所述第二摩擦面相对于所述第一摩擦面移动时,所述第一凸部在与一个所述第二凸部抵接后与下一个所述第二凸部抵接之前,与一个所述第二凸部和下一个所述第二凸部之间的所述第二摩擦面抵接。
3.如权利要求1或2所述的制动装置,其中,所述第二摩擦面包含沿所述第二摩擦面相对于所述第一摩擦面的移动方向锯齿状地成列配置的多个所述第二凸部,在所述第二摩擦面相对于所述第一摩擦面移动时,所述第一凸部连续地与锯齿状地成列配置的各个所述第二凸部的侧面抵接。技术领域
本发明涉及制动装置,特别涉及具备具有一对摩擦面的一对摩擦件的制动装置。
背景技术
现有汽车用制动器的由制动块及转子(圆盘)构成的制动装置是相对硬的部件和软的部件的组合。因此,现有制动装置存在制动效率差、或任意一部件易磨损之类的问题。例如,在将由柔软的树脂类成分构成的非钢制动块和更硬的铸铁转子组合而通过附着摩擦产生摩擦力的制动装置中,存在制动效率差这种问题。另外,在将由硬的钢纤维构成的低碳钢制动块和更柔软的铸铁转子组合而通过磨料摩擦产生摩擦力的制动装置中,存在转子的磨损大这种问题。因此,例如,专利文献1公开了一种通过如下方式制造成的制动器用制动块、由制动器用圆盘及该制动块构成的制动器,即,为了提高耐磨性,在复合碳纤维即C/C复合的母材的表面,以规定的比例配置至少由碳化硅和金属硅构成且耐磨性优异的复合材料部而形成。专利文献1:日本特开2002-257168号公报在如上所述制动块和圆盘双方都配置有硬质材料的制动装置中,具有制动块和圆盘双方都磨损非常小的优点。但是,在如上所述制动块和圆盘双方都配置有硬质材料的制动装置中,制动块和圆盘之间的摩擦力(摩擦系数)未必会提高。
发明内容
本发明是考虑了这种情况而做出的,其目的在于,提供一种不牺牲耐磨性就能够得到更大的摩擦力的制动装置。本发明提供一种制动装置,具备:具有第一摩擦面的第一摩擦件;及具有相对于第一摩擦面移动的第二摩擦面的第二摩擦件,第一摩擦面包含相对于第二摩擦面的垂直方向被弹性地支承的第一凸部,第二摩擦面包含沿第二摩擦面相对于第一摩擦面的移动方向配置的多个第二凸部,在第二摩擦面相对于第一摩擦面移动时,第一凸部在沿第二摩擦面的垂直方向位移的同时连续地与各个第二凸部抵接,在与一个第二凸部抵接后与下一个第二凸部抵接时,在比第二凸部的顶点低的位置抵接。根据该构成,在具备具有第一摩擦面的第一摩擦件及具有相对于第一摩擦面移动的第二摩擦面的第二摩擦件的制动装置中,第一摩擦面包含相对于第二摩擦面的垂直方向被弹性地支承的第一凸部,第二摩擦面包含沿第二摩擦面相对于第一摩擦面的移动方向配置的多个第二凸部,在第二摩擦面相对于第一摩擦面移动时,第一凸部在沿第二摩擦面的垂直方向位移的同时连续地与各个第二凸部抵接,因此,与以磨料摩擦为主的制动装置相比,能够提高耐磨性。另外,第一凸部在与一个第二凸部抵接后与下一个第二凸部抵接时,在比第二凸部的顶点低的位置抵接,因此第一凸部追随各个第二凸部而连续地抵接,能够得到更大的摩擦力。在这种情况下,在第二摩擦面相对于第一摩擦面移动时,第一凸部优选在与一个第二凸部抵接后与下一个第二凸部抵接之前,与一个第二凸部和下一个第二凸部之间的第二摩擦面抵接。根据该构成,在第二摩擦面相对于第一摩擦面移动时,第一凸部在与一个第二凸部抵接后与下一个第二凸部抵接之前,与一个第二凸部和下一个第二凸部之间的第二摩擦面抵接,因此在第一凸部与一个第二凸部和下一个第二凸部之间的第二摩擦面之间也产生摩擦力,能够进一步得到大摩擦力。另外,优选第一凸部相对于第二摩擦面的平行方向被弹性地支承,在第二摩擦面相对于第一摩擦面移动时,第一凸部在沿所述第二摩擦面的平行方向位移的同时连续地与各个第二凸部的侧面抵接,在与一个第二凸部的侧面抵接后与下一个第二凸部的侧面抵接时,在比与第二摩擦面相对于第一摩擦面的移动方向垂直的方向上的第二凸部的侧端接近中心的位置抵接。根据该构成,第一凸部相对于第二摩擦面的平行方向被弹性地支承,在第二摩擦面相对于第一摩擦面移动时,第一凸部在沿所述第二摩擦面的平行方向位移的同时连续地与各个第二凸部的侧面抵接,在与一个第二凸部的侧面抵接后与下一个第二凸部的侧面抵接时,在比与第二摩擦面相对于第一摩擦面的移动方向垂直的方向上的第二凸部的侧端接近中心的位置抵接,因此在第二摩擦面的平行方向上,第一凸部也追随各个第二凸部而连续地抵接,能够进一步得到大摩擦力。在这种情况下,第二摩擦面优选包含沿第二摩擦面相对于第一摩擦面的移动方向锯齿状地成列配置的多个第二凸部,在第二摩擦面相对于第一摩擦面移动时,第一凸部连续地与锯齿状地成列配置的各个第二凸部的侧面抵接。根据该构成,第二摩擦面包含沿第二摩擦面相对于第一摩擦面的移动方向锯齿状地成列配置的多个第二凸部,在第二摩擦面相对于第一摩擦面移动时,第一凸部连续地与锯齿状地成列配置的各个第二凸部的侧面抵接,因此在第二摩擦面的平行方向上,第一凸部会进一步高效且连续地与各个第二凸部的侧面抵接,能够进一步得到大摩擦力。根据本发明的制动装置,能够不牺牲耐磨性就得到更大的摩擦力。
附图说明
图1是表示第一实施方式的制动块和圆盘的立体图;图2是表示第一实施方式的制动块的摩擦面的平面图;图3是表示第一实施方式的制动块和圆盘之间的接触状态的侧面图;图4是表示第一实施方式的制动块和圆盘之间的接触状态的侧面图;图5是表示制动块的相对于衰减常数的追随性和换热效率之间的关系的表;图6是表示硬质粒子的质点相对于圆盘的摩擦面的位移的曲线图;图7是表示硬质粒子的质点相对于圆盘的摩擦面的位移的曲线图;图8是表示制动块的衰减常数及弹簧常数的模型的图;图9是表示硬质粒子在摩擦面滑动时的能量损失的图;图10是表示制动块的衰减常数及弹簧常数的模型的硬质粒子的追随性的图;图11是表示衰减常数及弹簧常数适当时的硬质粒子的质点相对于圆盘的摩擦面的位移的曲线图;图12是表示加大弹簧常数而接近完全追随时的硬质粒子的质点相对于圆盘的摩擦面的位移的曲线图;图13是表示衰减常数过大而不追随圆盘的摩擦面的凹凸时的硬质粒子的质点相对于圆盘的摩擦面的位移的曲线图;图14是表示硬质粒子的比重过大而不追随圆盘的摩擦面的凹凸时的硬质粒子的质点相对于圆盘的摩擦面的位移的曲线图;图15是表示第二实施方式的制动块和圆盘的立体图;图16是表示第二实施方式的制动块和圆盘的接触状态、表示制动块的衰减常数及弹簧常数的模型的平面图;图17是表示第二实施方式的制动块和圆盘之间的接触状态、表示制动块的衰减常数及弹簧常数的模型的正面图;标号说明100a~100bxa0xa0xa0xa0制动块101xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0摩擦面102xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0硬质粒子200a~200bxa0xa0xa0xa0圆盘201xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0摩擦面202xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0xa0凸部
具体实施方式
下面,参照附图对本发明的实施方式的制动装置进行说明。在本发明的第一实施方式中,将本发明的制动装置应用于汽车的盘式制动器。如图1所示,盘式制动器通过将制动块100a按压于旋转的圆盘200a而产生摩擦力。如从图1的y方向看到的制动块100a的平面图即图2所示,在制动块100a的摩擦面101上沿圆盘200a相对于制动块100a滑动的方向多列地排列有多个硬质粒子102。硬质粒子102的直径为5~20μm,更优选为8~15μm。另外,排列成一列的硬质粒子102的间隔p为50~150μm,更优选为90~110μm。硬质粒子102由Si₃N₄、Al₂O₃、ZrO₂等陶瓷构成。如从图1的z方向看到的制动块100a及圆盘200a的侧面图即图3所示,在圆盘200a的摩擦面201上沿圆盘200a相对于制动块100a滑动的方向也多列地排列有多个凸部202。硬质粒子102和凸部202彼此具有同样的大小及间隔。在圆盘200a相对于制动块100a滑动时,硬质粒子102和凸部202以其中央部彼此相互抵接的方式配置。制动块100a的硬质粒子102及圆盘200a的凸部202优选具有制动时不磨损的硬度或莫氏硬度为9以上。另外,制动块100a的硬质粒子102及圆盘200a的凸部202优选由同种材质构成或由莫氏硬度相同的材质构成。硬质粒子102通过有机化合物(含橡胶或树脂等树脂类的有机成分50%以上的混合材料)等弹性支承体,以具有规定的弹簧常数和衰减常数的方式弹性地被支承于制动块100a上。因此,如图4所示,在圆盘200a相对于制动块100a滑动时,硬质粒子102沿圆盘200a的摩擦面201的垂直方向(图中y方向)位移且分别连续地与凸部202抵接。另外,此时,硬质粒子102在与一个凸部202抵接以后再与下一个凸部202抵接时,在比凸部202的顶点低的位置抵接。下面,对本实施方式的制动装置的作用效果进行说明。通常,硬度差小的硬质部件彼此的干摩擦现象中影响较大的是附着摩擦和衰减引起的热转换两种。另外,上述的磨料摩擦是一种硬的摩擦材料磨削另一种较软的摩擦材料的原理,硬度差小的硬质部件彼此的干摩擦现象的影响小。衰减引起的热转换的原理是,由于弹性支承的硬质粒子102因凸部202而位移,因此,如果以具有规定的衰减常数的方式支承硬质粒子102,则由此会将圆盘200a的动能进行热转换而使之减速。如图5所示,当衰减常数大时,向凸部202的追随性变差,但换热效率良好。另一方面,当衰减常数小时,向凸部202的追随性良好,但换热效率差。因此,在本实施方式中,假定汽车的使用车速为例如220km/h,直到220km/h为止都以硬质粒子102追随凸部202而位移和通过衰减引起的换热可以得到较大的制动力为条件。在本实施方式中,假定已确定了支承硬质粒子102的具有适当衰减常数C的弹性部件,并最优化了摩擦面101、201的凹凸形状。在硬质粒子102的情况下,硬质粒子102的直径及粒子间的距离成为条件。如图6所示,在汽车以使用车速的上限220km/h行驶的情况下,需要在实线所示的圆盘200a的邻接的凸部202彼此之间,虚线所示的硬质粒子102的轨迹从凸部202的顶部位移到底部,充分地用尽衰减机构。在这种情况下,凸部202彼此的间隔需要90μm以上的间隔。另一方面,如图7所示,在汽车的车速为40km/h的情况下,由具有相同衰减常数的弹性部件支承的硬质粒子102的轨迹成为更加追随凸部202的轨迹。下面,对硬质粒子102的轨迹进行考察。如图8所示,假定硬质粒子102追随振幅A、波长B的正弦波状的凸部202而进行位移。假定具有质量m的硬质粒子102通过具有弹簧常数K及衰减常数C的弹性部件,以按压力W按压的方式支承于凸部202。关于振幅A、波长B的正弦波状的凸部202,下式(1)成立。(数学式1) y = A ( 1 - cos 2 πx B ) y · = 2 π A B sin 2 πx B y · · = 4 π 2 A B 2 cos 2 πx B . . . ( 1 ) ]]>另外,关于凸部202的表面与水平面所成的角度θ,下式(2)成立。(数学式2) tan θ = dy dx = 2 π A B sin 2 πx B . . . ( 2 ) ]]>对于硬质粒子102的运动方程式,下式(3)(4)成立。(数学式3) m y · · = F cos θ - Ky - C y · · - W . . . ( 3 ) m x · · = - F sin θ . . . ( 4 ) ]]>根据式(3),下式(5)成立。(数学式4) F = 1 cos θ ( Ky + C y · + m y · · + W ) ]]> = A cos θ ( K - K cos 2 πx B + C 2 π B sin 2 πx B + m 4 π 2 B 2 cos 2 πx B ) + W cos θ . . . ( 5 ) ]]>将式(5)代入式(4)时,下式(6)成立。(数学式5) m x · · = - sin θ cos θ { A ( K - K cos 2 πx B + C 2 π B sin 2 πx B + m 4 π 2 B 2 cos 2 πx B ) + W } ]]> = 2 π A B sin 2 πx B { A ( K - K cos 2 πx B + C 2 π B sin 2 πx B + m 4 π 2 B 2 cos 2 πx B ) + W } . . . ( 6 ) ]]>设硬质粒子102越过一个凸部202时的能量损失为x"=2πx/B时,下式(7)成立。(数学式6) m ∫ 0 B x · · dx = m ∫ 0 2 π x · · dx d x ′ dx ′ ]]> = A [ AK cos x ′ - AK 1 4 cos 2 x ′ - 2 πA B C ( 1 2 x ′ - 1 4 sin 2 x ′ ) + m 4 π 2 A B 2 cos 2 x ′ + W cos x ′ ] 0 2 π ]]> = - 2 π 2 A 2 B C . . . ( 7 ) ]]>另一方面,如图9所示,硬质粒子102在摩擦系数μ的平坦的面上仅移动距离B时的能量损失(作功量)为下式(8)。(数学式7)-μWB...(8)根据式(7)(8),关于摩擦力,下式(9)成立。(数学式8) μW = 2 π 2 A 2 B 2 C . . . ( 9 ) ]]>即,在只是考虑仅越过一个凸部202时,判明摩擦力不与按压力W成正比。关于制动块100a整体的摩擦力,下式(10)成立。(数学式9)ntent="drawing" img-format="tif" inline="no" orientation="portrait" wi="700"/>ntent="drawing" img-format="tif" inline="no" orientation="portrait" wi="700"/>ntent="drawing" img-format="tif" inline="yes" orientation="portrait" wi="682"/>...(10)因而,关于整体的视在摩擦系数μ,下式(11)成立。(数学式10)整体的视在 μ ∝ 2 π 2 A 2 B 2 C . . . ( 11 ) ]]>即,判明摩擦力由凸部202的高度及宽度、及支承硬质粒子102的弹性体的衰减常数决定。下面,对硬质粒子102向凸部202的追随性进行研究。在图10所示的硬质粒子102的各状态下,当圆盘200a相对于制动块100a滑动的速度V一定时,下式(12)成立。(数学式11)x=Vtxa0xa0xa0xa0xa0...(12)(1)追随在硬质粒子102追随凸部202时,当按照下式(13)决定硬质粒子102的y方向的位移时,追随的条件为下式(14)。(数学式12)y=f(x)xa0xa0xa0xa0xa0xa0...(13)(数学式13)F≥0xa0xa0xa0xa0xa0...(14)因此,上述的下式(2)(3)成立。(数学式14) tan θ = dy dx . . . ( 2 ) ]]> m y · · = F cos θ - Ky - C y · - W . . . ( 3 ) ]]>另外,根据式(3),下式(5)成立。(数学式15) F = 1 cos θ ( Ky + C y · + m y · · + W ) . . . ( 5 ) ]]>(2)非追随非追随的条件为下式(15)。(数学式16)F<0xa0xa0...(15)因此,下式(16)成立。(数学式17) y · · = 1 m ( - Ky - C y · - W ) . . . ( 16 ) ]]>(3)在非追随下,(弹力+W)和衰减力平衡在非追随下,(弹力+W)和衰减力平衡的条件为下式(17)。(数学式18) - Ky - C y · - W > 0 . . . ( 17 ) ]]>因此,下式(18)成立。(数学式19) y · = 1 C ( - Ky - W ) . . . ( 18 ) ]]>(4)着地条件(其后,成为(1)追随)硬质粒子102着地于凸部202的底部的条件为下式(19)。(数学式20)y≤A(1-cosx)xa0xa0xa0xa0...(19)本发明者们用以上模型实施了数值计算。假定硬质粒子102的质点质量为4.1×10^-12kg,硬质粒子102的直径为10μm,假定比重为7.85g/cm³。比重7.85g/cm³相当于铁的比重。圆盘200a的摩擦面201滑动的速度V假定为5.56m/s。速度V=5.56m/s相当于汽车的车速为40km/h。载荷W假定为4.7×10^-4N。载荷W=4.7×10^-4N相当于1MPa下密度(比)为0.1。在以上的条件下,假定弹簧常数K为0.1N/m。假定衰减常数C为0.0005N/(m/s)。另外,当假设弹簧常数K为每1mm²为1000N/mm的弹簧的10×10μm量时,弹簧常数K为100N/m。衰减常数C=0.0005N/(m/s)由于在弹性体为橡胶的情况下,衰减常数C为弹簧常数K的0.2~0.3%程度,因此是由橡胶垫的特性而引用的参数。在这种情况下,弹簧常数K和衰减常数C间的平衡适当。因此,如图11所示,硬质粒子102虽然不完全追随凸部202,但如果使从一个凸部202到下一个凸部202的间隔取最佳,就能够充分利用衰减。即,硬质粒子102沿y方向上下移动。假定弹簧常数K更大为100N/m。假定衰减常数C为0.0005N/(m/s)。另外,当假设弹簧常数K为每1mm²为1000N/mm的弹簧的10×10μm量时,弹簧常数K为100N/m。衰减常数C=0.0005N/(m/s)在弹性体为橡胶的情况下,衰减常数C为弹簧常数K的0.2~0.3%程度。在这种情况下,如图12所示,硬质粒子102更加完全追随凸部202。假定弹簧常数K更大为100N/m。假定衰减常数C也更大为0.2N/(m/s)。衰减常数C=0.2N/(m/s)由于在弹性体为橡胶的情况下,衰减常数C为弹簧常数K的0.2~0.3%程度,因此是根据橡胶垫的特性而引用的。在这种情况下,如图13所示,由于衰减常数C过大,因此硬质粒子102不追随凸部202。假定硬质粒子102的质点质量更大为5.2×10^-10kg,硬质粒子102的直径为10μm,假定比重为1000g/cm³。由于比重7.85g/cm³为铁的比重,因此成为非常大的值。在这种情况下,即使在硬质粒子102的质点质量为4.1×10^-12kg时接近完全追随、假定弹簧常数K为K=100N/m、衰减常数C为C=0.0005N/(m/s)的情况下,也由于硬质粒子102的比重过大,因此如图14所示,不追随凸部202。如上所述,通过调节各值,能够充分利用衰减。在本实施方式中,在具备具有摩擦面101的制动块100a、及具有相对于摩擦面101滑动的摩擦面201的圆盘200a的制动装置中,摩擦面101包含相对于摩擦面201的垂直方向y被弹性地支承的硬质粒子102,摩擦面201包含沿摩擦面201相对于摩擦面101的滑动方向配置的多个凸部202,在摩擦面201相对于摩擦面101滑动时,硬质粒子102在沿摩擦面201的垂直方向y位移的同时连续地与各个凸部202抵接,因此与以磨料摩擦为主的制动装置相比,能够提高耐磨性。另外,硬质粒子102在与一个凸部202抵接后与下一个凸部202抵接时,在比凸部202的顶点低的位置抵接,因此硬质粒子102追随各个凸部202而连续地抵接,由此能够得到更大的摩擦力。另外,在本实施方式中,在摩擦面201相对于摩擦面101滑动时,硬质粒子102在与一个凸部202抵接后与下一个凸部202抵接之前,与一个凸部202和下一个凸部202之间的摩擦面201抵接,因此在硬质粒子102与一个凸部202和下一个凸部202之间的摩擦面201之间也产生摩擦力,能够进一步得到大摩擦力。(实验例)在由面积为6000mm²的制动块100a、及沿着圆盘200a的旋转方向具有100μm间隔且图6及图7所示的形状的凸部202的圆盘200a构成的制动装置中,测定了制动力。硬质粒子102的质点质量为4.1×10^-12kg、直径为10μm、比重为7.85g/cm³。圆盘200a的摩擦面201滑动的速度V为5.56m/s或30.56m/s。速度V=5.56m/s相当于汽车的车速为40km/h的情况,速度V=30.56m/s相当于汽车的车速为220km/h的情况。载荷W为4.7×10^-4N。载荷W=4.7×10^-4N相当于1MPa且密度(比)为0.1。弹簧常数K为0.1N/m。衰减常数C为0.0002N/(m/s)。测定了制动力的结果是,在汽车的车速为40km/h的状况下,每一枚制动块100a可以得到约1200N的制动力。另外,在汽车的车速为220km/h的状况下,每一枚制动块100a可以得到约1000N的制动力。这些制动力的值是与现有磨损大的制动装置相等的值,得到了充分的制动力。下面,对本发明的第二实施方式进行说明。在上述第一实施方式中,仅对垂直于摩擦面101、201的方向y的运动的弹簧特性及衰减特性进行了说明,但实际上,摩擦面101、201构成于三维空间。因此,硬质粒子102如果也在平行于摩擦面201的方向上被弹性地支承,则在三维空间位移。因此,在本实施方式中,硬质粒子102也在平行于摩擦面201的方向上被弹性地支承。如图15所示,在本实施方式中,圆盘式制动器也通过将制动块100b按压于旋转的圆盘200b来产生摩擦力。如从图15的y方向看到的制动块100b及圆盘200b的平面图即图16所示,在制动块100b的摩擦面101上沿圆盘200b相对于制动块100b滑动的方向多列地排列有与上述第一实施方式同样的多个硬质粒子102。在本实施方式中,如图16中右侧的模型所示,硬质粒子102在平行于摩擦面201的方向上也以具有弹簧常数K及衰减常数C的方式被弹性地支承。摩擦面201包含沿摩擦面201相对于摩擦面101的滑动方向锯齿状地成列配置的多个凸部202。在摩擦面201相对于摩擦面101滑动时,硬质粒子102连续地与锯齿状地成列配置的各个凸部202的侧面抵接。在摩擦面201相对于摩擦面101滑动时,硬质粒子102在沿摩擦面201的平行方向位移的同时连续地与各个凸部202的侧面抵接,在与凸部202的侧面抵接后与下一个凸部202的侧面抵接时,在比与摩擦面201相对于摩擦面101的滑动方向垂直的方向上的凸部202的侧端接近中心的位置抵接。另外,在本实施方式中,摩擦面201的沿垂直方向y的按压力因摩擦面201的沿平行方向z的弹性力而需要比将硬质粒子102沿垂直方向y上推的力大。如图17所示,假定硬质粒子102以在摩擦面201的垂直方向y具有弹簧常数Km及衰减常数Cm且在摩擦面201的平行方向z具有弹簧常数Kh及衰减常数Ch的方式被弹性地支承的模型。凸部202的高度为H、宽度为L。在此,假定硬质粒子102和凸部202相互抵接的面和摩擦面201所成的角度θ为θ≒45。假定硬质粒子102沿z方向移动L/2。硬质粒子102不沿y方向位移H/10以上的设计条件为下式(20)。(数学式21)Km·y+Cm·y">(Kh·x+Ch·x")tanθxa0xa0(20)硬质粒子102沿z方向移动量最大时,下式(21)成立。(数学式22)ntent="drawing" img-format="tif" inline="no" orientation="portrait" wi="700"/>将式(21)代入式(20)时,下式(22)成立。(数学式23)Km·Y>Kh·L/2xa0xa0xa0xa0(22)因而,y