WO2012066834A1 - クロスヘッド型ディーゼル機関のクロスヘッド - Google Patents

クロスヘッド型ディーゼル機関のクロスヘッド Download PDF

Info

Publication number
WO2012066834A1
WO2012066834A1 PCT/JP2011/069005 JP2011069005W WO2012066834A1 WO 2012066834 A1 WO2012066834 A1 WO 2012066834A1 JP 2011069005 W JP2011069005 W JP 2011069005W WO 2012066834 A1 WO2012066834 A1 WO 2012066834A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
crosshead
sliding
sliding plate
diesel engine
shoe
Prior art date
Application number
PCT/JP2011/069005
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
剛 門脇
信幸 國弘
Original Assignee
三菱重工業株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 三菱重工業株式会社 filed Critical 三菱重工業株式会社
Priority to KR1020137001538A priority Critical patent/KR101398769B1/ko
Priority to CN201180036933.0A priority patent/CN103249929B/zh
Publication of WO2012066834A1 publication Critical patent/WO2012066834A1/ja

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C5/00—Crossheads; Constructions of connecting-rod heads or piston-rod connections rigid with crossheads
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/32—Engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding main groups

Definitions

  • the present invention relates to a crosshead of a crosshead type diesel engine.
  • a crosshead type diesel engine has been used as a main engine for ship propulsion (see Patent Document 1).
  • Such a crosshead type diesel engine includes a crosshead that rotatably connects one end of a piston rod and one end of a connecting rod, and the crosshead slides on a sliding plate fixed to the main body side. Reciprocates while moving.
  • the component of the transmitted force in the lateral direction (direction toward the sliding plate) is called a side force, and becomes a force that deforms the sliding plate.
  • the strength of the sliding plate is increased by increasing the thickness of the sliding plate or additionally installing a rib for suppressing the deformation of the sliding plate. I was going to do that.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and is a crosshead type diesel engine capable of reducing the surface pressure between the sliding plate and the crosshead without increasing the strength of the sliding plate.
  • the purpose is to provide an engine crosshead.
  • the crosshead of the crosshead type diesel engine of the present invention employs the following means. That is, the crosshead of the crosshead type diesel engine according to the first aspect of the present invention includes a pin that rotatably connects one end of the piston rod and one end of the connecting rod, and one side end fixed to the main body side.
  • a crosshead type diesel engine comprising: a sliding portion that reciprocates while sliding with respect to a sliding plate erected toward the other end; and a connection portion that connects the pin and the sliding portion.
  • the connecting portion is provided such that a force from the pin toward the sliding portion is applied to a position offset from the center of the sliding portion to the other end side of the sliding plate. Yes.
  • the connecting part is provided so that the force (side force) from the pin toward the sliding part is applied to the position offset from the center of the sliding part to the other end of the sliding plate, sliding The point of action of the side force at the part is offset to the other end side of the sliding plate.
  • the sliding portion moves the moment at which the end on the other side end of the sliding portion is displaced toward the sliding plate and the end on the one end side of the sliding portion is displaced toward the pin. Will receive. Therefore, when a side force is applied to the cross head, the sliding portion is displaced toward the sliding plate on the other side of the sliding portion, and at the end on the one side of the sliding portion.
  • the displacement of the end portion on one side end side of the sliding portion can be made larger than the displacement of the end portion on the other end side.
  • This displacement is the same deformation as the sliding plate when the side force is applied.
  • the crosshead according to the first aspect of the present invention can displace the sliding portion so as to correspond to the deformation of the sliding plate when the side force is applied. The surface pressure between the plates can be reduced.
  • the arm portion located on the sliding portion side of the connection portion is more than the center of the sliding portion. It is preferably offset to the other end side.
  • the action point of the side force applied to the sliding portion can be determined by the position of the arm portion.
  • the arm portion is offset from the center of the sliding portion to the other side end side of the sliding plate, the other side portion side end portion of the sliding portion is displaced to the sliding plate side, An end portion on one side end side of the sliding portion can be displaced to the pin side.
  • the one side end side of the arm portion located on the sliding portion side of the connection portion is connected to the other side end. It is preferable that the notch part formed toward the front is provided.
  • the notch part formed toward the other side end is provided on one side end side of the arm part, the side force action point is offset from the center of the sliding part to the other side end side of the sliding plate Can be made. Further, it is possible to allow deformation of the arm part starting from the notch part. Thereby, the other side portion side end portion of the sliding portion is displaced toward the sliding plate side, and the one end portion side end portion of the sliding portion is displaced more smoothly to the pin side.
  • a notch part in order to avoid the lifetime fall by a repeated load, it is preferable to make it R shape.
  • the end portion of the sliding portion in the reciprocating direction is thinner than the portion other than the end portion. It is preferable that
  • the end of the sliding part in the reciprocating direction is made thinner than the part other than the end part, and the rigidity is made lower than the part other than the end part.
  • the thin portion has a shape in which a surface opposite to the sliding plate is removed.
  • the thin portion Since it is a thin part with the shape on the opposite side of the sliding plate removed, it can be easily processed. Moreover, since the thin portion is formed without reducing the sliding area with respect to the sliding plate, the thin portion can be formed without increasing the surface pressure.
  • the front thin portion has a shape in which the surface on the sliding plate side is removed.
  • crosshead type diesel engine according to the second aspect of the present invention includes the crosshead described in any of the above.
  • the surface pressure of the sliding plate can be reduced, the thickness of the sliding plate can be reduced, or excessive reinforcement is not required, reducing the overall weight. Cost can be reduced.
  • the surface pressure between the sliding plate and the crosshead can be reduced, so that the thickness and reinforcement of the sliding plate can be reduced as much as possible.
  • the weight and cost of the crosshead type diesel engine can be reduced.
  • FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view showing a crosshead type diesel engine of the present invention. It is the expansion perspective view which showed the crosshead periphery of FIG. It is a side view of a crosshead.
  • FIG. 4 is a partially enlarged plan view of the crosshead of FIG. 3.
  • 5A and 5B are diagrams illustrating the operation of the crosshead illustrated in FIG. 4, where FIG. 5A is a plan view illustrating the positional relationship of the shoe with respect to the sliding plate, and FIG. 5B is a plan view illustrating the deformation of the sliding plate and the shoe. It is. It is the figure which showed the effect
  • FIG. 3 is the graph which showed the surface pressure with respect to the sliding direction of a shoe, (b) is the shape of a shoe end part with a comparative example. It is the partial expanded side view shown. It is the graph which showed the change of the side force with respect to the position of a crosshead. It is the elements on larger scale which showed the deformation pattern of the sliding board. It is the elements on larger scale which showed the modification of the crosshead shown in FIG.
  • FIG. 4 is a partially enlarged side view showing a modification of the shoe end of the crosshead shown in FIG. 3.
  • FIG. 1 schematically shows a crosshead type diesel engine according to an embodiment of the present invention.
  • the diesel engine shown in the figure is typically used as a main engine for ship propulsion, and is a two-stroke one-cycle uniflow scavenging system.
  • This diesel engine includes a base plate 20 positioned below, a frame (main body) 5 provided on the base plate 20, and a jacket 21 provided on the frame 5.
  • the base plate 20, the frame 5, and the jacket 21 are integrally tightened and fixed by a plurality of tension bolts (not shown) extending in the vertical direction.
  • the jacket 21 is provided with a cylinder liner 22, and a cylinder cover 23 is provided at the upper end of the cylinder liner 22.
  • the piston 1 is provided in a space formed by the cylinder liner 22 and the cylinder cover 23 so as to be able to reciprocate.
  • the upper end of the piston rod 24 is rotatably attached to the lower end of the piston 1.
  • the base plate 20 is a crankcase, and a crankshaft 4 is provided.
  • the lower end of the connecting rod 3 is rotatably connected to the upper end of the crankshaft 4.
  • the frame 5 is provided with a crosshead 2 that rotatably connects the piston rod 24 and the connecting rod 3. That is, the lower end of the piston rod 24 and the upper end of the connecting rod 3 are connected to the crosshead 2.
  • a pair of sliding plates 6 extending in the vertical direction are provided on both sides (left and right in FIG. 1) of the cross head 2 in a state of being fixed to the frame 5 side.
  • the sliding plate 6 is fixed to the partition wall 9 of the frame 5. That is, the sliding plate 6 has a fixed end 6a which is one side end thereof fixed to the partition wall 9 and is erected toward the other side end. The other side end is a free end 6 b that is not fixed to the partition wall 9.
  • the sliding plate 6 is only fixed to the partition wall 9 at the fixed end 6a, and a reinforcing member such as a rib for preventing the sliding plate 6 from being deformed is not provided.
  • the cross head 2 includes a pin 14 in which the lower end of the piston rod 24 and the upper end of the connecting rod 3 are rotatably connected, and a shoe (sliding portion) 8 that reciprocates while sliding with respect to the sliding plate 6. And a connecting plate (connecting portion) 13 for connecting the pin 14 and the shoe 8.
  • FIG. 3 shows a side view of the crosshead 2 as viewed from the end face side of the pin 14.
  • a pair of shoes 8 are provided on both sides of the pin 14.
  • an arm portion 13a is provided on the shoe 8 side of the connecting plate 13.
  • the arm portion 13 a connects the shoe 8 and the main body portion 13 b of the connecting plate 13.
  • the side force from the pin 14 is transmitted to the sliding plate 6 through the arm portion 13a.
  • only the arm portion 13a is connected to the shoe 8, and no member that transmits force to the shoe is provided other than the arm portion 13a.
  • the arm portion 13 a has a center side in the axial direction of the pin 14 (in FIG. 4) rather than the center portion of the shoe 8 in the axial direction of the pin 14 (center portion in the left-right direction in FIG. 4). It is located offset to the left). More specifically, the central axis C1 of the arm portion 13a is offset from the central axis C2 of the shoe 8 by the offset amount d0 toward the center in the axial direction of the pin 14. Therefore, the action point P of the side force transmitted from the pin 14 to the shoe 8 via the arm portion 13a is located on the central axis C1 of the arm portion 13a offset from the central axis C2 of the shoe 8.
  • the action point P acts with the outer end portion (the end portion on one side end side of the sliding portion) 8a of the shoe 8 located on the fixed end 6a side of the sliding plate 6.
  • the distance d1 from the point P is larger than the distance d2 between the inner end portion (end portion on the other end side of the sliding portion) 8b of the shoe 8 located on the free end 6b side of the sliding plate 6 and the action point P. growing.
  • the upper end 8c and the lower end 8d of the shoe 8 in the reciprocating direction are thinner than the central portion 8e of the shoe 8 in the vertical direction.
  • the thin portion 8f is provided.
  • the thin portion 8f is formed in a taper shape so as to be continuous with the outline 13b of the arm portion 13a when the crosshead 2 is viewed from the side as shown in FIG. That is, the thin portion 8f is formed by removing the surface opposite to the sliding plate 6 in a tapered shape.
  • FIG. 6 (b) shows an enlarged view of the end portion of the shoe 8. As can be seen from FIG. 6B, the outline 13b of the arm portion 13a and the tapered portion 8g of the thin portion 8f are continuous.
  • This shape is preferably formed along a stress line of a side force from the arm portion 13a toward the shoe 8.
  • the shape of the comparative example is indicated by a broken line.
  • This comparative shape is generally used, the thickness of the end portion of the shoe 8 is equal to that of the central portion, and the shoe 8 before the outline 13b ′ of the arm portion 13a ′ is connected to the shoe 8. It is the same width as. That is, the shape of the comparative example is a shape in which the end portion of the shoe 8 has greater rigidity than the present embodiment.
  • FIG. 7 shows the change of the side force with respect to the position of the cross head 2, in which the horizontal axis shows the size of the side force applied to the sliding plate via the cross head 2, and the vertical axis shows the cross head. 2 shows the position in the reciprocating direction.
  • the side force shows the maximum value at the position Z1 and the position Z2. This indicates that the side force increases due to the explosion in the combustion space in the cylinder at the position Z1, and at the position Z2, the piston rod 24 (see FIG. 1) is inclined from the vertical direction toward the sliding plate 6. Indicates that the component force in the (side direction) increases.
  • the magnitude of the side force changes according to the position of the crosshead 2 in the reciprocating direction.
  • FIG. 8 shows two deformation patterns of the sliding plate 6 when subjected to the side force.
  • the deformation pattern A is a pattern in which the free end 6b of the sliding plate 6 is bent and deformed with the fixed end 6a as a fulcrum upon receiving side force.
  • the deformation pattern B is a pattern in which the shoe 8 locally presses the sliding plate 6 and the sliding plate 6 is locally concavely deformed.
  • the surface pressure can be reduced while allowing deformation of the deformation pattern A of the sliding plate 6, so that the plate thickness of the sliding plate 6 is increased and other ribs are reinforced. Reinforcing measures such as the addition of members are not necessary. Therefore, as shown in FIG. 2, it is possible to employ a structure in which the rib for suppressing the deformation of the free end 6 b of the sliding plate 6 is eliminated. Therefore, the weight reduction and cost reduction of the crosshead type diesel engine can be achieved. Furthermore, since the step of welding the reinforcing rib to the sliding plate 6 and the partition wall 9 (see FIG. 2) can be omitted, the manufacturing period and manufacturing cost can be greatly reduced.
  • the maximum value is shown as indicated by a broken line in a).
  • the rigidity of the end portions 8c and 8d is lower than that of the central portion 8e.
  • the surface pressure can be made substantially constant as with the central portion 8e.
  • the surface pressure of the shoe end portions 8c, 8d can be reduced and uniformed while allowing the deformation of the deformation pattern B of the sliding plate 6 to be permitted. Therefore, it is not necessary to take reinforcement measures such as increasing the plate thickness or adding other reinforcing members such as ribs. Therefore, as shown in FIG. 2, it is possible to employ a structure in which the rib for suppressing the deformation of the free end 6 b of the sliding plate 6 is eliminated. Therefore, the weight reduction and cost reduction of the crosshead type diesel engine can be achieved. Furthermore, since the step of welding the reinforcing rib to the sliding plate 6 and the partition wall 9 (see FIG. 2) can be omitted, the manufacturing period and manufacturing cost can be greatly reduced.
  • the thin portion 8f has a shape in which the surface opposite to the sliding plate 6 is removed, it can be easily processed. Furthermore, since the thin portion 8f is formed without reducing the sliding area with respect to the sliding plate 6, the thin portion 8f can be formed without increasing the surface pressure.
  • the offset method shown in FIG. 9 can be adopted. That is, the arm portion 30 shown in FIG. 9 has a base end portion 30a in which the central axis of the arm portion 30 coincides with the central axis C2 of the shoe 8, but the notch portion 31 is closer to the shoe 8 than the base end portion 30a. Is formed.
  • the notch 31 is provided on the fixed end 6a side of the sliding plate 6 (that is, the outer end portion 8a side of the shoe 8; the upper side in the figure), and the free end 6b side of the sliding plate 6 (that is, the inner side of the shoe 8). It is formed toward the end portion 8b (lower side in the figure).
  • the action point P can be offset to the inner end portion 8b side of the shoe 8, and deformation in the cutout portion 31 can be allowed. Furthermore, since the notch 31 has an R shape, it is possible to avoid a decrease in life due to repeated loads by relaxing stress concentration.
  • the central axis of the base end portion 30a of the arm portion 30 shown in FIG. 9 has a shape that matches the central axis C2 of the shoe 8, but the central axis of the base end portion 30a is the inner end portion of the shoe 8. It may be offset to the 8b side.
  • FIG. 3 has a tapered surface on the arm 13a side of the shoe 8 (see FIG. 10 (a)), instead, as shown in FIG. 10 (b).
  • the surface on the arm 13a side of the shoe 8 may be rectangular.
  • FIG.10 (c) it is good also considering the surface by the side of the arm part 13a of the shoe 8 as R shape.
  • the thin portion 8f may be provided by forming the end of the shoe 8 on the side of the sliding plate 6 in a tapered shape so as to be separated from the sliding plate 6. good. Further, the shape of the thin portion 8f shown in FIG. 10D on the sliding plate 6 side is the same as that in FIG. 10A to FIG. It may be combined with c).

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

　ピストン棒の一端と連接棒の一端とを回動可能に接続するピン（１４）と、架構に固定された固定端から自由端（６ｂ）へ向かって立設された摺動板（６）に対して摺動して往復動するシュー（８）と、ピン（１４）とシュー（８）とを接続する連結板（１３）とを備えたクロスヘッド型ディーゼル機関のクロスヘッドにおいて、連結板の腕部（１３ａ）の中央軸線（Ｃ１）が、シュー（８）の中央から内側端部（８ｂ）側へオフセットされている。

Description

クロスヘッド型ディーゼル機関のクロスヘッド
　本発明は、クロスヘッド型ディーゼル機関のクロスヘッドに関するものである。
　従来より、船舶推進用の主機として、クロスヘッド型ディーゼル機関が用いられている（特許文献１参照）。このようなクロスヘッド型ディーゼル機関は、ピストン棒の一端と連接棒の一端とを回動可能に接続するクロスヘッドを備えており、このクロスヘッドは本体側に固定された摺動板上を摺動しつつ往復動する。クロスヘッドが摺動板上を往復動する際に、ピストンからピストン棒を介してクロスヘッドに力が伝達される。この伝達された力の横方向（摺動板へ向かう方向）への分力は、サイドフォースと称され、摺動板を変形する力となる。
　この摺動板の変形を抑えるために、従来では、摺動板の板厚を増加させたり、摺動板の変形を抑えるリブを追加設置したりすることによって、摺動板の強度を増大させることとしていた。
特開平１１－３３６５６０号公報
　しかし、摺動板の変形を抑えるために摺動板の強度を増加させると、コストの増大を招くだけでなく、摺動板とクロスヘッドとの間の面圧が上昇して潤滑油の油膜切れといった不具合を招いてしまうおそれがある。
　本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、摺動板の強度増大を行うことなく摺動板とクロスヘッドとの間の面圧を低下させることができるクロスヘッド型ディーゼル機関のクロスヘッドを提供することを目的とする。
　上記課題を解決するために、本発明のクロスヘッド型ディーゼル機関のクロスヘッドは以下の手段を採用する。
　すなわち、本発明の第一の態様にかかるクロスヘッド型ディーゼル機関のクロスヘッドは、ピストン棒の一端と連接棒の一端とを回動可能に接続するピンと、本体側に固定された一側端から他側端へ向かって立設された摺動板に対して摺動しつつ往復動する摺動部と、前記ピンと前記摺動部とを接続する接続部とを備えたクロスヘッド型ディーゼル機関のクロスヘッドにおいて、前記接続部は、前記ピンから前記摺動部へと向かう力が該摺動部の中央から前記摺動板の前記他側端側へオフセットされた位置に加わるように設けられている。
　ピンから摺動部へと向かう力（サイドフォース）が、摺動部の中央から摺動板の他側端側へとオフセットされた位置に加わるように接続部が設けられているので、摺動部におけるサイドフォースの作用点が摺動板の他側端側へとオフセットされることになる。これにより、摺動部は、摺動部の他側端側の端部が摺動板側に変位し、摺動部の一側端側の端部がピン側に変位するモーメントを作用点周りに受けることになる。したがって、クロスヘッドにサイドフォースが加わった場合には、摺動部は、摺動部の他側部側端部が摺動板側に変位するとともに、摺動部の一側端側の端部がピン側に変位することになり、しかも摺動部の一側端側の端部の変位が他側端側の端部の変位よりも大きくすることができる。この変位は、サイドフォースが加わったときの摺動板と同様の変形となる。なぜなら、摺動板は、一側端が本体側に固定されて他側端へ向かって立設されているため、クロスヘッドからサイドフォースが加わった場合には、一側端よりも他側端が大きく変位するように撓むからである。したがって、本発明の第一の態様にかかるクロスヘッドは、サイドフォースが加わった場合に、摺動板の変形に対応するように摺動部を変位させることができるので、摺動部と摺動板との間の面圧を低下させることができる。
　本発明の第一の態様にかかるクロスヘッド型ディーゼル機関のクロスヘッドにおいては、前記接続部の前記摺動部側に位置する腕部が、前記摺動部の中央よりも前記摺動板の前記他側端側へオフセットされていることが好ましい。
　接続部の腕部は、接続部の摺動部側に位置するので、この腕部の位置によって摺動部に加わるサイドフォースの作用点を決定することができる。上記構成では、腕部を摺動部の中央よりも摺動板の他側端側へオフセットさせることとしたので、摺動部の他側部側端部を摺動板側に変位させるとともに、摺動部の一側端側の端部をピン側に変位させることができる。
　なお、腕部によって作用点を決めるため、腕部の他に摺動部へとサイドフォースを伝達するリブ等を設けずに、腕部のみが摺動部に接続されていることが好ましい。
　また、本発明の第一の態様にかかるクロスヘッド型ディーゼル機関のクロスヘッドにおいては、前記接続部の前記摺動部側に位置する腕部の前記一側端側には、前記他側端に向かって形成された切欠部が設けられていることが好ましい。
　腕部の一側端側に、他側端に向かって形成された切欠部が設けられているので、サイドフォースの作用点を摺動部の中央よりも摺動板の他側端側へオフセットさせることができる。また、切欠部を起点とした腕部の変形を許容することができる。これにより、摺動部の他側部側端部を摺動板側に変位させるとともに、摺動部の一側端側の端部をピン側に変位させることが更に円滑に行われる。
　なお、切欠部としては、繰り返し荷重による寿命低下を避けるためにＲ形状とすることが好ましい。
　さらに、本発明の第一の態様にかかるクロスヘッド型ディーゼル機関のクロスヘッドにおいては、前記摺動部の前記往復動方向における端部は、該端部以外の部分よりも薄い厚さの薄厚部とされていることが好ましい。
　摺動部の往復動方向における端部を、端部以外の部分よりも薄い厚さとし、剛性を端部以外の部分よりも低下させることとした。これにより、摺動部の端部を介して摺動板に伝達されるサイドフォースを小さくすることができるので、摺動部と摺動板との間の面圧の局所的な上昇を抑えることができる。
　上記クロスヘッド型ディーゼル機関のクロスヘッドにおいては、前記薄厚部は、前記摺動板とは反対側の面が除去された形状とされていることが好ましい。
　摺動板とは反対側の面が除去された形状の薄厚部としたので、容易に加工することができる。また、摺動板に対する摺動面積を減らすことなく薄厚部が形成されるので、面圧を増大させずに薄厚部を形成することができる。
　また、上記クロスヘッド型ディーゼル機関のクロスヘッドにおいては、前薄厚部は、前記摺動板側の面が除去された形状されていることが好ましい。
　摺動板側の面が除去された形状の薄厚部としてもよい。
　また、本発明の第二の態様にかかるクロスヘッド型ディーゼル機関は、上記のいずれかに記載されたクロスヘッドを備えている。
　上記のいずれかのクロスヘッドを備えているので、摺動板の面圧を低下させることができ、摺動板の厚さを薄くでき、あるいは過剰な補強が不要となるので、全体重量を低下させてコストを下げることができる。
　本発明のクロスヘッド型ディーゼル機関のクロスヘッドによれば、摺動板とクロスヘッドとの間の面圧を低下させることができるので、摺動板の増厚や補強を可及的に減らすことができ、クロスヘッド型ディーゼル機関の軽量化およびコストダウンを図ることができる。
本発明のクロスヘッド型ディーゼル機関を示した概略縦断面図である。 図１のクロスヘッド周りを示した拡大斜視図である。 クロスヘッドの側面図である。 図３のクロスヘッドの部分拡大平面図である。 図４に示したクロスヘッドの作用を示した図であり、（ａ）は摺動板に対するシューの位置関係を示した平面図、（ｂ）は摺動板およびシューの変形を示した平面図である。 図３に示したクロスヘッドのシュー端部の作用を示した図であり、（ａ）はシューの摺動方向に対する面圧を示したグラフ、（ｂ）はシュー端部の形状を比較例とともに示した部分拡大側面図である。 クロスヘッドの位置に対するサイドフォースの変化を示したグラフである。 摺動板の変形パターンを示した部分拡大斜視図である。 図４に示したクロスヘッドの変形例を示した部分拡大平面図である。 図３に示したクロスヘッドのシュー端部の変形例を示した部分拡大側面図である。
　以下に、本発明にかかる一実施形態について、図面を参照して説明する。
　図１には、本発明の一実施形態にかかるクロスヘッド型ディーゼル機関の概略が示されている。同図に示されたディーゼル機関は、典型的には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とされている。
　このディーゼル機関は、下方に位置する台板２０と、台板２０上に設けられた架構（本体）５と、架構５上に設けられたジャケット２１とを備えている。これら台板２０、架構５及びジャケット２１は、上下方向に延在する複数のテンションボルト（図示せず）によって一体的に締め付けられて固定されている。
　ジャケット２１にはシリンダライナ２２が設けられており、このシリンダライナ２２の上端にはシリンダカバー２３が設けられている。シリンダライナ２２およびシリンダカバー２３によって形成された空間内にピストン１が往復動可能に設けられている。ピストン１の下端には、ピストン棒２４の上端が回動可能に取り付けられている。
　台板２０はクランクケースとされており、クランク軸４が設けられている。クランク軸４の上端には、連接棒３の下端が回動可能に接続されている。
　架構５には、ピストン棒２４と連接棒３とを回動可能に接続するクロスヘッド２が設けられている。すなわち、ピストン棒２４の下端および連接棒３の上端がクロスヘッド２に接続されている。クロスヘッド２の両側（図１において左右）には、上下方向に延在する一対の摺動板６が架構５側に固定された状態で設けられている。
　図２に示されているように、摺動板６は、架構５の隔壁９に対して固定されている。すなわち、摺動板６は、その一側端である固定端６ａが隔壁９に対して固定され、他側端に向かって立設されている。なお、他側端は、隔壁９に固定されていない自由端６ｂとされている。
　摺動板６は、固定端６ａにて隔壁９に対して固定されているだけであり、摺動板６の変形を防止するためのリブ等の補強部材は設けられていない。
　クロスヘッド２は、ピストン棒２４の下端と連接棒３の上端とが回動可能に接続されたピン１４と、摺動板６に対して摺動しつつ往復動するシュー（摺動部）８と、ピン１４とシュー８とを接続する連結板（接続部）１３とを備えている。
　図３には、ピン１４の端面側からみたクロスヘッド２の側面図が示されている。同図に示されているように、シュー８は、ピン１４の両側に１対設けられている。連結板１３のシュー８側には、腕部１３ａが設けられている。この腕部１３ａは、図４に示されているように、シュー８と連結板１３の本体部１３ｂとを連結する。この腕部１３ａを介して、ピン１４からのサイドフォースが摺動板６へと伝達される。なお、同図に示されているように、シュー８に対しては腕部１３ａのみが接続されており、腕部１３ａ以外にシューに対して力を伝達する部材は設けられていない。
　図４に示されているように、腕部１３ａは、ピン１４の軸線方向におけるシュー８の中央部（同図において左右方向における中央部）よりも、ピン１４の軸線方向中央側（同図において左側）にオフセットして位置されている。より具体的には、腕部１３ａの中央軸線Ｃ１は、シュー８の中央軸線Ｃ２よりもピン１４の軸線方向中央側にオフセット量ｄ０だけオフセットされている。したがって、ピン１４から腕部１３ａを介してシュー８に伝達されるサイドフォースの作用点Ｐは、シュー８の中央軸線Ｃ２からオフセットされた腕部１３ａの中央軸線Ｃ１上に位置することになる。したがって、サイドフォースが作用点Ｐに加わると、作用点Ｐ周りに図４において反時計回りのモーメントが発生し、シュー８の内側端部８ｂが摺動板６側（図４において下方）に変位するとともに、シュー８の外側端部８ａがピン１４の軸線側（図４において上方）に変位する。
　また、作用点Ｐをシュー８の中央からオフセットしたことにより、摺動板６の固定端６ａ側に位置するシュー８の外側端部（摺動部の一側端側の端部）８ａと作用点Ｐとの距離ｄ１が、摺動板６の自由端６ｂ側に位置するシュー８の内側端部（摺動部の他側端側の端部）８ｂと作用点Ｐとの距離ｄ２よりも大きくなる。これにより、サイドフォースによって作用点Ｐに力が加わった場合、外側端部８ａの変位が内側端部８ｂの変位よりも大きくなる（後述する図５（ｂ）参照）。
　一方、図３に示されているように、シュー８の往復動方向（同図において上下方向）における上端部８ｃ及び下端部８ｄには、シュー８の上下方向における中央部８ｅよりも薄い厚さとされた薄厚部８ｆが設けられている。この薄厚部８ｆは、図３のようにクロスヘッド２を側面視した場合に、腕部１３ａの外形線１３ｂと連続するようにテーパ状に形成されている。すなわち、薄厚部８ｆは、摺動板６とは反対側の面がテーパ状に除去されることによって形成されている。図６（ｂ）には、シュー８の端部を拡大して示した図が示されており、同図から分かるように、腕部１３ａの外形線１３ｂと薄厚部８ｆのテーパ部８ｇが連続して形成されている。この形状は、腕部１３ａからシュー８へと向かうサイドフォースの応力線に沿って形成されていることが好ましい。なお、同図には破線にて比較例の形状が示されている。この比較形状は一般的に用いられ、シュー８の端部の厚さが中央部と同等とされており、しかも、腕部１３ａ’の外形線１３ｂ’がシュー８に接続される前にシュー８と同等の幅となっている。すなわち、比較例の形状は、シュー８の端部が本実施形態よりも大きな剛性を有する形状となっている。
　次に、図７及び図８を用いて、サイドフォースによる摺動板６の変形について説明する。
　図７は、クロスヘッド２の位置に対するサイドフォースの変化を示しており、同図において、横軸はクロスヘッド２を介して摺動板に加わるサイドフォースの大きさを示し、縦軸はクロスヘッド２の往復動方向位置を示す。同図に示されているように、位置Ｚ１及び位置Ｚ２にてサイドフォースが極大値を示すようになっている。これは、位置Ｚ１では、シリンダ内の燃焼空間での爆発によってサイドフォースが増大することを示し、位置Ｚ２では、ピストン棒２４（図１参照）が鉛直方向から傾いて摺動板６へ向かう方向（サイド方向）への分力が大きくなることを示す。このように、サイドフォースの大きさは、クロスヘッド２の往復動方向位置に応じて変化する。
　図８には、サイドフォースを受けた場合の摺動板６の変形パターンが２通り示されている。
　変形パターンＡは、サイドフォースを受けて摺動板６の自由端６ｂが固定端６ａを支点として撓んで変形するパターンである。
　変形パターンＢは、シュー８が摺動板６を局所的に押圧し、摺動板６が局所的に凹変形されるパターンである。
　以下に、変形パターンＡ及び変形パターンＢのそれぞれに対して、本実施形態の作用効果について説明する。
［変形パターンＡ］
　本実施形態のクロスヘッド２は、変形パターンＡに対して、図４に示した作用点Ｐのオフセットが有効に機能する。
　すなわち、図５（ａ）に示されているように、サイドフォースが同図において右方から左方へと加わった場合、摺動板６は、２点鎖線で示すように自由端６ｂが左方へと変位する（変形パターンＡ）。
　一方、本実施形態のクロスヘッド２は、腕部１３ａを自由端６ｂ側にオフセットしているので、作用点Ｐがシュー８の中央軸線Ｃ２から自由端６ｂ側にずれることになる。これにより時計回りのモーメントがシュー８に加わり、図５（ｂ）に示すように、シュー８の外側端部８ａをピン１４側（図において右側）に大きく変位させることができる。このシュー８の変形は、摺動板６の変形パターンＡと同様の変形となるので、摺動板６の変形に倣ってシュー８を変形させることになり、摺動板６とシュー８との間の面圧を低下させることができる。
　このように、本実施形態によれば、摺動板６の変形パターンＡの変形を許容しつつ面圧を低下させることができるので、摺動板６の板厚増大や他のリブ等の補強部材の追加といった補強対策が不要となる。したがって、図２に示したように、摺動板６の自由端６ｂの変形を抑えるリブを廃止した構造を採用することができる。よって、クロスヘッド型ディーゼル機関の軽量化およびコストダウンを図ることができる。さらには、補強用リブを摺動板６および隔壁９（図２参照）に対して溶接する工程が省略できるので、製造期間および製造コストを大幅に削減することができる。
［変形パターンＢ］
　本実施形態のクロスヘッド２は、変形パターンＢに対して、図３に示した薄厚部８ｆが有効に機能する。
　すなわち、図６（ｂ）に示されているように、シュー８の端部８ｃ，８ｄに薄厚部８ｆを設けているので、この薄厚部８ｆの剛性はシュー８の中央部８ｅよりも低下している。これにより、シュー８の端部８ｃ，８ｄを介して摺動板６に伝達されるサイドフォースを小さくすることができる。したがって、シュー８端部での面圧の局所的増大を回避することができる。例えば、破線で示した比較例のようにシュー８の端部の厚さを中央部と同様に一定とした場合には、シュー８の端部を介して伝達されるサイドフォースは、図６（ａ）の破線で示すように極大値を示す。これに対して、本実施形態では、図６（ａ）の実線で示すように、端部８ｃ，８ｄの剛性を中央部８ｅに比べて低下させたので、シュー８の端部８ｃ，８ｄの面圧を中央部８ｅと同様にほぼ一定とすることができる。
　このように、本実施形態によれば、摺動板６の変形パターンＢの変形を許容しつつシュー端部８ｃ，８ｄの面圧を低下させて均一化することができるので、摺動板６の板厚増大や他のリブ等の補強部材の追加といった補強対策が不要となる。したがって、図２に示したように、摺動板６の自由端６ｂの変形を抑えるリブを廃止した構造を採用することができる。よって、クロスヘッド型ディーゼル機関の軽量化およびコストダウンを図ることができる。さらには、補強用リブを摺動板６および隔壁９（図２参照）に対して溶接する工程が省略できるので、製造期間および製造コストを大幅に削減することができる。
　また、摺動板６とは反対側の面が除去された形状の薄厚部８ｆとしたので、容易に加工することができる。さらに、摺動板６に対する摺動面積を減らすことなく薄厚部８ｆが形成されるので、面圧を増大させずに薄厚部８ｆを形成することができる。
　次に、本実施形態の変形例について説明する。
　図４に示した作用点Ｐのオフセット方法に代えて、図９に示したオフセット方法を採用することができる。すなわち、図９に示した腕部３０は、その基端部３０ａでは腕部３０の中央軸線がシュー８の中央軸線Ｃ２に一致するが、基端部３０ａよりもシュー８側に切欠部３１が形成されている。この切欠部３１は、摺動板６の固定端６ａ側（すなわちシュー８の外側端部８ａ側；同図において上側）に設けられ、摺動板６の自由端６ｂ側（すなわちシュー８の内側端部８ｂ；同図において下側）に向かって形成されている。このように切欠部３１を設けることによって、作用点Ｐをシュー８の内側端部８ｂ側にオフセットさせ、切欠部３１における変形を許容することができる。
　さらに、切欠部３１はＲ形状とされているので、応力集中を緩和させることによって繰り返し荷重による寿命低下を避けることができるようになっている。
　なお、図９に示した腕部３０の基端部３０ａの中心軸線は、シュー８の中央軸線Ｃ２に一致した形状とされているが、基端部３０ａの中心軸線をシュー８の内側端部８ｂ側にオフセットさせてもよい。
　また、図３に示した薄厚部８ｆは、シュー８の腕部１３ａ側の面をテーパ状とした（図１０（ａ）参照）が、これに代えて、図１０（ｂ）に示すように、シュー８の腕部１３ａ側の面を矩形状としても良い。また、図１０（ｃ）に示すように、シュー８の腕部１３ａ側の面をＲ形状としても良い。
　また、図１０（ｄ）に示すように、シュー８端部の摺動板６側の面を、摺動板６から離間するようにテーパ状に形成することによって薄厚部８ｆを設けることとしても良い。
　さらに、図１０（ｄ）に示した薄厚部８ｆの摺動板６側の形状は、摺動板６の反対側の面（腕部１３ａ側の面）を加工した図１０（ａ）乃至（ｃ）と組み合わせても良い。
　２　クロスヘッド
　３　連接棒
　５　架構
　６　摺動板
　６ａ　固定端（一側端）
　６ｂ　自由端（他側端）
　８　シュー（摺動部）
　８ａ　外側端部（一側端側の端部）
　８ｂ　内側端部（他側端側の端部）
　８ｃ　上端（端部）
　８ｄ　下端（端部）
　８ｅ　中央部（端部以外の部分）
　８ｆ　薄厚部
　１３　連結板（接続部）
　１３ａ　腕部
　１４　ピン

Claims (7)

  1. 　ピストン棒の一端と連接棒の一端とを回動可能に接続するピンと、
    　本体側に固定された一側端から他側端へ向かって立設された摺動板に対して摺動しつつ往復動する摺動部と、
    　前記ピンと前記摺動部とを接続する接続部と、
    を備えたクロスヘッド型ディーゼル機関のクロスヘッドにおいて、
    　前記接続部は、前記ピンから前記摺動部へと向かう力が該摺動部の中央から前記摺動板の前記他側端側へオフセットされた位置に加わるように設けられているクロスヘッド型ディーゼル機関のクロスヘッド。
  2. 　前記接続部の前記摺動部側に位置する腕部が、前記摺動部の中央よりも前記摺動板の前記他側端側へオフセットされている請求項１に記載のクロスヘッド型ディーゼル機関のクロスヘッド。
  3. 　前記接続部の前記摺動部側に位置する腕部の前記一側端側には、前記他側端に向かって形成された切欠部が設けられている請求項１又は２に記載のクロスヘッド型ディーゼル機関のクロスヘッド。
  4. 　前記摺動部の前記往復動方向における端部は、該端部以外の部分よりも薄い厚さの薄厚部とされている請求項１から３のいずれかに記載のクロスヘッド型ディーゼル機関のクロスヘッド。
  5. 　前記薄厚部は、前記摺動板とは反対側の面が除去された形状とされている請求項４に記載のクロスヘッド型ディーゼル機関のクロスヘッド。
  6. 　前薄厚部は、前記摺動板側の面が除去された形状されている請求項４又は５に記載のクロスヘッド型ディーゼル機関のクロスヘッド。
  7. 　請求項１から６のいずれかに記載されたクロスヘッドを備えているクロスヘッド型ディーゼル機関。
PCT/JP2011/069005 2010-11-18 2011-08-24 クロスヘッド型ディーゼル機関のクロスヘッド WO2012066834A1 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020137001538A KR101398769B1 (ko) 2010-11-18 2011-08-24 크로스헤드형 디젤 기관의 크로스헤드
CN201180036933.0A CN103249929B (zh) 2010-11-18 2011-08-24 十字头式柴油机的十字头

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010-257877 2010-11-18
JP2010257877A JP5665498B2 (ja) 2010-11-18 2010-11-18 クロスヘッド型ディーゼル機関のクロスヘッド

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2012066834A1 true WO2012066834A1 (ja) 2012-05-24

Family

ID=46083778

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2011/069005 WO2012066834A1 (ja) 2010-11-18 2011-08-24 クロスヘッド型ディーゼル機関のクロスヘッド

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JP5665498B2 (ja)
KR (1) KR101398769B1 (ja)
CN (1) CN103249929B (ja)
WO (1) WO2012066834A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103527317A (zh) * 2013-10-30 2014-01-22 长城汽车股份有限公司 发动机的活塞连杆组件和具有其的发动机
RU2711471C1 (ru) * 2019-05-20 2020-01-17 Дмитрий Александрович Шатровский Цилиндро-поршневая группа судового крейцкопфного малооборотного двигателя

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6699685B2 (ja) 2018-03-30 2020-05-27 ダイキン工業株式会社 冷凍サイクル装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58108252U (ja) * 1982-01-19 1983-07-23 篠塚　正男 内燃機関
JPS63125217U (ja) * 1987-02-07 1988-08-16
JPH02107737U (ja) * 1989-02-14 1990-08-28

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1419457A (en) * 1921-06-01 1922-06-13 Miles D Joyner Crosshead
JPS5929812A (ja) * 1982-08-10 1984-02-17 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 往復動機械のクロスヘツド
JPS60167812U (ja) * 1984-04-17 1985-11-07 三菱重工業株式会社 クロスヘツド軸受
JPH11336560A (ja) * 1998-05-28 1999-12-07 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ディーゼル機関のクロスヘッド
JP2001317533A (ja) * 2000-05-10 2001-11-16 Mitsubishi Heavy Ind Ltd ディーゼル機関

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58108252U (ja) * 1982-01-19 1983-07-23 篠塚　正男 内燃機関
JPS63125217U (ja) * 1987-02-07 1988-08-16
JPH02107737U (ja) * 1989-02-14 1990-08-28

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103527317A (zh) * 2013-10-30 2014-01-22 长城汽车股份有限公司 发动机的活塞连杆组件和具有其的发动机
CN103527317B (zh) * 2013-10-30 2016-01-20 长城汽车股份有限公司 发动机的活塞连杆组件和具有其的发动机
RU2711471C1 (ru) * 2019-05-20 2020-01-17 Дмитрий Александрович Шатровский Цилиндро-поршневая группа судового крейцкопфного малооборотного двигателя

Also Published As

Publication number Publication date
CN103249929B (zh) 2016-08-03
JP5665498B2 (ja) 2015-02-04
CN103249929A (zh) 2013-08-14
JP2012107583A (ja) 2012-06-07
KR101398769B1 (ko) 2014-05-27
KR20130031898A (ko) 2013-03-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8286606B2 (en) Piston for an internal combustion engine
EP2187018B1 (en) Cover secured to engine
JP5665488B2 (ja) クロスヘッド型ディーゼル機関のクロスヘッド
JP5665498B2 (ja) クロスヘッド型ディーゼル機関のクロスヘッド
JP5920530B2 (ja) 内燃機関
JP4488511B2 (ja) 内燃機関のためのピストン
US7273030B2 (en) Crankshaft support structure of internal combustion engine
JP5932557B2 (ja) 内燃機関
JP4475327B2 (ja) ブラケットの締結構造
US10598123B2 (en) Ladder frame for internal combustion engine
US10156253B2 (en) Connecting rod of engine
JP2007192064A (ja) 内燃機関
JP5984775B2 (ja) コネクティングロッドおよびそれを備えるエンジン
JP4532430B2 (ja) エンジンのクランクケース
US6293168B1 (en) Stamped rocker arms for machines such as internal combustion engines
JP4228991B2 (ja) シリンダブロックの軸受構造
JP3696700B2 (ja) 内燃機関のピストン
JP7332261B2 (ja) 多気筒内燃機関の本体ブロック
JPH08284748A (ja) 内燃機関のクランクシャフト支持構造
JP5668601B2 (ja) 内燃機関の複リンク式ピストン−クランク機構
JP2002188618A (ja) 内燃機関用コンロッド
JP2020153264A (ja) 自動車用内燃機関のオイルパン
JP2010121581A (ja) シリンダブロック

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 11841538

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20137001538

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 11841538

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1