CN106562729B - 一种节能地面清洁装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种节能地面清洁装置，包括装置腔体、转向组件、传动组件和清洁组件；转向组件包括转向支架、转向电动机、转向轮支架和转向轮；传动组件包括安装于底盘上的电动机，所述电动机的输出端连接有第一齿轮，所述第一齿轮分别与第二齿轮和第三齿轮齿合；在所述第三齿轮的中间位置开设有轴孔，且通过所述轴孔与第四转轴连接，在所述第四转轴上还连接有第一锥齿轮和第二锥齿轮，锥齿轮轴的底部连接清洁组件；所述清洁组件包括清扫转盘和若干清扫毛刷，在所述清扫转盘的中间位置开设有连接孔，且清扫转盘通过所述连接孔与锥齿轮轴的底部连接，在所述清扫转盘的底面安装有若干清扫毛刷。

Description

一种节能地面清洁装置

技术领域

本发明涉及清洁装置领域，具体地说，特别涉及到一种节能地面清洁装置。

背景技术

在生活中，每一个人都喜爱清洁卫生的环境，因此对环境的清扫是生活中必不可少的一件工作。在对环境的清洁过程中，对地面的清洁工作是一种较为常见情况，如擦除污垢、清扫地面等各种情况。人们通常采用人工清扫或吸尘器等手段对地面进行清洁。然而，这种方法往往需要人的操作或控制，需要消耗人们一定的时间或体力。随着科技的不断进步，扫地机器人的出现打破了这种单一选择的局面，伊莱克斯2001年首推出实用的商品化的自动吸尘系统Trilobite后，其他公司也不断向市场推出了各自的产品。不同型号、不同颜色、不同形状、不同品牌的扫地机器人成为了人们日常生活中清洁的好帮手。人们对其技术的专研主要集中于以下几点：首先是其最核心的技术，感知四周的环境，然后规划行走的路径，有效地遍历各个区域，完成各个区域的打扫；其次是在扫地机器人安装集成更多的功能模块，使其具有更强的通用性和更好的清扫效果；最后是更好的电池技术或充电技术，可以使装置续航使用更长的时间或更少的充电时间，从而适应更大的空间或可以为更多的功能模块提供电力支持。

虽然，市场上扫地机器人的种类异常繁多，但是其结构基本大同小异、变化不大。第一点，扫地机器人的智能化程度并不如想像中的那么先进，但它作为智能家居新概念的领跑者，将为机器人最终走进千家万户，注入前进的动力。在扫地机器人编辑工作路径的过程中装置首先发出红外信号，然后测量该信号被弹回到位于减震器的红外接收器需要多长时间。当装置确定了房间大小后，可计算出应花多少时间清扫房间。在清扫过程中，借助机器前下方的四个红外传感器避开楼梯(或任何其他有高低落差的区域)。这些落差传感器不断地发出红外信号，而预期它们会马上弹回。如果吸尘器靠近地面下陷的区域，信号会突然丢失。因此，明白了该转向前进。当机器人吸尘器撞到其他物体，减震器会缩回，并激活机械物体传感器，告诉已遇到障碍物。然后，吸尘器依次执行(并重复)后退、旋转和前进动作，直到找到无阻碍的道路。另一个红外传感器叫做墙壁传感器。它位于减震器的右侧，指挥紧贴墙壁和物体(如家具)边缘前进，但不碰到它们。也就是说，吸尘器可以清扫很靠近这些障碍物的地方，但不会撞上它们。它还会借助所说的预定算法自行决定清扫路径，可打扫到地板的每个角落。该技术点不是本发明的技术重点所在，故在后文中不再对此进行详述。

第二点，针对扫地机器人的电池性能。随着电池技术的不断发展，储电性能更强的电池不断被应用到扫地机器人上，但是储电性能更强的电池其价格往往会不成比例的提高，且其性能的稳定性也会有一定的下降，其增加的重量也会增加装置使用时的额外能耗。该技术点也不是本发明的技术重点所在，故在后文中不再对此进行详述。

第三点，由于扫地机器人又要自动行走又要自动清扫，有时还要拥有其它更多的机械功能，因此在装置中需要安装多个电动机作为驱动装置。每一个工作模块都需要独立的电动机对其进行驱动，这种结构首先会使装置的控制电路更为复杂；其次更多的驱动电机会消耗单位时间内更多的电能，使整个装置的续航工作时间缩短，使装置更为耗电；另外，由于电动机的成本较高，更多的驱动电机会导致更高的生产成本，不利于扫地机器人的普及；最后，更多的驱动电机会导致更高的故障率，使装置的可靠性进一步降低。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中的不足，提供一种节能地面清洁装置，以解决现有技术中存在的问题。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

一种节能地面清洁装置，包括装置腔体、以及安装于所述腔体上的转向组件、传动组件和清洁组件；

所述装置腔体包括底盘、以及与所述底盘配合的外壳，在所述装置腔体内设有电控元件仓和机械传动仓，在所述电控元件仓内安装有电控元件，且所述电控元件与安装于装置腔体顶部的控制面板连接，在所述装置腔体的后方位置安装有转向组件，在所述装置腔体的内部安装有传动组件，在所述装置腔体的前部安装有清洁组件；

所述转向组件包括转向支架，在所述转向支架的顶部安装有转向电动机，所述转向电动机的输出轴穿过开设在转向支架上的通孔，且所述输出轴端部通过万向联轴器与位于转向支架下方的转向轮支架连接，在所述转向轮支架的底部安装有转向轮；

所述传动组件包括安装于底盘上的电动机，所述电动机的输出端连接有第一转轴，在所述第一转轴上固定安装有第一齿轮，所述第一齿轮分别与第二齿轮和第三齿轮齿合；所述第二齿轮与减速齿轮箱的输入端联动，所述减速齿轮箱的输出端与第二转轴联动，在所述第二转轴的两端安装有第一带轮，所述第一带轮通过传动带与第三转轴联动，在所述第三转轴上设有与第一带轮配合的第二带轮，在第二带轮的外侧固定安装有滚轮；

在所述第三齿轮的中间位置开设有轴孔，且通过所述轴孔与第四转轴连接，在所述第四转轴上还连接有第一锥齿轮，所述第一锥齿轮通过圆锥齿轮面与位于第一锥齿轮下方的第二锥齿轮联动，所述第二锥齿轮的中间位置与锥齿轮轴的顶部连接，锥齿轮轴的底部连接清洁组件；

所述清洁组件包括清扫转盘和若干清扫毛刷，在所述清扫转盘的中间位置开设有连接孔，且清扫转盘通过所述连接孔与锥齿轮轴的底部连接，在所述清扫转盘的底面安装有若干清扫毛刷。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明依靠机械传动结构可以使一个电动机带动整个装置在地面上进行移动时，又可以同时驱动清扫组件中的清扫转盘高速转动，并使电动机在带动清扫转盘高速转动的过程中尽可能地降低了传动损耗。本发明依靠该结构降低了装置整体的能耗效率比，延长了装置在同等电能消耗下的工作时间，并且减少了驱动电机的数量，使装置的结构更为简单，装置的成本进一步降低。

附图说明

图1为本发明所述的节能地面清洁装置的立体图。

图2为本发明所述的节能地面清洁装置的前视图。

图3为本发明所述的节能地面清洁装置的侧视图。

图4为本发明所述的节能地面清洁装置的内部结构示意图之一。

图5为本发明所述的节能地面清洁装置的内部结构示意图之二。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

参见图1，本发明所述的一种节能地面清洁装置，主要由外壳1、底盘2、电动机3、第一转轴4、第一齿轮5、第二齿轮6、减速齿轮箱7、第二转轴8、第一带轮9、传动带10、第一带轮11、第三转轴12、滚轮13、第四齿轮14、第四转轴15、锥齿轮16、锥齿轮轴17、清扫转盘18、清扫毛刷19、转向支架20、转向电动机21、转向轮支架22和转向轮23等部件组成(本发明的技术特征主要为装置的机械传动组件，装置的电子控制单元和红外线传感检测系统与其它产品相类似，故不在本专利内详述)。

如图1、图2和图3所示，本发明的外壳是由外壳1和底盘2组成，在外壳内上部安装有各类电控元器件和红外线传感检测系统，在外壳内下部则安装有装置的传动机械构件。

如图4和图5所示，本发明的机械结构如下所述，电动机3安装在底盘2上，电动机3的转轴通过万向联轴器与第一转轴4相互连接，第一齿轮5通过平键连接安装在第一转轴4上。在第一齿轮5的两侧分别是拥有相同齿数的第二齿轮6和第四齿轮14与其保持正常配合关系，第二齿轮6的中心轴连接减速齿轮箱7，在减速齿轮箱7的输出端是第二转轴8，在第二转轴8靠近两端处分别对称安装第一带轮9，在第三转轴12的对应位置上安装第一带轮11，在第一带轮9和第一带轮11外紧紧包裹传动带10，从而组成带传动机构，将电动机3的转速和功率可以传递到第三转轴12，在第三转轴12两端安装滚轮13，用以实现装置在地面上来回移动。

本发明中在第一齿轮5另一侧的是第四齿轮14，第四齿轮14通过平键连接安装在第四转轴15上，锥齿轮16也通过平键连接安装在第四转轴15上与第四齿轮14保持同心，使锥齿轮16和锥齿轮轴17相互啮合，在底盘2上开有通孔，锥齿轮轴17安装在该处，依靠轴肩固定位置，在锥齿轮轴17的另一端通过螺钉连接固定安装清扫转盘18，在清扫转盘18上设计有搭扣，可任意拆卸安装清扫毛刷19、打蜡绒线转盘或其它清洁组件。

在底盘2的后部开有矩形通槽，在该通槽上固定转向支架20用以安装独立的转向机构。在转向支架20上开有通孔，使转向电动机21的转轴通过该通孔，通过法兰连接垂直固定转向电动机21，转向电动机21的转轴通过万向联轴器与转向轮支架22相互连接，在转向轮支架22上安装转向轮23。

本发明的工作原理如下：当电动机3工作时，带动第一齿轮5转动，第一齿轮5的转动可以同时带动第二齿轮6和第四齿轮14开始工作转动，第二齿轮6会将功率和转速传递给移动组件，而第四齿轮14会将功率和转速传递给清扫组件。由于电动机3的转速较高，而装置在地面上需要的是缓慢移动，且整个装置的质量较重，移动时需要较大的转矩，所以第二齿轮6将功率和转速传递给减速齿轮箱7，从而使转速获得下降、转矩得到提高。从减速齿轮箱7中输出的运动将依靠带传动传递到滚轮13，从而实现装置在地面上来回移动。第四齿轮14会带动第四转轴15和安装其上的锥齿轮16在水平轴线上转动，通过锥齿轮组的传动可以使锥齿轮轴17在垂直轴线上转动，从而带动清扫转盘18的转动。锥齿轮16的齿数比锥齿轮轴17多，整个锥齿轮组组成一个加速机构，从而使清扫转盘18获得更高的转速，从而保证了良好的刷扫效果。

转向机构安装在整个装置的后部。当装置需要转向时，电脑芯片控制转向电动机21工作，使整个转向机构调整到所需方向即可。

本发明的控制电路、红外线传感检测系统、电动机3和转向电动机21均依靠内部蓄电池供电，内部蓄电池可由220V交流电对其进行充电。电动机3和转向电动机21的工作由控制电路进行控制，人们通过操控面板可选择事先输入的工作模式。通过控制电路和红外线传感检测系统传递的信号使电动机3和转向电动机21驱动整个装置实现自动清扫的工作效果。

本发明可在各转轴和外壳机架的连接处安装轴承降低摩擦力，从而使装置的能耗比得到进一步的提高。

本发明中由于带轮组件传递的转矩较大，为避免产生打滑现象，传动带10可采用同步带结构。

为避免传动带10长期使用后老化变长，导致带传动失效，造成整个装置的工作故障，本发明可在带传动组件中增加手动或自动张紧装置，从而保证了清扫组件工作的可靠性，并有效地延长了产品的使用寿命。

综上所述，本发明设计的一种节能型自动清洁装置，依靠其自身的机械传动结构实现了利用一个电动机同时驱动移动模块和清扫模块，并且在功率和转速的输出路径上不完全叠加，从而不会由于重复的加速减速而带来功率的不必要损耗，使电动机的能耗比得到最大的发挥，使装置在同等条件下更为节能减耗，续航工作时间更长。

本发明依靠新的机械传动结构减少了装置整体工作时所需的电动机数量，从而既可以使装置的单位能耗比降低，又可以极大地降低装置的生产成本，还可以进一步减少由于电机故障带来的装置故障发生情况。本发明依靠该结构大大降低了其制造费用，使普通居民随时随地都可以使用该发明，为居民的生活提供了卫生、便利与舒适，从而提高了人们的生活水平，并具有节能环保的效果，具有较好的市场价值和社会意义。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (1)

1.一种节能地面清洁装置，包括装置腔体、以及安装于所述腔体上的传动组件和清洁组件；

所述装置腔体包括底盘、以及与所述底盘配合的外壳，在所述装置腔体内设有电控元件仓和机械传动仓，在所述电控元件仓内安装有电控元件，且所述电控元件与安装于装置腔体顶部的控制面板连接，在所述装置腔体的内部安装有传动组件，在所述装置腔体的前部安装有清洁组件；

所述传动组件包括安装于底盘上的电动机，所述电动机的输出端连接有第一转轴，在所述第一转轴上固定安装有第一齿轮，所述第一齿轮分别与第二齿轮和第三齿轮齿合；所述第二齿轮与减速齿轮箱的输入端联动，所述减速齿轮箱的输出端与第二转轴联动，在所述第二转轴的两端安装有第一带轮，所述第一带轮通过传动带与第三转轴联动，在所述第三转轴上设有与第一带轮配合的第二带轮，在第二带轮的外侧固定安装有滚轮；

在所述第三齿轮的中间位置开设有轴孔，且通过所述轴孔与第四转轴连接，在所述第四转轴上还连接有第一锥齿轮，所述第一锥齿轮通过圆锥齿轮面与位于第一锥齿轮下方的第二锥齿轮联动，所述第二锥齿轮的中间位置与锥齿轮轴的顶部连接，锥齿轮轴的底部连接清洁组件；

所述清洁组件包括清扫转盘和若干清扫毛刷，在所述清扫转盘的中间位置开设有连接孔，且清扫转盘通过所述连接孔与锥齿轮轴的底部连接，在所述清扫转盘的底面安装有若干清扫毛刷；

其特征在于：在所述装置腔体的后方位置安装有转向组件，所述转向组件包括转向支架，在所述转向支架的顶部安装有转向电动机，所述转向电动机的输出轴穿过开设在转向支架上的通孔，且所述输出轴端部通过万向联轴器与位于转向支架下方的转向轮支架连接，在所述转向轮支架的底部安装有转向轮。