DE112011102972T5

DE112011102972T5 - Zylinderblock-Anordnung für X-Motoren

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Publication number: DE112011102972T5
Application number: DE112011102972T
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-09-07
Filing date: 2011-09-06
Publication date: 2013-07-25
Anticipated expiration: 2031-09-07
Also published as: US20120255516A1; WO2012033727A1; GB201223144D0; US8601998B2; CN103080522A; GB2497004B; GB2497004A; DE112011102972B4

Abstract

Eine Zylinderblock-Anordnung (300) für einen X-Motor weist eine erste Blockhälfte (302) mit zwei Zylinderbänken (453, 454) und Vertiefungsöffnungen (361, 362) zwischen den zwei Zylinderbänken (453, 454) sowie eine an der ersten Blockhälfte (302) befestigte zweite Blockhälfte (304) auf, wobei die zweite Blockhälfte (304) zwei Zylinderbänke (451, 452) und Vertiefungsöffnungen (361, 362) zwischen den zwei Zylinderbänken (451, 452) hat. Die Vertiefungsöffnungen (361, 362) in den ersten und zweiten Blockhälften (302, 304) ermöglichen das Montieren einer X-Motor-Kurbeltrieb-Anordnung (10, 100) innerhalb der Zylinderblock-Anordnung (300).

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft generell Kolben-Verbrennungsmotoren, Fluidpumpen und ähnliche Maschinen und insbesondere eine X-Motor-Anordnung.
Das Ziel eines Motorkonstrukteurs ist es, die beste Funktion hinsichtlich Leistung und Effizienz bereitzustellen und dabei gleichzeitig die von dem Motor ausgehende Lärm- und Vibrationsmenge zu minimieren. Außerdem ist es wünschenswert, einen möglichst kleinen und leichten Motor bereitzustellen, dessen Konstruktion dabei kostengünstig herstellbar und wartbar ist.
Die heute am breitesten verwendeten Motorkonfigurationen sind Reihenmotoren, ”V”-Motoren und Boxermotoren bzw. Liegendmotoren. Nahezu alle diese Motoren verwenden herkömmliche Pleuelstangen (Pleuel) im Kraftumwandlungssystem, wobei jeder Kolben im Motor so an die Kurbelwelle gekoppelt ist, dass im Motor pro Kolben ein Pleuel vorhanden ist. Bei einem typischen ”Y”-Motor ist jeder Kurbelzapfen an der Kurbelwelle an zwei Kolben-Pleuel-Anordnungen gekoppelt, wobei die beiden Zylinderbänke zueinander entlang der Achse der Kurbelwelle versetzt sind, so dass die beiden an jeden Kurbelzapfen gekoppelten Pleuelstangen nebeneinander liegen können. Auf diese Weise befindet sich auf jeder Seite jedes Kurbelzapfenlagers ein Motorhauptlager, und jedes Kurbelzapfenlager ist ausreichend bemessen, um eine angemessene Lagerfläche für die zwei Pleuel-”Fuß”-Lager bereitzustellen, so dass die so entstehenden Lagerdrücke, die bei laufendem Motor auftreten, in einem akzeptablen Bereich liegen. Wenn ein Motor mit mehr als zwei an jedem Kurbelzapfen befestigten Pleueln gestaltet ist, gibt es möglicherweise einen Kompromiss entweder hinsichtlich der Lagerfläche der Kurbelzapfen- oder Hauptlager oder bezüglich der Zylinderbohrungsabstände oder der Struktur der Kurbelwelle und/oder des Zylinderblocks, die hohen zyklischen Belastungen standhalten müssen. Es wurde daher festgestellt, dass der ”V”-Motor mit zwei Pleueln pro Kurbelzapfen eine zufriedenstellende Motorgestaltung im Hinblick auf ausreichend feste Zylinderblockstruktur, Kurbelwellenstruktur zwischen den Hauptlagern und Kurbelzapfenlagern und akzeptable Lagerdrücke an kritischen Lager-Verbindungsstellen wie etwa den Pleuelfußlagern zulässt.
Das Scotch-Yoke ist ein Mechanismus zum Umwandeln der linearen Bewegung eines gleitenden Elements in Rotationsbewegung einer Welle oder umgekehrt und ist erwiesenermaßen zur Verwendung in Verbrennungs-Hubkolbenmotoren geeignet. Der Kolben oder ein anderes hin- und hergehendes Teil ist direkt an ein gleitendes Joch mit einem Schlitz gekoppelt, der mit einem an der rotierenden Kurbelwelle befindlichen Zapfen in Eingriff steht, wobei ein Lagerbock zwischen die Kurbel und das Joch gefügt ist, um eine Zylindrisch-zu-zylindrisch-Verbindungsstelle an dem Kurbelzapfen und eine Fläche-zu-Fläche-Verbindungsstelle mit dem Joch bereitzustellen, so dass die Kontaktdrücke an beiden Verbindungsstellen auf akzeptablen Niveaus liegen. Eine konstante Drehzahl der Kurbelwelle vorausgesetzt, ist die Bewegungsform des Kolbens im Zeitverlauf eine reine Sinuswelle.
Der Scotch-Yoke-Mechanismus kann doppelseitig oder ”doppeltwirkend” in der Weise verwendet werden, dass jede hin- und hergehende Anordnung an jedem Ende einen Kolben hat; daher besteht ein Nutzen des doppeltwirkenden Scotch-Yokes darin, dass es in einer X-Motor-Anordnung mit zwei hin- und hergehenden Anordnungen für insgesamt vier Kolben verwendet werden kann, die an jedes Kurbelzapfenlager an der Kurbelwelle gekoppelt sind, ähnlich wie beim herkömmlichen Pleuel, wie er in Motoren mit ”V”-Konfiguration verwendet wird, bei denen an jedes Kurbelzapfenlager an der Kurbelwelle zwei Pleuel-Kolben-Anordnungen gekoppelt sind. Durch Verdoppelung der Anzahl der an jedes Kurbelzapfenlager gekoppelten Zylinder kann das in X-Konfiguration verwendete doppeltwirkende Scotch-Yoke im Vergleich mit Reihen-, ”V”- und Boxermotorkonfigurationen für ein gegebenes Bohrung-Hub-Verhältnis und eine gegebene Zylinderzahl einen erheblich kleineren Motor mit geringerer Masse ergeben.
Ein weiterer Vorteil des doppeltwirkenden Scotch-Yoke-(”DASY”-)X-Motors gegenüber herkömmlichen ”V”-Motoren besteht darin, dass die Fluidbewegung innerhalb des Kurbelgehäuses minimiert wird, weil gegenüberliegende Kolben Luft einfach zwischen sich bewegen, während bei ”V”-Motoren und Reihenmotoren (für ein gegebenes Bohrung-Hub-Verhältnis und eine gegebene Zylinderzahl) innerhalb des Kurbelgehäuses eine größere Fluidmasse in Bewegung ist, die aus den Zylindern heraus und derart um die Motor-Wände verschoben wird, dass größere Fluidreibung verursacht wird und es notwendig wird, ein leeres Volumen in dem Kurbelgehäuse zwischen der Kurbelwelle und dem Ölsumpf vorzusehen, um diese Fluidbewegung zuzulassen.
Außerdem ist das DASY ein Mechanismus, der genaue ”harmonische Bewegung” bzw. reine sinusförmige Bewegung bereitstellt. Somit verfügen DASY-Motor-Konfigurationen mit Ausgleich der ersten Ordnung über perfekten Ausgleich, während Motoren mit Pleueln immer Ungleichgewichte haben, die nicht aufgelöst sind, und zwar aufgrund der komplexen Eigenschaften der Kolbenbewegung mit dem Pleuelmechanismus, der zu Vibrationen mehrerer Ordnungen, der 1. und 2. Ordnung sowie höherer Ordnungen, führt.
Außerdem ist anzumerken, dass ein Radialmotor, der einen Haupt-Pleuel mit daran befestigten sekundären Pleueln verwendet, eine Anordnung ist, die ein Koppeln von mehr als zwei Zylindern eines Motors an ein einziges Kurbelzapfenlager ermöglicht; dabei besteht jedoch der Kompromiss darin, dass bei diesem Motortyp wenigstens zwei unterschiedliche Kolbenbewegungen auftreten (Kolbenverdrängung versus Kurbelwellenwinkel), was alle Bemühungen, einen Ausgleich auch nur von Vibrationen erster Ordnung zu erreichen, wesentlich komplizierter macht. Es gibt daher kein praktisches Verfahren, um für eine so verbundene Zylindergruppe einen Ausgleich erster und zweiter Ordnung vorzusehen. Außerdem würden bei den modernen Kraftstoffeinspritzsystemen, die heute in Motoren verwendet werden, durch ein Vorsehen unterschiedlicher Kolbenbewegungen die Kalibrierung und Emissionsfähigkeit eines solchen Motors weitaus komplizierter. Daher hat die X-Motor-Konfiguration mit dem doppeltwirkenden Scotch-Yoke das Potential, ein überlegenes Ergebnis für viele Hubkolbenmotoranwendungen zu liefern, die heute zumeist ”V”-, Reihen- und Boxermotoren sind, welche Pleuel einsetzen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine Zylinderblock-Anordnung für doppeltwirkende Scotch-Yoke-(DASY-)X-Motor-Konfigurationen bereitzustellen, die hohe strukturelle Integrität (Festigkeit und Steifigkeit), weniger Teile, geringere Masse und kleinere Größe als vergleichbare ”V”-, Reihen- oder Boxermotor-Zylinderblöcke bereitstellt (gleiche Zylinderzahl und gleiches Bohrung-Hub-Verhältnis vorausgesetzt) und die herkömmliche Fertigungsprozesse für die Komponenten und schließlich herkömmliche Montageprozesse zum Fertigstellen der DASY-X-Motor-Rumpfanordnung hat.
In einem Aspekt der Erfindung weist eine X-Motor-Rumpfanordnung vier Zylinderbänke auf, die sich auf zwei einander überschneidenden Ebenen befinden, wobei die Kurbelwellenachse auf der Überschneidungslinie der beiden Ebenen liegt, und die ein doppeltwirkendes Scotch-Yoke-(DASY-)-Kraftumwandlungssystem aufweisen, das nach außen gewandte koaxiale Kolben an beiden Enden von hin- und hergehenden Anordnungen hat, welche die hin- und hergehende Bewegung der Kolben an die Drehbewegung der Kurbelwelle koppeln, und bei denen jede hin- und hergehende DASY-Anordnung entlang der Achse der Kurbelwelle relativ zueinander in der Weise versetzt ist, dass zwei Paare entgegengesetzter Zylinderbänke mit einem Bankversatz von einem Paar entgegengesetzter Bänke zum anderen vorhanden sind, ähnlich wie bei einem ”V”-Motor, der von einer Bank zur anderen einen Bankversatz aufweist. Die durch die gemeinsame Achse der beiden Kolben definierte Achse jeder hin- und hergehenden DASY-Anordnung ist senkrecht zu der Kurbelwellenachse.
In einem zweiten Aspekt besteht die Zylinderblock-Anordnung für einen X-Motor primär aus vier Teilen – zwei ”Blockhälften” und zwei ”Vertiefungsabdeckungen” –, die in Reihe miteinander verbunden sind und durch eine Gruppe von Hauptschrauben gesichert sind, bei denen es sich um durchgehende Schrauben handelt, wobei die Spannkraft aus den Befestigungselementen genutzt wird, um die vier Teile an drei Verbindungsstellen aneinander zu sichern. Die zwei Blockhälften sind weitgehend oder vollkommen ähnlich, wobei eine Blockhälfte ein Paar benachbarter Zylinderbänke enthält und die andere Blockhälfte ein anderes Paar benachbarter Zylinderbänke enthält. Die Vertiefungsabdeckungen, welche die äußeren Teile in der Reihe sind, bedecken Öffnungen zwischen den benachbarten Bänken von Zylindern und von jeder Blockhälfte. Wenn alle vier primären Komponenten aneinander befestigt sind, ähnelt die so entstehende Struktur somit zwei herkömmlichen ”V”-Motorblöcken, die Unterseite an Unterseite durch Schrauben verbunden sind. Die Ebene der Verbindungsstelle zwischen den Blockhälften überschneidet sich mit der zentralen Achse und ist winklig von den zwei Ebenen versetzt, welche die vier Zylinderbänke enthalten. Jede Blockhälfte hat Wände, die im Wesentlichen zu der zentralen Achse senkrecht sind und halbrunde Merkmale entlang der zentralen Achse haben, die zum Stützen einer Motorhauptlagerschale dienen. Es ist auch möglich, ähnliche Sätze von Lagerstützmerkmalen an der Verbindungsstelle zwischen Blockhälften zum Stützen von Nockenwellen, Ausgleichswelle oder anderen rotierenden Teilen vorzusehen. Die anderen, verbleibenden Strukturen in dem Block sind im Wesentlichen dieselben wie bei einem ”V”-Motorblock – einschließlich der Zylinderstützstruktur, welche die Wände verbindet und Abstützung für die Zylinder einschließlich der Wassermäntel um die Zylinder (in den Zeichnungen nicht gezeigt) bereitstellt, und der Deckoberflächen, die flache Oberflächen an den äußersten Ausdehnungen jeder Zylinderbank sind, und der Seitenwände, die sich von der Ebene der Verbindungsstelle zwischen Blockhälften erstrecken und die Struktur um die Zylinderbänke zusammenfügen, und der Ebenen der Wände, die zu der zentralen Achse senkrecht sind. Es ist zu erwarten, dass auch die Fertigungsprozesse zur Herstellung jeder Blockhälfte – wie etwa Guss, Fräsen und Bohrungshonen – praktisch dieselben wie eingeführte, zur Fertigung von ”V”-Motor-Zylinderblöcken verwendete Prozesse oder solchen sehr ähnlich sind.
Ein dritter Aspekt dieser Erfindung ist ein Verfahren zum Montieren der X-Motor-Rumpfanordnung, einschließlich der Kurbelwelle, der hin- und hergehenden DASY-Anordnungen und der Zylinderblock-Anordnung. Das gewünschte Ergebnis der Montage eines solchen Motors ist, dass alle Teile unter Verwendung herkömmlicher Montageprozesse zusammenpassen, ohne dass es beim Endergebnis Kompromisse hinsichtlich Funktion, Zuverlässigkeit, Baugruppengröße, Gewicht oder Kosten gäbe. Zur Montage einer herkömmlichen ”V”-Motor-Rumpfanordnung besteht der erste Schritt im Einbau der Hauptlager, dann der Kurbelwelle, und dann werden die Hauptlagerdeckel an dem Zylinderblock befestigt, um die Kurbelwelle zu sichern. Sodann können die ”Kolben-und-Pleuel”-Anordnungen durch die oberen Enden der Zylinderbohrungen eingebaut werden und mit den Kurbelzapfen an der Kurbelwelle in Berührung gebracht werden, und als Letztes sind dann die Pleueldeckel einzubauen, um die Rumpfanordnung fertigzustellen. Da die Unterseite des Zylinderblocks immer offen bleibt, kann problemlos auf die Pleuel und Pleueldeckel zugegriffen werden, um dieselben durch Schrauben zu verbinden. Beim DASY-X-Motor besteht jedoch das Problem, dass das Vorsehen einer zweistückigen Block-Anordnung, die aus nur zwei, ”V”-Motorblöcken ähnlichen Teilen besteht, die Kurbelwelle im Innern ”einschließen” würde, nachdem die beiden Blockteile durch Schrauben miteinander verbunden sind, wodurch es nicht mehr möglich ist, die DASY-Anordnungen um die Kurbelwelle herum durch Schrauben zu verbinden, was der wesentliche letzte Schritt ist. Es wird darauf hingewiesen, dass es unmöglich ist, zwei Blockhälften um eine fertiggestellte X-Motor-Kurbeltrieb-Anordnung herum zusammenzubringen; daher muss berücksichtigt werden, dass für den letzten Schritt der Unterende-Montage Zugriff auf Scotch-Yokes besteht und dieselben um die Kurbelwelle herum miteinander verbunden werden können. Die Lösung besteht hier im Vorsehen von Zugriffsöffnungen in der ”Vertiefung” zwischen den zwei benachbarten Zylinderbänken und von jeder Blockhälfte, mit dem Ergebnis, dass in zwei entgegengesetzten Vertiefungen (des Vier-Vertiefungs-X-Motors) Öffnungen in die Räume innerhalb des Kurbelgehäuses zwischen den Wänden vorgesehen sind, wobei jeder Raum eine X4-Gruppe mit zwei hin- und hergehenden DASY-Anordnungen für insgesamt vier Kolben enthält. Diese Vertiefungsöffnungen funktionieren in Verbindung mit einer besonderen X-Motor-Scotch-Yoke-Gruppierung, bei der alle vier Jochschraubenwege für jede X4-Gruppe durch eine Vertiefungsöffnung angeordnet sind. Der mögliche Zugriff auf die Scotch-Yokes, nachdem die beiden Blockhälften zusammengefügt sind, lässt ein Zusammenfügen derselben mit den Lagerböcken und der Kurbelwelle zu, und zum Fertigstellen der DASY-X-Motor-Rumpfanordnung können alle Jochschrauben direkt durch eine Vertiefungsöffnung eingebaut werden.
Mit Blick auf das Vorangegangene richtet sich die Erfindung auf eine Zylinderblock-Anordnung für einen X-Motor, die eine erste Blockhälfte mit zwei Zylinderbänken und einer Öffnung zwischen den zwei Zylinderbänken sowie eine an der ersten Blockhälfte befestigte zweite Blockhälfte aufweist, wobei die zweite Blockhälfte zwei Zylinderbänke und eine Öffnung zwischen den beiden Zylinderbänken hat. Die Öffnungen in den ersten und zweiten Blockhälften ermöglichen das Montieren einer X-Motor-Kurbeltrieb-Anordnung innerhalb der Zylinderblock-Anordnung.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Es werden zwar verschiedene Ausführungsformen der Erfindung illustriert, jedoch sind die gezeigten besonderen Ausführungsformen nicht als die Patentansprüche begrenzend auszulegen. Es wird davon ausgegangen, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne den Umfang dieser Erfindung zu verlassen.
1 ist eine Explosionsansicht der DASY-X8-Motor-Rumpfanordnung;
2(a) ist eine isometrische Ansicht der DASY-X8-Motor-Kurbeltrieb-Anordnung;
2(b) ist eine isometrische Ansicht der DASY-X8-Motor-Rumpfanordnung;
2(c) ist eine Ansicht der DASY-X8-Motor-Kurbeltrieb-Anordnung von oben;
2(d) ist eine Ansicht von oben/Verdeckte-Linien-Ansicht der DASY-X8-Motor-Rumpfanordnung;
3(a) ist eine isometrische Ansicht einer Blockhälfte der X8-Motor-Zylinderblock-Anordnung;
3(b) ist eine Seitenansicht, welche die Kurbelgehäuseseite einer Blockhälfte der X8-Motor-Zylinderblock-Anordnung zeigt;
3(c) ist eine Ansicht von oben/Verdeckte-Linien-Ansicht der X8-Motor-Zylinderblock-Anordnung;
4 ist eine Explosionsansicht der X8-Motor-Zylinderblock-Anordnung;
5 ist eine isometrische Ansicht des DASY-X4-Motor-Kurbeltriebs, der eine Kurbelwelle und zwei hin- und hergehende DASY-Anordnungen mit insgesamt vier Kolben (für 5, 6, 7(a)–(b)) aufweist, die Kurbelwelle weist keine Gegengewichte auf, um das Ansehen der Teile zuzulassen;
6 ist eine Explosionsansicht des DASY-X4-Motor-Kurbeltriebs aus 5 einschließlich zweier hin- und hergehender DASY-Anordnungen (eine in Explosionsansicht) mit insgesamt vier Kolben, zwei Lagerbockanordnungen (eine in Explosionsansicht) und einer Kurbelwelle gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
7(a) ist eine Seitenansicht des DASY-X4-Motor-Kurbeltriebs aus 5, welche die zwei hin- und hergehenden DASY-Anordnungen zeigt, die entlang der Achse der Kurbelwelle versetzt sind;
7(b) ist eine Ansicht von oben/Verdeckte-Linien-Ansicht des DASY-X4-Motor-Kurbeltriebs aus 5, welche die Anbringungswege der Jochschrauben zeigt, die sich in entgegengesetzten Ecken der X4-Gruppierung befinden;
8(a) ist eine Seitenansicht der DASY-X8-Motor-Rumpfanordnung, wobei die Hauptschrauben und Vertiefungsabdeckungen entfernt sind, und hat eine Schnittlinie zur Definition der Ansicht für 8(b);
8(b) ist eine Schnittansicht der DASY-X8-Motor-Rumpfanordnung aus 8(a) von oben, wobei vier der Jochschrauben gezeigt sind, die sich entlang ihrer Mittellinien nach außen erstrecken, um den Anbringungsweg der Jochschrauben durch die Vertiefungsöffnungen während des DASY-X-Motor-Unterende-Montageprozesses zu zeigen;
9(a) ist eine isometrische Ansicht der DASY-X8-Motor-Kurbelwelle, welche die zwei Kurbelzapfen zeigt;
9(b) ist eine isometrische Ansicht der DASY-X8-Motor-Kurbelteieb-Anordnung, welche die Ausrichtung der Jochschrauben zeigt;
9(c) ist eine isometrische Ansicht der DASY-X12-Motor-Kurbeltrieb-Anordnung, welche die Ausrichtung der Jochschrauben zeigt; und
10 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Montieren einer DASY-X-Motor-Rumpfanordnung.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Unter Bezugnahme auf 1 ist eine DASY-X8-Motor-Rumpfanordnung 400 in Explosionsansicht gezeigt, um alle primären Komponenten und Anordnungen zu zeigen. Gemäß der vorliegenden Verwendung ist eine X-Motor-Rumpfanordnung definiert als die X-Motor-Zylinderblock-Anordnung und die darin enthaltenen beweglichen Teile, welche die hin- und hergehende Bewegung der Kolben im X-Motor in eine Drehbewegung an der Kurbelwelle umwandeln. Im Zentrum der Rumpfanordnung 400 befindet sich eine DASY-X8-Motor-Kurbeltrieb-Anordnung 100, bei der es sich um die beweglichen Teile der Rumpfanordnung 400 handelt, die im Innern der X8-Motor-Zylinderblock-Anordnung 300 gruppiert sind (in Explosionsansicht in 4 gezeigt), wobei es sich um eine Reihe von Teilen handelt, die durch Gewinde-Befestigungselemente 421–426 wie etwa Schrauben und dergleichen zusammengehalten sind. Wie in 1 gezeigt, sind die Hauptteile der erfindungsgemäßen X8-Motor-Zylinderblock-Anordung 300 von links nach rechts: eine Vertiefungsabdeckung 310, eine Blockhälfte 302, eine Blockhälfte 304 und eine Vertiefungsabdeckung 312.
Unter Bezugnahme auf 2(a, b) sind die DASY-X8-Motor-Kurbeltrieb-Anordnung 100 bzw. die DASY-X8-Motor-Rumpfanordnung 400 in isometrischer Ansicht gezeigt. In 2(b) sind die vier Zylinderbänke 451–454 gezeigt, die jeweils aus einer koplanaren Gruppe von Zylindern 80 und einer zentralen Achse 490 bestehen, die mit der. Kurbelwellenachse 30 (wie in 2(a) gezeigt) der DASY-X8-Motor-Kurbeltrieb-Anordnung 100 kollinear ist. In 2(c) ist eine Ansicht der DASY-X8-Motor-Kurbeltrieb-Anordnung 100 von oben gezeigt, und 2(d) zeigt eine Ansicht von oben/Verdeckte-Linien-Ansicht der DASY-X8-Motor-Rumpfanordnung 400 mit vier Zylinderbänken 451–454.
3(a) ist eine isometrische Ansicht der Blockhälfte 302, und 3(b) ist eine Seitenansicht der Blockhälfte 302, wobei die Kurbelgehäuseseite sichtbar ist. 3(c) ist eine Ansicht von oben/Verdeckte-Linien-Ansicht der X8-Motor-Zylinderblock-Anordung 300. In der vorliegenden Erläuterung sind Blockhälfte 302 und Blockhälfte 304 identisch. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass in praktischen Anwendungen Unterschiede zwischen den zwei Blockhälften bestehen können, etwa aus Gründen wie Befestigungsmerkmalen für am Rand der der Zylinderblock-Anordnung 300 befestigte Teile oder anderen besonderen Merkmalen wie etwa Kühlmittelkanälen und Ölkanälen, die für diese Erfindung nicht relevant sind. Außerdem ist eine typische Produktions-Zylinderblock-Anordnung ein weitaus komplexeres Teil als das hier gezeigte und enthält in den Gussstücken Detailmerkmale wie etwa Ausrundungen und Entformungsschrägen und andere Konstruktionsdetails, die für bessere strukturelle Effizienz und leichtere Fertigung usw. sorgen, sowie weitere Merkmale wie etwa Kühlmittelmäntel, Ölkanäle und Montagemerkmale und dergleichen – die alle hier deutlichkeitshalber nicht gezeigt sind. Es sei aber darauf hingewiesen, dass hier nur die entscheidenden Zylinderblockmerkmale, die für diese Erfindung relevant sind, gezeigt und erläutert werden.
In 3(a, b) und 4 sind mehrere Merkmale gezeigt: Wände 371–373, welche die primären Trägerstrukturen sind, die zu der zentralen Achse 490 senkrecht sind (2(b)); halbrunde Hauptlager-Anbringungsflächen 341–343, von denen sich an jeder Wand 371–373 eine befindet und die mit der zentralen Achse 490 konzentrisch sind; halbrunde Lager-Anbringungsflächen 351–356, die in zwei koaxialen Gruppierungen gezeigt sind, wobei sich an jeder Wand für jede Gruppierung eine befindet, und die für andere Wellen wie etwa Nockenwellen, Ausgleichswellen und dergleichen geeignet sind; Durchgangs-Schraubenlöcher 321–326 für die Anbringung der Hauptschrauben 421–426, die hier mit zwei Löchern durch jede Wand 371–373 ausgebildet sind und ein Durchgangs-Schraubenloch 321–326 im Wesentlichen bei beiden Enden jeder Hauptlager-Anbringungsfläche 341–343 haben; drei Durchgangslöcher mit Senkbohrungen 334–336, die an einem Ende der Wände 371–373 angeordnet sind, um das große Ende von Schrauben aufzunehmen, und drei Gewindelöcher 331–333, die an dem anderen Ende der Wände 371–373 angeordnet sind; zwischen benachbarten Wänden 371, 372 bzw. 372, 373 und zwischen den zwei Zylinderbänken 453, 454 sind Vertiefungsöffnungen 361, 362 angeordnet, deren Zweck es ist, die Fertigstellung des Montageprozesses für die DASY-X-Motor-Rumpfanordnung zuzulassen. All diese Merkmale sind von Blockhälfte 302 zu Blockhälfte 304 spiegelbildlich ausgerichtet, wenn die zwei Blockhälften in der Zylinderblock-Anordnung 300 passend zusammengefügt sind, um eine Ausrichtung der Befestigungselement-Durchgangslöcher 321–326 für die Hauptschrauben 421–426 sowie der mit Senkbohrungen versehenen Durchgangslöcher 334–336 mit den Gewindelöchern 331–333 für die Umfangsschrauben 471–476 zuzulassen. Außerdem sind die Hauptlager-Anbringungsflächen 341–343 von Blockhälfte 302 zu Blockhälfte 304 ausgerichtet, wie auch die Wellenlager-Anbringungsflächen 351–353 der Blockhälfte 302 mit den Oberflächen 354–356 der Blockhälfte 304 ausgerichtet sind und ebenso die Oberflächen 354–356 der Blockhälfte 302 mit den Oberflächen 351–353 der Blockhälfte 304 ausgerichtet sind.
Die zwei Blockhälften 302, 304 haben jeweils eine koplanare Oberfläche, die mit solcher Präzision in das Teil gefräst ist, dass beide Hälften zusammenpassen, so dass alle notwendigen Wände passend zusammengefügt sind, um das Kurbelgehäuse von außen abzudichten. Hinsichtlich des Verspannens und Abdichtens dieser Verbindungsstelle zwischen den Blockhälften ist diese Anordnung den ”V”-Motor-Zylinderblöcken ähnlich, die mit einer ”Gürtungs”-Struktur konstruiert sind, die mit einer Metall-auf-Metall-Verbindungsstelle an eine flache Oberfläche unten am Zylinderblock geschraubt ist und bei der herkömmliche Abdeckungsverfahren verwendet werden, um eine zuverlässige Abdichtung um das Motor-Kurbelgehäuse zu erreichen. Die Verbindungsstelle zwischen den Blockhälften und die zwei Verbindungsstellen zwischen Vertiefungsabdeckungen und Blockhälften der DASY-X-Motor-Zylinderblock-Anordnung 300 können ebenfalls mit denselben zuverlässigen Verfahren abgedichtet sein. Die Umfangsschrauben 471–476 betreffend, stellen diese Befestigungselemente zusätzliche Spannkraft zwischen den zwei Blockhälften 302, 304 bereit, um eine angemessene Abdichtung des Kurbelgehäuses zu gewährleisten und um die Zylinderblock-Anordnung 300 weiter zu verstärken sowie notwendige Abstützung für Wellenlager 457–468 bereitzustellen, und sie können daher neben den in den Figuren beschriebenen Positionen auch an jeder anderen Position angeordnet sein, wo die zwei Blockhälften 302, 304 einander berühren, und können jede geeignete Konfiguration für Befestigungselemente aufweisen.
Mehrzylindermotoren haben typischerweise ein Drucklager, um eine axiale Bewegung der Kurbelwelle zu verhindern. Hier ist kein Drucklager gezeigt, jedoch ist für den Fachmann auf dem Gebiet der Motortechnik deutlich, dass ein Drucklager an jeder der Zylinderblock-Wände 371–373 mit einer geeigneten verbindenden Lagerfläche an der Kurbelwelle 116 vorgesehen sein kann.
In 3(c) und 4 sind die Hauptschrauben 421, 422 und die Muttern 431, 432 gezeigt (die anderen Schrauben 423–426 und Muttern 433–436 sind in 3(c) nicht sichtbar), welche die Reihe aus vier Hauptteilen aneinander befestigen: die Vertiefungsabdeckung 310, die Blockhälfte 302, die Blockhälfte 304 und die Vertiefungsabdeckung 312. Die Hauptschrauben 421–426 sind an jedem Ende gesichert und sind zugbelastet, um eine Druckkraft auf die Blockhälften 302, 304 und die Vertiefungsabdeckungen 310, 312 auszuüben. Es gibt mehrere Typen von Gewinde-Befestigungselementen, die dasselbe Ergebnis erzielen können, um die primären Teile der Zylinderblock-Anordnung 300 zusammenzuspannen, einschließlich, aber nicht begrenzt auf Gewindeschäfte mit Muttern an jedem Ende oder eine Schraube mit einer Mutter an einem Ende, oder das Vorsehen eines Gewindelochs in einer der zwei Vertiefungsabdeckungen 310, 312 und das Vorsehen eines Schraubenkopfes oder Gewinde-Befestigungselements mit einer Mutter, die an der anderen Vertiefungsabdeckung 310, 312 verankert ist.
Außerdem sind in 3(c) und 4 Umfangsschrauben 471, 474 gezeigt (die anderen Schrauben 473–476 sind in dieser Ansicht nicht sichtbar), welche die äußersten Enden der zwei Blockhälften 302, 304 mit einer zusätzlichen Spannkraft versehen, um eine Abdichtung der äußeren Leisten zu gewährleisten und um zur Sicherung der Lager 457-468 beizutragen.
Wie für Zylinderblock-Anordnungen typisch, verwendet die X-Motor-Zylinderblock-Anordnung 300 ein Ausrichtungsmittel wie etwa Passbolzen (nicht gezeigt) an den Verbindungsstellen zwischen Vertiefungsabdeckung 310, 312 und Blockhälfte 302, 304 sowie der Verbindungsstelle zwischen Blockhälfte 302 und Blockhälfte 304.
Mit Bezug auf 4 hat jede Vertiefungsabdeckung 310, 312 flache Oberflächen 314, 315, die mit flachen Oberflächen 389, 388 an jeder Blockhälfte 302, 304 in Verbindung stehen, um eine ausreichend große Oberfläche zum Übertragen der Kräfte von den Hauptschrauben 421–426 bereitzustellen und um das Abdichten dieser Verbindungsstelle zu erleichtern. Außerdem befinden sich am oberen Ende jeder Blockhälfte 302, 304 Dichtungsleisten 384, 385 (in 3(a) gezeigt), die mit der Dichtungsfläche 316 jeder Vertiefungsabdeckung 310, 312 koplanar sind, um eine Abdichtung mit einer Motor-Endabdeckung (nicht gezeigt) oder einem anderen Teil oder einer anderen Anordnung zu erleichtern. Am Unterende jeder Blockhälfte 302, 304 befinden sich Dichtungsleisten 386, 387 (in 3(a) gezeigt), die mit der Dichtungsfläche 317 jeder Vertiefungsabdeckung 310, 312 koplanar gestaltet sind, um eine Abdichtung mit einer Motor-Endabdeckung (nicht gezeigt) oder einem anderen Teil oder einer anderen Anordnung zu erleichtern.
Durch Verwendung der Hauptschrauben 421–426, um die Blockhälften 302, 304 mit den Vertiefungsabdeckungen 310, 312 zu verspannen, sichert ein sehr großer Spannkraftbetrag – der benötigt wird, um die hohen Belastungen zu unterstützen, denen die Hauptlager 441–446 typischerweise unterliegen – die Vertiefungsabdeckungen 310, 312 statisch an den Blockhälften 302, 304, um im Wesentlichen zu bewirken, dass sich die vier Teile als eine einzige monolithische Struktur verhalten, was für die Zylinderblock-Anordnung 300 ein hohes Maß an struktureller Integrität ergibt.
Ein weiteres beabsichtigtes Merkmal der X-Motor-Zylinderblock-Anordnung 300 ist es, eine Reihe von Öffnungen 394, 396 an zwei Stellen (in 3(c) gezeigt) in dem Raum zwischen der Vertiefungsabdeckung 310, 312 bzw. der Blockhälfte 302, 304 bereitzustellen. Erreicht wird dies durch Ausnehmungen 366–368 (in 4 gezeigt), die im äußersten Teil jeder Wand 371–373 jeder Blockhälfte 302, 304 gebildet sind, so dass jede Vertiefungsabdeckung 310, 312 eine Dichtungslinie entlang jeder Seite 314, 315 (in 4 gezeigt) entsprechend den Oberflächen 389, 388 (in 4 gezeigt) jeder Blockhälfte 302, 304 erreicht, jedoch einen Spalt zwischen der Vertiefungsabdeckung und den Wänden 371–373 lässt, um diese zwei Reihen von Öffnungen 394, 396 (in 3(c) gezeigt) zu bilden. Bei Verwendung in einem X-Motor, bei dem die zentrale Achse 490 eine wesentliche vertikale Ausrichtung hat, erlauben es diese Reihen von Öffnungen 394, 396, die im Wesentlichen parallel zu der zentralen Achse 490 verlaufen, dass Öl durch die Schwerkraft von den oberen Teilen zu den unteren Teilen des X-Motors fällt und in einen Ölsumpf (nicht gezeigt) zurückfließt, der logischerweise niedriger angeordnet wäre als die unterste Wand 373. Es sei darauf hingewiesen, dass die Ausnehmungen 366–369 statt in den Wänden 371–373 auch in den Vertiefungsabdeckungen 310, 312 gebildet sein könnten und dabei dennoch dieselbe Öl-Ablaufwirkung erzielen würden.
Wie oben beschrieben, besteht eine neue Zylinderblock-Anordnung 300 für X-Motoren primär aus zwei als ”Blockhälften” bezeichneten Teilen 302, 304, die jeweils ”V”-Motor-Zylinderblöcken ähneln, welche in einer Unterseite-zu-Unterseite-Beziehung aneinander befestigt sind, um eine einfache, feste, sehr steife X-Motor-Zylinderblock-Struktur zu erreichen, die leicht mit herkömmlichen Verfahren gefertigt werden kann. Außerdem befinden sich Öffnungen in den Vertiefungen zwischen den zwei Zylinderbänken jeder Blockhälfte 302, 304, die eine Fähigkeit zum Zugreifen auf X-Motor-Komponenten innerhalb des Motor-Kurbelgehäuses nach dem Zusammenfügen der zwei Blockhälften 302, 304 bereitstellen.
Wie unten beschrieben, eignet sich die doppeltwirkende Scotch-Yoke-(DASY-)X-Motor-Kurbeltrieb-Anordnung 100 besonders gut zur Ausnutzung dieser besonderen neuen X-Motor-Zylinderblock-Anordnung 300, die es ermöglicht, dass die Endmontage der hin- und hergehenden DASY-Anordnungen 12 nach dem Zusammenfügen der zwei Blockhälften 302, 305 um die zentral angeordnete Kurbelwelle 116 erfolgt. Aus 1 ist die offensichtliche Schwierigkeit bei der Fertigstellung der zweistückigen Zylinderblock-Anordnung 300 um die besondere DASY-X-Motor-Kurbeltrieb-Anordnung 100 ersichtlich. Entscheidend ist, dass die hin- und hergehenden Scotch-Yoke-Anordnungen 12 fertiggestellt werden müssen, nachdem die zwei Blockhälften 302, 304 um die Kurbelwelle 116 montiert wurden.
Unter Bezugnahme auf 5 ist die doppeltwirkende Scotch-Yoke-(DASY-)X-Motor-Kurbeltriebanordnung 10 gezeigt. Die DASY-X-Motor-Kurbeltrieb-Anordnung 10 wird hier auch als eine ”X4-Motorgruppe” bezeichnet. Es sei darauf hingewiesen, dass die erfindungsgemäße Zylinderblock-Anordnung 300 nicht auf die Unterbringung einer einzelnen in
5 gezeigten ”X4-Motorgruppe” in einem Gehäuse begrenzt ist und dass mehrere der ”X4-Motorgruppen”, die an eine Kurbelwelle mit mehreren Kurbelzapfen gekoppelt sind, innerhalb der erfindungsgemäßen Zylinderblock-Anordnung 300 untergebracht sein kann. Beispielsweise kann der X8-Motor-Kurbeltrieb 100 (9(b)) unter Verwendung von zwei ”X4-Motorgruppen” an derselben Kurbelwelle 116 gebildet sein (in 9(a) gezeigt), ein X12-Kurbeltrieb 200 (9(c)) hat drei X4-Gruppen 10, und so weiter. DASY-X-Motor-Konfigurationen mit perfektem Ausgleich und gerader Zündung für 2-Takt-, 4-Takt- und andere Motorzyklen haben das Potential, die Anforderungen für praktische Motoranwendungen zu erfüllen.
Unter Bezugnahme auf 5 und 6 ist der doppeltwirkende Sotch-Yoke-(DASY)X-Motor-Kurbeltrieb 10 gezeigt. Generell weist der Motor-Kurbeltrieb 10 zwei hin- und hergehende DASY-Anordnungen 12, zwei Lagerbockanordnungen 14 und eine Kurbelwelle 16 auf. Bei der illustrierten Ausführungsform ist der X-Motor-Kurbeltrieb 10 als ein DASY-X4-Kurbeltrieb ausgebildet. Die doppeltwirkende Scotch-Yoke-”DASY”-Anordnung 12 bildet einen Grundbaustein des DASY-X-Motor-Kurbeltriebs 10 und umfasst vier Komponenten, die in Reihe zusammengefügt sind:

1) einen ersten Kolben 18;
2) ein erstes Joch 22, das steif an dem ersten Kolben 18 befestigt ist;
3) ein zweites Joch 24, das steif an dem ersten Joch 22 befestigt ist; und
4) einen zweiten Kolben 28, der steif an dem zweiten Joch 24 befestigt ist.

Es ist anzumerken, dass der erste Kolben 18 zu dem zweiten Kolben 28 identisch ist und das erste Joch 22 zu dem zweiten Joch 24 identisch ist.
Die Joche 22, 24 sind mit einem Paar Gewinde-Befestigungselemente 25 steif miteinander verbunden, etwa mit Schrauben und dergleichen, die durch ein gewindeloses Loch 27 in einem Bein 21 des Jochs 22, 24 geführt sind und in einem Gewindeloch 31 in dem Bein 23 des anderen Jochs 22, 24 aufgenommen sind, wie in 6 gezeigt. Ein Passstift 29 ist in einer separaten Senkbohrung (nicht gezeigt) angeordnet, die mit den Löchern 27, 31 auf einer Achse liegen kann oder von der Achse der Löcher 27, 31 versetzt sein kann. Jedes Bein 21, 23 jedes Jochs 22, 24 hat eine plane Endfläche 35, die im montierten Zustand eine Fläche-zu-Fläche-Verbindungsstelle zwischen den zwei Jochen 22, 24 bildet. Das bedeutet: Jedes Joch 22, 24 hat zwei plane Endflächen 35, die eine Fläche-zu-Fläche-Verbindungsstelle zwischen den zwei Jochen 22, 24 bilden.
Außerdem wird angemerkt, dass die Joche 22, 24 zueinander identisch sind, so dass auf beiden Seiten der Lagerbockanordnung 14 dasselbe Teil verwendet werden kann, indem eines der Joche in Bezug auf das andere Joch um 180° gedreht wird, was zu einer Reduzierung der verschiedenen Teile führt, die in der Anordnung 12 notwendig sind, und die Köpfe der zwei Jochschrauben 25 mit Bezug auf die Kolbenachsen 33 und der Ebene, in der die zwei Joche 22, 24 einander berühren, in eine diagonale Beziehung versetzt.
Ein Aspekt der Erfindung besteht darin, dass die Joche 22, 24, die Passstifte 29, die Gewinde-Befestigungselemente 25 und die Kolben 18, 28 der DASY-Anordnung 12 in einer rein symmetrischen Beziehung zu einer gemeinsamen, zentralen Achse 33 der zwei gegenüberliegenden Kolben 18, 28 stehen und die gemeinsame, zentrale Achse 33 der zwei gegenüberliegenden Kolben 18, 28 zu einer zentralen Achse 30 der Kurbelwelle 16 in der montierten X-Motor-Konfiguration senkrecht ist, wie in 5 gezeigt. Dieses Merkmal ermöglicht es, dass der Massenmittelpunkt der DASY-Anordnung 12 auf der gemeinsamen, zentralen Achse 33 der zwei gegenüberliegenden Kolben 18, 28 angeordnet ist, was wünschenswert ist, um während des Betriebs des X-Motors einen Ausgleich von hin- und hergehenden und rotierenden Massen zu erreichen.
Die Kolbenringe funktionieren auf dieselbe Weise wie Ringe für herkömmliche Hubkolbenmotoren mit Pleueln. Jeder Kolben 18, 28 weist an seinem Ende eine Verbrennungsfläche 62 auf, die dazu gebildet ist, den Anforderungen des verwendeten Verbrennungsprozesses zu genügen.
Jede Lagerbockanordnung 14 weist zwei identische Lagerbockhälften 42, 44 auf und fasst ein Paar 180°-Lagerschalen 46, 48, die den Kurbelzapfen 32 auf gleitbewegliche, drehbewegliche Weise umgeben. Eine Vielzahl von Gewinde-Befestigungselementen 50, wie etwa Schrauben und dergleichen, halten die Lagerbockanordnung 14 zusammen. Die zwei Lagerbockanordnungen 14 sind um den Kurbelzapfen 32 der Kurbelwelle 16 montiert. Jede Lagerbockanordnung 14 ist durch zwei Linearlagerflächen 34, 36, die an gegenüberliegenden Enden der Lagerbockanordnung 14 angeordnet sind, an ihre jeweilige DASY-Anordnung 12 gekoppelt.
Wie in 5, 6 und 7(a, b) gezeigt, sind die Hauptlager 38, 40 der Kurbelwelle 16 auf der zentralen Achse 30 der Kurbelwelle 16 angeordnet, so dass der Kurbelzapfen 32, während die Kurbelwelle 16 rotiert, exzentrisch um die zentrale Achse 30 der Kurbelwelle 16 rotiert.
In dem illustrierten Beispiel des in 5, 6 und 7(a, b) gezeigten DASY-X4-Kurbeltriebs 10 sind zwei Lagerbockanordnungen 14 um den Kurbelzapfen 32 der Kurbelwelle 16 angeordnet, wobei die jeweiligen Lagerbockanordnungen 14 axial voneinander beabstandet sind und einen Raum entlang der Außenfläche des Kurbelzapfens 32 einnehmen und jeweils in einer anderen Richtung gewandt sind. Spezifisch sind die beiden Lagerbockanordnungen 14 in Bezug zueinander im 90-Grad-Winkel ausgerichtet. Unter Bezugnahme auf 7(a) ist eine Seitenansicht des DASY-X4-Kurbeltriebs 10 gezeigt, wobei die Achse 33 einer DASY-Anordnung 12 mit einem Versatz 58 relativ zu der Achse 33 der anderen DASY-Anordnung gezeigt ist. Dieser Versatz 58 besteht entlang der Achse 30 der Kurbelwelle 16. In 7(b) ist der X4-Kurbeltrieb 10 von oben gezeigt, um eine rechtwinklige Beziehung der zwei zentralen DASY-Achsen 33 zu zeigen, die beide die Achse der Kurbelwelle 30 schneiden.
Es wird angemerkt, dass die Verbindungsstelle zwischen der hin- und hergehenden DASY-Anordnung 12 und der Lagerbockanordnung 14 zwei gleitende Fläche-zu-Fläche-Verbindungsstellen sind (d. h. die Linearlagerfläche 34 berührt das Joch 24, und die Linearlagerfläche 36 berührt das Joch 22), die zu der gemeinsamen, zentralen Achse 33 der zwei gegenüberliegenden Kolben 18, 28 senkrecht sind. Die zwei Lagerbockanordnungen 14 umgeben den Kurbelzapfen 32 der Kurbelwelle 16, stehen mit demselben in Eingriff laufen um, rotieren jedoch nicht um, die zentrale Achse 30 der Kurbelwelle 16, während die Kurbelwelle 16 rotiert. Jede hin- und hergehende DASY-Anordnung 12 ist so an die Lagerbockanordnung 14 gekoppelt, dass eine Rotationsbewegung der Kurbelwelle 16 in eine hin- und hergehende (reine sinusförmige) Bewegung der hin- und hergehenden DASY-Anordnungen 12 übersetzt wird.
Beim X4-Motor-Kurbeltrieb 10 sind die zwei hin- und hergehenden DASY-Anordnungen 12 mit Bezug auf die Kurbelwellenachse 30 quer angebracht, was bewirkt, dass die Bewegung der zwei DASY-Anordnungen 12 mit Bezug zueinander um 90° in der Phase versetzt ist, daher durchquert beim X4-Kurbeltrieb 10 ein Kolben für jede 90° der Rotation der Kurbelwelle 16 den oberen Totpunkt.
Ebenfalls in 7(b) gezeigt sind die Jochschrauben 25, die von den zwei Jochen 22, 24 getrennt sind und die Achsen 90 erkennen lassen, welche die Linien sind, entlang derer sich die Jochschrauben 25 während des Montageprozesses bewegen, um die zwei Joche 22 aneinander zu befestigen. Es ist deutlich, dass die vier Achsen 90 der Jochschrauben 25 in zwei gegenüberliegenden Ecken des X4-Motor-Kurbeltriebs 10 liegen. Außerdem ist anzumerken, dass die gezeigte Jochschraube 25 nur eine Ausführungsform zum Befestigen der Joche 22, 24 aneinander ist, jedoch gibt es mehrere andere Befestigungs-Konfigurationen, die an dieser Verbindungsstelle verwendbar sind, beispielsweise Bolzen-und-Mutter oder andere Befestigungselement-Anordnungen.
In 8(a) ist die DASY-X8-Motor-Rumpfanordnung 400 gezeigt, wobei die Vertiefungsabdeckungen 310, 312 und die Hauptschrauben 421–426 entfernt sind, um den Blick durch die Vertiefungsöffnungen 361, 362 freizugeben, der die Seiten der vier hin- und hergehenden DASY-Anordnungen 12 zeigt. Ebenfalls sichtbar sind die Köpfe von vier der Jochschrauben 25.
Eine Schnittlinie 498 in 8(a) definiert die in 8(b) gezeigte Schnittansicht, die eine Ansicht von oben/Schnittansicht der DASY-X8-Motor-Rumpfanordnung 400 ist. Die vier Jochschrauben 25 der zwei oberen hin- und hergehenden DASY-Anordnungen 12 sind hier von den Jochen 22, 24 weg entlang der Achsen 90 verschoben gezeigt, welches die Linien sind, entlang derer sich die Jochschrauben 25 während des Schrauben-Anbringungsprozesses bewegen, um die zwei Joche 22, 24 aneinander zu befestigen. Es wird angemerkt, dass die Achsen 90 mit dem Gewindeloch 31 in den Jochen 22, 24 (wie in 6 gezeigt) kollinear sind. Es ist zu sehen, dass die Jochschrauben 25 durch die Vertiefungsöffnungen 361, 362 in der Zylinderblock-Anordnung 300 geführt sein können. Dieses Merkmal ermöglicht es, dass die X-Motor-Zylinderblock-Anordnung 300 eine einfache, steife und feste Struktur mit nur zwei primären Teilen ist, die einfach für eine Reihe von DASY-”X4-Motorgruppen” ab vier Zylindern für den DASY-X4-Motor-Kurbeltrieb 10, und in Schritten von vier Zylindern, gefertigt werden kann, beispielsweise X8, X12, X16 und dergleichen. Es sei darauf hingewiesen, dass die Vertiefungsöffnungen 361, 362 in dieser illustrierten Ausführungsform möglicherweise nur in einer Zylinderblockhälfte 302, 304 und nicht in beiden Zylinderblockhälften 302, 304 vorhanden sind und dabei dennoch die Montage des X-Motor-Kurbeltriebs 10, 100 innerhalb der Zylinderblock-Anordnung 300 ermöglichen.
In einem anderen Beispiel ist die in 1, 2(a), 2(c) und 9(b) gezeigte X8-Motor-Kurbeltrieb-Anordnung 100 innerhalb der X8-Motor-Rumpfanordnung 400, wie in 1 (Explosionsansicht), 2(b), 2(d), 8(a) und 8(b) gezeigt, untergebracht. Die X8-Motor-Kurbeltrieb-Anordnung 100 besteht aus vier hin- und hergehenden DASY-Anordnungen 12, die an eine einzige Kurbelwelle 116 mit zwei Kurbelzapfen 192, 194 gekoppelt sind (siehe 9(a, b)). Jeder Kurbelzapfen 192, 194 ist an die zwei DASY-Anordnungen 12 gekoppelt, um einen doppeltwirkenden Scotch-Yoke-(DASY-)X-Motor-Kurbeltrieb 10 zu bilden, wie in 5, 6, 7(a) und 7(b) gezeigt.
In 9(b, c) sind die DASY-X8-Motor-Kurbeltrieb-Anordnung 100 und die DASY-X12-Motor-Kurbeltrieb-Anordnung 200 gezeigt, wobei beide Anordnungen zeigen, dass alle Jochschrauben 25 in einer der zwei sichtbaren Ecken ausgerichtet sind, um zu zeigen, dass die ganze Familie der DASY-X-Motoren von vier Zylindern aufwärts in Schritten von vier Zylindern – X4, X8, X12, X16 – montierbar sind, wie hier für den DASY-X8-Motor beschrieben.
10 ist ein Flussdiagramm, das ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Montieren der DASY-X-Motor-Rumpfanordnung mit einer detaillierten Liste von Anweisungen unter Verwendung der verschiedenen oben beschriebenen Komponenten beschreibt.
In Schritt 1) werden die Blockhälften 302, 304 voneinander getrennt angeordnet, mit vertikal ausgerichteter Kurbelwellenbohrung und mit Zugriff auf das Kurbelgehäuse und die Oberseiten der Zylinderbohrungen. In Schritt 2) wird eine Kolbenanordnung, einschließlich Ringen, durch die Oberseite jeder Zylinderbohrung eingebaut. In Schritt 3) wird an jeder Kolbenanordnung mit Schrauben ein Joch befestigt. Das Ende des Jochs, auf das der Schraubenkopf aufgesetzt wird, ist in Richtung der Vertiefungsöffnung 361, 362 einer jeweiligen Blockhälfte 302, 304 ausgerichtet. In Schritt 4) werden die Kolben- und Joch-Unteranordnungen zu den Oberseiten der Bohrungen bewegt. Die Joche werden so ausgerichtet, dass sie zu der Kurbelwellenbohrung senkrecht sind.
In Schritt 5) werden die Lagerschalen und die Lagerbockanordnungen an den Kurbelzapfen-Drehzapfen der Kurbelwelle angebracht. An jedem Kurbelzapfen sind zwei Lagerbockanordnungen befestigt. In Schritt 6) werden die Lagerschalen und die Drucklager in die Blockhälften 302, 304 eingebaut. In Schritt 7) werden die Kurbelwelle und die Nockenwellen in eine jeweilige Blockhälfte 302 eingesetzt und mit einer vorübergehenden Halterung gesichert. In Schritt 8) werden die zwei Blockhälften 302, 304 zusammengebracht, wobei die Passstifte mit ihren Aufnahmelöchern ausgerichtet gehalten werden, um einen korrekten Eingriff zu gewährleisten. Nach dem Zusammenbringen der Blockhälften 302, 304 werden die Blockhälften 302, 304 vorübergehend mit zwei Umfangsschrauben gehalten, die mit geringem Drehmoment befestigt sind. Hierdurch bleibt ein Zugang durch die Vertiefungsöffnungen 361, 362 für die Endmontage der hin- und hergehenden DASY-Anordnungen 12.
In Schritt 9) werden die Lagerbockanordnungen auf den Kurbelzapfen in Position gedreht, um die Joche aufzunehmen. In Schritt 10) werden die Kolben in die Bohrungen hinuntergeschoben, um jede Kolben-und-Joch-Unteranordnung korrekt mit einem Lagerbock in Eingriff zu bringen. Es kann nötig sein, die Joche und Lagerböcke zusammenzuführen, indem sie durch die Vertiefungsöffnungen 361, 362 in Berührung gebracht werden. In Schritt 11) wird in jedem Joch 22, 24 durch eine jeweilige Vertiefungsöffnung 361, 362 eine Jochschraube 25 angebracht, um die Montage der hin- und hergehenden DASY-Anordnungen 12 fertigzustellen, nachdem die gegenüberliegenden Joche 22, 24 vollständig miteinander und mit einem Lagerbock 14 in Eingriff gebracht sind. In Schritt 12) werden die vorübergehenden Halterungen, die an der Kurbelwelle und den Nockenwellen verwendet wurden, entfernt, und eine Vertiefungsabdeckung 310, 312 wird über der Vertiefungsöffnung 361, 362 jeder Blockhälfte 302, 304 angeordnet. In Schritt 13) werden die Zylinderblock-Hauptschrauben mit der passenden Anziehsequenz und Drehmoment-Spezifikation angebracht, um die zwei Blockhälften 302, 304 und die zwei Vertiefungsabdeckungen 310, 312 zu sichern. Zur Fertigstellung der DASY-X-Motor-Rumpfanordnung werden alle Block-Umfangsschrauben angebracht.
Zusammenfassend ist die Erfindung auf eine einfache Zylinderblock-Anordnung 300 für X-Motor-Kurbeltriebe gerichtet, die Vertiefungsöffnungen 361, 362 in zwei gegenüberliegenden Vertiefungen des ”Vier-Vertiefungs”-X-Motors hat und in Verbindung mit einem besonderen doppeltwirkenden Scotch-Yoke-X4-Kurbeltrieb funktioniert, bei dem alle Jochschrauben 25 in zwei gegenüberliegenden Ecken einer viereckigen Gruppierung angeordnet sind, und wobei der der Prozess zur Montage dieses DASY-X-Motors unter Ausnutzung der Komponentengestaltungen definiert wird, die im Detail beschrieben werden. Ein entscheidender Schritt bei dieser Erfindung ist Schritt Nr. 11 des Blockdiagramms in 10, bei dem die Kolben- und Joch-Unteranordnungen an einem Lagerbock zusammengefügt worden sind und die Jochschrauben durch die Vertiefungsöffnungen angebracht werden. Wie aus 1 vorstellbar ist, gibt es keine praktische Vorgehensweise, um die zwei Blockhälften der Block-Anordnung (von denen jede zwei benachbarte Zylinderbänke enthält) um die fertiggestellte DASY-X-Motor-Kurbeltrieb-Anordnung herum zu verbinden, und ein X-Motor mit vier um eine zentrale Kurbelwelle angeordneten Zylinderbänken erfordert einen ganz anderen Unterende-Montageprozess, als für einen herkömmlichen Motor in ”V”-Konfiguration mit Pleueln verwendbar ist. Der sonstige Stand der Technik auf diesem Gebiet erfordert weitaus komplexere Strukturen mit einer höheren Anzahl von Teilen. Somit stellen diese hier beschriebenen Komponenten- und Anordnungsgestaltungen eine einfache, funktionale, umsetzbare und kostengünstige Lösung für den Scotch-Yoke-X-Motor bereit, der als Motorkonfiguration gegenwärtig gefertigten Typen potentiell überlegen ist und gleichzeitig, verglichen mit den am häufigsten hergestellten Motorkonfigurationen – dem ”V”-Motor, dem Reihenmotor und dem Boxermotor –, eine Zylinderblock-Anordnung mit außergewöhnlicher Festigkeit und Steifigkeit bereitstellt.
Nach dieser Beschreibung gegenwärtig bevorzugter Ausführungsformen ist die Erfindung innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche auch anderweitig ausführbar.

Claims

Zylinderblock-Anordnung (300) für einen X-Motor, umfassend: eine erste Blockhälfte (302) mit zwei Zylinderbänken (453, 454); eine an der ersten Blockhälfte (302) befestigte zweite Blockhälfte (304), wobei die zweite Blockhälfte (304) zwei Zylinderbänke (451, 452) hat; und eine Vertiefungsöffnung (361, 362) in einer der ersten und zweiten Blockhälften, wobei die Vertiefungsöffnung (361, 362) ein Montieren einer X-Motor-Kurbeltrieb-Anordnung (10, 100) innerhalb der Zylinderblock-Anordnung (300) zulässt.
Anordnung (300) gemäß Anspruch 1, weiterhin eine Vertiefungsabdeckung (310, 312) zum Abdecken der Vertiefungsöffnung (361, 362) in einer der ersten und zweiten Blockhälften (302, 304) umfassend.
Anordnung (300) gemäß Anspruch 2, wobei die ersten und zweiten Blockhälften (302, 304) unter Verwendung einer Vielzahl von Gewinde-Befestigungselementen (421–426) aneinander befestigt sind.
Anordnung (300) gemäß Anspruch 3, wobei die Vertiefungsabdeckung (310, 312) an einer der Blockhälften (302, 304) mit der Vertiefungsöffnung (361, 362) unter Verwendung der Vielzahl von Gewinde-Befestigungselementen (421, 426) befestigt ist.
Anordnung (300) gemäß Anspruch 4, weiterhin eine Vielzahl von Umfangsschrauben (471–476) zum Bereitstellen zusätzlicher Spannkraft umfassend, um die beiden Blockhälften (302, 304) aneinander zu befestigen.
Anordnung (300) gemäß Anspruch 2, wobei eine der ersten und zweiten Blockhälften (302, 304) weiterhin eine Vielzahl von Ausnehmungen (366–368) aufweist und wobei eine Vielzahl von Öffnungen (394, 396) zwischen der Vertiefungsabdeckung (310, 312) und einer der ersten und zweiten Blockhälften (302, 304) gebildet sind, um ein Strömen von Öl durch die Vielzahl von Öffnungen (394, 396) zuzulassen.
Anordnung (300) gemäß Anspruch 1, wobei jede der ersten und zweiten Blockhälften (302, 304) weiterhin eine Vielzahl von Hauptlager-Anbringungsflächen (341–343) zum Zusammenwirken mit einer Vielzahl von Kurbelwellen-Hauptlagern (441–446) umfasst.
Anordnung (300) gemäß Anspruch 1, wobei jede der ersten und zweiten Blockhälften (302, 304) weiterhin eine Vielzahl von Lager-Anbringungsflächen (351–356) zum Zusammenwirken mit einer Vielzahl von Lagern (457–468) umfasst.
Anordnung (300) gemäß Anspruch 1, wobei die Vertiefungsöffnung (361, 362) ein Hindurchführen einer Jochschraube (25) der X-Motor-Kurbeltrieb-Anordnung (10, 100) ermöglicht, wodurch ein Montieren der X-Motor-Kurbeltrieb-Anordnung (10, 100) innerhalb der Zylinderblock-Anordnung (300) zugelassen wird.
Anordnung (300) gemäß Anspruch 1, wobei die Vertiefungsöffnung (361, 362) zwischen benachbarten Wänden (371–373) einer der ersten und zweiten Blockhälften (302, 304) angeordnet ist.
Verfahren zum Montieren einer Zylinderblock-Anordnung (300) gemäß Anspruch 1.
Verfahren zum Montieren einer Motor-Rumpfanordnung (400), welche die Zylinderblock-Anordnung (300) gemäß Anspruch 1 und eine X-Motor-Kurbeltrieb-Anordnung (10, 100) aufweist.