Brevet FR2579674A1 — publié le 19861003

L'invention concerne un piston composé, refroidi par l'huile, pour moteurs à combustion interne à pistons alternatifs, comprenant une partie supérieure et une partie inférieure assemblée à la première par des vis de serrage, dans lequel la partie supérieure du piston est appuyée sur une surface de portée annulaire de la partie inférieure par la face inférieure d'une saillie annulaire formée sur le fond du piston, dans lequel il est prévu en outre une chambre intérieure de refroidissement du piston, limitée par la saillie annulaire, le fond du piston et la face supérieure de la partie in férieure du piston et qui est en communication, par des canaux de passage qui traversent la saillie annulaire, avec une chambre extérieure de refroidissement du piston qui entoure extérieurement la saillie annulaire, et qui est limitée, en haut, par le fond du piston, à l1exté- rieur par la paroi extérieure de la partie supérieure du piston et, en bas, par la face supérieure de la partie inférieure du piston, et dans lequel de l'huile de refroidissement servant au refroidissement par secousses peut être introduite, par au moins un canal d'amenée, dans l'une des deux chambres de refroidissement du piston, d'où elle peut être transférée par les canaux de passage dans l'autre chambre de refroidissement du piston pour être à nouveau évacuée de cette autre chambre par au moins un perçage de sortie. Les pistons de ce genre sont universellement connus.En particulier dans le cas des moteurs à huile lourde de grande puissance, il se pose de plus en plus le problème consistant en ce que l'huile qui agit dans les chambres de refroidissement du piston à la façon d'un refroidissement par secousses n'est plus capable d'évacuer dans une mesure suffisante la chaleur dégagée par les parties du piston qui sont soumises à la plus haute sollicitation thermique. On a récemment tenté de résoudre ce problème en incorporant des chicanes dans la chambre de refroidissement extérieure. Toutefois, en général, le montage et la fixation de ces chicanes exigent de prendre des dispositions particulières sur les deux parties du piston.Ce fait, ainsi que la présence m8me des chicanes, accroissent très fortement le cotit du piston, sans permettre cependant d'obtenir une amélioration particulièrement avantageuse de l'évacuation de la chaleur. Face à cet état de fait, le but de l'invention est de perfectionner un piston classique, possédant les caractéristiques du genre cité au début de telle manière que, tout en conservant le principe de refroidissement par secousses et le même débit d'huile de refroidissement circulant dans les chambres de refroidissement du piston, on soit cependant certain d'obtenir une meilleure évacuation de la chaleur des parties qui sont soumises à la sollicitation thermique la plus forte, comparativement à un piston comparable. Selon l'invention, ce problème est résolu dans le cas d'un pistion refroidi par l'huile du genre cité au début par le fait qu'au moins la chambre de refroidissement extérieure du piston est agrandie par des trous borgnes percés obliquement dans la partie inférieure du piston, en partant de la face supérieure de cette partie, en formant un angle aigu avec une parallèle à l'axe longitudinal du piston. L'utilisation de trous borgnes obliques selon l'invention permet d'obtenir l'effet avantageux suivant. Dans la course d'élévation du piston, l'huile contenue dans les chambres de refroidissement du piston est refoulée dans les trous borgnes. Dans la course descendante consécutive du piston, l'huile qui se trouve dans les trous borgnes obliques est à nouveau projetée de ces trous vers le fond du piston, la position oblique des perçages formant les trous borgnes déterminant une mise en turbulence extrêmement intense de l'huile de refroidissement enfermée dans la chambre de refroidissement correspondante.Du fait que, au cours des mouvements de va-et-vient du piston, l'huile de refroidissement enfer mée dans les chambres de refroidissement du piston est non seulement projetée axialement entre le fond du piston et la face supérieure de la.partie inférieure du piston mais également animée d'une turbulence relativement forte, une plus grande quantité de chaleur peut être-pri- se sur les parties de parois très chaudes de la partie supérieure du piston et évacuée par l'huile de refroidissement. Des expériences et mesures exécutées sur des pistons réalisés conformément à l'invention ont permis de déterminer que la présence des perçages de trous borgnes obliques permet d'obtenir une réduction de la température d'environ 300C comparativement à un piston analogue qui ne présente pas les trous borgnes obliques.Des améliorations pouvant aller jusqu'à 30 OC de l'évacuation de la température des parties de parois de la partie superieure du piston, qui subissent la plus forte sollicitation thermique, représentent un progrès très considérable sous l'aspect du refroidissement du piston. Les figures du dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple, feront bien comprendre comment l1in- vention peut être réalisée. Sur ces dessins, la figure 1 est une coupe longitudinale d'un piston de moteur à combustion interne, dont on n'a représenté que les parties essentielles pour la compréhension de l'invention la figure 2 est une demi-coupe du piston de la figure 1, prise selon la ligne de coupe II-II tracée sur la figure 1 la figure 3 est une vue de coté de la partie inférieure du piston représenté sur les figures 1 et 2, dans la région partielle qui est essentielle pour la compréhension de l'invention. Sur les dessins, on a désigné par 1 un piston composé, refroidi par l'huile, qui peut être utilisé dans un moteur à combustion interne à pistons alternatifs, à deux temps aussi bien qu'à quatre temps. Le piston 1 est composé d'une partie supérieure 2 et d'une par tie inférieure 4 fixée à celle-ci par des vis de serrage 3. La partie supérieure 2 du piston est formée d'un fond 5 et d'une paroi extérieure 6 sensiblement cylindrique. La partie supérieure 2 du piston prend appui sur une surface de portée annulaire 9 et 20 par la face inférieure 7 d'une saillie annulaire 8 formée sur le fond 5 du piston. La saillie annulaire 8, le fond 5 du piston et la face supérieure 10 de la partie inférieure 4 du piston délimitent une chambre de refroidissement intérieure 11. Cette chambre de refroidissement intérieure ll est en communication avec une chambre de refroidissement extérieure 13 par des canaux de passage 12 qui traversent la saillie annulaire 8. Cette chambre extérieure 13 entoure extérieurement la saillie annulaire 5 et, du reste, elle est limitée, en haut, par le fond 5 du piston, à l'extérieur, par la paroi extérieure 6 de la partie supérieure 2 du piston et, en bas, par la face supérieure 10 de la partie supérieure 4 du piston. Dans les deux chambres de refroidissement 11, 13, on injecte de l'huile de refroidissement servant au refroidissement par secousses. Dans cette opération, il n'y a pas d'importance à ce que l'huile de refroidissement soit injectée tout d'abord dans la chambre de refroidissement intérieure 11 et parvienne de là à la chambre de refroidissement extérieure 13 ou que l'huile de refroidissement soit injectée tout d'abord dans la chambre de refroidissement extérieure 13 et parvienne de là à la chambre de refroidissement intérieure 12. Indépendamment de l'utilisation de l'une ou l'autre de ces deux variantes, l'huile de refroidissement servant pour le refroidissement par secousses est acheminée à l'une des deux chambres de refroidissement 11, 13 à la chambre de refroidissement intérieure 11 dans l'exemple de réalisation représenté, par au moins un canal d'amenée 14. De là, l'huile de refroidissement passe dans l'autre chambre de refroidissement, dans la chambre de refroidissement extérieure 13 dans l'exemple de réalisation repré senté, en passant par les canaux de passage 12. L'huile de refroidissement réchauffée peut à nouveau être évacuée de cette autre chambre en passant par au moins un perçage de sortie 15. Selon l'invention, au moins la chambre de refroidissement extérieure 13 est agrandie par des trous borgnes 16 percés obliquement dans la partie inférieure 4 du piston en partant de la face supérieure 10 de cette partie, et en formant un angle aigu avec une parallèle à l'axe longitudinal du piston. On obtient alors une mise en turbulence particulièrement avantageuse de l'huile de refroidissement qui se trouve dans les chambres de refroidissement 11, 13, lorsque aussi bien la chambre de refroidissement extérieure 13 que la chambre de refroidissement intérieure 11 - comme ceci est représenté sur la figure 2 - sont agrandies par des trous borgnes percés obliquement dans la partie inférieure 4 du piston, en partant de la face supérieure 10 de cette partie, et en formant un angle aigu avec une parallèle à l'axe longitudinal du piston.Les trous borgnes 16 sont avantageusement répartis uniformément le long d'un cercle de division. Les trous borgnes 16 sont de préférence percés dans la partie inférieure 4 du piston, chacun de préférence en formant un angle i de 100 à 200, avec une pa rallèle 17 (voir figure 3) à l'axe longitudinal du piston. Les trous borgnes 16 présentent de préférence une section qui correspond à peu près à celle des canaux de passage 12 qui traversent la saillie annulaire 8. Par ailleurs, les trous borgnes 16 possèdent avantageusement une profondeur axiale qui correspond à peu près à la hauteur axiale de la chambre de refroidissement extérieure ou intérieure 13 ou 11 respectivement. Il va de soi que des modifications pourront être apportées par l'homme de l'art au dispositif qui vient d'être décrit uniquement à titre d'exemple non limitatif, notamment par substitution des moyens techni ques équivalents, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 - Piston composé pour moteurs à combustion interne à pistons alternatifs, comprenant une partie supérieure et une partie inférieure assemblée à la première par des vis de serrage, dans lequel la partie supérieure est appuyée sur une surface de portée annulaire de la partie inférieure par la face inférieure d'une saillie annulaire formée intérieurement sur le fond du piston, dans lequel il est prévu en outre une chambre intérieure de refroidissement du piston, limitée par la saillie annulaire, le fond du piston et la face supérieure de la partie inférieure du piston et qui est en communication, par des canaux de passage qui traversent la saillie annulaire, avec une chambre extérieure de refroidissement du piston, qui entoure extérieurement la saillie annulaire, et qui est limitée, en haut, par le fond du piston, à l'extérieur, par la paroi extérieure de la partie supérieure du piston et, en bas, par la face supérieure de la partie inférieure du piston, et dans lequel l'huile de refroidissement qui sert pour le refroidissement par secousses peut être introduite, par au moins un canal d'amenée, dans l'une des deux chambres Ae refroidissement du piston, d'où elle peut être transférée par les canaux de passage, dans l'autre chambre de refroidissement du piston pour être évacuée à nouveau de cette autre chambre par au moins un perçage de sortie, caractérisé en ce qu'au moins la chambre de refroidissement extérieure (13) est agrandie par des trous borgnes (16) percés obliquement dans la partie inférieure (4) du piston en partant de la face supérieure (10) de cette partie, en formant un angle aigu avec une parallèle (17) par rapport à l'axe longitudinal du piston. 2 - Piston selon la revendication 1, caractérisé en ce que la chambre de refroidissement intérieure (11) est elle aussi agrandie par des trous borgnes percés obliquement dans la partie inférieure (4) du piston, en partant de la face supérieure (10) de cette partie, en formant un angle aigu avec une parallèle (17) d'un axe longitudinal -du piston. 3 - Piston selon lune des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les trous borgnes (16) sont uniformément répartis le long d'un cercle de division. 4 - Piston selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les trous borgnes (16) sont percés dans la partie inférieure (4) du piston en formant chacun un angle de 100 à 200 avec une parallèle (17) å l'axe longitudinal du piston. 5 - Piston selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les trous borgnes (16) possèdent une section qui correspond à peu près à celle des canaux de passage (12) qui traversent la saillie annulaire (8). 6 - Piston selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la profondeur axiale des trous borgnes (16) correspond à peu près à la hauteur axiale de la chambre de refroidissement intérieure ou extérieure (13 ou 11) correspondante.