JP4643013B2 - 過充填防止およびベントおよびロールオーババルブ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般にはバルブの分野、特に、多目的特性を有する車両燃料タンク内での使用のために結合されるバルブに関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両の燃料タンクに使用される種々のバルブが、公知である。例えば、米国特許Ｎｏ.５，７３８，１３２は、入口並びにスリット状のアパーチャを備えた出口が形成されたハウジングと、これのハウジング内に配置され、出口と前記入口との間で軸方向に変位可能なフロート部材（float member）とを有する、ロールオーバベントバルブ（ＲＯＶ）を開示している。細長い可撓性のクロージャ膜ストリップ(closure membrane strip)が、前記出口に隣接するこれの一端で、留められている。ばねが、フロート部材を、出口方向に付勢している。
【０００３】
このような配置は、フロート部材に作用する浮力と共にばね付勢力が、膜ストリップを出口アパーチャとシール係合するように押圧する傾向を有し、また、前記フロート部材に作用する重力が、ストリップを前記出口とのシール係合から徐々に解除するように、フロート部材を出口から離すように変位させる傾向を有するように、成されている。
しかしながら、フロート部材のシール位置への変位が急速に生じると、出口アパーチャは、クロージャ膜ストリップが前記出口のバルブの台座(valve seating)に当るように、自然にシールされる。
更に、クロージャ膜ストリップのバルブ台座からの解放が、高い圧力下では、特に多少遅れ得る。まして、このバルブは、高い流量での燃料蒸気の排出に適していない。
【０００４】
米国特許Ｎｏ.５，７６２，０９０は、下端に第１の流体入口と上端に第１の流体出口とを備えたハウジングと、このハウジング内で軸方向に変位可能なフロートとを有する過充填防止バルブ（ＯＦＩ）を示している。このフロートは、フロート部材の上端と対応したシーリング部材(sealing means)を備え、上端付近にある第２の流体出口(fluid outlet)と、下端にある第２の流体入口(fluid inlet)とを、有している。付勢手段が、フロート部材を第１の出口方向へ付勢させるために、ハウジング内に設けられている。
【０００５】
この配置は、フロート部材に作用する浮力とともに付勢手段が、このフロート部材を、シール手段が第１の流体出口とシール係合するシール位置に変位させる傾向を有し、フロート部材に作用する重力が、フロート部材を、第１の流体出口から離れてシールされない位置へ変位させる傾向を有するように、成されている。バルブは、これが更に、フロート部材への流体の進入を制限する手段を有しており、フロート部材のタンクにおける流体レベルが上がるとハウジング内の流体レベルも上がり、結果として、フロート部材は、シール位置に変位されるということを特徴とする。このような流体進入制限手段(restricting fluid ingress means)が、車両が付勢し始めると、再始動する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
過充填防止バルブ（ＯＦＩ）、蒸気再生バルブ、ロールオーババルブ（ＲＯＶ）、充填制限ベントバルブ（ＦＬＶＶ）、積載燃料補給蒸気再生バルブ（ＯＲＶＲ）、またベントバルブとしてバルブが同時に機能する車両燃料タンク内で使用される多機能バルブを提供することが、本発明の目的である。本発明の更なる目的は、一方は、シール位置への変位が燃料タンク内に圧力衝撃波を発生させないようにデザインが改良されたバルブを提供し、他方は、基本的に高い圧力下でさえもこのバルブの開口を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係われば、特に車両の燃料タンクで使用されるバルブが提供される。このバルブは、流体出口ポートが上端に設けられ、この出口ポートを規定したバルブ台座と、１以上の流体入口を有する、閉じられた空間を規定するハウジングと、
前記閉じられた空間中に位置され、前記ハウジング内で互いに実質的に軸方向に変位可能な、第１ステージ部材(first stage member)と第２ステージ部材(second stage member)とを有するバルブアセンブリ(valve assembly)とを具備し、
前記第１ステージ部材は、これの下端に実質的に細長いスリット状の入口アパーチャと、これの上端に前記入口アパーチャと流通した出口アパーチャとを有し、また、この出口アパーチャがハウジングの出口ポートと徐々にシール係合する第１の位置と、これが解放される第２の位置との間で、軸方向に変形可能であり、
前記第２ステージ部材は、可撓性クロージャ膜ストリップが設けられたフロート部材であり、このクロージャ膜ストリップが入口アパーチャとシール係合されている第１の位置とこれが徐々に開放される第２の位置との間で変位可能であり、前記可撓性クロージャ膜ストリップは、これの一端で、フロート部材の上壁に留められ、前記第１ステージ部材の入口アパーチャに面しており、
更に、前記第１ステージ部材と第２ステージ部材との間に延びた少なくとも一つの留め部材(anchoring member)を具備し、第２ステージ部材の前記第２の位置への変位は、第１ステージ部材の前記第２の位置への変位を引き起こす。
【０００８】
典型的には、バルブの出口ポートは、適当な導管によって、蒸気処理装置例えばキャニスターに接続されている。
本発明に係わる配置は、バルブが直立した位置（upright position）では、第２ステージ部材に作用する浮力は、第２ステージ部材と第１ステージ部材とを、バルブが密閉的に閉められる夫々の第１の位置へ変位させる傾向を有し、第２ステージ部材に作用する重力は、第１ステージ部材のこれの第２の位置への遅らされた変位を伴って、第２ステージ部材を、これの第２の位置へ変位させる傾向を有するように、また、バルブが逆になっている位置（downright position）では、第１ステージ部材と第２ステージ部材とは、バルブをシールするように、これら夫々の第１の位置に即座に変位されるように、成されている。
【０００９】
更に、限定的な実施例に係われば、第１ステージ部材と第２ステージ部材とを夫々の第１の位置へ変位させるために、浮力が共に作用している第１の位置へ第２ステージ部材を付勢させるように、閉じられた空間内に付勢部材が設けられている。
典型的には、ハウジングには、タンク内に形成された開口周囲に取り付けるためのフランジ部分が形成され、ここで、バルブが車両の燃料タンクに取り付けられている。ハウジングは、タンク中に突出している。
【００１０】
本発明に係われば、ハウジング内の１以上の流体入口の最高入口は、タンク内の最大燃料レベルを規定している。即ち、タンク内の液体がこのレベルに達するとバルブは燃料充填の遮断を伴って徐々に閉まる。
本発明に係わるバルブの好ましいデザインにより、ハウジングの流体出口は、円形の断面を有する。第１ステージ部材の出口アパーチャは、流体出口内で受けられ得る管状の突出部である。また、第１ステージ部材は、第１の位置へ徐々に変位可能である。かくして、流体出口を通る流体の流れは、完全に遮断されるまで減少していく。好ましくは、ハウジングの出口と第１ステージ部材の出口アパーチャの一方もしくは両方は、上方へ傾斜されている。この配置は、ハウジングの出口の効果的な断面領域の漸進的な閉鎖を提供し、かくして、緩やかなバルブの閉鎖が行われる。
【００１１】
閉位置において改良されたシールを提供するように、シーリング部材が、ハウジングの出口と第１ステージ部材の出口アパーチャの一方もしくは両方に設けられている。かくして、シール係合は、第１ステージ部材がこれの第１の位置へ十分に変位されたときにのみ生じる。
本発明に係わる配置は、第２ステージ部材がハウジングの下端で静止位置にあるとき、第１の部材がこれの第２の位置にあることを、１以上の留め部材の長さが確実にするように成されている。１実施形態に係われば、留め部材は、第１ステージ部材と第２ステージ部材のいずれか一方から延び、留め部が形成された１以上の脚部である。これら脚部は、第１ステージ部材と第２ステージ部材の他方と摺動可能に係合されている。
【００１２】
バルブの改良された開口を提供するために、基本的に大きい圧力で、第１ステージ部材の入口アパーチャが、ハウジングの縦軸に対し傾斜されている。同様に、クロージャ膜を支持する第２ステージ部材の上面は、縦軸に対し基本的に等しく傾斜されている。かくして、クロージャ膜は、入口アパーチャとのシール係合の際、第２ステージ部材の傾斜面によって、この長手方向に沿って入口アパーチャにおいて押されている。
本発明の好ましい実施形態に係われば、第１ステージ部材と第２ステージ部材とは、互いに対し回転可能に制限されている。好ましくは、これらは、ハウジングに対しても回転可能に制限されている。
本発明を更に理解し、実行に移され得ることを示すために、好ましい実施形態が、非限定的な例を用いて、図面を参照しながら、説明される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
まず、全文を通して１０で示されたバルブの構造を理解するために、図１および図２に最初に注意を向けてほしい。このバルブは、燃料タンク１６の外面に熱溶着して取り付けるためのフランジ１４が上端に形成された円筒形ハウジング１２を有する。このハウジング１２は、燃料タンク中へ延びている。ダクト部分２３が、出口ポート２２と連通するように設けられている。
【００１４】
図２に最もよく示されているように、ハウジングは、複数の流体入口２０を有する閉じられた空間１８と、この閉じられた空間の上端で、バルブ台座２４によって分けられた出口ポート２２とを、規定している。また、ハウジング１２は、これの下端に複数の凹部２１を有する。
バルブアセンブリ３０が、第１ステージ部材３２と第２ステージ部材３４とを有する。第１ステージ部材３２は、これの上端に、出口アパーチャ３６が形成された傾斜突出部３５を有する。また、第１ステージ部材３２は、これの下端に、傾斜下面を備えた細長いスリット状の入口アパーチャ４０が形成されている（図２乃至８を参照）。３つの留め脚部材４２が、軸方向に下方へ延び、各々、これの最下端に係合突出部４６を備えるように形成されている。３つのスロット４７が、後述されるように、脚部材４２を供えたレジスタに形成されている。
【００１５】
可撓性シーリング部材５０が、前記突出部３５に設けられ、ハウジング１２のバルブシーリング２４とのシール係合に適合されている。これの断面は、図２乃至８に示されている。
前記第２ステージ部材３４は、二重壁のフロート部材である。これは、環状ばねレセプタクル５６を規定し、これの下端で、プラグ５８によりシールされている。
フロート部材３４の上壁６０には、第１ステージ部材３２の入口ポート４０の下面とほぼ等しく傾斜された傾斜支持面（上面）６２が形成されている。可撓性クロージャ膜ストリップ６６が、後述され明らかにされる目的のために、これの一端で、前記支持面６２上に留められている。
【００１６】
第２ステージ部材３４には、第１ステージ部材３２の突出部４２とスロット４７とに夫々に適合される肩部７１と３つの対応する突出部７２とが設けられた３つの軸方向切込み部（cut-out）７０が形成されている。
これらの配置は、組み立てられた状態で、第１ステージ部材３２の留め脚部４２の突出部４６は、第２ステージ部材３４の凹部７０内に摺動可能に受けられ、同様に、第２ステージ部材の突出部７２は、第１ステージ部材３２のスロット４７内に摺動可能に受けられるように成されている。このように、２つのステージ部材は、制限範囲内で、互いに軸方向に変位可能である。この制限範囲は、脚部４２の長さによって規定されている。また、第１ステージ部材３２の入口４０に対する、表面６２と、これに関連したクロージャ膜６６との正確な位置付けを確実にするために、第１ステージ部材３２と第２ステージ部材３４とは、互いの回転が制限されることが、確実にされている。
【００１７】
前記バルブアセンブリ３０は、ハウジング１２の凹部２１とのスナップ係合に適合された突出部８２を備えたクロージャ部材８０によって、ハウジング１２内にパックされている。組み立てられた状態で、コイルばね８６が、フロート部材３４の環状キャビティ５６内に受けられている。これらの配置は、クロージャ部材８０が、フロートアセンブリ３０とハウジングの閉じられた空間１８との間の自由な流れの連通を可能にする開口上部を有するように、成されている。
【００１８】
更に、異なる状況下でバルブがどのように動作するのかを理解するために、図２乃至図７に更に注意してほしい。
図２では、タンク６０内の燃料レベル９０が、バルブアセンブリ１０の下端まで到達していない。かくして、バルブは、完全に開かれた位置にある。この位置で、第１ステージ部材３２と第２ステージ部材３４とは、重力の影響下でこれらの下方位置（第２の位置と言う）にあり、コイルばね８６は、圧縮されている(depress)。この位置において、燃料蒸気は、閉じられた空間１８へ入口アパーチャ２０を介して自由に流れ、出口ポート２２、続いてダクトを介して、蒸気処理装置、典型的にはキャニスターへ出る。
【００１９】
高流量での燃料蒸気の逃げを可能にするために、前記流体入口２０と出口ポート２２とはかなり大きいことに、注意してほしい。これは、燃料充填中に所定の機能を果す重要な特性である。
図３を参照すると、タンク１６内の燃料レベル９０が、燃料ポート８５を介して燃料が充填された結果、上昇するのに従って、燃料は、流体ポート２０を介してバルブの閉じられた空間１８に入る。ここで、フロート部材３４に作用する浮力と共にばね８６により与えられるばね付勢力は、タンク１６内の燃料レベル９０が上がるのにつれて、フロートアセンブリ３０を上昇させる傾向がある。図３に示されるように、第１ステージ部材３２は、第２ステージ部材３４とともに少し変位され、この状態で、流体出口２２は、この断面積の約５０％まで減らされた断面領域で依然として開いている。
【００２０】
次の工程で、図面の図４に示されるように、閉じられた空間１８内の燃料レベルは、バルブアセンブリ３０が最高位置へ付勢されるステージまで上がる。この最高位置では、第１ステージ部材３２の突出部３５は、ハウジング１２の出口アパーチャ２２内に充分に受けられ、シーリング部材５０は、バルブ台座２４とシール係合している。クロージャ膜ストリップ６６は、第１ステージ部材３２の入口アパーチャ４０とシール係合している。ここで、バルブは、いわゆる閉位置にあり、出口ポート２２を介する気体即ち蒸気の逃げを防止している。
【００２１】
図３の第１の閉ステージは、バルブ部材が閉位置に変位されたときの衝撃波の発生を防いでいることに、注意してほしい。
この位置において、燃料ポート８５を介する燃料充填は、タンク１６のボリューム（volume）８８内に充填アセンブリ（図示されず）を閉鎖するような圧力が発生すると、遮断される。
図面の図５に示された位置は、燃料充填後の状況を示している。ここでは、閉じられた空間１８内の液体レベルが、僅かに下がり、第２ステージ部材３４の、第２の位置即ち下方への変位を可能にしている。第２のステージ部材は、徐々に下がり、クロージャ膜ストリップ６６は、第１ステージ部材３２のスリット状の入口アパーチャ４０から徐々に離される。フロート部材の重量と、上方に向かう浮力の不在とにより、圧縮コイルばね８６の上方への付勢力を克服し、フロート部材３４は、入口４０を徐々に開口するこれの第２の位置に変位される。この入口４０の開口は、クロージャ膜ストリップ６６が細長いスリット状の入口アパーチャ４０からの徐々に離されることにより、タンクが依然実質的に高い圧力下にある場合も、生じることを、理解されるだろう。
【００２２】
第２ステージ部材３４が下がり始め、クロージャ膜ストリップ６６が第１ステージ部材３２の入口ポート４０から離された後は、タンク１６内の圧力は、低下し、第２ステージ部材３４は、図６に示されるように下方へ変位する。ここで、第１ステージ部材３２の脚部材４２の突出部４６は、第２ステージ部材３４の開口７０の肩部７１と係合し、この際、図７に示されるように、第１ステージ部材３２の明確な下方への変位が引き起こされる。
【００２３】
燃料タンク１６内の圧力が低下し、バルブ台座２４からシーリング部材５０が連続的に解放されて、第１ステージ部材３２がハウジング１２の出口２２から明確に離されるのに従って、続いて、第１ステージ部材は、図１に示された第２ステージ部材３４の上で静止している最初の位置へと変位し続けることが、理解されるだろう。
本明細書で上述されて開示されたバルブは、車両が逆さまなときの重力が原因で、バルブアセンブリ３０が変位され出口ポート２２とシール係合するので、ロールオーババルブの場合、自動的に閉まる。
本発明に係わるバルブの好ましい実施形態が、明細書で示され説明されてきたが、熟練工は、本発明が、発明の開示を制限する意図はなく、全ての変更と配置とが、必要な変更を加えて、本発明の精神及び範囲を逸脱することなくカバーされることを、理解するだろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、本発明に係わる、バルブの分解斜視図である。
【図２】 図２は、完全に開かれた静止位置で示され、燃料タンク内に組み込まれた本発明に係わるバルブの部分図である。
【図３】 図３は、タンク内の燃料レベルが最大充填レベルに達したとき、バルブがこのシール位置へ徐々に変位されていく際の、図２に示されたバルブの位置を示している。
【図４】 図４は、シールされた位置にある図１のバルブを示している。
【図５】 図５は、第２ステージ部材がこれの第２の開口位置へ徐々に変位していく第１の開口工程にあるバルブを示している。
【図６】 図６は、第１ステージ部材がこれの第２の位置にあり第２ステージ部材がこれの第１の位置にある状態の、図１のバルブを示している。
【図７】 図７は、第２ステージ部材が第１ステージ部材をこれの第２の位置へ明確に変位させる位置にある、図１のバルブを示している。

Claims (13)

1. 流体出口ポート（２２）が上端に設けられ、この流体出口ポート（２２）を規定したバルブ台座（２４）と、１以上の流体入口（２０）を有する、閉じられた空間（１８）を規定するハウジング（１２）と、
   前記閉じられた空間（１８）中に位置され、前記ハウジング（１２）内で互いに実質的に軸方向に変位可能な、第１ステージ部材（３２）と第２ステージ部材（３４）とを有するバルブアセンブリ（３０）とを具備し、
   前記第１ステージ部材（３２）は、第１ステージ部材（３２）の下端に形成された実質的に細長いスリット状の入口アパーチャ（４０）と、第１ステージ部材（３２）の上端に形成され、前記入口アパーチャ（４０）と流通した出口アパーチャ（３６）とを有し、また、この第１ステージ部材（３２）は、前記出口アパーチャ（３６）がハウジング（１２）の前記流体出口ポート（２２）と徐々にシール係合する第１の位置と、この係合が解放される第２の位置との間で、軸方向に変位可能であり、
   前記第２ステージ部材（３４）は、可撓性クロージャ膜ストリップ（６６）が上面６２に設けられたフロート部材であり、このクロージャ膜ストリップ（６６）が前記入口アパーチャ（４０）とシール係合する第１の位置と、クロージャ膜ストリップ（６６）が前記入口アパーチャ（４０）を徐々に開放する第２の位置との間で変位可能であり、前記可撓性クロージャ膜ストリップ（６６）は、一端がフロート部材の上壁（６０）に留められ、前記第１ステージ部材（３２）の入口アパーチャ（４０）に面している、過充填防止及びロールオーババルブ（１０）において、
   さらに、前記第１ステージ部材（３２）と第２ステージ部材（３４）との間に延びた少なくとも一つの留め部材（４２）を具備し、
   前記第２ステージ部材の前記第２の位置への変位は、前記第１ステージ部材（３２）の前記第２の位置への変位を引き起こすことを特徴とするバルブ。
2. 付勢部材（８６）が、前記第２ステージ部材（３４）をこれの第１の位置へ付勢させるために、前記閉じられた空間（１８）内に位置されている、請求項１のバルブ。
3. 前記ハウジング（１２）には、車両の燃料タンクに取り付けるためのフランジ部分（１４）が設けられている、請求項１もしくは２のバルブ。
4. 前記１以上の流体入口（２０）の最も高い開口が、タンク（１０）内での最大燃料レベルを規定している、請求項３のバルブ。
5. 前記ハウジング（１２）の流体出口ポート（２２）は、円形の断面を有し、第１ステージ部材（３２）の前記出口アパーチャ（３６）は、前記流体出口（２２）内に受けられ得る管状突出部（３５）を有する、請求項１ないし４のいずれか１のバルブ。
6. 前記第１のステージ部材（３２）は、これの第１の位置へ徐々に変位可能で、かくして、流体出口ポート（２２）を通る流体の流れは、完全に遮断されるまで減少していく、請求項１ないし５のいずれか１のバルブ。
7. シーリング部材（５０）が、ハウジング（１２）の流体出口ポート（２２）と第１ステージ部材（３２）の出口アパーチャ（３６）の一方もしくは両方に設けられ、かくして、シール係合が、第１ステージ部材（３２）がこれの第１の位置へ完全に変位されているときのみ、生じる、請求項５のバルブ。
8. 前記ハウジング（１２）の流体出口ポート（２２）と前記第１ステージ部材（３２）の出口アパーチャ（３６）の一方もしくは両方は、上方へ傾斜されている、請求項５のバルブ。
9. 前記留め部材（４２）の長さは、前記第２ステージ部材（３４）が前記ハウジング（１２）の下基部上に静止しているとき、前記第１ステージ部材（３２）が第２の位置に位置するように設定されている、請求項１ないし８のいずれか１のバルブ。
10. 前記留め部材（４２）は、第１ステージ部材（３２）と第２ステージ部材（３４）とのいずれか一方から延びた１以上の脚部（４２）であり、前記脚部（４２）には係合突出部（４６）が設けられており、また、前記脚部（４２）は、前記第１ステージ部材（３２）と第２ステージ部材（３４）との他方と摺動可能に係合している、請求項１ないし９のいずれか１のバルブ。
11. 前記第１ステージ部材（３２）の前記入口アパーチャ（４０）の下面は、前記ハウジング（１２）の長軸に対し傾斜されている、請求項１のバルブ。
12. 前記クロージャ膜ストリップ（６６）を支持する、第２ステージ部材（３４）の上面（６２）は、長軸に対して前記入口アパーチャ（４０）の下面と同じ角度で傾斜され、かくして、前記クロージャ膜ストリップ（６６）が、入口アパーチャ（４０）とシール係合されているとき、前記第２ステージ部材（３４）の上面（６２）は、入口アパーチャ（４０）の前記下面に押されている、請求項１１のバルブ。
13. 前記第１ステージ部材（３２）と第２ステージ部材（３４）とは、一方が他方に対して回転しないように制限されている、請求項１１のバルブ。

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