JP5852890B2

JP5852890B2 - 回転ブラシの取付構造およびそれを備えた掃除機

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Publication number: JP5852890B2
Application number: JP2012007405A
Authority: JP
Inventors: 佑毅矢戸
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Priority date: 2012-01-17
Filing date: 2012-01-17
Publication date: 2016-02-03
Anticipated expiration: 2032-01-17
Also published as: JP2013146305A

Description

この発明は、掃除機の回転ブラシ、その回転ブラシの取付構造、およびそれを備えた掃除機に関する。さらに詳しくは、掃除機の筐体底面の吸込口に着脱可能に回転ブラシを取り付ける掃除機の回転ブラシ、その回転ブラシの取付構造、およびそれを備えた掃除機に関する。

掃除機本体と、吸込口を有するクリーニングヘッドと、これらを接続するホースとを備えた従来の掃除機において、クリーニングヘッドの吸込口には掃除動作時に回転する回転ブラシが設けられている。

例えば、特許文献１に記載された従来の掃除機において、回転ブラシの両端には突起状の軸部が設けられると共に、クリーニングヘッドの内部に回転ブラシ両端の各軸部を支持する軸支部が設けられている。また、回転ブラシの一方の軸部に隣接して歯付きプーリが設けられると共に、クリーニングヘッドの内部にモータが設けられ、モータの駆動シャフト先端の歯付きプーリと回転ブラシの前記歯付きプーリとにタイミングベルトが張架されている。このような回転ブラシ取付構造によれば、モータの駆動シャフトの回転力がタイミングベルトを介して回転ブラシに伝達され、回転ブラシが回転する。

掃除機をある程度使用すると、回転ブラシに髪の毛や糸屑が絡み付き、回転ブラシによって塵埃を吸込口へ掻き込む能力が低下するため、クリーニングヘッドから回転ブラシを取り出して清掃する必要がある。そのため、ユーザーが回転ブラシを取り外せるようにクリーニングヘッドは設計されている。特許文献１の掃除機の場合、クリーニングヘッドは上部本体と底部カバーとに分割可能に構成されており、クリーニングヘッドを上下反対の状態にして上部本体から底部カバーを取り外すことにより、回転ブラシを取り外せるようになっている。なお、上部本体と底部カバーとは複数箇所をネジ止めすることにより組み立てられる。

特開２００９−６６０３１号公報

しかしながら、特許文献１の掃除機の場合、回転ブラシをクリーニングヘッドから取り外すために、複数箇所のネジを取り外し、底部カバーを上部本体から取り外し、回転ブラシの歯付きプーリからタイミングベルトを外す必要がある。そして、清掃した回転ブラシをクリーニングヘッドに取り付ける際は、この逆の手順を踏まなければならない。したがって、ユーザーにとって回転ブラシの清掃作業が煩わしいものとなっている。

また、回転ブラシはユーザーによって取り扱われる部品であるため、乱暴に取り扱われても損傷し難いものであること、すなわち、シンプルな構造であることが望ましいが、歯付きプーリを有する回転ブラシは構造が複雑化しており、しかもプーリの歯部が損傷し易い部分となっている。また、このような複雑な構造の回転ブラシ取付構造は、掃除機のコストアップにもなっていた。

本発明は、以上のような事情を考慮してなされたものであり、回転ブラシを簡単に脱着できる取付構造、それを備える掃除機を提供するものである。
また、本発明は、コストダウンを図ることができる掃除機の取付構造およびそれを備えた掃除機を提供するものである。

かくして、本発明によれば、シャフト部を有する回転ブラシを取り付ける掃除機の回転ブラシ取付構造であって、
吸込口を有する筐体と、該筐体の吸込口の位置に設けられて少なくとも一方は回転駆動される一対の軸支部と、前記回転ブラシのシャフト部の一端と該一端に対応する一方の軸支部との間に設けられてシャフト部を他方の軸支部側へ付勢する弾発部材とを備え、前記回転ブラシを前記弾発部材にて前記一対の軸支部間に着脱可能に支持するように構成され、
前記一対の軸支部は前記回転ブラシのシャフト部の両端を嵌め込む凹部をそれぞれ有し、
前記一方の軸支部の凹部に、シャフト部を他方の軸支部側へ付勢する前記弾発部材が設けられており、
前記他方の軸支部は、その凹部を構成する側壁の一部に切欠きが形成されていることを特徴とする掃除機の回転ブラシ取付構造が提供される。

本発明の掃除機の回転ブラシ取付構造は、次のように構成されてもよい。
（１）前記切欠きの軸方向の長さが、前記凹部の奥部底面まで達しない深さに設定されてもよい。
（２）前記弾発部材がクッション材または板バネからなるのもよい。

また、さらに本発明の別の観点によれば、前記回転ブラシ取付構造を備えた自走可能な自走式掃除機、あるいは前記回転ブラシ取付構造を備えたクリーニングヘッドを具備する掃除機が提供される。

本発明の掃除機の回転ブラシ取付構造によれば、一方の軸支部の凹部と、この軸支部の凹部に嵌め込まれる回転ブラシのシャフト部の一端との間に弾発部材を設けることにより、回転ブラシ取付状態において、弾発部材によりシャフト部の他端が他方の軸支部の凹部の方へ常に付勢されるため、回転ブラシが回転しても外れることはない。また、回転ブラシを取り外す際は、シャフト部の一端を弾発部材側へ押し込むことにより、シャフト部の他端を他方の軸支部の凹部から離脱させ、その後にシャフト部の一端も一方の軸支部の凹部から離脱させることにより、簡単に回転ブラシを一対の軸支部間から取り外すことができる。よって、回転ブラシをクリーニングヘッドから取り外して清掃や洗浄を行い、その後に回転ブラシをクリーニングヘッドに取り付けるといったユーザーにとって煩雑な作業を楽に行うことができる。

また、この回転ブラシ取付構造は、簡素な構造であるため、低コストにて製作することができ、ひいては掃除機の低コスト化に繋がる。
なお、本発明の回転ブラシ取付構造は、回転ブラシを備えた掃除機全般に適用可能であり、具体的には、自走可能な筐体を具備する自走式掃除機や、クリーニングヘッドを備えた掃除機に適用可能である。

また、この回転ブラシ取付構造は、ユーザーによって回転ブラシが一対の軸支部間から取り外されても、弾発部材は一方の軸支部の凹部内に設けられているためユーザーにて触れられることがない。そのため、回転ブラシの脱着時に弾発部材が紛失するということがない。

また、この回転ブラシ取付構造は、回転ブラシを一対の軸支部間から取り外す際、シャフト部の他端を他方の軸支部の切欠きを通して凹部から離脱させることができるため、回転ブラシをより容易に脱着することができる。

また、前記構成（２）によれば、弾発部材の低コスト化を図ることができると共に、弾発部材は軸支部の凹部に接着により固定可能であるため、弾発部材を凹部に固定するための機構が不要となる。したがって、回転ブラシ取付構造をより低コスト化することができる。

本発明の実施形態１に係る自走式掃除機の斜視図である。図１に示される自走式掃除機のＡ−Ａ矢視断面図である。図１に示される自走式掃除機の概略底面図である。筐体の蓋部が開放され集塵部が取り出された状態を示す図２対応図である。図１に示される自走式掃除機の電気的な構成を示すブロック図である。吸込口のカバーを取り外した状態を示す図３対応図である。図１に示される自走式掃除機のＢ−Ｂ矢視概略断面図である。吸込口のカバーを取り外した状態を示す図７対応図である。回転ブラシを一対の軸支部間から取り外す際の第１の手順を示す概略断面図である。回転ブラシを一対の軸支部間から取り外す際の第２の手順を示す概略断面図である。本発明における一方の軸支部および弾発部材を示す斜視図である。本発明における他方の軸支部を示す斜視図である。本発明における回転ブラシの変形例を示す部分断面図である。本発明の実施形態２の回転ブラシ取付構造における一方の軸支部および弾発部材の変形例を示す斜視図である。本発明の実施形態３の回転ブラシ取付構造を備えたクリーニングヘッドを示す構成説明図である。

（実施形態１）
図１は本発明の実施形態に係る自走式掃除機の斜視図であり、図２は図１に示される自走式掃除機のＡ−Ａ矢視断面図であり、図３は図１に示される自走式掃除機の概略底面図であり、図４は筐体の蓋部が開放され集塵部が取り出された状態を示される図２対応図であり、図５は図１に示される自走式掃除機の電気的な構成を示されるブロック図である。
以下、「自走式掃除機」を「掃除ロボット」と言う場合がある。

本発明に係る掃除ロボット（自走式掃除機）１は、設置された場所の床面を自走しながら、床面上の塵埃を含む空気を吸い込み、塵埃を除去した空気を排気することにより床面上を掃除する掃除ロボットである。
掃除ロボット１は、円盤形の筐体２を備え、この筐体２の内部および外部に、回転ブラシ９、サイドブラシ１０、集塵ボックス３０、電動送風機２２、一対の駆動輪２９、後輪２６および前輪２７、各種センサを含む制御部等の構成要素が設けられている。
この掃除ロボット１において、前輪２７が配置されている部分が前方部、後輪２６が配置されている部分が後方部、集塵ボックス３０が配置されている部分が中間部である。

筐体２は、前方部における中間部との境界付近の位置に形成された吸込口６を有する平面視円形の底板２ａと、筐体２に対して集塵ボックス３０を出し入れする際に開閉する蓋部３を中間部に有している天板２ｂと、底板２ａおよび天板２ｂの外周部に沿って設けられた平面視円環形の側板２ｃとを備えている。また、底板２ａには前輪２７、一対の駆動輪２９および後輪２６の下部を筐体２内から外部へ突出させる複数の孔部が形成され、天板２ｂにおける前方部と中間部との境界付近には排気口７が形成されている。なお、側板２ｃは、前後に二分割されており、側板前部はバンパーとして機能する。

また、図４に示されるように、筐体２の内部において、前方部にモータユニット２０、このモータユニット２０内に設けられる電動送風機２２、イオン発生装置２５（図５参照）等を収納する前方収納室Ｒ１を有し、中間部に集塵ボックス３０を収納する中間収納室Ｒ２を有し、後方部に制御部の制御基板１５、バッテリー１４、充電端子４等を収納する後方収納室Ｒ３を有し、前方部と中間部との境界付近に吸引路１１および排気路１２を有している。吸引路１１は吸込口６と中間収納室Ｒ２とを連通し、排気路１２は中間収納室Ｒ２と前方収納室Ｒ１とを連通している。なお、これらの各収納室Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、吸引路１１および排気路１２は、筐体２の内部に設けられてこれらの空間を構成する仕切り壁３９によって仕切られている。

一対の駆動輪２９は、平面視円形の筐体２の中心を通る中心線Ｃと直角に交わる一対の回転軸に固定されており、一対の駆動輪２９が同一方向に回転すると筐体２が進退し、各駆動輪２９が逆方向に回転すると筐体２が中心線Ｃの回りに回転する。
一対の回転軸は、図示しない一対のモータからそれぞれ個別に回転力が得られるように連結されており、各モータは筐体の底板２ａに直接またはサスペンション機構を介して固定されている。

前輪２７はローラからなり、進路上に現れた段差に接地し、筐体２が段差を容易に乗り越えられるよう、駆動輪２９が接地する床面Ｆから少し浮き上がるよう筐体２の底板２ａの一部に回転可能に設けられている。
後輪２６は自在車輪からなり、駆動輪２９が接地する床面Ｆと接地するよう筐体２の底板２ａの一部に回転可能に設けられている。
このように、筐体２に対して前後方向中間に一対の駆動輪２９を配置し、前輪２７を床面Ｆから浮かせ、掃除ロボット１の重量を一対の駆動輪２９と後輪２６によって支持できるよう、筐体２に対して前後方向に重量が配分されている。これにより、進路前方の塵埃を前輪２７によって遮ることなく吸込口６に導くことができる。

吸込口６は、床面Ｆに対面するよう筐体２の底面（底板２ａの下面）に形成された凹部８の開放面である。また、筐体２の底面には吸込口６を覆うように、枠本体５ａおよび複数の桟５ａを有する枠体５が着脱可能に取り付けられている（図３参照）。この枠体５は、例えば、鉛筆やボールペンなどの比較的長い物や大きい物がゴミとして吸込口６に吸い込まれないようにするものであり、それにより回転ブラシ９の損傷を防止すると共に、流入路３４および吸引路１１の詰まりを防止する。なお、筐体２の底板２ａの吸込口６の周囲複数箇所には係止孔が形成されると共に、枠体５の枠本体５ａの複数箇所には係止孔と係止する係止片が設けられている。

凹部８内には、筐体２の底面と平行な第１軸心廻りに回転する回転ブラシ９が設けられており、凹部８の左右両側には筐体２の底面と垂直な第２回転軸心廻りに回転するサイドブラシ１０が設けられている。回転ブラシ９は、詳細については後述する回転軸であるローラの外周面に螺旋状にブラシを植設することにより形成されている。サイドブラシ１０は、回転軸の下端にブラシ束を放射状に設けることにより形成されている。回転ブラシ９の回転軸および一対のサイドブラシ１０の回転軸は、筐体２の底板２ａの一部に枢着されると共に、その付近に設けられたモータユニット２０とプーリおよびベルト等を含む動力伝達機構を介して独立的に連結されている。なお、回転ブラシ９およびその取付構造について詳しくは後述する。

図３に示されるように、筐体２の底面と前輪２７との間には床面Ｆを検知する床面検知センサ１３が配置され、左右の駆動輪２９の側部前方には同様の床面検知センサ１９が配置されている。床面検知センサ１３によって下り階段を検知すると、その検知信号が制御部に送信され、制御部が両駆動輪２９が停止するよう制御する。また、床面検知センサ１３が故障した場合、床面検知センサ１９が下り階段を検知して両駆動輪２９を停止することができるため、掃除ロボット１の下り階段への落下が防止されている。また、床面検知センサ１９が、下り階段を検知すると、その検知信号が制御部に送信され、制御部が駆動輪２９に下り階段を回避して走行するように制御してもよい。

制御基板１５には、掃除ロボット１における駆動輪２９、回転ブラシ９、サイドブラシ１０、電動送風機２２等の各要素を制御する制御回路が設けられている。
筐体２の側板２ｃの後端には、バッテリー１４の充電を行う充電端子４が設けられている。室内を自走しながら掃除する掃除ロボット１は、室内に設置されている充電台４０に帰還する。これにより、充電台４０に設けられた端子部４１に充電端子４が接触し、バッテリー１４の充電が行われる。商用電源（コンセント）に接続される充電台４０は、通常、室内の側壁Ｓに沿って設置される。
バッテリー１４は、充電端子４を介して充電台４０から充電され、制御基板１５、駆動輪２９、回転ブラシ９、サイドブラシ１０、電動送風機２２、図示していないその他の各種モータ、各種センサ等の各要素に電力を供給する。

集塵ボックス３０は、通常、筐体２内における両駆動輪２９の回転軸の軸心よりも上方の中間収納室Ｒ２内に収納されており、集塵ボックス３０内に捕集された塵埃を廃棄する際は、図４に示されるように、筐体２の蓋部３を開いて集塵ボックス３０を出し入れすることができる。
集塵ボックス３０は、開口部を有する集塵容器３１と、集塵容器３１の開口部を覆うフィルタ部３３と、フィルタ部３３と集塵容器３１の開口部とを覆うカバー部３２とを備えている。カバー部３２およびフィルタ部３３は、集塵容器３１の前側の開口端縁に回動可能に軸支されている。
集塵容器３１の側壁前部には、集塵ボックス３０が筐体２の中間収納室Ｒ２内に収納された状態において、筐体２の吸引路１１と連通する流入路３４と、筐体２の排気路１２と連通する排出路３５とが設けられている。

掃除ロボット１全体の動作制御を行う制御部は、図５に示されるように、ＣＰＵ１５ａおよびその他の図示しない電子部品で構成された制御回路を有する制御基板１５と、走行マップ１８ａを記憶する記憶部１８、電動送風機２２を駆動するためのモータドライバ２２ａ、駆動輪２９の走行モータ５１を駆動するためのモータドライバ５１ａ、筐体２内の排気口７付近に回動可能に設けられたルーバー１７およびそれを駆動するための制御ユニット１７ａ、臭いセンサ５２およびその制御ユニット５２ａ、湿度センサ５３およびその制御ユニット５３ａ、人感センサ５４およびその制御ユニット５４ａ、接触センサ５５およびその制御ユニット５５ａ等を備えて構成される。

ＣＰＵ１５ａは中央演算処理装置であり、記憶部１８に予め記憶されたプログラムデータに基いて、モータドライバ２２ａ、５１ａおよび制御ユニット１７ａに個別に制御信号を送信し、電動送風機２２、走行モータ５１およびルーバー１７を駆動制御して、一連の掃除運転およびイオン放出運転を行う。
また、ＣＰＵ１５ａは、ユーザーによる掃除ロボット１の動作に係る条件設定を操作パネル（図示省略）から受け付けて記憶部１８に記憶させる。この記憶部１８は、掃除ロボット１の設置場所周辺の走行マップ１８ａを記憶することができる。走行マップ１８ａは、掃除ロボット１の走行経路や走行速度などといった走行に係る情報であり、予めユーザーによって記憶部１８に記憶させるか、あるいは掃除ロボット１自体が掃除運転中に自動的に記録することができる。

臭いセンサ５２は、筐体２の外部周辺の臭いを検知する。臭いセンサ５２としては、例えば、半導体式や接触燃焼式の臭いセンサを用いることができる。掃除ロボット１の外部周辺の臭いを検知するために、例えば、筐体２の側板２ｃまたは天板２ｂから外部へ露出した状態で臭いセンサ５２が配置される。ＣＰＵ１５ａは制御ユニット５２ａを介して臭いセンサ５２と接続されており、臭いセンサ５２からの出力信号に基づいて筐体２の外部周辺の臭い情報を得る。

湿度センサ５３は、筐体２の外部周辺の湿度を検知する。湿度センサ５３としては、例えば、高分子感湿材料を用いた静電容量式や電気抵抗式の湿度センサを用いることができる。掃除ロボット１の外部周辺の相対湿度を検知するために、例えば、筐体２の側板２ｃまたは天板２ｂから外部へ露出した状態で湿度センサ５３が配置される。ＣＰＵ１５ａは制御ユニット５３ａを介して湿度センサ５３と接続されており、湿度センサ５３からの出力信号に基づいて筐体２の外部周辺の湿度情報を得る。

なお、走行マップ１８ａには、掃除ロボット１が設置される設置場所における所定閾値以上の臭気が漂う箇所および所定閾値以上に湿気が高い箇所が特定箇所として予め記憶されていてもよい。このようにすれば、ＣＰＵ１５ａがこの特定箇所を筐体２の周辺環境に基づいて定めた箇所であると判断することができる。つまり、走行マップ１８ａが、臭いセンサ５２および湿度センサ５３と同様に、筐体２の周辺環境を検知する環境検知装置としての役割を果たすことになる。

人感センサ５４としては、例えば、赤外線、超音波、可視光等によって人の存在を検知する人感センサを用いることができる。掃除ロボット１の外部周辺の人の存在を検知するために、例えば、筐体２の側板２ｃまたは天板２ｂから外部へ露出した状態で人感センサ５４が配置される。ＣＰＵ１５ａは制御ユニット５４ａを介して人感センサ５４と接続されており、人感センサ５４からの出力信号に基づいて筐体２の外部周辺の人の存在情報を得る。

接触センサ５５は、掃除ロボット１が走行時に障害物と接触したことを検知するために、例えば、筐体２の側板２ｃの前部に配置される。ＣＰＵ１５ａは制御ユニット５５ａを介して接触センサ５５と接続されており、接触センサ５５からの出力信号に基づいて筐体２の外部周辺の障害物の存在情報を得る。

このように構成された掃除ロボット１において、掃除運転の指令により、電動送風機２２、イオン発生装置２５、駆動輪２９、回転ブラシ９およびサイドブラシ１０が駆動する。これにより、回転ブラシ９、サイドブラシ１０、駆動輪２９および後輪２６が床面Ｆに接地した状態で、筐体２は所定の範囲を自走しながら吸込口６から床面Ｆの塵埃を含む空気を吸い込む。このとき、回転ブラシ９の回転によって床面Ｆ上の塵埃は掻き上げられて吸込口６に導かれる。また、サイドブラシ１０の回転によって吸込口６の側方の塵埃が吸込口６に導かれる。

吸込口６から筐体２内に吸い込まれた塵埃を含む空気は、図２の矢印Ａ１に示されるように、筐体２の吸引路１１を通り、集塵ボックス３０の流入路３４を通って集塵容器３１内に流入する。集塵容器３１内に流入した気流は、フィルタ部３３を通過してフィルタ部３３とカバー部３２との間の空間５０に流入し、排出路３５を通って筐体２の排気路１２へ排出される。この際、集塵容器３１内の気流に含まれる塵埃はフィルタ部３３によって捕獲されるため、集塵容器３１内に塵埃が堆積する。

集塵ボックス３０から筐体２の排気路１２へ流入した気流は、図２の矢印Ａ２に示されるように前方収納室Ｒ１へ流入し、図示しない第１排気路および第２排気路を流通する。第１排気路を流通する気流にはイオン発生装置２５が放出するイオン（プラズマクラスターイオン）が含まれる。そして、筐体２の上面に設けた排気口７から、図２の矢印Ａ３に示されるように、後方の斜め上方にイオンを含む気流が排気される。これにより、床面Ｆ上の掃除が行われると共に、掃除ロボット１の排気に含まれるイオンによって室内の除菌および脱臭が行われる。このとき、排気口７から後方の斜め上方に向けて排気するので、床面Ｆの塵埃の巻き上げが防止され、室内の清浄度を向上することができる。
また、図示省略するが、第１排気路を流通する気流の一部は、凹部８に導かれてもよい。このようにすれば、吸込口６から吸引路１１に導かれる気流内にイオンが含まれるため、集塵ボックス３０の集塵容器３１内およびフィルタ部３３の除菌および脱臭を行うことができる。

また、掃除ロボット１は、左右の駆動輪２９が同一方向に正回転して前進し、同一方向に逆回転して後退し、互いに逆方向に回転することにより中心線Ｃを中心に旋回する。例えば、掃除ロボット１は、掃除領域の周縁に到達した場合および進路上の障害物に衝突した場合、駆動輪２９が停止し、左右の駆動輪２９を互いに逆方向に回転して向きを変える。これにより、掃除ロボット１は、設置場所全体あるいは所望範囲全体に障害物を避けながら自走することができる。

また、掃除ロボット１は、左右の駆動輪２９と後輪２６の３点で接地しており、前進時に急停止しても後輪２６が床面Ｆから浮き上がらないようなバランスで重量配分されている。そのため、掃除ロボット１が前進中に下り階段の手前で急停止し、それによって掃除ロボット１が前のめりに傾いて下り階段へ落下するということが防止されている。なお、駆動輪２９は、急停止してもスリップしないよう、溝を有するゴムタイヤをホイールに嵌め込んで形成されている。
また、集塵ボックス３０が駆動輪２９の回転軸の上方に配置されているため、集塵によって重量が増加しても掃除ロボット１の重量バランスが維持される。

掃除ロボット１は、環境検知装置である臭いセンサ５２、湿度センサ５３、走行マップ１８ａおよび人感センサ５４から得られる情報に基づいて独特の動作を実行することができる。例えば、掃除ロボット１は、環境検知装置が検知した周辺環境に基づいて定めた特定箇所に一定時間留まり、排気口７からイオンを含む気流を放出することができる。
掃除ロボット１は、掃除が終了すると充電台４０に帰還する。これにより、充電端子４が端子部４１に接してバッテリー１４が充電される。

また、掃除ロボット１は、充電台４０に帰還した状態で電動送風機２２およびイオン発生装置２５を駆動することができる。これにより、排気口７から後方の斜め上方にイオンを含む気流が放出され、イオンを含む気流は側壁Ｓに沿って上昇し、室内の天井壁および対向する側壁に沿って流通する。この結果、イオンが室内全体に行き渡り、除菌効果や脱臭効果を向上させることができる。このように、掃除ロボット１は、イオン放出運転を単独で実行することも可能である。

掃除ロボット１の上面には操作部が設けられており、操作部によって掃除運転およびイオン放出運転を実行させることができる。また、筐体２内に受信部を設けると共に、受信部に指令信号を発信する送信機を設けてリモコン操作できるようにしてもよい。また、スマートフォンと呼ばれる携帯電話からインターネット回線および室内に設けたルーターを介して指令信号を掃除ロボット１に送信して遠隔操作できるようにしてもよい。

＜回転ブラシおよびその取付構造＞
図６は吸込口のカバーを取り外した状態を示される図３対応図であり、図７は図１に示される自走式掃除機のＢ−Ｂ矢視概略断面図である。
回転ブラシ９は、左右対称構造のシャフト部９ａと、シャフト部９ａの外周面に設けられたブラシ部９ｂとを有する。シャフト部９ａの一端９ａ₁および他端９ａ₂は、軸方向から視て正方形の有底角筒形に形成されている。なお、図１３に示されるように回転ブラシ９Ｘのシャフト部９ａｘの一端９ａｘ₁および他端（図示省略）は中実であってもよい。また、ブラシ部９ｂは、シャフト部９ａの外周面に少なくともブラシ毛が螺旋状に植設されており、ブラシ毛に加えてシャフト部９ａの外周面に可撓性ブレードが螺旋状に設けられてもよい。また、ブラシ部９ｂは、可撓性ブレードで構成される場合もある。なお、ここでは図７〜１０で示された回転ブラシ９のシャフト部９ａの左右両端のうち、右側の端部を一端９ａ₁と称し、左側の端部を他端９ａ₂と称している。

筐体２の底板２ａの吸込口６の位置には、回転ブラシ９のシャフト部９ａの両端９ａ₁、９ａ₂を着脱可能に支持する一対の軸支部６１、６２が設けられている。一対の軸支部６１、６２はシャフト部９ａの両端９ａ₁、９ａ₂を嵌め込む凹部６１Ａａ₁、６２Ａａ₁を有する。また、シャフト部９ａの一端９ａ₁と、この一端９ａ₁が嵌め込まれる一方の軸支部６１の凹部６１Ａａ₁との間には、シャフト部９ａを他方の軸支部６２側へ付勢する弾発部材Ｊ１が設けられている。なお、ここでは図７〜１０で示された左右一対の軸支部のうち、右側の軸支部を一方の軸支部６１と称し、左側の軸支部を他方の軸支部６２と称している。

さらに詳しく説明すると、図１１に示されるように、一方の軸支部６１は、外端面側に有底中心孔を有する樹脂製の本体部６１Ａと、本体部６１Ａの有底中心孔に圧入され固定された一端を有する金属製の軸部６１Ｂとからなる。
本体部６１Ａは、軸方向から視て正方形の凹部６１Ａａ₁を内端面に有する円筒部６１Ａａと、円筒部６１Ａａの外端側の外周面に設けられた歯付きプーリ部６１Ａｃと、円筒部６１Ａａと歯付きプーリ部６１Ａｃとの間に設けられたフランジ部６１Ａｂとを有し、樹脂にて一体成型された部品である。そして、円筒部６１Ａａの凹部６１Ａａ₁内の奥部底面に弾発部材Ｊ１が接着剤により接着され固定されている。

図１２に示されるように、他方の軸支部６２も、軸方向から視て正方形の凹部６２Ａａ₁を有する円筒部６２Ａａとフランジ部６２Ａｂと歯付きプーリ部６１Ａｃとを有する本体部６２Ａおよび軸部６２Ｂとからなり、一方の軸支部６１と概ね同じ構造であるが、円筒部６２Ａａの凹部６２Ａａ₁を構成する側壁の一部に切欠き６２Ａａ₂が形成されている点が一方の軸支部６１とは異なる。ここで、切欠き６２Ａａ₂の軸方向の長さは、凹部６２Ａａ₁の奥部底面まで達しない深さである。また、切欠き６２Ａａ₂の周方向の幅は、回転ブラシ９のシャフト部９ａの他端９ａ₂が切欠き６２Ａａ₂を通る程度の幅であり、有底角形の凹部６２Ａａ₁における外周４面のうちの１面にこれと同じ幅で形成されている。

なお、他方の軸部６２に歯付きプーリ部６２Ａｃを設けなくてもよい。但し、コスト低減を図る観点から、他方の軸支部６２と一方の軸支部６１とを共用部品とし、一方の軸支部６１に切欠き６２Ａａ₂を形成して他方の軸支部６２を形成してもよい。
また、本実施形態では、回転ブラシ９の着脱を容易にする目的のために、他方の軸部６２に切欠き６２Ａａ₂を設けた場合を例示したが、他方の軸部６２に切欠き６２Ａａ₂を設けなくてもよい。この場合、弾発部材Ｊ１の変形方向の厚さを厚くし、弾発部材Ｊ１の変形方向（厚み方向）の圧縮可能な変形量を増加させることにより、回転ブラシ９のシャフト部９ａの一端９ａ₁および他端９ａ₂が一方の軸支部６１および他方の軸支部６２の凹部６１Ａａ₁、６２Ａａ₁に十分嵌り込み、かつ軸支部６１、６２間から容易に回転ブラシ９を取り外すことができる。このようにすれば、軸支部６１、６２を全く同一構造とすることができ、部品を共用できることでのコスト低減を図ることができる。

弾発部材Ｊ１は、適度な弾力性を有するクッション材からなり、一方の軸支部６１の凹部６１Ａａ₁内の奥部底面と略同じサイズに形成されている。このクッション材としては、例えば、スポンジシート、ゴムシート、エラストマーシート等が挙げられる。回転ブラシ９が一対の軸支部６１、６２の間に取り付けられた状態において、弾発部材Ｊ１は回転ブラシ９の一端９ａ₁を他端９ａ₂側へ付勢しており、これにより回転ブラシ９の他端９ａ₂は他方の軸支部６２の凹部６２Ａａ₁の奥部底面に常時押し付けられている。

一対の軸支部６１、６２の各軸部６１Ｂ、６２Ｂは、筐体２内に設けられたリブの貫通孔に軸受を介して回転可能に取り付けられている。また、各軸部６１Ｂ、６２Ｂの外周面にはウォームＷが固定されている。
前記のように、筐体２の前方収納室Ｒ１には回転ブラシ駆動用のモータＭ１が設けられており、該モータＭ１は一方の軸支部６１の上位置に配置されている。モータＭ１のシャフトｍ１には歯付きプーリｍ２が固定されており、このモータＭ１の歯付きプーリｍ２と一方の軸支部６１の歯付きプーリ部６１Ａｃとにタイミングベルトｍ３が張架されている。これにより、モータＭ１のシャフトｍ１が回転駆動すると一方の軸支部６１が回転する。回転ブラシ９の一端９ａ₁と他端９ａ₂の形状と、一対の軸支部６１、６２の各凹部６１Ａａ₁、６２Ａａ₁の形状とは、嵌り合う形状であるため、一方の軸支部６１が回転することにより回転ブラシ９および他方の軸支部６２が回転する。

また、一対の軸支部６１、６２の各軸部６１Ｂ、６２Ｂの後方には一対のサイドブラシ１０（図２、図３参照）が配置されており、各サイドブラシ１０の軸には、一対の軸支部６１、６２の各軸部６１Ｂ、６２ＢのウォームＷと噛合するウォームホイールが固定されている。よって、一対の軸支部６１、６２が回転することにより、一対のサイドブラシ１０が回転する。ここで、各軸部６１Ａ、６２ＢのウォームＷとウォームホイールとは、一対のサイドブラシ１０が互いに逆回転されるように設けられている。より具体的には、図６おいて、左側のサイドブラシ１０は時計方向（正方向）に回転し、かつ右側のサイドブラシ１０は反時計方向（逆方向）に回転するように、ウォームＷとウォームホイールが設けられている。
なお、吸込口６を覆うように筐体２の底板２ａに取り付けられた枠体５の枠本体５ａは、回転ブラシ９が回転中に一方の軸支部６１の凹部６１Ａａ₁または他方の軸支部６２の凹部６２Ａａ₁から万が一外れそうになった場合に回転ブラシ９の端部が外れないように押さえる機能も有している。

掃除ロボット１をある程度使用すると、回転ブラシ９には髪の毛や糸屑等が絡みつくため、回転ブラシ９によって塵埃を吸引路１１へ掻き込む能力が低下するため、回転ブラシ９のメンテナンス（清掃や洗浄）が必要となる。回転ブラシ９のメンテナンスの際には、図８に示されるように、吸込口６から枠体５を取り外し、その後、図９に示されるように、弾発部材Ｊ１を圧縮するように回転ブラシ９の一端９ａ₁を一方の軸支部６１側（矢印方向）へ押し込む。すると、回転ブラシ９の他端９ａ₂が他方の軸支部６２の凹部６２Ａａ₁の奥部底面から離れて切欠き６２Ａａ₂の位置まで移動するため、図１０に示されるように回転ブラシ９を斜めにして他端９ａ₂を他方の軸支部６２の切欠き６２Ａａ₂を通して凹部６２Ａａ₁から離脱させ、その後に回転ブラシ９の一端９ａ₁を一方の軸支部６１の凹部６１Ａａ₁から離脱させる。このようにして回転ブラシ９を筐体２から取り外す。そして、メンテナンス後の回転ブラシ９は、この逆の手順で筐体２に取り付けられる。このように、本発明の回転ブラシ取付構造によれば、手間無く容易に回転ブラシ９の脱着を行うことができる。

また、本発明の回転ブラシ９は、その構成、構造が非常に簡素化されている。つまり、回転ブラシ９はシャフト部９ａとブラシ部９ｂとで構成され、シャフト部９ａの一端９ａ₁および他端９ａ₂は掃除機本体側の駆動部分に着脱可能な単純構造でよい。よって、回転ブラシ９の大幅なコスト低減となり、着脱操作も簡単でメンテナンス性にも優れ、新しい回転ブラシ９との交換等も簡単に行える。しかも、回転ブラシ９のコスト低減によって、交換部品を購入するユーザーへの経済的負担を大幅に軽減できる。
さらに、本発明の回転ブラシ９は、その取付け方向については、制約を受けない。つまり、回転ブラシ９のシャフト部９ａは、その長手方向の中間位置を境にほぼ対称構造であり、回転ブラシ９の一端９ａ₁と他端９ａ₂を一対の軸支部６１、６２のどちらに取り付けてもよい。そのため、ユーザーによる回転ブラシ９のメンテナンス性（着脱および交換の作業性）が向上する。

なお、実施形態１において、クッション材からなる弾発部材Ｊ１の露出面に、例えば、金属または樹脂製のプレート材を接着してもよく、これにより回転ブラシ９のシャフト部９ａからの圧力をプレート材を介して弾発部材Ｊ１が全面的に受けるようにすることができる。また、前述の図１３に示されるように回転ブラシ９Ｘのシャフト部９ａｘの一端９ａｘ₁および他端（図示省略）は中実であってもよく、これにより、一端９ａｘ₁の端面を弾発部材Ｊ１が全面的に受けるようにすることができる。

（実施形態２）
図１４は本発明の実施形態２の回転ブラシ取付構造における一方の軸支部および弾発部材の変形例を示す斜視図である。
実施形態２の回転ブラシ取付構造は、一方の軸支部６１の本体部６１Ａの凹部６１Ａａ₁内に板バネからなる弾発部材Ｊ２が設けられたこと以外は、実施形態１と同様である。この板バネとしては、例えば、Ｕ字形に湾曲した市販の金属製板バネを用いることができ、凹部６１Ａａ₁内の奥部底面に接着剤にて固定される。
このようにしても、実施形態１で用いたクッション材（弾発部材Ｊ１）と同様に、手間無く容易に回転ブラシの脱着を行うことができる。

（実施形態３）
図１５は本発明の実施形態３の回転ブラシ取付構造を備えたクリーニングヘッドを示す構成説明図である。なお、図１５において、図７〜１０中の要素と同様の要素には同一の符号を付している。
実施形態１および２で説明した回転ブラシ取付構造は、図１５に示されるように、掃除機のクリーニングヘッドＨに備えられてもよい。本発明において、クリーニングヘッドＨを備えた掃除機としては、クリーニングヘッドがホースを介して掃除機本体に接続された掃除機と、掃除機本体とクリーニングヘッドとが一体化した（ホースが省略された）掃除機とが含まれる。

このクリーニングヘッドＨは、吸込口１０６を有する（２点鎖線で示された）筐体１０２と、筐体１０２内の吸込口１０６の長手方向両側に設けられた一対の軸支部１６１、１６２と、一対の軸支部１６１、１６２の間に着脱可能に取り付けられた実施形態１と同様の回転ブラシ９と、回転ブラシ９の一端９ａ₁と一方の軸支部１６１との間に設けられたクッション材からなる弾発部材Ｊ１と、モータＭ２と、モータＭ２のシャフトと他方の軸支部１６２とを接続する動力伝達機構と、モータＭ２に電力を供給する電源回路と、筐体１０２の底面における吸込口１０６よりも後方に揺動可能に設けられて電源回路のＯＮとＯＦＦを切り換える車輪付きスイッチ１０３とを備えている。

筐体１０２は、上部本体と底部カバーとで構成され、それらは複数箇所をネジ止めすること、あるいはワンタッチの係止機構によって組み立てられる。
車輪付きスイッチ１０３は、掃除動作時にクリーニングヘッドＨを床面に載置することにより、床面にてクリーニングヘッドＨ内に押し込まれて電源回路をＯＦＦ状態からＯＮ状態に切り換えてモータＭ２を駆動させ、クリーニングヘッドＨを床面から離すことにより、クリーニングヘッドＨの底面から突出して電源回路をＯＮ状態からＯＦＦ状態に切り換えてモータＭ２の駆動を停止させる。

一方の軸支部１６１は、有底円筒形であり、回転ブラシ９の一端９ａ₁が嵌め込まれる軸方向から視て正方形の凹部１６１ａと、外周面に形成された凹周溝１６１ｂと、外端面に形成された短軸部１６１ｃとを有している。そして、この軸支部１６１は、筐体１０２内に設けられたリブ構造と凹周溝１６１ｂと短軸部１６１ｃとを利用して短軸部１６１ｃの軸心廻りに回転可能に筐体１０２に取り付けられている。

他方の軸支部１６２は、有底円筒形であり、回転ブラシ９の他端９ａ₂が嵌め込まれる軸方向から視て正方形の凹部１６２ａと、外周面に形成された凹周溝１６２ｂと、外周面に形成された歯付きプーリ１６２ｄと、外端面に形成された短軸部１６２ｃとを有している。さらに、この軸支部１６２は、凹部１６２ａを構成する側壁の一部を切り欠いた切欠き１６２ａ₁を有している。そして、この軸支部１６２は、筐体１０２内に設けられたリブ構造と凹周溝１６２ｂと短軸部１６２ｃとを利用して短軸部１６２ｃの軸心廻りに回転可能に筐体１０２に取り付けられている。なお、一対の軸支部１６１、１６２の回転軸心は一致していることは言うまでもない。

動力伝達機構は、モータＭ２のシャフトに固定された歯付きプーリ１７１と、この歯付きプーリ１７１と軸支部１６２の歯付きプーリ１６２ｄとに張架されたタイミングベルト１７２とを有する。モータＭ２の回転動力はこの動力伝達機構を介して他方の軸支部１６２に伝わり、それによって回転ブラシ９が一方の軸支部１６１と共に回転する。一対の軸支部１６１、１６２に対する回転部ブラシ９の取り付けおよび取り外しは実施形態１の要領と同じである。

なお、実施形態３において、クッション材からなる弾発部材Ｊ１および回転ブラシ９の代わりに、板バネからなる弾発部材Ｊ２（図１４参照）および両端が中実の回転ブラシ９Ｘ（図１３参照）を用いてもよい。

１自走式掃除機（掃除ロボット）
２、１０２筐体
６、１０６吸込口
９、９Ｘ回転ブラシ
９ａ、９ａｘシャフト部
９ａ₁、９ａｘ₁ シャフト部の一端
９ａ₂ シャフト部の他端
９ｂブラシ部
６１、１６１一方の軸支部
６１Ａａ₁、１６１ａ、６２Ａａ₁、１６２ａ凹部
６２、１６２他方の軸支部
６２Ａａ₂、１６２ａ₁ 切欠き
Ｈクリーニングヘッド
Ｊ１、Ｊ２弾発部材

Claims

シャフト部を有する回転ブラシを取り付ける掃除機の回転ブラシ取付構造であって、
吸込口を有する筐体と、該筐体の吸込口の位置に設けられて少なくとも一方は回転駆動される一対の軸支部と、前記回転ブラシのシャフト部の一端と該一端に対応する一方の軸支部との間に設けられてシャフト部を他方の軸支部側へ付勢する弾発部材とを備え、前記回転ブラシを前記弾発部材にて前記一対の軸支部間に着脱可能に支持するように構成され、
前記一対の軸支部は前記回転ブラシのシャフト部の両端を嵌め込む凹部をそれぞれ有し、
前記一方の軸支部の凹部に、シャフト部を他方の軸支部側へ付勢する前記弾発部材が設けられており、
前記他方の軸支部は、その凹部を構成する側壁の一部に切欠きが形成されていることを特徴とする掃除機の回転ブラシ取付構造。
前記切欠きの軸方向の長さが、前記凹部の奥部底面まで達しない深さに設定された請求項１に記載の掃除機の回転ブラシ取付構造。
前記弾発部材がクッション材または板バネからなる請求項１または２に記載の掃除機の回転ブラシ取付構造。
請求項１〜３のいずれか１つに記載の掃除機の回転ブラシ取付構造を備えた自走可能な自走式掃除機。
請求項１〜３のいずれか１つに記載の掃除機の回転ブラシ取付構造を備えたクリーニングヘッドを具備する掃除機。