专利名称：十字头式柴油机的十字头的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种十字头式柴油机的十字头。
背景技术：
以往，作为船舶推进用的主机，使用十字头式柴油机(参照专利文献I)。这种十字头式柴油机具有可转动地连接活塞杆的一端和连杆的一端的十字头，该十字头在固定于主体侧的滑动板上进行滑动并往复运动。当十字头在滑动板上进行往复运动时，力从活塞通过活塞杆而传递给十字头。该被传递的力在横向(朝向滑动板的方向)的分力被称为侧向力，是使滑动板变形的力。为了抑制该滑动板的变形，以往，通过增加滑动板的板厚、或增加设置对滑动板的变形予以抑制的肋来增大滑动板的强度。专利文献1:日本专利特开平11 - 336560号公报发明所要解决的课题但是，若为了抑制·滑动板的变形而增加滑动板的强度，则会导致成本增大，滑动板与十字头之间的面压上升，有可能导致润滑油的油膜消失的不良情况。
发明内容
本发明是鉴于这种问题而做成的，其目的在于，提供一种十字头式柴油机的十字头，不增大滑动板的强度就能使滑动板与十字头之间的面压下降。用于解决课题的手段为了实现上述目的，本发明的十字头式柴油机的十字头采用如下技术方案。S卩，本发明第一形态的十字头式柴油机的十字头，具有:将活塞杆的一端和连杆的一端连接成可转动的销；相对于滑动板进行滑动并往复运动的滑动部，所述滑动板从固定于主体侧的一侧端向另一侧端竖立设置；以及连接所述销和所述滑动部的连接部，所述连接部被设置成，从所述销向所述滑动部的力施加在从该滑动部的中央向所述滑动板的所述另一侧端侧偏离的位置。由于连接部被设置成，从销向滑动部的力(侧向力)施加在从滑动部的中央向滑动板的另一侧端侧偏离的位置，故滑动部上的侧向力的作用点就向滑动板的另一侧端侧偏离。由此，滑动部就在作用点周围受到滑动部的另一侧端侧的端部变位到滑动板侧、滑动部的一侧端侧的端部变位到销侧的力矩。因此，当侧向力施加在十字头上时，滑动部就能进行这样的变位:滑动部的另一侧端侧的端部向滑动板侧变位，且滑动部的一侧端侧的端部向销侧变位，而且滑动部的一侧端侧的端部的变位大于另一侧端侧的端部的变位。该变位成为与施加侧向力时的滑动板相同的变形。其原因是，滑动板的一侧端固定在主体侧并向另一侧端竖立设置，故在从十字头施加侧向力时，另一侧端比一侧端较大变位地挠曲。因此，本发明第一形态的十字头在施加了侧向力是，能使滑动部与滑动板的变形相对应地变位，故能使滑动部与滑动板之间的面压下降。
在本发明第一形态的十字头式柴油机的十字头中，最好是，所述连接部的位于所述滑动部侧的臂部，从所述滑动部的中央向所述滑动板的所述另一侧端侧偏离。由于连接部的臂部位于连接部的滑动部侧，故能根据该臂部的位置确定施加在滑动部上的侧向力的作用点。上述结构中，由于使臂部从滑动部的中央向滑动板的另一侧端侧偏离，故能使滑动部的另一侧端侧的端部向滑动板侧变位，并使滑动部的一侧端侧的端部向销侧变位。另外，由于根据臂部而确定作用点，故最好除了臂部外不设置将侧向力传递给滑动部的肋等，仅使臂部与滑动部连接。另外，在本发明第一形态的十字头式柴油机的十字头中，最好是，在所述连接部的位于所述滑动部侧的臂部的所述一侧端侧，设有向所述另一侧端形成的缺口部。由于在臂部的一侧端侧设有向另一侧端形成的缺口部，故能使侧向力的作用点从滑动部的中央向滑动板的另一侧端侧偏离。另外，能允许臂部以缺口部为起点变形。由此，能更顺利地使滑动部的另一侧端侧的端部向滑动板侧变位，并使滑动部的一侧端侧的端部向销侧变位。另外，作为缺口部，最好是R形状以避免因重复负荷所带来的寿命下降。此外，在本发明第一形态的十字头式柴油机的十字头中，最好是，所述滑动部的所述往复运动方向上的端部是厚度比该端部以外的部分薄的薄壁部。将滑动部的往复运动方向的端部做成比端部以外部分薄的厚度，使端部的刚性比端部以外的部分低。由此，可减小通过滑动部的端部而传递给滑动板的侧向力，故能抑制滑动部与滑动板之间的面压的局部上升。在上述十字头式柴油机的十字头中，最好是，所述薄壁部是与所述滑动板相反的一侧的面被去除后的形状。由于做成与滑动板相反的一侧的面被去除后形状的薄壁部，故能容易进行加工。另外，由于不减少相对于滑动板的滑动面积地形成薄壁部，故能不增大面压地形成薄壁部。另外，在上述十字头式柴油机的十字头中，最好是，所述薄壁部是所述滑动板侧的面被去除后的形状。也可做成滑动板侧的面被去除后形状的薄壁部。另外，本发明第二形态的十字头式柴油机，具有上述任一种的十字头。由于具有上述任一种的十字头，故能使滑动板的面压下降，能将滑动板的厚度做薄，或不需要多余的加强措施，故能降低整体重量，降低成本。发明的效果
采用本发明的十字头式柴油机的十字头，由于能使滑动板与十字头之间的面压下降，故能尽量减少滑动板的增厚措施和加强措施，能获得十字头式柴油机的轻量化和成本下降。
图1是表示本发明的十字头式柴油机的概略纵剖视图。图2表示图1的十字头周围的放大立体图。图3是十字头的侧视图。
图4是图3的十字头的局部放大俯视图。图5是表示图4所示的十字头的作用的示图，(a)是表示滑履相对于滑动板的位置关系的俯视图，(b)是表示滑动板及滑履的变形的俯视图。图6是表示图3所示的十字头的滑履端部的作用的示图，(a)是滑履的相对于滑动方向的面压的曲线图，(b)是表示滑履端部的形状和比较例的局部放大侧视图。图7是表示侧向力相对于十字头的位置的变化的曲线图。图8是表示滑动板的变形模式的局部放大立体图。图9是表不图4所不的十字头的变形例的局部放大俯视图。图10是表示图3所示的十字头的滑履端部的变形例的局部放大侧视图。符号说明2 十字头3 连杆5 机架6 滑动板6a固定端(一侧端)6b自由端(另一侧 端)8 滑履(滑动部)8a外侧端部(一侧端侧的端部)8b内侧端部(另一侧端侧的端部)8c上端(端部)8d下端(端部)8e中央部(端部以外的部分)8f 薄壁部13连接板(连接部)13a 臂部14 销
具体实施例方式下面，参照附图来说明本发明的一实施方式。图1表示本发明一实施方式的十字头式柴油机的概略图。该图所示的柴油机主要用作为船舶推进用的主机，采用二冲程一工作循环的直流扫气方式。该柴油机具有:位于下方的机座20、设在机座20上的机架(主体)5、以及设在机架5上的汽缸套21。这些机座20、机架5及汽缸套21利用向上下方向延伸的多个拉力螺栓(未图示)而被紧固固定成一体。在汽缸套21上设有汽缸衬套22，在该汽缸衬套22的上端设有汽缸盖23。在由汽缸衬套22和汽缸盖23形成的空间内设有可往复运动的活塞I。在活塞I的下端可转动地安装有活塞杆24的上端。机座20为曲轴箱，设有曲轴4。在曲轴4的上端可转动地连接有连杆3的下端。在机架5上，设有将活塞杆24和连杆3连接成可转动的十字头2。S卩，活塞杆24的下端及连杆3的上端与十字头2连接。在十字头2的两侧(图1中的左右)，以固定在机架5侧的状态设有向上下方向延伸的一对滑动板6。如图2所示，滑动板6固定在机架5的隔壁9上。S卩，滑动板6的一侧端即固定端6a固定在隔壁9上，滑动板6朝向另一侧端而立设。另外，另一侧端是不固定在隔壁9上的自由端6bο滑动板6只是由固定端6a固定在隔壁9上，未设有防止滑动板6变形用的肋等加强部件。十字头2具有:活塞杆24的下端和连杆3的上端连接成可转动的销14 ;相对于滑动板6进行滑动并往复运动的滑履(滑动部)8 ;以及连接销14和滑履8的连接板(连接部)13。图3表示从销14的端面侧看的十字头2的侧视图。如该图所示，滑履8在销14两侧设有一对。在连接板13的滑履8侧设有臂部13a。如图4所示，该臂部13a连接滑履8和连接板13的主体部13b。来自销14的侧向力经该臂部13a而传递给滑动板6。另外，如该图所示，在滑履8上仅连接有臂部13a，除臂部13a以外不设有将力传递给滑履的部件。如图4所示，臂部13a从滑履8的在销14的轴线方向上的中央部(该图中左右方向的中央部)向销14的轴线方向中央侧(该图中左侧)偏离。更具体地说，臂部13a的中央轴线Cl从滑履8的中央轴线C2向销14的轴线方向中央侧以偏离量d0偏离。因此，从销14经臂部13a而传递给滑履8的侧向力的作用点P就位于从滑履8的中央轴线C2偏离的臂部13a的中央轴线Cl上。因此，当侧向力施加在作用点P上时，就在作用点P周围产生图4中的逆时针的力矩，滑履8的内侧端部Sb向滑动板6侧(图4中的下方)变位，且滑履8的外侧端部8a向销14的轴线侧(图4中的上方)变位。
另外，通过使作用点P偏离滑履8的中央，从而位于滑动板6的固定端6a侧的滑履8的外侧端部(滑动部的一侧端侧的端部)8a与作用点P之间的距离dl就大于位于滑动板6的自由端6b侧的滑履8的内侧端部(滑动部的另一侧端侧的端部)8b与作用点P之间的距离d2。由此，在侧向力施加于作用点P时，外侧端部8a的变位就大于内侧端部Sb的变位(参照后述的图5(b))。另一方面，如图3所示，在滑履8的往复运动方向(该图中的上下方向)的上端部8c及下端部8d上，设有厚度比滑履8的上下方向的中央部8e薄的薄壁部8f。该薄壁部8f在如图3那样侧面看十字头2时形成为与臂部13a的外轮廓线13b连接的锥状。S卩，薄壁部8f通过将与滑动板6相反的一侧的面去除成锥状而形成。图6(b)是将滑履8的端部予以放大表示的示图，从该图可知，臂部13a的外轮廓线13b与薄壁部8f的锥部Sg连续形成。该形状最好沿着从臂部13a朝向滑履8的侧向力的应力线而形成。另外，该图中用虚线表示比较例的形状。该比较形状是通常所使用的形状，滑履8的端部厚度与中央部相同，而且，臂部13a’在其外轮廓线13b’与滑履8连接之前是与滑履8相同的宽度。S卩，比较例的形状是滑履8的端部具有比本实施方式大的刚性的形状。接着，用图7及图8来说明由侧向力引起的滑动板6的变形。图7表示与十字头2的位置对应的侧向力的变化，在该图中，横轴表示通过十字头2而施加在滑动板上的侧向力的大小，纵轴表示十字头2的往复运动方向位置。如该图所示，在位置Zl及位置Z2表示侧向力为最大值。这是因为，位置Zl表示侧向力因汽缸内的燃烧空间的爆炸而增大，位置Z2表示活塞杆24(参照图1)从铅垂方向倾斜而使朝向滑动板6的方向(侧向方向)的分力变大。如此，侧向力的大小随十字头2的往复运动方向位置而变化。图8表不受到侧向力时的滑动板6的两种变形模式。变形模式A是滑动板6的自由端6b受到侧向力而以固定端6a为支点进行挠曲变形的模式。变形模式B是滑履8局部推压滑动板6、滑动板6局部产生凹入变形的模式。下面，分别针对变形模式A和变形模式B来说明本实施方式的作用效果。[变形模式A]对于变形模式A，本实施方式的十字头2的、图4所示的作用点P的偏离有效地发挥作用。S卩，如图5(a)所示，当侧向力在该图中从右方施加到左方时，滑动板6的自由端6b就如双点划线所示那样 向左方变位(变形模式A)。另一方面，由于本实施方式的十字头2的臂部13a向自由端6b侧偏离，故作用点P从滑履8的中央轴线C2向自由端6b侧偏离。由此，顺时针的力矩施加在滑履8上，如图5(b)所示，能使滑履8的外侧端部8a向销14侧(图中右侧)较大地变位。由于该滑履8的变形是与滑动板6的变形模式A同样的变形，故使滑履8跟着滑动板6的变形而变形，可使滑动板6与滑履8之间的面压下降。如此，采用本实施方式，由于能允许滑动板6的变形模式A的变形并使面压下降，故不需要增大摆动板6的板厚或增加其它的肋等的加强部件这种加强措施。因此，如图2所示，可采用将抑制滑动板6的自由端6b变形的肋予以取消的构造。于是，可获得十字头式柴油机的轻量化和成本下降。此外，由于能省略将加强用肋焊接在滑动板6及隔壁9(参照图2)上的工序，故能大幅度减少制造时间和制造成本。[变形模式B]对于变形模式B，本实施方式的十字头2的、图3所示的薄壁部8f有效地发挥作用。S卩，如图6(b)所示，由于在滑履8的端部8c、8d设有薄壁部8f，故该薄壁部8f的刚性低于滑履8的中央部8e。由此，能减小通过滑履8的端部8c、8d而传递到滑动板6的侧向力。因此，能避免滑履8端部处的面压的局部增大。例如，当像虚线所示的比较例那样，将滑履8的端部的厚度与中央部相同地做成一定时，经滑履8的端部而传递的侧向力如图6(a)的虚线所示那样，表示最大值。相反，在本实施方式中，如图6(a)的实线所示那样，由于使端部8c、8d的刚性比中央部8e低，故能与中央部8e相同地使滑履8的端部8c、8d的面压大致一定。如此，采用本实施方式，由于能允许滑动板6的变形模式B的变形并使滑履端部8c、8d的面压下降而均匀化，故不需要增大摆动板6的板厚或增加其它的肋等的加强部件这种加强措施。因此，如图2所示，可采用将抑制滑动板6的自由端6b变形的肋予以取消的构造。于是，可获得十字头式柴油机的轻量化和成本下降。此外，由于能省略将加强用肋焊接在滑动板6及隔壁9 (参照图2)上的工序，故能大幅度减少制造时间和制造成本。另外，由于做成与滑动板6相反的一侧的面被去除后的形状的薄壁部8f，故能容易进行加工。此外，由于不减少相对于滑动板6的滑动面积地形成薄壁部8f，故能不使面压增大地形成薄壁部8f。下面，说明本实施方式的变形例。可代替图4所示的作用点P的偏离方法而采用图9所示的偏离方法。S卩，虽然在图9所示的臂部30的基端部30a，臂部30的中央轴线与滑履8的中央轴线C2 —致，但在基端部30a的滑履8侧形成有缺口部31。该缺口部31设在滑动板6的固定端6a侧(即滑履8的外侧端部8a侧，该图中的上侧)，且朝向滑动板6的自由端6b侧(即滑履8的内侧端部8b，该图中的下侧)而形成。如此，通过设置缺口部31，从而能使作用点P向滑履8的内侧端部8b侧偏离，允许缺口部31的变形。此外，由于缺口部31呈R形状，故能够通过缓和应力集中而避免重复负荷所带来的寿命下降。另外，虽然使图9所示的臂部30的基端部30a的中心轴线与滑履8的中央轴线C2一致，但也可使基端部30a的中心轴线向滑履8的内侧端部8b侧偏离。另外，关于图3所示的薄壁部8f，虽然使滑履8的臂部13a侧的面呈锥状(参照图10(a))，但也可取而代之，如图10(b)所示，使滑履8的臂部13a侧的面呈矩形。另外，如图10(c)所示，也可使滑履8的臂部13a侧的面呈R形状。另外，如图10 (d)所示，也可使滑履8端部的滑动板6侧的面离开滑动板6地形成为锥状，由此设置薄壁部8f。此外，图10 (d)所示的薄壁部8f的滑动板6侧的形状，也可与对滑动板6的相反侧的面(臂部13a侧的 面)进行加工后的图10(a)至(C)所示的形状组合。
权利要求
1.一种十字头式柴油机的十字头，具有: 将活塞杆的一端和连杆的一端连接成可转动的销； 相对于滑动板进行滑动并往复运动的滑动部，所述滑动板从固定于主体侧的一侧端向另一侧端竖立设置；以及 连接所述销和所述滑动部的连接部，该十字头式柴油机的十字头的特征在于， 所述连接部被设置成，从所述销向所述滑动部的力施加在从该滑动部的中央向所述滑动板的所述另一侧端侧偏离的位置。
2.如权利要求1所述的十字头式柴油机的十字头，其特征在于，所述连接部的位于所述滑动部侧的臂部，从所述滑动部的中央向所述滑动板的所述另一侧端侧偏离。
3.如权利要求1或2所述的十字头式柴油机的十字头，其特征在于，在所述连接部的位于所述滑动部侧的臂部的所述一侧端侧，设有向所述另一侧端形成的缺口部。
4.如权利要求1至3中任一项所述的十字头式柴油机的十字头，其特征在于，所述滑动部的所述往复运动方向上的端部是厚度比该端部以外的部分薄的薄壁部。
5.如权利要求4所述的十字头式柴油机的十字头，其特征在于，所述薄壁部是与所述滑动板相反的一侧的面被去除后的形状。
6.如权利要求4或5所述的十字头式柴油机的十字头，其特征在于，所述薄壁部是所述滑动板侧的面被去除后的形状。
7.一种十字头式柴油机，·其特征在于，具有权利要求1至6中任一项所述的十字头。
全文摘要
一种十字头式柴油机的十字头，具有将活塞杆的一端和连杆的一端连接成可转动的销(14)；相对于滑动板(6)进行滑动并往复运动的滑履(8)，所述滑动板从固定于机架的固定端向自由端(6b)竖立设置；以及连接销(14)和滑履(8)的连接板(13)，连接板的臂部(13a)的中央轴线(C1)从滑履(8)的中央向内侧端部(8b)侧偏离。
文档编号F02B75/32GK103249929SQ20118003693
公开日2013年8月14日 申请日期2011年8月24日 优先权日2010年11月18日
发明者门胁刚, 国弘信幸 申请人:三菱重工业株式会社