技术领域
本发明一般涉及一种手提便携式真空吸尘器及其改进。
背景技术
通常，手提便携式真空吸尘器采用电动机来驱动叶轮，该电动机由交流电(即交流电源)或者电池组来供电，该电池组是可充电的。叶轮的转动产生其中带有灰尘和碎屑的气流，灰尘和碎屑通过入口进入真空吸尘器。可采用一个或多个过滤器，将灰尘和碎屑保持在真空吸尘器内部。
这种真空吸尘器的一个问题与相当快的速度有关，这种真空吸尘器的效率和性能在该速度时可能会下降。尤其是，使用这种真空吸尘器收集相当小的尺寸的颗粒会迅速装满过滤器并大大减少通过其的空气总量。在公知的手提式真空吸尘器构造中当遇到过滤器装满时，使用者必须拆开真空吸尘器，取下过滤器，清洁(或者处理并替换)该过滤器并将该过滤器放回。在某些情形中，由于堆积在过滤器中的材料不卫生，使用者可能不愿意进行取下并清洁过滤器的工作。在过滤器承载过大时，真空吸尘器将具有相当低的效率，真空吸尘的工作因此将会占用较长时间，真空吸尘器将会受到较大的磨损，并且如果用电池供电，对于每次充电，使用者都将仅仅完成相对较少的真空吸尘工作。
发明内容
根据本发明第一方面，提供了一种用于过滤带有灰尘和碎屑的气流的方法，该方法包括：
提供带有壳体、叶轮、容器和过滤器的手提真空吸尘器，该壳体包括前壁和把手，把手适于允许使用者用一只手来使用该手提真空吸尘器进行真空吸尘；叶轮设置在壳体内；容器具有一体的入口，通过该入口接收带有灰尘和碎屑的气流，所述容器限定所述一体入口在其中纵向延伸的灰尘收集室，所述容器装接于所述壳体并形成手提真空吸尘器的至少一部分外表面；容器被配置成保持从带有灰尘和碎屑的气流中去掉的灰尘和碎屑；所述过滤器的至少一部分设置在所述前壁与所述入口之间；
向电动机提供电能以使所述叶轮旋转并产生带有灰尘和碎屑的气流；和
使带有灰尘和碎屑的气流围绕所述过滤器的周边在所述容器内部涡旋。
优选地，所述方法进一步包括从所述壳体上取下所述容器以倒空所述容器。
优选地，所述容器包括气流导流板，所述气流导流板和所述入口彼此固定连接。
根据本发明另一方面，提供了一种手提便携式真空吸尘器，包括：
具有前壁和把手的壳体；
具有入口并在其中限定用于存储灰尘和碎屑的容器的集尘杯，所述入口在所述容器中纵向延伸，该集尘杯可拆装地附着到壳体上，当所述集尘杯装接于所述壳体时所述入口向后伸向所述前壁；
至少部分设置在所述壳体中的叶轮和马达组件，该叶轮用以产生流过所述入口的气流；
至少部分地设置在所述前壁与所述入口之间的过滤器；和
用于使气流在所述入口和所述过滤器之间以螺旋方式围绕集尘杯内部朝向所述叶轮涡旋的装置。
优选地，涡旋装置包括与集尘杯入口相关联的气流导流板。
优选地，气流导流板是弯头。
优选地，所述集尘杯具有基本平滑的内表面。
优选地，所述气流导流板改变从所述入口排出的气流的路径。
优选地，所述弯头连接于入口的后端。
优选地，所述弯头具有配接部，且其中所述配接部和所述入口之一插装于所述配接部和所述入口中的另一个中。
优选地，所述配接部和所述入口彼此摩擦接合。
优选地，所述弯头可拆地连接于所述入口。
优选地，所述弯头具有用以使气流沿一方向流动的出口，该方向横向朝向所述集尘杯的侧部且向后朝向所述壳体。
根据本发明另一方面，提供了一种手提便携式真空吸尘器，包括：
具有前壁和把手的壳体；
具有入口并在其中限定用于存储灰尘和碎屑的容器的集尘杯，所述入口在所述容器中纵向延伸，该集尘杯可取下地附着到壳体上，当所述集尘杯装接于所述壳体时所述入口向后伸向所述前壁；
至少部分地设置在壳体中的叶轮和马达组件，该叶轮用以产生流过入口的气流；
至少部分地设置在所述前壁与入口之间的过滤器；和
与集尘杯的入口相关联的气流导流板，该气流导流板用以通过使夹裹在气流中的灰尘和碎屑围绕集尘杯内表面朝向所述叶轮周向涡旋的方式，朝着集尘杯的内表面导引气流。
优选地，气流导流板是连接到入口上的弯头。
优选地，气流导流板装接于入口的后端。
优选地，气流导流板具有出口，以及其中所述出口面向所述集尘杯侧部且向后朝向所述壳体。
优选地，所述集尘杯具有基本平滑的内表面。
在一种形式中，本发明提供了一种手提便携式真空吸尘器，该真空吸尘器具有壳体、至少部分设置在壳体中的叶轮、集尘杯和高效微粒(HEPA)空气过滤器。集尘杯包括入口，并限定了用于储存灰尘和碎屑的容器，该集尘杯可拆装地附着到壳体上。高效微粒空气过滤器设置在叶轮与入口之间。
在另一种形式中，本发明提供一种用于过滤带有灰尘和碎屑的气流的方法。该方法包括：提供一个带有壳体、叶轮、入口、容器和主过滤器的手提式真空吸尘器，该壳体包括把手，该把手允许使用者单手使用该手提式真空吸尘器来进行真空吸尘，该叶轮设置在壳体内，该入口的配置用来接收通过该入口的带有灰尘和碎屑的气流，该容器的配置用来容纳从带有灰尘和碎屑的气流中去掉的灰尘和碎屑，该主过滤器设置在叶轮与入口之间；旋转叶轮以产生带有灰尘和碎屑的气流；并使带有灰尘和碎屑的气流围绕容器内部涡旋。
还是在另一种形式中，本发明提供了一种手提便携式真空吸尘器，该真空吸尘器包括带有把手的壳体、集尘杯、至少部分设置在壳体中的叶轮、过滤器和过滤器清洁装置。集尘杯具有入口，并在其中限定用于存储灰尘和碎屑的容器，该集尘杯可拆装地附着在壳体上。过滤器形成多个褶状物，该过滤器设置在叶轮与入口之间。过滤器清洁装置至少连接到壳体和集尘杯其中之一，并包括至少一个肋和一个衬套(hub)。所述衬套连接到过滤器和肋其中之一上，并配置该衬套以使过滤器和肋其中之一围绕另一个过滤器旋转，从而产生肋与过滤器之间的接触，以从褶状物中至少部分地除堆积的灰尘和碎屑。
在另一种形式中，本发明提供了一种手提便携式真空吸尘器，该真空吸尘器包括带有把手的壳体、集尘杯、叶轮、过滤器和用于在集尘杯中使带有灰尘和碎屑的气流涡旋的装置。集尘杯具有入口，并在其中限定用于储存灰尘和碎屑的容器，该集尘杯可拆装地附着在壳体上。叶轮至少部分地设置在壳体中，可操作用来产生流过入口的气流。过滤器设置在叶轮与入口之间。
本发明进一步的适用范围从下面提供的详细说明中将会变得更加显而易见。虽然示出了本发明的优选实施例，可应该理解的是，详细的说明和特定的示例仅以说明为目的，而不打算限制本发明的范围。
附图说明
结合附图，从下面的说明书和后附的权利要求书中，本发明的优点和特征将会变得更加显而易见，其中：
图1是根据本发明教导所构成的真空吸尘器成套部件的透视图；
图2是图1真空吸尘器成套部件一部分的侧视图，更加详细地图示了真空吸尘器；
图3是图2中真空吸尘器的纵向剖视图；
图4是图2中真空吸尘器一部分的透视图，更加详细地图示了集尘杯；
图5是图4中集尘杯的纵向剖视图；
图6是图2中真空吸尘器一部分的纵向剖视图，更加详细地图示了集尘杯组件；
图7是沿图6中线7-7展开的剖视图；
图8是透视图，其示出集尘杯组件的内部；
图9是集尘杯组件一部分的透视图，更加详细地图示了弯头；
图10是图2中真空吸尘器一部分的俯视图，更加详细地图示了壳体组件；
图11是壳体组件一部分的侧视图，更加详细地图示了壳体外壳；
图12是壳体组件一部分的分解透视图；
图13是图2中真空吸尘器一部分的正视图，更加详细地图示了排气栅格；
图14是沿图13中线14-14展开的剖视图；
图15是图2中真空吸尘器一部分的侧视图，更加详细地图示了清洁轮；
图16是壳体组件的前面正视图；
图17是壳体组件的侧视图；
图18是壳体组件一部分的透视图，更加详细地图示了预过滤器；
图19是预过滤器的纵向剖视图；
图20是主过滤器的纵向剖视图；
图21是壳体组件一部分的纵向剖视图，图示了与预过滤器密封配合的主过滤器的第二密封部分；
图22是图1中真空吸尘器和充电基座的分解透视图；
图23是真空吸尘器和充电基座的分解透视图，图示了一种装置，通过该装置真空吸尘器和充电基座可以彼此以键连接；
图24是注塑模具一部分的示意图，该注塑模具用于形成与所提供例子中的真空吸尘器相关的配合键；
图25是根据本发明教导所构造的一系列的真空吸尘器和充电基座的透视图；
图26是另一种构造的预过滤器的透视图；
图27是与图3相似但表示了图26中预过滤器的纵向剖视图；
图28是另一种构造的预过滤器的透视图；
图29是另一种构造的真空吸尘器的透视图；
图30是图29中真空吸尘器的分解透视图；
图31是另一种构造的真空吸尘器的部分纵向剖视图，图示了用于禁止清洁轮操作的闭锁装置；
图32是另一种构造的真空吸尘器的示意图，图示了当清洁轮旋转时，用于禁止电动机操作的电子闭锁装置；
图33是沿图32中线33-33展开的剖视图；
图34是另一种构造的真空吸尘器的示意图，图示了在电源作用下用于旋转清洁轮的驱动系统；
图35是另一种构造的真空吸尘器的示意图，图示了在电源作用下用于旋转清洁轮的另一驱动系统；
图36是图2中真空吸尘器一部分的分解透视图，更加详细地图示了电池组和电动机组件；
图37是电池组和电动机组件的另一分解透视图；
图38是电池组和电动机组件的分解侧视图；
图39是连接到电动机组件上时的电池组的仰视平面图；
图40是另一种构造的主过滤器的分解透视图；
图41是图40中主过滤器的纵向剖视图；
图42是另一种构造的预过滤器的分解透视图；
图43是图42中主过滤器的纵向剖视图；
图44是另一种构造的主过滤器的分解透视图；
图45是图44中主过滤器的纵向剖视图；
图46是根据本发明教导构造的另一预过滤器的后视图；
图47是图46中预过滤器的仰视图；和
图48是根据本发明教导构造的另一预过滤器的透视图。
具体实施方式
参见图1，根据本发明教导构造的真空吸尘器成套部件通常由附图标记10表示。真空吸尘器成套组件10可包括手提无绳真空吸尘器10a和可选成套附件10b。参见图2和3，真空吸尘器10a可包括集尘杯组件12和壳体组件14。在所提供的特定例子中，集尘杯组件12包括入口壳体或集尘杯20和弯头22，壳体组件14可包括电动机组件30、出口壳体或壳体32、过滤器系统34、过滤器清洁系统36和锁闩释放装置38，该锁闩释放装置具有可与壳体32整体形成的常规锁闩机构40和常规固位小突起42。
在图4和5中，集尘杯20包括壁元件50和进气口54，该壁元件限定类似容器的壳体结构52，该进气口可穿过壳体结构52形成并可从其向后延伸。一对固定孔56a和56b可分别形成在该壳体结构上并穿过壳体结构52，多个预过滤器定位突起58可围绕壳体结构52的内部周边从壁元件50向内延伸。下面将另外详细地描述固定孔56a、56b和预过滤器定位突起58。
进气口54可具有通常为矩形截面的形状，从壳体结构52向后延伸并在后面60处终止。如下面将更加详细描述的那样，进气口54的前端可配置用来摩擦衔接成套附件10b(图1)的各种元件，而进气口54的后端可配置用来摩擦衔接弯头22，如图6所示。
参见图6至9，弯头22可包括连接部分62和本体部分64，将该连接部分的尺寸制定为使其摩擦但可拆装地与进气口54的后端相配合，本体部分64如下面将更加详细描述的那样使进来的气流以理想的方式旋转。制定本体部分64的尺寸，从而不会阻塞或扩散通过进气口54提供的气流。集尘杯20的内部(即沿垂直于集尘杯20纵轴展开的剖面)可至少稍微呈圆形形状(即不具有尖锐的边角-见图7)，以便促进入口气流围绕集尘杯20的纵轴涡旋。
参见图3，电动机组件30可包括电动机70、风扇组件72、电池组74和电源开关76。电动机70可以是具有电动机输出轴88的常规DC电动机。风扇组件72可以是包括风扇或叶轮90和风扇壳体92的常规离心风扇，可连接该风扇或叶轮用于同输出轴88一起旋转。风扇壳体92包括入口孔94和一个或多个排出口96，该入口孔可以叶轮90的旋转轴为中心，该排出口可位于风扇壳体92的底侧，大致横向于入口孔94。从排出口96排出的空气可通过相关的气流通道98引导，在所提供的特定例子中，该气流通道也与风扇壳体92一起整体形成。气流通道98可向下并稍微向后导引气流。
电池组74一般包括多个可重复充电的电池100，该电池适合于通过如图1中所示的充电基座75电连接到电源。电池组74可用常规和已知的方式连接到电动机70和电源开关76。在供选择的例子中，如图36至39所示，电池组74可通过一体的咬合连接件108连接到电动机70。咬合连接件108可具有第一部分108a和第二部分108b，该第一部分可与电动机70结合，该第二部分可与电池组74结合。第一部分108a可包括带有诸如插片式阳性端子112的多个端子的电路板110。电路板110可包括所有的集成电路和固态元件，这些集成电路和固态元件被用来控制从电池组74到电动机70的电能分配，以及控制电池组74的充电(即计时器)。第二部分108b可包括多个配合端子，如插片接收端子114，该端子配合衔接第一部分108a的端子。在图示的特定实施例中，插片接收端子114可滑动地接收插片式阳性端子112，从而在它们安装到壳体32之前允许电动机组件30连接到电池组74上。
电池组74可进一步包括具有一对衔接部件122的壳体120，该衔接部件与配合部件124(图11)相互衔接，使得电池组74连接到壳体32而无需单独的紧固零件等。在图示的特定实施例中，衔接部件122是小突起，配合部件124是个槽，该槽被配置成接收相关的突起中的一个，由此固定但可拆装地将电池组74连接到壳体32。其中至少一个小突起可为交叉突起(即带有彼此偏斜的两部分的小突起)，配置该交叉小突起，从而以禁止该交叉小突起相对于相关配合功能部件124垂直和水平移动的方式衔接相关的配合部件124。在图示的特定实施例中，在其中接收交叉小突起的结构限定了一个交叉槽(即带有用于接收交叉小突起两部分的两部分的槽)，但是本领域技术人员从披露的内容会理解，交叉小突起的一部分可设置在槽中，而交叉小突起的另一部分邻接限定槽的所述结构的端部。此外，壳体120中可装入一对充电端子126，可将该充电端子配置成穿过壳体32延伸，以便当真空吸尘器10a连接到其上时，其可与充电基座75相接。
一个合适的电源开关76在美国专利No.5,544,274中进行了详细描述，由此将该专利全部引入作为此处的参考。简单地说，电源开关76可包括常规滑动开关76a，该开关选择地使电能能够或不能够通过其传输，从而关闭或打开在电池100与电动机70之间的电路。滑动开关76a在所提供的特定例子中可固定连接到电路板110，并被用来移动触点与电路板110上的端子电连接和不电连接。
参见图3、10和11，所提供的特定实施例的壳体32可包括一对外壳壳体150a和150b和排气导流板154。外壳壳体150a和150b可配置成以传统和已知的方式连接在一起，从而限定开关安装结构160、开关孔162、锁闩安装结构164、固位小突起42和把手168。开关安装结构160可被传统地配置成在其中接收并支撑电动机组件30的电源开关76，使得电源开关76延伸穿过开关孔162，以便由真空吸尘器10a的使用者启动。
锁闩安装结构164可被配置成在其中接收并支撑具有锁闩元件170和弹簧(未示出)的传统锁闩机构40，锁闩元件用于衔接集尘杯组件12的壳体结构52中的固定孔56a，弹簧将锁闩元件170相对于壳体32向上偏置。
固位小突起42从壳体32向外延伸并限定邻接壁174。当集尘杯组件12连接到壳体组件14时，固位小突起42可被配置成从固定孔56b突出，使得邻接壁174与固定孔56b的后边缘结合，由此限制集尘杯组件12相对于壳体组件14的向前移动。
在所提供的例子中，把手168与壳体外壳150a和150b整体形成，并可在壳体32的前部和后部之间并在壳体32的本体上方延伸，从而在其间限定把手孔180，该把手孔的尺寸可容纳真空吸尘器10a使用者的手。但是，本领域中的技术人员能够领会，把手168可用不同的方式设置，和/或可为分立元器件，该元器件用已知的方式连接或紧固到壳体32的余下部分上。
除了下面指出的之外，每个壳体外壳150a和150b可用相同的方式构造，使得对壳体外壳150a的进一步描述都将适用于两者。主要参考图11并另外参考图12，壳体外壳150a包括壁元件186，该壁元件186可限定前壁188、中心腔196、排出腔200和凹入区202，穿过该凹入区形成椭圆通孔204。壁元件186还可限定一个电动机座206和衬套座208，它们两者都设置在中心腔196中。
电动机座206可分别包括第一和第二座部分206a和206b，采用它们将电动机70固定连接到壳体32上。电动机座206可被配置成以咬合固定的方式容纳电动机70，从而不需要分散的紧固件和类似物。
衬套座208可包括与所提供例子中的风扇壳体92结合的结构，用来沿着真空吸尘器10a的纵轴将过滤器清洁系统36相对于过滤器系统34保持在理想位置中。在所提供的例子中，衬套座208分别包括第一和第二支承部分208a和208b，该支承部分沿着与电动机70旋转轴一致的轴向分开。第一支承部分208a可为半圆形，以便当壳体外壳150a、150b彼此连接时形成圆形孔。第二支承部分208b可包括后壁210，该后壁通常可横向伸到电动机70的旋转轴。
如从上述讨论中可看出，风扇壳体92可形成进气口94和一个或多个排出口96，通过该排出口从风扇组件72分别引导并排出空气。在所提供的特定例子中，风扇壳体92形成在排出口96处终止的螺旋形。气流通道98可用作流体导管，该流体导管将排出口96与排气腔200相连接。
特别参见图13，排气导流板154可包括框架270和多个气流引导叶片272，该气流引导叶片设置在框架270中并与其固定连接。图示的特定实施例的气流引导叶片272被成形为，可在向下和向后两个方向上导引从排气腔200排出的气流。
另外参见图3和14，排气导流板154的框架270可向上延伸气流引导叶片272以产生凹穴276，在该凹穴中可固定一可选择的排气过滤器280。排气过滤器280运行时过滤排气腔200排出的气流，并由此防止细小的灰尘颗粒从真空吸尘器10a排出。排气过滤器280可由无纺网状布制成，以便当它不希望地变脏了或阻塞了时能够清洗。但是，从这些披露的内容中本领域的技术人员将能够明白，排气过滤器280可由其它可清洗的过滤器介质制成，或者为一次性类型的过滤器(如，纸)。从这些披露的内容中本领域技术人员还将能够明白，排气过滤器可配置成提供HEPA(高效微粒空气)过滤或ULPA(超低渗透空气)过滤。正如在此所用的是，“高效微粒空气”过滤器会被认作是能够99.97％从气流中去除如0.3μm小的颗粒，“超低渗透空气”过滤器会被认作是能够99.999％从气流中去除如0.12μm小的颗粒。
回到图3和13，框架270还可包括一对枢轴284和一对夹子结构286。枢轴284允许排气导流板154可枢转地连接到壳体32。更明确地说，每个壳体外壳150a和150b可包括凹口(没有明确示出)，用于接收相关的其中一个枢轴284。每个枢轴284图示为连接到可侧向向内(即，向着排气导流板154的中心线)偏移的框架270的一部分上，使得当壳体外壳150a和150b彼此连接时，枢轴284可安装到它们各自的凹口中。随着枢轴284啮合到凹口中，排气导流板154可在闭合位置与打开位置之间枢转，在该闭合位置中排气导流板154的后表面覆盖排气腔200，在打开位置中排气导流板154基本上使排气腔200敞开。
夹子结构286被配置成响应于施加到排气导流板154上的适度力而弹性地偏斜，从而在排气导流板154移到闭合位置中或移出闭合位置时，允许排气导流板154固定到壁元件186或从壁元件186释放。如对本领域普通技术人员来说，显而易见的是夹子结构286与壁元件186的啮合有效地将排气导流板154保持在闭合位置中。本领域中的技术人员还将能够领会到，诸如凹口或小突起288等部件可形成在壁元件186中，从而可用作能增强或改善夹子结构286啮合壁元件186能力的点。
回到图3和13，排气导流板154的框架270的顶部可为弓形形状，以便限定指凹把手290，该指凹把手被配置用来接收真空吸尘器10a使用者的拇指或手指，使得拇指或手指可用来将排气导流板154移出闭合位置。指凹把手290可包括把手部件，如突起的凸缘，其允许使用者用他们的拇指或手指向下并向外撬动排气导流板154，由此从壁元件186松脱夹子结构286。
重新参见图12，过滤器清洁系统36可包括清洁轮300，该清洁轮装在壳体32中。另外参见图3、15和16，清洁轮300通常为中空的并可包括抓握部分302、衬套部分304、过滤器驱动部分306和过滤器衔接部分308。抓握部分302可为环状圈，该环状圈可连接到衬套部分304的后侧，并可包括多个环向间隔的凹口310。衬套部分304可限定支承表面312，该支承表面可由壳体32轴颈地支撑。过滤器驱动部分306可形成在壁314上，该壁314大致横向于支承表面312地与衬套部分304连接。
在所提供的特定例子中，过滤器驱动部分306包括多个放射状延伸的驱动小突起316，该驱动小突起彼此环向间隔开，并与支承表面312同心地汇聚定向。但是，从这些披露的内容中本领域技术人员将能够领会到，过滤器衔接部分308通过与主过滤器414的摩擦衔接或其它衔接，也可整体或部分地用作过滤器驱动部分306。
过滤器衔接部分308可以是伸长的环形结构，该环形结构可以从过滤器驱动部分306的壁314向前延伸。清洁轮300也可包括栅格320，该栅格禁止相对较大的物体通过，防止它们通过清洁轮300并接触叶片90。
清洁轮300可在电动机70和风扇组件72安装到壳体32上之前安装到风扇壳体92上，由此允许这些元件基本同时地一起装配到壳体外壳(如壳体外壳150a)中的一个上。如图17中所示，清洁轮300可相对于壳体32设置，使得抓握部分302部分地延伸穿过壳体32凹口区202中的椭圆形通孔204。一旦清洁轮300已经安装到壳体32上，则清洁轮300在沿电动机70旋转轴的轴向方向上的移动可通过抓握部分302与壳体32之间沿椭圆形通孔204周边的接触来限制。此外或可替换地，与风扇壳体92和第二支承部分208b的后壁210(图11)的接触可用来限制清洁轮300沿电动机70旋转轴的轴向移动。
但是，衬套框208的第一和第二支承部分208a和208b与支承表面312结合，来限制清洁轮300相对于电动机70旋转轴的垂直和水平移动，但是允许清洁轮围绕电动机70的旋转轴旋转。将抓握部分中的凹口310专门配置成可由真空吸尘器10a使用者的拇指和/或多根手指抓取从而旋转清洁轮300。
在图3和12中，过滤器系统34可包括吸入过滤器400和上述可选择的排气过滤器280。吸入过滤器400可包括预过滤器412和主过滤器414。在图18中以及另外参考图10和16，预过滤器412可包括过滤器凸缘420、预过滤器本体422和固定装置424，该固定装置用于可释放地将预过滤器412固定到壳体32上。过滤器凸缘420可从预过滤器本体422放射状地向外延伸，并可被配置成邻接壳体32的前面188。过滤器凸缘420可由结构如聚乙烯或云母碳化聚丙烯(polpropylene)的材料与预过滤器412的余下部分整体形成。但是，本领域中技术人员将能够领会到，过滤器凸缘420可另外地包括弹性材料带(未示出)，该弹性带通过机械连接、粘接或重叠注塑(overmolding)连接到过滤器凸缘420的余下部分上，并用来密封衔接壳体32和集尘杯20中的至少一个。
另外参见图19，预过滤器本体422可具有截头圆锥形状，其具有前壁430和侧壁432，该侧壁具有从其上穿过而形成的多个过滤孔434。过滤孔434的尺寸防止相当粗的灰尘和碎屑接触主过滤器414(图3)。在所提供的例子中，过滤孔434的直径大约为0.020英寸(0.5mm)至大约0.040英寸(1.0mm)。在所提供的特定实施例中，一个或多个肋436形成在侧壁432的内表面438上。下面，将更加详细地描述肋436。
本领域普通技术人员从这些披露的内容中将能够领会到，可用任何适当的装置来可拆装地将过滤器凸缘420连接到壳体32和集尘杯20其中之一上或两者上。优选地，当集尘杯20从壳体32取下时，固定装置424不会自动地从壳体32上分离。
在所提供的特定例子中，图18示出的固定装置424包括多个孔440，如图16中所示，该孔被配置成通过其接收从壳体32的前面188延伸的相应销钉442。孔440可被成形为直接对应于销钉442的形状，不过在图示的例子中，其分别包括第一和第二部分440a和440b，这两部分彼此相交。第一部分440a相对较大并且配置成通过其接收相应的销钉442，该销钉图示在图10中，该销钉包括相对较大的头部442a和稍微小些的本体部分442b。相反，第二部分440b被配置成仅用来通过其接收相应销钉442的本体部分442b。因此，一旦预过滤器412已经安装到销钉442上，它就可以旋转从而将销钉442的本体部分442b设置在孔440的第二部分440b中。由于销钉442的头部442a相对于第二部分440b较大，因此当集尘杯20取下时，过滤器凸缘420将会保持附着到壳体32上，除非过滤器凸缘420旋转从而使销钉442与孔440的第一部分440a对齐。
当集尘杯20已经从后部壳体上取下时，为了防止过滤器凸缘420相对于壳体32出现不希望的旋转，固定装置424可包括弹性指状物440c，该指状物接触相关销钉442的本体部分442b从而禁止过滤器凸缘420旋转，除非施加了超过预定力的力，从而将过滤器凸缘420以希望的旋转方向相对于壳体32旋转。
在图20中，主过滤器414可具有分别带有第一和第二密封部分452和454的过滤器本体450，密封部分设置在其相对的侧面上。过滤器本体450可具有类似于预过滤器422(图19)的形状，在所提供的例子中，其被图示为具有截头圆锥形状。过滤器本体450可由任何适当的过滤器介质形成，如纸、塑料或织物，并优选形成有多个褶状物460。此外，过滤器介质优选是耐磨物或者包括耐磨外层462。而且，过滤器本体450优选地通过提供高效微粒空气或超低渗透空气过滤的过滤器介质形成。一种这样合适的过滤器介质由W.L.Gore&Associates，一个德拉华州的公司(a Delaware Corporation)制造，该公司在马里兰州埃尔克顿市(Elkton，Maryland)具有营业场所。
所提供的例子中，褶状物460的形成使得它们的外端或最高处464沿着与一个假想圆锥(未示出)的轴相交的直线伸展，该假想圆锥包括过滤器本体450上每个褶状物460的最高处464。另外，褶状物460的形成使得它们的最高处464笔直但偏斜于假想圆锥的轴或者通常为螺旋形状。但是，为了从下面的讨论变得显而易见的原因，褶状物460应当以与过滤器壳体432内表面438上的肋436相一致的方式相对于假想圆锥形成。
连接到过滤器本体450的较小端的第一密封部分452可为板状结构，该板状结构由合适的材料形成，并且密封粘接到过滤器本体450的下端。可替换地，第一密封部分452可由诸如制造过滤器本体450的适合的过滤器材料整体或部分地形成，并且被粘接到过滤器本体450上或者密封连接到过滤器本体450上。
第二密封部分454可为环形凸缘，该环形凸缘可密封粘接到过滤器本体450的上端。另外参见图12和21，第二密封部分454可包括本体470、主密封部分474、次级密封部分476和多个驱动小突起478，该本体470限定接收孔472，该主密封部分474围绕接收孔472的周边设置，且其尺寸大小可密封衔接清洁轮300的密封衔接部分308(图15)，次级密封部分476密封衔接预过滤器412的预过滤器本体422的内表面438。驱动小突起478放射状向外延伸并彼此环向地间隔开，驱动小突起被配置成与形成在清洁轮300的过滤器驱动部分306上的驱动突起316相衔接。
随着主过滤器414安装到清洁轮300上，使得主密封部分474密封衔接到密封衔接部分308上，并且驱动突起316和478彼此啮合衔接在一起，预过滤器412可以覆盖着主过滤器414设置，使得过滤器凸缘420中的通孔440的第一部分440a对准壳体32上的销钉442。预过滤器412朝向壳体32推动，使得销钉442穿过通孔440固定，并随后旋转预过滤器412，从而在通孔440的第二部分440b中设置销钉442。随着集尘杯20连接到壳体组件14上，预过滤器定位小突起58朝着壳体32的前面188向后推动过滤器凸缘420，使得次级密封部分476密封衔接预过滤器412的预过滤器本体422。
虽然已经示出了主过滤器414并且描述了其包括直接粘接到过滤器本体450上的第一和第二密封部分452和454，可主过滤器414可用各种其它的方式形成。例如，如图40和41中所示，主过滤器414可以包括一对分离形成的盖子480a和480b。盖子480a通常可为杯子形状，它带有闭合的顶部482和侧壁484，该侧壁带有围绕侧壁484的内周边形成的多个齿486。盖子480b可为圆环，类似地包括围绕它内周边形成的多个齿488。盖子480a、480b例如可通过粘合、热压或声波焊固定到过滤器本体450的相对端，使得盖子480a和480b的齿486和488啮合衔接过滤器介质的褶状物460。第一密封部分452可与环形盖子480b整体形成，通过模铸或粘接到环形盖子上。第二密封部分454在这个实施例中是可选择的，与盖子480a一样可以用闭合结构形成，而不是盖子480b的环形形状。
图42和43的实施例与上述讨论类似的地方在于，它同样采用了一对分离形成的盖子480c和480d。但是，齿486和488形成在盖子480c和480d的外表面上，以便从过滤器450的内部啮合衔接褶状物460。
图44和45的实施例采用了一对环组490和492。环组490可包括外环490a和内环490b，该外环可类似于盖子480a，该内环可类似于盖子480c。外环和内环490a和490b被装配到过滤器本体450上，使得过滤器介质夹在其间，并通过例如粘合、热压或声波焊固定到过滤器本体450上和/或彼此固定。同样，环组492包括外环492a和内环492b，该外环可类似于盖子480b，该内环可类似于盖子480d。外环和内环492a和492b被装配到过滤器本体450上，使得过滤器介质夹在其间。外环和内环492a和492b通过例如粘合、热压或声波焊固定到过滤器本体450上和/或彼此固定。
参见图3和8，当真空吸尘器10a工作时，风扇组件72从风扇壳体92排出空气，产生相对于大气状况的负压力差异，并使带有灰尘和碎屑的气流通过进气口54冲进集尘杯20中。当弯头22连接到进气口54时，该弯头22朝着集尘杯20的内壁引导通过进气口54流入的带有灰尘和碎屑的气流，造成带有灰尘和碎屑的气流围绕集尘杯内部涡旋。在所提供的特定例子中，弯头22的出口500被配置成在一个方向上将带有灰尘和碎屑的气流引导到集尘杯20的侧部和后部。但是，从这些披露的内容中本领域的普通技术人员将能够领会，弯头22可被配置成通常在一横向于进气口54的方向上导引带有灰尘和碎屑的气流；弯头22的出口500可以与进气口54处于相同的“平面”中，也可以处于不相同的平面中(即，在出口500处弯头22的中心线可以在也可以不在包含进气口54中心线的平面中)；并且出口22与进气口54之间的弯头22的任何部分都可以形成为希望的形状(如螺旋状)，从而增强由弯头22和集尘杯20产生的漩涡效应。
在一些情形中，漩涡效应可以强大到产生离心力，该离心力造成灰尘和碎屑向外移动并抵着集尘杯20聚集。漩涡效应还可减慢灰尘和碎屑在预过滤器412和主过滤器414上的聚集，由此提供改善的真空吸尘器10a效率。对于无绳真空吸尘器来说改善的效率特别重要，因为它允许在给定的电池充电过程以更长的工作时间。考虑到这些披露的内容，本领域的普通技术人员将容易地领会到，在某些环境下可能不希望漩涡效果，则弯头22可从进气口54取下。
参见图3、12、19和20，当叶轮90不旋转时，通过根据需要或按希望的时间间隔旋转清洁轮300，真空吸尘器10a就可以附加地且进一步地保持在有效状态中，从而可从主过滤器414的褶状物460中至少部分地清除堆积的灰尘和碎屑。更明确地说，由于主过滤器可连接到清洁轮300上，所以清洁轮300的旋转造成肋436与相关褶状物460组之间的接触，在褶状物460旋转经过肋436之后，可以挠曲褶状物460并振动褶状物460。冲击力、褶状物460的挠曲和它随后的振动可相互结合，从而将在预过滤器412和主过滤器414中的灰尘和碎屑颗粒排出。
从这些披露的内容中本领域的技术人员将能够领会到，可以对预过滤器412进行各种修改，来帮助排放从主过滤器414排出的灰尘和碎屑，和/或减缓主过滤器414褶状物460磨损的速度。例如，如图46和47中所示，预过滤器412可构造有一个或多个孔5000。孔5000比过滤孔434更大，使得在例如清洁轮300旋转(图15)的清洁期间，从主过滤器414(图20)排出的灰尘和碎屑可以通过预过滤器本体422更容易地落下，并收集到集尘杯20(图1)中。在图48的例子中，预过滤器本体422被构造成使得肋436的至少一部分沿着预过滤器本体422的纵轴变化。在所提供的特定实施例中，每个肋436都变化，从而没有两个肋436接触褶状物460(图20)的相同区域。
回到图1和3，工具组10b可包括尘吸头500和细缝吸头502，它们可通过摩擦安装固定但拆装地衔接到进气口54的前端。和附件的已知结构不同，尘吸头500和细缝吸头502中的每个都采用了本体部分504，该本体部分具有第一部分506和第二部分508，U形孔510形成在其间。U形孔510允许第一部分506与第二部分508之间相当大程度的挠曲，以便确保本体部分504与集尘杯20的进气口54之间的高质量摩擦安装和相应的密封。
在所提供的特定例子中，尘吸头500可以储存在形成于壳体32后部中的腔518内，而细缝刷502可以连接到壳体32的底面520上。一个或多个弹性夹子522可以用来在壳体32上保持特定的附件。
参见图22，图示了与真空吸尘器10a相关的充电基座75。充电基座75可包括基座1000、充电电路1002、一对端子1004和键1006。基座1000可为铸模结构，并可被配置成可滑动地接收真空吸尘器10a，从而使一对配合端子1014和配合键1016分别配合衔接端子1004和键1006。充电电路1002可用常规并公知的方式进行配置，以从A.C.电源接收电能，并将预定电压的D.C.电源提供给端子1004。
在所提供的特定实施例中，安装到基座1000的端子1004可以从基座1000向外延伸，以便当真空吸尘器10a完全接收在基座1000中时，接触相关的其中一个配合端子1014。当端子1014电连接到电池组74上时，端子1004与1014之间的接触使得电能从充电电路1002传输到所述电池100内。
键1006和配合键1016彼此协调，以使得基座1000完全接收真空吸尘器10a。在所提供的特定实施例中，键1006包括基架1028、凸缘1030和可选择的一个或多个啮合小突起1032，而配合键1016包括接收器1040。键1006的基架1028可以用任何常规的方式连接到基座1000上，例如包括螺纹紧固件和/或部件，该部件整体形成在基架1028和基座1000之上和/或在其中，从而允许基架1028和基座1000以咬合安装的方式彼此啮合。凸缘1030可以连接到基架1028上，从该基架向上延伸，以便在键1006和基座1000彼此连接时，从基座1000中相应的孔1036中伸出。如果采用的话，在所提供的例子中啮合小突起1032从凸缘1030延伸。
接收器1040可以用任何常规的方式连接到壳体32上，例如包括螺纹紧固件和/或部件，该部件整体形成在接收器1040和壳体32之上和/或在其中，从而允许接收器1040和壳体32以咬合方式彼此衔接。配合键1016的接收器1040可选择地包括一个或多个槽1042，用于接收啮合小突起1032。啮合小突起1032和槽1042的设置使得在端子1020和1022彼此接触之前它们必须彼此啮合。从这些披露的内容中本领域普通技术人员将能够领会到，尽管真空吸尘器10a迄今为止被描绘成包括槽1042，其用于接收与充电基座75相关的啮合小突起1032，但是槽1042和啮合小突起1032可以分别可替换地与充电基座75和真空吸尘器10a相关。
参见图23，图示了本发明充电系统的可互换特性。明确地说，示出了几个端子块(1004)和键(即1006a、1006b、1006c、1006d和1006e)的可与基座1000互换的组合，而几个与真空吸尘器10a相关的接收器(1040a、1040b、1040c、1040d和1040e)被示出。重要的是，用于每个键和接收器的注射模具采用可交换的加工部分，该加工部分允许模具容易地转换，从而使它们可用来形成各种键结构和接收器结构中的每一个。参见图24，五个加工部分1050a、1050b、1050c、1050d和1050e与基座模具1052一起使用以生产每个接收器组合。
提供各种键和配合键组合的一个特别重要的方面是提供一系列具有不同电池(即，不同电压)的类似真空吸尘器，该真空吸尘器系列尽可能多地利用通用元件。在这点上，采用各种键和配合键组合来将特定的真空吸尘器“套”到特定的充电基座上，从而防止将真空吸尘器连接到一个具有充电电路的充电基座上，而该充电电路提供超过该真空吸尘器电池所设计的充电电压。
参见图25，手提无绳式真空吸尘器族通常由附图标记2000表示。真空吸尘器族2000包括真空吸尘器2002a、2004a、2006a、2008a和2010a，它们分别与充电基座2002b、2004b、2006b、2008b和2010b相关联。真空吸尘器2002a、2004a和2006a通常与真空吸尘器10a一样，并且仅在它们各自电池组74的设计充电电压上彼此不同。例如，真空吸尘器2002a可具有14.4伏的设计充电电压，真空吸尘器2004a可具有12伏的设计充电电压，真空吸尘器2006a可具有9.6伏的设计充电电压。真空吸尘器2008a和2010a除了它们缺少过滤器清洁系统36之外，与真空吸尘器10a(图1)相似，并且可以分别具有7.2伏和4.8伏的设计充电电压。充电基座2002b、2004b、2006b、2008b和2010b通常与充电基座75(图1)一样，仅在它们输出的充电电压上彼此不同。
如本领域的技术人员从这些披露内容中将能够领会的那样，可以配置充电基座(即，键)使得它们将仅衔接一个真空吸尘器(即，配合键)。但是，充电基座(即，键)可以接收一个以上类型的真空吸尘器(即，配合键)，只要由充电基座所提供的充电电压不会超过可以衔接到其上的任何真空吸尘器的设计充电电压。在所提供的特定例子中，真空吸尘器族2000中的任何元件都可以衔接到充电基座2010b上。而且，真空吸尘器2004a也可以衔接到充电基座2004b、2006b和2008b上。
到目前为止虽然真空吸尘器10a被描述成采用弯头对进入的带有灰尘和碎屑的气流施加涡旋动作，并且采用一手动可旋转的清洁轮用来从过滤器中排出灰尘和碎屑颗粒，但是本领域中的技术人员将能够领会到，在更宽的方面中，本发明可以用某种不同的方式进行构造。例如，如图26和27中所示，真空吸尘器10c可以采用一个或多个叶片使进入的带有灰尘和碎屑的气流涡旋。在这个例子中，除了没有采用弯头22(图3)，并且由预过滤器412c来代替预过滤器412之外，真空吸尘器10c与上述真空吸尘器10a完全相同。除了在预过滤器本体422c的前壁430c上带有多个流动引导叶片600以外，预过滤器412c与预过滤器412基本相同。气流引导叶片600可与进气口54c轴向对齐地设置，使得轴向导引进入的带有灰尘和碎屑的气流通过气流引导叶片600朝着集尘杯20c壁的内表面向外转向。当带有弯头22时，可以更进一步地配置气流引导叶片600，在这种情况中整个气流在集尘杯20c的内表面处向外转向，或者稍微地进行配置，在这种情况中气流向外转向，但是保持了它的一部分初始的轴向速度。
如本领域普通技术人员从这些披露的内容中将能够领会到的，用于使进入的带有灰尘和碎屑的气流涡旋的叶片600d可以另外或替换地形成在另一表面上，如图28中所示，例如在预过滤器421d侧壁432d的外表面620上。
另外，真空吸尘器10e可以配置为图29和30中所示的那样。在这个实施例中，壳体组件14e限定过滤器凹口700，在该凹口中设置过滤器系统34e。过滤器系统34e包括帽形预过滤器412e和帽形主过滤器414e。预过滤器412e包括过滤器凸缘420e和预过滤器本体422e，而主过滤器414e包括过滤器凸缘710和过滤器本体712。一个喷嘴720枢转连接到壳体组件14e上，并且与图1的集尘杯20不同，喷嘴720没有用于储存由真空吸尘器10e吸起的灰尘和碎屑的能力。反之，粗糙的灰尘和碎屑保持在预过滤器412e中，同时通过预过滤器412e的细小灰尘和碎屑由主过滤器414e所容纳。喷嘴720转入闭合位置造成喷嘴720将过滤器凸缘420e和过滤器凸缘710彼此靠着压紧，使得在喷嘴720与壳体组件14e之间形成密封。
喷嘴720包括出口730，该出口将进入的带有灰尘和碎屑的气流沿切线导引进预过滤器412e中，由此产生漩涡效应，该效应趋于减少依靠在预过滤器412e侧壁432e上的灰尘和碎屑堆积。这种结构的主要优点在于：它允许使用者不仅能够用一只手来进行真空吸尘操作，而且能够用一只手来倒空装满灰尘和碎屑的真空吸尘器10e。更明确地说，使用者仅需要使用锁闩释放装置38从壳体组件14e上释放喷嘴720，就可以使得喷嘴720枢转进入打开位置。可以采用定位器(未特别示出)来将喷嘴720保持在打开状态中。使用者仅需抓住壳体组件14e的把手168并且翻转真空吸尘器10e，来倒空预过滤器412e中的东西。
如从上述讨论中清楚所见，当叶轮90旋转时，清洁轮300的旋转使清洁动作具有相对较小的作用(与叶轮90不旋转时相比)，因为当清洁轮300旋转时排出的灰尘和碎屑将会立刻吸回到主过滤器414中。因此，在本发明的范围内，真空吸尘器10a包括一装置，该装置锁定清洁轮300，或者当清洁轮300旋转时使风扇组件72断电。在图31中，图示了锁闭装置800，将该装置连接到使其进行转换的电源开关76。当电源开关76动作时，锁闭元件802转换到与清洁轮300抓握部分302内的其中一个周边间隔凹口310的锁定衔接中，从而防止清洁轮300旋转。在图32中，采用传感器850来检测清洁轮300相对于壳体32的旋转，根据旋转产生传感信号。在所提供的特定例子中，传感器850包括一对间隔开的触点850a和850b，它们通常彼此不接触，而是通过形成在清洁轮300上的致动部件852来促使彼此进行电接触。根据接收到的传感信号，采用一个控制器862来抑制从电池100到电动机70的电流，由此使风扇组件72不动作。在所提供的例子中，控制器860采用常规继电器862来抑制从电池100到电动机70的电流。在后面的实施例中，控制器860可以包括计时器864，该计时器在接收到传感信号之后维持电动机70处于不动作的状态一预定时间。
在图34和35的实施例中，图示了清洁轮由电动机驱动，而不是手动操作。在图34中，离合器900具有输入轴902，第一输出轴904和第二输出轴906，该输入轴连接到电动机70的输出轴88上，叶片90连接到第一输出轴与其一起旋转，第二输出轴与第一输出轴904同心，与惰轮908啮合衔接。轴910连接输出小齿轮912，该输出小齿轮与形成在清洁轮300g上的齿310g啮合衔接，用于和惰轮908一起旋转。离合器900通常在第一状态和第二状态中操作，在第一状态中旋转功率传送到第一输出轴904，但是不传送到第二输出轴906；在第二状态中旋转功率传输到第二输出轴906，但是不传送到第一输出轴904。离合器900优选是电控的，使得使用者仅需按压按钮来将离合器900的状态从第一状态改变到第二状态(例如，通过在与通常用来启动真空吸尘器10a的相反方向上转换电源开关76(图3))。如上所述，离合器900通常可操作在第一状态中，使得当按钮释放时，离合器900将回复到第一状态。在图35的实施例中，采用第二电动机950来旋转清洁轮300。
虽然本发明已经参考各种实施例在说明书中进行了描述并且在附图中进行了图示，但是本领域的技术人员将会理解，可以进行各种改变，并且可以对其元件用等价物替代，而不脱离权利要求书中所限定的本发明的范围。而且，在此特别注意了各种实施例之间特征、元件和/或功能的混合与匹配，使得从披露的这些内容中一个本领域普通技术人员将能够领会到，除非有不同的描述，否则一个实施例的特征、元件和/或功能可以适当地如上所述结合到另一个实施例中。此外，可以进行许多修改从而将特定的情形或材料适用于本发明的教导中，而不脱离其实质范围。因此，所表达的意思是，本发明不限于意在作为实现本发明最佳模式由说明书所述以及由附图所示的特定实施例，而是本发明将包括落在上述描述和后附权利要求书内的任何实施例。