Brevet FR2012079A1 — publié le 19700313

i 2012079 et/ou à un piston La présente invention se rapporte à un cylindre/pour moteurs à combustion interne à pistons, qui est caractérisé en ce que sa surface de glissement présente des zones alternées formées de matières à résistances différentes à l'usure et dont la forme est 5 choisie de manière qu'en cours de fonctionnement, des poches d'huile se forment dans les zones de résistance inférieure à celle du reste de la surface de glissement, par suite d'usure accélérée. Le principe consistant à former des poches d'huile dans les surfaces lubrifiées de pièces telles que les cylindres et les pis-10 tons de moteurs à combustion interne, pour en améliorer les caractéristiques de glissement, est connu et décrit par exemple dans les brevets suisses n° 229 255 et 342 409." Ces poches d'huile sont des cavités formées dans la surface de glissement et ayant une profondeur comprise entre un et quelques millièmes de millimètre. On 15 a constaté qu'il existe une certaine profondeur optimale pour les poches d'huile, profondeur qui dépend de toute une série de facteurs tels que les dimensions des poches et le jeu du piston dans le cylindre, le diamètre du cylindre etc.. Lorsque les poches d'huile sont trop peu profondes, elles sont peu efficaces. Par 20 contre, les poches d'huile trop profondes augmentent la consommation d'huile. Les formes connues de réalisation des poches d'huile ont le grave inconvénient que, dans les moteurs à combustion interne à pistons, leur profondeur diminue en cours de fonctionnement en rai-25 son de l'usure des zones en relief qui les sépare. Il faut donc leur donner initialement une plus grande profondeur et en conséquence augmenter la consommation d'huile. Par ailleurs, ces poches d'huile disparaissent au bout d'un certain temps de fonctionnement et les qualités de glissement du piston dans le cylindre s'amoin- 30 drissent. , . et/ou un piston L'invention a pour objet un cylindro'évitant les inconvénient mentionnés et dans lequel la profondeur des poches d'huile reste inchangée pendant un temps de fonctionnement relativement long et peut donc être calculée dès le début à la valeur optimale. et/ou du jpiston - 35 La paroi du cylindre/présentant des zones a degres différents de résistance à l'usure, il se produit en fonctionnement une usure irrégulière de cette paroi et cette irrégularité créee des poches bad original 69 22088 2 2012079 d'huile dans les zones de moindre résistance. En choisissant de façon appropriée la différence de résistance à l'usure ainsi que les dimensions des zones de résistances différentes, ces poches d'huile atteignent la profondeur voulue en cours de fonctionnement. 5 L'un des résultats importants est que la profondeur relative des poches d'huile, par rapport aux zones en relief qui les séparent ne varie pas ou ne varie que très légèrement pendant de longues périodes de fonctionnement du moteur. Les zones en retrait, de moindre résistance à l'usure, s'usent en même temps et de la même ma- 10 nière que les zones en relief de résistance supérieure. Il est possible d'obtenir des. différences de résistance à et/ou de pistons l'usure à l'aide de parois de cylindres/dont les zones de résistances différentes sont en même matériau, mais ont des duretés différentes. * Ainsi, par exemple, les zones dures peuvent être 15 nitrurées ou durcies par une trempe classique, c'est-à-dire par recuit local et refroidissement brusque. En opérant par ce procédé, on atteint le but visé par l'invention d'une façon relativement simple. Toutefois, il est aussi possible de réaliser les zones de 20 résistances différentes à l'aide de matériaux ..différents. Ainsi la et/ou du piston surface de glissement de la paroi du cylindre/peut comporter des cavités de profondeur conve^b^e 1X11 matériau différent de celui de la paroi du cylindre/et dont la résistance à l'usure est plus faible ou plus grande. 25 Les zones de résistances différentes à l'usure peuvent for et/ ou du pisto mer des bandes sensiblement perpendiculaires à la paroi du cylindre,/ c'est-à-dire, par exemple annulaires ou hélicoïdales. Toutefois, les zones de résistance différente peuvent aussi être réparties en nid d'abeilles ou en damiers. 30 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention res- sortiront dans la description qui va suivre, faite en regard des dessins annexés et donnant à titre explicatif et non limitatif plusieurs formes de réalisation conformes à l'invention. Sur ces dessins, 35 La figure 1 est une coupe axiale d'un cylindre selon l'in vention; BAD ORIGINAL 69 22088 3 2012079 Les figures 2 à 4 représentent en coupe des détails de la paroi du cylindre et La figure 5 est une vue partielle d'une paroi du cylindre. La figure 1 représente une chemise de cylindre 1 pour moteur 5 à combustion interne à pistons travaillant sous haute pression, par exemple un moteur Diesel à suralimentation. La chemise 1, qui est réalisée par ailleurs d'une façon connue, comprend dans sa surface de glissement des zones 2 qui présentent une résistance à l'usurè différente de celle du reste de la surface de glissement, et dont 10 l'épaisseur est d'au moins 0,02 mm dans le cylindre neuf0 Dans la forme de réalisation suivant la figure 1, les zones 2 sont des bandes annulaires. Dans la réalisation de la figure 2, on a représenté à une échelle agrandie la forme des zones 2 de résistance à l'usure différente de celle des autres» Dans la réalisation d© la 15 figure 2, les zones 2 de la surface de glissement sont formées du matériau de base de la chemise, qui est une fonte convenable, mais elles ont une dureté supérieure. Cette dureté supérieure peut être obtenue, par exemple, par nitruration ou bien par une trempe classique consistant en un recuit local suivi d'un, refroidissement brus-20 que, à condition que le matériau de la chemise soit apte à subir ce traitement. Toutefois, il est également possible de procéder de la façon inverse, c'est-à-dire de former, dans une surface de glissement dure de la paroi du cylindre, par exemple par un réchauffement 25 limité, des zones tendres dont la résistance à l'usu re est réduite par rapport à celle de la surface de glissement dure» Dans la forme de réalisation des figures 1 et 2, il se produit pendant le fonctionnement une usure irrégulière de la surface de glissement du cylindre. Les zones dures de la surface de 30 gliss.ement sortit moins usées que les zones tendres. Les différence® d'usure sont très faibles et atteignent au maximum quelques millièmes de millimètre. Toutefois, ces dimensions sont précisément celles que la profondeur des poches d'huile doit avoir. En choisissant correctement les dimensions des zones de moindre résis-35 tance et la différence de résistance à l'usure, il est possible d'obtenir pendant le fonctionnement les poches d'huile présentant BAD ORtÔÈNAL 69 22088 4 2012079 la dimension appropriée qui est optimale pour les conditions de travail du moteur particulier considéré. Normalement, la dimension des zones de plus faible résistance, mesurée parallèlement à l'axe du cylindre, c'est-à-dire la cote a de la figure 2, est d'au moins 5 1 mm. Lorsque la différence de résistance à l'usure est obtenue, comme dans l'exemple de la figure 2, par une différence de dureté, il s'est révélé avantageux que cette différence soit d'au moins 50 degrés Brinell. Dans la forme de réalisation de la figure 3» qui peut éga-10 lement représenter un détail de la réalisation de la figure 1, la paroi du cylindre 1 comporte des cavités 3 qui sont remplies d'une matière 4 différente de la matière de la paroi du cylindre. La profondeur des cavités 3 est de préférence d'au moins 0,02 mm dans le cylindre neuf. La matière de la paroi de la chemise peut 15 être xane fonte dure et la matière contenue dans les cavités 3 peut être du bronze, du métal anti-friction ou du chrome dur. Il en résulte également des différences de résistance à l'usure, la résistance de la matière 4 pouvant être plus faible ou plus grande que celle de'la paroi du cylindre. L'effet est le même que celui de la 20 réalisation de la figure 2. La figure 4 représente une variante possible du mode de réalisation des cavités 3 de la figure 3 remplies d'une matière différente de celle de la paroi.Conformément à cette figure, les cavités 3 sont d'abord réalisées dans la paroi du cylindre, puis une 25 couche 5 de la matière 4 est déposée sur cette paroi, y compris dans les cavités 3. Finalement, on élimine la couche 5 entre les cavités 3 par un usinage représenté par la ligne B-B. Le dépôt de la matière peut être exécuté, suivant sa nature, par coulée, projection du métal, électrolyse, etc.. L'usinage destiné à l'élimination 30 de la couche excédentaire peut être, par exemple, une opération au tour ou à la meule. La figure 5 représente une forme de réalisation des zones de résistance à l'usure différente de celle de la paroi, dans laquelle les zones 10 ne sont pas des bandes comme sur la figure 1 35 mais sont au contraire réparties en nid d'abeilles ou en damier. Dans cette disposition, on peut également adopter suivant le cas les modes de réalisation illustrés sur les figures 2 à 4. BAD OmOtNAk 69 22088 5 2012079 Il va de soi que l'invention n'a été décrite ci-dessus qu'à titre explicatif et nullement limitatif et que l'on pourra apporter aux. réalisations décrites et représentées différentes variantes et modifications sans pour cela sortir du cadre de J 1!invention. 69 22088 6 2012079 REVENDICATIONS 1. Surface de glissement de moteur à combustion interne à pistons, caractérisée en ce qu'elle comporte des zones alternées formées de matériaux de résistances différentes à l'usure et dont 5 la forme est déterminée de manière qu'en cours de fonctionnement, des poches d'huile se forment dans les zones de résistance inférieure à celle du reste de la surface de glissement, par suite d'usure accélérée. 2. Surface de glissement suivant la revendication 1, carac-10 térisée en ce que les zones à résistance à l'usure différente de celle du reste de la sur-face sont formées du même matériau que celui du reste de la paroi, mais dont la dureté est différente. 3° Surface de glissement suivant la revendication tf caractérisée en ce que les zones de résistances différentes à l'usure 15 sont formées de matières différentes. 4. Surface de glissement suivant la revendication 2, caractérisée en ce que les zones de dureté supérieure sont nitrurées. 5. Surface de glissement suivant la revendication 2, caractérisée en ce que les zones de dureté supérieure sont durcies 20 par traitement thermique local. 6. Surface de glissement suivant la revendication 2, caractérisée en ce que les zones de dureté supérieure sont formées d'une couche superficielle dont l'épaisseur est d'au moins 0,02 mm dans la surface neuve. 25 7. Surface de glissement suivant la revendication 2, carac térisée en ce que la différence de dureté existant entre les zones de grande dureté et les zones de faible dureté est d'au moins 50 degrés Brinell. So Surface à® glissement suivant la revendication 3, carac-30 tlrisé© sa c© qu"elle comporte des cavités qui contiennent une matière différente de celle dont elle est formée. 9. Surface de glissement suivant la revendication 8, caractérisée en ce que la profondeur des cavités est d'au moins 0,02 mm dans la surface neuve. BAD OFUGJNAl 69 22088 7 2012079 10. Surface de glissement suivant la revendication 8, caractérisée en ce que la matière qui se trouve dans les cavités est un métal antifriction. 11. Surface de glissement suivant la revendication 8, carac-5 térisée en ce que la matière qui se trouve dans les cavités est un chrome dur. 12. Surface de glissement suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les zones de résistances différentes à l'usure forment des "bandes sensiblement perpendiculaires à la direction du 10 glissement. 13. Surface de glissement suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les zones à résistance à l'usure différente de celle du reste de la surface sont réparties en nid d'abeilles ou en damier. 14. Surface de glissement suivant la revendication 1, carac-15 térisée en ce que la cote des zones de moindre résistance à l'usure, mesurée parallèlement à la direction du glissement, est d'au moins 1 mm. 15. Surface de glissement suivant l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisée en ce qu'elle est celle d'un cylindre. 16. Surface de glissement suivant l'une quelconque des re- 2o vendications 1 à 14, caractérisée en ce qu'elle est celle d'un piston. BAD ORIGINAL