CN113939185A - 高效割草机刀片 - Google Patents

Abstract

一种用于割草机的切割刀片(100)，该切割刀片可包括安装部(130)和多个切割元件(102、104、106、108)。该安装部(130)可包括多个安装臂(136)和形成在该切割刀片的轴线处的安装孔(132)。该安装孔(132)可被构造成与该割草机的轴交接。该切割元件(102、104、106、108)中的每一个被可操作地耦接到该安装臂(136)中对应的一个。该切割元件中的每一个可包括位于其远端的翼部(110)和过渡区域(120)，该过渡区域被构造成将该翼部(110)可操作地耦接到该安装臂(136)中相应的一个。该切割元件还可以包括设置在该翼部(110)处的第一切割刃(140)和设置在该过渡区域(120)处的第二切割刃(142)。

Description

高效割草机刀片

技术领域

示例性实施例总体上涉及一种割草机刀片，并且更具体地，涉及一种旨在提供良好性能同时降低功耗的割草机刀片。

背景技术

通常会使用各种工具和/或机器来执行草坪护理任务，这些工具和/或机器被构造成执行相应的特定任务。某些任务，比如割草，通常由割草机来完成。割草机可能会有许多不同的尺寸，在设计和性能上也会有很大的差异。然而，除了设计、大小和功能上的改变，最近，用户在割草机的动力方面也有了更多的选择。虽然柴油或汽油发动机已占领市场几十年，但电池驱动的割草机市场正在兴起。

与几乎可以在作业现场的任何位置快速加油的柴油发动机或汽油发动机不同，电池供电的设备则需要停止一段时间才能充电(除非新的且预先充满电的电池能够与耗尽的电池互换)。然而，对于大型作业，如果没有足够的时间给耗尽的电池充电，而替代单个电池或多个电池本身在操作过程中已耗尽，即使更换电池也可能无法完全完成作业。换句话说，如果耗尽的电池的充电速度赶不上使用中的电池的耗电速度，那么即使更换电池也至少需要等待电池充一段时间的电才能完成工作。由于电池充电的潜在限制，电池供电设备有足够的容量从而在充电一次后便可在作业现场完成工作(或至少在完成工作之前无需等待任何充电时间)变得更加重要，从而确保该新兴市场的生存能力和发展。

为了实现这些期望，提高割草机的效率可能会有所帮助。此外，由于在电池供电的割草机中，割草机刀片的转动是电力消耗的主要源头之一，因此提高割草机刀片本身的效率可以显著提高给定电池供电的割草机的可达到的使用时间。

发明内容

一些示例性实施例可以提供割草机的切割刀片。该切割刀片可包括安装部和多个切割元件。该安装部可包括多个安装臂和形成在该切割刀片的轴线处的安装孔。该安装孔可被构造成与该割草机的轴交接。该切割元件中的每一个被可操作地耦接到该安装臂中对应的一个。该切割元件中的每一个可包括位于其远端的翼部和过渡区域，该过渡区域被构造成将该翼部可操作地耦接到该安装臂中相应的一个。该切割元件还可以包括设置在该翼部处的第一切割刃和设置在该过渡区域处的第二切割刃。

附图说明

这样概括地描述了本发明之后，现在请参阅参考附图，这些附图不一定是按比例绘制的，其中：

图1示出了根据示例性实施例的高效刀片的顶部立体视图；

图2示出了根据示例性实施例的图1中高效刀片的侧视图；

图3示出了根据示例性实施例的高效刀片的俯视图；

图4示出了根据示例性实施例的高效刀片的仰视图；

图5示出了根据示例性实施例的单独的高效刀片的单个切割元件的翼部和过渡区域的立体视图；

图6是根据示例性实施例的图5的单个切割元件的翼部和过渡区域120的顶部立体视图；

图7是根据示例性实施例从翼部前方的点观察到的单个切割元件的立体视图；

图8是根据示例性实施例从翼部的远端移位的点观察到的翼部和过渡区域的立体视图；

图9示出了根据示例性实施例的沿图3的线A-A’截取的翼部的截面图；以及

图10示出了根据示例性实施例的沿图3的线B-B’截取的截面图。

具体实施方式

下文将参考附图更全面地描述一些示例性实施例，在附图中示出了一些但不是全部的示例性实施例。实际上，在此描述和图示的示例不应被解释为对本公开的范围、适用性或配置的限制。相反，提供这些示例性实施例是为了使本公开适于满足法律要求。相同的附图标记始终指代相同的元件。此外，如本文所用，术语“或”被解释为逻辑运算符，当其一个或多个操作数为真时，其结果为真。如本文所用，可操作的耦接应被理解为涉及直接或间接的连接，在任何一种情况下都能够实现彼此可操作地耦接的组件的功能互连。

一些示例性实施例可以提供具有设计特征和几何形状的割草机刀片，该割草机刀片限定了能以较少功耗提供高性能的结构。在这方面，例如，本文所述的高效刀片包括多个(例如，四个)刀片元件，每个刀片元件包括两个切割刃。该切割刃设置具有升力几何形状的扫掠结构，与传统刀片的设计相比，该扫掠结构可增加超过50％(在某些情况下高达63％或更多)的升力，并且阻力至少减少40％。因此，本文提供的结构可实现高效且优质的切割体验。

下面将参考图1至图10对示例性实施例进行描述。图1示出了根据示例性实施例的高效刀片100的顶部立体视图。图2示出了高效刀片100的侧视图，图3和图4分别示出了高效刀片100的俯视图和仰视图。图5示出了高效刀片100的单个切割元件的翼部110和过渡区域120的立体视图(从高效刀片100的刀片轴线处的立体视图截取)。图6是图5的单个切割元件的翼部110和过渡区域120的顶部立体视图。同时，图7是从翼部110前方的点观察到的单个切割元件的透视图，而图8是从翼部110的远端移位的点观察到的透视图。图9示出了沿图3的线A-A’截取的翼部110的截面图，以及图10示出了沿图3的线B-B’截取的截面图。

现在参考图1至图8，该高效刀片100可包括多个切割元件(例如，第一切割元件102、第二切割元件104、第三切割元件106和第四切割元件108)。该切割元件被构造成限定一个平衡且对称的结构，以提高高效刀片100围绕由割草机的发动机驱动的轴旋转的容易度。该高效刀片100还包括安装部130，每个切割元件都附接到该安装部上。该安装部130可包括位于其中心处的安装孔132。该安装孔132可具有用于与该割草机的轴交接所需的任何形状。因此，例如，该安装孔132可具有圆形形状(如图所示)或其他形状，例如星形、矩形、三角形或许多其他几何形状。该安装部130可直接或间接地(例如，通过可操作地耦接到该轴的安装结构)与割草机的轴交接。在任何情况下，该安装部130(特别是安装孔132)可限定该高效刀片100的旋转轴线134。

该安装部130还可包括用于第一切割元件102、第二切割元件104、第三切割元件106和第四切割元件108中每一个的安装臂136的对应实例。该安装臂136可具有比该翼部110显著较小的期望宽度，从而最小化该安装部130的重量。通过保持该安装部130的低重量，并且通过为该翼部110提供良好的空气动力学特性，可以增加高效刀片100提供的升力并且可以降低转动高效刀片100所需的功率。此外，通过采用具有四个彼此等距间隔开的切割元件、相应的切割刃以及升力表面的平衡构造，相对于更传统的两个切割刃的设计，可将高效刀片100的效率提高20％以上。

该切割元件中的每一个的切割部可包括第一切割刃140和第二切割刃142。该第一切割刃140可延伸穿过该翼部110的前缘，并且该第二切割刃142可延伸穿过该过渡区域120的前缘。在示例性实施例中，该第一切割刃140可完全延伸穿过该翼部110的前缘，并且该第二切割刃142可完全延伸穿过该过渡区域120的前缘。然而，第一切割刃140和第二切割刃142可以形成为分别仅在该翼部110和过渡区域的前缘的一部分(而不是全部)上延伸。在本公开的上下文中，前缘应该理解为参考箭头144所示的旋转方向(即，当从上方观察时为顺时针方向)。

该翼部110可以是片状材料(例如，翅片或翼)，成形为从翼部110的近端200(见图8和9)到翼部分110的远端202具有基本一致的形状。该翼部110的近端200可以附接到过渡区域120的远端204。该过渡区域120的近端206可以附接到该安装部130。在示例性实施例中，该切割元件中的每一个的第一切割刃140可以处于同一平面内(例如，切割平面210)，使得携带所有切割元件的第一切割刃140的高效刀片100的旋转一致穿过切割平面210(见图2)。如图8所示，翼部110可以形成为从第一切割刃140到翼部110的后缘220弯曲(在基本一致的弧上)。

在示例性实施例中，该切割元件的翼部110中的每一个的后缘220也可以位于与该切割平面210隔开的同一平面内(例如，图2中所示的后缘平面230)。同时，该切割元件中的每一个的后缘220和第一切割刃140可以大体上彼此平行地从该翼部110的近端200延伸到远端202。与没有倒角特性的类似设计相比，该后缘220也可以被倒角以进一步将高效刀片100的效率提高约2％。在一些实施例中，该安装部130(以及因此安装臂136)可以位于该切割平面210和该后缘平面230之间的大致中间路径的平面中(或位于该切割平面210和该后缘平面230之间的大约40％至60％之间的路径的范围内)。

该将该翼部110的弦长选择为大约4.6英寸。由于所得翼的空气动力学特性，该弦长可将效率提高约3％。如图9所示，对于翼部110处约4.6英寸的弦长，从该切割平面210到直接从该第一切割刃140到该后缘220的直线之间测量的角差(即，翼迎角)大约为17度。然而，在各种示例性实施例中可以采用从大约10度到30度不等的任意值。这个范围内的翼迎角具有良好的升力和效率提升。此外，与没有翼迎角的设计相比，该翼迎角为17度时效率提高了约17％。

如图1到图8所示，相对于过渡区域120，该翼部110(以及该安装部130的对应部分，其可操作地耦接到该切割元件的过渡区域120中相应的一个)处于扫掠结构。特别地，如图3所示，沿该第一切割刃140延伸的直线250与从该安装孔132处的轴线134延伸至刀尖(即，翼部110的远端202与第一切割刃140之间的相交处)的径向线255之间的角差约为30度。该角差限定了掠角(swept angle)260或该第一切割刃140相对于该安装臂136扫掠(在该示例中向前)的角度。

在示例性实施例中，该安装臂136的宽度(如图10所示)可以约为该翼部110的弦长的43％。因此，在该示例中，由于弦长是4.6英寸，该安装臂136的宽度可以大约为2英寸。该过渡区域120可构造为以提供从该安装臂136到该翼部110(两者均以容纳该掠角260的形式)的过渡、从较窄的(例如，2英寸)安装臂136到较宽的(例如，4.6英寸弦长)翼部110的过渡以及从平坦的安装臂136到弯曲的翼部110过渡。因此，该过渡区域120可以被构造成同时变宽和扭曲，同时还从该过渡区域120的近端206向远端204弯曲。在这方面，例如，该过渡区域120向前弯曲约30度(例如，从上方看向右边，但通常朝向该翼部110的前缘)以提供掠角260。因为该安装臂136是平坦的并且位于后缘平面230和切割平面210之间，所以该过渡区域120也被扭曲，使得过渡区域120的尾部(或后端)从安装臂136的尾端或后端升起，以接触翼部的后缘220。同时，该过渡区域120的前部或前缘从该安装臂136的前部或后端落下从而与该第一切割刃140接触。该第二切割刃142遵循这一过渡并因此包括远离切割平面210向上延伸同时在远离翼部110的后缘220的方向上以一定角度弯曲的曲线。该第二切割刃142向上并远离该切割平面210延伸，使得该第二切割刃142能够与翼部110提供的显着升力结合从而用作覆盖刀片。

在一些示例性实施例中，空气动力孔300可以设置在过渡区域120中以便进一步提高效率。该空气动力孔300可以设置在该过渡区域120的远端204和近端206之间的近似中点处。在一些情况下，该空气动力孔300可以是圆形、矩形或其他几何形状。然而，与没有空气动力孔300的相同设计相比，通过在该过渡区域120的中点处采用方形形状(例如，具有圆角)的空气动力孔，可使该高效刀片100的效率增加约11％。

示例性实施例的高效刀片100采用了各种提高效率的特性的组合以实现效率最大化。然而，还应当理解，也可以采用上述特征的子集的多种组合从而提高效率，而不需要组合所有的特征。上述所有特性的组合已显示，与目前提供的标准割草机刀片提供的可比升力相比，每磅阻力可提供多达63％的升力，并且减少40％的阻力。

因此，一些示例性实施例可以包括用于割草机的切割刀片。该切割刀片可包括安装部和多个切割元件。该安装部可包括多个安装臂和在该切割刀片的轴线处形成的安装孔。该安装孔可被构造成与该割草机的轴交接。该切割元件中的每一个可以被可操作地耦接到该安装臂中对应的一个。该切割元件中的每一个可包括位于其远端处的翼部和被构造成将该翼部可操作地耦接到该安装臂中相应的一个的过渡区域。该切割元件还可以包括设置在该翼部处的第一切割刃和设置在该过渡区域处的第二切割刃。

在示例性实施例中，切割刀片可以包括附加的、可选的特征，和/或可以修改或增扩上述特征。以下描述了一些修改、可选特征和增扩的示例。应当理解的是，修改、可选特征和增扩可以各自单独添加，或者它们可以以任何期望的组合累积添加。在示例性实施例中，该切割元件中的每一个的第一切割刃可从翼部的近端线性延伸穿过该翼部的前缘到该翼部的远端，并且该切割元件中的每一个的第一切割刃可以位于切割平面内。在示例性实施例中，翼部还可以包括与该翼部上的第一切割刃相对设置并且大体上平行于该第一切割刃延伸的后缘，并且该切割元件中的每一个的后缘可以位于后缘平面中。在一些情况下，安装部可以位于该后缘平面和该切割平面之间大约一半的路径的平面内。在示例性实施例中，后缘可以是倒角的。在一些情况下，第二切割刃可以从过渡区域的近端延伸穿过该过渡区域的前缘到该过渡区域的远端。在示例性实施例中，第二切割刃和第一切割刃可以形成连续的切割表面，并且随着第二切割刃远离过渡区域的远端朝向该过渡区域的近端移动，该第二切割刃可以远离切割平面延伸。在一些情况下，当第二切割刃远离过渡区域的远端朝过渡区域的近端移动时，该第二切割刃远离后缘弯曲。在示例性实施例中，翼部从第一切割刃到后缘的弦长可以超出安装臂的宽度的两倍。在一些情况下，过渡区域可以被构造成过渡区域的前缘到后缘的宽度从该过渡区域的远端处的翼部的弦长逐渐缩小到该过渡区域的近端处的安装臂的宽度。在示例性实施例中，过渡区域可以包括设置在其一部分处的空气动力孔。在一些情况下，空气动力孔可以呈带有圆角的方形形状。在示例性实施例中，空气动力孔设置在过渡区域的中心处。在一些情况下，电子连接组件可以包括主机设备的电气系统和电动机之间的有线连接。在示例性实施例中，翼部可以被构造成从第一切割刃向后缘弯曲，从而将迎角限定在大约在15度和20度之间。在一些情况下，翼部可以以大约20度到40度之间的掠角相对于安装臂扫掠。在示例性实施例中，该掠角约为30度。在一些情况下，切割刀片可以包括彼此间等距隔开的四个切割元件。在示例性实施例中，翼部可以是弯曲的，并且安装部是平坦的。过渡区域在其近端是平坦的在其远端是弯曲的，以从该安装部过渡到该翼部。在一些情况下，过渡区域的远端可包括从安装部所处的平面向下延伸至第一切割刃的第一部分，以及从该平面向上延伸至翼部的后缘的第二部分。

受益于在前述描述和相关附图中呈现的教导，本领域技术人员将想到这里阐述的本发明的许多修改和其他实施例。因此，应当理解的是，本发明不限于所公开的特定实施例，并且修改和其他实施例旨在包括在所附权利要求的范围内。此外，虽然前述描述和相关附图在元件和/或功能的某些示例性组合的上下文中描述了示例性实施例，但是应当理解的是，在不脱离所附权利要求的范围的情况下，可以由替代实施例提供元件和/或功能的不同组合。在这方面，例如，与以上明确描述的那些不同的元件和/或功能的组合也被设想为可以在一些所附权利要求中阐述。如果此处描述了优势、益处或问题的解决方案，应当理解的是，这样的优势、益处和/或解决方案可适用于一些示例性实施例，但不一定适用于所有示例性实施例。因此，不应将此处描述的任何优势、益处或解决方案视为对所有实施例或此处要求保护的实施例而言是关键的、必需的或必不可少的。尽管此处使用了特定术语，但它们仅用于一般和描述性意义，并非出于限制的目的。

Claims (20)

1.一种用于割草机的切割刀片，所述切割刀片包括：

安装部，所述安装部包括多个安装臂和形成在所述切割刀片的轴线处的安装孔，所述安装孔被构造成与所述割草机的轴交接；以及

多个切割元件，所述切割元件中的每一个被操作性地耦接到所述安装臂中对应的一个，

其中，所述切割元件中的每一个包括：位于所述切割元件的远端处的翼部；以及过渡区域，所述过渡区域被构造成将所述翼部操作性地耦接到所述安装臂中相应的一个，并且

其中，所述切割元件还包括设置在所述翼部处的第一切割刃和设置在所述过渡区域处的第二切割刃。

2.根据权利要求1所述的切割刀片，其中，所述切割元件中的每一个的所述第一切割刃从所述翼部的近端穿过所述翼部的前缘线性延伸到所述翼部的远端，并且

其中，所述切割元件中的每一个的所述第一切割刃位于切割平面内。

3.根据权利要求2所述的切割刀片，其中，所述翼部还包括后缘，所述后缘与所述翼部上的所述第一切割刃相对设置并且大体上平行于所述第一切割刃延伸，并且

其中，所述切割元件中的每一个的所述后缘位于后缘平面内。

4.根据权利要求3所述的切割刀片，其中，所述安装部位于所述后缘平面和所述切割平面之间大约一半路径的平面内。

5.根据权利要求3所述的切割刀片，其中，所述后缘是倒角的。

6.根据权利要求3所述的切割刀片，其中，所述第二切割刃从所述过渡区域的近端穿过所述过渡区域的前缘延伸到所述过渡区域的远端。

7.根据权利要求6所述的切割刀片，其中，所述第二切割刃和所述第一切割刃形成连续的切割表面，并且

其中，当所述第二切割刃远离所述过渡区域的所述远端朝所述过渡区域的所述近端移动时，所述第二切割刃远离切割板延伸。

8.根据权利要求7所述的切割刀片，其中，当所述第二切割刃远离所述过渡区域的所述远端朝所述过渡区域的所述近端移动时，所述第二切割刃远离所述后缘弯曲。

9.根据权利要求3所述的切割刀片，其中，所述翼部从所述第一切割刃到所述后缘的弦长超出所述安装臂的宽度的两倍。

10.根据权利要求9所述的切割刀片，其中，所述过渡区域被构造成所述过渡区域的前缘到后缘的宽度从所述过渡区域的远端处的翼部的弦长逐渐缩小到所述过渡区域的近端处的安装臂的宽度。

11.根据权利要求10所述的切割刀片，其中，所述过渡区域包括设置在所述过渡区域的一部分处的空气动力孔。

12.根据权利要求11所述的切割刀片，其中，所述空气动力孔呈带有圆角的方形形状。

13.根据权利要求12所述的切割刀片，其中，所述空气动力孔设置在所述过渡区域的中心处。

14.根据权利要求12所述的切割刀片，其中，电子连接组件包括主机设备的电气系统和电动机之间的有线连接。

15.根据权利要求1所述的切割刀片，其中，所述翼部被构造成从所述第一切割刃向后缘弯曲，从而将迎角限定在大约在15度和20度之间。

16.根据权利要求1所述的切割刀片，其中，所述翼部以大约20度到40度之间的掠角相对于所述安装臂扫掠。

17.根据权利要求16所述的切割刀片，其中，所述掠角约为30度。

18.根据权利要求1所述的切割刀片，其中，所述切割刀片包括彼此等距隔开的四个切割元件。

19.根据权利要求1所述的切割刀片，其中，所述翼部是弯曲的并且所述安装部是平坦的，并且

其中，所述过渡区域在所述过渡区域的近端处是平坦的在所述过渡区域的远端处是弯曲的，以从所述安装部过渡到所述翼部。

20.根据权利要求19所述的切割刀片，其中，所述过渡区域的所述远端包括：从所述安装部所处的平面向下延伸至所述第一切割刃的第一部分；以及从所述平面向上延伸至所述翼部的后缘的第二部分。

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