Brevet FR2623248A1 — publié le 19890519

La présente invention concerne une méthode destinée à conférer un meilleur glissement aux pistons alternatifs des moteurs thermiques pendant le temps d'explosion,tout en réduisant sans danger durant le même temps, la tendance â osciller de la tête du piston alternatif. Elle vise égale ment un dispositif pour la' mise en oeuvre de cette méthode. On sait que les pistons alternatifs des moteurs mo dernes sont en général de forme tronconique irrégulière, la tête présentant le plus faible diamètre tandis que le bas de la jupe présente le plus fort diamètre . Par ailleurs, lesdits pistons sont ovales, particulièrement au niveau de la jupe qui est également élastique , le jeu (à froid) de cette dernière avec le cylindre , à environ 1 cm du bas, variant de quelques centièmes de millimètres , à son diamè tre le plus fort dans le sens de balancement du piston, jusqu'à quelques dizièmes de millimètres , à son diamètre le plus faible , pris parallèlement à l'axe horizontal du piston I1 en résulte en cours de fonctionnement une contrainte de la jupe contre le cylindre du fait de sa di latation plus grande que celle de ce dernier , ladite contrainte contribuant d'ailleurs essentiellement à la sta bilité verticale du piston de façon à éviter que sa tête , qui est toujours légèrement en retrait du cylindre afin d'éviter tout grippage, ne vienne heurter ledit cylindre alternativement et perpendiculairement à l'axe précité avec un risque de détérioration pour ladite tête et le cylindre. Cette contrainte change avec les oscillations de la bielle mais elle est surtout modifiée pendant le temps de l'explosion où la jupe du piston subit , surtout d'un côté sous son axe horizontal une violente pression contre le cy lindre qui freine considérablement le déplacement dudit piston .Certes il est bien connu que les fluides moteurs, en s'accumulant à l'arrière du segment, surtout du "coup de feu" , forment un joint torique qui, sous pression entre segment et fond de gorge de piston, contribue à éviter l'oscillation du piston autour de son axe horizontal déjà cité . Cependant ce joint ne peut guère résister à ladite oscillation vue l'énorme pression que subit le piston pen dant la combustion; ledit joint torique se déforme alors en prenant l'aspect d'un joint gonflé d'un côté et amincé à l'opposé, et ceci plus amplement lorsque les fluides de viennent très gazeux au cours, notamment , des mises en température les plus élevées du moteur. Comme autre inconvénient des pistons conventionnels, on notera que rien n'a été prévu pour empêcher les incrus tations de calamine principalement sur les parois de fond de gorge du segment dit " coup de feu" et sur la périphérie intérieure de ces derniers. Cette calamine finira par forcer sur le segment pendant les plus fortes dilatations du piston nuisant au bon fonctionnement de ce dernier ainsi qu'au graissage de l'attaque du piston et du haut du cylin dre, ce qui se traduira par un plus faible rendement du mo teur et par un accroissement de son usure. on connait également l'existence de certains bruits naissant à différents régimes et notamment pendant les fortes accélérations du moteur , ces bruits étant consé cutifs aux oscillations précitées de la tête du piston, qui sont pratiquement inévitables dans les moteurs convention nels . Pour remédier à tous ces inconvénients, on propose d'adjoindre au segment, notamment au segment dit "coup de feu" , divers éléments additionnels appelés généralement "expandeurs ou extenseurs". Ces différents dispositifs ont pour but de remplacer ou d'augmenter l'effet de ressort du segment et viennent en aboutement excessif contre ce dernier, ce qui se traduit par une irrégula rité de l'usure dudit segment, de la gorge du piston et de la paroi du cylindre . Par ailleurs, ces dispositifs sont trop statiques et deviennent de véritables et très rapides " accumulateurs " de calamine avec les conséquences que l'on connaît. Un objet de la présente invention est d'obvier aux inconvénients exposés ci-dessus en fournissant une méthode permettant à la fois d'uniformiser les pressions du piston sur le cylindre au niveau de l'application des segments, en particulier du "coup de feu" , tout en favorisant une plus grande élasticité de la jupe du piston. Un autre objet de l'invention est de fournir une mé thode permettant de supprimer les incrustations nuisibles de calamine tout en réduisant aussi les bruits précédem ment incriminés. La présente invention a donc pour objet une méthode destinée à améliorer le glissement des pistons alternatifs des moteurs thermiques tout en s'opposant dans une très large mesure à 1a tendance au basculement desdites têtes de pistons , caractérisée en ce que l'on génère par l'action conjuguée de moyens élastiques vibratoires et de l'infil tration habituelle des gaz moteurs dans la gorge de piston derrière le segment , un gradient de pression se traduisant par la formation d'un nouvel anneau torique beaucoup moins déformable que le cordon habituel. L'invention vise également le dispositif élastique vibratoire nécessaire à la mise en oeuvre de la méthode précitée , caractérisé en ce qu'il est constitué d'au moins un anneau fendu ondulé ou plié en accordéon présentant une élasticité telle qu'il ne vient en contact que par points avec la lèvre interne du segment derrière lequel il est monté , lèvre dont il est écarté de façon intermittente par le flux des fluides moteurs, cet anneau présentant avantageusement une pluralité de lignes de pliage transversales définissant une pluralité de facettes. D'autres caractéritiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description suivante d'une forme de réalisation d'anneau fendu selon l'invention, en référence aux dessins annexés dans lesquels Fig.l est une vue en perspective de 1 anneau fendu ondulé selon la présente invention; Fig.2 est une vue à plus grande échelle selon la li gne II-II de la figure 3 d'un détail de l'anneau ondulé de la figure 1; et Fig.3 est une vue selon la ligne III- de la figu re 2 . Sur la figure 1 est représenté en perspective l'anneau fendu 1 selon la présente invention avec ses fa cettes la limitées par les lignes de pliage lb et orien tées selon le degré d'angularité conféré à l'anneau dans la zone de la facette . Sur la figure 2 est représenté à plus grande échelle un détail représentant une fraction propor tionnelle de l'anneau fendu 1 disposé entre la lèvre arriè re 8 d'un segment S et le fond 6 de la gorge d'un piston. on voit que les surfaces 6 et 8 et l'anneau fendu 1 défi nissent un certain nombre de logements 2 qui retiennent chacun une partie des fluides moteurs F . Comme représenté. sur la figure 3 , les fluides moteurs F sont donc bien com partimentés entre les faces 3 et 4 de l'anneau fendu et on dulé 1- , les surfaces 5, 6 et 7 limitant la gorge G du piston P et la lèvre interne 8 du segment S. I1 est clair , à l'observation des figures du dessin annexé , que les fluides moteurs F, même à l'état gazeux, ne peuvent circuler dans le fond de la gorge G autrement que plus ou moins difficilement , c'est-à-dire ne passer que plus ou moins lentement d'un compartiment 2 à l'autre.Cette difficulé à -circuler est la plus importante en fin de compression, le gradient de pression qui règne , à cet instant , en fond de gorge du segment , par exemple le segment "coup de feu" , atteint d'ailleurs de manière générale son maximum à partir du couple maximal du moteur, qui grâce à l'agencement particulier de l'anneau 1 de l'invention apparaîtra à un régime plus bas, jusqu'à son rendement maximal, qui sera sensiblement augmenté grâce à l'agencement particulier d'anneaux fendus selon l'inven tion. on conçoit également que les modifications de pression dans le fond de la gorge G conjointement aux mou vements verticaux du piston P , qui est soumis constamment aux accélérations et décélérations ultra-rapides et alter natives, dues au fonctionnement du moteur et aux variations thermiques, entrainent des déplacements, des- déformations momentanées et des vibrations de l'anneau 1, vibrations fa vorisées par la grande souplesse élastique de ces derniers à certains régies et températures . Tous ces mouvements intermittents dudit- anneau 1 contribuent essentiellement à protéger les parois de la gorge et la lèvre interne du segment des incrustations de calamine qui se produisent ha bituellement comme cela a été mentionné ci-dessus Il convient également de noter que l'anneau de l'invention en gendre aussi un silence inaccoutumé de fonctionnement étant donné qu'il permet l'atténuation des oscillations de la tê te de piston. En outre la présence de l'anneau de l'invention est un facteur complémentaire , par segment correspondant interposé , de refroidissement du fond de la gorge qu'il occupe. Il se produit ainsi, grâce aux phénomènes vibratoires engendrés par l'élasticité de l'anneau et grâce à l'aflux d'un gradient de pression comme spécifié ci-dessus , un nouvel anneau torique de pression relativement indéformable en fin de compression . Cet anneau torique de pression ré gularise l'appui circulaire du segment sur le cylindre , ce qui, principalement , ralenti l'usure de chacun . Par ail leurs, ce nouveau cordon pressurisé diminue de par son ac tion la tendance à osciller de la tête du piston , en réduisant ses oscillations elles-mêmes, ce qui se traduit par une augmentation sensible du rendement du moteur . L'anneau de l'invention se place généralement sans aucune modification à l'arrière du segment "coup de feu" et est avantageusement constitué par une lamelle en acier res- sort , ou bien en inox , d'une largeur avoisinant celle du segment et d'une épaisseur de quelques centièmes de milli mètres .Cet anneau est avantageusement ondulé ou plié en accordéon pour présenter une épaisseur hors tout sensible ment supérieure , à froid et sans contrainte , à la largeur du fond de la gorge où il est destiné à être posé . On re marquera également que ce très simple anneau peut être ob tenu industriellement à un prix de revient relativement modique . I1 est clair que, dès la mise en action du pis ton, du fait des contraintes thermiques et mécaniques , l'anneau pourra se déformer légèrement en vibrant, surtout lorsqu'il sera frappé par les fluides moteurs jaillissant vers le fond de gorge du piston puis ledit anneau coopérera avec ces derniers pour créer le nouveau cordon torique pressurisé déjà cité. Les signes de référence insérés après les caracté ristiques techniques mentionnées dans les revendications , ont pour seul but de faciliter la compréhension de ces der nières, et n'en limitent aucunement la portée. REVENDICATIONS 1- Méthode destinée à améliorer le glissement des pistons alternatifs des moteurs thermiques, tout en s'opposant au mouvement de basculement desdits pistons, caractérisée en ce que l'on génère par l'action de moyens élastiques vibratoires(1, la) et l'infiltration habituelle des fluides moteurs dans la gorge d'un piston, ces moyens étant montés derrière le segment dudit piston, un gradient de pression qui se traduit par la formation d'un nouveau cordon torique pressurisé beaucoup moins déformable que le cordon habituel. 2. Dispositif élastique et vibratoire pour la mise en oeuvre de la méthode selon la revendication 1, caracté risé par le fait qu'il est constitué d'au moins un anneau fendu (1) ondulé ou plié en accordéon présentant une élas ticité telle qu'il ne vient en contact que par points avec la lèvre interne- du segment derrière lequel il est monté .lèvre dont il est écarté de façon intermittente par le flux des fluides moteurs sans pression sensible sur le segment sauf à 1a fin de la compression et pendant 1a com bustion . 3. Dispositif élastique et vibratoire selon la re vendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte un certain nombre de facettes (la) limitées par des lignes de pliage (lb).