AT3397U1 - INTERNAL COMBUSTION ENGINE FOR A MOTORCYCLE - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine für ein Motorrad, welche mindestens zwei etwa in einer Normalebene auf eine Kurbelwelle (4) angeordnete einzelne Zylinder (1) aufweist, wobei in jedem Zylinder (1) jeweils ein hin- und hergehender Kolben (2) angeordnet ist und die Kolben (2) über Pleuelstangen (3) auf dieselbe Kurbelwellenkröpfung der in einem Kurbelwellengehäuse (16, 16a) gelagerten Kurbelwelle (4) einwirken. Um den Herstellungsaufwand zu vermindern, ist vorgesehen, daß Baugruppen der Brennkraftmaschine modulartig und universell für zumindest zwei verschiedene Zylinderanordnungen (V, W) ausgeführt sind.The invention relates to an internal combustion engine for a motorcycle, which has at least two individual cylinders (1) arranged approximately on a normal plane on a crankshaft (4), a reciprocating piston (2) being arranged in each cylinder (1) and the pistons (2) act on connecting rods (3) on the same crankshaft crank of the crankshaft (4) mounted in a crankshaft housing (16, 16a). In order to reduce the manufacturing effort, it is provided that modules of the internal combustion engine are modular and universal for at least two different cylinder arrangements (V, W).
Description
AT 003 397 UlAT 003 397 Ul
Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine für ein Motorrad, welche mindestens zwei etwa in einer Normalebene auf eine Kurbelwelle angeordnete einzelne Zylinder aufweist, wobei in jedem Zylinder jeweils ein hin- und hergehender Kolben angeordnet ist und die Kolben über Pleuelstangen auf dieselbe Kurbelwellenkröpfung der in einem Kurbelwellengehäuse gelagerten Kurbelwelle einwirken.The invention relates to an internal combustion engine for a motorcycle, which has at least two individual cylinders arranged approximately in a normal plane on a crankshaft, a reciprocating piston being arranged in each cylinder, and the pistons being connected via connecting rods to the same crankshaft cranking that is mounted in a crankshaft housing Act on crankshaft.
Aus der US D 294 264 ist eine Brennkraftmaschine für Motorräder mit zwei radial bezüglich einer Kurbelwelle in V-Form angeordneten Zylindern bekannt, welche über jeweils eine Pleuelstange auf eine Kurbelwellenkröpfung einwirken. Diese Bauform hat den Vorteil, daß der Motor sehr kompakt und mit äußerst kurzer Baulänge ausgeführt werden kann, so daß er problemlos in Querrichtung in einem Motorrad eingebaut werden kann. Aus Konstruktions- und aus Platzgründen ist der Hubraum pro Zylinder begrenzt. Eine Vergrößerung des gesamten Hubraumes der Brennkraftmaschine könnte nur über weitere Zylinder erfolgen, was allerdings die Baulänge des Motors erhöhen würde.From US D 294 264 an internal combustion engine for motorcycles is known with two cylinders arranged radially with respect to a crankshaft in a V-shape, each of which acts on a crankshaft crank via a connecting rod. This design has the advantage that the engine can be made very compact and with an extremely short overall length, so that it can be easily installed in the transverse direction in a motorcycle. The displacement per cylinder is limited for construction and space reasons. The total displacement of the internal combustion engine could only be increased by means of further cylinders, which would, however, increase the overall length of the engine.
Weiters ist es bekannt, drei Zylinder radial bezüglich einer Kurbelwelle bei einer Brennkraftmaschine anzuordnen, wobei die in den Zylindern verschiebbaren Kolben über jeweils eine Pleuelstange auf eine gemeinsame Kurbelkröpfung einer Kurbelwelle einwirken. Eine derartige Brennkraftmaschine mit W-formig angeordneten Zylindern ist aus der US 5 765 451 A bekannt. Brennkraftmaschinen mit W-förmig angeordneten Zylinder, welche im wesentlichen in einer Normalebene auf die Kurbelwelle angeordnet sind, erlauben ebenfalls eine sehr kompakte Bauweise bei äußerst kurzer Motorbaulänge. Durch den gegenüber einem V-Motor zusätzlichen Zylinder kann bei ähnlich kompakter Baugröße der Gleichförmigkeitsgrad erhöht und der Gesamthubraum wesentlich gesteigert werden. Der große Hubraum ermöglicht hohe Leistungen bei relativ niedriger Drehzahl, verbunden mit einem typischen satten vergleichsweise niederfrequenten Klangmuster.Furthermore, it is known to arrange three cylinders radially with respect to a crankshaft in an internal combustion engine, the pistons displaceable in the cylinders acting on a common crank crank of a crankshaft via a connecting rod. Such an internal combustion engine with cylinders arranged in a W shape is known from US Pat. No. 5,765,451. Internal combustion engines with cylinders arranged in a W-shape, which are arranged essentially in a normal plane on the crankshaft, also allow a very compact design with an extremely short engine length. Due to the additional cylinder compared to a V-engine, the degree of uniformity can be increased and the total displacement can be increased significantly with a similarly compact size. The large displacement enables high performance at a relatively low speed, combined with a typical rich, comparatively low-frequency sound pattern.
Die unterschiedlichen Eigenschaften von V- und W-Motoren sprechen verschiedene Konsumentengruppen an.The different properties of V and W engines appeal to different consumer groups.
Zur Abdeckung des Wunsches nach V-Motoren einerseits und nach W-Motoren andererseits wäre nach konventioneller Konzeption jeweils ein komplettes eigenes Fertigungs- und Vertriebssystem notwendig, was mit erheblichem Produktions- und logistischem Aufwand und relativ hohen Fertigungskosten verbunden wäre.To cover the desire for V-engines on the one hand and for W-engines on the other hand, a complete own production and sales system would be necessary according to the conventional concept, which would involve considerable production and logistical effort and relatively high manufacturing costs.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, diese Nachteile zu vermeiden und den Herstellungsaufwand für eine Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art zu vermindern.It is the object of the invention to avoid these disadvantages and to reduce the production outlay for an internal combustion engine of the type mentioned at the outset.
Erfindungsgemäß erfolgt dies dadurch, daß Baugruppen der Brennkraftmaschine modulartig und universell für zumindest zwei verschiedene Zylinderanordnungen ausgefuhrt sind. Dabei ist vorzugsweise vorgesehen, daß das Kurbelgehäuse einen die Flanschfläche für die Zylinder ausschließenden Kurbelgehäuserumpf aufweist, der für zumindest eine erste und eine zweite 2 AT 003 397 UlAccording to the invention, this is done in that modules of the internal combustion engine are designed in a modular and universal manner for at least two different cylinder arrangements. It is preferably provided that the crankcase has a crankcase body which excludes the flange surface for the cylinders and which is suitable for at least a first and a second 2 AT 003 397 Ul
Zylinderanordnung ausgelegt ist, wobei der Kurbelgehäuserumpf zumindest Hauptlagerwände und Kurbelgehäuseseitenwände aufweist. Der Kurbelgehäuserumpf kann weiters auch ein einstückig mit dem Kurbelgehäuse ausgeführtes Ausgleichswellengehäuse samt Ausgleichswellenlagerwänden und ein Schaltgetriebegehäuse samt Getriebewellenlagerwänden beinhalten. Die erste Zylinderanordnung wird durch zumindest zwei in V-Form angeordnete Zylinder und die zweite Zylinderanordnung durch zumindest drei in W-Form angeordnete Zylinder gebildet.Cylinder arrangement is designed, wherein the crankcase body has at least main bearing walls and crankcase side walls. The crankcase fuselage can furthermore also include a balancer shaft housing including balancer shaft bearing walls, which is made in one piece with the crankcase, and a gearbox housing including transmission shaft bearing walls. The first cylinder arrangement is formed by at least two cylinders arranged in a V-shape and the second cylinder arrangement by at least three cylinders arranged in a W-shape.
Eine besonders einfache und kostengünstige Fertigung für eine Brennkraftmaschine mit zumindest drei in W-Form angeordneten Zylindern ergibt sich, wenn zumindest ein Bauteil aus der Gruppe Zylinderkopf, Zylinder, Kolben, Pleuelstange und Steuertrieb baugleich mit einer analogen Brennkraftmaschine mit V-förmig angeordneten Zylinder ist.A particularly simple and cost-effective production for an internal combustion engine with at least three cylinders arranged in a W shape results if at least one component from the group of cylinder head, cylinder, piston, connecting rod and control gear is structurally identical to an analog internal combustion engine with a V-shaped cylinder.
Vorzugsweise ist weiters vorgesehen, daß zumindest ein Bauteil aus der Gruppe Ausgleichswelle, Ausgleichsgewicht, Starteinrichtung, Lichtmaschine, Kupplung, Drehmomentbegrenzer, Schaltgetriebe, Ölpumpe, Wasserpumpe baugleich mit einer Brennkraftmaschine mit V-fÖrmig angeordneten Zylindern ist. Durch die für V-Motor und W-Motor baugleich ausgeführten Fertigungsteile vereinfacht sich der Fertigungsvorgang wesentlich, da die Bauteile auf derselben Fertigungsstraße hergestellt und montiert werden könne. Der modulartige Aufbau und die Teilegleichheit ermöglichen eine große Stückzahl, was sich ebenfalls günstig auf die Fertigungskosten auswirkt. Besonders günstig für die Verminderung des Produktionsaufwandes ist es auch, wenn zumindest ein Bauteil aus der Gruppe Ölwanne, Ölkühler, Trocken-sumpfschmierung, Zwischengetriebe, Riemen und Kette baugleich mit einer Brennkraftmaschine mit V-förmig angeordneten Zylindern ist. Abhängig vom Motortyp können auch Vergaser oder Einspritzeinrichtung für Saugrohreinspritzung oder für Direkteinspritzung baugleich ausgefuhrt sein.It is preferably further provided that at least one component from the group of balance shaft, balance weight, starter, alternator, clutch, torque limiter, manual transmission, oil pump, water pump is identical in construction to an internal combustion engine with V-shaped cylinders. Due to the identical manufacturing parts for V-engine and W-engine, the manufacturing process is significantly simplified since the components can be manufactured and assembled on the same production line. The modular structure and the identical parts enable a large number of pieces, which also has a favorable effect on the manufacturing costs. It is also particularly beneficial for reducing production costs if at least one component from the oil pan, oil cooler, dry sump lubrication, intermediate gear, belt and chain is identical to an internal combustion engine with cylinders arranged in a V-shape. Depending on the engine type, the carburettor or injection device for intake manifold injection or for direct injection can also be of the same design.
Um den Produktionsaufwand für das Kurbelgehäuse möglichst gering zu halten ist vorgesehen, daß der Kurbelgehäuserumpf für den W-Motor bearbeitungsgleich mit dem Kurbelgehäuserumpf einer analogen Brennkraftmaschine mit V-förmig angeordneten Zylindern ist. Bis auf den Zylinderflansch kann das Kurbelgehäuse für den V-Motor und den W-Motor auf der gleichen Fertigungsstraße bearbeitet werden.In order to keep the production costs for the crankcase as low as possible, it is provided that the crankcase body for the W engine is machined to the crankcase body of an analog internal combustion engine with V-shaped cylinders. Except for the cylinder flange, the crankcase for the V-engine and the W-engine can be machined on the same production line.
Die große Anzahl an Gleichteilen hat darüber hinaus den Vorteil, daß vorhandene Fertigungskapazitäten ausgenutzt und Stillstandszeiten so gering wie möglich gehalten werden können. V-Brennkraftmaschinen weisen üblicherweise Auslaßflanschflächen auf, welche an den äußeren Seitenflächen der Zylinderköpfe angeordnet sind. Um baugleiche Zylinder und Zylinderköpfe für V-Motoren und W-Motoren einsetzen zu können, ist im Rahmen der Erfindung vorgesehen, daß jeder Zylinderkopf eine stimseitige Auslaßflanschfläche aufweist, welche vorzugsweise im wesentlichen in einer Normalebene auf die Kurbelwellenachse angeordnet ist. Die Auslaßrohre können somit an einer Motorstimseite weggeführt werden, was einerseits eine enge Zylinderanordnung ermöglicht und andererseits den Raumbedarf des Motors auf ein Mindestmaß reduziert. 3 AT 003 397 UlThe large number of identical parts also has the advantage that existing production capacities can be used and downtimes can be kept as short as possible. V-type internal combustion engines usually have outlet flange surfaces which are arranged on the outer side surfaces of the cylinder heads. In order to be able to use identical cylinders and cylinder heads for V-engines and W-engines, it is provided within the scope of the invention that each cylinder head has an end flange face which is preferably arranged essentially in a normal plane on the crankshaft axis. The exhaust pipes can thus be led away on one side of the engine, which on the one hand enables a narrow cylinder arrangement and on the other hand reduces the space requirement of the engine to a minimum. 3 AT 003 397 Ul
Um mehrere Motortypen mit einem Kurbelgehäuse abdecken zu können, weist das Kurbelgehäuse eine Zwischengetriebeflanschfläche zum Anschluß eines Zwischengetriebes auf. Das als Untersetzungsgetriebe konzipierte Zwischengetriebe kann zur Veränderung des Untersetzungsverhältnisses auch schaltbar ausgeführt sein.In order to be able to cover several engine types with one crankcase, the crankcase has an intermediate gear flange surface for connecting an intermediate gear. The intermediate gear designed as a reduction gear can also be designed to be switchable to change the reduction ratio.
Weiters kann vorgesehen sein, daß das als Untersetzungsgetriebe ausgeführte Zwischengetriebe schaltbar zur Veränderung des Untersetzungsverhältnisses ausgeführt ist, wobei es besonders vorteilhaft ist, wenn das Kurbelgehäuse an seiner Unterseite einen Ölwannenflansch aufweist, an welchen eine Ölwanne anflanschbar ist. Die Öltank-Ölkühler-Einheit bildet einen Teil der Trockensumpfschmierung des Motors.It can further be provided that the intermediate gear designed as a reduction gear is designed to be switchable for changing the reduction ratio, it being particularly advantageous if the crankcase has an oil pan flange on its underside, to which an oil pan can be flanged. The oil tank-oil cooler unit forms part of the dry sump lubrication of the engine.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert.The invention is explained in more detail below with reference to the figures.
Es zeigen Fig. 1 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine mit in W-Form angeordneten Zylindern, Fig. 2 einen Querschnitt durch eine Brennkraftmaschine mit in V-Form angeordneten Zylinder, Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine erfmdungsgemäße Brennkraftmaschine gemäß der Linie III-III in Fig. 5, Fig. 4 und 5 Ansichten von erfindungs-gemäßen Brennkraftmaschinen in zwei Ausführungsvarianten und Fig. 6 die Brennkraftmaschine aus Fig. 5 im Schnitt gemäß der Linie VI-VI in Fig. 5.1 shows a cross section through an internal combustion engine according to the invention with cylinders arranged in a W shape, FIG. 2 shows a cross section through an internal combustion engine with cylinders arranged in a V shape, FIG. 3 shows a longitudinal section through an internal combustion engine according to the invention along the line III-III 5, FIGS. 4 and 5 are views of internal combustion engines according to the invention in two design variants, and FIG. 6 shows the internal combustion engine from FIG. 5 in section along the line VI-VI in FIG. 5.
In den Ausführungsbeispielen sind baugleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Zylinderanordnungen in V-Form bzw. W-Form sind generell mit den Bezugszeichen V bzw. W bezeichnet.In the exemplary embodiments, identical parts are provided with the same reference numerals. V-shaped and W-shaped cylinder arrangements are generally designated by the reference symbols V and W, respectively.
Fig. 1 zeigt eine Brennkraftmaschine mit W-förmig angeordneten Zylindern 1. In jedem Zylinder 1 ist ein hin- und hergehender Kolben 2 angeordnet und über eine Pleuelstange 3 mit einer Kurbelwelle 4 verbunden. Auf jeweils einen Zylinder 1 ist ein als Einzelzylinderkopf ausgebildeter Zylinderkopf 5 aufgesetzt, welcher den Steuertrieb 6 inklusive Nockenwelle 7, Gaswechselventile 8 und Kipphebel 9 beinhaltet. Jeder Zylinderkopf 5 weist eine motorstim-seitige Auslaßflanschfläche 10 auf, welche im wesentlichen in einer Normalebene auf die Kurbelwellenachse 4' angeordnet ist. Der zur Auslaßflanschfläche 10 führende Auslaßkanal ist mit 11 bezeichnet. Im Einlaßrohr 12 ist jeweils ein Vergaser 13 angeordnet. In den Brennraum 14 münden pro Zylinder 1 zwei Zündkerzen 15, wie aus Fig. 3 ersichtlich ist.1 shows an internal combustion engine with cylinders 1 arranged in a W-shape. A reciprocating piston 2 is arranged in each cylinder 1 and connected to a crankshaft 4 via a connecting rod 3. A cylinder head 5 designed as a single cylinder head is placed on each cylinder 1 and contains the control drive 6 including camshaft 7, gas exchange valves 8 and rocker arms 9. Each cylinder head 5 has an engine flange-side outlet flange surface 10, which is arranged essentially in a normal plane on the crankshaft axis 4 '. The outlet channel leading to the outlet flange surface 10 is designated by 11. A carburetor 13 is arranged in the inlet pipe 12. Two spark plugs 15 open into the combustion chamber 14 per cylinder 1, as can be seen from FIG. 3.
Die Kurbelwelle 4 ist im Kurbelgehäuse 16 gelagert. Das zweiteilig ausgeführte Kurbelgehäuse 16 ist in einer Normalebene 29 auf die Kurbelwellenachse 4' geteilt. Das Kurbelgehäuse 16 beinhaltet weiters eine Ausgleichswelle 17 mit Ausgleichsgewicht 18. Mit Bezugszeichen 19 ist ein Schaltgetriebe bezeichnet.The crankshaft 4 is mounted in the crankcase 16. The two-part crankcase 16 is divided in a normal plane 29 on the crankshaft axis 4 '. The crankcase 16 further includes a balance shaft 17 with balance weight 18. Reference number 19 denotes a manual transmission.
Fig. 2 zeigt eine Brennkraftmaschine mit zwei V-fÖrmig angeordneten Zylindern 1. Um die Fertigungskosten so gering wie möglich zu halten, ist die in den Fig. 1 sowie 3 bis 5 gezeigte Brennkraftmaschine mit W-förmig angeordneten Zylindern 1 so konzipiert, daß die Bauteile Zylinderkopf 5, Zylinder 1, Kolben 2, Steuertrieb 6, Ausgleichswelle 17, Ausgleichsgewichte 18a, Starteinrichtung 23, Lichtmaschine 25, Kupplung 27, Drehmomentbegrenzer 28, Schaltgetriebe 19, Ölpumpe 24, Wasserpumpe 26 und/oder Vergaser 13 bzw. Einspritzeinrichtung im wesentlichen baugleich zu der in Fig. 2 gezeigten Brennkraftmaschine mit 4 AT 003 397 Ul V-förmig angeordneten Zylindern 1 ausgebildet sind. Im Ausführungsbeispiel sind Ölpumpe 24 und Wasserpumpe 26 auf der selben Welle angeordnet. Die genannten Bauteile können somit in derselben Produktionseinrichtung hergestellt werden.Fig. 2 shows an internal combustion engine with two V-shaped cylinders 1. In order to keep the manufacturing costs as low as possible, the internal combustion engine shown in FIGS. 1 and 3 to 5 with W-shaped cylinders 1 is designed so that the Components cylinder head 5, cylinder 1, piston 2, control drive 6, balancer shaft 17, balancer weights 18a, starting device 23, alternator 25, clutch 27, torque limiter 28, manual transmission 19, oil pump 24, water pump 26 and / or carburetor 13 or injection device are essentially identical to the internal combustion engine shown in FIG. 2 with 4 AT 003 397 Ul cylinders 1 arranged in a V-shape. In the exemplary embodiment, oil pump 24 and water pump 26 are arranged on the same shaft. The components mentioned can thus be manufactured in the same production facility.
Darüber hinaus können auch die Bauteile Ölwanne 21, Ölkühler 2Γ, Zwischengetriebe 20, Riemen und/oder Kette baugleich für Brennkraftmaschinen mit Zylindern 1 in V-Form und in W-Form ausgebildet sein.In addition, the components oil pan 21, oil cooler 2Γ, intermediate gear 20, belt and / or chain can be constructed identically for internal combustion engines with cylinders 1 in V-shape and in W-shape.
Fig. 4 zeigt eine Ausführungsvariante einer Brennkraftmaschine mit W-fÖrmig angeordneten Zylindern 1, mit einem als Untersetzungsgetriebe ausgeführten Zwischengetriebe 20. In Fig. 5 ist eine Brennkraftmaschine mit W-förmig angeordneten Zylindern 1 dargestellt, bei der an einem Ölwannenflansch 167 an der Unterseite des Kurbelgehäuses 16 eine als Öltank-Öl-kühler-Einheit 210 ausgebildete Öl wanne 21 befestigt ist. Mit Bezugszeichen 21" sind Kühlrippen des Ölkühlers 21’ bezeichnet. Fig. 6 zeigt diese Brennkraftmaschine im Schnitt in einer Untersicht.Fig. 4 shows an embodiment of an internal combustion engine with W-shaped cylinders 1, with an intermediate gear 20 designed as a reduction gear. In Fig. 5, an internal combustion engine with W-shaped cylinders 1 is shown, in which an oil pan flange 167 on the underside of the Crankcase 16 is designed as an oil tank-oil cooler unit 210 oil pan 21 is attached. With reference number 21 " are cooling fins of the oil cooler 21 '. Fig. 6 shows this internal combustion engine in section in a bottom view.
Das Kurbelgehäuse 16 des W-Motors ist so gestaltet, daß der Kurbelgehäuserumpf 160 - also das Kurbelgehäuse 16 mit Ausnahme der Flanschflächen 22 für die Zylinder 1 - mit den gleichen Werkzeugen und Werkzeugeinstellungen bearbeitet werden kann, wie das Kurbelgehäuse 16a der in Fig. 2 dargestellten Brennkraftmaschine mit V-förmig angeordneten Zylindern 1. Die entsprechende Flanschfläche des V-Motors für die Zylinder 1 ist in Fig. 2 mit 22a bezeichnet.The crankcase 16 of the W engine is designed so that the crankcase body 160 - i.e. the crankcase 16 with the exception of the flange surfaces 22 for the cylinders 1 - can be processed with the same tools and tool settings as the crankcase 16a of the one shown in FIG. 2 Internal combustion engine with cylinders 1 arranged in a V-shape. The corresponding flange surface of the V-motor for cylinders 1 is designated 22a in FIG.
Der Kurbelgehäuserumpf 160 beinhaltet dabei Kurbelgehäuseseitenwände 161, Hauptlagerwände 162, Ausgleichswellengehäuse 163, Ausgleichswellenlager 164, Schaltgetriebegehäuse 165, und Getriebewellenlagerwände 166. Für den Großteil der Bauteile des V-Motors und des W-Motors kann somit die gleiche Fertigungsstraße verwendet werden, wodurch sich der Produktionsaufwand wesentlich vereinfacht. 5The crankcase body 160 includes crankcase side walls 161, main bearing walls 162, balancer shaft housing 163, balancer shaft bearing 164, gearbox housing 165, and transmission shaft bearing walls 166. The same production line can thus be used for the majority of the components of the V-engine and the W-engine, which increases the production outlay much simplified. 5
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