JP2017074321A - 自律走行型掃除機および駆動装置付き車輪 - Google Patents

Abstract

【課題】車輪ユニットの小型化が可能な自律走行型掃除機および駆動装置付き車輪を提供する。
【解決手段】本発明の自律走行型掃除機Ｓは、車体Ｓｈを移動させる車輪２、３と、駆動源の入力により回転し、車体Ｓｈの荷重を支えるシャフト３４と、シャフト３４と車輪２、３との間に設けられる減速機構３３、３５、３６と、シャフト３４が支持され、シャフト３４と車輪２、３との間に配置される第１の軸受３８ｔと、シャフト３４が支持され、第１の軸受３８ｔより中央側に配置される第２の軸受３４ｔ１とを備えている。
【選択図】図１５

Description

本発明は、自律走行型掃除機および駆動装置付き車輪に関する。

従来、室内を自律的に移動しつつ掃除する自律走行型掃除機が知られている。自律走行型掃除機は、動力源として充電池を搭載し、制御装置で、車輪ユニットを駆動する走行モータを制御して自律走行を行いつつ、モータ駆動の回転ブラシを用いて塵埃を掻き込み、吸引ファンで吸引して掃除を行う。
自律走行型掃除機は、左右一対の駆動用の車輪による自動走行が行われている。

ここで、自律走行型掃除機を自動走行させるため、車輪を駆動するモータのトルクに応じて減速比をある値の範囲、例えば４０〜８０の間で調整する必要がある。つまり、モータのトルクに対して、車輪を駆動するトルクは、４０〜８０倍となる。

特開２０１０−２２１９６４号公報

ところで、従来の自律走行型掃除機の車輪の減速機構は、以下の２つのタイプがある。
例えば、１つのタイプは、車輪の減速構造はモータからギヤを介して減速し車輪を動作させる構造となっている。この際、減速比を稼ぐためにギヤを直列に配置しているため、車輪に対し前後方向へ長くなってしまう。このように、通常の平歯車を直列で並べる構造であると、トルクの大きいモータを使用し、少ない減速比とした際においてもギヤを多段にする必要が有り、車輪ユニットが大型化してしまう。車輪ユニットの大型化は本体の大型化へつながり、狭い箇所の清掃が難しくなることから望ましく無く、小型化する必要がある。

自律走行型掃除機の前後方向には、電源を供給する畜電池、塵埃の吸込み口や塵埃を掻き取る掻き取りブラシが配置されているため、これらの構成要素と干渉するため、車輪の減速構造が前後方向に延びることは、自律走行型掃除機の大型化に繋がり、不都合である。

一方、モータに関しても自律走行型掃除機を移動させるトルクを稼ぐのに長さが必要な整流子モータを使用している。
そこで、ギヤの配置の工夫及び整流子モータと同一直径で、整流子モータよりも大きいトルクが得られるアウターロータのブラシレスモータを用いた特許文献１に記載される構成が提案されている。

もう１つのタイプとして、特許文献１に記載の車輪の減速機構の構成は、減速機構の直径方向が車輪内部に収まるように配置をしている。
この構造の場合、ギヤの外径を大きく取ることができないため、一段当たりの減速比を大きく取ることができない。そのため、必要な減速比を大きく稼ぐにはギヤを上下に重ねて複数段に配置する必要があり、車輪のスラスト方向へ大型化してしまう。
また、減速機構のスラスト方向の長さを抑えると、減速比が小さくなるため、モータのトルクを大きくする必要があり、マグネットのグレードを上げる等コスト増につながる。

本発明は上記実状に鑑み創案されたものであり、車輪ユニットの小型化が可能な自律走行型掃除機および駆動装置付き車輪の提供を目的とする。

前記課題を解決するため、第１の本発明の自律走行型掃除機は、車体を移動させる車輪と、駆動源の入力により回転し、前記車体の荷重を支えるシャフトと、前記シャフトと前記車輪との間に設けられる減速機構と、前記シャフトが支持され、前記シャフトと前記車輪との間に配置される第１の軸受と、前記シャフトが支持され、前記第１の軸受より中央側に配置される第２の軸受とを備えている。

第２の本発明の駆動装置付き車輪は、車体を移動させる車輪と、駆動源の入力により回転し、前記車体の荷重を支えるシャフトと、前記シャフトと前記車輪との間に設けられる減速機構と、前記シャフトが支持され、前記シャフトと前記車輪との間に配置される第１の軸受と、前記シャフトが支持され、前記第１の軸受より中央側に配置される第２の軸受と、前記車輪を前記車体に対して回転自在に支持する第３の軸受とを備え、前記第３の軸受の内径寸法は、前記第１の軸受または前記第２の軸受の何れか一方の外径寸法より大きい。

第３の本発明の駆動装置付き車輪は、各走行モータの駆動でそれぞれ回動される駆動輪と、前記走行モータの駆動を減速して前記駆動輪に伝える減速機構と、塵埃が回収される吸口と、前記塵埃を含む空気を前記吸口から吸引する吸引ファンと、モータにより回転駆動して前記塵埃を掻き込む回転ブラシと、前記塵埃が集められる集塵ケースと、障害物を検知する障害物検知手段と、電源を供給する充電池とを備え、前記減速機構は、前記駆動輪の回転軸方向に見て前記駆動輪の外径寸法以下の領域内に配置され、前後方向に見て、前記駆動輪の幅寸法の領域内に前記減速機構を構成する各ギヤの一部または全部が位置している。

第４の本発明の自律走行型掃除機は、各走行モータの駆動でそれぞれ回動される駆動輪と、前記走行モータの駆動を減速して前記駆動輪に伝える減速機構と、塵埃が回収される吸口と、前記塵埃を含む空気を前記吸口から吸引する吸引ファンと、モータにより回転駆動して前記塵埃を掻き込む回転ブラシと、前記塵埃が集められる集塵ケースと、障害物を検知する障害物検知手段と、電源を供給する充電池とを備え、前記減速機構は、太陽歯車と、前記太陽歯車に噛み合う複数の遊星歯車と、前記遊星歯車と内歯で噛み合い、前記本体部に対して固定される第１のアウターギヤと、前記第１のアウターギヤと歯数が異なり、前記遊星歯車と内歯で噛み合い、前記駆動輪が固定される第２のアウターギヤとを有している。

第５の本発明の自律走行型掃除機は、各走行モータの駆動でそれぞれ回動される駆動輪と、前記走行モータの駆動を減速して前記駆動輪に伝える減速機構と、塵埃が回収される吸口と、前記塵埃を含む空気を前記吸口から吸引する吸引ファンと、モータにより回転駆動して前記塵埃を掻き込む回転ブラシと、前記塵埃が集められる集塵ケースと、障害物を検知する障害物検知手段と、電源を供給する充電池とを備え、前記減速機構は、ピニオンギヤと、前記ピニオンギヤに噛み合う第１の歯車と、前記第１の歯車の回転中心の位置に固定され、前記回転中心から偏芯したカム部を有するカムシャフトと、前記カム部に回転自在に支持される遊星歯車と、前記遊星歯車と噛み合い、前記本体部に対して固定されるアウターギヤとを有し、前記駆動輪は、前記遊星歯車の自転により回転している。

第６の本発明の自律走行型掃除機は、各走行モータの駆動でそれぞれ回動される駆動輪と、前記走行モータの駆動を減速して前記駆動輪に伝える減速機構と、塵埃が回収される吸口と、前記塵埃を含む空気を前記吸口から吸引する吸引ファンと、モータにより回転駆動して前記塵埃を掻き込む回転ブラシと、前記塵埃が集められる集塵ケースと、障害物を検知する障害物検知手段と、電源を供給する充電池とを備え、前記減速機構は、第１のウォームギヤと、前記第１のウォームギヤと噛み合う第１のウォームホイールと、前記第１のウォームホイールが一部に固定される支持部材と、前記支持部材の他部に固定される第２のウォームギヤと、前記第２のウォームギヤと噛み合う第２のウォームホイールと、前記第２のウォームホイールとともに回転する第１の歯車と、前記第１の歯車に噛み合って回転する第２の歯車とを有している。

本発明によれば、車輪ユニットの小型化が可能な自律走行型掃除機および駆動装置付き車輪を提供することができる。

本発明の実施形態に係る自律走行型掃除機を左前方から見た斜視図。 自律走行型掃除機の下面図。 図１のＡ−Ａ断面図。 自律走行型掃除機のケースを外した内部構成を示す斜視図。 図４のＢ−Ｂで切断した斜視図 実施形態１の車輪アッセンブリを斜め上後方から見た斜視図。 実施形態１の車輪アッセンブリの側断面図。 図７ＡのＣ−Ｃ断面図。 車輪アッセンブリの分解斜視図。 図８の反対方向から見た車輪アッセンブリの分解斜視図。 遊星ギヤアッセンブリの分解斜視図。 駆動輪とモータとの間の減速機構の噛み合い状態を示す縦断面模式図。 実施形態２の車輪アッセンブリを斜め上後方から見た斜視図。 実施形態２の車輪アッセンブリの分解斜視図。 図１３の反対方向から見た車輪アッセンブリの分解斜視図。 図１２のＤ−Ｄ断面図。 ピニオンギヤ、歯車が見える断面で切断した断面図。 図１５のＥ−Ｅ断面図。 図１５のＦ−Ｆ断面図。 （ａ）は駆動輪とモータとの間の減速機構の噛み合い状態を示す縦断面模式図、（ｂ）は減速機構とカムシャフトの両側の軸受と荷重のかかり方を示す原理図。 実施形態３の車輪アッセンブリを斜め上後方から見た斜視図。 実施形態３の駆動輪を外して車輪アッセンブリの内部を図２０の反対方向の上後方から見た斜視図。 駆動輪とモータとの間の減速機構の噛み合い状態を示す縦断面模式図。 特許文献１のモータ駆動装置を備えたインホイールモータ駆動装置を示す縦断面図。

以下、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る自律走行型掃除機を左前方から見た斜視図である。なお、自律走行型掃除機Ｓが進行する向きのうち、サイドブラシ７を設けた側を前方、鉛直上向きを上方、駆動輪２、３が対向する方向であって駆動輪２側を左方、駆動輪３側を右方とする。すなわち図１等に示すように前後、上下、左右方向を定義する。
図２は、自律走行型掃除機の下面図である。

自律走行型掃除機Ｓは、所定の掃除領域（例えば、部屋の床面Ｙ）を自律的に移動しながら自動的に掃除する電気機器である。
自律走行型掃除機Ｓは、外郭を成すケース１（１ｕ、１ｓ）と、下部の一対の駆動輪２、３（図２参照）および補助輪４とを備えている。また、自律走行型掃除機Ｓは、下部に回転ブラシ５、ガイドブラシ６およびサイドブラシ７を備え、周囲にセンサ８（８ａ、８ｂ、８ｃ）（図２、図３、図４参照）を備えている。

駆動輪２、３は、それぞれ走行モータ２１、２１Ａ（図６参照）により回転駆動される。補助輪４は、従動輪であり自由回転するキャスタである。駆動輪２、３は、自律走行型掃除機Ｓの前後方向の中央側、左右方向の外側に設けられており、補助輪４は前後方向の前方側、左右方向の中央側に設けられている。
サイドブラシ７は、自律走行型掃除機Ｓの前方側、左右方向の外側に設けられており、図１の矢印α１のように、自律走行型掃除機Ｓの前方外側の領域を、左右方向外側から内側に向かう方向に掃引するよう回転して、床面上の塵埃を中央の回転ブラシ５（図２参照）側に集める。２つのガイドブラシ６は、それぞれ駆動輪２、３に対して左右方向内側に設けられており、サイドブラシ７で集められた塵埃を回転ブラシ５の幅内から外側に逃げないようにガイドする固定ブラシである。
回転ブラシ５は、自律走行型掃除機Ｓの駆動輪２、３に対して後方に設けられている。回転ブラシ５の左右側端部の左右方向位置は、それぞれ駆動輪２、３より内側、又はガイドブラシ６より内側にできる。

図３は、図１のＡ−Ａ断面図である。
図４は、自律走行型掃除機のケースを外した内部構成を示す斜視図である。なお、図４は、集塵ケース１２を外した状態を示す。
図５は、図４のＢ−Ｂ断面を示す斜視図である。

図３に示すように、自律走行型掃除機Ｓは、内部に充電池９と制御装置１０と吸引ファン１１と集塵ケース１２とを備えている。集塵ケース１２は入口として回転ブラシ５の上方に吸込み口１２ｉが形成されている。また、集塵ケース１２は出口に集塵フィルタ１３が取り付けられている。

充電池９は、例えば、充電することで再利用可能な二次電池であり、電池収容部１ｓ６（図２参照）に収容されている。充電池９は自律走行型掃除機Ｓの左右端部に亘って配置されている（図３、図５参照）。
充電池９からの電力は、センサ８、駆動装置等の各モータ（２１、２１Ａ、５ｍ）、制御装置１０、及び吸引ファン１１等に供給される。
自律走行型掃除機Ｓは、制御装置１０により統括的に制御される。

（吸引ファン１１）
図４に示すように、吸引ファン１１は下ケース１ｓの中心付近に配置されている。
吸引ファン１１による空気の流路には、吸口１４ｉ（図３参照）から下流側に向かって順に、集塵ケース１２、集塵フィルタ１３、吸引ファン１１、及び、排気口１ｓ５（図２参照）が設けられている。排気口１ｓ５は、回転ブラシ５の前方、駆動輪２、３の左右方向内側に設けられている。吸引ファン１１（図３、図５参照）を駆動することで集塵ケース１２内の空気を排気口１ｓ５から外部に排出して負圧を発生させ、床面Ｙから吸口１４ｉを介して塵埃を集塵ケース１２内に吸い込む。

吸口１４ｉ付近には、床面上の塵埃を掻き込む回転ブラシ５（図２参照）が設けられている。
吸引ファン１１は、下ケース１ｓとの間に弾性体（図示せず）を介して設置されている。弾性体を介在させることで、吸引ファン１１の振動が減衰して下ケース１ｓに伝わりにくく、振動、騒音を低減できる。

吸引ファン１１、及び、回転ブラシモータ５ｍ（図４参照）が駆動すると、回転ブラシ５（図３参照）によって床面等の塵埃が掻き込まれる。掻き込まれた塵埃は、吸口１４ｉ、吸込み口１２ｉを介して集塵ケース１２内に導かれる。集塵フィルタ１３で塵埃が取り除かれた空気は、排気口１ｓ５（図２参照）を通して排出される。なお、集塵ケース１２は、上ケース１ｕに設けられた蓋１ｕ１（図１参照）を開けることで着脱可能であり、集塵フィルタ１３を外して塵埃が廃棄される。

（自律走行型掃除機Ｓの動作概要）
ここで、自律走行型掃除機Ｓの大まかな動作について説明する。
自律走行型掃除機Ｓは、駆動輪２、３と補助輪４（図２参照）とにより自律的に移動され、前進、後進、左右旋回、超信地旋回等が可能である。そして、自律走行型掃除機Ｓは、サイドブラシ７、ガイドブラシ６で集塵して回転ブラシ５の周りに付着した塵埃を、吸口１４ｉを介して、吸引ファン１１の吸込み力により、集塵ケース１２入口の吸込み口１２ｉから集塵ケース１２内に吸込み、出口の集塵フィルタ１３により集塵ケース１２内に滞留させる。
集塵ケース１２内に塵埃が溜まると、適宜、利用者により集塵ケース１２が本体部Ｓｈより取り出され、集塵フィルタ１３が取り外され、塵埃が廃棄される。

以下、自律走行型掃除機Ｓのその他の構成について詳述する。
（ケース１）
ケース１は、外郭を成し、走行モータ２１、２１Ａ、回転ブラシモータ５ｍ、吸引ファン１１、集塵ケース１２、制御装置１０等を収容する筐体である。
ケース１は、上壁を成す上ケース１ｕと、底壁（及び一部の側壁）を成す下ケース１ｓ（図２参照）と、ケース１の前下部に設置されるバンパ１ｂとを備えている。

上ケース１ｕには、集塵ケース１２（図３参照）を出入れするための蓋１ｕ１（図１参照）が設けられている。
図２に示すように、下ケース１ｓには、車輪ユニット収容部１ｓ１とサイドブラシ取付部１ｓ３と孔部１ｓ４と排気口１ｓ５と電池収容部１ｓ６とが形成されている。

車輪ユニット収容部１ｓ１は、図２の平面視で略円形を呈する下ケース１ｓの中央左右両側に形成されている。
車輪ユニット収容部１ｓ１には、駆動輪２、３が支持、駆動される車輪ユニット２０、３０が収容される。
孔部１ｓ４には、吸込部１４が設けられる。排気口１ｓ５は、下ケース１ｓの中央付近であり、左右の車輪ユニット収容部１ｓ１に挟まれた位置に複数形成される。

電池収容部１ｓ６は、下ケース１ｓの中心よりも前側に形成されている。
電池収容部１ｓ６には、充電池９が収納される。電池収容部１ｓ６の左右には、サイドブラシ７を取り付けるサイドブラシ取付部１ｓ３が形成されている。
下ケース１ｓの後側、つまり、排気口１ｓ５、及び、車輪ユニット収容部１ｓ１の後側に吸込部１４（図２参照）が設けられる孔部１ｓ４が形成されている。

バンパ１ｂ（図１、図２参照）は、壁等の障害物に衝突した際に外部から作用する力に応じて前後方向に移動可能に設置されている。バンパ１ｂは、左右一対のバンパばね（図示省略）によって外向きに付勢されている。

バンパ１ｂを介して障害物と衝突した際の作用力がバンパばねに作用すると、バンパばねは平面視で内側に倒れ込むように変形し、バンパ１ｂを外向きに付勢しつつバンパ１ｂの後退を許容する。バンパ１ｂが障害物から離れて前記した作用力がなくなると、バンパばねの付勢力によってバンパ１ｂは元の位置に復帰する。ちなみに、バンパ１ｂの後退（つまり、障害物との接触）は、後記するバンパセンサ８ａ（図４参照）によって検知され、その検知結果が制御装置１０に入力される。

（吸込部１４）
図３に示す吸込部１４は、吸引ファン１１で吸引する塵埃を含む空気の流路の一部を形成する。吸込部１４から下流の流路は、順に、集塵ケース１２、集塵フィルタ１３、吸引ファン１１及び、排気口１ｓ５（図２参照）に連通する。
吸込部１４には、塵埃を掻き込む回転ブラシ５が配置され、回転ブラシ５を駆動する回転ブラシモータ５ｍ（図４参照）が固定される。吸込部１４は、回転ブラシ５で掻き込まれた塵埃を集塵ケース１２に吸込む吸口１４ｉが形成されている。吸口１４ｉは、回転ブラシ５（図２参照）と略同じ長さを有して形成されている。
図３に示すように、吸口１４ｉは、集塵ケース１２の開口の吸込み口１２ｉと連通し、塵埃が吸口１４ｉ、吸込み口１２ｉを介して集塵ケース１２に集められる。

吸込部１４には、回転ブラシ５を収容する回転ブラシ収容部１４ｂが下ケース１ｓに形成され、回転ブラシ収容部１４ｂに上述の回転ブラシ５が配置される。回転ブラシ５は、吸込部１４に回転可能に取り付けられる。回転ブラシ５は、吸込部１４に取り外し可能に取り付けられる。

（集塵ケース１２）
図３に示す集塵ケース１２は、床面Ｙから、吸込部１４に形成される吸口１４ｉを介して吸いこまれた塵埃を回収する容器である。集塵ケース１２は、回転ブラシ５と略同じ左右方向寸法を有している。
集塵ケース１２は、回収した塵埃を収容する本体と、回収した塵埃を取出し可能とする蓋と、本体上部の折り畳み可能な取っ手とを備える。集塵ケース１２の本体は、下面が吸込部１４の上部の形状に対応する形状であり、吸口１４ｉに対向して略同じ開口形状の吸込み口１２ｉを備えている。蓋は、吸引ファン１１の吸引口に対向し、前記した集塵フィルタ１３を備えている。

（センサ８）
図４に示すバンパセンサ８ａは、バンパ１ｂ（図１参照）が障害物と接触したことをバンパ１ｂの後退で検知するセンサ、例えばフォトカプラである。バンパ１ｂに障害物が接触した場合、バンパ１ｂの後退でセンサ光が遮られる。この変化に応じた検知信号が制御装置１０に出力される。

図４に示す測距センサ８ｂは、障害物までの距離を検出する赤外線センサである。本実施形態では、測距センサ８ｂを正面と両側面の計３か所に設けている。
測距センサ８ｂは、赤外線を発光させる発光部（図示せず）と、赤外線が障害物で反射して戻ってくる反射光を受光する受光部（図示せず）とを有している。当該受光部によって検出される反射光の強さに基づき、障害物までの距離が算出される。なお、バンパ１ｂのうち少なくとも測距センサ８ｂの近傍は、赤外線を透過させる樹脂又はガラスで形成されている。
ちなみに、測距センサ８ｂとして他の種類のセンサ（例えば、超音波センサ、可視光センサ）を用いてもよい。

図２に示す床面用測距センサ８ｃは、床面までの距離を計測する赤外線センサであり、下ケース１ｓの下面前後左右４か所に設置されている。床面用測距センサ８ｃによって階段等の大きな段差を検知することで、自律走行型掃除機Ｓの落下を防止できる。例えば、床面用測距センサ８ｃによって前方に３０ｍｍ程度以上の段差が検知された場合、制御装置１０（図３参照）は走行モータ２１、２１Ａを制御して本体部Ｓｈを後退させ、自律走行型掃除機Ｓの進行方向を転換させる。

（制御装置１０）
図３に示す制御装置１０は、例えばマイコン（Microcomputer）と周辺回路とが基板に実装され、構成される。マイコンは、ＲＯＭ（Read Only Memory）に記憶された制御プログラムを読み出してＲＡＭ（Random Access Memory）に展開し、ＣＰＵ（Central Processing Unit）が実行することで各種処理が実現される。周辺回路は、Ａ／Ｄ・Ｄ／Ａ変換器、各種モータの駆動回路、センサ回路、充電池９の充電回路等を有している。

制御装置１０は、利用者による操作ボタンｂｕの操作、及び、センサ８から入力される信号に応じて演算処理を実行し、各モータ（２１、２１Ａ、５ｍ）、センサ８、吸引ファン１１等と信号を入出力する。

（補助輪４）
図２に示す補助輪４は、下ケース１ｓの前方の左右方向の中央に設けられている。補助輪４は、駆動輪２、３とともに本体部Ｓｈを所定高さで保って自律走行型掃除機Ｓを円滑に移動させるための車輪である。補助輪４は、本体部Ｓｈの移動に伴い床面Ｙとの間で生じる摩擦力によって従動回転し、さらに向きが水平方向に３６０°回転するように、下ケース１ｓに軸支されている。

＜＜実施形態１＞＞
次に、実施形態１の自律走行型掃除機Ｓの駆動輪２、３を含む車輪アッセンブリ２０、３０について説明する。
なお、駆動輪２を含む車輪アッセンブリ２０と駆動輪３を含む車輪アッセンブリ３０とは、自律走行型掃除機Ｓの左右の中央面に対して面対称として同様な構成にできるから、車輪アッセンブリ２０の構成についての説明は、車輪アッセンブリ３０と同様にできるため、車輪アッセンブリ３０の説明としては繰り返さない。

図６は、実施形態１の車輪アッセンブリを斜め上後方から見た斜視図であり、図７Ａは、実施形態１の車輪アッセンブリの側断面図であり、図７Ｂは、図７ＡのＣ−Ｃ断面図である。
図８は、車輪アッセンブリの分解斜視図であり、図９は、図８の反対方向から見た車輪アッセンブリの分解斜視図である。図１０は、遊星ギヤアッセンブリの分解斜視図である。

実施形態１の車輪アッセンブリ２０における駆動輪２と駆動輪２を駆動するモータ２１との間の減速機構について説明する。
具体的には、図７Ａに示すように、駆動輪２と同軸上にモータ２１が配置され、図７Ｂに示すように、モータ２１の駆動軸(入力軸)には太陽歯車２２が圧入等で固定されている。モータ２１は、モータブラケット２１ｂに固定されている。

図７Ｂに示すように、太陽歯車２２の外周の歯に噛み合って３つの遊星ギヤ２３が設けられている。
３つの遊星ギヤ２３の外周の歯２３ｈに噛み合う内歯２４ｈを有する内歯歯車の第１アウターギヤ２４が、図１に例示する本体部Ｓｈ等の非回転部に固定されている。
さらに、図７Ａ、図８に示すように、３つの遊星ギヤ２３の外周の歯に噛み合って、内歯２５ｈを有する内歯歯車の第２アウターギヤ２５が、回転自在に設けられている。第２アウターギヤ２５は、駆動輪２（図６参照）が固定され、出力軸を構成している。

回転自在な第２アウターギヤ２５は、固定の第１アウターギヤ２４と異なる歯数に変更され転移角を変更することで、固定の第１アウターギヤ２４と同一の基準円直径を有している。こうして、第２アウターギヤ２５の内歯２５ｈは３つの遊星ギヤ２３の歯２３ｈに噛み合うように配置されている。
上述したことから、モータ２１と駆動輪２との間の減速機構は、太陽歯車２２、３つの遊星ギヤ２３、第１アウターギヤ２４、および第２アウターギヤ２５を有して構成されている。

図８、図９に示すように、第２アウターギヤ２５は、深さ寸法が短い有底円筒状の樹脂製の部品である。第２アウターギヤ２５は円板状の底板２５ａと底板２５ａの縁部から立ち上がる形状の円筒板２５ｂとを有している。円筒板２５ｂの内周面側には内歯２５ｈが形成されている。

第２アウターギヤ２５の底板２５ａには、中央にモータ軸２１ｊを逃げる円状の孔２５ａ０が形成されている。また、第２アウターギヤ２５の底板２５ａの内面側にはモータ２１側に向かって延びるボス２５ａ１（図８参照）が３つ形成されている。各ボス２５ａ１に、底板２５ａの外面側から内面側（図８の紙面、左側から右側）に、雌ねじ２５ａ２が螺刻されてもよいが、上述のように樹脂で第２アウターギヤ２５を形成すると、例えばタッピングネジを用いることで、ボス２５ａ１に螺刻せずに固定できる。

駆動輪２は、円板状の底板２ｓと、底板２ｓの縁部から立ち上がる円筒状の車輪部２ｗとを有している。駆動輪２は、例えばエラストマで成形される。なお、駆動輪２はエラストマ以外の材料で形成してもよい。駆動輪２の車輪部２ｗの外径寸法ｓ１（図７Ａ参照）は、約５０ｍｍ〜約８０ｍｍの寸法である。車輪部２ｗの外径寸法ｓ１は、最大約８０ｍｍ、最小の外径寸法ｓ１は、約５０ｍｍになるように設けても良い。

車輪部２ｗは走行時に床面Ｙに接触する箇所であり、自律走行型掃除機Ｓに取り付けられた状態で、車輪部２ｗの左右方向内側が円筒面２ｗ１となっている。一方、車輪部２ｗの左右方向外側は、凹形状２ｗｏと凸形状２ｗｔとを有する円筒形状の凹凸状円筒面２ｗ２が形成されている。
図８に示すように、円板状の底板２ｓには、内側に第２アウターギヤ２５を固定するためのボス２ｓ１が３箇所形成されている。各ボス２ｓ１には、第２アウターギヤ２５を固定するねじｎ１が挿通する孔２ｓ２が貫設されている。

駆動輪２と第２アウターギヤ２５との組立ては次のように行われる。ねじｎ１を、駆動輪２の円板状の底板２ｓに形成される孔２ｓ２を挿通させて、第２アウターギヤ２５の雌ねじ２５ａ２に螺着することで、駆動輪２が出力となる第２アウターギヤ２５に固定される。

以上の構成により、３つの遊星ギヤ２３がそれぞれ固定の第１アウターギヤ２４の内歯２４ｈと、回転自在な第２アウターギヤ２５の内歯２５ｈに噛み合って回転する。３つの遊星ギヤ２３が固定の第１アウターギヤ２４の内歯２４ｈを、１回転移動する間に、回転自在な第２アウターギヤ２５は、第１アウターギヤ２４と異なる歯数分だけ回転することとなる。

駆動輪２と駆動輪２を駆動するモータ２１との間の減速機構の噛み合い状態を図１１に示す。図１１は、駆動輪とモータとの間の減速機構の噛み合い状態を示す縦断面模式図である。
太陽歯車２２の歯数ｚ１、遊星ギヤ２３の歯数ｚ２、固定の第１アウターギヤ２４の歯数ｚ３、回転自在な第２アウターギヤ２５の歯数ｚ４とすると、入力のモータ２１から、駆動輪２が固定される出力の第２アウターギヤ２５までの減速比Ｎは、以下のように求められる。
ここで、遊星ギヤ２３の数量をｎとし、ｍを１、２、３、……… の自然数とすると、太陽歯車２２の歯数ｚ１は、遊星ギヤ２３の数量分の歯数を持つので、次式（１）で表される。
ｚ１＝ｎ×ｍ （１）

また、固定の第１アウターギヤ２４の歯数ｚ３は、ｍを１、２、３、……… の自然数とすると、固定の第１アウターギヤ２４は遊星ギヤ２３の数量分の歯数を持つので、ｍを１、２、３、……… の自然数とすると次式（２）で表される。
ｚ３＝ｎ×ｍ （２）
回転自在な第２アウターギヤ２５の歯数ｚ４は、次式（３）とする。
ｚ４＝ｚ３＋（ｎ×ｍ） （３）

遊星ギヤ２３は太陽歯車２２と第１アウターギヤ２４、第２アウターギヤ２５との間を仲介するだけなので、
減速比Ｎ１は、次式（４）で表される。
Ｎ１＝ ｚ４×（ｚ３＋ｚ１）÷（ｚ１×（ｚ４−ｚ３）） （４）

例えば、ｚ１＝５７、ｚ２＝１５、ｚ３＝８４、ｚ４＝８７とすると、減速比Ｎ１は、７１．７となる。
こうして、車輪アッセンブリ２０の構成とすることで、減速比Ｎ１＝約４０〜約８０を実現することができる。

図７Ａに示すように、固定の第１アウターギヤ２４と回転自在な第２アウターギヤ２５の外周外方には車輪２が配置される。これにより、不思議遊星歯車減速機構を車輪２の内部に配置できる。同様にして、不思議遊星歯車減速機構を車輪３の内部に配置できる。
従って、駆動輪２、３の減速機構が、駆動輪２、３のスラスト方向（軸方向）および直径方向共に小型化が可能となる。

＜緩衝機構Ｋ＞
駆動輪２、３が地面から受ける外力がギヤ部（２２、２３、２４、２５）へ加わると、バックラッシュ等が変化し、騒音やエネルギ伝達のロスが大きくなるといった問題が発生する可能性がある。
そこで、図７Ａ、図７Ｂに示すように、駆動輪２とハウジング２６との間に緩衝機構Ｋが設けられている。

ハウジング２６は、駆動輪２と駆動輪が固定される回転自在な第２アウターギヤ２５との間に設けられている。
緩衝機構Ｋは、ハウジング２６に支持されるピン２６ｐとピン２６ｐに回転自在に挿通される円筒状のローラ２６ｒとで構成される。
図８、９に示すように、ハウジング２６は、浅い深さをもつ有底円筒状の樹脂製の部品である。ハウジング２６は、円板状の底板２６ａと円筒側板２６ｂとフランジ板２６ｃとを有している。

底板２６ａには、中央に駆動輪２の３つのボス２５ａ１が挿通する中央孔２６ａ１が形成されている。
フランジ板２６ｃには、駆動輪２の軸方向にステンレス等のピン２６ｐが固定されている。ピン２６ｐには、ローラ２６ｒが回転自在に挿通されている。ローラ２７ｒは例えばＰＯＭ（Polyoxymethylene, Polyacetal）等の樹脂が使用されている。図７Ａに示す位置に、ローラ２６ｒを配置し、ピン２６ｐをローラ２６ｒに通した後、ピン２６ｐをフランジ板２６ｃと円筒側板２６ｂとに圧入等で固定する。これにより、ローラ２６ｒがピン２６ｐに回転自在に設けられる。

上記構成により、駆動輪２の内周面２ｎ（図７Ａ参照）とローラ２７ｒとのクリアランスを狭くとることで、駆動輪２が床面Ｙから受ける衝撃や外力を、ローラ２６ｒを介してハウジング２６で受けることができる。これにより、駆動輪２が床面Ｙから受ける衝撃や外力が、遊星ギヤ２３、太陽歯車２２等のギアに伝達されるのを抑制することができる。

実施形態１の構成によれば、下記の作用効果を奏する。
１．モータ２１を含めた駆動輪２、３の減速機構をそれぞれほぼ駆動輪２、３の外径寸法ｓ１および幅寸法ｓ２に納めつつも、自律走行型掃除機Ｓに必要な減速比Ｎ１＝約４０〜約８０、好ましくは７０〜８０を実現することができる。

２．図６、図７Ａ、図７Ｂに示すように、駆動輪２、３の各車軸方向に見た場合、モータ２１を含めた駆動輪２、３の減速機構（２２、２３、２４、２５）をそれぞれ駆動輪２、３の各外径寸法ｓ１の領域内に納めることができる。そのため、充電池９、集塵ケース１２、吸口１４ｉ、回転ブラシ５を、駆動輪２、３を除いた前後方向の領域の任意の位置に配置できる。そのため、自律走行型掃除機Ｓの小型が可能である。また、充電池９、集塵ケース１２、吸口１４ｉ、回転ブラシ５を駆動輪２、３の領域を除いた左右方向を充分使って配置できるので、自律走行型掃除機Ｓの基本機能を向上できる。

３．自律走行型掃除機Ｓを前後方向（図１、図４参照）に見た場合、図７Ａに示すように、駆動輪２、３の各幅寸法ｓ２内にモータ２１と減速機構の各ギヤ（２２、２３、２４、２５）の一部または全部を納めることができる。
以上のことから、駆動輪２、３の減速機構を小型化することができる。つまり、減速比Ｎ１を大きくとりながらも、駆動輪２、３の減速機構の小型化が可能である。

４．本減速機構では、遊星ギヤ２３、第１アウターギヤ２４、および第２アウターギヤ２５に、トルクに起因する大きな外力が加わり、大きな応力が発生する。しかしながら、本減速機構では、遊星ギヤ２３を３つ用いているので、外力が１／３となり発生応力も１／３となる。また、第１アウターギヤ２４と第２アウターギヤ２５とに加わる外力も、３つの遊星ギヤ２３を介して伝わるので、それぞれ１／３となる。そのため、第１アウターギヤ２４と第２アウターギヤ２５とにそれぞれ発生する応力が１／３となる。
従って、本減速機構では、発生応力が低減され、機械的信頼性が高い。

５．駆動輪２、３とハウジング２６との各間に、駆動輪２とハウジング２６に支持されるローラ２６ｒとのクリアランスを狭くとる緩衝機構Ｋが設けられる。従って、駆動輪２、３に加わる衝撃、外力をハウジング２６で受けることができる。そのため、駆動輪２、３に加わる衝撃、外力が減速機構のギヤ（２２、２３、２４、２５）に伝達されるのが抑制される。
従って、減速機構（２２、２３、２４、２５）の信頼性が高く、長寿命化が可能である。

６．以上のことから、小型で高出力トルクが可能で、発生応力が低減される機械的信頼性が高い減速機構をもつ自律走行型掃除機Ｓを実現できる。
なお、前記実施形態１では、遊星ギヤ２３を３つ用いる場合を例示したが、遊星ギヤ２３の数は複数であれば、その数は適宜選択できる。

＜＜実施形態２＞＞
次に、実施形態２の自律走行型掃除機Ｓの駆動輪２、３をそれぞれ含む車輪アッセンブリ２０Ａ、３０Ａについて説明する。
なお、駆動輪２を含む車輪アッセンブリ２０Ａと駆動輪３を含む車輪アッセンブリ３０Ａとは、自律走行型掃除機Ｓの左右の中央面に対して面対称として同様な構成にできるから、車輪アッセンブリ２０Ａの構成についての説明は、車輪アッセンブリ３０Ａについての説明と同様にできるため、車輪アッセンブリ３０Ａとしての説明は繰り返さない。

図１２は、実施形態２の車輪アッセンブリを斜め上後方から見た斜視図である。
図１３は、実施形態２の車輪アッセンブリの分解斜視図であり、図１４は、図１３の反対方向から見た車輪アッセンブリの分解斜視図である。
図１５は、図１２のＤ−Ｄ断面図であり、図１６は、ピニオンギヤ、歯車が見える断面で切断した断面図である。

車輪アッセンブリ２０Ａにおける駆動輪２とモータ３１との間の減速機構には、トロコイド曲線を用いた遊星ギヤの減速機構を採用している。
図１６に示すように、駆動輪２の回転軸（カムシャフト３４の位置）に偏芯させてモータ３１（回転軸３１ｊ）が設けられている。

モータ３１の回転軸３１ｊには、ピニオンギヤ３２が固定されている。
図１２に示すように、モータ３１は、第１ハウジングｈａに固定されている。第１ハウジングｈａは、駆動輪２の構造部材を成す第２ハウジングｈｂに固定されている。
詳細には、図１３に示すように、第１ハウジングｈａには、ねじ挿通孔ｈａ１が形成される一方、第２ハウジングｈｂには雌ねじｈｂ１が螺刻されている。不図示のねじを第１ハウジングｈａのねじ挿通孔ｈａ１を挿通させ、第２ハウジングｈｂの雌ねじｈｂ１に螺着することで、第１ハウジングｈａが第２ハウジングｈｂに固定される。
また、ピニオンギヤ３２に噛み合って、歯車３３がピニオンギヤ３２より多い歯数をもって設けられている（図１６参照）。

ここで、騒音低減を狙い一段目のギヤのピニオンギヤ３２と歯車３３とには、はすば歯車を採用している。
歯車３３の回転軸には、カムシャフト３４（図１３、図１４等参照）が固定されている。
これにより、モータ３１の出力が、ピニオンギヤ３２、歯車３３を介して、減速してカムシャフト３４に伝えられる。

図１３、図１４に示すように、カムシャフト３４は、第一中心軸３４ａと第一カム部３４ｂと第二カム部３４ｃと第二中心軸３４ｄとを有している。
カムシャフト３４の第一中心軸３４ａは、駆動輪２の回転軸と同軸であって、歯車３３の中心軸に周り止めの矩形断面をもって形成されている。第一中心軸３４ａは、歯車３３の中心軸に嵌入され固定される。

第一カム部３４ｂは、第一中心軸３４ａに偏芯した円柱形状の軸である。
第二カム部３４ｃは、第一中心軸３４ａに偏芯し、かつ第一中心軸３４ａを中心に第一カム部３４ｂに対して約１８０度位相をずらして形成される円柱形状の軸である。
第二中心軸３４ｄは、第一中心軸３４ａと同様、駆動輪２の回転軸と同軸の円柱形状の軸である。第二中心軸３４ｄは、駆動輪２の中心軸に挿通される軸受３８ｔに回転自在に軸支持されている。

そのため、カムシャフト３４は、駆動輪２の回転軸と同軸上で回転することとなる。しかし、後記するように、駆動輪２の回転とカムシャフト３４との回転は独立している。
カムシャフト３４の第一カム部３４ｂには、軸受３４ｔ１を介して、トロコイド曲線を用いて歯３５ｈが形成される遊星ギヤ３５が配置されている。

遊星ギヤ３５には、同軸上に回転板３８を回転させるための円柱状凹部３５ａが複数形成されている。円柱状凹部３５ａとはモータ３１側が貫通していない円柱形状をした空間をもつ凹部である。
回転板３８には駆動輪２が固定されている。回転板３８を回転駆動することで、駆動輪２が回転駆動される。
図１５に示すように、回転板３８は軸受３９に内装されている（図１３、図１４参照）。軸受３９は、スベリ軸受でもよいし、玉軸受でもよい。一方、回転板３８は軸受３８ｔを介してカムシャフト３４と連結されている。
カムシャフト３４の第二カム部３４ｃには、軸受３４ｔ２を介して、トロコイド曲線を用いて歯３６ｈが形成される遊星ギヤ３６が配置されている。遊星ギヤ３５と遊星ギヤ３６とは同じ形状の歯車であり、第一カム部３４ｂと第二カム部３４ｃとに軸支持することで、位相を１８０度ずらして取付けられている。

なお、遊星ギヤ３５、３６はカムの位相を１８０度ずらし、２個配置したのは、振動低減を図ったものである。換言すれば、遊星ギヤ３６は、遊星ギヤ３５とは反対方向に偏芯させることにより、遊星ギヤ３５の偏芯による運動を打ち消して振動、騒音等を抑制できる。

遊星ギヤ３６には、同軸上に回転板３８を回転させるための挿通孔３６ａが複数貫設されている。遊星ギヤ３６の挿通孔３６ａは、遊星ギヤ３５の円柱状凹部３５ａと同じ間隔で形成されている。

図１７は、図１５のＥ−Ｅ断面図である。図１８は、図１５のＦ−Ｆ断面図である。
遊星ギヤ３５、３６の各歯３５ｈ、３６ｈは、それぞれアウターギヤ３７の歯３７ｈと噛み合っている。アウターギヤ３７は固定の歯車である。
遊星ギヤ３５、３６の各歯３５ｈ、３６ｈは、それぞれトロコイド曲線を用いて形成しているため、これと噛み合うアウターギヤ３７は、円筒状の歯３７ｈに形成されている。なお、通常のインボリュート歯車を遊星ギヤ３５、３６として用いると、インボリュート干渉が発生するため、トロコイド曲線の歯３５ｈ、３６ｈと円筒状の歯３７ｈの形状としている。

円筒状の歯３７ｈは、ピン３７ｈ１に回転自在に軸支持されるローラ３７ｈ２で形成されている。
図１８に示すように、遊星ギヤ３５の円柱状凹部３５ａと遊星ギヤ３６の挿通孔３６ａには、回転板３８に固定されるピン３８ｐに回転自在に軸支持されるローラ３８ｒが遊嵌されている。

図１３、図１４に示すように、回転板３８は、円環状の部品であり、カムシャフト３４の第二中心軸３４ｄに、軸受３８ｔを介して、回転自在に支持されている。
上記構成により、遊星ギヤ３５、３６が、アウターギヤ３７の円筒状の歯３７ｈとの噛み合いにより回転した際には、円柱状凹部３５ａ、挿通孔３６ａに貫通したローラ３８ｒを介して、回転板３８がカムシャフト３４の第二中心軸３４ｄ周りに回転することとなる。

図１４に示すように、回転板３８には、雌ねじ３８ｎが３箇所螺刻されている。
駆動輪２に貫設される３つの貫通孔２ｓ４にねじｎ２をそれぞれ挿通させて回転板３８の雌ねじ３８ｎに螺着することで、駆動輪２が回転板３８に固定されている。

駆動輪２は、円板状の底板２ｓと円筒状の車輪部２ｗとを有している。駆動輪２は、例えばエラストマで成形される。なお、駆動輪２はエラストマ以外の材料で形成してもよい。駆動輪２の車輪部２ｗの外径寸法ｓ３は、約５０ｍｍ〜約８０ｍｍの寸法である。つまり、車輪部２ｗの外径寸法ｓ３（図１７参照）は、最大約８０ｍｍであり、最小の外径寸法は、約５０ｍｍと設定される。

車輪部２ｗは走行時に床面に接触する箇所であり、内側が円筒面２ｗ１となっている。一方、駆動輪２の外側は、凹形状２ｗｏと凸形状２ｗｔとを有する円筒形状の凹凸状円筒面２ｗ２が形成されている。
図１４に示すように、円板状の底板２ｓには、上述の３つの貫通孔２ｓ４が貫設されている。

以上の構成により、カムシャフト３４が回転すると、遊星ギヤ３５、３６は、カムシャフト３４の第一カム部３４ｂおよび第二カム部３４ｃの各動作により公転しながら（遊星ギヤ３５、３６の各軸部が回転しながら）、アウターギヤ３７の歯３７ｈとのそれぞれの歯３５ｈ、３６ｈの噛み合いにより自転する。

つまり、固定のアウターギヤ３７の歯３７ｈの数と遊星ギヤ３５（３６）の歯３５ｈ（３５ｈ）の数の差分だけ、遊星ギヤ３５の回転として取り出せる構成である。
具体的には、遊星ギヤ３５、３６の自転の回転数を、円柱状凹部３５ａ、挿通孔３６ａに貫通したローラ３８ｒを介して、回転板３８を用いて取り出す構造となっている。

駆動輪２とモータ３１との間の減速機構の噛み合い状態は、図１９（ａ）に示すようになっている。なお、図１９（ａ）は、駆動輪とモータとの間の減速機構の噛み合い状態を示す縦断面模式図であり、図１９（ｂ）は、減速機構とカムシャフトの両側の軸受と荷重のかかり方を示す原理図である。
ここで、ピニオンギヤ３２の歯数をｚ１、歯車３３の歯数をｚ２、遊星ギヤ３５、３６の歯数をｚ３、アウターギヤの歯数をｚ４とすると、減速比Ｎ２は、次式（５）で表される。
Ｎ２＝（ｚ２÷ｚ１）×（１÷（（ｚ４−ｚ３）÷ｚ３）） （５）

例えば、ピニオンギヤ３２の歯数をｚ１＝１２、歯車３３の歯数をｚ２＝４８、遊星ギヤ３５、３６の歯数をｚ３＝１７、アウターギヤ３７の歯数をｚ４＝１８とすると、減速比Ｎ２＝６８．０である。上述の構成により、減速比Ｎ２＝約４０〜約８０に設定することができる。

なお、この場合、カムシャフト３４（ｚ２＝４８）の回転に対してカムシャフト３４の回転が遊星ギヤ３５、３６を介して伝達される回転板３８の減速比Ｎ２Ａは、次式となる。
減速比Ｎ２Ａ＝１÷（（ｚ４−ｚ３）÷ｚ３）
つまり、シャフトであるカムシャフト３４の回転速度と駆動輪２（回転板３８）の回転速度とは異なる。

図１７に示すように、カムシャフト３４が矢印γ１方向に回転すると、カムシャフト３４に固定される遊星ギヤ３５は同方向（矢印γ１方向）に回転する。遊星ギヤ３５の歯数はｚ３＝１７であり、アウターギヤ３７の歯数はｚ４＝１８より小さいので、遊星ギヤ３５は、カムシャフト３４の回転方向（矢印γ１）と反対方向の矢印γ２方向に自転することとなる。

実施形態２の構成によれば、下記の作用効果を奏する。
１．歯車３３と遊星ギヤ３５および遊星ギヤ３５とアウターギヤ３７との二段の減速のみで、高い減速比（例えば、減速比Ｎを約４０〜約８０、好ましくは６５〜８０）を得ることができる。そのため、高効率の減速機構を駆動輪２、３の内部へ配置することが可能となる。

２．図１６〜図１８に示すように、駆動輪２、３の各車軸方向に見た場合、モータ３１を含めた駆動輪２、３の減速機構（３２、３３、３４、３５）をそれぞれ駆動輪２、３の各外径寸法ｓ３（図１７参照）内に納めることができる。そのため、充電池９、集塵ケース１２、吸口１４ｉ、回転ブラシ５を、自律走行型掃除機Ｓの駆動輪２、３を除いた前後方向に任意の位置に配置できる。そのため、自律走行型掃除機Ｓの小型が可能である。また、充電池９、集塵ケース１２、吸口１４ｉ、回転ブラシ５を、駆動輪２、３の領域を除いた左右方向を充分使って配置できるので、自律走行型掃除機Ｓの基本機能を向上できる。

３．自律走行型掃除機Ｓを前後方向（図１、図４参照）に見た場合、図１２に示すように、駆動輪２、３の各幅寸法ｓ４の領域内にモータ３１と減速機構の各ギヤ（３２、３３、３４、３５、３７）の一部または全部を納めることができる。

４．遊星ギヤ３５、３６の歯３５ｈ、３６ｈは、それぞれトロコイド曲線を用いて形成しているため、応力集中を抑制でき、応力に強い。

５．回転部品の歯車３３、遊星ギヤ３５、３６を両端支持する構造とできるため、外力に対し強い構造となっている。

６．カムシャフト３４に固定して、位相が１８０度ずれた遊星ギヤ３５、３６を用いるので、振動を抑制できる。

７．駆動輪２、３には、床面Ｙから衝撃や外力が加わるが、駆動輪２、３が固定される各回転板３８は、遊星ギヤ３５、３６の円柱状凹部３５ａ、挿通孔３６ａと遊嵌されるローラ３８ｒを介して、遊星ギヤ３５、３６に接続される。また、駆動輪２、３は回転板３８等で、衝撃や外力を受けるので、ギヤ部（３２、３３、３４、３５、３７）に駆動輪２、３に加わる衝撃や外力が伝わることが抑制される。

８．実施形態２の車輪アッセンブリ２０Ａでは、図１９（ｂ）に示すように、自律走行型掃除機Ｓの走行時に駆動輪２（３）に加わる荷重は、回転板３８、軸受３８ｔを介して、カムシャフト３４に伝達される。カムシャフト３４に伝達される荷重Ｗは、軸受３４ｔ１、３８ｔをそれぞれ介して、第１ハウジングｈａ、第２ハウジングｈｂ（図１５参照）に伝達される。そのため、駆動輪２とモータ３１との間に設けられる減速機構は当該荷重Ｗを受けないで済む。従って、減速機構の信頼性、耐久性が高い。

これに対して、特許文献１では、図２３に示すように、駆動輪が固定される車輪ハブ（３２）は車輪ハブ軸受（３３）に支持されている。図２３は、特許文献１のモータ駆動装置を備えたインホイールモータ駆動装置を示す縦断面図（特許文献１の図１）である。
また、車輪ハブ（３２）が固定される車輪側回転部材（２８）は、軸受（６４）の外輪で支持されている。軸受（６４）の内輪は、減衰部入力軸（２５）の一端部が支持されている。減衰部入力軸（２５）の他部は、転がり軸受（６２）を介してポンプケーシング（２２ｐ）に回転自在に支持されている。そのため、駆動輪に加わる荷重は、車輪ハブ軸受（３３）のみならず、車輪側回転部材（２８）、軸受（６４）、減衰部入力軸（２５）、転がり軸受（６２）等を介してポンプケーシング（２２ｐ）が受けている。そのため、駆動輪に加わる荷重は、機構部で受けることとなり、機構部の信頼性が本願実施形態２（本願発明）より低い。

９．図１５に示すように、カムシャフト３４が第１の軸受３４ｔ１と第２の軸受３８ｔとで支持される。そして、回転板３８が第３の軸受３９を介して第２ハウジングｈｂに支持される。
カムシャフト３４が支持されカムシャフト３４と車輪の駆動輪２との間に配置される第１の軸受３８ｔと、カムシャフト３４が支持され、第１の軸受３８ｔより中央側に配置される第２の軸受３４ｔ１とを備えることで、駆動輪２を駆動する機構を小型にできる。

第３の軸受３９の内周面の径寸法３９ｓが第１の軸受３８ｔの外周面の径寸法３８ｔ１と第２の軸受３４ｔ１の外周面の径寸法３４ｓの何れか一方より大きく、当該一方の軸受と重なって配置される。図１５に示す例では、第１の軸受３８ｔの外周面の径寸法３８ｔ１より第３の軸受３９の内周面の径寸法３９ｓが大きく、第３の軸受３９が第１の軸受３８ｔに重なって配置される。第３の軸受３９の内周面の径寸法３９ｓが第１の軸受３８ｔの外周面の径寸法３８ｔ１と第２の軸受３４ｔ１の外周面の径寸法３４ｓの何れか一方より大きいことで、第３の軸受３９を第１の軸受３４ｔ１または第２の軸受３８ｔに重ねて配置できる。

従来、軸に固定された車輪が回転するか、固定される軸に軸受を介して車輪が回転自在に支持され、車輪が軸とは独立に回転する構成である。
これに対して、本実施形態２（本発明）では、軸のカムシャフト３４と駆動輪２（回転板３８）とが独立して回転する構成である。
以上のことから、駆動輪２（３）の減速機構をコンパクトにできる。

これに対し、特許文献１では、特許文献１の図１に示すように、軸受（６４）を介して、ハウジング外側の軸受部ケーシング（２２ｃ）で外力を受けるので、減速機構が、減速部入力軸（２５）、回転軸（３５）方向に大きくなる構成である。

１０．以上のことから小型で高出力トルクが可能で、かつ発生応力が低減される機械的信頼性が高い減速機構を有する自律走行型掃除機Ｓを実現できる。

なお、実施形態２では、遊星ギヤ３５、３６を２つ用いる場合を説明したが、遊星ギヤは単数でもよい。

また、遊星ギヤ３５、３６の自転を、回転板３８を介して、駆動輪２、３に伝達する構成を説明したが、遊星ギヤ３５、３６の自転を駆動輪２、３にそれぞれ伝達できれば、遊星ギヤ３５、３６から直接駆動輪２、３にそれぞれ直接駆動力を伝達してもよい。或いは、回転板３８以外の構成を用いて、遊星ギヤ３５、３６の自転を回転板３８に伝達する構成としてもよい。

＜＜実施形態３＞＞
次に、実施形態３の自律走行型掃除機Ｓの駆動輪２、３をそれぞれ含む車輪アッセンブリ２０Ｂ、３０Ｂについて説明する。
実施形態３の車輪アッセンブリ２０Ｂ、３０Ｂは、ウォームギヤと平歯車とを使用した減速機構としている。
なお、駆動輪２を含む車輪アッセンブリ２０Ｂと駆動輪３を含む車輪アッセンブリ３０Ｂとは、自律走行型掃除機Ｓの左右の中央面に対して面対称であり同様な構成にできるから、車輪アッセンブリ２０Ｂの構成についての説明は、車輪アッセンブリ３０Ｂについても同様に行えるため、車輪アッセンブリ３０Ｂの説明としては繰り返さない。

図２０は、実施形態３の車輪アッセンブリを斜め上後方から見た斜視図である。
図２１は、実施形態３の駆動輪を外して車輪アッセンブリの内部を図２０の反対方向の上後方から見た斜視図である。

実施形態３の車輪アッセンブリ２０Ｂは、駆動輪２の回転軸（回転中心）から軸をずらした（偏心した）位置にモータ４１を配置している。図２１に示すように、モータ４１の駆動軸４１ｊには第１のウォームギヤ４２が固定されている。また、第１のウォームギヤ４２の回転を受ける第１のウォームホイール４３が、シャフト４４の一方側に固定されている。
シャフト４４の他方側には第２のウォームギヤ４５が固定されている。

シャフト４４の第２のウォームギヤ４５に噛み合って、第２のウォームホイール４６が設けられている。
第２のウォームホイール４６の同軸には、第１の平歯車４７が設けられている。
第１の平歯車４７には、駆動輪２の同軸に設けられる第２の平歯車４８の歯４８ｈが噛み合っている。第２の平歯車４８には、駆動輪２（図２０参照）が固定されている。
これにより、モータ４１の回転が第１のウォームギヤ４２を介して、第１のウォームホイール４３に伝達される。

第１のウォームホイール４３の回転は、シャフト４４を介して、第１のウォームホイール４３の反対側に設けた第２のウォームギヤ４５に伝達される。
第２のウォームギヤ４５は、第２のウォームホイール４６へ回転を伝え、第２のウォームホイール４６と同軸に固定される第１の平歯車４７を介して、駆動輪２と同軸上に設けられる第２の平歯車４８に回転が伝えられる。第２の平歯車４８と同軸に駆動輪２が固定されているので、モータ４１の回転が駆動輪２に伝達される。

第２の平歯車４８の軸４８ｊ（図２１参照）は、図示しないハウジングに固定される軸受に回転自在に支持されている。これにより、駆動輪２に印加される荷重がハウジングに伝達され、モータ４１と駆動輪２との間に設けられる減速機構に加わらないので、減速機構の損耗が抑制され、信頼性が高い。
なお、駆動輪２の軸（図示せず）を平歯車４８とは別体に設けて、当該軸をハウジングに固定される軸受に回転自在に支持し、駆動輪２の振動が平歯車４８に伝達されないように構成してもよい。

駆動輪２、３の構成は、ほぼ実施形態１、２と同様なので、同一の符号を付して示し、詳細な説明は省略する。駆動輪２の車輪部２ｗの外径寸法ｓ５（図２０参照）は、約５０ｍｍ〜約８０ｍｍである。
駆動輪２とモータ４１との間の減速機構の噛み合い状態は、図２２に示すようになっている。なお、図２２は、駆動輪とモータとの間の減速機構の噛み合い状態を示す縦断面模式図である。

ここで、第１のウォームギヤ４２の条数をｚ１、第１のウォームホイール４３の歯数をｚ２、第２のウォームギヤ４５の歯数をｚ３、第２のウォームホイール４６の歯数をｚ４、第１の平歯車４７の歯数をｚ５、第２の平歯車４８の歯数をｚ６とすると、減速比Ｎ３は、次式（６）で表される。
Ｎ３＝（ｚ２÷ｚ１）×（ｚ４÷ｚ３）×（ｚ６÷ｚ５） （６）

本車輪アッセンブリ２０Ｂ、３０Ｂの構成とすることで、それぞれ減速比Ｎ３＝約４０〜約８０を実現することができる。
ウォームギヤ（４２、４５）を用いることで、回転半径が小さいまま高減速が可能となるため、騒音・振動の面で有利となる。また、ウォームギヤ（４２、４５）が小さいため、小型化が可能で有り、駆動輪２、３の内部で減速機構を完結することが可能となる。

実施形態３の構成によれば、下記の作用効果を奏する。
１．第１のウォームギヤ４２と第２のウォームギヤ４５の２つのウォームギヤを用いることで、減速比をかせぐことができる。

２．２つのウォームギヤを用いて、２回回転方向を変えることで、駆動輪２、３の減速機構の小型化が可能である。

３．そのため、図２０、図２１に示すように、駆動輪２、３の各車軸方向に見た場合、モータ４１、４１Ａを含めた駆動輪２、３の減速機構（４２、４３、４４、４５、４６、４７、４８）をそれぞれ駆動輪２、３の各外径寸法ｓ５（図２０参照）の領域内に納めることができる。そのため、充電池９、集塵ケース１２、吸口１４ｉ、回転ブラシ５を、自律走行型掃除機Ｓの駆動輪２、３を除いた前後方向に任意の位置に配置することができる。そのため、自律走行型掃除機Ｓの小型が可能である。また、充電池９、集塵ケース１２、吸口１４ｉ、回転ブラシ５を駆動輪２、３の領域を除いた左右方向を充分使って配置できるので、自律走行型掃除機Ｓの基本機能を向上できる。

４．自律走行型掃除機Ｓを前後方向（図１、図４参照）に見た場合、図２０に示すように、駆動輪２、３の各幅寸法ｓ６内にモータ４１、４１Ａと減速機構の各ギヤ（２２、２３、２４、２５）の一部または全部を納めることができる。

５．第１のウォームギヤ４２と第２のウォームギヤ４５の２つのウォームギヤを用いることで、減速比をかせぐことができ、歯車での応力発生を抑制できる。そのため、第２の平歯車４８の歯４８ｈ、第１の平歯車４７の歯４７ｈの各歯数を多くできる。
前記したように、従来、減速機構の歯車に細かい歯を使いたい要求があったが、減速比が大きくなるので、歯幅を大きくする必要があった。そこで、トルクに耐えられるように歯を大きくすると、減速機構が大きくなるという問題があった。
本発明により、この問題が解消した。

６．以上のことから小型で高出力トルクが可能で、発生応力が低減される機械的信頼性が高い減速機構を有する自律走行型掃除機Ｓを実現できる。
なお、本発明は前記実施形態１〜３の構成に限られることなく、添付の特許請求の範囲内で様々な変形形態、具体的形態が可能である。

２、３ 駆動輪（車輪）
２１、２１Ａ、３１、４１、４１Ａ モータ（走行モータ）
２Ｂ、３Ｂ 軸ブッシュ（車輪固定部）
２ｉ、３ｉ 円筒面（駆動輪の内側の外周面）
２ｏ、３ｏ 外筒面（駆駆動輪の外側の外周面）
５ 回転ブラシ
５ｍ 回転ブラシモータ（モータ）
８ センサ（障害物検知手段）
８ａ バンパセンサ（障害物検知手段）
８ｂ 測距センサ（障害物検知手段）
８ｃ 床面用測距センサ（障害物検知手段）
９ 充電池
１１ 吸引ファン
１２ 集塵ケース
１４ｉ 吸口
２０、２０Ａ、３０Ａ、２０Ｂ、３０Ｂ 車輪アッセンブリ（駆動装置付き車輪）
２２ 太陽歯車（減速機構）
２３ 遊星ギヤ（応力抑制手段、ギヤ、減速機構）
２４ 第１アウターギヤ（第１のアウターギヤ、減速機構）
２４ｈ 内歯
２５ 第２アウターギヤ（第２のアウターギヤ、減速機構）
２５ｈ 内歯
３２ ピニオンギヤ
３３ 歯車（第１の歯車、減速機構）
３４ カムシャフト（支持部材、シャフト）
３４ｂ 第一カム部（カム部）
３４ｃ 第二カム部（カム部）
３４ｓ 外周面の径寸法（外径寸法）
３４ｔ１ 軸受（第２の軸受）
３５ 遊星ギヤ（応力抑制手段、ギヤ、第１の遊星歯車、減速機構）
３６ 遊星ギヤ（応力抑制手段、ギヤ、第２の遊星歯車、減速機構）
３７ アウターギヤ（減速機構）
３８ｔ 軸受（第１の軸受）
３８ｔ１ 外周面の径寸法（外径寸法）
３９ 軸受（第３の軸受）
３９ｓ 内周面の径寸法（内径寸法）
４２ 第１のウォームギヤ（応力抑制手段、ウォームギヤ、ギヤ）
４３ 第１のウォームホイール
４４ シャフト（支持部材）
４５ 第２のウォームギヤ（応力抑制手段、ウォームギヤ、ギヤ）
４６ 第２のウォームホイール
４７ 第１の平歯車（第１の歯車）
４８ 第２の平歯車（第２の歯車）
ｓ１、ｓ３、ｓ５ 外径寸法（駆動輪の外径）
ｓ２、ｓ４、ｓ６ 幅寸法
Ｓ 自律走行型掃除機
Ｓｈ 本体部(非回転部、車体)

Claims (14)

1. 車体を移動させる車輪と、
   駆動源の入力により回転し、前記車体の荷重を支えるシャフトと、
   前記シャフトと前記車輪との間に設けられる減速機構と、
   前記シャフトが支持され、前記シャフトと前記車輪との間に配置される第１の軸受と、
   前記シャフトが支持され、前記第１の軸受より中央側に配置される第２の軸受とを
   備えることを特徴とする駆動装置付き車輪。
2. 車体を移動させる車輪と、
   駆動源の入力により回転し、前記車体の荷重を支えるシャフトと、
   前記シャフトと前記車輪との間に設けられる減速機構と、
   前記シャフトが支持され、前記シャフトと前記車輪との間に配置される第１の軸受と、
   前記シャフトが支持され、前記第１の軸受より中央側に配置される第２の軸受と、
   前記車輪を前記車体に対して回転自在に支持する第３の軸受とを備え、
   前記第３の軸受の内径寸法は、前記第１の軸受または前記第２の軸受の何れか一方の外径寸法より大きい
   ことを特徴とする駆動装置付き車輪。
3. 前記第３の軸受は、前記第１の軸受または前記第２の軸受の何れか一方の外径寸法より大きく、当該何れか一方の軸受と軸方向に重なって設けられる
   ことを特徴とする請求項２に記載の駆動装置付き車輪。
4. 前記シャフトの回転速度と前記車輪の回転速度とは異なる
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の駆動装置付き車輪。
5. 前記シャフトの回転方向と前記車輪の回転方向とは異なる
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の駆動装置付き車輪。
6. 請求項１または請求項２に記載の駆動装置付き車輪を備える自律走行型掃除機。
7. 各走行モータの駆動でそれぞれ回動される駆動輪と、
   前記走行モータの駆動を減速して前記駆動輪に伝える減速機構と、
   塵埃が回収される吸口と、
   前記塵埃を含む空気を前記吸口から吸引する吸引ファンと、
   モータにより回転駆動して前記塵埃を掻き込む回転ブラシと、
   前記塵埃が集められる集塵ケースと、
   障害物を検知する障害物検知手段と、
   電源を供給する充電池とを備え、
   前記減速機構は、前記駆動輪の回転軸方向に見て前記駆動輪の外径寸法以下の領域内に配置され、
   前後方向に見て、前記駆動輪の幅寸法の領域内に前記減速機構を構成する各ギヤの一部または全部が位置している
   ことを特徴とする自律走行型掃除機。
8. 前記減速機構は、
   太陽歯車と、
   前記太陽歯車に噛み合う複数の遊星歯車と、
   前記遊星歯車と内歯で噛み合い、非回転部に対して固定される第１のアウターギヤと、
   前記第１のアウターギヤと歯数が異なり、前記遊星歯車と内歯で噛み合い、前記駆動輪が固定される第２のアウターギヤとを有する
   ことを特徴とする請求項７に記載の自律走行型掃除機。
9. 前記減速機構は、
   ピニオンギヤと、
   前記ピニオンギヤに噛み合う第１の歯車と、
   前記第１の歯車の回転軸の位置に固定され、前記回転軸から偏芯したカム部を有するカムシャフトと、
   前記カム部に回転自在に支持される遊星歯車と、
   前記遊星歯車と噛み合い、本体部に対して固定されるアウターギヤとを有し、
   前記駆動輪は、前記遊星歯車の自転により回転する
   ことを特徴とする請求項７に記載の自律走行型掃除機。
10. 前記カム部は、第１のカム部と前記第１のカム部の偏芯と反対方向に偏芯する第２のカム部とを有し、
    前記遊星歯車は、前記第１のカム部に回転自在に支持される第１の遊星歯車と、前記第２のカム部に回転自在に支持される第２の遊星歯車である
    ことを特徴とする請求項９に記載の自律走行型掃除機。
11. 前記減速機構は、
    第１のウォームギヤと、
    前記第１のウォームギヤと噛み合う第１のウォームホイールと、
    前記第１のウォームホイールが一部に固定される支持部材と、
    前記支持部材の他部に固定される第２のウォームギヤと、
    前記第２のウォームギヤと噛み合う第２のウォームホイールと、
    前記第２のウォームホイールとともに回転する第１の歯車と、
    前記第１の歯車に噛み合って回転する第２の歯車とを有する
    ことを特徴とする請求項７に記載の自律走行型掃除機。
12. 各走行モータの駆動でそれぞれ回動される駆動輪と、
    前記走行モータの駆動を減速して前記駆動輪に伝える減速機構と、
    塵埃が回収される吸口と、
    前記塵埃を含む空気を前記吸口から吸引する吸引ファンと、
    モータにより回転駆動して前記塵埃を掻き込む回転ブラシと、
    前記塵埃が集められる集塵ケースと、
    障害物を検知する障害物検知手段と、
    電源を供給する充電池とを備え、
    前記減速機構は、
    太陽歯車と、
    前記太陽歯車に噛み合う複数の遊星歯車と、
    前記遊星歯車と内歯で噛み合い、本体部に対して固定される第１のアウターギヤと、
    前記第１のアウターギヤと歯数が異なり、前記遊星歯車と内歯で噛み合い、前記駆動輪が固定される第２のアウターギヤとを有する
    ことを特徴とする自律走行型掃除機。
13. 各走行モータの駆動でそれぞれ回動される駆動輪と、
    前記走行モータの駆動を減速して前記駆動輪に伝える減速機構と、
    塵埃が回収される吸口と、
    前記塵埃を含む空気を前記吸口から吸引する吸引ファンと、
    モータにより回転駆動して前記塵埃を掻き込む回転ブラシと、
    前記塵埃が集められる集塵ケースと、
    障害物を検知する障害物検知手段と、
    電源を供給する充電池とを備え、
    前記減速機構は、
    ピニオンギヤと、
    前記ピニオンギヤに噛み合う第１の歯車と、
    前記第１の歯車の回転軸の位置に固定され、前記回転軸から偏芯したカム部を有するカムシャフトと、
    前記カム部に回転自在に支持される遊星歯車と、
    前記遊星歯車と噛み合い、本体部に対して固定されるアウターギヤとを有し、
    前記駆動輪は、前記遊星歯車の自転により回転する
    ことを特徴とする自律走行型掃除機。
14. 各走行モータの駆動でそれぞれ回動される駆動輪と、
    前記走行モータの駆動を減速して前記駆動輪に伝える減速機構と、
    塵埃が回収される吸口と、
    前記塵埃を含む空気を前記吸口から吸引する吸引ファンと、
    モータにより回転駆動して前記塵埃を掻き込む回転ブラシと、
    前記塵埃が集められる集塵ケースと、
    障害物を検知する障害物検知手段と、
    電源を供給する充電池とを備え、
    前記減速機構は、
    第１のウォームギヤと、
    前記第１のウォームギヤと噛み合う第１のウォームホイールと、
    前記第１のウォームホイールが一部に固定される支持部材と、
    前記支持部材の他部に固定される第２のウォームギヤと、
    前記第２のウォームギヤと噛み合う第２のウォームホイールと、
    前記第２のウォームホイールとともに回転する第１の歯車と、
    前記第１の歯車に噛み合って回転する第２の歯車とを有する
    ことを特徴とする自律走行型掃除機。

Images