Brevet FR2283325A1 — publié le 19760326

La présente invention concerne un piston à réglage pour des moteurs à combustion interne comportant des organes de réglage en forme de bandes ou de rubans disposés, de préférence incorporés par coulage, à un emplecement approprié du corps du piston et cons- tués de préférence par de l'acier. Dans le souci d'obtenir et de conserver dans tous les états de fonctionnement un jeu de fonctionnement aussi réduit que possible entre le piston et le cylindre de moteurs à combustion in- terne, on utilise ce qu on appelle des pistons à réglage dans tous les moteurs à essence et dans tous les moteurs Diesel, dans lesquels se présentent des exigences exceptionnelles de la part de pistons en métal léger en ce qui concerne le niveau faible des bruits, la consommation d'huile, la sécurité contre le grippage, l'usure des gorges et la capacité générale d'adaptation à des con dit ions de fonctionnement à variations ipportantes. Ce sont des pistons qui comportent le plus souvent des organes de réglage en acier incorporés par coulage dans le corps du piston à un emplace- ment approprié et à l'aide desquels la dilatation élevée indésirsble propre au métal léger et se produisant principalement suivant une direction perpendiculaire à l'axe de piston à la température de fonctiomement est empêchée et est "déviée" en direction de l'axe de piston. le jeu à chaud du piston mesuré suivant la direction de déplacement peut de cette façon être maintenu approximativement constant dans toute la plage de fonctionnement, bien que le cylindre prenne également sous l'effet de la température un ~diamètre plus important. Etant donné que la dilatation du métal léger n'est cependant pas complètement empêchée, la réalisation d'une forme ovale du corps du piston plus importante que celle normalement requise par exemple dans un piston en métal léger, est nécessaire. la tension de contraction ou de retrait qui existe entre le corps du piston et l'organe de réglage incorporé par coulage, provoque une dilatation élastique du corps du piston et un refoulement élastique de 1' organe de réglage. Lors de l'échauffement, la dilatation thermique ne provoque, jusqu'à la suppression totale de la contrainte de contract1a qu'une suppression correspondante des déformations élastiques et il n'apparaît une augmentation de d issètre du corps du piston dans une mesure telle que le diamètre de lorgane de réglage s'accroit. le corps du piston se comporte donc du point de vue de sa dilatation thermique radiale, comme s'il était constitué en un matériau dont le c coefficient de dila- tation thermique se situerait entre celui du matériau de 1' organe de réglage et celui du matériau du corps du piston. On obtient une approximation d' autant plus complète du comportement à la dilatation de l'organe de réglage, que le refoulenent élastique de l'or- gane de réglage, provoqué par la contrainte de contraction, est plus faible par rapport à la dilatation élastique du corps du piston. le coefficient de dilatation moyen provoque une différence de déformation encore plus grande pour la variation de température présente entre la tette du piston et le corps du piston.Elle est donc plus importante en proportion de la différence de température et accroît par conséquent encore la déformation ovale du corps du piston dans la tete de piston. Dans le cas ot le pourtour du corps du piston reste approximativement constant, on obtient de ce fait un accroissement du diamètre suivant la direction de l'axe du pis ton une réduction du diamètre suivant la direction de pression et de contre-pression.(brevet allemand nO 909.963, demande de brevet allemand mise à l'inspection Publique sous le n 1.078.387). La régulation bimétallique (brevet allemand nO 1.003.990) agit dune façon légèrement différente étant donné qu'elle ne concerne pas la différence de température. Dans ce cas, la déformation du corps du piston n1 est accrue de façon supplémentaire que dans la tette chaude du piston. Des bandes d'acier incorporées par coulage constituent, avec le métal léger, solidaire sur une face, des éléments bimétalliques ; ils sont disposés en s'étendant partiellement Jusqu'au milieu du corps du piston et jusqu'à l'extrémité inférieure du corps du piston.Lorsque le moteur fonctionne, la dilatation thermique plus importante du métal léger provoque une courbure ou un cintrage En meme temps que la dilatation plus importante suivant la direction de l'axe du piston, on obtient une réduction souhaitée de diamètre perpendiculairement à la direction de l'axe du piston, c'est-à-dire suivant la direction de pression et de contre-pression. Dans le piston à réglage selon le brevet allemand nO 1.245.657, on utilise la combinaison de l'effet de la contrainte de contraction et de l'action bimétallique. L'idée de base repose sur l'action de l'organe de réglage sous la forme d'une bande sur la surface portante totale du corps du piston, afin d'obtenir un jeu de montage aussi faible que possible. Dans la région supérieure du corps du piston, la bande de réglage fermée et incorporée par coulage est coudée sur les surfaces portantes du corps du piston pour former un pan et s'étend, sur cette longueur, à 3L l'intérieur de la paroi du piston.De la tête du piston au corps dudit piston, il existe une variation progressive douce de l'épaisseur de paroi uniforme sur tout le pourtour, qui confère, de ce fait une rigidité particulièrement bonne à ce piston à réglage. Avec ce piston dit "à bandes", construit selon différentes variantes, on obtient des valeurs très uniformes de réglage sur l'arête supérieure et sur 1' arête inférieure du corps du piston. De mEmLe lors du proces su8 de solidification du métal léger, la bande de réglage fermée confère une contrainte élevée de contractton ce piston. La déformation ovale après l'opération de coulage et d'usinage est identique à celle du piston à réglage précité.L'action bimétallique superposée dans la région de la bande coudée cintre latéralement vers l'extériar le corps du piston dans la direction de pression et de contre-pression. Il se produit un aplatissement accusé perpendiculairement à la direction de l'axe du piston. Le réglage plus important du piston à bandes exige cependant une forme ovale plus importante lors de l'usinage. En outre l'inconvénient du piston à réglage indiqué réside dans le fait que déjà au début de la charge thermique du piston, les organes de réglage incorporés par coulage s 1opposent avec blocage à la dilatation du corps du piston constitué par un métal léger, ce qui a pour effet qu'au début du fonctionnement du moteur le jeu à chaud du piston est obtenu avec un retard. L'invention a pour but de réaliser les organes de réglage constitués de préférence en acier et incorporés par coulage dans un piston à réglage, de telle manière que l'action de réglage ne se produise que lorsqu le jeu à chaud désiré du piston est atteint de préférence dans la direction de pression et de contre-pression. Ce problème est résolu au moyen d'un piston à réglage, dans lequel les organes de réglage, qui peuvent astre constitués sous la forme de bagues, de segments ou autres, sont subdivisés au moins en un endroit et que leurs extrémités sont reliées entre elles avec un jeu limité au niveau de la discontinuité. De façon appropriée, la discontinuité de 1' organe de réglage est disposée au niveau du plan de l'axe du piston ou du plan de press ion-contre-pression. Lorsque le moteur fonctionne, un tel piston à réglage peut suivre très rapidement les déformations, provoquées par la charge thermique, du cylindre, comparativement auspistons à réglage usuels, et peut permettre une adaptation plus facile, grâce au jeu et à l'élasticité. En effet, au début du fonctionnement du mo- teur, les organes de réglage s' opposent > sans bloquer la dilatation, à la dilatation thermique du corps du piston de telle manière que l'action de réglage ne commence que lorsque le piston a atteint son jeu à chaud. En outre, le retrait par contraction du piston lors d'un surrefroidissement n'est pas réduit.Un autre avantage doit outre notamment vu dans le fait que par suite de la suppression totale ou partielle de contraintes de contraction lors de l'opération de coulage une forme ovale du corps du piston, plus faible que dans les pistons à réglage connus est nécessaire. Une autre forme de réalisation du piston à réglage consiste en ce que les extrémités des organes de réglage se recouvrent au niveau de la discontinuité de telle manière qu'une came ou une partie saillante située sur une extrémité s'engage avec une liaison avec jeu dans une partie en creux ou une découpe située sur l'autre extrémité et qui peut entre constituée sous la forme d'une lumière allongée. La partie en creux ou la découpe possède, suivant la circonférence, une longueur dimensionnelle telle que l'action de réglage de l'organe de réglage incorporé par coulage ne commence que lorsqu la partie saillante ou la came contacte le bord limite extérieur, s' étendant suivant la circonférence, de la partie en creux ou de la découpe.Dans la région de leur recouvrement, au moins l'une des extrémités de l'organe de réglage est constituée avec une forme coudée ou cintrée, la partie coudée pouvant titre dirigée soit vers I'extérieur, soit vers l'intérieur. Dans de nombreux cas, il convient que les deux extrémités soient coudées. Suivant une forme de réalisation préférée du piston à réglage, un organe de réglage incorporé par coulage au niveau des oeils de l'axe de piston dans le corps du piston est subdivisé au moins au niveau d'un oeil de ltaxe du piston. La liaison des extrémités de l'organe de réglage, se recouvrant dans cette région, est réalisée par l'axe du piston, qui est guidé dans un perçage présent dans les extrémités à recouvrement de l'organe de réglage. Le piston à réglage conforme à l'invention peut entre constitué de préférence de telle manière qu'un organe de réglage incorporé par coulage au niveau de l'arête supérieure du corps du piston est subdivisé de préférence dans la région située au-dessus d'au moins l'un des moyeux de l'axe du piston. Les extrémités en recouvrement sont munies d'un perçage réalisé de préférence après l'usinage avec enlèvement de copeaux du piston et dans lequel un goujon d1 assemblage réalisant la liaison des extrémités est disposé avec jeu.Rien ne s' oppose à ce que la liaison des extrémités en recouvrement des organes de réglage subdivisés soient réalisée seulement après le coulage et la solidification du piston à une température déterminée. Le jeu présent entre les extrémités en recouvrement peut être dimensionné de telle manière que la partie saillante ou la came s oppose au processus de contraction provoqué par la solidification, uniquement à partir d'une température déterminée pendant la solidification du piston ou bien immddiatement dès le début du coulage. he piston à réglage conforme à l'invention est approprié en particulier pour son montage dans des cylindres constitués en un metal léger et comportant une surface de course non année. A titre d'exemple, on a décrit ci-dessous et illustré scbématiqueeent au dessin annexé plusieurs tnnes de réalisation du disposLif suivant l'invention. La figure 1 montre une coupe longitudinale du plan de l'axe de piston d'un piston comportant un organe de réglage annulaire 1 incorporé par coulage au niveau de L'arête supérieure du corps du piston. La figure 2 montre une coupe transversale prise suivant la ligne I-I de la figure 1. Sur cette figure, les extrémités de 1' organe de réglage 1 subdivisé à un certain emplacement au niveau du plan de pression-contrepression sont en recouvrement. Une partie saillante ou came 2, ménagée sur une extrémité, s'engage dans une partie en creux 3 constituée sous la forme d'une lumière allongée et ménagée sur l'autre extrémité coudée vers l'intérieur. La figure 3 montre une coupe transversale d'un piston comportant un organe de réglage annulaire 4 incorporé par coulage au niveau de l'arête supérieure du corps du piston et qui est subdivisé à un certain emplacement au niveau du plan de l'axe de piston. Une partie saillante ou came 5 constituée en forme de rivet et disposée sur l'une des extrémités en recouvrement au niveau de la discontinuité, s'engage dans une lumière allongée 10 présente dans l'autre extrémité coudée vers l'extérieur. La figure 4 montre une coupe transversale d'un piston comportant des organes de réglage 7 en forme de segments incorporés par coulage au voisinage de l'arSte supérieure du corps du piston et qui sont ancrés au niveau des surfaces portantes du corps du piston et sont chacun subdivisés au niveau du plan i ltaxe de pis- ton. Une partie saillante ou came 8 en forme de rivet et disposée respectivement sur chacune des extrémités en recouvrement s'éngage dans une lumière allongée 9 présente dans 1' autre extrémité coudée vers l'extérieur. La figure 5 montre une coupe transversale d'un piston comportant un organe de réglage 10 de forme annulaire incorporé par coulage au niveau de l'arête supérieure du corps du piston et qui est subdivisé en deux endroits au niveau du plan de pressioncontre-pression, les extrémités en recouvrement au niveau des discontinuités étant coudées vers l'extérieur. Les deux extrémités sont reliées chacune par une partie saillante ou came 12 ménagée sur une extrémité et s'engageant dans une lumière allongée 11 située dans l'autre extrémité. La figure 6 montre une coupe transversale d'un piston comportant des organes de réglage 13 en forme de segments incorporés par coulage au niveau de l'arrête supérieure du corps du piston et qui sont ancrés dans les moyeux de l'axe du piston. Les organes de réglage respectivement subdivisés dans le plan de pression-contrepression se recouvrent et sont reliés avec un certain jeu par une partie saillante ou came 15 en forme de rivet située sur une extrémité coudée vers l'extérieur et pénètrant dans une lumière allongée 14 ménagée dans l'autre extrémité coudée vers l'extérieur. La figure 7 montre une coupe transversale de la partie supérieure d'un corps de piston comportant un organe de réglage annulaire 16 incorporé par coulage et qii est subdivisé en un emplacement au niveau du plan de l'axe de piston, les extrémités en recouvrement dans cette région étant reliées entre elles par un rivet 17. Le diamètre du rivet 17 est inférieur au diamètre du per çage 18 ménagé dans les extrémités en recouvrement. L'organe de réglage 16 n'est pas entouré par le matériau du piston. La figure 8 montre une coupe transversale d'un piston prise suivant la ligne g-g de la figure 9, ledit piston comportant un organe de réglage 19 incorporé par coulage à la hauteur des oeils de l'axe de piston et y est subdivisé au niveau d'un oeil de l'axe de piston. Les extrémités en recouvrement au niveau de la discontinuité sont reliées par l'axe de piston guidé avec jeu dans le per çage 20 situé dans ces extrémités. Au niveau de l'autre oeil de l'axe de piston, l'organe de réglage 19 comporte un perçage correspondant 21 dans lequel l'axe de piston peut être guidé. La figure 9 montre une coupe longitudinale du piston de la figure 8, prise suivant la ligne h - h. La figure 10 montre une coupe transversale prise suivant la ligne f-f de la figure 11, d'un piston comportant un organe de réglage 22 incorporé par coulage au niveau de l'arete supérieure du corps du piston et qui est subdivisé en un emplacement dans le plan de l'axe de piston. Les extrémités en recouvrement dans cette région sont reliées par un goujon d 'assemblage 23 monté avec jeu depuis l'extérieur dans un perçage 24 usiné dans le corps du piston. La figure 11 montre une coupe longitudinale du piston de la figure 10. REVENDICATIONS 1 - Piston à réglage pour des moteurs à combustion interne, comportant des orgasmes de réglage disposés, et notamment incorporés par coulage, en un emplacement approprié dans le corps du piston et cois titués de préférence en acier, caractérisé par le fait que les différents organes de réglage (1, 4, 7, 10, 13, 16,- 19, 22) sont subdivisés au moins en un emplacement de leur périphérie et urs extrémités situées dans la région de la discontinuité sont reliées entre elles avec un jeu limité. 2 - Piston à réglage suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que les extrémités d'organes de réglage (1, 4, 7, 13, 16, 19, 22) se recouvrent dans la région de la discontinuité. 3 - Piston de réglage- suivant les revendications 1 et 2 prises dans leur ensemble, caractérisé par le fait que les extrémités de l'organe de réglage (22), se recouvrant dans la région de. la discontinuité, sont reliées par un goujon d'assemblage(23) monté avec un certain jeu dans un perçage correspondant (24). 4 - Piston à réglage suivant les revendications 1 et 2 prises dans leur ensemble, caractérisé par le fait que les extrémités de l'organe de réglage, se recouvrant dans la région de la discontinuité, sont reliées entre eux par une came ou partie saillante (2, 5, 8, 12, 15) s'engageant avec jeu dans la partie en creux (3) ou la découpe située dans l'autre extrémité. 5 - Piston à réglage suivant la revendication 4, caractérisé par le fait que la partie en creux ou la découpe est cons- tituée sous la forme d'une lumière allongée (6, 9, 11, 14) ou sous la forme d'un perçage (18, 20, 24). 6 - Piston à réglage suivant les revendications 1 et 2 prises dans leur. ensemble, caractérisé par le fait qu'un organe de réglage cul9) incorporé par coulage au niveau des oeils de l'axe de piston dans le corps du piston est subdivisé au moins au niveau de l'un des oeils de l'axe de piston et que les extrémités de l'organe de réglage, se recouvrant dans cette région, sont reliées entre elles par l'axe de piston guidé avec un certain jeu dans un perçage correspondant (20) ménagé dans les extrémités. 7 - Piston à réglage suivant les revendications 1 à 6 prises dans leur ensemble, caractérisé par le fait qu'au moins l'une des extrémités, se recouvrant dans la région de la discontinuité, des organes de réglage (1, 4, 7, 10, 13) est constituée avec une forme coudée. 8 - Piston à réglage suivant la revendication 7, caractérisé par le fait que la partie coudée est dirigée vers l'extérieur ou vers l'intérieur. 9 - Piston à réglage suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que la discontinuité de l'organe de réglage (1, 4, 7, 10, 13, 16, 19, 22) est situé dans la région du plan de l'axe de piston ou du plan de basculement.