JP5052686B2 - 内部ツインモーター駆動システムを備えたアジテーター - Google Patents

Description

本発明は全体としては床を掃除する分野、具体的には内部ツインモーター駆動システムを備えたアジテーターを利用する真空掃除機に関する。

一基の内部駆動モーターをもつ回転アジテーターを備えた真空掃除機は、ＵＳＰ７，０７０，６３６に開示されている。この特許権者は、本発明の譲受人（本願出願人）と同一である。

ＵＳＰ７，０７０，６３６

内部駆動モーターを備えたアジテーターを利用すると、駆動ベルトと、これに必要ではあるが、不便で面倒な保守作業の必要性がなくなる。これは、きわめて有利である。加えて、駆動システムの全体設計がコンパクトになる。さらに、内部駆動システムは性能信頼性が高く、寿命が長い作用効果をもつ。

これら数多くの作用効果にかかわらず、さらなる改良が可能である。本発明は、内部ツインモーター駆動システムを備えたアジテーターに関する。このような構成は、一基の内部駆動モーターを備えた従来のアジテーターよりも多くの作用効果をもつものである。

具体的に述べると、内部ツインモーター駆動システムを利用した場合、トルクレベルが従来の一基の内部モーター設計によって得られる同じレベルかそれ以上のレベルで直径を小さく抑えたアジテーターを提供できる。即ち、新規な内部ツインモーター駆動システムを備えた真空掃除機は、薄型化が可能である。このため、より低いバスルーム、キッチンキャビネットのオーバーハング部分や家具の下を掃除できる。さらに、ツインモーターはアジテーター内に配設することができるため、アジテーターおよび真空掃除機全体の重量バランスを改善できる。このため、真空掃除機の掃除性能や全体的な寿命を改良でき、その上真空掃除機の取り扱い特性をニュートラル化できるため、操作が簡単になる。

上記の目的やこれら以外の目的を実現するために、本明細書で説明する本発明は、改良型床掃除機を提供するものである。本発明の床掃除機はノズル装置およびキャニスター装置を備えたハウジング、ハウジングに形成した吸気発生装置、およびハウジングに形成したごみ受け容器から構成する。ノズル装置にアジテーターキャビティーを形成する。このアジテーターキャビティーに回転アジテーターを配設する。回転アジテーターは内部空間を備えている。回転アジテーターの内部空間にアジテーター駆動システムを設ける。このアジテーター駆動システムは、第１駆動モーターおよび第２駆動モーターを備えている。

より具体的に説明すると、第１駆動モーターおよび第２駆動モーターは内部空間において整列している。即ち、第１駆動モーターを回転アジテーターの第１端部に隣接配設し、第２駆動モーターを回転アジテーターの第２端部に隣接配設して、重量のバランスを取る。回転アジテーターの各端部に空気取り込み口を設ける。空気排出口は、第１駆動モーターと第２駆動モーターとの間に設ける。空気取り込み口と駆動モーターとの間の内部空間に空気フィルターを設け、第１駆動モーターおよび第２駆動モーターによって空気取り込み口から空気フィルターに冷却空気を引き込む。冷却空気は第１駆動モーターおよび第２駆動モーター内を流れてから、空気排出口を介して回転アジテーターから排出する。

本発明は、真空掃除機内の回転アジテーターを駆動する方法にも関する。本発明方法では、第１アジテーター駆動モーターを用意し、第２アジテーター駆動モーターを用意し、これら第１アジテーター駆動モーターおよび第２アジテーター駆動モーターを使用して回転アジテーターを同時駆動する。

具体的に説明すると、本発明方法では、第１アジテーター駆動モーターおよび第２アジテーター駆動モーターを回転アジテーターの内部空間に取り付ける。次に、この内部空間において第１アジテーター駆動モーターおよび第２アジテーター駆動モーターが逆方向に向くようにこれらを整列配置する。このため、第１アジテーター駆動モーターが時計方向に駆動されると同時に、第２アジテーター駆動モーターが反時計方向に駆動されることになる。

さらに、本発明は回転アジテーターの全直径を小さく抑える工程を有する。第１アジテーター駆動モーターおよび第２アジテーター駆動モーターを使用して一基の駆動モーターの代わりに回転アジテーターを駆動すると、直径を小さく抑えることができる。即ち、一基の駆動モーターの直径はＤで、出力はＰである。一方、第１アジテーター駆動モーターおよび第２アジテーター駆動モーターそれぞれの直径はＤよりも小さく、これらの合成出力は少なくともＰである。このように、アジテーターの直径を小さく抑えることができるため、真空掃除機、即ち床掃除機を全体として薄型化でき、キャビネットのオーバーハング部や家具などの下をより掃除しやすくすることができる。同時に、真空掃除機、即ち床掃除機の性能を損なうことはない。

以下に、本発明のいくつかの異なる実施態様を説明するが、いずれも本発明を実施するための最良の態様の例示に過ぎないものである。当然ではあるが、本発明から逸脱せずに、本発明は他の実施態様でも実施可能であり、そのいくつかの細部については、各種変更が可能である。従って、添付図面および説明はいずれも例示的なもので、制限的なものではない。

本明細書に添付され、本明細書の一部を構成する図面は本発明のいくつかの態様を示すもので、明細書の説明とともに、本発明のいくつかの原理を説明するものである。

本発明に従って構成した真空掃除機を示す斜視図である。 図１に示した真空掃除機の概略図である。 アジテーターおよびアジテーター駆動システムを示す、真空掃除機のノズル装置の横断面図である。 アジテーターの内部空間に設けた第１パワー伝達装置を示す、アジテーターの詳細な横断面図である。 第１駆動モーターおよび第１伝達装置を備えたアジテーターの第１端部の詳細な横断面図である。 アジテーターおよびアジテーター駆動システムの展開斜視図である。

以下、本発明の好適な実施態様を詳しく説明する。なお、その一実施例は添付図面に図示してある。

本発明の床掃除機１０を示す図１および図１ａについて説明する。なお、床掃除機１０を直立式真空掃除機として説明するが、本発明の実施態様は、以下に説明する本発明の回転アジテーターおよびアジテーター駆動システム１２を利用したキャニスター式掃除機、エクストラクターなども包含するものである。

図示の垂直式真空掃除機１０は、ノズル装置１４およびキャニスター装置１６を有するハウジング１１を備えている。キャニスター装置１６はさらに操作ハンドル１８およびハンドグリップ２０を備えている。ハンドグリップ２０は真空掃除機１０をオンオフする操作スイッチ２２を装着している。真空掃除機１０に（図示していない）コードを介して標準的な壁コンセントから電流供給することはいうまでもない。

キャニスター装置１６の下部に後輪（図示省略）を設け、真空掃除機１０の重量を支持する。ノズル装置１４（同様に図示省略）にもう一組みの車輪を設けているため、使用者が高さ調節スイッチ２４の選択的操作によってノズル装置を上下できる。このような高さ調節スイッチは公知である。真空掃除機１０の保管の便を図るために、足ラッチ２６によってキャニスター装置１６を図１に示す直立位置にロックする。このキャニスター装置１６は、足ラッチ２６を外すと、真空掃除機１０を前後に操作して床を掃除している間、ノズル装置１４に対してピボット回転することができる。

キャニスター装置１６は、ごみ受け容器３０を受け取り、これを保持するキャビティー２８を備えている。図示の実施態様の場合、キャビティー２８は取り外し可能なドア３２を介して手を伸ばせるフィルターバッグ室で構成する。交換可能なフィルターバッグ３０としてのごみ受け容器はこのキャビティーに受け取られ、保持される。本発明の別な実施態様では、キャビティー２８がごみカップを受け取る。サイクロン式空気流れを発生する設計などを始めとする公知なほぼすべての設計のごみカップを使用することができる。また公知なように、このようなごみカップにはメインフィルター装置を取り付けてもよく、あるいは取り付けなくてもよい。

図示の実施態様では、ハウジング１１、より具体的には、キャニスター装置１６は吸気発生装置３６を装着している。このような吸気発生装置３６は掃除すべき表面からごみ／くずを吸引する真空空気流れを発生する機能を備えた吸気ファンおよび対応する駆動モーターで構成する。吸気発生装置３６についてはキャニスターハウジング１６に装着すると説明したが、目的に応じて、ノズル装置１４に同様に装着することも可能である。

ノズル装置１４は、回転アジテーター４０を収容するアジテーターキャビティー３８を備えている。図２に明示したように、回転アジテーター４０は外側に突き出た一連の剛毛束４４を保持する円筒形の外壁４２を装着している。そしてこの円筒形外壁４２が、以下に詳しく説明するアジテーター駆動システム４６を受け取る内部空間４４を形成する。アジテーター４０の外壁４２は、例えば、金属材、木材、セラミック材、プラスチック材や複合材から構成することができる。より具体的には、制限するものではないが、アルミニウム、鋼、プレス加工木材、ファイバーグラス強化プラスチック材を使用することができる。

操作時、アジテーター４０の剛毛束４４のスクラビング機能と吸気発生装置３６が発生する空気の負圧とが相互作用し、掃除を受けているカーペットのけばにブラシ作用を与え、けばからごみ／くずを叩き出し、そしてごみ／くずを伴った空気をアジテーターキャビティー／吸気口３８からごみ受け容器３０に吸引する。具体的には、よく知られているように、ごみ／くずを伴った空気はノズル装置１４の吸気口３８、ホースおよび／または一体成型導管および／またはキャニスター装置１６を連続的に通る。次に、ごみ受け容器／フィルターバッグ３０に運び込まれ、内部の浮遊しているごみ粒子、くず粒子やその他の粒子を取り込み、きれいになった空気を吸気発生装置３６に任意に送り込む。二次的なフィルター（図示省略）をごみ受け容器／フィルターバッグ３０と吸気発生装置３６との間に設けてもよく、こうすると粒状物が吸気発生装置のモーターに吸い込まれることが確実になくなる。空気流れが吸気発生装置３６のモーター上に流れ、これを冷却した後、強制的に最終段階のろ過カートリッジ４８に送られ、排出口３４から環境に戻される。

図２からよく理解できるように、アジテーター駆動システムは、第１駆動モーター５２および第２駆動モーター５４を備えている。これら２つの駆動モーター５２、５４は、内部空間４６内においてアジテーター４０の長手軸線Ａにそって整列配置する。また、これら第１および第２のアジテーター駆動モーター５２、５４の向きはそれぞれ反対方向にある。具体的には、第１駆動モーター５２は第１モーター支持部５６に受け取られ、これに保持され、一方第２駆動モーター５４は第２モーター支持部５８に受け取られ、これに保持される。第１モーター支持部５６はノズル装置１４の一方の側のスロット６２にキー係合した取り付けブロック６０を備え、一方第２モーター支持部５８はノズル装置の反対側のスロット６６にキー係合した取り付けブロック６４を備えている（図２ｂに細部を示す）。第１ベアリング装置６８は第１モーター支持部５６に支持するとともに、第１モーター支持部と回転アジテーター４０の第１端部との間に設ける。同様に、第２ベアリング装置７０は第２モーター支持部５８に設けるとともに、第２モーター支持部とアジテーター４０の第２端部との間に設置する。これら２つのベアリング装置６８、７０がノズル装置１４のアジテーターキャビティー３８内においてアジテーター４０を支持するため、アジテーターはノズル装置に対して自由に回転できる。

さらに図２および図３に示すように、第１駆動モーター５２は第１ギヤ歯７４をもつ第１駆動シャフト７２を備え、一方第２駆動モーター５４は第２ギヤ歯７８をもつ第２駆動シャフト７６を備えている。全体を符号８０で示した第１パワー伝達装置は内部空間４６に受け取られ、パワーを第１駆動モーター５２から回転アジテーター４０に伝達する。同様に、第２伝達装置８２は内部空間４６に受け取られ、パワーを第２駆動モーター５４から回転アジテーター４０に伝達する。

図２、図２ａ、図２ｂおよび図３を参照して、第１伝達装置８０を詳しく説明する。図示のように、第１伝達装置８０は３つのギヤ８６からなる第１遊星ギヤセットを支持する第１遊星ギヤセット支持体８４、第１駆動リング８８および対応するゴム製駆動ブーツ９０を備えている。第１駆動モーター５２が第１駆動シャフト７２を駆動する。この駆動シャフト７２は、遊星ギヤセット支持体８４のハブ９４に保持されたベアリング９２を介して延長する。遊星ギヤセット支持体８４は、遊星ギヤ８６のそれぞれを支持する３つのスタブシャフト９６を備えている。各遊星ギヤ８６は、駆動シャフト７２のギヤ歯７４と噛み合う歯を備えている。さらに、遊星ギヤ８６はピンやその他の手段によって第１駆動モーター５２のハウジングに固定した環状ギヤ９８の歯と噛み合う。なお、第１駆動モーター５２によって駆動シャフト７２が駆動されている間、遊星ギヤ８６が環状ギヤ９８の周りで駆動されるため、遊星ギヤセット支持体８４が回転する。

また、既に説明したように、遊星ギヤセット支持体８４は駆動リング８８および対応するゴム製駆動ブーツ９０を備えている。駆動リング８８およびゴム製駆動ブーツ９０は、両者共に回転アジテーター４０の円筒形壁４２の内面から内側半径方向に突き出た軸方向リブ１０２を受け取り、これらと係合する一連の離間チャネル１００を備えている。そのため、遊星ギヤセット支持体８４の回転は駆動リング８８および対応する駆動ブーツ９０に直接伝達し、アジテータ４０の回転のような動きを引き起こす。ゴム製駆動ブーツ９０が必要な減衰作用を与えるため、パワーのアジテーター４０への円滑な伝達を確保できる。

第２駆動モーター５４からアジテーター４０へパワーを伝達する第２伝達装置８２は、第１伝達装置８０とほぼ同じであり、図示の第２伝達装置の対応する部分は同じ参照符号で示してある。なお、第１駆動モーター５２および第１伝達装置８０の向きは内部空間４６内において第１方向に設定し、一方第２駆動モーター５４および第２伝達装置８２の向きは逆方向に設定しているため、両者は鏡像のように見える。二つの駆動モーター５２、５４は、それぞれの伝達装置８０、８２を介して回転アジテーター４０を同時に駆動する。このため、第１アジテーター駆動モーター５２は反時計方向に回転し、一方第２アジテーター駆動モーター５４は時計方向に回転する。

回転アジテーター４０の内部空間４６内に閉じ込められた第１および第２の駆動モーター５２、５４を適切に冷却することが重要である。このために、第１吸気開口１１０をアジテーター４０の第１端部に設けるとともに、第２吸気開口１１２をアジテーターの第２端部に設ける。また、第１吸気開口１１０と第１駆動モーター５２との間の内部空間４６に第１空気フィルター１１４を設ける。同様に、第２吸気開口１１２と第２駆動モーター５４との間の内部空間４６に第２空気フィルター１１６を設ける。

また、第１および第２の駆動モーター５２、５４の間の内部空間４６に第３フィルター１１８を設ける。この第３フィルター１１８が、アジテーター４０の壁４２に設けた一連の排気口１２０をカバーする。例えば、フィルター１１４、１１６、１１８はオープンセルフォーム材、織布フィルター材や不織布フィルター材から構成される。

第１および第２の駆動モーター５２、５４の回転により空気が吸気開口１１０、１１２に吸引され、次に第１および第２の空気フィルター１１４、１１６に吸い込まれてから、強制的に２つの伝達装置８０、８２および第３フィルター１１８に送り込まれ、排気口１２０を介して回転アジテーター４０から排気される（図２および図２ｂの矢印Ｂを参照）。

２つの駆動モーター５２、５４を利用したアジテーター駆動システム１２を使用することによってアジテーター４０の全体径だけでなくノズル装置１４の全体の高さを小さく抑えることができ、有利である。本発明の“薄型”ノズル装置１４は家具、浴槽やキッチンキャビネットなどの真空掃除の妨害物の下により楽にフィットさせたり入れたりすることができ、掃除がより完全に行え、効率もよい。さらに、パワーＰを損失することなく掃除を行える。より具体的には、第１アジテーター駆動モーター５２および第２アジテーター駆動モーター５４を使用して一基の駆動モーターの代わりに回転アジテーターを駆動すると、回転アジテーター４０の全体径を小さく抑えることができる。即ち、一基の駆動モーターの直径はＤで、出力〈トルク〉はＰである。一方、第１アジテーター駆動モーター５２および第２アジテーター駆動モーター５４それぞれの直径はＤよりも小さく、これらの合成出力は少なくともＰである。例えば、従来の真空掃除機は一基の内部アジテーター駆動モーターを使用して、回転アジテーターを駆動している。この一基のアジテーター駆動モーターの場合、直径が４６ｍｍであるため、アジテーターの外径は５６ｍｍでなければならない。対照的に、内部複モーター駆動システム１２を備えた本発明の回転アジテーター４０の場合、全体径が４６ｍｍでよく、従来回転アジテーターよりも１０ｍｍ小さい。即ち、径の減少率は１８％である。理由は、２つの駆動モーター５２、５４それぞれの外径が３９ｍｍで済むからである。また、一基の代わりに２基の駆動モーター５２、５４を使用しているため、駆動モーター自体をより小型化でき、ノズル装置１４を薄型化できる。これをパワーの損失なく実現できるので有利である。

以上本発明の好ましい実施態様を説明してきたが、いずれも例示を目的とし、本発明をこれら実施態様に厳密に限定、制限する意図はない。また、上記本発明の要旨に照らせば、本発明を各種変更改変できることは言うまでもない。以上の実施態様は、本発明の原理原則およびその応用の最良の形態を与えるもので、当業者ならば、本発明を各種の実施態様で利用でき、意図する具体的な用途に応じて適宜変更できるはずである。このようなすべての変更改変は、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲内にあるもので、特許請求の範囲は公正、合法的にかつ等価に解釈すべきである。添付図面および好適な実施態様については、公正かつ広く解釈する限り、特許請求の範囲の通常意味を制限する意図はない。

１０：真空掃除機
１１：ハウジング
１４：ノズル装置
１６：キャニスター装置
２８：キャビティー
３０：ごみ受け容器／フィルターバッグ
３４：排出口
３６：吸気発生装置
３８：アジテーターキャビティー／吸気口
４０：回転アジテーター
４５：アジテーター駆動システム
４６：内部空間
４８：ろ過カートリッジ
５２：第１駆動モーター
５４：第２駆動モーター
６８：第１ベアリング装置
７０：第２ベアリング装置
８０：第１伝達装置
８２：第２伝達装置

Claims (20)

1. ノズル装置およびキャニスター装置を備えたハウジング、
   このハウジングに支持した吸気発生装置、
   上記ハウジングに支持したごみ受け取り容器、
   上記ノズル装置に形成したアジテーターキャビティー、
   上記アジテーターキャビティー内に設けられ、内部空間を備えた回転アジテーター、および
   上記回転アジテーターの上記内部空間に設けられ、第１駆動モーターおよび第２駆動モーターを備えたアジテーター駆動システムからなることを特徴とする床掃除機。
   
2. 上記内部空間において上記第１駆動モーターおよび上記第２駆動モーターを整列配置した請求項１に記載の床掃除機。
   
3. 上記回転アジテーターの第１端部に隣接して上記第１駆動モーターを設け、上記回転アジテーターの第２端部に隣接して上記第２駆動モーターを設けて、重量バランスを取った請求項２に記載の床掃除機。
   
4. さらに上記アジテーターの第１端部に第１吸気開口を備え、上記アジテーターの第２端部に第２吸気開口を備え、そして上記第１駆動モーターと上記第２駆動モーターとの間の上記回転アジテーターの壁内に排気口を備えた請求項３に記載の床掃除機。
   
5. さらに、上記第１駆動モーターと上記第１吸気開口との間の上記内部空間に第１空気フィルターを備え、上記第２駆動モーターと上記第２吸気開口との間の上記内部空間に第２空気フィルターを備え、そして上記第１駆動モーターと上記第２駆動モーターとの間の上記内部空間に設けられ、上記排気口をカバーする第３空気フィルターを備え、
   上記第１駆動モーターおよび上記第２駆動モーターによって上記第１吸気開口および上記第２吸気開口を介して上記フィルターに冷却空気を引き込み、この冷却空気が上記第１駆動モーターおよび上記第２駆動モーターを通過してから、上記回転アジテーターから上記排気口を介して排気される請求項４に記載の床掃除機。
   
6. さらに上記第１駆動モーターに係合し、この第１駆動モーターを上記ノズル装置に取り付ける第１モーター支持体を備え、そして上記第２駆動モーターに係合し、この第２駆動モーターを上記ノズル装置に取り付ける第２モーター支持体を備えた請求項５に記載の床掃除機。
   
7. さらに上記第１モーター支持体と上記回転アジテーターの第１端部との間に設けられた第１ベアリング装置を備え、そして上記第２モーター支持体と上記回転アジテーターの第２端部との間に設けられた第２ベアリング装置を備えた請求項６に記載の床掃除機。
   
8. さらに内部空間に受け取られ、上記第１駆動モーターからパワーを上記回転アジテーターに伝達する第１パワー伝達装置を備え、そして上記内部空間に受け取られ、上記第２駆動モーターからパワーを上記回転アジテーターに伝達する第２パワー伝達装置を備えた請求項７に記載の床掃除機。
   
9. 上記第１駆動モーターが第１駆動シャフトを備え、そして上記第２駆動モーターが第２駆動シャフトを備えた請求項８に記載の床掃除機。
   
10. 上記第１パワー伝達装置が、第１遊星ギヤセットだけでなく第１駆動リングおよび対応するゴム製駆動ブーツを支持した第１遊星ギヤセット支持体を備えた請求項９に記載の床掃除機。
    
11. 上記第２パワー伝達装置が、第２遊星ギヤセットだけでなく第２駆動リングおよび対応するゴム製駆動ブーツを支持した第２遊星ギヤセット支持体を備えた請求項１０に記載の床掃除機。
    
12. 上記第１遊星ギヤセット支持体が第１ベアリングを保持し、そしてこの第１ベアリングを介して上記第１駆動シャフトが延長し、一方第２遊星ギヤセット支持体が第２ベアリングを保持し、そしてこの第２ベアリングを介して第２シャフトが延長する請求項１１に記載の床掃除機。
    
13. さらに上記第１駆動モーターの第１ハウジングに固定された第１環状ギヤを備え、そして上記第２駆動モーターの第２ハウジングに固定された第２環状ギヤを備え、上記第１駆動モーターによって第１環状ギヤの周りで第１遊星ギヤセットを駆動し、一方上記第２駆動モーターによって第２環状ギヤの周りで第２遊星ギヤセットを駆動する請求項１２に記載の床掃除機。
    
14. さらに上記回転アジテーターの上記壁から上記内部空間に向けて内側に突き出た複数の軸方向リブを備えた請求項１３に記載の床掃除機。
    
15. 上記第１駆動リングおよび上記第２駆動リング、および対応するゴム製駆動ブーツが、上記回転アジテーターの上記壁において上記複数の軸方向リブを受け取り、かつこれらに係合し、これにより上記回転アジテーターが上記第１および第２の遊星ギヤセット支持体とともに回転する複数の離間チャネルを備えた請求項１４に記載の床掃除機。
    
16. 第１アジテーター駆動モーターを用意し、
    第２アジテーター駆動モーターを用意し、そして
    上記第１アジテーター駆動モーターおよび上記第２アジテーター駆動モーターにより上記回転アジテーターを同時回転させることからなる真空掃除機の回転アジテーターを駆動することを特徴とする方法。
    
17. さらに上記回転アジテーターの内部空間に上記第１および上記第２のアジテーター駆動モーターの両方を取り付けることからなる請求項１６に記載の方法。
    
18. 上記回転アジテーターの上記内部空間に上記第１および上記第２のアジテーター駆動モーターを整列配置するとともに、上記第１および上記第２のアジテーターモーターの向きを逆方向に設定することからなる請求項１７に記載の方法。
    
19. 上記第１アジテーター駆動モーターを反時計方向に駆動すると同時に、上記第２アジテーター駆動モーターを時計方向に駆動することからなる請求項１８に記載の方法。
    
20. 上記第１アジテーター駆動モーターおよび上記第２アジテーター駆動モーターを使用して一基の駆動モーターの代わりに上記回転アジテーターを駆動して、上記回転アジテーターの全体径を小さく抑えることからなる方法であって、上記一基の駆動モーターの直径はＤで、出力はＰで、上記第１アジテーター駆動モーターおよび上記第２アジテーター駆動モーターそれぞれの直径はＤよりも小さく、これらの合成出力は少なくともＰである請求項１９に記載の方法。

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