Brevet FR2012487A1 — publié le 19700320

La présente invention concerne un piston de moteur à combustion interne, comportant des segments disposés à son extrémité proche de son fond et logés dans des gorges. On sait que les pistons de moteurs à combustion interne sont 5 munis de segments qui ferment hermétiquement l'intervalle compris entre le piston et la paroi du Gylindre et qui doivent empêcher les gaz de combustion chauds de s'infiltrer dans cet intervalle. Pour la compensation des variations de longueur provenant des différences de température, 'les segments sont fendus et à cet endroit, ils laissent 10 passer les gaz. Les gaz chauds passent par cette fuite pour pénétrer dans l'intervalle compris entre le piston et la paroi du cylindre et ils augmentant ainsi considérablement la température de la partie du piston dans laquelle se trouve le segment. Pour supprimer cet inconvénient, on a proposé déjà des segments 15 dits étanches aux gaz. Mais les réalisations connues de ces segments ont l'inconvénient que leurs éléments de jonction, c'est à dire les zones d'assemblage de leurs extrémités risquent de se fracturer sous l'effet de la fatigue provoquée par les forces périodiques exercées par les gaz. 20 L'invention a pour objet un piston du type mentionné qui, môme sans comporter de segments dits étanches aux gaz, c'est à dire étant muni de segments fendus normaux, présente dans la zone des fentes de ces derniers un défaut d'étanchéité beaucoup plus faible que celui des pistons connus. 25 Selon une particularité essentielle de l'invention, le flanc, qui est éloigné du fond du piston, d'au moins une gorge comporte une bande de matière en saillie sur le périmètre total du piston et dont l'épaisseur parallèle à l'axe du piston est .au maximum égale aux deux dixièmes de la largeur de la gorge correspondante. 30 Ainsi la section de l'espace délimité par les extrémités d'un segment et le jeu entre cylindre et piston peut être considérablement réduite par rapport à l'art antérieur sans risque de- grippage du piston. Le diamètre extérieur de la' bàndè de matière, dans le sens du rayon du piston, est calculé de préférence de manière à être au maxi-35 mum égal au diamètre maximum du piston. La transition de la bande de matière à la surface extérieure du piston peut constituer vin congé arrondi, de manière que la bande de matière soit arc-boutée et raidie dans le sens d'application des forces exercées sur elle par les gaz. De préférence, le rayon du congé est 40 au moins égal à la hauteur de la bande de matière afin que le profil 69 22978 2 2012487 de cette dernière lui confère une- résistance, particulièrement élevée pour une largeur convenant bien dans le cadre de l'invention. Lorsque la gorge du piston, est munie de manière connue d'une couche de chrome placée au moins sur son flanc éloigné du fond du pis-5 ton, ce dernier est réalisé de préférence de manière que le prolongement du flanc de gorge sur la bande de matière soit exempt de la couche de chrome. Ainsi, le segment dispose d'une.surface d'appui résistant à. l'usure dans la région du flanc de la gorge, mais par contre, le risque que la couche de chrome forme sur la bande de matière des 10 arêtes vives susceptibles d'endommager la surface de glissement du cylindre est évité. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description qui va suivre, faite en regard des dessins annexés et donnant à titre explicatif mais nullement limitatif 15 une forme de réalisation conforme à l'invention. Sur. ces dessins : La figure 1 est une vue en élévation d'un piston.conforme à l'invention destiné.à un moteur à combustion interne et dont les segments sont enlevés desrgorges pour la clarté de la représentation; 20 La figure 2 est une coupe axiale partielle à échelle agrandie du piston de la figure 1 et d'un-segment qui se trouve dans la gorge, ainsi que d'une partie de la paroi d'un cylindre dans lequel le piston est guidé; - La figure 3 est une coupe horizontale ^selon là ligne III-III de 25 la figure 2; - . La figure 4 est une coupe à plus grande échelle d'un détail de la figure 1 et. représente un stade d'un procédé de fabrication d'une gorge avec bande de matière en saillie et flanc chromé ; et La figure 5 est une coupe partiellecorrespondant à la figure 30 - 4, de la gorge achevée. / .. • - - : La figure 1 représente un piston comportant une "surface de glissement 2 sensiblement cylindrique. La surface de glisaemeht cylindrique a un diamètre- D1., Au dessus de la surface de glissement cylindri-. que 2, se trouve une. partie 3 de d-iamètre; réduit, comportant des gor-35 ges 4 de segments et à l'extrémité de laquelle se trouve le fond du piston. La partie 3 de diamètre réduit, est par. exemple légèrement conique et elle présente, à l'endroit de.la gorge supérieure, un diamètre D2 qui est légèrement inférieur au diamètre Dt; '. . Quand le moteur est en fonctionnement, la partie cylindrique 2 40 glisse par sa surface de glissement sur la paroi cylindrique d'un- 22978 5 2012487 cylindre. Le fond du piston et la partie de piston 3 qui s'y raccorde sont fortement chauffés par les gaz de combustion, beaucoup plus fortement que le restant du piston. Pour empêcher qu'il se produise un coincement du piston dans le cylindre, il faut que le diamètre D1 soit plus petit que le diamètre du cylindre. La partie 3 de diamètre réduit qui est exposée à une action plus grande de la chaleur présente des dimensions telles qu'en aucun cas, même dans le cas de l'échauffement le plus grand du piston, il ne puisse se produire un coincement du piston provenant de ce que le diamètre D2 de ce dernier soit devenu plus grand que le diamètre du cylindre (D3 sur la figure 2). En conséquence, en règle générale, le jeu du piston, c'est à dire la différence entre le diamètre D3 du cylindre et le diamètre D1 et en particulier le diamètre D2 doit être maintenue aussi grande que possible. Mais de ce fait, le défaut d'étanchéité à l'endroit de la fente des segments se trouve augmenté. On peut se rendre mieux compte sur la figure 3 des conditions qui se présentent alors. La figure 3 représente le piston 1 en coupe horizontale et dans la gorge 4 de ce piston, a été placé un segment 5 connu, avec fente. La fente du segment a une largeur S. L'enveloppe 10 du piston 1 se trouve, à l'endroit de la fente, à une distance A de la paroi 6 du cylindre. Ainsi qu'on peut s'en rendre compte d'après la figure 3, dans les pistons connus, la section droite A x S est libre pour le passage des gaz provenant de la chambre de combustion et elle forme une fuite ou défaut d'étanchéité. Conformément à l'invention et ainsi qu'on peut le voir en particulier sur la figure 2, une bande de matière se raccordant au flanc 7 de la gorge 4 éloignée du fond du piston est en saillie sur le périmètre total du piston. La bande de matière 8 a une largeur B, parallèlement à l'axe du piston, qui est plus petite que les deux dixièmes de la largeur N de la gorge 4. Dans le cas présent la largeur B est égale à un dixième environ de la largeur N de la gorge 4. Ainsi qu'on peut le voir également sur la figure 2, la bande de matière 8 a sur le périmètre du piston 1 une hauteur radiale en saillie H, de sorte que le jeu, à cet endroit, entre le piston et la paroi du cylindre n'a plus qu'une valeur C qui est beaucoup plus petite que la valeur initiale A. Il va de soi que la hauteur H est choisie d'une manière telle que le diamètre D4 mesuré dans le sens diamétral du piston soit au maximum égal au diamètre D1 du piston. Les pertes par défaut .d'étanchéité se trouvent ainsi réduites à peu 69 22978 4 2012487 près proportionnellement au rapport entre les sections droites A x S et C x S et en outre l'échauffement du piston se trouve réduit d'une manière importante. Ainsi qu'on peut s'en rendre compte sur la figure 2 la transi-5 tion entre la bande de matière 8 et la surface extérieure 10 du piston forme un congé 11. De préférence, le rayon R du congé est au moins égal à la hauteur radiale H de la bande de matière. L'arrondi du congé forme un appui pour la bande de matière 8, de sorte que cette dernière présente, malgré sa faible largeur B, une augmentation de son aptitu-10 de à résister dans le sens opposé à celui de l'action des forces des gaz. • Bien que la bande 8 permette une diminution importante du jeu du piston déterminant la fuite du segment, elle ne fait courir aucun risque de coincement ou de grippage du piston. En raison de la faible 15 largeur B de la bande de matière, la quantité de chaleur dégagée lors de l'usure de cette dernière, en cas d'une dilatation thermique, est trop faible pour chauffer les parties environnantes du piston et les faire ainsi gonfler en soulevant des risques de coincement et de grippage. S1 il arrive, dans le cas d'un échauffement exceptionnel du pis-20 ton, que le pourtour de la bande de matière 8 s'applique contre la paroi du cylindre, il est simplement enlevé par usure sur cette paroi sans qu'il se produise un coincement ni un grippage du piston* L'usure a pour effet que la bande de matière s'adapte d'elle-même aux températures régnant dans le moteur. 25 Quand le flanc chargé de la gorge, c'est à dire le flanc 7, éloi gné du fond du piston, est muni d'une couche de chrome le protégeant contre l'usure, selon un procédé connu et destiné en particulier aux grands moteurs à combustion interne, le prolongement du flanc de la gorge sur la bande de matière 8 est de préférence exempt de chrome. 30 Les figures 4 et 5 illustrent à titre d'exemple un procédé de réalisation d'une telle gorge. Quand il faut procéder aù chromage d'un flanc de gorge d'un piston qui présente les bandes de matière eç. saillie suivant l'invention, on donne de préférence au flanc de gorge 7 la forme suivant la figure 35 4. On recouvre les parties du flanc qui ne doivent pas être chromées avec une couche protectrice 20, par exemple avec une couche de peinture. Puis on applique dans la zone non recouverte du flanc une couche de chrome 21. Enfin, on meule le flanc de la gorge- d'une manière correspondant & la figure 5 et après ce meulage une partie de la couche 40 de chrome 21 demeure sur le flanc, mais dans la zone de la bande de 69 22978 5 2012487 matière 8, la couche de chrome est enlevée. " : Il est bien évident que dans le cas d'un piston comportant plusieurs segments, la "bande de matière en saillie suivant l'invention, peut être prévue soit pour une gorge, soit pour plusieurs, soit pour 5 toutes les gorges. Bien que dans l'exemple représenté sur le dessin, la bande est en une matière, qui est celle du piston, elle peut être prévue dans certaines circonstances en une matière différente et être alors fixée au piston d'une manière appropriée. Il va de soi que la présente invention n'a été décrite ci-dessus 10 qu'à titre explicatif mais nullement limitatif et que l'on pourra y apporter toutes variantes sans sortir de son cadre. 69 22978 e 2012487 REVENDICATIONS 1. Piston, destiné notamment à un moteur à combustion interne et comportant des segments disposés à son extrémité proche du fond. ' et logés dans des gorges, caractérisé en ce que le flanc, qui est 5 éloigné du fond du piston, d'au moins une gorge comporte une bande de matière en saillie sur le périmètre total du piston et dont l'épaisseur parallèle à l'axe du piston est au maximum égale aux deux dixièmes de la largeur de la gorge correspondante. 2. Piston suivant la revendication 1 caractérisé en ce que le 10 diamètre extérieur de ladite bande de matière, dans le sens du rayon du piston,est au maximum égal au diamètre maximum du piston. 3. Piston suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la transition de la bande de matière à la surface extérieure du piston forme 'tm eongé arrondi* 15 4. Piston suivant la revendication 3, caractérisé en ce que le rayon dudit congé est au moins égal à la hauteur radiale de ladite bande de matière. 5. Piston suivant la revendication 1, comportant une couche de chrome sur le flanc de gorge éloigné du fond du piston, caractérisé 20 en ce que le prolongement du flanc'de gorge sur ladite bande de matière eat exempt de couche de chrome. bad original