专利名称：备有一带可控电驱动装置的吸嘴的真空吸尘器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种带吸嘴和把手的真空吸尘器，该把手在操作过程中连接在该吸嘴上，所述吸嘴备有用于在该吸嘴上施加驱动力的电驱动装置，真空吸尘器包括一个探测器，借助该探测器至少可控制一个方向，在该方向上驱动装置在操作过程中向吸嘴施加驱动力。
在开始段落中所述类型的已知真空吸尘器中，吸嘴的电驱动装置包括一个电马达，该电马达布置在吸嘴中，用于驱动一组驱动轮，在操作过程中吸嘴借助驱动轮保持在要被清洁的表面上。已知真空吸尘器的探测器包括一个具有三个位置的开关，该开关控制马达的转动方向，并在操作过程中与要被清洁的表面接触。如果真空吸尘器的使用者向前进方向推吸嘴，则在开关和要被清洁的表面间的摩擦力作用下，开关被推到第一极限位置，在该位置上马达以与前进方向相应的转动方向大体恒定速度地驱动驱动轮。如果使用者向后退方向拉吸嘴，则在所述摩擦力的作用下，开关被推到第二极限位置，在该位置上马达以与后退方向相应的转动方向大体恒定速度地驱动驱动轮。如果使用者使吸嘴保持在表面上的固定位置上，则开关被移动到所述两个极限位置间的中间位置，在该位置上马达不转动。这样，电驱动装置通过驱动轮在使用者所希望的吸嘴移动方向向吸嘴施加驱动力。从而显著减少了应由使用者施加在把手上的推力或拉力。
已知真空吸尘器的一个缺点是以大体恒定的速度驱动驱动轮。其结果是，在很多情况下，驱动装置供给的驱动力不会产生使用者所希望的吸嘴在要被清洁的表面上移动的速度。而且，如果使用者想使吸嘴的移动方向反过来，使用者必须首先用较大的推力或拉力直到开关在开关和要被清洁的表面间的摩擦力的作用下起动，并且驱动轮的转动方向与希望的新运动方向相应来把吸嘴移动到希望的新运动方向。这样就不利地影响了已知真空吸尘器的使用方便性。
本发明的一个目的是提供一种在开始段落中所述类型的真空吸尘器，其中尽可能地避免了上述缺点，使真空吸尘器的使用方便性得到改善。
根据本发明的真空吸尘器是为此目的的，其特征在于，可通过探测器测量操作过程中使用者施加在把手上的推力或拉力，真空吸尘器备有一个电控制器，该电控制器用于控制作为测量到的推力或拉力的函数的驱动力。因为驱动力作为操作过程中使用者施加在把手上的推力或拉力的函数可通过控制器控制并可由探测器测量，所以可以预定的方式使所述驱动力适应使用者施加的推力或拉力。例如，当使用者在把手上施加较大的推力或拉力时，驱动力较大，当使用者在把手上施加较小的推力或拉力时，驱动力较小，使得驱动力在大多数情况下基本上立即产生使用者所希望的吸嘴在要被清洁的表面上运动的速度。使用者所希望的方向反转可立即由探测器探测到，这样驱动力可立即适应所述反转。借此充分提高了真空吸尘器的使用方便性。
根据本发明的真空吸尘器的一个特定实施例的特征在于，控制器控制驱动力，使得操作过程中测量到的推力或拉力值不超过预定值。如果根据本发明的真空吸尘器的该特定实施例的使用者在希望的运动方向向把手施加一个推力或拉力，驱动装置将在希望的运动方向上向吸嘴施加驱动力，使得推力或拉力不超过上述预定值。这样，吸嘴可由使用者以特别省力的方式在要被清洁的表面上移动，在移动吸嘴过程中，使用者将经历由所述预定值限定的某一接触力，该接触力提高吸嘴在要被使用者清洁的表面上移动的精确性。
根据本发明的真空吸尘器的另一个实施例的特征在于，控制器控制驱动力，使得在操作过程中测量到的推力或拉力保持大体为零。因为应由使用者施加在把手上的推力或拉力保持大体为零，所以在根据本发明的真空吸尘器的该另一个实施例中使用者实际上将经历不到接触力，但可使吸嘴在要被清洁的表面上不费任何力气地移动。
根据本发明的真空吸尘器的另一个实施例的特征在于，真空吸尘器备有第一部分和第二部分，该第一部分连接在把手上的与吸嘴运动方向平行的固定位置上，该第二部分连接在吸嘴上的与运动方向平行的固定位置上，该第一部分通过弹性可变形的连接件连接到第二部分上，并且可至少平行于运动方向相对第二部分移动，其结果是连接件变形，探测器包括用于测量第一部分相对第二部分的位置的位置传感器。如果由于使用者在把手上施加推力或拉力而使第一部分相对第二部分移动，则所述连接件将发生变形，使得连接件在第一部分上施加弹性变形力，该弹性变形力的值与使用者施加的推力或拉力值相应。因为所述变形力是由第一部分相对第二部分的位移值确定的，所以可从位置传感器测量到的第一部分相对第二部分的位置确定变形力。这样，通过使用所述位置传感器，可以简单的方式测量使用者施加在把手上的推力或拉力。
根据本发明的真空吸尘器的一个特定实施例的特征在于，控制器控制驱动力，使得在操作过程中第一部分位于相对第二部分大体恒定的位置上，在该位置上连接件大体上不变形。如果使用者在根据本发明的真空吸尘器的该特定实施例的把手上施加推力或拉力，使第一部分相对第二部分移动，则驱动装置将基本上立即在吸嘴上施加驱动力，以便第二部分基本完全跟随第一部分的运动。因为这样连接件保持大体不变形，所以使用者将基本经历不到从把手上的反作用力，这样使用者可不费力地使吸嘴在要被清洁的表面上移动。
根据本发明的真空吸尘器的另一个实施例的特征在于，第一部分可从连接件大体上不变形的位置上相对第二部分向两个相互相反的与移动方向平行的方向移动。其结果是，连接件可从所述不变形位置向提及的两个方向变形，这样通过探测器可以简单的方式测量在提及的两个方向上作用在把手上的推力或拉力。
根据本发明的真空吸尘器的另一个实施例的特征在于，第一部分包括一个把手，第二部分包括一个吸嘴和一个位于把手和吸嘴间的管子。在根据本发明的真空吸尘器的该另一个实施例中，连接件和探测器位于把手附近，这样可精确测量把手相对第二部分的位移。
根据本发明的真空吸尘器的一个特定实施例的特征在于，第一部分包括把手和位于把手和吸嘴间的管子，第二部分包括吸嘴。在根据本发明的真空吸尘器的该特定实施例中，连接件和探测器位于吸嘴附近，这样驱动装置、连接件、控制器和探测器相互之间距离短，从而连接件、控制器和探测器可结合到吸嘴中。
下面参考附图更详细地描述发明，其中
图1所示为根据本发明的真空吸尘器，图2图解表示了图1真空吸尘器的吸取附件的第一实施例，图3图解表示了图2吸取附件的控制系统，图4图解表示了图1真空吸尘器的吸取附件的第二实施例。
图1中表示的根据本发明的真空吸尘器是所谓的落地式(卧式)真空吸尘器，其包括一壳体1，该壳体通过许多轮子3可在要被清洁的表面上移动。仅在图1中图解表示的电吸取单元7容纳在壳体1中。真空吸尘器还包括一吸取附件9，该吸取附件包括吸嘴11，中空管13和把手15。把手15通过第一联接头17可拆卸地连接在可弯曲的软管19上，可弯曲的软管19通过第二联接头21可拆卸地连接在壳体1中的吸取开口23上。吸取开口23通向壳体1的集尘室25，集尘室25通过过滤器27与吸取单元7连接。在操作过程中，吸取单元7在吸取通道中产生负压，该吸取通道包括吸嘴11、中空管13、可弯曲软管19、吸取开口23和真空吸尘器的集尘室25。在所述负压的作用下，要被清洁的表面5上的灰尘和污物颗粒通过吸取附件9和可弯曲软管19被清除到集尘室25中，为此通过他或她在把手15上施加大体与运动X的方向平行的推力或拉力FG，真空吸尘器的使用者使吸嘴11在要被清洁的表面5上向与运动X的方向平行的方向移动。
如图2图解所示，吸取附件9的吸嘴11包括驱动装置29，该驱动装置包括一对相互靠近的驱动轮31，位于吸嘴11中用于驱动驱动轮31的电动马达33，和仅在图2中图解表示的传动装置35。在操作过程中，驱动轮31与要被清洁的表面5接触，以在吸嘴11上施加大体与运动X的方向平行的驱动力FD。因为在操作过程中吸嘴11由驱动装置29平行于运动X的方向驱动，所以应由使用者施加在把手15上的推力或拉力FG就被显著地减少了，从而提高了真空吸尘器的使用方便性。
驱动装置29的驱动力FD的大小和方向以下面要描述的方式控制。如图2图解所示，在第一实施例中的吸取附件9包括第一部分37和第二部分39，其中第一部分包括把手15，第二部分包括吸嘴11和中空管13。第一部分37通过弹性可变形连接件41连接在第二部分39上，弹性可变形连接件41具有直导槽43和机械螺旋弹簧45。通过直导槽43，第一部分37相对第二部分39大体平行于运动X的方向可移动地导向，螺旋弹簧45固定在第一固定块47和第二固定块49之间，其中第一固定块47固定在第一部分37上，第二固定块49固定在第二部分39上。这样在螺旋弹簧45的弹性变形作用下，第一部分37可相对第二部分39平行于运动X的方向移动。吸取附件9还包括探测器51，通过该探测器可测量使用者在把手15上施加的推力或拉力FG的方向和大小。为此目的的探测器51包括用于测量第一部分37相对第二部分39的位置的位置传感器53。仅在图2中图解描绘的位置传感器53包括，例如，电位计、光学位置传感器、电容位置传感器或压电位置传感器，这些都是很普通的并且本身是已知的。当使用者在把手15上施加推力或拉力时，第一部分37相对第二部分39移动，借此使螺旋弹簧45变形。其结果是，连接件41在第一部分37上施加弹性变形力，力的值大体与使用者施加的推力或拉力的值相应，方向与所述推力或拉力的方向相反。所述变形力的大小和方向由第一部分37相对第二部分39的位置确定，这样可从如位置传感器53测量到的第一部分37相对第二部分39的位置确定变形力。这样，通过使用螺旋弹簧45和位置传感器53，可以简单和实用的方式测量推力或拉力。因为连接件41和探测器51位于把手15附近，施加在把手15上的推力或拉力是在把手15附近测量的，所以可获得对推力或拉力的精确测量。
上述吸取附件9的探测器51构成吸取附件9的控制系统55的一部分，通过该控制系统可控制驱动装置29的驱动力FD的大小和方向，驱动力FD的大小和方向作为操作过程中探测器51测量的推力或拉力FG的函数。在图3中图解地表示了控制系统55。探测器51的输出信号UDET形成控制系统55的电控制器57的输入信号，该输出信号UDET与第一部分37相对第二部分39的位置相应，从而与使用者施加在把手15上的推力或拉力FG相应。控制器57是，例如，通常的并且本身已知的PID控制器，该PID控制器向通常的并且本身已知的电放大器59提供输出信号UREG，该电放大器向驱动装置29的电动马达33提供电流iM，该电流iM由信号UREG确定并确定驱动装置29提供的驱动力FD。这样，驱动力FD由控制器57以预定的方式作为测量到的推力或拉力FG的函数来控制。如图2图解所示，控制系统55大体上容纳在吸嘴11中，探测器51的输出信号UDET通过沿管13布置的电导体61传递到安装在吸嘴11内的控制器57。
控制器57确定信号UREG，使得探测器51的输出信号UDET具有大体恒定的参考值，该参考值与第一部分37相对第二部分39的参考位置X0相对应，如图3中图解所示，其中连接件41的螺旋弹簧45大体上没有变形。以这种方式可在操作过程中使带吸嘴11的第二部分39尽可能地跟随带把手15的第一部分37，即吸嘴11作为驱动力FD的结果被移动，使得把手15相对吸嘴11保持在大体恒定的位置上，在该位置上螺旋弹簧45是空载的。因为在正常操作情况下，使用者实质上不可能使螺旋弹簧45变形，所以使用者大体上经历不到从把手15上产生的反作用力，在操作过程中使用者施加在把手15上的推力或拉力保持大体为零。这样在正常操作情况下，使用者可不费力地使吸嘴11在要被清洁的表面5上移动。
带把手15的第一部分37可相对第二部分39从螺旋弹簧45大体不变形的参考位置X0向与运动X的方向平行的两个相互相对的方向移动，即向图2和3中表示的前进方向X1和后退方向X2移动，螺旋弹簧45可在提及的两个方向上变形。这样，就有可能通过探测器51测量前进方向上的推力和后退方向上的拉力。如果探测器51探测到前进方向上的推力，则控制器57将控制马达33，使驱动装置29提供前进方向的驱动力。如果探测器51探测到后退方向上的拉力，则控制器57将控制马达33，使驱动装置29提供后退方向上的驱动力。这样使用者施加的力的方向反转，即使用者希望的吸嘴11的运动方向反转可被探测器51立即探测到，这使驱动装置29的驱动力方向立即适应所述反转，从而使真空吸尘器的操作具有特别高的舒适性。
应注意到，根据本发明的驱动装置29的驱动力可由控制器57以另外的方式控制。可以这样控制驱动力，例如，在操作过程中使第一部分37相对第二部分39的位置保持在预定的范围内。从而可使测量到的推力或拉力值不会超过预定值。通过这种控制器的实施例，使用者经历的把手反作用力不会超过所述预定值。所述反作用力为使用者形成一个接触力，该接触力为使用者提供吸嘴11执行的运动的反馈信息。这种反馈提高了吸嘴11在要被使用者清洁的表面5上移动的精确性。因为要由使用者施加的推力或拉力保持在所述预定范围内，所以控制器的这种实施例中的吸嘴11还可不怎么费力地通过要被清洁的表面5。控制器57还可控制驱动装置29的驱动力，例如，使提供的驱动力大体与测量到的推力或拉力成比例，以使当使用者在把手15上施加较大的推力或拉力时驱动力较大，当使用者在把手15上施加较小的推力或拉力时驱动力较小。这样因为驱动力可作为测量到的推力或拉力的函数来被控制，根据本发明，驱动力可以预定的方式适应测量到的推力或拉力，这样在正常操作情况下，驱动装置29产生的驱动力使吸嘴11基本上立即按照使用者的希望在要被清洁的表面5上运动。
图4图解表示了在根据本发明的真空吸尘器中使用的吸取附件63的第二个实施例。与上述吸取附件9的元件相应的吸取附件63的元件给予了在图4中的相应参考标记。如图4所示，吸取附件63包括第一部分65和第二部分67，第一部分包括把手15和中空管13，第二部分包括吸嘴11。第一部分65的中空管13通过弹性可变形连接件69与第二部分67的吸嘴11连接，弹性可变形连接件69具有两个大体与运动X的方向垂直的片簧71和73。片簧71和73在第一端附近处固定在固定块75上，在第二端附近处固定在固定块77上，固定块75固定在中空管13上，固定块77固定在吸嘴11上。中空管13通过另一个可弯曲软管79连接在吸嘴11上，该可弯曲管79构成真空吸尘器的吸取通道的一部分。使用所述片簧71、73和所述可弯曲软管79可使第一部分65在两个片簧71、73的弹性变形作用下，相对第二部分67大体与运动X平行地移动。吸取附件63还包括一个探测器81，通过该探测器可测量操作过程中使用者施加在把手15上的推力或拉力FG的方向和大小。为此目的的探测器81包括，与探测器51一样，一个通常的并且本身已知的位置传感器83，传感器83用于探测第一部分65相对第二部分67的位置。当使用者在把手15上施加推力或拉力时，第一部分65相对第二部分67移动，这样片簧71和73被沿与运动X的方向平行的方向弯曲。其结果是，连接件69在第一部分65上施加一个弹性变形力，该力的大小和方向由使用者施加的推力或拉力的大小和方向确定。由于所述变形力的大小和方向由第一部分65相对第二部分67的位置确定，所以可从如位置传感器83测量到的第一部分65相对第二部分67的位置确定变形力。这样，与前面讨论的吸取附件9的情况一样，可通过传感器83以简单和实用的方式确定推力或拉力。然而，由于连接件69与把手15距离较远，在确定推力或拉力时，必须考虑到在作用在中空管13和把手15上的重力作用下片簧71、73发生的静态变形。可通过机械或电子装置以通常的并且本身已知的方式补偿这种静态变形，这里不再详细解释这些方式。探测器81构成吸取附件63的控制系统85的一部分，通过该控制系统可控制操作过程中驱动装置29的驱动力FD的大小和方向，其控制方式与上述控制系统55控制吸取附件9的驱动力的方式相应，或可与那里提到的另外的方法相应。这里不再详细描述大体与上述控制系统55相应的控制系统85。如图4图解所示，控制系统85容纳在吸嘴11中。因为连接件69和探测器81也布置在吸嘴11附近，所以可以简单并且实用的方式把连接件69、探测器81和控制系统85结合到吸嘴11中，借此使吸取附件63的结构简单并且实用。
上述根据本发明的真空吸尘器是落地式(卧式)真空吸尘器。应该注意到，本发明还涉及立式真空吸尘器，即在这种真空吸尘器中，吸嘴11通过中空管连接在把手上，里面带吸取单元的壳体固定在所述管上。
还应该注意到，本发明还涉及这样一种真空吸尘器，即在这种真空吸尘器中，把手15通过另一个联接头可拆卸地连接在中空管13上。从而本发明涉及带有吸嘴11和把手15的真空吸尘器，其中在操作过程中把手15连接在吸嘴11上。
还应该注意到，本发明也涉及这样一种真空吸尘器，即在这种真空吸尘器中，吸嘴具有另外一种替代型式的驱动装置。这样，驱动装置29可备有，例如，履带而不是驱动轮31，这样以尽可能地防止驱动装置和要被清洁的表面间的滑动。而且，还可利用驱动装置29的马达，例如，驱动一个也是容纳在吸嘴中的清刷滚子。
在上述根据本发明的真空吸尘器中，通过用探测器51、81测量第一部分37、65相对第二部分39、67的位置来测量操作过程中使用者施加在把手15上的推力或拉力。应该注意到，根据本发明的真空吸尘器还可备有用于测量推力或拉力的其它替代型式的探测器例如，通常的并且本身已知的力传感器。
而且，根据本发明，还可在上述控制系统55、85中不使用控制器57而使用其它型式的控制器，例如，通常的并且本身已知的数字控制器或微处理器。
在如上所述根据本发明的真空吸尘器的吸取附件9的第一个实施例中，吸取附件9的第一部分37包括把手15，吸取附件9的第二部分39包括吸嘴11和中空管13，而在吸取附件63的第二个实施例中，第一部分65包括把手15和中空管13，第二部分67包括吸嘴11。应该注意到，根据本发明的第一部分和第二部分间的弹性可变形联接头还可位于其它位置。从而本发明包括任何另外的实施例，其中把手15连接在第一部分的与吸嘴11运动方向平行的固定位置上，吸嘴11连接在第二部分的与运动方向平行的固定位置上。作为上述连接件41和69的替代，还可在第一部分和第二部分间使用另外的弹性可变形连接件。
权利要求
1.一种带一吸嘴和一把手的真空吸尘器，该把手在操作过程中连接在吸嘴上，所述吸嘴备有用于在吸嘴上施加驱动力的电驱动装置，所述真空吸尘器包括一个探测器，通过该探测器至少可控制一个方向，在该方向上驱动装置在操作过程中在吸嘴上施加驱动力，其特征在于，可通过探测器测量操作过程中使用者在把手上施加的推力或拉力，真空吸尘器备有一个电控制器，该控制器用于控制作为测量到的推力或拉力的函数的驱动力。
2.根据权利要求1中所述的真空吸尘器，其特征在于，控制器控制驱动力，使得测量到的推力可拉力在操作过程中不超过预定值。
3.根据权利要求2中所述的真空吸尘器，其特征在于，控制器控制驱动力，使得测量到的推力或拉力在操作过程中大体保持为零。
4.根据权利要求1、2或3中所述的真空吸尘器，其特征在于，真空吸尘器备有第一部分和第二部分，该第一部分连接在把手上的与吸嘴运动方向平行的固定位置上，该第二部分连接在吸嘴上的与运动方向平行的固定位置上，第一部分通过弹性可变形连接件连接在第二部分上，并可相对第二部分至少与运动方向平行地移动，其结果是连接件变形，所述探测器包括一个用于测量第一部分相对第二部分的位置的位置传感器。
5.根据权利要求3和4中所述的真空吸尘器，其特征在于，控制器控制驱动力，使第一部分在操作过程中位于相对第二部分大体恒定的位置上，在该位置连接件基本不变形。
6.根据权利要求4或5中所述的真空吸尘器，其特征在于，第一部分可相对第二部分从连接件基本不变形的位置向两个相反的平行于运动方向的方向移动。
7.根据权利要求4、5或6中所述的真空吸尘器，其特征在于，第一部分包括把手，第二部分包括吸嘴和位于把手和吸嘴之间的管。
8.根据权利要求4、5或6中所述的真空吸尘器，其特征在于，第一部分包括把手和位于把手和吸嘴之间的管，第二部分包括吸嘴。
全文摘要
一带有吸嘴(11)的真空吸尘器,该吸嘴连接在把手(15)上,真空吸尘器的使用者可在该把手施加推力或拉力(F
文档编号A47L9/32GK1241126SQ98801504
公开日2000年1月12日 申请日期1998年7月16日 优先权日1997年8月11日
发明者W·G·M·埃特斯, A·G·科斯特, F·拉斯特, F·R·沃尔霍斯特 申请人:皇家菲利浦电子有限公司