JPH05270249A

JPH05270249A - 車両用暖房装置

Info

Publication number: JPH05270249A
Application number: JP6843492A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Suzuki; 鈴木　　茂; Osamu Hiramatsu; 修平松; Kunifumi Gotou; 邦文後藤
Original assignee: Toyoda Automatic Loom Works Ltd
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 1992-03-26
Filing date: 1992-03-26
Publication date: 1993-10-19

Abstract

(57)【要約】【目的】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、その暖房を効果的
に行なう。【構成】ウォータジャケットは軸方向前後二室Ｗ₁、Ｗ
₂に区画され、各室Ｗ₁、Ｗ₂には軸方向投影面内の同
一位相にそれぞれ入水、出水ポート１６、１７が形成さ
れ、かつ両室は上記各ポート１６、１７と最も離隔した
位相域に設けられた連通孔２０によって接続されてい
る。これにより、入水ポート１６から導入した循環水は
入水ポート１６から出水ポート１７へと短絡せずに満遍
なくウォータジャケットＷを流れて滞留せず、シリコン
オイルの発熱を有効に受けて加熱される。

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、ウォ
ータジャケットが軸方向に伸びる複数室に区画され、車
両への搭載性を考慮してそのうち一室に入水、出水ポー
トを形成したものであった。このため、入水ポートから
導入した循環水はその一室を経てそのまま出水ポートか
ら短絡して導出されやすく、その一室では粘性流体との
熱交換が行われるものの、他の室では循環水の滞留によ
って外部への放熱量が増加し、有効な熱変換が行われに
くいという不具合があった。

【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、
その暖房を効果的に行なう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】

（１）第１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、前記ウォータ
ジャケットは軸方向前後二室に区画され、該各室には軸
方向投影面内の同一位相にそれぞれ入水、出水ポートが
形成され、かつ該両室は上記各ポートと最も離隔した位
相域に設けられた連通孔によって接続されているという
新規な構成を採用している。（２）第２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、前記ウォータ
ジャケットは軸方向前後二室に区画され、該両室は軸方
向投影面内の同一位相で周方向に離断され、該各室の整
合する一方の離断端にはそれぞれ入水、出水ポートが形
成され、かつ他方の離断端は連通孔によって接続されて
いるという新規な構成を採用している。

【０００９】第１、２発明の車両用暖房装置において、
前記入水ポートは、前記入力軸の軸封装置近傍の前記一
室に形成することが好ましい。

【００１０】

【作用】第１、２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、この粘性流体の発生熱は、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。

【００１１】このとき、第１発明の車両用暖房装置で
は、循環水は、ウォータジャケットが軸方向前後二室に
区画されたうちの一室に入水ポートにより導入され、同
室の内壁壁に案内されて２方向に周行し、しかる後入水
ポートと最も離隔した位相域に接続された連通孔を経由
して他の一室に移動し、同室の内壁に案内されて再び２
方向に周行した後、入水ポートと軸方向投影面内で同一
位相の出水ポートから導出される。

【００１２】また、第２発明の車両用暖房装置では、循
環水は、ウォータジャケットが軸方向前後二室に区画さ
れたうちの一室の一方の離断端に入水ポートにより導入
され、同室の内壁に案内されて１方向で周行し、しかる
後他方の離断端に接続された連通孔を経由して他の一室
に移動し、同室の内壁に案内されて再び１方向に周行し
た後、入水ポートと軸方向投影面内で同一位相の出水ポ
ートから導出される。

【００１３】このため、第１、２発明の車両用暖房装置
では、入水ポートから導入した循環水は入水ポートから
出水ポートへと短絡せずに満遍なくウォータジャケット
を流れて滞留せず、粘性流体の発熱を有効に受けて加熱
される。そして、加熱された循環水はヒータにより車室
内の暖房に有効に供される。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かつ効果
的に車室内の暖房を実現することができる。

【００１４】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。なお、第１、２発明の車両用暖房
装置において、入水ポートを軸封装置近傍の室に形成し
た場合には、その軸封装置が入水ポートから導入される
比較的低温の循環水によって冷却され、軸封装置の延命
化が図られる。

【００１５】

【実施例】

（実施例１）以下、第１発明を具体化した実施例１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。

【００１６】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。

【００１７】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
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。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。

【００１８】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２〜４にも示すように、軸方向前後室Ｗ₁、Ｗ₂に区
画されたウォータジャケットＷが形成されている。前室
Ｗ₁は、周方向で互いに連通された第１前室Ｗ₁₁、第２
前室Ｗ₁₂、第３前室Ｗ₁₃及び第４前室Ｗ₁₄からなる。第
１前室Ｗ₁₁は軸方向前方に入水ポート１６をもつ。後室
Ｗ₂は、周方向で互いに連通された第１後室Ｗ₂₁、第２
後室Ｗ₂₂、第３後室Ｗ₂₃、第４後室Ｗ₂₄からなる。第１
後室Ｗ₂₁は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。第１前室Ｗ₁₁と第１後室
Ｗ₂₁との間、第２前室Ｗ₁₂と第２後室Ｗ₂₂との間及び第
４前室Ｗ₁₄と第４後室Ｗ₂₄との間には隔壁１８が形成さ
れているが、第３前室Ｗ₁₃と第３後室Ｗ₂₃との間には隔
壁が形成されておらず、上記各ポート１６、１７ともっ
とも離隔した位相域に設けられた連通孔２０によって接
続されている。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。

【００１９】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。

【００２０】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。このとき、この車両
用暖房装置では、入水ポート１６から第１前室Ｗ₁₁に導
入された循環水は、図５に示すように、隔壁１８に案内
されて第１前室Ｗ₁₁から第２前室Ｗ₁₂を経て第３前室Ｗ
₁₃へ、また第１前室Ｗ₁₁から第４前室Ｗ₁₄を経て第３前
室Ｗ₁₃へと、２方向に周行する。そして、第３前室Ｗ₁₃
内の循環水は、連通孔２０によって第３後室Ｗ₂₃へと軸
後方に移動し、そしてさらに隔壁１８に案内されて第３
後室Ｗ₂₃から第２後室Ｗ₂₂を経て第１後室Ｗ₂₁へ、また
第３後室Ｗ₂₃から第４後室Ｗ₂₄を経て第１後室Ｗ₂₁へ
と、２方向に周行する。この後、第１後室Ｗ₂₁内の循環
水は出水ポート１７から導出する。このため、この車両
用暖房装置では、入水ポート１６から導入した循環水が
入水ポート１６から出水ポート１７へと短絡せずに満遍
なくウォータジャケットＷを流れて滞留せず、シリコン
オイルの発熱を有効に受けて加熱される。そして、加熱
された循環水はヒータにより車室内の暖房に有効に供さ
れる。

【００２１】また、この車両用暖房装置では、入水ポー
ト１６を軸封装置５ａ近傍の前室Ｗ ₁に形成しているた
め、その軸封装置５ａが入水ポート１６から導入される
比較的低温の循環水によって冷却され、軸封装置５ａの
延命化が図られている。そして、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
かつ効果的に車室内の暖房を実現することができるとと
もに、軸封装置５ａの延命化が図られている。

【００２２】さらに、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。加えて、この車両用暖房装置
では、入水、出水ポート１６、１７が軸方向投影面内の
同一位相に形成されているため、車両への搭載性に優れ
ている。また、ウォータジャケットＷに設けた隔壁１８
がリブとしても機能するため、外圧に強く、剛性を高め
るという効果も発揮することができる。このため、全体
の薄肉化により、軽量化も可能となる。（実施例２）次に、第２発明を具体化した実施例２を図
面を参照しつつ説明する。

【００２３】この車両用暖房装置では、図６に示すよう
に、前後室Ｗ₁、Ｗ₂が軸方向投影面内の同一位相で周
方向に離断されている。つまり、前室Ｗ₁の第１前室Ｗ
₁₁と第２前室Ｗ₁₂、第２前室Ｗ₁₂と第３前室Ｗ₁₃、第３
前室Ｗ₁₃と第４前室Ｗ₁₄とは互いに連通されているが、
第４前室Ｗ₁₄と第１前室Ｗ₁₁とは離断壁によって連通さ
れていない。また、後室Ｗ₁の第１後室Ｗ₂₁と第２後室
Ｗ₂₂、第２後室Ｗ₂₂と第３後室Ｗ₂₃、第３後室Ｗ₂₃と第
４後室Ｗ₂₄とは互いに連通されているが、第４後室Ｗ₂₄
と第１後室Ｗ₂₁とは離断壁によって連通されていない。
第１後室Ｗ₂₁は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。整合する一
方の離断端である第１前室Ｗ₁₁と第１後室Ｗ₂₁とにはそ
れぞれ入水、出水ポート１６、１７が形成されている。
第１前室Ｗ₁₁と第１後室Ｗ₂₁との間、第２前室Ｗ₁₂と第
２後室Ｗ₂₂との間及び第３前室Ｗ₁₃と第３後室Ｗ₂₃との
間には隔壁１９が形成されているが、他方の離断端であ
る第４前室Ｗ₁₄と第４後室Ｗ₂₄との間には隔壁が形成さ
れておらず、連通孔２１によって接続されている。他の
構成は実施例１と同様であり、同一符号を付して説明を
省略する。

【００２４】この車両用暖房装置では、入水ポート１６
から第１前室Ｗ₁₁に導入された循環水は、図７に示すよ
うに、離断壁及び隔壁１９に案内されて第１前室Ｗ₁₁、
第２前室Ｗ₁₂、第３前室Ｗ₁₃、第４前室Ｗ₁₄へと１方向
に周行する。そして、第４前室Ｗ₁₄内の循環水は、連通
孔２１によって第４後室Ｗ₂₄へと軸後方に移動する。そ
してさらに離断壁及び隔壁１９に案内されて第４後室Ｗ
₂₄から第３後室Ｗ₂₃、第２後室Ｗ₂₂、第１後室Ｗ₂₁へと
１方向に周行する。この後、第１後室Ｗ₂₁内の循環水は
出水ポート１７から導出される。

【００２５】したがって、この車両用暖房装置において
も、実施例１と同様の作用及び効果を奏することができ
る。なお、上記実施例１、２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。

【００２６】

【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、ウォータジャケットが隔壁等によって一定に区
画されているため、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、さらにその暖房を効果
的に行なうことができる。

【００２７】加えて、この車両用暖房装置では、入水、
出水ポートが軸方向投影面内の同一位相に形成されるた
め、車両への優れた搭載性を発揮することができる。ま
た、この車両用暖房装置では、ウォータジャケットを区
画する隔壁等がリブとしても機能するため、剛性が高め
られ、全体の薄肉化により軽量化も可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の車両用暖房装置に係る縦断面図であ
る。

【図２】実施例１の車両用暖房装置を示し、図１のＡ−
Ａ矢視断面図である。

【図３】実施例１の車両用暖房装置を示し、図１のＢ−
Ｂ矢視断面図である。

【図４】実施例１の車両用暖房装置を示し、図１のＣ−
Ｃ矢視断面図である。

【図５】実施例１の車両用暖房装置に係り、循環水の流
れを示す模式図である。

【図６】実施例２の車両用暖房装置を示し、図３と同様
な矢視断面図である。

【図７】実施例２の車両用暖房装置に係り、循環水の流
れを示す模式図である。

【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Ｗ₁…前室Ｗ₂…後室１
６…入水ポート１７…出水ポート２０、２１…連通孔５
ａ…軸封装置

Claims

【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、前記ウォータジャケットは軸方向前後二室に区画され、
該各室には軸方向投影面内の同一位相にそれぞれ入水、
出水ポートが形成され、かつ該両室は上記各ポートと最
も離隔した位相域に設けられた連通孔によって接続され
ていることを特徴とする車両用暖房装置。
【請求項２】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、前記ウォータジャケットは軸方向前後二室に区画され、
該両室は軸方向投影面内の同一位相で周方向に離断さ
れ、該各室の整合する一方の離断端にはそれぞれ入水、
出水ポートが形成され、かつ他方の離断端は連通孔によ
って接続されていることを特徴とする車両用暖房装置。