Brevet FR2547626A1 — publié le 19841221

L'invention est relative aux équipages mobiles de moteurs à combustion interne à pistons alternatifs, équipages du type dans lequel chaque piston coulissant dans un cylindre est relié par une bielle à un vilebrequin de manière qu'une rotation de ce dernier s'accompagne d'un mouvement de va-et-vient du piston entre deux points morts et d'une oscillation de la bielle. Pour réduire l'usure et les frottements nuisibles au rendement du moteur, le piston est lubrifié sur sa périphérie par de l'huile amenée sous pression à travers la bielle et à travers un axe de piston sur lequel s'articule la bielle. Des segments d'étanchéité sont logés dans des gorges périphériques du piston situées au voisinage de sa face délimitant, du côté opposé à la bielle, une chambre de combustion. Dans les moteurs à taux de compression élevé, et notamment dans les moteurs Diesel, les poussées latérales du piston contre les parois du cylindre sont particulièrement importantes et le film d'huile réalisant la lubrification entre les surfaces de glissement de ces deux pièces risque, par suite, de se briser lors de 1 'inver- sion du sens de déplacement du piston, à chacun de ses points morts. Pour éviter ce risque, il est connu de faire tourner légèrement le piston autour de l'axe géométrique du cylindre, principalement au voisinage de ses points morts. Mais les moyens utilisés à cet effet sont généralement compliqués, comportant notamment des mécanismes à came ou à cliquet, et impliquent que la liaison entre le piston et la bielle soit une articulation sphérique, plus délicate à réaliser et moins fiable que l'axe de piston usuel. De plus, la rotation du piston est nuisible à l'endurance des segments d'étanchéité et peut provoquer leur rupture ou une usure excessive du cylindre à leur niveau. L'invention a pour but de réaliser de manière relativement simple un équipage mobile du type susmentionné, comportant des moyens qui maintiennent un film d'huile entre le piston et le cylindre, en particulier quand le piston est au voisinage de ses points morts, tout en ne nuisant pas à l'endurance des segments d'étanchéité. Cette invention a en effet pour objet un équipage mobile pour moteur à combustion interne à pistons alternatifs, dont chaque piston est traversé diamétralement par un axe de piston sur lequel est articulée une bielle de liaison au vilebrequin, dans lequel le piston comporte entre une portion périphérique portant des segments d'étanchéité et son extrémité tournée vers la bielle, une portion cylindrique de moindre diamètre qui est enveloppée par une jupe coulissante portant intérieurement un axe radial sur lequel est montée une rotule, tandis que la bielle comporte un logement latéral de réception de la rotule, qui est par suite excentrée par rapport au piston, de sorte qu'une oscillation de la bielle provoque une légère rotation de la jupe autour de son axe. La rotation de la jupe s'effectuant en même temps que le coulissement du piston dans le cylindre, la jupe louvoie dans ce dernier ce qui évite que le film d'huile entre la jupe et le cylindre ne se brise lors de l1inver- sion du sens du déplacement du piston. Selon un mode de réalisation de l'invention, l'axe de piston étant creux et relié à travers la bielle à une source de lubrifiant, la jupe recouvre les deux extrémités du trou diamétral contenant cet axe, de sorte que le lubrifiant atteint les surfaces frottantes entre la jupe et le piston. De préférence, le diamètre extérieur de la jupe est plus faible à ses extrémités que dans sa partie centrale. Le logement de la bielle qui reçoit la rotule est relié,par un conduit ménagé dans l'amie de la bielle,à la source de lubrifiant. Selon une autre caractéristique, la rotule est annulaire, emmanchée coulissante sur l'axe radial et maintenue dans le logement par une bague filetée vissée sur l'âme de la bielle. Un exemple de réalisation d'un équipage mobile selon l'invention est decrit ci-après, en référence aux dessins annexés, sur lesquels - la fig. 1 est une vue en coupe axiale d'une partie de cet équipage mobile dans un cylindre; - la fig. 2 en est une coupe suivant la ligne II-II de la figure 1; - la fig. 3 en est une coupe suivant la ligne III III de la figure 1. On voit sur la figure 1, associée à un cylindre 1 d'un moteur à combustion interne, une partie d'un équipage mobile comprenant un piston 2 coulissant dans le cylindre et une bielle 3 dont le pied 4 s'articule sur un axe de piston 5 emmanché dans un trou diamétral 6 du piston. De façon classique, non représentée ici, la tête de la bielle s'articule sur un maneton d'un vilebrequin d'axe parallèle à l'axe de piston 5, de sorte qu'une rotation du vilebrequin s'accompagne d'un mouvement de coulissement alternatif, ou de va-et-vient, du piston dans le cylindre entre deux points morts, et d'un mouvement d'oscillation de la bielle, dont l'axe XX peut prendre les positions extrêmes XlXl et X2X2 (fig. 2). Au voisinage de sa face extreme 7 située du -côté opposé à la bielle' et délimitant une chambre de combustion 8 du moteur, le piston est muni de trois gorges périphériques 9 contenant chacune un segment d'étanchéité 10 qui frotte contre la paroi intérieure du cylindre. Selon l'invention, le piston comporte, entre sa portion périphérique 11 munie des trois gorges et-son extrémité ouverte 12 opposée à la face 7, une portion cylindrique 13 de diamètre inférieur à celui de la portion 11. Une jupe 14 enveloppe cette portion 13 tout en étant suscep tib-le de glisser sur elle, en rotation et en coulissement. La jupe recouvre les deux orifices opposés du trou 6 du piston. Son diamètre extérieur est légèrement inférieur à celui de l'alésage du cylindre 1 et, de préférence, sensiblement plus petit à ses deux extrémités 15 que dans sa partie centrale 16, de manière à présenter une forme de tonneau favorisant la formation d'un "coin d'huile" lors du coulissement de la jupe dans le cylindre. A proximité de l'extrémité ouverte 12 du piston, la jupe 14 comporte un bossage intérieur 17 dans lequel est emmanché dur un axe radial 18 portant une rotule annulaire 19 pouvant coulisser sur lui. Cette rotule est excentrée par rapport au piston 2 et coopère avec une portion sphérique d'un logement 20 pratiqué dans un bossage 21 en saillie sur l'amie 22 de la bielle 3, dans une direction parallèle à son axe d'oscillation, et avec une portion interne également sphérique d'une bague filetée 23 vissée sur le bossage 21 de manière à maintenir la rotule dans le logement 20. Un conduit 24, percé dans l'âme 22 et communiquant avec une source d'huile sous pression non représentée, à travers la tête de bielle, est relié au logement 20 par un trou radial 25 et au trou 6 du piston par une gorge interne circulaire 26 du pied de bielle. L'axe de piston 5 est tubulaire et est percé de trous radiaux 27 reliant sa partie intérieure creuse 28 à la gorge 26. Ainsi, l'huile amenée par le conduit24 vers ces passages 25, 26 de la bielle et 27, 28 de l'axe du piston lubrifie la rotule 19 à travers le logement 20 et les surfaces frot tantes entre la jupe et le piston par les deux orifices du trou 6. Des trous sensiblement radiaux 29, pratiqués dans le piston entre sa portion 11 et la jupe 14, assurent le retour de l'huile de lubrification de la jupe vers le carter du moteur. Quand la bielle oscille autour de l'axe de piston 5, par exemple de sa position médiane, représentée en traits pleins sur la figure 2, à l'une de ses positions extrêmes 3a, représentée en-traits mixtes, le centre du logement sphérique 20, parcourant un arc de cercle concentrique à l'axe de piston, passe d'un point 0 à un point 01 visibles sur les figures 2 et 3. La rotule 19 pivote alors, ainsi que l'axe radial 18 sur lequel elle coulisse, autour de l'axe géométrique du cylindre, ce qui entraine la jupe 14 en rotation autour de cet axe, donc de son axe propre. Cette rotation s'effectuant en même temps que le coulissement du piston dans le cylindre, la jupe louvoie dans celui-ci.Le mouvement angulaire de la bielle étant maximal quand le piston est au voisinage de l'un ou l'autre de ses points morts, la rotation de lajupe est aussi maximale à ce moment, évitant que le film d'huile entre la jupe et la paroi du cylindre ne se brise lors de l'inversion du sens de coulissement piston sous l'action d'une forte poussée latérale sur celui-ci. I1 en résulte une lubrification efficace favorable au rendement et à l'endurance du moteur. Par ailleurs, le piston étant arrêté en rotation par son axe 5, les segments 10 qu'il porte glissent axialement le long des parois du cylindre sans tourner, donc sans risquer de se briser ou d'user anormalement ces parois. Bien entendu la longueur de la jupe et la position de l'axe radial 18, c'est-à-dire la distance entre l'ensemble de la rotule et l'axe de piston 5,sont choisies de façon à obtenir la rotation désirée de la jupe. De préférence, comme le montrent les figures, la jupe 14 dépasse très légèrement l'extrémité ouverte du piston 2 qui comporte un évidement 30 permettant le passage du bossage 17 et de l'axe 18, ainsi que leur déplacement latéral. - REVENDICATIONS 1 - Equipage mobile pour moteur à combustion in- terne à pistons alternatifs, dont chaque piston est traversé diamétralement par un axe de piston sur lequel est articulée une bielle de liaison à un vilebrequin, caractérisé en ce que le piston (2) comporte, entre une portion périphérique (11) portant des segments d'étanchéité et son extrémité (12) tournée vers la bielle (3), une portion cylindrique (13) de moindre diamètre, -qui est enveloppée par une jupe coulissante (14) portant intérieurement un axe radial (13) sur lequel est montée une rotule (19), tandis que la bielle comporte un logement latéral (20) de réception de la rotule qui est,-par suite, excentrée par rapport au piston de sorte qu'une oscillation de la bielle provoque une légère rotation de la jupe autour de son axe. 2 - Equipage mobile suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'axe de piston (5) étant creux et relie à travers la bielle (3) à une source de lubrifiant, la jupe (14) recouvre les deux extrémités du trou diamétral (6) contenant cet axe, de sorte que le lubrifiant atteint les surfaces frottantes entre la jupe et le piston. 3 - Equipage mobile suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le logement (20) de la bielle qui reçoit la rotule est relié, par un conduit (24, 25) ménagé dans l'âme de la bielle, à la source de lubrifiant. 4 - Equipage mobile suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le diamètre extérieur de la jupe (14) est plus faible à ses extrémités (15) que dans sa partie centrale (16); 5 - Equipage mobile suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la rotule (19) est annulaire, emmanchée coulissante sur l'axe radial (18), et maintenue dans le logement (20) par une bague filetée (23) vissée sur l'âme de la bielle. 6 - Equipage mobile suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le logement (20) de réception de la rotule est ménagé dans un bossage en saillie radiale sur l'âme de la bielle, parallèlement à l'axe d'oscillation de celle-ci. 7 - Equipage mobile suivant l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le piston comporte un évidement (30) à proximité de son extrémité tourne vers la bielle, et en ce que l'axe radial (18) de la jupe traverse cet évidement.