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KR101897731B1 - 청소기 - Google Patents

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KR101897731B1
KR101897731B1 KR1020160184440A KR20160184440A KR101897731B1 KR 101897731 B1 KR101897731 B1 KR 101897731B1 KR 1020160184440 A KR1020160184440 A KR 1020160184440A KR 20160184440 A KR20160184440 A KR 20160184440A KR 101897731 B1 KR101897731 B1 KR 101897731B1
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KR
South Korea
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case
wheel
planetary gear
driving
drive
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KR1020160184440A
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KR20180079068A (ko
Inventor
육형규
김상조
Original Assignee
엘지전자 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Priority to EP23178730.0A priority patent/EP4241643B1/en
Priority to EP17885484.0A priority patent/EP3562367B1/en
Priority to CN201790001538.1U priority patent/CN210810788U/zh
Priority to PCT/KR2017/015469 priority patent/WO2018124690A1/en
Priority to TW106146298A priority patent/TWI665996B/zh
Priority to US15/856,384 priority patent/US10362921B2/en
Publication of KR20180079068A publication Critical patent/KR20180079068A/ko
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Abstract

본 발명은, 제어부를 구비하는 청소기 본체; 상기 청소기 본체에 장착되는 휠 커버; 상기 휠 커버에 상하로 이동 가능하게 결합되는 구동 모듈; 상기 구동 모듈과 결합되고, 상기 구동 모듈로부터 구동력을 전달받아 회전 가능하게 구성되는 구동휠; 상기 휠 커버에 결합되어 상하로 배치되고, 상기 구동 모듈을 관통하도록 형성되어 상기 구동 모듈의 상하 이동을 가이드하는 가이드바; 및 상기 가이드바를 감싸도록 형성되고, 상기 휠 커버와 상기 구동 모듈에 각각 연결되어 상기 구동 모듈의 상하 이동시에 충격을 흡수하는 탄성부재를 포함하는 청소기를 개시한다.

Description

청소기{CLEANER}
본 발명은 청소기 본체의 이동을 위한 구동휠을 구비하는 청소기에 관한 것이다.
청소기는 먼지와 이물질을 흡입하거나 걸레질을 통하여 청소 기능을 수행하는 장치이다. 일반적으로 청소기는 바닥에 대한 청소 기능을 수행하게 되며, 청소기는 이동을 위한 휠을 포함한다.
일반적으로 휠은 청소기 본체에 가해지는 외력에 의해 굴림되어 청소기 본체를 바닥에 대하여 이동시키도록 이루어진다. 그러나 최근에는 사용자의 조작 없이 스스로 주행하면서 청소를 수행하는 로봇 청소기, 사용자의 조작에 의해 이동되는 노즐을 따라 스스로 이동하는 청소기 등이 개발되고 있으며, 이러한 청소기에는 구동 모터로부터 구동력을 전달받아 회전되는 구동휠이 요구된다.
청소기가 안정된 주행 성능을 가지기 위해서는 바닥의 상태나 조건이 변하더라도 구동휠이 바닥에 접지된 상태를 유지하고, 이때 발생하는 충격이 완충될 수 있어야 한다. 이와 관련하여, 대한민국 공개특허공보 제10-2016-0121844호 (2016.10.21. 공개)는 회전축을 중심으로 회전하는 구동암에 구동휠이 연결되고, 탄성부재가 하우징과 구동암에 연결되어 구동암을 탄성 지지하는 서스펜션 구조를 개시하고 있다.
상기 구조는 구동휠의 회전방향에 따라 서스펜션 성능에 차이가 있다는 문제가 있다. 예를 들어, 구동휠이 시계방향으로 회전시에 양호한 서스펜션 성능을 가진다면, 구동휠이 반시계방향으로 회전시에는 시계방향으로 회전시만큼의 서스펜션 성능이 확보되지 않는다.
또한, 상기 구조에서 기어부가 내장된 구동암의 일측에는 구동 모터가 연결되고, 구동암의 타측에는 구동휠이 연결된다. 따라서, 구동 모터, 구동암 및 구동휠의 공간이 각각 필요하므로, 이들이 청소기에서 많은 공간을 차지한다는 문제가 있다.
그리고 구동 유닛이 어느 정도 모듈화되어 있기는 하지만, 구동 유닛의 장착 공정과는 별개로 구동 모터와 전원 유닛 간의 전기적 연결을 위한 배선 연결 공정이 필요하며, 최종 조립시 구동 유닛과는 별개의 구성(예를 들어, 커버)이 추가로 장착되기도 한다. 이러한 복잡한 조립 구조는 불량률을 높이며, 보수 등을 위한 분해시 다른 구성들이 파손되는 2차 불량을 야기하기도 한다.
아울러, 청소기 본체가 장애물에 걸려 구동휠이 헛돌거나, 사용자에 의해 청소기 본체가 들어올려졌을 때에도 구동휠이 계속 회전하는 경우가 있을 수 있다. 이는 안정성, 사용자 감성 등의 측면에서 고급화를 저해하는 요소가 될 수 있다.
대한민국 공개특허공보 제10-2016-0121844호 (2016.10.21. 공개)
본 발명의 첫 번째 목적은, 구동휠의 회전방향에 관계없이 동일한 서스펜션 성능을 발휘할 수 있는 청소기를 제공하는 데에 있다.
본 발명의 두 번째 목적은, 구동휠의 구동과 관련된 구조가 소형화된 청소기를 제공하는 데에 있다.
본 발명의 세 번째 목적은, 구동휠의 구동과 관련된 구조를 쉽게 청소기 본체에 장착하고 청소기 본체와 전기적으로 연결할 수 있으며, 보수가 용이한 청소기를 제공하는 데에 있다.
본 발명의 네 번째 목적은, 구동휠이 바닥면과 닿지 않았을 때 이를 물리적으로 감지하여 구동휠의 회전을 제어하는 청소기를 제공하는 데에 있다.
본 발명의 첫 번째 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 청소기는, 제어부를 구비하는 청소기 본체; 상기 청소기 본체에 장착되는 휠 커버; 상기 휠 커버에 상하로 이동 가능하게 결합되는 구동 모듈; 상기 구동 모듈과 결합되고, 상기 구동 모듈로부터 구동력을 전달받아 회전 가능하게 구성되는 구동휠; 상기 휠 커버에 결합되어 상하로 배치되고, 상기 구동 모듈을 관통하도록 형성되어 상기 구동 모듈의 상하 이동을 가이드하는 가이드바; 및 상기 가이드바를 감싸도록 형성되고, 상기 휠 커버와 상기 구동 모듈에 각각 연결되어 상기 구동 모듈의 상하 이동시에 충격을 흡수하는 탄성부재를 포함한다.
본 발명의 첫 번째 목적은, 제어부를 구비하는 청소기 본체; 상기 청소기 본체의 휠 하우스에 상하로 이동 가능하게 결합되는 케이스, 상기 케이스에 장착되는 구동 모터 및 상기 구동 모터의 회전을 감속시키는 유성기어장치를 구비하는 구동 모듈; 상기 유성기어장치에 연결되어 회전 가능하게 구성되는 구동휠; 상기 휠 하우스에 결합되어 상하로 배치되고, 상기 케이스를 관통하도록 형성되어 상기 케이스의 상하 이동을 가이드하는 가이드바; 및 상기 가이드바를 감싸도록 형성되고, 상기 휠 하우스와 상기 케이스에 각각 연결되어 상기 케이스의 상하 이동시에 충격을 흡수하는 탄성부재를 포함하는 청소기에 의해서도 달성될 수 있다.
본 발명의 두 번째 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 청소기는, 제어부를 구비하는 청소기 본체; 상기 청소기 본체에 장착되는 휠 커버; 상기 휠 커버에 상하로 이동 가능하게 결합되는 케이스, 상기 케이스에 장착되는 구동 모터 및 상기 구동 모터의 회전을 감속시키는 유성기어장치를 구비하는 구동 모듈; 상기 유성기어장치에 연결되어 회전 가능하게 구성되는 구동휠; 및 상기 케이스의 상하 이동을 가이드하며, 상기 케이스의 상하 이동시에 충격을 흡수하는 서스펜션을 포함하고, 상기 구동 모터의 회전축과 상기 구동휠의 회전축은 동일한 축 상에 놓이며, 상기 구동휠의 내측에는 상기 유성기어장치를 수용하는 수용부가 형성된다.
본 발명의 두 번째 목적은, 제어부를 구비하는 청소기 본체; 상기 청소기 본체의 휠 하우스에 상하로 이동 가능하게 결합되는 케이스, 상기 케이스에 장착되는 구동 모터 및 상기 구동 모터의 회전을 감속시키는 유성기어장치를 구비하는 구동 모듈; 상기 유성기어장치에 연결되어 회전 가능하게 구성되는 구동휠; 및 상기 케이스의 상하 이동을 가이드하며, 상기 케이스의 상하 이동시에 충격을 흡수하는 서스펜션을 포함하고, 상기 구동 모터의 회전축과 상기 구동휠의 회전축은 동일한 축 상에 놓이며, 상기 구동휠의 내측에는 상기 유성기어장치를 수용하는 수용부가 형성되는 청소기에 의해서도 달성될 수 있다.
본 발명의 세 번째 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 청소기는, 저부에 상부를 향하여 리세스되는 장착부가 형성된 청소기 본체; 및 상기 장착부에 착탈 가능하게 장착되는 휠 어셈블리를 포함하며, 상기 장착부의 개구와 마주하는 상기 장착부의 내부면에는 제1커넥터가 상기 개구를 향하도록 배치되고, 상기 휠 어셈블리의 상부에는 상기 휠 어셈블리가 상기 장착부에 수용시 상기 제1커넥터와 접속되는 제2커넥터가 구비된다.
상기 청소기는, 상기 휠 어셈블리가 상기 장착부에 수용된 상태에서, 상기 휠 어셈블리를 상기 청소기 본체에 결합시키는 결합부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 네 번째 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 청소기는, 제어부를 구비하는 청소기 본체; 상기 청소기 본체에 장착되는 휠 커버; 상기 휠 커버에 상하로 이동 가능하게 결합되는 구동 모듈; 상기 구동 모듈과 결합되고, 상기 구동 모듈로부터 구동력을 전달받아 회전 가능하게 구성되는 구동휠; 상기 구동 모듈의 상하 이동을 가이드하며, 상기 구동 모듈의 상하 이동시에 충격을 흡수하는 서스펜션; 상기 휠 커버에 회전 가능하게 설치되고, 상기 구동 모듈이 하방향으로 기설정된 거리만큼 이동시 상기 구동 모듈의 돌기와 접촉되어 회전되는 링크부재; 및 상기 링크부재의 회전에 의해 가압되어 상기 제어부로 가압 신호를 전달하는 스위치를 포함한다.
본 발명의 네 번째 목적은, 제어부를 구비하는 청소기 본체; 상기 청소기 본체의 휠 하우스에 상하로 이동 가능하게 결합되는 케이스, 상기 케이스에 장착되는 구동 모터 및 상기 구동 모터의 회전을 감속시키는 유성기어장치를 구비하는 구동 모듈; 상기 유성기어장치에 연결되어 회전 가능하게 구성되는 구동휠; 상기 휠 하우스에 회전 가능하게 설치되고, 상기 케이스가 하방향으로 기설정된 거리만큼 이동시 상기 케이스에 형성된 돌기와 접촉되어 회전되는 링크부재; 및 상기 링크부재의 회전에 의해 가압되어 상기 제어부로 가압 신호를 전달하는 스위치를 포함하는 청소기에 의해서도 달성될 수 있다.
상술한 발명들은 다음과 같이 구성될 수 있다.
상기 구동 모듈은, 상기 가이드바가 관통하는 관통홀을 구비하는 케이스; 상기 케이스에 장착되는 구동 모터; 및 상기 구동 모터와 상기 구동휠을 연결하고, 상기 구동 모터의 회전을 감속시켜 상기 구동휠에 전달하는 유성기어장치를 포함할 수 있다.
상기 유성기어장치는, 상기 구동 모터의 회전축과 연동되는 제1유성기어부; 및 상기 제1유성기어부와 연동되고, 상기 구동휠과 연결되는 제2유성기어부를 포함할 수 있다.
상기 케이스는, 상기 관통홀을 구비하고, 상기 구동 모터가 장착되며, 상기 제1유성기어부를 수용하는 메인 케이스; 상기 메인 케이스에 결합되어 상기 제1유성기어부를 덮도록 배치되고, 상기 제2유성기어부를 수용하는 미들 케이스; 및 상기 미들 케이스에 결합되어 상기 제2유성기어부를 덮도록 배치되는 프론트 케이스를 포함할 수 있다.
상기 제1유성기어부는, 상기 구동 모터의 회전축에 결합되는 제1선기어; 상기 메인 케이스에 형성되고, 내부에 제1선기어를 수용하는 제1링기어; 상기 제1선기어 및 제1링기어와 맞물려, 상기 제1선기어의 회전 방향에 반대 방향으로 자전하며 상기 제1선기어의 회전 방향과 동일한 방향으로 상기 제1선기어를 중심으로 공전하는 복수의 제1유성기어; 및 상기 복수의 제1유성기어 각각의 자전축을 회전 가능하게 지지하는 제1케이지를 포함할 수 있다.
상기 제2유성기어부는, 상기 제1케이지에 형성되는 제2선기어; 상기 미들 케이스에 형성되고, 내부에 제2선기어를 수용하는 제2링기어; 상기 제2선기어 및 제2링기어와 맞물려, 상기 제2선기어의 회전 방향에 반대 방향으로 자전하며 상기 제2선기어의 회전 방향과 동일한 방향으로 상기 제2선기어를 중심으로 공전하는 복수의 제2유성기어; 및 상기 복수의 제2유성기어 각각의 자전축을 회전 가능하게 지지하는 제2케이지를 포함할 수 있다.
상기 제2케이지에는 상기 구동휠이 헛도는 것을 방지하도록 상기 구동휠이 결합홈과 맞물리는 결합돌기가 형성될 수 있다.
상기 휠 커버 또는 상기 휠 하우스는, 상기 가이드바의 상단부가 고정되는 제1고정부; 및 상기 제1고정부와 마주하도록 형성되고, 상기 가이드바의 하단부가 고정되는 제2고정부를 포함하며, 상기 케이스는 상기 제1고정부와 상기 제2고정부 사이에서 상기 가이드바에 의해 상하로 이동 가능하게 구성될 수 있다.
상기 케이스가 하방향으로 일정 거리 이동시 상기 케이스는 상기 제2고정부에 걸림되도록 구성될 수 있다.
상기 탄성부재는 상기 제1고정부와 상기 케이스에 각각 연결될 수 있다.
상기 제어부는 상기 스위치가 가압되면 상기 구동 모터의 구동을 정지시키도록 구성될 수 있다.
상기 링크부재는, 상기 돌기가 위치하는 상기 휠 커버의 일측으로 노출되는 제1링크; 및 상기 제1링크와 결합되고, 상기 스위치가 위치하는 상기 휠 커버의 타측으로 노출되는 제2링크를 포함할 수 있다.
상술한 해결수단을 통해 얻게 되는 본 발명의 효과는 다음과 같다.
첫째, 본 발명에 의하면, 구동휠과 결합된 구동 모듈이 가이드바를 따라 상하로 이동 가능하게 구성되고, 탄성부재가 구동 모듈의 상하 이동시 발생하는 충격을 흡수하도록 이루어짐으로써, 접지 기능과 충격 완충 기능이 구동휠의 회전방향에 관계없이 균일하게 발휘될 수 있다.
둘째, 구동 모터의 회전을 감속시켜 구동휠에 전달하는 기어장치가 유성기어장치로 구성되어 구동 모터의 회전축과 구동휠의 회전축이 동일한 축 상에 놓이며, 유성기어장치가 구동휠의 내측에 형성된 수용부에 수용됨으로써, 구동휠의 구동과 관련된 구조가 소형화될 수 있다. 이는 청소기의 소형화 내지는 다른 구성(예를 들어, 먼지통)의 부피 증대에 이바지할 수 있다.
셋째, 휠 어셈블리를 청소기 본체에 형성된 장착부에 끼우면, 장착부에 구비되는 제1커넥터가 휠 어셈블리에 구비되는 제2커넥터와 접속되도록 구성되므로, 청소기 본체에 대한 휠 어셈블리의 장착 및 전기적 연결이 쉽게 이루어질 수 있다. 또한, 휠 어셈블리의 문제 발생시 청소기 본체에서 휠 어셈블리만을 분리하여 점검, 수리, 교체 등을 할 수 있으므로, 보수가 용이한 장점이 있다.
넷째, 구동 모듈이 하방향으로 기설정된 거리만큼 이동시, 구동 모듈의 돌기가 링크부재를 회전시키고, 회전된 링크부재가 스위치를 가압하는 메커니즘에 의해, 구동휠이 바닥면과 닿지 않는 상황이 발생하는 경우 구동휠의 회전이 제어(예를 들어, 정지)될 수 있다. 이에 따르면 안정성이 향상될 수 있으며, 사용자가 느끼는 만족도가 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 청소기의 일 예를 보인 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 청소기의 측면도.
도 3 및 도 4는 도 2의 휠 어셈블리를 서로 다른 방향에서 바라본 사시도들.
도 5 및 도 6은 도 2에 도시된 청소기 본체의 저부에 휠 어셈블리가 착탈 가능하게 결합되는 것을 보인 개념도들.
도 7 및 도 8은 도 3의 휠 어셈블리를 서로 다른 방향에서 바라본 분해 사시도들.
도 9는 도 3의 휠 어셈블리를 라인 A-A를 따라 취한 단면도.
도 10 및 도 11은 도 3의 휠 어셈블리에서 구동휠이 상측으로 이동된 상태와 하측으로 이동된 상태를 보인 개념도들.
도 12는 도 7에 도시된 구동 모듈의 분해 사시도.
도 13은 도 3의 휠 어셈블리를 라인 B-B를 따라 취한 단면도.
도 14는 도 3의 휠 어셈블리에서 구동 모듈이 상측으로 이동된 상태를 정면(a)과 배면(b)에서 각각 보인 개념도들.
도 15는 도 3의 휠 어셈블리에서 구동 모듈이 하측으로 이동된 상태를 정면(a)과 배면(b)에서 각각 보인 개념도들.
도 16은 도 14에 도시된 링크부재를 보인 개념도.
이하, 본 발명에 관련된 청소기에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 청소기(100)의 일 예를 보인 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 청소기(100)의 측면도이다.
도 1 및 도 2에서는 청소기(100)의 일 예로, 일정 영역을 스스로 주행하면서 바닥을 청소하는 기능을 수행하는 로봇 청소기(100)를 보이고 있다. 여기서 말하는 바닥의 청소에는, 바닥의 먼지와 이물질을 흡입하거나 바닥을 걸레질하는 것이 포함된다.
청소기(100)는 청소기 본체(110) 및 구동휠(123)을 포함한다.
청소기 본체(110)는 청소기(100)의 외관을 형성한다. 청소기 본체(110)에는 청소기(100)의 제어를 위한 제어부(미도시)를 포함하여 각종 부품들이 내장 또는 장착된다.
청소기 본체(110)에는 주행을 위한 구동휠(123)이 구비된다. 구동휠(123)은 구동 모터(122b)로부터 구동력을 전달받아 회전 가능하게 구성된다. 구동 모터(122b)의 회전 방향은 제어부에 의해 제어될 수 있으며, 이에 따라 구동휠(123)은 일방향 또는 타방향으로 회전 가능하게 구성될 수 있다.
구동휠(123)은 청소기 본체(110)의 좌우 양측에 각각 구비될 수 있다. 구동휠(123)에 의해 청소기 본체(110)는 전후좌우로 이동되거나 회전될 수 있다. 각각의 구동휠(123)은 서로 독립적으로 구동 가능하게 구성될 수 있다. 이를 위하여, 각각의 구동휠(123)은 서로 다른 구동 모터(122b)에 의해서 구동될 수 있다.
청소기(100)에는 보조휠(140)이 추가로 구비될 수 있다. 보조휠(140)은 구동휠(123)과 함께 청소기 본체(110)를 지지하며, 구동휠(123)에 의한 청소기(100)의 주행을 보조하도록 이루어진다.
청소기(100)는 청소 기능에 따라 흡입부(150) 또는 걸레부(미도시) 중 적어도 하나를 구비할 수 있다.
청소기(100)가 바닥의 먼지와 이물질을 흡입하도록 구성될 경우, 청소기(100)는 흡입부(150)를 구비할 수 있다. 흡입부(150)는 모터(미도시)와 팬(미도시)에 의해 발생되는 흡입력을 이용하여 먼지와 이물질이 포함된 공기를 흡입하도록 구성된다. 흡입부(150)는 도시된 바와 같이 청소기 본체(110)로부터 돌출된 형태로 배치될 수도 있고, 청소기 본체(110)의 저부에 형성될 수도 있다.
흡입부(150)는 먼지와 이물질이 포함된 공기를 흡입하기 위한 개구(미도시)를 구비할 수 있다. 상기 개구는 바닥을 향하도록 형성될 수 있다. 상기 개구에는 회전 구동에 의해 바닥의 먼지를 쓸어 담도록 구성되는 브러시 유닛(151)이 착탈 가능하게 장착될 수 있다. 상술한 보조휠(140)은 흡입부(150)에도 구비될 수 있다.
흡입부(150)를 통하여 흡입된 공기 중의 먼지와 이물질은 필터링되어 먼지통(160)에 집진되고, 먼지와 이물질이 분리된 공기는 청소기(100) 외부로 배출된다. 청소기 본체(110)의 내부에는 흡입부(150)에서 먼지통(160)까지의 공기의 유동을 안내하는 흡기 유로(미도시)와, 먼지통(160)에서 청소기(100) 외부까지의 공기의 유동을 안내하는 배기 유로(미도시)가 형성될 수 있다. 먼지통(160)에는 흡입된 공기 중의 먼지와 이물질을 필터링하기 위한 필터 또는 사이클론 중 적어도 하나가 구비될 수 있다.
청소기(100)는 먼지통(160)을 덮는 먼지통 덮개(170)를 구비할 수 있다. 먼지통 덮개(170)가 먼지통(160)의 상면을 덮도록 배치된 상태에서는, 먼지통 덮개(170)에 의해 먼지통(160)이 청소기 본체(110)로부터 분리되는 것이 방지될 수 있다.
본 도면에서는, 먼지통 덮개(170)가 청소기 본체(110)에 힌지 결합되어 회동 가능하게 구성된 것을 예시하고 있다. 먼지통 덮개(170)는 먼지통(160) 또는 청소기 본체(110)에 고정되어 먼지통(160)의 상면을 덮은 상태를 유지할 수 있다.
청소기(100)가 바닥을 걸레질하도록 구성될 경우, 청소기(100)는 걸레부를 구비할 수 있다. 걸레부는 청소기 본체(110)의 저부에 착탈 가능하게 장착될 수 있다.
걸레부는 흡입부(150)를 대체하여 청소기 본체(110)에 장착될 수 있다. 또는, 걸레부는 브러시 유닛(151)을 대체하여 흡입부(150)의 개구에 장착될 수 있다. 따라서, 사용자는 청소하고자 하는 목적에 따라 흡입부(150) 또는 걸레부를 선택적으로 장착할 수 있다.
청소기 본체(110)에는 청소기 본체(110)의 주변 상황을 센싱하기 위한 센싱부(180)가 구비될 수 있다. 제어부는 센싱부(180)를 통하여 장애물을 감지하거나, 지형 지물을 감지하거나, 주행 영역의 지도를 생성할 수 있다.
이하에서는, 청소기(100)에 구비되는 구동휠(123)에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.
도 3 및 도 4는 도 2의 휠 어셈블리(120)를 서로 다른 방향에서 바라본 사시도들이고, 도 5 및 도 6은 도 2에 도시된 청소기 본체(110)의 저부에 휠 어셈블리(120)가 착탈 가능하게 결합되는 것을 보인 개념도들이다.
도 3 내지 도 6을 참조하면, 휠 어셈블리(120)는 구동력을 발생하는 구동 모듈(122), 상기 구동 모듈(122)로부터 구동력을 전달받아 회전 가능하게 구성되는 구동휠(123), 그리고 구동 모듈(122)과 구동휠(123)의 상부를 덮도록 배치되는 휠 커버(121)를 포함한다. 휠 어셈블리(120)는 청소기 본체(110)에 착탈 가능하게 결합될 수 있다.
이를 위하여, 청소기 본체(110)에는 휠 어셈블리(120)를 수용하는 장착부(110a)가 형성된다. 본 도면에서는 장착부(110a)가 청소기 본체(110)의 저부에 상부를 향하도록 리세스되게 형성된 것을 보이고 있다.
장착부(110a)의 내부면에는 제1커넥터(130)가 배치된다. 제1커넥터(130)는 장착부(110a)의 개구(110a')와 마주하는 장착부(110a)의 내부면에 상기 개구(110a')를 향하도록 배치될 수 있다. 제1커넥터(130)는 제어부와 전기적으로 연결된다.
휠 어셈블리(120)에는 제2커넥터(127)가 구비된다. 제2커넥터(127)는 휠 어셈블리(120)의 전자 부품과 전기적으로 연결된다. 예를 들어, 제2커넥터(127)는 구동 모듈(122)과 전기적으로 연결될 수 있다. 휠 어셈블리(120)와 상기 전자 부품 간의 전기적 연결을 위해 전선(미도시)이 이용될 수 있다. 상기 전선은 휠 커버(121)의 외부로 노출될 수 있다.
휠 어셈블리(120)가 장착부(110a)에 수용시, 제2커넥터(127)는 제1커넥터(130)와 접속되도록 구성된다. 장착부(110a)에 수용시 상기 내부면과 마주하는 휠 어셈블리(120)의 상부에는 제1커넥터(130)에 대응되는 제2커넥터(127)가 구비된다.
제1커넥터(130)와 제2커넥터(127)의 접속 방향은 휠 어셈블리(120)가 장착부(110a)에 수용되는 방향에 대응된다. 장착부(110a)는 휠 어셈블리(120)의 수용을 가이드하여, 제1커넥터(130)와 제2커넥터(127)가 정확한 위치에서 접속될 수 있도록 한다.
상술한 구조에 따라, 휠 어셈블리(120)를 청소기 본체(110)에 형성된 장착부(110a)에 끼우면, 장착부(110a)에 구비되는 제1커넥터(130)가 휠 어셈블리(120)에 구비되는 제2커넥터(127)와 접속되도록 구성된다. 따라서, 청소기 본체(110)에 대한 휠 어셈블리(120)의 장착 및 전기적 연결이 쉽게 이루어질 수 있다. 또한, 휠 어셈블리(120)의 문제 발생시 청소기 본체(110)에서 휠 어셈블리(120)만을 분리하여 점검, 수리, 교체 등을 할 수 있으므로, 보수가 용이한 장점이 있다.
휠 어셈블리(120)가 장착부(110a)에 수용되고 제1 및 제2커넥터(130, 127)가 상호 접속된 상태에서, 휠 어셈블리(120)는 체결부에 의해 청소기 본체(110)에 견고하게 고정될 수 있다. 체결부는 휠 어셈블리(120)와 장착부(110a) 간의 후크 결합 구조, 스크류 체결 구조 등으로 구성될 수 있다. 본 도면에서는, 체결부가 휠 커버(121)에 형성되는 체결홀(121d) 및 상기 체결홀(121d)을 관통하여 청소기 본체(110)에 스크류 체결되는 체결부재(111)로 구성된 것을 보이고 있다.
제2커넥터(127)는 상술한 구동 모듈(122)뿐만 아니라 스위치(126), 클리프 센서(129) 등과도 전기적으로 연결될 수 있다.
스위치(126)는 구동휠(123)의 처짐에 따른 하방향 이동을 감지하며, 제어부와 전기적으로 연결되어 감지 신호를 전달하도록 구성된다. 이에 대해서는 뒤에서 자세히 설명하기로 한다.
클리프 센서(129)는 발광부와 수광부를 구비하며, 발광부에서 바닥으로 조사된 광이 수광부에서 수신된 시간을 측정하여 클리프 센서(129)와 바닥 간의 거리를 측정하도록 이루어진다. 따라서, 전방에 급격하게 낮아지는 단턱이 있는 경우에는, 상기 수신된 시간이 급격히 증가하게 된다. 전방에 낭떠러지가 있는 경우에는, 수광부로 광이 수신되지 않게 된다.
따라서, 클리프 센서(129)에 의해 휠 어셈블리(120) 하측의 지형이 감지될 수 있다. 제어부는 클리프 센서(129)를 통하여 하방의 지형이 일정 수준 이상으로 낮아지는 것이 감지되면, 구동 모듈(122)의 구동을 제어하도록 이루어진다. 예를 들어, 제어부는 청소기(100)가 반대방향으로 주행하도록 구동 모듈(122)에 반대 방향의 구동 신호를 인가할 수 있다. 또는, 제어부는 청소기(100)가 회전하도록 어느 하나의 휠 어셈블리(120)의 구동 모듈(122)에만 구동 신호를 인가하거나, 좌우 양측 휠 어셈블리(120)에 서로 다른 구동 신호를 인가할 수 있다.
한편, 상술한 장착시 전기적 연결이 함께 이루어지는 구조는 청소기 본체(110)에 대한 휠 어셈블리(120)의 장착 구조에만 한정되는 것은 아니다. 상기 구조는 청소기 본체(110)에 장착되는 전자 부품 어느 것에라도 적용될 수 있다.
예를 들어, 청소기 본체(110)에는 청소기(100)에 전원을 공급하는 배터리(190)가 장착된다. 배터리(190)는 충전 가능하게 구성되며, 청소기 본체(110)의 저부에 형성된 배터리 수용부에 착탈 가능하게 구성될 수 있다.
배터리 수용부는 배터리(190)에 대응되는 형상으로 형성되고, 개구와 마주하는 내부면에는 제3커넥터(미도시)가 배치된다. 배터리 수용부에 수용시 상기 내부면과 마주하는 배터리(190)의 상면에는 제3커넥터에 대응되는 제4커넥터(미도시)가 배치된다. 상기 구조에 의해, 배터리(190)가 배터리 수용부에 수용되면, 제3커넥터와 제4커넥터가 상호 접속될 수 있다.
도 7 및 도 8은 도 3의 휠 어셈블리(120)를 서로 다른 방향에서 바라본 분해 사시도들이고, 도 9는 도 3의 휠 어셈블리(120)를 라인 A-A를 따라 취한 단면도이다.
도 7 내지 도 9를 참조하면, 휠 어셈블리(120)는 휠 커버(121), 구동 모듈(122), 구동휠(123) 및 서스펜션(124)을 포함한다.
휠 커버(121)는 구동휠(123)과 구동 모듈(122)의 상부를 덮도록 배치되고, 청소기 본체(110)에 착탈 가능하게 결합된다. 휠 커버(121)의 상부에는 제1커넥터(130)와 접속되는 제2커넥터(127)가 구비되고, 휠 커버(121)의 하부에는 청소기 본체(110)와의 고정을 위한 체결부재(111)가 관통하는 체결홀(121d)이 형성될 수 있다.
구동 모듈(122)은 구동력을 발생하여 구동휠(123)에 구동력을 전달하도록 구성되며, 휠 커버(121)에 상하로 이동 가능하게 결합된다. 구동 모듈(122)의 상하 이동은 서스펜션(124)의 가이드바(124a)에 의해 가이드될 수 있다. 구동 모듈(122)의 상세 구성에 대해서는 뒤에서 자세히 설명하기로 한다.
구동휠(123)은 구동 모듈(122)과 결합되고, 구동 모듈(122)로부터 구동력을 전달받아 회전 가능하게 구성된다. 구동휠(123)은 구동 모듈(122)과 함께 휠 커버(121)에 의해 상부가 덮인 상태로 상하로 이동 가능하게 구성된다.
서스펜션(124)은 구동 모듈(122)의 상하 이동을 가이드하며, 구동 모듈(122)의 상하 이동시에 충격을 흡수하도록 이루어진다. 서스펜션(124)이 구비됨으로써, 구동휠(123)이 울퉁불퉁한 부분이나 턱을 넘어갈 때 청소기 본체(110)에 가해지는 충격이 경감될 수 있다.
서스펜션(124)은 가이드바(124a) 및 탄성부재(124b)를 포함한다.
가이드바(124a)는 구동 모듈(122)의 상하 이동을 가이드하도록 구성된다. 가이드바(124a)는 일방향으로 연장되게 형성되며, 구동 모듈(122)을 관통하여 휠 커버(121)의 상하로 배치된다. 본 도면에서는, 가이드바(124a)가 구동 모듈(122)의 좌우 양측에 각각 관통 형성된 것을 보이고 있다.
가이드바(124a)의 상하 양단부는 휠 커버(121)에 고정된다. 본 도면에서는, 가이드바(124a)의 상단부가 휠 커버(121)의 상부에 형성되는 제1고정부(121a)에 고정되고, 가이드바(124a)의 하단부가 휠 커버(121)의 하부에 형성되는 제2고정부(121b)에 고정되는 구조를 보이고 있다. 제1고정부(121a)와 제2고정부(121b)는 휠 커버(121)의 상하 방향으로 서로 마주하도록 형성된다.
구동 모듈(122)은 제1고정부(121a)와 제2고정부(121b) 사이에서 가이드바(124a)에 의해 상하로 이동 가능하게 구성된다.
탄성부재(124b)는 구동 모듈(122)의 상하 이동시에 충격을 흡수하도록 이루어진다. 탄성부재(124b)는 휠 커버(121)와 구동 모듈(122)에 각각 연결될 수 있다. 본 도면에서는, 탄성부재(124b)가 가이드바(124a)를 감싸는 코일 스프링으로 형성되어, 휠 커버(121)의 제1고정부(121a)와 구동 모듈(122)의 상부에 각각 연결된 것을 보이고 있다.
본 도면에는 도시되지 않았으나, 상기 탄성부재(124b)와는 별도로, 휠 커버(121)의 제2고정부(121b)와 구동 모듈(122)의 하부에 각각 연결되는 또 다른 탄성부재가 추가로 구비될 수도 있다.
도 10 및 도 11은 도 3의 휠 어셈블리(120)에서 구동휠(123)이 상측으로 이동된 상태와 하측으로 이동된 상태를 보인 개념도들이다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 구동 모듈(122)은 서스펜션(124)의 가이드바(124a)를 따라 휠 커버(121)에 대하여 상하로 이동 가능하게 구성된다. 구동휠(123)은 구동 모듈(122)에 결합되므로, 구동 모듈(122)과 함께 이동된다. 즉, 구동휠(123)은 구동 모듈(122)과 함께 휠 커버(121)에 의해 상부가 덮인 상태로 상하로 이동 가능하게 구성된다.
구동 모듈(122)과 구동휠(123)의 상하 이동은 구동휠(123)이 바닥에 접지된 상태와 밀접한 관련이 있다.
도 10은 구동휠(123)이 바닥에 접지되어 청소기 본체(110)를 지지하고 있는 제1상태를 나타낸다. 즉, 청소기 본체(110)의 자중이 구동휠(123)에 실려 구동휠(123)이 위로 올라간 상태를 나타낸다.
상기 제1상태에서, 구동휠(123)은 휠 커버(121) 내에 최대로 수용된다. 도시된 바와 같이, 구동휠(123)의 중심은 휠 커버(121) 내에 위치할 수 있다.
도 11은 구동휠(123)이 바닥에 대한 접지를 잃은 제2상태를 나타낸다. 즉, 구동휠(123)이 바닥에 닿지 않아 구동휠(123)이 아래로 처진 상태를 나타낸다. 이는 청소기 본체(110)가 장애물에 걸려 구동휠(123)이 헛돌거나, 사용자에 의해 청소기 본체(110)가 들어올려졌을 때 구동휠(123)이 계속 회전하는 경우로 이해될 수 있다.
상기 제2상태에서, 구동휠(123)은 휠 커버(121) 내에 최소로 수용된다. 도시된 바와 같이, 구동휠(123)의 중심은 휠 커버(121)의 아래에 위치할 수 있다.
청소기 본체(110)가 주행하는 동안 바닥의 상태나 조건에 따라 바닥에 대한 구동휠(123)의 접지 상태는 달라질 수 있다. 구동휠(123)은 주행 과정에서 바닥에 대한 접지 상태에 따라 도 10에 도시된 제1상태와 도 11에 도시된 제2상태 사이에서 상하로 이동하고, 이때 탄성부재(124b)는 구동휠(123)과 연결된 구동 모듈(122)을 탄성 지지한다.
상기 구조에 의하면, 접지 기능과 충격 완충 기능이 구동휠(123)의 회전방향에 관계없이 균일하게 발휘될 수 있다. 따라서, 청소기(100)의 주행 안정성이 향상될 수 있다.
도 12는 도 7에 도시된 구동 모듈(122)의 분해 사시도이고, 도 13은 도 3의 휠 어셈블리(120)를 라인 B-B를 따라 취한 단면도이다.
도 12 및 도 13을 참조하면, 구동 모듈(122)은 케이스(122a), 구동 모터(122b) 및 유성기어 장치를 포함한다.
케이스(122a)에는 가이드바(124a)가 관통하는 관통홀(122a1a)이 형성된다. 관통홀(122a1a)은 케이스(122a)의 좌우 양측에 각각 형성될 수 있다. 케이스(122a)는 가이드바(124a)를 따라 상하로 이동 가능하게 구성된다.
케이스(122a)의 일측에는 구동 모터(122b)가 장착된다. 구동 모터(122b)는 제2커넥터(127)와 전기적으로 연결된다.
유성기어장치(122c)는 구동 모터(122b)와 구동휠(123)을 연결하고, 구동 모터(122b)의 회전을 감속시켜 구동휠(123)에 전달한다. 유성기어장치(122c)는 케이스(122a)의 타측에 구비된다.
유성기어장치(122c)는 1단 이상으로 구성될 수 있다. 본 도면에서는 유성기어장치(122c)가 2단으로 구성된 것을 보이고 있다.
구동 모터(122b)의 회전축에는 선기어가 장착되고, 복수의 유성기어 각각의 자전축을 회전 가능하게 지지하는 케이지에는 구동휠(123)이 장착된다. 상기 구조에 의해, 구동 모터(122b)의 회전축과 구동휠(123)의 회전축은 동일한 축 상에 놓이게 된다.
앞선 도 6 및 도 8을 함께 참조하면, 구동휠(123)의 내측에는 구동 모듈(122)의 적어도 일부를 수용하는 수용부(123a)가 형성된다. 유성기어장치(122c)는 수용부(123a) 내에 완전히 수용되어, 유성기어장치(122c)의 둘레가 구동휠(123)에 의해 둘러싸일 수 있다. 따라서, 외부에서는 유성기어장치(122c)가 보이지 않게 된다.
이처럼 구동 모터(122b)의 회전을 감속시켜 구동휠(123)에 전달하는 기어장치가 유성기어장치(122c)로 구성되어 구동 모터(122b)의 회전축과 구동휠(123)의 회전축이 동일한 축 상에 놓이며, 유성기어장치(122c)가 구동휠(123)의 내측에 형성된 수용부(123a)에 수용됨으로써, 구동휠(123)의 구동과 관련된 구조가 소형화될 수 있다. 이는 청소기(100)의 소형화 내지는 다른 구성[예를 들어, 먼지통(160)]의 부피 증대에 기여할 수 있다.
적절한 감속비를 얻기 위하여, 유성기어장치(122c)는 제1유성기어부(122c1)와 제2유성기어부(122c2)의 조합, 즉 2단으로 구성될 수 있다. 제1유성기어부(122c1)는 구동 모터(122b)의 회전축과 연동된다. 제2유성기어부(122c2)는 제1유성기어부(122c1)와 연동되고, 구동휠(123)과 연결된다.
그 구조를 구체적으로 살펴보면, 케이스(122a)는 메인 케이스(122a1), 미들 케이스(122a2) 및 프론트 케이스(122a3)를 포함한다.
메인 케이스(122a1)는 가이드바(124a)가 관통하는 관통홀(122a1a)을 구비한다. 메인 케이스(122a1)의 일측에는 구동 모터(122b)가 장착되며, 메인 케이스(122a1)의 타측에는 제1유성기어부(122c1)가 수용된다. 구동 모터(122b)의 회전축은 메인 케이스(122a1)를 관통하도록 형성된다. 커버(122d)는 구동 모터(122b)를 덮도록 배치되어 메인 케이스(122a1)에 결합될 수 있다.
제1유성기어부(122c1)는 제1선기어(122c1a), 제1링기어(122c1b), 복수의 제1유성기어(122c1c) 및 제1케이지(122c1d)를 포함한다.
제1선기어(122c1a)는 구동 모터(122b)의 회전축에 결합되어 홀(122a1’)을 통하여 메인 케이스(122a1)의 타측으로 노출된다. 제1선기어(122c1a)는 제어부에서 인가되는 구동 신호에 따라 양방향으로 회전 가능하게 구성될 수 있다.
제1링기어(122c1b)는 메인 케이스(122a1)의 타측에 제1선기어(122c1a)를 둘러싸도록 형성된다. 제1선기어(122c1a)는 제1링기어(122c1b)의 중심에 배치된다. 도시된 바와 같이, 제1링기어(122c1b)는 메인 케이스(122a1) 자체에 형성될 수 있다.
복수의 제1유성기어(122c1c)는 제1선기어(122c1a) 및 제1링기어(122c1b)와 맞물려, 자전함과 동시에 제1선기어(122c1a)를 중심으로 공전하도록 구성된다. 제1링기어(122c1b)가 고정된 본 구조에서, 복수의 제1유성기어(122c1c) 각각의 자전 방향은 제1선기어(122c1a)의 회전 방향에 반대되는 방향이며, 공전 방향은 제1선기어(122c1a)의 회전 방향과 동일한 방향이다.
제1케이지(122c1d)는 복수의 제1유성기어(122c1c) 각각의 자전축을 회전 가능하게 지지한다. 제1케이지(122c1d)는 복수의 제1유성기어(122c1c) 각각의 일부를 덮도록 배치된다. 제1케이지(122c1d)는 제1선기어(122c1a)를 덮도록 배치될 수 있으며, 이 경우 제1선기어(122c1a)의 회전축을 회전 가능하게 지지하도록 구성될 수도 있다.
미들 케이스(122a2)는 메인 케이스(122a1)에 결합된다. 미들 케이스(122a2)의 일측은 제1유성기어부(122c1)를 덮도록 배치되고, 미들 케이스(122a2)의 타측에는 제2유성기어부(122c2)가 수용된다. 미들 케이스(122a2)에는 제1유성기어부(122c1)와 제2유성기어부(122c2) 간의 연결을 위한 홀(122a2’)이 형성된다.
제2유성기어부(122c2)는 제2선기어(122c2a), 제2링기어(122c2b), 복수의 제2유성기어(122c2c) 및 제2케이지(122c2d)를 포함한다.
제2선기어(122c2a)는 제1케이지(122c1d)에 돌출 형성되어 홀(122a2’)을 통해 미들 케이스(122a2)의 타측으로 노출된다.
제2링기어(122c2b)는 미들 케이스(122a2)의 타측에 제2선기어(122c2a)를 둘러싸도록 형성된다. 제2선기어(122c2a)는 제2링기어(122c2b)의 중심에 배치된다. 도시된 바와 같이, 제2링기어(122c2b)는 미들 케이스(122a2) 자체에 형성될 수 있다.
복수의 제2유성기어(122c2c)는 제2선기어(122c2a) 및 제2링기어(122c2b)와 맞물려, 자전함과 동시에 제2선기어(122c2a)를 중심으로 공전하도록 구성된다. 제2링기어(122c2b)가 고정된 본 구조에서, 복수의 제2유성기어(122c2c) 각각의 자전 방향은 제2선기어(122c2a)의 회전 방향에 반대되는 방향이며, 공전 방향은 제2선기어(122c2a)의 회전 방향과 동일한 방향이다.
제2케이지(122c2d)는 복수의 제2유성기어(122c2c) 각각의 자전축을 회전 가능하게 지지한다. 제2케이지(122c2d)는 복수의 제2유성기어(122c2c) 각각의 일부를 덮도록 배치된다. 제2케이지(122c2d)는 제2선기어(122c2a)를 덮도록 배치될 수 있으며, 이 경우 제2선기어(122c2a)의 회전축을 회전 가능하게 지지하도록 구성될 수도 있다.
프론트 케이스(122a3)는 미들 케이스(122a2)에 결합되어 제2유성기어부(122c2)를 덮도록 배치된다. 프론트 케이스(122a3)에는 제2유성기어부(122c2)와 구동휠(123) 간의 연결을 위한 홀(122a3’)이 형성된다.
제2케이지(122c2d)에는 홀(122a3’)에 삽입되는 돌출부가 형성되며, 상기 돌출부에는 구동휠(123)의 결합홈(123b)과 맞물리는 결합돌기(122c2d’)가 형성된다. 결합돌기(122c2d’)는 결합홈(123b)에 맞물려 구동휠(123)이 유성기어장치(122c)를 통해 구동력을 전달받아 회전시 헛도는 것을 방지하도록 이루어진다.
결합부재(128)는 구동휠(123)을 관통하여 제2케이지(122c2d)에 체결됨으로써, 구동휠(123)을 유성기어장치(122c)에 견고하게 고정시킬 수 있다.
도 14는은 도 3의 휠 어셈블리(120)에서 구동 모듈(122)이 상측으로 이동된 상태를 정면(a)과 배면(b)에서 각각 보인 개념도들이고, 도 15는 도 3의 휠 어셈블리(120)에서 구동 모듈(122)이 하측으로 이동된 상태를 정면(a)과 배면(b)에서 각각 보인 개념도들이며, 도 16은 도 14에 도시된 링크부재(125)를 보인 개념도이다.
도 14는 도 10에 도시된 제1상태에 대응되고, 도 15는 도 11에 도시된 제2상태에 대응된다. 참고로, 도 14의 (a)와 도 15의 (a)에서는 설명의 편의를 위하여 구동휠(123)을 생략하고 도시하였다.
도 14 내지 도 16을 참조하면, 구동 모듈(122)은 서스펜션(124)의 가이드바(124a)를 따라 상하로 이동 가능하게 구성된다. 구동휠(123)은 구동 모듈(122)에 결합되므로, 구동 모듈(122)과 함께 이동된다.
도 14는 구동 모듈(122)이 상측으로 최대로 이동된 제1상태를 나타낸다. 이는 구동휠(123)이 바닥에 접지되어 청소기 본체(110)를 지지하고 있는 상태를 나타낸다.
상기 제1상태에서, 유성기어장치(122c)는 휠 커버(121) 내에 최대로 수용된다. 도시된 바와 같이, 유성기어장치(122c)의 중심은 휠 커버(121) 내에 위치할 수 있다.
상기 제1상태에서, 구동 모듈(122)의 케이스(122a) 상단은 제2고정부(121b)로부터 최대로 이격된 상태에 놓인다. 케이스(122a) 상단은 제1고정부(121a)에 인접하게 배치될 수 있다.
상기 제1상태에서, 제1고정부(121a)와 케이스(122a)에 각각 연결되는 탄성부재(124b)는 최대로 압축된다.
도 15는 구동 모듈(122)이 하측으로 최대로 이동된 제2상태를 나타낸다. 이는 구동휠(123)이 바닥에 대한 접지를 잃은 상태를 나타낸다.
상기 제2상태에서, 유성기어장치(122c)는 휠 커버(121) 내에 최소로 수용된다. 도시된 바와 같이, 유성기어장치(122c)의 중심은 휠 커버(121)의 아래에 위치할 수 있다.
상기 제2상태에서, 구동 모듈(122)의 케이스(122a)는 제2고정부(121b)에 걸림된다. 즉, 케이스(122a)가 제2고정부(121b)에 걸림됨으로써, 구동 모듈(122)의 하방향 이동이 제한된다. 케이스(122a)의 상단은 제1고정부(121a)로부터 최대로 이격된 상태에 놓인다.
상기 제2상태에서, 제1고정부(121a)와 케이스(122a)에 각각 연결되는 탄성부재(124b)는 최대로 인장된다.
도시된 바와 같이, 구동 모듈(122)의 케이스(122a)는 가이드바(124a)의 상단부가 고정되는 제1고정부(121a)와 가이드바(124a)의 하단부가 고정되는 제2고정부(121b) 사이에서 가이드바(124a)에 의해 상하로 이동 가능하게 구성된다. 케이스(122a)의 상방향 이동은 탄성부재(124b)가 최대로 압축됨에 의해 제한되고, 케이스(122a)의 하방향 이동은 케이스(122a)가 제2고정부(121b)에 걸림됨에 의해 제한될 수 있다.
한편, 본 청소기(100)는 구동휠(123)이 바닥면과 닿지 않았을 때 이를 물리적으로 감지하여 구동휠(123)의 회전이 제어되도록 구성될 수 있다.
구체적으로, 휠 커버(121)에는 링크부재(125)가 회전 가능하게 설치된다. 본 도면에서는, 링크부재(125)가 제1고정부(121a)와 제2고정부(121b)를 연결하는 장착부(121c)에 회전 가능하게 설치된 것을 보이고 있다.
링크부재(125)는 상호 결합되는 제1링크(125a) 및 제2링크(125b)를 포함한다. 제1링크(125a)는 상기 장착부(121c)의 일면 상에 배치되고, 제2링크(125b)는 상기 장착부(121c)의 타면 상에 배치된다.
제1 및 제2링크(125a, 125b)는 상호 결합되어 함께 회전한다. 상호 결합을 위하여, 제1 및 제2링크(125a, 125b) 중 어느 하나에는 결합부가 돌출 형성되고, 제1 및 제2링크(125a, 125b) 중 다른 하나에는 결합부가 삽입되는 결합홀(125b')이 형성될 수 있다.
결합홀(125b')은 결합부가 삽입되었을 때 헛도는 것을 방지하도록 비원형으로 형성되는 것이 바람직하다. 결합부는 결합홀(125b')에 대응되는 형상으로 돌출 형성되어 결합홀(125b')에 삽입되는 결합돌기(125a')와, 결합돌기(125a')에서 돌출 형성되며 결합홀(125b')에 삽입시 벌어져 걸림으로써 빠짐을 방지하는 탄성핀(125a")으로 구성될 수 있다.
링크부재(125)는 가압이 가해져 회전된 상태에서, 상기 가압이 해제되면, 탄성부재(미도시)에 의해 반대방향으로 회전되어 원위치로 복귀하도록 구성된다.
상기 장착부(121c)의 일면에는 제1링크(125a)의 회전 범위를 한정하는 회전 가이드(121e)가 제1링크(125a)의 일부를 감싸도록 형성될 수 있다. 즉, 제1링크(125a)는 회전 가이드(121e)에 의해 걸림되어 그 회전 범위가 제한될 수 있다.
제1링크(125a)는 구동 모듈(122)의 케이스(122a)가 하방향으로 기설정된 거리만큼 이동시, 케이스(122a)에 형성된 돌기(122a1b)와 접촉되어 회전되도록 구성된다. 돌기(122a1b)는 구동 모듈(122)의 케이스(122a) 측부에서 돌출 형성되고, 제1링크(125a)를 부드럽게 가압하도록 경사지게 형성될 수 있다.
도 14에 도시된 바와 같이, 케이스(122a)의 상단이 제2고정부(121b)로부터 소정 거리만큼 이격된 상태에서는, 돌기(122a1b)와 제1링크(125a)가 서로 이격된 상태에 놓인다.
케이스(122a)가 점차 아래로 이동함에 따라, 돌기(122a1b)와 제1링크(125a)는 점차 서로 가까워진다. 돌기(122a1b)와 제1링크(125a)가 서로 접촉된 상태에서 케이스(122a)가 더 아래로 이동하면, 돌기(122a1b)는 제1링크(125a)를 가압하여 회전시키게 된다.
상기 회전은, 도 15에 도시된 바와 같이, 케이스(122a)가 제2고정부(121b)에 걸림된 상태에 이르기까지 계속된다. 앞서 설명한 바와 같이, 케이스(122a)가 제2고정부(121b)에 걸림된 상태는 구동휠(123)이 바닥에 대한 접지를 잃은 상태 즉, 구동휠(123)이 바닥에 닿지 않아 구동휠(123)이 아래로 처진 상태이다.
제2링크(125b)가 위치하는 상기 장착부(121c)의 타면 상에는 제2링크(125b)의 회전에 의해 가압되는 스위치(126)가 구비된다. 스위치(126)는 휠 커버(121)에 장착되며, 제2커넥터(127)와 전기적으로 연결될 수 있다.
케이스(122a)가 제2고정부(121b)에 걸림된 상태에서, 제1링크(125a)와 연결된 제2링크(125b)는 스위치(126)를 가압하게 되며, 가압된 스위치(126)는 제어부로 가압 신호를 전달하도록 구성된다.
제어부는 스위치(126)가 가압되면, 구동 모터(122b)의 구동을 제어할 수 있다.
일 예로, 제어부는 스위치(126)가 가압되면, 구동 모터(122b)의 구동을 정지하여, 구동휠(123)이 회전되지 않도록 할 수 있다. 상기 제어는 청소기 본체(110)의 좌우 양측 구동휠(123)에 각각 구비되는 스위치(126)가 모두 가압되었을 때 이루어질 수 있다. 이는 사용자에 의해 청소기 본체(110)가 들어올려졌을 때, 회전하는 구동휠(123)을 정지시키기 위한 제어로 이해될 수 있다.
다른 일 예로, 청소기 본체(110)의 좌우 양측 구동휠(123) 중 어느 하나의 구동휠(123)에 구비되는 스위치(126)가 가압되었을 경우, 제어부는 구동 모터(122b)를 반대 방향으로 구동시켜, 구동휠(123)이 반대방향으로 회전되도록 할 수 있다. 이는 청소기 본체(110)가 장애물에 걸려 한쪽 구동휠(123)이 헛돌고 있을 때, 장애물을 탈출하기 위한 제어로 이해될 수 있다.
상술한 바와 같이, 구동 모듈(122)이 하방향으로 기설정된 거리만큼 이동시, 구동 모듈(122)의 돌기가 링크부재(125)를 회전시키고, 회전된 링크부재(125)가 스위치(126)를 가압하는 메커니즘에 의해, 구동휠(123)이 바닥면과 닿지 않는 상황이 발생하는 경우 구동휠(123)의 회전이 제어(예를 들어, 정지)될 수 있다. 이에 따르면 안정성이 향상될 수 있으며, 사용자가 느끼는 만족도가 향상될 수 있다.
한편, 위에서는 휠 어셈블리(120)가 청소기 본체(110)에 착탈 가능하게 결합되는 구조를 기초로, 휠 어셈블리(120)의 상세 구조를 설명하였다. 그러나 구동 모듈(122), 서스펜션(124), 링크부재(125), 스위치(126), 클리프 센서(129)는 하나의 조립체를 구성하지 않고 청소기 본체(110)에 각각 장착될 수 있다.
이 경우, 상술한 휠 커버(121)의 기능을 청소기 본체(110)의 휠 하우스가 대신할 수 있다. 휠 하우스는 구동휠(123)의 상부를 감싸도록 형성된다.
휠 하우스에는 가이드바(124a)가 장착되는 제1 및 제2고정부(121a, 121b)가 형성될 수 있다. 휠 하우스의 장착부(121c)에는 링크부재(125)가 회전 가능하게 장착될 수 있고, 스위치(126)도 휠 하우스 장착부(121c)에 장착될 수 있다. 클리프 센서(129)는 휠 하우스 또는 이와 인접한 청소기 본체(110)의 저부에 배치될 수 있다.
또한, 위에서는 본 발명이 적용된 로봇 청소기를 일 예로 들어 설명하였다. 로봇 청소기는 본 발명이 적용된 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 본 발명이 로봇 청소기에만 적용되는 것으로 제한적으로 해석하지 않아야 한다.
즉, 위에서 설명한 구조는 캐니스터 타입, 업라이드 타입 등 모든 청소기에서 구동력에 의해 회전되는 구동휠(123)을 구비하는 구조라면 어디에든 적용될 수 있다.

Claims (27)

  1. 제어부를 구비하는 청소기 본체;
    상기 청소기 본체에 장착되는 휠 커버;
    상기 휠 커버에 상하로 이동 가능하게 결합되는 구동 모듈;
    상기 구동 모듈과 결합되고, 상기 구동 모듈로부터 구동력을 전달받아 회전 가능하게 구성되는 구동휠;
    상기 휠 커버에 결합되어 상하로 배치되고, 상기 구동 모듈을 관통하도록 형성되어 상기 구동 모듈의 상하 이동을 가이드하는 가이드바; 및
    상기 가이드바를 감싸도록 형성되고, 상기 휠 커버와 상기 구동 모듈에 각각 연결되어 상기 구동 모듈의 상하 이동시에 충격을 흡수하는 탄성부재를 포함하며,
    상기 구동 모듈은,
    상기 가이드바가 관통하는 관통홀을 구비하는 케이스;
    상기 케이스에 장착되는 구동 모터; 및
    상기 구동 모터와 상기 구동휠을 연결하고, 상기 구동 모터의 회전을 감속시켜 상기 구동휠에 전달하는 유성기어장치를 포함하며,
    상기 구동 모터의 회전축과 상기 구동휠의 회전축은 동일한 축 상에 놓이는 것을 특징으로 하는 청소기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 구동휠의 내측에는 상기 구동 모듈의 적어도 일부를 수용하는 수용부가 형성되는 것을 특징으로 하는 청소기.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 유성기어장치는,
    상기 구동 모터의 회전축과 연동되는 제1유성기어부; 및
    상기 제1유성기어부와 연동되고, 상기 구동휠과 연결되는 제2유성기어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 청소기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 케이스는,
    상기 관통홀을 구비하고, 상기 구동 모터가 장착되며, 상기 제1유성기어부를 수용하는 메인 케이스;
    상기 메인 케이스에 결합되어 상기 제1유성기어부를 덮도록 배치되고, 상기 제2유성기어부를 수용하는 미들 케이스; 및
    상기 미들 케이스에 결합되어 상기 제2유성기어부를 덮도록 배치되는 프론트 케이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 청소기.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1유성기어부는,
    상기 구동 모터의 회전축에 결합되는 제1선기어;
    상기 메인 케이스에 형성되고, 내부에 제1선기어를 수용하는 제1링기어;
    상기 제1선기어 및 제1링기어와 맞물려, 상기 제1선기어의 회전 방향에 반대 방향으로 자전하며 상기 제1선기어의 회전 방향과 동일한 방향으로 상기 제1선기어를 중심으로 공전하는 복수의 제1유성기어; 및
    상기 복수의 제1유성기어 각각의 자전축을 회전 가능하게 지지하는 제1케이지를 포함하는 것을 특징으로 하는 청소기.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제2유성기어부는,
    상기 제1케이지에 형성되는 제2선기어;
    상기 미들 케이스에 형성되고, 내부에 제2선기어를 수용하는 제2링기어;
    상기 제2선기어 및 제2링기어와 맞물려, 상기 제2선기어의 회전 방향에 반대 방향으로 자전하며 상기 제2선기어의 회전 방향과 동일한 방향으로 상기 제2선기어를 중심으로 공전하는 복수의 제2유성기어; 및
    상기 복수의 제2유성기어 각각의 자전축을 회전 가능하게 지지하는 제2케이지를 포함하는 것을 특징으로 하는 청소기.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제2케이지에는 상기 구동휠이 헛도는 것을 방지하도록 상기 구동휠의 결합홈과 맞물리는 결합돌기가 형성되는 것을 특징으로 하는 청소기.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 휠 커버는,
    상기 가이드바의 상단부가 고정되는 제1고정부; 및
    상기 제1고정부와 마주하도록 형성되고, 상기 가이드바의 하단부가 고정되는 제2고정부를 포함하며,
    상기 케이스는 상기 제1고정부와 상기 제2고정부 사이에서 상기 가이드바에 의해 상하로 이동 가능하게 구성되는 것을 특징으로 하는 청소기.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 케이스가 하방향으로 일정 거리 이동시 상기 케이스는 상기 제2고정부에 걸림되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 청소기.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 탄성부재는 상기 제1고정부와 상기 케이스에 각각 연결되는 것을 특징으로 하는 청소기.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 휠 커버에 회전 가능하게 설치되고, 상기 케이스가 하방향으로 기설정된 거리만큼 이동시 상기 케이스에 형성된 돌기와 접촉되어 회전되는 링크부재; 및
    상기 링크부재의 회전에 의해 가압되어 상기 제어부로 가압 신호를 전달하는 스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 청소기.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 스위치가 가압되면 상기 구동 모터의 구동을 정지시키는 것을 특징으로 하는 청소기.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 링크부재는,
    상기 돌기가 위치하는 상기 휠 커버의 일측으로 노출되는 제1링크; 및
    상기 제1링크와 결합되고, 상기 스위치가 위치하는 상기 휠 커버의 타측으로 노출되는 제2링크를 포함하는 것을 특징으로 하는 청소기.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 청소기 본체의 저부에는 상부를 향하여 리세스되는 장착부가 형성되고,
    상기 장착부의 개구와 마주하는 상기 장착부의 내부면에는 상기 제어부와 전기적으로 연결되는 제1커넥터가 상기 개구를 향하도록 배치되며,
    상기 휠 커버의 상부에는 상기 구동 모듈과 전기적으로 연결되고, 상기 휠 커버가 상기 장착부에 수용시 상기 제1커넥터와 접속되는 제2커넥터가 구비되는 것을 특징으로 하는 청소기.
  17. 제어부를 구비하는 청소기 본체;
    상기 청소기 본체의 휠 하우스에 상하로 이동 가능하게 결합되는 케이스, 상기 케이스에 장착되는 구동 모터 및 상기 구동 모터의 회전을 감속시키는 유성기어장치를 구비하는 구동 모듈;
    상기 유성기어장치에 연결되어 회전 가능하게 구성되는 구동휠; 및
    상기 케이스의 상하 이동을 가이드하며, 상기 케이스의 상하 이동시에 충격을 흡수하는 서스펜션을 포함하고,
    상기 구동 모터의 회전축과 상기 구동휠의 회전축은 동일한 축 상에 놓이며,
    상기 구동휠의 내측에는 상기 유성기어장치를 수용하는 수용부가 형성되는 것을 특징으로 하는 청소기.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 서스펜션은,
    상기 휠 하우스에 결합되어 상하로 배치되고, 상기 케이스를 관통하도록 형성되어 상기 케이스의 상하 이동을 가이드하는 가이드바; 및
    상기 가이드바를 감싸도록 형성되고, 상기 휠 하우스와 상기 케이스에 각각 연결되어 상기 구동 모듈의 상하 이동시에 충격을 흡수하는 탄성부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 청소기.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 유성기어장치는,
    상기 구동 모터의 회전축과 연동되는 제1유성기어부; 및
    상기 제1유성기어부와 연동되고, 상기 구동휠과 연결되는 제2유성기어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 청소기.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 휠 하우스에 회전 가능하게 설치되고, 상기 케이스가 하방향으로 기설정된 거리만큼 이동시 상기 케이스에 형성된 돌기와 접촉되어 회전되는 링크부재; 및
    상기 링크부재의 회전에 의해 가압되어 상기 제어부로 가압 신호를 전달하는 스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 청소기.
  21. 삭제
  22. 삭제
  23. 제어부를 구비하는 청소기 본체;
    상기 청소기 본체에 장착되는 휠 커버;
    상기 휠 커버에 상하로 이동 가능하게 결합되는 케이스, 상기 케이스에 장착되는 구동 모터 및 상기 구동 모터의 회전을 감속시키는 유성기어장치를 구비하는 구동 모듈;
    상기 유성기어장치에 연결되어 회전 가능하게 구성되는 구동휠; 및
    상기 케이스의 상하 이동을 가이드하며, 상기 케이스의 상하 이동시에 충격을 흡수하는 서스펜션을 포함하고,
    상기 구동 모터의 회전축과 상기 구동휠의 회전축은 동일한 축 상에 놓이며,
    상기 구동휠의 내측에는 상기 유성기어장치를 수용하는 수용부가 형성되는 것을 특징으로 하는 청소기.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 서스펜션은,
    상기 휠 커버에 결합되어 상하로 배치되고, 상기 케이스를 관통하도록 형성되어 상기 케이스의 상하 이동을 가이드하는 가이드바; 및
    상기 가이드바를 감싸도록 형성되고, 상기 휠 커버와 상기 케이스에 각각 연결되어 상기 구동 모듈의 상하 이동시에 충격을 흡수하는 탄성부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 청소기.
  25. 제23항에 있어서,
    상기 유성기어장치는,
    상기 구동 모터의 회전축과 연동되는 제1유성기어부; 및
    상기 제1유성기어부와 연동되고, 상기 구동휠과 연결되는 제2유성기어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 청소기.
  26. 제23항에 있어서,
    상기 휠 커버에 회전 가능하게 설치되고, 상기 케이스가 하방향으로 기설정된 거리만큼 이동시 상기 케이스에 형성된 돌기와 접촉되어 회전되는 링크부재; 및
    상기 링크부재의 회전에 의해 가압되어 상기 제어부로 가압 신호를 전달하는 스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 청소기.
  27. 제23항에 있어서,
    상기 청소기 본체의 저부에는 상부를 향하여 리세스되는 장착부가 형성되고,
    상기 장착부의 개구와 마주하는 상기 장착부의 내부면에는 상기 제어부와 전기적으로 연결되는 제1커넥터가 상기 개구를 향하도록 배치되며,
    상기 휠 커버의 상부에는 상기 구동 모듈과 전기적으로 연결되고, 상기 휠 커버가 상기 장착부에 수용시 상기 제1커넥터와 접속되는 제2커넥터가 구비되는 것을 특징으로 하는 청소기.
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