(57)【要約】【課題】本体を大型化させることなく、安定した走行を実現できる自走式掃除機を提供することを目的としている。【解決手段】本体２０を走行させるローラー３３と、前記本体２０を走行自在に支持するキャスター３４を備え、前記ローラー３３と前記キャスター３４を支持体３５に取り付け走行部を形成するとともに、前記走行部を前記本体２０に弾性体３７を介して取り付けた自走式掃除機である。【選択図】　図１
2004016385.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被掃除面上の塵埃を吸い込む吸込部と、塵埃を吸い込む空気の流れを発生させる電動送風機と、前記電動送風機により吸い込んだ塵埃を集塵する集塵部と、駆動モータにより駆動され本体を走行させるローラーと、前記本体を走行自在に支持するキャスターと、前記電動送風機および前記駆動モータに電源を供給する電源部とを備え、前記ローラーと前記キャスターを支持体に取り付け走行部を形成するとともに、前記走行部を前記本体に弾性体を介して取り付けた自走式掃除機。
【請求項２】
被掃除面上の塵埃を吸い込む吸込部と、塵埃を吸い込む空気の流れを発生させる電動送風機と、前記電動送風機により吸い込んだ塵埃を集塵する集塵部と、駆動モータにより駆動され本体を走行させるローラーと、前記電動送風機および前記駆動モータに電源を供給する電源部とを備え、前記ローラーを支持体に取り付け走行部を形成するとともに、前記走行部を前記本体に弾性体を介して取り付けた自走式掃除機。
【請求項３】
被掃除面上の塵埃を吸い込む吸込部と、塵埃を吸い込む空気の流れを発生させる電動送風機と、前記電動送風機により吸い込んだ塵埃を集塵する集塵部と、前記本体を走行自在に支持するキャスターと、前記電動送風機および前記駆動モータに電源を供給する電源部とを備え、前記キャスターを支持体に取り付け走行部を形成するとともに、前記走行部を前記本体に弾性体を介して取り付けた自走式掃除機。
【請求項４】
吸込部を本体に対して上下動自在にするとともに、吸込部の下端面を本体の下端面より下方に突出した状態を保つよう変位規制部を形成した請求項１〜３のいずれか１項に記載の自走式掃除機。
【請求項５】
吸込部の下面に小ローラを設けた請求項４記載の自走式掃除機。
【請求項６】
吸込部の側面から下面に向かって吸込口側に傾斜する傾斜面を設けた請求項１〜５のいずれか１項に記載の自走式掃除機。
【請求項７】
ローラーの内側にのみに凹凸部を形成した請求項１〜６のいずれか１項に記載の自走式掃除機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、本体に自走機能を有し、被掃除面の清掃を自動的に行う自走式掃除機に関するものである。特に段差を乗り越えるための走行部構成に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の自走式掃除機はは特開平８−２５２２０３に記載されているようなものが一般的であった。以下、図１０を用いてその構成を説明する。
【０００３】
図１０において、１は自走式掃除機の本体、２は本体１の左右に設けたローラで、駆動モータ３により左右独立に駆動される。４は本体１の後方に回転自在に取り付けられたキャスターである。以上ローラ２、駆動モータ３、キャスター４は本体１を自走させる走行部を構成している。そして上記走行部は全て本体１の底部に一体的に取り付けられている。５は電動送風機、６は集塵室、７はその内部に設けた紙袋からなるフィルタである。
【０００４】
８は本体１の底部前方に設けた吸込部で床面上のゴミをかき上げる回転ブラシ（図示せず）を有する。吸込部８は接続パイプ９及び伸縮ホース１０を介して集塵室６と接続し、床面上のゴミは電動送風機５で吸引されフィルター７内に集塵される。吸込部８は懸架レバー１１で本体１に対して上下動自在に取り付けられている。１２は本体１の周囲に設けた超音波センサ等からなる測距センサで、本体１の前方、左右側方、及び後方にある物体までの距離を測定して障害物を検出する障害物検知装置を構成している。１３は本体１の周囲に取り付けた弾性体からなるバンパーである。１４は、本体１の走行制御を行う走行制御装置で、ジャイロ等からなる位置認識手段（図示せず）や障害物検知装置からのデータに基づいて走行モータ２を制御し、本体１の前進、後退、方向転換、停止等の動作を制御する。
【０００５】
１５は操作部で、各種スイッチ類及びＬＥＤ、ブザー等の表示器を備えた操作パネル１６により本体１の操作を行う。１７は手動清掃又は場所間移動の時に使用する本体ハンドルである。
【０００６】
１８は電池収納室で蓄電池からなり本体全体に電力を供給する電池（図示せず）を収納して、充電端子部１９と結線されている。
【０００７】
そして同図に１点鎖線で示すように、上記吸込部８が本体１に対して上下動して段差を乗りあがるようになっていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の構成では、ローラとキャスターが本体に固定されているので、本体の下端面の床面からの高さＨの段差は乗り上っても、段差を降りる時、本体前方下端が床面に先当たりしてローラが空転するため降りられなかった。すなわち本体の前方下端とローラ下端までの距離をＬ０、ローラ下端とキャスター下端までの距離をＬとするとｈ＝Ｈ×Ｌ／Ｌ０となりＬ０がＬより大きいとｈはＨより小さくなる。そのため乗り越える必要がある段差の高さより本体の下端面の床面からの高さを大きくする必要があり、本体を大型化させてしまうという課題があった。
【０００９】
上記課題を解決するために本発明は、本体を大型化させることなく、安定した走行を実現できる自走式掃除機を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、被掃除面上の塵埃を吸い込む吸込部と、塵埃を吸い込む空気の流れを発生させる電動送風機と、前記電動送風機により吸い込んだ塵埃を集塵する集塵部と、駆動モータにより駆動され本体を走行させるローラーと、前記本体を走行自在に支持するキャスターと、前記電動送風機および前記駆動モータに電源を供給する電源部とを備え、前記ローラーと前記キャスターを支持体に取り付け走行部を形成するとともに、前記走行部を前記本体に弾性体を介して取り付けたものである。
【００１１】
上記発明によれば本体が床面上にあるときには、本体がほぼ水平状態に保持されており、段差を降りるときは本体の前方下端が床面に当たってローラに対する床面からの反力がなくなると同時に、ローラが本体の自重と弾性体の弾性力の相対関係により、本体の下端とキャスターの下端を結ぶ平面に対して突出する方向に床面に当たるまで変位するためローラの駆動力が伝達され、本体の下端面から床面までの高さと同じ高さの段差を降りることが可能となり、本体を小型化することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１にかかる自走式掃除機は、被掃除面上の塵埃を吸い込む吸込部と、塵埃を吸い込む空気の流れを発生させる電動送風機と、前記電動送風機により吸い込んだ塵埃を集塵する集塵部と、駆動モータにより駆動され本体を走行させるローラーと、前記本体を走行自在に支持するキャスターと、前記電動送風機および前記駆動モータに電源を供給する電源部とを備え、前記ローラーと前記キャスターを支持体に取り付け走行部を形成するとともに、前記走行部を前記本体に弾性体を介して取り付けたもので、本体が床面上にあるときには、本体がほぼ水平状態に保持されており、段差を降りるときは本体の前方下端が床面に当たってローラに対する床面からの反力がなくなると同時に、ローラが本体の自重と弾性体の弾性力の相対関係により、本体の下端とキャスターの下端を結ぶ平面に対して突出する方向に床面に当たるまで変位するためローラの駆動力が伝達され、本体の下端面から床面までの高さと同じ高さの段差を降りることが可能となり、本体を小型化することができる。
【００１３】
そして、走行部がローラとキャスター及び駆動モータをとともにユニット化できるため、本体に対して組み立て性を向上することができる。
【００１４】
本発明の請求項２にかかる自走式掃除機は、被掃除面上の塵埃を吸い込む吸込部と、塵埃を吸い込む空気の流れを発生させる電動送風機と、前記電動送風機により吸い込んだ塵埃を集塵する集塵部と、駆動モータにより駆動され本体を走行させるローラーと、前記電動送風機および前記駆動モータに電源を供給する電源部とを備え、前記ローラーを支持体に取り付け走行部を形成するとともに、前記走行部を前記本体に弾性体を介して取り付けたもので、段差の乗り上がり性能と乗り降り性能の双方をローラの少ない変位量で向上させることができる。
【００１５】
本発明の請求項３にかかる自走式掃除機は、被掃除面上の塵埃を吸い込む吸込部と、塵埃を吸い込む空気の流れを発生させる電動送風機と、前記電動送風機により吸い込んだ塵埃を集塵する集塵部と、前記本体を走行自在に支持するキャスターと、前記電動送風機および前記駆動モータに電源を供給する電源部とを備え、前記キャスターを支持体に取り付け走行部を形成するとともに、前記走行部を前記本体に弾性体を介して取り付けたもので、簡単、安価な構成で段差の乗り降り性能を向上することができる。
【００１６】
本発明の請求項４にかかる自走式掃除機は、吸込部を本体に対して上下動自在にするとともに、吸込部の下端面を本体の下端面より下方に突出した状態を保つよう変位規制部を形成したものである。
【００１７】
そして、被掃除面の小さな凹凸に対しては吸込部の上下動によって常に吸込部の下端面と床面との隙間を最適に維持しながら自走し、大きな段差に対しては吸込部が上端まで変位して乗りあがるとともに、降りるときは吸込部の下端が床面に当たってローラに対する床面からの反力がなくなると同時に、ローラが本体の自重と弾性体の弾性力の相対関係により、床面に当たるまで変位するため駆動力が伝達されるため、吸込部の集塵性能を高めながら、段差の乗り降り性を向上することができる。
【００１８】
本発明の請求項５にかかる自走式掃除機は、吸込部の下面に小ローラを設けたもので、小ローラが吸込部の被掃除面に対する移動を円滑にするとともに、大きな段差を降りるとき吸込部の下端が床面に当たったときに、小ローラが先に床面に接するため、床面に傷つきが生じないようすることができる。
【００１９】
本発明の請求項６にかかる自走式掃除機は、吸込部の側面から下面に向かって吸込口側に傾斜する傾斜面を設けたもので、段差を本体の前方及び斜め前方から乗り越えるとき、さらに本体が回転しながら真横から段差を乗り越えるとき、吸込部が円滑に上方に変位できるため、段差乗り越え性能を高めることができる。
【００２０】
本発明の請求項７にかかる自走式掃除機は、ローラーの内側にのみ凹凸部を形成したもので、段差を本体の前方斜め方向から乗り越えるとき、ローラと段部とのグリップ力を高めるため段差乗り上がり性能を向上することができる。
【００２１】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
【００２２】
（実施例１）
図１は本発明の実施例１の全体構成を示す中央縦断面図、図２は同斜視図、図３は同正面図、図４は同下面図、図５は同段部を降りる状態の部分断面図、図６は同走行部断面図、図７は同ローラの拡大断面図（図６のａ−ａ断面図）である。
【００２３】
図１〜７に示すように、本体２０は、前方底部に２個の回転ブラシ２１を有する吸込部２２を懸架レバー２３で上下動自在でかつ本体底部枠体２４に設けた変位規制部２５に上端が当たる位置に固定し、回転ブラシ２１により被掃除面上に付着した塵埃を掻き上げるよう構成している。電動送風機２６は、塵埃を吸い込む空気の流れを発生させるもので、集塵部２７を介して吸込部２２に連通し、電動送風機２６により吸込部２２から吸い込んだ塵埃を集塵部２７に集塵するよう構成している。
【００２４】
電源部２８は、充電可能な二次電池を複数収納した電池パック２９で構成し、電動送風機２６と後述する駆動モータ３０に電源を供給する。測距センサ３１は、光（赤外線）を照射し家具などの障害物により反射してきた反射光の照射光との間の角度で距離を測定するもので、図２に示すように、本体２０の前方、側方、後方にそれぞれ複数設けている。段差センサ３２は、被掃除面の段差を検知するもので、上述の測距センサ３１と同様に構成し、本体２０のコーナー部に斜め下方に向けて設けている。
【００２５】
ローラー３３は、本体２０を走行させるもので、本体２０の左右に設け、駆動モータ３０により左右独立して駆動される。駆動モータ３０は、減速ギヤ（図示せず）を内蔵したギヤードモータで構成している。キャスター３４は本体２０を走行自在に支持している。前記ローラ３３、駆動モータ３０、キャスター３４は図１及び図６に示すように硬質アルミ材を折り曲げて形成したフレームである支持体３５に取り付け一体に走行部を構成し、本体底部枠体２４に設けた４本の支持ボス３６に圧縮バネからなる弾性体３７を介してネジ３８で締めつけ固定してある。
【００２６】
操作部３９は文字などを表示する機能と触れるとオン、オフする機能を有するパネルスイッチを備え、表示部４０は発光ダイオード、ブザーなどの表示器を備え、これら操作部３９と表示部４０は制御装置４１に接続しており、使用者がパネルスイッチを操作することにより、制御装置４１により電動送風機２６、駆動モータ３０などの動作を制御して、電動送風機２６により塵埃を吸引しながら、駆動モータ３０により駆動されるローラー３３により自動走行するように構成している。なお、４２は電源スイッチである。
【００２７】
本体２０は、吸込部２２、電動送風機２６、集塵部２７、電源部２８、駆動モータ３０、測距センサ３１、段差センサ３２、制御装置４１などを内包し、図２に示すように、透明または半透明の外郭４３で覆って図１に示す本体底部枠体２４の締めつけボス４４に図４に示すようにネジ４５で固定している。このため、測距センサ３１および段差センサ３２は外郭４３を通して光（赤外線）の送受を行い、段差センサ３２は、本体２０のコーナー部に斜め下方に向けて設けているので、外郭４３の一部を突出させた突出部４３−ａを通して光（赤外線）の送受を行う。
【００２８】
外郭４３の下方に、弾性体で構成したバンパー４５を設けている。
【００２９】
把手４６は、本体２０の上面に引き出し可能に設けて本体２０を持ち運ぶものである。
【００３０】
さらに図１及び図３に示すように、吸込部２２の前方及び側面には外周から吸込口側に向かって下がる傾斜面４７を設け、下面前方には小ローラ４８を取り付け、吸込部２２が変位規制部２５に当たった位置では小ローラ４８は本体２０の下端面（本実施例ではバンパー４５の下端面）より下方に突出している。又図７に示すようにローラ３３は駆動モータ３０の軸ににネジ止めされていると同時に内側にのみ複数の凹凸部４９を形成してある。
【００３１】
上記構成において動作を説明する。電源スイッチ４２を入れて本体２０を清掃領域の壁面にほぼ平行に置き、操作部３９のスタートボタンを押すと、電動送風機２６が作動し、駆動モータ３０によりローラー３３が駆動されて前方へ直進走行を開始する。走行中は、電動送風機２６により集塵作業を行ないながら、常に測距センサ３１により周囲の家具などの障害物までの距離を測定するとともに、段差センサ３２により被掃除面の段差を確認している。
【００３２】
本体２０から家具などの障害物までの距離が所定の距離まで接近すると、一旦停止後、所定角度だけ角度を振って方向変換して走行する。被掃除面に段差がある場合も同様である。このように、家具などの障害物や段差を回避しながら清掃領域を自動走行して掃除を行う。
【００３３】
そして吸込部２２は本体２０に上下動自在に固定されているので、被掃除面の凹凸に常に追従して床面と最適な隙間を確保でき掃除効率を最適に保つことができる。
【００３４】
つぎに、走行中に段差を乗り越える時の動作について図１及び図５を使って説明する。前方に段差があった場合は吸込部２２は全端の傾斜面４７に作用する上方への押し上げ力で、図１に一点鎖線で示す位置に押し上げられローラ３３の駆動力で乗りあがることができる。
【００３５】
そして段差を降りるときは図５に示すように吸込部２２は上端を変位規制部２５にあてた状態で下端に設けた小ローラ４８で床面に接しキャスター３４で段差の高い方に接する状態となる。そしてローラ３３とキャスター３４で本体２０の重量Ｇを支持していた状態よりキャスター３４に作用する荷重Ｗｃが増加するため、荷重Ｗｃが弾性体３７の弾性力Ｐより大きくなって支持体３５は本体２０に対してキャスター３４が近づく方向に傾斜し、ローラ３３が床面に接して空転することなく駆動力が伝達され前進して段差を降りることができる。
【００３６】
すなわち前記弾性体３７の弾性力Ｐは図１に示す床面上にある状態で本体重量Ｇの約１／２に設定してある。そして図４に示す状態になるとキャスター３４に作用する荷重Ｗｃは本体２０の重心と吸込部２２の小ローラ４８との距離をＬ１、キャスター３４との距離をＬ２とするとＷｃ＝Ｇ×Ｌ１／Ｌ１＋Ｌ２≒Ｇ×２／３となるためＷｃがＰより大きくなり弾性体３７が圧縮変位するものである。
【００３７】
そして先に床面に接した吸込部２２は小ローラ４８によって円滑に床面を前進することができ、かつ本体２０の下端面（バンパー４５）は床面に接することがない。
【００３８】
さらにローラ３３、駆動モータ３０、キャスター３４は支持体３５で一体に構成してあるので本体２０への着脱がし易く、組み立て性を向上させることができる。
【００３９】
そして吸込部２２には側面にも傾斜面４７が設けてあるので回転中に段差に当たっても円滑に上方に変位することができ、ローラ３３の内側にのみ凹凸部４９を設けてあるので外観を損なうことなく斜めに段差に当たった時のローラ３３のグリップ力を向上し、円滑に乗り越えることができる。ローラ３３の外面に斜めに段差が当たった場合はスリップをして回避することができるものである。
【００４０】
（実施例２）
図８は本発明の実施例２の段差を降りる状態を示す部分断面図である。
【００４１】
本実施例２において、実施例１と異なる点はキャスター５０を本体２０に固定し、ローラ５１と駆動モータ（図示せず）のみ支持体３５に取り付け走行部を形成し、弾性体５２を介して本体底部枠体２４に設けた支持ボス５３にネジ止めしたものである。
【００４２】
なお、実施例１と同一符号のものは同一構造を有し、説明は省略する。
【００４３】
次に動作、作用を説明すると、図８に示すように小ローラ４８とキャスター５０で本体２０を保持する状態になってローラ５１が空転する位置になると弾性体５２の弾性力でローラが床面に接する位置まで押し下げるものである。
【００４４】
この時、床面走行時のローラ５１の位置は同図において一点鎖線で示す位置であり、小さな変位量ｈ０ですむため大きな段差を乗り越える場合でも本体を小型化できる。
【００４５】
（実施例３）
図９は本発明の実施例３の段差を降りる状態を示す部分断面図である。
【００４６】
本実施例３において、実施例１（または２）と異なる点はローラ５４と駆動モータ（図示せず）を本体２０に固定し、キャスター５５を支持体５６に固定して本体底部枠体２４に設けた軸５７を中心に回転自在に弾性体５８を介して本体２０に取り付けたものである。
【００４７】
なお、実施例１と同一符号のものは同一構造を有し、説明は省略する。
【００４８】
次に動作、作用を説明すると、図９に示すように小ローラ４８とキャスター５５で本体２０を保持する状態になってローラ５４が空転する位置になるとキャスター５５に作用する荷重Ｗｃが弾性体５８の弾性力Ｐより大きくなってローラ５４が床面に接する位置までキャスター５５が本体２０方向に変位するものである。
【００４９】
この時、構成部品は最小となり安価に構成できるものである。
【００５０】
なお、前記各実施例において吸込部２２は本体２０に対して上下動自在としたが、本体２０に固定した構成とすることもできるものである。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、本体を大型化させることなく、安定した走行を実現できる自走式掃除機を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１における自走式掃除機の中央縦断面図
【図２】同自走式掃除機の斜視図
【図３】同自走式掃除機の正面図
【図４】同自走式掃除機の下面図
【図５】同自走式掃除機の段部を降りる状態の部分断面図
【図６】同自走式掃除機の走行部断面図
【図７】図６のａ−ａ断面図
【図８】本発明の実施例２における自走式掃除機が段部を降りる状態の部分断面図
【図９】本発明の実施例３における自走式掃除機が段部を降りる状態の部分断面図
【図１０】従来の自走式掃除機の中央縦断面図
【符号の説明】
２０　本体
２２　吸込部
２６　電動送風機
２７　集塵部
２８　電源部
３０　駆動モータ
３３　ローラ
３４　キャスター
３５、５６　支持体
３７　弾性体
【図１】
2004016385.tif 000003
【図２】
2004016385.tif 000004
【図３】
2004016385.tif 000005
【図４】
2004016385.tif 000006
【図５】
2004016385.tif 000007
【図６】
2004016385.tif 000008
【図７】
2004016385.tif 000009
【図８】
2004016385.tif 000010
【図９】
2004016385.tif 000011
【図１０】
2004016385.tif 000012