JP2008025573A - 往復ピストン・エンジンのシャフト用ハブ・ホルダ - Google Patents

Abstract

【課題】従来のハブ・ホルダの２枚のプレート間の中間空間にアクセスできないか、アクセスし難いという欠点を改良する。
【解決手段】往復ピストン・エンジン５、特に２ストローク大型ディーゼル・エンジン５の供給ユニット４を駆動するための歯車３のシャフト２を受容するためのハブ・ホルダ１では、往復ピストン・エンジン５のスタンド７の２つの金属薄板スライド・トラック６の２つのスライド面６０の間に取り付けるためのベース・プレート１００、及び更に歯車３のシャフト２を受容するためのシャフト・ハブ１１０を含み、シャフト・ハブ１１０の領域内にボス状のハブ強化材１１１を有する。ベース・プレート１００は単壁設計のベース・プレートである。本発明は更に本発明によるハブ・ホルダ１を有するスタンド７、及び本発明によるスタンドを有する往復ピストン・エンジン５にも関する。
【選択図】図４

Description

本発明は往復ピストン・エンジン用のハブ・ホルダ及びスタンドに関し、そしてそれぞれの独立請求項の前提部分に記載の往復ピストン・エンジンに関する。

船舶の建造、又は例えば電気エネルギー発生用の定置式プラントで使用されるようなクロスヘッド式構造の大型ディーゼル・エンジンは、エンジンのフレームを形成する３つの大型ハウジング・セグメント（部分）を含んでいる。いわゆるスタンドはベース・プレート上に配置され、このベース・プレートは、ベース・プレートによって分離され、クランクシャフトを受けるためのクランクシャフト主軸受を有する軸受サドルの横に並ぶ横の支持部材を有している。スタンドは大型ディーゼル・エンジンのシリンダの数に応じて対向して配置された複数の支持体を有しており、支持体のそれぞれはスラスト・ロッドを介してクランクシャフトと連結された隣接する２つのクロスヘッドを案内するための直立したスライド面を有している。この構成では、いずれの場合も対向して配置された垂直に延びるスライド面は中央壁によって補足的に支持されている。個々の支持体は通常は共通の金属薄板カバー・プレートによって互いに連結されている。シリンダ・ジャケットとも言われることが多いシリンダ・セクションは金属薄板カバー・プレートの位置のスタンド上方に配置され、複数のシリンダ・ライナを受けるのに適している。ベース・プレート、スタンド及びシリンダ・セクションはこの構成ではタイ・ロッドによって互いに連結され、これらのロッドは通常は、タイ・ロッドが相当の圧縮応力でベース・プレート内に、又はベース・プレート上にねじ込まれることでスタンド領域内の支持体内に延びている。

この構成では、公知のモータは燃料、潤滑油又はその他の作用媒体用の共通のレール系の高圧槽内に高い作用圧を発生する役割を果たす、例えば高圧ポンプのような一連の付加的ユニット及び供給ユニットを含んでおり、付加的な集合体又は供給ユニットの駆動は付加的な集合体又は供給ユニットに作動可能に固定連結された、例えば高圧ポンプを駆動するためにこれに連結された対応する供給ギヤを介して行われる。

通常は歯付き供給ギヤである供給ギヤの駆動は通常は、スタンドに溶接され、シャフト・ハブを有するベース・プレートを含むハブ・ホルダに軸支されたシャフトに回転自在に固定連結された歯車によって行われる。この構成では、対応する付加的な集合体又は対応する付加的な供給ユニットをエンジンの歯車の近傍に直に配置できない場合の供給ギヤと歯車との距離を乗り越えるために、歯車と歯付き供給ギヤとの間に中間歯車が備えられることが多い。

歯車、中間歯車及び供給歯車の駆動は、大型ディーゼル・エンジンのクランクシャフトに回転自在に固定連結された駆動歯車を介して行われる。

公知のハブ・ホルダはこの構成では、歯車のシャフトがプレート内部でシャフト・ハブに軸支されるより厚いプレートを含んでいる。より厚いプレートはスタンド内の２つの金属薄板スライド・トラックの間に溶接されている。従来から公知のハブ・ホルダでは、シャフトの適切な安定性はより厚いプレート自体によっては確保されないので、公知のハブ・ホルダは必然的に、シャフトを、ひいてはシャフト上に回転自在に固定配置された歯車自体を安定化させる第２のより薄いプレートを付加的に有している。第２のより薄いプレートを通して歯車の軸支は、特に大型ディーゼル・エンジンの動作状態で発生する動負荷に対して安定化される。

加えて、これらの従来から公知のハブ・ホルダの特徴は複数の否定的性質、すなわち異なる複数の欠点にある。

第１に平行な２枚のプレートを有する設計は複雑であり、ひいては高価である。シャフトと歯車との確実で精確な軸支を確保するためには、ハブ・ホルダの２枚のプレート、すなわち、より薄いプレートとより厚いプレートとが互いに精密に位置合わせされなければならないので、この構成をスタンド内に据え付けることは複雑である。

更に、２枚のプレートがエンジンのスタンドに溶接されなければならない。これは通常は２段階方式で行われる。すなわち、先ず２枚のプレートの厚い方の両側がスタンドに溶接される。次により薄いプレートが特定の間隔を隔ててより厚いプレートと平行に配置され、同様にスタンドに溶接される。しかし、形状的な理由からより薄いプレートの両側を溶接することができない。何故ならば、溶接機が溶接を実行するためにより厚いプレートとより薄いプレートとの間の内部空間に届かなくなるので、より薄いプレートは外側だけしか溶接できず、その結果、当業者にはよく知られている欠点、例えば構成の安定性、又は片側溶接によって生ずる材料内の応力に関連することがある欠点に繋がることがある。

したがって、公知の二重壁ハブ・ホルダで溶接する場合、大型ディーゼル・エンジンの動作の信頼性を確保するように上記の問題を回避し、また問題を最小限にするためだけでも、極めて高いコストと複雑さが必要である。

このように、対応する保守作業も大幅に損なわれ、ひいてはより経費がかかり、また、とりわけ２枚のプレート間の中間空間にアクセスできないか、アクセスし難いので、例えば安全性の点検も一部では極めて困難であることを理解されたい。

したがって本発明の目的は、先行技術で従来から知られている欠点を回避するように、改良されたハブ・ホルダ、スタンドを提案し、改良されたハブ・ホルダを有する往復ピストン・エンジンをも提案することにある。

上記の目的を達成する本発明の主題は独立請求項の事項によって特徴付けられる。

従属請求項は本発明の特に有利な実施例に関するものである。

したがって、本発明は、往復ピストン・エンジン、特に２ストローク大型ディーゼル・エンジンの供給ユニットを駆動するための歯車のシャフトを受容するためのハブ・ホルダであって、往復ピストン・エンジンのスタンドの２つの金属薄板スライド・トラックの２つのスライド面の間に取り付けるためのベース・プレート、及び更に歯車のシャフトを受容するためのシャフト・ハブを含み、このシャフト・ハブの領域内にボス状のハブ強化材を有するハブ・ホルダに関する。本発明によれは、ベース・プレートは単壁設計のベース・プレートである。

このように本発明にとって重要なことは、ベース・プレートが一体に形成され、先行技術から知られているように二重壁で形成されないことである。

先行技術から公知の解決方法では、通常は１つ又は２つの中間ギヤを介して供給ユニット、例えば共通のレール槽で高圧を発生するための高圧ポンプと結合される歯車用のハブ・ホルダがより厚いプレート内に配置され、特に往復ピストン・エンジンの動作状態で動負荷を補償するために、付加的に更に第２のより薄い保持プレートに固定されるのに対して、本発明によれば、往復ピストン・エンジンの動作状態で生ずる動負荷を補償するために付加的な保持プレートが必要ないように、シャフト・ハブがハブ・ホルダのベース・プレートに設計される。

本発明による解決方法の利点は明らかである。ベース・プレートの両側を内部の機械的応力なしで金属薄板ガイド・トラックに具合よくかつ確実に所定位置に溶接可能であるのに対して、公知のハブ・ホルダの場合は、形状的な理由から、溶接のために厚いプレートと薄いプレートとの間の内部空間にアクセスできないので、付加的な保持プレートを片側でしか溶接できない。

本発明によるハブ・ホルダのベース・プレートは一体に形成されるので、ベース・プレートの据付けは自明であるように大幅に簡単に実施できる。何故ならば薄い保持プレートに対してベース・プレートを付加的に位置合わせする必要がないからである。このようにして、歯車のシャフト、ひいては歯車自体の大幅に簡単で、より精確な位置合わせが可能であり、そのため動作の高い信頼性を達成可能であり、それによって損耗と修理の間隔が大幅に延びる。

本発明のハブ・ホルダのより簡単な据付けによって、またもちろん、修理の場合も大幅に簡単な取り外しによって、また保守及び修理間隔がかなり延びることによって、関連コストも著しく低減できる。

実際に特に好ましい実施例では、ハブ・ホルダはシャフト・ハブの領域にボス状のハブ補強材を有している。このようにハブ・ホルダはシャフト・ハブの領域で補強されることによって、先行技術で知られているように第２の薄い保持プレートを備える必要なく、歯車のシャフト及び／又はハブ・ホルダに直に作用する動負荷を特に良好な程度まで補償可能である。

例えば特に大きい負荷が歯車のシャフトに作用し、及び／又はハブ・ホルダ、ひいては歯車の軸シャフトの特に良好な安定化が必要な特別の場合は、ハブ・ホルダはシャフト・ハブの領域で両側にボス状のハブ補強材を有することができ、すなわちボス状のハブ補強材をベース・プレートの両側に備えることができ、それによって歯車のシャフトの更に良好な安定化が可能である。

シャフト・ハブは好ましくは、シャフト・ハブがハブ・ホルダの据付け状態でスタンドの金属薄板ガイド・トラックの２つのスライド面の間の中心に配置されるようにベース・プレート内に備えられる。すなわち、歯車のシャフトの長軸は、クロスヘッドのスライド・シュー用の隣接する２つのスライド面の双方に対して同じ間隔を有することができる。すなわち長軸はハブ・ホルダのベース・プレートが溶接される２つの金属薄板ガイド・トラックの間の中心に精確に着座する。

例えば往復ピストン内燃エンジンの構造上必要な場合であるような別の実施例では、シャフト・ハブは、該シャフト・ハブがハブ・ホルダの据付け状態でスタンドの金属薄板ガイド・トラックの２つのスライド面の間に非対称に配置されるようにベース・プレート内に備えられる。すなわち、その場合は歯車のシャフトの長軸はクロスヘッドのスライド・シュー用の隣接する２つのスライド面の双方に対して同じ間隔を有しておらず、すなわち長軸はハブ・ホルダのベース・プレートが溶接される２つの金属薄板ガイド・トラックの間の中心に精確に着座しない。

本発明は更に、ベース・プレートが、好ましくは特に両側がスタンドの２つの金属薄板ガイド・トラックに溶接されるスタンド、特に上記により詳細に記載した本発明によるハブ・ホルダを有する大型ディーゼル・エンジン用のスタンドに関する。

更に、本発明は、本発明によるハブ・ホルダを含む前述のスタンドを有する往復ピストン内燃エンジン、特に大型ディーゼル・エンジンに関する。

以下に概略的に示した図面を参照して本発明をより詳細に説明する。

以下の説明では、本発明をより明確にし、その範囲を定めるため、図３を参照して先行技術による公知のハブ・ホルダを説明する。先行技術を本発明と区別するために、先行技術に関連する特徴にはアポストロフィー記号が付されるのに対して、本発明による特徴にはアポストロフィー記号なしの参照番号によって示される。

図１は第６と第７のシリンダの間の断面図で、先行技術から既に公知であるような１２気筒大型ディーゼル・クロスヘッド・エンジン５の基本構造を概略的に示している。図１に示した本発明によるエンジン５は、図１の２ストローク大型ディーゼル・エンジンが本発明によるハブ・ホルダ１（明示せず）を有する本発明によるスタンド７を含んでいることで、先行技術から公知のエンジン５と異なっている。

大型ディーゼル・クロスヘッド・エンジン５はそれ自体知られている方式でベース・プレート５１、スタンド７、及びシリンダ・セクション５２を含んでいる。シリンダ・セクション５２はそれ自体知られている方式でシリンダを受ける役割を果たす。例えばスチール薄板を互いに溶接して形成されたスタンド７は金属薄板のベース・プレートと、更に２つの外壁とを有し、図示された縦に延びる金属薄板スライド・トラック６と共に、共通の金属薄板カバーによって連結された断面が台形のフレームを形成している。動作状態では、クロスヘッドは本発明により金属薄板ガイド・トラック６のスライド面６０に沿って往復して、すなわち上下に移動する。ハブ・ホルダ１（図１には図示せず）は金属薄板ガイド・トラック６に溶接されているので、歯車３は図示のようにシャフト２を介して回転自在に固定されて中間ギヤ４２及び駆動ギヤ５４と係合する。

スタンド７は駆動輪５４に回転自在に固定連結されたクランクシャフト５３を軸支するための軸受シェルを有する軸受サドルを含むベース・プレート５１上に配置されている。クランクシャフト５３はスラスト・ロッド（これも図示せず）を介して公知の方式でクロスヘッド（図１には図示せず）に連結されている。

エンジン５は更に供給ユニット４を含んでおり、これは図１の場合は、駆動歯車４１が高圧ポンプを駆動するためにこれに作動可能に固定連結されているので、供給歯車４１を駆動することによって燃料、潤滑油又はその他の作用媒体用の共通のレール系の高圧槽内に高圧を発生可能な高圧ポンプ４である。

供給歯車４１の駆動は中間歯車４２を介して行われ、これは一方ではシャフト・ハブ１１０（図１には図示せず）内に軸支されたシャフト２に回転自在に固定された歯車３と係合している。歯車２、中間歯車４２及び供給歯車４１の駆動は、駆動ギヤ５４、歯車２、中間歯車４２及び供給歯車４１が図１に示した構成で知られているように互いに噛み合うことでクランクシャフト５３に回転自在に固定連結された駆動ギヤ５４によって行われる。

図１に示した構成は往復ピストン内燃エンジン５の種類に応じて異なったものでもよいことが理解されよう。例えば、１２気筒エンジン５内の歯車２、４１、４２、５４は必ずしも第６と第７のシリンダの間に配置する必要はなく、他の２つのシリンダの間、又はエンジン５の一端に配置することも可能である。更に、特別な場合には、中間歯車４２を省略することも可能である。更に、往復ピストン・エンジン５は１２以上又はそれ未満のシリンダを有することもでき、供給ユニット４は必ずしも共通のレール系用の高圧ポンプを必要とせず、往復ピストン・エンジン５の動作状態で歯車２を介して駆動可能である別の供給ユニット４を備えることもできる。

図２では、本発明による、またシャフト２を有するハブ・ホルダ１が関連する歯車３なしで図示されている。ハブ・ホルダ１は大型ディーゼル・エンジン５の動作状態でクロスヘッドのスライド・シューがそれに沿って移動するスライド面６０の領域で隣接する２つの金属薄板ガイド・トラック６に溶接されたベース・プレート１００を含んでいる。図２の実施例では、シャフト・ハブ１１０は、シャフト２の長軸２１が２つの金属薄板ガイド・トラック６の間に対称に位置するように配置されている。本発明によるハブ・ホルダ１をシャフト・ハブ１１０に対して非対称に設計することもできることが理解されよう。すなわち、据付け状態では、シャフト２の長軸２１は２つの金属薄板ガイド・トラック６に対して異なる間隔を有することができる。すなわち２つの金属薄板ガイド・トラック６の間の中心に精確に位置しないように配置することもできる。

本発明の理解を深めるため、図３には、先行技術から公知のハブ・ホルダ１’が本発明による図２のハブ・ホルダ１の断面線Ｉ−Ｉに沿った断面図と類似して対応する断面図で概略的に示されている。

図３の公知のハブ・ホルダ１’はプレート内部でシャフト２’がシャフト・ハブ１１０’内に配置されているより厚いプレート１００’を含んでいる。より厚いプレート１００’はスライド面６０’の領域で２つの金属薄板スライド・トラック６’の間に溶接されている。公知のハブ・ホルダ１’の場合はより厚いプレート１００’だけではシャフト２’の適切な安定が確保されないので、ハブ・ホルダ１’は必然的にシャフト２を安定させるより薄いプレート１０１’を、ひいては特に大型ディーゼル・エンジンの動作状態で生ずる動負荷に抗するようにシャフト２’に回転自在に固定連結された歯車（図３には図示せず）を付加的に含んでいる。特に、当業者にはよく知られているように、薄いプレート１０１’とより厚いプレート１００’との間の領域には薄いプレート１０１’の溶接のためにアクセスできないので、この領域では、薄いプレート１０１’は溶接されないことが特に分かる。

この構成ではシャフト・ハブ１１０’は公知の方式で２つの部品で形成され、例えば溶接でより薄いプレート１００’とより厚いプレート１０１’内に軸方向に固定された第１のハブ部１１０１’、及び歯車（図示せず）の軸２１’上にシャフト２’を受ける役割を果たす第２のハブ部１１０２’を含んでいる。第２のハブ部１１０２’はこの構成では１つ又は複数の固締手段１１０３’によって、例えばねじ１１０３’又はボルト１１０３’によって第１のハブ部１１０１’に取り外し自在に固定されるので、例えば保守又は修理の場合は、シャフト２’を歯車３’（図示せず）と共に簡単に交換又は取り外しすることができる。

最後に図４では本発明によるハブ・ホルダ１が図２に示された断面線Ｉ−Ｉに沿った断面図で概略的に示されており、これは例えば鋳造、鍛造又は当業者には公知の別の適宜の方法によって金属又は合金から製造可能である。

図４の実施例では、ハブ・ホルダ１は両側がスライド・トラック面６０の領域で２つの金属薄板スライド・トラック６にベース・プレート１００を介して溶接継ぎ目１０００によって溶接されている。シャフト・ハブ１１０の領域では、ハブ・ホルダ１がボス状のハブ補強材１１１を有していることによって、ギヤ３が回転自在に固定連結されているシャフト２は、ハブ・ホルダ１が内部に据え付けられる往復ピストン・エンジンの動作状態でかなりの動負荷にさらされる場合でも、理想的に安定して固定される。

この構成ではシャフト・ハブ１１０は同様に２つの部品から構成され、スタンドのスライド・トラックに溶接された第１のハブ部１１０１と、歯車３のシャフト２を受ける役割を果たす第２のハブ部１１０２とを含んでいる。この構成では、第２のハブ部１１０２は１つ又は複数の固締手段１１０３、例えばねじ１１０３又はボルト１１０３によって第１のハブ部１１０１に取り外し自在に固定されるので、例えば保守又は修理の場合に、歯車２を簡単に交換又は取り外しできる。この構成では軸２１のまわりの所定の領域で第１のハブ部に切り込み１１０４を設けて、第１のハブ部１１０１の材料と重さを削減し、同時に動作状態で本発明のハブ・ホルダ１の動的特性を高めることに貢献することが可能である。

上記の本発明の実施例は単なる例であることは理解されるべきであり、本発明はそれに限定されるものではないが特に上記の実施例の全ての適切な組み合わせを含むことは自明である。

ベース・プレート、スタンド、及びシリンダ・セクションを有する大型ディーゼル・クロスヘッド・エンジンの断面図である。 歯車のシャフトを受けるためのハブ・ホルダの図である。 図２の断面線Ｉ−Ｉに沿った先行技術で知られるハブ・ホルダの断面図である。 図２の断面線Ｉ−Ｉに沿った本発明によるハブ・ホルダの断面図である。

符号の説明

１ ハブ・ホルダ
２ シャフト
３ 歯車
４ 供給ユニット
５ 往復ピストン・エンジン
６ 金属薄板ガイド・トラック
金属薄板スライド・トラック
７ スタンド
２１ 長軸
４１ 供給歯車
４２ 中間歯車
５３ クランクシャフト
５４ 駆動ギヤ
６０ スライド面
１００ ベース・プレート
１１０ シャフト・ハブ
１１１ 補強材

Claims (8)

1. 往復ピストン・エンジン（５）、特に２ストローク大型ディーゼル・エンジン（５）の供給ユニット（４）を駆動するための歯車（３）のシャフト（２）を受容するためのハブ・ホルダにおいて、往復ピストン・エンジン（５）のスタンド（７）の２つの金属薄板スライド・トラック（６）の２つのスライド面（６０）の間に取り付けるためのベース・プレート（１００）、及び更に前記歯車（３）の前記シャフト（２）を受容するためのシャフト・ハブ（１１０）を含み、前記シャフト・ハブ（１１０）の領域内にボス状のハブ強化材（１１１）を有するハブ・ホルダであって、前記ベース・プレート（１００）は単壁設計のベース・プレートであることを特徴とするハブ・ホルダ。
2. 前記ハブ・ホルダは前記シャフト・ハブ（１１０）の領域の両側にボス状のハブ強化材（１１１）を有する請求項１に記載のハブ・ホルダ。
3. 前記シャフト・ハブ（１１０）は、該シャフト・ハブ（１１０）が前記ハブ・ホルダの据付け状態で前記スタンド（７）の前記金属薄板スライド・トラック（６）の前記２つのスライド面（６０）の間の中心に配置されるように前記ベース・プレート（１００）内に備えられる請求項１または２に記載のハブ・ホルダ。
4. 前記シャフト・ハブ（１１０）は、該シャフト・ハブ（１１０）が前記ハブ・ホルダの据付け状態で前記スタンド（７）の前記金属薄板スライド・トラック（６）の前記２つのスライド面（６０）の間に非対称に配置されるように前記ベース・プレート（１００）内に備えられる請求項１から３までのいずれか一項に記載のハブ・ホルダ。
5. 請求項１から５までの一項に記載のハブ・ホルダ（１）を含むスタンド、特に大型ディーゼル・エンジン（５）用のスタンド。
6. 前記ベース・プレート（１００）は前記スタンドの２つの金属薄板スライド・トラック（６）に溶接される請求項６に記載のスタンド。
7. 前記ベース・プレート（１００）は前記スタンドの２つの金属薄板スライド・トラック（６）の両側に溶接される請求項６または７に記載のスタンド。
8. 請求項１から５までの一項に記載のハブ・ホルダ（１）を有する請求項６から８までの一項に記載のスタンド（７）を含む往復ピストン内燃エンジン、特に大型ディーゼル・エンジン。

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