JP2017164073A - 電気掃除機用ホースの接続構造 - Google Patents

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晃弘 築野
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Abstract

【課題】 伸長倍率が高い可撓性ホースと接続部材の接続部におけるホースの強度を高める。【解決手段】 電気掃除機用ホース2の端部が接続部材3に接続される。電気掃除機用ホース2は、螺旋状の補強体21を有すると共に、無負荷時の長さの3〜12倍に伸長可能なホースである。接続部材3は合成樹脂製の外筒31を有しており、外筒31は、ホース2の端部の外周側に、ホース外周面に密着するように一体成形されている。外筒32のホース中央寄りの端部OEにおける厚みTが、補強体21の直径をdとして2d以上6d以下とされている。【選択図】 図1

Description

本発明は電気掃除機用ホースの端部に接続部材が接続一体化された電気掃除機用ホースの接続構造に関する。特に、伸長倍率が高い電気掃除機用ホースの接続構造に関する。
可撓性ホースを備える電気掃除機は広く使用されている。そのような電気掃除機に、伸長倍率が高い可撓性ホースが備えられることがある。伸長倍率が高い可撓性ホースを用いると、例えば特許文献1に示すように、アップライト式電気掃除機において、電気掃除機本体(12)と操作ハンドル(60)の間に伸長倍率が高い可撓性ホース(40)が備えられる。そして、例えば、掃除機本体(12)を1階に置いたままで、可撓性ホース(40)を引き伸ばし、操作ハンドル(60)を持って階段や2階床や天井部分を掃除できる(特許文献1の図7(c))。
この様な電気掃除機の操作を可能とするような、伸長倍率が高い可撓性ホースとしては、例えば特許文献2に示されるものが公知である。特許文献2には、管壁が螺旋状の凹凸波形に形成され、凸波形状部の内側に螺旋状の金属製補強体が配置された可撓性ホースが開示されており、ホースの通常姿勢において、螺旋状の補強体の収縮圧によって管壁の凸波部どうしが当接あるいは近接する姿勢とされた電気掃除機用の可撓性ホースが開示されている。このホースは、例えば収縮時の長さに対し3倍以上の長さに伸びることができ、伸縮性に富んでいる。
特表2008−506489号公報 特開平07−59693号公報
これら掃除機用ホースのホース本体端部に接続部材を一体化しておくと、接続部材を利用したホースの接続操作が可能となり、便利であるため、通常、これら掃除機用ホースの端部には接続部材が一体化される。また、伸長倍率が高い方が、ホースの収納性が良く、引き出し可能な距離が長くなるため、近年では、伸長倍率が3倍以上、5倍以上と大きくなる傾向にある。
しかしながら、発明者らの検討によると、特許文献1に記載されるような電気掃除機に特許文献2にあるような伸長倍率が高い可撓性ホースを使用すると、接続部材と可撓性ホースの接続部でホースに備えられた補強体が損傷するおそれがあることが判明した。
本発明の目的は、伸長倍率が高い可撓性ホースと接続部材の接続部におけるホースの強度を高めることにある。
発明者らは、内筒や外筒を有する接続部材に対して、伸長倍率が高い可撓性ホースを一体化する検討を行い、なぜ、伸長倍率が高いと、接続部でホースの補強体が損傷しやすくなるのかを検討した。そして、図3に示すように、接続部材99の中心線mに対し直交する方向に、可撓性ホース2が引っ張られると、接続部材99との接続部近傍で、補強体21が接続部材の中心線mに対し直交する方向(図の下側の方向)に移動し、補強体の一部21aが外筒992の端部をまたぐようになってしまい、補強体21と外筒端部の間で強い接触力が作用して、この部分を起点として補強体21の損傷が起こりうることを発見した。また、ホース2の伸長倍率が高くなるほど、ホース壁による補強体の拘束が弱くなるので、補強体21が接続部材の中心線mに対し直交する方向に移動しやすくなって、この傾向が現れやすくなり、ホースの補強体21が損傷しやすくなることも判明した。
そして、発明者らは鋭意検討の結果、接続部材の中心線mに直交する力が作用して補強体21が移動しても、接続部材の外筒端部を乗り越えにくくされていれば、補強体21と外筒端部992の間で強い接触が起こりにくくなるであろうと発想した。さらに、発明者は、接続部材の外筒の厚みを、補強体の太さに対し所定の倍率とすれば強い接触が起こりにくくなることを知見し、本発明を完成させた。
本発明は、電気掃除機用ホースの端部を接続部材に接続する構造であって、電気掃除機用ホースは、螺旋状の補強体を有すると共に、無負荷時の長さの3〜12倍に伸長可能なホースであり、接続部材は合成樹脂製の外筒を有しており、外筒は、ホースの端部の外周側に、ホース外周面に密着するように一体成形されており、前記外筒のホース中央寄りの端部における厚みが、前記補強体の直径をdとして2d以上6d以下とされた電気掃除機用ホースの接続構造である(第1発明)。
第1発明においては、外筒のホース中央寄りの端部が熱可塑性エラストマーにより形成されることが好ましい(第2発明)。さらに、第2発明においては、前記外筒のホース中央寄りの端部の外周側コーナー部に、前記補強体の直径をdとして0.3d以上2d以下の半径寸法でRがかけられていることが好ましい(第3発明)。
また、第1発明においては、外筒のホース中央寄りの端部が、ホース外周方向に突出するようフランジ状に形成されていることが好ましい(第4発明)。また、第1発明においては、接続部材はさらに内筒を有し、ホースの端部が内筒の外周にかぶせられるように、内筒がホースの内側に挿入されると共に、内筒と外筒が互いに一体化されており、内筒のホース中央寄りの端部が、外筒のホース中央寄りの端部よりもホース中央側に位置していることが好ましい(第5発明)。
第1発明の電気掃除機用ホースの接続構造によれば、補強体が外筒の端部にまたがるように乗り上げることが抑制されて、接続部におけるホースの強度が高められる。
さらに、第2発明のように、外筒の端部が熱可塑性エラストマーによって形成されていれば、また、さらに第3発明のように、外筒のホース中央寄りの端部の外周側コーナー部に所定の半径でRがかけられていると、たとえ補強体と外筒端部が接触しても、その接触力が過大になることが抑制されて、接続部におけるホースの強度がより高められる。
また、さらに、第4発明のようにされていれば、補強体と外筒端部の接触がより柔らかなものとなり、あるいは第5発明のようにされていれば、補強体が外筒端部の外側に外れるように移動することがより効果的に抑制され、これら発明により接続部におけるホースの強度がより高められる。
第1実施形態の電気掃除機用ホース接続構造を示す一部断面図である。 第1実施形態の電気掃除機用ホース接続構造に対し荷重がかけられた際のホースの変形状態を示す断面図である。 比較検討例に対し荷重がかけられた際のホースの変形状態を示す断面図である。 第2実施形態の電気掃除機用ホース接続構造を示す一部断面図である。
以下図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。本発明は以下に示す個別の実施形態に限定されるものではなく、その具体的形態等を変更して実施することもできる。第1の実施の形態として、アップライト式電気掃除機の可撓性ホース接続部における実施の形態について説明する。図1は第1実施形態の電気掃除機用ホース接続構造を示す一部断面図である。なお、図1では図の上側半分を断面で示し、下側半分を外観で示している。図4も同様である。
アップライト式電気掃除機において、ホースアッセンブリー1は、特許文献1におけるホース40のように、掃除機本体と操作ハンドルの間をつなぐホースとして用いられている。ホースアッセンブリー1の端部において、電気掃除機用ホース2(以下、「可撓性ホース」とも記載する)と、接続部材3とが接続一体化されている。接続部材3は可撓性ホース2の一端のみに設けられていてもよく、両端に設けられていてもよい。
電気掃除機用ホース2は、螺旋状の補強体21を有し、無負荷時の長さの3〜12倍に伸長可能なホースである。当該伸縮性が得られるよう、可撓性ホース2のホース壁22は、螺旋状の凹凸波形状に形成された蛇腹状となっている。そして、螺旋状の補強体21は、凹凸波形の凹部や凸部に沿って配置されて、ホース壁に一体化されている。
可撓性ホース2において、螺旋状の補強体21は、無負荷時に補強体が収縮し互いに密着するような収縮力が働くように形成されている。補強体21が収縮力を有することにより、無負荷時に、可撓性ホース2は、補強体21が存在する部分で互いに密着もしくは近接するように、収縮状態となる。また、本実施形態のように、無負荷時(収縮時)に蛇腹状に折りたたまれたホース壁22が、ホースの一方向に向かって倒れるような形態で折りたたまれることが好ましい。
ホース壁22の構成材料は特に限定されないが、例えば、軟質塩化ビニル樹脂やポリウレタン樹脂のような合成樹脂によりホース壁22を構成できる。補強体21の構成材料は特に限定されないが、例えば、樹脂被覆鋼線や、金属線(特に鋼線)、合成樹脂により形成された線材などにより螺旋状補強体21を構成できる。本実施形態のように、螺旋状補強体21が、樹脂により被覆された鋼線であることが好ましい。樹脂により被覆された螺旋状補強体は、ホース壁と強力に接着一体化しやすく、ホース壁22と螺旋状補強体21を一体に維持しうる。
なお、このような可撓性ホース2の製造方法は公知である。
可撓性ホース2の端部に接続される接続部材3は、合成樹脂製の外筒32を有している。外筒32は、ホース2の端部の外周側に、ホース外周面に密着するように一体成形されている。必須ではないが、接続部材3は、内筒31を有していてもよい。また、接続部材3は内筒を有しないものであってもよい。本実施形態では、接続部材3は外筒32と内筒31を有している。
本実施形態においては、可撓性ホース2と接続部材3が接続された状態で、可撓性ホース2の端部が内筒31の外周にかぶせられるように、内筒31がホース2の内側に挿入されている。好ましくは、可撓性ホース2の内周面と内筒31の外周面は接合されている。また、内筒31が挿入された部分の可撓性ホース2の外周側には、ホース外周面に密着するように外筒32が設けられている。好ましくは、可撓性ホース2の外周面と外筒32の内周面は接合されている。これら接合は、接着剤などを用いた接着であってもよいし、熱融着によるものであってもよい。また、内筒31と外筒32は互いに一体化されている。内筒31と外筒32の一体化は、機械的なかみ合いやネジ、嵌合などによるものであってもよいし、両者を構成する合成樹脂同士の溶着によるものであってもよい。
内筒31や外筒32が設けられた側とは反対側の接続部材3の端部には、接続部33が設けられていて、接続部33が、操作ハンドルや掃除機本体に取り付けられる。接続部33の具体的形状は特に限定されず、相手側部材の形状に応じて定めればよい。また、接続部と相手側部材(操作ハンドルなど)が一体成形されていてもよい。
接続部材3において、外筒32は、外筒のホース中央寄り(図1における左側)の端部OEにおける厚みT(ホースの半径方向に測った厚み)が、補強体21の直径をdとして2d以上6d以下となるように形成されている。また、本実施形態においては、外筒32のホース中央寄りの端部OEと、内筒31のホース中央寄りの端部IEとが、接続部材の中心軸mに沿う方向で同じ位置に配置されているが、これは必須ではない。なお、厚みTが過大であると接続部材の外観設計上好ましくないので、厚みTは6d以下とされる。
接続部材3の外筒32を構成する合成樹脂材料はとくに限定されず、例えば硬質塩化ビニル樹脂などの合成樹脂材料が使用できる。外筒32を構成する樹脂材料として、熱可塑性エラストマー(例えば、オレフィン系熱可塑性エラストマーなど)を採用することが好ましい。特に、外筒32のホース中央寄りの端部OEが熱可塑性エラストマーにより形成されることが好ましい。また、外筒32を構成する樹脂材料は、ホース壁22を構成する材料や内筒31を構成する材料と熱融着可能なもしくは接着可能な樹脂材料とすることが好ましい。また、内筒31を構成する材料は特に限定されず、合成樹脂材料や金属材料であってもよい。
上記接続構造を有するホースアッセンブリー1は、例えば、以下の製造方法により製造できる。まず、可撓性ホース2を製造しておく。また、射出成形などを利用して、接続部材3の内筒31及び接続部33の部分を製造しておく。次に可撓性ホース2の端部を接続部材の内筒31にかぶせるように挿入する。この際、可撓性ホース2の端部は伸長状態であることが好ましいが、収縮状態であってもよい。
可撓性ホース2の端部が接続部材の内筒31にかぶせられた状態で、両者を金型内部に挿入して型締めし、外筒32を構成すべき樹脂を射出して、可撓性ホース2の端部の外周に密着するよう外筒32を射出成形する。この工程はオーバーモールド法あるいはインサート成形法と俗称されている。この工程により、外筒32が可撓性ホース2の外周面に密着するように形成され、外筒32と内筒31が一体化されて、上記第1実施形態のホース接続構造が実現される。
本発明の作用および効果について説明する。上記第1実施形態の電気掃除機用ホースの接続構造によれば、外筒32のホース中央寄りの端部OEにおける厚みTが、補強体21の直径をdとして2d以上6d以下とされているので、ホースが、接続部材3の中心線mと直交する方向に引っ張られても、補強体21が外筒の端部OEを乗り超えることを未然に防止できる。従って、ホースが横方向に引っ張られた際に、ホースの補強体21が外筒の端部OEを乗り越えることに起因するホースの強度低下(より詳細には補強体21への曲げ入力による耐久性の低下)を抑制できる。
まず、図3を参照して、外筒端部がもっと薄く成形されている比較検討例におけるホースの変形形態を説明する。この比較検討例では、外筒992の端部OEでの厚みが0.5d程度とされている。なお、接続部材99の内筒991の端部と外筒992の端部が、接続部材中心線mに沿った方向でほぼ同じ位置にある点は、上記第1実施形態と同様であり、他の構成もおおむね上記第1実施形態と同様である。このようなホース接続構造において、ホース2に対し、接続部材中心線mと直交する方向に(図3では下側に向かって)引っ張り力Fを作用させる。
すると、引っ張り力Fの作用により、接続部材の内筒や外筒に一体化されていない部分の補強体21が、図の下側に引っ張られる。これにより、特に、外筒や内筒を離れた最初の周回の補強体21aが、引っ張られた方向(即ち図の下側)に変位しやすい。また、可撓性ホース2は、無負荷時に比べ3ないし12倍程度に伸長可能なホースであるため、ホース壁によって補強体21の形態が維持されにくい。そのため、外筒や内筒を離れた最初の周回もしくは次の周回の補強体21aが、外筒992よりもホース外側に変位しやすい。
そのため、図3に示す比較検討例においては、最初の周回の補強体21aの部分で補強体が外筒992をホース内外に横切る部分が生じ、その横切る部分で、補強体21aと外筒の端部とが強く押し付け合うことになりやすい。すると、その部分で、補強体に強い曲げモーメントが作用することとなり、補強体が折れ曲がったり、折損したり、といったホースの強度低下につながりやすい。
一方、上記第1実施形態に示したようなホースの接続構造によれば、図2に示すように、外筒32のホース中央寄りの端部OEにおける厚みTが、前記補強体の直径をdとして2d以上6d以下とされていて、力Fの作用によって、外筒や内筒を離れた最初の周回もしくは次の周回の補強体21aが図の下側に向かって変位しても、補強体21の部分が、外筒の端部OEを越えてしまうことが効果的に抑制される。したがって、補強体21が外筒の端部OEを乗り越えるように交差し点状に接触してしまうことが抑制される。
従って、補強体21と外筒の端部OEとが交差するように接触してその部分に強い力や曲げモーメントが働くことが起こりにくくなり、補強体の強度低下が抑制され、ホース接続構造としての強度が高められる。
外筒32の端部OEと補強体21aが交差してその部分が局所的に強く押し付けられることを防止するという観点からは、外筒32のホース中央寄りの端部OEが熱可塑性エラストマーにより形成されていることが好ましい。そのようにされていると、たとえ補強体21と外筒32が交差・接触したとしても、その部分の当接が柔らかなものとなり、荷重の集中が緩和されて、補強体・ホースの強度低下がより抑制されうる。
また、外筒32のホース中央寄りの端部OEが熱可塑性エラストマーにより形成される場合には、上記第1実施形態においてそうであるように、外筒32のホース中央寄りの端部OEの外周側のコーナー部に、前記補強体の直径をdとして0.3d以上2d以下の半径寸法でR(アール)がかけられていることが好ましい。第1実施形態においては、0.6dの半径寸法で、外筒端部OEの外周側コーナー部にRがかけられている。このように、外筒端部OEの外周側コーナー部に所定の大きさでRがかけられていると、外筒端部OEの外周側コーナー部が補強体21と接触することがあっても、その接触がより広い面積で接触するようになり、荷重の集中が緩和されて、補強体やホースの強度低下がより抑制されうる。
上記作用効果を試験により確認した。
(実施例1)
第1実施形態に対応するホース接続構造を製造した。ここで、製造された可撓性ホース2の伸長倍率は5倍であり、可撓性ホース2の補強体21の巻径(内径)は35mmである。また、可撓性ホース2の補強体は直径1.6mmの樹脂被覆鋼線(鋼線の径が1.2mm)である。可撓性ホース2が接続部材3に一体化された状態において、外筒32のホース中央側端部OEの厚みTは5mm(T〜3.1dに相当)である。
(実施例2)
実施例1に対し、外筒32のホース中央側端部OEの厚みTを3.5mm(T〜2.2dに相当)とした例である。
(比較例)
実施例に対し、外筒32のホース中央側端部OEの厚みTを1.5mm(T〜0.94d)とした例である。
これら実施例、比較例に対し、屈曲荷重耐久試験を行った。試験は、接続部材3を上側とし、可撓性ホース2が下側となるように接続部材を試験治具に取り付け、可撓性ホース2の下部に2kgf(19.6N)の荷重を作用させた状態で、試験治具にプラスマイナス90度の角度変位が繰り返し与えられるように試験治具を周期運動させて、ホースと接続部材の接続部に屈曲変形を与えるよう行った。
実施例1、実施例2共に、屈曲回数が15万回を超えても可撓性ホースや接続部材に損傷や変形は見られなかった。一方、比較例においては、屈曲回数が2.5万回程度でホースの螺旋状補強体が折損した。外筒32のホース中央側端部OEの厚みTを2d以上とすると、接続部におけるホースの耐久強度が十分に高められることが確認された。
発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の改変をして実施することができる。以下に発明の他の実施形態について説明するが、以下の説明においては、上記実施形態と異なる部分を中心に説明し、同様である部分についてはその詳細な説明を省略する。また、以下に示す実施形態は、その一部を互いに組み合わせて、あるいは、その一部を置き換えて実施できる。
上記第1実施形態においては、ホース外周面に密着するように合成樹脂により一体成形された外筒32が接続部材3の外周に露出している形態について説明したが、外筒32の外側に、さらに別の筒状部材が設けられていてもよい。その場合には、ホース外周面に密着形成された外筒(32)とその外側の筒状部材とを合わせて1つの外筒とみなして、外筒のホース中央寄りの端部OEにおける厚みTを定めればよい。
また、可撓性ホース2の具体的構成は、当該ホースが螺旋状補強体を備え、無負荷時の長さの3〜12倍に伸長可能なホースである限りにおいて特に限定されない。上記実施形態の説明では、可撓性ホース2を構成する螺旋状凹凸条を有する蛇腹状のホース壁22が、無負荷時に一方向に倒れるように折りたたまれる構成について説明したが、ホース壁の蛇腹の形態は、ホースの半径方向内側に突出するように設けられるものであってもよい。また、補強体21の間に延在するホース壁22の具体的形状は特に限定されない。また、補強体21がホース壁に一体化される位置も、ホース壁の内側であってもよいし、外側であってもよい。また、補強体21は、上記第1実施形態のようにホース壁の凸条部に一体化されていても良いし、ホース壁の他の部分、例えば、螺旋状の凹溝部に一体化されていても良い。
図4には、第2実施形態の電気掃除機用ホース接続構造を示す。第2実施形態では、接続部材4において、内筒41のホース中央寄り(図3における左側)の端部IEが、外筒42のホース中央寄りの端部OEよりも、距離Lだけホース中央寄りに配置されている。そして、可撓性ホース2の補強体21の直径をdとして、内筒41のホース中央寄りの端部IEが、外筒42のホース中央寄りの端部OEよりも、0.8d以上ホース中央寄りに配置されることが好ましい。より好ましくは、内筒の端部IEが外筒の端部OEよりも1.4d以上ホース中央寄りに配置され、特に好ましくは、内筒の端部IEが外筒の端部OEよりも2.0d以上ホース中央寄りに配置される。第2実施形態では、内筒41のホース中央寄りの端部IEが、外筒42のホース中央寄りの端部OEよりも、2.0dだけホース中央寄りに配置されている。
また、接続部材において、内筒41のホース中央寄りの端部IEが、外筒42のホース中央寄りの端部OEよりも、ホース中央寄りに配置される量Lは、6d以下であることが
好ましく、特に5d以下であることが好ましい。内筒41の突出量Lが大きくなると、ホース接続構造の外観において、外筒の端部OEよりもホース中央寄りの部分にホースが伸びた部分が現れやすくなるからである。
このような第2実施形態に対し、接続部材中心線mと直交する方向に引っ張り力Fを作用させると、補強体21が図の下側に引っ張られることになるが、外筒42によって押さえ込まれていない部分の最初の周回である補強体の部分の内側には、内筒41が突き出すように存在しており、補強体が接続部材中心線mと直交する方向に移動するのを阻止する。そのため、第2実施形態のホース接続構造によれば、最初の周回の補強体の部分が外筒を乗り越えてホース外側に出てしまうことがより確実に抑制され、補強体と外筒の端部が強く接触することが阻止され、より効果的に接続部におけるホースや補強体の強度を向上できる。
また、第2実施形態のように、外筒42のホース中央寄りの端部OEが、ホース外周方向に突出するよう、即ちホース半径方向外側に突出するよう、フランジ状に形成されていることが好ましい。フランジ状とされていると、外筒42のホース中央寄りの端部OEの厚みTを大きく形成しやすくなる上に、端部OEの外周側部分の接続部材軸方向の剛性を低下させやすくなり、補強体21と外筒端部OEの外周部との接触をより柔らかな接触にできる。したがって、補強体21に入力される局所的な接触力が緩和され、ホースや補強体の強度がより高められる。
また、上記実施形態のホース接続構造は、例示したアップライト式電気掃除機以外の他の電気掃除機にも応用できる。上記実施形態のホース接続構造の応用は、ホースが螺旋状の補強体を有すると共に、無負荷時の長さの3〜12倍に伸長可能なホースである限りにおいて、電気掃除機一般に適用でき、電気掃除機の種類に限定されない。
本発明にかかる電気掃除機用ホース接続構造は、伸長倍率が3〜12倍のホースに対して使用でき、接続部のホース強度が高められて、産業上の利用価値が高い。
1 ホースアッセンブリー
2 可撓性ホース(ホース本体)
21 補強体
22 ホース壁
3 接続部材
31 内筒
32 外筒
33 接続部
m 接続部材中心線
4 接続部材
41 内筒
42 外筒

Claims (5)

  1. 電気掃除機用ホースの端部を接続部材に接続する構造であって、
    電気掃除機用ホースは、螺旋状の補強体を有すると共に、無負荷時の長さの3〜12倍に伸長可能なホースであり、
    接続部材は合成樹脂製の外筒を有しており、外筒は、ホースの端部の外周側に、ホース外周面に密着するように一体成形されており、
    前記外筒のホース中央寄りの端部における厚みが、前記補強体の直径をdとして2d以上6d以下とされた
    電気掃除機用ホースの接続構造。
  2. 外筒のホース中央寄りの端部が熱可塑性エラストマーにより形成された請求項1に記載の電気掃除機用ホースの接続構造。
  3. 前記外筒のホース中央寄りの端部の外周側コーナー部に、前記補強体の直径をdとして0.3d以上2d以下の半径寸法でRがかけられている請求項2に記載の電気掃除機用ホースの接続構造。
  4. 前記外筒のホース中央寄りの端部が、ホース外周方向に突出するようフランジ状に形成されている請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の電気掃除機用ホースの接続構造。
  5. 前記接続部材はさらに内筒を有し、ホースの端部が内筒の外周にかぶせられるように、内筒がホースの内側に挿入されると共に、内筒と外筒が互いに一体化されており、
    内筒のホース中央寄りの端部が、外筒のホース中央寄りの端部よりもホース中央側に位置している請求項1に記載の電気掃除機用ホースの接続構造。
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