Brevet FR2681643A1 — publié le 19930326

i Piston en plusieurs parties, refroidi par un liquide La présente invention concerne un piston en plu- sieurs parties, refroidi par un liquide, pour moteurs ther- miques et constitué par une tête de piston recevant les segments de piston et par une tige de piston, qui sont re- liées entre elles par un dispositif de vissage central, piston dont la tête et la tige sont placées l'une sur l'au- tre dans une région annulaire intérieure située radialement à l'intérieur et une région annulaire extérieure située ra- dialement à l'extérieur du cercle de gravité de la tête de piston et dans lequel est, en outre, prévu, dans la région située radialement entre ces deux régions d'appui annulai- res, contigu aux deux parties, un canal annulaire à huile de refroidissement qui, à travers la région d'appui commu- nique avec un espace de refroidissement central s'étendant entre la tête et la tige de piston, l'espace de refroidis- sement central présentant une voie d'écoulement menant au carter moteur et le dispositif de vissage central étant constitué par une vis extensible qui résorbe des forces d'inertie agissant sur la tête de piston en cours de fonc- tionnement du moteur et qui avec l'une de ses extrémités, munie d'un filetage, s'engage dans la tête de piston, alors qu'avec la tête de vis, disposée à son autre extrémité, el- le prend appui contre la tige de piston. Un piston de ce genre est connu grâce à DE 37 19 469 A. La présente invention a pour but d'améliorer la résistance du dispositif de vissage central aux efforts répétés. Ce but est atteint selon l'invention, pour un piston en plusieurs parties, refroidi par un liquide, pour moteurs thermiques et constitué par une tête de piston re- cevant les segments de piston et par une tige de piston, qui sont reliées elles par un dispositif de vissage cen- tral, piston dont la tête et la tige sont placées l'une sur l'autre dans une région annulaire intérieure située radia- lement à l'intérieur et une région annulaire extérieure située radialement à l'extérieur du cercle de gravité de la tête de piston et dans lequel est, en outre, prévu, dans la région située radialement entre ces deux régions d'appui annulaires, contigu aux deux parties, un canal annulaire à huile de refroidissement qui, à travers la région d'appui communique avec un espace de refroidissement central s'é- tendant entre la tête et la tige de piston, l'espace de re- froidissement central présentant une voie d'écoulement me- nant au carter moteur et le dispositif de vissage central étant constitué par une vis extensible qui résorbe des for- ces d'inertie agissant sur la tête de piston en cours de fonctionnement du moteur et qui avec l'une de ses extrémi- tés, munie d'un filetage, s'engage dans la tête de piston, alors qu'avec la tête de vis, disposée à son autre extrémi- té, elle prend appui sur la tige de piston, par le fait que les forces dues à l'allumage et introduites, par l'intermé- diaire de la surface d'appui annulaire intérieure, par la tête dans la tige de piston sont transmises à l'intérieur de la tige, par l'intermédiaire d'une bague d'appui en for- me de cône creux s'élargissant vers l'extrémité de la tige, aux moyeux de la tige, et que radialement à l'intérieur de la bague d'appui en forme de cône creux il est réalisé en une pièce avec celle-ci un col soustrait à la résorption de forces dues à l'allumage et destiné à soutenir la vis ex- tensible. Dans une forme de réalisation avantageuse de l'invention le col précité présente la forme d'un cône creux s'élargissant en direction de la tête de la vis ex- tensible, une douille pouvant avantageusement être interpo- sée entre la tête de la vis extensible et le col. D'autres caractéristiques du piston selon l'in- vention consistent en ce que la douille précitée présente au moins un trou radial formant la voie d'écoulement hors de l'espace de refroidissement intérieur, en ce que la ré- gion d'appui annulaire intérieure s'étend sensiblement sur environ 0,1 à 0,7 du diamètre de la tête de piston et en ce que la longueur extensible, située entre la tête et le fi- letage, de la vis extensible est comprise entre environ 10 et 30 % du diamètre de la tête de piston. L'avantage essentiel de la solution apportée par l'invention au problème posé consiste en ce que la vis ex- tensible prend appui à l'intérieur de la tige sur une ré- gion de celle-ci qui ne participe pas à la transmission de forces dues à l'allumage depuis la tête de piston aux moy- eux de la tige De ce fait la vis extensible est soumise à une faible charge alternante en cours de fonctionnement du moteur Ceci signifie à son tour qu'il peut être renoncé à une tension initiale de ressort telle qu'elle est obtenue selon le brevet allemand 3719469 A par l'intermédiaire de ressorts Belleville Ceci importe pour la résistance de la liaison par vis aux efforts répétés dans la mesure o des ressorts Belleville voient leur force de serrage diminuer au fur et à mesure sous l'effet de la température régnant en cours de fonctionnement du moteur. La figure unique représente à titre d'exemple, en coupe longitudinale, un piston à l'état assemblé. Le piston composé est constitué par une tête de piston 1 présentant des rainures annulaires, ou gorges, et composée d'une matière à haute capacité de charge mécani- que, comme par exemple de l'acier, et par une tige de pis- ton 2 par exemple en fonte sphérolitique La liaison entre la tête de piston 1 et la tige de piston 2 se réalise au moyen d'une vis extensible 3 disposée centralement et qui à l'une de ses extrémités présente un filetage qui vient en prise dans la tête de piston 1 A son autre extrémité la vis extensible 3 est munie d'une tête de vis au moyen de laquelle elle prend appui contre la tige de piston par l'intermédiaire d'une douille interposée 4. Les forces dues à l'allumage et agissant sur la tête de piston 1 sont transmises par la tête 1, par l'in- termédiaire d'une région annulaire radialement intérieure 5 et d'une région radialement extérieure 6, à la tige de pis- ton La région annulaire intérieure 5 est la surface d'ap- pui, côté tête de piston, d'une bague d'appui 7 en forme de cône creux dont le diamètre va en s'élargissant en direc- tion de l'extrémité de la tige de piston Grâce à la bague d'appui 7 les forces dues à l'allumage et transmises par cette bague atteignent directement les moyeux de la tige 2. Dans la région de la surface annulaire 5 un col 8 est réalisé en une pièce avec la bague d'appui 7 du côté radialement intérieur de celle-ci Ce col 8 forme, du côté radialement intérieur, la surface d'appui pour la douille 4 qui est tendue par la vis extensible 3 Le col 8 présente une forme de cône creux avec un diamètre qui va en diminu- ant en direction de la tête de la vis extensible 3 Le col 8 se trouve à l'extérieur du flux de forces produit à l'in- térieur de la bague d'appui 7 par les forces dues à l'allu- mage. L'huile de refroidissement est introduite à par- tir des trous des moyeux dans le canal annulaire de refroi- dissement extérieur 10 d'o elle parvient, en passant par des ouvertures de trop-plein 11, dans l'espace de refroi- dissement central 12 qu'elle peut quitter en passant par des trous d'écoulement radiaux 13 ménagés à l'intérieur de la douille 4. REVENDICATIONS l Piston en plusieurs parties, refroidi par un liquide, pour moteurs thermiques et constitué par une tête de piston recevant les segments de piston et par une tige de piston, qui sont reliées entre elles par un dispositif de vissage central, piston dont la tête et la tige sont placées l'une sur l'autre dans une région annulaire intéri- eure située radialement à l'intérieur et une région annu- laire extérieure située radialement à l'extérieur du cercle de gravité de la tête de piston et dans lequel est, en ou- tre, prévu, dans la région située radialement entre ces deux régions d'appui annulaires, contigu aux deux parties, un canal annulaire à huile de refroidissement qui, à tra- vers la région d'appui communique avec un espace de refroi- dissement central s'étendant entre la tête et la tige de piston, l'espace de refroidissement central présentant une voie d'écoulement menant au carter moteur et le dispositif de vissage central étant constitué par une vis extensible qui résorbe des forces d'inertie agissant sur la tête de piston en cours de fonctionnement du moteur et qui avec l'une de ses extrémités, munie d'un filetage, s'engage dans la tête de piston, alors qu'avec la tête de vis, située à son autre extrémité, elle prend appui contre la tige de piston, caractérisé en ce que a) les forces dues à l'allumage et introduites, par l'in- termédiaire de la surface d'appui annulaire intérieure ( 5), par la tête ( 1) dans la tige de piston ( 2) sont transmises à l'intérieur de la tige ( 2), par l'intermé- diaire d'une bague d'appui ( 7) en forme de cône creux s'élargissant vers l'extrémité de la tige, aux moyeux de la tige ( 2), et b) radialement à l'intérieur de la bague d'appui ( 7) en forme de cône creux il est réalisé en une pièce avec celle-ci un col ( 8) soustrait à la résorption de forces dues à l'allumage et destiné à soutenir la vis extensi- ble ( 3). 2 Piston selon la revendication 1, caractérisé en ce que le col ( 8) présente la forme d'un cône creux s'élargissant en direction de la tête de la vis extensible ( 3) 3 Piston selon la revendication 1 ou 2, carac- térisé en ce qu'entre la tête de la vis extensible ( 3) et le col ( 8) est interposée une douille ( 4). 4 Piston selon la revendication 3, caracté- risé en ce que la douille ( 4) présente au moins un trou radial ( 13) qui forme la voie d'écoulement hors de l'espace de refroidissement intérieur ( 12). Piston selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que la région d'appui annulaire intérieure ( 5) s'étend sensiblement sur 0,1 à 0,7 du diamètre de la tête de piston ( 1). 6 Piston selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que la longueur exten- sible, entre la tête et le filetage de la vis extensible ( 3), est sensiblement comprise entre 10 et 30 % du diamètre de la tête de piston.