JP4556825B2 - 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。

燃料タンクの上部には、キャニスタに接続した満タン規制弁と燃料遮断弁（ロールオーバーバルブ）とを備えた蒸発燃料処理装置が設けられており、各々の弁は所定の燃料液位で開閉することで、燃料タンクの外部への通気を確保するとともに、液体燃料の外部への流出を防止している。ロールオーバーバルブは、車両の傾斜時や車両のスラローム走行時などに通気を確保するために満タン液位より上の燃料液位で外部への燃料を遮断するものである。

ところで、近年、車両の多様かつ大きな居住空間に対応するために、燃料タンクの扁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、燃料タンクの上部のデッドスペースの割合を小さくするために、閉弁する燃料液位をできる限り高く設定することが好ましい。しかし、閉弁時における燃料液位を高く設定した場合に、ロールオーバーバルブが液没し易い。こうした液没した場合でも、高いシール性を得るために特許文献１，２に示すように、フロートの中央上部にゴム弁体を装着し、ゴム弁体が接続通路を閉じるときにゴム弁体の外周部を弾性変形させる手段が知られている。
しかし、ロールオーバーバルブのように小さい通路面積を有する接続通路を遮断する場合には、ゴム弁体の外周部を十分に撓ませることが難しく、高いシール性を得ることができないという問題があった。

特開平７−１２７５４０号公報 特開平１１−１９０２５８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、狭い接続通路であっても高いシール性で閉じることができる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、上記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、上記接続通路に面して設けられたシール部とを有するケーシングと、
上記弁室内に収納され上記燃料タンク内の燃料液位に応じて昇降するフロートと、該フロートの上部に形成された弁支持部と、上記弁支持部に装着され上記シール部に着離することで上記接続通路を開閉するシート部材とを有するフロート機構と、
を備え、
上記シート部材は、可撓性を有する材料から形成され円錐のシート部と、該シート部の頂部から上記フロート側に向けて棒状に突設されたシート支持部とを備え、
上記弁支持部は、フロートの上部に突設された円柱状の支持基部と、該支持基部の中央部を貫通する穴から形成され上記シート支持部を挿入した状態で固定する固定部と、上記支持基部の上部外周部に形成され、上記シート支持部が上記固定部で固定された状態にて上記シート部の外周部の裏面側に当たることで上記シート部を支持する支持段部を有し、
上記シール部が上記シート部と接触する部位の外径は、上記支持段部の外径より小さく設定され、
上記支持段部と上記シート部との間には、該シート部が上記シール部に押されたときに該シート部の弾性変形を許容する撓み用スペースが形成され、
上記シート部が上記シール部に押されたときに、上記シート部の外周部の裏面側が上記支持段部の角部によって支持され、上記シート部の裏面側と上記支持段部の角部との間に形成される上記撓み用スペースに向けて上記シート部が撓むように、上記シール部、上記弁支持部およびシート部が形成されていること、
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。フロートの上昇により、シート部材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。

シート部材は、可撓性の材料から形成され、シート支持部が弁支持部の支持基部に支持されるとともにシート部の外周部の裏面側が支持段部で支持されており、シート部がシール部に着座したときに接続通路をシールする。シート部材は、傘形状であり、シート部の外周部の裏面側が支持段部で支持されるとともに、シール部の外側にはみ出した状態にて着座するので、シール部内の接続通路に入り込んだり、接続通路内に入って抜けなくなったりすることがない。

本発明は、上記支持段部と上記シート部との間には、該シート部が上記シール部に押されたときに該シート部の弾性変形を許容する撓み用スペースが形成されている構成をとることができる。この構成により、シート部は、シール部に着座したときに、撓み用スペースに向けて弾性変形する。つまり、撓み用スペースは、シール部により押されたときにシート部を確実に弾性変形させるスペースとして作用する。よって、シート部は、小径のシール部であっても密着するように弾性変形するから、高いシール性を得ることができる。また、フロートが傾いてシール部に着座しても、シート部がシール部に倣って弾性変形するから高いシール性が得られる。

また、本発明において、上記シール部が上記シート部との接触する部位の外径との関係において、上記支持段部の外径より小さく設定した場合には、小さい通路面積のシール部がシート部を確実に押圧し、シール性を向上させることができる。この場合には、シール部は、弁室側に突出した構成をとることで、シート部を確実に押すことができる。

また、本発明において、上記支持段部は、上記フロートが下降位置にあるときに、上記シート部の裏面から所定量離間されており、上記シート部が上記シール部に押されたときに、上記支持段部と当接するように形成されている構成をとることができる。このようにシート部を撓ませるためのスペースは、弁支持部の周辺部に設けることができる。

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を示す側面図、図２は燃料遮断弁１０の平面図、図３は図２の３−３線に沿った断面図である。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、車両の傾斜時や揺動時に燃料タンクＦＴ内の燃料が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
図３において、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、底板３５と、蓋体４０とを備え、ケーシング本体３０と底板３５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４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に弁室３０Ｓに接続する接続通路３１ｂが貫通形成されている。接続通路３１ｂの弁室３０Ｓ側は、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とを接続する通気孔３２ａが形成され、また、底板３５を取り付けるための係合穴３２ｂが形成されている。底板３５は、ケーシング本体３０の開口３０ａを閉じる部材であり、その外周部に形成された係合爪３５ａがケーシング本体３０の係合穴３２ｂに係合することにより、ケーシング本体３０の開口３０ａを閉じるように装着されている。この底板３５の上面には、連通孔３５ｂおよびスプリング７０の下端を支持するためのスプリング支持部３５ｃが形成されている。

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、支持部４４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。支持部４４は、蓋本体４１の下部に形成され、ケーシング本体３０の上部を嵌合・支持する筒体である。この支持部４４には、係合穴４４ａが形成されている。この係合穴４４ａは、ケーシング本体３０の側壁部３２に形成された係合爪３２ｃに係合することで、蓋体４０は、ケーシング本体３０を保持している。また、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４３ａが形成されている。

上記フロート機構５０は、フロート５１と、フロート５１の上部に装着されたシート部材５５とを備えている。フロート５１は、上壁部５１ａと、その上壁部５１ａの外周から下方に形成された筒状の側壁５１ｂとを備えた容器形状に構成されており、その内側スペースが浮力を生じるための浮力室５１Ｓになっている。また、フロート５１の外周部にガイド突条５１ｃが形成されている。ガイド突条５１ｃは、フロート５１の側壁５１ｂに周方向に等間隔に８カ所、上下方向にリブ形状に突設されている。フロート５１の浮力室５１Ｓ内には、スプリング７０が配置されている。スプリング７０は、フロート５１の一端と底板３５の上面との間に介在することによりフロート５１を上方へ付勢している。

フロート５１は、その上部中央にシート部材５５を支持する弁支持部５３を備えている。図５はフロート５１の上部およびケーシング本体３０の上部の付近を拡大して示す断面図、図６はフロート機構５０を分解して示す斜視図である。弁支持部５３は、円柱形状の支持基部５３ａと、支持基部５３ａの中央部を貫通する穴から形成された固定部５３ｂと、固定部５３ｂから拡径された挿入穴５３ｃとを備え、固定部５３ｂと挿入穴５３ｃとの間が抜止段部５３ｄになっている。支持基部５３ａの外周部は、シート部材５５を支持するための支持段部５３ｅになっている。
シート部材５５は、可撓性を有する材料（ゴム材料、熱可塑性エラストマなど）から傘形状（円錐形状）に形成されており、つまり円錐のシート部５５ａと、シート部５５ａの中央下部から棒状に突設されたシート支持部５５ｂと、シート支持部５５ｂの途中に形成された抜止部５５ｃとを備え、シート支持部５５ｂが固定部５３ｂに圧入され、抜止部５５ｃにより抜止段部５３ｄに係合することにより弁支持部５３に取り付けられている。シート部５５ａは、シール部３１ｃに着離するシート面５５ｄを備えている。この状態にて、シート部５５ａの外周部の裏面側が支持段部５３ｅにより支持され、支持基部５３ａとシート部５５ａとの間に、撓み用スペース５３ｆが形成されている。撓み用スペース５３ｆは、シート部５５ａがシール部３１ｃに着座したときに、シート部５５ａの弾性変形を許容するスペースとして作用する。

（３） 燃料遮断弁１０の動作
次に、燃料遮断弁１０の動作について説明する。図３において、車両の傾斜などにより、燃料タンクＦＴ内の燃料液位が上昇すると、燃料タンクＦＴ内の上部に溜まっていた燃料蒸気は、連通孔３５ｂ、通気孔３２ａを通じて弁室３０Ｓ内に入り、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。燃料タンクＦＴ内の燃料液位の上昇につれて、燃料は連通孔３５ｂを通じて弁室３０Ｓに流入する。そして、図７に示すように燃料液位が所定の液位ＦＬ１に達すると、フロート５１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５１およびシート部材５５の自重による下方への力との釣り合いによって、前者が後者を上回ったときにフロート５１が上昇する。このとき、図８に示すようにシート部材５５のシート部５５ａは、弁支持部５３の支持段部５３ｅによって支持された状態にて、シール部３１ｃにより押されることにより、反り返るように弾性変形して、シート面５５ｄが接続通路３１ｂを閉じる。これにより、車両の傾斜時などに、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の燃料液位が低下して弁室３０Ｓ内の燃料が連通孔３５ｂなどから排出されると、フロート５１は、その浮力を減少して下方への力を受けて、シート部材５５がシール部３１ｃから離れて、接続通路３１ｂを開く。

（４） 実施例の作用・効果
上記実施例の燃料遮断弁１０の構成により、以下の効果を奏する。
（４）−１ 図８に示すように、ゴム製のシート部材５５は、シール部３１ｃに着座したときに弁支持部５３との間に形成される撓み用スペース５３ｆに向けて弾性変形する。このとき、撓み用スペース５３ｆは、シール部３１ｃにより押されたときにシート部５５ａを確実に弾性変形させるスペースとして作用する。よって、シート部５５ａは、小径のシール部３１ｃであっても密着するように弾性変形するから、高いシール性を得ることができる。
（４）−２ シート部材５５は、傘形状であり、その外周部が支持段部５３ｅで支持されるとともに、シール部３１ｃの外側にはみ出した状態にてシール部３１ｃに着座するので、シール部３１ｃ内の接続通路３１ｂに入り込んだりすることがなく、接続通路３１ｂ内に入って抜けなくなることがない。
（４）−３ シート部材５５は、傘形状で弾性変形し易い形状であるから、長期間にわたって確実に撓ませることが可能である。
（４）−４ フロート５１が傾いてシール部３１ｃに着座しても、シート部５５ａがシール部３１ｃに倣って弾性変形するから高いシール性が得られる。

（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 図９および図１０は参考例を示す説明図である。本参考例は、シート部材を弁支持部に支持されている状態およびシール部の形状などに特徴を有する。すなわち、図９において、フロート５１Ｂが下降位置にあるときに、シート部５５Ｂａが支持段部５３Ｂｅから所定距離Ｌだけ離れた状態にて、シート部材５５Ｂは、弁支持部５３Ｂに支持されている。また、シール部３１Ｂｃは、天井壁部３１Ｂから後退した円錐形状に形成され、接続通路３１Ｂｂに接続されている。ここで、シール部３１Ｂｃがシート部５５Ｂａでシールされる径をｄとし、支持段部５３Ｂｅの外径をＤとすると、ｄ＜Ｄに設定され、つまり、シール部３１Ｂｃのシール径ｄが支持段部５３Ｂｅの外径Ｄより小さくなっている。
上記構成において、図１０に示すように、フロート５１Ｂが上昇して、シート部５５Ｂａがシール部３１Ｂｃに着座するときに、シート部５５Ｂａの角度を小さくするように弾性変形し、シート部５５Ｂａの裏面側が支持段部５３Ｂｅに当接する。すなわち、シート部５５Ｂａは、支持段部５３Ｂｅで支持された状態にてシール部３１Ｂｃで押されると、撓み用スペース５３Ｂｆに向けて弾性変形する。

（５）−２ 図１１および図１２はさらに他の参考例を説明する説明図である。本参考例は、シール部および支持段部の形状に特徴を有する。すなわち、図１１において、シール部３１Ｃｃがシート部５５Ｃａを押圧する位置が支持段部５３Ｃｅより外周側であり、撓み用スペース５３Ｃｆの範囲外に設けられている。また、シール部３１Ｃｃがシート部５５Ｃａでシールされるシール径をｄ１とし、支持段部５３Ｃｅの外径をＤ１とし、弁支持部５３Ｃの肉厚をｔとすると、ｄ１＜Ｄ１＋２ｔとなっている。
この構成において、フロート５１Ｃが上昇して、シート部５５Ｃａがシール部３１Ｃｃに着座して撓むときに、シート部５５Ｃａの角度を小さくするように弾性変形する。このとき、シート部５５Ｃａは、支持段部５３Ｃｅで当接支持された箇所より外周側でシール部３１Ｃｃにより押されて撓む。この場合に、上述したように、ｄ１＜Ｄ１＋２ｔの関係から、シート部５５Ｃａが接続通路３１Ｃｂ内に入り込んで、シート部５５Ｃａがシール部３１Ｃｃから離れるのに支障となることもない。

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側面図である。 燃料遮断弁の平面図である。 図２の３−３線に沿った断面図である。 燃料遮断弁を分解した断面図である。 フロートの上部およびケーシング本体の上部の付近を拡大して示す断面図である。 フロート機構を分解して示す斜視図である。 燃料遮断弁の動作を説明する説明図である。 燃料遮断弁の動作を説明する説明図である。 参考例を示す説明図である。 他の参考例の動作を示す説明図である。 さらに他の参考例を示す説明図である。 さらに他の参考例の動作を示す説明図である。

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...シール部
３２...側壁部
３２ａ...通気孔
３２ｂ...係合穴
３２ｃ...係合爪
３５...底板
３５ａ...係合爪
３５ｂ...連通孔
３５ｃ...スプリング支持部
４０...蓋体
４１...蓋本体
４２...管体部
４２ａ...蓋側通路
４３...フランジ
４３ａ...外側溶着部
４４...支持部
４４ａ...係合穴
５０...フロート機構
５１...フロート
５１Ｓ...浮力室
５１ａ...上壁部
５１ｂ...側壁
５１ｃ...ガイド突条
５３...弁支持部
５３ａ...支持基部
５３ｂ...固定部
５３ｃ...挿入穴
５３ｄ...抜止段部
５３ｅ...支持段部
５３ｆ...撓み用スペース
５５...シート部材
５５ａ...シート部
５５ｂ...シート支持部
５５ｃ...抜止部
５５ｄ...シート面
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、上記燃料タンク（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）に面して設けられたシール部（３１ｃ）とを有するケーシング（２０）と、
   上記弁室（３０Ｓ）内に収納され上記燃料タンク（ＦＴ）内の燃料液位に応じて昇降するフロート（５１）と、該フロート（５１）の上部に形成された弁支持部（５３）と、上記弁支持部（５３）に装着され上記シール部（３１ｃ）に着離することで上記接続通路（３１ｂ）を開閉するシート部材（５５）とを有するフロート機構（５０）と、
   を備え、
   上記シート部材（５５）は、可撓性を有する材料から形成され円錐のシート部（５５ａ）と、該シート部（５５ａ）の頂部から上記フロート（５１）側に向けて棒状に突設されたシート支持部（５５ｂ）とを備え、
   上記弁支持部（５３）は、フロート（５１）の上部に突設された円柱状の支持基部（５３ａ）と、該支持基部（５３ａ）の中央部を貫通する穴から形成され上記シート支持部（５５ｂ）を挿入した状態で固定する固定部（５３ｂ）と、上記支持基部（５３ａ）の上部外周部に形成され、上記シート支持部（５５ｂ）が上記固定部（５３ｂ）で固定された状態にて上記シート部（５５ａ）の外周部の裏面側に当たることで上記シート部（５５ａ）を支持する支持段部（５３ｅ）を有し、
   上記シール部（３１ｃ）が上記シート部（５５ａ）と接触する部位の外径は、上記支持段部（５３ｅ）の外径より小さく設定され、
   上記支持段部（５３ｅ）と上記シート部（５５ａ）との間には、該シート部（５５ａ）が上記シール部（３１ｃ）に押されたときに該シート部（５５ａ）の弾性変形を許容する撓み用スペース（５３ｆ）が形成され、
   上記シート部（５５ａ）が上記シール部（３１ｃ）に押されたときに、上記シート部（５５ａ）の外周部の裏面側が上記支持段部（５３ｅ）の角部によって支持され、上記シート部（５５ａ）の裏面側と上記支持段部（５３ｅ）の角部との間に形成される上記撓み用スペース（５３ｆ）に向けて上記シート部（５５ａ）が撓むように、上記シール部（３１ｃ）、上記弁支持部（５３）およびシート部（５５ａ）が形成されていること、
   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、
   上記シール部（３１ｃ）は、上記弁室（３０Ｓ）側に環状に突出した燃料遮断弁。

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