Brevet FR2629870A1 — publié le 19891013

La présente invention a trait à une structure origi- nale de segment racleur et de compression pour moteur à combustion interne. Dans l'état actuel de la technique, les pistons de moteurs à combustion interne modernes comportent des seg- ments qui ont à assumer les trois fonctions suivantes: 1. Etablir efficacement l'étanchéité aux gaz de com- bustion (s'opposer à ce qu'ils s'infiltrent au-delà du piston). 2. Empêcher qu'un excès d'huile de lubrification n'atteigne la chambre de combustion (maîtrise de l'huile). 3. Etablir un trajet de conduction de la chaleur du piston à la chemise d'eau du cylindre. Les première et troisième fonctions sont assumées uniquement par les segments de compression, mais la secon- de fait appel en combinaison aux segments tant de compres- sion que racleurs. Un jeu de segments type tel que connu dans l'état actuel de la technique pour les moteurs à quatre temps peut comporter l'assemblage d'un segment de compression pour la première rainure du piston, de 1,5 mm de large; d'un segment intermédiaire pour la seconde rainure de piston, aussi de 1, 5 mm de large et d'un segment racleur, pour la troisième rainure de piston, en deux ou trois pièces et d'une largeur de 3,0 mmo Au cours des années passées et en tout cas jusqu'à présent, on rencontrait des jeux de segments comportant plus de trois segments par piston, avec une largeur de segment allant jusqu'au double de celle indiquée plus haut. La nécessité de réduire le poids, la largeur, les masses mobiles et le frottement dans les moteurs à combus- tion interne a amené à réduire le nombre de segments par piston ainsi que la largeur der segments. La présente invention a pour but de réaliser un agen- cement de segment racleur et de compression pour moteur à combustion interne permettant de réduire la hauteur axia- le du piston sans nuire à l'efficacité de ce dernier. Plus particulièrement, l'invention a pour but de réaliser un agencement de segment du type sus-indiqué qui permette de réduire le nombre de rainures à segment du piston sans avoir à réduire en conséquence l'efficacité des segments nécessaires quant au bon fonctionnement du piston. Ces aspects et avantages de l'invention, ainsi que d'autres, seront mieux compris d'après la description donnée ci-dessous d'une réalisation préférée d'agencement de segment de piston racleur et de compression pour moteur à combustion interne, cet agencement comportant: - deux anneaux jumelés engagés dans une rainure de piston, chacun d'eux étant contigu à une paroi latérale correspondante de la rainure et portant par sa surface périphérique contre la paroi de cylindre du moteur; - un anneau de compression intermédiaire monté entre les deux anneaux jumelés en sorte de les maintenir séparés et en appui chacun contre une paroi latérale correspondan- te de la rainure de piston, cet anneau de compression in- termédiaire portant par une partie au moins de son pour- tour extérieur contre la paroi du cylindre; et un élément- ressort disposé au fond de la rainure et portant simulta- nément contre la rainure et contre les deux anneaux jume- lés, de façon à appliquer ceux-ci radialement vers l'exté- rieur contre la paroi du cylindre. L'agencement décrit ci-dessus constitue un ensemble d'éléments qui joue simultanément les rôles des segments racleur et de compression selon la technique antérieure placés dans les seconde et troisième rainures du piston, ce qui permet d'utiliser des pistons présentant seulement deux rainures et, par conséquent, une moindre dimension axiale. Dans l'agencement proposé, les deux anneaux jumelés pressés par l'élémentressort contre la paroi de cylindre du moteur agissent en segment racleur tandis que l'anneau intermédiaire, outre qu'il renforce la séparation entre les deux anneaux jumelés, assure comme beaucoup de seg- ments l'étanchéité à l'huile et aux gaz de combustion. On va maintenant décrire l'invention en détail en se référant aux dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 est une vue radiale en coupe droite d'une partie de moteur représentant l'un des cylindres qui com- porte intérieurement un ensemble piston-segment suivant l'invention; la figure 2 est une vue de détail en coupe droite de l'un des deux anneaux jumelés que comporte l'agencement selon la figure 1; les figures 3 A 3U sont des vues en coupe droite de diverses formes d'anneau intermédiaire A utiliser dans l'agencement suivant la présente invention; les figures 4 A 4C sont des vues de dessus en plan indiquant diverses configurations possibles de l'élément- ressort utilisé dans l'agencement selon la présente in- vention. Comme le montre la figure 1, l'agencement selon l'in- vention comporte deux anneaux jumelés 10, de préférence en acier, revêtus ou traités en surface ou ayant subi un traitement thermochimique anti-usure, chaque anneau jume- lé étant fabriqué de manière courante comme indiqué sur la figure 2, sa surface périphérique 13 étant de forme tori- que et pressée contre la paroi de cylindre C du moteur. Les deux anneaux jumelés 10 sont montés dans la rai- nure à segment CA ménagée dans le piston P du moteur et qui remplace ainsi les seconde et troisième rainures A segment connues. Selon la figure 1, chaque anneau jumelé 10 est posé contre une paroi latérale correspondante de la rainure à segment CA, sa tranche intérieure 14 étant séparée du fond de la rainure CA et sa surface périphérique 13 portant contre la paroi de cylindre C du moteur. Entre les deux anneaux jumelés 10 est inséré un an.- neau de compression intermédiaire 20, usuellement en fonte ou en acier, dimensionné en sorte que des parties au moins de ses surfaces latérales 21 portent contre les surfaces latérales 11 correspondantes des anneaux jumelés 10 afin de maintenir ceux-ci en appui contre les parois latérales de la rainure à segment CA. L'anneau de compression inter- médiaire 20 est conçu en sorte que sa surface intérieure 24 soit décalée radialement vers l'intérieur par rapport aux tranches intérieures 14 des anneaux jumelés 10 et que néanmoins sa surface périphérique 23 présente au moins une partie en contact avec la paroi de cylindre C du moteur. En d'autres termes, on peut dire que l'anneau de compression intermédiaire 20 présente sur une partie au moins de sa surface périphérique 23 un diamètre maximum égal au diamètre intérieur du cylindre C. Les figures 3 à 3U représentent à titre d'exemples diverses configurations d'anneau intermédiaire de compres- sion 20. Les figures 3, 3A, 3B, 3D, 3E et 3F représentent des anneaux de compression intermédiaires ayant les formes suivantes: - à face active tronconique, du type à torsion posi- tive 20 - à face active rectiligne 20a - à face active tronconique 20b - à face active rectiligne, du type à torsion positi- ve 20c - à face active tronconique, du type à torsion néga- tive 20d - en demi-clef de voûte 20e - de forme népérienne 20f Selon les figures 3G à 3U, ces anneaux de compression intermédiaires peuvent présenter des biseaux radiaux 26, 26a, 26b, 26c, 26d, 26e et 26f en bas de leurs faces laté- rales ou des biseaux radiaux 27, 27a, 27b, 27c, 27d, 27e et 27f en haut de leurs faces latérales. Le quatrième et dernier élément de l'assemblage selon l'invention est constitué par un élément-ressort 30 posé à l'intérieur de la rainure A segment CA de façon à porter simultanément, dans le cas des ressorts représentés sur les figures 4A à 4C, contre le fond de la rainure à segment CA et contre la tranche intérieure 14 des anneaux jumelés afin de presser radialement ces anneaux jumelés contre la paroi de cylindre C du moteur, alors que, dans le cas 2629870 du ressort selon la figure 4, il y a simultanément appui sur la paroi latérale de la rainure CA et sur la tranche intérieure des anneaux jumelés 10. Ces ressorts d'expansion 30 peuvent présenter différentes configurations selon les figures 4 a 4C; dans les exemples il- lustrés, le ressort peut prendre la forme d'une bande ou ruban métallique sensiblement rectangulaire oblong, fléchi ou non en longueur de façon à presser les anneaux jumelés 10 radialement vers l'extérieur. Sous ses formes préférées représentées à titre d'exemples sur les figures 4A à 4C, le ressort d'expansion 30 est guidé par les parois latérales de la rainure à segment CA, touchant le fond de celle-ci et les tranches intérieures 14 des anneaux jumelés 10 en une série de points angulairement espacés, tandis que sous sa forme selon la figure 4, il ne touche pas le fond de la rainure à segment CA. Toutefois, il doit être entendu qu'on pourra prévoir d'au- tres éléments-ressorts de nature à exercer le même effet sur les anneaux jumelés 10. Selon un développement de l'invention la bande métallique formant élément-ressort subit un revêtement, un traitement super- ficiel anti-usure ou un traitement thermochimique anti-usure. La rainure de segment associée à l'agencement selon l'in- vention peut être située ou non à l'emplacement de la seconde rai- nure à segment d'un piston courant comportant trois rainures à segment. REVENDICATIONS 1. Agencement de segment de piston racleur et de com- pression pour moteur à combustion interne, caractérisé en ce qu'il comporte deux anneaux jumelés (10) posés à l'in- térieur d'une même rainure à segment (CA) ménagée dans un piston (p), chaque anneau jumelé (10) étant juxtaposé à une paroi latérale correspondante de la rainure à segment (CA) et portant par sa surface périphérique (13) contre la paroi de cylindre (C) du moteur; un anneau de compression intermédiaire (20) posé entre les anneaux jumelés (10) de façon à les maintenir séparés et en contact chacun avec la paroi latérale associée de la rainure à segment (CA), le dit anneau (20) portant par une partie au moins de sa sur- face périphérique (23) contre la paroi de cylindre (C); et un élément-ressort (30) engagé dans la rainure à seg- ment (CA) et portant simultanément contre le piston (P) et contre les anneaux jumelés (10) afin de presser radia- lement ces derniers contre la paroi de cylindre (C). 2. Agencement de segment de piston racleur et de com- pression pour moteur à combustion interne, selon la reven- dication 1, caractérisé en ce que l'élément-ressort (30) prend appui simultanément sur le fond de la rainure à segment (CA) et sur la tranche intérieure (14) des anneaux jumelés (10). 3. Agencement de segment de piston racleur et de com- pression pour moteur à combustion interne, selon la reven- dication 2, caractérisé en ce que l'élément-ressort (30) porte contre le fond de la rainure à segment (CA) et con- tre la tranche intérieure (14) des anneaux jumelés (10) en une série de points angulairement espacés. 4. Agencement de segment de piston racleur et de com- pression pour moteur à combustion interne, selon la reven- dication 1, caractérisé en ce que l'élément-ressort (30) porte contre une des parois latérales de la rainure à segment (CA) et contre la tranche intérieure (14) des an- neaux jumelés (10). 5. Agencement de segment de piston racleur et de com- pression pour moteur à combustion interne, selon la reven- dication 1, caractérisé en ce que l'élément-ressort (30) est guidé axialement par la paroi latérale de la rainure A segment (CA). 6o Agencement de segment de piston racleur et de com- pression pour moteur A combustion interne, selon la reven- dication 1, caractérisé en ce que l'élément-ressort (30) est constitué par une bande métallique interposée entre le fond de la rainure A segment (CA) et la tranche intérieure (14) des anneaux jumelés (10). 7. Agencement de segment de piston racleur et de com- pression pour moteur à combustion interne, selon la reven- dication 6, caractérisé en ce que la bande métallique su- bit un revêtement, un traitement superficiel-anti-usure ou un traitement thermochimique anti-usure. 8. Agencement de segment de piston racleur et de com- pression pour moteur à combustion interne, selon la reven- dication 1, caractérisé en ce que la rainure de segment associée est située ou non A l'emplacement de la seconde rainure A segment d'un piston courant comportant trois rainures A segment. 9. Agencement de segment de piston racleur et de com- pression pour moteur A combustion interne, selon la reven- dication 1, caractérisé en ce que l'anneau de compression intermédiaire (20) a sa surface intérieure (24) décalée radialement vers l'extérieur par rapport à l'alignement des surfaces périphériques (14) des anneaux jumelés (10). 10. Agencement de segment de piston racleur et de com- pression pour moteur A combustion interne, selon la reven- dication 1, caractérisé en ce que l'anneau de compression intermédiaire (20) porte contre les faces latérales conti- guës (11) des anneaux jumelés (10) par des parties de 1' une ou l'autre de ses faces latérales (21). 11. Agencement de segment de piston racleur et de com- pression pour moteur à combustion interne, selon la reven- dication 8, caractérisé en ce qu'une des faces latérales (21) de l'anneau de compression intermédiaire (20) présen- te des biseaux radiaux (26 A 26f et 27 A 27f). 12. Agencement de segment de piston racleur et de com- pression pour moteur à combustion interne, selon la reven- dication 1, caract6risé en ce que l'anneau de compression intermédiaire (20) présente l'une des configurations sui- vantes: à face tronconique, du type à torsion positive (20); à face rectiligne (20a); à face tronconique (20b); à face rectiligne, du type à torsion positive (20c); à face tron- conique, du type à torsion négative (20d); annulaire en demi-clef de voûte (20e); et annulaire népérienne (20f)o