EP4627990A1 - Staubsauger - Google Patents

Staubsauger

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Publication number
EP4627990A1
EP4627990A1 EP25165276.4A EP25165276A EP4627990A1 EP 4627990 A1 EP4627990 A1 EP 4627990A1 EP 25165276 A EP25165276 A EP 25165276A EP 4627990 A1 EP4627990 A1 EP 4627990A1
Authority
EP
European Patent Office
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acceleration sensor
vacuum cleaner
acceleration
soiling
signals
Prior art date
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Granted
Application number
EP25165276.4A
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English (en)
French (fr)
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EP4627990C0 (de
EP4627990B1 (de
Inventor
Volker Backherms
Felix Nording
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Miele und Cie KG
Original Assignee
Miele und Cie KG
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Filing date
Publication date
Application filed by Miele und Cie KG filed Critical Miele und Cie KG
Publication of EP4627990A1 publication Critical patent/EP4627990A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP4627990C0 publication Critical patent/EP4627990C0/de
Publication of EP4627990B1 publication Critical patent/EP4627990B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L—DOMESTIC WASHING OR CLEANING; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L9/00—Details or accessories of suction cleaners, e.g. mechanical means for controlling the suction or for effecting pulsating action; Storing devices specially adapted to suction cleaners or parts thereof; Carrying-vehicles specially adapted for suction cleaners
    • A47L9/28—Installation of the electric equipment, e.g. adaptation or attachment to the suction cleaner; Controlling suction cleaners by electric means
    • A47L9/2805—Parameters or conditions being sensed
    • A47L9/281—Parameters or conditions being sensed the amount or condition of incoming dirt or dust
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L—DOMESTIC WASHING OR CLEANING; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L9/00—Details or accessories of suction cleaners, e.g. mechanical means for controlling the suction or for effecting pulsating action; Storing devices specially adapted to suction cleaners or parts thereof; Carrying-vehicles specially adapted for suction cleaners
    • A47L9/28—Installation of the electric equipment, e.g. adaptation or attachment to the suction cleaner; Controlling suction cleaners by electric means
    • A47L9/2836—Installation of the electric equipment, e.g. adaptation or attachment to the suction cleaner; Controlling suction cleaners by electric means characterised by the parts which are controlled
    • A47L9/2842—Suction motors or blowers
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
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    • A47L9/00—Details or accessories of suction cleaners, e.g. mechanical means for controlling the suction or for effecting pulsating action; Storing devices specially adapted to suction cleaners or parts thereof; Carrying-vehicles specially adapted for suction cleaners
    • A47L9/28—Installation of the electric equipment, e.g. adaptation or attachment to the suction cleaner; Controlling suction cleaners by electric means
    • A47L9/2805—Parameters or conditions being sensed
    • A47L9/2821—Pressure, vacuum level or airflow

Definitions

  • the invention relates to a vacuum cleaner.
  • the vacuum cleaner is designed to remove dirt from a surface, whereby optimal cleaning results combined with low energy consumption are important. Low energy consumption is crucial for optimized energy consumption. Furthermore, optimal energy use in battery-operated devices extends the battery life. Furthermore, lower energy consumption is convenient for the vacuum cleaner user, as lower power also minimizes the vacuum cleaner's noise.
  • the vacuum cleaner must use sensors to detect the dirt level during the cleaning process.
  • a suction nozzle for a vacuum cleaner is known that can be connected to a suction pipe and/or a suction hose of the vacuum cleaner.
  • the suction nozzle has a nozzle part provided with a suction mouth, which can be connected to the suction pipe or the suction hose via a tubular connecting part, and a piezoelectric dust sensor arranged in the flow path of the vacuum cleaner.
  • the signals from the sensor are evaluated by an electronic control device, and the control device, during operation, controls a display device that indicates the dust flow.
  • the signal processing of the piezoelectric dust sensor is complex and expensive.
  • the invention therefore addresses the problem of providing a vacuum cleaner that senses the degree of soiling of the surface during the cleaning process in a simple and cost-effective manner.
  • the advantages achievable with the invention are, in addition to the provision of one or more acceleration sensors for sensing the degree of contamination, that such a sensor is widely available, that this sensor and its evaluation are cost-effective and that this sensor can also be mounted on an outer wall of a suction duct This can be achieved because the mechanical "connection" between the dirt particles and the sensor is also established via the suction duct material.
  • the degree of contamination i.e., the amount of dust flowing through the air duct
  • the suction power can be adjusted depending on the degree of contamination, resulting in energy savings, less noise, and potentially longer battery life.
  • the invention relates to a vacuum cleaner with an acceleration sensor and a control and/or regulating device which is set up and designed to evaluate acceleration signals from at least one spatial direction of the acceleration sensor as a function of time during a cleaning process of a substrate, to determine a degree of soiling of the substrate and, as a function of the determined degree of soiling, to control and/or regulate a suction power of the vacuum cleaner and/or to control and/or regulate a display of the vacuum cleaner in such a way that it displays the determined degree of soiling.
  • the acceleration sensor is installed in such a way that dirt particles "bounce” against it during the cleaning process, preferably in and/or on a suction channel of the vacuum cleaner. This utilizes a mechanical interaction that causes dirt particles to "bounce” against a sensor element of the acceleration sensor during the cleaning process and are thus detected. When the dirt particles hit the acceleration sensor, they transfer at least part of their kinetic energy to the acceleration sensor, which converts this energy into a corresponding acceleration signal.
  • the degree of soiling represents, in particular, the amount of dust or dirt.
  • the suction power can be automatically adjusted in the vacuum cleaner's automatic mode depending on the degree of soiling.
  • the display can be controlled and/or regulated in such a way that it shows the current degree of soiling, in particular the amount of dirt sucked into the vacuum cleaner during the cleaning process.
  • the acceleration sensor or additional acceleration sensors on the inner wall is also possible, as the acceleration sensors are sealed by a sensor element housing.
  • the acceleration sensor and/or additional acceleration sensor is/are therefore preferably rigidly attached to an inner or outer wall of the suction channel.
  • the mechanical "connection" between dirt particles and the acceleration sensor or additional acceleration sensor mounted on the outer wall is also provided by the suction channel material, which can be made of metal or plastic.
  • One advantage of mounting the acceleration sensor(s) on the outer wall is that the acceleration sensor or additional acceleration sensor cannot become contaminated, or at least only to a reduced extent.
  • Fig. 1 shows a partial cross-sectional view of a vacuum cleaner according to the invention.
  • the vacuum cleaner has a housing body 1 with a device body housing 24, in which a drive unit 16 is arranged, which is designed to generate a suction flow during operation.
  • the vacuum cleaner also has a module 20, which has two mechanical interfaces 9, 10, which are each designed to be connected to a handle (not shown) or a suction pipe (not shown) by means of a plug connection.
  • the module 20 further has a suction channel 5, which comprises the mechanical interface 9, which forms an air inlet 14 for suction air into the device body 1, and an element 23, which forms an air outlet 15 for suction air from the device body 1.
  • Fig. 2 shows another partial cross-sectional view of the Fig. 1 shown vacuum cleaner.
  • suction air indicated by arrows
  • the device body 1 can further have cooling fins 19 mounted on the electronics 6.
  • the cooling fins 19 are arranged and designed such that they protrude into the suction channel 5 and, during operation, are immersed in the suction air flow flowing through the suction channel 5 and dissipate the heat generated at the electronics 6.
  • Fig. 3 shows an enlarged detail of the Fig. 2 shown vacuum cleaner. Shown is the suction channel 5 with the air inlet 14, wherein the suction air flowing during the cleaning process is represented by arrows.
  • the acceleration sensor 6a and the further acceleration sensor 6b are attached to the electronics 6 at a distance 26 of at least 5 cm. In a shown bend area of the suction channel 5, a flat support surface for the electronics 6 is provided.
  • the electronics 6 is attached to the suction channel 5 on an outer side of the suction channel 5 by means of an adhesive 6c, so that a sufficient mechanical coupling to the sensors located on the electronics 6 Acceleration sensors 6a, 6b are manufactured.
  • the electronics 6 can also be attached to the suction channel 5 with screws or plastic clips, which are located on the suction channel 5, which is not shown here.
  • the electronics 6 are mechanically connected in such a way that there is direct contact with no air gap between the suction channel 5 and it.
  • the acceleration sensors 6a, 6b are 3D acceleration sensors.
  • the incoming suction air including the dust or dirt particles (represented by the arrows), impacts the bend in the suction channel 5 near the acceleration sensor 6a, generating corresponding acceleration signals in three spatial directions, primarily in the Y and Z directions.
  • the dust particles generate no or very low acceleration signals, since the dust particles are not provided with an explicit impact surface here, and the additional acceleration sensor 6b is also at a distance of 26 from the acceleration sensor 6a.
  • the control and/or regulating device is set up and designed to compare the acceleration signals of the acceleration sensor 6a and the further acceleration sensor 6b during the cleaning process, and if the comparison shows that a temporal course and/or a magnitude of the acceleration signals of the two acceleration sensors 6a, 6b is or are different, to use these acceleration signals to determine the degree of contamination, and if the comparison shows that a temporal occurrence and/or a magnitude of the acceleration signals of the two acceleration sensors 6a, 6b is or are the same or substantially the same, to exclude these acceleration signals from use to determine the degree of contamination.
  • both acceleration sensors 6a, 6b are mounted on the same electronics 6, both acceleration sensors 6, 6b can be read and evaluated with a single unit of the control and/or regulating device.
  • the further acceleration sensor 6b can be mounted at a different location in the vacuum cleaner where there is no influence of the dust or dirt particles on the acceleration signals of the further acceleration sensor 6b.
  • Fig. 4 shows a temporal progression of acceleration signals of the Fig. 1 to 3
  • the vacuum cleaner shown during a cleaning process. Over time, five rice grains were sucked in by the vacuum cleaner and sensed by the acceleration sensor 6a, whose acceleration signals were evaluated by the control and/or regulating device.
  • the acceleration signals of the acceleration sensor 6a are shown in the Z direction, with the sucked-in rice grains being recognizable as peaks, representing the dirt being sucked up.
  • Fig. 5 shows a further temporal progression of acceleration signals of the Fig. 1 to 3
  • the vacuum cleaner shown during a cleaning process. Shown are acceleration signals in the Z direction for the acceleration sensor 6a and the additional acceleration sensor 6b while the vacuum cleaner sucks in a grain of rice.
  • the acceleration signals of the additional acceleration sensor 6b are smaller in terms of their mean value than the acceleration signals of the acceleration sensor 6a. Furthermore, there is a time difference between the acceleration signals of the acceleration sensor 6a and the acceleration signals of the additional acceleration sensor 6b.
  • Fig. 6 shows a further temporal progression of acceleration signals of the Fig. 1 to 3
  • the vacuum cleaner shown during a cleaning process. Shown are acceleration signals in the Z direction for acceleration sensor 6a and the additional acceleration sensor 6b when the suction tube impacts the surface.
  • the acceleration signals of acceleration sensor 6b are, in terms of their mean value, just as high as the acceleration signals of acceleration sensor 6a. Furthermore, there is no significant time difference between the acceleration signals of acceleration sensor 6a and the acceleration signals of the additional acceleration sensor 6b.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Electric Vacuum Cleaner (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Staubsauger mit einem Beschleunigungssensor (6a) und einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung, die eingerichtet und ausgebildet ist, während eines Reinigungsvorgangs eines Untergrunds Beschleunigungssignale aus mindestens einer Raumrichtung des Beschleunigungssensors (6a) in Abhängigkeit von einer Zeit auszuwerten, darüber einen Verschmutzungsgrad des Untergrunds zu bestimmen und in Abhängigkeit des bestimmten Verschmutzungsgrads eine Saugleistung zu steuern und/oder zu regeln und/oder eine Anzeige des Staubsaugers derart zu steuern und/oder zu regeln, dass sie den bestimmten Verschmutzungsgrad anzeigt.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Staubsauger. Der Staubsauger ist zum Befreien eines Untergrunds von Schmutz ausgebildet, wobei ein optimales Reinigungsziel bei gleichzeitig geringem Energieeinsatz wichtig ist. Der geringe Energieeinsatz ist dabei für einen optimierten Energieverbrauch entscheidend. Zudem verlängert ein optimaler Einsatz der Energie bei akkubetriebenen Geräten eine Laufzeit des Akkumulators. Zusätzlich ist ein geringerer Energieeinsatz für einen Nutzer des Staubsaugers komfortabel, da bei geringerer Leistung auch eine Geräuschentwicklung des Staubsaugeres minimiert wird.
  • Ebenfalls komfortabel ist es für den Nutzer, wenn er angezeigt bekommt, wie hoch der Verschmutzungsgrad des zu reinigenden Untergrunds wie einen Bodenbelag während des Reinigungsvorgangs ist bzw. wie sich der Verschmutzungsgrad während des Reinigungsvorgangs verringert. Dazu muss der Staubsauger den Verschmutzungsgrad während des Reinigungsvorgangs sensorisch erfassen.
  • Aus der EP 1 715 782 B1 ist eine Saugdüse für einen Staubsauger bekannt, die an ein Saugrohr und/oder an einen Saugschlauch des Staubsaugers anschließbar ist. Die Saugdüse weist ein mit einem Saugmund versehenes Düsenteil auf, welches über ein rohrförmiges Anschlussteil mit dem Saugrohr bzw. mit dem Saugschlauch verbindbar ist, mit einem im Strömungsweg des Staubsaugers angeordneten piezoelektrischen Staubsensor, dessen Signale von einer elektronischen Steuerungseinrichtung ausgewertet werden und wobei die Steuerungseinrichtung im Betrieb eine den Staubfluss anzeigende Anzeigevorrichtung ansteuert. Die Signalaufbereitung des piezoelektrischen Staubsensors ist jedoch aufwendig und kostspielig.
  • Der Erfindung stellt sich somit das Problem, einen Staubsauger bereitzustellen, der den Verschmutzungsgrad des Untergrunds während des Reinigungsvorgangs einfach und kostengünstig sensiert.
  • Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch einen Staubsauger mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Unteransprüchen.
  • Die mit der Erfindung erreichbaren Vorteile bestehen neben der Bereitstellung eines oder mehrerer Beschleunigungssensoren zum Sensieren des Verschmutzungsgrads darin, dass ein derartiger Sensor weit verbreitet verfügbar ist, dieser Sensor und seine Auswertung kostengünstig und dieser Sensor auch auf einer Außenwand eines Saugkanals angebracht werden kann, da die mechanische "Verbindung" zwischen Schmutzpartikel und dem Sensor auch über das Saugkanal-Material vorliegt. Durch die Sensierung des Verschmutzungsgrads, d.h. einer durch den Luftkanal strömenden Staubmenge ist eine Anpassung der Saugleistung in Abhängigkeit des Verschmutzungsgrads möglich, was zu einer Energieeinsparung, weniger Geräuschentwicklung und ggf. längerer Akkulaufzeit führt.
  • Die Erfindung betrifft einen Staubsauger mit einem Beschleunigungssensor und einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung, die eingerichtet und ausgebildet ist, während eines Reinigungsvorgangs eines Untergrunds Beschleunigungssignale aus mindestens einer Raumrichtung des Beschleunigungssensors in Abhängigkeit von einer Zeit auszuwerten, darüber einen Verschmutzungsgrad des Untergrunds zu bestimmen und in Abhängigkeit des bestimmten Verschmutzungsgrads eine Saugleistung des Staubsaugers zu steuern und/oder zu regeln und/oder eine Anzeige des Staubsaugers derart zu steuern und/oder zu regeln, dass sie den bestimmten Verschmutzungsgrad anzeigt.
  • Der Einbauort des Beschleunigungssensors ist derart, dass während des Reinigungsvorgangs auf ihn "prallen" und bevorzugt in und/oder an einem Saugkanal des Staubsaugers. Hierbei wird eine mechanische Wechselwirkung ausgenutzt, dass Schmutzpartikel während des Reinigungsvorgangs auf ein Sensorelement des Beschleunigungssensor "prallen" und so erfasst werden. Beim Auftreffen der Schmutzpartikel auf den Beschleunigungssensor geben diese zumindest einen Teil ihrer Bewegungsenergie an den Beschleunigungssensor ab, der diese Energie in ein entsprechendes Beschleunigungssignal umwandelt.
  • Der Verschmutzungsgrad stellt insbesondere eine Staub- bzw. Schmutzmenge dar. Die Saugleistung kann in einem Automatikmodus des Staubsaugers automatisch in Abhängigkeit des Verschmutzungsgrads eingestellt werden. Die Anzeige kann derart gesteuert und/oder geregelt werden, dass sie den aktuellen Verschmutzungsgrad insbesondere die während des Reinigungsvorgangs in den Staubsauger eingesaugte Schmutzmenge während des Reinigungsvorgangs anzeigt.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Staubsauger weiterhin einen weiteren Beschleunigungssensor auf, wobei die Steuer- und/oder Regeleinrichtung eingerichtet und ausgebildet ist, während des Reinigungsvorgangs des Untergrunds die Beschleunigungssignale aus mindestens einer Raumrichtung des Beschleunigungssensors und aus mindestens einer Raumrichtung des weiteren Beschleunigungssensors in Abhängigkeit von einer Zeit auszuwerten, darüber einen Verschmutzungsgrad des Untergrunds zu bestimmen und in Abhängigkeit des bestimmten Verschmutzungsgrads eine Saugleistung zu steuern und/oder zu regeln und/oder eine Anzeige des Staubsaugers derart zu steuern und/oder zu regeln, dass sie den bestimmten Verschmutzungsgrad anzeigt. Ein Vorteil der zwei Beschleunigungssensoren ist eine verbesserte Unterscheidung zwischen in den Staubsauger eingesaugten Schmutzpartikel und auf den Staubsauger einwirkende Stöße, die z.B. aufgrund von Berührungen des Staubsaugers mit Wänden, Mobiliar etc. auftreten können.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Steuer- und/oder Regeleinrichtung eingerichtet und ausgebildet, die Beschleunigungssignale des Beschleunigungssensors und des weiteren Beschleunigungssensors zu vergleichen und wenn der Vergleich zeigt, dass ein zeitlicher Verlauf und/oder eine Größe der Beschleunigungssignale der beiden Beschleunigungssensoren verschieden ist oder sind, diese Beschleunigungssignale zur Bestimmung des Verschmutzungsgrads zu verwenden, und wenn der Vergleich zeigt, dass ein zeitliches Auftreten und/oder eine Größe der Beschleunigungssignale der beiden Beschleunigungssensoren gleich oder im Wesentlichen gleich ist oder sind, diese Beschleunigungssignale von einer Verwendung zur Bestimmung des Verschmutzungsgrads auszuschließen. Wenn der Vergleich zeigt, dass ein zeitliches Auftreten und/oder eine Größe der Beschleunigungssignale der beiden Beschleunigungssensoren gleich oder im Wesentlichen gleich ist, ist davon auszugehen, dass auf den Staubsauger Stöße einwirken. Wenn der Vergleich zeigt, dass ein zeitlicher Verlauf und/oder eine Größe der Beschleunigungssignale der beiden Beschleunigungssensoren verschieden sind, ist davon auszugehen, dass Schmutz in den Staubsauger eingesaugt wird.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform sind der Beschleunigungssensor und der weitere Beschleunigungssensor derart angeordnet, dass ein Abstand zwischen ihnen mindestens 5 mm, bevorzugter 40 bis 100 mm beträgt. Durch den Abstand der beiden Beschleunigungssensoren und den daraus resultierenden Beschleunigungssignalen lassen sich Stöße, die durch den Reinigungsvorgang hervorgerufen werden, besser von den Schmutzpartikeln unterscheiden, da bei Stößen die Beschleunigungssignale sehr ähnlich bezüglich des zeitlichen Versatzes und des Frequenzverhaltens sind.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform sind der Beschleunigungssensor und/oder der weitere Beschleunigungssensor unabhängig voneinander ein 1D-, bevorzugter 3D-Beschleunigungssensor ist oder sind. Bevorzugt sind der Beschleunigungssensor und der weitere Beschleunigungssensor 3D-Beschleunigungssensoren.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist oder sind der Beschleunigungssensor und/oder der weitere Beschleunigungssensor unabhängig voneinander ein digitaler Sensor. Bevorzugt ist oder sind der Beschleunigungssensor und/oder der weitere Beschleunigungssensor mit einem Messbereich von +/-2g, +/-3g, +/-4g, +/-5g oder +/-6g und einer Abtastrate von mindestens 800 Hz, bevorzugter 5000 Hz ausgebildet.
  • Die Steuer- und/oder Regeleinrichtung ist bevorzugt eingerichtet und ausgebildet, dass ein Bestimmen des Verschmutzungsgrads eine Auswertung der Beschleunigungssignale in Form von Rohsignalen des Beschleunigungssensors und optional des weiteren Beschleunigungssensors, deren Hochpass-Filterung, deren Tiefpass-Filterung, deren Ableitungsbildung und/oder deren Integralbildung aufweist. Diese Auswertungen sind einfach und kostengünstig.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Staubsauger einen Saugkanal auf. Der Beschleunigungssensor und/oder der weitere Beschleunigungssensor sind bevorzugt in oder an dem Saugkanal angeordnet. Die Sensorelemente bzw. Leiterkarte(n) mit den Sensorelementen sind bevorzugt starr an den Saugkanal angebunden z.B. per Verschraubung, Klebung oder Verrastung. Vorzugsweise ist die Sensor-Leiterkarte nicht innerhalb des Saugkanals befestigt, sondern an einer Außenwand des Saugkanals. Dadurch wird der Beschleunigungssensor oder der weitere Beschleunigungssensor auch nicht langjährig durch sich ablagernden Schmutz beeinträchtigt.
  • Eine Anbringung des Beschleunigungssensors oder des weiteren Beschleunigungssensors ist aber auch an der Innenwand möglich, da die Beschleunigungssensoren entsprechend durch ein Sensorelement-Gehäuse abgedichtet sind. Der Beschleunigungssensor und/oder der weitere Beschleunigungssensor ist oder sind daher bevorzugt starr an einer Innenwand oder Außenwand des Saugkanals befestigt. Die mechanische "Verbindung" zwischen Schmutzpartikel und dem an der Außenwand angebrachten Beschleunigungssensor oder weiteren Beschleunigungssensors liegt auch über das Saugkanal-Material vor, das aus Metall oder Kunststoff gebildet sein kann. Ein Vorteil der Anbringung des oder der Beschleunigungssensoren an der Außenwand ist, dass der Beschleunigungssensor oder der weitere Beschleunigungssensor dann nicht oder zumindest in reduziertem Maße verschmutzen kann.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Staubsauger weiterhin eine Elektronik auf, auf der der Beschleunigungssensor und der weitere Beschleunigungssensor angeordnet sind. Vorteil ist, dass die beiden Beschleunigungssensoren mit einer Einheit der Steuer- und/oder Regeleinrichtung ausgelesen und ausgewertet werden können. Die Steuer- und/oder Regeleinrichtung kann als eine Einheit oder mehrere Einheiten ausgebildet sein. Bevorzugt ist eine einzige Einheit ausgebildet und eingerichtet, den Beschleunigungssensor und den weiteren Beschleunigungssensor auszulesen und auszuwerten.
  • Der Staubsauger weist bevorzugt ein Saugrohr, eine Bodendüse, einen Gerätekorpus, einen Sauggutbehälter und/oder einen Handgriff auf. Der Beschleunigungssensor und/oder der weitere Beschleunigungssensor sind bevorzugt nahe der Bodendüse, in der Bodendüse, im Saugrohr oder vor dem Saugrohr angeordnet. Geeignet sind für den Beschleunigungssensor insbesondere Einbauorte, an denen die Schmutzpartikel auf das Sensorelement auftrifft oder "prallt". Der weitere Beschleunigungssensor kann auch in und/oder an dem Saugrohr und/oder an der Bodendüse angeordnet sein. Er kann aber auch an dem Gerätekorpus, der ein Antriebselement des Staubsaugers enthält, an dem Sauggutbehälter, der ausgebildet ist, Sauggut aufzunehmen, oder dem Handgriff angeordnet sein. Der weitere Beschleunigungssensor ist bevorzugt an einem Ort angeordnet, so dass auf sein Sensorelement kein Schmutz aufprallt. Dadurch lassen sich die Stöße von den Schmutzpartikeln gut unterscheiden.
  • Der Staubsauger kann netz- oder akkubetrieben sein kann. Bevorzugt ist der als Stab- oder Stick-Staubsauger ausgebildet, wie z.B. in der EP 3 772 304 A1 beschrieben.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen rein schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Es zeigt schematisch und nicht maßstabsgerecht
    • Fig. 1
    eine Teil-Querschnittsansicht eines erfindungsgemäßen Staubsaugers;
    Fig. 2
    eine weitere Teil-Querschnittsansicht des in Fig. 1 gezeigten Staubsaugers;
    Fig. 3
    eine vergrößerte Detaildarstellung des in Fig. 2 gezeigten Staubsaugers;
    Fig. 4
    einen zeitlichen Verlauf eines Beschleunigungssignals eines Sensors des in Fig. 1 bis 3 gezeigten Staubsaugers während eines Reinigungsvorgangs;
    Fig. 5
    einen weiteren zeitlichen Verlauf von Beschleunigungssignalen von 2 Sensoren des in Fig. 1 bis 3 gezeigten Staubsaugers während eines Reinigungsvorgangs; und
    Fig. 6
    einen noch weiteren zeitlichen Verlauf von Beschleunigungssignalen zweier Sensoren des in Fig. 1 bis 3 gezeigten Staubsaugers während eines Reinigungsvorgangs mit Stößen.
  • Fig. 1 zeigt eine Teil-Querschnittsansicht eines erfindungsgemäßen Staubsaugers. Der Staubsauger weist einen Gehäusekorpus 1 mit einem Gerätekorpus-Gehäuse 24 auf, in dem ein Antriebsaggregat 16 angeordnet ist, das ausgebildet ist, bei Betrieb einen Saugstrom zu erzeugen. Ferner weist der Staubsauger ein Modul 20 auf, das zwei mechanische Schnittstellen 9, 10 aufweist, die ausgebildet sind, jeweils mit einem Handgriff (nicht gezeigt) bzw. einem Saugrohr (nicht gezeigt) mittels einer Steckverbindung verbunden zu werden. Das Modul 20 weist ferner einen Saugkanal 5 auf, der die mechanische Schnittstelle 9, die einen Lufteintritt 14 für Saugluft in den Gerätekorpus 1 bildet, und ein Element 23 umfasst, das einen Luftaustritt 15 für Saugluft aus dem Gerätekorpus 1 bildet. Weiterhin weist das Modul 20 eine Elektronik 6 auf, ausgehend von der eine elektrische Schnittstelle (nicht gezeigt) an der mechanischen Schnittstelle 9 und eine elektrische Schnittstelle (nicht gezeigt) der mechanischen Schnittstelle 10 angeordnet sind. Die Elektronik 6 ist auf dem Saugkanal 5 angeordnet. Der Gerätekorpus 1 weist eine weitere mechanische Schnittstelle 21 auf, die ausgebildet ist, mit einem Sauggutbehälter (nicht gezeigt) verbunden zu werden, der ausgebildet ist, Sauggut wie Staub aufzunehmen.
  • Der Saugkanal 5 definiert einen Luftweg für die bei Betrieb durch den Gerätekorpus 1 strömende Saugluft. Die Elektronik 6 befindet sich oberhalb des Luftweges mit dem Lufteinritt 14 und dem Luftaustritt 15. Der Gerätekorpus 1 weist zwei Druckmessstellen 17, 18 auf. Über die an der Elektronik 6 montierte Druckmessstelle 17 kann bei Betrieb ein Unterdruck im Zustrom des Sauggutbehälter (nicht gezeigt) gemessen werden. Über die weitere Druckmessstelle 18 an einem Zugang des Antriebsaggregats 16, die über einen Schlauch 22 an einen Unterdrucksensor oder -messdose (nicht gezeigt) auf der Elektronik 6 angeschlossen ist, kann ein Füllstand des Sauggutbehälters bzw. ein Verschmutzungsgrad seines Filters ermittelt werden.
  • Ferner weist der Staubsauger einen Beschleunigungssensor 6a und einen weiteren Beschleunigungssensor 6b auf. In die Elektronik 6 ist eine Einheit einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung, die eingerichtet und ausgebildet ist, während eines Reinigungsvorgangs eines Untergrunds Beschleunigungssignale aus mindestens einer Raumrichtung des Beschleunigungssensors 6a und aus mindestens einer Raumrichtung des weiteren Beschleunigungssensors 6b in Abhängigkeit von einer Zeit auszuwerten, darüber einen Verschmutzungsgrad des Untergrunds zu bestimmen und in Abhängigkeit des bestimmten Verschmutzungsgrads eine Saugleistung zu steuern und/oder zu regeln und/oder eine Anzeige (nicht gezeigt) des Staubsaugers derart zu steuern und/oder zu regeln, dass sie den bestimmten Verschmutzungsgrad anzeigt.
  • Fig. 2 zeigt eine weitere Teil-Querschnittsansicht des in Fig. 1 gezeigten Staubsaugers. Während des Reinigungsvorgangs strömt durch Pfeile angedeutete Saugluft durch den Saugkanal 5. Der Gerätekorpus 1 kann weiterhin Kühlrippen 19 aufweisen, die auf der Elektronik 6 angebracht sind. Die Kühlrippen 19 sind derart angeordnet und ausgebildet, dass sie in den Saugkanal 5 hineinragen und bei Betrieb in den durch den Saugkanal 5 strömenden Saugluftstrom eintauchen und die an der Elektronik 6 entstehende Wärme abführen.
  • Fig. 3 zeigt eine vergrößerte Detaildarstellung des in Fig. 2 gezeigten Staubsaugers. Gezeigt sind der Saugkanal 5 mit dem Lufteintritt 14, wobei während des Reinigungsvorgangs strömende Saugluft durch Pfeile dargestellt ist. Der Beschleunigungssensor 6a und der weitere Beschleunigungssensor 6b sind an der Elektronik 6 in einem Abstand 26 befestigt, der mindestens 5 cm beträgt. In einem dargestellten Knickbereich des Saugkanals 5 ist eine flache Auflagefläche für die Elektronik 6 bereitgestellt. Die Elektronik 6 ist mittels eines Klebers 6c an dem Saugkanal 5 an einer Außenseite des Saugkanals 5 befestigt, damit eine ausreichende mechanische Kopplung zu den auf der Elektronik 6 befindlichen Beschleunigungssensoren 6a, 6b hergestellt ist. Alternativ zu dem Kleber 6c kann die Elektronik 6 auch mit Schrauben oder Kunststoff-Clipsen, die sich am Saugkanal 5 befinden, am Saugkanal 5 befestigt sein, was hier nicht gezeigt ist. Die Elektronik 6 ist so mechanisch angebunden, dass ein direkter Kontakt ohne Luftspalt zwischen dem Saugkanal 5 und ihr besteht. Die Beschleunigungssensoren 6a, 6b sind 3D-Beschleunigungssensoren.
  • Während des Reinigungsvorgangs prallt die einströmende Saugluft einschließlich der Staub- bzw. Schmutzpartikel, dargestellt durch die Pfeile, an der Knickstelle des Saugkanals 5 in die Nähe des Beschleunigungssensors 6a auf und ruft hier entsprechende Beschleunigungssignale in den drei Raumrichtungen, hauptsächlich in Y- und Z-Richtung, hervor. An dem weiteren Beschleunigungssensor 6b rufen die Staubpartikel keine bzw. sehr geringe Beschleunigungssignale hervor, da hier den Staubpartikeln keine explizite Aufprallfläche geboten wird und der weitere Beschleunigungssensor 6b auch den Abstand 26 zum Beschleunigungssensor 6a aufweist.
  • Die Steuer- und/oder Regeleinrichtung ist eingerichtet und ausgebildet, während des Reinigungsvorgangs die Beschleunigungssignale des Beschleunigungssensors 6a und des weiteren Beschleunigungssensors 6b zu vergleichen, und wenn der Vergleich zeigt, dass ein zeitlicher Verlauf und/oder eine Größe der Beschleunigungssignale der beiden Beschleunigungssensoren 6a, 6b verschieden ist oder sind, diese Beschleunigungssignale zur Bestimmung des Verschmutzungsgrads zu verwenden, und wenn der Vergleich zeigt, dass ein zeitliches Auftreten und/oder eine Größe der Beschleunigungssignale der beiden Beschleunigungssensoren 6a, 6b gleich oder im Wesentlichen gleich ist oder sind, diese Beschleunigungssignale von einer Verwendung zur Bestimmung des Verschmutzungsgrads auszuschließen. Dadurch ist es möglich, mit dem Beschleunigungssensor 6a einen "Aufprall" von Staubpartikeln zu sensieren und mit den Beschleunigungssignalen des weiteren Beschleunigungssensors 6b Bewegungen und Stöße des Staubsaugers herauszurechnen, da die Beschleunigungssignale des weiteren Beschleunigungssensors 6b aufgrund seiner Anordnung weniger bzw. gar nicht von den Staubpartikeln beeinflusst werden. Da beide Beschleunigungssensoren 6a, 6b auf derselben Elektronik 6 aufgebracht sind, können beide Beschleunigungssensoren 6, 6b mit einer einzigen Einheit der Steuer- und/oder Regeleinrichtung ausgelesen und ausgewertet werden.
  • In einer Variante, die hier nicht gezeigt ist, kann der weitere Beschleunigungssensor 6b an einer anderen Stelle in dem Staubsauger angebracht sein, an der kein Einfluss der Staub- bzw. Schmutzpartikel auf die Beschleunigungssignale des weiteren Beschleunigungssensors 6b besteht.
  • In einer weiteren Variante, die hier nicht gezeigt ist, kann der Staubsauger auch nur den Beschleunigungssensor 6a, aber nicht den weiteren Beschleunigungssensor 6b enthalten.
  • Fig. 4 zeigt einen zeitlichen Verlauf von Beschleunigungssignalen des in Fig. 1 bis 3 gezeigten Staubsaugers während eines Reinigungsvorgangs. Im Verlauf der Zeit wurden 5 Reiskörner von dem Staubsauger eingesaugt und mittels des Beschleunigungssensors 6a sensiert, deren Beschleunigungssignale von der Steuer- und/oder Regeleinrichtung ausgewertet wurden. Gezeigt sind die Beschleunigungssignale des Beschleunigungssensors 6a in Z-Richtung, wobei die eingesaugten Reiskörner als aufgesaugten Schmutz als Peaks erkennbar sind.
  • Fig. 5 zeigt einen weiteren zeitlichen Verlauf von Beschleunigungssignalen des in Fig. 1 bis 3 gezeigten Staubsaugers während eines Reinigungsvorgangs. Gezeigt sind Beschleunigungssignale in Z-Richtung für den Beschleunigungssensor 6a und den weiteren Beschleunigungssensor 6b, während der Staubsauger ein Reiskorn einsaugt. Die Beschleunigungssignale des weiteren Beschleunigungssensors 6b sind bezüglich ihres Mittelwerts kleiner als die Beschleunigungssignale des Beschleunigungssensors 6a. Außerdem besteht eine Zeitdifferenz zwischen den Beschleunigungssignale des Beschleunigungssensors 6a und den Beschleunigungssignale des weiteren Beschleunigungssensors 6b.
  • Fig. 6 zeigt einen noch weiteren zeitlichen Verlauf von Beschleunigungssignalen des in Fig. 1 bis 3 gezeigten Staubsaugers während eines Reinigungsvorgangs. Gezeigt sind Beschleunigungssignale in Z-Richtung für den Beschleunigungssensor 6a und den weiteren Beschleunigungssensor 6b bei einem Stoß mit dem Saugrohr auf den Untergrund. Die Beschleunigungssignale des Beschleunigungssensors 6b sind bezüglich ihres Mittelwerts genauso hoch wie die Beschleunigungssignale des Beschleunigungssensors 6a. Außerdem besteht keine signifikante Zeitdifferenz zwischen den Beschleunigungssignale des Beschleunigungssensors 6a und den Beschleunigungssignale des weiteren Beschleunigungssensors 6b.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Gerätekorpus
    5
    Saugkanal
    6
    Elektronik
    6a
    Beschleunigungssensor
    6b
    weiterer Beschleunigungssensor
    6c
    Kleber
    9
    mechanische Schnittstelle
    10
    weitere mechanische Schnittstelle
    14
    Lufteintritt
    15
    Luftaustritt
    16
    Antriebsaggregat
    17
    Druckmessstelle
    18
    weitere Druckmessstelle
    19
    Kühlrippe
    20
    Modul
    21
    weitere mechanische Schnittstelle
    22
    Schlauch
    24
    Gerätekorpus-Gehäuse
    26
    Abstand

Claims (10)

  1. Staubsauger mit einem Beschleunigungssensor (6a) und einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung, die eingerichtet und ausgebildet ist, während eines Reinigungsvorgangs eines Untergrunds Beschleunigungssignale aus mindestens einer Raumrichtung des Beschleunigungssensors (6a) in Abhängigkeit von einer Zeit auszuwerten, darüber einen Verschmutzungsgrad des Untergrunds zu bestimmen und in Abhängigkeit des bestimmten Verschmutzungsgrads eine Saugleistung zu steuern und/oder zu regeln und/oder eine Anzeige des Staubsaugers derart zu steuern und/oder zu regeln, dass sie den bestimmten Verschmutzungsgrad anzeigt.
  2. Staubsauger nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen weiteren Beschleunigungssensor (6b), wobei die Steuer- und/oder Regeleinrichtung eingerichtet und ausgebildet ist, während des Reinigungsvorgangs des Untergrunds die Beschleunigungssignale aus mindestens einer Raumrichtung des Beschleunigungssensors (6a) und aus mindestens einer Raumrichtung des weiteren Beschleunigungssensors (6b) in Abhängigkeit von einer Zeit auszuwerten, darüber einen Verschmutzungsgrad des Untergrunds zu bestimmen und in Abhängigkeit des bestimmten Verschmutzungsgrads eine Saugleistung zu steuern und/oder zu regeln und/oder eine Anzeige des Staubsaugers derart zu steuern und/oder zu regeln, dass sie den bestimmten Verschmutzungsgrad anzeigt.
  3. Staubsauger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und/oder Regeleinrichtung eingerichtet und ausgebildet ist, die Beschleunigungssignale des Beschleunigungssensors (6a) und des weiteren Beschleunigungssensors (6b) zu vergleichen und wenn der Vergleich zeigt, dass ein zeitlicher Verlauf und/oder eine Größe der Beschleunigungssignale der beiden Beschleunigungssensoren (6a, 6b) verschieden ist oder sind, diese Beschleunigungssignale zur Bestimmung des Verschmutzungsgrads zu verwenden, und wenn der Vergleich zeigt, dass ein zeitliches Auftreten und/oder eine Größe der Beschleunigungssignale der beiden Beschleunigungssensoren (6a, 6b) gleich oder im Wesentlichen gleich ist oder sind, diese Beschleunigungssignale von einer Verwendung zur Bestimmung des Verschmutzungsgrads auszuschließen.
  4. Staubsauger nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Beschleunigungssensor (6a) und der weitere Beschleunigungssensor (6b) derart angeordnet sind, dass ein Abstand (26) zwischen ihnen mindestens 5 mm, bevorzugter 40 bis 100 mm beträgt.
  5. Staubsauger nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Beschleunigungssensor (6a) und/oder der weitere Beschleunigungssensor (6b) unabhängig voneinander ein 1D-, bevorzugter 3D-Beschleunigungssensor ist oder sind.
  6. Staubsauger nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Beschleunigungssensor (6a) und/oder der weitere Beschleunigungssensor (6b) unabhängig voneinander ein digitaler Sensor ist oder sind, und/oder mit einem Messbereich von +/-2g, +/-3g, +/-4g, +/-5g oder +/-6g und einer Abtastrate von mindestens 800 Hz, bevorzugter 5000 Hz ausgebildet ist oder sind.
  7. Staubsauger nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und/oder Regeleinrichtung eingerichtet und ausgebildet ist, das Bestimmen des Verschmutzungsgrads eine Auswertung der Beschleunigungssignale in Form von Rohsignalen des Beschleunigungssensors (6a) und optional des weiteren Beschleunigungssensors (6b), deren Hochpass-Filterung, deren Tiefpass-Filterung, deren Ableitungsbildung und/oder deren Integralbildung aufweist.
  8. Staubsauger nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Saugkanal, wobei der Beschleunigungssensor (6a) und/oder der weitere Beschleunigungssensor (6b) in oder an dem Saugkanal angeordnet ist oder sind, wobei der Beschleunigungssensor (6a) und/oder der weitere Beschleunigungssensor (6b) bevorzugt starr an einer Außenwand des Saugkanals (5) befestigt ist oder sind.
  9. Staubsauger nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Elektronik (6), auf der der Beschleunigungssensor (6a) und der weitere Beschleunigungssensor (6b) angeordnet sind.
  10. Staubsauger nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet, durch ein Saugrohr und/oder eine Bodendüse, wobei der Beschleunigungssensor (6a) und/oder der Beschleunigungssensor (6b) in und/oder an dem Saugrohr und/oder an der Bodendüse angeordnet sind.
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