JP2011012462A

JP2011012462A - 自走式掃除機

Info

Publication number: JP2011012462A
Application number: JP2009157651A
Authority: JP
Inventors: Hajime Fukumoto; 一福本
Original assignee: FUKUMOTO BODY KK
Current assignee: FUKUMOTO BODY KK
Priority date: 2009-07-02
Filing date: 2009-07-02
Publication date: 2011-01-20
Anticipated expiration: 2029-07-02
Also published as: KR20110002772A; JP4779039B2; CN101935991A; TW201102330A; KR101101929B1; TWI410362B

Abstract

【課題】小回りができ、運転者が乗っても軽快に走行できる自走式掃除機を提供する。
【解決手段】運転員が一人乗って走行しながら路面を掃除する自走式掃除機であって、掃除機本体Ｓと走行駆動部Ｄとからなり、掃除機本体Ｓは、回転ブラシ５Ａ，５Ｂと従動輪３Ａを備えており、走行駆動部Ｄは、駆動源と操舵機構を取付けたフレームと、フレームの上面に取付けた運転座席８と、フレームの下面に旋回可能に取付けた駆動輪２を備えており、駆動輪２は、運転座席８の直下方に位置しており、駆動輪２は、ホイールにモータを内蔵したホイルインモータである。運転者の体重は座席の直下に位置する駆動輪２にかかるので、従動輪３Ａに対する負荷は少なくなる。駆動輪２はホイルインモータであり、低速でも高トルクを出力することから、駆動に必要な床面との摩擦となり、床や路面の掃除中に一定の速度で走行して確実に掃除が行える。
【選択図】図１

Description

本発明は、自走式掃除機に関する。さらに詳しくは、運転員が一人乗って走行しながら路面や床面を掃除する自走式掃除機に関する。

従来の自走式掃除機として、特許文献１に記載のものがある。
この従来技術は、ゴミや水等の掃き出し等の掃除機能に支障を来すことなく車体のコンパクト化を図るようにした自走式清掃機であり、つぎのように構成されている。
車体を走行可能に支持する少なくとも三つの輪体と、車体に配設され、回転することでゴミを掃き出すブラシと、前記ブラシで掃き出されたゴミを収容するゴミ回収タンクとを備えている、前記三つの輪体のうち２輪は駆動輪で、この駆動輪は車体側に支持されたアウタロータ型モータの回転子で構成されている。残る１輪は小さな従動輪である。

しかるに、上記従来技術は、左右２輪の駆動輪は車体に対し固定された位置に取付けられており、車輪自体の向きを変えることはできない。したがって、左右の駆動輪の回転数を互いに変えるか、あるいは小さな従動輪１輪の向きを変えることで、車体の向きを変えなければならない。しかし、左右駆動輪の回転数の相違で車体の向きを変えることは、旋回半径を大きくすることになり、小さな従動輪による方向変換は床との摩擦が小さいので確実な方向転換ができないという欠点がある。よって、自走式掃除機に必要な小回りが効かないという問題がある。

また、三つの輪体を取付けた車体は折れ曲がらないので、路面が山状や谷状に傾斜した所では車輪がうまく接地せず、乗越えることができず、掃き残しが生じる等の問題がある。

特開平６−１７９５０２号公報

本発明は上記事情に鑑み、小回りが効き、運転者が乗っても軽快に走行でき、路面の傾斜凹凸があっても掃き残しがなく掃除できる自走式掃除機を提供することを目的とする。

第１発明の自走式掃除機は、運転員が一人乗って走行しながら路面を掃除する自走式掃除機であって、掃除機本体と走行駆動部とからなり、前記掃除機本体は、路面清掃具と支持用車輪を備えており、前記走行駆動部は、駆動源と操舵機構を取付けたフレームと、該フレームの上面に取付けた運転座席と、該フレームの下面に旋回可能に取付けた駆動輪を備えており、前記駆動輪は、前記運転座席の直下方に位置しており、前記駆動輪は、ホイールにモータを内蔵したホイルインモータであることを特徴とする。
第２発明の自走式掃除機は、第１発明において、前記駆動輪が、減速機を内蔵し、ディスクブレーキを備えたホイルインモータであることを特徴とする。
第３発明の自走式掃除機は、第１または第２発明において、前記駆動輪が、１輪であって操舵輪を兼ねていることを特徴とする。
第４発明の自走式掃除機は、第１，２または第３発明において、前記駆動輪が、車輪支持体を介して垂直な支軸によって水平面内で旋回可能に前記フレームに取付けられており、前記フレームにおける前記運転座席の横には操作レバーが傾動自在に取付けられており、該操作レバーと前記車輪支持体との間はリンク機構で連結され、前記操作レバーの傾動動作を前記駆動輪の旋回動作に変換するようになっていることを特徴とする。
第５発明の自走式掃除機は、第１，２，３または第４発明において、前記掃除機本体と前記走行駆動部とは、水平軸まわりで回転可能なピンを介して着脱自在に連結されていることを特徴とする。

第１発明によれば、運転者の体重は運転座席の直下に位置する駆動輪にかかるので、支持用輪の荷重負担は少なくなる。一方で駆動輪はホイルインモータであり、低速でも高トルクを出力することから、駆動輪に運転者の重量がかかっても、それが駆動に必要な床面との摩擦となる。よって、安定した走行が可能となり、床や路面の掃除中に一定の速度で走行して確実に掃除が行える。
第２発明によれば、駆動輪が低速で高トルクを出力するので、発進しやすく清掃作業時の低速走行時にも高トルクを出力するので、登り坂や段差があってもスムーズに走行することができる。また、減速機を内蔵しているので、高トルクを出力する割に駆動輪自体が小形になるので、掃除機自体をコンパクトにでき、かつ掃き残しも生じないようにできる。
第３発明によれば、駆動輪が操舵輪を兼ねているので、方向転換が坂道のような抵抗の大きい場所でも可能となる。しかも、一輪のみで方向転換させるので旋回半径が非常に小さくなり、その場旋回に近い旋回が可能である。
第４発明によれば、運転座席の横の操作レバーを傾動させると、リンク機構を介して駆動輪を転舵できるので、運転員が座席に座ったままで手動で方向転換できる。このため、思いどおりの場所を掃き残しを生ずることなく清掃できる。
第５発明によれば、掃除機本体と走行駆動部を連結するピンは水平軸まわりに回転するので、坂道の頂上付近や谷底付近でも駆動輪も支持用車輪も路面に接地する。このため、自走式掃除機を走行させながら掃除機本体による清掃が可能である。また、掃除機本体に走行駆動部をピンで結合離脱できるので、走行駆動部のみを後付けで付加して自走式掃除機を組立てることが可能となる。

本発明の一実施形態に係る自走式掃除機Ａの基本構造を示す側面外観図である。同実施形態の自走式掃除機Ａの基本構造を示す平面外観図である。同実施形態の自走式掃除機Ａの側面図である。図３の自走式掃除機Ａの背面図である。図３の自走式掃除機Ａの平面図である。図３の自走式掃除機Ａの正面図である。自走式掃除機Ａが山越えしている状態の説明図である。自走式掃除機Ａが谷越えしている状態の説明図である。自走式掃除機Ａが掃除機本体と走行駆動部に分離した状態の説明図である。

つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
まず、図１および図２に基づき自走式掃除機Ａの基本構造を説明する。
本実施形態の自走式掃除機Ａは、その構造を掃除機本体Ｓと走行駆動部Ｄに二分することができる。

掃除機本体Ｓは、本体フレーム７に路面清掃具である回転ブラシ５Ａや支持用車輪である従動輪３Ａとキャスター３Ｂを取付けて構成されている。
従動輪３Ａは左右の２輪があり、その間には回転ブラシ５Ｂが取付けられている。本体フレーム７の下面には、ゴミ箱６が着脱自在に取付けられている。
本体フレーム７から斜め上方に延びているのは、手押しハンドル４である。
この掃除機本体Ｓは、それ単体で人力用の掃除機として使えるものであり、作業員は、手押しハンドル４で押すことができる。

走行駆動部Ｄはフレーム１を有しており、これにはラダー形その他の任意の形式のフレームが用いられる。走行駆動部Ｄを構成する全ての部品は、このフレーム１に取付けられる。２は駆動輪で、フレーム１の後端部下面に取付けられている。

フレーム１には、駆動源であるバッテリーや制御機器などが取付けられている。８は運転座席でフレーム１の後端部上面に設置されている。９は駆動輪２の操作レバーであり、運転座席８の横に配置されている。
本実施形態の自走式掃除機Ａは、この走行駆動部Ｄによって、動力走行しながら床面を清掃できるようにしたものである。

前記掃除機本体Ｓと前記走行駆動部Ｄとは、水平軸まわりで回転可能なピン４１を介して着脱自在に連結されている。４２は掃除機本体Ｓ側のブランケットであり、このブランケット４２に走行駆動部Ｄのフレームの先端部が挿入されるようになっている。そして、ピン４１をブラケット４２とフレーム１の先端部に差し込んで、掃除機本体Ｓと走行駆動部Ｄとが連結されている。上記構造に基づき、掃除機本体Ｓと走行駆動部Ｄは、互いに連結離脱が可能であり、連結状態において、掃除機本体Ｓと走行駆動部Ｄは互いに傾動することも可能である。

つぎに、本実施形態の自走式掃除機Ａの詳細を説明する。
図４に示すように、駆動輪２はフレーム１に対し以下に説明するように旋回自在に取付けられている。
１１は駆動輪２の車軸であり、その両端には、断面逆Ｕ字形の車輪支持体１２が取付けられている。この車輪支持体１２の内側において、車軸１１にはディスクブレーキ１３が取付けられている。
車輪支持体１２の上端には垂直な支軸１４が取付けられ、この支軸１４はブラケット１５内で水平面内において回転するようになっている。ブラケット１５はフレーム１に固定されている。

図３および図４に示すように、前記運転座席８は、駆動輪２のほぼ真上に位置している。換言すれば、運転座席８の直下に駆動輪２が位置しているので、運転者の体重は、ほぼ全部が駆動輪２にかかり、従動輪３Ａの負担は小さくなっている。
このため従動輪３Ａの走行抵抗が大きくなることはない。この一方、駆動輪２には運転者の体重が走行に必要な摩擦力を大きくするので、坂道や路面抵抗の大きいところでも安定した走行が可能となる。

駆動輪２は運転者が操作レバー９を傾動し手動で操舵できるようになっている。
駆動輪２と操作レバー９との間は、つぎのリンク機構２０で連結されている。
図４および図５に示すように、車輪支持体１２の中心後部には、第１リンク２１の一端が取付けられており、その他端はＬ字形リンク２２の一端に連結されている。Ｌ字形リンク２２は、その中心がピン２３が車体フレームに回動自在に軸支されている。Ｌ字形リンク２２の他端には、第２リンク２４の一端が連結されている。第２リンク２４の他端には垂直リンク２５の一端が連結されており、この垂直リンク２５の他端は、水平な回動軸２６に固定されている。回動軸２６はパイプ等でフレーム１に固定されている。そして、回動軸２６には前記操作レバー９が連結され、この操作レバー９は運転座席８の横で前方に向け延びている。操作レバー９の先端には握り部１０が固定され、これにはスロットルレバー３０とブレーキレバー３１が取付けられている。

図３に示すように、操作レバー９は前後方向に傾動できるようになっており、この操作レバー９を中立位置Ｎから前方位置Ｌへ押し倒すと、その動きが前記リンク機構２０を経て車輪支持体１２に伝わり、駆動輪２を左旋回させる。反対に操作レバー９を中立位置Ｎから後方位置Ｒへ引き戻すと、その動きが前記リンク機構２０を経て車輪支持体１２に伝わり、駆動輪２を右旋回させる。
また、スロットルレバー３０を操作すると駆動輪２の走行速度を加減速することができ、ブレーキレバー３１を握ると前記ディスクブレーキ１３が効くようになっている。

図３に示すように、駆動輪２と前記従動輪３Ａとの間の後軸間距離Ｄｒは、従動輪３Ａとキャスター３Ｂとの間の前軸間距離Ｄｆに比べ半分以下に短くなっている。このため、駆動輪３Ａを旋回して駆動させたとき、掃除機Ａは従動輪３Ａを中心として向きを変えるので、その場合回転が可能であり、非常に小さい旋回軌跡を実現できる。
しかも、駆動輪２は運転座席８の直下方にあり、後方へ出っ張っているものは何もない。このため、運転者は座席８に座って前方を見たまま操作するのであるが、自分の体の後方を気遣う必要はないので、精神的に疲れにくく、安全性も高い。

前記駆動輪２は、ホイールの外周にタイヤを嵌めた構成である。ホイールは、モータを内蔵したホイールインモータを用い、タイヤはウレタン発泡メッシュタイプを用いている。

ホイルインモータは、ステータやロータの一部または全部が車輪のホイール内に内蔵されているタイプのモータである。また、ホイルインモータには、インナロータ型とアウタロータ型とがあり、本発明ではどちらを用いてもよい。
インナロータ型は、車軸側に磁石を円周方向に配置し、ホイールの内側に鉄芯とコイルからなる電機子を円周方向に配置したものである。
アウタロータ型は、ホイールの内側に磁石を円周方向に配置し、車軸側に鉄芯とコイルからなる電機子を円周方向に配置したものである。

駆動輪２のケーシング内部では、遊星歯車減速機が内蔵されており、モータ出力を減速して高トルクで取り出せるようになっている。
この駆動輪２はダイレクトドライブ方式の利点である部品点数の少ない簡素な構成と、直径を大きくとることによって低速で高トルクが得られるという利点を有するものである。

ウレタン発泡メッシュタイプのタイヤは、弾力性があり、重量が軽く、パンクレス構造を有している。また、ホイールとの密着性に優れ、かつ分解性も有している。さらに、モータの発熱を吸収する役目も果たすことができる。

つぎに、本実施形態の自走式掃除機Ａの使用方法を説明する。
図３に示すように、運転者が運転座席８に座って、スロットル３０を開くと駆動輪２が回転しはじめて、発進と加速を行う。スロットル３０を閉じると減速する。ブレーキレバー３１を握ると減速して停車する。操作レバー９が中立位置Ｎのとき駆動輪２は車体軸線に沿っているので、自走式掃除機Ａは直進する。操作レバー９を前方Ｌに傾すと駆動輪２は左向きになり、車体は左旋回する。操作レバー９を後方Ｒに引くと駆動輪２が右向きになり、車体は右旋回する。
車体が走行している間、ブラシ５Ａ，５Ｂを回転させ、ゴミを吸引していけば、路面や床面を清掃できる。

以上のように、本実施形態の自走式掃除機Ａでは、運転座席の横の操作レバー９を傾動させると、リンク機構を介して駆動輪２を転舵できるので、運転員が座席に座ったままで手動で方向転換できる。このため、思いどおりの場所を掃き残しを生ずることなく清掃できる。そして、駆動輪２が操舵輪を兼ねているので、方向転換が坂道のような抵抗の大きい場所でも可能となる。しかも、一輪のみで方向転換させるので旋回半径が非常に小さくなり、その場旋回に近い旋回が可能である。

掃除機本体Ｓと走行駆動部Ｄを連結するピン４１は水平軸まわりに回転するので、図７に示すような坂道の頂上付近や図８に示すような谷底付近でも自走式掃除機Ａの走行が可能であり掃除機本体Ｓによる清掃が可能である。もちろん、このような大きな傾斜だけでなく路面上の小さな凹凸にも対応して車体の前後部が屈曲するので、多くの清掃面での掃き残しは生じない。

また、図９に示すように掃除機本体Ｓに走行駆動部Ｄをピン４１を抜いて分離できるので、掃除機本体Ｓのみを使って手押し作業で掃除することもできる。また、掃除機本体Ｓに走行駆動部Ｄのみを後付けで付加して自走式掃除機Ａを組立てることが可能となる。さらに、走行駆動部Ｄを外して手押し型の掃除機本体Ｓに復元することも可能である。
このことは手押し型の軽量タイプの掃除機本体を自走化できるということを意味するが、この場合にも運転者の体重は駆動輪２で支え、従動輪３Ａには重量をかけないので、回転ブラシ５Ｂをつぶすことはない。

本実施形態の自走式掃除機Ａでは、駆動輪２が低速で高トルクを出力するので、発進しやすく清掃作業時の低速走行時にも高トルクを出力するので、登り坂や段差があってもスムーズに走行することができる。また、減速機を内蔵しているので、高トルクを出力する割に駆動輪２自体が小形になるので、掃除機自体をコンパクトにでき、かつ掃き残しも生じないようにできる。

本実施形態の自走式掃除機Ａでは、従動輪３Ａの２輪と駆動輪２の１輪からなる３輪で車体を支えており、運転者の体重は座席の直下に位置する駆動輪２にかかるので、従動輪３Ａに対する負荷は少なくなる。一方で駆動輪２には重量がかかっても、それが駆動に必要な床面との摩擦となるので、安定した走行が可能となる。また、低速でも高トルクを出力し、床や路面の掃除中に一定の速度で走行して確実に掃除が行える。

本発明の自走式掃除機Ａは、手押し型掃除機に、駆動輪２やその操作機構を付加して構成してもよく、駆動駆動型として専用設計してもよい。

Ｓ掃除機本体
Ｄ走行駆動部
１フレーム
２駆動輪
３Ａ従動輪
５Ａ，５Ｂ回転ブラシ
８運転座席
９操作レバー
２０リンク機構
４１ピン

Claims

運転員が一人乗って走行しながら路面を掃除する自走式掃除機であって、
掃除機本体と走行駆動部とからなり、
前記掃除機本体は、路面清掃具と支持用車輪を備えており、
前記走行駆動部は、駆動源と操舵機構を取付けたフレームと、該フレームの上面に取付けた運転座席と、該フレームの下面に旋回可能に取付けた駆動輪を備えており、
前記駆動輪は、前記運転座席の直下方に位置しており、
前記駆動輪は、ホイールにモータを内蔵したホイルインモータである
ことを特徴とする自走式掃除機。
前記駆動輪が、減速機を内蔵し、ディスクブレーキを備えたホイルインモータである
ことを特徴とする請求項１記載の自走式掃除機。
前記駆動輪が、１輪であって操舵輪を兼ねている
ことを特徴とする請求項１または２記載の自走式掃除機。
前記駆動輪が、車輪支持体を介して垂直な支軸によって水平面内で旋回可能に前記フレームに取付けられており、
前記フレームにおける前記運転座席の横には操作レバーが傾動自在に取付けられており、
該操作レバーと前記車輪支持体との間はリンク機構で連結され、前記操作レバーの傾動動作を前記駆動輪の旋回動作に変換するようになっている
ことを特徴とする請求項１，２または３記載の自走式掃除機。
前記掃除機本体と前記走行駆動部とは、水平軸まわりで回転可能なピンを介して着脱自在に連結されている
ことを特徴とする請求項１，２，３または４記載の自走式掃除機。