JPH0382426A - 自走機能を有する移動体のクラッチ機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、自走式床移動形電気掃除機等のような自走機
能を有する移動体に組込まれて、駆動ローラへの駆動力
伝達の切換を行うクラッチ機構に関するものである。

〔従来の技術〕

例えば床移動形電気掃除機の場合、本体の前後に床移動
用のキャスターおよびローラを設けてあり、本体に接続
されたホースを引くことにより、キャスターローラおよ
び後輪としてのローラが同転して抹σ０上を移動するよ
うになっているが、この場合、床面の状態によって、掃
除機本体の移動に相当な操作力が必要となる。

そこで、前記電気掃除機のような移動体の操作力を軽減
するため、同移動体に小形モータを内装して、このモー
タによりローラを回転駆動させる試みがなされている。

このような自走機能を有する移動体の場合、小形モータ
は通常１／１００程度の減速機構部と一体化して使用さ
れるため、電源を外したときなど、手動で移動させたい
場合、モータの無負荷トルクが拡大されてローラの回転
が重くなって、大きい操作力を要することになる。この
ため、従来より、前記モータとローラとの間にクラ）チ
機横を介在させて、モータの停＋）−時等においてはモ
ータとローラとを切離すことができるようにしている。

このような目的で使用されるクラッチ機構として、従来
では例えば自動車等に使用される機械式摩擦クラッチや
電磁クラッチ、あるいは一方向クラッチ′：９・が挙げ
られる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、前述した周知のクラッチ機構を自走機能
を自“する移動体に適用した場合、例えば機械式摩擦ク
ラッチでは切換えに外部からの操作が必要であり、また
、電磁クラッチでは外部操作は不必要となる反面、寸法
的に大きくなり過ぎる。

更に、一方向クラッチの場合、小も化は可能となるもの
の、一方向のみしか切換えられないため、前後に往復移
動させる必要があるこの種の移動体には不適当であるな
ど、いずれも上記のような目的を達成するには不十分な
ものであった。

本発明は、−に記のような従来の問題点を解決するため
になされたもので、切換えが自動的に行える上、小形化
並びに双方向への負荷の切離しが可能で］コ走機能を有
する移動体に使用して好適なりラッチ機構を提供するこ
とを目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために本発明の自走機能を有する移
動体のクラッチ機構は、駆動源により駆動されると共に
モータスイッチにより制御されるモータの出力を移動体
に装着された駆動ローラに伝達する連結輪と、この連結
輪と間隔を置いて対面する状態で前記モータの出力軸に
一体に装着されたカム部材と、このカム部材と連結輪と
の間でスラスト方向に変位可能に配設されたクラッチ部
材と、このクラッチ部材を前記カム部材側に付勢する付
勢手段と、前記クラッチ部材に回転摺動抵抗を付与する
回転抵抗付与手段とを備え、前記カム部材とクラッチ部
材との対向面の一方にカムフォロアを設けると共に、他
方に前記モータの移動体の進行方向への回転開始時に前
記カムツメロアに当接して前記クラッチ部材を前記連結
輪側に変位させるカム而と同クラッチ部材の変位位置で
前記回転方向と同方向で前記カムフォロアを係止する第
１係合部とを形成する一方、前記連結輪とクラッチ部材
との対向面の一方に被係合部を設けると共に、他方に前
記回転方向と同方向で前記被係合部と係合し前記モータ
に対して前記連結輪が相対的に前記移動体の進行方向に
回転したとき前記クラッチ部材を前記カム部材に対して
相対的に回転変位させる第２係合部を設けてなる構成に
特徴を有するものである。

また、前記モータは移動体の進行方向に回転し終えた後
、進行方向とは逆方向に一定時間回転する構成とするこ
とができる。

〔作　　　用〕

上記構成により、モータが回転を開始すると同時に、ク
ラッチ部材を介して駆動ローラと係合して、同駆動ロー
ラを回動させる。また、モータが停＋Ｌした後、移動体
の慣性走行に従うローラの回転により、連結輪とクラッ
チ部材との係合が切離されるので自動的に動作し、双方
向への負荷の切離しができるものである。

また、前記モータが移動体の進行方向に回転し終えた後
、逆方向に一定時間回転するようにしたものでは、移動
体の慣性走行による慣性力が小さく、駆動ローラの回転
による連結輪とクラ・ノチ部材との係合状態の切離しが
不［−分であっても、モータの逆回転により強制的に切
離すことができるので確実な動作を得られるものである
。

〔実　施　例〕

以下、本発明の一実施例について図面を参照しながら詳
細に説明する。第１図〜第３図はこの実施例に係るクラ
ッチ機構を示すものである。これらの図において、（１
）は小形直流整流子モータであって、減速機構部（２）
を一体内に設けてなるものである。

（３）は円板状に形成されたカム部材であって、中心部
から一方側に筒袖部（３ａ）を突設してあり、この筒袖
部（３ａ）を前記モータ（１）の出力軸（１ａ）に挿嵌
すると共に、出力軸（Ｉａ）の端部に締結した固定ねじ
（４）によって同出力軸（Ｉａ）に一体に固定されてい
る。

（５）はクラッチ部材であって、一方の面がカム部材（
３）と近接対向する状態で、同カム部材（３）の筒袖部
（３ａ）に摺動自在に嵌合している。

（６）はモータ（１）の出力を移動体（図示せず）の駆
動ローラ（図示せず）に伝達する連結輪であって、外周
に歯車（６ａ）が形成され、クラッチ部材（５）の他方
の而と対面する状態で、カム部材（３）の筒袖部（３ａ
）に回転目在に嵌合している。この連結輪（６）と前記
固定ねじ（４）との間には第１圧縮ばね（７）を介装し
てあり、この第１圧縮ばね（７）により連結輪（６）が
常時押圧付勢されて、カム部材（３）の筒袖部（３ａ）
に設けた段部（３ｂ）に押し当てられている。

また、連結輪（６）とクラッチ部材（５）との対向面間
には付勢手段としての第２圧縮ばね（８）を介装してあ
り、クラッチ部材（５）はこの第２圧縮ばね（８）によ
りカム部材（３）側に常時押圧付勢されている。

更に、クラッチ部材（５）は回転抵抗付与手段（９）に
より常時回転摺動抵抗を付与されている。すなわち、こ
の回転抵抗付与手段（９）は短円筒状に形成されたクラ
ッチ部材（５）の外周壁（５ａ）と対面するフェルト等
からなる摺接部材（９ａ）と、この摺接部材（９ａ）と
クラッチ部材（５）が収容される短円筒状のクラッチケ
ース（ｌＯ）との間に介装される板ばね（９ｂ）とから
なり、この板ばね（９ｂ）により摺接部材（９ａ）をク
ラッチ部材（５）の外周壁（５ａ）に常時押圧付勢する
ことにより、同クラッチ部材（５）に回転摺動抵抗を付
与するものである。

また、クラッチケース（１０）の一端部内周に形成され
たフランジ部（１０ａ）には一対のＵ字状溝（ＩＩ）を
切欠き状に形成してあり、このＵ字状溝（ｌｌ）をそれ
ぞれモータケースに一体に形成した一対の凸部（１２）
に嵌合させることにより、同クラッチケース（１０）を
凸部（１２）に沿ってスラスト方向に摺動自在、かつ回
転不可能な状態でモータケースに支持させである。（１
０ｂ）はクラッチ部材（５）の連結輪（８）との対向而
に当接してクラ、ンチケース（１０）の開口部を覆うク
ラッチ蓋である。

前記カム部材（３）のクラッチ部材（５）との対向面に
は周方向に９０°ずつ位相の異なる４箇所にそれぞれカ
ムフォロア（１３）を突設しである。また、クラッチ部
材（５）のカム部材（３）との対向而には前記カムフォ
ロア（１３）に対応してカム面（１４）およびカム面（
１４）に連続する第１係合部（Ｉ５）を突設しである。

このうち、カム面（１４）はモータ（１）が第３図矢印
（ａ）で示す移動体の進行方向に回転を開始したとき、
前記カム面（！４）に当接してクラッチ部材（５）を連
結輪（６）側に変位させるものであり、また、第１係合
部（１５）はクラッチ部材（５）が変位した位置で前記
回転方向と同方向でカムフォロア（１３）を係止するも
のである。なお、前記カム面（１４）はカム部材（３）
に対してクラッチ部材（５）をｌ〜３ｍｓ程度、スラス
ト方向に相対変位させるように設定しである。

一方、前記クラッチ部材（５）の連結輪（８）との対向
面には周方向に９０’ずつ位相の異なる４Ｗ所にそれぞ
れ爪状の被係合部（１６）を突設しである。

また、前記連結輪（６）のクラッチ部材（５）との対向
面には、前記被係合部（１６）に対応して第２係合部（
１７）と、この第２係合部（璽７）と連続する傾斜而（
１７ａ）を設けである。このうち第２係合部（１７）は
前記回転方向と同方向で被係合部（Ｉ６）と係合し、モ
ータ（１）に対して連結輪（８）が相対的に移動体の進
行方向に同転したとき、クラッチ部材（５）をカム部桐
（３）に対して相対的に回転変イ１７させるものであり
、また傾斜面（１７ａ）は前記被係合部（Ｉ６）が摺接
することによりクラッチ部材（５）をスラスト方向にカ
ム部材（３）側へ案内するものである。

次に、上記構成の動作を説明すると、第３図に示す状態
、すなわちクラッチ部材（５）が連結輪（６）から切離
されている状態からモータ（１）が回転を開始すると、
クラッチ部材（５）のカム面（１４）がカム部材（３）
のカムフォロア０３）に沿って変位することにより、ク
ラ、ブチ部材（５）が第３図矢印（ａ）で示す方向に変
位し、カムフォロア（Ｉ３）が第１係合部（１５）に係
合する。このとき、摺接部材（９ａ）によるクラッチ部
材（５）への回転摺動抵抗が、カム面（Ｉ４）に生じる
回転方向の分力を相殺して、スラスト方向の分力のみに
し、かつクラッチ部材（５）はスラスト方向には摺接部
材（９ａ）およびクラブチケース（ｌＯ）と共に抵抗な
く移動できるので、瞬時に確実な変位が０１能なもので
ある。

カムフォロア（Ｉ３）と第１係合部（１５〉とが係合す
ると、クラッチ部材（５）は摺接部材（９ａ）との間で
スリップしながら回転し、クラッチケース（１０）は西
部（１２）上を摺動変位した位置で停止している。

このようにしてスラスト方向に変位したクラッチ部材（
５）は被係合部（Ｉ６）が連結輪（８）の第２係合部（
１７）と係合し、これによっ゛ζモータ（１）の出力が
連結輪（６）を介して駆動ローラに伝達されるものであ
る。

また、モータ（１）が停止した後は、駆動ローラが慣性
によって継続して回転することにより、連結輪（６）が
モータ（１）に対して相対回転するため、クラッチ部材
（５）の被係合部（＋６）が連結輪（６）の傾斜面（１
７ａ）に摺接することにより連結輪（６）がクラッチ部
材（５）をカム部材（３）に対して相対変位させると共
に、スラスト方向にカム部材（３）側へ移動させ、かつ
第２圧縮ばね（８）の作用によって係合を解除して第３
図に示す初期状態に復帰するものである。

更に、この実施例ではタイマー制御回路によって、モー
タ（１）停止後の一定時間、逆回転するように構成して
おり、これによってモータ（１）停止後における駆動ロ
ーラの慣性力が小さくて連結輪の相対回転機が少ない場
合にも、強制的に相対変位を生じさせてクラッチ部材（
５）と連結輪（Ｇ）との保合状態を解除するものである
。

このタイマー制御回路の一例を第４図および第５図に基
づいて説明する。第４図は実態配線図、第５図はタイム
チャートである。これらの図において、モータスイッチ
（ＳＷ）をＯＮ操作するとリレー（１８）の接点（Ｒ１
）が閉じてモータ（１）が駆動源の電池によって正方向
に回転される。そして、タイマー（ＴＩ）の設定時間回
転した後、接点（Ｒ１）が開いてモータ（＋）は停【Ｌ
する。

一方、タイマー（１９）よりも僅かに長く時間設定した
タイマー（２０）によって接点（Ｉ２）が閉じ、モータ
（１）を駆動源としての電池（２目に逆接続することに
より逆回転を行わせる。このモータ（１）の逆回転はス
イッチ（ＳＷ）をＯＦＦ後、タイマー（２２）の設定時
間経過後まで持続した後、停止するものである。

このようにして、モータ（１）の回転と同時にクラッチ
部材（５）が連結輪（８）と係合して駆動力が伝達され
、モータ（１）の停止と同時に係合が解除されることに
なり、モータ（１）を０Ｎ１０ＦＦさせるだけで目動的
にクラッチ機構が働くものである。

次に、上記構成のクラッチ機構を自走機能を有する電気
掃除機に適用した一例について第６図および第７図を参
照しながら説明する。第６図は電気掃除機本体の縦断側
面図、第７図は同横断平面図である。これらの図におい
て、　（２３）は移動体としての掃除機本体であって、
その外殻は上部ボディ（２４）と下部ボディ（２５）に
より構成されている。

−上部ボディ（２４）内には上部に集塵部（２６Ｌ後部
に電池収納部（２７）を形成しである。また、上部ボデ
ィ（２４）の上面には集塵部（２６）の開口部を覆うＡ
体（２８）が同転軸（２９）により開閉同動自在に軸支
してあり、尾錠（３０）により着脱自在に保持されてい
・る。前記集塵部（２６）内にはホルダー（３目に挿入
された集塵用紙袋フィルタ（３２）と、不織布からなる
プレフィルタ（３３）とが収納されている。更に、−に
１部ボディ（２４）の上端部にはノ＼ンドル（３４）が
回動軸（３５）に回動自在に析支されている。

前記電池収納部（２７）には蓄電池（２１）が設置され
、支軸（３６）を中心に回動する電池ケース（３７）に
保持されている。また、吸塵用のファンモータ（３８）
は上部ボディ（２４）と下部ボディ（２５）とにより前
側サポートゴム（３９）および後側サポートコム（４０
）ヲ介して集塵部（２Ｂ）に当接する状態で挟持固定さ
れている。（４１）は弾性ゴム材からなるパンツ（であ
って、上部ボディ（２４）と下部ボディ（２５）間に挟
持されている。

下部ボディ（２５）にはＬ記構成のクラッチ機構を設け
たモータ（１）に差動ギヤ（４２）を介して連結した駆
動ローラとしての２個の後輪（４３）と２個のキャスタ
ーローラ（４４）が取付けられている。また、差動ギヤ
（４２）の外輪表面上には連結輪（６）の歯屯（６ａ）
に噛合する歯車（４２ａ）が形成されている。（４５）
は差動ギヤ（４２）の軸受である。

モータ０）は１１？１述のようにＤＣモータを使用して
おり、減速比５０〜＋００の歯屯による減速機構部（２
）を一体向に有している。

一方、第６図に示すように、蓋体（２８）には吸気孔パ
ツキン（４６）を固定した当板（４７）が取付けられて
おり、蓋体（２８）と当板（４７）との間に、支軸（４
８）を中心に掃除機本体の前後に回動自在で、ばね（４
９）により吸気孔パツキン（４６）方向に付勢された変
位体（５０）と、この変位体（５０）の長さ方向のほぼ
中央部に設けた支軸（５目）を中心に揺動自在に支持さ
れたホース接続孔（５２）とが配設されている。このホ
ース接続孔（５２）には吸気孔パツキン（４Ｂ）とのタ
イト而（５３）を設けた差込み台（５４）を取付けてあ
り、ホース（５５）が挿入されている。前記タイト面（
５３）および吸気孔パツキン（４６）は支軸（５１）を
中心とする球面形状に形成されている。

（５８）はスイッチであって、変位体（５０）に設けた
作用面（５７）と対向して、蓋体（２８）内面に固定さ
れたマイクロスイッチからなり、このスイッチ（５６）
と前記変位体（５０）とによりモータスイッチ（５８）
を構成している。

次に、上記構成の動作を説明すると、ホース（５５）を
ばね（４９）の付勢力に抗して進行方向に引張ると変位
体（５０）が姿勢変位し、スイッチ（５６）が押されて
ＯＮすることによりモータ（１）が起動される。

これによって、クラッチ機構が作動し、連結輪（６）を
介して差動ギヤ（４２）および後輪（４３）を回転駆動
させ、掃除機本体を前進させる。このようにして、ホー
ス（５５）に働く引張り力かばね（４９）の付勢力より
も小さくなる位置まで進んだ後、ばね（４３）の付勢力
により変位体（５０）が戻されて同動し、スイッチ（５
Ｇ）をＯＦＦするが、モータ（＋）はタイマーの設定時
間中は回転を続け、その後一定時間通同転をしてクラッ
チ部材（５）と連結輪（６）との係合状態を解除するも
のである。

〔発明の効果〕

以上のように本発明の自走機能をｆ１゛する移動体のク
ラッチ機構によるときは、モータを起動および停止させ
るだけで、自動的にかつ双方向に負荷と起動モータとの
切離しができるので、自走駆動を行わせると同時に、手
動操作時には前後方向に軽く移動させることもでき、使
い勝手を著しく向上させられるものである。

また、小形、コンパクトに構成できるので、移動機器へ
の組込みを容易にし、実用性が高く経済的価値の大なる
ものとなった。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は本発明に係るクラッチ機構の一実施例
を示しており、第１図は移動体のクラッチ機構を示す分
解斜視図、第２図は連結輪、クラッチ部材およびカム部
材を取出して第１図とは逆方向から見た状態を示す分解
斜視図、朶３図はクラッチ部材が切離されている状態に
おける横断面図、第４図はタイマー制御回路の実態配線
図、第５図はタイマー制御回路のタイムチャートである
。 第６図および第７図は本発明に係るクラッチ機構を自走
機能を有する電気掃除機に適用した一例を、ｊ１シてお
り、第６図は縦断側面図、第７図は横新車面図である。 （り・・・モータ、（ｌａ）・・・出力軸、（３）・・
・カム部材、（５）・・・クラッチ部材、（６）・・・
連結輪、（８）・・・付勢手段、（９）・・・回転抵抗
付与手段、０３）・・・カムフォロア、（１４）・・・
カム而、（＋Ｓ）・・・第１係合部、（ＩＧ）・・・被
係合部、（１７）・・・第２係合部、（２１）・・・駆
動源、（２３）・・・移動体、（４３）・・・駆動ロー
ラ、（５８）・・・モータスイッチ。 第７図 第２図 第３図 第４図 ７ ２Ｆ駆動う丞 乾Ｃ：ｊ召 ４Ｊ 第７図 ５

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）駆動源により駆動されると共にモータスイッチに
   より制御されるモータの出力を移動体に装着された駆動
   ローラに伝達する連結輪と、この連結輪と間隔を置いて
   対面する状態で前記モータの出力軸に一体に装着された
   カム部材と、このカム部材と連結輪との間でスラスト方
   向に変位可能に配設されたクラッチ部材と、このクラッ
   チ部材を前記カム部材側に付勢する付勢手段と、前記ク
   ラッチ部材に回転摺動抵抗を付与する回転抵抗付与手段
   とを備え、前記カム部材とクラッチ部材との対向面の一
   方にカムフォロアを設けると共に、他方に前記モータの
   移動体の進行方向への回転開始時に前記カムフォロアに
   当接して前記クラッチ部材を前記連結輪側に変位させる
   カム面と同クラッチ部材の変位位置で前記回転方向と同
   方向で前記カムフォロアを係止する第１係合部とを形成
   する一方、前記連結輪とクラッチ部材との対向面の一方
   に被係合部を設けると共に、他方に前記回転方向と同方
   向で前記被係合部と係合し前記モータに対して前記連結
   輪が相対的に前記移動体の進行方向に回転したとき前記
   クラッチ部材を前記カム部材に対して相対的に回転変位
   させる第２係合部を設けてなる自走機能を有する移動体
   のクラッチ機構。
2. （２）モータは移動体の進行方向に回転し終えた後、進
   行方向とは逆方向に一定時間回転するものである請求項
   （１）記載の自走機能を有する移動体のクラッチ機構。