Brevet FR2544391A1 — publié le 19841019

Piston composite à tee collée L'invention concerne un piston composite pour moteur à combustion interne, préférentiellement pour moteur Diesel. Les pistons composites qui equipent de tels moteurs comprennent en général unetete en matériau céramique thermiquement isolante, en contact avec la chambre de combustion, et une jupe métallique, préférentiellement en alliage d'aluminium. On sait que les pistons du genre défini ci-dessus sont en général soumis à des contraintes thermiques qui résultent des écarts de dilatation importants entre la tete céramique et la jupe métallique. Ces contraintes thermiques peuvent provoquer la rupture de la tête. Plusieurs solutions ont déjà été proposées pour fixer la tête sur la jupe, en particulier des solutions mettant en appui la tête contre une bague de retenue appartenant à la jupe, par intervention d'une pièce filetée. Le piston qui fait l'objet de l'invention se caractérise par le fait que la tete céramique est fixée à la jupe métallique par collage. Il se caractérise aussi par le fait que des moyens élastiques sont prévus pour absorber les contraintes qui se développent aussi bien pendant le fonctionnement du piston que pendant la polymérisation de la colle. Il se caractérise également par le fait que les moyens élastiques sont constitués par une succession de lames de flexion recouvrant la paro: interne de la jupe, dans une partie supérieure préférentiellement tronconique de son alésage, du côté de la chambre de combustion ; cette partie supérieure tronconique de l'alésage de la jupe est ainsi propre à adhérer par collage à une partie tronconique pleine de la tête, de telle sorte que chaque lame de flexion se trouve encastrée par une extrémité à la jupe et collée à la tête par l'autre. Avantageusement chaque lame de fiexion est obtenue par usinage d'une rainure, concentrique à la surface interne de la jupe, chaque rainure admettant un prolongement en arc de cercle qui rejoint l'espace intérieur de la jupe, de manière à libérer l'extrémité libre de la lame. De préférence et pour optimiser leurs caractéristiques élastiques les lames sont amincies sur une partie de leur surface ; elles sont collées à la tête du piston sur l'autre partie qui reste à la cote initiale de l'alésage de la jupe. La fig.1 représente un piston selon l'invention en coupe La fig.2 représente l'intérieur de la jupe du piston La fig.3 représente la tete du piston. On voit sur la fig.l la jupe 1 d'un piston selon l'invention ; elle comprend une couronne supérieure 2 porte-segment et une partie inférieure 3 porte-bielle. La couronne 2 comporte des rainures extérieures dans lesquelles s'engagent les segments non représentés au dessin, et un alésage tronconique 5 avec une couche périphérique 6 présentant des propriétés élastiques. La partie inférieure 3 de la jupe comporte des bossages 7 avec des alésages 8 pour un axe de pied de bielle. On voit plus en détail sur la fig.2 la configuration de la couche élastique 6. Elle se compose d'une succession de lames de flexion 9 obtenues en creusant dans la couronne 2 des rainures 10 concentriques à la surface tronconique de l'alésage 5 sur toute la hauteur de la partie tronconique. Chaque rainure 10 admet un prolongement 11 en arc de cercie qui débouche dans !'alésage S libérant ainsi l'extrémité libre 12 de la ;ame de flexion correspondante. Chaque lame de flexion ainsi constituée comporte en outre un amincissement 13 sur une partie de sa longueur, sa demi-longueur dans l'exemple représenté, du côté de son extrémité 14 encastrée dans la couronne 2 p la demi-longueur 15 du côté de 'extré- mité libre 12 restant à ia cote initiale de l'alésage tronconique 5. Le rapport de la surface collée à la surface totale est de 0,5 dans l'exemple représenté. Selon les contraintes développées on peut adapter le rapport précédent en modifiant l'amincissement 13 et la longueur de la surface collée 15. La fig.3 représente la tete céramique 16 du piston. Elle comprend un disque 17 qui vient recouvrir la jupe 1 et une partie eronconique 18 qui peut s'engager ajustée dans l'alésage tronconique 5 de la couronne 2. La fixation de la tete sur la jupe se fait par collage à l'aide d'une colle polymérisant à chaud. On-prend soin avant le collage de remplir de cire les interstices pour interdire à la colle d'y pénétrer. La cire est évacuée à chaud. Pendant la polymérisation de la colle les contraintes thermiques dues aux différences de coefficients de dilatation sont absorbées par la couche élastique 6 faite des lames de flexion 9. L'invention s'applique à des pistons équipant des moteurs à combustion interne dont les chambres de combustion atteignent des températures particulièrement élevées, préférentiellement des moteurs Diesel. R E V E N D I C AT 1 O N s 1. Piston composite pour moteur à combustion interne préférentiellement pour moteur Diesel, comprenant une tête en matériau céramique rapportée sur une jupe métallique 'préférentiellement en alliage d'aluminium. caractérisé en ce que la tête (16) est fixée sur la jupe (1) par collage. 2. Piston selon la revendication 1 caractérisé en ce que la jupe (1) présente dans sa partie supérieure (2), du côté de la chambre de combustion, un alésage tronconique (5) dans lequel s'engage ajustée une partie pleine tronconique (18) de la tête (16). 3. Piston selon la revendication 1 caractérisé en ce que la paroi interne (6) de la jupe (1) propre à adhérer par collage à la tête (16) présente des propriétés élastiques. 4. Piston selon la revendication 9 caractérisé en ce que la paroi interne (6) de la jupe (1) propre å adhérer par collage à la tête (16) se compose d'une succession de lames de flexion (9). 5. Piston selon les revendications 2 et 4 caractérisé en ce que chaque lame de flexion (9)-est obtenue par usinage d'une rainure (10) concentrique à la surface de l'alésage tronconique (5) de la jupe (1), chaque rainure (10) admettant un prolongement (11) en arc de cercle rejoignant l'espace intérieur de l'alésage (5) de manière à libérer l'extrémité libre (12) de la lame (9). 6. Piston selon la revendication 4 caractérisé en ce que chaque lame de flexion (9) est amincie par usinage sur sa demi-longueur (13) du côté de son raccordement (14) à la jupe (1). 7. Piston selon la revendication 6 caractérisé en ce que la demi-longueur (15) de chaque lame (9) du côté de son extrémité libre (12) est à la cote initiale de l'alésage tronconique (5) de la jupe (1).