用于真空清洁器具的吸尘器头的制作方法

1.本发明总体上涉及真空吸尘器，尤其涉及形成真空吸尘器一部分的吸尘器头或地板工具。本发明特别涉及在这种吸尘器头中使用的旋转驱动的搅拌器，无论吸尘器头是永久地还是可拆卸地固定在各自的真空吸尘器上。真空吸尘器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。


背景技术：

2.真空清洁器具，或者更简单地说，“真空吸尘器”，通常包括配备有抽吸源和灰尘分离器的主体，其中吸尘器头通常通过可分离的联接器连接到灰尘分离器。吸尘器头具有吸入口，吸尘器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中。吸尘器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吸尘器头的设计以提高性能。
3.一些吸尘器头是被动装置，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。这些类型的吸尘器头相对简单，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，最有效的吸尘器头包括某种电动刷杆或搅拌器。已知的例子中，搅拌器由涡轮驱动，涡轮由通过吸尘器头的气流驱动。其他已知的装置包括使用电马达来驱动搅拌器。在这些已知的装置中，通常马达通过合适的驱动连杆机构如皮带或齿轮机构联接到搅拌器，但是也已知马达容纳在搅拌器内。
5.在这两个例子中，电动搅拌器用于擦拭和拍打地板表面，以提高吸尘器头从该表面清除灰尘的能力。一种常见的结构是搅拌器带有从搅拌器表面径向向外延伸的刷毛阵列。刷毛通常相对较硬，因此当搅拌器旋转时，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器件。诸如橡胶和碳纤维丝之类的材料的其他带可以用来为搅拌器提供补充特性。举例来说，us8782851b2描述了一种搅拌器，其可以设置有相对硬的刷毛、碳丝和橡胶条的组合。
6.一个特殊的设计挑战涉及无线真空吸尘器的吸尘器头的使用。吸尘器头的效率以及真空马达产生的吸力是影响拾取性能的关键因素。虽然通常可以通过使用高功率设定来提高拾取性能，但是这严重损害了电池运行时间，并且从用户的角度来看是不期望的。因此，在减少真空吸尘器的能量消耗的同时，如何提高或至少保持吸尘器头的理想拾取性能受到了极大的关注。
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吸尘器头(10)，该吸尘器头(10)包括：支撑搅拌器(36)的主体(12)，该搅拌器(36)包括可旋转的圆柱形本体(42)，
该圆柱形本体承载细长搅拌器结构(44)，其用于在圆柱形本体(42)旋转时接合表面，例如地板表面，其中，细长搅拌器结构(44)包括：第一搅拌器排(46)和第二搅拌器排(47)，第一搅拌器排在第一螺旋方向上从圆柱形本体(42)的相应第一边缘(l)朝向相应第二边缘(r)的方向上围绕圆柱形本体(42)延伸，第一搅拌器排(46)从接近第一边缘(l)的位置朝向或超过圆柱形主体的中心(c)延伸，第二搅拌器排(47)在与第一螺旋方向相反的第二螺旋方向上在从圆柱形本体(42)的第二边缘(r)朝向第一边缘(l)的方向上围绕圆柱形本体(42)延伸，第二搅拌器排(47)从接近第二边缘(r)的位置朝向或超过圆柱形本体的中心(c)延伸，第一搅拌器排(46)和第二搅拌器排(47)沿着圆柱形本体(42)轴向延伸，使得它们彼此不重叠，其中第一搅拌器排(46)包括第一材料的搅拌器，并且其中第二搅拌器排(47)包括不同于第一材料的第二材料的搅拌器。
9.不重叠意味着搅拌器排不交叉以占据圆柱形本体的相同部分，确保在地板表面与第一和第二材料中的每一种之间在圆柱形本体的任一侧实现单点接触，而不管圆柱形本体的旋转位置如何。这种布置有助于保持在搅拌器旋转过程中搅拌器和地板表面之间产生的摩擦力的规则分布。
10.如这里所使用的，术语“接近”应该被认为是指位于或靠近。在该实施例中，“靠近”可以指距离边缘10毫米以内，例如距离圆柱形本体的相应边缘1、2、4、6、8或10毫米。在最优选的实施例中，搅拌器排从边缘延伸。
11.优选地，第一搅拌器排和第二搅拌器排会合以限定顶点。这种布置用于引导气流通过吸尘器头，提高吸尘器头的效率。
12.优选地，顶点大约位于搅拌器的中心。将顶点定位在搅拌器的中心进一步提高了吸尘器头的效率，因为随着时间的推移，在搅拌器的整个长度上，从地板表面对污物和灰尘颗粒的拾取更加均匀。然而，顶点可以定位成更靠近一个边缘，而不是另一个边缘。
13.优选地，在使用中，顶点指向搅拌器的旋转方向。替代地，在使用中，顶点可以远离搅拌器的旋转方向的指向。
14.替代地，第一搅拌器排的轴向内端和第二搅拌器排的轴向内端彼此成角度偏移，在它们之间限定径向间隙，而不是会合形成顶点。
15.优选地，第一和第二搅拌器排以基本相等的角度位置从圆柱形本体的相应第一和第二边缘延伸。
16.优选地，第一材料的硬度大于第二材料的硬度。硬搅拌器可以从铺有地毯的地板表面上去除顽固的污物，这样污物可以更容易地被通过吸尘器头的气流带走。而相对更易变形的搅拌器用于从硬地板表面清扫污物和灰尘，尤其是细小的灰尘。这种布置提高了吸尘器头的多功能性，因为它在不同的表面类型上保持了拾取污物和灰尘颗粒的有效性。优选地，第一材料是尼龙，第二材料是碳纤维。其他合适的搅拌器可以包括由毡、泡沫、橡胶或塑料材料形成的条带。
17.优选地，第一和第二搅拌器排围绕圆柱形本体圆周延伸一圈。这种布置确保了在搅拌器旋转的整个过程中，在任何时候每排和地板表面之间只有单个接触点。
18.优选地，细长搅拌器结构包括第三搅拌器排(48)和第四搅拌器排(49)，该第三搅拌器排在第一螺旋方向上在从圆柱形本体(42)的第一边缘(l)朝向第二边缘(r)的方向上围绕圆柱形本体(42)延伸，第三搅拌器排(48)从接近第一边缘(l)的位置朝向或超过中心
(c)延伸，并且包括第二材料的搅拌器，第四搅拌器排(49)在第二螺旋方向上在从圆柱形本体(42)的第二边缘(r)朝向第一边缘(l)的方向上围绕圆柱形本体(42)延伸，第四搅拌器排(49)从接近第二边缘(r)的位置朝向或超过中心(c)延伸，并且包括第一材料的搅拌器，第三(48)和第四(49)搅拌器排沿着圆柱形本体(42)轴向延伸，使得它们彼此不重叠。
19.位于圆柱形本体的每一侧上的由第一和第二材料制成的交替搅拌器排确保了施加到搅拌器的负载是平衡的，因为在搅拌器旋转过程中搅拌器和地板表面之间产生的总摩擦力没有变化。
20.优选地，在具有四个搅拌器排的实施例中，每排围绕圆柱形本体周向延伸半圈或180度。这种布置确保了在搅拌器旋转的整个过程中，在任何时候每排和地板表面之间只有单个接触点。
21.优选地，第三和第四搅拌器排会合以限定顶点。
22.优选地，顶点大约位于搅拌器的中心。可选地，顶点可以更靠近一个边缘，而不是另一个边缘。
23.替代地，第三搅拌器排的轴向内端和第四搅拌器排的轴向内端彼此成角度偏移，在它们之间限定径向间隙。
24.优选地，细长搅拌器结构被构造成使得在使用期间，在圆柱形本体旋转期间，在地板表面与第一和第二材料中的每一个之间形成单点接触。
25.根据本发明的第二方面，提供了一种包括根据前述方面的吸尘器头的真空清洁器具。
26.在本技术的范围内，很明显，在前面的段落中、在权利要求中和/或在下面的描述和附图中阐述的各个方面、实施方案、实例和替代方案，特别是其单独的特征，可以独立地或以任何组合的方式采用。也就是说，所有实施例和/或任何实施例的特征可以以任何方式和/或组合进行组合，除非这些特征是不兼容的。申请人保留更改任何最初提交的权利要求或相应地提交任何新权利要求的权利，包括修改任何最初提交的权利要求以从属于和/或结合任何其他权利要求的任何特征的权利，尽管最初并未以这种方式要求权利。
附图说明
27.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：
28.图1是包括根据本发明实施例的吸尘器头的真空吸尘器的正面透视图；
29.图2是图1的吸尘器头的正面透视图；
30.图3是图1的吸尘器头的仰视图；
31.图4是用在图1的吸尘器头中的搅拌器；
32.图5是作为平坦表面的搅拌器表面的示意图；以及，
33.图6是搅拌器的替代实施例的类似于图5的示意图。
34.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
35.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，对于本领域技术人员来说显而易见的是，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，没有详细描述公知的方法、技术和结构。此外，在下面的描述中，对“左”、“右”和任何其他具有隐含方向的术语的引用并不旨在进行限制，而是仅指如附图中所示的特征的方向。
36.图1示出了根据本发明实施例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和吸尘器头10。真空吸尘器2还包括连接污物和灰尘分离单元4和吸尘器头10的棒8。马达驱动的风扇单元6通过吸尘器头10从待清洁的表面(例如地板表面)将携带污物的空气抽吸到污物和灰尘分离单元4，在污物和灰尘分离单元4中，污物和灰尘颗粒从携带污物的空气中分离，并且相对干净的空气从真空吸尘器2中排出。在该示例中示出的污物和灰尘分离单元4是旋风分离单元，但是本领域技术人员将会理解，分离单元4对于本发明并不重要，并且旋风分离单元可以用替代的分离单元或不同分离单元的组合来替换。类似地，真空吸尘器2的性质对于本发明并不重要。图1所示的真空吸尘器2是杆式真空吸尘器，但是应当理解，这里公开的吸尘器头10可以用于其他类型的真空吸尘器，例如立式或筒式真空吸尘器。
37.参照图2，吸尘器头10包括具有联接器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8、软管或其它这种导管。然而，对本领域技术人员来说显而易见的是，本发明还延伸到涵盖被配置成永久固定到它们各自的真空吸尘器上的吸尘器头。
38.主体12包括壳体16，壳体16包括上部18和下部板或底板20，下部板或底板20限定了大致矩形的吸入口22，携带污物的空气通过吸入口22从地板表面进入吸尘器头10。壳体16限定了从吸入口22到位于壳体16的后部26的出口导管24延伸穿过主体12的内部容积的吸入通道。联接器14包括由滚动组件28支撑的导管。导管包括连接到出口导管24的前部和可枢转地连接到前部的后部。联接器14的限定导管后部的那部分包括通常由30表示的固定装置，用于将联接器14的自由端15连接到棒8。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。
39.参照图3，两个轮子32安装在底板20的底表面的凹陷部分内，用于将吸尘器头10支撑在地板表面上。轮子32被构造成当吸尘器头10位于硬地板表面上时将底板20支撑在地板表面上方，并且当吸尘器头10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。
40.主体12的内部容积包括搅拌器室34，其部分地由壳体16的上部18限定。细长刷杆或搅拌器36安装在搅拌器室34内，并可绕其纵轴旋转。主体12还包括两个端盖38、40，端盖38、40在搅拌器室34的每一端安装在壳体16上，用于可旋转地支撑搅拌器室34内的搅拌器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，从而提供了通向搅拌器室34的入口，使得搅拌器36可以从搅拌器室34中取出，并随后在搅拌器室34中进行更换。在所示的实施例中，在端盖40中设置了凹陷部分，以便于从壳体16上取下端盖，从而接近搅拌器室34。搅拌器36容纳电马达和驱动机构，该驱动机构将搅拌器36连接到电马达，用于使搅拌器36绕其纵轴被驱动。这种驱动装置是已知的，因此在此不再详细解释。
41.参照图4，搅拌器36包括中空的可旋转的圆柱形本体42，其带有细长搅拌器结构，通常用44表示。细长搅拌器结构44包括多个搅拌器排，当搅拌器36安装在搅拌器室34中时，搅拌器排从圆柱形本体42径向向外延伸，以从吸入口22突出，以在搅拌器36由电马达旋转
时搅动位于地板表面上的污物和灰尘颗粒。
42.还参照图5，示出了圆柱形本体42的外表面和细长搅拌器结构44的投影平面图，多个搅拌器排46、47、48、49成对排列以形成两个成角度间隔开的人字形结构50、52。每个搅拌器排46、47、48、49包括多个表面接合搅拌器，例如细丝，它们基本上垂直于圆柱形本体42的外部径向表面布置。每个搅拌器排46、47、48、49的搅拌器具有通过保持构件(未示出)固定到圆柱形本体42的基部，并且被构造成随着电马达驱动搅拌器36而与圆柱形本体42一起旋转。每个搅拌器可以具有末端，该末端在与地板表面接触时可以相对于圆柱形本体42弯曲。尽管形成搅拌器排46、47、48、49的搅拌器在这里被描述为包括细丝，但是应该理解，这仅仅是一个例子，并且搅拌器的其它材料和形式也是合适的，例如橡胶或塑料条、毡或蓬松元件或条、除绒条、刷毛簇或排。
43.在所示的实施例中，每个搅拌器排46、47、48、49从圆柱形本体42的左侧或右侧边缘l、r开始，并且部分地围绕圆柱形本体42朝向搅拌器36的中心延伸，如图4和5中用c表示的线所示。在其它实施例中，搅拌器排46、47、48、49可以从圆柱形本体42的邻近边缘的区域延伸，而不是从边缘本身延伸。形成每个人字形结构50、52的两个搅拌器排46、47、48、49以彼此相反的螺旋方向围绕搅拌器36延伸。也就是说，每个人字形结构50、52中的一个搅拌器排46、48在第一螺旋方向上围绕圆柱形本体42螺旋延伸，而另一个搅拌器排47、49在与第一螺旋方向相反的第二螺旋方向上围绕圆柱形本体42螺旋延伸。每个搅拌器排46、47、48、49从各自的边缘l、r开始到在圆柱形本体42的中心c处结束，在圆柱形本体42的外部径向表面的一半上周向延伸。换句话说，每个搅拌器排46、47、48、49围绕外部径向表面周向延伸大约180度。
44.形成每个人字形结构50、52的两个搅拌器排46、47、48、49被布置成使得它们相互不重叠。不重叠意味着搅拌器排46、47、48、49不会交叉以占据圆柱形本体42的相同部分。
45.每个人字形结构50、52中的搅拌器排46、47、48、49的轴向外端和内端54、56(在下文中，搅拌器排46、47、48、49的起点54和终点56)对齐，使得搅拌器排46、47、48、49的终点56在圆柱形本体42的中心会合，以在搅拌器36的中心c处形成顶点58。
46.如图3所示，当从下方观察搅拌器36以及整个吸尘器头10时，通过吸入口22看到的顶点58指向壳体16的后部26，特别是出口导管24。这种构造通常用于将气流从吸入口22引导通过吸尘器头10的中心到达出口导管24，这与标准的螺旋细长搅拌器结构相反，该结构可以像螺杆泵一样将空气从吸尘器头10的一侧移动到另一侧。这会导致穿过吸入口22的气流分布不一致，导致灰尘和污物颗粒积聚在吸尘器头10内的区域。然而，引导气流通过吸尘器头10的中心到达出口导管24提高了吸尘器头10的效率和效果，因为随着时间的推移，从地板表面对污物和灰尘颗粒的拾取在整个吸入口22上更加均匀。在本实施例中，每个人字形结构50、52的顶点58指向搅拌器36配置为旋转的方向。然而，当从下方观察吸尘器头10时，由指向出口导管24的顶点58带来的改进也是可以实现的，而与搅拌器36配置为旋转的方向无关。
47.此外，从图5中可以清楚地看出，搅拌器36的左右两侧l、r的每个上的搅拌器排46、47、48、49被布置成使得每一侧上的搅拌器排46、47、48、49的起点54和终点56围绕圆柱形本体42径向相对。以这种方式，如下面将更详细解释的，不管搅拌器36的旋转位置如何，搅拌器36总是保持地板表面和至少两个搅拌器排46、47、48、49之间的接触点。
48.为了改善搅拌器36的操作，形成人字形结构50、52的一侧的搅拌器排46、47、48、49包括由第一材料制成的搅拌器，并且形成人字形结构50、52的另一侧的搅拌器排46、47、48、49包括由不同于第一材料的第二材料制成的搅拌器。在该实施例中，第一材料是碳纤维，而第二材料是尼龙。尼龙丝是电绝缘的，而碳纤维丝用于释放驻留在地板表面上的静电。
49.然而，本领域技术人员将会理解，为了增加吸尘器头10的多功能性，第一和第二材料可以基于其他材料特性来选择，例如它们各自的硬度。例如，尼龙搅拌器比碳纤维搅拌器更硬，尽管第一和第二材料不应仅限于碳纤维和尼龙。在使用中，刚性搅拌器可以从铺有地毯的地板表面上去除顽固的污物颗粒，从而污物颗粒可以更容易地被夹带在通过吸入口22的气流中。而相对更易变形的搅拌器用于从硬地板表面清扫污物和灰尘颗粒，尤其是细小的灰尘颗粒。实现这一点的一种方式是通过选择具有不同硬度特性的材料，如在合适的硬度计硬度等级(例如肖氏硬度等级)上所定义的。
50.为了进一步改善搅拌器36的操作，搅拌器排46、47、48、49在连续的人字形结构50、52之间的布置是不同的。第一人字形结构50(任意地取为最靠近图5的顶部的人字形结构)在搅拌器36的左侧具有包括由第一材料制成的搅拌器的搅拌器排46，在搅拌器36的右侧具有包括由第二材料制成的搅拌器的搅拌器排47。相反，在第二人字形结构52中，搅拌器排48、49处于相反的位置，使得位于搅拌器36的右侧，搅拌器排49包括由第一材料制成的搅拌器，而在左侧，搅拌器排48包括由第二材料制成的搅拌器。换句话说，搅拌器36的左手侧具有包括由第一材料制成的搅拌器的搅拌器排46，其后是包括由第二材料制成的搅拌器的搅拌器排48，而右手侧具有包括由第二材料制成的搅拌器的搅拌器排47，其后是包括由第一材料制成的搅拌器的搅拌器排49。
51.换句话说，搅拌器36被认为具有包括第一和第二搅拌器排46、47的第一人字形结构50以及包括第三和第四搅拌器排48、49的第二人字形结构52，其中第一和第三搅拌器排46、48在第一螺旋方向上从左侧l延伸到圆柱形本体42的中心c，第二和第四搅拌器排47、49在第二相反螺旋方向上从右侧r延伸到圆柱形本体42的中心c。第一和第四搅拌器排46、49由第一材料制成，第二和第三搅拌器排47、48由不同于第一材料的第二材料制成。
52.因此，当使用吸尘器头10时，在圆柱形本体42的任何旋转位置，在地板表面与第一和第二材料中的每一个之间实现单点接触。例如，考虑图5中由e表示的线，该线表示搅拌器36和地板表面之间的接触位置，在使用中，第一和第二搅拌器排46、47中的每一排和地板表面之间只有一个接触点。对于穿过搅拌器36平行于其纵轴的任何线也是如此。也就是说，在任何时候，每种材料的搅拌器和地板表面之间只有单个接触点，因为搅拌器排46、47、48、49的布置确保了在搅拌器36旋转的整个过程中保持这种单点接触。由于在搅拌器36旋转期间搅拌器36和地板表面之间产生的总摩擦力没有变化，因此施加到马达上的负载是平衡的。在传统系统中，改变地板表面和搅拌器之间的接触会导致由摩擦引起的旋转阻力的变化。这种阻力使旋转搅拌器36的电马达疲劳和/或需要更大的功耗来确保搅拌器36的一致旋转。
53.尽管在附图所示的实施例中描绘了两个人字形结构50、52，但是细长搅拌器结构44也可以仅包括单个人字形结构50。在这样的实施例中，第一和第二搅拌器排46、47被布置成在相反螺旋方向上延伸，并且连续地遵循那些相反螺旋方向。在一些具有单个人字形结构50的实施例中，搅拌器排46、47被布置成形成位于中心的顶点58。然而，使搅拌器排46、47
形成人字形结构50并不是必要的，搅拌器排46、47可以在它们的螺旋方向上在圆柱形本体42上延伸，而不会形成人字形结构。在一些实施例中，搅拌器排46、47从它们各自的边缘l、r延伸通过圆柱形本体42达70％。
54.可以理解的是，引导气流和单点接触的优点仍然存在于仅具有一个由第一材料制成的搅拌器排46和另一个由第二材料制成的搅拌器排47的搅拌器36中。
55.在其他实施例中，四个以上的搅拌器排46、47、48、49可以结合到细长搅拌器结构44中。例如，六个搅拌器排可以用来形成三个人字形结构，每个搅拌器排围绕搅拌器36的外部径向表面或圆周的三分之一延伸。
56.在所示的实施例中，搅拌器排46、47、48、49的终点56在圆柱形本体42的中心会合，以在搅拌器36的中心c处形成顶点58。在进一步的实施例中，两个搅拌器排46、47的终点56可以彼此成角度地偏移，在它们之间限定径向间隙，从而不形成顶点58。类似地，在所示的实施例中，形成人字形结构50、52的一对搅拌器排46、47、48、49的起点54围绕圆柱形本体42径向相对。然而，在其他实施例中，这些起点54也可以相对于彼此成角度地偏移。这种实施例的一个例子在图6中示出。类似于图5，图6表示圆柱形本体42的外表面，该外表面已经被“展平”成二维表面，使得每个搅拌器排46、47、48、49的路线可以更容易地被感知。这里，可以理解的是，在圆柱形本体42左手侧的搅拌器排46、48的轴向内端56不与圆柱形本体42右手侧的搅拌器排47、49的轴向内端56会合而形成顶点，如图5中的情况。相反，左手侧搅拌器排46、48和右手侧搅拌器排47、49之间存在角度偏移。具体地，在该实施例中，存在大约90度的角度偏移。
57.在一些实施例中，搅拌器排46、47、48、49中的至少一排包括被配置为接合地板表面的柔性材料带。
58.尽管搅拌器显示为以基本连续的方式布置，但是在一些实施例中，它们可以布置成彼此间隔开的簇或丛，每个簇包括20至50根单独的细丝或刷毛。
59.在不脱离由所附权利要求限定的本发明的范围的情况下，可以对上述示例进行许多修改。