JP4660156B2 - 燃料逆流防止バルブ - Google Patents

Description

本発明は、自動車等の燃料タンクに取付けられ、ゴム製のシール部材を用いずとも、燃料通路をしっかりと閉塞して、燃料タンク内の燃料の逆流を確実に防止する燃料逆流防止バルブに関する。

自動車の燃料タンクには、給油口に連結された燃料供給管が接続されており、この燃料供給管の出口付近には、燃料供給管への逆流を防止する燃料逆流防止バルブが連結されている。この燃料逆流防止バルブは、給油時には、燃料供給管から流入する燃料の圧力で開いて燃料タンク内へ燃料を流入させ、常時は弾性手段によって閉じて、燃料タンク内から燃料供給管へ燃料が逆流するのを防止している。

上記燃料の逆流防止用のバルブとして、下記特許文献１には、バルブケーシングのフィラーパイプ側の部分に、テーパー状の弁座部が形成され、この弁座部に向けて弁体が付勢ばねで付勢されており、この弁体に、弁座部に着座するリップ部を有する弾性材製のシール部材を取付けられたバルブが開示されている。また、その実施形態には、前記シール部材は、本体部材とばね受け部材との間に挟み込まれており、該シール部材は、ＮＢＲ（アクリロニトリルブタジエンゴム）等のゴム製の弾性材料で形成されていることが記載されている。

下記特許文献２には、燃料タンクと燃料供給管との連結口部を開閉するスライド式の弁体を備え、この弁体は、前記連結口部の上流側に向かって伸長し、その内壁面に摺接する複数のガイド突起を設けたスライド部材と、上記連結口部の口縁に密着する弾性シール部材と、該弾性シール部材をスライド部材側に押圧する押圧部材とから構成されているバルブが開示されている。また、その実施形態には、前記弾性シール部材は、スライド部材と押圧部材との間にて挟み込まれており、この弾性シール部材は、ゴム等の弾性材料で形成されていることが記載されている。
特開２０００−１６０９９号公報 特開平１１−７８５４９号公報

上記特許文献１又は２のバルブのいずれも、ゴム製のシール部材によって、バルブケーシングの弁座部、又は連結口部の口縁に当接してシールして燃料の逆流を防止している。しかしながら、ゴム製のシール部材は、シール性を効率的に向上させることができるが、コストが高いという問題がある。また、シール部材は、特許文献１では本体部材とばね受け部材、特許文献２ではスライド部材と押圧部材といったように、２部材により挟み込まれているので部品点数が多く、それに伴い組付け工数も多くなってしまって、結果としてコストが増加してしまうこととなる。更に、燃料のアルコール濃度が高いような場合、ゴム製のシール部材だと、膨潤してシール性が低下したり、耐久性が低下したりしてしまうことがあった。

したがって、本発明の目的は、ゴム製のシール部材を用いなくとも、シール性を十分に確保して、燃料の逆流を確実に防止することができるとともに、部品点数及び組付け工数を少なくして、コストの低減を図ることができる燃料逆流防止バルブを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の第１は、燃料タンクに取付けられて、その一端が燃料供給管に連結され、他端が燃料タンク内に開口されるハウジングと、このハウジングの燃料通路に設けられた弁座と、この弁座に対して燃料タンク内に連通する側から弾性手段により圧接された弁体とを備え、前記弁座と前記弁体との接触面が、ほぼ同一の曲率で、かつ、ほぼ同一の曲率中心をもつ球面をなしており、前記弁体は、その周縁が折曲部を介して斜め外方に薄板状をなしてスカート状に伸び、このスカート状部分が前記曲率及び曲率中心を有する球面をなして、前記弁座との接触面を構成していることを特徴とする燃料逆流防止バルブを提供するものである。

本発明の第２は、前記第１の発明において、前記折曲部の裏面側が環状にへこんで薄肉部を構成している燃料逆流防止バルブを提供するものである。

本発明の第３は、前記第１又は第２の発明において、前記弁体の裏面中心から放射状に伸びるリブが形成されている燃料逆流防止バルブを提供するものである。

本発明の第４は、前記第１〜３の発明のいずれか１つにおいて、前記弁体の前記弁座への接触面より内周側に平坦部が形成されている燃料逆流防止バルブを提供するものである。

本発明の燃料逆流防止バルブによれば、燃料の供給がなされると燃料の圧力によって、弾性手段の付勢力に抗して弁体が開いて、燃料タンク内に燃料が供給され、燃料の供給が終了すると、弁体は弾性手段により弁座と圧接し、通路を閉塞して燃料供給管への逆流を防止し、給油時における燃料の吹き返し等の事故を防止する。

そして、弁座と弁体との接触面が、ほぼ同一の曲率で、かつ、ほぼ同一の曲率中心をもつ球面をなしているので、弁座と弁体との間に隙間がほとんど生じない状態で、弁座に対して広い接触面積で弁体が当接するようになり、弁座と弁体とのシール性を向上させることができる。

また、車両の揺れ等によって、燃料タンクが斜めに傾いたりして、弁体が弁座に対してやや傾いた状態で当接したとしても、弁体と弁座とが球面どうしで接触するため、どのような角度で当たっても両者が密接状態となり、ガタ付きによるシール性の低下も防止することができる。

こうして、弁体にゴム製のシール部材を用いなくても、シール性を良好に維持することができるため、部品点数を少なくすることができ、シール部材の組付け作業も不要となるので、コストの低減を図ることができ、燃料のアルコール濃度を気にする必要もなく、信頼性を高めることができる。

以下、図１〜７を参照して、本発明の燃料逆流防止バルブの一実施形態を説明する。

図１に示されるように、この燃料逆流防止バルブ（以下、バルブ１０という）は、燃料タンクに取付けられて、その一端が燃料供給管に連結され、他端が燃料タンク内に開口したハウジング２０を有している。このハウジング２０は、燃料タンク１に固定される蓋体３０と、蓋体３０とインサート成形されて、その内部に弁体５０をスライド可能に収容する弁ケース４０とから構成される。なお、この実施形態の場合、蓋体３０は、樹脂燃料タンクに溶着可能な材質、例えばポリエチレン等のオレフィン系樹脂で形成され、弁ケース４０は、強度が高く、燃料非透過性の材質、例えばポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリアミド（ＰＡ）等の樹脂で形成されている。

蓋体３０は、燃料タンクの開口部周縁に溶着されるフランジ部３１と、燃料供給管が接続される接続管部３２とを有している。接続管部３２の先端部外周には、燃料供給管をホースバンド等で締め付け固定したときに、外部配管を抜け止めするための環状凸部３３が形成されている。接続管部３２内周の下方に、拡径段部３２ａが形成され、接続管部３２内周の上方には、周方向に均等な間隔をおいて４つの爪部３２ｂが形成されている（図１、４参照）。そして拡径段部３２ａに金属カラー７０下端面を配置し、爪部３２ｂにより金属カラー７０上端面が係止されて、金属カラー７０が接続管部３２内周に固定されるようになる。この金属カラー７０によって、接続管部３２の剛性を確保し、外部配管を締付固定した際の破損等を防止する。

また、フランジ部３１内周から、円筒壁３４が軸方向に突出し、更に、フランジ部３１周縁から内周方向に向かって環状突部３５が突出している。これらは後述する弁ケース４０の溝部４３ｃ、４３ｅにそれぞれ入り込んで、弁ケース４０と強固に結合されている。このような接合構造は、予め成形された弁ケース４０のフランジ部４３ｂの外周に、蓋体３０をインサート成形することによって形成されている。

図２に示される弁ケース４０は、燃料が自由に出入り可能とされた複数の窓部４１ａが形成された、ケース本体部４１を有している。このケース本体部４１の下縁部には、複数の係合孔４１ｂが形成され、後述する底蓋６０の係合爪が係合して、底蓋６０が取付け可能とされている。

そして、このケース本体部４１上方から次第に縮径する壁部を介して、筒部４３が延出している。上記次第に縮径する壁部の内周が本発明における弁座４２をなしている。この弁座４２は、所定の曲率で球面状に形成されている。より具体的には、図５に示されるように、曲率中心Ｏから所定の曲率半径Ｒでもって球面が形成されており、この面が後述する弁体５０のシール面５５との接触面となる。なお、曲率半径は、曲率の逆数と定義されており、すなわち、ゆるやかなカーブ形状のように曲率半径が大きいと曲率は小さくなり、一方、きついカーブ形状のように曲率半径が小さくなると曲率は大きくなる。また、曲率中心Ｏは、この実施形態の場合、接続管部３２の軸中心であって、後述するガイド突起６２の軸方向途中が基点とされている。

また、筒部４３上方には、周方向外側に環状突出部４３ａが突設され、この環状突出部４３ａ内周から立設した壁部４３ｄを介して、壁部４３ｄから周方向外側に広がるフランジ部４３ｂが形成されている。このフランジ部４３ｂには、周方向に均等な間隔をおいて、複数の孔４３ｆが形成されている。そして、蓋体３０と弁ケース４０とがインサート成形される際には、筒部４３先端周壁と壁部４３ｄとの間の溝部４３ｅ、及び、環状突出部４３ａとフランジ部４３ｂとの間の溝部４３ｃに、前述した蓋体３０の円筒壁３４、環状突部３５がそれぞれ入り込み、更にフランジ部４３ｂの孔４３ｆには、蓋体３０の溶融した部分が入り込んで、インサート成形後の接合強度を高くして蓋体３０と弁ケース４０とが接合される（図４参照）。

ケース本体部４１には、弁体５０が上下スライド可能に収容されている。この弁体５０は、燃料非透過性のポリアセタール（ＰＯＭ）等の樹脂製であり、その上面中央部に円錐状の隆起部５１を有している（図３（ａ）参照）。図３（ｂ）を併せて参照すると、隆起部５１から均等な間隔をおいて、４本のガイド羽根５２が立設されている。これらのガイド羽根５２は、筒部４３内に挿入され、弁体５０のスライドをガイドする役割をなしている。

また、隆起部５１の周縁から平坦部５３が広がっている（図３（ａ）、（ｂ）参照）。そのため燃料の供給の際に、流入する燃料が平坦部５３に衝突して、その燃料の圧力を受け易くなるので、弁体５０がスムーズに開くようになる。

更に、図３（ｄ）に示されるように、平坦部５３周縁から折曲部５４を介して、斜め外方に伸びてスカート状をなしたシール面５５が形成されている。このシール面５５が、前述した弁ケース４０の弁座４２に接触する部分となり、接続管部３２に連通する燃料通路を閉塞する。また、シール面５５は、前述した弁座４２の曲率半径Ｒ及び曲率中心Ｏとほぼ同じ曲率半径及び曲率中心を有する球面形状をなしている（図５参照）。

また、折曲部５４の裏面側は環状にへこんでおり、平坦部５３及びシール面５５と比較して薄肉とされた薄肉部５４ａとなっている（図３（ｄ）参照）。そのため、折曲部５４がより撓みやすくなるので、弁座４２とシール面５５とがより密着しやすくなり、シール性を向上させる。

更に、隆起部５１の裏面中心からガイド軸５６が垂設しており、このガイド軸５６基端外周にバネ受け部５７が形成され、このバネ受け部５７周縁から均等な間隔をおいて、放射状に伸びる複数のリブ５８が形成されている（図３（ａ）、（ｃ）参照）。このリブ５８によって、弁体５０が補強されるとともに耐久性が向上するようになるので、燃料供給時の燃料圧力や外力を受けた場合や、長期間に渡って使用した場合であっても、弁体５０の破損等を効果的に防止する。

ケース本体部４１の下面には、底蓋６０が、その外周に設けた爪６１を、ケース本体部４１の係合孔４１ｂに係合させることにより取付けられている。底蓋６０は、その中心部からガイド突起６２が突設され、このガイド突起６２を囲むように環状のリブ６３が形成され、このリブ６３の内側にコイルスプリング７１の下端が支持される。また、ガイド突起６２は、弁体５０のガイド軸５６内部に入り込んで、弁体５０のスライド動作をガイドしている。そして、前記コイルスプリング７１の上端は、弁体５０のバネ受け部５７に当接して、弁体５０を常時上方に向けて付勢している。

次に、上記逆流防止バルブ１０の作用について説明する。

このバルブ１０は、図６に示される燃料タンク１の開口部２に挿入され、蓋体３０のフランジ部３１を開口部２周縁に熱板溶着、超音波溶着等により溶着することによって、燃料タンク１に取付けられる。そして、接続管部３２外周に、燃料供給管３の一端部が差し込まれて、ホースバンド４によって締め付け固定されて、燃料供給管３と燃料タンク１とが、バルブ１０を介して連結される。

そして、図示しない給油口から燃料が供給され、この給油口に接続された上記燃料供給管３内に燃料が供給されると、燃料は蓋体３０の接続管部３２、弁ケース４０のケース本体部内の燃料通路を通り、弁体５０に燃料圧力が加わるようになると、図４中の弁体５０の想像線に示されるように、弁体５０をコイルスプリング７１の付勢力に抗して下方にスライドさせて、弁座４２に圧接されていた弁体５０のシール面５５が、弁座４２から離れ弁が開かれて、燃料が燃料タンク１内に充填される。また、燃料の供給が終了すると、コイルスプリング７１の付勢力によって弁体５０が上方にスライドして（図４参照）、弁座４２と圧接して燃料通路を閉じ、燃料タンク１内の圧力によって燃料が燃料供給管内を逆流して、燃料の吹き返し等が生じるのを防止したり、燃料供給時以外でも燃料蒸気や、燃料自体が外部へ流出したりすることを防止する。

この際、弁座４２とこれに接触する弁体５０のシール面５５とが、ほぼ同一の曲率、言い換えると、ほぼ同一の曲率半径Ｒで、かつ、ほぼ同一の曲率中心Ｏをもつ球面をなしているので、弁座４２と弁体５０のシール面５５との間に隙間がほとんど生じない状態で、弁座４２に対して広い接触面積で弁体５０のシール面５５が当接するようになり、弁座４２と弁体５０とのシール性を向上させることができる。

また、車両の揺れ等によって、燃料タンク１が斜めに傾いたりして、弁座４２に対して弁体５０が傾いて当接した場合でも、弁座４２と弁体５０のシール面５５とが、ほぼ同一の曲率半径Ｒで、かつ、ほぼ同一の曲率中心Ｏをもつ球面どうしの接触となるので、シール性の低下を防止することができる。

更に、弁体５０には、上記特許文献１、２のように、ゴム製のシール部材が不要なので、部品点数を少なくすることができ、しかも、組付け作業も不要となるので、コストの低減を図ることができる。また、ゴム製のシール部材が不要となるので、燃料のアルコール濃度を気にする必要がなく、信頼性が高いバルブが得られる。

以上説明した実施形態の作用効果を下記に簡単に説明する。

すなわち、本発明によれば、燃料供給がなされると、弾性手段の付勢力に抗して弁体が開き燃料タンク内に燃料が供給され、燃料供給が終了すると、弁体は燃料通路を閉塞して燃料の逆流を防止する。この際、弁座と弁体との接触面が、ほぼ同一の曲率及び曲率中心をもつ球面をなすので、弁座と弁体との間に隙間がほとんど生じず、弁座に広い接触面積で弁体が当接しシール性が向上する。なお、燃料タンクが斜めに傾いたりして、弁座に対して弁体が傾いて当接しても、ほぼ同一の曲率及び曲率中心をもつ球面どうしの接触となるため、シール性を良好に維持することができる。更に、ゴム製シール部材が不要なので、部品点数を少なく組付け作業も不要でコスト低減を図れ、燃料のアルコール濃度を気にする必要もなく、信頼性が高い。

また、弁体周縁に折曲部を介してシール面を設けたので、弁座に接触する接触面積を広くすることができ、シール性が一層向上する。

更に、折曲部裏面に薄肉部を形成したので、折曲部がより撓みやすくなり、弁座とシール面とがより密着しやすくなり、シール性を向上させることができる。

更に、弁体の裏面中心から放射状に伸びるリブを形成したので、弁体の補強、耐久性向上等の効果が得られ、弁体の破損等を効果的に防止する。

また、弁体の弁座への接触面より内周側に平坦部が形成されており、この平坦部によって燃料供給時に燃料圧力を受け易くなるので、弁体がスムーズに開くようになる。

なお、上記実施形態におけるコイルスプリング７１が、本発明における弾性手段をなしている。

本発明の燃料逆流防止バルブ１０における、弁座と弁体とのシール性を試験した。

実施例
図１に示されるバルブ１０を作製した。この際、蓋体３０は、ポリエチレンで形成し、それ以外のコイルスプリング７１を除く各部材を、ポリアセタール（ＰＯＭ）で形成した。

比較例
前記特許文献２に記載されたバルブから、ゴム製のシール部材を取り除いた燃料逆流防止バルブを得た。このバルブは、弁体のシール面及び弁座が球面状をなしていない点が上記実施例と異なっている。

試験方法
以上の実施例及び比較例のバルブを用いて、図４に示されるように、弁座に弁体が当接して燃料通路をシールした状態で、弁ケースの下方から１５ｋＰａの燃料圧で加圧した。その際に、燃料通路から、１分間で何ｃｃの燃料が漏れるかを測定した。なお、比較例では、３つのバルブについて行い、実施例では、５つのバルブについて行なった。その結果を、表１にし示す。

上記表１より、比較例のバルブでは、その漏れ量が４１〜１５３ｃｃと極めて多く、またバラツキも大きいことが分かる。これに対し、実施例のバルブでは、漏れ量が０．３〜１．５ｃｃと、比較例に比べて極めて小さく、バラツキも比較的小さいことが分かった。このように本発明のバルブによれば、ゴム製のシール部材を用いずとも、弁座に対して弁体がしっかりと密着して、安定して十分なシール性が得られることが理解できる。

本発明は、自動車等の燃料タンクに取付けられ、ゴム製のシール部材を用いずとも、シール性を十分に確保して、燃料の逆流を確実に防止することができるとともに、部品点数及び組付け工数を少なくして、コストの低減を図ることができる燃料逆流防止バルブとして利用することができる。

本発明の燃料逆流防止バルブの一実施形態を示す分解斜視図である。 同燃料逆流防止バルブを構成する弁ケースの断面図である。 同燃料逆流防止バルブを構成する弁体を示しており、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は底面図、（ｄ）は断面図である。 同燃料逆流防止バルブを組み立てた状態を示す断面図である。 同燃料逆流防止バルブを弁体及び弁座の形状を説明する部分拡大図である。 同燃料逆流防止バルブを燃料タンクに取付けた状態を示す説明図である。

符号の説明

１ 燃料タンク
２ 開口部
３ 燃料供給管
１０ 燃料逆流防止バルブ（バルブ）
２０ ハウジング
３０ 蓋体
３１ フランジ部
３２ 接続管部
４０ 弁ケース
４１ ケース本体部
４２ 弁座
４３ 筒部
５０ 弁体
５１ 隆起部
５２ ガイド羽根
５３ 平坦部
５４ 折曲部
５４ａ 薄肉部
５５ シール面
６０ 底蓋
７０ 金属カラー
７１ コイルスプリング（弾性手段）
Ｏ 曲率中心
Ｒ 曲率半径

Claims (4)

1. 燃料タンクに取付けられて、その一端が燃料供給管に連結され、他端が燃料タンク内に開口されるハウジングと、このハウジングの燃料通路に設けられた弁座と、この弁座に対して燃料タンク内に連通する側から弾性手段により圧接された弁体とを備え、前記弁座と前記弁体との接触面が、ほぼ同一の曲率で、かつ、ほぼ同一の曲率中心をもつ球面をなしており、前記弁体は、その周縁が折曲部を介して斜め外方に薄板状をなしてスカート状に伸び、このスカート状部分が前記曲率及び曲率中心を有する球面をなして、前記弁座との接触面を構成していることを特徴とする燃料逆流防止バルブ。
2. 前記折曲部の裏面側が環状にへこんで薄肉部を構成している請求項１記載の燃料逆流防止バルブ。
3. 前記弁体の裏面中心から放射状に伸びるリブが形成されている請求項１又は２記載の燃料逆流防止バルブ。
4. 前記弁体の前記弁座への接触面より内周側に平坦部が形成されている請求項１〜３のいずれか１つに記載の燃料逆流防止バルブ。

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