JP2007177686A - 燃料タンク用のシール部材 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料タンクに使用されるシール部材は、低温においても、シール性を発揮すること。
【解決手段】シール部材３０は、燃料タンク１０のタンク開口１３をフランジＦＰａで覆う燃料タンクに用いられている。シール部材は、外周部に環状の装着溝３１ａを有するシール部材本体３１と、装着溝３１ａに密着するように装着されたスプリング部材３５とを備えている。 上記シール部材本体（３１）は、ゴム硬度Ｈｓが５０〜８０であるゴム材料から形成されている。スプリング部材３５は、シール部材本体３１がフランジＦＰａによってタンク開口へ向けて押圧されたときにシール部材本体３１によるシール面圧を高めるように弾性力を生じるスプリングである。
【選択図】図２

Description

本発明は、燃料タンクの開口周縁部と蓋体との間をシールするシール部材に関する。

従来、樹脂製の燃料タンクにおいて、燃料タンクの内部に挿入される燃料ポンプは、蓋体に組み付けられて燃料タンクに装着されている。この蓋体は、燃料ポンプなどの交換や修理のために、タンク開口の開口周縁部にネジ止めにより着脱可能にしている。蓋体とタンク開口との間には、燃料タンク内を外部に対してシールするためのＯリングからなるシール部材が用いられている（例えば、特許文献１の図８参照）。

しかし、近年、燃料タンクからの燃料蒸気の透過量を低減するために、各種の検討がされており、例えば、シール部材を通じた燃料透過量を抑制することも検討されている。こうしたゴム材料として、フッ素ゴム（ＦＫＭ）は、燃料蒸気の透過量を抑制するために優れた材料であり、これを用いることが検討されている。しかし、ＦＫＭは、低温において、特に−１５℃を下回ると伸びや断面収縮率が著しく低下する。このため、低温における燃料透過量の低減という要求を十分に満たすことができないという問題があった。

こうした問題を解決するための手段として、ガスケットへ金属製の部材をインサートして、スプリング機能をもたせた部材が知られている（特許文献２，３）。これらの技術において、特許文献２のシール部材は、装着溝を有する樹脂製のシール材と、上記装着溝に挿入した板スプリングとを備えているが、シール材が樹脂製であるためにシール面を高い面精度とすることが難しく、また、特許文献３のシール部材は、スプリングの上端に上板およびシール材（弾性部材）を配置するとともに、スプリングの下端に下板およびシール材（弾性部材）を配置するという５つの部品から構成しているために、部品点数が多くなるという問題があった。

特開２００４−２１８４３１号公報 特開２００５−２２６５１７号公報 実開平５−３７３６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、簡単な構成により、低温においてもシール性に優れた燃料タンク用のシール部材を提供することを目的とする。

上記課題を解決するためになされた本発明は、
燃料タンクのタンク開口を蓋体で覆う燃料タンクに用いられ、該タンク開口の開口周縁部と上記蓋体との間をシールするシール部材であって、
上記シール部材は、
環状の装着溝を有するシール部材本体と、上記装着溝に密着するように装着されたスプリング部材とを備え、
上記シール部材本体は、ゴム硬度が５０〜８０であるゴム材料から形成され、
上記スプリング部材は、上記シール部材本体が上記蓋体によって上記タンク開口へ向けて押圧されたときに上記シール部材本体によるシール面圧を高めるように弾性力を生じるスプリングであること、
を特徴とする

本発明にかかるシール部材は、燃料タンクのタンク開口を蓋体で覆う燃料タンクに用いられている。シール部材のシール部材本体は、そのゴム硬化温度以上、つまりゴム材料が低温でそのゴム弾性を失う温度以上で押圧力を受けたときに、シール部材本体がタンク開口の開口周縁部と蓋体との間で押圧されることで密着し、高いシール性を得ることができる。しかし、シール部材本体のゴム材料は、ゴム硬化温度以下にて弾性力が低下し、シール部材本体だけでは高いシール力を発揮することができないが、スプリング部材によりシール力が補われる。すなわち、スプリング部材は、温度の影響をほとんど受けないで弾性力を発揮するから、ゴム硬化温度以下でシール部材本体が硬くなってシール力を低下させても、シール部材本体を介してシール力を維持する。ここで、シール部材本体のゴム材料の性質として、ゴム硬度Ｈｓが５０〜８０に調製したものを用いる。これは、ゴム硬度Ｈｓが５０を越えないと、反発力が小さく、またヘタリやすく、一方、ゴム硬度Ｈｓが８０を越えると、シール性を確保するために十分な撓み量を確保できないからであり、よって、シール性および弾性力の確保の点からこの範囲であることが好ましい。

本発明の好適なゴム材料は、フッ素ゴムである構成をとることができる。フッ素ゴムは、ゴム硬化温度以上で優れたシール性と耐燃料透過性を発揮するが、他のゴム材料、例えばＮＢＲなどと比較してゴム硬化温度が低い温度範囲でゴム硬度が増してシール性の低下を生じる。しかし、スプリング部材がシール部材本体のシール力の低下を補うから、広範囲の温度にわたって優れたシール性を得ることができる。

また、本発明の好適な態様として、上記シール部材は、上シール面を有する上シール部と、下シール面を有する下シール部と、上記上シール部と上記下シール部とを連結する連結部とを備え、上記上シール部、下シール部および連結部が一体成形され、上記スプリング部材は、上記上シール面と上記下シール面の反対側の内周面に沿うように配置されている構成をとることができる。

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。

Ａ．第１実施例
図１は本発明の第１実施例にかかる燃料タンクの構成を示す断面図である。燃料タンク１０は、燃料を貯留する樹脂製のタンク本体１１を備え、タンク本体１１の側壁に給油口から供給される燃料をタンク本体１１内に送るためのインレットパイプ１２が設けられている。タンク本体１１は、ポリエチレンを含む樹脂層および燃料蒸気の透過を抑制するバリア層を含む多層となるようにブロー成形により形成されている。バリア層は、エチレンビニルアルコール（ＥＶＯＨ）またはポリアミド（ＰＡ）から形成されている。
タンク本体１１内には、燃料ポンプＦＰが配置されている。燃料ポンプＦＰは、タンク本体１１内の燃料をエンジン（図示省略）に供給するものである。燃料ポンプＦＰは、フランジＦＰａ（蓋体）でタンク本体１１のタンク開口１３を閉じている。フランジＦＰａには、燃料ポンプＦＰから供給される燃料を自動車のエンジンに供給する燃料供給通路２２や、エンジンからの余剰燃料が還流する燃料戻し通路２４などが一体的に組み付けられている。

図２は図１の燃料ポンプＦＰのフランジＦＰａの外周部の付近を拡大して示す断面図である。フランジＦＰａは、タンク本体１１の開口周縁部に設けられた開口固定部１４に、リテーナ２６およびシール部材３０を用いて、タンク本体１１内を外部に対してシールするように固定されている。すなわち、タンク本体１１の開口固定部１４は、円筒部１５と、円筒部１５の上部から開口中心に向けて突設されたフランジ１６とを備えている。円筒部１５の外周部には、雄ネジ１５ａが形成されている。また、フランジ１６には、凹所１６ａが形成され、この凹所１６ａにシール部材３０が保持されている。また、リテーナ２６は、環状板２６ａと、環状板２６ａの外周部から下方へ突設された側壁部２６ｂとを備えている。環状板２６ａの下面は、シール部材３０を押圧する部位である。また、側壁部２６ｂの内周部には、雄ネジ１５ａに螺合する雌ネジ２６ｃが形成されている。

上述した燃料ポンプＦＰのフランジＦＰａでタンク開口１３を封止するには、開口固定部１４の凹所１６ａにシール部材３０を保持し、フランジＦＰａでタンク開口１３を覆うとともにフランジＦＰａをシール部材３０の上に載置する。そして、リテーナ２６を開口固定部１４の外周部に合わせて、雄ネジ１５ａおよび雌ネジ２６ｃによって螺合する。これにより、リテーナ２６がフランジＦＰａを介してシール部材３０を押圧することにより、フランジＦＰａがタンク開口１３をシールした状態で閉じる。

上記シール部材３０は、低温から高温までの広い温度範囲にわたって高いシール性を確保するために、以下の構成をとっている。図３はシール部材３０を拡大して示す断面図、図４はシール部材３０を組み付ける前の状態を説明する説明図である。シール部材３０は、ほぼ断面Ｃ字形のシール部材本体３１と、このシール部材本体３１の外周側に開口したＶ字形の装着溝３１ａに圧入されたスプリング部材３５とを備えている。
シール部材本体３１は、上シール面３２ａを有する上シール部３２と、下シール面３３ａを有する下シール部３３と、上シール部３２と下シール部３３とを連結する連結部３４とを一体に成形している。シール部材本体３１は、フッ素ゴムから形成されている。フッ素ゴムとして、ビニリデンフロライド・ヘキサフロロプロピレン共重合物（ＦＫＭ）を用いることができる。ＦＫＭは、自動車用燃料のＳＨＥＤ透過試験による透過量がブタジエン・アクリロニトリル共重合物（ＮＢＲ）より少なく、耐燃料透過性に優れた材料である。ここで、シール部材本体のゴム材料の性質として、ゴム硬度Ｈｓが５０〜８０に調製したものを用いる。これは、ゴム硬度Ｈｓが５０を越えないと、反発力が小さく、またヘタリやすく、一方、ゴム硬度Ｈｓが８０を越えると、シール性を確保するために十分な撓み量を確保できないからであり、よって、シール性および弾性の確保の点からこの範囲であることが好ましい。

スプリング部材３５は、上片部３５ａと、下片部３５ｂとから構成され、これらで断面Ｖ字形となり、シール部材３０の上シール面３２ａおよび下シール面３３ａと反対側の内周面に沿うように配置され、上下方向（シール方向）に向けて弾性力を生じるように構成されている。

上記スプリング部材３５を製造するには、フッ素ゴムを用いて、注入成形によりシール部材本体３１を注入成形する。その後、図４に示すようにシール部材本体３１の装着溝３１ａに、予めＶ字形に製造したスプリング部材３５を圧入する。これにより、シール部材本体３１にスプリング部材３５により押圧力を加えることができるシール部材３０を製造することができる。

上記シール部材３０によれば、以下の作用・効果を奏することができる。
シール部材３０は、燃料タンク１０の開口固定部１４とフランジＦＰａで押圧することによりその間をシールする。シール部材３０は、シール部材本体３１のゴム硬化温度以上、つまりゴム材料が低温でそのゴム弾性を失う温度以上で押圧力を受けたときに、シール部材本体３１がタンク開口１３の開口周縁部とフランジＦＰａとの間で押圧されることで密着し、高いシール性を得ることができる。しかし、シール部材３０は、シール部材本体３１のゴム材料がゴム硬化温度以下にて弾性力が低下し、シール部材本体３１だけでは高いシール力を発揮することができないが、スプリング部材３５によりシール力が補われる。すなわち、スプリング部材３５は、温度の影響をほとんど受けないで弾性力を発揮するから、ゴム硬化温度以下でシール部材本体３１が硬くなってシール力を低下させても、シール部材本体３１を介してシール力を維持する。しかも、ゴム硬化温度にてシール部材本体３１は、フランジＦＰａおよびフランジ１６の壁面に倣って硬化するので、樹脂や硬いゴム材料を使用した場合より優れたシール性を発揮する。

図５および図６はシール部材の圧縮率とシール圧力との関係を示すグラフであり、図５が常温時の特性、図６が−３０℃の特性である。図５および図６において、実線は実施例を示し、破線はＦＫＭだけでシール部材を製造した比較例を示す。ここで、シール部材は、圧縮率が１０〜３０％の範囲内にて使用され、その限界のシール圧力が規定値Ｓｄ以上であることが要請されている。図５の常温の特性において、実線の実施例、破線の比較例とも規定値Ｓｄ以上である。しかし、図６のゴム硬化温度（−３０℃）では、比較例が規定値Ｓｄを満たしていない。このように、本実施例にかかるシール部材３０は、スプリング部材３５がシール部材本体３１のシール力の低下を補うから、広範囲の温度にわたって優れたシール性を得ることができる。

Ｂ．シール部材のほかの実施例
本実施例にかかるシール部材は、各種の形状をとることができ、例えば、以下の構成をとることができる。

図７はシール部材の他の実施例を示す断面図である。本実施例のシール部材は、シール部材本体の装着溝の形状およびスプリング部材の形状に特徴を有している。すなわち、シール部材本体３１Ｂは、断面Ｃ字形の装着溝３１Ｂａを備えており、この装着溝３１Ｂａに密着するように断面Ｃ字形のスプリング部材３５Ｂが装着されている。この実施例では、ゴム硬化温度以下において、シール部材３０Ｂがフランジ（蓋体）と開口固定部との間で押圧力を受けたときに、スプリング部材３５Ｂにより主にシール力を発揮する。

図８はシール部材のさらに他の実施例を示す断面図である。本実施例のシール部材は、シール部材本体を複数の部材で構成するとともに、スプリング部材の形状に特徴を有する。すなわち、シール部材本体３１Ｃは、断面ほぼ矩形であり、ドーナツ形状の分割体３２Ｃ，３３Ｃを備え、分割体３２Ｃ，３３Ｃを所定距離隔てて配置している。スプリング部材３５Ｃは、分割体３２Ｃ，３３Ｃの内面に加硫接着された断面Ｚ字形であり、上面部３５Ｃａと、下面部３５Ｃｂと、上面部３５Ｃａおよび下面部３５Ｃｂを連結する連結部３５Ｃｃとを備え、これらを一体的に形成している。シール部材３０Ｃは、スプリング部材３５Ｃの分割体３２Ｃ，３３Ｃの間に圧縮力が加えられたときに反力としての弾性力を生じるように構成されている。

シール部材３０Ｃを製造するには、まず、金属板にプレス成形を施すことによりＺ字形のスプリング部材３５Ｃを形成する。続いて、スプリング部材３５Ｃの上面部３５Ｃａおよび下面部３５Ｃｂに接着剤を塗布し、その後、金型にセットする。そして、金型のキャビティにゴムを注入することにより、加硫接着によりシール部材本体３１Ｃがスプリング部材３５Ｃに一体化したシール部材３０Ｃが製造される。このシール部材３０Ｃでは、分割体３２Ｃ，３３Ｃとスプリング部材３５Ｃとの間のシール性は、加硫接着により確保される。

図９はシール部材３０Ｄの別の実施例を示す斜視図、図１０は図９の１０−１０線に沿った断面図である。本実施例のシール部材３０Ｄは、シール部材本体３１Ｄを複数の部材で構成するとともに、断面末広がり状のスプリング部材３５Ｄの形状に特徴を有する。すなわち、シール部材本体３１Ｄは、断面コ字形の分割体３２Ｄ，３３Ｄを備え、分割体３２Ｄ，３３Ｄを所定距離隔てて配置している。スプリング部材３５Ｄは、環状の部材でありその断面が末広がり状であり、分割体３２Ｄ，３３Ｄの凹所３２Ｄａ，３３Ｄａに突入するとともに加硫接着されることによりシール部材本体３１Ｄと一体化されている。シール部材３０Ｄは、分割体３２Ｄ，３３Ｄの間に圧縮力が加えられたときに反力としての弾性力を生じるように構成されている。

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。
上記実施例のスプリング部材は、金属材料により形成したが、これに限らず、低温において弾性力を有する材料であれば、樹脂材料であってもよい。

本発明の第１実施例にかかる燃料タンクの構成を示す断面図である。 図１の燃料ポンプのフランジの外周部の付近を拡大して示す断面図である。 シール部材を拡大して示す断面図である。 シール部材を組み付ける前の状態を説明する説明図である。 シール部材の圧縮率とシール圧力との関係を示すグラフである。 シール部材の圧縮率とシール圧力との関係を示すグラフである。 シール部材の他の実施例を示す断面図である。 シール部材のさらに他の実施例を示す断面図である。 シール部材の別の実施例を示す斜視図である。 図９の１０−１０線に沿った断面図である。

符号の説明

１０...燃料タンク
１１...タンク本体
１２...インレットパイプ
１３...タンク開口
１４...開口固定部
１５...円筒部
１５ａ...雄ネジ
１６...フランジ
１６ａ...凹所
２２...燃料供給通路
２４...通路
２６...リテーナ
２６ａ...環状板
２６ｂ...側壁部
２６ｃ...雌ネジ
３０...シール部材
３０Ｂ...シール部材
３０Ｃ...シール部材
３０Ｄ...シール部材
３１...シール部材本体
３１Ｂ...シール部材本体
３１Ｃ...シール部材本体
３１Ｄ...シール部材本体
３１ａ...装着溝
３１Ｂａ...装着溝
３２Ｃ，３３Ｃ...分割体
３２Ｄ，３３Ｄ...分割体
３２Ｄａ，３３Ｄａ...凹所
３２...上シール部
３２ａ...上シール面
３３...下シール部
３３ａ...下シール面
３４...連結部
３５...スプリング部材
３５Ｂ...スプリング部材
３５Ｃ...スプリング部材
３５Ｄ...スプリング部材
３５ａ...上片部
３５ｂ...下片部
３５Ｃａ...上面部
３５Ｃｂ...下面部
３５Ｃｃ...連結部
ＦＰ...燃料ポンプ
ＦＰａ...フランジ（蓋体）

Claims (3)

1. 燃料タンク（１０）のタンク開口（１３）を蓋体で覆う燃料タンクに用いられ、該タンク開口（１３）の開口周縁部と上記蓋体との間をシールするシール部材であって、
   上記シール部材は、
   環状の装着溝（３１ａ）を有するシール部材本体（３１）と、上記装着溝（３１ａ）に密着するように装着されたスプリング部材（３５）とを備え、
   上記シール部材本体（３１）は、ゴム硬度Ｈｓが５０〜８０であるゴム材料から形成され、
   上記スプリング部材（３５）は、上記シール部材本体（３１）が上記蓋体によって上記タンク開口（１３）へ向けて押圧されたときに上記シール部材本体（３１）によるシール面圧を高めるように弾性力を生じるスプリングであること、
   を特徴とする燃料タンク用のシール部材。
2. 請求項１に記載のシール部材において、
   上記ゴム材料は、フッ素ゴムである燃料タンク用のシール部材。
3. 請求項１または請求項２に記載の燃料タンク用のシール部材において、
   上記シール部材は、上シール面（３２ａ）を有する上シール部（３２）と、下シール面（３３ａ）を有する下シール部（３３）と、上記上シール部（３２）と上記下シール部（３３）とを連結する連結部（３４）とを備え、上記上シール部（３２）、下シール部（３３）および連結部（３４）が一体成形され、
   上記スプリング部材は、上記上シール面（３２ａ）と上記下シール面（３３ａ）の反対側の内周面に沿うように配置されている燃料タンク用のシール部材。

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