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Die Erfindung betrifft einen Staubsauger,
insbesondere einen Staubsauger mit einem Saugerkopf.
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Aufrecht-Staubsauger schließen gebräuchlicherweise
Saugerköpfe
ein, die schwenkbar am Hauptkörper
oder -gehäuse
des Staubsaugers befestigt werden, um zu ermöglichen, daß das Hauptgehäuse (das
einen Griff einschließt)
zur herkömmlichen
aufrechten Verwendung von der Vertikalen weg geneigt wird. Beispiele
von Aufrecht-Staubsaugern mit schwenkbaren Saugerköpfen werden
in
EP 0 037 674 und
EP 0 134 654 gezeigt. Es
sind viele Staubsauger mit ähnlich
angebrachten Saugerköpfen
auf dem freien Markt erhältlich.
Die Scharnierverbindung zwischen dem Saugerkopf und dem Hauptgehäuse ermöglicht ebenfalls,
daß sich
der Saugerkopf von der Oberfläche
abhebt, wenn der Saugerkopf während
des Reinigungsvorgangs auf kleine Hindernisse oder Unregelmäßigkeiten
in der Fußbodenoberfläche trifft.
Jedoch ermöglicht
die Anordnung von bekannten Aufrecht-Staubsaugern nur, daß sich der
jeweilige Saugerkopf auf eine bogenförmige Weise im Verhältnis zum
Hauptgehäuse
des Saugers bewegt. Wenn diese Art von Anheben auftritt, kann der
Saugerkopf länger
von der Oberfläche
getrennt werden, als es notwendig oder wünschenswert ist, und die Reinigung
kann über
einigen Teilen der gerade gereinigten Oberfläche unzureichend sein.
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Es sind Vorschläge in Bezug auf Staubsaugroboter
gemacht worden. Dies sind Sauger, die in der Lage sind, unabhängig von
einem Nutzer zu arbeiten, durch Anwendung einer bordeigenen Navigations- und Steuerungsvorrichtung,
um so in der Lage zu sein, in einem geschlossenen Umfeld, d. h.,
einem Raum, der gereinigt werden soll, herumzunavigieren, ohne an
Möbeln
im Raum steckenzubleiben. Bei vielen der Vorschläge des bekannten technischen Stands
wird der Saugerkopf unterhalb des Hauptkörpers des Saugers angeordnet,
ohne im Verhältnis
zu demselben bewegt werden zu können
(siehe zum Beispiel
US 5 109
566 und
US 5 682 640 ).
Diese Maschinen sind dafür
ausgelegt, nur glatte, regelmäßige Oberflächen zu
reinigen, und sind daher ungeeignet für die Verwendung im Haushalt
oder die Verwendung in einem anderen Umfeld, wo das Reinigen einer
Vielzahl von unterschiedlichen Oberflächen erforderlich ist. Bei
anderen Vorschlägen,
zum Beispiel
US 5781 960 und
US 5 534 762 , wird der Saugerkopf schwenkbar
an der Unterseite des Hauptkörpers oder
Fahrgestells angebracht, so daß er
auf der zu reinigenden Oberfläche
gleiten kann, und diese Anordnung wird es ermöglichen, daß sich der Saugerkopf auf eine ähnliche
Weise hebt wie bei der häufig bei
Aufrecht-Staubsaugern zu findenden Anordnung. Jedoch hat der Saugerkopf
jedes dieser letzteren Vorschläge
noch immer den Nachteil, daß Teile
des Fußbodens
nicht angemessen gereinigt werden, falls Hindernisse oder unebene
Oberflächen
angetroffen werden.
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Ein weiterer Staubsauger des technischen Stands
wird in US-A-5483718 offengelegt.
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Es ist ein Ziel der vorliegenden
Erfindung, einen Staubsauger bereitzustellen, der einen Saugerkopf
hat, der in der Lage ist, einen engen Kontakt mit der zu reinigenden
Oberfläche
aufrechtzuerhalten, selbst wenn kleine Hindernisse und/oder unebene Oberflächen angetroffen
werden. Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, einen
Staubsauger bereitzustellen, der bessere Leistungen als bekannte Staubsauger
erbringt, wenn kleine Hindernisse und/oder unebene Oberflächen angetroffen
werden. Es ist noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung,
einen Staubsauger bereitzustellen, der einen Saugerkopf hat, der
in der Lage ist, in einer Position zu bleiben, die wesentlich parallel
zu der zu reinigenden Oberfläche
ist, unabhängig
von der Neigung derselben.
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Die Erfindung stellt einen Staubsauger
bereit, der einen Hauptkörper
und einen beweglich auf demselben angebrachten Saugerkopf umfaßt, wobei der
Saugerkopf ein Gehäuse
mit einer nach unten gerichteten Ansaugöffnung und wenigstens einem Verbindungselement
hat, wobei der Saugerkopf mit Hilfe wenigstens eines Gelenkelements
auf dem Hauptkörper
angebracht wird, wobei das oder jedes Gelenkelement ein erstes Ende,
das schwenkbar mit dem Verbindungselement verbunden wird, und ein zweites
Ende, das schwenkbar mit dem Hauptkörper verbunden wird, hat, wobei
das Gelenkelement allgemein oberhalb des Verbindungselements angeordnet wird
und sich das Verbindungselement und das Gelenkelement in der Bewegungsrichtung
des Staubsaugers erstrecken.
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Das Bereitstellen wenigstens eines
Gelenkelements, schwenkbar an dem einen Ende mit dem Saugerkopf
und an dem anderen Ende mit dem Hauptkörper verbunden, ermöglicht dem
Saugerkopf Bewegungsfreiheit, um den Umrissen der zu reinigenden
Oberfläche
zu folgen, selbst wenn sie uneben sind. Es ermöglicht ebenfalls, daß der Saugerkopf über kleine
Hindernisse steigt, ohne länger
außer
Kontakt mit der Oberfläche
zu kommen, als es unbedingt notwendig ist. Falls zwei solcher Gelenkelemente
parallel zueinander und mit Zwischenraum längs des Saugerkopfs angeordnet
bereitgestellt werden, ist die Anordnung besonders wirksam beim Ermöglichen
von Bewegungsfreiheit, während
die richtige Ausrichtung des Saugerkopfs im Verhältnis zum Hauptkörper des
Staubsaugers aufrechterhalten wird.
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Weitere bevorzugte Merkmale werden
in den Nebenansprüchen
dargelegt.
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Es wird nun, nur als Beispiel, ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung beschrieben, unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen,
in denen:
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1 eine
perspektivische Ansicht eines Staubsaugers nach der Erfindung ist,
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2 eine
Unteransicht des Staubsaugers von 1 ist,
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3 eine
Schnittansicht durch den Staubsauger von 1, längs
der Linie III–III
von 2, ist,
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4a eine
Querschnittsansicht durch einen Teil des Saugers von 1 ist, die den Saugerkopf
in einer ersten Position zeigt,
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4b eine
Querschnittsansicht durch einen Teil des Saugers von 1 ist, die den Saugerkopf
in einer zweiten Position zeigt,
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5 eine
perspektivische Ansicht des Saugerkopfs des in 1 gezeigten Staubsaugers ist,
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6a eine
Schnittansicht durch den Saugerkopf von 5 ist, die den Saugerkopf in der ersten
Position zeigt, wie in 4a gezeigt,
und
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6b eine
Schnittansicht durch den Saugerkopf von 5 ist, die den Saugerkopf in der zweiten
Position zeigt, wie in 4b gezeigt.
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Der in den Zeichnungen gezeigte Staubsauger 10 hat
ein tragendes Fahrgestell 12, das allgemein von kreisförmiger Gestalt
ist und auf zwei angetriebenen Rädern 14 und
einem Scharwenzelrad 16 getragen wird. Das Fahrgestell 12 wird
vorzugsweise aus hochfestem Kunstharzpreßstoff, wie beispielsweise
ABS, gefertigt, kann aber gleichermaßen aus Metall, wie beispielsweise
Aluminium oder Stahl, hergestellt werden. Das Fahrgestell 12 stellt
eine Stütze für die Bestandteile
des Saugers 10 bereit, die unten beschrieben werden. Die
angetriebenen Räder 14 werden
an jedem Ende eines Durchmessers des Fahrgestells 12 angeordnet,
wobei der Durchmesser senkrecht zur Längsachse 18 des Saugers 10 liegt.
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Jedes angetriebene Rad 14 wird
aus einem hochfesten Kunststoffmaterial geformt und trägt einen
vergleichsweise weichen, gefurchten Reifen um seinen Umfang; um
den Griff des Rads 14 zu verbessern, wenn der Sauger 10 einen
glatten Fußboden überquert.
Die angetriebenen Räder 14 werden über Traglager
(nicht gezeigt) unabhängig
voneinander angebracht, und jedes angetriebene Rad 14 wird
unmittelbar mit einem Motor 15 verbunden, der in der Lage
ist, das jeweilige Rad 14 entweder in einer Richtung vorwärts oder
in einer Richtung rückwärts anzutreiben.
Durch Antreiben beider Räder 14 vorwärts mit
der gleichen Geschwindigkeit kann der Sauger 10 in einer
Richtung vorwärts
angetrieben werden. Durch Antreiben beider Räder 14 in einer umgekehrten
Richtung mit der gleichen Geschwindigkeit kann der Sauger 10 in
einer Richtung rückwärts angetrieben
werden. Durch Antreiben der Räder 14 in
entgegengesetzten Richtungen kann der Sauger 10 dazu gebracht
werden, sich um seine eigene Mittelachse zu drehen, um so ein Wendemanöver zu bewirken. Das
zuvor erwähnte
Verfahren zum Antreiben eines Fahrzeugs ist gut bekannt und wird
daher hier nicht weiter beschrieben.
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Das Scharwenzelrad 16 hat,
wie zum Beispiel aus 3 zu
ersehen ist, einen beträchtlich kleineren
Durchmesser als die angetriebenen Räder 14. Das Scharwenzelrad 16 wird
nicht angetrieben und dient nur zum Stützen des Fahrgestells 12 an
der Rückseite
des Saugers 10. Das Anordnen des Scharwenzelrads 16 an
der hinteren Kante des Fahrgestells 12 und die Tatsache,
daß das
Scharwenzelrad 16 mit Hilfe eines Schwenkgelenks 20 schwenkbar am
Fahrgestell angebracht wird, ermöglicht,
daß das Scharwenzehrad 16 hinter
dem Sauger 10 auf eine Weise nachläuft, welche die Manövrierbarkeit
des Saugers 10 nicht behindert, während er mit Hilfe der angetriebenen
Räder 14 angetrieben
wird. Das Schwenkgelenk 20 wird am deutlichsten in 3 gezeigt. Das Scharwenzelrad 16 wird
feststehend an einem nach oben verlaufenden zylindrischen Element 20a befestigt,
das durch ein ringförmiges
Gehäuse 20b aufgenommen
wird, um eine freie Drehbewegung des zylindrischen Elements 20a innerhalb
desselben zu ermöglichen.
Diese Art der Anordnung ist gut bekannt. Das Scharwenzelrad 16 kann
aus einem Kunstharzpreßstoff
hergestellt werden oder kann aus einem anderen synthetischen Material,
wie beispielsweise Nylon, geformt werden.
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An der Unterseite des Fahrgestells 12 wird ein
Saugerkopf 22 angebracht, der eine Ansaugöffnung 24 einschließt, die
zu der Oberfläche
zeigt, auf welcher der Sauger 10 getragen wird. Die Ansaugöffnung 24 ist
wesentlich recheckig und erstreckt sich über den Großteil der Breite des Saugerkopfs 22.
Ein Bürstenstab 26 wird
drehbar in der Ansaugöffnung 24 angebracht,
und ein Motor 28 wird am Saugerkopf 22 angebracht,
um den Bürstenstab 26 mit
Hilfe eines Antriebsriemens (nicht gezeigt) anzutreiben, der zwischen
einer Welle des Motors 28 und dem Bürstenstab 26 verläuft. Der
Saugerkopf 22 wird auf eine solche Weise am Fahrgestell 12 angebracht,
daß der Saugerkopf 22 in
der Lage ist, auf der zu reinigenden Oberfläche zu gleiten. Dies wird durch
eine Anbringung erreicht, die ein doppeltes Gelenk zwischen dem
Saugerkopf 22 und dem Fahrgestell 12 einschließt und weiter
unten detaillierter beschrieben wird. Das doppelte Gelenk der Verbindung
zwischen dem Saugerkopf 22 und dem Fahrgestell 12 ermöglicht,
daß sich
der Saugerkopf 22 frei in einer vertikalen Richtung im
Verhältnis
zum Fahrgestell 12 bewegt. Dies ermöglicht, daß der Saugerkopf 22 über kleine
Hindernisse, wie beispielsweise Bücher, Zeitschriften, Teppichkanten
usw., steigt. Hindernisse bis zu einer Höhe von annähernd 25 mm können auf
diese Weise überquert
werden. Das Scharwenzelrad 16 schließt ebenfalls einen abgeschrägten Abschnitt 17 ein,
der eine zusätzliche
Unterstützung
bereitstellt, wenn der Sauger 10 auf ein Hindernis trifft
und über dasselbe
steigen muß.
Auf diese Weise wird das Scharwenzelrad 16 nicht am Hindernis
steckenbleiben, nachdem der Saugerkopf 22 über dasselbe
gestiegen ist.
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Wie aus 2 zu ersehen ist, wird der Saugerkopf 22 asymmetrisch
am Fahrgestell 12 angebracht, so daß eine Seite des Saugerkopfs 22 über den
allgemeinen Umfang des Fahrgestells 12 vorspringt. Dies
ermöglicht,
daß der
Sauger 10 auf derjenigen Seite des Saugers 10,
auf welcher der Saugerkopf 22 vorspringt, bis zur Kante
eines Raums reinigt.
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Das Fahrgestell 12 trägt eine
Vielzahl von Sensoren 40, die gestaltet und angeordnet
werden, um Hindernisse in der Bahn des Saugers 10 und dessen
Nähe, zum
Beispiel zu einer Wand oder einer anderen Grenze, wie beispielsweise
einem Möbelstück, zu erfassen.
Die Sensoren 40 umfassen mehrere Ultraschallsensoren und
mehrere Infrarotsensoren. Die in 1 illustrierte
Gruppierung soll nicht einschränkend
sein, und die Anordnung der Sensoren bildet keinen Teil der vorliegenden
Erfindung. Es genügt
zu sagen, daß der
Staubsauger 10 ausreichend Sensoren und Detektoren 40 trägt, um den
Sauger 10 zu befähigen,
in einem vorher definierten Bereich sich selbst zu leiten oder geführt zu werden,
so daß der Bereich
gereinigt werden kann. Steuerungssoftware, die Navigationsregelgeräte und Steuerungsvorrichtungen
umfaßt,
wird innerhalb eines Gehäuses 42 untergebracht,
angeordnet unterhalb eines Bedienfelds 44 oder anderswo
innerhalb des Saugers 10. Batteriesätze 46 werden von
den angetriebenen Rädern 14 nach
innen am Fahrgestell 12 angebracht, um die Motoren 15 zum
Antreiben der Räder 14 und die
Steuerungssoftware mit Energie zu versorgen. Die Batteriesätze 46 können abgenommen
werden, um zu ermöglichen,
daß sie
zu einem Batterieladegerät
(nicht gezeigt) befördert
werden. Der Staubsauger 10 schließt ebenfalls eine auf dem Fahrgestell 12 getragene
Motor-Gebläse-Einheit 50 ein,
um über
die Ansaugöffnung 24 im
Saugerkopf 22 Schmutzluft in den Staubsauger 10 zu
ziehen.
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Das Fahrgestell 12 trägt außerdem einen
Zyklonabscheider 52 zum Abscheiden von Schmutz und Staub
aus der in den Sauger 10 gezogenen Luft. Die Merkmale des
Zyklonabscheiders 52 sind am besten aus 3 und 4 zu
ersehen. Der Zyklonabscheider 52 umfaßt einen äußeren Zyklon 54 und
einen konzentrisch mit demselben angeordneten inneren Zyklon 56,
wobei die koaxialen Achsen der beiden Zyklone 54, 56 horizontal
liegen. Der Zyklonabscheider 52 umfaßt einen Endabschnitt 58,
der einen tangentialen Einlaß 59 hat.
Der tangentiale Einlaß 59 hat
eine Mündung
am distalen Ende desselben. Die Mündung ist allgemein von kreisförmiger Gestalt, aber
etwas abgeflacht längs
einer Kante, um der Mündung
einen ungefähr
D-förmigen
Querschnitt zu geben. Ansonsten ist der Endabschnitt 58 allgemein zylindrisch
und hat eine Stirnwand 60, die allgemein spiralförmig ist.
Der Endabschnitt 58 öffnet
sich unmittelbar in einen zylindrischen Behälter 62 mit einer Außenwand 64,
deren Durchmesser der gleiche ist wie der des Endabschnitts 58.
Der Endabschnitt 58 und der zylindrische Behälter 62 werden
mit Hilfe einer lösbaren
Haltevorrichtung zusammengehalten und verbunden, die eine bekannte
Konstruktion haben kann. In den Zeichnungen wird keine spezifische Haltevorrichtung
gezeigt. Zwischen dem zylindrischen Behälter 62 und dem Endabschnitt 58 (i.
Orig. hier: 52. Anm. d. Ü.) wird eine Lippendichtung
bereitgestellt, um eine gute Abdichtung zwischen den jeweiligen
Teilen aufrechtzuerhalten. Der zylindrische Behälter 62 wird aus einem
durchsichtigen Kunststoffmaterial hergestellt, um zu ermöglichen,
daß ein Nutzer
das Innere des äußeren Zyklons 54 sieht.
Das vom Endabschnitt 58 entfernte Ende des Behälters 62 ist
von kegelstumpfförmiger
Gestalt und geschlossen. Ein Fixierring 66 wird in einem
Abstand von der Außenwand 64 des
Behälters
integriert mit dem Ende desselben geformt, und ein Staubring 68 wird innerhalb
des Fixierrings 66 ebenfalls integriert mit dem Ende des
Behälters 62 geformt.
An der Außenfläche des
Behälters 62 werden
zwei gegenüberliegende Greiferabschnitte 70 angeordnet,
die dafür
geeignet sind, einem Nutzer zu helfen, den Abscheider 52 zu Leerungszwecken
vom Fahrgestell 12 abzunehmen. Im einzelnen werden die
Greiferabschnitte 70 integriert mit dem durchsichtigen
Behälter 62 geformt und
stehen von der Außenwand 64 nach
oben und nach außen
vor, um so ein unterschnittenes Profil zu bilden, wie in 1 gezeigt.
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Der innere Zyklon 56 wird
durch einen teilweise zylindrischen, teilweise kegelstumpfförmigen Zyklonkörper 72 gebildet,
der starr an der Stirnfläche des
Endabschnitts 58 befestigt wird. Der Zyklonkörper 72 liegt
längs der
Längsachse
des durchsichtigen Behälters 62 und
erstreckt sich fast bis zur Stirnfläche desselben, so daß das distale
Ende 72a des Zyklonkörpers 72 durch
den Staubring 68 umschlossen wird. Der Spalt zwischen der
Konusöffnung
am distalen Ende 72a des Zyklonkörpers 72 und der Stirnfläche des
Behälters 62 ist
vorzugsweise kleiner als 8 mm.
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Ein Feinstaubsammler 74 wird
im Behälter 62 angeordnet
und wird an dem einen Ende desselben durch den Fixierring 66 getragen.
An dem anderen Ende desselben wird der Feinstaubsammler 74 durch
den Zyklonkörper 72 getragen.
Dichtungen 76 werden zwischen dem Feinstaubsammler 74 und
der jeweiligen Stütze
an jedem Ende bereitgestellt. Der Feinstaubsammler 74 hat
einen ersten zylindrischen Abschnitt 74a, dafür geeignet,
innerhalb des Fixierrings 66 aufgenommen zu werden, und
einen zweiten zylindrischen Abschnitt 74b, der einen kleineren Durchmesser
hat als der erste zylindrische Abschnitt 74a. Die zylindrischen
Abschnitte 74a, 74b werden durch einen kegelstumpfförmigen Abschnitt 74c verbunden,
der integriert mit denselben geformt wird. Eine einzelne Rippe oder
Ablenkplatte 78 wird ebenfalls integriert mit dem Feinstaubsammler 74 geformt und
steht vom zweiten zylindrischen Abschnitt 74b und vom kegelstumpfförmigen Abschnitt 74c in
Radialrichtung nach außen
vor. Die Außenkante
der Rippe 78 wird mit dem ersten zylindrischen Abschnitt 74a ausgerichtet,
und die vom ersten zylindrischen Abschnitt 74a entfernte
Kante der Rippe 78 ist wesentlich parallel zum kegelstumpfförmigen Abschnitt 74c.
Die Rippe 78 steht vom Feinstaubsammler 74 in Vertikalrichtung
nach oben vor.
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Eine Abdeckung 80 wird zwischen
dem ersten und dem zweiten Zyklon 54, 56 angeordnet.
Die Abdeckung 80 hat eine zylindrische Form und wird an dem
einen Ende durch den Endabschnitt 58 und an dem anderen
Ende durch den Zyklonkörper 72 des inneren
Zyklons 56 getragen. Wie bekannt ist, hat die Abdeckung 80 Perforationen 82,
die durch dieselbe verlaufen, und eine Lippe 83, die von
dem vom Endabschnitt 58 entfernten Ende der Abdeckung 80 vorspringt.
Ein Kanal 84 wird zwischen der Abdeckung 80 und
der Außenfläche des
Zyklonkörpers 72 gebildet,
wobei der Kanal 84 mit einer Eintrittsöffnung 86 in Verbindung
steht, die zum Innern des inneren Zyklons 56 führt, auf
eine Weise, die begünstigt,
daß der
eintretende Luftstrom eine wirbelnde, spiralförmige Bahn annimmt. Dies wird
mit Hilfe eines Tangential- oder
Spiraleintritts in den inneren Zyklon 56 erreicht, wie
aus 4 zu ersehen ist.
Eine Wirbelführung
(nicht gezeigt) wird am Gehäuse
der Motor-Gebläse-Einheit 50 angebracht
und erstreckt sich durch eine Öffnung
in der Stirnwand 60 des Endabschnitts 58 in den
zweiten Zyklon 56. Die Wirbelführung wird mittig vom längeren Ende
des inneren Zyklons 56 angeordnet, um die Luft aus dem
Zyklonabscheider 52 zu leiten, nachdem das Abscheiden stattgefunden hat.
Sie trägt
außerdem
dazu bei, den Zyklonabscheider 52 in seiner Position auf
dem Fahrgestell 12 zu sichern. Die austretende Luft wird
an der Motor-Gebläse-Einheit 50 vorbeigeführt, so
daß der
Motor gekühlt
werden kann, bevor die Luft in die Atmosphäre ausgestoßen wird. Zusätzlich kann
unterhalb der Motor-Gebläse-Einheit 50 ein
Nachmotorfilter (nicht gezeigt) bereitgestellt werden, um die Gefahr von
Emissionen aus dem Staubsauger 10 in die Atmosphäre weiter
auf ein Minimum zu verringern.
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Der gesamte Zyklonabscheider 52 kann
vom Fahrgestell 12 gelöst
werden. Ein Dichtungsarm 90 (siehe 6) wird um einen Drehpunkt 92 am
Fahrgestell 12 schwenkbar angebracht. Der Dichtungsarm 90 trägt eine
Einlaßöffnung 32,
die mit Hilfe einer Rolldichtung 30 mit dem Saugerkopf 22 in
Verbindung steht. Der Dichtungsarm 90 wird mit Hilfe einer Druckfeder 95,
die zwischen einem Sitz 94 des Dichtungsarms 90 und
einem feststehenden Teil (nicht gezeigt) des Fahrgestells 12 wirkt,
in eine Aufwärtsposition
(d. h. in einer Richtung gegen den Uhrzeigersinn, wie in 6a und 6b zu sehen) vorgespannt. Die Einlaßöffnung 32 trägt eine
Lippendichtung 33, angeordnet um die abwärts gelegene
Mündung
der Einlaßöffnung 32.
Wenn der Zyklonabscheider 52 auf dem Fahrgestell 12 angeordnet
wird, wird die Einlaßöffnung 32 gegen
die Mündung
des Tangentialeinlasses 59 des Endabschnitts 58 gedrückt, um
eine Dichtung mit derselben zu bilden, so daß die Luft aus dem Saugerkopf 22 unmittelbar
in den äußeren Zyklon 54 strömen kann.
Am Dichtungsarm 90 wird angrenzend an die Einlaßöffnung 32 und
auf der von der Motor-Gebläse-Einheit 50 entfernten
Seite derselben eine Hakensperre 96 bereitgestellt. Der
Zyklonabscheider 52 wird mit Hilfe der Hakensperre 96 (in
Verbindung mit dem Anordnen der Wirbelführung in der Öffnung in
der Stirnwand des Endabschnitts) in seiner Position gehalten, wenn
der Sauger 10 benutzt wird. Ein im Bedienfeld 44 angeordneter
Knopf 34 wird durch eine Stange (nicht gezeigt) mit einem
Vorsprung 97 am Dichtungsarm 90 verbunden, so
daß ein
Drücken
des Knopfs 34 bewirkt, daß sich der Dichtungsarm 90 gegen
die Vorspannung der Feder 95 in einer Richtung im Uhrzeigersinn
(wie in 6 zu sehen)
bewegt. Die Einlaßöffnung 32 bewegt
sich von der Mündung
des Tangentialeinlasses 59 weg, um so die Dichtung zwischen
denselben aufzuheben. Die Hakensperre 96 (i. Orig. hier: 92.
Anm. d. Ü.)
wird dann von der Mündung
des Tangentialeinlasses 59 gelöst, so daß der Zyklonabscheider 52 mit
Hilfe der Greiferabschnitte 70 vom Fahrgestell 12 weggehoben
werden kann. Anschließend
kann der Behälter 62 vom
Endabschnitt 58 (der die Abdeckung 80 und den
inneren Zyklonkörper 72 mit
sich trägt)
gelöst werden,
um das Leeren desselben zu erleichtern. Wenn der Zyklonabscheider 52 wieder
mit dem Fahrgestell 12 verbunden werden soll, wird der
Zyklonabscheider 52 in die Verbindungsposition bewegt.
Diese Bewegung bringt die Vorderkante des Tangentialeinlasses 59 in
eine Stoßbeziehung
mit der Hakensperre 96, die eine geneigte Seitenfläche 96a hat. Diese
Anordnung bewirkt, daß die
Hakensperre 96 nach unten gedrückt wird, wenn sich der Tangentialeinlaß 59 in
die richtige Position bewegt. Wenn sich der Tangentialeinlaß 59 in
der richtigen Position befindet, wird die Hakensperre 96 nach
oben in die in 6 gezeigte
Betriebsposition gedrückt,
so daß der Zyklonabscheider 52 wieder
auf dem Fahrgestell 12 in Position gehalten wird. Während der
relativen Bewegung zwischen den zwei Teilen, d. h., dem Fahrgestell 12 und
dem Zyklonabscheider 52, hat die Dichtung 33 keine
Berührung
mit dem Tangentialeinlaß 59,
so daß kein
unnötiger
Verschleiß auf
die Dichtung 33 ausgeübt
wird.
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Es werden nun die Merkmale des Saugerkopfs 22 detaillierter
beschrieben. Die Saugerkopfbaugruppe wird detailliert in 5 gezeigt, und Merkmale
sind ebenfalls in 4 und 6 zu sehen. Der Saugerkopf 22 umfaßt ein Gehäuse 100,
das einen hinteren Teil 102 und einen vorderen Teil 104 hat.
Der hintere Teil 102 hat einen allgemein eiförmigen Querschnitt
mit einer bogenförmigen
oberen Fläche 102a und
Stirnwänden 102b.
Die untere Fläche 102c des hinteren
Teils 102 ist allgemein eben, definiert aber außerdem die
Ansaugöffnung
24, die sich nach unten öffnet,
um so zu dem zu reinigenden Fußboden
oder der zu reinigenden Oberfläche 106 zu
zeigen. Stützwalzen 107 (siehe 2) werden zum Stützen des Saugerkopfs 22 vor
der Ansaugöffnung 24 in
der unteren Fläche 102c des
Gehäuses 100 angeordnet. Der
Bürstenstab 26 wird
auf die normale Weise mit Hilfe von Lagern (nicht gezeigt) im hinteren
Teil 102 (siehe 6)
angebracht. Wie bekannt ist, wird der Bürstenstab 26 im hinteren Teil 102 so
angebracht, daß die
Borsten 26a des Bürstenstabs 26 über die Ebene
der Ansaugöffnung 24 vorstehen,
um ein gutes Aufnehmen zu gewährleisten.
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Von der Hinterkante des hinteren
Teils 102 erstrecken sich zwei Vorsprünge 110 nach oben,
die längs
der Hinterkante mit Zwischenraum zueinander angeordnet werden. Die
Vorsprünge 110 bestehen jeweils
aus nach oben vorstehenden Schenkeln 110a mit einem Spalt
zwischen denselben und einer überhängenden
Lippe 110b am oberen Ende derselben. Der Zweck der Vorsprünge ist
es, den Saugerkopf 22 auf dem Fahrgestell 12 festzuhalten,
während
ermöglicht
wird, daß sich
der Saugerkopf 22 in einer vertikalen Richtung innerhalb
der durch die Vorsprünge 110 festgelegten
Grenzen frei bewegen kann. Dies wird durch die Tatsache erreicht,
daß die
Vorsprünge 110 in
Aussparungen im Fahrgestell 12 aufgenommen werden, wobei
die Aussparungen nach unten zeigende Öffnungen haben, durch welche
die Schenkel 110a (i. Orig. hier: 110b. Anm. d. Ü.) hindurchgehen
können.
Die Öffnungen
werden so bemessen, daß die überhängenden
Lippen 110b an den Kanten derselben anstoßen werden.
Die Schenkel 110a werden aus einem geringfügig elastischen Kunststoffmaterial
hergestellt, so daß sie
zusammengedrückt
werden können,
um zu ermöglichen,
daß die
Lippen 110b durch die Öffnungen
im Fahrgestell 12 hindurchgehen, aber daran gehindert werden, durch
die Öffnungen
zurückzugehen.
Auf diese Weise wird der Saugerkopf 22 auf dem Fahrgestell 12 festgehalten,
kann sich aber in einer vertikalen Richtung frei bewegen, zwischen
der Position, in welcher der Saugerkopf 22 das Fahrgestell 12 berührt, und der
Position, in der die Lippen 110b an den Öffnungen
im Fahrgestell 12 anstoßen. Zusätzliche Rampenabschnitte 36a erstrecken
sich von der Hinterkante des hinteren Teils 102 des Gehäuses 100 nach außen, und
der Zweck dieser zusätzlichen
Rampenabschnitte wird unten beschrieben.
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Der vordere Teil 104 des
Gehäuses 100 erstreckt
sich vom hinteren Teil 102 nach vorn und hat einen allgemein
rechteckigen Querschnitt. Die untere Fläche 104c des vorderen
Teils stößt an die
untere Fläche 102c des
hinteren Teils 102. Der vordere Teil 104 öffnet sich
in den hinteren Teil 102, so daß sich bei Anwendung die durch
die Ansaugöffnung 24 eintretende
Luft vom hinteren Teil 102 in den vorderen Teil 104 bewegt.
Der vordere Teil 104 ist schmaler als der hintere Teil 102,
so daß an
einer Seite des hinteren Teils 102 ein Absatz 108 an
demselben gebildet wird. Ein nach vom geneigter Rampenabschnitt 109 wird
am Absatz 108 angeordnet, zu einem Zweck, der unten beschrieben
wird. Der Motor 28 wird auf der oberen Fläche 104a des
vorderen Teils 104 getragen, und der Motor 28 wird
auf eine geeignete Weise mit dem Bürstenstab 26 verbunden,
so daß der
Bürstenstab 26 durch
den Motor 28 angetrieben werden kann. Die Verbindung kann
die Form eines Antriebsriemens (nicht gezeigt) annehmen, der zwischen
einer Welle des Motors 28 und einem Riemenscheibenbereich
des Bürstenstabs
verläuft.
Dann wird der Antriebsriemen durch eine Formung der unteren Fläche 104a des
vorderen Teils 104 abgeschirmt, um den Riemen zu schützen und
die Verletzungsgefahr für
einen Nutzer auf ein Minimum zu verringern.
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In der oberen Fläche 104a des vorderen
Teils 104 wird eine Öffnung 112 angeordnet.
Die Öffnung 112 bildet
den einzigen Luftauslaß aus
dem Gehäuse 100 des
Saugerkopfs 22, wobei die Ansaugöffnung 24 den einzigen
Lufteinlaß bildet.
Das Gehäuse 100 wird
ansonsten vollständig
abgedichtet. Die Rolldichtung 30, die aus Gummi oder einem
synthetischen Gummi hergestellt wird, wird um den Umfang der Öffnung 112 befestigt.
Das andere Ende der Rolldichtung 30 wird, wie oben beschrieben,
an der Einlaßöffnung 32 des
Dichtungsarms 90 befestigt. Folglich stellt die Rolldichtung 30 (i.
Orig. hier: 90. Anm. d. Ü.) einen
luftdichten Durchgang vom Saugerkopf 22 zur Einlaßöffnung 32 bereit,
die wiederum mit dem Zyklonabscheider 52 in Verbindung
steht. Die Flexibilität der
Rolldichtung 30 (s. o. Anm. d. Ü.) paßt sich jeder Bewegung des
Saugerkopfs 22 in Vertikalrichtung im Verhältnis zum
Fahrgestell 12 an. Wenn sich der Saugerkopf 22 im
Verhältnis
zum Fahrgestell 12 nach oben bewegt, faltet oder knautscht
sich die Rolldichtung 30 (s. o. Anm. d. Ü.) nur,
um sich der Veränderung
der relativen Positionen anzupassen. Dies wird in 6a und 6b illustriert.
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Von der Vorderseite des vorderen
Teils 104 erstrecken sich zwei Verbindungselemente 114 nach vom.
Die Verbindungselemente 114 werden längs der Vorderkante des vorderen
Teils 104 mit Zwischenraum zueinander angeordnet und springen nach
vom in einer Richtung vor, die parallel zur Längsachse des Saugerfahrgestells 12,
d. h., der Richtung einer Vorwärtsbewegung
des Saugers 10, ist. Im einzelnen werden die Verbindungselemente 114 symmetrisch
um die Mittellinie des Fahrgestells 12 angeordnet. Die
Verbindungselemente 114 werden starr am vorderen Teil 104 befestigt
oder können integriert
mit demselben geformt werden. Jedes Verbindungselement 114 trägt ein Rad 116,
das innerhalb einer im Verbindungselement 114 angeordneten Öffnung frei
geschwenkt werden kann. Jedes Rad 116 stützt den
Saugerkopf 22 auf der zu reinigenden Oberfläche 106 (siehe 6a).
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Der Querschnitt jedes Verbindungselements 114 ist
allgemein U-förmig,
wobei in der Oberseite desselben eine Aussparung 118 geformt
wird. Ein Gelenkelement 120 wird über ein Zapfengelenk 122 schwenkbar
mit dem vorderen Ende 114a jedes Verbindungselements 114 verbunden.
Die Gelenkelemente 120 sind allgemein länglich mit quadratischen oder
rechteckigen Querschnitten, die ausreichend klein sind, damit die
Gelenkelemente 120 innerhalb der Aussparungen 118 der
Verbindungselemente 114 aufgenommen werden können, wenn
die Gelenkelemente 120 in eine Position geschwenkt werden,
in der die zwei jeweiligen Elemente dicht aneinander liegen. Es
wird offensichtlich sein, daß die identische
Wirkung erreicht werden könnte
durch Bereitstellen einer Aussparung in den Gelenkelementen, so
daß die
jeweiligen Verbindungselemente in derselben aufgenommen werden könnten. Die
Verbindungselemente 114 haben nach oben geneigte untere
Flächen
in der Form von Rampen 36, deren Zweck unten beschrieben
wird.
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An dem vom Zapfengelenk 122 entfernten Ende
jedes Gelenkelements 120 hat jedes Gelenkelement 120 ein
Verbindungsstück 124,
das dafür
geeignet ist, mit einem an der Unterseite des Fahrgestells 12 angeordneten
Verbindungspunkt verbunden zu werden. Der Verbindungspunkt am Fahrgestell 12 wird
so angeordnet, daß sich
die Verbindungsstücke 124 wesentlich
oberhalb der proximalen Enden der Verbindungselemente 114 befinden,
wenn die Gelenkelemente 120 mit dem Fahrgestell 12 verbunden werden,
d. h., oberhalb derjenigen Enden derselben, die am nächsten am
Gehäuse 100 liegen.
Auf diese Weise werden die Gelenkelemente 120 allgemein oberhalb
der Verbindungselemente angeordnet und erstrecken sich ebenfalls
in die gleiche Richtung wie die Verbindungselemente. Der Saugerkopf
wird tatsächlich
eher über
die zu reinigende Oberfläche
geschoben als gezogen. Das Fahrgestell 12 und der betreffende
Verbindungspunkt sind im Interesse der Klarheit aus 5 und 6 weggelassen
worden. Es genügt,
zu sagen, daß die
Verbindung 124 jedes Gelenkelements 120 mit einem
feststehenden Punkt am Fahrgestell 12 verbunden wird, die
Verbindung 124 aber derart ist, daß das Gelenkelement 120 frei
um den feststehenden Punkt schwenken kann. Diese Schwenkverbindung
des Gelenkelements 120 mit dem Fahrgestell 12 gewährleistet,
kombiniert mit der Schwenkverbindung zwischen dem Gelenkelement 120 und
dem Verbindungselement 114, eine doppelt gelenkige Verbindung
zwischen dem Saugerkopf 22 und dem Fahrgestell 12.
Das Ergebnis ist, daß jede Aufwärtsbewegung
des Saugerkopfs 22 in einer wesentlich vertikalen Richtung
erfolgt, statt eine bogenförmige
Bewegung zu sein. Dies ermöglicht,
daß die Verbindung
zwischen dem Saugerkopf 22 und dem Einlaß 32 zum
Zyklonabscheider 52 einfacher zu konstruieren und zuverlässiger ist.
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Der oben beschriebene Staubsauger 10 arbeitet
auf die folgende Weise in einem Robotermodus. Damit der Sauger 10 den
zu reinigenden Bereich durchquert, werden die Räder 14 durch die Motoren 15 angetrieben,
die wiederum durch die Batterien 46 mit Energie versorgt
werden. Die Bewegungsrichtung des Saugers 10 wird durch
die Steuerungssoftware bestimmt, die mit den Sensoren 40 verbunden
wird, die gestaltet werden, um alle Hindernisse in der Bahn des
Saugers 10 zu erfassen, um so den Sauger 10 durch
den zu reinigenden Bereich zu navigieren. Methodologien und Steuerungssysteme zum
Navigieren eines Staubsaugroboters durch einen Raum oder einen anderen
Bereich sind anderswo gut dokumentiert und bilden keinen Teil des
Erfindungskonzepts dieser Erfindung. Jede oder jedes der bekannten
Methodologien oder Systeme könnte hier
umgesetzt werden, um ein geeignetes Navigationssystem bereitzustellen.
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Die Batterien 46 versorgen
ebenfalls die Motor-Gebläse-Einheit 50 mit
Energie, um über
die Ansaugöffnung 24 im
Saugerkopf 22 Luft in den Sauger 10 einzuziehen.
Der Endabschnitt 58 steht in Verbindung mit dem Saugerkopf 22.
Der Motor 28 wird ebenfalls durch die Batterien 46 angetrieben,
so daß der
Bürstenstab 26 gedreht
wird, um ein gutes Aufnehmen zu gewährleisten, insbesondere, wenn
der Sauger 10 zum Reinigen eines Teppichs verwendet werden soll.
Die Schmutzluft wird in den Saugerkopf 22 eingezogen und über die
Teleskopleitung 30 und die Einlaßöffnung 32 zum Zyklonabscheider 52 geleitet.
Danach tritt die Schmutzluft auf eine tangentiale Weise in den Eintrittsabschnitt 58 ein
und nimmt auf Grund der Form der spiraligen Wand 60 eine
spiralförmige
Bahn an. Danach windet sich die Luft das Innere der Außenwand 64 des
Behälters 62 hinab, während welcher
Bewegung alle verhältnismäßig großen Schmutz-
und Flusenteilchen aus dem Luftstrom abgeschieden werden. Die abgeschiedenen Schmutz-
und Flusenteilchen sammeln sich in dem vom Eintrittsabschnitt 58 entfernten
Ende des Behälters 62.
Die Rippe 78 vermeidet ein ungleichmäßiges Ansammeln von Schmutz-
und Flusenteilchen und trägt
dazu bei, den gesammelten Schmutz und die Flusen um das Ende des
Behälters 62 auf
eine verhältnismäßig gleichmäßige Weise
zu verteilen.
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Der Luftstrom, aus dem Schmutz- und
größere Flusenteilchen
abgeschieden worden sind, bewegt sich von der Außenwand 64 des Behälters 62 weg
nach innen und bewegt sich längs
der Außenwand
des Feinstabsammlers 74 zurück, zur Abdeckung 80 hin.
Das Vorhandensein der Abdeckung 80 trägt, wie bekannt ist, ebenfalls
dazu bei, zu verhindern, daß sich
größere Teilchen
und Flusen aus dem äußeren Zyklon 54 in
den inneren Zyklon 56 bewegen. Die Luft, aus der vergleichsweise
große
Teilchen und Schmutz abgeschieden worden sind, geht danach durch
die Abdeckung 80 und bewegt sich längs des Kanals zwischen der
Abdeckung 80 und der Außenfläche des inneren Zyklonkörpers 72,
bis sie die Einlaßöffnung 86 zum
inneren Zyklon 56 erreicht. Danach tritt die Luft auf eine
spiralförmige
Weise in den inneren Zyklon 56 ein und folgt einer Spiralbahn
um die Innenfläche
des Zyklonkörpers 72.
Auf Grund der kegelstumpfförmigen
Gestalt des Zyklonkörpers 72 steigt
die Geschwindigkeit des Luftstroms auf sehr hohe Werte an, bei denen
der noch innerhalb des Luftstroms mitgerissene feine Schmutz und
Staub aus demselben abgeschieden wird. Der im inneren Zyklon 56 abgeschiedene
feine Schmutz und Staub wird im Feinstaubsammler 74 außerhalb
des Staubrings 68 gesammelt. Der Staubring 68 vermeidet
ein erneutes Mitreißen
des abgeschiedenen Schmutzes und Staubs in den Luftstrom. Wenn der
feine Schmutz und Staub aus dem Luftstrom abgeschieden worden ist,
tritt die gereinigte Luft über
die Wirbelführung
(nicht gezeigt) aus dem Zyklonabscheider aus. Die Luft wird über oder
um die Motor-Gebläse-Einheit 50 geführt, um
den Motor zu kühlen,
bevor sie in die Atmosphäre
ausgestoßen
wird. Der Zyklonabscheider 52 wird auf die oben beschriebene
Weise vom Fahrgestell 12 gelöst, wenn es erforderlich wird, den
Behälter 62 zu
leeren.
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Zu Beginn ist erwähnt worden, daß das bogenförmige Anheben
des Saugerkopfs nicht ermöglicht,
daß der
Saugerkopf den Umrissen der zu reinigenden Oberfläche folgt
oder sich über
kleine Hindernisse hebt, ohne daß die Ansaugöffnung länger, als es
wünschenswert
ist, von der Oberfläche
wegbewegt wird. Die oben beschriebene Anordnung versieht den Saugerkopf 22 mit
einem hohen Maß an Flexibilität der Bewegung,
was es ermöglicht,
daß die Ansaugöffnung 24 den
Umrissen der Oberfläche
sehr dicht folgt. Insbesondere wird zu erkennen sein, daß der Saugerkopf 22 in
der Lage ist, einer schaukelartigen Bewegung zu folgen, bei der
die Vorder- und die Hinterkanten des Saugerkopfs 22 abwechselnd
angehoben werden, falls die Umrisse der Fläche 106 eine solche
Bewegung erfordern sollten. Die Tatsache, daß zwei gesonderte und nicht
verbundene Paare aus Verbindungs- und Gelenkelementen bereitgestellt
werden, eines auf jeder Seite von der Mittellinie des Fahrgestells 12,
bedeutet, daß der
Saugerkopf ebenfalls kippen kann, so daß die eine Seite desselben
höher ist
als die andere, und bei einer solchen Ausrichtung gut arbeitet.
Die Flexibilität
der Rolldichtung 90 ermöglicht,
daß die
Bewegung des Saugerkopfs 22 im Verhältnis zum Fahrgestell 12 aufgenommen
wird.
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Der Saugerkopf 22 ist außerdem in
der Lage, sich selbst über
ein kleines Hindernis in seiner Bahn zu heben. Die Rampen 36 sichern,
daß jedes
Hindernis, über
das der Sauger 10 gehen will, durch eine geneigte Fläche berührt wird,
so daß der
Saugerkopf 22 angehoben wird, wenn sich der Sauger 10 vorwärtsbewegt.
Falls sich das Hindernis durch einen Zufall auf einer Seite der
Rampen 36 dem Saugerkopf nähert,
dann wird der Rampenabschnitt 109 den Saugerkopf 22 ebenfalls über das
Hindernis heben, falls er in Kontakt mit dem Hindernis kommt. Der
zusätzliche,
an der Hinterkante des hinteren Abschnitts 104 angeordneten
Rampenabschnitt 36a wird den Saugerkopf 22 über ein
Hindernis heben, falls sich der Sauger 10 rückwärts bewegt,
wenn er sich dem Hindernis nähert.
Die Tatsache, daß die
Rampenabschnitte 36, 36a und die Rampenfläche 109 nicht
unmittelbar die Verbindung des Saugerkopfs 22 mit dem Fahrgestell 12 betreffen,
bedeutet, daß diese Flächen verhältnismäßig kurz
und steil geneigt sein können.
Dies bedeutet, daß jedes
Anheben des Saugerkopfs 22 weg von der zu reinigenden Oberfläche 106
zum letztmöglichen
Zeitpunkt geschieht und der Saugerkopf 22 folglich länger in
Kontakt mit der Oberfläche 106 gelassen
wird, als es sonst der Fall wäre.
Dies trägt
sehr zur Effizienz und Wirksamkeit des durch den Sauger 10 ausgeführten Reinigungsvorgangs
bei.
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Es wird nicht beabsichtigt, die Erfindung
in ihrem Rahmen auf die genauen Details des oben beschriebenen Ausführungsbeispiels
zu begrenzen. Insbesondere sollte es sich verstehen, daß der Saugerkopf
jeder anderen Art von Staubsauger auf die oben beschriebene Weise
am Fahrgestell oder Hauptkörper
desselben befestigt werden kann. Der Staubsauger muß kein Roboter
sein, sondern könnte zum
Beispiel ein Aufrecht-Staubsauger sein. Die Anordnung könnte ebenfalls
in einem Fußbodengerät zur Verwendung
mit einem Zylinder- oder Rucksackreiniger verwendet werden. Jedoch
wird anerkannt, daß eine
besonders angemessene Anwendung der Erfindung in Saugern liegt,
die sich vorrangig in einer Richtung bewegen und die unter schwierigen
Bedingungen mit wenig menschlicher Überwachung oder ohne dieselbe
weiterarbeiten müssen.
Die bevorzugte Anwendung ist daher in Staubsaugrobotern. Für den Leser
mit Kenntnissen wird es sich ebenfalls verstehen, daß viele
der oben offengelegten Details nur als Beispiele angegeben werden
und Äquivalente
haben, die vollständig
in den Rahmen der Erfindung fallen sollen.