JP2007331518A

JP2007331518A - 燃料給油管

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Publication number: JP2007331518A
Application number: JP2006164405A
Authority: JP
Inventors: Hiromitsu Yoshida; 博光吉田
Original assignee: Asteer Co Ltd
Current assignee: Asteer Co Ltd
Priority date: 2006-06-14
Filing date: 2006-06-14
Publication date: 2007-12-27

Abstract

【課題】組付が容易で、給油ノズルの挿入によるシャッタの開閉も確実で、更にシャッタを閉じた際のシール性が十分に確保できるシャッタを用いた給油口を提供する。
【解決手段】シャッタ４が給油口開口22から挿入された給油ノズルに押されて下向きに回動してガイド部開口321を開き、前記給油ノズルを引き抜くと上向きに回動してガイド部開口321を閉じる燃料給油管の給油口において、ガイド部３に設けたシャッタ４の回動軸７にコイル径の小さな内捻りコイルバネ５を嵌め、前記内捻りコイルバネ５にコイル径の大きな外捻りコイルバネ６を嵌めて、内捻りコイルバネ５及び外捻りコイルバネ６を嵌め合いの関係で前記回動軸７に装着し、前記内捻りコイルバネ５及び外捻りコイルバネ６が協働して、シャッタ４を下方から回動してガイド部開口321に押し付けるシャッタ４を用いた給油口である。
【選択図】図１

Description

本発明は、燃料タンクに接続した給油管本体に設けられる給油口であって、給油口開口から挿入された給油ノズルを案内するガイド部開口を有し、捻りコイルバネにより前記ガイド部開口に下方から回動して押し付けられるシャッタを設け、前記シャッタが給油口開口から挿入された給油ノズルに押されて下向きに回動してガイド部開口を開き、前記給油ノズルを引き抜くと捻りコイルバネにより上向きに回動してガイド部開口を閉じる燃料給油管の給油口に関する。

燃料タンクに接続した給油管本体に設けられる給油口の多くは、給油口キャップを取り付けて塞ぎ、給油に際して前記給油口キャップを取り外し、外部から給油ノズルを給油口に挿入して燃料油を注入する。給油が終われば給油ノズルを給油口から引き抜き、再び給油口キャップを取り付けて、給油口を塞ぐ。給油口に給油口キャップを取り付けて塞ぐ給油口（以下、キャップ閉蓋形給油口）は、給油口のシール性を確保しやすい利点はあるが、給油口キャップを着脱する手間を有するほか、キャップ取付時の締め込み操作が不適切であると密閉が不十分になる虞や取り外した給油口キャップを紛失させる心配がある。

そこで、特許文献１〜特許文献３に見られるように、外部から挿入された給油ノズルに押されて下向きに回動して開き、前記給油ノズルを引き抜くと上向きに回動して閉じるシャッタを設けた給油口（以下、シャッタ閉蓋形給油口）が提案されている。シャッタ閉蓋形給油口は、給油口キャップの締め忘れがないことはもちろん、実際に給油ノズルが挿入される直前まで給油口が閉じられており、給油ノズルを挿入して引き抜くまでの間、すなわち燃料油を注入する実質的な給油作業の間しか給油口が開放されず、燃料蒸気の放出を抑制できる利点がある。

実公平05-032334号公報仏国特許出願公開第2753138号明細書米国特許第5071018号明細書

特許文献１〜特許文献３に見られるシャッタ閉蓋形給油口は、給油口開口から挿入された給油ノズルを案内するガイド部開口を有し、捻りコイルバネにより前記ガイド部開口に下方から回動して押し付けられるシャッタを設け、前記シャッタが給油口開口から挿入された給油ノズルに押されて下向きに回動してガイド部開口を開き、前記給油ノズルを引き抜くと捻りコイルバネにより上向きに回動してガイド部開口を閉じる構成になっている。シャッタは、ガイド部に設けた回動軸に取り付けられ、前記回動軸に嵌めた捻りコイルバネの固定腕を給油口又はガイド部に固定し、自由状態から捻られた捻りコイルバネの作用腕をシャッタに下方から押し当てている。このとき、捻りコイルバネに曲げ応力（以下、閉鎖時曲げ応力）が発生している。

給油口に挿入した給油ノズルがシャッタを押すと、シャッタは下方に回動して開く。このとき、捻りコイルバネに発生する曲げ応力は上記閉鎖時曲げ応力から更に増大し、シャッタが最大に開いた状態で前記曲げ応力（以下、開放時曲げ応力）が最大となる。これから、捻りコイルバネの許容曲げ応力は、開放時曲げ応力を上回る必要がある。ここで、シャッタを閉じた状態で給油口として要求される液密性及び気密性（以下、シール性）を満足するため、捻りコイルバネの閉鎖時曲げ応力は一定値以上が求められる。これから、シャッタが開くことによる曲げ応力の増分を抑えなければ、開放時曲げ応力が捻りコイルバネの許容曲げ応力を超えてしまう虞がある。

曲げ応力の増分を抑制するには、捻りコイルバネのバネ定数を小さくすればよい。例えば自由状態からシャッタを閉じた状態に至る捻りコイルバネの作用腕の捩れ角（以下、閉鎖時捩れ角）を大きくし、シャッタが最大に開く状態に至る捻りコイルバネの作用腕の捩れ角（以下、開放時捩れ角）と閉鎖時捩れ角との差分を開放時捩れ角に対して相対的に小さくすることが考えられる。しかし、あまり大きな閉鎖時捩れ角は、捻りコイルバネを捻ってシャッタを給油口又はガイド部に取り付ける組付作業を難しくし、現実的でない。また、捻りコイルバネの仕様、捻りコイルバネを構成する線材の太さや、捻りコイルバネのコイル径又は巻き数等を適切に設定すれば、バネ定数を小さくできる。しかし、給油口付近の狭い余剰空間に納める捻りコイルバネの大きさには制約があり、バネ定数を十分に小さくする仕様の設定が難しい。

こうした事情から、現在のシャッタ閉蓋形給油口に用いられる捻りコイルバネは、開放時曲げ応力が許容曲げ応力を上回る状態で使用されることが少なくない。それでも、給油に伴うシャッタの開閉は頻度が少ないことから実用上問題ないとされるが、捻りコイルバネが万一破損するとシャッタが閉鎖できなくなり、給油口として重要なシール性が損なわれてしまい、問題である。これから、許容曲げ応力を上回る開放時曲げ応力の発生を許し、破損を招く虞のある態様で、捻りコイルバネを使用することは避ける方が好ましい。

ここで、例えば特許文献３のシャッタ閉蓋形給油口のように、回転軸に左右一対の捻りコイルバネを２基嵌めた構成であれば、一方の捻りコイルバネが破損しても、残る他方の捻りコイルバネがシャッタをガイド部の開放端に押し付け、シール性を損なわせないことも考えられる。しかし、左右一対の捻りコイルバネを用いる構成は、各捻りコイルバネの巻き数が低下して個々のバネ定数が高くなり、開放時曲げ応力はかえって大きくなり、結局は各捻りコイルバネの耐久性を低下させてしまう。そこで、使用する捻りコイルバネの開放時曲げ応力を許容曲げ応力内に収めることを主眼としながら、組付が容易で、給油ノズルの挿入によるシャッタの開閉も確実で、更にシャッタを閉じた際のシール性が十分に確保できるシャッタ閉蓋形給油口について検討した。

検討の結果開発したものが、燃料タンクに接続した給油管本体に設けられる給油口であって、給油口開口から挿入された給油ノズルを案内するガイド部開口を有し、捻りコイルバネにより前記ガイド部開口に下方から回動して押し付けられるシャッタを設け、前記シャッタが給油口開口から挿入された給油ノズルに押されて下向きに回動してガイド部開口を開き、前記給油ノズルを引き抜くと捻りコイルバネにより上向きに回動してガイド部開口を閉じる燃料給油管の給油口において、ガイド部に設けた支持軸にコイル径の小さな内捻りコイルバネを嵌め、前記内捻りコイルバネにコイル径の大きな外捻りコイルバネを嵌めて、内捻りコイルバネ及び外捻りコイルバネを嵌め合いの関係で前記支持軸に装着し、前記内捻りコイルバネ及び外捻りコイルバネが協働して、シャッタを下方から回動してガイド部開口に押し付けるシャッタ閉蓋形給油口である。内捻りコイルバネ及び外捻りコイルバネを嵌め合いの関係で装着する支持軸は、シャッタの回動軸と別でガイド部に設けてもよいが、シャッタの回動軸を支持軸としてもよい。

本発明のシャッタ閉蓋形給油口は、嵌め合い関係にある内捻りコイルバネ及び外捻りコイルバネの協働により給油口を閉じる方向にシャッタを付勢する。これにより、両捻りコイルバネがそれぞれ発揮するトルクの合計によりシャッタをガイド部開口に下方から押し付けて、必要十分なシール性を確保できる。しかし、各捻りコイルバネに発生する曲げ応力は個別であるため、各捻りコイルバネの仕様を適切に設定してバネ定数を小さくし、各捻りコイルバネに発生する開放時曲げ応力をそれぞれの許容曲げ応力内に収めることができる。このように、各捻りコイルバネは、バネ定数を小さくすることでそれぞれ開放時曲げ応力を抑制できるにもかかわらず、閉鎖時捩れ角を大きくとる必要がなく、捻ってシャッタをガイド部に取り付ける組付作業は比較的容易に済む。

全くの別部材である内捻りコイルバネ及び外捻りコイルバネを嵌め合いの関係にするには、それぞれをガイド部に組付ける際、内側となる内捻りコイルバネの内作用腕又は内固定腕の少なくとも一方が外捻りコイルバネの内側から半径方向に突出しない必要がある。これから、外捻りコイルバネは線材の巻き方向に延在する外固定腕及び外作用腕を有し、ガイド部の内面に外固定腕を押し当て、シャッタ下面に外作用腕を押し当て、内捻りコイルバネは前記外捻りコイルバネの内側でシャッタの回動軸の延在方向に突出する内固定腕及び内作用腕を有し、ガイド部の内面に内固定腕を突き刺し、シャッタの回動軸に支持されるシャッタの回動腕に内作用腕を突き刺す構成にするとよい。これにより、内作用腕及び内固定腕のいずれもが邪魔することなく、内捻りコイルバネに外捻りコイルバネを嵌めることができる。

内捻りコイルバネに外捻りコイルバネを嵌めるには、内捻りコイルバネの内作用腕又は内固定腕の少なくとも一方が外捻りコイルバネの内側から半径方向に突出しなければよいので、外捻りコイルバネは線材の巻き方向に延在する外固定腕及び外作用腕を有し、ガイド部の内面に外固定腕を押し当て、シャッタ下面に外作用腕を押し当て、内捻りコイルバネは前記外捻りコイルバネの内側でシャッタの回動軸の延在方向に突出する内固定腕と前記外捻りコイルバネの内側でシャッタの回動軸の延在方向に突出した位置から線材の巻き方向に曲げた内作用腕とを有し、ガイド部の内面に内固定腕を突き刺し、シャッタ下面に内作用腕を押し当てる構成とすることもできる。これにより、内固定腕が邪魔することなく、内捻りコイルバネに外捻りコイルバネを嵌めることができる。

本発明のシャッタ閉蓋形給油口は、シャッタを閉じる方向に付勢するため、シャッタの回動軸又は前記回動軸と別体の支持軸に対して同軸に嵌める内捻りコイルバネ及び外捻りコイルバネを併用することにより、各捻りコイルバネのバネ定数を小さくして閉鎖時曲げ応力を許容曲げ応力内に収めながら、給油口に求められるシール性に必要なシャッタの付勢を必要十分にする効果がある。具体的には、各捻りコイルバネの閉鎖時曲げ応力を許容曲げ応力内に収めることにより、各捻りコイルバネの破損を防止できる結果、安定したシャッタの開閉を長期にわたって継続できるようになり、シャッタ閉蓋形給油口としての信頼性を高めることができる。また、本発明では各捻りコイルバネのバネ定数を小さくしていることから、各捻りコイルバネの閉鎖時捩れ角をあまり大きくする必要がなく、各捻りコイルバネを捻ってシャッタを給油口又はガイド部に取り付ける組付作業が容易になる。このほか、内捻りコイルバネ及び外捻りコイルバネの併用は、万一一方が破損した場合に他方が残り、最低限給油口を閉じる働きを担保できるフェールセーフの機能を実現する副次的効果をもたらす。

以下、本発明の実施形態について図を参照しながら説明する。図１は本発明を適用した本例のシャッタ閉蓋形給油口を正面方向から見た断面図、図２は本例のシャッタ閉蓋形給油口を背面方向から見た断面図であり、そして図３は本例のシャッタ閉蓋形給油口の分解斜視図である。本例のシャッタ閉蓋形給油口は、説明の便宜上、シャッタ４、内捻りコイルバネ５及び外捻りコイルバネ６を支持する回動軸７の延在方向から見て、前記シャッタ４が右回りに押し下げられて開くように見える側を正面、逆にシャッタ４が左回りに押し下げられて開くように見える側を背面として説明する。

本例のシャッタ閉蓋形給油口は、図１〜図３に見られるように、燃料タンク（図示略）に接続した給油管本体13の開放端に設けた給油口ケース本体１と、前記給油口ケース本体１に嵌める給油口ケース蓋２と、前記給油口ケース本体１内に収納されるガイド部３とから構成される。ガイド部３は、シャッタ４，内捻りコイルバネ５、外捻りコイルバネ６及び回動軸７を組み付ける下ガイドブロック31と、前記下ガイドブロック31に設けられた一対の軸支持柱312,312に上方から挿入された回動軸７を押さえ付けると共に、シャッタ４により閉鎖されるガイド部開口321をガイド部３に形成する上ガイドブロック32とから構成される。

給油口ケース本体１は、給油管本体13の開口端に設けられる金属製の円筒ケースであり、90度間隔で半径方向内向きに突出した４個の下位置決め凸部11と、同じ90度間隔で半径方向外向きに突出した３個の上位置決め凹部12とをそれぞれ壁面に形成している。下位置決め凸部11は、ガイド部３を構成する上ガイドブロック32の外面に形成した４個所の下位置決め溝部324を嵌合させ、給油口ケース本体１に対するガイド部３の組付に利用する。給油口ケース蓋２は、給油口ケース本体１に収納したガイド部３を外界から隠して保護すると共に、給油ノズル８（図13参照）を差し込む給油口開口22を形成する。給油口ケース蓋２は、壁面に形成した半径方向外向きに突出した３個の上位置決め凸部21を、給油口ケース本体１の上位置決め凹部12に嵌合させて、前記給油口ケース本体１と組み付ける。

ガイド部３を構成する下ガイドブロック31は、組み付けた上ガイドブロック32と共に、給油口ケース本体１に収納される略円筒状の樹脂ブロックであり、前記上ガイドブロック32の内側に嵌め込んで組み付ける。この下ガイドブロック31は、底面に給油管本体13に通ずる連通口311を開口し、壁面から上方に延びる軸支持柱312,312を正面及び背面に対向させて設けている。連通口311は、給油口ケース本体１に収納した際、前記給油口ケース本体１の給油管本体13と同軸になる位置に開口している。正面側の軸支持柱312は、回動軸７を嵌め込む軸受け溝318のほか、内捻りコイルバネ５の内固定腕51を差し込んで保持する差込み溝313を上面から下方に向けて形成している。また、背面側の軸支持柱312は、回動軸７を嵌め込む軸受け溝318のほか、内捻りコイルバネ５の外作用腕62との干渉を避ける円弧切欠314を上面から下方に向けて形成している。

本例の下ガイドブロック31は、シャッタ４のシャッタ本体42から突出する規制突片422に上方から係合してシャッタ４の開閉範囲を規制する断面鉤状の閉鎖時ストッパ316を、壁面から上方に向けて延設している。また、シャッタ４が給油ノズル８（図13参照）に押されて開いた際、シャッタ本体42のシャッタ下面421に当接してシャッタ４の開閉範囲を規制する凸部からなる開放時ストッパ317を、底面に設けている。この下ガイドブロック31は、上ガイドブロック32と共に、給油口ケース本体１の給油管本体13と給油口ケース蓋２の給油口開口22とを結ぶ給油経路を構成するから、組み付ける上ガイドブロック32との間にシール性を確保する必要がある。このため、本例の下ガイドブロック31は、壁面の外周下縁に当接フランジ315を設け、上ガイドブロック32のパッキン溝322に嵌めたシールパッキン33を前記当接フランジ315に押し付けている。

ガイド部３を構成する上ガイドブロック32は、組み付けた下ガイドブロック31と共に、給油口ケース本体１に収納される略円筒状の樹脂ブロックであり、前記下ガイドブロック31の外側に被せて組み付ける。この上ガイドブロック32は、上面に給油口開口22に通ずるガイド部開口321を開口し、壁面内側に沿って延びる位置決めリブ323を５本設けている。ガイド部開口321は、下ガイドブロック31及び上ガイドブロック32を組み付けた際、前記下ガイドブロック31の連通口311と同軸になる位置に開口しており、給油口開口22から差し込んだ給油ノズル８（図13参照）を正しく給油管本体13へ導くため、上端面が広く、下端面が狭い漏斗様断面を形成している。シャッタ４は、シャッタ本体42を前記ガイド部開口321の下端面に下方から押し付けて、給油経路を閉鎖する。

本例の上ガイドブロック32は、既述したように、給油口ケース本体１に対して組み付けるため、前記給油口ケース本体１に形成した下位置決め凸部11に対応して、90度間隔で半径方向内向きに凹ませた下位置決め溝部324を形成している。また、下ガイドブロック31に設けた当接フランジ315に押し付けるシールパッキン33を嵌め込み、保持するパッキン溝322を、底面の外周に沿って形成している。前記パッキン33は、上下に長い楕円に内フランジを一体に設けた断面略楕円のゴム製で、前記楕円部分がパッキン溝322内で押し潰され、前記パッキン溝322及び当接フランジ315に押し当てられることで、シール性を発揮する。

上ガイドブロック32の位置決めリブ323は、下ガイドブロック31の壁面上面に突き当てられ、下ガイドブロック31及び上ガイドブロック32の組付関係を特定すると共に、給油口ケース本体１の下位置決め凸部11に下位置決め溝部324を嵌合させることで組み付ける上ガイドブロック32を介して下ガイドブロック31を押さえ付ける部分である。そして、下ガイドブロック31の各軸支持柱312,312は、上方に開放された軸受け溝318が上ガイドブロック32の上面が押し当てられることで塞がれ、回動軸７を安定に保持できるようになっている。このように、ネジ等を用いず、部材相互の嵌合だけによって組み付けられ、更に上ガイドブロック32の押さえ付けてシールパッキン33のシール性を確保したり、回動軸７を安定に保持する本例のシャッタ閉蓋形給油口は、組付が容易になっており、生産性を向上させる効果を有している。

シャッタ４は、上ガイドブロック32のガイド部開口321を下方から宛てがって塞ぐシャッタ本体42と、前記シャッタ本体42から同一方向に延ばした左右一対の回動腕41と、前記回動腕41に挟まれた範囲で前記シャッタ本体42から延ばした倣い板423とを一体成形した樹脂成形品である。シャッタ本体42の下面が、外捻りコイルバネ６の外作用腕62を押し当てるシャッタ下面421となる。また、背面側の回動腕41には、内捻りコイルバネ５の内作用腕52を差し込む差込み孔411を設けている。前記内捻りコイルバネ５の内作用腕52は、外捻りコイルバネ６のコイル径内で突出しているから、前記回動腕41の差込み孔411も外捻りコイルバネ６のコイル径内に設けられる。

倣い板423は、組み付け時に内捻りコイルバネ５及び外捻りコイルバネ６が落下することを防止するほか、組み付け後に外捻りコイルバネ６を支えて、内捻りコイルバネ５と擦れ合いを防止する。このシャッタ４は、閉鎖時のシール性を確保する必要からガイド部開口321周縁に押し付けられるシールリング43をシャッタ本体42に嵌めている。そして、前記シールリング43が正しくガイド部開口321周縁に押し付けられるように、閉鎖時に前記ガイド部開口321へ嵌め込まれる嵌入凸部424をシャッタ本体42の上面に形成し、前記嵌入凸部424がガイド部開口321に正しく嵌め込まれることで、シールリング43が正しくガイド部開口321周縁に押し付けられるようにしている。本例の嵌入凸部424は、ガイド部開口321に倣った円柱状で、回動軸７に近い側を下り勾配の斜面としている。

回動軸７は、シャッタ４の回動腕41を貫通し、両端が下ガイドブロック31に設けた軸支持柱312それぞれの軸受け溝318に差し込まれ、支持される。本例は前記回動軸７を支持軸とし、内捻りコイルバネ５を前記回動軸７に嵌め、前記内捻りコイルバネ５に外捻りコイルバネ６を嵌めて、内捻りコイルバネ５及び外捻りコイルバネ６を嵌め合いの関係で前記回動軸７に装着している。シャッタ４，外捻りコイルバネ６、内捻りコイルバネ５及び回動軸７の組付手順は自由である。例えば、回動軸７に内捻りコイルバネ５を嵌めた後、前記内捻りコイルバネ５に外捻りコイルバネを嵌め合い関係で嵌めてもよいし、逆に回動軸７に外捻りコイルバネ６を嵌めた後、内捻りコイルバネ５を回動軸７と外捻りコイルバネ６との間に差し込むこともできる。

外捻りコイルバネ６は、線材の巻き方向に延在する外固定腕61及び外作用腕62を有する。外固定腕61は、一方の巻き端の線材から巻き方向に延在させた後、他方の巻き端に向けて１段階に折り曲げたＬ字状（後掲図８右側参照）で、シャッタ４の回動腕41及び倣い板423の隙間から降ろして全体を下ガイドブロック31の壁面内側に押し当てる。外作用腕62は、他方の巻き端の線材から巻き方向に延在させた後、一方の巻き端に向けて２段階に折り曲げて斜めに延ばした変形Ｌ字状（後掲図８左側参照）で、端部をシャッタ４のシャッタ下面421の中央に押し当てている（後掲図６参照）。内捻りコイルバネ５は、外捻りコイルバネ６の内側で回動軸７の延在方向に突出する内固定腕51及び内作用腕52を有する。内固定腕51は、一方の巻き端の線材から半径方向に突出させた後、回動軸７の延在方向に突出させたＬ字状（後掲図７右側参照）で、下ガイドブロック31に設けた正面側の軸支持柱312の差込み溝313に突き刺す。内作用腕52は、他方の巻き端の線材の円周上から回動軸７の延在方向に突出させた棒状（後掲図７左側参照）で、シャッタ４が有する背面側の回動腕41に設けた差込み孔411に突き刺している。

外捻りコイルバネ６の外固定腕61は下ガイドブロック31の壁面内側に押し付けられ、また内捻りコイルバネ５の外固定腕61は軸支持柱312の差込み溝313に差し込まれて、それぞれ位置固定されている。そして、後述するように、シャッタ４のシャッタ下面421に押し当てられた外捻りコイルバネ６の外作用腕62と、シャッタ４の回動腕41の差込み孔411に差し込まれた内捻りコイルバネ５の内作用腕52は、前記シャッタ４に従い、正面から見て右回りに外作用腕62を捻られるので、内捻りコイルバネ５及び外捻りコイルバネ６は協働してシールリング43をガイド部開口321に押し付ける方向にシャッタ４を付勢する。

図４はシャッタ４を組み付けた下ガイドブロック31の正面図、図５はシャッタ４を組み付けた下ガイドブロック31を正面方向から見た断面図、図６はシャッタ４を組み付けた下ガイドブロック31の平面図、図７は無負荷時の内捻りコイルバネ５を背面方向から見た斜視図、図８は無負荷時の外捻りコイルバネ６を背面方向から見た斜視図、図９はシャッタ４の閉鎖時を表すガイド部３を正面方向から見た断面図、図10はシャッタ４の閉鎖時を表すガイド部３の平面図、図11はシャッタ４の閉鎖時の内捻りコイルバネ５を背面方向から見た斜視図、図12はシャッタ４の閉鎖時の外捻りコイルバネ６を背面方向から見た斜視図、図13はシャッタ４の開放時を表すガイド部３を正面方向から見た断面図、図14はシャッタ４の開放時を表すガイド部３の平面図、図15はシャッタ４の開放時の内捻りコイルバネ５を背面方向から見た斜視図であり、そして図16はシャッタ４の開放時の外捻りコイルバネ６を背面方向から見た斜視図である。

図４〜図６に見られるように、シャッタ４、外捻りコイルバネ６、内捻りコイルバネ５及び回動軸７を下ガイドブロック31に組み付けると、図８に見られるように、無負荷時の外捻りコイルバネ６は外固定腕61を垂下させて下ガイドブロック31の壁面内側に押し当てると、外作用腕62を正面から見て斜め左上に跳ね上げる。同様に、図７に見られるように、無負荷時の内捻りコイルバネ５は内固定腕51を最も高い位置として下ガイドブロック31の軸支持柱312の差込み溝313に差し込まれ、内作用腕52を正面から見て斜め右上の位置とする（図６参照）。外作用腕62はシャッタ下面421に宛てがわれているだけであるが、内作用腕52が回動腕41の差込み孔411に差し込まれているため、シャッタ４は前記外作用腕62に倣って、正面から見て斜め左上に跳ね上げられた姿勢に保持される。これは、シャッタ４、外捻りコイルバネ６、内捻りコイルバネ５及び回動軸７を下ガイドブロック31に組み付けた際、シャッタ４を勝手に回動させない利点がある。

図９及び図10に見られるように、シャッタ４を正面から見て右回りに回して下ガイドブロック31に上ガイドブロック32を被せて組み付けると、シャッタ４が上ガイドブロック32のガイド部開口321に下方から押し付けられた閉鎖状態となる。この閉鎖状態では、下ガイドブロック31の連通口311と上ガイドブロック32のガイド部開口321との連通をシャッタ４が遮断する。このようにシャッタ４を閉鎖状態にすると、図11及び図12に見られるように、内作用腕52及び外作用腕62も正面から見て右回りに大きく捻られる結果、内捻りコイルバネ５及び外捻りコイルバネ６に閉鎖時曲げ応力が発生する。ここで、内捻りコイルバネ５及び外捻りコイルバネ６の閉鎖時捩れ角α（図11及び図12中白抜き矢印で図示）は等しいが、それぞれバネ定数を決定する線材の太さ、コイル径及び巻き数が異なるため、発生する閉鎖時曲げ応力はそれぞれ異なる。しかし。従来のように、１つの捻りコイルバネだけを用いる場合に比べ、内捻りコイルバネ５及び外捻りコイルバネ６それぞれに発生する閉鎖時曲げ応力は低く抑えることができる。

図13及び図14に見られるように、給油ノズル８を上ガイドブロック32のガイド部開口321から下ガイドブロック31の連通口311に向けて挿入すると、給油ノズル８が内捻りコイルバネ５及び外捻りコイルバネ６の付勢に抗してシャッタ４を正面から見て右回りに下方へ回動させる。シャッタ４は、嵌入凸部424を給油ノズル８に当接させて姿勢を保持され、下ガイドブロック31の連通口311と上ガイドブロック32のガイド部開口321とが前記給油ノズル８により連通する。そして、図15及び図16に見られるように、シャッタ４の回動に従って内作用腕52及び外作用腕62も正面から見て右回りに捻られ、内捻りコイルバネ５及び外捻りコイルバネ６に発生していた閉鎖時曲げ応力が開放時曲げ応力まで増大する。上述同様、内捻りコイルバネ５及び外捻りコイルバネ６の開放時捩れ角β（図15及び図16中白抜き矢印で図示）は等しいが、それぞれバネ定数が異なるため、発生する開放時曲げ応力も異なるが、各開放時曲げ応力は内捻りコイルバネ５及び外捻りコイルバネ６それぞれの許容曲げ応力内に抑えることができる。

給油ノズル８を引き抜くと、シャッタ４は正面から見て左回りに上方へ回動し、再びガイド部開口321に下方から押し当てられ、内捻りコイルバネ５及び外捻りコイルバネ６の働きにより、図９及び図10に見られる閉鎖状態に復帰する。本発明における内捻りコイルバネ５及び外捻りコイルバネ６それぞれの開放時曲げ応力は個別に許容曲げ応力内に収めながら、シャッタ４をガイド部開口321に押し付けるは両者のモーメントの和が働くため、シャッタ４のシールリング43をガイド部開口321周縁に押し付けて、必要十分なシール性を確保できる。そして、内捻りコイルバネ５及び外捻りコイルバネ６それぞれの開放時曲げ応力が許容曲げ応力内に収まっているため、両者を破損させることなく、前記シール性を永続的に発揮できる。更に、仮に内捻りコイルバネ５又は外捻りコイルバネ６のいずれかが破損しても、他方がシャッタ４をガイド部開口321に押し付けるため、最低限ガイド部開口321を閉鎖できるフェールセーフが実現されている。

図17は別例のシャッタ閉蓋形給油口を背面方向から見た断面図であり、そして図18は別例におけるシャッタ４を組み付けた下ガイドブロック31の平面図である。この別例のシャッタ閉蓋形給油口は、内捻りコイルバネ５に外捻りコイルバネ６を嵌めるため、内捻りコイルバネ５の内固定腕51を上記例示（図１〜図16参照）同様に外捻りコイルバネ６の内側から半径方向に突出させながら、図18に見られるように、内作用腕52を外捻りコイルバネ６の外作用腕62に沿って線材の巻き方向に突出させた構成である。このため、内捻りコイルバネ５と、上記例示で回動軸７の延在方向に突出させた内作用腕61との緩衝を避ける円弧切欠314（図３参照）のない軸支持柱312を構成した下ガイドブロック31とを除き、図17に見られるように、各部品は上記例示と共通に用いることができる。

この別例のシャッタ閉蓋形給油口では、内捻りコイルバネ５の内作用腕52が線材の巻き方向に突出していることから、内捻りコイルバネ５に対する外捻りコイルバネ６の嵌め合いは、内固定腕51の側からに限られることになるが、こうした組付の制限はほとんど支障はない。むしろ、内捻りコイルバネ５の内作用腕52が外捻りコイルバネ６の外作用腕62に沿って延び、シャッタ４の下面421にほぼ等しく押し付けられることから、両捻りコイルバネ５,６が等価かつ安定してシャッタ４の開閉に寄与できるようになり、好ましい利点が得られる。また、軸支持柱312に円弧切欠314（図３参照）がないために、回動軸７を受ける軸受けが大きくなり、軸支持柱312としての構造強度を高めることのできる利点も得られる。

本発明の内捻りコイルバネ及び外捻りコイルバネを具体的に組み合せた実施例の閉鎖時曲げ応力σ1及び開放時曲げ応力σ2を試算し、１つの捻りコイルバネだけを用いる従来例と比較した。実施例及び従来例に共通な条件として、上記例示（図１〜図16参照）の給油口を対象とし、捻りコイルバネを収めるガイド部の空間は、縦（図１中図面上下方向長さ）及び横（図１中図面左右方向長さ）を15mm弱、奥行き（図１中紙面直交方向長さ）を40mm弱とした。また、実施例及び従来例の捻りコイルバネそれぞれは同じステンレス製（SUS304-WPB製）とし、各捻りコイルバネの縦弾性係数Ｅを192080Ｎ/mm²（19600kgf/mm²とするほか、各捻りコイルバネの応力係数Ｋは1.12、閉鎖時捻り角αは150度、開放時捻り角βは230度として揃えた。そして、閉鎖時のシャッタに要求されるシール性（シール性要求）を満足するように、閉鎖時トルクＭ1が900Ｎ・mm（91.8kgf・mm）以上になるように、実施例及び従来例の各捻りコイルバネの仕様を決定した。

従来例の捻りコイルバネのコイル径Ｄは13.8mm、線径ｄは2.0mm、有効巻き数ｎは10とした。コイル径Ｄは上記ガイド部の空間にほぼ等しい大きさとしたが、コイル長（線径ｄ×有効巻き数ｎに比例）は短くしている。これは要求される閉鎖時トルクＭ1を満足するためである。この従来例の捻りコイルバネのバネ定数ｋは347.9Ｎ・mm/rad（35.5kgf・mm/rad）、閉鎖時トルクＭ1は910.4Ｎ・mm（92.9kgf・mm）、開放時トルクＭ2は1395.5Ｎ・mm（142.4kgf・mm）となり、閉鎖時曲げ応力σ1は1298.5Ｎ/mm²（132.5kgf/mm²）、そして開放時曲げ応力σ2は1990.4Ｎ/mm²（203.1kgf/mm²）となる。

実施例の内捻りコイルバネは、コイル径Ｄ＝10.0mm、線径ｄ＝1.4mm、有効巻き数ｎ＝20とした。この内捻りコイルバネのバネ定数ｋは57.62Ｎ・mm/rad（5.88kgf・mm/rad）、閉鎖時トルクＭ1は150.9Ｎ・mm（15.4kgf・mm）、開放時トルクＭ2は231.3Ｎ・mm（23.6kgf・mm）となり、閉鎖時曲げ応力σ1は627.2Ｎ/mm²（64.0kgf/mm²）、そして開放時曲げ応力σ2は961.4Ｎ/mm²（98.1kgf/mm²）となる。また、実施例の外捻りコイルバネは、コイル径Ｄ＝13.8mm、線径ｄ＝2.0mm、有効巻き数ｎ＝12とした。この内捻りコイルバネのバネ定数ｋは290.1Ｎ・mm/rad（29.6kgf・mm/rad）、閉鎖時トルクＭ1は759.5Ｎ・mm（77.5kgf・mm）、開放時トルクＭ2は1164.2Ｎ・mm（118.8kgf・mm）となり、閉鎖時曲げ応力σ1は1082.9Ｎ/mm²（110.5kgf/mm²）、そして開放時曲げ応力σ2は1660.1Ｎ/mm²（169.4kgf/mm²）となる。

ここで、ステンレス製（SUS304-WPB製）の捻りコイルバネは、許容曲げ応力σpが1666Ｎ/mm²（170kgf/mm²）であり、通常、許容曲げ応力σpの70％、すなわち1166Ｎ/mm²（119kgf/mm²）が推奨曲げ応力σrとされている。これから、従来例の捻りコイルバネや実施例の内捻りコイルバネ及び外捻りコイルバネは、それぞれの閉鎖時曲げ応力σ1が許容曲げ応力σp以下、好ましくは推奨曲げ応力σrに収まること、すなわち曲げ応力要求を満足することが望まれる。そこで、上記シール性要求及び前記曲げ応力要求について、従来例及び実施例を比較した。比較結果を表１及び表２に示す。

従来例は、閉鎖時トルクＭ1が910.4Ｎ・mm（92.9kgf・mm）であるから、表１に見られるように、シール性要求は満足される。しかし、閉鎖時曲げ応力σ1は1298.5Ｎ/mm²（132.5kgf/mm²）であるから、表２に見られるように、推奨曲げ応力σrを超えてしまい、かろうじて許容曲げ応力σpに収まるに過ぎない。このため、閉鎖時曲げ応力σ1より大きな開放時曲げ応力σ2は許容曲げ応力σpをも超えてしまう。このように、従来例が、開放時曲げ応力σ2が許容曲げ応力σpを超える状態で捻りコイルバネを使用している理由は、既述したように、シャッタの開閉頻度が少ないことから、開放時曲げ応力σ2が一時的に許容曲げ応力σpを超えても、捻りコイルバネが破損する虞は少ないと考えているからである。

実施例のシール性要求は、表１に見られるように、内捻りコイルバネ及び外捻りコイルバネの各閉鎖時トルクＭ1の合算値が910.4Ｎ・mm（92.9kgf・mm）となるため、従来例同様、満足される。そして、閉鎖時曲げ応力σ1及び開放時曲げ応力σ2はいずれも内捻りコイルバネ及び外捻りコイルバネ個々に判断されるところ、表２に見られるように、内捻りコイルバネ及び外捻りコイルバネの閉鎖時曲げ応力σ1、内捻りコイルバネの開放時曲げ応力σ2はいずれも推奨曲げ応力σr内に収まり、外捻りコイルバネの開放時曲げ応力σ2が推奨曲げ応力σrを超えながら許容曲げ応力σp内に収まっている。

シャッタ閉鎖型給油口におけるシャッタの開閉頻度は比較的少ないため、従来例の捻りコイルバネの開放時曲げ応力σ2が許容曲げ応力σpを一時的に超えても、前記捻りコイルバネが必ず破損するとは言えない。しかし、実施例に見られるように、内捻りコイルバネ及び外捻りコイルバネが共に許容曲げ応力内で使用できることから、およそ内捻りコイルバネ及び外捻りコイルバネが破損する虞はなくなり、永続的に安定したシャッタの開閉が保証される。しかも、閉鎖時トルクは内捻りコイルバネ及び外捻りコイルバネの合算値となることから、シール性要求を満足しやすい。このように、本発明はシャッタ閉鎖型給油口は、シャッタの開閉を担う捻りコイルバネが破損する可能性をなくし、安定なシャッタの開閉と前記シャッタによる確実なシール性とを実現している。

本発明を適用した本例のシャッタ閉蓋形給油口を正面方向から見た断面図である。本例のシャッタ閉蓋形給油口を背面方向から見た断面図である。本例のシャッタ閉蓋形給油口の分解斜視図である。シャッタを組み付けた下ガイドブロックの正面図である。シャッタを組み付けた下ガイドブロックを正面方向から見た断面図である。シャッタを組み付けた下ガイドブロックの平面図である。無負荷時の内捻りコイルバネを背面方向から見た斜視図である。無負荷時の外捻りコイルバネを背面方向から見た斜視図である。シャッタの閉鎖時を表すガイド部を正面方向から見た断面図である。シャッタの閉鎖時を表すガイド部の平面図である。シャッタの閉鎖時の内捻りコイルバネを背面方向から見た斜視図である。シャッタの閉鎖時の外捻りコイルバネを背面方向から見た斜視図である。シャッタの開放時を表すガイド部を正面方向から見た断面図である。シャッタの開放時を表すガイド部の平面図である。シャッタの開放時の内捻りコイルバネを背面方向から見た斜視図である。シャッタの開放時の外捻りコイルバネを背面方向から見た斜視図である。別例のシャッタ閉蓋形給油口を背面方向から見た断面図である。別例におけるシャッタを組み付けた下ガイドブロックの平面図である。

符号の説明

１給油口ケース本体
２給油口ケース蓋
３ガイド部
31 下ガイドブロック
311 連通口
312 軸支持柱
32 上ガイドブロック
321 ガイド部開口
33 シールパッキン
４シャッタ
41 回動腕
411 差込み孔
42 シャッタ本体
43 シールリング
５内捻りコイルバネ
51 内固定腕
52 内作用腕
６外捻りコイルバネ
61 外固定腕
62 外作用腕
７回動軸

Claims

燃料タンクに接続した給油管本体に設けられる給油口であって、給油口開口から挿入された給油ノズルを案内するガイド部開口を有し、捻りコイルバネにより前記ガイド部開口に下方から回動して押し付けられるシャッタを設け、前記シャッタが給油口開口から挿入された給油ノズルに押されて下向きに回動してガイド部開口を開き、前記給油ノズルを引き抜くと捻りコイルバネにより上向きに回動してガイド部開口を閉じる燃料給油管の給油口において、ガイド部に設けた支持軸にコイル径の小さな内捻りコイルバネを嵌め、前記内捻りコイルバネにコイル径の大きな外捻りコイルバネを嵌めて、内捻りコイルバネ及び外捻りコイルバネを嵌め合いの関係で前記支持軸に装着してなり、前記内捻りコイルバネ及び外捻りコイルバネが協働して、シャッタを下方から回動してガイド部開口に押し付けることを特徴とする燃料給油管の給油口。
ガイドに設けた支持軸はシャッタの回動軸である請求項１記載の燃料給油管の給油口。
外捻りコイルバネは線材の巻き方向に延在する外固定腕及び外作用腕を有し、ガイド部の内面に外固定腕を押し当て、シャッタ下面に外作用腕を押し当て、内捻りコイルバネは前記外捻りコイルバネの内側でシャッタの回動軸の延在方向に突出する内固定腕及び内作用腕を有し、ガイド部の内面に内固定腕を突き刺し、シャッタの回動軸に支持されるシャッタの回動腕に内作用腕を突き刺した請求項２記載の燃料給油管の給油口。
外捻りコイルバネは線材の巻き方向に延在する外固定腕及び外作用腕を有し、ガイド部の内面に外固定腕を押し当て、シャッタ下面に外作用腕を押し当て、内捻りコイルバネは前記外捻りコイルバネの内側でシャッタの回動軸の延在方向に突出する内固定腕と前記外捻りコイルバネの内側でシャッタの回動軸の延在方向に突出した位置から線材の巻き方向に曲げた内作用腕とを有し、ガイド部の内面に内固定腕を突き刺し、シャッタ下面に内作用腕を押し当てた請求項２記載の燃料給油管の給油口。