CN102223832B - 抽吸单元和自治真空吸尘器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种抽吸单元和一种真空吸尘器。抽吸单元包括：驱动系统，用于在待处理的表面上驱动抽吸单元；底盘，支撑驱动系统；喷嘴，用于从待处理的表面去除颗粒，该喷嘴被配置成在远离待处理的表面的方向上相对于底盘移动，该喷嘴具有限定面向待处理的表面的开口的内部空间；以及出口，与内部空间连通，该出口被布置用于在操作条件期间与风扇单元连通。抽吸单元还包括用于将喷嘴耦合到底盘的耦合装置，其中耦合装置被布置成在内部空间中的负压增加时施加远离待处理的表面的力。以这一方式，可以克服或者至少减少抽吸单元变得粘贴于地面上的问题。另外，可以改进驱动系统的牵引。根据本发明的一种自治真空吸尘器包括这样的抽吸单元并且还包括灰尘室以及与灰尘室连通的风扇单元。风扇单元与出口连通用于在操作条件期间在喷嘴的内部空间中产生负压。

Description

抽吸单元和自治真空吸尘器
技术领域
本发明涉及一种用于自治真空吸尘器的抽吸单元。另外，本发明涉及一种自治真空吸尘器。
背景技术
在EP0803224中，抽吸单元与风扇单元和灰尘室集成，并且所有部件容纳于相同壳中。在EP0803224中，用于从待处理的表面去除颗粒的喷嘴的出口与容纳灰尘容器的室连通。室连接到提供负压的风扇单元。喷嘴通过由球接头支撑的臂装配到底盘，从而它可以相对于壳枢转。在真空吸尘器移动越过地面期间，喷嘴通过它自己的重量搁置于地面上并且由于在球接头处的柔性支撑而浮于地面上。
已知抽吸单元的一个问题在于，当密封喷嘴从而与外界大气隔绝时，喷嘴中的负压增加而喷嘴变得粘贴于待处理的表面上。这尤其是在清洁软地面如地毯时出现。该问题对于传统非自治真空吸尘器而言已经是公知的。对于自治真空吸尘器，其结果通常更糟，因为它可能导致设备变得不起作用，而不为用户所察觉。增强的负压造成向清洁表面往下按压喷嘴的法向力。然后可能出现驱动系统的功率不足以移动抽吸单元或者真空吸尘器以便克服增加的向下力。这可能造成设备变得不可移动。这特别是在抽吸单元相对小时成立，因为在该情况下驱动系统通常将仅有有限功率。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种减少上述弊端的抽吸单元。
为了实现这一目的，本发明提供根据权利要求1所述的一种自治抽吸单元。
利用这一抽吸单元来避免或者至少减少移动性受限的问题，因为无论喷嘴的内部空间中的负压何时增加，耦合装置施加远离待处理的表面的力。如果喷嘴变得被粘贴，则内部空间中的负压将由于开口被与环境隔绝而增加。这造成增加作用于喷嘴的法向力。这一力将至少部分地被施加远离待处理的表面的反力的耦合装置减少。
以这一方式可以有效地减少由于喷嘴中的压力增加而对喷嘴的任何增强的向下力，同时驱动抽吸单元变得更容易。另一优点在于由耦合装置施加的力造成提高驱动系统在待处理的表面上的牵引力，因为将传送由耦合装置施加的力以便增加作用于底盘的向下力。下文将更具体说明这一点。
根据一个优选实施例，耦合装置包括设置于底盘与喷嘴之间的波纹管，该波纹管具有与喷嘴的内部空间连通的内部空间。这为耦合装置提供简易而有效的构造。当喷嘴中的负压增加时，波纹管中的负压也将增加。或者换而言之，波纹管中的压力下降。因而，波纹管将收缩并且在喷嘴上施加远离待处理的表面的反力。喷嘴中的较大负压造成波纹管中的较大负压并且因此造成在喷嘴上施加的较大的力。
另一简易而有效的构造是根据权利要求3所述的抽吸单元。
根据另一优选实施例，耦合装置包括设置于底盘与喷嘴之间用于在基本上竖直方向上相对于底盘移动喷嘴的线性致动器。尤其优选的是在内部空间中提供压力传感器，该传感器给出输出信号，该线性致动器被配置成根据压力传感器的输出信号来移动喷嘴。这具有的优点在于可以用主动方式应用施加在喷嘴上的力，从而获得对作用于喷嘴的力的精确控制。
另外，优选的是耦合装置包括借助枢转销或者枢转轴来枢转地装配到底盘并且相对于待处理的表面基本上平行延伸的臂，该喷嘴由该臂支撑。这提供简易而有效的构造。尤其优选的是在底盘的前部提供喷嘴而在底盘的后部提供枢转销，在底盘上的低处提供枢转销，从而在操作条件期间，在枢转销与待处理的表面之间的距离小。这一实施例保证在喷嘴与枢转销之间延伸的臂相对长。与枢转销接近待处理的表面这一事实比较，这造成作用于前移喷嘴的摩擦力，从而造成作用于喷嘴的相对小(向下)的法向力。优选地，在底盘的前端提供支撑构件。这一构件支撑臂以保证在喷嘴与待清洁的表面之间的最小距离。分别在权利要求8和9中给出有利距离和尺度。下文将更具体说明这一点。
根据另一优选实施例，驱动系统包括在底盘的相对侧提供的一组轮，其中底盘的任一侧上的轮可以单独操作。这允许通过仅驱动在底盘一侧的轮来易于转动抽吸单元。
本发明还涉及一种包括根据任一前述实施例所述的抽吸单元的自治真空吸尘器，该真空吸尘器还包括灰尘室以及与灰尘室连通的风扇单元，该风扇单元与出口连通用于在操作条件期间在喷嘴的内部空间中产生负压。在权利要求12至14中给出优选实施例。
本发明可以具体有利地用于如WO 02/074150中描述的布置。这一文献公开了一种具有连接到主模块或者真空风扇模块的自推进移动抽吸单元或者清洁头的自治吸尘器，该模块也是自推进的并且保持灰尘容器和风扇单元以及吸尘器的导航和控制系统的较大部分。由于抽吸单元的尺寸相对小，所以其中的驱动系统的最大功率至少与主模块相比将相对小。由于在主模块中生成的抽吸功率通常将相当于常规真空吸尘器的抽吸功率，所以抽吸单元变得粘贴到地面的风险提高。驱动系统的最大功率然后可能不足以克服这一点。另外，这样的抽吸单元的重量将相对小。因而，作用于轮的法向力相对小，这导致轮自旋的风险提高。
本发明也可以应用于根据权利要求12所述的一种集成自治真空吸尘器。EP0803224描述了一种集成自治真空吸尘器。在这些真空吸尘器中，所有部件集成于整体自推进单元中。
本说明书内的术语‘波纹管’用来表明能够在容器中的压力分别增加或者减少时扩张或者收缩的具有至少一个开口的任何可变形容器。
附图说明
现在将通过示例和参照以下附图来描述本发明的实施例，在附图中：
图1示出了抽吸单元的示意侧视图，
图2仅示出了图1中的抽吸单元的喷嘴、臂和枢转销。
具体实施方式
图1示出了根据本发明一个优选实施例的抽吸单元1。抽吸单元具有包括轮的驱动系统。在这一实施例中，在各侧上提供两组轮3。可以单独操作任一侧上的轮以便转动抽吸单元。提供每侧上一个的两个电动机以驱动轮。优选地，底盘上的各轮由电机驱动。优选地，一组齿轮(未示出)设置于轮与电动机之间。轮由底盘5承载。数个其它部分也装配到底盘。
在底盘的前部提供喷嘴7。该喷嘴具有如下内部空间，该空间限定在抽吸单元起作用时面向待处理的表面11的开口9。内部空间与出口13连通，而它在另一侧具有开口9。出口13用来在抽吸单元被操作时与抽吸装置或者风扇单元连通。可以例如将软管组件在一侧连接到出口而在另一侧连接到容纳灰尘室和风扇单元的单元。通过操作风扇单元，在喷嘴的内部空间中出现如下负压，该负压实现从待清洁的表面11拾取颗粒和灰尘。
优选地，可以在容纳真空吸尘器的所有部件的一个整体壳中提供风扇单元以及例如灰尘箱和过滤器元件。
喷嘴由围绕枢转销17相对于底盘5可枢转的臂15承载。臂15在底盘中延伸，这一点用虚线表明。枢转销优选地在底盘的后部位于两个轮后面。臂优选地也容纳在喷嘴与出口之间建立连通的空气路径。该空气路径可以由管子或者软管或者其组合形成。
喷嘴7的开口9或者下边通常搁置于表面11之上的数毫米处。这允许将周围空气抽吸到喷嘴中并且因此拾取灰尘颗粒。在硬地面的情况下总是满足这一条件。然而在软地面的情况下喷嘴可以例如被多个纤维与周围空气隔绝。当这一情况发生时，喷嘴的内部空间中的压力下降而环境气压往下按压喷嘴。
波纹管19设置于底盘5的延伸21与喷嘴7之间。波纹管具有内部23，其与喷嘴的内部是经由在这两个内部之间的板中提供的一个或者多个开口(未示出)来连通的。所述板也可以是波纹管19的一部分。
由于前述开口，所以无论喷嘴的内部空间中的负压何时增加，波纹管的内部空间中的负压都将增加。如上文提到的那样，这主要在喷嘴被搁置于具有如下纤维的软地面上时出现，这些纤维在很大程度上封闭喷嘴从而与周围空气隔绝。由于风扇单元的动作，所以围绕喷嘴的空气的压力将大于喷嘴中的压力，从而向下按压喷嘴。这在附图中由力Fa表明。当波纹管中的负压增加时，它将收缩。在收缩时，波纹管在喷嘴上施加远离待处理的表面的反力Fb。这一力减少作用于喷嘴上的总法向力并且因此减少喷嘴的密封动作。以这一方式将自动建立新平衡，其中由波纹管施加的力补偿或者至少部分地补偿喷嘴上的向下力。因此，限制了喷嘴变得粘贴到表面的问题。
反力Fb造成轮的改进的牵引。由于波纹管附着到底盘5的延伸21，所以由波纹管生成的力将造成作用于底盘上的反力，该反力经由‘作用力与反作用力原理’最终造成增加作用于轮3上的法向力。在图1中，这由向下力F1和F2表明。作用于前轮或者与喷嘴最近的轮上的力F1将由于抽吸单元的几何结构而比作用于后轮上的力F2高一些。
在底盘5处提供支撑构件27以支撑臂15，而保证在开口9与表面11之间的最小距离。优选地，这一距离约为2.5mm。
优选地，喷嘴7具有斜边25以便于在喷嘴例如遇到门坎时提起它。
喷嘴和底盘可以容纳于图1中未示出的壳中。底盘和壳可以集成于整体部件中。另外，抽吸单元可以具有用于导航目的的相机。除了连接到软管组件之外，抽吸单元还可以通过电线连接到容纳风扇单元的单元。优选地，电线与软管组件形成整体部分。取而代之或者除此之外，还可以提供在两个单元之间的无线连接。
波纹管在喷嘴上施加的力的量值将主要取决于喷嘴开口的面积与波纹管的横截面积之比。相对于喷嘴的横截面积放大波纹管的有效面积造成作用于喷嘴的较大反力。
图2仅示出了图1中所示抽吸单元的枢转销17、臂15和喷嘴7。图2用于表明由于喷嘴上的摩擦力而围绕枢转销作用的力矩。当抽吸单元前移(用箭头A表明)时，摩擦力Fw将作用于喷嘴上。在枢转销17与待处理的表面之间的距离为Rp。摩擦力造成具有臂Rp的力矩M1和围绕枢转销的反力矩M2。反力矩M2对应于作用于喷嘴的法向力Fn并且具有臂Ra。关于M1和M2的关系有下式成立：
Fw×Rp＝Fn×Ra
因此，通过具有相对长的臂并且通过保持距离Rp相对小，作用于喷嘴的合成法向力将相对小。通过在底盘的前部提供喷嘴而在底盘的后部提供枢转销来获得相对长的臂。通过在底盘上的低处提供枢转销来保持距离Rp相对小。
优选地，在喷嘴的内部空间中提供旋转刷。这一刷由在喷嘴后面提供的电动机驱动。
取代了借助枢转臂来移动，喷嘴也可以被布置成借助引导装置(比如在喷嘴的面向底盘的一边或者多边提供的滚柱轴承)相对于底盘来移动。
本领域技术人员将清楚本发明的范围不限于前文中讨论的示例、但是其若干改进和修改在不脱离如所附权利要求书中限定的本发明范围的情况下是可能的。尽管在附图和说明书中已经具体图示和描述本发明，但是这样的图示和描述将仅视为示例或者举例而非限制。本发明不限于公开的实施例。本领域技术人员可以在实施要求保护的本发明时根据对附图、说明书和所附权利要求书的研读来理解和实现对公开的实施例的变形。在权利要求书中，用语“包括”并不排除其它步骤或者要素，而不定冠词“一个/一种”并不排除多个/多种。在互不相同的从属权利要求中记载某些措施这唯一事实并不表明不能有利地使用这些措施的组合。权利要求书中的任何参考标号不应理解为限制本发明的范围。
本发明涉及一种用于真空吸尘器的抽吸单元和一种真空吸尘器。该抽吸单元包括：驱动系统，用于在待处理的表面上驱动抽吸单元；底盘，支撑驱动系统；喷嘴，用于从待处理的表面去除颗粒，该喷嘴被配置成在远离待处理的表面的方向上相对于底盘移动，该喷嘴具有限定面向待处理的表面的开口的内部空间；以及出口，与内部空间连通，该出口被布置用于在操作条件期间与风扇单元连通。抽吸单元还包括用于将喷嘴耦合到底盘的耦合装置，其中耦合装置被布置成在内部空间中的负压增加时施加远离待处理的表面的力。以这一方式，可以克服或者至少减少抽吸单元变得粘贴于地面上的问题。另外，可以改进驱动系统的牵引。根据本发明的一种自治真空吸尘器包括这样的抽吸单元并且还包括灰尘室以及与灰尘室连通的风扇单元，该风扇单元与出口连通以便在操作条件期间在喷嘴的内部空间中产生负压。

Claims (10)

1.一种用于真空吸尘器的抽吸单元(1)，包括：
驱动系统(3)，用于在待处理的表面上驱动所述抽吸单元；
底盘(5)，支撑所述驱动系统；
喷嘴(7)，用于从待处理的表面(11)去除颗粒，所述喷嘴被配置成在远离所述待处理的表面的方向上相对于所述底盘移动，所述喷嘴具有限定在操作条件期间面向所述待处理的表面的开口(9)的内部空间；
出口(13)，与所述内部空间连通，所述出口被布置用于在操作条件期间与风扇单元连通；
其中所述抽吸单元(1)还包括用于将所述喷嘴耦合到所述底盘的耦合装置，
所述耦合装置包括在所述底盘(5)与所述喷嘴(7)之间设置的波纹管(19)，所述波纹管将所述喷嘴(7)耦合到所述底盘(5)，
所述波纹管(19)具有内部(23)，其布置为经由一个或多个开口与所述喷嘴(7)的内部空间连通，
所述波纹管(19)布置为使得无论所述喷嘴(7)的内部空间中的负压何时增加，在所述波纹管中的负压都将增加，
所述波纹管(19)布置为当所述波纹管中的负压增加时收缩，从而所述波纹管(19)在所述喷嘴(7)上施加远离所述待处理表面(11)的力，并且
其中所述耦合装置包括借助枢转销(17)来枢转地装配到所述底盘(5)并且相对于所述待处理的表面(11)基本上平行延伸的臂(15)，所述喷嘴(7)由所述臂(15)支撑，并且在所述操作条件期间在所述枢转销(17)与所述待处理的表面(11)之间的距离在25-40mm之间。
2.根据权利要求1所述的抽吸单元，其中在所述底盘(5)的前部处提供所述喷嘴(7)，而在所述底盘(5)的后部处提供所述枢转销(17)，在所述底盘(5)的低处提供所述枢转销(17)，使得在操作条件期间在所述枢转销(17)与所述待处理的表面(11)之间的距离小。
3.根据权利要求1所述的抽吸单元，其中在所述操作条件期间在所述枢转销(17)与所述待处理的表面(11)之间的距离在30-35mm之间。
4.根据权利要求1所述的抽吸单元，其中所述臂(15)的长度在150mm与180mm之间。
5.根据权利要求1所述的抽吸单元，其中所述臂(15)的长度在165mm与175mm之间。
6.根据权利要求1至5中的任一权利要求所述的抽吸单元，其中所述驱动系统(3)包括在所述底盘(5)的相对侧提供的一组轮，并且其中所述底盘(5)的任一侧上的所述轮可以单独操作。
7.一种自治真空吸尘器，包括根据权利要求1至5中的任一权利要求所述的抽吸单元，所述真空吸尘器还包括灰尘室以及与所述灰尘室连通的风扇单元，所述风扇单元与所述出口连通用于在操作条件期间在所述喷嘴(7)的内部空间中产生负压。
8.根据权利要求7所述的自治真空吸尘器，其中提供容纳所述灰尘室和所述风扇单元的主单元，所述主单元通过软管组件连接到所述抽吸单元。
9.根据权利要求7所述的自治真空吸尘器，其中所述主单元包括用于映射待处理的区域的映射系统和用于计划清洁操作的计划系统，所述计划系统控制所述驱动系统。
10.根据权利要求7所述的自治真空吸尘器，其中所述抽吸单元、所述灰尘室和所述风扇单元容纳于整体壳中，所述壳装配到所述底盘(5)。
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