CN103860109A - 用于跨越行驶障碍物的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于跨越行驶障碍物(8)的装置(9)，优选安置在具有被驱动的行驶轮(3)的可自主行驶的地面清洁设备(1)上。为了对所述类型的装置进行改进设计，在此建议，在所述行驶轮(3)上可偏心摆动地安置有通过前部端面(12)沿行驶方向(r)超出所述行驶轮(3)的滚动面(7)向外突出的抬升部件(10)，其中，设置有固定在外壳上的对应支架。

Description

用于跨越行驶障碍物的装置

技术领域

本发明涉及一种用于跨越行驶障碍物的装置，优选安置在具有被驱动的行驶轮的可自主行驶的地面清洁设备上。

背景技术

已知可自主行驶的地面清洁设备，尤其是以自主工作的吸尘和／或清扫机器人的形式，还尤其用于在家务范围内清洁和保养地面覆层。这种吸尘／清扫机器人例如由DE10242257A1已知。这类设备具有至少一个被驱动的行驶轮，进一步优选具有两个这样的行驶轮，尤其在待清洁地面上尤其自动前进。存在这种需要，即地面清洁设备可自主越过地面上高度较低的、例如最大高度为20mm的障碍物、如门槛。

就此已知解决方案，其中清洁设备使用抬升装置，该抬升装置具有独立的驱动装置(参见DE202008017137U1)。抬升装置在识别到障碍物时被激活，其结果是在地面清洁设备行驶过程中需要对周围环境进行监控。

发明内容

针对已知的现有技术，本发明所要解决的技术问题是，对上述类型的装置进行改进设计。

所述技术问题的可行解决方案是，根据本发明的第一设想，提供一种装置，其中规定，在所述行驶轮上可偏心摆动地安置有通过前部端面沿行驶方向超出所述行驶轮的滚动面向外突出的抬升部件，其中，设置有固定在外壳上的对应支架。根据这种设计方案提出了一种用于跨越行驶障碍物的装置，其尤其具有设计上构造简单的特征。由于所述抬升部件可偏心摆动地支承在行驶轮上，因此在与抬升部件的固定在外壳上的支架的共同作用下，产生有利的动态运动，用于将地面清洁设备抬升到位于行驶路程上的障碍物上面或上方。通过利用所述可偏心摆动的抬升部件，所述行驶轮以及位于该行驶轮上的地面清洁设备尤其整体被抬升到待跨越的障碍物上面，其中障碍物的跨越以有利的方式与所述行驶轮的直径无关，这又有利于地面清洁设备的整体设计。所述抬升部件的前部端面至少在摆动位置中(相对于行驶轮轴在延伸方向上的投影)沿设备的通常行驶方向突出超过行驶轮的滚动面，以便能够探测到行驶轮前方可能存在的障碍物。在此，只要抬升部件通过突出于行驶轮的滚动面的部分接触到与行驶轮所在地面相比处于更高水平面上的障碍物时，抬升部件便以杠杆方式发挥作用。

在一种优选的设计方案中规定，仅通过行驶轮的驱动装置移动所述抬升部件。在此，所述抬升部件优选直接通过行驶轮移动，抬升部件可偏心摆动地安置在该行驶轮上。当优选安置有两个行驶轮并进一步优选每个行驶轮均配属抬升部件时，在优选设计方案中，抬升部件分别通过行驶轮移动，抬升部件可偏心摆动地安置在该行驶轮上。备选的是，所述抬升部件也可被间接移动，例如通过两个或多个抬升部件之间的刚性连接，其中仅有一个抬升部件直接通过行驶轮被移动。

在优选的设计方案中，抬升部件的支承轴平行于行驶轮的转动轴延伸，进一步优选垂直于设备的通常行驶运动方向，尤其平行于待驶过地面的平面定向。

在进一步优选的设计方案中，抬升部件铰接在行驶轮上的偏心距与行驶轮-转动轴之间的比值是行驶轮直径的1／20至1／2，进一步优选是该直径的1／8至1／4，进一步优选为该直径的1／6。

在优选设计方案中，在所述抬升部件沿设备的通常行驶方向从行驶轮的滚动面上的最大伸出位置中，所述抬升部件的前部端面超出所述滚动面向外伸出所述行驶轮的直径的1／20至1倍距离，进一步优选为1／3至1／5，尤其优选大约为该直径的1／4。

在一种优选的改进设计中规定，在最大回拉位置中，所述端面与所述滚动面平齐或者(相对于设备的通常行驶方向)保持在所述滚动面的后面。所述端面在最大回拉位置中优选相应地不会突出超过在投影中沿行驶轮转动轴的方向围绕其环绕的行驶轮的或滚动面的圆周轮廓，而优选是终止于滚动面的环绕的圆周线，或者位于滚动面的圆周线所限定的投影面内。

在优选的设计方案中，所述抬升部件在其前部末端区域，进一步优选在此包括端面，具有抬升面。当所述抬升部件处于沿通常行驶方向自由突出于滚动面的位置时，所述抬升部件通过该抬升面支承在障碍物(例如待跨越的门槛)上。由此提供抬升部件的设计用于与障碍物共同作用的限定部分。

在一种设计方案中，为了与该障碍物的朝向面形成摩擦配合或力配合的共同作用，所述抬升面具有防滑设计，因此例如为表面的花纹，还例如为细密交错的表面。在优选的设计方案中，所述抬升面至少部分由柔软材料、如软橡胶或软塑料构成，在与待跨越的障碍物的支承面共同作用时，这形成有利于设备抬升的附着。

当抬升部件支承在朝向面时，为了进一步支持一个或多个行驶轮以及设备的抬升，在优选设计方案中，设置抬升面区域内的摩擦系数大于行驶轮滚动面的摩擦系数。因此，进一步优选所述行驶轮的滚动面由一种与抬升面相比更加坚硬的材料构成，例如硬塑料或者硬橡胶。

在优选设计方案中，所述抬升部件在外壳侧的支架由拉杆构成，所述拉杆将外壳与抬升部件连接起来。该拉杆优选围绕平行于抬升部件的支承轴以及还优选平行于行驶轮的转动轴延伸的轴，可摆动地连接在设备外壳上或者与设备外壳相连的底盘部分上。拉杆与抬升部件之间的连接轴进一步优选同样平行于上述轴延伸。

在优选设计方案中，外壳侧的拉杆支架设置在行驶轮的轴的上方，进一步优选位于一个在设备通常行驶状态下平行于地面延伸的、至少近乎与行驶轮的滚动面相切的平面内。在备选设计方案中，外壳侧的拉杆支架设置在行驶轮轴的下方。

以上和以下所示出的范围和值域或多倍范围在公开内容方面也包括所有中间值，尤其以每个尺寸的十分之一的间距，在可能情况下也可以是无尺度的，尤其1.01倍等，一方面用于界定所述范围的下和／或上边界，但备选或附加的还涉及每个范围的一个或多个单独数值的公开内容。

附图说明

以下结合附图进一步阐述本发明，该附图仅示出一个实施例。在附图中：

图1示出地面清洁设备的局部剖面立体图；

图2示出所述设备的行驶轮的侧视图，所述设备具有支承行驶轮的摇臂和用于在设备沿通常行驶方向行驶时越过行驶障碍物的装置；

图3示出图2的后续示图，涉及所述装置在设备继续行驶时的中间位置；

图4示出另一个后续示图；

图5示出图4的后续示图，在套装有抬升部件用于将行驶轮抬升到行驶障碍物上；

图6示出图5的后续示图，涉及到将行驶轮抬升到障碍物上之后的位置；

图7示出与图4相应的示图，但是所述设备沿通常行驶方向的反向行驶；

图8示出图7的后续示图，涉及将行驶轮或设备抬升到障碍物上的过程中的中间位置。

具体实施方式

首先，图1示出并描述了一种可自主行驶的地面清洁设备1，其具有底盘，所述底盘在底侧具有朝向待保养地面2的、电机驱动的行驶轮3。所述底盘被设备罩壳4罩住。所述设备1优选具有电机驱动的、穿过底盘底部5的、用于地面2清扫作业的、未示出的毛刷，所述毛刷在进一步优选的实施方式中穿过吸嘴，经由所述吸嘴借助吸气气流抽吸地面2。

所述设备1的各个电动组件的供电是经由未示出的、可反复充电的蓄电池实现的。

行驶轮3的转动轴x垂直于地面清洁设备1的通常的行驶方向r，其中，所述行驶轮3还优选安置在地面清洁设备1的中央的、垂直的设备轴线的两侧。

每个行驶轮3均被固定在可摆动地铰接在底盘或设备1上的纵拉杆6上。纵拉杆6围绕平行于行驶轮3的转动轴x延伸的摆动轴可摆动地支承。

每个行驶轮3均具有环绕的滚动面7，优选由坚硬材料、如硬塑料构成。

为了能够更好地越过尤其沿行驶方向r、但也沿行驶方向的反向r′可能存在的地面上的行驶障碍物8、如门槛，设置有用于越过这种行驶障碍物8的装置9。这种装置9优选分别配属一个行驶轮3。

所述装置9为此首先具有抬升部件10。在此基本上涉及一种升降杆形状的臂，其优选配属在行驶轮3的宽侧并且支承在该区域内。备选的是，也可在每个行驶轮3的两侧设置这样的抬升部件10。

所述抬升部件10构造为伸长的扁平件，并且在行驶轮3上相对于行驶轮的转动轴x偏心地可偏转地安置。摆动轴y被布置在与转动轴x同心定向的行驶轮3的圆周线上，该圆周线具有的直径优选等于行驶轮直径d的五分之一至六分之一。

抬升部件10自摆动轴y起自由伸出尺寸a，该尺寸a约等于行驶轮直径d的0.5至0.6倍。在与此相反的方向上，抬升部件10优选在自由伸出部分的延长段上延伸，其中，相关的末端部分则铰接地被连接在拉杆11上。所述拉杆11又可摆动地安置在设备1或纵拉杆6上。

拉杆轴z优选位于转动轴x的上方，进一步优选平行于转动轴x定向，其中，还进一步优选摆动轴w在拉杆11与抬升部件10之间与此平行地延伸。

抬升部件10优选直接通过所属的行驶轮3被驱动，其中，摆动轴y以及相应的抬升部件10的前端自由端面12尤其在至少近似椭圆的轨迹上移动。

在抬升部件10上设计有配属于端面12的抬升面13。该抬升面首先趋于垂直向下，但优选继续延伸至端面12内。抬升面13至少优选由柔软材料、如软橡胶或软塑料构成，在进一步优选的设计中，抬升部件10和拉杆11由硬塑料构成。

通过抬升部件10偏心地固定在行驶轮3上以及通过拉杆11的摆动式支承，抬升面13尤其在近似椭圆形的轨迹上被引导，其中，当地面清洁设备1沿通常行驶方向r行驶时，抬升部件10在其自身移位的过程中趋于向上和向前地由最大程度地向后位移的位置移动到最大程度地向前位移的、从滚动面7自由突出的位置，进一步优选由于所建议的偏心铰接而位于转动轴x的上方。

随着摆动轴y到达行驶轮转动轴x下方的区域内，抬升部件10通过其具有抬升面13的自由端部向下朝向地面2的方向倾斜，抬升部件10同时回移至拉回位置，端面12在该位置上优选处于行驶轮3的投影面内。

如果在行驶路程中没有行驶障碍物8，则抬升部件10、尤其是其抬升面13便不与地面2发生接触，因此地面清洁设备1能够不受阻碍地通过行驶轮3继续前行。

但如果在行驶路径(沿通常行驶方向r)上存在例如图4所示的例如门槛形式的行驶障碍物8，则抬升部件10通过抬升面13在沿行驶方向r前行以及抬升部件10下降过程中接触障碍物8。由于相应行驶轮3继续被电机驱动地转动，因此由产生的动态运动和抬升面13在行驶障碍物8上的摩擦配合的支承，使行驶轮3被抬升，进而使整个设备1被抬升(参见图6)。

在优选的设计中，所述滚动面7设计有比抬升面13更小的摩擦系数。此外，优选如此选择滚动面7，使得随着滚动面7接触到障碍物的边缘(例如图4所示)，由于障碍物8相应地阻止了继续行驶，则行驶轮3必要时在该位置转动。但通过行驶轮3在该位置上的继续转动，使抬升部件10移动至抬升行驶轮3的位置。

当抬升部件10继续行驶时，抬升部件10必要时将行驶轮3抬升到障碍物8上，使得行驶轮3可从一个合适的切入角行驶到障碍物8上。

在向后行驶(行驶方向r′)中，也就是说当所述设备1沿着与通常行驶方向r相反的方向行驶时，随着滚动面7如图8所示碰到障碍物的边缘，行驶驱动机构或纵拉杆6就这样向上摆动，使得相应行驶轮3进一步从底盘底部5伸出，从而引起底部空间的增大，也就是地面2与底盘底部5之间的间隔增大。

通过纵拉杆6变化的定向和位置以及拉杆11在纵拉杆6上的摆动固定，使得在行驶轮3转动过程中，抬升部件10的抬升面13到达地面2，然后抬升部件10在行驶轮3继续转动的过程中将其抬升，从而行驶轮3可行驶到障碍物8上。

对于有两个行驶轮3的布置方式，两个抬升部件10可以机械地相互耦连。优选设计方案是，每个抬升部件10均直接通过所属行驶轮3被驱动，使得在遇到相应的障碍物时，由此可实现行驶轮3的抬升。

通过安置一个或多个抬升部件10，可使用直径相对较小的行驶轮3，这有利于设备的整体高度。

上述实施方式用于阐明由本申请所获得的本发明，其至少通过以下特征组合而各自独立地对现有技术加以扩展，即：

一种装置9，其特征在于，在所述行驶轮3上偏心地、可摆动地安置有通过前部端面12沿行驶方向r超出所述行驶轮3的滚动面7向外突出的抬升部件10，其中，设置有固定在外壳上的支架。

一种装置，其特征在于，仅通过所述行驶轮3的驱动装置移动所述抬升部件10。

一种装置，其特征在于，所述抬升部件10的支承轴y平行于所述行驶轮3的转动轴x延伸。

一种装置，其特征在于，所述偏心距是所述行驶轮3的直径d的1／20至1／2。

一种装置，其特征在于，在所述抬升部件10的最大伸出位置中，所述前部端面12从所述滚动面7向外伸出所述行驶轮3的直径d的1／20至1倍距离。

一种装置，其特征在于，在最大回拉位置中，所述端面12与所述滚动面7平齐或者退缩处于所述滚动面7的后面。

一种装置，其特征在于，所述抬升部件10在其前部区域具有抬升面13。

一种装置，其特征在于，所述抬升面13至少部分由柔软材料、如软橡胶或软塑料构成。

一种装置，其特征在于，所述行驶轮3的滚动面7由坚硬材料、如硬塑料构成。

一种装置，其特征在于，所述固定在外壳上的支架通过将该外壳与所述抬升部件10连接起来的拉杆11构成。

一种装置，其特征在于，所述固定在外壳上的拉杆支架设置在所述行驶轮3的转动轴x的上方。

附图标记列表

1   地面清洁设备

2   地面

3   行驶轮

4   设备罩壳

5   底盘底部

6   纵拉杆

7   滚动面

8   行驶障碍物

9   装置

10  抬升部件

11  拉杆

12  端面

13  抬升面

a   尺寸

d   直径

r   行驶方向

r′ 行驶方向

w   摆动轴

x   转动轴

y   支承轴

z   拉杆轴

Claims (12)

1.一种用于跨越行驶障碍物(8)的装置(9)，优选安置在具有被驱动的行驶轮(3)的可自主行驶的地面清洁设备(1)上，其特征在于，在所述行驶轮(3)上可偏心摆动地安置有以前部端面(12)沿行驶方向(r)超出所述行驶轮(3)的滚动面(7)向外突出的抬升部件(10)，其中，设置有固定在外壳上的对应支架。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，仅通过所述行驶轮(3)的驱动装置移动所述抬升部件(10)。

3.根据上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述抬升部件(10)的支承轴(y)平行于所述行驶轮(3)的转动轴(x)延伸。

4.根据上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述偏心距是所述行驶轮(3)的直径(d)的1／20至1／2。

5.根据上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，在所述抬升部件(10)的最大伸出位置上，所述前部端面(12)超出所述滚动面(7)向外伸出所述行驶轮(3)的直径(d)的1／20至1倍距离。

6.根据上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，在最大回拉位置上，所述端面(12)与所述滚动面(7)齐平或者处于所述滚动面(7)的后面。

7.根据上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述抬升部件(10)在其前部区域具有抬升面(13)。

8.根据上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述抬升面(13)至少部分由柔软材料、如软橡胶或软塑料构成。

9.根据上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述行驶轮(3)的滚动面(7)由坚硬材料、如硬塑料构成。

10.根据上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述固定在外壳上的支架通过将该外壳与所述抬升部件(10)连接起来的拉杆(11)构成。

11.根据上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述固定在外壳上的拉杆支架设置在所述行驶轮(3)的转动轴(x)的上方。

12.一种装置，其特征在于，具有上述权利要求中任一项所述特征中的一项或多项。

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