JP5366805B2 - 燃料タンクのベントチューブシステム - Google Patents

Description

本発明は、車両の燃料タンクのベントシステムに関し、より詳細には、車両の燃料タンクのベントチューブシステムに関する。

車両の燃料供給装置は、特に、給油口を備えた燃料タンクと、さまざまなフューエルバルブと、燃料を点火装置に供給するチューブと、燃料蒸気処理装置（一般にはカーボンフィルタ回収装置（しばしばカーボンキャニスタと称される））（燃料タンクからの燃料蒸気が流れ込み、点火装置に供給される燃料混合物を濃くするために使用される）とを備えている。

燃料タンクからの燃料流体（液体、液滴、噴霧、および蒸気の形態）は、接続されている１つまたは複数のバルブを介し、適切なチューブを通じて、燃料蒸気回復装置とタンクとの中間に位置する液溜まり（liquid trap）に流れ込む。

液溜まりは、圧力および温度の変化のため燃料タンクから比較的高速で流れる燃料流体を受け入れ、燃料タンクから流れる蒸気は、自身とともに液滴の形態での相当な量の燃料液体を運ぶ。液溜まりは、燃料液体を取り込み、燃料蒸気が蒸気回復装置の方に流れることができるようにする。燃料タンク内の圧力が減少したとき、燃料液体は燃料タンクに戻る。

燃料タンクに補助要素を取り付けるうえで重要であることは、厳しい環境規制に準拠するように燃料の不透過性を維持することである。燃料タンクにバルブを接続するための１つの一般的な方法は、バルブのハウジングを楽に収容するサイズの開口を形成して、さまざまな手段（例えば、冷間溶接、熱間溶接、各種の固定手段）によってバルブを固定的に取り付けることである。しかしながら、この方法によると、バルブのハウジングとタンクとの間に特殊なシール手段を提供する必要がある。

別の手法によると、フューエルバルブを燃料タンクの内側上面に融接することによって、フューエルバルブを燃料タンクに取り付ける。あるいは、燃料タンクの上面に連結要素をしっかりと取り付けて、バルブをこの連結要素に固定する。

１つまたは複数のバルブを保持しているタンクの外面には、出口ノズルの少なくとも一部と、ノズルに接続されているチューブと、場合によっては電気配線も取り付けられる。このため、燃料タンクの特殊な空間設計およびその他の考慮項目が要求される。

バルブをタンクに接続することに関連する別の考慮項目は、バルブの有効動作レベル、すなわち、バルブが閉じるときの液面高さ（場合によっては遮断またはシャットオフと称する）およびバルブが再び開く液面高さである。動作レベルを決定する考慮点の１つは、特に車両において非常に重要である空間消費（space consuming）である。したがって、「デッドスペース」、すなわち「最大燃料レベル」と燃料タンクの上壁との間の空間を最小限に小さくすることが要求される。しかしながら、タンクにバルブを挿入することによってデッドスペースが増大しないように注意する必要がある。

考慮すべき別のパラメータは、個々の燃料蒸気補助要素それぞれを燃料タンクおよび連接式結合チューブ（articulated coupling tubing）に取り付けて組み立てるのに要する時間と、これに関与するコストである。

環境に関与する諸機関によって、燃料タンクおよびその補助要素からの燃料透過率が最小限であることがますます要求されている。結果として、バルブと燃料タンクとの間の本質的に透過のない接続を確保するための新規の接続手段が求められている。

したがって、タンクに形成する開口をできる限り少なくし（理想的には１つのみの）、したがって、関連するバルブおよび接続部をできる限りタンク内に配置したベントシステムとする傾向が進みつつある。

本発明の目的は、実質的に燃料が透過しない方式で、燃料タンク内に燃料蒸気補助要素を取り付けるコンセプトを提供することである。本発明のさらなる目的は、さまざまな燃料蒸気補助要素を相互に接続する燃料フロー結合システム（fuel-flow coupling system）を提供することである。これらおよび他の目的は、実質的に燃料が透過しない方式で行われ、本方法は、実質的に迅速かつ費用効果が高い方法であると考えられる。

本発明によると、燃料タンク内においてさまざまな燃料蒸気補助要素を相互に接続するチューブを備えている、車両の燃料蒸気システムであって、チューブが連続しており、燃料蒸気補助要素がチューブと一体である、または嵌合式に（snappingly）チューブに連結されている、車両の燃料蒸気システム、を提供する。

本明細書および請求項において使用する用語「燃料蒸気補助要素」は、燃料タンク内に一般に取り付けられているさまざまな装置／器具（すなわち、燃料供給装置のコンポーネント）、例えば、さまざまなタイプのバルブ（ベントバルブ、ロールオーバーバルブ、過給油遮断弁（overfilling intermitting valve）、過圧逃がし弁、チェックバルブなど）、液溜まりおよび液体排出部、ゲージ、フィルタ、さらには、燃料タンクに取り付けられる弁座／弁支持器（これらにさまざまな弁体が取り付けられる）、のうちのいずれか１つ以上を表す目的で使用している。しかしながら、本発明は、特定のタイプの燃料蒸気補助要素に限定されない。

本明細書および請求項において使用する用語「チューブ」は、任意のチューブ、または前述した燃料蒸気補助要素の間を相互接続するチューブを表す目的で使用している。

本発明のいずれかの実施形態による、連続的に延びているチューブにおいては、燃料蒸気補助要素それぞれの間に個別のチューブが延在している従来のシステムと比較して、燃料タンク内に燃料供給装置を組み立てるときの時間および予測コストが節約される。

本発明は、燃料タンクであって、燃料タンクから延びている燃料チューブに連接的に（articulately）結合されている少なくとも１つの燃料蒸気補助要素を備えており、チューブが燃料タンクの内側上壁に固定されている、燃料タンク、を提供する。

本発明には、以下の特徴のいずれか１つを適用することができる。
・ 少なくとも１つの燃料蒸気補助要素をチューブ内に一体化することができる。
・ 少なくとも１つの燃料蒸気補助要素をチューブに嵌合式に結合することができる。
・ チューブは、燃料タンク内において少なくとも２つの燃料蒸気補助要素を相互接続している連続的なチューブである。
・ 連続的なチューブは、少なくとも１つの燃料蒸気補助要素を包絡しており、少なくとも１つの燃料蒸気補助要素に対応する部分に機能開口が形成されている。
・ チューブは、少なくとも１つの燃料蒸気補助要素と一般的なハブ部材との間に延在している。
・ チューブは、堅いが柔軟性のある材料から作製されている。
・ チューブは、チューブが固定される燃料タンクの内側上壁の輪郭に対応する形状に、あらかじめ成形されている。
・ チューブは、嵌合タイプの固定具によって燃料タンクに固定されている。
・ チューブ内の流体は、少なくとも１つの燃料蒸気補助要素の動作状態には関係なくチューブを通じて円滑に流れる。燃料蒸気補助要素は、自身が延在している断面の一部のみを占有し、自由な流路が残されている。
・ チューブの直径は、実質的に一様である。
・ 燃料蒸気補助要素は、チューブ内で軸方向に延在している。

燃料タンクには、一般に、燃料蒸気をキャニスタの方に送るためチューブの出口をシール状態かつ不透過式に受け入れるフランジが設けられている。

本発明は、上述したタイプのチューブおよび燃料蒸気補助要素にさらに関する。

本発明を理解し、本発明を実際に実施する方法を理解できるように、以下では、本発明を制限することのない一例として、いくつかの実施形態について、添付の図面を参照しながら説明する。

第１の実施形態による、燃料チューブシステムを備えている燃料タンクの等角図であり、チューブシステムが見えるように燃料タンクを透視図として描いてある。 図１の燃料タンクの後面図である。 図１の燃料タンクの底面図である。 図３の線ＩＶ−ＩＶに沿って切断した、第１の実施形態のロールオーバーバルブの概略的な断面である。 図３において印Ｖを付したロールオーバーバルブの断面の拡大図である。 図３において印ＶＩを付したチューブ部分のドレインバルブの拡大図である。 図３において印ＩＶを付した部分の拡大図であり、チューブシステムに一体化されているチェックバルブを示している。 本発明の別の実施形態による、ベントチューブシステムを備えている燃料タンクの等角図であり、ベントシステムが見えるように燃料タンクを透明に描いてある。 図８に示した燃料タンクの後面図である。 図８に示した燃料タンクの底面図である。 図１０の線ＸＩ−ＸＩに沿った断面である。

最初に図１〜図３を参照し、これらの図は、本発明によるベントチューブシステム（全体を１２で表してある）を備えている燃料タンク（全体を１０で表してある）を図解している。燃料タンクは、この技術分野において公知であるように車両の中に取り付けるのに適する（それ自体公知である）サドルまたはメガネに似た形状を有する。

ベントチューブシステム１２は、剛体材料（例：プラスチック）から作成されている連続するチューブ１４を備えており、この材料は、本発明の実施形態によると、柔軟性のある材料、場合によっては弾性材料とすることもできる。チューブ１４は、一般的に燃料タンク１０の形状に従うものであり、上述したように連続的なチューブによって相互に接続されている上側部分１８および２つの下側部分２０Ａ，２０Ｂが形成されている。

チューブ１４は、そのフィールド端部（field end）２２から出口端部２４の方に延びて出口カプラー２６に達しており、出口カプラー２６は、この技術分野において公知であるように、適切なチューブ（図示していない）を介して燃料蒸気処理装置のキャニスタ（図示していない）に接続されている。

チューブ１４には、複数の燃料蒸気補助要素（３０Ａ〜３０Ｆで表してある）が一体に形成されている。これらの燃料蒸気補助要素は、さまざまなバルブ（例えば、ベントバルブ、ロールオーバーバルブ、過給油遮断弁）、液溜まり、液体排出部、ゲージ、フィルタなどのうちのいずれか１つ以上とすることができる。しかしながら、一般的には、３０Ｇで表した燃料蒸気補助要素はチェックバルブ（すなわち一方向バルブ）であり、３０Ｅおよび３０Ｂで表した燃料蒸気補助要素の一方または両方は液体キャリーオーバードレインバルブ（ＬＣＯ）（liquid carry over drain valve）である。３０Ｄおよび３０Ｃで表した燃料蒸気補助要素は、一般には、この技術分野において公知であるようにロールオーバーバルブおよび過給油遮断バルブであり、この目的の場合、これらのバルブは燃料タンク１０の最上部分に、または最上部分に隣接して配置されている。

図において明らかであるように、チューブ１４は実質的に等しい直径であるが、さまざまな燃料蒸気補助要素の部分においていくらか太くすることができる。燃料蒸気補助要素はチューブ１４の中で軸方向に延在しており、チューブが燃料蒸気補助要素それぞれを包絡しているが、必要に応じて、バルブの動作のために必要な開口が形成されている。本発明によるチューブを製造する方法は、インライン細流灌漑（inline drip irrigation）に関連する技術分野において公知である方法（連続押し出し工程における製造工程時に滴下ユニット（液体放出器）をチューブに一体化する）に実質的に類似している。

本発明によるチューブの直径は、さまざまなバルブ補助要素間を結合する目的で現在使用されている既存のチューブと同程度とする、または必要であればわずかに大きくすることができる。

チューブ１４は、燃料タンク１０の上壁と、燃料タンク１０の側壁の上端部に、さまざまな固定手段によって取り付けることができるが、出口２２を除いて燃料タンクに開口を形成する必要はない。燃料タンクへのチューブ１４の固定は、例えば、嵌合タイプの連結器（全体を３８で表してある）であって、燃料タンクの壁部分それぞれに取り付けるフランジ部分４０と、チューブ１４を嵌合式に把持するチューブ把持部分４２とを備えている連結器によって、行うことができる。燃料タンク１０へのフランジ部分４０の取り付けは、例えば、接着剤を使用する、熱間溶接、融接、嵌合タイプの固定器具などによって行うことができる。

次に図４および図５を参照すると、これらの図は、図３における線ＩＶ−ＩＶに沿って切断した概略的な断面と、チューブ１４内に一体に埋め込まれているロールオーバーベントバルブ３０Ｄとを示している。ロールオーバーベントバルブは、チューブ１４の断面の一部を占有しているが、大きな自由流路（４６で表してある）が残されており、これにより、フューエルバルブそれぞれのポジションには関係なく、中を流体が円滑に流れる。したがって、燃料蒸気補助要素（この実施形態においては３０Ｂ）が開ポジションまたは閉ポジションにあるかに関係なく、さらには燃料蒸気補助要素が故障している場合にも、通路４６を燃料が円滑に流れる。ロールオーバーベントバルブ３０Ｂは、バルブ入口５０およびバルブ出口５２が形成されているバルブ本体（encapsulating body）４８を備えており、この入口５０はチューブ１４の開口５６の上に延在している。フロート部材６０は本体４８の中に受け入れられており、本体４８は、バルブ３０Ｂの空間６２内で移動可能なフロート部材６０を収容しており、フロート部材６０の上には弾力性のあるシール部材６４が、出口５２とシール状態に係合するように取り付けられている。

燃料蒸気補助要素がチューブの中に固定されているこの実施形態においては、燃料蒸気が各補助要素のみを通過するように、補助要素とチューブとの間に密封係合が存在する。したがって、上に開示した例においては、開口５６およびバルブ入口５０を介する経路のみに流体の流れが制限されるように、バルブの本体４８はチューブ１４にシール状態に取り付けられている。

この配置構成では、車両が不慮に転倒した場合、あるいは急勾配を走行する場合に、フロート部材６０が出口５２まで移動することにより、シール部材６４が出口５２とシール状態に係合して、燃料が流路４６に流れ込むことが防止される。燃料タンクへの過給油の場合、フロート部材６０が浮力によって上方に押されて、この場合にもシール部材６４が出口５２とシール状態に係合し、液体が流路４６に流れ込むことが防止される。

次に図６を参照し、この図は、ハウジング７０を備えている液体キャリーオーバードレインバルブ３０Ｅを示しており、ハウジング７０はチューブ１４に一体化されており、チューブ１４の下側部分に延在している。ハウジング７０は、複数の入口開口７２と、チューブ１４に形成されている開口７６と同軸である複数の出口開口７４とを備えている。柔軟性のあるダイアフラム８２を支持している台部７８がハウジング７０内に支持されており、ダイアフラム８２は入口開口７２の下に延在しているが、通常は図６に示したように解放ポジションにある。この配置構成では、通常動作においては、チューブ１４から燃料タンクへの方向の液体の流れとして、開口７２から液体キャリーオーバードレインバルブのチャンバ８４を経て開口７４，７６を通じて燃料タンクまで円滑に流れる。しかしながら、反対方向については、燃料タンク内の流体圧力に起因してメンブレン８２が変形して開口７２とシール状態に係合するため、流れない。このことは、給油の場合にも、燃料タンク内の圧力が高まって給油ノズルが遮断するうえで重要である。

図７は、同軸ハウジング８８を備えているチェックバルブ３０Ｇの概略的な断面を示しており、同軸ハウジングは、チューブ１４内に一体化されており、入口ポート９０および外側ポート９２が形成されている。ピストン９４は、ハウジング内で軸方向に動き、その入口がシール部材９６に面するように取り付けられている。シール部材９６は、ハウジング８８に形成されているシール台座９８とシール状態に係合するように取り付けられている。ピストン９４は、図７のポジションにおけるように、コイル圧縮ばね１００によって密封係合状態に付勢されており、ばね１００は、一方の端部がピストン９４のショルダー部１０２によって支持されており、反対の端部が、ケーシング８８に固定されているパッキング部材１０４によって支持されている。ピストン９４には複数の開口１０８が形成されており、これらの開口１０８は、入口ポート９０から出口９２の方向にシール部材９６によってシールされているが、出口ポート９２の方向に圧力がかかってシール部材９６が変形した場合、圧力下で開いて開口１０８から入口ポート９０に円滑に流れる。しかしながら、入口ポート９０から出口ポート９２の方向の流れについては、開口１０８がシールされたままであり、この方向では、コイルばね１００の付勢作用に打ち勝つまで圧力が増大したときにのみ流れ、相当に高い流量にて流体が流れる。

次に図８〜図１０の実施形態を参照し、これらの図は燃料タンク１１０を示している。燃料タンク１１０は、前の実施形態の燃料タンク１０に類似しているが、いくらか異なる実施形態によるベントチューブシステム（全体を１２０で表してある）を備えている。

チューブシステム１２０は、前の実施形態に関連して開示した方式と類似する方式において燃料タンク１１０の空間内に装着されている連続的に延びているベントチューブ１２４を備えているが、燃料タンク１１０には、燃料の不透過性が確保される方式で、１つのみの出口１１６が形成されている。

前の実施形態においては、燃料蒸気補助要素がチューブ１４によって包絡されていたが、第２の実施形態によると、燃料蒸気補助要素１３０Ａ〜１３０Ｆはチューブ１２４の外側であり、例えば、図１１に示したように嵌合タイプの接続によってチューブにしっかりと固定されている。この配置構成は、上述したさまざまな燃料蒸気補助要素を嵌合タイプ方式において迅速かつ効果的に結合して、燃料タンク内に所望の位置に配置するのに適している。

図１１に示したロールオーバーベントバルブ１３０Ｅは、ショルダー部１４２が形成されている嵌合幹部分１４０を備えており、チューブ１２４に形成されている開口に幹部分１４０が嵌合されたとき、幹部分１４０がシール状態で把持されることにより、幹部分１４０が抜けることが防止されてしっかりと配置される。ロールオーバーベントバルブ１３０Ｅは、出口１４６が形成されているハウジング１４４と、１つまたは複数の入口１４８と、フロート部材１５０とを備えており、フロート部材１５０は、出口１４６のシールショルダー部１５４とシール状態に係合するように取り付けられているシール部材１５２を支持している。

フロート部材１５０は、図１１におけるように開ポジションとの間で移動可能であり、開ポジションにおいては、バルブ１３０Ｅによって、入口ポート１４８から空間１５６を介して出口１４６を通じチューブ１２４の流路１５８内への燃料タンクのベントが円滑に行われる。しかしながら、燃料タンクへの給油時、タンク内の液体レベルに起因してフロート部材１５０が上方に移動し、したがって、シール部材１５２がシールショルダー部１５４と係合して出口１４６を閉じる。同様に、車両が転倒した場合、フロート部材１５０が移動することにより、シール部材１５２が出口ショルダー１５４とシール状態に係合し、燃料が出口１４６を通じて流路１５８に流れ込むことが防止される。

ここまで、いくつかの具体的な実施形態について図面を参照しながら説明したが、本発明の一般的な範囲から逸脱しない数多くの変形形態が、必要な変更を施したうえで可能であることが、当業者には理解されるであろう。例えば、さまざまな燃料蒸気補助要素を使用でき、チューブは変更することができる（ただし、説明したような連続的なチューブであること）。

Claims (27)

1. 燃料タンクであって、前記燃料タンク内で延びている燃料チューブに連接的に結合されている少なくとも１つの燃料蒸気補助要素を有する燃料蒸気システムを備えており、前記燃料チューブは、前記燃料チューブの一方の端部から前記燃料チューブの出口端部に延在し、前記一方の端部と前記出口端部との間に前記燃料タンクと連通するための少なくとも１つの開口が形成され、少なくとも１つの燃料蒸気補助要素は前記一方の端部と前記出口端部の間に配置され、前記燃料チューブは前記燃料タンクの内側上壁に固定され、前記燃料チューブの前記出口端部は前記燃料タンクの出口開口と結合しており、
   前記少なくとも１つの燃料蒸気補助要素は、前記燃料チューブ内に一体化されている、燃料タンク。
2. 前記少なくとも１つの燃料蒸気補助要素は、前記燃料チューブに嵌合式に結合されている、請求項１に記載の燃料タンク。
3. 前記燃料チューブは、前記燃料タンク内において少なくとも２つの燃料蒸気補助要素を相互接続している連続的なチューブである、請求項１に記載の燃料タンク。
4. 前記連続的な燃料チューブは、前記少なくとも１つの燃料蒸気補助要素を包絡しており、前記少なくとも１つの燃料蒸気補助要素に対応する部分に機能開口が形成されている、請求項３に記載の燃料タンク。
5. 前記燃料チューブは、前記少なくとも１つの燃料蒸気補助要素とハブ部材との間に延在している、請求項１に記載の燃料タンク。
6. 前記燃料チューブは、柔軟材料から作製されている、請求項１に記載の燃料タンク。
7. 前記燃料チューブは、前記チューブが固定される前記燃料タンクの前記内側上壁の輪郭に対応する形状に、あらかじめ成形されている、請求項１に記載の燃料タンク。
8. 前記燃料チューブは、嵌合タイプの固定具によって前記燃料タンクに固定されている、請求項１に記載の燃料タンク。
9. 流体の流れは、前記少なくとも１つの燃料蒸気補助要素の動作状態には関係なく前記燃料チューブを通じて促進される、請求項１に記載の燃料タンク。
10. 前記燃料チューブの直径が前記燃料チューブの任意の位置において一定である、請求項１に記載の燃料タンク。
11. 前記燃料蒸気補助要素は、前記燃料チューブ内で軸方向に延在している、請求項１に記載の燃料タンク。
12. 前記燃料蒸気補助要素は、ロールオーバーバルブ、過圧逃がし弁、過給油遮断弁、チェックバルブ、ドレインバルブ、液溜まり、から成る群から選択される１つまたは複数の補助要素である、請求項１に記載の燃料タンク。
13. 前記少なくとも１つの燃料蒸気補助要素は、前記少なくとも一つの開口を介して前記燃料チューブに連接的に結合されている、請求項１に記載の燃料タンク。
14. 車両の燃料タンクの燃料蒸気システムの燃料チューブであって、少なくとも１つの燃料蒸気補助要素が前記燃料チューブに連接的に結合されており、前記燃料チューブは、前記燃料チューブの一方の端部から前記燃料チューブの出口端部に延在し、前記一方の端部と前記出口端部との間に前記燃料タンクと連通するための少なくとも１つの開口が形成され、少なくとも１つの燃料蒸気補助要素は前記一方の端部と前記出口端部の間に配置され、前記燃料チューブは、前記燃料タンクの内側上壁に固定されるようになされ、前記燃料チューブの前記出口端部は前記燃料タンクの出口開口と結合しており、
    前記少なくとも１つの燃料蒸気補助要素は、前記燃料チューブ内に一体化されている、燃料チューブ。
15. 前記少なくとも１つの燃料蒸気補助要素は、前記少なくとも１つの開口を介して前記燃料チューブに嵌合式に結合されている、請求項１４に記載の燃料チューブ。
16. 前記燃料タンク内において少なくとも２つの燃料蒸気補助要素を相互接続している連続的な燃料チューブである、請求項１４に記載の燃料チューブ。
17. 前記少なくとも１つの燃料蒸気補助要素を包絡しており、前記少なくとも１つの燃料蒸気補助要素に対応する部分に機能開口が形成されている、請求項１６に記載の燃料チューブ。
18. 前記少なくとも１つの燃料蒸気補助要素とハブ部材との間に延在している、請求項１４に記載の燃料チューブ。
19. 柔軟材料から作製されている、請求項１４に記載の燃料チューブ。
20. 前記燃料チューブは、固定される前記燃料タンクの前記内側上壁の輪郭に対応する形状に、あらかじめ成形されている、請求項１４に記載の燃料チューブ。
21. 嵌合タイプの固定具によって前記燃料タンクに固定されている、請求項１４に記載の燃料チューブ。
22. 流体の流れが、前記少なくとも１つの燃料蒸気補助要素の動作状態には関係なく前記燃料チューブを通じて促進される、請求項１４に記載の燃料チューブ。
23. 前記燃料チューブの直径が前記燃料チューブの任意の位置において一定である、請求項１４に記載の燃料チューブ。
24. 前記燃料蒸気補助要素は、前記燃料チューブ内で軸方向に延在している、請求項１４に記載の燃料チューブ。
25. 前記燃料蒸気補助要素は、ロールオーバーバルブ、過圧逃がし弁、過給油遮断弁、チェックバルブ、ドレインバルブ、液溜まり、から成る群から選択される１つまたは複数の補助要素である、請求項１４に記載の燃料チューブ。
26. 車両の燃料供給装置の燃料蒸気システムの燃料蒸気補助要素であって、燃料タンクの内側上壁に固定されるように取り付けられている、前記燃料供給装置の燃料チューブの内側、に一体化されており、前記燃料チューブは、前記燃料チューブの一方の端部から前記燃料チューブの出口端部に延在し、前記一方の端部と前記出口端部との間に前記燃料タンクと連通するための少なくとも１つの開口が形成されており、前記燃料蒸気補助要素は前記一方の端部と前記出口端部の間に配置され、燃料蒸気補助要素。
27. 前記燃料蒸気補助要素は、前記燃料チューブ内で軸方向に延在している、請求項２６に記載の燃料蒸気補助要素。

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