Brevet FR2567963A1 — publié le 19860124

La présente invention concerne un piston composite pour un moteur à combustion interne, comportant une partie infé- rieure en métal léger et une tête de piston avec segments, qui est fixée au moyen de vis expansibles sur la partie infé- rieure du piston, les têtes des vis expansibles étant dispo- sées dans la tête de piston pour simplifier sa structure et o,en outreil est prévu un segment racleur d'huile et un volume annulaire d'huile de refroidissement délimité par la tête du piston et sa partie inférieure. Avec des pistons agencés de cette manière, on peut réduire le poids du piston tout en obtenant simultanément une grande résistance à l'échauffement par les gaz de combustion en uti- lisant un matériau correspondant pour la tête du piston. La liaison entre la tête et la partie inférieure du piston doit transmettre les forces de compression se produisant lors de la combustion dans la chambre de combustion depuis la tête du piston jusqu'à l'axe de piston par l'intermédiaire de la partie inférieure de ce dernier; en outre, cette liaison doit absorber les forces d'inertie engendrées par la tête de piston dans les deux positions de point mort de la course du piston et garantir alors l'étanchéité entre la tête et la partie inférieure du piston par rapport au liquide de refroidissement du volume annulaire d'huile de refroidissement. A cet effet, on utilise d'une manière connue des vis dont le filetage est directement vissé dans la partie inférieure du piston. Sous l'effet des forces de compression et d'inertie à transmettre par le filetage, il se produit dans la zone des trous filetés des ruptures par fatigue, qu'on ne peutit éviter même en disposant des douilles filetées en acier dans le métal léger de la partie inférieure du piston. Pour éviter ces ruptures par fatigue et pour augmenter l'étan- chéité entre la tête et la partie inférieure du piston, on dispose,dans une solution connue,un grand nombre de vis expan- sibles pour assurer la liaison. Cependant de cette manière la masse du piston est augmentée d'une façon indésirable et souvent non admissible; en outre,on ne peut pas obtenir l'étanchéité complète et la durée de service du piston est 2 2567963 fortement limitée par les ruptures par fatigue partant du fond des filets dans les zones de la partie inférieure du piston qui sont sollicitées par la pression d'allumage. Lorsqu'on donne aux liaisons filetées une plus grande longueur de vis pour augmenter la résistance à la fatigue, la partie inférieure du piston devient bien plus longue et elle prend ainsi un poids supplémentaire. L'invention a pour but d'agencer et de disposer les par- ties du piston composite décrit ci-dessus de telle sorte que les forces se produisant en cours de marche puissent être absorbées et transmises dans la zone de la liaison filetée sans qu'il se produise des ruptures par fatigue. On vise à empêcher ainsi la pénétration de l'huile de refroidis- sement dans la chambre de combustion. Ce problème est résolu en ce quejpour la liaison de la par- tie inférieure du piston avec sa tête, il est prévu deux vis expansibles qui sont disposées symétriquement et parallèlement entre elles dans un plan médian perpendiculaire à l'axe du pivot d'articulation du piston; en ce que, pour la fixation de la tête de piston sur sa partie inférieure, des écrous coopérant avec les vis expansibles comportent un prolongement de forme tubulaire pourvu d'un filetage extérieur au moyen duquel les écrous sont vissés dans un filetage intérieur correspondant de la partie inférieure du piston; et en ce que le segment racleur d'huile est disposé entre la tête et la partie inférieure du piston, un flanc de sa gorge annulaire étant associé à la tête du piston tandis que l'autre flanc est associé à la partie inférieure du piston. Par ces moyens, lés vis expansibles ne sont disposées que dans des zones de faible sollicitation en pression de la partie inférieure du piston car la transmission des forces d'allumage s'effectue principalement dans la zone située entre la tête et le pivot d'articulation du piston. Ainsi les compo- santes de pression produisant une sollicitation alternée cause de fatiguelde la liaison filetée et de la matière environnante sont réduites. Grâce à l'agencement proposé des écrous, la partie infé- 3 2567963 rieure du piston ne comporte plus de liaison filetée fortement sollicitée et les écrous sont solidement ancrés dans la partie inférieure du piston lors du montage et du démontage de la tête de piston. Les forces de traction qui sont engendrées par inertie peuvent être transmises sans sollicitation sen- sible des liaisons filetées de la partie inférieure du piston. Du fait du nombre réduit de vis, le poids du piston est diminué notablement. L'augmentation de la quantité de fuite d'huile de refroi- dissement résultant de la diminution du nombre de vis est contrebalancée par la disposition, conforme à l'invention, du segment racleur d'huile entre la tête et la partie infé- rieure du piston, l'huile étant renvoyée sans complications supplémentaires par les canaux d'évacuation d'huile de la gorge annulaire du segment racleur vers le carter de vile- brequin et ne pouvant ainsi pas pénétrer dans la chambre de combustion. Un desserrage des écrous de la partie inférieure du piston, lors du montage de la tête du pistonest évité 'en toute sécurité par le fait que la liaison filetée entre les écrous et la partie inférieure de piston a une pente opposée à la pente du filetage des vis expansibles. 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 au dessin annexé dans lequel: la figure 1 est une coupe longitudinale d'un piston con- forme à l'invention, selon la ligne I-I de la figure 2; et la figure 2 est une vue en plan de ce piston Sur le dessinon a-représenté un piston pour un moteur à combustion interne, comportant une tête 11il formée d'un matériau réfractaire et pourvue de segments 12, une partie inférieure de piston 13 en métal léger et un segment racleur d'huile 14. La tête 11 et la partie inférieure 13 du piston sont assemblées l'une avec l'autre au moyen de deux vis expan- sibles 15 pourvues d'écrous 16. Les deux vis expansibles sont disposées symétriquement et parallèlement entre elles dans 4 2567963 des zones faiblement sollicitées en pression de la-partie inférieure du piston, dans un plan médian perpendiculaire à l'axe d'un pivot d'articulation 17 du piston. La tête 11 et la partie inférieure 13 du piston délimitent ensemble un canal annulaire d'huile de refroidissement 18, qui est obturé par une partie d'appui de forme annulaire 19 et par un collet de centrage 20 et qui est alimenté en huile de refroidissement1d'une manière connue et non représentée, par l'intermédiaire d'une buse d'injection et d'un entonnoir périphérique. Les écrous 16 comportent un prolongement 21 de forme tubu- laire qui est pourvu d'un filetage extérieur 22 dont la pente est opposée à la pente du filetage des vis expansibles 15. Au moyen de ce filetage extérieur 22, les écrous sont vissés dans des filetages intérieurs correspondants de la partie intérieure 13 du piston. Le segment 14 racleur d'huile est disposé entre la tête 11 et la partie inférieure 13 du piston. Un flanc 24 de sa gorge annulaire 23 est alors associé à la tête 11 du piston tandis que l'autre flanc 25 est associé à la partie inférieure 13 du piston. De la gorge 23 partent plusieurs canaux d'éva- cuation d'huile 26 qui renvoient dans le carter de vilebrequin l'huile enlevée de la paroi du cylindre par le segment racleur 14 ainsi que l'huile de fuite passant dans le canal de refroi- dissement 18 et qui a pu franchir le collet de centrage 20. Pour le refroidssement des vis expansibles, il est prévu en outre dans la surface.d'appui de forme annulaire 19 des rainures 27 qui canalisent une partie de l'huile de refroidissement provenant du volume annulaire 18 jusque sur les tiges des vis expansibles 15. L'huile de refroidissement provenant d'un volume vo]let[Oeur 28 est renvoyée dans le carter de vilebre- quin par l'intermédiaire de trous 29. 2567963 REVENDICATIONS 1. Piston composite pour un moteur à combustion interne, comportant une partie inférieure en métal léger et une tête de piston avec segments, qui est fixée au moyen de vis expan- sibles sur la partie inférieure du piston, les têtes des vis expansibles étant disposées dans la tête de piston pour simplifier sa structure et o en outre il est prévu un segment racleur d'huile et un volume annulaire d'huile de refroidissement délimité par la tête du piston et sa partie inférieure, piston caractérisé en ce que, pour la liaison de la partie inférieure (13) du piston avec sa tête (11), il est prévu deux vis expansibles (15), qui sont disposées symétri- quement et parallèlement entre elles dans un plan médian perpendiculaire à l'axe du pivot d'articulation du piston; en ce que, pour la fixation de la tête de piston sur sa partie inférieure (13), des écrous (16) coopérant avec les vis expansibles (15) comportent un prolongement de forme tubulaire (21) pourvu d'un filetage extérieur (22) au moyen duquel les écrous (16) sont vissés dans un filetage intérieur correspondant de la partie inférieure (13) du piston, et en ce que le segment (14) racleur d'huile est disposé entre la tête (11) et la partie inférieure (13) du piston, un flanc (24) de sa gorge annulaire (23) étant associé à la tête (11) du piston tandis que l'autre flanc (25) est associé à la partie inférieure (13) du piston. 2. Piston selon la revendication 1, caractérisé en ce que la liaison filetée entre les écrous (16) et la partie inférieure (13) du piston a une pente qui est opposée à la pente du filetage des vis expansibles (15).