切割刀片及割草机的制作方法
本发明涉及一种用于旋转式割草机的切割刀片和一种包括切割刀片的旋转式割草机。
背景技术：
旋转式割草机包括切割刀片，在切割例如草坪的过程中，该切割刀片在基本水平的平面内旋转。切割刀片的主要功能是切割草秆。切割刀片可以配置成在切割草坪期间执行进一步的任务，例如，将草秆切成较短的碎片，将草屑运送到割草机的出口端等。
切割刀片由发动机驱动，诸如内燃机或电动机。在电动机的情况下，电动机可以通过电缆连接以由输电干线供电，或者电动机可以由机载电池供电。旋转式割草机的功率消耗尤其取决于所使用的切割刀片的类型。电池供电的割草机的功率消耗是被特别关注的，以使得电池在充电之间提供长时间的切割。
在割草机的操作期间，不仅发动机产生噪音，而且旋转的切割刀片也产生噪音。在由电动机驱动的旋转式割草机中，来自旋转切割刀片的噪声甚至可能是相关割草机的主要噪声源。
切割刀片可在其后缘处设置有至少一个翼部，用于在切割刀片旋转期间产生朝向相关割草机的出口端的空气流。ep1459616公开了这种切割刀片的示例，该切割刀片设置有至少一个切割边缘和至少一个风扇叶片(翼部)，在割草机操作期间，其突出于切割刀片的平面的上方。
技术实现要素：
本发明的一个目的是降低旋转式割草机的功率消耗。
根据本发明的一个方面，通过一种用于旋转式割草机的切割刀片来实现该目的，该切割刀片被配置成围绕旋转轴线在切割平面中旋转。切割刀片包括底座部分，该底座部分被配置成将切割刀片连接到割草机的可旋转轴。切割刀片包括切割部分，该切割部分被设置在切割刀片的径向外端部分，并且沿着围绕旋转轴线的旋转方向看，该切割部分包括前缘和尾部。尾部包括向后突出的翼部，该翼部被设置成相对于切割平面倾斜，从旋转轴线方向看，翼部具有径向内部和径向外部。翼部在径向内部处比在径向外部处相对于切割平面以更陡的角度延伸。翼部在径向外部处比在径向内部处从切割平面延伸更远的距离。
由于翼部在径向内部处比在径向外部处相对于切割平面以更陡的角度延伸，并且由于翼部在径向外部处比在径向内部处从切割平面延伸更远的距离，因此以特定转速旋转切割刀片消耗较少的功率，同时产生朝向割草机的出口端的空气流比现有技术的切割刀片以该特定旋转速度旋转产生的空气流相同或更大。因此实现了上述目的。
更具体地，发明人已经意识到，在翼部的径向内部处比在径向外部处提供相对于切割平面更陡的角度，这可以在翼部上方产生气流，该气流在翼部的径向内部处与径向外部处基本上可以在同一幅度内，尽管切割刀片在翼部的径向内部处具有比在径向外部处更低的速度。此外，由于在翼部的径向内部处比在径向外部处提供相对于切割平面更陡的角度，翼部在径向内部处从切割平台延伸距离不必像径向外部处一样远。在径向内部处与径向外部处仍然可以提供同一幅度的翼部上方气流。
因此，甚至可以在翼部上方配置气流速度。这促进了朝向割草机出口端的空气流的有效生成。因此，与现有技术相比，这种切割刀片需要相对较少的能量来旋转以产生相应的空气流，现有技术的切割刀片，其翼部的径向内部具有与翼部的径向外部相同或更大的延伸的距离，例如ep1459616中所述。此外，相比于翼部的径向内部从切割平面延伸的距离与翼部的径向外部从切割平面延伸的距离相同或更大的切割刀片，根据本发明的切割刀片产生的噪声更小。
术语“从切割平面延伸一段距离”意味着在垂直于切割平面的方向上延伸的一段距离。切割部分可包括切割边缘，该切割边缘被配置成在切割刀片旋转时切割草秆。
根据实施例，翼部可以在切割平面的方向上被均匀地弯曲。以这种方式，在翼部上方实现均匀的气流。因此，该翼部产生的噪音比产生湍流气流的翼部所产生的噪音更小。
切割刀片可以包括两个翼部，在切割刀片的每个径向外端处有一个。因此，根据一些实施例，切割刀片可以包括与文中讨论的任何一个方面和/或实施例中限定的翼部相同类型的另一个翼部，该另一个翼部被设置在旋转轴线的在直径方向上的相反侧处。
根据本发明的另一方面，上述目的通过一种旋转式割草机实现，该旋转式割草机包括根据本文所述的任何一个方面和/或实施例的切割刀片。
旋转式割草机可以是任何样式的，诸如手扶式割草机、骑式割草机、自动割草机等。它可以由电动机或内燃机提供动力。
本发明的其他特征和优点将通过研究所附权利要求和以下详细描述变得显而易见。
附图说明
从下文的详细描述及附图中讨论的示例性实施例，将容易地理解本发明的包括特定的特征和优点的各个方面，其中：
图1和2示出了用于旋转式割草机的切割刀片的实施例，
图3a-3c示出了穿过图1和2的切割刀片的切割部分的横截面，
图3d示出了穿过切割刀片的翼部的横截面，
图4a和4b示出了切割刀片的翼部的后缘处的空气速度，
图5示出了根据实施例的旋转式割草机，以及
图6a和6b示出了根据替代实施例的切割刀片。
具体实施方式
现在将更全面地描述本发明的各方面。相同的数字始终指代相同的元件。为了简洁和/或清楚，众所周知的功能或结构将不一定被详细描述。
图1和图2示出了用于旋转式割草机的切割刀片2的实施例。图1示出了切割刀片2的俯视图。图2示出了切割刀片2的侧视图。当安装在旋转式割草机中时，切割刀片2可绕旋转轴线4旋转。当切割刀片2围绕旋转轴线4旋转时，切割刀片在切割平面6中旋转。当切割刀片2在旋转式割草机中运行时，切割刀片2在切割平面6中切割草秆。当切割刀片2在旋转式割草机中运行时，旋转轴线4可以基本上竖直地延伸，并且切割平面6可以基本上水平地延伸。切割刀片2包括底座部分8和切割部分10。底座部分8被构造成将切割刀片2连接到相关旋转式割草机的可旋转轴。切割刀片2包括切割部分10。从旋转轴线4的方向看，切割部分10被布置在切割刀片2的径向外端部分。底座部分8被布置在切割部分10的径向内侧。在这些实施例中，底座部分8从旋转轴线4延伸到切割部分10。根据可替代实施例，底座部分8可以仅从切割部分10向旋转轴线4延伸部分距离。在这样的实施例中，底座部分8被构造成用于经由至少一个另外的构件将切割刀片2间接地连接到旋转轴线4。
沿着围绕旋转轴线4的旋转方向看，切割部分10包括前缘12和尾部14。也就是说，当切割刀片2围绕旋转轴线4旋转时，前缘12形成切割部分10的最前部分。当切割刀片2围绕旋转轴线4旋转时，尾部14形成切割部分10的跟踪部分。尾部14包括向后突出的翼部16，该翼部被布置成相对于切割平面6倾斜，进一步参考下文并参考图3a-图3c。
沿旋转轴线4的方向看，翼部16具有径向内部18和径向外部20。翼部16在径向外部20处比在径向内部18处从切割平面6延伸更远的距离。更具体地，翼部16从切割部分10延伸到翼部16的后缘22。当切割刀片2被设置在准备好操作的割草机中时，翼部16的后缘22在切割平面6上方延伸。后缘22具有径向外拐角部分24和径向内拐角部分26，同样是从旋转轴线4的方向看。径向外拐角部分24位于距切割平面6的第一距离l1处。径向内拐角部分26位于距切割平面6的第二距离l2处。第一距离l1长于第二距离l2。
适当地，切割部分10包括切割边缘27，该切割边缘至少沿前缘12的一部分在切割平面6中延伸。因此，可以以高效能的方式进行草秆的切割。根据图1和图2所示出的实施例，切割边缘27可以从前缘12向翼部16延伸。以这种方式，当在割草机中使用切割刀片2时，可以利用切割刀片2执行所谓的拖动切割，即，切割刀片2不仅可以使用其前缘进行切割，而且可以使用朝向翼部16的其至少部分径向外边缘进行切割。这可能有利于在使用期间当相关的割草机向前移动时，提供对草秆的有效切割。此外，与具有仅沿前缘延伸的切割边缘的切割刀片相比，草秆的切割质量可以更好。
图3a-图3c示出了图1和图2的切割刀片2的切割部分10的横截面。图3a示出了沿着图2中的朝向翼部16的径向内部18的线a-a的横截面。图3b示出了沿着图2中的在翼部16的中间部分处的线b-b的横截面。图3c示出了沿着图2中的朝向翼部16的径向外部20的线c-c的横截面。
与在翼部16的径向外部20处相比，翼部16在翼部16的径向内部18处相对于切割平面6以更陡的延伸角度α延伸。更具体地，翼部16在其径向内部18处相对于切割平面6以第一角度α1延伸。翼部16在其径向外部20处相对于切割平面6以第二角度α2延伸。第一角度α1大于第二角度α2。翼部16在其中间部分相对于切割平面6以第三角度α3延伸。适当地，第三角度α3小于第一角度α1，但大于第二角度α2。因此，翼部16与切割平面6的角度从其径向内部18到其径向外部20减小。换句话说，翼部16在径向内部18处具有比在翼部16的径向外部20处更高的倾斜度。
翼部16在从切割平面6的方向上均匀地弯曲。因此，翼部16以均匀的曲线向其后缘22延伸。如下所述，这可以通过将翼部16的上表面形成假想锥体的部分表面而实现。当切割刀片旋转时，均匀的曲线尤其提供翼部上方的均匀气流。
在具有弯曲翼部16的实施例中，可以沿弯曲翼部16的切线测量角度α1-α3。在这样的实施例中，可以在翼部16的后缘22处测量角度α1-α3。
图3d示出了翼部16沿着图2中的线d-d的横截面。线d-d在与切割平面6平行的平面中延伸。根据实施例，可以在与切割平面6平行的平面中看到翼部16的基本笔直的横截面。以这种方式，翼部16可以围绕一个轴线被弯折成与切割平面6成一角度。因此，在切割刀片2的制造期间，可以容易地给翼部16设置与切割平面6的角度。图3d示出了基本上笔直的横截面。
根据一些实施例，翼部16可以具有上表面28，其中上表面28是凹面的并且形成假想锥体的部分表面，其中假想锥体的尖端被布置成沿径向向内并且其底部被布置成沿径向向外。以这种方式，在切割刀片2的制造期间，可以在翼部16的径向内部18处比在翼部16的径向外部20处提供相对于切割平面6更陡的角度α。
根据一些实施例，切割刀片2可以包括两个翼部16、16’，在切割刀片的每个径向外端处具有一个翼部。切割刀片16包括与上面讨论的翼部16相同类型的另一翼部16’，该另一翼部被布置在旋转轴线4的在直径方向上的相反侧处。可以以这种方式提供有效的切割刀片2。
图4a和图4b示出了翼部16的后缘22上方的气流的空气速度。图4a示出了翼部16的径向内部18处的空气速度。图4b示出了翼部16的径向外部20处的空气速度。经过后缘22的空气速度在图3和图4中用粗箭头v1、v2示出。尽管翼部16的径向内部18具有比翼部16的径向外部20处更低的速度(以每单位时间的长度单位测量)，但是在径向内部18处的空气速度v1与在径向外部20处的空气速度v2基本上相同。也就是说，由于与翼部16的径向外部20处相比，翼部16的径向内部18处相对于切割平面6的更陡的角度α，因此空气速度v1、v2的绝对值基本相同。此外，由于与翼部16的径向外部20处相比，在翼部16的径向内部18处相对于切割平面6的更陡的角度α，因此与在径向外部20处相比，径向内部18可以在径向内部18处从切割平面6延伸更短的距离，如上面参考图3a-3c所讨论的，翼部16的径向内部18和径向外部20处仍然提供基本相同的空气速度v1、v2。
以上讨论的翼部16的径向内部18和径向外部20处的基本相同的空气速度v1、v2确保了当切割刀片2在旋转式割草机中旋转时，所产生的空气流可以是高效能的并且具有相对较低噪音。
以上讨论的翼部16的径向内部18和径向外部20处的基本相同的空气速度v1、v2可以由多种不同的翼部16产生，这些翼部具有以上讨论翼部的径向外部和径向之间的角度差，以及在径向内部与切割平面延伸的距离小于在径向外部延伸的距离。也就是说，第一角度α1和第二距离l2取决于第二角度α2、第一距离l1和翼部16的宽度w，即翼部16的径向内部18和径向外部20之间的径向距离。从而，如果第二角度α2、第一距离l1和翼部16的宽度w是已知的，则可以计算第一角度α1和第二距离l2，反之亦然。也就是说，如果已知第一角度α1、第二距离l2和翼部16的宽度w，则可以计算第二角度α2和第一距离l1。
纯粹作为一个例子，比较穿过
图6a和图6b示出了根据替代实施例的切割刀片2。该切割刀片2包括根据本文所讨论的任何方面和/或实施例的翼部16，因此将不再重复讨论。根据这些实施例的切割刀片2与前述实施例的不同之处在于切割刀片2的切割部分10处布置的切割边缘27’、27”的构造。
在图6a的实施例中，切割边缘27’从前缘12部分地沿一条曲线朝向尾部14延伸。在图6b的实施例中，切割边缘27”从前缘12至少部分地沿直线朝向尾部14延伸。也就是说，切割边缘27”以角度β向前缘12延伸。角度β例如可以在范围为5-70度之间。
在图1和图2的实施例中，以及在图6a和图6b的实施例中，切割边缘27、27’、27”在相关切割刀片2的切割平面6中延伸。所有这些实施例的切割刀片27、27’、27”的共同点是它们中的每一个至少部分地从切割刀片12的前缘12向切割刀片2的尾部延伸。因此，如上所述，切割刀片2可以提供拖曳切割。
回到图1和图2，根据一些实施例，切割刀片2的直径可以在30-200cm的范围内。根据本发明以这种规格的切割刀片2，其翼部16、16’可以产生向旋转式割草机的出口的有效空气流。
根据一些实施例，翼部16投影面积可以在300-10000mm2范围内。以这种规格的翼部16、16’，可以产生向旋转式割草机的出口的有效空气流，空气流被限制在割草机的下侧安装有切割刀片2的切割室内。翼部16的投影面积是其投射到切割平面6上的区域。
回到图3a-图3c，根据实施例，翼部16可以以与切割平面6成10-60度的范围内的平均角度α延伸。以这种规格的翼部16、16’，可以产生向旋转式割草机的出口的有效空气流，空气流被限制在割草机的下侧安装有切割刀片2的切割室内。该范围较低端的角度比该范围的较高端时产生的气流更低。然而，与翼部在以该范围的较高端的角度α延伸相比，翼部16、16’在以该范围的较低端的角度α延伸消耗更少的能量。
图5示出了根据实施例的旋转式割草机30。该旋转式割草机30包括底盘32、马达34和根据本文所讨论的任何一个方面和/或实施例的切割刀片2。切割刀片2被设置在切割室中，切割室被设置在底盘32中并位于底盘的下侧。马达34设置在底盘32的上侧并且经由轴与切割刀片2连接。因此马达34带动轴旋转，并因此带动切割刀片2旋转。
当切割刀片2旋转时，从底盘32的侧面产生向割草机30的出口36的空气流。出口36可以被设置在底盘32的后端。收集容器38可以连接到割草机30并且可以与出口36连通用以收集在收集容器38中的草屑。
特别地，切割刀片2的翼部16有助于产生空气流。更具体地，切割刀片2使空气流如箭头40所示在底盘32和地面之间流入切割室。如箭头42所示，切割刀片2使空气流通过出口36从切割室流出。
根据一些实施例，切割刀片2可以以1500-10000rpm的范围内的运行旋转速度旋转。运行旋转速度是在用割草机30切割草的过程中切割刀片2的旋转速度。在运行旋转速度下使用可以优化切割刀片2。特别地，切割刀片2在以运行旋转速度旋转时产生所期望的气流。
在这些实施例中，旋转式割草机30是手扶式的并且包括手柄杆44。然而，旋转式割草机可以是任何其他合适的类型，其中可以使用根据本发明的切割刀片2产生气流。
应当理解，前述内容是对各种示例实施例的说明，并且本发明仅由所附权利要求限定。本领域技术人员将认识到，在不脱离由所附权利要求限定的本发明的范围的情况下，可以修改示例实施例，并且可以组合示例实施例的不同特征以创建本文描述的实施例之外的实施例。
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