KR102023394B1

KR102023394B1 - 자율주행 청소기

Info

Publication number: KR102023394B1
Application number: KR1020170086098A
Authority: KR
Inventors: 김황; 박성일
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2017-07-06
Filing date: 2017-07-06
Publication date: 2019-09-20
Also published as: AU2017422304B2; JP6972181B2; AU2017422304A1; US10631694B2; EP3648646A4; CN110809423B; US20190008344A1; TW201906571A; TWI687190B; EP3648646A1; JP2020524027A; CN110809423A; KR20190005446A; WO2019009476A1

Abstract

본 발명은, 청소기 본체; 상기 청소기 본체의 일측에 돌출된 형태로 배치되고, 캐스터를 구비하는 청소 모듈; 및 상기 청소기 본체의 양측에 각각 구비되고, 상기 청소 모듈의 후방에 위치하는 캐터필러 유닛(caterpillar unit)을 포함하며, 상기 캐터필러 유닛은, 구동 모듈; 상기 구동 모듈에 장착되어, 상기 구동 모듈로부터 구동력을 전달받아 회전 가능하게 구성되는 주동휠; 상기 구동 모듈에 장착되고, 상기 주동휠의 후방에 배치되는 종동휠; 및 상기 주동휠과 상기 종동휠을 전체로서 감싸도록 형성되어 폐루프를 이루며, 상기 주동휠의 회전시 상기 종동휠을 회전시키도록 구성되는 벨트를 포함하는 자율주행 청소기를 개시한다. 상기 청소기 본체는 상기 캐스터와 종동휠에 의해 바닥면에 지지되거나, 상기 주동휠과 종동휠에 의해 바닥면에 지지되도록 구성된다.

Description

자율주행 청소기{AUTONOMOUS CLEANER}

본 발명은 청소기 본체의 이동을 위한 캐터필러 유닛(caterpillar unit)을 구비하는 자율주행 청소기에 관한 것이다.

청소기는 먼지와 이물질을 흡입하거나 걸레질을 통하여 청소 기능을 수행하는 장치이다. 일반적으로 청소기는 바닥에 대한 청소 기능을 수행하게 되며, 청소기는 이동을 위한 휠을 포함한다. 일반적으로 휠은 청소기 본체에 가해지는 외력에 의해 굴림되어 청소기 본체를 바닥에 대하여 이동시키도록 이루어진다.

그러나, 최근에는 사용자의 조작 없이 스스로 주행하면서 청소를 수행하는 로봇 청소기, 사용자의 조작에 의해 이동되는 노즐을 따라 스스로 이동하는 청소기 등과 같은 자율주행 청소기에 대한 연구가 활발해졌다.

이러한 자율주행 청소기에는 구동 모터로부터 구동력을 전달받아 회전되는 구동휠이 장착되는 것이 일반적이나, 근자에 구동휠 대신 벨트 구동식인 캐터필러(caterpillar)가 도입되기 시작했다. 상기 캐터필러가 도입된 이유는 구동휠보다 청소기의 등반 성능을 향상 시킬 수 있으며, 카펫과 같은 푹신한 바닥 환경에서도 주행 성능을 확보할 수 있기 때문이다. 하지만, 시시각각 변하는 청소 바닥 환경에서, 상술한 청소기의 주행 성능을 유지하기란 쉽지 않다. 따라서 주행 성능을 안정적으로 확보하기 위한 설계 방안을 개발하는 것이 연구자들의 큰 과제 중 하나이다.

안정적인 주행 성능을 확보하기 위해서는, 첫째로 청소기 본체가 바닥면으로부터 안정적으로 지지되고, 둘째로 바닥의 상태나 조건이 변하더라도 캐터필러 또는 구동휠이 바닥에 접지된 상태를 유지하며, 셋째로 주행 중 발생하는 충격이 완충될 수 있어야 한다.

첫 번째 조건과 관련해서, 대한민국 공개특허공보 제10-2016-0138812호 (이하 특허문헌1)는 보조바퀴(15") 및 캐터필러 형태의 주바퀴(15')를 개시하고 있고, 유럽 공개특허공보 제2891440호 (이하 특허문헌2)는 복수 개의 롤러(31) 및 캐터필러 형태의 트랙션유닛(20)을 개시하고 있다.

다만, 상기 구조는, 캐터필러가 청소기 본체의 좌우에 배치되고, 캐터필러의 벨트가 바닥면에 선접촉하므로, 청소기 본체의 수평 상태를 유지하기 위해 청소기 본체에 캐스터(castor)를 구비해야 한다. 따라서, 상기 캐스터가 청소기 본체에 구비되면 될수록, 캐스터에 의한 주행 저항이 커지게 되어, 청소기의 주행 성능이 저하되는 문제가 발생하게 된다.

두 번째 조건과 관련해서, 특허문헌 1은 주동휠(15a)의 양측에 주동휠(15a)보다 직경이 작은 종동휠(15b, 15c)이 바닥면으로부터 상측으로 이격되어 배치된 구성을 개시하고, 특허문헌2는 종동휠(96)보다 크기가 작은 주동휠(94)이 종동휠(96) 전방 상측에 이격되게 배치된 구조를 개시한다.

상기 구조에 따르면, 바닥면에 대해 캐터필러의 경사각이 크면 클수록, 로봇 청소기(또는 자율주행 청소기)의 등반 성능이 높아지지만, 푹신한 바닥(예를 들어, 카펫, 양탄자 등) 주행 시 바닥에 닿는 캐터필러의 벨트 면적이 줄어들게 되므로, 로봇 청소기(또는 자율주행 청소기)의 주행 성능이 저하된다. 따라서, 시시각각 변하는 바닥 환경에서는 안정적인 주행 성능을 확보하기 어렵다.

세 번째 조건과 관련해서, 특허문헌 2는 주동휠(94)을 기준으로 시계 또는 반시계 방향으로 종동휠(96)을 탄력 운동시키는 스윙암(92)을 개시하고 있다.

상기 구조에 의하면, 주동휠(94)이 청소기 본체에 고정되므로, 주동휠(94)에 직접 충격이 가하지는 경우 가하진 충격이 그대로 청소기 본체에 전달되는 문제가 있다.

1. 대한민국 공개특허공보 제10-2016-0138812호 (2016.12.06. 공개) 2. 유럽 공개특허공보 제2891440호 (2015.07.08. 공개)

본 발명의 첫 번째 목적은, 종래에 캐터필러(caterpillar)와 함께 청소기 본체를 지지하기 위하여 청소기 본체에 구비된 캐스터(castor)가 제거되어도, 청소기의 주행 안정성을 유지하면서 주행 저항을 감소시킬 수 있는 새로운 구조의 자율주행 청소기를 제공하는 데에 있다.

본 발명의 두 번째 목적은, 주행하는 바닥의 특성에 대응하여 접지력이 조절될 수 있는 자율주행 청소기를 제공하는 데에 있다.

본 발명의 세 번째 목적은, 주행 방향에 관계없이 동일한 서스펜션 성능을 발휘할 수 있는 자율주행 청소기를 제공하는 데에 있다.

본 발명의 자율주행 청소기는, 청소기 본체; 및 상기 청소기 본체의 양측에 각각 구비되고, 상기 청소 모듈의 후방에 위치하는 캐터필러 유닛(caterpillar unit)을 포함하며, 상기 캐터필러 유닛은, 구동 모듈; 상기 구동 모듈에 장착되어, 상기 구동 모듈로부터 구동력을 전달받아 회전 가능하게 구성되는 주동휠; 상기 구동 모듈에 장착되고, 상기 주동휠의 후방에 배치되는 종동휠; 및 상기 주동휠과 상기 종동휠을 전체로서 감싸도록 형성되어 폐루프를 이루며, 상기 주동휠의 회전시 상기 종동휠을 회전시키도록 구성되는 벨트를 포함한다.

본 발명의 첫 번째 목적을 달성하기 위하여, 상기 자율주행 청소기는, 상기 청소기 본체의 일측에 돌출된 형태로 배치되고, 캐스터를 구비하는 청소 모듈을 더 포함하고, 상기 청소기 본체는 상기 캐스터와 종동휠에 의해 바닥면에 지지되도록 구성된다.

또는, 본 발명의 첫 번째 목적언, 상기 청소기 본체가 상기 주동휠과 종동휠에 의해 바닥면에 지지되도록 구성됨에 의해 달성될 수 있다.

상기 구조에 의해, 상기 청소기 본체에는 캐스터가 미구비될 수 있다.

본 발명의 두 번째 목적은, 상기 청소기 본체가 바닥면에 지지된 상태에서, 상기 주동휠이 상기 종동휠의 전방 상측에 배치되도록 구성됨에 의해 달성될 수 있다.

상기 주동휠은 상기 종동휠에 대하여 1˚ 이상 5˚ 이하로 상향 배치될 수 있다.

본 발명의 두 번째 목적을 달성하기 위하여, 상기 캐터필러 유닛은, 상기 청소기 본체에 장착되고, 상기 구동 모듈을 수용하는 하우징; 및 상기 하우징 내에서 상하로 이동 가능하게 구성되는 상기 구동 모듈의 상하 이동을 가이드하며, 상기 구동 모듈의 상하 이동시에 충격을 흡수하는 서스펜션을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 세 번째 목적을 달성하기 위하여, 상기 캐터필럿 유닛은, 상기 청소기 본체에 장착되고, 상기 구동 모듈을 수용하는 하우징; 및 상기 하우징 내에서 상하로 이동 가능하게 구성되는 상기 구동 모듈의 상하 이동을 가이드하며, 상기 구동 모듈의 상하 이동시에 충격을 흡수하는 서스펜션을 더 포함하도록 구성된다.

상기 서스펜션은, 상기 하우징의 내부에 상하로 배치되고, 상기 구동 모듈을 관통하도록 형성되어 상기 구동 모듈의 상하 이동을 가이드하는 가이드바; 및 상기 가이드바를 감싸도록 형성되고, 상기 하우징과 상기 구동 모듈 사이에 개재되어 상기 구동 모듈의 상하 이동시에 충격을 흡수하는 탄성부재를 포함할 수 있다.

상술한 발명들은 다음과 같이 구성될 수 있다.

상기 구동 모듈은, 구동 모터; 상기 구동 모터의 회전을 감속시켜 상기 주동휠에 전달하는 기어장치; 및 상기 구동 모터가 장착되는 공간을 마련하고, 내부에 상기 기어장치를 수용하며, 상기 하우징 내에서 상하로 이동 가능하게 구성되는 기어 박스를 포함할 수 있다.

상기 기어 박스에는, 상기 주동휠, 상기 종동휠 및 상기 벨트에 의해 한정되는 공간의 적어도 일부를 덮도록 배치되는 이물끼임 방지부가 돌출 형성될 수 있다.

상기 자율주행 청소기가 전진시에 후진시보다 등반저항이 감소될 수 있도록, 상기 주동휠은 상기 종동휠보다 직경이 크게 구성될 수 있다.

상기 자율주행 청소기가 전진 및 후진시 동일한 등반 성능을 가지도록, 상기 주동휠과 상기 종동휠은 같은 직경으로 형성될 수 있다.

상술한 해결수단을 통해 얻게 되는 본 발명의 효과는 다음과 같다.

첫째, 청소기 본체가 청소 모듈의 캐스터와 캐터필러 유닛의 종동휠에 의해 바닥면에 지지되거나, 청소기 본체가 캐터필러 유닛의 주동휠과 종동휠에 의해 바닥면에 지지되도록 구성됨으로써, 기존에 청소기 본체의 안정적 지지를 위해 구비되었던 별도의 캐스터가 불필요하게 된다. 이처럼, 푹신한 카펫 주행시나 장애물 등반시 주행 저항 요인이 되었던 캐스터가 삭제됨으로써, 주행 성능이 향상될 수 있다.

둘째, 딱딱한 바닥(예를 들어, 맨바닥 또는 장판 등)에서는, 청소기 본체의 일측에 돌출된 형태로 배치되는 청소 모듈의 캐스터 및 청소 모듈의 후방에 위치하는 캐터필러 유닛의 종동휠이 청소기 본체를 지지하되, 주동휠은 종동휠의 전방 상측에 배치되어 바닥에 닿지 않도록 구성된다. 반면에, 푹신한 카펫에서는, 주동휠까지도 카펫과 접촉되도록 구성된다.

상기 구조에 의하면, 일반적인 주행 상황(딱딱한 바닥 주행)에서는, 캐터필러 유닛에서 종동휠 부분만이 선접촉되어 주행시의 저항이 감소될 수 있다. 반면에, 높은 접지력이 요구되는 상황(푹신한 바닥 주행)에서는, 주동휠까지도 카펫에 접촉되어 면접촉과 같은 효과를 낼 수 있어서, 주행 성능이 향상될 수 있다.

아울러, 주동휠과 종동휠이 장착된 구동 모듈이 상하로 이동 가능하게 구성되고, 서스펜션이 상기 구동 모듈의 상하 이동시 바닥면과의 접지력을 유지하면서 충격을 흡수하도록 구성됨으로써, 바닥의 특성에 대응하여 접지력이 조절될 수 있다.

셋째, 본 발명에 의하면, 주동휠과 종동휠이 장착된 구동 모듈이 가이드바를 따라 상하로 이동 가능하게 구성되고, 탄성부재가 구동 모듈의 상하 이동시 발생하는 충격을 흡수하도록 이루어짐으로써, 접지 기능과 충격 완충 기능이 주행 방향에 관계없이 균일하게 발휘될 수 있다.

도 1a 및 도 1b는 특허문헌1에서 개시하고 있는 캐터필러 장치가 적용된 로봇 청소기를 도시한 도면.
도 2a 및 도 2b는 특허문헌2에서 개시하고 있는 캐터필러 장치가 적용된 자율주행 진공 청소기를 도시한 도면.
도 3은 본 발명에 따른 자율주행 청소기의 제1실시예를 보인 사시도.
도 4는 도 3에 도시된 자율주행 청소기의 측면도.
도 5는 도 3에 도시된 자율주행 청소기가 딱딱한 바닥에 놓인 상태를 보인 개념도.
도 6은 도 3에 도시된 자율주행 청소기가 푹신한 카펫에 놓인 상태를 보인 개념도.
도 7은 도 3에 도시된 캐터필러 유닛의 정면도.
도 8은 도 7에 도시된 캐터필러 유닛의 측면도.
도 9는 도 7에 도시된 캐터필러 유닛의 분해 사시도.
도 10은 도 9에 도시된 캐터필러 유닛에서 휠과 관련된 구성들을 제외하고 보인 도면.
도 11은 도 7에 도시된 캐터필러 유닛의 배면도.
도 12는 도 3에 도시된 자율주행 청소기의 제2실시예로서, 자율주행 청소기가 딱딱한 플로어에 놓인 상태를 보인 개념도.
도 13은 도 3에 도시된 자율주행 청소기의 제3실시예로서, 캐터필러 유닛을 보인 정면도.
도 14는 도 13에 도시된 캐터필러 유닛의 측면도.
도 15는 도 13에 도시된 캐터필러 유닛의 분해 사시도.
도 16은 도 13에 도시된 캐터필러 유닛에서 휠과 관련된 구성들을 제외하고 보인 도면.
도 17은 도 13에 도시된 캐터필러 유닛의 배면도.

이하, 본 발명에 관련된 자율주행 청소기에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

본 명세서에서는 서로 다른 실시예 및 변형예라도 동일·유사한 구성에 대해서는 동일·유사한 참조번호를 부여하고, 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

변형예는 실시예와 구조적 차이가 있는 부분을 제외하고는 실시예와 동일한 구조를 가진다. 따라서, 구조적으로 모순이 되지 않는 한, 실시예에서 설명한 구조, 기능 등은 변형예에도 그대로 적용될 수 있다.

첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 3은 본 발명에 따른 자율주행 청소기(100)의 일 예를 보인 사시도이고, 도 4는 도 3에 도시된 자율주행 청소기(100)의 측면도이다.

도 3 및 도 4에서는, 일정 영역을 스스로 주행하면서 바닥을 청소하는 기능을 수행하는 자율주행 청소기(100)의 제1실시예를 보이고 있다. 여기서 말하는 바닥의 청소에는, 바닥의 먼지와 이물질을 흡입하거나 바닥을 걸레질하는 것이 포함된다.

자율주행 청소기(100)는 청소기 본체(110), 청소 모듈(120) 및 캐터필러 유닛(130)을 포함한다.

청소기 본체(110)는 자율주행 청소기(100)의 외관을 형성한다. 청소기 본체(110)에는 자율주행 청소기(100)의 제어를 위한 제어부(미도시)를 포함하여 각종 부품들이 내장 또는 장착된다.

청소기 본체(110)에는 먼지통(160)이 착탈 가능하게 장착되고, 먼지통(160)을 덮는 먼지통 덮개(170)가 구비된다. 일 실시예로, 먼지통 덮개(170)는 청소기 본체(110)에 힌지 결합되어 회동 가능하게 구성될 수 있다.

먼지통 덮개(170)는 먼지통(160) 또는 청소기 본체(110)에 고정되어 먼지통(160)의 상면을 덮은 상태를 유지할 수 있다. 먼지통 덮개(170)가 먼지통(160)의 상면을 덮도록 배치된 상태에서는, 먼지통 덮개(170)에 의해 먼지통(160)이 청소기 본체(110)로부터 분리되는 것이 방지될 수 있다.

먼지통 덮개(170)에는 손잡이(171)가 구비될 수 있으며, 손잡이(114)에는 버튼부(173)가 구비될 수 있다. 사용자는 손잡이(171)를 잡은 상태에서 버튼부(173)를 누름으로, 먼지통 덮개(170)를 회동시킬 수 있다. 이에 따라 먼지통(160)은 청소기 본체(110)로부터 분리 가능한 상태에 놓이게 된다.

청소기 본체(110)에는 주변 상황을 감지하기 위한 센싱부(172)가 구비될 수 있다. 센싱부(172)는 장애물 또는 지형 지물을 감지하는 센서(미도시) 및 감지된 자료를 기초로 주행 영역의 지도를 생성하는 제어부로 구성될 수 있다. 본 도면에서는 센싱부(172)의 센서가 전방과 상방을 함께 감지할 수 있도록 손잡이(171) 앞쪽에 배치된 것을 보이고 있다.

청소 모듈(120)은 먼지가 포함된 공기를 흡입하거나 바닥을 닦도록 이루어진다. 여기서, 먼지가 포함된 공기를 흡입하는 청소 모듈(120)은 흡입 모듈로 명명될 수 있고, 바닥을 닦도록 이루어지는 청소 모듈(120)은 걸레 모듈로 명명될 수 있다.

청소 모듈(120)은 청소기 본체(110)에 착탈 가능하게 결합될 수 있다. 흡입 모듈이 청소기 본체(110)로 분리되면, 분리된 흡입 모듈을 대체하여 걸레 모듈이 청소기 본체(110)에 착탈 가능하게 결합될 수 있다.

따라서, 사용자는 바닥의 먼지를 제거하고자 할 경우 청소기 본체(110)에 흡입 모듈을 장착하고, 바닥을 닦고자 할 경우 청소기 본체(110)에 걸레 모듈을 장착할 수 있다. 청소 모듈(120)이 먼지가 포함된 공기를 흡입한 후에 바닥을 닦는 기능을 함께 갖추도록 구성될 수 있음은 물론이다.

청소 모듈(120)은 청소기 본체(110)의 일측으로부터 돌출된 형태로 배치된다. 상기 일측은 상기 청소기 본체(110)가 정방향으로 주행하는 측, 즉 청소기 본체(110)의 앞쪽이 될 수 있다.

본 도면에서는, 청소 모듈(120)이 청소기 본체(110)의 일측에서 전방 및 좌우 양측방으로 모두 돌출된 형태를 가지는 것을 보이고 있다. 구체적으로, 청소 모듈(120)의 전단부는 청소기 본체(110)의 일측으로부터 전방으로 이격된 위치에 배치되고, 청소 모듈(120)의 좌우 양단부는 청소기 본체(110)의 일측으로부터 좌우 양측으로 각각 이격된 위치에 배치된다.

청소 모듈(120)에는 캐스터(castor, 121)가 구비된다. 캐스터(121)는 자율주행 청소기(100)의 주행을 보조하고, 후술할 캐터필러 유닛(130)과 함께 자율주행 청소기(100)를 지지하도록 이루어진다. 자율주행 청소기(100)가 캐터필러 유닛(130)과 캐스터(121)에 의해 지지되는 구조에 대해서는 뒤에서 자세히 설명한다.

한편, 청소기 본체(110)에는 캐터필러 유닛(caterpillar, 130)이 구비된다. 캐터필러 유닛(130)은 구동 모터(134a)로부터 구동력을 전달받아 회전 가능하게 구성된다. 구동 모터(134a)의 구동 방향은 제어부에 의해 제어될 수 있으며, 이에 따라 캐터필러 유닛(130)은 일방향 또는 타방향으로 회전 가능하게 구성될 수 있다.

캐터필러 유닛(130)은 청소기 본체(110)의 좌우 양측에 각각 구비될 수 있다. 캐터필러 유닛(130)은 각각 서로 독립적으로 구동 가능하게 구성될 수 있다. 일 예로, 캐터필러 유닛(130)은 각각의 구동 모터(134a)에 의해 서로 다른 회전 방향 및 속도로 구동될 수 있다. 상기 구성에 의해, 청소기 본체(110)는 전후좌우로 이동되거나 회전될 수 있다.

아울러, 캐터필러 유닛(130)은 청소기 본체(110)를 지지하기 위해 바닥에 선접촉하고, 접지력을 향상시키기 위해 서스펜션(135)을 구비(도 7을 참조)한다. 이에 대해서는 뒤에서 자세히 설명하기로 한다.

한편, 자율주행 청소기(100)의 주행 성능은 대체로 캐스터(121), 캐터필러 유닛(130) 및 서스펜션(135)의 구조에 의해 결정된다. 다만, 앞서 [발명의 배경이 되는 기술]에서 문제 제기한 바와 같이, 특허문헌들에 개시된 상기 구조는 아래와 같은 문제가 있다.

첫째, 청소기 본체에 캐스터가 설치되면, 캐스터에 의해 주행 저항이 발생하여 자율주행 청소기(100)의 주행 성능이 떨어지게 된다. 둘째, 캐터필러 유닛이 바닥 상태와 상관없이 바닥면에 선접촉 되는 경우, 높은 접지력이 요구되는 상황에서는 주행 성능이 저하되는 문제가 발생된다. 셋째, 특허문헌2와 같이 스윙암(92)을 구비하는 서스펜션 구조에 따르면, 서스펜션 설계 구조 상, 주행 방향에 따라 균일한 완충 효과를 얻지 못하여, 특정 상황에서 주행 성능이 저하되는 문제가 있다.

이하에서는, 상기 문제점을 개선한 구조에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.

도 5는 도 3에 도시된 자율주행 청소기(100)가 딱딱한 바닥에 놓인 상태를 보인 개념도이고, 도 6은 도3에 도시된 자율주행 청소기(100)가 푹신한 카펫에 놓인 상태를 보인 개념도이며, 도 7 내지 8은 캐터필러 유닛을 나타내는 도면이다. 참고로, 도 7 및 도 8에서는 이해를 돕기 위하여 벨트(133)를 음영 처리하였다.

본 도면을 참조하면, 캐터필러 유닛(130)은 자율주행 청소기(100)를 지지하고 이동시키는 주동휠(131), 종동휠(132) 및 벨트(133)를 포함하고, 구동 장치인 구동 모듈(134) 및 하우징(136)을 포함하며, 외부 충격으로부터 청소기 본체(110)를 보호하는 서스펜션(135)을 포함한다.

먼저, 캐터필러 유닛(130)의 주동휠(131), 종동휠(132) 및 벨트(133)에 대해 설명한다.

주동휠(131)은 청소기 본체(110)에 회전 가능하게 장착되고, 후술할 구동 모듈(134)로부터 구동력을 제공받아 회전하도록 구성된다. 구체적으로, 주동휠(131)은 청소기 본체(110)의 양측에 장착되고, 회전에 의해 벨트(133)를 시계방향 또는 반시계방향으로 회전시키도록 구성된다.

종동휠(132)은 주동휠(131)과 마찬가지로 청소기 본체(110)에 장착되되, 주동휠(131)의 후방에 배치된다. 종동휠(132)은 벨트(133)에 맞물려서, 상기 벨트(133)의 회전력에 의해 벨트(133)와 함께 회전하도록 구성된다.

종동휠(132)은 청소 모듈(120)에 구비된 캐스터(121)와 함께 자율주행 청소기(100)를 지지하도록 구성된다.

주동휠(131)과 종동휠(132)의 외주면에는 벨트(133)와의 마찰력이 증가되도록 요철부(131a, 132a)가 형성될 수 있다. 본 도면에서는 벨트(133)의 내주면에 형성된 요철부(133b)와 맞물리도록 주동휠(131) 및 종동휠(132)의 외주면에 요철부(131a, 132b)가 형성(도 9 참조)된 것을 보이고 있다.

한편, 주동휠(131)과 종동휠(132)의 배치에 따라, 캐터필러 유닛(130)이 바닥면에 대해 면접촉을 하거나 선접촉을 하게 된다. 상기 구성에 따라 청소기 본체(110)가 지지되는 구조나 캐터필러 유닛(130)의 접지력이 달라질 수 있다.

본 도면에서는 자율주행 청소기(100)가 캐스터(121)와 종동휠(132)에 의해 지지된 것을 보이고 있다. 구체적으로, 주동휠(131)은 종동휠(132)의 전방에 배치되되, 바닥면으로부터 이격 배치된다. 이에 따라, 종동휠(132)에 의해 캐터필러 유닛(130)이 바닥면에 선접촉되도록 구성된다.

주동휠(131)은 상기 종동휠(132)에 대하여 경사각(θ)을 갖도록 상향 배치될 수 있다. 여기서, 경사각(θ)은 1° 이상 5° 이하가 될 수 있다. 경사각(θ)이 상기 각도 범위 내에 있는 경우, 캐터필러 유닛(130)은 딱딱한 바닥에서는 바닥면에 선접촉되고, 푹신한 바닥에서는 바닥면에 면접촉되어, 자율주행 청소기(100)의 안정적인 주행 성능이 확보될 수 있다.

반면에, 경사각(θ)이 1° 미만인 경우, 바닥면의 상태에 따라 의도치 않은 면접촉이 발생할 수 있다. 예를 들어, 바닥면이 울퉁불퉁하게 형성되는 경우, 주행 중 캐터필러 유닛(130)은 바닥면과 의도치 않은 면접촉을 이룰 수 있다. 그리고 경사각(θ)이 5° 초과인 경우, 푹신한 카펫에서 캐터필러 유닛(130)이 벨트(133)가 바닥면과 면접촉이 되지 않을 수 있다.

도 5 내지 도 7을 참조하면, 주동휠(131)은 종동휠(132)의 전방에 배치되되, 상기 경사각(θ)에 해당되는 만큼 바닥면으로부터 이격되어 바닥면에 닿지 않도록 구성된다.

상기 구성에 따르면, 딱딱한 바닥(예를 들어, 맨바닥 또는 장판 등)에서는 캐터필러 유닛(130)이 바닥면에 선접촉되므로, 자율주행 청소기(100)의 높은 주행 속도가 확보될 수 있다. 반면에, 높은 접지력이 요구되는 푹신한 바닥(예를 들어, 카펫, 양탄자 또는 융단 등)에서는 벨트(133)가 바닥에 면접촉되므로, 자율주행 청소기(100)의 안정적인 주행 성능이 확보될 수 있다.

한편, 본 도면에서는 청소기 본체(110)의 전방에 배치된 주동휠(131)의 직경이 종동휠(132)의 직경보다 크게 형성된 것을 보이고 있다. 일반적으로 휠의 직경이 클수록 주행 방향에 대한 등반저항이 감소되기 때문에 자율주행 청소기(100)의 등반성능이 향상된다. 따라서, 주동휠(131)이 종동휠(132)보다 큰 경우, 자율주행 청소기(100)는 후진 시보다 전진 시 더 나은 등반성능을 가지게 된다.

다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 자율주행 청소기(100)가 전진 및 후진 시 동일한 등반 성능을 가지도록 주동휠(331)과 종동휠(332)은 같은 직경을 가질 수 있음은 물론이다.

벨트(133)는 주동휠(131) 및 종동휠(132)을 전체로서 감싸도록 형성되어 폐루프를 이룬다. 주동휠(131)이 구동 모듈(134)로부터 구동력을 전달받아 회전하면, 주동휠(131)에 연동된 벨트(133)가 주동휠(131)의 회전 방향에 따라 함께 회전되며, 벨트(133)에 맞물린 종동휠(132)도 벨트(133)의 회전에 따라 함께 회전한다.

벨트(133)는 주동휠(131) 및 종동휠(132)과 일체로 회전하면서 바닥면과 마찰력을 발생시켜, 자율주행 청소기(100)가 바닥면을 주행하도록 한다.

벨트(133)는 탄성 변형 가능한 재질(예를 들어, 고무, 우레탄 등)로 형성된다. 주동휠(131) 및 종동휠(132)과의 마찰력이 증가되도록, 벨트(133)의 내주면에는 요철부(133a)가 형성될 수 있다. 그리고 바닥면과의 마찰력이 증가될 수 있도록, 벨트(133)의 외주면에도 요철부(133b)가 형성될 수 있다. 일 실시예로, 벨트(133)는 타이밍벨트로 이루어질 수 있다.

주동휠(131)과 종동휠(132) 사이에는 벨트(133)가 캐터필러 유닛(130)의 내측으로 탄성 변형될 수 있는 빈 공간이 형성될 수 있다. 이는 자율주행 청소기(100)가 장애물을 등반하는 동안, 장애물에 의해 벨트(133)가 변형될 수 있는 여유 공간을 제공하기 위함이다.

한편, 외부 환경으로부터 주동휠(131) 및 종동휠(132)을 보호하기 위해, 휠커버(137)가 주동휠(131) 및 종동휠(132)의 일측면을 덮도록 배치될 수 있다. 본 도면에서는 주동휠(131)과 종동휠(132)의 바깥 측면을 덮을 뿐만 아니라, 주동휠(131), 종동휠(132) 및 벨트(133)에 의해 한정되는 공간의 바깥 측면까지 덮도록 구성된 것을 보이고 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 휠커버(137)가 주동휠(131)과 종동휠(132)의 일측면 일부를 덮도록 구성될 수 있다.

상기 구성은, 이물질이 캐터필러 유닛(130) 내부로 들어가는 것을 방지할 수 있고, 주행 중 발생하는 스크래치와 같은 물리적 손상으로부터 주동휠(131) 및 종동휠(132)을 보호할 수 있다.

다음은 캐터필러 유닛(130)의 구동 모듈(134) 및 하우징(136)에 대해 설명한다.

도 9는 도 7에 도시된 캐터필러 유닛(130)의 분해 사시도이고, 도 10은 도 9에 도시된 캐터필러 유닛(130)에서 휠과 관련된 구성들을 제외하고 보인 도면이며, 도 11은 도 7에 도시된 캐터필러 유닛(130)의 배면도이다.

자율주행 청소기(100)를 구동시키기 위해, 구동 모듈(134)은 청소기 본체(110)에 구비되고, 구동력을 발생시켜 주동휠(131)에 전달하도록 구성된다.

구동 모듈(134)은 구동 모터(134a), 기어장치(134b) 및 기어 박스(134c)를 포함한다.

구동 모터(134a)는 구동력을 발생시키는 구동 모터(134a) 및 상기 구동 모터(134a)의 회전각, 속도 등의 정보를 전기적인 신호로 출력하는 엔코더(미도시)를 포함한다. 구동 모터(134a)는 시계 방향 또는 반시계방향으로 회전 가능하게 구성되며, 제어부는 엔코더로부터 획득된 정보를 이용하여 구동 모터(134a)의 구동(회전 방향, 회전 각, 회전 속도 등)을 제어한다.

기어장치(134b)는 구동 모터(134a)에서 발생시킨 구동력을 주동휠(131)에 전달하도록 구성된다. 구체적으로, 기어장치(134b)는 복수의 기어 집합체로 구성되며, 기어비(gear ratio)의 조절을 통해 구동 모터(134a)의 회전 속도와 토크를 적절하게 변경하여 주동휠(131)에 전달하도록 이루어진다.

기어 박스(134c)는 구동 모듈(134)의 외관을 형성하고, 구동 모듈(134)의 부품들이 고정 배치될 수 있는 공간이 제공한다.

기어 박스(134c)의 일측에는 후술할 하우징(136)이 연결되고, 타측에는 주동휠(131)과 종동휠(132)이 회전 가능하게 연결된다. 상기 연결 관계는 뒤에서 상세히 설명한다.

기어 박스(134c)에는, 주동휠(131), 종동휠(132) 및 벨트(133)에 의해 한정되는 공간의 적어도 일부를 덮어 이물 침투를 방지하는 이물끼임 방지부(134c3c)가 돌출 형성될 수 있다.

본 도면에서는, 이물끼임 방지부(134c3c)가 주동휠(131), 종동휠(132) 및 바닥면에 접촉되는 벨트(133)의 하부에 의해 한정되는 하부 공간을 덮도록 배치된 것을 보이고 있다. 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 벨트(133)의 하부에 의해 한정되는 상부 공간까지, 즉 전체를 덮도록 배치될 수 있음은 물론이다.

하우징(136)은 구동 모듈(134) 및 후술할 서스펜션(135)을 수용하기 위한 수용 공간을 형성하며, 청소기 본체(110)에 장착된다. 본 도면을 참조하면, 하우징(136)은 구동 모듈(134)의 일측을 감싸고, 서스펜션(135)을 구성하는 가이드바(135a)가 삽입되도록 하우징(136)의 양측 상하부에 관통홀(136a)을 구비할 수 있다. 이와 관련된 기어 박스(134c)와 기어장치(134b)의 결합 관계는 뒤에서 상세히 검토하기로 한다.

다음은 캐터필러 유닛(130)의 서스펜션(135)에 대해 설명한다.

서스펜션(135)은 외부로부터 발생한 충격이 청소기 본체(110)에 전달되지 않도록 구동 모듈(134)과 하우징(136) 사이에 개재된다. 구체적으로, 서스펜션(135)은 바닥면의 상태에 따라 구동 모듈(134)이 상하 방향으로 이동되도록 구동 모듈(134)을 가이드하면서, 후술할 탄성부재(135b)를 이용하여 충격을 완충한다.

서스펜션(135)은 가이드바(135a) 및 탄성부재(135b)를 포함한다.

하우징(136)에 상하 방향으로 배치된 가이드바(135a)는 구동 모듈(134)의 상하 이동을 가이드한다. 구체적으로, 가이드바(135a)가 기어 박스(134c) 양측에 형성된 가이드홀(134c1a)에 삽입되고, 하우징(136)의 상하부 양측에 형성된 관통홀(136a)에 장착되어, 구동 모듈(134)이 상기 가이드바(135a)를 따라 상하로 이동 가능하게 구성된다.

아울러, 하우징(136)에 배치된 가이드바(135a)가 하우징(136)으로부터 분리되지 않도록, 가이드바(135a)와 하우징(136) 중 적어도 하나에는 이탈 방지 구조가 구비될 수 있다.

탄성부재(135b)는 구동 모듈(134)과 청소기 본체(110) 사이에 개재되어, 바닥면 상태에 따라 상하로 이동하는 구동 모듈(134)을 탄성 지지하고 자율주행 청소기(100)에 가해지는 충격을 완화한다. 본 도면에서는 탄성부재(135b)가 상기 가이드바(135a)를 감싸도록 형성되고, 하우징(136)과 구동 모듈(134) 사이에 개재된 것을 보인다.

여기서, 탄성 지지는 구동 모듈(134)이 이동된 거리만큼 탄성부재(135b)가 압축 또는 인장되어, 구동 모듈(134)의 이동 방향과 반대 방향으로 구동 모듈(134)에 탄성력을 가하는 것을 일컫는다.

본 도면에서는 코일스프링 형태의 탄성부재(135b)가 가이드바(135a)를 감싸면서 하우징(136)과 구동 모듈(134) 사이에 개재된 것을 보인다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 탄성부재(135b)는 판 스프링으로 형성될 수 있다.

상기 구조에 의하면, 자율주행 청소기(100)의 주행 방향과 관계없이 서스펜션(135) 기능이 균일하게 발휘될 수 있다. 따라서, 자율주행 청소기(100)의 주행 안정성이 향상될 수 있다.

다음은 구동 모듈(134)을 구성하는 기어장치(134b)와 기어 박스(134c)의 상세 구조에 대해 상세하게 설명한다.

기어장치(134b)는 복수의 기어 집합체로 구성되어, 구동 모터(134a)가 발생시킨 구동력을 주동휠(131)까지 전달한다.

기어장치(134b)는 제1기어부(134b1) 및 제2기어부(134b2)를 포함한다.

제1기어부(134b1)는 구동 모터(134a)의 구동축(134a1)과 맞물려 회전한다. 구체적으로 상기 구동축(134a1)의 외주면에 형성된 기어[예를 들어, 헬리컬 기어(helical gear)]가 제1기어부(134b1)의 기어와 연동되어, 구동 모터(134a)의 구동력을 제1기어부(134b1)에 전달한다.

제2 기어부(134b2)는 제1기어부(134b1) 및 주동휠(131)에 각각 맞물려 회전한다. 구체적으로, 제2기어부(134b2)는 제1서브기어(134b2a) 및 제2서브기어(134b2b)를 포함하며, 제1서브기어(134b2a) 및 제2서브기어(134b2b)들이 순차적으로 맞물려 회전하면서, 제1기어부(134b1)의 회전력을 주동휠(131)로 전달하도록 구성된다. 일 실시예로, 제2기어부(134b2)는 스퍼기어(spur gear), 헬리컬기어(helical gear)과 같은 여러 형태로 구성될 수 있다.

한편, 상술했듯이 기어장치(134b)는 기어 박스(134c)에 수용되어 외부 환경(예를 들어 먼지 등)으로부터 보호될 수 있다.

기어 박스(134c)는 메인 케이스(134c1), 미들 케이스(134c2) 및 프론트 케이스(134c3)를 포함한다.

메인 케이스(134c1)는 가이드바(135a)가 관통하는 가이드홀(134c1a)을 구비한다. 메인 케이스(134c1)의 상부에는 구동 모터(134a)의 수용을 위한 구동 모터 수용부(134c1b)가 형성되고, 메인 케이스(134c1)의 일측면에는 제1기어부(134b1)의 수용을 위한 제1 기어 수용부(134c1c)가 형성된다.

본 도면에서는 구동 모터(134a)가 상기 구동 모터 수용부(134c1b)에 수용되되, 구동 모터(134a)의 회전축(134a1)이 메인 케이스(134c1)의 상하 방향으로 관통되도록 구성된 것을 보인다.

미들 케이스(134c2)는 메인 케이스(134c1)와 프론트 케이스(134c3) 사이에 개재될 수 있다. 구체적으로, 미들 케이스(134c2)의 일측은 제1기어부(134b1)를 덮도록 배치되고, 타측은 프론트 케이스(134c3)에 수용되어 제2기어부(134b2)를 덮도록 배치될 수 있다.

미들 케이스(134c2)에는 제1연통홀(134c2a)이 형성된다. 구체적으로, 제1기어부(134b1)의 회전돌기(134b1')가 제1연통홀(134c2a)을 관통하여, 제1기어부(134b1)가 제2기어부(134b2)의 제1서브기어(134b2a)에 맞물린다.

본 도면에서는, 프론트 케이스(134c3)의 일면에는 제2기어부(134b2)가 수용되는 공간이 형성되고, 프론트 케이스(134c3)의 타면의 일측에는 제2기어부(134b2)가 프론트 케이스(134c3)를 관통해 주동휠(131)과 연동하기 위한 제2연통홀(134c3a)이 형성되고, 타측에는 종동휠(132)이 회전 가능하게 장착되는 보스(134c3b)가 형성된 것을 보인다.

제2서브기어(134b2b)에는 돌출부(134b2b')가 형성되며, 상기 돌출부(134b2b')에는 주동휠(131)의 결합홈(미도시)과 맞물리는 결합돌기(134b2b")가 형성된다.

상기 돌출부(134b2b')가 프론트 케이스(134c3)의 제2연통홀(134c3a)을 관통하여, 주동휠(131)의 결합홈에 결합돌기(134b2b")가 회전 가능하게 맞물리고, 보스(134c3b)는 종동휠(132)의 결합홈(미도시)에 회전 가능하도록 결합될 수 있다.

프론트 케이스(134c3)는 주동휠(131), 종동휠(132) 및 벨트(133)에 의해 한정되는 공간의 적어도 일부를 덮어 이물 침투를 방지하는 이물끼임 방지부(134c3c)를 더 포함할 수 있다.

도 12는 도 3에 도시된 자율주행 청소기(200)의 제2실시예로서, 자율주행 청소기(200)가 딱딱한 플로어에 놓인 상태를 보인 개념도이다.

앞선 제1실시예와 같이, 본 실시예에서, 자율주행 청소기(200)는 청소기 본체(210), 청소 모듈(220), 캐스터(221) 및 먼지통(260) 등을 포함할 수 있으며, 이에 대한 설명은 앞선 제1실시예에서 설명한 바와 같다.

도 12를 참조하면, 주동휠(231)은 종동휠(232)과 함께 청소기 본체(210)를 지지하도록 구성된다. 구체적으로 주동휠(231)은 종동휠(232)의 전방에 배치되되, 주동휠(231)과 종동휠(232)이 바닥면에 지지되도록 구성된다. 따라서, 캐터필러 유닛(230)이 바닥면에 면접촉된다.

상기 구성에 의하면, 캐터필러 유닛(230)에 의해 자율주행 청소기(200)가 안정적으로 지지될 수 있다.

더욱이, 청소 모듈(220)에 캐스터(221)가 별도로 구비되지 않아도 자율주행 청소기(200)가 안정적으로 지지될 수 있음은 물론이다. 또한, 청소 모듈(220)에 캐스터(221)가 구비되지 않아도 되므로, 캐스터(221)에 의해 주행 시 발생하는 주행 저항이 감소되는 이점이 있다.

도 13 내지 도 17은 도 3에 도시된 자율주행 청소기(300)의 제3실시예로서, 구동 모듈(334)을 구성하는 기어장치(334b)와 기어 박스(334c)를 상세히 보인 도면이다.

도 13은 도 3에 도시된 자율주행 청소기의 제3실시예로서, 캐터필러 유닛을 보인 정면도이다. 도 14는 도 13에 도시된 캐터필러 유닛의 측면도이고, 도 15는 도 13에 도시된 캐터필러 유닛의 분해 사시도이며, 도 16은 도 13에 도시된 캐터필러 유닛에서 휠과 관련된 구성들을 제외하고 보인 도면이고, 도 17은 도 13에 도시된 캐터필러 유닛의 배면도이다.

본 도면에서는 캐터필러 유닛(330)이 바닥면에 면접촉하고 있으며, 주동휠(331)과 종동휠(332)의 직경이 동일한 것을 보인다. 하지만, 앞선 제1실시예와 같이 주동휠이 종동휠에 대해 상향 경사지게 배치됨으로써 캐터필러 유닛(330)의 벨트(333)는 바닥면에 선접촉될 수 있으며, 제2실시예와 같이 주동휠과 종동휠이 바닥면을 함께 지지하도록 배치됨으로써, 캐터필러 유닛(330)의 벨트(333)는 면접촉 될 수 있음은 물론이다. 또한, 앞선 제1실시예 및 제2실시예와 같이, 주동휠(331)은 종동휠(332)보다 큰 직경을 가질 수 있다. 이에 대한 설명은 앞선 제1실시예 및 제2실시예에서 설명한 바와 같다.

기어장치(334b)는 복수의 기어 집합체로 구성되어, 구동 모터(334a)가 발생시킨 구동력을 주동휠(331)까지 전달한다. 구체적으로 기어장치(334b)는 제1유성기어부(334b1), 제2유성기어부(334b2) 및 연결기어부(334b3)를 포함한다.

제1유성기어부(334b1)는 구동 모터(334a)의 구동축(334b1a)에 형성된 기어와 연동한다. 제2유성기어부(334b2)는 제1유성기어부(334b1)와 연동된다. 연결기어부(334b3)는 제2유성기어부(334b2) 및 주동휠(331)과 각각 연동된다.

한편, 기어장치(334b)는 기어 박스(334c)에 수용되어 외부 환경(예를 들어 먼지 등)으로부터 보호된다.

기어 박스(334c)는 메인 케이스(334c1), 미들 케이스(334c2), 프론트 케이스(334c3), 기어커버(334c4)를 포함한다.

메인 케이스(334c1)의 양측에는 가이드바(335a)가 관통하는 가이드홀(334c1a)이 형성된다. 메인 케이스(334c1)의 일측에는 구동 모터(334a)가 장착되며, 메인 케이스(334c1)의 타측에는 제1유성기어부(334b1)가 수용된다.

메인 케이스(334c1)에는 구동 모터(334a)의 구동축(334b1a)이 메인 케이스(334c1)를 관통하여 제1유성기어부(334b1)에 연동되도록 제1연통홀(334c1b)이 형성된다. 즉, 구동 모터(334a)의 구동축(334b1a)은 상기 제1연통홀(334c1b)을 관통하여 제1유성기어부(334b1)에 연결된다. 이에 따라 구동 모터(334a)에서 제공된 구동력이 제1유성기어부(334b1)로 전달된다.

제1유성기어부(334b1)는 제1선기어(334b1a), 제1링기어(334b1b), 복수의 제1유성기어(334b1c) 및 제1케이지(334b1d)를 포함한다.

제1선기어(334b1a)는 구동 모터(334a)의 회전축에 결합되고, 제1연통홀(334c1b)을 관통하여 메인 케이스(334c1)의 타측으로 노출된다. 제1선기어(334b1a)는 제어부에서 인가되는 구동 신호에 따라 양방향으로 회전 가능하게 구성될 수 있다.

제1링기어(334b1b)는 메인 케이스(334c1)의 타측에 제1선기어(334b1a)를 둘러싸도록 형성된다. 제1선기어(334b1a)는 제1링기어(334b1b)의 중심에 배치된다. 도시된 바와 같이 제1링기어(334b1b)는 메인 케이스(334c1) 자체에 형성될 수 있다.

복수의 제1유성기어(334b1c)는 제1선기어(334b1a) 및 제1링기어(334b1b)와 맞물려, 자전함과 동시에 제1선기어(334b1a)를 중심으로 공전하도록 구성된다. 제1링기어(334b1b)가 고정된 본 구조에서, 복수의 제1유성기어(334b1c) 각각의 자전 방향은 제1선기어(334b1a)의 회전 방향에 반대되는 방향이며, 공전 방향은 제1선기어(334b1a)의 회전 방향과 동일한 방향이다.

제1케이지(334b1d)는 복수의 제1유성기어(334b1c) 각각의 자전축을 회전 가능하게 지지한다. 제1케이지(334b1d)는 복수의 제1유성기어(334b1c) 각각의 일부를 덮도록 배치된다. 제1케이지(334b1d)는 제1선기어(334b1a)를 덮도록 배치될 수 있으며, 이 경우 제1선기어(334b1a)의 회전축을 회전 가능하게 지지하도록 구성될 수도 있다.

미들 케이스(334c2)는 메인 케이스(334c1)에 결합된다. 미들 케이스(334c2)의 일측은 제1유성기어부(122c1)를 덮도록 배치되고, 미들 케이스(334c2)의 타측에는 제2유성기어부(122c2)가 수용된다. 미들 케이스(334c2)에는 제1유성기어부(334b1)와 제2유성기어부(334b2) 간의 연동을 위한 제2연통홀(334c2a)이 형성된다.

제2유성기어부(334b2)는 제2선기어(334b2a), 제2링기어(334b2b), 복수의 제2유성기어(334b2c) 및 제2케이지(334b2d)를 포함한다.

제2선기어(334b2a)는 제1케이지(334b1d)에 돌출 형성되어 제2연통홀(334c2a)을 통해 미들 케이스(334c2)의 타측으로 노출된다.

제2링기어(334b2b)는 미들 케이스(334c2)의 타측에 제2선기어(334b2a)를 둘러싸도록 형성된다. 제2선기어(334b2a)는 제2링기어(334b2b)의 중심에 배치된다. 도시된 바와 같이, 제2링기어(334b2b)는 미들 케이스(334c2) 자체에 형성될 수 있다.

복수의 제2유성기어(334b2c)는 제2선기어(334b2a) 및 제2링기어(334b2b)와 맞물려, 자전함과 동시에 제2선기어(334b2a)를 중심으로 공전하도록 구성된다. 제2링기어(334b2b)가 고정된 본 구조에서, 복수의 제2유성기어(334b2c) 각각의 자전 방향은 제2선기어(334b2a)의 회전 방향에 반대되는 방향이며, 공전 방향은 제2선기어(334b2a)의 회전 방향과 동일한 방향이다.

제2케이지(334b2d)는 복수의 제2유성기어(334b2c) 각각의 자전축을 회전 가능하게 지지한다. 제2케이지(334b2d)는 복수의 제2유성기어(334b2c) 각각의 일부를 덮도록 배치된다. 제2케이지(334b2d)는 제2선기어(334b2a)를 덮도록 배치될 수 있으며, 이 경우 제2선기어(334b2a)의 회전축을 회전 가능하게 지지하도록 구성될 수도 있다.

프론트 케이스(334c3)는 기어박스(334c)의 바깥쪽 하우징으로 메인 케이스(334c1) 및 미들 케이스(334c2)에 결합된다. 프론트 케이스(334c3)의 일측에는 제2유성기어부(334b2)가 수용되고, 타측에는 연결기어부(334b3)가 수용된다.

프론트 케이스(334c3)에는 제2유성기어부(334b2)가 연결기어부(334b3)와 연동하기 위한 제3연통홀(334c3a)이 형성된다.

여기서, 연결기어부(334b3)는 제1연결기어(334b3a), 제2연결기어(334b3b) 및 제3연결기어(334b3c)를 포함하며, 상기 제1 내지 제3연결기어(334b3a, 334b3b 및 334b3c)가 순차적으로 맞물려서, 제2유성기어부(334b2)의 회전력을 주동휠(331)에 전달하도록 구성된다. 일 예로, 연결기어부(334b3)는 스퍼기어(spur gear), 헬리컬기어(helical gear)과 같은 여러 형태로 구성될 수 있다.

제2케이지(334b2d)에는 제3연통홀(334c3a)에 삽입되는 돌출부가 형성되며, 상기 돌출부는 제1연결기어(334b3a)의 결합홈(미도시)과 맞물리는 결합돌기(334b2d') 통해 프론트 케이스(334c3)의 타측으로 노출된다.

프론트 케이스(334c3)에는 주동휠(331)과 종동휠(332)이 회전 가능하게 결합될 수 있도록 청소기 본체(310) 바깥 방향으로 제1및 제2보스(334c3b, 334c3c)가 형성된다.

기어커버(334c4)는 프론트 케이스(334c3)에 결합되어 연결기어부(334b3)를 덮도록 배치되되, 제1및 제2보스(334c3b, 334c3c)에 대응하여 제4연통홀(334c4a) 및 제5연통홀(334c4b)을 구비한다.

제1보스(334c3b)에는 상기 제3연결기어(334b3b)가 회전 가능하도록 결합된다. 상기 제3연결기어(334b3b)에는 돌출부(334b3c')가 형성되고, 돌출부(334b3c')에는 주동휠(331)의 결합홈(미도시)과 맞물리는 결합돌기(334b3c")가 상기 제4연통홀(334c4a')을 관통하여 제1커버(334c4)의 타측으로 노출된다. 아울러, 제2보스(334c3c)는 종동휠(332)과 연동되기 위해, 제5연통홀(334c4a")을 관통하여 제5연통홀(334c4a")의 타측으로 노출된다.

기어커버(334c4)에는 주동휠(131), 종동휠(132) 및 벨트(133)에 의해 한정되는 공간의 적어도 일부를 덮어 이물 침투를 방지하는 이물끼임 방지부(334c4c)가 돌출 형성될 수 있다.

본 도면에서는, 이물끼임 방지부(334c4c)가 주동휠(331), 종동휠(332) 및 바닥면에 접촉되는 벨트(333)의 하부에 의해 한정되는 하부 공간을 덮도록 배치된 것을 보이고 있다. 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 벨트(333)의 하부에 의해 한정되는 상부 공간까지, 즉 전체를 덮도록 배치될 수 있음은 물론이다.

상기 기어장치(334b)와 기어 박스(334c)의 구성에 의하면, 구동 모터(334a)의 회전 속도와 토크가 적절하게 변경된 구동력이 주동휠(331)에 전달되고, 이물 침투를 방지하는 이물끼임 방지부(334c3c)에 의해, 기어장치(334b)의 오작동이 방지될 수 있다.

Claims

청소기 본체;
상기 청소기 본체의 일측에 돌출된 형태로 배치되고, 캐스터를 구비하는 청소 모듈; 및
상기 청소기 본체의 양측에 각각 구비되고, 상기 청소 모듈의 후방에 위치하는 캐터필러 유닛(caterpillar unit)을 포함하며,
상기 캐터필러 유닛은,
구동 모듈;
상기 구동 모듈에 장착되어, 상기 구동 모듈로부터 구동력을 전달받아 회전 가능하게 구성되는 주동휠;
상기 구동 모듈에 장착되고, 상기 주동휠의 후방에 배치되는 종동휠;
상기 주동휠과 상기 종동휠을 전체로서 감싸도록 형성되어 폐루프를 이루며, 상기 주동휠의 회전시 상기 종동휠을 회전시키도록 구성되는 벨트;
상기 청소기 본체에 장착되고, 상기 구동 모듈을 수용하는 하우징; 및
상기 하우징 내에서 상하로 이동 가능하게 구성되는 상기 구동 모듈의 상하 이동을 가이드하며, 상기 구동 모듈의 상하 이동시에 충격을 흡수하는 서스펜션을 포함하고,
상기 서스펜션은,
상기 하우징의 내부에 상하로 수직하게 배치되고, 상기 구동 모듈을 수직으로 관통하도록 형성되어 상기 구동 모듈의 상하 이동을 가이드하는 가이드바; 및
상기 가이드바를 감싸도록 형성되고, 상기 하우징과 상기 구동 모듈 사이에 개재되어 상기 구동 모듈의 상하 이동시에 충격을 흡수하는 탄성부재를 포함하며,
상기 청소기 본체는 상기 캐스터와 종동휠에 의해 바닥면에 지지되되,
상기 주동휠과 상기 종동휠은 상기 가이드바를 따라 함께 이동되는 것을 특징으로 하는 자율주행 청소기.
제1항에 있어서,
상기 청소기 본체에는 캐스터가 미구비되는 것을 특징으로 하는 자율주행 청소기.
제1항에 있어서,
상기 청소기 본체가 바닥면에 지지된 상태에서, 상기 주동휠은 상기 종동휠의 전방 상측에 배치되는 것을 특징으로 하는 자율주행 청소기.
제3항에 있어서,
상기 주동휠은 상기 종동휠에 대하여 1˚ 이상 5˚ 이하로 상향 배치되는 것을 특징으로 하는 자율주행 청소기.
삭제
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제1항에 있어서,
상기 구동 모듈은,
구동 모터;
상기 구동 모터의 회전을 감속시켜 상기 주동휠에 전달하는 기어장치; 및
상기 구동 모터가 장착되는 공간을 마련하고, 내부에 상기 기어장치를 수용하며, 상기 하우징 내에서 상하로 이동 가능하게 구성되는 기어 박스를 포함하는 것을 특징으로 하는 자율주행 청소기.
제7항에 있어서,
상기 기어 박스에는, 상기 주동휠, 상기 종동휠 및 상기 벨트에 의해 한정되는 공간의 적어도 일부를 덮도록 배치되는 이물끼임 방지부가 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 자율주행 청소기.
제1항에 있어서,
상기 자율주행 청소기가 전진시에 후진시보다 등반저항이 감소될 수 있도록, 상기 주동휠은 상기 종동휠보다 직경이 큰 것을 특징으로 하는 자율주행 청소기.
제1항에 있어서,
상기 자율주행 청소기가 전진 및 후진시 동일한 등반 성능을 가지도록, 상기 주동휠과 상기 종동휠은 같은 직경으로 형성되는 것을 특징으로 하는 자율주행 청소기.
청소기 본체; 및
상기 청소기 본체의 양측에 각각 구비되는 캐터필러 유닛(caterpillar unit)을 포함하며,
상기 캐터필러 유닛은,
구동 모듈;
상기 구동 모듈에 장착되어, 상기 구동 모듈로부터 구동력을 전달받아 회전 가능하게 구성되는 주동휠;
상기 구동 모듈에 장착되고, 상기 주동휠의 후방에 배치되는 종동휠;
상기 주동휠과 상기 종동휠을 전체로서 감싸도록 형성되어 폐루프를 이루며, 상기 주동휠의 회전시 상기 종동휠을 회전시키도록 구성되는 벨트;
상기 청소기 본체에 장착되고, 상기 구동 모듈을 수용하는 하우징; 및
상기 하우징 내에서 상하로 이동 가능하게 결합되는 상기 구동 모듈의 상하 이동을 가이드하며, 상기 구동 모듈의 상하 이동시에 충격을 흡수하는 서스펜션을 포함하고,
상기 서스펜션은,
상기 하우징의 내부에 상하로 수직하게 배치되고, 상기 구동 모듈을 수직으로 관통하도록 형성되어 상기 구동 모듈의 상하 이동을 가이드하는 가이드바; 및
상기 가이드바를 감싸도록 형성되고, 상기 하우징과 상기 구동 모듈 사이에 개재되어 상기 구동 모듈의 상하 이동시에 충격을 흡수하는 탄성부재를 포함하며,
상기 청소기 본체는 상기 주동휠과 종동휠에 의해 바닥면에 지지되되,
상기 주동휠과 상기 종동휠은 상기 가이드바를 따라 함께 이동되는 것을 특징으로 하는 자율주행 청소기.
제11항에 있어서,
상기 청소기 본체에는 캐스터가 미구비되는 것을 특징으로 하는 자율주행 청소기.
삭제
삭제
제11항에 있어서,
상기 구동 모듈은,
구동 모터;
상기 구동 모터의 회전을 감속시켜 상기 주동휠에 전달하는 기어장치; 및
상기 구동 모터가 장착되는 공간을 마련하고, 내부에 상기 기어장치를 수용하며, 상기 하우징 내에서 상하로 이동 가능하게 구성되는 기어 박스를 포함하는 것을 특징으로 하는 자율주행 청소기.
제15항에 있어서,
상기 기어 박스에는, 상기 주동휠, 상기 종동휠 및 상기 벨트에 의해 한정되는 공간의 적어도 일부를 덮도록 배치되는 이물끼임 방지부가 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 자율주행 청소기.
제11항에 있어서,
상기 자율주행 청소기가 전진시에 후진시보다 등반저항이 감소될 수 있도록, 상기 주동휠은 상기 종동휠보다 직경이 큰 것을 특징으로 하는 자율주행 청소기.
제11항에 있어서,
상기 자율주행 청소기가 전진 및 후진시 동일한 등반 성능을 가지도록, 상기 주동휠과 상기 종동휠은 같은 직경으로 형성되는 것을 특징으로 하는 자율주행 청소기.
청소기 본체; 및
상기 청소기 본체의 양측에 각각 구비되는 캐터필러 유닛(caterpillar unit)을 포함하며,
상기 캐터필러 유닛은,
상기 청소기 본체에 장착되는 하우징;
상기 하우징의 내부에 수용되어 상하로 이동 가능하게 구성되는 구동 모듈;
상기 구동 모듈의 상하 이동을 가이드하며, 상기 구동 모듈의 상하 이동시에 충격을 흡수하는 서스펜션;
상기 구동 모듈로부터 구동력을 전달받아 회전 가능하게 구성되는 주동휠;
상기 구동 모듈에 장착되고, 상기 주동휠의 후방에 배치되는 종동휠; 및
상기 주동휠과 상기 종동휠을 전체로서 감싸도록 형성되어 폐루프를 이루며, 상기 주동휠의 회전시 상기 종동휠을 회전시키도록 구성되는 벨트를 포함하고,
상기 서스펜션은,
상기 하우징의 내부에 상하로 수직하게 배치되고, 상기 구동 모듈을 수직으로 관통하도록 형성되어 상기 구동 모듈의 상하 이동을 가이드하는 가이드바; 및
상기 가이드바를 감싸도록 형성되고, 상기 하우징과 상기 구동 모듈 사이에 개재되어 상기 구동 모듈의 상하 이동시에 충격을 흡수하는 탄성부재를 포함하며,
상기 주동휠과 상기 종동휠은 상기 가이드바를 따라 함께 이동되는 것을 특징으로 하는 자율주행 청소기.
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