用于真空清洁器具的清洁头的制作方法

1.本发明总体上涉及真空吸尘器器具，尤其涉及形成器具一部分的清洁头或地板工具。本发明特别涉及在这种清洁头中使用的旋转驱动的搅动器组件，无论清洁头是永久地还是可拆卸地固定到它们各自的器具上。真空吸尘器器具的类型对于本发明来说并不重要，因此本发明可以涉及所谓的有袋或无袋真空吸尘器器具。


背景技术：

2.真空清洁器具，或更简单地称为“真空吸尘器”，通常包括配备有吸力源和灰尘分离器的主体，以及通常通过可分离的联接器连接到灰尘分离器的清洁头。清洁头具有吸入口，清洁头通过该吸入口与待清洁的表面接合，并通过该吸入口将载有灰尘的空气朝向灰尘分离器吸入真空吸尘器。清洁头在真空吸尘器从表面清除灰尘的有效性方面起着至关重要的作用，无论该表面是诸如木头或石头的硬地板覆盖物，还是诸如地毯的软地板覆盖物。因此，真空吸尘器制造商做了很多努力来优化清洁头的设计以提高性能。
3.一些清洁头是被动装置，其依靠静止元件，例如所谓的“主动边缘”和刷毛条来从地板覆盖物上去除灰尘。这些类型的清洁头相对简单，但是通常它们从表面清除灰尘的效果有限。通常，它们主要被推荐用于硬表面。
4.传统上，最有效的清洁头包括某种电动刷杆或搅动器。已知这样的例子，其中搅动器由涡轮驱动，涡轮由流过清洁头的气流驱动。其他已知的装置包括使用电马达来驱动搅动器。在这些已知的布置中，通常马达通过合适的驱动连杆机构如皮带或齿轮机构连接到搅动器，尽管马达容纳在搅动器内也是已知的，这提供了特别节省空间的布置。
5.在任一示例中，动力搅动器用于擦拭和拍打地板表面，以提高清洁头从表面清除灰尘的能力。一种常见的构造是搅动器带有从搅动器外径向表面向外延伸的一排刷毛。刷毛通常相对较硬，因此当搅动器旋转时，它们积极地接合地板表面，从而用作刮擦和击打地板表面以松动嵌入的颗粒的手段。诸如橡胶和碳纤维刷毛或细丝之类的其他材料带可以用来为搅动器提供补充特性。
6.一个重要的设计挑战是优化空气流过清洁头的方式，空气从清洁头进入清洁头内部，通过吸入口，到达从出口朝向灰尘分离器排出的地方。众所周知，气流速度是拾取性能的一个重要因素，因为当空气流过工具的速度高时，灰尘颗粒被更有效地输送。然而，保持高流速并不简单，通常与高能耗相关。由于朝着高能效机器的驱动，这通常是不期望的，并且与电池供电的真空吸尘器特别相关，在电池供电的真空吸尘器中，能效对可用运行时间具有直接影响。然而，即使在高流速下，清洁头内也可能存在流速相对较低的区域，尤其是在清洁头的末端。这降低了通过清洁头的气流的均匀性，从而减少了灰尘颗粒和其他轻质碎屑从清洁头的排出。
7.正是在这种背景下设计了本发明。


技术实现要素：

8.根据本发明的第一方面，提供了一种用于真空清洁器具的清洁头，该清洁头包括主体，该主体限定了具有内表面的搅动器腔；以及支撑在搅动器腔室内的搅动器组件，其中搅动器组件包括配置成绕其纵轴旋转的细长本体；搅动器结构，其包括至少一个搅动器排，该搅动器排从细长本体的外表面延伸，用于在使用过程中接合待清洁的表面；以及压缩器结构，其包括从细长本体的外表面延伸的至少一个压缩器元件，使得限定在至少一个压缩器元件和搅动器腔的内表面之间的径向距离小于限定在细长本体的外表面和搅动器腔的内表面之间的径向距离。压缩器结构通常用于在搅动器组件和搅动器腔的内表面之间移位空气，以便扰乱搅动器腔内的主气流结构，这有助于避免灰尘颗粒和其它轻质碎屑在搅动器腔内积聚。
9.优选地，所述至少一个压缩器元件沿着细长本体基本轴向延伸。细长结构增加了用于将空气推向搅动器腔内表面的压缩器元件的面积，增加了空气的移位以扰乱主气流结构。
10.更优选地，所述至少一个压缩器元件以螺旋方向沿细长本体轴向延伸。由于它们的螺旋布置，压缩器元件基本上环绕细长本体的圆周，增加了细长体每转一圈压缩器元件扰乱主气流结构的时间。
11.优选地，相对于细长本体构造成旋转的方向，至少一个压缩器元件的轴向内端比至少一个压缩器元件的轴向外端在角度上更靠前。这种布置有助于将气流从压缩器元件的轴向内端引向轴向外端，并因此引向搅动器腔的易于积聚灰尘颗粒和其它轻质碎屑的一端。
12.替代地，相对于细长本体构造成旋转的方向，至少一个压缩器元件的轴向外端比至少一个压缩器元件的轴向内端在角度上更靠前。这种布置是有利的，因为压缩器元件通常与搅动器排的倾斜布置相反，这增加了对主气流结构的扰乱。
13.优选地，至少一个压缩器元件从细长本体的侧边缘延伸。这种布置是有利的，因为它移位了细长本体边缘附近的气流，其邻近搅动器腔室的灰尘颗粒和其它轻质碎屑易于聚集的一端。
14.优选地，至少一个压缩器元件轴向延伸到细长本体的中心。这使得圆柱形本体一侧的空气移位最大化。
15.优选地，搅动器结构包括第二搅动器排，并且其中至少一个压缩器元件成角度地定位在两个搅动器排之间的相等距离处。这种布置是有利的，因为这在搅动器排的“泵送冲程”的中间对主气流结构造成扰乱，在此处对主气流结构有贡献的空气位移最小。
16.优选地，至少一个压缩器元件包括远离细长本体的外表面切向延伸的平坦表面。这在平坦表面和搅动器腔的内表面之间引导气流，以在主气流结构上施加具有高瞬时速度的二次气流结构，增加对主气流结构的扰乱。
17.优选地，平坦表面在与细长本体构造成旋转的方向大致相反的方向上延伸。这种布置在压缩器元件的后边缘提供了大的压缩。
18.优选地，压缩器结构包括两个压缩器元件。这种布置为细长本体的每转提供了对主气流结构的更多扰乱。
19.优选地，两个压缩器元件中的一个压缩器元件位于细长本体的左侧或右侧中的一
侧，而两个压缩器元件中的另一个压缩器元件位于细长本体的左侧或右侧中的另一侧，从而在细长本体的两侧提供分裂流。
20.优选地，两个压缩器元件中的一个压缩器元件位于细长本体的与另一个压缩器元件相对的圆周侧，当细长本体旋转时提供交替的分裂流。
21.根据本发明的另一方面，提供了一种包括根据前述方面的清洁头的真空清洁器具。
附图说明
22.现在将参考附图，仅通过示例的方式描述本发明的上述和其他方面，其中：
23.图1是包括清洁头的真空吸尘器的正面透视图；
24.图2是图1的清洁头的正面透视图；
25.图3是图1的清洁头的仰视图，示出了已知的搅动器组件；
26.图4是图3的已知搅动器组件的透视图；
27.图5是图1的清洁头的上部剖视图；
28.图6是包括根据本发明实施例的搅动器组件的清洁头的剖视图；
29.图7是包括根据本发明另一实施例的搅动器组件的清洁头的剖视图；
30.图8是根据本发明的搅动器组件的另一个实施例的透视图；
31.图9是根据本发明的搅动器组件的另一个实施例的透视图；而且，
32.图10是根据本发明的搅动器组件的另一个实施例的透视图。
33.在附图中，相同的特征由相同的附图标记表示。
具体实施方式
34.现在将描述本发明的具体实施例，其中将详细讨论许多特征，以便提供对所附权利要求中定义的发明概念的透彻理解。然而，对读者来说显而易见的是，本发明可以在没有具体细节的情况下实施，并且在某些情况下，为了避免不必要地模糊本发明的概念，没有详细描述公知的方法、技术和结构。
35.图1示出了一种已知的真空清洁器具或真空吸尘器2，其包括污物和灰尘分离单元4、马达驱动的风扇单元6和清洁头8。真空吸尘器2还包括连接污物和灰尘分离单元4与清洁头8的棒10。马达驱动的风扇单元6通过清洁头8将携带脏物的空气从待清洁的表面(例如地板表面)抽吸到脏物和灰尘分离单元4，在那里脏物和灰尘颗粒(下文中称为“脏物颗粒”)从携带脏物的空气中分离出来，并且相对干净的空气从真空吸尘器2中排出。在这个例子中示出的污物和灰尘分离单元4是旋风分离单元。然而，分离单元的类型对于本发明并不重要，读者将会理解，可以使用替代的分离单元或不同分离单元的组合。类似地，图1所示的真空吸尘器2是所谓的杆式真空吸尘器，但是真空吸尘器的性质对于本发明并不重要，并且读者将会理解，本发明可以与其他类型的真空吸尘器一起使用，例如立式或筒式真空吸尘器。
36.参考图2，清洁头8包括可旋转地附接到联接器14的主体12。联接器14被构造成可拆卸地连接到真空吸尘器的棒10、软管或其它这样的管道。主体12包括通常由16表示的壳体，该壳体包括上部部段18和下部板或底板20，该下部板或底板20限定了通常为矩形的吸入口22，携带灰尘的空气通过该吸入口22从地板表面进入清洁头8。壳体16限定了从吸入口
22到位于壳体16的后部部段26的出口管道24延伸穿过主体12的内部容积的吸入通道。联接器14包括导管(图2中不可见)，该导管由滚动组件28支撑。导管包括连接到出口管道24的前部和可枢转地连接到前部的后部。限定导管后部的联接器14的部分包括通常由30表示的固定装置，用于将联接器14的自由端15连接到棒10。刚性弯曲软管装置保持在导管内，并在导管的前部和后部之间延伸。
37.参照图3，两个轮子32安装在底板20的底表面中的凹陷部分内，用于将清洁头8支撑在地板表面上。轮子32被构造成当清洁头8位于硬地板表面上时将底板20支撑在地板表面上方，并且当清洁头8位于铺有地毯的地板表面上时，轮子32沉入地毯的绒毛中，以使底板20的底表面能够接合地毯的纤维。底板20可以相对于壳体16移动，允许它在清洁过程中平稳地骑在铺有地毯的地板表面上。
38.主体12的内部容积包括搅动器腔34，其部分地由壳体16的上部部段18限定。细长刷杆或搅动器组件36支撑在搅动器腔34内，并包括可绕其纵轴旋转的中空细长本体42。在该示例中，细长本体42是圆柱形的，具有大致圆形的横截面，并且从这一点开始将被称为圆柱形本体42。然而，读者将会理解，圆柱形本体42的形状对于本发明并不重要。主体12还包括两个端盖38、40，端盖38、40安装在壳体16上，位于搅动器腔34的每一端，用于可旋转地支撑搅动器腔34内的搅动器组件36。优选地，端盖38、40中的至少一个可以从壳体16上拆卸下来，从而提供了通向搅动器腔34的入口，使得搅动器组件36可以从搅动器腔34中取出，并且随后可以进行更换。在所示的例子中，在端盖40中设置了凹陷部分，以便于从壳体16上取下端盖，从而接近搅动器腔34。搅动器组件36容纳电马达和驱动机构，该驱动机构将搅动器组件36连接到电马达，用于绕其纵轴驱动搅动器组件36。这种驱动装置是已知的，因此在此不再详细解释，可以使用替代的驱动装置。
39.参照图4，搅动器组件36的圆柱形本体42带有搅动器结构，通常用44表示。在搅动器组件36的这个例子中，搅动器结构44包括两个搅动器排46，这两个搅动器排46以螺旋形式沿圆柱形本体42的外表面48轴向延伸，每个搅动器排46绕圆柱形本体42的外表面48延伸360
°
。搅动器排46在远离圆柱形本体42的外表面48的方向上延伸，用于当搅动器组件36在搅动器腔34中由电马达旋转时搅动位于地板表面上的灰尘颗粒和其它碎屑。搅动器排46具有通过相应的保持构件47固定到圆柱形本体42的基部，并且被构造成当电马达驱动搅动器组件36时与圆柱形本体42一起旋转。保持构件47可以包括用于接收和保持搅动器排46的一个或多个通道，并且在一些示例中，可以形成圆柱形本体42的一部分。搅动器排46可以包括多根软丝、硬鬃毛或连续材料带，并且可以由碳纤维或尼龙制成，仅举两个普通材料的例子，所述软丝具有在与地板表面接触时可以相对于圆柱形本体42弯曲的末端。此外，代替连续的刷毛或细丝带，如这里所示，搅动器排46可以由一排离散的刷毛或细丝簇组成。在搅动器排46由尼龙制成的例子中，当搅动器组件36安装在搅动器腔34内时，在搅动器排46的径向外端和搅动器腔34的内表面50之间形成的间隙在0.5毫米到2毫米的范围内。然而，在搅动器排46由碳纤维制成的例子中，搅动器排46被配置成以一定角度从圆柱形本体42的外表面48向外延伸，使得它们在搅动器组件36配置成旋转的方向上倾斜。
40.搅动器结构44的在这个例子中包括以螺旋形式布置的两个搅动器排46的总体布置，以及搅动器排46和搅动器腔34的内表面50之间的可忽略的间隙，在使用过程中引起通过搅动器腔34的不对称流动，现在将参照图5更详细地解释。
41.图5示出了搅动器组件36的上侧，在该示例中，搅动器组件36的上侧被配置为远离出口管道24向前旋转，而下侧朝向出口管道24向后旋转。在使用过程中，无论底板20是在地板表面(例如，在硬地板表面上)的间隙中还是在多孔介质(例如，铺有地毯的地板表面)上，空气都可以在围绕吸入口22周边的任何点进入搅动器腔34。搅动器组件36的旋转在搅动器腔34内产生所谓的“刷杆诱导流”(下文中称为“主气流结构”)，其对从吸入口22进入搅动器腔34的气流施加大的横向流动分量，在气流继续通过出口管道24离开清洁头8之前，将其从搅动器腔34的左手侧推动或泵送到右手侧，如箭头52所示。因此，尽管搅动器腔34的一侧(在本例中为右手侧)经历高速气流，但另一侧的气流速度相对较低。随着时间的推移，灰尘颗粒将积聚在搅动器腔34的受到较低速度气流影响的区域，从而减少灰尘颗粒从清洁头8的排出，并增加它们无意中返回地板表面的可能性。一个这样的区域在图5中被圈出，并且通常由53表示。当使用包括以螺旋形式布置的至少一个搅动器排的搅动器组件时，这种“泵送”效应尤其普遍，但是如果搅动器排以所谓的人字形布置，其中相对的搅动器排以一定角度从圆柱形本体的相对侧延伸以在圆柱形本体的中心会合，这种“泵送”效应也会出现。
42.图6示出了包括根据本发明的搅动器组件36的实施例的清洁头8。该实施例的搅动器组件36基本上与前面的搅动器组件36相同，除了包括总体由56表示的压缩器结构，该压缩器结构包括至少一个压缩器元件58。两个压缩器元件58被示出为彼此径向相对，但是通过使用单个压缩器元件58或多于两个压缩器元件58，也可以至少部分地实现本发明的益处。压缩器元件58不同于保持结构47和搅动器排46，并且被构造成从圆柱形本体42的外表面48延伸，使得压缩器元件58和搅动器腔34的内表面50之间限定的径向距离小于圆柱形本体42的外表面48和搅动器腔34的内表面50之间限定的径向距离。压缩器结构56通常用于通过移位搅动器组件36和搅动器腔34的内表面50之间的空气来扰乱主气流结构，从而减轻主气流结构的影响。例如，搅动器腔34内的主气流结构除了横向气流分量之外，还包括由60表示的圆周气流分量，这两个分量都是由搅动器组件36的旋转引起的。在图6所示的清洁头8的取向中，搅动器组件36被配置为逆时针旋转，在搅动器腔34中建立主气流结构，该主气流结构具有也逆时针循环的圆周气流分量60。在搅动器组件36旋转期间，压缩器元件58压缩它们的径向端和搅动器腔34的内表面50之间的空气，有效地将空气推向搅动器腔34的内表面50，在搅动器腔34内引起叠加在主气流结构上的二次气流结构。在该实施例中，总体由62表示的二次气流结构以与圆周流动分量60相反的方向旋转，以扰乱主气流结构并减少其不对称性，从而在搅动器腔34的区域中提供较高速度的气流，否则该区域将受到较低速度气流的影响。这样，可以避免搅动器腔34内的灰尘颗粒和其他轻质碎屑的积聚，从而改善清洁头8的排空。除了减少主气流结构的不对称性的主要效果之外，压缩器元件58的次要效果是，当它们在地板表面上方旋转时，它们还压缩地板表面上方的空气，以在地板表面上产生扇动效应，该扇动效应促使灰尘颗粒以及其它轻质碎屑从地板表面进入搅动器腔34，从而提高清洁头8的拾取效率。
43.图7示出了包括根据本发明的搅动器组件36的另一实施例的清洁头8。搅动器组件36的这个实施例与前面的实施例相同，除了压缩器元件58具有与图6所示的矩形轮廓相不同的大致三角形的横截面轮廓。在该实施例中，压缩器元件58的顶点61和搅动器腔34的内表面50之间限定的径向距离小于圆柱形本体42的外表面48和搅动器腔34的内表面50之间限定的径向距离。压缩器元件58包括第一平坦表面63和第二平坦表面65，第一平坦表面63
远离圆柱形本体42的外表面48切向延伸，第二平坦表面65基本上垂直于第一平坦表面63布置，并在第一平坦表面63和圆柱形本体42的外表面48之间延伸。在该实施例中，第一平坦表面63被布置成从圆柱形本体42的外表面48沿着与圆柱形本体42被构造成旋转的方向大致相反的方向延伸。这种布置具有随着搅动器组件36旋转，逐渐减小压缩器元件58和搅动器腔34的内表面50之间的径向距离，直到压缩器元件58的顶点61的效果。这在第一平坦表面63和搅动器腔34的内表面50之间引导气流，以在主气流结构上施加二次气流结构62，当与由图6的矩形压缩器单元58提供的径向距离的突然或“阶梯式”减小引起的二次气流结构62的瞬时速度相比时，该二次气流结构62具有相对较高的瞬时速度。
44.在前面两幅图中所示的实施例中，包括两个径向相对的压缩器元件58，压缩器元件58成角度地定位在搅动器排46之间的中间。在搅动器排46之间的中间间隔开压缩器元件58，或者在包括单个压缩器元件58的实施例中，是有利的，因为这导致在搅动器排46的“泵送冲程”之间的中间扰乱主气流结构，在该处对主气流结构有贡献的空气的位移最小。
45.如所附权利要求中所限定的，本发明的概念旨在涵盖与保持结构47和搅动器排46分离的任何压缩器结构56，包括至少一个压缩器元件58，当与限定在圆柱形本体42的外表面48和搅动器腔34的内表面50之间的径向距离相比时，该压缩器元件58减小了到搅动器腔34的内表面50的径向距离，以在搅动器腔34内引起二次气流结构。存在许多具有不同结构、取向、压缩器单元58数量等的压缩器结构56的实施例。所有这些都满足减小到搅拌腔34的内表面50的径向距离的主要考虑，以促进二次气流结构，从而扰乱主气流结构。然而，应该注意的是，与搅动器排46不同，没有一个压缩器元件58包括多个软细丝、硬刷毛或连续材料带。
46.搅动器排46可以包括多根软丝、硬鬃毛或连续材料带，并且可以由碳纤维或尼龙制成，仅举两个普通材料的例子，所述软丝具有在与地板表面接触时可以相对于圆柱形本体42弯曲的末端。
47.一个这样的实施例在图8中示出，该图示出了搅动器组件36，其包括圆柱形本体42和压缩器结构56，压缩器结构56具有两个压缩器元件58，这两个压缩器元件58位于圆柱形本体42的外表面48的相同直径侧并从该外表面48向上直立。压缩器元件58中的一个位于圆柱形本体42的左侧，而另一个位于右侧。压缩器元件58是细长的，使得它们大致在从圆柱形本体42的相应边缘朝向圆柱形本体42的轴向中心的方向上轴向延伸。这种细长结构增加了压缩器元件58的面积，用于将空气推向搅动器腔34的内表面50，建立了更大的二次气流结构，并进一步减小了主气流结构的不对称性。压缩器元件58可以基本平行于搅动器组件36的纵轴轴向延伸。替代地，如图8所示，压缩器单元58中的任一个或两个可以成角度，使得压缩器单元58的轴向内端64相对于圆柱形本体42构造成旋转的方向比它们的轴向外端66更向前成角度。这有助于将气流从压缩器单元58的轴向内端64引向它们的轴向外端66和搅动器腔34的端部。相反，压缩器元件58中的一个或两个可以布置成使得它们的轴向外端66相对于圆柱形本体42构造成旋转的方向比它们的轴向内端64更向前倾斜，如图9所示。如果压缩器元件58的倾斜布置大致与搅动器排46的倾斜布置相反，则压缩器元件58的倾斜布置是有利的，因为这增加了对主气流结构的扰乱。
48.参照图10，在又一个实施例中，压缩器结构56包括多个压缩器元件58，这些压缩器元件58插置在搅动器排46之间，并且共同布置成使得它们沿着圆柱形本体42以螺旋方向从
圆柱形本体42的边缘朝向圆柱形本体42的轴向中心轴向延伸。压缩器元件58被共同布置成在与搅动器排46延伸的方向相反的方向上延伸，但是可以设想搅动器排46和压缩器元件46、58都在相同的螺旋方向上围绕圆柱形本体42延伸的实施例。在所示的实施例中，压缩器元件58仅位于圆柱形本体42的一侧，当安装在搅动器腔34内时，其受到低速气流的影响。这将由压缩器元件58引起的对主气流结构的扰乱集中在搅动器腔34最需要的一侧。然而，将压缩器结构56仅定位在圆柱形本体42的一侧并不取决于螺旋布置的压缩器元件58，并且读者将会理解，其他压缩器结构也可以仅定位在圆柱形本体42的仅一侧。此外，可以设想这样的实施例，其中螺旋压缩器结构56基本上在圆柱形本体42的整个宽度上延伸。由于它们的螺旋布置，当与前面的实施例相比时，压缩器元件58环绕圆柱形本体42的外表面48的更大的圆周部分，增加了圆柱形本体42每转一圈压缩器元件58扰乱主气流结构的时间。
49.图8-10所示的压缩器结构56包括具有大致矩形横截面的压缩器元件58，类似于图6所示的压缩器元件58。然而，读者将会理解，这些压缩器结构56以及任何随后描述的压缩器结构56可以包括具有包括图7所示的替代横截面形状的压缩器元件58。
50.在所有实施例中，压缩器元件58中的至少一个可以被布置成基本上从圆柱形本体42的相应侧边缘朝向轴向中心轴向延伸。这种布置促进了圆柱形本体42的侧边缘处、靠近搅动器腔34的端部的二次气流结构，并且对于经历低速气流的搅动器腔34的端部特别有利，以便移位该区域中的气流，防止灰尘颗粒的积聚。
51.在包括位于圆柱形本体42的相同直径侧的两个压缩器单元58的所有实施例中，压缩器单元58可以布置成从圆柱形本体42的相应边缘沿一方向基本轴向延伸，以在圆柱形本体42的轴向中心会合。替代地，在包括位于圆柱形本体42的直径相对侧的两个压缩器元件58的所有实施例中，压缩器元件58可以被布置成从圆柱形本体42的一个边缘或一个边缘附近的区域到另一个边缘或另一个边缘附近的区域在圆柱形本体42上基本轴向地延伸。
52.根据本公开的搅动器组件已经参照其特定实施例进行了描述，以便说明操作原理。因此，以上描述是通过说明和方向参考(包括：上、下、向上、向下、左、右、向左、向右、顶、底、侧、上方、下方、前、中、后、垂直、水平、高度、深度宽度等)的方式，并且具有隐含方向的任何其他术语仅指附图中所示的特征的方向。除非在所附权利要求中特别阐述，否则它们不应被理解为要求或限制，特别是关于本发明的位置、方向或用途。连接参考(例如，附接、耦合、连接、保持、接合、固定等)将被广义地解释，并且可以包括元件连接之间的中间构件和元件之间的相对运动。同样地，除非在所附权利要求中特别阐述，否则连接参考不一定意味着两个元件直接连接并且彼此成固定关系。