对草坪维护设备或有关于草坪维护设备的改进的制作方法
【专利摘要】用于调整草坪维护设备（100）的切割高度的“单点”操作提供了经由支在弹簧上的与锁止结构（145）接合的连杆臂（150）而连接到一起的曲柄轴（300），以将剪草机全部四个轮子移动并锁定至预定的位置，并因此至预定的切割高度。本发明提供了一种改进的弹簧单元（200），用于在调整草坪维护设备（100）的工作高度位置时逆着草坪维护设备（100）的重量进行偏压。
【专利说明】对草坪维护设备或有关于草坪维护设备的改进
【技术领域】
[0001]本发明涉及对草坪维护设备、或有关于草坪维护设备的改进。特别地，本发明涉及用于在调整设备的作业高度时逆着草坪维护设备的重量提供偏压力的改进的弹簧单元。
【背景技术】
[0002]一般地，诸如剪草机或松土机的草坪维护设备具有四个轮子，或两个前轮和一个后辊子。为改变草坪维护设备的作业高度、在此被称为“切割高度”，可能会执行“单点”操作。
[0003]“单点”操作提供了经由支在弹簧上的与锁止结构接合的连杆臂而连接到一起的曲柄轴，以容许剪草机全部四个轮子移动并锁定至预定的位置，并因此至预定的切割高度。用户只需操作单一杆或其它致动器以便移动并锁定全部轮子至期望的位置。替代地，曲柄轴也可以被布置为独立地移动前轴和后轴。
[0004]本领域中已知在单点切割高度调整系统中加入弹簧以便协助最终用户从较低向较高的切割高度位置提升草坪维护设备，并且也以便在从较高向较低的切割高度位置降低草坪维护设备时防止草坪维护设备的重量过快地下落。然而，本领域中目前所采用的弹簧系统承受着一系列本发明旨在克服的缺陷。
[0005]弹簧由于其结构经常占据大量的空间。当所使用的弹簧利用低的弹簧刚度(或弹簧常数，依照胡克定律)其在尺寸上通常更大时，该问题被加剧。无论草坪维护设备被设在哪一切割高度位置，具有低弹簧刚度的弹簧提供几乎恒定的支撑载荷，并且因此在此类设备中是首选的但占据更多空间。
[0006]弹簧还经常在生产线上被加入到草坪维护设备中并且需要大的安装偏移量以便支撑设备重量，这需要额外的时间和精力去完成，以及因此额外的费用。
[0007]所采用的弹簧经常暴露于灰尘和草中，这会降低切割高度组件的效率。
【发明内容】
[0008]因此，本发明旨在通过提供用于在草坪维护设备中使用的改进的弹簧单元来克服这些问题。
[0009]从其最广义来讲，本发明提供了根据权利要求1的弹簧单元，具有扭转弹簧以便在调整设备的工作高度时逆着草坪维护设备的重量进行偏压。用于扭转弹簧的封装提供额外的保护以便延长弹簧的寿命。其还容许弹簧构件由第三方装配和预加载。这在构件供应和设备装配方面是有利的。
[0010]优选地，封装外壳包括用于方便弹簧的插入和弹簧单元的装配的第一部分和第二部分。
[0011]优选地，弹簧的一端被锚定到弹簧单元而弹簧的剩余端被接合到草坪维护设备的底盘以便在草坪维护设备的切割高度被调整时容许弹簧的加载。优选地，弹簧本体容纳在弹簧单元中的环形沟槽内以便将弹簧可靠地定位在外壳内，并且臂部分被设置以便固定弹簧的端部之一。优选地，环形沟槽具有小于弹簧高度的深度以容许弹簧的一端从弹簧单元延伸出来并接合底盘同时保护弹簧的其余部分。
[0012]优选地，弹簧单元的第二部分包括平坦的盘形表面和内部接合臂以通过该环形沟槽固定第二部分至第一部分，并将弹簧固定在二者之间。
[0013]在进一步的实施例中，本发明可被加入到草坪维护设备中。优选地，该草坪维护设备包括前部和后部曲柄轴两者以便调整其工作高度，因而容许左侧和右侧轮子两者被同时地调整。优选地，该草坪维护设备在前部和后部曲柄轴之间具有连杆臂以容许单点切割高度系统被实现。优选地，该弹簧单元接合曲柄轴的曲柄臂以容许弹簧单元的旋转被传递到曲柄轴的旋转。优选地，曲柄轴的接合位于弹簧单元的环形沟槽的直径之内并且曲柄轴穿过弹簧单元。
[0014]优选地，弹簧在与草坪维护设备装配之前被预加载以张力因而使装配更有效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]本发明的上述及其它方面将仅借助实例、参照附图更详细地进行描述，其中:
[0016]图1是根据本发明的具有单点切割高度调整系统的草坪维护设备的一实施例的底盘的左前侧分解透视图。
[0017]图2是图1的切割高度系统的弹簧单元的三个主要构件，包括第一部分、螺旋扭转弹簧和第二部分，的分解视图。
[0018]图3示出了图2中所 见的第一部分从上而下和从下而上的两个视图，没有螺旋扭
转弹簧或第二部分。
[0019]图4显示了完整弹簧单元的从上而下和从下而上的两个视图，其中包含被装配在一起作为单一单元的第一部分、第二部分和螺旋扭转弹簧。
[0020]图5是位于本发明的弹簧单元的一实施例的螺旋扭转弹簧一端处的钩的详细视图。
[0021]图6示出了与用在单点切割高度调整系统中的曲柄轴接合的图4的弹簧单元的两个侧面视图。
[0022]图7示出了曲柄轴端部与图4的弹簧单元的接合。
【具体实施方式】
[0023]图1示出了装备有单点切割高度调整系统的剪草机底盘110，所述单点切割高度调整系统容许使用单点机构对每个轮子(未示出)的相对高度相对于底盘110进行同时调整。这通过在两个前轮之间和在两个后轮之间使用曲柄轴300以便轴300的旋转导致轮子对于底盘110的相对高度相应地上升或下降而完成。
[0024]曲柄轴300是包括内部部分310和曲柄轴每一端处的外部部分320的轴。曲柄轴的外部部分320平行于但不轴向对齐曲柄轴的内部部分310。曲柄轴300的两个外部部分320彼此对齐并平行。内部部分310经由有角度的曲柄臂330部分连接到每个外部部分320。虽然曲柄臂330典型地与曲柄轴的平行的内部部分310和外部部分320都成直角，但其可以成与内部部分310和外部部分320不平行的任何角度。
[0025]曲柄轴300被固定在剪草机底盘110上的孔120中并由曲柄轴的内部部分310支撑。内部部分310在底盘110内是自由转动的，并且外部部分320在距内部部分310 —由曲柄臂330部分的长度限定的距离处画出以内部部分310为中心的圆弧。剪草机的轮子以常规的方式与曲柄轴300的外部部分320接合并绕其自由旋转。
[0026]单点切割高度调整系统通过使用常规地定位在至少其中一个轮子附近的杆132和锁止部145的结构被操作。
[0027]如图1所见，草坪维护设备100包括凸起的冠部140，冠部140包括若干切割到其内的隔开的锁止部(detent)145。这些锁止部145对应于用于切割高度系统的固定的切割高度位置。锁止部145用于与杆132接合并且保证一旦期望的切割高度被选择时曲柄轴300被保持在位。
[0028]调整系统进一步包括杆部130。杆部130的形状设置成以便接合凸起的冠部140的锁止部145。手柄132是绕曲柄轴的内部部分310的旋转轴线可旋转的，并且包括沟槽以接合曲柄轴300的曲柄臂330，该沟槽邻近并垂直于与曲柄轴300的外部部分320接合的通孔136，该通孔从内部曲柄轴300的旋转轴线适当地移位。因此杆部130接合曲柄轴300的曲柄臂330和外部部分320以提供绕内部部分310的轴线旋转曲柄轴300的手段。
[0029]为了调整切割高度系统，杆132从锁止部145被拉离并脱离与其的接合。杆部130因而绕曲柄轴300，也即其内部部分310，的旋转轴线自由移动。
[0030]当杆部130被旋转时，曲柄轴300被旋转，因为外部部分320和曲柄臂330分别被接合于旋转偏置的通孔136和垂直的沟槽。一旦曲柄轴300被转动到首选的位置，杆132可被放置入最近的相应的锁止部145。曲柄轴300因此被保持在位直至切割高度被再次调整。为了提供多个切割高度位置，如果需要，任意数目的锁止部的位置145可以被采纳。曲柄轴300的外部部分320描绘出绕曲柄轴300的内部部分310的旋转轴线的圆弧。当轮子和曲柄轴300的外部部分320处在相对于剪草机底盘110的高位置时，剪草机底盘110被保持为在作业期间更靠近地面。这导致对切割机而言更低的切割高度以及因此草更短。
`[0031]当轮子和曲柄轴300的外部部分320被保持在相对于剪草机底盘110的较低位置时，底盘110被保持为进一步离开地面。这导致更高的切割高度和切割后更长的草。
[0032]因此，通过旋转曲柄轴300，剪草机的切割高度可被调整。
[0033]前部和后部曲柄轴300经由连杆臂150连接，并因此前部和后部轮子也被同时调
難
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[0034]通过安全且容易地操作仅一个杆132而同时调整用于该设备四个轮子的每一个的切割高度设置是可行的。而且，每一个轮子与其它的轮子同步地被移动，因此保证了平坦和水平的切割高度。由于曲柄轴300延伸过剪草机底盘110的整个宽度，并且外部部分320彼此对齐，轴300上左侧和右侧的轮子被保持在相对于彼此的同一高度上。也就是说，不可能独立地调整左侧或右侧轮子之一的高度，如果它们被连接到同一轴上的话，因此保证了水平的切割高度。
[0035]连杆臂150在一端连接到、并接合于杆部130，且在另一端连接到、并接合于弹簧单元200。
[0036]为使调整剪草机100的切割高度更容易，该设备供应有弹簧单元200以提供偏压力。剪草机100由此被装上弹簧从而以重力降低剪草机底盘110需要做加载弹簧210的工作。因此当剪草机底盘Iio处于较低的切割高度位置时弹簧210中储备的张力，可被释放并用于逆着重力辅助升起剪草机底盘110至更高的切割高度位置。这也保证了当降低剪草机底盘Iio至较低的切割高度位置时，剪草机100的重量不允许底盘110简单地在重力下下降，或者不允许迫使曲柄轴300以快的足以导致损坏设备100或伤及最终用户的速度到达更低位置。
[0037]理论上由弹簧供应的负荷应当精确地平衡草坪维护设备100的重量，并且应当在切割高度改变时变化尽可能小的量。根据胡可定律，这意味着具有软的或低的弹簧刚度的弹簧，但这又意味着为了达到必需的预负荷(张力)以支撑设备100的净重，大的安装偏移量是必要的。如此大的预负荷安装偏移量在设备装配的时候是不便于实施的并耗费大量的空间。
[0038]当调整切割高度位置时，为抵抗草坪维护设备100的重量，不同类型的弹簧可被使用。本发明的弹簧单元200使用扭转弹簧210，特别地为螺旋扭转弹簧。弹簧由形状设置成螺旋或线圈的金属棒或线组成，螺旋弹簧的两端214、216以直线地从线圈延伸出一短距离以使弹簧能通过线圈的、线绕其缠绕的纵向轴线扭曲该线的末端而被“加载”。弹簧通过储存盘绕的线的要么朝向要么远离彼此的、分别更紧地或更松地扭曲该弹簧的向侧面的弯曲力而工作。尽管该弹簧被称为扭转弹簧，需要注意的是该线是绕由线圈限定的轴线被弯曲，而不是绕其自身的纵向轴线被扭曲，因为其是螺旋弹簧的形状。
[0039]如图2所示，弹簧单元200包括三部分:第一部分220，螺旋扭转弹簧210和第二部分230。优选地第一部分220和第二部分230都由聚合物制成以便为扭转弹簧210提供保护防止灰尘和草进入。
[0040]图3示出了第一部分220的从上方和从下方的详细视图。第一部分220包括用于接收螺旋扭转弹簧210的主体的环形沟槽222，和用于容纳螺旋扭转弹簧210的一端214的、并用于连接到单点切割高度调整系统的连杆臂150的臂部分224。臂部分224固定螺旋扭转弹簧210的一端214，所以弹簧单元200的旋转将必然地导致扭转弹簧210第二端212随着第一部分220及第二部分230的旋转。
[0041]用于容纳螺旋扭转弹簧210主体的环形沟槽222的深度小于螺旋扭转弹簧210主体的高度。当螺旋扭转弹簧210被搁置于第一部分220的环形容纳区域222中、并且一端214被固定在第一部分220的固定区域224中时，由于环形沟槽222的更小的深度，螺旋扭转弹簧210的顶部将位于第一部分220的边缘之上。这可在图4中清楚地看出，其中螺旋扭转弹簧210的松弛端212，也即没有被固定在第一部分220的臂部分224中的那端，向外远离弹簧单元200延伸，因为该螺旋弹簧本体高于第一部分220的环形沟槽222的深度。这容许螺旋扭转弹簧210的松弛端212与草坪维护设备100的底盘110上的固定点接合，因此提供了锚结构以使得当单点切割高度调整系统被启动以便降低草坪维护设备100的底盘110的高度时螺旋扭转弹簧210能够加载，或者当草坪维护设备100被升高时弹簧210能够卸载。
[0042]弹簧单元200的第二部分230适于接合弹簧单元200的第一部分220并将螺旋扭转弹簧210固定在弹簧单 元200的第一部分220中，不限制锚定到草坪维护设备100底盘110的松弛端212的移动。
[0043]第二部分230由至少一个中央接合臂232形成，中央接合臂232的长度相当于螺旋扭转弹簧210的高度，该臂232根据螺旋扭转弹簧210的外形尺寸远离平坦的盘形部分234而延伸。中央接合臂232延伸通过螺旋扭转弹簧210的中点并连接至在第一部分220的环形沟槽222中的相应接合点。平坦的盘形部分234将螺旋扭转弹簧210固定在第一部分220的环形沟槽222内同时在螺旋扭转弹簧210的顶部侧周围维持一间隙以便为与草坪维护设备100的底盘110接合的延伸臂212提供横向的自由移动。
[0044]如图4中所能看出的，包括由第二部分230固定在第一部分220内的螺旋扭转弹簧210的完整的弹簧单元200，容许螺旋扭转弹簧210的第一端214被固定在第一部分220内，且螺旋扭转弹簧210的剩余端212远离弹簧单元200延伸以便与草坪维护设备100的底盘110接合。因此当弹簧单元200在单点切割高度调整系统启动期间被旋转时，螺旋扭转弹簧210的第一固定端214将随着杆132启动连杆臂150而被旋转，而螺旋扭转弹簧210的固定到草坪维护设备100底盘110的第二剩余端212被锚定，所以当草坪维护设备100的底盘110降低时螺旋扭转弹簧210被扭曲且能量被传到其内，以及能量随着草坪维护设备100的底盘110升高而被从螺旋弹簧210中释放。
[0045]装配后的弹簧单元200有效地包围了螺旋扭转弹簧210的全部同时容许螺旋扭转弹簧210的剩余端212远离弹簧单元200延伸以便与草坪维护设备100的底盘110接合。
[0046]结合弹簧单元200的上述特征容许弹簧单元200被构造成由第三方制造者和供应者提供的子装配部件，以便制造和供应完整的弹簧单元200至草坪维护设备100的主装配线。这节省了草坪维护设备100的整机制造时间。
[0047]优选地，当被装配到弹簧单元200部分中时螺旋扭转弹簧210是被预加载的。弹簧210由位于弹簧上部或下部罩壳(未示出)两者之一上的适当突起或其它特征保持在该预加载状态下。当弹簧单元200与单点切割高度调整系统的连杆臂150接合并且扭转弹簧210的延伸臂212被锚定到底盘110时，弹簧210被偏移到其预加载位置之外，以致其安装载荷能够直接支撑设备100的重量。这还帮助缩短本发明的弹簧单元200的总装配时间，同时在当切割高度被改变时为低弹簧刚度弹簧提供平衡载荷的最小变化。扭转弹簧210的使用有助于格外紧凑的安装。
[0048]至于附图中的图5，螺旋扭转弹簧210的远离弹簧单元200延伸的用于接合草坪维护设备100的底盘110的端部212被形成为用于与底盘110接合/锚定的钩216。螺旋扭转弹簧210锚定端212的钩形端216被形成柔和曲线以便为弹簧单元200的装配提供安全设计。
[0049]如图6和图7可见，弹簧单元200设计为接合曲柄轴300的一端，在该一端处内部部分310经由曲柄臂330连接到外部部分320，该设计容许由最终用户启动切割高度杆132而发起的旋转力经由连杆臂150和弹簧单元200被传递到轮子。螺旋扭转弹簧210和环形沟槽222的直径大于曲柄臂330的长度因此容许曲柄轴300在环形沟槽222的直径之内接合弹簧单元200。弹簧单元200经由环形沟槽222内侧的沟槽226接合曲柄轴300的曲柄臂330部分。
[0050]图7示出了完整的弹簧单元200接合曲柄轴300的特写视图。延伸臂212可被看到远离主体伸出用于接合底盘110。当曲柄轴300绕其内部轴线旋转时，外部部分320描绘出一圆弧。草坪维护设备100的轮子接合曲柄轴300的(多个)外部部分320，并且绕此外部轴线旋转。
[0051]弹簧单元200的第一部分220和第二部分230还包括孔228、236，曲柄轴300的外部部分320可以穿过该孔228、236。因此，弹簧单元200接合曲柄轴的曲柄臂330，并且外部部分320从弹簧单元200的内部侧向外部侧，通过第一 220和第二 230部分中的孔228、236及螺旋扭转弹簧210的中央自由地穿过。曲柄轴300的外部部分320于是可以与轮子接合。
[0052] 尽管本发明是借助于上面的实例进行描述的，将被本发明所覆盖的某些替代能够被本领域的技术人员预见到。例如，``外壳可以是侧面敞开的，仅在一侧上封入弹簧210。
【权利要求】
1.一种用于草坪维护设备(100)的弹簧单元(200)，所述弹簧单元(200)适于在调整所述设备的工作高度时逆着所述设备的重量进行偏压，所述弹簧单元(200)包括螺旋扭转弹簧(210)。
2.根据权利要求1所述的弹簧单元(200)，其中，所述弹簧(210)实质上被外壳包围从而在草坪维护设备(100)作业期间保护其免于灰尘和草进入。
3.根据权利要求2所述的弹簧单元(200)，其中，所述外壳包括第一部分(220)和第二部分(230)并且所述弹簧(210)定位于二者之间。
4.根据前述任一权利要求所述的弹簧单元(200)，其中，所述弹簧的第一端(214)被锚定到弹簧单元(200)同时所述弹簧的第二端(212)被与草坪维护设备(100)的底盘(110)接合。
5.根据权利要求3或4所述的弹簧单元(200)，其中，所述弹簧单元(200)的第一部分(220)包括: 环形沟槽(222)，用以容纳所述弹簧(210)的本体，以及 臂部分(224)，用以固定所述弹簧(210)的其中一端(214)。
6.根据权利要求5所述的弹簧单元(200)，其中，所述环形沟槽(222)具有小于所述弹簧(210)高度的深度以容许所述弹簧的第二端(212)从弹簧单元(200)中延伸出来。
7.根据权利要求5或6所述的弹簧单元(200)，其中，所述弹簧单元(200)的第二部分(230)包括: 平坦的盘形表面(234)，以及 远离所述平坦的盘形表面(234)延`伸的内部接合臂(232)，其中所述内部接合臂(232)通过所述第一部分(220)的所述环形沟槽(222)的中央将所述第二部分(230)固定至所述第一部分(220)。
8.一种包含根据前述任一权利要求所述的弹簧单元(200)的草坪维护设备(100)。
9.根据权利要求8所述的草坪维护设备(100)，进一步包括前部和后部曲柄轴(300)以便调整所述草坪维护设备(100)的工作高度。
10.根据权利要求9所述的草坪维护设备(100)，进一步包括位于前部和后部曲柄轴(300)之间并与弹簧单元(200)接合的连杆臂(150)以调整设备的工作高度。
11.根据权利要求9或10所述的草坪维护设备(100)，其中，所述弹簧单元(200)接合所述曲柄轴(300)的曲柄臂(330)。
12.根据权利要求11所述的草坪维护设备(100)，其中，所述曲柄轴(300)的所述曲柄臂(330)的接合位于所述环形沟槽(222)的直径之内。
13.根据权利要求9到12中任一项所述的草坪维护设备(100)，其中，所述弹簧单元(200)进一步包括孔(228、236)，曲柄轴(300)的外部部分(320)穿过所述孔(228、236)。
14.根据权利要求8到13中任一项所述的草坪维护设备(100)，其中，所述弹簧(210)在与所述草坪维护设备(100)装配之前被预加载以张力。
15.根据权利要求9到14中任一项所述的草坪维护设备(100)，其中，所述设备是剪草机。
【文档编号】A01D34/00GK103766062SQ201310506711
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2013年10月24日 优先权日:2012年10月25日
【发明者】G·B·阿姆斯特朗 申请人:罗伯特·博世有限公司