JP2009247723A - 掃除機用吸込具およびこれを備えた電気掃除機 - Google Patents

Abstract

【課題】掃除機用吸込具において、じゅうたん上では塵埃のかきあげに強い回転トルクを必要とし、電動機、回転ブラシも大きく重くなり、操作性が悪くなるという課題があった。
【解決手段】回転ブラシ２３の筒体１９内に配備した第１、第２のモータ２２、２１からの出力を入力とする第１、第２のクラッチ機構２２ｋ、２１ｋと、歯の噛み合いまたは摩擦により設定した一回転方向にのみ回転を伝達する回転伝達機構とを備え、第１、第２のクラッチ機構２２ｋ、２１ｋの出力端は回転ブラシ２３の筒体１９に連結されると共に、いずれか一方のクラッチ機構の出力端の回転が、他方のクラッチの入力側の回転より先行した場合に、後者クラッチ機構の回転伝達機構が解除される構成としたもので、比較的小型のモータでも強いトルクを発揮し、小型・軽量・安価で、使い勝手が良く被掃除面の塵埃除去性能を大幅に向上させた掃除用吸込具を提供することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、掃除機用吸込具および電気掃除機に関するものである。

従来の掃除機用吸込具は、電動機を内部に配置して回転駆動される回転ブラシを備え、その回転ブラシの外周長手方向に設けた清掃片で、被掃除面の塵埃を掻き上げるようにしていた（例えば、特許文献１参照）。
特開昭６３−７９６２６号公報

しかしながら、じゅうたんなど抵抗負荷の大きい被掃除面をかき上げるためには、強い回転トルクを発揮しなくてはならず、電動機が大きくなり、同時に回転ブラシも大きく重たくなるため、操作性が悪くなるという問題があった。

回転ブラシを大きくせずにモータトルクを高める手段として特許文献２に記載された構造例もあるが、構造が複雑でかつ作り方が特殊なものとなり、安価を要求される本機器には採用は難しかった。

これを解決するためにモータを複数個に分割して配備する手段も考えられるが、実際は互いの回転数にずれが生じるため、回転が遅い方のモータがブレーキとして作用してしまい、他方のモータの負荷が増加してしまうなどの実現を阻害する不具合があった。

本発明は、前記従来の課題を解決するものであり、汎用で入手できる小型モータを利用しながら、強い回転トルクを発揮する軽量・小型の回転ブラシを搭載した塵埃除去性能の優れた掃除機用吸込具および電気掃除機を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の掃除機用吸込具は、周面の長手方向に沿って複数条の清掃片を有する回転ブラシの筒体と、前記回転ブラシの筒体内に配備した第１のモータ及び第２のモータと、この第１のモータ及び第２のモータからの出力をそれぞれ入力とする第１のクラッチ機構及び第２のクラッチ機構とを備え、前記第１のクラッチ機構及び第２のクラッチ機構は、歯の噛み合い、または摩擦により、設定した一回転方向にのみ回転を伝達する回転伝達機構を有するもので、かつ前記第１のクラッチ機構及び第２のクラッチ機構の出力端はそれぞれ前記回転ブラシの筒体に連結されるとともに、前記第１のクラッチ機構及び第２のクラッチ機構の内、いずれか一方のクラッチ機構の出力端の回転が、他方のクラッチの入力側の回転より先行した場合に、後者クラッチ機構の噛み合いもしくは摩擦による回転伝達機構が解除されることを特徴としたもので、各モータの内、回転の遅くなった方のモータ側クラッチは噛み合わないため、回転の速い方のモータに対して他方のモータが負荷として加わることなく、それでいて前記筒体には、前記２個のモータの総回転トルクが伝達可能となる回転ブラシを提供することができ、小型のモータで、被掃除面の塵埃除去が優れた使い勝手の良い小型掃除用吸込具を提供することができる。

本発明の掃除機用吸込具および電気掃除機は、駆動用のモータを２個搭載しながら、互いが弊害を及ぼしあうことはなく、被掃除面の負荷に応じて個々のモータトルクを合わせた強い回転トルクを回転ブラシに伝達することができるため、比較的小型のモータでも強いトルクを発揮することができ、小型・軽量・安価で使い勝手が良く、被掃除面の塵埃除去性能を大幅に向上させた掃除用吸込具を提供することができる。

第１の発明は、周面の長手方向に沿って複数条の清掃片を有する回転ブラシの筒体と、前記回転ブラシの筒体内に配備した第１のモータ及び第２のモータと、この第１のモータ及び第２のモータからの出力をそれぞれ入力とする第１のクラッチ機構及び第２のクラッチ機構とを備え、前記第１のクラッチ機構及び第２のクラッチ機構は、歯の噛み合い、または摩擦により、設定した一回転方向にのみ回転を伝達する回転伝達機構を有するもので、かつ前記第１のクラッチ機構及び第２のクラッチ機構の出力端はそれぞれ前記回転ブラシの筒体に連結されるとともに、前記第１のクラッチ機構及び第２のクラッチ機構の内、いずれか一方のクラッチ機構の出力端の回転が、他方のクラッチの入力側の回転より先行した場合に、後者クラッチ機構の噛み合いもしくは摩擦による回転伝達機構が解除されることを特徴としたもので、各モータの内、回転の遅くなった方のモータ側クラッチは噛み合わないため、回転の速い方のモータに対して他方のモータが負荷として加わることなく、それでいて前記筒体には、前記２個のモータの総回転トルクが伝達可能となる回転ブラシを提供することができ、小型のモータで、被掃除面の塵埃除去が優れた使い勝手の良い小型掃除用吸込具を提供することができる。

第２の発明は、第１の発明に加えて、第１のモータ及び第２のモータからの出力をそれぞれ入力とする第１の減速装置及び第２の減速装置を備え、第１のクラッチ機構及び第２のクラッチ機構は、前記第１のモータ及び第２のモータからの出力に換えて、前記第１の減速装置及び第２の減速装置からの出力をそれぞれ入力とすることを特徴とする掃除機用吸込具としたもので、第１の発明の効果と同様に木床など抵抗負荷の少ない被掃除面においては、２個モータの内、回転の遅いモータ側のクラッチが噛み合わず１個のモータの回転のみが独立して伝わり、かつ他方のモータがブレーキ作用などの悪影響を及ぼすことはない。それでいて減速装置により木床清掃には充分なトルクを有しているためごみをかき上げることが出来る。そしてじゅうたんなどの抵抗負荷の大きい被掃除面においては、２個のモータの回転力が合算されて伝わることにより、抵抗の大きいじゅうたん上においても回転ブラシ体がさらに強いトルクで回転し、ごみをしっかりかき上げることができる。

第３の発明は、第１または第２の発明の各モータの駆動時間を個別に切り換える制御を行なう制御回路を設けたもので、負荷が小さく回転トルクの比較的小さい被掃除面を掃除する場合に、各モータを互い違いに駆動させて回転ブラシの筒体を回すことで、モータの劣化を防止し、回転ブラシのトータルの寿命を増やすことができるものである。

第４の発明は、第１〜第３のいずれか１つの発明の２個のモータを、同一仕様にして対称配置させると共に、対称配置したモータの間に位置する出力端が回転ブラシの筒体の略中央に配置するよう構成したもので、回転ブラシ回転中の負荷の偏りが生じにくく、安定した回転を得ることができる。

第５の発明は、第１〜第４のいずれか１つの発明の掃除機用吸込具と、電動送風機を備えた電気掃除機としたものであり、被掃除面に応じて２個のモータが効率よくトルクを発揮し、吸込具が小型・軽量でありながら、際立った塵埃除去性能を発揮する電気掃除機を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
本発明の実施の形態１について、図１〜図４を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態１における掃除機用吸込具を接続した電気掃除機の全体斜視図である。

本発明の電気掃除機は、図１に示すように、掃除機本体１の後方部に、電動送風機２を内蔵した電動送風機室３が配され、掃除機本体１の前方部に、吸引された塵埃を捕集する集塵袋（図示せず）を着脱自在に収納するとともに、電動送風機２の吸引側開口と連通する集塵室４が配されている。掃除機本体１の後方下部の左右両側に、１対の走行用車輪６が水平に配された走行軸に対して回転自在に取り付けられ、また、掃除機本体１の前方下部に、同じく走行用のキャスター７が垂直な軸心周りに回動自在に、且つ水平に配された走行軸に対して回転自在に取り付けられている。掃除機本体１の前面には、吸引ホース８の一端に設けられた接続ジョイント部９が着脱自在に接続される。

吸引ホース８の他端には、操作者が掃除の際に把持するとともに、掃除機本体１の運転を操作するための操作部１１ａを有する把手１１を備えた先端ジョイント部１２が設けられている。この吸引ホース８の先端ジョイント部１２に、伸縮自在あるいは継ぎ自在に構成された延長管１３の手元側の一端が着脱自在に接続され、さらに、その延長管１３の先端側の他端が、本実施の形態１の掃除機用吸込具１６に着脱自在に接続される。

次に、本実施の形態における掃除機用吸込具１６の詳細な構成について、図２〜図４を用いて説明する。

図２は、本発明の実施の形態１における掃除機用吸込具の側面断面図であり、図３は、この掃除機用吸込具の平面断面図である。なお、図２以降の図において、掃除機用吸込具１６の走行方向について、把手１１を掴んだ操作者が掃除機用吸込具１６を押し進める（前進させる）方向を前方（図２において左方向）といい、操作者が掃除機用吸込具１６を引き戻す（後退させる）方向を後方（図２において右方向）という。また、掃除機用吸込具１６を前進させる方向に向かって右側を右方（図３において右方向）、左側を左方（図３において左方向）という。

掃除機用吸込具１６には、底面に吸込口１８が開口している。吸込口１８の上方には回転する回転ブラシ２３が配備してあり、回転ブラシ２３の後方には、掃除機本体１側に通じる空気通路２４が形成してあり、吸込口１８から吸引された空気は、回転ブラシ２３が配備されたブラシ体収納室２８を通り、空気通路２４から延長管１３、ホース８を通って掃除機本体１に吸引される。

回転ブラシ２３は円筒体１９の表面に毛ブラシ２０を螺旋状に取り付けたもので、４条の連続する毛ブラシ２０が配備されている。回転ブラシ２３の内部には、両端に右モータ２１と左モータ２２を１個ずつ有しており、それらはほぼ同一の形状になっている。

各モータ２１、２２の外端２１ａ、２２ａは、ブラシ体収納室２８の両側に固定されており、その外周には右ベアリング２１ｂと左ベアリング２２ｂが設けてある。回転ブラシ２３の円筒体１９は、この両ベアリング２１ｂと、２２ｂの外輪に連結されており、固定された右モータ２１と左モータ２２に対して抵抗なく回転できる構成になっている。

右モータ２１と左モータ２２の先端にはそれぞれ右減速装置２１ｃと左減速装置２２ｃが配備してあり、それらは、遊星ギアによってともに約１／６に減速するよう構成されている。右減速装置２１ｃと左減速装置２２ｃのそれぞれの出力軸２１ｄと２２ｄには、右ワンウェイクラッチ２１ｋと左ワンウェイクラッチ２２ｋが取り付けてあり、右クラッチ摺動板２１ｅ及び左クラッチ摺動板２２ｅが、それぞれ右クラッチバネ２１ｇと左クラッチバネ２２ｇによって右ワンウェイクラッチの出力端２１ｆと左ワンウェイクラッチの出力端２２ｆに圧接されて構成されている。そして右ワンウェイクラッチの出力端２１ｆと左ワンウェイクラッチの出力端２２ｆは出力リング３０を介して円筒体１９に連結されている。

右クラッチ摺動板２１ｅ及び左クラッチ摺動板２２ｅは、右減速装置２１ｃと左減速装置２２ｃのそれぞれの出力軸２１ｄと２２ｄと同方向に回転するが、軸方向には摺動自在であり、右ワンウェイクラッチの出力端２１ｆが右クラッチ摺動板２１ｅより先行して回転するときには、右クラッチバネ２１ｇがたわんで右クラッチ摺動板２１ｅと右ワンウェイクラッチの出力端２１ｆの噛み合いが外れる。同様に左ワンウェイクラッチの出力端２２ｆが左クラッチ摺動板２２ｅより先行して回転するときには、左クラッチバネ２２ｇがたわんで左クラッチ摺動板２２ｅと左ワンウェイクラッチの出力端２２ｆの噛み合いが外れる。

この実施の形態においては、右モータ２１と左モータ２２は、前方回転し、右減速装置２１ｃと左減速装置２２ｃの出力軸２１ｄ、２２ｄはともに前方回転する。そしてワンウェイクラッチ２１ｋ、２２ｋを介して前方回転方向の回転力が出力される。

遊星ギアの減速機構は具体的実施例が多々あるためここでは説明を省略する。またクラッチ構成も本実施の形態の構成に限られるものではなく、要は、各モータ２１、２２の回転力が減速され、トルクＵＰされて円筒体１９に伝わるがそれぞれ前方方向の回転力のみが円筒体１９に伝わる仕組みになっている。

次に、この構成における動作の詳細を以下に述べる。

右モータ２１と左モータ２２は、同じ回転力を発揮する巻き線仕様のモータであるが、個々のばらつきにより、回転数が一致することは稀である。また起動時の立ち上がり速度もことなる。

回転ブラシ２３の毛ブラシ２０が当たる床面の抵抗負荷が小さいときは、円筒体１９もスムーズに回るため、各モータ２１、２２のうち速い方の回転数で回ることになる。各モータの出力が同一体に固定されている場合は、回転数の遅いほうのモータが速い方のモータに引っ張られ、遅いほうのモータはブレーキとして作用してしまうが、本発明の実施例においては、各モータからの出力軸２１ｄ、２２ｄはそれぞれワンウェイクラッチ２１ｋ、２２ｋを介して円筒体１９に連結されているため、前方回転において回転の遅い方の出力軸側は、クラッチがはずれ、円筒体１９側から出力軸側に回転力が加わることはない。

具体的には図３に示すように、左モータ２２の回転が右モータ２１の回転より速い場合、左減速装置２２ｃの回転も右減速装置２１ｃの回転より早くなる。そのため左ワンウェイクラッチ２２ｋを介して回転が伝わる出力リング３０の回転も右減速装置２１ｃより早くなる。この場合、右ワンウェイクラッチの出力端２１ｆは、右クラッチ摺動版２１ｅより先行して回転するため、右クラッチ摺動版２１ｅが右モータ２１側に押され、右クラッチバネ２１ｇがたわんで右クラッチ摺動版２１ｅと右ワンウェイクラッチの出力端２１ｆの噛み合いが外れる。そのため速度の遅い右モータ２１がブレーキとして作用する現象は生じない。右モータ２１が左モータ２２より速く回転する場合は、同様に左ワンウェイクラッチ２２ｋの噛み合いが外れ、左モータがブレーキとして作用することはない。

次に、じゅうたんなど床面の抵抗負荷が大きいときは、円筒体１９の回転が抑えられるため、各モータから伝達される回転数よりも遅い回転数に抑えられる状態となる。

この場合は各モータの回転数がばらついてもその回転数の差異よりも円筒体１９自体の回転数低下の程度が大きいため、各減速装置２１ｃ、２２ｃからの回転速度に対して円筒体１９及び右ワンウェイクラッチの出力端２１ｆ、左ワンウェイクラッチの出力端２２ｆが先行して回転することはない。したがって回転中においても左右のワンウェイクラッチ２１ｋ、２２ｋがそれぞれ噛み合った状態が維持され、両モータの回転力が常に合算されて円筒体１９に伝わることになる。

つまり、木床など抵抗負荷の少ない被掃除面においては、２個モータの内１個のモータ力は確実に伝わり、かつ他方のモータが悪影響を及ぼうことはない。そしてじゅうたんなどの抵抗負荷の大きい被掃除面においては、２個のモータの回転力が合算されて伝わることにより、抵抗の大きいじゅうたん上においても回転ブラシ２３が強いトルクで回転し、ごみをしっかりかき上げることができる。この場合、１つの円筒体１９に対して２個のモータのトルクが働くため、円筒体を分離してそれぞれを１個ずつのモータで駆動させる構成よりも毛ブラシ２０に加わる力の最大値が大きくなることは、明らかである。

さらに木床においては、右モータ２１と左モータ２２を交互に稼動させる制御を制御基板２６にて行うことにより、１個の力で回転ブラシ２３を回転させながら、掃除を行うことができる。この場合、２個のモータ寿命を合算した分の回転寿命を確保することができ、モータの寿命の比較的短い小型で安価のモータで長寿命を達成することができる。もちろんじゅうたんを掃除する際は、２個とも駆動するため、寿命を稼ぐことはできないが、昨今じゅうたんの敷かれている部屋の割合が減少しているため、その影響は少ないと思われる。

また各モータの電流値を検出する負荷センサー２１ｈ、２２ｈをそれぞれ右モータ２１と左モータ２２に配備し、負荷が大きいと判断した時に２個のモータを同時に駆動させる制御を組み合わせることもできる。この場合、通常は２個のモータを一個ずつ交互に駆動しながら、モータ寿命延ばすともに、じゅうたんなどの負荷の大きい床面においては、負荷センサー２１ｈ、２２ｈのうちどちらかが負荷を検出して自動的に２個ともモータが駆動されるため、２個分の強いトルクで掃除を行うことができる。このように被掃除面の負荷に応じてモータのトルクが効率的に切り換えられるため、使用者が手動で切り換えるわずらわしさがなくなる。

（実施の形態２）
本発明の実施の形態２について、図５を用いて説明する。

第１の実施の形態においては、各モータが前方回転するようにしたがモータを対称配置しているため、類似仕様のモータでありながらモータ自体としてはそれぞれ回転方向が異なることになる。

本発明の実施の形態２としては、右モータ３１と左モータ３２は同一仕様、同一回転方向のものを使用し、右減速装置３１ｃと左減速装置３２ｃは減速比は同じであるがそれぞれ逆方向の回転方向に出力する遊星ギア構成にすることにより、右減速装置３１ｃと左減速装置３２ｃの出力軸３１ｄ、３２ｄはともに前方回転させている。

具体的には同一回転方向のモータを対称配置しているため、掃除用吸込具１６ｂに対し右モータ３１は前方回転し、左モータ３２は後方回転する。右減速装置３１ｃは遊星ギアの入力軸（太陽歯車）と同方向の回転が出力される出力軸３１ｄ（遊星キャリア）から出力を取り出すため、前方回転となる。左減速装置３２ｃは遊星ギアの入力軸（太陽歯車）と逆方向の回転が出力される出力軸３２ｄ（外輪歯車）から出力を取り出すため、前方回転となる。右減速装置３１ｃと左減速装置３２ｃの歯車の歯数は減速比が１／６になるよう設定してあり、出力の回転数はほぼ同一となる。

他のクラッチ機構、及び制御方法は第１の実施の形態と同じ機構を採用すればまったく同じ仕様のモータを左右に配置することで第１の実施の形態と同様の効果を得ることが可能となり、基幹部品であるモータを統一することができ、トルクが安定した安価な床用吸込み具を提供することができる。

なお上記の実施の形態では、右ワンウェイクラッチ２１ｋと左ワンウェイクラッチ２２ｋの出力端が円筒体１９のほぼ中央に集中して伝達される配置になっており、円筒体１９を支える右ベアリング２１ｂと左ベアリング２２ｂは両サイドに配置されていることから、強いトルクが加わっても負荷の偏りが生じにくく、安定した回転を得ることができる。

このように本発明によれば、駆動用のモータを２個搭載しながら、互いが弊害を及ぼしあうことはなく、被掃除面の負荷に応じて２個合わせた強い回転トルクを回転ブラシに伝達することができるため、比較的小型のモータを採用することができ、その結果、小型・軽量・安価で使い勝手の良い掃除用吸込具を提供することができる。

（実施の形態３）
本発明の実施の形態３について、図６を用いて説明する。

自動車などで利用されている差分ギアをモータに連結して使用しても同様の動作を実現できるが、本発明の構成であればクラッチという簡単な部品の組合せによって実現が可能なため、構成も簡単となり、それでいて塵埃除去性能は、極めてすぐれたものとなる。

具体的には回転方向によって巻き締まるバネを利用したクラッチでもよく、コイルバネ３５のように中央から左右対称に巻きを形成したバネであれば、巻き締めを利用した左右のワンウェイクラッチを１つの部品で構成することも可能であり、その場合でも実施の形態１、２同様の効果が得られることは言うまでもない。

以上のように、本発明に係る掃除機用吸込具は、小型で長寿命の回転ブラシが効率よく回転し、すぐれた塵埃除去性能を発揮するもので、家庭用、業務用、店舗用の各種電気掃除機に使用することができる。

本発明の実施の形態１における掃除機用吸込具を接続した電気掃除機の全体斜視図 同、掃除機用吸込具の側面断面図 同、掃除機用吸込具の平面断面図 同、掃除機用吸込具用の電気配線図 本発明の実施の形態２における掃除機用吸込具の平面断面図 本発明の実施の形態３における掃除機用吸込具の部品斜視図

符号の説明

１ 掃除機本体
１６ 掃除機用吸込具
１８ 吸込口
１９ 円筒体（筒体）
２０ 毛ブラシ
２１、３１ 右モータ（第２のモータ）
２２、３２ 左モータ（第１のモータ）
２１ｃ、３１ｃ 右減速装置（第２の減速装置）
２２ｃ、３２ｃ 左減速装置（第１の減速装置）
２１ｄ、３１ｄ 右減速装置の出力軸（第２の減速装置の出力軸）
２２ｄ、３２ｄ 左減速装置の出力軸（第１の減速装置の出力軸）
２１ｋ 右ワンウェイクラッチ（第２のクラッチ機構）
２２ｋ 左ワンウェイクラッチ（第１のクラッチ機構）
２１ｆ 右ワンウェイクラッチの出力端（第２のクラッチ機構の出力端）
２２ｆ 左ワンウェイクラッチの出力端（第１のクラッチ機構の出力端）
２３ 回転ブラシ
２４ 空気通路
２６ 制御基板
２８ ブラシ体収納室
３０ 出力リング
３５ コイルバネ

Claims (5)

1. 周面の長手方向に沿って複数条の清掃片を有する回転ブラシの筒体と、前記回転ブラシの筒体内に配備した第１のモータ及び第２のモータと、この第１のモータ及び第２のモータからの出力をそれぞれ入力とする第１のクラッチ機構及び第２のクラッチ機構と、歯の噛み合いまたは摩擦により、前記第１のクラッチ機構及び第２のクラッチ機構が、設定した一回転方向にのみ回転を伝達させる回転伝達機構とを有し、前記第１のクラッチ機構及び第２のクラッチ機構の出力端はそれぞれ前記回転ブラシの筒体に連結されると共に、前記第１のクラッチ機構及び第２のクラッチ機構の内、いずれか一方のクラッチ機構の出力端の回転が、他方のクラッチの入力側の回転より先行した場合に、後者クラッチ機構の噛み合いまたは摩擦による回転伝達機構が解除されることを特徴とする掃除機用吸込具。
2. 第１のモータ及び第２のモータからの出力をそれぞれ入力とする第１の減速装置及び第２の減速装置を備え、第１のクラッチ機構及び第２のクラッチ機構は、前記第１のモータ及び第２のモータからの出力に換えて、前記第１の減速装置及び第２の減速装置からの出力をそれぞれ入力とすることを特徴とする請求項１に記載の掃除機用吸込具。
3. 第１のモータ及び第２のモータの駆動時間を個別に切り換える制御を行なう制御回路を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の掃除機用吸込具。
4. 第１のモータ及び第２のモータを、同一仕様にして対称配置させると共に、対称配置したモータの間に位置する出力端が回転ブラシの筒体の略中央に配置するように構成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の掃除機用吸込具。
5. 電動送風機と、請求項１〜４のいずれか１項に記載の掃除機用吸込具を備えた電気掃除機。

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