真空吸尘器马达组件

本发明涉及一种用在真空吸尘器中的马达组件。

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，从而缩短其寿命。这对使用 者是一个麻烦事。

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，和与马达相连的行星齿轮系统，布置成产生 降低马达转速的输出，该输出布置成驱动搅动器。

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。

图1示意性地表示真空吸尘器的吸尘器头部1，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10，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10一部分的从动带轮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。