(57)【要約】燃料噴射器（１０）は、縦方向軸を有する本体（１４）と、第１及び第２の端部を有する長さが変化するアクチュエーター（１００）と、長さが変化するアクチュエーター（１００）の第１の端部に結合された閉鎖部材（４０）と、アクチュエーターの第２の端部に結合された補償器組立体（２００）とを有する。長さが変化するアクチュエーター（１００）は第１及び第２の端部を有する。閉鎖部材（４０）は燃料噴射を許容する第１の位置と、燃料噴射を阻止する第１の位置との間で可動である。補償器組立体（２００）は、温度を変化に応答してアクチュエーターを本体に関して軸方向に位置決めする。補償器組立体（２００）は、２つのピストン（２２０）、（２４０）の間の少なくとも１つのばね（２６０）を使用してエラストマーの密封部の使用を軽減し、それによるスリップスティック降下を減少させる。また燃料噴射器（１０）の熱的膨張または収縮を補償する方法は、燃料供給源から燃料噴射器は燃料を供給し、温度変化に応答してアクチュエーター（１００）を本体に関して調整するステップより成る。
2004514083.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
縦方向軸に沿って延び、第１及び第２の端部と、第１の端部と第２の端部との間に設けた端部部材とを有するハウジングと、
ハウジング内に縦方向軸に沿って設けた長さが変化するアクチュエーターと、
アクチュエーターに結合され、燃料噴射を許容する第１の位置と、燃料噴射を阻止する第２の位置との間で可動の閉鎖部材と、
長さが変化するアクチュエーターを温度変化に応答してハウジングに対して移動させる補償器組立体とより成り、
補償器組立体は、
縦方向軸に沿って延び、第１及び第２の端部と、縦方向軸に対向する内側表面とを有する本体と、
長さが変化するアクチュエーターに結合され、本体の第１及び第２の端部のうちの一方の近くに設けられ、第１の外側表面と、その第１の外側表面から離れた第１の作動表面とを有し、第１の作動表面はハウジングの端部部材と協働して本体に第１の流体溜めを画定する第１のピストンと、
第１のピストンの近くの本体に設けられ、第２の外側表面と、第１のピストンの第１の作動表面に対向する第２の作動表面とを有する第２のピストンと、
第１の作動表面と第２の作動表面との間に設けられた第２の流体溜めと、
第１の流体溜めと第２の流体溜めとの間に設けられた連通通路と、
第１の端部が第１及び第２のピストンのうちの一方に結合され、第２の端部が長さが変化するアクチュエーターに結合された延長部とより成り、延長部には液圧流体を連通通路及び第１及び第２の流体溜めに供給するための充填通路が設けられている燃料噴射器。
【請求項２】
第１及び第２の流体溜めのうちの一方に設けられ、第１の流体溜めの第１の流体圧力及び第２の流体溜めの第２の流体圧力のうちの一方に応答して第１及び第２の流体溜めのうちの一方から他方への流体の流れを許容する弁をさらに備えた請求項１の燃料噴射器。
【請求項３】
第２のピストンは、縦方向軸に近い第１の表面と、それから離れた第２の表面とを有し、縦方向軸の周りに設けられた環状体である請求項１の燃料噴射器。
【請求項４】
本体内に設けられたばね部材と、第１及び第２のピストンのうちの一方及び本体の内側表面に結合されて第２の流体断面を画定する可撓性流体障壁とをさらに備えた請求項１の燃料噴射器。
【請求項５】
第１のピストンは流体と接触する第１の表面積を有し、可撓性流体障壁の第２の作動表面は流体と接触する第２の表面積を有し、その結果、ばね部材の力と第１及び第２の表面積の比率の関数である力が発生する請求項４の燃料噴射器。
【請求項６】
可撓性流体障壁は、第１の作動表面の一部に密封された第１の条片と、本体の内側表面の一部に密封された第２の条片とを含み、第１及び第２の条片は第１のピストンの第１の作動表面と第２のピストンの第２の作動表面との間に位置する請求項５の燃料噴射器。
【請求項７】
第１のピストンは縦方向軸に沿って第１の外側表面から延びるピストンのスカート部を有し、ピストンのスカート部は外殻及び内殻を有し、内殻は延長部に結合されている請求項３の燃料噴射器。
【請求項８】
第２のピストンは縦方向軸に沿って延びる第１の表面及び第２の表面を有する環状体より成り、環状体の第１の表面は延長部に対向し、第２の表面はピストンのスカート部の外殻に対向し、環状体はピストンのスカート部の外殻内へまたはその外殻から往復運動可能である請求項７の燃料噴射器。
【請求項９】
可撓性流体障壁は、第１の端部がピストンのスカート部の外殻に結合され、第２の端部が端部キャップの一部に結合された部材を有し、端部キャップの部分は本体の内側表面から縦方向軸の方へ延びる請求項８の燃料噴射器。
【請求項１０】
第１のピストンは、縦方向軸を中心として第１のピストンの第１の外側表面上に設けた複数のポケットを有する請求項３の燃料噴射器。
【請求項１１】
弁は複数のオリフィスを形成したプレートを有し、このプレートは第１の流体溜めにさらされて第１及び第２の外側表面のうちの一方の上で突出し、その厚さはプレートの一方の側の表面積の平方根の約１／９４である請求項１０の燃料噴射器。
【請求項１２】
プレートは、第１のピストンの第１の外側表面上の複数のポケットに対向するように設けられた複数のオリフィスを有する請求項１１の燃料噴射器。
【請求項１３】
第１のピストンは、第１と第２の流体溜め間における液圧流体の漏洩を許容するように本体の内側表面と接触する外側表面を有する請求項１の燃料噴射器。
【請求項１４】
第１及び第２の端部を有する長さが変化するアクチュエーターのための液圧補償器であって、
端部部材と、
縦方向軸に沿って延び、第１及び第２の端部と、縦方向軸に対向する内側表面とを有する本体と、
長さが変化するアクチュエーターに結合され、本体の第１及び第２の端部のうちの一方の近くに設けられ、第１の外側表面と、その第１の外側表面から離れた第１の作動表面とを有し、第１の外側表面は燃料噴射器のハウジングの端部部材と協働して本体に第１の流体溜めを画定する第１のピストンと、
第１のピストンの近くの本体に設けられ、第２の外側表面と、第１のピストンの第１の作動表面に対向する第２の作動表面とを有する第２のピストンと、
第１の作動表面と第２の作動表面との間に設けられた第２の流体溜めと、
第１の流体溜めと第２の流体溜めとの間に設けられた連通通路と、
第１の端部が第１及び第２のピストンのうちの一方に結合され、第２の端部が長さが変化するアクチュエーターに結合された延長部とより成り、延長部には液圧流体を連通通路及び第１及び第２の流体溜めに供給するための充填通路が設けられている液圧補償器。
【請求項１５】
第１及び第２の流体溜めのうちの一方に設けられ、第１の流体溜めの第１の流体圧力及び第２の流体溜めの第２の流体圧力のうちの一方に応答して第１及び第２の流体溜めのうちの一方から他方への流体の流れを許容する弁をさらに備えた請求項１４の補償器。
【請求項１６】
第２のピストンは、縦方向軸に近い第１の表面と、それから離れた第２の表面とを有し、縦方向軸の周りに設けられた環状体である請求項１４の補償器。
【請求項１７】
本体内に設けられたばね部材と、第１及び第２のピストンのうちの一方及び本体の内側表面に結合されて第２の流体溜めを画定する可撓性流体障壁とをさらに備えた請求項１６の補償器。
【請求項１８】
第１のピストンは流体と接触する第１の表面積を有し、可撓性流体障壁の第２の作動表面は流体と接触する第２の表面積を有し、その結果、ばね部材の力と第１及び第２の表面積の比率の関数である力が発生する請求項１７の補償器。
【請求項１９】
可撓性流体障壁は、第１の作動表面の一部に密封された第１の条片と、本体の内側表面の一部に密封された第２の条片とを含み、第１及び第２の条片は第１のピストンの第１の作動表面と第２のピストンの第２の作動表面との間に位置する請求項１８の補償器。
【請求項２０】
第１のピストンは縦方向軸に沿って第１の外側表面から延びるピストンのスカート部を有し、ピストンのスカート部は外殻及び内殻を有し、内殻は延長部に結合されている請求項１８の補償器。
【請求項２１】
第２のピストンは縦方向軸に沿って延びる第１の表面及び第２の表面を有する環状体より成り、環状体の第１の表面は延長部に対向し、第２の表面はピストンのスカート部の外殻に対向し、環状体はピストンのスカート部の外殻内へまたはその外殻から往復運動可能である請求項２０の補償器。
【請求項２２】
可撓性流体障壁は、第１の端部がピストンのスカート部の外殻に結合され、第２の端部が端部キャップの一部に結合された部材を有し、端部キャップの部分は本体の内側表面から縦方向軸の方へ延びる請求項２１の補償器。
【請求項２３】
第１のピストンは、縦方向軸を中心として第１のピストンの第１の外側表面上に設けた複数のポケットを有する請求項１４の補償器。
【請求項２４】
弁は複数のオリフィスを形成したプレートを有し、このプレートは第１の流体溜めにさらされて第１及び第２の外側表面のうちの一方の上で突出し、その厚さはプレートの一方の側の表面積の平方根の約１／９４である請求項２３の補償器。
【請求項２５】
プレートは、第１のピストンの第１の外側表面上の複数のポケットに対向するように設けられた複数のオリフィスを有する請求項２４の補償器。
【請求項２６】
第１のピストンは、第１と第２の流体溜め間における液圧流体の漏洩を許容するように本体の内側表面と接触する外側表面を有する請求項１９の補償器。
【請求項２７】
端部部材を有するハウジングと、縦方向軸に対向する内側表面とを有する本体と、長さが変化するアクチュエーターに結合され、本体の第１及び第２の端部のうちの一方の近くに設けられ、第１の外側表面と、その第１の外側表面から離れた第１の作動表面とを有し、第１の外側表面は端部部材と協働して本体に第１の流体溜めを画定する第１のピストンと、第１のピストンの近くの本体に設けられた第２のピストンと、第１の作動表面と第２の作動表面との間に設けられた第２の流体溜めと、第１の流体溜めと第２の流体溜めとの間に設けられた連通通路と、第１の端部が第１及び第２のピストンのうちの一方に結合され、液圧流体を連通通路及び第１及び第２の流体溜めに供給するための充填通路が設けられた延長部とより成る燃料噴射器の熱的歪みを補償する方法であって、
第１のピストンの表面を本体の内側表面に対向させて第１のピストンと本体の内側表面との間に制御されたクリアランスを形成し、
第１のピストンと第２のピストンとの間に可撓性流体障壁を結合して第２のピストン、エラストマー及び可撓性流体障壁とが第２の流体溜めを形成するようにし、
少なくとも一部がピストンのスカート部内にある第２のピストンを偏位させて第１及び第２の流体溜めに液圧を発生させ、
長さが変化するアクチュエーターを、温度の関数としての第１の流体溜めの液圧流体の体積変化により生じる所定のベクトルで偏位させるステップより成る燃料噴射器の歪みの補償方法。
【請求項２８】
偏位ステップは、温度が所定の温度より高くなると長さが変化するアクチュエーターを縦方向軸に沿う第１の方向に移動させるステップを含む請求項２７の方法。
【請求項２９】
偏位ステップは、温度が所定の温度より低くなると長さが変化するアクチュエーターを第１の方向とは反対の第２の方向へ偏位するステップを含む請求項２７の方法。
【請求項３０】
アクチュエーターの偏位ステップはさらに、液圧流体が第１及び第２の流体溜めのうち一方に捕捉されるように長さが変化するアクチュエーターの作動時に第１の流体溜めと第２の流体溜めとの間の液圧流体の連通を阻止するステップより成る請求項２７の方法。
【請求項３１】
連通を阻止するステップは、長さが変化するアクチュエーターが非作動状態である時液圧流体の一部を一方の流体溜め内に解放することにより閉鎖部材及び長さが変化するアクチュエーターの一部の位置を互いに一定に維持するステップをさらに含む請求項３０の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【優先権】
本願は、２０００年１０月１１日付け米国仮出願第６０／２３９，２９０号の優先権を主張するものであり、その出願全体を本願の一部として引用する。
【０００２】
【発明の分野】
本発明は、一般的に、電気歪み、磁気歪みまたはソリッドステートアクチュエーターのような長さが変化する電気機械式ソリッドステートアクチュエーターに関し、詳細には、長さが変化するアクチュエーター用の補償器組立体、さらに詳細には、内燃機関の圧電作動式高圧燃料噴射器を液圧補償する装置及び方法に関する。
【０００３】
【発明の背景】
ソリッドステートアクチュエーターとして、軸方向長さが動作電圧または磁界の印加により変化するセラミック構造体が知られている。典型的な用途では、この軸方向長さを、例えば、約０．１２％変化することができると思われる。ソリッドステートアクチュエーターの圧電素子積層構造では、軸方向長さの変化はアクチュエーターの素子の数に応じて増大すると思われる。ソリッドステートアクチュエーターの性質により、電圧を印加すると、アクチュエーターが瞬時に伸張し、アクチュエーターに接続された任意の構造体を瞬時に移動させると思われる。自動車技術、特に、内燃機関の分野では、燃料の霧化及び燃焼を最適化するために噴射器の弁要素を精密に開閉しなければならないと思われる。従って、内燃機関では現在、ソリッドステートアクチュエーターが噴射器の弁要素を精密に開閉するために使用されると思われる。
【０００４】
動作時、内燃機関のコンポーネントは有意な熱的変動を経験するため、エンジンコンポーネントが熱膨張または熱収縮を起こすと思われる。例えば、燃料噴射器組立体の弁本体は、動作時にエンジンが発生する熱により膨張する。さらに、弁本体内で作動する弁要素は比較的低温の燃料と接触して収縮すると思われる。ソリッドステートアクチュエーターを噴射器の弁要素の開閉に用いる場合、これらの熱的変動に起因して、不十分な開放ストロークまたは不十分な密封ストロークとして特徴付けられる弁要素の運動が発生することがあると思われる。これは、ソリッドステートアクチュエーターの熱膨張特性が他の燃料噴射器またはエンジンコンポーネントの熱膨張特性と比べて小さいからであると思われる。例えば、ハウジングとアクチュエーター積層体との熱膨張の差はアクチュエーター積層体のストロークよりも大きい場合があると思われる。従って、弁要素の収縮または膨張が燃料噴射器の動作に有意な影響を及ぼすことがあると思われる。
【０００５】
ソリッドステートアクチュエーターの動作に影響を与える熱的変化を補償する従来の方法及び装置には、それらが長さの変化を近似するに過ぎないか、ソリッドステートアクチュエーターの長さの変化の補償を１回だけ行うに過ぎないか、もしくはソリッドステートアクチュエーターの長さの変化を温度変化の狭い範囲だけで正確に近似するに過ぎないという点において問題がある。
【０００６】
従来の方法の問題点を解消する熱的補償法が求められていると思われる。
【０００７】
【発明の概要】
本発明は、例えば、電気歪み、磁気歪みまたはソリッドステートアクチュエーターのような長さが変化するソリッドステートアクチュエーターに歪み、摩耗及び取付け歪みを補償する補償器組立体を備えた燃料噴射器を提供する。この補償器組立体は、使用するエラストマーシールの数を最小限に抑えてエラストマーシールのスリップスティック効果を減少させると共にコンパクト化を図るものである。本発明の一実施例によると、燃料噴射器は、縦方向軸に沿って延び、第１及び第２の端部と、第１及び第２の端部の間に設けた端部部材とを有するハウジングと、縦方向軸に沿って配設した長さが変化するアクチュエーターと、アクチュエーターに結合され、燃料噴射を許容する第１の位置と、燃料噴射を阻止する第２の位置との間で可動の閉鎖部材と、ソリッドステートアクチュエーターを温度変化に応答してハウジングに対して移動させる補償器組立体とより成る。補償器組立体は、縦方向軸に沿って延び、第１及び第２の端部と、縦方向軸に対向する内側表面とを有する本体と、長さが変化するアクチュエーターに結合され、本体の第１及び第２の端部のうちの一方の近くに設けられた第１のピストンと、本体の第１のピストンの近くに設けられた第２のピストンとを有する。第１のピストンは、第１の外側表面と、その第１の外側表面から離れた第１の作動表面とを有し、第１の作動表面はハウジングの端部部材と協働して本体に第１の流体溜めを画定する。第２のピストンは、第２の外側表面と、第１のピストンの第１の作動表面に対向する第２の作動表面とを有する。第１の作動表面と第２の作動表面との間には第２の流体溜めが設けられ、第１の流体溜めと第２の流体溜めとの間には連通通路が設けられている。延長部は、第１のピストン及び第２のピストンのうちの一方に結合された第１の端部と、長さが変化するアクチュエーターに結合された第２の端部とを有する。延長部には、液圧流体を連通通路及び第１及び第２の流体溜めに供給する充填通路が設けられている。
【０００８】
本発明は、例えば、電気歪み、磁気歪みまたはソリッドステートアクチュエーターのような長さが変化するアクチュエーターに使用してアクチュエーターの歪み、摩耗及び取付け歪みを補償する補償器を提供する。好ましい実施例によると、長さが変化するアクチュエーターは第１及び第２の端部を有する。この熱的補償器は、端部部材と、縦方向軸に沿って延び、第１及び第２の端部と、縦方向軸に対向する内側表面とを有する本体と、長さが変化するアクチュエーターに結合され、本体の第１及び第２の端部のうちの一方の近くに設けられた第１のピストンと、第１のピストンの近くの本体には第２のピストンとを有する。第１のピストンは、第１の外側表面と、その第１の外側表面から離れた第１の作動表面とを有し、第１の外側表面は端部部材と協働して本体に第１の流体溜めを画定する。第２のピストンは、第２の外側表面と、第１のピストンの第１の作動表面に対向する第２の作動表面とを有する。第１の作動表面と第２の作動表面との間には第２の流体溜めが設けられ、第１の流体溜めと第２の流体溜めとの間には連通通路が設けられ、延長部の第１の端部は第１のピストン及び第２のピストンのうちの一方に結合され、第２の端部は長さが変化するアクチュエーターに結合されている。延長部には、液圧流体を連通通路及び第１及び第２の流体溜めに供給する充填通路が設けられている。
【０００９】
本発明は、熱的歪み、摩耗及び取付け歪みによる燃料噴射器の歪みを補償する方法を提供する。詳述すると、燃料噴射器は、例えば、電気歪み、磁気歪みまたはソリッドステートアクチュエーターのような長さが変化するアクチュエーターを組込んだ燃料噴射弁を有する。好ましい実施例の長さが変化するアクチュエーターは、燃料噴射器の閉鎖部材を作動するソリッドステートアクチュエーターである。燃料噴射器は、端部部材を有するハウジングと、縦方向軸に対向する内側表面とを有する本体と、長さが変化するアクチュエーターに結合され、本体に設けられ、第１の外側表面と、その第１の外側表面から離れた第１の作動表面とを有し、第１の外側表面は端部部材と協働して本体に第１の流体溜めを画定する第１のピストンと、第１のピストンの近くの本体に設けられた第２のピストンとを有する。第１の作動表面と第２の作動表面との間には第２の流体溜めが設けられ、第１の流体溜めと第２の流体溜めとの間には連通通路が設けられ、延長部は第１のピストン及び第２のピストンのうちの一方に結合されている。延長部には、液圧流体を連通通路及び第１及び第２の流体溜めに供給する充填通路が設けられている。好ましい実施例によるこの方法は、第１のピストンの表面を本体の内側表面に対向させて第１のピストンと本体の内側表面との間に制御されたクリアランスを形成し、第１のピストンと第２のピストンとの間に可撓性流体障壁を結合して第２のピストン、エラストマー及び可撓性流体障壁が第２の流体溜めを形成するようにし、少なくとも一部がピストンのスカート部内にある第２のピストンを偏位させて第１及び第２の流体溜めに液圧を発生させ、長さが変化するアクチュエーターを、温度の関数としての第１の流体溜めの液圧流体の体積変化により生じる所定のベクトルで偏位させるステップにより実行される。
【００１０】
【好ましい実施例の詳細な説明】
図１乃至４を参照して、該図は、熱的補償器組立体の複数の好ましい実施例を示す。特に、図１は、ソリッドステートアクチュエーターを備えた燃料噴射器組立体１０の好ましい実施例であり、このアクチュエーターは、ソリッドステートアクチュエーター積層体１００及びその積層体１００用の補償器組立体２００を有する。燃料噴射器組立体１０は、入口取付け具１２、噴射器ハウジング１４及び弁本体１７を有する。入口取付け具１２は、燃料フィルター１１、燃料流路１８、２０、２２及び燃料供給源（図示せず）に接続された燃料入口２４を有する。入口取付け具１２は入口端部部材２８を有する。流体３６は、温度変化に応答してその体積を変化させる実質的に非圧縮性の流体でよい。好ましくは、流体３６は、噴射器の噴射器入口１６、ハウジング１４または他のコンポーネントよりも大きい熱膨張率を有するシリコンまたは他の種類の液圧流体である。
【００１１】
好ましい実施例において、噴射器ハウジング１４は、ソリッドステートアクチュエーター積層体１００及び補償器組立体２００を取囲んでいる。弁本体１７は、噴射器ハウジング１４に固着され、弁閉鎖部材４０を取囲んでいる。ソリッドステートアクチュエーター積層体１００は複数のソリッドステートアクチュエーターより成り、これらは電圧源に電気的に接続された接点ピン（図示せず）を介して作動可能である。接点ピン（図示せず）間に電圧を印加すると、ソリッドステートアクチュエーター積層体１００は長さ方向において膨張する。ソリッドステートアクチュエーター積層体１００の膨張の典型的な大きさは、例えば、約３０−５０ミクロンのオーダーである。この長さ方向の膨張を利用すると、燃料噴射器組立体１０の弁閉鎖部材４０を作動させることができる。即ち、燃料噴射器のオリフィスのサイズは、従来の燃料噴射器用弁座またはオリフィスプレートのオリフィスではなくて、積層体１００及び閉鎖部材４０の長さ方向の膨張の大きさにより決定される。
【００１２】
ソリッドステートアクチュエーター積層体１００は、ハウジングに沿って案内部材１１０により案内される。ソリッドステートアクチュエーター積層体１００は、底部４４が弁閉鎖部材４０の閉鎖端部４２と作動的接触関係にある第１の端部と、頂部４６が補償器組立体２００に作動的に接続された第２の端部とを有する。
【００１３】
燃料噴射器組立体１０はさらに、ばね４８、ばね座金５０、キーパー５２、ブッシング５４、弁閉鎖部材の弁座５６、ベローズ５８及びＯリング６０を有する。Ｏリング６０は、周囲温度が低くても（−４０℃またはそれ以下）及び動作温度が高くても（１４０℃またはそれ以上）作動性を維持し燃料に適合するＯリングであるのが好ましい。
【００１４】
本願において、同一の特徴を有する構成要素は同一の参照番号で示し、図２Ａと図２Ｂとの間ではプライム符号の有無により区別する。図２Ａを参照して、補償器組立体２００は、第１の端部２１０ａ及び第２の端部２１０ｂを有する本体２１０を備えている。本体の第２の端部２１０ｂは、開口２１６を備えた端部キャップ２１４を有する。端部キャップ２１４は、本体２１０の内側表面２１３から縦方向軸Ａ−Ａの方へその軸に関して横方向または斜めに延びる部分でよい。あるいは、端部キャップ２１４は、本体２１０に固着した別個の部分でよい。端部キャップ２１４は、本体２１０の第２の端部２１０ｂの一部として、縦方向軸Ａ−Ａに関して横方向に延びるように形成するのが好ましい。
【００１５】
本体２１０は、第１のピストン２２０、ピストン棒または延長部の一部２３０、第２のピストン２４０、可撓性ダイアフラム２５０及び第２のピストン２４０と端部キャップ２１４との間の弾性部材またはばね２６０を取囲んでいる。本体の第１の端部２１０ａ及び第２の端部２１０ｂは、第１及び第２のピストンと嵌合する限り、例えば、卵形、正方形、矩形もしくは他の任意の多角形のような任意適当な断面形状でよい。本体２１０の好ましい断面形状は円形であるが、その場合、縦方向軸Ａ−Ａに沿って延びる円筒形となる。本体２１０は、好ましい実施例に示すように、２つの別個の部分を結合するか（図２Ａ）または連続する１つの材料片から（図２Ｂ）形成できる。
【００１６】
延長部２３０は第１のピストン２２０から延びて、端部が圧電積層体１００の頂部４６にリンクされている。延長部は、第１のピストン２２０とは別個の部材として形成し、スプライン結合２３２により第１のピストン２２０に結合するのが好ましい。例えば、玉継手、ハイム継手または２つの可動部品を結合する他の任意の結合部材のような他の適当な結合部材を用いることができる。あるいは、延長部２３０を第１のピストン２２０と単一部材として一体的に形成してもよい。
【００１７】
好ましい実施例（図２Ｂ）において、別個の延長部２３０には内部充填通路２３２が設けられている。この充填通路２３２は、第１の充填端部２３２ａから延長部２３０のほぼ全長を介して第２の充填端部２３２ｂへ延びる。第１の充填端部２３２ａは、その軸が、一般的に、充填通路２３２または縦方向軸Ａ−Ａと同じ軸に沿うポートである。第２の充填端部２３２ｂ、その軸が、一般的に、充填通路または縦方向軸Ａ−Ａを横断する方向のポートである。充填通路及びポートの断面は、例えば、円形、卵形、正方形または矩形のような適当な形状でよい。それぞれの断面は円形であるのが好ましい。
【００１８】
内部充填通路２３２（または３３２）の多くの利点のうちの１つは、補償器を過充填することなく最少量の流体を充填するだけでよいことである。詳述すると、熱的補償器２００、２００´、３００は、噴射器ハウジング１４内に、アクチュエーターまたは積層体１００なしで完全に組立てることが可能である。好ましくはシリコン油（Ｂａｙｓｉｌｏｎｅ Ｍ３５０）である流体３６はガスまたは空気と親和性であるため、組立て完了前の燃料噴射器を真空状態（約−２８ミリバール）にできるチェンバー内に配置して、補償器２００、２００´、３００に流体３６を充填する前に流体３６に溶解可能な空気またはガスを最小限に抑えるようにする。流体３６が内部充填通路２３２を流れると、第１及び第２の流体溜めは流体３６により充填された状態になる。流体３６は実質的に非圧縮性であるため、第１のピストン２２０を出口端部の方へ偏位させる。第１のピストン２２０が出口端部の方へ移動すると、ピストン側の面取り部２３４ａが延長部側上の面取り部２３４ｂと係合して、補償器内への流体３６の流入または補償器外への流体の流出を阻止する密封部２３４を形成する。ここで、積層体１００を、真空状態のままで、噴射器ハウジング１４内に取付けることができる。真空状態を一旦離脱させると、第１のピストン２２０は膨張して延長部に密着し、面取り部２３４にほぼ流体が流れない密封部が形成される。あるいは、エラストマーシール２３４を第１のピストン２２０と延長部２３０との間に形成した溝に取付けることにより、流体３６が漏洩しないようにする別の密封部を提供することができる。
【００１９】
第１のピストン２２０は、入口端部部材２８と対向関係に配置されている。第１のピストン２２０の外周面２２８は、本体の内側表面２２０と精密公差で嵌合するように、即ち、クリアランスを介する流体の漏洩量を制御する液圧シールを形成すると共にピストンと本体との間の潤滑を可能にする制御されたクリアランスを形成する寸法を有する。第１のピストンと本体２１０との間の制御されたクリアランスは、第１の流体溜め３２から第２の流体溜め３３への制御された漏洩流路を提供し、第１のピストン２２０と本体２１０との間の摩擦を減少させることにより、第１のピストン２２０の運動のヒステリシスを最小限に抑える。積層体１００による生じる側方荷重は、摩擦及びヒステリシスを増加させると思われる。そのため、第１のピストン２２０を、好ましくは縦方向軸Ａ−Ａに沿う方向だけで積層体１１０と結合して、側方荷重が減らすかなくなるようにする。本体２１０は、噴射器ハウジングに関して半自由浮動状態になるように、第１の端部２１０ａを噴射器ハウジングに装着するのが好ましい。あるいは、本体２１０を噴射器ハウジング内において軸方向に浮動するようにしてもよい。さらに、ピストン副組立体内にばねを設けることにより、補償器組立体２０２により外からの側方力またはモーメントが噴射器ハウジングへほとんどまたは全く導入されないようにする。かくして、これらの特徴部分により噴射器ハウジングの歪みは減少するかなくなると考えられる。
【００２０】
第１の面２２２には、通路２２６を介して第２の流体溜め３３と流体連通関係にあるポケットまたはチャンネル２２８ａを形成することができる。これらのポケット２２８ａにより、第１の面２２２と端部部材２２８との間に流体がほとんどまたは全く存在しない場合でも、幾らかの流体３６が第１の面２２２上にあり、液圧「シム」として作用することができる。好ましい実施例において、第１の流体溜め３２は少なくとも幾らかの流体をその上に常に保持する。第１の面２２２及び第２の面２２４は、例えば、回転円錐表面、円錐台表面または平坦な表面のような任意の形状でよい。第１の面２２２及び第２の面２２４は、縦方向軸Ａ−Ａを横断する平坦な表面であるのが好ましい。
【００２１】
流体３６が第１のピストン２２０の第１の面２２２と第２の面２２４との間を選択的に循環できるようにするため、通路２２６が第１と第２の面の間を延びる。通路２２６と流体溜めとの間で流体３６を流れ易くするため、ピストン２２０の外周面上に縮径部分２２７を設けてギャップ２１９が形成されるようにする。このギャップ２１９により、流体３６は通路２２６から第２の流体溜め３３内へ流入できる。
【００２２】
第１の流体溜め３２には圧力感知弁を設けるが、この弁は圧力感知弁にかかる圧力降下に応じて１つの方向に流体が流れるようにする（図３を参照）。圧力感知弁は、例えば、逆止弁または単方向弁でよい。圧力感知弁は、第１の面２２２の上方に滑らかな面がある可撓性の薄いディスクプレート２７０であるのが好ましい。
【００２３】
詳述すると、第１のピストン２２０に接触する側の面を滑らかにして第１の面２２２に対する密封表面を形成することにより、プレート２７０は、第１の流体溜め３２（または３２´）の圧力が第２の流体溜め３３（または３３´）の圧力よりも低い時は必ず流体が第１の流体溜め３２（または３２´）と第２の流体溜め３３（または３３´）との間を流れるようにする圧力感知弁として働く。即ち、流体溜め間に圧力差がある時は必ずプレート２７０の滑らかな表面が持ち上げられて流体がチャンネルまたはポケット２２８ａ（または２２８ａ´）へ流入できるようにする。このプレートは、玉形逆止弁におけるように流体圧力とばね力の組合せではなくて、圧力差に応じて流れを阻止するシールを形成することに注意されたい。圧力感知弁またはプレート２７０には、表面を貫通するオリフィス２７２ａ，２７２ｂが形成されている。このオリフィスは、例えば、正方形、円形または任意適当な形状でよい。このプレートには、各々の直径が約１．０ミリメートルの１２個のオリフィスが形成されている。また、各チャンネルまたはポケット２２８ａ、２２８ｂに各オリフィス２７２ａ、２７２ｂとほぼ同じ形状及び断面積の開口を設けてもよい。プレート２７０は、プレートの周りの４箇所またはそれ以上の異なる箇所で第１の表面２２２に溶接するのが好ましい。
【００２４】
プレート２７０は非常に小さい質量と可撓性とを有するため、流体が流入すると非常に迅速に応答して端部部材２８の方へ持ち上げられ、プレートを通過していなかった流体が液圧シムの体積を増加させる。プレート２７０は、プレート２７０の下方及び通路２２６内にある流体を吸引すると、球形の一部に近いものとなる。この増加した体積がシムの体積に加算されるが、その体積増加分は依然として密封表面の第１の流体溜め側にある。プレート２７０の多数の利点のうちの１つは、圧力の脈動が第１の流体溜めの液圧シムに追加される流体の体積増加分により迅速に減衰されることである。これは、噴射器の作動が非常に動的な事象であり、非作動状態、作動状態及び非作動状態間の移行により液圧シムに圧力変動を発生させる慣性力が生じるからである。液圧シムは、流体が自由に流入するが流出が制限されるため、振動を迅速に減衰させる。
【００２５】
貫通孔またはオリフィス２７２ａ，２７２ｂの直径は、プレート２７０が第１の面２２２から持ち上げられると球形の一部に似た形になるため、プレート２７０の上昇距離でなくてプレートのオリフィス実効直径として考えることができる。さらに、オリフィスの数及び各オリフィスの直径は、プレート２７０の圧力降下の決定にとって重要なプレート２７０の剛性を決定する。好ましくは、圧力降下は熱的補償器の第１の流体溜め３２における圧力脈動に比べて小さいものでなければならない。プレート２７０が約０．１ｍｍ持ち上げられると、プレート２７０は、大きく開放した状態で第１の流体溜め３２への流れを制限しないと考えることができる。液圧シム内への流れは制限されないため、流体の有意な圧力降下が防止される。これは、有意な圧力降下が存在すると流体に溶解されたガスが表に出て泡を形成するため重要である。これは、ガスの蒸気圧が減少した流体圧を超えることによる（即ち、ある特定の種類の流体は、スポンジが水を吸収するように空気を吸収するため、流体が圧縮可能な流体のように振舞う）。泡が形成されると、小さなばねのように作用して補償器を「ソフト」または「スポンジ」のようにする。一旦泡が形成されると、これらを流体内に再び溶解させるのは困難である。補償器は、好ましくは設計により、約２乃至７バールの圧力で作動するが、液圧シムの圧力は大気圧よりも有意に低下しないと思われる。従って、流体及び補償器通路からガス抜きを行うのは、プレート２７０がない場合ほど重要ではない。プレート２７０の厚さは約０．１ミリメートルであり、その表面積は約１１０平方ミリメートル（ｍｍ２）である。さらに、プレート２７０の可撓性を所望の値に維持するためには、各々が約０．８平方ミリメートル（ｍｍ２）の開口を有する約１２個のオリフィスより成るアレイを設けるのが好ましく、プレートの厚さは表面積の平方根を約９４で割算した値であるのが好ましい。
【００２６】
第１のピストン２２０と積層体１００の頂部４６との間には、縦方向軸Ａ−Ａに沿って軸方向に摺動可能なように延長部２３０に装着されたリングのようなピストンまたは第２のピストン２４０が設けられている。第２のピストン２４０は、第２の面２２４に対向する第３の面２４２を有する。第２のピストン２４０はまた、縦方向軸Ａ−Ａに沿って第３の面２４２から離れた第４の面２４４を有する。第４の面２４４は、保持用肩部２４８の一部を構成する保持用ボス部分２４６を有する。この保持用ボス部分２４６はボス部分２１１（縦方向軸Ａ−Ａに対向する本体２１０の表面に形成されている）と協働して、第２のピストン２４０が本体２１０の第２の端部２１０ｂに取付けられた後に可撓性ダイアフラム２５０の組込みを容易にする。ピストンの形状は好ましくは円形であるが、第１のピストン２２０及び第２のピストン２４０は矩形または卵形のような他の形状でもよい。
【００２７】
第２の流体溜め３３は、可撓性ダイアフラム２５０より取囲まれた空間により形成される。ダイアフラム２５０は、ピストン２２０の第２の面２２４と第２のピストン２４０との間に位置する。可撓性ダイアフラム２５０は、２個またはそれ以上の部分が、例えば、溶接、接合、ろう付け、接着、好ましくはレーザー溶接のような適当な方法により固着された単一構造でよい。ダイアフラム２５０は、互いに固着された第１の条片２５２及び第２の条片２５４より成るのが好ましい。
【００２８】
可撓性ダイアフラム２５０は、上述した適当な方法により第１のピストン２２０と本体２２０の内側表面に固着可能である。第１の条片２５２の一方の端部は第１のピストン２２０の縮径部分２２７に固着され、第２の条片２５４の別の端部は本体２１０の内側表面に固着されている。本体２１０が一体的な構造である場合、その別の端部を本体２１０の内側表面に直接固着する。本体２１０が互いに結合された２個またはそれ以上の部分より成る場合、第２の条片２５０の別の端部を一方または他の部分へ、本体２１０を構成する部分が適当な方法で固着される前に固着するのが好ましい。
【００２９】
ばね２６０は、端部キャップ２１４と第２のピストン２４０との間に格納されている。第２のピストン２４０は端部キャップ２１４に関して可動であるため、ばね２６０は第２のピストン２４０を可撓性ダイアフラム２５０に押圧するように作用する。第２のピストン２４０は可撓性ダイアフラム２５０に当接するが、この第２のピストンは表面積が第１の作動表面の表面積よりも小さい第２の作動表面２４８を形成する。第３の面２４２が可撓性ダイアフラム２５０に当接するため、作動表面２４８は本質的に第３の面２４２と同じ表面積を有すると考えることができる。
【００３０】
これにより、第２の流体溜め３３内の流体３６の圧力が増加する。初期の状態では、液圧流体３６は、ばね力と第２の作動表面２４８の表面積との積の関数として加圧される。第１の流体溜め３２の流体が膨張する前に、第１の流体溜めは液圧シムを形成するように予荷重をかけられる。ばね２６０のばね力は、約３０乃至９０ニュートンであるのが好ましい。
【００３１】
液圧シムの容量を形成する流体３６は、熱的補償器内またはその周りの温度が上昇すると膨張する傾向がある。シムの容量の増加は、第１のピストンの第１の外側表面または第１の面２２２に直接作用する。第１の面２２２は第２の作動表面２４８より表面積が大きいため、第１のピストンは積層体または弁閉鎖部材４０の方へ移動する傾向がある。積層体の方へ移動する第１のピストン２２０の力ベクトル（即ち、方向及び大きさを有する）Ｆｏｕｔは下式で定義される。
【００３２】
Ｆｏｕｔ＝（Ａｓｈｉｍ＊Ｐｓｈｉｍ）−Ｆｓｐｒｉｎｇ
上式において、
Ｆｏｕｔ＝圧電積層体に印加される力；
Ｆｓｐｒｉｎｇ＝全ばね力；
Ａｓｈｉｍ＝（π／４）＊Ｐｄ２またはピストン上方の面積、Ｐｄは第１のピストンの直径（液圧シムまたは流体溜め３２）；
休止状態において、液圧シム及び第２の流体溜めのそれぞれの圧力はほぼ等しい傾向がある。しかしながら、ソリッドステートアクチュエーターが作動されると、液圧シムの圧力は、流体３６が非圧縮性であるため積層体が膨張するにつれて増加する。これにより、積層体１００は、燃料を燃料出口６２から噴射するために弁閉鎖部材４０を作動できる剛性の反作用ベースを有する。
【００３３】
ばね２６０はコイルばねであるのが好ましい。ここでは、流体溜めの圧力は各コイルばねの少なくとも１つのばね特性と関連がある。本明細書中において、少なくとも１つのばね特性は、例えば、ばね定数、ばね自由長、ばねの弾性率を含むことができる。各ばね特性は、他のばね特性との種々の組合せで変化させることにより、補償器組立体２００の所望の応答が得られるようにすることができる。
【００３４】
図２Ｂを参照して、第２のピストン２４０´は、図２Ａの補償器組立体２００のピストンとは構成が異なる補償器組立体２００´、３００の「格納」構造内に取付けられている。図２Ｂに示す格納構成は、第１のピストン２２０´のスカート部２２１の寸法が、このスカート部２２１により画定される空間内にばね２６０´及び第２のピストン２４０を装着できるように十分なものでなければならない。スカート部２２１の縦方向軸Ａ−Ａに沿う軸方向長さは、ピストンスカート部２２１内にばね２６２を、ばねまたはピストンの他の部分との間で膠着または干渉が生じないように、圧縮状態で取付けることができるように十分なものでなければならない。第１のピストン２２０´は、第１のピストン２２０´を適当な結合手段により延長部２３０´に結合できるようにする細長い部分２２３を有する。細長い部分２２３は、スカート部２２１と協働してばね２６２を受ける空間を画定する。ばね２６２は、第２のピストン２４０´を可撓性ダイアフラム２５０´に押圧するように作動できる。可撓性ダイアフラム２５０´は、適当な方法により（可撓性ダイアフラム２５０に関連して説明したような方法で）第１のピストン２２０及び端部キャップ２１４´に固着されている。可撓性ダイアフラム２５０´は、単一部分より成る構成であるのが好ましい。補償器２００´、３００は補償器２００と同じような動作をするが、図２Ｂの実施例が図２Ａの実施例と異なる多くの相違点の１つは、第２のピストン（図２Ａでは２４０、図２Ｂでは２４０´）がばね力により移動する方向である。図２Ａではピストンはばね力により噴射器の入口端部の方へ移動するが、図２Ｂではばね力は第２のピストン２４０´を出口端部の方へ移動させる。図２Ａの第２のピストン２２０と同様に、図２Ｂの第２のピストン２２０´は流体３６と物理的接触をしない方が好ましい。第２のピストン２２０´は、その面２２９´を可撓性ダイアフラム２５０´（流体３６と物理的接触関係にある）に当接させるため、可撓性ダイアフラム２５０´はばね力をダイアフラム２５０´の第２の作動表面２４８´を介して流体３６へ伝達する。補償器２００´、３００の別の特徴は、軸方向の全長が補償器組立体２００よりも短く、コンパクトなことである。
【００３５】
図２Ｂの補償器２００´は、圧力応答弁と、第１のピストンを貫通する流体通路とを除去することにより単純化することができる。この単純化により、熱的補償器３００として図４に示す別の好ましい実施例が得られる。熱的補償器３００は、スカート部３２４を備えた第１のピストン３２０を取囲む本体３１０を有する。ピストンのスカート部３２４は、本体３１０の内側表面３１２に対向するように配設され、それらの間にギャップ３２６が形成される。第２のピストン３４０は、ピストンのスカート部３２４内に少なくとも一部が配設されている。第２のピストン３４０は、作動表面３４２と端部キャップ３１４の開口３１６を貫通する延長部３４４とを有する。一般的に流体３６が休止位置にあるピストン間の空間に流入しないようにするため、第１のピストンのスカート部または第２のピストンの外側部分の何れかに形成した溝に密封部分３５２を配設するが、図示を簡単にするため一方の側の密封部材３５２だけを示す。密封部材は、スカート部３２４と第２のピストン３４０またはその延長部３４４に結合したダイアフラムでよい。密封部分３５２は、第２のピストンに形成した溝に設けたＯリングが好ましい。一般的に流体が第２の流体溜め３３から逃げないようにするため、端部キャップ３１４と、第２のピストン３４０の延長部３４４との間に密封部３１８を形成することができる。詳述すると、端部キャップ３４０か延長部３４４の何れかに溝を形成すればよい。その後、Ｏリング３１８をその溝に取付ける。溝３１９は、縦方向軸Ａ−Ａに向いた端部キャップ３１４の周面上に形成する。
【００３６】
第１の流体溜め３２は、表面３２２と端部部材２８との間に形成される。第２の流体溜め３３は、作動表面３４２と本体との間に形成される。第１の流体溜め３２は、制御されたクリアランスまたはギャップ３２６を介して第２の流体溜め３３と流体連通関係にある。好ましくは、このギャップ３２６は、このクリアランスまたはギャップ３２６を漏洩する流体量を制御する液圧密封部を形成すると共にピストン及び本体の潤滑を可能にする制御されたクリアランスを与えるように適当なものでなければならない。
【００３７】
内部充填通路３３２（図２Ｂの内部充填通路２３２と作動原理は同じ）は、第１のポート３３２ａと第２のポート３３２ｂとの間を延びる。第１のピストン３２０の表面３５０ａが延長部３３０の表面３５０ｂと接触状態にある時、第１の流体溜め３２への流体の流入及びそこからの流出を阻止する密封部３５０が形成される。第１のピストン３２０の内部空間には少なくとも１つのばね３６０が設けられている。この少なくとも１つのばね３６０は、第２のピストン３４０を第１のピストン３２０から離れる方向に偏位させる。これにより、作動表面３４２の表面積を介して流体３６へ力が印加され、その結果、第１の圧力が第１のピストン３２０の第１の表面３２２へ伝達される。第１の圧力は、第１の液体溜めが液圧シムとして作用できるようにする圧力として呼ぶことができる。その後、（熱的変化により）第１または第２の流体溜めの流体３６の体積が変化すると、第１のピストンが縦方向軸に沿って移動する。これにより、ソリッドステートアクチュエーターと燃料噴射器の種々のコンポーネントとの固定した空間関係が維持されると思われる。
【００３８】
図４に示す実施例のアクチュエーター積層体１００に印加される力は、下式のように定義される。
【００３９】
Ｆｏｕｔ＝［（Ｆｓｐｒｉｎｇ３６０±Ｆｓｅａｌ３５２±Ｆｓｅａｌ３１８）＊（Ａｓｈｉｍ／Ａｒｅｓｅｒｖｏｉｒ３３）］−Ｆｓｐｒｉｎｇ±Ｆｓｅａｌ３５２
上式において、
Ｆｏｕｔ＝積層体１００に印加される力；
Ｆｓｐｒｉｎｇ３６０＝ばね３６０の力；
Ｆｓｅａｌ３５２＝密封部３５２の摩擦力；
Ｆｓｅａｌ３１８＝密封部３１８の摩擦力；
Ａｓｈｉｍ＝（π／４）＊Ｐｄ２またはピストン上方の面積、Ｐｄは第１のピストンの直径（液圧シムまたは流体溜め３２）；
Ａｒｅｓｅｒｖｏｉｒ３３＝第２の流体貯め３の面積。
【００４０】
再び図１を参照して、燃料噴射器１０の動作時、燃料が燃料供給源（図示せず）から燃料入口２４へ供給される。燃料入口２４の所の燃料は、弁閉鎖部材４０が開位置に移動しておれば、燃料フィルター１１、通路１８、通路２０、燃料管２２を介して燃料出口６２から流出する。
【００４１】
燃料を燃料出口６２から流出させるために、ソリッドステートアクチュエーター積層体１００へ電圧を印加してその積層体を膨張させる。ソリッドステートアクチュエーター積層体１００が膨張すると、底部４４が弁閉鎖部材４０を押圧し、このため燃料が燃料出口６２から出る。燃料が燃料出口６２から噴射されると、ソリッドステートアクチュエーター積層体１００への給電が停止されるため、ばね４８の偏倚力が弁閉鎖部材４０を復帰させて、燃料出口６２を閉じる。詳述すると、ソリッドステートアクチュエーター積層体１００は、給電停止により収縮するため、弁閉鎖部材４０を底部４４に常に接触状態に保持するばね４８の偏倚力が弁閉鎖部材４０を閉位置に付勢する。
【００４２】
エンジン動作時にエンジン温度が上昇すると、入口取付け具１２、噴射器ハウジング１４及び弁本体１７は温度の上昇によって熱膨張するが、ソリッドステートアクチュエーター積層体の熱膨張は一般的に有意でない大きさである。同時に、燃料管２２を流れて燃料出口６２から流出する燃料は、燃料噴射器組立体１０の内部コンポーネントを冷却するため、弁閉鎖部材４０を熱的に収縮させる。図１を参照して、弁閉鎖部材４０が収縮すると、底部４４は弁閉鎖部材４０との接触点から離れる傾向がある。第１のピストン２２０（または２２０´）の底面に作動的に接続されたソリッドステートアクチュエーター積層体１００は、下方に押圧される。燃料噴射器コンポーネントの体積熱膨張率βは圧電積層体よりも一般的に大きいため、温度が上昇すると、入口取付け具１２、噴射器ハウジング１４及び弁本体１７は、圧電積層体１００に対して相対的に膨張する。この場合、流体が膨張するため、第１の流体溜めの圧力も増加しなければならない。流体は事実上非圧縮性であり、第２の作動表面２４８（または２４８´）の表面積は小さいため、第１のピストン２２０（または２２０´）は、第２のピストン２４０（または２４０´）に対して噴射器１０の出口端部の方へ移動される。第１のピストン２２０（または２２０´）のこの移動は延長部２３０（または２３０´）により圧電積層体１００へ伝達されるが、この移動により入口キャップ１４、噴射器ハウジング１４及び弁本体１８のような燃料噴射器の他のコンポーネントに対する圧電積層体の相対位置が一定に維持される。
【００４３】
好ましい実施例において、液圧流体３６の熱膨張率βは圧電積層体の熱膨張率βよりも大きいことに注意されたい。ここでは、熱的補償器組立体２００（または２００´、３００）は、燃料噴射器のハウジングと圧電積層体１００の熱膨張率の差が第１の流体溜め内の液圧流体３６の膨張により補償されるように、少なくとも、所望の膨張率βを有する液圧流体を選択し、また第１の流体溜めの流体の所定の体積を選択することにより構成することができる。
【００４４】
その後、燃料噴射器組立体１００の周辺温度が変動すると、入口取付け具１４、噴射器ハウジング１４または弁本体１７のさらなる膨張により、流体３６が第１の流体溜め内で膨張または収縮する。流体が膨張すると、第１の表面２２２（または２２２´）が第２の作動表面２４８（または２４８´）よりも大きい表面積を有するため、第１のピストン２２０（または２２０´）は燃料噴射器の出口端部の方へ強制的に移動される。一方、燃料噴射器コンポーネントが収縮すると、第１の流体溜め３２（または３２´）内の液圧流体３６の体積が収縮し、第１のピストン２２０（または２２０´）が燃料噴射器１０の入口の方へ後退する。
【００４５】
アクチュエーター１００が作動されると、第１の流体溜め３２の圧力が急速に増加するため、プレート２７０が第１の面２２２に緊密に封止される。これにより、液圧流体３６の第１の液体溜めから通路２３６への流出が阻止される。積層体１００の作動時におけるシムの体積は、アクチュエーター１００が作動されたおおよその瞬間における第１の液体溜め内の液圧流体の体積と関連があることに注意されたい。液体は事実上非圧縮性であるため、第１の流体溜め３２の液体３６は剛性的な反作用ベース、即ち、アクチュエーター１００が反作用するシムに近似される。シムの剛性は、部分的に、流体の事実上の非圧縮性及び流体がプレート２７０より第１の流体溜め３２から流出できないことによると考えられる。アクチュエーター積層体１００が未荷重状態で作動されると、積層体は約６０ミクロン伸張する。好ましい実施例では、この伸張量の半分（約３０ミクロン）は燃料噴射器の種々のコンポーネントにより吸収される。積層体１００の全伸張量の残りの半分（約３０ミクロン）は、閉鎖部材４０を撓ませるために使用される。従って、アクチュエーター積層体１００の撓みは繰返し付勢される度に一定であると考えられ、それにより燃料噴射器の開度を一定に維持することが可能になる。
【００４６】
アクチュエーター１００が作動されない場合、流体３６は第１の流体溜めと第２の流体溜めの間を流れるが、同じ予荷重力Ｆｏｕｔが維持される。力Ｆｏｕｔは、ばね２６０（または２６２）と各ピストンの表面積の関数である。従って、アクチュエーター積層体１００の底部４４は、燃料噴射器コンポーネントが膨張するかまたは収縮するかに拘らず、弁閉鎖端部４２の接触表面と常に接触状態に維持されると思われる。
【００４７】
補償器組立体２００、２００´、３００を燃料噴射器用ソリッドステートアクチュエーターと共に図示したが、例えば電気歪み、磁気歪みまたはソリッドステートアクチュエーターのような長さの変化するアクチュエーターを熱的補償器組立体２００、２００´、３００と共用できることを理解されたい。ここでは、長さが変化するアクチュエーターは、アクチュエーターが付勢されると長さが延びる、常態では作動されないアクチュエーターを包含することができる。逆に、長さが変化するアクチュエーターは、アクチュエーターが常態では作動されるが、非作動状態にすると長さが収縮（膨張でなく）する場合にも適用可能である。さらに、熱的補償器組立体２００、２００´、３００及び長さが変化するアクチュエーターは燃料噴射器に関連の用途に限定されず、例示すると、スイッチ、光学的読み取り／書き込みアクチュエーターまたは医学用流体給送装置のような適度に精密なアクチュエーターを必要とする他の用途にも利用できることを強調したい。
【００４８】
本発明をある特定の好ましい実施例に関連して説明したが、図示説明した実施例に対する変形例及び設計変更は、頭書の特許請求の範囲に規定される範囲から逸脱することなく可能である。従って、本発明は図示説明した実施例に限定されず、特許請求の範囲の文言及びその均等物により規定される全幅を享受するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】
図１は、ソリッドステートアクチュエーター及び好ましい実施例による補償器組立体を備えた燃料噴射器組立体の断面図である。
【図２Ａ】
図２Ａは、図１の熱的補償器組立体の拡大図である。
【図２Ｂ】
図２Ｂは、熱的補償器組立体の別の好ましい実施例を示す拡大図である。
【図３】
図３は、図２Ａまたは２Ｂの圧力感知弁の動作を説明する図である。
【図４】
図４は、図２Ｂの格納構成を用いる別の実施例を示す。
【国際公開パンフレット】
2004514083.tif 000003
2004514083.tif 000004
2004514083.tif 000005
2004514083.tif 000006
2004514083.tif 000007
2004514083.tif 000008
2004514083.tif 000009
2004514083.tif 000010
2004514083.tif 000011
2004514083.tif 000012
2004514083.tif 000013
2004514083.tif 000014
2004514083.tif 000015
2004514083.tif 000016
2004514083.tif 000017
2004514083.tif 000018
2004514083.tif 000019
2004514083.tif 000020
2004514083.tif 000021
2004514083.tif 000022
2004514083.tif 000023
2004514083.tif 000024
2004514083.tif 000025
2004514083.tif 000026
2004514083.tif 000027
2004514083.tif 000028
2004514083.tif 000029
2004514083.tif 000030
2004514083.tif 000031
2004514083.tif 000032
2004514083.tif 000033
2004514083.tif 000034
2004514083.tif 000035
【手続補正書】
【提出日】平成14年3月11日(2002.3.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長さが変化するアクチュエーターを端部部材を有するハウジングに対して移動させる液圧補償器であって、
縦方向軸に沿って延び、第１及び第２の端部と、縦方向軸に対向する内側表面とを有する本体と、
長さが変化するアクチュエーターに結合され、本体の第１及び第２の端部のうちの一方の近くに設けられ、第１の外側表面と、その第１の外側表面から離れた第１の作動表面とを有し、第１の外側表面は燃料噴射器のハウジングの端部部材と協働して本体に第１の流体溜めを画定する第１のピストンと、
第１のピストンの近くの本体に設けられ、第２の外側表面と、第１のピストンの第１の作動表面に対向する第２の作動表面とを有する第２のピストンと、
第１の作動表面と第２の作動表面との間に設けられた第２の流体溜めと、
第１の流体溜めと第２の流体溜めとの間に設けられた連通通路と、
第１及び第２のピストンのうちの一方に結合され、液圧流体を連通通路及び第１及び第２の流体溜めに供給するための充填通路が設けられた延長部とより成る液圧補償器。
【請求項２】
第１及び第２の流体溜めのうちの一方に設けられ、第１の流体溜めの第１の流体圧力及び第２の流体溜めの第２の流体圧力のうちの一方に応答して第１及び第２の流体溜めのうちの一方から他方への流体の流れを許容する弁をさらに備えた請求項２の補償器。
【請求項３】
第２のピストンは、縦方向軸に近い第１の表面と、それから離れた第２の表面とを有し、縦方向軸の周りに設けられた環状体である請求項１または２の補償器。
【請求項４】
本体内に設けられたばね部材と、第１及び第２のピストンのうちの一方及び本体の内側表面に結合されて第２の流体溜めを画定する可撓性流体障壁とをさらに備えた請求項１、２または３の補償器。
【請求項５】
第１のピストンは流体と接触する第１の表面積を有し、可撓性流体障壁の第２の作動表面は流体と接触する第２の表面積を有し、その結果、ばね部材の力と第１及び第２の表面積の比率の関数である力が発生する請求項４の補償器。
【請求項６】
可撓性流体障壁は、第１の作動表面の一部に密封された第１の条片と、本体の内側表面の一部に密封された第２の条片とを含み、第１及び第２の条片は第１のピストンの第１の作動表面と第２のピストンの第２の作動表面との間に位置する請求項５の補償器。
【請求項７】
第１のピストンは縦方向軸に沿って第１の外側表面から延びるピストンのスカート部を有し、ピストンのスカート部は外殻及び内殻を有し、内殻は延長部に結合されている上記請求項のうち任意の請求項の補償器。
【請求項８】
第２のピストンは縦方向軸に沿って延びる第１の表面及び第２の表面を有する環状体より成り、環状体の第１の表面は延長部に対向し、第２の表面はピストンのスカート部の外殻に対向し、環状体はピストンのスカート部の外殻内へまたはその外殻から往復運動可能である請求項７の補償器。
【請求項９】
可撓性流体障壁は、第１の端部がピストンのスカート部の外殻に結合され、第２の端部が端部キャップの一部に結合された部材を有し、端部キャップの部分は本体の内側表面から縦方向軸の方へ延びる請求項７または８の補償器。
【請求項１０】
第１のピストンは、縦方向軸を中心として第１のピストンの第１の外側表面上に設けた複数のポケットを有する請求項２の補償器。
【請求項１１】
弁は複数のオリフィスを形成したプレートを有し、このプレートは第１の流体溜めにさらされて第１及び第２の外側表面のうちの一方の上で突出し、その厚さはプレートの一方の側の表面積の平方根の約１／９４である請求項１０の補償器。
【請求項１２】
プレートに設けたオリフィスは、第１のピストンの第１の外側表面上の複数のポケットに対向関係にある請求項１０の補償器。
【請求項１３】
第１のピストンは、第１と第２の流体溜め間における液圧流体の漏洩を許容するように本体の内側表面と接触する外側表面を有する請求項６の補償器。
【請求項１４】
縦方向軸に沿って延び、第１及び第２の端部と、第１の端部と第２の端部との間に設けた端部部材とを有するハウジングと、
ハウジング内に縦方向軸に沿って設けた長さが変化するアクチュエーターと、
アクチュエーターに結合され、燃料噴射を許容する第１の位置と、燃料噴射を阻止する第２の位置との間で可動の閉鎖部材と、
上記請求項のうち任意の請求項の液圧補償器とより成り、
第１の端部が第１及び第２のピストンのうちの一方に結合され、第２の端部が長さが変化するアクチュエーターに結合された延長部を備えているため、長さが変化するアクチュエーターは温度変化に応答してハウジングに対して移動することができる燃料噴射器。
【請求項１５】
端部部材を有するハウジングと、縦方向軸に対向する内側表面とを有する本体と、長さが変化するアクチュエーターに結合され、本体に設けられ、第１の外側表面と、その第１の外側表面から離れた第１の作動表面とを有し、第１の外側表面はハウジングの端部部材と協働して本体に第１の流体溜めを画定する第１のピストンと、第１のピストンの近くの本体に設けられた第２のピストンと、第１の作動表面と第２の作動表面との間に設けられた第２の流体溜めと、第１の流体溜めと第２の流体溜めとの間に設けられた連通通路と、第１の端部が第１及び第２のピストンのうちの一方に結合され、液圧流体を連通通路及び第１及び第２の流体溜めに供給するための充填通路が設けられた延長部とより成る燃料噴射器の熱的歪みを補償する方法であって、
第１のピストンの表面を本体の内側表面に対向させて第１のピストンと本体の内側表面との間に制御されたクリアランスを形成し、
第１のピストンと第２のピストンとの間に可撓性流体障壁を結合して第２のピストン、エラストマー及び可撓性流体障壁とが第２の流体溜めを形成するようにし、
少なくとも一部がピストンのスカート部の外殻内にある第２のピストンを偏位させて第１及び第２の流体溜めに液圧を発生させ、
長さが変化するアクチュエーターを、温度の関数としての第１の流体溜めの液圧流体の体積変化により生じる所定のベクトルで偏位させるステップより成る燃料噴射器の歪みの補償方法。
【請求項１６】
長さが変化するアクチュエーターを偏位させるステップは、温度が所定の温度より高くなると長さが変化するアクチュエーターを縦方向軸に沿う第１の方向に移動させるステップを含む請求項１５の方法。
【請求項１７】
長さが変化するアクチュエーターを偏位させるステップは、温度が所定の温度より低くなると長さが変化するアクチュエーターを第１の方向とは反対の第２の方向へ偏位するステップを含む請求項１５または１６の方法。
【請求項１８】
長さが変化するアクチュエーターを偏位させるステップはさらに、液圧流体が第１及び第２の流体溜めのうち一方に捕捉されるように長さが変化するアクチュエーターの作動時に第１の流体溜めと第２の流体溜めとの間の液圧流体の連通を阻止するステップより成る請求項１５、１６または１７の方法。
【請求項１９】
連通を阻止するステップは、長さが変化するアクチュエーターが非作動状態である時液圧流体の一部を一方の流体溜め内に解放することにより閉鎖部材及び長さが変化するアクチュエーターの一部の位置を互いに一定に維持するステップをさらに含む請求項１８の方法。
【国際調査報告】
2004514083.tif 000036
2004514083.tif 000037
2004514083.tif 000038