专利名称：推力轴承扇形块、推力轴承以及内燃机的制作方法
技术领域：
本发明涉及适用于例如构成船舶用等大型柴油机的推力轴承的推力轴承扇形块、推力轴承以及内燃机。
背景技术：
作为构成船舶用等的大型柴油机的推力轴承，例如公知有专利文献I所公开的结构。专利文献I :专利第3689378号公报在上述专利文献I公开的发明中，在推力环14的外周缘部，沿周向设有截面看呈圆弧形的凹部28,由此，可实现推力轴承7的荷重能力的提闻。但是，在上述专利文献I公开的发明中，需要以从推力环14的位于半径方向外侧的周面(外周面)朝向半径方向内侧，其截面形状相同的方式，均一地刻入凹部28。因此，在船舶用等的大型柴油机中，在曲轴以及发动机的制造工序上需要花费较长时间，具有使发动机的制造成本增加的问题点。
发明内容
本发明是鉴于上述问题而设立的，其目的在于提供一种能够提高推力轴承的荷重能力的推力轴承扇形块、推力轴承以及内燃机。为了解决上述课题，本发明采用如下的方式。本发明的推力轴承扇形块，对抗作用于在曲轴设置的推力环的旋转轴方向的荷重而轴承支承所述推力环，其中，在具有以所述旋转轴为中心而面向半径方向外侧的外周面的外周缘部以及具有以所述旋转轴为中心而面向半径方向内侧的内周面的内周缘部的至少一方设有沿周向设置的凹部。本发明第一方面的推力轴承扇形块在所述外周缘部设有所述凹部，所述凹部为所述半径方向的截面为U形的圆周槽。本发明第二方面的推力轴承扇形块在所述外周缘部设有所述凹部，所述凹部为在不与所述推力环相接的面侧设置的台阶部，并且为所述半径方向的截面为L形的台阶部。在本发明第一方面或第二方面的推力轴承扇形块中，更加理想的是，在所述内周缘部设有所述凹部，所述凹部为所述半径方向的截面为U形的圆周槽。在本发明第一方面或第二方面的推力轴承扇形块中，更加理想的是，在所述内周缘部设有所述凹部，所述凹部为在不与所述推力环相接的面侧设置的台阶部，并且为所述半径方向的截面为L形的台阶部。本发明第三方面的推力轴承扇形块在所述内周缘部设有所述凹部，所述凹部为所述半径方向的截面为U形的圆周槽。本发明第四方面的推力轴承扇形块在所述内周缘部设有所述凹部，所述凹部为在不与所述推力环相接的面侧设置的台阶部，并且为所述半径方向的截面为L形的台阶部。
本发明的推力轴承，具有上述任一方面的推力轴承扇形块。根据本发明的推力轴承，由于即使推力轴承扇形块的尺寸为与现有相同的尺寸的情况下，也将荷重能力提高，故而不导致尺寸的大型化，与以往相比，能够适用于输出更大且更大型的内燃机(例如，柴油机)。另一方面，在受到与以往相同荷重的情况下，由于推力轴承扇形块的尺寸比以往小即可，故而能够实现推力轴承的小型化以及轻量化。本发明的内燃机具有上述推力轴承。
根据本发明的内燃机，在受到与以往相同的荷重的情况下，由于推力轴承扇形块的尺寸比以往小即可，故而能够实现支承推力轴承扇形块的主轴承壳体以及台板的小型化以及轻量化。根据本发明的推力轴承扇形块、推力轴承以及内燃机，起到能够提高推力轴承的荷重能力的效果。
图I是从左侧观察到的、具有本发明第一实施方式的推力轴承扇形块的内燃机的主要部分的剖面图；图2是图I的II — II向视图；图3是图I的III — III向视图；图4是本发明第一实施方式的推力瓦(推力轴承扇形块)的俯视图；图5是本发明第一实施方式的推力瓦(推力轴承扇形块)的侧视图；图6是本发明第二实施方式的推力瓦(推力轴承扇形块)的俯视图；图7是本发明第二实施方式的推力瓦(推力轴承扇形块)的侧视图；图8是本发明第三实施方式的推力瓦(推力轴承扇形块)的俯视图；图9是本发明第三实施方式的推力瓦(推力轴承扇形块)的侧视图；图10是本发明第四实施方式的推力瓦(推力轴承扇形块)的俯视图；图11是本发明第四实施方式的推力瓦(推力轴承扇形块)的侧视图。标记说明I :大型柴油机(内燃机)2 :曲轴5 :推力轴承17 :推力环18 :推力瓦(推力轴承扇形块)20 :推力瓦(推力轴承扇形块)32:圆周槽41 :推力瓦(推力轴承扇形块)42:台阶部44 :受压面45 :非受压面51 :推力瓦(推力轴承扇形块)
52 :圆周槽61 :推力瓦(推力轴承扇形块)62:台阶部
具体实施例方式(第一实施方式)以下，参照图I 图5对本发明第一实施方式的推力轴承扇形块进行说明。图I是从左侧观察到的、具有本发明第一实施方式的推力轴承扇形块的内燃机的主要部分的剖面图，图2是图I的II 一 II向视图，图3是图I的III - III向视图，图4是本发明第一实施方式的推力轴承扇形块(以下，称为“推力瓦”)的俯视图，图5是本发明 第一实施方式的推力瓦的侧视图。如图I所示，具有本发明的推力瓦的内燃机I例如为作为船舶用的主机采用的大型柴油机(十字型柴油机)，经由中间轴(未图示)与在一端部固定有叶片(未图示)的叶片轴(未图示)连接。将内燃机I的动力向叶片等传递的曲轴2在位于最后方(船尾侧)的曲臂3的后方,通过主轴承4以及推力轴承5轴承支承。主轴承4包括通过铸造或焊接而与收纳曲轴2的台板6 —体连接的主轴承壳体(台板鞍)7 ;主轴承盖(主轴承压件)8。主轴承壳体7具有位于前方(船首侧)的第一壳体9、位于后方(船尾侧)的第二壳体10，在第一壳体9的内周面安装有对曲轴2的轴颈11进行轴承支承的主轴承下五金件(主軸受下> 夕>)12，在第二壳体10的内周面安装有对曲轴2的轴颈13进行轴承支承的第二主轴承下五金件14。另一方面、主轴承盖8包括第一盖15,其以将第一壳体9的底部上方覆盖的方式，通过立设于第一壳体9上的多个主轴承盖螺栓(未图示)和具有与设于该主轴承盖螺栓的阳螺纹部拧合的阴螺纹部的安装螺母(未图示)而固定在第一壳体9上；第二盖16，其以将第二壳体10的底部上方覆盖的方式，通过立设于第二壳体10的多个主轴承盖螺栓(未图示)和具有与设于主轴承盖螺栓的阳螺纹部拧合的阴螺纹部的安装螺母(未图示)而固定在第二壳体10上。在第一盖15的内周面安装有对曲轴2的轴颈11进行轴承支承的主轴承上五金件(未图示)，在第二盖16的内周面安装有对曲轴2的轴颈13进行轴承支承的第二主轴承上五金件(未图示)。推力轴承5被收纳在沿周向形成于第一壳体9的内周部的凹处9a内。另外，推力轴承5包括对从位于轴颈11与轴颈13之间的曲轴2的外周面沿周向向半径方向外侧环状突出的推力环(推力凸轮)17的前面(船首侧的端面)17a进行轴承支承的多个(在第一实施方式中为五个)推力瓦18 ;限制(防止)这些推力瓦18向周向的移动的推力瓦压件19。另夕卜，推力轴承5具有被收纳在沿周向形成于第二壳体10的内周部的凹处IOa内，对推力环17的后面(船尾侧的端面)17b进行轴承支承的多个(在第一实施方式中为五个)推力瓦20 ；限制(防止)这些推力瓦20向周向的移动的推力瓦压件21。如图2所示，推力瓦18以相邻的侧面彼此相互相接的方式沿周向配置，位于两端部的推力瓦18的侧面、详细地说，不与相互邻接的推力瓦18的侧面相接的侧面的中央部与推力瓦压件19的前端面相接。另外，俯视为L形的推力瓦压件19的基端部经由连接装置(例如，多个螺栓22)固定在主轴承壳体7上。另一方面，如图3所示，推力瓦20与推力瓦18同样地，以相邻的侧面彼此相互相接的方式沿周向配置，位于两端部的推力瓦20的侧面、更加详细地、不与相邻的推力瓦20的侧面相接的侧面的中央部与推力瓦压件21的前端面相接。另外，俯视呈L形的推力瓦压件21的基端部经由连接装置(例如，多个螺栓23)固定在主轴承壳体7上。另外，图I中以及图3中的标记24表示惯性轮(飞轮)。第一实施方式的推力瓦18、20分别具有图4所示的俯视形状，并且具有图5所示的侧视(剖面看)形状，在位于半径方向外侧的外周缘部，沿周向设有圆周槽32，该圆周槽32从周面(外周面)31向半径方向内侧刻入(挖入)，侧视(剖面看)呈U形。圆周槽32在将推力瓦18、20的(半径方向的)长度设为A，将圆周槽32的深度设为B的情况下，以满足O. 05 ( B/A ( O. 45的方式形成。 根据第一实施方式的推力瓦18、20，由于通过设置圆周槽32而使推力瓦18、20的外周缘部成为柔性构造，故而能够降低集中在推力瓦18、20的外周缘部的应力(沿推力瓦18,20的长度方向(半径方向)分散)，能够降低施加于各推力瓦18、20的最高面压，提高推力轴承5的荷重能力。另外，应力集中于推力瓦18、20的外周缘部是由于，主轴承壳体7在远离曲轴2侧的端部(图I中的下侧端部(下部))与台板6接合，随着自曲轴2远离，支承推力瓦18、20的主轴承壳体7的刚性提高。另外，根据第一实施方式的推力瓦18、20，无需如以往(上述专利文献I公开的发明)那样地，以从推力环17位于半径方向外侧的周面(外周面)朝向半径方向内侧，其截面形状相同的方式，均一地刻入凹部，故而在船舶用等的大型柴油机中，曲轴以及发动机的制造工序不需要较长时间，能够抑制发动机的制造成本。(第二实施方式)参照图6及图7对本发明第二实施方式的推力瓦进行说明。图6是第二实施方式的推力瓦的俯视图，图7是第二实施方式的推力瓦的侧视图。第二实施方式的推力瓦41与第一实施方式的不同之处在于，代替圆周槽32而设有台阶部42。其他构成要素由于与上述第一实施方式相同，故而在此省略对这些构成要素的说明。第二实施方式的推力瓦41具有图6所示的俯视形状，并且具有图7所示的侧视(剖视)形状。在推力瓦41的位于半径方向外侧的外周缘部，沿周向设有侧视(剖视)呈L形(矩形)的台阶部42，该台阶部42从周面(外周面)43朝向半径方向内侧，并且从非受压面(非滑动面与推力环17的前面17a或后面17B (参照图I)相对的面(受压面滑动面)44相对侧的面)45朝向受压面44侧刻入(挖入)。台阶部42在将推力瓦41的(半径方向的)长度设为A，将台阶部42的深度设为B，将台阶部42的进深设为C，将推力瓦41的厚度设为T的情形下，以满足O. 05 ( B/A ( O. 35以及O. 01 ( C/T彡O. 4的方式形成。根据第二实施方式的推力瓦41，由于通过设置台阶部42而使推力瓦41的外周缘部成为柔性构造，故而能够使在推力瓦41的外周缘部集中的应力降低(沿推力瓦41的长度方向(半径方向)分散)。因此，对各推力瓦41施加的最高面压降低，推力轴承5的荷重能力提闻。另外，应力集中在推力瓦41的外周缘部是因为，主轴承壳体7在远离曲轴2侧的端部(图I中的下侧端部(下部))与台板6接合，随着自曲轴2远离，对推力瓦41支承的主轴承壳体7的刚性提高。另外，根据第二实施方式的推力瓦41，无需如以往(上述专利文献I公开的发明)那样地，以从推力环17的位于半径方向外侧的周面(外周面)朝向半径方向内侧，其截面形状相同的方式，均一地刻入凹部。因此，在船舶用等的大型柴油机中，曲轴以及发动机的制造工序不需要较长时间，能够抑制发动机的制造成本。(第三实施方式)参照图8及图9对本发明第三实施方式的推力瓦进行说明。图8是第三实施方式 的推力瓦的俯视图，图9是第三实施方式的推力瓦的侧视图。第三实施方式的推力瓦51与上述第一实施方式的不同之处在于，代替圆周槽32而设有圆周槽52。其他构成要素与上述第一实施方式相同，故而在此省略对这些构成要素的说明。第三实施方式的推力瓦51具有图8所示的俯视形状，并且具有图9所示的侧视(剖视)形状。在位于推力瓦51的半径方向内侧的内周缘部，沿周向设有侧视(剖视)呈U形的圆周槽52,该圆周槽52从周面(内周面)53朝向半径方向外侧刻入(挖入)。圆周槽52在将推力瓦51的(半径方向的)长度设为A，将圆周槽52的深度设为B的情况下，以满足O. I彡B/A彡O. 5的方式形成。根据第三实施方式的推力瓦51，由于通过设置圆周槽52而使推力瓦51的内周缘部成为柔性构造，故而能够使向主轴承壳体7的荷重点向推力瓦51的外周缘侧(半径方向外侧)移动。因此，对各推力瓦51施加的最高面压降低，推力轴承5的荷重能力提高。另外，通过使向主轴承壳体7的荷重点向推力瓦51的外周缘侧移动，能够降低对各推力瓦51施加的最高面压是由于，主轴承壳体7在远离曲轴2侧的端部(图I中的下侧端部(下部))与台板6接合，通过使向主轴承壳体7的荷重点向推力瓦51的外周缘侧移动，推力瓦51被刚性更高的、远离曲轴2侧的主轴承壳体7支承，主轴承壳体7的位移量(倾斜)减少。另外，根据第三实施方式的推力瓦51，无需如以往(上述专利文献I公开的发明)那样地，以从推力环17的位于半径方向外侧的周面(外周面)朝向半径方向内侧，其截面形状相同的方式，均一地刻入凹部。因此，在船舶用等的大型柴油机中，在曲轴以及发动机的制造工序上不需要较长时间，能够抑制发动机的制造成本。(第四实施方式)参照图10及图11对本发明第四实施方式的推力瓦进行说明。图10是第四实施方式的推力瓦的俯视图，图11是第四实施方式的推力瓦的侧视图。第四实施方式的推力瓦61与第一实施方式的不同之处在于，代替圆周槽32而设有台阶部62。其他构成要素与第一实施方式相同，故而在此省略对这些构成要素的说明。第四实施方式的推力瓦61具有图10所示的俯视形状，并且具有图11所示的侧视(剖视)形状。在推力瓦61的位于半径方向内侧的内周缘部，沿周向设有侧视(剖视)呈L形(矩形)的台阶部62，该台阶部62从周面(内周面)63朝向半径方向外侧，并且从非受压面(非滑动面与推力环17的前面17a或后面17B (参照图I)相对的面(受压面滑动面)44相反侧的面)45向受压面44侧刻入(挖入)。台阶部62在将推力瓦61的(半径方向的)长度设为A，将台阶部62的深度设为B，将台阶部62的进深设为C，将推力瓦61的厚度设为T的情况下，以满足O. 15彡B/A彡O. 35以及O. I彡C/T ^ 0.4的方式形成。根据第四实施方式的推力瓦61，由于通过设置台阶部62而使推力瓦61的内周缘部成为柔性构造，能够使向主轴承壳体7的荷重点向推力瓦61的外周缘侧(半径方向外侧)移动。因此，对各推力瓦61施加的最高面压降低，推力轴承5的荷重能力提高。另外，通过使向主轴承壳体7的荷重点向推力瓦61的外周缘侧移动，能够降低对各推力瓦61施加的最高面压是因为，主轴承壳体7在远离曲轴2侧的端部(图I中的下侧 端部(下部))与台板6接合，通过使向主轴承壳体7的荷重点向推力瓦61的外周缘侧移动，推力瓦61被刚性更高的、远离曲轴2侧的主轴承壳体7支承，主轴承壳体7的位移量(倾斜)减少。另外，根据第四实施方式的推力瓦61，无需如以往(上述专利文献I公开的发明)那样地，以从推力环17的位于半径方向外侧的周面(外周面)朝向半径方向内侧，其截面形状相同的方式，将凹部均一地刻入。因此，在船舶用等的大型柴油机中，曲轴以及发动机的制造工序不需要较长时间，能够抑制发动机的制造成本。根据具有本发明实施方式的推力瓦的推力轴承5，即使在推力瓦的尺寸与以往相同的情况下，由于荷重能力提高，故而不导致尺寸的大型化，能够适用于输出比以往大且更大型的内燃机(例如，柴油机)。另一方面，在受到与以往相同的荷重的情况下，推力瓦的尺寸比以往小即可，故而能够实现推力轴承5的小型化以及轻量化。根据具有本发明实施方式的推力瓦的内燃机1，在受到与以往相同的荷重的情况下，由于推力瓦的尺寸比以往小即可，故而能够实现主轴承壳体7以及台板6的小型化以及轻量化。另外，本发明不限于上述实施方式，在不脱离本发明主旨的范围内可进行各种变更、变形。例如，能够将上述第一实施方式和第三实施方式或第四实施方式组合而实施，也能够将上述第二实施方式和第三实施方式或第四实施方式组合而实施。另外，圆周槽32、52的剖视(截面)形状不限于U形，台阶部42、62的剖视(截面)形状不限于L形，只要是产生同样的作用效果的形状，则可以为任意形状。
权利要求
1.一种推力轴承扇形块，对抗作用于在曲轴设置的推力环的旋转轴方向的荷重而轴承支承所述推力环，其中， 在具有以所述旋转轴为中心而面向半径方向外侧的外周面的外周缘部以及具有以所述旋转轴为中心而面向半径方向内侧的内周面的内周缘部的至少一方设有沿周向设置的凹部。
2.如权利要求I所述的推力轴承扇形块，其中，在所述外周缘部设有所述凹部，所述凹部为所述半径方向的截面为U形的圆周槽。
3.如权利要求I所述的推力轴承扇形块，其中，在所述外周缘部设有所述凹部，所述凹部为在不与所述推力环相接的面侧设置的台阶部，并且为所述半径方向的截面为L形的台阶部。
4.如权利要求2或3所述的推力轴承扇形块，其中，在所述内周缘部设有所述凹部，所述凹部为所述半径方向的截面为U形的圆周槽。
5.如权利要求2或3所述的推力轴承扇形块，其中，在所述内周缘部设有所述凹部，所述凹部为在不与所述推力环相接的面侧设置的台阶部，并且为所述半径方向的截面为L形的台阶部。
6.如权利要求I所述的推力轴承扇形块，其中，在所述内周缘部设有所述凹部，所述凹部为所述半径方向的截面为U形的圆周槽。
7.如权利要求I所述的推力轴承扇形块，其中，在所述内周缘部设有所述凹部，所述凹部为在不与所述推力环相接的面侧设置的台阶部，并且为所述半径方向的截面为L形的台阶部。
8.—种推力轴承,具有权利要求I 7中任一项所述的推力轴承扇形块。
9.一种内燃机，具有权利要求8所述的推力轴承。
全文摘要
本发明提供一种能够提高推力轴承的荷重能力的推力轴承扇形块。推力瓦(18)对抗作用于在曲轴(2)设置的推力环(17)的旋转轴方向的荷重而轴承支承推力环(17)，在具有以旋转轴为中心面向半径方向外侧的外周面的外周缘部以及具有以旋转轴为中心面向半径方向内侧的内周面的内周缘部的至少一方具有沿周向设置的凹部。
文档编号F16C33/06GK102725548SQ20118000703
公开日2012年10月10日 申请日期2011年3月3日 优先权日2010年3月3日
发明者今中胜己, 国弘信幸 申请人:三菱重工业株式会社