JP6345912B2

JP6345912B2 - 電気掃除機

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Publication number: JP6345912B2
Application number: JP2013092638A
Authority: JP
Inventors: 星野　享; 享星野
Original assignee: Toshiba Lifestyle Products and Services Corp
Current assignee: Toshiba Lifestyle Products and Services Corp
Priority date: 2013-04-25
Filing date: 2013-04-25
Publication date: 2018-06-20
Anticipated expiration: 2033-04-25
Also published as: JP2014212960A

Description

本発明の実施形態は、互いに軸方向に離間されて配置され、本体ケースを走行可能とする対をなす駆動輪を備えた電気掃除機に関する。

従来、例えばセンサなどを用いて障害物などを検出しつつ、被掃除面としての床面上を自律走行しながら床面を掃除する、いわゆる自律走行型の電気掃除機(掃除ロボット)が知られている。このような電気掃除機は、集塵部などを有する掃除機本体の本体ケースの下部の両側に、掃除機本体を自律走行させる駆動輪がそれぞれ突出しているとともに、集塵部と連通する吸込口がこれら駆動輪間に形成されている。これら駆動輪は、床面とのグリップ性を向上するために、床面に向けてばねなどによって付勢されており、床面の凹凸などに応じて駆動輪を介してばねが伸縮することで、床面上での安定した走行を可能としている。

このような電気掃除機の場合、吸込口の面積を確保するためには駆動輪の幅が狭くならざるを得ない。したがって、これら駆動輪間が、例えばホットカーペットのコントローラ部などの、比較的高さが低い凹凸や障害物などに乗り上げた場合、ばねにより付勢された駆動輪が床面に届かず、駆動輪が空転する場合がある。また、これら駆動輪間に、接地可能な走行輪を設けた場合には、例えば駆動輪の一方を前転方向に回転させ他方を後進方向に回転させるなどして本体ケースを旋回させようとすると、走行輪が床面に引っ掛かり旋回性を損なう。

米国特許出願公開第２００４／０１４３９２７号明細書

本発明が解決しようとする課題は、駆動輪間の本体ケース下部が対象物に乗り上げた場合の脱出が可能で、かつ、走行性の低下を防止できる電気掃除機を提供することである。

実施形態の電気掃除機は、本体ケースを有する。また、この電気掃除機は、本体ケースの下部から被掃除面側に突出して回転可能に設けられ、互いに軸方向に離間されて配置され、この本体ケースを走行可能とする対をなす駆動輪を有する。さらに、この電気掃除機は、本体ケースの下部から被掃除面側に突出して回転可能に設けられ、駆動輪よりも走行方向前方に位置する旋回用の旋回輪を有する。また、この電気掃除機は、本体ケースに回転可能に設けられた補助駆動輪を有する。この補助駆動輪は、本体ケースの下部に駆動輪の下部よりも反被掃除面方向に離れた位置に配置されて少なくとも一部が駆動輪間に位置するとともに、駆動輪の接地位置よりも走行方向前方で、かつ、旋回輪よりも走行方向後方に位置する。そして、この補助駆動輪は、駆動輪とは独立して駆動されて、駆動輪の接地部分より本体ケース側に突出した対象物に接触したときに少なくとも回転する。

第１の実施形態の電気掃除機の本体ケースが被掃除面から本体ケース側に突出する対象物上に位置する状態を示し、(a)はその正面図、(b)はその一部を拡大した側面図である。同上電気掃除機を下方から示す平面図である。 (a)は同上電気掃除機の正面図、(b)は電気掃除機の側面図である。同上電気掃除機の内部構造を示すブロック図である。第２の実施形態の電気掃除機の一部を拡大して模式的に示す断面図であり、(a)は通常の被掃除面を走行している状態を示し、(b)は被掃除面から本体ケース側に突出する対象物に向けて補助駆動輪が突出した状態を示す。同上電気掃除機の内部構造を示すブロック図である。第３の実施形態の電気掃除機の一部を拡大して模式的に示す断面図であり、(a)は通常の被掃除面を走行している状態を示し、(b)は被掃除面から本体ケース側に突出する対象物に向けて補助駆動輪が突出した状態を示す。

以下、第１の実施形態の構成を図１ないし図４を参照して説明する。

図１ないし図４において、11は電気掃除機を示し、本実施形態では、この電気掃除機11として、被掃除面としての床面Ｆ上を自律走行(自走)しつつ床面Ｆを掃除する、いわゆる自走式のロボットクリーナを例に挙げて以下説明する。

そして、この電気掃除機11は、中空状の本体ケース12と、この本体ケース12内に収容された電動送風機13と、この電動送風機13の吸込側に連通する集塵部14と、例えば複数(一対)の駆動輪15と、これら駆動輪15を駆動させる駆動手段としてのモータ16と、旋回用の旋回輪17と、本体ケース12の下部に床面Ｆ上を旋回可能に取り付けられた例えば一対の補助清掃部(旋回清掃部)としてのサイドブラシ18と、これらサイドブラシ18をそれぞれ駆動させる旋回駆動手段としての旋回モータ19と、複数の距離検出手段としての測距センサ20と、例えば複数(一対)の補助駆動輪21と、これら補助駆動輪21を駆動させる補助駆動手段としての補助モータ22と、回路基板などにより構成された制御手段23と、電源部を構成する電池である二次電池24とを備えている。なお、以下、電気掃除機11(本体ケース12)の走行方向に沿った方向を前後方向(図２に示す矢印FR，RR方向)とし、この前後方向に対して交差(直交)する左右方向(両側方向)を幅方向として説明する。

本体ケース12は、例えば合成樹脂などにより平坦な円柱状(円盤状)などに形成されており、円形状の下面12aに、集塵部14に連通する集塵口としての吸込口25が床面Ｆに対向して開口形成されている。また、本体ケース12の上部には、図示しないが、各種操作パネルおよび表示部などが配置されている。そして、本体ケース12と、この本体ケース12の内部に収容された電動送風機13、各モータ16、各旋回モータ19、測距センサ20、各補助モータ22、制御手段23および二次電池24と、集塵部14と、サイドブラシ18などとにより、駆動輪15によって床面Ｆ上を走行される掃除機本体26が構成されている。

吸込口25は、左右方向に長手状、すなわち横長に形成され、本体ケース12の下面12aの中央部よりも後方の位置で、かつ、左右方向の中央部に開口されている。この吸込口25は、外縁部が本体ケース12の下面12aから床面Ｆ側である下方に向けて突出するノズル部27によって囲まれている。また、この吸込口25には、回転清掃体としての回転ブラシ31が回転可能に配置されている。

ノズル部27は、開口面積が下側(先端側)へと徐々に狭くなるように形成されており、その下端(先端)が吸込口25の前部および後部を区画している。

回転ブラシ31は、例えば長尺の軸部の外周面に、径方向に螺旋状に複数の清掃体部が壁状に突出して取り付けられて構成されている。この回転ブラシ31は、下側が吸込口25から本体ケース12の下面12aの下方へと突出しており、電気掃除機11を床面Ｆ上に載置した状態で下側に位置する清掃体部の先端が床面Ｆに接触するように構成されている。そして、この回転ブラシ31は、回転清掃体駆動手段としての駆動モータ32により回転駆動される。

駆動モータ32は、本体ケース12(掃除機本体26)の内部に収容されており、機構部としての図示しないギヤ機構を介して回転ブラシ31と接続されている。

電動送風機13は、例えば吸込側を後方に向けて、かつ、軸方向を前後方向(水平方向)に沿わせて本体ケース12の内部に収容されており、吸込側が集塵部14と連通している。

集塵部14は、電動送風機13の駆動により吸込口25から吸い込まれた塵埃を捕集するものであり、例えば本体ケース12の後部に位置している。

各駆動輪15は、電気掃除機11(掃除機本体26)を床面Ｆ上で走行(自律走行)させる、すなわち走行用のものであり、左右幅方向に沿って回転軸15aを有する扁平な円盤状に形成されている。また、これら駆動輪15は、本体ケース12(掃除機本体26)の下部の前後方向の中心付近の位置にて、吸込口25の両側方に幅方向に互いに離間されて配置されており、幅方向に対称な位置となっている。さらに、これら駆動輪15は、本体ケース12の下面12aに開口された開口部34に嵌合しており、本体ケース12の下部に露出し、下部がこの本体ケース12の下部(下面12a)よりも下方に突出している。また、これら駆動輪15は、本体ケース12に対して例えば上下方向に回動可能に軸支されていることなどにより、上下方向に進退可能となっている。そして、これら駆動輪15は、例えば図示しない懸架装置(サスペンション)によって本体ケース12に対してそれぞれ上下方向に弾性的に支持されており、これら懸架装置によって、各駆動輪15は本体ケース12の下面12aの開口部34から下方へと突出する方向(下方)に向けて付勢されている。

各モータ16は、例えば駆動輪15のそれぞれに対応して配置されており、各駆動輪15を独立して駆動させることが可能となっている。これらモータ16は、伝達手段としての図示しないギヤボックスを介して各駆動輪15の回転軸15aと接続されている。このギヤボックスは、各モータ16の回転を減速して各駆動輪15へと伝達するもので、各駆動輪15とともに懸架装置によって下方に向けて付勢されており、駆動輪15とともに上下方向に進退可能となっている。そして、これらモータ16は、空転検出手段としての電流検出手段(電流センサ)37と電気的に接続され、この電流検出手段37により検出された電流値によって、駆動輪15とともに空転しているかどうかを検出可能となっている。

旋回輪17は、本体ケース12の幅方向の略中央部で、かつ、前部に位置しており、床面Ｆに沿って旋回可能な従動輪である。

各サイドブラシ18は、旋回本体部としての清掃部本体であるハブ部41と、このハブ部41から径方向へと放射状に突出して床面Ｆと接触する複数の清掃体としてのブラシ毛42とをそれぞれ有している。そして、サイドブラシ18，18は、本体ケース12(掃除機本体26)の下部にて駆動輪15，15の前方でかつ旋回輪17の後方の両側方の位置に配置されている。

ハブ部41は、剛性を有する例えば硬質の部材(硬質の合成樹脂)によって成形されている。そして、このハブ部41の中央部が本体ケース12の下面12aに旋回可能に軸支されている旋回軸となっている。

また、各ブラシ毛42は、例えば可撓性(弾性)を有する合成樹脂などの部材により線状に形成されており、複数本ずつで束ねられて毛束であるブラシ毛部43を構成し、これらブラシ毛部43がハブ部41の外周にそれぞれ植毛されて、ハブ部41の周方向に互いに略等間隔(等角度)に離間されている。これらブラシ毛42(ブラシ毛部43)は、基端側から先端側へと、下方に向けて傾斜状に突出し、電気掃除機11を床面Ｆ上に載置した状態で先端側が床面Ｆと接触してこの床面Ｆに沿って変形し、ハブ部41の回転(旋回)によってこのハブ部41と一体的に回転して床面Ｆの塵埃を掻き取るようになっている。

各旋回モータ19は、下方に突出する図示しない回転軸が各ハブ部41に接続されており、各サイドブラシ18を、本体ケース12の幅方向中心側へと、換言すれば右側のサイドブラシ18を左側へと、左側のサイドブラシ18を右側へと、すなわち各サイドブラシ18により塵埃を吸込口25側へと掻き集めるようにそれぞれ回転可能である。

測距センサ20は、例えば超音波センサ、赤外線センサ、あるいは画像センサなどの非接触のセンサであり、例えば本体ケース12の外周の前部に亘って配置され、本体ケース12の前方の障害物(壁部)および側方の障害物(壁部)などの有無、およびそれらと本体ケース12との距離などをそれぞれ検出可能となっている。

各補助駆動輪21は、本体ケース12の下面12aが駆動輪15の接地部分Ｐ、すなわち幅方向(側方)から見て駆動輪15の回転軸15aを通り床面Ｆに対して垂直な仮想線と床面Ｆとの交差位置よりも本体ケース12側(上側)に突出した床面Ｆ上の凸部、あるいは床面Ｆ上の大きな塵埃などの、駆動輪15，15間よりも幅狭の対象物Ａに引っ掛かって駆動輪15が床面Ｆに対してグリップ力を失ったときの脱出に用いられるものであり、本体ケース12にて駆動輪15の回転方向に沿う方向に回転可能に設けられている。すなわち、これら補助駆動輪21は、左右幅方向に沿って回転軸21aを有しており、この回転軸21aが駆動輪15の回転軸15aと略平行となっている。また、これら補助駆動輪21は、本体ケース12の下部に駆動輪15の下部よりも反床面Ｆ方向(反被掃除面方向)である上方に離れた位置に配置されている。本実施形態では、これら補助駆動輪21の下部は、本体ケース12の下面12aに対して若干下方に突出しており、通常の走行時には床面Ｆと接触せず、本体ケース12の下部に入り込んだ対象物Ａに対して接触するようになっている。さらに、これら補助駆動輪21は、駆動輪15の接地部分Ｐよりも前方で、かつ、旋回輪17およびサイドブラシ18よりも後方の位置にて、幅方向に互いに離間されて配置されており、駆動輪15，15間にて幅方向に対称な位置となっている。また、これら補助駆動輪21は、幅方向に長手状に形成されており、吸込口25の両側と幅方向に重なる位置で、かつ、旋回輪17と幅方向に重ならない位置に配置されている。すなわち、これら補助駆動輪21は、駆動輪15よりも幅寸法が大きく形成されている。そして、これら補助駆動輪21は、本体ケース12の下面12aに開口された露出開口部45に嵌合されており、本体ケース12の下部に露出している。

各補助モータ22は、例えば補助駆動輪21のそれぞれに対応して配置されており、各補助駆動輪21を駆動させることが可能となっている。また、これら補助モータ22は、補助伝達手段としての図示しない補助ギヤボックスを介して各補助駆動輪21の回転軸21aと接続されている。ここで、この補助ギヤボックスは、各補助モータ22の回転を減速して各補助駆動輪21へと伝達するものである。

制御手段23は、例えばタイマなどの計時手段、メモリなどの記憶手段およびマイコンなどの制御部を備えており、電動送風機13、各モータ16、各旋回モータ19、測距センサ20、各補助モータ22、駆動モータ32および電流検出手段37などと電気的に接続され、測距センサ20による検出結果に基づいて障害物や段差などの対象物Ａの乗り越えの可否を判断して電動送風機13および各モータ16などの駆動を制御可能である。また、この制御手段23は、電流検出手段37による検出結果に基づいて補助モータ22の駆動を制御可能である。具体的に、この制御手段23は、電流検出手段37により駆動輪15の空転を検出したときに補助駆動輪21を回転させる回転制御手段の機能を有している。

二次電池24は、制御手段23、電動送風機13、各モータ16、各旋回モータ19、測距センサ20、駆動モータ32および電流検出手段37などに給電するものである。この二次電池24は、旋回輪17の両側にて本体ケース12の下面12aに位置する図示しない充電端子と電気的に接続されており、例えば室内(部屋)の所定位置などに設置された所定の図示しない充電台に対して充電端子が接続されることによって充電可能となっている。

次に、上記第１の実施形態の動作を説明する。

電気掃除機11は、例えば制御手段23に予め設定された所定時刻などとなると、制御手段23が電動送風機13、各旋回モータ19(各サイドブラシ18)および駆動モータ32(回転ブラシ31)を駆動させ、例えば充電台から掃除を開始する。なお、掃除の開始位置は、電気掃除機11の走行開始位置、あるいは部屋の出入り口など、任意の場所に設定可能である。

この電気掃除機11は、制御手段23がモータ16，16を回転駆動させて駆動輪15，15により床面Ｆ上を自律走行する。このとき、制御手段23は、測距センサ20を介して例えば掃除領域の周囲を囲む壁部や掃除領域内の障害物などとの距離を検出することで電気掃除機11の位置や走行状態を監視し、測距センサ20からの検出に対応して、障害物や階段状に窪んだ段差などを回避しながら床面Ｆ上を走行する。

すなわち、測距センサ20により、本体ケース12の前方などに乗り越え不可能な高さの障害物を検出した場合には、制御手段23が例えばモータ16，16(駆動輪15，15)の一方を前進方向、他方を後進方向などに回転駆動させることで旋回(超信地旋回)して電気掃除機11(本体ケース12)の前進方向を変えることで、障害物を回避する。

このとき、各駆動輪15は、各懸架装置によって下方に向けて付勢されているため、床面Ｆ上の微細な凹凸や傾斜などに対しては上下方向に追従してグリップ力を保ち、安定した走行が可能になる。また、各補助駆動輪21は、各駆動輪15が追従して接触する床面Ｆに対しては上方へと離間されて接触しないため、電気掃除機11(本体ケース12)の旋回の際などに床面Ｆに引っ掛かって旋回を妨げることはない。

一方で、例えば電気掃除機11(本体ケース12)の走行方向へと徐々に高さが高くなり駆動輪15，15間よりも幅寸法が小さい対象物Ａ、あるいはホットカーペットのコントローラなどの比較的高さが低く駆動輪15，15間よりも幅寸法が小さい対象物Ａなどの、測距センサ20を介して制御手段23により乗り越え可能と判断され、かつ、床面Ｆに対する駆動輪15の接地部分Ｐよりも本体ケース12側に突出した対象物Ａが床面Ｆに位置する場合(図１(a)および図１(b))、駆動輪15，15がこの対象物Ａの両側の位置を走行する、換言すればこの対象物Ａを跨ぐように電気掃除機11(本体ケース12)が走行すると、本体ケース12の下面12a(補助駆動輪21)が対象物Ａに対して引っ掛かることがある。このとき、各懸架装置による付勢限界(突出限界)の位置近傍まで各駆動輪15が下方に突出して床面Ｆに対するグリップ力が低下したり、対象物Ａと本体ケース12の下面12a(補助駆動輪21)との摩擦力が駆動輪15のグリップ力を上回ったりしている場合には、各駆動輪15が空転し、電気掃除機11(本体ケース12)がその位置で走行停止(スタック)することとなる。そこで、このような駆動輪15の空転を電流検出手段37により検出すると、制御手段23が、各補助モータ22を回転駆動させることで各補助駆動輪21を回転駆動させ、この対象物Ａと接触する各補助駆動輪21の回転駆動によって対象物Ａに対して引っ掛かった状態を脱する。制御手段23は、駆動輪15の空転が解除されたことを電流検出手段37によって検出すると、各補助モータ22(各補助駆動輪21)の駆動を停止する。なお、図１においては、補助駆動輪21，21のそれぞれが対象物Ａに接触した状態を示しているが、補助駆動輪21は少なくともいずれかが対象物Ａに接触すれば、この接触している補助駆動輪21に対応する補助モータ22によってこの補助駆動輪21を駆動させることで対象物Ａに対して引っ掛かった状態を脱することができる。

そして、電気掃除機11は、各サイドブラシ18によって掻き集められた床面Ｆ上の塵埃を、電動送風機13の駆動によって発生した負圧が集塵部14を介して作用した吸込口25により空気とともに吸い込み、かつ、回転ブラシ31によって集塵部14へと掻き上げる。この塵埃は、集塵部14により分離および捕集されるとともに、塵埃が分離された空気は、電動送風機13に吸い込まれ、この電動送風機13を冷却した後、排気風となって本体ケース12に設けられた図示しない排気口から外部へと排気される。

掃除領域の掃除が終了したと判断した場合には、制御手段23は、電気掃除機11を充電台の位置まで自律走行させ、電動送風機13などを停止させるとともに、充電台に充電端子を(機械的および電気的に)接続させてモータ16，16を停止させ、運転を終了して二次電池24を充電する。

このように上記第１の実施形態によれば、各補助駆動輪21の下部が駆動輪15の下部よりも反床面Ｆ方向である上方に離れて位置するとともに、本体ケース12の下面12aに対して下部が下方に突出しているので、例えば補助駆動輪を本体ケースに対して下方へと突出させるなどの構成を必要とすることなく、これら補助駆動輪21，21によって駆動輪15，15間の本体ケース12の下部が対象物Ａに乗り上げた場合に容易に脱出可能であるとともに、例えば通常の走行状態での本体ケース12の旋回などの際には、各補助駆動輪21が床面Ｆに接触して旋回を妨げることがなく、走行性の低下を防止できる。

次に、第２の実施形態を図５および図６を参照して説明する。なお、上記第１の実施形態と同様の構成および作用については、同一符号を付してその説明を省略する。

この第２の実施形態は、上記第１の実施形態の補助駆動輪21が、本体ケース12に対して床面Ｆ側である下方へと突出手段としてのアクチュエータ51によって突出可能となっているものである。

すなわち、各補助駆動輪21の回転軸21aは、各補助モータ22の回転を減速して各補助駆動輪21へと伝達する補助伝達手段としての補助ギヤボックス53とそれぞれ接続されており、これら補助ギヤボックス53が、各補助モータ22とともに本体ケース12に対して、幅方向に沿う、換言すれば駆動輪15の回転軸15aおよび補助駆動輪21の回転軸21aと平行な回動軸53aにより回動可能に軸支されていることで、各補助駆動輪21が補助ギヤボックス53の回動により各補助モータ22とともに上下方向へと進退可能となっている。

また、アクチュエータ51は、例えば二次電池24からの給電によって動作可能な電動シリンダなどが用いられ、本体ケース12に回動可能に軸支された本体部55と、この本体部55から突出して伸縮可能な連結部としてのアーム部56とを備えている。そして、アーム部56の先端側が補助ギヤボックス53に対して回動可能に軸支されており、アーム部56の伸縮により、各補助駆動輪21が下方へと突出可能となっている。

そして、制御手段23は、電流検出手段37によって各駆動輪15の空転を検出しない場合には、電気掃除機11(本体ケース12)が通常の床面Ｆ上を走行している(通常の走行状態である)ものと判断し、各アクチュエータ51のアーム部56を収縮させた状態として、各補助駆動輪21を本体ケース12の内部へと退避させている(図５(a))。この状態で、各補助駆動輪21の下部は、例えば本体ケース12の下面12aと略面一、または、この下面12aよりも上方に位置して、本体ケース12の下面12aから下方に突出していない。

また、測距センサ20を介して制御手段23により乗り越え可能と判断され、かつ、床面Ｆに対する駆動輪15の接地部分Ｐよりも本体ケース12側に突出した対象物Ａが床面Ｆに位置し、駆動輪15，15がこの対象物Ａの両側の位置を走行するなどして、本体ケース12の下面12a(補助駆動輪21)が対象物Ａに対して引っ掛かって各駆動輪15が空転した場合には、制御手段23が各駆動輪15の空転を電流検出手段37により検出すると、各アクチュエータ51を伸張させて各補助駆動輪21を各露出開口部45から突出させ対象物Ａに接触させるとともに、各補助モータ22を回転駆動させることで各補助駆動輪21を回転駆動させ、この対象物Ａと接触する各補助駆動輪21の回転駆動によって対象物Ａに対して引っ掛かった状態を脱する(図５(b))。制御手段23は、駆動輪15の空転が解除されたことを電流検出手段37によって検出すると、各補助モータ22(各補助駆動輪21)の駆動を停止するとともに、各アクチュエータ51を収縮させて各補助駆動輪21を本体ケース12内へと退避させる。

このように、本実施形態によれば、電流検出手段37によって駆動輪15の空転を検出したときにアクチュエータ51により補助駆動輪21を本体ケース12の下面12aよりも下方へと突出させることで、補助駆動輪21を対象物Ａに対してより確実に接触させて駆動輪15，15間の本体ケース12の下部が対象物Ａに乗り上げた場合の脱出がより確実に可能になるとともに、通常の走行状態では、補助駆動輪21を本体ケース12の下面12aよりも上方にて露出開口部45に収納しておくことが可能であり、補助駆動輪21が通常の走行時に床面Ｆに接触してブレーキとなって旋回性などの走行性を低下させることをより確実に防止できる。

なお、上記第２の実施形態において、突出手段としては、電動シリンダなどのアクチュエータ51だけでなく、例えばモータ(スクリューモータ)、あるいはばねなどの付勢手段とソレノイドとの組み合わせなど、任意の構成とすることができる。

そして、以上説明した少なくとも１つの実施形態によれば、駆動輪15の空転を検出したときに補助駆動輪21(補助モータ22)を回転駆動させるので、補助駆動輪を常時回転駆動させる場合と比較して通常の走行状態での消費電力を抑制できる。したがって、二次電池24を用いて駆動する自律走行式の電気掃除機11において、二次電池24の電力を有効に利用して掃除時間や走行距離を充分に確保でき、より精度よく広範囲の掃除が可能となる。

なお、上記各実施形態において、駆動輪15の空転を検出する空転検出手段は、例えば本体ケース12の移動を検出する光学センサ、ジャイロセンサ、あるいは加速度センサなどの移動検出手段を用い、駆動輪15(モータ16)が回転しているにも拘らず本体ケース12の移動を検出しない場合に駆動輪15が空転しているものと間接的に検出するように構成してもよい。

次に、第３の実施形態を図７を参照して説明する。なお、上記各実施形態と同様の構成および作用については、同一符号を付してその説明を省略する。

この第３の実施形態は、上記第１の実施形態の各補助駆動輪21が、各駆動輪15を床面Ｆ側である下方へと突出するように弾性的に支持する連動突出手段としての懸架装置61により各駆動輪15と一体的に下方へと突出可能に構成されたものである。

各懸架装置61は、例えば圧縮ばねであり、一方および他方の支持部64，65間に両端が連結されている。一方の支持部64は、本体ケース12の内部に突設された壁部66に設けられており、この壁部66は、各駆動輪15の上側を収容し開口部34により本体ケース12の外部と連通する収容室67を区画している。また、他方の支持部65は、各駆動輪15と各モータ16とを接続する伝達手段としてのギヤボックス68の上部に突設されている。

このギヤボックス68は、本体ケース12に対して幅方向に沿う、換言すれば駆動輪15の回転軸15aおよび補助駆動輪21の回転軸21aと平行な回動軸68aにより回動可能に軸支されていることで、各駆動輪15がギヤボックス68の回動により各モータ16とともに上下方向へと進退可能となっている。

また、各補助駆動輪21は、連結体としてのブラケット69を介して各駆動輪15と連結されており、ギヤボックス68の回動軸68aに対して各駆動輪15と所定の角度を保つように構成されている。

そして、電気掃除機11(本体ケース12)が床面Ｆ上を走行する際、各駆動輪15は、各懸架装置61によってそれぞれ下方に向けて付勢されているため、床面Ｆ上の微細な凹凸や傾斜などに対しては上下方向に追従してグリップ力を保つ。このとき、各補助駆動輪21は、各駆動輪15とともに各懸架装置61によって下方に向けて付勢されていることにより、例えば通常の走行状態、すなわち各駆動輪15および旋回輪17が略等しい高さの床面Ｆに接触して走行している状態などでは本体ケース12の内部にそれぞれ収納されて下部が本体ケース12の下面12aよりも上方またはこの下面12aと面一に位置し(図７(a))、各駆動輪15が本体ケース12に対して床面Ｆ側である下方へと突出するに従い、各補助駆動輪21の下側が露出開口部45から床面Ｆ側である下方へと突出する(図７(b))。

したがって、例えば電気掃除機11(本体ケース12)の走行方向へと徐々に高さが高くなり駆動輪15，15間よりも幅寸法が小さい対象物Ａなどの、測距センサ20を介して制御手段23により乗り越え可能と判断され、かつ、床面Ｆに対する駆動輪15の接地部分Ｐよりも本体ケース12側に突出した対象物Ａが床面Ｆに位置する場合など、各駆動輪15が各懸架装置61による付勢限界(突出限界)の位置近傍まで下方に突出して床面Ｆに対するグリップ力が低下した場合には、各補助駆動輪21が本体ケース12の下部(下面12a)に対して下方へと最大に突出した位置となることで、これら補助駆動輪21が対象物Ａに確実に接触する。そして、制御手段23が各補助モータ22を回転駆動させることで各補助駆動輪21を回転駆動させ、対象物Ａと接触する各補助駆動輪21の回転駆動によって対象物Ａに対して引っ掛かった状態を脱する。なお、各補助駆動輪21(各補助モータ22)は、各駆動輪15と同様に走行時に常時回転駆動させてもよいし、例えば電流センサなどを用いて各補助モータ22の電流値などを検出することで各補助駆動輪21の対象物Ａへの接触を検出したとき、あるいは本体ケース12に対して各補助駆動輪21(各駆動輪15)が所定以上下方へと突出したときなどに回転駆動させてもよい。

このように、懸架装置61によって各駆動輪15の進退と各補助駆動輪21の進退とを連動させることで、本体ケース12からの各駆動輪15の下方への突出量が相対的に少ない通常の走行状態では各補助駆動輪21が床面Ｆに接触することがなく、電気掃除機11(本体ケース12)の走行性を低下させることがないとともに、例えば駆動輪15，15間が対象物Ａに乗り上げるなどの、本体ケース12からの各駆動輪15の下方への突出量が相対的に多い状態では、各補助駆動輪21が対象物Ａに確実に接触して、この対象物Ａに乗り上げた状態を脱することができる。

また、各懸架装置61は、駆動輪15を床面Ｆに追従させるために自律走行式の電気掃除機11において一般的に組み込まれているため、駆動輪15と補助駆動輪21とを連結するブラケット69を追加するだけで、駆動輪15と連動して補助駆動輪21を突出させる構成を容易に形成でき、コスト増を抑制できる。

なお、上記第３の実施形態において、各補助駆動輪21は、各駆動輪15を下方へと付勢する懸架装置61によってこれら駆動輪15と連動して下方へと突出するように構成したが、例えば電動シリンダ、あるいはモータ(スクリューモータ)などの連動突出手段を用いて、電流検出手段37などの空転検出手段によって各駆動輪15の空転を検出したときに各駆動輪15と一体的に下方へと強制的に突出させるように構成してもよい。

また、上記第２および第３の実施形態において、補助駆動輪21は、上記第１の実施形態と同様に下部が通常の走行時に床面Ｆと接触しない程度に本体ケース12の下面12aよりも若干下方に突出していてもよい。

さらに、上記各実施形態において、補助駆動輪21，21は、例えば互いに連結されて１つの補助モータ22によって一体的に回転駆動されてもよい。

また、補助駆動輪21の回転軸21aは、必ずしも駆動輪15の回転軸15aと平行な方向でなくてもよい。

以上説明した少なくとも１つの実施形態によれば、本体ケース12に駆動輪15の回転方向に沿う方向に補助駆動輪21を回転可能に設け、これら補助駆動輪21を本体ケース12の下部にて駆動輪15，15間に、これら駆動輪15の下部よりも反床面Ｆ方向である上方に離れた位置に配置して対象物Ａに接触したときに回転駆動させることで、駆動輪15，15間の本体ケース12の下部が対象物Ａに乗り上げた場合の脱出が可能であるとともに、例えば通常の走行状態での本体ケース12の旋回などの際には、各補助駆動輪21が床面Ｆに接触して旋回を妨げることがなく、走行性の低下を防止できる。

しかも、補助駆動輪21は、吸込口25の前方に位置しているものの、床面Ｆに対して基本的に接触しないので、床面Ｆ上の塵埃がこれら補助駆動輪21に引っ掛かることがなく(引っ掛かりにくく)、掃除性能を低下させることもない。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

11 電気掃除機
12 本体ケース
15 駆動輪
17 旋回輪
21 補助駆動輪
23 回転制御手段の機能を有する制御手段
37 空転検出手段としての電流検出手段
51 突出手段としてのアクチュエータ
61 連動突出手段としての懸架装置
Ａ対象物
Ｆ被掃除面としての床面
Ｐ接地部分

Claims

本体ケースと、
この本体ケースの下部から被掃除面側に突出して回転可能に設けられ、互いに軸方向に離間されて配置され、この本体ケースを走行可能とする対をなす駆動輪と、
前記本体ケースの下部から被掃除面側に突出して回転可能に設けられ、前記駆動輪よりも走行方向前方に位置する旋回用の旋回輪と、
前記本体ケースに回転可能に設けられ、前記本体ケースの下部に前記駆動輪の下部よりも反被掃除面方向に離れた位置に配置されて少なくとも一部が前記駆動輪間に位置するとともに、前記駆動輪の接地位置よりも走行方向前方で、かつ、前記旋回輪よりも走行方向後方に位置し、前記駆動輪とは独立して駆動されて、前記駆動輪の接地部分より前記本体ケース側に突出した対象物に接触したときに少なくとも回転する補助駆動輪と
を具備したことを特徴とした電気掃除機。
駆動輪の空転を検出する空転検出手段と、
この空転検出手段により前記駆動輪の空転を検出すると補助駆動輪を回転させる回転制御手段と
を具備したことを特徴とした請求項１記載の電気掃除機。
駆動輪の空転を検出する空転検出手段と、
この空転検出手段により前記駆動輪の空転を検出すると補助駆動輪を被掃除面側に突出させる突出手段と
を具備したことを特徴とした請求項１または２記載の電気掃除機。
駆動輪と連動して補助駆動輪を本体ケースに対して突出させる連動突出手段を具備した
ことを特徴とした請求項１ないし３いずれか一記載の電気掃除機。