CN112088643B - 打草头 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种打草头，包括：线轴；头壳；传动件，用于在线轴和头壳之间实现动力的传递；头壳形成有供打草绳插入线轴内部的外穿线孔，线轴形成有能供从外穿线孔插入头壳内部的打草绳结合至线轴的结合部；传动件包括驱动部；头壳形成有用于与驱动部配合的配合部；在打草头绕转动轴线转动，且在传动件在随线轴绕转动轴线转动时，传动件产生一个沿直线方向的离心力，配合部与驱动部接触并向驱动部施加一个作用力，作用力分解为沿垂直于直线方向第一分力和沿直线方向且与离心力方向相反以阻止传动件沿直线方向移动的第二分力。该打草机能在打草绳的长度缩短到一定长度时自动放线，且无需人为判断放线条件，大大提升了放线的可靠性和使用的便利性。

Description

打草头

技术领域

本发明涉及一种园林工具，具体涉及一种打草头。

背景技术

打草机作为一种花园类工具，特别适用于别墅草坪、花园草坪等地草的修剪。目前市面上的打草机主要采用敲击放线或通过开关控制打草头的线轴和头壳产生差速从而来进行放线的。对于用户来说，对于现有技术中的打草机而言，用户无法根据实际需求准确的放出打草绳的长度。事实上，现有技术中的打草头均无法实现真正意义上的自动放线。

一般而言，具备自动放线功能的打草头一般是通过使得头壳和线轴之间产生相对转动而使得打草绳被放出的。而使得头壳和线轴产生相对转动的方式多种多样。现有技术中，打草机的自动放线一般需要外界对打草头输入指示信号，且需要根据操作人员的人为判断控制打草机进行放线。即当操作人员观察到打草绳长短变化，打草效率降低时，人为控制打草机进行放线，这其中又包括通过放线开关控制打草机加速或减速等形式实现头壳和线轴之间速度差以实现放线，或者通过敲击打草头使得头壳和线轴之间产生速度差以实现放线。对于此类打草机而言，其在自动放线时，打草头在被驱动时均会产生较大的速度差，且一般会产生30%以上的速度差，从而实现头壳和线轴之间产生速度差。而对于现有技术中一些具备自动放线功能的打草机而言，其被设置为在打草机开、关机时，头壳和线轴之间也会产生速度差以实现放线，其无法根据实际需要进行有效且可靠的放线，在打草绳本身具备有效切割长度的前提下，这种放线需要用户将多余的打草绳剪断，其实际上在造成了一定程度的资源浪费，且对用户在实际操作过程中会造成一些不必要的困扰，严重影响了用户操作的便利性。

还有一些文献中披露了在打草头内部设置传感器，以感知打草绳的长短、并将该信号传输至控制部，以控制打草头加速或减速的实现方式，其也要求打草头具有较大的速度差，且速度差一般要求在30%以上，而通过传感器感知信号并控制放线的打草头并未在现有产品中有所体现，且通过多方论证得出其在实际放线过程中一般会产生无法放线或放线过长的情况，其可靠性极差，无法适应打草机工作时较复杂的工况。

如何提供一款放线可靠性高且操作便利的打草头是本领域技术人员暂未解决的技术问题。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种放线可靠性高且操作便利性较高的打草头。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种打草头，包括：线轴，用于缠绕打草绳；头壳，形成有容纳空间，所述线轴至少部分容纳在所述容纳空间内；联动装置，用于在所述线轴和所述头壳之间实现动力的传递；所述头壳形成有能供所述打草绳插入所述线轴内部的外穿线孔，所述线轴形成有能供从所述外穿线孔插入所述头壳内部的打草绳结合至所述线轴的结合部；所述联动装置包括：传动件，相对所述线轴具有阻止所述线轴和头壳之间产生相对转动的第一位置和允许所述线轴和所述头壳之间产生相对转动的第二位置；在所述传动件处于所述第一位置时，所述打草头处于工作状态，所述传动件随所述线轴同步的绕所述旋转轴线转动；在所述传动件处于所述第二位置时，所述打草头处于自主放线状态，所述线轴和所述头壳之间产生相对转动以释放所述打草绳。

进一步地，所述传动件安装至所述线轴，所述传动件包括用于驱动头壳随所述线轴同步转动的驱动部；所述头壳形成有用于与所述驱动部配合的配合部；

在所述打草头绕所述转动轴线转动，且在所述传动件在随所述线轴绕转动轴线转动时，所述传动件产生一个沿直线方向的离心力，所述配合部与所述驱动部接触并向所述驱动部施加一个作用力，所述作用力分解为沿垂直于直线方向第一分力和沿所述直线方向且与所述离心力方向相反以阻止所述传动件沿所述直线方向移动的第二分力。

进一步地，所述线轴形成有内穿线孔，当所述外穿线孔和所述内穿线孔位于同一径向时，所述打草绳能依次穿过所述外穿线孔和所述内穿线孔。

进一步地，所述结合部为一个穿线通道，所述传动通道贯穿所述线轴并连接所述线轴上任意两个内穿线孔。

进一步地，所述穿线通道沿曲线延伸。

进一步地，所述打草头在被所述马达驱动绕所述转动轴线转动时，所述传动件相对所述线轴具有一个垂直于所述转动轴线的直线方向上的摩擦力，所述摩擦力与所述传动件产生的离心力方向相反。

进一步地，所述配合部包括围绕转动轴线分布的第一齿，所述第一齿形成或连接有所述配合面；所述头壳形成或连接有可供所述传动件复位的第二齿，所述第二齿形成或连接有所述复位面；所述第一齿和所述第二齿围绕所述转动轴线交错分布。

进一步地，所述复位面包括第一区段和第二区段，所述第一区段与所述驱动部基本不产生相互作用力；所述第一齿包括有与所述配合面相交且远离所述转动轴线的齿面，所述第二区段与所述齿面形成一个可供所述传动件围绕所述转动轴线转动的引导通道。

进一步地，所述第二齿的齿尖与齿底分别与转动轴线的轴心构成的圆心角β大于等于30°且小于等于50°。

进一步地，所述线轴还形成或连接有一个容纳槽，所述容纳槽内设置有一个偏压元件，所述偏压元件一端抵持所述容纳槽的槽底，另一端抵持所述传动件。

本发明的有益之处在于：通过设置与驱动部配合的传动件，通过纯粹的机械配合，实现打草头本身会在打草绳缩短到一定长度时自动放线以满足打草时对打草绳的长度需求，无需人为判断放线条件，大大提升了打草头放线的可靠性和使用的便利性。

附图说明

图1是打草机的立体图；

图2是图1中的打草机的打草头的剖视图；

图3是图1中的打草机的打草头的爆炸图；

图4是图3中的打草机的打草头的另一视角的爆炸图；

图5是图3中的打草机的线轴的剖面图；

图6是图3中的打草机的线轴和传动件的立体图；

图7是图3中的打草机的头壳、线轴和传动件的俯视图；

图8是图3中的打草机的头壳、线轴和传动件的剖视图；

图9是图3中的打草机的头壳的俯视图；

图10是图9中的打草机的头壳的第一齿上任意一点处的受力分析图；

图11是图3中的打草机的头壳、线轴和传动件且传动件位于第一齿和第二齿之间时的剖视图；

图12是图3中的打草机的头壳、线轴和传动件且传动件在被第二齿推动复位时的剖视图；

图13是图12中的打草机的头壳、线轴和传动件且传动件在被第二齿推动复位时且删去部分第一齿和第二齿的剖视图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。

图1示出的打草机100包括：打草头11、驱动装置12、操作装置13和连接装置14。

如图1至图2所示，打草头11用于安装打草绳15以实现打草功能。驱动装置12用于给打草头11提供旋转的动力，驱动装置12包括马达122和第一壳体121，马达122设置在第一壳体121内，马达122驱动打草头11以转动轴线101为轴转动。操作装置13包括：把手131、辅助把手132、主开关133和第二壳体134。把手131和辅助把手132用于供用户的双手分别握持，从而能够更稳定的操作该打草机100。主开关133可以设置在把手131上，用户在握持把手131时能够直接操作主开关133以控制打草机100进行打草。第二壳体134用于形成结合电源装置的结合部，例如，结合部能结合一个电池包给打草机100供电。在本实施方式中，把手131和第二壳体134分开形成。可以理解的，在一些其它实施方式中，把手也可以与第二壳体一体成型。连接装置14包括用于连接第一壳体121和第二壳体134的连接杆。辅助把手132也安装至连接杆，辅助把手132还位于第一壳体121和第二壳体134之间。打草机100还包括护罩16，护罩16至少部分围绕打草头11分布，其能防止打草头11打草时，草屑飞入至用户操作者站立方向。

为了方便说明本发明的技术方案，还定义了如图1所述的上侧和下侧，其中，驱动装置12设置在打草头11的上侧，打草头11设置在驱动装置12的下侧。

打草头11还包括：头壳111、线轴112和联动装置113。头壳111围绕转动轴线101形成有一个能至少容纳部分线轴112的容纳空间114，头壳111形成容纳空间114的一侧为头壳111的内侧，头壳111的与内侧相对的另一侧为外侧。

如图1至图5所示，线轴112设置在容纳空间114内，也即是说线轴112设置在头壳111的内侧。线轴112用于缠绕打草绳15，打草绳15用于打草。头壳111还形成有供打草绳15伸出至头壳111外侧的外穿线孔111a，外穿线孔111a的数目为2。线轴112还形成有内穿线孔112a，当内穿线孔112a和外穿线孔111a位于同一径向上时，打草绳15能够依次穿过外穿线孔111a和内穿线孔112a。可以理解，线轴112还形成有连接两个内穿线孔112a并可供打草绳15穿过的穿线通道112d。事实上，穿线通道112d连接线轴上的任意两个内穿线孔，且穿线通道被设置为沿曲线延伸。在用户需要补充打草绳15时，用户可以将打草绳15的穿过外穿线孔111a进入容纳空间114内，然后穿过内穿线孔112a贯穿穿线通道112d从相对一侧的外穿线孔111a穿出至头壳111外部。当需要向线轴112上缠绕打草绳15时，用户不需要打开头壳111。可以直接将打草绳15伸入至头壳111内部然后通过线轴112和头壳111的相对转动向线轴112上缠绕打草绳15，这样的打草头11通常称之为外插式绕线打草头。

打草绳15穿过外穿线孔111a伸出至头壳111之外的部分定义为打草绳15的有效部分，打草绳15的有效部分通过高速旋转切断杂草。为了实现对一定范围内的杂草进行打草，我们还希望打草绳15的有效部分的长度能够达到一个预设值，也即是说，打草绳15的有效部分的长度有必要大于等于该预设值。当打草绳15的有效部分的长度小于该预设值时，由于打草绳15的有效部分较短，打草绳15的打草效率可能降低。为了实现打草绳15的有效部分的长度始终维持大于等于该预设值的长度区间上，本实施方式中的打草机100可以实现当打草绳15的有效部分的长度低于预设值时，联动装置113控制打草绳15自动放线至大于等于该预设值的长度区间。这里需要解释的是，为了避免打草绳15的伸出长度过长，并与护罩16产生干扰，打草绳15的有效部分实际上还小于等于一个极限值。打草绳15在该极限范围内，一方面能够有效打草并能维持较高的打草效率；另一方面，打草绳15还不至于与护罩16干扰，从而能够持续打草。

联动装置113用于控制打草头11是否放线，联动装置113具有使得打草头11不能进行放线的第一平衡状态，这时打草头11处于工作状态；联动装置113还具有使得打草头11能够放线的第二平衡状态，这时打草头11处于自主放线状态。在本实施方式中，联动装置113能够自主识别打草绳15的有效长度，并能根据打草绳15的有效部分的长度自动调整打草头11进入第一平衡状态或第二平衡状态，即调节打草头11自主进入工作状态或自主放线状态。这里需要强调的是，联动装置113自主识别并调整打草头11的工作状态是基于联动装置113自身而言的，其不需要接受外界输入的放线或打草的指示信号。这里所述的指示信号包括外界对打草头11产生的外力、电信号、磁力或其他作用力而使得联动装置113进行模式切换的信号。在一些常有的指示信号中，其一般包括：敲击打草头11的外壳使得线轴112与头壳111产生速度差从而放线；通过开关调速使得线轴112与头壳111产生速度差从而放线；通过传感器感应电机中的电流变化从而使得线轴112与头壳111产生速度差从而放线。此外，本实施方式中的打草头11转速恒定，其不需要通过调节马达122的转速以使得线轴112产生转速变化来获得头壳111与线轴112之间的速度差从而进行放线。

具体的，当联动装置113处于第一平衡状态时，线轴112和头壳111之间相对静止，这样，线轴112和头壳111将会受到马达轴122a的驱动而同步转动，从而使得这时缠绕在线轴112上的打草绳15伸出头壳111的有效部分的长度不会发生变化，也即是说，打草绳15不能被释放，这时打草头11处于正常工作的状态。当联动装置113处于第二平衡状态时，线轴112与头壳111之间产生相对运动，这样，打草绳15在自身离心力的作用下相对线轴112被甩出，从而使得打草绳15被释放，进而打草绳15的有效部分的长度将会增大。

如图3至图4所示，在一些优选的实施方式中，联动装置113包括一个传动件113a，其能在线轴112和头壳111之间自由运动。当联动装置113处于第一平衡状态时，传动件113a随线轴112同步转动，此时传动件113a处于第一位置，同时传动件113a还与头壳111配合以驱动头壳111随线轴112同步转动，且此时马达具有第一转速；而当联动装置113处于第二平衡状态时，传动件113a随线轴112转动，同时传动件113a脱离与头壳111的配合，此时传动件113a处于第二位置，这时线轴112与头壳111之间能产生相对运动，且此时马达122具有第一转速。作为一种实现方式，当传动件113a处于第一位置或第二位置时，马达122的第一转速和第二转速的差值的绝对值与第一转速的比值大于等于0且小于等于0.15。作为一种优选的实施方式，当传动件113a处于第一位置或第二位置时，马达122的第一转速和第二转速的差值的绝对值与第一转速的比值大于等于0且小于等于0.1。事实上，在较好的状态下，当传动件113a处于第一位置或第二位置时，马达122的第一转速和第二转速的差值的绝对值与第一转速的比值大于等于0且小于等于0.05，且马达122的第一转速和第二转速的差值的绝对值与第一转速的比值无限趋近于0。通过这样的实际，实现了打草头11无差速变化即可实现自主放线，即真正意义上的自动放线。可以理解，当打草头11的传动件113a出现位移、或打草绳15因磨损或在自主放线过程中释放至预设长度，其均产生了一定的作用力，从而使得打草头11在打草绳15的荷载作用下、打草头11内部零件的相对运动等因素的影响下，打草头11本身的转速产生了一定的变化，从而使得打草头11无法始终保持理论上的绝对匀速转动，从而产生了与第一速度相异的第二速度。这里，在上述误差允许的范围内，我们认定打草头11由第一速度变化至第二速度仍处于前述的匀速转动的范畴内，且打草头11在自主放线状态和工作状态之间切换并不依赖于上述速度的变化。

具体而言，在一个基本垂直于转动轴线101方向或与转动轴线101倾斜相交的直线102方向上，传动件113a沿直线102方向设置在线轴112和头壳111之间。马达轴122a与线轴112构成同步转动。传动件113a设置有一个传动孔，通过该传动孔套设在线轴112上，并能随线轴112同步转动。这样，当马达轴122a驱动线轴112转动时，传动件113a能随线轴112同步转动。事实上，线轴112上还形成或连接有限位部112b，限位部112b能限制传动件113a围绕转动轴线101方向的周向上产生位移。具体的，限位部112b为一对关于经过直线102的对称平面对称设置的凸起，传动件113a沿转动轴线101方向套设至线轴112时能被限定在限位部112b的范围内，且仅能沿与转动轴线101垂直的直线方向上产生径向的位移。传动件113a在质量分布上相对经过转动轴线101的对称平面是不对称的，进一步而言，传动件113a的质心G偏离转动轴线101，从而在打草头11被马达122驱动转动时，传动件113a受到一个使得自身具有由第一位置朝向第二位置的运动趋势的离心力，头壳111在绕旋转轴线101转动时还向传动件113a施加抵抗离心力以阻止传动件由第一位置朝向第二位置的运动的阻力。传动件113a与线轴112之间还设置有一个偏压元件113b，该偏压元件113b具体可以为一个螺旋弹簧。

更具体而言，线轴112上延伸形成有容纳槽112c，螺旋弹簧至少部分设置在容纳槽112c内，螺旋弹簧的一端抵持容纳槽112c的槽底、另一端抵持传动件113a。传动件113a的重心和螺旋弹簧设置在转动轴线101的两侧。此外，限位部112b与容纳槽112c配合还形成了一个可供传动件113a滑动的滑轨，即传动件113a还与线轴112构成滑动连接，当传动件113a随线轴112转动时，传动件113a将会产生离心力，同时传动件113a还受到偏压元件113b的偏压力，偏压力和离心力的方向相反，离心力和偏压力的方向进一步的可以均在直线102方向上，传动件113a与线轴112构成滑动的方向也可以沿着直线102方向。传动件113a的重心和偏压元件113b分别设置在一个经过转动轴线101且垂直于直线102的平面的两侧。可以理解，传动件113a相对线轴112沿直线102方向运动过程中，还受到传动件113a与线轴112之间的摩擦力的作用，摩擦力可以有效的防止偏压元件113b克服离心力的作用，避免联动装置113过分灵活导致误放线。

如图3至图7所示，在本实施例中，头壳111围绕转动轴线101形成上述容纳空间114，线轴112至少部分设置在头壳111形成的容纳空间114内，传动件113a至少部分位于该容纳空间114内。具体而言，头壳111沿转动轴线101方向的靠近马达122的一端形成有上底111b，上底111b并没有封闭容纳空间114，容纳空间114向上部分敞开，从而马达轴122a穿过上底111b伸入至容纳空间114内，传动件113a部分伸出至头壳111之外。头壳111还形成有可被传动件113a驱动的配合部，传动件113a形成有与配合部配合的驱动部113c。当驱动部113c与配合部配合时，传动件113a与头壳之间能传递作用力。具体而言，配合部包括配合面111d和复位面111e，其中，配合面111d用于与驱动部113c接触以向驱动部113c施加反作用力；复位面111e用于与驱动部113c接触以向驱动部113c施加作用力；当驱动部113c与配合面111d配合时，打草头11处于工作状态；当驱动部113c与复位面111e配合时，打草头11处于自主放线状态。

如图8至图10所示上底111b朝向马达122的方向延伸形成有内圈和外圈，内圈和外圈均围绕转动轴线101形成，内圈形成有第一齿111f，第一齿111f具体为内圈上形成的朝向外圈突出形成的外齿，外圈形成有第二齿111g，第二齿111g具体为外圈上形成的朝向内圈突出形成的内齿。其中，第一齿111f构成或形成有上述配合面111d，第二齿111g构成或形成有上述复位面111e。配合部其中，第一齿111f的数目为多个，第二齿111g的数目也为多个，在围绕转动轴线101的圆周方向上，第一齿111f和第二齿111g相互错开，也即是说，第一齿111f和第二齿111g并非同时设置在一个垂直于转动轴线101的直径方向上。传动件113a上的驱动部113c具体可以设置为与第一齿111f和第二齿111g配合的咬合齿。在本实施例中，驱动部113c和偏压元件113b分别设置在传动件113a的两侧，也即是说，驱动部113c和传动件113a的质心设置在转动轴线101的同侧。

如图8所示，当传动件113a的驱动部113c与第一齿111f或者第二齿111g啮合且马达轴122a沿第一转动方向转动，即马达轴122a顺时针转动时，传动件113a使得头壳111相对线轴112静止，也即是说，此时的线轴112与头壳111之间没有产生相对运动，可以认为这时的联动装置113处于第一平衡状态，打草机100处于正常打草的工作状态。而如图11所示，当传动件113a的驱动部113c与第一齿111f以及第二齿111g均脱离时，传动件113a和线轴112构成的整体能够相对头壳111运动。在本实施例中，线轴112相对头壳111运动的方向与打草机100打草的方向一致，即线轴112相对头壳111的运动方向为顺时针方向，也即是说，这时线轴112相对头壳111能够产生相对运动，可以认为此时的联动装置113处于第二平衡状态，也即是打草头11处于自主放线状态。

在该实施例中还设有阻尼装置17，阻尼装置17具有阻尼线轴112或头壳111转动并使得线轴112和头壳111之间能产生相对转动。具体而言，阻尼装置17可以设置为用于限制头壳111或线轴112转动的限位销（图未示出），其能插入至头壳111或线轴112上预留的限位孔中，以限制头壳111或线轴112转动。作为另一种实现方式，阻尼装置17还可以被设置为摩擦件（图未示出），其能与线轴112或头壳111接触，从而使得头壳111和线轴112之间因为差速而产生相对运动。作为另一种实现方式，阻尼装置17还可以被设置为包括一个单向轴承171和一个转动支承件172；其中，单向轴承171能使它所连接的两个零件或部分仅能在一个旋转方向上相对转动，而在另一个旋转方向上是无法相对转动的。转动支承件172的作用在于可转动地连接打草头11中的一部分并对其转动构成支承，转动支撑件可以是打草机100中容纳马达122的第一壳体121也可以是其他与第一壳体121固定连接的部件，比如护罩16。更具体而言，单向轴承171设置在转动支承件172和头壳111之间使它们构成单向的转动连接，即以转动支承件172作为参照物时，头壳111能向其中一个旋向转动而不能向另一个旋向转动。马达轴122a止转地连接至线轴112以使线轴112能相对转动支撑件双向转动，既以转动支承件172作为参照物时，线轴112既能正转也能反转。

基于以上的硬件，可使马达122正转时，马达轴122a带动线轴112正转，此时设置在线轴112上的传动件通过与第一齿111f啮合实现扭矩传动，同时设置单向周向使头壳111能相对转动支承件172（即相对打草机100整体）是可以正转的。那么此时，线轴112和头壳111同步转动，打草机100可以执行切割模式。当在马达122反转时，马达轴122a带动线轴112反转，而头壳111因为单向轴承171阻止其反转而使线轴112和头壳111产生相对运动，且此时传动件上的驱动部113c由于马达122反转而与第一齿111f脱离，从而使打草机100可以执行自主绕线模式。

更具体的，如图8至图9所示，第一齿111f的齿面与第一直线102倾斜相交，并形成一个预设角度。第一齿111f朝向第一转动方向倾斜。在一些优选的实施方式中，第一齿111f的齿面与第一直线102之间的夹角大于0°小于等于45°。在打草机100打草过程中，打草头11始终保持匀速转动，传动件113a在随线轴112匀速转动的过程中，驱动部113c与配合面111d之间会存在相互作用力F。可以理解，该作用力F沿一个垂直于配合面111d的方向分布。在本实施方式中，配合面111d在第一平面103内延伸，第一平面103与转动轴线101基本平行，且转动轴线101与第一平面之间103具有一个预设的最小距离L，该预设距离L大于0。通过这样的设置，配合面111d能与驱动部113c之间产生上述相互作用力F。当转动轴线与第一平面103之间的最下距离大于0且小于等于20mm时，上述相互作用力F的作用效果更佳。

此外，配合面111d并不限于本实施方式中的第一齿111f上形成的光滑且连续的齿面，配合面111d可以以任意的形式存在，只要其能提供一个作用于驱动部113c的作用力即可。事实上，配合面111d包括能与驱动部113c之间提供反作用力的有效作用面，该有效作用面在一个垂直于转动轴线的平面内具有一个投影直线。该投影直线包括能与驱动部113c之间产生相互作用力的第一极限位置111da和第二极限位置111db。这里我们定义有效作用面位于第一极限位置111da和第二极限位置111db之间，超出第一极限位置111da和第二极限位置111db以外的部分则无法与驱动部113c产生反作用力。事实上，第一极限位置111da和第二极限位置111db之间也可以存在有无法与驱动部113c之间产生反作用力的区段，这里我们不作限制，只要能在第一极限位置111da和第二极限位置111db之间的区段能够与驱动部113c之间产生反作用力的区段，我们均定义为有效作用面。在本实施方式中，第一极限位置111da与第二极限位置111db与转动轴线的轴心的连线之间形成一个圆心角α，该圆心角α大于0°且小于等于45°。在该圆心角α的范围内，配合面111d与驱动部113c之间能有效产生的反作用力。当上述圆心角α大于等于3°且小于等于40°时，配合面111d与驱动部113c之间产生的反作用力的作用力效果更佳。

然而，打草头11在转动过程中，由于打草绳15长短的变化，打草头11输出的扭矩也随之发生变化。可以理解，打草绳15越长，打草头11输出的扭矩越大，传动件113a与头壳111之间的相互作用力也会越大；相反的，打草绳15越短，打草头11输出的扭矩越小，传动件113a与头壳111之间的相互作用力也会越小。

这里，我们可以取配合面111d上的任一点做受力分析。如图10所示，头壳111的第一齿111f与驱动部113c之间的相互作用力F沿一个垂直于配合面111d方向分布，其可被分解为垂直于直线102方向的第一分力和沿直线102方向的第二分力F1，其中第二分力F1与离心力F0方向相反。此外，传动件113a与线轴112之间还因为离心力F0的作用而产生摩擦，该摩擦实际上是传动件113a在限位部112b与容纳槽112c配合形成的滑轨中滑动时产生的。由于该滑轨关于一个同时经过直线102和转动轴线101的平面对称的分布，即在垂直于转动轴线101的直线方向上，传动件113a与限位部112b包括至少两个接触面，故该摩擦力包括F2和F3，而F2和F3形成沿直线102方向分布的合力F4。此外，上述传动件113a与偏压元件113b之间的偏压力可以定义为F5，可以理解，F1、F4、F5均沿直线102方向分布且背离离心力F0。在本实施方式中，F0仅与传动件113a的质量和打草头11的角速度及线轴112的半径有关，即在前述参数均为定值时，F0为一个常量。F5为传动件113a与偏压元件113b之间的偏压力，在偏压元件113b的弹性系数确定的情况下，F5也为常量。故而，在打草头11转动过程中，当因打草绳15的长度变化而导致打草头11负载变化过程中，仅F发生变化，即F1发生了变化；而F4为传动件113a与线轴112之间的滑动摩擦力，在传动件113a与线轴112的材质和接触面积确定的情况下，F4随F1同步变化。所以，当打草绳15大于一个预设长度时，此时打草头11的扭矩较大，导致F1也较大，从而F0<F1+F4+F5，即此时的离心力小于F1、F4和F5的作用力之和，传动件113a无法在离心力的作用下脱离第一齿111f，整个打草头11处于第一平衡状态。当打草绳15小于一个预设长度时，此时打草头11的扭矩较小，导致F1也较小，从而F0>F1+F4+F5，即此时的离心力大于F1、F4和F5的作用力之和，传动件113a在离心力的作用下脱离第一齿111f，整个打草头11处于第二平衡状态，此时线轴112能与头壳111发生相对转动，打草头11开始放线。

在一个具体的实施方式中，配合面111d与直线102方向之间的夹角为18°。当打草绳15有效部分的长度在大于预设值时，电机输出端的扭矩为0.505 N·m。此时按照作用力反作用力原则进行力学计算：

T=F*R；

其中，这里T代表电机输出端的扭矩，F代表在一个垂直于配合面111d上线轴112和传动件113a之间的相互作用力，R代表齿面上的一个作用点的受力半径。

推导出在打草绳15的有效部分的长度在大于预设值时，传动件113a的受力如下：

F=T/R=0.505/37.5*1000=13.47N；

F1=F*sin18°=13.47*sin18°=4.16 N；

F4=F*k=13.47*0.25=3.37N；

F5=3N；

F0=mw^2*r=0.0167*607.37*607.37*0.0014=8.62N。

由此可以得出，当打草绳15的有效部分的长度大于预设值时，传动件113a的所受到的离心力和其它合力的关系为：

8.62＜4.16+3.37+3=10.53；

也即是：

F0＜ F1+F4+F5。

从而这时，传动件113a所受到的离心力小于驱动传动件113a朝向驱动部113c与头壳111上的第一齿111f啮合的合力，进而传动件113a在所受到的所有力的合力作用下保持与头壳111啮合。

而当打草绳15有效部分被磨短了40mm之后，电机输出端的扭矩0.265 N·m。此时推导出在打草绳15的有效部分的长度被磨损的小于预设值时，传动件的受力如下：

F=T/R=0.265/37.5*1000=7.07N；

F1=F*sin18°=7.07*sin18°=2.18 N；

F4=F*k=7.07*0.25=1.77N；

F5=3N

F0=mw^2*r=0.0167*607.37*607.37*0.0014=8.62N。

由此可以得出，当打草绳15的有效部分的长度小于预设值时，传动件113a的所受到的离心力和其它合力的关系为：

8.62＞2.18+1.77+3=6.95；

也即是：

F0＞ F1+F4+F5。

从而此时，传动件113a所受到的离心力大于驱动传动件113a的驱动部113c与头壳111上的第一齿111f啮合的合力，进而传动件113a在所受到的所有力的合力的作用下沿直线方向运动以脱离头壳111，从而这时传动件113a允许头壳111和线轴112产生相对转动，进而这时打草绳15可以被释放。

可以理解，上述展示出的一个力学计算过程仅为了便于理解打草头11在第一平衡状态下，打草头11匀速转动时，线轴112、头壳111和传动件113a之间的受力关系，在实际使用过程中，以上数据会存在一定的偏差，其并未限定本发明在其他实施方式的保护范围。

如图12至图13所示，当打草头11处于第二平衡状态时，传动件113a不受到第一齿111f的约束，并能在离心力的作用下继续沿直线102方向朝向第二齿111g运动。当传动件113a的驱动部113c运动至头壳111的第二齿111g时，驱动部113c开始与复位面111e接触。复位面111e在头壳111和线轴112之间相对转动过程中，能推动传动件113a沿直线102方向朝向第一齿111f运动，并最终与第一齿111f啮合，从而完成一次放线，并进入至下一次自主识别。在本实施方式中，第二齿111g在围绕转动轴线101的圆周方向并不均匀分布，其在朝向转动轴线101方向的齿面上包括有渐变的圆弧，从而能持续推动传动件113a复位至第一齿111f上，并与第一齿111f啮合。事实上，作为一种实现方式，在一个垂直于转动轴线101的平面内，第二齿111g的齿面的齿尖与齿底分别与转动轴线101的连线构成的圆心角β大于等于30°且小于等于50°。第二齿111g靠近转动轴线101的齿面还包括第一区段和第二区段。其中，当传动件113a的驱动部113c位于第一区段所在的范围内时，第一区段并未对传动件113a产生推动力，传动件113a在与第一齿111f脱离后，由于头壳111此时未被驱动，其处于失速状态，从而与线轴112产生相对转动。此时，驱动部113c迅速运动至第二区段，并与第二区段接触。在此过程中，打草绳15持续放出，且复位面111e持续推动驱动部113c复位至第一齿111f。具体而言，为了实现复位面111e能推动驱动部113c复位至第一齿，复位面111e在一个垂直于转动轴线101的平面内具有一个投影线，复位面111e被设置为在该投影线范围内包括能推动传动件113a复位至与配合面配合的第一极限位置111ea和第二极限位置111eb；还包括以转动轴线101的轴心为圆心且经过第一极限位置111ea的第一圆周，以转动轴线101的轴心为圆心且经过第二极限位置111eb的第二圆周，第一圆周在第一极限位置111ea处的切线与第二圆周在第二极限位置111eb的切线形成的夹角γ大于等于15°。事实上，当驱动部113c在于复位面111e的接触过程中，当驱动部113c处于第一极限位置111ea时，此时，头壳111刚刚进入失速状态，其与线轴112之间还存在有较小的速度差，当驱动部113c与复位面111e接触时，复位面111e具备推动驱动部113c复位的第一相互作用力；随着头壳111与线轴112之间持续产生相对转动，驱动部113c与复位面111e直接的接触更加紧密，与此同时，头壳111与线轴112之间的相对速度逐渐增大，复位面111e与驱动部113c之间的作用力逐渐增大，直至驱动部113c处于第二极限位置111eb时，复位面111e推动传动件113a完全复位，此时复位面111e具备推动驱动部113c复位的第二相互作用力，其中第一相互作用力小于第二相互作用力。这里，为了使得传动件被推动并复位至第一齿，上述夹角γ被设置为大于等于15°，从而使得复位面具备能将传动件推动至第一位置的有效长度。进一步而言，当夹角γ被设置为大于等于20°时，复位面111e能更可靠的将传动件113a推动至第一位置，且此时打草头11的放线效果更佳。这里需要解释的是，如果复位面111e较快的将传动件113a推动至第一位置，则打草绳15可能无法被及时且有效的放出。

事实上，第二区段与第一齿111f远离转动轴线101的齿面形成了一个引导通道111h，该引导通道111h能引导驱动部113c复位至第一位置，即驱动部113c与第一齿111f啮合的位置。可以理解，由于复位面111e的存在，且复位面111e连续延伸，使得驱动部113c始终不会与第二齿111g存在啮合的状态，从而保证了打草绳15的每个释放周期所释放的长度被限制在一个较小的范围内，从而避免打草绳15释放过量而增加了马达122的荷载或者由于打草绳15释放的长度过长使得打草绳15打坏护罩16。

事实上，我们能理解的，在开机时，打草头11在从静止状态下加速到匀速状态时，如果打草绳15大于一个预设长度，打草绳15不会因为速度变化而放出；如果打草绳15小于一个预设长度时，打草绳15虽然会随速度变化而放出至一个大于预设长度的长度区间。这里需要强调的是，打草绳15的放出与速度变化值无关，仅因为打草绳15较短，电机输出端的扭矩较小而使得打草绳15放出的。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种打草头，包括：

线轴，用于缠绕打草绳；

头壳，形成有容纳空间，所述线轴至少部分容纳在所述容纳空间内；

联动装置，用于在所述线轴和所述头壳之间实现动力的传递；

所述头壳形成有能供所述打草绳插入所述线轴内部的外穿线孔，所述线轴形成有能供从所述外穿线孔插入所述头壳内部的打草绳结合至所述线轴的结合部；

所述联动装置包括：

传动件，相对所述线轴具有阻止所述线轴和头壳之间产生相对转动的第一位置和允许所述线轴和所述头壳之间产生相对转动的第二位置；

在所述传动件处于所述第一位置时，所述打草头处于工作状态，所述传动件随所述线轴同步的绕转动轴线转动；在所述传动件处于所述第二位置时，所述打草头处于自主放线状态，所述线轴和所述头壳之间产生相对转动以释放所述打草绳；

所述传动件安装至所述线轴，所述传动件包括用于驱动头壳随所述线轴同步转动的驱动部；

所述头壳形成有用于与所述驱动部配合的配合部；

在所述打草头绕所述转动轴线转动，且在所述传动件在随所述线轴绕转动轴线转动时，所述传动件产生一个沿直线方向的离心力，所述配合部与所述驱动部接触并向所述驱动部施加一个作用力，所述作用力分解为沿垂直于直线方向第一分力和沿所述直线方向且与所述离心力方向相反以阻止所述传动件沿所述直线方向移动的第二分力。

2.根据权利要求1所述的打草头，其特征在于，

所述线轴形成有内穿线孔，当所述外穿线孔和所述内穿线孔位于同一径向时，所述打草绳能依次穿过所述外穿线孔和所述内穿线孔。

3.根据权利要求2所述的打草头，其特征在于，

所述结合部为一个穿线通道，所述穿线通道贯穿所述线轴并连接所述线轴上任意两个内穿线孔。

4.根据权利要求3所述的打草头，其特征在于，

所述穿线通道沿曲线延伸。

5.根据权利要求1所述的打草头，其特征在于，

所述打草头在被马达驱动绕所述转动轴线转动时，所述传动件相对所述线轴具有一个垂直于所述转动轴线的直线方向上的摩擦力，所述摩擦力与所述传动件产生的离心力方向相反。

6.根据权利要求1所述的打草头，其特征在于，

所述配合部包括围绕转动轴线分布的第一齿，所述第一齿形成或连接有配合面；

所述头壳形成或连接有可供所述传动件复位的第二齿，所述第二齿形成或连接有复位面；所述第一齿和所述第二齿围绕所述转动轴线交错分布。

7.根据权利要求6所述的打草头，其特征在于，

所述复位面包括第一区段和第二区段，所述第一区段与所述驱动部基本不产生相互作用力；所述第一齿包括有与所述配合面相交且远离所述转动轴线的齿面，所述第二区段与所述齿面形成一个可供所述传动件围绕所述转动轴线转动的引导通道。

8.根据权利要求6所述的打草头，其特征在于，

所述第二齿的齿尖与齿底分别与转动轴线的轴心构成的圆心角β大于等于30°且小于等于50°。

9.根据权利要求1所述的打草头，其特征在于，

所述线轴还形成或连接有一个容纳槽，所述容纳槽内设置有一个偏压元件，所述偏压元件一端抵持所述容纳槽的槽底，另一端抵持所述传动件。

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