CN104717912A - 清洁器头 - Google Patents

Abstract

清洁器头包括搅拌器和用于驱动搅拌器的驱动组件。驱动组件包括驱动头，用于传递扭矩到搅拌器。驱动头和搅拌器中的一个包括锥形头部、从头部延伸的柄部和绕柄部形成的螺纹。驱动头和搅拌器中的另一个包括具有埋头孔的孔眼和绕孔眼的壁形成的互补螺纹。柄部突入到孔眼中，且两个螺纹配合，使得当驱动头旋转时，搅拌器拧到驱动头上且锥形头和埋头孔相配。

Description

清洁器头

技术领域

本发明涉及一种具有搅拌器和用于驱动搅拌器的驱动组件的清洁器头。

背景技术

诸如真空吸尘器或地面擦拭器这样的器具的清洁器头可包括由驱动组件驱动的搅拌器。驱动组件往往包括驱动头，用于将由驱动组件产生的扭矩传递到搅拌器。现有清洁器头的问题在于往往在驱动头和搅拌器之间存在一定程度的游隙。因此，当搅拌器旋转时，搅拌器振动并产生噪音。

发明内容

本发明提供了一种清洁器头，包括搅拌器和用于驱动搅拌器的驱动组件，驱动组件包括驱动头(dog)，用于传递扭矩到搅拌器，其中驱动头和搅拌器中的一个包括锥形头部、从头部延伸的柄部和绕柄部形成的螺纹，驱动头和搅拌器中的另一个包括具有埋头孔的孔眼和绕孔眼的壁形成的互补螺纹，柄部突入到孔眼中，且两个螺纹配合，使得当驱动头旋转时，搅拌器拧到驱动头上且锥形头和埋头孔相配。

当埋头孔与锥形头部配合并紧靠锥形头部时，在驱动头和搅拌器之间的游隙被移除或降低。结果，搅拌器振动较少，且由此噪音被减小。

现有清洁器头的另一个问题是搅拌器不能与驱动头同心地对准。结果，不平衡力施加增加的应力到清洁器头的部件上，特别是轴承上，其可降低清洁器头的寿命。利用本发明的清洁器头，埋头孔和锥形头部的配合用于将搅拌器和驱动头同心地对准。结果，不平衡力被减小，且由此清洁器头的寿命被延长。

每个螺纹可具有不大于60度的引导角。结果，在由大部分传统清洁器头的驱动组件一般产生的扭矩范围上，由驱动头施加在搅拌器上的轴向力的大小确保搅拌器被以充分的力保持抵靠锥形头部，以便于减少振动和噪声。

每个螺纹可具有不小于40度的引导角。结果，在由大部分传统清洁器头的驱动组件一般产生的扭矩范围上，由驱动头施加在搅拌器上的轴向力的大小注意保持搅拌器抵靠驱动头，而不会过大，其否则会导致螺纹的过早失效。

每个螺纹可具有多条螺线。通过使用多条螺线，由驱动头施加的扭矩被分布在更多数量的螺线上。结果，更大的扭矩可以被传递到搅拌器，而不会导致螺纹失效。此外，在搅拌器可从清洁器头移除的情形下，更大数量的螺线可使得用户更容易安装搅拌器。特别地，通常更容易对准搅拌器的螺线和驱动头的螺线。

每条螺线可转过不小于120度的角度。每条螺线的长度取决于螺线转过的角度。当角度减小时，螺线的长度也减小。结果，螺线会经受更大每单位长度负载。低于120度的角度，螺线的长度可能不足以承受大部分清洁器头所需的扭矩。

每条螺线可转过不大于360度的角度。这于是具有保持相对端的柄部和孔眼的益处。此外，在搅拌器可从清洁器头移除的情况下，搅拌器可以通过旋转搅拌器通过不大于360度的角度而从驱动头移除，这可以大体通过小量的搅拌器的扭转来实现。

每个螺纹可具有锯齿形螺纹牙型。锯齿形螺纹牙型形状具有相对较低摩擦特性的益处。结果，对于给定扭矩，更大的轴向力由搅拌器施加到驱动头上。此外，在搅拌器可从清洁器头移除的情形下，低摩擦螺纹使得用户更容易将搅拌器从驱动头拧下。当在搅拌器上的负载改变时，由驱动组件产生的扭矩也改变。响应于驱动组件的扭矩的减小，搅拌器会经受沿远离驱动头方向的静轴向力。通过使用锯齿形螺纹牙型形状，螺纹的垂直(或接近垂直)的侧翼作用以对抗该负轴向力，且由此防止搅拌器和驱动头松开。因此，当搅拌器经受不同负载时，搅拌器继续被保持紧靠驱动头，且由此振动和噪音继续被降低。此外，与其他螺纹牙型相比，锯齿形螺纹牙型形状具有相对厚的基部，导致更强的螺纹。结果，螺纹能够承受更大的轴向力，且由此搅拌器可以被更紧地保持抵靠驱动头。

搅拌器可以从搅拌器头移除。特别地，通过相对于驱动头旋转搅拌器，搅拌器可以从驱动头拧下和分离。在具有可移除搅拌器的传统清洁器头中，通常难以确保搅拌器被轴向紧密地保持在清洁器头中。利用本发明的搅拌器，搅拌器拧到驱动头上并紧靠驱动头，以便于防止或减少轴向游隙。结果，可移除搅拌器可以被提供，而没有任何固有的振动和噪声问题。

在本文中使用了一些术语，其在英文中是工程领域公知的。可能这些术语中的一个或多个在其它语言中没有直接等同的译文。因此，为了清楚起见，现在将对这些术语中的一些进行解释。术语“驱动头(dog)”应该被理解为指扭矩传输构件。术语“螺线(start)”指外螺纹的脊或内螺纹的槽。术语“引导角(lead angle)”指由螺纹的螺线相对于垂直于螺旋轴线的平面形成的角度。且术语“螺纹牙型”是指螺纹的螺线的横截面形状或轮廓。

附图说明

为了本发明可被更容易地理解,本发明的实施例现在将要参考附图通过实例而被描述，其中：

图1是示出依照本发明的清洁器头的分解图；

图2是形成清洁器头部分的驱动头的立体视图；

图3是驱动头的侧视图；

图4是驱动头的侧视截面图；以及

图5是形成清洁器头一部分的搅拌器的一个端部的侧视截面图。

具体实施方式

图1的清洁器头1包括壳体2，其中搅拌器3和驱动组件4被安装在壳体2中。

搅拌器3包括细长体部5，用于搅拌清洁表面的鬃毛、击打条带或其他器具6被附接到该体部13。搅拌器3在一个端部处被安装到轴套7，该轴套15位于可移除的盖8中。搅拌器3的相对端部被安装到形成驱动组件4的一部分的驱动头12。

驱动组件4包括电机17和传动装置11，该传动装置18用于传输由电机17产生的扭矩到搅拌器3。除了其它部件，该传动装置11包括驱动头12，该驱动头12与搅拌器3接合。驱动头12由此负责将由驱动组件4产生的扭矩传递到搅拌器3。除了驱动头12，驱动组件4的细节并不是本发明的重点，且用于驱动清洁器头的搅拌器的驱动组件是已知的。例如，由Dyson Limited出售的DC24和DC26真空吸尘器的清洁器头每一个都包括适用于本清洁器头的驱动组件。

现在将更详细地描述驱动头12、搅拌器3与驱动头12接合的端部，以及这两者3和12如何接合以便于传输扭矩。

如图2到4所示，驱动头12包括头部13、从头部13延伸的柄部14和绕柄部14形成的螺旋形螺纹15。

头部13沿朝向柄部14的方向成锥形，且限定与柄部14共轴的截头锥形表面。

柄部14从头部13延伸且大体为圆柱形形状。

螺纹15为外螺纹，其包括绕柄部14均匀间隔开的四条螺线16。每条螺线16绕螺旋轴线18转动通过180度的角度。因此，每条螺线16仅完成一个半转。螺纹15还具有50度的引导角和锯齿形螺纹形状。

如图5所示，搅拌器3的一个端部包括带埋头孔20的孔眼19，和绕孔眼19的壁形成的螺旋形螺纹21。

埋头孔20具有截头锥形表面，其与驱动头12的锥形头部13的截头锥形表面互补，即两个表面具有相同或相似的锥形角度。

螺纹21为内螺纹，其与驱动头12的外螺纹15互补。因此，螺纹21包括绕孔眼19均匀间隔且转动通过180度角度的四条螺线22。螺纹21还具有50度的引导角和锯齿形螺纹形状。

当搅拌器3安装到驱动头12时，驱动头12的柄部14突出进入到搅拌器3的孔眼19，且驱动头12的外螺纹15与搅拌器3的内螺纹21配合。由于清洁器头1的公差，在搅拌器3和驱动头12之间存在一定程度的游隙或侧隙(backlash)(轴向和径向两者)。

在清洁器头1的操作期间，由驱动组件4产生的扭矩被经由驱动头12传递到搅拌器3。由于螺纹15和21，由驱动头12应用的扭矩施加轴向力和旋转力到搅拌器3。旋转力使得搅拌器3旋转。轴向力在另一方面使得搅拌器3拧到驱动头12上并且抵靠驱动头12变紧。在这方面，驱动头12和搅拌器3的螺纹15、21被取向(即左旋或右旋)为使得轴向力沿朝向驱动头12方向作用。由于搅拌器3抵靠驱动头12变紧，埋头孔20与锥形头部13相配且抵靠锥形头部13变紧。结果，在搅拌器3和驱动头12之间的游隙被消除或显著降低，且由此搅拌器3的振动被减低。除了减小游隙，埋头孔20和锥形头部13的匹配确保搅拌器3和驱动头12同心地对准。结果，不平衡力被减小，且由此清洁器头1的寿命被延长。

除了其他因素之外，轴向力的幅度取决于螺纹15、20的引导角。螺纹15、21具有50度的引导角。这导致轴向力的大小足以且确保埋头孔20以足够的力紧靠锥形头部13，以吸收在搅拌器3和驱动头20之间的游隙。当引导角增大时，轴向力的大小减小且由此埋头孔20被保持为不那么紧地抵靠锥形头部13。发现，当引导角超过60度时，得到的轴向力不足以充分将埋头孔20紧靠锥形头部13。结果观察到振动和噪音增大。轴向力的大小还取决于由驱动组件4产生的扭矩。因此，在更高扭矩被产生的情况下可能或实际上期望使用更大的引导角。然而，在大部分常规清洁器头的驱动组件一般产生的扭矩范围(例如在100和300Nmm之间的小扭矩)上，不大于60度的引导角被发现降低了振动和噪声。

当引导角降低时，轴向力的大小增加。尽管这具有进一步使搅拌器3紧靠驱动头12的益处，对于振动和噪声的任何进一步降低会是小且不显著的。此外，当轴向力增大时，螺纹15、21需要承受更大的轴向负载且可由此较早的失效。在由大部分传统清洁器头的驱动组件一般产生的扭矩范围上，小于40度的引导角发现没有给出比在40度处观察到的更可观的振动和噪声的降低。无论如何，在由驱动组件产生的扭矩相对较低的情况下，更小的引导角可被需要或期望以便于产生期望的轴向力。

如图4和5所示，螺纹15、21具有锯齿形螺纹牙型形状(Buttress Threadform)，其提供三种关键益处。第一，施加在搅拌器上的轴向力的大小还取决于在两个螺纹15、21之间的摩擦力。锯齿形螺纹牙型形状具有相对较低摩擦特性的益处。结果，对于给定的扭矩可以实现更大的轴向力。第二，在清洁器头1的使用期间，搅拌器3经受不同的负载。当在搅拌器3上的负载改变时，由驱动组件4产生的扭矩也改变。如果由驱动组件4产生的扭矩降低，由驱动头12施加在搅拌器3上的轴向力将降低。埋头孔20和锥形头部13受压且由此沿相反方向施加轴向力。因此，响应于驱动组件4的扭矩的减小，搅拌器3经受沿远离驱动头12方向的静轴向力。通过使用锯齿形螺纹牙型形状，螺纹15、21的垂直(或接近垂直)的侧翼17、23，作用以对抗该负轴向力，且由此防止搅拌器3和驱动头12松开。因此，当搅拌器3经受不同负载时，搅拌器3继续被保持紧靠驱动头12，且由此振动和噪音继续被降低。第三，锯齿形螺纹牙型形状具有相对厚的基部，导致更强的螺纹。螺纹15、21由此能够承受更大的轴向力。

每一个螺纹15、21具有四个螺线16、22，其每一个转过180度。可以设想不同数量的螺线和/或螺线可以转过不同的角度。然而，如现在将解释的，改变螺线的数量和/或螺线转过的角度存在益处和缺陷两者。

螺线16，22负责将由驱动组件4产生的扭矩传递到搅拌器3。每一个螺线16、22由此需要承受总扭矩的一部分。如果螺线16、22的数量降低，每一个螺线将需要承受更大的负载且由此会过早失效。这可以通过增大螺纹的尺寸来处理，以便于提高螺线16、22的强度。如果螺线16、22的数量增大，每个螺线16、22的可用空间将减少。每条螺线16、22于是会具有更小的螺纹造型，其往往会折损螺纹15、21的强度。因此，尽管每条螺线16、22将需要承受更小的负载，每一条螺线16、22的强度会被削弱到一点，在该点处螺线16、22的失效变成潜在问题。

如果螺线16、22要转过较小的角度，螺线16、22将长度更短。这具有益处在于更短的柄部14和孔眼19可以被使用。然而，当螺线16、22的长度降低时，螺线16、22每单元长度经受更大的负载，且由此在经受过大的扭矩情况下会失效。相反，如果螺线16、22要转过更大的角度，螺线16、22将经受每单元长度更小的负载，且可由此传递更大的扭矩。然而，这将需要更长的柄部14和孔眼19。

由此需要在各个参数(例如引导角、螺线数量、螺线的旋转角度、驱动头和孔眼的长度、驱动组件的失速转矩、驱动头和孔眼的材料等)之间达到平衡。

搅拌器3可以从搅拌器头移除。这是通过移除形成壳体2一部分的盖8而实现的。盖8的移除在壳体2的侧面产生一孔，搅拌器3可以穿过该孔而被移除。为了移除搅拌器3，用户需要相对于驱动头12旋转搅拌器3。这于是使得搅拌器3从驱动头12拧下且分离，随后用户可以穿过该孔拉出搅拌器3。将搅拌器3安装在清洁器头1中于是与该过程相反。

驱动头12的螺线16为稍微锥形的。这于是有助于用于将搅拌器3安装到驱动头12。特别地，支柱14的端部由埋头孔20引导到孔眼19的中心。

当安装搅拌器3到驱动头12时，两个螺纹15、21往往没对准。每个螺纹15、21具有四条螺线16、22。因此，用户需要仅选择搅拌器3通过90度的最大角度，以便于让两个螺纹15、21对准。在90度处，用户可以在保持搅拌器3的抓持同时舒适地选择搅拌器3。如果较小数量的螺线16、22被使用，用户将需要旋转搅拌器3通过更大的角度，对于该更大的角度，用户可能发现不舒适。

每条螺线16、22转动通过180度的角度。因此，为了移除和安装搅拌器3，用户需要相对于旋转搅拌器3通过180度。这并不会过于繁重，且通常可以利用一个或两个搅拌器3的短扭转来实现。更小的转过角度可以被使用，其具有益处在于用户需要旋转搅拌器3通过更小的角度。然而，如上所述，当转过角度降低时，螺线16、22的长度降低，且由此螺线16、22经受每单位长度更大的负载。因此，不小于120度的转过角度可以是优选的。大于180度的转过角度可以被用于螺线16、22。这于是具有益处在于螺线16、22在长度上更长，且由此能够承受更高的扭矩。然而，由于螺线16、22的长度增大，从而柄部14和孔眼19的长度也增大。因此，为了移除和安装搅拌器3，用户需要相对于旋转搅拌器3通过更大的角度。通过使用不超过360度的转过角度，相对短的柄部14和孔眼19可以被保持。此外，用户能够通过小量的搅拌器3的扭转来移除和安装搅拌器3。

每个螺纹15、21具有锯齿形螺纹牙型牙型，如上所述其具有相对较低的摩擦特性。因此，除了如上所述的益处，螺纹形式使得用户能够更容易地移除和安装搅拌器3。

在两个螺纹15、21之间的装配可以相对较松，其于是进一步有助于用户移除和安装搅拌器3。相对较松的配合往往会导致在搅拌器3和驱动头12之间相对较大的游隙。然而，由于搅拌器3拧到驱动头12并紧靠驱动头12，甚至相对较大的游隙量可以被吸收。

在具有可移除搅拌器的传统清洁器头中，通常难以确保搅拌器被轴向紧密地保持在清洁器头中。本发明的清洁器头1也是如此，在安装搅拌器3到清洁器头1中之后，在搅拌器3和驱动头12之间存在一定程度的轴向游隙。然而，在清洁器头1的操作期间，搅拌器3拧到驱动头12上并且紧靠驱动头12，从而吸收任何轴向游隙。结果，可移除搅拌器可以被提供，而没有任何固有的振动和噪声问题。

在上述实施例中，绕柄部14形成的螺纹15为外螺纹，且绕孔眼19形成的螺纹21为内螺纹。作为替代，绕柄部14形成的螺纹15可以为内螺纹，且绕孔眼19形成的螺纹21可以为外螺纹。此外，驱动头12可以包括孔眼19和埋头孔20，且搅拌器3可以包括锥形头部13和柄部14。因此，更普遍意义上说，搅拌器3和驱动头12中的一个可以被认为包括锥形头部13、柄部14和第一螺纹15，而搅拌器3和驱动头12中的另一个可以被认为包括孔眼19、埋头孔20和第二螺纹21，其与第一螺纹15互补。

尽管每一条螺线16、22具有锯齿形螺纹牙型形式，其它螺纹形式可以替代地被使用。例如，方形和梯形螺纹形式可以具有相对较低的摩擦特性。然而，锯齿形螺纹牙型通常由于每条螺线较大的基部而更强。

图1中所示的清洁器头1用于形成真空吸尘器的一部分。然而，搅拌器3和驱动头12可等同地用于其它器具的清洁器头中，譬如地面擦拭器或地毯香波机。此外，尽管上述实施例的驱动组件4包括电机10，驱动组件4可包括用于产生驱动搅拌器3的扭矩所需的替代器件。例如，当清洁器头1意图形成真空吸尘器的一部分时，驱动组件4可包括空气涡轮，其由被抽吸穿过清洁器头1的空气驱动。

Claims (8)

1.一种清洁器头，包括搅拌器和用于驱动搅拌器的驱动组件，驱动组件包括驱动头，用于传递扭矩到搅拌器，其中驱动头和搅拌器中的一个包括锥形头部、从头部延伸的柄部和绕柄部形成的螺纹，驱动头和搅拌器中的另一个包括具有埋头孔的孔眼和绕孔眼的壁形成的互补螺纹，柄部突入到孔眼中，且两个螺纹配合，使得当驱动头旋转时，搅拌器拧到驱动头上且锥形头和埋头孔相配合。

2.如权利要求1所述的清洁器头，其中每个螺纹具有不大于60度的引导角。

3.如权利要求1或2所述的清洁器头，其中每个螺纹具有不小于40度的引导角。

4.如前述权利要求中任一项所述的清洁器头，其中每个螺纹具有多条螺线。

5.如权利要求4所述的清洁器头，其中每条螺线转过不小于120度的角度。

6.如权利要求4或5所述的清洁器头，其中每条螺线转过不大于360度的角度。

7.如前述权利要求中任一项所述的清洁器头，其中每个螺纹具有锯齿形螺纹牙型。

8.如前述权利要求中任一项所述的清洁器头，其中搅拌器能从清洁器头移除，且搅拌器相对于驱动头的旋转导致搅拌器从驱动头拧下和分离。