TWM451106U - 清潔裝置用的驅動系統及清潔裝置 - Google Patents

Description

清潔裝置用的驅動系統及清潔裝置

本創作係有關於一種自動清潔裝置用驅動系統及清潔裝置，其透過對該清潔裝置所駛過的面進行塗抹來清潔該面。

地面清潔用清潔裝置已廣為認知。此類清潔裝置通常具有旋轉滾輪，滾輪上例如設有刷子附件，滾輪除可使清潔裝置在地面上運動外還可藉其旋轉來利用清潔附件對地面進行塗抹。此類清潔裝置通常採用手動操作方案。利用電池技術進行改良後便可製成自動化清潔裝置，其以隨機運動的方式駛過地面並進行清潔。

自動化清潔裝置一般在地面的某個區域內直線運動，直至其撞到障礙物。其後，該清潔裝置隨機變向並沿改變後的方向繼續運動。

公開案US 4,173,809揭露一種電池驅動吸塵器，其驅動單元具有可朝任意方向旋轉且可任意改變運動方向的球體。

公開案US 6,571,415 B2揭露一種自帶驅動單元的地面清潔裝置，其驅動單元包含空心球，此空心球以能基本自由運動的方式佈置於框架中。空心球內設有並非處於其重心上的馬達，空心球在此馬達的作用下進行隨機運動。透過上述方式使清潔裝置在地面上進行隨機運動從而清潔地 面。

上述清潔裝置用驅動單元之驅動元件呈球形，故而此等驅動單元僅以一或數個接觸點接觸地表面，此舉限制了驅動能的傳遞從而影響清潔裝置繼續運動。當清潔用清潔裝置上配有清潔布或清潔刷時，上述缺點尤為明顯，因為清潔布或清潔刷需要與待清潔地面發生面接觸，故而施加大驅動力方能使清潔裝置運動。

除驅動清潔裝置在地面上進行運動之驅動力外，有利者亦使在地面上塗抹的清潔元件進行另一運動(如旋轉運動)以提高清潔效果。

有鑒於此，本創作之目的在於提供一種自動清潔裝置用驅動系統及清潔裝置，其可將足夠的驅動力傳遞到地面上從而使該清潔元件為清潔受污染的地面而進行運動。本創作之另一目的在於，使該清潔元件除推進運動外進行另一運動，以便提高清潔效果。

本創作用以達成上述目的之解決方案為如申請專利範圍第1項之清潔裝置用驅動系統以及如並列項之清潔裝置。

本創作的其他有利實施方案參閱附屬項。

本創作的第一方面在於一種用於驅動自動清潔裝置的驅動系統。該驅動系統包括：-承載單元；-固定於該承載單元上的驅動馬達； -驅動軸，其可旋轉佈置於該承載單元上且可被該驅動馬達驅動；-推進裝置，其佈置於該驅動軸上且可圍繞該驅動軸旋轉，其中，該推進裝置與該驅動軸耦合，以便產生橫向於該驅動軸之延伸方向的推進力，以及在該推進力受阻時使該推進裝置相對於該承載單元進行旋轉。

上述驅動系統之理念在於，在可圍繞驅動軸且相對於推進裝置進行旋轉的承載單元上設置驅動馬達。該驅動馬達與該驅動軸耦合以便對其實施驅動。該驅動軸亦可例如透過傳動裝置與一或多個驅動軸線垂直於該驅動軸的驅動滾輪相連，該等驅動滾輪產生該推進力，其中，該驅動軸線與該驅動軸一起運動。

由該驅動系統藉由以下方式產生推進力，通常情況下承載例如一清潔元件的承載單元因阻力而發生旋轉，該清潔元件緊貼待清潔地面從而形成摩擦接觸。在此情況下對例如一或多個驅動滾輪進行驅動從而使該清潔裝置在地面上進行平移運動。該推進裝置同樣因該清潔裝置緊貼地面而受到摩擦阻力，故而與該驅動軸耦合的該承載單元圍繞該驅動軸發生旋轉，從而使得該清潔裝置在待清潔地面上進行旋轉運動。

若該平移運動在地面上受阻，則該推進裝置會相對於該承載裝置發生扭轉，從而改變下一推進運動的方向並使得由該驅動系統驅動的清潔裝置沿另一隨機方向繼續運動。

與先前技術相比，該清潔元件與地面的允許摩擦力更大，故而採用該清潔裝置用驅動系統後清潔效果大為提高。此外，針對障礙物的導航性能明顯提高，從而在一定時間段內整體增大了受塗抹的清潔面。利用耦合式驅動系統將旋轉運動與推進運動相結合後，清潔裝置可更緊貼障礙物並在其周邊移動。從而提高了地面上此等關鍵區域的清潔效果。

該承載單元還可承載一包圍該推進裝置的固定元件，該固定元件上可裝有清潔元件，特別是清潔布及/或清潔刷。

該承載單元可採用某種實施方案，使得當該推進裝置產生推進力時，該清潔元件圍繞該推進裝置旋轉。

特定言之，該推進裝置可以某種方式與該驅動軸耦合，使得當該推進力受阻超過一極限值範圍時，該推進裝置發生旋轉。

該驅動軸可與阻尼元件耦合，其中，該阻尼元件可施加阻尼作用，以便對該驅動馬達所提供驅動能之向該承載單元的旋轉運動以及向該推進力的規定分配狀況進行調節。

該推進裝置可具有至少一驅動軸，其佈置於一與該驅動軸耦合的驅動軸線上，其中，該驅動軸線橫向於該驅動軸且透過傳動裝置與該驅動軸耦合。

該推進裝置可包括至少一輔助輪，其以與該驅動軸線側向錯開的方式佈置於該基本部件上，其中，該輔助輪的旋轉軸大體與該驅動軸線平行。藉此可提高該推進裝置之 直行穩定性及抗扭轉摩擦力，因此，設置輔助輪可對該驅動系統中的驅動能之向該推進力以及向該承載單元的旋轉運動的分配狀況進行調節。

本創作的另一方面在於一種包含上述驅動系統的清潔裝置。該驅動系統可被殼體包圍，該殼體特定言之在該驅動軸的方向上與該驅動系統彈性相連。藉此彈性可防止自上而下作用於該殼體的作用力直接施加於該推進裝置。確切言之，當該殼體放置於地面上時由該殼體承受相應作用力，直至超過彈簧動程。

該殼體的一平行於該推進裝置之推進平面的平面可具有非圓形狀。藉此可確保當該清潔裝置撞到障礙物時該殼體的旋轉會受阻，於是該推進裝置便可立即進行旋轉。

該承載單元上可設置該固定元件，特別是固定環，該固定元件平行於該推進裝置之推進平面。

該固定元件上可設有用於固定清潔元件的裝置，特別言之用於與該清潔元件建立搭鏈連接。

該固定元件可被增重元件包圍以便將所安裝的清潔元件壓向地面。

根據一種實施方式，該承載單元可圍繞該殼體旋轉。

該清潔裝置可設有用於控制該驅動馬達之旋轉方向的控制單元。該控制單元可對該驅動馬達進行時間控制抑或藉由手動操作來切換該驅動馬達。如此便可在整個時間段內對清潔工作實施更好的控制，同時還可更好地使該清潔裝置離開狹窄地段抑或脫離障礙物。

根據另一實施方式，該控制裝置在發現該推進裝置的平移運動及旋轉運動完全受阻的情況下可切換該驅動馬達之旋轉方向。如此便可以更佳方式解除阻塞狀況。

下面參照附圖對本創作的較佳實施方式進行詳細說明。

圖1為用於驅動清潔裝置之驅動系統1的示意圖。該驅動系統1包括驅動單元2，其例如實施為電動馬達。透過儲能器6向電動馬達2提供電能從而驅動驅動馬達2。

電動馬達2透過傳動裝置與驅動軸4耦合並驅動該驅動軸。應用於清潔裝置上的驅動軸4大體垂直於該清潔裝置之待清潔地面。特定言之，電動馬達2可包括驅動軸，其承載一用於驅動驅動軸4的小齒輪。驅動軸4上可設有齒輪5，其與小齒輪3嚙合以便將驅動力矩傳遞給驅動軸4。

該驅動系統另具作承載單元7用的基本部件，及電動馬達2及儲能器6(例如)透過支架8固定於該基本部件上。基本部件還用於將驅動軸4保持在大體豎直的位置上，在此情況下，驅動軸4以可相對於基本部件進行旋轉運動的方式佈置。較佳將驅動軸4支承於兩彼此間隔一定距離的支點上。

用於作承載單元7的基本部件與用作承載單元之保持環10相連，該應用於清潔裝置上的保持環10接近地面且大體與地面平行。固定環用於容納清潔布、清潔刷等清潔 裝置24。該清潔裝置較佳以可解除方式如藉由〔一種鈎與環眼搭接件(27)(Klettverschluß,英：hook-and-loop fastener或依商標名稱「velcro」)，俗稱「魔鬼貼」或「自粘布」連接〕連接固定環以方便進行更換。採用清潔布時，為使清潔布在地面上獲得儘可能大的接觸面，固定環之外周邊上可設有柔性增重元件11，其大致環形包圍固定環。

該可固定於固定環上的清潔布較佳同樣呈環形，其外徑可大於等於該增重元件之外徑，其內徑可大致等於固定環內徑。該清潔布在放置到地面後與地面形成面接觸，其內緣被固定環壓向地面，其外部被增重元件11壓向地面。

被固定環形式的保持環10所包圍的內區中設有推進裝置15，該推進裝置包含兩透過驅動軸線17剛性相連之驅動滾輪16。驅動滾輪16較佳呈軋輥狀，該等驅動滾輪由與需要迅速清潔的地面之摩擦程度較高的材料(如橡膠)製成。該等驅動滾輪上還可設有在橫向於周向的方向上分佈的缺口以進一步提高摩擦力。由軸支架18將驅動軸線17保持於水平位置，即使其大體垂直於驅動軸4。軸支架18以某種方式佈置於驅動軸4上，使得該驅動軸雖可以與軸支架18無關的方式旋轉，但軸支架18將該驅動軸線17固定於一與驅動軸4形成直角的機構中。

驅動軸4之推進裝置15側末端設有齒環19，該齒環與固定於驅動軸線17上的齒輪20嚙合。透過此種方式便可將驅動軸4之旋轉轉換為驅動軸線17之旋轉。在此情況下，驅動軸4之旋轉引發驅動軸線17之旋轉從而透過驅動 滾輪16進行推進。

在上述驅動系統1的作用下，由電動馬達2提供並經由驅動軸4所傳遞的驅動能一方面分配給透過驅動滾輪16進行的推進運動，另一方面分配給基本部件在承載該驅動系統之驅動滾輪16的地面上所進行的旋轉運動。藉此便可使佈置於固定環上的清潔元件圍繞推進裝置15進行旋轉。

舉例而言，當該清潔元件實施為清潔布且其需要對鑲木地板、疊層、瓷磚或石料等平滑表面進行清潔時，採用上述驅動系統可產生因驅動滾輪16之旋轉而引發的推進運動，同時該固定環圍繞推進裝置15進行旋轉，並導致連接固定環的清潔布圍繞驅動軸4旋轉。

若由此驅動系統1驅動的清潔裝置撞上障礙物，則基本部件之固定環的旋轉會首先受抑制或受阻，之前經驅動軸4傳遞給固定環之驅動能此時會完全傳遞給推進裝置15。若與地面之摩擦程度較佳較高之驅動滾輪16的旋轉同樣因該障礙物而受阻，則施加於驅動軸4之用於克服驅動軸17與地面之摩擦力的驅動能便會轉換為推進裝置15圍繞驅動軸4進行的旋轉運動。進行該旋轉運動時，至少一驅動滾輪16以克服地面摩擦力的方式運動，故而需要施加大作用力方能使推進裝置15進行旋轉運動，因此，較佳唯有在該推進運動及基本部件的固定環之旋轉運動皆受阻的情況下方使推進裝置15發生旋轉。

推進裝置15在該推進運動受阻的情況下始終進行旋轉。一旦該清潔裝置因改變推進方向而不再受阻且推進裝 置15之驅動滾輪16重新產生驅動系統1之推進力，則推進裝置15停止旋轉。換言之，在一部分驅動能轉換為基本部件其清潔元件之旋轉運動以及/或者轉換為透過驅動滾輪16之推進運動之前，推進裝置15始終進行旋轉。一旦有某種最低分量的驅動能被轉換為推進力或應用於清潔元件之旋轉，則驅動能便不足以讓推進裝置15在地面上旋轉，此時，推進裝置15因驅動滾輪16之高摩擦程度而停止旋轉。此後，驅動系統1使該清潔裝置沿新方向進行大體直線運動，透過在推進裝置15停止旋轉的時間點上對其實施定向來獲得此新方向。

圖2為包含驅動系統1之清潔裝置沿其豎向驅動軸4的截面圖。如圖所示，驅動單元1佈置於將驅動單元1包圍的殼體25內。

殼體25與驅動單元1大體彈性相連，因此，施加於殼體25外部的壓力可將殼體25緊貼地面，而不會經驅動單元1直接作用於驅動滾輪16。藉此便可防止驅動單元1因施加於殼體25的作用力而受損。為此，殼體25藉由至少一彈簧26與驅動系統1相連。

此外，殼體25以某種方式與基本部件7耦合，使得殼體25以相應方式同樣實施該基本部件在地面上的旋轉，亦即，該殼體隨驅動系統1之基本部件而動。如清潔裝置24之底面的透視圖所示，殼體25具有非圓形狀，因此在其撞到障礙物的情況下，殼體25及其基本部件7之旋轉運動會受阻，從而儘可能避免殼體25之外緣在障礙物上產生摩擦 力。立即阻止殼體25進行旋轉可使驅動軸線17在兩驅動滾輪16之間進行旋轉，從而改變清潔裝置24的方向，直至其撞到下一障礙物。

圖3為包含固定環之清潔裝置24的底面，該固定環上裝有清潔布等清潔元件。例如可以搭鏈連接方式安裝清潔元件，其中，本實施例中的保持環10上多處設有搭鏈連接件27。

圖3所示清潔裝置24之推進裝置15還可具有一或多個輔助輪28，其在垂直於驅動軸線17的方向上與驅動滾輪16間隔一定距離且具有平行於驅動滾輪16之旋轉軸。輔助輪28大體以某種方式相對驅動滾輪16佈置，使得該等輔助輪之支承面與驅動滾輪16之支承面大致處於同一平面。

輔助輪28之作用在於增強推進裝置15之直行能力並提高推進裝置15之抗旋轉阻力，藉此便可將大部分旋轉能傳遞給基本部件或殼體25。推進裝置15旋轉過程中，上述一或多個輔助輪橫向於其運動方向在地面上運動。亦可用彈簧以施加作用力的方式將輔助輪28壓向地面，其中，可調節相應彈力以便對清潔裝置24撞到障礙物時的行動進行調節。

作為替代或補充方案，亦可透過為驅動滾輪16選用相應材料以及/或者為驅動滾輪16之支承面選擇相應尺寸來調節該推進裝置之旋轉性，該等支承面決定了驅動滾輪16在地面上的摩擦力。藉此便可測出該推進裝置之抗旋轉運動阻力。

根據另一實施方式，在推進單元15與基本部件之間設有阻尼元件，以便對驅動能之被轉換為基本部件之旋轉運動的分量施加影響。阻尼元件29可相對於推進裝置15與基本部件之相對角而言受到調節，以便對推進單元15之相對於殼體25的推進方向以及該基本部件之旋轉的轉速進行調節。

根據一種替代實施方式，殼體25可圍繞驅動系統1的基本部件旋轉。此時，該清潔元件在該清潔裝置運動過程中不發生旋轉。

清潔裝置24還可設有用於控制驅動馬達2之旋轉方向的控制單元。該控制單元可對驅動馬達2進行時間控制抑或藉由手動操作來切換該驅動馬達。如此便可在整個時間段內對清潔工作實施更好的控制，同時還可更好地使清潔裝置24離開狹窄地段抑或脫離障礙物。

此外，在發現推進裝置15的平移運動及旋轉運動完全受阻的情況下還可切換驅動馬達2之旋轉方向，以便解除阻塞狀況。例如可透過監測馬達電流或採用相應運動感測器來對平移運動及旋轉運動完全受阻的情況實施監測。

1‧‧‧驅動系統

2‧‧‧電動馬達/驅動馬達

3‧‧‧小齒輪

4‧‧‧驅動軸

5‧‧‧齒輪

6‧‧‧儲能器

7‧‧‧承載單元(基本部件)

8‧‧‧支架

10‧‧‧保持環

11‧‧‧增重元件

15‧‧‧推進裝置

16‧‧‧驅動滾輪

17‧‧‧驅動軸線

18‧‧‧軸支架

19‧‧‧齒環

20‧‧‧齒輪

24‧‧‧清潔裝置

25‧‧‧殼體

26‧‧‧彈簧

27‧‧‧鈎與環眼搭接件(魔鬼貼)

28‧‧‧輔助輪

29‧‧‧阻尼元件

圖1為清潔裝置用驅動系統的示意圖；圖2為洗刷地面用清潔裝置的一實施方式的截面圖：圖3為圖2所示清潔裝置之底面的透視圖。

1‧‧‧驅動系統

2‧‧‧電動馬達/驅動馬達

3‧‧‧小齒輪

4‧‧‧驅動軸

5‧‧‧齒輪

6‧‧‧儲能器

7‧‧‧承載單元

8‧‧‧支架

10‧‧‧保持環

11‧‧‧增重元件

15‧‧‧推進裝置

16‧‧‧驅動滾輪

17‧‧‧驅動軸線

18‧‧‧軸支架

19‧‧‧齒環

20‧‧‧齒輪

Claims (16)

1. 一種用於驅動自動清潔裝置之驅動系統(1)，包括：承載單元；固定於該承載單元上的驅動馬達(2)；驅動軸(4)，其以可旋轉方式佈置於該承載單元上且可被該驅動馬達(2)驅動；推進裝置(15)，其佈置於該驅動軸(4)上且可圍繞該驅動軸(4)旋轉，其中，該推進裝置(15)與該驅動軸(4)耦合，以便產生橫向於該驅動軸(4)之延伸方向的推進力，以及在該推進力受阻時使該推進裝置(15)相對於該承載單元進行旋轉。
2. 如申請專利範圍第1項之驅動系統(1)，其中，該承載單元承載一包圍該推進裝置(15)的保持環(10)，該保持環(10)上可裝有清潔裝置(24)，特別是清潔布及/或清潔刷。
3. 如申請專利範圍第2項之驅動系統(1)，其中，該承載單元設計成使得當該推進裝置(15)產生推進力時，該清潔裝置(24)圍繞該推進裝置(15)旋轉。
4. 如申請專利範圍第1或第2項之驅動系統(1)，其中，該推進裝置(15)以與該驅動軸(4)耦合，其耦合方式使得當該推進力受阻超過一極限值範圍時，該推進裝置(15)發生旋轉。
5. 如申請專利範圍第1或第2項之驅動系統(1)，其中， 該驅動軸與阻尼元件(29)耦合，其中，該阻尼元件(29)可施加阻尼作用，以便對該驅動馬達(2)所提供驅動能之向該承載單元的旋轉運動以及向該推進力的規定分配狀況進行調節。
6. 如申請專利範圍第1或第2項之驅動系統(1)，其中，該推進裝置(15)具有至少一驅動軸(4)，其佈置於一與該驅動軸(4)耦合的驅動軸線(17)上，其中，該驅動軸線(17)橫向於該驅動軸(4)佈置且透過傳動裝置與該驅動軸(4)耦合。
7. 如申請專利範圍第1或第2項之驅動系統(1)，其中，該推進裝置(15)包括至少一輔助輪(28)，其以與該驅動軸(4)沿側向錯開的方式佈置，其中，該輔助輪(28)的旋轉軸大體與該驅動軸線(17)平行。
8. 一種清潔裝置(24)，包含如申請專利範圍第1至7項中任一項之驅動系統(1)。
9. 如申請專利範圍第8項之清潔裝置(24)，其中，該驅動系統(1)被殼體(25)包圍，該殼體(25)特定言之在該驅動軸(4)的方向上與該驅動系統(1)彈性相連。
10. 如申請專利範圍第8或第9項之清潔裝置(24)，其中，該殼體(25)的一平行於該推進裝置(15)之推進平面的平面具有非圓形狀。
11. 如申請專利範圍第8或第9項之清潔裝置(24)，其中，該承載單元(10)上設有保持環(10)，該保持環(10)平行於該推進裝置(15)之推進平面。
12. 如申請專利範圍第11項之清潔裝置(24)，其中，該固定元件上設有用於固定清潔裝置(24)的裝置，特別言之用於與該清潔裝置(24)建立一種鈎和環眼的連接件(27)。
13. 如申請專利範圍第11或第12項之清潔裝置(24)，其中，該承載單元被增重元件(11)包圍，以便將所安裝的清潔元件壓向地面。
14. 如申請專利範圍第9項之清潔裝置(24)，其中，該承載單元可圍繞該殼體(25)旋轉。
15. 如申請專利範圍第8或第9項之清潔裝置(24)，設有用於控制該驅動馬達(2)之旋轉方向的控制單元，其中，該控制單元實施為對該驅動馬達(2)進行時間控制抑或藉由手動操作來切換該驅動馬達(2)。
16. 如申請專利範圍第8或第9項之清潔裝置(24)，其中，該控制裝置實施為在發現該推進裝置(15)的平移運動及旋轉運動完全受阻的情況下切換該驅動馬達(2)之旋轉方向。