DE10226076A1

DE10226076A1 - Engine in a V or flat construction for motorcycles comprises cylinders having axes arranged at an angle to each other and containing pistons connected by a connecting rod to a common crankshaft

Info

Publication number: DE10226076A1
Application number: DE2002126076
Authority: DE
Inventors: Brian Russell Knight; Brain Richard Mason
Original assignee: Ricardo Consulting Engineers Ltd
Current assignee: Ricardo PLC
Priority date: 2001-06-12
Filing date: 2002-06-12
Publication date: 2003-01-23
Also published as: GB2377970B; GB2377970A; GB0114307D0

Abstract

Engine in a V or flat construction comprises two or more cylinders (2) having axes (3) arranged at an angle to each other and containing pistons connected by a connecting rod to a common crankshaft (4). Each cylinder comprises one or more inlet valves and one or more outlet valves. Each inlet valve communicates with a corresponding suction pipe and interacts with an upper camshaft. Each outlet valve communicates with a corresponding exhaust gas pipe and interacts with an upper camshaft. The upper camshafts extend at right angles to the axis of the cam shaft. The engine further comprises an additional shaft which extends above and parallel to the crankshaft. Preferred Features: Two or more camshafts are assigned to each cylinder.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Motorradmotoren in V- oder Boxerbauweise, d. h. Verbrennungsmotoren für Motorräder welche zwei oder mehr Zylinder umfassen, deren Achsen zueinander geneigt sind und welche jeweils Kolben enthalten, die durch Pleuelstangen mit einer gemeinsamen Kurbelwelle verbunden sind. Bei einem V Motor sind die Achsen der Zylinder oder die beiden Zylinderbänke typischerweise um 90° oder weniger zueinander geneigt und bei einem Boxer-Motor sind sie um 180° geneigt. The present invention relates to motorcycle engines in V or boxer design, i. H. Internal combustion engines for motorcycles which comprise two or more cylinders, the Axes are inclined to each other and each contain pistons that are connected by connecting rods are connected to a common crankshaft. With a V engine, the axes are the Cylinder or the two cylinder banks typically 90 ° or less to each other inclined and with a boxer engine they are inclined by 180 °.

Es ist bekannt, solche Motoren mit ein oder zwei oben liegenden Nockenwellen pro Zylinder auszustatten, wobei es aus Gründen der Leichtigkeit des Antriebes dieser Nockenwellen diese gewöhnlich parallel zur Kurbelwelle angeordnet werden. Dies bedeutet, daß der Antrieb der Nockenwelle an der Vorderseite oder an der Hinterseite der Zylinder bezüglich der Bewegungsrichtung des Motorrades angebracht sein muß. Im Gegenzug bedeutet dies, daß Ansaug- und Abgasrohre an den Seitenflächen des Zylinders angebracht sein müssen. Jedoch ist der Konstrukteur eingeschränkt durch die Tatsache, daß auf den Innenseiten relativ wenig Platz verfügbar ist und deren Anordnung an der äußeren Oberfläche die Gesamtbreite des Motorrades vergrößert, was unerwünscht ist. Die Ansaug- und Abgassysteme von solchen Motoren werden daher generell vorrangig unter Berücksichtigung von Raum- oder Einbauüberlegungen, als von Effizienzüberlegungen konstruiert, was dazu führt, daß die Effizienz oder die Leistungsangabe des Motors reduziert wird. It is known to have such engines with one or two overhead camshafts per cylinder equip, it for reasons of ease of driving these camshafts usually be arranged parallel to the crankshaft. This means that the drive of the Camshaft on the front or rear of the cylinders with respect to the Direction of movement of the motorcycle must be attached. In return, this means that intake and exhaust pipes must be attached to the side surfaces of the cylinder. However, that is Designer limited by the fact that there is relatively little space on the inside is available and their arrangement on the outer surface the total width of the Motorcycle enlarges, which is undesirable. The intake and exhaust systems of such engines are therefore generally given space or Installation considerations, as constructed by efficiency considerations, which leads to efficiency or the Power rating of the engine is reduced.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, die oben angeführten Probleme zu beseitigen und einen Motorradmotor der oben erwähnten Art, vorzugsweise in V-Twinbauweise, zur Verfügung zu stellen, bei dem die Ansaug- und Abgasrohre an der Vorder- und Rückseite des Motors angeordnet sind und bei dem der Nockenwellenantriebsmechanismus sowohl relativ billig als auch relativ einfach ist. It is an object of the invention to overcome the problems set out above and to achieve a Motorcycle engine of the type mentioned above, preferably in a V-twin design, are available with the intake and exhaust pipes on the front and rear of the engine are arranged and in which the camshaft drive mechanism is both relatively inexpensive and is relatively easy.

Gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt ein Motorradmotor in V- oder Boxerbauweise zwei oder mehr Zylinder, deren Achsen zueinander geneigt sind und welche jeweils Kolben enthalten die durch Verbindungspleuel mit einer gemeinsamen Kurbelwelle verbunden sind, jeder Zylinder ein oder mehr Einlaßventile und ein oder mehr Auslaßventile einschließt, wobei das oder jedes Einlaßventil eines jeden Zylinders mit einem entsprechenden Ansaugrohr kommuniziert und mit einer oben liegenden Nockenwelle zusammenwirkt und wobei das oder jedes einzelne Auslaßventil eines jeden Zylinders mit einem entsprechenden Abgasrohr kommuniziert und mit einer oben liegenden Nockenwelle zusammenwirkt, wobei sich all diese oben liegenden Nockenwellen rechtwinklig zur Achse der Kurbelwelle erstrecken, wobei der Motor weiterhin eine Zusatzwelle einschließt, welche sich über der Kurbelwelle und parallel zu dieser erstreckt und mit der Kurbelwelle verbunden ist um mit dieser zu rotieren, wobei die Zusatzwelle zwei Antriebszahnräder trägt, die mit zwei angetriebenen Zahnrädern zusammenwirken, die mit entsprechenden Antriebsscheiben verbunden sind und derart angebracht sind, dass sie sich um jeweilige Achsen parallel zu der Achse der oben liegenden Nockenwelle(n) drehen, die jeweils den einzelnen Zylinder zugeordnet sind, wobei die inneren Enden der Nockenwelle(n) entsprechende angetriebene Scheiben tragen, wobei die zwei einem jeweiligen Zylinder zugeordneten angetriebenen Scheiben derart verbunden sind, dass sie von einer jeweiligen Antriebsscheibe durch ein entsprechendes flexibles endloses Antriebsmittel gedreht werden, wobei das mit jedem Zylinder verbundene Ansaug- und Abgasrohr an der Vorderseite und der Rückseite des Zylinders angeordnet ist, beabstandet in axialer Richtung der Kurbelwelle. According to the present invention comprises a motorcycle engine in a V or boxer design two or more cylinders, the axes of which are inclined to each other and which are pistons contain which are connected to a common crankshaft by connecting rods, each cylinder includes one or more intake valves and one or more exhaust valves, the or each intake valve of each cylinder having a corresponding intake pipe communicates and interacts with an overhead camshaft and where the or each individual exhaust valve of each cylinder with a corresponding exhaust pipe communicates and interacts with an overhead camshaft, with all these overhead camshafts extend at right angles to the axis of the crankshaft, whereby the engine also includes an additional shaft, which is above the crankshaft and extends parallel to it and is connected to the crankshaft to rotate with it, the additional shaft carries two drive gears, the two driven gears cooperate, which are connected to corresponding drive pulleys and such are attached so that they are parallel to respective axes parallel to the axis of the top Turn the camshaft (s) that are assigned to the individual cylinders, the inner Wear corresponding driven pulleys at the ends of the camshaft (s), the two driven disks associated with each cylinder are connected such that they from a respective drive pulley through a corresponding flexible endless Drive means are rotated, with the intake and exhaust pipe connected to each cylinder the front and back of the cylinder is spaced axially Direction of the crankshaft.

Die Einlaß- und Auslaßventile eines jeden Zylinders können durch eine einzige Nockenwelle angetrieben werden, in welchem Fall die Zahl der oben liegenden Nockenwellen gleich der Anzahl von Zylindern ist. Vorgezogen wird jedoch, daß es zwei oben liegende Nockenwellen pro Zylinder gibt, von denen eine das oder jedes Einlaßventil betreibt und von denen die andere das oder jedes Ausstoßventil betreibt. Es ist darüber hinaus vorzuziehen, daß jedes Antriebszahnrad ein Stirnrad umfaßt und jedes angetriebene Zahnrad ein Kronenrad umfaßt. The intake and exhaust valves of each cylinder can be controlled by a single camshaft are driven, in which case the number of overhead camshafts is equal to that Number of cylinders is. However, it is preferred that there are two overhead camshafts per cylinder, one of which operates the or each intake valve and of which the others operate the or each exhaust valve. It is also preferable that each Drive gear includes a spur gear and each driven gear includes a crown gear.

Demzufolge gibt es in dem Motor in Übereinstimmung mit der Erfindung ein und vorzugsweise zwei obenliegende Nockenwellen die jedem Zylinder zugeordnet sind und welche sich rechtwinklig zu der Kurbelwellenachse erstrecken. Die jedem Zylinder zugeordnete(n) Nockenwelle(n) werden von der Kurbelwelle über eine Hilfswelle angetrieben die derart verbunden ist, dass sie sich sich mit der Kurbelwelle dreht, zwei Antriebszahnräder auf der Hilfswelle, zwei angetriebene Zahnräder die in Eingriff mit den Antriebszahnrädern stehen und den jeweiligen flexiblen, endlosen Antriebsmitteln, z. B. einer Antriebskette, welche sich um jede Antriebsscheibe und um die oder jede einzelne den einzelnen Zylinder zugeordnete angetriebene Scheibe bewegt. Der Nockenwellenantriebsmechanismus ist somit relativ einfach und umfaßt relativ wenige Komponenten. Aufgrund der Tatsache, daß sich die Nockenwellen rechtwinklig zu der Achse der Kurbelwelle erstrecken, kann der Nockenwellenantriebsmechanismus an den Innenseiten der beiden Zylinderblöcke positioniert werden und kann dementsprechend komplett innerhalb des V-förmigen Raumes, welcher durch die Zylinderblöcke definiert wird, untergebracht werden. Die Ansaug- und Abgasrohre können daher an der vorderen oder hinteren Seite des Zylinderblocks bereitgestellt werden und können demzufolge allein unter Berücksichtigung von Effizienz- und Leistungsbetrachtungen konstruiert werden ohne Platz- oder Einbaubeschränkungen. Accordingly, there are and in the engine in accordance with the invention preferably two overhead camshafts which are assigned to each cylinder and which are extend at right angles to the crankshaft axis. The assigned to each cylinder Camshaft (s) are driven by the crankshaft via an auxiliary shaft is connected that it rotates with the crankshaft, two drive gears on the Auxiliary shaft, two driven gears which are in engagement with the drive gears and the respective flexible, endless drive means, e.g. B. a drive chain, which is about each Drive pulley and around the or each individual cylinder assigned driven disc moves. The camshaft drive mechanism is thus relatively simple and includes relatively few components. Due to the fact that the camshafts extend at right angles to the axis of the crankshaft, the Camshaft drive mechanism can be positioned on the inside of the two cylinder blocks and can accordingly completely within the V-shaped space, which through the cylinder blocks is defined. The intake and exhaust pipes can therefore on the front or rear side of the cylinder block can be provided and consequently be constructed taking into account efficiency and performance considerations alone without space or installation restrictions.

Es ist weiterhin bevorzugt, dass der Motor eine Ausgleichswelle umfaßt, die mit der Kurbelwelle verbunden ist und sich in Synchronisation mit dieser zu drehen, aber in der entgegengesetzten Richtung, und weiterhin, daß im Falle eines V-Motors die Ausgleichswelle innerhalb des V-Raumes, welcher durch die Zylinderblocks definiert ist, untergebracht ist. Die Zusatzwelle kann direkt durch die Kurbelwelle oder indirekt durch die Ausgleichswelle angetrieben werden. It is further preferred that the engine include a balance shaft that connected to the crankshaft and rotating in synchronization with it, but in the opposite direction, and further that in the case of a V-engine the Balance shaft within the V space, which is defined by the cylinder blocks is housed. The additional shaft can be directly through the crankshaft or indirectly through the balance shaft are driven.

Weitere Eigenschaften und Details der Erfindung werden auch sichtbar anhand der folgenden Beschreibung einer spezifischen Ausführungsform eines V-Twinmotorradmotors in Übereinstimmung mit der Erfindung, welche anhand eines Beispiels dargestellt wird, mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen, wobei: Further features and details of the invention will also become apparent from the following Description of a specific embodiment of a V-twin motorcycle engine in In accordance with the invention, which is illustrated by way of example, with reference to FIG the accompanying drawings, wherein:

Fig. 1 eine schematische Frontansicht der wesentlichen Bestandteile des Motors, teilweise nur als, zeigt; Fig. 1 shows a schematic front view of the essential components of the engine, partly only as;

Fig. 2 eine Draufsicht der Zusatzwelle in der Richtung von Pfeil Nr. 2 in Fig. 1 zeigt; Fig. 2 shows a plan view of the auxiliary shaft in the direction of arrow No. 2 in Fig. 1;

Fig. 3 eine Ausschnittsansicht in der Richtung von Pfeil Nr. 3 in Fig. I zeigt, welche die Anordnung des Nockenwellenantriebs zeigt; Fig. 3 shows a sectional view in the direction of arrow No. 3 in Fig. I, showing the arrangement of the camshaft drive;

Fig. 4 eine Ausschnittsansicht der Hilfswelle in der Richtung von Pfeil Nr. 4 in Fig. 1 zeigt; und Fig. 4 shows a sectional view of the auxiliary shaft in the direction of arrow No. 4 in Fig. 1; and

Fig. 5 eine diagrammatische Ausschnittsansicht des Motors auf seiner Längsmittelebene zeigt. Fig. 5 shows a diagrammatic detail view of the engine on its longitudinal median plane.

Der Motor umfaßt zwei Zylinder 2, deren Achsen 3 sich in einem Winkel, in diesem Fall, 90°, schneiden. Jeder Zylinder enthält einen Kolben, der durch ein entsprechendes Verbindungspleuel mit einer gemeinsamen Kurbelwelle 4 verbunden ist. Jeder Zylinder enthält zwei Auslaßventile, die mit einem gemeinsamen jeweiligen Abgasrohr 6 an der Vorderseite des Motors, im Hinblick auf dessen Bewegungsrichtung wenn er in einem Motorrad eingebaut ist, kommunizieren. Jeder Zylinder enthält weiterhin zwei Einlaßventile, welche mit einem gemeinsamen jeweiligen Ansaugrohr am Ende des Motors kommunizieren. Die beiden Auslaßventile und die beiden Einlaßventile werden durch jeweilige obenliegenden Nockenwellen angetrieben, wobei jeweils zwei dieser Nockenwellen jedem einzelnen Zylinder zugeordnet sind, deren beide Achsen 8 sich rechtwinklig zu der Achse der Kurbelwelle erstrecken. Mit einem Ende einer jeden Nockenwelle ist eine jeweilige Nockenwellenantriebsscheibe 10 verbunden. The engine comprises two cylinders 2 , the axes 3 of which intersect at an angle, in this case 90 °. Each cylinder contains a piston which is connected to a common crankshaft 4 by a corresponding connecting rod. Each cylinder contains two exhaust valves which communicate with a common respective exhaust pipe 6 at the front of the engine with regard to the direction of movement thereof when installed in a motorcycle. Each cylinder also contains two intake valves that communicate with a common respective intake pipe at the end of the engine. The two exhaust valves and the two intake valves are driven by respective overhead camshafts, two of these camshafts being assigned to each individual cylinder, the two axes 8 of which extend at right angles to the axis of the crankshaft. A respective camshaft drive pulley 10 is connected to one end of each camshaft.

Die Kurbelwelle 4 trägt ein gezahntes Antriebszahnrad 12, welches in Kontakt steht mit einem entsprechenden Antriebszahnrad 14, welches von einer sich drehenden Ausgleichswelle 16 des bekannten "Heron"-Typs getragen wird und sich oberhalb und parallel zur Kurbelwelle erstreckt. Die Ausgleichswelle dreht sich somit in entgegengesetzter Richtung als die Kurbelwelle und dient dazu, die Instabilität des Motorrades auszuräumen oder zu reduzieren, welche durch die asymmetrischen Lasten, die im Gebrauch auf das Innere der Zylinder wirken und den Drehmomentrückschlag, welcher durch die Beschleunigung der Kurbelwelle entsteht, verursacht werden, beides Vorgänge welche dazu führen können, daß das Motorrad umkippt. Die Ausgleichswelle 16 trägt weiterhin ein Antriebszahnrad 18, das in Eingriff steht mit einem weiteren Antriebszahnrad 20, welches von einer rotierenden Hilfswelle 22 getragen wird. Die Hilfswelle erstreckt sich parallel zu und oberhalb der Ausgleichswelle 16 und dreht sich in der gleichen Richtung wie die Nockenwelle. The crankshaft 4 carries a toothed drive gear 12 which is in contact with a corresponding drive gear 14 which is carried by a rotating balance shaft 16 of the known "Heron" type and extends above and parallel to the crankshaft. The balancer shaft thus rotates in the opposite direction to the crankshaft and serves to eliminate or reduce the instability of the motorcycle, which is caused by the asymmetrical loads that act on the interior of the cylinders in use and the torque kickback that results from the acceleration of the crankshaft , are caused, both processes which can cause the motorcycle to tip over. The balance shaft 16 also carries a drive gear 18 , which is in engagement with a further drive gear 20 , which is supported by a rotating auxiliary shaft 22 . The auxiliary shaft extends parallel to and above the balancer shaft 16 and rotates in the same direction as the camshaft.

Die Zusatzwelle 22 trägt zwei voneinander beabstandete Zahnräder 24, von denen jedes in Eingriff steht mit einer kreisförmigen Anordnung von Zähnen auf der Endfläche eines entsprechendes Zahnrades 26 im bekannten "Krone"-Stil. Die Zahnräder 26 sind so angebracht, daß sie sich um die entsprechenden Achsen drehen, die im selben Winkel geneigt sind, wie die Achsen der Zylinder 2, in diesem Fall 90°. Ein Teil 28 von jedem Zahnrad 26 ist als Riemenscheibe konstruiert, in diesem Fall als gezahnter Typ. Eine entsprechende Antriebskette 30 bewegt sich um jede Riemenscheibe 28 und die beiden zugeordneten Nockenwellenantriebsscheiben 10 herum. Der Antrieb wird somit übertragen von der Nockenwelle über die Wellen 16 und 22, die Antriebswelle 24 und 26 und die Antriebsketten 30 auf die vier oben liegenden Nockenwellen. The auxiliary shaft 22 carries two spaced-apart gears 24 , each of which engages a circular array of teeth on the end face of a corresponding gear 26 in the well known "crown" style. The gears 26 are mounted so that they rotate about the corresponding axes which are inclined at the same angle as the axes of the cylinders 2 , in this case 90 °. A portion 28 of each gear 26 is constructed as a pulley, in this case a toothed type. A corresponding drive chain 30 moves around each pulley 28 and the two associated camshaft drive pulleys 10 . The drive is thus transmitted from the camshaft via the shafts 16 and 22 , the drive shafts 24 and 26 and the drive chains 30 to the four overhead camshafts.

Der Nockenwellenantriebsmechanismus ist somit kompakt und beinhaltet relativ wenig Komponenten und ist insgesamt auf der inneren Oberfläche der beiden Zylinder untergebracht. Die Ausgleichswelle ist ebenfalls komplett innerhalb des Platzes untergebracht, welche durch die V-Form der Zylinder definiert wird. Die Ansaug- und Abgasrohre können demzufolge an der vorderen und hinteren Seite der Zylinder angebracht werden und können somit ausschließlich aufgrund von Effizienz und Leistungsbetrachtungen konstruiert werden, ohne durch Raum- und Einbaubeschränkungen begrenzt zu werden. The camshaft drive mechanism is therefore compact and contains relatively little Components and is housed overall on the inner surface of the two cylinders. The Balance shaft is also completely housed within the square, which is due to the V shape of the cylinder is defined. The intake and exhaust pipes can therefore on the front and rear side of the cylinder can be attached and can therefore only be constructed based on efficiency and performance considerations without and installation restrictions.

Claims

1. Motorcycle engine in V or boxer construction, comprising two or more cylinders ( 2 ), the axes ( 3 ) of which are inclined to one another and which contain respective pistons which are connected by connecting rods to a common crankshaft ( 4 ), each cylinder one or more intake valves and one or more exhaust valves, the or each intake valve of each cylinder communicating with a corresponding intake pipe and cooperating with an overhead camshaft and the or each exhaust valve of each cylinder communicating with a corresponding exhaust pipe ( 6 ) and with a overhead camshaft cooperating with all overhead camshafts extending perpendicular to the axis of the crankshaft, the engine further comprising an auxiliary shaft extending above and parallel to the crankshaft ( 4 ) and connected to the crankshaft to be connected thereto turn, the additional shaft ( 22 ) two drive bears gears ( 24 ) which cooperate with two driven gears ( 26 ) which are connected to corresponding drive pulleys ( 28 ) and are mounted so that they are parallel to the axes of the overhead camshaft (s) which are about the corresponding axes are assigned to each cylinder, rotate, the inner ends (n) of the camshaft (s) carrying correspondingly driven pulleys which are connected to two driven pulleys associated with each cylinder so that they are separated from a corresponding one of the drive pulleys ( 28 ) are rotated by corresponding endless, flexible drive means ( 30 ), the intake and exhaust pipes assigned to the respective cylinder being arranged at a distance from one another in the axial direction of the crankshaft on the front and the rear of the cylinder.

2. Engine according to claim 1, characterized in that each cylinder two above horizontal camshafts are assigned.

3. Motor according to claim 1 or 2, characterized in that each drive gear a spur gear and each driven gear is a crown gear.

4. Motor according to one of the preceding claims, characterized in that it includes a balance shaft that is above and parallel to the crankshaft extends and is connected to the crankshaft to rotate with it, but in opposite direction.