JP5520222B2 - 吸引ユニット及び自律的真空掃除機 - Google Patents

Description

本発明は、自律的真空掃除機のための吸引ユニットに関する。さらに、本発明は、自律的真空掃除機に関する。

欧州特許出願に係る文献のＥＰ０８０３２２４において、吸引ユニットは、ファンユニット及び集塵室と一体化され、全ての構成部は、同じハウジングに収められている。ＥＰ０８０３２２４では、処理すべき表面から粒子を除去するためのノズルの出口が、粉塵容器を入れる室部と連通している。この室部は、下方圧力をかけるファンユニットに接続されている。このノズルは、球継ぎ手により支持されるアームによりシャーシに取り付けられて、ハウジングに関して旋回することができる。床上を真空掃除機が移動している間、ノズルは、床の上にそれ自身の重量により休止し、球継ぎ手における柔軟性のある支持のために床の上を浮遊する。

既知の吸引ユニットの問題は、ノズルが完全に外の環境から封止されているときにノズルにおける下方圧力が増加するとともに、ノズルは処理すべき表面上において立ち往生するというものである。こうしたことは、特にカーペットのような柔らかい床を掃除するときに生じる。この問題は、既に、伝統的な非自律的真空掃除機で知られている。自律的真空掃除機にとって、こうした結果は概してもっと酷いものである。何故なら、自律的真空掃除機は、ユーザがそのことに気づくことなく動作不可能になる装置となる可能性があるからである。下方圧力が増すと、ノズルを掃除表面に押し下げる垂直の力をもたらす。そして、増大する下向きの力に打ち勝つために当該吸引ユニット又は真空掃除機を動かすには当該駆動システムのパワーが不足しているという状況が生じうる。これにより、装置が動かなくなる可能性がある。これは、特に、吸引ユニットが比較的に小さい場合に当て嵌まる。何故なら、そうした場合には、駆動システムは、通常は、限定されたパワーしか有しないことになるからである。

本発明の目的は、上述した不利な点を軽減する吸引ユニットを提供することである。

この目的を達成するため、本発明は、請求項１による自律的吸引ユニットを提供する。

この吸引ユニットにより、限定された移動性の問題は、ノズルの内部空間における下方圧力が強まる度に当該結合手段が処理すべき表面から離れる力を奏する点で、回避され又は少なくとも軽減される。ノズルが行き詰ると、当該内部空間の下方圧力は、当該開口部が周囲から封止されていることによって増大することになる。この結果、ノズルに作用する垂直の力は増加することになる。この力は、処理すべき表面から離れる反対の力を奏する結合手段によって少なくとも部分的に低下させられることになる。

そこにおける圧力の増加によるノズルに対する増強された下向きの力は、吸引ユニットを駆動することが簡単になるとともに、効果的に、この態様で減少させることができる。付加的な利点は、当該結合手段により生じた力が処理すべき表面に対して当該駆動システムの牽引力を向上させることとなる点である。何故なら、当該結合手段により生じた力は、シャーシに作用する下向きの力を増加させるように伝達されることになるからである。この点については以下で詳しく説明する。

好適実施例によれば、結合手段は、シャーシとノズルとの間に介在した送風器を有し、この送風器は、ノズルの内部空間と連通した内部空間を有する。これは、結合手段に対する簡単かつ効果的な構成を提供する。ノズルにおける下方圧力が増加するとき、送風器における下方圧力も増加することになる。或いは、換言すると、送風器における圧力が下がる。したがって、送風器は、収縮し、処理すべき表面から離れて方向づけられるノズルに対して反対の力を奏することになる。ノズルにおけるより大なる下方圧力は、送風器におけるより大なる下方圧力、つまりはノズルに作用するより大なる力となる。

他の簡単かつ効果的な構成は、請求項３による吸引ユニットである。

他の好適実施例によれば、結合手段は、略垂直方向においてシャーシに関してノズルを動かすためにシャーシとノズルとの間に介在する線形アクチュエータを有する。圧力センサが当該内部空間に設けられ、このセンサが出力信号を供給し、当該線形アクチュエータが当該圧力センサの出力信号に応じてノズルを動かすように構成されることが特に好ましい。これは、ノズルに作用する力を積極的に印加することができ、これにより、ノズルに作用する力の制御が精確になる、という利点がある。

さらに、結合手段は、枢動ピン又は旋回軸によりシャーシに枢動可能に取り付けられ、処理すべき表面に関して略平行に延びるアームを有し、当該ノズルは、このアームにより支持されるものとするのが好ましい。これにより簡単かつ効果的な構成が提供される。ノズルは、シャーシの前の部分に設けられ、枢動ピンは、シャーシの後ろの部分に設けられ、枢動ピンがシャーシ上で下方に設けられ、枢動ピンと処理すべき表面との間の距離が動作状態の間に小さいものとすることが特に好ましい。この実施例は、ノズルと枢動ピンとの間に延びるアームが比較的に長いことを保証するものである。枢動ピンが処理すべき表面に近いという点との組み合わせで、これは、前方移動ノズルに作用する摩擦力となり、ノズルに作用する比較的に小さい（下向きの）垂直の力を導くこととなる。好ましくは、シャーシの前方端部に支持部材が設けられるのが良い。この部材は、ノズルと掃除すべき表面との間の最短距離を保証するよう当該アームを支持するものである。好ましい距離及び寸法は、それぞれ請求項８及び９に示される。このことは、以下により詳しく説明する。

他の好適実施例によれば、本駆動システムは、シャーシの反対側において設けられる１組のホイールを有し、シャーシの両側のホイールは、個別に動作可能とされる。これにより、シャーシの一方の側のホイールのみ駆動することにより、吸引ユニットの簡単な回転が可能となる。

本発明はまた、前述した実施例のうちのいずれか１つによる吸引ユニットを有する自律的真空掃除機に関し、この真空掃除機は、さらに、集塵室と、この集塵室に連通するファンユニットとを有し、ファンユニットは、動作状態の間においてノズルの内部空間において下方圧力を形成するための出口部と連通するものとしている。好適な実施例は、請求項１２ないし１４に示される。

本発明は、特に、国際特許出願に係る文献のＷＯ０２／０７４１５０に記述されるような構成のために有利に用いることができる。この文献は、これも自己推進するもので粉塵容器及びファンユニット、並びに掃除機のナビケーション及び制御システムの大部分を保持するメインモジュール又は真空ファンモジュールに接続される自己推進移動型吸引ユニット又は掃除ヘッドを有する自律的掃除機を開示している。少なくとも当該メインモジュールと比較して吸引ユニットのサイズが比較的に小さいので、その中にある駆動システムの最大電力は比較的に小さいことになる。メインモジュールにおいて発生する吸引パワーは、通常、慣例的な真空掃除機のものに匹敵することになり、吸引ユニットが床に立ち往生するリスクが高い。そして、駆動システムの最大パワーは、これを克服するには不十分である可能性がある。さらに、このような吸引ユニットの重量は、比較的に低いものとなる。したがって、ホイールに作用する垂直の力は、比較的に低く、これが、ホイールを回転させるリスクを高めることになる。

本発明はまた、請求項１２による一体型自律的真空掃除機にも適用可能である。欧州特許出願に係る文献のＥＰ０８０３２２４は、一体型自律的真空掃除機を記述している。これら真空掃除機では、全ての構成部が単体の自己推進ユニットに一体化される。

この明細書の中での用語「送風器」は、変形可能な容器であって、当該容器における圧力が上昇又は下降するときにこれに対応して膨張又は収縮することができる少なくとも１つの開口を有する容器を示すために用いられている。

本発明の実施例は、以下に、添付図面を参照して例示により説明される。
吸引ユニットの概略的側面図。 図１における吸引ユニットのノズル、アーム及び枢動ピンだけを示す図。

図１は、本発明の好適実施例による吸引ユニット１を示している。この吸引ユニットは、ホイールを有する駆動システムを備える。この実施例において、ホイール３の２つの組は、両側に設けられる。両側のこれらホイールは、吸引ユニットを回転させるために個別に動作可能である。２つの電気モータは、両側にそれぞれあり、ホイールを駆動するために設けられる。シャーシ上の各ホイールは、このモータにより駆動されるのが好ましい。好ましくは、１組のギア（図示せず）がホイールと電気モータとの間に介在させられる。これらホイールはシャーシ５により担持される。幾つか他の部品もこのシャーシに取り付けられる。

シャーシの前の部分には、ノズル７が設けられる。このノズルは、吸引ユニットが使用されているときに処理すべき表面１１に向いている開口９を規定する内部空間を有する。この内部空間は、出口１３と連通しているとともに、他の側においては、開口９になる。この出口１３は、吸引ユニットが動作させられているときに吸引手段又はファンユニットと連通することになっている。例えば、一方の側においてホース組立体を当該出口に接続することができるとともに、他方の側は、集塵室及びファンユニットを収容するユニットに接続される。ファンユニットを動作することによって、ノズルの内部空間において下方圧力が上昇し、掃除対象の表面１１からの粒子及び塵を拾い上げることができる。

或いは、ファンユニット及び例えばごみ容器及びフィルタ素子を、真空掃除機の全ての構成部を収容する１つの単体のハウジングに設けてもよい。

当該ノズルは、枢動ピン１７の周りでシャーシ５に関して枢動可能なアーム１５により担持される。アーム１５は、シャーシにおいて延在しており、点線により示される。枢動ピンは、シャーシの後部において両方のホイールの後方に置かれるのが好ましい。アームも、ノズルと出口との間の連通を確立する空気通路を収容するのが好ましい。この空気通路は、管又はホース又はこれらの組み合わせによって形成することができる。

ノズル７の開口部９又は下側エッジは、通常、表面１１の数ミリメートル上において静止する。これにより、周囲の空気がノズル内へ吸い込まれ、塵埃粒子を拾い上げることができる。硬い床の場合、この状態は常に満足させられる。しかし、柔らかい床の場合、例えば多数の繊維により当該周囲空気から切り離される可能性がある。これが起きるときには、ノズルの内部空間における圧力が下降し、同時に周囲空気圧力がノズルを押し下げる。

送風器１９は、シャーシ５の延長部２１とノズル７との間に介在させられる。この送風器は、両部品の間のプレートに設けられる１つ又は複数の開口部（図示せず）を介してノズルの内部部分と連通する内部部分２３を有する。このプレートは、送風器１９の一体部分としてもよい。

上述した開口部があるが故に、送風器の内部空間における下方圧力は、ノズルの内部空間における下方圧力が増大する度に増加することになる。上述したように、これは、主として、周囲空気からノイズを殆ど遮断する繊維を有する軟らかい床にノズルが止まっているときに起きる。ファンユニットの動作により、ノズルを取り巻く空気の圧力は、ノズルにおける圧力よりも大きくなり、この結果として、ノズルが押し下げられる。図面において、これは、力Ｆａによって示される。送風器における下方圧力が増加するとき、これは収縮することになる。収縮により、送風器は、処理すべき表面から離れて方向づけられるノズルに対する反対の力を奏する。この力は、ノズルに作用する総合的な垂直の力を低下させ、これによりノズルの封鎖作用を軽減する。この態様において、新たなバランスが自動的に確立されることになり、送風器により奏される力が、ノズルに対する下向きの力に対して補償し又は少なくとも部分的に補償するようになる。よって、ノズルが当該表面に立ち往生するという問題は抑えられる。

反対の力Ｆｂは、ホイールの牽引を向上させる。送風器がシャーシ５の延長部２１に取り付けられるので、送風器により発生される力は、シャーシに作用する反対の力を導くことになり、これが、「作用はマイナス反応原理」によりホイール３に作用する増大した垂直の力を遂には導くものとなる。図１において、このことは、下向きの力Ｆ_１及びＦ_２により示される。前側ホイール又はノズルに最も近いホイールに作用する力Ｆ_１は、吸引ユニットの幾何学的構造により、後部ホイールに作用する力Ｆ_２よりも幾分か高いものとなる。

支持部材２７は、アーム１５を支持するようシャーシ５に設けられるとともに、開口部９と表面１１との間の最小距離が保証される。好ましくは、この距離は、概ね２．５ｍｍである。

好ましくは、ノズル７は、例えば入口段部に直面するときにノズルの持ち上げを容易にする傾斜エッジ２５を有する。

ノズル及びシャーシは、ハウジングの中に収容可能であり、これは図１には示されない。シャーシ及びハウジングは、単体の部品に一体化されるようにしてもよい。さらに、吸引ユニットは、ナビゲーションの目的でカメラが備わるようにしてもよい。ホース組立体に接続されるのとは別に、吸引ユニットは、ファンユニットを収容するユニットに電線により接続されるようにしてもよい。好ましくは、この電線は、ホース組立体と一体部分を形成するのが良い。これに代わり或いはこれに加えて、両方のユニットの間の無線接続がなされるようにしてもよい。

送風器によりノズルに作用する力の大きさは、ノズル開口部の面積と送風器の断面積との比に主として依存することになる。ノズルの断面積に対する送風器の有効面積を大きくすることにより、ノズルに作用する反対の力が大きくなる。

図２は、図１に示される吸引ユニットの枢動ピン１７、アーム１５及びノズル７のみを示している。図２は、ノズルにおける摩擦力のために枢動ピンの周りで作用するモーメントを示すものである。吸引ユニットが矢印Ａにより示される前方向に移動するとき、摩擦力Ｆ_Ｗは、ノズルに作用することになる。枢動ピン１７と処理すべき表面との間の距離はＲ_ｐである。この摩擦力は、アームＲ_ｐを有するモーメントＭ_１及び枢動ピン周りの逆モーメントＭ_２を導く。逆モーメントＭ_２は、ノズルに作用する垂直の力Ｆ_ｎに対応し、アームＲ_ａを有する。Ｍ_１及びＭ_２に関して、
Ｆ_Ｗ×Ｒ_ｐ＝Ｆ_ｎ×Ｒ_ａ
となる。

したがって、比較的に長いアームを有することによって、そして距離Ｒ_ｐを比較的に短く保つことによって、ノズルに作用する結果的な垂直の力は比較的に低いものとなる。比較的に長いアームは、シャーシの前部にノズルを設けシャーシの後部に枢動ピンを設けることによって得られる。距離Ｒ_ｐは、シャーシ上に低く枢動ピンを設けることにより比較的に短いままとされる。

好ましくは、回転ブラシをノズルの内部空間に設けるのが良い。このブラシは、ノズルの後部に設けられる電気モータにより駆動される。

枢動アームによる移動に代えて、ノズルは、シャーシに向いたノズル１つ又は２つ以上の側部に設けられるローラベアリングなどの案内手段によってシャーシに対して動くように構成されるようにしてもよい。

当業者であれば、本発明の範囲は前述した例に限定されず、その幾つかの変形及び変更が、添付の請求項に規定されるような本発明の範囲を逸脱することなく可能であることが明らかである筈である。本発明を図面及び詳細な説明において詳しく図示し説明したが、このような図示及び説明は、例示するもの又は典型的なものとしてのみ扱われるべきものであり、限定するものではない。本発明は、開示した実施例に限定されない。開示した実施例に対する変形例は、図面、詳細な説明及び添付の請求の範囲の検討に基づき、請求項に記載の発明を実施する際に当業者によって理解され実行されることができるものである。請求項において、「有する」なる文言は、他のステップ又は要素を排除せず、単数名詞は複数を排除しない。或る特定の方策が相互に異なる従属請求項に列挙されているという点は、これら方策の組み合わせが活用できないことを意味するものではない。請求項における参照符号は、本発明の範囲を限定するものと解釈してはならない。

本発明は、真空掃除機のための吸引ユニット及び真空掃除機に関する。かかる吸引ユニットは、処理すべき表面における吸引ユニットを駆動する駆動システムと、駆動システムを支持するシャーシと、処理すべき表面から粒子を除去するノズルであって、処理すべき表面から離れる方向に当該シャーシに対し動くように構成され、処理すべき表面に向く開口を規定する内部空間を有するノズルと、内部空間に連通し、動作状態の間にファンユニットとの連通のために構成される出口部と、を有する。この吸引ユニットは、さらに、ノズルをシャーシに結合するための結合手段を有し、この結合手段が、内部空間における下方圧力が増加するときに処理すべき表面から離れて向く力を奏するよう構成される。この態様において、吸引ユニットが床に立ち往生するという問題が解消され又は少なくとも軽減されることができる。さらに駆動システムの牽引を向上させることができる。本発明による自律的真空掃除機は、このような吸引ユニットを有し、さらに、集塵室と、この集塵室と連通するファンユニットとを有し、当該ファンユニットは、動作状態の間に当該ノズルの内部空間における下方圧力を生起するために出口部に連通している。

Claims (14)

1. 真空掃除機用の吸引ユニットであって、
   処理すべき表面における当該吸引ユニットを駆動する駆動システムと、
   前記駆動システムを支持するシャーシと、
   処理すべき表面から粒子を除去するためのノズルであって、前記処理すべき表面から離れる方向に前記シャーシに対して動くように構成され、動作状態の間において前記処理すべき表面を向いた開口部を規定する内部空間を有するノズルと、
   前記内部空間と連通し、動作状態の間にファンユニットと連通するために構成されている出口部と、
   を有し、
   当該吸引ユニットは、さらに、前記ノズルを前記シャーシに結合するための結合手段を有し、この結合手段は、前記内部空間における下方圧力が増大するときに前記処理すべき表面から離れて方向づけられる力を奏するよう構成される、
   吸引ユニット。
2. 請求項１に記載の吸引ユニットであって、前記結合手段は、前記シャーシと前記ノズルとの間に介在させられた送風器を有し、この送風器は、前記ノズルの内部空間と連通する内部空間を有する、吸引ユニット。
3. 請求項１に記載の吸引ユニットであって、前記結合手段は、ピストンと、前記シャーシと前記ノズルとの間に介在させられた円筒組立体とを有し、当該円筒は、前記ノズルの内部空間と連通する内部空間を有する、吸引ユニット。
4. 請求項１に記載の吸引ユニットであって、前記結合手段は、略垂直方向において前記シャーシに対して前記ノズルを移動させるために前記シャーシと前記ノズルとの間に介在するアクチュエータを有する、吸引ユニット。
5. 請求項４に記載の吸引ユニットであって、制御ユニットと前記内部空間に設けられた圧力センサとをさらに有し、前記センサは、前記内部空間における圧力に応じて信号を前記制御ユニットに与え、前記制御ユニットは、前記圧力センサからの信号に応じて前記アクチュエータを制御する、吸引ユニット。
6. 請求項１ないし５のうちいずれか１つに記載の吸引ユニットであって、前記結合手段は、枢動ピンにより前記シャーシに枢動可能に取り付けられ、前記処理すべき表面に対して略平行に延びたアームを有し、前記ノズルは、前記アームにより支持される、吸引ユニット。
7. 請求項６に記載の吸引ユニットであって、前記ノズルは、前記シャーシの前部に設けられ、前記枢動ピンは、前記シャーシの後部に設けられ、前記枢動ピンは、前記シャーシ上に低く設けられ、これにより、動作状態の間における前記枢動ピンと前記処理すべき表面との間の距離は、小さい、吸引ユニット。
8. 請求項６に記載の吸引ユニットであって、動作状態の間における前記枢動ピンと前記処理すべき表面との間の距離は、２５ないし４０ｍｍとされ、又は３０ないし３５ｍｍとされる、吸引ユニット。
9. 請求項６に記載の吸引ユニットであって、前記アームの長さは、１５０ないし１８０ｍｍ又は１６５ないし１７５ｍｍである、吸引ユニット。
10. 請求項１ないし９のうちいずれか１つに記載の吸引ユニットであって、前記駆動システムは、前記シャーシの対向する側部に設けられた１組のホイールを有し、前記シャーシの各側部のホイールは、個別に動作させられることができる、吸引ユニット。
11. 請求項１ないし８のうちいずれか１つに記載の吸引ユニットを有する自律的真空掃除機であって、集塵室及びこの集塵室に連通するファンユニットをさらに有し、前記ファンユニットは、動作状態の間において前記ノズルの内部空間における下方圧力を形成するために前記出口部に連通している、真空掃除機。
12. 請求項１１に記載の自律的真空掃除機であって、前記集塵室及び前記ファンユニットを収容するメインユニットが設けられ、前記メインユニットは、処理すべき表面における前記メインユニットを駆動するための駆動システムを有し、前記吸引ユニットにホース組立体により接続される、真空掃除機。
13. 請求項１２に記載の自律的真空掃除機であって、前記メインユニットは、処理すべき領域をマッピングするためのマッピングシステムと、掃除動作を計画するためプランニングシステムと、を有し、前記プランニングシステムは、前記駆動システムを制御する、掃除機。
14. 請求項１２に記載の自律的真空掃除機であって、前記吸引ユニット、前記集塵室及び前記ファンユニットは、単体のハウジングに収容され、前記ハウジングは、前記シャーシに取り付けられている、掃除機。

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