DE102020209524B4

DE102020209524B4 - Arbeitsmaschine

Info

Publication number: DE102020209524B4
Application number: DE102020209524.8A
Authority: DE
Inventors: Kei Watanabe; Takuma NAMIKI; Kenji Iseki
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2019-08-09
Filing date: 2020-07-29
Publication date: 2022-02-03
Anticipated expiration: 2040-07-30
Also published as: US11793110B2; US20210037706A1; DE102020209524A1; JP2021027810A

Abstract

Eine Arbeitsmaschine (10) wie etwa ein Rasenmäher ist mit einem Höheneinstellmechanismus versehen und umfasst einen Maschinen-Hauptkörper, ein Ringelement (50), das an dem Maschinen-Hauptkörper um eine vertikale Achse herum drehbar gelagert ist, ein Tragelement (60), das mit dem Ringelement über einen Umwandlungsmechanismus in Eingriff steht, der eine Drehbewegung des Ringelements in eine vertikale Bewegung des Tragelements umwandelt, eine Arbeitseinheit (18), die an dem Tragelement gelagert ist, sowie eine Blattfeder (86), die an dem Maschinen-Hauptkörper vorgesehen ist und sich gegen das Tragelement elastisch und gleitend abstützt, um das Tragelement in abwärtiger Richtung zu spannen.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Arbeitsmaschine, und insbesondere eine solche Arbeitsmaschine mit einer vertikal einstellbaren Arbeitseinheit.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Es ist eine Arbeitsmaschine bekannt, deren Arbeitseinheit vertikal einstellbar ist. Als eine solcher Arbeitsmaschinen kann ein Rasenmäher mit einem Höheneinstellmechanismus versehen sein, um die Höhe des Schneidmessers von der Bodenoberfläche einzustellen. Siehe zum Beispiel GB 1 010 482 A und EP 2 412 220 A1 .
Der Höheneinstellmechanismus des in der GB 1 010 482 A offenbarten Rasenmähers enthält ein festes hohles zylindrisches Führungselement mit einer sich vertikal erstreckenden Mittelachse sowie ein zylindrisches Tragelement, das eine Antriebseinheit (Motor) für das Schneidmesser trägt und zentral im hohlen Innenraum des Führungselements aufgenommen ist. Ein Spiralschlitz-Steuerkurvenmechanismus ist zwischen der Innenumfangsfläche des Führungselements und der Außenumfangsfläche des Tragelements ausgebildet, so dass, durch Drehen des Tragelements relativ zu dem Führungselement um dessen Mittelachse herum, die Höhe des Tragelements zusammen mit dem Schneidmesser vertikal eingestellt werden kann.
Die US 2017 / 0 181 375 A1 und DE 10 2018 100 842 U1 zeigen jeweils eine Arbeitsmaschine nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Der Höheneinstellmechanismus des in der EP 2 412 220 A1 offenbarten Rasenmähers enthält ein festes hohles zylindrisches Führungselement mit einer sich vertikal erstreckenden Mittelachse und ein zylindrisches Tragelement, das eine Antriebseinheit (Motor) für das Schneidmesser trägt und zentral im hohlen Innenraum des Führungselements aufgenommen ist. Ein Schraubgewindemechanismus ist zwischen der Innenumfangsfläche des Führungselements und der Außenumfangsfläche des Tragelements ausgebildet, so dass, durch Drehen des Tragelements relativ zu dem Führungselement um dessen Mittelachse herum, die Höhe des Tragelements zusammen mit dem Schneidmesser vertikal eingestellt werden kann.
Jedoch haben die Höheneinstellmechanismen der herkömmlichen Rasenmäher bekanntermaßen ein Problem darin, dass die Höhe des Schneidmessers nicht vollständig stabil sein könnte. Aufgrund von Fluktuationen der Belastung des Messers und Vibrationen verschiedener Teile tendiert das Tragelement dazu, relativ zu dem Führungselement zu klappern. In extremen Fällen kann aufgrund solcher Lastfluktuationen und Vibrationen die Höhe des Tragelements unabsichtlich absinken, mit dem Ergebnis, dass die Schneidhöhe ungleichmäßig wird und keine gewünschte Grasschneidqualität erhalten werden kann.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Im Hinblick auf dieses Problem der herkömmlichen Technik ist es primäre Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Arbeitsmaschine mit einer vertikal einstellbaren Arbeitseinheit anzugeben, die zum Erzielen eines günstigen Arbeitsergebnisses stabil arbeiten kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe gibt die vorliegende Erfindung eine Arbeitsmaschine an, welche aufweist: einen Maschinen-Hauptkörper; ein Einstellantriebselement, das an dem Maschinen-Hauptkörper gegen eine Abwärtsbewegung so gelagert ist, dass es um eine vertikale Achse herum drehbar ist; ein Einstellabtriebselement, das mit dem Einstellantriebselement über einen Umwandlungsmechanismus in Eingriff steht, der eine Drehbewegung des Einstellantriebselements in eine vertikale Bewegung des Einstellabtriebselements umwandelt; eine Arbeitseinheit, die an dem Einstellabtriebselement gelagert ist; und ein erstes elastisches Element, das an dem Maschinen-Hauptkörper vorgesehen ist und sich elastisch und gleitend gegen das Einstellantriebselement abstützt, um das Einstellantriebselement in abwärtiger Richtung zu spannen.
Hierdurch wird das Klappern des Einstellantriebselements in der vertikalen Richtung in Bezug auf den Maschinen-Hauptkörper vermieden, so dass der Höheneinstellmechanismus stabil arbeiten kann und ein günstiges Arbeitsergebnis erzielt werden kann.
Bevorzugt umfasst in dieser Arbeitsmaschine das Einstellantriebselement ein Ringelement, das an seiner Innenumfangsfläche ein Innengewinde hat, wobei das Einstellabtriebselement ein Tragelement aufweist, das die Arbeitseinheit trägt und an seiner Außenumfangsfläche ein Außengewinde hat, das in das Innengewinde geschraubt ist, wobei zwischen dem Tragelement und dem Maschinen-Hauptkörper ein Drehverhinderungsmechanismus eingefügt ist, um zu verhindern, dass sich das Tragelement relativ zu dem Maschinen-Hauptkörper dreht, aber eine vertikale Bewegung des Tragelements zu erlauben.
Hierdurch kann die Drehbewegung des Einstellantriebselements zuverlässig und effizient in die vertikale Bewegung des Einstellabtriebselements, aufgrund des Schraubgewindeeingriffs, umgewandelt werden.
Bevorzugt umfasst in dieser Arbeitsmaschine der Drehverhinderungsmechanismus eine vertikale Fläche, die an dem Tragelement mit einem Winkel zu dessen Umfangsrichtung ausgebildet ist, sowie ein zweites elastisches Element, das an dem Maschinen-Hauptkörper gesichert ist und sich gegen die vertikale Fläche elastisch abstützt.
Gemäß dieser Konfiguration wird das Einstellabtriebselement zuverlässig an einer Drehung gehindert, wenn das Einstellantriebselement für eine Höheneinstellaktion gedreht wird, und erlaubt das zweite elastische Element, dass sich das Einstellabtriebselement in der vertikalen Richtung bewegt, ohne darauf eine signifikante Reibkraft auszuüben.
Bevorzugt liegt in dieser Arbeitsmaschine das Einstellantriebselement an seiner Unterseite auf einer Oberseite des Maschinen-Hauptkörpers auf.
Hierdurch kann die Abwärtsbewegung des Einstellantriebselements erreicht werden, ohne eine übermäßige Reibung aufgrund der Drehbewegung des Einstellantriebselements hervorzurufen.
Bevorzugt ist in dieser Arbeitsmaschine die Oberseite des Maschinen-Hauptkörpers mit einer davon hochstehenden bogenförmigen Rippe versehen, und ist die Unterseite des Einstellantriebselements mit einer bogenförmigen Vertiefung versehen, die die bogenförmige Rippe aufnimmt, um eine Drehung und Aufwärtsbewegung des Einstellantriebselements entlang der bogenförmigen Rippe zu erlauben.
Hierdurch kann das Einstellantriebselement für dessen Drehbewegung mit minimaler Reibung mittels einer besonders einfachen Struktur geführt werden. Diese Anordnung erlaubt auch eine leichte Aufwärtsbewegung des Einstellantriebselements, so dass ein aufwärtiger Stoß, den die Arbeitseinheit aufnehmen könnte, günstig aufgenommen werden kann.
Bevorzugt umfasst in dieser Arbeitsmaschine das erste elastische Element eine Blattfeder, die ein Basisende hat, das an dem Maschinen-Hauptkörper gesichert ist, sowie ein Kontaktteil, das sich von dem Basisende erstreckt und sich gegen die Oberseite des Einstellantriebselements abstützt.
Hierdurch kann das Klappern des Einstellantriebselements in der vertikalen Richtung relativ zu dem Maschinen-Hauptkörper minimiert werden.
Bevorzugt umfasst in dieser Arbeitsmaschine das erste elastische Element ein Paar von Blattfedern, die in Draufsicht in einer zueinander liniensymmetrischen Beziehung angeordnet sind.
Hierdurch kann ein abwärtiger Druck auf das Einstellantriebselement gleichmäßig angelegt werden, so dass die Stabilität des Einstellantriebselements maximiert werden kann.
Bevorzugt ist in dieser Arbeitsmaschine die Oberseite des Einstellantriebselements mit mehreren Vertiefungen ausgebildet, die über den Umfang angeordnet und jeweils konfiguriert sind, um das Kontaktteil der Blattfeder aufzunehmen.
Hierdurch wird die Bewegung des Einstellantriebselements klar und zuverlässig definiert, so dass die Höheneinstellung präzise durchgeführt werden kann.
Bevorzugt ist in dieser Arbeitsmaschine das Kontaktteil der Blattfeder um eine Achslinie herum gebogen oder gekrümmt, die sich horizontal und orthogonal zu einer Erstreckungsrichtung der Blattfeder erstreckt, und bestehen die Vertiefungen jeweils aus einer Nut, die zur Aufnahme des Kontaktteils konfiguriert ist.
Hierdurch wird die Reibung zwischen der Blattfeder und dem Einstellantriebselement minimiert, und kann eine günstige Rastwirkung durch das Zusammenwirken zwischen dem Kontaktteil und den Vertiefungen erzielt werden.
Bevorzugt erstreckt sich in dieser Arbeitsmaschine die Blattfeder in einer tangentialen Richtung in Bezug auf das Einstellantriebselement, und erstreckt sich jede Nut in einer radialen Richtung.
Die Blattfeder steht an ihrem Hinterende mit dem Einstellantriebselement in Eingriff, so dass eine Reibung zwischen dem Kontaktteil und der Oberseite des Einstellantriebselements minimiert wird und eine günstige Rastwirkung erzielt werden kann.
Alternativ erstreckt sich die Blattfeder in einer Richtung mit einem Winkel zu jeweils einer tangentialen Richtung und einer radialen Richtung in Bezug auf das Einstellantriebselement, und erstreckt jede Nut sich in einer seitlichen Richtung in Bezug auf die Erstreckungsrichtung der Blattfeder.
Die Blattfeder steht an ihrem Hinterende immer noch mit dem Einstellantriebselement in Eingriff, und es ist nicht erforderlich, die Länge der Blattfeder in der Erstreckungsrichtung übermäßig zu vergrößern.
Bevorzugt umfasst die Arbeitsmaschine einen Elektromotor, der konfiguriert ist, um das Einstellantriebselement zu einer beliebigen einer Mehrzahl von gesonderten Winkelpositionen drehend anzutreiben, und sind die Vertiefungen so positioniert, dass sie den gesonderten Winkelpositionen des Einstellantriebselements entsprechen.
Hierdurch wird die Bewegung des Einstellantriebselements besonders klar und zuverlässig definiert, so dass die Höheneinstellung präzise durchgeführt werden kann.
Ferner kann die Arbeitsmaschine eine Verzahnung aufweisen, die entlang einem Außenumfang des Ringelements ausgebildet ist, ein Ritzel, das an dem Maschinen-Hauptkörper drehbar gelagert ist und mit der Verzahnung kämmt, sowie einen Elektromotor, der konfiguriert ist, um das Ritzel drehend anzutreiben.
Hierdurch kann die Höheneinstellung der von dem Einstellabtriebselement getragenen Arbeitseinheit mittels des Elektromotors durchgeführt werden, ohne die Gesamtstruktur übermäßig kompliziert zu machen.
Bevorzugt ist in dieser Arbeitsmaschine das Einstellabtriebselement mit einem hohlen Innenraum versehen, und enthält die Arbeitseinheit einen Elektromotor, der in dem hohlen Innenraum aufgenommen ist und eine sich nach unten erstreckende Ausgangswelle aufweist, sowie ein Schneidmesser, das auf der Ausgangswelle sitzt.
Daher kann ein Rasenmäher angegeben werden, der die Höhe des Schneidmessers günstig einstellen kann.
Somit gibt die vorliegende Erfindung eine Arbeitsmaschine mit einer vertikal einstellbaren Arbeitseinheit an, die stabil arbeiten kann, um ein günstiges Arbeitsergebnis zu erzielen.
Figurenliste

1 ist eine Seitenansicht, die eine Arbeitsmaschine gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung bei Anwendung an einem Rasenmäher zeigt;
2 ist eine vertikale Schnittansicht eines Hauptteils des Rasenmähers der vorliegenden Ausführung;
3 ist eine Draufsicht eines Hauptteils des Rasenmähers;
4 ist eine Draufsicht, die ein Hauptteil des Rasenmähers im Teilschnitt zeigt;
5 ist eine Schnittansicht entlang Linie V-V in 4;
6 ist eine Perspektivansicht eines Hauptteils des Rasenmähers;
7 ist eine Draufsicht, die ein Hauptteil des Rasenmähers einer anderen Ausführung im Teilschnitt zeigt;
8 ist eine Perspektivansicht des Rasenmähers der anderen Ausführung im Teilschnitt; und
9 ist eine vergrößerte Schnittansicht eines Hauptteils des Rasenmähers der anderen Ausführung.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNG(EN)
Im Folgenden wird ein Rasenmäher als Ausführung der Arbeitsmaschine der vorliegenden Erfindung in Bezug auf die 1 bis 6 beschrieben.
Wie in 1 gezeigt, ist der Rasenmäher 10 ein autonom fahrender Rasenmäher (oft auch als Rasenmähroboter bezeichnet), der autonom fahren kann, um das Gras zu mähen. Der Rasenmäher 10 enthält einen Rasenmäher-Hauptkörper (Hauptkörper 12), ein Paar von Vorderrädern 14 und ein Paar von Hinterrädern 16, die an dem Rasenmäher-Hauptkörper 12 vorgesehen sind, sowie eine Mäharbeitseinheit 18, die mittig am Boden des Rasenmäher-Hauptkörpers 12 vorgesehen ist. Die Hinterräder 16 werden jeweils von einem Paar von Fahrmotoren 20 einzeln angetrieben.
Der Rasenmäher-Hauptkörper 12 ist versehen mit einer Batterie 22, die den Fahrmotoren 20 und anderen elektrischen Vorrichtungen Strom zuführt, einer Detektionssensorgruppe 24, die einen Hindernisdetektionssensor (wie etwa ein Kontaktsensor), einen Winkelgeschwindigkeitssensor, einen Beschleunigungssensor, etc., enthalten kann, sowie einer Steuereinheit 26, die den Betrieb der Fahrmotoren 20 und der Mäharbeitseinheit 18 gemäß den Detektionssignalen der Detektionssensorgruppe 24 steuert.
Der Rasenmäher 10 kann geradeaus vorwärts und rückwärts fahren, durch jeweiligen Betrieb der Fahrmotoren 20 in der Vorwärts- und Rückwärtsrichtung mit gleicher Geschwindigkeit, und kann nach rechts und links wenden, durch Betrieb der Fahrmotoren 20 mit dementsprechend unterschiedlichen Geschwindigkeiten.
Die Mäharbeitseinheit 18 enthält einen Mähmotor (Elektromotor) 30, der eine sich nach unten erstreckende Ausgangswelle 32 aufweist, sowie ein Mähmesser 34, das am unteren Ende der Ausgangswelle 32 des Mähmotors 30 angebracht ist. Das Mähmesser 34 wird vom Mähmotor 30 drehend angetrieben, um den Rasen zu mähen.
Die Mäharbeitseinheit 18 ist an dem Rasenmäher-Hauptkörper 12 über ein Tragelement 60 (das später beschrieben wird) vertikal einstellbar gelagert, so dass die Grasschnitthöhe ausgewählt werden kann.
Die Drehachse der Ausgangswelle 32 des Mähmotors 30, oder in anderen Worten, die Mittelachse X des Mähmessers 34 erstreckt sich in einer Richtung, die in Bezug auf die vertikale Richtung des Rasenmäher-Hauptkörpers 12 (die vertikale Linie VL, die orthogonal zur Bodenoberflächenebene GL ist) leicht nach vorne geneigt ist. Insbesondere ist die Mittelachse X des Mähmessers 14 zu ihrem unteren Ende hin in Bezug auf die vertikale Richtung des Rasenmäher-Hauptkörpers 12 nach hinten verlagert. Hierdurch wird verhindert, dass sich frisch geschnittenes Gras am hinteren Teil des Mähmessers 34 reibt, wenn der Mäher aus Versehen vorwärts fährt.
Die Details der Mäharbeitseinheit 18 werden im Folgenden in Bezug auf die 2 bis 6 beschrieben.
Wie in 2 gezeigt, ist der Rasenmäher 10 mit einem unteren Gehäuse 40 und einem oberen Gehäuse 42 versehen, die unter Verwendung mehrere Bolzen 36 an einem Rahmen (Chassis) 12 gemeinsam befestigt sind, das Teil des Rasenmäher-Hauptkörpers 12 bildet. Zum Zwecke dieser Offenbarung können das untere Gehäuse 40 und das obere Gehäuse 42 als Teil des Rasenmäher-Hauptkörpers 12 betrachtet werden.
Das untere Gehäuse 40 und das obere Gehäuse 42 begrenzen gemeinsam eine Aufnahmekammer 46, die einen Höheneinstellmechanismus 44 aufnimmt.
Der Höheneinstellmechanismus 44 enthält ein Ringelement 50 (Einstellantriebselement), an dessen Innenumfangsfläche ein Innengewinde 56 koaxial zur Mittelachse X des Mähmessers 34 ausgebildet ist, sowie ein zylindrisches Tragelement 60 (Einstellabtriebselement), auf dessen Außenumfangsfläche ein Außengewinde 62 ausgebildet ist und das in das Innengewinde 56 des Ringelements 50 geschraubt ist.
Das Ringelement 50 hat eine ringförmige flache Unterseite 50A, die verschiebbar auf einer flachen Oberseite 40A des unteren Gehäuses 40 aufliegt. Das untere Gehäuse 40 ist mit einer Mittelöffnung 41 versehen, durch die sich das zylindrische Tragelement 60 erstreckt. Die Unterseite 50A des Ringelements 50 ist mit einer ringförmigen Vertiefung 54 koaxial zu dem Innengewinde 56 ausgebildet. Die Oberseite 40A des unteren Gehäuses 40 ist mit einer ringförmigen Rippe 52 versehen, die nach oben vorsteht und sich über den Umfang erstreckt, und ist in der ringförmigen Vertiefung 54 komplementär und zueinander verschiebbar aufgenommen.
Die Außenumfangsfläche des Ringelements 50 ist mit einer Außenverzahnung 58 versehen. Das Innengewinde 56 braucht sich nicht über den Gesamtumfang zu erstrecken, sondern kann auch entlang der Umfangsrichtung teilweise weggelassen sein, wie in einem unterbrochenen Gewinde, wie in 3 gezeigt.
Eine Drehung des Tragelements 60 um dessen Mittelachse herum wird verhindert, wie nachfolgend beschrieben. Wenn daher das Ringelement 50 um seine Achse herum gedreht wird (die mit der Achse des Tragelements 60 zusammenfällt), wird das Tragelement 60 in der vertikalen Richtung betätigt.
Das untere Endteil 60A des Tragelements 60 steht von der im unteren Gehäuse 40 ausgebildeten Öffnung 41 nach unten vor. Wie in den 3 und 4 gezeigt, ist der Mähmotor 30 im hohlen Innenraum 60B des Tragelements 60 aufgenommen und ist an dem Tragelement 60 fest angebracht. Die Ausgangswelle 32 des Mähmotors 30 steht von dem unteren Endteil 60A des Tragelements 60 nach unten vor, und das Mähmesser 34 ist an deren unterem Ende angebracht. Im Ergebnis kann die Höhe des Mähmessers 34 vom Boden verändert werden, um die Höhe durch vertikale Verlagerung des Tragelements 60 zu ändern.
Ein Gummidichtungselement 43 hier in der Form eines zylindrischen Balgens ist zwischen dem unteren Gehäuse 40 und dem unteren Endteil 60a des Tragelementss 60 vorgesehen. Das Dichtungselement 43 enthält ein oberes Ende 43A, das an dem unteren Gehäuse 40 am Umfang der Öffnung 41 angebracht ist, sowie ein unteres Ende 43B, das am unteren Endteil 60A des Tragelements angebracht ist, um zu verhindern, dass gemähtes Gras, Regenwasser, etc. in die Aufnahmekammer 46 eindringt. Insbesondere wird der Schraubgewindeeingriff zwischen dem Innengewinde 56 und dem Außengewinde 62 vor dem Eindringen von Fremdmaterialien geschützt.
Das Tragelement 60 ist allgemein zylinderförmig, aber hat ein Paar von Vertiefungen, die jeweils durch ein Paar von sich vertikal erstreckenden Ebenen der vertikalen Flächen 64 definiert sind. Wie in den 3 und 4 gezeigt, haben die vertikalen Flächen 64 jeder Vertiefung in Draufsicht einen stumpfen Winkel relativ zueinander. Die zwei Vertiefungen sind in Bezug zu einer horizontalen Linie (die sich in Vorne-Hinten-Richtung erstreckt), die durch die Achse des Tragelements 60 hindurchgeht, liniensymmetrisch. Eine der vertikalen Flächen 64 von einer der Vertiefungen ist im Wesentlichen parallel zu einer der vertikalen Flächen der anderen Vertiefung. Die andere vertikale Fläche 64 von einer der Vertiefungen ist im Wesentlichen orthogonal zur anderen vertikalen Fläche der anderen Vertiefung. Die vertikalen Flächen 64, die im Wesentlichen orthogonal zueinander sind, sind mit einem Drehverhinderungsmechanismus versehen, um eine Drehung des Tragelements 60 zu verhindern.
Da diese zwei Drehverhinderungsmechanismen zueinander identisch sind (zueinander spiegelbildlich), wird im Folgenden nur einer von diesen beschrieben. Der Drehverhinderungsmechanismus enthält eine Blattfeder 66 (zweites elastisches Element), deren Basisende 66A an einem Teil des oberen Gehäuses 42 mit einer Schraube 68 befestigt ist, und deren freies Ende 66B gebogen oder gerundet ist und sich elastisch gegen die vertikale Fläche 64 abstützt. Das gebogene oder gerundete freie Ende 66B ist so konfiguriert, dass es über die vertikale Fläche 64 gleitet, wenn sich das Tragelement 60 vertikal bewegt.
Im Ergebnis wird das Tragelement 60 gegen das obere Gehäuse 62 örtlich gehalten (oder wird an einer Drehung um dessen Achse herum gehindert). Die zwei Drehverhinderungsmechanismen spannen, über die Federkraft der Blattfedern 66, gemeinsam das Tragelement 60 gegen das Ringelement 50 in rückwärtiger Richtung vor.
Das Ringelement 50 wird durch Eingriff zwischen der ringförmigen Vertiefung 54 des Ringelements 50 und die ringförmige Rippe 52 des unteren Gehäuses 40 für eine Drehbewegung geführt. Das Tragelement 60 steht durch das Ringelement 50 über die Verschraubung des Innengewindes 56 des Ringelements 50 und des Außengewindes 62 des Tragelements 60 in Eingriff. Daher gibt es zwei Spiel-Quellen, die die Positionsstabilität des Tragelements 60 beeinträchtigen können. Dieses Spiel verursacht nicht nur das Klappern des Tragelements 60, sondern beeinträchtigt auch die Stabilität der vertikalen Position des Tragelements 60. Um eine günstige Grasschneidqualität sicherzustellen, ist die vertikale Position des Messers 64, das an dem Tragelement 60 angebracht ist, besonders wichtig.
Da die zwei Drehverhinderungsmechanismen gemeinsam das Tragelement 60 über die Federkraft der Blattfedern 66 gegen das Ringelement 50 in rückwärtiger Richtung vorspannen, kann das Spiel zwischen dem Tragelement 60 und dem unteren Gehäuse 40 in der Vorne- und Hinten-Richtung beseitigt werden.
Da die vertikalen Flächen 64 der zwei Drehverhinderungsmechanismen in Draufsicht im Wesentlichen rechtwinklig sind (90°), wird das Tragelement 60 in der seitlichen Richtung von beiden Seiten her elastisch vorgespannt, so dass die Querposition des Tragelements 60 stabilisiert wird. Daher wird nicht nur verhindert, dass das Tragelement 60 in der Vorne- und Hinten-Richtung klappert, sondern auch in der seitlichen Richtung. Im Ergebnis kann der Höheneinstellmechanismus stabil arbeiten und können Höhenfluktuationen des Messers 34 minimiert werden, so dass eine verbesserte Grasschneidleistung erzielt werden kann.
Da die Blattfeder 66 das Tragelement 60 nach hinten gegen das untere Gehäuse 40 spannt, wird die Blattfeder 66 nicht der Kraft ausgesetzt, die durch den Widerstand hervorgerufen wird, den das Messer 34 während des Mähens vom Gras erhält. Daher wird verhindert, dass sich die Blattfedern 66 unter der Last des Drehbetriebs verbiegen, so dass das Klappern des Höheneinstellmechanismus 44 während des Betriebs vermieden werden kann und die Haltbarkeit der Blattfedern 66 verbessert wird. Das fehlende Klappern in dem Höheneinstellmechanismus 44 trägt zur Verbesserung der Mähqualität bei.
Weil darüber hinaus das Tragelement 60 durch den Schraub- (Gewinde-)-Eingriff zwischen dem Ringelement 50 und dem Tragelement 60 und durch die Kraft der Blattfedern 66, die die jeweiligen vertikalen Flächen 64 in der vertikalen Richtung verschiebbar elastisch kontaktieren, gestützt wird, kann das Tragelement 60 in der vertikalen Richtung frei beweglich gestützt werden. Daher ist kein komplizierter Linearführungsmechanismus erforderlich, so dass die Gesamtstruktur des Höheneinstellmechanismus 44 vereinfacht werden kann.
Da jede Blattfeder 66 die entsprechende vertikale Fläche 64 an ihrem freien Ende 66B gleitend kontaktiert, das gebogen, gerundet oder anderweitig um eine Achslinie herum gekrümmt ist, die sich in der horizontalen Richtung erstreckt, kann das Tragelement 60 in der vertikalen Richtung glattgängig bewegt werden, ohne eine übermäßige Reibung zwischen den Blattfedern 66 und den entsprechenden vertikalen Flächen 64 hervorzurufen.
Ferner ist die Oberseite 50B des Ringelements 50 mit mehreren Vertiefungen versehen, die mit gleichen Intervallen in der Umfangsrichtung ausgebildet sind. In der dargestellten Ausführung besteht jede Vertiefung aus einer Nut 94, die sich in der radialen Richtung des Ringelements 50 erstreckt. In jede dieser Nuten 94 passt elastisch ein freies Ende 86B einer Blattfeder 86 (erstes elastisches Element), das gebogen, gerundet oder anderweitig um eine seitliche Richtung herum gekrümmt ist. In der dargestellten Ausführung hat das freie Ende 86B ein in Seitenansicht im Wesentlichen V-förmiges Profil, mit einem relativ zugespitzten nach unten weisenden Ende, und jede Nut 94 hat eine zum freien Ende 86B im Wesentlichen komplementäre Form. Somit sorgen das freie Ende 86B der Blattfeder 86 und die Nuten 94 des Ringelements 50 für eine Rastwirkung für das Ringelement 50.
Im Ergebnis kann das Tragelement 60 an jeder mehrerer vertikaler Positionen, welche diesen Winkelpositionen des Ringelements 50 entsprechen, mit einer elastischen Rastwirkung elastisch zurückgehalten werden, so dass verhindert wird, dass das Tragelement 60 abrupt absinkt oder anderweitig die vertikale Position aufgrund externer Kräfte wie etwa Vibration ändert. Dies trägt auch dazu bei, die gewünschte Mäh-Höhe jederzeit beizubehalten.
Wenn der Höheneinstellmechanismus 44 (wie im Falle der vorliegenden Ausführung, wie nachfolgend beschrieben wird), konfiguriert ist, um das Tragelement 60 an mehreren gesonderten vertikalen Positionen zu positionieren, können die vertikalen Positionen der Nuten 70 auch so ausgewählt werden, dass sie den gesonderten Winkelpositionen des Ringelements 50 entsprechen, welche diesen gesonderten eingestellten vertikalen Positionen des Tragelements 60 entsprechen.
Der Antriebsmechanismus für das Ringelement 50 (oder für den Höheneinstellmechanismus 44) wird im Folgenden in Bezug auf die 2 und 6 beschrieben.
Das untere Gehäuse 40 trägt ein Ritzel 72 in der Aufnahmekammer 46, so dass es um eine vertikale Achslinie herum frei drehbar ist. Das Ritzel 72 ergreift die Außenverzahnung 58, die am Außenumfang des Ringelements 50 ausgebildet ist, in einer kraftübertragenden Beziehung. Das Ringelement 50 kann um 360° herum drehbar sein, kann aber auch um weniger als 360° drehbar sein, wie im Falle der vorliegenden Ausführung. In der vorliegenden Ausführung ist die Außenverzahnung 58 über einen Drehwinkelbereich von etwa 315° vorgesehen.
Wie in 6 gezeigt, ist das untere Gehäuse 40 mit einem festen Stoppervorsprung 90 versehen, der von seiner Oberseite 40A nach oben vorsteht. Das Ringelement 50 hat einen Seitenstoppervorsprung 92, der von seinem Außenumfang radial auswärts vorsteht. Der Seitenstoppervorsprung 92 begrenzt den Drehwinkelbereich des Ringelements 50 auf 315° durch Abstützung gegen den festen Stoppervorsprung 90.
Ein Abtriebszahnrad 74 ist koaxial und integriert mit dem oberen Ende des Ritzels 72 verbunden. Das Ritzel 72 und das Abtriebszahnrad 74 sind gemeinsam an einer Drehwelle 76 gelagert, die an dem unteren Gehäuse 40 und dem oberen Gehäuse 42 jeweils an dessen unteren Ende und oberen Ende drehbar gelagert ist.
Ein Schrittmotor 80 zur Höheneinstellung ist an dem unteren Gehäuse 40 angebracht. Der Schrittmotor 80 ist in der Aufnahmekammer 46 aufgenommen, und seine Ausgangswelle steht davon vertikal aufwärts vor.
Ein Antriebszahnrad 84 ist an der Ausgangswelle 82 angebracht und steht mit dem Abtriebszahnrad 74 in Eingriff. Im Ergebnis wird das Ritzel 72 von dem Schrittmotor 80 drehend angetrieben.
Wie zuvor erwähnt, sind die Blattfedern 86 (ersten elastischen Elemente) an ihren Basisenden 86A an dem oberen Gehäuse 42 innerhalb der Aufnahmekammer 46 angebracht. Die Blattfedern 86 sind an den rechten und linken Seiten des Tragelements 60 in einer liniensymmetrischen Beziehung zueinander in Bezug auf die Mittellinie angeordnet, die sich in Draufsicht in der Vorne-Hinten-Richtung erstreckt (siehe 3). Jede Blattfeder 86 steht an ihrem freien Ende 86B elastisch und verschiebbar mit der Oberseite 50B des Ringelements 50 in Kontakt. Daher spannen die Blattfedern 86 das Ringelement 50 elastisch nach unten und gleiten über die Oberseite 50B des Ringelements 50 mit wenig Reibung, wenn sich das Ringelement 50 dreht.
Daher wird verhindert, dass das Ringelement 50 relativ zu dem unteren Gehäuse 40 in der vertikalen Richtung klappert, trotz Vibrationen und anderen externen Kräften, die durch den Betrieb des Rasenmähers 10 hervorgerufen werden. Im Ergebnis wird verhindert, dass der Höheneinstellmechanismus 44 klappert, so dass die Stabilität des Höheneinstellmechanismus 44 sichergestellt wird, und eine hohe Mähqualität erzielt werden kann.
Das Ringelement 50 wird an einer Abwärtsbewegung gehindert, da seine Unterseite 50A auf der Oberseite 40A des unteren Gehäuses 40 aufliegt, aber kann sich um ein gewisses Ausmaß gegen die Spannkraft der Blattfedern 86 nach oben bewegen, während die Querbewegung des Ringelements 50 relativ zu dem unteren Gehäuse 40 durch den Eingriff zwischen der ringförmigen Rippe 52 und der ringförmigen Vertiefung 54 begrenzt wird. Wenn daher eine Stoßkraft oder irgendeine andere starke aufwärtige Kraft auf das Messer 34 einwirkt, kann sich das Messer 43 zusammen mit dem Ringelement 50 gegen die Federkraft der Blattfedern 86 elastisch aufwärts bewegen, so dass die Haltbarkeit des Messers 34 verbessert werden kann und der Stoß auf den Rasenmäher 40 gelindert werden kann.
Daher kann gemäß der ersten Ausführung das Ringelement 50 durch den Schrittmotor 80 gedreht werden, und veranlasst die resultierende Winkelbewegung des Ringelements 50 eine entsprechende vertikale Bewegung des Tragelements 60 aufgrund des Schraubgewindeeingriffs zwischen dem Innengewinde 56 des Ringelements 50 und dem Außengewinde 62 des Tragelements 60. Die Winkelbewegung des Tragelements 60 wird durch den Eingriff zwischen den Blattfedern 66 und den jeweiligen vertikalen Flächen 64 des Tragelements 60 elastisch eingeschränkt. Die vertikale Bewegung des Ringelements 50 wird durch die Blattfedern 86 elastisch eingeschränkt. Der Schrittmotor 80 ist konfiguriert, um das Ringelement 50 an einer beliebigen mehrerer gesonderter Winkelpositionen zu positionieren. Daher erlaubt der Schrittmotor 80 eine Einstellung des Tragelements 60 an mehreren entsprechenden gesonderten vertikalen Positionen. In diesem Zusammenhang sind die Nuten 94 an der Oberseite 50B des Ringelements 50 so positioniert, dass sie diesen gesonderten vertikalen Positionen des Tragelements 60 entsprechen.
Die 7 bis 9 zeigen eine zweite Ausführung der vorliegenden Erfindung. In den 7 bis 9 sind Teile, die jenen der ersten Ausführung entsprechen, mit gleichen Zahlen bezeichnet, und diese Teile können aus der folgenden Beschreibung weggelassen werden.
In der vorliegenden Ausführung ist, wie in 9 gezeigt, das untere Gehäuse 40 mit einem Paar von zueinander konzentrischen zylindrisch geformten Rippen 53 und 55 versehen, die von seiner Oberseite vertikal vorstehen. Das Ringelement 50 ist mit einer zylindrischen Verlängerung 51 versehen, die von dort nach unten vorsteht und ist in einem Spalt aufgenommen, der zwischen den zwei Rippen 53 und 55 definiert ist. Die äußere Rippe 53 ist höher als die innere Rippe 55. Das obere Ende der äußeren Rippe 53 steht dem unteren Ende der Außenverzahnung 58 mit einem kleinen Spielraum gegenüber. Das untere Ende der zylindrischen Verlängerung 51 stützt sich gegen die Oberseite des unteren Gehäuses 40 verschiebbar ab.
Ein Stoppervorsprung 91 ist in einem Teil der inneren Rippe 55 so ausgebildet, dass er sich in Richtung radial einwärts und vertikal aufwärts erstreckt. Die Innenumfangsfläche der zylindrischen Verlängerung 51 ist mit einem Stoppervorsprung 93 ausgebildet, der radial einwärts vorsteht. Das untere Ende des Stoppervorsprungs 93 ist etwas höher als das obere Ende der inneren Rippe 55, ist aber wesentlich niedriger als das obere Ende des Stoppervorsprungs 91. Der Stoppervorsprung 91 und der Stoppervorsprung 93 definieren somit gemeinsam den Drehwinkelbereich des Ringelements 50 auf einen Winkel, der kleiner als 360° ist. In der vorliegenden Ausführung beträgt der Drehwinkelbereich des Ringelements 50 315°.
In der vorliegenden Ausführung ist, wie in den 7 und 8 gezeigt, nur eine Blattfeder 86 an einem Sockelabschnitt 45, der von dem unteren Gehäuse 40 vorsteht, mit einer Schraube 88 angebracht. Die Blattfeder 86 erstreckt sich zu der Oberseite 50B des Ringelements 50 in einer schrägen Richtung, die jeweils zur tangentialen Richtung und radialen Richtung in Bezug auf das Ringelement 50 angewinkelt ist und das Ringelement 50 in Richtung nach unten elastisch vorspannt. Das Ringelement 50 ist mit mehreren Nuten 94 versehen, die mit regelmäßigen Intervallen an seiner Oberseite 50B angeordnet sind, und jede Nut 94 erstreckt sich im Wesentlichen orthogonal zu einer Erstreckungsrichtung der Blattfeder 86. Das freie Ende der Blattfeder 86 ist gebogen oder gerundet und ist so konfiguriert, dass es in Abhängigkeit von der Winkelposition des Ringelements 50 in einer beliebigen der Nuten 94 aufgenommen wird.
In dieser Ausführung ist die Blattfeder 86 an dem unteren Gehäuse 40 angebracht, anstelle dem oberen Gehäuse 42, so dass die Montagearbeit vereinfacht wird. Da sich die Blattfeder 86 zur Oberseite 50B des Ringelements 50 in einer Richtung erstreckt, die in Bezug auf sowohl die tangentiale Richtung als auch die radiale Richtung des Ringelements 50 geneigt ist, kann die erforderliche Länge der Blattfeder 86 im Vergleich zu dem Fall reduziert werden, in dem sich die Blattfeder 86 in Draufsicht in der tangentialen Richtung erstreckt, so dass der Platzbedarf für die Blattfeder 86 reduziert werden kann.
Die Drehrichtung des Mähmotors 30 ist in Draufsicht strikt in Gegenuhrzeigerrichtung (wie in 7 zu sehen). Daher braucht der Drehverhinderungsmechanismus, um die Drehung des Tragelements 60 zu verhindern, nur eine Blattfeder 66 enthalten, um der uhrzeigersinnigen Drehung des Tragelements 60 entgegenzuwirken, wie in 7 gezeigt. Insbesondere braucht der Drehverhinderungsmechanismus nur eine Blattfeder 66 enthalten, um der uhrzeigersinnigen Drehung des Tragelements 60 relativ zu dem Rasenmäher-Hauptkörper 12 entgegenzuwirken (dem unteren Gehäuse 40 und dem oberen Gehäuse 42). Die uhrzeigersinnige Drehung des Tragelements 60 in Bezug auf das untere Gehäuse 40 und das obere Gehäuse 42 entspricht der Abwärtsbewegung des Tragelements 60 relativ zu dem Ringelement 50 aufgrund des Schraubgewindeeingriffs zwischen dem Innengewinde 56 und dem Außengewinde 62.
Daher hat der Drehverhinderungsmechanismus die Tendenz, der Abwärtsbewegung des Tragelements 60 unter dem Gewicht des Mähmotors 30 entgegenzuwirken.
Die von der Blattfeder 66 erzeugte Federkraft gleicht das Gewicht des Mähmotors 30 im Wesentlichen aus, so dass die vertikale Last, die zwischen dem Innengewinde 56 und dem Außengewinde 62 wirkt, wesentlich reduziert wird. Im Ergebnis kann die Reibung zwischen dem Innengewinde 56 und dem Außengewinde 62 minimiert werden und kann im Ergebnis die Belastung des Mähmotors 30 verringert werden.
Die vorliegende Erfindung ist in Bezug auf spezifische Ausführungen beschrieben worden, ist aber durch diese Ausführungen nicht eingeschränkt und kann auf zahlreichen Weisen modifiziert werden, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Zum Beispiel kann die Blattfeder 66 (das zweite elastische Element) aus zwei Blattfedern 66 bestehen, die eine ähnliche Konfiguration haben und übereinander angeordnet sind. Anstelle des Schraubgewindeeingriffs zwischen dem Innengewinde 56 und dem Außengewinde 62 kann auch ein Steuerkurvenmechanismus verwendet werden, der einen spiraligen oder anderweitig geneigten Steuerkurvenschlitz und einen in dem Steuerkurvenschlitz aufgenommenen Zapfen enthält. Der Motor zum drehenden Antrieb des Ritzels 72 kann auch aus einer anderen Form von Servomotor bestehen, anstelle des Schrittmotors 80. Es liegt auch im Bereich der vorliegenden Erfindung, einen manuell betätigten Höheneinstellmechanismus zu verwenden anstelle des motorgetriebenen Höheneinstellmechanismus.
Die vorliegende Erfindung kann auch auf andere Ausführungen von Arbeitsmaschinen angewendet werden wie etwa Kultivatoren, Schneefräsen usw. Auch sind die in den dargestellten Ausführungen verwendeten verschiedenen Komponenten für die vorliegende nicht notwendigerweise essentiell, und es können verschiedene Ersatzmaßnahmen, Hinzufügungen und Weglassungen vorgenommen werden, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Eine Arbeitsmaschine (10) wie etwa ein Rasenmäher ist mit einem Höheneinstellmechanismus versehen und umfasst einen Maschinen-Hauptkörper, ein Ringelement (50), das an dem Maschinen-Hauptkörper um eine vertikale Achse herum drehbar gelagert ist, ein Tragelement (60), das mit dem Ringelement über einen Umwandlungsmechanismus in Eingriff steht, der eine Drehbewegung des Ringelements in eine vertikale Bewegung des Tragelements umwandelt, eine Arbeitseinheit (18), die an dem Tragelement gelagert ist, sowie eine Blattfeder (86), die an dem Maschinen-Hauptkörper vorgesehen ist und sich gegen das Tragelement elastisch und gleitend abstützt, um das Tragelement in abwärtiger Richtung zu spannen.

Claims

Arbeitsmaschine (10), welche aufweist: einen Maschinen-Hauptkörper (12); ein Einstellantriebselement (50), das an dem Maschinen-Hauptkörper (12) gegen eine Abwärtsbewegung so gelagert ist, dass es um eine vertikale Achse herum drehbar ist; ein Einstellabtriebselement (60), das mit dem Einstellantriebselement (50) über einen Umwandlungsmechanismus (56, 62) in Eingriff steht, der eine Drehbewegung des Einstellantriebselements (50) in eine vertikale Bewegung des Einstellabtriebselements (60) umwandelt; eine Arbeitseinheit (18), die an dem Einstellabtriebselement (60) gelagert ist; gekennzeichnet durch ein erstes elastisches Element (86), das an dem Maschinen-Hauptkörper (12) vorgesehen ist und sich gegen das Einstellantriebselement (50) elastisch und gleitend abstützt, um das Einstellantriebselement (50) in abwärtiger Richtung zu spannen.
Die Arbeitsmaschine nach Anspruch 1, wobei das Einstellantriebselement ein Ringelement (50) aufweist, das an seiner Innenumfangsfläche ein Innengewinde (56) hat, und das Einstellabtriebselement (60) ein Tragelement (60) aufweist, das die Arbeitseinheit (18) trägt und an seiner Außenumfangsfläche ein Außengewinde (62) hat, das in das Innengewinde geschraubt ist, wobei zwischen dem Tragelement (60) und dem Maschinen-Hauptkörper (12) ein Drehverhinderungsmechanismus (66) eingefügt ist, um zu verhindern, dass sich das Tragelement (60) relativ zu dem Maschinen-Hauptkörper dreht, aber eine vertikale Bewegung des Tragelements (60) zu erlauben.
Die Arbeitsmaschine nach Anspruch 2, wobei der Drehverhinderungsmechanismus (66) eine vertikale Fläche (64) aufweist, die an dem Tragelement (60) mit einem Winkel in dessen Umfangsrichtung ausgebildet ist, sowie ein zweites elastisches Element (66), das an dem Maschinen-Hauptkörper (12) gesichert ist und sich gegen die vertikale Fläche (64) elastisch abstützt.
Die Arbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Einstellantriebselement (50) an seiner Unterseite (50A) auf einer Oberseite (40A) des Maschinen-Hauptkörpers (12) aufliegt.
Die Arbeitsmaschine nach Anspruch 4, wobei die Oberseite des Maschinen-Hauptkörpers (12) mit einer davon hochstehenden bogenförmigen Rippe (52) versehen ist, und die Unterseite (50A) des Einstellantriebselements (50) mit einer bogenförmigen Vertiefung (54) versehen ist, die die bogenförmige Rippe (52) aufnimmt, um eine Drehung und Aufwärtsbewegung des Einstellantriebselements (50) entlang der bogenförmigen Rippe (52) zu erlauben.
Die Arbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das erste elastische Element eine Blattfeder (86) aufweist, deren Basisende (86A) an dem Maschinen-Hauptkörper (12) gesichert ist, sowie ein Kontaktteil (86B), das sich von dem Basisende (86A) erstreckt und sich gegen die Oberseite (50B) des Einstellantriebselements (50) abstützt.
Die Arbeitsmaschine nach Anspruch 6, wobei das erste elastische Element ein Paar von Blattfedern (86) aufweist, die in Draufsicht in einer zueinander liniensymmetrischen Beziehung angeordnet sind.
Die Arbeitsmaschine nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Oberseite (50B) des Einstellantriebselements (50) mit mehreren Vertiefungen (94) ausgebildet sind, die über den Umfang angeordnet und jeweils konfiguriert sind, um das Kontaktteil der Blattfeder (86) aufzunehmen.
Die Arbeitsmaschine nach Anspruch 8, wobei das Kontaktteil (86B) der Blattfeder (86) um eine Achslinie herum gebogen oder gekrümmt ist, die sich horizontal und orthogonal zu einer Erstreckungsrichtung der Blattfeder (86) erstreckt, und die Vertiefungen jeweils aus einer Nut (94) bestehen, die zur Aufnahme des Kontaktteils konfiguriert ist.
Die Arbeitsmaschine nach Anspruch 9, wobei sich die Blattfeder (86) in einer tangentialen Richtung in Bezug auf das Einstellantriebselement (50) erstreckt, und sich jede Nut (94) in einer radialen Richtung erstreckt.
Die Arbeitsmaschine nach Anspruch 9, wobei sich die Blattfeder (86) in einer Richtung mit einem Winkel zu jeweils einer tangentialen Richtung und einer radialen Richtung in Bezug auf das Einstellantriebselement (50) erstreckt, und sich jede Nut (94) in einer seitlichen Richtung in Bezug auf die Erstreckungsrichtung der Blattfeder (86) erstreckt.
Die Arbeitsmaschine nach Anspruch 8, wobei die Arbeitsmaschine einen Elektromotor (80) aufweist, der konfiguriert ist, um das Einstellantriebselement (50) zu einer beliebigen einer Mehrzahl von gesonderten Winkelpositionen drehend anzutreiben, und die Vertiefungen (94) so positioniert sind, dass sie den gesonderten Winkelpositionen des Einstellantriebselements (50) entsprechen.
Die Arbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 12, die ferner eine Verzahnung (58) aufweist, die entlang einem Außenumfang des Ringelements (50) ausgebildet ist, ein Ritzel (72), das an dem Maschinen-Hauptkörper (12) drehbar gelagert ist und mit der Verzahnung (58) kämmt, sowie einen Elektromotor (80), der konfiguriert ist, um das Ritzel (72) drehend anzutreiben.
Die Arbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei das Einstellabtriebselement (60) mit einem hohlen Innenraum (60B) versehen ist, und die Arbeitseinheit einen Elektromotor (30) enthält, der in dem hohlen Innenraum (60B) aufgenommen ist und eine sich nach unten erstreckende Ausgangswelle (32) aufweist, sowie ein Schneidmesser (34), das auf der Ausgangswelle (32) sitzt.