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Die Erfindung betrifft eine Saugeinheit für einen Staubsauger, insbesondere einen Bodenstaubsauger oder einen Handstaubsauger, mit einem Gehäuse, mit einer Bürstenanordnung und mit einem Motor zum Antrieb der Bürstenanordnung, wobei ein Leistungserfassungsmittel zum Erfassen der vom Motor der Bürstenanordnung aufgenommen elektrischen Leistung vorgesehen ist, wobei das Leistungserfassungsmittel ein von der Leistungsaufnahme des Motors abhängiges Ausgangssignal erzeugt, und wobei die Bürstenanordnung im Gehäuse federnd gelagert ist.
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Unter einem Handstaubsauger wird allgemein ein Staubsauger verstanden, bei dem ein Hauptaggregat, ein Handgriff und die Saugeinheit als eine Einheit ausgebildet sind, wobei der Handgriff jenseits der Saugeinheit am Hauptaggregat angeordnet ist. Somit wird der Handstaubsauger bei dessen Benutzung als Ganzes mit der Hand bewegt. Bei einem Bodenstaubsauger sind das Hauptaggregat und die Saugeinheit über einen Schlauch und ein Rohr, insbesondere Teleskoprohr, miteinander verbunden, wobei der Handgriff am Rohr ausgebildet ist und somit zwischen dem Hauptaggregat und der Saugeinheit angeordnet ist. Bei der Benutzung des Bodenstaubsaugers wird die Saugeinheit mittels des Rohres auf dem Boden bewegt und das Hauptaggregat über den Schlauch ggf. schrittweise hinterhergezogen.
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Unter einer Saugeinheit wird eine Saugbürste verstanden, die eine rotierende Bürstenanordnung aufweist, die als mindestens eine Bürstenwalze mit im Wesentlichen horizontaler Drehachse oder eine drehbare Bürste mit im Wesentlichen vertikaler Drehachse ausgebildet ist. Mittels der im Hauptaggregat angeordneten Saugvorrichtung, im Allgemeinen als Saugpumpe ausgebildet, wird ein Luftstrom durch die Saugeinheit hindurch zum Aufsaugen von Partikeln, insbesondere von Staubpartikeln von einer Oberfläche erzeugt. Der Luftstrom wird durch einen Abscheider, vorzugsweise durch einen Filter hindurchgeleitet, um die Partikel abzuscheiden.
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An den bekannten am Boden angeordneten Saugeinheiten kann der Benutzer per Fußschalter eine Funktion der Saugeinheit wie beispielsweise die Höheneinstellung der Saugeinheit vom Boden für unterschiedliche Böden, beispielsweise für Hartboden oder Teppich umstellen. Dazu kann eine randseitige Bürstenanordnung oder eine Rollenanordnung durch den Fußschalter in ihrer Relativposition zur Saugeinheit verstellt werden, wobei vorzugsweise jeweils ein elektrischer Antrieb aktiviert wird.
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Saugeinheiten der zuvor genannten Art benutzen also neben dem Saugluftstrom, der durch das Saugrohr der Saugeinheit zugeführt wird, auch die Bürstenanordnung, um das Saugergebnis zu verbessern. Dadurch, dass nicht nur ein Saugluftstrom auf die zu reinigende Oberfläche aufgebracht wird, sondern auch eine Bürstenanordnung auf der Oberfläche liegende Partikel aufwirbelt, wird ein verbessertes Saugergebnis ermöglicht.
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Nachteilig an den bekannten Saugeinheiten ist, dass die Bürstenanordnung wechselnden Bedingungen unterworfen ist, wenn die Saugeinheit abwechselnd oder nacheinander über unterschiedliche Untergründe wie glatter Fußboden, Teppichboden mit niedrigem Flor oder hochfloriger Teppichboden bewegt wird und die Bürstenanordnung dabei mit gleichbleibender Umdrehungszahl angetrieben wird. Daher muss ein Benutzer des Staubsaugers die Saugeinheit regelmäßig manuell oder per Fuß zwischen mindestens zwei Schaltstellungen bzw. Umdrehungszahlen umschalten.
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Aus der
EP 1 136 027 A2 ist bekannt, dass ein Ultraschallsensor die Bodenbeschaffenheit erfasst und analysiert, so dass der Abstand des unteren Randes der Saugeinheit an unterschiedliche Bodenbeschaffenheiten angepasst werden kann. Bei glatten Böden wird der Abstand gering und bei Teppichböden größer eingestellt.
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Eine Ausgestaltung der Saugeinheit mit einem Ultraschallsensor ist aber aufwändig und kostenintensiv.
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Die Druckschrift
EP 1 396 222 A2 offenbart eine Saugeinheit, deren Borstenwalze in Abhängigkeit vom erfassten Motorstrom in der Höhe automatisch verstellt wird, wobei eine komplexe Mechanik mit einem gesonderten Stellmotor und einer Federvorspannung für die Höhenverstellung vorgesehen ist.
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Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung das technische Problem zugrunde, die bekannten Saugeinheiten weiter zu verbessern, um die beschriebenen Nachteile zu vermeiden.
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Das zuvor aufgezeigte technische Problem wird erfindungsgemäß durch eine Saugeinheit der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, dass Erfassungsmittel zum Erfassen des durch die Federkraft erzeugten Anpressdrucks vorgesehen sind, und dass eine Steuerung in Abhängigkeit vom Ausgangssignal der Leistungserfassungsmittel und in Abhängigkeit vom Anpressdruck der Bürstenanordnung auf den Unterboden eine Funktionseinheit der Saugeinheit steuert.
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Erfindungsgemäß ist erkannt worden, dass die Leistungsaufnahme des Motors ein Maß für die Beschaffenheit des Unterbodens ist, insbesondere wenn der Motor so angesteuert wird, dass eine gleichbleibende Umdrehungszahl eingehalten wird. Wenn die Bürstenanordnung über einem glatten Fußbodenbelag angeordnet ist, dann wird die Drehbewegung nur wenig abgebremst und die Leistungsaufnahme des Motors ist gering. Wenn die Bürstenanordnung auf einem Teppichboden aufliegt, dann dringt die Bürstenwalze in diesen vorzugsweise weichen Untergrund teilweise ein und die Leistungsaufnahme des Motors steigt an, um die voreingestellte Drehzahl einzuhalten. Je hochfloriger und somit weicher also der zu reinigende Boden ist, desto größer ist die Leistungsaufnahme. Daher kann erfindungsgemäß die Leistungsaufnahme des Bürstenmotors als Maß für die Beschaffenheit des Bodens genommen werden.
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Die zuvor beschriebene Vorgehensweise unterstellt eine Betriebsweise der Saugeinheit, bei der während der Benutzung der Anpressdruck der Saugeinheit auf den Unterboden im Wesentlichen unverändert bleibt. Aber auch geringe Unterschiede im Anpressdruck der Saugeinheit auf den Boden können für eine Steuerung vernachlässigt werden, wenn beispielsweise nur unterschieden werden soll, ob der Boden glatt ist oder ein Teppichboden vorliegt. Unter einem glatten Unterboden wird ein Hartboden, beispielsweise zumindest teilweise bestehend aus Fliesen, Parkett, Laminat, Kork, PCV, Linoleum oder dergleichen verstanden.
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Zur Messung der Leistungsaufnahme des elektrischen Motors wird bevorzugt die Wirkleistung des Motors, die dem Produkt aus Spannung und Strom entspricht, gemessen. Bei Gleichstrom ist dieses Produkt einfach zu berechnen und bei Wechselspannung muss der Mittelwert über mindestens jeweils eine Periodendauer bestimmt werden. Daher hängt die Art der Berechnung der Wirkleistung von der Art des Motors ab, also ob es sich um einen Gleichspannungsmotor oder einen Wechselspannungsmotor handelt. Leistungserfassungsmittel messen daher gleichzeitig Spannungs- und Stromwerte und berechnen daraus in regelmäßigen Zeitabständen den aktuellen Wert der Wirkleistung als Maß für die Leistungsaufnahme.
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Eine Steuerung ist vorgesehen, die in Abhängigkeit vom Ausgangssignal der Leistungserfassungsmittel eine Funktionseinheit der Saugeinheit steuert. Dabei ist es möglich, dass das Ausgangssignal an eine Motorsteuerung eines Staubsaugers bzw. eines Sauggebläses übermittelt wird, so dass eine Steuerung des Sauggebläses anhand des Ausgangssignals erfolgt. Somit kann automatisch allein durch eine Überwachung der Leistungsaufnahme des Motors der Bürstenanordnung die Funktionsweise der Saugeinheit gesteuert werden. Beispielsweise kann die Steuerung den Motor der Bürstenanordnung selber steuern, um bei einem weichen Untergrund eines Teppichbodens die Drehzahl kleiner als bei einem glatten Fußboden einzustellen, um die Leistungsaufnahme des Motors insgesamt zu reduzieren und auch um den Teppich zu schonen.
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Die Steuerung steuert nicht nur in Abhängigkeit vom Ausgangssignal der Leistungserfassungsmittel, sondern auch in Abhängigkeit vom Anpressdruck der Bürstenanordnung auf den Unterboden eine Funktionseinheit der Saugeinheit. Dabei gibt es verschiedene Möglichkeiten, den Anpressdruck zu bestimmen.
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Zum einen könnte neben der erfindungsgemäßen Gestaltung die Bürstenanordnung eine innerhalb des Gehäuses feste Lagerung aufweisen. Daher kann eine konstante Gewichtskraft auf die Bürstenanordnung durch das Gewicht der Saugeinheit angenommen werden. Eine Änderung des Anpressdrucks und somit der Leistungsaufnahme des Motors der Bürstenwalze ist in diesem Fall allein abhängig von der Bodenbeschaffenheit. Somit kann insbesondere durch eine Kalibrierung der Saugeinheit, beispielsweise bei einer erstmaligen Benutzung, der Anpressdruck bestimmt werden. Alternativ kann einfach das Gewicht der Saugeinheit werkseitig bestimmt werden, mit dem die Saugeinheit auf die Bürstenanordnung drückt.
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Insbesondere ist an dem Ende der Saugeinheit, an dem der Rohrstutzen zum Anschließen des Saugrohrs des Hauptaggregates angeordnet ist und das am zur Bürstenanordnung entgegengesetzten Ende der Saugeinheit liegt, ein Rollenpaar zum rollenden Bewegen der Saugeinheit vorgesehen. Somit drückt das Gewicht der Saugeinheit nur teilweise auf die Bürstenanordnung, aber auch dieser Anpressdruck kann vorab bestimmt werden.
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Vorliegend wird vorgeschlagen, dass die Bürstenanordnung im Gehäuse federnd gelagert und mit Erfassungsmitteln zum Erfassen des durch die Federkraft erzeugten Anpressdrucks versehen ist. Dazu sind mindestens eine, vorzugsweise zylindrische Feder und mindestens ein Erfassungsmittel vorgesehen. Somit kann die gemessene Federkraft als Maß für den Anpressdruck angenommen werden. In diesem Fall ist das Ergebnis genauer, da die tatsächliche Kraft gemessen wird, mit der die Bürstenanordnung auf den Boden angedrückt wird. Somit ergibt sich eine genauere Bestimmung des Anpressdrucks und die Steuerung der Funktion der Saugeinheit kann mit größerer Genauigkeit eingestellt werden. Als Erfassungsmittel zum Erfassen des Anpressdrucks kann eine Wegaufnahme eingesetzt werden, die den Federweg jeder der mindestens einen Feder misst und unter Berücksichtigung der Federkonstanten der mindestens einen Feder die Kraft berechnet.
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Insgesamt ergibt sich damit aufgrund der vorliegenden Erfindung und ihrer bevorzugten Ausgestaltungen die Möglichkeit, anhand der Leistungsaufnahme des Motors der Bürstenanordnung und anhand des Anpressdrucks der Bürstenanordnung die Beschaffenheit des Bodens zu bestimmen, zumindest in einem Raster mit der Unterteilung glatter Fußboden oder Teppichboden. Je nach Genauigkeit der Bestimmung der Leistungsaufnahme und ggf. des Anpressdrucks kann das Raster auch feiner gewählt werden, um zusätzlich zum glatten Boden auch beispielsweise einen niederflorigen Teppich von einem hochflorigem Teppich zu unterscheiden.
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In weiter bevorzugter Weise sind Einstellmittel zur Einstellung des Abstands des Gehäuses der Saugeinheit vom Unterboden vorgesehen und die Steuerung stellt die Einstellmittel in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal der Leistungserfassungsmittel und ggf. des Anpressdrucks ein. Dazu können die Einstellmittel beispielsweise einen am Rand der Saugeinheit vorgesehenen Bürstensaum oder im Gehäuse angeordnete Räderanordnung einstellen.
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Im Folgenden wir die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, wobei auf die beigefügte Zeichnung Bezug genommen wird. In der Zeichnung zeigen
- 1 eine Saugeinheit, die nicht Gegenstand der Erfindung ist, in einer perspektivischen Darstellung, und
- 2 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Saugeinheit in einer Seitenansicht.
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1 zeigt eine Saugeinheit 2 für einen Staubsauger, wobei der Staubsauger entweder ein Bodenstaubsauger oder ein Handstaubsauger sein kann. Die Saugeinheit 2 weist ein Gehäuse 4 mit einer Bürstenanordnung 6 auf, die mit einem Motor 8 über ein Getriebe 9 angetrieben wird. Die Bürstenanordnung 6 ist eine sich horizontal erstreckende und drehbar gelagerte Bürstenwalze, die während des Saugvorgangs den Boden 10 bürstet, wodurch das Saugergebnis verbessert wird.
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Ein Leistungserfassungsmittel 12 zum Erfassen der vom Motor 8 der Bürstenanordnung 6 aufgenommen elektrischen Leistung ist vorgesehen und das Leistungserfassungsmittel 12erzeugt ein von der Leistungsaufnahme, insbesondere der Wirkleistung des Motors 8 abhängiges Ausgangssignal. Dabei wird der Motor 8 bevorzugt mit einer konstanten Drehzahl betrieben, damit die Leistungsaufnahme ein direktes Maß für die mechanische Belastung der Bürstenanordnung 6 darstellt.
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Somit kann allein aufgrund der Leistungsaufnahme des Motors 8 die Bodenbeschaffenheit zumindest entsprechend einer groben Unterteilung in glatter Boden oder Teppichboden bestimmt werden.
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Weiterhin ist im Gehäuse 4 eine Steuerung 14 angeordnet, die in Abhängigkeit vom Ausgangssignal der Leistungserfassungsmittel 12 eine Funktionseinheit der Saugeinheit 2 steuert. Vorliegend kann die Funktionseinheit der Motor 8 selbst sein, der dann, wenn ein Teppichboden festgestellt wird, mit einer niedrigeren Drehzahl angetrieben wird. Des Weiteren kann auch ein Abstandhalter in Form einer variabel einstellbaren Bürstenleiste 16 über eine Leitung 18 angesteuert werden. Die Bewegungsrichtung der Bürstenanordnung 6 ist mit dem Doppelpfeil 20 angedeutet.
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Darüber hinaus kann die Steuerung 14 in Abhängigkeit vom Ausgangssignal der Leistungserfassungsmittel 12 und in Abhängigkeit vom Anpressdruck der Bürstenanordnung 6 auf den Unterboden eine der beschriebenen Funktionseinheiten der Saugeinheit 2 steuern. Dazu ist bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel die Bürstenwalze der Bürstenanordnung 6 fest gegenüber dem Gehäuse 4 mittels Lagern 21 gelagert. Somit bestimmt das Eigengewicht der Saugeinheit 2, soweit es auf die Bürstenanordnung drückt, den Anpressdruck der Bürstenanordnung 6 auf den Boden 10. Da das Gehäuse 4 der Saugeinheit 2 auch an anderen Stellen auf dem Boden 10 aufliegt, drückt nur ein Teil des Eigengewichts der Saugeinheit 2 auf die Bürstenanordnung 6. Der Anpressdruck kann durch eine Eichung, insbesondere eine werkseitige Eichung der Steuerung einmalig ermittelt und abgespeichert werden.
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Bei der in 1 dargestellten Saugeinheit 2 sind Einstellmittel 22 zur Einstellung des Abstands des Gehäuses 4 vom Unterboden 10 vorgesehen sind, wobei die Einstellmittel 22 vorliegend als Linearversteller zum Verstellen der vertikalen Position der Bürstenanordnung 6 (Doppelpfeil 20) ausgebildet sind. Die Steuerung 14 stellt dann die Einstellmittel 22 in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal der Leistungserfassungsmittel 12 ein. Somit wird letztlich durch die Messung der Veränderung der Wirkleistung des Motors 8 der Abstand des Gehäuses 4 der Saugeinheit 2 vom Boden 10 geregelt.
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2 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Saugeinheit 2, bei der gleiche Bezugszeichen wie in 1 gleiche Elemente der Saugeinheit 2 kennzeichnen.
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Das vorliegende Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von der in 1 dargestellten Saugeinheit 2 dadurch, dass die Bürstenanordnung 6 im Gehäuse 4 federnd gelagert ist und dass Erfassungsmittel 30 zum Erfassen des durch die Federkraft erzeugten Anpressdrucks vorgesehen sind. Über eine Leitung 32 wird das Ausgangssignal der Erfassungsmittel 30 an eine Steuerung 14 (siehe 1) übertragen und kann dann zusammen mit dem Ausgangssignal der Leistungserfassungsmittel 12 (siehe 1) verarbeitet werden.
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Die Lagerung der Bürstenanordnung 6 kann beispielsweise beidseitig mit einer Federanordnung aus Zylinderfedern 34 und das Erfassungsmittel 30 mit einem Weggeber 36 ausgestattet sein, so dass unter Feststellung des Federwegs „x“ die Anpresskraft und somit der Anpressdruck ermittelt werden kann. Die Zylinderfeder ist an beiden Enden gelagert, wobei ein oberes mit dem Gehäuse 4 verbundenes Lager 38 und ein mit der Bürstenanordnung 6 Lager 40 vorgesehen sind. Das Lager 40 weist die Achse 42 der Bürstenanordnung 6 auf, so dass je nach vertikaler Position der Bürstenanordnung relativ zum Gehäuse 4 die Zylinderfeder 34 unterschiedlich stark komprimiert wird. Über das Erfassen des Federweges „x“ kann dann mittels der Federkonstanten der Anpressdruck der Bürstenanordnung 6 auf den Untergrund 10 bestimmt werden.
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Somit kann während der Benutzung regelmäßig der Anpressdruck der Bürstenanordnung auf den Boden 10 gemessen und zusammen mit dem Erfassung der vom Motor 8 aufgenommen Leistung zur Steuerung beispielsweise des Motors 8 der Bürstenanordnung 6 eingesetzt werden.
