Brevet FR2369425A1 — publié le 19780526

L'invention se rapporte à un piston à mouvements alternatifs et à mouvement de révolution commandé de moteur à combustion interne, ce piston étant monté sur une bielle de manière à être mobile autour de son axe longitudinal et comportant un organe de commande qui subit un mouvement alternatif de pivotement autour de l'axe longitudinal du piston en fonction du mouvement oscillant de la bielle et qui comporte deux surfaces de friction dont la première coopère avec une surface de friction conformée de manière correspondante dans le piston, tandis que la seconde surface de friction de l'organe de commande coopère avec une surface de friction conformée de manière correspondante sur un élément de serrage mobile parallèlement à l'axe dans le piston, les forces d'inertie de ltélement de serrage et de l'organe de commande étant utilisées pour réaliser une liaison à embrayage entre cet organe et le piston. L'organe de commande qui compcrte les deux surface de friction et qui est monté dans un piston à mouvement de révolution commandé de ce type, décrit par le brevet suisse nO 482 108, a la forme d'un anneau disposé entre les surfaces parallèles de frottement du piston et de l'élément de ser-age -de manière analogue à la lamelle d'un embrayage à disques-. Ce piston a toujours tendance, après avoir effectué un mouvement de révolution dans le bon sens ou dans le sens positif, à exécuter un mouvement vers l'arrière -bien que de plus faible amplitude-, c'est-à-dire qu'il tend à exécuter un genre de mouvement rotatif à pas de pélerin. Ces mouvements de retour diminuent l'ampleur du mouvement positif de révolution du piston. L'invention a pour objet un piston à mouvement de révolution commandé du type spécifié, perfectionné de manière à éviter ces mouvements opposés à cax qu'il exécute dans le sens positif de révolution. Selon une particularité essentielle de l'invention, les deux surfaces de friction de l'organe de commande sont coniques par rapport à l'axe longitudinal du piston de manière à inscrire entre elles un angle et le jeu axial de l'élément de serrage est supérieur à celui de l'organe de commande. La forme conique des deux surfaces de friction de l'organe de commande confère à ce dernier la forme d'un anneau- à cône double qui, d'une part, produit de grands couples de friction, mais qui, d'autre part, s'associe à la différence d'importance des jeux de cet organe et de l'élément de. serrage pour provoquer toujours une séparation nette des surfaces de friction coopérant les uns avec les autres à la fin du mouvement positif de rotation du piston. Celui-ei ne subit donc plus aucune rotation en retour et donc son mouvement de révolution est uniforme. Selon une autre particularité avantageuse entrant dans le cadre de l'invention, les deux surfaces coniques de friction de l'organe de commande comportent plusieurs gorges orientées parallèlement à l'axe et réparties sur la circonférence de cet organe, l'une des surfaces latérales de chaque gorge formant une arête vite à la transition avec la surface de friction, tandis que l'autre surface latérale de chaque gorge est conformée de manière à former entre elle et la surface opposée conique de friction de l'élément de serrage ou du piston un interstice cunéiforme orienté dans la direction de la circonférence de l'organe de commande.Cet organe ainsi conformé lui permet d'une part d'entrainer de manière fiable le piston lors de son mouvement positif de pivotement en sectionnant et en enlevant par son arate vive une couche d'huile se trouvant cntre les surfaces de friction qui coopèrent les unes avec les autres, mais d'autre part, il se produit un-mouvement de roue libre entre l'organe de commande et le piston lorsque le mouvement positif de pivotement est plus lent que le mouvement de révolution du piston et que les forces d'inertie ne provoquent pas encore la séparation des surfaces de friction qui coopèrent les unes avec les autres. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre nullement limitatif et sur lesquels la figure 1 est une coupe axiale schématique partielle d'un piston à mouvement de révolution commandé selon l'invention ; et les figures 2 et 3 sont une élévation et une vue en plan partielles de ltorgane de commande. La figure 1 représente une bielle 1 d'un moteur à combustion interne à pistons à mouvements alternatifs, l'extrémité supérieure 8 de cette bielle étant sphérique et étant montée dans un piston 2 de manière qu' elle puisse osciller perpendiculairement au plan du dessin de la figure 1 autour de l'axe 3 de montage du piston 2 et que ce dernier puisse effectuer une révolution autour de son axe longitudinal 19 sur l'extrémité 8 de la bielle. Le piston 2 est logé à cette fin au-dessus et au-dessous de son axe de montage 3-dans des surfaces de glissement 4 et 5 en forme de secteurs de sphère creuse, la surface 5 étant réalisée dans une bague 6 qu'un anneau 7 vissé dans le piston 2 serre contre l'extrémité sphérique de la bielle.Un organe annuaire de commande 10 comportant du-caté interne deux gorges 13 parallèles à l'axe et diamétralement opposées est monté dans un évidement annulaire 9 réalisé au niveau de l'axe 3 de montage du piston dans l'extrémité sphérique 8 de la bielle. Une extrémité d'une tige 14 pénètre dans chacune de ces gorges, l'axe 23 de la tige passant par le centre de l'extrémité sphérique 8 de la bielle 1 et étant incliné sur l'axe 3 de montage du piston. Les extrémités de la tige 14 ainsi disposées forment deux pièces d'entralnement de l'organe de commande 10 qui subit ainsi un mouvement alternatif de pivotement autour de l'axe longitudinal 19 du piston au rythme du mouvement oscillant de la bielle 1. L'-organe annulaire de commande 10 comporte du côté extérieur deux surfaces de friction 11 et 12 qui sont coniques-sur l'axe longitudinal 19 du piston et qui sont orientées en sens opposés par rapport à l'axe de montage 3 en inscrivant entre elles un angle d'environ 1400. La surface de friction 11 coopère avec une surface de friction, de forme conique correspondante, réalisée sur le eoté interne d'un élément de serrage annulaire 15 mobile dans la direction de l'axe et guidé dans le piston 2 par rapport auquel il ne peut toutefois pas tourner. La pièce de serrage 15 comporte à cette fin sur le côté supérieur deux rainures radiales 16 ou davantage dans chacune desquelles pénètre une toto de goujon 17 fixé dans le piston-2. La surface de friction 12 de l'organe de commande 10 coopère avec une surface de friction de forme conique correspondante et réalisée sur le caté interne d'une bague 18 que des vis non représentées solidarisent de la bague de montage 6 et donc que l'anneau vissés immobilise dans le piston 2. L'organe de commande 10 dispose d'une liberté.de mouvement de longueur s dans la direction de l'axe par rapport au piston 2. Un anneau 20 formant une butée et que des vis 21 fixent sur un épaulement du piston 2 au-dessus de l'organe de commande 10 limite la liberté de mouvement de ce dernier. L'élément de serrage 15 dispose aussi par rapport au piston 2, dans ia direction deAl'axe, d'une liberté de mouvement qui, cependant, est supérieure à celle de l'organe de commande 10 et qui, dans l'exemple représenté, a une longueur égale à 2 s. Les figures 2 et 3 illustrent les surfaces de friction 11 et 12 de l'organe de commande 10 qui sont inclinées l'une sur l'autre et qui comportent des gorges 25 parallèles à l'axe du piston et qui ont une profondeur constante dans le sens de leur longueur par rapport à ces surfaces de friction. Chacune des gorges 25 est délimitée du côté droit, dans la représentation de la figure 3, par une surface 26 paral lèle à l'axe du piston et dont la transition aux surfaces de friction 11 et 12 forme une arête vive 27. L'autre surface latérale 28 de chaque gorge 25 est conformée de manière à laisser subsister un interstice cunéiforme entre elle et la surface conique opposée de friction de l'élément de serrage 15 ou de l'anneau 18.Les surfaces de friction 11 et 12 forment avec les surfaces correspondantes de ltélément de serrage 15 et de l'anneau 18 un assujettissement à frottement lorsque la rotation relative s'effectue dans le sens de la flèche 30 représentée sur la figure 3 et que la masse de l'élément 15 et celle de l'organe de com- mande 10 exercent une force orientée vers le bas par suite de leur retard à suivre l'accélération du piston. Les arêtes vives 27 contribuent à former un assujettissement à frottement, car elles sectionnent une couche d'huile de lubrification se trouvant entre les surfaces defriction qui coopèrent les unes avec les autres.Les surfaces cunéiformes 28 ont par contre pour effet que l'organe de commande 10 assume la fonction d'une roue libre lorsque, à la fin de l'assuåettisse- ment à friction, sa vitesse de pivotement tombe sous la vitesse de rotation du piston. Le mouvement de roue libre est favorisé par l'huile de lubrification qui s'infiltre entre les surfaces de friction qui coopèrent les unes avec les autres. Le mode de fonctionnement du piston à mouvement de révolution commandé décrit est le suivant : le piston 2 partant du point mort haut descend et alors les farces d'inertie maintiennent l'élément de serrage 15 et l'organe de commande 10 à leur position extrême supérieure. Les surfaces de friction 11 et 12 de l'organe 10 sont donc séparées des surfaces correspondantes de l'élément 15 et de l'anneau 18, de sorte que le mouvement négatif da pivotement de l'organe 10 n'a aucun effet sur le piston 2. Celui-ci exécute done-en plus de son mouvement de descente un mouvement positif de rotation qili lui a été imposé au cours du processifs précédent d'entrainement de l'organe de commande 10.et dont la vitesse diminue lentement. Le mouvement positif de pivotement de l'organe de commmande 10 débute à 900 du point mort haut et la vitesse de ce mouvement de pivotement s'élève avec l'augmentation de l'angle du vilebrequin.Les forces d'inertie de l'élément de serrage 15 et de l'or- gane de commande 10 commencent à en provoquer le déplacement dans le piston vers la surface de friction de l'anneau 18. L'entrainement pro- prement dit du piston par l'organe de commande par assujettissement à frottement entre les surfaces de friction qui coopèrent les unes avec les autres débute au moment auquel la vitesse de révolution du piston 2 et la vitesse de pivotement de cet organe 10 ont atteint la même valeur. Le début de cet entraenement se situe approximativement à 450 avant le point mort bas. La vitesse de pivotement augmentant encore à partir de cet instant, la vitesse du mouvement de révolution du piston recommence d'augmenter jusqu'au point mort bas. Les surfaces de friction coopérant les unes avec les autres commencent de se séparer au point mort bas -bien que les forces d'inertie de l'organe de commande et de l'élément de serrage n'aient pas encore pu provoquer la séparation réelle de ces surfaces -car la vitesse de pivotement de l'organe de commande diminue plus vite que la vitesse de révolution du piston et parce qu'une couche cunéiforme hydrodynamique d'huile de lubrification s'est reconstituée entre les surfaces cunéiformes 28, d'une part, et les surfaces de friction de l'anneau 18 et de l'élément de serrage 15, d'autre part, de sorte que l'organe de commande représente à partir de cet instant un élément à roue libre. Le ralentissement du mouvement de l'organe de commande ne provoque donc pas de freinage de la révolution du piston. Le mouvement de pivotement de l'organe de commande change de sens à 900 après le point mort bas, c'est-à-dire que ce mouvement revient négatif, mais n'a aucun effet sur la révolution du piston, car les forces d'inertie de l'organe 10 et de l'élément de serrage 15 déplacent à nouveau ces deux pièces à l'intérieur du piston vers la position représentée sur la figure 1. Le piston reçoit une nouvelle impulsion dans le sens positif de révolution à chaque entraînement par l'organe de commande. Il est aussi possible de remplacer dans le mode de réalisation décrit chaque surface cunéiforme 28 par une surface à épaulements à activité hydrodynamique, en retrait par rapport aux surfaces de friction 11 et 12 el- qui correspond à un mode de réalisation bien connu. REVENDICATIONS 1. Piston à mouvements alternatifs et à mouvement de révolution commandé de moteur à combustion interne, ce piston étant monté sur une bielle de manière à pouvoir tourner autour de son axe longitudinal et comprenant un organe de commande qui exécute un mouvement alternatif de pivotement autour de cet axe longitudinal en fonction du mouvement oscillant de la bielle et qui.comporte deux surfaces de friction dont la première coopère avec une surface de friction de forme correspondante, réalisée dans le piston, tandis que la seconde surface de friction dudit organe de commande coopère avec une surface de friction de forme correspondante réalisée sur un élément de serrage qui est mobile dans le piston parallèlement à son axe, les forces d'inertie de cette pièce de serrage et de cet organe de commande étant utilisées pour établir une liaison à embrayage entre cet organe de commande et le piston, piston caractérisé en ce que les deux surfaces de friction (11, 12) de l'organe de commande. (10) sont coniques sur l'axe longitudinal (19) du piston de manière à inscrire un angle entre elles et le jeu dont dispose la pièce de serrage (15) dans la direction de l'axe est plus grand que le jeu dont dispose dans la même direction ledit organe de commande (10). 2. Piston selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque surface conique de friction (11, 12) de l'organe de commande (10) comporte plusieurs gorges (25) orientées dans la direction de l'axe du piston et réparties sur la circonférence de cet organe, l'une des surfaces latérales (26) de chaque gorge étant à arête vive (27) à la transition à la surface de friction (11, 12), tandis que l'autre surface latérale (28) de chaque gorge (25) est conformée de manière à laisser subsister un. interstice cunéiforme dans la direction de la circonférence de l'organe de commande (10) entre elle-même et la surface de friction conique opposée de l'élément de serrage (15) et du piston (2).