(57)【要約】  クラッチ機構(10)は係合ポジション(駆動源によって生み出されたトルクが出力部へ伝達されるポジション)と離断ポジション(トルクが出力部へ伝達されないポジション)とをとるクラッチ部材(18,19)を具備してなる。このクラッチ部材は、過負荷状態によって生じるダメージを抑止するために互いに滑ることができる。本クラッチ機構はさらに、上記クラッチ部材と関係付けられたアクチュエータ(27,28)を具備してなる。上記クラッチ部材が滑りかつクラッチ部材の滑りに関連する指標(たとえば滑り面の温度上昇あるいはクラッチ部材の相対的回転速度)が所定値を上回ったとき、上記出力部へのトルク伝達は遮断される。本クラッチ機構は、たとえば真空掃除機のような表面処理機器のアジテーター用の駆動機構における介在物として特に好適である。
2007534909.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動源によって発生させられたトルクが出力部へ伝達される係合ポジションと、トルクが前記出力部へ伝達されない離断ポジションとをとるクラッチ部材を具備してなり、前記クラッチ部材は滑ることが可能であるクラッチ機構であって、
クラッチ部材と関係付けられると共に、前記クラッチ部材が滑りかつ前記クラッチ部材の滑りと関係付けられた指標が所定値を上回った場合に前記出力部へのトルク伝達が遮断されるよう構成されたアクチュエータをさらに具備してなることを特徴とするクラッチ機構。
【請求項２】
前記アクチュエータは、前記クラッチ部材の滑りに起因する温度が所定値を上回ったときトルク伝達を遮断するよう構成されていることを特徴とする請求項１に記載のクラッチ機構。
【請求項３】
前記アクチュエータは、前記クラッチ部材の滑りに起因する温度の変化率が所定値を上回ったときトルク伝達を遮断するよう構成されていることを特徴とする請求項１に記載のクラッチ機構。
【請求項４】
前記アクチュエータは、所定時間にわたって前記クラッチ部材の滑りに起因する温度が所定値を上回ったときトルク伝達を遮断するよう構成されていることを特徴とする請求項１に記載のクラッチ機構。
【請求項５】
前記出力部へ伝達されるトルクの遮断は、前記クラッチ部材を離断ポジションへと押し動かすことによってなされるようになっていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のクラッチ機構。
【請求項６】
前記出力部へ伝達されるトルクの遮断は、前記駆動源によるトルクの発生を中断させることによってなされるようになっていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のクラッチ機構。
【請求項７】
前記アクチュエータはスイッチを具備してなり、このスイッチは、前記駆動源のスイッチを切ることによって前記駆動源によるトルクの発生を中断するよう構成されていることを特徴とする請求項６に記載のクラッチ機構。
【請求項８】
前記アクチュエータは熱膨張媒体を具備してなることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載のクラッチ機構。
【請求項９】
前記熱膨脹媒体はワックス材を含むことを特徴とする請求項８に記載のクラッチ機構。
【請求項１０】
前記アクチュエータは、他方のクラッチ部材に対して滑る一方のクラッチ部材の回転速度が所定値を上回ったときトルク伝達を遮断するよう構成されていることを特徴とする請求項１に記載のクラッチ機構。
【請求項１１】
前記アクチュエータは、他方のクラッチ部材に対して滑る一方のクラッチ部材の回転速度の変化率が所定値を上回ったときトルク伝達を遮断するよう構成されていることを特徴とする請求項１に記載のクラッチ機構。
【請求項１２】
前記アクチュエータは、所定時間にわたって他方のクラッチ部材に対して滑る一方のクラッチ部材の回転速度が所定値を上回ったときトルク伝達を遮断するよう構成されていることを特徴とする請求項１に記載のクラッチ機構。
【請求項１３】
伝動システムをさらに具備してなることを特徴とする請求項１ないし請求項１２のいずれか１項に記載のクラッチ機構。
【請求項１４】
前記伝動システムは、前記駆動源によって生じる回転速度に対して低減された回転速度の出力を提供するよう構成されていることを特徴とする請求項１３に記載のクラッチ機構。
【請求項１５】
前記伝動システムはプラネットギヤトレーンを具備してなることを特徴とする請求項１３または請求項１４に記載のクラッチ機構。
【請求項１６】
前記伝動システムは前記駆動源の端部に取り付けられていることを特徴とする請求項１３ないし請求項１５のいずれか１項に記載のクラッチ機構。
【請求項１７】
前記伝動システムは前記出力部と同心状に設置されていることを特徴とする請求項１３ないし請求項１６のいずれか１項に記載のクラッチ機構。
【請求項１８】
前記クラッチ部材の一方は前記伝動システムの一部を具備してなることを特徴とする請求項１３ないし請求項１８のいずれか１項に記載のクラッチ機構。
【請求項１９】
前記クラッチ部材の一方は、前記駆動源と関係付けられた部材を具備してなることを特徴とする請求項１ないし請求項１８のいずれか１項に記載のクラッチ機構。
【請求項２０】
前記出力部は、表面処理デバイスのアジテーターを回転させるよう構成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項１９のいずれか１項に記載のクラッチ機構。
【請求項２１】
表面処理デバイス用のアジテーターであって、請求項１ないし請求項２０のいずれか１項に記載のクラッチ機構を含むことを特徴とするアジテーター。
【請求項２２】
真空掃除機用のブラシバーの形態であることを特徴とする請求項２１に記載のアジテーター。
【請求項２３】
表面処理デバイスであって、請求項２１または請求項２２に記載のアジテーターを含むことを特徴とする表面処理デバイス。
【請求項２４】
請求項２３に記載の表面処理デバイスであって、真空掃除機の形態であることを特徴とする表面処理デバイス。
【請求項２５】
実質的に、図面を参照して説明されるか、あるいは図示されたようなクラッチ機構、表面処理デバイス用のアジテーターあるいは表面処理デバイス。
【請求項２６】
駆動源によって発生させられたトルクが出力部へ伝達される係合ポジションと、トルクが前記出力部へ伝達されない離断ポジションとをとり、クラッチ部材は滑ることが可能であるクラッチ機構の作動方法であって、
前記クラッチ部材の滑りと関係付けられた指標が所定値を上回ったとき、前記出力部へのトルク伝達を遮断するステップを具備することを特徴とするクラッチ機構の作動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえば真空掃除機のアジテーターの駆動源と共に使用されるクラッチ機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、真空掃除機は、掃除機ヘッドすなわち床用具に配置された下方を向く含塵空気吸入口を具備してなり、モーター駆動ファンによって、この吸入口を経て含塵空気が吸い込まれ、それは埃および塵分離装置に入る。たとえばブラシバーのようなアジテーターを、その上を真空掃除機が通過するカーペットの繊維を掻き立てるように含塵空気吸入口内に配置できる。アジテーターは、カーペットに捕らえられた埃および塵を解き放つのを助ける。アジテーターは、通常、ギアまたはベルト伝動システムを介して、モーターによって駆動される。モーターは専用のアジテーターモーターまたはタービンであってもよく、あるいは掃除機に動力を供給する真空モーターであってもよい。
【０００３】
アジテーターを作動状態としたり非作動状態としたりすることが可能であることが好ましい。アジテーターが専用モーターで駆動される場合、モーターは単にスイッチを切ったり入れたりすればよい。アジテーターが真空モーターによって駆動される場合、クラッチ機構が設けられることになる。このクラッチが係合(締結)されたとき、モーターによって生み出されるトルクが、このアジテーターに加えられる。クラッチが離断(係合解除)されたときには、アジテーターにトルクが加えられない。
【０００４】
アジテーターを有する真空掃除機に付随するであろう問題は、ときどき、たとえば床面上の物体と絡まった状態となったり、床に強く押し付けられたりして、アジテーターが動かなくなってしまうことである。タービン駆動は、過負荷状況においては自己制御するという利点があるが、吸引開口部においてエアワット(air-watts)の損失をもたらす。アジテーターが専用モーターによって駆動される場合、そうした過負荷状態を検出するのは比較的簡単である。たとえば、負荷の増大によって引き起こされる電流の増大は検出可能であり、そしてモーターは電気的にスイッチオフされる。だが、アジテーターが真空モーターによって駆動される場合、そうした過負荷状態の検出は一層困難である。
【０００５】
それゆえ、たとえば駆動ベルトを滑らせることによって、つかえたアジテーターに加えられるトルクを制限するための手段を設けることが提案されている。だが、時間の経過とともにベルトは劣化し、それゆえ定期的交換が必要となる。これはユーザーにとっては厄介ごとである。
【０００６】
従来型のトルクリミッターのさらなる問題は、それが過負荷状態に即座に応答することがあるというものである。そうしたリミッターは、たとえば、アジテーターがカーペットのパイルにわずかな間だけ押し入ったときに生じるであろうような、瞬間的な過負荷を許容しない。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、駆動源によって発生させられたトルクが出力部へ伝達される係合ポジションと、トルクが出力部へ伝達されない離断ポジションとをとるクラッチ部材を具備してなり、このクラッチ部材は滑ることが可能であるクラッチ機構であって、クラッチ部材と関係付けられると共に、このクラッチ部材が滑りかつクラッチ部材の滑りと関係付けられた指標が所定値を上回った場合に出力部へのトルク伝達が遮断されるよう構成されたアクチュエータをさらに具備してなるクラッチ機構を提供する。
【０００８】
有利なことを言うと上記指標は熱的なものである。ゆえに上記アクチュエータは、滑り面の温度が所定値を上回って上昇する場合、あるいは温度変化が所定の率を上回る場合、あるいは温度がある期間にわたってある値を上回って上昇する場合に駆動源を切り離すことができる。
【０００９】
あるいは上記指標は、滑っている間の、他方に対する一方のクラッチ部材の相対的回転速度である。ゆえに上記アクチュエータは、相対的速度が所定値を上回って上昇する場合、あるいは相対的速度の変化が所定の率を上回る場合、あるいは相対的速度がある期間にわたってある値を上回って上昇する場合にトルクを遮断するよう構成することができる。
【００１０】
摩擦面の滑りによって引き起こされる温度上昇、あるいは滑り面の回転速度によって作動させられるアクチュエータを設けたことにより、アジテーターへの負荷が所定値を超えた場合にトルク伝達が遮断されることが確実なものとなる。さらに本発明は無用動作の可能性を低減する。なぜなら過大な負荷は、温度または速度が過負荷手段を起動させるのに十分なほど上昇する前に、所定時間(通常は数秒)にわたってアジテーターに作用しなければならないからである。この機能はまた、アジテーターの始動時に過負荷手段の望ましくない作動を抑止するのに役立つ。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明について図面を参照し例証として説明する。同じ参照数字は本明細書を通して同じ部材を指し示す。
【００１２】
図１には真空掃除機(概して参照数字２によって指し示す)の掃除機ヘッド１を概略的に示す。この掃除機ヘッド１は、本体部４(この内部に図示していないダスト分離装置が収容される)の下端部に配置されたモーターハウジング３に回動可能に設けられている。このダスト分離装置は、ダストバッグ、サイクロン式セパレーターあるいは他のフィルターの形態とすることができる。一対の車輪５もモーターハウジング３に設けられており、このモーターハウジング３から掃除機ヘッド１が前方に延在している。
【００１３】
掃除機ヘッド１は、その前方端部に配置され、かつ使用時に含塵空気吸い込み口６が掃除される面７(通常は床またはカーペット)の上に載るよう下方に面する含塵空気吸い込み口６を有する。ブラシバー８の形態のアジテーターがベアリング(図示せず)を用いて公知の様式で回転可能に取り付けられており、これによってブラシバー８は含塵空気吸い込み口６の実質的に幅全体を横切って延在している。ブラシバー８は、掃除されているカーペットの繊維を掻き立て、クリーニング作用を向上させるために、含塵空気吸い込み口６から僅かに突出している。
【００１４】
モーター９はモーターハウジング３内に収容されている。モーター９は、ブラシバー８を直接あるいは伝動機構を介して駆動するのに使用できる。図１に示す実施形態では、クラッチ機構１０が、モーター９とブラシバー８との間に配置された状態で設けられる。駆動ベルト１１,１２は、モーター９からのトルクをクラッチ機構１０へと、そしてこのクラッチ機構からブラシバー８へと、それぞれ伝達するために配置されている。モーター９は、家庭用真空掃除機において使用するのに適した、いかなるモーターであってもよい。それは駆動ベルト１１を受けることが、したがって駆動ベルト１１を受けるための駆動プーリーを支持することができるようになっている必要がある。駆動ベルト１１はモーターシャフト１４の上で直接、同様に支持可能である。駆動ベルト１１はまた、クラッチ機構１０の一部を形成する被駆動プーリー１５によって支持される。クラッチ機構１０はまた、駆動ベルト１２を支持する駆動プーリー１６を有するが、駆動ベルト１２はまたブラシバー８上のプーリー１７によって支持される。プーリー１３,１４,１５,１６の相対的直径は、モーターの回転速度(通常は３０〜４０ｋrpm)を、ブラシバー８にとって好適な回転速度まで減速するよう設定される。ブラシバーの好適な回転速度は通常３.５〜５ｋrpmである。ブラシバー８は、好ましくは、隅から隅までの掃除が容易に行えるようにするために、その縁部に朝顔形に開いたブリストル構造体を有する、公知のいかなる構造とすることもできる。
【００１５】
本発明に従って構成されたクラッチ機構の実施形態を、さらに図２に詳しく示す。クラッチ機構１０は、概して二つのクラッチ部材１８,１９を具備してなる。第１のクラッチ部材１８は被駆動プーリー１５を有する。モーターによって生み出されたトルクは被駆動プーリーにおいて第１のクラッチ部材に連続的に伝達される。第１のクラッチ部材１８はまた、第２のクラッチ部材１９の表面と係合するよう配置された摩擦プレート２０を有する。
【００１６】
第２のクラッチ部材１９は、駆動プーリー１６と関係付けられたクラッチプレート２１およびスピンドル２２を有する。本実施形態では、クラッチプレート２１は熱伝導部２１ａおよび耐摩耗性被覆２１ｂを具備してなる。熱伝導部２１ａは、通常、真ちゅう製プレートであり、かつ被覆２１ｂはたとえばスチールの層である。クラッチ係合手段２３も設けられ、これは、第２のクラッチ部材を横方向に第１のクラッチ部材１８と係合させたり、切り離したりするよう構成されている。クラッチ係合手段２３はヘリカルスプリング２４,３０および手動把持部２５を有する。クラッチ係合手段２３の回転は、第１のクラッチ部材１８に対する第２のクラッチ部材１９の横方向の動きに変換される。
【００１７】
図２はクラッチ機構１０を係合ポジションにて示している。圧縮スプリング３０は、第２のクラッチ部材１９を第１クラッチ部材１８に対して押し付けるよう機能している。スピンドル２２はスプリング３０によって左方へ押圧されており、したがってクラッチ部材１９のクラッチプレート２１は、クラッチ部材１８の摩擦プレート２０に対して確実に押し付けられている。この押圧接触は、摩擦プレート２０の回転によってクラッチプレート２１が回転させられることを意味する。
【００１８】
これは、したがってクラッチ機構１０の通常の駆動ポジションである。モーターが駆動ベルト１１を回転させるとき、被駆動プーリー１５が回転させられる。これによって、摩擦プレート２０を含む第１のクラッチ部材１８が回転させられ、そして摩擦プレート２０とクラッチプレート２１との間の押圧力によってクラッチ部材１９も回転する。これによってスピンドル２２が、したがって駆動プーリー１６が回転させられる。ゆえに、トルクがベルト１２を介してブラシバー８に伝達される。
【００１９】
真空掃除機２が床上掃除に使用される場合、この真空掃除機のハンドルは直立ポジションをとるようになる。本体部４と掃除機ヘッド１１との間の相対的動作は、クラッチ係合手段２３を回動させるのに、したがってスピンドル２２を含むクラッチ部材１９を、数ミリメーターだけ第１のクラッチ部材から離間するよう横方向に移動させるのに利用できる。ゆえに、摩擦プレート２０とクラッチプレート２１との間の押圧力が緩められ、トルクは両者の間で伝達されなくなる。
【００２０】
離断(係合解除)ポジションでは、被駆動プーリー１５は依然として駆動ベルト１１を介して上記モーターによって駆動される。第１のクラッチ部材１８は被駆動プーリー１５と共に回転しているが、摩擦プレート２０はクラッチプレート２１を駆動しない。スピンドル２２および駆動プーリー１６を含めてクラッチ部材１９は、それゆえ静止したままである。このポジションでは、駆動ベルト１１によって被駆動プーリー１５に伝達されるトルクは駆動プーリー１６には伝達されない。したがってブラシバー８は回転しない。
【００２１】
把持部２５は、真空掃除機２の使用者が、いつでもクラッチ機構１０を離断ポジションとすることができるよう設けられている。この機能は多くの状況で、特に真空掃除機２がカーペットの敷かれていない床上で利用されており、ブラシバー８を必要としない場合に有用である。スプリング２４は、クラッチ機構を離断ポジションへと完全に戻すのを助けるために設けられている。
【００２２】
使用時、ときどき、ブラシバー８がつかえ、したがってブラシバーを回転させるのに要するトルクが著しく増大することがある。真空掃除機が、非常に長いパイルを持つカーペット上で使用されている場合、ブラシバーを回転させるのに要するトルクが、かなりの程度まで増大することもあり得る。このトルクが所定値を超えて増大したとき、真空掃除機の構成要素、特に駆動ベルト１１,１２にダメージが生じるという深刻なリスクを招き得る。ブラシバー８がつかえるか、あるいはそれを回転させるのに要するトルクが過大となったとき、駆動プーリー１６を回転させるべきではない。したがって上記クラッチは、この過負荷状態では、摩擦プレート２０とクラッチプレート２１との間の相対的回転が強制されるよう構成される。ゆえに、第２のクラッチ部材１９は第１のクラッチ部材１８に対して滑る。
【００２３】
本発明に従って、クラッチ機構１０は熱アクチュエータ２６を具備してなる。本実施形態では、アクチュエータ２６は、ハウジング(良好な熱導体からなる)２７と、このハウジングから延在するピン２８とを具備してなる。ハウジング２７は、たとえばワックスのような熱膨脹物質を収容している。ハウジング２７は第２のクラッチ部材１９内に収容されている。ピン２８の自由端は、被駆動プーリー１５の端部プレート２９に隣接して配置されている。
【００２４】
クラッチ機構１０が過負荷となったとき、摩擦プレート２０とクラッチプレート２１の表面は互いに滑り、そして熱エネルギーを生じる。アクチュエータ２６はプレート２１と熱接触状態にあり、それゆえ熱エネルギーはアクチュエータのハウジング２７に伝達される。ハウジング２７の温度が上昇するとき、内部のワックスは温まって膨張し、これによってピン２８をさらに外側に押しやる。ハウジング２７は突出するピンの力によって移動する。これによってクラッチ部材１９は、圧縮スプリング３０の力に抗して、クラッチ部材１８から離れるように押しやられる。こうしてクラッチ部材１８,１９は分離するように動作し、そして摩擦プレート２０がクラッチプレート２１から離間する。したがって、クラッチ機構１０は離断状態となり、被駆動プーリー１５に生じるトルクは駆動プーリー１６に伝達されない。
【００２５】
アクチュエータ２６は、温度が所定レベルを上回って上昇したとき、クラッチを離断するよう構成することができる。これに代えてアクチュエータは、適当な電子回路(図示せず)と協働で、温度が急速に上昇するとき、あるいは温度が所定の時間にわたってあるポイントを超えて上昇するときに稼働状態となるよう構成することができる。適切なアクチュエータの選定および設定は、当業者の能力の範囲内のものである。
【００２６】
もちろん、本発明は、駆動トルクを生み出すよう構成された他の駆動システムにも適用可能である。たとえば、アジテーターを駆動ベルトからなるシステムによって駆動する必要はなく、これに代えて、真空掃除機のファンを駆動するよう配置されたモーターによって直接駆動することも可能である。減速伝動装置の形態の代替的クラッチ機構を含む好適なモーター構造を図３に示す。
【００２７】
クラッチ機構は概して参照数字３１によって指し示されており、しかも離断ポジションにて図示されている。関係付けられたモーターは、モーターバケット３２として知られたハウジング内に収まっており、そのため、その出力シャフト３３を除いて同図では認識できない。ギアシステム３４は、モーターバケット３２の後部に対して直に、シャフト３３に取り付けられている。ギアシステム３４は、出力シャフト３３の高い回転速度を、ブラシバーを回転させるのにより適した速度まで低減するよう構成されている。この実施形態では減速ギアシステム３４は遊星システムからなるが、他の減速伝動装置を使用することも可能である。
【００２８】
遊星ギアシステム３４は、この構造では入力ギアであるサンギア３５を具備してなる。サンギア３５はモーターシャフト３３の端部に圧入嵌めされていてもよく、あるいはシャフトの一部であってもよい。図２に示すサンギア３５はモーターシャフト３３に刻設されたものである。サンギア３５は、当該ギアの周りに等しい間隔で配置された複数のプラネットギア３６,３７,３８と噛み合っている。二つのプラネットギアのみが図では認識可能であり、しかも分かりやすくするために歯を省略した状態で示している。プラネットギア３６,３７,３８は負荷を分担し、ギアシステム３４のバランスをとる。プラネットギア３６,３７,３８はリングギア３９内に回転可能に配置されている。ギアシステム３４はさらに、プラネットキャリア４０の形態の出力部を具備してなる。このギアシステムの作用の概要について、ここで図４ａを参照して説明する。
【００２９】
図４ａには、概略的に、図３のシステムと類似の遊星ギアシステムを示す。同図においてプラネットキャリアは三つのアームを有する部材として示されており、この結果、ギアトレーンの残部は認識可能である。図３の実施形態においてプラネットキャリア４０は、実際には、プラネットギアのそれぞれの中央孔と係合するよう構成された三つのカラーを有しかつ短い出力シャフトを有するディスクの形態である。図３を用いて説明した場合と同様に、図４ａに示すギアシステムは、分かりやすくするためにギア歯を省略している。
【００３０】
作動時、トルクは中央サンギア３５によってギアシステムに入力される。プラネットギア３６,３７,３８はサンギア３５と噛み合っており、しかもサンギアに対して反対の回転方向に回転しようとする。各プラネットギア３６,３７,３８はリングギア３９の内径上の歯と噛み合う。ゆえに、プラネットギア３６,３７,３８が回転するとき、それらはリングギア３９の内面に沿って転がり、そしてこのギア自身はサンギアの回転方向と同じ方向に移動する。今度は、この動きによって、プラネットキャリアが同じ方向(破線の矢印で示す)に動かされる。こうして、サンギア３５に加えられたトルクは、低減された回転速度でではあるがプラネットキャリア４０に伝達される。
【００３１】
再び図３を参照すると、クラッチ機構３１のクラッチ部材の一つは、モーターバケット３２の後部に取り付けられたプレート４１を具備している。クラッチ部材の他方はリングギア３９を有している。カム部材の形態のクラッチ係合手段が設けられており、その二つ４２,４３が図３に部分的に示されている。カム部材４２,４３はそれぞれスロット４４,４５内を動くよう拘束されており、このスロット４４,４５はギアシステム３４用のハウジング４６の周りで斜めに延在している。スロット４４,４５に沿ったカム部材４２,４３の旋回によって、カム部材は横方向に移動させられる。同図に示すようなカム部材４２,４３の時計回りの回転は、カム部材をモーターバケット３２に向って移動させる。ディスク４７がカム部材４２,４３と関係付けられており、カム部材の回転によって、シャフト３３の軸線に沿ったディスクの移動が引き起こされるようになっている。ディスク４７はリングギア３９に隣接して配置されており、カム部材４２,４３の時計回りの回転によって、ディスクがリングギアに対して圧し掛かるようになっている。ゆえに、リングギア３９は押圧されてプレート４１と密着当接状態となる。スプリング４８がクラッチを係合ポジションへと押しやるのを助ける。クラッチはスプリング４８の作用に抗して離断させられる。このようにしてクラッチ部材は係合状態となったり離断状態となったりすることができる。
【００３２】
クラッチ機構３１が係合ポジションにあるとき、リングギア３９はプレート４１に対して静止状態で保持される。第２のクラッチ部材と関係付けられたスピンドル４９は、プラネットキャリア４０の端部と係合する。モーターがシャフト３３を回転させるとき、トルクはプラネットギア３６,３７,３８によってサンギア３５およびプラネットキャリア４０に伝達される。したがってトルクはスピンドル４９に伝達され、そしてこの回転動作は、モーターによる出力速度を低減させた速度でブラシバーを駆動するのに利用される。
【００３３】
ブラシバーがつかえるような過負荷がこのブラシバーに掛かった場合、伝動システム３４の出力部を具備してなるプラネットキャリア４０は静止状態で維持される。この状態では、モーターによって生み出されるトルクおよびサンギア３５による伝動システムへの入力はリングギア３９を回転させる。リングギア３９は、モーターバケット３２の後部に取り付けられたプレート４１と密着状態である限り回転する。ゆえにリングギア３９の縁部はプレート４１の対応する面に対して滑り、これによって熱エネルギーが生じる。図４ｂには、過負荷状態の間の、ギアシステム３４の構成要素の回転方向を示す。
【００３４】
熱作動スイッチ５０の形態のアクチュエータがモーターバケット３２とプレート４１との間の空間に配置され、かつ当該プレートと熱接触状態となっている。したがって、プレート４１が熱くなるとアクチュエータ５０の温度が上昇する。アクチュエータ５０の温度が所定値を上回ったとき、モーターへの電力供給を完全に遮断するようスイッチは構成されている。ゆえにトルクは、モーターが稼働していないのでブラシバーに伝達されない。
【００３５】
これに代えて、アクチュエータ５０は、リングギア３９の回転速度に依存してトルクの伝達を遮断するよう構成されたスイッチの形態をとることが可能である。たとえば、上記アクチュエータによって、リングギア３９の回転速度が所定値を上回ったとき、モーターがスイッチオフされるようにしてもよい。あるいは、スイッチを作動させるために、速度の変化率を、さもなければ所定の時間にわたる所定の回転速度を採用してもよい。
【００３６】
本発明のこの実施形態(このものでは一方のクラッチ部材の他方に対する回転速度がトルク伝達を遮断するためのトリガーとして使用される)は、特に、図３のクラッチ構造にとって好適なものである。これは、滑っている間、クラッチ部材１８は滑っているクラッチ部材１９に対して静止状態にあるという理由からである。ゆえに、滑りの絶対速度は確実に測定することができる。
【００３７】
たとえばアクチュエータが所定の温度以下まで冷えたとき、あるいはクラッチ部材１９の滑りの回転速度が所定値を下回ったとき、モーターを再始動させるようアクチュエータ５０を構成してもよい。だが安全性の理由から、主電源で掃除機をスイッチオフし、その後、再びオンにすることによって使用者がシステムをリセットするよう構成するのが好ましいであろう。
【００３８】
本発明の上記実施形態は、ブラシバーにトルクが付加されないようにすることで、過負荷中に、真空掃除機の構成要素に引き起こされるダメージを低減し、それどころかダメージを抑止する。滑っているクラッチ部材の指標(たとえば温度または速度)の上昇に応答するアクチュエータを設けたことにより、たとえばブラシバーの始動時に生じるような負荷の瞬間的増大によって引き起こされる誤ったトリガリングに係るリスクが低減される。
【００３９】
本発明の範囲から逸脱することなく変更を加えることが可能である。たとえば、クラッチの物理的離断状態をもたらす図２のアクチュエータ２３は、モーターの電気的な離断状態を生じさせる図３のアクチュエータ５０と交換可能であろう。いずれの実施形態においても、システムは過負荷状態にあるブラシバーにはトルクを伝達しようとしない、という効果が奏される。
【００４０】
好適な熱アクチュエータとしては、バイメタルデバイスおよびいわゆる記憶合金を含むものが挙げられる。好適な速度アクチュエータとしては、リングギア上のマーカーを検出するよう配置された光学センサーおよび磁気検出器(たとえばホール効果センサー)を含むものが挙げられる。
【００４１】
本発明を、真空掃除機内で回転駆動されるブラシバーに関連付けて説明してきた。だが、本発明は、他の形態のアジテーター、あるいは表面処理ヘッド内で往復動作するよう構成されたものを含む、その他の表面処理デバイスにも同様に適用可能である。本発明はまた、クラッチ機構を含むその他の駆動源にも好適である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の第１実施形態によるクラッチ機構を含む真空掃除機の掃除機ヘッドの概略側面図である。
【図２】図１のクラッチ機構の側断面図である。
【図３】減速クラッチの形態の代替クラッチ機構を含むモーターの一部断面斜視図である。
【図４ａ】ある作動モードでの、図３のクラッチ機構用の減速伝動装置の一部の側断面図である。
【図４ｂ】別な作動モードでの、図３のクラッチ機構用の減速伝動装置の一部の側断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１  掃除機ヘッド
２  真空掃除機
３  モーターハウジング
４  本体部
５  車輪
６  含塵空気吸い込み口
７  面
８  ブラシバー
９  モーター
１０  クラッチ機構
１１,１２  駆動ベルト
１３〜１７  プーリー
１８,１９  クラッチ部材
２０  摩擦プレート
２１  クラッチプレート
２１ａ  熱伝導部
２１ｂ  耐摩耗性被覆
２２  スピンドル
２３  クラッチ係合手段
２４  ヘリカルスプリング
２５  手動把持部
２６  熱アクチュエータ
２７  ハウジング
２８  ピン
２９  端部プレート
３０  ヘリカルスプリング
３１  クラッチ機構
３２  モーターバケット
３３  出力シャフト
３４  ギアシステム
３５  サンギア
３６,３７,３８  プラネットギア
３９  リングギア
４０  プラネットキャリア
４１  プレート
４２,４３  カム部材
４４,４５  スロット
４６  ハウジング
４７  ディスク
４８  スプリング
４９  スピンドル
５０  アクチュエータ
【図１】
2007534909.tif 000003
【図２】
2007534909.tif 000004
【図３】
2007534909.tif 000005
【図４ａ】
2007534909.tif 000006
【図４ｂ】
2007534909.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成18年10月30日(2006.10.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動源によって発生させられたトルクが出力部へ伝達される係合ポジションと、トルクが前記出力部へ伝達されない離断ポジションとをとるクラッチ部材を具備してなり、前記クラッチ部材は滑ることが可能であるクラッチ機構であって、
クラッチ部材と関係付けられると共に、前記クラッチ部材が滑りかつ他方のクラッチ部材に対して滑る一方のクラッチ部材の回転速度が所定値を上回った場合に前記出力部へのトルク伝達が遮断されるよう構成されたアクチュエータをさらに具備してなることを特徴とするクラッチ機構。
【請求項２】
前記アクチュエータは、他方のクラッチ部材に対して滑る一方のクラッチ部材の回転速度の変化率が所定値を上回ったときトルク伝達を遮断するよう構成されていることを特徴とする請求項１に記載のクラッチ機構。
【請求項３】
前記アクチュエータは、所定時間にわたって他方のクラッチ部材に対して滑る一方のクラッチ部材の回転速度が所定値を上回ったときトルク伝達を遮断するよう構成されていることを特徴とする請求項１に記載のクラッチ機構。
【請求項４】
前記出力部へ伝達されるトルクの遮断は、前記クラッチ部材を離断ポジションへと押し動かすことによってなされるようになっていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のクラッチ機構。
【請求項５】
前記出力部へ伝達されるトルクの遮断は、前記駆動源によるトルクの発生を中断させることによってなされるようになっていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のクラッチ機構。
【請求項６】
前記アクチュエータはスイッチを具備してなり、このスイッチは、前記駆動源のスイッチを切ることによって前記駆動源によるトルクの発生を中断するよう構成されていることを特徴とする請求項５に記載のクラッチ機構。
【請求項７】
前記アクチュエータは熱膨張媒体を具備してなることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のクラッチ機構。
【請求項８】
前記熱膨脹媒体はワックス材を含むことを特徴とする請求項７に記載のクラッチ機構。
【請求項９】
伝動システムをさらに具備してなることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載のクラッチ機構。
【請求項１０】
前記伝動システムは、前記駆動源によって生じる回転速度に対して低減された回転速度の出力を提供するよう構成されていることを特徴とする請求項９に記載のクラッチ機構。
【請求項１１】
前記伝動システムはプラネットギヤトレーンを具備してなることを特徴とする請求項９または請求項１０に記載のクラッチ機構。
【請求項１２】
前記伝動システムは前記駆動源の端部に取り付けられていることを特徴とする請求項９ないし請求項１１のいずれか１項に記載のクラッチ機構。
【請求項１３】
前記伝動システムは前記出力部と同心状に設置されていることを特徴とする請求項９ないし請求項１２のいずれか１項に記載のクラッチ機構。
【請求項１４】
前記クラッチ部材の一方は前記伝動システムの一部を具備してなることを特徴とする請求項９ないし請求項１３のいずれか１項に記載のクラッチ機構。
【請求項１５】
前記クラッチ部材の一方は、前記駆動源と関係付けられた部材を具備してなることを特徴とする請求項１ないし請求項１４のいずれか１項に記載のクラッチ機構。
【請求項１６】
前記出力部は、表面処理デバイスのアジテーターを回転させるよう構成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項１５のいずれか１項に記載のクラッチ機構。
【請求項１７】
表面処理デバイス用のアジテーターであって、請求項１ないし請求項１６のいずれか１項に記載のクラッチ機構を含むことを特徴とするアジテーター。
【請求項１８】
真空掃除機用のブラシバーの形態であることを特徴とする請求項１７に記載のアジテーター。
【請求項１９】
表面処理デバイスであって、請求項１７または請求項１８に記載のアジテーターを含むことを特徴とする表面処理デバイス。
【請求項２０】
請求項１９に記載の表面処理デバイスであって、真空掃除機の形態であることを特徴とする表面処理デバイス。
【請求項２１】
実質的に、図面を参照して説明されるか、あるいは図示されたようなクラッチ機構、表面処理デバイス用のアジテーターあるいは表面処理デバイス。
【請求項２２】
駆動源によって発生させられたトルクが出力部へ伝達される係合ポジションと、トルクが前記出力部へ伝達されない離断ポジションとをとり、クラッチ部材は滑ることが可能であるクラッチ機構の作動方法であって、
他方のクラッチ部材に対して滑る一方のクラッチ部材の回転速度が所定値を上回ったとき、前記出力部へのトルク伝達を遮断するステップを具備することを特徴とするクラッチ機構の作動方法。
【国際調査報告】
2007534909.tif 000008
2007534909.tif 000009
2007534909.tif 000010
2007534909.tif 000011