JP2001258807A - 自走式電気掃除機 - Google Patents

自走式電気掃除機

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JP2001258807A
JP2001258807A JP2000079318A JP2000079318A JP2001258807A JP 2001258807 A JP2001258807 A JP 2001258807A JP 2000079318 A JP2000079318 A JP 2000079318A JP 2000079318 A JP2000079318 A JP 2000079318A JP 2001258807 A JP2001258807 A JP 2001258807A
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self
vacuum cleaner
steering
vertical shaft
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JP2000079318A
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Mitsuharu Ninomiya
光治 二宮
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Original Assignee
Sharp Corp
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】簡単な構成で自律走行しながら清掃が行える自
走式電気掃除機を低コストで提供する。 【解決手段】垂直軸２５と一体に回動可能な箱体状の操
舵兼駆動手段１８と、ゴミの吸い込み気流を発生させる
電動送風機３と、掃除機本体４０の進行方向側に配設さ
れたバンパー２３と、駆動輪１１を垂直軸２５を介して
回転駆動する走行モータ１０と、一端がバンパー２３に
連結されるとともに他端が操舵兼駆動手段１８側に付勢
され操舵兼駆動手段１８に係脱自在に係合される回動自
在な可動部材２９とを備え、バンパー２３が障害物に衝
突したとき、可動部材２９が上記付勢に抗して回動する
ことにより上記係合が解除されるとともに垂直軸２５に
所定量以上の負荷がかかることにより垂直軸２５と操舵
兼駆動手段１８が一体に回動することにより、掃除機本
体４０の向きを可変して自律走行しながら床面Ｆの清掃
を行う自走式電気掃除機。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、自立走行しながら
清掃を行う自走式電気掃除機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の自走式掃除機の一例が、特開平４
−２６３８２２号公報に開示されている。この従来の自
走式掃除機は、図１１に示すように、移動手段である操
舵兼駆動手段１０２，１０３，１０４と、前方並びに左
右方向の障害物を検知する障害物検知手段１０７，１１
０と、前記障害物検知手段１０７，１１０の出力に基づ
いて前記操舵兼駆動手段１０２，１０３，１０４を制御
する移動制御手段１１１と、ファンモータ１０５等から
成る清掃手段と、前記各手段に電力を供給するバッテリ
ー１１６とを備えた自走式掃除機本体１０１と、前記自
走式掃除機本体１０１に連結され、自走式掃除機本体１
０１に電力を供給する補助バッテリー１１９を備えたバ
ッテリー貨車１２０とを有するものである。上記構成に
より、本体１０１内に設置されたバッテリー１１６だけ
では清掃不可能な領域においても清掃が可能としたもの
である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の自走式掃除機では、操舵兼駆動手段１０２，１０
３，１０４、障害物検知手段１０７，１１０、ファンモ
ータ１０５等を長時間安定して作動させるための補助バ
ッテリー１１９を備え、本体１０１とは分離したバッテ
リー貨車１２０が必要であるため、部品点数が増えてコ
ストが高くなるだけでなく、外観的な見栄えも悪いとい
った問題があった。
【０００４】本発明は、デザインを含む外観形状に大幅
な変更を加えることなく、簡単な構成で自律走行しなが
ら清掃が行える自走式電気掃除機を低コストで提供する
ことを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明による自走式電気掃除機は、回動可能に支持
される垂直軸と、該垂直軸の回転により回転駆動される
駆動輪と、該駆動輪が回転自在に支持され前記垂直軸に
所定量以上の負荷がかかると前記垂直軸の回転に伴って
一体に回動して前記駆動輪の向きを変える操舵部と、該
操舵部の回動を阻止する回動阻止手段と、掃除機本体の
進行方向側に設けられ前記回動阻止手段による前記操舵
部の上記回動の阻止を解除するバンパーとを備えたこと
を特徴とする。
【０００６】これによると、前記バンパーが障害物に衝
突すると、前記回動阻止手段による前記操舵部の回動の
阻止が解除され、前記操舵部が前記垂直軸の回転と共に
一体に回動する。従って、自走式電気掃除機は進行方向
を変え、障害物を回避しながら自律走行を続ける。
【０００７】また、本発明による自走式電気掃除機は、
回転可能に支持される垂直軸と、回転可能に支持される
駆動輪を有し垂直軸と一体に回動可能な箱体状の操舵兼
駆動手段と、ゴミの吸い込み気流を発生させる電動送風
機と、掃除機本体の進行方向側に配設されたバンパー
と、前記駆動輪を前記垂直軸を介して回転駆動する走行
モータと、一端が前記バンパーに連結若しくは当接され
るとともに他端が前記操舵兼駆動手段側に付勢され前記
操舵兼駆動手段に係脱自在に係合される回動自在な可動
部材とを備え、前記バンパーが障害物に衝突したとき、
前記可動部材が上記付勢に抗して回動することにより上
記係合が解除されるとともに、前記垂直軸に所定量以上
の負荷がかかることにより前記垂直軸と前記操舵兼駆動
手段が一体に回動することを特徴とする。
【０００８】これによると、前記バンパーが障害物に衝
突すると、前記可動部材と前記操舵兼駆動手段との係合
が解除され、前記駆動兼操舵手段が前記垂直軸の回転と
共に一体に回動する。従って、自走式電気掃除機は進行
方向を変え、障害物を回避しながら自律走行を続ける。
【０００９】尚、前記バンパーを、その中央部が掃除機
本体の進行方向側の最も前方にあり、その両側部は前記
中央部から後方に遠ざかるように退避する形状とするこ
とにより、進行方向に対しどの方向から障害物と接触し
ても、障害物からの回避がスムーズになる。
【００１０】そして、前記バンパー及び前記可動部材に
略半球形状の凹部を設け、これらの凹部に球面摺接構造
により滑動自在に挟持される球体を介して上記連結を行
うことにより、衝突により前記バンパーが受ける外力を
前記可動部材の回動動作に容易に変換できる。
【００１１】若しくは、前記バンパーに先端が尖った押
圧部材を凸設し、該押圧部材によって一点で上記当接を
行うことにより、衝突により前記バンパーが受ける外力
を前記可動部材の回動動作に容易に変換できる。しか
も、進行方向に対しどの方向から障害物と接触しても、
前記押圧部材の先端は前記可動部材に当接しながらその
表面を滑動できる。
【００１２】更に、前記バンパーを、掃除機本体の進行
方向側に付勢するとともに一定の範囲内で前後左右に移
動できるようにすると、前記バンパーは障害物との衝突
による外力の方向や強さに対してフレキシブルに対応で
きるようになる。
【００１３】そして、前記電動送風機及び前記走行モー
タに電力を供給するバッテリーを備えることにより、掃
除機本体とは別体の補助バッテリーが不要となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。図１、図２は本発明の一実
施形態の自走式の電気掃除機を示す側面断面図及び底面
図である。電気掃除機本体４０の外形は回転自在に支持
される後輪１２を有する台車１が本体カバー２に覆われ
て形成されている。図３は、本体カバーを取り外した状
態の上面図である。
【００１５】これらの図に示すように、台車１の前部に
は凹部１ａが形成されており、該凹部１ａには前輪１１
の車軸１１ａを回転可能に支持する操舵部（駆動兼操舵
手段）１８が配されている。本体カバー２の天井部の内
面には、バッテリー２６が取り付けられている。
【００１６】第４ギヤ２２には第３ギヤ２１が噛合して
いる。第３ギヤ２１はシャフト２５と一体化されてい
る。シャフト２５は操舵部１８及び凹部１ａに設けられ
る貫通孔１８ｂ，１ｂを貫通し、台車１と一体に形成さ
れる支持部１ｃにより回転可能に支持されている。
【００１７】凹部１ａの上部後方には前輪１１を駆動す
る走行モータ１０が配されている。シャフト２５には第
２ギヤ２０が一体化され、第２ギヤ２０は走行モータ１
０のモータ軸１０ａに固着される第１ギヤ１９と噛合し
ている。走行モータ１０はバッテリー２６により電力が
供給されるようになっている。尚、２７はバッテリー２
６を充電するための充電端子、２８は走行モータ１０を
ＯＮ／ＯＦＦする運転スイッチである。
【００１８】従って、走行モータ１０の駆動により、第
１ギヤ１９、第２ギヤ２０、シャフト２５、第３ギヤ２
１及び第４ギヤ２２を介して前輪１１（駆動輪）が回転
されるようになっている。また、第３ギヤ２１及び第４
ギヤ２２により、立設されるシャフト２５（垂直軸）の
回転を横設される車軸１１ａ（水平軸）の回転に変換す
る変換部が形成されている。
【００１９】台車１の後方の下面には開口部１ｄが形成
されている。開口部１ｄから台車１の下方に突出して回
転ブラシ４が横設されている。回転ブラシ４の周面に突
設されるブラシ４ａは床面Ｆに接触するようになってい
る。回転ブラシ４の軸部４ｂはベルト１４によりブラシ
駆動モータ１３のモータ軸１３ａに連結されている。
【００２０】回転ブラシ４の上部には電動送風機室３２
が台車１と一体に形成されている。電動送風機室３２に
は吸気を発生させる電動送風機３が配されている。電動
送風機３の端部には電動送風機室３２との隙間を埋めて
防振する防振ゴム１６が周設されている。電動送風機室
３２の後部には塵埃Ｄを収容する集塵室９が配され、フ
ィルター１５を介して電動送風機室３２と連通してい
る。
【００２１】本体カバー２は後方が開口しており、矢印
Ａのように集塵室９が脱着可能になっている。集塵室９
の側壁には吸気により開成する弁３０が設けられてお
り、電動送風機３の停止中は弁３０が閉じられるように
なっている。これにより、塵埃Ｄの廃棄を容易にすると
ともに、集塵室９を脱着した際の塵埃Ｄの飛散を防止し
ている。
【００２２】集塵室９にはパッキン（不図示）等により
機密保持される吸気パイプ５が隣接し、弁３０を介して
連通している。吸気パイプ５は台車１の開口部１ｄから
下方に突出している。吸気パイプ５の先端の吸気口７は
回転ブラシ４の後方に配され、ブラシ４ａと床面Ｆとの
接触部分に向けて開口している。吸気口７の床面Ｆに対
する傾斜角θ１は約４５゜になっている。
【００２３】電動送風機室３２には電動送風機３の排気
が通る排気パイプ６が連通している。排気パイプ６は台
車１の開口部１ｄから下方に突出している。排気パイプ
６の先端の排気口８は回転ブラシ４の前方に配され、ブ
ラシ４ａと床面Ｆとの接触部分に向けて開口している。
排気口８の床面Ｆに対する傾斜角θ２は約４５゜になっ
ている。
【００２４】従って、電動送風機３の駆動により排気が
排気パイプ６を通って排気口８から矢印Ｂのようにブラ
シ４ａと床面Ｆとの間に向けて吹付けられ、吸気が排気
とともに吸気口７から矢印Ｃのように吸気パイプ５、集
塵室９を通って電動送風機室３２に至る循環路が形成さ
れている。尚、ブラシ駆動モータ１３及び電動送風機３
はバッテリー２６に接続され、運転スイッチ２８により
前述の走行モータ１０とともにＯＮ／ＯＦＦされるよう
になっている。
【００２５】電気掃除機本体４０の進行方向側の下方に
は、直進している電気掃除機が障害物に衝突したときに
受ける衝撃を緩和するバンパー２３が配設されている。
このバンパー２３は、図４に示すように、側面がコの字
状になった部分で台車１が挟むように配設されている。
【００２６】台車１の前部には、略凸五角形の開口部１
ｅが左右の２カ所に貫通して設けられており、それぞれ
の開口部１ｅの前方には引っ掛けピン３５が固定されて
いる。一方、バンパー２３にも、開口部１ｅを貫通する
ように引っ掛けピン３４が取り付けられている。
【００２７】これらの引っ掛けピン３４，３５の間に
は、バネ３６が設けられており、このバネ３６によりバ
ンパー２３は電気掃除機の進行方向側に常に付勢されて
いる。更に、台車１のバンパー２３に挟まれている部分
の上下には、図示の如く、隙間が存在するため、バンパ
ー２３の垂直方向（Ｈの方向）の微動にも無理なく対応
できる設計となっている。
【００２８】図５は、本発明に係る自走式電気掃除機の
要部側面断面図であり、図６はそのｙ−ｙ線階段断面図
である。バンパー２３の線対称軸近傍の背面には、略直
方体形状をした押圧部材２３ａが接着等により固定され
ている。本体１の凹部１ａの前方にはアングル２４が取
り付けられており、その下端には水平方向に延びる回転
軸２９ａでもって可動部材２９が回転軸２９ａを中心と
して回動自在に設けられている。尚、押圧部材２３ａは
バンパー２３と一体的に設けられた部材であってもよ
い。
【００２９】そして、押圧部材２３ａの後部と可動部材
２９の下端とには、共に略半球形状に窪んだ凹部が凹設
されており、これらの凹部に球体３１が球面摺接構造に
よって滑動自在に挟持されている。一方、可動部材２９
は、上端付近においてバネ３３によりアングル２４と連
結されている。
【００３０】操舵部１８の前方上部には、掃除機の進行
方向に対し平行で、かつ、平坦な面を有する係止片１８
ａが設けられており、該係止片１８ａに可動部材２９の
上端に切欠き形成された段部２９ｂが係合できるように
なっている。上述したようにバンパー２３は、掃除機の
進行方向側にバネ３６（図４）により付勢されているの
で、直進走行中は、図６に示すように、係止片１８ａと
段部２９ｂとの上記係合が維持されることとなる。
【００３１】上記構成の電気掃除機おいて、運転スイッ
チ２８がＯＮされると、ブラシ駆動モータ１３、電動送
風機３及び走行モータ１０に電力が供給される。走行モ
ータ１０のモータ軸１０ａの回転により第１、第２ギヤ
１９、２０、シャフト２５及び変換部を介して前輪１１
が駆動され、電気掃除機本体４０が前進する。
【００３２】ブラシ駆動モータ１３のモータ軸１３ａの
回転により、回転ブラシ４が回転し、床面Ｆの塵埃が掻
上げられる。また、電動送風機３の駆動により排気口８
から排気が床面Ｆに吹付けられて床面Ｆの塵埃を舞上
げ、吸気口７から排気とともに塵埃が吸込まれる。
【００３３】そして、開成される弁３０を通って集塵室
９に吸気が導かれる。塵埃Ｄはフィルター１５により濾
過されて集塵室９内に収容され、清浄な空気が電動送風
機室３２を通って再度排気口８から排気されて循環す
る。このようにして、電気掃除機本体４０は自律走行し
ながら床面Ｆの掃除を行う。
【００３４】電気掃除機本体４０が壁面等の障害物と衝
突すると、前輪１１の回転が停止される。そして、第３
ギヤ２２の回転が拘束され、第３ギヤ２２には第２ギヤ
２１による負荷がかかる。このとき、図５の矢印Ｐの如
く、バンパー２３が外力を受けるため、同時に押圧部材
２３ａも押し込まれ、バネ３６（図４）の付勢に抗して
ピン３５（図４）が開口部１ｅ（図４）内を移動すると
ともに、バンパー２３が後方に押動される。そして、そ
の外力が球体３１を介して可動部材２９に作用する。
【００３５】それに伴い、図７及び図８に示すように、
可動部材２９が回転軸２９ａを中心として矢印Ｇ（図
５）の方向に回動し、バネ３３が圧縮されるとともに、
可動部材２９の段部２９ｂと係止片１８ａとの上記係合
が解除される。これにより、操舵部１８が矢印Ｅのよう
にシャフト２５と共に回転し、前輪１１の向きが可変さ
れる。
【００３６】前輪１１の向きが変わると、後輪１２の一
方を支点に電気掃除機本体４０が回動する。バンパー２
３が障害物から離れると、バネ３６の付勢によってバン
パー２３は進行方向側の所定位置に戻るとともに、圧縮
されたバネ３３の復元力によって可動部材２９が回転軸
２９ａを中心として矢印Ｇ（図５）とは逆方向に回動し
て、図６に示すように、段部２９ｂは再び操舵部１８の
係止片１８ａと係合する。従って、電気掃除機本体４０
が障害物を回避して継続して走行できる。
【００３７】これにより、家具等が配置されない室内で
は電気掃除機本体４０は壁面に沿って周回するだけであ
るが、多くの家具等の障害物が配置された室内では障害
物と衝突する毎に電気掃除機本体４０の向きが変わるの
で様々な方向に電気掃除機本体４０が走行して室内の隅
々まで無人で掃除を行うことが可能になる。
【００３８】本実施形態によると、電動送風機３の排気
により床面Ｆの塵埃を舞上げて吸塵するため吸塵効率を
向上させることができる。また、排気を吸気口７から回
収して循環するため、吸引力が小さくても吸塵すること
ができる。これにより、電動送風機３の消費電力を低減
することができ、バッテリー２６による長時間の走行が
可能になる。更に、外部に放出される排気を減少させる
ことができ、周辺環境の汚染を低減できる。
【００３９】また、走行モータ１０によるシャフト２５
（垂直軸）の回転を車軸１１ａ（水平軸）の回転に変換
する変換部を有することで、電気掃除機本体４０が障害
物に衝突すると変換部に負荷がかかって前輪１１を垂直
な軸の周りに回動させることができる。
【００４０】これにより、従来例のような操舵用モー
タ、位置認識手段及び障害物検知手段を必要とせず、簡
単な構成で電気掃除機本体４０の向きを可変して障害物
を回避しながら電気掃除機本体４０を走行させることが
できる。従って、電気掃除機の消費電力を更に削減して
バッテリー２６によるより長時間の走行が可能になると
ともに、電気掃除機を安価にすることができる。
【００４１】尚、ダンパー２３と可動部材２９との連結
に球体３１を用いず、図９及び図１０に示すように、ダ
ンパー２３の背面から先細になった円錐状の押圧部材２
３ｂを凸設し、可動部材２９と一点で当接するようにし
てもよい。この場合は、電気掃除機本体４０の正面から
だけでなく、図１０の矢印Ｐ’で示すように、任意の方
向から障害物がバンパー２３に当たっても、押圧部材２
３ｂの先端が可動部材２９と当接しながら滑動するた
め、図中の点線で示すように、開口部１ｅ内をピン３４
が移動できる範囲内でバンパー２３に加わる外力を可動
部材２９の回転軸２９ｂを中心とする回動動作に確実に
変換することができる。
【００４２】
【発明の効果】以上説明したように本発明によると、自
走式電気掃除機の進行方向側に設けられたバンパーと、
回転可能に支持される駆動輪を有する垂直軸の回りに回
転自在な箱形状の駆動兼操舵手段と、一端が前記バンパ
ーに連結若しくは当接されるとともに他端が前記操舵兼
駆動手段側に付勢され前記操舵兼駆動手段に係脱自在に
係合される回動自在な可動部材とを備え、前記バンパー
が障害物に衝突したとき、前記可動部材が上記付勢に抗
して回動することにより上記係合が解除されて前記垂直
軸の回転により前記操舵兼駆動手段が前記垂直軸の回り
に回動し、自走式電気掃除機の向きを可変して障害物を
回避しながら自立走行させることができる。
【００４３】これにより、従来のような障害物検知手段
や補助バッテリーが不要となるため、デザインを含む外
観形状に大幅な変更を加えることなく、消費電力を更に
削減してバッテリーによる長時間の自立走行が可能な自
走式電気掃除機を安価に提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態に係る自走式電気掃除
機の側面断面図である。
【図２】 その自走式電気掃除機の底面図である。
【図３】 その自走式電気掃除機の本体カバーを取り
外した状態の上面図である。
【図４】 図３におけるｘ−ｘ線断面図である。
【図５】 その自走式電気掃除機が直進しているとき
の要部側面断面図である。
【図６】 図５におけるｙ−ｙ線階段断面図である。
【図７】 その自走式電気掃除機が障害物に衝突した
ときの要部側面断面図である。
【図８】 図７におけるｙ−ｙ線階段断面図である。
【図９】 本発明の他の実施形態に係る自走式電気掃
除機の側面断面図である。
【図１０】 図９におけるｙ−ｙ線階段断面図であ
る。
【図１１】 従来の自走式掃除機の一例の側面断面図
である。
【符号の説明】
１ 台車 ２ 本体カバー ３ 電動送風機 ４ 回転ブラシ ５ 吸気パイプ ６ 排気パイプ ７ 吸気口 ８ 排気口 ９ 集塵室 １０ 走行モータ １１ 前輪（駆動輪） １１ａ 車軸（水平軸） １２ 後輪 １３ ブラシ駆動モータ １４ ベルト １５ フィルター １６ 防振ゴム １８ 操舵部 １９ 第１ギヤ ２０ 第２ギヤ ２１ 第３ギヤ ２２ 第４ギヤ ２３ バンパー ２５ シャフト（垂直軸） ２６ バッテリー ２７ 充電端子 ２８ 運転スイッチ ２９ 可動部材 ３０ 弁 ３１ 球体 ３２ 電動機室 ３３，３６ バネ ３４，３５ 引っ掛けピン ４０ 電気掃除機本体 Ｄ 塵埃 Ｆ 床面
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ａ４７Ｌ 9/08 Ａ４７Ｌ 9/08

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 回動可能に支持される垂直軸と、該垂直
    軸の回転により回転駆動される駆動輪と、該駆動輪が回
    転自在に支持され前記垂直軸に所定量以上の負荷がかか
    ると前記垂直軸の回転に伴って一体に回動して前記駆動
    輪の向きを変える操舵部と、該操舵部の回動を阻止する
    回動阻止手段と、掃除機本体の進行方向側に設けられ前
    記回動阻止手段による前記操舵部の上記回動の阻止を解
    除するバンパーとを備えたことを特徴とする自走式電気
    掃除機。
  2. 【請求項２】 回転可能に支持される垂直軸と、回転可
    能に支持される駆動輪を有し垂直軸と一体に回動可能な
    箱体状の操舵兼駆動手段と、ゴミの吸い込み気流を発生
    させる電動送風機と、掃除機本体の進行方向側に配設さ
    れたバンパーと、前記駆動輪を前記垂直軸を介して回転
    駆動する走行モータと、一端が前記バンパーに連結若し
    くは当接されるとともに他端が前記操舵兼駆動手段側に
    付勢され前記操舵兼駆動手段に係脱自在に係合される回
    動自在な可動部材とを備え、前記バンパーが障害物に衝
    突したとき、前記可動部材が上記付勢に抗して回動する
    ことにより上記係合が解除されるとともに、前記垂直軸
    に所定量以上の負荷がかかることにより前記垂直軸と前
    記操舵兼駆動手段が一体に回動することを特徴とする自
    走式電気掃除機。
  3. 【請求項３】 前記バンパーは、その中央部が掃除機本
    体の進行方向側の最も前方にあり、その両側部は前記中
    央部から後方に遠ざかるように退避する形状をしている
    ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の自走式
    電気掃除機。
  4. 【請求項４】 前記バンパー及び前記可動部材に略半球
    形状の凹部を設け、これらの凹部に球面摺接構造により
    滑動自在に挟持される球体を介して上記連結を行うこと
    を特徴とする請求項２又は請求項３に記載の自走式電気
    掃除機。
  5. 【請求項５】 前記バンパーに先端が尖った押圧部材を
    凸設し、該押圧部材によって一点で上記当接を行うこと
    を特徴とする請求項２又は請求項３に記載の自走式電気
    掃除機。
  6. 【請求項６】 前記バンパーを、掃除機本体の進行方向
    側に付勢するとともに一定の範囲内で前後左右に移動で
    きるようにしたことを特徴とする請求項１〜請求項５の
    いずれかに記載の自走式電気掃除機。
  7. 【請求項７】 前記電動送風機及び前記走行モータに電
    力を供給するバッテリーを備えたことを特徴とする請求
    項２〜請求項６のいずれかに記載の自走式電気掃除機。
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