CN108338745A - 车轮驱动装置及具有车轮驱动装置的扫除机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种车轮驱动装置及具有车轮驱动装置的扫除机器人，车轮驱动装置包括：马达，使马达的转轴旋转；输入齿轮，固定在转轴上；至少一传递齿轮，与输入齿轮咬合，以传递马达的动力；以及终端齿轮，与传递齿轮咬合，经由轴与车轮连接，将动力从传递齿轮传向车轮。车轮驱动装置包含：输出齿轮，与终端齿轮或传递齿轮咬合；以及动力传递机构，与输出齿轮连接，以将动力从输出齿轮传向扫除刷头。因此，可以减少马达的数量，进而降低车轮驱动装置的耗电量。

Description

车轮驱动装置及具有车轮驱动装置的扫除机器人

技术领域

本发明涉及一种车轮驱动装置及具有车轮驱动装置的扫除机器人。

背景技术

在家用电器中，能够自动扫地的自走式扫除机器或所谓的扫除机器人，已经是很一般的设备。例如，在日本专利公开公报特开2011-161242号揭示一种现有的扫除机器人。在该公报所记载的扫除机器人中，配置有多个马达，分别是风机(blower)驱动用一台、车轮驱动装置驱动用两台、主刷(main brush)驱动用一台、次刷(subbrush)驱动用一台(或两台)。另外，扫除机器人内部一般配设充电电池，通过电池来提供电力给各个马达。

但是，在日本专利特开2011-161242号公报中所记载的扫除机器人中，需要不同的马达来驱动车轮、主刷、次刷等，各马达都需要提供电力来运作，从而造成扫除机器人的耗电量大增。另外，扫除机器人是以电池来驱动，耗电量的多寡会影响扫除机器人的运作时间。进而，如果电力消耗过快，则扫除机器人在驱动开始后需要时常要回到充电站进行充电，扫除机器人的扫除效率降低。

发明内容

因此，如何降低扫除机器人的耗电量，以增加运作时间，进而提高效率是一个重要的课题。本发明的目的在于要降低车轮驱动装置的耗电量。

为了解决上述课题，本发明提供一种车轮驱动装置以及使用该车轮驱动装置的扫除机器人，以达到降低马达的数量，降低耗电量。

根据本发明所例示的一实施例，提供一种车轮驱动装置，其包括：马达，使马达的转轴旋转；输入齿轮，固定在转轴上；至少一传递齿轮，与输入齿轮咬合，以传递马达的动力；以及终端齿轮，与传递齿轮咬合，经由轴与车轮连接，将动力从传递齿轮传向车轮，所述车轮驱动装置包括：输出齿轮，与终端齿轮或传递齿轮咬合；以及动力传递机构，与输出齿轮连接，以将动力从输出齿轮传向扫除刷头。

根据本发明所例示的另一实施例，提供一种扫除机器人，其包括：壳体，所述壳体包括底座、盖及包围底座和盖的侧壁；以及走行单元，设置在壳体内且在所述底座上。走行单元至少包括一对车轮驱动装置，该一对车轮驱动装置中的至少一个为上述的车轮驱动装置。

根据本发明所例示的一实施例中的车轮驱动装置，可以降低车轮驱动装置的耗电量。另外，在车轮驱动装置及使用所述车轮驱动装置的扫除机器人中，可以降低产品的耗电量。进而，车轮驱动装置和扫除机器人的设计可以更有弹性。

有以下的本发明优选实施方式的详细说明，参照附图，可以更清楚地理解本发明的上述及其他特征、要素、步骤、特点和优点。

附图说明

图1A是第1实施例的车轮驱动装置的立体图。

图1B是第1实施例的车轮驱动装置的立体图。

图2是第1实施例的车轮驱动装置的立体图。

图3是表示第1实施例的车轮驱动装置的变形例的立体图。

图4是将车轮驱动装置模块化的一实施例的剖面概略图。

图5是表示将车轮驱动装置模块化的一实施例的变形例的剖面概略图。

图6是表示车轮驱动装置的阻尼调整机构的概略图。

图7A是表示第1实施例的车轮驱动装置的变形例的立体图。

图7B是表示第1实施例的车轮驱动装置的变形例的立体图。

图8A是表示扫除机器人的立体图。

图8B是表示扫除机器人的扫除刷头的变形例的立体图。

图9A是表示扫除刷头的配置的概略图。

图9B是表示扫除刷头的配置的概略图。

图9C是表示扫除刷头的配置的概略图。

图10A是表示扫除刷头的概略图。

图10B是表示扫除刷头的概略图。

图10C是表示扫除刷头的概略图。

[符号的说明]

10、70：马达

10a：转轴

12、72：输入齿轮

14、74：传递齿轮

14a：蜗轮

14b、74a、74b、74c：齿轮

18：终端齿轮

18a：轴

20：输出齿轮

22：单向离合器

30、326：动力传递机构

40：车轮

60：盖体

62：阻尼调整机构

100、200、320a、320b：车轮驱动装置

300：扫除机器人

310：壳体

310a：盖

310b：底座

310c：侧壁

320：走行单元

322、324：扫除刷头

具体实施方式

以下，一面参照附图一面对本发明的实施例的车轮驱动装置。

<第1实施例>

图1A及图1B为表示本发明的例示的第1实施例中的一对车轮驱动装置100的其中之一的立体图，且为分别从不同角度所看到时的立体图。一对车轮驱动装置100可用于扫除机器人的走行单元。本实施例的车轮驱动装置100主要包括马达10及齿轮组，并且可以利用一个马达10而同时驱动车轮40及扫除机器人的扫除刷头。

图1A及图1B所示的车轮驱动装置100仅为一个例子，并非用以限制本发明的实施范围。对于熟悉本技术领域者而言，可以应所要求的功能或需求，变更齿轮的配置等。

如图1A及图1B所示般，第1实施例的车轮驱动装置100包括马达10、输入齿轮12、至少一个传递齿轮14、终端齿轮18、输出齿轮20以及动力传递机构30。在车轮驱动装置100中，马达10主要提供动力，经由马达10输出动力而使马达10的转轴10a旋转，进而驱动后面的齿轮组。亦即，马达10使转轴10a旋转。在本实施例中，马达10例如可以采用电刷马达。

输入齿轮12是固定在马达10的转轴10a上。输入齿轮12例如是蜗杆(worm)，经由转轴10a的旋转而带动蜗杆旋转。车轮驱动装置100还包括至少一个传递齿轮14，通过蜗杆的旋转而使传递齿轮14的蜗轮(worm wheel)14a旋转，进而将马达10的动力传向后侧的终端齿轮18。亦即，传递齿轮14与输入齿轮12咬合，传达马达10的动力。在第1实施例中，例如，传递齿轮14是由蜗轮14a与齿轮14b所构成，并且蜗轮14a与齿轮14b通过轴而固定在一起，进而一边同步一边旋转。蜗轮14a与齿轮14b的齿数可以相同也可以不同，可以应实际需求而设计。如图1A及图1B所示般，蜗轮14a与输入齿轮12(即蜗杆)咬合，输入齿轮12带动蜗轮14a旋转，进而带动齿轮14b旋转。

另外，终端齿轮18与传递齿轮14咬合，在第1实施例中，终端齿轮18与齿轮14b咬合，由此得以将马达10的动力传向终端齿轮18。另外，如图1A或图1B所示般，终端齿轮18还具有轴18a，并经由轴18a而与车轮40连接。因此，马达10输出的动力经由输入齿轮12、传递齿轮14(蜗轮14a、齿轮14b)与终端齿轮18减速后，使轴18a旋转而驱动车轮40。亦即，终端齿轮18与传递齿轮14咬合，经由轴18a而与车轮40连接，将动力从传递齿轮14传向车轮40。

另外，车轮驱动装置100还具有输出齿轮20与终端齿轮18咬合。输出齿轮20将马达10的动力传向扫除刷头(未图示)。亦即，如图1A及图1B所示般，动力传递机构30与输出齿轮20连接，以将动力从输出齿轮20传向扫除刷头。亦即，输出齿轮20与终端齿轮18咬合。但是，输出齿轮20也可以与传递齿轮14咬合。此外，本实施例中的动力是马达10所产生的动力。由此，利用一个马达10可以同时驱动车轮40及后述的扫除机器人的扫除刷头。另外，在车轮驱动装置100及使用所述车轮驱动装置100的扫除机器人，可以减少产品所搭载的马达数量。因此，可以降低产品的耗电量。进而，车轮驱动装置100或扫除机器人的设计可以更有弹性。

另外，关于上述齿轮组的减速比，终端齿轮18(即车轮部分)相对于转轴10a的减速比可以设计成大于或小于输出齿轮20(即扫除刷头部分)相对于转轴10a的减速比。假如当扫除刷头的旋转过快时，可能会造成细小尘埃飞散，当过慢时，可能会扫不起较大的尘埃(例如米粒等)。因此，在齿轮减速比的设计方面，可以应使用环境的需求来进行设计。

如上所述，第1实施例的车轮驱动装置100可以经由上述的齿轮组，同时将马达10的动力传递至车轮40及扫除刷头。因此，仅用一个马达10便可以同时驱动车轮40及扫除刷头，故可以减少产品所搭载的马达数量，进而降低扫除机器人整体的耗电量。

另外，上述动力传递机构30是以可滑动或可挠的方式安装于车轮驱动装置100的本体。亦即，动力传递机构30优选为由具有可挠性的构件所构成。例如，动力传递机构30优选为软轴(flexible shaft)或同步带(timing belt)等。由此，在将车轮驱动装置100安装到扫除机器人内时，可以将动力传递机构30自由地配置在扫除机器人的内部空间，使内部空间可以空出来，以容纳更大的吸入模块或增大集尘箱，从而提高扫除能力。进而，由于动力传递机构30具有可挠性，因此扫除刷头可以不受拘限而配置在最优选的位置，进一步提高扫除效果。

另外，如图1A、图1B所示般，车轮驱动装置100还包括单向离合器22。单向离合器22配置在动力传递机构30与输出齿轮20之间。因此，可以使扫除机器人的装置本体前进时，才让扫除刷头旋转，当装置本体后退时，不让扫除刷头旋转。利用该机构，可以抑制当装置本体后退时因扫除刷头的逆旋转而使尘土或尘埃飞散而扫除不干净的情况。

另外，一般的扫除机器人的走行单元可以包含一对上述车轮驱动装置100。通过驱动一对车轮40，使扫除机器人在地面上走行，以执行地面的清扫作业。图2是表示在本发明的第1实施例中的一对车轮驱动装置100中的另一个的立体图。亦即，在此例中，扫除机器人的走行单元的一对车轮驱动装置100均具有相同的结构，仅车轮40及齿轮的配置方向有差异。图3是表示在本发明的例示的第1实施例中一对车轮驱动装置100的另一个的变形例的立体图。图3与图2的差异在于图3所示的结构并没有输出齿轮20及动力传递机构30。亦即，图3的结构仅具有车轮40。此外，在走行单元的实际配置中，一对车轮驱动装置100均可以采用相同的结构。亦即，利用图1A、图1B及图2所示的单一的马达10来驱动车轮40及扫除刷头。或者能够一边采用可以同时驱动车轮40及扫除刷头的车轮驱动装置(如图1A、图1B般)，一边采用仅驱动车轮40的车轮驱动装置(如图3般)。

另外，在实际应用上，可以进行将车轮驱动装置100进而模块化的设计。图4是表示将车轮驱动装置100模块化的例子的剖面概略图。亦即，单一模块A是将马达10、输入齿轮12、传递齿轮14、终端齿轮18与输出齿轮20一体化而构成。进而，如图5所示般，在另一实施例中，第一模块B是将马达10、输入齿轮12、传递齿轮14、终端齿轮18一体化而构成，第二模块C是由输出齿轮20构成。通过模块化的设计，可以使车轮驱动装置的安装更加简单。

图6是表示应用于车轮驱动装置100的阻尼调整机构62的概略图。如图6所示般，车轮驱动装置100的模块A可以收纳在盖体60。经由模块A及盖体60的构造，可以提供阻尼作用给车轮驱动装置100。一般的扫除机器人的走行单元的阻尼是固定的，本实施例中提供了阻尼调整机构62，故可以对阻尼进行适当的调整。阻尼的调整一般大多在商品的开发阶段进行。但是，阻尼的调整也可以在最终产品中由使用者自行进行。

<第1实施例的变化例>

图7A、图7B是表示本发明的第1实施例中的一对车轮驱动装置100的变形例的立体图。图7A、图7B与图1A、图1B的差异在于马达70的不同、输入齿轮72及传递齿轮74的差异。此处，马达70例如为无电刷马达。在本实施例中，传递齿轮74包括三个齿轮74a、74b、74c。除了上述差异外，车轮驱动装置200的整体运作及特性基本上与上述图1A、图1B所示的结构相同，在此省略其说明。另外，同样地，如上所述，走行单元的一对车轮驱动装置200可以采用两者都是图7A的结构(仅方向及位置相反)，也可以一边采用图7A的车轮驱动装置，另一边是采用图7B的车轮驱动装置。

<第2实施例>

图8A表示本发明的第2实施例。第2实施例是描述使用上述车轮驱动装置的扫除机器人300的各种配置中的变化的说明例。此处列举出一些例子，实际上可以基于需求而进行更多的变化。

扫除机器人300至少包括壳体310及走行单元320，其他现有部分的构成零件在此处未详细示出并省略其说明。壳体310包括底座310b、盖310a、以及包围底座310b与盖310a的侧壁310c。在此例中，壳体310是以扁圆筒型来示出，但实际上可以应需求来变更壳体310的设计。

如图8A所示，走行单元320配置在壳体310内且在底座310b上。走行单元320至少包括一对车轮驱动装置320a、320b。在图8A中表示将车轮驱动装置320a、320b模块化的样子以及具有阻尼机构及盖体的型态。但是，在其内部，一对车轮驱动装置320a、320b基本上为第1实施例及其变形例中所说明的车轮驱动装置。此处，一对车轮驱动装置320a、320b的至少一个可以是第1实施例的车轮驱动装置100。亦即，可以配合所要求的车轮驱动装置的特性而采用任意的车轮驱动装置。而且，在车轮驱动装置100及使用所述车轮驱动装置100的扫除机器人中，可以降低产品的耗电量。进而，车轮驱动装置100或扫除机器人的设计可以更有弹性。另外，图8A的一对车轮驱动装置320a、320b是以相同的构造来表示，亦即，车轮驱动装置320a与图1A、图1B的构造相同，车轮驱动装置320b与图2的构造相同。换句话说，两个车轮驱动装置320a、320b均可同时驱动车轮及扫除刷头322、324。但是，在另一种实施例中，其中一个车轮驱动装置为仅驱动车轮的结构，例如车轮驱动装置320b可以使用图3的车轮驱动装置。另外，也可以在车轮驱动装置320a、320b中使用如图7A、图7B所示的构造及其变形例等。

其次，对扫除刷头322、324的部分进行说明。作为扫除刷头322、324的例子，一般大多为侧刷((side brush)。图8A所示的扫除机器人300的车轮驱动装置320a、320b都是可以同时驱动扫除刷头322、324的构造。由于扫除刷头322、324分别经由具有可挠性的动力传递机构326来连结，故可以实现更有弹性的驱动。另外，如图8B所示，与扫除刷头322、324连接的动力传递机构326也可以进而贯穿底座310b或侧壁310c。其中，图8B中示出贯穿底座310b的情况作为例子。由此，当扫除机器人300清扫地面或墙角时，可以更灵活地且有效率地执行清扫作业。

另外，现有的扫除机器人的侧刷头需要另外使用马达来驱动，故配置位置会受到限制。但是，在本实施例中，由于车轮驱动装置320a、320b的马达同时驱动车轮及扫除刷头322、324，而且扫除刷头322、324的动力传递是使用可挠性的动力传递机构(如图1A、图1B等的动力传递机构30)，故可以进一步加宽扫除机器人300的设计空间的自由度。亦即，根据本实施例的结构，可以更有弹性地配置侧刷。图9A、图9B及图9C是表示第2实施例中扫除刷头322、324的配置位置的概略图。如图9A所示，侧刷是配置在壳体310外且在底座310b上。由此，可以将侧刷配置在壳体内部非专有的场所。由于动力传递机构30柔软，可以应所需而自由地弯曲，置放在不会占据壳体内部空间的位置。扫除刷头322可以任意地配置于底座310b的适当的位置。另外，如图9B所示，扫除刷头322可以配置在壳体310的侧壁310c上。由此，利用扫除刷头322可以针对墙角及地板之间进行有效地清扫。另外，图9B的扫除刷头322是设置成垂直于侧壁310c。但是，如图9C所示，扫除刷头322也可以一预定的角度θ倾斜于侧壁310c。由此，可以清扫垂直于地面或与地面倾斜某角度的墙壁。

另外，关于上述的说明，例如如图10A所示，是对以一般扫除机器人常见的侧刷作为扫除刷头的情况进行说明。但是，本实施例的扫除刷头还可以是其他种类的刷。例如，也可以为图10B所示的圆刷或者如图10C所示的带抹布的扫除刷头。由此，配合扫除机器人所使用的环境，可以选择最优选的刷。另外，扫除刷头与动力传递机构之间的连结也可以设计成可拆卸式。在正式的商品中，可以提供各种扫除刷头，以供使用者基于所需环境来自行替换扫除刷头。

综上所述，根据本发明的车轮驱动装置，马达同时驱动车轮及扫除刷头，故可以减少使用的马达数量，从而使整体耗电量降低，增加车轮驱动装置的运作时间。另外，由于利用可挠性的动力传递机构来连结扫除刷头，故动力传递机构在扫除机器人内部可以任意弯曲，扫除刷头可以配置在更自由的场所。

另外，通过减少马达数量并且使用可挠性动力传递机构，可以扩大扫除机器人的装置本体内部空间，从而可以增大吸入模块或集尘箱，因此可以提高扫除能力。另外，扫除刷头的配置位置可以更有弹性，故可以在最优选的位置配置扫除刷头，进一步提高扫除能力。进而，本发明提供一种车轮驱动装置以及使用该车轮驱动装置的扫除机器人，通过减少马达数量来降低耗电量，并且可以更有弹性地设计扫除机器人。

另外，本发明进而引入单向离合器，不存在当扫除机器人后退时由扫除刷头的逆旋转而造成的尘土或尘埃飞散的情况，故扫除效率提升。

如上所述，已经对本发明的例示的实施例进行了说明，但所述说明并非为用以限定本发明者。如熟悉本技术领域者可以容易理解般，在本发明的技术思想的范围内，当然可以进行适当的变更以及修饰，故本发明的专利权保护范围当视权利要求范围及其均等的领域为基准而决定。

Claims (13)

1.一种车轮驱动装置，包括：

马达，使所述马达的转轴旋转；

输入齿轮，固定在所述转轴上；

至少一传递齿轮，与所述输入齿轮咬合，以传递所述马达的动力；以及终端齿轮，与所述传递齿轮咬合，并经由轴与车轮连接，以将动力从所述传递齿轮传向所述车轮；

所述车轮驱动装置的特征在于：包括：输出齿轮，与所述终端齿轮或所述传递齿轮咬合；以及动力传递机构，与所述输出齿轮连接，以将动力从所述输出齿轮传向扫除刷头。

2.根据权利要求1所述的车轮驱动装置，其特征在于：

所述马达、所述输入齿轮、所述传递齿轮、所述终端齿轮与所述输出齿轮一体化而构成为单一模块。

3.根据权利要求1所述的车轮驱动装置，其特征在于：

所述马达、所述输入齿轮、所述传递齿轮、所述终端齿轮一体化而构成为第一模块，且

所述输出齿轮构成为第二模块。

4.根据权利要求1所述的车轮驱动装置，其特征在于还包括：

单向离合器，设置在所述动力传递机构与所述输出齿轮之间。

5.根据权利要求1所述的车轮驱动装置，其特征在于：

所述动力传递机构由具有可挠性的构件构成。

6.根据权利要求5所述的车轮驱动装置，其特征在于：

所述动力传递机构为软轴或同步带。

7.一种扫除机器人，其特征在于包括：

壳体，所述壳体包括底座、盖及包围所述底座和所述盖的侧壁；以及

走行单元，设置在所述壳体内且在所述底座上，

所述走行单元至少包括一对车轮驱动装置，

所述一对车轮驱动装置中的至少一个为根据权利要求1至6中任一项所述的车轮驱动装置。

8.根据权利要求7所述的扫除机器人，其特征在于：

所述扫除刷头为侧刷、圆刷或带抹布的扫除刷头。

9.根据权利要求7所述的扫除机器人，其特征在于：

所述扫除刷头设置在所述壳体外且在所述底座上。

10.根据权利要求7所述的扫除机器人，其特征在于：

所述扫除刷头设置在所述侧壁上。

11.根据权利要求10所述的扫除机器人，其特征在于：

所述扫除刷头设置成垂直于所述侧壁。

12.根据权利要求10所述的扫除机器人，其特征在于：

所述扫除刷头设置成相对于所述侧壁而以规定角度倾斜。

13.根据权利要求10所述的扫除机器人，其特征在于：

与所述扫除刷头连接的所述动力传递机构还穿过所述底座或所述侧壁。