專利名稱：植物修剪器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及植物修剪器，植物修剪器是適于剪切例如草的植物的眾所周知的電動工具。通常，這種植物修剪器包括切割頭，切割頭具有一個或多個切割線或者一個或多個剛硬的切削刀片，或是具有這兩者。植物修剪器還包括馬達(dá)，這樣在使用者對修剪器的操作過程中，切割線和/或刀片會通過馬達(dá)的作用而高速旋轉(zhuǎn)。因此當(dāng)快速旋轉(zhuǎn)的切割線和/或刀片與直立的植物接觸時，它們就用來按照需要切斷植物。植物修剪器的馬達(dá)可以電或汽油驅(qū)動的，并且如果是電驅(qū)動的，它可以由市政電源或電池組提供動力。在以本發(fā)明的申請人的名義申請的歐洲專利EP 0 841 000 B中描述了這種植物修剪器的實例。
背景技術(shù)：
通過參見附圖1和2可以更好的理解現(xiàn)有植物修剪器的總體布局，其中顯示的修剪器的部件標(biāo)記如下10馬達(dá)20切割頭30驅(qū)動軸40齒輪機(jī)構(gòu)50前部手柄60后部手柄70支軸植物修剪器中兩個最重的部件通常是切割頭和馬達(dá)。在操作中，修剪器通常通過使用者的身體和手臂圍繞支軸70的扭轉(zhuǎn)運動而由使用者左右擺動，其方式如圖1和圖2中帶箭頭的圓弧所示。
大多數(shù)現(xiàn)有植物修剪器具有如圖1中所示的布局。在該配置中，馬達(dá)和切割頭都位于修剪器的底端并且剛性驅(qū)動軸用于將馬達(dá)的輸出連接到切割頭上。在馬達(dá)和切割頭之間也可以設(shè)置有齒輪系來改變旋轉(zhuǎn)速率。在這種情形下，修剪器的兩個最重的部件均位于修剪器的底端。
然而，一些現(xiàn)有的植物修剪器具有如圖2中所示的不同的布局。在該配置中，僅僅切割頭位于修剪器的底端并且馬達(dá)位于頂端。因為修剪器的兩個最重的部件現(xiàn)在位于其相對端，所以圖2的修剪器比圖1中的修剪器可以更好的平衡。然而，因為在圖2的配置中，來自馬達(dá)的輸出不再與切割頭的旋轉(zhuǎn)軸平行，所以必須使用柔性驅(qū)動軸代替剛性驅(qū)動軸來將馬達(dá)的輸出傳遞給切割頭。再次，在馬達(dá)和切割頭之間也可以設(shè)置有齒輪系來改變轉(zhuǎn)速。該柔性驅(qū)動軸通常由圖3中所示的纏繞線的層構(gòu)成并因此而有些像牽引彈簧。
然而，圖1和圖2中所示的植物修剪器的兩個現(xiàn)有布局具有與它們的平衡和慣性相關(guān)的特定弊端，下文將詳細(xì)解釋這些弊端。

發(fā)明內(nèi)容
因此，為了解決如上所述的現(xiàn)有植物修剪器的平衡和慣性問題，本發(fā)明提供了一種植物修剪器，它包括位于其一端的切割頭、位于其另一端的后部手柄、馬達(dá)、和用于向切割頭傳遞馬達(dá)的輸出的柔性驅(qū)動軸，其中，馬達(dá)位于植物修剪器的大體中心位置上。優(yōu)選地，當(dāng)植物修剪器定向成其后部手柄最高時，馬達(dá)位于柔性驅(qū)動軸的下方。
因此本發(fā)明的植物修剪器具有如圖4中所示的布局，該布局與圖1和圖2中所示的現(xiàn)有修剪器的布局不同。與圖2中的現(xiàn)有修剪器相似，它使用柔性驅(qū)動軸來將馬達(dá)的輸出傳遞到位于修剪器底端的切割頭。然而，在本發(fā)明的植物修剪器的情形下，馬達(dá)并非位于修剪器的頂端，而是位于切割頭和后部手柄60之間的中間安裝位置。如果它如圖4中所示還位于柔性驅(qū)動軸的下方，那么來自馬達(dá)的輸出因此就必須通過同樣在圖4中所示的齒輪機(jī)構(gòu)傳遞給柔性驅(qū)動軸。
通過參見下列參量可以更好地理解本發(fā)明的植物修剪器的布局優(yōu)于圖1和圖2中的現(xiàn)有植物修剪器的布局之處c切割頭的質(zhì)量m馬達(dá)的質(zhì)量l1切割頭離支軸70的距離l2馬達(dá)離支軸70的距離平衡圖1、2和4中所示的每個修剪器的平衡情況可以通過算出它們的靜力矩而進(jìn)行計算。靜力矩顯示每個修剪器如果支撐在其支軸上時在其自身重量下轉(zhuǎn)動的趨勢，并且通過將修剪器的部件的質(zhì)量同其與支軸的距離相乘得出。圖1的修剪器因此具有由馬達(dá)和切割頭的組合質(zhì)量(m+c)乘以它們與支軸的距離l1給出的靜力矩。這是一個相當(dāng)大的力并且必須由使用者在后部手柄60上施加一個相等并反向的力來平衡，這是相當(dāng)不舒服的并且是研發(fā)圖2所示布局的修剪器的主要原因。
圖2的修剪器的總靜力矩是由切割頭施加的力矩減去馬達(dá)施加的力矩所給出(因為它們位于支軸的對邊上)，或是cl1-ml2。在具有圖2的布局的修剪器的設(shè)計過程中，通過切割頭和馬達(dá)的重量和它們與支軸的距離的仔細(xì)選擇和調(diào)節(jié)，這允許切割頭的力矩由馬達(dá)力矩的精確平衡。例如，如果馬達(dá)的重量是切割頭重量的兩倍，它就需要位于切割頭與支軸之間距離的一半距離處以使修剪器完全平衡。在這種情形下，還必須考慮修剪器的另一個部件的重量以確保完全的平衡。
在如圖4所示的本發(fā)明的植物修剪器中，因為馬達(dá)不需要沿著修剪器的主軸放置而事實上可以位于支軸下方，所以修剪器的總靜力矩就如下面那樣給出(cl1cosθ1)-(ml2cosθ2)，其中θ1是通過支軸和切割頭的重心繪出的線偏離水平線的角度，并且θ2是通過支軸和馬達(dá)的中心繪出的線偏離水平線的角度(參見圖5，其中水平線標(biāo)記為Z-Z′)。因此可以使用上述公式在修剪器的設(shè)計過程中與修剪器平衡，尤其是在還考慮到由后部手柄60施加的力矩時。例如，在本發(fā)明的一個可能的實施例中，馬達(dá)可以直接(垂直地)位于支軸下方，在該情形中，力矩將為零。然后修剪器(包括切割頭)的下端施加的力矩就可以通過修剪器(包括后部手柄60)的上端施加的力矩精確地平衡。因此本發(fā)明的植物修剪器與具有圖2布局的修剪器一樣具有優(yōu)于擁有圖1的布局的修剪器的優(yōu)點。
慣性也可以通過計算修剪器的(動態(tài))慣性矩來算出左右擺動圖1、2和4中所示的每個修剪器所需的作用力。慣性矩指示每個修剪器對轉(zhuǎn)動力的阻力，并且在這種情形下是通過使修剪器的部件的質(zhì)量與它們與支軸的距離的平方相乘給出的。因為這些距離始終進(jìn)行平方，所以它們始終是相加的并且不能彼此抵消。由于被平衡得最少，所以圖1中的修剪器還具有最大的慣性矩，因為馬達(dá)和切割頭都設(shè)置得遠(yuǎn)離支軸。圖2的修剪器比圖1中的修剪器具有更小的慣性矩，因為其馬達(dá)設(shè)置得更靠近支軸。然而，本發(fā)明的植物修剪器具有所有這三種布局中最小的慣性矩，因為其馬達(dá)(它是修剪器中最重的部件)設(shè)置得最靠近支軸。因此它需要所有修剪器中最小的作用力來左右擺動。
在下文中的表1中總結(jié)了圖1、2和4中的修剪器的靜力矩和動態(tài)慣性矩，其中很顯然圖4中的修剪器的慣性矩是通過與圖2中的修剪器相同的公式給出的，但是必須記住，圖4中修剪器的數(shù)值l2小于圖2中修剪器的數(shù)值l2并且值l2中的這一差別通過平方進(jìn)行了放大。因此本發(fā)明的植物修剪器就具有圖1、2和4中三種不同修剪器布局的平衡和操作簡易性的最佳組合。

表

通過參見作為實例給出并且與附圖結(jié)合的本發(fā)明的下列詳細(xì)說明，可以更好地理解本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點，其中圖1是現(xiàn)有植物修剪器的第一種可能的布局的示意圖；圖2是現(xiàn)有植物修剪器的第二種可能的布局的示意圖；圖3顯示了適于具有圖2中布局的植物修剪器中類型的柔性驅(qū)動軸；圖4是依照本發(fā)明的植物修剪器的一種可能的布局的示意圖；圖5是表示依照本發(fā)明的植物修剪器的靜力矩的計算的圖；圖6是通過植物修剪器的桿的縱剖面，顯示了在其中安裝圖3中所示類型的柔性驅(qū)動軸的方式；圖7是通過植物修剪器的桿的橫截面，顯示了在其中安裝圖3中所示類型的柔性驅(qū)動軸的方式；圖8是顯示將圖3中的柔性驅(qū)動軸連接到齒輪上的實施例的縱剖面；圖9是適于用在依照本發(fā)明的植物修剪器中齒輪機(jī)構(gòu)的實施例的示意側(cè)視圖；圖10是圖9中齒輪機(jī)構(gòu)的示意性端視圖；并且圖11是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的開關(guān)機(jī)構(gòu)的示意圖。
具體實施例方式
首先參見圖4，可以看到，因為本發(fā)明的修剪器中的后部手柄60并不包括任何移動部分，所以它可以很容易地從修剪器的其余部分上取下以留下具有較短總長度的修剪器主體，從而允許其拆卸部分?jǐn)D進(jìn)更小的箱子中以易于裝運和存儲。前部手柄50還可以調(diào)節(jié)和/或拆卸以允許修剪器更加緊湊以易于裝運和存儲。雖然已知包括柔性驅(qū)動軸的現(xiàn)有植物修剪器在圖4中所示的手柄50的位置上具有可以調(diào)節(jié)和/或可拆卸的前部手柄，但是后部手柄60的可移動性在這種現(xiàn)有技術(shù)的修剪器中是未知的并且比具有圖2的布局的修剪器更加有利，具有圖2的布局的修剪器不能拆卸為更短的長度，因為在圖2的布局中，馬達(dá)位于修剪器的頂端。此外，具有均可以進(jìn)行位置調(diào)節(jié)的兩個手柄50和60的組合比已知的植物修剪器給出了更大的靈活性，因此就改進(jìn)了修剪器的總體人機(jī)工程學(xué)，而在已知的植物修剪器中，僅僅一個手柄可以進(jìn)行位置調(diào)節(jié)。
在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例中，后部手柄60不是軸向?qū)ΨQ的，即它是以圖4中所示的方式彎曲的。具有這種彎曲的后部手柄，修剪器就具有非常舒適的形狀，從而允許使用者在操作過程中以現(xiàn)有的手動鐮刀的方式握住它并且左右擺動。
此外，彎曲的后部手柄可以配設(shè)有調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)允許它安裝在修剪器的其余部分中三個不同的可能位置之一，這三個位置如下(a)一個最適于左手使用者最舒適地使用的位置，其中彎曲的后部手柄60位于修剪器主軸的一側(cè)；(b)一個最適于右手使用者最舒適地使用的位置，其中彎曲的后部手柄60位于修剪器主軸的另一側(cè)；以及(c)可以由左手或右手使用者很舒服地使用的第三側(cè)面對稱位置，其中彎曲的后部手柄60垂直地位于修剪器的主軸上。
在一個簡單的實施例中，用于將后部手柄設(shè)置在這三個位置之一的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)可以只包括用于將手柄60擰緊在修剪器的其余部分上的旋鈕。手柄60中接觸修剪器的其余部分的面可以配設(shè)有從旋鈕的中心向外發(fā)散的脊，這些脊與后部手柄接觸的修剪器的其余部分中的面內(nèi)相應(yīng)的凹槽接合。當(dāng)然，這種凹槽和脊的配置也可以在修剪器的這兩個部件之間顛倒。
根據(jù)另一個優(yōu)選實施例，圖3中的柔性驅(qū)動軸能夠以圖6中所示的方式安裝在修剪器的主桿中。驅(qū)動軸30在填充有油脂34的柔性尼龍管32中旋轉(zhuǎn)。柔性尼龍管32由橡膠環(huán)38牢固地保持在修剪器的桿36中。桿通常是由鋁制成的。圖7中顯示了橡膠環(huán)38之一的橫截面。如圖7中所示，橡膠環(huán)38在其圓周上具有一組沿徑向延伸的葉片28，當(dāng)這些環(huán)被推入桿36中時，它們會以圖7中所示的方式彎曲，從而與桿形成牢固的配合。在每個環(huán)38中部的中心管腔26用于容納包含驅(qū)動軸的尼龍管32。
在一個優(yōu)選實施例中，如圖8所示，柔性驅(qū)動軸30的頂端緊密地連接到鋼質(zhì)花鍵(steel spline)42上。花鍵在齒輪機(jī)構(gòu)的齒輪(cogwheel)44中自由滑動以將馬達(dá)的輸出傳遞給柔性驅(qū)動軸30。花鍵的軸具有嵌入齒輪44中部內(nèi)形成的孔中的橫截面。例如，如果花鍵的軸具有正方形橫截面，那么齒輪44中部內(nèi)的孔也具有正方形輪廓。因此花鍵會在齒輪轉(zhuǎn)動時轉(zhuǎn)動，從而將齒輪的運動經(jīng)由花鍵施加給柔性驅(qū)動軸，即使花鍵可以在齒輪中形成的孔中按照圖8中以雙頭箭頭指示的方式沿縱向自由地滑動。齒輪安裝在保持在植物修剪器的主體中軸承46上。
因此依照該實施例的修剪器的操作高度就可以如下調(diào)節(jié)。修剪器的桿36(圍繞著柔性驅(qū)動軸30并且利用圖7中所示的橡膠環(huán)緊密地連接到其上)可以在修剪器的主體中滑動，因此使桿36的暴露的部分更短或更長。這會使花鍵42在齒輪44中滑動。桿36可以在修剪器的主體中配設(shè)有多個卡扣止擋和將其移動范圍限制在上下每個方向中的一個特定點處的止端?？壑箵蹩梢杂墒褂谜呃梦挥谛藜羝髑安康陌粹o操作以調(diào)節(jié)桿的高度。按下該按鈕會使桿從其一個卡扣止擋中釋放出來并且允許它上下滑動。按鈕可以是彈簧加壓的，這樣當(dāng)它釋放時，它就會與桿上的卡扣止擋之一重新接合。因此可以通過使用按鈕選擇這些卡扣止擋之一來調(diào)節(jié)修剪器的高度并且花鍵42將因此在齒輪44中滑動，保證在桿的所有可用高度設(shè)置中運動會繼續(xù)從馬達(dá)傳遞給驅(qū)動軸。
此外，在一個優(yōu)選實施例中，按下高度調(diào)節(jié)按鈕也可以允許桿圍繞其縱軸相對于馬達(dá)外殼和手柄或多個手柄旋轉(zhuǎn)。如果它旋轉(zhuǎn)通過90度，這會使修剪器進(jìn)入適當(dāng)?shù)呐渲脕硇藜舨菟趨^(qū)域的邊界(修邊操作)。桿因此可能還配設(shè)有兩組與用于現(xiàn)有的橫向修剪器的卡扣止擋成90度的卡扣止擋，一組用于慣用左手的人并且另一組用于慣用右手的人。以該方式圍繞桿的長軸旋轉(zhuǎn)桿只會使花鍵42沿相反的方向驅(qū)動齒輪44。桿36因此可以繞著其長軸沿任一方向旋轉(zhuǎn)任意量而沒有任何問題。在具有圖1中布局的現(xiàn)有植物修剪器中，這無法很容易地實現(xiàn)，因為從修剪器頂部的線進(jìn)入點沿修剪器的桿向下延伸至位于其底部的馬達(dá)的電線會在桿旋轉(zhuǎn)時存在變得扭絞的風(fēng)險。
在本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施例中，植物修剪器可以包括齒輪機(jī)構(gòu)，齒輪機(jī)構(gòu)經(jīng)由橡膠帶48將馬達(dá)連接到柔性驅(qū)動軸上，如圖9(側(cè)視圖)和圖10(端視圖)中所示。在圖9和圖10中，44是連接到花鍵42上的齒輪，并且49是安裝在馬達(dá)10的輸出軸上的齒輪。齒輪44大于齒輪49從而降低驅(qū)動軸30相對于馬達(dá)10的轉(zhuǎn)速。同修剪器包括其中齒輪44與齒輪49直接接觸的齒輪機(jī)構(gòu)相比，使用橡膠帶來連接齒輪44和49的有利之處在于可以降低在修剪器的操作過程中產(chǎn)生的噪音。
在本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施例中，植物修剪器的前部手柄50包括用于啟動馬達(dá)的開關(guān)機(jī)構(gòu)。圖11中顯示了這種開關(guān)機(jī)構(gòu)的實施例。在該配置中，從前部手柄50的任一側(cè)伸出一個按鈕，這兩個按鈕之一用于由左手使用者操作并且另一個用于由右手使用者操作。如果使用者沿箭頭Y1方向按壓按鈕，壓縮彈簧52就會擠壓在端部止擋54上，如果使用者沿箭頭Y2方向擠壓按鈕，壓縮彈簧52就會擠壓在端部止擋56上。因此在任一情形中，使用者一旦從按鈕上釋放壓力，兩個按鈕之間的棒就會返回其中心位置且兩個按鈕部分地暴露。
在兩種情形下，在兩個按鈕之間的棒的下側(cè)上形成的凸輪面都會使推桿(在圖11中標(biāo)記為58)沿箭頭X指示的方向移動而不管哪個按鈕被按下。推桿58又會作用在電連接以操作馬達(dá)的壓力開關(guān)62上。當(dāng)推桿58沿箭頭X方向移動時，第二壓縮彈簧64也會擠壓在端部止擋66上。因此當(dāng)使用者在操作下釋放按鈕時，推桿58會返回其初始位置，解除壓力開關(guān)62上的壓力并且馬達(dá)停止操作。
因此，本發(fā)明的植物修剪器具有改進(jìn)的平衡和慣性，從而使之更易于使用者操作，并且在其特定實施例中可以比具有柔性驅(qū)動軸的現(xiàn)有植物修剪器更加緊湊以更易于裝運和存儲。此外，本發(fā)明的修剪器由左手使用者和右手使用者在修剪和修邊方式中以相等的舒適性操作，可以進(jìn)行調(diào)節(jié)以供具有不同高度的使用者舒適的操作并且還具有降低的噪音。
最后，雖然本發(fā)明是通過特定參考具有帶有可旋轉(zhuǎn)的切割線和/或刀片的切割頭的植物修剪器進(jìn)行描述的，但是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以很容易地看出，本發(fā)明也同樣適用于具有包括往復(fù)式刀片或多個刀片的切割頭的植物修剪器，例如樹籬修剪器。在該情形下，切割頭還會包括互連機(jī)構(gòu)以將柔性驅(qū)動軸的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為切削刀片或多個刀片的往復(fù)運動。這種互連機(jī)構(gòu)例如可以包括擋車軛。
權(quán)利要求
1.一種植物修剪器，包括位于其一端的切割頭(20)；位于其另一端的后部手柄(60)；馬達(dá)(10)；以及用于將馬達(dá)的輸出傳遞給切割頭的柔性驅(qū)動軸(30)；其中馬達(dá)位于植物修剪器的大體中心位置上。
2.如權(quán)利要求1所述的植物修剪器，其中當(dāng)植物修剪器的定向為其后部手柄(60)最高時，馬達(dá)(10)位于柔性驅(qū)動軸下方。
3.如權(quán)利要求1或2所述的植物修剪器，其中后部手柄(60)是可拆卸的。
4.如上述權(quán)利要求中的任意一項所述的植物修剪器，還包括前部手柄(50)，其中前部手柄的位置是可以調(diào)節(jié)的和/或是可移動的。
5.如上述權(quán)利要求中的任一項所述的植物修剪器，其中后部手柄(60)是非軸向?qū)ΨQ的。
6.如權(quán)利要求5所述的植物修剪器，其中后部手柄(60)包括調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，以允許后部手柄安裝到修剪器的其余部分上的三個不同的可能位置之一，這三個位置是其中彎曲的后部手柄(60)位于修剪器的主軸的一側(cè)的第一位置、其中彎曲的后部手柄(60)位于修剪器的主軸的另一側(cè)的第二位置、和其中彎曲的后部手柄(60)放置在修剪器的主軸的垂直方向上方的第三側(cè)向?qū)ΨQ位置。
7.如上述權(quán)利要求中的任一項所述的植物修剪器，其中柔性驅(qū)動軸(30)緊密地連接到鋼質(zhì)花鍵(42)上，并且花鍵(42)可以在用于將馬達(dá)(10)的輸出傳遞給柔性驅(qū)動軸(30)的齒輪機(jī)構(gòu)(40)的齒輪(44)中自由滑動。
8.如上述權(quán)利要求中的任一項所述的植物修剪器，還包括經(jīng)由橡膠帶(48)將馬達(dá)(10)連接到柔性驅(qū)動軸(30)上的齒輪機(jī)構(gòu)(40)。
9.如上述權(quán)利要求中的任一項所述的植物修剪器，其中切割頭包括旋轉(zhuǎn)刀片和/或切割線。
10.如上述權(quán)利要求中的任一項所述的植物修剪器，其中切割頭包括往復(fù)式刀片。
11.基本上如上文中參照圖3至11描述的一種植物修剪器。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種植物修剪器，它包括位于其一端的切割頭(20)、位于其另一端的后部手柄(60)、馬達(dá)(10)、和用于向切割頭傳遞馬達(dá)的輸出的柔性驅(qū)動軸(30)，其中馬達(dá)位于植物修剪器的大體中心位置上。本發(fā)明的植物修剪器具有改進(jìn)的平衡和慣性，從而使之更易于使用者操作，并且在其特定實施例中可以比具有柔性驅(qū)動軸的現(xiàn)有植物修剪器更加緊湊以更易于裝運和存儲。此外，本發(fā)明的修剪器由左手使用者和右手使用者在修剪和修邊方式中以相等的舒適性操作，可以進(jìn)行調(diào)節(jié)以供具有不同高度的使用者舒適的操作并且還具有降低的噪音。
文檔編號A01D69/02GK1860844SQ20061008039
公開日2006年11月15日 申請日期2006年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月13日
發(fā)明者加雷思·理查茲 申請人:百得有限公司