Brevet FR2575227A1 — publié le 19860627

Piston à structure allégée, notamment pour un moteur à combustion interne La présente invention concerne un piston, notamment pour un moteur à combustion interne, comportant une tête et un corps monobloc ou en deux parties, muni d'un palier recevant une pièce d'articulation, telle qu'un axe ou une rotule, fixée rigidement à l'extrémité d'une bielle. Les pistons de ce type, comme celui décrit dans le docu- ment FR-2 246 742, ont généralement un corps en alliage léger, mais lorsque les pressions de combustion atteignent des valeurs très élevées, par exemple 200 bars ou au-delà, il apparait, dans la paroi du palier, des contraintes supérieures à ce que peut supporter cet alliage léger. Il faut alors évoluer vers un matériau plus résistant, par exemple la fonte. Si la même structure de corps de piston est conservée, le poids devient prohibitif et les contraintes thermiques trop importantes. On peut, d'une façon connue, apporter une première amélioration en réalisant une jupe de guidage séparée, distincte du corps. L'utilisation d'un matériau différent de celui du corps permet de conférer à cette jupe des caractéristiques spécifiques telles qu'un bas coefficient de frotte- ment et une plus grande légèreté. Les caractéristiques mécaniques du piston en seront donc améliorées mais sans toutefois atteindre la légè- reté d'un corps de piston réalisé entièrement en alliage léger. Le but de l'invention est de proposer un piston réalisé en un matériau résistant, par exemple la fonte, et capable de supporter des pressions de combustion très élevées tout en conservant un poids sensi- blement égal à celui d'un piston en alliage léger. Ce but est atteint grâce à un dessin judicieux de la structure du corps, permettant de l'alléger et de limiter les déformations du palier sous les contraintes, ceci ayant pour conséquence une uniformisation des pressions unitaires entre la portée du palier et la pièce d'articulation. L'invention a pour objet un piston, notamment pour un moteur à combustion interne, constitué d'une tête et d'un corps monobloc ou en deux parties, la tête étant en appui sur le corps par l'intermédiaire d'au moins deux surfaces d'appui circulaires, le corps étant muni d'un palier recevant une pièce d'articulation fixée rigidement à l'extrémité -2- d'une bielle, ce palier comportant, c8té tête de piston, une paroi for- mant palier dont la portée est continue, caractérisé en ce que la partie du corps reliant la paroi aux surfaces d'appui est formée par au moins deux cloisons minces d'allure tronconique dont les axes médians sont rectilignes, chaque cloison s'appuyant sur une surface d'appui distincte. Pour toute coupe diamétrale du piston, les points de rencontre des axes médians des cloisons sont avantageusement situés, par rapport à la portée de la paroi, du côté de la pièce d'articulation. Avantageusement, ce piston présente également l'une des caracté- ristiques suivantes: - les points de rencontre des axes médians des cloisons avec la portée de la paroi déterminent des segments et/ou des arcs de courbe successifs dont le rapport de la longueur du plus petit sur la longueur du plus grand n'est pas inférieur à 0,1. - il comporte une cloison annulaire reliant entre-elles les surfaces d'appui du corps de piston, cette cloison définissant d'une part, avec les parois d'allure tronconique et la paroi de palier une enceinte annu- laire, et d'autre part, avec la tête de piston une autre enceinte annu- laire, ces enceintes annulaires, faisant partie du circuit du fluide de réfrigération du piston, étant mises en communication par des orifices. Il est décrit ci-après, à titre d'exemple et en référence au dessin annexé un piston selon l'invention. La figure 1 est une vue en coupe diamétrale du piston, articulé sur une bielle à l'extrémité de laquelle est fixé un axe d'articulation. La figure 2 est une vue en coupe selon II de la figure 1, dans laquelle l'axe et la bielle ne sont pas représentés. La figure 3 est une vue de dessus en section selon III de la figure 2. Dans la figure 1, il est représenté un piston selon l'invention, comportant une tête 1 et un corps 2 articulé sur une bielle 3 par l'in- termédiaire d'un axe d'articulation 10. La tête 1 prend appui sur le corps 2 par l'intermédiaire de deux surfaces d'appui 4, 5 circulaires. Des moyens de fixation connus, non représentés, sont prévus entre la tête et le corps. 25752 7 - 3 - Le corps 2 présente, dans cette figure, une jupe séparée 2A mniais bien entendu, le corps et la jupe pourraient être une seule et unique pièce. Le corps 2 comporte un palier 6 constitué, c8té tête du piston, par une paroi 7 définissant un demi-palier continu sur toute la largeur du corps, et cSté bielle, par deux demi-paliers 9 situés de part et d'autre de la bielle, un seul de ces demi-paliers étant représenté puisque la figure est en coupe. Ces deux demi-paliers 9 sont visibles en figure 2. La paroi 7 détermine une portée 8 demi-circulaire, sur toute la largeur du corps de piston, comme cela est visible en figure 2. Ce palier 6 reçoit l'axe d'articulation 10 fixé sur l'extrémité de la bielle 3 par des moyens non représentés. Un coussinet pourrait bien entendu être-rajouté entre le palier 6 et l'axe 10. La paroi 7 est réunie à chaque surface d'appui 4, 5 circulaire par des cloisons 11, 12 minces, d'allure tronconique. L'épaisseur et le pro- fil de ces cloisons ne sont pas nécessairement constants, et varient en fonction de la position d'un plan de coupe horizontal. La figure 3 montre la forme particulière des cloisons 11, 12. Les surfaces d'appui 4, 5 sont reliées entre-elles par une cloison annulaire 19. Cette cloison 19 relie donc entre eux les sommets des cloisons 11, 12 et participe activement à la rigidité du corps de piston. Cette cloison annulaire 19 définit, avec les cloisons 11, 12 et la paroi 7 une enceinte annulaire 20, et avec la tête 1 une enceinte annu- laire 27. Le circuit d'huile nécessaire à la lubrification et au refroidis- sement est constitué par, un orifice 26 par lequel arrive l'huile remon- tant dans la bielle, une rainure 25 réalisée dans la portée 8 de la paroi 7 ou dans un palier en cas de présence de celui-ci, deux petites rainures 33, bien visibles en figure 2, réalisées également dans la portée 8 de la paroi 7, deux canaux verticaux 24 débouchant dans l'en- ceinte 27, des canaux 23 répartis circonférentiellement et mettant l'en- ceinte 27 en communication avec une enceinte centrale 32, des canaux 22 mettant l'enceinte centrale 32 en communication- avec l'enceinte annu- laire 20, et enfin des canaux 21 mettant l'enceinte annulaire 20 en communication avec l'intérieur de la jupe 25, l'huile redescendant ainsi dans le carter. Les points de rencontre géométriques 17, 18 des axes médians des eloisons 11, 12, respectivement 14,!5 et 13, 16 se situent par rapport à la portée 8 de la paroi 7 du côté de l'axe 10. La figure 2 montre d'autres axes médians des cloisons 11, 12, respectivement 14A, 15A et 13A, 16A. Les points de rencontre 17A, 18A de ces axes se situent, par rapport à la portée 8 de la paroi 7, du c8té de l'axe 10. D'une manière générale, pour toute coupe diamétrale du piston, c'est-à-dire pour tous plans de coupe situés entre les plans de coupe des figures 1 et 2, les points de rencontre des axes médians sont situés du c8té de l'axe 10. Les points de rencontre 28, 29, 30, 31 des axes médians 13, 14, 15, 16 avec la portée 8 de la paroi 7, déterminent des segments, ou arcs de courbes successifs 28-29, 29-30, 30-31. Le rapport de longueur du plus petit segment sur la longueur du plus grand n'est pas inférieur à 0,1, et, de préférence, ces segments doivent avoir une longueur sensiblement voisine pour répartir au mieux les efforts sur la portée 8, entre les points 28 et 31. - REVENDICATIONS 1/ Piston, netamment peur un moteur à -combustion interne, constitué d'une tête (1) et d'un corps (2) menobloc ou en deux parties, la tête étant en appui sur le corps (2) par l'intermédiaire d'au moins deux surfaces d'appui (4, 5) circulaires, le corps (2) étant muni d'un palier (6) recevant une pièce d'articulation (10) fixée rigidement à l'extrémité d'une bielle (3), ce palier (6) comportant, côté tête de piston, une paroi (7) formant palier dont la portée (8) est continue, caractérisé en ce que la partie du corps (2) reliant la paroi (7) aux surfaces d'appui (4, 5) est formée par au moins deux cloisons minces (11, 12) d'allure tronconique dont les axes médians (13, 14, 15, 16) sont rectilignes, chaque cloison s'appuyant sur une surface d'appui (4, 5) distincte. 2/ Piston selon la revendication 1, caractérisé en ce que, pour toute coupe diamétrale du piston, les points de rencontre (17, 18)des axes médians (14, 15, 13, 16) des cloisons (11, 12) sont situés, par rapport à la portée (8) de la paroi (7), du c8té de la pièce d'articulation (10). 3/ Piston selon au moins l'une des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que les points de rencontre (28 à 31) des axes médians (13 à 16) des cloisons (11, 12) avec la portée (8) de la paroi (7), déterminent des segments et/ou arcs de courbe successifs (28-29; 29-30; 30-31) dont le rapport de la longueur du plus petit sur la longueur du plus grand n'est pas inférieur à 0,1. 4/ Piston selon au moins l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte une cloison annulaire (19) reliant entre-elles les surfaces d'appui (4, 5) du corps de piston. / Piston selon la revendication 4, caractérisé en ce que la paroi annu- laire (19) définit d'une part avec les parois (11, 12) d'allure tronco- nique et la paroi (7) du palier une enceinte annulaire (20), et d'autre part, avec la tête (1) de piston une autre enceinte annulaire (27), ces deux enceintes annulaires (20, 27) faisant partie du circuit du fluide de réfrigération du piston, étant mises en communication par des ori- fices (22, 23). 6/ Moteur à combustion interne équipé d'un piston selon l'une des reven- dications 1 à 5.