[0001] Die Erfindung betrifft einen Saugroboter zur autonomen Reinigung von Flächen, der
mindestens eine der zu reinigenden Fläche zugewandte Seitenbürste aufweist, wobei
die mindestens eine Seitenbürste ein Drehelement aufweist, wobei an dem Drehelement
Bürstenelemente angeordnet sind, wobei das Drehelement rotatorisch drehbar um eine
Drehachse gelagert ist.
[0002] Es ist bekannt Seitenbürsten an Saugrobotern anzuordnen, um deren Reinigungsleistung
vor allem in Rand- und Eckbereichen von Flächen zu verbessern. Dazu sind die Seitenbürsten
in Bezug auf die Fahrtrichtung des Saugroboters im vorderen Bereich des Gerätegehäuses
seitlich neben dem Saugmund angeordnet. Die Seitenbürsten erfassen so Staub- und Schmutzpartikel
auf Flächenbereichen, die durch den Saugmund des Saugroboters nicht oder nur unzureichend
gereinigt werden. An den bekannten Seitenbürsten sind in der Regel drei bis sechs
Bürstenelemente in annähernd gleichmäßigen Abständen angeordnet, die um die Drehachse
der Seitenbürste rotieren. Durch diese vergleichsweise geringe Anzahl an Bürstenelementen
ist es erforderlich, die Seitenbürsten mit hohen Rotationsgeschwindigkeiten zu betreiben,
um zu gewährleisten, dass die Seitenbürsten in Rand- und Eckbereichen liegenden Staub
annähernd vollständig erfassen und in Richtung des Saugmunds kehren. Solch hohe Rotationsgeschwindigkeiten
erhöhen aber zum einen den Stromverbrauch des Saugroboters und führen zum anderen
dazu, dass Staubpartikel zum Teil in entweder bereits gereinigte oder nicht erreichbare
Flächenbereiche durch die Seitenbürste verschleudert werden. Da eine Reduktion der
Rotationsgeschwindigkeit bei Seitenbürsten mit drei bis sechs Bürstenelementen zu
nicht zufriedenstellenden Reinigungsleistungen des Saugroboters führt, liegt es nahe
die Anzahl der an den Seitenbürsten angeordneten Bürstenelemente zu erhöhen.
[0003] Problematisch ist hierbei, dass Seitenbürsten mit einer hohen Anzahl an Bürstenelementen
sich schnell mit diesen an schmalen Öffnungen, Spalten oder Kanten der zu reinigenden
Fläche verklemmen. Ein auf solche Weise festgefahrener Saugroboter kann die Reinigungsfahrt
nicht autonom fortsetzen und muss manuell vom Nutzer befreit werden. Aus der
EP 2 561 785 A2 ist es bekannt, an Staubsaugern angeordnete Seitenbürsten über ein Federelement in
Richtung der zu reinigenden Fläche zu drücken. Auf diese Weise wird eine selbstständige
Einstellung der Seitenbürsten auf sich verändernde Höhenprofile oder Strukturen auf
der zu reinigenden Fläche erreicht. Solche Seitenbürsten sind aber für den Einsatz
in Saugrobotern nur bedingt geeignet, da die Federbelastung der Seitenbürsten in Richtung
der zu reinigenden Fläche deren Schiebkräfte für den Fahrantrieb des Saugroboters
zu stark erhöht. Zudem können solche Seitenbürsten zu einem Verkannten und Festfahren
des Saugroboters und somit zu einer Unterbrechung oder Störung der autonomen Reinigungsfahrt
führen.
[0004] Der Erfindung stellt sich somit das Problem, einen Saugroboter mit Seitenarmen zur
verbesserten Reinigung von Rand- und Eckenbereichen zur Verfügung zu stellen und dabei
die genannten Nachteile zu vermeiden. Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch eine
Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen
und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Unteransprüchen.
[0005] Der Saugroboter zur autonomen Reinigung von Flächen zeichnet sich dadurch aus, dass
das um die Drehachse rotierende Drehelement senkrecht zur Drehachse relativ zu dieser
beweglich ist. Zusätzlich ist das Drehelement in alle Richtungen einer Ebene, die
im Wesentlichen senkrecht zur Drehachse liegt, beweglich. Mit anderen Worten ist das
Drehelement neben der Rotation um die Drehachse simultan in alle Richtungen einer
Ebene, die im Wesentlichen senkrecht zur Drehachse liegt, verschiebbar. Die senkrechte
Bewegung des Drehelements ist dabei unabhängig von der Drehachse, deren Position in
allen Lagen des Drehelements konstant bleibt. Das heißt, das Drehelement ist dazu
ausgebildet, sich in alle Richtungen der senkrechten Ebene bewegen zu können, wobei
die Drehachse gleichzeitig eine konstante Position beibehält. Die Rotation des Drehelements
wird in keiner Form durch die Bewegungen des Drehelements weitestgehend senkrecht
zur Ebene gestört oder beeinflusst. Beide Bewegungsformen des Drehelements, Rotation
als auch Translation, sind annähernd unabhängig voneinander.
[0006] Die Beweglichkeit des Drehelements senkrecht zur Drehachse verbessert die Fähigkeiten
der Seitenbürsten Hindernisse auf der zu reinigenden Fläche zu überwinden und sich
an spezifische Oberflächengeometrien anzupassen. Treffen die am Drehelement angeordneten
Bürstenelemente auf ein Hindernis, bspw. eine Teppichkante, entsteht durch den Kontakt
eine Druckkraft die über die Bürstenelemente, die in Kontakt mit dem Hindernis stehen,
auf das Drehelement übertragen wird. Dieses wird durch die Druckkraft senkrecht zur
Drehachse in die Richtung verschoben, die das Drehelement vom Druckkraft verursachenden
Hindernis entfernt. Dies reduziert den Kontakt zwischen Hindernis und den Bürstenelementen
des Drehelements soweit, bis der Kontakt keine Druckkraft mehr auf die Bürstenelemente
und somit auf das Drehelement ausübt oder diese Druckkraft nicht groß genug ist, eine
weitergehende Auslenkung des Drehelements zu verursachen. Hierdurch wird die Seitenbürste
in die Lage versetzt, Hindernissen, die sich auf der zu reinigenden Fläche befinden
und in Kontakt mit der Seitenbürste geraten, seitlich auszuweichen. Es spielt dabei
keine Rolle aus welcher Richtung die Hindernisse auf die Bürstenelemente der Seitenbürste
treffen. Die verbesserten Fähigkeiten der Seitenbürste Hindernissen auf Flächen seitlich
auszuweichen, reduziert das Risiko, dass sich die Bürstenelemente an Ecken, Kanten
oder Objekten auf der Fläche verfangen oder verklemmen. Zudem ermöglicht die optimierte
Hindernisüberwindung der Seitenbürste, die Anordnung zusätzlicher Bürstenelemente
am Drehelement, ohne das Risiko eines Verfangens oder Verklemmens der Seitenbürste
signifikant zu erhöhen. Die zusätzlichen Bürstenelemente ermöglicht wiederrum die
Rotationsgeschwindigkeiten der Seitenbürsten zu reduzieren, ohne eine Verschlechterung
von deren Reinigungsleistung in Kauf nehmen zu müssen. Der Betrieb der Seitenbürsten
mit geringeren Rotationsgeschwindigkeiten reduziert den Stromverbrauch der Seitenbürstenantriebe,
was sich schonend auf die Akkukapazitäten des Saugroboters auswirkt.
[0007] Bevorzugt ist zudem, dass das Drehelement in einer Führung gelagert wird, die durch
ein Gelenkoberteil und ein Gelenkunterteil bewirkt wird. Die dem Drehelement zugewandten
Seiten des Gelenkoberteils und des Gelenkunterteil sind dabei so aufeinander abgestimmt,
dass sie im endmontierten Zustand eine Führung für das Drehelement bilden. Die Führung,
gebildet durch das Gelenkoberteil und Gelenkunterteil, ermöglicht dabei eine Bewegung
in senkrechter Richtung zur Drehachse und blockiert Bewegungen des Drehelements in
Richtung der Drehachse. Gleichzeitig fixiert die kombinierte Anordnung von Gelenkoberteil,
Drehelement und Gelenkunterteil im endmontierten Zustand, das Drehelement mit den
angeordneten Bürstenelementen an der Seitenbürste.
[0008] Die Lagerung des Drehelements in einer Führung aus Gelenkoberteil und Gelenkunterteil
stellt eine zuverlässige und mechanisch belastbare Lagerung des Drehelements dar.
Im endmontierten Zustand verhindern beide Gelenkteile ungewollte Bewegung des Drehelements
in Richtung der Drehachse. Zusätzliche Bauteile zur Lagerung des Drehelements sind
nicht erforderlich. Der Fertigungsaufwand des Robotsaugers wird hierdurch resultiert.
[0009] Es ist zusätzlich bevorzugt, dass das Gelenkoberteil und das Gelenkunterteil eine
Kugelschiene zur gleitenden Führung des Drehelements bereitstellen. Dabei ist auf
der dem Drehelement zugewandten Seite des Gelenkoberteils eine erste Hälfte der Kugelschiene
und auf der dem Drehelement zugewandten Seite des Gelenkunterteils eine zweite Hälfte
der Kugelschiene angeordnet.
[0010] Die Anordnung einer Kugelschiene zur gleitenden Führung des Drehelements reduziert
die Reibung zwischen den beiden Gelenkteilen und dem Drehelement auf ein Minimum.
Dies gewährleistet, dass die auf die Bürstenelemente wirkenden Druckkräfte ohne große
Reibkraftverluste in Bewegungen des Drehelements umgesetzt werden können. Aufgrund
der Temperaturbeständigkeit von Kugelschienen wird eine annähernd verschleißfreie
und mechanisch stabile Lagerung des Drehelements erreicht.
[0011] In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Führung zwischen Gelenkoberteil und
Gelenkunterteil eine im Wesentlichen konkave Form auf. Das heißt, die dem Drehelement
zugewandten Seiten des Gelenkoberteils und des Gelenkunterteils weisen beide im Querschnitt
jeweils eine Krümmung auf, die der zu reinigenden Fläche abgewandt ist. Bei kombinierter
Anordnung von Gelenkoberteil und Gelenkunterteil im endmontierten Zustand ergibt sich
so eine Führung für das Drehelement, die im Querschnitt weitestgehend die Form eines
Kreisbogenausschnitts aufweist. In alternativen Ausführungsformen sind aber auch andere
Formen der Führung denkbar, insbesondere eine im Querschnitt annähernd rechteckige
Form der Führung, die durch das Gelenkoberteil und das Gelenkunterteil gebildet wird.
[0012] In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist das Drehelement eine annähernd
konkave Form auf. Dabei weisen die der zu reinigenden Fläche zugewandte Seite des
Drehelements und die der zu reinigenden Fläche abgewandte Seite des Drehelements im
Querschnitt jeweils eine Krümmung auf, die der zu reinigenden Fläche abgewandt ist.
Die Krümmungen der beiden Seiten des Drehelements sind dabei annähernd identisch ausgeprägt.
In einer alternativen Ausführungsform ist es aber auch denkbar, das Drehelement ohne
Krümmung, bspw. mit rechteckigem Querschnitt auszuführen.
[0013] Die Anordnung einer Führung zwischen den beiden Gelenkelementen mit konkaver Form
in Kombination mit einem Drehelement, das ebenfalls eine konkave Form aufweist, führt
zu einer zusätzlichen Verbesserung der Hindernisüberwindung durch die Seitenbürste.
Trifft ein Bürstenelement auf ein Hindernis, bewirkt die durch den Kontakt zwischen
Hindernis und Bürstenelement entstehende Druckkraft eine Bewegung des Drehelements.
Diese ist dabei annähernd senkrecht zur Drehachse in Richtung der vom Hindernis abgewandten
Seite des Drehelements gerichtet. Da sowohl das Drehelement als auch die Führung im
Querschnitt eine weitestgehend konkave Form aufweisen, führt die Druckkraft bedingte
Verschiebung des Drehelements auf der Seite die dem Hindernis abgewandt ist, zu einem
Abheben der Bürstenelemente. Das heißt, die Bürstenelemente, die auf ein Hindernis
auftreffen, werden durch die entstehende Druckkraft und die daraus resultierenden
Bewegung des Drehelements nicht nur senkrecht verschoben sondern auch angehoben. Diese
Höhenverstellung überträgt sich aufgrund des rotierenden Drehelements auf die Bürstenelemente,
die den druckkraftverursachenden Bürstenelementen nachfolgen. Dies erleichtert die
Überwindung von Hindernissen, die am gesamten Umfang der Seitenbürste auf die Bürstenelemente
auftreffen können. Das Risiko eines Verhaken oder Verklemmens von Bürstenelemente
und einer daraus resultierende Störung oder Unterbrechung der autonomen Reinigungsfahrt
kann so weitestgehend ausgeschlossen werden. Zusätzliche an den Seitenbürsten angeordnete
Elemente, die zur Verbesserung der Hindernisüberwindung eingesetzt werden, bspw. Motoren
zum Anheben oder Neigen der Seitenbürste, sind dadurch nicht erforderlich.
[0014] Es ist zusätzlich bevorzugt, dass bei einer Bewegung des Drehelements senkrecht zur
Drehachse sich der Wirkwinkel, mit der die Bürstenelemente auf den zu reinigenden
Bodenbelag auftreffen, verändert. Der Wirkwinkel spannt sich an dem Punkt auf, an
dem die Bürstenelemente mit ihrer der zu reinigenden Fläche zugewandten Seite auf
die Fläche auftreffen. Der Wirkwinkel spannt sich dabei zwischen der zu reinigenden
Fläche und der zu reinigenden Fläche zugewandten Seite der Bürstenelemente auf. Die
Bewegung des Drehelements in die Richtung einer Ebene, die im Wesentlichen senkrecht
zur Drehachse steht, bewirkt so eine Anpassung der Wirkwinkel mit der die Bürstenelemente
auf den zu reinigenden Bodenbelag oder Hindernisse, die sich auf den zu reinigenden
Bodenbelag befinden, treffen. Entsteht durch ein Auftreffen der Bürstenelemente auf
ein Hindernis eine Druckkraft, die zu einer Bewegung des Drehelements senkrecht zur
Drehachse führt, flacht sich der Wirkwinkel, mit der Bürstenelemente auf das Hindernis
auftreffen, ab.
[0015] Der flexible Wirkwinkel mit dem die Bürstenelemente auf den zu reinigenden Bodenbelag
auftreffen, verbessert die Fähigkeit der Seitenbürsten Hindernisse auf der zu reinigenden
Fläche zu überwinden oder sich an spezifische Geometrien auf der zu reinigenden Fläche
anzupassen. Die Anpassung des Wirkwinkels an spezifische Raumgeometrien führt zusätzlich
zu einer Verbesserung der Reinigungsleistung durch die Seitenbürsten insbesondere
in Rand- und Eckbereichen.
[0016] In einer bevorzugten Ausführungsform bleibt bei einer Bewegung des Drehelements senkrecht
zur Drehachse die Ausrichtung der Drehachse in Bezug auf die zu reinigende Fläche
konstant. Das heißt die Achse, um die das Drehelement rotiert und um die sowohl Gelenkoberteil
als auch Gelenkunterteil symmetrisch angeordnet sind, erfährt bei einer Bewegung des
Drehelements senkrecht zur Drehachse keine Verschiebung. Mit anderen Worten behält
der innere Ring des Drehelements bei einer Bewegung des Drehelements senkrecht zur
Drehachse seine Position bei. Lediglich der äußere Ring mitsamt den angeordneten Bürstenelementen
wird senkrecht zur Drehachse und somit auch zum inneren Ring des Drehelements bewegt.
[0017] Die Unabhängigkeit zwischen der Position der Drehachse und der Bewegung des Drehelements
senkrecht zur Drehachse ermöglicht die verbesserte Hindernisüberwindung der Seitenbürste,
ohne diese selber in der Höhe zu verstellen oder deren Wirkwinkel zu verändern. Dadurch
entfällt die Anordnung von zusätzlichen Bauteilen im Gerätegehäuse des Saugroboters,
die dazu geeignet sind, die Seitenbürste als solche in der Höhe zu verstellen oder
deren Neigungswinkel zu verändern.
[0018] Bevorzugt ist zudem, dass das Drehelement einen äußeren Ring und einen inneren Ring
aufweist, die über mindestens ein Federelement miteinander verbunden sind. Die Federelemente
sind dabei so zwischen dem inneren und äußeren Ring angeordnet, dass diese eine konzentrische
Ausrichtung der beiden Ringe zueinander bewirken, wenn keine Druckkräfte auf das Drehelement
wirken. Im Zuge einer hindernisfreien Fahrt wird das Drehelement so in einer neutralen,
das heißt nicht ausgelenkten Position gehalten, wodurch die Seitenbürste in festlegbarer
Form zur Reinigungsleistung des Saugroboters beiträgt.
[0019] Bevorzugt ist zudem, dass am Gelenkoberteil und am Gelenkunterteil jeweils eine Aufnahme
für den inneren Ring des Drehelements angeordnet ist. Die auf beiden Gelenkteilen
angeordnete Aufnahme gewährleistet eine verlustfreie Übertragung des Drehmoments vom
Seitenbürstenantrieb auf den inneren Ring des Drehelements.
[0020] In einer bevorzugten Ausführungsform sind am Drehelement 10 bis 40 Bürstenelemente
und in einer besonders bevorzugten Ausführungsform 15 bis 25 Bürstenelemente angeordnet.
Die Bürstenelemente stehen dabei radial nach außen vom Drehelement ab und weisen eine
annähernd konstante Länge auf. Die Bürstenelemente sind dabei umlaufend in diskreten
Gruppen gleichmäßig am Drehelement angeordnet. In einer alternativen Ausführungsform
ist es aber auch denkbar, die Bürstenelemente in kontinuierlicher Form am Drehelement
anzuordnen.
[0021] Die Anordnung einer vergleichsweisen hohen Anzahl an Bürstenelementen verbessert
die Reinigungsleistung der Seitenbürsten im signifikanten Umfang. Auf der zu reinigenden
Fläche befindliche Staub- und Schmutzpartikel werden durch solche Seitenbürsten sicher
erfasst und in Richtung der Saugöffnung gekehrt. Insbesondere auf hochflorigen oder
strukturierten Bodenbelägen führt die Anordnung von zusätzlichen Bürstenelementen
an den Seitenbürsten zu einer deutlichen Steigerung der Reinigungsleistung. Die relativ
hohe Anzahl an Bürstenelementen ermöglicht gleichzeitig eine Reduktion der Rotationsgeschwindigkeiten
der Seitenbürsten ohne deren Reinigungsleistung in Bezug auf die Staubmobilisation
und Staubmitnahme nennenswert zu verschlechtern. In der Folge lässt sich der Stromverbrauch
der Seitenbürstenantriebe reduzieren, wodurch die Akkukapazitäten des Saugroboters
geschont werden.
[0022] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen rein schematisch dargestellt
und wird nachfolgend näher beschrieben. Einander entsprechende Gegenstände oder Elemente
sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Das oder jedes Ausführungsbeispiel
ist nicht als Einschränkung der Erfindung zu verstehen. Vielmehr sind im Rahmen der
vorliegenden Offenbarung auch Abänderungen und Modifikationen möglich, die durch Kombination
oder Abwandlung von einzelnen in Verbindung mit den im allgemeinen oder speziellen
Beschreibungsteil beschriebenen sowie in den Ansprüchen und/oder den Zeichnungen enthaltenen
Merkmalen oder Verfahrensschritten für den Fachmann in Hinblick auf die Lösung der
Aufgabe entnehmbar sind und durch kombinierbare Merkmale zu einem neuen Gegenstand
oder zu neuen Verfahrensschritten führen. Es zeigen:
- Figur 1
- Querschnitt eines Saugroboters mit Seitenbürsten;
- Figur 2
- Querschnitt einer Seitenbürste;
- Figur 3
- Querschnitt der Lagerung eines Drehelements;
- Figur 4
- Querschnitt einer Seitenbürste in einer ersten Position und Querschnitt einer Seitenbürste
in einer zweiten Position;
- Figur 5
- Aufsicht eines Drehelements in einer ersten Position und Aufsicht eines Drehelements
in einer zweiten Position.
[0023] Figur 1 zeigt den Querschnitt eines Saugroboters 10. In Bezug auf die Fahrtrichtung
52 des Saugroboters 10 ist im vorderen Bereich des Gerätegehäuses 36 eine Seitenbürste
12 angeordnet. Die Seitenbürste 12 und der mit der Seitenbürste 12 in Wirkverbindung
stehende Seitenbürstenantrieb 34 sind dabei im Wesentlichen innerhalb des Gerätegehäuses
36 angeordnet. An dem Abschnitt der Seitenbürste 12, der unterhalb des Gerätegehäuses
36 in Richtung der zu reinigenden Fläche hervorsteht, sind umlaufend Bürstenelemente
16 angeordnet. Die Bürstenelemente 16 befinden sich in Kontakt mit der zu reinigenden
Fläche. In Bezug auf die Fahrtrichtung 52 ist hinter der Seitenbürste 12 auf der Seite
des Gerätegehäuses 36, die der zu reinigenden Fläche zugewandt ist, eine Saugöffnung
38 angeordnet. In dieser Saugöffnung 38 ist eine rotierende Bürstenwalze 40 angeordnet,
die sich in Kontakt mit der zu reinigenden Fläche befindet.
[0024] Die von der Seitenbürste 12 oder der Bürstenwalze 40 aus der zu reinigenden Fläche
gelösten Staub- oder Schmutzpartikel werden durch die Saugöffnung 38 des Saugroboters
10 aufgenommen. Die Saugöffnung 38 steht über einen Saugkanal 42 und einen Staubsammelraum
44 in strömungstechnischer Verbindung mit einem ebenfalls im Gerätegehäuse 36 des
Saugroboters 10 angeordneten Gebläse 46. Auf diese Weise ist der vom Gebläse 46 erzeugte
Saugluftstrom dazu geeignet, die von der Seitenbürste 12 und der Bürstenwalze 40 gelösten
Staub- und Schmutzpartikel durch die Saugöffnung 38 aufzunehmen. Anschließend werden
diese über den Saugkanal 42 in den Staubsammelraum 44 geleitet und dort abgelagert.
In Bezug auf die Fahrrichtung 52 des Saugroboters 10 ist hinter der Saugöffnung 38,
auf der Seite des Gerätegehäuses 36, das der zu reinigenden Fläche zugewandt ist,
ein Fahrantrieb 48 angeordnet. Dieser ist dazu geeignet den Saugroboter 10 autonom
über die zu reinigenden Fläche zu bewegen.
[0025] Figur 2 zeigt den Querschnitt einer Seitenbürste 12 für einen Saugroboter 10 zur
autonomen Reinigung von Flächen. Der obere Teil der Seitenbürste 12, abgewandt von
der zu reinigenden Fläche, ist im Gerätegehäuse 36 des Saugroboters 10 gelagert. Am
unteren Teil der Seitenbürste 12 ist ein Gelenkoberteil 28 angeordnet. Dieses Gelenkoberteil
28 weist eine Krümmung auf, die in Richtung des Bauteilinneren gewölbt ist. Das Gelenkoberteil
28 ist zentriert um die Drehachse 18 der Seitenbürste 12 angeordnet. Zudem weist das
Gelenkoberteil 28 eine um die Drehachse 18 zentrierte Öffnung 54 auf, die dazu geeignet
ist einen Zapfen 56 des Gelenkunterteils 30 aufzunehmen und lösbar zu binden.
[0026] Unterhalb des Gelenkoberteils 28 ist ein Drehelement 14 rotationssymmetrisch um die
Drehachse 18 der Seitenbürste 12 angeordnet. Das Drehelement 14 weist sowohl auf der
der zu reinigenden Fläche zugewandten als auch auf der abgewandten Seite eine Krümmung
auf. Die Krümmungen auf beiden Seiten des Drehelements 14 sind entgegengesetzt zur
reinigenden Fläche gewölbt. Die Krümmung des Drehelements 14 auf der dem Gelenkoberteil
28 zugewandten Seite ist weitestgehend identisch mit der Krümmung des Gelenkoberteils
28. Die Krümmung des Drehelements 14 auf der dem Gelenkunterteil 30 zugewandten Seite
ist weitestgehend identisch mit der Krümmung des Gelenkunterteils 30. Dies ermöglicht
im endmontierten Zustand der Seitenbürste 12 eine weitestgehend spaltfreie Aufnahme
des Drehelements 14 sowohl durch das Gelenkoberteil 28 als auch durch das Gelenkunterteil
30. Mittig um die die Drehachse 18 zentriert weist das Drehelement 14 einen inneren
Ring 22 auf (nicht dargestellt in Figur 2). Umlaufend um diesen inneren Ring 22 weist
das Drehelement 14 einen äußeren Ring 20 auf, der unter Einhaltung eines konstanten
Abstands, konzentrisch um den inneren Ring 22 angeordnet ist. Innerer und äußerer
Ring 22, 20 werden über Federelemente 24 miteinander verbunden, welche in gleichmäßigen
Abständen im Raum zwischen den beiden Ringen 20, 22 angeordnet sind. Auf der nach
außen gerichteten Seite des äußeren Rings 20, das heißt abgewandt von der Drehachse
18, sind umlaufend Bürstenelemente 16 angeordnet. Diese Bürstenelemente 16 stehen
in direkten Kontakt mit der zu reinigenden Fläche.
[0027] Unterhalb des Drehelements 14 ist ein Gelenkunterteil 30 angeordnet, das symmetrisch
um die Drehachse 18 der Seitenbürste 12 ausgerichtet ist. Mittig zentriert weist das
Gelenkunterteil 30 einen Zapfen 56 auf, der durch die Öffnung des inneren Rings 22
des Drehelements 14 hindurch in die auf der Unterseite des Gelenkoberteils 28 angeordnete
Öffnung 54 eingreift. Das Gelenkunterteil 30 weist auf der Seite, die der zu reinigenden
Fläche abgewandt ist, eine Krümmung auf. Diese ist in Richtung des Drehelements 14
gewölbt, wobei die Wölbung eine weitestgehend identische Krümmung aufweist, wie die
Seite des Drehelements 14, die der zu reinigenden Fläche zugewandt ist.
[0028] Figur 3 zeigt den Querschnitt von Gelenkoberteil 28, Drehelement 14 und Gelenkunterteil
30 der Seitenbürste 12 in einem nicht endmontierten Zustand. Im Gelenkoberteil 28
ist zentriert um die Drehachse 18 der Seitenbürste 12 eine Öffnung 54 angeordnet,
die in Richtung der zu reinigenden Fläche geöffnet ist. Am Gelenkunterteil 30 ist
um die Drehachse 18 zentriert ein Zapfen 56 angeordnet, der entgegengesetzt zur reinigenden
Fläche vom Gelenkunterteil 30 hervorsteht. Der Zapfen 56 ist so ausgeprägt, dass er
durch die mittig zentrierte Öffnung des inneren Rings 22 hindurch in die Öffnung 54
des Gelenkoberteils 30 greift. Der Zapfen 56 führt so zu einer lösbaren Bindung zwischen
Gelenkunterteil 30 und Gelenkoberteil 28 und sichert zudem das Drehelement 14 gegen
eine vertikale Verschiebung entlang der Drehachse 18. Der Durchmesser des Zapfen 56
und der Durchmesser der Öffnung des inneren Rings 22 sind so aufeinander abgestimmt,
dass der Zapfen 56 geeignet ist, eine Rotationsbewegung auf das Drehelement 14 zu
übertragen. Sowohl im Gelenkoberteil 28 als auch im Gelenkunterteil 30 sind symmetrisch
zentriert, auf den dem Drehelement 14 zugewandten Seiten Aufnahmeelemente 32 angeordnet.
Diese sind dazu ausgebildet im endmontierten Zustand den inneren Ring 22 des Drehelements
14 zu lagern.
[0029] Figur 4 zeigt den Querschnitt einer Seitenbürste 12 in einer ersten Position und
den Querschnitt einer Seitenbürste 12 in einer zweiten Position. Der Querschnitt einer
Seitenbürste 12 in einer ersten Position ist auf der linken Seite der Figur 4 dargestellt.
Auf der zu reinigenden Fläche ist ein Hindernis 50 angeordnet, das sich in Kontakt
mit den Bürstenelementen 16 der Seitenbürsten 12 befindet. Der Kontakt zwischen dem
Hindernis 50 und den Bürstenelementen 16 verursacht eine Druckkraft 58, die über die
Bürstenelemente 16 auf das Drehelement 14 der Seitenbürste 12 wirkt. Diese Druckkraft
58 ist dabei in Richtung der Seitenbürste 12 gerichtet und überträgt sich über die
Bürstenelemente 16 auf den äußeren Ring 20 des Drehelements 14. Auf der Innenseite
des äußeren Rings 20 ist ein Federelement 24 angeordnet, das den äußeren Ring 20 auf
der dem Hindernis 50 zugewandten Seite mit dem inneren Ring 22 verbindet. Auf der
dem Hindernis 50 abgewandten Seite ist ebenfalls ein Federelement 24 angeordnet, das
die beiden Ringe 20, 22 des Drehelements 14 miteinander verbindet. Beide Federelemente
24 sind in dieser ersten Position der Seitenbürste 12 in einer neutralen Position
angeordnet. Da der innere Ring 22 aufgrund seiner Lagerung eine konstante Position
aufweist, sind die Federelemente 24 dazu geeignet, die auf den äußeren Ring 20 wirkende
Druckkraft 58 aufzunehmen und in die entgegengesetzte Richtung wieder abzugeben. Die
auf diese Weise bewirkte Rückstellung des Drehelements 14 in eine erste Position erfolgt,
dann wenn kein Kontakt zwischen einem Hindernis 50 und den Bürstenelementen 16 besteht
oder wenn dieser Kontakt keine auf die Bürstenelemente 16 wirkende Druckkraft 58 verursacht,
die dazu geeignet ist das Drehelement 14 auszulenken.
[0030] Auf der rechten Seite von Figur 4 ist der Querschnitt einer Seitenbürste 12 in einer
zweiten Position dargestellt. Auf der zu reinigenden Fläche ist ein Hindernis 50 angeordnet,
das sich in Kontakt mit den Bürstenelementen 16 der Seitenbürste 12 befindet. Der
Druckkraft 58 verursachende Kontakt zwischen den Bürstenelementen 16 und dem Hindernis
50 hat eine Bewegung des Drehelements 14 senkrecht zur Drehachse 18 der Seitenbürste
12 verursacht. Das Drehelement 14 hat sich zu der Seite der Seitenbürste 12 verschoben,
die vom Hindernis 50 abgewandt ist. Das Federelement 24 zwischen äußeren 20 und inneren
Ring 22, das auf der Seite des Drehelements 14 angeordnet ist, das dem Hindernis 50
zugewandt ist, hat eine Stauchung erfahren. Das gegenspielende Federelement 24, welches
zwischen äußeren 20 und inneren Ring 22 auf der dem Hindernis 50 abgewandten Seite
angeordnet ist, wurde durch die Druckkraft 58 gestreckt. Durch die Bewegung des Drehelements
14 weitestgehend senkrecht zur Drehachse 18, kommt es auf der dem Hindernis 50 zugewandten
Seite der Seitenbürste 12 zu einer Verkürzung der Bürstenelemente 16. Das heißt, die
entsprechenden Bürstenelemente 16 stehen in Folge der Bewegung des Drehelements 14
weniger weit vor dem Körper der Seitenbürste 12, gebildet durch Gelenkoberteil 28
und Gelenkunterteil 30, hervor. Zusätzlich werden die Bürstenelemente 16 auf der dem
Hindernis 50 zugewandten Seite durch die konkave Form der Führung 26 und des Drehelements
14 angehoben. Auf der dem Hindernis 50 abgewandten Seite führt die Bewegung des Drehelements
14 zu einer dementsprechenden Verlängerung der Bürstenelemente 16. Das heißt die Bürstenelemente
16 stehen auf dieser Seite deutlich weiter vor dem Körper der Seitenbürste 12 hervor
als in der ersten Position der Seitenbürste. Zusätzlich führt die konkave Form der
Führung 26 und des Drehelements 14 auf dieser Seite der Seitenbürste 12 zu einen Absenken
der Bürstenelemente 16 auf die zu reinigenden Fläche. Die durch den Kontakt zwischen
Hindernis 50 und Bürstenelement 16 bedingte Verschiebung des Drehelements 14 erleichtert
zusätzlich die Hindernisüberwindung für die an der Seitenbürste 12 angeordneten Bürstenelemente
16.2, die aufgrund der Rotation 60 der Seitenbürste 12 den Bürstenelementen 16.1 folgen,
die als erstes Kontakt mit dem Hindernis 50 hatten.
[0031] Figur 5 zeigt die Aufsicht eines Drehelements 14 in einer ersten Position und die
Aufsicht eines Drehelements 14 in einer zweiten Position. Die Aufsicht eines Drehelements
14 in einer ersten Position ist auf der linken Seite der Figur 5 dargestellt. Auf
der zu reinigenden Fläche ist ein Hindernis 50 dargestellt, das sich in Kontakt mit
den Bürstenelementen 16 der Seitenbürste 12 befindet. Die Bürstenelemente 16 umlaufend,
gleichmäßig verteilt am äußeren Ring 20 des Drehelements 14 angeordnet und stehen
radial nach außen von diesem ab. Innerhalb des äußeren Ring 20, der zentriert um die
Drehachse 18 angeordnet ist, ist ein innerer Ring 22 ebenfalls zentriert um die Drehachse
18 angeordnet. Der innere und äußere Ring 22, 20 werden über vier Federelemente 24
miteinander verbunden, die in gleichmäßigen Abständen zwischen dem inneren und äußeren
Ring 22, 20 angeordnet sind. Der innere und äußere Ring 22, 20 sind in dieser ersten
Position des Drehelements 14 konzentrisch zueinander ausgerichtet.
[0032] Die Aufsicht eines Drehelements 14 in einer zweiten Position ist auf der rechten
Seite der Figur 5 dargestellt. Auf der zu reinigenden Fläche ist ein Hindernis 50
angeordnet, das sich in Kontakt mit den Bürstenelementen 16 der Seitenbürste 12 befindet.
Durch den Kontakt zwischen Hindernis 50 und Bürstenelementen 16 entsteht eine Druckkraft
58, die sich über die Bürstenelemente 16 auf den äußeren Ring 20 des Drehelements
14 übertragen. Innerhalb des äußeren Ringes 20 ist ein innerer Ring 22, zentriert
um die Drehachse 18, angeordnet. Die über die Bürstenelemente 16 auf den äußeren Ring
20 übertragene Druckkraft 58 resultiert in einer Verschiebung des äußeren Ringes 20
in Bezug auf die Position des inneren Ringes 22. Die beiden Ringe 20, 22 des Drehelements
14 sind nicht mehr konzentrisch zueinander um die Drehachse 18 angeordnet. Der innere
und äußere Ring 22, 20 werden über vier Federelemente 24 miteinander verbunden, die
in gleichmäßigen Abständen zwischen dem inneren und äußeren Ring 22, 20 angeordnet
sind. Das Federelement 24, das auf der dem Hindernis 50 zugewandten Seite angeordnet
ist, ist infolge der Druckkraft 58 gestaucht. Die anderen Federelemente 24 erfahren
aufgrund der Druckkraft 58 eine Streckung.
Bezugszeichenliste
[0033]
- 10
- Saugroboter
- 12
- Seitenbürste
- 14
- Drehelement
- 16
- Bürstenelemente
16.1 erste Bürstenelemente
16.2 zweite Bürstenelemente
- 18
- Drehachse
- 20
- äußerer Ring
- 22
- innerer Ring
- 24
- Federelement
- 26
- Führung
- 28
- Gelenkoberteil
- 30
- Gelenkunterteil
- 32
- Aufnahme
- 34
- Seitenbürstenantrieb
- 36
- Gerätegehäuse
- 38
- Saugöffnung
- 40
- Bürstenwalze
- 42
- Saugkanal
- 44
- Staubsammelraum
- 46
- Gebläse
- 48
- Fahrantrieb
- 50
- Hindernis
- 52
- Fahrtrichtung Saugroboter
- 54
- Öffnung Gelenkoberteil
- 56
- Zapfen Gelenkunterteil
- 58
- Druckkraft
- 60
- Rotation
1. Saugroboter (10) zur autonomen Reinigung von Flächen, der mindestens eine der zu reinigenden
Fläche zugewandte Seitenbürste (12) aufweist, wobei die mindestens eine Seitenbürste
(12) ein Drehelement (14) aufweist, wobei an dem Drehelement (14) Bürstenelemente
(16) angeordnet sind, wobei das Drehelement (14) rotatorisch drehbar um eine Drehachse
(18) gelagert ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass das um die Drehachse (18) rotierende Drehelement (14) senkrecht zur Drehachse (18)
relativ zu dieser beweglich ist.
2. Saugroboter (10) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Drehelement (14) in alle Richtungen einer Ebene, die im Wesentlichen senkrecht
zur Drehachse (18) liegt, beweglich ist.
3. Saugroboter (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Drehelement (14) in einer Führung (26) gelagert wird, die durch ein Gelenkoberteil
(28) und ein Gelenkunterteil (30) bewirkt wird.
4. Saugroboter (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Gelenkoberteil (28) und das Gelenkunterteil (30) eine Kugelschiene zur gleitenden
Führung (26) des Drehelements (14) bereitstellen.
5. Saugroboter (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Führung (26) zwischen Gelenkoberteil (28) und Gelenkunterteil (30) eine im Wesentlichen
konkave Form aufweist.
6. Saugroboter (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Drehelement (14) eine annähernd konkave Form aufweist.
7. Saugroboter (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die am Drehelement (14) angeordneten
Bürstenelemente (16) im Normalreinigungsbetrieb mit einem annähernd konstanten Wirkwinkel
auf die zu reinigende Bodenfläche auftreffen,
dadurch gekennzeichnet,
dass bei einer Bewegung des Drehelements (14) senkrecht zur Drehachse (18) sich der Wirkwinkel,
mit der die Bürstenelemente (16) auf den zu reinigenden Bodenbelag auftreffen, verändert.
8. Saugroboter (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass bei einer Bewegung des Drehelements (14) senkrecht zur Drehachse (18) die Ausrichtung
der Drehachse (18) in Bezug auf die zu reinigende Fläche konstant bleibt.
9. Saugroboter (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Drehelement (14) einen äußeren Ring (20) und einen inneren Ring (22) aufweist,
die über mindestens ein Federelement (24) miteinander verbunden sind.
10. Saugroboter (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass am Gelenkoberteil (28) und am Gelenkunterteil (30) jeweils eine Aufnahme (32) für
den inneren Ring (22) des Drehelements (14) angeordnet sind.
11. Saugroboter (10) nach einem der vorgehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass am Drehelement (14) in einer bevorzugten Form 10 bis 40 Bürstenelemente (16) und
in einer besonders bevorzugten Ausführungsform 15 bis 25 Bürstenelemente (16) angeordnet
sind.