JP4635867B2 - 燃料遮断弁 - Google Patents

Description

本発明は、燃料タンクの上部に装着され、燃料タンク内と外部とを接続する接続通路を開閉することで燃料タンクと外部とを連通遮断する燃料遮断弁に関する。

従来、この種の燃料遮断弁として、燃料タンクの上部に装着され外部（キャニスタ）に接続される接続通路をその上部に設けたケーシングと、ケーシングの弁室内に燃料液位により浮力を増減して昇降するフロートと、フロートの上部に載置された上部弁体とを備えたものが知られている。そして、燃料タンクの燃料液位の上昇によりフロートが浮力を増大して、フロートと一体に上部弁体が上昇することで接続通路を閉じて燃料の外部への流出を防止している。このような燃料遮断弁では、接続通路の通路面積が大きい場合に、フロートで接続通路を直接開閉すると、フロートが吸着して再開弁特性がよくないので、上部弁体に小さい通路面積の接続孔を設けた２段の弁構造とすることで速やかに開弁する再開弁特性を改善している。

こうした燃料遮断弁において、車両の多様かつ大きな居住空間に対応するために、燃料タンクの偏平化が検討されているが、こうした扁平化した燃料タンクでは、車両傾斜時にシール部が液没したときにも、高いシール性が要求される。この課題に対応する技術として、特許文献１，２に示すように、上部弁体にゴム製のシート部材を圧入することにより組み付けて、シート部材の上部の第１シート部を接続通路のシール部に、その下部の第２シート部をフロートの上部のシール部で開閉することにより接続通路および接続孔を開閉している構成が知られている。
しかし、このシート部材を用いた構成であっても、まだ十分なシール性が得られない場合があった。

特開２００２−２３５６２３号公報

本発明は、上記従来の技術の問題点を解決することを踏まえ、フロートの上部に上部弁体を備えた２段の弁構造において、上部弁体に取り付けられたシール部材のシール性を高めた燃料遮断弁を提供することを目的とする。

課題を解決するためになされた本発明は、
燃料タンクの上部に装着され、燃料タンク内と外部とを接続する接続通路を開閉することで燃料タンクと外部とを連通遮断する燃料遮断弁において、
上記燃料タンク内と上記接続通路とを連通する弁室と、上記接続通路に臨んだ第１シール部とを有するケーシングと、
上記弁室に収納され該弁室内の燃料液位により浮力を増減して昇降し、その上部に第２シール部を有するフロートと、
該フロートの上部に載置され該フロートが昇降することで上記接続通路を開閉する上部弁体と、
を備え、
上記上部弁体は、弁本体と、可撓性のシート部材とを備え、
上記弁本体は、円板状の上面部と、該上面部の中央部を貫通した取付穴を有し該取付穴の開口周縁に形成された取付部とを備え、
上記シート部材は、上記接続通路を開閉する第１シート部と、該第１シート部の下部から筒状に突設され上記取付穴に挿入されることで上記取付部に取り付けられる被取付部と、該被取付部を貫通し上記第１シート部に開口を有し上記接続通路より通路面積の小さい接続孔と、上記第２シール部に開閉され上記接続孔の下部の開口を有する第２シート部と、上記被取付部の外周部から径方向に拡張された拡張部とを備え、
上記シート部材は、上記拡張部を上記取付穴に圧入することで、上記拡張部が上記取付部に抜止めされた状態で上記弁本体に取り付けられ、
上記取付穴の内壁と上記被取付部の外周部との間に、上記第１シート部および第２シート部の弾性変形を許容する間隙を径方向に設けたこと、
を特徴とする。

本発明にかかる燃料遮断弁を用いた燃料タンクに燃料が供給されて燃料タンクの所定液位に達すると、弁室内に流入した燃料により、フロートが浮力により上昇するとともに、フロートと一体に上部弁体も上昇する。そして、上部弁体の上昇により、シート部材の第１シート部が接続通路を閉じることで、燃料タンクを外部に対して遮断し、燃料タンクから外部へ燃料が流出するのを防止する。また、上部弁体には、接続通路より通路面積の小さい接続孔を備えており、この接続孔は、接続通路を開く前に、第２シール部が第２シート部から離れることにより開かれるから、第１シート部に加わっている閉弁方向の力が低減されて、接続通路を速やかに開き、よって優れた再開弁特性を得ることができる。

また、シート部材は、被取付部および取付部を介して弁本体に取り付けられているが、上記取付部と上記被取付部との間には、上記第１シート部および第２シート部の弾性変形を許容する間隙を有している。よって、被取付部の弾性変形量が上記間隙で吸収されて第１シート部および第２シート部に及ばないから、第１シート部および第２シート部が傾いたり、大きく歪んだ状態で取り付けられたりすることがなく、高いシール性を発揮することができる。
また、上部弁体は、接続孔が通路となり、弁本体とシート部材との間には、シール性が不要であるから、この間隙によってシール性が損なわれることがない。

さらに、本発明の別の好適な態様として、上記被取付部の上記第２シート部側には、上記シート部材が上記弁本体から抜止めする拡張部を設けた構成をとることができる。拡張部は、シート部材が弁本体から抜けるのを防止するから、取付部と被取付部に大きな締め代を設定しなくても、シート部材が弁本体から脱落することがない。

また、本発明の好適な態様として、上記弁本体または上記フロートの少なくとも一方に、上記第２シート部が上記第２シール部に着座したときに上記第２シート部が所定範囲内の弾性変形量に規制されるように上記上部弁体と上記フロートとの上下方向の距離を規制する規制部を設ける構成をとることができる。この構成によれば、シート部材は、最も大きく弾性変形する閉弁時において弁本体から脱落するのを防止するための大きな締め代をもたせる必要がなく、よって、弁本体への取り付けも容易である。また、第２シート部は、繰り返して大きな弾性変形を受けないから、長期間にわたって高いシール性を維持することができる。

以上説明した本発明の構成・作用を一層明らかにするために、以下本発明の好適な実施例について説明する。

（１） 燃料遮断弁１０の概略構成
図１は本発明の一実施例にかかる自動車の燃料タンクＦＴの上部に取り付けられる燃料遮断弁１０を示す断面図である。図１において、燃料タンクＦＴは、その表面がポリエチレンを含む複合樹脂材料から形成されており、そのタンク上壁ＦＴａに取付穴ＦＴｂが形成されている。このタンク上壁ＦＴａには、燃料遮断弁１０がその下部を取付穴ＦＴｂに突入した状態にて取り付けられている。燃料遮断弁１０は、給油時に燃料タンク内の燃料が所定液位ＦＬ１まで上昇したときにキャニスタへの流出を規制するものである。

（２） 燃料遮断弁１０の各部の構成
燃料遮断弁１０は、ケーシング２０と、フロート機構５０と、スプリング７０とを主要な構成として備えている。ケーシング２０は、ケーシング本体３０と、底部材３７と、蓋体４０とを備え、ケーシング本体３０と底部材３７とにより囲まれたスペースが弁室３０Ｓになっており、この弁室３０Ｓにスプリング７０に支持されたフロート機構５０が収納されている。

図２は燃料遮断弁１０を分解した断面図である。ケーシング本体３０は、天井壁部３１と、側壁部３２とにより囲まれたカップ形状であり、その下部を開口３０ａとしている。天井壁部３１の中央部には、下方に向けて突設された通路形成突部３１ａが形成されており、この通路形成突部３１ａに接続通路３１ｂが貫通形成されている。接続通路３１ｂの弁室３０Ｓ側は、第１シール部３１ｃになっている。側壁部３２には、燃料タンクＦＴ内と弁室３０Ｓとを接続する第１連通孔３２ａが形成されている。また、側壁部３２の内壁には、フロート機構５０をガイドするためのケース側ガイド部３４が周方向に４カ所リブ形状で設けられている。ケース側ガイド部３４は、ケーシング本体３０の下部に形成された下ガイドリブ３４ａと、下ガイドリブ３４ａより軸心側へ形成された上ガイドリブ３４ｂとを備えている。

底部材３７は、ケーシング本体３０の開口３０ａの一部を閉じるとともに、弁室内に燃料蒸気および液体燃料を導入するための部材である。底部材３７は、底板３８と、円筒部３９とを一体に形成し、底板３８の外周部でケーシング本体３０の下端に溶着されている。底板３８には、流通孔３８ａ，３８ｂが形成され、またスプリング７０の下端を支持するためのスプリング支持部３８ｃが形成されている。円筒部３９は、導入通路３９ａを備えており、導入開口３９ｂからの燃料蒸気および液体燃料を流通孔３８ａを通じて弁室３０Ｓ内に導く。

蓋体４０は、蓋本体４１と、蓋本体４１の中央から側方へ突出した管体部４２と、蓋本体４１の外周に形成されたフランジ４３とを備え、これらを一体に形成している。管体部４２には、蓋側通路４２ａが形成されており、この蓋側通路４２ａの一端は、接続通路３１ｂを通じてケーシング本体３０の弁室３０Ｓに接続され、他端はキャニスタ（図示省略側）に接続される。蓋本体４１の下部には、ケーシング本体３０の上端を溶着する内部溶着端４３ａが形成されており、フランジ４３の下端部には、燃料タンクＦＴのタンク上壁ＦＴａに溶着される外側溶着部４３ｂが形成されている。

フロート機構５０は、再開弁特性を向上させた２段の弁構造であり、フロート５２と、フロート５２の上部に配置された上部弁体６０とを備えている。フロート５２は、第１フロート部５３と、第２フロート部５４とを備え、これらを一体に組み付けている。第１フロート部５３は、第１フロート本体５３ａを備えている。第２フロート部５４は、円筒形状であり、収納穴５４ａを有する第２フロート本体５４ｂを備えている。この収納穴５４ａに第１フロート部５３が嵌挿されることにより第１フロート部５３と一体化している。上記第１フロート本体５３ａの外周部の段部は、スプリング支持部５３ｂとなっており、スプリング７０の上端を支持している。スプリング７０は、第１フロート部５３と第２フロート部５４との間のスペースであるスプリング収納間隙５２ａ（図１）の間に配置され、底部材３７のスプリング支持部３８ｃとの間にスプリング７０を掛け渡している。

図３はフロート５２、上部弁体６０を分解して示す斜視図、図４は上部弁体６０の付近を示す断面図である。第１フロート本体５３ａの上部には、弁支持部５５が突設されている。弁支持部５５は、上部弁体６０を支持する部位であり、円柱状の突起である支持突部５６を備えている。支持突部５６の上面は、平面である第２シール部５６ａになっている。また、弁支持部５５の外周部には、上部弁体６０を昇降方向にガイドする弁側ガイド部５７が周方向に４カ所、等間隔でリブ形状に形成されている。弁側ガイド部５７の上部は、第２シール部５６ａの上面を越えて延設された規制部５７ａになっている。また、弁支持部５５の外周側の第１フロート部５３の上面には、上部弁体６０を抜止するための係合爪５８が２箇所（図３では１つを示す。）上方に向けて形成されている。

図４において、上部弁体６０は、接続通路３１ｂを開閉するとともに、再開弁特性を改善するための弁であり、フロート５２の弁支持部５５に対して昇降可能に支持されている。上部弁体６０は、有底の円筒形状である弁本体６２と、シート部材６４とを備えている。
弁本体６２は、円板状の上面部６２ａと、上面部６２ａの外周部から突設された円筒形状の側壁６２ｂとを備え、その内側スペースが支持孔６２ｃになっている。上面部６２ａの中央部には、シート部材６４を取り付けるための取付部６２ｄが形成されている。また、弁本体６２の上部の外周部には、支持孔６２ｃを外部に接続するための通気孔６２ｅが４箇所形成されている。側壁６２ｂの内周壁には、フロート５２の係合爪５８と係合する係合爪６２ｆが２箇所形成されている。
弁本体６２の側壁６２ｂは、その外周部でケーシング本体３０の内壁の上ガイドリブ３４ｂによりガイドされ、また、内周部で弁支持部５５の弁側ガイド部５７により、上部弁体６０の昇降範囲の全長にわたってガイドされるように設けられている。

図５はシート部材６４の付近を拡大した半断面図である。シート部材６４は、第１シール部３１ｃに着離する第１シート部６４ａと、第１シート部６４ａの中央部を貫通して支持孔６２ｃに接続される接続孔６４ｂと、接続孔６４ｂの下端部に形成された第２シート部６４ｃと、接続孔６４ｂの外周部に形成された被取付部６４ｄとを備え、ゴム材料により一体成形されている。シート部材６４は、第１シート部６４ａが弁本体６２の上面部６２ａに対して間隙を有することで、第１シール部３１ｃに着座するときに弾性変形してシール性を高めている。

シート部材６４は、被取付部６４ｄで弁本体６２の取付部６２ｄに圧入嵌合した状態で装着されている。すなわち、取付部６２ｄは、上面部６２ａを貫通する取付穴６２ｇを備えている。一方、被取付部６４ｄは、径方向に拡張した拡張部６４ｅを備えており、拡張部６４ｅが取付穴６２ｇに圧入されることにより第１シート部６４ａの下部との間に上面部６２ａを挟持している。これにより、シート部材６４は、弁本体６２に抜止めされた状態にて取り付けられている。このとき、被取付部６４ｄは、取付部６２ｄによって圧縮される状態となる締め代が設定されていないだけでなく、取付部６２ｄと被取付部６４ｄとの間には、間隙Ｇｐが確保され、これにより被取付部６４ｄの弾性変形を許容している。よって、シート部材６４が取付部６２ｄに取り付けられた状態にて、上記第１シート部６４ａおよび第２シート部６４ｃは、弾性変形をしていない。
また、第２シート部６４ｃは、弁側ガイド部５７の上部に延設された規制部５７ａに上部弁体６０の上面部６２ａの下面に当たることにより、弾性変形量が所定範囲内に収まるように設けられている。

（３） 燃料遮断弁の動作
次に、燃料遮断弁１０の動作について説明する。図１に示すように、給油により燃料タンクＦＴ内に燃料が供給されると、燃料タンクＦＴ内の燃料液位の上昇につれて燃料タンクＦＴ内の上部に溜まっていた燃料蒸気は、円筒部３９の導入開口３９ｂから導入通路３９ａを経て、流通孔３８ａ，３８ｂから弁室３０Ｓ内に流入する。さらに、燃料蒸気は、弁室３０Ｓから接続通路３１ｂ、蓋側通路４２ａを通じて、キャニスタ側へ逃がされる。そして、燃料タンクＦＴ内の燃料液位が所定液位ＦＬ１に達すると、燃料は導入開口３９ｂを塞ぐことにより、燃料タンクＦＴ内のタンク内圧が上昇する。この状態では、タンク内圧と弁室３０Ｓ内の圧力との差圧が大きくなり、液体燃料が導入通路３９ａ、流通孔３８ａ，３８ｂを通じて、弁室３０Ｓに流れ込み、燃料液位が弁室３０Ｓ内を上昇する。図６に示すように弁室３０Ｓ内の燃料液位が高さｈ０に達すると、フロート５２の浮力およびスプリング７０の荷重による上方への力と、フロート機構５０の自重による下方への力との釣り合いによって、前者が後者を上回りフロート機構５０が一体になって上昇して、上部弁体６０のシート部材６４が第１シール部３１ｃに着座して接続通路３１ｂを閉じる。このとき、インレットパイプ内に燃料が溜まり、給油ガンに燃料が触れると、オートストップを働かせる。これにより、燃料タンクＦＴへの給油の際等に、燃料タンクＦＴから燃料蒸気を逃がすとともに燃料が燃料タンクＦＴ外へ流出するのを防止することができる。

一方、燃料タンクＦＴ内の燃料が消費されて、燃料液位が低下すると、図７に示すように、フロート５２は、その浮力を減少して下降し、第２シール部５６ａが第２シート部６４ｃから離れて、接続孔６４ｂを開く。接続孔６４ｂの連通により上部弁体６０下方の圧力は、接続通路３１ｂの付近と同じ圧力になる。そして、係合爪５８が係合爪６２ｆに係合しているから、上部弁体６０を引き下げる。そして、上部弁体６０が下降することで、シート部材６４が第１シール部３１ｃから離れて、接続通路３１ｂが開かれる。このとき、第２シート部６４ｃが第２シール部５６ａから離れることで通路面積を小さくした接続孔６４ｂが最初に連通するから、上部弁体６０の下部の圧力が低減されて、上部弁体６０が接続通路３１ｂを閉じている閉弁方向の力が小さくなり、よって再開弁特性に優れている。

（４） 実施例の作用・効果
上記実施例の構成により、以下の作用・効果を奏する。
（４）−１ 図４および図５に示すように、フロート５２の上部に設けた規制部５７ａは、上部弁体６０とフロート５２との上下方向の距離を距離ＳＴ０より短くならないように規制することで、第２シート部６４ｃが第２シール部５６ａに着座したときに第２シート部６４ｃの弾性変形量を抑制するから、第２シート部６４ｃは、長期間にわたって高いシール性を維持することができる。

（４）−２ 上部弁体６０は、ケーシング２０の内壁のケース側ガイド部３４の上ガイドリブ３４ｂと、フロート５２の上部の弁側ガイド部５７により、昇降範囲の全長にわたってガイドされるから、安定した昇降動作を行なうことができる。

（４）−３ 図４に示すように、シート部材６４は、被取付部６４ｄおよび取付部６２ｄを介して弁本体６２に取り付けられているが、取付部６２ｄと被取付部６４ｄとの間には、弾性変形を許容する間隙Ｇｐを有しているから、被取付部６４ｄの弾性変形が第１シート部６４ａおよび第２シート部６４ｃに及ばない。よって、第１シート部６４ａおよび第２シート部６４ｃは、歪んだ状態で取り付けられないから、高いシール性を発揮することができる。

（４）−４ 被取付部６４ｄの拡張部６４ｅは、シート部材６４が弁本体６２から抜けるのを防止するから、取付部６２ｄと被取付部６４ｄに大きな締め代を設定しなくても、シート部材６４が弁本体６２から脱落することがない。

なお、この発明は上記実施例に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
上記実施例の規制部は、フロートの上部に形成した構成について説明したが、これに限らず、弁本体に設けた構成であってよく、いずれにしても第２シート部の変形量を所定範囲に規制する構成であればよい。
上記実施例の燃料遮断弁は、タンク上壁に形成した取付穴を塞ぐように取り付ける構成について説明したが、これに限らず、いわゆるインタンク式で燃料タンク内の上部に取り付けられる構成であってもよい。

本発明の一実施例にかかる自動車の燃料タンクの上部に取り付けられる燃料遮断弁を示す断面図である。 燃料遮断弁を分解した断面図である。 フロート、上部弁体を分解して示す斜視図である。 上部弁体の付近を示す断面図である。 シート部材の付近を拡大した半断面図である。 燃料遮断弁の動作を説明する説明図である。 図６に続く動作を説明する説明図である。

符号の説明

１０...燃料遮断弁
２０...ケーシング
３０...ケーシング本体
３０Ｓ...弁室
３０ａ...開口
３１...天井壁部
３１ａ...通路形成突部
３１ｂ...接続通路
３１ｃ...第１シール部
３２...側壁部
３２ａ...第１連通孔
３４...ケース側ガイド部
３４ａ...下ガイドリブ
３４ｂ...上ガイドリブ
３７...底部材
３８ａ，３８ｂ...流通孔
３８...底板
３８ｃ...スプリング支持部
３９...円筒部
３９ａ...導入通路
３９ｂ...導入開口
４０...蓋体
４１...蓋本体
４２...管体部
４２ａ...蓋側通路
４３...フランジ
４３ａ...内部溶着端
４３ｂ...外側溶着部
５０...フロート機構
５２...フロート
５２ａ...スプリング収納間隙
５３...第１フロート部
５３ａ...第１フロート本体
５３ｂ...スプリング支持部
５４...第２フロート部
５４ａ...収納穴
５４ｂ...第２フロート本体
５５...弁支持部
５６...支持突部
５６ａ...第２シール部
５７...弁側ガイド部
５７ａ...規制部
５８...係合爪
６０...上部弁体
６２...弁本体
６２ａ...上面部
６２ｂ...側壁
６２ｃ...支持孔
６２ｄ...取付部
６２ｅ...通気孔
６２ｆ...係合爪
６２ｇ...取付穴
６４...シート部材
６４ａ...第１シート部
６４ｂ...接続孔
６４ｃ...第２シート部
６４ｄ...被取付部
６４ｅ...拡張部
７０...スプリング
ＦＴ...燃料タンク
ＦＴａ...タンク上壁
ＦＴｂ...取付穴

Claims (2)

1. 燃料タンク（ＦＴ）の上部に装着され、燃料タンク（ＦＴ）内と外部とを接続する接続通路（３１ｂ）を開閉することで燃料タンク（ＦＴ）と外部とを連通遮断する燃料遮断弁において、
   上記燃料タンク（ＦＴ）内と上記接続通路（３１ｂ）とを連通する弁室（３０Ｓ）と、上記接続通路（３１ｂ）に臨んだ第１シール部（３１ｃ）とを有するケーシング（２０）と、
   上記弁室（３０Ｓ）に収納され該弁室（３０Ｓ）内の燃料液位により浮力を増減して昇降し、その上部に第２シール部（５６ａ）を有するフロート（５２）と、
   該フロート（５２）の上部に載置され該フロート（５２）が昇降することで上記接続通路（３１ｂ）を開閉する上部弁体（６０）と、
   を備え、
   上記上部弁体（６０）は、弁本体（６２）と、可撓性のシート部材（６４）とを備え、
   上記弁本体（６２）は、円板状の上面部（６２ａ）と、該上面部（６２ａ）の中央部を貫通した取付穴（６２ｇ）を有し該取付穴（６２ｇ）の開口周縁に形成された取付部（６２ｄ）とを備え、
   上記シート部材（６４）は、上記接続通路（３１ｂ）を開閉する第１シート部（６４ａ）と、該第１シート部（６４ａ）の下部から筒状に突設され上記取付穴（６２ｇ）に挿入されることで上記取付部（６２ｄ）に取り付けられる被取付部（６４ｄ）と、該被取付部（６４ｄ）を貫通し上記第１シート部（６４ａ）に開口を有し上記接続通路（３１ｂ）より通路面積の小さい接続孔（６４ｂ）と、上記第２シール部（５６ａ）に開閉され上記接続孔（６４ｂ）の下部の開口を有する第２シート部（６４ｃ）と、上記被取付部（６４ｄ）の外周部から径方向に拡張された拡張部（６４ｅ）とを備え、
   上記シート部材（６４）は、上記拡張部（６４ｅ）を上記取付穴（６２ｇ）に圧入することで、上記拡張部（６４ｅ）が上記取付部（６２ｄ）に抜止めされた状態で上記弁本体（６２）に取り付けられ、
   上記取付穴（６２ｇ）の内壁と上記被取付部（６４ｄ）の外周部との間に、上記第１シート部（６４ａ）および第２シート部（６４ｃ）の弾性変形を許容する間隙（Ｇｐ）を径方向に設けたこと、
   を特徴とする燃料遮断弁。
2. 請求項１に記載の燃料遮断弁において、
   上記弁本体（６２）または上記フロート（５２）の少なくとも一方に、上記第２シート部（６４ｃ）が上記第２シール部（５６ａ）に着座したときに上記第２シート部（６４ｃ）が所定範囲内の弾性変形量に規制されるように上記上部弁体（６０）と上記フロート（５２）との上下方向の距離を規制する規制部（５７ａ）を設けた燃料遮断弁。

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