Brevet FR2389051A1 — publié le 19781124

La présente invention se rapporte à des ensembles de piston à rapport de compression variable, tels que ceux décrits -dans les brevets des EUA NO 3.156.162, NO 3.161.112, NO 3.185.137, NO 3.185.138, NO 3.303.831, NO 3.311.096, NO 3.402.662, NQ 3.418. 982, 3.450.111, NO 3.417.738 NO 3.417.739, NO 3450.112, N 3.527.265 NO 3.405.698, No 3.405.697, N 3.405.113, N" 3.407. 791, N 3.667.433 et N" 3.704.695, tous ces brevets ayant été cédés à la demanderesse, et elle se rapporte plus particulièrement à une construction perfectionnée-pour de tels ensembles de piston. Dans les constructions décrites dans les brevets ci-dessus mentionnés, un organe de piston intérieur est raccordé de la manière habituelle à une bielle, et un organe de piston extérieur est porté par l'organe de piston intérieur par rapport auquel il est axialenent mobile. Le déplacement relatif de ces organes fait varier le rapport de compression du cylindre particulier dans lequel le piston se déplace. Des espaces libres sont formés entre les extrémités supérieures et inférieures des organes intérieur et extérieur et ces espaces forment des chambres supérieure et inférieure dont le volume varie en rapport inverse avec le déplacement relatif des organes.Un fluide incompressible, tel que de l'huile de graissage, est introduit dans les chambres dune manière qui règle automatiquement le déplacement des organes de façon à changer progressivement le rapport de compression Jusqu'à ce qu'une pression de combustion prédéterminée ait été atteinte. Le circuit hydraulique fait alors varier le dépla cernent des organes d'une manière qui tend à maintenir une pression maximale uniforme de la chambre de combustion. La demande de brevet des EUA en instance n 611.863, déposée les10 Septembre 1975, décrit un perfectionnement apporté aux ensembles décrits et revendiqués dans les brevets précités en réalisant un piston à rapport de compression variable léger' et bon marché construit de façon à réduire au minimum les effets de l'inertie sur la soupape de décharge ét à fournir une réponse rapide aux variations de la charge du moteur. La présente invention a réalisé une soupape nouvelle et originale pour régler l'écoulement entre la chambre supérieure et la chambre inférieure de l'ensemble. Bien que cette soupape soit décrite ci-après en tant que partie de l'ensemble renré- senté dans la demande de brevet des.EUA précitée nO 611.863, il doit etre bien entendu qu'elle est utilisable dans d'autres ensembles et notamment dans ceux représentés dans les brevets des EUA précités. Confor,mément à la présente invention, la chambre à huile inférieure est raccordée à la chambre supérieure par un passage qui traverse une rainure prévue pour recevoir une bague d'étanchéité. La bague portée dans la rainure de bague, en plus de remplir sa fonction habituelle, sert également de soupape de retenue réglant l'écoulement de l'huile de la chambre supérieure à la chambre inférieure d'une manière qui accroit progressivement le rapport de compression du moteur jusqu'à ce qu'une pression maximale prédéterminée de la chambre de combustion ait été atteinte. L'invention a ainsi pour objet un piston de moteur à combustion interne qui comprend un organe intérieur et un orgne extérieur télescopiquement reçu sur l'organe intérieur, ces organes étant susceptibles d'effectuer un déplacement relatif en réponse au mouvement de va-et-vient du piston par rapport à une chambre de combustion du moteur, une première chambre à fluide et une seconde chambre à fluide dont le volume varie en réponse audit déplacement relatif et aux variations de la quantité de fluide qu'elles contiennent, des moyens alimentant lesdites chambres en fluide, ces moyens comprenant un premier passage formé dans le piston et raccordé à la première chambre à fluide, une soupape d'entrée unidirectionnelle disposée dans le premier passage et un second passage formé dans le piston et raccordant la première chambre avec la seconde chambre, le perfectionnement de l'invention comprenant une rainure d'étanchéité formée dans l'organe intérieure et un organe d'étanchéité porté dans la rainure d'étanchérté, ce second passage traversant la rainure d'étanchéité et la bague d'étanchéité agissant comme une soupape pour régler l'écoulement du fluide entre les première et seconde chambres. Une meilleure compréhension de la présente invention sera obtenue eil se référant à la description qui va suivre et se réfère aux dessins annexés dans lesquels les mêmes références désignent Ies mimes éléments dans toutes les figures et dans les quels la Fig. 1 est une vue en coupe longitudinale d'un ensemble de piston comportant une construction préférée de l'invention et représentant l'ensemble dans une position de fonctionnement la Fig. 2 est une vue similaire à celle de la Fig. 1 mais représentant l'ensemble dans une autre position de fonction nement la Fig. 3 est une vue en coupe approximativement suvant la ligne 3-3 de la Fig. 1 ; la Fig. 4 est une vue en coupe approximativement suivant la ligne 4-4 de la Fig. 2 ; et la Fig. 5 est une vue à plus grande échelle d'une partie de l'ensemble représenté sur les Fig. 1 et 2. Pour donner une description plus détaillée de la présente invention, on se référera maintenant aux dessins annexés qui représentent un piston 10 à rapport de compression variable préféré qui comprend un organe intérieur 12 ayant une partie supérieure 14 radialement réduite (de plus petit diamètre). Un organe extérieur 16 est monté sur la surface extérieure de la partie 14 de plus petit diamètre. L'organe extérieur 16 comporte un fond 18 qui Joue un rôle de tête du piston 10 et qui forme une paroi mobile de la limite inférieure de la chambre de combustion du moteur. L'organe extérieur 16 est monté axialement coulissant sur la surface extérieure de la partie 14 de l'organe intérieur 12. Une plaque 22 est montée sur le dessus de l'organe intérieur 12, de préférence au moyen de boulons 23 (Fig. 3) et une bague 24 munie d'un filetage extérieur 26 est montée sur l'organe extérieur 16 en étant vissée dans un filetage 28 formé sur la surface intérieure de la partie inférieure de l'organe extérieur 16, l'assemblage fileté 24 et 16 ne représentant qu'un procédé de fixation préféré. Un dispositif de verrouillage tel qu'une goupille de blocage 30 maintient la bague 24 en position. Une bague d'étanchéité 32 portée par la plaque 22 est en appui contre la surface intérieure de ltorgane extérieur 16 et une bague d'étancQité 34 portée par la partie de plus petit diamètre 14 de l'organe intérieur 12 est en appui contre la bague 24 pour former un joint étanche aux fluides dans la région de leur contact glissant. Une chambre supérieure 36 est formée entre la plaque 22 et la surface intérieure du fond 18 et une chambre annulaire inférieure v8 et formée entre le bord inférieur de la plaque 22, l'organe extérieur 16 et la bague 24 dans un emplacement étroitement adJacent à la région de rainures de segment 37 du piston 10. Comme on peut mieux le voir sur la Fig. 5, un passage 40 est formé dans la plaque 22 et raccorde la chambre supérieure 36 à une rainure 33 qui reçoit la bague d'étanchéité 32. Un passage 41 est légèrement déporté par rapport au passage 40 et raccorde la rainure 33 à la chambre inférieure 38. La bague d'étanchéité 32 est portée dans la rainure 33 et est déplacée sous l'influence de l'inertie d'une manière qui apparattra plus com plètement à la lecture de la suite de la description, de la position représentée sur la Fig. 5, dans laquelle le fluide peut s'écouler entre les passages 40 et 41 à une position dans laquelle la bague 32 est en appui contre la surface supérieure de la rainure 33 pour interrompre l'écoulement d'huile par le passage 40. Comme représenté sur les Fig. 1 et 2 auxquelles on se référera à nouveau, l'organe intérieur 12 est raccordé à une bielle 42 au moyen d'un axe de piston 44 de la manière classique utili- sée pour raccorder les pistons des moteurs à une bielle. Un ensemble collecteur d'huile désigné par la référence générale 46 est porté dans une partie 48 de l'organe intérieur 12 qui s'étend vers le bas jusqu'à venir en appui contre le sommet de la bielle 42.L'ensemble collecteur 46 comprend, de préférence, un organe 50 intérieurement évidé monté coulissant dans un évidement 52 formé -dans le piston intérieur 12 et muni d'un bord intérieur formé de façon à épouser la forme de la surface supérieure de la bielle 42 de façon que, lorsque la bielle 42 pivote sur l'axe 44 et relativement à l'organe intérieur 12, la surface inférieure du capuchon 50 puisse épouser étroitement la surface supérieure de la bielle 42. Un ressort 54 porté dans l'évidement 52 sollicite le capuchon 50 vers l'extérieur en appui contre la bielle 42. Le capuchon 50 est muni d'une ouverture centrale 56 qui est alignée avec un passage de sortie 58 formé dans la bielle 42. Le passage 58 est raccordé au circuit de graissage du moteur par des moyens non représentés. Un ensemble de soupape 60 est porté dans une chambre 62 formée~dans la plaque 22 et comporte une partie centrale approximativement- tubulaire 64 qui comporte une extrémité inférieure qui traverse la partie supérieure de l'organe intérieur 12 de façon à s'aligner avec l'évidement 52. Une extrémité supérieure traverse la plaque 22 et comporte un passage 66 qui débouche dans la chambre supérieure 36. Une bielle 68 est portée à l'intérieur de la partie tubulaire 54 et est normalement positionnée sur un siège 70 pour interrompre l'écoulement du fluide par la partie tubulaire 64 jusqu'au passage 66 mais est mcbile sous l'action de la pression et de l'inertie Jusqu'à une position dans laquelle elle permet un tel écoulement du fluide. Une partie centrale s'étendant radialement 72 de l'ensemble de soupape 60 constitue un moyen pour porter une soupape de décharge du type rondelle conique ou rondelle Belleville qui, dans sa position fermée, interrompt l'écoulement d'un passage 76 raccordé à travers la plaque 22 à la chambre supérieure 36 Jusqu'à un passage 78 raccordé, à travers l'intérieur de ltor- gane intérieur, au carter (non représenté) du moteur. Telle que l'invention a été décrite jusqu'à ce point, il est apparent que l'organe intérieur 12, étant raccordé à la bielle 42 de la manière classique, se déplace de haut et de bas en haut à l'intérieur du cylindre d'un moteur à combustion interne entre des limites fixes et à la manière d'un piston classique. L'organe extérieur 16 se déplace en va-et-vient à l'intérieur du cylindre et entre des limites axiales définies, pour la limite inférieure, par la venue du fond 18 en appui contre le dessus de la plaque 22 et, pour la limite supérieure, par la venue de sommet de la bague 24 en appui contre le-bord inférieur de la plaque 22. Ainsi, lorsque le piston 10 se déplace en va-et-vient,. l'organe extérieur 16 a tendance à se déplacer sous l'influence de l'inertie vers la position haute extrtme et vers la position basse extrême. Cependant, le lubrifiant fourni aux chambres 36 et 38 régularise ce mouvement de manière à assurer un rapport de compression acfi au moteur tout en maintenant simultanément une pression maximale prédéterminée de la chambre de compression qui est établie par le régalage de la pression d'ouverture de la soupape 74. Ce résultat est obtenu au moyen de l'inertie et de la pression d'huile agissant sur l'organe extérieur 16 à ltextrêmité supérieure de la course d'échappement et au début de la course d'admission vers le bas qui ont pour effet que l'organe supérieur 16 s'écarte de l'organe intérieur 12. Lorsque les deux organes s'écartent l'un de l'autre, la chambre supérieure 36 s'agrandit et la bielle, qui sert de soupape d'admission unidirectionnelle, se déplace à une position dans laquelle elle permet à huile d'être dirigée dans la chambre 36 à partir du passage 66.La bille 68 empoche l'huile de retourner dans l'en- semble-de-soupape d'alimentation 60 à partir de la chambre supe- rieure 36 lors de la course descendante du piston. De même, lorsque le piston se déplace vers le bas, la bague d'étanchéité 32 se déplace à la position représentée sur la Fig. 5, permettant à l'huile de s'écouler à partir de la chambre supérieure 36 dans la chambre inférieure 38. L'écoulement en sens inverse, cependant, est empoché au cours de la course ascendante du piston étant donné que l'inertie provoque le ctépla- cement de la bague d'étanchéité 32 à une position dans laquelle elle interrompt l'écoulement du fluide par le passage 40. il en résulte que l'ensemble de piston est progressivement allongé jusqu'à ce qu'une pression prédéterminée de la chambre de combustion ait été atteinte. Ceci, naturellement, résulte du fait que le volume de la chambre de combustion diminue lorsque la longueur de l'ensemble de piston 10 est accrue. Lorsque la pression de la chambre de combustion a atteint la valeur prédéterminée, la pression de la chambre de combustion est transmise au fluide contenu dans la chambre supérieure 36 pour ouvrir la soupape 74 et retourner l'huile de la chambre 36 au carter. Il y a une fuite suffisante le long de la bague d'é- tanchéité 32 pour permettre à l'huile de s'échapper de la chambre inférieure 38. Un orifice étranglé (non représenté) pourrait, si préféré, être prévu pour permettre un débit de fuite commandé à partir de la chambre inférieure 38. La bague d'étanchéité 32 constitue ainsi une soupape de retenue bon marché pour régler l'écoulement de huile de la chambre supérieure 35 à la chambre inférieure 38. Bien qu'on ait représenter la soupape de la présente invention utilisée dans l'ensemble de la demande de brevet des EUA précitée, il est évident quelle peut être utilisée avec d'autres constructions et ensembles, y compris, notamment, ceux décrits dans les brevets précités. il est également évident que, bien qu'on ait décrit seulement un mode de réalisation de l'invention, de nombreux changements et modifications peuvent y être apportés sans s'écarter de l'esprit de l'inventior telle que définie par la portée des revendications annexées. REVENDICATIONS 1 - Un piston de moteur à combustion interne qui comprend un organe intérieur et un organe extérieur télescopiquement reçu sur l'organe intérieur, ces organes étant susceptibles d'effectuer un déplacement relatif en réponse au mouvement de va-et-vient du piston par rapport à une contre de combustion du moteur, une première chambre à fluide et une seconde chambre à fluide dont le volume varie en réponse audit déplacement relatif et aux variations de la quantité de fluide qu'elles contiennent, des moyens alimentant lesdites chambres en fluide, ces moyens comprenant un premier passage formé dans le piston et raccordé à la première chambre à fluide, une soupape d'entrée unidirectionnelle disposée dans le premier passage et un second passage formé dans le piston et raccordant la première chambre avec la seconde chambre, caractérisé en ce qu'il comprend une rainure d'étanchéité formée dans l'organe intérieur et un organe d'étanchéité porté dans la rainure d'étanchéité, le second passage traversant la rainure d'étanchéité et la bague d'étanchéité agissant comme une soupape pour régler l'écoulement du fluide entre les première et seconde chambres. 2 - Piston selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe d'étanchéité est mobile dans la rainure d'étanchéité par inertie entre une position dans laquelle l'écoulement du fluide par le second passage est permis et une position dans laquelle 11 écoulement du fluide par le second passage est interrompu. 3 - Piston selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'organe extérieur se termine à une certaine distance de 1'exbemité de l'organe intérieur. 4 - Piston selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'organe intérieur comporte une partie de plus petit diamètre au voisinage de son extrémité supérieur et en ce que l'organe extérieur n'est disposé qu'autour de cette partie de diamètre réduit. 5.- Piston selon la revendication 2, caractérisé en ce que I'orGuz extérieur comporte une région de rainures de segment et en ce que la aronde chambre est disposée adJacente la région des rainures de segment. 6 - Piston selon la revendication 4, caractérisé en ce que la première chambre est formée entre l'extrémité supérieure de l'organe intérieur et l'extrémité supérieure de l'organe extérieur et en ce que la seconde chambre est formée adjacente à la partie de diamètre réduit de ltorgane intérieur. 7 - Piston selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte un troisième passage raccordé à la première chambre et communiquant avec le carter du moteur, une soupape normalement fermée disposée dans le troisième passage et actionnée lorsqu'une pression prédéterminée est atteinte dans la première chambre pour s'ouvrir et permettre ainsi au fluide entre évacué de la première chambre. 8 - Piston selon la revendication 7, caractérisé en ce que la soupape est une rondelle conique. 9 - Piston selon la revendication 7, caractérisé en ce que la soupape est une rondelle Belleville. 10 - Piston selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte une plaque portée à l'extrémité supérieure de l'organe intérieur, les moyens d'alimentation en fluide comportant une soupape portée par ladite plaque.