RU2179117C2

RU2179117C2 - Fuel tank filler neck cap

Info

Publication number: RU2179117C2
Application number: RU2000104047A
Authority: RU
Inventors: Е.В. Лысенко; В.В. Баранников
Original assignee: Лысенко Евгений Васильевич
Priority date: 2000-02-17
Filing date: 2000-02-17
Publication date: 2002-02-10

Abstract

FIELD: internal combustion engines; fuel systems. SUBSTANCE: invention relates to fuel tank caps providing tightness of fuel tank after filling. Proposed cap has body 1 with threaded end 2 for turning into tank filler neck 3 and ring gasket 5 made of elastic material placed on end between its threaded part and support end face 4 of body. Gasket 5 is made hollow and is provided with through cut 7 along surface on side opposite to end. Flexible, axially deformable ring element 8 with memorized shape effect is arranged in space 6 of gasket 5. Ring element can be made in form of plate spring contacting with inner walls of gasket space 6 through intermediate reinforcement members 9 and 10 arranged symmetrically relative to plane X-X normal to axis 0-0 of threaded end 2. Cross-section of reinforcement members follows shape of inner walls 11 and 12 of gasket space. To provided accurate positioning in gasket space, plate spring 8 is provided with alignment projections over inner perimeter pointed to side of its axis coinciding with axis 0-0. EFFECT: improved sealing of cap-to-tank filler neck unit. 5 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, в частности к системам питания двигателей внутреннего сгорания (ДВС), и имеет прямое отношение к крышкам, герметизирующим заливную горловину топливного бака после заправки его топливом. The invention relates to mechanical engineering, in particular to power systems for internal combustion engines (ICE), and is directly related to the caps that seal the filler neck of the fuel tank after refueling it.

Из патента США N 3985260, МПК B 65 D 51/16, публ. 12.10.76 известно устройство крышки заливной горловины топливного бака, содержащее корпус с резьбовым наконечником для вкручивания в заливную горловину топливного бака, имеющую ответную резьбовую часть, верхнюю часть крышки, имеющую поверхности, позволяющие вращать крышку рукой вокруг ее оси, и прокладку, уплотняющую крышку в заливной горловине. From US patent N 3985260, IPC B 65 D 51/16, publ. 12.10.76 a device is known for the cap of the filler neck of the fuel tank, comprising a housing with a threaded tip for screwing into the filler neck of the fuel tank, having a mating threaded part, the upper part of the cap having surfaces that allow the cap to be rotated by hand around its axis, and a gasket sealing the cap in filler neck.

Недостатком указанного устройства является то, что при самоотворачивании крышки, которое может произойти в результате аварии автомобиля (удар сзади или сбоку) произойдет утечка топлива из топливного бака наружу, что недопустимо по международным нормам пожаробезопасности, предъявляемым к автотранспорту. При этом прокладка, выполненная из эластичного материала, имеет сплошное круглое сечение, что нецелесообразно в связи с малой величиной ее деформации при закручивании крышки, а следовательно, недостаточной надежности уплотнения. The disadvantage of this device is that when the lid is self-opening, which can occur as a result of a car accident (a blow from the rear or from the side), fuel will leak from the fuel tank to the outside, which is unacceptable by international fire safety standards for vehicles. At the same time, a gasket made of an elastic material has a continuous round section, which is impractical due to the small size of its deformation when the cover is twisted, and, consequently, insufficient sealing reliability.

В качестве прототипа принято устройство по патенту США N 4765505, МПК B 65 D 41/32, публ. 23.08.88, содержащее крышку заливной горловины топливного бака, корпус которой снабжен резьбовым наконечником для вкручивания в заливную горловину топливного бака, и охватывающую наконечник, прилегающую к упорному торцу корпуса крышки прокладку из эластичного материала, посредством которой осуществляется герметичное примыкание корпуса к торцу заливной горловины. As a prototype, the device according to US patent N 4765505, IPC B 65 D 41/32, publ. 08/23/88, containing the cap of the filler neck of the fuel tank, the body of which is equipped with a threaded tip for screwing into the filler neck of the fuel tank, and a lining made of elastic material adjacent to the thrust end of the cap body, by means of which the housing is sealed against the end of the filler neck.

По сравнению с описанным выше аналогом устройство по прототипу имеет преимущество, заключающееся в том, что крышка при отворачивании имеет холостой ход за счет вращения верхней ее части относительно корпуса на величину 180^o по окружности и только после дальнейшего вращения появляется возможность вывернуть крышку из заливной горловины топливного бака. Этот холостой ход обеспечивается дополнительными конструктивными элементами крышки 46, 92 расположенными в ее корпусе. Таким образом, герметичность заливной горловины топливного бака в аварийной ситуации обеспечивается холостым ходом (вращением верхней части крышки относительно корпуса).Compared with the analogue described above, the prototype device has the advantage that, when unscrewing, the lid has an idle speed due to rotation of its upper part relative to the housing by a value of 180 ^o around the circumference and only after further rotation it is possible to turn the lid out of the fuel filler neck tank. This idling is provided by additional structural elements of the cover 46, 92 located in its housing. Thus, the tightness of the filler neck of the fuel tank in an emergency is ensured by idling (rotation of the upper part of the cap relative to the housing).

Недостатком этого устройства является сложность конструкции, включающей дополнительные элементы, что отрицательно влияет на надежность конструкции, также ухудшается удобство пользования крышкой заливной горловины, т.к. появляется дополнительный ход (холостой) при ее откручивании. Кроме того, прокладка 32, хоть и имеет усовершенствование по сравнению с предыдущим устройством (в круглом сечении уплотнителя выполнен вырез в виде сегмента), позволяющее иметь большую величину деформации прокладки, а значит и надежность уплотнения, все равно этого не достаточно для компенсации неровностей поверхностей 30 заливной горловины 28, имеющей достаточно большую протяженность. The disadvantage of this device is the complexity of the design, including additional elements, which negatively affects the reliability of the design, also worsens the usability of the filler cap, as an additional stroke (idle) appears when it is unscrewed. In addition, the gasket 32, although it has an improvement over the previous device (a round cutout in the form of a segment is made in the round section of the seal), which allows a large amount of deformation of the gasket, and hence the reliability of the seal, is still not enough to compensate for surface irregularities 30 filler neck 28, having a sufficiently large extent.

Решение технической задачи предполагает изменение конструкции, в основном, уплотнительного элемента, размещенного в стыке корпуса крышки и опорного фланца заливной горловины, и в конечном итоге, повышение надежности, герметичности узла сопряжения крышки с заливной горловиной топливного бака. The solution to the technical problem involves changing the design, basically, of the sealing element located at the junction of the cap body and the support flange of the filler neck, and ultimately, increasing the reliability and tightness of the interface between the cap and the filler neck of the fuel tank.

Сущность изобретения заключается в том, что в известной крышке заливной горловины топливного бака, содержащей корпус с резьбовым наконечником для вкручивания в заливную горловину топливного бака и размещенную на названном наконечнике между его резьбовым участком и опорным торцем корпуса крышки кольцевую прокладку из эластичного материала, прокладка выполнена полой и имеет сквозной разрез вдоль поверхности, расположенной с противоположной от резьбового наконечника стороны, при этом в полости прокладки размещен упругий, деформируемый в осевом направлении и обладающий памятью формы кольцевой элемент. The essence of the invention lies in the fact that in the known cap of the filler neck of the fuel tank, comprising a housing with a threaded tip for screwing into the filler neck of the fuel tank and placed on the said tip between the threaded portion and the supporting end of the cap body, an annular gasket of elastic material, the gasket is made hollow and has a through cut along the surface located on the side opposite from the threaded tip of the side, while in the cavity of the gasket is elastic, deformable in the axial direction and having an annular shape memory element.

Последний выполнен в виде тарельчатой пружины, контакт которой с внутренними стенками полости прокладки может осуществляться через промежуточные армирующие элементы (опорные кольца), расположенные симметрично плоскости, нормальной к оси наконечника, и поперечное сечение которых, в основном, повторяет форму внутренних стенок полости прокладки. Для четкой ориентации в полости прокладки тарельчатая пружина по периметру снабжена центрирующими выступами, направленными в сторону ее оси. Минимальная величина деформации "S" прокладки, при которой сохраняется беззазорное соединение крышки и заливной горловины, составляет m/2, где m - шаг резьбы наконечника. The latter is made in the form of a Belleville spring, the contact of which with the inner walls of the gasket cavity can be through intermediate reinforcing elements (support rings) located symmetrically to the plane normal to the axis of the tip, and the cross section of which basically repeats the shape of the inner walls of the gasket cavity. For a clear orientation in the cavity of the gasket, a disk spring around the perimeter is equipped with centering protrusions directed towards its axis. The minimum deformation value “S” of the gasket, at which the gap-free connection of the cap and filler neck is maintained, is m / 2, where m is the thread pitch of the tip.

Изобретение поясняется графически:
На Фиг. 1 изображена крышка заливной горловины топливного бака в сечении по ее оси.The invention is illustrated graphically:
In FIG. 1 shows the cap of the filler neck of the fuel tank in section along its axis.

На Фиг. 2 изображен участок крышки с прокладкой в увеличенном виде. In FIG. 2 shows a portion of a cover with a gasket in an enlarged view.

На Фиг. 3 изображен кольцевой элемент в виде тарельчатой пружины. In FIG. 3 shows an annular element in the form of a disk spring.

На Фиг. 4 изображен Вид. "А" по Фиг.1. In FIG. 4 is a View. "A" in Figure 1.

На Фиг. 5 изображен Вид. "Б" по Фиг.3. In FIG. 5 is a View. "B" of Figure 3.

Величиной "m" (Фиг.1) обозначен шаг резьбы. The value of "m" (Figure 1) indicates the thread pitch.

Величиной "S" (Фиг. 2) обозначена min. (минимальная) величина деформации прокладки 5 в осевом направлении при сохранении герметичности между поверхностями 14, 4 и наружной поверхностью прокладки 5. The value "S" (Fig. 2) is indicated by min. (minimum) the amount of deformation of the gasket 5 in the axial direction while maintaining tightness between surfaces 14, 4 and the outer surface of the gasket 5.

Величиной "К" обозначено max. (максимально) возможная деформация прокладки 5 в осевом направлении. The value "K" denotes max. (maximum) possible deformation of the gasket 5 in the axial direction.

Крышка заливной горловины топливного бака, фиг.1, содержит корпус 1 с резьбовым наконечником 2 для вкручивания в заливную горловину 3 топливного бака (не показан) и размещенную на названном наконечнике между его резьбовым участком и опорным торцем 4 корпуса пробки кольцевую прокладку 5 из эластичного материала. Прокладка 5 выполнена полой (воздушная полость показана поз. 6) и имеет сквозной разрез 7 вдоль поверхности, расположенной с противоположной от резьбового наконечника 2 стороны, при этом в полости 6 прокладки 5 размещен упругий, деформируемый в осевом направлении и обладающий памятью формы кольцевой элемент 8. Последний выполнен в виде тарельчатой пружины, контакт которой с внутренними стенками полости 6 прокладки 5 может осуществляться через промежуточные армирующие элементы 9 и 10 (опорные кольца), расположенные симметрично плоскости X-X, нормальной к оси 0-0 резьбового наконечника 2, и поперечное сечение которых, в основном, повторяет форму внутренних стенок 11 и 12 полости прокладки. Для четкой ориентации в полости прокладки тарельчатая пружина 8 по своему внутреннему периметру снабжена центрирующими выступами 13, направленными в сторону ее оси, совпадающей с осью 0-0. Минимальная величина деформации "S" прокладки, при которой сохраняется беззазорное соединение крышки и заливной горловины между опорным торцем 4 и упорным фланцем 14 заливной горловины 3, составляет m/2, где m - шаг резьбы наконечника. The cap of the filler neck of the fuel tank, figure 1, contains a housing 1 with a threaded tip 2 for screwing into the filler neck 3 of the fuel tank (not shown) and placed on the said tip between its threaded section and the supporting end 4 of the casing of the tube annular gasket 5 of elastic material . The gasket 5 is hollow (the air cavity is shown in pos. 6) and has a through section 7 along the surface located on the opposite side from the threaded tip 2, while an elastic, axially deformable, ring-shaped element 8 is placed in the cavity 6 of the gasket 5 The latter is made in the form of a Belleville spring, the contact of which with the inner walls of the cavity 6 of the gasket 5 can be through intermediate reinforcing elements 9 and 10 (support rings) located symmetrically to the plane XX, cial to the axis 0-0 of the threaded tip 2 and the cross section of which mainly follows the shape of the inner walls 11 and 12 of the cavity liner. For a clear orientation in the cavity of the gasket, the Belleville spring 8 is provided with centering protrusions 13 along its inner perimeter, directed towards its axis, which coincides with the axis 0-0. The minimum deformation value “S” of the gasket, at which the gap-free connection of the cap and filler neck between the support end 4 and the stop flange 14 of the filler neck 3 is maintained, is m / 2, where m is the thread pitch of the tip.

Крышка заливной горловины бензобака работает обычным образом. После заправки топливом бензобака (не показан) через заливную горловину 3 крышка бензобака (Фиг. 1) вкручивается в заливную горловину 3 вокруг оси 0-0, при этом резьбовой наконечник 2 корпуса 1 крышки входит в ответную резьбовую часть заливной горловины 3. Уплотнение между корпусом 1 крышки и заливной горловиной 3 обеспечивается за счет соприкосновения наружной поверхности прокладки 5 с опорным торцем 4 и упорным фланцем 14 заливной горловины 3, при этом оси прокладки 5 и заливной горловины 3 совпадают с осью 0-0 резьбового наконечника 2 крышки 1 топливного бака. Происходит одновременная деформация в осевом направлении наружной поверхности прокладки 5 и ее внутренних стенок 11 и 12, сближение опорных колец 9 и 10, являющихся опорой для кольцевой тарельчатой пружины 8, которая в свою очередь деформируется. Кольца 9 и 10 необходимы для создания равномерного усилия на внутренние стенки 11 и 12 полости 6 прокладки 5 от упругого элемента (тарельчатой пружины) 8, тем самым обеспечивая гарантированную герметичность между наружной поверхностью прокладки 5 и поверхностями упорного фланца 14 и опорного торца 4 корпуса 1 пробки. Опорные кольца 9 и 10 изогнуты по краям в одну сторону для увеличения контактных усилий по линиям "В" соприкосновения уплотняющих поверхностей (см. Фиг. 2). При окончании закручивания крышки в заливную горловину 3, что соответствует максимальной величине "К" деформации прокладки 5 и тарельчатой пружины 8, наступает момент обеспечения с запасом герметичности в связи с достаточным усилием тарельчатой пружины 8, действующим в осевом направлении. Величина деформации "К" регламентируется специальным механизмом - ограничителем момента закручивания крышки (механизм не показан) и не превышает, как правило, 3 нм. Столь малый момент закручивания вызван удобством пользования крышкой в различных климатических условиях эксплуатации автомобиля. Тарельчатая пружина 8 по внутреннему своему периметру имеет центрирующие выступы 13, не дающие пружине 8 перемещаться в радиальном направлении. The fuel filler cap works as usual. After refueling the gas tank (not shown) through the filler neck 3, the cap of the gas tank (Fig. 1) is screwed into the filler neck 3 around the 0-0 axis, while the threaded tip 2 of the lid body 1 enters the mating threaded portion of the filler neck 3. Seal between the housing 1 of the lid and the filler neck 3 is provided due to the contact of the outer surface of the gasket 5 with the supporting end 4 and the thrust flange 14 of the filler neck 3, while the axis of the gasket 5 and the filler neck 3 coincide with the axis 0-0 of the threaded tip 2 of the cap 1 fuel vnogo tank. There is a simultaneous deformation in the axial direction of the outer surface of the strip 5 and its inner walls 11 and 12, the approach of the support rings 9 and 10, which are the support for the annular disk spring 8, which in turn is deformed. Rings 9 and 10 are necessary to create uniform force on the inner walls 11 and 12 of the cavity 6 of the gasket 5 from the elastic element (Belleville spring) 8, thereby ensuring guaranteed tightness between the outer surface of the gasket 5 and the surfaces of the stop flange 14 and the supporting end 4 of the tube body 1 . The support rings 9 and 10 are curved at the edges in one direction to increase the contact force along the lines of contact of the sealing surfaces (see Fig. 2). At the end of screwing the lid into the filler neck 3, which corresponds to the maximum “K” value of the deformation of the gasket 5 and the Belleville spring 8, there comes a moment of provision with a reserve of tightness due to the sufficient force of the Belleville spring 8 acting in the axial direction. The amount of deformation "K" is regulated by a special mechanism - the limiter of the moment of tightening of the cover (the mechanism is not shown) and does not exceed, as a rule, 3 nm. Such a small torque is caused by the convenience of using the cover in various climatic conditions of car operation. The disk spring 8 along its inner perimeter has centering protrusions 13, preventing the spring 8 from moving in the radial direction.

При возникновении аварийной ситуации, при которой автомобиль получает удар сзади или сбоку (в район заливной горловины) или при прохождении автомобилем испытания на удар, имитирующий аварийную ситуацию, крышка заливной горловины бензобака может самооткрутиться, при этом нарушится герметичность и топливо из бензобака может вылиться наружу (в окружающую среду), что недопустимо по условиям международных требований по пожаробезопастности автомобилей. In the event of an emergency in which the car receives a blow from behind or from the side (to the filler neck area) or when the car passes an impact test simulating an emergency, the cap of the filler neck of the gas tank may unscrew, and leakage may occur and fuel may spill out of the gas tank ( into the environment), which is unacceptable under international fire safety requirements.

Для предотвращения разгерметизации при самоотворачивании крышки заливной горловины бензобака, например, на половину оборота, что соответствует половине шага резьбы "m", первоначальной деформации "К" с запасом достаточно для обеспечения герметичности, при этом полученная после самоотворачивания деформация "S" (Фиг. 2) является минимально возможной, при которой сохраняется герметичность между поверхностями 14, 4 и наружной поверхностью прокладки 5. Эта величина "S" определяется экспериментальной характеристикой усилия прижима тарельчатой пружины 8. To prevent depressurization during self-loosening of the gas tank filler cap, for example, by half a turn, which corresponds to half the thread pitch “m”, the initial deformation “K” with a margin is sufficient to ensure tightness, while the deformation “S” obtained after self-unscrewing (Fig. 2 ) is the smallest possible at which tightness is maintained between surfaces 14, 4 and the outer surface of the gasket 5. This value of "S" is determined by the experimental characteristic of the pressure of the plate zhiny 8.

Предельный угол откручивания крышки 180^o (или m/2), при котором еще сохраняется герметичность, выбран по результатам статистического анализа самооткручивания крышки при испытаниях автомобиля на удар сзади, а также на основании данных, полученных из эксплуатации автомобилей. Сквозной разрез 7 в прокладке 5 позволяет свободно смонтировать внутри ее полости 6 опорные кольца 9, 10 и тарельчатую пружину 8.The limiting angle of unscrewing the cover 180 ^o (or m / 2), at which the tightness still remains, was selected according to the results of a statistical analysis of the self-unscrewing of the cover when testing the car for rear impact, as well as on the basis of data obtained from the operation of automobiles. The through section 7 in the gasket 5 allows the support rings 9, 10 and the cup spring 8 to be freely mounted inside its cavity 6.

Таким образом, при достаточно большой величине самооткручивания крышки бензобака разгерметизации заливной горловины бензобака и вытекания топлива не произойдет, чем и достигается положительный эффект. Thus, with a sufficiently large amount of self-loosening of the gas tank cap, depressurization of the gas tank filler neck and fuel leakage will not occur, which achieves a positive effect.

Claims

1. The cover of the filler neck of the fuel tank, comprising a housing with a threaded tip for screwing into the filler neck and placed on the named tip, between its threaded portion and the supporting end of the housing, an annular gasket with a radial cut of elastic material, characterized in that the gasket is hollow, however, in the cavity mentioned, an elastic, axially deformable and axially deformable ring element is disposed.

2. The cover according to claim 1, characterized in that the elastic element is made in the form of a disk spring.

3. A cover according to claim 1 or 2, characterized in that between the inner walls of the gasket cavity and the elastic element there are support rings located symmetrically to the plane normal to the axis of the tip, and the cross section of which basically repeats the shape of the inner walls of the gasket cavity.

4. The cover according to paragraphs. 1-3, characterized in that the elastic element around the perimeter is equipped with centering protrusions directed towards its axis.

5. The cover according to paragraphs. 1-4, characterized in that the minimum deformation value "S" of the gasket, at which the gap-free connection of the cap and filler neck is maintained, is m / 2, where m is the thread pitch of the tip.