Brevet FR2019524A1 — publié le 19700703

La présente invention concerne un segment de piston de réglage de l'huile ou segment racleur, comportant d'étroites bandes périphériques en un métal dur de surfaçage, et son procédé de fabrication0 Plus particulièrement, l'invention a trait è un segment racleur formé par un élément en forme d'U fendu auquel sont appliquées d'étroites bandes périphériques en un métal poreux résistant à l'usure, ainsi qu'à un procédé de fabrication de ce segment, consistant à appliquer ledit métal résistant à l'usure et poreux, à l'aide d'une pulvérisation à la flamme sur des ébauches de segments, puis à fendre le segment. Il est connu d'employer un segment racleur entre un cylindre et un piston animé d'un mouvement alternatif contenu dans ce cylindre, le segment venant en contact avec le cylin- dre sur les deux côtés d'un canal en U et étant percé de fentes de façon que l'huile peut s'égoutter du cylindre à travers le segment et par des trous classiques d'égouttage formés à l'in- térieur du piston. L'invention se propose de fournir un segment racleur de ce type, présentant des parties en contact avec le cylindre qui sont er un métal de base relativement mou, tel que de la fonte et en un métal poreux et résistant à l1usure, disposés cote è cate pour s'appliquer contre le cylindre0 L'invention se propose également de fournir un procédé de fabrication de segments racleurs en fonte ou autre s met ferreux présentant d'étroites bandes d'un métal poreux rési- tant à l'usure, comme du molybdène pulvérisé à la flamme. Dans ce procédé, les opérations de pulvérisation et d'élimination le. l'excès de métal pulvérisé sont effectuées avant le découpage des segments à leur forme finale de sorte Que l'élimination de cet excès de métal est facilitée. melon l'invention, un segment racleur muni de canaux interne et externe et de fentes réunissant les canaux présente dans chacune de deux portées espacées axialement l'une de l'autre par le canal extérieur une bande de - On fabrique les segments en empilant des ébauches de segments en formant deux rainures dans chaque segment, en pulvérisant à laflamme 1' extérielsr de l'empilage des segments avec un métal poreux résistant à l'usure tel que du molybdène, pour remplir les rainures, en meulant l'extérieur de l'empilage des ébauches pour enlever l'excès de métal déposé, sauf dans les rainures, puis en découpant chaque ébauche pour former des rainures de coin, des canaux intérieur et extérieur, et des fentes reliant les canaux. D'autres buts et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description donnée ci-après en regard des dessins annexés, sur lesquels la fig. 1 est une vue en plan de 3'ensemble comprenant un segment racleur selon l'invention et un segment de dilatation; la fig. 2 est une vue en bout de ltensemble la fig. 7 est une coupe partielle à plus grande échelle montrant le segment racleur et le segment de dilatation utilisés dans un ensemble de cylindre et piston ns lequel le piston est animé d'un mouvement alternatif @ la fig. 4 est une vue en élévati@@ @un empilage d'ébauches de segments monté sur un arbe et mu .u alitement la fig. 5 est une coupe parti@lle mumtrant le découpage de rainures périphériques dans les ébauches ; la fig. 6 est une coupe partielle montrant la pulvérisa- tion des ébauches avec un métal la fig. 7 est une coupe partielle montrant l'élimination par meulage de l'excès du métal pulvérisé ; la fig. 8 est une coupe partielle montrant le découpage des rainures de ooin dans les ébauches la fig. 9 est une coupe partielle montrant le découpage des canaux périphériques externes dans les ébauches;; la fig. 10 est une coupe partielle montrant la formation d'un évidement dans le canal périphérique externe de l'ébauche; la fig. 11 est une coupe partielle montrant la formation d'un eanal périphérique interne dans une ébauche. Comme on le voit sur les fig. 1, 2 et 3, le présent segment racleur est désigné par le numére de référence 20. Le segment 20 est fendu en 21 et utilisé avec un segment de dilatation 22 du type d'un ressort à jarretière qui s'ajuste à l'intérieur du segment 20, En service. les deux segments 20 et 22 sont reçus dans une rainure 23 d'un piston 24 animé d'un mouvement alternatif dans un cylindre 25. Le segment 22 maintient le segment 20 en contact avec la parol du cylindre. Le segment de dilatation 22 est du type décrit en détail dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N 2.768.038 et présente en coupe transversale la forme générale d'un U ouvert radialement vers l'extérieur t dont chaque branche est formée de segments courbes espacés périphériquement et la base est formée de doigts espacés périphériquement et présentant des courbures inverses reliant les segments d'une branche à ceux de l'autre branche, les segments d'une branche étant décalés par rapport à ceux de l'autre branche de sorte que chaque segment d'une branche chevauche deux segments adjacents de l'autre branche et leur est relié par deux doigts, l'un allant vers l'un des segments adjacents de l'utre branche, et l'autre er l'autre de ces segments adjacents. Le segment 20 présent un canal périphérique externe 26, un canal périphérique interne 27 et plusieurs fentes 28 qui relient entre eux les canaux et sont espacées l'une de l'autre autour du segment. L'égouttage à partir du cylindre 25 a lieu par les canaux 26 et 27 et les fentes 28 et par un ou plusieurs trous classiques d'égouttage 29 ménagés dans le piston à l'intérieur de ce dernier. Le segment 20 comprend deux portées périphériques espacées axialement 30 sur son c8té extérieur et qui sont définies par le canal extérieur 26 et des rainures de coin 31 formes aux Jonctions de l'extérieur du segment avec ses côtés. cha- cune des portées 30 présente une rainure ou gorge extérieure périphérique remplie d'une bande 32 en un métal poreux résistant à l'usure, tel que des alliages de molybdène, de tungstène etc.., appliqués par une pulvérisation à la flamme. te segment 20 est fait en un métal relativement mou tel que de la fonte ou autres métaux ferreux. Le cylindre 25 est raclé par les por- tées 30 relativement molles, ainsi que par la bande 32 en métal résistant à l'usure. Il est évident que le piston 24 présente les gorges supérieures classiques de segments au-dessus de la gorge 23. Les segments 20 sont formés à partir d'ébauches 33 dont un empilage est représenté serré sur un arbre 34 ;e dernier comprend un mandrin 35, un épaulement agrandi 36 en une seule pièce avec une extrémité du mandrin, un chapeau :7 à l1autre extrémité du mandrin, un boulon 38 présentant une tête élargie 39, et un écrou 40 vissé sur le boulon.L'empilage de ébauches 33 s'ajuste sur le mandrin et est serré entre l'épaulement ? et le chapeau 37 à l'aide du boulon 38 et de l'écrou 40, le boulon passant à travers le mandrin, la tête du boulon portant contre l'épaulement 36, et l'écrou postant contre le chapeau 37. Ls ébauches 33 sont maintenues de telle sorte que les extrémités fendues 21 sont rapprochées aussi étroitement que possible. Les extrémités du boulon 38 présentent des entailles 41 et 42 qui facilitent le montage de l'arbre 34 sur un moyen approprié d'entraSnement (non représenté) afin de faire tourner l'arbre et l'empilage des ébauches de segments 33.La firme "Metallizing Engineering Company, Inc. de Long-Island, New York" vend un pistolet de pulvérisation propre à- la mise en oeuvre de l'invention. Dans le cas où du molybdène est le mé- tal à appliquer par pulvérisation à la flamme, il est de préférence fourni au pistolet de pulvérisation 46 sous la forme d'un fil, et un fil possédant de bonnes caractéristiques est celui dit "Spray Band Wire" vendu par la firme mentionnée cidessus.Le fil consiste en du molybdène à peu près pur Au cours de chacune des- opérations représentées avec figures 5, 6, ?, 8 et 9, l'empilage des ébauches 33 'arbre 34 sont mis en rotations Comme on le voit sur la figure 5, les ébauches 33 de l'empilage sont attaquées successivement par un outil 43 qui découpe deux gorges périphériques 44 espacées axialement à l'extérieur de chaque ébauche 33 Ensuite, comme on )e voit sur la fig. 6, une couche 45 d'un métal poreux résistant à l'usure, tel que du molybdène, est appliquée par pulvérisrtion à la flamme à l'aide du pistolet 46 à l'extérieur de l'empilage des segments de sorte que les gorges 44 sont toutes remplies de métal pulvérisé. Ensuite comme représenté à la fig. 7, une meule 47 est appliquée contre l'extérieur do l'empilage de façon à enlever l'excès du métal pulvérisé, ce métal ne subsistant que dans les gorges 44 ou sur les bandes 32 du métal résistant à l'usure. Ensuite, comme représenté sur la fig. 8, un outil de coupe 49 est appliqué contre l'extérieur de l'empilage pour former des rainures de coin 31v Pans chaque opération de coupe, deux rainures de coin 31 sont formées simultanément dans deux ébauches adjacentes 33. Puis, comme représenté sur la fig 9, un outil de coupe 50 forme les canaux extérieurs 26o Ensuite, comme représenté sur la fig. 10, une roue de coupe 51 forme dans chaque ébauche de segment une série d'évi- dements 53 à la base ou canal 26. Les évidements 53 sont espa- cés l'un de l'autre autour de l'ébauche 33. Pendant qu'on forme les évidements 53, les ébauches ne sont naturellement pas mises en rotation. Finalement, comme représenté sur la fig. 11, un outil 54 est appliqué à l'intérieur de chaque ébauche pour former le canal interne 27. Du fait de cette opération les évidements 53 sont transformes en fentes 28 qui relient les canaux 26 et 27. Attendu que l'outil 54 agit contre l'intérieur de chaque ébauche de segment 33, la pile d'ébauches doit être enlevée de l'arbre 34 avant que l'opération exécutée par l'outil 54 puisse être exécutée. Le découpage du canal intérieur 27 termine les opérations, de sorte que l'ébauche de segment 33 est transformée en segment racleur 20. Dans le présent procédé, toutes les opérations de forma ge pour produire le segment 20, sauf celle qui consiste à dé- couper les gorges 44, sont exécutées après la pulvérisation E la flamme selon la fig. 6D Geci permet de remplir les gorges très étroites dans les bandes très étroites ou nervures 30 avec du métal pulvérisé et d'enlever l'excès du métal pulvérisé afin d'assurer que le métal pulvérisé ne reste dans le segment que sous la forme d'étroites bandes 32. Ainsi, le seul fait, représenté sur la fig. 7, d'appliquer la meule 47 le long des extérieurs des ébauches 33 enlève l'excès de métal en ne laissant que les bandes 32.Si l'on exécutait les opératior d'usinage représentées aux fig. 8 à 11 avant la pulvérisation, l'ensemble du procédé nécessiterait de recouvrir les rainures du coin 31, le canal extérieur 27 et les fentes 38 pour les empêcher d'être obstruées par le métal pulvérisé, ou bien de creuser et enlever le métal pulvérisé des rainures, canal et fentes découverts En se référant à la fig. 1, les bandes 30 et 32 en métal résistant à l'usure raclent le cylindre 25 pour enlever l'excès d'huile, Pendant la période de rodages le segment 20 épouse fa cilement le contour du cylindre 25 du fait du contact entre le cylindre et les bandes 30 relativement molles, qui sont en fon- te ou autre métal ferreux. Lorsque les bandes 30 se sont quelque peu usées, les bandes 32 s'appliquent contre le cylindre. Du fait que les bandes sont poreuses elles retiennent l'huile et ainsi glissent facilement dan le cylindre. Du fait que les bandes 32 sont résistantes å l'usure, elles fonctionnent longtemps dans le cylindre sans s'user. Il vn de soi que la présente irvertion n'a été décrite et représentée qu'à titre explicatif mais nullement limitatif et qu'elle est susceptible de diverses variantes sans sortir de son cadre. R E V E N D I C A T I O N S 1. Procédé de fabrication d'un segment racleur, caractérisé en ce qu'il consiste à découper deux gorges périphérlques dans l'extérieur d'une ébauche de segment, pulvériser l'exté- rieur de l'ébauche avec un métal pour former un revêtement de métal poreux, résistant à l'usure, remplissant les gorges et recouvrant les partes non rainurées de l'extérieur de l'ébau- che, enlever le revêtement de métal desdites partie non rainurées pour laisser les gorges remplies de métal, et découper des rainures du coin périphériques aux jonctions de l'extérieur de l'ébauche et de ses côtés, un canal périphérique extérieur entre les gorges remplies de métal, et plusieurs fentes reliant le canal et l'intérieur de l'ébauche et espacées les unes des autres autour de l'ébauche. 2. Procédé selon la reven@ication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à découper un canal périphérique intérieur à l'intérieur de chaque ébauche, lesdites fentes reliant le canal périphérique extérieur au canal périphérique intérieur, 3. Procédé selon la revendication ?, caractérisé en ce que l'on découpe le canal extérieur après avoir de coupé les rainures de coin, puis on amorce les fentes er taillant des évidements dans le canal extérieur, et finalement on aecoupe le canal intérieur, cette dernière fonction transformant les évidements en fentes 4.Procédé de fabrication d'un segment racleur, consistant à empiler plusieurs ébauches de segment dont les extrémités fendues sot fermées et le faces-latérales en contact étroit, découper deux gorges périphériques à l'extérieur de chaque ébauches pulvériser sur les extérieurs des ébauches un métal sfîn de former un revêtement métallique poreux et résis- tant à l'usure remplissant les orges ou rainures et recouvrant les parties non rainurées des extérieurs des ébauches, enlever le revêtement métallique d parties non rainurées en laissant les gorges remplies de métal, découper des rainures périphériques de coin aux jonctions de l'extérieur de chaque ébauche avec ses côtés, la rainure de coin à une extrémit d'une ébauche donnée étant découpe en même temps que la nure de coin d'une ébauche adjacente sur son cote rjili est en contact avec ledit côté de l'ébauche donnée, découper un canal périphérique extrieur, dans chaque/ébauche entre les gorge::: remplies de métal de façon à laisser deux portées contenant chacune l'une des gorges remplies de métal, une portée étant définie par le canal extérieur et une rainure de coin, l'autre portée étant définie par le canal extérieur, et l'autre rai nurse de coin, former dans chaque ébauche à la base du canal extérieur une série d'évidements espacés les uns des autres autour de l'ébauche, et former un canal périphérique.interne sur chacune des ébauches en transformant ainsi les évidements en des fentes reliant les canaux. 5. Segment racleur présentant deux portes extórieures périphériques espacées axialement l'une de l'autre et entre lesquelles se trouve un canal, vaque portée ayant une gorge périphérique remplie d'un métal poreux résistant à l'usure. 6 Segment racleur selon la revendication 4, comportant un canal périphérique extérieur et deux rainures de coin formées aux jonctions des côtés du segment avec son extérieur, une portée étant définie par le canal et une rainure de coin et l'autre portée étal-9 définie par le canal et l'autre rainu- re de coin. 7. Segment racleur selon la revendication 5, présentant un canal périphérique intérieur et plusieurs fentes réunissant les canaux entre eux et espacées les unes des autres autour du segment. 8. Segment racleur pour piston, en une seule pièce en forme de canal fendu, ayant deux nervures étroites espacées axialement au contact de la paroi du cylindre, chaque nervure ayant une gorge étroite, chaque gorge étant remplie de molybdène pulvérisé à la flamme définissant une étroite bande, chaque bande étant limitée par un métal ferreux.