(57)【要約】【課題】燃料としての水素を受け付けるレセプタクルを覆う蓋部が不用意に閉まることを抑制する。【解決手段】第２ねじりコイルばね２０の一方の腕部２０ｂに設けられた第１フック２０ｄが固定部１０から突出した固定ピン３４に引っ掛けられ、第２ねじりコイルばね２０の他方の腕部２０ｃに設けられた第２フック２０ｅが、蓋部１２ｂと一体に形成され、回転軸１６を中心に回動する回動基部１２ａに設けられた回動ピン３６に引っ掛けられる。蓋部１２ｂが開状態の場合に、第２ねじりコイルばね２０は、固定ピン３４と回動ピン３６により縮められており、回動ピン３６の中心が、固定ピン３４の中心と回転軸１６の中心を通る中立線Ｌｂよりも、回動ピン３６の回動経路Ｃ２において蓋部１２ｂが開く方向に位置する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓋部を含む回動部が回転軸を中心に回動することにより前記蓋部が開閉する、車両の水素充填口の蓋構造であって、
固定されていないコイル部と、固定された固定ピンに引っ掛けられた第１フックと、前記回動部に設けられた回動ピンに引っ掛けられた第２フックと、を有するばね部材を備え、
前記蓋部が開状態の場合に、前記ばね部材が前記固定ピン及び前記回動ピンにより縮められており、前記回動ピンの中心が、前記固定ピンの中心と前記回転軸の中心とを通る直線よりも、前記回動ピンの回動経路において前記蓋部が開く方向に位置する、
ことを特徴とする車両の水素充填口の蓋構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の水素充填口の蓋構造に関し、特に、蓋部を含む回動部が回動することによって蓋部が開閉する蓋構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両に燃料としての水素を充填するための水素充填口構造が知られている。水素充填口構造は、例えば特許文献１に示されるように、水素充填ガンが接続されるガス充填口（レセプタクル）を覆う、開閉可能な蓋部を含むのが一般的である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−４７６７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
車両に水素ガスを充填する際には、言うまでもなく、レセプタクルを覆う蓋部を開状態とする必要がある。ここで、従来、蓋部が開状態である場合に、蓋部の開状態を保持する力（つまり蓋部が開く方向への力）が蓋部に加わらない構造となっている場合があった。この場合、水素ガスの充填中に蓋部が不用意に閉まってしまう場合があった。燃料が水素ガスである場合、蓋部の内側に水が付着している場合があり、水素ガスの充填中に蓋部が閉まると、蓋部の水が水素充填ガンあるいはレセプタクル周辺に付着し、付着した水が凍りついて水素充填ガンが固着してしまうなどの問題が生じ得る。
【０００５】
本発明の目的は、燃料としての水素を受け付けるレセプタクルを覆う蓋部が不用意に閉まることを抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、蓋部を含む回動部が回転軸を中心に回動することにより前記蓋部が開閉する、車両の水素充填口の蓋構造であって、固定されていないコイル部と、固定された固定ピンに引っ掛けられた第１フックと、前記回動部に設けられた回動ピンに引っ掛けられた第２フックと、を有するばね部材を備え、前記蓋部が開状態の場合に、前記ばね部材が前記固定ピン及び前記回動ピンにより縮められており、前記回動ピンの中心が、前記固定ピンの中心と前記回転軸の中心とを通る直線よりも、前記回動ピンの回動経路において前記蓋部が開く方向に位置する、ことを特徴とする車両の水素充填口の蓋構造である。
【０００７】
上記構造によれば、コイル部が固定されていないため、固定ピン及び回動ピンによりばね部材が縮められると、回動ピンには、固定ピンの中心及び回動ピンの中心を通る直線の延伸方向を向き、固定ピンとは反対方向を向くばねの応力が加わる。蓋部が開状態の場合、回動ピンの中心が、固定ピンの中心と前記回転軸の中心とを通る直線よりも、回動ピンの回動経路において蓋部が開く方向に位置するから、回動ピンに加わるばねの応力は、回動ピンの回動経路の接線方向の成分を有し、当該成分の向きは、蓋部が開く方向に向く力となる。この成分により、蓋部が開く方向に回動部が付勢される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、燃料としての水素を受け付けるレセプタクルを覆う蓋部が不用意に閉まることを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】蓋部が全閉状態である場合における、本実施形態に係る水素充填口の蓋構造の平面図である。
【図２】蓋部が全開状態である場合における、本実施形態に係る水素充填口の蓋構造の平面図である。
【図３】蓋部が全閉状態である場合における、回動基部の第１の拡大平面図である。
【図４】蓋部が全閉状態である場合における、回動基部の第２の拡大平面図である。
【図５】蓋部が開閉の中立状態である場合における、回動基部の拡大平面図である。
【図６】蓋部が全開状態である場合における、回動基部の拡大平面図である。
【図７】第１ねじりコイルばねのトルク線図である。
【図８】第２ねじりコイルばねのトルク線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は、本実施形態に係る水素充填口の蓋構造の平面図である。本明細書に係る各図面において、ＦＲは車両前後方向の前側を示し、ＯＵＴは車幅方向の外側を示し、ＵＰは車両上下方向の上側を示す。以下、車両前後方向の前側を単に「前側」と、車両前後方向の後側を単に「後側」と、車幅方向の外側を単に「外側」、車幅方向の内側を単に「内側」と記載し、車両上下方向の上側を単に「上側」と記載する。
【００１１】
本実施形態に係る水素充填口の蓋構造は、車両のボディ又はフレームに固定された固定部１０と、固定部１０に回動可能に取り付けられた回動部１２とを含んで構成される。
【００１２】
回動部１２は、固定部１０に軸支される回動基部１２ａ、水素充填ガンが接続可能であり車両の燃料としての水素を受け付けるレセプタクル１４を覆う蓋部１２ｂ、及び、回動基部１２ａと蓋部１２ｂとを繋ぐアーム部１２ｃを含んで構成される。回動基部１２ａ、蓋部１２ｂ、及びアーム部１２ｃは一体に形成されている。
【００１３】
回動基部１２ａは、固定部１０の上面から上側に突出した回転軸１６を中心に、紙面に平行な略水平面において回動可能に取り付けられる。これにより、回動部１２全体が回転軸１６を中心に回動する。
【００１４】
図１には、蓋部１２ｂが全閉状態である場合が図示されている。なお、蓋部１２ｂが全閉状態の場合、不図示のロック機構により蓋部１２ｂの回動が禁止されている。人が当該ロック機構を解除することにより、蓋部１２ｂを開くことができるようになる。本実施形態では、全閉状態の蓋部１２ｂを内側に少し押し込むことにより、ロックを解除できるようになっている。
【００１５】
ロックを解除して、回動部１２が全閉状態から図１において回転軸１６を中心とした時計回りの方向に回動することで、蓋部１２ｂが開く。図２には、蓋部１２ｂが全開状態である様子が示されている。回動部１２が全開状態から図２において回転軸１６を中心とした反時計回りの方向に、ロック機構によりロックされるまで回動することで、蓋部１２ｂが再度全閉状態となる。
【００１６】
図１及び図２に示される通り、本実施形態に係る水素充填口の蓋構造は、さらに、第１ねじりコイルばね１８、及び、ばね部材としての第２ねじりコイルばね２０を含んで構成される。なお、第１ねじりコイルばね１８は、従来の水素充填口の蓋構造においても設けられていたものである。以下、図３〜８を参照しながら、第１ねじりコイルばね１８及び第２ねじりコイルばね２０の詳細について説明する。
【００１７】
図３〜６には、それぞれ回動基部１２ａの拡大平面図が示されている。図３〜６においては、便宜上、回動部１２のうち、蓋部１２ｂとアーム部１２ｃの図示は省略されている。図３及び４は、蓋部１２ｂが全閉状態の場合の回動基部１２ａを示し、図５は、蓋部１２ｂが開閉の中立状態（後述）の場合の回動基部１２ａを示し、図６は、蓋部１２ｂが全開状態の場合の回動基部１２ａを示している。
【００１８】
まず、図３を参照し、蓋部１２ｂが全閉状態の場合における第１ねじりコイルばね１８について説明する。
【００１９】
第１ねじりコイルばね１８は、コイル部１８ａ及び２つの腕部１８ｂ，１８ｃを含んで構成される。コイル部１８ａは、固定部１０の上面から上側に突出した固定ピン３０に固定されている。腕部１８ｂの端部にはフックが設けられており、当該フックが固定部１０の上面から上側に突出した固定ピン３２に引っ掛けられている。腕部１８ｃにはフックは設けられておらず、腕部１８ｃは回動基部１２ａの前側面に当接している。
【００２０】
全閉状態では、第１ねじりコイルばね１８は、固定ピン３２及び回動基部１２ａにより縮められている。具体的には、第１ねじりコイルばね１８の両腕部１８ｂ，１８ｃは、固定ピン３２及び回動基部１２ａにより閉じられている。これにより、回動基部１２ａには、腕部１８ｃから、腕を開く方向にばねの応力Ｐ１が加わる。具体的には、応力Ｐ１は、コイル部１８ａの中心と、回動基部１２ａの腕部１８ｃとの接触点における接線Ｌ１に対して垂直な方向の力となる。
【００２１】
応力Ｐ１は、回動基部１２ａの回動経路Ｃ１の接線方向の成分Ｐ１ａを有している。成分Ｐ１ａの向きは、図３において時計回りの方向、つまり、蓋部１２ｂが開く方向となる。このように、蓋部１２ｂが全閉状態の場合、第１ねじりコイルばね１８が、蓋部１２ｂが開く方向に回動部１２を付勢する。上述の通り、蓋部１２ｂが全閉状態の場合は、蓋部１２ｂはロック機構により回動が禁止されているから、第１ねじりコイルばね１８から付勢されていてもロックを解除しない限り、蓋部１２ｂが開くことはない。
【００２２】
次に、図４を参照し、蓋部１２ｂが全閉状態の場合における第２ねじりコイルばね２０について説明する。
【００２３】
第２ねじりコイルばね２０は、コイル部２０ａ及び２つの腕部２０ｂ，２０ｃを含んで構成される。
【００２４】
第１ねじりコイルばね１８とは異なり、第２ねじりコイルばね２０のコイル部２０ａは、どこにも固定されていない。
【００２５】
腕部２０ｂの端部には第１フック２０ｄが設けられており、第１フック２０ｄが固定部１０の上面から上側に突出した円柱状の固定ピン３４に引っ掛けられている。腕部２０ｃの端部には第２フック２０ｅが設けられており、第２フック２０ｅが回動基部１２ａの上面から上側に突出した円柱状の回動ピン３６に引っ掛けられている。
【００２６】
全閉状態では、回動ピン３６の中心が、固定ピン３４の中心と回転軸１６の中心とを通る中立線Ｌｂよりも、回動ピン３６の回動経路Ｃ２において、蓋部１２ｂが閉じる方向に位置している。
【００２７】
全閉状態では、第２ねじりコイルばね２０は、固定ピン３４及び回動ピン３６により縮められている。具体的には、第２ねじりコイルばね２０の両腕部２０ｂ，２０ｃが、固定ピン３４及び回動ピン３６により閉じられている。また、コイル部２０ａは固定されていない。したがって、回動ピン３６には、固定ピン３４の中心と回動ピン３６の中心を通る直線Ｌ２の延伸方向を向き、固定ピン３４とは反対方向を向くばねの応力Ｐ２が第２フック２０ｅから加わる。なお、固定ピン３４にも、応力Ｐ２と同じ大きさであり応力Ｐ２とは反対方向を向くばねの応力が第１フック２０ｄから加わる。
【００２８】
上述の通り、全閉状態では、回動ピン３６の中心が、固定ピン３４の中心と回転軸１６の中心とを通る中立線Ｌｂよりも、回動ピン３６の回動経路Ｃ２において、蓋部１２ｂが閉じる方向に位置しているから、応力Ｐ２は、回動経路Ｃ２の接線方向の成分Ｐ２ａを有し、成分Ｐ２ａの向きは、蓋部１２ｂが閉じる方向（図４において反時計回りの方向）に向く力となる。このように、蓋部１２ｂが全閉状態の場合、第２ねじりコイルばね２０は、蓋部１２ｂが閉じる方向に回動基部１２ａを付勢している。
【００２９】
なお、蓋部１２ｂが全閉状態の場合、第１ねじりコイルばね１８が回動基部１２ａへ加える付勢力は、第２ねじりコイルばね２０が回動基部１２ａに加える付勢力よりも大きくなっている。したがって、ロック機構のロックが解除されると、回動基部１２ａは蓋部１２ｂが開く方向に回動することになる。
【００３０】
次に、図５を参照し、蓋部１２ｂが開閉の中立状態の場合における第１ねじりコイルばね１８及び第２ねじりコイルばね２０について説明する。
【００３１】
本明細書においては、第１ねじりコイルばね１８から回動基部１２ａに加わる付勢力が０となり、かつ、第２ねじりコイルばね２０が回動ピン３６に加える回動経路Ｃ２の接線方向の力が０となる状態であって、外から力を加えない限り回動部１２が回動しない状態を開閉の中立状態と呼ぶ。本明細書では、全閉状態から中立状態の直前までを閉状態と呼び、中立状態の直後から全開状態までを開状態と呼び、中立状態とは、閉状態及び開状態とは区別された状態であるとする。
【００３２】
図３及び４に示す全閉状態から蓋部１２ｂのロックが解除されると、第１ねじりコイルばね１８が回動基部１２ａに加える付勢力により、蓋部１２ｂが開く方向に回動部１２が回動していく。回動基部１２ａが回動することにより、回動基部１２ａと腕部１８ｃとの接触点が徐々に後側へ移動していくにつれ、第１ねじりコイルばね１８の両腕部１８ｂ，１８ｃが徐々に開いていく。これにより、応力Ｐ１（図３参照）が徐々に小さくなっていき、やがて、第１ねじりコイルばね１８から回動基部１２ａが離れ、第１ねじりコイルばね１８から回動基部１２ａへの付勢力が０となる。その後の中立状態が図５に示されている。
【００３３】
中立状態では、全閉状態に比して回動ピン３６が回動経路Ｃ２に沿って後側へ移動している。具体的には、中立状態では、回動ピン３６の中心が中立線Ｌｂ上に位置している。
【００３４】
中立状態においても、第２ねじりコイルばね２０の両腕部２０ｂ，２０ｃは、固定ピン３４及び回動ピン３６により閉じられている。全閉状態と同様に、回動ピン３６には、固定ピン３４の中心と回動ピン３６の中心を通る直線の延伸方向を向き、固定ピン３４とは反対方向を向くばねの応力Ｐ３が第２フック２０ｅから加わる。なお、固定ピン３４にも、応力Ｐ３と同じ大きさであり応力Ｐ３とは反対方向を向くばねの応力が第１フック２０ｄから加わる。
【００３５】
上述の通り、中立状態では、回動ピン３６の中心が中立線Ｌｂ上にあるから、応力Ｐ３は、中立線Ｌｂの延伸方向を向く力となる。つまり、応力Ｐ３は、回転軸１６を中心とする円の径方向を向く力となるから、回動経路Ｃ２の接線方向、すなわち、回動基部１２ａの回動方向へ向く力成分を有さない。このように、蓋部１２ｂが中立状態の場合、第２ねじりコイルばね２０は、蓋部１２ｂの回動方向への付勢力を回動基部１２ａに加えない。
【００３６】
なお、全閉状態から中立状態へ向かうにつれ、回動ピン３６が徐々に後側に移動していくことで、蓋部１２ｂが閉じる方向に向く成分Ｐ２ａ（図４参照）が徐々に小さくなっていく。したがって、全閉状態から中立状態へ向かうにつれ、第２ねじりコイルばね２０が回動基部１２ａに加える、蓋部１２ｂが閉じる方向への付勢力は徐々に小さくなっていく。
【００３７】
次に、図６を参照し、蓋部１２ｂが全開状態の場合における第１ねじりコイルばね１８及び第２ねじりコイルばね２０について説明する。
【００３８】
中立状態から回動基部１２ａがさらに時計回り方向に回動するときは、第１ねじりコイルばね１８と回動基部１２ａは接触せず、第１ねじりコイルばね１８は回動基部１２ａには作用しない。
【００３９】
全開状態では、中立状態に比して回動ピン３６が回動経路Ｃ２に沿ってさらに後側へ移動している。具体的には、全開状態では、回動ピン３６の中心が、中立線Ｌｂよりも、回動経路Ｃ２において蓋部１２ｂが開く方向に位置している。
【００４０】
全開状態においても、第２ねじりコイルばね２０の両腕部２０ｂ，２０ｃは、固定ピン３４及び回動ピン３６により閉じられている。全閉状態及び中立状態と同様に、回動ピン３６には、固定ピン３４の中心と回動ピン３６の中心を通る直線Ｌ３の延伸方向を向き、固定ピン３４とは反対方向を向くばねの応力Ｐ４が第２フック２０ｅから加わる。なお、固定ピン３４にも、応力Ｐ４と同じ大きさであり応力Ｐ４とは反対方向を向くばねの応力が第１フック２０ｄから加わる。
【００４１】
上述の通り、全開状態では、回動ピン３６の中心が、固定ピン３４の中心と回転軸１６の中心とを通る中立線Ｌｂよりも、回動ピン３６の回動経路Ｃ２において、蓋部１２ｂが開く方向に位置しているから、応力Ｐ４は、回動経路Ｃ２の接線方向の成分Ｐ４ａを有し、成分Ｐ４ａの向きは、蓋部１２ｂが開く方向（図６において時計回りの方向）に向く力となる。このように、蓋部１２ｂが全開状態の場合、第２ねじりコイルばね２０は、蓋部１２ｂが開く方向に回動基部１２ａを付勢している。
【００４２】
なお、中立状態の直後から全開状態へ向かうにつれ（すなわち開状態において）、回動ピン３６が徐々に後側に移動していくことで、蓋部１２ｂが開く方向に向く成分Ｐ４ａが徐々に大きくなっていく。したがって、中立状態から全開状態へ向かうにつれ、第２ねじりコイルばね２０が回動基部１２ａに与える、蓋部１２ｂが開く方向への付勢力は徐々に大きくなっていく。つまり、開状態のうち全開状態以外の状態であっても、第２ねじりコイルばね２０が、蓋部１２ｂが開く方向に回動基部１２ａを付勢するといえる。
【００４３】
図７は、第１ねじりコイルばね１８のトルク線図である。図７のトルク線図において、横軸は回動基部１２ａの回転角度を示し、縦軸は第１ねじりコイルばね１８の回動基部１２ａにかかる開トルク（蓋部１２ｂが開く方向へのトルク）を示している。
【００４４】
図３を参照して説明した通り、閉状態（全閉状態から中立状態の直前まで）では、第１ねじりコイルばね１８は開トルクを有しており、開トルクは、全閉状態から中立状態へ向かうにつれて徐々に小さくなっている。そして、図５及び６を参照して説明した通り、中立状態及び開状態（中立状態の直後から全開状態）では、第１ねじりコイルばね１８の開トルクは０になっている。
【００４５】
図８は、第２ねじりコイルばね２０のトルク線図である。図８のトルク線図において、横軸は回動基部１２ａの回転角度を示し、縦軸は第２ねじりコイルばね２０の回動基部１２ａにかかるトルクを示している。図８においては、実線が第２ねじりコイルばね２０の開トルクを表し、一点鎖線が第２ねじりコイルばね２０の閉トルク（蓋部１２ｂが閉まる方向へのトルク）を示している。
【００４６】
図４を参照して説明した通り、閉状態では、第２ねじりコイルばね２０は閉トルクを有しており、閉トルクは、全閉状態から中立状態へ向かうにつれて徐々に小さくなっている。そして、図５を参照して説明した通り、中立状態では、第２ねじりコイルばね２０の閉トルク（及び開トルク）は０になる。さらに、図６を参照して説明した通り、開状態では、第２ねじりコイルばね２０は、開トルクを有しており、開トルクは、中立状態から全開状態へ向かうにつれて徐々に大きくなり、開トルクが蓋部１２ｂの開き維持に用いられる。
【００４７】
以上説明した通り、本実施形態によれば、蓋部１２ｂが開状態である場合に、第２ねじりコイルばね２０が、回動基部１２ａ（すなわち回動部１２）を蓋部１２ｂが開く方向に付勢する。したがって、蓋部１２ｂが不用意に閉まることを抑制することができる。これにより、水素ガスの充填中に、蓋部１２ｂに付着した水が水素充填ガンあるいはレセプタクル周辺に付着することが抑制され、水の凍結による水素充填ガンの固着が抑制される。
【００４８】
本実施形態では、図８に示される通り、閉状態では、第２ねじりコイルばね２０により回動基部１２ａに閉トルクがかかる。したがって、ロック機構のロックを解除した際における、蓋部１２ｂの開き力が弱まってしまうことになる。
【００４９】
したがって、当該開き力をより大きくするために、第１ねじりコイルばね１８の開トルクを従来より大きくするのが好ましい。第１ねじりコイルばね１８の開トルクは、例えば、コイル部１８ａの巻き数を増やす、あるいは、断面径を太くすることなどにより大きくすることができる。
【００５０】
以上、本発明に係る実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
【００５１】
例えば、本実施形態では、ばね部材として第２ねじりコイルばね２０が用いられていたが、ばね部材としては、固定ピン３４及び回動ピン３６に接続され、開状態において縮められており、固定ピン３４の中心と回動ピン３６の中心を通る直線の延伸方向であって固定ピン３４とは反対方向を向くばねの応力を回動ピン３６へ加えることが可能であれば、どのようなばねであってもよい。
【符号の説明】
【００５２】
１０  固定部、１２  回動部、１２ａ  回動基部、１２ｂ  蓋部、１２ｃ  アーム部、１４  レセプタクル、１６  回転軸、１８  第１ねじりコイルばね、１８ａ，２０ａ  コイル部、１８ｂ，１８ｃ，２０ｂ，２０ｃ  腕部、２０  第２ねじりコイルばね、２０ｄ  第１フック、２０ｅ  第２フック、３０，３２，３４  固定ピン、３６  回動ピン。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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