CN114375171A - 真空清洁器刷辊 - Google Patents

Abstract

披露了一种自主清洁机器人(100)，包括本体(110)、被配置成在被清洁表面上在向前方向上移动该机器人的驱动装置(120)、布置在该本体的下侧处的抽吸开口(132)、以及布置在该主体的下侧处并且相对于该向前方向在该抽吸开口前面的辊(140)。该辊被配置成在该表面处限定前空气通路(F)，并包括被布置成形成限制该前空气通路中的气流的前气障的刷毛(142)。该前气障被配置成在该辊的整个转动期间是基本上均匀的，其中这些刷毛进一步被布置成将该气流引向经过该辊的颗粒物(P)，并进一步引导到该抽吸开口中。

Description

真空清洁器刷辊

发明技术领域

本发明构思涉及真空清洁器的领域，并且具体地涉及自主真空清洁器机器人，并且尤其针对家庭使用。

背景技术

自主真空清洁器机器人是一种清洁设备，这种设备跨地板表面导航，同时将污垢，比如灰尘、碎屑和其他颗粒物，从地板表面清除。该机器人典型地包括被设置有轮和刷辊的底盘，该刷辊旋转以用于将灰尘和颗粒物刷向抽吸开口，灰尘和颗粒物借助于抽吸气流从该抽吸开口通过抽吸通道递送到机器人的内部。

期望提供足够强的气流以确保灰尘和颗粒物被气流捕获并输送到抽吸开口中。同时期望提供一种在能量消耗和噪声水平两者方面都具有功率效率的机器人。因此，通常必须在吸尘量与功率效率之间进行折衷。

发明内容

鉴于上文，本发明构思的目标是提供一种解决上述问题的技术。该目标和其他目标将在下文中变得显而易见，由如独立权利要求中限定的自主清洁机器人来实现。优选实施例在从属权利要求中进行了限定。

因此，根据一方面，提供了一种自主清洁机器人，包括本体、被配置成使该机器人在被清洁表面上在向前方向上移动的驱动装置、布置在该本体的下侧处的抽吸开口、以及布置在该本体的下侧处并且相对于向前方向在该抽吸开口前面的辊。辊可以被配置成在表面处限定前空气通路，并且包括被布置成形成限制该前空气通路中的气流的气障的刷毛。气障可以在辊的整个转动期间是基本上均匀的，并且这些刷毛可以被布置成将气流引向经过该辊的颗粒物，并进一步引导到抽吸开口中。

本发明构思涉及这样的认识，即期望将前空气通路中的气流尽可能多地引向待清洁表面，因为吸尘量通常趋向于随着通过表面的空气的流量和/或速度的增加而增加。本发明构思与若干个优点相关联——第一，刷毛被布置成形成限制前空气通路中的气流的气障。这允许总体上降低功率消耗和噪声，因为生成抽吸气流的风扇可以在降低的功率水平上操作。第二，刷毛被布置成将气流引向经过辊的颗粒物。这可以例如由随着辊经过颗粒物而被颗粒物弯曲或推开的刷毛来实现，使得在气障中形成间隙或通道，从而允许在颗粒物的位置处形成局部流通路，通过该通路气流可以集中并以相对较高的速度通过，该速度有助于将颗粒物朝向机器人的内部输送。

刷毛可以被布置成在辊的整个转动期间形成基本上均匀的气障。这可以例如通过将刷毛均匀地分布在辊的包络面上来实现，或至少使得指向表面的刷毛的数量在辊的整个转动期间基本上恒定。均匀的气障允许机器人的性能及其操作的抽吸条件在辊旋转时恒定。有利地，这允许平顺操作和降低噪声——尤其是与包括在旋转期间倾向于鞭打表面的刷毛排和/或橡胶叶片的现有技术辊相比。

增加刷毛的分布密度(即每单位面积的刷毛的数量)的结果是，辊可以以降低的速度操作，同时在给定的时间段内保持相同数量的刷毛通过表面。这允许降低功率消耗和噪声水平。

“气障”，也可称为“密封”，意指防止大量空气流向抽吸通道但不需要气密密封的特征。气障的特征可以在于空气在到达抽吸通道的途中通过的空气通路中的流动阻力。流动阻力继而可以由布置在辊上的刷毛的密度、刷毛的长度以及刷毛与待清洁表面之间的任何间隙来限定。增加刷毛的密度(即辊的芯体的每单位面积的刷毛的数量)可以增加通过刷毛之间的空气经历的流动阻力。进一步，减小刷毛的长度可以引起通路变窄并因此增大流动阻力，而在辊与例如待清洁表面之间引入间隙可能减小流动阻力。因此，期望使用更大量的较短刷毛，这些刷毛被布置成与表面接合，使得没有可能损害辊的气障功能的额外间隙形成。因此，术语“限制气流”是指刷毛在机器人操作期间与相邻表面(比如地板表面)形成气障或密封的能力——优选地通过接合该表面，使得穿过前空气通路的空气中的大部分必须穿过辊，即在刷毛之间。

被布置成“将气流引向颗粒物”的刷毛应理解为将前空气通路中的气流中的至少一些朝向颗粒物集中的能力。颗粒物可以以若干种方式与辊相互作用，这尤其取决于颗粒物相对于刷毛的间隔和长度的大小。优选地，颗粒物相对于刷毛的长度和相邻刷毛的间隔足够大，以将刷毛背离彼此推开或弯曲，从而形成局部通路，气流可以在其中通过以捕集颗粒物。进一步，颗粒物足够小以适合前空气通路，即被推入到刷毛中并进一步被推向抽吸开口。通常，这要求颗粒物的大小不超过刷毛的长度和/或辊的芯体与地板表面之间的间隔。

在本披露内容的背景中描述的设备通常被称为自主清洁机器人，因为事实上该设备可以根据例如预定或随机模式在工作表面上自动地四处移动。该设备通常可用于清洁表面上的灰尘、碎屑、砾石、沙子、毛发和其他颗粒物。

如已经提到的，刷毛可以以不均匀的方式布置在辊的包络面上。刷毛可以例如被布置成在辊旋转时只覆盖面向表面的长度部分中的一部分。优选地，刷毛被布置成形成气障，该气障沿面向表面的长度部分中的大部分延伸。因此，根据实施例，刷毛可以被分布成使得指向表面的刷毛的数量分布在对应于辊的总长度的至少50％(比如至少75％)的辊的长度部分上，以便提供提高的密封性和更小的噪声。

替代性地，刷毛可以均匀地分布在辊的整个包络面上或辊的基本上整个包络面上。

刷毛可以形成为短毛发或须毛，可以紧固到辊的芯体，使得刷毛从芯体的表面基本上直立站立，指向辊的径向方向。优选地，刷毛具有3mm-15mm的长度，比如3mm-10mm或3mm-7mm。在特定示例中，刷毛可以具有5.5mm的长度。进一步，刷毛可以以每平方厘米1000根-20000根刷毛的密度布置，比如每平方厘米10000根-18000根或12000根-17000根。在两个特定示例中，刷毛可以具有每平方厘米2000根(对于较硬的刷辊)和每平方厘米13200根(对于较软的刷辊)的密度，或较低和较高密度刷毛的混合。刷毛可以进一步具有0.03mm-0.15mm的直径，比如，例如0.05mm。在一些示例中，芯体(即，没有刷毛的辊)可以具有在8mm-40mm的区间内的直径，比如，例如15mm-25mm。

根据实施例，机器人可以进一步包括相对于向前方向布置在抽吸开口后面的密封边缘。密封边缘可以被布置成与表面间隔开以在表面与密封边缘之间限定后空气通路。因此，被抽吸到机器人中并形成抽吸气流的空气可以采取至少两种不同的路线——通过辊的前空气通路，或者辊后面的后空气通路。优选地，后空气通路中的流动阻力高于前空气通路中的流动阻力，以迫使空气穿过前空气通路，并从而增加吸尘量。这可以通过减小密封边缘与待清洁表面之间的间距来实现。在机器人主要在其向前运动期间操作的情况下，密封边缘与表面之间的间距甚至可以进一步减小。

根据实施例，机器人可以进一步包括具有内表面的辊壳体，该内表面被布置成沿辊的背向被清洁表面的一部分将辊部分地环绕，以与辊形成上空气通路。因此，被抽吸到机器人中的空气可以采取至少三种不同的路线，即前空气通路、后空气通路和上空气通路。优选地，上空气通路中的流动阻力高于前空气通路中的流动阻力，以便迫使空气中的大部分穿过前空气通路。这可以通过减小内表面与辊之间的距离，并进一步通过增加内表面在其上延伸的辊的圆周距离来增加上空气通路的长度来实现。

根据实施例，辊是可旋转的，使得其包络面的面向待清洁表面的一部分朝向抽吸开口移动。换句话说，当机器人在向前方向上移动时，辊可以在与机器人轮的旋转相同的方向上可旋转。优选地，辊以允许其将灰尘和颗粒物刷向抽吸开口的速度旋转，而不仅仅是在灰尘和颗粒物上滚动。

附图说明

通过对实施例进行的以下展示性的且非限制性的详细说明，本发明构思的以上的以及其他的目标、特征和优点将得到更好的理解。将对附图进行参考，在附图上：

图1展示了根据实施例的自主清洁机器人的俯视图；

图2是根据实施例的自主清洁机器人的截面；

图3是根据实施例的自主清洁机器人的辊的截面；以及

图4是根据实施例的自主清洁机器人的辊的透视图。

相似的附图标记用于附图上的相似元件。除另行指示外，附图是示意性的并且一般不是按比例绘制的。

具体实施方式

图1是根据实施例的用于家庭使用的自主清洁机器人100的俯视图，该自主清洁机器人包括本体110、驱动装置120、驱动装置121、抽吸开口(未示出)、抽吸单元112和辊140。本体110可以形成具有外罩的底盘，该外罩用于保护和包围布置在机器人的内部中的功能单元，比如控制电子设备、集尘箱和风扇单元。进一步，底盘可为驱动装置120提供支撑，在本示例中，该驱动装置由布置在底盘下侧处的两个驱动轮120和支撑轮121表示。驱动轮120的驱动可以由单独的马达执行以用于改进导航和移动控制。

辊140可以布置在底盘下侧处，并且使得该辊在操作期间接合地板的表面。优选地，辊140布置在本体的前三分之一处，如在向前方向上看到的。辊140可以包括芯体和多根刷毛，这将结合以下附图更详细地描述。

在操作期间，机器人100可以在待清洁表面上自主移动，并且优选地在由图1和图2中的箭头指示的向前方向上移动。当在向前方向上移动时，碎屑、灰尘和其他颗粒物可以被辊140的刷毛接合并借助于通过表面的气流被抽吸到机器人100的内部中。辊140可以优选地在与轮120相同的方向上并且以允许刷毛将颗粒物刷向机器人100的本体110中的抽吸开口132的速度旋转。

图2是根据实施例的清洁机器人100的截面，该实施例可以与结合图1讨论的清洁机器人类似地进行配置。因此，机器人100可以包括本体或底盘110，该本体或底盘容纳用于生成抽吸气流并从中过滤掉灰尘和颗粒物的抽吸单元112。抽吸气流穿过抽吸开口132并进入到抽吸通道130中，通向机器人100的内部。抽吸开口132可以布置在辊140至少稍微后面，如在箭头所指示的向前行进方向上看到的。

与抽吸开口132连接并且在底盘110的下侧处，辊140可以被布置用于有助于将灰尘和颗粒物输送到抽吸通道130中。辊140可以包括不透气的芯体144，该芯体可以是基本上圆柱形的，多个刷毛142可以附接到该芯体上。刷毛142的一端可以附接到芯体，使得另一端沿辊140的径向方向背离芯体144指向。刷毛可以被布置成形成气障，该气障限制芯体144与表面之间前空气通路F中的气流。优选地，辊140被布置成在操作期间接合地板表面，使得前空气通路中的空气在其朝向抽吸通道130的途中穿过刷毛142。通过将刷毛142在每单位面积的刷毛的数量方面布置得足够密集，可以实现对表面的密封，该密封防止大量空气穿过前空气通路F。

底盘110可以进一步包括密封边缘150，该密封边缘布置在底盘110的下侧处并且相对于向前方向在抽吸开口132后面。可以提供密封边缘150以减小底盘110与表面之间的间距，并从而为进入抽吸开口132并流向抽吸通道130的空气限定后空气通路R。优选地，底盘110与表面之间的间距在辊140后面比在辊140前面更小，以在后空气通路R中提供比在前空气通路F中更高的流动阻力。在辊140后面的间距可以是例如0mm-7mm。在示例中，密封边缘150被布置成邻接表面以在后空气通路R中提供高于前空气通路F中的流动阻力，并因此迫使进入到机器人100的内部中的空气中的大部分穿过前空气通路F而不是后空气通路R。

进一步的空气通路可以限定在辊140的上侧处。该空气通路因此可以被称为上空气通路U，并且可以限定在辊壳体160的内表面之间。可以通过增加通路的长度和/或减小内表面与辊140之间的间隔来增加沿上空气通路U的流动阻力。使用具有比前空气通路F更高的流动阻力的上空气通路是有利的，这允许该上空气通路限制流到前空气通路F的气流中的大部分，并从而迫使流动的空气流向待清洁表面。

图3是根据实施例的辊的截面，该实施例可以与上文结合图1和图2讨论的实施例类似地进行配置。辊140可以包括基本上圆柱形的芯体144，该芯体可以安装在底盘中，使得该芯体可围绕其长度轴线A旋转，并且在操作期间与地板表面间隔开。进一步，辊140包括以突出方式布置在不透气的芯体144上的多个刷毛142。刷毛可以被分布成使得在给定的时间点被引向表面的刷毛的数量是恒定的。进一步，如本图所示，刷毛142可以沿芯体144的长度轴线A均一地分布，使得指向表面的刷毛的数量沿辊140的整个长度分布。在本示例中，刷毛可以由尼龙、聚丙烯或毛发形成。

刷毛142可以被布置成使得这些刷毛让路于通过辊140下方的颗粒物P。更具体地，刷毛142可以被颗粒物P弯曲或推开，使得在气障中形成开口，从而允许气流被引向颗粒物P并进一步引导到抽吸开口中。如本图所指示的，颗粒物P小到足以穿过由芯体144与表面之间的间距限定的间隙，并且大到足以将刷毛142弯曲到侧面以产生通过气障的局部气流。

图4是根据实施例的辊140的透视图，该实施例可以类似于参考图1至图3描述的实施例。在本示例中，刷毛142基本上均匀地分布在整个辊140上，除了围绕辊140的长度轴线A缠绕的一个或若干个螺旋区域146之外。螺旋区域146在气障中形成局部间隙，该气障由于螺旋布置在辊140旋转时沿长度轴线A移动。可以例如提供间隙以便提供通过前空气通道的气流的略微增加。可以期望取决于表面的特性增加气流并减少在机器人与表面之间生成真空的摩擦。

本领域技术人员决不限于上文描述的示例实施例。相反，许多修改和变化在所附权利要求书的范围内是可能的。此外，在根据对附图、披露内容和所附权利要求的学习来实践要求保护的发明构思时，本领域技术人员可理解并实施所披露的示例的变化。仅特定测量在相互不同的从属权利要求中引述这一事实并不表示这些措施的组合不能有利地使用。

Claims (13)

1.一种自主清洁机器人(100)，包括：

本体(110)；

驱动装置(120)，该驱动装置被配置成使该机器人在被清洁表面上在向前方向上移动；

布置在该本体的下侧处的抽吸开口(132)；以及

布置在该本体的下侧处并且相对于该向前方向在该抽吸开口前面的辊(140)；

其中：

该辊被配置成在该表面处限定前空气通路(F)；以及

该辊包括被布置成形成限制该前空气通路中的气流的前气障的刷毛(142)，该前气障被配置成在该辊的整个转动期间是基本上均匀的，其中这些刷毛进一步被布置成将该气流引向经过该辊的颗粒物(P)，并进一步引导到该抽吸开口中。

2.根据权利要求1所述的自主清洁机器人，其中，这些刷毛被分布成使得指向该表面的刷毛的数量分布在该辊的对应于该辊的总长度的至少50％的长度部分上。

3.根据权利要求1所述的自主清洁机器人，其中，这些刷毛均匀地分布在该辊的基本上整个包络面上。

4.根据前述权利要求中任一项所述的自主清洁机器人，其中，这些刷毛以每平方厘米1000根-20000根刷毛的密度布置，比如每平方厘米10000根-18000根刷毛，比如每平方厘米12000根-17000根刷毛。

5.根据前述权利要求中任一项所述的自主清洁机器人，进一步包括，密封边缘(150)，该密封边缘相对于该向前方向布置在该抽吸开口后面，并被配置成与该表面间隔开，以便在该表面与该密封边缘之间限定后空气通路。

6.根据权利要求5所述的自主清洁机器人，其中，该密封边缘被布置成使得该后空气通路的流动阻力高于该前空气通路的流动阻力。

7.根据权利要求5或6所述的自主清洁机器人，其中，该表面与该密封边缘之间的间距小于或等于相对于该向前方向在该抽吸开口前面的该表面与该本体之间的间距。

8.根据权利要求7所述的自主清洁机器人，其中，该密封边缘与该表面之间的该间距为0mm-7mm。

9.根据前述权利要求中任一项所述的自主清洁机器人，进一步包括，具有内表面的辊壳体(160)，其中该内表面被布置成沿该辊的背向该被清洁表面的一部分将该辊部分地环绕，以与该辊形成上空气通路，该上空气通路具有高于该前空气通路的流动阻力。

10.根据前述权利要求中任一项所述的自主清洁机器人，其中，该辊是能够旋转的，使得该辊的包络面的面向该待清洁表面的一部分朝向该抽吸开口移动。

11.根据前述权利要求中任一项所述的自主清洁机器人，其中：

这些刷毛从该辊的芯体的表面突出，

该芯体具有在8mm-40mm的范围内的直径，比如15mm-25mm，以及

这些刷毛具有在3mm-15mm的范围内的长度，比如3mm-10mm，比如3mm-7mm。

12.根据前述权利要求中任一项所述的自主清洁机器人，其中，该辊布置在该本体的前三分之一处，如在该向前方向上看到的。

13.根据前述权利要求中任一项所述的用于家庭使用的自主真空清洁机器人。

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