JP4730218B2

JP4730218B2 - 燃料遮断弁

Info

Publication number: JP4730218B2
Application number: JP2006163011A
Authority: JP
Inventors: 憲弘山田
Original assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Current assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Priority date: 2006-06-13
Filing date: 2006-06-13
Publication date: 2011-07-20
Anticipated expiration: 2026-06-13
Also published as: JP2007331448A; US20070284001A1; US7934514B2

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燃料の外部への流出を防止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（特許文献１）。
しかし、ゴム弁体を弾性変形させるためには、ゴム弁体自体を薄肉化する必要があるが、繰り返される弾性変形によりゴム弁体が経年変化してしまうという問題があった。

特許第３３３１２６９号

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、ゴムなどの可撓性の弁体を用いてシール性を高めるとともに、耐久性に優れた燃料遮断弁を提供することを目的とする。

上記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、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上記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上記弁室側に環状に突出したシール部とを有するケーシングと、
上記弁室に収納され該弁室内の燃料液位により浮力を増減して昇降するフロートと、該フロートの上部に装着されるとともに可撓性を有する材料から形成され上記接続通路を開閉するシート部とを有するシート部材とを有するフロート機構と、
を備え、
上記フロートは、該フロートの上面であって上記シール部に対向する位置に、上記シート部が上記シール部により押圧されたときに撓むための撓み用凹所と、該フロートの軸心に形成された弁支持穴とを備え、
上記シート部材は、上記シート部の裏面側から突設されるシート支持部を有し、該シート支持部が上記弁支持穴に挿入されることで上記フロートに取り付けられ、
上記ケーシング（２０）は、上記シール部（３２ｃ）の外周部に、上記シート部（５５ａ）が上記撓み用凹所（５３Ｓ）へ弾性変形する弾性変形量を規制する規制部（３２ｄ）を有す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の液位に達すると、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。

可撓性のシート部材は、シール部に着座したときに、シール部に押された部分は、フロートの上面の撓み用凹所内に向けて弾性変形する。このとき、撓み用凹所は、シール部を入り込ませて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、シール部によって押されて密着するように弾性変形するから、車両の振動が加わっても高いシール性を得ることができる。

また、シート部材のシート部が弾性変形してシール部に着座した状態では、シール部材の上面が規制部に当たってフロートの上昇が規制されるから、シート部がシール部によってそれ以上伸ばされない。すなわち、規制部は、シート部の弾性変形量を規制することにより、シート部が繰り返した大きな弾性変形を受けないから、耐久性に優れている。

また、本発明の好適な態様として、上記規制部は、上記シール部の外周部を囲むように周方向に複数配置されている構成をとることができる。この構成により、ゴム製のシール部材と規制部との接触面積が小さくなり、シール部への固着や貼り付きを防止することができる。

さらに、本発明の構成として、上記フロートは、該フロートの軸心に弁支持穴を備え、上記シート部材は、上記シート部の裏面側から突設されるシート支持部を有し、該シート支持部が上記弁支持穴に挿入されることで上記フロートに取り付けられる構成をとる。この構成により、シート部材をフロートに簡単に装着することができる。

また、本発明の好適な態様として、上記シート部は、上記フロートの上面に接するように構成することができる。この構成により、シート部は、フロートの上面の一部を凹ました撓み用凹所に向けて撓み、フロートの上面とシート部材のシート部との間に撓むための間隙を設ける必要がないから、フロート機構の高さ方向の嵩張りをなくすことができ、小型化に寄与できる。また、シート部材は、フロートの上面に接して安定した姿勢で組み付けられるから、シール部に対するシート部の面精度を高くでき、よってシール性を向上させることができる。

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を示す断面図である。燃料遮断弁１０は、燃料タンクＦＴ内に装着される、いわゆるインタンク式であり、車両の傾倒時や車両の急旋回時などに燃料タンクＦＴ内の燃料が上昇したときに、外部への燃料の流出を規制する弁である。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の上部には、弁取付部２１が一体に形成されており、燃料タンクＦＴのタンク上壁ＦＴａの下面に溶接されたブラケットＢＫを介して燃料タンクＦＴ内に取り付けられている。

（２）燃料遮断弁１０の各部の構成
図２は燃料遮断弁を分解して示す断面図である。図２において、ケーシング２０は、ケーシング本体３０と、ケーシング本体３０の下部に装着された底板３５とを備えている。ケーシング本体３０は、天井壁部３２と、この天井壁部３２から下方へ円筒状に延設された側壁部３３とを備え、天井壁部３２と側壁部３３とに囲まれたカップ状の弁室３０Ｓを形成し、その下部を下開口３０ａとしている。天井壁部３２の中央部には、下方に向けて突設された通路形成突部３２ａが形成されており、この通路形成突部３２ａに弁室３０Ｓに接続する接続通路３２ｂが貫通しており、接続通路３２ｂの弁室３０Ｓ側が環状のシール部３２ｃになっている。側壁部３３の上部には、燃料タンクＦＴ内と弁室３０Ｓとを接続する通気孔３３ａが形成され、またその下部には、係合爪３３ｂが形成されている。係合爪３３ｂは、底板３５を取り付けるためのものである。底板３５は、ケーシング本体３０の下開口３０ａを閉じる部材であり、その外周部に形成された係合穴３５ａにケーシング本体３０の係合爪３３ｂを係合することにより、ケーシング本体３０の下開口３０ａを閉じるように装着される。底板３５には、中央の連通孔３５ｃおよび連通孔３５ｃを囲むように連通孔３５ｄが貫通形成されている。これらの連通孔３５ｃ，３５ｄは、フロート機構５０の下面に対向するように形成されている。また、底板３５の上面には、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３５ｅが形成されている。

ケーシング本体３０の上部には、中央から側方へ突出した管体部３７が形成されている。管体部３７内には、管通路３７ａが形成されており、この管通路３７ａの一端は、ケーシング本体３０の接続通路３２ｂを介して弁室３０Ｓに接続され、他端はキャニスタ側に接続されている。

図３はフロート機構５０を分解して示す斜視図である。図２および図３において、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部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フロート室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の側壁部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の上壁部５１ａには、上部通気孔５２ａが形成されている。上部通気孔５２ａは、シート部材５５を囲むように４箇所形成されている。上部通気孔５２ａの孔径は、φ１．５〜３ｍｍに設定することができる。また、上部通気孔５２ａの通路長さは、フロート５１の上壁部５１ａの肉厚を考慮して、１．５〜２．５ｍｍに設定することができる。ここで、上部通気孔５２ａの孔径および通路長の下限値は、燃料の表面張力で上部通気孔５２ａが塞がれないことを考慮して設定されており、一方、その上限値は、後述するように燃料液面の上昇速度に応じて気体の排出路として作用する点を考慮して設定されている。また、フロート５１の側壁部５１ｂには、側部連通孔５２ｂが形成されている。ここで、側部連通孔５２ｂは、上部通気孔５２ａより大きな通路面積を有し、後述するようにフロート室５１Ｓから弁室３０Ｓへの気体の排出通路として作用するように設定されている。

シート部材５５は、フロート５１の上部中央に形成された弁支持穴５３に支持されている。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）から形成されており、つまり円板状のシート部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が弁支持穴５３に圧入され、抜止部５５ｃにより弁支持穴５３の周縁部に係合することによりフロート５１の上部に取り付けられている。

フロート５１のフロート室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のスプリング支持部３５ｅ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。

図４はシール部３２ｃおよびシート部材５５の付近を拡大した断面図である。シール部３２ｃおよびシート部材５５の周辺には、可撓性のシート部材５５を撓ませるとともに、その撓み量を所定量以下に規制する機構が設けられている。すなわち、フロート５１の上部には、撓み用凹所５３Ｓが形成されている。撓み用凹所５３Ｓは、シール部３２ｃに対向する位置であって、シート部５５ａがシール部３２ｃにより押圧されたときに撓むように形成されている。ここで、撓み用凹所５３Ｓの幅は、ケーシング２０とフロート５１とが相対的に傾いたときでも、シート部５５ａのうちシール部３２ｃに最初に当たるシート部５５ａの一端部を撓み用凹所５３Ｓ内へ撓ませることができるように形成されている（図１０参照）。また、図３に示すように撓み用凹所５３Ｓの外周部には、周方向に３箇所、撓み用凹所５３Ｓ内に溜まった燃料を排出してシート部材５５の撓みを容易にする排液溝５３Ｓａが形成されている。

図５は天井壁部３２に形成されたシール部３２ｃを下方から見た図である。天井壁部３２の下面であって、シール部３２ｃの外周には、シート部５５ａの撓み量を規制するための規制部３２ｄが形成されている。規制部３２ｄは、複数に分割され（図５では８箇所）かつ環状に配置されており、図４に示すように規制部３２ｄがシート部材５５の外周部に当たることによりシート部５５ａの弾性変形量を規制している。

（３）燃料遮断弁１０の動作
（３）−１大きな上昇気流発生時における燃料遮断弁１０の動作
図６は燃料遮断弁１０の動作を説明する説明図である。燃料タンクＦＴが満タン液位に近い状態にありかつ燃料遮断弁１０の開弁状態である場合に、燃料タンクが急激に傾き、または過度な燃料蒸気の発生により、燃料タンクＦＴ内の上部に溜まっていた気体が上昇気流となって、側壁部３３の通気孔３３ａを通じて弁室３０Ｓに入るとともに、底板３５の底部連通孔３５ｃ，３５ｄを通じてフロート５１のフロート室５１Ｓに入り、さらに側部連通孔５２ｂを通じて、フロート５１の外周部とケーシング本体３０の内壁との間隙を抜け、さらにこの間隙から接続通路３２ｂ、管通路３７ａを通じて、キャニスタ側へ逃がされる。このとき、フロート５１のフロート室５１Ｓ内に入る気流は、側部連通孔５２ｂから逃がされるから、フロート５１を上昇させる大きな力とならず、また、接続通路３２ｂの通路面積は、側部連通孔５２ｂの通路面積より小さいから、弁室３０Ｓの上部の圧力上昇により、フロート５１の上昇力が抑制される。よって、大きな上昇気流が生じたときに、燃料遮断弁１０が燃料タンクＦＴを閉塞することがなく、外部への通気が確保される。

（３）−２車両揺動時における燃料遮断弁１０の動作
図７は車両の揺動時における燃料遮断弁１０の動作を説明する説明図である。燃料液面が満タン液位に近い位置にあり、車両の急旋回により燃料タンクＦＴが揺動した場合には、燃料タンクＦＴ内の液面が図７の２点鎖線で示すように揺れる。燃料は、底板３５の底部連通孔３５ｃ，３５ｄを介してフロート５１のフロート室５１Ｓに流入する。このとき、燃料液位の上昇速度が大きく、しかもフロート５１の上部通気孔５２ａを通じて抜ける気体の量が少ないので、フロート室５１Ｓ内に溜まった気体による浮力が大きくなる。そして、フロート室５１Ｓ内の燃料液位が高さｈ２に達して浮力とスプリング７０による上方への力がフロート５１の自重を上回ると、フロート５１が浮上する。フロート５１の上昇により、シート部材５５がシール部３２ｃに着座して接続通路３２ｂを閉じる。よって、車両の急旋回時に燃料タンクＦＴから外部への燃料の流出を防止することができる。このような閉弁状態において、図８に示すように、ゴム製のシート部材５５は、シール部３２ｃに着座したときに、シール部３２ｃに押された部分は、フロート５１の上部の撓み用凹所５３Ｓ内に向けて弾性変形する。よって、シート部５５ａは、小径のシール部３２ｃによって押されて密着するように弾性変形する。そして、規制部３２ｄがシート部５５ａに当たると、シート部５５ａのそれ以上の弾性変形が規制される。

（３）−２車両の傾倒時における燃料遮断弁１０の動作
図９は車両の傾斜状態における燃料遮断弁１０の動作を説明する説明図である。車両の片輪が縁石に乗り上げたり、坂道などの傾斜路で傾倒したりすると、燃料タンクＦＴは緩やかな燃料の液面上昇が起きる。燃料液面が燃料遮断弁１０に到達し、さらに上昇すると、燃料は、底板３５の底部連通孔３５ｃ，３５ｄを通じて弁室３０Ｓ内に流入する。このとき、燃料液位の上昇速度が速くないので、燃料液面が上昇しても、フロート室５１Ｓ内の気体は、上部通気孔５２ａを通じて排出されて、フロート５１が上昇しない状態にてフロート室５１Ｓに燃料が浸入する。そして、燃料液位が所定液位を越え、さらにフロート５１のフロート室５１Ｓ内に高さｈ１まで達すると、フロート５１は、その浮力により上昇してシート部材５５のシート部５５ａがシール部３２ｃに着座することで接続通路３２ｂを閉じる。このとき、図１０に示すように、フロート５１が傾いてシール部３２ｃに着座しても、シート部５５ａがシール部３２ｃに倣って弾性変形するから高いシール性が得られる。しかも、撓み用凹所５３Ｓの幅は、ケーシング２０とフロート５１とが相対的に傾いたときでも、シート部５５ａのうちシール部３２ｃの一端部（図示右側の部分）に最初に当たるように設定されているから、シート部５５ａの一端部を撓み用凹所５３Ｓ内へ撓ませることができる。そして、燃料タンクＦＴ内の燃料液面が低下すると、フロート５１は、その浮力を減少して下降して、接続通路３２ｂを開ける。

（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３２ｃに着座したときに、シール部３２ｃに押された部分は、フロート５１の上部の撓み用凹所５３Ｓ内に向けて弾性変形する。このとき、撓み用凹所５３Ｓは、シール部３２ｃの外径より大きい内径に形成され、シール部３２ｃを入り込ませてシート部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３２ｃによって押されて密着するように弾性変形するから、車両の振動が加わっても高いシール性を得ることができる。

（４）−２図１０に示すように、フロート５１が傾いてシール部３２ｃに着座しても、シート部５５ａがシール部３２ｃに倣って弾性変形するから高いシール性が得られる。しかも、撓み用凹所５３Ｓの幅は、ケーシング２０とフロート５１とが相対的に傾いたときでも、シート部５５ａのうちシール部３２ｃに最初に当たるから、シート部５５ａの一端部を撓み用凹所内へ撓ませることができる。

（４）−３シート部材５５のシート部５５ａが弾性変形してシール部３２ｃに着座した状態では、シート部５５ａの上面が規制部３２ｄに当たってフロート５１の上昇が規制されるから、シート部５５ａがシール部３２ｃによってそれ以上伸ばされない。すなわち、規制部３２ｄは、シート部５５ａの弾性変形量を規制することにより、シート部５５ａが繰り返される大きな弾性変形を受けることがなく、耐久性に優れ、また、シート部５５ａが撓み用凹所５３Ｓの底面とシール部３２ｃとの間に挟まって破損するのを防止することができる。

（４）−４図５に示すように規制部３２ｄは、シール部３２ｃを中心に周方向に等間隔に配置されているから、ゴム製のシート部材５５と規制部３２ｄとの接触面積が小さくなり、固着や貼り付きを防止することができる。

（４）−５シート部材５５は、シート支持部５５ｂを弁支持穴５３に挿入するだけで、抜止部５５ｃにより抜止された状態でフロート５１に容易に取り付けることができる。

（４）−６シート部５５ａは、フロート５１の上面の一部を凹ました撓み用凹所５３Ｓに向けて撓み、フロート５１の上面とシート部５５ａとの間に撓むための間隙を設ける必要がないから、フロート機構５０の高さ方向の嵩張りをなくすことができ、小型化に寄与できる。

（４）−７シート部材５５は、フロート５１の上面に接して安定した姿勢でフロート５１に組み付けられるから、シール部３２ｃに対するシート部５５ａのシール面の面精度を高くでき、よってシール性を向上させることができる。

なお、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。
上記実施例にかかる燃料遮断弁は、燃料タンクの内側に装着される、いわゆるインタンク式に用いたが、これに限らず、燃料タンクのタンク上壁の上面に溶着されるとともに、その下部が取付穴に挿入される構成にも適用することができる。

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断面図である。燃料遮断弁を分解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。シール部およびシート部材の付近を拡大した断面図である。ケーシング本体の底面図である。燃料遮断弁の動作を説明する説明図である。車両の揺動時における燃料遮断弁の動作を説明する説明図である。図７の要部を説明する説明図である。車両の傾斜状態における燃料遮断弁の動作を説明する説明図である。図９の要部を説明する説明図である。

符号の説明

１０...燃料遮断弁
２０...ケーシング
２１...弁取付部
３０...ケーシング本体
３０Ｓ...弁室
３０ａ...下開口
３２...天井壁部
３２ａ...通路形成突部
３２ｂ...接続通路
３２ｃ...シール部
３２ｄ...規制部
３３...側壁部
３３ａ...通気孔
３３ｂ...係合爪
３５ｃ，３５ｄ...底部連通孔
３５...底板
３５ａ...係合穴
３５ｅ...スプリング支持部
３７...管体部
３７ａ...管通路
５０...フロート機構
５１...フロート
５１Ｓ...フロート室
５１ａ...上壁部
５１ｂ...側壁部
５１ｃ...ガイド突条
５２ａ...上部通気孔
５２ｂ...側部連通孔
５３...弁支持穴
５３Ｓ...撓み用凹所
５３Ｓａ...排液溝
５５...シート部材
５５ａ...シート部
５５ｂ...シート支持部
５５ｃ...抜止部
７０...スプリング
ＢＫ...ブラケット
ＦＴ...燃料タンク
ＦＴａ...タンク上壁

Claims

燃料タンク（ＦＴ）の上部に装着され、燃料タンク（ＦＴ）内と外部とを接続する接続通路（３２ｂ）を開閉することで上記燃料タンク（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（３２ｂ）とを連通する弁室（３０Ｓ）と、上記接続通路（３２ｂ）に面して設けられ上記弁室（３０Ｓ）側に環状に突出したシール部（３２ｃ）とを有するケーシング（２０）と、
上記弁室（３０Ｓ）に収納され該弁室（３０Ｓ）内の燃料液位により浮力を増減して昇降するフロート（５１）と、該フロート（５１）の上部に装着されるとともに可撓性を有する材料から形成され上記接続通路（３２ｂ）を開閉するシート部（５５ａ）とを有するシート部材（５５）とを有するフロート機構（５０）と、
を備え、
上記フロート（５１）は、該フロート（５１）の上面であって上記シール部（３２ｃ）に対向する位置に、上記シート部（５５ａ）が上記シール部（３２ｃ）により押圧されたときに撓むための撓み用凹所（５３Ｓ）と、該フロート（５１）の軸心に形成された弁支持穴（５３）とを備え、
上記シート部材（５５）は、上記シート部（５５ａ）の裏面側から突設されるシート支持部（５５ｂ）を有し、該シート支持部（５５ｂ）が上記弁支持穴（５３）に挿入されることで上記フロート（５１）に取り付けられ、
上記ケーシング（２０）は、上記シール部（３２ｃ）の外周部に、上記シート部（５５ａ）が上記撓み用凹所（５３Ｓ）へ弾性変形する弾性変形量を規制する規制部（３２ｄ）を有すること
を特徴とする燃料遮断弁。
請求項１に記載の燃料遮断弁において、
上記規制部（３２ｄ）は、上記シール部（３２ｃ）の外周部を囲むように周方向に複数配置されている燃料遮断弁。
請求項１または請求項２に記載の燃料遮断弁において、
上記シート部（５５ａ）は、上記フロート（５１）の上面に接するように構成されている燃料遮断弁。