Brevet FR2764959A1 — publié le 19981224

L'invention est relative à un dispositif d'articulation entre une bielle et un piston de moteur à combustion interne. Cette articulation s'effectue couramment par un axe cylindrique qui traverse par des alésages respectifs le piston -extérieurement cylindrique pour coulisser dans un cylindre du moteur- et une partie terminale de la bielle dite pied de bielle. Cet axe, dit axe de piston, est généralement tubulaire pour être relativement léger, et il doit être suffisamment résistant car il est soumis pendant le fonctionnement du moteur à d'importantes contraintes de flexion, principalement lors de l'explosion d'un mélange combustible dans la chambre de combustion délimitée par le piston, la poussée sur celui-ci, transmise à la bielle, s'avérant alors maximale peu après son passage au point mort haut. L'invention a pour but de réaliser l'articulation en question par des moyens à la fois résistants et le plus légers possible afin de réduire au maximum la masse de l'équipage mobile comprenant la bielle et le piston. A cet effet, I'axe de piston, perpendiculaire au cylindre, étant extérieurement cylindrique et pourvu d'un évidement axial s'étendant sur toute sa longueur, selon l'invention cet évidement présente une section transversale non circulaire, allongée suivant un diamètre de l'axe de manière à délimiter avec la périphérie de celui-ci une surface dont l'inertie est maximale par rapport à ce diamètre et minimale par rapport à un second diamètre perpendiculaire au précédent, et l'axe est immobilisé au moins en rotation dans le pied de bielle de manière que ledit second diamètre soit parallèle au cylindre lorsque le piston s'y trouve dans la position où il transmet à la bielle une poussée maximale. Suivant quelques dispositions intéressantes de l'invention, - la section transversale de l'évidement est oblongue, en forme d'ellipse dont les deux axes sont situés sur les deux diamètres précités; - la section transversale de l'évidement comporte au moins deux segments rectilignes parallèles opposés; - le susdit second diamètre forme un angle de 12" à 150 environ avec le plan de symétrie de la bielle; - l'épaisseur radiale de l'axe, entre sa périphérie et l'évidement, est de deux à quatre fois plus grande suivant des rayons parallèles au susdit second diamètre que suivant des rayons perpendiculaires. Un mode de réalisation d'une articulation entre bielle et piston selon l'invention est décrit ci-après, avec référence aux dessins annexés parmi lesquels: - la figure 1 est une vue schématique en coupe d'une partie d'un moteur à combustion interne; - la figure 2 est une vue en coupe partielle d'un ensemble formé par une bielle et un piston articulés sur un axe selon l'invention; - la figure 3 est une vue en coupe selon la ligne 111-111 de la figure 2; - la figure 4 est une vue à plus grande échelle et en coupe transversale de l'axe d'articulation. On voit sur la figure 1, coulissant dans un cylindre 1 d'un moteur à combustion, un piston 2 qui délimite une chambre de combustion 3 et qui est lié par un axe d'articulation 4 à une bielle 5 dont la tête 6 est montée à rotation sur un maneton de vilebrequin 7. L'obliquité A de la bielle correspond sensiblement ici à la position du piston pour laquelle la poussée sur celui-ci est maximale, en phase d'explosion d'un mélange combustible dans la chambre 3. Cette obliquité A, ou angle formé par le plan de symétrie P de la bielle avec l'axe du cylindre X-X, vaut alors généralement environ 12" à 15". L'axe d'articulation 4, dit axe de piston, traverse de façon classique le piston 2 et le pied 8 de la bielle par des alésages respectifs 2a, 2b et 8a (figure 3) perpendiculaires à un plan axial Q du piston et donc à l'axe XX du cylindre 1. La face périphérique 4a de l'axe de piston est cylindrique et un évidement axial 9 s'étend sur toute sa longueur. Selon l'invention, et comme visible à la figure 4, la section transversale de cet évidement 9, au lieu d'être classiquement circulaire comme représenté en trait fin C, est allongée suivant un diamètre D1 de l'axe et présente par exemple la forme d'une ellipse dont le grand axe et le petit axe sont situés respectivement sur ce diamètre D1 et sur le diamètre D2 qui lui est perpendiculaire. L'épaisseur radiale de l'axe 4, délimitée par sa face périphérique 4a et l'évidement 9, est ainsi (E) environ trois fois plus grande suivant des rayons parallèles au diamètre D2 que (e) suivant des rayons perpendiculaires à ce diamètre, et la surface S de la section transversale de l'axe, hachurée sur la figure 4, présente par suite une inertie beaucoup plus grande par rapport au diamètre D1 que par rapport au diamètre D2. En variante, la section de l'évidement, toujours allongée suivant le diamètre D1, présente deux segments rectilignes opposés parallèles à ce diamètre, faisant partie par exemple d'un rectangle à angles arrondis. De plus, I'axe 4 tourne librement dans les alésages 2a,2b du piston et est rendu solidaire, du moins en rotation, du pied de bielle 8, par un moyen usuel tel qu'un emmanchement dur dans l'alésage 8a, dans une position angulaire, visible à la figure 2, telle que, selon l'invention, le diamètre D2 soit incliné, par rapport au plan de symétrie P de la bielle, d'un angle égal à l'angle A susmentionné, et dans le sens tel que ce diamètre soit bien parallèle au cylindre, ou à son axe Xx, quand le piston est, comme à la figure 1, soumis à une poussée maximale due à l'explosion dans la chambre 3. Ainsi, quand le piston transmet à la bielle, parallèlement à l'axe Xx, une poussée maximale au moyen de l'axe de piston 4, celui-ci est orienté de manière que les contraintes de flexion lui sont appliquées dans la direction du diamètre D2 ou du petit axe de l'ellipse de la figure 4, direction correspondant à sa plus forte résistance à la flexion grâce à l'inertie maximale que présente sa section transversale par rapport au diamètre D1 perpendiculaire à cette direction. Cet agencement d'un évidement allongé transversalement dans l'axe de piston permet d'alléger celui-ci au maximum, sa masse étant d'environ 20 % inférieure à celle d'un axe de piston tubulaire présentant la même résistance pour la même utilisation. REVENDICATIONS 1 - Dispositif d'articulation entre une bielle (5) et un piston (2) coulissant dans un cylindre (i) d'un moteur à combustion interne, comportant un axe (4) extérieurement cylindrique qui traverse perpendiculairement au cylindre (1) le piston (2) et le pied (8) de la bielle et qui est pourvu d'un évidement axial (9) s'étendant sur toute la longueur de l'axe (4), caractérisé en ce que cet évidement (9) présente une section transversale non circulaire, allongée suivant un diamètre (Dl) de l'axe (4) de manière à délimiter avec la périphérie de celui-ci une surface (S) dont l'inertie est maximale par rapport à ce diamètre (D1) et minimale par rapport à un second diamètre (D2) perpendiculaire au précédent, et l'axe (4) est immobilisé au moins en rotation dans le pied de bielle (8) de manière que ledit second diamètre (D2) soit parallèle au cylindre (1) lorsque le piston (2) s'y trouve dans la position où il transmet à la bielle (5) une poussée maximale. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la section transversale de l'évidement (9) est oblongue, en forme d'ellipse dont les deux axes sont situés sur les deux diamètres précités (D1 et D2). 3 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la section transversale de l'évidement (9) comporte au moins deux segments rectilignes opposés parallèles au premier diamètre précité (D1). 4 - Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le susdit second diamètre (D2) forme un angle de 12" à 15 environ avec le plan de symétrie (P) de la bielle (5). 5 - Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'épaisseur radiale (E,e) de l'axe (4), entre sa périphérie (4a) et l'évidement (9), est de deux à quatre fois plus grande suivant des rayons parallèles au susdit second diamètre (D2) que suivant des rayons perpendiculaires.