JP6697822B2 - クロスヘッド及び架構並びにクロスヘッド式内燃機関 - Google Patents

Description

本発明は、ディーゼルエンジンやガスエンジンなどの内燃機関を構成するクロスヘッド、このクロスヘッドが適用された架構、この架構を備えるクロスヘッド式内燃機関に関するものである。

一般に、シリンダ内で燃料を燃焼させて動力を発生させるガスエンジンやガソリンエンジンなどの内燃機関は、複数のシリンダの下方にシリンダ配列方向に沿ってクランクシャフトが配置されている。クランクシャフトは、ピストンに接続されており、軸受を介してクランクケースに回転自在に支持されている。一方、大型船舶に搭載されるボアストローク比の大きい内燃機関においては、ピストンとクランクシャフトとの間にクロスヘッドが設けられる。クロスヘッド式内燃機関は、クランクシャフトが収容される台板の上部に架構が配置され、この架構の上部にシリンダジャケットが配置され、複数のタイボルトにより一体に連結されて構成されている。

クロスヘッド式内燃機関の架構は、クロスヘッドをピストン軸方向に移動自在にガイドするガイド板を備えている。このクロスヘッドは、ピストン棒の下端部に接続されるクロスヘッドピンとクランクシャフトに連接される連接棒の上端部に接続されるクロスヘッド軸受とが、クロスヘッドピンの下半部においてそれぞれ回動自在に連結される。そのため、ピストンがピストン軸方向に沿って往復移動すると、ピストンと共にピストン棒がピストン軸方向に沿って往復移動することにより、クロスヘッドが架構のガイド板に沿ってピストン軸方向に沿って往復移動する。これにより、クロスヘッドのクロスヘッドピンは、クロスヘッド軸受を介して連接棒に回転駆動力を加える。この回転駆動力により、連接棒の下端部に接続されるクランクがクランク運動し、クランクシャフトを回転させる。

このように構成されたクロスヘッドには、冷却、潤滑を目的としてオイル（以下、冷却機能を有する場合も「潤滑油」として表記する）が供給される。潤滑油は、クロスヘッドの外部からクロスヘッド軸受の外面と連接棒の内面との間の空間に供給される。潤滑油は、その空間からクロスヘッド軸受に形成された貫通孔を介してクロスヘッドピンの外面と軸受の内面との間に供給される。その上で、潤滑油は、クロスヘッドピン及びピストン棒に形成された油路を通じてピストンに供給されることにより、ピストンを冷却する。従来、クロスヘッド軸受は、内面にクロスヘッドピン潤滑用ポケットと、ピストン冷却用ポケットが設けられている。そして、クロスヘッド軸受と連接棒との間の空間に供給された潤滑油は、クロスヘッド軸受に設けられた貫通孔を介してクロスヘッドピン潤滑用ポケットとピストン冷却用ポケットにそれぞれ供給される。クロスヘッドピン潤滑用ポケットに供給された潤滑油は、クロスヘッドピンと連結棒の相対回動時にクロスヘッド軸受の内面に行き渡り、ピストン冷却用ポケットに供給された潤滑油は、ピストン棒の移動時に油路を通じてピストンに供給され、ピストンを冷却する。

このようなクロスヘッド式内燃機関としては、例えば、下記特許文献１に記載されたものがある。

特開２０１０−０３２０５５号公報

上述したクロスヘッドは、ピストン棒の下端部に固定されたクロスヘッドピンがクロスヘッド軸受を介して連接棒の上端部に回動自在に連結されている。クロスヘッド軸受は、クロスヘッドピンの下半部を支持するような半割れ形状をなし、クロスヘッドピンの中心位置の下方に対応する内面にクロスヘッドピンの荷重を支持するため、所定面積の支持面が形成されている。この場合、クロスヘッドピン潤滑用ポケットと、ピストン冷却用ポケットは、支持面を避けてクロスヘッド軸受における周方向の端部側に形成されることとなる。一方で、クロスヘッドピンは、クロスヘッドピンと連結棒が相対移動しても、油路の端部が常時ピストン冷却用ポケットに連通している必要がある。また、クロスヘッドはクロスヘッドピンの上半部を密着させるための固定面を確保する必要がある。そのため、クロスヘッドピンは、所定の外径を確保しなければならず、クロスヘッドの大型化を招いてしまう。

本発明は、上述した課題を解決するものであり、小型軽量化を図るクロスヘッド及び架構並びにクロスヘッド式内燃機関を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための本発明のクロスヘッドは、クロスヘッドピンと、半円筒形状をなして前記クロスヘッドピンの外面を回動自在に支持するクロスヘッド軸受と、を備え、前記クロスヘッド軸受には、周方向における中間部に設けられる支持面と、周方向における前記支持面の両側で且つ軸方向の中間部に設けられる第１ポケットと、周方向における前記支持面の両側で且つ軸方向において前記第１ポケットに接続することなく独立して設けられる第２ポケットと、前記第１ポケットに前記クロスヘッド軸受の板厚方向に貫通する第１連通孔と、前記第２ポケットに前記クロスヘッド軸受の板厚方向に貫通する第２連通孔と、が形成され、前記クロスヘッドピンには、前記第１ポケットに連通する油路が設けられる、ことを特徴とするものである。

従って、クロスヘッド軸受の外面側に供給された冷却油は、第１連通孔を通って第１ポケットに一時的に貯留され、この第１ポケットからクロスヘッドピンの油路を通ってピストンに供給されて冷却する。一方、クロスヘッド軸受の外面側に供給された潤滑油は、第２連通孔を通って第２ポケットに一時的に貯留され、この第２ポケットからクロスヘッド軸受の内面とクロスヘッドピンの外面との間に供給されて潤滑する。このとき、第２ポケットは、第１ポケットに接続することなく独立して設けられることで、第１ポケットをクロスヘッド軸受の周方向に延長して形成することができ、クロスヘッドピンとクロスヘッド軸受が相対回動しても、第１ポケットと油路との連通状態を維持することができる一方で、クロスヘッドピンにおけるピストン棒の固定面を確保することができ、クロスヘッドピンの外径を小さくすることで小型軽量化を図ることができる。

本発明のクロスヘッドでは、前記第１ポケットと前記第２ポケットは、クロスヘッド軸受の周方向における前記支持面側の端部位置が同位置に設定されることを特徴としている。

従って、第１ポケットと第２ポケットにおける周方向における支持面側の端部位置を同位置に設定することで、各ポケットにおける周方向の長さを長くすることができ、十分な量の冷却油と潤滑油を貯留することができる。

本発明のクロスヘッドでは、前記クロスヘッドピンは、前記クロスヘッド軸受に支持される円弧形状面と、ピストン棒が密着して固定される平坦面とが設けられ、前記油路は、一端部が前記円弧形状面に開口し、他端部が前記平坦面に開口することを特徴としている。

従って、油路の一端部をクロスヘッドピンの円弧形状面に開口し、他端部をクロスヘッドピンの平坦面に開口することで、第１ポケットに貯留された冷却油を油路からピストンへ適正に供給することができる。

本発明のクロスヘッドでは、前記クロスヘッド軸受の外面を支持する円弧形状をなす軸受支持面が形成された連接棒が設けられ、前記軸受支持面に周方向に沿うと共に前記第１連通孔が連通する第１溝が設けられると共に、前記軸受支持面に周方向に沿うと共に前記第２連通孔が連通する第２溝が設けられることを特徴としている。

従って、クロスヘッド軸受の外面を支持する連接棒の軸受支持面に、第１連通孔が連通する第１溝と、第２連通孔が連通する第２溝を設けることで、冷却油を第１溝から第１連通孔を通して第１ポケットへ円滑に供給することができると共に、潤滑油を第２溝から第２連通孔を通して第２ポケットへ円滑に供給することができる。

本発明のクロスヘッドでは、前記クロスヘッド軸受は、外面が前記連接棒における前記軸受支持面に支持されると共に、周方向の端部が前記連接棒に固定されるクロスヘッド軸受支持部材に支持され、前記クロスヘッド軸受支持部材に前記第１ポケットに連通する補助ポケットが設けられることを特徴としている。

従って、クロスヘッド軸受支持部材に第１ポケットに連通する補助ポケットを設けることで、冷却油を貯留する領域を周方向に延長することができ、クロスヘッドピンを円滑に支持することができる。

また、本発明の架構は、頂部に配置される天板と、底部に配置される底板と、側部に配置されて一端部が前記天板に接続されると共に他端部が前記底板に接続される側板と、前記天板と前記底板と前記側板に接続されることで複数の空間部が区画される隔壁と、前記空間部にそれぞれ固定されるガイド板と、前記ガイド板のそれぞれに移動自在に支持される前記クロスヘッドと、を備えることを特徴とするものである。

従って、クロスヘッドピンを支持するクロスヘッド軸受にて、第１ポケットをクロスヘッド軸受の周方向に延長して形成することができ、クロスヘッドピンとクロスヘッド軸受が相対回動しても、第１ポケットと油路との連通状態を維持することができる一方で、クロスヘッドピンにおけるピストン棒の固定面を確保することができ、クロスヘッドピンの外径を小さくすることで、クロスヘッドの小型軽量化を図ることができ、その結果、架構の小型軽量化を図ることができる。

また、本発明のクロスヘッド式内燃機関は、台板と、前記台板上に設けられる前記架構と、前記架構上に設けられるシリンダジャケットと、前記台板と前記架構と前記シリンダジャケットを貫通連結する連結部材と、を備えることを特徴とするものである。

従って、クロスヘッドピンを支持するクロスヘッド軸受にて、第１ポケットをクロスヘッド軸受の周方向に延長して形成することができ、クロスヘッドピンとクロスヘッド軸受が相対回動しても、第１ポケットと油路との連通状態を維持することができる一方で、クロスヘッドピンにおけるピストン棒の固定面を確保することができ、クロスヘッドピンの外径を小さくすることで、クロスヘッドの小型軽量化を図ることができ、その結果、クロスヘッド式内燃機関の小型軽量化を図ることができる。

本発明のクロスヘッド及び架構並びにクロスヘッド式内燃機関によれば、クロスヘッドピンを支持するクロスヘッド軸受にて、支持面の両側に第１ポケットを設けると共に、第１ポケットに接続することなく第２ポケットを独立して設けるので、クロスヘッドピンの外径を小さくすることで小型軽量化を図ることができる。

図１は、本実施形態のディーゼルエンジンを表す概略構成図である。 図２は、本実施形態の架構を表す正面図である。 図３は、本実施形態のクロスヘッドを表す斜視図である。 図４は、クロスヘッドを表す平面図である。 図５は、クロスヘッドにおける冷却油用ポケットの位置で切断した縦断面（図４のＶ−Ｖ断面）図である。 図６は、クロスヘッドにおける潤滑油用ポケットの位置で切断した縦断面（図４のVI−VI断面）図である。 図７は、軸受を表す斜視図である。 図８は、クロスヘッドの作動状態を表す縦断面図である。

以下に添付図面を参照して、本発明に係るクロスヘッド及び架構並びにクロスヘッド式内燃機関の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。

図１は、本実施形態のディーゼルエンジンを表す概略図である。

本実施形態にて、図１に示すように、ディーゼルエンジン１０は、例えば、船舶推進用の主機として用いられ、２ストローク１サイクルのユニフロー掃気方式のクロスヘッド式内燃機関である。このディーゼルエンジン１０は、下方に位置する台板１１と、台板１１上に設けられる架構１２と、架構１２上に設けられるシリンダジャケット１３とを備えている。この台板１１と架構１２とシリンダジャケット１３は、上下方向に延在する複数のタイボルト（連結部材）１４及びナット１５により一体に締結されて固定されている。

シリンダライナ１６は、シリンダジャケット１３内に配置され、上部にシリンダカバー１７が固定されて空間部を区画しており、この空間部内にピストン１８が上下に往復動自在に設けられる。また、シリンダカバー１７は、排気弁２０が設けられており、排気弁２０は、動弁装置２１により開閉可能となっている。排気弁２０は、シリンダライナ１６、シリンダカバー１７、およびピストン１８とともに燃焼室１９を形成する。排気弁２０は、燃焼室１９と排気管２２とを開閉するものである。

そのため、燃焼室１９に対して、図示しない燃料噴射ポンプから供給された燃料（例えば、低質油、天然ガス、または、その混合燃料など）と、図示しない圧縮機により圧縮された燃焼用ガス（例えば、空気、ＥＧＲガス、または、その混合ガスなど）が供給されることで、燃焼室１９で燃料と燃焼用ガスが燃焼する。そして、この燃焼で発生したエネルギによりピストン１８がピストン軸方向に往復動する。このとき、動弁装置２１により排気弁２０が作動して燃焼室１９が開放されると、燃焼によって生じた排ガスが排気管２２に押し出される一方、図示しない掃気ポートから燃焼用ガスが燃焼室１９に導入される。

ピストン１８は、下端部にピストン棒２３の上端部が連結されている。台板１１は、クランクケースを構成しており、クランクシャフト２４が軸受２５により回転自在に支持されている。このクランクシャフト２４は、クランク２６を介して連接棒２７の下端部が回動自在に連結されている。架構１２は、ピストン軸方向に沿って設けられるガイド板２８が幅方向に所定間隔を空けて一対をなすように配置されている。クロスヘッド２９は、ピストン棒２３の下端部に接続されるクロスヘッドピンとクランクシャフト２４に連接される連接棒２７の上端部に接続されるクロスヘッド軸受とが、クロスヘッドピンの下半部においてそれぞれ回動自在に連結される。このクロスヘッド２９は、一対のガイド板２８の間に配置され、このガイド板２８に沿って移動自在に支持される。

そのため、ピストン１８がピストン軸方向に沿って往復移動すると、ピストン１８と共にピストン棒２３がピストン軸方向に沿って往復移動することにより、クロスヘッド２９がガイド板２８に沿ってピストン軸方向に沿って往復移動する。これにより、クロスヘッド２９のクロスヘッドピンは、クロスヘッド軸受を介して連接棒２７に回転駆動力を加える。この回転駆動力により、連接棒２７の下端部に接続されるクランク２６がクランク運動し、クランクシャフト２４を回転させる。

ここで、ディーゼルエンジン１０を構成する架構１２について詳細に説明する。図２は、本実施形態の架構を表す正面図、図３は、本実施形態のクロスヘッドを表す斜視図である。なお、以下の説明で、周方向とは、クロスヘッドピンの周方向であり、軸方向とは、クロスヘッドピンの軸心方向である。

図２に示すように、架構１２は、天板３１と、底板３２と、側板３３と、複数の隔壁３４とから構成されている。天板３１は、頂部に配置されてシリンダジャケット１３（図１参照）に接続される。底板３２は、底部に配置されて台板１１（図１参照）に接続される。側板３３は、左右の側部に配置されてピストン軸方向における一端部（下端部）が底板３２に接続され、他端部（上端部）が天板３１に接続される。複数の隔壁３４は、クランク軸方向に沿って一定間隔を空けて平行に配置される。

この架構１２は、天板３１と底板３２と側板３３と各隔壁３４により空間部３５が形成されている。この空間部３５は、クロスヘッド２９がガイド板２８に支持されて移動することができる空間部であり、クロスヘッド２９は、この空間部３５に収容され、ピストン軸方向を往復移動することができる。

隔壁３４は、中央板４１と、中間板４２と、ガイド板２８とを有している。中央板４１は、隔壁３４における内燃機関幅方向の中央部分を形成するものである。各中間板４２は、隔壁３４における内燃機関幅方向の両端部分を形成するものである。ガイド板２８は、隔壁３４における中央板４１と各中間板４２との間に配置され、溶接により接続されている。中央板４１は、一辺に切欠部４１ａが形成された矩形状をなす平面板であり、切欠部４１ａが隔壁３４の下部に位置するように配置される。中央板４１は、内燃機関幅方向における両端部がガイド板２８に溶接により接続されている。

図２及び図３に示すように、クロスヘッド２９は、ピストン棒２３と、連接棒２７と、一対のガイドシュー５１と、クロスヘッドピン５２とから構成されている。連接棒２７は、連接棒本体６１の上端部に下部軸受部６２が一体に形成されている。ピストン棒２３は、ピストン棒本体６３の下端部に連結部６４が一体に形成されている。一対のガイドシュー５１は、矩形状をなし、本体６５の両側にそれぞれガイド部６６が一体に形成されている。クロスヘッドピン５２は、ピストン棒２３の連結部６４が連結ボルト６７により一体に連結されており、連接棒２７の下部軸受部６２と上部軸受部（軸受支持部材）６８により回動自在に支持されている。一対のガイドシュー５１は、ピストン棒２３及び連接棒２７の両側に配置され、クロスヘッドピン５２の各端部に一体に連結されている。

そのため、ピストン棒２３に連結されたクロスヘッドピン５２と、連接棒２７の上端部が回動自在に連結される。即ち、ピストン１８（図１参照）が往復移動すると、ピストン１８と一体のピストン棒２３が同方向に沿って往復移動し、このとき、一対のガイドシュー５１が一対のガイド板２８に沿って往復移動する。連接棒２７は、ピストン棒２３と連動して同方向に沿って往復移動すると共に、クロスヘッドピン５２を支点としてピストン棒２３に対して相対的に往復回動する。そして、連接棒２７とクランク２６（図１参照）がクランク運動し、クランクシャフト２４（図１参照）を回転する。

以下、クロスヘッド２９の詳細について説明する。図４は、クロスヘッドを表す平面図、図５は、クロスヘッドにおける冷却油用ポケットの位置で切断した縦断面（図４のＶ−Ｖ断面）図、図６は、クロスヘッドにおける潤滑油用ポケットの位置で切断した縦断面（図４のVI−VI断面）図、図７は、軸受を表す斜視図、図８は、クロスヘッドの作動状態を表す縦断面図である。

図４から図７に示すように、クロスヘッド２９は、ピストン棒２３に連結されたクロスヘッドピン５２が連接棒２７の下部軸受部６２と上部軸受部６８に軸受メタル（軸受）７１を介して回動自在に連結されている。この軸受メタル（クロスヘッド軸受）７１は、半円筒形状をなし、外面が連接棒２７の下部軸受部６２に形成された円弧形状をなす軸受支持面６２ａに支持され、内面の支持面７１ａによりクロスヘッドピン５２の外面を回動自在に支持している。

軸受メタル７１は、周方向における各端部側で、且つ、軸方向の中間部に冷却油ポケット（第１ポケット）７２が設けられている。また、軸受メタル７１は、周方向における各端部側で、且つ、軸方向の各端部側に潤滑油ポケット（第２ポケット）７３が設けられている。冷却油ポケット７２は、軸受メタル７１の内面に所定の幅で周方向に沿って形成された凹部である。潤滑油ポケット７３は、軸受メタル７１の内面に所定の幅で周方向に沿って形成された凹部であり、冷却油ポケット７２における両側に冷却油ポケット７２に接続することなく独立して設けられている。

冷却油ポケット７２は、軸受メタル７１における周方向の一端部が軸受メタル７１の端面に開口し、他端部が軸受メタル７１における周方向の中間部側の所定の位置まで形成されている。各潤滑油ポケット７３は、軸受メタル７１における周方向の一端部が軸受メタル７１の端面の手前まで形成され、他端部が軸受メタル７１における周方向の中間部側の所定の位置まで形成されている。冷却油ポケット７２と各潤滑油ポケット７３は、周方向における軸受メタル７１の周方向の中間部側の端部位置が同位置に設定されている。そのため、軸受メタル７１は、支持面７１ａの周方向における各ポケット７２，７３の間にクロスヘッドピン５２の荷重を支持する荷重支持領域Ａが確保されている。

また、冷却油ポケット７２は、周方向の長さが各潤滑油ポケット７３の周方向の長さより長く形成され、軸方向の幅が各潤滑油ポケット７３の軸方向の幅より狭く形成されている。更に、冷却油ポケット７２は、厚さ方向の深さが各潤滑油ポケット７３の厚さ方向の深さより深く形成されている。

軸受メタル７１は、外面から冷却油ポケット７２に連通する冷却油用連通孔（第１連通孔）７４が複数（本実施形態では、それぞれ３個）形成されている。また、軸受メタル７１は、外面から各潤滑油ポケット７３に連通する潤滑油用連通孔（第２連通孔）７５が複数（本実施形態では、それぞれ２個）形成されている。この場合、冷却油用連通孔７４と潤滑油用連通孔７５は、各ポケット７２，７３における軸受メタル７１の周方向の端部側に形成されているが、いずれの位置に設けてもよい。

連接棒２７は、下部軸受部６２の軸受支持面６２ａに周方向に沿うと共に冷却油用連通孔７４が連通する冷却油溝（第１溝）７６が設けられると共に、複数の潤滑油用連通孔７５が連通する複数（本実施形態では、２個）の潤滑油溝（第２溝孔）７７が設けられている。冷却油用連通孔７４は、連接棒２７の下部軸受部６２に軸方向の中間位置に形成され、周方向の端部に開口する凹部として形成されている。また、各潤滑油溝７７は、連接棒２７の下部軸受部６２に軸方向の中間位置から各端部側で冷却油溝７６の両側に形成され、周方向の端部に開口する凹部として形成されている。この場合、冷却油溝７６と潤滑油溝７７は、長さ及び幅がほぼ同様であるが、冷却油溝７６は、深さが各潤滑油溝７７の深さより深く形成されている。

そして、連接棒２７は、下部軸受部６２の側部に冷却油溝７６へ冷却油を供給する冷却油供給孔７８が形成されると共に、潤滑油溝７７へ潤滑油を供給する潤滑油供給孔７９が形成されている。

また、クロスヘッドピン５２は、冷却油ポケット７２に連通する複数（本実施形態では、２個）の冷却油供給流路（油路）８１が設けられている。クロスヘッドピン５２は、軸受メタル７１に支持される円弧形状面５２ａと、ピストン棒２３が密着して固定される平坦面５２ｂとが設けられている。冷却油供給流路８１は、一端部が円弧形状面５２ａに開口する第１冷却油供給流路８２と、一端部が平坦面５２ｂに開口する第２冷却油供給流路８３とから構成されており、第１冷却油供給流路８２と第２冷却油供給流路８３は、他端部同士が連通されている。この各冷却油供給流路８１は、図示しないが、ピストン棒２３内を通ってピストン１８（図１参照）まで連通している。なお、連接棒２７は、下部軸受部６２の下部に冷却油溝７６に連通する冷却油供給流路８４が設けられており、この冷却油供給流路８４は、クランク２６（図１参照）まで連通している。

軸受メタル７１は、連接棒２７における下部軸受部６２の軸受支持面６２ａに載置され、支持面７１ａにクロスヘッドピン５２が装着され、下部軸受部６２と上部軸受部６８が固定されることで位置決めされ、ピストン棒２３のクロスヘッドピン５２が軸受メタル７１を介して連接棒２７に回動自在に支持される。上部軸受部６８は、軸受メタル７１の端面に当接して位置決めしており、内面に各冷却油ポケット７２に連通する冷却油補助ポケット８５が形成されている。

なお、本実施形態にて、冷却油ポケット７２、潤滑油ポケット７３、冷却油用連通孔７４、潤滑油用連通孔７５、冷却油溝７６、潤滑油溝７７、冷却油供給流路８１、冷却油補助ポケット８５は、それぞれクロスヘッドピン５２の中心に対して左右対称に設けられているが、左右対称でなくてもよい。

そのため、図５に示すように、冷却油が冷却油供給孔７８から軸受メタル７１の外面側の冷却油溝７６に供給されると、複数の冷却油用連通孔７４を通して軸受メタル７１の内面側の冷却油ポケット７２に一時的に貯留される。そして、ピストン棒２３及び連接棒２７の作動時に、冷却油ポケット７２の冷却油が冷却油供給流路８１からピストン棒２３の内部を通ってピストン１８に供給されて冷却される。

このとき、図８に示すように、クロスヘッドピン５２に対して連接棒２７が回動すると、冷却油供給流路８１と冷却油ポケット７２の連通位置が変動し、一方（図８の右方）の冷却油供給流路８１は、端部が軸受メタル７１の周方向の中間部側の冷却油ポケット７２に連通し、他方（図８の左方）の冷却油供給流路８１は、端部が軸受メタル７１の周方向の端部側の冷却油ポケット７２を超えて上部軸受部６８の冷却油補助ポケット８５に連通する。そして、ピストン棒２３は、連結部６４が上部軸受部６８に接触することがない。このように冷却油ポケット７２を軸受メタル７１の内面に、荷重支持領域Ａの手前まで設けることで、クロスヘッドピン５２の外径を小さくしても、冷却油ポケット７２の冷却油を冷却油供給流路８１からピストン１８に供給することができると共に、ピストン棒２３を連結するための平坦面５２ｂを確保することができる。

また、図６に示すように、潤滑油が潤滑油供給孔７９から軸受メタル７１の外面側の潤滑油溝７７に供給されると、複数の潤滑油用連通孔７５を通して軸受メタル７１の内面側の潤滑油ポケット７３に一時的に貯留される。そして、ピストン棒２３及び連接棒２７の作動時に、潤滑油ポケット７３の潤滑油が軸受メタル７１の支持面７１ａとクロスヘッドピン５２の円弧形状面５２ａに供給されて潤滑される。

このように本実施形態のクロスヘッドにあっては、クロスヘッドピン５２と、半円筒形状をなしてクロスヘッドピン５２の外面を回動自在に支持する軸受メタル７１とを設け、軸受メタル７１は、周方向における中間部の内面に設けられる支持面７１ａと、周方向における支持面７１ａの両側の内面で軸方向の中間部に設けられる冷却油ポケット７２と、周方向における支持面７１ａの両側で軸方向において冷却油ポケット７２に接続することなく独立して設けられる複数の潤滑油ポケット７３と、冷却油ポケット７２に軸受メタル７１の板厚方向に貫通する冷却油用連通孔７４と、複数の潤滑油ポケット７３に軸受メタルの板厚方向に貫通する潤滑油用連通孔７５が設けられ、クロスヘッドピン５２は、冷却油ポケット７２に連通する冷却油供給流路８１が設けられる。

従って、軸受メタル７１の外面側に供給された冷却油は、冷却油用連通孔７４を通って冷却油ポケット７２に一時的に貯留され、この冷却油ポケット７２からクロスヘッドピン５２の冷却油供給流路８１を通ってピストン１８に供給されて冷却する。一方、軸受メタル７１の外面側に供給された潤滑油は、潤滑油用連通孔７５を通って潤滑油ポケット７３に一時的に貯留され、この潤滑油ポケット７３から軸受メタル７１の内面とクロスヘッドピン５２の外面の間に供給されて潤滑する。このとき、複数の潤滑油ポケット７３は、冷却油ポケット７２の両側に独立して設けられることで、冷却油ポケット７２を軸受メタル７１の周方向に延長して形成することができ、クロスヘッドピン５２と軸受メタル７１が相対回動しても、冷却油ポケット７２と冷却油供給流路８１との連通状態を維持することができる一方で、クロスヘッドピン５２におけるピストン棒２３の固定面（平坦面５２ｂ）を確保することができ、クロスヘッドピン５２の外径を小さくすることで小型軽量化を図ることができる。

本実施形態のクロスヘッドでは、冷却油ポケット７２と各潤滑油ポケット７３の周方向における支持面７１ａ側の端部位置を同位置に設定している。従って、各ポケット７２，７３における周方向の長さを長くすることができ、各ポケット７２，７３に十分な量の冷却油と潤滑油を貯留することができる。

本実施形態のクロスヘッドでは、クロスヘッドピン５２に、軸受メタル７１に支持される円弧形状面５２ａと、ピストン棒２３が密着して固定される平坦面５２ｂとを設け、冷却油供給流路８１の一端部を円弧形状面５２ａに開口し、他端部を平坦面５２ｂに開口している。従って、冷却油ポケット７２に貯留された冷却油を冷却油供給流路８１からピストン１８へ適正に供給することができる。

本実施形態のクロスヘッドでは、軸受メタル７１の外面を支持する円弧形状をなす軸受支持面６２ａが形成された連接棒２７を設け、軸受支持面６２ａに周方向に沿うと共に冷却油用連通孔７４が連通する冷却油溝７６を設けると共に、軸受支持面６２ａに周方向に沿うと共に複数の潤滑油用連通孔７５が連通する潤滑油溝７７を設けている。従って、冷却油を冷却油溝７６から冷却油用連通孔７４を通して冷却油ポケット７２へ円滑に供給することができると共に、潤滑油を潤滑油溝７７から潤滑油用連通孔７５を通して潤滑油ポケット７３へ円滑に供給することができる。

本実施形態のクロスヘッドでは、軸受メタル７１の外面を連接棒２７における軸受支持面６２ａにより支持すると共に、周方向の端部を連接棒２７に固定される上部軸受部６８により支持し、上部軸受部６８に冷却油ポケット７２に連通する冷却油補助ポケット８５を設けている。従って、冷却油を貯留する領域を周方向に延長することができ、クロスヘッドピン５２を円滑に支持することができる。

また、本実施形態の架構にあっては、頂部に配置される天板３１と、底部に配置される底板３２と、側部に配置されて一端部が天板３１に接続されると共に他端部が底板３２に接続される側板３３と、天板３１と底板３２と側板３３に接続されることで鉛直方向に貫通する複数の空間部３５が区画される複数の隔壁３４と、複数の空間部３５にそれぞれ固定される複数のガイド板２８と、複数のガイド板２８のそれぞれに移動自在に支持される複数のクロスヘッド２９とを設けている。

従って、クロスヘッドピン５２を支持する軸受メタル７１にて、支持面７１ａの両側に冷却油ポケット７２を設けると共に、冷却油ポケット７２の両側に複数の潤滑油ポケット７３を独立して設けることで、冷却油ポケット７２を軸受メタル７１の周方向に延長して形成することができ、クロスヘッドピン５２と軸受メタル７１が相対回動しても、冷却油ポケット７２と冷却油供給流路８１との連通状態を維持することができる一方で、クロスヘッドピン５２におけるピストン棒２３の固定面（平坦面５２ｂ）を確保することができ、クロスヘッドピン５２の外径を小さくすることで、クロスヘッド２９の小型軽量化を図ることができ、その結果、架構１２の小型軽量化を図ることができる。

また、本実施形態のクロスヘッド式内燃機関にあっては、台板１１と、台板１１上に設けられる架構１２と、架構１２上に設けられるシリンダジャケット１３と、台板１１と架構１２とシリンダジャケット１３を貫通して連結する複数のタイボルト１４とを設けている。従って、クロスヘッドピン５２の外径を小さくすることで、クロスヘッド２９の小型軽量化を図ることができ、その結果、ディーゼルエンジン１０の小型軽量化を図ることができる。

なお、上述した実施形態では、軸受メタル７１は、軸方向における中間位置に冷却油ポケット７２を設け、その両側に対称に潤滑油ポケット７３を設けたが、冷却油ポケット７２は、軸受メタル７１における軸方向の中間位置に対して一方側にずれていてもよく、潤滑油ポケット７３も冷却油ポケット７２に対して左右対称でなくてもよい。

１０ ディーゼルエンジン（クロスヘッド式内燃機関）
１１ 台板
１２ 架構
１３ シリンダジャケット
１４ タイボルト（連結部材）
１５ ナット
１６ シリンダライナ
１７ シリンダカバー
１８ ピストン
１９ 燃焼室
２１ 動弁装置
２２ 排気管
２３ ピストン棒
２４ クランクシャフト
２５ 軸受
２６ クランク
２７ 連接棒
２８ ガイド板
２９ クロスヘッド
３１ 天板
３２ 底板
３３ 側板
３４ 隔壁
３５ 空間部
５１ ガイドシュー
５２ クロスヘッドピン
５２ａ 円弧形状面
５２ｂ 平坦面
６２ 下部軸受部
６２ａ 軸受支持面
６８ 上部軸受部（軸受支持部材）
７１ 軸受メタル（クロスヘッド軸受）
７１ａ 支持面
７２ 冷却油ポケット（第１ポケット）
７３ 潤滑油ポケット（第２ポケット）
７４ 冷却油用連通孔（第１連通孔）
７５ 潤滑油用連通孔（第２連通孔）
７６ 冷却油溝（第１溝）
７７ 潤滑油溝（第１溝）
７８ 冷却油供給孔
８１ 冷却油供給流路（油路）
８２ 第１冷却油供給流路
８３ 第２冷却油供給流路
８５ 冷却油補助ポケット
Ａ 荷重支持領域

Claims (7)

1. クロスヘッドピンと、
   半円筒形状をなして前記クロスヘッドピンの外面を回動自在に支持するクロスヘッド軸受と、
   を備えるクロスヘッドであって、
   前記クロスヘッド軸受には、
   周方向における中間部に設けられる支持面と、
   周方向における前記支持面の両側で且つ軸方向の中間部に設けられる第１ポケットと、
   周方向における前記支持面の両側で且つ軸方向において前記第１ポケットに接続することなくその両側に独立して設けられる第２ポケットと、
   前記第１ポケットに前記クロスヘッド軸受の板厚方向に貫通する第１連通孔と、
   前記第２ポケットに前記クロスヘッド軸受の板厚方向に貫通する第２連通孔と、
   が形成され、
   前記クロスヘッドピンには、前記第１ポケットに連通する油路が設けられる、
   ことを特徴とするクロスヘッド。
2. 前記第１ポケットと前記第２ポケットは、クロスヘッド軸受の周方向における前記支持面側の端部位置が同位置に設定されることを特徴とする請求項１に記載のクロスヘッド。
3. 前記クロスヘッドピンは、前記クロスヘッド軸受に支持される円弧形状面と、ピストン棒が密着して固定される平坦面とが設けられ、前記油路は、一端部が前記円弧形状面に開口し、他端部が前記平坦面に開口することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のクロスヘッド。
4. 前記クロスヘッド軸受の外面を支持する円弧形状をなす軸受支持面が形成された連接棒が設けられ、前記軸受支持面に周方向に沿うと共に前記第１連通孔が連通する第１溝が設けられると共に、前記軸受支持面に周方向に沿うと共に前記第２連通孔が連通する第２溝が設けられることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のクロスヘッド。
5. 前記クロスヘッド軸受は、外面が前記連接棒における前記軸受支持面に支持されると共に、周方向の端部が前記連接棒に固定されるクロスヘッドピン支持部材に支持され、前記クロスヘッドピン支持部材に前記第１ポケットに連通する補助ポケットが設けられることを特徴とする請求項４に記載のクロスヘッド。
6. 頂部に配置される天板と、
   底部に配置される底板と、
   側部に配置されて一端部が前記天板に接続されると共に他端部が前記底板に接続される側板と、
   前記天板と前記底板と前記側板に接続されることで複数の空間部が区画される隔壁と、
   前記隔壁にそれぞれ固定されるガイド板と、
   前記ガイド板のそれぞれに移動自在に支持される請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のクロスヘッドと、
   を備えることを特徴とする架構。
7. 台板と、
   前記台板上に設けられる請求項６に記載の架構と、
   前記架構上に設けられるシリンダジャケットと、
   前記台板と前記架構と前記シリンダジャケットを貫通して連結する連結部材と、
   を備えることを特徴とするクロスヘッド式内燃機関。
   

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