(57)【要約】  真空掃除機１００のための掃除機ヘッド１０は、ハウジング１２と、ハウジング１２の内部に取り付けられている撹拌器１４と、第１の軸線Ａを中心として撹拌器１４を駆動するための駆動機構１６とを有している。駆動機構１６は、第２の軸線Ｒを中心として回転するようにハウジング１２に取り付けられている。第２の軸線Ｒは、第１の軸線Ａからオフセットされている。撹拌器１４が清掃すべき表面と接触した場合に、清掃すべき表面が、第２の軸線Ｒを中心として駆動機構１６を回転させる反作用トルクを撹拌器１４に作用させる。
2021514759.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空掃除機のための掃除機ヘッドであって、ハウジングと、前記ハウジングの内部に取り付けられている撹拌器と、第１の軸線を中心として前記撹拌器を駆動するための駆動機構と、を備えている前記掃除機ヘッドにおいて、
前記駆動機構が、第２の軸線を中心として回転するように、前記ハウジングに取り付けられており、
前記第２の軸線が、前記第１の軸線からオフセットされており、
前記撹拌器が清掃すべき表面と接触した場合に、前記清掃すべき表面が、前記第２の軸線を中心として前記駆動機構を回転させる反作用トルクを前記撹拌器に作用させることを特徴とする掃除機ヘッド。
【請求項２】
前記撹拌器が、中空構造とされ、
前記駆動機構が、前記撹拌器の内部に少なくとも部分的に収容されていることを特徴とする請求項１に記載の掃除機ヘッド。
【請求項３】
前記駆動機構と前記撹拌器とが、前記駆動機構と前記撹拌器とが前記ハウジングの内部に同軸配置されるように、共通する長手方向中心軸線を備えており、
前記第１の軸線が、共通する前記長手方向中心軸線とされることを特徴とする請求項１又は２に記載の掃除機ヘッド。
【請求項４】
前記第２の軸線が、前記第１の軸線の後方に配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の掃除機ヘッド。
【請求項５】
前記掃除機ヘッドが、前記第２の軸線を中心とする前記駆動機構の回転を制限するためのストッパ機構を備えていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の掃除機ヘッド。
【請求項６】
前記駆動機構が前記ハウジングの内部において最大高さ位置に位置する場合に、前記撹拌器の全体又は前記撹拌器の剛毛を除いた前記撹拌器の全体が前記ハウジングの内部に収容されるように、前記第２の軸線を中心とする前記駆動機構の回転が制限されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の掃除機ヘッド。
【請求項７】
前記駆動機構が前記ハウジングの内部において最小高さ位置に位置する場合に、前記撹拌器の本体の少なくとも一部分が前記ハウジングの外方に延在していることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の掃除機ヘッド。
【請求項８】
前記駆動機構が、第１の端部及び第２の端部を備えており、
前記第１の端部及び前記第２の端部それぞれが、前記駆動機構が前記第２の軸線を中心として回転可能とされるように、前記ハウジングに回転可能に接続されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の掃除機ヘッド。
【請求項９】
前記駆動機構の少なくとも一部分が、前記第１の端部及び前記第２の端部に堅固に接続されていることを特徴とする請求項８に記載の掃除機ヘッド。
【請求項１０】
前記掃除機ヘッドが、前記第２の軸線を中心として第１の方向に作用する付勢トルクを駆動機構に作用させる付勢機構を備えており、
前記撹拌器が前記清掃すべき表面と接触した場合に、反作用トルクが、第２の軸線を中心として前記第１の方向の反対方向である第２の方向において前記駆動機構に作用することを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の掃除機ヘッド。
【請求項１１】
前記付勢トルクが、利用時に前記駆動機構が受ける反作用トルクの逆向きであり、及び／又は前記反作用トルクに等しいことを特徴とする請求項１０に記載の掃除機ヘッド。
【請求項１２】
前記付勢トルクが、作用される反作用トルクが無くとも、前記ハウジングの内部において前記駆動機構を前記駆動機構の最小高さの初期位置に保持することを特徴とする請求項１０又は１１に記載の掃除機ヘッド。
【請求項１３】
前記駆動機構が、前記第２の軸線を形成している少なくとも１つの差込部を備えており、
前記付勢機構が、前記付勢機構が前記第２の軸線を中心とする前記付勢トルクを伝達させることができるように、少なくとも１つの前記差込部に接続されていることを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の掃除機ヘッド。
【請求項１４】
前記付勢機構が、張設された状態で保持されている弾性変形可能部材を備えていることを特徴とする請求項１０〜１３のいずれか一項に記載の掃除機ヘッド。
【請求項１５】
前記弾性変形可能部材が、少なくとも１つのバネとされることを特徴とする請求項１４に記載の掃除機ヘッド。
【請求項１６】
少なくとも１つの前記バネが、単一のバネとされることを特徴つする請求項１５に記載の掃除機ヘッド。
【請求項１７】
少なくとも１つの前記バネが、コイルバネとされることを特徴とする請求項１５又は１６に記載の掃除機ヘッド。
【請求項１８】
前記ハウジングが、前記撹拌器及び前記駆動機構が内蔵されているチャンバと、前記チャンバと流通している汚染空気入口と、前記付勢機構が内蔵されているさらなるチャンバと、を備えていることを特徴とする請求項１０〜１７のいずれか一項に記載の掃除機ヘッド。
【請求項１９】
請求項１〜１８のいずれか一項に記載の掃除機ヘッドを備えていることを特徴とする真空掃除機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空掃除機のための掃除機ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
真空掃除機のための掃除機ヘッドは、一般に、表面の上に配置されている塵埃を撹拌するための撹拌器を備えており、当該撹拌器は、掃除機ヘッドのハウジングの内部に回転可能に取り付けられている。
【０００３】
掃除機ヘッドが清掃すべき表面に亘って前後に移動されると、当該表面の変化、例えばカーペットのパイルの深さ及び密度の変化の結果として、撹拌器がカーペットに作用させる力及び動力が変動する。さらに、掃除機ヘッドが様々な特性を有している表面の上で、例えば様々なパイルの厚さ又は密度を有しているカーペットの上で利用される場合には、撹拌器がカーペットに作用させる力及び動力は、清掃すべき表面に従って変動する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の第１の実施態様は、真空掃除機のための掃除機ヘッドであって、ハウジングと、ハウジングの内部に取り付けられている撹拌器と、第１の軸線を中心として撹拌器を駆動するための駆動機構と、を備えている掃除機ヘッドにおいて、駆動機構が、第２の軸線を中心として回転するように、ハウジングに取り付けられており、第２の軸線が、第１の軸線からオフセットされており、撹拌器が清掃すべき表面と接触した場合に、清掃すべき表面が、第２の軸線を中心として駆動機構を回転させる反作用トルクを撹拌器に作用させることを特徴とする掃除機ヘッドを提供する。
【０００５】
本発明の第１の実施態様における掃除機ヘッドは、駆動機構が、第２の軸線を中心として回転するようにハウジングに取り付けられており、当該表面が、撹拌器が清掃すべき表面と接触した場合に、第２の軸線を中心として駆動機構を回転させる反作用トルクを撹拌器に作用させる点において、原理的に優位である。
【０００６】
特に、第２の軸線が第１の軸線からオフセットされているので、撹拌器はハウジングの内部において例えば上下方向及び／又は前後方向に移動可能とされる。駆動機構が第２の軸線を中心として回転するからである。利用時に掃除機ヘッドが清掃すべき表面上に配置されており、且つ、撹拌器が清掃すべき表面に接触している場合には、第２の軸線を中心として駆動機構を回転させる反作用トルクが駆動機構に作用する。初期に受ける反作用トルクは、ハウジングの内部において受ける反作用トルクを低減させる方向すなわち撹拌器と清掃すべき表面との接触が解除される方向に、駆動機構ひいては攪拌器を移動させようとする。反作用トルクのこのような低減によって、掃除機ヘッドは、例えばハウジングの内部に固定されている撹拌器を有している掃除機ヘッドと比較して、より大きい動力を清掃すべき表面に伝達させることができる。
【０００７】
さらに、掃除機ヘッドが清掃すべき表面に亘って移動される場合には、受ける反作用トルクの変動に起因する、ハウジングの内部における駆動機構ひいては攪拌器の位置の連続的な調整によって、結果として掃除機ヘッドの利用時における消費電力量の変動が小さくなる。このような調整は、清掃すべき表面同士の間においても発生する場合がある。
【０００８】
従って、本発明における掃除機ヘッドは、掃除機ヘッドが清掃すべき表面を横断して前後に移動する場合と、掃除機ヘッドが清掃すべき表面同士の間において移動する場合との両方の場合において、ハウジングの内部において撹拌器を調整することができる。これにより、当該掃除機ヘッドは、ハウジングの内部に固定されている撹拌器を有している掃除機ヘッドと比較して小さい消費電力量の変動を有している。
【０００９】
これにより、様々な表面を横断する際の消費電力量の大きい変動を考慮する必要がなくなるので、掃除機ヘッドは、最大連続動作点に近い点で、例えば、駆動機構のモータが停止するすなわち許容温度限界を超えた消費電力量で動作することができる。結果として、このことは収集性能を高めることができる。
【００１０】
さらに、一般に、撹拌器は、清掃すべき表面を撹拌するための剛毛を備えており、製造誤差が、撹拌器から撹拌器に至る剛毛高さの変動の原因となる。剛毛高さのこのような変動は、受ける反作用トルクの変化を導く。本発明の掃除機ヘッドは、様々な高さの剛毛を有している掃除機ヘッドにおいて、共通する清掃すべき表面における消費電力量の変動が小さくなるように、ハウジングの内部の撹拌器を調整することができる。
【００１１】
駆動機構は、駆動機構が第２の軸線を中心として回転する場合に、ハウジングの内部において例えば上下方向及び／又は前後方向に移動可能とされる。
【００１２】
撹拌器は、略中空とされる。駆動機構の少なくとも一部分が、例えば駆動機構の略全体が、撹拌器の内部に収容されている。このことは、構成を小型化することができる点において有益である。駆動機構のモータ及びトランスミッションは、撹拌器の内部に収容されている。このことは、利用時に掃除機ヘッドを通じて流れている汚染空気からモータ及びトランスミッションを保護することができる点において有益である。撹拌器は、駆動機構に対して回転可能とされ、例えば駆動機構の周りに回転可能とされる。撹拌器は、駆動機構を囲んでいるシリンダを、例えば駆動機構を囲んでいると共に少なくとも一点において駆動機構に接触しているシリンダを備えている。
【００１３】
第１の軸線は、撹拌器及び／又は駆動機構の長手方向軸線、例えば撹拌器及び／又は駆動機構の長手方向中心軸線とされる。駆動機構と撹拌器とは、例えば駆動機構及び撹拌器がハウジングの内部において同軸配置されるように、共通する長手方向中心軸線を備えている。駆動機構の長手方向中心軸線とは、駆動機構を囲んでいる仮想シリンダ、例えば駆動機構を囲んでいると共に少なくとも一点において駆動機構に接触しているシリンダの中心を通過して長手方向に延在している軸線を意味する。駆動機構は、略シリンドリカル状の包括的な形状を有している。第２の軸線は、駆動機構及び／又は撹拌器の中心点からオフセットされている。
【００１４】
第２の軸線は、ハウジングに対して固定されている。第２の軸線は、第１の軸線の後方に、例えば利用時に掃除機ヘッドの移動の前方方向すなわち掃除機ヘッドの利用者から離隔する移動の方向に関して第１の軸線の後方に配置されている。このことは、利用時に駆動機構が受ける初期の反作用トルクが小さい最小高さに駆動機構ひいては攪拌器を配置させることができる点、及び利用時に駆動機構が受ける初期の反作用トルクが大きい最大高さに駆動機構ひいては攪拌器を配置させることができる点において有益である。このことは、撹拌器を清掃すべき表面から離隔するように移動させることを可能とするが、第２の軸線が第１の軸線の前方に配置されている構成とは対照的である。特に、第２の軸線が第１の軸線の前方に配置されている場合には、受ける反作用トルクが、掃除機ヘッドの内部において撹拌器を下方に駆動しようとするので、受ける反作用トルクが増大する。
【００１５】
掃除機ヘッドは、第２の軸線を中心とする駆動機構の回転を制限するためのストッパ機構を備えている。これにより、例えばハウジングの内部における駆動機構の移動が、ハウジングの内部における駆動機構ひいては攪拌器の最小高さと最大高さとの間の移動に制限される。このことは、利用時に撹拌器が清掃すべき表面に対して過度に近接及び／又は離隔して位置決めされることを妨げる点において有益である。ストッパ機構は、第１のストッパ部材と第２のストッパ部材とを備えており、第１のストッパ部材は、ハウジングの内部において駆動機構が当該駆動機構の最大高さ位置を越えて移動することを防止するように構成されており、第２のストッパ部材は、ハウジングの内部において駆動機構が当該駆動機構の最小高さ位置を越えて移動することを防止するように構成されている。
【００１６】
第２の軸線を中心とする駆動機構の回転が、ハウジングの内部において駆動機構が最小位置に位置している場合に、撹拌器の略全体がハウジングに収容されるように制限される。例えば、撹拌器の剛毛を除く当該撹拌器の略全体が、ハウジングの内部において駆動機構が最小高さ位置に位置している場合にハウジングに収容されている。このことは、利用時に撹拌器の本体が電力消費量の低い表面、例えば硬質の床に接触することを妨げる、ひいては電力消費量の低い表面に対する損傷の発生を抑制する点において有益である。撹拌器の略全体が、駆動機構がハウジングの内部において最小高さ位置に位置している場合にハウジングに収容されているので、撹拌器の剛毛の性質は、利用時に電力消費量の低い表面に対する撹拌が高められるように選定される。例示的な性質としては、剛毛のストリップの数量、剛毛の長さ、剛毛の密度、剛毛の厚さ、及び剛毛の剛性が挙げられる。
【００１７】
撹拌器の少なくとも一部分が、ハウジングの内部において駆動機構が最小高さ位置に位置している場合にハウジングの外方に延在している。例えば撹拌器の本体の少なくとも一部分が、ハウジングの内部において駆動機構が中間高さ位置に位置している場合にハウジングの外方に延在している。このことは、利用時に撹拌器を清掃すべき表面の内部にさらに延在させることができる点において、ひいては清掃すべき表面の撹拌を高めることができる点において有益である。これにより、剛毛ストリップの数量を少なくすること、及び／又は撹拌器に形成するべき剛毛の長さを短くすることができる。
【００１８】
駆動機構の一部分が、撹拌器の回転を駆動するために第１の軸線を中心として回転可能とされる一方、駆動機構の全体が、第２の軸線を中心として回転可能とされる。このことは、上述のハウジングの内部における撹拌器の移動を可能としつつ、撹拌器が通常の撹拌機能を実施可能となる点において有益である。
【００１９】
駆動機構は、第１の端部と第２の端部とを備えており、第１の端部と第２の端部とがそれぞれ、駆動機構が第２の軸線を中心として回転可能とされるように、ハウジングに回転可能に接続されている。このことは、例えばハウジングの内部において片持ち支持されている駆動機構と比較して、駆動機構が確実に安定した状態でハウジングの内部に保持される点において有益である。
【００２０】
駆動機構の少なくとも一部分が、第１の端部と第２の端部とに堅固に接続している。このことは、利用時に駆動機構が第２の軸線を中心として回転する場合に清掃すべき表面に対して略平行な状態で駆動機構及び／又は撹拌器を所定位置に保持する点において有益である。
【００２１】
掃除機ヘッドは、第２の軸線を中心とする第１の方向において作用する付勢トルクを駆動機構に作用させるための付勢機構を備えており、撹拌器が清掃すべき表面と接触する場合に、反作用トルクが、第２の軸線を中心とする反対の第２の方向において駆動機構に作用する。反作用トルクが付勢機構による付勢トルクと等しくないので、駆動機構が第２の軸線を中心として回転し、これにより撹拌器がハウジングの内部において移動される。
【００２２】
このことは、さらなる回転軸線を中心とする駆動機構の回転によって、受ける反作用トルクが変動する点において有益である。撹拌器が、清掃すべき表面との接触を解除するように移動され、駆動機構の回転が、反作用トルクが付勢機構による付勢トルクと等しくなるまで継続するからである。このような点を平衡点と呼称するが、システムは反作用トルク及び付勢機構の付勢トルク以外の力を受けるものとみなされる。このような他の力は、駆動機構の長手方向中心軸線とさらなる回転軸線との間におけるオフセット距離を最小にすることによって最小限に抑えることができる。掃除機ヘッドが清掃すべき表面に亘って移動される場合に、受ける反作用トルクの変動させることに起因する、ハウジングの内部における駆動機構ひいては攪拌器の位置の連続的な調整が、常に平衡点に到達することを確実にする。付勢機構は、略一定の付勢トルクを発生させるように構成されているので、掃除機ヘッドの電力消費量は、略一定とされる。このような調整は、清掃すべき表面同士の間においても発生する。
【００２３】
従って、本発明における掃除機ヘッドは、掃除機ヘッドが清掃すべき表面に亘って前後に移動する場合と、掃除機ヘッドが清掃すべき表面同士の間において前後に移動する場合との両方の場合において、ハウジングの内部における撹拌器の調整を提供する。これにより、掃除機ヘッドの電力消費量は略一定とされる。
【００２４】
このことは、様々な表面における電力消費量の変動を考慮する必要が無いので、掃除機ヘッドを最大連続動作点の近傍で、例えばモータが運転停止するすなわち許容温度限界を超える電力消費量で動作可能とする。結果として、このことは、収集性能を高めることができる。
【００２５】
さらに、撹拌器は、一般に清掃すべき表面を撹拌するための剛毛を備えており、製造誤差は、撹拌器から撹拌器に至る剛毛高さの変動を発生させる。このような剛毛高さの変動は、様々な受ける反作用トルクを発生させる。本発明における掃除機ヘッドは、様々な高さの剛毛を有している掃除機ヘッドの消費電力量が、共通する清掃すべき表面において略一定となるように、ハウジングの内部における撹拌器の調整を可能とする。
【００２６】
利用時に撹拌器が清掃すべき表面と接触している場合に、駆動機構は、第２の軸線を中心とする第２の方向に回転する。利用時に撹拌器が清掃すべき表面から持ち上げられた場合には、駆動機構が第２の軸線を中心とする第１の方向に回転する。撹拌器は、第１の軸線を中心とする第１の方向に回転する。
【００２７】
付勢機構は、利用時に駆動機構が受ける反作用トルクの逆向きの及び／又は利用時に駆動機構が受ける反作用トルクに等しい付勢トルクを発生するように構成されている。付勢機構は、利用時に撹拌器の回転方向に対応する方向の付勢トルクを発生させるように構成されている。
【００２８】
付勢トルクは、例えば反作用トルクが作用していなくても、ハウジングの内部において駆動機構を初期位置に維持する。このことは、ハウジングの内部における駆動機構ひいては攪拌器の基地の開始位置を提供する点において有益である。初期位置は、ハウジングの内部における駆動機構の最大高さ位置又は最小高さ位置、例えば掃除機ヘッドが清掃すべき表面に位置決めされている場合における、清掃すべき表面に対して直角な方向で計測した最大距離又は最小距離とされる。
【００２９】
駆動機構の少なくとも一部分が、第２の軸線を定義している。例えば、駆動機構は、第２の軸線を定義している少なくとも１つの差込部を備えている。
【００３０】
付勢機構は、付勢機構が第２の軸線を中心とする回転力を、例えば付勢トルクを伝達させることができるように、少なくとも１つの差込部に接続されている。このことは、利用時に撹拌器が清掃すべき表面に接触した場合に反作用トルクを受けた結果として、付勢機構が第２の軸線を中心として駆動機構を逆回転させることができる点において有益である。付勢機構が作用させる付勢トルクに抗して第２の軸線を中心として駆動機構を回転させることによって、駆動機構及び／又は撹拌器がハウジングの内部において移動される。例えば、駆動機構及び／又は撹拌器が、ハウジングの内部において上下動され、及び／又はハウジングの内部において前後動される。
【００３１】
付勢機構は、張設された状態で保持されている弾性変形可能部材を備えており、弾性変形可能部材は、例えば少なくとも１つの差込部に直接又は間接的に接続されている。弾性変形可能部材はバネとされる。バネを利用することによって、例えば利用者による入力及び／又は計算された制御入力から独立して作用する単純構造の付勢機構を提供することができる。
【００３２】
少なくとも１つのバネは、単一のバネとされる場合がある。このことは、駆動機構を掃除機ヘッドの内部における初期位置に維持するために、単一のバネはより大きい予負荷を利用することができる点において有益である。より大きい予負荷は、バネが所定量伸長することによってバネが発生させる力の比例した変化が比較的小さいことを意味する。例えば、バネの伸長が比較的小さいので、力の増加は、バネの復元力が略一定とみなせる程度に小さい。予負荷が比較的大きいので、バネを比較的小さい半径上に載るように適合させることができ、これにより駆動機構の所定の角回転を介したバネの伸長の必要な変化量を最小にすると共に、バネが発生させる略一定の力の変化を最小にすることができる。
【００３３】
少なくとも１つのバネが、コイルバネ、定荷重バネ、又は捩じりバネとされる。コイルバネは、単純で低コストである点において有益であり、耐用寿命が長く、製造後における付勢機構の調整が比較的容易である。
【００３４】
付勢機構は、弾性変形可能部材を少なくとも１つの差込部に接続している伸長不可能な接続部材を備えている。このことは、弾性変形可能部材が少なくとも１つの差込部に力を作用させることができる点において有益である。差込部は、ドラムを備えており、伸長不可能な接続部材は、ドラムを中心として巻回又は巻回解除される。このことは、弾性変形可能部材の直線変位が少なくとも１つの差込部の回転運動に変換される点において有益である。例えば、弾性変形可能部材が作用させる直線変位力は、第２の軸線を中心とする回転力すなわちトルクに変換される。
【００３５】
ドラムは、ドラムの断面が略楕円状とされるように変化する半径を有している。このことは、付勢機構が発生させる付勢トルクの変動を最小にすることに貢献する点において有益である。
【００３６】
掃除機ヘッドは、利用時に伸長不可能な接続部材が貫通する少なくとも１つのプーリを備えている。このことは、少なくとも１つのプーリが少なくとも１つのバネを掃除機ヘッドの内部において駆動機構から離隔して配置させる点において有益である。
【００３７】
ハウジングは、撹拌器及び駆動機構を収容するチャンバと、チャンバと流通している汚染空気入口と、付勢機構を収容するさらなるチャンバとを備えている。このことは、利用時に付勢機構が掃除機ヘッドを通じて流れる汚染空気流から離隔して配置される点、ひいては塵埃による付勢機構の詰まりが防止される点において有益である。
【００３８】
本発明の第２の実施態様は、本発明の第１の実施態様における掃除機ヘッドを備えている真空掃除機を提供する。
【００３９】
本発明をより良く理解するために、及び、本発明の実施態様をより明確に表すために、本発明について、添付図面を参照しつつ例示的に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明における掃除機ヘッドの前方上方から見た斜視図である。
【図２】図１に表わす掃除機ヘッドの回転させた状態の斜視図である。
【図３】図１に表わす掃除機ヘッドの後方下方から見た斜視図である。
【図４】前方壁を省略した状態における、図１に表わす掃除機ヘッドの前方上方から見た斜視図である。
【図５】図１に表わす掃除機ヘッドの撹拌器単独の斜視図である。
【図６】図１に表わす掃除機ヘッドの駆動機構単独の正面図である。
【図７】図６に表わす駆動機構の概略的な端面図である。
【図８】図６に表わす駆動機構の、駆動機構の長手方向中心軸線に沿った断面図である。
【図９】前方壁を省略した状態における、図１に表わす掃除機ヘッドの正面図である。
【図１０】前方壁を省略した状態における、図１に表わす掃除機ヘッドの第２の前方上方から見た斜視図である。
【図１１】ストッパピンが所定位置に配置された状態における、図１に表わす掃除機ヘッドの第１の概略的な正面図である。
【図１２】ストッパピンが所定位置に配置された状態における、図１に表わす掃除機ヘッドの第２の概略的な正面図である。
【図１３】駆動機構がハウジングの内部の中央に配置された状態における、図１に表わす掃除機ヘッドの第３の前方上方から見た斜視図である。
【図１４】図１に表わす掃除機ヘッドの駆動機構及び付勢機構を表わす概略図である。
【図１５】図１に表わす掃除機ヘッドの駆動機構と付勢機構との相互作用を示す概略図である。
【図１６】利用時における図１に表わす掃除機ヘッドの駆動機構に作用するトルクを示す概略図である。
【図１７】利用時における図１に表わす掃除機ヘッドの内部での駆動機構の移動を示す概略図である。
【図１８】図１に表わす掃除機ヘッドの撹拌器の最小高さの位置を表わす概略図である。
【図１９】図１に表わす掃除機ヘッドの撹拌器の中間高さの位置を表わす概略図である。
【図２０】図１に表わす掃除機ヘッドの撹拌器の最大高さの位置を表わす概略図である。
【図２１】駆動機構がハウジングの内部において最大高さに位置する状態における、図１に表わす掃除機ヘッドの第３の前方上方から見た斜視図である。
【図２２】ストッパピンが所定位置に位置する状態における、図１に表わす掃除機ヘッドの第３の概略的な正面図である。
【図２３】本発明における真空掃除機の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
図１〜図４、図９〜図１３、図２１、及び図２２は、本発明における掃除機ヘッド１０を表わす。掃除機ヘッド１０は、ハウジング１２と、ブラシバーの形態をした撹拌器１４と、駆動機構１６と、付勢機構１８とを有している。
【００４２】
ハウジング１２は、前方壁２０と後方壁２２と上方壁２４とソールプレート２６と第１の側壁２８と第２の側壁３０と分離壁３２とから形成されている。
【００４３】
後方壁２２と上方壁２４とソールプレート２６と第１の側壁２８と第２の側壁３０と分離壁３２とが、撹拌器チャンバ３４を集合的に形成している。撹拌器チャンバ３４は、ブラシバー１４と略同一の形状を有しており、略シリンドリカル状の形態とされる。しかしながら、撹拌器チャンバ３４は、ブラシバー１４より幾分大きく、利用時に撹拌器チャンバ３４の内部においてブラシバー１４を上下方向及び前後方向の両方に移動させることができる大きさとされる。ソールプレート２６には、開口部が形成されており、当該開口部は、撹拌器チャンバ３４の汚染空気入口３６を定義している。
【００４４】
前方壁２０とソールプレート２６と第１の側壁２８と第２の側壁３０と分離壁３２とが、前方チャンバ３８を集合的に形成している。前方チャンバ３８は、付勢機構１８のバネ８０及びケーブル８２を収容する形状及び大きさとされる。前方チャンバ３８は、撹拌器チャンバ３４及び汚染空気入口３６から実質的に隔離されており、これにより利用時に塵埃が前方チャンバ３８に流入することが防止される。前方壁２０は、前方チャンバ３８に対してアクセス可能とするために、例えば付勢機構１８の点検を可能とするために取り外し可能とされる。
【００４５】
後方壁２２は、利用時に掃除機ヘッド１０を真空掃除機１００に接続するための接続機構２５に通じる汚染空気出口２３を有している。掃除機ヘッド１０は、汚染空気出口２３と熱族機構２５との間に配置されている一組のホイール２７を有しており、ホイール２７は、利用時に掃除機ヘッド１０を清掃すべき表面に亘って移動させることができる。上方壁２３は、利用時に利用者がブラシバー１４を視認するための任意の覗き窓２１を有している。図示しないが、覗き窓２１は、撹拌器チャンバ３４の上側端部が囲まれるように、プラスチック製の透明部品を備えている。ソールプレート２６は、さらなる組のホイール２９を有しており、ホイール２９も、利用時に掃除機ヘッド１０を清掃すべき表面に亘って移動させることができる。ソールプレート２６は、利用時に清掃すべき表面に接触する可撓性部材３１を有しており、可撓性部材３１は、掃除機ヘッド１０と当該表面との間における密封を補助する。
【００４６】
第２の側壁３０は端部キャップ４０を有しており、端部キャップ４０は取り外し可能であるので、点検のために撹拌器チャンバ３４からブラシバー１４及び／又は駆動機構１６を取り外すことができる。
【００４７】
図５は、ブラシバー１４単独を表わす。ブラシバー１４は、本体４２と４つの剛毛ストリップ４４とを有している。本体１４は、略シリンドリカル状の形態とされ、中空内部４６を有している。本体４２は、駆動機構１６の略全体が中空内部４６に受容可能とされる形状及び大きさである。４つの剛毛ストリップ４４それぞれが、本体１４の周囲に等間隔で離隔配置されており、４つの剛毛ストリップ４４それぞれが、本体１４の外面の周囲に３６０°に亘って延在している。当業者には明らかなように、剛毛ストリップ４４の数量、剛毛の長さ、及び剛毛の材料は、利用時に清掃すべき表面の理想的な撹拌を実現するために変更可能である。当該好ましい実施例では、剛毛はナイロンから形成されている。図５から理解されるように、さらなる剛毛ストリップ、例えば炭素繊維製剛毛ストリップが、ブラシバー１４の本体４２に形成されている適切なスロットに挿入可能とされる。さらなる剛毛ストリップが理想的でない場合には、付加的なスロットが取り外し可能であることが理解される。
【００４８】
図６及び図８は、駆動機構１６単体を表わす。駆動機構１６は、第１の差込部４８と第２の差込部５０と駆動ハウジング５２とモータ５４と第１の遊星キャリア５６と第２の遊星キャリア５８と遊星歯車５９と太陽歯車６０とリング歯車６２と駆動ドッグ６４と第１の駆動軸受６６と第２の駆動軸受６８とを有している。
【００４９】
第１の差込部４８と第２の差込部５０とは、略管状の形態とされ、駆動機構１６及びブラシバー１４の共通する長手方向中心軸線Ａからオフセットされている。第１の差込部４８の外面は、利用時に付勢機構１８のケーブル８２を巻回及び巻回解除することができるドラム状の収集部材７０を有している。第１の差込部４８と第２の差込部５０とは、軸受５１を介して、第１の側面２８及び端部キャップ４０の固定点に取り付けられているので、第１の差込部４８と第２の差込部５０とは、利用時に撹拌器チャンバ３４の内部において、ハウジング１２に対して相対的に回転可能とされる。第１の差込部４８及び第２の差込部５０がオフセットされていることは、駆動機構１６ひいてはブラシバー１４が利用時に撹拌器チャンバ３４の内部において上下方向及び前後方向に移動可能とされることを意味する。
【００５０】
第１の差込部４８と第２の差込部５０とが、駆動機構１６の回転軸線Ｒを形成している。第１の差込部４８と第２の差込部５０とが駆動機構１６及びブラシバー１４の共通する中心長手方向軸線Ａからオフセットされているので、駆動機構１６とブラシバー１４とが、利用時に偏心した状態で駆動機構１６の回転軸線Ｒの周りに回転する。オフセットされた第１の差込部４８及び第２の差込部５０は、所定の回転軸線Ｒが駆動機構１６及びブラシバー１４の共通する中心長手方向軸線Ａの後方に配置されるように位置決めされているので、これにより受ける反作用トルクが、撹拌器チャンバ３４の内部において、下方ではなく上方にブラシバー１４を駆動させる。図７は、第１の差込部４８及び第２の差込部５０と、中心長手方向軸線Ａ及び回転軸線Ｒとを概略的に表わす。図７において、矢印Ｄは、利用時における掃除機ヘッド１０の、利用者から離隔する前方への移動方向を表わし、矢印ＲＴは、駆動機構１６が作用させる反作用トルクを表わす。
【００５１】
駆動ハウジング５２は、略管状の形態とされ、第１の差込部４８から延在しており、モータ５４と第１の遊星キャリア５６の少なくとも一部分とを収容している。モータ５４は、従来技術に基づく形態とされ、利用時に回転出力を太陽歯車６０に作用させる。遊星ピン７２は、第１の遊星キャリア５６と第２の遊星キャリア５８とを堅固に接続しており、第２の遊星キャリア５６は、第２の差込部５０に堅固に接続されている。太陽歯車６０は、第１の遊星キャリア５６と第２の遊星キャリア５８との間に配置されており、遊星歯車５９を介してリング歯車６２に取り付けられている一方、リング歯車６２は、駆動ドッグ６４に堅固に接続されている。
【００５２】
駆動機構１６は、第１の遊星キャリア５６及び第２の遊星キャリア５８が静止しているように、且つ、遊星歯車５９が自身の軸線を中心としてスピンする場合にリング歯車６２が遊星歯車５９を中心としてスピンするように、すなわち遊星歯車５９が太陽歯車６０を中心として回転しないように構成されている。これにより、第１の差込部４８と第２の差込部５０とが堅固に接続されるので、駆動機構１６及び／又はブラシバー１４が、利用時に駆動機構１６が回転軸線Ｒを中心として回転する場合に清掃すべき表面に対して略平行に維持される。
【００５３】
利用時に、太陽歯車６０は、遊星歯車５９を介して、モータトルクをリング歯車６２に伝達させるので、駆動ドッグ６４は、駆動機構１６及びブラシバー１４の共通する中心長手方向軸線Ａを中心とするブラシバー１４の回転を発生させる。第１の駆動軸受６６及び第２の駆動軸受６８が、利用時におけるブラシバー１４の回転を可能にする。
【００５４】
駆動機構１６は、利用時に汚染空気入口３６を通じて撹拌器チャンバ３４の内部に流入する塵埃から駆動機構１６を保護するように、ブラシバー１４の本体４２の中空内部４６の内部に配置されている。本発明の好ましい実施例では、ブラシバー１４は、軸受５１同士の間に配置されている駆動機構１６の全体を覆っている。駆動機構１６は、ブラシバー１４を撹拌器チャンバ３４の内部に位置決めするように機能し、駆動機構１６が回転軸線Ｒを中心として回転することによって、ブラシバー１４が撹拌器チャンバ３４の内部において移動される。
【００５５】
駆動機構１６は、掃除機ヘッド１０に形成されているストッパピン７８と係合するための、第１のストッパ部材７４及び第２のストッパ部材７６に接続されている。本発明の好ましい実施例では、第１のストッパ部材７４及び第２のストッパ部材７６は、第１の差込部４８及び第２の差込部５０それぞれの端部から延在している。図１１、図１２、及び図２２は、ストッパピン７８を表わす。これら図面に概略的に表わすように、ストッパピン７８は掃除機ヘッド１０の外面に形成されており、第１のストッパ部材７４及び第２のストッパ部材７６は掃除機ヘッド１０から外方に延在している。第１のストッパ部材７４及び第２のストッパ部材７６とストッパピン７８とが、掃除機ヘッド１０の内部に配置されている場合もある。第１のストッパ部材７４及び第２のストッパ部材７６とストッパピン７８とは、回転軸線Ｒを中心とする駆動機構１６の回転を限定するように機能するので、利用時に撹拌器チャンバ３４の内部におけるブラシバー１４の移動を制限するように機能する。
【００５６】
本発明の好ましい実施例では、第１のストッパ部材７４及び第２のストッパ部材７６とストッパピン７８とが、回転の範囲が利用時に清掃すべき表面に対して垂直とされる軸線に関して４０°〜１４０°に、特に１００°に制限されるように構成されている。これにより、駆動機構１６の回転に伴って、撹拌器チャンバ３４の内部においてブラシバー１４の高さを滑らかに変化させることができる。本発明の好ましい実施例では、回転軸線Ｒと駆動機構１６及びブラシバー１４の共通する中心長手方向軸線Ａとのオフセットは、３ｍｍとされる。これにより、撹拌器チャンバ３４の内部におけるブラシバー１４の上方位置と下方位置との間の移動範囲は、６ｍｍとされる。しかしながら、上述の角度範囲に動作を制限することによって、撹拌器チャンバ３４の内部におけるブラシバー１４の上方位置と下方位置との間の移動範囲が、距離４．６ｍｍに制限される。
【００５７】
付勢機構１８は、コイルバネ８０とケーブル８２とプーリ８４と第１の差込部４８のドラム状の収集部材７０とを備えている。図１４及び図１５は、付勢機構１８の概略図であり、これら図面では、矢印ＲＴは、利用時に駆動機構が作用させる反作用トルクを表わし、矢印ＲＦは、回転軸線Ｒを中心とするトルクに変換されるコイルバネ８０の復元力を表わす。
【００５８】
コイルバネ８０は、従来技術に基づくコイルバネであって、前方チャンバ３８の内部に第１の端部８６で固定された状態で取り付けられている。コイルバネ８０の第２の端部８８は、ケーブル８２に接続されている。コイルバネ８０は、コイルバネ８０が発生させる予定の力に基づく所望のバネ定数を有するように選定される。
【００５９】
ケーブル８２は、伸長不可能なケーブルであって、例えば釣り糸又は類する物とされる。現時点で好ましくは、ケーブル８２は、利用時にケーブル８２が掃除機ヘッド１０の内部で移動する場合に発生する摩擦を低減するようにコーティングされている。ケーブル８２の第１の端部９０は、接続部材８３を介して、コイルバネ８０の第２の端部８８に接続されている一方、ケーブル８２の第２の端部９２は、第１の差込部４８のドラム状の収集部材７０に接続されているので、ケーブル８２の少なくとも一部分が、常にドラム状の収集部材７０に巻回されている。ケーブル８２は、コイルバネ８０とドラム状の収集部材７０との間を走って、コイルバネ８０とドラム状の収集部材７０との間の経路に配置されているハウジング１２の内部のチャネル（図示しない）を通じて延在している。
【００６０】
ケーブル８２は、コイルバネ８０が他に作用する力が存在せずに高いプリロードが作用した状態で保持されるように、ドラム状の収集部材７０に巻回されている。ケーブル８２は、コイルバネ８０の復元力を、ドラム状の収集部材７０に作用する付勢トルクに、ひいては駆動機構１６に作用する回転軸線Ｒを中心とするトルクに変換する。コイルバネ８０によって作用される回転軸線Ｒを中心とする付勢トルクが、ブラシバー１４が利用時に清掃すべき表面に接触した場合に作用する反作用トルクに相反する方向の力であるように、ケーブル８２は、ドラム状の収集部材７０に巻回されている。すなわち、コイルバネ８０は、利用時に撹拌器チャンバ３４の内部の駆動機構１６及びブラシバー１４の共通する長手方向中心軸線Ａを中心とするブラシバー１４の回転方向に略対応している方向の回転軸線Ｒを中心とする回転力を発生させる。
【００６１】
高いプリロードがコイルバネ８０に作用するという性質は、コイルバネ８０が少しでも延伸すると、コイルバネ８０の復元力が僅かながら大きくなることを意味する。従って、ケーブル８２をドラム状の収集部材７０に巻回することによって発生する復元力の増加、すなわち受けた反作用トルクに起因する駆動機構１６の回転によって発生する復元力の増加は、コイルバネ８０が作用させる力が略一定であるとみなせる程度に十分に小さい。さらに、ドラム状の収集部材７０は、利用時にコイルバネ８０の復元力の変動を最小限に抑えるように役割を果たす非円状の、楕円状の断面形状を有している。
【００６２】
当該好ましい実施例では、駆動機構１６及びブラシバー１４の初期位置は、撹拌器チャンバ３４の内部の最小高さの位置、すなわち清掃すべき表面とブラシバー１４との間の、清掃すべき表面に対して直角とされる方向で計測した距離が最小となる位置とされる。駆動機構１６ひいてはブラシバー１４は、図１１に表わすように、第１のストッパ部材７４及び第２のストッパ部材７６を最下位のストッパピン７８と係合させることによって、清掃すべき表面に接近するように移動することを防止される。初期位置では、ブラシバー１４の剛毛のみが、汚染空気入口３６を貫通しつつソールプレート２６を越えて延在しているので、これにより、利用時にブラシバー１４の本体４２が清掃すべき表面に、例えば硬質の床に接触し損傷させることが防止される。
【００６３】
掃除機ヘッドの動作について、図９〜図２２を参照しつつ説明する。
【００６４】
掃除機ヘッド１０を利用しようとする場合に、掃除機ヘッド１０は真空掃除機１００に接続され、掃除機ヘッド１０は清掃すべき床面の上に降下される。図９〜図１１及び図１８に表わすように、掃除機ヘッド１０を当該床面に接触させる前に、ブラシバー１４は、初期最小位置において撹拌器チャンバ３４の内部に保持される。ブラシバー１４が、駆動機構１６及びブラシバー１４の長手方向中心軸線Ａを中心として撹拌器チャンバ３４の内部で回転し、当該床面に接触するので、ブラシバー１４の回転方向の逆方向において、駆動機構によって反作用トルクが作用する。
【００６５】
反作用トルクが、予負荷がかけられたコイルバネによって生じる反作用トルクと釣り合っていないので、回転軸線Ｒを中心とする反作用トルクが回転軸線Ｒを中心とする付勢トルクより大きい場合に、駆動機構１６は、ブラシバー１４の回転方向の逆方向において回転軸線Ｒを中心として回転するだろう。上述のように、第１のオフセット差込部４８及び第２のオフセット差込部５０は、回転軸線Ｒが駆動機構１６及びブラシバー１４の共通する長手方向中心軸線Ａの後方に配置されるように位置決めされているので、図１７に表わすように、駆動機構１６は、偏心した状態で回転軸線Ｒの周りに回転し、受ける反作用トルクが、撹拌器チャンバ３４の内部においてブラシバー１４を上方に駆動する。図１７において、ＭＩＮは、ブラシバー１４の初期最小高さ位置を表わし、ＭＩＤは、撹拌器チャンバ３４の内部におけるブラシバー１４の中間高さ位置を表わし、ＭＡＸは、撹拌器チャンバ３４の内部におけるブラシバー１４の最大高さ位置を表わす。
【００６６】
駆動機構１６が、ブラシバー１４の回転方向の逆方向において回転軸線Ｒを中心として回転するので、図１５に概略的に表わすように、ケーブル８２の長さの大部分が、第１の差込部４８の収集部材７０に巻回される。しかしながら、コイルバネ８０の高い予負荷は、コイルバネ８０の長さの変動のみが力の小さい変動を発生させることを意味するので、コイルバネ８０の復元力は略一定であるとみなすことができる。ケーブル８２は、プーリ８４を周回し、ドラム状の収集部材７０に到達するので、ケーブル８２は、コイルバネ８０の復元力を、反作用トルクの逆向きである回転軸線Ｒを中心とする付勢トルクに変換する。駆動機構１６は、撹拌器チャンバ３４の内部において上方に移動するので、受ける反作用トルクは、受ける反作用トルクがコイルバネ８０の復元力に等しくなるまで、すなわち受ける反作用トルクが付勢トルクと等しくなるまで、ブラシバー１４が床面から接触解除されるように移動するに従って小さくなる。
【００６７】
この時点において、回転軸線Ｒを中心とする駆動機構１６の回転が停止し、駆動機構１６ひいてはブラシバー１４が、撹拌器チャンバ３４の内部において一定の高さに保持される。図１６は、概略的な示力図である。回転軸線Ｒを中心とする付勢トルクに変換されるコイルバネ８０の復元力が略一定であり、且つ、駆動機構１６が、受ける反作用トルクがコイルバネ８０の復元力と等しくなるまで、撹拌器チャンバ３４の内部において移動可能とされるので、掃除機ヘッド１０が利用される表面とは関係なく、受ける反作用トルクが略一定とされる。これにより、すべての表面に対する掃除機ヘッドの消費電力量を略一定とすることができる。コイルバネ８０の復元力が受ける反作用トルクと等しい構成を図１２、図１３、及び図１９に表わす。
【００６８】
付勢機構１８は、利用時に掃除機ヘッド１０を表面に亘って前後移動させる場合と、掃除機ヘッド１０を様々な表面で利用する場合との両方の場合において、確実に消費電力量を一定とすることができる。
【００６９】
様々な清掃すべき表面における消費電力量の変動を考慮する必要が無くなるので、駆動機構１６は、従来技術として知られている掃除機ヘッドと比較して、選択された最適な動作点の近くで動作する。このことは、既存の掃除機ヘッドと比較して、掃除機ヘッド１０の収集能力を向上させる。さらに、掃除機ヘッド１０は、製造誤差に起因する剛毛高さの不均一性の結果として一般に生じる消費電力量の変動を低減又は解消することができる。
【００７０】
駆動機構によって受ける反作用トルクが、予負荷位置においてコイルバネ８０の復元力に対抗するのに不十分であるので、駆動機構１６ひいては撹拌器１４が、撹拌器チャンバ３４の内部において最小高さの初期位置で保持される。
【００７１】
図２０〜図２２が、撹拌器チャンバ３４の内部におけるブラシバー１４の最大高さ位置を表わすが、最大高さ位置において、コイルバネ８０は、前方チャンバ３８の内部において最大延出位置に位置している。
【符号の説明】
【００７２】
１０  掃除機ヘッド
１２  ハウジング
１４  撹拌器（ブラシバー）
１６  駆動機構
１８  付勢機構
２０  （ハウジング１２の）前方壁
２２  （ハウジング１２の）後方壁
２４  （ハウジング１２の）上方壁
２６  （ハウジング１２の）ソールプレート
２８  （ハウジング１２の）第１の側壁
３０  （ハウジング１２の）第２の側壁
３２  （ハウジング１２の）分離壁
３４  撹拌器チャンバ
３６  汚染空気入口
３８  前方チャンバ
４０  端部キャップ
４２  （ブラシバー１４の）本体
４４  （ブラシバー１４の）剛毛ストリップ
４６  （本体４２の）中空内部
４８  第１の端部栓
５０  第２の端部栓
５１  軸受
５２  駆動ハウジング
５４  モータ
５６  第１の遊星キャリア
５８  第２の遊星キャリア
５９  遊星歯車
６０  太陽歯車
６２  リング歯車
６４  駆動ドッグ
６６  第１の駆動軸受
６８  第２の駆動軸受
７０  （第１の端部栓４８の）収集部材
７２  遊星ピン
７４  第１のストッパ部材
７６  第２のストッパ部材
７８  ストッパピン
８０  （付勢機構１８の）バネ
８２  （付勢機構１８の）ケーブル
８３  接続部材
８４  （付勢機構１８の）プーリ
８８  （コイルバネ８０の）第２の端部
９０  （ケーブル８２の）第１の端部
９２  （ケーブル８２の）第２の端部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
2021514759.tif 000021
【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【国際調査報告】
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