树篱修剪机的制作方法

1.本发明涉及户外园艺工具，尤其涉及用于修剪树篱的树枝或树叶的树篱修剪机，或其中切割刀片通过电动机进行往复运动的树篱修剪机。


背景技术：

2.树篱修剪机是一种室外园艺工具，其用于例如通过直线往复运动的、细长的切割刀片或称为切割杆来使得树篱等按照期望成形而切割树枝或叶片。这种切割工作通常是这样进行的，即工人用其双手握持树篱修剪机，并沿着树篱的形状移动切割刀片。电动树篱修剪机当今特别流行，因为在操作过程中握持和移动树篱修剪机，它们比内燃机类型树篱修剪机更轻量、更紧凑。为了能够彻底且稳定地切割树篱，通常通过例如齿轮减速机构，将来自树篱修剪机上的电动机的输出旋转驱动力转换成具有更大的扭矩和更低的速度。
3.然而，常规的电动树篱修剪机对于一般用户来说仍通常较为笨重、不易进行操作，本领域仍存在对轻便、易操作的树篱修剪机的需要。


技术实现要素：

4.鉴于上述背景，本发明的目的是提供一种可替选的电动园林工具，尤其是是树篱修剪机，其消除或至少减轻了上述技术问题或者至少提供有用的选择。
5.本领域技术人员将从下面的描述中得出本发明的其他目的。因此，上述对象陈述不是穷尽的，仅用于说明本发明的许多目的中的一些。
6.因此，本发明的一个方面为一种树篱修剪机，包括：设置在壳体中的驱动电动机；设置在壳体中并与所述驱动电动机耦接的传动机构；从所述壳体延伸并与所述传动机构耦接的刀片布置；设置在所述壳体中并安装到所述驱动电动机的一端的印刷电路板组件；其中，所述印刷电路板组件的形状对应于所述驱动电动机的横截面，并且其中，所述驱动电动机和所述印刷电路板组件的直列式布置与所述刀片布置的纵向轴线垂直。
7.在一个实施例中，本发明提出了一种电动园林工具，包括：设置在壳体中的驱动电动机组件；设置在壳体中并与所述驱动电动机组件耦接的传动机构；从所述壳体延伸并与所述传动机构耦接的刀片布置；以及安装在所述驱动电动机组件上的印刷电路板组件，其中，在所述驱动电机组件和印刷电路板组件之间设置有散热器。
8.在一个实施例中，所述印刷电路板组件包括第一印刷电路板，其安装到所述驱动电动机组件的远离电动机输出轴的一端上，所述散热器包括第一散热器，设置在所述驱动电机组件和所述第一印刷电路板之间。
9.在一个实施例中，所述第一印刷电路板的形状对应于所述驱动电动机组件的横截面形状。
10.在一个实施例中，所述第一印刷电路板的面积与所述驱动电动机组件的横截面积之间的比例是0.7-1.5。
11.在一个实施例中，所述驱动电动机组件和所述第一印刷电路板组件以及所述第一
散热器成直列式布置，所述第一印刷电路板定位成大致平行于所述刀片布置的延伸方向。
12.在一个实施例中，所述第一散热器为被动散热器，其覆盖所述第一印刷电路板组件的面积的至少50％。
13.在一个实施例中，所述印刷电路板组件还包括第二印刷电路板，其安装在所述驱动电动机组件的侧面，且定位成垂直于所述刀片布置的延伸方向。
14.在一个实施例中，所述驱动电动机组件与所述第二印刷电路板组件之间设置第二散热器。
15.在一个实施例中，所述第二散热器为被动散热器，其作为第二印刷电路板的支架，所述第二印刷电路板至少部分地容纳于所述第二散热器中。
16.在一个实施例中，所述印刷电路板组件包括第三印刷电路板，其安装在所述驱动电动机组件的侧面，且定位成与所述刀片布置的延伸方向成角度。所述角度在30-70度的范围内。
17.在一个实施例中，所述驱动电动机组件与所述第三印刷电路板组件之间设置第三散热器。所述第三散热器为被动散热器，其作为第三印刷电路板的支架，所述第三印刷电路板至少部分地容纳于所述第三散热器中。
18.在一个实施例中，所述驱动电动机组件包括风扇，所述风扇布置在所述驱动电动机组件的靠近电动机输出轴的一端处，且与所述驱动电动机和所述第一印刷电路板组件处于相同的直列式布置。
19.在一个实施例中，所述传动机构包括齿轮传动机构、皮带传动机构或齿轮传动机构和皮带传动机构的组合。其中，所述传动机构是齿轮传动机构，所述齿轮传动机构包括行星齿轮或锥齿轮。
20.在一个实施例中，所述传动机构包括行星齿轮和太阳轮，并且，所述传动机构与所述驱动电动机组件和所述印刷电路板组件处于相同的直列式布置，并且其中，所述行星齿轮包括一级行星齿轮或二级行星齿轮。
21.在一个实施例中，所述壳体包括或附接有前手柄和后手柄，在所述前手柄和所述后手柄中的一个上设置有用于启动所述驱动电动机组件的触发器，在所述前手柄和所述后手柄中的一个上设置有安全开关，仅在所述触发器和所述安全开关均被致动时所述驱动电动机组件才转动。
22.在一个实施例中，所述后手柄至少能够相对于所述壳体的至少一部分并且相对于所述刀片布置的纵向轴线垂直相对旋转。
23.在一个实施例中，所述电动园林工具的机体重心大致在所述前手柄处。
24.在一个实施例中，所述电动园林工具的电源是可拆卸电池组，其容纳在所述壳体内、附接到所述壳体或附接到所述前手柄或后手柄。
25.在一个实施例中，所述刀片布置包括至少一个切割杆，所述切割杆包括布置在两侧的具有锋利的刃部的刃齿，并且其中，靠近壳体的至少一些刃齿顶部带有钝的末端。
26.在一个实施例中，所述壳体的上顶部具有突起，以适于容纳包括所述电路板组件和所述驱动电动机组件的直列式布置。
27.在一个实施例中，所述壳体的上部设置有排气口，以促进空气循环从而提高散热性能。
28.所述电动园林工具可以为树篱修剪机。
29.更优选地，所述后手柄至少能够相对于所述壳体的至少一部分并且相对于所述刀片布置的纵向轴线垂直相对旋转。
30.在一个实施例中，所述前把手能够绕其安装轴线转动，以调整所述前把手相对于所述壳体的角度。
31.在一个实施例中，所述后把手能够绕树篱修剪机的纵向轴线转动。
32.本发明有很多优点。本发明采用印刷电路板组件和驱动电动机的直列式整合，并且电动机风扇和驱动机构也可以与印刷电路板组件和驱动电动机处于相同的直列式布置，因此可以实现机体的紧凑设计，同时允许机体的轻量化。此外，部件的直列式布置允许容易地将机体的重心设置在前手柄处，改善了人机交互。另外，在一些优选实施例中，一级行星齿轮与双面锋利刃齿的组合可以在实现轻量化和紧凑式设计的同时实现令人满意的切割/修剪性能。
附图说明
33.从以下仅作为示例并结合附图提供的优选实施例的描述中，本发明的前述和另外的特征将变得显而易见，附图中：
34.图1是根据本发明的部分实施例的树篱修剪机的整体外观的透视图。
35.图2示出了根据本发明的部分实施例的树篱修剪机的刀片组件的透视图。
36.图3是图2中示出的刀片组件的上壳体的局部放大图。
37.图4示出了根据本发明部分实施例的刀片组件。
38.图5示出了根据本发明部分实施例的刀片组件中的一个刀片。
39.图6示出了根据本发明部分实施例的齿轮系。
40.图7示出了根据本发明部分实施例的树篱修剪机的内部部件。
41.图8示出了根据本发明部分实施例的树篱修剪机的外部。
42.图9示出了根据本发明部分实施例的树篱修剪机的不同定向。
43.图10示出了根据本发明部分实施例的树篱修剪机的整合式驱动单元。
44.图11示出了根据本发明部分实施例的树篱修剪机的整合式驱动单元。
具体实施方式
45.在随后的权利要求和本发明的前述描述中，除了由于表达语言或必要暗示所带来的上下文另外需要外，词语“包括”或例如变型(例如，“包含”或“含有”)以包括性的方式使用，即，指明所述特征的存在，但不排除在本发明的各种实施例中存在或添加另外特征。
46.例如本文所用的“水平”、“竖直”、“横向”、“纵向”、“上方”、“下方”以及类似的术语是为了以本发明正常使用中的定向来描述本发明，而不旨在将本发明限制在任何特定的定向。
47.应该理解的是，如果在本文中被引用任何现有技术出版物，那么这样的参考文献并不构成承认该出版物形成了在任何国家中、本领域中公知常识的一部分。
48.在本文中，可以将包括驱动电动机和安装在该驱动电动机的一端的印刷电路板组件的布置称为直列式布置。替代地，在除了驱动电动机和安装在该驱动电动机的一端的印
刷电路板组件之外，还包括设置在驱动电动机和印刷电路板组件之间的散热器和/或电动机风扇的布置中，包括印刷电路板组件、散热器、驱动电动机和/或电动机风扇的布置也可以称为直列式布置。称为直列式布置的意义在于，该布置中的部件(印刷电路板组件、散热器、驱动电动机和马达风扇等)沿着轴线方向布置，或者以大致直列的方式彼此相对布置(大致具有相同的轴线，或大致“串接”在相同的轴线上)，从而能够形成紧凑的布置和排列。如下所述，在本发明的一些优选实施例中，位于整合式驱动单元和受驱动部件(切割杆)之间的传动机构(包括齿轮等)也可以处于与印刷电路板组件和驱动电动机相同的直列式布置中，从而使得树篱修剪机的整体构造、形状和尺寸更为紧凑。紧凑的设计一方面使得部件占据的空间较小，另一方面还与不采用这样的紧凑的设计相比减少了部件和所需的安装件的数量和材料量，使得能够减轻总体重量并可以进行其他设计布局，利用机体重心布局(这将在下面进行描述)。如在下面进一步讨论的，直列式布置的大致轴线可以与刀片布置的纵向方向或切割杆垂直，在本文中可以称为垂直直列式布置。
49.下面结合附图描述本发明的一些实施例的树篱修剪机。
50.参考图1，其示出根据本发明实施例的树篱修剪机100的透视图。如图所示，树篱修剪机100包括壳体110。壳体110形成有或者附接有前把手120和后把手130。在前把手120和后把手130上可择一或同时提供控制开关。在部分实施例中，前把手120为形成在或附接在壳体110前部的环形手柄。后把手130形成在壳体110的后部。马达设置于前把手120和后把手130之间的壳体110部分中。后把手130终止于扩大的端部，该端部用于附接可拆卸的电池140。壳体110在前把手120的前部还包括挡板150，用于防止被修剪的枝叶等伤害用户并阻挡修剪作业期间可能向用户飞溅的碎屑。
51.根据本发明实施例的树篱修剪机100还包括从壳体110向前伸出的刀片组件160。刀片组件160的结构在图2至图5中进一步地示出。
52.图2示出了刀片组件160的安装部。刀片组件160的安装部包括上壳体161，该上壳体161安装到下壳体162。上壳体161和下壳体162一起形成了容纳刀片结构的壳体结构。在部分实施例中，上壳体161和下壳体162形成的壳体结构容纳在壳体110中。在另一些实施例中，下壳体162形成壳体110的一部分。上壳体161上形成有齿轮腔164，用于安装齿轮系。该齿轮系用于将马达输出传递至刀片组件160，这具体在下文将进一步解释。
53.上壳体161可选地形成有安装部163，用于安装前把手120。图3示出了安装部163的放大视图。在安装部163上可选地提供有束线结构，例如开孔1630，用于供控制线穿过并至少部分地固定控制线。该控制线可以是来自于控制电路板通往前把手120中的控制开关的导线。在部分实施例中，该开孔1630同时供螺栓(未示出)穿过以将前把手120固定到安装部163。该螺栓进一步将控制线固定。
54.图4示出了刀片组件160的切割部。刀片组件160的切割部包括两个叠加在一起的第一刀片165和第二刀片166。在一个实施例中，第一刀片165和第二刀片166可以具有大致相同的构型，但它们以相反的定向叠加在一起。图5示出了其中的一个刀片。在刀片的一侧提供锐齿167，锐齿167在横向延伸较短的距离，具有扁平的末端，且在一个平面的两侧形成有锋利的切削刃。因此，锐齿167提供了较好的切削能力。在刀片的另一侧，前部和后部的齿具有不同的构型。在该另一侧的前部提供短钝齿168。短钝齿168在横向延伸较短的距离，具有扁平的末端，且两侧不具有锋利的切削刃。因此，短钝齿168本身不提供切削能力，但其长
度并不会阻止物体(例如树篱)进入齿间的切削间隙。在该另一侧的后部提供长钝齿169。长钝齿169在横向延伸较长的距离，具有圆滑的末端，且两侧不具有锋利的切削刃。因此长钝齿169本身也不提供切削能力，并且其有助于阻止物体(例如手)进入齿间的切削间隙。长钝齿169的尺寸比短钝齿168尺寸大，因此长钝齿169更为坚固，可以切割较粗的树篱。长钝齿169和短钝齿168可各占据刀片的一半距离。在附图1示出的实施例中，长钝齿169占据了刀片的大约三分之二的距离，短钝齿168可占据刀片的大约三分之一的距离。
55.通过将具有上述构型的第一刀片165和第二刀片166以相反的定向叠加在一起，刀片组件160在前部具有由锐齿167和短钝齿168限定的第一切割间隙。该第一切割间隙随着第一刀片165和第二刀片166的相对往复运动改变间距。在部分实施例中，为了进一步地提升切割效果，可将短钝齿168改为锐齿167。
56.刀片组件160在后部具有由锐齿167和长钝齿169限定的第二切割间隙。该第二切割间隙随着第一刀片165和第二刀片166的相对往复运动改变间距。较长的长钝齿169不利于树篱进入第二切割间隙，但与此同时这样的构型也能够有助于防止用户肢体进入第二切割间隙，从而提供了更好的安全性。因为此处更接近于用户，因此更容易发生用户肢体(特别是手)靠近刀片组件160的情形。
57.本发明的刀片组件的构型实现了很好的切割效果。在将短钝齿168改为锐齿167的实施例中尤其如此。在此基础上，本发明可相应地调整马达和传动齿轮系的构型，从而在保证切割效果的基础上减小本发明树篱修剪机100的尺寸，使之更为紧凑，并减小了重量。这将在下文详细讨论。
58.图2示出了容纳传动齿轮系的齿轮腔164。根据本发明的部分实施例的直列式布置的齿轮系180在图6中示出。在部分实施例中，该直列式布置的齿轮系180具有沿一轴线布置的双层行星齿轮系统。具体地，双层行星齿轮系统各自具有齿圈181和182，太阳轮184和至少一个行星齿轮183。该双层行星齿轮系统的输出轴连接到偏心机构185。该偏心机构185驱动第一刀片165和第二刀片166进行线性相对往复运动。在部分实施例中，特别是在将短钝齿168改为锐齿167的实施例中，该双层行星齿轮系统可替换为单层行星齿轮系统，这进一步减小了本发明的树篱修剪机100的尺寸和重量。另外，尽管前述记载了双层行星齿轮(二级行星齿轮)和单层行星齿轮(一级行星齿轮)的布置，但是易于理解，本发明不限于此。本发明可以采用各种类型的传动机构。齿轮传动机构包括行星齿轮和锥齿轮。也就是说，本发明涵盖可以将驱动电动机的旋转输出传递到偏心机构以通过偏心机构与刀片相互作用从而将旋转运动转换成直线往复运动的任何传动机构。
59.图7进一步示出了本发明的树篱修剪机100的局部视图，其中为了更清楚地示出部分组件而隐藏了部分壳体110。图7示出了马达170，其与位于齿轮腔164中的齿轮系180呈直列式布置。再参见图8，其示出了壳体110在部分实施例中在顶部包括凸起部分111，该凸起部分111的内部空间用于容纳马达的至少一部分。由于本发明的树篱修剪机100的齿轮系180具有较少层数，以及壳体的该凸起部分111，使得马达170与齿轮系180的直列式布置成为可能。这种直列式布置使得树篱修剪机100的长度尺寸减小，从而减小了产品的体积和重量。另一方面，该直列式布置方式还使得树篱修剪机100的马达170和齿轮系180尽可能地先后靠近后把手130，由此改变重心的位置，这将在下文更进一步讨论。有利地，可以在凸起部分111上设置安全开关或激活开关等。
60.图8示出了壳体110至少包括第一空气入口112。第一空气入口112位于壳体110的底部。在一个实施例中，第一空气入口112由多个小孔大致呈扇形排列形成。这些小孔优选向下开口以避免灰尘进入壳体110内部。壳体110还包括第二空气入口113。第二空气入口113位于壳体的两侧。结合图7和图8所示，该第二空气入口113大致与马达170中的进气口172以及散热装置173处于相同的高度位置。散热装置173紧贴控制电路(未示出)设置，以为控制电路提供散热。由此，经由第一空气入口112进入壳体110内部的空气对齿轮系180进行冷却，经由第二空气入口113进入壳体110内部的空气加速散热器以及因此控制电路的散热。这些空气经由马达壳体上的进气口172进入马达170的内部，对马达170进行冷却。空气随后经由马达170的底部离开马达170。在马达170的底部上安装有风扇171。该风扇171产生空气流通的压差。在壳体110顶部111的两侧设置有第一空气出口114。离开马达170底部的空气经由该第一空气出口114离开壳体110。上述冷却路径实现了对马达和控制电路板的很好的冷却效果。
61.图9示出了本发明地树篱修剪机100。p表示垂直于刀片组件160所在平面的平面，即图9所在的纸面。p1、p2以及p3表示由其对应的虚线在垂直于平面p的方向延伸而限定的平面。其中p1为水平面，即垂直于重力方向的平面。中间的树篱修剪机100为放置于地面的情形，其中刀片所在的平面平行于平面p1。上方和下方的树篱修剪机100为在竖直方向在前把手120位置处悬挂树篱修剪机100的情形。这模拟了正常操作过程中用户手持树篱修剪机100的情形。此时，刀片组件160所在的平面可以为平面p2或平面p3。平面p2与平面p1所成角度为a，而平面p3与平面p1所成角度为b。对于树篱修剪机100而言，刀片组件160，马达170与齿轮系180组件，以及电池都是相对较重的部件。如前所述，本发明通过直列式布置的马达170与齿轮系组件以及其他一些方面调整了机器重心所在的位置，使之在平面p中的投影位置大致位于前把手120在该平面p中的投影的范围内，从而取得了更好的人机交互效果。
62.更具体而言，在修剪作业的有些时候，需要频繁的调整人体或手臂的姿势来旋转机器以改变使用状态，这样不仅增加了工作强度，在实际工作时很难满足修剪需要。同时，通过这种方式通常会造成整机的平衡性差，例如需要修剪侧面时，需要将树篱修剪机横卧使用，与树篱修剪机正常使用相比，横卧使用时整机重心相对于把手的位置发生较大的变化，重心相对于把手位于一个水平方向，这样使用者会感觉机器重量变重，会给手臂带来了很大的不舒适性，影响使用者操作时的舒适感，特别是在一些电池包容量较大的树篱修剪机上，这样的问题更加突出。本发明为通过调整重心位置解决这样的问题，如图9所示，本发明使得角度a处于0至10度之间，优选在0至7度之间，优选在0至5度之间，更优选在0至3度之间；或者使角度b处于-10至0度之间，优选在-7至0度之间，优选在-5至0度之间，更优选在-3至0度之间。
63.在一个实施例中，前手柄120可以绕横向于修剪机的纵向轴线的轴线(即垂直于图9的纸面的方向)调节。具体来说，前手柄120可以绕其旋转轴线转动至所希望的角度，然后通过锁止机构(未示出)进行固定。这样更有利于使用者调整前手柄的位置(即相对于壳体的角度)，从而调整修剪机的重心，来适用使用者的使用习惯。这在使用不同重量的电池的情况下更为有利。
64.在本发明的另一些实施例中，后手柄130可以设置成相对于壳体110的前部绕着树篱修剪机的纵向轴线旋转。在这样的实施例中，树篱修剪机还包括至少部分地设置在壳体
110上或设置在后把手130上的旋转部件，从而使得后把手130和/或包括后把手130的壳体的一部分能够相对于壳体110的其他部分(优选地，容纳驱动电动机170和齿轮系180等的部分)，并且绕着树篱修剪机110的纵向轴线旋转，从而能够使得在后把手130不动的情况下通过握持前把手120而改变切割水平面的取向。这有利于将树篱修剪机的重心保持在一个竖直平面内。
65.图10示出根据本发明一些实施例的整合式驱动单元190的透视图。该整合式驱动单元190包括马达和安装在该马达的一端(例如前端或后端)的印刷电路板组件191。印刷电路板组件191的形状可以对应于驱动电动机的横截面。因此，印刷电路板组件191和驱动电动机可以以形状对应的方式组装/整合在一起，从而在一个维度上减小了整合式驱动单元190的高度和宽度(因而减小了树篱修剪机的高度和宽度)。该印刷电路板组件191可用于实现本发明的树篱修剪机100的各种控制功能。在部分实施例中，除了安装在该驱动电动机的一端的印刷电路板组件191之外，如果需要，所示出的整合式驱动单元190还可以包括附加的印刷电路板组件192和193。其中，印刷电路板组件193与印刷电路板组件191、马达、马达风扇、传动机构等的直列式布置平行整合，即，印刷电路板组件193可以平行于印刷电路板组件191、马达、马达风扇、传动机构等的直列式布置的大致轴线并且贴合附接至该直列式布置，而印刷电路板组件192可以与该直列式布置成角度地倾斜整合。在采用这样的配置实施例中，在除了实现直立式布置的大致轴线方向上的维度上的整合外，还实现了在与该大致轴线方向垂直的方向/维度上的整合，因而减小了树篱修剪机的高度和宽度。应该可以理解，在一些实施例中，可以不具有附加的印刷电路板组件192和193，而由印刷电路板组件191提供附加的印刷电路板组件192和193的功能。另外，每个印刷电路板组件191、192和193都可以紧贴在散热器上并与直列式布置整合。可以通过任何安装/附接手段将印刷电路板组件安装在驱动电动机的一端/一侧，例如通过螺栓、卡扣连接、安装架等。此外，在印刷电路板组件191与驱动电动机之间可以优选地设置有散热器，以提高散热效率。在本发明的各种实施例中，可以采用印刷电路板组件的在直列式布置的大致轴线方向上的整合和与该大致轴线方向垂直的方向上的整合来减小树篱修剪机的在各个维度上的尺寸。采用这种直列式布置提供了印刷电路板组件在各个维度上整合的能力，因此，仅需要局部的容纳/适应该直列式布置的壳体设计就可以实现紧凑和小型的壳体和产品设计。
66.图11示出根据本发明一些实施例的整合式驱动单元200的透视图。该整合式驱动单元200从上至下依次包括印刷电路板组件210、第一安装架220、马达170以及第二安装架230。印刷电路板组件210通过第一安装架220安装到马达170，而马达170通过第二安装架230安装到树篱修剪机100的壳体110。马达170还连接到齿轮系180。其中，印刷电路板组件210、第一安装架220、马达170以及第二安装架230均具有基本相同尺寸和大小的横截面。
67.在部分实施例中，整合式驱动单元200还包括散热装置240。在一个实施例中，散热装置240形成为从圆心向外辐射的相互隔开的多个金属片，金属可以选自导热性能好的金属，例如铝或铝合金等。可以理解，其他形式的散热器也是可以适用于本发明。该散热装置位于马达170和印刷电路板组件210之间。该散热装置240优选为第一安装架220的一部分，使得散热器有助于印刷电路板组件210的散热。散热装置240面向马达170的底部。
68.在部分实施例中，在马达170的输出轴上连接有风扇250。工作的时候，马达170的转动使得风扇250转动，气流流过马达的内部，并从底部离开再吹送在散热装置240上，进而
通过树篱修剪机100壳体110上的风道或出风口离开修剪机，从而带走电动机和散热器的热量。通过设置在电动机和印刷电路板组件之间的散热器，本发明的技术方案提高了对部件的散热效果，从而提高了修剪机的性能和使用寿命。
69.以上结合附图详细示出和描述本发明，但是其应被视为是说明性而不是限制性，应该理解，仅示出和描述了示例性实施例，并且不以任何方式限制本发明。可以理解，本文描述的任何特征可以用于任何实施例。说明性实施例并不排除彼此或排除本文未列举的其他实施例。因此，本发明还提供了包括上述的示例性实施例中的一个或多个的组合。可以在不背离本发明的精神和范围的情况下，对本发明进行修改和变型，因此，只应该如所附权利要求所指示的那进行此种限制。