专利名称：真空吸尘器马达组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用在真空吸尘器中的马达组件。
背景技术：
真空吸尘器通常包括布置在吸尘器头或地板工具中的朝向下方的脏空气入口 ，脏 空气由马达驱动的风扇通过该入口吸入到污垢和尘土分离设备中。诸如刷杆的搅动器可以 布置在脏空气入口的开口上，从而搅动真空吸尘器通过的地毯纤维。搅动器有助于分离陷 在地毯中的污垢和尘土。搅动器通常由马达通过齿轮或带传动系统驱动。该马达可以是专 用的搅动器马达或涡轮，或者可以是为吸尘器提供动力的真空马达。 在采用真空马达的情况下，可以在马达和搅动器之间采用带和带轮系统以向搅动
器传递扭矩。带轮的相对直径布置成将马达的转速降低到适合搅动器的转速。 这种系统可能遇到的问题是，一些带在高速下驱动，这会导致磨损。随着时间的流
逝，这些带退化并需要周期性地更换。 期望能够使搅动器开始和停止运转。在搅动器由真空马达驱动的情况下，可以提 供离合器机构。当离合器接合时，由马达产生的转矩施加到搅动器上。当离合器分离时，转 矩不施加到搅动器上。 具有搅动器的真空吸尘器可能遇到的另一个问题是，搅动器有时会被卡住，例如 缠到地面上的物体上，或压到地面中。已经提出了提供用于限制施加到被卡住的搅动器上 的扭矩的装置，例如通过使传动带打滑。但是，这会导致带进一步退化，从而縮短其寿命。这 对使用者是一个麻烦事。
发明内容
本发明提供一种真空吸尘器马达组件，包括布置成驱动风扇以提供吸入气流的真 空马达，和位于马达输出部的行星齿轮系统，该行星齿轮系统布置成对于马达的转速产生 降低转速的输出，以驱动搅动器。其中该真空吸尘器马达组件还包括具有离合器部件的离 合器机构，这些离合器部件能够打滑并且具有接合位置和分离位置，其中在该接合位置由 该马达产生的转矩被传递给输出部，而在该分离位置转矩不被传递给输出部；并且这些离 合器部件之一包括该行星齿轮系统的一个齿轮。 行星齿轮系统的提供使得转速降低的输出可以用于驱动搅动器。这消除了对带轮 和带减速系统的需求，从而减小了带磨损。 优选地，齿轮系统固定到马达壳体上，并直接安装到马达的轴上。这提供了紧凑的 布置，从马达向齿轮提供了直接的输出。 有利地，马达的轴包括齿轮，例如行星齿轮系统的太阳齿轮，以向齿轮系统提供直接的旋转输入。 可以提供离合器机构。齿轮之一可以包括离合器部件，其布置成如果搅动器被卡 住，则打滑，从而防止离合器和齿轮损坏。为了中断转矩向输出的传递，可以利用打滑齿轮 的特征，例如转速，或由摩擦引起的温度升高。这可以通过使马达关闭而实现。
下面将参考附图，通过实施例说明本发明，其中 图1是包含现有技术马达组件的真空吸尘器的吸尘器头部的示意性侧视图；
图2是包含根据本发明构造的马达组件的真空吸尘器的吸尘器头部的示意性侧 视图； 图3是图1中马达组件的部分剖视透视图；而 图4a和4b在两种运行模式中，用于图3中马达组件的一部分减速齿轮的剖视侧 视图。
具体实施例方式
图1示意性地表示真空吸尘器的吸尘器头部l，大体上由附图标记2表示。吸尘器 头部1可旋转地安装在位于主体4下端的马达组件3上，灰尘分离设备(图中未表示)容 纳在主体4中。灰尘分离设备可以采用集尘袋、旋风分离器或其它过滤器的形式。 一对轮 子5也安装在主体4上，吸尘器头部1从主体4向前延伸。 吸尘器头部1具有位于其前端并对着下方的脏空气入口 6，从而在使用中，脏空气 入口 6位于要清洁的表面7上，其通常是地板或地毯。刷杆8形式的搅动器通过轴承(图 中未表示)以公知的方式可旋转地安装，使得刷杆8大致延伸过脏空气入口 6的全部宽度。 刷杆8从脏空气入口 6稍微突出，从而搅动要清洁的地毯纤维，从而增强了清洁过程。
马达9容纳在马达组件3中，并用于通过驱动风扇(图中未表示)向灰尘分离设 备提供吸入气流。马达9还用于驱动刷杆8。离合器机构10位于马达9和刷杆8之间。传 动带11， 12分别布置成从马达9向离合器机构IO，和从离合器机构10向刷杆8传递转矩。 马达9带有用于容纳传动带11的驱动带轮13。传动带11可以均匀地直接位于马达轴14 上。传动带11还由构成离合器机构10 —部分的从动带轮15承载。离合器机构10还具有 承载传动带12的驱动带轮16，传动带12还由位于刷杆8上的带轮17承载。
带轮13， 14， 15， 16的相对直径设计成将马达的转速(通常为30-40k rpm)降低到 用于刷杆8的合适转速。刷杆的合适转速通常为3. 5-5k rpm。在该布置中，一些带在高速 下驱动，这造成磨损。随着时间的流逝，这些带退化并需要周期性地更换。如果这些带布置 成在搅动器被卡住时打滑，则这些带产生进一步的退化。
根据本发明构造的马达组件如图2和3中所示。 参考图3，该马达组件大体上由附图标记30表示。该马达组件30包括马达，其容 纳在公知为马达筒的壳体32中，从而在该图中不可见，除了其输出轴33以外。该马达布置 成可旋转地以第一转速驱动风扇(在该图中不可见)，以产生通过吸尘器的吸入气流。离合 器机构，大体上由附图标记31表示，连接到马达壳体32上，并表示为分离位置。
根据本发明，提供减速齿轮系统34，并包括直接安装在壳体32上，安装到轴33上的行星齿轮系统。该齿轮系统34布置成将输出轴33的高转速降低到用于旋转刷杆的更加 合适的转速。 参考图3和4，该行星齿轮系统34包括太阳齿轮35，其在该布置中为输入齿轮。太 阳齿轮35可以被推到马达轴33的端部上或可以是轴的一个整体部件。太阳齿轮35在图 示实施例中已经切入马达轴33中。太阳齿轮35与多个围绕太阳齿轮35均布的行星齿轮 36，37，38啮合。图3中只能看到行星齿轮中的两个，且为了清楚起见，没有示出齿。行星 齿轮36， 37， 38分担负载并平衡齿轮系统34。行星齿轮36， 37， 38可旋转地布置在齿圈39 中。齿轮系统34还包括行星架40形式的输出。下面将参考图4a说明齿轮系统34的大致 布置。 图4a示意性地表示该行星齿轮系统。在该图中，行星架40表示为具有三个臂的 部件，使得齿轮系的其它部分可以看见。在图3的实施例中，行星架40实际上是具有三个 布置成与行星齿轮36，37，38中心孔啮合的凸缘的盘，并具有较短的输出轴。如图3所示， 为了清楚起见，该图中所示齿轮系统3不包括齿。 在运行中，转矩通过中心太阳轮35输入给齿轮系统。行星齿轮36，37，38与中心 太阳轮35啮合，并试图在与太阳齿轮相反的旋转方向旋转。每一行星齿轮36，37，38与齿 圈39内径上的齿啮合。这样，当行星齿轮36，37，38旋转时，它们沿着齿圈39的内表面滚 动，从而齿轮本身在与太阳齿轮旋转方向相同的方向上运动。 这种运动，反过来，使行星架在相同方向上运动(由虚线箭头表示)。从而，施加到 太阳齿轮35上的转矩被传递到行星架40上，虽然以经过减速的转速。
再参考图3，离合器机构31的离合器部件之一包括连接到马达壳体32上的板41 。 离合器部件中的另一个包括齿圈39。离合器接合装置以凸轮部件的形式提供，图3中部分 地表示了其中两个42，43。凸轮部件42，43分别限制成在槽44，45中运动，其围绕齿轮系统 34的壳体46倾斜延伸。凸轮部件42，43沿着槽44，45的旋转造成凸轮部件横向运动。该 图中观察的凸轮部件42，43的顺时针旋转，导致凸轮部件朝向马达壳体32运动。盘47与 凸轮42，43相连，使得凸轮部件的旋转导致该盘沿着轴33的轴线运动。盘47布置在齿圈 39附近，使得凸轮部件42， 43的顺时针旋转造成该盘靠在齿圈上。这样，齿圈39与板41密 切接触。弹簧48有助于使离合器进入接合位置。离合器克服弹簧48的作用分离。以这种 方式，离合器部件可以接合和分离。 当离合器机构31处于接合位置中时，齿圈39静止地保持在板41上。与第二离合 器部件相连的心轴49啮合行星架40的端部。当马达转动轴33时，转矩通过行星齿轮36， 37， 38传递到太阳齿轮35和行星架40上。从而，转矩传递到心轴49上，且可以采用由马达 输出的驱动风扇的该转速降低的旋转作用，以通过安装在心轴上的带轮51驱动刷杆。该组 件是比迄今为止所能实现的更加紧凑的布置。 图2示意性地表示了包含图3马达组件的真空吸尘器20的一部分。该真空吸尘 器20包括吸尘器头21，可旋转地安装到包含马达组件30和灰尘分离设备23的主体22中。 该马达组件23在使用中布置成驱动风扇24，以在吸尘器头21中的脏空气入口 25中提供流 到灰尘分离设备23中的气流。马达组件30还布置成通过带轮51和带27驱动刷杆26形 式的搅动器。带轮51相对于风扇24的转速，以经过降低的转速旋转。带轮51向带27，从 而向刷杆26施加旋转作用。与马达相连的齿轮系统34将带轮51的转速降低到适于驱动
5刷杆26的转速。从而，带27以比迄今为止所能实现的转速低得多的转速驱动，从而降低了 磨损。 在过大的载荷施加在刷杆上，使刷杆被卡住的情况下，包括齿轮系统34输出的行 星架40因此变得静止。图4b表示在过载情况下齿轮系统34部件的旋转方向。在该情况 下，行星架不能运动。从而，由马达产生并通过太阳轮35向齿轮系统输入的转矩造成齿圈 39旋转。齿圈39转动，同时与连接到马达壳体32后部的板41紧密接触。这样，齿圈39的 边缘在板41上相对于相应平面打滑，从而产生摩擦热能。 热触发开关形式的致动器50布置在马达壳体32和板41之间的空间中，并与板热
接触。从而，当板41变热时，致动器50上的温度上升。当致动器50上的温度超过预定值
时，开关布置成彻底关闭马达。从而，由于马达不工作，因而转矩不传递到刷杆上。 作为选择地，致动器可以布置成与合适的电子线路(图中未表示)结合，以在温度
快速上升或当温度超过特定点预定时间时起作用。合适致动器的选择和建立是本领域技术
人员的公知常识。 作为另一种选择，致动器50可以采用布置成根据齿圈39的转速中断转矩传递的 开关形式。例如，当齿圈39的转速超过预定值时，致动器可以使马达关闭。作为选择地，可 以采用转速变化的速率或者预定转速预定时间以启动开关。 致动器50可以布置成重新起动马达，例如，当致动器冷却到低于预定温度，或当 离合器部件19转速的打滑低于预定值时，但是，出于安全原因，优选地布置成使用者通过 在主电源处关闭吸尘器，然后再次开启，而使系统复位。提供响应打滑离合器部件特性(例 如温度或转速)上升的致动器，降低了由于负载瞬间上升而导致的误触发风险，例如发生 在刷杆起动时的负载上升。 可以做出变化而不偏离本发明的范围。例如，图3的致动器50不需要产生马达的 断电，而可以用实现离合器部件的分离而代替。在其它实施例中，可以实现系统不向过载刷 杆传递转矩。 合适的热致动器包括那些结合了双金属装置和所谓的记忆金属的致动器。合适的 转速致动器包括那些结合了光学传感器和磁感应器的致动器，例如布置成检测齿圈上的标 记的霍尔效应传感器。 搅动器不需要由带和带轮系统驱动，由于可以采用直接驱动布置，因而消除了对 带的需求。
权利要求
一种真空吸尘器马达组件，包括布置成驱动风扇以提供吸入气流的真空马达，和位于马达输出部的行星齿轮系统，该行星齿轮系统布置成对于马达的转速产生降低转速的输出以驱动搅动器；其中该真空吸尘器马达组件还包括具有离合器部件的离合器机构，这些离合器部件能够打滑并且具有接合位置和分离位置，其中在该接合位置由该马达产生的转矩被传递给输出部，而在该分离位置转矩不被传递给输出部；并且这些离合器部件之一包括该行星齿轮系统的一个齿轮。
2. 根据权利要求1所述的马达组件，其中该马达位于壳体中，且该行星齿轮系统连接 到该壳体上。
3. 根据权利要求1所述的马达组件，其中该马达具有轴，且该行星齿轮系统安装到该 轴上。
4. 根据权利要求3所述的马达组件，其中该轴的一端部包括该行星齿轮系统的输入齿轮。
5. 根据权利要求3所述的马达组件，其中该轴的一端部固定到该行星齿轮系统的输入 齿轮上。
6. 根据权利要求4或5所述的马达组件，其中该输入齿轮包括该行星齿轮系统的太阳 齿轮。
7. 根据权利要求1-3中任一所述的马达组件，其中该输出包括该行星齿轮系统的行星架。
8. 根据权利要求1-3中任一所述的马达组件，其中该输出通过带驱动该搅动器。
9. 根据权利要求1-3中任一所述的马达组件，其中该搅动器包括刷杆。
10. 根据权利要求1-3中任一所述的马达组件，其中该齿轮包括该行星齿轮系统的齿圈。
11. 根据权利要求1所述的马达组件，还包括与一离合器部件相连的致动器，并布置成 如果该离合器部件打滑，且与离合器部件打滑有关的特征高于预定值，则转矩向输出部的 传递中断。
12. 根据权利要求11所述的马达组件，其中该致动器包括布置成通过关闭马达以中断 转矩传递的开关。
13. 根据权利要求11或12所述的马达组件，其中该特征包括由于离合器部件打滑而导 致的温度的上升，该致动器布置成当温度超过预定值或当温度的变化速率超过预定值或当 温度超过预定值预定时间时，则中断转矩的传递。
14. 根据权利要求11或12所述的马达组件，其中该特征包括一个离合器部件相对于另 一个的相对转速，该致动器布置成当转速超过预定值或当转速的变化速率超过预定值或当 转速超过预定值预定时间时，则中断转矩的传递。
15. —种真空吸尘器，包括如权利要求1-3和权利要求11-12中任一所述的马达组件。
全文摘要
一种真空吸尘器马达组件，包括位于筒(32)中的马达，布置成驱动风扇以提供气流。行星齿轮系统(34)与马达的输出轴(33)相连，以产生转速降低的输出。采用该输出通过带驱动搅动器。该带以迄今为止所能实现的经过降低的转速驱动，从而减小带的磨损。直接安装到马达壳体上的齿轮布置提供了紧凑的组件。行星齿轮之一，例如齿圈(39)，布置成如果搅动器被卡住，则相对于离合器部件(41)打滑。如果打滑齿轮的摩擦热超过预定值，或如果打滑齿轮以高于预定值的速度旋转，则致动器(50)关闭马达。从而，在系统任何部件发生损坏前关闭马达。
文档编号A47L5/30GK101785650SQ201010003348
公开日2010年7月28日 申请日期2005年5月5日 优先权日2004年5月6日
发明者G·J·伯林顿 申请人:戴森技术有限公司