DE102012208979A1

DE102012208979A1 - Gleitvorrichtung und Gleitsystem, das diese nutzt

Info

Publication number: DE102012208979A1
Application number: DE102012208979A
Authority: DE
Inventors: Masaaki Hirose; Yoshinobu Suzuki; Koshi Adachi
Original assignee: Tohoku University NUC; Denso Corp
Current assignee: Tohoku University NUC; Denso Corp
Priority date: 2011-05-30
Filing date: 2012-05-29
Publication date: 2012-12-06
Also published as: JP2012246545A; CN102808163A; US20120308949A1

Abstract

In einer Gleitvorrichtung werden ein erstes Grundelement (11) und ein zweites Grundelement (12) relativ zueinander gleiten gelassen. Auf einer ersten Oberfläche (11a) des ersten Grundelements (11) und/oder einer zweiten Oberfläche (12a) des zweiten Grundelements (12), die der ersten Oberfläche (11a) des ersten Grundelements (11) gegenüberliegt, befindet sich eine Kohlenstoffhartschicht (13). Des Weiteren befindet sich zwischen der Kohlenstoffhartschicht (13) und der ersten Oberfläche (11a) des ersten Grundelements (11) oder der zweiten Oberfläche (12a) des zweiten Grundelements (12) eine Zwischenschicht (14). Die Zwischenschicht (14) besteht aus einer Verbindung, die Silizium und Sauerstoff enthält.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Gleitvorrichtung, die in der Atmosphäre einen günstigen reibarmen Zustand realisiert, und auf ein Gleitsystem, das die Gleitvorrichtung nutzt.
Eine Gleitvorrichtung wird zum Beispiel in dem später angegebenen Patentdokument 1 beschrieben. In der beschriebenen Gleitvorrichtung ist auf einer Oberfläche zumindest eines von zwei Gleitelementen, die einander gegenüberliegen und relativ zueinander gleiten, eine Carbonitridschicht ausgebildet. Ein Gleitstück, an dem die Oberflächen der Gleitelemente relativ zueinander gleiten, befindet sich in einer gasförmigen Stickstoffatmosphäre.
Da sich der Gleitstück bei der beschriebenen Gleitvorrichtung in der gasförmigen Stickstoffatmosphäre befindet, wird eine Oxidation der Carbonitridschicht beschränkt und ein reibarmer Zustand realisiert, in dem ein Reibungskoeffizient kleiner oder gleich 0,01 ist.
Das später angegebene Nicht-Patentdokument 1 beschreibt, dass sogar in der Atmosphäre ein reibarmer Zustand erreicht wird, wenn ein Gleitstück von Gleitelementen entsprechend einer Umgebungsfeuchtigkeit kontinuierlich bei einer vorbestimmten Temperatur erhitzt wird. Eines der Gleitelemente hat auf seiner Oberfläche eine Carbonitridschicht.
Das Nicht-Patentdokument 1 beschreibt außerdem Heiztemperaturen, die einen reibarmen Zustand realisieren, in dem der Reibungskoeffizient kleiner oder gleich 0,05 ist. In einer Atmosphäre, in der die relative Feuchtigkeit in einem Bereich zwischen 60% und 70% liegt, beträgt die Heiztemperatur ungefähr 125 Grad Celsius (°C) oder mehr. In einer Atmosphäre, in der die relative Feuchtigkeit in einem Bereich zwischen 20% und 50% liegt, beträgt die Heiztemperatur ungefähr 100°C oder mehr. In einer Atmosphäre, in der die relative Feuchtigkeit 5% oder weniger beträgt, beträgt die Heiztemperatur 75°C oder mehr.
Patentdokument 1: JP 2002-339056 A
Nicht-Patentdokument 1: Yuya YOSHIKAWA, Takayuki TOKOROYAMA und Noritsugu UMEHARA: "Control of Friction and Wear Properties of CNX Coatings with Rising Temperature in Ambient Air", Transactions of the Japan Society of Mechanical Engineers (C), Bd. 74, Nr. 747 (2008-11), S. 173–178
Bei der Gleitvorrichtung des Patentdokuments 1 werden ein Stickstoffbehälter zum Ausbilden der gasförmigen Stickstoffatmosphäre und eine Düse zum Einspritzen von Stickstoff benötigt.
Das Nicht-Patentdokument 1 lehrt zwar, dass der reibarme Zustand in der Atmosphäre realisiert wird, doch liegt der Reibungskoeffizient auf einem Niveau von 0,05 oder weniger. Das heißt, dass die Realisierung eines reibarmen Zustands, in dem der Reibungskoeffizient 0,01 oder weniger beträgt, nicht erreicht wird.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Gleitvorrichtung zur Verfügung zu stellen, die dazu im Stande ist, selbst in der Atmosphäre einen reibarmen Zustand zu realisieren, in dem ein Reibungskoeffizient 0,01 oder weniger beträgt. Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein Gleitsystem zur Verfügung zu stellen, das die Gleitvorrichtung nutzt.
Gemäß einer ersten Ausgestaltung der Erfindung umfasst eine Gleitvorrichtung ein erstes Grundelement, das eine erste Oberfläche hat, und ein zweites Grundelement, das eine zweite Oberfläche hat. Die zweite Oberfläche liegt der ersten Oberfläche gegenüber, und das erste Grundelement und das zweite Grundelement werden relativ zueinander gleiten gelassen. Bei der Gleitvorrichtung befindet sich auf der ersten Oberfläche des ersten Grundelements und/oder der zweiten Oberfläche des zweiten Grundelements eine Kohlenstoffhartschicht, und zwischen der Kohlenstoffhartschicht und der ersten Oberfläche des ersten Grundelements oder der zweiten Oberfläche des zweiten Grundelements befindet sich eine Zwischenschicht. Die Zwischenschicht besteht aus einer Verbindung, die Silizium und Sauerstoff enthält.
In der obigen Gleitvorrichtung wird selbst in der Atmosphäre ein reibarmer Zustand realisiert, in dem ein Reibungskoeffizient kleiner oder gleich 0,01 ist.
Gemäß einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung umfasst ein Gleitsystem die Gleitvorrichtung gemäß der ersten Ausgestaltung, eine Heizvorrichtung zum Heizen der Gleitvorrichtung und eine Steuerungsvorrichtung. Die Steuerungsvorrichtung steuert die Heizvorrichtung so, dass sie einen Temperaturänderungsvorgang durchführt, bei dem eine Heiztemperatur der Gleitvorrichtung durch die Heizvorrichtung auf eine vorbestimmte Temperatur erhöht und von der vorbestimmten Temperatur aus gesenkt wird, und dass sie die Heiztemperatur nach dem Temperaturänderungsvorgang in einem vorbestimmten Temperaturbereich hält.
In dem obigen Gleitsystem wird die Heiztemperatur der Gleitvorrichtung durch die Heizvorrichtung und die Steuerungsvorrichtung geändert und dann in dem vorbestimmten Temperaturbereich gehalten. Daher wird in der Gleitvorrichtung der reibarme Zustand stabil aufrechterhalten.
Gemäß einer dritten Ausgestaltung der Erfindung umfasst ein Gleitsystem die Gleitvorrichtung gemäß der ersten Ausgestaltung und einen Temperatursteuerungsteil. Die Gleitvorrichtung befindet sich neben einer Wärmequelle, um durch die Wärmequelle erhitzt zu werden. Der Temperatursteuerungsteil steuert die Wärmequelle so, dass sie einen Temperaturänderungsvorgang durchführt, bei dem eine Heiztemperatur der Gleitvorrichtung auf eine vorbestimmte Temperatur erhöht und von der vorbestimmten Temperatur aus gesenkt wird, und dass sie die Heiztemperatur nach dem Temperaturänderungsvorgang in einem vorbestimmten Temperaturbereich hält.
In dem obigen Gleitsystem wird die Heiztemperatur der Gleitvorrichtung durch den Temperatursteuerungsteil geändert und dann in dem vorbestimmten Temperaturbereich gehalten, indem die Wärme der Wärmequelle genutzt wird. Daher wird in der Gleitvorrichtung der reibarme Zustand stabil aufrechterhalten.
Gemäß einer vierten Ausgestaltung der Erfindung umfasst ein Gleitsystem eine Gleitvorrichtung, eine Heizvorrichtung zum Erhitzen der Gleitvorrichtung und eine Steuerungsvorrichtung. Die Gleitvorrichtung umfasst ein erstes Grundelement, ein zweites Grundelement und eine Kohlenstoffhartschicht. Das erste Grundelement hat eine erste Oberfläche, und das zweite Grundelement hat eine zweite Oberfläche, die der ersten Oberfläche gegenüberliegt. Das erste Grundelement und das zweite Grundelement gleiten relativ zueinander. Die Kohlenstoffhartschicht befindet sich auf der ersten Oberfläche des ersten Grundelements und/oder der zweiten Oberfläche des zweiten Grundelements. Die Steuerungsvorrichtung steuert die Heizvorrichtung so, dass sie einen Temperaturänderungsvorgang durchführt, bei dem eine Heiztemperatur der Gleitvorrichtung durch die Heizvorrichtung auf eine vorbestimmte Temperatur erhöht und von der vorbestimmten Temperatur aus gesenkt wird, und dass sie die Heiztemperatur nach dem Temperaturänderungsvorgang in einem vorbestimmten Temperaturbereich hält.
In dem obigen Gleitsystem wird durch die Kohlenstoffhartschicht der reibarme Zustand erreicht. Des Weiteren wird die Gleitvorrichtung in dem vorbestimmten Temperaturbereich erhitzt, nachdem die Temperatur geändert wurde. Daher wird in der Gleitvorrichtung der reibarme Zustand stabil aufrechterhalten.
Gemäß einer fünften Ausgestaltung der Erfindung umfasst ein Gleitsystem eine Gleitvorrichtung und einen Temperatursteuerungsteil. Die Gleitvorrichtung befindet sich neben einer Wärmequelle. Die Gleitvorrichtung umfasst ein erstes Grundelement, ein zweites Grundelement und eine Kohlenstoffhartschicht. Das erste Grundelement hat eine erste Oberfläche, und das zweite Grundelement hat eine zweite Oberfläche, die der ersten Oberfläche gegenüberliegt. Das erste Grundelement und das zweite Grundelement gleiten relativ zueinander. Die Kohlenstoffhartschicht befindet sich auf der ersten Oberfläche des ersten Grundelements und/oder der zweiten Oberfläche des zweiten Grundelements. Der Temperatursteuerungsteil steuert die Wärmequelle so, dass sie einen Temperaturänderungsvorgang durchführt, bei dem eine Heiztemperatur der Gleitvorrichtung auf eine vorbestimmte Temperatur erhöht und von der vorbestimmten Temperatur aus gesenkt wird, und dass sie die Heiztemperatur nach dem Temperaturänderungsvorgang in einem vorbestimmten Temperaturbereich hält.
In dem obigen Gleitsystem wird die Heiztemperatur der Gleitvorrichtung durch den Temperatursteuerungsteil geändert und dann in dem vorbestimmten Temperaturbereich gehalten, indem die Wärme der Wärmequelle genutzt wird. Daher wird in der Gleitvorrichtung der reibarme Zustand stabil aufrechterhalten.
Die obigen und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich anhand der folgenden ausführlichen Beschreibung, die unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erfolgt, in denen gleiche Teile mit gleichen Bezugszahlen bezeichnet sind und die Folgendes zeigen:
1 eine vergrößerte Schnittansicht eines Grundelements einer Gleitvorrichtung mit einer zweilagigen Beschichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
2 eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung eines Verfahrens zum Ausbilden der Gleitvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
3 eine grafische Darstellung, die einen Reibungskoeffizienten der Gleitvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel darstellt;
4 eine grafische Darstellung, die die Raman-Streuintensität einer amorphen Kohlenstoffschicht gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel darstellt;
5 ist eine grafische Darstellung, die einen Reibungskoeffizienten bezüglich eines Raman-Verhältnisses I_G/I_D gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel darstellt;
6 ist eine grafische Darstellung, die eine Absorptionsintensität einer Zwischenschicht gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel darstellt;
7 ist ein Diagramm, das Dickenniveaus der amorphen Kohlenstoffschicht und der Zwischenschicht gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel darstellt;
8 ist eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung eines Verfahrens zum Messen eines Reibungskoeffizienten der Gleitvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel;
9 ist eine grafische Darstellung, die einen Reibungskoeffizienten einer amorphen Kohlenstoffschicht mit einer Dicke von 100 nm gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel darstellt;
10 ist eine grafische Darstellung, die einen Reibungskoeffizienten einer amorphen Kohlenstoffschicht mit einer Dicke von 1000 nm als ein Vergleichsbeispiel gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel darstellt;
11 ist eine schematische Darstellung eines Gleitsystems gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
12 ist eine grafische Darstellung, die einen Reibungskoeffizienten einer Gleitvorrichtung des Gleitsystems gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel darstellt, wenn eine Heiztemperatur geändert wird;
13 ist eine grafische Darstellung, die einen Temperaturbereich darstellt, in dem der Reibungskoeffizient gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel 0,01 oder weniger beträgt;
14 ist eine schematische Darstellung eines Motorsystems gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel;
15 ist eine schematische Darstellung eines Injektors des Motorsystems gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel;
16 ist eine schematische Darstellung eines Motorsystems gemäß eines vierten Ausführungsbeispiels; und
17 ist eine schematische Darstellung eines AGR-Ventils des Motorsystems gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel.
Im Folgenden werden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen exemplarische Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. In den folgenden exemplarischen Ausführungsbeispielen werden ähnliche Teile wie in einem vorangehenden Ausführungsbeispiel mit gleichen Bezugszahlen bezeichnet, und ihre Beschreibung wird nicht wiederholt.
Erstes Ausführungsbeispiel
Unter Bezugnahme auf die 1 bis 6 wird eine Gleitvorrichtung 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben.
Die Gleitvorrichtung 10 umfasst, wie in 2 gezeigt ist, ein Paar Grundelemente (z. B. erstes Grundelement und zweites Grundelement) 11, 12. Die Grundelemente 11, 12 gleiten auf eine Weise relativ zueinander, dass eine Oberfläche (z. B. erste Oberfläche) 11a des Grundelements 11 und eine Oberfläche (z. B. zweite Oberfläche) 12a des Grundelements 12 einander gegenüberliegen. Wie in 1 gezeigt ist, ist auf der Oberfläche 11a des Grundelements 11 und/oder der Oberfläche 12a des Grundelements 12 eine Kohlenstoffhartschicht 13 ausgebildet. Zwischen der Oberfläche 11a, 12a und der Kohlenstoffhartschicht 13 ist eine Zwischenschicht 14 ausgebildet.
Die Kohlenstoffhartschicht 13 hat eine Dicke von mindestens 1 Nanometer (nm) und höchstens 500 nm. Die Dicke der Kohlenstoffhartschicht 13 liegt in diesem Ausführungsbeispiel ungefähr in einem Bereich von 20 nm bis 30 nm. Die Zwischenschicht 14 hat eine Dicke von mindestens 1 nm und höchstens 1000 nm. Die Dicke der Zwischenschicht 14 liegt in diesem Ausführungsbeispiel ungefähr in einem Bereich von 50 nm bis 60 nm.
Die obige Gleitvorrichtung 10 wird auf eine Weise ausgebildet, wie sie in 2 gezeigt ist. Als Grundelement 11 wird eine Kugel angefertigt, die zum Beispiel aus Siliziumnitrid (Si₃N₄) besteht. Als Grundelement 12 wird eine Scheibe angefertigt, die zum Beispiel aus Siliziumnitrid (Si₃N₄) besteht und eine Kreisplattenform hat. Auf der Oberfläche 11a des Grundelements 11 und der Oberfläche 12a des Grundelements 12 wird als eine abrasionsfeste Schicht, die einen hohen Härtegrad hat, jeweils eine Carbonitridschicht (CN_X-Schicht) ausgebildet.
Das Grundelement 11 wird an einem (nicht gezeigten) Messkopf befestigt und an einer Oberseite des Grundelements 12 (z. B. auf der Oberfläche 12a) angeordnet. Das Grundelement 11 wird, da es an dem Messkopf befestigt ist, in einem sich nicht drehenden Zustand gehalten. Des Weiteren wird oben auf das Grundelement 11 eine vorbestimmte Last (z. B. 400 mN) aufgebracht.
Das Grundelement 12 wird von einem externen Motor mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit (z. B. 250 U/min) gedreht, während das Grundelement 11 in dem sich nicht drehenden Zustand gehalten wird. Somit werden das Grundelement 11 und das Grundelement 12 relativ zueinander gleiten gelassen. Dabei werden das Grundelement 11 und das Grundelement 12 in einer Umgebung aus 100% Inertgas wie Argongas, Stickstoffgas oder Heliumgas (d. h. 0% Luft oder Sauerstoff) gleiten gelassen.
Wenn das Grundelement 11 und das Grundelement 12 relativ zueinander unter den oben beschriebenen Bedingungen gleiten gelassen werden, wird auf der Oberfläche 11a des Grundelements 11 und/oder der Oberfläche 12a des Grundelements 12 eine zweilagige Beschichtung ausgebildet, die, wie in Verbindung mit 1 beschrieben wurde, die Kohlenstoffhartschicht 13 und die Zwischenschicht 14 umfasst. Auf diese Weise wird die Gleitvorrichtung 10 hergestellt.
3 ist eine grafische Darstellung, die einen Reibungskoeffizienten µ (Gleitreibungskoeffizienten) zwischen Gleitflächen der Grundelemente 11, 12 in Bezug auf die Zyklenzahl darstellt, wenn eine Drehung des Grundelements 12 als ein Zyklus definiert wird. Wie in 3 gezeigt ist, wird, da die Gleitvorrichtung 10 die zweilagige Beschichtung hat, ein reibarmer Zustand aufrechterhalten.
Und zwar beträgt der Reibungskoeffizient µ im Anfangszustand ungefähr 0,1, doch nimmt der Reibungskoeffizient nach dem Anfangszustand allmählich ab. Nach ungefähr 2000 Zyklen wird ein reibungsarmer Zustand aufrechterhalten, in dem der Reibungskoeffizient 0,01 (µ = 0,01) beträgt.
In der zweilagigen Beschichtung ist die Kohlenstoffhartschicht 13 als eine amorphe Kohlenstoffschicht (amorphes C) 13 ausgebildet, die bezüglich der Anordnung an Atomen eine Nahordnung zeigt. Die amorphe Kohlenstoffschicht 13 besteht aus Kohlenstoff, der in der Carbonitridschicht (CN_x) enthalten ist, die in einem Anfangszustand auf den Oberflächen 11a, 12a der Grundelemente 11, 12 ausgebildet ist. In einem Raman-Spektrum erfüllt die amorphe Kohlenstoffschicht 13 die Beziehung I_G/I_D ≥ 1, wobei I_G eine Raman-Streuintensität eines G-Bands ist, das von Graphit verursacht wird, und I_D eine Raman-Streuintensität eines D-Bands ist, das von Diamant verursacht wird. Das G-Band wird zum Beispiel bei einer Wellenzahl von ungefähr 1580 cm^–1 und das D-Band bei einer Wellenzahl von ungefähr 1350 cm^–1 beobachtet.
4 ist eine grafische Darstellung, die das Ergebnis einer Raman-Spektralanalyse darstellt, bei der die Raman-Streuintensität an mehreren Positionen (z. B. acht Positionen) in einem Gleitstück zwischen dem Grundelement 11 und dem Grundelement 12 gemessen wurde.
Der Mittelwert des Verhältnisses I_G/I_D der mehreren Positionen beträgt 1,078. Ein Wert des Verhältnisses I_G/I_D von größer oder gleich eins bedeutet, dass in der amorphen Kohlenstoffschicht 13 eine große Anzahl Grafitstrukturen (I_G) ausgebildet sind.
Wie in 5 gezeigt ist, realisiert die Gleitvorrichtung 10 dieses Ausführungsbeispiels die Beziehung I_G/I_D ≥ 1 (z. B. I_G/I_D = 1,078) und einen Reibungskoeffizienten von 0,01. Die anderen Punkte in 5 geben Ergebnisse an, wenn die Umgebungsgasbedingung beim Ausbilden der Gleitvorrichtung 10 zu einer Umgebungsgasbedingung aus dem Inertgas und Sauerstoff (z. B. einer Sauerstoffdichte von 1 bis 100%) abgewandelt wird. Unter den anderen Punkten geben die Punkte, die einen Reibungskoeffizienten µ von mehr als 0,01 und ein Verhältnis I_G/I_D von größer oder gleich eins haben, die Ergebnisse an, in denen nur die amorphe Kohlenstoffschicht 13, nicht aber die Zwischenschicht 14 ausgebildet wurde.
In der zweilagigen Beschichtung ist die Zwischenschicht 14 als eine amorphe Siliziumoxidschicht (amorphe SiO-Schicht) 14 ausgebildet, die bezüglich der Anordnung an Atomen ähnlich wie die Kohlenstoffhartschicht 13 eine Nahordnung zeigt. Die amorphe Siliziumoxidschicht 14 ist aus einer Verbindung ausgebildet, die Silizium und Sauerstoff enthält. Die amorphe Siliziumoxidschicht 14 wird ausgebildet, da sich Sauerstoff mit dem Silizium des Siliziumnitrids (Si₃N₄) der Grundelemente 11, 12 verbindet.
6 ist eine grafische Darstellung, die das Ergebnis einer Kantenfeinstrukturanalyse (ELNES-Analyse) von Silizium der amorphen Siliziumoxidschicht 14 zeigt. Das ELNES-Spektrum von 6 wird zum Beispiel mit einem EELS-Spektrometer, ENFINA^TM 1000 von Gatan Inc. gemessen.
Wie in 6 gezeigt ist, erfüllt die amorphe Siliziumoxidschicht 14 in dem ELNES-Spektrum von Silizium die Beziehung I_SiO/I_SiO2 ≥ 1, wobei I_SiO2 eine Absorptionsintensität ist, die durch Siliziumdioxid (SiO₂) verursacht wird, und I_SiO eine Absorptionsintensität ist, die durch Siliziumoxid (SiO) verursacht wird. Die Absorptionsintensität des Siliziumdioxids wird zum Beispiel bei einem Energieverlust von ungefähr 108 eV und die Absorptionsintensität des Siliziumoxids bei einem Energieverlust von ungefähr 111 eV beobachtet.
In 6 entspricht das Spektrum S1 der Gleitvorrichtung 10 dieses Ausführungsbeispiels. Das Spektrum S2 entspricht einer Gleitvorrichtung eines Vergleichsbeispiels, bei dem die Umgebungsgasbedingung beim Ausbilden der Gleitvorrichtung die Atmosphäre ist, und bei dem lediglich die Siliziumoxidschicht der zweilagigen Beschichtung ausgebildet wird. In dem Vergleichsbeispiel beträgt der Reibungskoeffizient µ gleich 0,2. Gemäß dem Spektrum S2 erfüllt die Gleitvorrichtung 10 dieses Ausführungsbeispiels die Beziehung I_SiO/I_SiO2 ≥ 1 (z. B. I_SiO/I_SiO2 = 1,70) und den Reibungskoeffizienten µ von 0,01.
Wie in den 3 und 5 gezeigt ist, kann in diesem Ausführungsbeispiel der reibarme Zustand, in dem der Reibungskoeffizient µ kleiner oder gleich 0,01 ist, auch in der Atmosphäre realisiert werden.
Bei der Gleitvorrichtung 10 dieses Ausführungsbeispiels wird der Reibungskoeffizient µ von 0,01 mit Bezug auf die amorphe Kohlenstoffschicht (Kohlenstoffhartschicht) 13 erreicht, die die Dicke von 20 nm bis 30 nm hat. Im Folgenden wird ein Ergebnis von Überlegungen hinsichtlich der Dicke der amorphen Kohlenstoffschicht 13 beschrieben.
Als Versuchsproben werden, wie in 7 gezeigt ist, ein praktisches Beispiel und ein Vergleichsbeispiel angefertigt. Die amorphe Siliziumoxidschicht 14 des praktischen Beispiels wird durch eine thermische Oxidationstechnik ausgebildet und hat eine Dicke von 1000 nm. Ebenso wird die amorphe Siliziumoxidschicht 14 des Vergleichsbeispiels durch die thermische Oxidationstechnik ausgebildet und hat eine Dicke von 1000 nm.
Die amorphe Kohlenstoffschicht 13 des praktischen Beispiels wird durch eine Plasma-CVD-Technik (CVD: chemische Gasphasenabscheidung) ausgebildet und hat eine Dicke von 100 nm. Die amorphe Kohlenstoffschicht 13 des Vergleichsbeispiels wird durch die Plasma-CVD-Technik ausgebildet und hat eine Dicke von 1000 nm.
Wie in 8 gezeigt ist, wird der Reibungskoeffizient µ pro Zyklus (Drehungsanzahl) mittels eines Messkopfs 40 gemessen, indem das Grundelement 12 in einer Umgebung aus Stickstoff (N₂) unter einer Bedingung, unter der eine Last von 400 mN auf das Grundelement 11 aufgebracht wird, bei einer Geschwindigkeit von 250 U/min gedreht wird.
Als Ergebnis dessen erreicht, wie in 9 gezeigt ist, das praktische Beispiel, in dem die Dicke der amorphen Kohlenstoffschicht 13 100 nm beträgt, einen Reibungskoeffizienten µ von 0,04. Wie in 10 gezeigt ist, erreicht das Vergleichsbeispiel, bei dem die Dicke der amorphen Kohlenstoffschicht 13 1000 nm beträgt, einen Reibungskoeffizienten µ von 0,1. Dabei ist zu beachten, dass das oben beschriebene erste Ausführungsbeispiel, bei dem die Dicke der amorphen Kohlenstoffschicht 13 im Bereich von 20 nm bis 30 nm liegt, den Reibungskoeffizienten µ von 0,01 erreicht. Das praktische Beispiel steht hier also nicht unbedingt für das beste Beispiel, sondern nur für eines von mehreren Beispielen, die in die Praxis umgesetzt werden.
Es versteht sich also, dass der Reibungskoeffizient µ mit zunehmender Dicke der amorphen Kohlenstoffschicht 13 zunimmt und dass der reibarme Zustand erreicht wird, indem die Dicke der amorphen Kohlenstoffschicht 13 auf weniger als eine vorbestimmte Dicke gesenkt wird.
Zweites Ausführungsbeispiel
In 11 ist ein Gleitsystem 100 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel gezeigt. Das Gleitsystem 100 weist eine Gleitvorrichtung 10A, eine Heizung 20 und eine Steuerung 30 auf.
Die Gleitvorrichtung 10A weist ein Paar Grundelemente (erstes Grundelement und zweites Grundelement) 11, 12 auf. Die Oberflächen 11a, 12a der Grundelemente 11, 12 liegen einander gegenüber. Die Grundelemente 11, 12 werden relativ zueinander gleiten gelassen.
Das Grundelement 11 ist eine Kugel, die aus Siliziumnitrid (Si₃N₄) besteht, und das Grundelement 12 ist eine Scheibe, die aus dem Siliziumnitrid (Si₃N₄) besteht und eine Kreisplattenform hat. Auf der Oberfläche 11a des Grundelements 11 und der Oberfläche 12a des Grundelements 12 ist jeweils eine Kohlenstoffhartschicht 13A ausgebildet. Die Kohlenstoffhartschicht 13A ist als die abrasionsfeste Schicht, die einen hohen Härtegrad hat, eine Carbonitridschicht (CN_x-Schicht).
Das Grundelement 11 wird an einem (nicht gezeigten) Messkopf befestigt und auf der Oberseite des Grundelements 12 (z. B. auf der Oberfläche 12a) angeordnet. Das Grundelement 11 wird, da es an dem Messkopf befestigt ist, in einem sich nicht drehenden Zustand gehalten. Oben auf das Grundelement 11 wird eine vorbestimmte Last (z. B. 400 mN) aufgebracht. Das Grundelement 12 wird durch einen externen Motor mit einer vorbestimmten Drehgeschwindigkeit (z. B. 250 U/min) gedreht. Wenn das Grundelement 12 durch den externen Motor gedreht wird, werden das Grundelement 11 und das Grundelement 12 relativ zueinander in dem Zustand gleiten gelassen, in dem das Grundelement 11 in dem sich nicht drehenden Zustand gehalten wird. Eine Drehung des Grundelements 12 entspricht einem Gleitzyklus.
Die Heizung 20 ist ein Beispiel einer Heizvorrichtung zum Heizen der Gleitvorrichtung 10A. Die Heizung 20 ist extern neben der Gleitvorrichtung 10A angeordnet, um ein Gleitstück zwischen dem Grundelement 11 und dem Grundelement 12 intensiv zu erhitzen.
Die Heizung 20 ist zum Beispiel eine elektrische Heizung. Die Heizung 20 erhitzt die Gleitvorrichtung 10A, wenn eine elektrische Stromversorgung der Heizung 20 eingeschaltet wird. Die Heizung 20 ist nicht auf eine Heizung eingeschränkt, die extern von der Gleitvorrichtung 10A angeordnet ist. Als ein weiteres Beispiel kann die Heizung 20 innerhalb des Grundelements 11 oder des Grundelements 12 eingebettet sein.
Die Steuerung 30 ist ein Beispiel einer Steuerungsvorrichtung, die den Betrieb der Heizung 20 steuert. Die Steuerung 30 steuert die Stromversorgung zur Heizung 20, etwa um die Heizung 20 ein- und auszuschalten, damit durch die Heizung 20 eine Heiztemperatur des Gleitstücks geändert wird.
Die Steuerung 30 steuert die Heizung 20 so, dass die Heiztemperatur mindestens einmal zu einem Anfahrzeitpunkt, zu dem das Gleiten der Gleitvorrichtung 10A gestartet wird, oder während einer Normalbetriebszeit, während der das Gleiten der Gleitvorrichtung 10A erfolgt, geändert wird. Mit anderen Worten steuert die Steuerung 30 die Heizung 20 so, dass sie einen Temperaturänderungsvorgang durchführt, um die Heiztemperatur des Gleitstücks zu ändern.
Die Steuerung 30 steuert die Heizung 20 in diesem Ausführungsbeispiel zum Beispiel so, dass die Heiztemperatur zum Anfahrzeitpunkt der Gleitvorrichtung 10A geändert wird.
Der Anfahrzeitpunkt steht für einen Zeitpunkt, wenn das Gleiten begonnen wird, oder einen Zeitpunkt unmittelbar nach dem Beginn des Gleitens. Die Normalbetriebszeit steht für die Zeit, wenn das Gleiten ständig erfolgt, nachdem eine vorbestimmte Zeitdauer seit dem Anfahrzeitpunkt verstrichen ist. Außerdem umfasst die Änderung der Heiztemperatur, d. h. der Temperaturänderungsvorgang, einen Anstieg der Temperatur des Gleitstücks und eine Abnahme der Temperatur des Gleitstücks. Die Änderung der Heiztemperatur entspricht zum Beispiel einem Vorgang, bei dem die Temperatur von einer Normaltemperatur auf eine erste Temperatur (z. B. vorbestimmte Temperatur) erhöht wird und die Temperatur dann von der ersten Temperatur aus auf die Normaltemperatur gesenkt wird. Des Weiteren steuert die Steuerung 30 die Heizung 20 so, dass die Heiztemperatur des Gleitstücks nach der Änderung der Heiztemperatur schließlich in einem vorbestimmten Temperaturbereich gehalten wird.
In dem Gleitsystem 100 werden das Grundelement 11 und das Grundelement 12 relativ zueinander gedreht, wenn das Grundelement 12 durch den externen Motor in einem Zustand gedreht wird, in dem das Grundelement 11 durch den Messkopf in dem sich nicht drehenden Zustand gehalten wird. Zum Anfahrzeitpunkt des Gleitens schaltet die Steuerung 30 die Heizung 20 mehrmals an und aus, um die Änderung der Heiztemperatur des Gleitstücks zu erzeugen.
In dem in 12 gezeigten Beispiel wird das An- und Ausschalten der Heizung 20 zweimal wiederholt, und danach wird ein dritter Einschaltzustand der Heizung 20 gehalten. Wenn die Heizung 20 eingeschaltet ist, wird die Temperatur des Gleitstücks auf 80°C erhöht. Wenn die Heizung 20 ausgeschaltet ist, sinkt die Temperatur des Gleitstücks auf ungefähr 40°C. Nach der Wiederholung des Ein- und Ausschaltens der Heizung 20 und dem Halten des Einschaltzustands der Heizung 20 wird in der Gleitvorrichtung 10A der reibarme Zustand erreicht, in dem der Reibungskoeffizient µ 0,01 beträgt.
13 ist eine grafische Darstellung, die die Änderung des Reibungskoeffizienten µ mit der Änderung der Heiztemperatur durch die Heizung 20 während der Normalbetriebszeit der Gleitvorrichtung 10A darstellt. Wie in 13 gezeigt ist, ist der Reibungskoeffizient µ kleiner oder gleich 0,01, wenn die Heiztemperatur von ungefähr 60°C auf ungefähr 110°C zunimmt. Daher versteht sich, dass der Temperaturbereich zum Erhitzen des Gleitstücks und zum Halten der Temperatur des Gleitstücks vorzugsweise in einem Bereich von 60°C bis 110°C liegt. Der Temperaturbereich von 60°C bis 110°C entspricht dem vorbestimmten Temperaturbereich.
Wie oben beschreiben wurde, hat die Gleitvorrichtung 10A dieses Ausführungsbeispiels die Kohlenstoffhartschicht (Carbonitridschicht) 13 auf den Oberflächen 11a, 12a der Grundelemente 11, 12. Die Heiztemperatur des Gleitstücks wird durch die Heizung 20 und die Steuerung 30 auf die oben beschriebene Weise geändert. Daher wird der reibarme Zustand, in dem der Reibungskoeffizient µ kleiner oder gleich 0,01 ist, selbst in der Atmosphäre stabil aufrechterhalten.
Es ist nicht immer notwendig, den Temperaturänderungsvorgang zum Anfahrzeitpunkt durchzuführen. Der Temperaturänderungsvorgang kann in der Normalbetriebszeit oder zusätzlich in der Normalbetriebszeit durchgeführt werden. Die auf den Oberflächen 11a, 12a der Grundelemente 11, 12 ausgebildete Kohlenstoffhartschicht 13A ist nicht auf die Carbonitridschicht beschränkt. Zum Beispiel kann die Kohlenstoffhartschicht 13A durch eine andere Schicht, etwa eine amorphe Kohlenstoffschicht, eine Diamantschicht oder dergleichen, bereitgestellt werden.
Anstelle der Kohlenstoffhartschicht 13A wie der Carbonitridschicht, der amorphen Kohlenstoffschicht oder der Diamantschicht kann auf mindestens einer der Oberflächen 11a, 12a der Grundelemente 11, 12 eine zweilagige Beschichtung ausgebildet werden, die die amorphe Kohlenstoffschicht 13 und die amorphe Siliziumoxidschicht 14 des ersten Ausführungsbeispiels umfasst. Die zweilagige Beschichtung des ersten Ausführungsbeispiels erreicht den Reibungskoeffizienten µ von 0,01 allein. Wenn die zweilagige Beschichtung des ersten Ausführungsbeispiels bei dem Gleitsystem 100 dieses Ausführungsbeispiels eingesetzt wird, wird der reibarme Zustand noch stabiler aufrechterhalten, da auf die oben beschriebene Weise der Temperaturänderungsvorgang durchgeführt wird.
Drittes Ausführungsbeispiel
In den 14 und 15 ist ein Gleitsystem des dritten Ausführungsbeispiels gezeigt. In dem dritten Ausführungsbeispiel wird die Gleitvorrichtung 10, 10A bei einer Vorrichtung eines Motorsystems 200 eingesetzt.
Wie in 14 gezeigt ist, weist das Motorsystem 200 einen Motor 210, einen Injektor 220, einen Turbolader 230, einen Zwischenkühler 240, eine Lufteinlassdrossel 250, einen Abgasrückführungskühler (AGR-Kühler) 260, ein AGR-Ventil 270 und dergleichen auf.
Der Motor 210 ist zum Beispiel ein Dieselmotor. In dem Motor 210 wird ein Kolben 211 in einem Zylinder 212 hin und her bewegt, indem Einlassluft, die von einer Einlassöffnung 213 angesaugt wird, mit Kraftstoff gemischt wird, der vom Injektor 220 eingespritzt wird, und das Gemisch verdichtet und verbrannt wird. Der Motor 210 erzeugt durch die Hin- und Herbewegung des Kolbens 211 in dem Zylinder 212 eine Drehantriebskraft. Abgas wird nach der Verbrennung aus einer Auslassöffnung 214 ausgelassen.
Der Druck der Einlassluft wird durch den Turbolader 230 erhöht, der durch Energie des Abgases aus der Auslassöffnung 214 angetrieben wird. Des Weiteren wird die Einlassluft durch den Zwischenkühler 240 gekühlt und in die Einlassöffnung 213 gesaugt, nachdem ihre Durchflussmenge durch die Einlassdrossel 250 gesteuert wurde.
Ein Teil des Abgases wird am AGR-Kühler 260 gekühlt und in die Einlassöffnung 213 gesaugt, nachdem seine Durchflussmenge durch das AGR-Ventil 270 gesteuert wurde.
In dem Motorsystem 200 mit dem oben beschriebenen Aufbau werden die Gleitvorrichtungen 10, 10A des oben beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsbeispiels zum Beispiel als ein Gleitstück zwischen dem Kolben 211 und dem Zylinder 212 des Motors 210 eingesetzt.
Um die Gleitvorrichtung 10 einzusetzen, wird auf der Oberfläche des Kolbens 211 und/oder der Oberfläche des Zylinders 212 die zweilagige Beschichtung mit der Kohlenstoffhartschicht 13 und der Zwischenschicht 14 ausgebildet. In diesem Fall verringert sich die Reiblast zwischen dem Kolben 211 und dem Zylinder 212 selbst in der Atmosphäre. Der Kolben 211 und der Zylinder 212 befinden sich neben einem Verbrennungsteil des Motors 210, in dem Wärme erzeugt wird. Das heißt, dass der Kolben 211 und der Zylinder 212 einer hohen Temperatur ausgesetzt sind, die durch die Verbrennung hervorgerufen wird. Da das durch den Kolben 211 und den Zylinder 212 geschaffene Gleitstück in diesem Fall durch die Verbrennungswärme erhitzt wird, wird günstiger Weise der reibarme Zustand aufrechterhalten.
Um die Gleitvorrichtung 10A einzusetzen, wird auf der Oberfläche des Kolbens 211 und/oder der Oberfläche des Zylinders 212 die Kohlenstoffhartschicht 13A ausgebildet. Die Kohlenstoffhartschicht 13 ist zum Beispiel die Carbonitridschicht, die amorphe Kohlenstoffschicht oder die Diamantschicht. Auch in diesem Fall wird günstiger Weise der reibarme Zustand realisiert, da das Gleitstück durch die Verbrennungswärme erhitzt wird.
Als ein weiteres Beispiel werden die Gleitvorrichtungen 10, 10A, wie in 15 gezeigt ist, in dem Injektor 220 eingesetzt. In dem Injektor 220 gleitet ein Nadelventil 223 mittels einer Magnetkraft (Anziehungskraft), die von einem Solenoid 221 erzeugt wird, und einer Vorspannkraft einer Feder 222 innerhalb eines Halters 224.
Um die Gleitvorrichtung 10 einzusetzen, wird auf der Oberfläche des Nadelventils 223 und/oder der Oberfläche des Halters 224 die zweilagige Beschichtung mit der Kohlenstoffhartschicht 13 und der Zwischenschicht 14 ausgebildet. In diesem Fall kann die Reiblast zwischen dem Nadelventil 223 und dem Halter 224 ähnlich wie in dem oben beschriebenen Gleitstück zwischen dem Kolben 211 und dem Zylinder 212 selbst in der Atmosphäre verringert werden.
Um die Gleitvorrichtung 10A einzusetzen, wird auf der Oberfläche des Nadelventils 223 und/oder der Oberfläche des Halters 224 die Kohlenstoffhartschicht 13A ausgebildet, die durch die Carbonitridschicht, die amorphe Kohlenstoffschicht oder die Diamantschicht bereitgestellt wird.
Viertes Ausführungsbeispiel
In den 16 und 17 ist ein viertes Ausführungsbeispiel gezeigt. In dem vierten Ausführungsbeispiel wird der reibarme Zustand realisiert, indem die Heiztemperatur des Gleitstücks durch eine Wärmequelle in dem Motorsystem 200 gesteuert wird.
Die Gleitvorrichtungen 10, 10A werden in dem AGR-Ventil 270 eingesetzt, das in den 16 und 17 gezeigt ist. In dem AGR-Ventil 270 wird die Drehwelle 272 eines scheibenförmigen Ventils 271 von Lagern 273 getragen. Das Ventil 271 befindet sich innerhalb eines Abgaswegs 274, durch den das Abgas (mit z. B. ungefähr 100°C) strömt. Die Drehwelle 272 wird von einem (nicht gezeigten) Motor gedreht. Die Durchflussmenge an Abgas in dem Abgasweg 274 wird gemäß einer Drehposition des Ventils 271 gesteuert.
Die Gleitvorrichtungen 10, 10A werden in einem Gleitstück zwischen der Drehwelle 272 und dem Lager 273 eingesetzt.
Um die Gleitvorrichtung 10 einzusetzen, wird auf der Oberfläche der Drehwelle 272 und/oder der Oberfläche des Lagers 273, die zweilagige Beschichtung mit der Kohlenstoffhartschicht 13 und der Zwischenschicht 14 ausgebildet. Um die Gleitvorrichtung 10A einzusetzen, wird auf der Oberfläche der Drehwelle 272 und/oder der Oberfläche des Lagers 273 die Kohlenstoffhartschicht 13A ausgebildet, die durch die Carbonitridschicht, die amorphe Kohlenstoffschicht oder die Diamantschicht bereitgestellt wird.
Wie in 16 gezeigt ist, ist der AGR-Kühler 260 mit einem Temperatursteuerungsteil 261 versehen, um die Temperatur des Abgases zu steuern. Zum Beispiel steuert der Temperatursteuerungsteil 261 die Temperatur des Abgases, indem er die Durchflussmenge des im AGR-Kühler 260 strömenden Abgases ändert. Als ein weiteres Beispiel steuert der Temperatursteuerungsteil 261 die Temperatur des Abgases durch Ändern der Größe eines aktiv kühlenden Teils des AGR-Kühlers 260, etwa durch Steuern der Anzahl an Rohren, durch die jedes Mal das Abgas strömt.
Der Temperatursteuerungsteil 261 steuert die Temperatur des Abgases so, dass die Temperatur des Abgases stromabwärts von dem AGR-Kühler 260 zum Beispiel im Bereich von 60°C bis 100°C liegt.
In diesem Ausführungsbeispiel wird die Temperatur des Abgases auf ähnliche Weise wie bei der Änderung der Heiztemperatur (Temperaturänderungsvorgang) des oben beschriebenen zweiten Ausführungsbeispiels mindestens einmal zum Anfahrzeitpunkt des AGR-Ventils 270 oder während der Normalbetriebszeit geändert.
Bei dem Aufbau, bei dem in dem durch die Drehwelle 272 und das Lager 273 geschaffenen Gleitstück die Gleitvorrichtung 10 eingesetzt wird, wird daher durch die Reibungsverringerungswirkung der zweilagigen Beschichtung der reibarme Zustand selbst in der Atmosphäre realisiert und wird der reibarme Zustand stabil durch die Heizwirkung aufrechterhalten.
Auch bei dem Aufbau, bei dem in dem durch die Drehwelle 272 und das Lager 273 geschaffenen Gleitstück die Gleitvorrichtung 10A eingesetzt wird, wird durch die Wirkung der Änderung der Heiztemperatur (Temperaturänderungsvorgang) bezüglich der Kohlenstoffhartschicht 13A der reibarme Zustand selbst in der Atmosphäre realisiert.
Weitere Ausführungsbeispiele
In den Motorsystemen 200 des dritten und vierten Ausführungsbeispiels wird als Wärmequelle zum Erhitzen der Gleitvorrichtungen 10, 10A die Wärme des Abgases genutzt. Allerdings ist die Wärmequelle zum Erhitzen der Gleitvorrichtung 10, 10A nicht auf die Wärme des Abgases beschränkt. Zum Beispiel kann die Wärmequelle zum Erhitzen der Gleitvorrichtungen 10, 10A durch Abwärme, die beim Kühlen eines Motors abgegeben wird (z. B. Abwärme von einem Kühler oder einem Kühlmittel), Abwärme von einer Klimaanlage (z. B. Abwärme von einem Kondensator) oder dergleichen bereitgestellt werden. Da nur ausgewählte exemplarische Ausführungsbeispiele gewählt wurden, um die Erfindung zu erläutern, ist dem Fachmann ersichtlich, dass an der Erfindung verschiedene Änderungen und Abwandlungen vorgenommen werden können, ohne vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen, wie er in den beigefügten Ansprüchen definiert ist. Die exemplarischen Ausführungsbeispiele können auf verschiedene Weise kombiniert werden. Darüber hinaus dient die vorstehende Beschreibung der exemplarischen Ausführungsbeispiele der Erfindung nur Erläuterungszwecken und soll nicht die Erfindung beschränken, wie sie durch die beigefügten Ansprüche und ihre Äquivalente definiert ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2002-339056 A [0005]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Yuya YOSHIKAWA, Takayuki TOKOROYAMA und Noritsugu UMEHARA: "Control of Friction and Wear Properties of CNX Coatings with Rising Temperature in Ambient Air", Transactions of the Japan Society of Mechanical Engineers (C), Bd. 74, Nr. 747 (2008-11), S. 173–178 [0005]

Claims

Gleitvorrichtung mit: einem ersten Grundelement (11), das eine erste Oberfläche (11a) hat; einem zweiten Grundelement (12), das eine zweite Oberfläche (12a) hat, die der ersten Oberfläche (11a) gegenüberliegt, wobei das erste Grundelement (11) und das zweite Grundelement (12) relativ zueinander gleiten; einer Kohlenstoffhartschicht (13), die sich auf der ersten Oberfläche (11a) des ersten Grundelements (11) und/oder der zweiten Oberfläche (12a) des zweiten Grundelements (12) befindet; und einer Zwischenschicht (14), die sich zwischen der Kohlenstoffhartschicht (13) und der ersten Oberfläche (11a) des ersten Grundelements (11) oder der zweiten Oberfläche (12a) des zweiten Grundelements (12) befindet, wobei die Zwischenschicht (14) aus einer Verbindung besteht, die Silizium und Sauerstoff enthält.
Gleitvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Kohlenstoffhartschicht (13) eine amorphe Kohlenstoffschicht ist, die in einem Raman-Spektrum die Beziehung I_G/I_D ≥ 1 erfüllt, wobei I_G eine Intensität eines G-Bands ist, das von Graphit verursacht wird, und I_D eine Intensität eines D-Bands ist, das von Diamant verursacht wird.
Gleitvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Zwischenschicht (14) eine amorphe Siliziumoxidschicht ist, die in einem ELNES-Spektrum von Silizium die Beziehung I_SiO/I_SiO2≥ 1 erfüllt, wobei I_SiO eine Intensität ist, die durch Siliziumoxid verursacht wird, und I_SiO2 eine Intensität ist, die durch Siliziumdioxid verursacht wird.
Gleitsystem mit: der Gleitvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3; einer Heizvorrichtung (20), die die Gleitvorrichtung (10) erhitzt; und einer Steuerungsvorrichtung (30), die die Heizvorrichtung (20) so steuert, dass sie einen Temperaturänderungsvorgang durchführt, bei dem eine Heiztemperatur der Gleitvorrichtung (10) auf eine vorbestimmte Temperatur erhöht und von der vorbestimmten Temperatur aus gesenkt wird, und dass sie die Heiztemperatur nach dem Temperaturänderungsvorgang in einem vorbestimmten Temperaturbereich hält.
Gleitsystem nach Anspruch 4, wobei die Steuerungsvorrichtung (30) die Heizvorrichtung (20) so steuert, dass sie den Temperaturänderungsvorgang mindestens einmal zu einem Anfahrzeitpunkt durchführt, zu dem ein Gleitbetrieb der Gleitvorrichtung (10) gestartet wird.
Gleitsystem nach Anspruch 4, wobei die Steuerungsvorrichtung (30) die Heizvorrichtung (20) so steuert, dass sie den Temperaturänderungsvorgang mindestens einmal während einer Normalbetriebszeit durchführt, während der die Gleitvorrichtung (10) in Betrieb ist.
Gleitsystem mit: der Gleitvorrichtung (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei sich die Gleitvorrichtung (10) neben einer Wärmequelle befindet, so dass sie durch die Wärmequelle erhitzt wird; und einem Temperatursteuerungsteil (261), der die Wärmequelle so steuert, dass sie einen Temperaturänderungsvorgang durchführt, bei dem eine Heiztemperatur der Gleitvorrichtung (10) auf eine vorbestimmte Temperatur erhöht und von der vorbestimmten Temperatur aus gesenkt wird, und dass sie die Heiztemperatur nach dem Temperaturänderungsvorgang in einem vorbestimmten Temperaturbereich hält.
Gleitsystem nach Anspruch 7, wobei der Temperaturänderungsteil (261) die Wärmequelle so steuert, dass sie den Temperaturänderungsvorgang mindestens einmal zu einem Anfahrzeitpunkt durchführt, zu dem ein Gleitbetrieb der Gleitvorrichtung (10) gestartet wird.
Gleitsystem nach Anspruch 7, wobei der Temperaturänderungsteil (261) die Wärmequelle so steuert, dass sie den Temperaturänderungsvorgang mindestens einmal während einer Normalbetriebszeit durchführt, während der die Gleitvorrichtung (10) in Betrieb ist.
Gleitsystem mit: einer Gleitvorrichtung (10A), die ein erstes Grundelement (11), ein zweites Grundelement (12) und eine Kohlenstoffhartschicht (13A) umfasst, wobei das erste Grundelement (11) eine erste Oberfläche (11a) hat, das zweite Grundelement (12) eine zweite Oberfläche (12a) hat, die der ersten Oberfläche (11a) gegenüberliegt, das erste Grundelement (11) und das zweite Grundelement (12) relativ zueinander gleiten und sich die Kohlenstoffhartschicht (13A) auf der ersten Oberfläche (11a) des ersten Grundelements (11) und/oder der zweiten Oberfläche (12a) des zweiten Grundelements (12) befindet; einer Heizvorrichtung (20), die die Gleitvorrichtung (10A) erhitzt; und einer Steuerungsvorrichtung, die die Heizvorrichtung (20) so steuert, dass sie einen Temperaturänderungsvorgang durchführt, bei dem eine Heiztemperatur der Gleitvorrichtung (10A) auf eine vorbestimmte Temperatur erhöht und von der vorbestimmten Temperatur aus gesenkt wird, und dass sie die Heiztemperatur nach dem Temperaturänderungsvorgang in einem vorbestimmten Temperaturbereich hält.
Gleitsystem nach Anspruch 10, wobei die Steuerungsvorrichtung (30) die Heizvorrichtung (20) so steuert, dass sie den Temperaturänderungsvorgang mindestens einmal zu einem Anfahrzeitpunkt durchführt, zu dem ein Gleitbetrieb der Gleitvorrichtung (10A) gestartet wird.
Gleitsystem nach Anspruch 10, wobei die Steuerungsvorrichtung (30) die Heizvorrichtung (20) so steuert, dass sie den Temperaturänderungsvorgang mindestens einmal während eines Normalbetriebs durchführt, während dem die Gleitvorrichtung (10A) in Betrieb ist.
Gleitsystem mit: einer Gleitvorrichtung (10A), die sich neben einer Wärmequelle befindet, wobei die Gleitvorrichtung (10A) ein erstes Grundelement (11), ein zweites Grundelement (12) und eine Kohlenstoffhartschicht (13A) umfasst, das erste Grundelement (11) eine erste Oberfläche (11a) hat, das zweite Grundelement (12) eine zweite Oberfläche (12a) hat, die der ersten Oberfläche (11a) gegenüberliegt, das erste Grundelement (11) und das zweite Grundelement (12) relativ zueinander gleiten und sich die Kohlenstoffhartschicht (13A) auf der ersten Oberfläche (11a) des ersten Grundelements (11) und/oder der zweiten Oberfläche (12a) des zweiten Grundelements (12) befindet; und einem Temperatursteuerungsteil (261), der die Wärmequelle so steuert, dass sie einen Temperaturänderungsvorgang durchführt, bei dem eine Heiztemperatur der Gleitvorrichtung (10A) auf eine vorbestimmte Temperatur erhöht und von der vorbestimmten Temperatur aus gesenkt wird, und dass sie die Heiztemperatur nach dem Temperaturänderungsvorgang in einem vorbestimmten Temperaturbereich hält.
Gleitsystem nach Anspruch 13, wobei der Temperaturänderungsteil (261) die Wärmequelle so steuert, dass sie den Temperaturänderungsvorgang mindestens einmal zu einem Anfahrzeitpunkt durchführt, zu dem ein Gleitbetrieb der Gleitvorrichtung (10A) gestartet wird.
Gleitsystem nach Anspruch 13, wobei der Temperaturänderungsteil (261) die Wärmequelle so steuert, dass sie den Temperaturänderungsvorgang mindestens einmal während einer Normalbetriebszeit durchführt, zu der die Gleitvorrichtung (10) in Betrieb ist.
Gleitsystem nach einem der Ansprüche 10 bis 15, wobei die Kohlenstoffhartschicht (13A) entweder eine Carbonitridschicht, eine amorphe Kohlenstoffschicht oder eine Diamantschicht ist.