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Crosshead - Wikipedia

クロスヘッドは長いレシプロ・エンジン (reciprocating engines) と レシプロ・コンプレッサー (reciprocating compressors) の スライダー・クランク接続 (slider-crank linkage) の一部分として使用されるメカニズムで、 ピストンの横方向の圧力を削除するものである。 クロスヘッドは連接棒 (connecting rod) がシリンダーの外で自由に動くことを可能にするものでもある。 このようなエンジンに置いて、[内腔：ストローク] の比がとても小さいため、 もしもトランク・エンジンのように直接、連接棒 (connecting rod) に取り付けられると、 連接棒はシリンダーの壁にあたり、エンジンが回転できなくなる。 従って、クロスヘッドの縦の大きさはエンジンのストロークに匹敵しなければならない。

レシプロ・ピストンの一部分 としてのクロスヘッド、及び スライダー・クランク接続 の仕組み	円柱状のクロスヘッドガイド

小さなエンジンでは、 連接棒 (connecting rod) とクランク軸 (crankshaft) を直接接続するが、 これは横方向の力をピストンに伝える、 というのはクランクピンは (従って、力が加えられる向きは) クランクの回転運動で横から横に動く。 この横方向の力は小さなエンジンでは許容できる。 大きなエンジンのもっと大きな力はピストンとシリンダーに許容できない摩耗を引き起こし、 ひいてはエンジンの全体的な摩擦を増大する。

ピストン棒はピストンに取り付けられて、これをクロスヘッドに接続する。 クロスヘッドは大きな成型物 (casting) で、クロスヘッド・ガイド (誘導路) (英国英語：スライドバー (slidebar)) の中で誘導され (slide)、ピストンが動く時に、 同じ方向に動くことを可能にしている。 クロスヘッドは gudgeon pin (米国英語： wristpin) も格納し、 この上で連接棒 (connecting rod) の小さな末端が回転する。 このようにして、横向きの力が加えられるのはクロスヘッドとその軸受けのみで、 ピストン自身には加えられない。

クロスヘッドを使用する内燃エンジンはエンジンの上端のメインテナンスは容易である、 というのはピストンを容易に取り外すことができるからである。 ピストン棒はピストンの下に搭載され、複動式エンジンでは一個のナット (Nut) でクロスヘッドに接続されている。 大きな 2 ストローク海洋ディーゼル・エンジンは通常この形式である。 クロスヘッドは複動式ディーゼル・エンジンでは基本的である。 (次も参照： H クラス戦艦： 12 MAN 複動式 2 ストローク 9 シリンダーディーゼル (以上未翻訳)。) 大きなディーゼルはしばしば、プランジャー・オイル・ポンプ (plunger oilpump) が 直接クロスヘッドに取り付けられて、高圧でクロスヘッドの軸受けに給油している。

蒸気エンジンの場合には、エンジンが複動式であれば、クロスヘッドは本質的である。 この時、蒸気はピストンの両側で使用され、これによりピストン棒の周りが密閉されている必要がある。 1 つの例外は首振りシリンダー蒸気エンジン (oscillating cylinder steam engine) で、 これは複動式にすることができるがクロスヘッドがない。

蒸気機関車のクロスヘッドはクロスヘッドの上に搭載した 1 つのガイド (誘導路) に搭載したり、 2 つのガイドに搭載できる。 後者に関しては 1 つは上で、1 つは下である (2 つ 「あご」 があるため alligator crosshead と呼ばれる。) 前者の方が多くの現代的機関車で好まれる。

典型的な蒸気機関車、2 本のスライド・バー

多くの 19 世紀の海洋蒸気エンジンでは、クロスヘッドはピストン棒に取り付けた強力な金属バー (strong metal bar) で、ピストン棒に垂直であった。 これは、時々横からの力を削除するために使用されたり、 別の時には接続 -- サイド・レバー・エンジンではサイド・ロッド (side-rods) への接続、 あるいはスクエア・エンジン (square-engine) では連接棒 (connecting rods) への接続 -- として使用された。