Brevet FR2561711A1 — publié le 19850927

Piston au hrmiue en métal léger L'invention concerne un piston h en métal léger pour moteurs à combustion interne, comportant des éléments de régulation réalisés de préférence en acier, constitués par des plaquettes en forme de seg- ments,réalisés par coulée sur la longueur périphérique intérieure des surfaces portantes de la jupe de piston et ancrés dans les moyeux des bossages de l'axe de piston et qui sont détachés, et mis à nu, sur approximativement toute leur longueur périphérique, dans la gorge de la ba- gue de graissage au-dessus de l'axe de piston, tandis qu'un rebord intérieur coulé en forme de bourrelet s'étend au dessus de la partie de ces éléments de régulation située du côté de la tête de piston,à partir du contour intérieur du piston, sous la forme d'utprolongement de la tête du pis- ton entre les moyeux des bossages de l'axe de piston, et ce jusque sur 10 à 50 % de la hauteur desdits éléments de régulation. Ce piston, connu sous l'appellation de piston à plaquettes en forme de segments, et décrit dans la de- mande de brevet allemand mise à l'Inspection Publique sous le N 1.078. 387, associe en soi la capacité de charge thermique et mécanique d'un piston à jupe pleine, réa- lisé en un seul métal, à l'avantage du fonctionnement ré- gulier de ce qu'on appelle un piston à rondelle rétentri- ce, dans lequel un anneau en tôle est coulé, dans l'ex- trémité supérieure de la jupe, entre les moyeux des bossages de l'axe de piston et la gorge de la bague de graissage au-dessus de l'axe de piston. Les deux éléments de régulation, constitués par des plaquettes en forme de segments, du piston à plaquettes en forme de segments sont appliqués sur toute la longueur périphérique in- térieure de la surface portante de la jupe et sont an- crés dans les moyeux des bossages de l'axe de piston. Ils possèdent en général une épaisseur radiale éQale à environ 1,5 mm et sont intentionnellement detachés et mis à nusur approximativement toute leur longueur périphérique, lors de l'usinage de la gorge et la bague de graissage au-dessus de l'axe de piston. Un rebord de coulée interne en forme de bourrelet s'étend depuis la tête de piston environ jusqu'au milieu des éléments de réglage. Par suite de l'emmanchement à chaud du métal léger sur les éléments de régulatico,il s'établit, à la température de fonctionnement, dans la partie dans laquel- le les éléments de régulaticnsont coules, un coefficient de dilatation moyen qui, en fonction des conditions d'é- paisseur de la paroi, se situe entre les coefficients de dilatation thermique du métal léger et de l'acier. La caractéristique particulière du piston à plaquettes en forme de segments réside cependant dans le fait que dans le cas de l'usinage de la gorge de la bague de graissage avec enlèvement de copeaux, non seulement les éléments de régulation détachés, sont mis à nu au niveau de leur bord supérieur au-dessus de l'axe de piston, mais simultanément un joint de séparation à peine visible d'environ 50 Nm est formé entre les éléments de régula- tion et le rebord de coulée interne saillant par le fait que les éléments de réglage, sur lequel le métal léger est emmanché à chaud de l'extérieur, se dilate vers l'ex- térieur. Lors de l'échauffement, le piston autothermique se dilate principalement dans le plan de l'axe de piston et tente de prendre la forme ronde initiale. Le joint de séparation au niveau du bord supérieur de la jupe de piston diminue lors de la dilatation plus importante de la tête de piston. Dans le cas d'une charge thermique supérieure, le rebord de coulée interne vient s'appli- quer complètement contre l'élément de régulation et l'on obtient un bon appui, nécessaire dans ce cas. En outre il existe un pont servant à assurer le transfert de la chaleur depuis la tête de piston jusqu'à la jupe de pis- ton et qui subsiste tant que la température de la tête de piston l'impose. Les valeurs de réglage peuvent être modifiées grâce à la hauteur des éléments de régulation, et la forme respective du piston peut être adaptée. Le type décrit d'évacuation de chaleur n'atteint assurément pas totalement la qualité de l'évacuation de chaleur d'une section pleine de métal léger, mais elle représente un optimum lorsque l'on recherche simultanément une action suffisante de réglage dans le piston. Cependant on s'ef- force souvent de limiter à une valeur minimale la hau- teur des éléments de régulatial notamment pour des ques- tions de poids. Pour la fabrication du piston il faut disposer d'une capacité parfaite de coulée avec une fai- ble dépense en outillage, auquel cas les éléments de régu- lation coulés doivent être ancrés de telle manière qu'ils ne se détachent en aucun cas lors du fonctionnement du moteur, et ce même dans le cas de leur utilisation dans dE moteurs à combustion interne modernes, qui fonction- nent avec une vitesse de rotation accrue. Afin d'exclure le risque du détachement des élé- ments de réglage lors du fonctionnement du moteur, il est prévuconformément à l'inventionque chaque élément de régulation du piston décrit plus haut comporte dans sa partie située du côté de la tête de piston et à partir des bords axiaux, des évidements remplis par le métal léger, et ce sur une longueur circonférentielle comprise entre 20 et 30 % de la longueur totale et sur une hau- teur allant jusqu'à 25 % de la hauteur totale. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description donnée ci-après prises en référence aux dessins annexes, sur lesquels: la figure 1 est une vue de face de l'élément de réglage; la figure 2 est une coupe de l'élément de régla- ge prise suivant la ligne I-I de la figure 1; la figure3 représente une coupe longitudinale passant par'le plan formé par l'axe du piston et celui de l'axe de piston (côté gauche) et une coupe longitu- dinale perpendiculaire à ce plan (côté droit); et la figure 4 représente une coupe transversale prise suivant la ligne II-II de la figure 3. Dans le piston de réglage 1 coulé en métal lé- ger, des éléments de régulation4,5, qui sont réalisés en forme de plaquettes Constituées par des segments en acier et dont les parties d'extrémité 6,7 recourbées vers l'intérieur du piston sont ancrées dans les moyeux 8,9 des bossages 10,11 de l'axe de piston et sont déta- chés, et mis à nu, dans la rainure 12 de la bague de graissage au-dessus de l'axe de piston, sont coulés sur la surface périphérique intérieure des surfaces por- tantes 2,3 de la jupe de piston.Au-dessus de la partie supérieu- re des élémentsde régulation 5,6 s t étend, à partir du con- tour intérieur, un rebord de coulée interne en forme de bourrelet 13 réalisé sous la forme d'un prolongement ode la tête de piston entre les moyeux 8,9, et ce sur environ 15 % de la hauteur des éléments de régulation4, , qui comportent des découpes 14,15 remplies par du mé- tal léger, sur une longueur périphérique égale à 25 % de la longueur totale et sur une hauteur égale à 20 % de la hauteur totale des éléments de régulation respectivement dans la partie située du côté de la tête de piston, à partir des bords axiaux. La configuration conforme à l'invention des éléments de réglage du piston à plaquettes en forme de segments garantit leur ancrage ferme dans le métal léger et ce même lorsque le piston est soumis à des char- ges particulières lors du fonctionnement du moteur, com- me par exemple une vitesse de rotation accrue, un blo- cage des soupapes, un léger début de frottement de la tête de piston contre la paroi du cylindre, etc, étant donné que l'on obtient un renforcement de l'ancrage des éléments de régulation, correspondant approximativement au quadruple, ce qui signifie un ancrage compris entre 40 et 60 % suivant la direction axiale. REVENDICATION Piston autoth.rmiquc en métal léger pour moteurs à combustion interne, comportant des éléments de régula- tion (4,5) réalisés de préférence en acier, constitués par des plaquettes en forme de segments, réalisés par coulée sur la longueur périphérique intérieure des sur- faces portantes (2,3) de la jupe du piston et ancrés dans les moyeux (8,9) des bossages 00,1î) de l'axe de piston et qui sont détachés, et mis à nu, sur approxima- tivement toute leur longueur périphérique, dans la gor- ge de la bague de graissage au-dessus de l'axe de piston, tandis qu'unrebord intérieur coulé en forme de bourrelet (13) s'étend au-dessus de la partie de ces éléments de ré- gulation située du côté de la tête de piston, à partir du contour intérieur du piston, sous la forme d'un prolon- gement de la tête de piston entre les moyeux (8,9) des bossages (10,11) de l'axe de piston, et ce jusque sur à 50 % de la hauteur desdits éléments de régulation, caractérisé par le fait que chaque élément de régulation (4,5), comporte, dans sa partie située du côté de la tê- te de piston et à partir des bords axiaux, des évide- ments (14,15) remplis par le métal léger, et ce sur une longueur circonférentielle comprise entre 20 et 30 % de la longueur totale et sur une hauteur allant jusqu'à 25 % de la hauteur totale.