JP4262409B2 - 車両タンクのための多機能弁 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念に記載の形式の特徴を有する、車両タンクのための多機能弁に関する。
【０００２】
このような弁は既に公知であり、車両タンクの上面に組み付けられており、少なくとも次のような機能を１つの構成群でまとめて有している。
【０００３】
−充填中のタンクを排気し、背圧の形成による過充填を防止する。
【０００４】
−運転に基づき燃料を取り出す際に通気する。
【０００５】
−過剰圧力形成時にタンクの過負荷を防止する。
【０００６】
−車両の過剰な傾斜位置または転覆位置おいて閉じる。
【０００７】
燃料を充填する際には、後から流入する燃料によって空気と燃料蒸気との混合物が押しのけられる。この混合物はまず最初に大きな排気開口を通り活性炭フィルタに流れ、この活性炭フィルタは燃料成分を抑留し、ほぼ清浄にされた空気を周囲に至らしめる。上記の大きな排気開口には、公知の弁ではフラップが配属されており、このフラップは一方ではばね的に閉鎖位置にプレロードをかけられており、他方では車両の通常位置で、浮力体によって開放保持される。充填が増加するにつれ、密度（１．２）が燃料の密度（０．７）よりも著しく高いこの浮力体が、徐々に燃料中に沈み込む。体積に応じた浮力に基づき、有効な重力と上記の閉鎖ばねの力との間の力の比も変化するので、この閉鎖ばねは、タンクの充填面レベルが最大高さに達する直前にフラップを閉じる。
【０００８】
大きい開口に対して液体的に平行に、極めて小さい別のもう１つの開口が弁に設けられている。この開口は同様に、運転に基づく排気のために働く、即ち、車両の走行中若しくは停止中にタンク内で圧力が形成される際に燃料蒸気を流出させるために働く。この小さな開口も燃料がさらに上昇する際には、液体的な燃料が排気通路に上昇しないように閉じられなければならない。従ってこの開口には、同様に比較的弱いばねで閉鎖位置をとるようにプレロードをかけられて、浮力体の重量（密度が同じく燃料密度よりも大きい）によって開放位置に保たれる弁本体が配属されている。大きな開口の場合と同じ原理で、この小さな開口も最終的に閉じられる。タンクの確実な運転のためには、液体的な燃料の上方に常に、圧力変動のための緩衝材としてガス気泡が維持され続けていることが重要である。
【０００９】
浮力体の高い密度はばねと関連して、車両が過剰に傾斜した場合に、または転覆した場合に、この浮力体の重量若しくは浮力がその都度、閉鎖ばね力に加わることにより両開口を確実に閉鎖することを保証する。この浮力体が浮動体としての所定の構成で形成されているならば、浮動体は、フラップ若しくは弁本体をちょうど転覆位置ではばね力に抗して開口横断面から持ち上げるので、タンクはこの開口で不密になる。
【００１０】
しかしながら公知の弁では、燃料を充填する際に極めて遅いと、小さな通気開口を介して液面レベルの上方に存在するガス気泡も完全に導出され、タンクに液体が完全に充填されることになる。特に弁本体は充填面レベルが極めて高くなって初めて閉じ、この場合明らかに、小さな開口の絞り抵抗により既に十分な背圧が事前にタンク内に形成されている。これによりタンクの過剰充填が行われてしまう。
【００１１】
さらに第２の開口はより大きな第１の開口から離れて配置されているので、タンク上面の切欠に蓋として嵌め込まれている構成群は全体として比較的大きな所要スペースを有している。
【００１２】
しかしこのような切欠では、確実なシールという点ではできるだけ小さくするのが望ましい。
【００１３】
この構成群はさらに過圧弁を有している。この過圧弁は著しい圧力上昇時にタンクの損傷を防止する。この過圧弁は主として、タンクがいっぱいの状態で燃料の温度が著しく上昇し、上記のガス気泡の圧力が過圧弁の閾値を越えて上昇した際に機能する。しかし既に予めタンクが過剰充填されていると液体燃料が流出してしまう恐れがある。
【００１４】
閉鎖体を有した鐘状の浮動体を保持する通気弁及びロールオーバー弁が形成されていて、浮動体の内部で下方に向けて開かれた内室が、タンク充填面レベルの上昇の際にガス気泡を保持している一方で、通気流が浮動体を通り過ぎて外部に到る。浮動体の下側には球が設けられており、この球は傾斜位置または転覆位置の場合に浮動体の浮力を克服し、閉鎖体を閉鎖位置に維持する。第２の溢流開口ははこの弁では設けられていない。
【００１５】
本発明の課題は、冒頭で述べた形式の弁を改良することにある。
【００１６】
この課題は本発明によれば請求項１の特徴部に記載の特徴により解決された。請求項２以下の特徴により本発明の有利な別の構成が得られる。
【００１７】
２つの両開口がそれぞれ、閉鎖体を支持する浮動体によって閉鎖可能であるならば、これによりまず最初に、液面レベルが上昇する際に確実な閉鎖が行われる。めったに起こらないロールオーバーのためには、固有の機械的な操作装置が設けられている。この装置は、このような極端な状況で浮動体の浮力に抗して作用するので、開口は確実に燃料が流出しないように閉鎖される。
【００１８】
前記の操作装置は自体公知のように、浮動体の浮力よりも大きな重量を有する少なくとも１つの物体を有しており、特に簡単な手段を使用する。しかし別の浮動部材を有していてもよく、この場合、変向機構がこの別の浮動部材に接続されている。この別の浮動部材の浮力は、ロールオーバー時に両浮動体にこれら両浮動体の浮力に抗するように伝えられる。
【００１９】
両浮動体が唯１つの装置によって一緒に、対応する閉鎖体の閉鎖位置に保持されるならば特に有利である。このことは、両開口若しくは両浮動体を互いに同軸的に配置するならば特にスペース節約的に行われる。
【００２０】
第１の浮動体が例えば鐘状に形成されていて、第２の浮動体のためのガイドを形成するならば、第２の開口を第１の浮動体にスペース節約的に設けることができる。これにより弁全体の側方の広がりをできるだけ小さくするという要求も満たされる。
【００２１】
第２の浮動体が第１の浮動体よりもゆっくりと浮上するならば、第２の開口を後からすぐに閉鎖させるために効果的である。これは第２の浮動体が、密度が幾分高い材料から製造されることにより得られる。
【００２２】
さらに両閉鎖体を、円錐形または凹状に湾曲された底面を有する、内室が容器に液体的に連通されている１つのコップ状のガイドにおいてさらにスペース節約的にガイドすることができる。底面の形状は、両排気開口を閉鎖するための上記の重量体のための転がりガイドを形成する。
【００２３】
底面と浮動体の下面との間に球が配置されていて、この球の直径が、底面と、この底面までの浮動体の下面の距離とに合わせて、前記球が側方でガイドに当接する前に両閉鎖体が機械的に閉鎖位置にもたらされるように調節されているならば、ロールオーバー機能は、長い組み込み期間にわたっても特に確実に機能する。これにより球のひっかかりも不都合な騒音も確実に防止される。下方に向かって湾曲する底面を転動する際に球は常に燃料によって湿されるので、球の表面と浮動体の下面との間の摩擦も問題にはならない。
【００２４】
これにより、タンクの通気及び排気を可能にし、タンクの許容できない過剰圧力及び過剰充填を防止し、浸漬管遮断を行い（充填ノズルを自動的に遮断するための許容充填面レベルに達した後での充填の際の十分な背圧の形成）、ロールオーバー機能を有する浮動体弁が提供される。
【００２５】
この弁は、充填面レベルに応じて充填排気及び運転排気を相次いで遮断する若しくは充填面レベルが下がった場合に再び開放する、二重浮動体（外側浮動体及び内側浮動体）から成る。
【００２６】
浮動体の下方にはロールオーバー球が配置されており、この球はタンクの任意な傾斜位置または転覆位置の場合に、浮動体の浮力を克服し、弁を閉鎖する。
【００２７】
さらなる排気は行われない。
【００２８】
次に図面につき本発明の実施例及び利点をさらに詳しく説明する。
【００２９】
図１に示したように、保持部材２に配置された多機能弁１が形成されている。この保持部材２は、容器、例えば車両の燃料タンク（図示せず）のカバーに設けられた開口の蓋として使用されている。保持部材２はフランジ３でこの開口の縁部に載置されており、必要に応じてシール部材を介在させロックされてまたは圧力密に溶接されている。符号４によって容器内の液面レベルが示されている。
【００３０】
保持部材２は、容器に向かって、即ち下方に向かって鐘状に開かれた室５を有している。この室５のほぼ中央にはコップ状のガイド６が配置されており、このガイド６はほぼフランジ３の平面で保持部材２の本体に固定されている。ガイド６は球冠状に、凹面状に湾曲した底面７を有しており、この底面７には複数の孔８が設けられている。さらにガイド６の上縁部のすぐ下には大きな貫通孔９が設けられている。ガイド６の、上方に向かって開かれた内室は、排気開口１０に向かって開かれている。この内室は保持装置２の本体内で延びている。
【００３１】
さらに保持装置２にはフランジ３の上方で種々の通路が形成されており、これらの通路は、排気流から炭化水素粒子を除去するための活性炭フィルタ（図示せず）に続いている。
【００３２】
保持装置２には自体公知の過圧弁（図示せず）も配置されている。この過圧弁は同様に容器内部と連通しており、例えば温度に基づき過剰な圧力が形成された場合に開かれ、容器の損傷を防止する。
【００３３】
ガイド６内には第１の浮動体１１がまっすぐに上下運動可能にガイドされている。この浮動体１１は、中空円筒状の内室１２を有し、下方に向かって開かれたほぼ鐘状の横断面を有している。浮動体の上方の端面若しくは内室１２のカバーは、円錐形の閉鎖体１３を有している。この閉鎖体１３は排気開口１０に対応配置されており、閉鎖位置（図示せず）では排気開口１０の縁部に密に当接する。閉鎖体１３はシール作用を向上させるために弾性的なシールリング１４を有している。
【００３４】
内室１２のカバーの中央には通気開口１５が設けられている。この通気開口１５は小さな横断面を有しており、従って所定の絞り作用を有している。第１の浮動体１１の側壁には、カバーの下側にやはり貫通孔１６が設けられており、これにより内室１２が、ガイド６の底面７に設けられた孔８と接続されて、常に完全に圧力補償されている。
【００３５】
第１の浮動体１１の内室１２には、第１の浮動体１１と同軸的に第２の浮動体１７が案内されている。第２の浮動体１７の円錐形の上端面は、第２の閉鎖体１８として、必要に応じて同様にシールリングを装着されて形成されている。この第２の閉鎖体１８は通気開口１５に対応していて、この通気開口１５を図示した状態では密に閉鎖している。
【００３６】
両浮動体１１，１７と、ガイド６の底面７若しくは側壁との間には球１９が自由転動可能に挿入されている。この球の直径は、球冠状の底面７と、閉鎖位置にある両浮動体１１，１７の間隔とによって次のように寸法設定されている。即ち、球１９がガイド６の側方の縁部に当接する前に、球１９が両浮動体１１，１７を閉鎖位置に確実に保持する（図４参照）ように寸法設定されている。これにより球１９がガイド６の側方の縁部に当接するのが防止され、ひいては不都合な騒音の発生が防止される。球は内側の浮動体１７の下面に接触するだけで、外側の浮動体１１は間接的に第２の閉鎖体１８を介して持ち上げられる。
【００３７】
さらに球は、その重量が、容器が１８０°傾けられた場合、即ち転覆位置にある場合でも、球自体の浮力と両浮動体の浮力を確実に克服する程度の重さである。
【００３８】
排気開口１０及び通気開口１５が閉鎖されている状態の図１に示した弁の位置は、容器の許容完全充填面レベルの場合に、即ち液面レベル４が高位置にある場合に、両浮動体１１，１７の浮力に基づき自動的に調節される（充填ストップ機能又は浸漬管遮断）。さらに上記弁の位置は、容器が傾斜位置又は転覆位置（図４参照）にある場合に調節される（ロールオーバー機能）。
【００３９】
両浮動体１１，１７は、例えば中間に位置する溝を備えた長手方向リブによって、両浮動体１１，１７の側面に沿っても常に鉛直方向の圧力補償が可能であるようにガイドされている。ガイド６は例えば自体公知のようにケージ状に形成されていてもよい。
【００４０】
図２の弁１の位置では排気開口１０が開かれている。このような開放状態はいつも、充填面レベルが下がり、両浮動体１１，１７の浮力が僅かしか又は全く生じず、図４のような容器の傾斜位置もない場合に生じる。容器をいっぱいに充填する際には、若しくは液面レベル４を再び上昇させる際には、図２に示したように、押しのけられた空気燃料混合物が貫通孔９及び排気開口１０を通って活性炭フィルタに向かって逃出する。
【００４１】
この間、第２の浮動体１７の位置は重要ではない。しかし第２の浮動体は材料選択（密度）若しくは固有の重量によって、第１の浮動体１１よりも遅れて浮かび上がるように設計することができる。図示の位置では、浮動体１７の下面は球１９の上に載置されており、第１の浮動体１１はその重量に基づき第２の閉鎖体１８に支持されているので、通気開口１５は閉鎖されている。
【００４２】
液面レベル４が許容充填面レベルに近づくと、図３に示したようにまず最初に、ガイド６内の第１の浮動体１１が上昇し、閉鎖体１３とシールリング１４とによって排気開口１０を閉鎖する。しかし同時に通気開口１５はまだ開かれたままであるので、絞られた排気流が引き続き逃出することができる。この排気流は図３に示したように、ガイド６に設けられた貫通孔９と、第１の浮動体１１に設けられた貫通孔１６と、通気開口１５とを通って排気開口１０に流れ出る。
【００４３】
このような状態では、迅速に充填する際には容器内に既に十分な背圧が形成されるので、充填管片を通してさらに燃料を後充填することはできない。これに対しゆっくりと流入させる場合には、液面レベル４はゆっくりとさらに上昇するが、最終的に第２の浮動体１７も上昇し、閉鎖体１８によって通気開口１５も閉鎖する。こうして容器の過剰充填は回避される。このような状態では、ゆっくりと後充填を行う場合でも燃料がタンク内圧に抗して流入することはできない。
【００４４】
上記の過圧弁はいずれにせよ、圧力なしに流入する燃料によっては得られない圧力に達して初めて開く。
【００４５】
燃料を取り出す際の、容器の運転に応じた通気のための外気は、別個の通気装置（例えばタンクカバーに設けられている）を介して図１の状態でも流入することができる。
【００４６】
傾斜位置遮断を省略し、転覆位置のための純然たるロールオーバー機能だけを設けようとする場合、球１９の代わりに別の浮動体（図示せず）を設けることができる。このような別の浮動体は、容器が１８０°の傾動角度の範囲にある場合に、ガイド６に配置された傾動レバーを介して両浮動体１１，１７を閉鎖位置にもたらすものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 同軸的に配置された２つの浮動体を有する多機能弁を、完全な閉鎖位置で示した断面図である。
【図２】 図１の細部を、弁の第１の（排気）開口が開かれた状態で示した図である。
【図３】 図１の細部を、弁の第２の（通気）開口が開かれた状態で示した図である。
【図４】 傾斜状態にある車両で、機械的な装置によって両開口が閉鎖されている状態で示した図１の弁の断面図である。
【符号の説明】
１ 弁、 ２ 保持部材、 ３ フランジ、 ４ 液面レベル、 ５ 室、 ６ ガイド、 ７ 底面、 ８ 孔、 ９ 貫通孔、 １０ 排気開口、 １１ 浮動体、 １２ 内室、 １３ 閉鎖体、 １４ シールリング、 １５ 通気開口、 １６ 貫通孔、 １７ 浮動体、 １８ 閉鎖体、 １９ 球

Claims (6)

1. 車両容器のための多機能弁であって、充填時にタンクを排気するために設けられた、容器の充填面レベルに応じて第１の閉鎖体によって閉鎖可能な第１の開口と、絞りながらタンクを排気するために設けられた、第２の閉鎖体によって閉鎖可能な第２の開口とを有しており、この場合、車両が過剰な傾斜位置または転覆位置に到ると、両閉鎖体が自動的に各閉鎖位置に到る形式のものにおいて、
   両閉鎖体（１３，１８）が、容器内に存在する媒体よりも小さい密度を有する、それぞれ対応配置された第１の浮動体若しくは第２の浮動体（１１，１７）によって閉鎖位置にもたらされ、ロールオーバー作用の際には機械的な装置が、両浮動体（１１，１７）にその浮力に抗するように作用し、閉鎖体（１３，１８）を閉鎖位置に保持し、両浮動体がばね等によって相互に影響されることなしに可動であって、両閉鎖体にそれぞれシールリングが設けられていて、第２の浮動体（１７）の浮力が、第１の浮動体（１１）の浮力よりも小さく、両開口（１０，１５）と浮動体（１１，１７）とが同軸的に配置されていて、第２の浮動体（１７）が、鐘状の第１の浮動体（１１）内に半径方向及び長手方向に摺動可能にガイドされていることを特徴とする、車両容器のための多機能弁。
2. 前記機械的な装置が、その重量が前記浮動体の浮力よりも大きい少なくとも１つの物体を有している、請求項１記載の多機能弁。
3. 第２の開口（１５）が第１の浮動体（１１）に配置されている、請求項１又は２項記載の多機能弁。
4. 浮動体（１１，１７）が、円錐状の、または凹状に湾曲された底面（７）を有したコップ状のガイド（６）内にガイドされていて、該ガイド（６）の内室が容器に液体的に連通されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の多機能弁。
5. 底面（７）と浮動体の下面との間に球（１９）が配置されていて、該球の直径が、底面（７）と、浮動体の下面から底面（７）までの間隔とに合わせて、前記球（１９）が側方でガイド（６）に当接する前に両閉鎖体（１３，１８）が機械的に閉鎖位置にもたらされるように調節されている、請求項４記載の多機能弁。
6. 排気開口（１５）が絞り孔として形成されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の多機能弁。

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