JP4168888B2 - キャップ装置 - Google Patents

Description

本発明は、タンク開口に着脱可能に装着されるキャップ装置に関する。

従来、この種のキャップ装置として、例えば、図２８に示す技術が知られている（特許文献１）。図２８は従来技術にかかる自動車の燃料キャップの一部を破断して示す図である。燃料キャップ２００は、キャップ本体２０２と、キャップ本体２０２の上部のフランジ部２０４に装着された蓋体２１０とを備えている。フランジ部２０４は、蓋体２１０を取り付けるための外環状部２０６とキャップ本体２０２側とを連結する連結部２０８とを備えている。連結部２０８には、切欠き２０９から形成された脆弱部位が形成されている。脆弱部位は、蓋体２１０を介してフランジ部２０４に種々の方向から外力を受けたときに連結部２０８を破断する起点となる。上記構成において、自動車の衝突などにより大きな外力が、燃料キャップ２００の周辺に加わった場合には、脆弱部位で破断して、燃料タンクの外部に対するシール性を維持している。

しかし、上記燃料キャップ２００では、給油時に誤って燃料キャップ２００を落したり、蓋体２１０の下端をこじるような静的荷重を加えたりした場合などの使用上の不注意などにより、車両の衝突以外の理由で、脆弱部位で破断して使用不能になることがあった。また、上記脆弱部位における破断荷重は、フランジ部２０４における切欠きの方向や深さなどにより規定されるが、フランジ部２０４の幅は狭く、設計の自由度は小さいので、脆弱部位を所定範囲内の荷重で破断するように構成することが難しいという問題があった。

特開平１０−３２９８６１号公報

本発明は、上記従来の技術の問題を解決するものであり、使用上の不注意により落下させた場合にも機能を損なうことなく、また、外力による荷重を受けた場合にもシール性を維持する機能を簡単な構成で実現するキャップ装置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、
タンク開口を開閉するキャップ装置において、
上記タンク開口を閉じる閉止体と、
上壁と、該上壁の外周部から突設され上記閉止体の上部の外周部を覆う円筒状の側壁とを有し、上記閉止体を該閉止体の回転軸を中心に回転操作するための蓋体と、
上記閉止体と上記蓋体との間に介在し上記上壁および側壁で囲まれ、上記蓋体に加えられる閉じ方向または開き方向への回転トルクを、所定値を超えない範囲で上記閉止体に伝達する円形状のトルクプレートと、
上記トルクプレートを上記閉止体に回転可能に装着するとともに、上記蓋体に加わった外力により上記トルクプレートの一部を弾性変形することにより上記トルクプレートが上記閉止体から外れるように構成されているプレート装着機構と、
上記トルクプレートの外周部に形成され、上記蓋体を回転可能に支持する操作部装着機構と、
を備え、
上記操作部装着機構は、上記プレート装着機構に対し、上記回転軸の方向へ離れかつ上記回転軸を基準にして外方に配置されていること、を特徴とする。

本発明にかかるキャップ装置において、閉止体をタンク開口に挿入した状態にて、操作機構を回転操作することにより閉止体によりタンク開口を開閉する。閉止体と操作機構との間には円形状のプレート部材が介在しており、このプレート部材は、プレート装着機構により閉止体に装着されている。プレート装着機構は、上記プレート部材または閉止体の一部を弾性変形することにより上記閉止体から着脱することができる。

また、プレート装着機構は、弾性変形する箇所の形状、その数または機械的強度を変更することにより、プレート部材が閉止体から外れる荷重を設定することも容易である。したがって、閉止体のシール部の形状などに制約されることなく、種々の外力の方向に対して、破断荷重を設定することも容易である。

さらに、本発明は、操作機構を、プレート部材の外周部に回転自在に支持する操作部装着機構を備えている。操作部装着機構は、操作機構またはプレート部材の一部を弾性変形することにより、操作機構をプレート部材から容易に着脱することができる。操作部装着機構は、上記プレート装着機構より上記回転軸の方向であってかつ外方に配置されているので、操作機構に側方から外力が加わったときに、プレート部材を閉止体から外す力となるモーメントを生じ、プレート部材を閉止体から容易に離脱させることができる。

また、給油時にキャップを誤って落として、キャップに大きな外力が加わって操作機構がプレート部材から外れても、外れた操作機構は、操作部装着機構を弾性変形させることにより、プレート部材に再度、組み付けることができる。また、従来の技術で説明したように脆弱部位で破断するキャップのように、誤って落下させた場合に使用不能になることもない。

上記プレート部材の好適な態様として、操作機構に加えられる閉じ方向または開き方向への回転トルクを、所定値を越えない範囲で上記閉止体に伝達するためのトルクプレートとして構成することができる。

上記プレート装着機構は、上記トルクプレートの外周部に形成されかつ弾性変形可能な係合爪と、上記閉止体の外周部に形成されかつ上記係合爪に係合する係合突起とを備える構成をとることができる。また、上記操作機構は、操作部と、上記操作部を有しかつ上記トルクプレートの上部および外周を囲む蓋体とを備え、上記操作部装着機構は、上記蓋体の内壁に形成された支持突部と、上記トルクプレートの外周部に形成され上記支持突部に係合する係合凹所とを備え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。

（１） 燃料キャップ１０の概略構成
図１は本発明の一実施の形態にかかる燃料キャップ１０（キャップ装置）を示す半断面図である。図１において、燃料キャップ１０は、図示しない燃料タンクに燃料を補給する注入口ＦＮｂ（タンク開口）を有するフィラーネックＦＮに装着されており、ポリアセタール等の合成樹脂材料から形成されたキャップ本体２０（閉止体）と、このキャップ本体２０の上部に装着されナイロン等の合成樹脂材料から形成される操作部を有する蓋体４０と、キャップ本体２０の上部開口を閉じて弁室２５を形成する内蓋３０と、弁室２５に収納された調圧弁５０と、トルク機構８０と、キャップ本体２０の上部外周に装着されてフィラーネックＦＮとの間をシールする環状のガスケットＧＳとを備えている。

（２） 燃料キャップ１０の各部の構成
次に、本実施の形態にかかる燃料キャップ１０の各部の構成について詳細に説明する。
（２）−１ キャップ本体２０などの構成
上記キャップ本体２０は、パイプ形状のフィラーネックＦＮ（開口形成部材）の内壁の雌ネジ部ＦＮｃ（第１ネジ部）に係合される雄ネジ部２１（第２ネジ部）を有するほぼ円筒状の外管体２０ａと、外管体２０ａの下部内側に設けられた弁室形成体２０ｂとを備えている。弁室形成体２０ｂは、調圧弁５０として作用する正圧弁及び負圧弁を収納している。上記内蓋３０は、弁室形成体２０ｂの上部に圧入されることにより弁室２５を覆っている。

キャップ本体２０の上部のフランジ部２２の下面には、ガスケットＧＳが外装されている。ガスケットＧＳは、フランジ部２２のシール保持部２４とフィラーネックＦＮの注入口ＦＮｂとの間に介在しており、燃料キャップ１０を注入口ＦＮｂに締め込むと、シール保持部２４に対して押しつけられてシール作用を果たす。シール保持部２４は、ガスケットＧＳを保持するように断面で湾曲した曲面に形成されている。

図２は燃料キャップ１０がフィラーネックＦＮに螺着されて注入口ＦＮｂを閉じている状態を説明する説明図、図３は燃料キャップ１０がフィラーネックＦＮに装着される前の状態を説明する斜視図である。図２および図３において、フィラーネックＦＮの内周壁と外管体２０ａの外周部とにわたって、螺着機構が形成されている。螺着機構は、燃料キャップ１０をフィラーネックＦＮに螺着するための機構であり、フィラーネックＦＮの内壁に形成された雌ネジ部ＦＮｃ（第１ネジ部）と、外管体２０ａの外周下部に形成された雄ネジ部２１（第２ネジ部）とを備えている。雌ネジ部ＦＮｃは、注入口ＦＮｂ側に形成された始端部ＦＮｃ１から奥側（燃料タンク側）に向けて螺旋状に形成された突条である。雄ネジ部２１は、ネジ形状の突起であるネジ山２１ａと、そのネジ山２１ａのネジ溝２１ｂとを備えている。ネジ山２１ａの下端部は、雌ネジ部ＦＮｃの始端部ＦＮｃ１に最初に係合する始端部２１ｃになっている（図２）。また、ネジ溝２１ｂを横切るようにストッパ２１ｄが立設されている。ストッパ２１ｄは、雄ネジ部２１の始端部２１ｃから約２００゜の位置に形成されており、燃料キャップ１０が注入口ＦＮｂに締め込まれたときに、雌ネジ部ＦＮｃの始端部ＦＮｃ１に当接して、燃料キャップ１０の閉じ方向への回転を規制するように作用する。ここで、雌ネジ部ＦＮｃのネジピッチとして、１回転当たり、６．３５ｍｍ進む１巻きで形成されている。

上記構成において、燃料キャップ１０を注入口ＦＮｂに装着した状態から閉じ方向へ回転すると、雄ネジ部２１が雌ネジ部ＦＮｃに倣ってネジ込まれて、ガスケットＧＳが軸方向に所定変位以上に圧縮されると、ストッパ２１ｄが雌ネジ部ＦＮｃの始端部ＦＮｃ１に当たって回転が規制される。この状態にて、燃料キャップ１０がフィラーネックＦＮに装着される。

（２）−２ ガスケットＧＳ
（２）−２−１ ガスケットＧＳの構成
図４は燃料キャップのシール保持部２４に装着されたガスケットＧＳの付近を拡大して示す断面図である。ガスケットＧＳは、ほぼ断面Ｖ字形であり、撓み方向の長さを短くするように圧縮されるガスケット本体ＧＳａを備えている。ガスケット本体ＧＳａには、外周側に開口されたほぼ断面Ｕ字形のスリットＧＳｂが形成されている。

また、ガスケット本体ＧＳａの外周部には、複数のシール突起ＧＳｃが突設されている。シール突起ＧＳｃは、シール面ＦＮｆに当たる第１のパイプ側シール部ＧＳｄ１および第２のパイプ側シール部ＧＳｄ２と、シール保持部２４に当たる第１の本体側シール部ＧＳｅ１および第２の本体側シール部ＧＳｅ２とを有している。

第１のパイプ側シール部ＧＳｄ１は、スリットＧＳｂの開口端であって、締め込み初期にシール面ＦＮｆに押圧されるように突設されている。また、第２のパイプ側シール部ＧＳｄ２は、上記締め込み初期を経た後に、第１のパイプ側シール部ＧＳｄ１よりシール面圧が大きくなってシール面ＦＮｆに押圧されるように突設されている。

図５はガスケットＧＳの形状を説明するための説明図である。図５において、ガスケットＧＳを圧縮しない状態にて、第１の本体側シール部ＧＳｅ１および上記第２の本体側シール部ＧＳｅ２は、第１のパイプ側シール部ＧＳｄ１または第２のパイプ側シール部ＧＳｄ２を中心としたなす角度α，βがほぼ等しく、かつ３０〜４５゜となるように配置されている。また、第１の本体側シール部ＧＳｅ１および第２の本体側シール部ＧＳｅ２は、上記第１および第２のパイプ側シール部ＧＳｄ１，ＧＳｄ２がシール面ＦＮｆに押圧されたときに生じる反力に対して最大応力を生じる位置に設定されている。

ガスケット本体ＧＳａは、シール突起ＧＳｃの間にて、上記シール保持部２４からスペースを形成するように肉抜きされた肉抜き部ＧＳｆを有している。肉抜き部ＧＳｆは、シール突起ＧＳｃの頂点を通る円ＣＬを描いたときの円の面積のうち、上記スリットＧＳｂおよびガスケット本体ＧＳａを除いた断面積に対して３０〜５０％、好ましくは３５〜４５％の断面積で形成されている。

また、シール突起ＧＳｃは、その曲率をＲとすると、Ｒは、０．５ｍｍ以上であることが好ましい。これは、ガスケットＧＳを射出成形する際に、シール突起ＧＳｃを形成するための成形型の凹所の清掃が容易になり、生産性を高めることができるからである。

（２）−２−２ ガスケットＧＳの作用
図６は燃料キャップ１０を閉じるときのガスケットＧＳの圧縮される過程を説明する説明図である。燃料キャップ１０の締め込み初期において、ガスケットＧＳの第１のパイプ側シール部ＧＳｄ１がシール面ＦＮｆに当たり（図６（Ａ））、さらに締め込むとスリットＧＳｂの開口を狭めつつ撓み方向に圧縮され（図６（Ｂ））、そして、第２のパイプ側シール部ＧＳｄ２がシール面ＦＮｆに当たり（図６（Ｃ））さらに締め込むと第２のパイプ側シール部ＧＳｄ２がシール面ＦＮｆに強く押圧された状態にて、燃料キャップ１０が注入口ＦＮｂを閉じる。すなわち、締め込みの初期では、第１のパイプ側シール部ＧＳｄ１が主にシール作用を果たし、そして締め込み状態では、第２のパイプ側シール部ＧＳｄ２がシール作用を果たすことになる。

図７はガスケットＧＳの撓み代と反力との関係を示すグラフであり、実線が実施例を示し、破線が従来の技術にかかるＣ字形のガスケットを示す。ここで、撓み代は、ガスケットが撓み方向に圧縮されて縮む長さ（圧縮量）をいう。また、撓み代と燃料キャップの回転角度との関係は、ガスケットの硬さや形状などのパラメータにもよってバラツキを生じるが、燃料キャップの３６０゜の回転により６．３ｍｍの撓み代が生じるとすると、燃料キャップ１０の締める角度を１９８゜と設定する場合には、３．６ｍｍの撓み代を生じ、また、燃料キャップを閉じた状態から９０゜戻した場合には、１．６ｍｍの撓み代が生じる。

燃料キャップを締め込むと、ガスケットが撓むことにより、その反力が増大する。こうした燃料キャップの閉じ動作において、反力が１５０Ｎを越えると、操作性が低下するので、１５０Ｎ以下にすることが好ましいが、従来の技術のガスケットにおける１５０Ｎの反力の範囲では、１．５ｍｍ程度の撓み代しか確保できず、しかも急激に反力が増大するために操作性が劣るのに対して、本実施例は、全閉状態における３．６ｍｍ以上の撓み代を確保できる上に反力の急激な増大もないので、操作性に優れている。

図８はガスケットの撓み代とシール面圧との関係を示すグラフであり、実線が実施例のガスケットを示し、破線が従来の技術にかかるＣ字形のガスケットを示す。ここで、シール面圧とは、ガスケットがシール面ＦＮｆに対して生じる圧力をいう。燃料キャップ１０を締め込んだときに、ガスケットＧＳの撓み代の増大につれて、シール面圧が増大するが、このとき、締め込み初期の撓み代が０．５〜１．３ｍｍの範囲では、第１のパイプ側シール部ＧＳｄ１が主にシール面圧の増大に貢献する。そして、燃料キャップの締め込みの角度が大きくなるにしたがって、つまりガスケットの撓み代が１．３ｍｍを越えると、大きなシール面圧を生じる箇所が第１のパイプ側シール部ＧＳｄ１から第２のパイプ側シール部ＧＳｄ２に移行する。したがって、図９に示すように、小さな反力（図７に示す締め込み力）であっても、本実施例のガスケットＧＳは、従来の技術のガスケットに比べて、大きなシール面圧を得ることができる。
このような、ガスケットＧＳの撓み代で得られるシール面圧が所定以上になるように、かつガスケットＧＳに過度な応力が加わらないように図２のストッパ２１ｄにより締め込みが完了する締め込み量を２ｍｍ以上、好ましくは３〜５ｍｍとすることが好ましい。

図９は撓み代とシール面圧／反力との関係を示すグラフであり、実線が実施例のガスケットを示し、破線が従来の技術にかかるＣ字形のガスケットを示す。図９から分かるように、単位当たりの反力によって生じるシール面圧は、同じ撓み代であっても、実施例のガスケットは、従来のガスケットよりも、シール面圧を増大させる割合が大きいことが分かった。

（２）−２−３ ガスケットＧＳの効果
（２）−２−３−１ 本実施例のガスケットＧＳは、小さな締め込み力によっても、大きなシール面圧を得られ、しかも優れた操作性が得られることができる。

（２）−２−３−２ 図５に示すように、シール突起ＧＳｃの頂点を通る円ＣＬを描いたときに、円ＣＬとガスケットＧＳとの間に形成される肉抜き部ＧＳｆにより、ガスケットＧＳの断面積は、３０〜５０％となっており、特に好ましくは３５〜４５％となっている。このような肉抜き部ＧＳｆにより、高いシール面圧を保有しつつ、ガスケットＧＳのゴム材料量を減らすことができるから、ガスケットＧＳに耐燃料透過性に優れたゴム材料、例えば、高価なフッ素ゴムを用いてもコストアップにならない。よって、フッ素ゴムを用いることにより、燃料に、分子量の小さいアルコールを用いた場合にも、優れた耐燃料透過性を発揮することができる。

（２）−２−３−３ 燃料キャップ１０として、所定角度、例えば、１８０゜程度回転するだけで注入口ＦＮｂを開閉するクイックターンの構成に用いた場合には、蓋体４０が外力を受けたときに、ガスケットＧＳのシール面圧が減少するのを防止するために、蓋体４０に所定角度範囲内で空転する、いわゆるロストモーション機構を設けている。しかし、上記ガスケットＧＳを用いれば、蓋体４０が外力を受けて９０゜程度、開き方向に回転して、１．６ｍｍ程度に撓み代が小さくなっても高いシール性を維持するから、いわゆる複雑な構成のロストモーション機構を設けなくても、所定以上のシール面圧を確保することができる。

（２）−２−３−４ ガスケットＧＳが燃料により膨潤しても、第１および第２の本体側シール部ＧＳｅ１，ＧＳｅ２により、ガスケット本体ＧＳａの外面がシール保持部２４に接触するのを防止するから、接触面積の増大に伴う回転トルクの増大を生じることもない。

（２）−２−３−５ キャップ本体２０が１８０゜の回転で軸方向へ３ｍｍ以上移動するようなピッチの大きいネジを用いることにより、少ない回転角度で開閉操作ができるから、操作性に優れている。

（２）−２−３−６ ガスケットＧＳは、撓み代が１．３ｍｍのときの上記反力が１００Ｎ以下であり、上記シール面圧が０．５ＭＰａ以上とすることが好ましい。この場合には、閉止体を締め込み開始位置から８０〜９０゜回転したときに軸方向への移動量が１．３ｍｍとすることが好ましい。この構成によると、閉止体が締め込み状態から外力により開き方向に約９０゜戻っても、ガスケットによる高いシール性を維持することができる。

（２）−３ 蓋体４０の構成
図１において、蓋体４０は、操作機構を構成するものであり、トルク機構８０を介してフランジ部２２に回転可能かつ着脱自在に装着されている。蓋体４０は、上壁４１と、上壁４１の上面に突設された操作部４２と、上壁４１の外周部に形成された側壁４３とを備え、導電性樹脂を用いて射出により一体成形されている。また、側壁４３の内側には、係合突部４３ａが周方向に沿って等間隔で４カ所突設されている。係合突部４３ａは、蓋体４０を、トルク機構８０を介してキャップ本体２０に組み付けるための突起である。蓋体４０の取付構造について後述する。

（２）−４ トルク機構８０の構成
（２）−４−１ トルク機構８０の概略構成
図１０は蓋体４０とキャップ本体２０の上部とにわたって設けられたトルク機構８０を示す分解斜視図、図１１はトルク機構８０を上方から示す説明図である。トルク機構８０は、図３に示す燃料キャップ１０で注入口ＦＮｂを閉じる動作の際に、蓋体４０が所定以上の回転トルクを受けたときに節度感を与えて、燃料キャップ１０が所定の回転トルクでフィラーネックＦＮに装着したことを確認できる機構である。

図１０および図１１に示すように、トルク機構８０は、外管体２０ａの上部外周に２カ所形成された本体側係合部２３と、蓋体４０の上壁４１の下面に突設された操作部側係合部４６とおよびガイド部４８と、トルクプレート９０とを備えている。

（２）−４−２ 本体側係合部２３の構成
本体側係合部２３は、トルクプレート９０と係合して回転トルクを伝達するために円周上に配置された構成であり、第１係止端２３ａと、第２係止端２３ｂと、第１係止端２３ａと第２係止端２３ｂとの間に突設された山形の係合突条２３ｃ（第１係合部）とを備えている。また、本体側係合部２３は、第１ガイド端２３ｄと第２ガイド端２３ｅとを備え、第１ガイド端２３ｄと第２ガイド端２３ｅとの間がガイド段２３ｆになっている。

（２）−４−３ 蓋体４０の構成
操作部側係合部４６は、蓋体４０からトルクプレート９０に係合して回転トルクを伝達するための円柱状の突部であり、蓋体４０の上壁４１の下面に、周方向に２カ所突設されている。ガイド部４８は、ガイド周壁４８ａに囲まれており、第１ガイド溝４８ｂと第２ガイド溝４８ｃとを備えている。第１ガイド溝４８ｂは、回転軸を中心に円周上に形成され、第２ガイド溝４８ｃは、第１ガイド溝４８ｂに連続しかつ軸中心に向けて傾斜して形成されている。第１ガイド溝４８ｂの端部であってガイド周壁４８ａの端部には、第１ガイド溝４８ｂに面して、ガイド係止立壁４８ｄが立設されている。

（２）−４−４ トルクプレート９０の構成
トルクプレート９０は、樹脂から形成された円板状のトルク本体９１を備えており、トルク本体９１は、円板形状のアーム支持部９１ａと、アーム支持部９１ａを取り囲む円環形状の外環部９１ｂと、アーム支持部９１ａと外環部９１ｂと接続する連結部９１ｃとを備えている。トルク本体９１には、ガイド溝、トルクアームおよびスプリング片などが形成されている。すなわち、アーム支持部９１ａには、トルクアーム９３（第２係合部）が形成されている。トルクアーム９３は、アーム支持部９１ａから突設されたアーム本体９３ａと、アーム本体９３ａの外周部から突設されたトルク片側係合突部９３ｃと、アーム本体９３ａの自由端９３ｄから上方に突設されたガイド突部９３ｆとを備えている。トルクアーム９３は、支持根元９３ｂを支点とした片持ち梁から形成されており、その自由端９３ｄがトルク本体９１に対して所定の間隙を隔てている。

トルクアーム９３は、本体側係合部２３の係合突条２３ｃによりトルク片側係合突部９３ｃが押されると、支持根元９３ｂと自由端９３ｄの２点支持によりトルクアーム９３の長手方向と直角方向に撓み、蓋体４０の閉じ方向（時計方向）の回転により乗り越えるように構成されている（図１９参照）。

（２）−４−５ トルクプレート９０および蓋体４０の取付機構など
次に、キャップ本体２０とトルクプレート９０との装着構造（プレート装着機構）、トルクプレート９０と蓋体４０との装着構造（ハンドル装着機構）について説明する。図１２は図１０の要部を示す斜視図、図１３は燃料キャップ１０の側部を示す断面図である。トルクプレート９０の外環部９１ｂの内周側に、プレート係合部９８の係合爪９８ａが形成されている。係合爪９８ａは、切欠９８ｂを通じて上方から見ることができる位置であり、外環部９１ｂの内壁から中心軸方向に向けて突設された舌片であり、軸方向に弾性変形可能に形成されている。一方、キャップ本体２０のフランジ部２２の上部外周には、円弧状の係合突部２２ｂが形成されている。係合爪９８ａを係合突部２２ｂに圧入することによりトルクプレート９０がキャップ本体２０の上部外周で回転可能に装着されている。

また、外環部９１ｂの外周部には、装着部９９が形成されている。装着部９９は、係合爪９９ａを形成する係合凹所９９ｂを備えている。係合凹所９９ｂに蓋体４０の側壁４３の内壁の係合突部４３ａが係合することにより、トルクプレート９０が蓋体４０を回転可能（約２０゜）に支持している。上記係合突部４３ａが装着部９９の係合凹所９９ｂに係合している箇所は、プレート係合部９８の係合爪９８ａがフランジ部２２の係合突部２２ｂに係合している箇所より上方に配置されている。

燃料キャップ１０にトルクプレート９０および蓋体４０を組み付けるには、トルクプレート９０のプレート係合部９８の係合爪９８ａをキャップ本体２０の係合突部２２ｂに圧入して、トルクプレート９０をキャップ本体２０に組み付け、さらに、蓋体４０の係合突部４３ａをトルクプレート９０の係合爪９９ａに係合させることにより、蓋体４０をトルクプレート９０に組み付ける。

図１０に示すように、トルクプレート９０の外環部９１ｂの内周には、脆弱部９５の一部を構成する脆弱溝９５ａが形成されている。脆弱溝９５ａは、周方向に沿って形成されており、これらの脆弱溝９５ａは、切欠９８ｂなどを周方向に沿って連結するように形成されている。

いま、図１３に示すように、車両の衝突などにより大きな外力Ｆ１，Ｆ２が蓋体４０に加わると、脆弱部９５を起点として、蓋体４０を支持している脆弱部９５の外周部が破断するか、プレート係合部９８の係合爪９８ａがフランジ部２２の係合突部２２ｂから離脱するか、蓋体４０の係合突部４３ａが装着部９９から離脱する。このとき、ガスケットＧＳを支持しているキャップ本体２０のシール保持部２４に損傷を与えないので、シール性を損なうことがない。また、係合突部４３ａがトルクプレート９０の装着部９９の係合凹所９９ｂに係合している箇所が、プレート係合部９８の係合爪９８ａがフランジ部２２の係合突部２２ｂに係合している箇所より上方に配置されているので、外力Ｆ１だけでなく、外力Ｆ１より上方の外力Ｆ２を受けても、蓋体４０またはトルクプレート９０のいずれかが離脱するから、多様な外力に対しても高いシール性を維持することができる。特に、反対側の係合爪９８ａを支点にして、トルクプレート９０を起こすようなモーメントが作用するから、トルクプレート９０の離脱が容易である。
しかも、プレート係合部９８（プレート装着機構）、装着部９９（操作部装着機構）などは、シール保持部２４などの形状に制約されることなく、種々の外力に対して、破断荷重を設定するための最適化も容易である。

（２）−４−６ トルクプレート９０の支持機構
図１４はトルクプレート９０の周辺部を説明する説明図である。図１０および図１４に示すように、トルクプレート９０には、該トルクプレート９０を蓋体４０の上壁４１の下面とキャップ本体２０の上部との間で支持するための第１スプリング片９６および第２スプリング片９７が形成されている。すなわち、トルクプレート９０の中央上面には、４つの第１スプリング片９６が周方向に９０゜の位置に形成されている。第１スプリング片９６は、蓋体４０の上壁４１の下面に対して上下方向のスプリング力を与えるものである。図１４に示す第１スプリング片９６は、トルクプレート９０の上面と同一面でありかつ周方向に延設された片持ち梁から形成されたアーム９６ａと、アーム９６ａの先端でトルクプレート９０の上面より突出した押圧突起９６ｂとを備えている。第２スプリング片９７は、やや下方に向けて傾斜した片持ち梁であり、アーム本体９７ａと、アーム本体９７ａの先端でフランジ部２２の係合突部２２ｂに対して押圧する押圧突起９７ｂとを備え、トルクプレート９０の上面の切欠９７ｃ内で一端が傾動する。第２スプリング片９７は、押圧突起９７ｂが傾斜した係合突部２２ｂを押圧するため上下方向および半径方向の両方向に位置決めする。

（３） 燃料キャップ１０の開閉動作
次に、フィラーネックＦＮの注入口ＦＮｂを燃料キャップ１０で開閉する操作を行なったときのトルク機構８０の動作について説明する。図１６から図２０が燃料キャップ１０を閉じるまでの動作を示し、図２０から図２２までが燃料キャップ１０を開くまでの動作を示す。なお、トルク機構８０の操作部側係合部４６，４６、ガイド部４８，４８、トルクアーム９３，９３、本体側係合部２３，２３などは、トルクプレート９０の回転軸を中心に２つ設けられているので、図示の一方を中心に説明する。

（３）−１ 燃料キャップ１０の閉じ動作
図３に示すように、注入口ＦＮｂが開いた状態にて、蓋体４０の操作部４２を親指と人差し指で挟んで、キャップ本体２０を注入口ＦＮｂに軸方向へ挿入する。このとき、雄ネジ部２１の始端部２１ｃ（図２参照）を雌ネジ部ＦＮｃに始端部ＦＮｃ１に合わせる。そして、操作部４２に時計方向の回動力を加えて閉じる操作を行なうと、トルク機構８０は、図１６の状態から、図１７から図１９を経て図２０に示すような一連の動作を行なう。

すなわち、操作部４２に閉じ方向の回動力を加えると、図１６に示すように、蓋体４０の操作部側係合部４６がリブ用ガイド部９２をガイドされるとともに、トルクアーム９３のガイド突部９３ｆがガイド部４８にガイドされる。これにより、操作部側係合部４６が押圧端９２ａに当接するとともに、トルクアーム９３のガイド突部９３ｆが第１ガイド溝４８ｂに倣ってガイド係止立壁４８ｄに当接する。この状態では、蓋体４０がトルクプレート９０と閉じ方向の動きが一体化するとともに、トルクアーム９３は、支持根元９３ｂとガイド突部９３ｆとにより両持ち状態で支持されている。

図１７に示すように、蓋体４０とトルクプレート９０とが僅かに回転して、図１８に示すようにトルクアーム９３のトルク片側係合突部９３ｃが本体側係合部２３の係合突条２３ｃにラップ量Ｌｐにて係合し、操作部４２を１８０゜程度回転すると、上記係合を介してキャップ本体２０は、蓋体４０およびトルクプレート９０と一体的に回転する。このとき、キャップ本体２０が注入口ＦＮｂを閉じる方向へ進み、雄ネジ部２１が雌ネジ部ＦＮｃに係合する力が増大する。そして、この係合する力によって生じる反力が所定回転トルク以上になると、図１９に示すように、トルクアーム９３のトルク片側係合突部９３ｃが本体側係合部２３の係合突条２３ｃを乗り越えて、係脱状態になる。

すなわち、トルクプレート９０の僅かな回転に伴って、本体側係合部２３の係合突条２３ｃがトルクアーム９３のトルク片側係合突部９３ｃにラップ量Ｌｐ（図１８参照）で係合して半径方向に押圧するから、トルクアーム９３は、２点支持、つまり両持ちされた状態で弾性変形して係脱する。係脱状態になるときに、使用者は節度感を確認することができる。これにより、燃料キャップ１０は、注入口ＦＮｂに所定の締付トルクで閉じられている状態になる。そして、係脱すると、図２０に示すように、ガイド突起９４がガイド段２３ｆ内を移動して第１ガイド端２３ｄに当たり、さらに、蓋体４０、トルクプレート９０、キャップ本体２０が一体的に回転し、雄ネジ部２１のストッパ２１ｄが雌ネジ部ＦＮｃの始端部ＦＮｃ１に当たり、ガスケットＧＳに過剰に圧縮されるのを防止している。

（３）−２ 燃料キャップ１０の開き動作
燃料キャップ１０を開くには、蓋体４０の操作部４２を指で摘んで、図２０の状態から、反時計方向へ回転する力を加える。この状態では、キャップ本体２０がフィラーネックＦＮに係合により拘束されているから、図２１に示すように、蓋体４０の操作部側係合部４６がリブ用ガイド部９２内を移動して押圧端９２ｂに当たると同時に、ガイド部４８がトルクアーム９３のガイド突部９３ｆを第１ガイド溝４８ｂから第２ガイド溝４８ｃにガイドし、トルクアーム９３のアーム本体９３ａを、支持根元９３ｂを中心方向に撓ませる。これにより、トルクアーム９３のトルク片側係合突部９３ｃが本体側係合部２３の係合突条２３ｃに係合する位置から中心方向に待避して、ギャップＧｐを生じ、つまりラップ量Ｌｐ（図１８参照）が０の状態になる。

そして、図２２に示すように、蓋体４０、トルクプレート９０がキャップ本体２０に相対的に反時計方向に回転し、ガイド突起９４がガイド段２３ｆにガイドされて第２ガイド端２３ｅに当たる。このとき、トルクアーム９３のトルク片側係合突部９３ｃは、本体側係合部２３の係合突条２３ｃに係合しない内周側を移動するから、音を伴う節度感を生じない。

そして、ガイド突起９４が第２ガイド端２３ｅに当たった状態にて、蓋体４０の回転トルクは、蓋体４０の操作部側係合部４６、トルクアーム９３の押圧端９２ｂ、ガイド突起９４、本体側係合部２３の第２ガイド端２３ｅを介してキャップ本体２０に伝達され、蓋体４０、トルクプレート９０、キャップ本体２０が一体に反時計方向へ回転する。

そして、蓋体４０と一体にキャップ本体２０が約１８０゜回転すると図１６の状態に戻り、雄ネジ部２１がフィラーネックＦＮの雌ネジ部ＦＮｃの始端部ＦＮｃ１から外れて、キャップ本体２０は、フィラーネックＦＮに対する拘束力から解放される。燃料キャップ１０をフィラーネックＦＮから抜くことができ、注入口ＦＮｂが開かれる。

図２３は操作部４２の回転角と回転トルクとの関係を説明する説明図である。図２３において、燃料キャップ１０を注入口ＦＮｂに挿入してから、操作部４２が０〜５０゜の回転角である締め初めの初期では、雄ネジ部２１が雌ネジ部ＦＮｃに係合しない空転状態であり、ガスケットＧＳはシール面ＦＮｆに当たっていない。そして、操作部４２の回転角が５０゜を越えると、ガスケットＧＳが圧縮されつつ、回転トルクが上昇する。このとき、ガスケットＧＳは、図６（Ａ）、図６（Ｂ）、図６（Ｃ）へと徐々に圧縮されていくことになる。さらに、操作部４２による回転角が１８０゜を越えると、トルク機構８０により節度感を生じ（図１９の状態）、そして操作部４２が２００゜に達すると、ストッパ２１ｄにより燃料キャップ１０の回転が停止する（図２０の状態）。

（４） 上記実施例の構成により、上述した効果のほか、以下の効果を奏する。

（４）−１ 燃料キャップ１０を閉じる操作過程において、トルクプレート９０のトルク片側係合突部９３ｃが本体側係合部２３の係合突条２３ｃを乗り越えたときに節度感を確認でき、燃料キャップ１０が所定トルクで締め付けられていることが分かるから、ガスケットＧＳなどの弾性にかかわらず、所定トルク以上で締め付けることができる。

（４）−２ トルク機構８０によれば、燃料キャップ１０を開くために、蓋体４０を開く方向に回転するときには、トルクアーム９３のトルク片側係合突部９３ｃがガイド部４８により中心軸方向へ待避させられて、係合突条２３ｃに接触することなく、トルク片側係合突部９３ｃと係合突条２３ｃとの位置関係を初期の状態に戻すことができる。このとき、回転トルクが小さく、しかも音を発することもないから、使用者に違和感を与えることもない。

（４）−３ 操作部４２は、図１６に示すように、燃料キャップ１０を閉じ始めるときに、雌ネジ部ＦＮｃの始端部ＦＮｃ１で定まる一定の位置になり、また、図２０に示すように、燃料キャップ１０を開き始めるときに、雄ネジ部２１のストッパ２１ｄが雌ネジ部ＦＮｃの始端部ＦＮｃ１で止まる一定の位置になるから、操作性に優れている。しかも、雄ネジ部２１にストッパ２１ｄを一体に形成するだけで、汎用の雌ネジ部ＦＮｃを有するフィラーネックＦＮを用いることができるから、コストアップになることもない。

（４）−４ 燃料キャップ１０を締め込むときの最大角度は、１６０〜２００゜、つまり約半周により全閉されるように設定されているので、操作部４２を複数回転する必要がなく、操作性に優れている。

（５） 他の実施例
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。

（５）−１ 上記実施例では、自動車の燃料タンクに使用される燃料キャップに適した構成について説明したが、これらに限らず、他のキャップ、例えば、ラジエータタンクのキャップに用いてもよい。

（５）−１ ガスケットの形状は、上記実施例の形状に限定されず、例えば、図２４ないし図２７に示す断面形状としてもよい。すなわち、図２４のガスケットＧＳ−Ｂに示すように、スリットＧＳｂ−Ｂをやや上方に開口する構成や、図２５のガスケットＧＳ−Ｃに示すように、スリットＧＳｂ−Ｃの開口を下方に向けることにより、スリットＧＳｂ−Ｃの部分がアンダーカットになるのを回避して容易に離型する構成や、図２６のガスケットＧＳ−Ｄに示すよう断面Ｃ字形で、中心部の断面円形からスリットＧＳｂ−Ｄが外周部に向けて形成された構成や、図２７のガスケットＧＳ−Ｅに示すように断面長円形状で、断面Ｖ字形のスリットＧＳｂ−Ｅが形成された構成であってもよい。

（５）−２ 燃料キャップは、その回転操作によるガスケットにねじり力を加える構成であるが、撓み方向（回転軸の方向）に力を加えるのであれば、上下方向への操作力で閉じる構成であってもよい。

（５）−３ ガスケットを使用するタンクは、燃料タンクに限らず、他の液体を貯留するタンク装置であってもよい。

（５）−４ ガスケットのゴム材料は、上述したフッ素ゴムに限定されず、ほかの材料、例えば、ＮＢＲ・ＰＶＣ等のエラストマーなどを各種の材料を用いることができる。

（５）−５ 上記実施例では、閉じ方向へ操作するときに、図１８に示すトルク片側係合突部９３ｃと係合突条２３ｃとが係合しているラップ量Ｌｐが、開き方向へ操作するときに図２１に示すように０になり、つまり、ギャップＧｐを生じる位置までトルクアーム９３を待避させたが、使用者が違和感をもたない程度にラップ量Ｌｐを低減するように設定してもよい。

本発明の一実施の形態にかかる燃料キャップ１０（キャップ装置）を示す半断面図である。 燃料キャップ１０がフィラーネックＦＮに螺着されて注入口ＦＮｂを閉じている状態を説明する説明図である。 燃料キャップ１０がフィラーネックＦＮに装着される前の状態を説明する斜視図である。 燃料キャップのシール保持部２４に装着されたガスケットＧＳの付近を拡大して示す断面図である。 ガスケットＧＳの形状を説明するための説明図である。 燃料キャップを閉じるときのガスケットＧＳの圧縮される過程を説明する説明図である。 ガスケットの撓み代と反力との関係を示すグラフである。 ガスケットの撓み代とシール面圧との関係を示すグラフである。 ガスケットの撓み代とシール面圧／反力との関係を示すグラフである。 蓋体４０とキャップ本体２０の上部とにわたって設けられたトルク機構８０を示す分解斜視図である。 トルク機構８０を上方から示す説明図である。 図１０の要部を示す斜視図である。 燃料キャップ１０の側部を示す断面図である。 トルクプレート９０の周辺部を説明する説明図である。 第１スプリング片及び第２スプリング片の作用を説明する説明図である。 トルク機構の動作を説明する説明図である。 図１６に続く動作を説明する説明図である。 図１７に続く動作を説明する説明図である。 図１８に続く動作を説明する説明図である。 図１９に続く動作を説明する説明図である。 図２０に続く動作を説明する説明図である。 図２１に続く動作を説明する説明図である。 操作部の回転角と回転トルクとの関係を説明する説明図である。 他の実施例にかかるガスケットを示す断面図である。 さらに他の実施例にかかるガスケットを示す断面図である。 別の実施例にかかるガスケットを示す断面図である。 さらに別の実施例にかかるガスケットを示す断面図である。 従来のトルク機構を説明する説明図である。

符号の説明

１０...燃料キャップ（キャップ装置）
２０...キャップ本体（閉止体）
２０ａ...外管体
２０ｂ...弁室形成体
２１...雄ネジ部
２１ａ...ネジ山
２１ｂ...ネジ溝
２１ｃ...始端部
２１ｄ...ストッパ
２２...フランジ部
２２ｂ...係合突部
２３...本体側係合部
２３ａ...第１係止端
２３ｂ...第２係止端
２３ｃ...係合突条
２３ｄ...第１ガイド端
２３ｅ...第２ガイド端
２３ｆ...ガイド段
２４...シール保持部
２５...弁室
３０...内蓋
４０...蓋体
４１...上壁
４２...操作部
４３...側壁
４３ａ...係合突部
４６...操作部側係合部
４８...ガイド部
４８ａ...ガイド周壁
４８ｂ...第１ガイド溝
４８ｃ...第２ガイド溝
４８ｄ...ガイド係止立壁
５０...調圧弁
８０...トルク機構
９０...トルクプレート
９１...トルク本体
９１ａ...アーム支持部
９１ｂ...外環部
９１ｃ...連結部
９２...リブ用ガイド部
９２ａ...押圧端
９２ｂ...押圧端
９３...トルクアーム
９３ａ...アーム本体
９３ｂ...支持根元
９３ｃ...トルク片側係合突部
９３ｄ...自由端
９３ｆ...ガイド突部
９４...ガイド突起
９５...脆弱部
９５ａ...脆弱溝
９６...第１スプリング片
９６ａ...アーム
９６ｂ...押圧突起
９７...第２スプリング片
９７ａ...アーム本体
９７ｂ...押圧突起
９７ｃ...切欠
９８...プレート係合部
９８ａ...係合爪
９８ｂ...切欠
９９...装着部
９９ａ...係合爪
９９ｂ...係合凹所
ＦＮ...フィラーネック
ＦＮ...フィラーネック（開口形成部材）
ＦＮｂ...注入口（タンク開口）
ＦＮｃ１...始端部
ＦＮｃ...雌ネジ部ＦＮｃ
ＦＮｆ...シール面
ＧＳ...ガスケット
ＧＳａ...ガスケット本体
ＧＳｂ...スリット
ＧＳｃ...シール突起
ＧＳｄ１...第１のパイプ側シール部
ＧＳｄ２...第２のパイプ側シール部
ＧＳｅ２...第２の本体側シール部
ＧＳｅ１...第１の本体側シール部
ＧＳｆ...肉抜き部

Claims (3)

1. タンク開口を開閉するキャップ装置において、
   上記タンク開口を閉じる閉止体と、
   上壁（４１）と、該上壁（４１）の外周部から突設され上記閉止体の上部の外周部を覆う円筒状の側壁（４３）とを有し、上記閉止体を該閉止体の回転軸を中心に回転操作するための蓋体（４０）と、
   上記閉止体と上記蓋体（４０）との間に介在し上記上壁（４１）および側壁（４３）で囲まれ、上記蓋体（４０）に加えられる閉じ方向または開き方向への回転トルクを、所定値を超えない範囲で上記閉止体に伝達する円形状のトルクプレート（９０）と、
   上記トルクプレート（９０）を上記閉止体に回転可能に装着するとともに、上記蓋体（４０）に加わった外力により上記トルクプレート（９０）の一部を弾性変形することにより上記トルクプレート（９０）が上記閉止体から外れるように構成されているプレート装着機構と、
   上記トルクプレート（９０）の外周部に形成され、上記蓋体（４０）を回転可能に支持する操作部装着機構と、
   を備え、
   上記操作部装着機構は、上記プレート装着機構に対し、上記回転軸の方向へ離れかつ上記回転軸を基準にして外方に配置されていること、を特徴とするキャップ装置。
2. 請求項１のキャップ装置において、
   上記プレート装着機構は、上記トルクプレート（９０）の外周部に形成されかつ弾性変形可能な係合爪（９８ａ）と、上記閉止体の外周部に形成されかつ上記係合爪（９８ａ）に係合する係合突部（２２ｂ）とを備えたキャップ装置。
3. 請求項２のキャップ装置において、
   上記操作部装着機構は、上記蓋体（４０）の側壁（４３）の内面に形成された係合突部（４３ａ）と、上記トルクプレート（９０）の外周部に形成され上記係合突部（４３ａ）に係合する係合凹所（９９ｂ）とを備えているキャップ装置。

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