JP4317397B2 - フロート弁装置の製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、例えば自動車の燃料タンクの液面が上昇したときに燃料が燃料タンク外へ流出することを防止する燃料遮断弁等に好適なフロート弁装置に関する。
従来のフロート弁装置として、下記特許文献１には、上蓋壁を有し、下端がフィルタで塞がれ、前記上蓋壁の中心に燃料蒸気の排気孔が上向きに開設された筒形弁室と、上記筒形弁室の上蓋壁上に、半径方向外向きに一体に設けられ、その内端部に前記排気孔の上端が直角に連通した接続管と、前記筒形弁室中に上下動自在に収納され、上面に前記排気孔の下端を閉塞できる弁頭を備えたフロートとからなる車輌の燃料流出防止弁において、上記排気孔の内径と接続管の内径を等しくすると共に、前記フロートの弁頭で塞がれる排気孔の下端部に、該排気孔よりも内径が小さい弁座リングを取付けたことを特徴とする車輌の燃料流出防止弁が開示されている。そして、上記の燃料流出防止弁を構成している、筒形弁室の排気管端部と弁座リングとの接合は、超音波溶着装置による溶着によって行われている。
超音波溶着装置は、例えば縦方向の軸上に、振動エネルギーの発生源である超音波振動子と、加圧機構と、それにセットされるホーンと、工作物を受ける治具等から構成される。
したがって、超音波溶着装置を用いて、弁座リングを溶着する場合には、超音波振動子から発生した振動エネルギーによってホーンを上下方向に振動させ、このホーンを弁座リングに当接させて、弁座リングを筒形弁室に押し付けることにより、弁座リングと筒形弁室との間で摩擦熱が発生し、お互いの部材が溶け合い溶着する。
実開平５−３０６５４号公報
上記特許文献１に示される、弁座リングと筒形弁室の排気孔端部との超音波溶着においては、該弁座リングは、ホーンより伝達された上下方向の振動によって筒形弁室に溶着されるため、弁座リングが筒形弁室に対して傾いて溶着される可能性があった。また、弁座リングが横方向にずれて、弁座リングの孔の中心がフロートの中心からずれる可能性があった。更に、超音波振動時に発生する熱によって、弁座リングの孔が変形して、その真円度が低下する可能性があった。
このような場合、弁座リングとフロートとのシール性が十分に得られず、結果として、液体の漏れが発生する可能性があるという問題点があった。
したがって、本発明の目的は、弁閉塞時におけるシール面の密着性を向上させて、液体の漏れの発生をできるだけ少なくするようにしたフロート弁装置の製造方法を提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明の第１は、弁ケースと、この弁ケースに組付けられて弁室を形成する上蓋と、前記弁室内に昇降可能に配置されたフロート弁とを備え、前記上蓋には、外部の配管が接続される導出管と、この導出管に連通し、前記上蓋の内面に開口する排気孔と、この排気孔を囲むように前記上蓋に取付けられると共に前記弁ケース内に収容されて、前記フロート弁が当接する弁座を形成する、前記弁ケースとは別体のシールキャップとが設けられたフロート弁装置の製造方法において、前記シールキャップをスピン溶着によって前記上蓋の内面に溶着することを特徴とするフロート弁装置の製造方法を提供するものである。
上記発明によれば、上蓋とシールキャップとの溶着方法として、上蓋にシールキャップを圧着させて、該シールキャップを上蓋に対して相対回転させることにより、シールキャップと上蓋との間に摩擦力を発生させ、その際の熱エネルギーにより、互いの部材を溶融して接合するスピン溶着を採用する。その結果、シールキャップは、超音波溶着のような上下方向の振動ではなく、周方向に回転しながら溶着されるので、シールキャップが傾いて溶着されることが発生しにくくなり、また、シールキャップの全周が上蓋に均一に溶着されるので、接着強度やシール性が良好となる。
本発明の第２は、上記第１の発明において、前記上蓋の内面に、前記排気孔を囲む円筒状のリブを形成し、前記シールキャップの周壁に、前記リブを囲む二重円筒壁を設け、この二重円筒壁の内壁又は外壁のいずれか一方に、前記リブと接触する溶かし部を設け、前記二重円筒壁の前記溶かし部と前記リブとの接触面をスピン溶着によって溶着すると共に、前記二重円筒壁の他方の壁で溶着の際に発生するバリを封じ込めるようにしたフロート弁装置の製造方法を提供するものである。
上記発明によれば、上蓋のリブとシールキャップの二重円筒壁の溶かし部とが円接触した状態で、シールキャップを蓋体に対して相対回転させるので、上記円接触部分が回転ガイドとなり、傾き及び横ずれを防止して、シールキャップの通気孔の中心を正確に設置することができる。
また、スピン溶着の際に発生する未溶着のバリ等の不要な生成物を、前記シールキャップの二重円筒壁によって形成される空隙に封入することができる。そのため、スピン溶着時に発生したバリが飛散して、弁体のシール面に挟まるなどの不都合を回避することができる。
本発明の第３は、上記第２の発明において、前記リブの前記溶かし部と接触する側の基部にバリ受け溝が形成されているフロート弁装置の製造方法を提供するものである。
上記発明によれば、リブの基部方向に流出するバリが、バリ受け溝に溜まり、最終的には二重円筒壁の溶かし部となる壁の下端によって封じ込められる。
本発明によれば、フロート弁装置の製造に際して、上蓋とシールキャップとの溶着方法として、蓋体にシールキャップを圧着させて、該シールキャップを上蓋に対して相対回転させることにより、シールキャップと上蓋との間に摩擦力を発生させ、その際の熱エネルギーにより、互いの部材を溶融して接合するスピン溶着を採用したことにより、シールキャップの傾きを防止すると共に、シールキャップの全周を蓋体に均一に溶着させることができ、シール性や接着強度を向上させることができる。
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。
図１〜７には、本発明によって製造されるフロート弁装置の一実施形態が示されている。図１はフロート弁装置の分解斜視図、図２は燃料タンクにフロート弁装置を取付けた状態を示す断面図、図３はシールキャップを蓋体にスピン溶着した際の、溶着部の拡大断面図で、（ａ）は溶着前の拡大断面図、（ｂ）は溶着後の拡大断面図、図４はシールキャップを蓋体にスピン溶着させる際の、スピン溶着前の状態を示す断面図、図５はシールキャップを蓋体にスピン溶着させる際の、スピン溶着後の状態を示す断面図、図６はスピン溶着装置によるシールキャップの溶着方法を示す斜視図、図７はスピン溶着装置の回転ホルダを示す斜視図である。
図１に示すように、このフロート弁装置１００は、筒状ケース２１０と、該筒状ケースの下面の開口部を、閉塞する下キャップ２２０とで、弁ケース２００（図２参照）が形成されている。
この弁ケース２００の上面開口部には、上蓋３００が取付けられている。弁ケース２００と、上蓋３００とで囲まれる弁室には、フロート弁４００が上下移動可能に配置される。
フロート弁４００と、下キャップ２２０との間には、スプリング５００が介装され、フロート弁４００に常時、上向きの付勢力を付与している。
前記筒状ケース２１０の周壁には、通水用の通水孔２１１が形成されている。また、筒状ケース２１０の下縁部には、複数の爪２１２が形成されている。
一方、前記下キャップ２２０の周壁の下縁部には、係合孔２２１が形成されていて、前記筒状ケース２１０の下面に組み付けたとき、前記爪２１２が係合孔２２１に係合して、下キャップ２２０が筒状ケース２１０に接合される。
また、前記下キャップ２２０の底壁には、通水孔２２２が形成されている。更に、該底壁の内面中央には、前記スプリング５００の下端部を支持する突起２２３が形成されている。
フロート弁４００は、上面中央に、後述するシールキャップ３３０の弁座３３２を塞ぐ、突起状の弁頭４０１を有している。また、フロート弁４００の弁頭４０１を囲む、周方向の複数箇所には、上下に貫通するスリット状の透水孔４０２が形成されている。
上蓋３００は、図２を併せて参照すると、蓋本体３１０と、蓋本体３１０の下面周辺に、インサート成形されたフランジ部３２０と、蓋本体３１０の内面中央に、接合されるシールキャップ３３０とで構成されている。
蓋本体３１０は、その上面に、半径方向外方に延出された導出管３１１を有している。また、図１に示すように、蓋本体３１０には、前記導出管３１１の軸方向に沿って形成されたリブ３１７が形成されている。更に、前記リブ３１７に、直角に交差するように形成された、もう一つのリブ３１８が形成されている。
前記導出管３１１の通気孔の内端は、蓋本体３１０の内面中央部に開口して上方に伸びる排気孔３１２に連通している。
蓋本体３１０の内面中央に開口する排気孔３１２の開口部周縁には、円筒状のリブ３１３が形成されている。更に、円筒状のリブ３１３の内周の基部には、環状の溝からなる、バリ受け溝３１９が形成されている。
一方、前記フランジ部３２０は、蓋本体３１０にインサート成形されている。
前記シールキャップ３３０は、全体として、有底の円筒状をなし、該底面の中央には、内方に向けて、円筒リブ状に盛り上がって形成された通気孔３３１が形成されている。この通気孔３３１の底面開口部周縁には、テーパ状の凹部をなす弁座３３２が形成されている。
そして、この弁座３３２には、フロート弁４００が上昇したとき、その弁頭４０１が密接し、通気孔３３１を閉じるようになっている。
シールキャップ３３０の周壁は、底面から立ち上がる一重円筒部３３９と、この一重円筒部から拡径段部３３５を経て、内壁３３３と、外壁３３４とに形成された二重円筒部とで構成されている。すなわち、上記一重円筒部３３９、拡径段部３３５、内壁３３３、外壁３３４が、本発明における周壁を構成している。
また、内壁３３３と、前記拡径段部３３５と、外壁３３４とによって、前記上蓋の円筒状のリブ３１３を受け入れる環状の溝３３６を構成している。
図３を併せて参照すると、前記内壁の前記環状の溝３３６側に位置する内面には、前記上蓋本体３１０のリブ３１３が、係合する拡径段部３３７が形成されている。
前記蓋本体３１０の円筒状のリブ３１３は、シールキャップ３３０の環状の溝３３６に、挿入されたとき、前記拡径段部３３７に係合する。
そして、後述するスピン溶着によって、図３（ｂ）に示すように、拡径段部３３７の所で、回転溶着されて、樹脂が溶融し、円筒状のリブ３１３が、環状の溝３３６内に入り込むことによって、シールキャップ３３０が、蓋本体３１０に溶着されるようになっている。
一方、前記シールキャップ３３０の、前記拡径段部３３５の外面には、後述するスピン溶着装置の、回転ホルダ８００に係合させるための突部３３８が形成されている。この突部３３８は、拡径段部３３５の周方向に対向する２ヶ所に形成されている。
この突部３３８は、その片面が拡径段部３３５に対して、垂直に立ち上がった面３３８aを形成し、その反対面が拡径段部３３５に対して、傾斜した面３３８bを形成している。
また、図６に示されるように、前記蓋本体３１０の内面には、排気孔３１２の開口部周縁の前記円筒状のリブ３１３の更に外側に位置する円筒状のリブ３１４が形成されている。この円筒状のリブ３１４の、周方向の４箇所に、舌片３１５が立設されている。
この舌片３１５には、前記筒状ケース２１０の、上端開口部周縁に形成された図示しない爪と係合する、係合孔３１６が形成されている。そして、筒状ケース２１０の上記爪が、筒状ケース２１０の上記舌片３１５の係合孔３１６に係合することにより、筒状ケースが上蓋３００に接合される。
上記の各部材の材料としては、成形性が良く、耐溶剤性の優れるものが好ましい。例えば、ポリアセタール、ポリアミド等の樹脂材料が使用される。また、スプリングには、ステンレスが好適に使用される。
また、フランジ部３２０は、図示しない燃料タンクに溶着させるため、燃料タンクと同質な材料、例えばポリエチレン等のオレフィン系樹脂で形成されることが好ましい。
更に、上蓋３００の蓋本体３１０とシールキャップ３３０とは、スピン溶着により、互いの部材を溶融させて接合するので、同一の材料を使用するのが好ましい。本実施形態では、ポリアミドを使用している。
以上のように構成されたフロート弁装置１００は、燃料タンクの壁面に形成された開口部を通して、挿入され、その開口部周縁に、前記フランジ部３２０を溶着して固定される。図２において、想像線６００は、図示しない燃料タンクの壁面の位置を示している。
次に、スピン溶着の方法を説明する。
前記上蓋３００は、図６に示すように、位置決め治具７００上に、その内面を上方に向けて設置される。
この位置決め治具７００は、図示しない回転溶着装置の基台上に、予め取付けられている。また、位置決め治具７００は、上面中央部に、円筒状のリブ７１０を有している。円筒状のリブ７１０は、その周方向の４箇所に、９０度ずつの角度で形成された、４つの切欠７１１、７１２、７１３、７１４を有している。
そのうちの一つの切欠き７１１は、前記上蓋３００の導出管３１１が、挿入できる幅で形成されている。残りの３つの切欠き７１２、７１３、７１４は、前記上蓋３００の前記リブ３１７，３１８が挿入できる幅で形成されている。
更に、円筒状のリブ７１０の内側には、受け部７２０が設けられており、この受け部７２０には、前記切欠き７１１、７１２、７１３、７１４にその両端を開通された十字状の溝７２１が形成されている。
そして、前記上蓋は、前記位置決め治具７００上の切欠７１１、７１２、７１３、７１４、及び前記溝７２１に、前記上蓋のリブ３１７、３１８を挿入して、内面を上方に向けて固定配置される。
次に、前記上蓋３００の、前記排気孔３１２周縁に配置された円筒状のリブ３１３に、前記シールキャップ３３０の環状の溝３３６を嵌合させて、前記シールキャップ３３０を前記上蓋３００に組み付ける。
その状態で、スピン溶着装置の回転ホルダ８００を下降させて、前記シールキャップ３３０を保持させる。
回転ホルダ８００は、図７に示すように図示しないスピン溶着装置の回転軸に固定される円盤上のフランジ部８１０と、このフランジ部の下面中央から突設された円筒部８２０とを有している。
フランジ部８１０には、複数の取付け孔８１１が形成され、この取付け孔８１１にボルトを挿通して、図示しない回転軸に固定されるようになっている。
円筒部８２０は、その先端部に更に縮径された円筒部８２１を有している。
また、円筒部８２０及び８２１の内周には、縮径部８２２と、拡径部８２３とが設けられている。縮径部８２２と、拡径部８２３との間には、段部が設けられていて、その段部の内周には、円筒状のリブ８２４が形成されている。そして、円筒状のリブ８２４と拡径部８２３との間に、角柱状に突設された突部８２５が、周方向に対向して、２箇所に形成されている。
そのような回転ホルダ８００を、前記シールキャップ３３０の端面に向けて、下降させると、シールキャップ３３０の端面が、前記回転ホルダ８００の内側に入り込み、回転ホルダ８００の下端部が、シールキャップ３３０の拡径段部３３５に当接する。
そのとき、回転ホルダ８００の突部８２５は、シールキャップ３３０の段部に設けられた突部３３８に、回転方向に係合する位置に配置される。
万が一、この突部８２５が、突部３３８に突き当たったとしても、突部３３８は、先端が尖っていて、片面が斜面３３８bをなしているので、自然に滑って回転し、突部８２５が、シールキャップ３３０の拡径段部３３５に当接する位置まで下降する。
この状態で、スピン溶着装置を作動させて、回転ホルダ８００を所定方向に回転させると、前記突部８２５が、突部３３８の垂直に立設された垂直面３３８aに係合し、回転ホルダ８００とシールキャップ３３０とが、一体に回転する。
シールキャップ３３０は、図３(a)に示すように、上蓋３００の円筒状のリブ３１３が、環状の溝３３６に入り、シールキャップ３３０の内壁３３３の、外周に形成された拡径段部３３７に係合しているので、この部分で回転摩擦熱が発生し、接触面同士の樹脂が溶融する。
更に、回転ホルダ８００を回転させつつ、下降させることにより、次第に、上蓋３００の円筒状のリブ３１３が、シールキャップ３３０の環状の溝３３６に入り込み、図３(b)に示すように溶着される。
上記のように、スピン溶着した際には、スピン溶着により溶融し、接合面から排出するバリのうち、円筒状のリブ３１３の、先端方向に流出するものは、シールキャップ３３０の環状の溝３３６内に、封じ込められる。
また、円筒状のリブ３１３の、基部方向に流出するバリは、円筒状のリブ３１３内周に設けたバリ受け溝３１９に溜まり、最終的にはシールキャップ３３０の内壁３３３の下端によって、封じこめられる。
したがって、本願発明では、バリがシールキャップ３３０の内周、或いは外周に流出することを防止し、前記フロート弁４００が、前記通気孔３３１を閉塞する際に、両者の接触面に挟みこまれる等の事故を防止できる。
なお、本実施形態では、リブと嵌合する円筒部として、内壁３３３と外壁３３４とからなる二重壁の内壁に溶かし部を設けているが、二重壁の外壁に溶かし部を設けてもよく、また、内壁又は外壁どちらか一方だけを形成して、そこに溶かし部を設けてもよい。
本発明は、例えば自動車等の燃料タンクに備え付けられ、燃料タンク内の蒸気を逃がすと共に、燃料タンク内の液面が上昇したときに、燃料の流出を防止するフロート弁装置などの製造に、好適に利用できる。
フロート弁装置の分解斜視図である。 燃料タンクに、フロート弁装置を取付けた状態を示す断面図である。 シールキャップを蓋体にスピン溶着した際の、溶着部の拡大断面図である。 シールキャップを蓋体にスピン溶着させる際の、スピン溶着前の状態を示す断面図である。 シールキャップを蓋体にスピン溶着させる際の、スピン溶着後の状態を示す断面図である。 スピン溶着装置によるシールキャップの溶着方法を示す斜視図である。 スピン溶着装置の回転ホルダを示す斜視図である。
符号の説明
１００ フロート弁装置
２００ 弁ケース
２１０ 筒状ケース
３００ 上蓋
３１０ 蓋本体
３１１ 導出管
３１２ 排気孔
３１３ 円筒状のリブ
３１７、３１８ リブ
３１９ バリ受け溝
３２０ フランジ部
３３０ シールキャップ
３３１ 通気孔
３３２ 弁座
３３３ 内壁
３３４ 外壁
３３５ 拡径段部
３３６ 環状の溝
３３７ 拡径段部
３３９ 一重円筒部
３３８ 突部
３３８a 垂直面
３３８b 斜面
４００ フロート弁
４０１ 弁頭
５００ スプリング
７００ 位置決め治具
８００ 回転ホルダ
８１０ フランジ部
８２４ 段部
８２５ 突部

Claims (3)

  1. 弁ケースと、この弁ケースに組付けられて弁室を形成する上蓋と、前記弁室内に昇降可能に配置されたフロート弁とを備え、
    前記上蓋には、外部の配管が接続される導出管と、この導出管に連通し、前記上蓋の内面に開口する排気孔と、この排気孔を囲むように前記上蓋に取付けられると共に前記弁ケース内に収容されて、前記フロート弁が当接する弁座を形成する、前記弁ケースとは別体のシールキャップとが設けられたフロート弁装置の製造方法において、
    前記シールキャップをスピン溶着によって前記上蓋の内面に溶着することを特徴とするフロート弁装置の製造方法。
  2. 前記上蓋の内面に、前記排気孔を囲む円筒状のリブを形成し、
    前記シールキャップの周壁に、前記リブを囲む二重円筒壁を設け、この二重円筒壁の内壁又は外壁のいずれか一方に、前記リブと接触する溶かし部を設け、
    前記二重円筒壁の前記溶かし部と前記リブとの接触面をスピン溶着によって溶着すると共に、前記二重円筒壁の他方の壁で溶着の際に発生するバリを封じ込めるようにした請求項１記載のフロート弁装置の製造方法。
  3. 前記リブの前記溶かし部と接触する側の基部にバリ受け溝が形成されている請求項２記載のフロート弁装置の製造方法。
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