轮子组件的制作方法
【专利摘要】本发明涉及例如用于剪草机的轮子组件（10），包括轮子（100）和轮毂（200）。轮毂（200）具有用于接收在使用时轮子组件绕其轴线旋转的轴的孔（203）。轮毂（200）和轮子（100）配置成适于卡扣接合以形成所述轮子组件。所述卡扣接合由轮毂（200）上的突起（209）和形成在轮子（100）上的相应的突起和凹槽提供。所述组件还设有定位装置和用于引导定位装置至正确对齐的定向装置。所述定向装置包括形成朝向所述沟槽的V形的倾斜表面，其在轮毂和轮子的接合期间接合肋，致使轮毂相对于轮子旋转直至肋与相应的沟槽被对齐。本发明容许不同的轮毂构造与标准的轮子设计一起使用。借助于轮毂至轮子中的卡扣接合，轮毂和轮子的装配被简化，避免了对工具或装备的需求。
【专利说明】轮子组件
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种轮子组件，尤其涉及一种具有轮子和轮毂的轮子组件。
【背景技术】
[0002]本发明将参照用于剪草机的轮子组件进行描述，然而，很明显本发明同样适合于用在任何具有实现本发明的好处的轮子的产品或设备中。因此，对剪草机的参照不应视作将本发明的范围限制到此应用中。
[0003]产品制造者经常会在相同的产品系列内提供许多不同的样式，并且他们会进一步针对同一产品类型提供许多不同的系列，每一系列具有自己的许多具体样式。例如在剪草机的示例中，样式或系列可由马达/发动机类型、马达/发动机尺寸或功率、切割形式、切割宽度、对草的收集特征、耐用性等来限定。当不同样式的宽泛选择增加了消费者的选择机会并容许制造者到达不同的市场的同时，其也的确增加了制造工艺的复杂性。特别是，在轮式剪草机的情况中， 申请人:已发现存在着大量不同的轮子设计或规格覆盖了已提供样式的全系列。例如，单个轮子设计对于每一不同的轴径或轴界面(例如界面长度或形状)而言可能是必要的。拥有大量不同的轮子类型无论在用于每一轮子设计的最初刀具加工成本方面还是在生广过程中所需的库存和存储空间方面都是昂贵的。
【发明内容】
[0004]本发明旨在减少跨越产品系列所需的轮子设计的不同变体的数量，并因此节省成本和存储空间。本发明还旨在简化装配工艺，其具有进一步的优点在于由最终用户对轮子的安装是便利的，允许产品在更小的纸箱中运输。本发明的很多可选的和优选的特征进一步有助于最终用户的安装，如将在下文讲清楚的那样。
[0005]根据本发明，提供了包括轮子和轮毂的轮子组件，其中轮毂配置成接收在使用时轮子组件绕其轴线旋转的轴，并且其中轮毂和轮子配置成适于卡扣接合以形成该轮子组件，轮毂和轮子具有接合时彼此接触或毗邻的配合面，轮毂是实质上圆柱形的并具有在其配合面上位于绕轮毂圆周隔开的间隔上的多个突起，该多个突起接合轮子的配合面以提供该卡扣接合，其中每个突起位于轮毂表面的直径减小的部分上，并且完整直径的表面部分周向上设置在每个直径减小的部分之间。
[0006]优选的实施例中，轮毂设有在使用时接收该轴的孔。该孔可以是全程贯通轮毂的，或者其可以是在远端封闭的有效地形成封闭的通路。该孔的横截面及深度将随该轴的截面形状及轮毂与该轴之间期望的界面长度而定。该孔可是圆柱形的或大致圆柱形的。
[0007]同样地，优选的实施例中，轮子设有在装配时用于接收实质上圆柱形轮毂的孔。该孔可以是全程贯通轮子的，或者其可以是在远端封闭的以便其有效地形成封闭的通路。该孔的横截面及深度将随轮毂的截面形状(或反之亦然)及轮毂与该轴之间期望的界面长度而定。
[0008]当轮毂和轮子被装配时，没有必要将整个轮毂与轮子接合。仅有部分轮毂与轮子接合或在轮子孔内是可行的。例如，轮毂可包括装配时在轮子后面延伸的凸缘。然而优选地，装配时轮毂实质上完全安装于轮子内。
[0009]轮毂和轮子之间的卡扣接合可以进一步由轮子配合面上的与轮毂上的突起相接合的一个或多个相应的突起或凹口提供。在这种布置中，轮毂上的一个或多个突起优选为锥形的，其锥度在相对于轮毂与轮子的接合方向的向后方向上增加。该锥度便于轮毂插入轮子中并提供改进的卡扣接合。
[0010]虽然任何合适数目的突起可以被设置，但已发现围绕轮毂圆周间隔开的四个突起在某些应用中工作尤其良好。然而，三个突起也可提供可接受的功能。
[0011]如上所述，每个突起位于轮毂的相比于剩余的表面部分具有减小的直径的表面部分上。突起的表面可以是弯曲的，该情形中该弯曲可具有大于轮毂曲率半径的曲率半径，这将在突起的区域中提供较小的弯曲或较平的表面。替代地，突起的表面可以是平的或大体上平的。
[0012]优选地每个突起朝向轮毂的远端位于轮毂的远端和中点之间。在这种情况下，每个突起的表面优选地从轮毂的远端向近端延伸。
[0013]在周向上直径减小的突起表面之间，设置有完整直径的表面部分，其形成了轮毂剩余部分的配合面的延续。优选地，这些完整直径的部分具有与轮毂剩余部分相同的直径。这些部分通过增加轮毂和轮子的配合面之间的接触面积提供了对该组件的进一步的支撑。优选地，这些部分由在轴和轮子之间直接传递力的肋支撑。
[0014]在插入期间将轮毂相对于轮子定向以便卡扣构件彼此正确地对齐可能是必要的。因此，优选地，轮子组件包括定位装置以当该构件被接合时在轮子中正确地定向轮毂。定位装置可包括设置在轮毂和轮子的配合面上的一对或多对相应的突起和凹口。优选地，每个突起包括轴向延伸的肋，且每个凹口包括轴向延伸的沟槽。该至少一条肋优选地设置在轮毂的配合面上，且该至少一条沟槽设置在轮子的配合面上。该定位装置，尤其以一对或多对轴向延伸的肋和沟槽的形式，也有助于防止轮毂和轮子之间的相对旋转并有助于在轮毂和轮子之间传递旋转力。
[0015]虽然任何合适数目对的相应的肋和沟槽可组成该定位装置，但 申请人:已发现轮毂上的四条肋和轮子上的四条相应的凹口(或反之亦然)工作尤其良好。少于该数目时，构件趋向于卡住而不是相对彼此旋转；用于对齐而可能需要的最大旋转量也更大。优选地与突起相同数目的肋被设置在轮毂上，并且更优选地每条肋与相应的突起是轴向对齐的。
[0016]为了便于轮毂的插入，定向装置也可被设置以引导定位装置至正确的对齐。优选地，定向装置包括倾斜表面，该倾斜表面形成朝向沟槽的V形，并在轮毂和轮子的接合期间接合肋，致使轮毂相对于轮子旋转直至肋与相应的沟槽被对齐。
[0017]轮毂优选地由塑料材料制成，其比其它材料更适合用于承载目的，并将因此显示出在轴上的改善的运行特性。轮子也可方便地由塑料材料制成。
[0018]本发明还扩展到在所述的轮子组件中使用的轮毂，还扩展到包括所述的轮子组件的剪草机。
[0019]在包括可选的和优选的特征的不同方面中，本发明通过具有可互换的轮毂而减少了跨越产品系列所需的轮子设计中不同变体的数量。该组件的轮子部分在跨越所有使用那一轮子尺寸的应用中将是通用的，对于每一具体应用来说，仅轮毂设计需要改变，考虑到轴的直径、轴的横截面、轴-轮毂的界面长度等。由于轮毂是为每一应用设计和生产的较小构件，加工及制造成本将被减少，并且进一步的节约可通过具有能够根据所需的更大数量而进行大量生产的标准轮子设计实现。与现有技术相比，用于具体应用的构件的存储空间将被减少。
[0020]本发明还借助于轮毂至轮子中的卡扣接合简化了装配工艺。所有要做的只是选择恰当的轮毂并将其插入标准的轮子中以获得正确的轮子组件。借助于卡扣接合，不需要特殊的工具或固定件。
[0021]轮毂可通过包括螺钉或其他固定件在内的任何合适的手段连接到轴上。然而优选地，螺钉是要避免的，因为这会需要在生产线上操作并会使工艺变复杂。螺钉还已知会在运行中松动或失效。一种优选的连接方法是使用棘轮帽(ratchet cap)，其是一种简单和有效的连接装置。一旦轮子和轮毂以卡扣接合组装到一起，并且该组件被用棘轮帽连接到轴上，不使用工具这些零件不能被容易地拆卸。
[0022]本发明提供了进一步的优点，在于简单的、免修理和免工具的装配可由最终用户完成。安装的轮子可能会增加产品的尺寸，并且在轮子被传统地安装在切割甲板外侧的剪草机的实例中，这一尺寸增加可能是巨大的。通过要求最终用户自己安装轮子，包装的量和纸箱的尺寸可被减小，这将提供巨大的环境和成本节省。轮毂可以预安装到轴上的方式被供应，这样最终用户只需要将轮子推到轮毂上直到它们卡扣到位，无需螺钉、垫圈、夹子等。上述优选实施例的定位和定向装置将便于构件的对齐，且不需要工具。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]本发明的一个实施例将仅通过举例的方式并参照附图进行描述，附图中:
[0024]图1示出了根据本发明的用于剪草机的轮子组件的分解透视图；
[0025]图2示出了图1的轮子组件的轮毂构件的透视图；
[0026]图3示出了插入有曲柄轴的轮毂构件的剖视图；
[0027]图4示出了图1的轮子组件的轮子构件的中央部分的特写透视图；
[0028]图5示出了当与轮子接合时轮毂的轴向剖视图；
[0029]图6示出了当与轮子接合时轮毂的端部视图；以及
[0030]图7示出了当与轮子接合时轮毂的径向剖视图。
【具体实施方式】
[0031]参照图1，轮子组件10包括轮子100和轮毂200。轮子100是具有胎面(treadsurface)101的圆筒形。图1示出了轮子100的内表面102，由于其将面对其被连接于上的剪草机(未示出)，因而其在使用中一般不会被看到。轮子100的外表面在设计上将是典型地更具美感的，然而内表面102则是更具功能性的且通常包括许多加强壁103和其他特征来为轮子提供刚度同时节省材料和重量。用于接收轮毂200的孔104位于轮子的中央。孔104由大致圆筒形的壁105限定，其特征将在下文更详细地描述。
[0032]参照图1和图2，轮毂200具有大致圆柱形的形式。轮毂具有横截面为圆形的近端201，和在一定程度上制成方形的远端202。轮毂200设有用于接收轴(图3中示出)的孔203。在轮毂的近端201，设有倾斜表面204 (图1、3和5)以在轴的插入操作期间将轴引导入孔203中。还设有小凸缘205，在装配时其邻接轮子100的圆筒形壁105的边缘106 (附图4)。在轮毂200的远端202 (图2)，内壁206限定了孔203，其被翅片207围绕以便为壁206提供强度。
[0033]参照图2，轮毂200的卡扣和定位装置构件将更详细地进行描述。如上所述，轮毂的远端202在一定程度上制成方形并具有直径小于圆柱形轮毂200整体直径的四个较平坦表面208。表面208从远端202朝向近端201延伸至大约半程。在每一个表面208上设有突起209，在本优选实施例中该突起209是卡扣机构的第一构件。突起209具有大致锥形的轮廓，从轮毂的远端202开始并朝向突起的后方加宽。锥形在突起209的较宽端相对突然地终止。
[0034]轮毂200上的定位装置构件是四条轴向延伸的肋210，其中两条示于图2。它们从做成方形部分的每一个弄平的表面208的边缘开始朝向近端201延伸，如此同样地延伸了轮毂200轴向长度的大约一半。
[0035]在每个表面208之间，轮毂200的横截面轮廓是圆柱形并且具有实质上与近端201相同的直径，如图2中可看出的。这些完整直径部分211通过增加轮毂200和轮子100的配合面之间的接触面积而为该组件提供进一步支撑。这些完整直径部分211上设有特定的支撑肋212以在轴和轮子之间直接传递力。
[0036]图3示出了插入有轴300的轮毂200的剖视图。轴300具有曲柄设计的性质，具有与该轴的其它两部分-内侧部分302和外侧部分303-成90度夹角的部分301。轴的这种设计用来容许剪草机切割甲板的高度通过绕内侧部分302枢转该轴而进行调整，并且一旦所期望的高度被设定将其固定在位。
[0037]轴的外侧部分303示出为插入轮毂200中。用于将轮毂固定在位的装置，诸如标准的推进式棘轮盘(push-on ratchet plate),则未示出。本发明的重要的有利特征在于，当与曲柄式的轴一起使用时，在轮毂的远端202上的、其一部分由凸缘205形成的环形表面213，形成了用于轴300的曲柄部分301的支承面。这为轮子的横向定位提供了便利的布置，同时适应轴在直线部分301和303之间的折弯区中的确切形式的变体制造。
[0038]图4更详细地示出了轮子100的中央，特别是限定了用于接收轮毂200的孔104的圆筒形壁105。轮子100的卡扣和定位装置构件将在此更详细地进行描述。
[0039]卡扣机构的第二构件设置在圆筒形壁105的内侧表面上，并包括延伸入孔104中的锥形突起107。锥形突起107还限定了凹部108，凹部108的尺寸和形状设置成在轮子与轮毂接合时保持轮毂200的突起209。参照图5，当轮毂200被推入孔104中时，两个锥形突起107和209的表面将形成接触。当轮毂进一步被推入孔中时，随着轮毂突起209被轮子突起107向内施压，弄平的表面208将向内变形。在锥形表面突然终止之处，轮毂突起209将弹回其原始径向位置，进入凹部108。在此处，突起107和209的后边缘处于彼此配对接合状态，将轮毂保持在轮子中。
[0040]图6示出了当与轮子100接合时轮毂200的端部视图，其中突起209 “彻底弹入(snapped home)，，凹部 108 中。
[0041]返回图4，轮子100的定位装置构件是形成于圆筒形壁105的内侧表面中的四条轴向延伸的沟槽109。这些沟槽接合其中的四条设置在轮毂200上的肋210，从而防止构件之间的相对旋转，并用来正确地对齐卡扣构件。接合后的位置示于图7中。[0042]定向装置设置在轮子孔的壁105上，其用来引导肋210至与沟槽109对齐。定向装置包括倾斜表面110，其沿轴线方向形成朝向每一沟槽的浅V形，该沟槽定位于V形的尖端。V形的深度可以是大约5mm。当轮毂被插入孔中时，倾斜表面110将接触肋210的末端，并且通过相对于轮子旋转轮毂从而朝向沟槽109引导肋210直到肋和沟槽被对齐，在该处，在没有进一步相对旋转的情况下插入继续，(逻辑问题)。该特征容许轮毂在相对于轮子的任何旋转位置被插入，并且轮毂将被自动旋转到正确的对齐位置。
[0043]如上述所讨论的，本发明容许不同的轮毂结构与标准的、通用的轮子设计一起使用。由于轮毂到轮子中的卡扣接合简化轮毂和轮子的装配，避免了对工具或装配的需求。一旦这些构件被装配，定位装置和定向装置提供轮毂和轮子的自动对齐以及可靠的接合。
【权利要求】
1.一种轮子组件，包括轮子和轮毂，其中所述轮毂配置成接收在使用时所述轮子组件绕其轴线旋转的轴，并且其中所述轮毂和所述轮子配置成适于卡扣接合以形成所述轮子组件，所述轮毂和所述轮子具有在两者接合时彼此接触或毗邻的配合面，所述轮毂是实质上圆柱形的并具有在其配合面上位于绕轮毂圆周间隔开的多个突起，所述多个突起接合所述轮子的配合面以提供所述卡扣接合，其中每个突起位于轮毂表面的直径减小的部分上，并且完整直径的表面部分在周向上设置在直径减小的部分之间。
2.如权利要求1所述的轮子组件，其中，所述卡扣接合进一步由位于轮子的配合面上的与轮毂上的突起相接合的一个或多个相应的突起或凹口提供。
3.如权利要求1或2所述的轮子组件，其中，所述轮毂上的一个或多个突起是锥形的，其锥度在相对于轮毂与轮子的接合方向的向后方向上增加。
4.如前述任一权利要求所述的轮子组件，其中，所述轮毂设有围绕轮毂圆周间隔开的四个突起。
5.如前述任一权利要求所述的轮子组件，其中，所述完整直径的表面部分由在所述轴和轮子之间直接传递力的肋支撑。
6.如前述任一权利要求所述的轮子组件，其中，所述轮子组件包括定位装置以在所述轮毂和所述轮子接合时相对于轮子正确地定向轮毂。
7.如权利要求6所述的轮子组件，其中，所述定位装置包括设置在轮毂的配合面上的至少一条轴向延伸的肋和设置在轮子的配合面上的至少一条相应的轴向延伸的沟槽。
8.如权利要求7所述的轮子组件，其中，与突起相同数目的肋设置在轮毂的配合面上。
9.如权利要求8所述的轮子组件，其中，每条肋与相应的突起是轴向对齐的。
10.如权利要求7到9中任一项所述的轮子组件，其中，所述轮毂设有四条轴向延伸肋，且所述轮子设有四条轴向延伸的沟槽。
11.如权利要求7到10中任一项所述的轮子组件，其中，进一步包括定向装置用于引导所述定位装置至正确对齐，所述定向装置包括倾斜表面，所述倾斜表面形成朝向所述沟槽的V形，并且在轮毂和轮子的接合期间接合所述或每一条肋，致使所述轮毂相对于所述轮子旋转直至所述肋与相应的沟槽被对齐。
12.一种用于前述任一权利要求所述的轮子组件的轮毂。
13.一种包括权利要求1到11中任一项所述的轮子组件的剪草机。
【文档编号】B60B19/00GK103722975SQ201310470233
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2013年10月10日 优先权日:2012年10月12日
【发明者】J·泰勒, M·林, G·B·阿姆斯特朗 申请人:罗伯特·博世有限公司