Brevet FR2269637A1 — publié le 19751128

La présente invention a pour objet un piston polygonal en métal ou alliage léger pour moteurs à combustion interne à piston rotatif du mode de construction épicycloldal, comportant dans chacune des régions des arêtes dtintersection de ses flancs une rainure d'orientation axiale recevant une raclette d'étanchéité mobile en direction radiale. I1 est connu de substituer, dans les moteurs à combustion interne à piston rotatif, aux pistons en fonte grise des pistons en métal ou alliage léger avec ou sans refroidissement interne, avec pour résultat une réduction du poids. Un moindre poids entraîne toutefois une vitesse de rotation plus élevée pour une charge des paliers identique ainsi qu'une réduction des contrepoids nécessaires, ce qui contribue pareillement à diminuer le poids total du moteur à combustion interne. La pratique a démontré qu'un piston en métal ou alliage léger avec âme évidée et raclettes d'étanchéité pèse approximativement la moitié d'un piston creux coulé en fonte grise.Une réduction supplémentaire des colts de fabrication résulte en outre du fait que la matière constitutive du piston en métal ou alliage léger peut être employée simultanément comme matériau de base pour la constitution des pa liera Le piston en métal léger présente toutefois l'inconvénient que les rainures d'orientation axiale qui sont pratiquées dans les régions des arêtes d'intersection des flancs du piston pour guider et recevoir les raclettes d'étanchéité sont soumises à un martèlement par suite de la variation continuelle du sens d'application en butée des raclettes d'étanchéité contre les flancs de ces rainures, ceci tout particulièrement dans la zone des arêtes formées par les flancs du piston et les flancs de la rainure, ce qui entrain une déformation de la matière constitutive en direction des flancs du piston et accroît de façon excessive le jeu des raclettes par rapport aux flancs qui doit normalement atteindre de 0,06 à 0,08 mm, avec pour conséquence finale une usure accentuée de la surface de roulement et une perte de puissance subséquente. Il a été proposé, pour pallier ces inconvénients, de réaliser les rainures destinées à la réception des raclettes d'étanchéité avec une armature d'acier ou d'un autre métal approprié obtenue par coulée, par injection ou par tout autre procédé approprié, cette armature devant être fermement ancrée dans le piston en métal léger ainsi qu'il ressort par exemple du brevet de la RDA nO 32 119 ou de la demande de brevet en RFA publiée sous le nO 2 211 960. La mise en place d'une telle armature ne présente pas toutefois seulement l'inconvénient d'accroStre le poids du piston en métal léger, mais elle entratne encore un accroissement notable des coûts de fabrication pour en assurer une liaison sûre avec la matière constitutive de ce piston.En outre, un ancrage parfaitement rigide avec la matière constitutive du piston ne peut être garanti dans tous les cas. De telles armatures présentent enfin l'inconvénient de contrarier 11 évacuation de la chaleur des raclettes d'étanchéité vers le piston. C'est pour cette raison qu'il a été proposé, dans la demande de brevet en RFA mise à l'inspection publique sous le nO 1 451 834, de renoncer à la mise en place de telles armatures et, dans le cas de pistons coulés en métal léger pour des moteurs à combustion interne à piston rotatif, de munir notamment les flancs et le fond des rainures des raclettes d'étanchéité ellesmêmes d'un insert emmanché à la presse. Du fait toutefois que la réalisation d'un tel insert entraîne des coûts de fabrication relativement élevés, de tels pistons en métal léger n'ont jusqu' alors été réalisés que pour des buts d'application bien particuliers. La présente invention se donne pour but de conformer les rainures de raclettes d'étanchéité d'un piston en métal léger pour moteurs à combustion interne à piston rotatif du mode de construction épicycloidal de telle manière que, sans qu'il soit nécessaire de prévoir la mise en place d'armatures particulières, un matage et une déformation des rainures dans la région des arêtes d'intersection avec les flancs du piston soient évités. Ce but est atteint, conformément à l'invention, gracie au fait que les flancs de la rainure sont élargis en gradin du côté de la surface de roulement et sur une hauteur comptée dans le sens radial qui est égale au maximum à 30 de leur hauteur totale, ceci de telle sorte que, lors du changement de son sens d'application, la raclette d'étanchéité ne puisse plus venir battre les arêtes d'intersection formées entre les flancs du piston et les flancs de la rainure et n'entratne ainsi aucune déformation de la matière constitutive du piston.La raclette d'étanchéité bat au contraire contre l'arête formée sur une partie des flancs de la rainure à la naissance du gradin, laquelle arê te n'est toutefois soumise qu'à une déformation insignifiante en raison de l'épaisseur de la matière constitutive du piston qui se trouve derrière cette arête. La partie élargie des flancs de la rainure est décalée par rapport à l'autre partie d'environ 0,1 à 0,5 mm, le raccor dement-d'une partie à l'autre sreffectuant selon un angle inférieur à 600, et de préférence compris entre 10 et 450. Les avantages obtenus par la présente invention consis tantessentiellement dans le fait que les arêtes d'intersection formées par les flancs de la rainure èt les flancs du piston ne sont plus soumises à aucune contrainte lors du renversement du sens d'application en butée de la raclette d'étanchéité au cours du fonctionnement du moteur à combustion interne. L'arête formée au point de raccordement de la partie élargie et de la partie non élargie des flancs de la rainure est suffisamment bien épaulée par la matière constitutive du piston qui se trouve derrière elle pour que la déformation soit considérablement réduite comparativement à celle qui se produit sur les arêtes dtintersection entre les flancs du piston et les flancs de la rainure dans les pistons rotatifs de construction connue. Un calcul de résistance montre que l'arête formée au point de raccordement entre la partie élargie et la partie non élargie des flancs de la rainure peut supporter des charges sensiblement plus élevées- sans déformation permanente que l'arête d'intersection entre les flancs du piston et les flancs de-la rainure.Dans la région de la portion élargie des flancs de la rainure peuvent se former,dans l'intervalle ménagé entre la raclette d'étanchéité et le flanc de la rainure,des dépôts d'encrassement par carbonisation de l'huile qui protègent du contact des gaz de combustion l'arête séparant les deux portions des flancs de la rainure, si bien que cette arête est exposée à une température comparativement moindre que l'arête d'intersection entre les flancs du piston et les flancs de la rainure En outre, l'arête formée au point de raccordement entre la portion élargie et la portion non élargie des flancs de la rainure se trouve plus proche de la région des cavités incorporées de refroidissement du piston rotatif, ce qui fait qu'elle peut être sensiblement mieux refroidie. Du fait de l'abaissement de la température qui résulte de la mise en oeuvre de ces moyens, on obtient, à identité de conditions d'exploitation, une résistance comparativement plus éle vée pour l'arête séparant l'une de l'autre les deux portions des flancs de la rainure que pour l'arête formée à l'intersection des flancs du piston et des flancs de cette rainure. L'effet obtenu peut encore être amélioré si l'on accroit la profondeur d'engagement et par conséquent la hauteur des raclettes d'étanchéité pour augmenter la longueur du guidage de ces raclettes, laquelle, par rapport au mode de construction usuel, et par suite de l'élargissement des flancs de la rainure, s'est trouvée partiellement réduite, cet accroissement de hauteur pouvant aller jusqu'à restitution de la hauteur d'engagement habituelle. Un tel artifice entraine sans doute un accroissement du poids de la raclette d'étanchéité, mais d'autre part il en résulte une meilleure résistance à la flexion. Le cas échéant, le poids de la raclette d'étanchéité peut être compensé en pratiquant des évidements, par exemple sous la forme d'encoches longitudinales, dans la face inférieure des raclettes d'étanchéité. L'unique figure du dessin ci-annexé représente, à simple titre d'exemple illustratif, une coupe transversale à travers un piston 1 selon l'invention qui est destiné à un moteur à combustion interne à piston rotatif, cette coupe transversale étant pratiquée dans la région de la rainure 2 recevant la raclette d'étanchéité non représentée sur le dessin. Comme le montre ce dernier, les flancs de la rainure sont élargis en gradin dans leur portion 3 radialement orientée vers l'extérieur par rapport à la portion restante 4, le raccordement entre la portion 3 et la portion 4 s'effectuant sous un angle de 450. L'arête formée au point de raccordement est suffisamment bien épaulée par la matière constitutive du piston qui se trouve derrière elle pour n'être soumise qu'à une déformation insignifiante. R E V E N D I C A T I O N-S 1. Piston polygonal en métal ou alliage léger pour moteurs à combustion interne à piston rotatif du mode de- construc- tion épicycloidal, comportant dans chacune des régions des arêtes dtintersection de ses flancs une rainure d'orientation axiale recevant une raclette d'étanchéité mobile en direction radiale, caractérisé par le fait que les flancs (3) de la rainure (2) sont élargis en gradin du c8té de la surface de roulement et sur une hauteur comptée dans le sens radial qui est égale au maximum à 30% de leur hauteur totale. 2. Piston en métal ou alliage léger selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les flancs de la rainure (2) sont élargis en gradin d'environ 0,1 à 0,5 mm. 3. Piston en métal ou alliage léger selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que le raccordement de la portion non élargie (4) à la portion élargie (3) des flancs de la rainure (2) s'effectue sous un angle inférieur à 60 , et de préférence compris entre 10 et 450, 4. Piston en métal ou alliage léger selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que la profondeur de la rainure (2) est accrue au maximum d'une valeur égale à la hauteur radiale de la portion élargie (3) des flancs de cette rainure.