JP5179431B2 - 満タン検知手段を備える弁装置の構造 - Google Patents

Description

本発明は、車載された燃料タンク内の燃料液面に応じて、燃料タンクの満タンを検知する弁装置の構造に関する。

給油時に満タンになっているか否かを検知する、いわゆる満タン検知手段が車両の燃料タンクに備えられている。この検知手段にはフロートを利用した弁機構が適用されており、燃料液面の上昇により弁を閉じて、燃料タンク内を所定の圧力まで上昇させて、給油ガンをオートストップさせる。かかる構成は、適正な満タン状態を実現させている（特許文献１参照）。

満タン検知手段を備えた弁機構には、フロートを収容したハウジングの下部に、いわゆるスカートと呼ばれる筒状部が設けられた構成のものが知られている（特許文献２参照）。燃料タンク内の圧力がハウジング内の圧力と比べて高いときに、このスカート内に燃料を押し上げることによって、ハウジング内の燃料液面を上昇させ、フロートを浮き上がらせる。そしてフロートが通気路開口を閉塞させると、燃料タンク内の圧力が上昇し、オートストップ機能が作動し給油が停止される。その後、ハウジングの上部に設けられた貫通孔を通じてハウジング内へ燃料蒸発ガスが流れ込み、ハウジング内と燃料タンク内との圧力差が減少し、ハウジング内の燃料液面は下降する。フロートは燃料液面の下降とともに下降し、開弁状態となる。

前記のような作用に基づいて、満タン検知手段は、燃料液面の上昇に伴い、燃料タンクとハウジングとの気相が遮断された位置で満タンが検知される構成となっている。

特開平８−１０５５７１号公報 特開２００８−２３８３号公報

特許文献１において開示された技術は、前記したスカート下端を満タン検知位置とはせず、スカート下端より上方のハウジングの側面に複数の孔を設け、この孔の上端に燃料液面が到達したとき満タンを検知する。しかしながら、給油時の燃料液面は波立っており、波が孔を蔽うと、燃料タンクとハウジングとの気相が遮断され、誤って満タンを検知するおそれがあった。また、燃料液面が波立っているときに、下側の孔から燃料が流入し、上側の孔から流入した燃料分の気体が排出されるため、フロートはスカート内で揺れ動き、大きな揺れによって弁体が閉じられ、満タンを誤検知するおそれもあった。

特許文献２において開示された技術は、例えば明細書段落００１０に記載されているように、表面張力等によって燃料液面が満タン検知のための液位に達するよりも前にスカート下端の開口部を閉塞する。そのため、燃料液面が波立っていても、安定した満タン検知を実現することができる。しかし、スカート下端の周囲に張り出した部位があるため、燃料タンクへの取り付け開口を大きくとる必要があり、フランジの溶着部を大きくしなければならず、燃料蒸発ガスが透過するおそれのある面積が拡大するという問題が生じていた。さらに、前記した表面張力の利用は、スカート下端と満タン時の燃料液面（燃料検知面）との間隙が波立ちの状態によって変化する度合いが大きく、波立ちが大きいときには燃料液面の満タン検知範囲が上下方向に拡大するという問題があった。

本発明は、燃料給油時の燃料液面が波立つ状況においても、正確に満タンを検知できる弁装置の構造を提供することを目的とする。

本発明は、燃料タンクの上部に形成された満タン検知手段を備えた弁装置であって、一方が通気路側への開口となり、他方が前記燃料タンク側への開口となる上下方向に延びた筒状のケースと、前記ケースに収容されるフロートと、前記フロートが前記燃料タンクに流入される燃料の液面が上昇もしくは下降するとともに前記ケースの内周に沿って上下動して、前記通気路開口を開閉する弁体と、を備え、前記ケースの下端の周縁には少なくとも一つの切り欠き部が形成されており、前記下端の周縁と前記切り欠き部の上端との間に前記燃料の液面が到達したとき満タンを検知することを特徴としている。

前記構成によれば、燃料液面がケースの下部を構成するスカートの下端に接触する燃料液位（液面レベル）は、切り欠き部の方が周縁の他の部分よりも高くなる。そのため、燃料給油時であって満タンに近い状態において燃料液面が波立ったときにでも、少なくとも切り欠き部の上方には液面が到達しにくくなる。かかる状況においては、ケースと燃料タンクとは切り欠き部を通じて気相が連通されているため、燃料液面の波立ちの影響によって開口部が閉塞されて燃料タンクの液位が満タンの位置に到達する前に満タンを検知することを防止することができる。

このように前記構成は、前記下端の周縁と前記切り欠き部との間に前記燃料の液面が到達したとき満タンを検知するため、特許文献１のように誤検知のおそれは少ない。また、スカート下端と満タン時の燃料液面（燃料検知面）との間隙が波立ちの状態によって変化する特許文献２の構成とは異なり、より精度の高い満タン検知を実現させることができるとともに、燃料タンクへの取り付け開口を大きくとる必要はなく生産性の向上を実現させることができる。

本発明は、燃料給油時の燃料液面が波立つ状況においても、正確に満タンを検知できる弁装置の構造を提供することができる。

本発明の一実施形態にかかる弁装置の全体を表す外観斜視図である。 本発明の一実施形態にかかる弁作用を説明する断面図である。 本発明の一実施形態にかかる弁作用を説明する断面図である。 本発明の一実施形態にかかる弁装置構造の作用説明の側面図である。 本発明の一実施形態にかかる弁装置構造の変形例の側面図である。 本発明の一実施形態にかかる弁装置構造の変形例の斜視図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。最初に図１〜図３を参照して本実施形態の全体構成と満タン検知手段について説明する。図１は、本実施形態にかかる弁装置の構造を備えた統合バルブの全体を表す外観斜視図である。図２は、図１の統合バルブのＡ−Ａ断面図であり、燃料給油時に燃料タンク内の燃料液面がスカートの下端に到達していない状態を表している。図３は、燃料液面がスカート内で押し上げられて、フロートを浮上させ、弁が閉じられた状態を表している。

図１を参照すると、本実施形態にかかる統合バルブ１０は、上部ボディ２０と上部ボディ２０の下部に接合されたスカート５０とから構成されている。上部ボディ２０は燃料蒸発ガスを回収するキャニスター（図示せず）へ連通する通気路２１と、燃料タンク（図示せず）に装着されるフランジ２２と、後記する弁機構を収容するケース３０と、を備えている。スカート５０下端の周縁には矩形状の切り欠き部５１が形成されている。なお、ケース３０とスカート５０とを結合したものが、本実施形態の弁装置における筒状のケース（ハウジング）に相当する。切り欠き部５１の詳細については後記する。

図２を参照すると、フランジ２２は中空の通気路が内部に形成されている。この通気路は、Ｌ字状に形成されており、一方は前記した通気路２１となり、他方は上部ボディ２０のケース３０側へ開口することによって、上部ボディ２０からキャニスター（図示せず）へ連通されている。フランジ２２と通気路２１とは樹脂等で一体に成形することができる。フランジ２２の燃料タンク６０への結合は、機械的結合もしくは溶着や接着等の化学的結合を適宜選択することができる。

ケース３０は、フロート等の弁機構を収容するものであり、フランジ２２の通気路側への通気路開口３１が形成された上端壁面３２を有し、下端は燃料タンク側に開口された上下方向に延びた筒状に形成されている。上端壁面３２のフランジ２２に設けられた凹状の段付きに形成された開口への結合は、機械的結合もしくは溶着や接着等の化学的結合を適宜選択することができる。ケース３０の側面の上部にはオリフィス３３が穿孔されており、このオリフィス３３は通気路として燃料タンクとケース３０とを連通させている。ケース３０内部には上下方向に複数の板状のリブ３４が延設されている。リブ３４の内周側は、後記するフロート４０がケース３０の内周に沿って上下動するためのガイドとなる。ケース３０は、燃料に冒されず、成形性の高い樹脂等で成形される。

ケース３０内に収容されるフロート４０は、円柱状に形成された円柱部４２と、上昇したときに通気路開口３１を蔽って弁体を構成する凸状の弁体４１を備えている。円柱部４２の内周と外周との間には、下方に開口した全周に渡る所定幅の有底溝４３が形成されている。この有底溝４３には付勢部材４４が挿入される。付勢部材４４は、有底溝４３の底とスカート５０の上端に設けられた受部５２との間に載置され、フロート４０を通気路開口３１側へ付勢している。フロート４０は、燃料に冒されない樹脂等の材料で形成されている。

スカート５０は上下方向に延びた筒状に形成されている。スカート５０の内筒はケース３０への通気路および燃料の浸入路となる。スカート５０の上端には前記した中心方向に延出された複数の受部５２が設けられている。また、スカート５０の上端はケース３０の下端に結合されている。結合は機械的な結合でもよいし、溶着等による化学的結合でもよい。スカート５０は、燃料に冒されず、成形性の高い樹脂等で成形される。本実施形態は、特許文献１で開示された技術のようにスカートを成形後に穿孔加工をする必要はなく、切り欠き部５１を含めて、一体で成形することができる。図２の一部では、受部５２が延出している断面としているため通気路および燃料の浸入路が規制されているように見えるが、受部５２は所定の幅を有する板状の部材が延出されているものであり、通気路および燃料の浸入路は十分に確保されている。

次に図２と図３を参照して、満タン検知の作用について説明する。図２を参照すると、燃料液面７０がスカート５０の下端５０３に到達していないときには燃料タンク６０内の燃料蒸発ガスは下端５０３の開口から進入し、上端開口の受部５２の周囲を通過してケース３０内に進入する。ケース３０へ進入した燃料蒸発ガスは、フロート４０周囲のリブ３４，３４間の隙間を通り、通気路開口３１に至り、通気路２１からキャニスター（図示せず）へ流れる。かかる作用によって、燃料蒸発ガスが回収される。

図３を参照すると、給油される燃料の増加によって、燃料液面７０がスカート５０の下端５０３に到達し、ケース３０内と燃料タンク６０とは、オリフィス３１のみによって連通されている。この結果、燃料タンク６０内の圧力はケース３０内の圧力と比べて高くなるため、スカート５０内の燃料液面７１が押し上げられる。燃料液面７１の上昇に伴い、付勢部材４４によって通気路開口３１側へ付勢されているフロート４０は上昇して、凸状の弁体４１は通気路開口３１を蔽って弁を閉じる。弁が閉じられると、燃料タンク６０内を所定の圧力まで上昇させて、給油ガンをオートストップさせる。

燃料の給油が停止すると、燃料タンク６０内の圧力上昇も停止する。燃料蒸発ガスは燃料タンク６０から、オリフィス３１を通じて、ケース３０内へ流入し、ケース３０内と燃料タンク６０との圧力差は減少する。圧力差の減少とともに、ケース内の燃料液面７１は下降するためフロート４０も下降し、弁が開かれる。弁が開くことによって、図２に示す状態となり、燃料タンク６０、ケース３０、通気路２１は連通され、燃料蒸発ガスをキャニスター（図示せず）に送出することができるようになる。

次に図面を参照して、本実施形態にかかるスカート下端形状による作用を説明する。図４は、燃料給油時のスカート下部を拡大断面視した側面図であり、（ａ）は給油時のスカート下端の切り欠き部と波立つ燃料液面との関係を示し、（ｂ）は満タン状態で給油が終了したスカート下端の切り欠き部と静定した燃料液面との関係を示している。

図４（ａ）を参照すると、燃料の給油によって燃料液面７０は波打っており、波が無い状態の液面レベル８０は満タン検知レベル９０以下となっている。スカート付近の燃料液面７１の大部分は、波の山部７１１によって、満タン検知レベル９０に近い位置まで上昇しているが、矩形上の切り欠き部５１の上部は燃料タンクの気相と連通している。

本実施形態は、図４（ａ）のように、燃料液面７０が波立っていても矩形状の切り欠き部５１（図１も併せて参照）を備えていることから、満タン検知レベル９０の近傍に到達するまでは燃料タンクとの連通が確保されるため、満タン検知がされない。波立ちの影響が大きい場合であっても、少なくとも切り欠き部５１の上端５０４とスカート５０の下端５０３との間で満タン検知がされる。これは、スカート下端の周縁５０３において特許文献２に開示されている技術と同様にスカート内の燃料液面７１を安定化させ、次に切り欠き部５１のみが燃料をスカート５０内に流入させる開口となるため、スカート５０内への流入量が減少し、急激なスカート下端の閉塞を抑制することで実現されている。

一方、前記した特許文献１に開示された技術では、スカートの側面に穿孔された独立の孔を設ける構成であり、この孔が波をかぶるとスカート内が閉塞され、燃料液面が満タン検知レベルに到達していないにもかかわらず満タンを誤検知するおそれがあった。また、燃料液面が波立っているときに、下側の孔から燃料が流入し、上側の孔から流入した燃料分の気体が排出されるため、フロートはスカート内で揺れ動き、大きな揺れによって弁体が閉じられ、満タンを誤検知するおそれもあった。本実施形態は前記した構成によって従来技術の課題を解決している。

特に、近年スペースを有効に利用するために燃料タンクの形状は扁平型のものが多く適用されており、スカートを長くすることは燃料タンク設計の上での制約となるおそれがあるため、スカートは短くされる傾向にある。しかしながら、スカートが短いとスカート下部の開口が燃料液面に閉塞されたとき、燃料はスカート内を短時間で上昇し、弁が閉じ満タンが検知されやすくなる。特許文献１のようにスカートの側面に孔を設け、この孔の上端を検知レベルとする構成では、あまりスカートを短くすることができず、短くした場合は、前記したように、波立ちの影響による満タン誤検知を助長するおそれがある。本実施形態ではスカートの下端に切り欠きを設ける構成としているため、満タン検知の精度を下げない範囲でスカートの長さを調整することを容易としている。

次に、図４（ｂ）を参照すると、給油が終了し、波立ちが収まると、燃料液面７０は、スカート下端５０３と切り欠き部５１の上端５０４との間となる。なお、給油時の波立ちが小さい、もしくはほとんど無い場合には満タン検知の燃料液面７０は、ほぼ上端５０４のレベルとなる。ここで、特許文献２において開示された技術では、一様な周縁を備えた下端となっており、給油時の波立ちが小さい、もしくはほとんど無い場合には、正確に満タンを検知できる一方、波立ちが大きいと、表面張力の影響で張り出したフランジに燃料が付着した水柱が、フランジと燃料液面との間に形成される。そのため、波が大きく、スカートの下端にこの波が付着した状態が生ずると、早くスカート内が閉塞され、満タン検知レベルの範囲がスカートの下端から下方へ広がる傾向があった。換言すれば、波の大きさに依存して、満タン検知の幅が広がるとともに、早期に満タンが検知される場合があった。しかしながら、本実施形態では、スカート下端５０３と上端５０４との間で満タンを検知するため、波立ちによる満タン検知レベルの上下動を切り欠き部５１の上下高さによって、コントロールすることができ、より偏差が少ない満タン検知を実現することができる。

次に、本発明の変形例について図面を参照して説明する。図５はスカートとその切り欠き部の正面図である。図６は複数の切り欠き部を配設した変形例である。なお、本変形例は切り欠き部の形態にかかるものであり、前記した実施形態と重複する部分については省略し、差異のある部分を中心に説明する。

図５を参照すると、（ａ）のスカート５０は半円型切り欠き部１５１が、（ｂ）のスカート５０は半長円型切り欠き部２５１が、（ｃ）のスカート５０はケースの下端側を底辺とし、切り欠き部の上端を頂点とする略三角形状の切り欠き部３５１が、形成されている。これらの切り欠き部１５１，２５１，３５１は、前記した第１実施形態の矩形型切り欠き部５１と同様に、液面レベルが満タン検知レベルに達するまではスカート５０内と燃料タンク内とを連通した状態を維持し、波によって巻き込まれたスカート５０内の燃料蒸発ガスを積極的に逃がすことができる。

図６を参照すると、（ａ）のスカート５０は複数の矩形状の切り欠き部５１がスカート５０の下端の周縁に配設され、（ｂ）のスカート５０は複数の半長円型切り欠き部２５１がスカート５０の下端の周縁に配設されている。（ａ）（ｂ）のように複数の切り欠き部５１，２５１等をスカート５０の下端の周縁に適宜配設することによって、様々な方向から燃料液面の波がスカート５０に当たった場合であっても、いずれかの切り欠き部においては気相と連通されていることとなり、本発明の満タン検知機能を達成することが容易となる。

以上、本発明について好適な実施形態を説明した。本発明は、図面に記載したものに限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で設計変更が可能である。例えば、スカート５０を備えず、ケース３０の下端に切り欠き部を設ける構成しても良い。なお、切り欠き部の下端側の周方向長さは、ケースの下端の周縁の周長と比べて少なくとも同じか、もしくは小さいことが好ましく、さらに２０％以上、４０％以下であることが好ましい。かかる構成によって燃料液面の波立ちによって切り欠き部が閉塞されることを効果的に防止することができる。しかしながら、かかる切り欠き部周方向長さの割合は、タンク形状や弁装置の形態に応じて適宜設定することも可能である。

１０ 統合バルブ
２０ 上部ボディ
２１ 通気路
２２ フランジ
２３ ケース
３０ フロート
５０ スカート
５１ 切り欠き部
６０ 燃料タンク
７０ 液面（燃料タンク内）
７１ 液面（ケース付近）

Claims (5)

1. 燃料タンクの上部に形成された満タン検知手段を備えた弁装置であって、
   一方が通気路側への開口となり、他方が前記燃料タンク側への開口となる上下方向に延びた筒状のケースと、
   前記ケースに収容されるフロートと、
   前記フロートが前記燃料タンクに流入される燃料の液面が上昇もしくは下降するとともに前記ケースの内周に沿って上下動して、前記通気路開口を開閉する弁体と、を備え、
   前記ケースの下端の周縁には少なくとも一つの切り欠き部が形成されており、
   前記ケースの下端の周縁と前記切り欠き部の上端との間に前記燃料の液面が到達したとき満タンを検知することを特徴とする弁装置。
2. 前記切り欠き部は矩形状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の弁装置。
3. 前記切り欠き部は前記ケースの下端側が大径となる半円、半楕円、半長円、半角丸長方形に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の弁装置。
4. 前記切り欠き部は前記ケースの下端側を底辺とし、前記切り欠き部の上端を頂点とする略三角形状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の弁装置。
5. 前記切り欠き部の下端側の周方向長さは、前記ケースの下端の周縁の周長と比べて、少なくとも同じか、もしくは小さいことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の弁装置。

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