具有环形承载件和玻璃活塞的活塞制造技术

本发明专利技术涉及一种活塞(1)，其具有环形承载件(2)和用于观察内燃发动机的燃烧室(B)中的过程的玻璃活塞(3)，其中所述玻璃活塞(3)安置在所述环形承载件(2)上，并且在所述环形承载件(2)的内壳体表面(8)的区域中固定地连接到环形承载件上。为了避免玻璃活塞(3)中的过高的热应变，所述玻璃活塞(3)经由至少一个形状配合的连接(20)并且优选经由力配合的连接(30)连接到所述环形承载件(2)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种活塞，其具有环形承载件和用于观察内燃发动机的燃烧室中的过程的玻璃活塞，其中所述玻璃活塞安置在所述环形承载件上，并且在所述环形承载件的内侧表面的区域中固定地连接到环形承载件上。
技术介绍
使活塞具有观察窗口或玻璃活塞以能够在视觉上观察燃烧室中的过程是已知的。从文件 JP2009-209752A2、EP1820948A1、DE602005004482T2、W005/121538AU LU90747A1、JP10142106A、AT392351B、JP54-047016A2 和 US2，919，688A 获知具有玻璃窗口或玻璃活塞的各种活塞。玻璃窗口或玻璃活塞通常经由粘着剂结合连接到环形承载件。在具有玻璃窗口或玻璃活塞的已知活塞中，热张力的危险存在，并且作为进一步结果，玻璃活塞中的裂隙可能由于通常由石英玻璃或蓝宝石玻璃制成的玻璃活塞与由钢或铝制成的环形承载件之间的不同的热膨胀而发生，这会大幅降低活塞的使用寿命。
技术实现思路
本专利技术的目的是，避免这些缺点，并且延长用于观察内燃发动机的燃烧室中的过程的活塞的使用寿命，以及实现燃烧过程的最佳可能的观察。这根据本专利技术来实现，因为玻璃活塞经由至少一个形状配合的连接并且优选经由摩擦锁定的连接连接到环形承载件。形状配合的连接优选由玻璃活塞和至少一个紧固环形成，并且摩擦锁定的连接优选由至少一个紧固环和环形承载件形成。在这种情况下，形状配合的连接可以具有至少一个在玻璃活塞的外侧表面的区域中的圆周凹槽，对应于圆周凹槽互补地模制的紧固环布置在圆周凹槽中。摩擦锁定的连接优选具有在紧固环的外侧表面上的外螺纹和环形承载件的内侧表面的对应的内螺纹，其中紧固环经由外螺纹旋入环形承载件的内螺纹。在这种情况下，环形承载件优选实施为圆柱形元件，圆柱形元件实施为内部中空的，具有内侧表面和外侧表面。圆周凹槽可以实施为楔形凹槽，使得在紧固环的热膨胀的情况下，到环形承载件的摩擦锁定的连接得以维持。楔形凹槽的楔形形状优选以引入玻璃活塞的力不超过临界的方式来实施。在这种情况下，楔形凹槽具有面向彼此的第一和第二楔形面，其中第二楔形面具有比第一楔形面更小的到玻璃活塞的气体压力侧的前部的距离。在安装的状态气体压力侧的前部下面向燃烧室，并且在运行时气体力施加于其上。第一楔形面相对于活塞的活塞轴线上的法向平面跨越第一楔形角，活塞的活塞轴线沿活塞的行程方向布置。第一楔形角优选在大约30°与70°之间、优选在大约40°与60°之间。测试和模拟已经显示出大约52°的第一楔形角的特别好的结果。玻璃中的张应力可以通以这种方式形成的第一楔形角保持在可允许的范围内，由此可以避免裂隙和裂缝-尤其是由于作用在活塞上的向心力。优选由铝制成的紧固环可以部分地补偿环形承载件相对于玻璃活塞的热膨胀，并且因此防止玻璃活塞的松开和分离。紧固环可以以一个部分或多个部分来实施。在一个部分的实施例中，例如，紧固环可以形成为在至少一个点处优选完全切开，由此弹性地形成的紧固环可以在安装期间套在玻璃活塞上面伸展，直至它抵靠在圆周凹槽中为止。然而，紧固环由至少两个部分、例如环形区段形成也是可能的，所述至少两个部分在面向彼此的接合面的区域中优选经由至少一个布置在接合面的钻孔中的连接销连接到彼此。为了避免紧固环尤其在安装期间的扭曲，紧固环以旋转固定的方式连接到玻璃活塞。旋转固定的连接可以例如由粘着剂结合或形状配合的连接形成。铝或铝合金可以选择为用于紧固环的材料。必不可少的的是，补偿不同热膨胀的零件提供在玻璃活塞与环形承载件连接点处。完了补偿不同的热膨胀，如果玻璃活塞具有环形形状的突出部是有利的，所述突出部优选在燃烧室侧上毗邻圆周凹槽，其中垂直于活塞轴线布置的环形形状的接触表面形成在突出部的区域中。接触表面有利地抵靠在环形承载件的前面的环形表面上，其中至少一个密封元件、尤其优选硅树脂密封件优选布置在玻璃活塞与环形承载件之间。密封元件密封环形承载件的内部防止异物。环形形状的接触表面也可以实施为圆周凹槽。在这种情况下，如果玻璃活塞不直接抵靠在密封元件上以避免将张力引入玻璃是有利的。此外，在本专利技术的范围内可以设置成，玻璃活塞在其背向燃烧室的一端上(或在其背向气体压力的后部上)压抵在至少一个膨胀环上，所述膨胀环经由至少一个反向保持元件支撑在环形承载件上。在这种情况下，膨胀环充当〃热弹簧〃，并且由具有比钢更大的热膨胀的材料、例如铝制成。玻璃活塞与环形承载件之间的摩擦锁定由膨胀环引起并维持。玻璃活塞因此沿一个方向仅压在螺纹的侧腹上，并且因此避免了玻璃活塞在螺纹中的交替载荷和来回移动("嘎嘎作响")_这会导致玻璃活塞中的张力和裂缝。在这种情况下，在简单的实施例中可以设置成，反向保持元件由环形承载件的内侧表面突出的肩部形成。肩部可以布置在环形承载件的一个或更多个圆周部分中。然而，为了避免界定的裂缝的发生，如果肩部圆周地形成使有利的。膨胀环将其本身和玻璃活塞支撑在反向保持元件上。玻璃活塞的热膨胀由膨胀环来补偿。替代地或额外地，可以设置成，反向保持元件由反向螺纹连接件形成，反向螺纹连接件以摩擦锁定的方式可拆卸地连接到环形承载件的内侧表面。如果需要，玻璃活塞可以在热定的运行时间之后经由反向螺纹连接件再次拧紧，以防止其的意外分离。反向螺纹连接件可以由具有外螺纹的中空螺纹件来形成，所述反向螺纹连接件从背向玻璃活塞的一侧旋入环形承载件的内螺纹，并且优选经由膨胀环压抵在玻璃活塞上。玻璃活塞和环形承载件的组装以两个步骤来执行。在第一步骤中，紧固环在玻璃活塞的圆周凹槽上伸展，其中紧固环优选胶粘到玻璃活塞。玻璃活塞与紧固件现在一起旋入环形承载件，紧固环伸展，直至玻璃活塞以其背向燃烧室面的一端抵靠在膨胀环上。膨胀环引起玻璃活塞与环形承载件之间的热补偿，并且防止不允许的高热张力引入玻璃活塞。替代地-在旋入玻璃活塞之后-反向螺纹连接件可以逆着膨胀环或玻璃活塞以界定的扭矩旋紧。不允许的高热张力到玻璃活塞内引入通过界定的扭矩来避免。如果需要，反向螺纹连接件可以再次拧紧。在本专利技术的一个变体中，玻璃活塞具有气体压力侧、Btt邻背向燃烧室的一侧的第一玻璃活塞部分和第二玻璃活塞部分，其中第一玻璃活塞部分在气体压力侧上从环形承载件中突出，并且第二玻璃活塞部分定位在环形承载件内部。玻璃活塞布置在环形承载件中，使得第二玻璃活塞部分-和形状配合的或摩擦锁定的连接，例如具有紧固环-位于环形承载件内部，并且由环形承载件包围。这种布置具有燃烧室更好地可见的优点。此外，该实施例实现了燃烧室中的燃烧过程的最佳观察，并且因此提供了获得关于燃烧过程的更多信息的可能性。此外，迫使玻璃活塞在环形承载件中的持久紧固，这是因为形状配合的和摩擦锁定的连接布置在第二玻璃活塞部分的区域中并且因此在环形承载件内部受保护。【附图说明】本专利技术将会基于在图中图示的非限制性的示例性实施例更详细地进行描述。在图中:图1以纵向截面示出了根据本专利技术的第一实施例变体中的活塞；图2以分解图示出了该活塞；图3以纵向截面示出了根据本专利技术的第二实施例变体中的活塞，并且图4以分解图示出了该活塞；...

【技术保护点】
一种活塞(1)，其具有环形承载件(2)和用于观察内燃发动机的燃烧室(B)中的过程的玻璃活塞(3)，其中所述玻璃活塞(3)安置在所述环形承载件(2)上，并且在所述环形承载件(2)的内侧表面(8)的区域中固定地连接到所述环形承载件上，其特征在于，所述玻璃活塞(3)经由至少一个形状配合的连接(20)并且优选经由摩擦锁定的连接(30)连接到所述环形承载件(2)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：E·温克尔霍弗，C·休伯，F·纽曼，
申请(专利权)人：AVL里斯脱有限公司，
类型：发明
国别省市：奥地利;AT