Brevet FR2491148A1 — publié le 19820402

La présente invention concerne un piston pour moteurs à combustion interne comportant une alvéole de chambre de combustion formée dans sa surface frontale supérieure. Les tensions mécaniques et thermiques se produisant sur les bords des alvéoles d'une chambre de combustion provoquent sur les pistons de type connu, sous l'effet des hautes températures engendrées sur le fond du piston, des fatigues du matériau du piston et par la suite des fissures. Les tensions thermiques sont influen- cées par le processus de combustion, par la disposition des soupapes d'admission et d'échappement ou bien par la disposition des injecteurs dans la culasse du moteur et sont dépendantes du type de moteur. Par contre, les tensions mécaniques sur le bord des alvéoles de la chambre de combustion sont toujours comparables, en ce qui concerne la répartition et leur type (tension de traction ou de compression) indépendamment de la forme de l'alvéole ou du type de moteur. En fonction de la structure il se produit, dans les zones situées au-dessus de l'alésa- ge du pivot de piston et sur le bord d'alvéole, toujours des tensions de traction provoquées par la pression d'allu- mage et orientées perpendiculairement à l'axe du pivot de piston. Dans les zones du bord d'alvéole et dans la région (au-dessus) du plan de pivotement de bielle, il se produit cependant des contraintes de compression orientées perpen- diculairement à ce plan. Ces contraintes mécaniques se produisant à chaque processus d'allumage provoquent, en coopération avec les contraintes thermiques précitées se produisant sur le bord d'alvéole dans la zone située au-dessus de l'alésage de pivot de piston, la fatigue précitée du matériau qui est la cause des fissures se produisant jusqu'à maintenant. L'invention a par conséquent pour but de réduire les contraintes mécaniques précitées sur et au-dessus du bord d'alvéole du piston par un profilage correspondant en vue d'empêcher la formation des fissures ou tout au moins de l'atténuer au maximum. Ce problème est résolu en prévoyant que le bord de délimitation de l'alvéole de combustion a une forme sensiblement ellipti- que présentant un rapport entre le petit axe et le grand axe qui est compris entre l * l et 1: 1,3, le petit axe d'ellipse étant orienté parallèlement à l'axe de l'alésage de pivot de piston. Dans la présente description, on entend par l'expression "bord de délimitation de l'alvéole de combustion", l'arête marginale ainsi que la zone complètement supérieure venant à la suite sur la paroi latérale d'alvéole. Avantageusement, le point d'intersec- tion axial (ou le centre) de l'ovale ou de l'ellipse est situé sur ou à peu près sur l'axe de piston. Il est avantageux que le bore de délimitation soit incurvé sans interruption, c'est-à-dire de façon continue perpendicu- lairement à l'axe de piston et symétriquement par rapport à celui-ci, c'est-à-dire qu'il ne comporte aucune zone rectiligne. A cet effet, il doit avoir, dans la zone située à peu près au-dessus de l'alésage de pivot de piston, une plus faible courbure que dans les autres zones. Avec l'agencement conforme à l'invention, du bord de l'alvéole de combustion, il est possible d'obte- nir une réduction de contrainte d'au moins 10 % dans les parties de la tête de piston qui sont situées sur le côté de l'alvéole de combustion, ce qui conduit à une augmentation à peu près du double de la durée de service du piston. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention seront mis en évidence, dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référencé aux dessins annexes dans lesquels - la fig. l est une coupe axiale d'un mode de réalisa- tion du piston selon l'invention; - la fig. 2 est une vue en plan du côté frontal supérieur du piston de la fig. 1. Dans l'exemple représenté, le piston l comporte un alésage 2 de passage du pivot de piston et il est pourvu, sur sa surface frontale supérieure 4, d'une alvéole de combustion 3 de forme à peu près cylindrique et disposée au centre de cette surface. La paroi latérale 5 de l'alvéole de combustion, s'étendant parallèlement à l'axe de piston dans la zone supérieure de l'alvéole, rejoint par une partie incurvée le fond plan 6 de l'alvéole. La figure 2 montre que l'alvéole de combustion 3 présente, dans la zone de sa paroi orientée parallèle- ment à l'axe de piston 9, une section droite ovale ou elliptique de sorte qu'également le bord de l'alvéole de combustion possède une section semblable. Les dimensions de cet ovale ou deoetteellipse sont choisies de manière que le petit axe X soit orienté parallèlement à l'axe de l'alésage 2 de pivot de piston. Le rapport entre les longueurs des axes X et Y de l'ovale ou de l'ellipse doit être compris entre l 1,1 et l: 1,3, et de préfé- rence entrel 1:,l etl:1,2 ou: 1,2 et l: 1,3. Il est également possible en principe d'adopter pour le bord 7 de l'alvéole de combustion 3 une forme s'écartant d'un ovale ou d'une ellipse à condition qu'on soit assuré que le bord de délimitation de l'alvéole de combustion présente, dans la zone située au-dessus de l'alésage de pivot de piston 2, un plus grand espacement par rapport au bord extérieur de délimitation 8 du piston, c'est-à-dire dans le cas d'un piston ayant généralement une section droite circulaire un plus petit espacement par rapport à l'axe de piston 9, que dans une zone décalée 2. 4-4r4 d'environ 900 autour de l'axe de piston 9, de manière que l'épaisseur de matière du piston entre l'alvéole de combustion et la paroi extérieure dudit piston soit plus grande au-dessus de l'alésage de pivot de piston que dans une zone placée latéralement par rapport audit alésage. REVEND ICAT IONS 1. - Piston pour moteur à combustion interne comportant une alvéole de combustion (3) ménagée dans sa surface frontale supérieure (4) et dont le bord de délimitation (7), situé dans ladite surface frontale, présente une courbure non constante dans un plan orienté perpendiculairement à l'axe de piston, caractérisé en ce que le bord de délimitation (7) de l'alvéole de combustion (3) a une forme sensiblement elliptique présentant un rapport entre le petit axe et le grand axe qui est compris entre 1: 1,1 et 1: 1,3, le petit axe d'ellipse (X) étant orienté parallèlement à l'axe de l'alésage de pivot de piston (2). 2. - Piston selon la revendication 1, caractéri- sé en ce que le bord de délimitation (7) est incurvé de façon continue et présente, dans une zone située un peu au-dessus del'alésage de pivot de piston (2), une plus petite courbure, c'est-à-dire un plus grand rayon de courbure que dans ses autres zones. 3. - Piston selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rapport entre les axes de l'ellipse (X,Y) est compris entre 1: 1,1 et 1: 1,2. 4. - Piston selon la revendication 1, caractéri- sé en ce que le rapport entre les axes d'ellipse (X,Y) est compris entre 1: 1,2 et 1: 1,3. 5. - Piston selon la revendication 1, caractéri- sé en ce que le centre du bord de délimitation de forme elliptique (7) est situé sur ou à peu près sur l'axe de piston (9).