УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТИ

Настоящее изобретение относится к устройству для обработки поверхности, например к вакуумному пылесосу.

Устройства для обработки поверхности, например вакуумные пылесосы и полотеры, хорошо известны. Большинство вакуумных пылесосов представляют собой пылесосы или с вертикальным расположением, или цилиндрического типа, называемые в некоторых странах "контейнерными" или "бочкообразными" пылесосами. На фиг.1 представлен пример вертикального вакуумного пылесоса, производимого фирмой Dyson Limited под наименованием DC04 (обозначение "DC04" является товарным знаком фирмы Dyson Limited). Указанный вакуумный пылесос содержит основной корпус 102, внутри которого размещены основные элементы вакуумного пылесоса. В нижней части 106 основного корпуса установлены электродвигатель и вентилятор для всасывания загрязненного воздуха внутрь аппарата, и, кроме того, внутри основного корпуса установлено разделительное устройство 104 определенного типа, предназначенное для отделения из загрязненного воздуха, всасываемого вентилятором, грязи, пыли и иного мусора. Внутри основного корпуса 102 размещены также фильтры для улавливания мелких частиц, содержащихся в очищаемом потоке воздуха. К нижнему торцу основного корпуса 102 присоединена с возможностью поворота относительно места, показанного позицией А, чистящая насадка 108. Ось, вокруг которой поворачивается чистящая насадка, проходит горизонтально. С каждой стороны нижней части 106 основного корпуса установлены опорные колеса 107, присоединенные к основному корпусу 102. При использовании вакуумного пылесоса пользователь откидывает основной корпус 102 назад и затем тянет и толкает рукоятку 116, прикрепленную к основному корпусу пылесоса. Вакуумный пылесос катится по поверхности пола на опорных колесах 107.

В нижней части чистящей насадки 108 выполнено отверстие 112 для входа загрязненного воздуха. Загрязненный воздух всасывается в аппарат для отделения пыли 104 через отверстие 112 для входа грязного воздуха с помощью вентилятора, приводимого во вращение электродвигателем. Воздух поступает к устройству 104 для сепарации пыли с помощью первого канала для воздушного потока. После отделения грязи и пыли, увлекаемых вместе с всасываемым воздухом, от воздушного потока в разделительном аппарате 104 воздух поступает к отверстию для вывода чистого воздуха через второй воздушный трубопровод и через один или большее количество фильтров и затем выбрасывается в атмосферу.

Известные вертикальные вакуумные пылесосы имеют недостаток, который заключается в сложности осуществления их маневрирования в пределах площади, где они используются. Эти пылесосы можно достаточно легко тянуть и толкать, но ориентировать пылесос в новом направлении более трудно. Такой пылесос можно сориентировать в новом направлении или из положения остановки, или при движении пылесоса вперед или назад путем приложения к рукоятке направленного бокового усилия. Это приведет к тому, что насадка будет скользить с трением по поверхности пола так, что она ориентируется в новом направлении. Между основным корпусом 102 и чистящей насадкой 108 выполнено только одно шарнирное соединение относительно горизонтально направленной оси А, которая остается параллельной поверхности пола. В некоторых вертикальных вакуумных пылесосах опорные колеса 107 смонтированы на чистящей насадке, а не на основном корпусе. Однако основной корпус прикреплен к чистящей насадке с возможностью вращения относительно горизонтально направленной оси, как было отмечено выше.

Предпринимались попытки повысить маневренность вертикальных вакуумных пылесосов. Некоторые примеры вертикальных вакуумных пылесосов с улучшенной маневренностью раскрыты в патентных документах US 5323510 и US 5584095. В двух указанных патентных документах описаны вакуумные пылесосы, имеющие основание, которое содержит корпус для размещения двигателя и два колеса, а соединение между основанием и основным корпусом включает универсальный шарнир, который обеспечивает вращательное движение основного корпуса относительно основания вокруг оси, которая направлена перпендикулярно оси вращения колес и наклонена по отношению к горизонтали.

Кроме того, менее известным типом вакуумного пылесоса является пылесос "STICK VAC", который называют так, поскольку он имеет очень тонкий, похожий на стержень, основной корпус. Пример пылесоса такого типа раскрыт в европейском патенте ЕР 1136029. Зачастую на основании аппарата имеется только чистящая насадка, а все другие компоненты пылесоса размещены в основном корпусе. Хотя пылесосы "STICK VAC" являются легковесными и ими легче маневрировать по сравнению с традиционными вертикальными пылесосами, они, как правило, имеют небольшой сепаратор, электродвигатель меньшей мощности и меньшие размеры фильтра, если они вообще имеются, и, следовательно, улучшенная маневренность таких пылесосов достигается вместе с присущим им недостатком - более низкими техническими характеристиками.

Настоящее изобретение относится к устройству для обработки поверхности, обладающему улучшенной маневренностью.

Согласно настоящему изобретению устройство для обработки поверхности содержит рукоятку с продольной осью, насадку для обработки поверхности, опорную конструкцию, которая присоединена к рукоятке и выполнена с возможностью вращения относительно рукоятки, что позволяет устройству катиться вдоль по обрабатываемой поверхности, и механическую связь между рукояткой и насадкой для обработки поверхности, при этом механическая связь выполнена таким образом, что вращение опорной конструкции и рукоятки относительно продольной оси приводит к повороту насадки для обработки поверхности в новом направлении.

Обеспечение вращающейся опорной поверхности и механической связи, которая позволяет рукоятке поворачиваться или крутиться вокруг своей продольной оси наподобие винта, улучшает маневренность и обеспечивает плавный переход от перемещения в направлении вперед к положениям поворота устройства.

Предпочтительным является то, что между рукояткой и чистящей насадкой установлен шарнир, выполненный с возможностью блокировки для предотвращения поворота чистящей насадки, когда устройство находится в вертикальном положении. Такая особенность конструктивного выполнения обеспечивает устойчивость устройства, когда оно находится в неподвижном состоянии.

Основной корпус устройства может быть смонтирован на рукоятке как для случая вакуумного пылесоса, так и для пылесоса типа "stick vac". В качестве альтернативы основной корпус может быть расположен где-то в другом месте, и настоящее изобретение может быть использовано в качестве инструмента для обработки пола.

Предпочтительно диаметр центральной части опорной конструкции превышает диаметр ее концевых участков таким образом, что внешняя поверхность имеет сферическую или бочкообразную форму. Это значительно облегчает пользователю поворот устройства в новое положение. Внутри опорной конструкции может быть размещен один или более чем один компонент предложенного устройства.

Термин "устройство для обработки поверхности", согласно его смысловому содержанию, имеет широкое толкование и охватывает широкую область машин, имеющих насадку, перемещаемую по поверхности с целью ее очистки или обработки, осуществляемой определенным образом. Следует отметить, что данный термин означает машины, которые создают на поверхности разрежение с тем, чтобы увлекать из нее материал, например вакуумные пылесосы (сухой, влажной, влажной/сухой уборки), а также машины, которые наносят на поверхность вещество, например машины для полировки/воскирования, машины для мытья под давлением, наземная маркировочная машина, машины для чистки моющим средством. Под этим термином понимаются также газонокосилки и другие режущие машины.

Предпочтительные примеры выполнения данного изобретения будут раскрыты ниже со ссылкой на сопровождающие чертежи.

Фиг.1 и фиг.2 - вакуумный пылесос известного типа. Фиг.3 - вакуумный пылесос в соответствии с одним из вариантов выполнения данного изобретения.

Фиг.4 и фиг.5 - вакуумный пылесос, показанный на фиг.3, в процессе его использования.

Фиг.6 и фиг.7 - соединение чистящей насадки с основным корпусом вакуумного пылесоса, согласно фиг.3-5.

Фиг.8-10 - сборная конструкция ролика вакуумного пылесоса. Фиг.11 и фиг.12 - сборная конструкция ролика в процессе ее использования.

Фиг.13 - поперечное сечение сборной конструкции ролика вакуумного пылесоса.

Фиг.14-16 - варианты размещения фильтра внутри сборной конструкции ролика.

Фиг.17 - альтернативный путь размещения электродвигателя и фильтра внутри сборной конструкции ролика.

Фиг.18-21 - альтернативные формы выполнения сборной конструкции ролика.

Фиг.22-24 - сборная конструкция ролика с двумя вращающимися элементами.

Фиг.25 - альтернативное выполнение сборной конструкции ролика с двумя вращающимися элементами.

Фиг.26 - альтернативное выполнение сборной конструкции ролика с большим количеством вращающихся элементов.

Фиг.27 и 28 - альтернативное соединение основного корпуса с чистящей насадкой.

Фиг.29а - часть механизма соединения основного корпуса с чистящей насадкой в первом положении (соединено с помощью замка), вид в перспективе спереди.

Фиг.29b - механизм, показанный на фиг.29а, во втором положении (замковое соединение разблокировано), вид сбоку.

Фиг.29с - часть механизма, показанного на фиг.29а, в сечении по линии I-I'.

На фиг.3-13 представлен первый предпочтительный вариант выполнения вакуумного пылесоса 200 с основным корпусом 210, сборным роликом 220 и чистящей насадкой 230.

Чистящая насадка 230, как и в известном вертикальном вакуумном пылесосе, служит для обработки поверхности пола. В данном предпочтительном варианте выполнения насадка содержит корпусную часть с камерой для размещения и закрепления щеточного стержня 232 (фиг.6). Нижняя сторона камеры, обращенная к полу, имеет щель 233 для входа воздуха, и через эту входную щель 233 может выступать щетина щеточного стержня 232, создающая возмущающее воздействие на поверхность пола, по которой перемещается чистящая насадка 230. Щеточный стержень 232 приводится во вращение с помощью двигателя 242, специально предназначенного для этой цели и установленного в чистящей насадке 230. Двигатель 242 соединен со щеточным стрежнем 232 приводным ремнем. Это позволяет избежать необходимости в приводном соединении щеточного стержня с всасывающим вентилятором. Однако следует отметить, что щеточный стержень можно приводить во вращение и другими путями, например с помощью турбины, которая, в свою очередь, приводится во вращение всасываемым или выбрасываемым потоком воздуха или же путем соединения щеточного стержня с двигателем, который, помимо того, используется для привода всасывающего вентилятора. Соединение между электродвигателем и щеточным стержнем в качестве альтернативы может быть осуществлено с помощью зубчатой передачи. В альтернативных вариантах выполнения щеточный стержень может быть вообще исключен так, что действие машины полностью зависит от всасывания или обусловлено каким-либо иным видом возмущающего воздействия на поверхность пола. Для других типов машин, предназначенных для обработки поверхности, насадка 230 может содержать соответствующие средства для обработки поверхности пола, например полировальник, сопло для раздачи жидкости или воска и т.п. Нижняя поверхность насадки 230 может быть снабжена небольшими роликами для облегчения ее движения по поверхности.

Чистящая насадка 230 присоединена к основному корпусу 210 вакуумного пылесоса таким образом, что насадка 230 продолжает контактировать с поверхностью пола при осуществлении маневрирования основного корпуса в пределах широкого выбора рабочих положений, например при его перемещении с одного бока на другой или же в случае, когда основной корпус 210 поворачивают вокруг продольной оси 211. Основной корпус 210 соединен с чистящей насадкой посредством механической связи, образованной элементом в виде скобы 235.

Основной корпус 210 соединен с возможностью поворота вокруг оси со сборным роликом 220, расположенным у основания основного корпуса 210. Сборный ролик 220 позволяет легко тянуть или толкать машину по поверхности. Форма выполнения сборного ролика 220 и соединение основного корпуса 210 со сборным роликом 220, а также сборного ролика 220 с чистящей насадкой 230 позволяют предложенному устройству легче маневрировать по сравнению с традиционными вакуумными пылесосами. С левой стороны механическое соединение основного корпуса 210 со сборным роликом 220 осуществляется с помощью кронштейна 540, который проходит в направлении сверху вниз от основания основного корпуса 210. Как более детально показано на фиг.13, кронштейн 540 снабжен втулкой 541, через которую проходит вал 519, на котором с возможностью вращения установлен сборный ролик 510. С правой стороны устройства соединение между основным корпусом 210 и сборным роликом 220 осуществляют с помощью трубопроводов 531, 535, как это лучше всего видно на фиг.13. Основной корпус 210 снабжен рукояткой 212, проходящей от верхнего конца основного корпуса 210 в направлении вверх. Рукоятка имеет захватную часть 213, с помощью которой пользователь может удобно захватывать рукоятку и маневрировать машиной. Захватная часть может быть просто частью всей ручки, которая специально спрофилирована или обработана (например, обрезинена) так, чтобы ее можно было легко захватить, или же она может представлять собой дополнительную часть, которую соединяют с рукояткой под некоторым углом относительно продольной оси рукоятки так, как это показано на фиг.3-6.

На фиг.8-10 более детально показана внешняя оболочка 510 сборного ролика 220. Как правило, внешняя оболочка 510 состоит из двух частей, одна из которых показана на фиг.9. Эти две части оболочки могут быть соединены с помощью крепежных элементов, которые вводятся в отверстие 586. В данном примере выполнения общий профиль ролика 220 имеет сходство с бочкой. Если смотреть на форму внешней поверхности в направлении вдоль продольной оси, то очевидно, что имеется плоская центральная часть 580 и дугообразный участок 585 с каждого конца, где диаметр, или ширина, оболочки уменьшается. Плоская центральная часть 580 имеет постоянный диаметр, и ее длина составляет примерно 25% общей длины сборного ролика. Было установлено, что плоская центральная часть помогает пользователю при управлении устройством по прямой линии, поскольку устройство естественным образом легко будет двигаться по прямой и менее вероятно, что оно будет перемещаться в обратном направлении назад с вихлянием. Ширина центрального участка может быть увеличена или уменьшена, при желании, с сохранением в то же время преимущества, обеспечиваемого данным изобретением. Дугообразные концевые участки 585 позволяют накренять основной корпус в направлении одной из сторон, если пользователь желает перемещать машину в различных направлениях. Для улучшения сцепления с поверхностью пола на внешней поверхности оболочки 510 ролика выполнены ребра или выступы. Такое выполнение, кроме того, предпочтительно как обеспечивающее на внешней поверхности оболочки 510 ролика нескользящую структуру или покрытие, что помогает сцеплению на скользких поверхностях, таких, например, как каменный, глянцеватый или влажный полы. Длина сборного ролика, по существу, равна ширине основного корпуса 210 вакуумного пылесоса. Наличие сплошной опорной поверхности по ширине машины создает пользователю ощущение надежной опоры, когда он маневрирует устройством в пределах широкой области рабочих положений. Альтернативы такой форме сборного ролика раскрыты ниже.

В соответствии с фиг.11 форма поверхности сборного ролика выбрана такой, чтобы центр массы 590 ролика всегда оставался в положении, при котором он служит для выправления положения машины. Демонстрируя этот эффект, фиг.12 показывает, что даже в случае наклона ролика на его самую дальнюю от центра грань центр массы 590 будет оставаться находящимся справа от линии 592, проведенной перпендикулярно поверхности, и в результате сборный ролик будет стремиться к возвращению в устойчивое положение.

Профиль дугообразной части 585 поверхности ролика, кроме того, выбран таким образом, что расстояние между центром массы 590 сборного ролика и какой-либо точкой поверхности оболочки ролика увеличивается по мере того, как эта точка перемещается вдоль по поверхности, удаляясь от центральной области 580. Следствием такой формы является необходимость приложения постоянно возрастающего усилия для поворота ролика, когда этот ролик поворачивают еще больше от положения нормального прямолинейного движения. Диаметр оболочки 510 ролика с каждого из концов его продольной оси определяет степень, до которой основной корпус может наклоняться в одну сторону. Он выбран так, чтобы между основным корпусом и, в частности, между трубопроводами 531, 535 в том месте, где они входят в сборный ролик, и поверхностью пола в самом крайнем положении имелся достаточный промежуток. Механическое соединение основного корпуса 210 и чистящей насадки 230 показано на фиг.6 и 7. В представленном варианте выполнения механическая связь между основным корпусом 210 и чистящей насадкой 230 выполнена в виде скобы 235, присоединенной к каждому концу оси вращения 221 сборного ролика 220. Еще одна особенность этого соединения показана на фиг.13. Скоба 235 выполнена с возможностью поворота относительно оси независимо от основного корпуса 210. Спереди, в центральной части скобы 235, выполнено подвижное соединение 237 в виде шарнира для сочленения с консолью 243. Консоль 243 соединяет скобу 235 с чистящей насадкой 230. Другой конец консоли 243 соединен с чистящей насадкой 230 с возможностью поворота насадки относительно оси 241. Шарнирное соединение 237 представляет соединение, в котором взаимосвязанные трубки выполнены с возможностью скольжения одна относительно другой. Плоскость такого подвижного соединения 237 показана линией 238. Плоскость 238 указанного соединения проходит относительно продольной оси консоли 243 не под прямым углом. Заявители установили, что угол, который, по существу, является прямым относительно поверхности пола (когда устройство движется вперед), или же угловой наклон относительно этого положения до позиции, показанной на фиг.6, является предпочтительным для работы машины. Поскольку консоль 243, кроме того, транспортирует поток воздуха от чистящей насадки 230, подвижное соединение 237 сохраняет воздухонепроницаемость уплотнения в случае перемещения консоли 243 относительно скобы 235.

Описанное выше конструктивное выполнение соединения 241 с возможностью поворота вокруг оси относительно скобы 235 и сочленения 237 позволяет поворачивать основной корпус 210 вместе со сборным роликом 220 вокруг продольной оси 211 основного корпуса наподобие винта, в то время как чистящая насадка 230 продолжает контактировать с поверхностью пола. Такая конструкция, кроме того, принуждает чистящую насадку 230 ориентироваться в новом направлении по мере того, как основной корпус поворачивается относительно его продольной оси 211. Фиг.3 показывает положение вакуумного пылесоса для движения вперед и назад по прямой, в то время как фиг.4 и 5 показывают пылесос в двух различных позициях поворота. На фиг.3 основной корпус 210 откинут назад в рабочее положение. Продольная ось 221 сборного ролика 220 параллельна полу и продольной оси 231 чистящей насадки 230. В результате пылесос перемещается по прямой линии. Основной корпус можно устанавливать в любое положение - от полностью вертикального, при котором продольная ось 211 основного корпуса перпендикулярна поверхности пола, до положения с полностью откинутым корпусом, при котором продольная ось 211 основного корпуса располагается, по существу, параллельно поверхности пола.

На фиг.4 показан вакуумный пылесос, повернутый влево. Основной корпус 210 вращают против часовой стрелки вокруг его продольной оси 211. При этом продольная ось 221 сборного ролика 220 приподнимается и принимает положение с наклоном относительно пола и обращена влево (к полу) по сравнению с начальным положением, соответствующим прямолинейному движению. Наклоненное подвижное соединение 237 между основным корпусом 210 и чистящей насадкой 230 обуславливает поворот чистящей насадки 230 с ориентацией в направлении влево. Соединения с возможностью вращения относительно оси, выполненные между скобой 235 и основным корпусом 210, и между консолью 243 и чистящей насадкой 230 позволяют чистящей насадке оставаться в контакте с полом, даже если высота положения скобы 235 меняется по мере поворота основного корпуса. Дугообразный участок 585 ролика позволяет основному корпусу 210 в этом положении сохранять крен и при этом обеспечивает для корпуса наличие опоры.

Степень поворота основного корпуса 210 против часовой стрелки определяет величину расстояния, на которое перемещается чистящая насадка 230 из положения, при котором она обращена вперед, в положение с ориентацией влево. Участок 585 сборного ролика с меньшим диаметром позволяет основному корпусу не только крениться на одну сторону, но и позволяет производить поворот вакуумного пылесоса по траектории окружности.

На фиг.5 изображен вакуумный пылесос, повернутый вправо. Это положение противоположно только что описанному случаю положения поворота влево. Основной корпус 210 поворачивают по часовой стрелке относительно продольной оси 211. При этом продольная ось 221 сборного ролика 220 приподнимается и принимает положение с наклоном относительно пола и обращена вправо (к полу) по сравнению с начальным положением, соответствующим прямолинейному движению. Шарнирное соединение 237 между основным корпусом 210 и чистящей насадкой 230 обуславливает поворот чистящей насадки 230 и ее ориентацию в направлении вправо, при этом насадка продолжает контактировать с полом. Дугообразный участок 585 ролика позволяет основному корпусу 210 накреняться в такое положение (см. фиг.5) и при этом обеспечивает для корпуса опору. Степень поворота основного корпуса 210 по часовой стрелке определяет величину расстояния, на которое перемещается чистящая насадка 230 из положения, при котором она обращена вперед, в положение с ориентацией вправо.

Внутри основного корпуса 210 размещены разделительные средства 240, 245, которые служат для удаления грязи, пыли и/или иного мусора из загрязненного воздушного потока, который всасывается с помощью смонтированных в машине вентилятора и электродвигателя. Могут быть использованы средства разделения различного типа. Заявители предпочитают разделители циклонного типа, в которых грязь и пыль отделяется от потока воздуха за счет центробежного эффекта, а именно разделители, конструкция которых более подробно раскрыта, например, в патентом документе ЕР 0042723.

Циклонный разделитель может включать две ступени циклонного разделения, размещенные последовательно одна за другой. Первая ступень, выполненная в виде разделительного средства 240, представляет собой камеру с цилиндрической стенкой, а вторая ступень, выполненная в виде разделительного средства 245, представляет собой коническую камеру или ряд таких конических камер, расположенных одна параллельно другой. На фиг.3 воздушный поток подводят тангенциально в верхнюю часть разделительного средства 240 с помощью трубопровода 236. Большая часть мусора и частиц удаляется и накапливается в этом разделительном средстве. Затем воздушный поток через кожух проходит в ряд циклонических камер меньшего размера, имеющих форму усеченного конуса. С помощью этих камер отделяется более мелкая пыль, и отделенную пыль собирают в зоне общего сбора. Второй ряд разделителей может быть расположен вертикально с расположением их отверстий для входа и выхода текучей среды вверху, а отверстий для отвода загрязнений в нижней части или наоборот, т.е. с отверстиями для входа и выхода текучей среды в нижней части, и отверстиями для отвода загрязнений, расположенными сверху. Однако сущность разделительного средства для разделения пыли не является объектом настоящего изобретения, и отделение пыли от воздушного потока может в равной степени проводиться с использованием других средств, например обычного мешочного фильтра, фильтра в виде пористого блока, разделителя электростатического типа или разделителя иного типа. Для предпочтительных вариантов выполнения изобретения, которые не относятся к вакуумным пылесосам, основной корпус может вмещать оборудование, соответствующее функции, выполняемой данной машиной. Например, в случае машины для натирки пола основной корпус может содержать емкость для хранения запаса жидкого воска.

Вентилятор и электродвигатель для привода этого вентилятора, создающие всасывание воздуха внутрь машины, размещают в камере, смонтированной внутри сборного ролика 220.

Воздушный поток проходит по ряду каналов, размещенных вокруг машины. В первую очередь, воздушный канал соединяет чистящую насадку 230 с основным корпусом вакуумного пылесоса. Этот воздушный канал выполнен внутри левой ветви скобы 235 (фиг.3). Другой канал, в трубопроводе 236, транспортирует загрязненный поток от скобы 235 к разделительному средству 240, размещенному на основном корпусе. Для выборочной подачи воздушного потока к разделительному средству 240, а именно, посредством скобы 235 или же через отдельный рукав, пылесос снабжен механизмом переключения потока. Подходящий механизм такого типа более подробно раскрыт в опубликованной международной заявке WO 00/21425.

Другой воздушный трубопровод 531 соединяет выходное отверстие разделительного средства 245 с вентилятором и электродвигателем, размещенными внутри сборного ролика 220, и, кроме того, воздушный трубопровод 535 соединяет выход вентилятора, соединенного с двигателем, с фильтром, размещенным за двигателем на основном корпусе 210.

В воздушном тракте ниже по потоку от разделительного средства 240, 245 установлен один или более чем один фильтр. Эти фильтры удаляют любые мелкие частицы пыли, которые уже не могут быть извлечены из воздушного потока с помощью разделительного средства 240, 245. Предпочтительно использование первого фильтра, называемого преддвигательным фильтром и установленного перед двигателем и вентилятором 520, и второго фильтра 550, называемого постдвигательным фильтром, размещенным после двигателя и вентилятора 520. Там, где электродвигатель для привода всасывающего вентилятора снабжен графитовыми щетками, постдвигательный фильтр 520 служит, кроме того, и для захвата частиц графита, эмитируемых щетками.

Сборные конструкции фильтра содержат, как правило, по меньшей мере, один фильтр, размещенный внутри кожуха. Обычно для того, чтобы обеспечить максимальное количество улавливаемой пыли, в сборной конструкции фильтра последовательно размещают два или три фильтра. Один из фильтров известного типа содержит пенный фильтр, расположенный непосредственно в потоке воздуха и имеющий большую производительность по улавливанию пыли. Ниже по потоку от пенного фильтра размещен электростатический или сухой воздушный фильтр, который способен задерживать весьма малые частицы пыли, например, размером меньше одного микрона. При таком выполнении сборной конструкции фильтра из нее может выходить лишь небольшое или фактически нулевое количество пыли. Примеры подходящих фильтров известны из опубликованных международных заявок WO 99/30602 и WO 01/45545, поданных заявителем.

В данном примере выполнения фильтр или фильтры установлены в основном корпусе 210.

На фиг.13 представлено детальное поперечное сечение сборной конструкции ролика 220. Внешняя оболочка 510, которая ранее была показана на фиг.8-10, смонтирована с возможностью вращения относительно основного корпуса 210. Основными элементами, размещенными внутри оболочки 510 ролика, являются кожух 515 для электродвигателя и блок 520 вентилятор-электродвигатель. С левой стороны машины вдоль торцевой поверхности оболочки 510 ролика от основного корпуса 210 вниз проходит кронштейн 540. Через отверстие в центре торцевой поверхности оболочки 510 ролика проходит вал 519. Вал 519 опирается и поддерживается посредством втулки 541, установленной с помощью промежуточной детали в консоли 540. Оболочка 510 ролика опирается с возможностью вращения на вал 519 посредством подшипников 518. Вал 519 проходит вдоль продольной оси (и оси вращения) оболочки 510 ролика с размещением его конца внутри гнезда 525, выполненного в торцевой поверхности кожуха 515. С правой стороны машины в торцевой поверхности оболочки 510 ролика выполнено большее отверстие по сравнению с левым торцом для монтажа в нем входного трубопровода 531 и выходного трубопровода 535. Входной и выходной трубопроводы 531, 535 служат для ряда различных целей. Они обеспечивают опору как для оболочки 510 ролика, так и для кожуха 515 двигателя, а также транспортируют воздух внутрь кожуха 515 и из кожуха наружу. Оболочка 510 ролика опирается с возможностью вращения на кожух 515 двигателя с помощью подшипников 516. Кожух 515 двигателя закреплен неподвижно относительно основного корпуса 210 и вышеупомянутых поддерживающих трубопроводов, и в результате кожух двигателя 515 перемещается вместе с основным корпусом и поддерживающими трубами, в то время как оболочка 510 ролика выполнена с возможностью вращения относительно кожуха 515 двигателя, когда машина перемещается по поверхности. Кожух 515 двигателя прикреплен к трубам 531, 535 посредством детали 526. Каналы трубопроводов 531 и 535 сообщаются с внутренним объемом кожуха 515 двигателя. Трубопровод 531 отводит воздушный поток из разделительного средства 240, 245, смонтированного на основном корпусе 210, непосредственно внутрь кожуха 515 двигателя. Размещение блока, состоящего из вентилятора и двигателя, внутри кожуха 515 двигателя помогает уменьшить шум, поскольку кожух 515 двигателя и оболочка 510 ролика образуют двухслойную оболочку для блока 520 "вентилятор-двигатель" с воздушным зазором между оболочкой 510 и кожухом 515.

Блок 520, состоящий из вентилятора и двигателя, установлен внутри кожуха 515 двигателя под некоторым углом к продольной оси кожуха 515 двигателя и оболочки 210 ролика. Это обеспечивает следующие преимущества: во-первых, посредством такого технического решения распределяется вес блока 520 равномерно относительно центра оболочки ролика, т.е. центр тяжести блока из вентилятора и электродвигателя выровнен с центром тяжести всей сборной конструкции ролика, и, во-вторых, это улучшает прохождение воздуха от входного трубопровода 531 в блок 520 "вентилятор-электродвигатель". Блок 520 вентилятор-электродвигатель поддерживается в пределах внутри кожуха 515 двигателя с помощью креплений с каждого конца его продольной оси. С левой стороны полость между выступающими наружу ребрами 521 вмещает деталь 522 электродвигателя. С правой стороны расположен выступающий вперед конический раструб 532, который соединяет входной трубопровод 531 с входом блока 520, состоящего из вентилятора и электродвигателя. Торец раструба 532, расположенный ниже по потоку, снабжен фланцем 523, закрепленным вокруг блока 520 вентилятор-электродвигатель для поддерживания этого блока. Кроме того, опора обеспечивается соединительной решеткой 524, которая окружает блок 520 вентилятор-электродвигатель и закреплена между фланцем 523 и внутренней поверхностью кожуха 515 электродвигателя. Раструб 532 обеспечивает также разделение двух воздушных потоков, а именно поступающего в полость кожуха и выходящего из него.

Воздух поступает к блоку 520 вентилятор-электродвигатель, расположенному внутри сборного ролика, через входной трубопровод 531 и раструб 532. Как только воздушный поток проходит через блок 520 вентилятор-электродвигатель, он концентрируется и направляется по каналу, образованному с помощью кожуха 515 электродвигателя, в направлении выходного трубопровода 535. Выходной трубопровод 535 направляет воздушный поток к основному корпусу 210.

Выходной трубопровод 535 присоединен к нижнему торцу основного корпуса 210. Часть 552 основного корпуса служит оболочкой для размещения фильтра 550, установленного после электродвигателя. Воздух из трубопровода 535 проходит к нижней поверхности оболочки фильтра, проходит через сам фильтр 550 и затем может выбрасываться в атмосферу через вентиляционные отверстия в корпусе 552 фильтра. Вентиляционные отверстия распределены вокруг корпуса 552 фильтра.

Машина снабжена сборной конструкцией основания 260, 262, обеспечивающего опору в том случае, когда машину оставляют в вертикальном положении. Основание выполнено с возможностью автоматического раскладывания, если основной корпус 210 переводится в полностью вертикальное положение, и складывания, когда основной корпус 210 снова отклоняют от полностью вертикального положения.

По отношению к только что описанному конструктивному выполнению существует широкий выбор альтернативных конструкций, и ряд из них будет рассмотрен ниже.

В раскрытом выше примере выполнения изобретения воздушный поток входит и выходит из оболочки 510 ролика с одной стороны этой оболочки, и объем внутри оболочки 510 ролика используют для размещения кожуха 515 электродвигателя и блока 520 вентилятор-электродвигатель. Могут быть реализованы и другие варианты использования внутреннего объема оболочки 510 ролика, и некоторые из этих альтернатив представлены на фиг.14-16. На каждой из фиг.14-16 фильтр размещен внутри оболочки 600 ролика. На фиг.14 внутри оболочки 600 ролика установлен цилиндрический фильтр 605, при этом продольная ось фильтра совмещена с продольной осью ролика. Входной воздушный трубопровод 601 транспортирует воздух из выходного отверстия разделительного средства 240, 245, размещенного в основном корпусе 210 вакуумного пылесоса, к внутреннему объему оболочки 600 ролика. Выходной воздушный трубопровод 602 отводит воздушный поток из внутреннего объема оболочки 600 ролика. Оболочка ролика смонтирована с возможностью вращения относительно трубопроводов 601, 602 на подшипниках 603. Фильтр 605 поддерживается трубопроводами 601, 602. При использовании устройства воздух транспортируется из входного трубопровода 601, обтекает внешнюю поверхность фильтра 605 и проходит радиально внутрь, через фильтровальную среду, во внутреннюю сердцевину фильтра 605. Затем воздух проходит вдоль сердцевины и выходит из оболочки 600 ролика через выходной трубопровод 602.

На фиг.15 фильтр 610 установлен поперек оболочки 600 ролика. Внутренняя поверхность оболочки 600 ролика снабжена подходящими средствами крепления для фиксации фильтра на месте. Течение воздушного потока на фиг.15 значительно проще. Воздух протекает от входного трубопровода 611 через внутренний объем оболочки 600 ролика, далее через фильтрующую среду 610 и затем покидает оболочку ролика посредством трубопровода 612. Фильтрующим материалом могут служить пена и фильтровальная бумага, которая выполнена или плоской, или гофрированной, для увеличения площади поверхности фильтровальной среды, находящейся на пути потока.

Фиг.16 сходна с фиг.14 тем, что показанный на этой фигуре фильтр 625 установлен с расположением продольной оси, совпадающим с осью оболочки 600 ролика. Заметное различие заключается в том, что воздух может выходить непосредственно в окружающую атмосферу через отверстия 608 в оболочке 600 ролика. Трубопровод 622 обеспечивает механическую опору для оболочки 600 ролика, и поток воздуха через него не проходит.

Для улучшения доступа к фильтру в оболочке 600 ролика может быть выполнен люк. Однако, т.к. многие фильтры теперь имеют длительную продолжительность срока службы и не нуждаются в замене во время нормального срока эксплуатации машины, то может быть приемлемой установка фильтра внутри оболочки ролика с меньшим доступом к нему.

В каждом из этих предпочтительных примеров выполнения внутри оболочки 600 ролика можно установить внутреннюю оболочку таким же образом, как на фиг.13 установлен кожух 515 электродвигателя. Внутренняя оболочка будет припаяна к входному и выходному трубопроводам, тем самым удовлетворяя требования к герметичности оболочки ролика.

Выходной трубопровод, показанный на фиг.14 и 15, может быть смонтирован на той же стороне сборного ролика, что и входной трубопровод. Эти два трубопровода могут быть установлены бок о бок, как было показано ранее на фиг.13, или же один трубопровод может охватывать другой трубопровод снаружи, как это будет показано на фиг.18.

На фиг.17 представлено альтернативное выполнение монтажа блока вентилятор-электродвигатель внутри сборной конструкции ролика. Как и для конструктивного выполнения, показанного на фиг.13, внутри оболочки 700 ролика установлен кожух 715 электродвигателя, и оболочка 700 ролика выполнена с возможностью вращения вокруг кожуха 715 электродвигателя. Входной воздушный трубопровод транспортирует воздух к блоку 520 вентилятор-электродвигатель. Однако в данном варианте выполнения фильтр 710 размещен внутри кожуха электродвигателя 715, ниже по потоку от вентилятора и двигателя. Воздух выбрасывается непосредственно из ролика через выходной трубопровод 705. Выходное отверстие 705 расположено вблизи поддерживающего кронштейна 702. Это означает, что отверстие 705 для выхода воздуха остается неподвижным при вращении ролика 700. В качестве еще одной альтернативы фильтр 710 может быть совсем исключен. Если электродвигатель выполнен безщеточным, например в виде переключаемого коммутируемого реактивного синхронного электродвигателя, то в этом случае какой-либо эмиссии графита из электродвигателя не будет, и таким образом становится менее необходимым использование постдвигательного фильтра. Когда воздух отводится прямо из сборного ролика, то в этом случае возможен вариант с использованием второго поддерживающего кронштейна 702 (который не служит для транспортирования воздуха) или же, как альтернатива, второй поддерживающий кронштейн 702 может быть исключен, и вся поддержка сборного ролика обеспечивается только первым поддерживающим кронштейном.

В качестве альтернативы или дополнительно в сборном ролике размещаются другие рабочие элементы машины, например электродвигатель для привода приспособления, предназначенного для возмущения обрабатываемой поверхности, и/или двигатель для привода колес, при наличии которого предлагаемое устройство является машиной, самодвижущейся по обрабатываемой поверхности. В другом альтернативном варианте выполнения внутри сборного ролика может быть размещено разделительное средство, которое было описано выше.

В конструктивном выполнении, иллюстрируемом на фиг.3-13, ролик имеет бочкообразную форму с плоской центральной частью и коническими концевыми участками. На фиг.18-21 представлен ряд альтернативных форм выполнения ролика. Этот перечень форм выполнения не является исчерпывающим, и в пределах объема данного изобретения могут быть реализованы и другие формы, не иллюстрируемые здесь. Ролик или ряд катящихся элементов могут иметь, по существу, сферическую форму, как это показано на фиг.18, или сферическую форму с усеченными поверхностями 811, 812, как показано на фиг.19. Правильная сфера имеет преимущество, которое заключается в том, что при повороте основного корпуса из положения прямолинейного движения усилие, необходимое для поворота сборного ролика, остается постоянным, поскольку постоянным остается расстояние между центром массы и поверхностью пола. Кроме того, т.к. расстояние между геометрическим центром ролика и его внешней поверхностью сохраняется постоянным, высота подвижного соединения 237 между скобой 235 и чистящей насадкой 230 остается постоянной, когда основной корпус поворачивают относительно продольной оси 211. Это упрощает требования к связи между основным корпусом 210 и чистящей головкой 230.

Выполнение сферы с усеченными торцевыми участками предпочтительно с точки зрения уменьшения ширины ролика и исключения части поверхности, которая, по всей вероятности, не может быть использована. Кроме того, возможно контактирование трубопроводов подачи и отвода потока с полом в случае, когда машина катится с опорой на самый дальний от центра участок поверхности. На фиг.20 показана сфера с плоской центральной частью 813, а на фиг.21 показано центральное кольцо 814 постоянного диаметра с полусферами 815 и 816 с каждой стороны.

Представленные выше примеры выполнения обеспечивают получение сборного ролика с единственным катящимся элементом. Может быть обеспечено большее количество элементов качения. На фиг.22-24 показаны предпочтительные варианты выполнения, где сборный ролик содержит два похожих на скорлупки элемента 731, 732. Каждый из этих элементов может вращаться независимо. Элемент 731 может вращаться относительно поддерживающего плеча и трубопровода 735, 736, а элемент 732 выполнен с возможностью вращения относительно объединенного трубопровода и поддерживающего кронштейна 740. Кожух 742 электродвигателя закреплен внутри вращаемых элементов 731. 732 и служит опорой для блока 743, содержащего вентилятор и электродвигатель. Преимущество использования элементов 731, 732, выполненных в виде скорлупок, состоит в том, что промежуток между элементами 731, 732, образованный в направлении вдоль продольной оси этих элементов, можно использовать для размещения в нем трубопровода 745, транспортирующего воздух от чистящей насадки 230 к внутреннему объему сборного ролика, для механического соединения чистящей насадки с роликом или для обеих указанных целей одновременно. На фиг.23, 24 представлено комбинированное механическое соединение, при этом воздушный трубопровод 745 подсоединен к передней стороне кожуха 742 двигателя в промежутке между элементами 731 и 732, проходит внутри кожуха 742 и затем в направлении, совпадающем с направлением оси вращения элемента 732. Выходной трубопровод 740 снабжен механической опорой для элемента 732, как и трубопровод, транспортирующий воздушный поток к основному корпусу вакуумного пылесоса. Существуют два возможных пути достижения необходимого соединения трубопровода 745 с основным корпусом. Во-первых, трубопровод 745 может быть установлен с возможностью поворота вокруг оси вращения относительно кожуха 742 электродвигателя. Во-вторых, трубопровод 742 может быть жестко прикреплен к кожуху 742, а кожух 742 электродвигателя присоединен с возможностью вращения к поддерживающим кронштейнам 735, 736 и 740.

Промежуток между элементами 731 и 732, выполненными с возможностью вращения, можно использовать для размещения приводной связи между электродвигателем, установленным внутри кожуха 742, и щеточным стержнем, установленным в чистящей насадке 230. Приводная связь может быть осуществлена с помощью ремня и/или зубчатого соединения.

Как показано на фиг.25, нет необходимости в том, чтобы ось вращения каждого катящегося элемента совпадала с осями вращения других элементов. Здесь оси вращения 821, 822 катящихся элементов 823, 824 наклонены каждая в направлении внутрь и вниз от вертикали.

Кроме того, возможно использование трех или более вращаемых элементов. Конечно, может быть большее количество прилегающих друг к другу элементов, каждый из которых может свободно вращаться вокруг оси, когда машину перемещают по поверхности пола. Весь набор вращаемых элементов может быть установлен на продольной оси, при этом диаметр каждого элемента уменьшается по мере удаления от центральной части оси. В качестве альтернативного решения, как показано на фиг.26, все вращаемые элементы 825 могут иметь один и тот же или близкие размеры и установлены на оси 826, которая имеет такой профиль, какой требуется от нижней поверхности сборного ролика. Вращаемые элементы 825 могут быть небольшими цельными элементами, установленными на валу, или же они могут быть полыми, кольцевыми элементами большего размера, которые могут быть установлены с возможностью вращения поверх оболочки, продольная ось которой не прямолинейна. Эта оболочка может вмещать в себя электродвигатель или фильтр, как и в описанном выше случае.

В каждом из предпочтительных примеров выполнения конфигурация сборного ролика или набора вращающихся элементов образует опорную поверхность, которая уменьшается в диаметре в направлении каждого из концов оси вращения, что позволяет основному корпусу легко вращаться. Как и в описанных выше примерах выполнения, предпочтительно, чтобы центральная часть вращаемого элемента или ряд вращаемых элементов имели бы плоскую поверхность, поскольку, как было установлено, это увеличивает устойчивость машины при ее перемещении в прямолинейном направлении.

Как показано на фиг.6 и 7, соединение между основным корпусом 210 и чистящей насадкой 230 осуществляется посредством скобы 235, снабженной подвижным соединением 237, образованным в плоскости, которая наклонена относительно продольной оси консоли 243. Угол наклона плоскости 238, в которой лежит указанное соединение, может меняться по сравнению с углом, показанным на фиг.6. Как было установлено, подвижное соединение 237, сформированное таким образом, что плоскость 238 расположения соединения проходит перпендикулярно по отношению к продольной оси консоли 243, является приемлемым, но не обеспечивает полного преимущества данного изобретения, т.к. вращательный поворот скобы не может привести к повороту консоли 243 (а следовательно, и чистящей насадки). Хорошие результаты достигаются при формировании подвижного соединения 237 таким, что плоскость 238 соединения расположена с наклоном относительно продольной оси консоли 243 и, по существу, перпендикулярно поверхности пола (при расположении машины в положении движения вперед). Наклон плоскости 238 еще больший, чем показан на фиг.6, или даже еще больший увеличивает расстояние, на которое может перемещаться чистящая насадка 230 при повороте основного корпуса вокруг продольной оси.

Соединение между консолью 243 и чистящей насадкой 320 показано на фиг.6 и 7 в виде шарнира с осью вращения. Заявители установили, что, хотя при таком расположении требуется некоторая степень шарнирного движения (поворота относительно оси вращения), такое движение может быть достигнуто и с помощью подвижного соединения более мягкого типа.

На фиг.27 представлено альтернативное выполнение связи основного корпуса 210 с чистящей насадкой 230. Как и ранее, имеется скоба 235, каждый из концов которой присоединен к основному корпусу с охватом оси вращения 221 сборного ролика. Кроме того, имеется короткая консоль 243, которая шарнирно соединена с чистящей насадкой 230. Различие состоит в конструкции передней фронтальной поверхности скобы 235. Вместо подвижного соединения, которое наклонено под углом к продольной оси консоли 243, имеется подвижное соединение, сформированное под углом, образующим перпендикуляр к продольной оси консоли 243, а часть скобы 235, соединяющая консоль 243 с помощью подвижного соединения 852, имеет коленчатую форму 851. Сочетание коленчатой формы и подвижного соединения под прямым углом, как было установлено, является эквивалентным рассмотренному выше соединению с наклоном, т.е. под углом. Такая альтернативная конструкция может быть более громоздкой для осуществления, поскольку требуется больший промежуток между чистящей насадкой 230 и сборным роликом 220.

На фиг.29а, b и с представлена часть еще одного альтернативного соединения основного корпуса с чистящей насадкой. Как и ранее, соединение содержит дугообразный элемент - скобу 901, каждая концевая часть которой выполнена с возможностью соединения с основным корпусом посредством оси вращения сборного ролика. Центральная часть скобы 901 содержит шарнир, который выполнен с возможностью соединения с чистящей насадкой (не показано) или непосредственно, или посредством промежуточной детали, например такой, как показана на фиг.7 и фиг.27. Кроме того, указанное соединение включает запирающий дугообразный элемент 905, который шарнирно соединен со скобой 901 на ее концевых участках 902, 903 и расположен вдоль нее. Запирающий элемент 905 содержит центральную выступающую вперед деталь 906, которая может быть жестко прикреплена к этому элементу или может быть присоединена к нему шарнирно. Центральная деталь 906 с помощью дополнительного паза 907 может быть введена в подвижное соединение 904 так, чтобы зафиксировать это соединение по типу "замка" и предотвратить его вращательное движение, когда, например, устройство находится в неизменном положении. На фиг.29а механическая связь показана в положении замкового соединения. В результате чистящая насадка обеспечивает устройству дополнительную устойчивость в неизменном положении. С целью смещения центральной части 906 запирающего элемента 905 в направлении подвижного соединения при нахождении машины в неизменном положении могут быть использованы упругие эластичные элементы (не показаны) с тем, чтобы обеспечить автоматическое запирание подвижного соединения.

Если желательно привести настоящее устройство в рабочее положение, пользователь откидывает корпус устройства назад. Рассматриваемое соединение выполнено таким образом, что когда основной корпус наклоняют назад, дугообразный запирающий элемент 905 поворачивается относительно дугообразной поперечины 901 и поднимается на такое расстояние, что центральная часть 906 запирающего элемента выходит из паза 907, разблокируя тем самым подвижное соединение 904 для совершения вращательного движения. На фиг.29а и 29с механическая связь показана в расфиксированном положении замкового соединения. Для облегчения подъема запирающего элемента 905 могут быть использованы упругие элементы. На перемещение запирающего элемента 905 может оказывать воздействие движение опорной конструкции 260, 262 во время отклонения и установки устройства машины в вертикальное положение.

Центральная часть 906 запирающего элемента 905 может быть снабжена выступающими зубьями 908а, b, с, которые входят в соответствующие пазы 909а, b, с, выполненные в подвижном соединении 904. Зубья 908 выполнены гибкими с тем, чтобы, по меньшей мере, один из зубьев деформировался в случае, если пользователь попытается приложить к замковому соединению усилие поворота, превышающее установленный предел. Приложенное усилие приведет в этом случае к тому, что зубья 908 выскочат из пазов 909, освобождая тем самым подвижное соединение 904 для вращения. Такая конструктивная особенность предотвращает опасность повреждения соединения в случае, когда к соединению прикладывают избыточное усилие, в то время как устройство остается в неизменном положении. Если устройство возвращают в неизменное положение, центральная деталь 906 запирающего элемента 905 за счет усилия, создаваемого упругими элементами, стремится вернуться обратно в положение запирания подвижного соединения.

Поддерживающие элементы, размещенные между основным корпусом и чистящей насадкой, не должны быть жесткими. На фиг.28 показаны два гибких поддерживающих трубопровода 831, 832, которые соединяют сборный ролик 830 с чистящей насадкой 833. При использовании гибких трубопроводов чистящая насадка может легко оставаться в контакте с поверхностью пола, когда основной корпус накреняют с одного бока на другой или поворачивают относительно его продольной оси. Использование гибких трубопроводов подобным образом помогает избежать необходимости в более сложной конструкции механической связи основного корпуса с чистящей насадкой.

Конечно, может быть использована и комбинация соединительных механизмов.

В каждом из показанных и описанных выше примеров выполнения трубопроводы для воздушного потока использовались, если только это возможно, с тем, чтобы между частями машины обеспечить наличие механической поддержки, например между основным корпусом 210 и сборным роликом 220 и между чистящей насадкой 230 и основным корпусом 210 - с помощью скобы 235. Для этого необходимо, чтобы трубопроводы были надлежащим образом герметизированы. Следует понимать, что в каждом из примеров выполнения, где объединяются свойства воздушного трубопровода и механической поддержки, отдельные опорные элементы и отдельные воздушные трубопроводы можно не использовать. Проточным каналом может служить гибкая или жесткая труба, расположенная вдоль направления механической поддержки.

Несмотря на преимущества размещения электродвигателя внутри сборного ролика, в альтернативном примере выполнения вентилятор и двигатель могут быть размещены в основном корпусе. Это упрощает требования к образованию проточных каналов в машине, поскольку в этом случае предъявляется лишь требование к наличию канала между основным корпусом и чистящей насадкой.

Хотя иллюстрируемые примеры выполнения показывают вакуумный пылесос, в котором каналы трубопроводов транспортируют воздушный поток, необходимо отметить, что данное изобретение может быть применено к таким вакуумным пылесосам, в каналах которых протекают другие текучие среды, например вода и моющие средства.