JP5969007B2 - 可動配置された機能体と機能体の動作を停止する安全機構とを含むデバイス - Google Patents

Description

本発明は、表面上で動作を行うデバイスであって、表面に面するデバイスの側で可動配置された少なくとも１つの機能体と、機能体を駆動する駆動手段と、機能体に生じる抵抗力の影響下で、駆動手段の方向に機能体により与えられる負荷が所定最大値を超えた場合に、駆動手段を機能体から分離する安全手段とを含む、デバイスに関する。

上記デバイスは、米国特許出願公開第２００３／１９６２９４号から知られている。この文書に説明される事例では、デバイスは、表面を掃除する電化製品であり、機能体は、表面から汚れを取り除くブラシであり、安全手段は、ブラシとブラシを駆動するモータとの間に動力伝達結合状態で配置された磁気クラッチを含む。

米国特許出願公開第２００３／１９６２９４号の教示内容によると、掃除電化製品が使用され、ブラシが回転動作を行うようにされた場合、ブラシが異物に絡まり、ブラシが低速するか又は完全に止まってしまうことが、時々、起きる。このような場合、異物は、ブラシに詰まったときのブラシの回転によって引っ張られることによって損傷を受ける。或いは、又は、これに加えて、ブラシを駆動するモータが損傷を受ける。例えばモータが電気モータである場合、モータは、ブラシに物が詰まった状態になることによる過剰な電流の引き込みによって過熱することがある。

磁気クラッチを使用することによって、ブラシに物が詰まった場合に、ブラシの回転を停止することができる。このタイプのクラッチは、磁石が設けられた対向プレートといった２つの要素を含む。正常状態下では、対向プレート上の磁石間の引力が、プレートを互いに磁気的に結合させる。したがって、１つのプレートの回転は、もう１つのプレートを回転させる。しかし、これらのプレートは物理的に接続されていないため、所定量のトルクが一方のプレートに加わる（ブラシに物が詰まると起きる）と、プレートは磁気的に分離される。

したがって、一方のプレートが継続して回転しても、対向するプレートは回転せず、これにより、ブラシ、ブラシ内に絡まった任意の異物、及びブラシを駆動するモータは損傷を受けない。

ブラシを故障させる可能性のある異物の実例としては、掃除される表面上にある電気コードが挙げられる。電気コードが絡まると、ブラシがモータから分離されない場合には非常に危険な状態が生じる。ブラシと電気コードとは、コードの絶縁層が剥がされ、コードの裸銅線が短絡を引き起こす状態となってしまうような方法で相互に作用し、これにより、火災や、コードを手で引き出そうとする際にユーザを感電させる可能性がある。

実際には、ブラシをモータから分離するクラッチの使用は、電気コードを損傷しないことを保証するものではないようである。特に比較的太い電気コードがブラシに接触する場合、コードはその撓み難さからブラシに巻き付かない。このため、ブラシはコードをこするが、摩擦は、クラッチが分離するトルクのレベルに到達するには十分ではない。このような状況が発生する可能性を鑑みて、本発明は、上記の通り掃除動作を行う際に使用されるブラシといった、表面上で動作を行う際に使用される少なくとも１つの可動配置された機能体を含むデバイスの安全機構を改良することを目的とする。

本発明の目的は、表面上で動作を行うデバイスであって、表面に面するデバイスの側で可動配置された少なくとも１つの機能体と、機能体を駆動する駆動手段と、機能体に生じる抵抗力の影響下で、駆動手段の方向に機能体により与えられる負荷が所定最大値を超えた場合に、駆動手段を機能体から分離する主安全手段と、機能体の付近に可動配置され、機能体に関連付けられた主安全手段の側で、様々な位置で様々な程度に主安全手段に負荷を与えることが可能な追加安全手段と、を含むデバイスによって達成される。

上述したように、デバイスは、床又は別のタイプの表面上で掃除動作を行うデバイスであり、機能体は、例えば円筒形で、その円筒形の長手軸の周りを回転可能なブラシといったブラシを含む。更に、主安全手段は、例えば米国特許出願公開第２００３／１９６２９４号から知られている磁気クラッチであるクラッチ（この場合、分離動作はクラッチの滑動が伴う）又は１つ以上のせん断要素を有するクラッチを含む。クラッチは、駆動手段を機能体から分離する任意の適切な位置に位置付けられてよい。位置の一例を挙げると、クラッチは、所望される場合には、機能体と一体にされることも可能である。この点に関し、機能体がブラシを含む場合、主安全手段の分離動作のまさに適切な位置は、駆動手段とブラシ毛との間の位置であり、この場合、主安全手段は、例えば駆動手段の出力シャフトの切断を引き起こすように配置されるか、又は、可能性の範囲の異なる端において、即ち、ブラシの毛を支える担体要素をブラシの芯部分から分離するように配置されることに留意されたい。

本発明によるデバイスの特殊な特徴は、追加安全手段により構成される。上述したように、この手段は可動であり、機能体に関連付けられた主安全手段の側で、様々な位置で様々な程度に主安全手段に負荷を与えることが可能である。以下に、どのように当該手段が実際に、デバイスの安全レベルに貢献するのかが説明される。当該手段の可動配置と、主安全手段に負荷を与える程度を変更する機能とに基づき、追加安全手段が主安全手段に最小負荷のみを与え、したがって、主安全手段は追加安全手段の影響下で分離動作を行うことがトリガされない、追加安全手段のデフォルト位置と、追加安全手段が主安全手段に最小負荷よりかなり高い負荷を与え、したがって、駆動手段の方向において主安全手段に生じる全負荷への顕著な貢献が得られる、追加安全手段の作動位置との両方を有することが可能であり、当該全負荷は、主安全手段の分離動作を行わせるのに十分に高い。１つの実用の可能性では、追加安全手段は、間接的に、即ち、表面上で動作を行うデバイスの別の構成要素を介して、主安全手段に負荷を与える。例えば追加安全手段は、機能体を介して、主安全手段に負荷を与える。特にこの場合、追加安全手段は、機能体に接触可能であり、これにより、異なる位置で異なる程度に機能体に抵抗力を与える。デフォルト位置とは、追加安全手段の機能体に対する接触が最小レベルであるため、機能体の動作が、デバイスの動作時にほとんど妨げられない位置であり、作動位置とは、上記接触がかなり高いレベルにあり、その結果、機能体は駆動手段に向けて負荷を伝達する位置である。追加安全手段は、機能体の付近に配置される。追加安全手段の位置は、機能体が異物に接触した場合に追加安全手段もこの異物に接触し、その結果、デフォルト位置から作動位置にまで移動させられるような位置である。このようにすると、機能体によって駆動手段の方向に与えられた負荷が、機能体と異物との接触の影響下で、まず高められ、次いで、機能体と追加安全手段との接触の影響下で、より一層高められる状況が得られる。したがって、第１の要因が、主安全手段にその分離機能を行わせるのに十分ではない場合（例えば異物が比較的太い電気コードである場合）でも、第２の要因は確実に十分であるので、主安全手段の分離機能は保証され、異物、機能体、及び／又は駆動手段への損傷が防止される。

本発明が適用されると、異物に接触した場合に機能体に生じる抵抗力が、上述したように追加安全手段と異物との接触によってもたらされる追加安全手段の作動から得られる負荷によって補完されることに基づき、クラッチの使用が伴う既知の安全手段が改良される。追加安全手段を使用しなければ、異物によって機能体に与えられる抵抗力が、機能体を駆動手段から分離するように主安全手段をトリガするのに十分に高くない一方で、損傷を引き起こすには十分でかつ十分に長い間生じる状況が発生し、この状況は、特に異物が電気コード等である場合に使用者によって非常に危険となる。なお、明確とするために、抵抗力とは、接触により生じる摩擦力といった機能体の動作に対抗する力を意味するものと理解されるべきである。抵抗力の別の例は、機能体がブラシを含み、抵抗が摩擦だけでなく、ブラシ毛とブラシによって動かされる空気による異物への衝撃によっても引き起こされる状況について当てはまる。

実際の実施形態では、追加安全手段は、機能体に接触する機能を行う要素を含む。当該要素は、当該要素と機能体との接触の度合いが最小限である（全く接触がなくてもよい）少なくとも１つの位置と、当該要素が機能体にずっと高い度合いで接触する少なくとも１つの別の位置との間で可動である。本発明の範囲内にある１つの可能性では、当該要素は、回転軸の周りを回転可能であり、当該回転軸に対して様々な半径寸法を有する要素である。様々な半径寸法によって、機能体との接触が最小限である、比較的小さい半径に関連付けられる少なくとも１つの位置と、機能体との接触の度合いが増加される、比較的大きい半径に関連付けられる少なくとも１つの位置とを有することが可能である。

特に、機能体が、円筒形のブラシ等を含む場合、追加安全手段が、その長手軸の周りを回転可能であり、非円形断面を有するバーを含むことが非常に実用的である。この場合、バー及び機能体は、互いに実質的に平行に延在するように配置される。バーの位置が、比較的小さい半径を有するバーの一部分が機能体を面するような位置である場合、機能体に対するバーの接触は最小限となる。バーの位置が、比較的大きい半径を有するバーの一部分が機能体に面するような位置である場合、機能体に対するバーの接触の度合いは増加される。第１の位置は、バーのデフォルト位置として選択されてよい。異物が機能体及びバーに接触すると、一方に異物と、他方に機能体及びバーとで互いに対して動くことでバーのその長手軸についての回転が得られ、これによりバーは機能体により激しく接触し、したがって、追加の抵抗力が機能体に与えられ、その結果、主安全手段が作動される。

バーの非円筒断面は、例えばひし形断面である。このようなバーは、明らかに、最小寸法、即ち、ひし形の短軸に沿って最小寸法を有し、最大寸法、即ち、ひし形の長軸に沿って最大寸法を有する。別の可能性では、バーは、長方形の中心部分と、中心部分の両側に配置された２つの三角形部分とを含む。更に別の可能性では、バーは、長方形断面を有する。後者の場合、バーは、誤トリガに対して非常に安定しているが、コードといった異物に対してあまり感度が良くない。ひし形の場合、このことは程度の差はあるが、反対である。即ち、誤トリガに対する安定性は比較的低いが、異物に対する感度は比較的高い。バーが長方形の中心部分と、中心部分の両側に配置された２つの三角形部分とを有する場合、これは、実際には、長方形とひし形との組み合わせであり、この組み合わせでは、誤トリガに対する高い安定性と異物に対する高い感度との両方を有することが可能である。

回転可能なバーの安定性に影響を及ぼす別の要因は、機能体の可動配置が回転可能な配置である場合では、機能体が回転可能である軸に対するバーの長手軸の位置決めである。バーに厚さを与える、及び／又は、バーにラグを与える、即ち、バーの長手軸を、機能体が回転可能な軸とは別の高さにてデバイス内で延在させることが好適であり、各高さは、表面に対するデバイスの動作位置において、デバイスによって処理される表面に対して異なる距離にある。特に、バーにラグを与えるオプションに関して、バーの長手軸は、機能体が回転可能である軸より更に外側にバーが位置付けられるデバイス内の高さ、即ち、バーの長手軸が、表面に対するデバイスの動作位置において機能体が回転可能である軸よりデバイスによって処理される表面に近い高さに延在することが好適である。というのも、この場合、バーの安定性は最高だからである。実際に、外側のラグを有するオプションが選択されると、バーの最適な位置決めは、安定性と機能性の最適な組み合わせを有することによって実現され、最適な組み合わせには、デフォルト位置では機能体に接触せず、作動位置では機能体に接触することが関連する。

デバイスは、１より多くの機能体、例えば２つの機能体を含む。この場合、追加安全手段が機能体の間の位置に配置され、したがって、追加安全手段が異物に接触し、当該異物によって動かされる場合に、両方の機能体に接触可能であることが有利である。２つの機能体がある場合、主安全手段は、両方の機能体に対して１つのクラッチを、又は、２つのクラッチを含み、各クラッチは、機能体のうちの一方に関連付けられる。どのような状況であっても、追加安全手段を適用することによって、追加安全手段が機能体に接触可能な実施形態では、主安全手段が効果的にトリガされるように追加の抵抗力が機能体に与えられ、どの種類の損傷も、又は、使用者に対する危険が防止される。

使用者がまず異物を取り除くことなくデバイスを単に再開させる状況を回避するために対策が取られると有利である。この点に関し、デバイスは、デバイスの動作時の主安全手段の分離動作を感知し、分離動作が行われた場合に制御信号を出す感知手段と、制御信号を受け取り、制御信号を受け取ると駆動手段の動作を停止し、駆動手段が再び動作可能となる前にデバイスの使用者からの手動リセットを要求する制御手段と、を含む。別のオプションでは、感知手段は、デバイスの動作時の追加安全手段の動作を感知し、当該動作が所定最大値より大きい場合に制御信号を出す。追加安全手段が、上述したようにバーを含む場合、追加安全手段の動作の所定最大値は、例えばバーの４０度の回転である。

本発明は様々な場合に適用可能である。具体的な例は、機能体が柔らかく弾性のあるブラシ毛を有するブラシを含む場合であり、当該ブラシ毛の線形質量密度は、１０ｋｍあたり１５０ｇより低い。このようなブラシでは、異物が接触すると、異物はブラシの芯部分に容易に到達する。異物が電気コードである場合、ブラシが可能な限り速く駆動手段から分離されないと、電気コードとブラシの芯部分との接触によって、非常に短時間の間に電気コードはその絶縁層が剥がされる。本発明の追加安全手段の機能に基づき、主安全手段に与えられる負荷が、主安全手段が作動する度合いまでほぼ即時に増加することが保証される。

なお、上述したような柔らかく弾性のあるブラシ毛を有するブラシを有するデバイスに関して、当該デバイスは、ブラシが配置されるデバイスのヘッドにおいて吸引力を実現する手段を含むが当該手段を含まなくとも実現可能である、電気掃除機のような掃除デバイスとして使用されるのに適している。いずれの場合でも、上述した特定のタイプのブラシでは、表面の掃除動作は、ブラシが使用される場合には通常考えられる表面をごしごし洗うことによって行われるのではなく、むしろ、ブラシの回転時に表面とブラシ毛を交互に接触させることによって行われる。具体的には、ブラシの１回の回転の間に、粒子及び／小滴がブラシ毛に接着する、又は、少なくともブラシ毛によって最初の場所から押されることに基づき、ブラシ毛は汚れた表面から当該粒子及び／又は液滴を取り除き、ブラシ毛が表面とは接触せず完全に伸ばされた位置に到達すると、粒子及び／又は小滴を払い去る。有利には、掃除デバイスのヘッド内では、粒子及び／又は小滴を受け取り、場合により当該粒子及び／又は小滴を収集する空間に運ぶ手段がある。

表面から取り除かれた粒子及び／又は小滴を払い去るプロセスが有効であるためには、ブラシは、特定の角速度で回転する必要がある。ブラシの角速度は、ブラシ毛の先端における加速度が、ある時点において、３，０００ｍ／秒^２より高いように選択されるが、これは、角速度が少なくとも毎分６，０００回転であり、ブラシの直径が例えばブラシ毛が完全に伸ばされている場合に２０乃至８０ｍｍの範囲にある場合である。更に、洗浄デバイスは、ブラシ毛への粒子の接着を促進するために、及び／又は、掃除されるべき表面に追加の掃除効果を実現するために回転ブラシに洗浄液を供給することが可能であるが、必須ではない。

本発明の上述した及び他の態様は、床といった表面を掃除するために使用されることに適し、２つの回転可能なブラシと、電気コードといった異物が接触した場合にブラシを停止する安全機構とを含み、安全機構は、ブラシを、ブラシを駆動するモータから分離するクラッチ以外に、ブラシの付近に回転可能に配置されたバーを含む、デバイスの以下の詳細な説明を参照して明らかとなろう。

同等又は同様の部分は同じ参照符号により示される図面を参照して、本発明は、以下により詳細に説明される。

図１は、２つの回転可能なブラシを含む掃除デバイスのヘッドの断面図を概略的に示す。 図２は、掃除デバイスのヘッドに接触した場合に、比較的細い電気コードが一方のブラシに巻き付く様子を示す。 図３は、掃除デバイスのヘッドに接触した場合に、比較的太い電気コードが一方のブラシの芯部分に押し付けられる様子を示す。 図４は、掃除デバイスの幾つかの構成要素、特にブラシ、ブラシを駆動するモータ、各ブラシとモータとの間に配置されるクラッチ、及び安全バーのブロック図を示す。 図５は、掃除デバイスのブラシ間の位置への安全バーの適用を示し、長手軸周りの安全バーの回転の４つの段階が示される。 図６は、安全バーの斜視図を示す。 図７は、安全バーの断面の好適な形状を示す。

図１は、２つの回転可能なブラシ２１、２２を収容する掃除デバイス１のヘッド１０を示す。掃除デバイス１は、床といった表面を掃除するための使用に適しており、ブラシ２１、２２は、掃除する表面に接触し、そのためにブラシ収容ヘッド１０の開放側に配置される。なお、完全を期すために、図１は、水平面２を掃除するための正常の機能位置にあるブラシ収容ヘッド１０を示し、デバイスの動作時にブラシ２１、２２が回転される方向は、湾曲矢印によって示される。

ブラシ２１、２２は、塗料ローラーのように柔らかく、接着効果に基づき表面２から粒子及び／又は小滴を拾い上げることができ、更に、拾い上げた粒子及び／又は小滴をブラシ収容ヘッド１０内の位置において放出できる非常に弾性のある複数の毛が設けられている。実際に、ブラシ２１、２２が回転されると、ブラシ毛は、各回転の一部で、粒子及び／又は小滴を拾い上げ、各回転の別の一部で、拾い上げた粒子及び／又は小滴を投げ飛ばす。ブラシ２１、２２は、表面２がある側でブラシ２１、２２がへこむような表面２に対する位置に保持されることが好適である。これは、このようにすると、ブラシ毛が表面２に接触する長さが拡大し、拾い上げた粒子及び小滴を放出する効果が、ブラシ毛がへこんだ状態からいっぱいに伸ばされた状態まで動く段階において高められるからである。ブラシ２１、２２によって行われる掃除動作は、洗車の洗浄動作と多少似ている。

掃除デバイス１は、真空に基づきブラシ収容ヘッド１０において吸引力を生成する手段（図示せず）を含む。吸引力の影響下で、ブラシ２１、２２によって放出された粒子及び／又は小滴は、図１に幾つかの直線矢印によって示されるように、掃除デバイス１内の決められた空間１１へと更に運ばれる。この空間１１内では、空気−汚れの分離が、図１に円状に配置された湾曲矢印によって示されるように、それ自体は知られている方法で行われ、これにより、粒子及び／又は小滴がこの空間１１内で奥にあり続ける一方で、清浄な空気が放出される。

なお、完全を期すために、掃除デバイス１は、乾式掃除及び湿式掃除の両方に適している。掃除デバイス１は、表面２に洗浄液を、場合によりブラシ２１、２２を介して供給する手段を有してもよいが、必須ではない。掃除デバイス１は、表面２上に既にある液体を使用することも可能である。この液体は、汚れた液体であってもよい。というのは、最終的には、液体のほとんどがブラシ２１、２２の毛によって表面２から除去されるからである。

表面２上に物体があることがある。掃除デバイス１の使用者が、この物体に気が付かず、邪魔とならないように物体を移動させるという適切な行動を起こさない又はブラシ収容ヘッド１０をその物体を避けて動かさなければ、この物体は、回転しているブラシ２１、２２に接触する。この物体が電気コードである場合、コードは、ブラシ２１、２２によって拾い上げられ、ブラシ収容ヘッド１０内へと運ばれ、特にブラシ２１、２２は、掃除動作が有効であるために例えば毎分７，０００回転のオーダーの速度といったかなり高速で回転することが好適であることを鑑みると、電気コードがブラシ２１、２２によって損傷される危険性が高い。ブラシ２１、２２は電気コードの絶縁層をこすり、こすり続けることで絶縁層を破損すると考えられる。結果として、絶縁されていない電気ワイヤが得られるが、これは、感電死や火災が伴う可能性のある非常に危険な状態である。

図２は、比較的細い電気コード３１が、ブラシ収容ヘッド１０に接触した場合に何が起きるかを説明する。電気コード３１がブラシ２１、２２のうちの一方に接触すると、ブラシ毛は、電気コードに、幾分、むちのように巻き付き、電気コード３１をブラシ収容ヘッド１０内に引き込む傾向がある。この段階では、電気コードは損傷していないが、事実上、関心のブラシ２１、２２によって拾い上げられている。しかし、ブラシ２１、２２が回転し続けると、電気コード３１は、関心のブラシ２１、２２に巻き付き、これにより、ブラシ２１、２２の芯部分に押し付けられるバンドブレーキが形成される。この過程で、摩擦力が生じ、したがって熱が発生し、この影響下で、電気コード３１の絶縁層は、この過程を直ちに停止する安全手段が取られなければ、溶解する。図２は、電気コード３１が、最終的にブラシ２１、２２のうちの１つに巻き付いた状況となる様子を示す。

比較的細い電気コード３１が、最終的に両方のブラシ２１、２２に巻き付き、その絶縁層が剥がされることも可能である。いずれの場合でも、掃除動作中に、比較的細い電気コード３１が、掃除デバイス１のブラシ収容ヘッド１０に接触すると、電気コード３１はブラシ収容ヘッド１０内にかなり強く引き込まれ、ブラシ２１、２２の少なくとも一方の芯と電気コード３１との間に作用する高い摩擦力によって、１秒未満という非常に短い時間の間に剥がされてしまう。

図３は、比較的太い電気コード３２が、ブラシ収容ヘッド１０に接触した場合に何が起きるかを説明する。比較的太い電気コード３２は、ブラシ２１、２２のうちの一方又は両方に巻き付かない程度に、比較的細い電気コード３１よりも柔軟性がない。一般に、比較的太い電気コード３２は、１つのブラシ２１、２２の下に留まり、もう一方のブラシ２１、２２により持上げられ、その上に位置すると考えられる。電気コード３２が第２のブラシ２１、２２によって持上げられることにより、電気コード３２は、第１のブラシ２１、２２の芯部分に向けて押される。この過程で、高い度合いの摩擦力が生成され、電気コード３２は、この過程を直ちに停止する安全手段が取られなければ、ほんの数秒間の間に、その絶縁層が剥がされる。図３は、電気コード３２が、最終的にブラシ２１、２２のうちの一方の下にあり、ブラシ２１、２２のうちのもう一方によって持上げられる状況になる様子を示す。なお、完全を期すために、図３では、ブラシ２１、２２の平面図が示される。したがって、図面において見えるブラシ２１、２２の側は、電気コード３２が拾い上げられた表面とは反対の側である。同様のことが図２にも言える。なお、図２及び３において共に、ブラシ２１、２２、ブラシ２１、２２を囲むブラシ収容ヘッド１０の枠要素１２、及び電気コード３１、３２の一部分のみが示されている。

図４は、掃除デバイス１の幾つかの構成要素を概略的に示す。掃除デバイス１は、ブラシ２１、２２以外に、ブラシ２１、２２を駆動するモータ２３と、各ブラシ２１、２２とモータ２３との間に配置されるクラッチ２４、２５とを含む。クラッチ２４、２５は、掃除デバイス１の安全機構の一部であり、ブラシ２１、２２に伝達されるトルクを制限するのに役立つ。電気コード３１、３２といった異物、特に比較的細い電気コード３１が、ブラシ２１、２２に接触すると、比較的高いトルクが突然に得られ、その結果、関心のブラシ２１、２２に関連付けられたクラッチ２４、２５が滑動し始める。クラッチ２４、２５が滑動状態にあると、ブラシ２１、２２に駆動力が伝達されなくなり、したがって、電気コード３１、３２が損傷される可能性がなくなる。なお、完全を期すために、掃除デバイス１には、１つのクラッチ２４、２５だけが具備されることも可能であり、この場合、両方のブラシ２１、２２が当該クラッチ２４、２５に関連付けられる。しかし、２つのクラッチ２４、２５を使用することが有利である。というのは、この場合、安全機構が各ブラシ２１、２２に与えられる負荷に、より敏感となるからである。

掃除デバイス１において、ブラシ２１、２２をモータ２３から分離可能なタイプのクラッチ２４、２５を使用することが好適である。例えばクラッチ２４、２５は、ある程度までトルクに抵抗する磁気クラッチ２４、２５であってよい。当該程度を超えると、クラッチ２４、２５は滑動し、これにより分離機能が行われる。

本発明では、掃除デバイス１の安全機構は、少なくとも１つのクラッチ２４、２５だけでなく、その長手軸４１の周りを回転可能であるように配置され、ブラシ２１、２２間の位置に配置される安全バー４０も含む。より一般的な表現では、安全機構は、片方のブラシ２１、２２又は両方のブラシ２１、２２に生じる抵抗力の影響下、モータ２３の方向に片方のブラシ２１、２２又は両方のブラシ２１、２２によって与えられるトルクが所定最大値を超えた場合に、モータ２３を片方のブラシ２１、２２又は両方のブラシ２１、２２から分離する主安全機構２４、２５と、少なくとも１つのブラシ２１、２２の付近に可動配置され、ブラシ２１、２２に接触可能であり、これにより様々な位置で様々な程度にブラシ２１、２２に抵抗力を与える追加安全手段４０と、を含むと言える。安全バー４０の場合、安全バー４０が非円形断面を有する場合に、上述した機能が達成される。

安全バー４０の機能は、電気コード３１、３２がブラシ収容ヘッド１０内に侵入した場合にトルクを増幅することである。安全バー４０がなければ、電気コード３１、３２だけが、ブラシ２１、２２のうちの少なくとも一方にトルクを生成する。実際には、比較的細いコード３１ではこのことはかなりうまくいくように見える。というのも、この場合、上述したように、ブラシ２１、２２とある種のバンドブレーキ効果が生成されるからである。しかし、これは、太いコード３２では信頼高くできないようである。コード３１、３２等への接触の影響下、その長手軸の周りを回転され、これによりブラシ２１、２２への接触の度合いを増加させるように配置された安全バー４０を使用することによって、この問題は解決される。ブラシ２１、２２に対する安全バー４０の接触の度合いを増加させることは、ブラシ２１、２２に作用する抵抗力の度合いも自動的に増加し、したがって、主安全手段、即ち、少なくとも１つのクラッチ２４、２５が、ブラシ２１、２２をモータ２３から分離するように確実に始動される。

安全バー４０の機能は、図５に基づき更に説明されるが、図５には、安全バー４０が２つのブラシ２１、２２に対して配置される様子と、電気コード３１、３２に接触した場合に、安全バー４０が１つの位置から別の位置に回転される様子とが示される。しかし、明確にするために、図５では、侵入する電気コード３１、３２は図示されず、同様のことが、ブラシ２１、２２を駆動するモータ２３と、ブラシ２１、２２とモータ２３との間に配置されるクラッチ２４、２５についても言える。図示される例では、安全バー４０の断面は、その長さに亘って一定であり、ひし形である。図６に、安全バー４０の斜視図が示され、ここでは、安全バー４０の長手軸４１は、点鎖線によって示される。これは、図４においても同様である。安全バー４０の長さは、最も効果的であるためには、ブラシ２１、２２の長さと実質的に同じであるが、一方の安全バー４０と、他方のブラシ２１、２２とは、異なる長さであってもよい。図５では、ブラシ２１、２２の回転方向は、湾曲矢印によって示される。図５の最上部では、ブラシ２１、２２及び安全バー４０の全体が示され、安全バー４０は、初期位置、即ち、ブラシ収容ヘッド１０内に異物がない掃除デバイス１の正常動作状況に関連付けられる位置にある。図示される例では、安全バー４０は、最小限の程度でのみブラシ２１、２２に接触するように配置される。このために、ひし形の短軸の寸法は、安全バー４０が配置される領域において、ブラシ２１、２２間の距離と略変わらないように選択される。

安全バー４０が初期位置にあり、電気コード３１、３２がブラシ収容ヘッド１０内に侵入すると、電気コード３１、３２が安全バー４０の下半分を押す又はこすり、安全バー４０を傾斜させる状況となる。この傾斜は、安全バー４０が、ブラシ２１、２２及び安全バー４０の全体の第２の図に見られる位置となるとすぐに、ブラシ２１、２２に影響を及ぼし始める。この位置では、左側に示されるブラシ２１の房は、安全バー４０に対し積極的な迎え角（aggressive attacking angle）にあり、この結果、安全バー４０の鋭い先端において局所的なバンドブレーキが生成される。この効果は、ブラシ２１の全長に沿って生じ、安全バー４０の先端４２が、侵入してくる電気コード３１、３２によってブラシ２１内へとより押し込められることによって、また、ブラシ２１、２２の回転動作の影響下で、倍増する。（質量慣性の現象に基づき傾斜に対する初期抵抗をもたらし、これにより、安全バー４０がブラシ２１に係合し始めるにつれてトルクの急増に貢献する）安全バー４０の質量と、安全バー４０の先端４２へのバンドブレーキ効果と、右側に示されるブラシ２２によって生成される安全バー４０への追加の力との組み合わせが、左のブラシ２１に接続されているクラッチ２４、２５に係合する。

安全バー４０は更に回転するようにされると、ブラシ２１、２２及び安全バー４０の全体の第３の図に見られる状況となる。この状況では、安全バー４０のもう一方の鋭い先端４３が、右のブラシ２２に対して積極的な迎え角にある。左のブラシ２１に関して上述した要素の組み合わせによって、右のブラシ２２に関連付けられたクラッチ２４、２５も、分離機能を行うように作動される。

したがって、最終の状況は、両方のブラシ２１、２２が回転を停止し、安全機構の両方のクラッチ２４、２５が分離状態にある一方で、モータ２３は依然として動いている状況である。図５の下部において、安全バー４０が最終位置にある、ブラシ２１、２２及び安全バー４０の全体が示される。この位置では、クラッチ２４、２５によって阻止されるため、ブラシ２１、２２にはトルクがかからない。モータ２３が、掃除デバイス１の使用者によってオフに切り替えられ、モータ２３が減速するとき、及び、モータ２３がほんの数ヘルツの比較的小さい周波数で回転するときに、安全バー４０は、安全バー４０とブラシ２１、２２との接触が失われる位置、即ち、ブラシ２１、２２及び安全バー４０の全体の第２の図に示される位置に似た位置に、自動的にリセットされる。これは、クラッチの分野においてコギングとして周知である現象によるものであり、コギングには脈動トルクが関連し、クラッチ２４、２５は、これに基づき、減速時に低周波数範囲の急でランダムな動作を行うようにブラシ２１、２２を駆動する。最後に、モータ２３が再びオンに切り替えられると、安全バー４０は、ブラシ毛によって与えられる牽引力の影響下で、初期位置に戻るように回転される。

上述から、安全バー４０は、異物３１、３２がブラシ２１、２２に接触した場合にクラッチ２４、２５の正しい機能を保証する理想的なツールであり、損傷は阻止され、掃除デバイス１の使用者に安全ではない状況が回避されることが分かる。安全バー４０は、ブラシ収容ヘッド１０内で追加の空間を必要とせず、製造が簡単であり、また、ロバストかつ信頼性が高い。特に、ブラシ２１、２２に関連付けられたクラッチ２４、２５が作動される程度までにはブラシ２１、２２に係合できない異物３１、３２の場合（この場合、異物３１、３２は依然として損傷を受ける可能性があるので危険である）、安全バー４０は有用である。というのも、異物３１、３２は、常に、安全バー４０をその初期位置から、ブラシ２１、２２にしっかりと係合する位置にまで移動させることで、最終的にクラッチ２４、２５を作動させるからである。

掃除デバイス１の安全機構が一旦作動されると、掃除デバイス１の使用者は、掃除デバイス１を再び始動させる前に、ブラシ収容ヘッド１０から異物３１、３２を外すと考えられる。このようにして、異物が損傷されないことが保証されるが、このことは、異物が電気コード３１、３２である場合に重要である。さもなければ、電気コード３１、３２は、上述したように、その絶縁層が剥がされてしまう。使用者がまず異物を取り除かないことには掃除デバイス１を開始することができないことを確実にするためには、安全機構の作動後にリセットを要求する機構を使用することが提案される。例えばクラッチ２４、２５の回転をモニタリングするセンサ（図示せず）を設けることも可能である。当該センサは、掃除デバイス１をオフにし、クラッチ２４、２５が滑動し始めた後にリセットを要求する。別の可能性では、安全バー４０に、掃除デバイス１をオフにし、例えば４０度である所定の最大角より大きい角度に亘って安全バー４０が回転した後にリセットを要求するセンサが取り付けられる。

安全バー４０の使用に伴う実用上の問題は、侵入する電気コード３１、３２に対する感度と、誤トリガに対するロバスト性との正しいバランスを見つける点である。この点に関して、安全バー４０の幾何学的形状が大きな影響を及ぼす。例えば長方形断面を有する安全バー４０は、その（鋭い）先端が、ブラシ２１、２２のうちの第１のブラシに積極的な迎え角で接触する前に、その長辺でブラシ２１、２２に接触するように構成される。したがって、このような安全バー４０は、誤トリガに対して非常に安定しているが、侵入する電気コード３１、３２に対してあまり敏感ではない。更に、このような安全バー４０が使用される場合、両方のクラッチ２４、２５が同時に係合する可能性はない。このことは、上述したひし形では可能である。

トリミングされた安全バー４０、例えば図５に示されるようなひし形に成形された断面を有する安全バー４０は、その辺に沿ってブラシ２１、２２に接触する部分ははるかに少ない。このことは、誤トリガに対するその安定性を減少するが、コードの拾い上げに対する感度は増加する。ひし形の断面を有する安全バー４０では、安全バー４０とブラシ２１、２２との間の激しい係合により、両方のクラッチ２４、２５が同時に係合する可能性が非常に高い。

安全バー４０の断面の有利な形状は、図７に示されるように、長方形とひし形との組み合わせである。この例では、安全バー４０は、長方形の中心部分４４と、中心部分４４の両側に配置された２つの三角形部分４５、４６とを含む。安全バー４０がこのように成形されると、ブラシ収容ヘッド１０内に侵入する電気コード３１、３２に対する比較的高い感度が、誤トリガに対する比較的高い安定性と組み合わされる。

オートバイ及び自転車から既知であるように、例えば安全バー４０は、ラグが与えられることによってより安定するようにされる。安全バー４０が、安全バー４０の長手軸４１とブラシ２１、２２の回転軸とが同じ高さで延在する位置である、図５に示される位置よりもブラシ収容ヘッド１０のより外側の位置に配置される場合、安定性が増加される。

当業者には、本発明の範囲は、上述した例に限定されず、これらの例に対する幾つかの修正及び変更も添付の特許請求の範囲に定義される本発明の範囲から逸脱することなく可能であることは明らかであろう。本発明は、図面及び上記説明において詳細に例示かつ説明されたが、このような例示及び説明は、例示であって限定と考えられるべきではない。本発明は、開示された実施形態に限定されない。

開示された実施形態への他の変更は、図面、開示内容及び添付の特許請求の範囲の検討から、クレームされた発明を実施する際に、当業者によって理解かつ実現される。請求項において、「含む」との用語は、他の要素又はステップを排除するものではなく、また、不定冠詞「ａ」又は「ａｎ」は複数形を排除するものではない。特定の手段が相互に異なる従属項に記載されるからと言って、それらの手段の組み合わせを有利に使用することができないことを示すものではない。請求項における任意の参照符号は、範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。

本発明は、非常に柔軟性の高い毛を有する少なくとも１つのブラシ２１、２２を含む掃除デバイス１のコンテキストにおいて説明されたが、このことは、本発明が、そのコンテキストに限定されることを意味するものとして理解されるべきではない。実際に、本発明は、他のタイプの毛を有するブラシにも適用可能である。一般に、本発明は、表面上で動作を行い、当該表面に向くデバイスの側で可動に配置された少なくとも１つの機能体を含むデバイスのコンテキストに適用可能である。機能体の可動配置は、回転可能な配置であってよいが、例えばデバイスが動作されると機能体が直線に沿って往復運動を行うことができる配置である線形配置であってもよい。デバイスは掃除デバイス１であるが、例えば床を磨くのに適したデバイスであってもよい。いずれにせよ、本発明は、デバイスの動作時に電気コード３１、３２といった異物に接触する可能性のある少なくとも１つの可動配置された機能体を有するデバイスに信頼できる安全機構がある必要がある場合に適用可能である。

本発明は、次のとおりに要約することができる。表面２上で動作を行うデバイス１は、少なくとも１つの可動配置された機能体２１、２２と、機能体２１、２２を駆動する駆動手段２３と、機能体２１、２２に生じる抵抗力の影響下で、駆動手段２３の方向に機能体２１、２２によって与えられる負荷が、所定最大値を超えた場合に、駆動手段２３を機能体２１、２２から分離する主安全手段２４、２５と、機能体２１、２２の付近に可動配置され、機能体２１、２２に関連付けられた主安全手段２４、２５の側で、様々な位置で様々な程度に主安全手段２４、２５に負荷を与えることが可能な追加安全手段４０とを含む。

一般に、追加安全手段４０は、直接的又は間接的に、主安全手段２４、２５に負荷を与える。後者の場合、追加安全手段４０は、デバイス１の別の構成要素を介して主安全手段２４、２５に作用する。つまり、デバイス１の別の構成要素に、主安全手段２４、２５に負荷を与えさせる。例えば追加安全手段４０は、機能体２１、２２に接触可能であり、その結果、機能体２１、２２に作用する抵抗力が変えられる。実際の実施形態では、追加安全手段は、その長手軸４１の周りを回転可能であり、非円形断面を有し、特定の角度位置にて機能体２１、２２に接触可能であるバー４０を含む。別の例では、追加安全手段４１は、機能体２１、２２、主安全手段２４、２５、又は中間位置にある構成要素と係合可能であるピン等を移動させる。

Claims (15)

1. 表面を清掃するためのデバイスであって、
   前記表面に面する前記デバイスの側で、軸の周りを回転可能に配置された少なくとも１つの機能体と、
   前記機能体を駆動する駆動手段と、
   前記機能体に生じる抵抗力の影響下で、前記駆動手段の方向に前記機能体により与えられる負荷が所定最大値を超えた場合に、前記駆動手段を前記機能体から分離する第１の安全手段と、
   バーを含み、前記機能体の付近で、前記バーの長手軸の周りを回転可能に配置され、前記機能体に関連付けられた前記第１の安全手段の側で、回転位置に応じて前記第１の安全手段に負荷を与えるように構成された第２の安全手段と、
   を含む、デバイス。
2. 前記第２の安全手段は、前記機能体に接触可能であり、これにより、前記機能体に、様々な位置で様々な程度に抵抗力を与える、請求項１に記載のデバイス。
3. 前記第２の安全手段は、前記機能体に接触する要素を含み、前記要素は、前記要素と前記機能体との接触の度合いが最小限である少なくとも１つの位置と、前記要素が前記機能体にずっと高い度合いで接触する少なくとも１つの別の位置との間で可動である、請求項２に記載のデバイス。
4. 前記第２の安全手段は、前記長手軸に対して様々な半径寸法を有する要素を含む、請求項１に記載のデバイス。
5. 前記バーは、非円形断面を有する、請求項１に記載のデバイス。
6. 前記バーは、ひし形の断面を有する、請求項５に記載のデバイス。
7. 前記バーは、長方形の中心部分と、前記中心部分の両側に配置された２つの三角形部分とを含む、請求項５に記載のデバイス。
8. 前記長手軸は、前記表面に対する前記デバイスの動作位置において前記機能体が回転する前記軸より前記表面に近い高さに延在する、請求項５に記載のデバイス。
9. 機能体を２つ含み、前記第２の安全手段は、前記機能体の間の位置に配置される、請求項１に記載のデバイス。
10. 前記機能体は、柔らかく弾性のあるブラシ毛を有するブラシを含み、前記ブラシ毛の線形質量密度は、１０ｋｍあたり１５０ｇより低い、請求項１に記載のデバイス。
11. 前記第１の安全手段は、前記駆動手段と前記機能体との間に配置されたクラッチを含み、該クラッチが滑動することで、前記駆動手段を前記機能体から分離する、請求項１に記載のデバイス。
12. 前記デバイスの動作時の前記第１の安全手段の分離動作を感知し、分離動作が行われた場合に制御信号を出す感知手段と、前記制御信号を受け取り、前記制御信号を受け取ると前記駆動手段の動作を停止し、前記駆動手段が再び動作可能となる前に前記デバイスの使用者からの手動リセットを要求する制御手段と、を含む、請求項１に記載のデバイス。
13. 前記第１の安全手段は、前記駆動手段と前記機能体との間に配置されたクラッチを含み、該クラッチが滑動することで、前記駆動手段を前記機能体から分離する、請求項１２に記載のデバイス。
14. 前記デバイスの動作時の前記第２の安全手段の動作を感知し、所定最大値より大きい動作の場合に制御信号を出す感知手段と、前記制御信号を受け取り、前記制御信号を受け取ると前記駆動手段の動作を停止し、前記駆動手段が再び動作可能となる前に前記デバイスの使用者からの手動リセットを要求する制御手段と、を含む、請求項１に記載のデバイス。
15. 前記第２の安全手段は、非円形断面を有する前記バーを含み、前記第２の安全手段の動作の前記所定最大値は、前記バーの４０度の回転である、請求項１４に記載のデバイス。

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