TWI694807B - 自律行走式掃地機器人及附驅動裝置的車輪 - Google Patents

Abstract

[課題] 降低車輪單元的震動。 　　[解決手段] 一種附驅動裝置的車輪，具備：使車體移動的車輪、由驅動源的輸入而旋轉，且支撐車體之荷重的軸、設在軸與前述車輪之間的減速機構、支撐軸且配置在軸與前述車輪之間的第1軸承、支撐軸且配置在比第1軸承還靠中央側的第2軸承、以減速機構的第2齒輪來降低震動之彈性體的2個行星齒輪。

Description

自律行走式掃地機器人及附驅動裝置的車輪

本發明，是關於自律行走式掃地機器人及附驅動裝置的車輪。

以往，已知有在室內一邊自律移動一邊清掃的自律行走式掃地機器人。自律行走式掃地機器人，作為動力源是搭載充電電池，以控制裝置來控制用以驅動車輪單元的行走馬達而進行自律行走，並使用馬達驅動的旋轉刷來掃入塵埃，以吸引扇吸引來進行清掃。

自律行走式掃地機器人，是進行左右一對驅動用的車輪所致的自動行走。

在此，是使自律行走式掃地機器人自動行走，故有必要因應用以驅動車輪之馬達的轉矩來將減速比調整在某個值的範圍，例如40～80之間。也就是說，對於馬達的轉矩，讓用以驅動車輪的轉矩，成為40～80倍，而這會成為運作時之運轉聲音變大的原因之一。 [先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1] 日本特開2017-74321號公報

[發明所欲解決的課題]

以往的自律行走式掃地機器人之車輪的減速機構，是如專利文獻1所記載般，配置成使減速機構的直徑方向收斂在車輪內部。

該構造的情況，由於無法使齒輪的外徑變大，故無法使每一段的減速比變大。因此，為了大幅取得必要的減速比，必須將齒輪在上下重疊來配置複數層，導致車輪之推力方向的大型化。此外，若抑制減速機構之推力方向的長度的話，減速比會變小，故有必要使馬達的轉矩變大，而有磁鐵的等級提高等導致成本增加。

且，在驅動車輪之際以高旋轉來驅動馬達，剛性較高之減速機構的齒輪會磨擦，藉此產生較大的運轉聲音。由於自律行走式掃地機器人在運作時，使用者也常在周圍進行其他作業，故期望運轉時之噪音降低的使用者很多。 [用以解決課題的手段]

有鑑於上述情事而完成的本發明，是一種附驅動裝置的車輪，具有：使車體移動的驅動輪、使該驅動輪旋轉的馬達、設在前述驅動輪與前述馬達之間的減速機構，前述減速機構，具有：小齒輪、與該小齒輪咬合且比該小齒輪還長徑的第1齒輪，前述第1齒輪，是具有彈性體或由彈性體所成。 [發明的效果]

根據本發明，可提供降低小型化之車輪單元之噪音的自律行走式掃地機器人及附驅動裝置的車輪。

以下，針對本發明的實施形態，適當參照圖式來進行詳細說明。

圖1，是從左前方觀看本發明之實施形態之自律行走式掃地機器人的立體圖。又，自律行走式掃地機器人S所行進的方向之中，將設有側刷7之側當成前方，將鉛直上方當成上方，在驅動輪2、3所相對向的方向中將驅動輪2側當作左方，將驅動輪3側當成右方。亦即，如圖1等所示般，定義前後、上下、左右方向。

圖2，是自律行走式掃地機器人的仰視圖。

自律行走式掃地機器人S，是一邊自律地移動一邊自動地清掃既定之清掃區域(例如房間的地面Y)的電動機器。

自律行走式掃地機器人S，具備：成為外輪廓的殼1(1u、1s)、下部之一對的驅動輪2、3(參照圖2)以及補助輪4。且，自律行走式掃地機器人S，是在下部具備旋轉刷5、導刷6及側刷7，在周圍具備感測器8(8a、8b、8c)(參照圖2、圖3、圖4)。

驅動輪2、3，是分別以行走馬達21、21A(參照圖6)來旋轉驅動。補助輪4，是從動輪亦即自由旋轉的腳輪。驅動輪2、3，是設在自律行走式掃地機器人S之前後方向的中央側且在左右方向的外側，補助輪4是設在前後方向的前方側且在左右方向的中央側。

側刷7，是設在自律行走式掃地機器人S的前方側且在左右方向的外側，如圖1的箭頭α1般，以將自律行走式掃地機器人S之前方外側的區域，從左右方向外側朝向內側方向掃取的方式旋轉，而將地面上的塵埃集中至中央的旋轉刷5(參照圖2)側。2個導刷6，是各自對於驅動輪2、3設在左右方向內側，且為以由側刷7所收集的塵埃不會從旋轉刷5的範圍內逃到外側的方式來導引的固定刷。

旋轉刷5，是對於自律行走式掃地機器人S的驅動輪2、3設在後方。旋轉刷5之左右側端部的左右方向位置，可各自在比驅動輪2、3還內側，或比導刷6還內側。

圖3是圖1的A-A剖面圖。

圖4是表示將自律行走式掃地機器人的殼予以拆卸之內部構造的立體圖。又，圖4，是表示拆卸集塵盒12的狀態。

圖5，是表示圖4之B-B剖面的立體圖。

如圖3所示般，自律行走式掃地機器人S，在內部具備：充電電池9、控制裝置10、吸引扇11、集塵盒12。作為集塵盒12的入口，在旋轉刷5的上方形成有吸入口12i。且，集塵盒12是在出口安裝有集塵過濾器13。

充電電池9，例如為可藉由充電來再次利用的二次電池，且收容於電池收容部1s6(參照圖2)。充電電池9，是遍及自律行走式掃地機器人S的左右端部來配置(參照圖3、圖5)。

來自充電電池9的電力，是供給至感測器8、驅動裝置等之各馬達(21、21A、5m)、控制裝置10、及吸引扇11等。

自律行走式掃地機器人S，是藉由控制裝置10來統整控制。

(吸引扇11) 　　如圖4所示般，吸引扇11是配置在下殼1s的中心附近。

在吸引扇11所致之空氣的流路，從吸口14i(參照圖3)朝向下游側依序設有：集塵盒12、集塵過濾器13、吸引扇11、及排氣口1s5(參照圖2)。排氣口1s5，是設在旋轉刷5的前方且在驅動輪2、3的左右方向內側。藉由驅動吸引扇11(參照圖3、圖5)，將集塵盒12內的空氣從排氣口1s5排出至外部來產生負壓，而從地面Y透過吸口14i將塵埃吸入集塵盒12內。

於吸口14i附近，設有將地面上的塵埃予以掃入的旋轉刷5(參照圖2)。

吸引扇11，是在與下殼1s之間透過彈性體(未圖示)來設置。藉由中介有彈性體，使吸引扇11的震動衰減而難以傳達至下殼1s，可降低震動、噪音。

若使吸引扇11及旋轉刷馬達5m(參照圖4)驅動的話，會藉由旋轉刷5(參照圖3)將地面等的塵埃掃入。所掃入的塵埃，是透過吸口14i、吸入口12i而被導引至集塵盒12內。以集塵過濾器13去除塵埃之後的空氣，是通過排氣口1s5(參照圖2)來排出。又，集塵盒12，是可打開設在上殼1u的蓋1u1(參照圖1)來裝卸，能卸下集塵過濾器13來丟棄塵埃。

(自律行走式掃地機器人S的動作概要) 　　在此，針對自律行走式掃地機器人S之大致上的動作進行說明。

自律行走式掃地機器人S，是藉由驅動輪2、3與補助輪4(參照圖2)而自律地移動，可進行前進、後退、左右旋繞、原地轉向等。而且，自律行走式掃地機器人S，是將以側刷7、導刷6集塵而附著在旋轉刷5之周圍的塵埃，透過吸口14i，藉由吸引扇11的吸入力，而從集塵盒12入口的吸入口12i吸入至集塵盒12內，並藉由出口的集塵過濾器13而滯留在集塵盒12內。

若在集塵盒12內累積塵埃的話，適當地讓使用者將集塵盒12從本體部Sh拆卸，並拆除集塵過濾器13，來丟棄塵埃。

以下，針對自律行走式掃地機器人S之其他的構造進行詳述。

(殼1) 　　殼1，是成為外輪廓，為用來收容行走馬達21、21A、旋轉刷馬達5m、吸引扇11、集塵盒12、控制裝置10等的筐體。

殼1，具備：成為上壁的上殼1u、成為底壁(及一部分側壁)的下殼1s(參照圖2)、設置在殼1之前下部的保險桿1b。

於上殼1u，設有供集塵盒12(參照圖3)出入用的蓋1u1(參照圖1)。

如圖2所示般，於下殼1s，形成有：車輪單元收容部1s1、側刷安裝部1s3、孔部1s4、排氣口1s5、電池收容部1s6。

車輪單元收容部1s1，是形成在圖2的俯視時呈大致圓形之下殼1s的中央左右兩側。

於車輪單元收容部1s1，收容有用來支撐、驅動驅動輪2、3的車輪單元20、30。

於孔部1s4，設有吸入部14。排氣口1s5，是在下殼1s的中央附近，複數形成在被左右的車輪單元收容部1s1給夾住的位置。

電池收容部1s6，是形成在比下殼1s的中心還靠前側。

於電池收容部1s6，收納有充電電池9。於電池收容部1s6的左右，形成有用來安裝側刷7的側刷安裝部1s3。

在下殼1s的後側，亦即排氣口1s5、以及車輪單元收容部1s1的後側，形成有設有吸入部14(參照圖2)的孔部1s4。

保險桿1b(參照圖1、圖2)，是設置成：在與壁等之障礙物衝突之際，對應由外部所作用的力而可往前後方向移動。保險桿1b，是藉由左右一對的保險桿彈簧(圖示省略)而被向外彈推。

若透過保險桿1b而與障礙物衝突之際的作用力作用於保險桿彈簧的話，保險桿彈簧在俯視時會往內側倒下地變形，一邊將保險桿1b向外彈推一邊容許保險桿1b的後退。若保險桿1b遠離障礙物而使前述的作用力消失的話，藉由保險桿彈簧的彈推力使保險桿1b復歸至原本的位置。此外，保險桿1b的後退(亦即與障礙物的接觸)，是藉由後述的保險桿感測器8a(參照圖4)來檢測，並將該檢測結果輸入至控制裝置10。

(吸入部14) 　　圖3所示的吸入部14，是形成空氣之流路的一部分，該空氣含有以吸引扇11所吸引的塵埃。從吸入部14往下游的流路，依序連通至：集塵盒12、集塵過濾器13、吸引扇11及排氣口1s5(參照圖2)。

於吸入部14，配置有將塵埃掃入的旋轉刷5，且固定有用來驅動旋轉刷5的旋轉刷馬達5m(參照圖4)。吸入部14，是形成有吸口14i，其將以旋轉刷5掃入的塵埃吸入至集塵盒12。吸口14i，是具有與旋轉刷5(參照圖2)大致相同長度而形成。

如圖3所示般，吸口14i，是與集塵盒12之開口的吸入口12i連通，而使塵埃透過吸口14i、吸入口12i來集中至集塵盒12。

於吸入部14，使收容旋轉刷5的旋轉刷收容部14b形成在下殼1s，於旋轉刷收容部14b配置有上述的旋轉刷5。旋轉刷5，是可旋轉地安裝在吸入部14。旋轉刷5，是可拆卸地安裝在吸入部14。

(集塵盒12) 　　圖3所示的集塵盒12，是將塵埃予以回收的容器，該塵埃是從地面Y透過形成在吸入部14的吸口14i而被吸入。集塵盒12，具有與旋轉刷5大致相同的左右方向尺寸。

集塵盒12，具備：將所回收的塵埃予以收容的本體、可將所回收的塵埃予以取出的蓋、本體上部之可折疊的把手。集塵盒12的本體，下表面為與吸入部14之上部的形狀對應的形狀，且具備與吸口14i相對向之大致相同開口形狀的吸入口12i。蓋，是與吸引扇11的吸引口相對向，且具備前述的集塵過濾器13。

(感測器8) 　　圖4所示的保險桿感測器8a，是以保險桿1b的後退來檢測出保險桿1b(參照圖1)與障礙物接觸的感測器，例如為光電耦合器。在障礙物接觸保險桿1b的情況，是以保險桿1b的後退來遮住感測器光。因應該變化而使檢測訊號輸出至控制裝置10。

圖4所示的測距感測器8b，是檢測出離障礙物之距離的紅外線感測器。在本實施形態，是在正面與兩側面的共3處設置測距感測器8b。

測距感測器8b，具有：發出紅外線的發光部(未圖示)、將紅外線在障礙物反射回來的反射光予以接收的受光部(未圖示)。根據由該受光部所檢測出之反射光的強度，來算出離障礙物的距離。又，保險桿1b之中至少在測距感測器8b的附近，是以供紅外線穿透的樹脂或玻璃所形成。

此外，作為測距感測器8b亦可使用其他種類的感測器(例如，超音波感測器、可見光感測器)。

圖2所示的地面用測距感測器8c，是測量離地面之距離的紅外線感測器，且設置在下殼1s之下表面前後左右4處。藉由地面用測距感測器8c來檢測階梯等之較大的高低差，藉此可防止自律行走式掃地機器人S的落下。例如，在藉由地面用測距感測器8c檢測出前方有30mm左右以上之高低差的情況，控制裝置10(參照圖3)是控制行走馬達21、21A來使本體部Sh後退，而轉換自律行走式掃地機器人S的進行方向。

(控制裝置10) 　　圖3所示的控制裝置10，例如是使微電腦( Microcomputer)與周邊電路安裝於基板而構成。微電腦，是讀取出記憶在ROM(Read Only Memory)的控制程式，並在RAM(Random Access Memory)展開，而以CPU(Central Processing Unit)來實行，藉此實現各種處理。周邊電路，具有：A/D、D/A轉換器、各種馬達的驅動電路、感測器電路、充電電池9的充電電路等。

控制裝置10，是因應利用者所致之操作按鈕bu的操作、以及由感測器8所輸入的訊號來實行演算處理，而與各馬達(21、21A、5m)、感測器8、吸引扇11等輸入輸出訊號。

(補助輪4) 　　圖2所示的補助輪4，是設在下殼1s之前方之左右方向的中央。補助輪4，是與驅動輪2、3一起將本體部Sh保持在既定高度而使自律行走式掃地機器人S圓滑地移動用的車輪。補助輪4，是伴隨著本體部Sh的移動而與地面Y之間產生摩擦力藉此來從動旋轉，並且以朝向能在水平方向旋轉360°的方式，被軸支撐於下殼1s。

＜＜實施形態1＞＞ 　　接著，針對含有實施形態1之自律行走式掃地機器人S之驅動輪2、3的車輪總成20、30進行說明。

又，含有驅動輪2的車輪總成20與含有驅動輪3的車輪總成30，可對於自律行走式掃地機器人S之左右的中央面成為面對稱而為相同的構造，故針對車輪總成20之構造的說明，可與車輪總成30相同，於是就不重複車輪總成30的說明。

圖6是從斜後上方觀看實施形態1之車輪總成的立體圖，圖7A是實施形態1之車輪總成的側剖面圖，圖7B是圖7A的C-C剖面圖。

圖8是車輪總成的分解立體圖，圖9是從圖8的相反方向來觀看之車輪總成的分解立體圖。圖10是行星齒輪總成的分解立體圖。

針對實施形態1之車輪總成20的驅動輪2與用以驅動驅動輪2的馬達21之間的減速機構進行說明。

具體來說，如圖7A所示般，與驅動輪2在同軸上配置有馬達21，如圖7B所示般，在馬達21的驅動軸(輸入軸)以壓入等來固定有太陽齒輪22。馬達21，是固定於馬達支架21b。

如圖7B所示般，設有與太陽齒輪22之外周的齒咬合的3個行星齒輪23。

使具有內齒24h的內齒齒輪之第1外齒輪24，固定於圖1所示例子之本體部Sh等的非旋轉部，該內齒24h是與3個行星齒輪23之外周的齒23h咬合。

此外，如圖7A、圖8所示般，與3個行星齒輪23之外周的齒咬合，而使具有內齒25h的內齒齒輪之第2外齒輪25設置成旋轉自如。第2外齒輪25，是固定有驅動輪2(參照圖6)，而構成輸出軸。

旋轉自如的第2外齒輪25，是變更為與固定之第1外齒輪24不同的齒數而變更轉移角，藉此具有與固定之第1外齒輪24相同的基準圓直徑。這樣一來，第2外齒輪25的內齒25h是配置成與3個行星齒輪23的齒23h咬合。

由上述可知，馬達21與驅動輪2之間的減速機構，是構成為具有：太陽齒輪22、3個行星齒輪23、第1外齒輪24、及第2外齒輪25。

如圖8、圖9所示般，第2外齒輪25，是深度尺寸較短的有底圓筒狀之樹脂製的零件。第2外齒輪25是具有：圓板狀的底板25a、從底板25a的緣部豎起之形狀的圓筒板25b。於圓筒板25b的內周面側形成有內齒25h。

於第2外齒輪25的底板25a，在中央形成有讓馬達軸21j退避之圓形的孔25a0。且，於第2外齒輪25之底板25a的內面側，形成有3個朝向馬達21側延伸的凸部25a1(參照圖8)。於各凸部25a1，可從底板25a的外面側往內面側(圖8的圖面中是從左側往右側)螺刻有母螺紋25a2，但如上述般以樹脂形成第2外齒輪25的話，例如使用自攻螺絲，藉此不在凸部25a1螺刻便可固定。

驅動輪2，具有：圓板狀的底板2s、從底板2s的緣部豎起之圓筒狀的車輪部2w。驅動輪2，例如以彈性物來成形。又，驅動輪2亦可由彈性物以外的材料來形成。驅動輪2之車輪部2w的外徑尺寸s1(參照圖7A)，是約50mm～約80mm的尺寸。車輪部2w的外徑尺寸s1，最大約設為80mm，最小的外徑尺寸s1，約設為50mm亦可。

車輪部2w是行走時與地面Y接觸的部位，以安裝在自律行走式掃地機器人S的狀態下，使車輪部2w的左右方向內側成為圓筒面2w1。另一方面，車輪部2w的左右方向外側，是形成為具有凹形狀2wo與凸形狀2wt之圓筒形狀的凹凸狀圓筒面2w2。

如圖8所示般，於圓板狀的底板2s，在內側的3處形成有用來固定第2外齒輪25的凸部2s1。於各凸部2s1，貫穿設置有孔2s2，該孔2s2是供固定第2外齒輪25的螺絲n1來插通。

驅動輪2與第2外齒輪25的組裝是如下述般進行。將螺絲n1，插通至形成在驅動輪2之圓板狀之底板2s的孔2s2，而螺鎖於第2外齒輪25的母螺紋25a2，藉此使驅動輪2固定在成為輸出的第2外齒輪25。

根據以上的構造，使3個行星齒輪23分別與固定之第1外齒輪24的內齒24h、以及旋轉自如之第2外齒輪25的內齒25h咬合來旋轉。3個行星齒輪23在固定之第1外齒輪24的內齒24h進行1旋轉移動的期間，旋轉自如的第2外齒輪25，是以與第1外齒輪24不同的齒數分量來旋轉。

將驅動輪2與用以驅動驅動輪2的馬達21之間的減速機構之咬合狀態示於圖11。圖11，是表示驅動輪與馬達之間的減速機構之咬合狀態的縱剖面示意圖。

太陽齒輪22的齒數為z1、行星齒輪23的齒數為z2、固定之第1外齒輪24的齒數為z3、旋轉自如之第2外齒輪25的齒數為z4的話，從輸入的馬達21，到固定有驅動輪2之用來輸出的第2外齒輪25為止的減速比N，是如下述般求得。

在此，將行星齒輪23的數量設為n，m為1、2、3、………的自然數的話，太陽齒輪22的齒數z1，是具有行星齒輪23之數量份的齒數，故以下式(1)來表示。

且，固定之第1外齒輪24的齒數z3，在m為1、2、3、………的自然數的話，固定之第1外齒輪24是具有行星齒輪23之數量份的齒數，故m為1、2、3、………的自然數的話，是以下式(2)來表示。

旋轉自如之第2外齒輪25的齒數z4，是成為下式(3)。

行星齒輪23只是中介在太陽齒輪22與第1外齒輪24、第2外齒輪25之間， 　　減速比N1，是以下式(4)來表示。

例如，若z1=57、z2=15、z3=84、z4=87的話，減速比N1為71.7。

如此一來，以車輪總成20的構造，可實現減速比N1=約40～約80。

如圖7A所示般，於固定之第1外齒輪24與旋轉自如之第2外齒輪25的外周外面配置有車輪2。藉此，可將特殊行星齒輪減速機構配置在車輪2的內部。同樣地，可將特殊行星齒輪減速機構配置在車輪3的內部。

此外，使3個行星齒輪23成為彈性體亦即彈性物的成形零件，來將馬達21之驅動時的震動，在從太陽齒輪22傳遞時被行星齒輪23吸收而降低，不會傳到第一外齒輪24，藉此降低噪音。

於是，驅動輪2、3的減速機構，是使驅動輪2、3之推力方向(軸方向)及直徑方向一起小型化，並使降低噪音的驅動輪2成為可能。

＜緩衝機構K＞ 　　若驅動輪2、3從地面所受到的外力對齒輪部(22、23、24、25)施加的話，有著齒隙等變化而使噪音或能量傳達的損失變大之問題發生的可能性。

於是，如圖7A、圖7B所示般，在驅動輪2與殼體26之間設有緩衝機構K。

殼體26，是設在驅動輪2與固定有驅動輪之旋轉自如的第2外齒輪25之間。

緩衝機構K，是由支撐在殼體26的銷26p與旋轉自如地被銷26p插通之圓筒狀的滾子26r所構成。

如圖8、9所示般，殼體26，是具有深淺的有底圓筒狀之樹脂製的零件。殼體26，具有：圓板狀的底板26a、圓筒側板26b、突緣板26c。

於底板26a，在中央形成有供驅動輪2的3個凸部25a1插通的中央孔26a1。

於突緣板26c，在驅動輪2的軸方向固定有不銹鋼等的銷26p。滾子26r是旋轉自如地被銷26p插通。滾子27r是使用例如POM(Polyoxymethylene, Polyacetal)等的樹脂。在圖7A所示的位置，配置滾子26r，並使銷26p通過滾子26r之後，將銷26p對突緣板26c與圓筒側板26b以壓入等來固定。藉此，使滾子26r旋轉自如地設置在銷26p。

根據上述構造，使驅動輪2的內周面2n(參照圖7A)與滾子27r之間的間隙變窄，藉此可將驅動輪2從地面Y受到的衝撃或外力，透過滾子26r而以殼體26來承受。藉此，可抑制驅動輪2從地面Y受到的衝撃或外力，傳達至行星齒輪23、太陽齒輪22等之齒輪的情況。

根據實施形態1的構造，而發揮以下的作用效果。

1. 使包含馬達21的驅動輪2、3之減速機構各自幾乎收納在驅動輪2、3的外徑尺寸s1及寬度尺寸s2，並可實現自律行走式掃地機器人S所必要的減速比N1=約40～約80、較佳為70～80。

2. 如圖6、圖7A、圖7B所示般，在從驅動輪2、3的各車軸方向觀看的情況，可使包含馬達21的驅動輪2、3之減速機構(22、23、24、25)各自收納在驅動輪2、3之各外徑尺寸s1的區域內。因此，可將充電電池9、集塵盒12、吸口14i、旋轉刷5，配置在除了驅動輪2、3以外之前後方向區域的任意位置。因此，使自律行走式掃地機器人S的小型化成為可能。且，由於可將充電電池9、集塵盒12、吸口14i、旋轉刷5，充分使用除了驅動輪2、3之區域以外的左右方向來配置，故可提升自律行走式掃地機器人S的基本功能。

3. 從前後方向(參照圖1、圖4)觀看自律行走式掃地機器人S的情況，如圖7A所示般，可在驅動輪2、3的各寬度尺寸s2內收納馬達21與減速機構之各齒輪(22、23、24、25)的一部分或全部。

由以上得知，可使驅動輪2、3的減速機構小型化。亦即，即使取得較大的減速比N1，亦可使驅動輪2、3的減速機構小型化。

4. 在本減速機構，是對行星齒輪23、第1外齒輪24、及第2外齒輪25施加有起因於轉矩之較大的外力，而發生較大的應力。但是，在本減速機構，是使用3個行星齒輪23，故外力會變1/3，產生的應力也會變1/3。且，對第1外齒輪24與第2外齒輪25所施加的外力，亦透過3個行星齒輪23來傳遞，故各自成為1/3。因此，對第1外齒輪24與第2外齒輪25使各自產生的應力成為1/3。

於是，在本減速機構，使產生的應力降低，機械性的可靠性較高。

5. 在驅動輪2、3與殼體26之各個之間，設有緩衝機構K，該緩衝機構K是使驅動輪2與被支撐在殼體26的滾子26r之間的間隙變窄。於是，施加於驅動輪2、3的衝撃、外力可由殼體26來承受。因此，能抑制施加於驅動輪2、3的衝撃、外力傳達至減速機構之齒輪(22、23、24、25)的情況。

於是，減速機構(22、23、24、25)的可靠性較高，可長壽命化。

6. 使3個行星齒輪23成為彈性體亦即彈性物，而在馬達21及各齒輪間，吸收移動時之外力產生的震動，降低自律行走式掃地機器人S驅動時所產生的噪音。

7. 由以上得知，可為小型且高輸出轉矩，具有使產生的應力降低之機械性的可靠性較高的減速機構，可實現降低移動時之噪音的自律行走式掃地機器人S。

又，在前述實施形態1，雖示例出使用3個行星齒輪23的情況，但只要行星齒輪23的數量為複數的話，其數量可適當選擇。

且，使用彈性體的齒輪雖為3個行星齒輪23，但齒輪的強度在不會使壽命顯著降低的範圍內亦可將其他1個或複數個齒輪以彈性體來構成。

＜＜實施形態2＞＞ 　　接著，針對各自含有實施形態2之自律行走式掃地機器人S之驅動輪2、3的車輪總成20A、30A進行說明。

又，含有驅動輪2的車輪總成20A與含有驅動輪3的車輪總成30A，可對於自律行走式掃地機器人S之左右的中央面成為面對稱而為相同的構造，故針對車輪總成20A之構造的說明，可與車輪總成30A的說明相同，於是就不重複車輪總成30A的說明。

圖12，是從斜後上方觀看實施形態2之車輪總成的立體圖。

圖13，是實施型態2之車輪總成的分解立體圖，圖14是從圖13的相反方向來觀看之車輪總成的分解立體圖。

圖15，是圖12的D-D剖面圖，圖16，是以可看見小齒輪、齒輪的剖面來切斷的剖面圖。

車輪總成20A之在驅動輪2與馬達31之間的減速機構，是採用使用擺線形曲線的行星齒輪的減速機構。

如圖16所示般，對驅動輪2的旋轉軸(凸輪軸34的位置)偏芯來設置馬達31(旋轉軸31j)。於馬達31的旋轉軸31j，固定有小齒輪32。

如圖12所示般，馬達31，是固定在第1殼體ha。第1殼體ha，是固定在成為驅動輪2之構造構件的第2殼體hb。

詳細來說，如圖13所示般，於第1殼體ha，形成有螺絲插通孔ha1，另一方面，於第2殼體hb螺刻有母螺紋hb1。將未圖示的螺絲插通於第1殼體ha的螺絲插通孔ha1，而螺鎖於第2殼體hb的母螺紋hb1，藉此使第1殼體ha固定於第2殼體hb。

且，使齒輪33咬合於小齒輪32，並以具有比小齒輪32還多的齒數來設置(參照圖16)。

在此，為了降低噪音，於第一段齒輪的小齒輪32與齒輪33，採用斜齒輪。

此外，使齒輪33成為彈性體亦即彈性物的成形零件，來將馬達31之驅動時的震動，在從小齒輪32傳遞時被齒輪33吸收而降低，不會傳到凸輪軸34或行星齒輪35，藉此降低噪音。

於齒輪33的旋轉軸，固定有凸輪軸34(參照圖13、圖14等)。

藉此，馬達31的輸出，是透過小齒輪32、齒輪33，而減速來傳給凸輪軸34。

如圖13、圖14所示般，凸輪軸34，是具有：第一中心軸34a、第一凸輪部34b、第二凸輪部34c、第二中心軸34d。

凸輪軸34的第一中心軸34a，是與驅動輪2的旋轉軸為同軸，具有對齒輪33的中心軸制動的矩形剖面來形成。第一中心軸34a，是嵌入固定於齒輪33的中心軸。

第一凸輪部34b，是對第一中心軸34a偏芯之圓柱形狀的軸。

第二凸輪部34c，是對第一中心軸34a偏芯，且以第一中心軸34a為中心相對於第一凸輪部34b錯開約180度相位來形成之圓柱形狀的軸。

第二中心軸34d，是與第一中心軸34a相同，為與驅動輪2的旋轉軸同軸之圓柱形狀的軸。第二中心軸34d，是旋轉自如地被軸支撐在軸承38t，該軸承38t是插通至驅動輪2的中心軸。

因此，凸輪軸34，是與驅動輪2的旋轉軸在同軸上旋轉。但是，如後述般，驅動輪2的旋轉與凸輪軸34的旋轉是獨立。

於凸輪軸34的第一凸輪部34b，透過軸承34t1而配置有行星齒輪35，該行星齒輪35是使用擺線形曲線而形成齒35h。

於行星齒輪35，在同軸上複數形成有用來使旋轉板38旋轉的圓柱狀凹部35a。所謂圓柱狀凹部35a，是在馬達31側沒有貫通之具有圓柱形狀之空間的凹部。

於旋轉板38固定有驅動輪2。藉由使旋轉板38旋轉驅動，而使驅動輪2旋轉驅動。

如圖15所示般，旋轉板38是內裝於軸承39(參照圖13、圖14)。軸承39，亦可為滑動軸承，亦可為滾珠軸承。另一方面，旋轉板38是透過軸承38t而與凸輪軸34連結。

於凸輪軸34的第二凸輪部34c，透過軸承34t2而配置有行星齒輪36，該行星齒輪36是使用擺線形曲線而形成齒36h。行星齒輪35與行星齒輪36為相同形狀的齒輪，且軸支撐在第一凸輪部34b與第二凸輪部34c，藉此使相位錯開180度來安裝。

又，行星齒輪35、36，使凸輪的相位錯開180度來配置2個的原因，是謀求震動降低。換言之，行星齒輪36，是對行星齒輪35往相反方向偏芯，藉此抵銷行星齒輪35之偏芯所致的運動，而可抑制震動、噪音等。

於行星齒輪36，在同軸上複數貫穿設置有用來使旋轉板38旋轉的插通孔36a。行星齒輪36的插通孔36a，是以與行星齒輪35的圓柱狀凹部35a相同的間隔來形成。

圖17，是圖15的E-E剖面圖。圖18，是圖15的F-F剖面圖。

行星齒輪35、36的各齒35h、36h，是各自與外齒輪37的齒37h咬合。外齒輪37是固定的齒輪。

行星齒輪35、36的各齒35h、36h，是各自使用擺線形曲線來形成，故與此咬合的外齒輪37，是形成為圓筒狀的齒37h。又，若將通常的漸開線齒輪作為行星齒輪35、36來使用的話，會發生漸開線干涉，故使用擺線形曲線的齒35h、36h與圓筒狀的齒37h的形狀。

圓筒狀的齒37h，是以旋轉自如地被軸支撐在銷37h1的滾子37h2所形成。

如圖18所示般，於行星齒輪35的圓柱狀凹部35a與行星齒輪36的插通孔36a，活動嵌入有滾子38r，該滾子38r是旋轉自如地被軸支撐在固定於旋轉板38的銷38p。

如圖13、圖14所示般，旋轉板38，是圓環狀的零件，透過軸承38t而旋轉自如地被支撐於凸輪軸34的第二中心軸34d。

根據上述構造，行星齒輪35、36，在與外齒輪37之圓筒狀的齒37h咬合而旋轉之際，透過貫通圓柱狀凹部35a與插通孔36a的滾子38r，而使旋轉板38繞凸輪軸34的第二中心軸34d來旋轉。

如圖14所示般，於旋轉板38，在3處螺刻有母螺紋38n。

對貫穿設置於驅動輪2的3個貫通孔2s4分別使螺絲n2插通而螺鎖於旋轉板38的母螺紋38n，藉此使驅動輪2固定於旋轉板38。

驅動輪2，具有：圓板狀的底板2s、圓筒狀的車輪部2w。驅動輪2，例如以彈性物來成形。又，驅動輪2亦可由彈性物以外的材料來形成。驅動輪2之車輪部2w的外徑尺寸s3，是約50mm～約80mm的尺寸。亦即，車輪部2w的外徑尺寸s3(參照圖17)，最大約設為80mm，最小的外徑尺寸約設為50mm。

車輪部2w是行走時與地面接觸的部位，內側成為圓筒面2w1。另一方面，驅動輪2的外側，是形成為具有凹形狀2wo與凸形狀2wt之圓筒形狀的凹凸狀圓筒面2w2。

如圖14所示般，於圓板狀的底板2s，貫穿設置有上述的3個貫通孔2s4。

根據以上的構造，若凸輪軸34旋轉的話，行星齒輪35、36，是一邊藉由凸輪軸34的第一凸輪部34b及第二凸輪部34c的各動作而公轉(使行星齒輪35、36的各軸部旋轉)，且一邊藉由外齒輪37的齒37h與各自的齒35h、36h的咬合來自轉。

亦即，以固定之外齒輪37的齒37h的數量與行星齒輪35(36)的齒35h(35h)的數量差距，作為行星齒輪35之旋轉來取出的構造。

具體來說，成為將行星齒輪35、36之自轉的旋轉數，透過貫穿於圓柱狀凹部35a、插通孔36a的滾子38r，而使用旋轉板38來取出的構造。

驅動輪2與馬達31之間的減速機構之咬合狀態，是如圖19(a)所示般。又，圖19(a)，是表示驅動輪與馬達之間的減速機構之咬合狀態的縱剖面示意圖，圖19(b)，是表示減速機構與凸輪軸之兩側軸承的荷重施加方式的原理圖。

在此，若小齒輪32的齒數為z1、齒輪33的齒數為z2、行星齒輪35、36的齒數為z3、外齒輪的齒數為z4的話，減速比N2是以下式(5)來表示。

例如，若小齒輪32的齒數為z1=12、齒輪33的齒數為z2=48、行星齒輪35、36的齒數為z3=17、外齒輪37的齒數為z4=18的話，減速比N2=68.0。根據上述構造，可設定成減速比N2=約40～約80。

又，該情況，對於凸輪軸34(z2=48)的旋轉，使凸輪軸34的旋轉透過行星齒輪35、36來傳達之旋轉板38的減速比N2A，是成為下式。

亦即，軸亦即凸輪軸34的旋轉速度與驅動輪2(旋轉板38)的旋轉速度不同。藉此，使小型化成為可能。

如圖17所示般，若凸輪軸34往箭頭γ1方向旋轉的話，固定在凸輪軸34的行星齒輪35是往同方向(箭頭γ1方向)旋轉。行星齒輪35的齒數z3=17，比外齒輪37的齒數z4=18還要小，故行星齒輪35，是往與凸輪軸34的旋轉方向(箭頭γ1)相反之方向的箭頭γ2方向來自轉。藉此，使小型化成為可能。

根據實施形態2的構造，而發揮以下的作用效果。又，下述記載沒有必要解釋成只記載本實施形態的作用效果，亦可含有本實施形態之其他的構造。

1. 僅由齒輪33與行星齒輪35及行星齒輪35與外齒輪37之二段的減速，而可得到較高的減速比(例如，減速比N為約40～約80，較佳為65～80)。因此，可將高效率的減速機構配置在驅動輪2、3的內部。

2. 如圖16～圖18所示般，在從驅動輪2、3的各車軸方向觀看的情況，可使包含馬達31的驅動輪2、3之減速機構(32、33、34、35)各自收納在驅動輪2、3之各外徑尺寸s3(參照圖17)內。因此，可將充電電池9、集塵盒12、吸口14i、旋轉刷5，配置在除了自律行走式掃地機器人S的驅動輪2、3以外之前後方向的任意位置。因此，使自律行走式掃地機器人S的小型化成為可能。且，由於可將充電電池9、集塵盒12、吸口14i、旋轉刷5，充分使用除了驅動輪2、3之區域以外的左右方向來配置，故可提升自律行走式掃地機器人S的基本功能。

3. 從前後方向(參照圖1、圖4)觀看自律行走式掃地機器人S的情況，如圖12所示般，可在驅動輪2、3之各寬度尺寸s4的區域內收納馬達31與減速機構之各齒輪(32、33、34、35、37)的一部分或全部。

4. 行星齒輪35、36的齒35h、36h，是各自使用擺線形曲線來形成，故可抑制應力集中，對應力較強。

5. 由於可為將旋轉零件的齒輪33、行星齒輪35、36予以兩端支撐的構造，故成為對外力較強的構造。

6. 由於使用固定於凸輪軸34，且相位錯開180度的行星齒輪35、36，故可抑制震動。

7. 於驅動輪2、3，雖從地面Y施加有衝撃或外力，但固定有驅動輪2、3的各旋轉板38，是透過滾子38r而連接於行星齒輪35、36，該滾子38r是活動嵌合於行星齒輪35、36的圓柱狀凹部35a與插通孔36a。且，驅動輪2、3是以旋轉板38等，來承受衝撃或外力，故施加於驅動輪2、3的衝撃或外力傳遞至齒輪部(32、33、34、35、37)的情況。

8. 在實施形態2的車輪總成20A，如圖19(b)所示般，在自律行走式掃地機器人S的行走時施加於驅動輪2(3)的荷重，是透過旋轉板38、軸承38t，傳達至凸輪軸34。傳達至凸輪軸34的荷重W1、W2，是各自透過軸承34t1、38t而傳達至第1殼體ha、第2殼體hb(參照圖15)。因此，設在驅動輪2與馬達31之間的減速機構是不會承受到該荷重W1、W2。於是，減速機構的可靠性、耐久性較高。

相對於此，在專利文獻1，如圖23所示般，固定有驅動輪的輪轂(32)是被支撐在輪轂軸承(33)。

且，固定有輪轂(32)的車輪側旋轉構件(28)，是被軸承(64)的外輪所支撐。軸承(64)的內輪，是將衰減部輸入軸(25)的一端部予以支撐。衰減部輸入軸(25)的其他部分，是透過滾動軸承(62)而旋轉自如地被支撐在泵殼(22p)。因此，施加於驅動輪的荷重，不僅是輪轂軸承(33)，還會透過車輪側旋轉構件(28)、軸承(64)、衰減部輸入軸(25)、滾動軸承(62)等而由泵殼(22p)承受。因此，施加於驅動輪的荷重，會變成以機構部承受，使得機構部的可靠性比本案實施形態2(本案發明)還低。

9. 如圖15所示般，凸輪軸34是以第1軸承34t1與第2軸承38t來支撐。而且，旋轉板38是透過第3軸承39而被支撐在第2殼體hb。

藉由具備第1軸承38t與第2軸承34t1，而可將用以驅動驅動輪2的機構小型化，該第1軸承38t是支撐凸輪軸34，且配置在凸輪軸34與車輪的驅動輪2之間；該第2軸承34t1是支撐凸輪軸34，且配置在比第1軸承38t還靠中央側。

第3軸承39之內周面的直徑尺寸39s，是比第1軸承38t之外周面的直徑尺寸38t1與第2軸承34t1之外周面的直徑尺寸34s的任一方還要大，且與該一方的軸承重疊配置。在圖15所示之例，第3軸承39之內周面的直徑尺寸39s比第1軸承38t之外周面的直徑尺寸38t1還大，且第3軸承39與第1軸承38t重疊配置。使第3軸承39之內周面的直徑尺寸39s比第1軸承38t之外周面的直徑尺寸38t1與第2軸承34t1之外周面的直徑尺寸34s的任一方還要大，藉此可將第3軸承39重疊配置於第1軸承34t1或第2軸承38t。

以往，是使固定在軸的車輪旋轉，或是在固定的軸透過軸承來將車輪支撐成旋轉自如，而使車輪與軸獨立地旋轉的構造。

相對於此，在本實施形態2(本發明)，是使軸的凸輪軸34與驅動輪2(旋轉板38)獨立地旋轉的構造。

由以上得知，可使驅動輪2(3)的減速機構精簡化。

相對於此，在專利文獻1，如專利文獻1的圖1所示般，是透過軸承(64)，以殼體外側的軸承部殼(22c)來承受外力，故減速機構會是往減速部輸入軸(25)、旋轉軸(35)方向變大的構造。

10. 使第2階段的齒輪亦即齒輪33成為彈性體亦即彈性物，而在馬達31及各齒輪間，吸收移動時之外力產生的震動，降低自律行走式掃地機器人S驅動時所產生的噪音。

11. 由以上得知，可實現自律行走式掃地機器人S，其為小型且高輸出轉矩，且具有使產生的應力降低之機械性的可靠性較高的減速機構。

又，在實施形態2，雖說明了使用2個行星齒輪35、36的情況，但行星齒輪亦可為單數。

且，雖說明了將行星齒輪35、36的自轉透過旋轉板38來傳達至驅動輪2、3的構造，但只要可將行星齒輪35、36的自轉各自傳達給驅動輪2、3的話，亦可直接將驅動力分別從行星齒輪35、36直接傳達給驅動輪2、3。或是，使用旋轉板38以外的構造，來將行星齒輪35、36的自轉傳達給旋轉板38的構造亦可。

且，使用彈性體的齒輪雖為齒輪33，但齒輪的強度在不會使壽命顯著降低的範圍內亦可將其他1個或複數個齒輪以彈性體來構成。

又，本發明並不限於實施形態1、2的構造，在本案所包含之技術性思想的範圍內可有各種變形形態、具體的形態。 　　本案包含以下的技術性思想。 　　[附記1] 一種附驅動裝置的車輪，其具備： 　　使車體移動的車輪、 　　由驅動源的輸入而旋轉，且支撐前述車體之荷重的軸、 　　設在前述軸與前述車輪之間的減速機構、 　　支撐前述軸，且配置在前述軸與前述車輪之間的第1軸承、 　　支撐前述軸，且配置在比前述第1軸承還靠中央側的第2軸承、 　　以前述減速機構的第2齒輪來降低震動之彈性體的2個行星齒輪。 　　[附記2] 如附記1所記載之附驅動裝置的車輪，其特徵為，前述彈性體的齒輪，是取代複數個行星齒輪，而具備1個斜齒構造的齒輪。 　　[附記3] 如附記2所記載之附驅動裝置的車輪，其特徵為，前述彈性體的齒輪，是取代第2齒輪，而具備第1、第2、或其複數之彈性體的齒輪。

2、3‧‧‧驅動輪(車輪)21、21A、31、41、41A‧‧‧馬達(行走馬達)2B、3B‧‧‧軸襯套(車輪固定部)2i、3i‧‧‧圓筒面(驅動輪之內側的外周面)2o、3o‧‧‧外筒面(驅動輪之外側的外周面)5‧‧‧旋轉刷5m‧‧‧旋轉刷馬達(馬達)8‧‧‧感測器(障礙物檢測手段)8a‧‧‧保險桿感測器(障礙物檢測手段)8b‧‧‧測距感測器(障礙物檢測手段)8c‧‧‧地面用測距感測器(障礙物檢測手段)9‧‧‧充電電池11‧‧‧吸引扇12‧‧‧集塵盒14i‧‧‧吸口20、20A、30A、20B、30B‧‧‧車輪總成(附驅動裝置的車輪)22‧‧‧太陽齒輪(減速機構)23‧‧‧行星齒輪(應力抑制手段、齒輪、減速機構)24‧‧‧第1外齒輪(第1外齒輪、減速機構)24h‧‧‧內齒25‧‧‧第2外齒輪(第2外齒輪、減速機構)25h‧‧‧內齒32‧‧‧小齒輪33‧‧‧齒輪(第1齒輪)34‧‧‧凸輪軸(支撐構件、軸)34b‧‧‧第一凸輪部(凸輪部)34c‧‧‧第二凸輪部(凸輪部)34s‧‧‧外周面的直徑尺寸(外徑尺寸)34t1‧‧‧軸承(第2軸承)35‧‧‧行星齒輪(應力抑制手段、齒輪、第1行星齒輪、減速機構)36‧‧‧行星齒輪(應力抑制手段、齒輪、第2行星齒輪、減速機構)37‧‧‧外齒輪(減速機構)38t‧‧‧軸承(第1軸承)38t1‧‧‧外周面的直徑尺寸(外徑尺寸)39‧‧‧軸承(第3軸承)39s‧‧‧內周面的直徑尺寸(內徑尺寸)s1、s3、s5‧‧‧外徑尺寸(驅動輪的外徑)s2、s4、s6‧‧‧寬度尺寸S‧‧‧自律行走式掃地機器人Sh‧‧‧本體部(非旋轉部、車體)

圖1是從左前方觀看本發明之實施形態之自律行走式掃地機器人的立體圖。 　　圖2是自律行走式掃地機器人的仰視圖。 　　圖3是圖1的A-A剖面圖。 　　圖4是表示將自律行走式掃地機器人的殼予以拆卸之內部構造的立體圖。 　　圖5是以圖4的B-B來切斷的立體圖 　　圖6是從斜後上方觀看實施形態1之車輪總成的立體圖。 　　圖7A是實施形態1之車輪總成的側剖面圖。 　　圖7B是圖7A的C-C剖面圖。 　　圖8是車輪總成的分解立體圖。 　　圖9是從圖8的相反方向來觀看之車輪總成的分解立體圖。 　　圖10是行星齒輪總成的分解立體圖。 　　圖11是表示驅動輪與馬達之間的減速機構之咬合狀態的縱剖面示意圖。 　　圖12是從斜後上方觀看實施形態2之車輪總成的立體圖。 　　圖13是實施形態2之車輪總成的分解立體圖。 　　圖14是從圖13的相反方向來觀看之車輪總成的分解立體圖。 　　圖15是圖12的D-D剖面圖。 　　圖16是以可看見小齒輪、齒輪的剖面來切斷的剖面圖。 　　圖17是圖15的E-E剖面圖。 　　圖18是圖15的F-F剖面圖。 　　圖19中，(a)是表示驅動輪與馬達之間的減速機構之咬合狀態的縱剖面示意圖，(b)是表示減速機構與凸輪軸之兩側軸承的荷重施加方式的原理圖。

2‧‧‧驅動輪(車輪)

31‧‧‧馬達(行走馬達)

31j‧‧‧旋轉軸

32‧‧‧小齒輪

33‧‧‧齒輪(第1齒輪)

34‧‧‧凸輪軸(支撐構件、軸)

34a‧‧‧第一中心軸

34b‧‧‧第一凸輪部(凸輪部)

34c‧‧‧第二凸輪部(凸輪部)

34d‧‧‧第二中心軸

34t1‧‧‧軸承(第2軸承)

34t2‧‧‧軸承

35‧‧‧行星齒輪(應力抑制手段、齒輪、第1行星齒輪、減速機構)

35a‧‧‧圓柱狀凹部

35h‧‧‧齒

36‧‧‧行星齒輪(應力抑制手段、齒輪、第2行星齒輪、減速機構)

36a‧‧‧插通孔

36h‧‧‧齒

37‧‧‧外齒輪(減速機構)

37h‧‧‧齒

37h1‧‧‧銷

37h2‧‧‧滾子

38‧‧‧旋轉板

38r‧‧‧滾子

38t‧‧‧軸承(第1軸承)

38n‧‧‧母螺紋

38p‧‧‧銷

39‧‧‧軸承(第3軸承)

n2‧‧‧螺絲

2s‧‧‧圓板狀的底板

2w‧‧‧圓筒狀的車輪部

2s4‧‧‧貫通孔

2wo‧‧‧凹形狀

2wt‧‧‧凸形狀

2w1‧‧‧圓筒面

2w2‧‧‧凹凸狀圓筒面

ha‧‧‧第1殼體

ha1‧‧‧螺絲插通孔

hb‧‧‧第2殼體

hb1‧‧‧螺紋

Claims (3)

1. 一種附驅動裝置的車輪，具有：使車體移動的驅動輪、使該驅動輪旋轉的馬達、設在前述驅動輪與前述馬達之間的減速機構，前述減速機構，具有：小齒輪、與該小齒輪咬合且比該小齒輪還長徑的第1齒輪，前述第1齒輪，是以吸收前述馬達之驅動時之振動的方式來具有彈性體或由彈性體所成。
2. 如請求項1所記載之附驅動裝置的車輪，其中，前述減速機構，是行星齒輪的減速機構，且使前述小齒輪固定在前述馬達的旋轉軸，使前述馬達的旋轉軸，位在對前述驅動輪的旋轉軸偏心的位置。
3. 如請求項1或2所記載之附驅動裝置的車輪，其中，前述小齒輪與前述第1齒輪，是斜齒輪。

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