KR20180054789A

KR20180054789A - 동변 장치 및 크로스헤드식 내연 기관

Info

Publication number: KR20180054789A
Application number: KR1020187011038A
Authority: KR
Inventors: 잇페이 데라타
Original assignee: 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤; 가부시키가이샤 자판엔진코포레숀
Priority date: 2016-03-08
Filing date: 2017-03-01
Publication date: 2018-05-24
Also published as: WO2017154697A1; KR102124752B1; CN108779690A; JP6703868B2; CN108779690B; JP2017160824A

Abstract

동변 장치 및 크로스헤드식 내연 기관에 있어서, 케이싱 (41) 및 실린더부 (44) 와, 케이싱 (41) 에 자유롭게 이동할 수 있도록 지지되는 미끄럼통 (42) 과, 미끄럼통 (42) 의 상단부에 연결되는 피스톤 (46) 과, 미끄럼통 (42) 의 하단부의 롤러 (45) 에 작용하여 미끄럼통 (42) 을 이동 가능한 캠 (47) 과, 피스톤 (46) 의 이동에 의해 작동유를 압축 가능한 압축실 (59) 과, 상부 케이싱 (41) 에 형성되는 작동유 공급구 (61) 와, 작동유 공급구 (61) 로부터 압축실 (59) 에 작동유를 공급하는 제 1 작동유 공급 경로와, 작동유 공급구 (61) 로부터 캠 (47) 에 작동유를 공급하는 제 2 작동유 공급 경로를 형성한다.

Description

동변 장치 및 크로스헤드식 내연 기관

본 발명은, 디젤 엔진이나 가스 엔진 등의 내연 기관에서, 배기 밸브를 구동하기 위한 동변 (動弁) 장치, 이 동변 장치를 구비하는 크로스헤드식 내연 기관에 관한 것이다.

크로스헤드식 내연 기관에 있어서, 배기 밸브를 개폐하는 동변 장치는, 하부 동변 장치와 상부 동변 장치를 구비하고 있다. 동변 장치는, 하부 동변 장치에서 압축한 작동유를 상부 동변 장치에 공급하고, 전달된 작동유의 구동력을 사용하여 배기 밸브를 공기 스프링의 탄성력에 저항하여 눌러 내려, 폐지 상태에 있는 배기 밸브를 개폐하는 것이다. 이 하부 동변 장치는, 케이싱 내에 스프링에 의해 하방으로 탄성 지지된 미끄럼통이 상하 방향을 따라 자유롭게 이동할 수 있도록 지지되어 있다. 그리고, 이 미끄럼통은, 캠에 의해 밀어 올려짐으로써 피스톤을 상승시키고, 작동유를 압축하여 공급 가능하게 되어 있다.

종래의 동변 장치로는, 예를 들어, 하기 특허문헌 1 에 기재된 것이 있다.

일본 공개특허공보 2015-098795호

상기 서술한 하부 동변 장치에서, 회전하는 캠은, 캠부가 롤러를 개재하여 미끄럼통을 밀어 올리는 점에서, 이 캠과 롤러의 슬라이딩면에 대하여 윤활유를 공급할 필요가 있다. 종래, 상부 동변 장치에 공급하여 배기 밸브를 구동하기 위하여 사용되는 작동유의 일부가 윤활유로서 캠이나 롤러에 공급되고 있었다. 즉, 외부로부터 작동유 (윤활유) 를 공급하는 배관을 미끄럼통이나 캠 등이 수용되는 캠축 박스 내를 통과시켜 형성함과 함께, 외부로부터 작동유를 공급하는 배관을 피스톤이 수용되는 실린더에 접속하고 있었다. 그 때문에, 복수의 배관이 필요해져 구조가 복잡해짐과 함께, 제조 비용이 증가한다는 과제가 있다.

본 발명은, 상기 서술한 과제를 해결하는 것으로, 구조의 간소화를 도모하는 동변 장치 및 크로스헤드식 내연 기관을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 동변 장치는, 하부 케이싱 및 상부 케이싱을 포함하는 장치 본체와, 상기 하부 케이싱에 대하여 축 방향을 따라 자유롭게 이동할 수 있도록 지지되는 미끄럼통과, 상기 상부 케이싱에 대하여 축 방향을 따라 자유롭게 이동할 수 있도록 지지됨과 함께 상기 미끄럼통과 일체로 이동하는 피스톤과, 상기 미끄럼통을 이동시키는 캠과, 상기 상부 케이싱에 형성되어 상기 장치 본체에 작동유를 공급하는 작동유 공급부를 구비하고, 상기 상부 케이싱에, 상기 피스톤의 이동에 의해 상기 작동유 공급부로부터 공급된 작동유의 일부를 압축하는 압축실과, 상기 작동유 공급부로부터 상기 압축실에 상기 작동유의 일부를 공급하는 제 1 작동유 공급 경로와, 상기 작동유 공급부로부터 상기 하부 케이싱에 상기 작동유의 타부 (他部) 를 공급하는 제 2 작동유 공급 경로가 형성되는 것을 특징으로 하는 것이다.

따라서, 캠이 회전하면, 미끄럼통이 캠의 회전력에 의해 축 방향으로 왕복 이동하고, 피스톤이 미끄럼통과 일체로 왕복 이동한다. 그러면, 작동유 공급부로부터 제 1 작동유 공급 경로를 통과하여 압축실에 공급된 작동유가 압축되어 토출된다. 또, 작동유 공급부로부터 제 2 작동유 공급 경로를 통과하여 공급된 작동유가 캠에 공급되고, 캠이 윤활된다. 여기서, 하나의 작동유 공급부로부터 압축실에 작동유를 공급하는 제 1 작동유 공급 경로를 형성함과 함께, 캠에 작동유를 공급하는 제 2 작동유 공급 경로를 형성함으로써, 작동유 공급부에 대한 배관 구성이 간소화되고, 또 장치 본체에 대한 유로 (油路) 의 가공도 간소화되어, 그 결과 구조의 간소화를 도모할 수 있다.

본 발명의 동변 장치에서는, 상기 상부 케이싱은, 캠축 박스의 상부에 형성되고, 상기 캠축 박스의 측면에 상기 캠과 연통되는 개구부가 형성되고, 상기 작동유 공급부에 상기 작동유를 공급하기 위한 작동유 공급 배관이 상기 개구부보다 상방에 배치되는 것을 특징으로 하고 있다.

따라서, 작동유 공급부에 작동유를 공급하기 위한 작동유 공급 배관을 개구부보다 상방에 배치함으로써, 작동유 공급 배관이 개구부로부터 캠에 대한 각종 작업을 하는 작업자의 방해가 되는 일은 없으며, 작업성을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 동변 장치에서는, 상기 제 1 작동유 공급 경로는, 상기 작동유 공급부로부터 상기 압축실에 대한 상기 작동유의 흐름을 허용하여 상기 압축실로부터 상기 작동유 공급부에 대한 상기 작동유의 흐름을 금지하는 역지 밸브가 형성되고, 상기 제 1 작동유 공급 경로에 있어서의 상기 압축실과 상기 역지 밸브 사이에 상기 압축실에서 압축한 상기 작동유를 토출하는 작동유 토출부가 연통되는 것을 특징으로 하고 있다.

따라서, 작동유가 작동유 공급부에 공급되면, 제 1 작동유 공급 경로를 통과하여 압축실에 공급되고, 피스톤의 상승시에 압축실에서 작동유가 압축되어, 작동유 토출부로부터 토출된다. 이 때, 제 1 작동유 공급 경로에 역지 밸브가 형성됨으로써, 압축실에서 압축된 작동유가 작동유 공급부에 역류되는 경우는 없으며, 작동유 토출부로부터 적정하게 토출시킬 수 있다.

본 발명의 동변 장치에서는, 상기 제 2 작동유 공급 경로에 있어서의 상기 하부 케이싱측의 개구부는, 상기 하부 케이싱에 있어서의 작동유 공급 경로에 접속되어 있고, 상기 하부 케이싱에 있어서의 작동유 공급 경로는, 상기 하부 케이싱에 축 방향을 따라 형성되어 상단부가 상기 상부 케이싱측으로 개구됨과 함께, 하단부가 상기 캠을 향하여 개구되도록 형성되는 것을 특징으로 하고 있다.

따라서, 제 2 작동유 공급 경로로서, 상부 케이싱의 상부 공급 경로와 하부 케이싱의 하부 공급 경로를 형성함으로써, 장치 본체에 형성하는 공급 경로를 간소화할 수 있다.

본 발명의 동변 장치에서는, 상기 미끄럼통은, 외주면에 축 방향을 따르는 키홈이 형성되어, 상기 하부 케이싱에 고정된 키가 상기 키홈에 삽입되고, 상기 하부 케이싱에 있어서의 작동유 공급 경로는, 상기 키홈 및 상기 키 내에 형성된 연통홈을 구비하는 것을 특징으로 하고 있다.

따라서, 하부 케이싱에 고정된 키를 미끄럼통의 키홈에 삽입함으로써, 용이하게 미끄럼통의 회전 고정을 실시할 수 있고, 하부 공급 경로로서 키홈 및 키 내의 연통홈을 형성함으로써, 구조를 간소화할 수 있다.

또, 본 발명의 크로스헤드식 내연 기관은, 상기 동변 장치가 적용되는 하부 동변 장치와, 상기 하부 동변 장치로부터의 작동유에 의해 배기 밸브를 구동하는 상부 동변 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 것이다.

따라서, 하부 동변 장치에서, 캠이 회전하면, 미끄럼통이 캠의 회전력에 의해 축 방향으로 왕복 이동하고, 피스톤이 미끄럼통과 일체로 왕복 이동한다. 그러면, 작동유 공급부로부터 제 1 작동유 공급 경로를 통과하여 압축실에 공급된 작동유가 압축되어 토출된다. 또, 작동유 공급부로부터 제 2 작동유 공급 경로를 통과하여 공급된 작동유가 캠에 공급되고, 캠이 윤활된다. 여기서, 하나의 작동유 공급부로부터 압축실에 작동유를 공급하는 제 1 작동유 공급 경로를 형성함과 함께, 캠에 작동유를 공급하는 제 2 작동유 공급 경로를 형성함으로써, 작동유 공급부에 대한 배관 구성이 간소화되고, 또 장치 본체에 대한 유로의 가공도 간소화되어, 그 결과 구조의 간소화를 도모할 수 있다.

본 발명의 동변 장치 및 크로스헤드식 내연 기관에 의하면, 구조의 간소화를 도모할 수 있다.

도 1 은, 본 실시형태의 하부 동변 장치를 나타내는 단면도이다.
도 2 는, 하부 동변 장치에 있어서의 미끄럼통을 나타내는 단면도이다.
도 3 은, 미끄럼통의 우측면도이다.
도 4 는, 미끄럼통의 좌측면도이다.
도 5 는, 미끄럼통의 수평 단면을 나타내는 도 2 의 V-V 단면도이다.
도 6 은, 하부 동변 장치를 나타내는 정면도이다.
도 7 은, 디젤 엔진을 나타내는 개략도이다.
도 8 은, 본 실시형태의 동변 장치를 나타내는 개략도이다.

이하에 첨부 도면을 참조하여, 본 발명에 관련된 동변 장치 및 크로스헤드식 내연 기관의 바람직한 실시형태를 상세하게 설명한다. 또한, 이 실시형태에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 또 실시형태가 복수 있는 경우에는, 각 실시형태를 조합하여 구성하는 것도 포함하는 것이다.

도 7 은, 디젤 엔진을 나타내는 개략도이다.

본 실시형태에서, 도 7 에 나타내는 바와 같이, 디젤 엔진 (10) 은, 예를 들어, 선박 추진용의 주기 (主機) 로서 사용되며, 2 스트로크 1 사이클의 유니플로 소기 방식의 크로스헤드식 내연 기관이다. 이 디젤 엔진 (10) 은, 하방에 위치하는 대판 (臺板) (11) 과, 대판 (11) 상에 형성되는 가구 (架構) (12) 와, 가구 (12) 상에 형성되는 실린더 재킷 (13) 을 구비하고 있다. 이 대판 (11) 과 가구 (12) 와 실린더 재킷 (13) 은, 상하 방향으로 연장되는 복수의 텐션 볼트 (14) 및 너트 (15) 에 의해 일체로 체결되어 고정되어 있다.

실린더 라이너 (16) 와 실린더 커버 (17) 는, 공간부를 구획하고 있으며, 이 공간부 내에 피스톤 (18) 이 상하로 자유롭게 왕복동할 수 있도록 형성됨으로써, 연소실 (19) 이 형성된다. 또, 실린더 커버 (17) 는, 배기 밸브 (20) 가 형성되어 있고, 동변 장치 (21) 에 의해 개폐 가능하게 되어 있다. 이 배기 밸브 (20) 는, 연소실 (19) 과 배기관 (22) 을 개폐하는 것이다. 여기서, 실린더 재킷 (13) 과 실린더 라이너 (16) 와 실린더 커버 (17) 에 의해 연소 장치가 구성되어 있다.

그 때문에, 연소실 (19) 에 대하여, 도시되지 않은 연료 분사 펌프로부터 공급된 연료 (예를 들어, 저질유, 천연 가스, 또는 그 혼합 연료) 와, 도시되지 않은 압축기에 의해 압축된 연소용 가스 (예를 들어, 공기, EGR 가스, 또는 그 혼합 가스) 가 공급됨으로써 연소한다. 그리고, 이 연소로 발생한 에너지에 의해 피스톤 (18) 이 상하동한다. 또, 이 때, 배기 밸브 (20) 에 의해 연소실 (19) 이 개방되면, 연소에 의해 발생한 배기 가스가 배기관 (22) 으로 밀려 나오는 한편, 도시되지 않은 소기 포트로부터 연소용 가스가 연소실 (19) 에 도입된다.

피스톤 (18) 은, 하단부에 피스톤봉 (23) 의 상단부가 연결되어 있다. 대판 (11) 은, 크랭크 케이스를 구성하고 있고, 크랭크 샤프트 (24) 를 자유롭게 회전할 수 있도록 지지하는 베어링 (25) 이 형성되어 있다. 또, 크랭크 샤프트 (24) 는, 크랭크 (26) 를 개재하여 연접봉 (27) 의 하단부가 자유롭게 회동 (回動) 할 수 있도록 연결되어 있다. 가구 (12) 는, 상하 방향으로 연장되는 1 쌍의 가이드판 (28) 이 소정 간격을 두고 고정되어 있고, 1 쌍의 가이드판 (28) 사이에 크로스헤드 (29) 가 상하로 자유롭게 이동할 수 있도록 지지되어 있다. 크로스헤드 (29) 는, 피스톤봉 (23) 의 하단부와 연접봉 (27) 의 상단부가 각각 연결되어 있다.

그 때문에, 연소실 (19) 로부터 에너지가 전달된 피스톤 (18) 은, 피스톤봉 (23) 과 함께, 디젤 엔진 (10) 의 설치면의 방향 (대판 (11) 측의 방향, 즉 연직 방향에 있어서의 하방향) 으로 눌러 내린다. 그러면, 피스톤봉 (23) 은, 크로스헤드 (29) 를 동방향으로 눌러 내리고, 연접봉 (27) 및 크랭크 (26) 를 개재하여 크랭크 샤프트 (24) 를 회전시킨다.

도 8 은, 본 실시형태의 동변 장치를 나타내는 개략도이다.

동변 장치 (21) 는, 도 8 에 나타내는 바와 같이, 하부 동변 장치 (31) 와 상부 동변 장치 (32) 를 구비하고 있다. 동변 장치 (21) 는, 하부 동변 장치 (31) 에서 압축한 작동유를 상부 동변 장치 (32) 에 공급하고, 전달된 작동유의 구동력을 사용하여 배기 밸브 (20) 를 눌러 내려, 폐지 상태에 있는 배기 밸브 (20) 를 개폐하는 것이다.

상부 동변 장치 (32) 에서, 배기 밸브 (20) 는, 축부 (20a) 와 산부 (傘部) (20b) 로 구성되고, 실린더 커버 (17) 에 고정된 케이싱 (33) 에 자유롭게 이동할 수 있도록 지지되어 있다. 상부 동변 장치 (32) 는, 공기 스프링 (34) 의 탄성력이 축부 (20a) 를 상방을 향하게 하여 작용함으로써, 배기 밸브 (20) 에 의해 연소실 (19) 과 배기관 (22) 사이를 폐지하고 있다. 또, 상부 동변 장치 (32) 는, 공기 스프링 (34) 에 더하여, 하부 동변 장치 (31) 로부터 공급되는 작동유를 받아들이는 실린더부 (35) 와, 이 실린더부 (35) 내에 자유롭게 이동할 수 있도록 형성된 피스톤 (36) 을 구비하고 있다. 이 피스톤 (36) 은, 축부 (20a) 의 상단부에 일체로 고정됨으로써, 배기 밸브 (20) 와 일체로 상하동한다.

하부 동변 장치 (31) 는, 케이싱 (하부 케이싱, 장치 본체) (41) 내에 미끄럼통 (42) 이 상하 방향 (축 방향) 을 따라 자유롭게 이동할 수 있도록 지지되어 있고, 이 미끄럼통 (42) 은, 압축 코일 스프링 (43) 의 탄성력에 의해 하방으로 탄성 지지되어 있다. 케이싱 (41) 은, 상부에 실린더부 (상부 케이싱, 장치 본체) (44) 가 형성되고, 양자가 도시되지 않은 복수의 볼트에 의해 체결되어 있다. 미끄럼통 (42) 은, 하단부에 롤러 (롤러부) (45) 가 자유롭게 회전할 수 있도록 형성되는 한편, 상단부에 피스톤 (46) 이 연결되고, 이 피스톤 (46) 이 실린더부 (44) 내에서 상하 방향 (축 방향) 을 따라 자유롭게 이동할 수 있도록 형성되어 있다. 한편, 케이싱 (41) 은, 미끄럼통 (42) 의 하방에, 롤러 (45) 에 접촉하는 캠 (47) 이 배치되어 있다. 이 캠 (47) 은, 크랭크 샤프트 (24) (도 7 참조) 에 동기하여 회전한다. 그리고, 하부 동변 장치 (31) 의 실린더부 (44) 와 상부 동변 장치 (32) 의 실린더부 (35) 가 작동유 배관 (48) 에 의해 접속되어 있다.

그 때문에, 하부 동변 장치 (31) 에서, 회전하는 캠 (47) 에 의해 롤러 (45) 를 개재하여 미끄럼통 (42) 이 밀어 올려지면, 피스톤 (46) 이 실린더부 (44) 내의 작동유를 압축한다. 그러면, 실린더부 (44) 내에서 압축된 작동유가 작동유 배관 (48) 을 통과하여 상부 동변 장치 (32) 에 공급된다. 상부 동변 장치 (32) 에서, 작동유가 실린더부 (35) 에 공급되면, 피스톤 (36) 이 눌러 내려지고, 배기 밸브 (20) 가 공기 스프링 (34) 의 탄성력에 저항하여 하강하고, 폐지 상태에 있는 연소실 (19) 과 배기관 (22) 을 연통한다.

이하, 하부 동변 장치 (31) 에 대하여 상세하게 설명한다. 도 1 은, 본 실시형태의 하부 동변 장치를 나타내는 단면도이다.

하부 동변 장치 (31) 에 있어서, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 케이싱 (41) 은, 원통 형상을 이루며, 상하 방향 (축 방향) 을 따르는 슬라이딩부 (51) 가 상하로 개구되어 형성되어 있다. 미끄럼통 (42) 은, 케이싱 (41) 의 슬라이딩부 (51) 에 끼워 맞춤과 함께, 상하 방향 (축 방향) 을 따라 자유롭게 이동할 수 있도록 지지되어 있다. 미끄럼통 (42) 은, 하단부에 롤러 (45) 가 축 방향에 직교하는 방향을 따르는 지지축 (52) 에 의해 자유롭게 회전할 수 있도록 장착되어 있고, 미끄럼통 (42) 과 롤러 (45) 는, 일체가 되어 상하 방향 (축 방향) 을 따라 이동 가능하게 되어 있다. 또, 미끄럼통 (42) 은, 외주면에 상하 방향 (축 방향) 을 따르는 키홈 (53) 이 소정 길이에 걸쳐서 형성되어 있다. 한편, 케이싱 (41) 은, 수평 방향을 따르는 장착공 (54) 이 형성되어 있으며, 키 (55) 가 케이싱 (41) 의 외부로부터 장착공 (54) 에 끼워 맞춰지고, 선단부가 미끄럼통 (42) 의 키홈 (53) 에 끼워 넣어져 있다. 그 때문에, 미끄럼통 (42) 은, 키 (55) 에 의해 케이싱 (41) 에 대하여 둘레 방향으로 회전 불능이 된다. 이 경우, 키홈 (53) 의 길이는, 미끄럼통 (42) 의 최대 스트로크보다 길게 형성되어 있다.

케이싱 (41) 은, 상부에 실린더부 (44) 가 일체로 고정되어 있다. 실린더부 (44) 는, 상하 방향 (축 방향) 을 따르는 슬라이딩부 (56) 가 하방으로 개구되어 형성되어 있다. 슬라이딩부 (56) 는, 슬라이딩부 (51) 보다 소직경인데, 동심상으로 형성되어 있다. 미끄럼통 (42) 은, 중심부에 상방을 향하여 연장되는 돌출부 (57) 가 형성되고, 돌출부 (57) 는, 상단부에 연결 부재 (58) 를 개재하여 피스톤 (46) 이 일체로 연결되어 있다. 피스톤 (46) 은, 케이싱 (41) 의 슬라이딩부 (56) 에 자유롭게 상하 이동할 수 있도록 끼워 맞춤으로써, 피스톤 (46) 의 상방에 압축실 (59) 이 구획된다. 그 때문에, 미끄럼통 (42) 이 상승하면, 연결 부재 (58) 를 개재하여 피스톤 (46) 이 상승하고, 압축실 (59) 내의 작동유를 압축할 수 있다.

본 실시형태에서는, 작동유를 압축실 (59) 에 공급하는 제 1 작동유 공급 경로와, 작동유를 윤활유로서 캠 (47) 에 공급하는 제 2 작동유 공급 경로가 형성되어 있다.

실린더부 (44) 는, 측부에 작동유 공급구 (작동유 공급부) (61) 가 형성되고, 작동유 공급구 (61) 는 챔버 (62) 에 연결되어 있다. 또, 실린더부 (44) 는, 상단부에 작동유 토출구 (작동유 토출부) (63) 가 형성되고, 작동유 토출구 (63) 와 압축실 (59) 이 상하 방향 (축 방향) 을 따르는 제 1 연결 유로 (流路) (64) 에 의해 연통되어 있다. 또한, 실린더부 (44) 는, 실린더부 (44) 의 중심을 통과하여 직경 방향을 따르는 제 2 연결 유로 (65) 가 제 1 연결 유로 (64) 와 교차하도록 형성되어 있다. 제 2 연결 유로 (65) 는, 일단부가 챔버 (62) 에 연통되고, 타단부가 실린더부 (44) 에 상하 방향 (축 방향) 으로 관통하는 유공 (油孔) (66) 에 연통되어 있다. 그리고, 제 2 연결 유로 (65) 와 챔버 (62) 사이에 역지 밸브 (67) 가 형성되고, 제 2 연결 유로 (65) 와 유공 (66) 사이에 릴리프 밸브 (68) 가 형성되어 있다. 역지 밸브 (67) 는, 압축실 (59) 측으로부터 작동유 공급구 (61) 측에 대한 작동유의 흐름을 저지하고, 릴리프 밸브 (68) 는, 압축실 (59) 의 압력이 소정 압력을 초과하면 개방된다.

미끄럼통 (42) 은, 돌출부 (57) 의 주위에 스프링 수용 공간부 (69) 가 형성되고, 압축 코일 스프링 (43) 이 수용되어 있다. 이 압축 코일 스프링 (43) 은, 상단부가 실린더부 (44) 의 하면에 접촉하고, 하단부가 미끄럼통 (42) 에 접촉하고 있다. 그 때문에, 미끄럼통 (42) 은, 압축 코일 스프링 (43) 의 탄성력에 의해 케이싱 (41) 및 실린더부 (44) 에 대하여 하방으로 탄성 지지되어 있다. 또한, 실린더부 (44) 에 형성된 유공 (66) 은, 하단부가 스프링 수용 공간부 (69) 에 개방되어 있다. 또, 미끄럼통 (42) 은, 스프링 수용 공간부 (69) 로부터 롤러 (45) 측으로 관통하는 드레인공 (70) 이 형성되어 있다.

그 때문에, 작동유가 작동유 공급구 (61) 에 공급되면, 챔버 (62), 역지 밸브 (67), 제 2 연결 유로 (65), 제 1 연결 유로 (64) 를 통하여 압축실 (59) 에 공급된다. 한편, 캠 (47) 이 회전하면, 캠 (47) 의 회전력이 롤러 (45) 를 개재하여 미끄럼통 (42) 에 왕복 이동력으로서 전달된다. 미끄럼통 (42) 이 왕복 이동하면, 피스톤 (46) 이 동일하게 왕복 이동하며, 피스톤 (46) 의 상승시에 압축실 (59) 내의 작동유를 압축한다. 그리고, 압축된 작동유가 제 1 연결 유로 (64) 로부터 작동유 토출구 (63) 에 토출된다.

또, 실린더부 (44) 는, 상단부가 챔버 (62) 에 연통되고, 하단부가 하방으로 연장되어 케이싱 (41) 측으로 개구되는 제 1 윤활유 공급공 (상부 공급 경로) (71) 이 형성되어 있다. 한편, 케이싱 (41) 은, 하단부가 키 (55) 에 형성된 연통홈 (55a) 을 개재하여 미끄럼통 (42) 의 키홈 (53) 에 연통되고, 상단부가 상방으로 연장되어 실린더부 (44) 측으로 개구되는 제 2 윤활유 공급공 (하부 공급 경로) (72) 이 형성되어 있다. 제 1 윤활유 공급공 (71) 은, 하단부가 제 2 윤활유 공급공 (72) 의 상단부에 연통되어 있다. 그리고, 미끄럼통 (42) 은, 키홈 (53) 으로부터 롤러 (45) 및 캠 (47) (도 8 참조) 에 윤활유를 공급 가능하게 되어 있다.

도 2 는 하부 동변 장치에 있어서의 미끄럼통을 나타내는 단면도, 도 3 은 미끄럼통의 우측면도, 도 4 는 미끄럼통의 좌측면도, 도 5 는 미끄럼통의 수평 단면을 나타내는 도 2 의 V-V 단면도이고, 도 6 은 하부 동변 장치를 나타내는 정면도이다.

미끄럼통 (42) 은, 도 2 내지 도 5 에 나타내는 바와 같이, 윤활유 저류부 (80) 와, 제 1 윤활유 공급로 (81) 와, 제 2 윤활유 공급로 (82) 가 형성되어 있다.

미끄럼통 (42) 은, 전술한 바와 같이 원통 형상을 이루며, 하단부에 롤러 (45) (도 1 참조) 를 수용하는 롤러 수용부 (91) 가 형성됨과 함께, 롤러 (45) 의 지지축 (도시 생략) 이 관통하는 지지공 (92) 이 형성되어 있다. 이 경우, 미끄럼통 (42) 의 중심선 (O1) 이 상하 방향 (축 방향) 을 따라 형성되고, 롤러 (45) 의 축심선 (軸心線) (O2) 이 도 2 의 지면에 직교하는 방향을 따라 형성되어 있으며, 미끄럼통 (42) 의 중심선 (O1) 과 롤러 (45) 의 축심선 (O2) 이 거의 직교하고 있다. 또한, 롤러 (45) 의 축심선 (O2) 은, 캠 (47) 의 축심선과 일치함으로써, 평행을 이루고 있다.

또, 미끄럼통 (42) 은, 외주면에 상하 방향을 따르는 키홈 (53) 이 미끄럼통 (42) 의 중심선 (O1) 을 따라 형성되어 있다. 윤활유 저류부 (80) 는, 미끄럼통 (42) 의 외주면에서, 키홈 (53) 의 길이 (미끄럼통 (42) 의 중심선 (O1) 방향의 길이) 로, 둘레 방향을 따라 형성되어 있다. 즉, 윤활유 저류부 (80) 는, 키홈 (53) 의 둘레 방향을 따르는 미끄럼통 (42) 의 외주면을 패이게 하는 오목부로서 구성된다. 그 때문에, 미끄럼통 (42) 이 케이싱 (41) 의 슬라이딩부 (51) 에 조립되었을 때, 미끄럼통 (42) 의 오목부와 케이싱 (41) 의 내벽면 (슬라이딩부 (51)) 사이에 공간부가 형성되고, 이 공간부가 윤활유 저류부 (80) 가 된다.

제 1 윤활유 공급로 (81) 는, 미끄럼통 (42) 의 외주부에 미끄럼통 (42) 의 중심선 (O1) 을 따라 복수 (본 실시형태에서는, 4 개) 형성되는 홈부이다. 제 1 윤활유 공급로 (81) 는, 축 방향의 상단부 (일단부) 가 윤활유 저류부 (80) 에 연통되고, 축 방향의 하단부 (타단부) 가 미끄럼통 (42) 의 하단부의 중도부까지 연장되어 있다. 이 4 개의 제 1 윤활유 공급로 (81) 는, 롤러 (45) 의 축심선 (O2) 의 방향의 폭 (W) 보다 외측으로 어긋난 위치에 형성되어 있다. 그리고, 각 제 1 윤활유 공급로 (81) 는, 롤러 (45) 의 축심선 (O2) 에 대하여 미끄럼통 (42) 의 직경 방향의 대칭 위치에 형성되어 있다.

즉, 롤러 (45) 의 축심선 (O2) 을 포함하는 평면에 있어서 축심선 (O2) 과 직교하는 방향을 축심선 (O3) 이라고 규정하면, 각 제 1 윤활유 공급로 (81) 는, 축심선 (O3) 으로부터 축심선 (O2) 측으로 소정 각도 (θ) 만큼 어긋난 위치에 형성되어 있다. 그리고, 각 제 1 윤활유 공급로 (81) 의 위치는, 롤러 (45) 의 축심선 (O2) 에 대하여 미끄럼통 (42) 의 직경 방향의 대칭 위치에 형성됨과 함께, 축심선 (3) 에 대해서도 미끄럼통 (42) 의 직경 방향의 대칭 위치에 형성된다.

제 2 윤활유 공급로 (82) 는, 미끄럼통 (42) 의 외주부에 둘레 방향을 따라 형성되는 원주 홈부이다. 각 제 1 윤활유 공급로 (81) 는, 하단부가 이 제 2 윤활유 공급로 (82) 에 교차하여 연통됨과 함께, 보다 하방까지 연장되어 더 이상 갈 수 없게 되어 있다.

그 때문에, 도 1 및 도 2 에 나타내는 바와 같이, 작동유가 작동유 공급구 (61) 에 공급되면, 챔버 (62) 를 통하여 제 2 연결 유로 (65) 측에 공급됨과 함께, 제 1 윤활유 공급공 (71) 측에 윤활유로서 공급된다. 제 1 윤활유 공급공 (71) 측에 공급된 윤활유 (작동유) 는, 제 2 윤활유 공급공 (72) 으로부터 키홈 (53) 에 공급되고, 키홈 (53) 에 공급된 윤활유는, 윤활유 저류부 (80) 에 저류된다. 그리고, 윤활유 저류부 (80) 에 저류된 윤활유는, 각 제 1 윤활유 공급로 (81) 로부터 제 2 윤활유 공급로 (82) 에 공급되어 롤러 (45) 및 캠 (47) 에 공급된다.

여기서, 상기 서술한 작동유를 압축실 (59) 에 공급하는 제 1 작동유 공급 경로는, 작동유 공급구 (61), 챔버 (62), 제 2 연결 유로 (65), 제 1 연결 유로 (64) 에 의해 구성되어 있다. 한편, 작동유를 윤활유로서 캠 (47) 에 공급하는 제 2 작동유 공급 경로는, 케이싱 (41) 에 있어서의 작동유 공급 경로에 접속되며, 이 케이싱 (41) 에 있어서의 작동유 공급 경로는, 케이싱 (41) 에 축 방향을 따라 형성되어 상단부가 케이싱 (41) 측으로 개구됨과 함께, 하단부가 캠 (47) 을 향하여 개구되도록 형성되어 있다. 즉, 제 2 작동유 공급 경로는, 작동유 공급구 (61), 챔버 (62), 제 1 윤활유 공급공 (71), 제 2 윤활유 공급공 (72), 키 (55), 키홈 (53), 윤활유 저류부 (80), 제 1 윤활유 공급로 (81), 제 2 윤활유 공급로 (82) 에 의해 구성된다.

또, 도 6 에 나타내는 바와 같이, 케이싱 (41) 및 실린더부 (44) 는, 캠축 박스 (101) 의 상부에 나열되어 고정되어 있다. 이 캠축 박스 (101) 는, 측면에 캠 (47) (도 1 참조) 이나 캠축 (도시 생략) 등을 메인터넌스하기 위한 메인터넌스용 개구부 (102) 가 각 케이싱 (41) 및 실린더부 (44) 에 대응하여 형성되어 있고, 개폐 덮개 (103) 에 의해 폐지되어 있다. 또, 작동유를 공급하기 위한 작동유 공급 배관 (104) 은, 캠축 박스 (101) 의 측방으로서, 각 케이싱 (41) 및 실린더부 (44) 가 배열되는 수평 방향을 따라 배치되어 있다. 그리고, 작동유 공급 배관 (104) 은, 축 방향을 따르는 공급관 및 이 공급관으로부터 각 실린더부 (44) 에 작동유를 분기시키는 각 분기관 (105) 을 개재하여 각 실린더부 (44) 의 작동유 공급구 (61) 에 연결되어 있다. 이 경우, 작동유 공급 배관 (104) 은, 각 메인터넌스용 개구부 (102) 보다 상방에 배치됨으로써, 캠 (47) 이나 캠축 등의 메인터넌스 작업에 방해가 되는 일은 없다.

이와 같이 본 실시형태의 동변 장치에 있어서는, 케이싱 (41) 및 실린더부 (44) 와, 케이싱 (41) 에 자유롭게 이동할 수 있도록 지지되는 미끄럼통 (42) 과, 미끄럼통 (42) 의 상단부에 연결되는 피스톤 (46) 과, 미끄럼통 (42) 의 하단부의 롤러 (45) 에 작용하여 미끄럼통 (42) 을 이동시키는 캠 (47) 과, 피스톤 (46) 의 이동에 의해 작동유를 압축하는 압축실 (59) 과, 실린더부 (44) 에 형성되는 작동유 공급구 (61) 와, 작동유 공급구 (61) 로부터 압축실 (59) 에 작동유의 일부를 공급하는 제 1 작동유 공급 경로와, 작동유 공급구 (61) 로부터 캠 (47) 에 나머지의 작동유를 공급하는 제 2 작동유 공급 경로를 형성하고 있다.

따라서, 하나의 작동유 공급구 (61) 로부터 압축실 (59) 에 작동유를 공급 가능함과 함께, 캠 (47) 에 작동유로서의 윤활유를 공급 가능하게 되어, 작동유 공급구 (61) 에 대한 작동유 공급 배관 (104) 등의 배관 구성이 간소화되고, 또 케이싱 (41) 및 실린더부 (44) 에 대한 유로의 가공도 간소화되어, 그 결과 구조의 간소화를 도모할 수 있다.

본 실시형태의 동변 장치에서는, 케이싱 (41) 및 실린더부 (44) 를 캠축 박스 (101) 의 상부에 고정시키고, 캠축 박스 (101) 의 측면에 캠 (47) 을 메인터넌스하기 위한 메인터넌스용 개구부 (102) 를 형성하고, 작동유 공급구 (61) 에 작동유를 공급하기 위한 작동유 공급 배관 (104) 을 메인터넌스용 개구부 (102) 보다 상방에 배치하고 있다. 따라서, 작동유 공급 배관 (104) 이 메인터넌스용 개구부 (102) 로부터 캠 (47) 의 메인터넌스 작업을 실시하는 작업자의 방해가 되는 일은 없으며, 작업성을 향상시킬 수 있다.

본 실시형태의 동변 장치에서는, 작동유 공급구 (61) 로부터 압축실 (59) 에 접속되는 제 2 연결 유로 (65) 에 역지 밸브 (67) 를 형성하고 있다. 따라서, 작동유가 작동유 공급구 (61) 로부터 제 2 연결 유로 (65) 를 통과하여 압축실 (59) 에 공급되고, 피스톤 (46) 의 상승시에 압축실 (59) 에서 작동유가 압축되어, 작동유 토출구 (63) 로부터 토출된다. 이 때, 역지 밸브 (67) 에 의해 압축실 (59) 에서 압축된 작동유가 작동유 공급구 (61) 에 역류하는 일은 없으며, 작동유 토출구 (63) 로부터 적정하게 토출시킬 수 있다.

본 실시형태의 동변 장치에서는, 제 2 작동유 공급 경로로서, 실린더부 (44) 에 제 1 윤활유 공급공 (71) 을 형성함과 함께, 케이싱 (41) 에 제 2 윤활유 공급공 (72) 을 형성하고 있다. 따라서, 케이싱 (41) 및 실린더부 (44) 에 형성하는 공급 경로를 간소화할 수 있다.

본 실시형태의 동변 장치에서는, 미끄럼통 (42) 의 외주면에 키홈 (53) 을 형성하고, 케이싱 (41) 에 고정된 키 (55) 를 키홈 (53) 에 삽입하여, 키홈 (53) 및 키 (55) 내에 형성된 연통홈 (55a) 을 제 2 작동유 공급 경로로서 구성하고 있다. 따라서, 케이싱 (41) 에 고정된 키 (55) 를 미끄럼통 (42) 의 키홈 (53) 에 삽입함으로써, 용이하게 미끄럼통 (42) 의 회전 고정을 실시할 수 있고, 제 2 작동유 공급 경로로서 키홈 (53) 및 키 (55) 내의 연통홈 (55a) 을 형성함으로써, 구조를 간소화할 수 있다.

또, 본 실시형태의 크로스헤드식 내연 기관에 있어서는, 하부 동변 장치 (31) 와, 하부 동변 장치 (31) 로부터의 작동유에 의해 배기 밸브 (20) 를 구동하는 상부 동변 장치 (32) 를 형성하고 있다. 따라서, 하부 동변 장치 (31) 의 작동시에, 작동유를 압축실 (59) 에 공급할 수 있음과 함께, 캠 (47) 에 대하여 윤활유를 공급할 수 있다. 그리고, 하나의 작동유 공급구 (61) 로부터 압축실 (59) 에 작동유를 공급 가능함과 함께, 캠 (47) 에 작동유로서의 윤활유를 공급 가능하게 되어, 작동유 공급구 (61) 에 대한 작동유 공급 배관 (104) 등의 배관 구성이 간소화되고, 또 케이싱 (41) 및 실린더부 (44) 에 대한 유로의 가공도 간소화되어, 그 결과 구조의 간소화를 도모할 수 있음과 함께, 동변 장치 (21) 의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

10 : 디젤 엔진 (크로스헤드식 내연 기관)
11 : 대판
12 : 가구
13 : 실린더 재킷
18 : 피스톤
19 : 연소실
20 : 배기 밸브
21 : 동변 장치
31 : 하부 동변 장치
32 : 상부 동변 장치
41 : 케이싱 (장치 본체)
42 : 미끄럼통
43 : 압축 코일 스프링
44 : 실린더부 (장치 본체)
45 : 롤러 (롤러부)
46 : 피스톤
47 : 캠
48 : 작동유 배관
53 : 키홈 (제 2 작동유 공급 경로)
55 : 키 (제 2 작동유 공급 경로)
59 : 압축실
61 : 작동유 공급구 (제 1 작동유 공급 경로, 제 2 작동유 공급 경로)
62 : 챔버 (제 1 작동유 공급 경로, 제 2 작동유 공급 경로)
63 : 작동유 토출구
64 : 제 1 연결 유로 (제 1 작동유 공급 경로)
65 : 제 2 연결 유로 (제 1 작동유 공급 경로)
67 : 역지 밸브
71 : 제 1 윤활유 공급공 (제 2 작동유 공급 경로, 상부 공급 경로)
72 : 제 2 윤활유 공급공 (제 2 작동유 공급 경로, 하부 공급 경로)
80 : 윤활유 저류부 (제 2 작동유 공급 경로)
81 : 제 1 윤활유 공급로 (제 2 작동유 공급 경로)
82 : 제 2 윤활유 공급로 (제 2 작동유 공급 경로)
101 : 캠축 박스
102 : 메인터넌스용 개구부
103 : 개폐 덮개
104 : 작동유 공급 배관

Claims

하부 케이싱 및 상부 케이싱을 포함하는 장치 본체와,
상기 하부 케이싱에 대하여 축 방향을 따라 자유롭게 이동할 수 있도록 지지되는 미끄럼통과,
상기 상부 케이싱에 대하여 축 방향을 따라 자유롭게 이동할 수 있도록 지지됨과 함께 상기 미끄럼통과 일체로 이동하는 피스톤과,
상기 미끄럼통을 이동시키는 캠과,
상기 상부 케이싱에 형성되어 상기 장치 본체에 작동유를 공급하는 작동유 공급부를 구비하고,
상기 상부 케이싱에,
상기 피스톤의 이동에 의해 상기 작동유 공급부로부터 공급된 작동유의 일부를 압축하는 압축실과,
상기 작동유 공급부로부터 상기 압축실에 상기 작동유의 일부를 공급하는 제 1 작동유 공급 경로와,
상기 작동유 공급부로부터 상기 하부 케이싱에 상기 작동유의 타부를 공급하는 제 2 작동유 공급 경로가 형성되는 것을 특징으로 하는 동변 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 상부 케이싱은, 캠축 박스의 상부에 형성되고, 상기 캠축 박스의 측면에 상기 캠과 연통되는 개구부가 형성되고, 상기 작동유 공급부에 상기 작동유를 공급하기 위한 작동유 공급 배관이 상기 개구부보다 상방에 배치되는 것을 특징으로 하는 동변 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 제 1 작동유 공급 경로는, 상기 작동유 공급부로부터 상기 압축실에 대한 상기 작동유의 흐름을 허용하여 상기 압축실로부터 상기 작동유 공급부에 대한 상기 작동유의 흐름을 금지하는 역지 밸브가 형성되고, 상기 제 1 작동유 공급 경로에 있어서의 상기 압축실과 상기 역지 밸브 사이에 상기 압축실에서 압축한 상기 작동유를 토출하는 작동유 토출부가 연통되는 것을 특징으로 하는 동변 장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 2 작동유 공급 경로에 있어서의 상기 하부 케이싱측의 개구부는, 상기 하부 케이싱에 있어서의 작동유 공급 경로에 접속되어 있고,
상기 하부 케이싱에 있어서의 작동유 공급 경로는, 상기 하부 케이싱에 축 방향을 따라 형성되어 상단부가 상기 상부 케이싱측으로 개구됨과 함께, 하단부가 상기 캠을 향하여 개구되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 동변 장치.
제 4 항에 있어서,
상기 미끄럼통은, 외주면에 축 방향을 따르는 키홈이 형성되고, 상기 하부 케이싱에 고정된 키가 상기 키홈에 삽입되고, 상기 하부 케이싱에 있어서의 작동유 공급 경로는, 상기 키홈 및 상기 키 내에 형성된 연통홈을 구비하는 것을 특징으로 하는 동변 장치.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항의 동변 장치가 적용되는 하부 동변 장치와,
상기 하부 동변 장치로부터의 작동유에 의해 배기 밸브를 구동하는 상부 동변 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 크로스헤드식 내연 기관.