KR100809740B1

KR100809740B1 - 자동높이조절이 가능한 흡입브러시조립체

Info

Publication number: KR100809740B1
Application number: KR1020070023957A
Authority: KR
Inventors: 유동훈
Original assignee: 삼성광주전자 주식회사
Priority date: 2007-01-24
Filing date: 2007-03-12
Publication date: 2008-03-06
Also published as: US7930797B2; US20080172820A1

Abstract

자동으로 높이조절이 가능한 진공청소기용 흡입브러시조립체가 게시된다. 게시된 흡입브러시조립체는 후방이 청소기 본체에 연결되며, 저부에는 상기 피청소면을 가격하여 상기 피청소면으로부터 박리시키기 위한 회전브러시를 구비한 흡입브러시 본체; 및, 회전 구동하는 상기 회전브러시에 의해 상기 피청소면이 손상되는 것을 방지하도록, 상기 피청소면의 상태를 지속적으로 감지하여 상기 피청소면의 상태에 따라 상기 피청소면과 회전브러시 간의 간격을 변경하도록 상기 회전브러시 본체의 높이를 조절하는 승하강 조절유닛;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

진공청소기, 업라이트, 높이조절, 피니언, 래크, 기어구동, 전류량 감지, 센서

Description

자동높이조절이 가능한 흡입브러시조립체{Suction Brush Capable of Automatic Height Adjustment}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 흡입브러시조립체를 나타내는 개략 측단면도,

도 2는 도 1에 도시된 흡입브러시조립체의 승하강 구동제어 메카니즘을 나타내는 블록도,

도 3은 도 1에 도시된 흡입브러시조립체가 카페트 위에 위치한 상태를 나타내는 개략 측단면도이다.

*도면 내 주요부분에 대한 부호설명*

10: 흡입브러시 본체 17: 회전드럼

19: 제1모터 21: 전류검출센서

30: 승하강구동부 31: 제2모터

35: 피니언 37: 래크

38: 휠샤프트 39: 보조휠

40: 제어부

본 발명은 진공청소기에 관한 것으로서, 특히 피청소면의 오물을 흡입하기 위한 진공청소기의 흡입브러시조립체에 관한 것이다.

진공청소기에 설치된 흡입브러시조립체는, 저면이 피청소면에 접촉한 상태에서, 청소기 본체 내측에 설치된 흡입모터에 의해 발생되는 흡입력을 통해 피청소면에 존재하는 먼지 또는 오물을 흡입하는 장치이다.

그런데, 이러한 종래의 흡입브러시조립체 중에서 특히 업라이트형 진공청소기에 적용되는 흡입브러시조립체는, 청소기 본체의 하단에 힌지 결합된 흡입브러시 본체를 구비하며, 흡입브러시 본체의 내측에는 구동모터와 이 구동모터로부터 벨트를 통해 회전력을 인가받아 회전구동하는 회전브러시를 구비한다. 회전브러시는 대략 드럼형상으로 이루어지며 솔부재가 드럼의 외주에 나선방향 등으로 식모되어 있다.

이러한 회전브러시는 흡입브러시 본체 전방에 결합된 전방케이스에 의해 양단이 회전 가능하게 지지되어 있다. 이와 같은 회전브러시는 피청소면에 달라붙은 오물에 충격에너지를 전가하여 피청소면으로부터 오물의 박리를 촉진토록함으로써, 피청소면으로부터 효과적으로 오물을 제거할 수 있었다.

그런데, 이러한 종래의 흡입브러시조립체는 통상 마루바닥 등을 청소할 때는 회전브러시에 발생하는 마찰저항이 매우 적지만, 카페트를 청소할 때는 회전구동하는 회전브러시가 카페트의 파일과 마찰하면서 마찰저항이 발생하게 되며, 이러한 마찰저항은 벨트를 통해 구동모터의 구동축으로 전가됨으로써, 모터에 부하를 주게 되는 문제점이 있었다.

이에 따라 종래의 흡입브러시조립체에는 상기와 같이 카페트 등을 청소할 때 회전브러시를 승강시켜 회전브러시와 카페트 파일 간의 마찰저항을 줄이기 위한 흡입브러시 승하강장치가 개발되었다. 이러한 흡입브러시 승하강장치는 대략 레버형태 또는 회전노브 형태의 조절부가 흡입브러시 본체의 외부에 돌출되어 있으며, 사용자가 청소 중에 피청소면의 종류 즉, 표면이 평활한 바닥 또는 카페트 등에 따라 자신의 손이나 발로 상기 조절부를 직접 조작함으로써 흡입브러시의 높이를 조절하였다.

하지만, 청소기 조작에 대한 이해가 부족하여 피청소면의 상태에 따라 흡입브러시의 높이를 조절하지 않고 그대로 청소기를 사용하게 되는 경우, 피청소면이 카페트이면 회전브러시에 의해 카페트가 손상되는 것은 물론, 상술한 마찰저항에 의해 회전브러시를 구동하는 구동모터에 부하를 주게 되는 문제점이 있었다.

또한, 청소기 조작에 대한 이해를 충분히 하더라도, 사용자가 신체장애로 인해 청소기 조작을 원활하게 할 수 없는 경우, 상기 조절부를 조작하는 것은 매우 번거로운 문제로 남게 되었다.

상기 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 피청소면의 종류 또는 상태에 따라 흡입브러시의 높이를 자동조절하기 위한 흡입브러시조립체를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 후방이 청소기 본체에 연결되며, 저부에는 상기 피청소면을 가격하여 상기 피청소면으로부터 박리시키기 위한 회전브러시를 구비한 흡입브러시 본체; 및, 회전 구동하는 상기 회전브러시에 의해 상기 피청소면이 손상되는 것을 방지하도록, 상기 피청소면의 상태를 지속적으로 감지하여 상기 피청소면의 상태에 따라 상기 피청소면과 회전브러시 간의 간격을 변경하도록 상기 회전브러시 본체의 높이를 조절하는 승하강 조절유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 흡입브러시조립체를 제공한다.

이 경우, 상기 승하강 조절유닛은 상기 회전브러시와 상기 피청소면 간의 발생하는 마찰저항에 의해 상기 회전브러시를 구동하는 제1모터에 발생하는 전류량 변화를 감지하기 위한 전류검출센서; 상기 회전브러시와 상기 피청소면 과의 접촉 간격을 유지하도록 상기 흡입브러시 본체의 전방을 승/하강시키기 위한 승하강가동부; 및, 상기 전류검출센서에 감지되는 전류량 변화신호를 미리 설정된 전류량 범위와 비교하여, 그 비교값에 따라 상기 승하강구동부를 작동시키는 제어부;를 포함할 수 있다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 피청소면에 오물을 흡입하여 청소기 본체로 안내하는 흡입브러시 본체; 상기 흡입브러시 본체의 전방에 설치되어 피청소면으로부터 오물의 박리를 촉진시키도록 제1모터에 의해 회전구동하는 회전브러시; 상기 흡입브러시 본체의 후방 양측에 각각 회전가능하게 결합된 한쌍의 메인휠; 상기 회전브러시와 피청소면 간의 발생하는 마찰저항에 의해 상기 제1모터에 발생하는 부하에 따른 상기 제1모터의 전류량 변화를 감지하기 위한 전류검출센서; 상기 흡입브러시 본체 내측에 설치되어, 상기 회전브러시와 피청소면과의 접촉 간격을 유지하도록 상기 흡입브러시 본체의 전방을 승/하강시키기 위한 승하강가동부; 및, 상기 전류검출센서에 감지되는 전류량 변화신호를 미리 설정된 전류량 범위와 비교하여, 그 비교값에 따라 상기 승하강구동부를 작동시키는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 흡입브러시조립체를 제공할 수 있다.

이 경우, 상기 승하강구동부는 상기 제어부로부터 전송되는 구동신호에 따라 정회전 또는 역회전하는 제2모터; 일단이 상기 흡입브러시 본체에 힌지 결합되고, 타단에 적어도 하나의 보조횔이 장착되는 휠샤프트; 및, 상기 제2모터와 휠샤프트 사이에 배치되어, 상기 제2모터의 회전력을 상기 휠샤프트로 전달하기 위한 동력전달부;를 포함하며, 상기 동력전달부를 통해 상기 제2모터로부터 회전력을 전달받은 상기 휠샤프트는, 상기 휠샤프트의 타단을 중심으로 선회함에 따라 상기 흡입브러시 본체를 상기 한쌍의 메인휠을 중심으로 승강 또는 하강시킴에 따라, 청소 도중 피청소면이 마루바닥에서 카페트로 바뀔 경우, 상기 회전브러시를 들어올려 카페트가 손상되는 것을 방지할 수 있다.

상기 동력전달부는 상기 제2모터의 구동축의 외주에 결합된 피니언; 및, 상기 휠샤프트의 일측에 상방향으로 라운딩형성된 상태로 결합되는 래크;를 포함할 수 있다. 또한 상기 제2모터는 서보모터 또는 스텝모터를 채용하여, 제2모터의 구동축을 미리 설징된 회전각도만큼 정확하게 선회시킴에 따라 상기 회전브러시 조립체의 높이를 정밀하게 제어할 수 있다.

이하, 첨부한 도면을 참고하여 본 발명에 따른 진공청소기용 흡입브러시조립 체의 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1을 참조하면, 일 실시 예에 의한 흡입브러시조립체 (10)는, 흡입브러시 본체(11), 전방케이스(13), 메인휠 (15), 회전브러시(17), 제1모터(19), 전류검출센서(21), 승하강구동부(30) 및 제어부(40)를 포함한다.

흡입브러시 본체(11)는 후방이 청소기 본체(1)의 하단에 힌지결합되며, 본체(11) 후방 양측으로는 메인휠(15)이 회전가능하게 설치된다.

전방케이스(13)는 흡입브러시 본체(11)의 전방에 설치되며, 전방케이스(13) 내측으로는 피청소면(51)에 달라 붙은 오물을 가격하거나 긁어내기 위한 회전브러시(17)의 양단이 회전가능하게 결합된다.

회전브러시(17)는 드럼형상으로 이루어지며 외주에는 대략 나선방향으로 다수의 솔부재(18)가 식모(植毛)되며, 이 경우, 회전브러시(17)는 흡입브러시 본체(11) 내에 설치된 제1모터(19)로부터 소정의 구동벨트(미도시)를 통해 회전력을 전달받는다.

전류검출센서(21)는 흡입브러시 본체(11) 내측에 설치되어 제1모터(19)의 전류량의 변화를 검출하기 위해, 도 2와 같이, 제1모터(19)와 전기적으로 연결되며, 제1모터(19)로부터 검출한 전류량 변화에 따른 전류량 변화신호를 제어부(40)로 전송할 수 있도록 제어부(40)와 전기적으로 연결된다.

승하강구동부(30)는 제2모터(31), 동력전달부(35,37), 휠샤프트(38) 및 복수의 보조휠(39)을 포함한다. 제2모터(31)는 서보모터 등을 사용할 수 있으며, 구동축(33)이 대략 휠샤프트(38)와 직각이 되도록 배치된다. 동력전달부는 피너언(35) 및 래크(37)로 이루어지며, 제2모터(31)와 휠샤프트(38) 사이에 배치되어 제2모터(31)의 회전력을 휠샤프트(38)로 전달하는 역할을 한다. 피니언(35)은 평기어로 이루어지며 제2모터(31)의 구동축(33) 외주에 결합된다. 래크(37)는 휠샤프트(38)의 일측에 상방향으로 결합되며, 상단이 흡입브러시조립체(10)의 후방으로 향하도록 소정 곡률로 라운딩형성된다. 이러한 래크(37)는 피니언(35)과 기어 결합된 상태로 배치되며, 이 경우 래크(37)의 곡률은 휠샤프트(38)의 길이, 피니언(35)의 기어치의 개수 등 보조휠(39)의 선회각도에 관련되는 사항 등을 고려하여 설정하는 것이 바람직하다. 휠샤프트(38)는 일단이 흡입브러시 본체(11)에 고정된 힌지축(38a)에 결합되고, 타단에는 소정 간격을 두고 복수의 보조휠(39)이 회전가능하게 결합된다. 복수의 보조휠(39)은 흡입브러시조립체(10)가 피청소면 상에서 원활하게 이동되도록 흡입브러시 본체(11)의 하측에 위치 설정된다.

제어부(40)는 전류검출센서(21)로부터 지속적으로 입력되는 전류량 변화신호를 수신하며, 미리 설정된 전류량의 소정 범위에 따라 제2모터(31)의 정회전 또는 역회전의 회전방향 및 회전수를 비교하여, 상기 비교 값을 근거로 하는 구동신호를 제2모터(31)로 전달함으로써 제2모터(31)를 구동시킨다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 흡입브러시조립체(10)의 작동을 설명한다. 본 실시예의 작동설명은 피청소면의 상태가 변경되는 경우 즉, 청소 중에 흡입브러시조립체(10)가 마루바닥에서 카페트로 이동하는 경우를 예로 들어 설명한다.

도 1과 같이, 피청소면이 평활한 마루바닥(51)에서 청소를 하는 경우, 흡입 브러시조립체(10)는 메인휠(15) 및 보조휠(23)을 통해 피청소면 상을 원활하게 이동한다. 이경우 제1모터(19)를 구동시켜 회전브러시(17)를 회전시키게 되면, 도 1과 같이, 솔부재(18)가 매끈한 마루바닥(51)을 가격하거나 긁어서 피청소면에 달라붙은 오물을 박리시킨다. 이 경우 회전브러시(17)의 회전에 의해 솔부재(18)가 마루바닥(51)과 마찰하게 되는데, 이때 솔부재(18)에 발생하는 마찰저항이 제1모터(19)에 부하를 주지 않을 정도로 회전브러시(17)의 초기 높이를 설정하는 것이 바람직하다.

한편, 청소를 행하는 도중에 피청소면의 종류가 마루바닥(51)에서 도 3과 같이 카페트(61)로 바뀌는 경우, 회전하고 있는 회전브러시(17)는 카페트(61) 저부로부터 상방향으로 돌출된 다수의 파일(63)과 접촉하면서 마루바닥(51)에서의 마찰저항에 비해 현저히 큰 마찰저항이 발생한다. 이 경우 카페트(61) 상에서 발생하는 마찰저항은 카페트 파일(63)의 높이에 따라 달라질 수 있다. 이처럼 회전브러시(17) 및 카페트(61) 사이에서 발생하는 마찰저항은 회전브러시(17)의 회전속도를 저하시키고 동시에 제1 모터(19)에 부하를 주게 된다.

이에 따라 제1모터(19)는 상기 발생하는 부하에 의해 전류량에 변화가 발생하며, 전류검출센서(21, 도 2 참조)는 이러한 변화된 전류량을 감지하여 제어부(40)로 전류량 검출신호를 전송한다.

제어부(40)는 수신된 전류량 검출신호를 미리 설정된 전류값 범위와 비교하여 서보모터의 정회전 또는 역회전의 회전방향 및 회전수를 판단하여, 해당 회전방향 및 회전수만큼 제2모터(31)의 구동축(33)을 회전시킨다. 이에 따라 제2모터(31)의 구동축(33)에 결합된 피니언(35)은 구동축(33)의 회전방향과 동일방향으로 회전하고, 이에 따라 래크(37)는 피니언(35)과 연동하면서 힌지축(38a)을 중심으로 휠샤프트(38)의 타단을 하방향으로 선회시킨다. 이 경우 보조휠(39)은 휠샤프트(38)에 의해 카페트(61)를 가압하는 상태로 하방향으로 선회하게 되고, 이에 따라 흡입브러시 본체(11)는 전방이 메인휠(15)의 회전중심을 기준으로하여 상방향으로 소정 각도만큼 선회한다. 이 경우 회전브러시(17)는 카페트(61)로부터 멀어지면서 승강하게 되고, 이에 따라 솔부재(18)와 카페트(61)의 파일(63) 간의 상호 접촉면적이 줄어들게 되면서 회전브러시(17)와 카페트(61) 사이에 발생하는 마찰저항은 점차 감소하게 된다.

이와 같이 마찰저항이 점차 감소하면서 제1모터(19)에 전가되는 부하도 함께 감소하게 되고 전류검출센서(21)에 의해 검출되는 제1모터(19)의 전류량도 변화한다. 이에 따라 제어부(40)는 전류검출센서(21)로부터 지속적으로 제1모터(19)의 전류량 검출신호를 전송받다가 미리 설정된 전류량 범위만큼 전류량이 감소하게 되면, 제2모터(31)의 구동을 멈추도록 제2 모터(31)를 제어한다.

이 경우, 상기 제2 모터(31)의 구동을 멈추기 위하여 상기 제어부(40)에 미리 설정된 전류량의 범위는, 회전브러시(17)와 카페트(61)사이에 소정의 마찰저항이 존재하는 정도로 한정된다. 그 이유는 카페트(61) 청소를 마치고 다시 연속해서 도 1과 같이, 마루바닥(51)을 청소하게 되면, 회전브러시(17)와 카페트(61) 사이에서 존재하던 마찰저항이 소멸되면서 전류검출센서(21)에 의해 감지되는 제1모터(19)의 전류량은 최소가 된다. 이 경우 제어부(40)는 흡입브러시조립체(10)의 전 방이 카페트(61)를 벗어난 것으로 판단하고, 마루바닥(51)에서 카페트(61)로 피청소면이 변경되는 경우에서의 구동축(33)의 회전방향에 대한 역방향으로 소정 회전수만큼 회전하도록 제2모터(31)를 제어한다.

이에 따라 피니언(35)의 회전과 함께 피니언(35)과 기어결합된 래크(37)가 동작하면서 힌지축(38a)을 중심으로 휠샤프트(38)의 타단이 상방향으로 선회하면서 복수의 보조휠(39)과 흡입브러시 본체(11)의 저면 간의 간격이 점차적으로 가까워진다. 결국, 흡입브러시 본체(11)는 상승하였던 전방이 메인휠(15)의 회전중심을 기준으로 하방향으로 선회되고, 회전브러시(17)의 솔부재(18)는 다시 마루바닥(51)에 접촉하게 되어 청소를 행하게 된다.

상기와 같은 본 발명에 있어서는, 피청소면의 상태나 종류에 따라 회전브러시와 피청소면과의 거리를 자동으로 제어함에 따라, 종래와 같이 흡입브러시의 높이를 수동조작 시 발생하는 오사용에 따른 피청소면의 손상 예를 들면, 회전브러시로 인해 발생하는 카페트 손상을 미연에 방지할 수 있다. 또한, 피청소면의 상태나 종류에 따라 수동으로 조작해야 하는 번거로움을 해소함으로써 사용상 편의성을 증진시킬 수 있다.

더욱이, 회전브러시의 회전을 피청소면의 상태나 종류에 대응하여 원활하게 함으로써 청소효율을 극대화시킬 수 있다.

이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 즉, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능하다는 것을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

Claims

후방이 청소기 본체에 연결되며, 저부에는 상기 피청소면을 가격하여 상기 피청소면으로부터 박리시키기 위한 회전브러시를 구비한 흡입브러시 본체; 및,

회전 구동하는 상기 회전브러시에 의해 상기 피청소면이 손상되는 것을 방지하도록, 상기 피청소면의 상태를 지속적으로 감지하여 상기 피청소면의 상태에 따라 상기 피청소면과 회전브러시 간의 간격을 변경하도록 상기 회전브러시 본체의 높이를 조절하는 승하강 조절유닛;을 포함하며,

상기 승하강 조절유닛은

상기 회전브러시와 상기 피청소면 간의 발생하는 마찰저항에 의해 상기 회전브러시를 구동하는 제1모터에 발생하는 전류량 변화를 감지하기 위한 전류검출센서; 상기 회전브러시와 상기 피청소면 과의 접촉 간격을 유지하도록 상기 흡입브러시 본체의 전방을 승/하강시키기 위한 승하강구동부; 및, 상기 전류검출센서에 감지되는 전류량 변화신호를 미리 설정된 전류량 범위와 비교하여, 그 비교값에 따라 상기 승하강구동부를 작동시키는 제어부;를 포함하고,

상기 승하강가동부는

상기 제어부로부터 전송되는 구동신호에 따라 정회전 또는 역회전하는 제2모터; 일단이 상기 흡입브러시 본체에 힌지 결합되고, 타단에 적어도 하나의 보조횔이 장착되는 휠샤프트; 및, 상기 제2모터와 휠샤프트 사이에 배치되어, 상기 제2모터의 회전력을 상기 휠샤프트로 전달하기 위한 동력전달부;를 포함하며, 상기 동력전달부를 통해 상기 제2모터로부터 회전력을 전달받은 상기 휠샤프트는, 상기 휠샤프트의 타단을 중심으로 선회함에 따라 상기 흡입브러시 본체를 상기 한쌍의 메인휠을 중심으로 승강 또는 하강시키는 것을 특징으로 하는 흡입브러시조립체.
삭제
피청소면에 오물을 흡입하여 청소기 본체로 안내하는 흡입브러시 본체;

상기 흡입브러시 본체의 전방에 설치되어 피청소면으로부터 오물의 박리를 촉진시키도록 제1모터에 의해 회전구동하는 회전브러시;

상기 흡입브러시 본체의 후방 양측에 각각 회전가능하게 결합된 한쌍의 메인휠;

상기 회전브러시와 피청소면 간의 발생하는 마찰저항에 의해 상기 제1모터에 발생하는 부하에 따른 상기 제1모터의 전류량 변화를 감지하기 위한 전류검출센서;

상기 흡입브러시 본체 내측에 설치되어, 상기 회전브러시와 피청소면과의 접촉 간격을 유지하도록 상기 흡입브러시 본체의 전방을 승/하강시키기 위한 승하강구동부; 및,

상기 전류검출센서에 감지되는 전류량 변화신호를 미리 설정된 전류량 범위와 비교하여, 그 비교값에 따라 상기 승하강구동부를 작동시키는 제어부;를 포함하며,

상기 승하강구동부는

상기 제어부로부터 전송되는 구동신호에 따라 정회전 또는 역회전하는 제2모터; 일단이 상기 흡입브러시 본체에 힌지 결합되고, 타단에 적어도 하나의 보조횔이 장착되는 휠샤프트; 및, 상기 제2모터와 휠샤프트 사이에 배치되어, 상기 제2모터의 회전력을 상기 휠샤프트로 전달하기 위한 동력전달부;를 포함하며, 상기 동력전달부를 통해 상기 제2모터로부터 회전력을 전달받은 상기 휠샤프트는, 상기 휠샤프트의 타단을 중심으로 선회함에 따라 상기 흡입브러시 본체를 상기 한쌍의 메인휠을 중심으로 승강 또는 하강시키는 것을 특징으로 하는 흡입브러시조립체.
삭제
제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 동력전달부는

상기 제2모터의 구동축의 외주에 결합된 피니언; 및,

상기 휠샤프트의 일측에 상방향으로 라운딩형성된 상태로 결합되는 래크;를 포함하는 것을 특징으로 하는 흡입브러시조립체.
제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 제2모터는 서보모터 또는 스텝모터인 것을 특징으로 하는 흡입브러시조립체.