专利名称：大型十字头柴油发动机的制作方法
技术领域：
本发明涉及根据独立权利要求1的前序部分的大型十字头柴油发动机。
背景技术：
例如优选地用于造船业或用于固定设施中(例如用来产生电能)的十字头设计的 大型柴油发动机，包括形成发动机的框架的三个大型壳体区段。所谓的支架以借助于基板 分开的方式布置在底座板上，除了带有用于接收曲轴的主曲轴轴承的轴承座外，所述底座 板还具有横向支承元件。支架包括与大型柴油发动机的气缸的数量一致的多个支承体，所述 支承体分别包括两个垂直地延伸的滑动面，以用于引导通过推杆连接到曲轴上的两个相邻的 十字头。在这方面，两个相应的相对地设置的垂直地延伸的滑动面由中间壁额外地支承。
单独的支承体通常通过公共盖板彼此连接。可用于接收多个气缸衬套的、也常常 称为气缸套的气缸区则在盖板处布置在支架上方。在这方面，底座板、支架和气缸区通过连 结杆彼此连接，在该支架的区域中，连结杆大体在支承体内延伸，其中，连结杆在相当大的 预拉紧力下旋在底座板中或底座板处。 从DE 3 512 347 Cl中获知具有用于活塞发动机的十字头滑动面的支承件的支 架，其中支承件形成为双壁式设计。支架(气缸套置于该支架上以接收气缸衬套)布置在 底座板上的基板上，其中基板、倾斜地延伸的外壁和垂直的滑动面共同形成截面为梯形形 状的两个框架，这两个框架通过公共盖板彼此连接。在外壁和滑动面之间，梯形框架由横向 支承壁填充，从而使得双壁式设计的支承体产生支承体。底座板包括具有下部和上部轴承 套的轴承座，轴承座具有轴承盖，在该轴承套中，曲轴支承在底座板的轴承座中。发动机的 气缸套、支架和底座板通过连结杆保持在一起，在轴承座处或轴承座中，连结杆在预拉紧力 下固定在曲轴之下。 在EP 0 774 061 Bl中推行了有关概念。其中，人们使用这样的支承体连结杆在 该支承体中被引导，且该支承体具有三角形截面，而不是矩形截面，且于是支承体同样被称 为是双壁式设计。 对于这种已知的大型十字头柴油发动机，在支架的双壁式设计中形成的支承体同 样支承在底座板中的双壁式设计支承元件上。这意味着支架还有底座板两者均通过横向支 承壁由双壁式设计形成。 在这方面，得知于这个现有技术的大型十字头柴油发动机的设计具有几个严重的 缺点。支承元件通过焊缝固定在底座板中。当支承元件和支承体通过两个相对地布置的壁 形成为双壁时，在形成双壁(即通过沿截面方向封闭的支承元件和/或封闭的支承体)的 两个壁之间的焊缝不能进行背面焊接，从而引起关于获得所需质量的相应问题。
另外，连结杆固定在座的下端处，即在曲轴下方，从而使得连结杆必须通过所谓的 连结杆管由轴承座中的孔引导直到轴承座的下部区域且引导到该下部区域中。由于连结杆 必须以相当大的预拉紧力固定在轴承座之下，所以这会在轴承座中导致相当大的拉紧力， 且导致轴承套变形。因而，单纯从构造的观点看，已知的底座板相对较硬且相对较复杂。
因此在EP 1 382 829中，提出了一种大型十字头柴油发动机，其具有由单壁式设 计形成的底座板，且包括双壁式设计的支架，以避免关于支架的前述问题。在这方面，底座 板、支架和气缸区通过连结杆彼此连结，其中，在支架的区域中，连结杆在双壁支承体内延 伸，且固定在底座板的轴承座中。 总体上考虑支架的稳定性和结构，且特别地，考虑底座板与剩余的支架结构的交 互，与那时已知的现有技术相比，根据EP 1 382 829的解决方案引起了相当大的改进。
但是，在从EP 1 382 829获知的支架中，连结杆还在封闭的支承体内、在底座板 上方被引导。这种支承体可保证支架的所需稳定性；但是，它们难于焊接，且特别地，在支承 体的内部中的焊缝不能进行背面焊接。与此关联的又一个缺点是，在将支承体焊接在一起 之后，不能直接观察和检查支承体内的焊缝。因此，为了保证质量，用复杂的技术方法来检 查焊缝(诸如，例如，借助于来自外部的超声波)，这是非常耗时、昂贵的，且特别是对于复 杂或者非常小的损伤，也并不总是足够可靠。 已经了解这个问题很长时间，且因此已经对单壁式设计的支承体进行了论述，在
原则上，单壁式设计可简单地进行背面焊接，因为它们不会沿纵向方向形成封闭的管道。但
是，除了根据EP 08 155 174的发明以外，至少对于在操作模式中承受相当大的机械负载
的现代大型柴油发动机，必须忽视这样的概念，因为甚至简单的考虑和/或计算都显示了
这种单壁式设计支承体甚至不能大致承受现代大型柴油发动机中的这些负载。 因此，本发明的目标是提供基于现有技术的改进的大型十字头柴油发动机，其中
避免了支架中的双壁式设计的已知支承元件的缺点，且其具有更简单的构造(特别是在支
架的区域中)，同时，在操作模式中的相当大的负载下可靠地确保了十字头的支承，且能够
使产生的滑块的静态和动态力可靠地偏转。 满足本发明的目标的主题的特征在于独立权利要求1的特征。
从属权利要求尤其涉及本发明的有利实施例。
发明内容
因而本发明涉及一种大型十字头柴油发动机，其具有用于接收沿着马达轴线延伸 的曲轴的底座板、具有两个外壁且布置在底座板上的支架以及布置在支架上的用于接收气 缸的气缸区。底座板、支架和气缸区通过连结杆彼此连接，连结杆沿着用于支承十字头的滑 块的滑动面在支架中延伸。根据本发明，连结杆在支架的区域中形成为支承杆，在该支承杆 处，滑块通过滑动面得到支承。 因而本发明提供了用于十字头的支承件，其将滑块的力有效地独立于支架而直接 偏转到连结杆上。在这方面，连结杆可优选地由旋入彼此的多个部分制成。
例如，对于单壁式设计的结构，对于每个区有利地使用了四根连结杆，这将在随后 特别是参看图4和图4b进行详细描述。然后通过滑块将这些连结杆用作十字头的衬套引 导件。在这方面，滑块将相应的连结杆用作纵向引导件。由于从现有技术获知的连结杆具 有很小的弯曲硬度，所以本发明的连结杆可有利地由多个内锁紧地旋紧的部分组成。在这 方面，特别地形成了包括滑动面的中间部分，以承受滑块力。 对于根据本发明的三部分式连结杆，短的连结杆部分分别在顶部处和在底部处旋 入。然后大型柴油发动机的结构部分的拉紧通过用压力上紧连结杆以已知的方式发生。连结杆的特别地形成的中间部分随后自动拉紧。 如已经提到的，在支架的区域中，连结杆有利地包括用于支承滑块的滑动面。 在这方面，在支架的区域中，连结杆相应地被充分加固，以承受滑块力。 在与实践特别相关的一个实施例中，连结杆特别地由三部分形成为多部分设计。
应该理解的是，本发明的连结杆还可设计成单部分设计，其中连结杆则自然也在中心区域
中得到相应地加固。 根据本发明的连结杆可包括横向支承区段，以承受横向力；在装入状态中，支承元 件延伸到支架的区域中在一个不同的实施例中，连结杆具有三角形形状的截面，以承受横 向力，且在装入状态中，在支架的区域中，所述截面沿横向方向延伸。 在根据本发明的大型十字头柴油发动机的一个具体实施例中，底座板的支承元件 形成为单壁式设计。应该理解的是，对于非常具体的应用，底座板还可设有多壁式设计的支 承元件。 有利地，对于每个滑块对提供多个连结杆，特别地，对于每个滑块对提供四根连结 杆。 就此而言，在实践中，出于加固的原因，可在两根相对地设置的连结杆之间提供中 间壁。 以本质上已知的方式，底座板包括用于曲轴的轴颈支承(journaling)的至少一 个轴承座，且在曲轴的轴线和支架之间的区域中，连结杆固定在轴承座中或在轴承座处，以 尽可能地使在连结杆拉紧时出现的巨大拉紧力远离曲轴的轴承。 特别地，连结杆可固定在轴承座中、螺纹孔中，但是其中连结杆还延伸通过轴承座 中的孔，且借助于螺纹连接固定在轴承座下方。 非常有利的是，如从传统的大型柴油发动机的现有技术中同样获知的那样，借助 于可从切口移除的保持元件，连结杆可在曲轴的纵向轴线和支架之间的区域中固定在轴承 座中、切口中。
将在下文中参考所给出的附图对本发明进行更详细的阐述。在示意图中显示了 图1通过具有底座板、支架和气缸区的已知大型十字头柴油发动机的截面； 图2具有双壁式设计支承体和由单壁式设计形成的支承元件的、根据图1的截面 I-I ; 图3在两个相邻的十字头之间具有各自为双壁式设计的两个相应的支承体的、根 据图1的截面II-II ; 图4根据本发明的大型柴油发动机的一个实施例的截面； 图4a根据图4的透视图； 图4b根据图4的沿着截面线I-I的截面； 图4c详细的根据图4的三部分式连结杆的锚定。
具体实施例方式
在下文中完全用参考标号1引用的根据本发明的大型十字头柴油发动机，特别地设计成具有纵向扫气的大型两冲程柴油发动机l，如例如通常在造船业中使用的。 首先，图1显示了从现有技术获知的具有底座板2'、支架5'和气缸区6'的大型
十字头柴油发动机1'的设计的示意性截面，将在下文中对其进行简要的描述，以更好地理
解本发明。 图2显示了通过根据图1的已知发动机的截面I-I，其具有双壁式设计的支承体和 形成为单壁式设计的支承元件，而图3显示了根据图1的截面II-II。 在这方面，为了区分现有技术与本发明，均涉及现有技术的图1 、图2和图3的参考 标号设有撇符号，而在涉及本发明的剩余的图中，参考标号没有撇符号。
气缸区6'起接收未示出的气缸的作用。例如通过将金属片部件焊接在一起形成 的支架5'具有基板21'以及两个外壁4'，且与根据图示的垂直地延伸的滑动面8' —起
形成截面为梯形形状的两个框架，这两个框架通过公共盖板彼此连接。两个相对地设置的 垂直地延伸的滑动面8'由中间壁52'支承，中间壁52'布置在两个梯形框架之间。支架 5'与基板21' —起布置在底座板2'上，底座板2'包括具有用于曲轴3'的轴颈支承的 轴承套33'的轴承座32'。具有与发动机轴线31' —致的曲轴轴线31'的曲轴3'通过 图l中未显示的推杆ll'以本质上已知的方式连接到十字头10'上。
图2和3分别显示了沿着截面线I-I，备选地沿着通过从现有技术获知的根据图1 的大型柴油发动机的截面线II-II的根据图1的截面。 沿着通过从现有技术获知的大型十字头柴油发动机1'的截面线I-I的、图2所 示的根据图1的截面，显示了布置在底座板2'上的支架5'以及设置在支架5'上的气缸 区6'。盖板布置在支架5'和气缸区6'之间，而基板21'布置在支架5'和底座板2' 之间。气缸区6'适用于以本质上已知的方式接收未示出的一个或多个气缸。以已知的方 式，气缸的内部空间与未示出的气缸盖，以及借助于活塞杆12'连接到十字头10'上且布 置在可往复地移动的气缸中的同样未示出的活塞一起，形成大型十字头柴油发动机1'的 燃烧空间。支架5'包括通过横向支承壁51'制成两壁式设计的支承体13'。支承壁51' 支承用于引导十字头10'的滑动面8'，十字头10'借助于推杆ll'连接到曲轴3'上，且 借助于活塞杆12'连接到大型十字头柴油发动机l'的未示出的活塞上。
用于接收曲轴3'以及对其进行轴颈支承的底座板2'包括轴承座32'以及横向 支承元件34'，在本实例中，横向支承元件34'为单壁式设计，但是当然可如本质上已知 的那样由两壁式设计形成。气缸区6'、支架5'和基板2'在拉紧力下通过连结杆7'彼 此连接。在这方面，连结杆在支架5'的、在双壁支承体13'内的横向支承壁51'之间的区 域中延伸，且同样根据图示在曲轴3'的轴线31'与支架5'之间的区域中固定在底座板 2'的轴承座32'中，处在曲轴3'的轴线31'上方、螺纹孔22'中。 在图2所示的实例中，支承体13'的横向支承壁51'沿气缸区6'的方向以V形 延伸，这意味着支承体13'的支承壁51'的相互的间距沿着朝气缸区6'的方向持续地增 加。已知的是，十字头10'通过滑动面8'传递到支承壁51'且从而传递到支承体13'上 的法向力，在活塞的往复运动的上死点位置处最大。通过支承体13'的V形设计，在根据 图示的支架5'的上部区域中是相对较宽的，且因此可特别良好地承受十字头10'的法向 力，且将法向力引出支架中。 连结杆7'与其纵向轴线Z'居中地布置在支承体13'的横向支承壁51'之间，其中底座板2'(支承体13'在其上支承于基板2'中)的单壁支承元件34'布置成与 连结杆7'的纵向轴线Z'对齐。根据图示，连结杆7'固定在曲轴3'的轴线31'和支架 5'之间的区域中的螺纹孔中，因此处在轴承座中的曲轴3'的轴线31'上方，特别地用以 避免轴承套的变形。由于单壁式设计的支承元件34'布置在底座板2'中、与连结杆7'的 纵向轴线Z'对齐，且从而关于支承体13'的支承壁51'对称，所以实现了特别高的稳定 性，而不需要底座板2'具有太高的硬度。 图3显示了沿着从现有技术获知的图2的发动机的线II-II的根据图1的又一个 截面。示出了相对地布置在支架5'中的两个相应的支承体13'，其通过滑动面8'之间的 中间壁52'相互支承。十字头10'通过两个相应的相邻支承体13'在两个相应的相对地 设置的滑动面8'之间被引导。在各个支承体13'中，连结杆7'在支承壁51'之间延伸。
在这方面，图2和图3的十字头大型柴油发动机的底座板在基板中包括单壁式设 计的横向支承元件，在组装发动机时，可毫无问题地背面焊接该横向支承元件，从而避免了 过去在具有双壁式设计支承元件的从现有技术获知的底座板中典型的单侧焊缝的问题。连 结杆优选地形成为短连结杆，且它们固定在座的上部区域中的螺纹孔中，即固定在曲轴的 轴线和支架的基板之间。因此可通过以相当大的预拉紧力固定在轴承座中的连结杆，在很 大程度上避免轴承座中的拉紧力以及轴承套的变形。图2和图3的大型十字头柴油发动机 的底座板的硬度特别地通过短的连结杆和单壁式设计的支承元件来优化。由于连结杆必须 在相当大的预拉紧力下锚定在底座板中，所以通常不考虑支架中的双壁式设计的支承体与 底座板中的单壁式设计的支承元件的组合，因为在支架的下部区域和基板中以及在轴承座 的区域两者中，人们必须预期不可避免的弯曲力矩和由此引起的材料中的不可接受的机械 拉紧力。通过连结杆区域中底座板的这种类型的构造(如在EP 1 382829中首次提出的)， 可满意地避免前面所担心的弯曲力矩的问题和在这种构造下预期的基板区域中的磨蚀两 者。特别地，基板的构造得到相当大的简化。 但是，如已经提到的，图2和图3中所示的已知解决方法具有这样的明显缺点，即， 双壁式设计的支承体和/或支架在其构造方面是非常复杂的，且在其生产方面也有问题， 特别是对于双壁支承体的部件的焊接。
本发明首次完全消除了这个缺陷。 图4和图4a示意性地显示了根据本发明的大型柴油发动机l的第一个实施例。为
了更好的理解，图4a仅显示了图4的透视图，除此之外与它完全一样。 图4和/或图4a的根据本发明的大型十字头柴油发动机1以本质上已知的方式
包括用于接收沿着发动机轴线31延伸的曲轴3的底座板、具有两个外壁4且布置在底座板
2上的支架5。可在支架5上看到用于接收气缸的气缸区6的下部部分，且底座板2、支架5
和气缸区6借助于连结杆7彼此连接。连结杆7沿着用于支承十字头的滑块9的滑动面8
在支架5中延伸，出于清楚的原因，未在图4中示出十字头。根据本发明，连结杆7在支架
5的区域中形成为支承杆7，在该支承杆7处，滑块9通过滑动面8得到支承。 如可清晰地看到的，连结杆7在支架5的区域中得到加固，以承受滑块力，且连结
杆7由多个部分形成，在本实例中由三个部分形成。 如可从图4b清晰地看到的，连结杆7包括横向支承区段71，以承受在支架5的区 域中的横向力。
在这里所示的特别优选的实施例中，对每个滑块对提供了四根连结杆7，且在两根 相对地设置的连结杆7之间提供了中间壁52，以进行加固，且在操作模式中接收横向力。
如可从图4和/或图4a中看到的，底座板2包括用于曲轴3的轴颈支承的轴承座 32，其中连结杆7在曲轴3的轴线31和支架5之间的区域中固定在轴承座32中，以使曲轴 轴承摆脱连结杆7的横向力上。 最后，图4c详细地显示了三部分式连结杆7固定在轴承座32中，以及/或者稍微 更准确地讲固定在支架5的上部部分中、横向支承元件71中。 在这方面，借助于可从切口 23中移除的保持元件24，连结杆7在曲轴3的纵向轴 线31和支架5之间的区域中固定在轴承座32中、切口 23中。 根据图示的连结杆7的下部螺纹连接部分72可因此简单地安装在轴承座32处， 且旋到连结杆7的中心部分73上。 根据图示的顶部部分，连结杆7的中心部分73旋到三部分式连结杆7的上部螺纹 连接部分74上，且上部螺纹连接部分74则以本质上已知的方式旋到未示出的大型柴油发 动机1的气缸的气缸盖上。 应该理解的是，本发明不限于所述实施例，且特别地，本发明包括所述具体实例的 所有适当组合。
权利要求
一种大型十字头柴油发动机，包括用于接收沿着发动机轴线(31)延伸的曲轴(3)的底座板(2)，具有两个外壁(4)且布置在所述底座板(2)上的支架(5)，以及布置在所述支架(5)上以接收气缸的气缸区(6)，其中，所述底座板(2)、所述支架(5)和所述气缸区(6)借助于连结杆(7)彼此连接，所述连结杆(7)沿着用于支承十字头(10)的滑块(9)的滑动面(8)在所述支架(5)中延伸，其特征在于，所述连结杆(7)在所述支架(5)的区域中形成为支承杆(7)，在所述支承杆(7)处，所述滑块(9)通过所述滑动面(8)得到支承。
2. 根据权利要求l所述的大型十字头柴油发动机，其特征在于，在所述支架(5)的所述 区域中，所述连结杆(7)包括用于支承所述滑块(9)的滑动面(8)。
3. 根据权利要求1或2中任一项所述的大型十字头柴油发动机，其特征在于，在所述支 架(5)的所述区域中，所述连结杆(7)被加固，以承受滑块力。
4. 根据前述权利要求中任一项所述的大型十字头柴油发动机，其特征在于，所述连结 杆(7)形成为多部分设计，且特别地由三部分形成。
5. 根据前述权利要求中任一项所述的大型十字头柴油发动机，其特征在于，在所述支 架(5)的所述区域中，所述连结杆(7)包括横向支承区段(71)，以承受横向力。
6. 根据前述权利要求中任一项所述的大型十字头柴油发动机，其特征在于，在所述支 架(5)的所述区域中，所述连结杆(7)具有三角形形状的截面，以承受横向力。
7. 根据前述权利要求中任一项所述的大型十字头柴油发动机，其特征在于，所述底座 板(2)的支承元件(20)形成为单个壁。
8. 根据前述权利要求中任一项所述的大型十字头柴油发动机，其特征在于，为各个滑 块对提供多根连结杆(7)，特别是为各个滑块对提供四根连结杆(7)。
9. 根据前述权利要求中任一项所述的大型十字头柴油发动机，其特征在于，为了进行 加固，在两根相对地设置的连结杆(7)之间提供中间壁(52)。
10. 根据前述权利要求中任一项所述的大型十字头柴油发动机，其特征在于，所述底座 板(2)包括用于所述曲轴(3)的轴颈支承的至少一个轴承座(32)，且其中，在所述曲轴(3) 的轴线(31)和所述支架(5)之间的区域中，所述连结杆(7)固定在所述轴承座中或所述轴 承座处。
11. 根据前述权利要求中任一项所述的大型十字头柴油发动机，其特征在于，所述连结 杆(7)固定在所述轴承座中的螺纹孔中。
12. 根据前述权利要求中任一项所述的大型十字头柴油发动机，其特征在于，所述连结 杆(7)延伸通过所述轴承座(32)中的孔，且借助于螺纹连接而固定。
13. 根据前述权利要求中任一项所述的大型十字头柴油发动机，其特征在于，借助于可 从切口 (23)移除的保持元件(24)，所述连结杆(7)在所述曲轴(3)的所述纵向轴线(31) 和所述支架(5)之间的区域中固定在所述轴承座(32)中、所述切口 (23)中。
全文摘要
本发明涉及一种大型十字头柴油发动机(1)，其包括用于接收沿着发动机轴线(31)延伸的曲轴(3)的底座板(2)、具有两个外壁(4)且布置在底座板(2)上的支架(5)，以及布置在支架(5)上以接收气缸的气缸区(6)。底座板(2)、支架(5)和气缸区(6)借助于连结杆(7)彼此连接，连结杆(7)沿着用于支承十字头(10)的滑块(9)的滑动面(8)在支架(5)中延伸。根据本发明，连结杆(7)在支架(5)的区域中形成为支承杆(7)，在该支承杆(7)处，滑块(9)通过滑动面(8)得到支承。
文档编号F02B75/32GK101749115SQ20091026387
公开日2010年6月23日 申请日期2009年12月17日 优先权日2008年12月18日
发明者S·基泽 申请人:瓦特西拉瑞士股份有限公司