Brevet FR2609502A1 — publié le 19880715

Equipage mobile pour moteur thermique et moteur thermique comportant un tel guipage mobile La présente invention concerne un équipage mobile pour moteur thermique comprenant une tête de piston et une jupe déplaçables alternativement dans l'alésage d'un cylindre sous la commande d'une bielle attelée à un vilebrequin. Pratiquement tous les pistons des moteurs thermiques comprennent une tête de piston et une jupe monoblocs destinées à assurer respectivement 1 'étanchéité aux gaz et le guidage des pieds des bielles. Comme l'inclinaison des bielles varie périodiquement pendant que les pistons se déplacent entre leurs positions extrêmes, ceux-ci ont tendance à osciller autour des axes les reliant aux bielles et à exercer des efforts radiaux sur deux zones diamétralement opposées de la surface interne des cylindres. Sous l'effet des oscillations, les jupes des pistons sont toutefois soumises a une usure irrégulière favorisant l'apparition de défauts d'étanchéite. Pour remedier à cet inconvénient, certains constructeurs ont dejâ propose des solutions pour empêcher les pistons d'osciller. C'est ainsi quant éte mis au point les moteurs à crosse dont les équipages mobiles comprennent une tête de piston reliée à une jupe par l'intermédiaire d'une première bielle s'étendant le long de l'axe du cylindre correspondant, la jupe étant quant à elle articulée sur une seconde bielle attelée au vilebrequin. Ces moteurs qui sont destinés à propulser des bateaux ou a entrainer des machines très lourdes ne peuvent toutefois être utilisés pour d'autres applications. Il existe également des moteurs dont les équipages mobiles comprennent une tête de piston et une jupe constituant deux pièces différentes articulées entre elles et sur la bielle correspondante par l'intermédiaire d'un axe commun. Ces moteurs ont quant à eux l'inconvénient d'avoir une structure complexe et coûteuse. La présente invention se propose de remédier aux inconvénients des moteurs susmentionnés et, pour ce faire, elle a pour objet un équipage mobile qui se caractérise en ce que la bielle et la jupe forment un ensemble unitaire articulé sur la tête de piston, la jupe étant de forme sphérique et ayant, au jeu de fonctionnement près, le même diamètre que l'alésage du cylindre. Grâce à cette disposition, la tête de piston ne peut osciller pendant le fonctionnement du moteur puisque c'est maintenant la bielle, par l'intermédiaire de la jupe, qui exerce les efforts radiaux sur la surface interne du cylindre. Les défauts d'étanchéité qui apparaissaient Jusqu'ici sous l'action des oscillations de la tête de piston sont donc evités. Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, l'ensemble unitaire est articulé sur la tête de piston par l'intermédiaire d'un axe passant par le centre de la jupe et s'étendant parallèlement à l'axe d'articulation de la bielle sur le vilebrequin. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, l'ensemble unitaire est articulé sur la tête de piston par l'intermédiaire d'une rotule dont le centre coïncide avec celui de la jupe, la rotule comportant une sphère portée par la tête de piston, une cavité de forme sphérique ménagée dans le pied de la bielle, et un chapeau de rotule maintenu à la périphérie de la cavité pour retenir la sphère. Bien entendu, la présente invention concerne egalement les moteurs thermiques comprenant un équipage mobile présentant les caracteristiques decrites ci-dessus. Plusieurs modes d'execution de la presente invention seront decrits ci-après à titre d'exemples nullement limitatifs en réference aux dessins annexés dans lesquels la figure l est une vue en coupe d'un équipage mobile selon un premier mode de réalisation la figure 2 est une vue en coupe effectuée selon la ligne II-II de la figure 1 la figure 3 est une'vue en coupe d'un équipage mobile selon un second mode de réalisation, l'extrémité inférieure de la bielle n'etant pas representée la figure 4 est une vue en coupe effectuée selon la ligne IV-IV de.la figure 3 cet et les figures 5 et li sont des vues analogues à la figure 3 montrant des variantes du second mode de réalisation. L'équipage mobile que l'on peut voir sur les dessins comprend une tête de piston l et une jupe 2 déplaçables alternativement dans l'alésage 3 d'un cylindre 4 sous la commande d'une bielle 5, celle-ci étant pourvue d'un alésage 6 destiné à recevoir un maneton de vilebrequin non représenté. D'une manière connue en soi, la tête de piston 1 comporte sur la surface extérieure de sa paroi laterale des gorges annulaires destinées à recevoir des segments destinés å assurer l'étanchéité entre la paroi du cylindre et la tête de piston. La caractéristique de l'équipage mobile selon l'invention réside dans le ta t que la jupe 2 et la bielle 5 forment un ensemble unitaire 7 articule sur la tete de piston 1 et que la jupe 2 est de forme sphérique et a, au jeu ae fonctionnement près, le noème diamètre que l'alésage 3 du cylindre 4. Dans le mode de réalisation représenté sur les figures 1 et 2, l'ensemble unitaire 7 est articulé sur la tête de piston 1 par l'intermédiaire d'un axe b passant par le centre de la jupe 2 et s'étendant parallèlement à l'axe de l'alésage 6. Selon ce mode de réalisation, la tête de piston 1 porte une chape sur les branches 9 de laquelle s'appuient les extrémités de l'axe 8. Quant à la jupe 2, elle a la forme d'un segment spherique présentant deux méplats lateraux i adjacents aux faces en regard des branches 9 de la chape. Dans les exemples de réalisation représentés sur les tigures 3 a 6, l'ensemble unitaire 't est articulé sur la tête de piston 1 par l'internediaire d'une rotule ll dont le centre colncide avec celui de la jupe 2, cette rotule comportant une sphere 1z portee par la tete de piston 1, une cavite de torse sphérique 13 ménagee dans le pied de la bielle 5 et un chapeau de rotule 14 maintenu a la peripherie de la cavité 13 pour retenir la sphère 12. Dans le mode de réalisation représenté sur les figures 3 et 4, la sphere 12 est une piece rapportée fixée par une vis 15 sur la tête de piston 1 tandis que le chapeau de rotule 14 est venu de matière avec la jupe 2 et est fixe a la bielle 5 par des organes filetes tels que les vis ic. Pour monter l'equipage mobile représenté sur les figures 3 et 4, on appliqu la sphère 12 contre la surface interne de la cavité 13, on fixe le chapeau le bielle 14 sur la bielle 5 a l'aide des vis 16 et l'on relIe la sphère 12 a ia tëte de piston 1 à l'aide de la vis 15. Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 5, la sphère 12 est une pièce rapportée fixee par vissage sur la tête de piston 1 tandis que le chapeau de rotule 14 est interposé entre le pied de la bielle 5 et la jupe 2. Plus précisement, la jupe 2 comporte un orifice central comprenant à l'une de ses extrémités une collerette interne 17 s'appuyant contre la face supérieure du chapeau de rotule 14, et à son autre extrémité un filetage 18 en prise avec un filetage 19 ménagé à la périphérie du pied de la bielle 5. Le montage de l'équipage mobile représenté sur la figure 5 est réalisable en appliquant la sphère 12 contre la surface interne de la cavite 13, en entoilant le chapeau de rotule 14 sur la sphère 12 de manière a le positionner a l'entree de la cavité 13, en vissant la jupe 2 sur le pied de la bielle 5, et en vissant la sphère 12 sur la tête de piston 1. Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 6, la sphère 12 est venue de matière avec la tête de piston 1 tandis que le chapeau de rotule 14 est constitué de deux pièces symétriques entourant le pied de la bielle 5 et maintenues en place l'une contre l'autre par la jupe 2 qui les entoure. Des moyens de fixation non représentés sont prévus pour relier la jupe 2 au pied de la bielle 5 et éviter ainsi qu'elle puisse se séparer accidentellement du reste de l'équipage mobile. Pour monter l'équipage mobile représenté sur la figure 6, on enfile la jupe 2 sur le pied de la bielle 5, on applique la sphère 12 contre la surface interne de la cavité 13, on applique les parties constitutives du chapeau de rotule 14 l'une contre l'autre autour du pied de la bielle. 5 et on fixe la jupe 2 autour du chapeau de rotule 14. Il ressort clairement de ce qui precède que la tête de piston 1 ne peut plus osciller pendant que l'équipage mobile se deplace entre ses positions extrêmes. Comme la bielle 5 et la jupe 2 constituent un ensemble unitaire articule sur la tête de piston, c'est en effet cet ensemble seul qui exerce les efforts radiaux sur la surface interne du cylindre. Les défauts d'étanchéité qui étaient dus jusqu'ici aux oscillations de la tète de piston sont donc éliminés. EVEND ICAT IpS 1. Equipage mobile pour moteur thermique, comprenant une tête de piston t1) et une jupe (2) déplaçables alternativement dans l'alésage (3) d'un cylindre 2. Equipage mobile selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ensemble unitaire (7) est articulé sur la tête de piston (1) par l'intermédiaire d'un axe (8) passant par le centre de la jupe (2) et s'étendant parallèlement à l'axe d'articulation de la bielle (5) sur le vilebrequin. 3. Equipage mobile selon la revendication 2, caractérisé en ce que la tête de piston (1) porte une chape sur les branches (9) de laquelle s'appuie l'axe d'articulation (8) de l'ensemble unitaire (7), la jupe (2) ayant la forme d'un segment sphérique présentant deux méplats latéraux (10) adjacents aux faces en regard des branches (9) de la chape. 4. Equipage mobile selon la revendication 1, caractérise en ce que l'ensemble unitaire (7) est articulé sur la tête de piston tl > par l'intermédiaire d'une rotule (11) dont le centre coïncide avec celui de la jupe (2), la rotule (11) comportant une sphère (12) portée par la tête de piston (1), une cavité de forme sphérique (13) ménagée dans le pied de la bielle (5), et un chapeau de rotule (14) maintenu à la périphérie de la cavite (13) pour retenir la sphère (12). 5. Equipage mobile selon la revendication 4, caractérisé en ce que la sphère (12) est une pièce rapportée fixée sur la tête de piston (1) tandis que le chapeau de rotule (14) est venu de matière avec la jupe (2) et est fixé à la bielle par des organes filetés (16). 6. Equipage mobile selon la revendication 42 caractérisé en ce que la sphère (12) est une pièce rapportée fixée sur la tête de piston (1) tandis que le chapeau de rotule (14? est interposé entre le pied de la bielle (5) et la jupe (2) et est maintenu en place par des moyens de fixation (18, 19) reliant la jupe (2) au pied de la bielle (5). 7. Equipage mobile selon la revendication 4, caractérisé en ce que la sphère (12) est venue de matière avec la tête de piston (1) tandis que le chapeau de rotule (14) est formé de deux pièces symétriques entourant le pied de la bielle (5) et maintenues en place par des moyens de fixation les reliant & la jupe (2 > . 8. Moteur thermique comprenant au moins un équipage mobile selon l'une quelconque des revendications précedentes.