Fahrbarer Staubsauger

Abstract

 Die Erfindung betrifft einen fahrbaren Staubsauger mit einem an eine Saugöffnung seines Gehäuses (1) anschließbaren Saugschlauch (8), einem zur Vorderseite des Gehäuses (1) hin an der Gehäuse­unterseite verschwenkbar angeordneten Bugrad (5) und mit zwei seitlich am Gehäuse (1) zu dessen Rückseite hin angeordneten Bodenrädern (3). Ein gezieltes Umfahren von Hindernissen wird dadurch erreicht, daß dem Bugrad (5) ein dessen Verschwenkung bewirkender Verstellantrieb (6) zugeordnet ist, der in Abhängig­keit von der Richtung der über den Saugschlauch (8) ausgeübten Zugkraft in seiner Verschwenkbewegung gesteuert ist, daß ferner im Gehäuse (1) Sensoren (10) angeordnet sind, durch die zumin­dest im Frontbereich des Gehäuses (1) diesem gegenüberliegende Hindernisse (12) erkennbar sind und daß die von diesen Sensoren (10) gelieferten Ausgangssignale der Steuerung des Verstellan­triebes überlagert sind.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen fahrbaren Staubsauger gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Ein solcher Staubsauger ist durch die DE-PS 33 11 494 bekannt.

[0002] Der Benutzer eines fahrbaren Staubsaugers zieht diesen während der Saugarbeiten üblicherweise hinter sich her. Dies erfolgt sowohl innerhalb eines Raumes als auch von Raum zu Raum. Bei diesem Hinterherziehen besteht die Gefahr, daß der Staubsauger an Möbelkanten, Wandecken, Türpfosten oder anderen Hindernissen anstößt. Zur Vermeidung von Schäden, die bei einem solchen An­stoßen auftreten können, muß der Benutzer stets darauf achten, daß er den Staubsauger an den entsprechenden Hindernissen vor­bei manövriert. Dies erfordert eine stete Aufmerksamkeit des Benutzers.

[0003] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Staubsauger ge­mäß dem Gattungsbegriff des Anspruches 1 so auszubilden, daß dieser vom Benutzer nicht mehr gezielt um Hindernisse herumge­führt werden muß.

[0004] Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt durch die im Kenn­zeichen des Anspruches 1 angegebenen Merkmale.

[0005] Durch die aktive Steuerung des Bugrades in Abhängigkeit von der Richtung der über den Saugschlauch ausgeübten Zugkraft wird sichergestellt, daß sich der Staubsauger exakt in die Richtung der Zugkraft bewegt. Die überlagerte Steuerung durch die Senso­ren, die im Fahrweg des Staubsaugers liegende Hindernisse er­kennen, bewirkt ferner, daß das Bugrad zusätzlich so verschwenkt wird, daß ein Anstoßen des Staubsaugers an derartigen Hindernis­ sen vermieden wird. Der Benutzer muß daher beim Weiterziehen des Staubsaugers nicht mehr gezielt auf ein umfahren solcher Hinder­nisse achten.

[0006] Die Handhabung des Staubsaugers wird weiterhin dadurch erleich­tert, daß ein auf die Bodenräder wirkender Antriebsmotor vorge­sehen ist, der in Abhängigkeit von der auf den Saugschlauch ausgeübten Zugkraft steuerbar ist. Somit braucht die Kraft für das Fortbewegen des Staubsaugers nicht mehr von dem Benutzer aufgebracht zu werden. Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn die Drehzahl des Antriebsmotors proportional zu der auf dem Saugschlauch ausgeübten Zugkraft gesteuert ist. Somit besteht die Möglichkeit, längere Fahrwege zwischen verschiedenen abzu­saugenden Stellen innerhalb eines Raumes oder beim Überwechseln von einem zu einem anderen Raum schneller zurückzulegen.

[0007] Verschiedene Möglichkeiten der Erfassung von im Fahrweg des Staubsaugers liegenden Hindernissen sind in den übrigen Unter­ansprüchen beschrieben.

[0008] Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Es zeigen:

FIG 1 einen fahrbaren Staubsauger in schematischer Darstellung,

FIG 2 einen Staubsauger mit eingebauten Ultraschallsendern und -empfängern,

FIG 3 einen Staubsauger mit eingebautem Lichtsender und -emp­fänger,

FIG 4 einen Staubsauger mit eingebauten Leuchtdioden und Zei­lenkameras,

FIG 5 einen Staubsauger mit eingebauten Leuchtdioden und Foto­dioden als Empfänger.

[0009] Mit 1 ist das Gehäuse eines fahrenbaren Staubsaugers bezeichnet, das ein Gebläseaggregat 2 enthält. Am hinteren Ende des Staub­saugergehäuses 1 sind seitlich Bodenräder 3 vorgesehen. Zur Vorderseite des Staubsaugergehäuses 1 hin ist an dessen Unter­seite ein um eine senkrechte Achse 4 verschwenkbares Bugrad 5 angeordnet. Die senkrechte Achse 4 ist mit einem Verstellan­trieb 6 gekoppelt. Dieser Verstellantrieb 6 wird durch eine Steuervorrichtung 7 gesteuert. Über ein die Zugkraft und die Zugrichtung eines an das Staubsaugergehäuse angeschlossenen Saugschlauches 8 erfassendes Meßglied 9 erhält die Steuervor­richtung 7 die zur entsprechenden Verschwenkung des Bugrades 5 erforderlichen Istwertsignale zugeführt. Ferner sind im Staub­saugergehäuse 1 Sensoren 10 zur Hinderniserkennung angeordnet, die ebenfalls Istwertsignale an die Steuervorrichtung 7 abgeben.

[0010] Die Steuervorrichtung 7 bildet aus den zugeführten Istwertsig­nalen entsprechende Steuersignale für den Verstellantrieb 6, durch den das Bugrad 5 derart verschwenkt wird, daß das Staub­saugergehäuse 1 in die gewünschte Richtung fährt, ohne gegen in seinem Fahrweg liegende Hindernisse zu stoßen.

[0011] Wie in der FIG 1 ebenfalls angedeutet, kann den Bodenrädern 3 ein Antriebsmotor 11 zugeordnet werden, der ebenfalls von der Steuervorrichtung 7 in Abhängigkeit von den durch das Meßglied 9 gelieferten, der am Saugschlauch 8 wirkenden Zugkraft entspre­chenden Istwertsignalen gesteuert wird. Ist der Staubsauger mit einem solchen Antriebsmotor 11 ausgerüstet, dann wird die Ener­gie für das Fortbewegen des Staubsaugers von diesem Motor auf­gebracht und der Benutzer des Staubsaugers ist entlastet. Es reicht ein geringfügiger Zug am Saugschlauch 8, um den Antriebs­motor 11 über die Steuervorrichtung 7 in Gang zu setzen. Die Steuerung kann so ausgelegt werden, daß beim Verschwinden der Zugkraft der Antriebsmotor 11 stillgesetzt wird, oder daß bei einem einmaligen Zug am Saugschlauch 8 der Antriebsmotor 11 für eine vorgegebene Zeit eingeschaltet und danach wieder abgeschal­tet wird. Der Staubsauger wird dann entsprechend um eine bestimm­te Wegstrecke fortbewegt.

[0012] Die Figuren 2 bis 5 zeigen verschiedene Ausführungsvarianten der Sensoren 10 für eine Erkennung von in Fahrtrichtung des Staubsaugers liegenden Hindernissen 12.

[0013] Bei dem in FIG 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind im Staubsaugergehäuse zwei seitlich voneinander beabstandete Ul­traschallsender und -empfänger 13 und 14 angeordnet. Die von den Ultraschallsendern 13 ausgestrahlten Schallsignale werden an dem in Fahrtrichtung (Pfeil 15) vor dem Staubsaugergehäuse 1 liegenden Hindernis 12 reflektiert und von den beiden Ultra­schallempfängern 14 wieder aufgenommen. Aufgrund der empfange­nen Schallsignale geben die Ultraschallempfänger 14 entsprechen­de Istwertsignale an die Steuervorrichtung 7 ab. Die Steuervor­richtung 7 ist mit einer geeigneten Auswerteeinheit, z.B. einem Mikrocomputer, ausgerüstet, der aus den empfangenen Istwert­signalen die Lage des Hindernisses 12 ermitteln kann und da­raufhin den Verstellantrieb 6 und damit das Bugrad 5 so steuert, daß das Hindernis 12 umfahren wird.

[0014] In FIG 3 ist als Sender ein Laserscanner 16 in dem Staubsauger­gehäuse 1 dargestellt. Ein von dem Laserscanner 16 ausgesandter Laserstrahl 17 wird an dem Hindernis 12 reflektiert. Der re­flektierte Laserstrahl 17a trifft auf ein optisches Empfangs­gerät 18, das ein entsprechendes Istwertsignal an eine Auswerte­einrichtung der Steuervorrichtung 7 abgibt. Da durch den Laser­strahl 17 des Laserscanners 16 nur ein Lichtpunkt auf dem Hin­dernis 12 erzeugt wird, ist zur Erfassung der gesamten Ausdeh­nung des Hindernisses 12 der Laserscanner 16 verschwenkbar an­geordnet, wie durch Pfeile angedeutet. Auf diese Weise kann das Hindernis 12 in seiner Breitenausdehnung nacheinander abgefragt werden. Die Auswerteeinrichtung errechnet aus den zugeführten Einzelsignalen der Gesamtzahl der Abfragen den entsprechenden Kurs des Staubsaugers, durch den eine Kollision mit dem Hinder­nis 12 vermieden wird.

[0015] Die Ausführungsbeispiele nach den Figuren 4 und 5 zeigen als Lichtsender jeweils Leuchtdioden 19. Diese Leuchtdioden 19 sen­den gerichtete Lichtstrahlen 20 aus, die gegebenenfalls auf das Hindernis auftreffen und an diesem reflektiert werden. Die re­flektierten Lichtstrahlen 20a werden von Zeilenkameras 21 re­gistriert, die daraufhin entsprechende Istwertsignale an die Auswerteeinrichtung der Steuervorrichtung 7 abgeben. Bei dem Ausführungsbeispiel nach FIG 5 sind als Empfangselemente für die reflektierten Lichtstrahlen 20a Fotodioden 22 vorgesehen. Die Leuchtdioden 19 werden bei den beiden Ausführungsvarianten jeweils nacheinander angesteuert, so daß stets nur von einer Leuchtdiode 19 ein Lichtstrahl ausgesandt wird. Damit werden die reflektierten Lichtstrahlen 20a von den Zeilenkameras 21 unter verschiedenen Winkeln empfangen, so daß mit Hilfe der Auswerteeinrichtung die Lage und Entfernung des Hindernisses 12 bestimmt werden kann. Die Fotodioden 22 registrieren dage­gegen die einzelnen reflektierten Lichtstrahlen mit unterschied­licher Intensität. Unter Zuordnung der jeweils registrierten Lichtintensität zu der jeweils strahlenden Leuchtdiode 19 kann wiederum die Lage und Entfernung des Hindernisses 12 durch die Auswerteeinrichtung ermittelt werden.

[0016] Beim Arbeiten mit dem Staubsauger wird zum Fortbewegen desselben über den Saugschlauch 8 eine Zugkraft ausgeübt. Das Meßglied 9 erfaßt die Richtung der Zugkraft und gibt entsprechende Istwert­signale an die Steuervorrichtung 7. Diese steuert den Verstell­antrieb 6 so, daß das Bugrad 5 in die Richtung der am Saug­schlauch 8 wirkenden Zugkraft verschwenkt wird. Wird durch die Sensoren 10 ein Hindernis 12 in der Fahrtrichtung des Staub­saugergehäuses 1 festgestellt, so wird der Verstellantrieb 6 über die Steuervorrichtung 7 weiter aktiviert und damit das Bug­rad 5 weiter verschwenkt, so daß das Staubsaugergehäuse 1 an dem Hindernis 12 vorbeigelenkt wird.

[0017] Der Benutzer des Staubsaugers muß somit beim Fortbewegen des­selben nicht mehr auf einen kollisionsfreien Kurs achten. Bis­ her mußte aus Gründen des kollisionsfreien Fortbewegens des Staubsaugergehäuses der Saugschlauch relativ kurz (1,5 bis 2 m) gehalten werden. Da dieser Grund bei dem beschriebenen Staub­sauger nunmehr entfällt, kann ein wesentlich längerer Saug­schlauch verwendet werden, so daß der Aktionsradius beim Saugen dementsprechend erweitert ist.

[0018] Die Kombination der Steuerung des Bugrades 5 durch den Ver­stellantrieb 6 mit einem Antrieb der Bodenräder 3 durch den An­triebsmotor 11 hat den Vorteil, daß die Zugkraft an dem Saug­schlauch 8 während der Fahrt des Staubsaugergehäuses 1 gleich Null oder zumindest sehr klein ist. Damit wird eine Fehllenkung des Staubsaugergehäuses infolge einer zu hohen Zugkraft am Saug­schlauch ausgeschaltet.

Ansprüche

1. Fahrbarer Staubsauger mit einem an eine Saugöffnung seines Gehäuses anschließbaren Saugschlauch, einem zur Vorderseite des Gehäuses hin an der Gehäuseunterseite verschwenkbar angeordneten Bugrad und mit zwei seitlich am Gehäuse zu dessen Rückseite hin angeordneten Bodenrädern, dadurch gekennzeich­net, daß dem Bugrad (5) ein dessen Verschwenkung bewirken­der Verstellantrieb (6) zugeordnet ist, der in Abhängigkeit von der Richtung der über den Saugschlauch (8) ausgeübten Zugkraft in seiner Verschwenkbewegung gesteuert ist, daß ferner im Ge­häuse (1) Sensoren (10) angeordnet sind, durch die zumindest im Frontbereich des Gehäuses (1) diesem gegenüberliegende Hinder­nisse (12) erkennbar sind und daß die von diesen Sensoren (10) gelieferten Ausgangssignale der Steuerung des Verstellantriebes (6) überlagert sind.

2. Staubsauger nach Anspruch 1, dadurch gekenn­zeichnet, daß ein auf die Bodenräder (3) wirkender Antriebsmotor (11) vorgesehen ist, der in Abhängigkeit von der auf den Saugschlauch (8) ausgeübten Zugkraft steuerbar ist.

3. Staubsauger nach Anspruch 2, dadurch gekenn­zeichnet, daß die Drehzahl des Antriebsmotors (11) proportional zu der auf den Saugschlauch (8) ausgeübten Zug­kraft gesteuert ist.

4. Staubsauger nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch ge­kennzeichnet, daß als Sensoren (10) für die Er­kennung von Hindernissen (12) Ultraschallsender und -empfänger (13 und 14) vorgesehen sind.

5. Staubsauger nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch ge­kennzeichnet, daß an dem Staubsaugergehäuse (1) eine einen gebündelten Lichtstrahl (17) aussendende Licht­quelle (16) und im seitlichen Abstand dazu eine Linse vorge­ sehen ist, deren Bildebene ein den von dem Lichtstrahl (17) auf einem dem Staubsaugergehäuse (1) gegenüberliegenden Hindernis (12) erzeugten Lichtpunkt erfassendes Sensorelement (18) ange­ordnet ist, daß ferner der Lichtstrahl (17) mittels eines ro­tierenden Prismenspiegels in einer Ebene verschwenkbar ist.

6. Staubsauger nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch ge­kennzeichnet, daß im Staubsaugergehäuse (1) an dessen Frontseite mindestens zwei Lichtempfangselemente (21 bzw. 22) mit seitlichem Abstand zueinander angeordnet und diesen Lichtempfangselementen (21 und 22) mehrere, einen gebündelten Lichtstrahl (20) aussendende, nacheinander einschaltbare Licht­quellen (19) zugeordnet sind.

7. Staubsauger nach Anspruch 6, dadurch gekenn­zeichnet, daß als Lichtempfangselemente zwei Zeilen­kameras (21) vorgesehen und die Lichtquellen (19) in dem Raum zwischen den beiden Zeilenkameras (21) angeordnet sind.

8. Staubsauger nach Anspruch 7, dadurch gekenn­zeichnet, daß den Zeilenkameras (21) jeweils eine Weitwinkeloptik zugeordnet ist.

9. Staubsauger nach Anspruch 6, dadurch gekenn­zeichnet, daß als Lichtempfangselemente mehrere Foto­dioden (22) mit breiter Richtcharakteristik und als Lichtquelle mehrere Leuchtdioden (19) mit enger Richtcharakteristik über die Frontbreite des Staubsaugergehäuses (1) verteilt angeord­net sind.

Zeichnung