JP3156351B2

JP3156351B2 - 車両用暖房装置

Info

Publication number: JP3156351B2
Application number: JP06842892A
Authority: JP
Inventors: 鈴木　　茂; 辰幸星野; 亘南
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 1992-03-26
Filing date: 1992-03-26
Publication date: 2001-04-16
Anticipated expiration: 2016-04-16
Also published as: JPH05270248A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は車両用暖房装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の一般的な車両用暖房装置は、エン
ジンの冷却に供された高温の循環水をラジエータへ供給
して冷却するとともに、その一部をヒータにも供給し、
ヒータにおいて高温の循環水から空気への熱交換を図
り、車室内に温風を供給する構成のものである。ヒータ
を経た循環水は、ラジエータからの帰還循環水とともに
再びエンジンの冷却に供される。

【０００３】しかし、この一般的な車両用暖房装置で
は、エンジンを冷却する循環水が高温にならなければ車
室内に温風を供給することができず、特に寒冷地等の比
較的低温環境下では、エンジンの始動から車室内の暖房
の実現までに長時間を要してしまう。そこで、エンジン
の始動により比較的迅速に車室内の暖房を実現可能とす
べく、粘性流体継手をエンジンの冷却回路に接続した車
両用暖房装置も開発されている（特開平２−２４６８２
３号公報、特開平２−２５４０１０号公報、特開平３−
５７８７７号公報）。この車両用暖房装置における粘性
流体継手は、ハウジングと、このハウジング内に支承さ
れエンジンの駆動力が電磁クラッチを介して伝達される
入力軸と、ハウジング内で入力軸に固定され多数かつ大
面積の壁からなるラビリンス溝が形成されたロータと、
ハウジングに固着されロータのラビリンス溝と所定間隙
を有して嵌合するラビリンス溝が形成されたカバーとを
有し、ロータとカバーとの間にはシリコンオイル等の粘
性流体が封入されたものである。カバーとハウジングと
の間にはエンジンの冷却水が循環されている。この粘性
流体継手では、入力軸の回転によりロータが回転すれ
ば、ハウジングに固定されたカバーとの間に封入された
粘性流体がロータとカバーとの相対回転の攪拌及びせん
断により発熱するため、この熱がカバーとハウジングと
の間の循環水に伝達され、加熱された循環水がヒータに
より車室内の暖房に供される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報記載の車両用暖房装置では、粘性流体継手におけるロ
ータ及びカバーがそれぞれ多数かつ大面積の壁からなる
ラビリンス溝をもつため、肥大化してしまい、限られた
広さのエンジンルーム内での取り付けスペースが広くな
り、搭載性に不具合がある。また、この暖房装置では、
ロータ及びカバーの製造に複雑な加工を要し、製造コス
トも高騰してしまう。

【０００５】そこで、本出願人は、エンジンの始動によ
り比較的迅速に車室内の暖房を実現可能であるととも
に、優れた搭載性と、製造コストの低廉化とを同時に実
現することのできる車両用暖房装置を提案した（特願平
３−２８６３５９号）。この車両用暖房装置は、エンジ
ンに連結された入力軸と、該入力軸に固着された駆動歯
車と、該駆動歯車と噛合する従動歯車とを有し、密閉空
間内において、該駆動歯車と該従動歯車との回転により
粘性流体を強制移送し、かつ吐出側から内部漏れによる
該粘性流体の逆流を許容し、該粘性流体を発熱させる歯
車ポンプ機構と、該歯車ポンプ機構を囲繞する外域に形
成され、該粘性流体の発生熱を循環水の温度上昇に変換
するウォータジャケットと、を具備するものである。

【０００６】ところが、この車両用暖房装置では、粘性
流体の内部漏れを許容すべく密閉空間の形成側壁と駆動
歯車の両端面及び従動歯車の両端面との間に積極的に間
隙を設けていることから、入力軸の回転の際、車両に搭
載されて振動を受ければ、各歯車が形成側壁の一方に移
動し、その歯車がその形成側壁の一方と摺動する。ま
た、駆動歯車及び従動歯車の噛合部位で粘性流体の圧力
偏差を生じれば、この圧力偏差によって各歯車が形成側
壁の一方に移動し、その歯車がやはりその形成側壁の一
方と摺動する。このため、振動等が過酷な場合や入力軸
が高速で長時間回転する場合、駆動歯車、従動歯車又は
形成側壁に摩耗を生じる。この摩耗粉は、濾過する手段
を装備しないことから密閉空間内に残存する。また、こ
の場合には、駆動歯車や従動歯車が形成側壁と焼き付く
おそれもあった。このため、この車両用暖房装置では、
過酷な条件下での耐久性が危惧される。

【０００７】本発明は、エンジンの始動により比較的迅
速に車室内の暖房を実現可能とし、かつ優れた搭載性
と、製造コストの低廉化とを同時に実現するとともに、
過酷な条件下でも優れた耐久性を発揮できるようにする
ことを解決すべき課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の車両用暖房装置
は、上記課題を解決するため、エンジンに連結された入
力軸と、該入力軸に固着された駆動歯車と、該駆動歯車
と噛合する従動歯車とを有し、密閉空間内において、該
駆動歯車と該従動歯車との回転により粘性流体を強制移
送し、かつ吐出側から内部漏れによる粘性流体の逆流を
促して、該粘性流体を発熱させる歯車ポンプ機構と、該
歯車ポンプ機構を囲繞する外域に形成され、該粘性流体
の発生熱を循環水の温度上昇に変換するウォータジャケ
ットと、を具備し、前記密閉空間の形成側壁と前記駆動
歯車の両端面及び前記従動歯車の両端面との間には圧力
溝が刻設され、該圧力溝は該形成側壁に刻設された導圧
溝により前記吐出側と連通されているという新規な構成
を採用している。

【０００９】

【作用】本発明の車両用暖房装置では、エンジンにより
歯車ポンプ機構の入力軸が回転されれば、密閉空間内に
おいて駆動歯車と従動歯車とが回転する。このとき、駆
動歯車と従動歯車とは粘性流体を強制移送し、密閉空間
内に粘性流体の吐出側と吸入側とを生じさせる。また、
内部漏れは、吐出側から吸入側への粘性流体の逆流を生
じさせる。このため、粘性流体は、駆動歯車と従動歯車
との間で攪拌かつせん断されて摩擦を生じ、また生じる
圧力差により内部エネルギーが上昇され、発熱する。そ
して、この粘性流体の発熱は、歯車ポンプ機構を囲繞す
る外域に形成されたウォータジャケットによって循環水
の温度上昇に変換される。加熱された循環水はヒータに
より車室内の暖房に供される。したがって、この車両用
暖房装置では、エンジンの始動により比較的迅速に車室
内の暖房を実現することができる。

【００１０】また、この車両用暖房装置は、ラビリンス
溝と比較して小型でかつ加工が容易な駆動歯車及び従動
歯車をもつ歯車ポンプ機構を採用しているため、肥大化
の抑制により優れた搭載性を発揮し、かつ製造コストの
低廉化が可能となる。さらに、この車両用暖房装置で
は、駆動歯車の両端面及び従動歯車の両端面と密閉空間
の形成側壁との間に圧力溝が刻設され、入力軸の回転に
より吐出側からこの圧力溝内に導圧溝を介して粘性流体
が導入される。このため、駆動歯車及び従動歯車は、振
動及び圧力偏差により各両端面のうち一方が形成側壁に
近接したとしても、形成側壁との間隙の減少によりその
一方側の圧力溝内の粘性流体がより高圧化され、他方側
では形成側壁との間隙の増大により他方側の圧力溝内の
流体がより低圧化されることにより、他方側に自動的に
移動する。また、各圧力溝から溢れた粘性流体は、密閉
空間の周壁側に移行するとともに、軸受の潤滑に供され
る。こうして、駆動歯車及び従動歯車は、密閉空間内で
浮遊状態で回転し、過酷な振動及び回転条件下であって
も、各両端面が形成側壁と滑らかに摺動する。よって、
駆動歯車、従動歯車又は形成側壁には摩耗を生じにく
く、これらの焼き付きも防止される。

【００１１】

【実施例】以下、本発明を具体化した実施例を図面を参
照しつつ説明する。この車両用暖房装置では、図１及び
図３に示すように、シリンダブロック１、フロントハウ
ジング２及びリアカバー３内に外接歯車ポンプ機構Ｇが
形成されている。すなわち、シリンダブロック１内には
繭状の密閉空間１０が形成されており、このシリンダブ
ロック１の前端面はガスケット１１を介してフロントハ
ウジング２によって閉塞され、シリンダブロック１の後
端面もガスケット１２を介してリアカバー３によって閉
塞されている。フロントハウジング２、シリンダブロッ
ク１、リアカバー３及びガスケット１１、１２には計４
個のボルト穴が貫設され、各ボルト穴に螺合される計４
本のボルト４によりこれらは締結されている。

【００１２】シリンダブロック１、ガスケット１１及び
フロントハウジング２には、図１に示すように、密閉空
間１０と連通する主軸孔が前後に貫設されており、この
主軸孔には前方に軸封装置５ａ、スリーブ１３に保持さ
れた軸受５ｂを介し、後方に軸受５ｃを介して入力軸５
が支承されている。フロントハウジング２から延設され
た入力軸５は図示しないエンジンに電磁クラッチを介し
て連結されている。また、同シリンダブロック１、ガス
ケット１１及びフロントハウジング２には密閉空間１０
と連通する副軸孔が主軸孔と平行に刻設されており、こ
の副軸孔には前方にスリーブ１４に保持された軸受６ａ
を介し、後方に軸受６ｂを介して従動軸６が支承されて
いる。

【００１３】密閉空間１０内では入力軸５に駆動歯車８
が一体的に形成され、同密閉空間１０内では従動軸６に
駆動歯車８と噛合する従動歯車９が一体的に形成されて
おり、駆動歯車８及び従動歯車９の両端面は、密閉空間
１０の形成側壁となるスリーブ１３、１４及びシリンダ
ブロック１に受承されている。密閉空間１０は、図３に
示すように、駆動歯車８と従動歯車９との噛合部位近傍
において、各歯の集合する側が吐出室Ｄとされ、各歯の
離散する側が吸入室Ｓとされている。吸入室Ｓにはボル
ト１５により閉塞される注入孔１５ａが貫設されてい
る。また、図２にも示すように、駆動歯車８の両端面に
は入力軸５と同軸の円環状の圧力溝８ａ、８ｂが刻設さ
れ、従動歯車９の両端面には従動軸６と同軸の円環状の
圧力溝９ａ、９ｂが刻設されている。これら圧力溝８ａ
と圧力溝９ａとはスリーブ１３、１４に形成された導圧
溝１３ａ、１４ａにより吐出室Ｄの前方と連通されてお
り、圧力溝８ｂと圧力溝９ｂとはシリンダブロック１に
形成された導圧溝１３ｂ、１４ｂにより吐出室Ｄ後方と
連通されている（図２では圧力溝８ａ、８ｂ、導圧溝１
３ａ、１４ａのみ図示）。これら駆動歯車８と従動歯車
９との噛合部分及び駆動歯車８と従動歯車９と密閉空間
１０の周壁との間には所定の間隙Ｃが維持され、この間
隙Ｃ、吸入室Ｓ及び吐出室Ｄには注入孔１５ａより注入
した粘性流体としてのシリコンオイルが充填されてい
る。

【００１４】また、上記外接歯車ポンプ機構Ｇの外域の
シリンダブロック１及びフロントハウジング２内には、
図２及び図３にも示すように、周方向で互いに連通する
軸方向に４本のウォータジャケットＷが形成されてい
る。なお、注入孔１５ａはリブ内に貫設され、ウォータ
ジャケットＷとは連通しない。かかるウォータジャケッ
トＷは、軸方向前方に入水ポート１６をもち、軸方向後
方で入水ポート１６と軸方向投影面内の同一位相に出水
ポート１７をもつ。これら入水ポート１６及び出水ポー
ト１７は図示しないホースによりヒータとウォータポン
プを介して接続され、循環水の循環をなすように構成さ
れている。

【００１５】このように構成された車両用暖房装置で
は、電磁クラッチのＯＮによりエンジンの回転が外接歯
車ポンプ機構Ｇの入力軸５に伝達されれば、密閉空間１
０内において駆動歯車８と従動歯車９とが一方向に回転
する。このとき、駆動歯車８と従動歯車９とはシリコン
オイルを強制移送し、シリコンオイルで密閉空間１０内
の吐出室Ｄを高圧とし、吸入室Ｓを低圧とする。また、
間隙Ｃは、内部漏れにより、吐出室Ｄから吸入室Ｓへの
シリコンオイルの逆流を生じさせる。このため、シリコ
ンオイルは、駆動歯車８と従動歯車９との間で攪拌かつ
せん断されて摩擦を生じるとともに、間隙Ｃを逆流する
際に生じる圧力差により内部エネルギーが上昇され、発
熱する。

【００１６】そして、このシリコンオイルの発熱は、シ
リンダブロック１を介してウォータジャケットＷ内の循
環水の水温上昇に変換される。加熱された循環水はヒー
タにより車室内の暖房に供される。したがって、この車
両用暖房装置では、エンジンの始動により比較的迅速に
車室内の暖房を実現することができる。

【００１７】また、この車両用暖房装置は、上記従来公
報記載の車両用暖房装置におけるラビリンス溝と比較し
て、小型でかつ加工が容易な駆動歯車８及び従動歯車９
をもつ外接歯車ポンプ機構Ｇを採用しているため、肥大
化の抑制により優れた搭載性を発揮し、かつ製造コスト
の低廉化が可能となる。さらに、この車両用暖房装置で
は、入力軸５が回転されれば、駆動歯車８の両端面及び
従動歯車９の両端面に刻設された圧力溝８ａ、８ｂ、９
ａ、９ｂ内に、吐出室Ｄから導圧溝１３ａ、１３ｂ、１
４ａ、１４ｂを介してシリコンオイルが導入される。こ
のため、駆動歯車８及び従動歯車９は、振動及び圧力偏
差により各両端面のうち一方、例えば前方端面がスリー
ブ１３、１４に近接したとしても、前方端面とスリーブ
１３、１４との間隙は減少し、後方端面とシリンダブロ
ックとの間隙が増大する。これにより前方側の圧力溝８
ａ、９ａ内のシリコンオイルが後方側の圧力溝８ｂ、９
ｂ内のシリコンオイルよりも高圧にされ、圧力差により
後方に自動的に移動する。また、各圧力溝８ａ、８ｂ、
９ａ、９ｂから溢れたシリコンオイルは、駆動歯車８及
び従動歯車９とシリンダブロック１等との潤滑を行った
後、密閉空間１０の周壁側に移行するとともに、軸受５
ｂ、５ｃ、６ａ、６ｂの潤滑に供される。こうして、駆
動歯車８及び従動歯車９は、密閉空間１０内で浮遊状態
で回転し、過酷な振動及び回転条件下であっても、各両
端がシリンダブロック１及びスリーブ１３、１４と滑ら
かに摺動する。よって、駆動歯車８、従動歯車９、スリ
ーブ１３、１４、シリンダブロック１及びフロントハウ
ジング２には摩耗を生じにくく、これらの焼き付きも防
止される。したがって、この車両用暖房装置では、過酷
な条件下でも優れた耐久性を発揮することができる。

【００１８】なお、上記実施例では、歯車ポンプ機構と
して外接歯車ポンプ機構を採用したが、仕切り板を用い
た内接歯車ポンプ機構、トロコイド歯形による内接歯車
ポンプ機構を採用することもできる。また、粘性流体も
シリコンオイルに限られず、一般的な作動油を使用する
こともできる。

【００１９】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の車両用暖
房装置では、歯車ポンプ機構とウォータジャケットとを
具備し、歯車ポンプ機構における密閉空間形成側壁と駆
動歯車及び従動歯車の各両端面との間に圧力溝が刻設さ
れ、この圧力溝が形成側壁に刻設された導圧溝により吐
出側と連通されているため、エンジンの始動により比較
的迅速に車室内の暖房を実現でき、かつ優れた搭載性
と、製造コストの低廉化とを同時に実現し、さらに過酷
な条件下でも優れた耐久性を発揮することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の車両用暖房装置に係る縦断面図であ
る。

【図２】実施例の車両用暖房装置を示し、図１のＡ−Ａ
矢視図である。

【図３】実施例の車両用暖房装置を示し、図１のＢ−Ｂ
矢視断面図である。

【符号の説明】

５…入力軸８…駆動歯車９
…従動歯車１０…密閉空間Ｄ…吐出室Ｓ
…吸入室Ｃ…間隙Ｇ…歯車ポンプ機構Ｗ
…ウォータジャケット１３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４ｂ…導圧溝８ａ、８ｂ、９ａ、９ｂ…圧力溝

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平５−124425（ＪＰ，Ａ) 特開平５−169966（ＪＰ，Ａ) 特開平２−246823（ＪＰ，Ａ) 特開平３−57877（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B60H 1/14 B60H 1/08

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジンに連結された入力軸と、該入力軸
に固着された駆動歯車と、該駆動歯車と噛合する従動歯
車とを有し、密閉空間内において、該駆動歯車と該従動
歯車との回転により粘性流体を強制移送し、かつ吐出側
から内部漏れによる粘性流体の逆流を促して、該粘性流
体を発熱させる歯車ポンプ機構と、該歯車ポンプ機構を囲繞する外域に形成され、該粘性流
体の発生熱を循環水の温度上昇に変換するウォータジャ
ケットと、を具備し、前記密閉空間の形成側壁と前記駆動歯車の両端面及び前
記従動歯車の両端面との間には圧力溝が刻設され、該圧
力溝は該形成側壁に刻設された導圧溝により前記吐出側
と連通されていることを特徴とする車両用暖房装置。