气门传动装置和十字头式内燃机的制作方法

本发明涉及在柴油发动机、燃气发动机等内燃机中用于驱动排气门的气门传动装置、具有该气门传动装置的十字头式内燃机。

背景技术

在十字头式内燃机中，对排气门进行开闭的气门传动装置具有下部气门传动装置和上部气门传动装置。气门传动装置向上部气门传动装置供给在下部气门传动装置中压缩后的工作油，并用传递来的工作油的驱动力而对抗空气弹簧的施力地将排气门下压，对处于关闭状态的排气门进行开闭。在该下部气门传动装置中滑动筒被支承为沿着上下方向移动自如，该滑动筒在外壳内被弹簧向下方施力。并且，该滑动筒利用凸轮上推而使活塞上升，从而能够压缩并供给工作油。

作为以往的气门传动装置，例如具有下述专利文献1所记载的结构。

现有技术文献

专利文献1：日本特开2015-098795号公报

发明要解决的课题

在上述的下部气门传动装置中，旋转的凸轮其凸轮部经由辊而上推滑动筒，因此需要向该凸轮与辊的滑动面供给润滑油。以往，供给到上部气门传动装置而用于驱动排气门的工作油的一部分作为润滑油而供给到凸轮或辊。即，利用对滑动筒、凸轮等进行收纳的凸轮轴箱内来设置从外部供给工作油(润滑油)的配管，并且使从外部供给工作油的配管与收纳活塞的气缸连接。因此，需要多个配管，存在构造变得复杂并且制造成本会增加这样的课题。

技术实现要素：

本发明是为了解决上述的课题而完成的，其目的在于，提供实现构造的简化的气门传动装置和十字头式内燃机。

用于解决课题的手段

用于达成上述目的的本发明的气门传动装置中，具有：装置主体，该装置主体包含下部外壳和上部外壳；滑动筒，该滑动筒沿着轴向移动自如地支承于所述下部外壳；活塞，该活塞沿着轴向移动自如地支承于所述上部外壳，并且与所述滑动筒一体地移动；凸轮，该凸轮使所述滑动筒移动；以及工作油供给部，该工作油供给部设置于所述上部外壳而向所述装置主体供给工作油，在所述上部外壳中形成有压缩室、第一工作油供给路径以及第二工作油供给路径，所述压缩室通过所述活塞的移动而对从所述工作油供给部供给的工作油的一部分进行压缩，所述第一工作油供给路径从所述工作油供给部向所述压缩室供给所述工作油的一部分，所述第二工作油供给路径从所述工作油供给部向所述下部外壳供给所述工作油的其它部分。

因此，当凸轮旋转时，滑动筒由于凸轮的旋转力而在轴向上往复移动，活塞与滑动筒一体地往复移动。于是，从工作油供给部通过第一工作油供给路径而供给到压缩室的工作油被压缩而排出。并且，从工作油供给部通过第二工作油供给路径而供给的工作油被供给到凸轮，对凸轮进行润滑。这里，通过设置从一个工作油供给部向压缩室供给工作油的第一工作油供给路径，并且设置向凸轮供给工作油的第二工作油供给路径，而使与工作油供给部连接的配管结构简化，并且对装置主体的油路加工也简化，其结果为，能够实现构造的简化。

在本发明的气门传动装置中，其中，所述上部外壳设置于凸轮轴箱的上部，在所述凸轮轴箱的侧面设置有与所述凸轮连通的开口部，用于向所述工作油供给部供给所述工作油的工作油供给配管配置在比所述开口部更靠近上方的位置。

因此，通过将用于向工作油供给部供给工作油的工作油供给配管配置在比开口部更靠近上方的位置，工作油供给配管不会妨碍从开口部对凸轮进行各种作业的作业者，能够提高作业性。

在本发明的气门传动装置中，其中，所述第一工作油供给路径设置有止回阀，该止回阀允许从所述工作油供给部向所述压缩室的所述工作油的流动而禁止从所述压缩室向所述工作油供给部的所述工作油的流动，所述第一工作油供给路径中的所述压缩室与所述止回阀之间与工作油排出部连通，该工作油排出部供在所述压缩室中压缩后的所述工作油排出。

因此，当向工作油供给部供给工作油时，工作油通过第一工作油供给路径而供给到压缩室，在活塞上升时在压缩室中对工作油进行压缩，并从工作油排出部排出。此时，通过在第一工作油供给路径中设置有止回阀，而使在压缩室中压缩后的工作油不会回流到工作油供给部，能够从工作油排出部恰当地排出。

在本发明的气门传动装置中，其中，所述第二工作油供给路径中的所述下部外壳侧的开口部与所述下部外壳中的工作油供给路径连接，所述下部外壳中的工作油供给路径形成为在所述下部外壳沿着轴向设置，并且该工作油供给路径的上端部在所述上部外壳侧开口，该工作油供给路径的下端部朝向所述凸轮开口。

因此，通过设置上部外壳的上部供给路径和下部外壳的下部供给路径来作为第二工作油供给路径，能够使形成于装置主体的供给路径简化。

在本发明的气门传动装置中，其中，在所述滑动筒的外周面设置有沿着轴向的键槽，固定于所述下部外壳的键被插入于所述键槽，所述下部外壳中的工作油供给路径具有所述键槽和设置在所述键内的连通槽。

因此，通过将固定于下部外壳的键插入于滑动筒的键槽中，能够容易地进行滑动筒的止转，通过设置键槽和键内的连通槽来作为下部供给路径，能够使构造简化。

并且，本发明的十字头式内燃机中，具有：下部气门传动装置，该下部气门传动装置应用所述气门传动装置；以及上部气门传动装置，该上部气门传动装置通过来自所述下部气门传动装置的工作油而对排气门进行驱动。

因此，在下部气门传动装置中，当凸轮旋转时，滑动筒由于凸轮的旋转力而在轴向上往复移动，活塞与滑动筒一体地往复移动。于是，从工作油供给部通过第一工作油供给路径而供给到压缩室的工作油被压缩而排出。并且，从工作油供给部通过第二工作油供给路径而供给的工作油被供给到凸轮，对凸轮进行润滑。这里，通过设置从一个工作油供给部向压缩室供给工作油的第一工作油供给路径，并且设置向凸轮供给工作油的第二工作油供给路径，而使与工作油供给部连接的配管结构简化，并且对装置主体的油路加工也简化，其结果为，能够实现构造的简化。

发明效果

根据本发明的气门传动装置和十字头式内燃机，能够实现构造的简化。

附图说明

图1是表示本实施方式的下部气门传动装置的剖视图。

图2是表示下部气门传动装置的滑动筒的剖视图。

图3是滑动筒的右侧视图。

图4是滑动筒的左侧视图。

图5是表示滑动筒的水平截面的图2的v-v剖视图。

图6是表示下部气门传动装置的主视图。

图7是表示柴油发动机的概略图。

图8是表示本实施方式的气门传动装置的概略图。

具体实施方式

以下参照附图，对本发明的气门传动装置和十字头式内燃机的优选的实施方式进行详细说明。另外，本发明不限于该实施方式，并且，在具有多个实施方式的情况下，还包含使各实施方式组合而构成的方式。

图7是表示柴油发动机的概略图。

在本实施方式中，如图7所示，柴油发动机10例如是作为船舶推进用的主机而使用的二冲程一循环的单向扫气方式的十字头式内燃机。该柴油发动机10具有：位于下方的台板11、设置于台板11上的构架12、以及设置于构架12上的气缸外套13。该台板11、构架12和气缸外套13通过在上下方向上延伸的多个拉紧螺栓14和螺母15而一体地紧固固定。

气缸套16和气缸盖17划分出空间部，通过在该空间部内将活塞18设置为沿上下往复运动自如，而形成燃烧室19。并且，气缸盖17设置有排气门20，能够通过气门传动装置21进行开闭。该排气门20对燃烧室19和排气管22进行开闭。这里，通过气缸外套13、气缸套16和气缸盖17而构成燃烧装置。

因此，通过向燃烧室19供给从未图示的燃料喷射泵供给的燃料(例如，低质油、天然气或者其混合燃料)、由未图示的压缩机压缩后的燃烧用气体(例如，空气、egr气体或者其混合气体)而进行燃烧。并且，通过该燃烧所产生的能量使活塞18上下运动。并且，此时当通过排气门20将燃烧室19开放时，燃烧所产生的废气被推出到排气管22，另一方面，从未图示的扫气口将燃烧用气体导入到燃烧室19。

在活塞18的下端部连结有活塞棒23的上端部。台板11构成曲轴箱，设置有将曲轴24旋转自如地支承的轴承25。并且，曲轴24经由曲柄26而转动自如地连结于连接棒27的下端部。在构架12中，在上下方向上延伸的一对导向板28隔开规定的间隔地固定，在一对导向板28之间将十字头29支承为沿上下移动自如。十字头29分别连结于活塞棒23的下端部和连接棒27的上端部。

因此，被从燃烧室19传递了能量的活塞18与活塞棒23一同向柴油发动机10的设置面的方向(台板11侧的方向、即铅垂方向的下方)下压。于是，活塞棒23将十字头29向相同方向下压，经由连接棒27和曲柄26而使曲轴24旋转。

图8是表示本实施方式的气门传动装置的概略图。

如图8所示，气门传动装置21具有下部气门传动装置31和上部气门传动装置32。气门传动装置21向上部气门传动装置32供给在下部气门传动装置31中压缩后的工作油，使用传递来的工作油的驱动力而将排气门20下压，对处于关闭状态的排气门20进行开闭。

在上部气门传动装置32中，排气门20由轴部20a和伞部20b构成，且移动自如地支承于固定在气缸盖17的外壳33。上部气门传动装置32中，通过空气弹簧34的施力朝向上方作用于轴部20a，从而通过排气门20将燃烧室19与排气管22之间封闭。并且，上部气门传动装置32除了空气弹簧34之外，还具有气缸部35和活塞36，气缸部35接收从下部气门传动装置31供给的工作油，活塞36设置成在该气缸部35内移动自如。该活塞36一体地固定于轴部20a的上端部，由此该活塞36与排气门20一体地上下运动。

在下部气门传动装置31的外壳(下部外壳、装置主体)41内，滑动筒42被支承为沿着上下方向(轴向)移动自如，该滑动筒42因压缩线圈弹簧43的施力而被向下方施力支承。在外壳41的上部设置有气缸部(上部外壳、装置主体)44，两者由未图示的多个螺栓紧固。滑动筒42在下端部旋转自如地设置有辊(辊部)45，并且在上端部连结有活塞46，该活塞46在气缸部44内被设置为沿着上下方向(轴向)移动自如。另一方面，在外壳41中，在滑动筒42的下方配置有与辊45接触的凸轮47。该凸轮47与曲轴24(参照图7)同步地旋转。并且，下部气门传动装置31的气缸部44和上部气门传动装置32的气缸部35通过工作油配管48而连接。

因此，在下部气门传动装置31中，当通过旋转的凸轮47经由辊45而上推滑动筒42，活塞46对气缸部44内的工作油进行压缩。于是，在气缸部44内压缩后的工作油通过工作油配管48而向上部气门传动装置32供给。在上部气门传动装置32中，当向气缸部35供给工作油，活塞36被下压，排气门20对抗空气弹簧34的施力而下降，并将处于关闭状态的燃烧室19和排气管22连通起来。

以下，详细地说明下部气门传动装置31。图1是表示本实施方式的下部气门传动装置的剖视图。

在下部气门传动装置31中，如图1所示，外壳41呈圆筒形状，沿着上下方向(轴向)的滑动部51被设置为上下开口。滑动筒42与外壳41的滑动部51嵌合，并且滑动筒42被支承为沿着上下方向(轴向)移动自如。通过沿着与轴向正交的方向的支承轴52而在滑动筒42的下端部旋转自如地装配有辊45，滑动筒42和辊45能够成为一体而沿着上下方向(轴向)移动。并且，在滑动筒42的外周面以规定的长度而形成有键槽53，键槽53沿着上下方向(轴向)。另一方面，外壳41形成有沿着水平方向的安装孔54，键55从外壳41的外部嵌合到安装孔54，键55的顶端部嵌入于滑动筒42的键槽53。因此，滑动筒42由于键55而不能相对于外壳41在周向上旋转。在该情况下，键槽53的长度形成得比滑动筒42的最大行程长。

在外壳41的上部一体地固定有气缸部44。气缸部44的沿着上下方向(轴向)的滑动部56被设置为在下方开口。滑动部56的直径比滑动部51的直径小，但滑动部56被设置成与滑动部51同心状。在滑动筒42的中心部设置有朝向上方延伸的突出部57，突出部57的上端部经由连结部件58而一体地连结有活塞46。通过活塞46与外壳41的滑动部56上下移动自如地嵌合，而在活塞46的上方划分出压缩室59。因此，当滑动筒42上升时，活塞46经由连结部件58而上升，能够对压缩室59内的工作油进行压缩。

在本实施方式中，设置有将工作油向压缩室59供给的第一工作油供给路径以及将工作油作为润滑油向凸轮47供给的第二工作油供给路径。

气缸部44的侧部设置有工作油供给口(工作油供给部)61，工作油供给口61与腔室62连结。并且，在气缸部44的上端部形成有工作油排出口(工作油排出部)63，工作油排出口63与压缩室59通过沿着上下方向(轴向)的第一连结流路64而连通。此外，气缸部44被设置为通过气缸部44的中心而沿着径向的第二连结流路65与第一连结流路64交叉。第二连结流路65的一端部与腔室62连通，另一端部与油孔66连通，油孔66在上下方向(轴向)上贯通气缸部44的。并且，在第二连结流路65与腔室62之间设置有止回阀67，在第二连结流路65与油孔66之间设置有安全阀68。止回阀67阻止从压缩室59侧向工作油供给口61侧的工作油的流动，在压缩室59的压力超过规定的压力时将安全阀68开放。

滑动筒42在突出部57的周围设置有弹簧收纳空间部69，收纳压缩线圈弹簧43。该压缩线圈弹簧43的上端部与气缸部44的下表面接触，下端部与滑动筒42接触。因此，滑动筒42由于压缩线圈弹簧43的施力而相对于外壳41和气缸部44被向下方施力支承。另外，形成于气缸部44的油孔66的下端部在弹簧收纳空间部69开放。并且，滑动筒42形成有从弹簧收纳空间部69贯通到辊45侧的排放孔70。

因此，当向工作油供给口61供给工作油时，工作油经由腔室62、止回阀67、第二连结流路65、第一连结流路64而供给到压缩室59。另一方面，当凸轮47旋转，凸轮47的旋转力经由辊45作为往复移动力而传递给滑动筒42。当滑动筒42往复移动时，活塞46同样地往复移动，在活塞46上升时对压缩室59内的工作油进行压缩。并且，压缩后的工作油从第一连结流路64排出到工作油排出口63。

并且，气缸部44的上端部与腔室62连通，气缸部44的下端部形成有向下方延伸而在外壳41侧开口的第一润滑油供给孔(上部供给路径)71。另一方面，外壳41的下端部经由形成于键55的连通槽55a而与滑动筒42的键槽53连通，外壳41的上端部形成有第二润滑油供给孔(下部供给路径)72，第二润滑油供给孔72向上方延伸而在气缸部44侧开口。第一润滑油供给孔71的下端部与第二润滑油供给孔72的上端部连通。于是，滑动筒42能够从键槽53向辊45和凸轮47(参照图8)供给润滑油。

图2是表示下部气门传动装置的滑动筒的剖视图，图3是滑动筒的右侧视图，图4是滑动筒的左侧视图，图5是表示滑动筒的水平截面的图2的v-v剖视图，图6是表示下部气门传动装置的主视图。

如图2至图5所示，滑动筒42设置有润滑油贮存部80、第一润滑油供给路81和第二润滑油供给路82。

如上所述，滑动筒42呈圆筒形状，在滑动筒42的下端部形成有收纳辊45(参照图1)的辊收纳部91，并且滑动筒42形成有供辊45的支承轴(图示省略)贯通的支承孔92。在该情况下，滑动筒42的中心线o1沿着上下方向(轴向)设置，辊45的轴心线o2沿着与图2的纸面垂直的方向设置，滑动筒42的中心线o1与辊45的轴心线o2大致垂直。另外，辊45的轴心线o2通过与凸轮47的轴心线一致，而成为平行。

并且，在滑动筒42的外周面沿着上下方向的键槽53沿着滑动筒42的中心线o1形成。润滑油贮存部80在滑动筒42的外周面以键槽53的长度(滑动筒42的中心线o1方向上的长度)沿着周向设置。即，润滑油贮存部80构成为使沿着键槽53的周向的滑动筒42的外周面凹陷的凹部。因此，在滑动筒42组装于外壳41的滑动部51时，在滑动筒42的凹部与外壳41的内壁面(滑动部51)之间形成空间部，该空间部成为润滑油贮存部80。

第一润滑油供给路81是在滑动筒42的外周部沿着滑动筒42的中心线o1设置有多个(在本实施方式中为四个)的槽部。第一润滑油供给路81的轴向的上端部(一端部)与润滑油贮存部80连通，第一润滑油供给路81的轴向的下端部(另一端部)延伸到滑动筒42的下端部的中途部。这四个第一润滑油供给路81设置在比辊45的轴心线o2方向上的宽度w更向外侧偏移的位置。并且，各第一润滑油供给路81相对于辊45的轴心线o2而设置在滑动筒42的径向上的对称位置。

即，若在包含辊45的轴心线o2在内的平面上将与轴心线o2垂直的方向规定为轴心线o3，则各第一润滑油供给路81形成在从轴心线o3向轴心线o2侧偏移了规定的角度θ的位置。并且，各第一润滑油供给路81的位置相对于辊45的轴心线o2而形成在滑动筒42的径向上的对称位置，并且相对于轴心线3也形成在滑动筒42的径向上的对称位置。

第二润滑油供给路82是在滑动筒42的外周部沿着周向设置的圆周槽部。各第一润滑油供给路81的下端部与该第二润滑油供给路82交叉而连通并延伸到更下方的位置而成为终端。

因此，如图1和图2所示，当向工作油供给口61供给工作油，经由腔室62向第二连结流路65侧供给工作油，并且作为润滑油向第一润滑油供给孔71侧供给工作油。供给到第一润滑油供给孔71侧的润滑油(工作油)从第二润滑油供给孔72被供给到键槽53，供给到键槽53的润滑油贮存在润滑油贮存部80中。并且，贮存在润滑油贮存部80中的润滑油从各第一润滑油供给路81被供给到第二润滑油供给路82并供给到辊45和凸轮47。

这里，向压缩室59供给上述的工作油的第一工作油供给路径由工作油供给口61、腔室62、第二连结流路65、第一连结流路64构成。另一方面，将工作油作为润滑油而向凸轮47供给的第二工作油供给路径与外壳41中的工作油供给路径连接，该外壳41中的工作油供给路径形成为在外壳41中沿着轴向设置且上端部在外壳41侧开口，并且下端部朝向凸轮47开口。即，第二工作油供给路径由工作油供给口61、腔室62、第一润滑油供给孔71、第二润滑油供给孔72、键55、键槽53、润滑油贮存部80、第一润滑油供给路81、第二润滑油供给路82构成。

并且，如图6所示，外壳41和气缸部44在凸轮轴箱101的上部排列固定。在该凸轮轴箱101的侧面，用于维护凸轮47(参照图1)、凸轮轴(图示省略)等的维护用开口部102与各外壳41和气缸部44对应地设置，且维护用开口部102由开闭盖103封闭。并且，用于供给工作油的工作油供给配管104在凸轮轴箱101的侧方，沿着水平方向配置，该水平方向是各外壳41和气缸部44排列的方向。并且，工作油供给配管104经由沿着轴向的供给管和使工作油从该供给管分支到各气缸部44的各分支管105而与各气缸部44的工作油供给口61连结。在该情况下，通过使工作油供给配管104配置在比各维护用开口部102更靠近上方的位置，从而不会妨碍凸轮47、凸轮轴等的维护作业。

这样，在本实施方式的气门传动装置中，设置有：外壳41和气缸部44；移动自如地支承于外壳41的滑动筒42；与滑动筒42的上端部连结的活塞46；作用于滑动筒42的下端部的辊45而使滑动筒42移动的凸轮47；通过活塞46的移动而对工作油进行压缩的压缩室59；设置于气缸部44的工作油供给口61；从工作油供给口61向压缩室59供给工作油的一部分的第一工作油供给路径；以及从工作油供给口61向凸轮47供给剩余的工作油的第二工作油供给路径。

因此，能够从一个工作油供给口61向压缩室59供给工作油，并且能够向凸轮47供给作为工作油的润滑油，使与工作油供给口61连接的工作油供给配管104等的配管结构简化，并且对外壳41和气缸部44的油路加工也简化，其结果为，能够实现构造的简化。

在本实施方式的气门传动装置中，将外壳41和气缸部44固定于凸轮轴箱101的上部，在凸轮轴箱101的侧面设置有用于维护凸轮47的维护用开口部102，将用于向工作油供给口61供给工作油的工作油供给配管104配置在比维护用开口部102更靠近上方的位置。因此，工作油供给配管104不会妨碍从维护用开口部102实施凸轮47的维护作业的作业者，能够提高作业性。

在本实施方式的气门传动装置中，在从工作油供给口61连接至压缩室59的第二连结流路65中设置有止回阀67。因此，工作油从工作油供给口61通过第二连结流路65而向压缩室59供给，在活塞46的上升时在压缩室59中对工作油进行压缩，并从工作油排出口63排出。此时，通过止回阀67而使在压缩室59中压缩后的工作油不会向工作油供给口61回流，能够从工作油排出口63恰当地排出。

在本实施方式的气门传动装置中，作为第二工作油供给路径，在气缸部44中设置有第一润滑油供给孔71，并且在外壳41中设置有第二润滑油供给孔72。因此，能够使形成于外壳41和气缸部44的供给路径简化。

在本实施方式的气门传动装置中，在滑动筒42的外周面设置有键槽53，将固定于外壳41的键55插入于键槽53中，将键槽53和设置在键55内的连通槽55a构成为第二工作油供给路径。因此，通过将固定于外壳41的键55插入于滑动筒42的键槽53中，能够容易地进行滑动筒42的止转，通过设置键槽53和键55内的连通槽55a作为第二工作油供给路径，能够使构造简化。

并且，在本实施方式的十字头式内燃机中，设置有下部气门传动装置31、以及通过来自下部气门传动装置31的工作油而对排气门20进行驱动的上部气门传动装置32。因此，在下部气门传动装置31工作时，能够向压缩室59供给工作油，并且能够向凸轮47供给润滑油。并且，能够从一个工作油供给口61向压缩室59供给工作油，并且能够向凸轮47供给作为工作油的润滑油，使与工作油供给口61连接的工作油供给配管104等的配管结构简化，并且对外壳41和气缸部44的油路加工也简化，其结果为，能够实现构造的简化，并且能够提高气门传动装置21的可靠性。

符号说明

10柴油发动机(十字头式内燃机)

11台板

12构架

13气缸外套

18活塞

19燃烧室

20排气门

21气门传动装置

31下部气门传动装置

32上部气门传动装置

41外壳(装置主体)

42滑动筒

43压缩线圈弹簧

44气缸部(装置主体)

45辊(辊部)

46活塞

47凸轮

48工作油配管

53键槽(第二工作油供给路径)

55键(第二工作油供给路径)

59压缩室

61工作油供给口(第一工作油供给路径、第二工作油供给路径)

62腔室(第一工作油供给路径、第二工作油供给路径)

63工作油排出口

64第一连结流路(第一工作油供给路径)

65第二连结流路(第一工作油供给路径)

67止回阀

71第一润滑油供给孔(第二工作油供给路径、上部供给路径)

72第二润滑油供给孔(第二工作油供给路径、下部供给路径)

80润滑油贮存部(第二工作油供给路径)

81第一润滑油供给路(第二工作油供给路径)

82第二润滑油供给路(第二工作油供给路径)

101凸轮轴箱

102维护用开口部

103开闭盖

104工作油供给配管