KR100486957B1 - 예초(刈草)장치 - Google Patents

Abstract

모우어덱(mower deck)(28) 내에 회전자재로 설치된 2매의 예초날(31)을 서로 반대방향으로 회전시켜 풀을 깎고, 이 깎여진 풀을 모우어덱(28) 중앙의 풀배출통로(33)로부터 후방으로 방출하도록 구성한 예초장치에 있어서, 상기 모우어덱(28) 위에 엔진(6)측에서 오는 동력을 받아 회전구동시키는 톱니형구동풀리(44)를 설치함과 동시에, 이 톱니형구동풀리(44)와 상기 2매의 예초날(31)을 지지하는 예초날구동축(15) 위의 톱니형입력풀리(54) 사이에 톱니형벨트(55)를 감아건다. 또한 상기 톱니형벨트(55)의 톱니는 벨트(55) 전체 둘레의 앞뒷면에 걸쳐 형성된다. 주행차체의 복부(腹部) 하부에 장착된 미드모우어(mid-mower)의 구동기구를 간결하게 하고, 또한 조립, 유지보수를 용이하게 하는 것이 그 목적이다.

Description

예초(刈草)장치{SELF-PROPELLED LAWNMOWER}

본 발명은 풀이나 잔디를 깎는 예초장치에 관한 것이다.

모우어덱(mower deck) 내에 3매의 예초날을 회전자재로 설치하고, 이 모우어덱을 기체(機體)의 복부하부에 승강자재로 부착하여 잔디나 잡초를 깎는 것이 알려져 있다(예를 들면 특개평11-20484호 공보 참조).

일반적으로 이러한 잔디깎기장치는 모우어덱 우측에 형성한 풀배출구로부터 깎여진 풀이나 잔디를 토출하거나, 이 배출구에 접속된 통 모양의 슈트(chute)를 통해 차체 후부에 장착된 컬렉터로 회수하는 것이 보통이다.

깎여진 풀이나 잔디를 모우어덱의 풀배출구로부터 토출하는 형태는 깎여진 풀이나 잔디 등이 지면에 산재하기 때문에 깎여진 자리가 보기에 좋지 않고, 더구나 이것들이 바람에 날려지면 주위의 작업자나 민가에 떨어져 환경오염으로 이어지는 결점이 있다. 또한 기체횡측부의 슈트를 통해 컬렉터(collector)로 회수하는 형태는 슈트가 횡방향으로 많이 돌출해 있기 때문에 좁은 장소에서의 작업이 곤란하여 선회조작에 지장을 초래하며, 특히 수목 주변의 잡초를 깎을 때는 소회전반경의 작업이 불가능하다는 결점이 있다.

또한 차체 하부로부터 후륜의 사이를 통과시켜 깎여진 풀을 후방으로 방출시키면서 컬렉터로 회수하는 방식은 풀로 인해 방출통로가 막히기 쉽다는 결점이 있다.

본 발명은 상기의 문제점을 감안하여 제안된 것이며, 선회성이 우수하고 예초작업도 원활하게 수행함과 동시에, 예초날구동축에 의해 깎여진 풀이나 잔디의 모우어덱 내에서의 흐름이 원활함으로써 풀배출성능이 우수한 예초장치의 획득을 목적으로 하며, 이를 위해 다음과 같은 기술적수단을 강구하였다.

즉, 청구항 1의 발명은 모우어덱(28) 내에 회전자재로 설치된 2매의 예초날(31)을 서로 반대방향으로 회전시켜 풀을 깎고, 이 깎여진 풀을 모우어덱(28) 중앙의 풀배출통로(33)로부터 후방으로 방출하도록 구성한 예초장치에 있어서, 상기 모우어덱(28) 위에 엔진(6)측에서 오는 동력을 받아 회전구동시키는 톱니형구동풀리(44)를 설치함과 동시에, 이 톱니형구동풀리(44)와, 상기 2매의 예초날(31)을 지지하는 예초날구동축(15)위의 톱니형입력풀리(54) 사이에 톱니형벨트(55)를 걸어감은 것을 특징으로 하는 예초장치의 구성으로 하였다.

또한, 청구항 2에서는 상기 톱니형벨트(55)의 톱니는 벨트(55) 전체 둘레의 앞뒷면에 걸쳐 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 청구항 1에 기재된 예초장치의 구성으로 하였다.

또한, 청구항 3에서는 상기 2매의 예초날(31)의 어긋난 위상차가 약 90˚인것을 특징으로 하는 청구항 1에 기재된 예초장치로 하였다.

상기 구성에 의한 작용은 다음과 같다.

먼저 엔진(6)의 회전동력을 구동풀리(44)로 전달하고, 다시 톱니형입력풀리(54)로 전달하여 이 회전동력이 예초날(31)을 회전시키면 일방의 예초날은 시계방향으로 회전되고 타방의 예초날은 반대방향으로 회전된다.

이로 인해 모우어덱(28) 내로 들어온 풀이나 잔디는 서로 반대방향으로 회전하는 예초날(31)에 의해 깎여지며, 모우어덱(28) 내의 2개의 배초로(排草路)(29)를 지나 좌우방향의 중앙부(29S)에서 합류하며, 풀배출통로(33), 슈트(36)를 순차적으로 거쳐 주행차체(2) 후방의 컬렉터(72)에 회수된다.

이 때, 예초날(31)을 구동하기 위해 풀리(44)(54)(54)들 사이를 돌아감은 벨트(55)에는 복수개의 톱니가 형성되며, 이들 톱니를 통해 풀리(44)(54)를 회전시키도록 구성한 것이기 때문에, 벨트(55)의 회전 중에 예초날(31)에 큰 부하가 걸려도 벨트(55)가 슬립(slip)되지 않으며, 따라서 2매의 예초날(31)의 위상이 틀어지지 않아 종래와 같이 예초날(31)끼리 접촉하여 심한 소음을 발생하는 일이 없고, 또한 모우어덱(28) 내에서 깎여진 풀이나 잔디가 모우어덱(28) 내부를 막히게 하지 않으며 깎여진 풀이나 잔디는 신속히 모우어덱(28) 외부로 배출된다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 먼저 구성부터 설명하면, 참조번호 1은 승용형예초기로서 주행차체(2)의 전부(前部)와 후부에 각각 전륜(3)과 후륜(4)을 갖추고 있으며, 보닛(bonnet)(5) 내에는 엔진(6)을 탑재하고 있다.

주행차체(2)의 일부를 구성하는 좌우 한쌍의 프레임(8) 사이에는 주행용가변유압펌프(9)가 지지되어 있다. 엔진(6)의 출력축(6a)은 커플링(12)을 통해 주행용가변유압펌프((9)와 연결되고, 다시 그 후부에 차동기어잠금밸브(differential gear lock valve)(11)가 설치되어 있다. 참조부호 7은 냉각용의 팬(fan)이다.

그리고, 주행용가변유압펌프(9)에서 송출된 작동유는 후차축(rear axle)(10)의 좌우 외측에 부착된 주행용유압모터(13)로 보내져 후륜(4)을 회전구동한다. 도 1에서 참조부호 17은 링크기구, 참조부호 18은 모우어덱(28) 승강용의 유압실린더이다.

다음에 도 2, 도 3, 도 4를 참조하여 승용예초기(1)의 복부 하부에 장착되는 모우어(mower)(14)의 모우어덱(28)의 단체(單體)구조에 대해 설명한다. 모우어덱(28)은 2개의 예초날구동축(15)을 베어링(bearing)지지로 회전하는 예초날(31)의 주위를 덮고 있는 것이며, 평면에서 보면 8자(字)를 횡으로 놓은 형상으로 되어 있고, 모우어덱(28)의 좌반부(28L)는 우권(右卷), 좌반부(28R)는 좌권(左卷)의 나선식으로 서서히 높아지는 배초로(29)가 설치되며, 이들 배초로(29)가 좌우방향의 중앙부(29S)에서 합류하여 그대로 후방으로 연장됨으로써 하나의 풀배출통로(33)를 형성하는 구성으로 되어있다.

도 4에서와 같이 모우어덱(28)의 상면에서 예초날구동축(15)이 부착되는 부분은 상방으로 돌출해 있으며, 여기에 단면이 사다리꼴 형상인 부착부(35)가 형성된다. 이 부착부(35)에 2개의 예초날구동축(15)이 베어링(39)으로 지지되고 이들 베어링(39)은 볼트 등의 체결수단에 의해 모우어덱(28)에 고정된다.

각 예초날구동축(15)의 상부에는 외주에 복수개의 톱니를 가진 입력풀리(54)가 설치되고, 다시 모우어덱(28)의 중앙 전방에는 구동기어케이스(41)가 전후위치 조정자재(調整自在)로 설치되며, 이 구동기어케이스(41)에 설치된 상하방향의 종축(42) 상부에 구동풀리(44)가 고정되어 있다. 이 구동풀리(44)의 외주에도 복수개의 톱니가 형성되어 있다. 벨트의 장력이 부족해지면 구동기어케이스(41)를 전방으로 이동시켜 고정한다.

구동기어케이스(41)로의 동력전달은 엔진(6) 전방에서 이루어지며 구체적으로 엔진(6) 전방에서 인출한 PTO(power take off) 동력을 벨트 등의 공지의 동력전달수단(20)을 통해 구동기어케이스(41)측으로 전달한다. 참조부호 45는 동력전달수단(20)을 통해 모우어덱(28)측으로 동력을 전달하는 자재(自在)이음축이며, 그 후단부는 상기 구동기어케이스(41)의 입력축(46)과 연결되어 엔진(6)측의 회전동력을 모우어덱(28)으로 전달한다.

또한 도 2에서 분명해진 바와 같이, 모우어덱(28)의 상면에는 톱니형아이들풀리(idle pulley)(49)가 설치되며, 좌측의 아이들풀리(49)는 좌측 입력풀리(54)보다 약간 후방으로 치우친 위치에 축지지되고, 반대로 우측의 아이들풀리(49)는 우측 입력풀리(54)보다 전방으로 치우친 위치에 설치되어 각각 입력풀리(54) 벨트(55)의 걸어감겨진 범위를 크게 잡도록 구성되어 있다.

벨트(55)의 전체 둘레에는 앞면과 뒷면에 복수개의 톱니가 형성되어 구동기어케이스(41)에서 오는 동력을 2개의 입력풀리(54)에 슬립(slip)없이 전달하도록 구성되어 있다. 2개의 예초날구동축(15)의 하부에 고정된 예초날(31)은 위에서 보아 도 2에서와 같이 회전위상이 90°어긋나 있으며, 좌측의 예초날(31)은 시계방향으로 회전하고 우측의 예초날(31)은 반시계방향으로 회전하도록 구성되어 있다.

따라서, 양측 예초날(31)이 서로 회전하면 깎여진 풀이나 잔디는 모어덱(28)의 배초로(29)를 통해 중앙의 풀배출통로(33)에서 합류하여 후방으로 이송된다. 이 때, 2매의 예초날(31)에는 슬립없이 회전동력이 전달되며 또한 90°의 위상차가 있기 때문에 예초날(31)끼리 중앙부분에서 마주쳐 충돌하지 않음으로써 작업 중에 예초날(31)이 파손되는 일도 없다.

다음에 도 5, 도 6을 참조하여 예초날(31)의 상세구조를 설명한다. 예초날(31)은 정면에서 보면 중앙부가 약간 융기되어 있고, 좌우양단의 회전방향 시단부(始端部)에는 날부분(31a)이 형성되어 있으며, 이 날부분(31a) 후방에는 후단부를 상방으로 절곡한 기풍부(起風部)(31b)가 형성되어 있다. 예초날(31)의 길이방향에는 예초날 자체를 보강하는 리브(32)가 형성되어 있으며 중앙 융기부에는 하방으로 향해 볼록형상의 4개의 리브(32a)가 형성되고 그 양측부의 평탄부에는 볼록형상의 리브(32b)가 형성되어 있다.

중앙 융기부의 리브(32a)는 하향으로 볼록하기 때문에 예초날(31) 상면의 부착플레이트(도시 생략)의 장착시에 간섭을 일으키지 않으며, 또한 이들 양측에 위치하는 2개의 리브는 상향으로 볼록한 리브가 형성되어 있기 때문에 이것이 기풍(起風)효과를 발생시킨다. 또한 하향으로 볼록하지 않기 때문에 심어져 있는 풀이 예초작업 중에 이 리브에 닿아 회전에 대한 저항을 일으키지도 않는다.

도 7, 도 8은 구동기어케이스(41)부에 있어서 구동풀리(44)의 부착방법에 대하여 설명한 것이다. 모우어덱(28) 내의 예초날(31)의 회전시에 돌이 끼여들거나 매우 단단한 이물이 예초날(31)과 부딪치면 구동계(驅動系)가 파손되기 때문에 이를 방지하기 위한 대책이 취해진다.

출원인은 이전에 예초날(31)과 예초날구동축(15)의 지지플레이트 사이에 세어핀(share pin)을 체결하여 연결하였으나, 이러한 방법은 세어핀이 파손되었을 경우, 예초날(31)에 회전동력이 전달되지 않지만 예초날(31)이 아래로 떨어지지 않도록 자유회전 가능한 상태에서 지지되어 있기 때문에, 강제적으로 회전되고 있는 다른 일방의 예초날(31)과 교차할 때는 접촉이 일어남으로써 예초날(31)끼리 부딪칠 때마다 큰 소음이 발생한다는 문제점이 있었다. 따라서 출원인은 도 7, 도 8과 같이 구동기어케이스(41)부의 구동풀리(44)와 이것을 지지하는 종축(42) 사이에 세어핀(57)을 체결하는 구성을 채용했다.

작업 중에 큰 부하가 가해졌을 때는 이 세어핀(57)만 부러져 엔진(6)측의 동력이 예초날측으로 전달되지 않으며, 이로 인해 2매의 예초날(31)끼리는 90°의 위상차를 유지한 상태 그대로 정지하게 된다. 따라서 예초날(31)끼리 부딪치는 문제는 생기지 않는다

이어서 도 9를 참조하여 유압계에 대하여 설명한다. 엔진(6)의 동력에 의해 주행용가변유압펌프(9)가 구동된다는 사실은 이미 언급하였으나, 엔진(6)의 동력에 의해 메인기어펌프(59)가 구동되고 이 메인기어펌프(59)에서 송출된 작동유에 의해 파워스티어링장치(60)가 구동된다. 스티어링핸들(16)을 좌우로 조종하면 파워스티어링(power steering)용의 실린더(62)에 작동유가 유입 혹은 배출되어 조종이 이루어진다.

그리고 파워스티어링장치(60)로부터 되돌아 오는 오일은 모우어덱(28) 승강용의 밸브(64) 내로 들어가며, 이 밸브(64)에는 상승위치, 중립위치, 하강위치가 설치되어 이 밸브(64)를 도시되지 않은 유압조작레버 혹은 승강스위치를 조작함으로써 모우어덱(28) 전체를 승강할 수 있도록 되어 있다.

또한 파워스티어링장치(60)로부터 되돌아 오는 오일은 유로(66)를 따라 외부 조작용의 밸브(67)로 들어가도록 되어 있다. 본 실시예에서는 조작레버(68)를 잡고 이것을 전후방향으로 움직임으로써 유압실린더(7) 내로 작동유를 공급 또는 배출하여 컬렉터(72)를 선회시킨다.

이어서 주행계(走行系)의 구성을 설명하면, 전진시에 주행용가변유압펌프(9)로부터 토출된 작동유는 분류메탈(分流 metal)(74)로 들어가 좌우로 나누어지며, 좌우의 독립적인 주행용유압모터(13) 내로 유입하여 후륜(4)을 회전시킨다. 그리고, 이들 주행용유압모터(13)로부터 나온 작동유는 디퍼렌셜기어잠금밸브(11)를 통과하여 유로(76)를 지나 다시 주행용유압모터(9)로 되돌아 가도록 되어 있다. 후진시에는 유입·배출방향이 상기의 경우와는 반대이며, 디퍼렌셜기어잠금밸브(11)를 통과한 후 주행용유압모터(13)로 들어가고 분류메탈(74)에서 합류한 다음 다시 주행용가변유압펌프(9) 내로 되돌아 오도록 되어 있다.

전진시 혹은 후진시의 경우, 어느 경우에나 디퍼렌셜기어잠금밸브(11)의 솔레노이드(11a)가 좌우 양방향을 동시에 ON시키면 좌우의 주행용유압모터(13)의 회전수가 동일하게 되어 결국 디퍼렌셜기어잠금이 작동상태로 된다. 도 10은 우측만 역전기어박스(80)를 설치하여 좌우의 예초날(31)이 서로 반대방향으로 회전되도록 한 구조를 보여주는 것이다.

우측 입력풀리(54)를 고정하고 있는 예초날고정축(15)의 하부에 기어(84)를 설치하고, 이 기어(84)와 맞물리는 또 다른 기어(86)를 그 후방에 설치한 후, 후측 기어(86)와 동축상에 예초날을 설치하여 이 우측 예초날이 반시계방향으로 회전되도록 하고 있다. 이와 같이 역전기어박스(80)를 설치하여 좌우의 예초날(31)을 서로 반대방향이면서도 위상이 90°어긋난 상태로 회전시킴으로써 깎여진 풀이나 잔디를 확실하고도 원활하게 후방으로 보낼 수 있다.

이 경우 우측의 역전기어박스(80)는 그 길이방향이 승용형예초기의 전후방향과 일치하도록 설치되어 있기 때문에, 풀배출통로(33)를 피해가는 예초날(31)의 역전구동기구를 얻을 수 있으며, 따라서 풀의 배출통로(33)를 좁혀야 한다든지 높이를 충분히 취할 수 없음으로써 풀의 배출에 지장을 주는 일은 없다.

다음에 상기예의 작용에 대해 설명한다. 주행페달을 밟아 주행용가변유압펌프(9)의 경사판의 경사각도를 바꾸면 주행용유압모터(13)로 보내지는 오일의 양이 조절되어 주행차체(2)의 주행속도가 증가한다.

이 상태에서 조종석(82) 옆에 설치된 PTO 클러치레버를 입력측으로 제치면 엔진(6)의 동력이 도시되지 않은 벨트전동기구(20), 자재이음축(45)을 순차적으로 지나 구동기어박스(41)측으로 전달된다. 구동기어박스(41) 위의 구동풀리(44)와 좌우 2개의 입력풀리(54) 및 아이들풀리(49) 사이를 돌아 감겨져 있는 톱니형벨트(55)에 의해 예초날(31)은 서로 반대방향으로 회전구동된다.

이 때, 좌측 예초날(31)은 위에서 보아 시계방향으로 회전하고 우측 예초날(31)은 위에서 보아 반시계방향으로 회전하게 된다. 좌우의 예초날(31)은 90°의 위상차가 유지되고 있기 때문에 회전 중의 교차시 예초날끼리 충돌하는 일은 없다. 따라서 양측의 예초날(31)에 의해 풀은 소정 높이의 곳에서 깎여진 후 배초로(29)를 지나 중앙부의 풀배출통로(33)로 유도된 후 슈트(36)를 통해 컬렉터(72)측으로 안내된다. 이 때, 구동풀리(44) 및 아이들풀리(49)의 전체 외주에 톱니가 형성되고 또한 벨트(55)측의 앞뒷면에도 톱니가 형성되어 있기 때문에 회전시에 벨트(55)가 슬립되는 일은 없어, 2매의 예초날(31)(31)의 위상차가 90°를 유지한 상태에서 확실하게 회전구동시킬 수 있다.

작업을 종료한 후 포장도로 내를 이동할 때는 유압실린더(18)로 작동유를 공급하여 모우어덱(28) 전체를 상승시킨다. 그리고, 컬렉터(72) 속이 깎여진 풀로 가득차게 되면 컬렉터 선회용의 유압실린더(70)를 수축(retract)하여 컬렉터(72)를 상승방향으로 선회시키고 속에 가득차 있는 풀을 지면상으로 방출시킨다. 이후 다시 유압실린더(70)를 신장(伸長)하여 컬렉터(72)를 원래의 자세로 복귀시킨다.

청구항 1의 발명은 모우어덱(28) 내에 회전자재로 설치된 2매의 예초날(31)을 서로 반대방향으로 회전시켜 풀을 깎고, 이 깎여진 풀을 모우어덱(28) 중앙의 풀배출통로(33)로부터 후방으로 방출하도록 구성한 예초장치에 있어서, 상기 모우어덱(28) 위에 엔진(6)측에서 오는 동력을 받아 회전구동시키는 톱니형구동풀리(44)를 설치함과 동시에, 이 톱니형구동풀리(44)와, 상기 2매의 예초날(31)을 지지하는 예초날구동축(15) 위의 톱니형입력풀리(54) 사이에 톱니형벨트(55)를 걸어감은 것이기 때문에, 2매의 예초날(31)의 회전시에 큰 부하가 예초날(31)에 걸려도 벨트(55)가 슬립되지 않고 예초날구동축(15)으로 확실하게 동력을 전달할 수 있다. 또한 예초날의 일방을 역전시키기 위해 종래에 필요하였던 역전기어케이스와 같은 특별한 부재가 필요없기 때문에 저가로 구성할 수 있고 유지보수도 용이하다.

또한, 청구항 2의 발명에 있어서, 상기 톱니형벨트(55)의 톱니는 벨트 전체 둘레의 앞뒷면에 걸쳐 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 청구항 1에 기재된 예초장치로서, 벨트(55)의 일면 뿐만아니라 양면을 유효하게 활용할 수 있어, 벨트(55) 톱니부의 이상마모가 적어지게 되고 내구성도 향상된다.

또한, 청구항 3의 발명은 2매의 예초날(31)의 위상이 90°어긋나게 설치된 것이기 때문에, 예초날(31)의 회전 중에 예초날끼리 맞닿아 부딪치지 않아 예초작업이 중단되는 일이 없다.

도 1은 승용예초기의 전체측면도이다.

도 2는 모우어덱 부분의 평면도이다.

도 3은 모우어덱 부분의 측면도이다.

도 4는 모우어덱 부분의 배면도이다.

도 5는 예초날의 평면도이다.

도 6은 예초날의 정면도이다.

도 7은 요부의 확대평면도이다.

도 8은 요부의 확대단면도이다.

도 9는 유압회로도이다.

도 10은 비교예의 평면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1...승용예초기, 2...주행차체,

3...전륜(前輪), 4...후륜(後輪),

5...보닛(bonnet) 6...엔진,

7...냉각팬, 8...프레임,

9...주행용가변유압펌프, 10...후차축(rear axle),

11...디퍼렌셜기어잠금밸브, 13...주행용유압모터,

14...모우어, 16...스티어링핸들,

28...모우어덱, 33...풀배출통로,

44...구동풀리, 54...입력풀리,

55...벨트.

Claims (3)

1. 모우어덱(mower deck)(28) 내에 회전자재로 설치된 2매의 예초날(31)을 서로 반대방향으로 회전시켜 풀을 깎고, 이 깎여진 풀을 모우어덱(28) 중앙의 풀배출통로(33)로부터 후방으로 방출되도록 구성한 예초(刈草)장치에 있어서,

   상기 모우어덱(28) 위에 엔진(6)측에서 오는 동력을 받아 회전구동되는 톱니형구동풀리(44)를 설치함과 동시에 이 톱니형구동풀리(44)와, 상기 2매의 예초날(31)을 지지하는 예초날구동축(15) 위의 톱니형입력풀리(54) 사이에 톱니형벨트(55)를 걸어감은 것을 특징으로 하는 예초장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 톱니형벨트(55)의 톱니는 이 톱니형벨트(55) 전체 둘레의 앞뒷면에 걸쳐 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 예초장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 2매의 예초날(31)의 위상이 약 90°어긋나 있는 것을 특징으로 하는 예초장치.