Brevet FR2448634A1 — publié le 19800905

La présente invention concerne un segment de piston composite, plus particulièrement destiné à remplacer un segment d'origine usé, dans un moteur à combustion interne ou à explosion, dont les cylindres sont ovalisés par usure On sait qu'un facteur important de l'usure d'un moteur à combustion interne réside dans l'ovalisation des cylindres par rapport à la cote rigoureusement circonférentielle d'origine. Cette ovalisation se traduit notamment par une perte de compression, du fait qu'un segment de compression, lui-même usé et ayant perdu de son élasticité, ne peut plus assurer sa fonction d'étanchéité. L'usure du seqment d'origine, conjointe à l'ovalisation du cylindre, outre le défaut de compression, provoque un pompage de l'huile lubrifiante vers la chambre de combustion et augmente anormalement la consommation d'huile.Par ailleurs, un segment de compression usé présente de plus un battement dans la gorge où il est inséré et rend bruyant le fonction nement du moteur usé. Le seul remplacement des segments dans un cylindre ovalisé ne permet pas de ramener l'étanchéité à sa valeur initiale et l'on est généralement obligé de remplacer simultanément l'ensemble piston-chemise du cylindre alésés à la cote nominale d'origine ou de réaléser la chemise ou le cylindre à une nouvelle cote dite "cote de réparation" avec adjonction d'un piston et de segments neufs à cette même cote. On a cependant réalisé des segments de réparation destinés à remplacer uniquement les segments d'origine. Ces segments sont généralement du type composite extensible, permettant une expansion radiale et/ou latérale. Ces segments sont constitués soit par une lame-ressort repliée sur elle-même dans le sens latéral, soit par un élément de segment sollicité vers ltextérieur par un ressort exerçant son effort dans le sens radial. Ce type de segment ne donne cependant pas satisfaction quant à sa durée de service, du fait de la dégradation rapide du métal du ressort par les gaz chauds provenant de la chambre de combustion. Une nette amélioration a été apportée à ce problème au moyen de segments de réparation composites constitués de plusieurs tronçons en arc de cercle, dont les extrémités sont usinées de façon à constituer une ligne brisée ou une chicane et sollicités vers l'extérieur par un ressort ondulé prenant appui dans la gorge circulaire du piston. Ce type de segment composite ne donne cependant pas non plus entière satisfaction dans le temps, du fait de la dégradation du ressort sous l'effet des gaz chauds, c'est-à-dire de la flamme, provenant de la chambre de combustion et qui pénètrent toujours dans les jonctions entre les tronçons, même si ces jonctions constituent un passage en chicane. En outre, l'usinage nécessairement précis des extrémités de jonction rend le prix de revient de tels segments assez élevé. Le Demandeur a donc cherché à réaliser un élément pareflamme destiné à minimiser l'effet nuisible de la flamme sur le ressort d'un segment de réparation et il a découvert de façon surprenante qu'il était pratiquement possible de supprimer cet effet au moyen d'un segment de compression neuf à la cote nominale d'origine du cylindre interposé sur le trajet des gaz chauds par rapport au segment extensible. Dans ces conditions en effet, le segment de compression neuf ne présente plus sa fonction première d'étanchéité qu'il ne saurait remplir dans le cylindre ovalisé, mais il agit en bouclier ou pare-flamme et protèqe le ressort du segment à tronçons qui assure, lui, la fonction d'étanchéité. Le Demandeur a en outre trouvé qu'il était possible d'agencer un segment composite ainsi réalisé, de façon qu'il puisse remplacer directement un segment d'origine usé, sans autre intervention, ce qui réduit considérablement le ooCt de la réparation. Le segment composite selon l'invention, du type comprenant un élément à expansion radiale en plusieurs tronçons prenant appui sur un ressort disposé dans la gorge circulaire du piston, est essentiellement caractérisé par le fait qu'il comprend un élément pare-flamme constitué par un segment de feu à la cote nominale du cylindre, disposé dans la gorge sur le côté du piston dirigé vers la chambre de combustion du cylindre, au-dessus de l'élément à expansion radiale, les hauteurs respectives du segment de feu et dudit élément étant telles que leur somme soit sensiblement égale à la hauteur d'un segment de compression d'origine, la section totale du segment composite étant telle qu'il s'insère dans la gorge ménagée dans le piston pour ledit segment de compression d'origine. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en re gard des dessins annexés, sur lesquels la figure 1 représente une vue schématique en plan d'un élément à tronçons et à ressort ondulé conforme à l'invention ; la figure 2 représente une vue de détail en perspective d'une forme possible de jonction de tronçons selon la figure 1 la figure 3 représente une vue de détail d'une forme possible de jonction de ressort ondulé selon la figure 1 la figure 4 représente une vue partielle en perspective d'une jonction de tronçon selon la figure 1 la figure 5 représente une vue partiellement en coupe d'un segment composite selon l'invention monté sur un piston et les figures 6 et 7 représentent des vues schématiques en perspective de variantes avantageuses de jonction de tronçons de segment selon l'invention. Sur ces dessins, les mêmes références désignent les mêmes éléments. En se référant aux figures 1 et 2, l'élément à expan- sion radiale est constitué de trois tronçons en arc de cercle 1, 2, 3, dont les extrémités sont usinées de façon à former des jonctions 4, par exemple en chicane. Chaque jonction de ce type est formée par la superposition de deux languettes d'égale longueur, l'une supérieure 5 et l'autre inférieure 6, le plan des languettes étant parallèle au p-lan,radial de l'élément. Les tronçons 1 à 3 sont sollicités vers la périphérie de l'élément au moyen d'un ressort ondulé 7, par exemple de forme hexagonale dont les sommets arrondis prennent appui au niveau des jonctions 4 et de a zone médiane de chaque tronçon. Les deux extrémités du ressort 7 se superposent de façon à former leur jonction 8. Cette jonction peut être réalisée en particulier par engagement mutuel de deux branches en fourche 9, 10 et 11, 12 (figure 3) des extrémités respectives du ressort 7. En se référant à la figure 4, lorsqu'un élément à expansion- radiale du type ci-dessus est monté seul comme segment de réparation sur un piston, la languette supérieure 5 étant monte du côté du piston dirigé vers la chambre de combustion ou d'explosion d'un moteur, les qaz chauds, voire la flamme, arrivent à pénétrer dans l'interstice défini entre les languettes 5, 6 et peuvent atteindre la partie voisine du ressort 7.Celui ci subit alors localement une surchauffe et une oxydation répétées qui lui font perdre sont élasticité, ce qui se traduit par la perte d'efficacité des tronçons quant à l'étanchéité Conformément à l'invention, et en se référant à la figure 5, l'élément à expansion radiale 13 est monté dans une gorge circulaire de référence générale 14 d'un piston 15 et desti- née d'origine à recevoir un segment de compression. L'élément 13 est monté à la partie inférieure de cette gorge, du côté opposé à la face 16 du piston 15 dirigée vers la chambre de combustion. L'élément pare-flamme est constitué par un segment de compression 17, à la cote nominale du cylindre, disposé au-dessus de l'élément 13 du côté du piston dirigé vers la chambre de combustion. De ce fait, ce segment constitue le segment de feu, c'est-b-dire le plus proche de la chambre de combustion, et il aqit comme pare-flamme vis-à-vis de l'élément 13. Comme mentionné plus haut, le segment composite selon l'invention est adapté de façon qu'il s'insère dans la gorge 14 ménagée dans le piston pour un segment usuel de compression. A cet effet, l'élément 13 et le segment 17 présentent chacun une hauteur telle que leur somme soit sensiblement égale à la hauteur a de la gorge 14 ou du segment d'origine, aux j-eux de montage et de dilatation près Le segment 17 est lui-même monté avec un jeu radial b convenable, de façon qu'il puisse "voyager" angulairement et se caler convenablement dans l'ovalisation. Le ressort 7 de l'élément 13 prend appui normalement sur le fond 18 de la gorge 14. En se référant aux figures 6 et 7, du fait de la présence du segment de feu 17 empêchant les gaz chauds de s'introduire dans les interstices des jonctions 4 des tronçons de l'élément 13, les extrémités desdits tronçons ne nécessitent pas de forme en chicane impliquant un usinage précis et coûteux. Ces jonctions peuvent être simplement droites selon des faces 19 disposées dans un plan perpendiculaire au plan radial, ou des faces 20 dont le plan est incliné par rapport au même plan radial. Les opérations d'usinage s-ont ainsi simplifiées à 1 extrême. En outre, la forme de réalisation avec faces droites 19 permet une fabrication très rapide et précise d'un élément 13. A titre d'exemple, si la cote nominale du cylindre ou de la chemise est de 80 mm et que le grand diamètre d'ovalisation est de 80,5 mm, on peut partir d'un segment usuel, aminci à la hauteur voulue, et d'un diamètre de 81 mm et le découper en-trois tronçons par trois traits de scie d'une épaisseur de 0,2 mm environ. Les trois tronçons rassemblés constituent alors un élément 13 d'un diamètre sensiblement égal à 80,4 mm qui convient pour son montage avec ressort. te segment composite selon l'invention permet de prolonger la durée de service d'un moteur très usé, en lui redonnant les valeurs de compression et de consommation d'huile pratiquement équivalentes à celles du moteur neuf. En outre, l'effet combiné de l'élément 13 et du pare-flamme 17 améliore le guidage du piston et supprime en particulier le bruit intervenant au point mort haut d'un moteur usé. I1 est évident que le segment composite décrit cidessus dans le cadre du remplacement d'un segment de compression, peut être appliqué dans les mêmes conditions au remplacement d'un segment racleur ou d'un segment draineur. I1 est d'ailleurs bien entendu que la présente invention n'a été décrite et représentée qu'à titre d'exemple explicatif, mnis nullement limitatif, et qu'on pourra y apporter toute modification dans le domaine des équivalences techniques sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1. Segment composite de piston, pour moteur à combustion interne dont les cylindres sont ovalisés par usure et destiné à remplacer un segment d'origine, du type comportant un élément à expansion radiale en plusieurs tronçons prenant appui sur un ressort disposé dans la gorge circulaire du piston prévue pour ledit segment d'origine, caractérisé par le fait qu'il comprend un élément pare-flamme constitué par un segment de feu à la cote nominale du cylindre, disposé dans la gorge sur le côté du piston dirigé vers la chambre de combustion du cylindre, au-dessus de l'élément à expansion radiale, les hauteurs respectives du segment de feu et dudit élément étant telles que leur somme est sensiblement éqale à la hauteur d'un segment de compression d'origine, la section totale du segment composite étant telle qu'il s'insère dans la gorge ménagée dans le piston pour ledit segment de compression d'origine. 2. Segment composite selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'extrémité des tronçons présente une face droite selon un plan perpendiculaire au plan radial, ou selon un plan incliné par rappor-t audit plan radial.