DE69812327T2

DE69812327T2 - Rotormäher

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Publication number: DE69812327T2
Application number: DE69812327T
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-06-08
Filing date: 1998-06-08
Publication date: 2004-02-12
Anticipated expiration: 2018-06-09
Also published as: ATE234544T1; DE69812327D1; EP0963692A1; EP0963692B1; HK1027265A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung beschreibt einen verbesserten rotierenden Mäher für Vegetation wie Rasenflächen. Insbesondere betrifft diese Erfindung die rotierende Messeranordnung für rotierende Mäher, die einen äquivalenten Schnitt liefert, mit einer wesentlichen Verringerung der notwendigen Antriebsleistung und mit modularen oder vielfältigen Anordnungen von rotierenden Messern, die die benötigte Antriebsleistung des Mähers weiter verringern.
Beschreibung des zugehörigen Standes der Technik
Viele konventionelle rotierende Rasenmäher benutzen ein schneidendes Messer, das in einer im Wesentlichen horizontalen Ebene rotiert. Gewöhnlich ist das Messer symmetrisch geformt, grundsätzlich mit flachen Unterseiten. Die Ränder des Messers sind geschärft um Rasen und andere Vegetation zu schneiden. Ein Beispiel solcher üblichen Messer ist in 9A zu sehen. Das Messer ist an einer rotierenden Antriebswelle befestigt. Durch das Bewegen des Mähers über den Rasen schneiden die rotierenden geschärften Kanten des Messers die Vegetation in einer Breite, die durch die Länge des Messers festgelegt wird, unabhängig von der Länge der betreffenden geschärften äußeren Endabschnitte.
Die meisten Mäher dieser Art benutzen einen Motor, um die rotierende Antriebsleistung für das Messer zu liefern. Um einen sauberen Schnitt zu erreichen, rotiert das Messer mit relativ hoher Geschwindigkeit. Obwohl die benötigte Leistung mit den genauen Abmessungen der Schneidmesser variiert, benutzt ein typischer manuell angetriebener Mäher mit zwanzig Zoll Schnitt einen Verbrennungsmotor mit einer Leistung von 3 bis 4 PS, um die benötigte Antriebsleistung zu liefern und gleichzeitig die hohe Drehgeschwindigkeit aufrecht zu erhalten. Die meisten der neuen von Hand vorwärts bewegten Mulchmäher sind mit Antriebsmotoren größerer Leistung bis 5 und sogar bis zu 6 PS versehen.
Viele Anpassungen und Änderungen zu diesem Grundentwurf sind vorgeschlagen worden. Insbesondere hat es früher mehrere Versuche gegeben, das Problem des Stumpfwerdens der geschärften Kanten des Schneidmessers zu berücksichtigen. Zum Beispiel U.S. Patent Nr. 4.779.407 an Pattee beschreibt einen rotierenden Teil mit relativ billigen Wegwerfschneidelemeten, die häufig ersetzt werden können. Auf ähnlicher Weise schlägt U.S. Patent Nr. 5.467.586 an Lin et al. die Benutzung von abnehmbaren befestigten Schneidmessern vor. U.S. Patent Nr. 4.715.173 an Anderson beschreibt einen Hilfsstab, an dem mehrere Komponenten zum Schneiden, Mulchen und Harken eines Feldes befestigt werden. Andere frühere Erfindungen wie in U.S. Patent Nr. 4.229.933 an Bernard, beschäftigen sich mit dem Problem des Stumpfwerdens, wobei die Aufgabe des Abnehmens und des erneuten Anbringens des Messers zum Schärfen vereinfacht wurde.
U.S. Patent Nr. 4.351.144 an Benenati beschreibt eine Messeranordnung für Rasenmäher, adaptiert um das Gras klein zu schneiden und das Schnittgut auf den Rasen zu streuen. Die Messeranordnung enthält drei Messersätze, die aus einem zentralen Punkt mit gestaffelten Höhen und Längen ausgehen. Die geschärften Kanten der Messer sind in horizontalen Ebenen angeordnet, was aus den weiter unten erläuterten Gründen, zu relativ hohen Leistungsanforderungen führt.
Viele andere frühere rotierende Mäher sind vorgeschlagen worden, um zusätzliche Aufgaben zu erfüllen, neben der Schneidfunktion, die durch die horizontal angeordneten Schnittflächen bewerkstelligt werden. Zum Beispiel beschreibt U.S. Patent 2.720.071 an Watanabe, ein rotierendes Messer mit geschärften Vorsprüngen, die sich in den Rasen erstrecken, um die. niedrig wachsenden Ausläufer zu entwurzeln und zu schneiden. US Patent Nr. 2.942.397 an Clark weist auf Kultivatorvorsprünge hin, die sich um den Boden zu erneuern oder zu harken nach unten erstrecken. U.S. Patent Nr. 3.321.026 an Hubbard, U.S. Patent Nr. 3.724.182 an Long et al. und U.S. Patent 4.306.407 an Dambroth benutzen jeweils ähnlich nach unten gerichtete Spitzen oder Vorsprünge, um den Boden zu harken oder auszureißen.
Weiterhin wurde eine Vielzahl unterschiedlicher Strukturen vorgeschlagen, um das Mulchen des Schnittgutes zu ermöglichen. Solche Vorrichtungen sind in U.S. Patent Nr. 5.167.109 und 5.291.725 an Meinerding enthalten, die zusätzlich an einem horizontalen Messer befestigten Schneidkanten beschreiben, um die Vegetation fein zu zerkleinern. U.S. Patent Nr. 5.375.400 beschreibt eine Vielzahl dreiecksförmiger Messer, die sich senkrecht zu einem rechteckigen Befestigungsteil erstrecken, um ein großes Volumen von Schnittgut zu mulchen. Zusätzlich, beschreibt das oben genannte Patent an Anderson ein Zubehör um bereits geschnittene Vegetation zu mulchen.
Obwohl die oben genannten Erfindungen besondere Aspekte der in den rotierenden Mähern benutzten grundsätzlich horizontalen Messern verbesserten, haben diese Geräte gemeinsam mit vorheriger Technologie hohe Leistungsanforderungen, um einerseits einen geeigneten Schnitt zu gewährleisten und andererseits zusätzliche Aufgaben, wie das Mulchen, Zerkleinern oder Harken eines Rasens, zu bewerkstelligen. Diese Leistungsanforderung ergibt sich aus einer Vielzahl verschiedener Faktoren. Erstens berühren viele Oberflächen des konventionellen Mähers, das Schneidmesser mit einbegriffen, die Vegetation. Dies führt zu einer relativ großen Reibung, die beachtliche Leistungsanforderungen verursacht, um das Messer zu drehen und den Mäher vorwärts zu bewegen.
Außerdem ergeben sich aufgrund der Vorwärtsbewegung des Mähers (Vt) eine Längs- und eine Rotationsbewegung des Messers. Da nur die äußeren Teile des konventionellen Messers geschärft sind, gibt es eine unregelmäßige Abdeckung der Oberfläche innerhalb des Schnittpfades. Wie in der 9B zu sehen ist, haben die äußeren Bereiche des Schnittpfades mehrere sich wiederholende überlappende Durchgänge im Vergleich zu den wenigen Durchgängen, die notwendig sind, um den zentralen Bereich des Schnittpfades abzudecken.
Um die unregelmäßige Abdeckung der Innenoberfläche des Schnittpfades besser zu veranschaulichen, wird der Schnittpfad von einer der beiden äußeren geschärften Kanten eines konventionellen Mähers aus 9A in 9B dargestellt. Die geschärften Kanten der Gegenseite werden ein (um die Länge, die sich der Mäher innerhalb einer halben Umdrehung vorwärts bewegt verschobenes) gespiegeltes Bild des gezeigten Pfades haben, was die meisten Lücken aus 9B füllt und ferner die Spuren der äußeren Ränder des Schnittpfades wiederholt.
Selbst nachdem eine Vegetationsfläche geschnitten wurde, wirkt jedes Mal eine Reibungskraft auf das Messer, wenn diese eine bereits geschnittene Fläche streift, was eine weitere Energiedissipation zur Folge hat. Da das Schneidmesser grundsätzlich horizontal ist, reibt sich eine relativ große Oberfläche des Messers gegen die Vegetation. Die aufgrund dieses Effekts benötigte zusätzliche Leistung ist proportional zur Anzahl der Male, die das Messer den bereits geschnittenen Bereich zum wiederholten Male streift und ist auch proportional zu dem radialen Abstand zwischen der Mitte und den schneidenden Kanten (d. h. das Drehmoment ist größer an den äußeren Rändern). Da konventionelle Rasenmäher Messer haben, die mit hoher Drehgeschwindigkeit rotieren, um einen geeigneten Schnitt zu gewährleisten, wächst die Leistungsanforderung noch deutlicher.
Vorhandene Mulchmäher arbeiten nach dem Prinzip des wiederholten Schneidens des Schnittguts, während dieses sich in der Luft (fliegend) befindet. Nach einem Datenblatt der Ohio State University, wird das durch die Benutzung, typischerweise, von "Messern mit höhen Auftrieb, erweiterten Schneidkanten und Einschränkungen in den Auslassöffnungen" des Rasenmähers bewerkstelligt. Diese konventionellen Mulchmäher benötigen zusätzliche Leistung, relativ hohe Tangentialgeschwindigkeiten und gut geschärfte Messer, außerdem spezielle Abdeckungen, um das Schnittgut unter den rotierenden Messern zu leiten und zu halten. Weiterhin enthalten die rotierenden Messer konventioneller Mulchmähern typischerweise eine Vielzahl von Schneidvorsprünge über einem horizontalen Messer.
Die erhöhte Leistungsanforderung, die verbunden mit früheren Mähern ist, führt zu mehreren Nachteilen. Zum Beispiel ist es allgemein notwendig einen größeren Verbrennungsmotor zu verwenden um ein erwünschtes Niveau von Schneiden, Mulchen, Harken, usw. zu erzielen. Die Größe und das Gewicht einer solchen Leistungsquelle reduzieren jedoch die Handlichkeit und die einfache Bedienung des Rasenmähers, und führen zu höheren Kosten in der Herstellung, beim Verkauf (z. B. durch höhere Anforderung an die Lagerung und Schwierigkeiten beim Transport) sowie im täglichen Gebrauch. Zur Erhöhung der Kosten aus dem gesteigerten Energieverbrauch, kommt noch dazu, dass größere Verbrennungsmotoren durch erhöhte Emissionen charakterisiert sind, die sich nachteilig auf die Qualität der Umwelt auswirken.
Außerdem können rotierende Mäher mit nach unten gestreckten Messern, nach dem Prinzip der vorliegenden Erfindung (die unten beschrieben wird) bestimmte Nachteile haben, wenn sie in unebenem Terrain um Gras zu schneiden verwendet werden. Wenn zum Beispiel ein rotierender Mäher mit nach unten gestreckten Messern, die in einer horizontalen Ebene rotieren, einen Erdhügel oder eine andere Unebenheit durchquert, neigt das Messer dazu, den Rasen zu kurz zu schneiden oder sogar sich in den Boden ein zu graben. Dies ist deshalb der Fall, weil die Räder eines konventionellen Rasenmähers, die außerhalb des rotierenden Pfades des Messers montiert sind, die einzige Möglichkeit darstellen, die Höhe des Schnitts vom Mäher zu regulieren. Daher werden die Unregelmäßigkeiten des Bodens zwischen den Rädern bei der Festlegung der zu haltenden Höhe des Schneidmessers nicht von Mäher berücksichtigt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Der Autor der vorliegenden Erfindung hat erkannt, dass, wenn ein konventioneller Mäher entlang einer Fläche bewegt wird, ein Großteil der zu schneidenden Vegetation, insbesondere die niedrig wachsende Vegetation typischerweise nicht senkrecht zum Boden steht, während sie auf das Messer des Mähers trifft. Stattdessen werden viele Stränge dieser Vegetation umgebogen oder nach unten gedrückt. Daher befindet sich bei konventionellen Mähern ein wesentliches Volumen der Vegetation nicht in einer idealen Position relativ zum Messer (d. h. senkrecht zur Schneidkante des Messers). Selbst wenn die Vegetation auf natürlicher Weise oder durch einen Saugeffekt, verursacht durch die Rotation des horizontalen Messers, aufrecht steht, berührt eine wesentliche Menge der Vegetation Teile des Messers. Wie bereits beschrieben, kommt die Vegetation in Berührung mit der Unterseite des konventionellen Mähers und wesentliche Reibung ist die Folge. Diese entsteht auch aus der horizontalen Lage des Messers, während dieses mit hohen Drehgeschwindigkeiten in Berührung mit der darunter liegenden Vegetation kommt. Damit wird ein Bremseffekt gegen die rotierende Bewegung des Messers und gegen die Vorwärtsbewegung des Mähers erzeugt, der eine erhöhte Leistungsanforderung zur Folge hat. Diese Effekte sind in den 10A und 10B dargestellt, wo der gebogene Rasen vom Messern geschliffen statt geschnitten wird.
Außerdem ist mit konventionellen Messern, gezeigt in den 10A und 10B, das angewandte Drehmoment größer als notwendig, wenn die zentrale Oberfläche des Schnittpfades (d. h. die vorderen und hinteren Oberflächen der Kreise, erzeugt bei dem rotierenden Messer) mit den äußeren Rändern von relativ großen Messern geschnitten wird (z. B. Messer mit einem Schnittdurchmesser von 20 Zoll oder mehr). Diese erhöhte Anforderung an das Drehmoment führt zu einer weiteren Erhöhung der Leistungsanforderung des Mähers. Zusätzlich liefern konventionelle Mäher, wie die aus den 10A und 10B, schlechtes Mulchen des Schnittguts, außer wenn die Messer mit relativ hoher Tangentialgeschwindigkeit rotieren, gut geschärfte Kanten besitzen und eine spezielle Gehäuseabdeckung verwendet wird, um das Schnittgut zu umfassen.
Angesichts dieser Nachteile und Einschränkungen, ist es eines der Hauptziele der vorliegenden Erfindung einen rotierenden Mäher anzubieten, der einen mit konventionellen Mähern vergleichbaren äquivalenten Schnitt liefert, aber mit einer wesentlichen Verringerung der Leistungsanforderungen und des Energieverbrauchs. Dieses Ziel wird durch die Verkleinerung der Oberfläche des Messers, die mit der Vegetation in Berührung kommt, erreicht und durch die Reduktion des Schneidwiderstandes durch geeignete Plazierung der relativ wenigen und kurzgeschärften Kanten der Schneidelemente. Dies reduziert die Reibung, welche die Vegetation auf das Messer ausübt in erheblichen Maße, wie in 5A zu sehen ist. Außerdem wird die Leistung reduziert, indem geschärfte Schneidelemente an anderen Bereichen des Messers montiert werden, zusätzlich zu den äußeren Bereichen oder, alternativ dazu, indem mehrere kleine statt eines großen rotierenden Messers benutzt werden. Dies ermöglicht einen regelmäßigen Schnitt der Vegetationsfläche unter der Fläche des Messers, wodurch das große Drehmoment wesentlich verringert und wiederholtes Streifen von bereits gemähten Oberflächen reduziert wird, wie oben bei der Darstellung über konventionelle Mäher bereits erwähnt.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es einen Bausatz für einen Mäher mit einer Vielzahl an Schneidmessern zu bieten, die so angeordnet sind, dass eine regelmäßige Abdeckung der Breite des Schnittpfades geliefert wird, um bessere Schneid- und Mulcheffizienz mit einer Reduktion der Leistungsanforderung und des Energieverbrauchs zu erreichen.
Ein zusätzliches Ziel der vorliegenden Endung ist es einen stumpfen Vorsprung zu liefern, der an der Antriebsachse befestigt wird und an der das Messer montiert wird, um die sich nach unten erstreckende Schneidelemente davor zu bewahren, zu kurz schneiden oder den Boden berühren, wenn unebenes Terrain durchquert wird.
Um diese und andere Ziele zu erreichen, wird eine Messeranordnung für Rotormäher beschrieben, die aus einer rotierenden Tragstruktur besteht, die mit Mitteln zu ihrer Befestigung an einer rotierenden Antriebswelle auf einer Höhe aufweist, die ausreicht um im Wesentlichen eine Berührung der Tragstruktur mit der zu schneidenden Vegetation zu vermeiden, wobei die Tragstruktur um eine Achse rotiert, und mit einer Vielzahl von Schneidelementen versehen ist, die sich aus der Tragstruktur nach unten und radial nach außen, relativ zur Achse der Tragstruktur erstrecken. Die Schneidelemente erstrecken sich von der Tragstruktur soweit, dass sie auf ausreichender Höhe platziert werden, um Berührung mit dem Boden zu vermeiden. Jedes Schneidelement hat eine geschärfte Vorderkante um die Vegetation zu schneiden und zu zerkleinern. Nach einem Aspekt der Erfindung sind die geschärften Vorderkanten der Schneidelemente die einzigen geschärften Oberflächen des Mähers zum Schneiden der Vegetation und die geschärfte Oberfläche jedes Schneidelementes wird mit einem spitzen Winkel, relativ zur Querachse der Tragstruktur aufgestellt.
Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung definiert die geschärfte Oberfläche eine gerade Kante.
Nach einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung definiert die geschärfte Oberfläche eine gekrümmte Kante.
Nach einem anderen Aspekt der Erfindung beträgt der spitze Winkel der geschärften Vorderkante der Schneidelemente, relativ zur Rotationsachse der Antriebswelle zwischen 20° und 60°, und bevorzugterweise rund 45°.
Nach weiteren Aspekte der Erfindung werden die Schneidelemente entweder symmetrisch oder asymmetrisch entlang der Tragstruktur in unterschiedlichen radialen Abständen von der Rotationsachse angeordnet. Wenn die Schneidelemente asymmetrisch angeordnet sind, werden Gegengewichte in der Tragstruktur vorgesehen, um diese während der Rotation auszubalancieren.
Nach einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung besteht die Tragstruktur aus einem dünnen Plattenteil mit einer Vielzahl an Vorsprüngen, die sich nach unten und relativ zu Rotationsachse radial nach außen erstrecken, um die Schneidelemente zu bilden. Eine Anzahl von Variationen in der Form des dünnen Plattenteils und in der Anzahl der Vorsprünge, welche die Schneidelemente bilden, werden erläutert.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird sie mit einem Vermattungsmittel durch das Biegen des Vorderendes des Gehäuses in eine gekrümmte Form versehen, um relativ hohe Vegetation während der Vorwärtsbewegung des Mähers zu biegen. Dies reduziert die auf der Vorderkante des Mähers entstandene Widerstandskraft, wobei ein Teil der Vegetation im Wesentlichen senkrecht zu den Schneidelemente positioniert wird, während diese um die Antriebswelle rotieren.
Ebenfalls, wird hier ein rotierender Mäher mit reduzierten Leistungsanforderungen und Energieverbrauch beschrieben. Dieser besteht aus einem Gehäuse, das durch mehrere Räder unterstützt wird, eine Antriebswelle hat, die wesentlich senkrecht zur Fläche der zu mähenden Vegetation steht, von einer Kraftquelle angetrieben wird und eine erste Messeranordnung, bestehend aus einer Tragstruktur und einer Vielzahl an Schneidelementen hat. Die Tragstruktur ist fest mit der Antriebswelle in einer Höhe verbunden, die ausreicht um im Wesentlichen Berührung zwischen der Tragstruktur und der zu mähenden Vegetation zu vermeiden. Die Tragstruktur dreht sich mit der Antriebswelle um deren Achse mit. Die Vielzahl an Schneidelementen, die sich nach unten von der Tragstruktur und relativ zur Achse radial nach außen erstrecken, werden auf einer ausreichenden Höhe positioniert, um Berührung mit dem Boden zu vermeiden. Jedes Schneidelement besitzt eine geschärfte Vorderkante um die Vegetation zu schneiden, wobei während der Vorwärts- und Rotationsbewegung des Mähers durch die Vegetationsfläche die Vegetation geschnitten wird.
Nach einem anderen Aspekt der Erfindung ist eine Vielzahl an kleineren Messeranordnungen über eine Schnittbreite des Mähers vorgesehen, um ebenere und regelmäßigere Abdeckung der Schneidelemente entlang die Breite des Schnittweges zu versorgen. Die Vielzahl an Messeranordnungen kann z. B. in gestaffelter Form, V-förmig oder bzw. in zwei oder mehreren Reihen über die Schnittbreite des Mähers angeordnet werden. Die Vielzahl an Messeranordnungen kann ebenfalls in jeder Reihe an unterschiedlichen Höhen platziert werden. In Beispielsausführungen sind nach der vorliegenden Erfindung für Mäher größer als 22 Zoll mit vier oder mehr Anordnungen, bzw. mit drei oder auch zwei Anordnungen für Mäher mit 22 Zoll oder weniger vorgesehen.
Nach einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird sie mit einem stumpfen Vorsprung versehen, der am unteren Ende der Antriebswelle angebracht wird; dieser Teil hat sein unteres Ende ungefähr auf der gleichen Höhe wie die unterste Spitze der Schneidelemente. Für die untere Oberfläche dieses stumpfen Vorsprungs, die in Richtung Boden zeigt, sollte man eine konvexe Form bevorzugen, um die Beschädigung und die Zerstörung des Bodens während des Mähens zu minimieren. Eine Vielzahl von Varianten in der Form und in der Gestaltung des stumpfen Vorsprungs wird hier beschrieben.
Andere Gegenstände und Eigenschaften der Erfindung werden deutlich durch die nachfolgende Beschreibung der bevorzugten Ausführungbeispielen der vorliegenden Erfindung.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Erfindung und ihre Vorteile werden anhand von Beispielen in der folgenden Beschreibung wie in den beigelegten Zeichnungen dargestellt, genauer beschrieben.
In den Zeichnungen:
1 ist die Seitenansicht eines rotierenden Mähers, der ein rotierendes Messer benutzt, gemäß eines Ausführungsbeispieles der vorliegenden Erfindung.
2 ist die Ansicht von oben des rotierenden Mähers aus 1.
3 ist die Vorderansicht eines Schneidelements aus 1.
4 ist die Vorderansicht einer zweiten Anordnung des Schneidelements aus 1.
5 ist die Seitenansicht eines rotierenden Mähers mit einem Gehäuse, das mit einem Vermattungsmittel versehen ist, gemäß der vorliegenden Endung.
5A ist eine vergrößerte Seitenansicht eines Teils von 5, die zeigt wie Vegetation in Berührung mit einem Schneidelement des Messers vom rotierenden Mäher aus 5 kommt.
6A und 6B sind die zugehörigen Seitenansichten zweier Messeranordnungen nach einem alternativen Ausführungsbeispiel der Erfindung.
7A und 7B sind vergleichende graphische Darstellungen der Schnittpfade, die von den unteren Spitzen der Schneidelemente der vorliegenden Erfindung durch ein Element am äußeren Rand, bzw. durch drei Elemente, die auf der Tragstruktur radial verteilt sind.
8A und 8B sind detailliertere Ansichten der zugehörigen graphischen Darstellungen aus 7A und 7B.
9A ist die Seitenansicht eines in rotierenden Mähern benutzten konventionellen Messers.
9B ist die graphische Darstellung des Schnittpfades, der durch eines der beiden äußeren geschärften Kanten eines konventionellen Messers aus 9A erreicht wird.
10A und 10B sind Ansichten von Vegetation, die in Berührung mit einem konventionellen Mäher kommt.
11A ist die Perspektivansicht von unten eines Mähmessers, nach einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
11B ist die Perspektivansicht von unten eines Mähmessers, nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
12 ist ein Querschnitt durch das Mähmesser aus 11B, nach der Linie X–X aus 11B.
13 ist eine Ansicht von unten des Mähmessers aus 11B, die zeigt, dass das Messer von einer dreiecksförmigen Platte geformt werden kann.
14A und 14B sind Ansichten von unten von Mähmessern, nach anderen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung, wobei das Messer von einer rauteförmigen Platte mit zwei bzw. drei Schnittdurchmessern geformt wird.
15A und 15B sind Ansichten von unten von Mähmessern, nach anderen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung, wobei die Tragstruktur durch kreisförmige bzw. polygonale Platten geformt wird, mit daran befestigten Schneidelementen.
16A und 17A sind vergleichende graphische Darstellungen der Schnittpfade mit einem konventionellen Messer bzw. einer vielfachen Mähmesseranordnung nach der vorliegenden Erfindung.
16B und 16C sind eine Seitenansicht bzw. eine Ansicht von oben, von den konventionellen Mähmessern, die benutzt werden um die Grafische Darstellung von 16A zu erzeugen.
17B und 17C sind eine Seitenansicht bzw. eine Ansicht von oben der Mähmesser benutzt um die graphische Darstellung von 17A zu erzeugen.
18A, 19A, 20A sind vergleichende graphische Darstellungen von Schnittpfaden, die von Mähmessern mit den zugehörigen Seitenansichten der 18B, 19B und 20B erzeugt werden.
21 ist eine Ansicht von oben einer Messeranordnung nach der vorliegenden Erfindung, wobei fünf Mähmesser gestaffelt über die Schnittbreite angeordnet sind.
22 ist eine Ansicht von oben einer Messeranordnung nach einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei fünf Mähmesser V-förmig angeordnet sind.
23 ist eine Ansicht von oben einer Messeranordnung nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei sieben Messer gestaffelt über die Schnittbreite angeordnet sind.
24 ist eine graphische Darstellung der Schnittpfade, die von der siebenfachen Mähmesser der Mähmesseranordnung aus 23 erzeugt werden.
25 ist eine Ansicht von oben einer Messeranordnung nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei neun Mähmesser in zwei überlappenden Reihen angeordnet sind.
26 ist eine vergrößerte Seitenansicht der zwei überlappenden Reihen von Mähmessern aus der Anordnung von 25, wobei die Mähmesser der vorderen Reihe etwas höher platziert sind.
27 bis 29 sind Ansichten von unten von verschiedenen Mähmesseranordnungen nach der vorliegenden Erfindung, wobei eine Vielzahl von Messeranordnungen unter einem Deckel eines manuell- oder selbstangetriebenen Mähers platziert werden.
30 ist eine Seitenansicht eines rotierenden Mähers nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung, wobei ein stumpfer Vorsprung an der Antriebswelle befestigt ist, um eine gleichmäßige Schnitthöhe in unebenem Gelände zu erreichen.
31 ist ein vergrößerter Querschnitt eines stumpfen Vorsprungs, der nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung an der Antriebswelle befestigt wird.
32 ist ein Querschnitt einer Mäheranordnung mit dem stumpfen Vorsprung, der gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung an der Antriebswelle befestigt wird.
33 ist ein vergrößerter Querschnitt des stumpfen Vorsprungs aus 32.
34 ist ein Querschnitt eines Mähers mit dem stumpfen Vorsprung, der gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung an die Antriebswelle befestigt wird.
35 ist ein vergrößerter Querschnitt des stumpfen Vorsprungs aus 34.
36 ist ein Querschnitt einer Mäheranordnung mit dem stumpfen Vorsprung, der gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung an der Antriebswelle befestigt wird.
37 ist eine Seitenansicht, welche die wiederholte Schneidaktion der nach unten gerichteten Schneidelemente dieser Erfindung für das Mulchen zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Die bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden jetzt im Einzelnen mit Referenzen auf Zeichnungen in 1 bis 31 beschrieben.
1 und 2 zeigen einen manuell vorwärts getriebenen rotierenden Mäher 1, gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung. Obwohl viele der gemeinsamen Eigenschaften von konventionellen rotierenden Mähern einfachheitshalber ausgelassen wurden, werden Fachleute der Materie erkennen, dass das gezeigte Beispiel adaptiert werden kann, um diese konventionellen Eigenschaften zu enthalten. Es wird auch verständlich, dass die unten beschriebenen Eigenschaften gleichermaßen für selbstangetriebene und gezogene Mähertypen anwendbar sind.
Der rotierende Mäher 1 aus den 1 und 2 enthält einen Handgriff 4, der am hinteren Teil des Gehäuses 6 angebracht wird. Das Gehäuse 6 wird durch vier Räder 8 unterstützt. Wird der Handgriff 4 gedrückt, so kann der rotierende Mäher 1 mit einer Geschwindigkeit V_T vorwärts bewegt werden 25. Ein Motor 2, z. B. ein Verbrennungs- oder ein elektrischer Motor, der an der oberen Fläche des Gehäuses 6 befestigt wird, dreht die Antriebswelle 18 mit einer Rotationsgeschwindigkeit V_R.
Ein rotierender Tragarm 22 ist an der Antriebswelle 18 mit einer konventionellen Befestigung 20 fixiert. Die Längsachse des Tragarms 22 ist in einer horizontalen Ebene befestigt, die parallel zum Grund liegt, über den der Mäher geschoben wird. Der rotierende Tragarm 22 wird auf einer Höhe aufgestellt, die höher ist als die der geschnittenen Vegetation, um Kontakt zwischen diesem Tragarm und der Vegetation zu vermeiden. Diese Anordnung, die am besten auf der vergrößerten 5A zu sehen ist, reduziert die Widerstandskraft, welche die Vegetation auf das Mähmesser ausübt. Der Tragarm 22 enthält gemäß der Erfindung vier Paare von Schneidelementen 10A, 10B, 12A, 12B, 14A, 14B, 16A und 16B, die fest entlang des Tragarms 22 nach unten oder beinahe vertikal ausgerichtet befestigt werden. Jede konventionelle Befestigung, wie ein Bolzen, kann verwendet werden, um die Schneidelemente an dem Tragarm 22 zu befestigen.
Die Schneidelemente, die in diesem Beispiel gezeigt werden, enthalten ein erstes Paar 10A und 10B, die in einem Radius r₄, gemessen von der Rotationsachse des Tragarms 22, angeordnet werden. Ein zweites Paar von Schneidelementen 12A und 12B wird in einem Radius r₃ angeordnet; ein drittes Paar von Schneidelementen 14A und 14B befindet sich in einem Radius r₂, während ein viertes Paar von Schneidelementen 16A und 16B sich in einem Radius r₁ befindet. Daher rotiert das erste Paar von Schneidelementen 10A und 1OB entlang einer ersten Kreisbahn 30, wie in 2 zu sehen ist, während der rotierender Mäher 1 nicht bewegt wird; das zweite Paar von Schneidelementen 12A und 12B rotieren nach einer zweiten Kreisbahn 28; das dritte Paar von Schneidelementen 14A und 14B rotiert entlang einer dritten Kreisbahn 26 und das vierte Paar von Schneidelementen 16A und 16B rotiert entlang einer vierten Kreisbahn 24.
Wie in 1 und 2 zu sehen ist, werden die Schneidelemente 10A, 10B, 12A, 12B, 14A, 14B, 16A und 16B nicht gleichmäßig entlang des Tragarms 22 verteilt. Stattdessen sind die Schneidelemente 10A und 12A, die sich am äußeren Rand des Tragarms 22 befinden, näher zueinander als die Schneidelemente 14A und 16A, die sich näher an der Rotationsachse im Inneren Bereich des Tragarms 22 befinden. Diese Anordnung der Schneidelemente bewerkstelligt ein effizienter Schnitt des Rasens, indem zumindest zwei Schneidelemente 10A, 12A und 10B, 12B an den äußeren Bereichen des Tragarms 22 platziert werden, wo sich die Schneidelemente mit höherer Geschwindigkeit bewegen als die Schneidelemente, die in der Nähe des inneren Bereiches des Tragarms 22 platziert werden. Die Schneidelemente werden bevorzugterweise so angeordnet entlang des Tragarms 22, dass folgende Beziehungen gelten: ' r₄ – r₃ < r₃ – r₂ r₄ – r₃ < r₂ – r₁ r₄ – r₃ < r₁ Wie hier detaillierter erläutert wird, können in Übereinstimmung mit der Erfindung verschiedene Anordnungen von Schneidelementen benutzt werden. Im Beispiel der 1 und 2 sind die Schneidelemente 10A, 10B, 12A, 12B, 14A, 14B, 16A und 16B symmetrisch angeordnet, um ein dynamisches Gleichgewicht zu erreichen, während der Tragarm 22 rotiert. Jedoch, können bestimmte Vorteile erreicht werden, wenn eine Vielzahl an asymmetrisch angeordneten Schneidelementen mit ihren zugehörigen Gegengewichten benutzt wird, wie Referenznummer 57 in 6A und 6B gezeigt. Außerdem während benachbarte Schneidelemente aus den 1 und 2 ungleichmäßige Zwischenräume haben, können diese Schneidelemente gemäß der Erfindung ebenfalls entlang des Tragarms 22 gleichmäßig verteilt werden.
Wie in 1 zu sehen, ist die Längsachse jedes Schneidelements fest und beinahe vertikal nach unten zum Boden gerichtet. Im gezeigten Beispiel ist jedes Schneidelement um den Winkel α zur vertikalen Rotationsachse (die konzentrisch mit der Längsachse der Antriebswelle 18 ist) nach außen geneigt. Dieser Winkel kann z. B. 0° bis 60° betragen. Jedoch, wie unten detaillierter dargestellt wird, wurde herausgefunden, dass ein Winkel a zwischen 20° und 60° und vorzugsweise um 45° die Widerstandskraft wesentlich reduziert, während im Vergleich zu konventionellen Mähern mit größerem Antriebsmotor ein geeigneter Schnitt geliefert wird. Dieser Winkel ferner erleichtert das Abwerfen des Schnittguts und minimiert dadurch die Ansammlung von Vegetation auf dem Messer.
3 zeigt eines der Schneidelemente 10B, gemäß eines ersten Ausfrührungsbeispiels des oben beschriebenen Mähers. Dieses Schneidelement 10B besitzt eine Schneidkante 32, die relativ zur Querachse des rotierenden Tragarms 22 geneigt ist. Die Achse wird mit I–I in 3 gekennzeichnet. Die Schneidkante 32 kommt in Berührung mit der Vegetation 16, wenn der Mäher vorwärts bewegt wird und der Tragarm 22 sich um seine Rotationsachse dreht. Die Schneidelemente schneiden daher die Vegetation 16 zu einer Höhe h, gemessen von der Position des Tragarms 22.
4 zeigt ein Schneidelement gemäß eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung, dass eine gekrümmte Gestalt der geschärften Schneidkante 33 besitzt.
Wie in 3 und 4 zu sehen ist, entsteht ein spitzer Winkel β zwischen der Querachse I–I des Tragarms 22 und der Schneidkante 33 des Schneidelements 10B. Diese bestimmte Anordnung des Schneidelements minimiert die Ansammlung von Rasen auf der Schneidoberfläche (32 oder 33), indem es das Herunterfallen des Rasens erleichtert, was die Widerstandskraft minimiert, die diese Ansammlung auf die Schneidelemente verursacht.
Es wurde durch theoretische Forschung und Experimente des Autors herausgefunden, dass der rotierende Mäher 1, gemäß des Beispiels aus 1 und 2, wesentlich weniger Leistung zum Betrieb benötigt als ein konventioneller rotierender Mäher mit ähnlichem Schneiddurchmesser.
Im Gegensatz zu einem konventionellen Messer mit einer im Wesentlichen horizontalen Schneidfläche, sind die abwärts gerichteten Schneidelemente der vorliegenden Erfindung ideal platziert, um durch verfilzte Vegetation auf einer Höhe h, gemessen abwärts von der Fläche des Tragarms 22, zu schneiden, wie es in 1 zu sehen ist. Das erlaubt verfilzte oder verbogene Vegetation zu schneiden, wo es sonst mit einem horizontal platzierten Messer nicht möglich wäre (insbesondere dort, wo die Vegetation hoch ist). Außerdem bieten die Schneidelemente der vorliegenden Erfindung eine kleinere Oberfläche, welche die Vegetation reibt oder schleift im Vergleich zu horizontal angeordneten Schnittoberflächen.
Wie in 1 zu sehen ist, wird der Tragarm 22 auf einer Höhe g die über dem vom Mäher 1 geschnittenen höchsten Rasen oder der höchsten Vegetation platziert. Die unteren Spitzen der Schneidelemente 10A, 10B, 12A, 12B, 14A, 14B, 16A und 16B werden, wie oben erwähnt, auf einer Höhe h vom Tragarm 22 angebracht. Die Abstände g und h aus 1 sind etwas unterschiedlich, weil die unteren Spitzen der Schneidelemente nicht eingreifen und jedes Stück Vegetation schneiden. Vielmehr wird die Vegetation auf leicht unterschiedlichen Höhen geschnitten, je nachdem welcher Bereich der geschärften Kanten von den Schneidelementen eingreift und die Vegetation schneidet. Obwohl die Schneidspitzen den Rasen oder die Vegetation auf leicht unterschiedlichen Höhen schneiden, ist das gesamte Aussehen des geschnittenen Rasens oder der Vegetation vom Mähmesser der vorliegenden Erfindung sehr ähnlich zu dem, was konventionelle Mähmesser bieten.
Weil der Tragarm auf einer Höhe g über die bereits geschnittene Vegetation positioniert wird, gibt es eine bedeutende Verringerung der Reibung am Tragarm, die durch Streifen gegen die Vegetation verursacht wird (siehe l, 5 und 5A). Infolgedessen wird eine wesentliche Verringerung der gesamten Widerstandskraft erreicht. Dies wiederum ergibt eine bedeutende Reduktion in der Größe und Leistung des Motors 2, die benötigt wird um den Tragarm 22 anzutreiben.
Im Unterschied zu früheren Scarifizierungs-, Erneuerungs- und Harkvorrichtungen, werden die Schneidelemente über den Grund auf einer festen Höhe eingestellt, die ausreicht, um den oberen Anteil der Vegetation gleichmäßig zu schneiden, während die Wurzel oder die Ranke der Vegetation, oder den darunterliegenden Boden vermieden wird. Dies vermeidet den resultierenden Wiederstandseffekt, der sonst entgegenwirkt.
5 zeigt einen rotierenden Mäher 100 gemäß der Erfindung, wobei das Gehäuse 6' des Mähers 100 im Vergleich zum vorangegangenen Beispiel modifiziert wurde. Insbesondere besitzt das Gehäuse 6' in diesem Beispiel eine Mattierungsvorrichtung 7, um die zu schneidende Vegetation 16 umzubiegen, vor allem bei relativ hohem Rasen. In diesem Beispiel bietet ein zusätzlicher Erweiterungsteil 7 des Gehäuses 6' diese Mattierungsfunktion und reduziert dadurch die Widerstandskraft. Als Ergebnis dieser Modifikation ist ein größerer Teil der zu schneidenden Vegetation in einer idealen Lage für einen sauberen Schnitt durch die nach unten gerichteten Schneidelemente 10A, 10B, 12A, 12B, 14A, 14B, 16A, und 16B.
5A ist eine vergrößerte Darstellung eines Teils von 5 und zeigt Vegetation, die im Kontakt mit den Schneidelementen 10B und 12B des Messers vom rotierenden Mäher 100 aus 5 kommt.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die spezifischen Anordnungen von Schneidelementen beschränkt, die in den vorangegangenen Beispielen dargestellt wurden. Es wurde weiter entdeckt, dass alternative Anordnungen der Schneidelemente verwendet werden können, um zufriedenstellende Ergebnisse zu erreichen. 6A und 6B zeigen zwei Beispiele von Messern, die je nach gewünschtem Schnittyp verwendet werden können. Wie mit diesen Beispielen dargestellt wurde, kann ein sauberer, polierter Schnitt mit asymmetrisch angeordneten Schneidelementen erreicht werden, um wiederholtes Schneiden zu vermeiden. Die Qualität des Schnitts kann auch eingestellt werden, indem die Translationsgeschwindigkeit des Mähers im Verhältnis zur Rotationsgeschwindigkeit des Tragarms variiert wird.
6A zeigt ein Beispiel, in dem drei Schneidelemente 56A, 56B und 56C asymmetrisch entlang des Tragarms 51 in den Radien r₁, r₂ und r₃ angebracht werden. In 6B werden vier Schneidelemente 58A, 58B, 58C und 58D asymmetrisch mit den Radien r₁, r₂, r₃ und r₄ befestigt. Eine Vielzahl an Gegengewichten 57 wird am Tragarm 51 befestigt, um die asymmetrische Platzierung der Schneidelemente auszugleichen. Alternativ kann der Tragarm mit Öffnungen oder Höhlungen als Gegengewichtsmaßnahmen versehen werden, um die asymmetrische Positionierung der Schneidelemente auszugleichen.
Um das Verstehen eines Prinzips der Erfindung zu erleichtern, zeigen die 7A und 7B graphische Darstellungen der zugehörigen Schnittpfade von Schneidelementen, wenn diese mit einer Drehgeschwindigkeit V_R von etwa 3000 Umdrehungen pro Minute rotieren und mit einer Translationsgeschwindigkeit V_T von etwa 1 Meter pro Sekunde bewegt werden. In jedem Beispiel ist ein Schneidelement am fernen Ende des Tragarms 51 angeordnet, das zu einem Schnitt mit einer Breite von 22 Zoll führt.
In der Schneidelementanordnung, die zur graphischen Darstellung aus 7A führt, gibt es nur ein Schneidelement auf dem Tragarm. Der Radius r₁ vom Schneidelement zur Rotationsachse des Tragarms beträgt etwa 10 Zoll, was zu einer Schnittbreite von etwa 20 Zoll führt. In der Anordnung von Schneidelementen, die zur graphischen Darstellung aus 7B führen, werden drei Schneidelemente mit Radien r₁ bis r₃, von 3,5 bis 10 Zoll, asymmetrisch angeordnet.
Wie aus den graphischen Darstellungen 7A und 7B, und den zugehörigen vergrößerten Details 72 und 74 in den 8A und 8B ersichtlich ist, wird ein größerer Anteil der zu schneidenden Oberfläche durch die Einbeziehung von zusätzlichen Schneidelementen gedeckt, was durch die erhöhte Anzahl an Linien in 8B im Vergleich zu 8A angedeutet wird. Die genaue Anzahl von Schneidelementen, die verwendet werden, hängt vom Typ der zu schneidenden Vegetation und der gewünschten Qualität des Schnitts ab.
Es wurde festgestellt; dass die von rotierenden Mäher benötigte Leistung nicht wesentlich steigt, wenn zusätzliche geschärfte Schneidelemente an anderen Bereichen des Tragarms zusätzlich zu den äußeren Bereichen angebracht werden. Dies ist der Fall, weil die inneren Schneidelemente die Arbeit erledigen, die sonst das äußere Schneidelement erledigt, das im größeren Abstand von der Antriebswelle rotiert und daher ein größeres Moment besitzt als die inneren Schneidelemente.
Darüber hinaus erreichen die inneren Schneidelemente einen gründlicheren Schnitt der Vegetationsfläche innerhalb der inneren Oberfläche des Messers, ohne die Rotationsgeschwindigkeit des Messers zu erhöhen, was sonst notwendig ist, wie oben in der Besprechung von konventionellen Mähern erklärt wurde. Dies reduziert den gesamten Widerstand, was zu nennenswerten Leistungseinsparungen führt. Dies ermöglicht auch das schnellere Mähen bei großen Flächen, wie Verkehrsinseln, die keinen sehr genauen Schnitt benötigen.
Es wird deutlich, dass die oben beschriebenen Eigenschaften bei der Herstellung von Mähern gemäß der Erfindung, implementiert werden können. Ein wesentlicher Vorteil der vorliegenden Erfindung ist es, dass sie auch bei bereits bestehenden Mähern angewendet werden kann.
Zum Beispiel ist es mit der vorliegenden Erfindung möglich, ein horizontales Messer zu entfernen und es durch einen Tragarm zu ersetzen, der abwärts gerichteten Schneidelemente, wie die oben beschriebenen, enthält. Alternativ kann ein konventionelles horizontales Messer modifiziert werden um die Schneidelemente aufgestellt, wie oben beschrieben, zu enthalten. Dies kann z. B. erreicht werden, indem man die relative Höhe des Messers einstellt und Löcher entlang des vorhandenen Messers bohrt oder Gewinde schneidet, um die Schneidelemente mit konventionellen Befestigungen fest an zu bringen.
Es wurde entdeckt, dass durch Modifizierung eines konventionellen Mähers in dieser Art und Weise ermöglicht wird, einen großen Verbrennungsmotor vollständig durch einen kleineren elektrischen Motor zu ersetzen. Dies führt zu beträchtlichen Leistungseinsparungen, reduziertem Lärm und verminderter Luftverschmutzung und erhöht die Manövrierfähigkeit des Mähers. Weiterhin bietet dies eine extrem billige Methode, wodurch alte Mäher erneuert werden können. Zum Beispiel erlaubt es einen Mäher mit einem kleineren Verbrennungsmotor oder einem elektrischen Motor zu überholen, wenn der ursprüngliche Motor funktionsuntüchtig ist.
Ein Mähmesser 75 gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist auf 11A zu sehen. Das Mähmesser 75 wird von einer dünnen, dreiecksförmigen Plattenkomponente 76 gebildet und besitzt Schneidelemente 77, 78, 79, die an jeder Ecke der Plattenkomponente 76 geformt werden. Jedes der Schneidelemente 77, 78, 79 besitzt eine geschärfte Vorderkante, die relativ zur Rotationsrichtung des Messers 75 geneigt ist. Die Schneidelemente 77, 78, 79 sind auch nach außen um einen Winkel (vorzugsweise zwischen 20° und 60°) zur vertikalen Rotationsachse des Messers 75 geneigt. Das Innere der Plattenkomponente 76 wird an die Antriebswelle des Mähers in einer konventionellen Art und Weise mit Hilfe von einer Welleverbindung befestigt. Die Plattenkomponente 76 bietet so eine Tragstruktur für die Schneidelemente 77, 78 und 79, ohne einen gesonderten Tragarm zu benötigen wie in den anderen oben beschriebenen Ausführungsbeispielen. Die Anordnung aus 11A ist besonders geeignet für kleine Durchmesser und mehrfache Mähmesseranordnungen.
Wie es in 11A zu sehen ist, werden die Schneidelemente 77, 78, 79 mit einer leichten Krümmung geformt, die ihren Mittelpunkt in der Nähe der Rotationsachse vom Messer 75 hat. Die Krümmung kann in den Schneidelementen 77, 78, 79 geformt werden, indem z. B. die Schneidelemente an den Ecken der Plattenkomponente 76 gestanzt werden. Die Krümmung in den Schneidelementen 77, 78, 79 reduziert den Kontakt zwischen der Vegetation und die Seiten der Schneidelemente und neigt so dazu, den Rotationswiderstand des Messers 75 während des Betriebs zu minimieren. Die Krümmung der Schneidelemente 77, 78, 79 erhöht ebenfalls die Starrheit und die gesamte Festigkeit des Messers 75. Zusätzliche Kanten und/oder kleine Biegungen können in der Plattenkomponente 76, insbesondere entlang deren Kanten, geformt werden, wie in 11A zu sehen, um die Starrheit der Plattenkomponente 76 weiter zu erhöhen.
Ein Mähmesser 80 gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist auf den 11B bis 13 zu sehen. Das Mähmesser 80 wird aus einer dünnen dreiecksförmigen Plattenkomponente 82 geformt und besitzt drei vorspringenden Teile, die aus dieser nach unten gebogen werden, um einen ersten Satz von Schneidelementen 84, 86, 88 zu formen. Jedes der Schneidelemente 84, 86, 88 besitzt eine geschärfte Vorderkante, die relativ zur Rotationsrichtung des Messers 80 geneigt ist. Die Schneidelemente 84, 86, 88 sind auch nach außen relativ zur vertikalen Rotationsachse 90 des Messers 80 um den Winkel a (vorzugsweise zwischen 20° und 60°) geneigt. Die Plattenkomponente 82 wird im inneren Teil 92 zur Antriebswelle 94 des Mähers in konventioneller Art und Weise mit einer Welleverbindung 96 oder ähnlichem befestigt.
Die Plattenkomponente 82 aus 11B besitzt weiterhin im Inneren drei vorspringende Teile, die nach unten gebogen werden, um einen zweiten Satz von Schneidelementen 97, 98, 99 zu formen. Jede der Schneidelemente 97, 98, 99 des zweiten Satzes von Schneidelementen, ist eines der Schneidelemente 84, 86, 88 des ersten Satzes diametral entgegengesetzt. Jedes der Schneidelemente 97, 98, 99 besitzt eine geschärfte Vorderkante, die relativ zur Rotationsrichtung des Messers 80 geneigt ist. Die Schneidelemente 97, 98, 99 sind auch nach außen relativ zur vertikalen Rotationsachse 90 des Messers 80 um den Winkel a (vorzugsweise zwischen 20° und 60°) geneigt. Mit dem Mähmesser 80 gemäß diesem Ausführungsbeispiel, durchläuft der erste Satz von Schneidelemente 84, 86, 88 einen Schnittpfad mit dem Radius r₁ während der zweite Satz von Schneidelemente 97, 98, 99 einen Schnittpfad mit dem Radius r₂ durchläuft, wobei r₁ ^> r₂.
Wie in 13 zu sehen ist, kann das Mähmesser 80 aus 11B aus einer dreiecksförmigen Platte 100 geformt und gebogen oder in der gewünschten Form in einer effizienten Art und Weise gestanzt werden.
In einem alternativen Ausführungsbeispiel aus 14A wird das Mähmesser 80 aus einer dünnen rauteförmigen Platte 100' geformt, und besitzt ein erstes und ein zweites Paar von Schneidelementen 102, 104. Das erste und das zweite Paar von Schneidelementen 102, 104 werden nach unten gebogen und durchlaufen Schnittpfade mit unterschiedlichen Radien. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Schneidelemente 102 zueinander diametral entgegengesetzt und die Schneidelemente 104 sind ebenfalls zueinander diametral entgegengesetzt. Die Neigung und der Winkel der Schneidkanten der Schneidelemente 102, 104 sind ähnlich zu denjenigen der oben beschriebenen Ausführungsbeispielen.
In weiteren Ausführungsbeispielen, in 14B zu sehen, wird das Mähmesser 80" aus einer dünnen rauteförmigen Platte 100'' geformt und besitzt ein erstes, zweites und drittes Paar von Schneidelementen 106, 108, 110. Das erste, zweite und dritte Paar von Schneidelementen 106, 108, 110 werden nach unten gebogen und durchlaufen Schnittpfade mit zugehörigen ersten, zweiten und dritten Radius. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Schneidelemente 106 zueinander diametral entgegengesetzt sowie die Schneidelemente 108 und die Schneidelemente 110. Der Winkel und die Neigung der Schneidkanten der Schneidelemente 106, 108, 110 sind ähnlich zu denjenigen der oben beschriebenen Ausführungsbeispielen.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel, in 15A zu sehen, wird das Mähmesser 80''' aus einer kreisförmigen Platte 100''' geformt und besitzt ein erstes, zweites und drittes Paar von Schneidelementen 106', 108', 110'. Das erste, zweite und dritte Paar von Schneidelementen 106', 108', 110' werden an der kreisförmigen Platte 100''' angebracht, erstrecken sich von dieser nach unten und durchlaufen Schnittpfade mit zugehörigen ersten, zweiten und dritten Radien. In diesem Ausführungsbeispiel sind zueinander diametral entgegengesetzt die Schneidelemente 106', die Schneidelemente 108' sowie die Schneidelemente 110'. Der Winkel und die Neigung der Schneidkante der Schneidelemente 106', 108', 110' sind ähnlich zu denjenigen der anderen oben beschriebenen Ausführungsbeispielen.
In einem zusätzlichen anderen Ausführungsbeispiel, in 15B zu sehen, wird das Mähmesser 80'''' aus einer sechseckigen Platte 100'''' geformt und besitzt ein erstes, zweites und drittes Paar von Schneidelementen 106'', 108'', 110''. Das erste, zweite und dritte Paar von Schneidelementen 106'', 108'', 110'' werden an die sechseckigen Platte 100'''' angebracht, erstrecken sich jede von dieser nach unten und durchlaufen Schnittpfade mit zugehörigen ersten, zweiten und dritten Radien. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Schneidelemente 106'', die Schneidelemente 108'' sowie die Schneidelemente 110'' zueinander diametral entgegengesetzt. Der Winkel und die Neigung der Schneidkante der Schneidelemente 106'', 108'', 110'' sind ähnlich zu denjenigen der anderen oben beschriebenen Ausführungsbeispielen.
Andere Variationen in der Gestalt und im Entwurf von Mähmesser und den Tragstrukturen, basierend auf den Prinzipien und Erkenntnissen, die hier dargestellt werden, sind möglich. Zum Beispiel kann die Tragstruktur aus einer dünnen Metallplatte wie Edelstahl oder einer Scheibe aus leichtem Material wie Sperrholz, Kunststoff oder ähnlichem hergestellt werden. Die Zuschneider können in die Tragstruktur integriert werden oder an dieser mit geeigneten Befestigungsmitteln angebracht werden. Allgemein kann die Tragstruktur eine rotierende Scheibe oder Platte von beliebiger Form sein (z. B kreisförmig, dreiecksförmig, sechseckig, rauteförmig, usw.) und die Zuschneider können in die Tragstruktur integriert werden, z. B. durch Biegen öder Stanzen oder durch das Anbringen an die Tragstruktur durch die Benutzung geeigneten Befestigungsmittel (z. B. Bolzen, Schweißnähte, usw.). Der jeweilige Aufbau hängt zum Teil von der jeweiligen Anwendung ab.
Die plattenförmigen Tragstrukturen, die hier beschrieben werden, haben den Vorteil, dass sie besser ausgewuchtet und weniger anfällig gegenüber dem Abziehen oder anderen Gebrauchs- und Abnutzungseffekten sind, und dass sie eine größere Oberfläche besitzen, um die Zuschneider wie erwünscht zu verteilen. Eine kreisförmige, achteckige oder sechseckige Platte, die einen Großteil des Kreises deckt, der durch das Rotieren der Zuschneider entsteht, hat den zusätzlichen Vorteil, dass sie das Schnittgut unter der Hilfsstruktur hält, wodurch zusätzliches Schneiden und Zerkleinern automatisch erfolgt.
Gemäß eines anderen Aspekts der vorliegenden Erfindung, ist eine mit einer Vielzahl an Messersätze vorgesehene Mäheranordnung, die bessere Schneid- und Mulch-Effizienz und eine Reduktion der Leistungsanforderungen und des Energiverbrauchs, im Vergleich zu konventionellen Mähern erreicht. Die Vielzahl an Schneidmessersätze wird bevorzugt über die Breite des Mähers angeordnet und mit einer gleichmäßigen Abdeckung der Schneidelemente über die Breite des Schnittpfades. Die Vorteile der Mäher mit einer Vielzahl an Mähmessern gemäß der vorliegenden Erfindung werden besonders offensichtlich, wenn vier oder mehr Messeranordnungen über die Breite des Schnittpfades des Mähers verteilt sind.
16A und 17A zeigen graphische Darstellungen der Schnittpfade, die mit konventionellen Mähmesser 120 bzw. mit einem Mäher 130 mit einer Vielzahl an Messeranordnungen versehen, gemäß der vorliegenden Erfindung erhalten werden. Das konventionelle Mähmesser 120, mit dem Schnittpfad aus 16A, wird in den 16B und 16C in einer Seiten- bzw. einer Ansicht von oben gezeigt, während die Viezahl an Mähmesseranordnungen 130 mit dem Schnittpfad aus 17A in den 17B und 17C in einer Seiten- bzw. einer Ansicht von unten zu sehen sind. Das konventionelle Mähmesser 120 besitzt eine erste und eine zweite Schneidkante 122, 124, die in einer horizontalen Ebene während des Betriebes des Mähers rotieren. Wie in 16A zu sehen ist, hat das konventionelle Messer 120 einen Schnittpfad mit beträchtlichen Überlappungen an den äußeren Bereichen der Breite des Schnittpfades. Andererseits haben die Schneidelemente 132 des Mähers mit einer Vielzahl an Messeranordnungen 130 Schnittpfade, die regelmäßiger über die Breite des Mähers verteilt und mit relativ wenigen Überlappungen.
18A, 19A und 20A zeigen graphische Darstellungen von Schnittpfaden, die mit Mähmesseranordnungen mit Seitenansichten gemäß den zugehörigen 18B, 19B und 20B erreicht werden. Die Mähmesseranordnungen 140 aus 18B haben drei Paare von symmetrisch angeordneten Schneidelementen 142, 144, 146, die sich nach unten und nach außen in der Nähe deren äußeren Ränder aus einer Tragstruktur 148 erstrecken. Wie in 18A gezeigt, haben die Schnittpfade der Schneidelemente 142, 144, 146, wie in 18B angeordnet, beträchtliche Überlappungen in der Nähe der äußeren Ränder der Mäherbreite.
Die Mähmesseranordnung, die in 19B zu sehen ist, hat auch drei Paare von symmetrisch angeordneten Schneidelementen 152, 154, 156, die sich nach unten und nach außen aus einer Tragstruktur 158 erstrecken. Die Schneidelemente 152, 154, 156 sind jedoch gleichmäßig über die Länge der Tragstruktur 158 beabstandet. Wie in 19A zu sehen ist, haben die Schnittpfade der Schneidelemente 152, 154, 156 angeordnet wie in 19B, weniger Überlappung in der Nähe der äußeren Bereiche der Mähbreite als die Schnittpfade aus 18A.
Die Mähmesseranordnung 160 aus 20B hat drei Mähmesser 162, 164, 166 Nebeneinander angeordnet, die jeweils von zugehörigen Antriebswellen 170, 172, 174 angetrieben werden. Jedes der Mähmesser 162, 164, 166 kann eine Struktur haben, wie z. B. in 11 zu sehen ist, wobei die Schneidelemente sechs Schnittpfade mit zwei unterschiedlichen Radien festlegen.
Wie 20A zeigt, haben die Schnittpfade der Schneidelemente der drei Mähmessern 162, 164, 166, angeordnet wie 20B zeigt, grundsätzlich regelmäßig über die Mähbreite mit wesentlich weniger Überlappungen als die Schnittpfade aus den 18A und 19A (zu beachten ist, dass es für jeden Durchmesser einen Satz von drei Messern gibt aber nur der Pfad eines einzelnen pro Durchmesser in 20A gezeigt wird; andere Zuschneider werden die Lücken dazwischen füllen).
Die 21, 22, 23 und 25 zeigen Mähmesseranordnungen mit einer Vielzahl von Mähmessern, gemäß weiteren Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung. In diesen Figuren wird eine Vielzahl an kleinen Mähmessern, gemäß der vorliegenden Endung, Nebeneinander oder gestaffelt über die Schnittbreite des Mähers angeordnet, um den Platz eines einfachen konventionellen Mähmessers zu nehmen, der sich über die gesamte Schnittbreite erstreckt. Durch die Benutzung einer Vielzahl kleinerer rotierenden Messern statt eines einfachen großen konventionellen Mähmessers, kann ein Mäher mit derselben Schnittbreite gebaut werden, der eine reduzierte Leistungsanforderung, einen kompakteren Aufbau und eine gleichförmige und regelmäßigere Abdeckung der Schnittfläche mit den Schneidelementen aufweist. (siehe z. B. oben beschriebene 20A). Viele mögliche Variationen in der Anordnung und in der Anzahl von Mähmessern können gemäß diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung gebaut werden.
21 zeigt eine Ansicht von oben einer Mähmesseranordnung 180, wobei fünf kleine Messer 181–185, durch Kreise dargestellt, gestaffelt über die Schnittbreite angeordnet werden. Die Mähmesseranordnung 180 aus 21 enthält eine Vielzahl von Rädern 186 um ein Gehäuse 187 des Mähers auf einer gewünschten Höhe über dem Grund zu halten. Eine Antriebswelle 188 in der Mitte des Mähergehäuses 187 wird von einem Motor (nicht gezeigt) durch geeignete Mittel, wie einen Treibriemen oder ähnliches, angetrieben. Die mittlere Antriebswelle 188 ist mit den Riemenscheiben 181p–185p, für die zugehörigen Mähmesser 181–185, durch Treibriemen oder andere geeignete Mittel verbunden.
22 ist eine Ansicht von oben einer Mähmesseranordnung 190, wobei fünf Mähmesser 191-195 so angeordnet sind, dass deren Rotationsachsen eine V-förmige Gestaltung auf dieser Ansicht über die Schnittbreite des Mähers bilden. Die Elemente aus 22, die gemeinsam sind mit den zugehörigen Elemente die in 21 vorkommen, werden durch dieselben Ziffern gekennzeichnet und werden hier nicht näher beschrieben.
23 ist eine Ansicht von oben einer Mähmesseranordnung 200, wobei sieben Mähmesser 201–207 gestaffelt über die Schnittbreite des Mähers angeordnet sind. Die Elemente aus 23, die gemeinsam sind mit den zugehörigen Elementen die in 21 vorkommen, werden durch dieselben Ziffern gekennzeichnet und werden hier nicht näher beschrieben. Die Riemenscheiben 201p–207p für die zugehörigen Mähmesser 201–207 wie in 23 gezeigt, werden durch drei Treibriemen 208, 209, 210 verbunden, so dass die Rotation der mittleren Antriebswelle 188 die anderen sechs Scheiben und die zugehörigen Mähmesser antreibt.
Die Schnittpfade die durch die sieben gestaffelten Mähmesser 201–207 aus der in 23 gezeigten Mähmesseranordnung 200 erreicht werden, sind in der graphischen Darstellung aus 24 zu sehen. Wie in 24 gezeigt, haben die Schnittpfade, die durch die gestaffelte Messeranordnug 200 aus 23 erreicht werden, genug Überlappung, um einen gleichmäßigen Schnitt über die Mähbreite zu erreichen. Die Überlappung ist jedoch über die Mähbreite verteilt, anstatt nur an den äußeren Rändern des Schnittes wie bei konventionellen Mähmessern. Eine kleine Überlappung von darauffolgenden und vorhergehenden Durchgängen der Mähmessernanordnung aus 24 wird eine gleichmäßige Verteilung der Schnittpfade über die zu mähende Fläche bewirken.
25 ist eine Ansicht von oben einer Mähmesseranordnung 220, wobei neun Messer 221-229 in zwei überlappenden Reihen über die Schnittbreite des Mähers angeordnet sind. Die Elemente aus 25, die gemeinsam sind mit den zugehörigen Elementen die in 21 vorkommen, werden durch dieselben Ziffern gekennzeichnet und werden hier nicht näher beschrieben. Die Riemenscheiben für die zugehörigen Mähmesser wie in 25 zu sehen, werden durch Treibriemen 230, 231, 232 verbunden, so dass die Rotation der drei Treibscheiben 233, 234, 235, die Rotation der anderen sechs Scheiben und ihrer zugehörigen Mähmesser bewirkt. Als Alternative können die neun Riemenscheiben aus 25 mit Treibriemen so verbunden werden, dass alle von einer einzigen Antriebswelle angetrieben werden.
Wie in 26 zu sehen, können die Mähmesser 224 (und 222, 226 und 228) an der Front der vorderen Reihe der zwei überlappenden Reihen aus 25 durch geeignetes Mittel etwas höher eingestellt werden als die Mähmesser 225 (221, 223, 227 und 229) der hinteren Reihe. Dadurch sind die unteren Schneidspitzen der Messer in der vorderen Reihe etwas höher als die unteren Schneidspitzen der Messer aus der hinteren Reihe. Die Mähmesser 222, 224, 226, 228 in der vorderen Reihe haben jetzt eine Vorschneidefunktion der Vegetation, was zu einem sauberen Schnitt mit besserem Mulchen und Zerkleinern führt. Die Messer 221 in der hinteren Reihe bieten einen abschließenden Schnitt auf einer etwas niedrigeren Ebene.
27 bis 29 zeigen mehrere vielfache Messeranordnungen, die mit manuell- und selbstagetriebenen Mähern verwendet werden können. Die Anordnung aus 27 hat vier Messeranordnungen 236, die gestaffelt über die Mähbreite angeordnet sind. Die Anordnung aus 28 hat drei Messeranordnungen 237, die gestaffelt über die Mähbreite angeordnet sind. Die Anordnung aus 29 hat zwei Messeranordnungen 238, die nebeneinander leicht gestaffelt angeordnet sind.
Jede der Messeranordnungen aus den 27 bis 29 kann durch einen zugehörigen einzelnen Motor angetrieben werden oder durch eine geeignete Treibverbindung (z. B. Treibriemen und Riemenscheiben) zwischen dem Motor und zwei oder mehr Messeranordnungen. In jeder von diesen Mähanordnungen reduziert die Vielzahl von Messeranordnungen die Leistungsanforderung und den Energieverbrauch im Vergleich zu konventionellen Mähern mit der gleichen Schnittbreite, sowie im Vergleich mit Mähern mit einer einzelnen Messeranordnung und mit nach unten erstreckten Zuschneidern, gemäß der vorliegenden Erfindung. Die reduzierte Leistung und der reduzierte Energieverbrauch der vielfachen Messeranordnungen ergeben sich hauptsächlich aus der reduzierten Oberfläche, die durch die rotierenden Messer abgedeckt wird (d.h. Kreise mit kleinerem Durchmesser), einer gleichmäßigeren Abdeckung der Schnittpfadbreite durch die Schneidkante der Messer und aus der Benutzung von Zuschneidern, die mit einem kleineren Drehmoment als große Messeranordnungen arbeiten.
Die reduzierte Leistung und der reduzierte Energieverbrauch der vielfachen Messeranordnungen erlauben die Benutzung von kleineren Motoren für eine gegebene Schnittpfadbreite. Zum Beispiel ein konventionell 20- bis 24-Zoll-Mäher würde in der Regel einen Motor mit 3.5 bis 6 PS benötigen, während ein 20- bis 24-Zoll- Mäher mit einer Vielzahl an Messeranordnungen (z. B. zwei bis vier Messer mit 6 bis 12 Zoll Durchmesser) und mit sich nach unten erstreckten Zuschneidern, gemäß der vorliegenden Erfindung, eine Gesamtleistung von weniger als 2 PS benötigen würde. Dies erlaubt eine größere Flexibilität in der Benutzung von elektrischen Motoren, insbesondere Batterie- und solarangetriebene Motoren, und fördert so die Benutzung von erneubarer Energie im Einklang mit den Umweltbestimmungen. Als ein weiteres Beispiel könnte gemäß der vorliegenden Erfindung, ein 26- bis 36-Zoll- Mäher mit einer Vielzahl an Messeranordnungen und mit sich nach unten erstreckten Zuschneidern, mit einem 3,5 bis 4 PS Motor ausgestattet werden, der normalerweise nur für Mäher mit viel kleineren Schnittbreiten geeignet wäre.
30 bis 36 zeigen zusätzliche Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung, wobei einen stumpfen Vorsprung 240 an der Antriebswelle 242 des Mähers befestigt wird, um einen gleichmäßigen Schnitt des Messers 244 in unebenem Terrain zu ermöglichen. Wie in 30 zu sehen ist, wird der stumpfe Vorsprung 240 am unteren Ende der Antriebswelle 242 angebracht, so dass der unterste Abschnitt des stumpfen Vorsprunges 240 sich ungefähr in derselben Höhe wie den unteren Schneidspitzen 246, 248 des Messers 244 befindet. Der stumpfe Vorsprung 240 rotiert also normalerweise mit der Antriebswelle 242 auf oder über die Höhe der Vegetation die durch das Messer 244 geschnitten wird. Wenn jedoch der Mäher unebenes Terrain durchquert, wie in 30, berührt der stumpfe Vorsprung 240 die Vegetation oder die Bodenoberfläche und hindert die Spitzen 246, 248 des Messer 244 davon, sich in den Boden ein zu graben. Der stumpfe Vorsprung 240 hat vorzugsweise eine glatte untere Oberfläche, der die Bodenoberfläche 250 weder beschädigt noch zerstört, wenn es damit in Kontakt kommt. Auf dieser Weise werden die Unebenheiten im Terrain, die zwischen den Rädern des Mähers durchgehen, durch den stumpfen Vorsprung 240 berührt, um das Mähmesser 244 auf einer gewünschten Höhe über die Bodenoberfläche 250 zu halten.
31 bis 36 zeigen Variationen in der Struktur des stumpfen Vorsprungs gemäß der vorliegenden Erfindung. 31 ist ein vergrößerter Querschnitt des stumpfen Vorsprungs 240a in der Form einer Schelle 252 mit einer abgerundeten Basis 254, die eine konvexe Gestalt definiert, welche am unteren Ende der Antriebswelle 242 mit Hilfe von Schrauben oder anderen geeigneten Mitteln befestigt wird. Die abgerundete Basis 254 der Schelle 252 wird etwa auf der gleichen Höhe aufgestellt wie die unteren Spitzen 246, 248 des Messers 244 während des normalen Betriebs.
32 und 33 zeigen eine andere Variation in der Struktur des stumpfen Vorsprungs 240b, wobei eine Unterlegscheibe 260 mit konvexer Gestalt an das untere Ende der Antriebsachse 242 befestigt wird. Die Unterlegscheibe hat eine mittlere Öffnung, durch die eine Befestigungsschraube 262 mit einem runden Kopf 264 paßt. Wie in 32 zu sehen, wird die Basis des gerundeten Kopfs 264 von der Befestigungsschraube 262 auf etwa derselben Höhe aufgestellt, wie die untere Spitze 246 des Mähmessers 244 während des normalen Betriebs. Die Unterlegscheibe 260 und der runde Kopf 264 der Befestigung 262 bestimmen eine meistens konvexe Gestalt auf der Seite, die zum Boden zeigt.
34 und 35 zeigen eine andere Variation in der Struktur des stumpfen Vorsprungs 240c, wobei eine Unterlegscheibe 270 mit einer mittleren Öffnung mit grundsätzlich konvexer Gestalt am äußeren Teil 271 ausgeführt und konkave Gestalt im inneren Teil 272 hat. Diese Ausführung ist besonders geeignet, wenn das untere Ende der Antriebswelle 242' mit Gewinde versehen ist und eine sechskantige Mutter 273 oder etwas ähnliches benutzt wird, um die Unterlegscheibe 270 an der Antriebswelle 242' zu befestigen. Diese Ausführung ist auch geeignet, wenn einer mit Gewinde versehener sechskantige Befestigungskopf (nicht zu sehen) verwendet wird, um die Unterlegscheibe 270 an der Antriebswelle 242' zu befestigen. Die Gestalt der Unterlegscheibe 270 ist so, dass die sechskantige Mutter 272 oder der sechskantige Befestigungskopf, in einer durch den konkaven Teil 272 der Unterlegscheibe 270 geformten Vertiefung aufgenommen wird, so dass die gesamte Gestalt des stumpfen Vorsprungs 240c, die zum Boden zeigt, wesentlichen konvex ist. Der Betrieb dieses Ausführungsbeispiels ähnelt sich anderer oben beschriebenen stumpfen Vorsprungsanordnungen.
36 zeigt eine andere Variation in der Struktur des stumpfen Vorsprungs 240d, wobei eine konvexe Platte 280 mit Öffnungen, um deren Peripherie verteilt, an einer Welleverbindung 281 befestigt wird, an der das Mähmesser 244 angebracht ist. Die Plattenkomponente 280 ist an der Welleverbindung 281 vorzugsweise mit denselben Befestigungen 282, 283 befestigt, mit denen das Mähmesser 244 an der Welleverbindung 281 befestigt wird. Ein konvexer Teil der Plattenkomponente 280 definiert den untersten Teil des stumpfen Vorsprungs 240d, der etwa auf der gleichen Höhe aufgestellt wird, wie die unteren Spitzen 246 des Mähmessers 244 während des normalen Betriebs. Diese Ausführung ist besonders geeignet, wenn der stumpfe Vorsprung 240d gleichzeitig mit einer verbesserten Messeranordnung, gemäß der vorliegenden Erfindung, einem Mäher hinzugefügt wird. Der Betrieb von diesem Ausführungsbeispiel ist ähnlich zum Betrieb von anderen oben beschriebenen stumpfen Vorsprunganordnungen.
In einer weiteren Variation in der Struktur des stumpfen Vorsprungs, wird ein Teil mit einer konkaven unteren Oberfläche an der Antriebswelle mit einem Lagersatz angebracht, damit der konkave Teil sich frei gegenüber der Antriebswelle dreht. Mit dieser Ausführung wird der konkave Teil mit der Antriebswelle während des normalen Betriebs rotieren, aber die Rotation wird aufhören, wenn dieser Teil in Kontakt mit der Bodenoberfläche von unebenem Terrain kommt. Da die Rotation des konkaven Teils aufhört, wenn er in Kontakt mit der Bodenoberfläche kommt, wird die Möglichkeit den Boden zu beschädigen oder zu stören reduziert.
Das untere Ende der Antriebswelle selbst kann ebenfalls als stumpfer Vorsprung gemäß der vorliegenden Erfindung benutzt werden, indem das untere Ende der Antriebswelle auf etwa dergleichen Höhe aufgestellt wird, wie die unteren Spitzen der Schneidelemente der Messeranordnung. Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele, die mit einer konvexen Fläche in der unteren nach unten zeigenden Seite versehen sind, werden jedoch bevorzugt, um Beschädigungen und Zerstörungen der Bodenoberfläche während des Betriebs zu minimieren.
Das Mulchaktion der Messeranordnungen mit der sich nach unten erstreckenden Zuschneider wird gemäß der vorliegenden Erfindung durch die 37 deutlicher. In 37 werden drei sich nach unten erstreckten Zuschneider durch die Buchstaben A, B und C gekennzeichnet. Die Zuschneider A, B und C, die in einer Seitenansicht zu sehen sind, während sie die Mittellinie der Schnittpfadbreite durchqueren, erstrecken sich nach unten und nach außen aus einer Tragstruktur wie oben erläutert. Die Zuschneider A, B und C rotieren mit der Geschwindigkeit V_R um eine Drehachse, während der Mäher mit der Traslationsgeschwindigkeit V_T vorwärts bewegt wird. Dieselben Zuschneider A, B und C werden in Punktlinien dargestellt, wenn sie über die Mittellinie im hinteren Teil des Mähers, 180 Grad weiter enfernt, passieren. L₁ und L₂ repräsentieren die Annäherung der Rasen- oder der Vegetationshöhe vor bzw. nach dem Schnitt. X₁ repräsentiert der Translationsabstand abgelegt bei dem Mäher, während einer Umdrehung der Messeranordnung. Dieser Abstand X₁ variiert gemäß der Rotationsgeschwindigkeit V_R und der Translationsgeschwindigkeit V_T der Messeranordnung. Wie in 37 zu sehen ist, füllen der zweite und der dritte Zuschneider die Lücke zwischen jedem Durchlauf des ersten Zuschneiders A, und damit verbessern das Schneiden und das Zerkleinern des Rasens oder der Vegetation.
In der vorliegenden Erfindung verrichten die sich nach unten ersteckenden Schneidkante wiederholt Schneiden der Vegetation um diese zu mulchen, während diese noch an ihren Sprossen oder Wurzeln hängt. Die Mäheranordnungen, gemäß der vorliegenden Erfindung, können einfach eingestellt werden um mehr oder weniger zu zerkleinern, um damit zu einem bestimmten zu mähenden oder zu mulchenden Gelände angepasst zu werden. Solche Einstellungen können entweder bei der Herstellung, gemäß des beabsichtigten Einsatzes, oder an Ort und Stelle vom Benutzer des Mähers vorgenommen werden. Zum Beispiel kann die Anzahl der sich nach unten erstreckenden Zuschneidern bei jedem radialen Abstand vergrößert werden, um das wiederholte Schneiden jedes Messers zu verbessern. Alternativ kann die Überlappung zwischen kleineren modularen Messern vergrößert werden oder es können kleine Unterschiede in der Schneidhöhe der unteren Spitzen der Zuschneider vorgesehen werden, um das wiederholte Schneiden von jeder Messeranordnung zu verbessern. Der Benutzer des Mähers kann auch den Grad des Zerkleinerns und der Endverarbeitung seiner oder ihrer Arbeit steuern, indem er einfach die Translationsgeschwindigkeit V_T des Mähers auswählt, welche direkt die Größe des Schnittguts und die Qualität des Zerkleinerns beeinflußt. Zum Beispiel kann ein gut gepflegter kleiner Hof oder ein Golfplatz mit einer kleineren Geschwindigkeit gemäht werden als ein Straßenrand oder ein großer Park, wo die Geschwindigkeit des Mähers und die Energieeinsparung im Vergleich wichtiger sind als die Qualität oder die Endverarbeitung des gemähten Geländes.
Wie es man aus der vorigen Beschreibung beurteilen kann, können eine Vielzahl von Variationen und alternativen Anordnungen verwendet werden, ohne sich vom Grundgedanke und vom Anwendungsbereich der vorliegenden Erfindung zu entfernen. Zum Beispiel während es herausgefunden wurde, dass eine optimale Anzahl von zwei bis vier Paare von Schneidelementen für jede Messeranordnung verwendet werden sollte, wenn zwanzig Zoll die gewünschte Schneidbreite für jede Schneide ist, kann diese Anzahl für größere Mäher erhöht werden oder, wenn niedrigere Rotationsgeschwindigkeiten benutzt werden. Die Anzahl von Schneidpaaren kann aber auch für kleinere Messer reduziert werden. Weiterhin, obwohl Teile der Veröffentlichung des Erfinders manuell und selbstangetriebene Mäher beschreiben und darstellen, sollte es deutlich werden, dass die hier beschriebenen Messeranordnungen auf alle Arten von Mähern anwendbar sind.

Claims

Klingenanordnung für ein Rotationsmähwerk mit: einer sich drehenden Tragkonstruktion (22, 82), die Mittel (20, 92) zum Befestigen an einer rotierenden Antriebswelle (18, 94) in einer ausreichenden Höhe aufweist, um im Wesentlichen eine Berührung der Tragkonstruktion mit durch die Klingenanordnung zu schneidender Vegetation zu verhindern, wobei die Tragkonstruktion um eine Drehachse (90) drehbar ist; und einer Vielzahl von Schneidelementen (10A–16B, 77–79, 84–88, 97–99, 106–110), die von der Tragkonstruktion (22, 82) nach unten und relativ zu der Drehachse (90) radial nach außen vorstehen, wobei sich jedes Schneidelement von der Tragkonstruktion in einen solchen Abstand erstreckt, dass die Schneidelemente in einer ausreichenden Höhe angeordnet sind, um eine Berührung mit dem Boden zu verhindern, wobei die Schneidelemente jeweils eine geschärfte Vorderkante (32, 33) zum Schneiden von Vegetation aufweisen; dadurch gekennzeichnet, dass die geschärften Vorderkanten der Schneidelemente jeweils in einem Winkel (α) relativ zu der Drehachse von nicht mehr als 60° angeordnet sind.
Klingenanordnung nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl von Schneidelementen in verschiedenen radialen Abständen (r₁, r₂, r₃, r₄) von der Drehachse von der Tragkonstruktion ausgeht.
Klingenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die geschärften Vorderkanten der Schneidelemente die einzigen geschärften Oberflächen des Rotationsmähwerkes zum Schneiden von Vegetation bereitstellen, wodurch Vegetation durch die Schneidelemente geschnitten wird, während die Klingenanordnung sich dreht und sich nach vorne über eine Vegetationsfläche bewegt.
Klingenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei jedes Schneidelement im Wesentlichen eben ist und die ge schärfte Vorderkante ausgestaltet ist, um das Abwerfen geschnittener Vegetation zu erleichtern, während die Tragkonstruktion um die Drehachse gedreht wird.
Klingenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis. 4, wobei die geschärften Vorderkanten der Schneidelemente jeweils in einem Winkel (α) relativ zu der Drehachse von zwischen 20° und 60° angeordnet sind.
Klingenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Vielzahl von Schneidelementen (56A–56C, 58A–58D) asymmetrisch in verschiedenen Abständen (r_l–r₄) von der Drehachse der Tragkonstruktion (51) von der Tragkonstruktion ausgeht und Gegengewichtmittel (57) an der Tragkonstruktion vorgesehen sind, um die Tragkonstruktion während der Drehung ins Gleichgewicht zu bringen.
Klingenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Tragkonstruktion eine Plattenkomponente (76–82, 100) umfasst, die eine erste Vielzahl von Vorsprüngen aufweist, die sich nach unten und radial nach außen relativ zu der Drehachse erstrecken, um einen ersten Satz der Schneidelemente (77–79, 84-88, 102, 106) zu bilden.
Klingenanordnung nach Anspruch 7, wobei die Plattenkomponente ferner eine zweite Vielzahl von Vorsprüngen aufweist, die sich nach unten und radial nach außen relativ zu der Drehachse erstrecken, um einen zweiten Satz der Schneidelemente (97-99, 104, 108) zu bilden, wobei der erste Satz von Schneidelementen in einem ersten Abstand (r₁) von der Drehachse angeordnet ist und der zweite Satz von Schneidelementen in einem zweiten Abstand (r₂) von der Drehachse angeordnet ist, wobei der erste Abstand größer als der zweite Abstand ist.
Klingenanordnung nach Anspruch 8, wobei die Vorsprünge, die den ersten Satz von Schneidelementen (102, 106) bilden, einander diametral gegenüberliegen und die Vorsprünge, die den zweiten Satz von Schneidelementen (104, 108) bilden, einander diametral gegenüberliegen.
Klingenanordnung nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Plattenkomponente ferner eine dritte Vielzahl von Vorsprüngen aufweist, die sich nach unten und radial nach außen relativ zu der Drehachse erstrecken, um einen dritten Satz der Schneidelemente (110) zu bilden, wobei der dritte Satz von Schneidelementen in einem dritten Abstand von der Drehachse angeordnet ist, wobei der zweite Abstand größer als der dritte Abstand ist.
Klingenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Tragkonstruktion eine im Wesentlichen dreiecksförmige Plattenkomponente (76, 82) mit drei Vorsprüngen aufweist, die sich nach unten und radial nach außen relativ zu der Drehachse erstrecken, um einen ersten Satz der Schneidelemente (77–79, 84-88) zu bilden.
Klingenanordnung nach Anspruch 11, wobei die Plattenkomponente ferner drei weitere Vorsprünge aufweist, die sich nach unten und radial nach außen relativ zu der Drehachse erstrecken, um einen zweiten Satz der Schneidelemente (97–99) zu bilden, wobei der erste Satz von Schneidelementen in einem ersten Abstand (r₁) von der Drehachse (90) angeordnet ist und der zweite Satz von Schneidelementen in einem zweiten Abstand (r₂) von der Drehachse angeordnet ist, wobei der erste Abstand größer als der zweite Abstand ist.
Klingenanordnung nach Anspruch 12, wobei jeder der Vorsprünge, die den zweiten Satz von Schneidelementen (97–99) bilden, einem jeweiligen der Vorsprünge, die den ersten Satz von Schneidelementen (84–88) bilden, diametral gegenüberliegt.
Klingenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Vielzahl von Schneidelementen zumindest drei Schneidelemente (10A, 12A, 14A) aufweist, die von der Tragkonstruktion (22) in drei entsprechenden Abständen (r₂, r₃, r₄) von der Dreh achse vorstehen, und wobei zwei der Schneidelemente (10A, 12A), die sich am weitesten entfernt von der Drehachse befinden, dichter beieinander angeordnet sind als zwei der Schneidelemente (12A, 14A), die sich am dichtesten an der Drehachse befinden.
Klingenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die Vielzahl von Schneidelementen (77–79) jeweils eine um die Drehachse zentrierte Krümmung aufweist, wobei die Krümmung im Wesentlichen einer Rotationsbahn des entsprechenden Schneidelementes entspricht.
Klingenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei die Vielzahl von Schneidelementen unterschiedliche Längen hat, so dass sie sich von der Tragkonstruktion in verschiedene Höhen über dem Boden erstrecken.
Kombination einer Klingenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 16 mit einem durch eine Vielzahl von Rädern (8, 186) getragenen Rahmen und einer Antriebswelle (18, 188) mit einer im Wesentlichen senkrecht in Bezug auf eine zu mähende Vegetationsfläche angeordneten Längsachse, wobei die Antriebswelle drehbar durch eine Energiequelle (2) angetrieben wird.
Kombination nach Anspruch 17, welche ferner eine Vielzahl von Klingenanordnungen (181–185, 191–195, 201–207) umfasst, die jeweils im Wesentlichen dieselbe Konstruktion wie die erste Klingenanordnung aufweisen, wobei die Vielzahl von Klingenanordnungen beabstandet über eine Schneidbreite des Mähwerkes angeordnet ist.
Kombination nach Anspruch 17 oder 18, wobei die Vielzahl von Klingenanordnungen (181–185) in einer gegeneinander versetzten Weise über die Schneidbreite des Mähwerkes angeordnet ist.
Kombination nach Anspruch 17 oder 18, wobei jede der Vielzahl von Klingenanordnungen (191–195) eine Drehachse hat, wobei die Drehachsen über die Schneidbreite des Mähwerkes in Aufsicht eine einzige V-förmige Anordnung bilden.
Kombination nach Anspruch 17 oder 18, wobei die Vielzahl von Klingenanordnung angeordnet ist, um eine vordere Reihe von Klingenanordnungen (222, 224, 226) und eine hintere Reihe von Klingenanordnungen (221, 223, 225) zu bilden, wobei die Schneidelemente von jeder der Klingenanordnungen untere Schneidspitzen haben, wobei die unteren Schneidspitzen der Klingenanordnungen in der vorderen Reihe in einer größeren Höhe angeordnet sind als die unteren Schneidspitzen der Klingenanordnungen in der hinteren Reihe.
Kombination nach einem der Ansprüche 17 bis 21, welche ferner einen stumpfen Vorsprung (240a–240d) aufweist, der an dem unteren Ende der Antriebswelle (242) vorgesehen ist, wobei der stumpfe Vorsprung einen untersten Abschnitt aufweist, der in ungefähr derselben Höhe wie eine untere Schneidspitze der Schneidelemente (246, 248) angeordnet ist.