CN112514632A - 打草头及采用该打草头的打草机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种打草头及采用该打草头的打草机，包括：打草头；马达，用于驱动打草头以转动轴线为轴转动；打草头包括：线轴，能以一个转动轴线转动，用于缠绕打草绳并形成有第一传动齿；头壳，用于容纳至少部分线轴并形成有用于与第一传动齿配合的第二传动齿；马达带动打草头绕转动轴线且朝向第一转动方向转动时，第一传动齿配合第二传动齿带动头壳和线轴朝向第一转动方向同步转动；头壳随线轴同步转动时具有一个围绕转动轴线的圆周的周向的作用力，作用力包括第一分力和第二分力，第一分力沿圆周的径向分布并朝向转动轴线，第二分力沿周向分布。该打草头及采用该打草头的打草机工作稳定，操作舒适性高。

Description

打草头及采用该打草头的打草机

技术领域

本发明涉及一种园林类工具，具体涉及一种打草头及采用该打草头的打草机。

背景技术

打草机作为一种花园类工具，用于对草坪进行修剪。打草机包括电机和打草头。打草头高速转动带动安装在其上的打草绳旋转实现切割功能。当电机带动打草头高速转动时，打草头会产生较大的振动，使得打草机的强度不够，从而影响打草机的使用寿命。

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使用寿命得到延长的打草头及采用该打草头的打草机。

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，能以一个转动轴线转动，用于缠绕打草绳并形成有第一传动齿；头壳，用于容纳至少部分线轴并形成有用于与第一传动齿配合的第二传动齿；打草头绕转动轴线且朝向一个预设方向转动时，第一传动齿与第二传动齿配合以在头壳和线轴之间传递作用力，作用力作用于头壳和线轴中上的一个作用点以带动头壳和线轴朝向预设方向同步转动；在围绕转动轴线且经过作用点的一个圆周上，作用点处具有一个切线方向，作用力在沿垂直切线方向的径向上具有第一分力，第一分力沿径向朝向转动轴线；作用力在沿转动轴线的切线方向的第二分力驱动头壳和线轴的一个随另一个转动，第二分力和第一分力合成为作用力。

进一步地，第一传动齿形成有第一接触面，第二传动齿形成有用于与第一接触面接触的第二接触面第二分力至少部分作用于第二接触面上。

进一步地，在一个经过转动轴线且与第一分力相交的直线方向上，第一分力具有一个平行直线且朝向转动轴线的第三分力；第一分力具有一个还具有一个垂直直线的第四分力；第三分力和第四分力合成为第一分力。

进一步地，第二传动齿的数目为多个，多个第二传动齿在围绕转动轴线的圆周上依次分布，转动轴线在第二接触面所在的平面，且转动轴线与该平面平行。

进一步地，第二接触面沿转动轴线方向的高度小于等于5mm。

进一步地，还包括连接打草头的驱动轴，头壳围绕转动轴线形成有可供驱动轴通过的通孔，第二传动齿围绕通孔分布。

进一步地，通孔的孔壁在垂直于转动轴线的平面内的截面为圆形，第二传动齿沿一个垂直于转动轴线方向并基本沿圆形的径向方向的长度与圆形的半径之比大于1。

进一步地，圆形的面积与头壳围绕转动轴线所在的圆周的面积之比小于等于0.6。

进一步地，第一传动齿的个数是第二传动齿的个数的约数。

进一步地，第二传动齿沿转动轴线方向的高度与一个垂直于转动轴线方向且基本沿围绕转动轴线方向的周向上的宽度之比大于0.4。

一种打草机，包括前述任一项的打草头。

本发明的有益之处在于：通过将线轴上的第一传动齿与头壳上的第二传动齿的相互配合以产生一个作用力，该作用力具有一个能与头壳和线轴之间的偏心力相抵消的分力，从而增加了打草头的稳定性，降低了打草头的抖动，延长了打草机的使用寿命。

附图说明

图1是一个实施例的打草机的立体图；

图2是图1中的打草机的打草头的立体图；

图3是图2中的打草头的剖面图；

图4是图2中的打草头安装第一类连接件的分解图；

图5是图4中的打草头安装第一类连接件的另一视角的分解图；

图6是图2中的打草头安装第二类连接件的分解图；

图7是图2中的打草头的线轴的主视图；

图8是图7中的打草头的线轴的俯视图；

图9是图2中的打草头的第一壳体部的仰视图；

图10是图9中的打草头的第一壳体部的第二传动齿上的任意一点A处的受力分析图。

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。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（图未示出）和第一壳体121，马达设置在第一壳体121内，马达驱动打草头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分别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135，例如，结合部135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，在一些其它的实施方式中，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还可以位于第一壳体121和第二壳体134之间。打草机100还包括护罩122，护罩122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方向。

如图2和图3所示，打草头11还包括：头壳111、线轴112、驱动轴113和第一配件114。头壳111围绕转动轴线101形成有一个能容纳至少部分线轴112的容纳空间111a，头壳111形成容纳空间111a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。第一配件114设置在头壳111上，并能随头壳111同步转动。作为一种可选的实施方式，第一配件114与头壳111固定连接或一体成型。第一配件114连接或形成有风扇114a和防缠盖114b。风扇114a用于对马达进行散热，防缠盖114b用于防止草屑进入至打草头11内部，避免打草头11失效。

如图3至图5所示，头壳111包括第一壳体部111b和第二壳体部111c。第一壳体部111b和第二壳体部111c通过卡扣连接形成一个整体。作为其他可选的实施方式，第一壳体部111b和第二壳体部111c也可以通过粘接、螺钉连接等其他方式连接，这里不再赘述。作为一种具体的实施方式，第一壳体部111b形成有可供驱动轴113穿过的通孔111d，驱动轴113一端连接马达轴（图中未示出），另一端穿过通孔111d并形成一个扁位从而与线轴112构成连接。线轴112形成有与驱动轴113的扁位配合的连接孔112a，驱动轴113与线轴112通过过盈压装连接成一个整体，并能在马达的驱动下同步转动。在其它一些实施例中，驱动轴与线轴还可以通过其他连接方式连接。线轴形成有螺钉孔和锁定件，驱动轴形成有与螺钉孔配合的外螺纹，通过螺纹配合构成连接，并能通过锁定件的锁定而无法转出。

在本实施方式中，打草机100包括打草模式和绕线模式。当打草机100处于打草模式时，马达驱动线轴112绕第一转动方向102转动，线轴112带动头壳111同步转动，并带动打草绳15高速转动以实现打草。当打草机100处于绕线模式时，线轴112沿第二转动方向103转动，线轴112与头壳111产生相对转动，此时打草绳15能被缠绕至线轴112上。绕线模式包括自动绕线模式和手动绕线模式两种模式。当打草机100处于自动绕线模式时，马达驱动线轴112绕第二转动方向103转动，线轴112与头壳111产生相对转动，从而能够将打草绳15缠绕至线轴112上。当打草机100处于手动绕线模式时，用户一只手握持第一配件114，另一只手手动转动头壳111，从而使得头壳111和线轴112产生相对转动，此时打草绳15能被缠绕至线轴112上。

如图7至图8所示，在一个与转动轴线101平行的第一直线104方向上，线轴112为围绕第一直线104形成的圆柱体，用于与驱动轴113的扁位配合的连接孔112a沿第一直线104分布，连接孔112a贯穿线轴112自身，围绕连接孔112a还形成有用于传动的第一传动部。线轴112还包括第一法兰112f和第二法兰112g，第一法兰112f和第二法兰112g之间构成用于容纳打草绳15的线槽112h。

头壳111上还形成有与第一传动部配合的第二传动部。第一传动部用于将马达的动力传递至第二传动部，从而能够带动头壳111同步转动。具体的，第一传动部为围绕转动轴线101均匀分布的第一传动齿112b，第二传动部为围绕第一直线104分布的第二传动齿111h。当马达带动打草头11高速转动时，线轴112和头壳111之间会因为装配或生产过程中的间隙或配重等问题存在震动，而高速转动状态下的不平衡会使得头壳111和线轴112之间产生较大的偏心力F0。在本实施方式中，第二传动齿111h的每个齿均偏向第二转动方向103至一个预设角度。这样，在头壳111随线轴112高速转动的过程中，第二传动齿111h会对第一传动齿112b产生一个背离上述偏心力F0的反作用力，从而抵消头壳111和线轴112之间由于其本身装配或工艺上的技术壁垒而产生的偏心力F0，使得头壳111和线轴112之间的相互作用力减小甚至消失，从而有效减小头壳111和线轴112之间的震动，进而减小了对打草头11各个零部件的强度要求。

第一传动齿112b包括围绕转动轴线101分布的第一圆弧部112c和第二圆弧部112d，第一圆弧部112c与第二圆弧部112d通过一个第一接触面112e连接，在一个连接转动轴线101及第一圆弧部112c与第一接触面112e的连接处的连接面上，第二圆弧部112d位于连接面的两端。第一传动齿112b的第一接触面112e是朝向第一转动方向102分布的。在第一圆弧部112c与第一接触面112e的连接处的切线与第一接触面112e上经过该切线的直线之间的夹角为锐角，该夹角朝向第一转动方向102。为了增加线轴112与头壳111之间的传动力，第一传动齿112b分布在一个预设的圆周范围内，这里定义第一传动齿112b所在圆周的半径为R1，线轴112的圆周半径为R2。R1小于R2，且R1所在圆周的面积与R2所在圆周的面积之比小于等于0.6，即第一传动齿距离转动轴线的最远点与转动轴线之间的连线围绕形成的圆周的面积与线轴围绕转动轴线形成的圆周的面积之比小于等于0.6。沿第一直线104方向上，第一传动齿112b还突出于线轴112本体所在的第一法兰112f，并具有一定的高度。沿第一直线104方向上，第一传动齿112b的最高点距离第一法兰112f的垂直距离H1小于等于5mm。通过这种设置，一方面减小第一传动齿112b占据的径向空间，增加装配的便利性；另一方面还增加了第一传动齿112b与第二传动齿111h之间的传动力，使得第一传动齿112b与第二传动齿111h更易于啮合。本实施方式中的线轴112包括第一线轴112部和第二线轴112部，第一线轴112部和第二线轴112部通过固定件连接。第一线轴112部形成有可供连接第二线轴112部的固定孔（图未示出），固定孔设置在第一传动齿112b上。

如图8至图10所示，作为一种优选的实施方式，第一传动齿112b的个数为第二传动齿111h的个数的约数。这样，当第一传动齿112b与第二传动齿111h需要配合时，可以以任意位置啮合，且当其中一个第一传动齿112b与第二传动齿111h啮合时，剩余的第一传动齿112b也能同时与第二传动齿111h啮合。如图9所示，作为一种可选的实施方式，第一传动齿112b设置有3个，第二传动齿111h设置有6个。第二传动齿111h分布在第一壳体部111b上。在围绕第一壳体部111b的通孔111d的圆周方向上，第二传动齿111h均匀分布。在任意一个穿过第一壳体部111b的通孔111d的圆心所在的第二直线方向上，第二传动齿111h形成有与第一接触面112e配合的第二接触面111k，第二接触面111k的延伸方向均偏离第二直线方向。事实上，我们能理解，驱动轴113一端连接马达轴，另一端通过通孔111d连接至线轴112，在马达通过驱动轴113带动线轴112转动的过程中，线轴112通过第一传动齿112b配合头壳111的第二传动齿111h带动头壳111同步转动。由于工艺或装配等技术的限制，线轴112和头壳111均无法形成真正意义上的圆周，故而在马达的驱动下，头壳111和线轴112均存在一个垂直于转动轴线101方向的离心力。事实上，线轴112由马达直驱，其具有第一圆心C1，并能围绕第一圆心C1转动；头壳111与驱动轴113之间存在一定的间隙，而该间隙并不均匀，从而导致头壳111在线轴112的带动下绕第二圆心C2转动。在一定误差范围内，第一圆心C1和第二圆心C2并不重合，从而导致在同一转速条件下，作用于头壳111的离心力和作用于线轴112的离心力并不相同，从而导致偏心力F0的产生，此时的偏心力F0促使头壳111和线轴112之间产生一定的位移。而当围绕圆周方向的各个角度均存在这样的偏心力F0时，头壳111和线轴112之间将产生较为剧烈的震动。线轴112和头壳111之间由于仅通过第一传动齿112b和第二传动齿111h的啮合以传递作用力，上述的震动会使得第一传动齿112b和第二传动齿111h之间的作用力增大，从而影响打草头11本身结构的稳定性，还会影响打草头11的使用寿命。

具体的，如图10所示，取第二传动齿111h上的任一点A进行受力分析。当第一传动齿112b与第二传动齿111h啮合时，第一传动齿112b的第一接触面112e与第二传动齿111h的第二接触面111k接触，在打草头11高速转动状态下，由于扭矩的作用，头壳111和线轴112之间会产生一个同时垂直于第一接触面112e和第二接触面111k的作用力F1，该作用力F1会产生两个相互垂直的分力。该两个分力包括第一分力F2和第二分力F3。其中，第一分力F2沿第一圆心C1方向延伸并能通过第一圆心C1；第二分力F3沿一个与第一传动齿112b和第二传动齿111h的啮合面同时相交的方向分布，并能驱动头壳和线轴的一个随另一个转动。可以理解，当未第二传动齿111h并未偏向第二转动方向103时，则上述作用力F1不存在分力，其全部作用在个与第一传动齿112b和第二传动齿111h的啮合面同时垂直的方向，从而对第一传动齿112b和传动齿本身提出较高的要求。这里，通过将第二传动齿111h设置为偏向第二转动方向103，则能有效的减小直接作用于与第一传动齿112b和第二传动齿111h的啮合面同时垂直的方向上的力。从儿减小了对第一传动齿112b和第二传动齿111h的结构强度的要求。事实上，第一分力F2还能进一步分解成两个相互垂直的分力，该两个分力包括第三分力F4和第四分力F5。其中，第三分力F4与上述的偏心力F0大小相近，方向相反。在适宜的角度下，第三分力F4与偏心力F0大小相同，方向相反，理论上能完全抵消，从而有效的解决了头壳111和线轴112之间由于偏心力F0而产生的震动问题。事实上，在一个经过第一圆心C1的直线方向上，第二传动齿111h包括一组大小相同、方向相反的第一分力F2和第一分力F20，第一分力F2抵消偏心力F00、第一分力F20在消偏心力F0的同时，第一分力F2和第一分力F20还能相互牵制，以避免头壳11相对线轴12抖动，从而使得头壳11和线轴12之间的合力朝向第一圆心C1。作为一种可选的实施方式，第一传动齿112b为了与第二传动齿111h实现更好的啮合，还能设置第一传动齿112b的每个齿均偏向第一转动方向102至一个预设角度。从而，当第一传动齿112b与第二传动齿111h配合时，第一传动齿112b的第一接触面112e与第二传动齿111h的第二接触面111k均能有效贴合，从而使得两个第一接触面112e之间的受力更加均匀。

可以理解，通过将第二传动齿111h偏向第二转动方向103至一个预设角度，有效解决了头壳111和线轴112之间的震动问题，从而降低了头壳111用于形成第二传动齿111h的材料要求。事实上，在上述设置下，用于形成第二传动齿111h的头壳111沿转动轴线101方向可以做的更薄。而第二传动齿111h沿转动轴线101方向的齿高小于等于5mm，从而节约了用于形成第二传动齿111h的材料，并使得第二传动齿111h与第一传动齿112b之间的啮合和脱离更方便。

如图5至图6所示，在本实施方式中，打草机100还具有可以切换的第一使用状态和第二使用状态。为了便于切换使用状态，驱动轴113上还连接或形成有第一类连接件16或第二类连接件17。具体的，当第一类连接件16连接至驱动轴113上时，打草机100处于第一使用状态；当第二类连接件17连接至驱动轴113上时，打草机100处于第二使用状态。作为一种可选的实施方式，第一使用状态即打草机100处于自动绕线模式时的状态；第二使用状态即打草机100处于手动绕线模式时的状态。为了实现打草机100在自动绕线模式和手动绕线模式之间切换，还设置了可供打草头11适用于不同操作模式的头壳111。作为一种可选的实施方式，头壳111的通孔111d设置为可供两种操作模式切换的形式。当打草机100处于自动绕线模式时，通孔111d内的驱动轴113设置第一类连接件16，第一类连接件16活动连接在驱动轴113上，并能相对驱动轴113转动。当打草机100处于手动绕线模式时，通孔111d内的驱动轴113设置第二类连接件17，第二类连接件17与驱动轴113固定连接，并能构成同步转动。具体的，通孔111d围绕转动轴线101形成有第一圆周面111e和第二圆周面111f，第一圆周面111e的半径R3小于第二圆周面111f的半径R4，在第一圆周面111e和第二圆周面111f之间形成有可供传动的内传动部111g。事实上，无论驱动轴113安装第一类连接件16还是第二类连接件17，头壳111的通孔111d均可供通过。事实上，通孔111d的第一圆周面111e的面积与头壳111围绕转动轴线101所在圆周的面积之比大于等于0.4。通过这种设置，一方面实现了通孔111d与驱动轴113的有效配合，减小头壳111和线轴112之间的震动；另一方面，还能减小用于形成通孔111d的空间，从而能够增加头壳111的结构强度，避免由于通孔111d过大导致头壳111的强度降低。事实上，通过这种尺寸的设置及比例的配合，还可以有效的减少用于形成头壳111的材料，同时减小了头壳111的厚度，进而减小了马达的载荷，从而增加打草机100的续航时间和操作便利性。我们能理解，对于打草机100而言，用于需要手持设置在连接杆上的把手131长时间操作以进行割草。当的打草头11的重量越轻时，对于负载在人手上的重量越小，用户操作就越舒适。此外，由于通孔111d所在的圆周较小，头壳111用于形成第二传动齿111h的部分较大，从而使得第二传动齿111h的第一接触面112e沿头壳111的径向方向上更长，这样，可以实现第一传动齿112b和第二传动齿111h更叫可靠的配合。事实上，在本实施方式中，第二传动齿111h的第一接触面112e沿径向上的长度与通孔111d的第一圆周面111e所在的圆周的半径之比大于1。

作为一种可选的实施方式，内传动部111g可以是以传动齿的形式存在。这里，第一类连接件16连接或形成有与内传动部111g配合的外传动部161。内传动部111g与外传动部161配合时，驱动轴113能够带动头壳111同步转动。第二类连接件17为一段表面光滑的圆环，其安装在驱动轴113上并能穿过通孔111d，其与内传动部111g不产生相互作用力且不带动头壳111转动。事实上，当驱动轴113安装第二类连接件17并穿过通孔111d时，第二类连接件17与内传动部111g并不接触；或者，内传动部111g与第二类连接件17部分接触，但不产生相互作用力。

更具体的，驱动轴113连接第一类连接件16或第二类连接件17后，通过第一类连接件16或第二类连接件17与第一配件114构成固定连接。事实上，第一配件114与驱动轴113始终构成同步转动。在一些可选的实施方式中，第一配件114通过第一类连接件16或第二类连接件17与驱动轴113构成固定连接。或者，第一配件114直接与驱动轴113构成固定连接，并能随驱动轴113同步转动。

当打草机100设置为自动绕线模式时，驱动轴113连接第一类连接件16，此时头壳111能随驱动轴113同步转动。当需要绕线时，用户可以通过操作装置13控制马达反转，此时驱动轴113驱动线轴112绕第二转动方向103转动，由于反向转动，此时第一传动齿112b跨越第二传动齿111h，其二者不再啮合。又由于头壳111与第一配件114之间通过第一类连接件16构成同步转动，而当用户启动自动绕线开关时，打草机100上设置用于锁定头壳111或线轴112转动的锁定销。在本实施方式中，锁定销用于锁定头壳111，当锁定销插入至第一配件114沿转动轴线101方向的通孔111d内，第一配件114和头壳111的转动被锁定。此时，驱动轴113相对第一类连接件16能自由转动，从而能够带动线轴112转动，线轴112与头壳111之间产生相对转动，从而能够将打草绳15缠绕至线轴112的线槽112h上。

当打草机100设置为手动绕线模式时，驱动轴113连接第二类连接件17，此时头壳111能相对第一配件114自由转动。当需要绕线时，用户可以通过一只手握持第一配件114，另一只手握持头壳111沿第二转动方向103转动，此时头壳111和线轴112之间产生相对转动，从而能够将打草绳15缠绕至线轴112的线槽112h上。

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 (10)

1.一种打草头，包括：

线轴，能以一个转动轴线转动，用于缠绕打草绳并形成有第一传动齿；

头壳，用于容纳至少部分所述线轴并形成有用于与所述第一传动齿配合的第二传动齿；

所述打草头绕所述转动轴线且朝向一个预设方向转动时，所述第一传动齿与所述第二传动齿配合以在所述头壳和所述线轴之间传递作用力，所述作用力作用于所述头壳和线轴中上的一个作用点以带动所述头壳和所述线轴朝向预设方向同步转动；

在围绕所述转动轴线且经过所述作用点的一个圆周上，所述作用点处具有一个切线方向，所述作用力在沿垂直所述切线方向的径向上具有第一分力，所述第一分力沿径向朝向所述转动轴线；所述作用力在沿所述转动轴线的所述切线方向的第二分力驱动所述头壳和线轴的一个随另一个转动，所述第二分力和所述第一分力合成为所述作用力。

2.根据权利要求1所述的打草机，其特征在于，

所述第一传动齿形成有第一接触面，所述第二传动齿形成有用于与所述第一接触面接触的第二接触面所述第二分力至少部分作用于所述第二接触面上。

3.根据权利要求1所述的打草机，其特征在于，

在一个经过所述转动轴线且与所述第一分力相交的直线方向上，所述第一分力具有一个平行所述直线且朝向所述转动轴线的第三分力；所述第一分力具有一个还具有一个垂直所述直线的第四分力；所述第三分力和所述第四分力合成为所述第一分力。

4.根据权利要求2所述的打草机，其特征在于，

所述第二传动齿的数目为多个，多个所述第二传动齿在围绕所述转动轴线的圆周上依次分布，所述转动轴线在所述第二接触面所在的平面，且所述转动轴线与该平面平行。

5.根据权利要求2所述的打草机，其特征在于，

所述第二接触面沿转动轴线方向的高度小于等于5mm。

6.根据权利要求1所述的打草机，其特征在于，

还包括连接所述打草头的驱动轴，所述头壳围绕所述转动轴线形成有可供驱动轴通过的通孔，所述第二传动齿围绕所述通孔分布。

7.根据权利要求6所述的打草机，其特征在于，

所述通孔的孔壁在垂直于所述转动轴线的平面内的截面为圆形，所述第二传动齿沿一个垂直于所述转动轴线方向并基本沿所述圆形的径向方向的长度与所述圆形的半径之比大于1。

8.根据权利要求7所述的打草机，其特征在于，

所述圆形的面积与所述头壳围绕所述转动轴线所在的圆周的面积之比小于等于0.6。

9.根据权利要求1所述的打草机，其特征在于，

所述第二传动齿沿所述转动轴线方向的高度与一个垂直于所述转动轴线方向且基本沿围绕所述转动轴线方向的周向上的宽度之比大于0.4。

10.一种打草机，其特征在于，

包括权利要求1至9任一项所述的打草头。

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