(57)【要約】【課題】車両転覆時の安全性をより向上させたバルブアセンブリを提供する。【解決手段】バルブアセンブリ（１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ）は、ノズル遮断後、蒸気スペース内の状態に基づきバイパスベント開口（２２、２２Ｂ）を通じて燃料タンク蒸気スペースからの調節可能なベントフローを許容するように構成される。バルブアセンブリは、メインフロートとも呼ばれ、第１バルブ（３４、３４Ｂ）を含み、車両転覆時の安全を確保するとともにノズル遮断前の蒸気スペースの排出を制御する。第２バルブとも呼ばれる第２遮断装置（４０、６８、９０）は、その中でメインフロートが動作するバルブハウジング（１４、１４Ａ、１４Ｂ）により画定されるチャンバの外側の燃料タンク内の少なくとも１つの作動状態に応答して、バルブハウジング内に形成されるバイパスベント開口を通じたノズル遮断後の蒸気スペースの排出を制御するために、第１バルブとは独立して動作する。【選択図】図１
2010064736.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料タンク（１２）の蒸気スペース（２４）と蒸気排出口（２０）との間の流体接続を制御するためのバルブアセンブリ（１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ）であって、
ハウジング（１４、１４Ａ、１４Ｂ）の少なくとも一部が前記燃料タンク内に配置されている場合に前記燃料タンクに対して開口するように形成されたチャンバ（１６、１６Ｂ）を画定し、さらに前記チャンバに流体接続される蒸気ベント通路（１８、１８Ｂ）を画定し、前記チャンバは、前記蒸気ベント通路を通じて前記蒸気排出口に選択的に流体接続する前記ハウジングと、
前記チャンバ内に配置されるとともに前記チャンバ内の燃料が予め設定されたレベル（２６Ａ）に到達すると前記蒸気ベント通路を通じた排出を制限するように動作可能なメインフロート（３４、３４Ｂ）と、を含み、
前記ハウジングは、前記蒸気スペースを前記蒸気ベント通路に流体接続するために前記予め設定されたレベルよりも上にバイパスベント開口（２２、２２Ｂ）を画定し、
前記チャンバの外側の前記燃料タンク内の少なくとも１つの作動状態に応答して、前記バイパスベント開口を通じた前記蒸気スペースの排出を制御するために前記メインフロートとは独立して動作可能な第２遮断装置（４０、６８、９０）を有することを特徴とするバルブアセンブリ。
【請求項２】
前記第２遮断装置は、前記チャンバの外側の前記燃料タンク内の燃料に晒される第２フロート（６８、９０）であることを特徴とする請求項１に記載のバルブアセンブリ。
【請求項３】
前記少なくとも１つの作動状態は、前記チャンバの外側の前記燃料タンク内の燃料レベルであり、前記ハウジングは、前記第２フロートと協調されるフロート開口（７２、７２Ａ）を画定するとともに前記バイパスベント開口に流体接続され、前記第２フロートは、前記チャンバの外側の前記燃料タンク内の前記燃料レベルに連通する前記フロート開口を通じて蒸気ベントフローを加減することを特徴とする請求項２に記載のバルブアセンブリ。
【請求項４】
前記少なくとも１つの作動状態は、前記蒸気スペースと前記蒸気ベント排出口との間の予め設定された圧力差であり、さらに、
一側が前記蒸気スペースに、反対側が前記蒸気ベント排出口に晒された状態で、前記ハウジングに対してシールされるとともに、前記バイパス開口、前記第２フロートおよび圧力感知ダイアフラム（４０）を通じて前記蒸気スペースの排出を許容するために、前記蒸気スペースと前記蒸気排出口との間の予め設定された圧力差に応答して動作可能であり、その結果、前記開口の外側の前記燃料タンク内の燃料レベルと前記予め設定された圧力差との両方に応答して前記蒸気スペースからの排出を調節する前記圧力感知ダイアフラムを含むことを特徴とする請求項３に記載のバルブアセンブリ。
【請求項５】
前記少なくとも１つの作動状態は、前記蒸気スペースと前記蒸気ベント排出口との間の予め設定された圧力差であり、さらに、
一側が前記蒸気スペースに、反対側が前記蒸気ベント排出口に晒された状態で、前記ハウジングにシールされて取り付けられるとともに、前記バイパス開口、圧力感知ダイアフラム（４０）を通じて前記蒸気スペースの排出を許容するために、前記蒸気スペースと前記蒸気排出口との間の予め設定された圧力差に応答して動作可能であり、その結果、前記予め設定された圧力差に応答して前記蒸気スペースからの排出を調節する前記圧力感知ダイアフラムを含むことを特徴とする請求項２に記載のバルブアセンブリ。
【請求項６】
前記少なくとも１つの作動状態は、前記蒸気スペースと前記蒸気排出口との間の圧力差であることを特徴とする請求項１に記載のバルブアセンブリ。
【請求項７】
前記少なくとも１つの作動状態は、前記チャンバの外側の前記燃料タンク内の燃料レベルであることを特徴とする請求項１に記載のバルブアセンブリ。
【請求項８】
前記第２遮断装置は、ボールバルブ（９０）であることを特徴とする請求項１に記載のバルブアセンブリ。
【請求項９】
燃料タンク（１２）用のバルブアセンブリ（１０、１０Ａ、１０Ｂ）は、
前記燃料タンクに取り付けられ、蒸気排出口に接続される蒸気ベント通路（１８、１８Ｂ）を有するチャンバ（１６、１６Ｂ）を画定し、さらに、前記チャンバと前記チャンバの外側の前記燃料タンク内の燃料との両方に流体接続されるバイパス通路（２２、２２Ｂ）を画定するバルブハウジング（１４、１４Ａ、１４Ｂ）と、
前記燃料タンク内の液体燃料に応答して前記チャンバ内で前記蒸気ベント通路の方へ動作可能であるとともに、第１バルブ（３４、３４Ｂ）が前記蒸気ベント通路の方へ動作する場合に前記蒸気ベント通路を通じた前記燃料タンクからの蒸気フローを減少させるように構成される前記第１バルブ（３４、３４Ｂ）と、
前記チャンバの外側で少なくとも一部で前記バイパス通路に関連して取り付けられるとともに、前記第１バルブが前記蒸気ベント通路を通じた蒸気フローを減少させるように動作した時点で、前記チャンバの外側の前記燃料タンク内の少なくとも１つの作動状態に応答して前記バイパス通路を通じた蒸気フローを変化させるために、前記第１バルブとは独立して動作可能に構成される第２バルブ（４０、６８、９０）と、
を含むことを特徴とするバルブアセンブリ。
【請求項１０】
前記第２バルブは、前記チャンバの外側の前記燃料タンク内の予め設定された燃料レベル（２６Ｅ）に応答して前記バイパス通路の方へ動作するように構成されるフロート（６８）であることを特徴とする請求項９に記載のバルブアセンブリ。
【請求項１１】
前記チャンバの外側の前記燃料タンク内の前記予め設定された燃料レベル（２６Ｅ）は、前記第１バルブが前記ベント通路を通じたベントフローを減少させる時の前記チャンバの内側の予め設定された液体レベルよりも低いことを特徴とする請求項１０に記載のバルブアセンブリ。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの作動状態は、前記チャンバの外側の前記燃料タンク内の燃料レベル（２６Ｅ）であり、前記第２バルブは、前記チャンバの外側の前記燃料タンク内の燃料に晒されるフロート（６８）であり、前記ハウジングは、前記第２フロートと協調されるフロート開口（７２）を画定するとともに前記バイパス通路に流体接続され、前記フロートは、前記チャンバの外側の前記燃料タンク内の前記燃料レベルに連通する前記フロート開口を通じて蒸気ベントフローを加減することを特徴とする請求項９に記載のバルブアセンブリ。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの作動状態は、前記蒸気スペースと前記蒸気ベント排出口との間の予め設定された圧力差であり、
前記第２バルブは、一側が前記燃料タンク内の前記蒸気スペースに、反対側がバルブ排出口に晒された状態で前記ハウジングにシールされて取り付けられるとともに、前記バイパス通路、圧力感知ダイアフラム（４０）を通じて前記蒸気スペースの排出を許容するために、前記蒸気スペースと前記バルブ排出口との間の予め設定された圧力差に応答して動作可能であり、その結果、前記予め設定された圧力差に応答して前記蒸気スペースからの排出を調節する前記圧力感知ダイアフラムであることを特徴とする請求項９に記載のバルブアセンブリ。
【請求項１４】
燃料タンク（１２）から蒸気排出口への流体接続を制御するために前記燃料タンクに使用される多段階バルブアセンブリ（１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ）であって、
チャンバ（１６、１６Ｂ）、該チャンバで開口するベント開口（１８、１８Ｂ）およびバイパスベント開口（２２、２２Ｂ）を画定し、ハウジング（１４、１４Ａ、１４Ｂ）の少なくとも一部が前記燃料タンクに取り付けられている場合、前記チャンバおよび前記バイパスベント開口が流体接続された状態である前記ハウジング（１４、１４Ａ、１４Ｂ）と、
前記チャンバ内に前記チャンバ内の作動状態の第１設定下で前記チャンバからの排出を許容するように構成され、その結果、第１バルブ（３４、３４Ｂ）の第１設定が確立され、また、前記チャンバ内の作動状態の第２設定下で前記チャンバからの排出を制限し、その結果、前記バルブの第２設定が確立される前記第１バルブ（３４、３４Ｂ）と、
前記チャンバの外側の前記燃料タンク内の作動状態の異なる設定に応答して前記バイパスベント開口を通じた前記燃料タンクからの蒸気フローを調節するために前記第１バルブとは独立して動作するように形成された第２バルブ（４０、６８、９０）と、
を含むことを特徴とする多段階バルブアセンブリ。
【請求項１５】
前記作動状態の第１設定は、前記チャンバよりも下の第１燃料レベル（２６）を含み、前記第２設定の作動状態は、前記第１燃料レベルよりも高い前記チャンバ内の第２燃料レベル（２６Ｂ）を含むことを特徴とする請求項１４に記載の多段階バルブアセンブリ。
【請求項１６】
前記作動状態の異なる設定は、前記第１燃料レベルよりも高い前記チャンバの外側の前記燃料タンク内の燃料レベル（２６Ａ、２６Ｃ、２６Ｅ、２６Ｆ）の範囲内であることを特徴とする請求項１４に記載の多段階バルブアセンブリ。
【請求項１７】
前記バルブアセンブリは、前記バイパスベント開口を通じた蒸気フローが前記第１バルブに作用して、前記第２バルブが前記蒸気フローを調節する時に前記第１バルブが前記第２バルブから前記蒸気排出口への補助蒸気フローを許容するように構成されることを特徴とする請求項１４に記載の多段階バルブアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料タンクからのベントフローを調節するように構成された装置を備えるバルブアセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液体燃料が予め設定されたレベルに到達すると燃料ノズルを遮断する機能を有する燃料タンクバルブアセンブリが知られている。多くの場合、フロート装置は、燃料が予め設定されたレベルに到達すると、ベント通路を閉じることにより燃料ノズルを遮断するように機能する。さらに、これらバルブアセンブリは、多くの場合、燃料タンクが逆さまになると液漏れ通路を閉塞させることにより、車両転覆時の安全を確保するように機能する。その場合、燃料レベルが遮断レベル以上である時、燃料タンクの蒸気スペースに排出することが望ましい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
そこで本発明は、車両転覆時の安全性をより向上させたバルブアセンブリを提供することを課題としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するために、本発明のバルブアセンブリは、燃料タンク（１２）の蒸気スペース（２４）と蒸気排出口（２０）との間の流体接続を制御するためのバルブアセンブリ（１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ）であって、ハウジング（１４、１４Ａ、１４Ｂ）の少なくとも一部が前記燃料タンク内に配置されている場合に前記燃料タンクに対して開口するように形成されたチャンバ（１６、１６Ｂ）を画定し、さらに前記チャンバに流体接続される蒸気ベント通路（１８、１８Ｂ）を画定し、前記チャンバは、前記蒸気ベント通路を通じて前記蒸気排出口に選択的に流体接続する前記ハウジングと、前記チャンバ内に配置されるとともに前記チャンバ内の燃料が予め設定されたレベル（２６Ａ）に到達すると前記蒸気ベント通路を通じて排出を制限するように作動可能なメインフロート（３４、３４Ｂ）と、を含み、前記ハウジングは、前記蒸気スペースを前記蒸気ベント通路に流体接続するために前記予め設定されたレベルよりも上にバイパスベント開口（２２、２２Ｂ）を画定し、前記チャンバの外側の前記燃料タンク内の少なくとも１つの作動状態に応答して、前記バイパスベント開口を通じた前記蒸気スペースの排出を制御するために前記メインフロートとは独立して可動である第２遮断装置（４０、６８、９０）を有することを特徴とする。
【０００５】
バルブアセンブリは、ノズル遮断後の燃料タンク内の状態に基づき、バイパスベント開口を通じて燃料タンク蒸気スペースからの調節可能なベントフローの流通を許容する。また、バルブアセンブリは、車両転覆時の安全を確保する。特に、燃料タンクの蒸気スペースと蒸気排出口との間の流体接続を制御するためのハウジングを有し、該ハウジングは、少なくとも一部が燃料タンク内に配置されている場合に燃料タンクに開口するように形成されたチャンバを画定し、さらに、該チャンバに流体接続する蒸気ベント通路を画定する。チャンバは、蒸気ベント通路を通じて蒸気排出口に選択的に流体接続している。メインフロートと呼ばれるフロートタイプの第１バルブは、チャンバ内に設けられ、チャンバ内の燃料が予め設定されたレベルに到達すると、蒸気ベント通路を通じた排出を制限するに向けて作動可能である。ハウジングは、蒸気スペースを蒸気ベント通路に流体接続するに向けた予め設定されたレベルを超えると、バイパスベント開口を開口させる。
【０００６】
第２バルブと呼ばれる第２遮断装置は、チャンバの外側の燃料タンク内の少なくとも１つの作動状態に応答してバイパスベント開口を通じた蒸気スペースの排出を制御するために、第１バルブとは独立して動作するように構成される。第２遮断装置は、例えば、蒸気スペースと蒸気排出口との間の圧力差に応答する圧力感知ダイアフラム、チャンバの外側のタンク内の燃料レベルに応答する第２フロート、あるいはその両方、あるいは動作感知バルブ等、どのタイプのものであってもよい。第２遮断装置による排出の制御あるいは調節は、比例（例えば、排出の調節が燃料タンク内の作動状態に比例する場合）あるいはバイナリ（例えば、完全な遮断およびその結果としての排出不足と、上記作動状態が発生したときの第２排出量とを含む、作動状態がないときの第１排出量等）である。第２遮断装置は第１バルブとは独立して動作することから、その動作は、第１バルブの動作に応答するというよりむしろ、作動状態に直接的に応答する。これは、第１バルブを経由して第２制御装置が間接的に動作する場合よりも、作動状態に応答して、第２制御装置がより高い精度での制御を可能とするだけでなく、より順応性が高い制御が可能になる。
【０００７】
したがって、第１バルブは、燃料タンクが満杯である、燃料のスロッシング、燃料の水平面に対する特定方向への偏り、あるいは燃料タンクの反転に関わらず、燃料タンク内（およびチャンバ内）の液体燃料に応答して蒸気ベント通路へ向けてチャンバ内で動作可能である。第１バルブは、該第１バルブが蒸気ベント通路の方へ動作する場合、蒸気ベント通路を通じた燃料タンクからのベントフローを減少させるように構成されている。チャンバの外側の第２バルブは、第１バルブが蒸気ベント通路を通じたベントフローを減少させるために動作した時点で、チャンバの外側の燃料タンク内の作動状態の少なくとも１つに応答して、バイパス通路を通じたフローを変化させるためにバイパス通路に関連して動作するように構成されている。
【０００８】
第１および第２バルブを備えるバルブアセンブリは、チャンバ内の作動状態の第１設定下におけるチャンバからの排出を許容するように構成された第１バルブを有して多様な作動段階を得ることができ、それにより、バルブの第１作動段階が確立され、またチャンバ内の作動状態の第１設定下におけるチャンバからの排出が制限され、その結果、バルブの第２作動段階が確立される。第２バルブは、チャンバの外側の燃料タンク内の作動状態の異なる設定に応答して、バイパスベント開口を通じた燃料タンクからのベントフローを調節するように構成され、その結果、バルブのもう１つの作動段階が確立される。異なる作動状態は、燃料タンク内の燃料レベル差、燃料タンク蒸気スペースと蒸気排出口との間の圧力差、あるいはこれら状態の組み合わせとすることができる。
【０００９】
本発明の上記特徴および利点ならびに他の特徴および利点は、添付した図面を参照してなされた以下の本発明を実施するための最良の形態の詳細な説明から容易に理解することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、車両転覆時の安全性をより向上させたバルブアセンブリを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】燃料タンクに取り付けられたバルブアセンブリの概略の断面図であり、特に、作動の第１段階を示す。
【図２】図１のバルブアセンブリの概略の断面図であり、特に、作動の第２段階を示す。
【図３】図１のバルブアセンブリの概略の断面図であり、特に、作動の第３段階を示す。
【図４】図１のバルブアセンブリの概略の断面図であり、特に、作動の第４段階を示す。
【図５】バルブアセンブリの第２実施形態の概略の断面図である。
【図６】バルブアセンブリの第３実施形態の概略の断面図である。
【図７】多様な燃料レベルでのベント窓よりもむしろ開いた底部を持つ図１〜図４と同じバルブアセンブリを通じた蒸気ベントフロー（ｌｐｍ）とタンク蒸気スペース圧力（ｋＰａ）との関係を示す。
【図８】初期の遮断レベルよりも高い多様な液体レベルで、第２遮断装置を持たないがバイパス開口を有するバルブアセンブリを通じた蒸気ベントフロー（ｌｐｍ）とタンク蒸気スペース圧力（ｋＰａ）との関係を示す。
【図９】バルブアセンブリの第４実施形態の概略の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の一実施形態を添付した図を参照して説明する。図１に、燃料タンク１２に取付けられた多段階バルブアセンブリ１０を示す。バルブアセンブリ１０は、チャンバ１６内部を画定する内壁１５を有するハウジング１４を持つ。該ハウジング１４は、ベント開口とも呼ばれて蒸気排出口２０と流体接続される蒸気ベント通路１８を有する。蒸気排出口２０は、蒸気回収キャニスタ（図示省略）あるいは燃料タンク１２の外側の他の場所に通じている。ハウジング１４は、バイパス通路とも呼ばれるバイパスベント開口２２も画定する。バイパスベント開口２２は、燃料タンク１２内の燃料２７が燃料レベル２６の上方で燃料タンク１２内の蒸気スペース２４に開口する。バルブアセンブリ１０が燃料タンク１２内に取り付けられている場合、ハウジング１４には、概してバルブアセンブリ１０の底部近傍にベント窓２８が形成される。該ベント窓２８は、例えば、燃料タンク１２に燃料が加えられた場合、あるいはスロッシング、燃料タンク１２が傾斜している間あるいは燃料タンク１２が反転している間等の燃料レベルがハウジング１４の底面３２以下で少なくともベント窓２８の燃料レベルまで上昇する場合、燃料タンク１２内の燃料がチャンバ１６内へ導入されるように構成されている。ハウジング１４は、凹部３０を通じて底面３２へ延びる小さいドレン穴（図示省略）を有する。ハウジング１４は、一体成形部品として示されているが、いくつかの部品を組み合わせたものであってもよく、また、例えばプラスチックあるいはアルミニウム等の適用可能な材料で構成することができる。
【００１３】
バルブアセンブリ１０は、チャンバ１６内に配置されて第１バルブとも呼ばれるメインフロート３４を含む。メインフロート３４は、液体燃料２７内で浮揚し、通常は蒸気が充満して燃料タンク１２が反転した場合に液体燃料２７で満たされるキャビティ３６を含む。キャビティ３６は、チャンバ１６の一部でもある。メインフロート３４とハウジング１４との間に配置されるスプリング３８は、メインフロート３４を蒸気ベント通路１８の方へ付勢する。リボンシール３９は、一端がハウジング１４の内壁１５に固定されるとともに他端がメインフロート３４で固定される。メインフロート３４は、液体燃料に接触してチャンバ１６内で浮揚することで、リボンシール３９を蒸気ベント通路１８に押付け、蒸気ベント通路１８を通じた蒸気の排出あるいは燃料の漏出を制限する。このシナリオは、図２に図解されるとともにさらに以下で説明される。リボンシール３９、メインフロート３４およびハウジング１４の構造は、例えあったとしても、メインフロート３４がリボンシール３９を蒸気ベント通路１８に押付ける時に蒸気ベント通路１８を通じて排出量を制御するように設計することができ、このことは、高く評価されるべきである。例えば、メインフロート３４は、以下に説明されるダイアフラム４０が閉じられた時でさえ、図３の矢印Ｖ５で示される蒸気ベント通路１８を通過した制限された排出を許容する燃料の挙動に起因して、図２の閉じられた位置と僅かに開かれた位置の間にトグルを設計することができる。択一的に、リボンシール３９、メインフロート３４およびハウジング１４は、リボンシール３９がハウジング１４に押付けられる場合、蒸気ベント通路１８を通じたいくらかの排出を実質的に妨げるように設計することができる。
【００１４】
さらに、バルブアセンブリ１０は、第２バルブとも呼ばれる第２遮断装置４０を含み、該第２遮断装置４０は、本実施形態において圧力感知ダイアフラムである。該圧力感知ダイアフラム４０は、外径が固定されてハウジング１４の一部４３に対してシールされるシール部４２を有する。動的内径シール部４４は、バイパスベント開口２２を通じて蒸気スペース２４から、中央開口４６を通じてチャンバ１６へのベントフローを妨げるために、ハウジング１４の一部４３に対して選択的にシールされる。ダイアフラム４０の一側４８は、バイパスベント開口２２を経由して蒸気スペース２４に晒される。ダイアフラム４０の他側５０は、実質的に大気圧あるいは周囲圧力である蒸気排出口２０内の圧力に晒される。スプリング５２は、ばね力が蒸気スペース２４と蒸気排出口２０との間の予め選択された圧力差に起因するダイアフラム４０に作用する反力に打ち勝つように設定され、ダイアフラム４０を閉位置へ付勢する。
【００１５】
図１において、ハウジング１４に対する燃料タンク１２内の燃料レベルの関係は、メインフロートバルブ３４と圧力感知ダイアフラム４０との位置に影響を及ぼす作動状態の第１設定を確立する。バルブアセンブリ１０の作動は、これら状態に応答してバルブアセンブリ１０の第１段階が考慮される。特に、燃料レベル２６は、ハウジング１４の窓２８よりも下の第１燃料レベルであり、例えば、満杯前あるいは満杯中のような満杯より低い燃料レベルを示す。そのような燃料レベルにおいて、蒸気スペース２４は、窓２８に直接流体接続されている。メインフロート３４は、蒸気ベント通路１８を通じたフローを制限しない。蒸気スペース２８と蒸気排出口２０との間の予め設定された圧力差がない場合、圧力感知ダイアフラム４０は閉じられるであろう。したがって、矢印Ｖ１により示されるように、蒸気は、蒸気スペース２４から窓２８、ならびにハウジング１４の外壁と内壁１５との間の環状空間５４を通じて排出することができる。ハウジング１４および内壁１５により形成されるバッフル（図示省略）は、蒸気から誘引された液体燃料のいくらかを分離するため、環状空間５４の隅々に位置される。環状空間５４は、内壁１５内の図示しないもう１つの窓を通じて、メインフロート３４よりも上でチャンバ１６の上部に向けて開口する。しかしながら、蒸気は、矢印Ｖ２により示されるように蒸気ベント通路１８を通じて排出され、矢印Ｖ３に示されるように蒸気排出口２０を通じて外部へ出る。
【００１６】
図２に示されるように、ハウジング１４に対する燃料タンク１２内の燃料レベルの関係は、メインフロートバルブ３４と圧力感知ダイアフラム４０との位置に影響を及ぼす作動状態の第２設定を確立する。バルブアセンブリ１０の作動は、これら状態に応答してバルブアセンブリ１０の第２段階が考慮される。特に、燃料レベル２６Ａは、燃料タンク１２が満杯になることに起因して窓２８が塞がれるまで上昇する。窓２８を通じた蒸気ベントフローがないことで、燃料タンク１２の蒸気スペース２４内の蒸気圧力は、燃料レベルをチャンバ１６内部で（窓２８を通じて）燃料レベル２６Ｂまで上昇させ、メインフロート３４を持ち上げ、該メインフロート３４は、リボンシール３９を蒸気ベント通路１８に押付ける。
【００１７】
図３に示されるように、燃料タンク１２内の燃料レベル２６Ｃは、図２の遮断レベル２６Ａよりも僅かに上に上昇される。チャンバ１６内の燃料レベルは、図２と同じように、燃料レベル２６Ｂである。メインフロート３４が持ち上げられ、リボンシール３９が蒸気ベント通路１８に押付けられる。図３は、例えば、ノズル遮断を過ぎて燃料タンク１２の満杯が継続されることに起因する等して、蒸気スペース２４内の圧力が作動状態の第２設定に関連する圧力レベルよりも上に上昇された作動状態の第３設定を示す。蒸気スペース２４内の圧力は、ダイアフラム４０が開く時の予め設定された圧力差が確立されるのに十分には高くない。しかしながら、ハウジング１４は、矢印Ｖ４により示される、中央開口４６を通じた蒸気スペース２４からのいくらかの排出を許容する僅かなノッチ６０を有して形成されている。したがって、いくらかの制限された蒸気スペース２４の低圧排出は、バルブアセンブリ１０の第３段階を確立し、作動状態の第３設定中に完了する。例えば、もし蒸気スペース２４内の圧力がノズル遮断で２ｋＰａに近似する場合、第３段階は、予め設定された圧力差、すなわち、ダイアフラム４０を開くのに必要な蒸気スペース２４内の圧力である約４ｋＰａまで制限された排出を可能にする。択一的に、ハウジング１４は、ノッチ６０を用いることなく設計することができ、この場合、バルブアセンブリ１０を通じた蒸気スペース２４の無排出は、作動状態の第３設定を通じて発生するであろう。
【００１８】
図４に示されるように、燃料タンク１２内の燃料レベルは、図２および図３と同じように、燃料レベル２６Ｃである。図４は、蒸気スペース２４内の圧力における作動状態の第４設定を示し、この圧力は、作動状態の第２および第３設定に対する圧力レベルよりも上に上昇され、蒸気スペース２４と蒸気排出口２０との間の予め設定された圧力差に到達し、ダイアフラム４０を４０Ａで示される開位置に向けて持ち上げる。予め設定された圧力差は、一定の圧力よりも上の燃料タンク１２内の圧力に関連し、例えば４ｋＰａである。したがって、蒸気スペース２４の実質的な排出は、矢印Ｖ６により示されるように、バイパスベント開口２２を通じて、矢印Ｖ７により示されるように、持ち上げられたダイアフラム４０を通過するとともに中央開口４６を通じて行われる。ダイアフラムバルブ４０の開口は、チャンバ１６内の圧力増加を可能にし、チャンバ１６内の燃料レベルを燃料レベル２６Ｄに対して僅かに下降させるとともにメインフロート３４をそれゆえ僅かに下降させ、矢印Ｖ８、Ｖ９およびＶ１０に示されるように、バイパス開口２２を通じて通過する排出された蒸気を、蒸気ベント通路１８および蒸気排出口２０を通じて通過させることを可能にする。
【００１９】
図５に、多段階バルブアセンブリ１０Ａの第２実施形態を示す。多段階バルブアセンブリ１０Ａは、バルブアセンブリ１０と同一の多くの部品および特徴を有し、同一の部品および特徴については同一の符号を付与する。バルブアセンブリ１０Ａには、補助チャンバ６２を画定する延長部６１が形成される。延長部６１は、蒸気スペース２４に連通する側部開口６４と燃料タンク１２内の燃料に向けて開口する底部開口６６とを有する。第２フロート６８は、補助チャンバ６２内で支持され、補助チャンバ６２内部でフロート開口７２に選択的に当接するように形成されたニードルバルブ部７０を含む。
【００２０】
燃料が燃料レベル２６である場合、メインフロート３４は、図示された位置にあり、窓２８および蒸気ベント通路１８を通じた蒸気の排出を妨げないリボンバルブ３９を備える。第２フロート６８は、図示された位置にあり、側部開口６４およびバイパスベント開口２２を通じたベントフローを実質的あるいは完全に制限するニードルバルブ部７０を備える。したがって、蒸気スペース２４は、ダイアフラム４０を経由するバイパス開口２２を通じた排出が実質的あるいは完全に防止される。
【００２１】
燃料タンク１２内の燃料レベルが上昇して窓２８より上の燃料レベル２６Ｅに到達した場合、チャンバ１６内部の燃料は、一様により高く上昇し、メインフロート３４を図２および図３に示される位置まで上昇させ、第２フロート６８は図５に示される位置に留まる。もしチャンバ１６の外側の燃料タンク１２内の燃料レベルが予め設定された燃料レベル２６Ｅを超えて上昇した場合、第２フロート６８は、仮想線６２Ａで示される位置まで浮き上がる。ニードルバルブ部７０の先細り形状は、フロート開口７２およびバイパス開口２２を通じた蒸気スペース２４の排出を可能にする。蒸気は、上述したノッチ６０を経由するか、あるいは、もし圧力差が十分である場合、図４の位置４０Ａまでダイアフラム４０が持ち上げられることで、ダイアフラム４０を通過し、それから、もしメインフロート３４が蒸気圧力を経由して図４に示される位置まで下方へ付勢された場合、メインフロート３４およびリボンシール３９を通過する。したがって、ニードルバルブ部７０およびダイアフラム４０を有する第２フロート６８は、矢印Ｖ１１、Ｖ１２、Ｖ１３、Ｖ１４、Ｖ１５およびＶ１６により示されるように、バイパス開口２２を通じて蒸気スペース２４の排出に作用するように相互に直列に機能する。
【００２２】
図６に、多段階バルブアセンブリ１０Ｂの第３実施形態を示す。多段階バルブアセンブリ１０Ｂは、バルブアセンブリ１０および１０Ａと同一の多くの部品および特徴を有し、同一の部品および特徴については同一の符号を付与する。バルブアセンブリ１０Ｂは、シール３９Ｂを有するメインフロート３４Ｂを含み、該シール３９Ｂは、例えば、図１〜図５のリボンシール３９等のリボンシール、あるいはフロート３４との動作に向けて両端部がメインフロート３４Ｂに固定されたシールとすることが可能である。バルブアセンブリ１０Ｂは、メインチャンバ１６Ｂを画定するハウジング１４Ｂを含むとともに補助チャンバ６２Ｂを画定する延長部６１Ｂが形成される。メインチャンバ１６Ｂは、底の凹部３０Ｂで燃料タンク１２内の燃料レベルに対して直接開口する。燃料レベルが底の凹部３０Ｂよりも上に上昇した場合、底の凹部３０Ｂを通じて蒸気スペース２４の排出が起きる。延長部６１Ｂは、蒸気スペース２４に接続される側部開口６４Ｂと、燃料タンク１２内の燃料に向けて開口する底部開口６６Ｂと、を有する。第２フロート６８は、補助チャンバ６２Ｂ内に支持されるとともに、補助チャンバ６２Ｂ内部でフロート開口７２に選択的に当接するように形成されたニードルバルブ部７０を含む。
【００２３】
ハウジング１４Ｂは、蒸気スペース２４内の圧力をダイアフラム４０に連通させる分割された開口７８を含む。第２フロート６８、ニードルバルブ７０およびダイアフラム４０は、相互に直列に作用する場合を除いて、図５に関連して説明されたように作動し、それらは、ベント開口２２Ｂを通じてベントフローに並列に作用するように作動する。ダイアフラム４０を通過した蒸気スペース２４の排出は、蒸気スペース２４の圧力と蒸気ベント排出口２０での圧力との間の予め設定された圧力差に応答して、ダイアフラム４０の反対側に作用する。開口６４Ｂを通じて第２フロート６８およびニードルバルブ部７０を通過してフロート開口７２を通過した蒸気スペース２４の排出は、チャンバ１６Ｂの外側の燃料タンク１２内の燃料レベルに応答する。したがって、矢印Ｖ１７により示されるように、ダイアフラム４０を通過した蒸気スペース２４の排出は、矢印Ｖ１８により示されるように、ニードルバルブ部７０を用いて第２フロート６８を通過した蒸気スペース２４の排出に対して独立しており、両方の蒸気排出源のどちらかを利用して、矢印Ｖ１９により示されるように、蒸気ベント通路１８Ｂを通過した排出および蒸気排出口２０Ｂを通じて外に出すように、２２Ｂで結合する。
【００２４】
図７に示されるように、バルブアセンブリを通じた蒸気ベントフローの圧力（ｋＰａ）に対する蒸気ベントフローの流量（ｌｐｍ）は、図１〜図４のバルブアセンブリ１０に近似しており、メインバルブを収容するチャンバ内へ燃料が流入することを許容するための開いた底部を有しているが、むしろ相対的に大きい燃料導入口が開口するドレンを備える窓２８のような窓および凹部３０のような凹部を有している。試験済みのバルブ内の蒸気ベントフローは、バイパス開口２２のようなバイパス開口およびダイアフラム４０のようなダイアフラムを通過した蒸気スペース２４のような蒸気スペースからの蒸気フローを経由する。そのフローは、ハウジングの底部開口よりも上の燃料タンク１２内の多様な燃料レベルにみられる。第１曲線８０は、燃料タンク内の燃料レベルが底部開口よりも２．５ｍｍ高い場合のバルブアセンブリの性能を示す。第２曲線８２は、燃料タンク１２内の燃料レベルが底部開口よりも１７．５ｍｍ高い場合のバルブアセンブリの性能を示す。曲線８０および８２は、蒸気スペース内の圧力が約４ｋＰａで蒸気スペースからの蒸気ベントフローを調節するためにダイアフラムが開くことを示し、開くように形成されたダイアフラムにおける蒸気スペースと蒸気排出口との間の予め設定された圧力差に調和する。ダイアフラムの追加により、蒸気スペース２４からの排出は、圧力上昇と同様に増加する（例えば、圧力が４ｋＰａよりも低い場合、排出圧力は４ｋＰａよりも高い）。図１〜図４のバルブアセンブリ１０は、曲線８０および８２に図示されるのと同様に概して同じ方法で蒸気ベントフローを提供することが予想される。
【００２５】
図８に示されるように、バルブアセンブリの能力は、バイパスベント開口を有し、第２遮断装置を持たないバルブアセンブリ１０に実質的に等しい。バイパス開口を通じた蒸気スペースの排出は、非制御あるいは第２遮断装置による調節が発生する。第１曲線８６は、バルブアセンブリ内の底部開口と同レベルの燃料タンク内の燃料レベル、すなわち、概してノズル遮断の時点でのバルブアセンブリの能力を示す。第２曲線８８は、バルブアセンブリ内の底部開口よりも１０ｍｍ上での燃料タンク内の燃料レベルにおけるバルブアセンブリの能力を示す。第３曲線９０は、バルブアセンブリ内の底部開口よりも２０ｍｍ上での燃料タンク内の燃料レベルにおけるバルブアセンブリの能力を示す。一般に、曲線８６、８８および９０は、絶えず開いた状態のバイパス開口を通じたノズル遮断後の蒸気スペースからの蒸気ベントフローが定常状態であるときの現象を示す。一般に、これらの曲線は、平坦なタイプであるが、各圧力でフローの平衡を持続するために必要とされる精密な状態に依存して僅かに上昇あるいは下降する傾斜を持つ。曲線は、図７の曲線８０および８２とは異なり、フローが限界圧力に到達する前に妨げられることがないことを示す。図７に関連して上述した曲線８０および８２は、４ｋＰａで予め設定された圧力差よりも前の蒸気ベントフローを含む。したがって、例えばダイアフラム４０等のこの中で説明されたような第２遮断装置は、第２遮断装置を持たない、言い換えると、バイパス排出の調節あるいは制御を行わないバルブアセンブリに関連して蒸気ベントフロー能力を変更する。
【００２６】
図９に、多段階バルブアセンブリ１０Ｃの他の実施形態を示す。バルブアセンブリ１０Ｃは、ニードルバルブ部７０を有する第２フロートが作動感知バルブ９２に置き換えられることを除いて、図６のバルブアセンブリ１０Ｂに対してあらゆる面で同様であり、バルブアセンブリ１０Ｂと同じ機能を持つ。作動感知バルブ９２は、開口７２Ａの頂部に位置する簡易なボールバルブとして述べられる。燃料タンク１２が作動中である場合（すなわち、燃料タンク１２が取付けられた車両が走行中である場合）、ボール９４は開口７２Ａから離れ、開口７２Ａおよびバイパスベント開口２２Ｂを通じたフローを許容する。
【００２７】
本発明は、上述の明細書において詳細に説明されており、発明の多様な変更および改良は明細書の解釈および理解から当業者であれば明白であると考えられる。このような変更および改良の全ては、添付された請求項の範囲から到達する限りにおいて、本発明の範疇に含まれる。
【符号の説明】
【００２８】
１０  バルブアセンブリ、１２  燃料タンク、１４  ハウジング、１６  チャンバ、１８  蒸気ベント通路、２０  蒸気排出口、２２  バイパスベント開口、２４  蒸気スペース、２６  燃料レベル、３４  メインフロート、４０  第２遮断装置
【図１】
2010064736.tif 000003
【図２】
2010064736.tif 000004
【図３】
2010064736.tif 000005
【図４】
2010064736.tif 000006
【図５】
2010064736.tif 000007
【図６】
2010064736.tif 000008
【図７】
2010064736.tif 000009
【図８】
2010064736.tif 000010
【図９】
2010064736.tif 000011
【外国語明細書】
Title of Invention
FUEL TANK VALVE ASSEMBLY WITH ADJUSTABLE BYPASS VENT FLOW
TECHNICAL FIELD
[0001]            The invention relates to a valve assembly with a device configured to adjust vent flow from a fuel tank.
BACKGROUND OF THE INVENTION
[0002]            Fuel tank valve assemblies that function to provide fuel nozzle shutoff once liquid reaches a predetermined level are known.  A float device is often provided to accommodate shutoff by interfering with a vent passage once fuel reaches the predetermined level.  Furthermore, these valve assemblies often provide rollover protection by closing liquid escape paths upon inversion of the tank.  It is desirable to vent the fuel tank vapor space when the fuel level is at or above the shutoff level.   
SUMMARY OF THE INVENTION
[0003]            A valve assembly is provided that permits adjustable vent flow from the fuel tank vapor space through a bypass vent opening based on a condition in the fuel tank after nozzle shutoff.  The valve assembly also provides rollover protection.  Specifically, a valve assembly for controlling fluid communication between a vapor space of a fuel tank and a vapor outlet includes a housing defining a chamber configured to be open to the fuel tank when at least a portion of the housing is placed in the fuel tank, and further defining a vapor vent passage in fluid communication with the chamber.  The chamber is in selective fluid communication with the vapor outlet through the vapor vent passage.  A first valve, which may be a float-type valve referred to as a main float, is disposed in the chamber and operable for restricting venting through the vapor vent passage when fuel in the chamber reaches a predetermined level.  The housing defines a bypass vent opening above the predetermined level for fluidly communicating the vapor space with the vapor vent passage.  
[0004]            A secondary closure device, also referred to as a second valve, is configured to move independently of the first valve to control venting of the vapor space through the bypass vent opening in response to at least one operating condition in the fuel tank outside of the chamber.  The secondary closure device may be of any suitable type, such as a pressure-sensitive diaphragm responsive to a pressure differential between the vapor space and the vapor outlet, a secondary float responsive to a fuel level in the tank outside of the chamber, or both, or a motion sensitive valve.  The control or adjustment of venting afforded by the secondary closure device may be proportional (i.e., the adjustment in venting is in proportion to the operating condition in the fuel tank) or binary (i.e., a first amount of venting in the absence of the operating condition, which may include a complete closure and therefore absence of venting, and a second amount of venting when the operating condition occurs).  Because the secondary closure device moves independently of the first valve, the movement is directly in response to the operating condition, rather than in response to movement of the first valve.  This permits the secondary control device to provide a more precise degree of control as well as flexibility of control than if the secondary control device moved indirectly, via the first valve, in response to the operating condition. 
[0005]            Thus, the first valve is movable in the chamber toward the vapor vent passage in response to liquid fuel in the tank (and in the chamber), whether due to filling of the tank, sloshing of fuel, orienting the tank at a grade, or due to inversion of the tank.  The first valve is configured to reduce vapor flow from the tank through the vapor vent passage when the first valve moves toward the vapor vent passage.  The second valve outside of the chamber is configured to move with respect to the bypass passage to vary flow through the bypass passage in response to at least one operating condition in the fuel tank outside of the chamber at which the first valve has moved to reduce vapor flow through the vapor vent passage.
[0006]            The configuration of the valve assembly with first and second valves enables multiple stages of operation, with the first valve configured to permit venting from the chamber under a first set of operating conditions in the chamber, thereby establishing a first stage of the valve, and to restrict venting from the chamber under a second set of operating conditions in the chamber, thereby establishing a second stage of the valve.  The second valve is configured to adjust vapor flow from the tank through the bypass vent opening in response to a different set of operating conditions in the tank outside of the chamber, thereby establishing another stage of the valve.  The different operating conditions may be different fuel levels within the tank, different pressure differentials between the tank vapor space and the vapor outlet, or a combination of these conditions. 
[0007]            The above features and advantages and other features and advantages of the present invention are readily apparent from the following detailed description of the best modes for carrying out the invention when taken in connection with the accompanying drawings.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
[0008]            FIGURE 1 is a schematic cross-sectional illustration of a valve assembly mounted to a fuel tank showing a first stage of operation;
[0009]            FIGURE 2 is a schematic cross-sectional illustration of the valve assembly of Figure 1 in a second stage of operation;
[0010]            FIGURE 3 is a schematic cross-sectional illustration of the valve assembly of Figure 1 in a third stage of operation;
[0011]            FIGURE 4 is a schematic cross-sectional illustration of the valve assembly of Figure 1 in a fourth stage of operation;
[0012]            FIGURE 5 is a schematic cross-sectional illustration of a second embodiment of a valve assembly;
[0013]            FIGURE 6 is a schematic cross-sectional illustration of a third embodiment of a valve assembly;
[0014]            FIGURE 7 is a plot of vapor vent flow (liters per minute) versus tank vapor space pressure (kilopascals) through a valve assembly similar to that of Figures 1-4, but having an open bottom rather than a vent window at various fuel levels;
[0015]            FIGURE 8 is a plot of vapor vent flow (liters per minute) versus tank vapor space pressure (kilopascals) through a valve assembly having a bypass opening but no secondary closure device at various liquid heights above an initial shutoff level; and
[0016]            FIGURE 9 is a schematic cross-sectional illustration of a fourth embodiment of a valve assembly.
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS
[0017]            Referring to the drawings, wherein like reference numbers refer to like components, Figure 1 shows a multi-stage valve assembly 10 mounted to a fuel tank 12.  The valve assembly 10 has a housing 14 with interior walls 15 defining an interior chamber 16.  The housing 14 also defines a vapor vent passage 18, also referred to as a vent opening, which is in fluid communication with a vapor outlet 20.  The vapor outlet 20 leads to a vapor recovery canister (not shown) or other destination outside of the tank 12.  The housing 14 also defines a bypass vent opening 22, also referred to as a bypass passage.  The bypass vent opening 22 is open to vapor space 24 in the tank 12 above a fuel level 26 of fuel 27 within the tank 12.  The housing 14 also defines a vent window 28 generally near the bottom of the valve assembly 10 when the valve assembly 10 is mounted in the tank 12.  The vent window 28 is positioned to admit fuel in the tank 12 into the chamber 16 when the fuel level rises below the bottom surface 32 of the housing 14 and at least to the level of the window 28, such as when fuel is added to the tank 12 or during sloshing, positioning the tank 12 on a grade, or during inversion of the tank 12.  The housing 14 has small drain holes (not shown) extending through the depression 30 to the bottom surface 32. Although shown as a unitary molded component, the housing 14 may be several integrated components, and may be made of any suitable material, such as plastic or aluminum.
[0018]            The valve assembly 10 includes a main float 34, also referred to as a first valve, disposed in the chamber 16.  The main float 34 is buoyant in liquid fuel 27, and includes a cavity 36 that is normally filled with vapor, and may fill with liquid fuel when the tank 12 is inverted.  The cavity 36 is also part of the chamber 16.  A spring 38 positioned between the main float 34 and the housing 14 biases the main float 34 toward the vapor vent passage 18.  A ribbon seal 39 is secured on one end to the interior wall 15 of the housing 14 and at another end to the main float 34.  As the main float 34 rises in the chamber 16 due to contact with liquid fuel, the main float 34 pushes the ribbon seal 39 against the vapor vent passage 18 to restrict venting of vapor or leakage of fuel through the vapor vent passage 18.  This scenario is illustrated with respect to Figure 2, and is discussed further below.  It should be appreciated that the construction of the ribbon seal 39, the main float 34, and the housing 14 may be designed to control the amount of venting, if any, through the vapor vent passage 18 when the float 34 pushes the seal 39 against the passage 18.  For example, the float 34 may be designed to toggle between the closed position of Figure 2 and a slightly opened position due to motion of the fuel, allowing limited venting past the vapor vent passage 18, as illustrated by arrow V5 of Figure 3, even when the diaphragm 40, discussed below, is closed.  Alternatively, the seal 39, float 34 and housing 14 could be designed to substantially prevent any venting through passage 18 when the seal 39 is pressed against the housing 14.
[0019]            The valve assembly 10 further includes a secondary closure device 40, also referred to as a second valve, which in this embodiment is a pressure-sensitive diaphragm, and will be referred to as such.  The pressure-sensitive diaphragm 40 has a fixed outer diameter seal portion 42 sealed to a portion 43 of the housing 14.  A dynamic inner diameter seal portion 44 is selectively sealed to the portion 43 to prevent vapor flow from the vapor space 24 through the bypass vent opening 22 to the chamber 16 through the central opening 46.  One side 48 of the diaphragm 40 is exposed to the vapor space 24 via the bypass vent opening 22.  The other side 50 of the diaphragm 40 is exposed to pressure in the vapor outlet 20, which is substantially atmospheric or ambient pressure.  A spring 52 biases the diaphragm 40 to a closed position, and is configured with a spring force that is overcome by an opposing force on the diaphragm 40 resulting from a preselected pressure differential between the vapor space 24 and the vapor outlet 20.
[0020]            In Figure 1, the relationship of the fuel level in the tank 14 relative to the housing 14 establishes a first set of operating conditions affecting the position of the main float valve 34 and the pressure-sensitive diaphragm 40.  The operation of the valve assembly 10 in response to these conditions may be considered a first stage of the valve assembly 10.  Specifically, fuel level 26 is a first fuel level below the window 28 of the housing 14, and represents a fuel level at less than full, such as before or during filling.  At such a fuel level, the vapor space 24 is in direct fluid communication with the window 28.  The main float 34 is not restricting flow through the vapor vent passage 18.  The pressure-sensitive diaphragm 40 is likely closed, as a predetermined pressure differential between the vapor space 28 and the vapor outlet 20 may not be present. Thus, as represented by arrow V1, vapor can vent from the vapor space 24 through the window 28, and through the annulus 54 between the outer walls of housing 14 and inner walls 15.  Baffles (not shown) formed by the housing 14 and interior walls 15 may be positioned throughout the annulus 54 to separate any entrained liquid fuel from the vapor.  The annulus 54 is open to the upper portion of the chamber 16 above the main float 34, through another window, not shown, in the inner walls 15.  Thus, the vapor vents through the vapor vent passage 18, as represented by arrow V2, and out through the vapor outlet 20, as represented by arrow V3.   
[0021]            Referring to Figure 2, the relationship of the fuel level in the tank 12 relative to the housing 14 establishes a second set of operating conditions affecting the position of the main float valve 34 and the pressure-sensitive diaphragm 40.  The operation of the valve assembly 10 in response to these conditions may be considered a second stage of the valve assembly 10.  Specifically, fuel level 26A has risen due to filling of the tank 12 to cover the window 28.  With no vapor vent flow through the window 28, the vapor pressure in the vapor space 24 of the tank 12 causes fuel to rise inside the chamber 16 (through window 28) to fuel level 26B, elevating the main float 34, which presses the ribbon seal 39 against the vapor vent passage 18.  
[0022]            Referring to Figure 3, the fuel level 26C in the tank 12 has risen slightly above the shutoff level 26A of Figure 2.  Fuel level in the chamber is fuel level 26B, the same as in Figure 2.  The main float 34 is elevated, pressing the ribbon seal 39 against the vapor vent passage 18.  Figure 3 represents a third set of operating conditions in which pressure in the vapor space 24 has risen above pressure levels associated with the second set of operating conditions, such as due to continued filling of the tank beyond nozzle shutoff.  The pressure in the vapor space 24 is not high enough to establish the predetermined pressure differential at which the diaphragm 40 opens.  However, the housing 14 is formed with a slight notch 60 that permits some venting from the vapor space 24, through the central aperture 46, as represented by arrow V4.  Thus, some restricted, low pressure venting of the vapor space 24 is accomplished during the third set of operating conditions, establishing a third stage of the valve assembly 10.  For example, if the pressure in the vapor space 24 is approximately 2 kPa at nozzle shutoff, the third stage may allow the restricted venting until a predetermined pressure differential, which may be at about 4kPa pressure in the vapor space, causes the diaphragm 40 to open.  Alternatively, the housing 14 could be designed without the notch 60, in which case no venting of the vapor space 24 through the valve assembly 10 would occur during the third set of operating conditions.
[0023]            Referring to Figure 4, the fuel level in the tank is fuel level 26C, the same as in Figures 2 and 3.  Figure 4 represents a fourth set of operating conditions in which pressure in the vapor space 24 has risen above pressure levels associated with the second and third sets of operating conditions, and the predetermined pressure differential between the vapor space 24 and the vent outlet 20 is reached, causing the diaphragm 40 to lift to an opened position in which it is indicated as 40A.  The predetermined pressure differential may be associated with pressures in the tank 12 above a certain pressure, such as 4kPa.  Thus, substantial venting of the vapor space 24 is accomplished through the bypass vent opening 22, as represented by arrow V6, past the lifted diaphragm 40A and through central opening 46, as represented by arrow V7.  The opening of the diaphragm valve 40 allows pressure to increase within the chamber 16, causing the fuel level in the chamber 16 to drop slightly to level 26D, and the main float 34 to therefore also drop slightly, permitting the vented vapor that passed through the bypass opening 22 to also pass through the vapor vent passage 18 and the outlet 20, as illustrated by arrows V8, V9 and V10.         
[0024]            Referring to Figure 5, an alternative second embodiment of a multi-stage valve assembly 10A is shown. The multi-stage valve assembly 10A has many components and features identical to those of valve assembly 10, and identical reference numbers are used to refer to identical components and features.  The valve assembly 10A includes a housing 14A formed with an extension 61 defining an auxiliary chamber 62.  The extension 61 has a side opening 64 in communication with vapor space 24 and a bottom opening 66 open to fuel in the tank 12.  A secondary float 68 is supported in the auxiliary chamber 62 and includes a needle valve portion 70 configured to selectively interfere with a float opening 72 within the chamber 62.  
[0025]            When fuel is at fuel level 26, the main float 34 is in the position shown, with the ribbon valve 39 not blocking vapor venting through window 28 and vapor vent passage 18.  The secondary float 68 is in the position shown, with the needle valve portion 70 substantially or completely restricting vent flow through the side opening 64 and bypass vent opening 22.  Thus, the vapor space 24 is substantially or completely prevented from venting through the bypass opening 22 via the diaphragm 40.
[0026]            When fuel level in the tank 12 rises to levels above the window 28 and up to fuel level 26E, fuel within the chamber 16 rises even higher, causing the main float 34 to rise to the position shown in Figures 2 and 3, and the secondary float 68 stays in the position shown in Figure 5.  If fuel level in the tank 12 outside of the chamber 16 rises above the predetermined fuel level 26E, such as to fuel level 26F, the secondary float 68 is buoyed upward to the position shown in phantom indicated as 68A.  The tapered nature of the needle valve portion 70 thus allows venting of the vapor space 24 through float opening 72 and bypass opening 22.  The vapor passes the diaphragm 40 either via a notch 60 as described above, or if the pressure differential is sufficient, by lifting the diaphragm 40 to position 40A of Figure 4, and then past the main float 34 and ribbon seal 39, if the float 34 is biased downward to the position shown in Figure 4 via the vapor pressure.  Thus, the secondary float 68 with needle valve portion 70 and the diaphragm 40 acts in series with one another to affect venting of the vapor space 24 through the bypass opening 22 as represented by arrows V11, V12, V13, V14, V15 and V16.  
[0027]            Referring to Figure 6, another alternative third embodiment of a multi-stage valve assembly 10B is shown.  The multi-stage valve assembly 10B has many components and features identical to those of valve assemblies 10 and 10A, and identical reference numbers are used to refer to identical components and features.  The valve assembly 10B includes main float 34B with a seal 39B that may be a ribbon seal such as ribbon seal 39 of Figures 1-5, or a seal secured at both ends to the float 34B for movement with the float 34.  The valve assembly 10B includes a housing 14B defining a main chamber 16B and formed with an extension 61B defining an auxiliary chamber 62B.  The main chamber 16B is directly open to the fuel level in the tank 12 at bottom depression 30B.  When fuel level rises above the bottom depression 30B, venting of the vapor space 24 through the bottom depression 30B ceases. The extension 61B has a side opening 64B in communication with vapor space 24 and a bottom opening 66B open to fuel in the tank 12.  A secondary float 68 is supported in the auxiliary chamber 62B and includes a needle valve portion 70 configured to selectively interfere with float opening 72 within the chamber 62B.  
[0028]            The housing 14B includes a separate opening 78 communicating pressure in vapor space 24 with the diaphragm 40.  The secondary float 68, needle valve 70 and diaphragm 40 operate as described with respect to Figure 5, except that rather than being in series with one another, they operate in parallel to affect vent flow through the vent opening 22B.  Venting of the vapor space 24 past the diaphragm 40 is in response to a predetermined pressure differential between the pressure of the vapor space 24 and the pressure at the vapor vent outlet 20, which act on opposite sides of the diaphragm 40.  Venting of the vapor space 24 past the secondary float 68 and needle valve portion 70 through opening 64B and past float opening 72 is in response to fuel level in the tank 12 outside of the chamber 16B.  Thus, venting of the vapor space 24 past the diaphragm 40, as represented by arrow V17, is independent of venting of vapor space 24 past the secondary float 68 with needle valve portion 70, as represented by arrow V18, with either or both sources of vapor venting combining at the bypass vent opening 22B to vent past the vapor vent passage 18B and out through the vapor outlet 20B, as represented by arrow V19.  
[0029]            Referring to Figure 7, vapor vent flow in liters per minute (lpm) versus pressure (kPa) through a valve assembly similar to the valve assembly 10A of Figures 1-4 but having an open bottom to permit fuel into a chamber that houses the main valve, rather than having a vent window like window 28 and a depression like depression 30 with drain openings a relatively large fuel inlet opening.  The vapor vent flow in the valve tested is via vapor flow from a vapor space like the vapor space 24 past a bypass opening like the bypass opening 22 and a diaphragm like diaphragm 40.   The flow is  shown for various levels of fuel in the tank 12 above the bottom opening of the housing.  A first curve 80 represents performance of the valve assembly with fuel level in the tank at 2.5 mm above the bottom opening.  Curve 82 represents performance of the valve assembly with fuel level in the tank at 17.5 mm above the bottom opening.  The curves 80 and 82 indicate that the diaphragm opens to adjust vapor vent flow from the vapor space  at about 4 kPa in the vapor space, which corresponds with the predetermined pressure differential between the vapor space  and the vapor outlet  at which the diaphragm  is configured to open.  With the addition of the diaphragm, venting from the vapor space 24 is made to increase as pressure increases (i.e., venting is greater at or above 4 kPa than when pressure is below 4 kPa).  The valve assembly 10A of Figures 1-4 is expected to provide vapor vent flow in a generally similar manner as illustrated by curves 80, 82.  
[0030]            Figure 8 illustrates the performance of a valve assembly substantially identical to valve assembly 10, having a bypass vent opening, but not having a secondary closure device.  Venting of the vapor space through the bypass opening occurs without control or adjustment by a secondary closure device.  A first curve 86 represents performance of the valve assembly with fuel level in the tank level with a bottom opening in the valve assembly, i.e., generally at the point of nozzle shutoff.  Second curve 88 represents performance of the valve assembly with fuel level in the tank at 10 mm above the bottom opening in the valve assembly.  Third curve 90 represents performance of the valve assembly with fuel level in the tank at 20 mm above the bottom opening in the valve assembly.  Curves 86, 88 and 90 generally illustrate the phenomena of steady state vapor vent flow from the vapor space  after nozzle shutoff through a constantly open bypass opening.  These types of curves are generally flat, but may have a slight positive or negative slope depending on the precise conditions required to maintain flow equilibrium at each pressure.  The curves indicate that flow is not constrained prior to reaching a threshold pressure, unlike curves 80 and 82 of Figure 7.  Curves 80 and 82 described above with respect to Figure 7 constrain vapor vent flow prior to the predetermined pressure differential at 4 kPa.  Thus, a secondary closure device as described herein, such as diaphragm 40, modifies the vapor vent flow performance relative to a valve assembly with no secondary closure device and therefore no bypass venting adjustment or control.
[0031]            Referring to Figure 9, another embodiment of a multi-stage valve assembly 10C is shown.  Valve assembly 10C is alike in all aspects to valve assembly 10B of Figure 6, and functions the same as valve assembly 10B, with the exception that the secondary float 68 with needle valve portion 70 is replaced by a motion sensitive valve 92.  The motion sensitive valve 92 is depicted as a simple ball valve that rests atop the opening 72A.  When fuel tank 12 is in motion (i.e., when a vehicle to which tank 12 is mounted is in motion), the ball 90 moves off of the opening 72, permitting flow through opening 72A and bypass vent opening 22B.  
[0032]            While the best modes for carrying out the invention have been described in detail, those familiar with the art to which this invention relates will recognize various alternative designs and embodiments for practicing the invention within the scope of the appended claims.
Claims
CLAIMS 
1.     A valve assembly (10, 10A, 10B, 10C)  for controlling fluid communication between a vapor space (24) of a fuel tank (12) and a vapor outlet (20), comprising:
a housing (14, 14A, 14B) defining a chamber (16, 16B) configured to be open to the tank when at least a portion of the housing is placed in the fuel tank, and further defining a vapor vent passage (18, 18B) in fluid communication with the chamber; wherein the chamber is in selective fluid communication with the vapor outlet through the vapor vent passage; 
a main float (34, 34B) disposed in the chamber and operable for restricting venting through the vapor vent passage when fuel in the chamber reaches a predetermined level (26A);
wherein the housing defines a bypass vent opening (22, 22B) above the predetermined level for fluidly communicating the vapor space with the vapor vent passage; and
a secondary closure device (40, 68, 90) movable independently of the main float to control venting of the vapor space through the bypass vent opening in response to at least one operating condition in the fuel tank outside of the chamber.
2.     The valve assembly of claim 1, wherein the secondary closure device is a second float (68, 90) exposed to fuel in the fuel tank outside of the chamber.
3.     The valve assembly of claim 2, wherein the at least one operating condition is fuel level in the fuel tank outside of the chamber; wherein the housing defines a float opening (72, 72A) aligned with the second float and in fluid communication with the bypass vent opening; and wherein the second float modifies vapor vent flow through the float opening in correspondence with the fuel level in the fuel tank outside of the chamber.   
4.     The valve assembly of claim 3, wherein the at least one operating condition is a predetermined pressure difference between the vapor space and the vapor vent outlet; and further comprising:
a pressure-sensitive diaphragm (40) sealed to the housing in exposure to the vapor space on one side and to the vapor vent outlet on an opposing side and movable in response a predetermined pressure differential between the vapor space and the vapor outlet to permit venting of the vapor space through the bypass opening, the second float and pressure-sensitive diaphragm thereby adjusting venting from the vapor space in response to both fuel level in the tank outside of the opening and the predetermined pressure differential.
5.     The valve assembly of claim 2, wherein the at least one operating condition is a predetermined pressure differential between the vapor space and the vapor vent outlet; and further comprising:
a pressure-sensitive diaphragm (40) sealingly mounted to the housing in exposure to the vapor space on one side and to the vapor outlet on an opposing side and movable in response the predetermined pressure differential between the vapor space and the vapor outlet to permit venting of the vapor space through the bypass opening, the pressure-sensitive diaphragm thereby adjusting venting from the vapor space in response to the predetermined pressure differential.
6.     The valve assembly of claim 1, wherein the at least one operating condition is a pressure differential between the vapor space and the vapor outlet.
7.     The valve assembly of claim 1, wherein the at least one operating condition is fuel level in the tank outside of the chamber.
8.     The valve assembly of claim 1, wherein the secondary closure device is a ball valve (90).
9.     A valve assembly (10, 10A, 10B) for a fuel tank (12) comprising:
a valve housing (14, 14A, 14B) mounted to the fuel tank and defining a chamber (16, 16B) with a vapor vent passage (18, 18B) in communication with a vapor outlet and further defining a bypass passage (22, 22B) in fluid communication with both the chamber and the fuel tank outside of the chamber;
a first valve (34, 34B) movable in the chamber toward the vapor vent passage in response to liquid fuel in the tank and configured to reduce vapor flow from the tank through the vapor vent passage when the first valve moves toward the vapor vent passage; and
a second valve (40, 68, 90) mounted with respect to the bypass passage at least partially outside of the chamber and configured to move independently of the first valve to vary vapor flow through the bypass passage in response to at least one operating condition in the fuel tank outside of the chamber at which the first valve has moved to reduce vapor flow through the vapor vent passage.
10.    The valve assembly of claim 9, wherein the second valve is a float (68) configured to move toward the bypass passage in response to a predetermined fuel level (26E) in the tank outside of the chamber.
11.    The valve assembly of claim 10, wherein the predetermined fuel level (26E) in the tank outside of the chamber is lower than a predetermined liquid level (26B) inside of the chamber at which the first valve reduces vent flow through the vent passage.
12.    The valve assembly of claim 9, wherein the at least one operating condition is fuel level (26E) in the fuel tank outside of the chamber; wherein the second valve is a float (68) exposed to fuel in the fuel tank outside of the chamber; wherein the housing defines a float opening (72) aligned with the second float and in fluid communication with the bypass passage; and wherein the float modifies vapor vent flow through the float opening in correspondence with fuel level in the tank outside of the chamber.   
13.    The valve assembly of claim 9, wherein the at least one operating condition is a predetermined pressure differential between the vapor space and the vapor vent outlet; and
wherein the secondary valve is a pressure-sensitive diaphragm (40) sealingly mounted to the housing in exposure to vapor space in the fuel tank on one side and to the valve outlet on an opposing side and movable in response a predetermined pressure differential between the vapor space and the valve outlet to permit venting of the vapor space through the bypass passage, the pressure-sensitive diaphragm thereby adjusting venting from the vapor space in response to the predetermined pressure differential.
14.    A multi-stage valve assembly (10, 10A, 10B, 10C) for use with a fuel tank (12) for controlling fluid communication from the fuel tank to a vapor outlet, comprising:
a housing (14, 14A, 14B) defining a chamber (16, 16B), a vent opening (18, 18B) at the chamber and a bypass vent opening (22, 22B); wherein the chamber and the bypass opening are in fluid communication with the tank when at least a portion of the housing is mounted to the tank;
a first valve (34, 34B) within the chamber configured to permit venting from the chamber under a first set of operating conditions in the chamber, thereby establishing a first stage of the valve, and to restrict venting from the chamber under a second set of operating conditions in the chamber, thereby establishing a second stage of the valve; and
a second valve (40, 68, 90) configured to move independently of the first valve to adjust vapor flow from the tank through the bypass vent opening in response to a different set of operating conditions in the tank outside of the chamber.
15.    The multi-stage valve of claim 14, wherein the first set of operating conditions include a first fuel level (26) below the chamber; and wherein the second set of operating conditions include a second fuel level (26B) in the chamber higher than the first fuel level.
16.    The multi-stage valve assembly of claim 14, wherein the different set of operating conditions is a range of fuel levels (26A, 26C, 26E, 26F) in the tank outside of the chamber higher than the first fuel level.
17.    The multi-stage valve assembly of claim 14, wherein the valve assembly is configured such that vapor flow through the bypass vent opening acts on the first valve to cause the first valve to allow additional vapor flow from the second valve to the vapor outlet when the second valve adjusts the vapor flow.
FUEL TANK VALVE ASSEMBLY WITH ADJUSTABLE BYPASS VENT FLOW
ABSTRACT OF THE DISCLOSURE
A valve assembly (10, 10A, 10B, 10C) is provided that permits adjustable vent flow from the fuel tank vapor space (24) through a bypass vent opening (22, 22B) based on a condition in the vapor space after nozzle shutoff.  The valve assembly including a first valve (34, 34B), also referred to as a main float, that provides rollover protection and controls venting of the vapor space prior to nozzle shutoff.  A secondary closure device (40, 68, 90), also referred to as a second valve, moves independently of the first valve to control venting of the vapor space after nozzle shutoff through a bypass vent opening (22, 22B) formed in the valve housing (14, 14A, 14B) in response to at least one operating condition in the fuel tank outside of a chamber defined by the valve housing in which a main float (34, 34B) moves.
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