JP4586454B2 - キャップ機構 - Google Patents
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Description
タンク開口と、該タンク開口からタンクに接続される流路とを有するパイプ形状の開口形成部材と、
樹脂材料から形成され上記タンク開口を閉じる閉止体と、該閉止体の上部に設けられ該閉止体を閉じ方向または開き方向に回転操作するための操作部とを有するキャップと、
上記閉止体の外周部と上記開口形成部材のシール面との間に介在するガスケットと、
上記開口形成部材の内壁に形成された第1ネジ部と、上記閉止体の外周部に形成され上記第1ネジ部に螺合する第2ネジ部とを有し、上記操作部の閉じ方向への回転により上記第2ネジ部を上記第1ネジ部の始端部から該第1ネジ部にネジ込むことで、上記ガスケットを上記シール面に対して圧縮変位させて上記キャップを上記開口形成部材に螺着する螺着機構と、
を備え、
上記螺着機構は、上記第2ネジ部に、上記第1ネジ部の上記始端部に当接するストッパを備え、
上記ストッパは、上記ガスケットが軸方向に、該ガスケットによるシールで必要とされるシール面圧以上に圧縮されたときに、上記閉止体の閉じ方向への回転を規制するように構成し、
さらに、上記ストッパは、上記始端部が当たる部位に、複数の変形突起を有し、該変形突起は、山脈状に形成されており、最初の使用時において、上記第2ネジ部を上記第1ネジ部にネジ込んで上記始端部に押圧されたときに、上記山脈状に形成された変形突起が塑性変形し、その潰れた部分で谷の部分を埋めて上記始端部の外形に倣うよう構成されていること、を特徴とする。
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。
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。
さらに、変形突起21eの大きさおよび個数は、上述した条件に設定することにより、変形突起21eの間の谷の部分を潰れた樹脂材料で確実に埋めることができる。
(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、フッ素ゴムから形成され、ほぼ断面C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は、外周側に開口されたほぼ断面U字形のスリットGSbを取り囲むように断面C字形に形成されており、つまりフィラーネックFNのシール面FNfに押圧される第1リップGScと、第2リップGSdと、第1リップGScと第2リップGSdとを連結する連結部GSeとを有し、第1リップGSc、第2リップGSdおよび第2リップGSdにより断面C字形に構成されている。
上記シール保持部24は、ガスケットGSの外周面を支持する環状凹所であり、第2リップGSdを支持する第1シール壁面24aと、ストッパ部として作用するストッパ段部24bと、第2シール壁面24cと、シール下面24dとを備えている。上記ストッパ段部24bは、ガスケットGSの回り止め部GSfを位置決めすることにより第1リップGScがシール面FNfにより押圧されたときの回り止めとして作用する。
図5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リップGScがシール面FNfに当たり(図5(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る(図5(B))。このとき、ガスケットGSは、回り止め部GSfがストッパ段部24bに位置決めされて回り止めされているから、第1リップGScが押されるにつれて、連結部GSeが第2シール壁面24cに対するギャップGpを狭めるように変形する。そして、第1リップGScの先端が、第2リップGSdの先端の側方であって第1シール壁面24aに当たったときにガスケットGSの圧縮が完了して(図5(C))、燃料キャップ10が注入口FNbを閉じる。
このような、ガスケットGSの撓み代で得られる所定以上のシール面圧を確保するとともに、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。
(2)−2−4−1 ガスケットGSは、ストッパ21dでストッパ段部24bに位置決めされて回り止めされるとともに、ギャップGpが設けられているから、第1リップGScがシール面FNfにより押されるにつれて、連結部GSeが第2シール壁面24cと連結部GSeとの間のギャップGpを狭めるように容易に変形するから、小さな締め込み力によっても大きなシール面圧が得られ、しかも優れた操作性を得ることができる。
第1リップGScは、シール面FNfにより押されてガスケットGSが圧縮されたときに、該第1リップGScの先端が第1シール壁面24aに当たるように、上記第2リップGSdより長く形成されているから、第1リップが第2リップGSdに当たって変形を妨げることがなく、一層、低い荷重で高変位を得ることができる。
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。
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。
ガスケットGSは、撓み代が4mm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1.4〜1.6mm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。
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)−4−1 トルク機構80の概略構成
図8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9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9に示すトルク伝達部82と、クリック音発生部84とを備え、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、トルク伝達部82により伝達される回転トルクが所定の回転トルクを越えたときに、クリック音発生部84によりクリック音を発して、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に装着されていることを確認できる機構である。
トルク伝達部82は、蓋体40からトルクプレート90へ回転トルクを伝達する2つの第1伝達機構と、トルクプレート90からキャップ本体20に回転トルクを伝達する第2伝達機構とを備えている。
第1伝達機構は、蓋体40に形成されたトルク伝達リブ44と、上記トルクプレート90から弾性変形可能に突設された撓みバネ93とを備えている。トルク伝達リブ44は、操作部42の下壁42aに、半径方向に伸びるリブであり、蓋体40の中心軸から所定距離を隔てて、2カ所突設されている。撓みバネ93は、トルク本体91上に柱状に垂直方向に一体に突設されており、操作部42の凹所42b内に突入して、その先端がトルク伝達リブ44に係合する係合端93aとなっている。
クリック音発生部84は、蓋体40の上壁41の下壁に突設されたクリック用係合部45と、トルクプレート90に形成されたクリック用アーム94とを備えている。クリック用係合部45は、外周側に形成された押圧面45aと、円周上の下面に形成された傾斜面45bとを備えている。クリック用アーム94は、アーム支持部91aから突設されたアーム本体94aと、アーム本体94aの自由端から上方に突設されたクリック用係合突部94cを備えている。クリック用アーム94は、支持根元94bを支点とした片持ち梁から形成されており、クリック用係合突部94cがトルク本体91に対して所定の間隙を隔てている。クリック用係合突部94cの一端には、内周側に押圧面45aに押圧される垂直壁94c1が形成され、また、円周上に傾斜面45bに押圧される傾斜面94c2が形成されている。
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8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。
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15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の上面22a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が傾斜した上面22a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。
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。なお、トルク機構80のトルク伝達リブ44、ガイド突部46、撓みバネ93などは、蓋体40の回転軸を中心に2つ設けられているので、図示の一方の側を中心に説明する。
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を手で持って、キャップ本体20を注入口FNbに軸方向に挿入する。このとき、雄ネジ部21の始端部21cを雌ネジ部FNcの始端部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、図18を経て図19に示すような一連の動作を行なう。
燃料キャップ10を開くには、図19の状態から、蓋体40の操作部42を指で摘んで、反時計方向へ回転する力を加える。これにより、蓋体40のガイド突部46がトルクプレート90のリブ用ガイド部95の押圧端95bを押圧してトルクプレート90を回転させる。トルクプレート90の回転によりガイド突起92が本体側係合部23の押圧突部23bを押す。これにより、蓋体40に加わる回転力は、ガイド突部46、トルクプレート90、本体側係合部23の押圧突部23b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)、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。そして、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。
(4)−1 燃料キャップ10を閉じる操作過程において、蓋体40のクリック用係合部45がクリック用係合突部94c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、一定トルクで締め付けることができる。
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
21e...変形突起
22...フランジ部
22a...上面
22b...係合突部
23...本体側係合部
23a...押圧突部
23b...押圧突部
23c...ガイド段
24...シール保持部
24a...第1シール壁面
24b...ストッパ段部
24c...第2シール壁面
24d...シール下面
24e...シール凹所
25...弁室
30...内蓋
40...蓋体
41...上壁
42...操作部
42a...下壁
42b...凹所
43...側壁
43a...係合突部
44...トルク伝達リブ
45...クリック用係合部
45a...押圧面
45b...傾斜面
46...ガイド突部
50...調圧弁
80...トルク機構
82...トルク伝達部
84...クリック音発生部
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...ガイド突起
93...撓みバネ
93a...係合端
94...クリック用アーム
94a...アーム本体
94b...支持根元
94c...クリック用係合突部
94c1...垂直壁
94c2...傾斜面
95...リブ用ガイド部
95a...押圧端
95b...押圧端
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(開口形成部材)
FNb...注入口(タンク開口)
FNb...注入口
FNc1...始端部
FNc2...変形突起
FNc...雌ネジ部
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...第1リップ
GSd...第2リップ
GSe...連結部
GSf...回り止め部
GSh...ゲート端
Gp...ギャップ
Claims (5)
- タンク開口と、該タンク開口からタンクに接続される流路とを有するパイプ形状の開口形成部材と、
樹脂材料から形成され上記タンク開口を閉じる閉止体と、該閉止体の上部に設けられ該閉止体を閉じ方向または開き方向に回転操作するための操作部とを有するキャップと、
上記閉止体の外周部と上記開口形成部材のシール面との間に介在するガスケットと、
上記開口形成部材の内壁に形成された第1ネジ部と、上記閉止体の外周部に形成され上記第1ネジ部に螺合する第2ネジ部とを有し、上記操作部の閉じ方向への回転により上記第2ネジ部を上記第1ネジ部の始端部から該第1ネジ部にネジ込むことで、上記ガスケットを上記シール面に対して圧縮変位させて上記キャップを上記開口形成部材に螺着する螺着機構と、
を備え、
上記螺着機構は、上記第2ネジ部に、上記第1ネジ部の上記始端部に当接するストッパを備え、
上記ストッパは、上記ガスケットが軸方向に、該ガスケットによるシールで必要とされるシール面圧以上に圧縮されたときに、上記閉止体の閉じ方向への回転を規制するように構成し、
さらに、上記ストッパは、上記始端部が当たる部位に、複数の変形突起を有し、該変形突起は、山脈状に形成されており、最初の使用時において、上記第2ネジ部を上記第1ネジ部にネジ込んで上記始端部に押圧されたときに、上記山脈状に形成された変形突起が塑性変形し、その潰れた部分で谷の部分を埋めて上記始端部の外形に倣うよう構成されていること、を特徴とするキャップ機構。 - 請求項1に記載のキャップ機構において、
上記第1ネジ部は、雌ネジ部であり、上記第2ネジ部は、雄ネジ部であり、上記ストッパは、上記雄ネジのネジ溝に設けた突出部であるキャップ機構。 - 請求項2に記載のキャップ機構において、
上記閉止体は、該閉止体の外周部から環状に突設し、上記ガスケットを保持するシール保持部を備え、
上記突出部は、上記シール保持部と上記ネジ山との間のネジ溝を横断する壁であるキャップ機構。 - 請求項2に記載のキャップ機構において、
上記突出部は、上記雄ネジ部の間の上記ネジ溝を横断する壁であるキャップ機構。 - タンク開口と、該タンク開口からタンクに接続される流路とを有し、樹脂材料から形成したパイプ形状の開口形成部材と、
上記タンク開口を閉じる閉止体と、該閉止体の上部に設けられ該閉止体を閉じ方向または開き方向に回転操作するための操作部とを有するキャップと、
上記閉止体の外周部と上記開口形成部材のシール面との間に介在するガスケットと、
上記開口形成部材の内壁に形成された第1ネジ部と、上記閉止体の外周部に形成され上記第1ネジ部に螺合する第2ネジ部とを有し、上記操作部の閉じ方向への回転により上記第2ネジ部を上記第1ネジ部の始端部から該第1ネジ部にネジ込むことで、上記ガスケットを上記シール面に対して圧縮変位させて上記キャップを上記開口形成部材に螺着する螺着機構と、
を備え、
上記螺着機構は、上記第2ネジ部に、上記第1ネジ部の上記始端部に当接するストッパを備え、
上記ストッパは、上記ガスケットが軸方向に、該ガスケットによるシールで必要とされるシール面圧以上に圧縮されたときに、上記閉止体の閉じ方向への回転を規制するように構成し、
上記第1ネジ部の始端部は、上記ストッパが当たる部位に、複数の変形突起を有し、該変形突起は、山脈状に形成されており、最初の使用時において、上記第2ネジ部を上記第1ネジ部にネジ込んで上記始端部に押圧されたときに、上記山脈状に形成された変形突起が塑性変形し、その潰れた部分で谷の部分を埋めて上記始端部の外形に倣うよう構成されていること、を特徴とするキャップ機構。
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