Brevet FR2544439A1 — publié le 19841019

L'invention se rapporte aux moulages de pistons destinés à former des pistons pour moteurs à combustion interne ou compresseurs, et du type qui comprend une tê- te de forme générale cylindrique, présentant une ceintu- re de montage des segments qui entoure la tête et dans laquelle doit ou doivent être formée(s) une ou plusieurs gorge(s) de segment(s), un trou de montage de l'axe du piston qui s'étend à travers le moulage, dans une direc- tion perpendiculaire à l'axe géométrique longitudinal du piston, et une jupe. Selon un premier aspect, l'invention a pour ob- jet un moulage de piston du genre en question, caractéri- sé en ce que la jupe est formée de deux surfaces de por- tée opposées entre elles, qui pendent de la ceinture de montage des segments et sont chacune disposées symétriquement de part et d'autre d'un plan qui contient l'axe géométrique longitudinal du piston et est perpendiculaire à l'axe géométrique du trou de montage de l'axe du piston, ces surfaces ne s'étendant que sur une partie de la circonfé- rence du moulage de piston et se terminant par des bords espacés, d'orientation générale axiale, chaque surface de portée de la jupe étant prolongée circonférentielle- ment au-delà de ses bords aux extrémités de ces derniers qui sont les plus éloignées de la tête. Selon un deuxième aspect, l'invention a pour ob- jet un piston du genre en question, caractérisé en ce que la jupe forme deux surfaces de portée, courbes et op- posées, disposées chacune symétriquement de part et d'autre d'un - plan qui contient l'axe géométrique longitudinal du pis- ton et est perpendiculaire à l'axe géométrique du trou de montage de l'axe du piston, et deux panneaux latéraux de jupe qui s'étendent entre les surfaces de portée et sont contenus respectivement dans des plans perpendicu- laires à l'axe géométrique du trou de montage de l'axe du piston, l'espacement des panneaux latéraux étant com- pris entre 0,6 et 0,8 fois le diamètre des surfaces de portée de la jupe. D'autres caraetéristiques et avantages de l'in- vention seront mieux coimpris à la lecture de la descrip- tion détaillée qui va suivre d'un exemple de réalisation de l'invention, en regard des dessins annexés, sur ies- quels, la figure 1 est une vue en élévation d'un moula- ge de piston; la figure 2 est une vue en coupe verticale du moulage de piston de la figure 1; l.a figure 3 est une vue en coupe verticall A-1 moulage des figures 1 et 2 prise dans un plan perpendi- culaire au plan de coupe de la figure 2; la figure 4 est une coupe prise selon les li- gnes IV-IV de la figuz 3; la figure 5 est une coupe selon la ligne V-V de la figure 2; et la figure 6 est une vue analogue à la figure 1 mais qui représente un piston formé à partir d'un moula- ge de piston du genre représenté sur les figures 1 à 5 mais modifié par la formation de trous ou fenêtres dclans les panneaux latéraux du moulage du piston. On se reportera tout d'abord à la figure 1, qui représente un moulage de piston réalisé en aluminium ou en un alliage d'aluminium approprié, tel que celui vendu sous le nom commercial Lo-Ex Le moulage peut être c-5 par un procédé classique ou par un procédé de cou ée sous pression ou par n'impoqrte quel autre procédé de ccu- lée approprié. Le moulage comprend une tête 10 de forme généra- le cylindrique possédant une ceinture 11 de montage des segments qui entoure la tête 10 et dans laquelle sera ou seront formée(s) une ou plusieurs gorge(s) de seg- ment(s) Il peut être prévu trois gorges Deux bossages 12 de montage de l'axe d'articulation du piston sont reliés à la tête par un voile 13 et définissent un trou 14 de montage de l'axe dont l'axe géométrique est perpendiculaire à l'axe géométrique longitudinal du piston Bien qu'on n'ait re- présenté qu'un seul voile 13, il peut être prévu deux ou plus de deux voiles Une insertion 15 de limitation de dilatation est noyée dans le moulage par coulée et peut être de n'importe quel type approprié, tel que celui dé- crit dans la demande de brevet britannique N O 80 3430. Une jupe pend de la ceinture 11 de montage des segments et comprend deux surfaces de portée opposées 16 et deux panneaux latéraux 17 Les surfaces de portée 16 sont courbes et sont disposées chacune symétriquement de part et d'autre d'un plan qui contient l'axe géométrique longitu- dinal du piston mais qui est perpendiculaire à l'axe géo- métrique du trou de montage de l'axe du piston Ces sur- faces de portée 16 ne s'étendent que sur une partie de la circonférence du moulage, généralement sur une lon- gueur d'arc de 1200, bien que cette longueur puisse être plus grande ou plus petite Chaque surface de portée 16 se termine par des bords espacés 18 orientés axialement (voir figures 1 et 5) A l'extrémité de chaque bord 18 qui est éloignée de la tête 10, la surface de portée est prolongée pour former une saillie 19. Les panneaux latéraux 17 s'étendent entre les bords 18 adjacents des surfaces de portée 16 et entou- rent les entrées du perçage 14 de montage de l'axe du piston Les panneaux 17 se trouvent dans des plans res- pectifs qui sont parallèles à l'axe géométrique longitu- dinal du piston -mais sont espacés de part-et d'autre de cet axe Les panneaux 17 ne sont pas directement reliés aux bords 18 des surfaces de portée 16 Des surfaces obliques 20 sont interposées entre ces panneaux et ces bords La distance entre les panneaux latéraux 17 est comprise entre 0, 6 et 0,8 fois le diamètre mesuré entre les surfaces de portée 16 Un rapport préféré est de 0,7. Deux paires de fentes 21 sont également ména- gées dans le moulage Les fentes 21 sont positionnées de manière que, lorsque la gorge de segment extrême infé- rieure est usinée dans la ceinture Il, les fentes for- ment des fentes d'écoulement de l'huile qui partent d'une paroi de la gorge qui est éloignée de la couronne. Les paires de fentes 21 sont ménagées dans des parties correspondantes de la ceinture de montage des segments qui, comme on l'a représenté sur la figure 2, se trou- vent au-dessus des panneaux latéraux 17. Après la coulée, le moulage de piston est sou- mis à un usinage de finition On taille les gorges de montage des segments, les fentes 21 formant alors des fentes d'écoulement Les fentes 21, étant venues de fon- derie, éliminent la nécessité de percer à travers la gor- ge de segment racleur d'huile pour former un écoulement direct vers l'intérieur du piston et, de là, vers le car- ter L'écoulement extérieur assuré par les fentes 21 est avantageux lorsqu'on utilise un refroidissement du pis- ton par jets d'huile, puisqu'il élimine tout écoulement d'huile vers l'extérieur à travers des trous d'écoule- ment percés à partir de la gorge de segment racleur d'huile Avec les fentes d'écoulement extérieures 21, la présence de quantités d'huile relativement grandes ne fait pas obstacle au bon fonctionnement=du segment ra- cleur d'huile qui, comme l'expérience le montre, exige un certain drainage. Les surfaces de portée 15 sont également usi nées, les surfaces obliques 20 facilitant l'usinage et évitant la formation de bavures qui sont habituellement formées lorsque l'opération d'usinage s'effectue par tournage à l'outil diamanté, Des angles arrondis sont également prévus aux extrémités extérieures des fentes 21 dans le même but Les saillies 19 facilitent égale- ment l'usinage de finition du moulage en prolongeant la longueur circonférentielle du bord inférieur de la jupe et en donnant ainsi naissance à une meilleure plate-for- me pour stabiliser le piston pendant son usinage En ou- tre, les saillies 19 éliminent également les concentra- tions de contraintes indésirables. Il y a lieu de remarquer que les caractéristi- ques représentées par les saillies 19, les surfaces bi- seautées 20 et les fentes 21 ne doivent pas nécessaire- meit être toutes prévues ensemble sur un moulage de pis- ton mais que ces caractéristiques peuvent également être présentes séparément ou dans n'importe quelle combinai- son désirée. Le piston ainsi formé est léger mais il présen- te cependant les caractéristiques de rigidité/flexibili- té requises et ceci est dû au rapport liant la distance séparant les panneaux latéraux 17 au diamètre mesuré en- tre les surfaces de portée 16, Si ce rapport est infé- rieur à 0,6, la jupe est très rigide et du type "cais- son", de sorte qu'on ne peut obtenir la caractéristique de rigidité/flexibilité requise dans les surfaces de por- tée 16 qu'en découpant des fentes dans la jupe et ceci est indésirable Si le rapport est plus grand que 0, 8, la forme de section de la jupe est trop proche de la for- me de section circulaire classique pour permettre de réa- liser une économie sur le poids. La figure 6 montre un piston fini formé à par- tir d'un moulage de piston du genre décrit plus haut en regard des figures 1 à 5 -Les éléments communs aux figu- res 1 à 5 et à la figure 6 sont désignés par les mêmes numéros de référence et ne sont pas décrits en détails. Dans le moulage à partir duquel le piston 6 est formé, les panneaux latéraux 17 sont munis de trous ou fenêtres 22 Il est prévu deux trous ou fenêtres 22 de ce genre sur chaque panneau, un de chaque côté de l'entrée don- nant sur le trou 14 de montage de l'axe du piston Les trous ou fenêtres 22 peuvent présenter n'importe quelle forme et dimension appropriées, telles que celles repré- sentées en lignes tiretées et mixtes sur la figure 6 Il peut être prévu n'importe quel nombre approprié de trous ou fenêtres La fonction des trous ou fenêtres 22 consis- te à réduire le poids du piston Etant donné que les pan- neaux latéraux 7 ne subissent que des contraintes relati- vement légères, la présence de ces trous ou fenêtres 22 n'a pas d'effet sensible sur la résistance mécanique du piston. Le piston présente trois gorges 23 de montage de segments et on verra que la gorge de segment extrême inférieure coupe les fentes 21, de sorte que les fentes 21 forment des passages qui mènent de la surface radiale extrême inférieure de la gorge extrême inférieure du pis- ton à des points correspondants qui sont situés au-des- sus des panneaux latéraux 17 Ceci permet à l'huile de s'écouler de la gorge de montage de segments comme on l'a décrit plus haut. Bien entendu, diverses modifications pourront être apportées par l'homme de l'art au disposititf qui vient d'être décrit uniquement à titre d'exemple non li- mita- tif sans pour cela sortir du cadre de l'invention. R E V E N D I C A T I O N S 1 Moulage de piston destiné à la formation d'un piston pour un moteur à combustion interne ou un compresseur, du type qui comprend une tête de forme géné- rale cylindrique présentant une ceinture de montage des segments, qui entoure la tête et dans laquelle doit ou doivent être formée(s) une ou plusieurs gorge(s) de seg- ment(s), un trou de montage de l'axe du piston, qui s'étend à travers le moulage dans une direction perpendi- culaire à l'axe géométrique longitudinal du piston et une jupe, caractérisé en ce que la jupe est formée de deux surfaces de portée ( 16) opposées entre elles, qui pendent de la ceinture ( 11) de montage des segments, et sont dispoëes chacune symétriquement de part et d'autre 'd'un plan qui contient l'axe géométrique longitudinal du pis- ton et est perpendiculaire à l'axe géométrique du trou de montage de l'axe du piston, les surfaces ( 16) ne s'étendant que sur une partie de la circonférence du mou- lage de piston et se terminant par -des bords ( 18), d'orientation générale axiale, espacés l'un de l'autre, chaque surface de portée ( 16) de la jupe étant prolongée circonférentiellement au-delà des bords de cette surface (en 19), aux extrémités des bords ( 18) qui sont les plus éloignées de la tête. 2 Moulage de piston selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il y est prévu des panneaux laté- raux de jupe ( 17) qui s'étendent entre les bords adja- cents ( 18) des surfaces de portée ( 16) de la jupe, les panneaux latéraux ( 17) étant contenus respectivement dans des plans parallèles à l'axe géométrique longitudi- nal du piston mais espacés de part et d'autre de cet axe. 3 Moulage de piston selon la revendication 2, caractérisé en ce que chaque panneau latéral ( 17) est re- lié aux surfaces de portée correspondantes par des surfa- ces obliques ( 20) qui s'étendent entre les bords ( 18) des surfaces de portée et les panneaux latéraux. 4 Moulage de piston selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que chaque panneau latéral ( 17) présente -au moins une ouverture ( 22) destinée à réduire le poids du piston fini. Moulage de piston selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il y est prévu au moins une fente ( 21) positionnée dans la ceintu- re ( 11) de montage des segments de manière que, lors- qu'on usine une gorge de montage de segment dans la cein- ture, au moins une fente forme une fente d'écoulement de l'huile ( 21) qui part de la paroi de la gorge de montage de segment qui est la plus éloignée de la tête. 6 Moulage de piston selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il y est prévu deux paires de fen- tes ( 21), les fentes ( 21) de chaque paire étant situées en des emplacements compris circonférentiellement entre les deux surfaces de portée de la jupe. 7 Piston pour moteur à combustion interne, ca- ractérisé en ce qu'il est formé à partir d'un moulage de piston selon l'une quelconque des revendications 1 à 6. 8 Piston pour moteur à combustion interne ou compresseur, du type qui comprend une tête de forme géné- rale cylindrique présentant une ceinture de montage des segments qui entoure la tête et dans laquelle est ou sont formée(s) une ou plusieurs gorge(s) de segment(s), un trou de montage de l'axe d'articulation du piston qui s'étend à travers le piston et présente un axe géo- métrique perpendiculaire à l'axe géométrique longitudinal du piston et une jupe qui pend de la ceinture de montage des segments et s'étend autour du piston, caractérisé en ce que la jupe forme deux surfaces de portée ( 16) courbes et opposées l'une à l'autre, disposées chacune symétriquement de part et d'autre d'un plan qui contient l'axe géomé- trique longitudinal du piston et est perpendiculaire à l'axe géométrique du trou de montage de l'axe du piston, et deux panneaux latéraux ( 17) de la jupe, qui s'éten- dent entre les surfaces de portée et sont contenus res- pectivement dans des plans perpendiculaires à l'axe géo- métrique du trou de montage de l'axe du piston, l'espace- ment des panneaux latéraux étant compris entre 0,6 et 0,8 fois le diamètre des surfaces de portée de la jupe. 9 Piston selon la revendication 8, caractéri- sé en ce que chaque panneau latéral ( 17) est relié aux surfaces de portée correspondantes par des surfaces obli- ques ( 20) qui S étendent entre les bords des surfaces de portée et les panneaux latéraux. Piston selon l'une des revendications 8 et 9, caractérisé en ce que chaque panneau latéral ( 17) pré- sente au moins une ouverture ( 22) destinée à réduire le poids du piston. 11 Piston selon l'une quelconque des revendi- cations 8 à 10, caractérisé en ce qu'il comprend en ou- tre au moins une fente ( 21) ménagée dans la gorge de mon- tage de segment extrême inférieure et qui part de la pa- roi de ladite gorge de montage de segment qui est la plus éloignée de la tête, cette fente ou ces fentes étant placée(s) au-dessus du niveau d'un panneau latéral du piston. 12 Piston selon la revendication 11, caracté- risé en ce qu'il y est prévu deux paires de fentes ( 21), les fentes de chaque paire étant placées au-dessus du ni- veau de celui des panneaux latéraux ( 17) qui leur corres- pond.