JP6503356B2

JP6503356B2 - キャップレスの燃料の装置

Info

Publication number: JP6503356B2
Application number: JP2016537510A
Authority: JP
Inventors: ソリンスタンク、; ジェームズジェイ．ケリン、; ジェリーウォルターファーン、
Original assignee: マーティンリアインダストリーズ，インコーポレイテッド
Priority date: 2013-12-09
Filing date: 2014-12-08
Publication date: 2019-04-17
Anticipated expiration: 2034-12-08
Also published as: US9296292B2; KR102198131B1; US20150158379A1; ES2688618T3; CN105980190A; HUE041893T2; EP3065965A1; BR112016013298A2; EP3065965B1; BR112016013298B1; PL3065965T3; KR20160105417A; CA2932621C; JP2017501925A; MX2016007575A; CA2932621A1; EP3065965A4; CN105980190B; WO2015088954A1

Description

本発明は自動車用の燃料システムに関し、詳しくは、自動車用のキャップレス燃料システムに関する。

関連出願の相互参照
本願は、２０１３年１２月９日出願の米国仮出願第６１／９１３，４２２号の優先権を主張する。その内容は、ここに参照として組み入れられる。

内燃エンジンを利用する自動車は必ず燃料充填システムを必要とする。燃料充填システムは、何十年もの間、燃料タンクに接続された充填管を含んできた。充填管の上側又は入口端は従来、燃料充填の間のみ取り外される燃料キャップを受容するべく形成されてきた。しかしながら、このシステムの主な欠点は、燃料キャップが喪失するだけでなく、自動車に付加的コストをかけていた点である。

その結果、キャップレス燃料システムが、燃料充填管を閉止する燃料キャップの必要性がない自動車を目的として開発されている。こうした以前から知られているキャップレスシステムは、入口端及び出口端を有する一般に円筒形状の本体を含む。出口端が充填管に接続され、充填管は、燃料タンクに流体接続される。反対に、ハウジングの入口端は、ハウジング、充填管を通って燃料タンクへと燃料を与えるべく、燃料ノズルを受容する寸法にされる。こうした以前から知られているキャップレスシステムは、燃料ガスが燃料タンクからハウジングを通って大気中に漏れ出るのを防止するべく、ハウジングの入口及び出口間に直列に流体接続されたフラッパ弁を含む。自動車の通常動作中に燃料ガスが大気中へ漏れ出るのを防止するべくフラッパ弁は、ばねにより、ハウジング内に包含された弁座に対して付勢される。しかしながら、燃料ノズルは燃料充填動作中、ハウジングの入口内へと挿入されてフラッパ弁を機械的に開とし、燃料ノズルから充填管を通り燃料タンクの中に入る燃料の流体連通が許容される。

極めて暑い天候のような一定条件では、燃料タンク内の燃料ガスは、当該タンク内において許容不可能な圧力の燃料ガスをもたらし得る。その結果、こうした以前から知られているキャップレスシステムは必ず、ハウジング内に形成された圧力逃がし弁を含む。こうした圧力逃がし弁は、燃料タンク内の圧力が所定圧力を超過すると開となる。圧力逃がし弁は開となることで燃料ガスをベントする。

以前から知られている燃料充填システムのハウジングは、燃料ポンプからの標準的な燃料充填ノズルが、フラッパ弁を機械的に開にすることのみならず、当該フラッパ弁に関連付けられたポートを貫通することも十分にできるサイズを有するフラッパ弁を収容できるように、全体的に十分大きくする必要がある。この場合、こうした燃料逃がし弁もまた、フラッパ弁から径方向外側に離間された位置においてハウジング内に包含される。システムが、燃料タンクからの超過圧力を大気へとベントするべく適切に作用する一方、以前から知られている圧力逃がし弁の位置決めでは、燃料充填システム用ハウジングのサイズ全体が必然的に増加する。そうすると、燃料充填システムの材料コストのみならず、燃料充填システムに対する車両の空間要件も増加することになる。

以前から知られているキャップレスシステムのなおもさらなる欠点は、当該キャップレスシステムのハウジング内に包含されたフラッパ弁が時折、標準的な燃料充填ノズルまわりに設けられたインサートとノズル自体との間で固着する点である。これが生じると燃料充填ノズルは、燃料充填システムのハウジングの中に「固着」し得る。これが生じると車両は一時的に、燃料ポンプから離れられなくなる。

キャップレスシステムを含む以前から知られている燃料充填システムのなおもさらなる欠点は、空気が必ず、ノズルから燃料充填管への燃料フローの中に引き込まれる点である。この引き込まれた空気はその後、燃料ガスをもたらし、今度はその燃料ガスが、車両の燃料システム内に包含された炭素キャニスタの中にトラップされる。内燃エンジンの動作中、炭素キャニスタからの燃料ガスは、エンジン内での燃焼を目的として燃料システムへと戻される。

燃料システムとともに使用される標準的な炭素キャニスタは、内燃エンジンを動力とする自動車に対し適切に作用する。しかしながら、ハイブリッド車の内燃エンジンの動作の利用は、当該自動車の動作全体の中で短時間だけである。ハイブリッド車の内燃エンジンがかなり短い時間で動作することは、燃料充填システムの炭素キャニスタ内に格納された燃料ガスが、燃焼のために燃料システムへと適切に戻されるには不十分であることがわかっている。

以前から知られている燃料充填システムのなおもさらなる欠点は、ガソリンで動く内燃エンジンを有する自動車の燃料タンクに、誤ってディーゼル燃料を充填してしまう可能性にある。ディーゼル燃料用の標準的な燃料充填ノズルは、ガソリン用の標準的な燃料充填ノズルよりも直径が小さい。その結果、ディーゼル燃料充填ノズルを燃料充填システムの中に容易に挿入し、当該燃料タンクにディーゼル燃料を充填することが可能となっている。しかしながら、内燃エンジンのその後の動作は、当該内燃エンジンの著しい損傷又は破損さえも引き起こす。

米国特許第７，６６５，４９３（Ｂ２）号明細書米国特許第６，１５５，３１６号明細書

本発明は、以前から知られている燃料充填システムの上述された欠点すべてを克服するキャップレス燃料充填システムを与える。

簡潔には、本発明のキャップレス燃料充填システムは、各端が開放された細長い管状かつ円筒状のハウジングを含む。円筒状のハウジングは、安価であるが耐久性のある構造のプラスチック材料から構成されるのが好ましい。

軸方向に離間した第１及び第２流体ポートがハウジングの中に形成され、第１流体ポートはハウジングの入口に隣接し、第２流体ポートはハウジングの出口に隣接するように位置決めされる。これらの流体ポートは、互いに実質的に軸方向に整列され、標準的な燃料充填ノズルを受容する寸法とされる。

第１フラッパ弁が第１燃料ポートに関連付けられ、開位置及び閉位置間で可動にされる。ばねが、第１フラッパ弁を閉位置へと付勢する。同様に、第２フラッパ弁が第２流体ポートに関連付けられ、これも開位置及び閉位置間で可動にされる。ここでもばねが、第２フラッパ弁を閉位置へと付勢する。

双方のフラッパ弁は、閉位置から開位置へと動くと、ハウジング入口から離れてハウジング出口へと向くように動く。その結果、ハウジングの入口端の中に挿入された燃料充填ノズルは、ハウジングの中の第１及び第２流体ポート双方を通り抜け、この動作中、第１及び第２フラッパ弁双方を開位置から閉位置へと枢動させる。

許容不可能な圧力の燃料タンク内蓄積を防止するべく本発明の燃料充填システムは、第１及び第２圧力逃がし弁を含む。以前から知られている燃料充填システムとは異なり、第１圧力逃がし弁は第１フラッパ弁の内部に包含され、第２圧力逃がし弁も同様に第２フラッパ弁の内部に包含される。

小径ディーゼル燃料充填ノズルが、ガソリン燃料エンジン用に設計された燃料充填システムの中に挿入されるのを防止するべく、ハウジング内に第２フラッパ弁に隣接して直径方向に対向した一対のラッチが設けられる。これらのラッチは、ラッチ位置及びラッチ解除位置間で枢動可能であり、ばねによってラッチ位置へと付勢される。

ラッチは、ラッチ位置にある場合に第２フラッパ弁に係合し、第２フラッパ弁が開になるのを防止する。その結果、燃料充填ノズルが誤って第２フラッパ弁に対して挿入されても、ラッチが第２フラッパ弁を閉位置に保持して、燃料充填ノズルからの燃料が燃料タンクの中に入るのを防止する。

反対に、カム面が各ラッチに形成され、そのカム面が、ハウジングの中ではあるが、第２ポートからハウジング入口に向かって離間するように位置決めされる。適切なサイズの燃料充填ノズルがハウジングの中に挿入されると、燃料ノズルは、双方のラッチの双方のカム面に係合し、双方のラッチをラッチ解除位置へと枢動させる。これがひいては第２フラッパ弁を解放して閉位置から開位置へと動かす。

以下の詳細な説明を参照するにあたって添付図面とともに読むと、本発明の良好な理解が得られる。いくつかの図面にわたり、同じ参照符号が同じ部品を参照する。

本発明の好ましい実施形態を例示する立面図である。長手方向断面図であり、フラッパ弁が閉位置にある。図２と同様の図であるが、充填動作中に開位置にあるフラッパ弁を例示する。圧力逃がし弁に関連付けられた一方のフラッパ弁の分解図である。燃料送達システムの分解図である。ラッチがラッチ位置にある第２フラッパ弁の長手方向部分断面図である。図６と同様の図であるが、ラッチ解除位置にあるラッチを例示する。図６の８−８線断面図である。

まず図１及び５を参照すると、細長い管状かつ円筒状の本体２２を有するキャップレス燃料充填システム２０が示される。本体２２は、入口端２４及び出口端２６の双方が開放されている。

本体２２は好ましくは、プラスチックのような剛性ではあるが可撓性の材料から作られる。さらに、図５に最もよく示されるように、本体は好ましくは、中央部２８、出口ファンネル部３０、及び中央本体部２８の入口端に取り付けられる環状キャップ３２を含む。中央部２８、ファンネル部３０及びキャップ３２を固定して一緒にするべく任意の手段を使用することができるが、中央部２８及びファンネル３０は、ファンネル部３０の可撓性タブ３４によってスナップ嵌めで一緒にされるのが好ましい。可撓性タブ３４は、ファンネル部３０と中央部２８とが軸方向に摺動されて一緒にされるときに中央部２８の開口３６に係合する。さらに、中央部２８とファンネル部３０とが組み付けられて一緒になるときに、ファンネル部３０の案内タブ３８が、中央部２８及びファンネル部３０の適切な整合を容易する中央部２８の案内スロット４０に整列される。

同様に、キャップ３２は、キャップ３２と中央部２８とが軸方向に摺動されて一緒にされるときに中央部２８の開口４４に係合するタブ４２を含む。かかる組み付けにおいてスナップタブ４２は、タブ４２が開口４４に整列するまで組み付け中に径方向内側に撓み、キャップ３２と中央部２８とをロックして一緒にするべくタブ４２が径方向外側に撓む。

ここで特に図３を参照すると、キャップ３２は、キャップレス燃料システム２０における第１円形流体ポート５０を形成する。本体２２の中央部２８の中点には第２円形ポート５２が形成される。これらのポート５０及び５２はさらに、互いに整列されるとともに、キャップレスシステム２０の出口２６にも整列される。

ここで図２及び３を参照すると、第１流体ポート５０に関連付けられた第１フラッパ弁５４が、枢動ピン５６によってハウジング２２に枢動可能に取り付けられる。すなわち第１フラッパ弁５４は、フラッパ弁５４がポート５０を密封する図２に例示される閉位置と、図３に例示される開位置との間で可動にされる。

同様に、第２フラッパ弁５８が第２流体ポート５２に関連付けられる。第２フラッパ弁は、枢動ピン６０によってハウジングに枢動可能に取り付けられ、第２フラッパ弁５８が流体ポート５２を閉じる図２に例示される閉位置と、図３に例示される開位置との間で可動にされる。さらに、ばね６２のような任意の従来型機構が、フラッパ弁５４及び５８を閉位置へと付勢するべく使用される。

第１及び第２フラッパ弁５４及び５８はそれぞれ、実質的に同一の構造を有する。したがって、第２フラッパ弁５８のみが詳細に説明されるが、同じ説明が第１フラッパ弁５４にも当てはまることを理解されたい。

次に図４、６及び７を参照すると、詳細に示されるフラッパ弁５８が、上側部品７０及び下側部品７２を含む。部品７０及び７２は双方とも、プラスチックのような剛性材料から構成され、従来通りに固定されて一緒にされる。しかしながら、例示のように下側部品７２は、組み付け中に上側部品７０と下側部品７２とが一緒にされて軸方向に圧縮されるときに径方向内側に撓むスナップタブ７４を含む。上側部品７０と下側部品７２とが一緒にされて組み付け位置まで十分に圧縮されると、下側部品７２のストッパ７６が上側部品７０に当接し、上側部品７０と下側部品７２とが一緒になる軸方向のさらなる圧縮を防止する。同時に、十分に組み付けられた位置においてスナップタブ７４は、その本来の弾性によって、第１部品７０に形成されたラッチ面７８にかかるように径方向外側へと撓み、上側部品７０と下側部品７２とをロックして一緒にする。

依然として図４、６及び７を参照すると、圧力逃がしポート８０が、フラッパ弁５８の下側部品７２を通るように形成される。圧力逃がし弁８２は、フラッパ弁５８の上側部品７０と下側部品７２との間に包含される。この圧力逃がし弁８２は、圧縮ばね８４によって閉位置へと付勢される。しかしながら、燃料タンク内の又は出口２６の圧力が所定圧力を超過する場合はいつでも、圧力逃がし弁８２は、ばね８４の力に抗して図７に示されるように開位置へと動くことにより、過剰圧力が、上側弁部品７０と下側弁部品７２との間に形成された各内部チャンバ８６を通って、及び開口８８（図４）を通って逃げることを許容し、燃料タンク圧力を解放する。

ここで図２を参照すると、ハウジング２２全体のコンパクトな構成を維持するべく、ハウジング２２は、フラッパ弁５８又は５４に形成された補強リブ１１２（図２）と整合するスロット１１０（図５）を含むのが好ましい。すなわち、これらのスロット１１０により、フラッパ弁５８及び５４は、補強リブ１１２がスロット１１０を通って延びることによりハウジング２２の小さな全直径を保持する全開位置へと動くことができる。

ここで図６〜８を参照すると、一対のラッチ９０が、第１フラッパ弁５４にではなく第２フラッパ弁５８に関連付けられる。これらのラッチ９０は上側又は最外端が、枢動ピン９２によってハウジング２２に枢動可能に取り付けられる。これらのラッチ９０はさらに、図６に例示されるラッチ位置と、図７に例示されるラッチ解除位置との間で枢動可能である。

そのラッチ位置において、各ラッチ９０の下側端のフック９４が、第２フラッパ弁５８のラッチ面９６に係合する。その結果、ラッチ９０がラッチ位置にあることにより、ラッチ９０は、図３に示される開位置へとフラッパ弁５８が動くのを防止する。

一般にＵ字状のばね９８が、各ラッチ９０の中点１００に枢動可能に接続される。このばね９８はラッチ９０を、当該ラッチがハウジング２２のストッパ部材１０２に当接するまで径方向内側に付勢する。すなわちストッパ部材１０２は、ラッチ９０がラッチ位置に位置決めされる位置へと、ラッチ９０が径方向内側に進行するのを制限する。

図６に示されるように、適切なサイズの燃料充填ノズル１０４がハウジング２２の中に挿入されると燃料ノズル１０４は、ラッチ９０のカム面１０６に係合する。燃料充填ノズル１０４が、図７に示される位置へとさらに挿入されるとノズル１０４は、ばね９８の力に抗してラッチ９０を径方向外側へと変位させ、ひいては第２フラッパ弁５８のラッチ面９６から離れるようにラッチフック９４を動かす。この動作中、フラッパ弁５８は、図３に示されるように開位置へと自由に動き、燃料充填ノズル１０４がさらにハウジング２２の中へと挿入される。

ここで図３を参照すると、燃料充填ノズル１０４がハウジング入口又は第１流体ポート９０の中へと挿入されるときの動作において、燃料充填ノズル１０４は第１フラッパ弁５４を機械的に開にする。さらなる挿入において、燃料ノズル１０４は、適切なサイズであれば、図７に示されるようにラッチをラッチ解除位置へと動かすので、燃料充填ノズル１０４がさらにハウジング２２の中へと挿入されるときにノズル１０４は、第２フラッパ弁５８を開位置へと開放する。その後、燃料供給を開始することができる。

反対に、燃料充填ノズル１０４が、例えばディーゼル燃料充填ノズルのように、ガソリン充填ノズルよりも小さな直径を有する場合、ノズル１０４は、図６に示される位置までハウジング２２の中へと挿入されるとき、双方のラッチ９０のカム面１０６に接触することがない。むしろ、ノズル１０４はせいぜい、ラッチ９０のカム面１０６の一方に接触するだけである。その結果、他方のラッチ９０がラッチ位置に維持されるので、燃料ノズル１０４による第２フラッパ弁５８の開口が防止される。したがって、ラッチ９０は、ガソリン燃料タンクがディーゼル燃料によって充填されることを防止する。

上述から本発明が、動作が単純なだけでなく有効なキャップレス燃料充填システムを与えることがわかる。本発明のキャップレス燃料充填システムは、ガソリン燃料タンクがディーゼル燃料によって充填されるのを防止するだけでなく、当該燃料タンクを過剰圧力から保護する。さらに、圧力逃がし弁がフラッパ弁の中に全体的に包含されるので、システム全体が、コンパクトなシステムのままとなる。

本発明が説明されたが、当業者にとっては、添付の特許請求の範囲により定義される本発明の要旨から逸脱せずに適用される多くの修正例が明らかであろう。

Claims

キャップレスの燃料の装置であって、
各端が開放された細長い管状かつ円筒状のハウジングであって、長手方向に離間した第１流体ポート及び第２流体ポートを画定するハウジングと、
前記第１流体ポートに関連付けられた第１フラッパ弁、及び前記第２流体ポートに関連付けられた第２フラッパ弁であって、開位置と閉位置との間で可動であり、それぞれが閉位置へと弾性付勢される第１フラッパ弁及び第２フラッパ弁と、
前記第２流体ポートに隣接して前記ハウジングに枢動可能に取り付けられ、前記ハウジングの軸に直交する軸まわりにラッチ位置と解放位置との間で枢動可能な、直径方向に対向した一対のラッチと、
前記第１フラッパ弁に取り付けられた少なくとも一つの補強リブと
を含み、
前記ラッチは、前記ラッチの少なくとも一方が前記ラッチ位置にありかつ前記第２フラッパ弁が前記閉位置にある場合に前記第２フラッパ弁に係合することにより、前記第２フラッパ弁が前記開位置へと動くのを防止し、
各ラッチは、係合を受けると前記ラッチを前記開位置へと枢動させるカム面を有し、
所定サイズの燃料ノズルのみが、双方のラッチの双方のカム面に係合し、
前記補強リブは、前記第１フラッパ弁が前記開位置にある場合に前記ハウジングにおける少なくとも一つの受容スロットを通って延びる装置。
キャップレスの燃料の装置であって、
各端が開放された細長い管状かつ円筒状のハウジングであって、長手方向に離間した第１流体ポート及び第２流体ポートを画定するハウジングと、
前記第１流体ポートに関連付けられた第１フラッパ弁、及び前記第２流体ポートに関連付けられた第２フラッパ弁であって、開位置と閉位置との間で可動であり、それぞれが閉位置へと弾性付勢される第１フラッパ弁及び第２フラッパ弁と、
前記第２流体ポートに隣接して前記ハウジングに枢動可能に取り付けられ、前記ハウジングの軸に直交する軸まわりにラッチ位置と解放位置との間で枢動可能な、直径方向に対向した一対のラッチと、
前記第２フラッパ弁に取り付けられた少なくとも一つの補強リブと
を含み、
前記ラッチは、前記ラッチの少なくとも一方が前記ラッチ位置にありかつ前記第２フラッパ弁が前記閉位置にある場合に前記第２フラッパ弁に係合することにより、前記第２フラッパ弁が前記開位置へと動くのを防止し、
各ラッチは、係合を受けると前記ラッチを前記開位置へと枢動させるカム面を有し、
所定サイズの燃料ノズルのみが、双方のラッチの双方のカム面に係合し、
前記補強リブは、前記第２フラッパ弁が前記開位置にある場合に前記ハウジングにおける少なくとも一つの受容スロットを通って延びる装置。
前記第１フラッパ弁及び前記第２フラッパ弁の少なくとも一方に包含された圧力逃がし弁を含む請求項１又は２に記載の装置。
前記第１フラッパ弁及び前記第２フラッパ弁の双方に包含された圧力逃がし弁を含む請求項１又は２に記載の装置。
前記第１フラッパ弁を閉位置へと付勢するばねを含む請求項１又は２に記載の装置。
前記第２フラッパ弁を閉位置へと付勢するばねを含む請求項１又は２に記載の装置。
前記第１フラッパ弁は、スナップ嵌めによって固定されて一緒にされる第１弁部品及び第２弁部品を含む請求項１又は２に記載の装置。
前記第１弁部品と前記第２弁部品との間に少なくとも部分的に包含される圧力逃がし弁を含む請求項７に記載の装置。
前記第２フラッパ弁は、スナップ嵌めによって固定されて一緒にされる第１弁部品及び第２弁部品を含む請求項１又は２に記載の装置。
前記第１弁部品と前記第２弁部品との間に少なくとも部分的に包含される圧力逃がし弁を含む請求項９に記載の装置。
前記ラッチは細長く、一端が前記ハウジングに隣接して枢動可能に固定され、他端が弁係合フックを有し、前記ラッチの両端間に前記カム面が位置決めされる請求項１又は２に記載の装置。
キャップレスの燃料の装置であって、
各端が開放された細長い管状かつ円筒状のハウジングであって、長手方向に離間した第１流体ポート及び第２流体ポートを画定するハウジングと、
前記第１流体ポートに関連付けられた第１フラッパ弁、及び前記第２流体ポートに関連付けられた第２フラッパ弁であって、開位置と閉位置との間で可動であり、それぞれが閉位置へと弾性付勢される第１フラッパ弁及び第２フラッパ弁と、
前記第１フラッパ弁及び前記第２フラッパ弁の少なくとも一方の内部に少なくとも部分的に包含された圧力逃がし弁と、
前記第１フラッパ弁に取り付けられた少なくとも一つの補強リブと
を含み、
前記補強リブは、前記第１フラッパ弁が前記開位置にある場合に前記ハウジングにおける少なくとも一つの受容スロットを通って延びる装置。
キャップレスの燃料の装置であって、
各端が開放された細長い管状かつ円筒状のハウジングであって、長手方向に離間した第１流体ポート及び第２流体ポートを画定するハウジングと、
前記第１流体ポートに関連付けられた第１フラッパ弁、及び前記第２流体ポートに関連付けられた第２フラッパ弁であって、開位置と閉位置との間で可動であり、それぞれが閉位置へと弾性付勢される第１フラッパ弁及び第２フラッパ弁と、
前記第１フラッパ弁及び前記第２フラッパ弁の少なくとも一方の内部に少なくとも部分的に包含された圧力逃がし弁と、
前記第２フラッパ弁に取り付けられた少なくとも一つの補強リブと
を含み、
前記補強リブは、前記第２フラッパ弁が前記開位置にある場合に前記ハウジングにおける少なくとも一つの受容スロットを通って延びる装置。
前記第１フラッパ弁及び前記第２フラッパ弁の双方の内部に包含された圧力逃がし弁を含む請求項１２又は１３に記載の装置。
前記第１フラッパ弁を閉位置へと付勢するばねを含む請求項１２又は１３に記載の装置。
前記第２フラッパ弁を閉位置へと付勢するばねを含む請求項１２又は１３に記載の装置。
前記第１フラッパ弁は、スナップ嵌めによって固定されて一緒にされる第１弁部品及び第２弁部品を含む請求項１２又は１３に記載の装置。
前記第２フラッパ弁は、スナップ嵌めによって固定されて一緒にされる第１弁部品及び第２弁部品を含む請求項１２又は１３に記載の装置。
直径方向に対向した一対のラッチを含み、
前記ラッチは細長く、一端が前記ハウジングに隣接して枢動可能に固定され、他端が弁係合フックを有し、
各ラッチは、係合を受けると前記ラッチを前記開位置へと枢動させるカム面を有し、
前記ラッチの両端間に前記カム面が位置決めされる請求項１２又は１３に記載の装置。