JP2005163836A

JP2005163836A - バルブ内蔵コネクタ

Info

Publication number: JP2005163836A
Application number: JP2003400424A
Authority: JP
Inventors: Akira Takayanagi; 晃高柳; Atsuo Miyajima; 敦夫宮島
Original assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Priority date: 2003-11-28
Filing date: 2003-11-28
Publication date: 2005-06-23
Anticipated expiration: 2023-11-28
Also published as: US20050115615A1; EP1548270A1; JP4352879B2

Abstract

【課題】安定した流量を確保できる寿命の長いバルブ内蔵コネクタを提供する。
【解決手段】コネクタハウジング３の本体部９を、バルブ本体５７を収容する軸方向一方側のバルブ収容部３３と、このバルブ収容部３３と一体化した軸方向他方側の流出部３５と、から構成し、流出部３５を、軸方向他端が第２の接続部１３の長さ方向中央と一体化している軸方向に短く延びる筒状基部３７と、この筒状基部３７の軸方向一端部に一体的に形成した大径の嵌め付け部３９と、から構成する。流出部３５の流出孔４３と第２の接続部１３内とを、流出側オリフィス４５により連通する。
【選択図】図３

Description

本発明は、例えば、自動車の燃料供給系に用いられるエバポレート配管に使用するための、バルブ内蔵コネクタに関する。

自動車のガソリン燃料タンク内で発生した燃料蒸発ガス（ベーパ）は、大気中に放出されないように処理されるのが好ましいが、このような処理を行うベーパ放出防止機構としては、発生したベーパをキャニスタに吸着させる形式のものが広く採用されている。こういった形式のベーパ放出防止機構で、燃料タンクとキャニスタとを接続するエバポレート配管、あるいは給油時に発生するベーパ量を低減させ、キャニスタの小型化を図るための、燃料タンクとインレットパイプとを接続するブリーザ回路又は配管には、燃料タンク内の圧力を適正に保つための１ＷＡＹバルブ又はチェックバルブが使用される。

エバポレート配管あるいはブリーザ配管に使用されるこのような１ＷＡＹバルブは、例えば、配管用のコネクタのコネクタハウジング内に内蔵バルブとして配置される（例えば、特許文献１及び２参照）。内蔵バルブは、コネクタハウジングの流通路又は貫通路に形成されたバルブシートと、このバルブシートのバルブ孔を開閉し、燃料タンク側からキャニスタ側あるいはインレットパイプ側へのベーパ流量を制御するバルブ本体と、このバルブ本体を燃料タンク側に向って付勢する圧縮コイルスプリングと、を有していて、燃料タンク内のベーパ圧力が高まると、圧縮コイルスプリングのバネ力に抗してバルブ本体がキャニスタ側あるいはインレットパイプ側に移動し、バルブ孔を開放するように構成されている。したがって、ベーパ圧力の上昇にともなって、燃料タンク内のベーパが内蔵バルブを通過してキャニスタあるいはインレットパイプに流れ込む。

特開２００２−１６８３８４号公報特開２００３−０２８０１０号公報

ところで、このような内蔵バルブの構成では、燃料タンク側からキャニスタ側あるいはインレットパイプ側に流れ込むベーパ量は、バルブ本体によるバルブシートのバルブ孔の開放度合いにもっぱら依存している。したがって、ここでは、圧縮コイルスプリングのバネ特性によって、バルブ本体の開弁圧（バルブ本体がバルブ孔を開放するように作動する最低圧）だけでなく、燃料タンク側からキャニスタ側あるいはインレットパイプ側へのベーパ流量も決定されることとなる。

しかしながら、圧縮コイルスプリングのバネ特性（特に剛性の低い圧縮コイルスプリングのバネ特性）は、疲労や老化により径時的に変化する可能性が大きく、ベーパの流れを全て、圧縮コイルスプリングのバネ特性によって制御するこれまでの構成では、言い換えると、バルブ特性がほとんど圧縮コイルスプリングのバネ特性に依存するこれまでの構成では、使用期間が長くなると、ベーパ流量の制御態様が大きく変化するおそれがある。

また、圧縮コイルスプリングのバネ力のみによってベーパ流量を制御しようとすると、開弁後のバルブ本体の作動が不安定となってしまう。例えば、ベーパ圧が変化するとバルブ本体が振動するといったような事態が生じるが、バルブ本体の作動が不安定だと、ベーパ流量も安定しなくなる。しかしながら、ベーパ（ガソリン）の蒸散を低く抑えるためには、ベーパ流量のばらつきをできるだけ少なくするのが得策なのである。

そこで本発明は、安定した流量を確保できる寿命の長いバルブ内蔵コネクタの提供を目的とする。

この目的を達成するための本発明のバルブ内蔵コネクタは、軸方向一方側に一方側配管、例えば上流側配管のための第１の接続部が形成され、軸方向他方側に他方側配管、例えば下流側配管のための第２の接続部が形成されたコネクタハウジングと、このコネクタハウジングの流通路内又は貫通路内に設けられた内蔵バルブと、を備え、前記内蔵バルブは、前記コネクタハウジングの前記流通路に形成されたバルブシートと、このバルブシートのバルブ孔を開閉するバルブ本体と、このバルブ本体を軸方向一方側、例えば上流側に向って付勢する圧縮コイルスプリングと、を有している、バルブ内蔵コネクタであって、前記コネクタハウジングの前記流通路には、前記バルブシートよりも軸方向他方側に（すなわち下流側に）、前記他方側配管に流出する流体の流量を制限する流出側オリフィスが形成されているものである。ここでは、圧縮コイルスプリングのバネ特性は、例えば、もっぱら所定の開弁圧を確保するといった観点から設定される。また、流出側オリフィスの断面積又は直径あるいは流通路に対する断面積割合又は直径割合は、例えば、一方側配管内が所定の流体圧である場合に、他方側配管に所定の流量で流体が流れ込むようにするといった観点から設定される。本発明のバルブ内臓コネクタのバルブ特性は、本質的に、流出側オリフィスと圧縮コイルスプリングのバネ特性とに依存する。したがって、バルブ本体の作動を安定させることが可能である。

ところで、一方側配管から流入する流体の流れに乱れがあると、バルブ本体は径方向に揺さぶられて流通路内周面を擦りながら移動するおそれがある。バルブ本体が流通路内周面を擦りながら移動すると、擦れ音である異音が発生し、この異音は例えば車室内に伝達されて車室内での静粛性の確保を阻害する。したがって、コネクタハウジングの流通路に、バルブシートあるいはバルブ本体よりも軸方向一方側で（すなわち上流側で）、一方側配管から流れ込む流体の流れを整える流入側オリフィスが形成されていることが好ましい。

以上説明したように、本発明のバルブ内蔵コネクタは、圧縮コイルスプリング
のバネ特性が経時的に変化しても、所定のバルブ特性を維持することが、あるいはそれなりに維持することが可能なものなので、耐久性に優れている。また、流量の制御が圧縮コイルスプリングのバネ力のみによって行われているわけではないので、バルブ本体の作動を安定させて流量のばらつきを少なくすることができ、内部流体の蒸散を効果的に防止することが可能なものであって、かつ、優れた設計自由度を有している。さらに、流出側オリフィスと圧縮コイルスプリングとの組み合わせによってバルブ特性が設定されるので、管理すべき圧縮コイルスプリングの種類数が減少し、その結果、組み付け用の部品管理が容易となるので、製造コストを低減できるといった利点も備えている。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。

図１は本発明に係るバルブ内蔵コネクタの斜視図、図２はバルブ内蔵コネクタの断面図、図３はコネクタハウジングの本体部個所の断面図である。

例えばガソリン燃料タンクのエバポレート配管に用いられるバルブ内蔵コネクタ１は、ポリアセタール（ＰＯＭ）製のコネクタハウジング３と、このコネクタハウジング３の流通路５又は流通路５内に設けられた内蔵チェックバルブ７と、を備えていて、コネクタハウジング３は、内蔵チェックバルブ７が配置された本体部９と、この本体部９の軸方向一方側に形成された、軸方向に延びる小径の第１の接続部１１と、本体部９の軸方向他方側に形成された、軸方向と直交する方向に延びる大径の第２の接続部１３と、を一体的に有して、ほぼＴ字状に形成されている。

第１の接続部１１は、外周面が軸方向他方側に向かって概ね緩やかに拡径する軸方向一方側部１５と、軸方向一方側部１５の軸方向他方側でほぼ単純な円筒状外面として延びている外周面に、断面四角形状の抜止め環状突出部１７及び軸方向他方側に向かって拡径する断面直角三角形状の２本の抜止め環状突出部１９、１９が、軸方向一方側から軸方向他方側に向かって順次、軸方向に間隔を有して形成された軸方向他方側部２１とから構成され、外周又は外周面に一方側配管の樹脂チューブ（第１の樹脂チューブ２３：図５参照）がきつく嵌め付けられて接続される。軸方向他方側部２１の軸方向一方側端外周面２５（軸方向一方側部１５と抜止め環状突出部１７との間）は小径にあるいは比較的深い環状溝として形成されていて、樹脂チューブを嵌め付けるに際してこの軸方向一方側端外周面２５にシールリング（第１のシールリング２７：図５参照）を配置しておく。

第１の接続部１１の内周面は、ほぼ全長にわたって単純な円筒状内面として延びて流入孔２９（流通路５の一部）を形成しているが、軸方向一方側端部又は先端部では、例えばこの流入孔２９のほぼ２分の１の直径の流入側オリフィス３１を構成している。

コネクタハウジング３の本体部９は、軸方向一方側に小径筒状の第１の接続部１１が一体成形によって設けられているバルブ収容部３３と、軸方向他方側に大径筒状の第２の接続部１３が一体成形によって設けられている流出部３５と、から構成されていて、バルブ収容部３３と流出部３５とは、バルブ収容部３３の軸方向他端部外周に、流出部３５の軸方向一端部を超音波溶着（符号３６は溶着部分を示す）しながら嵌め付けることにより一体化されている。流出部３５は、軸方向他端に第２の接続部１３の長さ方向中央が一体成形されることにより接続された、軸方向に短く延びる筒状基部３７と、この筒状基部３７の軸方向一端部に一体成形により形成された、大径の嵌め付け部３９とから形成されていて、この嵌め付け部３９がバルブ収容部３３の軸方向他端部外周に嵌め付けられている。筒状基部３７の環状の軸方向一方側端面には、環状のスプリング受け溝４１が形成され、筒状基部３７の内面は、流出孔４３を構成する単純な円筒状内周面として形成されている。流出孔４３と第２の接続部１３内とは、流出側オリフィス４５により連通しているが、流出側オリフィス４５は、筒状基部３７の流出孔４３内径のほぼ４分の１の内径を有するように形成されている。

コネクタハウジング３のバルブ収容部３３の内面４７は、軸方向一方側で、単純な円筒状内周面として延びて、第１の接続部１１の流入孔２９のほぼ１．５倍の直径を有し、かつ、筒状基部３７の流出孔４３とほぼ等しい直径を有するガイド孔４９（流通路５の一部）を構成し、軸方向他方側で、単純な円筒状内周面として延びて、ガイド孔４９のほぼ１．７倍の直径を有するスライド孔５１（流通路５の一部）を構成している。バルブ収容部３３の、スライド孔５１とガイド孔４９との間の内周面４７は、スライド孔５１の軸方向一端から、比較的急な角度で軸方向一方側に向かってテーパ状に縮径して延びる第１のテーパ部５３と、この第１のテーパ部５３の軸方向一端から、比較的緩い角度でガイド孔４９の軸方向他端までテーパ状に縮径して延びる、第１のテーパ部５３のほぼ２倍の軸方向長さを有する第２のテーパ部５５と、を構成しているが、第２のテーパ部５５又は第２のテーパ部５５の内周面はバルブシートとして機能し、内側にバルブ孔を備えている。

バルブ収容部３３内には、内蔵チェックバルブ７を構成するバルブ本体５７が収容されている。図４に詳細に示されるように、バルブ本体５７は、薄肉の円盤状部５９の外周に、軸方向他方側に短く延びる環状部６１を一体的に有する閉塞部６３と、この閉塞部６３の環状部６１に設けられ、軸方向他方側に延びる他方側ガイド６５と、閉塞部６３の円盤状部５９の外周から軸方向一方側に延びる一方側ガイド６７と、から一体的に形成されていて、バルブ本体５７の素材にはＰＯＭが用いられている（図４はバルブ本体５７の斜視図）。閉塞部６３では、円盤状部５９と環状部６１との接続部分の外周面（接続外周面）６９が、断面外側に膨らむ円弧状に形成されることにより、断面直線状に形成されている第２のテーパ部５５（バルブシート）に気密的に当接する当接面として構成されている。

他方側ガイド６５は、環状部６１に周方向等間隔（具体的には６０度間隔）で一体的に設けられた複数枚（具体的には６枚）のプレート状他方側スライド脚７１から構成され、それぞれの他方側スライド脚７１は、環状部６１に設けられた支持部７３と、この支持部７３の軸方向他端に一体的に連続して形成された長方形状のスライド部７５と、を有していて、プレートの厚み方向が環状部６１の接線方向と一致するように配置されている。環状部６１の中心からそれぞれのスライド部７５の径方向外端面までの径方向距離は、スライド孔５１の内周面の半径とほぼ等しく、あるいはスライド孔５１の内周面の半径よりも僅かに小さく設定されていて、スライド部７５の径方向外端面は、スライド孔５１の内周面上をスライド移動できるように軸方向に延びる面として形成されている。それぞれのスライド部７５の軸方向他端からは、軸方向一方側に延びる又は切れ込む支持溝７７が形成され、この支持溝７７は、環状部６１とほぼ同一の径方向位置に配置されている。

一方側ガイド６７は、円盤状部５９の外周に周方向等間隔（具体的には９０度間隔）で一体的に設けられた複数枚（具体的には４枚）のプレート状一方側スライド脚７９から構成されていて、それぞれの一方側スライド脚７９は、プレートの厚み方向が円盤状部５９の接線方向と一致するように配置され、径方向外端が軸方向に延びる直角三角形状に形成されている。円盤状部５９の中心からそれぞれの一方側スライド脚７９の径方向外端あるいは径方向外端面までの径方向距離は、ガイド孔４９の内周面の半径とほぼ等しく、あるいはガイド孔４９の内周面の半径よりも僅かに小さく設定されていて、一方側スライド脚７９の径方向外端面はガイド孔４９の内周面上をスライド移動できるように形成されている。

このように構成されたバルブ本体５７は、他方側スライド脚７１のスライド部７５に形成された支持溝７７に軸方向一方側部が収容され、筒状基部３７のスプリング受け溝４１に軸方向他方側部が収容された圧縮コイルスプリング８１によって、一方側ガイド６７が本体部９のガイド孔４９内に入り込み、閉塞部６３の接続外周面６９が第２のテーパ状部５５（バルブシート）のほぼ軸方向中央位置に当接するように、軸方向一方側に付勢されている。

図２によく示されているように、第２の接続部１３は、長さ方向（軸方向と直交する方向）両側に同一構成の接続部分８３、８３を有している。それぞれの接続部分８３は、外周面が長さ方向中央に向かって概ね緩やかに拡径する長さ方向外側部８５と、長さ方向外側部８５の長さ方向中央側でほぼ単純な円筒状外面として延びている外周面に、断面四角形状の抜止め環状突出部８７及び長さ方向中央に向かって拡径する断面直角三角形状の２本の抜止め環状突出部８９、８９が、長さ方向外側から長さ方向中央に向かって順次、長さ方向に間隔を有して形成された長さ方向中央側部９１とから構成され、外周又は外周面に他方側配管の樹脂チューブ（第２樹脂チューブ９３及び第３樹脂チューブ９５：図５参照）がきつく嵌め付けられて接続される。長さ方向中央側部９１の長さ方向外端外周面９７（長さ方向外側部８５と抜止め環状突出部８７との間）は小径にあるいは比較的深い環状溝として形成されていて、樹脂チューブを嵌め付けるに際してこの長さ方向外端外周面９７にシールリング（第２のシールリング９９及び第３のシールリング１０１：図５参照）を配置しておく。なお、図中、符号１０３は吊り下げ部である。

図５はバルブ内蔵コネクタ１をエバポレート配管に使用した場合を説明する図である。

バルブ内蔵コネクタ１の第１の接続部１１の外周には、ガソリン燃料タンクから延びる第１の樹脂チューブ２３が嵌め付けられ、第２の接続部１３の一方の接続部分８３には、第１の樹脂チューブ２３とは別の配管を構成する第２の樹脂チューブ９３（他方側配管）が嵌め付けられ、さらに、第２の接続部１３の他方の接続部分８３には、第１の樹脂チューブ２３及び第２の樹脂チューブ９３とは別の配管を構成する第３の樹脂チューブ９５（他方側配管）が嵌め付けられて、エバポレート配管が構成されている。なお、図中、符号１０５、１０７、１０９は、樹脂チューブの嵌め込み量又は圧入量を規制するためのストッパである。

ここで、ガソリン燃料タンク内のベーパ圧が上昇すると、図６に示されるように、バルブ本体５７が圧縮コイルスプリング８１のバネ力に抗して軸方向他方側に移動する（図６はバルブ本体５７の開状態を説明するための図）。バルブ本体５７が軸方向他方側に移動して、閉塞部６３の接続外周面６９が第２のテーパ状部５５の軸方向中央位置から離れると、閉塞部６３の接続外周面６９と第２のテーパ状部５５の軸方向中央位置との間の大径の環状隙間を通過してベーパがスライド孔５１内に流れ込み（矢印Ａ参照）、流れ込んだベーパは、筒状基部３７の流出孔４３から流出側オリフィス４５を通過して第２の接続部１３内に流出する（矢印Ｂ参照）。バルブ本体５７は、他方側スライド脚７１のスライド部７５が、筒状基部３７の環状の軸方向一方側端面に当接するまで、軸方向他方側に移動することができる。バルブ本体５７の軸方向の移動は、一方側スライド脚７９のガイド孔４９内周面上のスライド移動及び他方側スライド脚７１のスライド孔５１内周面上のスライド移動を伴なうので、移動中にバルブ本体５７が傾いてしまうおそれはない。しかしながら、ベーパ流に乱れがあると、バルブ本体５７が本体部９の内周面４７に偏って押し付けられ、その結果、こすれ音（異音）が発生する可能性があるが、図示のように、第１の接続部１１の軸方向一方側端部に流入側オリフィス３１を設けておけば、ベーパ流を整えることができるようになる。なお、一方側スライド脚７９は、バルブ本体５７が閉塞状態のときの他方側スライド脚７１と筒状基部３７の軸方向一方側端との軸方向距離、あるいはバルブ本体５７の軸方向の移動距離よりも長く形成されているので、一方側スライド脚７９がバルブ本体５７の移動によってガイド孔４９から抜け出てしまうといったことはない。

図７は流出側オリフィス４５の直径（断面積）を変化させた場合の圧力−流量特性（ＰＱ特性）を示す図である。

バルブ内蔵コネクタ１の流出孔４３の内径を８．０ｍｍに設定し、バルブ本体
５７の開弁圧が１．４ｋＰａとなるように圧縮コイルスプリング８１のバネ特性を設定した上で、バルブ内蔵コネクタ１の流出側オリフィス４５のオリフィス径を１．８ｍｍ、２．０ｍｍ、２．２ｍｍ及び２．４ｍｍに変化させたときの、圧力（第１の接続部１１側圧力（ｋＰａ））−流量（流出側オリフィス４５通過流量（Ｌ／ｍｉｎ．又はｌ／ｍｉｎ））特性あるいはバルブ特性を計測した。図中、第１曲線はオリフィス径１．８ｍｍの場合の計測結果、第２曲線はオリフィス径２．０ｍｍの場合の計測結果、第３曲線はオリフィス径２．２ｍｍの場合の計測結果、第４曲線はオリフィス径２．４ｍｍの場合の計測結果、そして、第５曲線は、圧縮コイルスプリング８１のバネ定数を５倍に高め（開弁圧は１．４ｋＰａで同じ）、かつ、オリフィス径を２．４ｍｍとした場合の計測結果を示す。図７から理解できるように、圧縮コイルスプリング８１のバネ定数を５倍に引き上げても、ＰＱ特性への影響は僅かであるが、オリフィス径を若干変えれば、ＰＱ特性を大きく変化させることができる。このことはまた、経時変化により圧縮コイルスプリング８１のバネ特性が多少変化しても、バルブ特性は大きな影響を受けないことを示している。

本発明のバルブ内蔵コネクタは、例えば、自動車のエバポレート配管に用いられれば、燃料タンク内で発生したベーパを適切に処理できるものである。

本発明に係るバルブ内蔵コネクタの斜視図である。バルブ内蔵コネクタの断面図である。コネクタハウジングの本体部個所の断面図である。バルブ本体の斜視図である。バルブ内蔵コネクタをエバポレート配管に使用した場合を説明する図である。バルブ本体の開状態を説明するための図である。流出側オリフィスの直径を変化させた場合の圧力−流量特性を示す図である。

符号の説明

１バルブ内蔵コネクタ
３コネクタハウジング
７内蔵バルブ
１１第１の接続部
１３第２の接続部
２３第１の樹脂チューブ（一方側配管）
５５第２のテーパ状部（バルブシート）
８１圧縮コイルスプリング
９３第２の樹脂チューブ（他方側配管）
９５第３の樹脂チューブ（他方側配管）

Claims

軸方向一方側に一方側配管のための第１の接続部が形成され、軸方向他方側に他方側配管のための第２の接続部が形成されたコネクタハウジングと、このコネクタハウジングの流通路内に設けられた内蔵バルブと、を備え、前記内蔵バルブは、前記コネクタハウジングの前記流通路に形成されたバルブシートと、このバルブシートのバルブ孔を開閉するバルブ本体と、このバルブ本体を軸方向一方側に向って付勢する圧縮コイルスプリングと、を有している、バルブ内蔵コネクタであって、
前記コネクタハウジングの前記流通路には、前記バルブシートよりも軸方向他方側に、前記他方側配管に流出する流体の流量を制限する流出側オリフィスが形成されている、ことを特徴とするバルブ内蔵コネクタ。
前記コネクタハウジングの前記流通路には、前記バルブシートよりも軸方向一方側に、前記一方側配管から流れ込む流体の流れを整える流入側オリフィスが形成されている、ことを特徴とする請求項１記載のバルブ内蔵コネクタ。