Brevet FR2660699A1 — publié le 19911011

L'invention concerne un piston alternatif pour un moteur à combustion interne, équipé de plusieurs seg- ments de compression et d'un segment racleur d'huile pla- cé immédiatement au-dessous de ceux-ci, et qui présente des perçages de décharge de la pression menant de la rai- nure du segment racleur d'huile à l'intérieur du piston et, au-dessous du segment racleur d'huile, une rainure collectrice d'huile munie de perçages d'évacuation de l'huile disposés dans chacun des deux quadrants si- tués devant les côtés frontaux de l'axe de piston et qui aboutissent dans le volume intérieur du piston. Un piston de ce genre est déjà connu par le DE- A-927 544 Ici, il est prévu une rainure collectrice d'huile au-dessous du segment racleur d'huile, dans cha- cun des quadrants situés devant les côtés frontaux de l'axe de piston Cette rainure doit évacuer l'huile lu- brifiante en excédent présente dans ces régions avant qu'elle ne puisse atteindre la chambre de combustion. Or, on a constaté que, dans le cas de pistons fortement chargés, il se produit un manque d'huile dans les qua- drants situés devant les côtés longitudinaux de l'axe de piston Dans un tel piston, l'alimentation en huile qui devrait être assurée par l'huile amenée par le segment racleur d'huile et qui se trouve en excédent dans les quadrants situés devant les côtés frontaux de l'axe de piston est empêchée par le fait que la rainure collectri- ce d'huile est limitée dans la direction circonférentiel- le et qu'elle présente des perçages d'évacuation de l'huile de grand diamètre à ses deux extrémités. L'invention se donne pour but de perfectionner un piston du genre cité au début de telle manière que les segments et la surface extérieure du piston bénéfi- cient d'une alimentation suffisante en huile sur toute leur circonférence. Ce problème est résolu par un piston caractéri- sé en ce que les perçages de décharge de la pression sont prévus uniquement dans la région centrale des deux quadrants situés devant les côtés longitudinaux de l'axe de piston, la rainure collectrice d'huile s'étend sur tout le tour du piston, un tronçon de plus petit diamè- tre est prévu dans chaque perçage de décharge de la pres- sion, et au moins un perçage de décharge de la pression et au moins un perçage d'évacuation de l'huile débou- chent dans un perçage d'évacuation commun qui s'étend dans la direction longitudinale du piston et aboutit dans la face inférieure du piston pour déboucher dans l'air libre. Les avantages qu'on obtient en appliquant l'in- vention résident dans le fait que la pression du gaz dans les quadrants situés devant les côtés longitudinaux de l'axe de piston est réduite de la façon voulue Dans ces régions, il ne s'accumule pas au-dessous du segment racleur d'huile de gaz de combustion sous pression qui, d'une part, gêneraient le déplacement latéral de l'huile en direction des quadrants situés devant les côtés longi- tudinaux de l'axe de piston et qui, d'autre part, pour- raient refouler vers le bas l'huile qui adhère à la pa- roi du cylindre La rainure collectrice d'huile circonfé- rentielle permet ici à l'huile qui se trouve en excédent devant les côtés longitudinaux de l'axe de piston de s'écouler latéralement Par suite, en s'écoulant dans la rainure collectrice d'huile circonférentielle, une par- tie de cette huile peut parvenir sans obstacle dans les quadrants situés devant les côtés longitudinaux de l'axe de piston Une autre partie de l'huile en excédent est au contraire évacuée dans le volume intérieur du piston. Cette huile ne peut donc pas établir une pression dynami- que suffisamment grande pour que le segment racleur d'huile ne se soulève de la face inférieure de sa rainu- re ou que le segment racleur d'huile se déforme à tel point que de l'huile passe entre ce segment et la paroi de la chemise du cylindre Dans les deux cas, l'huile peut gagner la chambre de combustion o elle brûle. Les figures du dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple, feront bien comprendre comment l'in- vention peut être réalisée Sur ces dessins, la figure 1 est une coupe horizontale d'un pis- ton la figure 2 est une coupe selon la ligne II-II de la figure 1; la figure 3 est une coupe selon la ligne III- III de la figure 1; la figure 4 représente un deuxième exemple de réalisation du piston en coupe horizontale; et la figure 5 représente un autre exemple de réa- lisation, également en coupe horizontale. Le piston selon les figures 1 à 3 comprend une partie supérieure 1 présentant plusieurs rainures 2 des- tinées à recevoir chacune un segment de compression 3. La partie supérieure est assemblée rigidement à une par- tie inférieure 4 d'une façon connue en soi et non repré- sentée en détail Dans la partie inférieure 4, est pré- vue une autre rainure 5 destinée à recevoir un segment racleur d'huile En principe, la rainure 5 pourrait être prévue elle aussi dans la partie supérieure du piston. De même, l'invention n'est pas limitée à un piston en deux pièces La partie inférieure 4 porte en outre un axe de piston dont l'axe longitudinal est désigné par A- A. De la paroi arrière de la rainure 5, partent plusieurs perçages 7 de décharge de la pression Chaque perçage 7 de décharge de la pression mène à un perçage 8 d'évacuation vertical Dans chaque perçage 7 de décharge de la pression, est en outre encastrée une douille qui forme un tronçon 9 de plus petit diamètre Les perçages 7 de décharge de la pression débouchent dans la rainure , dans la région centrale de chacun des deux quadrants a situés devant les côtés longitudinaux de l'axe de pis- ton. Immédiatement au-dessous de la rainure 5 qui re- çoit le segment racleur d'huile 6, est prévue une rainu- re collectrice d'huile 10 qui fait extérieurement le tour du piston La rainure collectrice d'huile 10 coupe avantageusement la rainure 5 Dans la région centrale de chacun des quadrants, désignés par b, situés devant les côtés frontaux de l'axe de piston, prennent naissance des perçages 11 d'évacuation de l'huile, qui partent de la rainure collectrice d'huile 10 et qui, de même, débou- chent dans les perçages d'évacuation verticaux 8 Dans l'exemple de réalisation représenté, un perçage 7 de dé- charge de la pression et un perçage 11 d'évacuation de l'huile 11 débouchent dans un perçage 8 d'évacuation de l'huile qui est commun aux deux perçages. Lorsque, par exemple pendant une course travail- lante, le piston se déplace vers le bas, il décrit un mouvement d'inclinaison autour de l'axe A-A de l'axe de piston Ce mouvement d'inclinaison a pour effet que la fente entre la chemise du cylindre et le piston se rétré- cit tout d'abord dans la région de l'un des quadrants a puis, ensuite, sous l'effet de l'inclinaison, également dans la région de l'autre quadrant a Dans ces régions, l'huile qui adhère à la chemise du cylindre est donc ex- pulsée latéralement vers les quadrants b Cet effet est encore accentué lorsque, comme cela est habituel dans les pistons des gros moteurs diesel, qui sont très forte- ment chargés, le piston est ovalisé en section transver- sale, c'est-à-dire que son diamètre mesuré au milieu des quadrants a est plus grand que le diamètre mesuré au mi- lieu des quadrants b. Sous l'effet du mouvement d'inclinaison du pis- ton, il se forme temporairement entre la chemise du cy- lindre et les segments du piston, dans la région des qua- drants a, des jeux relativement grands à travers les- quels des gaz de combustion peuvent passer dans les deux sens en franchissant les segments Ceci conduit à des courants gazeux dirigés vers le bas qui circulent dans les quadrants a Toutefois, la présence des perçages 7 de décharge de la pression dans la région centrale des quadrants a évite qu'il n'y ait encore au-dessous du seg- ment de compression 3 extrême inférieur et, par consé- quent, au-dessous du segment racleur d'huile 6, des gaz de combustion, qui tendraient à refouler l'huile vers le bas le long de la chemise du cylindre Il se crée donc ici une région de pression réduite. Par ailleurs, la rainure collectrice d'huile circonférentielle 10 a pour effet que l'huile qui est présente sous pression dans les quadrants b au niveau du segment racleur d'huile 6 remplit la rainure collectrice d'huile 10 dans les quadrants b et peut ensuite s'écou- ler vers les quadrants a Cet écoulement est favorisé par l'absence d'une contre-pression des gaz de combus- tion dans les quadrants a La présence des perçages 11 d'évacuation de l'huile dans les quadrants b évite que, dans ces quadrants, la pression d'huile au-dessous du segment racleur d'huile 6 ne s'élève à un degré capable d'écarter ce segment de la paroi du cylindre Le diamè- tre de ces perçages doit être calculé de telle manière qu'il ne puisse pas s'établir de pression d'huile capa- ble d'écarter le segment racleur d'huile 6 de la chemise du cylindre. Le fait que les perçages 11 d'évacuation de l'huile et les perçages 7 de décharge de la pression se rassemblent dans des perçages d'évacuation 8 communs, fa- vorise l'évacuation de l'huile vers la face inférieure du piston parce que, quel que soit le mouvement du pis- ton, l'écoulement des gaz de combustion est toujours orienté dans la même direction,qui est la direction vou- lue d'évacuation de l'huile Le tronçon de petit diamè- tre 9 prévu dans chaque perçage 7 d'évacuation de l'hui- le a ici pour effet que, pendant la course travaillante du piston, l'huile contenue dans les perçages 7 d'évacua- tion de l'huile ne peut pas être refoulée vers la surfa- ce extérieure du piston sous l'action des gaz de combus- tion possédant une pression plus élevée qui sont conte- nus dans les perçages d'évacuation 8. Dans la disposition représentée sur la figure 4, et à la différence de l'exemple de réalisation décrit plus haut, il n'est prévu dans chaque quadrant a qu'un seul perçage 12 de décharge de la pression, au milieu de ce quadrant Chaque perçage de décharge de la pression débouche dans un perçage d'évacuation 13 Dans le perça- ge d'évacuation 13 débouchent deux perçages 14 d'évacua- tion de l'huile qui, à leur tour, partent de la rainure collectrice d'huile 15, dans la région centrale des qua- drants b. Alors que, dans les exemples de réalisation dé- crits plus haut, les perçages d'évacuation de l'huile et les perçages de décharge de la pression sont disposés perpendiculairement les uns aux autres, vus en projec- tion, la figure 5 montre que les perçages 17 d'évacua- tion de l'huile et les perçages 16 de décharge de la pression peuvent aussi être inclinés d'un plus grand an- gle les uns par rapport aux autres, ici aussi en projec- tion Ceci peut être avantageux lorsque, par exemple, on doit éviter les perçages qui reçoivent les vis assem- blant la partie supérieure et la partie inférieure du piston Dans cette disposition, il est ici aussi avanta- geux de prévoir un perçage d'évacuation 18 commun pour un perçage 17 d'évacuation de l'huile et un perçage 16 de décharge de la pression. Il va de soi que différentes modifications pour- ront être apportées par l'homme de l'art, notamment par substitution des moyens techniques équivalents, sans pour cela sortir du domaine de l'invention. R E V E N D I C ATI O N S 1 Piston alternatif pour un moteur à combus- tion interne, équipé de plusieurs segments de compres- sion et d'un segment racleur d'huile placé immédiatement au-dessous de ceux-ci, et qui présente des perçages de décharge de la pression menant de la rainure du segment racleur d'huile à l'intérieur du piston et, audessous du segment racleur d'huile, une rainure collectrice d'huile munie de perçages d'évacuation de l'huile dispo- sés dans chacun des deux quadrants situés devant les cô- tés frontaux de l'axe de piston et qui aboutissent dans le volume intérieur du piston, caractérisé en ce que les perçages ( 7, 12, 16) de décharge de la pression sont pré- vus uniquement dans la région centrale des deux qua- drants (a) situés devant les côtés longitudinaux de l'axe de piston, la rainure collectrice d'huile ( 10, 15) s'étend sur tout le tour du piston, un tronçon ( 9) de plus petit diamètre est prévu dans chaque perçage ( 7, 12, 16) de décharge de la pression, et au moins un perça- ge ( 7, 12, 16) de décharge de la pression et au moins un perçage ( 11, 14, 17) d'évacuation de l'huile débouchent dans un perçage d'évacuation commun ( 8, 13, 18) qui s'étend dans la direction longitudinale du piston et aboutit dans la face inférieure du piston pour déboucher dans l'air libre. 2 Piston alternatif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la rainure collectrice d'huile ( 10) se prolonge dans la direction axiale du piston pour tomber dans la rainure ( 5) du segment racleur d'huile ( 6).