JPS5997388A - 温度感応型開度可変オリフイス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は温度感応型開度可変オリフィス、特にそれ自体
が通流流体の温度に応答して開度変化する温度感応型開
度可変オリフィスに関するものである。

オリアイスはショックアブソーバ、［ＩＪ変速１、その
他者種油圧機器、流量計測器等に多く用いられているが
、いずれもそれ自体が通流流体の温度に応答して開度変
化するものでなく、開度を固定されたものであった。一
方、オリフィスを通流する流体は温度変化により粘度を
変化され、この粘度によっても決定されるオリフィスの
絞り効果は流体の温度により逐−異なってくる。これが
ため、ショックアブソーバに設けられた振動減衰用オリ
フィスの場合、その絞り効果により決まるショツクアブ
ソーバの振動減衰力を封入流体の温度変化により異なら
せてしまい、又自動変速機の油路中に設けたオリフィス
の場合、油温変化によりこれに流れる油流速を変化させ
て変速時期にずれを生じさせたり’ｌ＜ｉ［ショックを
発生させ、更に流量計測器に設けたオリフィスの場合、
その前後差圧から流量計測するものでありながら、この
差圧を流体温度毎に異ならせてしまい、測定誤差を生ず
る。

これらの問題を特にショックアブソーバについて詳述ス
るに、ショックアブソーバは一般に第８図の如く流体ｌ
を封入したシリンダ２と、これに摺動自任に嵌合したピ
ストン８と、このピストン３に設けたオリフィスｔとで
構成され、シリンダ２及びピストン３間に坤し動作方向
にサスヘンジョンスプリング５を介挿すると共に、シリ
ンダ２を１輪側へ、又ピストン８を車体側へ取付けて実
用する。ショックアブソーバは重輪の弾発により沖縮動
作を行なう時、オリフィスｔを経てその前後で封入流体
１の置換流動を行なわせ、オリフィスｔの通流抵抗（絞
り効果）により振動減衰作用を発生ずる。なお、図中３
ａは、ガス室１ａを画成するフリーピストンでピストン
ロッドの呻縮容積を吸収するものである。

ところで、オリフィスｉの通流抵抗は第９図に示すよう
にピストン３の移動速度により変化すると共に、封入流
体ｌの温度によってもその粘度変化による影響から変化
する。つまり、封入流体ｌの温度が成る低い温度の時は
オリフィスｔの通流抵抗特性が例えば第９図中ａで示す
如きものであっても、封入流体ｌの温度上昇につれオリ
フィスｔの通流抵抗は同図中すで示す特性となるよう低
下してしまい、ショックアブソーバの振動減衰効果が湿
度上昇につれ低下してしまう。これがため、いかなる温
度条件のもとでも所定の振動減衰作用が得られるという
’Ｎ＜　＆こゆかず、自動車の乗心地が変化してしまう
欠点があった。

本発明はこのような従来型オリフィスの問題を解決すべ
く、それ自体が通流流体の温度に応答して開度変化する
濡変感応型開（９）可変オリフィスを提供しようとする
もので、この目的のため本発明オリフィスは形状記憶合
金でｎつだ形状記憶筒体と弾性材でａつだ弾性筒体とを
相互に圧嵌し、これら両筒体の圧嵌面の少なくとも一方
にオリフィス絞り部を提供する円周条面を設けてなるこ
とを特徴とする。

以下、図示の実施例により本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明温度感応型開度可変オリフィスの層性過
程及び作用状ＫＩＳ　ｆｔ示す。本発明においては先ず
同図（ａ）に示すように形状記憶合金で鮨った”′”形
状記憶筒体（断面形状は任意でよい）６及び同図（ｂ）
に示すように弾性材で直った弾性筒体７を用意する。形
状記憶合金としては（３ｕ−Ｚｎ−Ａ４合金、Ｔｉ−Ｎ
ｉ合金、０ｕ−Ａｌ−Ｎｉ合金の他、Ａ４−Ｃｄ合金、
Ｆｅ−Ｎｉ合金、Ｑｕ−２Ｈ−８ｉ合金等のＣｕ−Ｚｎ
系合金、Ｔｉ−Ｎｉ−０ｕ合金等のＴｉ−Ｎｉ系合金、
Ｏｕ−白ｕ合金等今日知られているあらゆる形状記憶合
金を用いることができる。又、弾性材としてはばね材、
０ｕ−Ｂｅ糸金合金を用いることができる。これで遣る
弾性筒体７Ｉまその断■１形状を形状記憶筒体６のそれ
に対応させるとともに、外寸を形状記憶筒体６内に圧嵌
できる大きさとする。

形状記憶筒体６の内周には後述するようにオリフィス絞
り都を提供する円周突条６ａを第１図（ａ）の如くに設
け、この図に示す形状を筒体６の変態濡変Ａｆ点以上の
温度領域において（この領域で筒体６は全体が母相とな
る）当該筒体６＆こ記１意させる。このように形状を記
憶させた筒体６を変ＩＬ温度Ｍ１）点以下に冷却して全
体をマルテンサイト相に変態させた状態で、この筒体６
内に第１図の）の弾性筒体７を第１図（○）の如く圧嵌
する。この圧嵌詩形状記憶筒体６は全体がマルテンサイ
ト相であるから、弾性筒体７による拡径方向の外力を受
けてマルテンサイト相の配列換えにより、第１図（Ｃ）
に示すように変形される。つまり、上記圧嵌時雨筒体６
，７は夫々の圧嵌面において応力をおよぼし合い、これ
ら応力が釣り合うよう両筒体６゜７は夫々変形するが、
上記応力が特に円周突条６ａの箇所で最大となるため、
弾性筒体７はこの箇所で円周突条６ａを大きく拡径する
と共に、その反力で円周突８＠ｅａにより大きく縮径さ
れ、弾性筒体７の内孔７ａにより画成される〜流体通路
中にオリフィス絞り部８（直径ＤＬ）を提供することが
できる。

以上により本発明の温度感応型開度可変オリフィス９は
構成されるが、筒体内孔７ａを通る流体の温度がＭｆ点
以下の低温領域では、筒体６が全体的にマルテンサイト
相を保ち、筒体６，７間の応力の釣合いによりオリフィ
ス９は第１図（Ｃ）の状態を保つ。ここで、オリフィス
絞り部８の開度減少率εを と定義すると、Ｍｆ点以下の低温領域ではオリフィス絞
り部８の直径が上述した処から明らかなようにＤＬに保
たれるため、開度減少率εは上式にＤＴ＝ＤＬを代入し
て第を図中α−βで示す如く零に保たれる。

ところで、流体温度がＭｆ点からＡｆ点へと上昇する過
程では、この温度を伝達されて形状記憶筒体６の合金が
マルテンサイト相がら母相へ徐々に逆変態する。この逆
変態が進むにつれ筒体６は形状記憶効果により筒体７の
弾性反力に抗しこれと釣合いつつ第１図（ａ）に示す元
の形状に徐々に戻り、オリアイス絞り部８の開度な徐々
に減少させる。

その開度減少率εは第を図中β−γで示す如くに変化す
る。

流体温度がＡｆ点以上になる高温領域では、この温度を
伝達されて形状記憶筒体６の合金が上記逆変態を完了し
、全体的に母相に戻る。これにより筒体６は第１図（ａ
）に示す元の形状に復帰した状態を保ち、オリフィス９
は第１図（ｄ）の状態に保持され、絞り部８の直径をＤ
Ｈに保つ。従ってこの高温領域でオリフィス絞り部８の
開度減少率は、第を図中γ−δで示す如く前式中り、を
ＤＨに置換して求まる一定値ε□に保たれる。

流体温度が逆に低下してゆく過程では、筒体６の合金が
Ａｆ点からＭｆ点へ温度低下する開栓々に母相からマル
テンサイト相へと変７Ｊ！’、　Ｌ／　、筒体６は筒体
７の圧縮反力により第１図（ｄ）の形状から徐々に第１
図（Ｃ）の形状にされ、オリフィス絞り部８の開度が漸
増する。又、流体温度がＭｆ点以下になる低温領域では
、筒体６が全体的にマルテンサイト相となって上記変形
が完了し、オリフィス９は第１図（Ｃ）の状態を保って
絞り部８の直径をり、に保持する。従って、当該温変変
化中絞り部８の開度減少率は第を図の特性を前記と逆に
たどって漸減することとなる。

なお、上述した例のように弾性筒体７をその内孔７ａが
流体通路を画成するよう配置する場合、第２図に示す如
くその内周面に凹凸（図示例では多数の縦ｆｆ４　）　
７　ｂを設けるのがよい。この場合、内孔７ａを通る流
体と筒体７との接触面積が増大し、この筒体７を経て筒
体６に伝わる・流体温度の伝達速度が速くなり、本発明
オリフィス９の温度変化に対する開度変化応答性が向上
してｅ変を高めることができる。

又　Ｊ、’）Ｉ’ｉ　’Ｈ生筒体７に第８図に示す如く
、その周壁に形成して膜数の軸方向スリ７）７０を、好
ましくは円周方向等間隔に配して設ければ、弾性筒体７
が隣接スリット７０間で容易に曲げ夏杉できるため、筒
体６への圧嵌状態で筒体６に与える応力が小さくなり、
単位温度変化当りの開度減少率を上述した例よりも第を
図に一点鎖ＩＭで示す如く大きくすることができる。し
かも、ががる弾性筒体７をその内孔７ａが流体血路を画
成するよう配置する場合、スリット７０は流体を直接筒
体６に接触させてこれへの伝熱効果を高める用も兼ね、
第２図の凹凸７ｂを設けた場合と同様の作用効果も達成
することができる。

なお、上述した例では形状記憶筒体６を単−筒体で構成
したが、膜数個の筒体を相互に嵌合した腹合筒体で構成
することができる。２個の筒体を相互に嵌合してなる複
合筒体で形状記憶筒体６を構成する場合の例を第５図に
示し、本例では第５図（ａ）の如く夫Ａ変態温度の異な
る形状記１．は合金で造った筒体６’、６’を相互に嵌
合した腹合筒体で形状記憶筒体６を構成し、内側におけ
る筒体６′の内周に円周突条６／ａを形成する。そして
、筒体６′の変態温度Ｑ　、Ａ′ｆと筒体６′の変態湛
曵Ｍ′ｆ、Ａ’。

との間に例えは Ｍｉ　（Ｍｆ″ Ａｆ′＜Ａｆ″ Ａｆ’　　＝　Ｍｆ″ の関係が成立するよう形状記憶合金を選定し、これら筒
体６’、６’に夫々の変態温度Ａｆ′、Ａｆ′点以上の
温（支）領域で第５図（ａ）の形状を記憶させておき、
−この記憶形状において筒体６’　、　６’の上記嵌合
を密に行なう。

このようにして用意しておいた形状記憶筒体６を、筒体
ａｌ、ｅ、ｌが共に全体的にマルテンサイト相となる変
態温ｒｌｘ　ｕｆＩ点以下に冷却し、変形可能な状態に
しておき、第１図（ｂ）におけると同様な第５図（ｂ）
に示す弾性筒体７を当該形状記憶筒体８内に第５図（Ｃ
）の如く圧嵌する。この圧嵌時筒体６′。

６′は夫々全体的にマルテンサイト相であるから、弾性
筒体７により拡径方向に変形されるが、当該変形は円周
突条８’ａの箇所において特に大きく生じ、その反力に
より弾性筒体７は当該箇所において縮径され、オリフィ
ス絞り部８が生ずる。

かかる本例の構成においては、筒体内孔７ａを通る流体
の温度がＭ／点以下の間、両筒体６’、６’が共に全体
的にマルテンサイト相に保たれ、本発明オリフィス９は
第５図（Ｃ）の状態を保持する。この間オリフィス絞り
部８の開度は最大値のままであり１その開度減少率εは
第６図中α−λで示すように零に保たれる。

流体温度がＭｆ′点からＡｆ′（Ｍｆ′）点を経てＡ１
１点へと上昇すると、先ず筒体６′かマルテンサイト相
から母相へと徐々に逆変態してＡ、’　（Ｍｆ’　）点
でこの逆変態を終了し、引続き筒体６′がマルテンサイ
ト相から母相へと徐々に逆変態してＡ１１点でこの逆変
態を終了する。かくて、形状記憶筒体６は筒体６’　、
　６’の順次の形状記憶効果により弾性筒体７に抗し第
５図（ａ）に示す元の形状に復帰して、絞り部８を第６
図（Ｃ）の大きさから第５図（ｄ）の大きさまで縮径し
、その開度減少率εは第６図中λ−ρ−τで示す如くに
漸増する。

流体温度がＡｆ′点以上になると、両筒体６　’　、　
６’が共に全体的に母相に戻って第５図（ｄ）の形状を
保つため、絞り部８の開度は最小値に保たれ、その減少
率は第６図中τ−δで示す如く一定値ε□のままである
。

流体温度が逆に低下してゆく時は、先ず筒体６′が母相
からマルテンサイト相へ変態して形状記憶効果を失い、
引続き筒体６′が母相からマルテンサイト相へ変態して
形状記憶効果を失うことから、弾性筒体７がその反力に
より形状記憶筒体６をして第５図（ｄ）の形状から第５
図（Ｃ）の状態にし、絞り１□゛部８の開度を漸増せし
める。かくて、この時絞り部８の開度減少率は第６図中
の特性を逆にたどって漸減することとなる。

ところで本例の構成では、第６図に移記した前記実施例
の特性α−β−ｒ−δとの比較から明らかなように、開
度減少率が変化する温度範囲を大幅に拡大することがで
き、広い温度範囲に亘り開度制御を要求されるオリフィ
スとして有用である。

なお、前記いずれの実施例においても、弾性筒体７をそ
の内孔７ａが流体通路を画成するよう最内側に配置した
が、この筒体７を図示せざるも逆に最外側に配置し筒体
７の内周に円周突条を形成すれば、本発明オリフィスは
流体の湿度上昇につれ開度が増加し、温度低下につれ開
度がｉ戊少するような前記両実施例と逆の特性を持つ１
イ４成になし得ること勿論である。

かくして本発明オリフィスは上述の如く、形状記憶合金
でのった形状記憶筒体６と弾性材でｎっだ弾性筒体７と
を相互にＥＥ低し、これら両筒体の圧嵌面の少なくとも
一方にオリフィス絞り部８を提供する円周突条６　ａ　
（６’ａ　）を設けて構成したから、前記作用説明通り
オリフィス自体がこれに通流する流体の温度に応答して
開度変化することができ、本発明オリフィスを設けた流
体機器は温度変化による流体の粘度変化によってもその
作動に影響を受けることがなくなる。

この効果を一層明瞭にするため、第１図に示す本発明オ
リフィスの応用例を第７図に示す。この例は第８．図に
示すと同様のショックアブソーバに本発・明オリフィス
９を振動減衰オリフィスよして用いたものである。第８
図に示すショックアブソーバのオリフィスｌが前述した
ように封入流体１の温度上昇による粘度低下で通流抵抗
を第９図中ａからｂへと低下され、ショックアブソーバ
の振動減衰効果が希望するもの以下になっていた。これ
に対し第７図に示す如く本発明オリフィス９を設けたシ
ョックアブソーバは、オリフィス９が前述したように封
入流体１の温間上昇に応じ開度減少してその粘度低下に
よる通流抵抗の低下分を補償し、この通流抵抗を第９図
中ａで示す希望値に保ち得ることから、希望の振動減衰
効果を封入流体１の温度変化によっても損なわず、常時
希望通り確保することができる。

なお、本発明オリフィス９はこの応用例にｌらず、前記
した自動変速機、各種油圧機器、流足計測器、その他燃
料噴射ノズル等あらゆる分野に応用して同様の湛ｒｔｔ
補償効果を達成できるし、この効果を得るためだけでな
く、温度によってオリフィス開度を可変にしたい各種機
器Ｇこ広く応用することができるー。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明オリフィスの一実施例を示すＩｉ１′シ
貨過程及び作用説明図で、同図（ａ）は形状記憶筒体の
縦断面図、同図（ｂ）は弾性筒体の縦断面図、同図（Ｃ
）及び（ｄ）は夫々本発明オリフィスの２槌の状態を示
す縦断面図、 第２図は弾性筒体の変形例を示す横断面図、第８図（ａ
）は弾性筒体のｉＩ！！の変形例を示す縦断面図、第８
図（ｂ）は同じくその横断面図、第１図は第１図に示す
本発明オリフィスの開度減少率変化特性図、 第５図は本発明オリフィスの他の例を示す製の過程及び
作用説明図で、同図（ａ）は形状記憶筒体の縦断面図、
同図（ｉは弾性筒体の縦断面図、同図（ｃ）及び（ｄ）
は夫々本例オリフィスの２種の状態を示す縦断面図、 第６図は第５図に示す本発明オリフィスの開（９）減少
率変化特性を第１図の本発明装置によるそれと比較して
示す線図、 第７図は第１図に示す本発明オリフィスを用いたショッ
クアブソーバの概略縦断面図、第８図は従来のショック
アブソーバを示す概略断面図、 線図である。 ６・・・形状記憶筒体　　　６１６′・・・腹合筒体６
ａ、ｅ’ａ・・・円周突条　　　７・・・弾性筒体特許
出願人　日産自動車株式会社 第１図 ａ 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　形状記憶合金で詣った形状記憶筒体と弾性材で鮨っ
   だ弾性筒体とを相互に圧嵌し、これら両筒体の圧嵌面の
   少なくとも一方にオリフィス絞り部を提供する円周突条
   を設けたことを特徴とする温度感応型開度可変オリフィ
   ス。 λ　前記形状記憶筒体が、変態温度の異なる形状記憶合
   金で点った複数個の筒体を相互に嵌合してなる腹合筒体
   である特許請求の範囲第１項記載の温度感応型開度可変
   オリフィス。 ＆　前記弾性筒体を最内側に配置した特許請求の範囲第
   １項又は第２項記載の温度感応型開度可変オリフィス。 表　前記弾性筒体の内周面に凹凸を施こした特許請求の
   範囲第８項記載の温度感応型開度可変オリアイス 五　前記弾性筒体を最外側に配置した特許請求の範囲第
   １項又は第２項記載の温度感応型可変オリフィス。 ａ　前記弾性筒体がその周壁１．：軸方向スリットを形
   成したものである特許請求の範囲第１項乃至第５項のい
   ずれかに記載の温度感応型開度可変オリフィス。