(57)【要約】【課題】クロスヘッド型エンジンを簡単でかつコストが掛からない手段で、コンパクトな構造であるが比較的少ない摺動抵抗を達成するように改善する。【解決手段】ピストン３がピストンロッド４を介してクロスヘッド５と接続しており、クロスヘッドはコネクティングロッド６を介してクランクシャフト７と協働し、クロスヘッドにはガイドシュー１１が設けられ、ガイドシューにはピストン３の運動方向に対して並行に延びるガイドレール１２が配置され、潤滑装置によってガイドシュー１１とガイドレール１２との摺動面１３，１４の間のギャップに潤滑油が提供される、クロスヘッド型エンジンにおいて、ガイドシュー１１とガイドレール１２との摺動面１３，１４が中断されない面として構成されており、かつ潤滑装置は潤滑油を吹き付け可能なスプレーノズル１７を有し、このスプレーノズルによってガイドレール１２の摺動面１４に向かう噴流１８が形成可能である。【選択図】　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
クロスヘッド型エンジン、特に２サイクル−大型ディーゼル−クロスヘッド型エンジンであって、所属するシリンダ（１）中に配置された少なくとも１つのピストン（３）を備え、前記ピストンはピストンロッド（４）を介してクロスヘッド（５）と接続しており、前記クロスヘッドはコネクティングロッド（６）を介してクランクシャフト（７）と協働し、かつこのクロスヘッドの側面にはガイドシュー（１１）が設けられており、このガイドシューにはピストン（３）の運動方向に対して平行に延びるガイドレール（１２）が配置されており、さらに、前記クロスヘッド型エンジンは、ガイドシュー（１１）とガイドレール（１２）との相互に向かい合う摺動面（１３，１４）の間のギャップに潤滑油を供給するための潤滑装置を備えている形式のものにおいて、
ガイドシュー（１１）とガイドレール（１２）との摺動面（１３，１４）が、中断されていない面として構成されており、かつ前記潤滑装置は潤滑油を吹き付け可能な複数のスプレーノズル（１７）を有し、このスプレーノズルによって、ガイドレール（１２）の摺動面（１４）に向かう噴流（１８）が形成可能であることを特徴とする、クロスヘッド型エンジン。
【請求項２】
複数のスプレーノズル（１７）が持続的に潤滑油を供給可能であり、かつ不断の噴流（１８）を形成することを特徴とする、請求項１記載のクロスヘッド型エンジン。
【請求項３】
複数のスプレーノズル（１７）の少なくとも一部が、エンジンフレームの一部に固定して取り付けられていることを特徴とする、請求項１又は２に記載のクロスヘッド型エンジン。
【請求項４】
複数のスプレーノズル（１７）の少なくとも一部が、エンジン横断方向に延在する、相互に対峙するガイドレール（１２）をブリッジする、エンジンフレームの壁部（１５）に収容されている、請求項３記載のクロスヘッド型エンジン。
【請求項５】
各ガイドレール（１２）にはその高さにわたり分布する複数のスプレーノズル（１７）が配置されている、請求項１ないし４の何れか一項記載のクロスヘッド型エンジン。
【請求項６】
それぞれ２つの相互に対峙するガイドレール（１２）に固定して配置された全てのスプレーノズル（１７）には、共通の供給導管（１９）が配置されており、この供給導管は隣接するクランクシャフトメインベアリングに配置された潤滑導管から分岐していることを特徴とする、請求項１ないし５の何れか一項記載のクロスヘッド型エンジン。
【請求項７】
複数のスプレーノズル（１７）の少なくとも一部が、クロスヘッド（５）上に配置されていることを特徴とする、請求項１ないし６の何れか一項記載のクロスヘッド型エンジン。
【請求項８】
ガイドレール（１２）毎のクロスヘッド（５）が、運動方向に対して横方向に延びる平面の範囲内に配置された、少なくとも１つのスプレーノズル（１７）を有することを特徴とする、請求項７記載のクロスヘッド型エンジン。
【請求項９】
クロスヘッド（５）の上側及び下側の範囲内に配置された複数のスプレーノズル（１７）が設けられていることを特徴とする、請求項７又は８記載のクロスヘッド型エンジン。
【請求項１０】
クロスヘッド（５）上に配置されたスプレーノズル（１７）は共通の供給導管を介して潤滑油を供給可能であり、前記供給導管はクロスヘッドピンを収容する、クロスヘッド（５）のベアリング装置に配置された潤滑導管から分岐していることを特徴とする、請求項７ないし９の何れか１項記載のクロスヘッド型エンジン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はクロスヘッドを持つクロスヘッド型エンジン、特に２サイクル−大型ディーゼル−クロスヘッド型エンジンであって、前記クロスヘッド型エンジンは所属するシリンダ中に配置された少なくとも１つのピストンを備え、前記ピストンはピストンロッドを介してクロスヘッドと接続しており、前記クロスヘッドはコネクティングロッドを介してクランクシャフトと協働し、かつこのクロスヘッドの側面にはガイドシューが設けられており、このガイドシューにはピストンの運動方向に対して平行に延びるガイドレールが配置されており、さらに前記クロスヘッド型エンジンは、ガイドシューとガイドレールとの相互に向かい合う摺動面の間のギャップに潤滑油を供給するための潤滑装置を備えているクロスヘッド型エンジンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記した種類の公知の装置の場合には、ガイドシュー及び／又はガイドレールは、その摺動面の範囲内に設けられたオイル溝が設けられていて、このオイル溝には穿孔を介して潤滑油が供給される。この摺動面内に組み込まれたこの潤滑システムは、相互に向かい合う摺動面の間のギャップ中に潤滑油によって形成される潤滑皮膜の比較的低い圧力を生じさせるため、相互にかかる押圧力の吸収のために十分な支持力を達成するためには比較的広い面積が必要となる。この関連で、つまり、潤滑皮膜内での圧力がその周辺部から内側に向かって上昇し、かつこの圧力がより大きくなると、周辺部はさらに広く離れてしまうこととなる。しかしながら、この公知の装置の場合に設けられたオイル溝は、ガイドシューとそれに対応するガイドレールとの対応する接触面を遮断し、この接触面をいくつかの小さな部分面に区分し、この部分面上でそれぞれ圧力形成が行われる。このオイル溝上では圧力形成がなされないため、このことを前提として対応する接触面のこの小さな部分面上でのみ比較的僅かな圧力水準が達成される。従って、ガイドシューとこのガイドシューに対応するガイドレールとの相互の押圧力の吸収のために、相互の全接触面は比較的大きくなければならない。その幅においてはほとんど広く面積をとることができないため、必然的にガイドシューが比較的大きな高さとなり、従ってエンジンの比較的大きな構造高さが生じてしまい、このことが特に、狭い機械室中に設置しなければならない船舶エンジンの場合には望ましくない。さらに、これにより比較的大きな摺動抵抗が生じてしまう。つまり、この摺動抵抗は油膜の所定の厚さにおいて相互の接触面の大きさと共に上昇する。このことはエンジンの総合効率を悪化させてしまう。他方で、この場合に、ガイドシューとこのガイドシューに対応するガイドレールとの間の相互の接触面を小さくすることは、油膜の圧力の減少につながり、従って、同様に摺動抵抗の上昇及び急激な摩耗が生じかねない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従って、この前提から、本発明の課題は、冒頭に述べた種類のクロスヘッド型エンジンを簡単でかつコストがかからない手段で、コンパクトな構造であるが、比較的少ない摺動抵抗を達成するように改善することであった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
前記課題は、本発明の場合、ガイドシューとガイドレールとの摺動面が中断されていない面として構成されており、かつ潤滑装置が潤滑油を吹き付け可能な複数のスプレーノズルを有し、このスプレーノズルによって、ガイドレールに向かう噴流が形成可能であることにより解決される。
【０００５】
この手段により公知の装置の上記の欠点は完全に回避される。摺動面はオイル溝によって中断されていないため、ガイドシューとこのガイドシューに対応するガイドレールとの間に比較的大きな、中断されていない相互の接触面が生じ、この場合に、前記面の間のギャップ中に形成される油膜内の比較的大きな圧力を構築することができる。同時に、このスプレーノズルがガイドシューとこのガイドシューに対応するガイドレールとの間のギャップの確実な油の供給を保証する。クロスヘッドが下降ストローク及び上昇ストローク時にそれぞれガイドシューの一方の側がそれに対応するガイドレールと当接するだけであるため、スプレーノズルからガイドレールの摺動面へ吹き付けられた潤滑油はその箇所のガイドシューとそのガイドシューに対応するガイドレールとの間のギャップ内へ確実に侵入しやすい。このために、有利にはそれぞれ全体の下降ストロークと上昇ストロークは、従って比較的多くの時間を提供するため、潤滑油の潤滑ギャップへの供給の高い信頼性が保証される。同時に、この潤滑油により生じる冷却も有利な結果をもたらす。本発明による手段のために、中断されていない相互の接触面にわたり潤滑皮膜の比較的高い圧力を達成可能であるため、相互の接触面のサイズを比較的小さくすることができる。このことは有利にクロスヘッドの比較的低い構造高さを可能にし、ひいては全体のエンジンの比較的低い構造高さを可能にする。相互の接触面が比較的小さなサイズであるため、同様に有利に比較的小さな摺動抵抗が生じる。本発明による手段は、従って全体として比較的容易な走行及び穏和な稼働が生じ、それにより総合効率及び経済性が改善される。
【０００６】
前記最優先の手段の有利な実施形態及び効果的な構成は、引用形式請求項に記載されている。このようにスプレーノズルは有利に不断に潤滑油を供給し、中断しない噴流を生じさせることができる。これにより摺動面に確実に油を供給するだけでなく、摺動面の特に有効でかつ確実な冷却を行うことにもなる。
【０００７】
上位の手段の有利な実施形態の場合に、複数のスプレーノズルの一部がエンジンフレームの一部に固定して取り付けられていることができる。これは、有利にスプレーノズルに対して設けられた供給導管の簡単な構成を実現できる。
【０００８】
有利に、この複数のスプレーノズルの少なくとも一部が、エンジン横断方向に延在する、相互に対峙するガイドレールをブリッジする、エンジンフレームの壁部に収容されていることもできる。この場合、有利にガイドレールの高さにわたり分布しかつ潤滑油を共通の導管により供給可能な、複数のスプレーノズルを設けることができる。
【０００９】
上位の手段の他の実施形態の場合に、複数のスプレーノズルの少なくとも一部をクロスヘッドに配置することができる。これにより、スプレーノズルをギャップの近くに配置し、このスプレーノズルはクロスヘッドと共に上昇及び下降運動する。従って、比較的少ないスプレーノズルを用いるが、ガイドレールにはその全体の高さに潤滑油が吹き付けられる。
【００１０】
上位の手段の他の有利な実施形態及び効果的な構成は、残りの引用形式請求項に記載されており、かつ図面を用いた次の実施例の記載から推知できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の主要な利用分野は２サイクル−大型ディーゼル−クロスヘッド型エンジンである。この種のエンジンは、船舶原動機として多方面で使用される。この種のエンジンの基本構造及び作動方式は公知である。
【００１２】
図１に基づく２サイクル−大型ディーゼル−クロスヘッド型エンジンは、一列に相互に配置された複数のシリンダ１を有し、このシリンダはそれぞれ空気侵入スリットを備えたシリンダライナ２を有し、このシリンダライナ内に対応するピストン３が配置されている。このピストンは同軸のピストンロッド４を介してクロスヘッド５と連結しており、このクロスヘッドはピストン３と等速で上昇及び下降運動し、かつコネクティングロッド６を介してクランクシャフト７と連結している。このクランクシャフト７はエンジンの下側８に存在している。この下側８にはクロスヘッド５を含む中間構造体９が収容されており、この中間構造体上にシリンダ１が装着されている。ピストンロッド４は上方に向かう、中間構造体９の壁部を貫通しており、この壁部にはこのためにブシュ１０が設けられている。
【００１３】
クロスヘッド５は、エンジン横断面方向で相互に向かい合う２対のガイドシュー１１を有し、このガイドシューはそれぞれガイドレール１２に当接し、このガイドレールによりガイドされる。このガイドシュー１１及びガイドレール１２は相互に向かい合う摺動面１３，１４を備えている。エンジンフレームの中間構造体９はシリンダ１の下方に設けられた、横断壁１５もしくはこの横断壁に対して平行の隔壁により区切られた、それぞれクロスヘッド５に帰属する室が設けられている。ガイドレール１２はそれぞれ隣接する横断壁１５もしくは隔壁に取り付けられており、図２及び図３から最良に推知できるように、横側固定部１６によってこの壁に支持されている。
【００１４】
ガイドシュー１１の摺動面１３及びガイドレール１２の摺動面１４は平滑で、中断されていない面として構成されており、かつ良好な走行特性を達成するために潤滑油が吹き付けられる。このために潤滑装置が設けられており、この潤滑装置は潤滑油を吹き付け可能なスプレーノズル１７を有しており、このスプレーノズルによってガイドレール１２の摺動面１４に向かう噴流１８を作り出す。図１には、ガイドレール１２の上端部領域に配置された、潤滑油を吹き付けるスプレーノズル１７が設けられている。このスプレーノズルはエンジンフレームの中間構造体９の上方に向かう壁部に取り付けられている。
【００１５】
付加的に、又はこれとは別に、各ガイドレール１２にはガイドレールの高さにわたり分布した複数のスプレーノズル１７が配置されていてもよい。この種の構造は図２から明らかである。ここに配置されたスプレーノズル１７は対応するガイドレール１２を収容する横断壁１５に取り付けられている。図１及び図２に図示された種類の、この固定配置されたスプレーノズルは、詳細に図示されていない隣接するクランクシャフト−メインベアリングに配置された潤滑導管から分岐する供給導管１９によって、図２に具体的に示すように潤滑油を供給することができる。この場合に、横断壁１５に収容された全てのスプレーノズル１７は共通の供給導管１９に帰属しており、この供給導管から個々のスプレーノズル１７に達する分岐管２０が分岐している。
【００１６】
スプレーノズル１７はガイドレール１２の高さにわたり分布しているため、有利にガイドシュー１１の摺動面への潤滑剤供給は上方及び下方で可能であり、これは長いストロークを実施するクロスヘッドの場合に重要である。
【００１７】
固定配置されたスプレーノズル１７に対して付加的に、又はこれとは別に、図３から明らかなように、クロスヘッド５に収容されかつこのクロスヘッドと共にそれぞれの対応するガイドレール１２に沿って上昇及び下降運動するスプレーノズル１７が設けられていてもよい。この場合に、各ガイドシュー１１には少なくとも１つの上方のスプレーノズル及び少なくとも１つの下方のスプレーノズル１７が設けられていてもよい。従って、この場合でも、有利にガイドシュー１１の摺動面への潤滑剤供給は上方で及び下方で可能である。
【００１８】
クロスヘッド５に収容されたこのスプレーノズル１７は同様に共通の、ここでは詳細に図示していない供給導管を通して潤滑剤を供給することができる。この供給導管は、ピストンロッド４と連結するクロスヘッドピンを収容する、クロスヘッド５のベアリング装置に帰属する潤滑導管から分枝することができる。
【００１９】
このスプレーノズル１７は、断続的又は連続的に潤滑油を供給することができる。スプレーノズル１７が潤滑油を連続的に供給する場合には、中断されない噴流１８が生じる。ガイドレール１２の摺動面１４に不断に吹き付けられかつガイドレール１２を介して流れ落ちる潤滑油は、この場合に確実な注油の他に、確実な排熱を行う。
【００２０】
クロスヘッド５は下降ストローク時及び上昇ストローク時にそれぞれ左側又は右側のガイドシュー１１だけでこのガイドシューに対応するガイドレール１２に当接する。それぞれ反対側の領域では、比較的広く開いたギャップがガイドシュー１１の摺動面１３とガイドレール１２の摺動面１４との間に生じ、このギャップ内へクロスヘッド５の全体の下降ストロークもしくは上昇ストローク間に潤滑油が侵入できる。従って、前記ギャップに確実に潤滑油を供給するために十分な時間が提供される。摺動面１３，１４の間のギャップ中に存在する潤滑油は、負荷時に支持する潤滑皮膜を形成し、この潤滑皮膜によって相互に向かい合う摺動面１３，１４はこれらの摺動面に作用する押圧力に対して間隔が保持される。
【００２１】
この種の潤滑皮膜の負荷能力、つまり潤滑皮膜により生じる支持力、延いては潤滑皮膜の圧力は、潤滑皮膜内の潤滑油の圧力及び反対側の接触面の大きさに依存し、この場合にはガイドシュー１１の摺動面１３の大きさに依存する。潤滑皮膜内の圧力が高くなればそれだけ、相互の接触面は小さくなり、潤滑皮膜の所望の圧力、ひいては所望の走行特性を保証するためには反対である。
【００２２】
潤滑皮膜内の圧力は相互の接触面の周辺部から始まり内側に向かって上昇する。相互の接触面の関連する領域が大きくなればそれだけ、つまり周辺部が相互により広く離れていればそれだけ、圧力上昇も高くなる。
【００２３】
図４には異なるケースに対する３つの曲線が記載されている。ガイドシュー１１と所属するガイドレール１２との間の相互の接触面がガイドシュー１１の摺動面１３に相当する。ガイドシュー１１の摺動面１３の大きさは、同じ幅であると仮定した場合にガイドシュー１１の高さと共に変化する。従って、図４においては横座標にガイドシュー１１の高さがプロットされている。
【００２４】
本発明により構成された、つまりオイル溝を備えていない、中断されていない摺動面１３，１４の場合、線で示す圧力曲線２１がガイドシュー１１の高さｈにわたり得られる。この場合達成可能な支持力は圧力曲線２１により区切られる面積と相関する。図４中に２４で示された種類のオイル溝が設けられている場合には、曲線２２による圧力曲線が生じる。この圧力はオイル溝２４によって形成された高さ部分にわたりその端部から出発し内側方向へ上昇し、その際、一体の圧力曲線２１の圧力の高さは達成されない。このために、一体の曲線２１の場合と同程度の支持力を生じさせ、ひいては油膜の同じ厚さになるためには、曲線２２の場合に存在するわずかな圧力水準のためにより大きな高さＨが必要となる。曲線２２に関する高さＨと曲線２１に関する高さｈとの間のこの差ｄは、実際に本発明による手段を用いて達成可能な、構造高さの節約に短縮に相当する。他の曲線２３はより大きな高さＨにわたり本発明による中断のない摺動面を使用した場合の圧力曲線に相当する。この場合に達成可能な支持力は、同じ高さＨにわたる曲線２２による圧力曲線により達成された支持力をはるかに上回り、このことはガイドシュー高さを値ｈに減少させることを可能にする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る２サイクル−大型ディーゼル−クロスヘッド型エンジンの概略全体立面図図である。
【図２】本発明に係る、固定配置されたスプレーノズルを示す斜視図である。
【図３】本発明に係る、運動可能なスプレーノズルを示す正面図である。
【図４】本発明に係る、２つの摺動面の間の潤滑皮膜中に形成された油の圧力についての圧力グラフである。
【符号の説明】
１　シリンダ
３　ピストン
４　ピストンロッド
５　クロスヘッド
６　コネクティングロッド
７　クランクシャフト
１１　ガイドシュー
１２　ガイドレール
１３，１４　摺動面
１７　スプレーノズル
１８　噴流
１９　供給導管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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