JP4877167B2 - キャップとこれを有する燃料給油装置 - Google Patents

Description

本発明は、開口のシール面においてガスケットにてシールするキャップと当該キャップを有する燃料給油装置に関する。

従来、断面Ｃ字形のガスケットを保持したキャップを、タンク開口の内壁に設けられたネジに対して螺合させることで、タンク開口をガスケットにてシールする自動車用の燃料キャップが知られている（特許文献１）。

特開２００５−１５３６６１号公報

この特許公報では、断面Ｃ字形状のガスケットの撓みによる圧縮変形が起きやすくすることでシール性の向上が図られているものの、キャップの回転操作時の操作トルクを上げずにより一層のシール性の向上が要請されるに至った。

本発明は、上記従来の技術の問題を解決するものであり、キャップに装着したガスケットによるシール性のより一層の向上を図ることを目的とする。

上記した目的の少なくとも一部を達成するために、本発明では、以下の構成を採用した。

[適用１：キャップ]
開口と該開口のシール面とを有する開口側係合部に装着され、前記開口を開閉するキャップであって、
前記シール面においてシール機能を果たすガスケットと、
前記開口の内部に入り込む開口挿入部と、
該開口挿入部の外周に凹形状に形成され、該凹形状の開口部を外側に向かせて前記ガスケットを保持する保持凹部とを備え、
前記ガスケットは、
前記保持凹部における天井側壁面に接触する天井側リップと前記シール面に接触するシール面側リップとを連結部にて連結した断面Ｃ字形状をなし、前記保持凹部の奥側壁面と前記連結部との間にギャップを確保して前記保持凹部に保持され、
前記開口側係合部に前記キャップが装着されると、前記天井側リップと前記シール面側リップとが近接するよう圧縮されて前記シール機能を発揮し、該圧縮された状態において、前記連結部と前記奥側壁面との間の前記ギャップを残存させている
ことを要旨とする。

上記構成のキャップによる開口の開閉動作において、開口側係合部へのキャップの装着初期（例えば、締め付け装着初期）において、キャップの保持凹部に保持されたガスケットのシール面側リップは、開口のシール面に接触する。ガスケットは、保持凹部ではその天井側壁面に天井側リップが接触し、シール面側リップもシール面に接触していることから、さらに装着が進むと（締め付けが進むと）、両リップ部が接触するよう撓みつつ圧縮されて、シール面におけるシール機能を発揮する。このように圧縮された状態にあるガスケットは、保持凹部の奥側壁面と連結部との間のギャップを残存させているので、保持凹部の奥側壁面と連結部との間のギャップが無くなるように圧縮した場合と較べて次の利点がある。

ガスケットがシール機能を発揮する上の面圧は、シール面側リップがシール面に接触することで当該シール面の側から作用する力により得られる。今、保持凹部の奥側壁面と連結部との間のギャップが無くなるように圧縮しているとすると、ガスケットは、この保持凹部に対して、奥側壁面と連結部の接触領域にも、面圧を生じさせるので、シール面の側から作用する力は、天井側リップが接触している保持凹部の天井側壁面のみならず、奥側壁面の側にも分散される。このため、ガスケットは、天井側リップから連結部に掛けての広い範囲で面圧を及ぼすものの、上記した力の分散により小さな面圧を天井側リップから連結部に掛けて及ぼすに過ぎない。

しかしながら、上記構成を有するキャップでは、既述したように圧縮された状態にあるガスケットの連結部と保持凹部の奥側壁面との間のギャップを残存させているので、ガスケットは、当該シール面の側から作用する力を天井側リップが接触している保持凹部の天井側壁面のみに集中させて、当該天井側壁面に効率よく大きな面圧を及ぼす。この結果、大きな面圧によるシールが達成できるため、シール性をより高めることができる。

上記したキャップは、次のような態様とすることができる。例えば、前記保持凹部の前記天井側壁面に係合部を形成し、この係合部に、前記ガスケットの前記天井側リップに設けた係合凸部を係合させるようにできる。こうした係合は、天井側壁面の凹所や段差部に、天井側リップの凸部を入り込ませたり引っかけたりすることで容易に達成できる。こうすれば、係合部に係合した係合凸部、例えば凹所に入り込んだ凸部や段差部に引っかかった凹部がガスケットの回り止めとして機能する。このため、ガスケットは、不用意に保持凹部の奥側壁面に接触するようなことはなく、開口のシール面に接触したシール面側リップと保持凹部の天井側壁面に接触した天井側リップが確実に接触するように撓むので、シール確保の信頼性が高まる。

しかも、上記した両リップ部が接触するようなガスケットの撓みは、ガスケットの連結部が保持凹部の奥側壁面に接触していないことから、容易に起きる。よって、小さな締め付け力であっても、大きな面圧による確実なシール性を発揮できると共に、キャップの操作性も高まる。

[適用２：燃料給油装置]
燃料給油装置であって、燃料の給油ガンが挿入される開口の周囲にシール面を形成する開口側係合部と、該開口側係合部に装着され、前記開口を開閉するキャップとを備え、該キャップは上記したキャップである。この燃料給油装置であれば、燃料給油装置におけるキャップでのシール性向上と操作性の向上の両立を図ることができる。

以上説明した本発明の構成・作用を一層明らかにするために、以下本発明の好適な実施例について説明する。図１は本発明の一実施の形態にかかる給油装置１０が有する燃料キャップ２０の要部を断面視にて示す断面図、図２は燃料キャップ２０をフィラーネック１４から外した状態を示す断面図である。

給油装置１０は、燃料キャップ２０と、その装着対象であるフィラーパイプ１２とを備える。燃料キャップ２０は、図示しない燃料タンクに燃料を補給するフィラーパイプ１２の先端に当たるフィラーネック１４に締め付け装着され、図示しない給油ガンが挿入されるフィラーネック１４の開口を開閉する。この燃料キャップ２０は、ポリアセタール等の合成樹脂材料から形成されフィラーネック１４の内部に入り込むケーシング２１と、このケーシング２１の上部に装着されナイロン等の合成樹脂材料から形成された蓋体４０と、ケーシング２１の下部外周に装着されてフィラーネック１４との間をシールする（詳しくは、シール面１４ｂにおいてシール機能を発揮する）後述の環状のガスケット５０とを備えている。なお、ケーシング２１内には、燃料タンクのタンク圧を調圧する調圧弁（図示省略）が収納されている。

燃料キャップ２０は、ケーシング２１の外周部にネジ２１ａを備え、このネジ２１ａはフィラーネック１４の１条ネジ１４ａに螺着するように形成されている。また、ケーシング２１の上部には、フランジ２２が形成されている。

蓋体４０は、指で挟んで回転操作するための操作部４２を有する上壁４４と、上壁４４の外周から筒状に形成された側壁４６とによりカップ状に形成されている。側壁４６の内側に設けられた係合突起４６ａがフランジ２２の係合部２２ａに係合することにより、蓋体４０がケーシング２１の上部に装着されている。

燃料キャップ２０は、ケーシング２１のフランジ２２の基部外周に、凹形状のガスケット保持凹部３０を備える。このガスケット保持凹部３０は、その凹形状の開口部を外側に向かせて基部外周周り形成され、ガスケット５０を保持する。そして、ガスケット保持凹部３０は、図２に示すように、燃料キャップ２０の非装着時においてガスケット５０に接触してこれを支えて保持する保持凸部３１を凹形状下端側に備え、当該凹部と向かい合う凹形状上端側の天井側壁面３２から保持凸部３１に掛けた部位を後述のガスケット５０の輪郭に倣って湾曲した奥側壁面３３とする。本実施例では、天井側壁面３２と奥側壁面３３とを段差を持たせて形成してその繋ぎ箇所を後述の図５に示すように傾斜面３５とした。この他、ガスケット保持凹部３０は、奥側壁面３３に更に陥没した突起退避凹所３４を備える。この突起退避凹所３４の形成位置や機能については後述する。

ガスケット５０は、上下の合わせ型を用いて型成型品であり、断面Ｃ字形状で環状に形成されている。図３は燃料キャップ２０が有するガスケット５０を断面と共に示す概略斜視図、図４はガスケット５０の型成型の様子を説明する説明図である。

図３に示すように、ガスケット５０は、やや厚肉とされた上端側リップ５２と、撓みが起き易いように薄肉とされた下端側リップ５４とを連結部５５にて連結した断面Ｃ字形状をなす。そして、ガスケット５０は、上端側リップ５２の先端を傾斜面部５３とし、上端側リップ５２には、その上面から隆起した上端凸部５６を備え、連結部５５の内周側壁面には、内側に向けて三角形状で隆起した環状隆起部５８を有する。この環状隆起部５８は、上下の合わせ型を用いてガスケット５０を型成型する際の型割りラインの残留箇所に形成されている。つまり、図４に示すように、ガスケット５０の製造に際しては、上型ＵＫと下型ＤＫとを型合わせして形成されたキャビティＫに図示しない注入ゲートからガスケット材料が注入されることから、この上型ＵＫと下型ＤＫの型合わせ面ＫＳでは、合わせ型の型割ライン（以下、この型割ラインをＰＬと称する）が残ることになる。本実施例では、この上型ＵＫと下型ＤＫにおけるキャビティＫの形成型面にテーパ状の面取エッジＵＫｅ、ＤＫｅを形成したので、両エッジにて連結部５５の内周側壁面のＰＬ箇所に環状隆起部５８が形成される。

ガスケット５０の材料は、給油装置１０に用いられていた既存のガスケット材料と変わるものではなく、例えば、耐燃料透過性に優れたフッ素ゴム、高飽和ニトリルゴムなどを用いることができ、ビニリデンフロライド・ヘキサフロロプロピレン共重合物（ＦＫＭ）または水素添加ブタジエンアクリルニトリルゴム（ＨＮＢＲ）が耐燃料透過の上から好適である。なお、これら材料に限られるわけではなく、低温シール性等を考慮して材料採択を行うこともできる。

上記したガスケット５０は、燃料キャップ２０のケーシング２１を挿入することで、ケーシング基部のガスケット保持凹部３０に装着されて当該凹部に保持される。この際、ガスケット保持凹部３０の保持凸部３１は既述したようにガスケット５０に接触してこれを支えるので、ガスケット５０は脱落することなくガスケット保持凹部３０に保持される。そして、ガスケット保持凹部３０は、その奥側に奥側壁面３３をガスケット５０の連結部５５の形状に倣って凹状としていることから、ガスケット５０は、この奥側壁面３３と連結部５５との間にギャップＧＰを確保してガスケット保持凹部３０に保持されることになる。つまり、ガスケット５０は、その連結部５５の内周壁面側でギャップＧＰを隔てて奥側壁面３３と一切接触しない。こうしてガスケット保持がなされた状態では、ガスケット５０の環状隆起部５８は、奥側壁面３３に陥没形成された突起退避凹所３４とギャップＧＰを隔てて対向するので、ガスケット５０の環状隆起部５８は、この突起退避凹所３４によりガスケット保持凹部３０の奥側壁面３３と干渉しない。なお、ガスケット５０の製造過程では材料の注入ゲートにおいていわゆるゲート端部がガスケット５０から残るが、このゲート端をバリとして除去すること、或いはゲート端箇所に対応する位置において奥側壁面３３に窪みを設けることで、ゲート端箇所においても、連結部５５を奥側壁面３３と接触しないようにできる。

次に、燃料キャップ２０の開閉動作について説明する。図５は燃料キャップ２０の装着に伴うガスケット５０によるシールの様子を説明する説明図である。図２の燃料キャップ２０を外している状態から、蓋体４０の操作部４２を持って、フィラーネック１４の開口へ挿入しつつ時計方向に回転すると、蓋体４０、ケーシング２１が一体に回転し、ケーシング２１のネジ２１ａが１条ネジ１４ａに螺着される。このように、ケーシング２１をフィラーネック１４内に装着すると、その装着初期の状態において、ケーシング２１のガスケット保持凹部３０に保持されたガスケット５０は、まず、下端側リップ５４をフィラーネック１４のシール面１４ｂに接触させる(図５（Ａ）)。

この状態では、ガスケット５０は、ガスケット保持凹部３０において天井側壁面３２に上端側リップ５２の上端凸部５６を接触させており、下端側リップ５４もシール面１４ｂに接触させていることから、燃料キャップ２０の更なる締め付けがなされると、図５(Ｂ)〜（Ｃ）に示すように、上端側リップ５２が上端側リップ５２の傾斜面部５３に近接して両リップが接触するよう撓みつつ圧縮される。このようにガスケット５０が撓み変形を起こすことで、シール面１４ｂにおいてガスケット５０はシール機能を発揮する。この撓み変形の過程で、ガスケット５０の連結部５５は奥側壁面３３の側に湾曲するが、本実施例では、この奥側壁面３３を天井側壁面３２と傾斜面３５にて繋げた上で凹状にしたことから、ガスケット保持凹部３０の奥側壁面３３とガスケット５０の連結部５５との間には、ギャップＧＰが残存したままである。しかも、奥側壁面３３に形成した突起退避凹所３４により、ガスケット５０の環状隆起部５８にあっても奥側壁面３３と干渉することはなく非接触である。

また、ガスケット５０が上記したように撓み変形してシール機能を果たす際、ガスケット５０は、上端側リップ５２の上端から凸とした上端凸部５６を天井側壁面３２と奥側壁面３３の繋ぎ箇所である傾斜面３５に接触させる。このため、ガスケット５０は、燃料キャップ２０の締め付けが進んでも、傾斜面３５への上端凸部５６の接触が回り止めとなるので、不用意に奥側壁面３３の側に進まないようになる。

以上説明したように、本実施例の給油装置１０では、ガスケット５０を装着した燃料キャップ２０のケーシング２１を、フィラーネック１４の１条ネジ１４ａに締め付け装着する。この締め付け装着の初期の状況において、ガスケット保持凹部３０に保持済みのガスケット５０は、その下端側リップ５４をフィラーネック１４のシール面１４ｂに接触させる。つまり、この状態では、図５(Ｂ)〜（Ｃ）に示すように、ガスケット５０は、ガスケット保持凹部３０においてその天井側壁面３２に上端側リップ５２（詳しくは上端凸部５６）が接触し、下端側リップ５４もシール面１４ｂに接触しており、連結部５５の側では奥側壁面３３との間にギャップＧＰを形成している。そして、燃料キャップ２０の締め付けが更に進むと、ガスケット５０は、上端側リップ５２の傾斜面部５３に上端側リップ５２が接触するよう撓みつつ圧縮されて、シール面におけるシール機能を発揮する。この場合、本実施例では、奥側壁面３３を天井側壁面３２に繋げて形成するに当たり、奥側壁面３３を連結部５５の輪郭に倣いつつ陥没させている。このため、ガスケット５０が上端側リップ５２の傾斜面部５３に下端側リップ５４が接触するよう撓み変形して圧縮した後にあっても、燃料キャップ２０は、このように圧縮されたガスケット５０の連結部５５と、ガスケット保持凹部３０の奥側壁面３３との間にギャップＧＰを残存させている。しかも、連結部５５における環状隆起部５８にあっても、当該隆起部に対応して形成した突起退避凹所３４により奥側壁面３３と干渉させずに非接触としている。

ガスケット５０は、下端側リップ５４がシール面１４ｂに接触することで当該シール面の側から力を受け、その力に基づく面圧によりシール機能を発揮する。本実施例の燃料キャップ２０では、既述したように上端側リップ５２の傾斜面部５３に上端側リップ５２が接触するようガスケット５０を撓み変形・圧縮させてシール機能を発揮するに当たり、圧縮されたガスケット５０の連結部５５とガスケット保持凹部３０の奥側壁面３３との間にギャップＧＰを残存させているので、このガスケット５０は、シール面１４ｂの側から下端側リップ５４を経て受けるシールのための力を、上端側リップ５２（詳しくは上端凸部５６）が接触しているガスケット保持凹部３０の天井側壁面３２に集中させて、当該天井側壁面に大きな面圧を及ぼす。この結果、大きな面圧によるシールが達成できるため、本実施例の燃料キャップ２０によれば、より高いシール性を発現させることができる。しかも、上記した撓み変形・圧縮を起こす際のガスケット５０は、図５(Ｂ)〜（Ｃ）に示すように、ガスケット保持凹部３０の保持凸部３１からも離れた上でギャップＧＰを残存させていることから、ガスケット５０の撓み変形・圧縮は容易に起きる。よって、小さな操作力、具体的には小さな力での燃料キャップ２０の締め付け操作により、確実なシールを達成できる。

なお、ガスケット５０が上記した撓み変形・圧縮を起こす際に連結部５５を奥側壁面３３に接触させているとすると、シール面１４ｂの側から下端側リップ５４を経て受けるシールのための力は、天井側壁面３２と上端側リップ５２の接触部位のみならず、奥側壁面３３と奥側壁面３３の接触領域に分散される。このため、ガスケットは、上端側リップ５２から連結部５５に掛けての広い範囲で面圧を及ぼすものの、上記した力の分散により小さな面圧を上端側リップ５２から連結部５５に掛けて及ぼすに過ぎない。しかしながら、ギャップＧＰを残存して撓み変形・圧縮を起こすようにした上記の本実施例の燃料キャップ２０によれば、既述したように大きな面圧に基づいた高いシール性を発揮できる。

また、本実施例の給油装置１０では、天井側壁面３２から奥側壁面３３を繋げて形成するに当たり、段差ができるよう傾斜面３５にて上記両壁面を繋げるようにし、その上で、上端側リップ５２には上端凸部５６を設けた。よって、ガスケット５０が既述したように撓み変形・圧縮を起こしてシールを図る際には、上端凸部５６が傾斜面３５に接触してガスケット５０が不用意に奥側壁面３３の側に進まないよう、上端凸部５６は、傾斜面３５で形成された段差と相まってガスケット５０の回り止めとして機能する。このため、ガスケット５０が撓み変形・圧縮を起こしてシール機能を発揮する際におけるギャップ残存の信頼性が高まるので、ガスケット５０は、上端側リップ５２に下端側リップ５４が接触するよう確実かつ容易に撓み変形・圧縮を起こすことになり、その分、シール確保の信頼性も高まる。

以上、本発明の実施の形態としての実施例について説明したが、本発明は上記実施例に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。図６は変形例のガスケット５０Ａを断面と共に示す概略斜視図、図７は図５相当図であり変形例のガスケット５０Ａによるシールの様子を説明する説明図である。図示するように、この変形例のガスケット５０Ａは、連結部５５に既述した三角形状の環状隆起部５８を備えず、上端側リップ５２と下端側リップ５４とを連結部５５にて連結した断面Ｃ字形状をなす。そして、このガスケット５０Ａを装着した燃料キャップ２０によっても、図７に示すように、ガスケット５０Ａは下端側リップ５４を下端側リップ５４に接触させるよう撓み変形・圧縮を起こしてシールを図り、その際、ギャップＧＰを残存させたままである。よって、この変形例によっても、既述した効果を奏することができる。

また、上記実施例では、自動車の燃料タンクに使用される燃料キャップに適した構成について説明したが、これらに限らず、他のキャップ、例えば、ラジエータタンクのキャップに用いてもよい。

上記した実施例では、燃料キャップ２０を回転操作してガスケット５０に撓み変形・圧縮を起こす構成としたが、撓み変形・圧縮の方向、具体的にはフィラーネック１４の軸方向に力を加えるのであれば、上下方向への操作力で燃料キャップ２０を閉じる構成であってもよい。

本発明の一実施の形態にかかる給油装置１０が有する燃料キャップ２０の要部を断面視にて示す断面図である。 燃料キャップ２０をフィラーネック１４から外した状態を示す断面図である。 燃料キャップ２０が有するガスケット５０を断面と共に示す概略斜視図である。 ガスケット５０の型成型の様子を説明する説明図である。 燃料キャップ２０の装着に伴うガスケット５０によるシールの様子を説明する説明図である。 変形例のガスケット５０Ａを断面と共に示す概略斜視図である。 図５相当図であり変形例のガスケット５０Ａによるシールの様子を説明する説明図である。

符号の説明

１０…給油装置
１２…フィラーパイプ
１４…フィラーネック
１４ｂ…シール面
２０…燃料キャップ
２１…ケーシング
２１ａ…ネジ
２２…フランジ
２２ａ…係合部
３０…ガスケット保持凹部
３１…保持凸部
３２…天井側壁面
３３…奥側壁面
３４…突起退避凹所
３５…傾斜面
４０…蓋体
４２…操作部
４４…上壁
４６…側壁
４６ａ…係合突起
５０…ガスケット
５０Ａ…ガスケット
５２…上端側リップ
５３…傾斜面部
５４…下端側リップ
５５…連結部
５６…上端凸部
５８…環状隆起部
Ｋ…キャビティ
ＵＫ…上型
ＤＫ…下型
ＧＰ…ギャップ
ＫＳ…型合わせ面
ＵＫｅ、ＤＫｅ…面取エッジ

Claims (3)

1. 開口と該開口のシール面とを有する開口側係合部に装着され、前記開口を開閉するキャップであって、
   前記シール面においてシール機能を果たすガスケットと、
   前記開口の内部に入り込む開口挿入部と、
   該開口挿入部の外周に凹形状に形成され、該凹形状の開口部を外側に向かせて前記ガスケットを保持する保持凹部とを備え、
   前記ガスケットは、
   前記保持凹部における天井側壁面に接触する天井側リップと前記シール面に接触するシール面側リップとを連結部にて連結した断面Ｃ字形状をなし、前記保持凹部の奥側壁面と前記連結部との間にギャップを確保して前記保持凹部に保持され、
   前記開口側係合部に前記キャップが装着されると、前記天井側リップと前記シール面側リップとが近接するよう圧縮されて前記シール機能を発揮し、該圧縮された状態において、前記連結部と前記奥側壁面との間の前記ギャップを残存させている
   キャップ。
2. 請求項１に記載のキャップにおいて、
   前記保持凹部の前記天井側壁面に係合部を備え、
   前記ガスケットは、前記天井側リップに、前記天井側壁面の前記係合部に係合する係合凸部を有する
   キャップ。
3. 燃料給油装置であって、
   燃料の給油ガンが挿入される開口の周囲にシール面を形成する開口側係合部と、
   該開口側係合部に装着され、前記開口を開閉する請求項１または請求項２に記載のキャップとを備える
   燃料給油装置。

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