JPH05169966A - 車両用暖房装置 - Google Patents

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
房を実現可能とするとともに、優れた搭載性と、製造コ
ストの低廉化とを同時に実現しつつ、高速運転時におけ
るエンジンの負担軽減及び電磁クラッチの断接頻度を低
減することによる電磁クラッチの延命化を図る。 【構成】内接歯車ポンプ機構Ｇは、シリコンオイルの強
制移送により吸入空間Ｓと吐出空間Ｄとに圧力差を生じ
させ、これにより環状遊隙Ｃの高圧化を促す。シリコン
オイルは、攪拌、せん断及び内部エネルギーの上昇とと
もに、環状遊隙Ｃ内における高い内部エネルギー時のせ
ん断により効果的かつ均等に発熱する。ウォータジャケ
ットＷは、シリコンオイルの発熱を水温上昇に変換す
る。リリーフ弁２２は、吐出空間Ｄと吸入空間Ｓとの圧
力差が設定値を超えた時点でシリコンオイルを還流路２
１によって吐出空間Ｄから吸入空間Ｓへと逃がす。

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）。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、カバーとハウジングとの間に封入された循
環水をエンジンの冷却装置に循環させたものである。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、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
ジングとの間に封入された循環水に伝達され、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】加えて、この暖房装置は、図５に示すよう
に、通常使用回転域ｎ₁ 、ｎ₂ 間において、電磁クラッ
チの断接がなければ入力軸の駆動トルクＴと回転数Ｎと
の比例関係を回避できないものであるため、高速運転時
には、大きな所要動力（発熱量）Ｌを要してエンジンの
負担が増大し、かつ暖房能力が過剰になって電磁クラッ
チの頻繁な断接から同電磁クラッチの早期劣化を生じ、
ひいては好適な運転フィーリングが得られない。

【０００６】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するとともに、優れた搭
載性と、製造コストの低廉化とを同時に実現しつつ、高
速運転時におけるエンジンの負担軽減及び電磁クラッチ
の断接頻度を低減することによる電磁クラッチの延命化
を図ることを解決すべき課題とするものである。

【０００７】

【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外歯歯車と、密閉空
間内に所定の環状遊隙を有して遊嵌され、該駆動外歯歯
車と噛合する従動内歯歯車と、該駆動外歯歯車と該従動
内歯歯車との噛合部位軸方向外域に形成された吸入及び
吐出空間と、該環状遊隙と該吐出空間とを連通する連通
路とを有し、一連の動作空間内に粘性流体を封入した発
熱用内接歯車ポンプ機構と、該吐出空間と該吸入空間と
を連通する還流路に設けられ、設定圧力で開弁して該粘
性流体を該吐出空間から該吸入空間に還送するリリーフ
弁と、該内接歯車ポンプ機構外域に形成され、該粘性流
体の発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、を具備するという新規な構成を採用している。

【０００８】

【作用】本発明の車両用暖房装置では、エンジンにより
内接歯車ポンプ機構の入力軸が回転されれば、密閉空間
内において駆動外歯歯車と従動内歯歯車とが回転する。
これにより、駆動外歯歯車と従動内歯歯車とは粘性流体
を吸入空間から吐出空間へと強制移送し、粘性流体に圧
力差を生じさせる。そして、吐出空間の高圧化により連
通路を経て環状遊隙が高圧化される。このとき、粘性流
体は、駆動外歯歯車と従動内歯歯車との間で攪拌かつせ
ん断される。また、粘性流体は、環状遊隙内において、
高圧化で内部エネルギーが上昇された状態でせん断され
るとともに、環状遊隙が従動内歯歯車の外周を均等に包
んでいるため均等にせん断される。このため、粘性流体
は効果的かつ均等に発熱する。

【０００９】そして、吐出空間と吸入空間との圧力差が
設定値を超えれば、リリーフ弁が開弁し、吐出空間と吸
入空間とが還流路により連通される。このため、粘性流
体は還流路によって吐出空間から吸入空間へと滑らかに
逃げる。よって、吐出空間の圧力の上限が規制され、粘
性流体の強制移送時の抵抗力の上限も規制される。この
とき、吐出空間と吸入空間との圧力差が低減されて粘性
流体の強制移送時の抵抗が緩和され、かつ環状遊隙の圧
力も低下されるため、粘性流体の攪拌・せん断・内部エ
ネルギーの上昇が制限され、粘性流体の発熱が抑制され
る。

【００１０】粘性流体の発熱は、内接歯車ポンプ機構外
域に形成されたウォータジャケットによって循環水の水
温上昇に変換される。このとき、環状遊隙が内接歯車ポ
ンプ機構の外周を形成しているため、ウォータジャケッ
ト内の循環水への熱交換は効果的に行われる。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。

【００１１】また、この車両用暖房装置では、リリーフ
弁が開弁した時点で、粘性流体の強制移送時の抵抗力の
上限が規制されるため、電磁クラッチの断接を要するこ
となく入力軸の駆動トルクと回転数との比例関係が回避
される。よって、高速運転時にも小さな所要動力でエン
ジンの負担が小さく、かつ暖房能力が過剰になりにくい
ため電磁クラッチの断接頻度が少なくなって電磁クラッ
チの延命化が図られ、ひいては運転フィーリングの向上
に繋がる。

【００１２】さらに、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外歯歯車及
び従動内歯歯車をもつ内接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。

【００１３】

【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に示
すように、シリンダブロック１の前後端にフロント及び
リアハウジング２、３がボルト４により接合され、フロ
ントハウジング２の前端にはオイルシールカバー５がボ
ルト６により接合されている。シリンダブロック１及び
フロントハウジング２内には内接歯車ポンプ機構Ｇが形
成されている。すなわち、図２に示すように、シリンダ
ブロック１内には円柱状の密閉空間１０ａが形成され、
図３に示すように、フロントハウジング２内にはこの密
閉空間１０ａと同軸であってかつ面一の外周面をもつ円
筒状の密閉空間１０ｂが形成されている。これら密閉空
間１０ａ、１０ｂの外周域にはＯリングが装備され、シ
リンダブロック１と両ハウジング２、３との間で気密が
保持されている。両ハウジング２、３には、図１に示す
ように、シリンダブロック１の密閉空間１０ａと同軸の
軸孔が貫設及び刻設されており、この軸孔にはオイルシ
ールカバー５に保持された軸封装置８及び軸受７ａ、７
ｂを介して入力軸７が支承されている。入力軸７は端部
が図示しないエンジンに電磁クラッチを介して連結さ
れ、密閉空間１０ａ内では入力軸７に駆動外歯歯車１１
が固着されている。また、同密閉空間１０ａ内ではこの
駆動外歯歯車１１と噛合する従動内歯歯車１２が密閉空
間１０ａの周壁との間に所定の環状遊隙Ｃを有して遊嵌
され、駆動外歯歯車１１と従動内歯歯車１２との非噛合
域には両ハウジング２、３に支持された仕切り板１３が
介在されている。フロントハウジング２には、図３に示
すように、駆動外歯歯車１１と従動内歯歯車１２との噛
合部位軸方向外域に吸入空間Ｓと吐出空間Ｄとが形成さ
れ、吐出空間Ｄは密閉空間１０ｂと連通路２０によって
連通されている。

【００１４】フロントハウジング２には、吐出空間Ｄと
吸入空間Ｓとの間に還流路２１が形成され、この還流路
２１にはばね２２ａによって還流路２１を閉じる向きに
付勢されたリリーフ弁２２が設けられている。そして、
駆動外歯歯車１１と従動内歯歯車１２と仕切り板１３と
の間、吸入空間Ｓ、吐出空間Ｄ及び環状遊隙Ｃ内にはシ
リコンオイルが充填されている。

【００１５】また、上記内接歯車ポンプ機構Ｇの外域の
シリンダブロック１、フロントハウジング２及びリアハ
ウジング３内には、互いに連通する複数本のウォータジ
ャケットＷが形成されており、このウォータジャケット
Ｗは図示しない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。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Ｏ
Ｎによりエンジンの回転が内接歯車ポンプ機構Ｇの入力
軸７に伝達されれば、図２及び図３に示すように、密閉
空間１０ａ内において駆動外歯歯車１１と従動内歯歯車
１２とが回転する。これにより、駆動外歯歯車１１と従
動内歯歯車１２とはシリコンオイルを吸入空間Ｓから吐
出空間Ｄへと強制移送し、シリコンオイルに圧力差を生
じさせる。そして、吐出空間Ｄの高圧化により連通路２
０を経て環状遊隙Ｃが高圧化される。このとき、シリコ
ンオイルは、駆動外歯歯車１１と従動内歯歯車１２と仕
切り板１３との間で攪拌かつせん断される。また、シリ
コンオイルは、環状遊隙Ｃ内において、高圧化で内部エ
ネルギーが上昇された状態でせん断されるとともに、環
状遊隙Ｃが従動内歯歯車１２の外周を均等に包んでいる
ため均等にせん断される。このため、シリコンオイルは
効果的かつ均等に発熱する。

【００１６】そして、吐出空間Ｄと吸入空間Ｓとの圧力
差が設定値を超えれば、リリーフ弁２２がばね２２ａの
付勢力に打ち勝って還流路２１を開き、吐出空間Ｄと吸
入空間Ｓとが連通される。このため、シリコンオイルは
還流路２１によって吐出空間Ｄから吸入空間Ｓへと滑ら
かに逃げる。よって、吐出空間Ｄの圧力の上限が規制さ
れ、シリコンオイルの強制移送時の抵抗力の上限も規制
される。このとき、吐出空間Ｄと吸入空間Ｓとの圧力差
が低減されてシリコンオイルの強制移送時の抵抗が緩和
され、かつ環状遊隙Ｃの圧力も低下されるため、シリコ
ンオイルの攪拌・せん断・内部エネルギーの上昇が制限
され、シリコンオイルの発熱が抑制される。

【００１７】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、フロントハウジング２及びリアハウ
ジング３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。このとき、環状遊隙Ｃが内接歯車
ポンプ機構Ｇの外周を形成しているため、ウォータジャ
ケットＷ内の循環水への熱交換は効果的に行われる。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。

【００１８】また、リリーフ弁２２が開弁した時点で、
シリコンオイルの強制移送時の抵抗力の上限が規制され
るため、電磁クラッチの断接を要することなく入力軸７
の駆動トルクと回転数との比例関係が回避される。つま
り、図４に示すように、通常使用回転域ｎ₁ 、ｎ₂ 間に
おいて、リリーフ弁２２が開弁した時点Ｓで、電磁クラ
ッチの断接を要することなく入力軸７の駆動トルクＴと
回転数Ｎとの比例関係が回避される。したがって、この
暖房装置では、高速運転時にも、小さな所要動力Ｌでエ
ンジンの負担が小さく、かつ暖房能力が過剰になりにく
いため電磁クラッチの断接頻度が少なくなって電磁クラ
ッチの延命化が図られ、ひいては運転フィーリングの向
上を図ることができる。

【００１９】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外歯歯車１１、従動
内歯歯車１２及び仕切り板１３をもつ内接歯車ポンプ機
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。

【００２０】加えて、この車両用暖房装置では、歯車ポ
ンプ機構を採用しているため、ピストンポンプ機構のも
のと比較して、低騒音化及び低脈動化を図ることができ
る。また、この車両用暖房装置では、歯車ポンプ機構が
内接式であるため、外接式のものと比較して、外形寸法
の一層の小型化を図ることができる。なお、上記実施例
では、仕切り板１３を用いた内接内接歯車ポンプ機構を
採用したが、トロコイド歯形による内接内接歯車ポンプ
機構を採用することもできる。また、密閉空間に充填さ
れるオイルを高圧化した後、剪断することで発熱させて
いるため、シリコンオイルに限らず、一般的な作動油を
使用しても十分な発熱量を得ることができる。

【００２１】

【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、シリンダブロック内に内接歯車ポンプ機構
とリリーフ弁とウォータジャケットとを具備したもので
あるから、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しつつ、高速運転時にお
けるエンジンの負担軽減及び電磁クラッチの断接頻度を
低減することによる電磁クラッチの延命化を図ることが
できる。

【００２２】また、この車両用暖房装置では、内部エネ
ルギーが上昇した粘性流体のせん断による発熱を行なう
ため、従来のものと比較して、優れた暖房効果を発揮す
ることができる。加えて、この車両用暖房装置では、内
接歯車ポンプ機構を採用しているため、低騒音化、低脈
動化及び外形寸法の一層の小型化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の車両用暖房装置を示し、図２のＤ−Ｄ
矢視縦断面図である。

【図２】実施例の車両用暖房装置を示し、図１のＢ−Ｂ
矢視横断面図である。

【図３】実施例の車両用暖房装置を示し、図１のＡ−Ａ
矢視横断面図である。

【図４】実施例の車両用暖房装置における入力軸の駆動
トルクと回転数との関係を示すグラフである。

【図５】従来の車両用暖房装置における入力軸の駆動ト
ルクと回転数との関係を示すグラフである。

【符号の説明】

７…入力軸 １１…駆動外歯歯車 １０ａ、１０ｂ…密閉空間Ｃ…環状遊隙 １
２…従動内歯歯車 Ｓ…吸入空間 Ｄ…吐出空間 ２
０…連通路 Ｇ…内接歯車ポンプ機構 ２１…還流路 ２
２…リリーフ弁 Ｗ…ウォータジャケット

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジンに連結された入力軸と、該入力軸
   に固着された駆動外歯歯車と、密閉空間内に所定の環状
   遊隙を有して遊嵌され、該駆動外歯歯車と噛合する従動
   内歯歯車と、該駆動外歯歯車と該従動内歯歯車との噛合
   部位軸方向外域に形成された吸入及び吐出空間と、該環
   状遊隙と該吐出空間とを連通する連通路とを有し、一連
   の動作空間内に粘性流体を封入した発熱用内接歯車ポン
   プ機構と、 該吐出空間と該吸入空間とを連通する還流路に設けら
   れ、設定圧力で開弁して該粘性流体を該吐出空間から該
   吸入空間に還送するリリーフ弁と、 該内接歯車ポンプ機構外域に形成され、該粘性流体の発
   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、を具備することを特徴とする車両用暖房装置。