對草坪維護設備或有關于草坪維護設備的改進的制作方法
【專利摘要】用于調整草坪維護設備（100）的切割高度的“單點”操作提供了經由支在彈簧上的與鎖止結構（145）接合的連桿臂（150）而連接到一起的曲柄軸（300），以將剪草機全部四個輪子移動并鎖定至預定的位置，并因此至預定的切割高度。本發明提供了一種改進的彈簧單元（200），用于在調整草坪維護設備（100）的工作高度位置時逆著草坪維護設備（100）的重量進行偏壓。
【專利說明】對草坪維護設備或有關于草坪維護設備的改進
【技術領域】
[0001]本發明涉及對草坪維護設備、或有關于草坪維護設備的改進。特別地，本發明涉及用于在調整設備的作業高度時逆著草坪維護設備的重量提供偏壓力的改進的彈簧單元。
【背景技術】
[0002]一般地，諸如剪草機或松土機的草坪維護設備具有四個輪子，或兩個前輪和一個后輥子。為改變草坪維護設備的作業高度、在此被稱為“切割高度”，可能會執行“單點”操作。
[0003]“單點”操作提供了經由支在彈簧上的與鎖止結構接合的連桿臂而連接到一起的曲柄軸，以容許剪草機全部四個輪子移動并鎖定至預定的位置，并因此至預定的切割高度。用戶只需操作單一桿或其它致動器以便移動并鎖定全部輪子至期望的位置。替代地，曲柄軸也可以被布置為獨立地移動前軸和后軸。
[0004]本領域中已知在單點切割高度調整系統中加入彈簧以便協助最終用戶從較低向較高的切割高度位置提升草坪維護設備，并且也以便在從較高向較低的切割高度位置降低草坪維護設備時防止草坪維護設備的重量過快地下落。然而，本領域中目前所采用的彈簧系統承受著一系列本發明旨在克服的缺陷。
[0005]彈簧由于其結構經常占據大量的空間。當所使用的彈簧利用低的彈簧剛度(或彈簧常數，依照胡克定律)其在尺寸上通常更大時，該問題被加劇。無論草坪維護設備被設在哪一切割高度位置，具有低彈簧剛度的彈簧提供幾乎恒定的支撐載荷，并且因此在此類設備中是首選的但占據更多空間。
[0006]彈簧還經常在生產線上被加入到草坪維護設備中并且需要大的安裝偏移量以便支撐設備重量，這需要額外的時間和精力去完成，以及因此額外的費用。
[0007]所采用的彈簧經常暴露于灰塵和草中，這會降低切割高度組件的效率。

【發明內容】

[0008]因此，本發明旨在通過提供用于在草坪維護設備中使用的改進的彈簧單元來克服這些問題。
[0009]從其最廣義來講，本發明提供了根據權利要求1的彈簧單元，具有扭轉彈簧以便在調整設備的工作高度時逆著草坪維護設備的重量進行偏壓。用于扭轉彈簧的封裝提供額外的保護以便延長彈簧的壽命。其還容許彈簧構件由第三方裝配和預加載。這在構件供應和設備裝配方面是有利的。
[0010]優選地，封裝外殼包括用于方便彈簧的插入和彈簧單元的裝配的第一部分和第二部分。
[0011]優選地，彈簧的一端被錨定到彈簧單元而彈簧的剩余端被接合到草坪維護設備的底盤以便在草坪維護設備的切割高度被調整時容許彈簧的加載。優選地，彈簧本體容納在彈簧單元中的環形溝槽內以便將彈簧可靠地定位在外殼內，并且臂部分被設置以便固定彈簧的端部之一。優選地，環形溝槽具有小于彈簧高度的深度以容許彈簧的一端從彈簧單元延伸出來并接合底盤同時保護彈簧的其余部分。
[0012]優選地，彈簧單元的第二部分包括平坦的盤形表面和內部接合臂以通過該環形溝槽固定第二部分至第一部分，并將彈簧固定在二者之間。
[0013]在進一步的實施例中，本發明可被加入到草坪維護設備中。優選地，該草坪維護設備包括前部和后部曲柄軸兩者以便調整其工作高度，因而容許左側和右側輪子兩者被同時地調整。優選地，該草坪維護設備在前部和后部曲柄軸之間具有連桿臂以容許單點切割高度系統被實現。優選地，該彈簧單元接合曲柄軸的曲柄臂以容許彈簧單元的旋轉被傳遞到曲柄軸的旋轉。優選地，曲柄軸的接合位于彈簧單元的環形溝槽的直徑之內并且曲柄軸穿過彈簧單元。
[0014]優選地，彈簧在與草坪維護設備裝配之前被預加載以張力因而使裝配更有效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]本發明的上述及其它方面將僅借助實例、參照附圖更詳細地進行描述，其中:
[0016]圖1是根據本發明的具有單點切割高度調整系統的草坪維護設備的一實施例的底盤的左前側分解透視圖。
[0017]圖2是圖1的切割高度系統的彈簧單元的三個主要構件，包括第一部分、螺旋扭轉彈簧和第二部分，的分解視圖。
[0018]圖3示出了圖2中所 見的第一部分從上而下和從下而上的兩個視圖，沒有螺旋扭
轉彈簧或第二部分。
[0019]圖4顯示了完整彈簧單元的從上而下和從下而上的兩個視圖，其中包含被裝配在一起作為單一單元的第一部分、第二部分和螺旋扭轉彈簧。
[0020]圖5是位于本發明的彈簧單元的一實施例的螺旋扭轉彈簧一端處的鉤的詳細視圖。
[0021]圖6示出了與用在單點切割高度調整系統中的曲柄軸接合的圖4的彈簧單元的兩個側面視圖。
[0022]圖7示出了曲柄軸端部與圖4的彈簧單元的接合。
【具體實施方式】
[0023]圖1示出了裝備有單點切割高度調整系統的剪草機底盤110，所述單點切割高度調整系統容許使用單點機構對每個輪子(未示出)的相對高度相對于底盤110進行同時調整。這通過在兩個前輪之間和在兩個后輪之間使用曲柄軸300以便軸300的旋轉導致輪子對于底盤110的相對高度相應地上升或下降而完成。
[0024]曲柄軸300是包括內部部分310和曲柄軸每一端處的外部部分320的軸。曲柄軸的外部部分320平行于但不軸向對齊曲柄軸的內部部分310。曲柄軸300的兩個外部部分320彼此對齊并平行。內部部分310經由有角度的曲柄臂330部分連接到每個外部部分320。雖然曲柄臂330典型地與曲柄軸的平行的內部部分310和外部部分320都成直角，但其可以成與內部部分310和外部部分320不平行的任何角度。
[0025]曲柄軸300被固定在剪草機底盤110上的孔120中并由曲柄軸的內部部分310支撐。內部部分310在底盤110內是自由轉動的，并且外部部分320在距內部部分310 —由曲柄臂330部分的長度限定的距離處畫出以內部部分310為中心的圓弧。剪草機的輪子以常規的方式與曲柄軸300的外部部分320接合并繞其自由旋轉。
[0026]單點切割高度調整系統通過使用常規地定位在至少其中一個輪子附近的桿132和鎖止部145的結構被操作。
[0027]如圖1所見，草坪維護設備100包括凸起的冠部140，冠部140包括若干切割到其內的隔開的鎖止部(detent)145。這些鎖止部145對應于用于切割高度系統的固定的切割高度位置。鎖止部145用于與桿132接合并且保證一旦期望的切割高度被選擇時曲柄軸300被保持在位。
[0028]調整系統進一步包括桿部130。桿部130的形狀設置成以便接合凸起的冠部140的鎖止部145。手柄132是繞曲柄軸的內部部分310的旋轉軸線可旋轉的，并且包括溝槽以接合曲柄軸300的曲柄臂330，該溝槽鄰近并垂直于與曲柄軸300的外部部分320接合的通孔136，該通孔從內部曲柄軸300的旋轉軸線適當地移位。因此桿部130接合曲柄軸300的曲柄臂330和外部部分320以提供繞內部部分310的軸線旋轉曲柄軸300的手段。
[0029]為了調整切割高度系統，桿132從鎖止部145被拉離并脫離與其的接合。桿部130因而繞曲柄軸300，也即其內部部分310，的旋轉軸線自由移動。
[0030]當桿部130被旋轉時，曲柄軸300被旋轉，因為外部部分320和曲柄臂330分別被接合于旋轉偏置的通孔136和垂直的溝槽。一旦曲柄軸300被轉動到首選的位置，桿132可被放置入最近的相應的鎖止部145。曲柄軸300因此被保持在位直至切割高度被再次調整。為了提供多個切割高度位置，如果需要，任意數目的鎖止部的位置145可以被采納。曲柄軸300的外部部分320描繪出繞曲柄軸300的內部部分310的旋轉軸線的圓弧。當輪子和曲柄軸300的外部部分320處在相對于剪草機底盤110的高位置時，剪草機底盤110被保持為在作業期間更靠近地面。這導致對切割機而言更低的切割高度以及因此草更短。
`[0031]當輪子和曲柄軸300的外部部分320被保持在相對于剪草機底盤110的較低位置時，底盤110被保持為進一步離開地面。這導致更高的切割高度和切割后更長的草。
[0032]因此，通過旋轉曲柄軸300，剪草機的切割高度可被調整。
[0033]前部和后部曲柄軸300經由連桿臂150連接，并因此前部和后部輪子也被同時調
難
iF.0
[0034]通過安全且容易地操作僅一個桿132而同時調整用于該設備四個輪子的每一個的切割高度設置是可行的。而且，每一個輪子與其它的輪子同步地被移動，因此保證了平坦和水平的切割高度。由于曲柄軸300延伸過剪草機底盤110的整個寬度，并且外部部分320彼此對齊，軸300上左側和右側的輪子被保持在相對于彼此的同一高度上。也就是說，不可能獨立地調整左側或右側輪子之一的高度，如果它們被連接到同一軸上的話，因此保證了水平的切割高度。
[0035]連桿臂150在一端連接到、并接合于桿部130，且在另一端連接到、并接合于彈簧單元200。
[0036]為使調整剪草機100的切割高度更容易，該設備供應有彈簧單元200以提供偏壓力。剪草機100由此被裝上彈簧從而以重力降低剪草機底盤110需要做加載彈簧210的工作。因此當剪草機底盤Iio處于較低的切割高度位置時彈簧210中儲備的張力，可被釋放并用于逆著重力輔助升起剪草機底盤110至更高的切割高度位置。這也保證了當降低剪草機底盤Iio至較低的切割高度位置時，剪草機100的重量不允許底盤110簡單地在重力下下降，或者不允許迫使曲柄軸300以快的足以導致損壞設備100或傷及最終用戶的速度到達更低位置。
[0037]理論上由彈簧供應的負荷應當精確地平衡草坪維護設備100的重量，并且應當在切割高度改變時變化盡可能小的量。根據胡可定律，這意味著具有軟的或低的彈簧剛度的彈簧，但這又意味著為了達到必需的預負荷(張力)以支撐設備100的凈重，大的安裝偏移量是必要的。如此大的預負荷安裝偏移量在設備裝配的時候是不便于實施的并耗費大量的空間。
[0038]當調整切割高度位置時，為抵抗草坪維護設備100的重量，不同類型的彈簧可被使用。本發明的彈簧單元200使用扭轉彈簧210，特別地為螺旋扭轉彈簧。彈簧由形狀設置成螺旋或線圈的金屬棒或線組成，螺旋彈簧的兩端214、216以直線地從線圈延伸出一短距離以使彈簧能通過線圈的、線繞其纏繞的縱向軸線扭曲該線的末端而被“加載”。彈簧通過儲存盤繞的線的要么朝向要么遠離彼此的、分別更緊地或更松地扭曲該彈簧的向側面的彎曲力而工作。盡管該彈簧被稱為扭轉彈簧，需要注意的是該線是繞由線圈限定的軸線被彎曲，而不是繞其自身的縱向軸線被扭曲，因為其是螺旋彈簧的形狀。
[0039]如圖2所示，彈簧單元200包括三部分:第一部分220，螺旋扭轉彈簧210和第二部分230。優選地第一部分220和第二部分230都由聚合物制成以便為扭轉彈簧210提供保護防止灰塵和草進入。
[0040]圖3示出了第一部分220的從上方和從下方的詳細視圖。第一部分220包括用于接收螺旋扭轉彈簧210的主體的環形溝槽222，和用于容納螺旋扭轉彈簧210的一端214的、并用于連接到單點切割高度調整系統的連桿臂150的臂部分224。臂部分224固定螺旋扭轉彈簧210的一端214，所以彈簧單元200的旋轉將必然地導致扭轉彈簧210第二端212隨著第一部分220及第二部分230的旋轉。
[0041]用于容納螺旋扭轉彈簧210主體的環形溝槽222的深度小于螺旋扭轉彈簧210主體的高度。當螺旋扭轉彈簧210被擱置于第一部分220的環形容納區域222中、并且一端214被固定在第一部分220的固定區域224中時，由于環形溝槽222的更小的深度，螺旋扭轉彈簧210的頂部將位于第一部分220的邊緣之上。這可在圖4中清楚地看出，其中螺旋扭轉彈簧210的松弛端212，也即沒有被固定在第一部分220的臂部分224中的那端，向外遠離彈簧單元200延伸，因為該螺旋彈簧本體高于第一部分220的環形溝槽222的深度。這容許螺旋扭轉彈簧210的松弛端212與草坪維護設備100的底盤110上的固定點接合，因此提供了錨結構以使得當單點切割高度調整系統被啟動以便降低草坪維護設備100的底盤110的高度時螺旋扭轉彈簧210能夠加載，或者當草坪維護設備100被升高時彈簧210能夠卸載。
[0042]彈簧單元200的第二部分230適于接合彈簧單元200的第一部分220并將螺旋扭轉彈簧210固定在彈簧單 元200的第一部分220中，不限制錨定到草坪維護設備100底盤110的松弛端212的移動。
[0043]第二部分230由至少一個中央接合臂232形成，中央接合臂232的長度相當于螺旋扭轉彈簧210的高度，該臂232根據螺旋扭轉彈簧210的外形尺寸遠離平坦的盤形部分234而延伸。中央接合臂232延伸通過螺旋扭轉彈簧210的中點并連接至在第一部分220的環形溝槽222中的相應接合點。平坦的盤形部分234將螺旋扭轉彈簧210固定在第一部分220的環形溝槽222內同時在螺旋扭轉彈簧210的頂部側周圍維持一間隙以便為與草坪維護設備100的底盤110接合的延伸臂212提供橫向的自由移動。
[0044]如圖4中所能看出的，包括由第二部分230固定在第一部分220內的螺旋扭轉彈簧210的完整的彈簧單元200，容許螺旋扭轉彈簧210的第一端214被固定在第一部分220內，且螺旋扭轉彈簧210的剩余端212遠離彈簧單元200延伸以便與草坪維護設備100的底盤110接合。因此當彈簧單元200在單點切割高度調整系統啟動期間被旋轉時，螺旋扭轉彈簧210的第一固定端214將隨著桿132啟動連桿臂150而被旋轉，而螺旋扭轉彈簧210的固定到草坪維護設備100底盤110的第二剩余端212被錨定，所以當草坪維護設備100的底盤110降低時螺旋扭轉彈簧210被扭曲且能量被傳到其內，以及能量隨著草坪維護設備100的底盤110升高而被從螺旋彈簧210中釋放。
[0045]裝配后的彈簧單元200有效地包圍了螺旋扭轉彈簧210的全部同時容許螺旋扭轉彈簧210的剩余端212遠離彈簧單元200延伸以便與草坪維護設備100的底盤110接合。
[0046]結合彈簧單元200的上述特征容許彈簧單元200被構造成由第三方制造者和供應者提供的子裝配部件，以便制造和供應完整的彈簧單元200至草坪維護設備100的主裝配線。這節省了草坪維護設備100的整機制造時間。
[0047]優選地，當被裝配到彈簧單元200部分中時螺旋扭轉彈簧210是被預加載的。彈簧210由位于彈簧上部或下部罩殼(未示出)兩者之一上的適當突起或其它特征保持在該預加載狀態下。當彈簧單元200與單點切割高度調整系統的連桿臂150接合并且扭轉彈簧210的延伸臂212被錨定到底盤110時，彈簧210被偏移到其預加載位置之外，以致其安裝載荷能夠直接支撐設備100的重量。這還幫助縮短本發明的彈簧單元200的總裝配時間，同時在當切割高度被改變時為低彈簧剛度彈簧提供平衡載荷的最小變化。扭轉彈簧210的使用有助于格外緊湊的安裝。
[0048]至于附圖中的圖5，螺旋扭轉彈簧210的遠離彈簧單元200延伸的用于接合草坪維護設備100的底盤110的端部212被形成為用于與底盤110接合/錨定的鉤216。螺旋扭轉彈簧210錨定端212的鉤形端216被形成柔和曲線以便為彈簧單元200的裝配提供安全設計。
[0049]如圖6和圖7可見，彈簧單元200設計為接合曲柄軸300的一端，在該一端處內部部分310經由曲柄臂330連接到外部部分320，該設計容許由最終用戶啟動切割高度桿132而發起的旋轉力經由連桿臂150和彈簧單元200被傳遞到輪子。螺旋扭轉彈簧210和環形溝槽222的直徑大于曲柄臂330的長度因此容許曲柄軸300在環形溝槽222的直徑之內接合彈簧單元200。彈簧單元200經由環形溝槽222內側的溝槽226接合曲柄軸300的曲柄臂330部分。
[0050]圖7示出了完整的彈簧單元200接合曲柄軸300的特寫視圖。延伸臂212可被看到遠離主體伸出用于接合底盤110。當曲柄軸300繞其內部軸線旋轉時，外部部分320描繪出一圓弧。草坪維護設備100的輪子接合曲柄軸300的(多個)外部部分320，并且繞此外部軸線旋轉。
[0051]彈簧單元200的第一部分220和第二部分230還包括孔228、236，曲柄軸300的外部部分320可以穿過該孔228、236。因此，彈簧單元200接合曲柄軸的曲柄臂330，并且外部部分320從彈簧單元200的內部側向外部側，通過第一 220和第二 230部分中的孔228、236及螺旋扭轉彈簧210的中央自由地穿過。曲柄軸300的外部部分320于是可以與輪子接合。
[0052] 盡管本發明是借助于上面的實例進行描述的，將被本發明所覆蓋的某些替代能夠被本領域的技術人員預見到。例如，``外殼可以是側面敞開的，僅在一側上封入彈簧210。
【權利要求】
1.一種用于草坪維護設備(100)的彈簧單元(200)，所述彈簧單元(200)適于在調整所述設備的工作高度時逆著所述設備的重量進行偏壓，所述彈簧單元(200)包括螺旋扭轉彈簧(210)。
2.根據權利要求1所述的彈簧單元(200)，其中，所述彈簧(210)實質上被外殼包圍從而在草坪維護設備(100)作業期間保護其免于灰塵和草進入。
3.根據權利要求2所述的彈簧單元(200)，其中，所述外殼包括第一部分(220)和第二部分(230)并且所述彈簧(210)定位于二者之間。
4.根據前述任一權利要求所述的彈簧單元(200)，其中，所述彈簧的第一端(214)被錨定到彈簧單元(200)同時所述彈簧的第二端(212)被與草坪維護設備(100)的底盤(110)接合。
5.根據權利要求3或4所述的彈簧單元(200)，其中，所述彈簧單元(200)的第一部分(220)包括: 環形溝槽(222)，用以容納所述彈簧(210)的本體，以及 臂部分(224)，用以固定所述彈簧(210)的其中一端(214)。
6.根據權利要求5所述的彈簧單元(200)，其中，所述環形溝槽(222)具有小于所述彈簧(210)高度的深度以容許所述彈簧的第二端(212)從彈簧單元(200)中延伸出來。
7.根據權利要求5或6所述的彈簧單元(200)，其中，所述彈簧單元(200)的第二部分(230)包括: 平坦的盤形表面(234)，以及 遠離所述平坦的盤形表面(234)延`伸的內部接合臂(232)，其中所述內部接合臂(232)通過所述第一部分(220)的所述環形溝槽(222)的中央將所述第二部分(230)固定至所述第一部分(220)。
8.一種包含根據前述任一權利要求所述的彈簧單元(200)的草坪維護設備(100)。
9.根據權利要求8所述的草坪維護設備(100)，進一步包括前部和后部曲柄軸(300)以便調整所述草坪維護設備(100)的工作高度。
10.根據權利要求9所述的草坪維護設備(100)，進一步包括位于前部和后部曲柄軸(300)之間并與彈簧單元(200)接合的連桿臂(150)以調整設備的工作高度。
11.根據權利要求9或10所述的草坪維護設備(100)，其中，所述彈簧單元(200)接合所述曲柄軸(300)的曲柄臂(330)。
12.根據權利要求11所述的草坪維護設備(100)，其中，所述曲柄軸(300)的所述曲柄臂(330)的接合位于所述環形溝槽(222)的直徑之內。
13.根據權利要求9到12中任一項所述的草坪維護設備(100)，其中，所述彈簧單元(200)進一步包括孔(228、236)，曲柄軸(300)的外部部分(320)穿過所述孔(228、236)。
14.根據權利要求8到13中任一項所述的草坪維護設備(100)，其中，所述彈簧(210)在與所述草坪維護設備(100)裝配之前被預加載以張力。
15.根據權利要求9到14中任一項所述的草坪維護設備(100)，其中，所述設備是剪草機。
【文檔編號】A01D34/00GK103766062SQ201310506711
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2013年10月24日 優先權日:2012年10月25日
【發明者】G·B·阿姆斯特朗 申請人:羅伯特·博世有限公司