KR20150018785A - 슬라이딩 표면의 부분적 구조화 - Google Patents

Abstract

단지 몇 ㎛를 가지는 툴을 향한 작동 갭을 고려할 때 종래 달성하기 어려웠던 미세구조의 작은 압입 구조(27)의 제어된 도입을 통한 크랭크 샤프트의 슬라이딩 베어링 표면(1)의 작은 복잡성을 가진 구조화를 통해 다수의 작동 동안 크랭크 샤프트의 마찰을 감소시키기 위하여, 중심 베어링과 크랭크 베어링은 원주 방향과 축 방향 내에서 베어링 표면의 강하게 부하된 부분만을 유일하게 구조화하는 것이 제공된다.

Description

슬라이딩 표면의 부분적 구조화{PARTIAL STRUCTURING OF SLIDING SURFACES}

본 발명은 커넥팅 로드에 대하여 타측 상의 엔진 블록에 대한 일측 상의 슬라이드 페어링(slide pairing)의 슬라이딩 표면, 특히 슬라이딩 베어링 표면 또는 레이디얼 베어링(radial bearing), 특히 내연기관 내 크랭크 샤프트의 베어링에 관한 것이다.

윤활식 슬라이딩 페어링, 특히 슬라이딩 베어링의 슬라이딩 표면에 있어서, 슬라이딩 마찰의 양과 슬라이딩 페어링의 사용 기간을 위해 모든 작동 조건과 가능한 한 슬라이딩 베어링의 접촉 면적 사이에도 충분한 양의 윤활제가 제공되는 것이 필수적이다. 특히 슬라이딩 표면 사이의 상대적인 이동의 시작이 중요하다.

자동차에서 시작-정지 시스템의 사용이 증가함에 따라 슬라이딩 베어링의 시동 프로세스의 수가 100 배 이상 증가했기 때문에 이러한 문제는 크랭크 샤프트의 베어링에서 실질적으로 증가한다.

상기와 같은 원인으로 슬라이딩 베어링의 접촉 면적은 가공되어 윤활제를 위한 저장소로서 제공되는 작은 압입 자국을 가진다. 압입 자국은 슬라이딩 표면의 물질의 일반적인 조도에 따라 제공되거나 제어된 방식으로 도입된다. 따라서, 슬라이딩 베어링의 접촉 부분, 즉 접촉 면적이 실질적으로 다른 것과 접촉하는 접촉 부분은 항상 유의적으로 100% 이하, 부분적으로는 심지어 60% 이하이다.

슬라이딩 표면의 개별적 구조화는 연삭(grinding), 마무리(finishing) 또는 연마(honing)과 같은 특별한 가공 단계를 통해 제공되나, 여기서 압입자국의 특정 배열은 미리 정해질 수 없으며, 크기, 특히 압입 자국의 깊이의 변화는 상대적으로 크다. 또한 특히 구조화의 결과는 작업을 수행하는 사람의 경험에 상당히 의존하게 된다.

압입 자국의 수, 크기, 깊이 및 분산에 대하여 슬라이딩 베어링의 접촉 면적의 정해진 구조화를 얻기 위해, 레이저로 원하는 압입 자국을 얻기 위해 표면에 영향을 주는 것은 이미 알려져 있다.

다만, 상기 방법은 많은 수의 압입 자국을 위해 상당히 큰 시간 소비를 필요로 하며, 영향을 주는 레이저 빔은 표면에 압입 자국을 생성할 뿐만 아니라 고리 형상을 가지는 압입 자국을 둘러싸는 돌출부를 생성할 수 있으며, 대부분의 경우 상기 돌출부는 바람직하지 않으며 돌출부를 제거하기 위한 추가적인 마무리를 요구한다. 전형적으로 레이저에 의해 제조된 리세스의 플랭크 형상은 제어될 수 없다.

레이저 가공은 원하지 않는 새로운 경화 영역을 유발하는 공간적으로 제한된 강한 가열과 이후 빠른 냉각을 제공하는 다른 난점이 있다.

또한 전기화학적 에칭(ECM)의 가공 방법은 펄스 변형(PECM)으로도 사용될 수 있음이 알려져 있다.

이는 3차원 표면을 생성하며, 예를 들어 동전 또는 기재된 압입 자국의 3차원 표면은 표면 내에 도입하며, 여기서 상기 방법으로는 일반적으로 최대 30 ㎛의 제거가 경제적으로 바람직하다.

가공되는 표면을 향해 추가적으로 형성된 음극의 접근을 통해 상기 표면으로부터 물질이 제거되며, 이는 전기적 부식보다 더욱 미세한 방식인 상기 방법을 통해 가능하다.

전류 전도 및 부식된 물질의 제거를 위해, 전류 전도성 액체는 전체 공정 동안 툴과 워크 피스 사이의 갭을 통해 압착된다.

크랭크 샤프트, 특히 다기통 자동차 엔진용 크랭크 샤프트에 있어서, 워크 피스는 불안정하고 가공하기 어렵다는 추가적인 복잡성을 가진다. 완성된 크랭크 샤프트의 치수 준수의 판정은 축 베어링 폭 외에도 하기 파라미터를 평가함으로써 주로 결정된다:

- 지름 편차 = 베어링 피니언의 미리 정해진 공칭 지름으로부터 최대 편차,

- 원형도=외부 포락원(enveloping circle)과 내부 포락원 사이의 간격에 의해 정의되는 베어링 핀의 원형 공칭 윤곽으로부터의 거시적 편차,

- 편심률 = 회전 베어링의 편심률에 의해 야기되는 회전 워크 피스의 방사상 치수 편차 및/또는 이상적인 원 형상으로부터 베어링 형상의 치수 편차,

- 조도(Rz)의 평균 단일 깊이의 형태인 조도 = 베어링의 표면의 미세 조도를 나타내는 계산값,

- 접촉 표면 부분 = 접촉 대향 표면과 접촉하는 미시적으로 관찰된 표면 구조의 접촉 표면 부분,

그리고, 추가적으로 크랭크 베어링에 대해서,

- 스트로크 편차 = 공칭 스트로크로부터 실제 스트로크(중심 베어링의 실제 중심부로부터 크랭크 핀의 실제 중심부까지의 간격)의 치수 편차, 및

- 각도 편차 = 중심 축에 대한 이의 타겟 각 위치로부터 크랭크 핀의 실제 각 위치의 원주 편차 및 남아있는 크랭크 핀의 각 방향에 대한 스트로크에 대한 각도 또는 종방향 치수.

따라서, 이들 파라미터에 요구되는 공차를 유지하는 것은 이용 가능한 가공 방법은 물론 워크 피스의 불안정성과 가공력에 의해서도 제한을 받는다.

또한, 방법의 효율성 및 경제성도 실제 적용례, 특히 사이클 시간 및 이에 따른 제조 원가가 큰 중요성을 갖는 대량 생산에서는 대단히 중요하며, 여기서 프로토 타입을 위한 가공 공정은 이러한 제한의 대상이 아니다.

이는 특히 예를 들어 크랭크 샤프트를 제조할 때 마지막 단계, 미세 가공 및 표면 구조화에 적용된다.

따라서, 본 발명의 목적은 구조화된 슬라이딩 표면, 특히 유체 역학적 슬라이딩 베어링에 있어서 마찰의 감소가 중요함에도 불구하고 효율적인 생산을 촉진하는 구조화된 슬라이딩 표면을 제조하기 위한 방법 및 툴을 제공하는 것이다.

상기 목적은 청구항 1, 16, 18 및 20의 특징을 통해 달성된다. 이로운 실시예들은 종속항들로부터 유래될 수 있다.

슬라이딩 베어링의 표면 또는 예를 들어, 캠 샤프트의 슬라이딩 표면이 될 수 있는 슬라이딩 표면에 대하여, 상기 목적은 전체 슬라이딩 표면이 구조화되지 않고, 구조화의 복잡성을 유의적으로 감소시켜 완선된 슬라이딩 구조화로서 마찰의 감소에 대한 실질적으로 이상적인 결과를 야기할 수 있는 일 부분, 특히 최대 부하 하에 있는 일 부분이 구조화되거나 다른 부분보다 더 구조화되어 달성된다. 따라서, 슬라이딩 페어링의 반대편 표면에 대한 슬라이딩 표면의 이동 방향, 종 방향 또는 이의 횡 방향에서 구조화되거나 보다 더 구조화된 부분 사이에서 차별성이 만들어진다.

적은 부하가 걸리는 부분은 구조화를 통해 제공되는 압입 자국의 수, 크기, 깊이 또는 다른 파라미터가 낮게 선택되도록 모두 구조화되지 않거나 적게 구조화되어 적은 부하가 걸리는 부분이 모두 구조화되지 않을 때 상기 부분의 구조화 복잡성은 적어지거나 완전히 제거된다.

이어서, 유일하게 구조화된 부분은 유일하게 구조화되어 남아 있는 부분은 모두 구조화되지 않거나 상기 부분은 슬라이딩 표면의 다른 부분보다 더욱 구조화된 것을 의미하도록 의도된다.

바람직하게 이동 방향의 횡에서 중심 부분은 가장자리 부분에 대하여 구조화되며, 특히 이동 방향으로 바라본 슬라이딩 표면 페어링의 두 슬라이딩 표면 중 하나는 볼록하게 형성된다. 이는 중심 부분이 윤활 갭의 최소 두께를 가짐에 따라 여기서 러닝 드라이(running dry)의 위험이 우수해지는 결과를 가진다.

회전 대칭형 슬라이딩 표면, 특히 슬라이딩 베어링 표면에 대하여 이동 방향 내 특정 원주 부분, 특히 90°보다 작은, 바람직하게는 70°보다 작은, 바람직하게는 60°보다 작은 부분만 유일하게 구조화된다.

슬라이딩 표면이 내부 피스톤 연소 엔진용 크랭크 샤프트의 슬라이딩 표면일 때, 구조화는 하기에 따라 수행된다: 원주 방향에서 크랭크 베어링 피니언의 둘러싸인 표면의 부분에서 유일하게 구조화되어 각각의 피스톤이 점화하고 이후에 폭발 압력이 축절될 때 커넥팅 로드에 의해 강하게 로드된다. 이는 바람직하게 크랭크 베어링의 회전 방향에 대하여 최대 60°인 회전 방향 내 30°, 특히 크랭크 샤프트의 중심 베어링 축으로부터 바라본 크랭크 피니언의 방사상의 최외곽 지점으로부터 회전 방향에 대하여 최대 55°인 회전 방향 내 20°의 부분이다.

중심 베어링 피니언에 있어서 두 가지 옵션이 있다:

원주 방향으로 두 인접한 크랭크 베어링 핀에 마주보도록 배치되며, 크랭크 베어링 핀의 구조화된 표면으로부터 멀어지도록 배향된 중심 베어링의 원주 부분이 유일하게 구조화되며, 여기서 제1 및 마지막 중심 베어링 피니언에 대한 오직 하나의 인접한 크랭크 베어링 피니언이 있다.

각 중심 베어링 피니언에서 동일한 원주 부분, 즉 축 방향에서 바라본 모든 크랭크 베어링 피니언의 구조화 부분과 마주보며, 모든 크랭크 베어링 피니언의 구조화된 부분으로부터 멀어지도록 배향된 원주 부분만 유일하게 구조화되는 다른 옵션이 있다. 6기통용 크랭크 샤프트에 있어서 중심 베어링 피니언당 세 개의 원주 부분이 일반적이며, 4기통 엔진에 있어서 중심 베어링 피니언당 두 개의 원주 부분이 일반적이다.

이는 특히 강하게 부하되어 작동하는 동안 강한 작동 부하에 따른 슬라이딩 마찰이 다른 원주 부분보다 수배 큰 원주 부분 에 있어서 슬라이딩 마찰을 감소시킨다. 따라서, 슬라이딩 표면의 부분만 구조화됨에도 불구하고, 일반적으로 50% 이하인 전체 마찰의 감소는 슬라이딩 표면의 완전한 구조화를 통해 80 - 90%의 마찰 감소로 야기된다.

바람직하게 구조화는 전기화학적 가공(ECM), 특히 펄스 전기화학적 가공(PECM)을 통해 수행된다. 후자는 두 전극의 전류 부하가 일측의 툴과 타측의 워크 피스에 펄스되는 것으로 정의된다. 바람직하게 워크 피스에 대한 툴의 주기적 근사 및 제거가 일반적으로 툴의 진동 운동을 통해 제공되며, 여기서 전류 부하는 툴과 워크 피스 사이에 각각의 최대 근사 지점에 제공된다. 전류 없이 중간 기간에서 간격은 최대이며, 제거된 금속 이온은 그 사이를 통해 펌프되는 전해액을 통해 방출된다.

하나가 다른 하나에 대하여 이동하는 두 개의 슬라이딩 표면을 포함하는 슬라이딩 페어링에 있어서, 반대편 표면의 구조화는 일반적으로 마찰 감소의 비유의적 향상을 제공하기 때문에, 슬라이딩 표면 중 하나만 유일하게 상기에 서술한 바와 같이 부분적으로 구조화된다.

따라서, 과도한 깊이는 압입 자국 부분에서 윤활제의 압력의 충분한 축적을 방지할 수 있기 때문에, 리세스는 최대 10 ㎛, 특히 최대 5 ㎛, 특히 최대 1 ㎛의 깊이를 가질 것이다. 게다가, 리세스의 최대 표면 연장부에 대한 깊이는 0.005 내지 0.002, 특히 0.008 내지 0.012 사이의 비일 것이다.

압입 자국 사이의 부분에서 표면은 조도를 가질 것이며, 조도(Rz)는 바람직하게 압입 자국의 깊이보다 작으며, 특히 5 ㎛ 이하, 바람직하게는 1 ㎛ 내지 4 ㎛일 것이다. 압입 자국 사이의 부분은 최적의 낮은 마찰을 얻기 위해 적어도 50%, 최대 85%일 것이다.

또한, 탑 뷰(top view)에서 각 리세스의 최소 연장부는 최대 150 ㎛, 바람직하게는 최대 100 ㎛, 보다 바람직하게는 최대 50 ㎛으로 나타날 것이다. 또한, 압입 자국의 최소 연장부에 대한 압입 자국의 최대 연장부의 비는 최대 10배, 바람직하게는 단지 5배, 보다 바람직하게는 3배일 것이다. 압입 자국으로 커버되는 구조화된 표면의 표면 부분은 1% 내지 30%, 특히 10% 내지 20%일 것이다.

또한, 압입 자국 내로 수집된 윤활유가 압입 자국 밖으로 잘 이동할 수 있기 때문에, 압입 자국의 가장자리가 적어도 2 ㎛의 반지름의 곡률 및/또는 표면에 대한 60°미만의 경사각을 가지는 압입 자국의 플랭크 사이에서 슬라이딩 표면의 남아있는 표면으로의 전이가 형성되도록 하는 것이 이롭다고 증명되었다.

동일한 이유로, 반대편 표면에 대한 슬라이딩 표면의 상대적인 이동 방향의 단면에서, 슬라이딩 표면의 이동 방향에 대하여 마주보도록 배향된 압입 자국의 플랭크(flank)는 반대편 표면보다 덜 가파르게, 특히 압입 자국 사이의 표면에 대하여 최대 45°, 바람직하게는 최대 25°, 바람직하게는 최대 20°로 연장할 것이다.

특히 전기화학적 가공을 통한 크랭크 샤프트의 베어링에서 회전 대칭형 슬라이딩 표면을 가공하기 위한 장치에 있어서, 상기 목적은 제어식 C-축을 포함하며 여기서 가공 툴은 특히 툴 유닛 내에 배치되어 X-방향과 Z-방향으로 능동적으로 이동 가능하나, Y-방향으로는 특히 +/- 100 ㎛의 범위 내로 이동 가능한 플로팅 베어링 내에서 지지되도록 제한적으로 이동 가능하며, 회전 장치와 같은 워크 피스-스핀들 배열을 가지는 장치 툴인 장치로 달성된다.

바람직하게 툴 유닛은 B-축에 대하여 제한적으로 회전 가능하며, 부동 방식(floating manner)으로 지지된다.

특히 전기화학적 가공을 통해 크랭크 샤프트에서 베어링의 회전 대칭형 표면을 가공하기 위한 툴에 있어서, 상기 목적은 이동 방향 내 툴의 유효 표면이 회전 대칭형 베어링의 원주 방향으로 90°미만, 특히 70°미만, 특히 60°미만, 특히 45°미만인 부분 내로 연장하는 것으로 달성된다.

바람직하게 툴의 유효 표면은,

- 평평하고 베어링의 볼록하게 휘어진 슬라이딩 표면에 대해 접하거나,

- 특히 가공되는 볼록하게 휘어진 슬라이딩의 표면보다 1.1 - 2.0 배 큰 곡률 반지름을 가지도록 볼록하게 휘어지게 배치된다.

이는 툴과 워크 피스의 간격은 유효 표면에 의해 가공되는 슬라이딩 표면 부분의 중심부에서 최소이며, 도입된 압입 자국의 깊이는 최대이며 상기 위치에서 슬라이딩 표면 상에 최대로 형성되며, 압입 자국이 얕아지며 최소 간격의 위치로부터 멀리 떨어진 얕은 곳(shallower)에서 구조화가 감소되는 것을 제공한다.

추가적으로, 툴의 유효 표면에 의해 야기되는 압입 자국 사이의 평활 작용(평활 작용)는 최소 간격의 위치에서 최대이다.

이의 조합으로 최소 간격 지점과 원주 방향 내 최대 부하가 걸리는 지점이 일치할 때 최소 간격 지점에서의 최대 마찰 감소가 야기된다.

동일한 이유로, 툴의 유효 표면 상의 돌출부는 이와 함께 생성되는 압입 자국의 최대 깊이보다 적어도 2배, 바람직하게는 3배 더 클 것이다.

전기화학적 가공(ECM)을 통해 슬라이딩 표면을 가공하기 위한 방법에 있어서, 상기 목적은 툴과 워크 피스 사이의 간격이 가공하는 동안 특히 툴의 개별적인 진동을 통해 교대 방식으로 크고 작아지는 것으로 달성된다.

반면, 툴의 전류 부하는 워크 피스의 열을 작게 유지하기 위해 특히 진동, 이에 따른 간격 감소와 일치하는 맥동 방식(PECM)으로 수행될 수 있으며, 전류 펄스는 특히 툴과 워크 피스 사이의 최대 근사 시기의 지점에서 각각 제공되며, 특히 금속 이온을 제거하는 것이 가능하다. 이 후의 큰 오프셋(offset) 동안, 제거된 금속 이온은 이들 사이를 흐르는 전해액을 통해 보다 잘 추출된다. 따라서, 툴은 원주 방향 내 워크 피스에 대하여 여전히 서 있다.

작은 작동 갭과 다루기 어려운 워크 피스가 되는 크랭크 샤프트에도 불구하고 워크 피스에 대하여 툴을 효과적으로 정확하게 위치하는 것이 가능하도록 하기 위해 스페이서는 바람직하게 가공되는 표면, 즉 크랭크 샤프트의 베어링 표면과 접촉하는 툴을 통해 툴에서 부착된다. 상기 목적을 위해 스페이서는 전기적으로 비전도성 물질로 제조되어야 한다.

바람직하게 스페이서는 원주 방향 내 툴의 단부에 배치된 스페이서 바로서 형성된다.

이 경우 원주 방향은 툴의 최대 연장부를 형성하기 때문에, 플러싱 그루브는 바람직하게 툴의 유효 표면 내 원주 방향으로 가공되며, 여기서 전기 전도성 액체, 즉 플러싱 전해액을 위한 배출구는 특히 적어도 1/10 mm의 깊이를 가지는 플러싱 그루브 내로 연결된다. 따라서, 전해액의 툴의 단부에 대한 원주 방향으로 흐르며, 여기서 스페이서 바는 적어도 부분적인 실링을 제공하며 이로부터 전해액은 툴의 유효 표면의 축 단부 모두에 대한 축 방향 내의 작동 갭을 통해 흐른다.

상기 방법을 제어하기 위해, 특히 가공을 중단하는 시점에서 제어하기 위해 전해액의 온도는 전류 분하를 위한 제어 변수로서 사용되고/되거나 전류의 강도는 제어 변수로서 사용된다.

다만, 전류 부하를 진동하기 위해 펄스의 수 및/또는 펄스의 지속 시간은 제어 변수로서 사용된다.

다만 워크 피스의 표면에 대한 툴의 근사치의 증가는 작동 갭을 통한 전해액의 방출이 보다 더 어려워지게 하며, 압력의 증가는 전해액의 공급관 내 축적되기 때문에, 툴과 워크 피스 사이의 간격이 진동 방식으로 변화될 경우, 예를 들어 전기 전도성 액체의 공급원 내 압력 변화는 특히 가공을 중단하는 시점에서 가공을 제어하기 위한 제어 변수로서 사용된다.

스페이서, 특히 예를 들어 피에조 소자와 같이 다양한 진동 두께를 가지는 스페이서 바를 형성하고, 전류를 가지는 소자를 각각 부하함으로써 소자의 두께의 진동 변화를 야기하는 다른 옵션도 있다.

다른 옵션은 스페이서, 특히 스페이서 바가 가공되는 표면에 연속적으로 접촉하고 스페이서 바에 이동 가능하도록 툴을 지지하고 워크 피스에 적합한 진동 방식으로 툴을 이동하고 워크 피스로부터 떠나는 것이 수 초 내의 전체 가공 시간을 고려하여 매우 신속하게 수행되도록 한다.

워크 피스 상의 툴의 표면 구조의 정확한 이미징 정밀도를 다양하게 하기 위해,

- 진동 시 툴과 워크 피스 사이의 간격, 즉 최소 간격을 변화시키거나,

- 전류를 변화시킬 수 있다.

상기 방식에서 두 독립적으로 제어 가능한 변수는 이미징 정밀도를 변화시키고 특히 동일한 툴을 가지고 압입 자국의 깊이를 변화시키기 위해 제공된다.

특히 전기화학적 가공을 통해 전체 표면을 가공하여 각각의 압입 자국을 도입할 때, 최대 30 ㎛, 바람직하게는 20 ㎛, 바람직하게는 10 ㎛, 특히 적어도 0.5 ㎛, 바람직하게는 적어도 2 ㎛의 물질 제거를 제공하는 것이 경제적이라는 것이 입증되었다. 상기 범위에서 깊은 골 아래로 제거되어 제공된 미세 구조 없이 미세 평활 작용이 미리 발생하는 것으로 확인된다.

상기 형태의 경제적 가공을 위해, 툴은 가공되는 표면에 대해 5 - 400 ㎛, 바람직하게는 10 - 100 ㎛의 간격에서 가장 잘 지지된다.

압입 자국을 생성하기 위해, 툴은 얻어지는 워크 피스의 표면의 각각의 네거티브 구조로 나타나는 이의 유효 표면 상의 각각의 돌출부를 가지거나, 툴은 매끈한 유효 표면을 가지며, 유효 표면은 전기적으로 비전도성 물질로 제조되며 이를 통해 전류가 흐를 수 있는 컷 아웃(cut out)을 가지는 마스크로 커버될 수 있다. 상기 경우에 있어서 요구되는 전해액은 특히 마스크와 가공되는 워크 피스의 표면 사이로 도입되고 방출되며, 여기서 전해액의 도입 및 방출은 특히 워크 피스의 표면을 따라 제공된다.

바람직하게 디버링(deburring)은 전기화학적 가공을 통해 워크피스의 내부, 특히 보어 홀의 교차 지점에서 바람직하게 슬라이딩 표면을 구조화하는 동일한 공정 단계로 워크 피스 내부의 보어 홀의 주입구에서 동일한 토큰에 의해 수행될 수 있다. 상기 목적을 위해 툴의 특별한 형상이 요구될 수 있으나 추가적인 가공 시간은 요구되지 않는다.

가공 시간, 펄스의 수, 인가된 전류, 최대 근사치의 시점에서 툴과 워크 피스 사이의 간격과 같은 가공 파라미터는 바람직하게 정의되어 워크 피스의 표면이 가공 후 리세스 사이의 부분에서 조도를 가지도록 하며, 여기서 일 측 상의 조도는 생성되는 압입 자국의 깊이보다 작고/작거나 조도(Rz)는 1 내지 4 ㎛ 사이이다.

압입 자국 사이의 영역의 접촉 부분은 압입 자국이 도입됨에도 불구하고 구조화 후 워크피스의 표면에서 슬라이딩 표면의 충분한 부하 베어링 능력을 제공하기 위해 50% 내지 85%일 것이다.

본 발명에 따른 실시예는 첨부된 도면을 통해 이어서 설명될 것이다.
여기서:
도 1은 4기통 내연기관용 크랭크 샤프트의 측면도를 나타낸다
도 2a는 중심 베어링 중 하나를 통해 절단한 축 방향의 도 1의 크랭크 샤프트를 나타낸다;
도 2b는 중심 베어링을 통해 절단한 축 방향의 6기통 내연기관용 크랭크 샤프트를 나타낸다;
도 3a는 슬라이딩 표면의 구조화된 부분의 상면도를 나타낸다;
도 3b는 크랭크 샤프트의 베어링의 확대도를 나타낸다;
도 4a, b는 슬라이딩 표면의 압입 자국의 단면도를 나타낸다;
도 5a는 구조화를 제공하기 위한 제1 방법을 나타낸다;
도 5b는 구조화를 제공하기 위한 제2 및 제3 방법을 나타낸다;
도 5c는 툴의 유효 표면의 상면도를 나타낸다;
도 5d는 는구조화를 생성할 때 축 상을 나타낸다;
도 6은 슬라이딩 표면에서 사용되는 툴의 확대도를 나타낸다.

도 1은 4기통 왕복 피스톤 엔진용 크랭크 샤프트(2)의 측면에서의 일반적인 워크 피스를 나타내며, 여기서 슬라이딩 표면(1)은 압입 자국을 통한 마찰 감소를 위해 구조화되며, 슬라이딩 표면(1)으로 형성된 실질적으로 원통형으로 감싸는 표면을 가지는 총 5개의 중심 베어링(1b)은 크랭크 샤프트의 연속적인 회전 축(10) 상에 제공된다. 이들 중심 베어링(1b) 사이에서 총 4개의 크랭크 베어링(1a) 중 하나의 개별적인 크랭크 베어링은 개별적으로 외부에 방사상 오프셋으로 제공되며, 여기서 크랭크 베어링은 연결된 커넥팅 로드를 위한 슬라이딩 표면(1)으로서 대략적으로 원통형인 베어링 표면을 포함하며, 여기서 크랭크 베어링은 중심 베어링(1b)과 로브(5)를 통해 결합된다.

상기 도시로부터 상기 형태의 크랭크 샤프트(2)는 예를 들어 회전 장치 내에서 가공하는 동안 이의 축 단부에서 유일하게 지지되며, 이의 구조와 중심 부분에서의 용이한 굽힘에 따라 상당히 불안정한, 특히 정밀하게 가공하고 겨우 ㎛의 범위 내에서 툴이 접근하는 것이 어려울 때 불안정한 워크 피스를 나타낸다는 것이 이미 명백하다.

유체 역학적 슬라이딩 베어링 내 마찰에 있어서, 윤활제, 일반적으로 오일은 슬라이딩 페어링의 두 슬라이딩 표면 사이에 있으며, 여기서 윤활제는 각각의 슬라이딩 표면에 걸친 슬라이딩 표면의 상대적 이동을 통해 분산되며, 베어링 갭 내에 슬라이딩 필름을 형성하며, 슬라이딩 표면(1)의 상면도인 도 3a에 도시된 바와 같이 슬라이딩 표면(1) 내의 분산 내로 압입 자국(27)이 도입될 때 마찰은 감소될 수 있다.

재현 가능하고 경제적인 방식으로 정해진 형상, 크기, 깊이 및 다른 하나로부터의 간격을 가지는 μ 단위의 다수의 압입 자국(27)을 생성하기 위해 전기화학적 공정(ECM)이 사용된다.

따라서, 일반적으로 도 5a, b에 도시된 바와 같이 돌출부(26)를 가지도록 생성되는 슬라이딩 표면(1)의 네거티브 형상 나타내는 전극은 가공되는 슬라이딩 표면에 대하여 ㎛의 간격을 가진다. 작동 갭(3) 내에서 전기 전도성 액체(4), 전해액을 통해 툴(25)에서 워크 피스(2)로 흐르는 전류는 워크 피스의 표면으로부터 금속 이온을 방출시키며, 툴(25)의 윤곽이 워크 피스(2)의 표면 상에 이미지된다.

종래에는 실제 적용 분야에서 가공되는 평평한 워크 피스 표면에 대하여 툴(25)이 10 - 20 ㎛로 접근하는 것이 어려웠으며 오직 특별한 장치로만 가능하였다. 예를 들어, 추가적으로 원주 방향뿐만 아니라 축 방향(10)으로 휘어질 수 있는 크랭크 샤프트의 베어링과 같이 가공되는 휘어지고 회전 대칭형 표면은 특히 전체 베어링 표면이 구조화되기가 어렵다.

즉, 지금까지 툴(25)의 유효 표면(24)을 따라 워크 피스(2)와 툴(25) 사이에서 가공하는 동안 상대적인 움직임이 발생할 수 없는 방법만이 존재하였으며, 툴(25)의 유효 표면은 이론적으로 원주 방향으로 최대 180°, 특히 실제 적용 분야에서는 심지어 유의적으로 작게 커버할 수 있으며, 전체 원주 부분을 구조화하기 위해 가공은 심지어 복수의 툴로 동시 또는 연속적으로 수행되어야만 했으며, 이는 정확한 최소 근사치에 대한 어려움을 가중시켰다.

따라서, 본 발명에 따르면 도 2a 및 b에 도시된 바와 같이 베어링의 원주 방향으로 크랭크 샤프트의 베어링의 각각의 부분이 유일하게 구조화된다.

즉, 작동하는 동안 4기통 엔진(도 2a) 또는 6기통 왕복 연소 엔진(도 2b)용 크랭크 샤프트에 있어서, 가스 혼합물이 연소될 때 최대 부하가 크랭크 베어링 피니언(1a) 상에 제공되며 이 후 단기간 내에 폭발 압력은 실린더 내에 축적되며 피스톤을 하향시킨다. 그리고 나서 미도시된 커넥팅 로드는 크랭크 샤프트의 회전 축(10)으로부터 방사상으로 가장 멀리 떨어진 크랭크 핀(1a)의 지점(13)의 뒤의 크랭크 샤프트(2)의 회전 방향(28) 내에 중심부가 배치된 크랭크 베어링(1a)의 원주 부분(11a1) 상에 압력을 가한다.

커넥팅 로드의 베어링 쉘은 지점이 아닌 베어링 피니언의 특정 원주 부분을 따라 지지되며, 광범위하게 정의되는 방법에 따라 가장 강하게 부하된 원주 부분(11a1)은 방사상의 최외곽 지점(13) 전에 짧게 시작하고 예를 들어 60°의 회전 방향에 대한 각 부분으로 연장할 수 있는 지점일 수 있다.

다른 크랭크 베어링 피이언(1a)에서 아날로그 부분이 가장 높은 위치에 있을 때, 이는 아날로그 위치이다.

커넥팅 로드에 의해 가해지는 압력은 주로 각각의 크랭크 베어링 피니언으로부터 로브(5)를 통해 적어도 두 개의 축 상으로 인접한 중심 베어링 핀(1b)과 덜 강하게는 축 방향으로 더욱 떨어진 중심 베어링 피니언(1b) 상으로 전달되며, 커넥팅 로드의 압력을 통해 원주 부분(11a1)과 원주 부분(111')에 마주하도록 배치된 측 상의 베어링 쉘 내로 압력이 가해진다.

따라서, 두 원주 부분(11a1 및 11a2)에 대하여 각각 정반대로 마주보는 중심 베어링 피니언(1b)의 원주 부분(11a1', 11a2')은 강하게 부하된 부분이다.

강하게 부하된 원주 부분은 유일하게 구조화되거나 원주 부분의 나머지 부분보다 더 구조화되나, 바람직하게는 상기 부분은 남아있는 원주 부분을 생략하는 것이 가능하도록 하기 위해 구조화된다.

도 2b 내 6기통 크랭크 샤프트의 실시예에 따르면, 두 축 상으로 인접한 크랭크 피니언과 마주보도록 배치된 원주 부분이 유일하게 구조화될 수 있을지라도, 크랭크 핀과 마주보도록 배치된 모든 원주 부분(11a1', 11a2', 11a3')의 강하게 부하된 모든 부분(11a1, 11a2, 11a3)은 모든 중심 베어링 피니언(1b) 내에서 각각 구조화된다.

이는 더욱 이격되어 배치된 크랭크 베어링 피니언 상의 부하가 각각의 원주 부분의 각각의 중심 베어링 피니언에 보다 더 강하게 걸릴 수 있도록 하는 아이디어를 기초로 한 것이다.

또한 도 3b는 베어링(1)의 중심 폭 부분이 이동 방향의 횡, 즉 축 방향(10) 내 원주 방향에서 유일하게 구조화된 것을 나타낸다.

이는 많은 경우, 특히 도 5d에 도시된 베어링 표면(1)이 원통형은 아니나 약간 볼록할 때, 즉 원통형 베어링 쉘을 가지는 슬라이딩 페어링에 있어서 효과적이며, 이는 작동하는 동안 축 연장의 중심 부분 내 최소의 베어링 갭을 만들며 베어링 포착의 위험이 우수하다.

도 3a에 도시된 바에 따라, 축 방향에서 베어링(1)의 전체 폭 또는 베어링(1)의 축 중심 부분의 축 방향은 원주 방향 내의 부분에서만 제공될 수도 있는 구조화를 위해 본 발명에 따라 선택적으로, 추가적으로 구조화된다. 따라서, 비구조화된 부분과 달리 구조화된 부분이 마찰을 유의적으로 감소시켜 베어링의 부하 베어링 능력을 아주 약간만 감소시키기 때문에 도 3a의 확대 상면도에 도시된 바와 같이, 슬라이딩 표면은 구조화된 부분에서 복수의 매우 작은 압입 자국(27)과 함께 제공된다.

예를 들어, 압입 자국(27)읜 원형이거나 예를 들어 상면도에서 반원형 단부를 가지는 짧은 그루브의 형태로 제공되는 연장되며, 여기서 압입 자국(27) 사이의 간격(21)은 대략적으로 원형 압입 자국(27)의 지름(d) 또는 연장된 압입 자국(27)의 최소 연장부(e)의 10배에 상응한다.

따라서, 구조화된 부분 내에서 압입 자국(27)의 표면 부분은 1% 내지 30%의 범위 내일 것이다.

이에 따라 바람직하게 압입 자국(27)은 패턴, 예를 들어 원주 방향(28) 내 제1 대각선을 가지는 다이아몬드 형태의 패턴으로 배치된다.

연장된 압입 자국(27)에 있어서, 주 연장부(20)는 주로 베어링(1)의 원주 방향(28), 즉 회전의 이후 방향 내에 배치될 것이며, 여기에 최대 30°의 각도로 될 것이다.

또한, 압입 자국(27)의 형상 및 크기는 도 4a, b의 단면도에 도시된 바에 따라 상기 목적에 도달하는데 매우 중요하다는 것이 명백해질 것이다.

즉, 이는 부하 베어링 능력을 감소시키나 여전히 충분한 저장 효과와 이에 따른 마찰 감소를 제공하기 때문에 압입 자국은 최대 몇 ㎛의 깊이를 가질 것이며, 부분적으로 겨우 1 ㎛의 깊이를 가질 것이다.

압입 자국(27)의 깊이(t)에 대하여, 압입 자국(27)은 최소 연장부를 가질 수 있으며, 예를 들어 원형 압입 자국(27)에 있어서 지름(d)은 50 또는 150 ㎛으로 압입 자국(27)은 명확성을 위해 압입 자국(27)의 플랭크(18)의 형상을 도시해야되는 도 4a, b에 구체적으로 도시되어 있지 않으나 이들의 깊이에 대하여 보다 더 크고 평평하다.

도 4A에 도시된 바에 따른 수직 단면도에 있어서, 압입 자국은 대칭형, 특히 회전 대칭형으로 형성될 수 있으며, 이에 따라 플랭크(18)는 베어링(1)의 표면에 대하여 60°보다 작은 동일한 경사각(9)을 가질 것이다.

추가적 및/또는 대안으로 플랭크(18)는 적어도 2 ㎛의 반지름의 곡률을 가지도록 베어링(1)의 표면으로 전이될 것이다. 두 조치는 크랭크 샤프트가 작동하는 동안 압입 자국(27) 내로 도입된 윤활제가 베어링의 접촉 표면의 부착을 통해 원주 방향(29)으로 잘 전달되고, 이에 따라 압입 자국(27)으로부터 이격된 베어링 갭으로 전달될 수 있도록 도와줄 것이다.

따라서 윤활제는 반대편 방향을 따라서만 전달되기 때문에, 크랭크 샤프트(2)의 이후의 회전 방향(35)으로 배치된 플랭크(18)를 더 가파르게 형성하는 것이 해롭지 않다. 이에 따라, 각각의 압입 자국(27)의 부피는 어떠한 부정적 영향 없이 증가되며, 저장 효과는 향상된다.

또한 제어된 방식으로 제공되는 연결없이 이의 모든 효과를 향상시키는 압입 자국(27)의 작은 깊이(t)로 인해, 베어링(1)의 표면의 조도는 압입 자국(27) 사이의 표면 부분 내의 범위에 존재할 것이며, 여기서 상기 범위는 압입 자국(27)의 깊이보다 작다는 것이 명백하다.

게다가, 압입 자국 사이의 부분은 예를 들어 60% - 70%의 충분한 접촉 부분을 가지며, 이에 따라 압입 자국(27) 사이의 부분을 전기화학적으로 매끄럽게하고, 이에 따라 특히 상기 부분에서 미세 표면 구조의 피크를 제거하기 위한 PECM 가공 전 마지막 가공 단계의 기능으로서 유용하다.

도 6은 이것이 하나의 방법 단계에서 압입 자국(27)을 도입과 함께 어떻게 제공되는지를 나타낸다.

도 2에 도시된 바와 같이 물질은 전극(25)의 전체 유효 표면(24)으로부터 제거되나, 물질 제거의 크기는 유효 표면(24)과 워크 피스(2) 사이의 간격(3)의 기능이다.

따라서, 생성된 압입 자국(27)의 원하는 깊이(t)보다 더 큰 높이(h)를 가지는 전극(25) 상의 돌출부(26)를 형성하는 것이 가능하며, 이의 결과로 돌출부(26) 사이의 전극(25)과 워크 피스(2) 사이의 간격(3)은 더 크게 남아 있으며, 이에 따라 상기 위치에서 발생하는 물질 제거는 작다.

원하는 깊이(t)에 대한 높이(h)를 결정함으로써, 물질 제거를 가공하는 동안 워크 피스(2)를 향한 돌출부(26) 사이의 부분 내 최소 간격(3)을 제어하는 것과 이들 사이의 부분 내로 압입 자국(27)을 도입하는 동안 평활 작용이 즉 전류 흐름, 워크 피스(2)의 물질 등과 같은 추가적인 파라미터의 기능으로서 제어될 수 있다.

도 6에 도시된 확대된 부분과 같이, 이는 부분적으로 압입 자국(27) 사이의 부분에서 제공되는 미세 표면 구조의 피크를 제거하고, 이들 사이에 남아 있는 골은 덜 깊으며 압입 자국(27) 사이의 접촉 부분은 증가한다.

도 5a - d는 베어링(1)의 표면 내로 압입 자국을 도입할 때 가능한 방법을 나타낸다.

따라서, 툴(25) 사이의 작동 갭(3)에 대하여 어려움이 있으며, 가공되는 전극과 슬라이딩 표면, 예를 들어 원주 방향(28) 내 툴(25)의 유효 표면(24)의 캠버는 모든 위치에서 10 - 20 ㎛의 범위 내의 일정한 작동 갭을 제공하기 위해 슬라이딩 표면(1)의 곡률과 매우 정확하게 일치해야 한다. μ-범위에서 항상 존재하는 베어링(1)의 둘러싸인 표면의 가공 비정밀 측면에서 이는 툴(25)이 가공하는 동안 베어링(1)에 대하여 서있는 경우에도 시도할 수 있다.

도 5a에 도시된 바와 같이, 예를 들어 100°의 원주각(6)에 걸쳐 원주 방향(28)으로 연장하는 유효 표면을 가지는 툴(25)은 상기 원주 부분의 전, 후에 스페이서(16)를 구비하며, 여기서 스페이서는 축 방향(10), Z-방향으로 연장하며, 베어링(1)의 원주 표면 상에 위치되어 정해진 작동 갭(3)을 생성하기 위해 접촉한다.

상기 목적을 위해 베어링(1)은 바람직하게 지지부(23), 예를 들어 백 레스트(23)를 통해 반대편 측 상에 방사상으로 지지된다.

다만, 매우 소량의 Y-방향으로 능동적 조절과 항상 약간 상이한 형상인 베어링(1)에 적용하는 것이 거의 불가능하기 때문에 상기 목적을 위해 툴(25) 또는 툴(25)이 배치된 전체 툴 유닛은 예를 들어 50 ㎛의 제한된 경로에 걸쳐 Y-방향에서 부동 방식(floating manner)으로 지지된다.

다른 옵션은 툴(25) 또는 툴 유닛(14)은 C-축에 평행한 축에 대하여 제한적으로 회전 가능하며, 모든 스페이서(16)는 베어링(1)에 적용할 수 있다. 추가적 또는 대안으로, 동일한 방식에 따라 B-축의 회전 가능성은 두 축 단부에서 스페이서(16)를 통해 베어링에서 유효 표면의 접촉을 제공하기 위해 사용된다.

스페이서(16)는 바람직하게 스페이서 바로서 제공된다. 도 5a에 나타낸 바와 같이, 이는 축 방향으로 연장할 수 있으며, 도 5d에 나타낸 바와 같이 원주 방향으로 연장할 수 있으며, 점 모양의 스페이서는 각각 툴(25)의 직사각형 표면의 모서리에서 제공될 수 있다.

바람직하게 동일한 간격에서 가공하는 동안 유효 표면(24)은 베어링(1)의 가공되는 표면으로부터 작동 간격이 아닐 수 있으나, 간격은 간헐적으로 변경, 즉 가공하는 동안 진동 방식으로 될 수 있어, 약간 큰 간격 조건 하에서 워크 피스(2)의 표면으로부터 분리되는 금속 이온은 툴(25)로부터 작동 갭(3) 내부로 압력을 가하는 전해액(4)을 통해 보다 용이하게 방출될 수 있다.

툴(25)의 진동 운동과 이에 따라 단지 몇 ㎛ 정도인 작동 갭의 변화는 실제 적용 분야에 있어 응용하는 것이 상당히 어렵다. 이 경우 툴(25)에 고정된 스페이서(16)는 워크 피스(2)와 반복된 근사치로 다시 접촉하여 예를 들어 플라스틱 또는 세라믹 물질과 같은 전기적으로 비전도성 물질로 만들어지는 스페이서(16)의 강한 마모를 유발하고/하거나 베어링(1) 상의 원하지 않는 자국을 남긴다.

5a의 왼쪽 절반에 도시된 바에 따른 옵션은 스페이서(16)가 툴(25)에서 방사 방향으로 이동 가능하게 배치되며, 이에 다라 스페이서(16)가 가공되는 슬라이딩 표면(1)에 영구적으로 배치되며, 슬라이딩 표면(1)을 향하는 방향과 슬라이딩 표면(1)으로부터 멀어지는 방향으로 스페이서(16)에 대한 진동하는 방식으로 차량이 앞뒤로 이동하는 것이 가능하다.

도 5a의 오른쪽 절반에 있어서, 예를 들어 피에조 소자(15)와 같은 두께 가변형 소자가 스페이서(16) 또는 툴(25) 내부 또는 사이에 배치되며, 스페이서(16) 사이의 상대적 움직임은 슬라이딩 표면(1)과 툴(25)의 연속적인 접촉을 촉진시키는 제2 해결 수단이 도시된다.

상기 해결 수단과 스페이서(26) 없이 전체적으로 작동하는 해결 수단에 있어서, 전해액(4)의 공급관 내에서 생성되는 배압은 펌프와 전해액(4)을 위한 유효 표면(24) 내 배출구 개구부 사이의 공급관 내 압력 센서(17)를 통해 결정되며, 툴(25)과 슬라이딩 표면(1) 사이의 간격을 제어하기 위한 파라미터로서 사용될 수 있으며, 즉 좁은 작동 갭에 의해 야기된 전해액의 감소된 소진(run out) 능력은 공급관 내의 높은 압력을 즉각적으로 유발한다.

도 5d는 몇 ㎛로 볼록한 베어링(1)에서 윤곽에도 불구하고, 직선 유효 표면(24)은 툴(25) 상에서 축 방향(10)으로 돌출부(26)와 함께 선택될 수 있는 것을 나타낸다.

따라서, 툴(25)은 스페이서(16)를 통해 축 단부에서 슬라이딩 표면(1)과 접촉할 수 있다. 축 방향의 중심 부분에서 더 작은 작동 갭(3)을 통해 워크 피스의 표면에서 연속적인 작동 동안 중심 부분의 부하와 최소 베어링 갭에 상응하는 위치에 생성된 압입 자국은 축 단부 부분에서 보다 깊어질 것이다. 추가적으로 상기 방식에 있어서 상기 방향의 툴(25)에서 볼록한 유효 표면(24)을 생성하는 것이 회피된다.

크게 구조화된 원주 부분에 대한 도 5b의 아래쪽 절반은 평평한 작동 표면(24)이 원하는 원주 부분에 걸쳐 회전 대칭형 베어링(1) 상의 원주 방향으로 연장하는 측면 정지 바(16)를 통해 굴러가도록 사용될 수 있다는 것을 나타낸다.

상기 도면의 상부 절반은 워크 피스(25)가 베어링(1)의 볼록한 곡률보다 약간 큰 곡률 반지름(7)을 가지는 축 방향으로 오목하게 굽은 유효 표면(24)을 가질 수 있는 것을 나타낸다.

가공하는 동안 툴이 워크 피스에 대하여 여전히 서있는지 또는 툴과 워크 피스가 다른 하나 상에서 굴러갈 수 있는지 여부와 무관하게, 가공하는 동안 상기 방식으로 제공되는 작동 갭(3)은 중심 부분에서 원주 방향(28)으로 최소로 설정될 수 있으며, 이에 따라 최대 부하 지점에서 상기 위치에 생성된 압입 자국(27)은 최대 깊이를 가질 수 있거나 모든 곳에서 동일한 깊이를 가지는 압입 자국(27)이 원주 방향(28)으로 생성될 수 있다.

가공되는 표면과 툴(25)의 유효 표면(24)은 일반적으로 사각형은 아니며, 하나의 연장부가 다른 하나보다 길다. 도 5a와 c에 나타낸 실시예에 있어서, 도 5는 더 긴 연장부가 원주 방향(28)에 있는 유효 표면(24)의 상면도를 나타낸다.

전해액(4)의 주입구 개구부로부터 심지어 모든 방향의 전해액(4)의 배출구까지 동일한 속도로 제공하기 위해, 바람직하게 플러싱 그루브(22)가 유효 표면(24) 내에 가공되며, 여기서 플러싱 그루브는 유효 표면(24)의 최대 연장부의 방향 내로 연장하며, 여기서 플러싱 그루브는 유효 표면(24)의 좁은 면 내에서 자유롭게 종결될 수 있으나 플러싱 그루브는 보다 더 빨리 종결될 수 있다.

따라서 전해액(4)은 낮은 유동 저항으로 최대 연장부의 방향으로 분산될 수 있으며, 작동 갭(3)을 통한 유효 표면(24)의 축 방향 연장부의 경우 최소 연장부의 방향으로부터 분산될 수 있다.

1 : 베어링
2 : 크랭크 샤프트, 워크 피스(work piece)
3 : 간격
4 : 액체, 전해액
5 : 드립 팬(drip pan)
6 : 원주각
7 : 곡률 반지름
8 : 곡률
9 : 경사각
10 : 축 방향, 회전 축
11 : 베드(bed)
12 : 스핀들 스톡(spindle stock)
13 : 워크 피스 스핀들
14 : 반대편 스핀들 스톡(spindle stock)
15 : Z-지지대
16 : Z-슬라이드
17 : X-슬라이드
18 : 플랭크(flank)
19 : 전면 커버
20 : 주 연장부(main extension)
21 : 간격
22 : 마스크
23 : 갭(gap)
24 : 유효 표면
25 : 툴, 에칭 툴, 전극
26 : 돌출부
27 : 압입 자국(indentation)
28 : 원주 방향
29 : 통과
30 : 장치
31 : 진동기(vibrator)
32 : 입자
33 : 보어 홀(bore hole)
34 : 툴 유닛
35 : 회전 방향
d : 지름
e : 최소 연장부
E : 최대 연장부
t : 깊이
h : 높이

Claims (22)

1. - 주요 부하가 발생하는 부분에서의 이동 방향(28), 및/또는
   - 작동하는 동안 베어링 갭(bearing gap)이 최소인 부분(11)에서의 이동 방향(28)에 대한 횡방향(29),
   의 슬라이딩 표면이 서로 다른 부분으로부터 상이하게 구조화되고, 특히 상기 부분(11)에서 유일하게 구조화되는 것을 특징으로 하는,
   압입 자국을 통해 구조화된 반대면을 따라 슬라이딩 이동하기 위한 슬라이딩 표면(1), 특히 슬라이딩 베어링 표면, 특히 회전 대칭형 슬라이딩 베어링 표면.
   
2. 제1항에 있어서,
   중심 폭 부분(11b), 특히 전체 폭의 50%, 은 가장자리 부분보다 이동 방향에 대하여 보다 더 횡으로 구조화되거나 중심 부분만 유일하게 구조화된 것을 특징으로 하는 슬라이딩 표면.
   
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   - 원주 슬라이딩 표면, 특히 이동 방향(28) 내 회전 대칭형 슬라이딩 베어링 표면 상에서, 원주 방향은 90°, 특히 70°, 특히 60°, 특히 45°보다 작은 부분에서만 남아있는 부분과 상이하게 구조화되거나 모두 구조화되며,
   - 왕복 내부 피스톤 연소 엔진을 위한 크랭크 샤프트(2)의 회전 대칭형 슬라이딩 베어링 표면 상,
   - 크랭크 베어링(1a)의 슬라이딩 베어링 표면 상에서 크랭크 베어링(28)의 회전 방향에 대하여 최대 60°인 회전 방향 내 30°, 특히 크랭크 베어링 피니언의 방사상의 최외곽 지점(13)으로부터 크랭크 베어링의 회전 방향에 대하여 최대 55°인 회전 방향 내 20°의 원주 부분(11a1, 11a2)이 보다 더 구조화되거나 유일하게 구조화되는 것을 특징으로 하는 슬라이딩 표면.
   
4. 전 항 중 어느 한 항에 있어서,
   중심 베어링(1b)의 슬라이딩 베어링 표면에서 왕복 피스톤 내연기관을 위한 크랭크 샤프트의 회전 대칭형 슬라이딩 베어링 내의
   - 보다 더 구조화된 원주 부분과 마주보거나 떨어져서 배향된 하나 또는 두 원주 부분(11a1', 11a2') 또는 말단 크랭크 피니언 또는 두 인접한 크랭크 피니언의 유일하게 구조화된 원주 부분(11a1, 11a2),
   - 또는 모든 크랭크 베어링 피니언의 보다 더 구조화된 모든 원주 부분과 마주보도록 배치된 원주 부분(11a1, 11a2) 또는 유일하게 구조화된 원주 부분(11a1, 11a2)은 보다 더 구조화되거나 유일하게 구조화되는 것을 특징으로 하는 슬라이딩 표면.
   
5. 전 항 중 어느 한 항에 있어서,
   슬라이딩 페어링의 슬라이딩 표면 중 단지 하나만 구조화된 것을 특징으로 하는 슬라이딩 표면.
   
6. 전 항 중 어느 한 항에 있어서,
   - 압입 자국(27)은 최대 10 ㎛, 특히 최대 5 ㎛, 특히 최대 1 ㎛의 깊이(t')을 가지고/거나,
   - 압입 자국 사이의 부분에서 압입 자국의 깊이보다 작은, 특히 5 ㎛ 이하, 특히 1 ㎛ 내지 4 ㎛ 사이인 표면은 조도(Rz)를 가지고/가지거나 적어도 50%, 최대 85%의 접촉 부분을 가지는 것을 특징으로 하는 슬라이딩 표면.
   
7. 전 항 중 어느 한 항에 있어서,
   - 보다 더 구조화된 부분에 대해서만 구조화하는 부분 또는 유일하게 구조된 부분 내에서 압입 자국(27)과 함께 제공되는 표면 부분은 1% 내지 30%, 특히 10% 내지 20% 이고/이거나,
   - 압입 자국의 최대 표면 연장부(E)에 대한 깊이(t)의 비는 0.005와 0.02 사이, 특히 0.008과 0.012 사이인 것을 특징으로 하는 슬라이딩 표면.
   
8. 전 항 중 어느 한 항에 있어서,
   - 탑 뷰(top view)에서 최소 연장부(e)은 최대 150 ㎛, 바람직하게는 최대 100 ㎛, 바람직하게는 최대 50 ㎛ 이고/이거나,
   - 탑 뷰(top view)에서 압입 자국(27)의 최대 연장부(E)은 최소 연장부(e)의 최대 10배, 바람직하게는 단지 5배, 바람직하게는 3배의 크기인 것을 특징으로 하는 슬라이딩 표면.
   
9. 전 항 중 어느 한 항에 있어서,
   - 압입 자국(27)은 적어도 2 ㎛의 반지름의 곡률(20) 및/또는 베어링(1)의 표면에 대한 플랭크(18) 사이의 트랜지션(transition)에서 표면에 대하여 60°미만의 경사각을 가지고/가지거나,
   - 슬라이딩 표면의 상대적인 이동 방향에 대한 단면, 특히 압입 자국(27)의 원주 방향(28) 내에서 이동 방향에 대하여 배향된 압입 자국(27)의 플랭크(18)는 반대편 플랭크(18)보다 덜 가파르게, 특히 압입 자국(27) 사이의 표면에 대하여 최대 45°, 바람직하게는 최대 25°, 바람직하게는 최대 20°로 연장하는 것을 특징으로 하는 슬라이딩 표면.
   
10. 회전 장치와 같은 장치 툴-워크 피스-스핀들 배열이며,
    제어된 C-축을 포함하며, 툴(25)은 X-방향과 Z-방향으로 능동적으로 이동 가능하며, 특히 부동 방식(floating manner)으로 지지되어 Y-방향으로 특히 100 ㎛까지 제한적으로 이동 가능하거나 C-축에 대하여 부동 방식(floating manner)으로 회전 가능한 툴 유닛(34) 내에 배치된 것을 특징으로 하는,
    전기화학적 가공을 통해 특히 크랭크 샤프트(2)에서 회전 대칭형 베어링(1)을 가공하기 위한 장치(30)
    
11. 제10항에 있어서,
    툴 유닛(34)은 B-축에 대하여 부동 방식(floating manner)으로 회전 가능하며, 특히 부동 방식(floating manner)으로 제한적으로 회전 가능한 것을 특징으로 하는 장치.
    
12. 툴(25)의 유효 표면(24)은 90°미만, 특히 70°미만, 특히 60°미만, 특히 45°미만의 부분에 걸쳐 연장하는 것을 특징으로 하는,
    특히 전기화학적 가공(ECM)을 통해 크랭크 샤프트(2)에서 특히 회전 대칭형 베어링의 볼록하게 휘어진 슬라이딩 표면을 가곡하기 위한 돌출부(26)를 포함하는 유효 표면(24)을 가진 툴(25).
    
13. 제12항에 있어서,
    - 원주 방향에서 툴(25)의 유효 표면(24)은 평평하거나 워크 피스(2)의 볼록하게 휘어진 표면과 접하거나 오목하게 휘어지나, 휘어진 반지름(7)은 특히 볼록하게 휘어진 슬라이딩 표면보다 1.1 내지 2.0 배 더 크고/크거나,
    - 툴(25)의 유효 표면(24) 상의 돌출부(26)는 이와 함께 생성된 압입 자국(27)의 깊이(t)보다 적어도 2배, 바람직하게는 3배 큰 높이(h)를 가지는 것을 특징으로 하는 툴.
    
14. 가공하는 동안 툴(25)과 워크 피스(2) 사이의 간격은 진동, 특히 툴(25)의 진동을 통한 교대 방식으로 더 커지거나 작아지며, 및/또는 툴(25)의 전류 부하는 특히 진동과 동시에 진동(PECM)하는 것을 특징으로 하는 전기화학적 가공(ECM)을 통해 슬라이딩 표면을 가공하는 방법.
    
15. 전 항 중 어느 한 항에 있어서,
    - 툴(25)은 물질을 제거하는 동안 스페이서(16)를 통해 슬라이딩 표면으로부터 정해진 간격에서 지지되며, 스페이서, 특히 스페이서 바는 이의 최대 연장부에서 툴의 반대편 단부에 배치되며,
    - 특히 전류 전도성 액체를 위한 플러싱 그루브는 슬라이딩 표면의 이동 방향으로 연장하는 툴 내에 형성되며, 여기서 플러싱 그루브는 특히 적어도 1/10 mm의 깊이를 가지며,
    - 전류 부하의 진동한 위해 복수의 펄스 및/또는 펄스 지속 기간은 상기 방법을 제어하기 위한, 특히 가공을 종결하기 위한 제어 변수로서 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
    
16. 전 항 중 어느 한 항에 있어서,
    전기 전도성 액체의 온도 및/또는 전류는 상기 방법을 제어하기 위한, 특히 직류 부하 하에서 가공을 종료하기 위한 제어 변수로서 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
    
17. 전 항 중 어느 한 항에 있어서,
    가공시 툴과 슬라이딩 표면 사이의 간격이 진동 변화(oscillating change)하는 동안,
    - 전기 전도성 액체의 압력 변화는 상기 간격을 제어하기 위해 사용되거나,
    - 스페이서, 특히 툴의 스페이서 바는 특히 피에조 소자의 형태로 이의 두께에 대하여 가변적이며,
    - 툴은 슬라이딩 표면에 접촉하는 스페이서에 이동 가능하도록 부착되며, 슬라이딩 표면을 향하고 슬라이딩 표면으로부터 멀어지는 방향으로 구동 가능하도록 배치된 것을 특징으로 하는 방법.
    
18. 전 항 중 어느 한 항에 있어서,
    워크 피스(2) 상의 툴(25)의 표면 구조의 이미징 정밀도를 변화시키기 위해,
    - 특히 진동이 변화되는 동안 진동 간격(3)의 최소 간격인 툴(25)과 워크 피스(2) 사이의 간격이 변화되거나
    - 전류가 변화되는 것을 특징으로 하는 방법.
    
19. 전 항 중 어느 한 항에 있어서,
    - 최대 30 ㎛, 바람직하게는 20 ㎛, 바람직하게는 10 ㎛, 특히 적어도 0.5 ㎛, 바람직하게는 적어도 2 ㎛의 물질 제거는 특히 평판 가공하는 동안 전기화학적 가공을 통해 제공되고/되거나,
    - 가공하는 동안 툴(25)은 슬라이딩 표면에 대하여 5 ㎛ 내지 400 ㎛의 간격(3), 바람직하게는 10 ㎛ 내지 100 ㎛의 간격(3)에서 지지되는 것을 특징으로 하는 방법.
    
20. 전 항 중 어느 한 항에 있어서,
    표면 내 압입 자국(27)을 생성하기 위해,
    - 돌출부(26)를 가지는 툴(25)이 사용되며, 전류를 전도하기 위해 요구되는 액체(4)는 특히 툴(25)과 워크 피스(2) 사이의 갭(23) 내에서 가공하는 동안 툴(25)의 유효 표면(24)의 중심부를 통해 공급되거나,
    - 평평한 유효 표면(24)을 가지는 툴(25)이 사용되며, 컷 아웃을 가지는 전기적으로 비전도성인 물질인 마스크(22)가 워크 피스(2)와 툴(25) 사이에 지지되며, 요구되는 액체(4)는 특히 마스크(22)와 베어링(1)의 표면 사이에서 표면을 따라 공급되고 전파되는 것을 특징으로 하는 방법.
    
21. 전 항 중 어느 한 항에 있어서,
    전기화학적 에칭을 통한 디버링(deburring)은 워크 피스(2)의 내부, 특히 슬라이딩 표면과 동시에 매칭하는 보어 홀(21)의 교차지점에서 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
    
22. 전 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 구조화는 ECM 또는 PECM을 통해 도입되는 것을 특징으로 하는 방법.

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