CN101883516A - 用于清洁装置的头部和可与该头部一起使用的清洁装置 - Google Patents

用于清洁装置的头部和可与该头部一起使用的清洁装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于清洁装置的头部(20)，所述头部具有清洁表面(30)，所述清洁表面具有多个部分(35)。所述多个部分可响应使用者施加的力而相对于彼此移动。所述部分可从具有非共面部分的第一构型移动到其中所述部分共面的第二构型。非共面构型可提供空腔以便从要清洁的表面例如地板收集碎屑。共面构型可在整个清洁表面上提供改进的应力分布。

Description

用于清洁装置的头部和可与该头部一起使用的清洁装置
技术领域
本发明涉及一种用于清洁装置，更具体地讲用于可用于硬质表面例如地板的清洁装置的头部。
背景技术
用于硬质表面例如地板的清洁装置已为人们所熟知。一种此类装置为由本受让人所销售的SwifferTM清扫器。硬质表面包括要清洁的聚乙烯树脂地板、硬木、瓷砖、石材和其它目标表面。
此类清洁装置通常具有可连接一次性清洁布的平直的单一头部。已付出了相当大的努力来改进此类清洁布，以便增加使用期间所拾取的灰尘量。然而，很少通过改变头部来改进清洁性。
本受让人本领域的两种尝试包括以Flora等人的名义公布的US2006/0016037A1和授予Policicchio等人的US 6,842,936B2。本领域的另一尝试存在于授予Vosbikian等人的US 7,264,413B2中。Vosbikian等人展示了具有一对可围绕枢轴转动的相对的板的拖把头。然而，该尝试未能产生较均匀地分布作用压缩力的连续宽度拖把头。
如果不能较均匀地施加压缩力，则会减少拖把头部的有效清洁面积。由于有效清洁面积的减少，使用期间所拾取的灰尘量也会减少。
因此，在现有技术尝试之上增加有效清洁表面积并且自始至终提供较均匀的压缩力的清洁装置的头部将可能提供改进的清洁性能。
发明内容
本发明包括用于可用于清洁表面的清洁装置的头部。所述头部包括至少两个部分，至少第一部分和第二部分。所述两个部分中的至少一个可相对于另一个移动，由此施加到头部上的压缩力使各部分变成基本上共面的。所述头部可包括任选的返回机构以在移除压缩力时将所述部分之一返回到非共面构型；和任选的用于接纳手柄的连接件。可通过该连接件将手柄连接到一个或多个部分上。
附图说明
图1是当注视顶部表面观察时依照本发明的头部的透视图。
图2是当注视清洁表面并显示各部分处在非共面构型观察时依照本发明的头部的透视图。
图3是沿着图2的线3-3截取的截面图。
图4是当注视清洁表面并显示各部分处在共面构型观察时依照本发明的头部的透视图。
图5是沿着图4的线5-5截取的截面图。
图6是当注视具有两部分(其中一个部分被设置在头部的前缘(或后缘)上)的一个可供选择的实施方案的清洁表面并显示所述部分处于非共面构型中所观察的依照本发明的头部的透视图。
图7是当注视具有两个部分(其中一个部分被另一部分所环绕并且是另一部分的中心)的一个可供选择的实施方案的清洁表面并显示所述部分处在共面构型中所观察的依照本发明的头部的透视图。
图8A是二维图，其显示由本受让者目前所销售的SwifferTM清扫器的压力分布。
图8B是二维图，其显示依照具有联锁在共面构型中的三个三截分部的图1至5的头部的压力分布。
图8C是二维图，其显示了依照本发明图1至5在清洁表面上具有两个空腔，以及底部衬垫56在三截分部间具有狭缝的头部的压力分布。
图8D是二维图，其显示了依照本发明图1至5在清洁表面上没有空腔，以及实心底垫56在三截分部间没有狭缝的头部的压力分布。
具体实施方式
如本文所用，X-Y平面是指与目标表面平行的平面。X和Y尺寸分别是指头部20的长度和宽度。Z方向垂直于X-Y平面并可在连接件50上相对于头部20居中。上部是指距离目标表面相对较远的位置或方向，而下部是指相对接近于目标表面的位置或方向。头部20可具有前缘22和后缘24，它们分别在使用者的前进行程和反向行程中面朝移动方向。压缩力是指在将头部20设置在平行于X-Y平面的目标表面上时所施加的与Z轴重合的力。共面是指在两个尺寸上大体平直的表面构型，其中对于真实平面度的正规变差和偏差具有容差。
参见图1，依照本发明的头部20可为大致矩形，或者为任何其它适用的几何形状，例如具有伸入到拐角中的点。头部20具有位于X-Y平面上的相互正交的长度和宽度尺寸和在Z方向上获取的厚度。
头部20可具有两个大致相对的主表面，向下面朝要清洁的目标表面的清洁表面30和向上面朝的顶部表面32。顶部表面32和清洁表面30可由两个独立的组件构成。当承受使用者的压缩力时，清洁表面30可为大致连续的并且始终大致平面的。
头部20可具有两个、三个或更多个部分35，其中一个或多个部分35可相对于另一个移动。部分35可交截清洁表面30。部分35可通过铰接、平移等相对于彼此从第一位置移动到第二位置。在第一位置中，清洁表面30不是共面的。在非共面构型中，清洁表面30可具有用于接纳从目标表面上清除的灰尘的空腔。在第二位置，清洁表面30可为基本上共面的并且在整个部分35上是连续的。
可利用一个返回机构40将头部20的部分35从第一位置返回到第二位置。可将返回机构40设置成使得它不交截清洁表面30。头部20也可具有用于连接手柄的连接件50以便给使用者提供方便。然而，应当认识到，依照本发明的头部20可不与手柄一起使用，例如用于硬毛刷时。
连接件50可包括如图所示的万向接头或者不同的卡登接头(Cardan joint)。连接件50作为另外一种选择可包括球和套管接头等，如本领域所知的那样。
头部20可具有一个或多个夹具42以可移除地连接清洁布。适用的夹具42可依照共同转让的美国专利6,651,290B2来制造。适用的布可依照共同转让的美国专利6,936,330B2和/或D 489,537来制造。
清洁表面30可覆盖有软衬垫56以提供相对于目标表面上的凸凹不平的弹性。一种适用的衬垫56为具有约5mm厚度和较软的肖氏硬度计硬度性质的闭孔EVA。衬垫56可具有狭缝以提供与三截分部(trisection)35之间的相邻接缝之间的铰合线重合的铰合线。这为三截分部35之间的相对运动的更大自由度创造了条件。为清楚起见，图2、4、6或7中未示出衬垫56。
参见图2至3并更详细地检查头部20，在一个实施方案中，头部20可具有三个三截分部35，其中中心三截分部36在侧面与两个外侧三截分部38相接。头部20可围绕与x方向、y方向或这两个方向平行的轴线是对称的。中心三截分部36可具有两个外边缘26，所述两个外边缘26面朝外侧三截分部38的两个对应的内边缘28并与该两个对应的内边缘28并置。同样，外侧三截分部38可具有两个外边缘26，所述两个外边缘26面朝头部20的前缘和后缘22、24，或者面朝头部20的侧边。外侧三截分部38可具有小于中心三截分部36的长度(如图所示)，或大于或等于中心三截分部36的长度。
如果需要，中心三截分部36可在中心三截分部36的外边缘26和外侧三截分部的内边缘28中的一个或两个之间的接缝处铰接到外侧三截分部38的任何一个或两个上。此类铰接可通过活动铰链或其它铰链机构来实现，如本领域所熟知的那样。这种布置提供相邻三截分部35之间的铰接并因此相对的运动。
当部分35处于第一位置时，部分35可从某一位置铰接，其在头部20的清洁表面30和目标表面之间提供一个或多个空腔。部分35可铰接到、甚至铰接通过共面的第二位置。参见图4至5，当通过连接件50施加具有Z向分量的力时，中心三截分部36和外侧三截分部38相对于彼此从具有非共面的清洁表面30的第一位置移动到具有基本上共面的清洁表面30的第二位置。
如果需要，可利用更加精密的机构来连接中心三截分部36和外侧三截分部38。例如，头部20可增加有设置在连接件50和中心三截分部36中间的压盘46。压盘46可承受通过连接件50所施加的压缩力并作为反应在Z方向上位移。压盘46具有与外侧三截分部38的一部分对齐的周边区域。可将压盘46连接到外侧三截分部38上，以便当通过连接件50施加力时将力传送到其上。
压盘46和外侧三截分部38之间的连接可通过导轨48来实现，该导轨使压盘46的周边部分和外侧三截分部38能够可相对于彼此滑动。图3和5中示出了T型截面的导轨48，尽管技术人员将认识到，互补的导轨48并不受此限制。
也可将压盘46直接设置在中心三截分部36之上，并且与清洁表面30的Z轴和中心共线。这种布置使通过连接件50所传送的一部分力能够作用于中心三截分部36上。当压盘46在X-Y平面上变得较大时，它一般将横向上远离连接件50或者由使用者施加力的其它点来分布压缩力。
头部20任选地还可包括返回机构40以帮助三截分部35的构型从第一位置返回到第二位置。返回机构40可包括凸轮，该凸轮在第一和第二位置的每一处均锁定。作为另外一种选择，返回机构40可包括在头部20的宽度方向上连接外侧三截分部38的拉伸弹簧。作为另外一种选择，返回机构40可包括连接外侧三截分部38和中心三截分部36的双稳态铰链。作为另外一种选择，返回机构40可包括在外侧三截分部38与压盘46之间的球套连接。作为另外一种选择，返回机构40可包括导轨48，如上所述。所有这些返回机构40以及其它返回机构均已为本领域所熟知。
一种适用的返回机构40是偏动簧片以使头部20自动地从与第一位置基本上共面的第二位置返回，在没有通过连接件50所施加外力的情况下头部20固有地处于第二位置。返回机构40可为任何构件，如本领域所熟知的那样，所述构件引起中心三截分部36与外侧三截分部之间的相对运动，以便从共面构型变成非共面。
在一个实施方案中，返回机构40可为偏动簧片。偏动簧片可为本领域已知的压缩弹簧。适用的压缩弹簧包括平板弹簧或卷簧。弹簧可设置在面向上的表面与压盘46之间。一个凸缘可限制卷簧以在使用期间最小化横向错位或横向移动。当通过手柄和连接件50将力施加到头部20上时，偏动簧片不应产生对使用者的过分抵抗。当然，当考虑将三个三截分部35移动到基本上共面构型所需的力时，应将偏动簧片的抵抗力考虑进去。同样，如果手柄的重量较大，可考虑将其加到所施加的压缩力上。
参见图4至5，当在Z方向上移动中心三截分部36并约束外侧三截分部38的外边缘中的一个或两个不在Z方向上移动时，中心三截分部36与相应的外侧三截分部38之间的相对移动将会发生。此类相对移动以相邻三截分部35的铰接接合的边缘之间的铰接形式发生。
此类移动可由于通过手柄将压缩力施用到连接件50上而发生。此类压缩力可具有Z方向上的矢量分量以产生前述的铰接。
可在Z方向上向头部20施加力。如果垂直于目标表面设置手柄，则Z方向将与手柄的纵向轴线重合。
在Z方向上所施加的力的量可为至少约0.4kg、0.5kg或0.8kg，但小于约7kg、8kg或9kg。如果头部20要与相对于站立的使用者而言长度合适的手柄一起使用来清洁地板，并且需要干式清洁/除尘，则所施加的使头部20变成共面并处于第一位置的力的量可为至少约4kg，但不超过约8kg。据判断该力的水平足以使空腔在正常使用过程中保持敞开并可在清洁循环结束时用来收集大的颗粒。如果头部20要与相对于站立的使用者而言长度合适的手柄一起使用来清洁地板，并且需要湿式清洁/拖洗，则所施加的使头部20变成共面并处于第一位置的力的量可为至少约0.4kg，但不超过约4kg。
参见图6，头部20可包括可相对于彼此移动并设置在清洁表面30上的两个部分35。设置在目标表面上的一个部分35例如第一部分35可为静止的，并且另一部分35例如第二部分35可相对于其移动。头部20可为大致矩形的，具有呈两种不同长度的四条边。假如这样，可将活动部分35设置在头部20的一边，例如较长的边上。在简并情况下，该实施方案可被看作与具有单个可动三截分部35的图1至5所示的实施方案类似。
在这样一种构型中，可认为与目标表面直接接触的部分35是第一部分35，并且可认为相对于目标表面按角度关系设置的部分是第二部分35。第二部分35可相对于第一部分35移动。第二部分35可具有头部20的总宽度的至少约10％或约25％的宽度，但不超过约50％。对于合适的长度，该宽度据判断在清洁循环结束时提供由头部20所收集的大颗粒的拾取。
这种布置提供以下有益效果，即，使用者可使用具有依照本发明的头部20的清洁装置来清洁目标表面，并且将清洁表面30的第二部分35放置到在目标表面上收集的松散颗粒上。使用者然后可通过手柄施加压缩力，从而使第二部分35铰接，变成与第一部分35基本上共面并拾取松散颗粒和其它灰尘。
参见图7，在另一个实施方案中，头部20可包括两个部分35，其中第一部分35被设置到第二部分外面并包围或大致包围第二部分。第二部分35可与头部20的周边一致，或者可呈任何其它合适的几何形状。第二部分35的表面积可为头部20的总表面积的至少约25％、50％或75％。当然，上述的表面积和几何形状是在头部20的清洁表面30处获取。
这种布置提供以下有益效果，即，使用者可用具有依照本发明的头部20的清洁装置来清洁目标表面，并且将清洁表面30的第二部分35放置到在目标表面上收集的松散颗粒之上。使用者然后可通过手柄施加压缩力，从而使第二部分35铰接，变成与第一部分35基本上共面并拾取松散颗粒和其它灰尘。灰尘可被第一部分35所包围，并且不太可能不被头部20拾取。
参见图8A至8D，在均匀加载条件下测试了示例性清洁装置的四种头部20以评估XY应力分布。头部20可描述如下：
头部1是由本受让人当前销售的SwifferTM清扫器头部。
头部2是具有用垫片和压盘46联锁在共面构型中的三个三截分部35的头部20。
头部3是依照本发明的头部20，并在清洁表面30上具有中心三截分部36和两个外侧三截分部38以及底部衬垫56，在三截分部35之间具有狭缝。
头部4是依照本发明的头部20，在清洁表面30上没有空腔，并且实心底部衬垫56在三截分部35之间没有狭缝。
每个头部20均具有通过约18cm长度的手柄和约4cm宽度的压盘46从Z轴在每个方向上施加的约23.1kg的Z向力。头部1不具有返回机构40。头部2至头部4具有卷簧返回机构40，其在三截分部35被压缩到基本上共面的构型时表现出约420克的反作用力。在下面的分析中未考虑该反作用力。
每个头部20均具有闭孔EVA底部衬垫56，具有小的隆起，如在头部1上所商业销售的那样。将每个头部20放置在具有约一毫米XY分辨率的传感器的压缩力垫上，如上所述静态加载，并测量有效面积上的最终应力分布、整个面积上的平均压缩力和峰值压缩力(一般与Z轴重合)。结果示于下表1中。
表1
 头部   有效面积(cm2)  平均压缩力(ksm)   峰值压缩力(ksm)
 1(现有技术)   232   457   2720
 2   243   598   2720
 3   241   654   2720
 4   264   710   2720
表1显示，具有如图1至5所示的三个三截分部35的各实施方案比现有技术具有更大的有效面积并在整个该面积上具有更大的平均压缩力。这种增大的表面积和整个平均压缩力将有望在使用期间导致更大的灰尘拾取。

Claims (10)

1.一种可用于从表面上移除碎屑的清洁装置的头部(20)，所述头部(20)包括：
两个部分(35)，第一三截分部(35)和第二部分(35)，所述部分(35)中的至少一个可相对于另一个移动，由此施加到所述头部(20)的压缩力致使所述部分(35)变成基本上共面的，以形成清洁表面(30)；和返回机构(40)，其特征在于所述返回机构(40)设置成不交截所述清洁表面(30)，并在移除了所述压缩力时使所述部分(35)返回到非共面构型。
2.如权利要求1所述的头部(20)，其中，所述头部(20)为具有四条边的大致矩形，其中两条边较短而两条边较长，其特征在于所述第二三截分部(35)沿着所述头部(20)的一条所述较长的边设置。
3.如前述任一项权利要求所述的头部(20)，其中，所述头部(20)的特征在于包括：
三个三截分部(35)，中心三截分部(36)插置在两个外侧三截分部(38)之间，所述外侧三截分部(38)可相对于所述中心三截分部(36)移动，由此施加到所述头部(20)的压缩力致使所述三截分部(35)变成基本上共面的；和所述返回机构(40)，所述返回机构(40)在移除了所述压缩力时使所述三截分部(35)返回到非共面构型。
4.如权利要求3所述的头部(20)，其中，所述头部具有纵向轴线和周边，并且其中所述外侧三截分部(38)中的每一个均具有朝向所述纵向轴线取向的内边缘(28)和朝向所述周边取向的外边缘(26)，其特征在于所述外侧三截分部(38)在所述内边缘(28)处铰接到所述中心三截分部(36)。
5.如权利要求3所述的头部(20)，其中，所述中心三截分部(38)比所述外侧三截分部(36)具有在纵向上截取的更大长度。
6.如前述任一项权利要求所述的头部(20)，其中，所述连接件(50)包括万向接头。
7.如前述任一项权利要求所述的头部(20)，其中，所述返回机构(40)包括弹簧，并且优选地所述弹簧包括卷簧，所述卷簧具有与所述纵向轴线大致正交设置的轴线。
8.如前述任一项权利要求所述的头部(20)，其中，在将介于0.4kg和8.0kg之间的压缩力施加到所述头部(20)时，所述头部(20)变成基本上共面的，并且优选地在将介于0.5kg和0.8kg之间的压缩力施加到其上时变成基本上共面的。
9.如前述任一项权利要求所述的头部(20)，其中，所述头部还包括用于接纳手柄的连接件(50)，所述手柄可通过所述连接件(50)连接到所述部分(35)中的一个部分，并且还包括接合到所述连接件(50)的细长手柄。
10.如权利要求9所述的头部(20)，其中，所述头部还包括设置在连接件(50)和所述部分(35)之间的压盘(46)，由此当所述部分(35)被设置在共面位置时，所述压盘将使用者施加的压缩力横向分配到所述部分(35)。
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