Brevet FR2548322A1 — publié le 19850104

La présente invention concerne une structure à segment d'etanchéité utilisable sur un piston d'un moteur à combustion interne, d'un moteur à vapeur, d'un compresseur de gaz ou d'une machine semblable. La structure comprend deux segments d'étanchéité plats qui sont agencés pour être montés dans une seule gorge du corps de piston. On dispose à l'heure actuelle de différents types de segmentS pour pistons. Un type utilise un segment d'étanchéité plat et un autre type utilise un segment en forme de coin. Les deux types font intervenir un segment par gorge du piston. Les segments sont munis d'une fente de manière à maintenir un jeu du segment lors de variations dimensionnelles de l'alésage du cylindre avec la température du moteur. Lorsqu'on utilise ces agencements standard de segments décrits ci-dessus, il se produit un écoulement et par conséquent une fuite des gaz comprimés jusque dans le carter par l'intermédiaire des fentes ménagées dans les segments. Ce problème augmente avec l'usure des segments et de l'alésage du cylindre de sorte que les fentes des segments s'ouvrent de façon continue et croissante à mesure que le moteur s'use, en faisant également augmenter les fuites. Les fuites des gaz comprimés affectent la puissance produite par le moteur et augmentent la consommation de carburant. En outre, il se produit une augmentation de la pollution atmosphérique. Dans une tentative de résoudre le problème des fuites de gaz, le piston est normalement pourvu de deux à quatre segments individuels qui sont initialement assemblés de manière que les fentes desdits segments soient écartées l'une de l'autre. Cependant, lorsque le moteur est usé, les fentes ont généralement tendance à s'aligner mutuellement du fait que la pression des gaz s'échappant par lesdites fentes a tendance à suivre un trajet aussi court que possible vers le carter du moteur. Un autre problème rencontré dans des moteurs diésel consiste en ce que les segments plats classiques ont tendance à gripper dans la gorge supérieure du piston de sorte que les segments en forme de coins mentionnés ci-dessus ont été utilisés pour remédier à cet inconvénient. Cependant le segment en forme de coins pose un problème particulier du fait que, à mesure que le segment et l'alésage de cylindre s'usent, le segment sort graduellement de la gorge du piston en direction de la paroi du cylindre en laissant un jeu excessif dans la gorge du piston et en permettant au segment de flotter ou balloter brusquement vers le haut et vers le bas dans la gorge en suivant la course du piston, ce qui se traduit par une usure encore accrue du segment et de la gorge I Ce mouvemént de montée et de descente du segment en forme de coin conduit finalement à la rupture caractéristique du segment supérieur en un grand nombre de morceaux. La présente invention concerne une structure à deux segments d'étanchéité plats utilisable sur un piston en vue de remédier au problème de fuite décrit cidessus. La structure comprend un segment supérieur et un segment inférieur qui sont plats, pourvus individuellement d'une fente et destinés à être montés dans une seule gorge du piston coaxialement l'un par rapport à l'autre et en butée l'un contre l'autre. Le segment inférieur est pourvu d'une saillie axiale éloignée de la fente ménagée dans le segment inférieur. Le segment supérieur est évidé dans la fente ménagée dans le segment supérieur de manière à recevoir la saillie axiale, dirigée vers le haut, du segment inférieur pour éliminer essentiellement toute rotation entre les segments sans produire une obturation de la fente du segment supérieur. En outre l'évidement s'étend seulement en partie au travers du segment supérieur de façon que la saillie axiale ne pénètre pas complètement au travers du segment supérieur qui peut se fermer à la fois au-dessus et autour de la saillie et qui peut protéger pratiquement la saillie contre une accumulation de calamine et matières semblables. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels la figure 1 est une vue en perspective, faite en regardant vers le bas, de deux segments d'étanchéité correspondant à un mode préféré de réalisation de la présente invention, la figure 2 est une vue en perspective de dessous moirant la zone de fente du segment supérieur de la figue 1, la figure 3 est une vue en coupe montrant le montage de la saillie axiale du segment inférieur dans la fente du segment supérieur, et la figure 4 est une coupe d'un piston placé dans un cylindre de façon å montrer les segments de la figure 1 qui sont assemblés dans une gorge du piston. Les deux segments, comprenant un segment supérieur 1 et un segment inférieur 2 représentés sur la figure 1, sont agencés pour être montés dans une seule gorge 15 du corps 13 d'un piston, comme indiqué sur la figure 4. Le segment 1 est pourvu d'une fente en 3 tandis que le segment 2 est pourvu d'une fente en 9. Le segment inférieur 2 comporte une saillie axiale 8 dirigée vers le haut et plus visible sur les figures 1 et 4. La saillie 8 est placée dans une position diamétralement opposée à la fente 9 du segment 2 D'autre part, le segment 1 est pourvu de petites rainures 5 placées de part et d'autre de la fente 3 et plus visibles sur la figure 3 dans le segment supérieur.Ces rainures ou évidements, qui sont fraisés seulement en partie au travers du segment superieur, sont arrondis pour épouser de manière lâche la forme de la saillie axiale arrondie prévue sur le segment inférieur tout en laissant la fente ménagée dans le segment supérieur se fermer jusqu'au jeu spécifié en cours d'assemblage. Pour le montage correct des segments dans la gorge du piston, ils sont tournés l'un par rapport à l'autre jusque dans la position de la figure 1, où les fentes 3 et 9 des segments sont décalées de 1800 l'une par rapport à l'autre. Lorsque les segments sont emboîtés en position sur le piston, la saillie 8 du segment inférieur est logée dans la fente 3 du segment supérieur et bloquée en position par la rainure de piston comme indiqué sur la figure 4. L'engagement de la saillie du segment inférieur dans la fente du segment supérieur empêche efficacement essentiellement toute rotation entre les deux segments de sorte que les fentes des segments sont constamment maintenues espacées l'une de l'autre sans produire une fermeture du segment supérieur.La fente ménagée dans le segment supérieur est par conséquent bloquée par le segment inférieur. Cela établit une étanchéité efficace contre des gaz s'écoulant dans les intervalles existant entre le segment supérieur et la paroi du cylindre vers le carter du moteur tandis que le segment inférieur assure l'étanchéité de la fente du segment supérieur. Comme décrit ci-dessus et comme le montrent mieux les figures 2, 3 et 4, les évidements ménagés dans les extrémités libres du segment 1 de part et d'autre de la fente s'étendent seulement en partie au travers de ce segment supérieur. En conséquence, lorsque le segment supérieur se ferme sur lui-meme comme indiqué sur la figure 4, il se ferme non seulement autour de la saillie axiale mais également au-dessus de cette saillie axiale qui a une hauteur inférieure à l'épaisseur du segment supérieur. En conséquence la saillie ne traverse pas complètement le segment supérieur et elle est essentiellement protégée par ce segment supérieur contre l'accumulation de calamine et de matières semblables qui pourraient autrement affecter la fermeture complète du segment supérieur. Par suite de cette meilleure étanchéité, la structure à double segment permet d'utiliser moins d'emplacements de gorges et de segments d'étanchéité sur le piston que dans les réalisations connues comportant des segments individuels. En fait, conformément à la présente invention, il est préférable d'utiliser un seul emplacement d'étanchéité comme indiqué sur la figure 4 au lieu d'emplacements multiples à gorges et segments faisant intervenir ds segments d'étanchéité individuels du type conventionnel A la différence des segments connus, la structure à double segment d'étanchéité conforme à la présente invention n'est pas sujette au mouvement de montée et de descente dans la gorge comme les segments en forme de coins qui ont été utilisés en vue de remédier au grippage des segments. En outre les deux segments placés dans une gorge permettent d'obtenir dans la gorge relativement plus de jeu que celui établi avec un seul segment plat, ce qui élimine pratiquement le risque de grippage dans la orge. Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Structure à double segment d'étanchéité utilisable sur un piston, caractérisée en ce qu'elle comprend un segment d'étanchéité supérieur (1) et un segment d'étanchéité inférieur (2) plans, destinés à être montés coaxialement dans une seule gorge (15) du piston en butée l'un contre l'autre, chacun desdits segments étant pourvu d'une fente (3, 9), en ce que le segment inférieur (2) comporte une saillie axiale (8) s'étendant vers le haut dans une position éloignée de la fente (9) ménagée dans le segment inférieur (2) et en ce que ledit segment supérieur (1) comporte un évidement (5) placé au niveau de sa fente (3) de manière à recevoir la saillie axiale du segment inférieur en vue d'éliminer essentiellement une rotation entre les segments sans produire une fermeture de la fente du segment supérieur, ledit évidement (5) s'étendant seulement en partie au travers dudit segment supérieur (1) et ladite saillie axiale (8) ayant une hauteur inférieure à l'épaisseur du segment supérieur (1) de manière que ce segment supérieur soit agencé pour se fermer à la fois autour et au-dessus de ladite saillie (8). 2 Structure à double segment d'étanchéité selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit évidement (5) ménagé dans le segment supérieur (1) comprend une zone fraisée de part et d'autre de la fente (3) du segment supérieur (1). 3. Structure à double segment d'étanchéité selon la revendication 2, caractérisée en ce que ladite saillie (8) a une section essentiellement de forme circulaire et en ce que chaque zone fraisée (5) au niveau de la fente (3) du segment supérieur (1) a une forme essentiellement semi-circulaire.