DK169846B1 - V-motor af krydshovedtypen - Google Patents

Description

i DK 169846 B1

Opfindelsen angår en V-motor af krydshovedtypen med i forhold til motorens centerplan skråtstillede cylindre arrangeret i to ved siden af hinanden beliggende rækker og med stempler, der hver gennem en parallelt med den 5 tilhørende cylinderakse forløbende stempelstang er forbundet med et i motorens tværretning styret krydshoved, der gennem en plejIstang er direkte forbundet med en piej lstangssøle på krumtapakslen, hvor den nedre ende af piej Istængerne hørende til to nabocylindre i hver sin 10 række er lejret på en fælles piejlstangssøle.

Det har i mange år været velkendt at lave V-motorer af trunktypen, hvor det i cylinderen lejrede stempel er lejret på toppen af en plejIstang, hvis nedre ende er lejret på en søle i en bugt på krumtapakslen. Denne 15 forbindelsesform mellem stempel og krumtapaksel er forholdsvis ukompliceret og giver stor frihed til at arrangere cylinderen på forskellige måder i forhold til krumtapakslen, fordi vinkeldrejninger af cylinderen om en længdeakse i motoren umiddelbart optages i lejefor-20 bindeisen mellem plej Istang og stempel.

Der kendes en V-motor af krydshovedtypen af ovennævnte art fremstillet af firmaet Schmidt-Bolness, hvor det som krydshoved virkende element er et luftpumpestempel i en cylinder, der har større diameter end 25 arbejdscylinderen og ligger i forlængelse af denne. Stemplet og luftpumpestemplet er forbundet gennem en forholdsvis kort stempelstang, og luftpumpestemplet er endvidere forbundet med krumtapakslen gennem en plejl-stang. Da krydshovedfunktionen er indbygget i et 30 stempel, er krydshovedfunktionen begrænset af de krav, som er nødvendige for stempelfunktionen, hvilket bl.a. indebærer, at smøreoliefilmen mellem stemplet og cylindervæggen er tyndere end mellem et traditionelt krydshoved og det tilhørende styreplan, hvilket be-35 grænser stemplets evne til optagelse af tværgående 2 DK 169846 B1 belastninger. Bolness-motoren lider af de samme ulemper som de velkendte V-motorer af trunktypen, nemlig at plejIstangens øvre ende er fastgjort til et stempel i en cylinder, hvilket betyder, at piejIstangens vinke-5 ludsving i løbet af en motorcyklus er begrænset af den nedre cylinderrand. PiejIstangens begrænsede vinkeludsving har som konsekvens, at motorens slaglængde bliver forholdsvis kort og/eller at plejIstangen skal være meget lang i forhold til slaglængden, så motoren 10 bliver meget høj. Luftpumpestemplet i Bolness-motoren er fastgjort i den vandret forløbende væg, som lukker krumtaphuset opadtil. Denne konstruktion er ikke velegnet til optagelse af store tværkræfter.

Forholdet mellem slaglængden og cylinder diameteren 15 i de kendte V-motorer er som nævnt ovenfor begrænset af, at plej Istangen skal gå fri af den tilhørende cylinder.

Fra store langslags krydshovedmotorer med cylindrene anbragt i en enkelt række er det i og for sig kendt at opnå en stor slaglængde i forhold til cylinderdiame-20 teren, ved at stempelstangen går helt ud af cylinderen og ned til et krydshoved, der i tværretningen er styret af styreplaner, der er fastgjort til motorstativet. Det har altid været et grundlæggende karakteristikum for disse motorer, at styreplanerne forløber lodret.

25 Siden 1928 har det fra britisk patent nr. 292 772 været kendt, at en krydshovedmotor kan have to parallelle rækker af lodretstående cylindre, hvis stempler parvis er forbundet med en fælles piej lstangssøle gennem en stang, som sætter krydshovedet i forbindelse med en 30 separat søle på en togrenet plej Istang, hvis øvre ende gennem et vandretgående lænkeled er lejret i motorstativet. Krydshovedet er af den type, der fra et centralt v afsnit på krydshovedpinden har en i tværretningen udgående stiver, som er i indgreb med en ensidigt L·.

35 beligggende dobbeltvirkende slids i et styreplan, der 3 DK 169846 B1 er fastgjort på motorstativets langsgående sidevæg i en sådan position, at stempelstangen, plejIstangen og styreplanet er beliggende i samme tværgående plan. Styreplanerne er også lodretstående i denne motor, og 5 forbindelsen mellem stempelstangen og plejlstangssølen er meget kompliceret. Motoren har stor bredde i forhold til slaglængden, fordi plejIstangens vinkelbevægelse skal ligge på indersiden af styreplanet, der jo ligger i samme plan som plejIstangen.

10 Opfindelsen har til formål at anvise en V-motor med stor ydelse og god brændstoføkonomi og små ydre dimensioner bedømt i forhold til ydelsen.

Dette opnås ved, at den indledningsvis nævnte V-motor er ejendommelig ved, at den er en stor totakts 15 motor med et forhold mellem slaglængden og cylinderdiameteren på mindst S/B = 2, at motorstativet er af stivet af indre tværgående lodretstående afstivning, fortrinsvis i form af pladevægge, at krydshovederne er styret i tværretningen af langstrakte styreplaner, der er 20 fastgjort på den lodretstående afstivning, og at styreplanernes nedre ende er beliggende i en sådan afstand fra motorens centerplan, at bevægelsesretningen for det til styreplanet hørende krydshoved er forsat udefter i motorens tværretning i forhold til krumtapak-25 siens omdrejningsakse.

Med opfindelsen er det overraskende erkendt, at den fra store totakts rækkemotorer kendte styring af krydshovederne kan anvendes i en V-motor på trods af at styreplanerne så kommer til at forløbe skråt i forhold 30 til motorens centerplan.

Den store slaglængde i forhold til cylinderdiameteren giver motoren en god brændstoføkonomi, men stiller samtidig specielle krav til styringen af krydshovedet, fordi der skal være plads til pie j Istangens vinkel-35 udsving i løbet af en motorcyklus. Styreplanernes 4 DK 169846 B1 anbringelse på den indre tværgående afstivning i * stativet giver en adskillelse i motorens længderetning af plejIstangen og styreplanerne, så plejIstangen helt uhindret af styreplanerne kan svinge frem og tilbage i 5 motorens tværretning på enhver ønsket måde. Den lodretstående tværafstivning understøtter og afstiver styreplanerne over hele deres udstrækning i motorens højderetning, hvilket gør det muligt at overføre store tværkræfter fra krydshovedet gennem styreplanerne til 10 tværvæggene ud i motorstativet uden risiko for uønskede deformationer i styreplanerne.

De skråtstillede cylindre og den tilhørende vinkelstilling af styreplanerne i forhold til motorens centerplan fører til et hidtil ukendt pladsproblem ved 15 styreplanernes nedre afsnit, idet piejIstængernes øvre ender ikke må støde sammen, når stemplerne er nær deres bunddødpunktstilling. PiejIstængerne kan laves så lange, at krydshovederne i deres nederste stilling ligger tilstrækkelig langt fra hinanden, men dette fører til 20 en motor med stor højde. Den udadgående for sætning af styreplanernes nedre afsnit i forhold til en stilling, hvor cylindrenes længdeakser skærer krumtapakslens omdrejningsakse tilvejebringer en sådan adskillelse mellem plej Istængernes øvre ender nær bunddødpunktsstil-25 lingen, at styreplanerne kan ende i så kort afstand over krumtapakslen, at motoren får en fordelagtig lille højde. Som forklaret nedenfor giver den udadgående forsætning den yderligere fordel, at motorens slaglængde bliver større end det dobbelte af centeraf standen mellem 30 hovedlejesølen og plejlstangssølen i krumtapakslen, hvilket også bidrager til at gøre motoren kompakt. Den udadgående forsætning fører også til, at cylindrenes v længdeakser står mere lodret, hvilket letter overhaling af stempler, cylindre, udstødsventiler osv., fordi de 35 pågældende dele ikke skal løftes eller sænkes helt så 4- 5 DK 169846 B1 skævt, som det ellers var tilfældet uden ovennævnte forsætning. Endelig fører forsætningen til mindre totalbredde af motoren.

Med opfindelsen kan der fremstilles V-motorer af 5 ydelser, der langt overstiger ydelsen af de største kendte motorer, uden at motorens dimensioner forøges væsentligt. Det er eksempelvis muligt at fremstille en forbrændingsmotor med en effekt på ca. 100.000 kW, som hvad angår højde, længde og bredde ikke afviger væsent-10 ligt fra nutidens største rækkemotorer på ca. 50.000 kW.

I en foretrukken udførelsesform forløber midterlinierne for styreplanerne hørende til to nabocylindre i samme vinkel i forhold til motorens centerplan, og midterlinierne skærer dette plan i samme lavere niveau 15 under krumtapakslens omdrejningsakse. Den symmetriske opbygning om motorens centerplan letter dennes fremstilling, og nabocylindrenes ensartede forløb i forhold til centerplanen fremmer en ensartet belastning af motorens komponenter.

20 Eksempler på udførelsesformer for opfindelsen beskrives herefter nærmere med henvisning til den skematiske tegning, hvor, fig. 1 og 2 viser et deltværsnit gennem en motor nær henholdsvis topdødpunkt- og bunddødpunktstillingen, 25 fig. 3 et tværstnit svarende til fig. 2 af en anden udførelsesform ifølge opfindelsen, og fig. 4 en illustration over sammenhængen mellem motorens slaglængde og forløbet af styreplanerne for krydshovederne.

30 I fig. 1 ses en generelt med 1 betegnet totakts krydshovedmotor af V-typen med et på en bundramme 2 monteret stativ 3, der på sin overside bærer to rækker af cylindre 4, der parvis er monteret i V-facon på motorstativet. Stemplerne i hvert cylinderpar er gennem 35 hver sin stempelstang 5 med tilhørende krydshoved 6 6 DK 169846 B1 ♦ lejret i toppen af en plej Istang 7, hvis nedre ende er

S

lejret på en for cylinderparret fælles piejlstangssøle 8 på krumtapakslen 9. Krydshovedet er styret i motorens tværretning ved hjælp af krydshovedsko 10, der 5 glider på tilhorende styreplaner 11, som er fastgjort på opstående tværvægge 12 i motorstativet. Bagsiden af styreplanerne 11 er af stivet ved hjælp af pladestykker 13, der er svejst fast til tværvæggen.

Forholdet mellem motorens slaglængde S og cylinderdia-10 meteren B (ikke vist, men B er identisk med cylinderens boring) er på mindst S/B = 2 og i det viste tilfælde'på omtrent S/B = 2,7. Den store slaglængde giver motoren god brændstoføkonomi, men nødvendiggør en præcis styring af bevægelsen af stemplet og stempelstangen. Denne 15 styring er tilvejebragt ved hjælp af styreplanerne, der forløber hovedsageligt parallelt med den tilhørende cylinders længdeakse og har en længde, der er større end slaglængden.

Den øvre ende af plejIstangen 7 er lejret på en 20 med stempelstangen fast forbundet krydshovedpind, der strækker sig i motorens længderetning og bærer én krydshovedsko 10 på hver side af plej Istangen, der uhindret af styreskoene kan svinge frem og tilbage i tværretningen i forhold til krydshovedpinden. Hver 25 krydshovedsko 10 har to lejeflader 14, der er styret i tværretningen gennem anlæg mod hver sit styreplan 11. Styreplanerne 11 rager et sådant stykke ud fra tværvæggen 12, at lejefladerne 14 er fuldt understøttet, men at plej Istangen 7 går helt fri af 30 styreplanerne. De to styreplaner for hver sko forløber parallelt, og midterlinien 15 mellem de to styreplaner fastlægger bevægelsesretningen for krydshovedets centrum. Det ses af fig. 1, at midterlinien 15 og dermed krydshovedets bevægelsesretning ikke skærer 35 krumtapakslens omdrejningsakse 16, men derimod passerer 7 DK 169846 B1 denne i en afstand d i motorens tværretning. Dette giver en tilstrækkelig vandret afstand mellem styreplanernes nedre afsnit, til at plejIstængerne som vist i fig. 2 ligger i passende afstand fra hinanden, når 5 stemplerne bevæges gennem stillingen for deres nedre bunddødpunkt. Den udadgående forsætning med afstanden d af krydshovedets bevægelsesretning i forhold til omdrejningsaksen 16 medfører, at midterlinien 15 skærer motorens centerplan ved punktet 18, der ligger 10 i lavere niveau end aksen 16. Styreplanerne for de to nabocylindre, hvis plejIstænger 7 er lejret direkte på samme søle 8, ligger symmetrisk om centerplanet 17, så at begge linier 15 skærer centerplanen i det samme niveau under omdrejningsaksen. Af beskrivelsen med 15 henvisning til fig. 4 vil fremgå, at denne beliggenhed af styreplanerne 11 også giver motoren større slaglængde .

For optagelsen af tværkræfterne fra krydshovedet er det væsentligt, at styreplanerne 11 er sikkert 20 fikseret over hele deres længde, hvilket sker gennem ovennævnte fastgørelse til tværvæggen 12. I motorens længderetning har motorstativet 3 en lodretstående gennemgående tværvæg 12 mellem hvert par af nabocylindre. Under hver tværvæg er krumtapakslen understøttet 25 af koaksialt beliggende hovedlejer, der er monteret i bundrammen 2. Tværvæggene giver stativet 3 den fornødne stivhed til optagelse af tværkræfterne fra krydshovederne. Det foretrækkes, at tværvæggene 12 er enkeltlags gennemgående pladevægge, idet sådanne vægge 30 er enkle at fremstille, men det er også muligt at anvende en tværgående afstivning i form af dobbeltvægge-de rammeprofiler, som ikke nødvendigvis er gennemgående i tværretningen. Profilerne må dog have en sådan udstrækning, at der opnås tilstrækkelig god fiksering 35 af styreplanerne 11.

8 DK 169846 B1 I fig. 2 er krumtapakslen drejet til en sådan Λ Ψ stilling, at det på tegningen venstre stempel befinder sig nær bunddødpunktstillingen. I denne stilling er der god frigang mellem plejIstængernes øvre ender. Ved at 5 gøre styreplanerne 11 og de tilhørende lejeflader 14 på skoene 10 bredere i motorens længderetning, kan der tilvejebringes tilstrækkeligt stort lejeareal til, at der kan overføres større tværkræfter fra krydshovederne til tværvæggene. Dette kan som vist i fig. 3 udnyttes 10 til at gøre piejIstængerne så korte, at deres øvre ender næsten rører hinanden nær bunddødpunktstillingen. Styreplanerne 11 kommer derved til at ende i meget kort afstand fra krumtapakslens omdrejningsakse 16, hvorved motoren får særdeles lille højde i forhold til slaglæng-15 den. Samtidig mindskes motorens bredde en anelse, fordi de skråtstillede cylindre afsluttes i lavere niveau. I den anden udførelsesform vist i fig. 3 er iøvrigt anvendt samme henvisningsbetegnelser som i fig. 1 og 2 for elementer med ens funktion.

20 I fig. 4 illustrerer skitsen mærket A beliggenheden af styreplanerne i en krydshovedmotor, hvor krydshovedets bevægelsesretning skærer krumtapakslens omdrejningsakse 216, og skitsen B illustrerer en udførelsesform, hvor krydshovedets bevægelsesretning er forsat 25 i forhold til aksen 216.

Skitsen A viser det tilfælde, hvor motorens slaglængde S svarer til det dobbelte af afstanden mellem omdrejningsaksen 216 og plej1stangssølens symmetriakse 218. I de to skitser er anvendt ens 30 krumtapaksel og en plej Istang af samme længde. Som følge heraf må krydshovedet stilling nærmest krumtapakslen befinde sig på cirkelbuen 219 uanset beliggenheden af styreplanerne 211, og krydshovedets stilling længst væk fra krumtapakslen må befinde sig på cirkelbuestykket 35 220, hvis radius svarer til længden af plej Istangen plus 9 DK 169846 B1 afstanden mellem akserne 216 og 218. Radius af cirkuel-buestykket 219 svarer til længden af plej Istangen minus afstanden mellem akserne 216 og 218. I motoren skitseret ved A bevæges krydshovedet efter en radius 5 gennem omdrejningsaksen 216. Ved at ændre beliggenheden af styreplanerne 211 på en sådan måde, at krydshovedet ikke længere bevæges efter en radius gennem krumtapakslens omdrejningsakse 216 ses umiddelbart, at motorens slaglængde øges, idet den korteste afstand mellem to 10 koncentriske cirkler findes langs cirklernes radius.

I skitsen B er vist et tilfælde, hvor krydshovedets øvre dødpunkt ligger i samme afstand fra motorens centerplan 217 som i skitse A, men i skitse B er styreplanernes nedre afsnit forskudt udefter i motorens 15 tværretning, så at bevægelsesretningen for krydshovedets centrum er forsat afstanden c i forhold til omdrejningsaksen 216. Dette ses at øge slaglængden med afstanden AS1 svarende til en forøgelse af den oprindelige slaglængde på ca. 14,5%. Da krydshovedets øvre død-20 punktstilling er uændret i forhold til skitse A, er motorens højde i de to skitser i det væsentlige ens på trods af, at slaglængden i skitse B er øget med knap 15%.

Det ses af fig. 4, at motorens bredde og højde samt 25 slaglængden kan afpasses stort set efter behov ved at vælge passende øvre og nedre dødpunkter for krydshovedet og montere styreplanerne 211 i motorstativet i overensstemmelse hermed. Det ses også, at slaglængden øges væsentligt med voksende forskydning af krydshove-30 dets nedre dødpunktstilling i motorens tværretning. Derudover medfører forskydningen som nævnt ovenfor, at styreplanerne kan ende i lavere niveau over omdrejningsaksen 216, fordi den udadgående forsætning giver bedre plads for plejIstængerne. Dette muliggør en yderligere 35 reduktion af motorhøjden i forhold til slaglængden.

Claims (2)

1. V-motor af krydshovedtypen med i forhold til motorens centerplan (17) skråtstillede cylindre (4) arrangeret i to ved siden af hinanden beliggende rækker 5 og med stempler, der hvert gennem en parallelt med den tilhørende cylinderakse (15) forløbende stempelstang (5) er forbundet med et i motorens tværretning styret krydshoved (10), der gennem en plej Istang (7) er direkte forbundet med en plejlstangssøle (8) på krumtapakslen 10 (9), hvor den nedre ende af plejIstængerne hørende til to nabocylindre i hver sin række er lejret på en fælles plejlstangssøle (8),kendetegnet ved, at motoren er en stor totakts motor med et forhold mellem slaglængden (S) og cylinderdiameteren (B) på mindst S/B 15 = 2, at motorstativet er afstivet af indre tværgående, lodretstående afstivning, fortrinsvis i form af pladevægge (12), at krydshovederne er styret i tværretningen af langstrakte styreplaner (11), der er fastgjort på den lodrettestående afstivning, og at styreplanernes (11) 20 nedre ende er beliggende i en sådan afstand fra motorens centerplan (17), at bevægelsesretningen for det til styreplanet hørende krydshoved (10) er forsat udefter i motorens tværretning i forhold til krumtapakslens omdrejningsakse (16). 25

2. V-motor ifølge krav 1,kendetegnet ved, at midterlinierne (15; 215) for styreplanerne (11; 211) hørende til to nabocylindre forløber i samme vinkel i forhold til motorens centerplan og skærer dette plan i samme lavere niveau under krumtapakslens om-30 drejningsakse (16; 216).