(57)【要約】  土壌通気装置は、軸周りを遊星運動で移動するように構成された少なくとも一つの組の通気歯を備える通気ロータを含むことができる。装置は、さらに、通気ロータが回転されるときに土壌プラグを地表面から取り除き、土壌プラグを崩して土壌粒子にするように構成された通気ロータを含むことができる。【選択図】図３
2018503391.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャリアと、前記キャリアによって支持された複数の通気歯とを備える通気ロータであって、前記通気ロータが回転されるときに土壌に貫入して前記土壌から土壌プラグを取り除くように前記通気歯を駆動するように構成される、通気ロータと、
ロータ空洞を画定し、前記ロータ空洞内に配置された前記通気ロータを少なくとも部分的に取り囲むシールドであって、前記ロータの回転中、前記通気歯の進入及び退出を可能にするようにサイズ設定されて配置された少なくとも一つの歯ポートを画定し、土壌プラグを前記ロータ空洞内に含むよう十分小さく、かつ崩された土壌プラグからの土壌粒子がふるいポートを通過して前記ロータ空洞の外に出ることを可能にするよう十分大きくサイズ設定される複数のふるいポートを画定する、シールドと、を備えている、土壌通気装置。
【請求項２】
前記通気ロータが、
第1の軸周りで回転可能な第1及び第2のキャリアと、
前記第1のキャリアと前記第2のキャリアの間を延びる第1の歯保持シャフトであって、第1の組の通気歯を支持し、前記第1のキャリアに対して第2の軸周りで回転可能である、第1の歯保持シャフトと、
前記第1のキャリアと前記第2のキャリアの間を延びる第2の歯保持シャフトであって、第2の組の通気歯を支持し、前記第1のキャリアに対して第3の軸周りで回転可能である、第2の歯保持シャフトと、を備えている、請求項1に記載の土壌通気装置。
【請求項３】
前記第1及び第2の歯保持シャフトの回転が、前記第1の軸を通って一掃するように前記第1及び第2の組の通気歯を回す、請求項2に記載の土壌通気装置。
【請求項４】
前記通気ロータが、第1の方向に回転し、前記通気ロータの前記第1の方向の回転中、前記第1及び第2の歯保持シャフトは第2の方向に回転する、請求項2に記載の土壌通気装置。
【請求項５】
前記通気ロータが、前記第1の軸から前記第2及び第3の軸の各々まで延びる、約3.5インチの半径を有している、請求項2に記載の土壌通気装置。
【請求項６】
前記通気ロータが、前記第1の軸から前記第2及び第3の軸の各々まで延びる、約3インチから約4インチの間の半径を有している、請求項2に記載の土壌通気装置。
【請求項７】
前記通気ロータが、前記第1の軸から前記第2及び第3の軸の各々まで延びる、約2インチから約6インチの間の半径を有している、請求項2に記載の土壌通気装置。
【請求項８】
前記複数の通気歯の少なくとも一部が、前記半径を超える長さを有している、請求項7に記載の土壌通気装置。
【請求項９】
前記シールドが、前記ロータの回転中に前記通気歯の進入及び退出を可能にするようにサイズ設定されて配置された第2の歯ポートを画定し、前記ロータの回転中、第1及び第2の歯ポートにおいてのみ、前記通気歯は前記シールドの外に延びる、請求項1に記載の土壌通気装置。
【請求項１０】
前記シールドが、前記通気ロータの前方に配置された前部シールドと、前記通気ロータの後方に配置された後部シールドとを備え、前記前部及び後部のシールドの各々は、土壌プラグを前記ロータ空洞内に含むよう十分小さく、かつ崩された土壌プラグからの土壌粒子がふるいポートを通過して前記ロータ空洞の外に出ることを可能にするよう十分大きくサイズ設定される複数のふるいポートを画定している、請求項1に記載の土壌通気装置。
【請求項１１】
前記通気ロータが、前記ロータ空洞内で土壌プラグを土壌粒子に微粉砕するように構成された微粉砕バーを備えている、請求項1に記載の土壌通気装置。
【請求項１２】
前記微粉砕バーが、前記シールドの内側表面から約0.05インチから約0.2インチの間のところに配置されている、請求項11に記載の土壌通気装置。
【請求項１３】
前記通気歯の各々が、ナイフと、前記ナイフに連結されたチューブとを備え、前記通気ロータ及び通気歯は、地表面から土壌プラグを引っ張り、前記土壌プラグを前記ロータ空洞内に投入して前記ロータ空洞内で前記通気ロータによって土壌粒子に微粉砕するように構成されている、請求項1に記載の土壌通気装置。
【請求項１４】
前記通気ロータの回転を駆動するために前記通気ロータに動作可能に連結されたモータと、
前記モータと前記通気ロータの間に連結され、前記通気歯の回転が一時的に減速又は停止されたときに前記モータによっていくらかの回転を可能にするように構成されるリリーフばねシステムと、をさらに備えている、請求項1に記載の土壌通気装置。
【請求項１５】
前記リリーフばねシステムのばね容量が、前記土壌通気装置の重量と等しく、又はこれより大きい、請求項14に記載の土壌通気装置。
【請求項１６】
前記リリーフばねシステムの前記ばね容量が、約150ポンドから約600ポンドの間であり、前記土壌通気装置が、約100ポンドから約500ポンドの間の重量である、請求項15に記載の土壌通気装置。
【請求項１７】
地表面上を進行するための少なくとも二つの車輪に連結されたフレームであって、前記ロータを支持し、前記土壌通気装置をユーザが押し出すのを容易にするように配置されて構成されたハンドルを有するフレームをさらに備えている、請求項1に記載の土壌通気装置。
【請求項１８】
地表面上を進行するための少なくとも二つの車輪に連結されたフレームであって、土壌通気装置をユーザが押し出すのを容易にするように配置されて構成されたハンドルを有する、フレームと、
前記フレームによって動作可能に支持された通気ロータであって、前記フレームに対して第1の軸周りで回転可能な第1及び第2のキャリアと、前記第1のキャリアと前記第2のキャリアの間を延びる第1の歯保持シャフトであって、第1の組の通気歯を支持し、前記第1のキャリアに対して第2の軸周りで回転可能である、第1の歯保持シャフトと、前記第1のキャリアと前記第2のキャリアの間を延びる第2の歯保持シャフトであって、第2の組の通気歯を支持し、前記第1のキャリアに対して第3の軸周りで回転可能である、第2の歯保持シャフトと、を備える、通気ロータと、
前記フレームによって支持され、前記通気ロータが回転されるときに前記通気歯が地面に貫入して出ることができるように前記通気ロータの回転を駆動するために前記通気ロータに動作可能に連結されるモータと、を備えている、土壌通気装置。
【請求項１９】
前記第1及び第2の歯保持シャフトの回転が、前記第1の軸を通って一掃するように前記第1及び第2の組の通気歯を回す、請求項18に記載の土壌通気装置。
【請求項２０】
ロータ空洞を画定し、前記ロータ空洞内に配置された前記通気ロータを少なくとも部分的に取り囲むシールドであって、前記ロータの回転中、前記通気歯の進入及び退出を可能にするようにサイズ設定されて配置された少なくとも一つの歯ポートを画定し、土壌プラグを前記ロータ空洞内に含むよう十分小さく、かつ崩された土壌プラグからの土壌粒子がふるいポートを通過して前記ロータ空洞の外に出ることを可能にするよう十分大きくサイズ設定される複数のふるいポートを画定する、シールドをさらに備えている、請求項18に記載の土壌通気装置。
【請求項２１】
前記モータと前記通気ロータの間に連結され、前記通気歯の回転が一時的に減速又は停止されたときに前記モータによっていくらかの回転を可能にするように構成されるリリーフばねシステムをさらに備えている、請求項18に記載の土壌通気装置。
【請求項２２】
前記リリーフばねシステムのばね容量が、前記土壌通気装置の重量と等しく、又はこれより大きい、請求項21に記載の土壌通気装置。
【請求項２３】
土壌通気装置を作動させる方法であって、
通気歯が第1の軸周りを周転し、前記第1の軸とは異なる第2の軸周りを回転するように前記通気歯の組を遊星運動で移動させることと、
前記通気歯によって土壌プラグを地表面から取り除くことと、
前記土壌通気装置の構成要素によって前記土壌プラグを崩して土壌粒子にすることと、
前記土壌粒子を前記地表面に戻すことと、を含む、方法。
【請求項２４】
前記土壌プラグを前記通気歯からロータ空洞内に投入することをさらに含み、前記土壌プラグは前記ロータ空洞内で土壌粒子に崩される、請求項23に記載の方法。
【請求項２５】
前記土壌プラグの通過を制限するよう十分小さく、かつ崩された土壌プラグからの前記土壌粒子の通過を可能にするよう十分大きくサイズ設定されたふるいポートに前記土壌粒を通過させることをさらに含む、請求項23に記載の方法。
【請求項２６】
前記土壌通気装置の後方を歩くことと、土壌プラグを取り除いて崩すように前記土壌通気装置を作動させている間、前記土壌通気装置のハンドルを保持することと、をさらに含む、請求項23に記載の方法。
【請求項２７】
軸周りを遊星運動で移動するように構成された少なくとも一つの組の通気歯を備える通気ロータと、
前記通気ロータが回転されるときに前記通気歯が地表面に貫入して出ることができるように前記通気ロータの回転を駆動するために前記通気ロータに動作可能に連結されたモータと、
前記通気ロータ及び前記モータを支持し、土壌通気装置の後方を歩くユーザによって保持されるように構成されたハンドルを有するフレームと、を備えている、土壌通気装置。
【請求項２８】
軸周りを遊星運動で移動するように構成された少なくとも一つの組の通気歯を備える通気ロータであって、前記通気ロータが回転されるときに土壌プラグを地表面から取り除き、前記土壌プラグを崩して土壌粒子にするように構成される通気ロータを備えている、土壌通気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本文献は、地表面を通気するためのシステムなどの地表面を処理することに関する。
【背景技術】
【０００２】
土壌通気(soil aeration)は、地盤内の圧縮を低減し、植物の成長を刺激し、適切な排出を促すために整備人によって使用される従来の技術である。土壌は、過度の使用又は環境的な影響から圧縮されることがあり、それによって最終的には土壌の透水性及び土壌内の根付いた植物の発育に影響を及ぼす。特に、圧縮された土壌は、土壌に入り得る酸素の量及び逃げ得る二酸化炭素の量を制限する。過度の使用及び環境的要因によってすべての土壌が同じように影響されるわけではない。圧縮の量は、土壌組成物、植生の量、及び土壌の水分含量に左右される。定期的な土壌通気は、負の影響が、土壌が所望の植生をもはや支持できなくなるほど土壌に過度の負担をかける前に、土壌内の圧縮を軽減する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
一部の従来の土壌通気システムは、地面に貫入するコアリングチューブを使用して地面に貫入し、土壌の「プラグ」を取り除く。土壌のプラグが地面から取り除かれたとき、処理された地表面は、土壌プラグによって散乱する。他の通気システムでは、土壌通気装置は、通気ポケットを形成するように土壌を切削する通気ブレードの組を含むことができる。これらの場合、地面から取り除かれ、地表面にわたって散乱する土壌プラグは存在しない。土壌通気システムは、相対的に複雑で、かさばり、重く、結果として製造及び作動するのに費用がかかり複雑なものになり得る。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
土壌通気装置の一部の実施形態は、本明細書に開示する特徴及び機能の一つ以上を含むことができる。土壌通気装置の一部の実施形態は、比較的小さく軽量になるようにサイズ設定されて構成され得る。土壌通気装置の一部の実施形態は、ウォークビハインド型(walk-behind)又は押し出し式(push)土壌通気装置として使用するように構成され得る。土壌通気装置の一部の実施形態は、土壌プラグを地表面から引っ張り、土壌プラグを崩して土壌粒子にして地表面に戻すように構成され得る。
【０００５】
一つの態様では、土壌通気装置は、キャリアと、キャリアによって支持された複数の通気歯とを備えた通気ロータを含むことができる。ロータは、通気ロータが回転されるときに土壌に貫入して土壌から土壌プラグを取り除くように通気歯を駆動するように構成される。装置は、さらに、ロータ空洞を画定し、ロータ空洞内に配置された通気ロータを少なくとも部分的に取り囲むシールドを含むことができる。シールドは、ロータの回転中、通気歯の進入及び退出を可能にするようにサイズ設定されて配置された少なくとも一つの歯ポートを画定する。シールドは、土壌プラグをロータ空洞内に(たとえばプラグが崩されるまで)保持するよう十分小さく、かつ崩された土壌プラグからの土壌粒子がふるいポートを通過してロータ空洞の外に出ることを可能にするよう十分大きくサイズ設定される複数のふるいポートを画定する。
【０００６】
一つの態様では、土壌通気装置は、地表面上を進行するための少なくとも二つの車輪に連結されたフレームであって、ユーザが土壌通気装置を押し出すのを容易にするように配置されて構成されたハンドルを有する、フレームを含む。装置は、さらに、フレームによって動作可能に支持された通気ロータを含む。通気ロータは、フレームに対して第1の軸周りで回転可能な第1及び第2のキャリアを含む。通気ロータは、第1のキャリアと第2のキャリアの間を延びる第1の歯保持シャフトであって、第1の組の通気歯を支持する第1の歯保持シャフトを含む。第1の歯保持シャフトは、第1のキャリアに対して第2の軸周りで回転可能である。通気ロータは、第1のキャリアと第2のキャリアの間を延びる第2の歯保持シャフトであって、第2の組の通気歯を支持する、第2の歯保持シャフトを含む。第2の歯保持シャフトは、第1のキャリアに対して第3の軸周りで回転可能である。装置は、さらに、フレームによって支持されたモータであって、通気ロータが回転されるときに通気歯が地面に貫入して出ることができるように通気ロータの回転を駆動するために通気ロータに動作可能に連結される、モータを含む。
【０００７】
一つの態様では、土壌通気装置は、軸周りを遊星運動で移動するように構成された通気歯の少なくとも一つの組を備える通気ロータを含む。装置は、さらに、通気ロータが回転されるときに通気歯が地表面に貫入して出ることができるように通気ロータの回転を駆動するために通気ロータに動作可能に連結されたモータを含む。装置は、さらに、通気ロータ及びモータを支持するフレームであって、土壌通気装置の後方を歩くユーザによって保持されるように構成されたハンドルを有する、フレームを含む。
【０００８】
一つの態様では、土壌通気装置は、軸周りを遊星運動で移動するように構成された通気歯の少なくとも一つの組を備える通気ロータを含む。装置は、さらに、通気ロータが回転されるときに土壌プラグを地表面から取り除き、土壌プラグを崩して土壌粒子にするように構成された通気ロータを含む。
【０００９】
上記で説明した装置の実施は、以下の特徴のいずれか、すべてを含むことができ、又はいずれも含まなくてよい。通気ロータは、第1の軸周りで回転可能な第1及び第2のキャリアを含む。通気ロータは、第1のキャリアと第2のキャリアの間を延びる第1の歯保持シャフトであって、第1の組の通気歯を支持し、第1のキャリアに対して第2の軸周りで回転可能である、第1の歯保持シャフトを含む。通気ロータは、第1のキャリアと第2のキャリアの間を延びる第2の歯保持シャフトであって、第2の組の通気歯を支持し、第1のキャリアに対して第3の軸周りで回転可能である、第2の歯保持シャフトを含む。第1及び第2の歯保持シャフトの回転は、第1の軸を通って一掃するように第1及び第2の通気歯の組を回す。通気ロータは第1の方向に回転し、通気ロータの第1の方向の回転中、第1及び第2の歯保持シャフトは第2の方向に回転する。通気ロータは、第1の軸から第2及び第3の軸の各々まで延びる、約3.5インチの半径を有する。通気ロータは、第1の軸から第2及び第3の軸の各々まで延びる、約3インチから約4インチの間の半径を有する。通気ロータは、第1の軸から第2及び第3の軸の各々まで延びる、約2インチから約6インチの間の半径を有する。複数の通気歯の少なくとも一部は、その半径を超える長さを有する。シールドは、ロータの回転中に通気歯の進入及び退出を可能にするようにサイズ設定されて配置された第2の歯ポートを画定し、ロータの回転中、第1及び第2の歯ポートにおいてのみ、通気歯はシールドの外に延びる。シールドは、通気ロータの前方に配置された前部シールドと、通気ロータの後方に配置された後部シールドとを含み、前部及び後部シールドの各々は、土壌プラグをロータ空洞内に含むよう十分小さく、かつ崩された土壌プラグからの土壌粒子がふるいポートを通過してロータ空洞の外に出ることを可能にするよう十分大きくサイズ設定される、複数のふるいポートを画定する。通気ロータは、ロータ空洞内で土壌プラグを土壌粒子に微粉砕するように構成された微粉砕バーを含む。微粉砕バーは、シールドの内側表面から約0.05インチから約0.2インチの間のところに配置される。通気歯の各々は、ナイフと、ナイフに連結されたチューブとを含み、通気ロータ及び通気歯は、地表面から土壌プラグを引っ張り、土壌プラグをロータ空洞内に投入してロータ空洞内で通気ロータによって土壌粒子に微粉砕するように構成される。土壌通気装置は、通気ロータの回転を駆動するために通気ロータに動作可能に連結されたモータと、モータと通気ロータの間に連結されたリリーフばねシステムであって、通気歯の回転が一時的に減速又は停止されたときにモータによっていくらかの回転を可能にするように構成される、リリーフばねシステムとを含む。リリーフばねシステムのばね容量は、土壌通気装置の重量と等しく、又はこれより大きい。リリーフばねシステムのばね容量は、約150ポンドから約600ポンドの間であり、土壌通気装置は、約100ポンドから約500ポンドの間の重量である。土壌通気装置は、地表面上を進行するための少なくとも二つの車輪に連結されたフレームであって、ロータを支持し、ユーザが土壌通気装置を押し出すのを容易にするように配置されて構成されたハンドルを有する、フレームを含む。
【００１０】
一つの態様では、土壌通気装置を作動させる方法は、通気歯が第1の軸周りを周転し、第1の軸とは異なる第2の軸周りを回転するように通気歯の組を遊星運動で移動させることを含む。方法は、さらに、通気歯によって土壌プラグを土壌表面から取り除くことを含む。方法は、さらに、土壌通気装置の構成要素によって土壌プラグを崩して土壌粒子にすることを含む。方法は、さらに、土壌粒子を地表面に戻すことを含む。
【００１１】
実施は、以下の特徴のいずれか、すべてを含むことができ、又はいずれも含まなくてよい。方法は、土壌プラグを通気歯からロータ空洞内に投入することを含み、土壌プラグは、ロータ空洞内で土壌粒子に崩される。方法は、土壌プラグの通過を制限するよう十分小さく、かつ崩された土壌プラグからの土壌粒子の通過を可能にするよう十分大きくサイズ設定されたふるいポートに土壌粒子を通過させることを含む。方法は、土壌通気装置の後方を歩くことと、土壌プラグを取り除いて崩すように土壌通気装置を作動させている間、土壌通気装置のハンドルを保持することとを含む。
【００１２】
本明細書において説明する実施形態の一部又はすべては、次の利点の一つ以上を提供することができる。第1に、通気装置の一部の実施形態は、土壌の小さいプラグを取り除くために各々の歯に遊星通気経路を提供するが、通気装置は、プラグが取り除かれた後に土壌プラグが地面を散乱させる可能性を低減するように構成され得る。むしろ通気装置のロータ空洞は、(たとえばシールドのふるいポートを介して)土壌が地表面に戻される前に土壌プラグの一部又はすべてを砕くことができる。
【００１３】
第2に、通気装置の一部の実施形態は、軽量で好都合なエアレータ(aerator)であって、作動中、ユーザが通気装置の後方を歩くだけでよい、通気装置を提供するように構成され得る。たとえば、通気装置は、(遊星式通気装置を有する一部の従来のエアレータと比較して)比較的軽量、たとえば総量で180lbs又はそれ以下とすることができる(任意選択により、ロータデバイスは50lbs未満の重量である)。追加的に、通気装置は、あるサイズの組で提供されてよく(たとえば、約20インチから約50インチの幅、好ましくは約21インチ、約29インチ、約37インチ、及び約45インチからなる群から選択される幅)、それにより、装置の後方を歩くユーザは、装置を容易に輸送し、作動中に装置を回すことができる。通気装置のサイズ及び重量を低減することにより、作動に必要とされる馬力及び燃料消費の量を低減することもできる。
【００１４】
本発明の一つ以上の実施形態の詳細は、添付の図及び以下の説明に記載される。本発明の他の特徴、目的、及び利点は、本説明及び図から、並びに特許請求の範囲から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態による土壌通気装置の上部斜視図である。
【図２】図1の土壌通気装置の底部斜視図である。
【図３】ハウジングの一部分が取り除かれた、図1の土壌通気装置の斜視図である。
【図４】図1の土壌通気装置の通気ロータの斜視図である。
【図５Ａ】種々の回転角度における通気ロータの概略側部断面図である。
【図５Ｂ】種々の回転角度における通気ロータの概略側部断面図である。
【図５Ｃ】種々の回転角度における通気ロータの概略側部断面図である。
【図６】図1の土壌通気装置において使用するための通気歯の斜視図である。
【図７】図6の通気歯の上面図である。
【図８】図6の通気歯の側面図である。
【図９】図6の通気歯の連結端部の端面図である。
【図１０】図6の通気歯の遠位端部の端面図である。
【図１１】図8の線11-11に沿って切り取られた通気歯の断面図である。
【図１２】図7の線12-12に沿って切り取られた通気歯の断面図である。
【図１３】図8の線13-13に沿って切り取られた通気歯の断面図である。
【図１４】図8の線14-14に沿って切り取られた通気歯の断面図である。
【図１５】図12の線15-15に沿って切り取られた通気歯の断面図である。
【図１６】本発明の特定の実施形態による、通気された土壌を有する地表面の上面図である。
【図１７】本発明の特定の実施形態による、通気された土壌を有する地表面の上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
様々な図における同じ参照記号は、同じ要素を示す。
【００１７】
図1を参照すれば、土壌通気装置10の一部の実施形態は、ハンドル14及びハウジング16を含むフレーム12を含む。フレーム12は、土壌通気装置10の移動を容易にするために地表面22上を進行するように構成された、車輪18及び20の対に連結される。ハウジング16は、土壌通気装置10の構成要素を取り囲み、少なくとも部分的に封入する。例示する実施形態では、ハウジング16は、フレーム12の一部であり、土壌通気装置10に構造的支持をもたらす。モータ24がハウジング16に装着され、これによって支持される。ハンドル14はハウジング16に装着され、これによって支持される。他の実施形態では、ハウジング16は、フレーム12の一部である必要はなく、むしろフレーム12によって支持された非構造的筐体であり得る。
【００１８】
例示する実施形態では、車輪18は前輪であり、車輪20は後輪である。ハンドル14は、ユーザが土壌通気装置10の後方を歩き、これを押し出すことを容易にするように適所に装着されて構成され得る。たとえば、例示する実施形態では、ハンドル14は、実質的にU字形状のハンドルであり、その端部は、土壌通気装置10の後方に後ろ方向に延びるようにハウジング16の左右の側部に装着されている。
【００１９】
一部の実施形態では、モータ24は、ユーザによってもたらされた力の有無に関係なく土壌通気装置10の移動を駆動するために、車輪18及び20の一つ以上に動作可能に連結され得る。土壌通気装置10は、車両が土壌通気装置10を牽引又は別の形で推進する必要がない押し出し式又はウォークビハインド型システムとして作動され得る。他の実施形態では、土壌通気装置10は、牽引車両と共に使用するように変更され得る。
【００２０】
土壌通気装置10は、ロータ空洞28を画定し、ロータ空洞28内の通気ロータ30を少なくとも部分的に取り囲む、シールド26を含む。シールド26は、ロータ空洞28からシールド26の外部までの通路を作り出すようにシールド26を通って延びる、ふるいポート32を画定する。ロータ空洞28及び通気ロータ30は、図1に分かるように見えにくいが、ふるいポート32を通して部分的に見ることができる。
【００２１】
ふるいポート32は、土壌プラグ(図1には示さず)をロータ空洞28内に含むよう十分小さく、かつ崩された土壌プラグからの土壌粒子(図1には示さず)がふるいポート32を通過してロータ空洞28の外に出ることを可能にするよう十分大きくサイズ設定され得る。一部の実施形態では、シールド26は、シートメタルから形成され得る。一部の実施形態では、シールド26は、メッシュ又はスクリーンから形成され得る。
【００２２】
シールド26は、アルミニウム、炭素鋼、又はその合金から形成され得る。例示する実施形態では、シールド26は、3列の横長のふるいポート32を有するアルミニウム金属の湾曲したシートから形成される。他の実施形態では、シールド26は、その間にふるいポート32を画定する金属(たとえば鋼)のワイヤメッシュから形成され得る。一部の実施形態では、(ハウジング16及びシールド26を含む)フレーム12のすべて又はほとんどは、土壌通気装置10の全体重量を低減するためにアルミニウム又はアルミニウム合金から形成され得る。そのような実施形態では、通気ロータ30を、炭素鋼などのアルミニウムより重く強い材料から形成することができ、それにより、土壌通気装置10は、この用途に適するように比較的軽量であると共に耐久性を有し得る。
【００２３】
図2を参照すれば、シールド26は、組み合わさってロータ空洞28を画定する前部シールド34及び後部シールド36を含むシールドシステムであり得る。シールド26は、前部シールド34と後部シールド36の縁間に底歯ポート38を画定する。底歯ポート38は、通気ロータ30のほぼ全長に沿って延びる、前部シールド34と後部シールド36の間の細長い開口部である。底歯ポート38は、通気ロータ30に取り付けられその一部である複数の通気歯40の進入及び退出を可能にするようにサイズ設定されて配置される。底歯ポート38は、土壌通気装置10の底部に配置されて、通気ロータ30が回転されるときに通気歯40がロータ空洞28の外に延びて、土壌に貫入して土壌から土壌プラグを取り除くことを可能にする。
【００２４】
図3を参照すれば、この実施形態では、モータ24は、車輪18、車輪20、及び通気ロータ30の一つ以上を駆動できる歯車システム42に連結される。例示する実施形態では、歯車システム42は、モータ24を車輪18、車輪20、及び通気ロータ30の各々に連結する一連の歯車を含み、これによって力及び運動をモータ24から車輪18、車輪20、及び通気ロータ30に伝達する。一部の実施形態では、歯車システム42は、歯車に加えて又はその代わりにベルト及び/又は鎖(図示せず)を含み得る。
【００２５】
一部の実施形態では、土壌通気装置10は、歯車システム42に連結されたリリーフばねシステム44を有し得る。リリーフばねシステム44は、連結機構50に連結された一つ以上のばね46及び48を含むことができ、たとえば通気ロータ30の通気歯40の一つ以上が岩に当たったときなど、通気歯40が一時的に減速又は停止されたとき、逃げ(relief)を可能にする。リリーフばねシステム44は、モータ24と通気歯40の間に連結されて、通気歯40の回転が一時的に減速又は停止された場合であってもモータ24によっていくらかの回転を可能にすることができる。岩に当たったことに反応して通気歯40の回転は減速し、リリーフばねシステム44は圧縮され、次いで通気歯40は、反発し、作動を続けることができる。これは、歯車システム42の歯車又は鎖などの土壌通気装置10の構成要素に引き起こされる、がたつき及び損傷を低減することができる。リリーフばねシステム44は、土壌通気装置10の構成要素に引き起こされるがたつき、力、及び損傷を低減できるため、そのような構成要素をより小さくより軽量に作製し得る。作動に必要とされる馬力を低減でき、それによってモータ24もまたより小さく、より軽量に、より燃料効率良くすることが可能になる。したがって一部の実施形態では、リリーフばねシステム44の使用は、土壌通気装置10の全体重量及び燃料消費量を低減できる。
【００２６】
一部の実施形態では、リリーフばねシステム44のばね容量は、土壌通気装置10の重量と等しく、又はこれより大きくなり得る。これは、リリーフばねシステム44がすべての又はほぼすべての可能な力状態に合わせて逃げを効果的にもたらすことを可能にし得る。たとえば、通気ロータ30の通気歯40の一つ以上が岩に当たり、リリーフばねシステム44の容量より小さい力を引き起こした場合、リリーフばねシステム44はその力を吸収し得る。しかし、通気ロータ30の通気歯40の一つ以上が岩に当たり、リリーフばねシステム44の容量より大きい力を引き起こした場合、この力はまた、リリーフばねシステム44のばね容量が土壌通気装置10の重量と等しい、又はこれより大きい限り、土壌通気装置10の重量より大きくなる。リリーフばねシステム44は、付与された力の一部を吸収でき、土壌通気装置10は、この力によって持ち上げられてこの力の残りを効果的に吸収できる。
【００２７】
一部の実施形態では、土壌通気装置10は、約180ポンド又はそれ以下の重量であり得、リリーフばねシステム44のばね容量は約250ポンド又はそれ以上であり得る。一部の実施形態では、土壌通気装置10は、約150ポンドから約250ポンドの間の重量であり得る。一部の実施形態では、土壌通気装置10は、約100ポンドから約500ポンドの間の重量であり得る。一部の実施形態では、リリーフばねシステム44のばね容量は、約200ポンドから約300ポンドの間であり得る。一部の実施形態では、リリーフばねシステム44のばね容量は、約150ポンドから約600ポンドの間であり得る。他の実施形態では、土壌通気装置10の重量及びリリーフばねシステム44のばね容量は、用途に適した種々の値を有し得る。
【００２８】
図4を参照すれば、通気ロータ30は、二つの対向するキャリア52及び54を含み、キャリア52と54の間を延びる二つの歯保持シャフト56及び58を含む。歯保持シャフト56及び58は、各シャフトがそれ自体の軸周りで回転できるようにキャリア52及び54に回転可能に装着される。キャリア52及び54は、第1の軸A1の周りで(図1及び2に示される)フレーム12に対して回転可能とすることができ、歯保持シャフト56は、第2の軸A2の周りでキャリア52及び54に対して回転可能とすることができ、歯保持シャフト58は、第3の軸A3の周りでキャリア52及び54に対して回転可能とすることができる。
【００２９】
歯保持シャフト56及び58は、軸方向にほぼ平行に配置され、通気歯40は、各々の歯保持シャフト56及び58から径方向に延びる。通気歯40は、地表面に貫入して地表面から土壌の一部分を取り除くことができる。二つの中央に位置付けられないシャフト60及び62もまた、対向するキャリア52と54の間を延びる。シャフト60及び62は、キャリア52及び54に固定して装着可能であり、作動時に土壌通気装置10に対する機械的支持をもたらし得る。
【００３０】
歯車システム42は、歯保持シャフト56及び58の回転を引き起こすために歯保持シャフト56及び58に係合される。歯車システム42は、各々の太陽歯車68に対して複数の遊星歯車64及び66を有する。歯保持シャフト56及び58の各々は、これに取り付けられた遊星歯車64又は66を有する。一部の実施形態では、太陽歯車68は遊星歯車64と66の間に配置され、駆動鎖(図示せず)を使用して遊星歯車64及び66に係合され得る。二つの遊星歯車64及び66は、個々の太陽歯車68を使用して作動されるため、歯車システム42の大きさを低減できる。通気ロータ30は中央に位置付けられた支持シャフトを使用する必要はなく、歯保持シャフト56及び58を相互により近づけて配置でき、それによって土壌通気装置10の全体サイズを低減する。歯保持シャフト56及び58の回転により、通気歯40は、通気ロータ30の中央部分を通って一掃するように回り、歯保持シャフト56上の通気歯40を歯保持シャフト58上の通気歯40と重ねることができ、それにより、歯保持シャフト56及び58の両方の通気歯40は第1の軸A1を通って一掃するようになる。
【００３１】
一部の実施形態では、通気ロータ30は、第1の軸A1から第2及び第3の軸A2及びA3の各々まで延びる、約3.5インチの半径を有し得る。一部の実施形態では、通気ロータ30は、第1の軸A1から第2及び第3の軸A2及びA3の各々まで延びる、約3インチから約4インチの間の半径を有し得る。一部の実施形態では、通気ロータ30は、第1の軸A1から第2及び第3の軸A2及びA3の各々まで延びる、約2インチから6インチの間の半径を有し得る。通気歯40の一部又はすべては、通気ロータ30の半径を超えることができる。
【００３２】
遊星歯車64は、歯保持シャフト56と軸方向に位置合わせされ、キャリア52を通って延びる歯保持シャフト56の一部分に固定して装着され得る。同様に遊星歯車66は、歯保持シャフト58と軸方向に位置合わせされ、キャリア52を通って延びる歯保持シャフト58の一部分に装着され得る。一部の実施形態では、遊星歯車64及び66は、単一駆動鎖を三つすべての歯車64、66、及び68に係合させることができるように太陽歯車68と位置合わせされ得る。太陽歯車68は、キャリア52及び54の第1の軸A1と軸方向に位置合わせ可能であり、キャリア52及び54が回転されるときに実質的に固定されたままであり得る。キャリア52及び54が回転するとき、歯保持シャフト56及び58は、第1の軸A1周りを周転するように駆動され得る。同様に、遊星歯車64及び66もまた、第1の軸A1周りを周転することができる。したがって、遊星歯車64及び66は、駆動鎖が遊星歯車64及び66を回転させるときに太陽歯車68の周りを周転する。歯保持シャフト56及び58を第2及び第3の軸A2及びA3周りで回転させながら歯保持シャフト56及び58を第1の軸A1周りで周転させる運動により、歯40が(図1に示す)地表面22に貫入して地表面22から土壌プラグを取り除く運動を引き起こすことができる。太陽歯車68の遊星歯車64及び66に対する歯車比は2:1であり得、それにより、歯保持シャフト56及び58は、通気ロータ30の周転ごとに2回の周転を経る。
【００３３】
シャフト60及び62は、キャリア52と54の間に配置され、各々のキャリア52及び54の周囲近くに装着され得る。シャフト60及び62は中央に位置付けられない(たとえば第1の軸A1からずれている)ため、歯保持シャフト56及び58を第1の軸A1のより近くに配置でき、このとき、他の設計に存在し得る中央に位置付けられたシャフトに歯40が当たるという干渉は有さない。むしろ、歯保持シャフト56及び58は、歯40が第1の軸A1を通過するときに干渉無しに回転し得る。シャフト56、58、60、及び62のコンパクトな構成は、他の装置と比較して土壌通気装置10の全体サイズを低減できる。
【００３４】
図5A〜5Cは、種々の回転角度における通気ロータ30の概略側部断面図である。通気歯40Aは、歯保持シャフト58に取り付けられた通気歯40(図2〜4に示す)の一つである。通気歯40Aは、歯保持シャフト58に連結された近位連結端部70と、歯保持シャフト58から外方に延びる遠位端部72とを有する。通気歯40Aは、連結端部70から遠位端部72まで延びるナイフ74を有し、ナイフ74の後縁に取り付けられたチューブ76を有する。ナイフ74は、地表面22内に穴を切削するように構成でき、チューブは、土壌プラグを地表面22から引っ張るように構成できる。図5A〜5Cは、歯保持シャフト56に取り付けることができる通気歯40を省いて示される。一部の実施形態では、通気歯40は、磨耗又は損傷したときに歯保持シャフト56及び58から取り外し、交換し得る。
【００３５】
シールド26は、前部シールド34及び後部シールド36を含み、これらの間に通気ロータ30が配置される。シールド26は、通気ロータ30の実質的に下方に底歯ポート38と、通気ロータ30の実質的に上方に上歯ポート78とを画定する。一部の実施形態では、底歯ポート38及び上歯ポート78各々は、軸A1に対してわずかに中心を外して配置され得る。底歯ポート38及び上歯ポート78各々は、前部シールド34と後部シールド36の間に画定される。他の実施形態では、シールド26は、単一の構成要素(又は複数の構成要素)から形成することができ、シールド26の上部及び底部の各々には一つ以上の歯ポートが存在する。一部の実施形態では、底歯ポート38及び上歯ポート78は、通気ロータ30のほぼ全長を延びることができる。他の実施形態では、底歯ポート38及び上歯ポート78は、通気ロータ30の長さの一部分のみを延びることができる。
【００３６】
図5A〜5Cを参照すれば、作動中、土壌通気装置10は、前方方向に(たとえば、図5A〜5Cに示す図に対して左から右に)移動することができ、その間に通気ロータ30は通気歯に遊星運動をもたらす。特に、通気ロータ30は、(図5A〜5Cに示す図に対して)反時計回り方向に回転でき、歯保持シャフト56及び58並びに通気歯40は、(図5A〜5Cに示す図に対して)時計回り方向に回転できる。通気歯40は、通気ロータ30の全回転中、底歯ポート38及び上歯ポート78の各々においてロータ空洞28から出て、再度入ることができる。2:1の歯車比により、歯保持シャフト56及び58は、通気ロータ30の周転ごとに二つの周転を経て、2回だけ、すなわち底歯ポート38において1回及び上歯ポート78において1回ロータ空洞から出る。一部の実施形態では、通気ロータ30は、通気歯40を地表面22内へと駆動するときに土壌通気装置10を前方に推進するのを支援するように作動し得る。
【００３７】
図5Aに示すように、通気歯40Aの遠位端部72は、底歯ポート38から出たところであり、地表面22に貫入し始めている。通気ロータ30は、通気歯40Aを地表面22にさらに貫入させるように回転し続けることができる。
【００３８】
図5Bは、通気歯40Aによって地表面22内に形成された通気ポケットになり得る穴79内に延びる通気歯40Aを示す。通気歯40Aは、実質的に縦配向に示される。通気歯40Aは、縦方向又は実質的に縦方向の前方縁によって穴79を切削するように構成された移動の形状及び経路を有し得る。通気ロータは、通気歯40Aを地表面22から出すように回転し続けることができる。
【００３９】
図5Cは、地表面22内の穴79から出る通気歯40Aを示す。図5Cに示すように、通気歯40Aは、土壌プラグ80を穴79から引っ張る。通気歯40Aは、前方縁から後縁にかけて比較的狭い穴79を切削するように構成された移動の形状及び経路を有し得る。一部の実施形態では、穴79は、図示するものとは異なってサイズ設定されて成形され得る。
【００４０】
通気歯40Aの運動により、通気歯40Aは土壌プラグ80をチューブ76からロータ空洞28内に投じる、又は投入することができる。一部の実施形態では、通気ロータ30は、土壌プラグ80を土壌粒子82に微粉砕するように微粉砕バーとして作用することができるシャフト60及び62の一つ内に土壌プラグ80を投じることができるように構成されて作動され得る。通気ロータ30が回転するにつれて、土壌プラグ80をシャフト60及び62、歯保持シャフト56及び58、並びに通気歯40によって微粉砕し得る。土壌プラグ80は、(図1に示す)ふるいポート32を通過してロータ空洞28を出るよう十分小さい土壌粒子に砕かれるまで、通気ロータ30の構成要素によって微粉砕され得る。これは、土壌プラグ80として引っ張られた土壌を土壌粒子82として地表面22に戻すことを可能にし得る。このため、一部のユーザに目障りであると考えられ得る、地表面22上に残された土壌プラグ80の数を低減又は解消し得る。
【００４１】
一部の実施形態では、シャフト60及び62は、土壌プラグ80をシールド26に押し付けて研削するようにシールド26の内側表面近くに配置され得る。一部の実施形態では、シャフト60及び62は、シールド26の内側表面から約0.1インチのところに配置され得る。一部の実施形態では、シャフト60及び62は、シールド26の内側表面から約0.05インチから約0.2インチの間のところに配置され得る。
【００４２】
一部の実施形態では、シャフト60及び62は、図示するのとは異なって成形されて構成され得る。たとえば、一部の実施形態では、シャフト60及び62は、正方形又は矩形の断面を有し得る。一部の実施形態では、シャフト60及び62は、土壌プラグ80をシールド26に擦り合わせるように(brush)構成された一つ以上のブラシ(図示せず)を含みうる。一部の実施形態では、シャフト60及び62は、一つ以上のスクープ(scoop)(図示せず)、又は作動中、土壌プラグ80を打ち付け微粉砕するように構成された他の突出部を含み得る。シャフト60及び62上のブラシ及び/又は他の突出部はまた、作動中、通気歯40をきれいにする(dethatch)ように機能することもできる。
【００４３】
次に図6〜10を参照すれば、一部の実施形態では、通気歯40Aのナイフ74は、その後部に沿って延びる凹状後部表面84を含み得る。凹状後部表面84は、土壌プラグ80がチューブ76から投じられるときに(図5Aに示す)土壌プラグ80をはじく(flip)ようにチューブ76(図6)と位置合わせされ得る。図7は、通気歯40Aの上面図である。図8は、通気歯40Aの側面図である。図9は、通気歯40Aの連結端部70の端面図である。図9は、歯保持シャフト56及び58に連結するように構成され得る連結端部70にねじ穴86を有する通気歯40Aを示す。図10は、通気歯40Aの遠位端部72の端面図である。
【００４４】
図11は、図8の線11-11に沿って切り取られた通気歯40Aの断面図である。図12は、図7の線12-12に沿って切り取られた通気歯40Aの断面図である。図13は、図8の線13-13に沿って切り取られた通気歯40Aの断面図である。図14は、図8の線14-14に沿って切り取られた通気歯40Aの断面図である。図15は、図12の線15-15に沿って切り取られた通気歯40Aの断面図である。通気歯40Aは、土壌通気装置10の一部の実施形態において土壌プラグ80を地表面22から切削して引っ張るのに適した形状を有する。一部の実施形態では、通気歯40Aは、用途に適するように改変され得る。一部の実施形態では、通気歯40Aは、ナイフ74に類似するナイフを有するが、チューブ76に類似するチューブを有さない通気歯などの代替の通気歯に取り換えられ得る。
【００４５】
図16〜17は、(たとえば図1〜3に示す実施形態などの)土壌通気装置10の特定の実施形態によって通気された土壌を有する地表面22の上面図である。図16は、通気歯40(図2〜15に示す)を使用して通気された土壌を示す。土壌通気装置10が地表面22上で前方方向に移動するにつれて、通気歯40は、上記で説明した貫入、一掃、及び土壌プラグ取り除き作用を実行して穴79を形成し得る。通気歯40が隣接する歯保持シャフト56又は58上の通気歯40に対して互い違いの位置にあるため、穴79の各列は、隣接する列に対して互い違いになり得る。図17では、通気歯40Aに類似するが、チューブ76が省かれた通気ブレード(図示せず)を使用して、地表面22を通気することができる。そのような通気ブレードは、土壌通気装置が前方方向に移動するときに、地表面22内に穴88を形成して、土壌を通気することができる。穴88は、土壌プラグを取り除くためのチューブを含まないため、(図16に示す)穴79より狭くなり得る。
【００４６】
(図16及び17に示す)穴79及び88の位置を互い違いにすることにより、地表面22内の穿孔密度(所要の面積内の穴/スリットの数)を増大させることができ、したがって土壌通気装置10の単一パスで土壌圧縮を大きく低減する。通気ロータ30の回転速度が地上速度に対して増大される場合、穴79及び88を相互により近く位置付けることができる。所望の場合、穴79及び88は、他の穴79及び88と重なって連続的なスリットを形成し得る。これらの互い違いの穴79及び88の密度(すなわち、芝土の単位面積あたりのポケットの数)は、従来のシステムによって得られるものよりかなり大きくなり得る。
【００４７】
上記で説明した土壌通気装置の様々な実施形態は、相対的に効率的な高品質の地表面土壌の通気を実行することができる。一つ以上のシールドを備えた通気ロータの作動は、土壌通気装置が土壌プラグを引っ張り、これらの土壌プラグを土壌粒子に微粉砕して地表面に戻すことを可能にし得る。シールド内にふるいポートを含むことにより、シールドが土壌プラグをロータ空洞内に保持することを可能にし、より小さい土壌粒子を通すことが可能になり得る。通気ロータの特徴及び構成要素は、土壌プラグの微粉砕を改良するように構成され得る。土壌通気装置の様々な特徴及び構成要素はまた、土壌通気装置がより簡単に、より小さく、より軽量になることを容易にし得る。たとえば、通気ロータの特定の特徴は、一部のロータ設計と比較して通気ロータをより小さく、より軽量にすることを可能にし得る。通気ロータが中央シャフトを含まないように構成することにより、通気歯が通気ロータの中央軸を通って回転することが可能にされ、したがって通気ロータの半径をより小さくすることが可能にされる。より大きい負荷及び磨耗を受ける(通気ロータなどの)構成要素により重くより強い材料を使用しながら、(フレーム及びハウジングなどの)特定の構成要素にアルミニウムなどの軽量材料を使用することで、耐久性を維持しながら土壌通気装置の全体重量を低減できる。通気ロータは、より簡単な設計、すなわちより少ないパワーを使用し、作動中、土壌通気装置を推進するのを助け得る設計によって構成され得る。これは、土壌通気装置がより小さいモータ及びより小さく、より軽量の全体構造を有することを可能にし得る。土壌通気装置を押し出し式又はウォークビハインド型装置になるように構成することにより、より小さい土壌通気装置をより小さい空間内で及び/又は牽引車両を有さずに作動させることが可能になり得る。上記で説明した様々な特徴は、一部の設計と比較して全体的なコスト及び複雑性を低減するのを助けることができ、それによって土壌通気装置の一部の実施形態をより容易にし、製造及び作動をより手頃に行えるようにする。
【００４８】
本発明のいくつかの実施形態が説明されてきた。それにもかかわらず、本発明の趣旨及び範囲を逸脱することなく様々な改変を加えることができることが、理解されるであろう。たとえば、歯車システム、ハウジング、車輪、及び通気ロータなどの様々な構成要素の特有の形状及び配向を、土壌通気装置が所望の用途に適切である限り、図に例示するものから改変することができる。土壌通気装置は、土壌コアを微粉砕することができる比較的小さく、ウォークビハインド型の装置として例示されているが、他の実施形態は、土壌コアを微粉砕する牽引可能な土壌通気装置に対して上記で説明した特徴を含むことができ、さらに他の実施形態は、穴を切削するがコアは引き出さない比較的小さい、ウォークビハインド型の装置に対して上記で説明した特徴を含むことができる。こうして、土壌通気装置の様々な実施形態は、上記で説明した特徴の一部を含むが、すべてを含まなくてよい。したがって、他の実施形態は、特許請求の範囲内にある。
【図１】
2018503391.tif 000003
【図２】
2018503391.tif 000004
【図３】
2018503391.tif 000005
【図４】
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【図５Ａ】
2018503391.tif 000007
【図５Ｂ】
2018503391.tif 000008
【図５Ｃ】
2018503391.tif 000009
【図６】
2018503391.tif 000010
【図７】
2018503391.tif 000011
【図８】
2018503391.tif 000012
【図９】
2018503391.tif 000013
【図１０】
2018503391.tif 000014
【図１１】
2018503391.tif 000015
【図１２】
2018503391.tif 000016
【図１３】
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【図１４】
2018503391.tif 000018
【図１５】
2018503391.tif 000019
【図１６】
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【図１７】
2018503391.tif 000021
【国際調査報告】
2018503391.tif 000022
2018503391.tif 000023