Brevet FR2324881A1 — publié le 19770415

L'invention se rapporte à un piston à mouvements alternatifs de moteur à combustion interner en particulier de moteur Diesel7comportant une surépaisseur à la partie inférieure de la jupe. Le brevet des EUA nO 2 513 814, par exemple, décrit un piston de ce type.I1 s'agit dans ce brevet d'un- iston à chemise de section ovale dont le grand axe est perpendiculaire à l'axe de montage du pied de bielle. La surépaisseur de la partie inférieure de la chemise de ce piston est située dans la partie de la périphérie de cette dernière qui est située de part et d'autre des petits axes de l'ovale. Elle y forme une nervure et a en section transversale un contour extérieur ovale dont le petit axe est plus grand que celui de la partie du reste de la chemise qui est située au-dessus de cette dernière.Dans la partie du périmètre voisine du grand axe de l'ovale, ces nervures s 'évanouissent dans la surface de la jupe qui est unie dans cette zone. Les deux nervures inférieures sont destinées à diminuer le jeu du piston dans la direction de l'axe d'articulation de la bielle et contribuent aussi à améliorer dans cette zone I'étanchéité à l'huile. L'invention a donc essentiellement pour objet un piston dont l'extrémité inférieure de la jupe est conformée une part de manie r e à améliorer le guindage sur ltensemble de sa périphérie et d'autre part à contribuer à bien répartir l'huile le long de sa jupe sur la totalité de son pourtour. De plus, l'extrémité inférieure de la jupe du piston a la possibilité de se roder pendant la phase initiale de la mise en service du moteur sans détériorer les surfaces de clisse- ment du piston et du cylindre. Selon une particularité essentielle de l'invention7 la surépaisseur (nervure) se prolonge sur environ 5% de la longueur totale de la jupe du piston et elle est disposée le plus bas possible, mais lorsque le piston est au point mort inférieur, elle doit s'appliquer contre une zone de longueur correspondante du cylindre qui entoure le piston, cette nervure étant en saillie sur le reste de la chemise sur le pourtour total de cette dernière et comportant dans sa surface de glissement des rainures d'une profondeur environ 0,18 du diamètre de la jupe, la fraction subsistante de sa surface de portée etant au maximum d'environ 40%. La surface de glissement de la nervure est de préférence circulaire et elle est en général aussi avantageusement rectiligne dans la direction des courses du piston. La disposition selon l'invention diffère essentiellement du mode de réalisation du piston du brevet précité des EUA nO 2 513 814 d'une part par le fait que la nervure radiale entoure la périphérie totale de la partie inférieure de la jupe et n'est pas située uniquement dans la zone des alésages de l'axe et d'autre part notamment par le fait que la surface de glissement de cette nervure comporte des rainures. La nervure qui fait le tour de la jupe et qui, par rapport au reste de cette dernière, a un faible jeu entre sa surface de glissement et celle du cylindre, recule bien la pellicule d'huile qui se forme sur la surface de glissement, et ceci sur la périphérie totale du piston. Ce raclage de l'huile est favorable dans de nombreux cas pour assurer des pertes d'huile le plus faible possible vers la chambre de combustion du cylindre. Une autre solution qui a déjà été envisagée consiste à placer dans ce but des segments dans la partie inférieure de la jupe. La demande de brevet de la République Fédérale d'Aliemagne DT-OS nO 21 06 923 , par exemple, décrit un piston de ce type. Ces segments,qui constituent des composants complémentaires, sont toutefois compliqués et coûteux et, par alfzurs, ils risquent facilement d'empêcher trop fortement la lubrification de la jupe du piston. De plus, ce segment ne peut pas contribuer à guider le piston. Par contre, la nervure radiale selon l'invention est parfaitement apte à le faire. Sa surface rainurée de glissement et sa position à l'extrémité inférieure de la jupe à bonne distance des amas locaux de matière dans la zone des alésages de l'axe autorise en cet emplacement un faible jeu régulier par rapport à la surface de glissement du cylindre sur la périphérie totale du piston et de plus dans tous les états de service. La surface rainurée a un effet favorable sur la lubrification de la surface de glissement du cylindre -ce qui est bien connu-, de sorte qu'il- subsiste toujours une pellicule minimale d'huile. Ces rainures favorisent de plus très avantageusement le rodage de la surface de glissement de la nervure pendant que le moteur est en marche. En effet, la fraction initiale de la surface de portée de la nervure n'est au maximum que d'environ 40% et de préférence n'est même comprise qu'entre 20 et 30%. De plus, la hauteur de cette nervure est très faible Des nervures ont déjà été souvent suggérées et même réalisées sur la surface totale de glissement d'une jupe de piston ou sur des éléments de surface ayant au moins en hauteur des longueurs relativement grandes. On ne mentionnera à cet égard, à titre d'exempIe, que le brevet autrichien nO 181 906 et le brevet allemand n 20 63 651. Ces brevets mettent particulièrement en évidence l'effet favorable d'une surface de glissement d'un piston dont la fraction de la surface de portée est réduite pour favoriser le rodage et optimiser la lubrification des surfaces de glissement. Ces observations n'ont toutefois pas pu contribuer à découvrir la solution selon l'invention. En effet, le facteur décisif de la-supériorité technique du piston selon l'invention réside essentiellement dans la combinaison desparticularités suivantes : nervure radiale entourant la périphérie totale de la partie inférieure de ia jupe du piston, hauteur de la nervure environ 5% à environ 15% au maximum de la longueur totale de cette jupe et surface de glissement rainurée de la nervure radiale dont la fraction de la surface de portée est limitée. Lorsque de grandes parties de la jupe du piston comportent des rainures, le rodage est beaucoup plus difficile ou souvent n'est pas possible du tout sans détérioration de la paroi du cylindre en raison de la grande surface initiale de portée entre le piston et le cylindre lorsqu'on veut prévoir un jeu étroit tel que celui qu'il est possible d'obtenir dans le mode de realisation selon l'invention entre la nervure et la surface de glissement du cylindre. En effet, la fraction maximale de la surface de portée de la partie inférieure de la jupe du piston telle que prévue conformément à l'invention a une importance particulière, car lorsque le piston subit un mouvement de basculement pendant que le moteur est en service, le bord inférieur de sa jupe est préci sément sa partie qui détériore la paroi du cylindre et/ou fait du bruit.La disposition selon l'invention qui favorise le rodage est donc tout particulièrement importante dans cette zone. La faible surface de rodage et d'étanchéité du piston prévue conformément à l'invention au bon endroit est donc seule à permettre la rapidité voulue du rodage sans dégât, ce qui ne serait pas possible à la mise en service d'un piston à jupe de grande surface et ayant le même jeu initial étroit. De plus,les surepaisseurs de matière à l'emplacement des coussinets de pied de bielle provoquent dans ces zones de fortes dilations du piston sous la chaleur. I1 ntest donc pas possible d'obtenir sans disposition particulière à tous les états de service un jeu uniforme entre ces zones de la jupe et la paroi du cylindre. Il est toutefois possible de l'obtenir contre toute attente de manière simple et fiable à l'extrémité de la jupe dans une zone étroite, c'est-à-dire de faible hauteur, par la disposition conforme à l'invention. L'invention sera décrite plus en détail en regard du dessin annexé à titre d'exemple nullement limitatif et sur lequel la figure unique est une élévation schématique partielle d'un exemple de réalisation d'un piston selon l'invention. Un piston 1 destiné à un moteur Diesel et en alliage d'aluminium et de silicium, ayant une teneur en ce dernier par exemple comprise entre ll et l3%,a un diamètre de 120 mm. La longueur de la jupe est de 106 mm.Le piston dispose à l'extrémité supérieure de la jupe, au montage, d'un jeu d'environ 0,8 mm dans la direction de l'axe et d'environ 0,3 mm dans la direction perpendiculaire à la précédente. La jupe a une forme bombée ovale. La nervure 2 selon l'invention située dans la partie inférieure de la jupe a une hauteur de 8 mm, qui correspond à peine à 8% de la hauteur totale de la jupe. La surépaisseur 2 en forme de nervure se trouve légèrement au-dessus de l'extrémité proprement dite de la jupe, car, lorsque le piston est au point mort inférieur, cette extrémité ressort de la chemise du cylindre du moteur pour pénétrer dans le carter. Le jeu entre la surface cylindrique de glissement de la nervure 2 et la surface de glissement du cylindre est de 0,06 mm le long du pourtour total de la jupe. Les jeux correspondants immédiatement au-dessus de la nervure sont de 0,14 mm sur l'axe principal de l'ovale et de 0,54 mm sur le petit axe de l'ovale. La surface de glissement de la nervure 2 est striée, c'est-à-dire que, dans le cas particulier, elle comporte des rainures d'une profondeur de 0,1 mm La proportion de la surface de portée achevée de la surface de glissement est d'environ 20%. REVENDICATIONS 1. Piston à mouvements alternatifs de moteur à combustion interne, en particulier de moteur Diesel,comportant une surépaisseur dans la partie inférieure de la jupe, ledit piston étant caractérisé en ce que la surépaisseur (nervure), qui se prolonge sur environ 5% de la hauteur totale de la jupe est disposée le plus bas possible sur cette dernière, mais doit néanmoins rester toujours en application contre une zone de longueur correspondante du cylindre qui entoure le piston lorsque ce dernier est au point mort inférieur, cette surépaisseur étant en saillie sur le reste de la jupe sur le pourtour total de cette dernière et elle comporte sur sa surface de glissement des rainures d'une profondeur d'environ 0,1% du diamètre de la jupe, de manière que la fraction subsistante de sa surface de portée soit au maximum d'environ 40%. 2. Piston selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surépaisseur se prolonge sur une hauteur pouvant atteindre 15% de la longueur totale de la jupe. 3. Piston selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la proportion de la surface de portée par laquelle la nervure prend appui contre la paroi du cylindre est de 20 à 30%. 4. Piston selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la surface de glissement de la nervure est circulaire. 5. Piston selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la surface de glissement de la nervure est rectiligne dans la direction de la course du piston.