JP4736023B2

JP4736023B2 - 燃料タンク給油管のキャップレスシール方法およびシール構造

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Publication number: JP4736023B2
Application number: JP2005077449A
Authority: JP
Inventors: フィリップベンジェイロバート
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 2004-03-19
Filing date: 2005-03-17
Publication date: 2011-07-27
Anticipated expiration: 2025-03-17
Also published as: DE602005000092T2; EP1577144A1; JP2005263211A; KR20060043759A; DE602005000092D1; EP1577144B1; US6880594B1

Description

本発明は、自動車用燃料タンク給油管の先端部へと挿入される、燃料補給ノズルを、密閉状態で受止める技術に関するものである。特に、車体に形成された凹所に設けられた燃料タンク給油管であって、ユーザーによって開閉可能なドアまたはカバーを備える形式の、燃料タンク給油管のキャップレスシール方法およびシール構造に関するものである。

従来から一般的に普及している車両用燃料タンク給油管の構造は、燃料補給ノズルを燃料タンク給油管によって受止めるための入口開口に、ユーザーによって開閉可能なアクセスドアまたはカバーと、給油管の端部に対し着脱自在なキャップまたは栓とを備えている。このような着脱自在なキャップには、燃料タンクから燃料が抜取られることによって燃料タンク内が負圧となり、燃料タンクに加わる大気圧で燃料タンクが潰されることを防ぐために、周辺部のエアを燃料タンク内へと導くための一方向バルブが設けられている。

かかる燃料供給管のキャップは、製造コストの増大を招くと共に、手作業により燃料供給管の端部に対し着脱可能な構造が求められ、さらには、その大きさもアクセスドアの大きさによって制約を受けるといった欠点を包含するものであった。

したがって、従来から、分離式のキャップを用いることなく、製造コストの削減が可能で、アクセスドアの空間的制約にも適合した、一方向バルブを備える形式の、燃料供給管端部ノズル受け部の、シール方法またはシール手段の提供が望まれていたところである。

本発明は、ノズルを受止めるために燃料タンク給油管の拡径された端部に用いられる、特徴的なキャップレスシール方法およびキャップレスシール構造に関するものであり、燃料補給ノズルに適合した大きさの開口を備えるバルクヘッドに対し、軸回転可能に設けられた、剛体からなる開閉式のドアを備えたものである。前記開閉式のドアには、フレキシブルシールが設けられており、このフレキシブルシールが、ノズル穴に形成されたリムに擦り付けられるようにして接触する。開閉式のドアは、ばねにより閉じる方向に付勢され、燃料ノズルが挿入されることによって開くように構成されている。さらに、ノズルが引き抜かれることで、開閉式のドアは、エアダンピングが効いた状態で閉位置へと移動するものである。かかるダンバー動作は、一例として、チューブおよびピストン形式のテレスコピックダンパによって実現され、他の例として、エアの流量制限手段を備えるベローズによって実現される。本発明の好ましい例としては、バルクヘッドの穴に形成されたリムの形状は、テーパー面形状若しくは曲面形状となっている。環状のリテーナが開閉式のドアに設けられることにより、弾性シールの伸びを制限し、開閉式ドアの、閉方向への動作を制限するリミットストッパとして機能する。なお、別例として、弾性シールがバルクヘッドに形成された溝に保持され、テーパー面形状若しくは曲面形状が、開閉式のドアに設けられていることとしても良い。

より具体的には、燃料タンク給油管のキャップレスシール方法であって、（ａ）燃料タンク供給管の入口部分に、リム（１８）が形成されたノズル受け穴（１６）を備えるバルクヘッド（１４）を配置し、前記ノズル受け穴（１６）にリム（１８）を形成し、
（ｂ）前記バルクヘッドの下流側の位置に、軸回転可能にドア（２８）を配置し、かつ、前記ドアを、前記リムに当接する閉位置へと移動する方向に付勢し、
（ｃ）前記ドアおよび前記リムの少なくとも一方に環状弾性シール（３４）を配置し、該環状弾性シールを、前記ドアの閉位置において、前記リムに対し擦り付けるように接触させる、各ステップを含むことを特徴とするものである。

また、前記リムを形成するステップにおいて、テーパ面（２０）を形成するステップを含むこととする。
また、前記リムを形成するステップにおいて、曲面を形成するステップを含むこととしてもよい。
さらに、前記環状弾性シールを配置するステップにおいて、燃料蒸気の抗浸透性に優れたゴム材料によってワイパーを成形し、該ワイパーを前記ドアに装着するステップを含むことが望ましい。
また、前記ドアを配置するステップにおいて、金属プレス成形により前記ドアを成形するステップを含むこととする。
また、前記環状弾性シールを配置するステップにおいて、前記ドアに環状溝（３０）を成形し、該環状溝に前記シールの一部分を挿入するステップを含むこととしても良い。

また、前記ドアを配置するステップにおいて、鋼板から環状溝（３０）をプレス成形し、前記環状溝に前記環状弾性シール（３４）を挿入するステップを含むことが望ましい。
また、前記環状弾性シールを配置するステップにおいて、前記ドアに環状溝を成形し、該環状溝に前記シールを挿入し、前記ドアの環状溝を縁曲げして前記シールを保持するステップを含むこととしても良い。
さらに、前記ドアを、前記リムに当接する閉位置へと移動する方向に付勢するステップにおいて、減衰手段（４２）により前記ドアの動作を減衰させながら、前記ドアを前記リムに当接する方向へと移動させるステップを含むこととする。

また、前記ドアの動作を減衰させるステップにおいて、エアを流量制限手段（５２）に流すステップを含むことが望ましい。
また、前記ドアの動作を減衰させるステップにおいて、ピストンをチューブ内に配置するステップを含むことが望ましい。
また、前記ドアの動作を減衰させるステップにおいて、エアを、閉じられた一方向バルブ（１０８）のエア抜き流路に流すステップを含むこととしても良い。
さらに、前記ドアの動作を減衰させるステップにおいて、エア抜き流路を介してベローズ（９６）内へとエアを流入させるステップを含むこととする。

また、燃料タンク給油管のシール構造であって、（ａ）入口部分に、ノズル受け穴（１６）とその周端部にリム（１８）とを備えるバルクヘッド（１４）が設けられた燃料タンク給油管（１２）と、
（ｂ）前記バルクヘッドの下流側の位置に、軸回転可能に設けられた開閉式ドア（２８）と、前記ドアおよび前記リムの少なくとも一方に設けられた環状シール（３４）と、
（ｃ）前記バルクヘッドを閉じる方向へと前記開閉式ドアを付勢し、前記開閉式ドアの閉位置において、前記環状シールを前記リムに対し擦り付けるように接触させる、付勢手段（３６）とを備えることを特徴とするものである。

また、前記バルクヘッドおよび前記リムは、一体のワンピース部材として構成されていることが望ましい。
また、前記リムは、テーパ面（２０）および球面の少なくとも一方により構成されていることとしても良い。
また、前記環状シールは、ゴム材料によって構成されていることが望ましい。
また、前記付勢手段には、トーションばね（３６）が含まれることが望ましい。
また、前記開閉式ドアに、前記環状シールを受け止める環状溝（３０）が形成されていることとする。
また、前記環状シールは、前記リムの外周面に当接するものとしてもよい。
さらに、前記環状シールは、燃料蒸気の抗浸透性に優れたゴム材料により構成されていることとしてもよい。

また、前記付勢手段は、前記開閉式ドアを、前記バルクヘッドの方向へと移動させる動作を減衰させる、減衰手段（４２）を備えることが望ましい。
また、前記減衰手段は、ピストン（４８）およびチューブ（４４）を備えるものである。
また、前記減衰手段には、流量制限手段（５２）にエアを流すことによって減衰作用を発揮させる手段が含まれることが望ましい。
また、前記減衰手段には、一方向バルブ（１０８）およびエア抜き流路（１１０）を備えるベローズ（９６）が含まれることとしても良い。
また、前記減衰手段には、チューブ内に配置されたピストンが含まれる。
さらに、前記減衰手段には、エアダンパー（４２）が含まれることとしても良い。

本発明はこのように構成したので、取付けが簡単で製造も容易な開閉式ドア形式の、燃料タンク給油管のシール構造およびシール方法と、燃料補給ノズルを受止める、燃料タンク供給管端部のシール手段を提供することが可能となる。本発明によれば、燃料補給ノズルを燃料タンク給油管に挿入することによって、容易に開閉式ドアが開き、燃料補給ノズルを抜取ることにより、開閉式ドアはノズル穴を密閉するために閉位置へと付勢され、この際の開閉式ドアの閉じ動作は、エアダンパーによって減衰され、ワイパーシールの擦り付け作用によって、確実に密閉されることとなる。

以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図１から図３には、本発明の第１の実施の形態に係る燃料タンク給油管１０を示している。燃料タンク給油管１０には、その直径が拡径された上端部１２と、上端部１２に跨って配置されたバルクヘッド１４とが設けられている。バルクヘッド１４には、燃料補給ノズルを受止めるためのノズル受け穴１６が形成されている。このノズル受け穴には、環状のリップ若しくはリム１８が形成され（好ましくは、バルクヘッド１４およびリム１８は一体のワンピース部材として構成されている。）、リップ１８の周辺部には環状のテーパ面２０が形成されている。この面には、図１に示すような曲面若しくは球面が含まれる。

バルクヘッド１４の下流側または下面には、ブラケット２２が設けられている。ブラケット２２はバルクヘッド１４に固定され、バルクヘッド１４のテーパ面２０の外側近傍から下方へと伸びている。また、ブラケット２２には、例えば、ピボットピン２６などの適切な手段によって、ピボットアーム２４が軸着されている。ピボットアーム２４の、ピボットピン２６に対する遠方端部は、溶着等の適切な手法によって、開閉式ドア若しくはバルブ部材２８の下面へと固定されている。この開閉式ドアは、その大きさがリム（ビード）１８をはみ出すように形成されている。また、開閉式ドア２８は、好ましくは金属プレス成形によって得られるものである。開閉式ドア２８の外周縁部の近傍には、好ましくは環状溝３０が形成され、環状溝の外縁部は、燃料タンク供給管１０の軸線に対し傾斜する環状フランジ３２が形成されている。

弾性変形可能な環状のワイパーシール３４（ワイパー、環状シール若しくは環状弾性シールともいう。）が、その軸線方向一端部を環状溝３０に一致させるようにして設けられており、好ましくは、開閉式ドアの周端部に設けられた溝３０に縁曲げ、寄曲げ、その他の金属塑性加工が施されることによって、ワイパーシール３４は環状溝３０に固定されている。さらに、開閉式ドア２８がリム１８に対して閉じられるとき、ワイパーシール３４の軸方向上端部が、バルクヘッドのテーパ面２０（リム１８の外周面）に当接して、擦り付けるように接触することが可能となるように、ワイパーシール３４の大きさおよび形状が形成されている。開閉式ドアの外縁部の環状フランジ３２は、開閉式ドアが閉じられた状態で、ワイパーシール３４の伸びを制限するストッパ若しくはリテーナとして機能するものである。なお、ワイパーシール３４は、好ましくはゴム材料、特に燃料蒸気の抗浸透性に優れたゴム材料により成形されることが望ましい。

開閉式ドア２８は、トーションばね３６（付勢手段）によって閉方向へと付勢されており、好ましくは、トーションばね３６にはピボットピン２６の位置にコイル部が形成され、一方の作用端部３８は、バルクヘッド１４またはブラケット２２の下面に当接しており、他方の作用端部４０は、開閉式ドア２８またはピボットアーム２４の遠方端部に当接している。

トーションばね３６の、他方の作用端部４０に付勢されることによる、開閉式ドアの閉方向への動作は、図１に符号４２で示されるように、テレスコピックピストンおよびテレスコピックチューブ等からなるエアダンパー等、適切な減衰手段によって減衰される。減衰手段４２はチューブ４４を備え、その下端部はピン４７によってブラケット２２の下端部に対し、軸回転可能に係止されている。また、下端部にワイパーシール４８を備えるピストンロッド４６（ピストンロッド４６およびワイパーシール４８を含めて「ピストン」ともいう。）がチューブ４４に保持されている。そして、ピストンロッド４６の上端部は、ピン４９によってピボットアーム（レバーアーム）２４に軸着されている。ここで理解されるように、ノズル（図示省略）が開閉式ドア２８を押すことにより、ピストンロッド４６が下方へと移動する際には、ワイパーシール４８の摩擦抵抗は最小となる。一方、ノズルが。燃料タンク給油管１０から抜取られると、ワイパーシール４８はチューブ４４の内周面に摩擦接触する。しかも、ピストンロッド４６の上方への移動は、チューブ４４の下方に位置するシリンダ室５０の真空作用を受け、シリンダ室５０に設けられた、流量制限手段であるエア抜き穴５２のエア流通率に基き制御される。すなわち、減衰手段４２は、流量制限手段５２にエアを流すことによって減衰作用を発揮させる手段である。

図４から図７には、本発明の他の実施の形態に係る燃料タンク給油管アッセンブリーを符号６０で示している。この例は、大径上端部６４を備える燃料タンク給油管６２と、大径上端部６４に跨るように配置されたバルクヘッド６６とを備えている。また、バルクヘッド６６には燃料補給ノズルのノズル受け穴６８が形成され、ノズル受け穴６８の下流側には環状のバルブシート７０が設けられている。このバルブシート７０の外周縁端部には環状のテーパ面７２が形成され、テーパ面には、好ましくは曲面７４が形成されている。本実施の形態では、バルブシート７０はプラスチック材料により形成され、例えば、インサート成形や、バルクヘッド６６の下面に設けられた環状リブ７６を覆うようにプレス圧接される等の適切な手法によって、バルクヘッド６６に固定されている。

また、開閉式ドアまたは可動式バルブ部材７８が、バルクヘッド６６の下面側若しくは下流側面から下方へと延びるブラケット８０に対し、ピン７９によって軸着されている。図４には、開閉式ドア７８が実線で示されている。

開閉式ドア７８の外周端部近傍には、環状のワイパーシール８１が設けられている。また、本実施の形態では、ワイパーシール８１は、ゴム材料、好ましくは燃料蒸気の抗浸透性に優れたゴム材料により成形され、表面７２に摺接しかつ表面７２との間の密閉を行う際に、その柔軟性により表面７２に擦り付けることができる。

開閉式ドア７８は、好ましくは環状溝８２を備え、この環状溝によってワイパーシール８１の軸方向の一端部が、例えば、開閉式ドア７８の溝８２を構成する部分により挟み込み、または塑性変形させることによって保持されている。溝８２の外側の縁は、環状のフランジ８４となっており、環状のフランジ８４は外周方向へと傾斜し、ワイパーシール８１の弾性変形を制限するストッパとして機能する（図７参照）。

開閉式ドア７８は、好ましくは、付勢手段であるトーションばね８６によって、閉方向へと付勢されている。トーションばね８６は、ピボットピン７９に位置決めされるコイル部を備え、その一端部８８はブラケット８０に当接し、他端部９０は開閉式ドア７８の下面に当接している。

ピボットアーム９２は、その一端部がブラケット８０のフランジ２１、２３（図２参照）に設けられたピボットピン７９に軸支され、ピボットアーム９２の他端部９４が開閉式ドア７８の下面に固定されている。したがって、開閉式ドア７８は、バルブシート７０に対して軸回転可能に保持されている。

ピボットアーム９２はベローズ９６を備え、ベローズ９６の上端部９８はピボットアーム９２に対し、ピン１００によって軸着されている。また、ベローズ９６の下端部は、ブラケット８０に形成された突起１０２に保持（軸着）されている。

図５および図６に示されるように、ベローズ９６の下端部９６にはバルブシート１０４が形成され、バルブシート１０４には排出窪み１０６が形成されている。また、バルブシート１０４は一方向バルブであるボールチェックバルブ１０８の弁座として機能し、それによって、通路１１０を介してベローズ９６内へと流入するエアの流量を制御する。

動作としては、ばねの他端部９０が開閉式ドア７８を閉位置へと付勢し、ベローズ９６がエアを負圧吸引する。そして、ボールチェックバルブ１０８はバルブシート１０４に対して密着し、エアはエア抜き窪み（またはエア抜き流路）１０６によって確保された流通路のみを通過して、ベローズへと流入する。したがってエアを利用した開閉式ドア７８の減衰動作が行われる。

なお、理解されるように、燃料補給ノズル（図示省略）がノズル受け穴６８に挿入され、バルブシート７０を通過することにより、開閉式ドア７８を押し開けると、ベローズ９６は圧縮され、ボールチェックバルブ１０８はバルブシート１０４から離間し、エアの流通規制を解除する。したがって、開閉式ドアの開放時の抵抗は最小限に抑えられる。

以上のごとく、本発明の一例を実施の形態に基き説明したが、本発明が以上の説明に限定されるものではなく、本発明の特許請求の範囲を越えない限りにおいて種々の変更が可能であることは、当業者にも理解されるであろう。

本発明の実施の形態に含まれる、燃料タンク給油管のノズル受け端部の構造を示す断面図である。図１に示す燃料タンク給油管のノズル受け端部の構造を、減衰手段を示すために一部を省略して図示した斜視図である。図１の一部分の拡大図である。本発明の実施の形態に含まれる、燃料タンク給油管のノズル受け端部構造の代替例を示す断面図であり、図１に相当する図である。図４の５−５線における断面図である。図５の一部分の拡大図である。図４の一部分の拡大図である。

符号の説明

１０：燃料タンク給油管、１２：上端部、１４：バルクヘッド、１６：ノズル受け穴、１８：リム、２０：テーパ面、２８：開閉式ドア、３０：環状溝、３２：環状フランジ、３４：ワイパーシール、３６：トーションばね、４２：減衰手段、４４：チューブ、４７：ピストンロッド、４８：ワイパーシール、５２：エア抜き穴、６０：燃料タンク給油管アッセンブリー、６２：燃料タンク給油管、６４：大径上端部、６６：バルクヘッド、６８：ノズル受け穴、７０：バルブシート、７２：テーパ面、７４：曲面、７６：環状リブ
７８：開閉式ドア、８１：ワイパーシール、８２：溝、８４：環状のフランジ、８６：トーションばね、９６：ベローズ、１０４：バルブシート、１０６：エア抜き窪み、１０８：ボールチェックバルブ

Claims

（ａ）燃料タンク供給管の入口部分に、リム（１８）が形成されたノズル受け穴（１６）を備えるバルクヘッド（１４）を配置し、前記ノズル受け穴（１６）に、環状のテーパ面（２０）および球面の少なくとも一方を含むリム（１８）を形成し、
（ｂ）前記バルクヘッドの下流側の位置に、軸回転可能にドア（２８）を配置し、かつ、前記ドアを、前記リムに当接する閉位置へと移動する方向に付勢し、
（ｃ）前記ドアに環状弾性シール（３４）を配置し、該環状弾性シールを、前記ドアの閉位置において、前記リムの外周面に対し擦り付けるように接触させる、各ステップを含み、
前記ドアを、前記リムに当接する閉位置へと移動する方向に付勢するステップにおいて、減衰手段（４２）により前記ドアの動作を減衰させながら、前記ドアを前記リムに当接する方向へと移動させるステップを含むことを特徴とする燃料タンク給油管のキャップレスシール方法。
前記ドアの動作を減衰させるステップにおいて、エアを流量制限手段（５２）に流すステップを含むことを特徴とする請求項１記載の燃料タンク給油管のキャップレスシール方法。
前記ドアの動作を減衰させるステップにおいて、ピストンをチューブ内に配置するステップを含むことを特徴とする請求項１記載の燃料タンク給油管のキャップレスシール方法。
前記ドアの動作を減衰させるステップにおいて、エアを、閉じられた一方向バルブ（１０８）のエア抜き流路に流すステップを含むことを特徴とする請求項１記載の燃料タンク給油管のキャップレスシール方法。
前記ドアの動作を減衰させるステップにおいて、エア抜き流路を介してベローズ（９６）内へとエアを流入させるステップを含むことを特徴とする請求項１記載の燃料タンク給油管のキャップレスシール方法。
前記環状弾性シールを配置するステップにおいて、燃料蒸気の抗浸透性に優れたゴム材料によってワイパーを成形し、該ワイパーを前記ドアに装着するステップを含むことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載の燃料タンク給油管のキャップレスシール方法。
前記ドアを配置するステップにおいて、金属プレス成形により前記ドアを成形するステップを含むことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載の燃料タンク給油管のキャップレスシール方法。
前記環状弾性シールを配置するステップにおいて、前記ドアに環状溝（３０）を成形し、該環状溝に前記シールの一部分を挿入するステップを含むことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載の燃料タンク給油管のキャップレスシール方法。
前記ドアを配置するステップにおいて、鋼板から環状溝（３０）をプレス成形し、前記環状溝に前記環状弾性シール（３４）を挿入するステップを含むことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載の燃料タンク給油管のキャップレスシール方法。
前記環状弾性シールを配置するステップにおいて、前記ドアに環状溝を成形し、該環状溝に前記シールを挿入し、前記ドアの環状溝を縁曲げして前記シールを保持するステップを含むことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載の燃料タンク給油管のキャップレスシール方法。
（ａ）入口部分に、ノズル受け穴（１６）とその周端部に、環状のテーパ面（２０）および球面の少なくとも一方を含むリム（１８）とを備えるバルクヘッド（１４）が設けられた燃料タンク給油管（１２）と、
（ｂ）前記バルクヘッドの下流側の位置に、軸回転可能に設けられた開閉式ドア（２８）と、前記ドアに設けられた環状シール（３４）と、
（ｃ）前記バルクヘッドを閉じる方向へと前記開閉式ドアを付勢し、前記開閉式ドアの閉位置において、前記環状シールを前記リムの外周面に対し擦り付けるように接触させる、付勢手段（３６）とを備え、
前記付勢手段は、前記開閉式ドアを、前記バルクヘッドの方向へと移動させる動作を減衰させる、減衰手段（４２）を備えることを特徴とする燃料タンク給油管のシール構造。
前記減衰手段は、ピストン（４６、４８）およびチューブ（４４）を備えることを特徴とする請求項１１記載の燃料タンク給油管のシール構造。
前記減衰手段には、流量制限手段（５２）にエアを流すことによって減衰作用を発揮させる手段が含まれることを特徴とする請求項１１記載の燃料タンク給油管のシール構造。
前記減衰手段には、一方向バルブ（１０８）およびエア抜き流路（１１０）を備えるベローズ（９６）が含まれることを特徴とする請求項１１記載の燃料タンク給油管のシール構造。
前記減衰手段には、チューブ内に配置されたピストンが含まれることを特徴とする請求項１１記載の燃料タンク給油管のシール構造。
前記減衰手段には、エアダンパー（４２）が含まれることを特徴とする請求項１１記載の燃料タンク給油管のシール構造。
前記バルクヘッドおよび前記リムは、一体のワンピース部材として構成されていることを特徴とする請求項１１から１６のいずれか１項記載の燃料タンク給油管のシール構造。
前記環状シールは、ゴム材料によって構成されていることを特徴とする請求項１１から１６のいずれか１項記載の燃料タンク給油管のシール構造。
前記付勢手段には、トーションばね（３６）が含まれることを特徴とする請求項１１から１６のいずれか１項記載の燃料タンク給油管のシール構造。
前記開閉式ドアに、前記環状シールを受け止める環状溝（３０）が形成されていることを特徴とする請求項１１から１６のいずれか１項記載の燃料タンク給油管のシール構造。
前記環状シールは、燃料蒸気の抗浸透性に優れたゴム材料により構成されていることを特徴とする請求項１１から１６のいずれか１項記載の燃料タンク給油管のシール構造。