KR100779195B1

KR100779195B1 - 로봇청소기 및 로봇청소기용 서스펜션 모듈

Info

Publication number: KR100779195B1
Application number: KR1020060112427A
Authority: KR
Inventors: 최태규
Original assignee: 주식회사 대우일렉트로닉스
Priority date: 2006-11-14
Filing date: 2006-11-14
Publication date: 2007-11-23

Abstract

본 발명은 로봇청소기의 저면에 장착되는 바퀴를 구동시키는 모터 부분의 움직임을 없애고 기어부 및 바퀴의 움직임만을 이용하여 스프링에 의한 서스펜션 기능이 구현되도록 함으로써, 로봇청소기 내부의 공간적인 효율을 향상시킬 수 있고, 아울러 바퀴로부터 전달되는 충격에 의한 모터의 손상을 미연에 방지할 수 있는 로봇청소기 및 이 로봇청소기에 적용되는 서스펜션 모듈에 관한 것이다.

Description

로봇청소기 및 로봇청소기용 서스펜션 모듈{ROBOT CLEANER AND SUSPENSION MODULE THEREFOR}

도 1a는 종래의 로봇청소기용 서스펜션 구조를 도시한 사시도.

도 1b는 도 1a의 요부 분해사시도.

도 2는 본 발명에 따른 로봇청소기용 서스펜션 모듈 구조를 도시한 사시도.

도 3은 도 2의 분해사시도.

도 4는 본 발명의 작동 상태도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

110 : 구동바퀴 120 : 모터

122 : 모터기어 130 : 기어박스 가이드

131, 152 : 지지축 132 : 가이드홈

135 : 고정부재 140 : 기어부

141 : 감속기어 143 : 바퀴기어

150 : 기어이동 가이드 151 : 축공

153 : 돌출단 160 : 서스펜션 스프링

본 발명은 로봇청소기 내부의 공간적인 효율을 향상시킬 수 있고, 아울러 바퀴로부터 전달되는 충격에 의한 모터의 손상을 미연에 방지할 수 있는 로봇청소기 및 이 로봇청소기에 적용되는 서스펜션 모듈에 관한 것이다.

일반적으로 가정 내에서 가사노동이 이루어져야 할 부분 중 청소는 진공청소기를 이용한다 할지라도 일일이 끌고 다니면서 구석구석 작업을 하는 관계로 다른 가사에 비해 비교적 손이 많이 가는 작업이라 할 수 있다. 이에 따라, 가정에서 외부의 도움없이 자율적으로 판단하여 주행 및 청소를 할 수 있는 로봇 청소기에 대한 연구 개발이 꾸준히 진행되고 있다.

한편, 종래의 일부 로봇청소기에는 주행시 카펫이나 문턱 등의 장애물을 넘어갈 때에 구동바퀴에 전달되는 충격을 용이하게 완충시킬 수 있도록 충격흡수유닛을 채용한 것이 알려져 있다.

도 1a는 상기한 충격흡수유닛을 채용한 로봇청소기의 일예를 보여주는 것이며, 도 1b는 도 1a의 요부 분해사시도이다.

도 1a 및 도 1b에 도시한 바와 같이, 종래의 로봇청소기용 서스펜션 구조는 크게 로봇청소기 본체(101), 한 쌍의 구동모터(140), 한 쌍의 구동바퀴(110), 한 쌍의 종동바퀴(120), 동력전달수단(130), 프레임부재(170) 및 충격흡수유닛(150)을 포함한다.

상기 구동바퀴(110)는 로봇청소기 본체(101)를 지면에 대하여 지지하며, 상기 모터(140)는 공급된 전원에 의해 각각 정회전 또는 역회전으로 구동된다. 또한, 각 구동축(111)은 상기 모터(140)의 각 동축에 연결되며, 상기 모터(140)의 정구동 또는 역구동에따라 각각 정회전 또는 역회전 회전된다. 이때 각 구동축(111)은 각 구동바퀴(110) 외측으로 돌출되며, 끝부분에 구동풀리(pulley)(113)가 결합된다. 상기 종동바퀴(120)는 로봇청소기 본체(101)에 종동축(121)을 통해 결합되며, 동일측의 구동바퀴(120)를 각각 추종하여 회전된다. 마찬가지로 각 종동축(121)은 각 종동바퀴(120)의 외측으로 돌출되며, 각각 종동풀리(123)가 결합되어 있다. 상기 동력전달수단(130)은 상기 구동모터(140)로부터 상기 구동바퀴(110)에 각각 전달된 동력이 상기 종동바퀴(120)에 각각 전달될 수 있도록 설치된다. 상기 프레임부재(170)는 상기 구동바퀴(110) 및 종동바퀴(120)를 지지하며 상기 로봇청소기 본체(101)에 설치된다. 그리고 상기 상부커버(171)에는 모터덮개(177)가 상기 모터(140)의 외주면을 따라서 상기 모터(140)의 축방향으로 연장되어 형성된다. 상기 충격흡수유닛(150)은 상기 프레임부재(170)의 상부커버(171)에 고정설치되며 일정부분 충격을 흡수한다. 따라서 상기 로봇청소기(100)가 장애물을 만날 때, 상기 제1하부커버(175) 및 제2하부커버(173)는 상기 종동바퀴(120) 와 함께 상기 구동바퀴(110)의 구동축(111)을 중심으로 회동하며 상기 충격흡수유닛(150)이 이러한 상향동작과정에서 완충 역활을 한다.장애물을 완전히 통과한 때는, 상기 종동바퀴(120)가 바닥면을 향하여 아래로 이동하며 상기 충격흡수유닛(150)은 지면과 충돌시 소음 및 충격을 흡수한다.

그러나, 상기와 같은 구성을 갖는 종래의 로봇청소기는 서스펜션 구조의 대분이 모터와, 기어부, 바퀴가 하나의 모듈로 구성되어 이 모듈 단위로 서스펜션이 이루어지도록 되어 있는바, 이와 같은 모듈 단위의 서스펜션 구조의 경우 모터와 기어부 및 바퀴를 포함하는 모듈 전체가 협소한 본체 내부 공간상에서 움직여야하기 때문에 비효율적이고, 이러한 움직임에 따라 모터에 외부 충격이 직접적으로 전달되어 모터의 손상을 초래하게 되는 문제가 있었다.

본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 로봇청소기의 저면에 장착되는 바퀴를 구동시키는 모터 부분의 움직임을 없애고 기어부 및 바퀴의 움직임만을 이용하여 스프링에 의한 서스펜션 기능이 구현되도록 함으로써, 로봇청소기 내부의 공간적인 효율을 향상시킬 수 있고, 아울러 바퀴로부터 전달되는 충격에 의한 모터의 손상을 미연에 방지할 수 있는 로봇청소기 및 이 로봇청소기에 적용되는 서스펜션 모듈을 제공함에 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 로봇청소기는, 청소기 본체와; 상기 본체의 저면부에 장착되는 구동바퀴와; 상기 구동바퀴를 구동시키는 모터와; 상기 모터가 지지되는 기어박스 가이드와; 상기 구동바퀴와 결합되며, 상기 모터로부터 전달되는 회전력을 상기 구동바퀴에 전달하는 기어부와; 상기 기어부와 결합되어 상기 기어박스 가이드에 회전가능하게 지지되는 기어이동 가이드; 및 상기 기어이동 가이드와 기어박스 가이드 사이에 지지되며, 상기 구동바퀴로부터 전달되는 충격을 흡수하는 서스펜션 스프링을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 기어이동 가이드에는 상기 서스펜션 스프링의 일측 단부가 지지되는 돌 출단이 형성될 수 있고, 상기 기어박스 가이드에는 상기 돌출단이 가이드되는 가이드홈이 형성될 수 있다.

본 발명의 로봇청소기는 상기 서스펜션 스프링의 타측 단부가 지지될 수 있도록 상기 기어박스 가이드에 고정되는 고정부재를 더 포함하여 구성될 수 있다.

이때, 상기 기어부는 상기 기어이동 가이드의 회전중심부상에 결합되며 상기 모터의 회전축과 치합되는 감속기어와; 상기 구동바퀴와 결합되며, 상기 감속기어와 치합되어 상기 기어이동 가이드상에 결합되는 바퀴기어를 포함하여 구성될 수 있다.

한편, 전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 로봇청소기용 서스펜션 모듈은, 청소기 본체의 저면부에 장착되는 구동바퀴를 구동시키는 모터와; 상기 모터가 지지되는 기어박스 가이드와;

상기 구동바퀴와 결합되며, 상기 모터로부터 전달되는 회전력을 상기 구동바퀴에 전달하는 기어부와;

상기 기어부와 결합되어 상기 기어박스 가이드에 회전가능하게 지지되는 기어이동 가이드; 및

상기 기어이동 가이드와 기어박스 가이드 사이에 지지되며, 상기 구동바퀴로부터 전달되는 충격을 흡수하는 서스펜션 스프링을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 기어이동 가이드에는 상기 서스펜션 스프링의 일측 단부가 지지되는 돌출단이 형성될 수 있고, 상기 기어박스 가이드에는 상기 돌출단이 가이드되는 가이 드홈이 형성될 수 있다.

본 발명의 로봇청소기용 서스펜션 모듈은 상기 서스펜션 스프링의 타측 단부가 지지될 수 있도록 상기 기어박스 가이드에 고정되는 고정부재를 더 포함하여 구성될 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 로봇청소기에 있어서 구동바퀴의 서스펜션 구조를 도시한 사시도이고, 도 3은 도 2의 분해사시도이다.

도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 로봇청소기는 로봇청소기 본체(미도시)와, 상기 본체의 저면부에 장착되는 한 쌍의 구동바퀴(110)와, 상기 구동바퀴(110)를 구동시키는 모터(120)와, 상기 모터(120)가 지지되는 기어박스 가이드(130)와, 상기 구동바퀴(110)와 결합되며 상기 모터(120)로부터 전달되는 회전력을 상기 구동바퀴(110)에 전달하는 기어부(140)와, 상기 기어부(140)와 결합되어 상기 기어박스 가이드(130)에 회전가능하게 지지되는 기어이동 가이드(150)와, 상기 기어이동 가이드(150)와 기어박스 가이드(130) 사이에 지지되며 상기 구동바퀴(110)로부터 전달되는 충격을 흡수하는 서스펜션 스프링(160)을 포함하여 구성된 다.

상기 기어부(140)는 기어이동 가이드(150)의 회전중심부상에 결합되며 모터(120)의 회전축과 치합되는 감속기어(141)와, 상기 구동바퀴(110)와 결합되며 상기 감속기어(141)와 치합되어 상기 기어이동 가이드(150)상에 결합되는 바퀴기어(143)를 포함한다.

상기 기어박스 가이드(130)는 상기 기어부(140)와, 기어이동 가이드(150) 및 서스펜션 스프링(160) 등의 외측을 커버하게 되는 기어박스(도시안됨)의 일측면을 형성하여 고정된 상태로 유지되도록 구성하거나 본체의 내부 일측에 별도로 고정되도록 구성할 수 있다.

상기 기어박스 가이드(130)의 상부에는 모터(120)의 회전축(121)이 관통하여 지지되고, 상기 회전축(121)의 단부에는 모터기어(122)가 결합된다.

그리고, 상기 기어박스 가이드(130)의 일측에는 기어이동 가이드(150)의 일측 단부와 감속기어(141)의 회전축(142)이 끼워져 지지될 수 있도록 지지축(131)이 형성되어 있다.

상기 기어이동 가이드(150)는 일자(ㅡ) 형태로 이루어져 있으며 기어부(140)와 기어박스 가이드(130) 사이에 개재되는바, 일측 단부에는 기어박스 가이드(130)의 지지축(131)에 끼워질 수 있도록 축공(151)이 형성되고, 타측 단부에는 바퀴기어(143)의 회전축(146)이 끼워져 지지될 수 있도록 지지축(152)이 형성되어 있다.

상기 감속기어(141)의 회전축(142)은 기어이동 가이드(150)의 축공(151)을 관통하여 기어박스 가이드(130)에 형성된 지지축(131)에 끼워져 지지되고, 직경이 서로 다른 2개의 기어중 큰 직경의 기어는 모터기어(122)와 치합되며, 작은 직경의 기어는 바퀴기어(143)와 치합을 이루게 된다.

상기 바퀴기어(143)에는 구동바퀴(110)와 결합될 수 있도록 볼트를 체결하기 위한 다수의 결합공이 형성된 결합부(144)가 구비되어 있다.

따라서, 상기 기어이동 가이드(150)는 상기 축공(151)이 형성된 일측 단부를 중심으로 상기 지지축(152)이 형성된 타측 단부가 회전되는 구조를 이루게 되며, 이에 따라 상기 바퀴기어(143)는 상기 감속기어(141)와 맞물린 상태에서 상기 감속기어(141)의 회전축(142)을 중심으로 회전되는 구조를 이루게 된다.

한편, 상기 기어이동 가이드(150)에는 지지축(152)의 연장선상에 있는 후방측에 서스펜션 스프링(160)의 일측 단부가 지지되도록 돌출된 돌출단(153)이 형성되어 있다.

이에 대응하여, 상기 기어박스 가이드(130)에는 상기 돌출단(153)이 삽입되는 가이드홈(132)이 형성되는바, 상기 가이드홈(132)의 형태는 기어이동 가이드(150)의 회전시 돌출단(153)이 이동 궤적에 대응하는 긴 곡선형 형태를 이루고 있다.

그리고, 상기 기어박스 가이드(130)의 일측에는 상기 서스펜션 스프링(160)의 타측 단부가 지지될 수 있도록 고정부재(135)가 결합된다.

이하, 상술한 구성을 갖는 본 발명의 작용을 설명하기로 한다.

도 4는 외력의 전달에 의한 구동바퀴(110)의 서스펜션 메커니즘을 보여주는 작동 상태도로서, 좌측 도면은 외력이 전달되기 전의 모습이고, 우측 도면은 외력 이 전달된 후의 모습을 나타낸 것이다.

도 4에 도시한 바와 같이, 구동바퀴(미도시)에 외력(도면의 화살표)이 가해지게 되면 이와 결합된 바퀴기어(143)에 힘이 전달되어 서스펜션 스프링(160)이 인장되면서 기어이동 가이드(150)가 회전축(142)을 중심으로 회전하게 되며, 이에 따라, 바퀴기어(143)는 그 회전축(146)을 중심으로 회전하는 동시에 감속기어(141)의 회전축(142)을 중심으로 회전하면서 상부로 회전이동하게 되고 서스펜션 스프링(160)의 응력에 따라 구동바퀴로부터 전달되는 충격이 흡수된다. 이후, 외력이 없어지게 되면 다시 서스펜션 스프링(160)이 압축되면서 바퀴기어(143)는 하부로 회전이동되어 좌측도면과 같은 원래의 상태로 복귀되는 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 구동바퀴에 직접 연결된 기어부의 움직임을 서스펜션 스프링으로 잡아주면서 구동바퀴에 충격이 가해질 경우 서스펜션 스프링의 응력을 이용하여 완충작용을 하는 구조로 되어 있는바, 모터 부분의 움직임을 없애고 기어부와 구동바퀴 움직임만을 이용하여 서스펜션 기능을 구현하도록 되어 있기 때문에, 로봇청소기 내부의 공간적인 효율을 향상시킬 수 있고, 충격에 의한 모터의 손상을 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 기어이동 가이드에 서스펜션 스프링의 일측 단부가 지지되는 돌출단을 형성하고, 기어박스 가이드에 상기 돌출단이 가이드되는 가이드홈을 형성함으로써, 외력에 따른 기어이동 가이드의 회전을 떨림 현상 없이 보다 안정으로 유도할 수 있고, 기어이동 가이드가 회전 경로를 이탈하여 회전되는 것을 방지할 수 있게 된 다.

또한, 기어박스 가이드에 서스펜션 스프링의 단부가 지지될 수 있는 고정부재를 결합시켜 구성함에 따라, 서스펜션 스프링을 기어박스 가이드에 직접 고정하여 사용할 경우 서스펜션 스프링과 기어박스 가이드와의 마찰로 인한 소음발생을 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 서스펜션 스프링에 의해 완충되는 기어부를 기어이동 가이드의 회전중심부상에 결합되는 감속기어와, 상기 회전중심과 반대되는 부분에 결합되는 바퀴기어로 구성함으로써, 외력에 따른 기어이동 가이드의 회전시 바퀴기어가 감속기어에 대하여 자전 및 공전하면서 완충작용이 이루어지기 때문에 간단한 기구적 구조를 채용하여 기어부의 완충작용을 효율적으로 구현할 수 있는 효과가 있다.

Claims

청소기 본체와;

상기 본체의 저면부에 장착되는 구동바퀴와;

상기 구동바퀴를 구동시키는 모터와;

상기 모터가 지지되는 기어박스 가이드와;

상기 구동바퀴와 결합되며, 상기 모터로부터 전달되는 회전력을 상기 구동바퀴에 전달하는 기어부와;

상기 기어부와 결합되어 상기 기어박스 가이드에 회전가능하게 지지되는 기어이동 가이드; 및

상기 기어이동 가이드와 기어박스 가이드 사이에 지지되며, 상기 구동바퀴로부터 전달되는 충격을 흡수하는 서스펜션 스프링을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 로봇청소기.
제1항에 있어서, 상기 기어이동 가이드에는 상기 서스펜션 스프링의 일측 단부가 지지되는 돌출단이 형성되고, 상기 기어박스 가이드에는 상기 돌출단이 가이드되는 가이드홈이 형성된 것을 특징으로 하는 로봇청소기.
제2항에 있어서, 상기 서스펜션 스프링의 타측 단부가 지지될 수 있도록 상기 기어박스 가이드에 고정되는 고정부재를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 로봇청소기.
제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 기어부는,

상기 기어이동 가이드의 회전중심부상에 결합되며 상기 모터의 회전축과 치합되는 감속기어와;

상기 구동바퀴와 결합되며, 상기 감속기어와 치합되어 상기 기어이동 가이드상에 결합되는 바퀴기어를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 로봇청소기.
청소기 본체의 저면부에 장착되는 구동바퀴를 구동시키는 모터와;

상기 모터가 지지되는 기어박스 가이드와;

상기 구동바퀴와 결합되며, 상기 모터로부터 전달되는 회전력을 상기 구동바퀴에 전달하는 기어부와;

상기 기어부와 결합되어 상기 기어박스 가이드에 회전가능하게 지지되는 기어이동 가이드; 및

상기 기어이동 가이드와 기어박스 가이드 사이에 지지되며, 상기 구동바퀴로부터 전달되는 충격을 흡수하는 서스펜션 스프링을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 로봇청소기용 서스펜션 모듈.
제5항에 있어서, 상기 기어이동 가이드에는 상기 서스펜션 스프링의 일측 단부가 지지되는 돌출단이 형성되고, 상기 기어박스 가이드에는 상기 돌출단이 가이드되는 가이드홈이 형성된 것을 특징으로 하는 로봇청소기용 서스펜션 모듈.
제6항에 있어서, 상기 서스펜션 스프링의 타측 단부가 지지될 수 있도록 상기 기어박스 가이드에 고정되는 고정부재를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 로봇청소기용 서스펜션 모듈.
제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 기어부는,

상기 기어이동 가이드의 회전중심부상에 결합되며 상기 모터의 회전축과 치합되는 감속기어와;

상기 구동바퀴와 결합되며, 상기 감속기어와 치합되어 상기 기어이동 가이드상에 결합되는 바퀴기어를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 로봇청소기용 서스펜션 모듈.