Brevet FR2624557A1 — publié le 19890616

Cette invention se rapporte à un ensemble pis- ton pour un moteur à combustion interne, par exemple, pour un moteur de motocyclette. Cet ensemble piston, étudié, par exemple, pour 5 un moteur à combustion interne de motocyclette, est muni de bossages de piston auxquels une bielle est accouplée par un axe de piston, et la bielle est munie d'un pied de bielle qui est généralement en contact direct avec les surfaces terminales des bossages du piston, pour ré- 10 gler ou limiter la position du pied de la bielle, et d'une tête de bielle qui est accouplée fonctionnellement au vilebrequin. Dans une variante, il a été proposé un piston pour moteur à combustion interne dans lequel une rondel- 15 le ou bague est interposée entre le pied de bielle et les surfaces terminales des bossages du piston pour ré- gler ou limiter indirectement la position du pied de la bielle. Avec les pistons des types décrits, il se produit un mouvement de déformation ou d'oscillation de la bielle pendant le mouvement alternatif du piston, de sor- te que les bossages du piston reçoivent de la bielle, di- recteinenit ou indirectement, par l'intermédiaire de la rondelle, des forces de frottement dues à des glisse- 25 ments et à des chocs. Ces forces de frottement dues à des glissements ou à des chocs peuvent provoquer une abrasion ou usure par glissement et choc à la fois sur les surfaces terminales des deux bossages du piston, ce qui Peut se traduire par une rupture du moteur dans les 30 cas les plus défavorables. Pour obvier au défaut décrit plus haut, on a dé- jà réalisé un piston pour moteur à combustion interne dans lequel un mince film de revêtement de chrome de grande dureté est fixé à la surface terminale du bossage 35 du piston pour prévenir efficacement l'abrasion ou l'usu- re de la surface terminale du bossage du piston. Ce revé- 2624557 2 tement de chrome est efficace contre l'abrasion ou l'usu- re par glissement ou choc mais, dans la technique classi- que, il est nécessaire. d'effectuer un travail de fini- tion par outil coupant ou par meulage après l'applica- 5 tion du mince film de revêtement de chrome. Ceci représente un inconvénient dans la fabrication en série des pistons. Dans le domaine technique du dépôt ou de l'ap- plication des poudres ou particules métalliques, on con- 10 natt par ailleurs des procédés de revêtement à la flamme mais le procédé de revêtement à la flamme déjà connu n'avait pas encore été utilisé jusqu'à présent pour revê- tir les surfaces terminales des bossages d'un piston de moteur de motocyclette, par exemple, du type décrit plus 15 haut, ceci en raison de la conception, des dimensions et de la structure des pistons classiques. Un but de l'invention consiste à éliminer sensi- blement les défauts ou inconvénients de la technique antérieure décrite plus haut et de réaliser un ensemble 20 piston qui possède une structure plus résistante à l'abrasion ou à l'usure sur les surfaces terminales des bossages de pistons, capable d'améliorer à la fois la du- rabilité de l'ensemble piston et son aptitude à la fabri- cation en grande série. 25 Ces buts de l'invention ainsi que d'autre peu- vent être atteints selon cette invention en réalisant un ensemble piston pour un moteur à combustion interne, par exemple un moteur de motocyclette, qui comprend un corps d'ensemble piston, des bossages formés dans le corps du 30 piston, à travers lesquels un axe de piston est inséré et avec lesquels est accouplée une bielle munie d'un pied de bielle et d'une tête de bielle, les bossages pré- sentant des surfaces terminales avec lesquelles le pied de bielle coopère par glissement, et une portion jupe 35 formée en échancrant une portion terminale du corps du piston pour permettre d'insérer la bielle, les surfaces 2624557 3 terminales des bossages étant revêtues d'un mince film par un procédé de revêtement à la flamme. Le mince film est de préférence formé de particules métalliques dotées d'une haute dureté et des propriétés auto-lubrifiantes. 5 Dans la forme préférée de réalisation, la lar- geur de l'échancrure de la portion jupe possède un diamè- tre intérieur plus grand que le diamètre extérieur des bossages, et les bossages et la portion jupe sont dispo- sés dans des positions relatives telles que, l'un ou 10 l'autre de deux angles dont l'un est formé entre une li- gne qui joint l'extrémité la plus intérieure, par rap- port à l'échancrure de la jupe, d'une surface terminale de bossage, à l'extrémité la plus extérieure de la surfa- ce terminale de l'autre bossage, et la surface terminale 15 mentionnée en premier, et dont l'autre est formé entre une ligne qui joint l'extrémité la plus intérieure du bossage à une extrémité périphérique intérieure de l'échancrure de la jupe, et la surface terminale mention- née en premier, est plus petit que l'autre angle, le 20 petit angle étant inférieur à environ 40 . Avec l'ensemble piston ayant la structure décri- te plus haut, les surfaces terminales des bossages du corps du piston sont efficacement revêtues d'un mince film de matière métallique déposé par revêtement à la 25 flamme, possédant une haute dureté et des propriétés au- to-lubrifiantes, par un procédé de revêtement à la flam- me, pour renforcer les surfaces terminales de manière que leur abrasion et leur usure puissent être efficace- ment empêchées lorsque les surfaces terminales subissent 30 un frottement de glissement et un frottement da à une dé- formation ou à une oscillation issue du mouvement de la bielle. La formation du film mince par revêtement à la flamme n'exige pas d'opérations par outils coupants ni de meulage après le revêtement, ce qui améliore la pro- 35 ductivité dans la fabrication des pistons en grande sé- rie. 2624557 4 D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention seront mieux compris à la lecture de la descrip- tion qui va suivre, d'un exemple de réalisation et en se reportant aux dessins annexés sur lesquels, 5 la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'une forme de réalisation d'un ensemble piston pour mo- teur à combustion selon l'invention ; la figure 2 est une vue analogue à celle repré- sentée sur la figure 1, dans l'état qui précède la forma- 10 tion d'un film déposé par revêtement à la flamme ; la figure 3 est une vue de face de l'ensemble piston avant la formation du film déposé par revêtement à la flamme ; la figure 4 est une vue en coupe partielle 15 agrandie du film déposé par revêtement à la flamme ; la figure 5 est une vue en coupe de l'ensemble piston au cours du traitement de revêtement à la flam- me la figure 6 est un graphique représentant la re- 20 lation entre l'angle de projection du revêtement à la flamme et l'épaisseur du film déposé par revêtement à la flamme ; la figure 7 est une illustration montrant la configuration de la projection de la matière déposée par 25 revêtement à la flamme à la sortie d'une buse ; et la figure 8 montre une autre forme de réalisa- tion selon l'invention. Comme on peut le voir en se reportant à la figu- re 1, qui montre la vue en coupe de l'ensemble piston 30 d'un moteur à combustion interne selon l'invention, un piston ou ensemble 20 comprend une tête de piston 21 qui possède une surface extérieure dans laquelle sont for- mées des gorges circonférentielles 22, et une portion ju- pe 23 sur laquelle sont formés des bossages de piston 35 24A et 24B, et des échancrures 25A et 25B. Les bossages 24A et 24B sont disposés face à face et les échancrures 2624557 5 25A et 25B sont elles aussi disposées face à face, dans la même direction que l'agencement des bossages. Les bossages 24A et 24B du piston sont munis de surfaces terminales 26A et 26B respectivement, entre les- 5 quelles s'ajuste le pied d'une bielle désignée sur le dessin par le numéro de référence 50 sur la figure 1. La bielle est accouplée à glissement à l'ensemble piston 20 par l'insertion d'un axe de piston, désigné sur le des- sin par le numéro de référence 60 sur la figure 1! dans 10 les bossages 24A et 24B du piston. Dans une variante, une rondelle ou un élément équivalent peut être interpo- sé entre le pied de la bielle et les surfaces terminales 26A et 26B des bossages. Des films 27 déposés par revête- ment à la flamme sont formés sur les surfaces terminales 15 26A et 26B des deux bossages. Les films 27 déposés par revêtement à la flamme sont formés par projection à la flamme de particules métalliques telles que des particu- les de matières telles que le molybdène, le graphite, le nitrure de bore ou un métal contenant un tel élément, 20 qui est doté de propriétés auto-lubrifiantes et d'une grande dureté. La figure 5 est une vue de l'ensemble piston qui sert à expliquer le procédé général de formation d'un film 27 déposé par revêtement à la flamme, procédé 25 dans lequel l'axe de la buse 28 de projection du revête- ment à la flamme est incliné d'un angle t par rapport aux surfaces terminales 26A et 26B. L'épaisseur du film déposé croit rapidement, ainsi qu'on l'a indiqué sur la figure 6, lorsque l'angle du revêtement à la flamme est 30 supérieur à l'angle X de 45 et, de cette façon, le ren- dement du revêtement à la flamme croit lui aussi. La fi- gure 6 est un graphique représentant la relation entre l'angle du dépôt à la flamme et l'épaisseur du film dépo- sé à la flamme, graphique dans lequel l'épaisseur du 35 film 27 déposé à la flamme avec un angle ï de revêtement à la flamme de 90 est désignée par le chiffre 100 pour 2624557 6 plus de commodité. Les particules de la matière de revêtement à la flamme sont projetées, ainsi qu'on l'a repré- senté sur la figure 7, avec un angle de cône de projec- tion e, c'est-à-dire, de chaque côté, e/2 par rapport à 5 l'axe 29 de la buse de revêtement 28 (e dessin, et la surface terminale 26A du bossage du pis- ton. Un angle (3 est formé entre une ligne 34 qui joint l'extrémité la plus intérieure à l'extrémité périphéri- 15 que intérieure 33 de l'échancrure 26B, et la surface ter- minale 26A du bossage du piston. L'angle d , qui est plus petit que l'angle ( , est fixé à une valeur supé- rieure à un angle d'environ 40 , c'est-à-dire qu'on a 40 12. Avec un dessin de piston qui satisfait aux condi- 35 tions de dimensions axiales et diamétrales qui ont été décrites plus haut, les particules de revêtement à la 2624557 7 flamme sont efficacement projetées par la buse de projec- tion 28 pour déposer de cette façon le film mince 27 sur les surfaces terminales 26A et 26B des bossages du pis- ton, à travers les échancrures 25A et 25B de la portion 5 jupe 23 qui sont situées dans des positions correspondan- tes à celles des surfaces terminales 26A et 26B. En con- séquence, en prenant ces faits en considération, le pis- ton 20 selon l'invention est étudié de façon à présenter des dimensions respectives qui permettent de positionner 10 la buse 28. de façon à projeter les particules de revête- ment à la flamme avec un angle de projection ( de plus de 45 , pour obtenir un rendement suffisant de revête- ment à la flamme. Lorsque le film 27 déposé par revêtement à la 15 flamme sur les surfaces terminales 26A et- 26B des bossa- ges du piston, est formé selon le mode décrit plus haut, les surfaces terminales 26A et 26B sont renforcées, de sorte que l'abrasion ou l'usure de ces surfaces termina- les peut être efficacement empêchée, même si les surfa- 20 ces terminales subissent la force de frottement de glissement qui est due au mouvement du pied de la bielle et la force de frottement de choc due au mouvement d'oscil- lation ou de déformation de cette bielle, et la durabili- té du piston 20 peut ainsi être remarquablement amélio- 25 rée. En outre, le film 27 est formé par le procédé de re- vêtement à la flamme et il en résulte que les opérations d'usinage par outils coupants ou de meulage après le re- vêtement à la flamme peuvent être éliminées, de sorte que la productivité de la fabrication des pistons en 30 grande série peut elle aussi être améliorée. Le fait que le film 27 est formé par le procédé de revêtement à la flamme apporte en outre l'effet sui- vant. En effet, le jeu entre les surfaces terminales 26A et 26B des bossages du piston et la bielle ou la rondelle s'ajuste automatiquement en fonction des conditions de fonctionnement du piston. Plus précisément, ainsi 2624557 8 qu'on l'a représenté sur la figure 4, le film mince 27 déposé par projection présente une forte ou sévère irré- gularité en vue en coupe, et la portion supérieure du film 27, qui se trouve entre les lignes a et b, sera ai- 5 sément enlevée par la bielle ou la rondelle pendant la phase initiale du fonctionnement du piston 20. Dans la suite du fonctionnement du piston, les portions comprises entre les lignes b et c et entre les lignes c et d sont enlevées et la surface du film mince 27 qui est en 10 contact avec la bielle ou la rondelle croit ainsi par pas successifs. De la façon décrite plus haut, le jeu en- tre les surfaces terminales 26A et 26B des bossages du piston et la bielle ou la rondelle peut s'ajuster automa- tiquement pendant la phase initiale du fonctionnement du 15 piston 20. En outre, le dépôt du film 27 déposé par revête- ment à la flamme, qui possède des propriétés auto-lubri- fiantes, permet à la bielle ou à la rondelle de travail- ler sans subir de détériorations par suite du contact 20 avec le film 27. Si les particules usées du film 27 tom- bent, elles ne risquent jamais d'endommager les autres éléments de la construction. En outre, selon cette forme de réalisation de la présente invention, la formation du film par revête- 25 ment à la flamme peut être effectuée après l'usinage mécanique ou après une période de cliquetis de sorte que l'opération de revêtement à- la flamme peut être exécutée après le travail classique du piston, ce qui élimine tou- te élévation inutile du coQt de fabrication. 30 La figure 8 montre une coupe du piston 40 d'une autre forme de réalisation selon l'invention, dans la- quelle. un angle l'extrémité la plus intérieure 30 de la surface termina- le de bossage de piston 26A à l'extrémité la plus exté- 35 rieure 31 de la surface terminale de bossage de piston 26B, et la surface terminale de bossage de piston 26A. 2624557 9 Un angle /3 est formé entre une ligne 34 qui joint l'ex- trémité la plus intérieure 30 à l'extrémité périphérique intérieure 33 de l'échancrure 25B, et la surface termina- le de bossage de piston 26A. L'angle /3, qui est plus pe- 5 tit que l'angle C , est choisi supérieur à environ 40 , c'est-à-dire 40 REVENDICATIONS 1 - Ensemble piston pour moteur à combustion in- terne, caractérisé en ce qu'il comprend : un corps d'en- semble piston ; des bossages (24A, 24B) formés dans le- dit corps de piston et à travers lesquels un axe de pis- 5 ton (60) est inséré et avec lesquels est accouplée une bielle (50) munie d'un pied de bielle et d'une tête de bielle, lesdits bossages présentant des surfaces termina- les (26A, 26B) contre lesquelles ledit pied de ladite bielle (50) coopère par glissement, et une portion jupe 10 (23) formée en échancrant une portion terminale du corps du piston pour permettre de monter la bielle, au moins l'une desdites surfaces terminales (26A, 26B) étant revê- tue d'un mince film (27) par un procédé de revêtement à la flamme. 15 2 - Ensemble piston selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit film mince (27) est formé d'une matière métallique dotée d'une grande dureté et de propriétés auto-lubrifiantes. 3 - Ensemble piston sèlon la revendication 1, 20 caractérisé en ce que la largeur (11) de l'échancrure (25A, 25B) de ladite portion jupe (23) est plus grande que le diamètre extérieur desdits bossages (24A, 24B) et lesdits bossages et ladite portion jupe sont disposés dans des positions relatives telles que l'un ou l'autre 25 de deux angles ( d, ) dont, l'un ( d ) est formé entre une ligne (32) qui joint l'extrémité (30) la plus inté- rieure, par rapport à l'échancrure (25A) de la jupe (23), d'une surface terminale de bossage (26A), à l'ex- trémité la plus extérieure .(31) de l'autre surface termi- 30 nale de bossage (26B), et la première surface terminale (26A), et dont l'autre ( ) est formé entre une ligne (34) qui joint ladite extrémité la plus intérieure du bossage (24A) à une extrémité périphérique intérieure (33) de l'échancrure (25B) de la jupe (23) et ladite pre- 2624557 11 mière surface terminale (26A), est plus petit que l'au- tre, l'angle t O ouA ) qui est le plus petit étant inférieur à environ 400. 4 - Piston selon la revendication 3, caractéri- 5 sé en ce que ledit angle ( i ) formé par une ligne (32) qui joint l'extrémité (30), la plus intérieure par rap- port à l'échancrure (25A) de la jupe (23), d'une premi- ère surface terminale de bossage (26A) à l'extrémité la plus extérieure (31) de l'autre surface terminale de bos- 10 sage (26B) et la première surface terminale (26A) est plus petit que l'angle ( /3 ) formé entre une ligne (34) qui joint ladite extrémité la plus intérieure (30) du bossage (24A) à l'extrémité périphérique intérieure (33) de l'échancrure (25B) de la jupe (23) et ladite première 15 surface terminale (26A), ce petit angle ( " ) étant infé- rieur à environ 400. 5 - Ensemble piston selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit angle (o ) formé entre une ligne (32) qui joint l'extrémité (30) la plus intérieu- 20 re, par rapport à l'échancrure (25A) de la jupe (23), d'une première surface terminale de bossage (26A) à l'ex- trémité la plus extérieure (31) de l'autre surface termi- nale de bossaqe (26B) et la première surface terminale (26A) est choisi plus grand que l'angle (/3 ) formé en- 25 tre une ligne (34) qui joint l'extrémité (30) la plus intérieure du bossage (24A) à l'extrémité intérieure (33) de la périphérie de l'échancrure (25B) et ladite premi- ère surface terminale (26A), ledit petit angle ( 1 ) étant inférieur à environ 40".