发动机的草筛网组件.pdf

本发明公开一种高耐久性发动机的草筛网组件。该组件包括：用于覆盖发动机进气口的草筛网(18)；用于支撑所述草筛网的草筛网加强机构(38)；和用于压缩所述筛网以使该筛网在制造期间被预加应力并使该筛网在发动机操作期间保持压缩的衬垫机构(42)。所述组件可包括一个或多个能够紧固到发动机飞轮组件(22)或发动机风扇组件(20)的柱状机构(30)。所述衬垫机构(42)、所述草筛网(18)和所述草筛网加强机构(38)以紧固方式被接合到一个或多个柱状机构(30)。本发明还公开一种将草筛网组件组装和定位在发动机中的方法。

1、  一种用于发动机的草筛网组件，该组件包括：
能够紧固到发动机飞轮组件或发动机风扇组件其中至少一个的柱状机构；
用于覆盖所述发动机的进气口的草筛网，该草筛网被连接到所述柱状机构；
用于支撑所述草筛网的草筛网加强机构，该草筛网加强机构被连接到所述柱状机构；和
连接到所述草筛网或形成为所述草筛网的集成部分的衬垫机构，该衬垫机构用于压缩所述筛网以使该筛网在发动机操作期间保持压缩。

2、  根据权利要求1所述的组件，进一步包括用于将板机构、所述草筛网和所述草筛网加强机构牢固接合到所述柱状机构的连接机构。

3、  根据权利要求1所述的组件，其中，所述草筛网包括圆顶部分、基本上围绕该圆顶部分并终止于周边筛网边缘的周边部分，并且，孔阵列形成在所述圆顶部分和所述周边部分其中至少一个中。

4、  根据权利要求1所述的组件，其中，所述草筛网包括用于为所述筛网提供刚度的凹区域。

5、  根据权利要求1所述的组件，其中，所述衬垫机构被连接到所述草筛网，并且所述衬垫机构包括圆头部分和相对于第一圆头部分弯曲的矩形部分。

6、  根据权利要求5所述的组件，其中，所述矩形部分包括用于接合所述草筛网的装置。

7、  根据权利要求6所述的组件，其中，所述装置为柄脚机构。

8、  根据权利要求1所述的组件，其中，所述草筛网包括圆顶部分和基本上围绕该圆顶部分并终止于周边筛网边缘的周边部分，并且所述衬垫机构被连接到该周边部分。

9、  一种发动机的草筛网组件，包括：
多个柱状机构，每个柱状机构能够紧固到发动机飞轮组件或发动机风扇组件；
草筛网，该草筛网用于覆盖所述发动机的进气口，并包括圆顶部分、基本上围绕该圆顶部分的周边部分以及形成在所述圆顶部分和所述周边部分其中至少一个中的孔阵列；
用于支撑所述草筛网的草筛网加强机构；
用于压缩所述筛网以使该筛网在发动机操作期间保持压缩的多个衬垫机构；和
用于将所述多个衬垫机构、所述草筛网和所述草筛网加强机构牢固接合到所述多个柱状机构的多个连接机构。

10、  根据权利要求9所述的组件，其中，所述圆顶部分为草形状并包括多个叶状部分，所述多个衬垫机构被连接到所述筛网在所述多个叶状部分之间的所述周边部分。

11、  根据权利要求10所述的组件，其中，所述组件包括四个衬垫机构，所述草形状的圆顶部分包括四个叶状部分，所述四个衬垫机构中的每一个被分别连接到在所述四个叶状部分之间的所述周边部分。

12、  根据权利要求11所述的组件，其中，所述组件包括四个柱状机构和四个连接机构，所述加强机构通常为矩形并通常位于所述草筛网与所述四个柱状机构之间。

13、  根据权利要求9所述的组件，其中，所述草筛网包括用于为所述筛网提供刚度的多个凹区域。

14、  根据权利要求1所述的组件，其中，所述多个衬垫机构中的至少一个包括圆头部分和相对于第一圆头部分弯曲的矩形部分，其中该矩形部分包括用于接合所述草筛网的装置。

15、  根据权利要求14所述的组件，其中，用于接合所述草筛网的所述装置为柄脚机构。

16、  一种将草筛网组件组装和定位在发动机中的方法，所述发动机具有风扇组件和飞轮组件中的至少一个，所述方法包括：
将多个柱状机构紧固到所述发动机飞轮组件或所述发动机风扇组件；
提供草筛网组件，该草筛网组件包括：用于覆盖所述发动机的进气口的草筛网；用于为所述草筛网提供额外刚度的草筛网加强机构；和用于压缩所述筛网的多个衬垫机构；以及
将所述草筛网组件的所述草筛网、所述草筛网加强机构和所述多个衬垫机构连接到所述多个柱状机构中的至少一个，以通过使用所述多个衬垫机构中的至少一个向所述草筛网预加应力，使得该筛网在发动机操作期间保持压缩。

17、  根据权利要求16所述的方法，其中，所述紧固通过将所述多个柱状机构中的至少一个与所述发动机飞轮组件或所述发动机风扇组件螺纹接合而实现。

18、  根据权利要求17所述的方法，其中，所述连接通过将多个连接机构中的至少一个与所述多个柱状机构中的至少一个螺纹接合而实现。

19、  根据权利要求18所述的方法，进一步包括将所述草筛网组件的所述草筛网、所述草筛网加强机构和所述多个衬垫机构中的至少一个衬垫机构以相对于彼此覆盖的关系对准。

20、  一种发动机的草筛网组件，包括：草筛网，该草筛网用于覆盖发动机的进气口；用于支撑所述草筛网的草筛网加强机构；和用于压缩所述筛网以使该筛网在制造期间被预加应力并使该筛网在发动机操作期间保持压缩的衬垫机构；其中，所述衬垫机构、所述草筛网和所述草筛网加强机构被牢固接合到飞轮和风扇组件中的至少一个。

发动机的草筛网组件
技术领域
本发明一般涉及内燃机，且更具体地涉及发动机的草筛网组件，该组件允许这样的发动机用于有草和其它碎片或杂质的环境中。
背景技术
用于农业装备(例如割草机)的内燃机常常暴露于含有大量杂质的空气中。在这种发动机的正常操作期间，风扇通过发动机壳体(通常被称为“鼓风机壳体”)中的开口抽吸空气用于燃烧和/或冷却目的。发动机草筛网通常设置在通向发动机风扇的进气口上，以减少通过发动机风扇进入发动机壳体中的杂质的量。草筛网通常被设计成随着发动机飞轮或冷却风扇一起旋转，从而使大多数碎片可被切碎并被筛网遮挡，由此允许空气自由流动通过发动机风扇。
随着发动机飞轮或风扇一起旋转的筛网以高旋转频率快速旋转。旋转筛网在发动机操作期间承受由离心力和发动机速度波动造成的巨大应力。一般而言，应理解的是，筛网的第一共振频率应通常大于发动机旋转频率的大约2.5倍(×2.5)。因此，作为一个示例，转速3600rpm的发动机具有60Hz的旋转频率。这样，这种发动机筛网的合适的筛网第一共振频率优选超过150Hz(即大于60Hz的2.5倍)。
因此，需要一种改进的更耐久的发动机的草筛网组件，不仅可适应于紧凑的发动机尺寸，而且可保持发动机的总体性能(例如功率、效率等)。
发明内容
根据本发明的至少一个方面，公开一种发动机的草筛网组件。该组件包括：用于覆盖所述发动机的进气口的草筛网；用于支撑所述草筛网的草筛网加强机构；和用于压缩所述筛网的至少一个衬垫机构。所述组件可进一步包括至少一个能够被紧固到发动机飞轮组件和发动机风扇组件其中至少一个的柱状机构。所述衬垫机构、所述草筛网和所述草筛网加强机构以紧固方式(例如通过类似螺钉的螺纹连接部等)被接合到所述柱状机构。
在另一方面中，公开一种将草筛网组件组装和定位在发动机中的方法。
有利的是，所述筛网在组装和/或制造期间被压缩，并且，该筛网在发动机操作期间保持压缩，由此增强整体的筛网耐久性。
附图说明
本发明的实施例参照附图被公开并仅用于例示目的。本发明在其应用中不限于图中例示的各部件的结构细节或布置。本发明能够具有其它实施例或能够通过其它不同方式实施或实现。相同的附图标记用于表示相同的部件。在附图中：
图1是具有根据本发明一个方面的发动机的草筛网组件的内燃机的立体图；
图2是图1的发动机的草筛网组件以及发动机风扇组件和飞轮组件的分解图；和
图3是沿图1的线3-3的剖视图，其中显示与风扇组件和飞轮组件有效结合的发动机的草筛网组件。
具体实施方式
图1例示内燃机10的立体图，内燃机10具有根据本发明一个方面的整体上以附图标记12表示的发动机的草筛网组件。发动机10还包括具有进气口16的鼓风机壳体14。草筛网组件12包括覆盖发动机10的进气口16的草筛网18。筛网18通常包括孔阵列19(为了简化而以示意性方式显示)，该孔阵列允许空气从发动机的鼓风机壳体14外穿过到达进气口16。有利的是，孔阵列19可用于在发动机操作期间减小筛网的弯曲。在本发明的范围内，也可以想到和考虑与所示不同的各种孔图样或阵列。如将在下文中参照图2所述，本发明的特点在于，筛网18在组件12的制造或组装期间被压缩或处于压缩状态，而且进一步地，筛网18在发动机10的操作期间保持或至少基本上保持压缩。
发动机10为立轴式内燃机，如前所述，该内燃机可用在诸如割草机的农业装备上。适用于本发明的一种发动机示例是由位于威斯康星州科勒的科勒公司制造的Command PRO发动机。本发明的草筛网组件在此就立轴式发动机而论被例示和描述，不过，应理解的是，本发明适用于其它类型的发动机，包括水平轴式内燃机，在本发明范围内可以想到和考虑这样的变化。
图2是根据本发明至少一些实施例的图1的发动机的草筛网组件12(显示为使用支架)以及发动机风扇组件20和飞轮组件22的分解图。风扇组件20包括通过旋转运动(例如沿顺时针或逆时针方向)为发动机产生冷却气流的冷却风扇21，飞轮组件包括飞轮23。飞轮组件22和风扇组件20通过一个或多个螺钉25相连，螺钉25穿过风扇组件并被紧固到(未示出)飞轮组件。在本发明的范围内可以想到和考虑其它连接机构(例如螺栓、铆钉等)。
发动机的草筛网组件12包括具有圆顶部分24和周边部分26的筛网18，该周边部分26围绕或至少基本上围绕圆顶部分并终止于周边边缘27。在优选实施例中并如图所示，草筛网18的圆顶部分24被构造成通常为草形状，该草形状的圆顶部分包括多个叶状部分28。如图所示并根据本发明的优选实施例，圆顶部分24包括四个叶状部分28，并且周边部分26被构造成围绕圆顶部分(从而在其间延伸)的四个叶状部分的每一个。该周边部分进一步包括位于所述多个叶状部分28之间的第一多个紧固孔29和第二多个紧固孔31，根据优选实施例，每种这样的紧固孔均为四个。草筛网18还包括成型凹区域33以及中心凹区域35，每个凹区域用于在发动机操作期间为筛网提供刚度和/或加强。所述成型凹区域的位置和形状可为了方便而变化。虽然所述成型凹区域的数量也可变化，但已发现其数量通常总是与圆顶形部分中的叶状部分的数量相关(例如，如图所示有四个叶状部分，则在草筛网中包含有四个成型凹区域)。草筛网18可由各种材料中的任意材料或材料组合构成，所述材料例如包括金属(例如钢、铝等)和非金属(例如，筛网可包括塑料模制零件)。
根据本发明的至少一些实施例，草筛网组件12进一步包括多个柱或轴状机构30(也被称为“草筛网柱”)。如图所示并根据本发明的优选实施例，所述多个柱状机构包括四个柱状机构30，所述多个柱状机构中的每一个能够紧固到(例如通过螺纹接合)发动机飞轮组件22。更具体而言并根据至少一个优选实施例，柱状机构30包括与飞轮组件22中的螺纹孔34(显示其中的三个)接合的端部32。每个柱状机构进一步包括槽式螺纹端36，这将在下文中进一步描述。如图所示，每个柱状机构具有六边形形状，不过，在本发明的范围内可以想到和考虑对这种形状的变化。
在至少一些实施例中，可以想到的是，所述柱状机构可被视为与发动机筛网组件12分离(即，发动机筛网组件通过柱状机构连接到风扇组件和飞轮组件的其中一个)，而且由于这一原因，与附图标记12相关的支架包括虚线部分。还可以想到的是，在至少一些实施例(未示出)中，所述柱状机构可被设计和/或制造成能被紧固到或固定到发动机风扇组件20，而这样的实施例也被认为处于本发明的范围内。
根据至少一些实施例，草筛网组件12还包括用于支撑草筛网的草筛网加强机构38。如图所示并根据优选实施例，该加强机构38通常为矩形形状并包括其中形成有孔40的多个圆角部分39(显示有四个这样的部分)。如图所示并根据至少一个优选实施例，加强机构38通常位于草筛网18与所述多个柱状机构30之间。尽管在本发明的范围内也可以想到和考虑其它材料(例如铝)，但该加强机构和其它草筛网组件机构通常由钢构成。
草筛网组件进一步包括多个板状衬垫机构42。如图所示并根据至少一个优选实施例，有四个这样的衬垫机构。如图所示，所述多个衬垫机构中的每一个包括圆头部分44和相对于圆头部分弯曲的矩形部分46，该矩形部分包括用于接合草筛网18以在组装期间确保衬垫机构正确方位的装置48。如图所示并根据本发明的至少一个实施例，装置48包括用于在孔31中接合草筛网18的柄脚机构。进一步地，圆头部分44具有孔43，矩形部分46包括孔45。孔43有利于组装草筛网组件12，孔45在草筛网18旋转期间有利于空气流动。如下所述，重要的是，衬垫机构42用于压缩筛网18，以使该筛网在发动机操作期间保持压缩。
根据至少一个优选实施例，仍然参见图2，所述多个衬垫机构42中的每一个如图所示被紧固到周边部分26。更具体而言，衬垫机构42被连接到在多个叶状部分28之间的周边部分。一般而言并根据本发明至少一个方面，衬垫机构42的数量对应于圆顶部分24的叶状部分28的数量(例如，如图所示，有四个片机构和四个叶状部分)。
在至少一些实施例中，草筛网组件12进一步包括多个连接机构47，用于将所述多个衬垫机构42、草筛网18和草筛网加强机构38牢固接合到所述多个柱状机构30，这种接合在下文中描述。如前关于成型凹部分33所述，所述连接机构的数量和位置可以改变，但通常与圆顶部分的叶状部分的数量相关。应进一步注意的是，虽然草筛网加强机构38的精确尺寸和几何形状可以改变，不过，这些因素通常与连接机构的数量和布置相关。例如，如图所示，有四个围绕草筛网18以等距方式沿圆周分开的连接机构47，并且草筛网加强机构的矩形形状通过其圆角部分39中的孔40适应每个连接机构。
组装/操作
参见图2并根据本发明的至少一个方面，上述草筛网组件12可通过以下方式相对于飞轮组件或风扇组件组装和定位。首先，所述多个柱状机构30可被紧固到发动机飞轮组件22或紧固到发动机风扇组件20。紧接着，提供用于覆盖发动机进气口的草筛网18、用于为草筛网提供额外刚度的草筛网加强机构38和用于压缩所述筛网的多个衬垫机构42。最后，草筛网18、草筛网加强机构38和多个衬垫机构42可被连接到所述多个柱状机构30中的至少一个，其中衬垫机构压缩草筛网18以对其预加应力，以使筛网在发动机操作期间总是保持压缩。
根据本发明的至少一些实施例，紧固步骤可通过使所述多个柱状机构30中的每一个的一端(显示为端部32)与发动机飞轮组件22(显示为通过孔34)或可替代地与发动机风扇组件(未示出)螺纹接合而实现。进一步地并根据本发明的至少一个实施例，该连接可通过使多个连接机构47(例如螺钉)与所述多个柱状机构30，例如在该柱状机构的螺纹接纳端31螺纹接合而实现。
此外并根据本发明的另一方面，所述方法可以包括将草筛网18、草筛网加强机构38和所述多个衬垫机构42中的至少一个衬垫机构以相对于彼此覆盖的关系对准。以这种方式，连接机构47可分别穿过衬垫板42中的孔43、通过孔31穿过草筛网18中的孔29以及加强机构38中的孔40，其中，所述连接机构如前所述与所述多个柱状机构30螺纹接合，从而组装草筛网组件并将该组件相对于飞轮组件(或根据具体情况相对于风扇组件)定位在发动机内。
如图所示并根据本发明的至少一些实施例，在如前所述将所述衬垫机构连接到(例如通过连接机构47)草筛网18并连接到柱状机构30之前，所述衬垫机构42中的至少一个的连接装置48(例如柄脚)被接合到或以其它方式紧固到草筛网18。而且根据又一实施例，每个连接装置(例如柄脚)可在进行连接之前被接合到草筛网18。
此外并如前所述，筛网18的圆顶部分24可为草形状，并包括多个叶状部分28，其中所述多个衬垫机构42被连接到筛网在所述多个叶状部分之间的周边部分26。更具体而言，根据本发明的至少一些实施例(并如图所示)，组件12可包括四个衬垫机构42，草形状的圆顶部分24可包括四个叶状部分。进一步地，四个衬垫机构中的每一个可如图所示被分别紧固到在四个叶状部分之间的周边部分。
参见图3，沿图1的线3-3所取的剖视图显示，组装后的发动机的草筛网组件12被连接到风扇组件20和飞轮组件22并与风扇组件20和飞轮组件22有效结合。风扇组件包括冷却风扇21，飞轮组件22包括飞轮23。柱状机构30显示为被安装在飞轮23上。以这种方式，当飞轮23在发动机操作期间通过曲轴50旋转时，草筛网12也旋转。同样，在可替代实施例中，可以想到的是，柱状机构42可被安装到风扇组件。当发动机运转时，风扇21旋转以通过并围绕旋转的筛网12将空气吸到鼓风机壳体14。应注意的是，筛网的旋转有助于防止碎片在发动机运转和冷却空气通过和围绕旋转筛网被吸入的同时积聚在筛网12的外表面上。
如前所述，草筛网组件12进一步包括草筛网加强机构38。如图所示，根据本发明的至少一些实施例，草筛网加强机构38位于草筛网18下方或之下，且更具体而言，该草筛网加强机构被定位成在草筛网最接近曲轴的一侧上位于风扇21与草筛网之间。该草筛网组件进一步包括所述多个衬垫机构42，并如图所示，衬垫机构42包括用于在组装期间将每个衬垫机构连接到草筛网18的连接装置48。最后，草筛网组件12包括用于将草筛网18、衬垫机构和草筛网加强机构38连接到柱状机构30的连接机构47(例如螺钉)，如前所述。
有利的是，在草筛网组件12的组装期间，筛网通过使衬垫机构42变紧而被“预加应力”，由此如所示沿朝向曲轴的向下方向将压力传给筛网12。预加应力增强了筛网的耐久性。例如，在没有向筛网预加应力的测试中，发动机操作期间在不到100小时的测试之后观察到筛网破裂，而通过向筛网预加应力，发动机操作期间在少于1000小时的测试中也没有观察到筛网破裂。重要的是并如前所述，发动机操作期间由筛网产生的频率应通常大于操作期间由发动机产生的频率的2.5倍。一般而言，如果考虑到耐久性和其它设计因素，则筛网的尺寸、其尺度、形状、材料等可为了方便而变化。
如根据附图所示和所述，圆顶部分24有四个叶状部分28，以及有四个衬垫机构42、四个连接机构47等。如果所需或适当频率(即大于发动机频率的2.5倍)在操作期间通过草筛网实现，则其它组合也是可以的，并被认为处于本发明的范围内。例如，根据至少一些实施例，可以想到的是，“草”形状的圆顶部分可被替换为由周边部分围绕的简单的圆顶形部分。在其它实施例中，所述多个叶状部分可包括任何数量的叶状部分。可以进一步想到的是，在至少一个实施例中，衬垫机构42可集成结合到(例如通过焊接)草筛网12。可以更进一步想到的是，在至少一些实施例中，衬垫机构42和草筛网加强机构38可组合为单一部件。
同样，针对草筛网组件、其部件以及所应用的发动机的多种其它变例是可以的，并被认为处于权利要求书的范围内。应特别注意的是，本发明不限于在此包含的实施例和例示，而是包括这些实施例的各种修改形式，包括在所附权利要求范围内的实施例部分以及不同实施例的元件的组合。