CN111372503A - 表面清洁设备 - Google Patents
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Abstract
一种表面清洁设备包括刷(B),刷(B)是至少部分地围绕所述表面清洁设备的中心部分(CP)弯曲的,所述刷(B)的可变形性确定了所述表面清洁设备的外周的可变形性。刷(B)具有旋转轴线(A),该轴线是至少部分地围绕表面清洁设备的中心部分(CP)弯曲的。旋转轴线(A)平行于所述表面。刷(B)可以是完全围绕表面清洁设备的中心部分(CP)的甜甜圈形刷(B)。表面清洁设备可具有用于驱动刷(B)的电动马达(M)。中心部分(CP)可包括用于收集由刷(B)从表面清扫的灰尘的容器(DC)。中心部分(CP)可具有用于折弯刷(B)的边缘(E),灰尘在边缘(E)的刷(B)被松开的端部处被从刷(B)释放。中心部分(CP)可具有用于将刷(B)保持在其位置处的上边沿(R)。刷纤维从刷(B)的旋转轴线(A)起的长度优选是表面清洁设备的不可变形的芯部的半径的至少约0.4倍,并且更优选地是至少约0.6倍。表面清洁设备可还包括用于产生空气流的风扇,所述空气流不超过6l/s,优选地3l/s,并且更优选地1.5l/s。
Description
技术领域
本发明涉及用于清洁像例如地板那样的表面的表面清洁设备。
背景技术
WO2007/144067公开了一种地板清扫设备,尤其是地毯清扫器,该地板清扫设备具有至少一个刷辊,该刷辊在清扫过程中围绕着平行于待清扫的地板的轴线旋转,并且该刷辊具有至少三个可旋转的滑动件,所述滑动件在清扫过程中每一个都围绕它们自己的轴线旋转,这些轴线与待清扫的地板成90度角。地板清扫设备可被容易地沿所有方向引导穿过待清扫表面。地板清扫设备可具有多边形形状,例如三角形或正方形。实施例具有三角形形状,该三角形形状在每个角都具有三个可旋转的滑动件,并且在角与角之间具有3个刷辊。驱动马达主要驱动所述刷辊,并且被驱动的刷辊借助传动装置驱动旋转滑动件,传动装置尤其是齿轮。
这个已知的设备具有定位在壳体内部的清扫刷,具有相对短的纤维,和笔直边缘。
发明内容
本发明的主要目的是提供更加柔性的且不那么复杂的表面清洁设备。本发明由独立权利要求限定。有利的实施例被限定在从属权利要求中。
本发明的一个方面提供了一种表面清洁设备,该表面清洁设备包括刷,所述刷至少部分地围绕所述表面清洁设备的中心部分是弯曲的(或折弯的),所述刷的可变形性确定了表面清洁设备的外周的可变形性。弯曲的刷具有位于所述弯曲的刷的横截面的中心处的旋转轴线,该轴线至少部分地围绕表面清洁设备的中心部分是弯曲的。该旋转轴线平行于所述表面。
有利地,该刷完全围绕表面清洁设备的中心部分是弯曲的,这导致了该家用电器的基本上不中断的外周(中断可例如存在于刷被固定到中心部分的地方,例如它被驱动的地方,并且在刷由多个刷元件构成的情况下存在于刷元件之间的任何过渡处)。如果表面清洁设备具有圆形形状,那么刷可以是甜甜圈形的。
表面清洁设备可具有用于驱动刷的电动马达。中心部分可包括用于收集由刷从表面上清扫的灰尘的容器。该中心部分可具有用于折弯刷毛/刷毛簇的边缘,从而在该边缘的刷毛/刷毛簇被松开的端部处将灰尘从刷释放。中心部分可具有用于将刷保持在其位置处的上边沿。刷纤维的从该刷的旋转轴线起的长度优选是表面清洁设备的不可变形芯部的半径的至少约0.4倍,并且更优选地是至少约0.6倍,这导致了带有长毛簇的弯曲的刷芯部,从而建立了表面清洁设备的柔性的且圆形的外边沿,这允许容易地使表面清洁设备沿着物体移动和在物体之间移动。表面清洁设备可还包括用于产生空气流的风扇,该空气流不超过6l/s,优选地3l/s,并且更优选地1.5l/s。
本发明的以单个甜甜圈形的刷为特点的实施例提供的优点是:不再需要为了确保另一个刷也旋转的传动装置或齿轮。
将参照下面描述的实施例解释和阐明本发明的这些和其他方面。
附图说明
图1示出了根据本发明的表面清洁设备的第一实施例的横截面;
图2图示了第一实施例如何可被围绕椅子腿或桌子腿移动;
图3A-3D示出了马达如何能驱动第一实施例的旋转甜甜圈形刷的各种可能性;
图4A-4B示出了根据本发明的被手动移动的表面清洁设备和机器人表面清洁设备的实施例;
图5图示了本发明的一个实施例如何能够在椅子腿和桌子腿之间移动,其中所述椅子腿和桌子腿的间隔距离小于圆形刷的外周;
图6图示了甜甜圈形刷如何能够清洁房间的角落;以及
图7图示了另一个甜甜圈形刷的一部分。
具体实施方式
实施例提供了沿全部方向清洁的电子清扫器,用于用在机器人的表面清洁器或手动的柔性清洁设备中。通过建立带有旋转的甜甜圈形刷的圆形表面单元且带有围绕其外围的微纤维“指状件”,与拖地相比实现了流畅的表面清洁体验。甜甜圈形刷连续地旋转并且向内带走灰尘。这建立了流畅的全方向互动、快速的且彻底的物体(椅子腿)周围的清洁性能、和在使用该表面单元的每个方向上的洁净结果。不仅如此,表面单元的整个外围现在是柔软的,并且不会损伤家具。
图1示出了根据本发明的表面清洁设备的第一实施例的横截面。该表面清洁设备的这个横截面示出了单个刷B的两个横截面,其中刷B是围绕表面清洁设备的中心部分CP弯曲的,该单个刷B具有围绕中心部分CP的单个轴线A。也可从图2-3和5-6的顶部视图来充分理解带有围绕中心部分CP的圆形刷B的这个第一实施例的基本设计。
实施例提供了绳绒线微纤维刷B,其被附接到围绕着该设备的中心部分CP中的灰尘容器DC弯曲的柔性轴线A,例如拉簧。绳绒线微纤维可例如是像Microfiber Wholesale公司(Riverside,CA)在它们的绳绒线微纤维高除尘器盖(Chenille Microfiber HighDuster Cover)中所使用的材料,或者像ATESCO Industrial Hygiene有限公司在它们的绳绒线微纤维顶置管除尘器(Chenille Microfiber Overhead Pipe Duster)(MF115353)中使用的材料。刷B的绳绒线指状件被在表面上拖拉,从而捕获灰尘,并且将其释放到灰尘容器DC中,如在图1的横截面中所示。中心部分CP中的灰尘容器DC可以是刚性的。将灰尘引导到灰尘容器DC内的底部斜坡可以被制成是略微柔性的(例如通过添加短毛)以维持该设备的柔性操作。中心部分CP具有用于折弯甜甜圈形刷B的边缘E,灰尘在边缘E的甜甜圈形刷B被松开的边缘处被从甜甜圈形刷B释放。中心部分CP具有用于将甜甜圈形刷B保持在其位置处的上边沿R。刷B不必在该家用电器本身内被展开。例如,该家用电器可为60mm高,而该刷B具有80mm的直径。刷B仍可安装在中心部分CP内部,因为刷B可在它进入中心部分CP时变形,并且在它离开中心部分CP时张开。
刷B的芯部优选是由柔性材料制成的。在一个实施例中,刷B的芯部是由螺旋拉力弹簧制成的,因为螺旋拉力弹簧拥有很大的折弯柔性,同时在扭转方向上仍然是刚性的。在一个实施例中,所使用的弹簧具有下列的尺寸:弹簧直径6mm、金属线直径0.8mm。不同的弹簧可被使用,只要它们在折弯方向上是足够柔性的且能够承受所需的扭矩。不多于15Nm/rad的折弯刚度就可以,但是不多于1.5Nm/rad的折弯刚度更好,并且不多于0.15Nm/rad的甚至更小的折弯刚度是优选的。关于芯部扭矩阻力:刷必须能够承受由刷施加的扭矩。柔性的芯部往往在扭矩作用下卷起。发明人确定,在约1.5Nm的最大扭矩Tmax,芯部应该保持稳定(即,不因过高扭矩而卷起)。
清洁指状元件可被缝在织物衬背上,该衬背可进而被缠绕在被用作轴线A的弹簧上。芯部在驱动轴线处被直接连接到本体。驱动轴线可在两侧处被连接(封闭圆形)。在一个实施例中,刷B被它的壳体保持就位,即由中心部分CP的上边沿R保持就位。也在升高期间保持刷就位的另一个选择是通过支承板(垂直于刷芯部的局部旋转向量),在支承板中设有支承孔,该支承孔与芯部上的支承元件协作。在刷元件非常柔性并且具有一些体积时,该系统似乎具有最佳的感知性能。合适的材料是微纤维,其被缝在指状元件内。还可行的是,使用鸡毛掸状的材料。许多微纤维材料是由聚酯制成的。
通过简单地从一侧围绕着移动该单元,旋转的绳绒线纤维能轻松地清洁椅子腿/桌子腿L周围,如图2中所示。
轴线A由电动马达M驱动,如在普通的电动清扫器中那样。动力可由链或带驱动器或齿轮装置传递到轴线A,见图3A-3C。替换地,电动马达M可被放置成与柔性轴线A成一条直线、并且由刷B的毛覆盖,见图3D。
本发明可被应用到清洁机器人和柔性清洁家用电器两者中。对于柔性清洁家用电器,可能存在具有在XY平面内的旋转自由度的万向接头(比如公知的卡登接头)和在表面模块的顶部上的杆S,如图4A所示。通过具有旋转铰链,例如带有轴承的,该单元可容易地围绕椅子腿L滚动,如图2中所示。在清洁机器人中,驱动系和轮W可被放置在该单元的中心部分CP中,位于灰尘容器DC的底部处,如图4B所示。
图5图示了本发明的实施例如何能够在椅子腿和桌子腿之间移动,该椅子腿和桌子腿的间隔距离小于甜甜圈形刷B的外周。取决于轴线A的柔性(例如,螺旋弹簧是柔性的),该设备将仍然能够清洁以小于围绕中心部分CP的轴线A的直径的距离间隔开的腿L之间,但是显然该设备不能在以小于中心部分CP的直径的距离间隔开的腿L之间移动。
图6图示了甜甜圈形刷B如何能够清洁具有壁W的房间的角落。为此目的,甜甜圈形刷B需要具有足够长的刷毛,以在刷被推入到角落中时够到该角落。尤其是,
Rbrush大于等于0.414*Rnozzle,其中
Rbrush是刷毛的长度,而
Rnozzle是该设备的硬的不可变形的中心的半径。
在刷轴线A是柔性的情况下,Rnozzle是中心部分CP的半径,并且在刷轴线A是难以变形的情况下,Rnozzle是刷轴线A的半径。
为了真正清洁表面,纤维应该甚至更长,从而使刷纤维能够够到表面高度处的角落中:
Rbrush大于等于0.586*Rnozzle。
图7图示了另一个甜甜圈形刷的一部分,其中该刷芯部由多个(例如,至少20个,并且优选地至少30个)硬中心元件制成,所述中心元件像钩链那样相互作用,每个钩链具有它自己的刷元件。具有的钩链越多,刷就越具柔性。
实施例能以仅9V*2.1A=19W的输入功率清洁表面。圆形刷使用的功率比笔直的刷更多,但是19W与杆式真空吸尘器相比仍然是非常小的量,该吸尘器通常消耗约140W。在这个有利的实施例中,不需要抽吸功率。在一个实施例中,旋转速度可非常低:200rpm(每分钟转数)似乎就足够了。在行走并清洁期间,在表面上拖拉的微纤维的速度应该略大于表面清洁设备在该表面上被移动的速度。
根据本发明的表面清洁设备的清洁任务可有利地通过仅具有旋转的弯曲刷B来实现。这产生了仅要求最小量的能量的方案,从而小电池就足够了,或者可以容易地清洁相对大的面积而无需给电池充电。不过,为了解决在细小灰尘存在时清洁过程中仅仅用刷子刷表面可能产生小灰尘云的问题,可添加小风扇和任选的过滤器。这将建立小的向内的空气流,以防止灰尘云的发生。这将显著地增加该家用电器的感知性能。一些值:普通的电池供电的杆式真空吸尘器建立约15l/s的空气流。机器人真空吸尘器建立约6l/s的空气流,这是好的出发点。更优选的是,空气流不超过3l/s,因为空气流越低,所产生的声音越小并且过滤器也可越小。最优选的,空气流不超过1.5l/s,因为利用这样的空气流,甚至HEPA状的过滤器可被构造得较小,同时该设备可被用相对小的风扇供能,而该风扇仅消耗小量的能量。另外,当存在风扇时,灰尘优选地被收集在中心部分CP中,例如,就像在机器人真空吸尘器中的这样操作那样。
应该指出,上述的实施例说明了而非限定了本发明,并且本领域技术人员将能够在不脱离所附权利要求的范围的情况下设计出许多另外的实施例。例如,甜甜圈形刷B可不是完整的甜甜圈,而仅仅是仅部分地围绕中心部分CP的弯曲的刷。刷B不必具有围绕中心部分CP的(部分)圆形形状,而是可具有围绕中心部分CP的(部分)椭圆的形状,该中心部分CP此时同样具有至少部分地是椭圆形式的外周,并且表述“(部分)围绕”因此不应该被解释为暗示(部分)圆形形状。其他的替换性实施例可具有多个甜甜圈形刷,这些刷例如像2头或3头的旋转剃须刀中的剃须刀头那样布置。旋转轴线A不必100%平行于待清洁表面;它可相对于该表面成小角度。在权利要求中,括号中的任何附图标记都不应该被解释为限制权利要求。词语“包括”不排除还存在权利要求所列的元件或步骤之外的元件或步骤。元件前面的词语“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。发明可通过包括若干不同的元件的硬件来实施。在列出了若干装置的设备权利要求中,这些装置中的若干个可由同一个硬件来实施。仅仅某些措施被记载在彼此没有引用关系的互不相同的从属权利要求中这个事实不说明这些措施的组合不能被利用。
Claims (7)
1.一种用于清洁表面的表面清洁设备,所述表面清洁设备包括:
刷(B),具有在所述刷(B)的横截面的中心处的旋转轴线(A),所述旋转轴线(A)基本平行于所述表面,
其特征在于,
所述刷(B)是至少部分地围绕所述表面清洁设备的中心部分(CP)弯曲的,所述旋转轴线(A)是至少部分地围绕所述表面清洁设备的所述中心部分(CP)弯曲的,所述刷(B)的可变形性确定了所述表面清洁设备的外周的可变形性。
2.根据权利要求1所述的表面清洁设备,其中所述刷(B)是完全围绕所述表面清洁设备的所述中心部分(CP)弯曲的。
3.根据权利要求1或2所述的表面清洁设备,其中所述中心部分(CP)包括用于收集由所述刷(B)从所述表面清扫的灰尘的容器(DC)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的表面清洁设备,其中所述中心部分(CP)具有用于折弯所述刷(B)的刷毛或刷毛簇的边缘(E),灰尘在所述边缘(E)的所述刷(B)的所述刷毛或刷毛簇被松开的端部处被从所述刷(B)释放。
5.根据前述权利要求中任一项所述的表面清洁设备,其中所述中心部分(CP)具有用于将所述刷(B)保持在它的位置处的上边沿(R)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的表面清洁设备,其中刷纤维的从所述刷(B)的所述旋转轴线(A)起的长度是所述表面清洁设备的不可变形的芯部的半径的至少约0.4倍,并且优选地是至少约0.6倍。
7.根据前述权利要求中任一项所述的表面清洁设备,还包括用于产生空气流的风扇,所述空气流不超过6l/s,优选地不多于3l/s,并且更优选地不多于1.5l/s。
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