專利名稱：基于慣性平穩(wěn)工作的儲能式人力吸塵器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及清潔室內(nèi)外地面、路面，特別是房間內(nèi)部地板、室外道路兩旁、人行道所用的清除、清掃器具。
背景技術：
目前，公知的清潔房間內(nèi)部地板所用的吸塵器是用電能做動力進行工作，電能消耗會給環(huán)境帶來污染，同時，電動吸塵器要連接電源，還要安裝風管和吸頭，使用不方便；室外路面使用掃帚清掃，易揚起塵土，污染環(huán)境。發(fā)明內(nèi)容
清潔室內(nèi)外地板、路面，現(xiàn)有的電動吸塵器工作時消耗能源；掃帚清掃易揚起塵土，給環(huán)境帶來污染，同時使用也不方便。本發(fā)明提供一種基于慣性平穩(wěn)工作的儲能式人力吸塵器，使用時不消耗能源，轉(zhuǎn)動操作柄即可方便地進行。
本發(fā)明采用的技術方案是基于慣性平穩(wěn)工作的儲能式人力吸塵器機體呈撮箕形狀，機體內(nèi)部構成儲塵室、進氣腔和排氣腔；水平隔板和濾網(wǎng)把機體分為上、下兩部分，機體下部為儲塵室，其前部與喙形吸嘴相連；上部中間位置是橫流式風機葉輪，進氣腔、排氣腔分別位于風機葉輪的前部、后部。風機葉輪旋轉(zhuǎn)時，外部碎屑、灰塵隨空氣被喙形吸嘴吸入， 進入儲塵室后空間增大流速變慢，重力作用下碎屑、灰塵沉積下來，空氣經(jīng)濾網(wǎng)進入進氣腔，再經(jīng)風機葉片的抽吸加壓進入后部排氣腔排出吸塵器殼體。
工作時，操作柄帶動往返方式工作的蓄能桿，每個往返周期分為正程時段和返程時段，正程時段向風機葉輪提供動力，蓄能桿轉(zhuǎn)到下止點后進入返程時段反方向復位。蓄能桿一端是扇形齒片，帶動兩級齒輪進行增速，驅(qū)動風機葉輪達到額定或高于額定工作轉(zhuǎn)數(shù)。 吸塵器分為單次、斷續(xù)兩種工作方式，采用單次模式，希望轉(zhuǎn)動1次蓄能桿風機葉輪盡可能長時間旋轉(zhuǎn)；采用斷續(xù)模式，也要求每個往返周期盡可能延長且轉(zhuǎn)速變化不大，為此，把風機葉輪的質(zhì)量增加2-12倍且大部分加在輪的葉片上，或是在輪輞部位加裝高密度材料做成的儲能環(huán)。質(zhì)量增大的風機葉輪轉(zhuǎn)動慣量隨之增大，當蓄能桿處于非正程一定的時段內(nèi)， 質(zhì)量增大的風機葉輪在慣性作用下，仍可保持額定或接近額定轉(zhuǎn)速工作。
轉(zhuǎn)動蓄能桿，正程時段從開始到結束是一個加速過程，蓄能桿接近下止點時風機葉輪轉(zhuǎn)速最高儲備的動能也最大，此刻，采用瞬間分離機構把風機葉輪從傳動系統(tǒng)中脫開， 即可實現(xiàn)盡可能延長風機葉輪旋轉(zhuǎn)時間。
斷續(xù)模式工作的吸塵器采用超越離合器裝在風機葉輪與傳動齒輪之間作為瞬間分離機構，正程時段超越離合器自鎖，蓄能桿輸入的轉(zhuǎn)矩經(jīng)超越離合器傳遞給風機葉輪；進入返程時段，當傳動齒輪速率開始滯后風機葉輪瞬間，超越離合器進入超越解脫狀態(tài)，風機葉輪靠慣性繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。
解脫狀態(tài)下的超越離合器輸入、輸出組件之間仍存在一定的摩擦轉(zhuǎn)矩，風機葉輪并不能同傳動齒輪完全脫開，為盡可能延長風機葉輪旋轉(zhuǎn)時間，單次模式工作的吸塵器采用了由緩沖牙嵌離合器、扇形齒片撥槽、離合定時套組成的瞬間分離機構。
緩沖牙崁離合器的從動盤與風機葉輪一體，其端面均布有嚙合牙嵌；主動盤與傳動小齒輪、撥叉環(huán)一體，受嵌入撥叉環(huán)內(nèi)的扇形齒片撥槽的推拉，在風機葉輪半軸上滑動。 主動緩沖盤的軸向突爪，穿過主動盤的突爪孔后被鎖片鎖住，主動盤突爪孔內(nèi)的緩沖彈簧與突爪成45度角頂壓其上。分離狀態(tài)受彈簧力作用，主動緩沖盤軸向外推被鎖片限位，旋轉(zhuǎn)方向被推壓到主動盤突爪孔的非承力一側(cè)；進入嚙合狀態(tài)時，受扇形齒片撥槽推動的主動盤、主動緩沖盤軸向靠壓從動盤，如果從動盤牙崁與主動緩沖盤莰孔對位不正，彈簧力可緩沖被頂靠的沖擊力，同時，由于彈簧力作用，旋轉(zhuǎn)方向傳遞的扭力也有一個平衡過程，起到了緩沖嚙合過程中軸向、旋轉(zhuǎn)方向沖擊力的作用。
扇形齒片內(nèi)側(cè)是軸向開有長形撥孔的撥套，外側(cè)是離合定時套，固定成一體后套裝在蓄能桿一端，離合定時套裝配在裝有銷釘?shù)匿N座內(nèi)，轉(zhuǎn)動蓄能桿，蓄能桿上的銷釘帶動內(nèi)側(cè)撥套、扇形齒片和離合定時套轉(zhuǎn)動。一方面，扇形齒片通過大、小連體介輪、傳動小齒輪經(jīng)緩沖牙崁離合器驅(qū)動風機葉輪加速旋轉(zhuǎn)；另一方面，離合定時套的凹槽被銷座上的銷釘引導，使扇形齒片產(chǎn)生軸向位移，推拉緩沖離合器的離合。離合定時套的凹槽線形要符合緩沖牙崁離合器要求的分離、嚙合時序規(guī)律。
喙形吸嘴前部通過插接軟膠套連接活絡導流罩，作用是自動適應地面高低保持恒定的離地間隙，導流罩內(nèi)裝植有纖絲的攪動輥，吸塵器前行時與攪動輥一體的橡膠摩擦輪著地，帶動其轉(zhuǎn)動。導流罩的后著地罩板、左著地罩板、右著地罩板的下沿與橡膠摩擦輪輪底面齊平，前著地罩板要留有進氣間隙，罩板材料要比橡膠摩擦輪柔軟一些。
風機葉輪即可是橫流式也可采用離心式或軸流式，如果采用離心式或軸流式風機葉輪，水平隔板上部結構要作相應改變。
本發(fā)明的有益效果是，手扳或腳踏操作柄驅(qū)動風機葉輪旋轉(zhuǎn)，即可將地面碎屑、灰塵吸凈，不消耗能源，無電氣噪聲無揚塵不污染環(huán)境，使用方便。





下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。圖1是基于慣性平穩(wěn)工作的儲能式人力吸塵器機體結構示意圖。圖2是吸塵器機座、機芯組件示意圖。圖3是吸塵器機座結構分解示意圖。圖4是單次工作模式吸塵器機芯組件分解示意圖。圖5是斷續(xù)工作模式吸塵器機芯組件分解示意圖。圖6是緩沖牙崁離合器零件分解示意圖。圖7是瞬間分離機構蓄能桿、扇形齒片零件分解示意圖。圖8是喙形吸嘴活絡導流罩結構示意圖。圖9是第一個實施例外觀結構示意圖。圖10是第二個實施例外觀結構示意圖。圖11是第三個實施例外觀結構示意圖。圖12是離合定時套工作時序圖。圖1中00、機體上罩，01、機體總成，02、進氣腔，03、風機葉輪，04、排氣腔，05、喙形吸嘴。
圖2中11、機座，12、機芯組件。
圖3中111、水平隔板，112、濾網(wǎng)，113、渦舌，114、底板，115、右側(cè)板，116、左側(cè)板， 117、反沖彈簧。
圖4中03、風機葉輪，121、緩沖牙崁離合器，122、高密度材料儲能環(huán)，IM、連體介輪，805、I形操作柄。
圖5中03、風機葉輪，122、高密度材料儲能環(huán)，123、超越離合器，IM、連體介輪， 903、腳踏操作柄。
圖6中1230、葉輪半軸，1231、離合器從動盤，1232、主動緩沖盤，1233、主動盤， 1234、傳動小齒輪，1235、撥叉環(huán)，1236、鎖盤，1237、緩沖彈簧，1238、軸向突爪。
圖7中1251、蓄能桿，1252、軸向定位槽，1253、撥銷，1254、扇形齒片，1255、撥套， 1256、離合定時套，1257、定時銷座，1258、止動銷座。
圖8中051、插接軟膠套，052、摩擦輪，053、攪動輥，0M、前著地罩板，055、右著地罩板，056、左著地罩板，057、后著地罩板。
圖9中801、后腳輪，802、觸地腳踏，805、I形操作柄。
圖10中901、轉(zhuǎn)向輪，902、Y形手柄，903、腳踏操作柄。
圖11中101、吸嘴，102、吸管，103、背帶，104、吸管過渡接頭，105、腰束。
圖12是離合定時套工作原理時序分解圖
(1):正程啟動段，自準備位后拉操作柄(805)齒輪開始轉(zhuǎn)動，緩沖牙崁離合器主動盤(123 軸向保持不動，主動緩沖盤(123 在緩沖彈簧(1237)作用下外推被鎖盤 (1236)限位，與從動盤牙崁存在小的臨界間隙；繼續(xù)后拉操作柄主動盤軸向內(nèi)移，從動盤 (1231)牙崁開始嵌入主動緩沖盤崁孔，當主動盤與從動盤牙崁之間縮小到臨界值時咬合過程結束。這期間如果從動盤牙崁與主動緩沖盤崁孔對位不正，緩沖盤會克服彈簧力外移，緩沖頂壓沖擊。
(2)正程加速段，主動緩沖盤(123 與從動盤(1231)完全咬合，齒輪加速旋轉(zhuǎn)， 緩沖盤的軸向突爪(1238)傳遞的轉(zhuǎn)矩增大，在旋轉(zhuǎn)的反方向靠壓緩沖彈簧。
(3)瞬間分離段，當齒輪轉(zhuǎn)速達到最高，扇形齒片(1254)轉(zhuǎn)到接近下止點時，主動盤(123 帶動主動緩沖盤(123 開始軸向外移；到達下止點時，與從動盤(1231)完全脫開且保持一定的分離間隙。對第二個實施例，繼續(xù)下踏腳踏操作柄(903)，反沖彈簧 (117)壓縮，為腳踏操作柄(90 復位積蓄能量。
(4)返程段，操作柄回彈，在主、從動盤完全分離狀態(tài)下齒輪反方向回轉(zhuǎn)，臨結束時主動盤軸向內(nèi)移，回到起始位置。
具體實施方式
在圖1、圖2、圖3、圖4、圖6、圖7中，機芯組件(12)裝配在機座(11)的水平隔板 (111)、渦舌(113)上部，右側(cè)板(115)左側(cè)板(116)的軸承中；機體上罩(00)裝上后，風機葉輪(03)前后位置形成進氣腔(02)和排氣腔(04)。風機的渦舌(113)結構與水平隔板 (111) 一體成型，濾網(wǎng)(11 采用紙質(zhì)或無紡布材料。
瞬間分離機構由緩沖牙崁離合器(121)、扇形齒片(1254)撥槽、離合定時套(1256)組成。撥套(1255)、離合定時套(1256)分裝在扇形齒片(1254)內(nèi)、外固定為一體后，套裝在蓄能桿(1251)右端，撥銷(125 經(jīng)撥套(125 的長形撥孔固定在蓄能桿 (1251)上，然后將蓄能桿(1251)由水平隔板(111)下面穿過，裝配在右側(cè)板(115)、左側(cè)板(116)下部軸承中，I形操作柄(805)的下柄套固定在蓄能桿(1251)兩端。搬動操作柄 (805)正程時段開始，扇形齒片(1254)帶動連體介輪(124)的小齒輪，連體介輪(124)的大齒輪帶動與主動盤(123 —體的傳動小齒輪(1234)，主動盤(123 開始轉(zhuǎn)動，與此I司時，離合定時套(1256)的凹槽被定時銷座(1257)的銷釘引導，使扇形齒片(1254)左推，其撥槽嵌在撥叉環(huán)(123 內(nèi)帶動主動緩沖盤(1232)、主動盤(123 與從動盤(1231)嚙合， 驅(qū)動風機葉輪(0 加速旋轉(zhuǎn)，其輪輞上加裝的高密度材料儲能環(huán)(12 開始積蓄能量；當操作柄(805)位于下止點前25°，扇形齒片(1254)重心垂直于蓄能桿(1251)軸芯線時，扇形齒片重力開始與操作力疊加，風機葉輪(03)轉(zhuǎn)速達到最高；之后，在離合定時套(1256) 的引導下，緩沖盤(1232)、主動盤(1233)右拉，與從動盤(1231)脫開，正程時段結束。返程時段接近上止點時在離合定時套(1256)的引導下，主動緩沖盤(1232)、主動盤(123 左推到距從動盤(1231)留有臨界間隙的起始位置上，一個往返周期結束。蓄能桿(1251)上的環(huán)槽(1252)被止動銷座(1258)定位防止軸向竄動。
圖5是采用超速離合器做瞬間分離機構的機芯組件。超速離合器(123)取代緩沖牙崁離合器(121)裝在風機葉輪(03)半軸(1230)上，不需要外加離合控制，結構簡單。
在圖9所示的第一個實施例中，采用緩沖牙崁離合器做瞬間分離機構。I形操作柄 (805)采用輕質(zhì)材料，以便與扇形齒片(1254)作用于蓄能桿(1251)的力矩相當。使用時操作柄(805)廻轉(zhuǎn)角應> 120°，操作要領是上提操作柄(805)機體成豎直狀態(tài)時踩住觸地腳踏(802)，且以此為支點下壓操作柄(805)至喙形吸嘴活絡導流罩(05)觸地，繼續(xù)加速下壓操作柄(805)到下止點，這時吸力達到最大儲備的能量也最大，內(nèi)切橢圓形觸地腳踏(802) 的后腳輪(801)底面也完全接觸地面，屆時松開觸地腳踏(80 前推操作柄(80 進行地面清潔。機體寬度可控制在20-30厘米，短時吸入功率可達210W，重量不大于1. 3KG。
在圖10所示的第二個實施例中，采用超速離合器做瞬間分離機構。操作柄(903) 改為腳踏式，踩到底時反沖彈簧(117)被扇形齒片(1254)頂壓，屆時松開腳踏操作柄(903) 自行回彈復位。機體前面裝有導向輪(901)，Y形手柄(90 控制走行方向，與攪動輥(053) 一體的摩擦輪(052)改為一只裝在輥的中間位置。本實施例結構簡單，持續(xù)吸入功率160W， 在室外道路兩側(cè)、人行道平整路面取代掃帚進行塵土、碎屑的無塵清掃。
在圖11所示的第三個實施例中，采用超速離合器做瞬間分離機構。這是一款背負式設計，改變了 I形操作柄(805)的安裝角度以方便在后背操作；吸嘴(101)、吸氣管 (102)、轉(zhuǎn)換接頭(104)替代了喙形吸嘴(05)的活絡導流罩部分。使用時用背帶(103)、腰束(105)把機體固定在后背。本實施例結構簡單、合理、實用，持續(xù)吸氣功率120W，在室外凸凹不平路面、路邊角落取代掃帚進行塵土、碎屑的無塵清掃。權利要求
1.一種基于慣性平穩(wěn)工作的儲能式人力吸塵器，由機體、喙形吸嘴和上罩構成，其特征是采用蓄能桿由機體外部輸入動力，經(jīng)過傳動齒輪、瞬間分離機構驅(qū)動風機葉輪旋轉(zhuǎn)，喙形吸嘴位于機體前端。
2.根據(jù)權利要求1所述基于慣性平穩(wěn)工作的儲能式人力吸塵器，其特征在于風機葉輪的質(zhì)量要比常規(guī)葉輪重2-12倍且大部分加在輪的葉片上，或是在輪輞部位加裝高密度材料制作的儲能環(huán)。
3.根據(jù)權利要求1所述基于慣性平穩(wěn)工作的儲能式人力吸塵器，其特征在于斷續(xù)模式吸塵器的瞬間分離機構采用超越離合器；單次模式吸塵器采用由緩沖牙崁離合器、扇形齒片撥槽、離合定時套組成的瞬間分離機構。
4.根據(jù)權利要求1所述基于慣性平穩(wěn)工作的儲能式人力吸塵器，其特征在于傳動齒輪是多級增速齒輪。
5.根據(jù)權利要求1所述基于慣性平穩(wěn)工作的儲能式人力吸塵器，其特征在于喙形吸嘴前部通過插接軟膠套連接活絡導流罩，導流罩的后著地罩板、左著地罩板、右著地罩板的下沿與橡膠摩擦輪輪底面齊平，前著地罩板要留有進氣間隙，罩板材料要比橡膠摩擦輪柔軟。
6.根據(jù)權利要求1所述基于慣性平穩(wěn)工作的儲能式人力吸塵器，其特征在于風機葉輪即可是橫流式也可采用離心式或軸流式。
7.根據(jù)權利要求1所述基于慣性平穩(wěn)工作的儲能式人力吸塵器，其特征在于蓄能桿上的扇形齒片重心垂直于蓄能桿軸芯線時，固定在蓄能桿上的操作柄應定位在下止點之前20。_30。。
8.根據(jù)權利要求1所述基于慣性平穩(wěn)工作的儲能式人力吸塵器，其特征在于腳踏式操作柄踩到底時反沖彈簧被扇形齒片頂壓，松開時操作柄自行回彈復位。
9.根據(jù)權利要求1所述基于慣性平穩(wěn)工作的儲能式人力吸塵器，其特征在于機體尾部的后腳輪是橢圓形觸地腳踏的內(nèi)切圓。
10.根據(jù)權利要求1所述基于慣性平穩(wěn)工作的儲能式人力吸塵器，其特征在于緩沖牙崁離合器的從動盤與風機葉輪一體，其端面均布有嚙合牙崁；主動盤與傳動小齒輪、撥叉環(huán)一體，受嵌入撥叉環(huán)內(nèi)的扇形齒片撥槽的推拉，在風機葉輪半軸上滑動；主動緩沖盤的軸向突爪，穿過主動盤的突爪孔后在另一面被鎖片鎖住，主動盤突爪孔內(nèi)的緩沖彈簧與突爪成45度角頂壓其上。
全文摘要
本發(fā)明提供一種基于慣性平穩(wěn)工作的儲能式人力吸塵器，用于清潔室內(nèi)灰塵、碎屑，也可替代掃帚用于室外道路兩側(cè)、人行道上的清掃工作。工作時不消耗能源，室外保潔做到無塵清掃，不污染環(huán)境?；趹T性平穩(wěn)工作的儲能式人力吸塵器，特意加大了風機葉輪的質(zhì)量或加裝儲能裝置以提高葉輪轉(zhuǎn)動慣量；同時，在風機葉輪轉(zhuǎn)速最高時刻利用瞬間分離機構將其與傳動系統(tǒng)脫開，在慣性作用下使儲存的能量得到充分利用。
文檔編號A47L5/02GK102551592SQ20121002114
公開日2012年7月11日 申請日期2012年1月11日 優(yōu)先權日2012年1月11日
發(fā)明者張榆生 申請人:張榆生