JP3567633B2

JP3567633B2 - Viscous heater

Info

Publication number: JP3567633B2
Application number: JP22220996A
Authority: JP
Inventors: 孝徳岡部; 孝志伴; 文彦木谷; 努佐藤
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 1996-08-23
Filing date: 1996-08-23
Publication date: 2004-09-22
Anticipated expiration: 2016-08-23
Also published as: JPH1058958A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハウジング内に発熱室及び放熱室を区画し、発熱室内に収納された粘性流体をロータで剪断することにより発生した熱を放熱室内の循環流体に熱交換するビスカスヒータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
車載用の補助熱源として、車両のエンジンの駆動力を利用するビスカスヒータが注目されており、特開平２−２４６８２３号公報には車両用暖房装置に利用されるビスカスヒータが開示されている。このビスカスヒータでは、前部及び後部ハウジングが対設された状態で通しボルトにより締結され、内部に発熱室と、この発熱室の外域にウォータジャケットとを形成している。前記ウォータジャケットでは循環水が入水ポートから取り入れられ、出水ポートから外部の暖房回路へ送り出される。前部ハウジングには軸受装置を介して駆動軸が回動可能に支承され、駆動軸には発熱室内で回動可能なロータが固定されている。発熱室の内壁面と、ロータの外面とは互いに近接するラビリンス溝を構成し、これら発熱室の壁面とロータの外面との隙間にはシリコーンオイル等の粘性流体が介在される。
【０００３】
このビスカスヒータでは、駆動軸がエンジンにより駆動されると、発熱室内でロータが回動するため、粘性流体が発熱室の内壁面とロータの外面との間隙で剪断されて発熱する。そして、その発熱室で発生した熱は、ウォータジャケット内の循環水に熱交換され、加熱された循環水が暖房回路で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】
車両等に搭載され得る大きさに構成されたビスカスヒータにおいて、ロータの回動による粘性流体の剪断が効果的に行われるには、一般に発熱室の内壁面と、ロータ外面との隙間は数百μｍ程度と非常に小さくする必要がある。従って、ロータの駆動軸に対する組付け時に、ロータと駆動軸との直角度が悪くてロータが発熱室に対して傾斜した状態になると、ロータの外面が発熱室の内壁面と干渉して摩耗する。また、ロータと駆動軸との直角度が良い状態に組み付けられても、駆動軸に作用するベルトの張力により駆動軸が理想軸から傾斜した状態で駆動されることもあり、ロータが発熱室に対して傾いた状態となる場合がある。
【０００５】
この干渉を回避するため、発熱室の内壁面とロータの外面との間隔を拡大すると、粘性流体が剪断され難くなってロータの１回転当たりの発熱量が低下する。前記従来のビスカスヒータでは、ロータは駆動軸（シャフト）に固着されており，ラビリンス部（溝）の干渉を避けつつ発熱のための微小な間隙をラビリンス部（溝）間に保つためには、各部品の寸法公差を厳しくする必要があり、コストアップとなる。
【０００６】
本発明は前記従来の問題点に鑑みてなされたものであってその目的は、ロータの外面と発熱室の内壁面との隙間を剪断発熱が効果的に行われる大きさに確保し、ラビリンス部が形成されたロータと、ハウジング側のラビリンス部とが干渉し難いビスカスヒータを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するため、請求項１の発明は、ハウジング内に発熱室及び放熱室を区画し、前記発熱室内に収納された粘性流体をロータで剪断することにより発生した熱を前記放熱室内の循環流体に熱交換するビスカスヒータにおいて、前記ロータを駆動軸に対して相対回動不能、かつ該駆動軸に対して傾動可能に嵌合し、前記発熱室の内部と前記ロータとに互いに近接するラビリンス部を形成するとともに、前記ラビリンス部をロータの駆動軸の軸方向に対して傾斜した面を有する形状に形成した。
【０００８】
このビスカスヒータでは、前記発熱室の内部とロータとに互いに近接するラビリンス部が形成されているため、発熱室の容積当たりのロータ外面と発熱室内面との対向面の面積が増加し、粘性流体の剪断発熱効率が高まる。また、ロータが駆動軸に対して傾斜した状態、又は発熱室に対して傾斜した状態で回転しようとすると、ロータを発熱室に対して平行な状態にする方向（一般には駆動軸と直交する方向）に移動させようとする力が粘性流体を介してロータに作用する。ラビリンス部がロータの駆動軸の軸方向に対して傾斜した面を有する形状に形成されているため、その力が効率良くロータに作用する。そして、ロータが駆動軸に対して傾動可能なため、前記の力によりロータは発熱室に対して平行な状態に自動的にその姿勢が調整され、ロータ側のラビリンス部とハウジング側のラビリンス部との干渉が防止される。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１に記載の発明において、前記ロータは駆動軸に対してスプラインを介して結合されている。
このビスカスヒータでは、ロータと駆動軸とがスプラインを介して結合されるため、その嵌合状態が周方向でほぼ均一となり、前記調整作用が円滑に行われる。また、ロータと駆動軸との嵌合も簡単となる。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記ラビリンス部は駆動軸を含む切断面による断面形状が、互いに逆方向に傾く辺を有する台形に形成されている。
【００１１】
このビスカスヒータでは、ラビリンス部が駆動軸を中心とした円筒面に対して対称な形状のため、駆動軸が所定の水平状態にある場合に、ロータが駆動軸に対していずれの側に傾斜しても駆動軸を挟んだ両側から駆動軸と直交する状態に復帰する作用力を受ける。
【００１２】
請求項４の発明は、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の発明において、前記ロータは円盤状に形成され、前記ラビリンス部はその両面に形成されている。
【００１３】
このビスカスヒータでは、ロータの両側面において大きな発熱量が確保される。また、ロータが駆動軸に対していずれの側に傾斜しても、ロータの両側面から駆動軸と直交する状態に復帰する作用力を受ける。
【００１４】
請求項５の発明は、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の発明において、前記ロータは円盤状に形成され、前記ラビリンス部はその片面に形成されている。
【００１５】
このビスカスヒータでは、ロータの片面及び対向する発熱室の内壁面にラビリンス部が形成されるので、ロータ及びハウジングの加工が容易となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した一実施の形態を図１〜図４に従って説明する。
図１に示すように、前部ハウジング本体（第１のハウジング本体）１及び後部ハウジング本体（第２のハウジング本体）２は、各ハウジング本体１，２に設けられた凹部が互いに対向する状態で複数本のボルト３（図１では一本のみ図示）によって締結されている。両ハウジング本体１，２間にはシールのためのガスケット４が介在されている。両ハウジング本体１，２の凹部内には前部区画プレート５及び後部区画プレート６が収容されている。両区画プレート５，６はその外周縁部が互いに当接し、その当接面にＯリング７が配設されている。両区画プレート５，６は、熱伝導性に優れた材料（例えば、アルミニウムあるいはアルミニウム系合金）で形成されている。前部ハウジング本体１及び前部区画プレート５により前部ハウジング８が構成され、後部ハウジング本体２及び後部区画プレート６により後部ハウジング９が構成されている。
【００１７】
前部区画プレート５は、その中央部に形成された支持筒部５ａが前部ハウジング本体１と嵌合する状態で配設され、支持筒部５ａの外周部にＯリング１０が配設されている。後部区画プレート６は、その後端側に突設された筒部６ａの内面が、後部ハウジング本体２に突設された支持凸部２ａと嵌合する状態で配設され、支持凸部２ａの外周部にＯリング１１が配設されている。Ｏリング１０，１１は区画プレート５，６がハウジング本体１，２に対して前後方向に相対移動可能に緩く嵌合された状態であっても、その当接面の隙間のシールを確保する役割を果たす。
【００１８】
前部区画プレート５の後端側に設けられた凹部と、後部区画プレート６の前端面とによって発熱室１２が形成される。前部ハウジング本体１の内壁と前部区画プレート５の前端面との間には、発熱室１２の前側に隣接する円環状の前部ウォータジャケット１３が区画され、後部区画プレート６の外周部後端面と後部ハウジング本体２の内壁との間には、発熱室１２の後側に隣接する円環状の後部ウォータジャケット１４が区画される。前部ウォータジャケット１３及び後部ウォータジャケット１４は、発熱室１２に隣接する放熱室を構成する。
【００１９】
図１及び図２に示すように、後部区画プレート６には後部ウォータジャケット１４を区画して半径方向に延びるように形成された隔壁６ｂと、筒部６ａの外側に沿って周方向に延びる円弧状の２条のフィン６ｃとが突設されている。筒部６ａ、隔壁６ｂ及びフィン６ｃの各先端は、図１に示すように、後部ハウジング本体２の内壁面に当接されている。また、前部区画プレート５にも同様に、前部ウォータジャケット１３を区画して半径方向に延びるように形成された隔壁５ｂと、支持筒部５ａの外側に沿って周方向に延びる円弧状の２条のフィン５ｃとが突設されている。隔壁５ｂ及びフィン５ｃの各先端は、図１に示すように、前部ハウジング本体１の内壁面に当接されている。
【００２０】
後部ハウジング本体２の外周部（図１，２の上部）には、車両内に設けられた暖房回路（図示略）から後部ウォータジャケット１４に循環水を取り入れる入水ポート１５が形成され、後部区画プレート６には入水ポート１５と連通する孔６ｄが形成されている。前部ハウジング本体１の外周部（図１，２の上部）には、前部ウォータジャケット１３から循環水を暖房回路に送り出す出水ポート１６が形成され、前部区画プレート５には出水ポート１６と連通する孔５ｄが形成されている。また、両ハウジング本体１，２及び両区画プレート５，６には前部ウォータジャケット１３及び後部ウォータジャケット１４とを連通する連通路１７が形成されている。連通路１７はガスケット４を貫通している。従って、入水ポート１５から後部ウォータジャケット１４に導入された循環流体としての循環水は、フィン６ｃにガイドされて連通路１７に到る。そして、連通路１７を経て前部ウォータジャケット１３に導入され、フィン５ｃにガイドされて出水ポート１６へ導かれる。
【００２１】
前部区画プレート５には発熱室１２に隣接して軸封装置１８が、前部ハウジング１には軸受装置１９がそれぞれ設けられ、これらの装置１８，１９を介して駆動軸２０が回動可能に支持されている。軸封装置１８は主としてオイルシールのような部材からなる。駆動軸２０の後端部（図１の右端部）には、発熱室１２内に収納される円盤状のロータ２１が装着されている。駆動軸２０及びロータ２１の嵌合部にはスプライン２０ａ，２１ａが形成され、ロータ２１が駆動軸２０に対して相対回動不能、かつ傾動可能に嵌合されている。駆動軸２０の後端部及びロータ２１を収納する発熱室１２には、粘性流体としてのシリコーンオイルが充填され、発熱室１２の内壁面とロータ２１の外面との隙間には、表面張力に基づいてシリコーンオイルが満遍なく介在されている。
【００２２】
図１，３に示すように、ロータ２１の前後両側面にはラビリンス部としてのラビリンス溝２２が形成され、両区画プレート５，６には対応するラビリンス部としてのラビリンス溝２３が形成されている。ラビリンス溝２２，２３は駆動軸２０を含む切断面による断面形状が、互いに逆方向に傾く辺を有する台形（この実施の形態では駆動軸２０と平行な中心線に対して対称な台形）に形成されている。なお、図示の関係上、ロータ２１の片面に形成されたラビリンス溝２２の数を２条、各区画プレート５，６に形成されたラビリンス溝２３の数を３条としたが、ラビリンス溝２２，２３の数は一般にそれより多い。
【００２３】
駆動軸２０の外端部及び前部ハウジング１から前方に突設された支持筒部１ａの近傍には、電磁クラッチ２４が設けられている。電磁クラッチ２４は、アンギュラベアリング２５を介して支持筒部１ａ上に回転可能に支持されたプーリ２６と、駆動軸２０の外端部に止着された支持リング２７上にスライド可能に設けられた円板形状のクラッチ板２８とを備えている。クラッチ板２８の背面側には、板バネ２９が配設されている。板バネ２９は、その略中央部において支持リング２７に固定されるとともに、その外端部（図１では上下両端部）はクラッチ板２８の外周部に対しリベット等で連結されている。クラッチ板２８の片面は、プーリ２６の側端面２６ａと対向しており、側端面２６ａがもう一つのクラッチ板としての役目を果たす。
【００２４】
プーリ２６は、ベルトを介して車両のエンジン（いずれも図示せず）に作動連結される。また、前部ハウジング８には環状のソレノイドコイル３０が支持されている。ソレノイドコイル３０は、プーリ２６の外周部とアンギュラベアリング２５との間においてプーリ２６内に入り込むように配置されており、プーリ側端面２６ａを通してクラッチ板２８に電磁力を及ぼす。
【００２５】
前記のように構成されたビスカスヒータが外部暖房回路に接続された状態でエンジンが駆動されると、ベルトを介してプーリ２６にエンジンの回転力が伝達される。この状態で電磁クラッチ２４のソレノイドコイル３０が励磁されると、その電磁力によりクラッチ板２８が板バネ２９のバネ力に抗してプーリ２６の側端面２６ａに吸引接合される。そして、クラッチ板２８とプーリ２６との接合により、プーリ２６の回転がクラッチ板２８及び支持リング２７を介して駆動軸２０に伝達され、ロータ２１が一体的に回転される。ロータ２１の回転に伴い、シリコーンオイルが発熱室１２の内壁面とロータ２１の外面との間隙、即ち両ラビリンス溝２２，２３との間で剪断されて発熱する。この熱は区画プレート５，６を介してウォータジャケット１３，１４内の循環水に熱交換され、加熱された循環水が暖房回路（図示略）を介して車室内の暖房に供される。
【００２６】
ロータ２１が駆動軸２０と直交する理想的な状態で回転する場合、両ラビリンス溝２２，２３間の間隙はそれぞれ所定の大きさに保持され、ロータ２１は粘性流体から前後でバランスが取れた力を受けて安定した状態で回転する。ロータ２１が駆動軸２０に対して傾斜した状態、即ち発熱室１２に対して傾斜した状態で回転しようとすると、ロータ２１に作用する力のバランスが崩れる。例えばロータ２１の上側部が後方へ傾くと、駆動軸２０より上側後面のロータ２１のラビリンス溝２２と、それと対向するハウジング側のラビリンス溝２３との間隙が狭くなる。一方、駆動軸２０より上側前面のロータ２１のラビリンス溝２２と、それと対向するハウジング側のラビリンス溝２３との間隙が広くなる。また、ロータ２１の駆動軸２０より下側では逆の状態となる。
【００２７】
ロータ２１の回転に伴う粘性流体の剪断発熱量は両ラビリンス溝２２，２３の間隙の影響を受け、間隙が狭いと発熱量は大きくなり、粘性流体の膨張によりラビリンス溝２２，２３が受ける力も大きくなる。従って、ロータ２１が後側に傾いた場合、ラビリンス溝２２，２３の間隙が狭くなってラビリンス溝２２に作用する力が大きくなる箇所は、図３において鎖線で囲んだ領域Ａと対応する箇所であり、ロータ２１を駆動軸２０と直交する状態に復帰させようとする力が作用する箇所となる。ロータ２１が前側に傾いた場合は、後側に傾いた時と反対側の各ラビリンス溝２２，２３間の間隙が狭くなるため、同様にロータ２１を駆動軸２０と直交する状態に復帰させようとする力が作用する。
【００２８】
そして、ロータ２１が駆動軸２０に対して傾動可能に嵌合されているため、ロータ２１は前記粘性流体から受ける力の作用により、駆動軸２０と直交する状態にその姿勢が調整される。その結果、ロータ２１及びハウジング側の各ラビリンス溝２２，２３間に所定の間隙が確保され、両ラビリンス溝の干渉が回避される。
【００２９】
ラビリンス溝２２，２３の外側面２２ａ，２３ｂ及び内側面２２ｂ，２３ａを駆動軸２０の軸方向に対して平行に形成した場合は、ロータ２１が傾いた場合に外側面２２ａあるいは内側面２２ｂ全体がハウジング側のラビリンス溝２３の内側面２３ａあるいは外側面２３ｂに接近する割合が少ない。しかし、ラビリンス溝２２，２３の外側面２２ａ，２３ｂ及び内側面２２ｂ，２３ａが駆動軸２０の軸方向に対して傾斜した面を有する形状に形成されているため、ロータ２１が傾いた場合に外側面２２ａあるいは内側面２２ｂ全体がハウジング側のラビリンス溝２３の内側面２３ａあるいは外側面２３ｂに接近する。その結果、ロータ２１の傾斜角度が同じ場合、粘性流体がロータ２１を駆動軸２０と直交する状態に復帰させようとする力が大きくなる。なお、外側面とはラビリンス溝の対向する壁面のうち、ロータ２１の外周に近い側の壁面を意味し、内側面とはラビリンス溝の対向する壁面のうち、ロータ２１の中心に近い側の壁面を意味する。
【００３０】
また、ロータ２１が駆動軸２０と直交する状態で、駆動軸２０がベルトの張力等の力により水平状態から傾斜し、ロータ２１が発熱室１２に対して平行な状態から傾いた場合も、前記と同様にしてラビリンス溝２２，２３の間隔が変化する。この場合もその変化を解消する方向、即ちロータ２１が発熱室１２に対して平行な状態となるようにロータ２１の姿勢が自動的に調整される。
【００３１】
また、駆動軸２０に電磁クラッチ２４を介してプーリ２６の回転が伝達される構成のため、ロータ２１には電磁クラッチ２４がオン状態の時、リヤ側への付勢力が作用しがちとなる。しかし、ロータ２１がリヤ側へ移動しようとすると、ロータ２１の後側面に形成されたラビリンス溝２２と、後部ハウジング９側のラビリンス溝２３との間隙が狭くなる。その結果、前記と同様に従来の構成に比して粘性流体からロータ２１を前側に押圧する大きな力が作用する状態となり、ラビリンス溝２２，２３が干渉する程度までロータ２１がリヤ側（後側）へ移動することは回避される。
【００３２】
この実施の形態では以下の効果を有する。
（イ）発熱室１２の内部とロータ２１とに互いに近接するラビリンス溝２２，２３が形成されているため、発熱室１２の容積当たりのロータ２１の外面と発熱室１２の内面との対向面の面積（剪断に寄与する面積）が増加し、粘性流体の剪断発熱効率が高まる。
【００３３】
（ロ）ラビリンス溝２２，２３がロータ２１の駆動軸２０の軸方向に対して傾斜した面を有する形状に形成されているため、ロータ２１が駆動軸２０に対して傾斜した状態、即ち発熱室１２に対して傾斜した状態で回転しようとすると、ロータ２１を駆動軸２０と直交する方向に移動させようとする大きな力が粘性流体を介して効果的にロータ２１に作用し、ロータ２１が駆動軸２０と直交する状態に自動的にその姿勢が調整される。その結果、ロータ２１側のラビリンス溝２２とハウジング側のラビリンス溝２３との干渉が防止されるので、ロータ２１を駆動軸２０に固定する場合に比べて、各部品の寸法公差を厳しくする必要がなく、製造コストを下げることができる。
【００３４】
また、ラビリンス溝がロータ２１の駆動軸２０の軸方向に対して傾斜した面を有する形状に形成されているため、駆動軸と平行な面の従来構成の場合に比較してロータ２１の突条部の剛性を増すことができる。
【００３５】
（ハ）ロータ２１は駆動軸２０に対してスプライン２１ａ，２０ａを介して結合されるため、その嵌合状態が周方向でほぼ均一となり、前記調整作用が円滑に行われる。また、ロータ２１と駆動軸２０との嵌合（組み付け作業）も簡単となる。
【００３６】
（ニ）ラビリンス溝２２，２３は駆動軸２０を含む切断面による断面形状が、互いに逆方向に傾く辺を有する台形に形成されている。従って、ラビリンス溝２２，２３が駆動軸２０を中心とした円筒面に対して両側に互いに逆方向に傾く傾斜面が存在する形状となり、ロータ２１が駆動軸２０に対していずれの側に傾斜しても、ロータ２１は駆動軸２０と直交する状態に復帰する作用力を駆動軸２０を挟んだ両側から受け、姿勢調整作用が効率良く行われる。
【００３７】
（ホ）ロータ２１は円盤状に形成され、ラビリンス溝２２，２３がその両面に形成されているため、ロータ２１の両側面において大きな発熱量が確保される。また、ロータ２１が駆動軸２０に対していずれの側に傾斜しても、ロータ２１の両側面から駆動軸２０と直交する状態に復帰する作用力を受け、姿勢調整作用がより効率良く行われる。
【００３８】
（ヘ）発熱室１２が前部ウォータジャケット１３及び後部ウォータジャケット１４によって挟まれるように配置されているため、発熱室１２で発生した熱の大部分が両区画プレート５，６を介して両ウォータジャケット１３，１４の循環水（循環流体）に伝達され、循環流体の加熱に有効に使用される。
【００３９】
（ト）両区画プレート５，６が熱伝導率の良い材質（アルミニウム又はアルミニウム合金）で形成されているため、発熱室１２で発生した熱が効率良くウォータジャケット１３，１４の循環水に伝達される。
【００４０】
（チ）循環水が両ウォータジャケット１３，１４内をフィン５ｃ，６ｃに案内されて定められた順路で循環するため、ウォータジャケット１３，１４内で循環水の流路の短絡や滞留を生じることがない。このため、前後両区画プレート５，６を挟んで、発熱室１２の粘性流体からウォータジャケット１３，１４の循環水への熱交換を効率良く行うことができる。また、フィン５ｃ，６ｃの存在により、ウォータジャケット１３，１４内の循環水と、両区画プレート５，６の接触面積が増大し、熱交換効率が向上する。
【００４１】
なお、本発明は前記各実施の形態に限定されるものではなく、例えば次のように具体化してもよい。
（１）ラビリンス溝２２，２３の形状は、駆動軸２０を含む切断面による断面形状が駆動軸２０と平行な中心線に対して対称な台形に限定されるものではなく、平行でない２辺の傾きが異なっても互いに逆方向に傾く辺を有していれば、（ニ）の効果が得られる。
【００４２】
（２）ラビリンス溝２２，２３の形状を、駆動軸２０を含む切断面による断面形状が、図５（ａ）に示すように、ロータ２１のラビリンス溝２２の外側面２２ａ側のみ駆動軸２０の中心から離れる方向に向かって傾斜するように形成する。この場合、ロータ２１が傾斜した時にロータ２１に対してその姿勢を発熱室１２と直交する状態に調整するように効果的な力を作用させる箇所は前記実施の形態の１／２となるが、ロータ２１は発熱室１２と平行な状態にその姿勢が調整される。
【００４３】
（３）図５（ｂ）に示すように、ロータ２１のラビリンス溝２２の内側面２２ｂ側のみ駆動軸２０の中心から離れる方向に向かって延びる傾斜面に形成する。この場合も、ロータ２１が傾斜した時にロータ２１に対してその姿勢を発熱室１２と直交する状態に調整するように効果的な力を作用させる箇所は前記実施の形態の１／２となるが、ロータ２１は発熱室１２と平行な状態にその姿勢が調整される。
【００４４】
（４）図６に示すように、ラビリンス溝２２，２３をロータ２１の片面のみに設けてもよい。この場合、ロータ２１が傾斜した時にロータ２１に対してその姿勢を発熱室１２と直交する状態に調整するように効果的な力を作用させる箇所は前記実施の形態の１／２となるが、ロータ２１は発熱室１２と平行な状態にその姿勢が調整される。また、ロータ２１及びハウジング（具体的には両区画プレート５，６）の加工が簡単となる。
【００４５】
（５）ロータ２１の片側のみにラビリンス溝２２を設け、それに対応してハウジング側にラビリンス溝２３を設ける構成を採用し、駆動軸２０に電磁クラッチ２４を介してプーリ２６の回転を伝達する場合は、図６とは反対に、ラビリンス溝２２をロータ２１のリヤ側に配設する。この場合、電磁クラッチ２４がオン状態の時、ロータ２１にリヤ側への付勢力が作用しても、ラビリンス溝２２，２３による対向表面積の増大及びその傾斜した面により、ロータ２１に対してロータ２１を前側へ押圧する力が粘性流体から効果的に作用されるため、ロータ２１のラビリンス溝２２とハウジング側のラビリンス溝２３との干渉を回避できる。
【００４６】
（６）ラビリンス溝２２，２３の形状は、断面が台形や四角形、即ち直線のみで形成された形状に限らず、図７に示すように、曲線部を含む形状であってもよい。
【００４７】
（７）ロータ２１を駆動軸２０に対して相対回動不能、かつ該駆動軸２０に対して傾動可能に嵌合する構成として、スプライン２０ａ，２１ａを使用せずに、他の結合を使用してもよい。
【００４８】
（８）プーリ２６と駆動軸２０との間に電磁クラッチ２４を設けずに、プーリ２６の回転を直接駆動軸２０に伝達する構成としてもよい。
（９）区画プレート５，６に形成されたフィン５ｃ，６ｃをハウジングと当接しないように形成したり、完全に省略してもよい。
【００４９】
（１０）両ウォータジャケット１３，１４を連通路１７で連通させずに、入水ポート１５及び出水ポート１６を両ウォータジャケット１３，１４で共用可能な形状としてもよい。両ウォータジャケット１３，１４に入水ポート１５から同時に循環水が導入され、それぞれウォータジャケット１３，１４内を通過した循環水は出水ポート１６から外部暖房回路に送り出される。
【００５０】
（１１）放熱室（ウォータジャケット）を発熱室１２の片側のみに設けてもよい。
（１２）区画プレート５，６の材質をアルミニウム及びアルミニウム系合金以外のものとしてもよい。
【００５１】
なお、本明細書で言う「粘性流体」とは、ロータの剪断作用を受けて流体摩擦に基づく熱を発生するあらゆる媒体を意味するものであり、高粘度の液体や半流動体に限定されず、ましてやシリコーンオイルに限定されるものではない。
【００５２】
前記実施の形態及び変更例から把握できる請求項記載以外の発明について、以下にその効果とともに記載する。
（１）請求項５に記載の発明において、ラビリンス部をロータの駆動軸への動力伝達側と反対側の面に形成する。この場合、駆動軸に電磁クラッチを介して回転力が伝達される構成を採用しても、電磁クラッチ２４のオン状態において、ロータのラビリンス部とハウジング側のラビリンス部との干渉を回避できる。
【００５３】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１〜請求項５に記載の発明によれば、ロータが水平状態の駆動軸に対して傾斜した状態で回転しようとすると、ロータを駆動軸と直交する方向に移動させようとする力が粘性流体を介してロータに作用し、ロータが駆動軸と直交する状態に自動的にその姿勢が調整される。その結果、ロータ側のラビリンス部とハウジング側のラビリンス部との干渉が防止されるので、各部品の寸法公差を厳しくする必要がなく、製造コストをさげることができる。
【００５４】
請求項２に記載の発明によれば、ロータは駆動軸に対してスプラインを介して結合されるため、その嵌合状態が周方向でほぼ均一となり、前記調整作用が円滑に行われる。また、ロータと駆動軸との嵌合（組み付け作業）も簡単となる。
【００５５】
請求項３に記載の発明によれば、ラビリンス部は駆動軸を含む切断面による断面形状が、互いに逆方向に傾く辺を有する台形に形成されている。従って、ロータが駆動軸に対していずれの側に傾斜しても、ロータは駆動軸と直交する状態に復帰する作用力を駆動軸を挟んだ両側から受け、姿勢調整作用が効率良く行われる。
【００５６】
請求項４に記載の発明によれば、ロータは円盤状に形成され、ラビリンス部がその両面に形成されているため、ロータの両側面において大きな発熱量が確保される。また、ロータが駆動軸に対していずれの側に傾斜しても、ロータは駆動軸と直交する状態に復帰する作用力をその両側面から効率良く受け、姿勢調整作用がより効率良く行われる。
【００５７】
請求項５に記載の発明によれば、ロータは円盤状に形成され、ロータの片面及び対向する発熱室の内壁面にラビリンス部が形成されるので、ロータの両面にラビリンス部を形成する場合に比較して、ロータ及びハウジングの加工が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態を示す図２のＩ−Ｉ線断面図。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線断面図。
【図３】ロータの部分断面図。
【図４】駆動軸とロータとの関係を示す概略部分斜視図。
【図５】変更例のロータの部分断面図。
【図６】別の変更例のロータの部分断面図。
【図７】別の変更例のロータの部分断面図。
【符号の説明】
８…前部ハウジング、９…後部ハウジング、１２…発熱室、１３…放熱室としての前部ウォータジャケット、１４…放熱室としての後部ウォータジャケット、２０…駆動軸、２１…ロータ、２０ａ，２１ａ…スプライン、２２，２３…ラビリンス部としてのラビリンス溝。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a viscous heater that partitions a heat generating chamber and a heat radiating chamber in a housing, and exchanges heat generated by shearing a viscous fluid contained in the heat generating chamber with a rotor to a circulating fluid in the heat radiating chamber.
[0002]
[Prior art]
A viscous heater that utilizes the driving force of a vehicle engine has attracted attention as an auxiliary heat source for a vehicle, and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-246823 discloses a viscous heater used for a vehicle heating device. In this viscous heater, the front and rear housings are fastened by through bolts in a state of being opposed to each other to form a heat generating chamber inside and a water jacket outside the heat generating chamber. In the water jacket, circulating water is taken in from an inlet port and sent out from an outlet port to an external heating circuit. A drive shaft is rotatably supported on the front housing via a bearing device, and a rotor rotatable in the heat generating chamber is fixed to the drive shaft. The inner wall surface of the heating chamber and the outer surface of the rotor form a labyrinth groove that is close to each other, and a viscous fluid such as silicone oil is interposed in a gap between the wall surface of the heating chamber and the outer surface of the rotor.
[0003]
In this viscous heater, when the drive shaft is driven by the engine, the rotor rotates in the heat generating chamber, so that the viscous fluid is sheared in the gap between the inner wall surface of the heat generating chamber and the outer surface of the rotor to generate heat. Then, the heat generated in the heat generating chamber is exchanged with the circulating water in the water jacket, and the heated circulating water is supplied to the heating of the vehicle interior by the heating circuit.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In a viscous heater configured to have a size that can be mounted on a vehicle or the like, a gap between the inner wall surface of the heat generating chamber and the outer surface of the rotor is generally several hundreds in order to effectively shear the viscous fluid by rotating the rotor. It needs to be very small, about μm. Accordingly, when the rotor and the drive shaft are attached to the drive shaft and the rotor is inclined with respect to the heat generating chamber due to a bad perpendicularity between the rotor and the drive shaft, the outer surface of the rotor interferes with the inner wall surface of the heat generating chamber and wears. . Further, even when the rotor and the drive shaft are assembled in a state where the perpendicularity is good, the drive shaft may be driven in a state where the drive shaft is inclined from the ideal axis due to the tension of the belt acting on the drive shaft. In some cases, it may be inclined.
[0005]
If the distance between the inner wall surface of the heat generating chamber and the outer surface of the rotor is increased to avoid this interference, the viscous fluid is less likely to be sheared and the amount of heat generated per rotation of the rotor is reduced. In the above-described conventional viscous heater, the rotor is fixed to the drive shaft (shaft), and in order to keep a small gap for heat generation between the labyrinth portions (grooves) while avoiding interference of the labyrinth portions (grooves), It is necessary to tighten the dimensional tolerance of each part, which increases the cost.
[0006]
The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and has as its object to secure a clearance between an outer surface of a rotor and an inner wall surface of a heat generating chamber to a size where shear heat generation is effectively performed, and to provide a labyrinth portion. An object of the present invention is to provide a viscous heater in which the rotor formed with the ribs and the labyrinth portion on the housing side hardly interfere with each other.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 divides a heat generating chamber and a heat radiating chamber in a housing, and generates heat generated by shearing a viscous fluid stored in the heat generating chamber with a rotor in the heat radiating chamber. A viscous heater that exchanges heat with the circulating fluid, wherein the rotor is fitted so as not to be able to rotate relative to the drive shaft and to be tiltable with respect to the drive shaft, and is close to the inside of the heat generating chamber and the rotor. The labyrinth portion is formed, and the labyrinth portion is formed in a shape having a surface inclined with respect to the axial direction of the drive shaft of the rotor.
[0008]
In this viscous heater, since a labyrinth portion is formed close to the inside of the heat generating chamber and the rotor, the area of the facing surface between the rotor outer surface and the heat generating chamber surface per volume of the heat generating chamber increases, and the viscous fluid is increased. Shear heating efficiency is increased. If the rotor is to be rotated in a state of being inclined with respect to the drive shaft or in a state of being inclined with respect to the heat generating chamber, a direction in which the rotor is parallel to the heat generating chamber (generally a direction orthogonal to the drive shaft). ) Acts on the rotor via the viscous fluid. Since the labyrinth portion is formed in a shape having a surface inclined with respect to the axial direction of the drive shaft of the rotor, the force acts on the rotor efficiently. Then, since the rotor can be tilted with respect to the drive shaft, the posture of the rotor is automatically adjusted to be in a state parallel to the heat generating chamber by the above-mentioned force, and the labyrinth part on the rotor side and the labyrinth part on the housing side are moved. Interference is prevented.
[0009]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the rotor is coupled to a drive shaft via a spline.
In this viscous heater, since the rotor and the drive shaft are connected via the spline, the fitting state is substantially uniform in the circumferential direction, and the adjustment operation is performed smoothly. Further, the fitting between the rotor and the drive shaft is also simplified.
[0010]
According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the invention, the labyrinth portion is formed in a trapezoidal shape having a cross section formed by a cut surface including a drive shaft and having sides inclined in mutually opposite directions.
[0011]
In this viscous heater, since the labyrinth portion is symmetrical with respect to the cylindrical surface about the drive shaft, when the drive shaft is in a predetermined horizontal state, the rotor is inclined to any side with respect to the drive shaft. Even from both sides of the drive shaft, an operation force for returning to a state orthogonal to the drive shaft is received.
[0012]
According to a fourth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the rotor is formed in a disk shape, and the labyrinth portions are formed on both surfaces thereof.
[0013]
In this viscous heater, a large amount of heat is secured on both side surfaces of the rotor. In addition, regardless of which side the rotor is inclined with respect to the drive shaft, the rotor receives an acting force that returns to a state perpendicular to the drive shaft from both sides of the rotor.
[0014]
According to a fifth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the rotor is formed in a disk shape, and the labyrinth portion is formed on one surface thereof.
[0015]
In this viscous heater, the labyrinth portion is formed on one surface of the rotor and the inner wall surface of the heat generating chamber facing the rotor, so that the processing of the rotor and the housing is facilitated.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1, the front housing main body (first housing main body) 1 and the rear housing main body (second housing main body) 2 are in a state where the concave portions provided in the housing main bodies 1 and 2 face each other. It is fastened by a plurality of bolts 3 (only one is shown in FIG. 1). A gasket 4 for sealing is interposed between the two housing bodies 1 and 2. A front partition plate 5 and a rear partition plate 6 are accommodated in recesses of both housing bodies 1 and 2. The outer peripheral edges of the partition plates 5 and 6 are in contact with each other, and an O-ring 7 is provided on the contact surface. Both partition plates 5 and 6 are formed of a material having excellent thermal conductivity (for example, aluminum or an aluminum-based alloy). A front housing 8 is formed by the front housing body 1 and the front partition plate 5, and a rear housing 9 is formed by the rear housing body 2 and the rear partition plate 6.
[0017]
The front partition plate 5 is provided with a support tubular portion 5a formed at the center thereof fitted to the front housing body 1, and an O-ring 10 is provided on the outer peripheral portion of the support tubular portion 5a. I have. The rear partition plate 6 is configured such that an inner surface of a cylindrical portion 6 a protruding from a rear end side thereof is supported by a support protruding portion 2 fit with a The O-ring 11 is provided on the outer periphery of the support protrusion 2a. The O-rings 10 and 11 serve to ensure the sealing of the gap between the contact surfaces even when the partition plates 5 and 6 are loosely fitted to the housing bodies 1 and 2 so as to be relatively movable in the front-rear direction. Fulfill.
[0018]
The heat generating chamber 12 is formed by the concave portion provided on the rear end side of the front partition plate 5 and the front end surface of the rear partition plate 6. An annular front water jacket 13 is defined between the inner wall of the front housing body 1 and the front end face of the front partition plate 5 and is adjacent to the front side of the heat generating chamber 12. An annular rear water jacket 14 is defined between the end face and the inner wall of the rear housing body 2 and is adjacent to the rear side of the heating chamber 12. The front water jacket 13 and the rear water jacket 14 constitute a heat radiating chamber adjacent to the heat generating chamber 12.
[0019]
As shown in FIGS. 1 and 2, the rear partition plate 6 partitions the rear water jacket 14 so as to extend in the radial direction, and a circle extending in the circumferential direction along the outside of the cylindrical portion 6a. Two arc-shaped fins 6c protrude. As shown in FIG. 1, the distal ends of the cylindrical portion 6a, the partition 6b, and the fin 6c are in contact with the inner wall surface of the rear housing body 2. Similarly, the front partition plate 5 has a partition wall 5b formed so as to partition the front water jacket 13 so as to extend in the radial direction, and a circular arc shape extending in the circumferential direction along the outer side of the support tubular portion 5a. Two fins 5c protrude. Each end of the partition 5b and the fin 5c is in contact with the inner wall surface of the front housing body 1, as shown in FIG.
[0020]
A water inlet port 15 for taking in circulating water from a heating circuit (not shown) provided in the vehicle into the rear water jacket 14 is formed on an outer peripheral portion (upper portion in FIGS. 1 and 2) of the rear housing body 2. 6 has a hole 6d communicating with the water inlet port 15. A water outlet port 16 for sending out circulating water from the front water jacket 13 to the heating circuit is formed in an outer peripheral portion (upper part in FIGS. 1 and 2) of the front housing body 1, and a water outlet port 16 is formed in the front partition plate 5. A communicating hole 5d is formed. A communication passage 17 is formed in both the housing main bodies 1 and 2 and the partition plates 5 and 6 to communicate the front water jacket 13 and the rear water jacket 14. The communication passage 17 extends through the gasket 4. Therefore, the circulating water as the circulating fluid introduced from the water inlet port 15 into the rear water jacket 14 is guided by the fins 6c and reaches the communication passage 17. Then, the water is introduced into the front water jacket 13 through the communication path 17 and guided to the water discharge port 16 by being guided by the fins 5c.
[0021]
The front partition plate 5 is provided with a shaft sealing device 18 adjacent to the heat generating chamber 12, and the front housing 1 is provided with a bearing device 19, through which the drive shaft 20 is rotatable. It is supported by. The shaft sealing device 18 mainly includes a member such as an oil seal. At the rear end (right end in FIG. 1) of the drive shaft 20, a disk-shaped rotor 21 housed in the heat generating chamber 12 is mounted. Splines 20 a, 21 a are formed in a fitting portion between the drive shaft 20 and the rotor 21, and the rotor 21 is fitted to the drive shaft 20 so that the rotor 21 cannot rotate relative to the drive shaft 20 and can tilt. Silicone oil as a viscous fluid is filled in the rear end portion of the drive shaft 20 and the heat generating chamber 12 that houses the rotor 21, and a gap between the inner wall surface of the heat generating chamber 12 and the outer surface of the rotor 21 is formed based on surface tension. Silicone oil is evenly interposed.
[0022]
As shown in FIGS. 1 and 3, labyrinth grooves 22 as labyrinth portions are formed on both front and rear sides of the rotor 21, and labyrinth grooves 23 as corresponding labyrinth portions are formed in both partition plates 5 and 6. . The labyrinth grooves 22 and 23 are formed in a trapezoidal shape (in this embodiment, trapezoidal in shape with respect to a center line parallel to the drive shaft 20) having a cross section formed by a cut surface including the drive shaft 20 and having sides inclined in opposite directions. Have been. Although the number of labyrinth grooves 22 formed on one surface of the rotor 21 is two and the number of labyrinth grooves 23 formed on each of the partition plates 5 and 6 is three, for the sake of illustration, the labyrinth grooves 22, The number of 23 is generally higher.
[0023]
An electromagnetic clutch 24 is provided near the outer end of the drive shaft 20 and the support cylinder 1a projecting forward from the front housing 1. The electromagnetic clutch 24 is slidably provided on a pulley 26 rotatably supported on the support cylinder 1 a via an angular bearing 25 and on a support ring 27 fixed to the outer end of the drive shaft 20. And a disk-shaped clutch plate 28. A leaf spring 29 is provided on the back side of the clutch plate 28. The leaf spring 29 is fixed to the support ring 27 at a substantially central portion thereof, and its outer end (upper and lower ends in FIG. 1) is connected to the outer peripheral portion of the clutch plate 28 by rivets or the like. One surface of the clutch plate 28 faces the side end surface 26a of the pulley 26, and the side end surface 26a functions as another clutch plate.
[0024]
The pulley 26 is operatively connected to a vehicle engine (neither is shown) via a belt. The front housing 8 supports an annular solenoid coil 30. The solenoid coil 30 is disposed between the outer peripheral portion of the pulley 26 and the angular bearing 25 so as to enter the pulley 26, and applies an electromagnetic force to the clutch plate 28 through the pulley-side end surface 26a.
[0025]
When the engine is driven while the viscous heater configured as described above is connected to the external heating circuit, the rotational force of the engine is transmitted to the pulley 26 via the belt. In this state, the solenoid coil 30 of the electromagnetic clutch 24 is excited. When The electromagnetic force causes the clutch plate 28 to be attracted and joined to the side end surface 26a of the pulley 26 against the spring force of the leaf spring 29. Then, by joining the clutch plate 28 and the pulley 26, the rotation of the pulley 26 is transmitted to the drive shaft 20 via the clutch plate 28 and the support ring 27, and the rotor 21 is integrally rotated. As the rotor 21 rotates, the silicone oil is sheared between the inner wall surface of the heat generating chamber 12 and the outer surface of the rotor 21, that is, between the labyrinth grooves 22 and 23 to generate heat. This heat is exchanged with the circulating water in the water jackets 13 and 14 via the partition plates 5 and 6, and the heated circulating water is used for heating the vehicle interior through a heating circuit (not shown).
[0026]
When the rotor 21 rotates in an ideal state perpendicular to the drive shaft 20, the gap between the two labyrinth grooves 22 and 23 is maintained at a predetermined size, and the rotor 21 is balanced by a viscous fluid from the front and back. In response, it rotates in a stable state. If the rotor 21 tries to rotate in a state inclined with respect to the drive shaft 20, that is, in a state inclined with respect to the heat generating chamber 12, the balance of the force acting on the rotor 21 is lost. For example, when the upper portion of the rotor 21 is inclined rearward, the gap between the labyrinth groove 22 of the rotor 21 on the rear surface above the drive shaft 20 and the opposing labyrinth groove 23 on the housing side becomes narrower. On the other hand, above the drive shaft 20 Side front The gap between the labyrinth groove 22 of the rotor 21 and the opposing labyrinth groove 23 on the housing side increases. On the other hand, the state is reversed below the drive shaft 20 of the rotor 21.
[0027]
The amount of heat generated by shearing of the viscous fluid due to the rotation of the rotor 21 is affected by the gap between the two labyrinth grooves 22 and 23. If the gap is small, the amount of heat generated increases, and the force exerted on the labyrinth grooves 22 and 23 by expansion of the viscous fluid is large. Become. Therefore, when the rotor 21 is tilted rearward, the location where the gap between the labyrinth grooves 22 and 23 becomes narrow and the force acting on the labyrinth groove 22 becomes large is the location corresponding to the area A surrounded by the chain line in FIG. This is where a force acts to return the rotor 21 to a state perpendicular to the drive shaft 20. When the rotor 21 is tilted forward, the gap between the labyrinth grooves 22 and 23 on the opposite side from that when the rotor 21 is tilted rearward becomes narrower, so that the rotor 21 is similarly returned to a state perpendicular to the drive shaft 20. Force acts.
[0028]
Since the rotor 21 is tiltably fitted to the drive shaft 20, the posture of the rotor 21 is adjusted to be perpendicular to the drive shaft 20 by the action of the force received from the viscous fluid. As a result, a predetermined gap is secured between the labyrinth grooves 22 and 23 on the rotor 21 and the housing side, and interference between the labyrinth grooves is avoided.
[0029]
When the outer surfaces 22a, 23b and the inner surfaces 22b, 23a of the labyrinth grooves 22, 23 are formed parallel to the axial direction of the drive shaft 20, when the rotor 21 is inclined, the outer surface 22a or the entire inner surface 22b is formed. The ratio of approaching the inner side surface 23a or the outer side surface 23b of the labyrinth groove 23 on the housing side is small. However, since the outer side surfaces 22a, 23b and the inner side surfaces 22b, 23a of the labyrinth grooves 22, 23 are formed in a shape having a surface inclined with respect to the axial direction of the drive shaft 20, when the rotor 21 is inclined, the outer surface is formed. The entire side surface 22a or the inner side surface 22b approaches the inner side surface 23a or the outer side surface 23b of the labyrinth groove 23 on the housing side. As a result, when the inclination angle of the rotor 21 is the same, the force of the viscous fluid for returning the rotor 21 to a state perpendicular to the drive shaft 20 increases. In addition, the outer surface means a wall surface on the side closer to the outer periphery of the rotor 21 among the opposing wall surfaces of the labyrinth groove, and the inner surface means a wall surface on the side closer to the center of the rotor 21 among the opposing wall surfaces of the labyrinth groove. Means
[0030]
Further, when the rotor 21 is inclined from a horizontal state by a force such as belt tension while the rotor 21 is orthogonal to the drive shaft 20 and the rotor 21 is inclined from a state parallel to the heat generating chamber 12, Similarly, the distance between the labyrinth grooves 22 and 23 changes. Also in this case, the attitude of the rotor 21 is automatically adjusted so that the change is canceled, that is, the rotor 21 is in a state parallel to the heat generating chamber 12.
[0031]
In addition, since the rotation of the pulley 26 is transmitted to the drive shaft 20 via the electromagnetic clutch 24, when the electromagnetic clutch 24 is in the ON state, the urging force to the rear side tends to act on the rotor 21. However, when the rotor 21 moves to the rear side, the gap between the labyrinth groove 22 formed on the rear side surface of the rotor 21 and the labyrinth groove 23 on the rear housing 9 side becomes narrow. As a result, as described above, a large force for pressing the rotor 21 forward is applied from the viscous fluid as compared with the conventional configuration, and the rotor 21 is moved to the rear (rear side) until the labyrinth grooves 22 and 23 interfere with each other. Moving to ()) is avoided.
[0032]
This embodiment has the following effects.
(A) Since the labyrinth grooves 22 and 23 are formed close to each other in the interior of the heat generating chamber 12 and the rotor 21, the opposing surfaces of the outer surface of the rotor 21 and the inner surface of the heat generating chamber 12 per volume of the heat generating chamber 12 are formed. The area (the area that contributes to shearing) increases, and the shear heat generation efficiency of the viscous fluid increases.
[0033]
(B) Since the labyrinth grooves 22 and 23 are formed in a shape having a surface inclined with respect to the axial direction of the drive shaft 20 of the rotor 21, the rotor 21 is inclined with respect to the drive shaft 20, that is, the heat generating chamber. When the rotor 21 is rotated in a state inclined with respect to the drive shaft 12, a large force for moving the rotor 21 in a direction perpendicular to the drive shaft 20 effectively acts on the rotor 21 via the viscous fluid, and the rotor 21 is driven. The posture is automatically adjusted so as to be orthogonal to the axis 20. As a result, interference between the labyrinth groove 22 on the rotor 21 side and the labyrinth groove 23 on the housing side is prevented, so that it is necessary to tighten the dimensional tolerance of each component as compared with the case where the rotor 21 is fixed to the drive shaft 20. Therefore, the manufacturing cost can be reduced.
[0034]
Further, since the labyrinth groove is formed in a shape having a surface inclined with respect to the axial direction of the drive shaft 20 of the rotor 21, the ribs of the rotor 21 are formed in comparison with the conventional configuration having a surface parallel to the drive shaft. The rigidity of the part can be increased.
[0035]
(C) Since the rotor 21 is coupled to the drive shaft 20 via the splines 21a and 20a, the fitting state is substantially uniform in the circumferential direction, and the adjustment operation is performed smoothly. Further, the fitting (assembly work) between the rotor 21 and the drive shaft 20 is also simplified.
[0036]
(D) The labyrinth grooves 22 and 23 are formed in a trapezoidal shape having cross-sections formed by cut surfaces including the drive shaft 20 and having sides inclined in opposite directions. Accordingly, the labyrinth grooves 22 and 23 have a shape in which inclined surfaces which are inclined in opposite directions to each other with respect to the cylindrical surface around the drive shaft 20, and the rotor 21 is inclined to either side with respect to the drive shaft 20. However, the rotor 21 receives the acting force for returning to the state perpendicular to the drive shaft 20 from both sides of the drive shaft 20, and the posture adjustment operation is efficiently performed.
[0037]
(E) Since the rotor 21 is formed in a disk shape and the labyrinth grooves 22 and 23 are formed on both surfaces thereof, a large amount of heat is secured on both side surfaces of the rotor 21. Also, regardless of which side the rotor 21 is inclined with respect to the drive shaft 20, the operating force for returning to a state perpendicular to the drive shaft 20 is received from both side surfaces of the rotor 21, and the posture adjustment operation is performed more efficiently. .
[0038]
(F) Since the heat generating chamber 12 is arranged so as to be sandwiched between the front water jacket 13 and the rear water jacket 14, most of the heat generated in the heat generating chamber 12 is transmitted through both the partition plates 5, 6 to both the water jackets. It is transmitted to the circulating water (circulating fluid) of the jackets 13 and 14 and is used effectively for heating the circulating fluid.
[0039]
(G) Since both partition plates 5 and 6 are formed of a material having good thermal conductivity (aluminum or aluminum alloy), heat generated in the heat generating chamber 12 is efficiently transmitted to the circulating water of the water jackets 13 and 14. You.
[0040]
(H) The circulating water is guided by the fins 5c and 6c in the water jackets 13 and 14 and circulates in a predetermined path, so that the flow path of the circulating water in the water jackets 13 and 14 is short-circuited or accumulated. There is no. Therefore, the heat exchange from the viscous fluid in the heat generating chamber 12 to the circulating water in the water jackets 13 and 14 can be efficiently performed with the front and rear partition plates 5 and 6 interposed therebetween. In addition, due to the presence of the fins 5c and 6c, the contact area between the circulating water in the water jackets 13 and 14 and the partition plates 5 and 6 increases, and the heat exchange efficiency improves.
[0041]
The present invention is not limited to the above embodiments, but may be embodied as follows, for example.
(1) The shape of the labyrinth grooves 22 and 23 is not limited to a trapezoid whose cross-sectional shape by a cut surface including the drive shaft 20 is symmetrical with respect to a center line parallel to the drive shaft 20. Even if the inclinations are different, if the sides have sides inclined in opposite directions, the effect (d) can be obtained.
[0042]
(2) The cross-sectional shape of the labyrinth grooves 22 and 23 by the cut surface including the drive shaft 20 is such that the drive shaft 20 is formed only on the outer surface 22a side of the labyrinth groove 22 of the rotor 21 as shown in FIG. It is formed so as to be inclined in a direction away from the center. In this case, when the rotor 21 is inclined, an effective force is applied to the rotor 21 so as to adjust its posture so as to be orthogonal to the heat generating chamber 12, which is １／ of the above-described embodiment. The posture of the rotor 21 is adjusted so as to be parallel to the heating chamber 12.
[0043]
(3) As shown in FIG. 5B, only the inner surface 22b side of the labyrinth groove 22 of the rotor 21 is formed on an inclined surface extending in a direction away from the center of the drive shaft 20. Also in this case, when the rotor 21 is inclined, the position where an effective force is applied to the rotor 21 so as to adjust its posture to be perpendicular to the heat generating chamber 12 is １／ of that in the above embodiment. The attitude of the rotor 21 is adjusted to be parallel to the heat generating chamber 12.
[0044]
(4) As shown in FIG. 6, the labyrinth grooves 22 and 23 may be provided only on one side of the rotor 21. In this case, when the rotor 21 is inclined, an effective force is applied to the rotor 21 so as to adjust its posture so as to be orthogonal to the heat generating chamber 12, which is １／ of the above-described embodiment. The posture of the rotor 21 is adjusted so as to be parallel to the heating chamber 12. Further, the processing of the rotor 21 and the housing (specifically, both the partition plates 5 and 6) is simplified.
[0045]
(5) A configuration in which a labyrinth groove 22 is provided on only one side of the rotor 21 and a labyrinth groove 23 is provided on the housing side correspondingly, and the rotation of the pulley 26 is transmitted to the drive shaft 20 via the electromagnetic clutch 24 6, the labyrinth groove 22 is arranged on the rear side of the rotor 21 in contrast to FIG. In this case, when the electromagnetic clutch 24 is in the ON state, even if a rearward biasing force acts on the rotor 21, the opposing surface area is increased by the labyrinth grooves 22 and 23 and the inclined surface of the rotor 21 causes the rotor 21 to move relative to the rotor 21. Since the force for pressing the front side 21 is effectively applied from the viscous fluid, interference between the labyrinth groove 22 of the rotor 21 and the labyrinth groove 23 on the housing side can be avoided.
[0046]
(6) The shape of the labyrinth grooves 22 and 23 is not limited to a trapezoidal or quadrangular cross section, that is, a shape formed only by straight lines, and may be a shape including a curved portion as shown in FIG.
[0047]
(7) As a configuration in which the rotor 21 is fitted so as not to be able to rotate relative to the drive shaft 20 and to be tiltable with respect to the drive shaft 20, other couplings are used without using the splines 20a and 21a. You may.
[0048]
(8) The configuration may be such that the rotation of the pulley 26 is directly transmitted to the drive shaft 20 without providing the electromagnetic clutch 24 between the pulley 26 and the drive shaft 20.
(9) The fins 5c, 6c formed on the partition plates 5, 6 may be formed so as not to contact the housing, or may be omitted completely.
[0049]
(10) The water inlet port 15 and the water outlet port 16 may have a shape that can be shared by the water jackets 13 and 14 without the water jackets 13 and 14 communicating with each other through the communication passage 17. Circulating water is simultaneously introduced into the water jackets 13 and 14 from the water inlet port 15, and the circulating water passing through the water jackets 13 and 14 is sent out from the water outlet port 16 to the external heating circuit.
[0050]
(11) The heat radiating chamber (water jacket) may be provided only on one side of the heat generating chamber 12.
(12) The material of the partition plates 5 and 6 may be other than aluminum and an aluminum-based alloy.
[0051]
The term "viscous fluid" as used herein means any medium that generates heat based on fluid friction under the shearing action of a rotor, and is not limited to high-viscosity liquids and semi-fluids. However, it is not limited to silicone oil.
[0052]
The inventions other than those described in the claims that can be grasped from the embodiment and the modified examples will be described below together with their effects.
(1) In the invention as set forth in claim 5, the labyrinth portion is formed on the surface of the rotor opposite to the power transmission side to the drive shaft. In this case, even when a configuration in which the rotational force is transmitted to the drive shaft via the electromagnetic clutch is employed, it is possible to avoid interference between the labyrinth portion of the rotor and the labyrinth portion on the housing side when the electromagnetic clutch 24 is on.
[0053]
【The invention's effect】
As described in detail above, according to the first to fifth aspects of the present invention, when the rotor attempts to rotate in a state where the rotor is inclined with respect to the horizontal drive shaft, the rotor is moved in a direction orthogonal to the drive shaft. The force to be moved acts on the rotor via the viscous fluid, and the attitude of the rotor is automatically adjusted so as to be perpendicular to the drive shaft. As a result, interference between the labyrinth part on the rotor side and the labyrinth part on the housing side is prevented, so that it is not necessary to tighten the dimensional tolerance of each part, and the manufacturing cost can be reduced.
[0054]
According to the second aspect of the present invention, since the rotor is coupled to the drive shaft via the spline, the fitting state is substantially uniform in the circumferential direction, and the adjusting operation is performed smoothly. Also, the fitting (assembly work) between the rotor and the drive shaft is simplified.
[0055]
According to the third aspect of the present invention, the labyrinth portion is formed in a trapezoidal shape having a cross section formed by a cut surface including the drive shaft and having sides inclined in mutually opposite directions. Therefore, regardless of which side the rotor inclines with respect to the drive shaft, the rotor receives the acting force for returning to a state perpendicular to the drive shaft from both sides of the drive shaft, and the posture adjustment operation is performed efficiently.
[0056]
According to the invention as set forth in claim 4, the rotor is formed in a disk shape and the labyrinth portion is formed on both surfaces thereof, so that a large amount of heat is generated on both side surfaces of the rotor. Also, regardless of which side the rotor inclines with respect to the drive shaft, the rotor efficiently receives the acting force for returning to a state perpendicular to the drive shaft from both side surfaces, and the posture adjustment operation is performed more efficiently.
[0057]
According to the invention described in claim 5, the rotor is formed in a disk shape, and the labyrinth portion is formed on one surface of the rotor and the inner wall surface of the facing heat generating chamber. In comparison, the processing of the rotor and the housing becomes easier.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view taken along line II of FIG. 2 showing a first embodiment;
FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II of FIG.
FIG. 3 is a partial sectional view of a rotor.
FIG. 4 is a schematic partial perspective view showing a relationship between a drive shaft and a rotor.
FIG. 5 is a partial sectional view of a rotor according to a modified example.
FIG. 6 is a partial sectional view of a rotor according to another modification.
FIG. 7 is a partial sectional view of a rotor according to another modification.
[Explanation of symbols]
8 Front housing, 9 Rear housing, 12 Heat generating chamber, 13 Front water jacket as heat radiating chamber, 14 Rear water jacket as heat radiating chamber, 20 Drive shaft, 21 Rotor, 20a, 21a Splines, 22, 23 ... Labyrinth grooves as labyrinth parts.

Claims

A heat generating chamber and a heat radiating chamber are defined in a housing, and a viscous heater that exchanges heat generated by shearing a viscous fluid stored in the heat generating chamber with a circulating fluid in the heat radiating chamber,
The labyrinth portion is fitted to the rotor such that the rotor cannot rotate relative to the drive shaft and can be tilted with respect to the drive shaft to form a labyrinth portion that is close to the interior of the heat generating chamber and the rotor. Formed in a shape having a surface inclined with respect to the axial direction of the drive shaft of the rotor.

The viscous heater according to claim 1, wherein the rotor is coupled to a drive shaft via a spline.

3. The viscous heater according to claim 1, wherein the labyrinth section has a trapezoidal cross-sectional shape formed by a cut surface including a drive shaft and having sides inclined in opposite directions.

The viscous heater according to any one of claims 1 to 3, wherein the rotor is formed in a disk shape, and the labyrinth portion is formed on both surfaces thereof.

The viscous heater according to any one of claims 1 to 3, wherein the rotor is formed in a disk shape, and the labyrinth portion is formed on one surface thereof.