Brevet FR2875273A1 — publié le 20060317

L'invention se rapporte à un piston pour un moteur à combustion interne. L'invention concerne plus particulièrement un piston comportant au moins un segment, ledit segment étant disposé dans une gorge de forme annulaire ménagée en périphérie du piston. Tout moteur, du type à combustion interne, est généralement constitué d'un bloc moteur coiffé d'une culasse. Dans la partie inférieure du bloc moteur est fixé un carter d'huile définissant un bac à huile nécessaire à la lubrification des éléments en mouvement. L'un desdits éléments en mouvement dans le moteur concerne le piston, lequel définit les volumes des chambres de combustion et de lubrification. Le piston comporte en io général plusieurs segments assurant l'étanchéité et évitant la remontée d'huile vers la chambre de combustion et le passage des gaz vers la chambre de lubrification. Lesdites chambres de combustion et de lubrification sont également délimitées par la surface interne d'une chemise disposée dans l'un des fûts de forme sensiblement tubulaire du carter moteur. Ainsi, la surface interne de la chemise est avantageusement destinée à coopérer avec les segments du piston, lequel comporte une gorge de forme annulaire ménagée en sa périphérie de sorte à déboucher vers l'extérieur. Le segment de piston, alors disposé dans la gorge, fait avantageusement saillie hors du piston, s'étendant ainsi de manière radiale au piston. Chaque segment comporte une ouverture permettant une déformation élastique utile à leur montage sur le piston. Il est ainsi connu que l'ouverture, aussi qualifiée de jeu à la coupe, est une voie de passage des gaz et/ou de l'huile entre la chambre de combustion et le carter d'huile. Certaines différences de pression entre les chambres de combustion et de lubrification, provoquées par le fonctionnement du moteur, génèrent des circulations de gaz hostiles au rendement optimal du moteur et à une faible consommation d'huile. En effet, une circulation de gaz connue concerne un flux de gaz circulant de la chambre de combustion vers la chambre de lubrification qui tend à charger en huile les gaz de retour dans la chambre de combustion, chargeant de la sorte les gaz d'échappement en huile. Une autre circulation de gaz connu consiste en un flux de gaz circulant de la chambre de lubrification vers la chambre de combustion, provoquant de la sorte une remontée de goutellettes d'huile vers la chambre de combustion. Les dispositifs de l'état de la technique visent à améliorer l'étanchéité au niveau de l'ouverture et ont pour inconvénient majeur d'augmenter la rigidité radiale du segment. En conséquence, le segment ne se conforme pas intégralement sur la surface interne de la chemise, ce qui engendre un flux de gaz entre les chambres de combustion et de lubrification. Ce flux de gaz engendre notamment une remontée d'une quantité d'huile vers la chambre de combustion, néfastes au rendement du moteur et au respect de l'environnement par ce dernier. La présente invention concerne un piston pour un moteur à combustion interne comportant au moins un segment, ledit segment étant disposé dans une gorge de forme io annulaire ménagée en périphérie du piston, et comportant une ouverture nécessaire à son montage dans ladite gorge, l'ouverture générant une voie de passage, palliant tout ou partie des inconvénients de l'art antérieur relevés ci-dessus. La présente invention a trait à un piston caractérisé en ce que ledit segment comporte un moyen d'obturation de tout ou partie des gaz circulant au travers de ladite 15 voie de passage, le moyen d'obturation s'étendant au droit de ladite voie de passage. Par ailleurs, le piston de l'invention peut comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes: - le moyen d'obturation assure une circulation des gaz au travers de la voie de passage tant qu'un gradient de pression est inférieur à un seuil S1 déterminé, - lorsque le gradient de pression est supérieur à un seuil S1, le seuil S1 de gradient de pression est compris entre 1 et 3 bar, et de préférence de l'odre de 2 bar, ledit moyen d'obturation interdit une circulation des gaz dans un sens de circulation des gaz, - lorsque le gradient de pression est supérieur à un autre seuil S2, le seuil S2 de gradient de pression est compris entre 0,5 et 3 bar, et de préférence de l'odre de 1 bar, ledit moyen d'obturation interdit une circulation des gaz dans un autre sens de circulation des gaz, les seuils S1 et S2 étant distincts, - le moyen d'obturation est solidaire de tout ou partie du segment, lequel comprend au moins une première butée axiale et une seconde butée axiale, ladite première butée axiale étant disposée à l'extrémité du segment, ladite seconde butée axiale étant disposée à l'autre extrémité du segment, - le moyen d'obturation est une lame déformable réalisée de préférence en acier. L'invention a aussi à trait à un moteur à combustion interne pour véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comporte un piston comportant au moins un segment coopérant avec un tel moyen d'obturation. D'autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description ci-après faite en référence aux figures dans lesquelles - la figure 1 représente une vue en perspective d'une partie d'un moteur contenant notamment un piston sur lequel est agencé au moins un segment et un moyen 5 d'obturation, selon l'invention, - la figure 2 est une vue en perspective d'un segment de la figure 1, le segment comportant le moyen d'obturation de l'invention, - la figure 3 est un agrandissement d'une ouverture du segment de la figure 2, ledit moyen d'obturation de l'invention étant en position ouverte, Io - la figure 4 est un agrandissement d'une ouverture du segment de la figure 2, ledit moyen d'obturation de l'invention étant en position fermée, - la figure 5a est un agrandissement d'une ouverture d'un segment comportant une butée radiale au moyen d'obturation selon un autre mode de réalisation de l'invention, - la figure 5b est une vue en coupe selon AA de la figure 5a, - la figure 6 est un agrandissement d'une variante du segment de la figure 3. Un bloc moteur, notamment pour moteur à combustion interne, comporte de préférence au moins un fût sensiblement cylindrique dans lequel est emmanché une chemise. Un piston, muni d'au moins un segment, est apte à se déplacer dans la chemise de sorte que son mouvement alterné de déplacement linéaire se transforme en un mouvement de rotation continu entraînant, par l'intermédiaire d'un dispositif de transmission de vitesses, au moins une roue d'un véhicule. Un tel piston, dont une illustration est donnée en figure 1, à titre d'exemple et de manière non limitative, comporte des gorges sensiblement de forme annulaire, dans lesquelles sont ménagés des segments 2. Dans illustration donnée en figure 1, le piston 1 comprend trois segments de nature distinste, sachant bien entendu que plusieurs segments de même nature puissent être compris sur le piston. De préférence, une ouverture 3 située dans le prolongement du segment 2 lui assure une déformation élastique nécessaire à son montage sur le piston. L'ouverture 3 du segment génère une voie de passage entre une chambre de combustion, disposée en partie supérieure du piston, et une chambre de lubrification définie par le carter inférieur d'huile. La circulation des gaz au travers la voie de passage 3 est essentiellement liée au fonctionnement du moteur, lequel engendre des variations du gradient de pressions entre les chambres de combustion et de lubrification, lesquelles sont disposées de manière adjacente au piston. Selon l'invention, au moins un segment 2 du piston 1 est apte à coopérer avec un moyen d'obturation 4 des gaz en circulation entre les chambres de combustion et de lubrification. De préférence, le segment 2 comportant ledit moyen d'obturation 4 est le segment 5 coupe-feu. Ainsi, le moyen d'obturation 4 est avantageusement destiné à interdire, de manière totale ou partielle, une circulation des gaz au travers la voie de passage 3. Pour se faire, ledit moyen d'obturation 4, qui est de préférence du type d'une lame métallique déformable, est apte à se déformer pour fermer ou ouvrir ladite voie de passage io 3 selon certaines valeurs du gradient de pression. Ainsi la lame 4, disposée au droit de la voie de passage 3, comporte deux extrémités 4a et 4b aptes à coopérer respectivement avec au moins une première et une seconde butées axiales pour fermer la voie de passage. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, dont une illustration est donnée en figures 3 à 5, le segment 2 comprend deux premières butées axiales 7a et 7b ménagées à l'extrémité 7 du segment 2, ainsi que deux secondes butées axiales 8a et 8b dont la fonction consiste à rendre solidaire l'extrémité 4b de la lame 4 sur le segment 2. En regard avec les figures 3 et 4, l'extrémité 4b de la lame 4 est rendue solidaire du segment 2 par un montage en force dans un logement 6 ménagé à l'extrémité 8 du segment 2. Le logement 6 est ainsi sensiblement de forme complémentaire à l'extrémité 4b de la lame.Ainsi, lesdites secondes butées axiales 8a et 8b interdisent le déplacement de la lame 4, rendant avantageusement cette dernière solidaire du segment 2. L'extrémité 4a de la lame est quant à elle libre de se déplacer axialement au piston jusqu'à venir coopérer avec lesdites premières butées axiales 7a et 7b. Lesdites premières butées sont de préférence espacées d'une distance supérieure à l'épaisseur de la lame de sorte à limiter les déplacements dûs aux déformations de la lame 4 vers le haut et vers le bas du piston 1. Ainsi, lorsque la valeur du gradient de pression est inférieur au seuil S1, la lame 4 n'est pas déformée, laissant de la sorte ouverte ladite voie de passage. A contrario, lorsque la valeur du gradient de pression est supérieure à un seuil SI, la lame 4 se déforme, obturant la voie de passage, comme illustré en figure 4. Selon la valeur du gradient de pression relevée au niveau des parties amont et aval de la lame, cette dernière est apte à passer d'une position d'ouverture à une position de fermeture de la voie de passage 3. Le seuil S1 est avantageusement défini par la déformabilité de la lame, laquelle est fonction de la nature du matériau choisi à sa fabrication, ainsi qu'aux caractéristiques dimensionnelles de la lame 4. Ainsi la lame est par exemple réalisée en acier de sorte que la valeur du seuil S1 est compris entre 1 et 3 bar, de préférence 2 bar. Compte tenu que l'ouverture et la fermeture de la voie de passage est liée à la déformation de la lame 4, il convient alors de lier au segment 2 les extrémités 4a et 4b de la lame différemment. Par exemple, une des extrémités 4a et 4b est laissée libre dans un io premier logement 5 du segment 2, tandis que la seconde extrémité de la lame est rendue solidaire du segment par un montage en force dans ledit second logement 6 du segment. Ainsi, chaque logement 5 ou 6 du segment 2 définit au moins une butée axiale selon que la fonction assurée par la lame 4 consiste en une obturation de la voie de passage pour au moins un sens d'écoulement des gaz. Selon un second mode de réalisation préféré de l'invention, dont une illustration est donnée en figure 5, outres les similitudes techniques avec le segment 2 défini précédemment, au moins une butée radiale 9 est ménagée dans au moins un logement 5 ou 6 du segment 2. De préférence, chaque logement coopérant avec une extrémité du moyen d'obturation 4 comprend un moyen de retenue radiale 9 de la lame sur le segment 2, tel que l'illustre la figure 5b. En l'espèce, le moyen de retenue se compose d'une butée 9a et 9b faisant saillie dans les logements 5 et 6 du segment 2. Ainsi chaque butée 9a ou 9b est destinée à coopérer avec la lame 4, en particulier avec un évidement 4c ou 4d de forme sensiblement opposée. Dans cette variante, la lame 4 est sensiblement de forme en H. Le moyen de retenue radial est avantageux en ce qu'il permet à la lame 4 de se conformer au mieux sur la paroi interne de la chemise du bloc moteur. En effet, chaque gorge accueillant un segment est suffisamment profonde pour permettre à ce dernier de se déplacer radialement pour se conformer au mieux sur la chemise. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, le segment 2 peut comprendre uniquement une première ou seconde butée axiale, de sorte que le moyen d'obturation 4 assure une fermeture de la voie de passage 3 pour un seul sens d'écoulement des gaz. La figure 6 illustre un segment 2 n'obturant pas la voie de passage 2 dans un sens d'écoulement du flux gazeux. En l'espèce, lorsque la pression de la chambre de combustion est supérieure à la pression de la chambre de lubrification, la présence d'une unique première butée 7a axiale disposée au proche de la chambre de combustion engendre une fermeture de la voie de passage uniquement lorsque le flux gazeux s'écoule de la chambre de lubrification vers la chambre de combustion. Bien entendu, un segment (non représenté) comportant une unique butée axiale disposée au proche de la chambre de lubrification, laisse continuellement libre la voie de passage 3 lorsque le flux gazeux s'écoule de la chambre de lubrification vers la chambre de combustion. Ainsi, le moyen d'obturation s'étendant au droit de ladite voie de passage io du segment interdit tout ou partie des gaz circulant au travers de ladite voie de passage. REVENDICATIONS 1. Piston (1) pour un moteur à combustion interne comportant au moins un segment (2), ledit segment étant disposé dans une gorge de forme annulaire ménagée en périphérie du piston, le segment (2) comportant une ouverture (3) générant une voie de passage et délimitant des extrémités (7, 8), chaque extrémité (7, 8) comportant un logement (5, 6) dirigés vers l'ouverture (3), caractérisé en ce que ledit segment (2) comporte un moyen d'obturation (4) de tout ou partie des gaz circulant au travers de ladite voie de passage (3), le moyen d'obturation (4) s'étendant au droit de ladite voie de passage (3). Io 2. Piston selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen d'obturation (4) assure une circulation des gaz au travers de la voie de passage tant qu'un gradient de pression est inférieur à un seuil S1 déterminé. 3. Piston selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que lorsque le gradient de pression est supérieur à un seuil S1, ledit moyen d'obturation (4) interdit une circulation des gaz dans un sens de circulation des gaz, et que lorsque le gradient de pression est supérieur à un autre seuil S2, ledit moyen d'obturation (4) interdit une circulation des gaz dans un autre sens de circulation des gaz, les seuils S1 et S2 étant distincts. 4. Piston selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le moyen d'obturation (4) est solidaire de tout ou partie du segment (2). 5. Piston selon la revendication 4, caractérisé en ce que le segment (2) comprend au moins une première butée axiale et une seconde butée axiale, ladite première butée axiale étant disposée à l'extrémité (7) du segment, ladite seconde butée axiale étant disposée à l'autre extrémité du segment. 6. Piston selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le moyen d'obturation (4) est une lame déformable (4) réalisée de préférence en acier. 7. Piston selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le seuil S1 de gradient de pression est compris entre 1 et 3 bar, et de préférence de l'odre de 2 bar. 8. Piston selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le seuil S2 de gradient de pression est compris entre 0,5 et 3 bar, et de préférence de l'odre de 1 bar. 9. Moteur à combustion interne pour véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comporte un piston (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8.