CN105982620B - 自动清洁设备的风道结构、风路结构和自动清洁设备 - Google Patents

自动清洁设备的风道结构、风路结构和自动清洁设备 Download PDF

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Abstract

本公开是关于一种自动清洁设备的风道结构、风路结构和自动清洁设备,该风道结构应用于自动清洁设备的风路结构中,且所述风路结构包括沿所述自动清洁设备的行进方向依次排列的清洁部件、清洁对象收纳部件和动力部件;所述风道结构设置于所述清洁部件与所述清洁对象收纳部件之间,可配合于所述动力部件使所述清洁部件清扫的清洁对象被所述动力部件产生的风输送至所述清洁对象收纳部件中;其中,所述风道结构呈喇叭口状,且所述风道结构上任一处对应的截面积反相关于该任一处与所述清洁部件之间的间隔距离。通过本公开的技术方案,可以降低风路结构中的气流损失,提高吸尘效率。

Description

自动清洁设备的风道结构、风路结构和自动清洁设备
技术领域
本公开涉及智能家居技术领域,尤其涉及一种自动清洁设备的风道结构、风路结构和自动清洁设备。
背景技术
随着技术的发展,出现了多种多样的自动清洁设备,比如自动扫地机器人、自动拖地机器人等。自动清洁设备可以自动地执行清洁操作,方便用户。以自动扫地机器人为例,是通过直接刷扫、真空吸尘等技术来实现对待清扫区域的自动清理。
发明内容
本公开提供一种自动清洁设备的风道结构、风路结构和自动清洁设备,以解决相关技术中的不足。
根据本公开的第一方面,提出了一种风道结构,应用于自动清洁设备的风路结构中,且所述风路结构包括沿所述自动清洁设备的行进方向依次排列的清洁部件、清洁对象收纳部件和动力部件;所述风道结构设置于所述清洁部件与所述清洁对象收纳部件之间,可配合于所述动力部件使所述清洁部件清扫的清洁对象被所述动力部件产生的风输送至所述清洁对象收纳部件中;
其中,所述风道结构呈喇叭口状,且所述风道结构上任一处对应的截面积反相关于该任一处与所述清洁部件之间的间隔距离。
可选的,当所述清洁部件为滚刷组件时,所述风道结构的入口端朝向所述滚刷组件的滚刷,且所述入口端的在水平面上与行进方向垂直的方向上的宽度从上向下递增。
可选的,当所述清洁部件为滚刷组件时,所述风道结构的入口端连接至所述滚刷组件的滚刷仓,并通过所述滚刷仓上的开口朝向所述滚刷组件的滚刷;其中,所述风道结构位于所述行进方向的后侧的侧壁沿所述滚刷仓的圆形截面区域的切线方向设置。
可选的,所述切线方向为竖直方向;其中,所述风道结构位于所述滚刷组件的斜上方,且在所述行进方向上偏向所述滚刷的后方。
可选的,当所述清洁部件为滚刷组件时,所述风道结构在所述行进方向上偏向于所述滚刷组件的滚刷的后方;所述风道结构的入口端朝向所述行进方向的前侧斜下方处的所述滚刷、出口端连接至所述行进方向的后侧斜上方处的所述清洁对象收纳部件的入风口,且所述清洁对象收纳部件的出风口位于非顶侧处。
可选的,所述风道结构的位于所述行进方向的前侧的侧壁朝水平面斜向后倾斜,以引导所述动力部件产生的风吹向所述清洁对象收纳部件的内壁顶侧并被所述内壁顶侧反射后吹向所述清洁对象收纳部件的出风口,且所述动力部件产生的风还将所述清洁对象输送至所述清洁对象收纳部件的内壁顶侧处,并使所述清洁对象下落后存留于所述清洁对象收纳部件中。
可选的,当所述清洁部件为滚刷组件时,所述滚刷组件包括滚刷和滚刷仓,所述滚刷仓包括浮动系统支架和滚刷盖,所述风道结构装配于所述浮动系统支架上的预设开口处;
其中,当所述预设开口向外形成风路引导弧状结构时,所述风道结构的内壁的弧线形状与所述弧状结构的曲率一致。
可选的,所述风道结构采用软性材料构成。
根据本公开的第二方面,提出了一种自动清洁设备的风路结构,包括:
沿所述自动清洁设备的行进方向依次排列的清洁部件、清洁对象收纳部件和动力部件;
一级风道,所述一级风道为如上述实施例中任一所述的风道结构。
可选的,还包括:
设置于所述清洁对象收纳部件与所述动力部件之间的二级风道,所述二级风道呈喇叭口状,且所述二级风道的内壁迎风侧呈弧形,以使所述清洁对象收纳部件输出的风被平滑引导至所述动力部件的进风口。
可选的,所述二级风道远离所述清洁对象收纳部件的端部形成出风口,且该出风口所处平面与水平面相交。
可选的,所述二级风道的出风口配合连接至所述动力部件的进风口;其中,所述动力部件为轴流风机,且所述动力部件的进风口与所述轴流风机的转轴同向。
可选的,所述二级风道上形成配合于所述动力部件的出风口,且所述二级风道上朝向所述出风口处的侧壁向外凸起,以增加所述二级风道在出风口处的内腔容量,使所述动力部件产生的风在所述二级风道的出风口处的能量损失低于预设损失。
可选的,当所述清洁对象收纳部件为尘盒组件时,所述尘盒组件上设有与所述一级风道相连的入风口;其中,所述尘盒组件上设有所述入风口的侧壁可拆卸,且当设有所述入风口的侧壁被卸下时,可形成用于倾倒所述尘盒内收纳的清洁对象的倾倒口。
可选的,当所述清洁部件为滚刷组件时,所述滚刷组件中的滚刷为胶毛混合刷;其中,所述胶毛混合刷中的胶刷件在滚刷的圆柱面内与所述滚刷的转轴方向之间形成较小偏差角,以使所述胶刷件的兜风强度达到预设强度;以及,所述胶毛混合刷中的毛刷件在滚刷的圆柱面内与所述转轴方向之间形成较大偏差角,以使组成所述毛刷件的若干毛刷簇沿所述转轴方向依次排布时,对所述滚刷的圆柱面内周向覆盖角度达到预设角度。
可选的,所述胶刷件在滚刷的圆柱面内沿所述转轴方向接近直线分布。
可选的,所述胶刷件的中间位置沿所述行进方向弯曲,以使所述动力部件产生的风在所述胶刷件的中间位置能够对所述清洁对象进行汇集;其中,所述胶刷件的中间位置较其他位置更晚到达所述一级风道。
可选的,所述毛刷件可在滚刷的圆柱面内对所述滚刷的周向全覆盖。
可选的,所述风路结构中的风道为全密封结构。
可选的,动力部件的出风口处设有软胶件,所述风路结构中的风经由所述软胶件排出。
根据本公开的第三方面,还提出了一种自动清洁设备,包括:
如上述实施例中任一所述风道结构;
或者,如上述实施例中任一所述的自动清洁设备的风路结构。
本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果:
由上述实施例可知,本公开针对大致沿自动清洁设备的行进方向形成的风路结构进行优化设计,其中作为一级风道的风道结构具有近似梯形的截面设计,可以增加气流进入尘盒时的风压,提升对清洁对象的吸入能力,还可以降低风路结构中的气流损失,提高风路中的风量利用率,以提高自动清洁设备的吸尘效率。
应当理解的是,以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的,并不能限制本公开。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分,示出了符合本公开的实施例,并与说明书一起用于解释本公开的原理。
图1-4是根据一示例性实施例示出的一种机器人的结构示意图。
图5是根据一示例性实施例示出的一种自动清洁设备的风路结构的截面剖视图。
图6是根据一示例性实施例示出的一级风道与滚刷相互配合的立体结构示意图。
图7是根据一示例性实施例示出的一级风道与滚刷仓相互配合的截面示意图。
图8是根据一示例性实施例示出的一种清洁对象收纳部件的结构分解示意图。
图9是根据一示例性实施例示出的滚刷组件中的主刷模组的立体结构示意图。
图10是图9所示主刷模组的分解结构示意图。
图11是图9所示主刷模组的滚刷的结构示意图。
图12是图9所示主刷模组的滚刷盖的立体结构示意图。
图13是图9所示主刷模组的越障协助件与软胶刮条之间的配合关系的局部放大示意图。
图14是图9所示主刷模组的浮动系统支架的分解结构示意图。
图15是图5所示风路结构对应的俯视图。
图16是根据一示例性实施例示出的一种二级风道与动力部件的截面剖视图。
图17是图5所示风路结构对应的右视图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明,其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时,除非另有表示,不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反,它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
图1-4是根据一示例性实施例示出的一种机器人的结构示意图,如图1-4所示,机器人100可以为扫地机器人、拖地机器人等自动清洁设备,该机器人100可以包含机器主体110、感知系统120、控制系统130、驱动系统140、清洁系统150、能源系统160和人机交互系统170。其中:
机器主体110包括前向部分111和后向部分112,具有近似圆形形状(前后都为圆形),也可具有其他形状,包括但不限于前方后圆的近似D形形状。
感知系统120包括位于机器主体110上方的位置确定装置121、位于机器主体110的前向部分111的缓冲器122、悬崖传感器123和超声传感器(图中未示出)、红外传感器(图中未示出)、磁力计(图中未示出)、加速度计(图中未示出)、陀螺仪(图中未示出)、里程计(图中未示出)等传感装置,向控制系统130提供机器的各种位置信息和运动状态信息。位置确定装置121包括但不限于摄像头、激光测距装置(LDS)。
机器主体110的前向部分111可承载缓冲器122,在清洁过程中驱动轮模块141推进机器人在地面行走时,缓冲器122经由传感器系统,例如红外传感器,检测机器人100的行驶路径中的一或多个事件(或对象),机器人可通过由缓冲器122检测到的事件(或对象),例如障碍物、墙壁,而控制驱动轮模块141使机器人来对所述事件(或对象)做出响应,例如远离障碍物。
控制系统130设置在机器主体110内的电路主板上,包括与非暂时性存储器,例如硬盘、快闪存储器、随机存取存储器,通信的计算处理器,例如中央处理单元、应用处理器,应用处理器根据激光测距装置反馈的障碍物信息利用定位算法,例如SLAM,绘制机器人所在环境中的即时地图。并且结合缓冲器122、悬崖传感器123和超声传感器、红外传感器、磁力计、加速度计、陀螺仪、里程计等传感装置反馈的距离信息、速度信息综合判断扫地机当前处于何种工作状态,如过门槛,上地毯,位于悬崖处,上方或者下方被卡住,尘盒满,被拿起等等,还会针对不同情况给出具体的下一步动作策略,使得机器人的工作更加符合主人的要求,有更好的用户体验。进一步地,控制系统130能基于SLAM绘制的即使地图信息规划最为高效合理的清扫路径和清扫方式,大大提高机器人的清扫效率。
驱动系统140可基于具有距离和角度信息,例如x、y及θ分量,的驱动命令而操纵机器人100跨越地面行驶。驱动系统140包含驱动轮模块141,驱动轮模块141可以同时控制左轮和右轮,为了更为精确地控制机器的运动,优选驱动轮模块141分别包括左驱动轮模块和右驱动轮模块。左、右驱动轮模块沿着由主体110界定的横向轴对置。为了机器人能够在地面上更为稳定地运动或者更强的运动能力,机器人可以包括一个或者多个从动轮142,从动轮包括但不限于万向轮。驱动轮模块包括行走轮和驱动马达以及控制驱动马达的控制电路,驱动轮模块还可以连接测量驱动电流的电路和里程计。驱动轮模块141可以可拆卸地连接到主体110上,方便拆装和维修。驱动轮可具有偏置下落式悬挂系统,以可移动方式紧固,例如以可旋转方式附接,到机器人主体110,且接收向下及远离机器人主体110偏置的弹簧偏置。弹簧偏置允许驱动轮以一定的着地力维持与地面的接触及牵引,同时机器人100的清洁元件也以一定的压力接触地面10。
清洁系统150可为干式清洁系统和/或湿式清洁系统。作为干式清洁系统,主要的清洁功能源于滚刷结构、尘盒结构、风机结构、出风口以及四者之间的连接部件所构成的清扫系统151。与地面具有一定干涉的滚刷结构将地面上的垃圾扫起并卷带到滚刷结构与尘盒结构之间的吸尘口前方,然后被风机结构产生并经过尘盒结构的有吸力的气体吸入尘盒结构。扫地机的除尘能力可用垃圾的清扫效率DPU(Dust pick up efficiency)进行表征,清扫效率DPU受滚刷结构和材料影响,受吸尘口、尘盒结构、风机结构、出风口以及四者之间的连接部件所构成的风道的风力利用率影响,受风机的类型和功率影响,是个负责的系统设计问题。相比于普通的插电吸尘器,除尘能力的提高对于能源有限的清洁机器人来说意义更大。因为除尘能力的提高直接有效降低了对于能源要求,也就是说原来充一次电可以清扫80平米地面的机器,可以进化为充一次电清扫180平米甚至更多。并且减少充电次数的电池的使用寿命也会大大增加,使得用户更换电池的频率也会增加。更为直观和重要的是,除尘能力的提高是最为明显和重要的用户体验,用户会直接得出扫得是否干净/擦得是否干净的结论。干式清洁系统还可包含具有旋转轴的边刷152,旋转轴相对于地面成一定角度,以用于将碎屑移动到清洁系统150的滚刷区域中。
能源系统160包括充电电池,例如镍氢电池和锂电池。充电电池可以连接有充电控制电路、电池组充电温度检测电路和电池欠压监测电路,充电控制电路、电池组充电温度检测电路、电池欠压监测电路再与单片机控制电路相连。主机通过设置在机身侧方或者下方的充电电极与充电桩连接进行充电。如果裸露的充电电极上沾附有灰尘,会在充电过程中由于电荷的累积效应,导致电极周边的塑料机体融化变形,甚至导致电极本身发生变形,无法继续正常充电。
人机交互系统170包括主机面板上的按键,按键供用户进行功能选择;还可以包括显示屏和/或指示灯和/或喇叭,显示屏、指示灯和喇叭向用户展示当前机器所处状态或者功能选择项;还可以包括手机客户端程序。对于路径导航型清洁设备,在手机客户端可以向用户展示设备所在环境的地图,以及机器所处位置,可以向用户提供更为丰富和人性化的功能项。
为了更加清楚地描述机器人的行为,进行如下方向定义:机器人100可通过相对于由主体110界定的如下三个相互垂直轴的移动的各种组合在地面上行进:横向轴x、前后轴y及中心垂直轴z。沿着前后轴y的前向驱动方向标示为“前向”,且沿着前后轴y的后向驱动方向标示为“后向”。横向轴x实质上是沿着由驱动轮模块141的中心点界定的轴心在机器人的右轮与左轮之间延伸。其中,机器人100可以绕x轴转动。当机器人100的前向部分向上倾斜,后向部分向下倾斜时为“上仰”,且当机器人100的前向部分向下倾斜,后向部分向上倾斜时为“下俯”。另外,机器人100可以绕z轴转动。在机器人的前向方向上,当机器人100向Y轴的右侧倾斜为“右转”,当机器人100向y轴的左侧倾斜为“左转”。
在本公开的技术方案中,通过对相当于上述机器人100中的清洁系统150进行改进,可以得到优化结构下的风路结构,从而在相同的动力条件下,能够降低风路结构中的气流损失,提高吸尘效率。下面结合实施例,对本公开的技术方案进行描述。
图5是根据一示例性实施例示出的一种自动清洁设备的风路结构的截面剖视图;其中,当图5所示的自动清洁设备为如图1-4所示的机器人100或者其他类似设备时,该自动清洁设备的风路结构可以对应于上述机器人100的清洁系统150。为了便于描述,图5示出了自动清洁设备在一示例性实施例中的方向信息,包括沿y轴的行进方向(其中,假定y轴左侧方向为前向驱动方向,即“+”;y轴右侧方向为后向驱动方向,即“-”)和沿z轴的垂直方向。
如图5所示,自动清洁设备的风路结构可以包括:清洁部件1、清洁对象收纳部件2、动力部件3、一级风道4和二级风道5。其中,清洁部件1、清洁对象收纳部件2和动力部件3沿自动清洁设备的行进方向即y方向依次排列,且一级风道4位于清洁部件1与清洁对象收纳部件2之间、二级风道5位于清洁对象收纳部件2与动力部件3之间。那么,图5所示的实施例可以形成下述风道:清洁部件1→一级风道4→清洁对象收纳部件2→二级风道5→动力部件3,使得动力部件3产生的风可以通过上述风道实现由清洁部件1向动力部件3的流动,且流动方向由图5中的箭头方向示出;其中,动力部件3产生的风在清洁部件1、一级风道4与清洁对象收纳部件2之间流动时,可以将清洁部件1清扫的灰尘、颗粒状垃圾等清洁对象输送至清洁对象收纳部件2中,实现清洁操作。
清扫效率DPU是自动清洁设备的清洁能力的准确体现,由吸入效率和滚刷扫动效率二者共同决定,此处讨论吸入效率为主,吸入效率是吸尘能力的准确体现,体现了将电能转化为机械能的效率,吸入效率=吸入功率/输入功率,输入功率是风机马达的输入的电能,吸入功率=风量*真空度,输入功率增加到一定值后,开始产生吸入的风量,随着输入功率的增加,风量不断增加,真空度逐渐减小,而吸入功率则是先增加后减小,使输入功率工作在吸入功率较高的范围内。
对于同一输入功率而言,风量和真空度都是越大越能得到高的吸入效率。真空度的损失减少主要依赖于漏风的避免,也即密封处理。风量的损失减少主要依赖于平滑无陡变的风路结构,具体来说主要包括:风从滚刷下端是否无损地进入风道,风从滚刷下端吹向尘盒进入风机的过程中被大角度反射的次数,风道截面积发生变化时是否产生大量的紊流等等。风路的整体结构设计作为有机整体,一个部件的结构改变都会对整机吸尘效率产生巨大变化。
因为滚刷作为清洁部件1,其宽度越宽则单次清洁宽度越宽,而尘盒作为清洁对象收纳部件2,其与行走轮等部件共同设置在外壳内,宽度受限不能很宽,而且为了增加真空净压以将垃圾抽吸到尘盒当中,尘盒的入口也不能很宽,因此在滚刷和尘盒之间存在第一风道,且截面是渐小的;尘盒的出口由滤网过滤空气,为了避免滤网的堵塞影响风道畅通,尘盒出口截面积通常较大,而风机作为动力部件3,其入口孔径则远小于尘盒出口,因此尘盒和风机之间存在第二风道,且截面也是渐小的。目前虽然存在部分自动清洁设备的风路中采用这样的两个风道,例如iROBOT的Roomba系列扫地机器人,但并未采用针对这两个风道做优化设计的风路结构。
实际上,虽然风路中都会包括滚刷、尘盒、风机,甚至会存在两个截面渐小的风道,但风道形状的区别却使得吸入效率大相径庭。
本公开中的风路使风自浮动的滚刷下端进入风道,因浮动滚刷可以在不同高度的待清扫区域中都可以和地面严密贴合,风量损失很小。浮动滚刷的实现源于一级风道的软性材料性质和使滚刷随地形变化而上下伸缩的结构设计。
滚刷经过滚刷容纳腔进入一级风道,一级风道的形状使风的净压值平滑升高,将垃圾斜向上运动进入尘盒;一级风道的倾斜度使风进入尘盒后,在尘盒顶部以大反射角反射离开尘盒;进入尘盒的垃圾在重力的作用下落入尘盒底部,而斜向上运动的风被尘盒顶部以大反射角反射后从滤网出口吹出,进入二级风道;其中,二级风道的设计目的是为了使从滤网吹出的风尽量少损失地以一定方向进入风机口。
下面对风路中的各个结构做详细描述:
1、一级风道4的结构
在本公开的技术方案中,通过一级风道4的引导作用,使得动力部件3产生的风可以将清洁部件1清扫的灰尘等清洁对象输送至清洁对象收纳部件2中。
从整体结构而言,如图5所示,一级风道4可以呈喇叭口状,且一级风道4上任一处对应的截面积反相关于该任一处与清洁部件1之间的间隔距离;换言之,“喇叭口”的相对较大侧朝向清洁部件1、相对较小侧朝向清洁对象收纳部件2。
在该实施例中,通过将一级风道4的截面积配置为逐渐递减的喇叭口状,使得相应位置处的静压值随之递增,即形成越来越大的吸力;那么,当灰尘、垃圾等清洁对象被清洁部件1扫动并带至一级风道4后,随着清洁对象逐步远离清洁部件1、逐步靠近清洁对象收纳部件2(同样逐步靠近动力部件3),虽然清洁部件1向清洁对象施加的扫动力逐渐减小,但由于动力部件3向清洁对象施加的吸力逐渐增大,从而能够确保清洁对象被吸引和输送至清洁对象收纳部件2中。
进一步地,当清洁部件1为滚刷组件时,如图5所示,一级风道4的入口端朝向滚刷组件的滚刷11,且入口端41的在水平面上与行进方向垂直的方向(即x轴方向)上的宽度从上向下递增。为了便于理解,针对图5所示的一级风道4与滚刷11之间的配合关系,图6示出了一级风道4与滚刷11相互配合的立体结构示意图。如图6所示,一级风道4上靠近滚刷11的入口端41具有较大截面积、远离滚刷11的出口端42具有较小截面积。其中,基于入口端41的上述“递增”特征,该入口端41的截面可以呈梯形,且较窄的第二边沿412为梯形的上底边、较宽的第一边沿411为梯形的下底边;当然,只要符合上述“递增”特征,入口端41的截面也可以采用其他形状,比如对应于上述“梯形”的两腰可以采用弧形等,本公开并不对此进行限制。
在该实施例中,通过在一级风道4的入口端41处采用梯形或类似的符合上述“递增”特征的形状,使得相应位置处的静压值随之递增,那么当灰尘、垃圾等清洁对象被滚刷11扫动并带至入口端41时,动力部件3产生的风能够提供足够的吸力,使得被扫至入口端41的清洁对象能够尽可能地被吸入清洁对象收纳部件2中,有助于提升清洁效率。
如图5所示,一级风道4的入口端41可以连接至作为清洁部件1的滚刷组件的滚刷仓12,并通过该滚刷仓12上的开口朝向滚刷11;其中,如图7所示,一级风道4在滚刷11的滚动方向上包括两个侧壁:位于行进方向的后侧的第一侧壁43、位于行进方向的前侧的第二侧壁44,两者可以通过下述方式进行配置。
1)第一侧壁43
在一实施例中,第一侧壁43可以沿滚刷仓12的圆形截面区域的切线方向设置。比如图7所示,滚刷仓12在截面上可以包括左侧弧形结构和右侧L型结构等多个部分,其中左侧弧形结构中的弧形部分对应于图7所示的圆形虚线区域,因而该弧形部分对应的该圆形虚线区域可以相当于上述的圆形截面区域;相应地,一级风道4的第一侧壁43可以沿该圆形虚线区域的切线方向设置,比如在图7所示的相对位置关系中,由于一级风道4位于滚刷组件的斜上方且在行进方向上偏向滚刷11的后方,因而第一侧壁43可以沿竖直方向设置。
在该实施例中,滚刷11从地面上扫动清洁对象后,清洁对象首先沿滚刷11与滚刷仓12之间的缝隙运动;而随着清洁对象由滚刷结构向一级风道4的移动,通过将第一侧壁43沿上述切线方向设置,使得清洁对象的运动轨迹和风向的流动均不会受到第一侧壁43的阻挡,确保清洁对象顺利通过一级风道4进入清洁对象收纳部件2中。
2)第二侧壁44
在一实施例中,结合图5与图7,当清洁部件1为滚刷组件,且一级风道4在行进方向上偏向于滚刷1的后方时,一级风道4的入口端41朝向行进方向的前侧(比如图5中的左侧)斜下方处的滚刷11、出口端42连接至行进方向的后侧(比如图5中的右侧)斜上方处的清洁对象收纳部件2的入风口21,且清洁对象收纳部件2的出风口22位于非顶侧处(即出风口22不位于顶侧23处,比如图5中位于右侧壁处)。
其中,一级风道4的第二侧壁44朝水平面斜向后倾斜(即尽可能接近水平面),也即使第二侧壁44形成与z轴竖直方向尽可能大的夹角。实际上,由于自动清洁设备的内部空间有限,导致滚刷结构、一级风道4与清洁对象收纳部件2等之间的设置十分紧凑,且最节省空间的方式是将一级风道4完全沿z轴设置,但那会大大损失风量,从而大大降低吸入效率;而在本公开的实施例中,在有限的内部空间条件下,通过增加第一侧壁43与z轴之间的夹角,可以对风向做斜向上引导,使风进入清洁对象收纳部件2的内部后,与内壁顶侧23大角度反射后,通过出风口22处的滤网(图中未标示)以接近水平的方向排出,这种一次大角度反射的风路设计对风量的损失很小。而在相关技术中,为了节约空间而采用完全将风竖直向上导出的风路时,由于竖直向上的风遭遇拐口的结果是被向下反射,因而风量会在向上冲击后在导向水平的拐口处大量损失。另一方面,通过避免将风竖直向上导出,可以避免在自动清洁设备停机的瞬间,造成仍处于一级风道4中的清洁对象掉出到外界,造成对地面的二级污染。
并且,由于一级风道4的入口端41朝向左下方的滚刷11、出口端42连接至清洁对象收纳部件2的入风口21,因而一级风道4在将风引导至清洁对象收纳部件2内部时,可使风及其裹挟的清洁对象直接吹向清洁对象收纳部件2的内壁顶侧23;而由于风在直接吹向顶侧23时,清洁对象收纳部件2的出风口22并非位于该顶侧23处,因而需要在顶侧23处发生大入射角的反射,转换风向后由出风口22进入二级风道5;风进入清洁对象收纳部件2后截面积变大,导致风速的下降,清洁对象由于风速下降而从顶侧23处下落,从而留存于清洁对象收纳部件2中;同时,由于风速下降和风向的改变,所以虽然风自身能够吹向出风口22并进入二级风道5,但是无法继续将清洁对象吹向出风口22处,因而当清洁对象收纳部件2为尘盒组件且出风口22处设置有滤网24时,可以避免清洁对象直接被吹向滤网24表面,防止清洁对象对滤网24的表面造成阻塞,有助于提升风量利用率。
此外,当清洁对象收纳部件2为尘盒组件时,如图8所示,该尘盒组件上设有入风口21的侧壁25可拆卸,且当该侧壁25被卸下时,可形成用于倾倒尘盒组件内收纳的清洁对象的倾倒口26。由于入风口21设置于侧壁25上,因而侧壁25的规格必然大于入风口21,所以在将侧壁25拆卸后,可形成规格大于入风口21的倾倒口26,便于用户对尘盒结构中收集的灰尘等清洁对象进行倾倒。
2、清洁部件1的结构
作为一示例性实施例,本公开的自动清洁设备中的清洁部件1可以为滚刷组件。图9示出了滚刷组件中的主刷模组的立体结构示意图,图10为图9所示主刷模组的分解结构示意图(图10中的视角为沿z轴由下向上进行观察);如图9-10所示,该主刷模组可以包括滚刷11和滚刷仓12,滚刷仓12进一步包括浮动系统支架121和滚刷盖122。
1)滚刷11
图11示出了滚刷11的结构示意图。如图11所示,该滚刷组件中的滚刷11可以为胶毛混合刷,即滚刷11的转轴111上同时设置有胶刷件112和毛刷件113,这样可以兼顾地板、毛毯等多种清洁环境。胶刷件112的胶条、毛刷件113的毛刷的生长方向与转轴111的径向基本一致,且胶刷件112的胶条宽度、毛刷件113的毛刷宽度与一级风道4的入口端41的宽度基本一致;其中,图11所示的中间微向上弯曲的一排为一个胶刷件112、呈波浪型的一排为一个毛刷件113,每个滚刷11上可以包括至少一个胶刷件112和至少一个毛刷件113。
胶刷件112和毛刷件113并非采取平行或接近平行的设置方式,而是两者之间具有较大的夹角,以确保胶刷件112和毛刷件113能够各自实现自身的应用功能。
(1)胶刷件112
由于毛刷件113上的毛刷簇113A之间存在较大缝隙,使得风很容易从缝隙之间流失,对形成真空环境形成的帮助比较小。因此,通过设置胶刷件112,可以形成兜风效果,并且当兜风强度达到预设强度时,即可协助实现对清洁对象的扫动,使得清洁对象可以在滚刷11的扫动和风的吹动下,更方便地被输送至清洁对象收纳部件2中。
其中,胶刷件112在滚刷11的圆柱面内的设置方向与转轴111的设置方向之间的夹角越小时,比如在极限情况下胶刷件112完全沿转轴111的设置方向进行直线排布,即完全沿图11所示实施例的x轴排布时,胶刷件112可以形成最大兜风强度。
而在考虑到兜风强度不小于上述的预设强度的基础上,本公开还进一步结合了其他因素的考量。比如图11所示的实施例中,胶刷件112实际上并非完全按照直线排布,而是采用在滚刷11的圆柱面内沿接近直线的方式进行排布,并使得胶刷件112的中间位置向滚刷11的滚动方向末端弯曲,以使动力部件3产生的风汇聚在胶刷件112形成弯曲的中间位置,从而使其能够进一步对清洁对象进行汇集。而且另一方面,完全直线分布的胶刷件112只能获得瞬间的最大兜风效果,一定弯曲角度的设置可以将滚动过程中的滚刷11的兜风效果保持一段时间。
实际上,如图10所示,通过对位于滚刷仓12斜上方的一级风道4与滚刷11进行对比可知:在宽度方向(或左右方向)上,一级风道4的规格小于滚刷11;其中,较小规格的一级风道4可以利用有限的风量实现更大的静压值,便于将清洁对象输送至清洁对象收纳部件2,而较大规格的滚刷11则可以实现更大的清洁面积,所以上述规格差异实际上是处于对清洁效率的提升而采取的设计手段。那么,通过对胶刷件112的形状进行合理配置,使得风向胶刷件112的中间位置进行汇集,可以配合于上述规格差异,确保将所有被滚刷11扫动的清洁对象均送入一级风道4,并进一步输送至清洁对象收纳部件2中。
另外,图10中可以看出,浮动系统支架121有从进风处(图中下端)到一级风道4的风路引导弧状结构1211,且该弧状结构1211和一级风道4的弧线形状40是曲率一致的,因而该弧状结构1211提高了风进入风道的效率,减少了风量损失。
(2)毛刷件113
在本公开的实施例中,毛刷件113在滚刷11的圆柱面内与转轴方向之间形成较大偏差角;对于每个毛刷件113而言,通过形成上述较大偏差角,可使组成该毛刷件113的若干毛刷簇113A沿转轴方向依次排布时,在周向上实现对滚刷11的更大覆盖角度,比如对滚刷11的周向覆盖角度达到预设角度。
一方面,通过扩大对滚刷11的周向覆盖角度,可以提升清洁度和清洁效率。滚刷11在滚动过程中,可以实现对底面的清扫;而当毛刷件113对滚刷11的周向覆盖角度达到360°时,才能够确保滚刷11在滚动过程中始终能够实现清扫操作。
同时,通过增大毛刷件113与转轴方向之间的偏差角,可以使得每个毛刷件113对滚刷11的周向覆盖角度随之增大,从而在实现相同大小的周向覆盖角度时,所需的毛刷件113的数量更少。举例而言,假定需要实现对滚刷11的360°周向覆盖角度,如果每个毛刷件113的周向覆盖角度为60°,则需要6个毛刷件113,而如果每个毛刷件113的周向覆盖角度为120°时,则仅需要3个毛刷件113。因此,通过增大毛刷件113与转轴方向之间的偏差角,可以减少对毛刷件113的设置数量,有助于在确保清洁效果的情况下,降低滚刷11的生产成本。
另一方面,毛刷件113在清洁过程中需要接触地面进行清扫;其中,由于毛刷件113的柔软特性,将在清扫过程中产生一定的形变,形成对整个自动清洁设备的“支撑”效果。那么,如果毛刷件113对滚刷11的周向覆盖角度不足时,将导致形成周向覆盖与未形成周向覆盖的区域之间形成高度差,造成自动清洁设备在z轴方向上的颠簸或抖动,影响清洁操作的执行;因此,当毛刷件113能够实现360°周向覆盖角度时,可以通过消除颠簸、抖动,从而既能够确保自动清洁设备维持持续稳定的输出,而且能够降低自动清洁设备产生的噪音,还可以避免对电机造成冲击,有助于延长自动清洁设备的使用寿命。
2)滚刷盖122
在本公开的技术方案中,当清洁部件1为滚刷组件时,图12示出了该滚刷组件中的滚刷盖122的立体结构示意图,该滚刷盖122可以包括防缠绕护挡1221和在行进方向上位于该防缠绕护挡1221后方的软胶刮条1222。防缠绕护挡1221一方面可以阻挡大体积的清洁对象进入风道形成堵塞,另一方面阻挡电线等细长物体进入滚刷仓12产生缠绕。
结合图9可知,滚刷盖122在z轴方向上位于滚刷11下方,可以阻挡规格过大的清洁对象卷入滚刷组件内部,影响正常的清洁操作。而软胶刮条1222在z轴上位于防缠绕护挡1221的下方,且软胶刮条1222在y轴上位于滚刷11的行进方向末端,该软胶刮条1222与滚刷11之间保持一定距离(如1.5-3mm),并通过贴合于地面,使其可以将一小部分未被滚刷11直接卷起的清洁对象拦截并撮起,从而使其在滚刷11的扫动和风的吹动下被卷入滚刷11与滚刷仓12之间,从而进入一级风道4。软胶刮条1222的位置和角度的选择使得清洁对象始终位于最佳的清扫和抽吸位置,避免在软胶胶条1222之后还有所遗留。
如图12所示,防缠绕护挡1221在行进方向上的末端(可以为图12的y轴负方向,即防缠绕护挡1221的右端)可以设有配合于自动清洁设备的行进方向的越障协助件1221A,一方面该越障协助件1221A可以协助自动清洁设备起到越障(即越过障碍)作用,另一方面该越障协助件1221A可以抵于软胶刮条1222的上表面,使该软胶刮条1222的底部边缘在自动清洁设备处于工作状态时能够始终贴合于被清洁面(如地面、桌面等),而避免该软胶刮条1222因被清洁面上的垃圾等障碍物而被卷起,影响后续的清洁效果。
在一实施例中,越障协助件1221A可以为防缠绕护挡1221在行进方向上的末端向下(即z轴负方向,表现为图12中的“上方”)形成的凸起。图13为越障协助件1221A与软胶刮条1222之间的配合关系的局部放大示意图;如图13所示,作为越障协助件1221A的凸起可以包括:位于行进方向前侧的第一组成边AA,当该第一组成边AA向行进方向后侧倾斜时,比如图13中该第一组成边AA由左向右倾斜时,由于自动清洁设备从右向左进行前进驱动,因而在被清洁面上存在障碍物6时,该第一组成边AA与上述的悬浮系统支架121相配合,即可在越障过程中平滑引导自动清洁设备越过该障碍物6,而不会被卡死。
如图13所示,作为越障协助件1221A的凸起可以包括:位于行进方向后侧的第二组成边BB,并由该第二组成边BB抵于软胶刮条1222的上表面;那么,当凸起由第一组成边AA和第二组成边BB构成时,该凸起可以为图13所示的尖角状。
需要说明的是:采用凸起形式的越障协助件1221A,其最低点应当不低于滚刷盖122的最低端面,从而在自动清洁设备的行走过程中,避免与被清洁面形成剐蹭而产生额外的阻力,有助于提升自动清洁设备的清洁效率。
3)浮动系统支架121
如图14所示,浮动系统支架121可以包括:固定支架1212和浮动支架1213等,且在该浮动系统支架121上还安装有一级风道4和滚刷电机1214等。在固定支架1212上设有左右方向上的两个安装孔1212A,而浮动支架1213上设有左右方向上的两个安装轴1213A,则通过每个安装轴1213A与相应安装孔1212A之间的限位和转动配合,该浮动支架1213可以实现沿上下方向上的“浮动”。
因此,当自动清洁设备处于正常的清扫过程时,浮动支架1213在重力影响下转动至最低位置,无论在地板、地毯或者其他不光滑清洁表面上,在滚刷11的浮动路径范围内,该浮动系统支架121中安装的滚刷11都可以紧贴于被清洁面,以实现最高效率的贴地清扫,不同类型清洁表面上都具有较好的贴地效果,对风道的密封性贡献明显。
而当被清洁面上存在障碍物6时,通过浮动支架1213的上下“浮动”,可以降低滚刷11等与障碍物6之间的相互作用,从而协助自动清洁设备轻松实现越障。其中,一级风道4位于固定支架1212与浮动支架1213之间,因而浮动的滚刷11对一级风道4提出了柔性需求,因为刚性的风道无法吸收滚刷11的浮动变化,该需求由一级风道4的软性材料实现;所以,当一级风道4采用如软胶等软性材料制成时,可以在越障过程中,通过浮动支架1213挤压一级风道4而使其产生形变,从而顺利实现向上“浮动”。
此外,在正常的清扫过程中,针对地毯等粗糙表面的被清洁面,通过浮动支架1213的“浮动”作用,可以减少滚刷11等与地毯之间的相互干涉,从而减少滚刷电机1214受到的阻力,有助于降低滚刷电机1214的功耗,并延长其使用寿命。
3、二级风道5的平滑引导
图15为图5所示风路结构对应的俯视图。如图15所示,清洁部件1、清洁对象收纳部件2和动力部件3在沿自动清洁设备的行进方向(即y轴方向)依次排列的同时,清洁对象收纳部件2与动力部件3还在x轴方向(即自动清洁设备的左右方向)上相互偏离,因而风从清洁对象收纳部件2吹向动力部件3时,同时存在沿y轴方向和沿x轴方向上的运动,即风在流动过程中存在“转弯”。清洁对象收纳部件2与动力部件3也可在x轴方向上无相互偏离,本公开并不对此进行限制。
如图15所示,二级风道5呈喇叭口状(靠近清洁对象收纳部件2的一侧截面积相对较大、靠近动力部件3的一侧截面积相对较小),以使风被聚拢至动力部件3的进风口。风从清洁对象收纳部件2吹入二级风道5时,由于截面积的减小,风是直接吹向二级风道5的迎风侧51的内壁;所以,在本公开的技术方案中,通过将该二级风道5的内壁迎风侧配置为弧形,一方面可以在x轴方向上对清洁对象收纳部件2输出的风进行引导,使其被吹向动力部件3的进风口,另一方面可以配合于风的流动,避免对其造成阻挡或干扰产生紊流,从而有助于降低气流损失、提高风量利用率。
同时,结合图5与图15可知,清洁对象被清洁部件1清扫后,通过动力部件3产生的风(以及一级风道4的结构配合)被输送至清洁对象收纳部件2中,因而通过提升风路结构的风量利用率、降低气流损失,可以增加风对清洁对象的输送强度,从而提升自动清洁设备的清洁度和清洁效率。
4、动力部件3的倾斜配置
图16是根据一示例性实施例示出的一种二级风道与动力部件的截面剖视图。如图16所示,二级风道5远离清洁对象收纳部件2(图16中未示出)的端部形成出风口52,而该出风口52还配合连接至动力部件3的进风口31。其中,出风口52所处平面与水平面相交,即出风口52倾斜于水平面;那么,当动力部件3为轴流风机,且进风口31与该轴流风机的转轴(转轴方向可参见图16中标示的点划线方向)同向时,实际上表现为该轴流风机倾斜于水平面放置。
当出风口52和进风口31所处平面垂直于水平面时,风在二级风道5内部流动以及由二级风道5进入动力部件3的过程中,基本上都是在水平面内实现流动,因而风由二级风道5吹入轴流风机时,风向基本上平行于转轴方向,从而可使作为动力部件3的轴流风机实现最大的转换效率(比如将电能转换为风能的效率);而当出风口52和进风口31所处平面平行于水平面时,风在二级风道5内部基本沿水平面流动,但由二级风道5进入动力部件3时,需要转而沿竖直方向流动,使得作为动力部件3的轴流风机的转换效率最小。
然而,由于自动清洁部件的内部空间十分有限,无法实现出风口52和进风口31所处平面垂直于水平面,所以在本公开的技术方案中,通过尽量增大作为动力部件3的轴流风机与水平面之间的夹角,一方面可以对自动清洁部件的内部空间进行合理利用,另一方面可使轴流风机的转换效率尽可能地最大化。
在本公开的技术方案中,针对风在二级风道5中的流动过程,还可以使二级风道5上朝向出风口52处的侧壁向外凸起,以增加二级风道5在出风口52处的内腔容量,使动力部件3产生的风在出风口52处的能量损失低于预设损失。比如图17为图11所示风路结构对应的右视图,如图17所示,当出风口52位于二级风道5的顶侧时,朝向出风口52处的侧壁为底侧,因而可以向下形成图17所示的凸起结构53,从而增加二级风道5在出风口52处的内腔容量,使得风在出风口52处改变风向(在出风口52所处平面并非垂直于水平面的情况下)并吹入动力部件3的情况下,提供更大的缓冲空间,以降低风在出风口52处的能量损失。
5、整机风道的全密封
从前面的分析可知,真空度和风量同样对于高的吸入效率有重要贡献。在本公开的技术方案中,对风路结构中各部件连接处存在的所有缝隙处都进行密封处理,比如在缝隙处填充软胶等,从而避免漏风,也即降低真空度的损失。另一方面,如图15所示,在风机的出风口处采用软胶件32,将风全部导出主机,软胶件32的使用除了可以避免漏风(即降低真空度)外,还可以避免灰尘进入自动清洁设备内部的电机等处,有助于延长自动清洁设备的使用寿命。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的公开后,将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化,这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的,本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是,本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构,并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (20)

1.一种风道结构,其特征在于,应用于自动清洁设备的风路结构中,且所述风路结构包括沿所述自动清洁设备的行进方向依次排列的清洁部件、清洁对象收纳部件和动力部件;所述风道结构设置于所述清洁部件与所述清洁对象收纳部件之间,可配合于所述动力部件使所述清洁部件清扫的清洁对象被所述动力部件产生的风输送至所述清洁对象收纳部件中;
其中,所述风道结构呈喇叭口状、所述风道结构的入口端的截面呈梯形,且所述风道结构上任一处对应的截面积反相关于该任一处与所述清洁部件之间的间隔距离;
所述清洁部件为滚刷组件时,所述滚刷组件包括滚刷和滚刷仓,所述滚刷仓包括浮动系统支架和滚刷盖,所述风道结构装配于所述浮动系统支架上的预设开口处;
其中,当所述预设开口向外形成风路引导弧状结构时,所述风道结构的内壁的弧线形状与所述弧状结构的曲率一致。
2.根据权利要求1所述的风道结构,其特征在于,当所述清洁部件为滚刷组件时,所述风道结构的入口端朝向所述滚刷组件的滚刷,且所述入口端的在水平面上与行进方向垂直的方向上的宽度从上向下递增。
3.根据权利要求1所述的风道结构,其特征在于,当所述清洁部件为滚刷组件时,所述风道结构的入口端连接至所述滚刷组件的滚刷仓,并通过所述滚刷仓上的开口朝向所述滚刷组件的滚刷;其中,所述风道结构位于所述行进方向的后侧的侧壁沿所述滚刷仓的圆形截面区域的切线方向设置。
4.根据权利要求3所述的风道结构,其特征在于,所述切线方向为竖直方向;其中,所述风道结构位于所述滚刷组件的斜上方,且在所述行进方向上偏向所述滚刷的后方。
5.根据权利要求1所述的风道结构,其特征在于,当所述清洁部件为滚刷组件时,所述风道结构在所述行进方向上偏向于所述滚刷组件的滚刷的后方;所述风道结构的入口端朝向所述行进方向的前侧斜下方处的所述滚刷、出口端连接至所述行进方向的后侧斜上方处的所述清洁对象收纳部件的入风口,且所述清洁对象收纳部件的出风口位于非顶侧处。
6.根据权利要求5所述的风道结构,其特征在于,所述风道结构的位于所述行进方向的前侧的侧壁朝水平面斜向后倾斜,以引导所述动力部件产生的风吹向所述清洁对象收纳部件的内壁顶侧并被所述内壁顶侧反射后吹向所述清洁对象收纳部件的出风口,且所述动力部件产生的风还将所述清洁对象输送至所述清洁对象收纳部件的内壁顶侧处,并使所述清洁对象下落后存留于所述清洁对象收纳部件中。
7.根据权利要求1所述的风道结构,其特征在于,所述风道结构采用软性材料构成。
8.一种自动清洁设备的风路结构,其特征在于,包括:
沿所述自动清洁设备的行进方向依次排列的清洁部件、清洁对象收纳部件和动力部件;
一级风道,所述一级风道为如权利要求1-7中任一项所述的风道结构。
9.根据权利要求8所述的风路结构,其特征在于,还包括:
设置于所述清洁对象收纳部件与所述动力部件之间的二级风道,所述二级风道呈喇叭口状,且所述二级风道的内壁迎风侧呈弧形,以使所述清洁对象收纳部件输出的风被平滑引导至所述动力部件的进风口。
10.根据权利要求9所述的风路结构,其特征在于,所述二级风道远离所述清洁对象收纳部件的端部形成出风口,且该出风口所处平面与水平面相交。
11.根据权利要求10所述的风路结构,其特征在于,所述二级风道的出风口配合连接至所述动力部件的进风口;其中,所述动力部件为轴流风机,且所述动力部件的进风口与所述轴流风机的转轴同向。
12.根据权利要求9所述的风路结构,其特征在于,所述二级风道上形成配合于所述动力部件的出风口,且所述二级风道上朝向所述出风口处的侧壁向外凸起,以增加所述二级风道在出风口处的内腔容量,使所述动力部件产生的风在所述二级风道的出风口处的能量损失低于预设损失。
13.根据权利要求9所述的风路结构,其特征在于,当所述清洁对象收纳部件为尘盒组件时,所述尘盒组件上设有与所述一级风道相连的入风口;其中,所述尘盒组件上设有所述入风口的侧壁可拆卸,且当设有所述入风口的侧壁被卸下时,可形成用于倾倒所述尘盒组件内收纳的清洁对象的倾倒口。
14.根据权利要求9所述的风路结构,其特征在于,当所述清洁部件为滚刷组件时,所述滚刷组件中的滚刷为胶毛混合刷;其中,所述胶毛混合刷中的胶刷件在滚刷的圆柱面内与所述滚刷的转轴方向之间形成较小偏差角,以使所述胶刷件的兜风强度达到预设强度;以及,所述胶毛混合刷中的毛刷件在滚刷的圆柱面内与所述转轴方向之间形成较大偏差角,以使组成所述毛刷件的若干毛刷簇沿所述转轴方向依次排布时,对所述滚刷的圆柱面内周向覆盖角度达到预设角度。
15.根据权利要求14所述的风路结构,其特征在于,所述胶刷件在滚刷的圆柱面内沿所述转轴方向接近直线分布。
16.根据权利要求15所述的风路结构,其特征在于,所述胶刷件的中间位置沿所述行进方向弯曲,以使所述动力部件产生的风在所述胶刷件的中间位置能够对所述清洁对象进行汇集;其中,所述胶刷件的中间位置较其他位置更晚到达所述一级风道。
17.根据权利要求14所述的风路结构,其特征在于,所述毛刷件可在滚刷的圆柱面内对所述滚刷的周向全覆盖。
18.根据权利要求8所述的风路结构,其特征在于,所述风路结构中的风道为全密封结构。
19.根据权利要求18所述的风路结构,其特征在于,动力部件的出风口处设有软胶件,所述风路结构中的风经由所述软胶件排出。
20.一种自动清洁设备,其特征在于,包括:
如权利要求1-7中任一项所述风道结构;
或者,如权利要求8-19中任一项所述的自动清洁设备的风路结构。
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