Brevet FR3087845A1 — publié le 20200501

Description Titre de l'invention MACHINE DE SEGMENTATION DE PISTON DE MOTEUR THERMIQUE [0001! 1 L'invention concerne de manière générale la segmentation des pistons de moteur thermique, c'est-àrdire, la mise en place des segments sur les pistons de moteur thermique. Plus particulièrement, l'invention concerne une machine de segmentation de piston de moteur thermique, notamment pour la segmentation en mode semi-automatique, mais pas exclusivement. 2. La segmentation du piston a pour fonction d'assurer l'étanchéité du piston dans le cylindre du moteur thermique. La segmentation évite des remontées d'huile vers le haut du cylindre et étale une fine pellicule d'huile sur la chemise de cylindre pour limiter l'usure. Elle contribue également au refroidissement de la tête de piston en assurant un transfert thermique entre le piston et la chemise de cylindre refroidie, 3. Comme montré dans l'exemple de la Fig.1, les segments se présentent sous la forme d'anneaux fendus et sont généralement au nombre de trois. Les segments, repérés ici SC, SE et SR, sont montés sur le haut du piston et s'emboîtent respectivement dans des gorges de segment Rc, RE et RR de celui-ci. Les segments SC, SE et SR correspondent respectivement aux segments dits«coupe-feu », « d'étanchéité » et « racleur ». Les segments sont des pièces élastiques en acier, minces et cassantes, dont la mise en place sur le piston est une opération délicate. 4. Des machines de segmentation de piston, de type serai-automatique ou totalement automatique, ont été développées et sont utilisées dans les chaînes de fabrication de moteur thermique des constructeurs automobiles. machine de segmentation de piston MS de type semi-automatique est montrée aux Figs.2 et 3. 6. Comme montré de manière schématique d la Fig.2, la machine de segmentation de piston MS constitue un poste de segmentation et est commandé par un opérateur OP afin d'assurer la mise en place d'un segment, dans une gorge correspondante du piston P.S. La mise en place de l'ensemble de la segmentation requiert donc le passage du piston P5 par trois postes de segmentation formés chacun par une machine MS. 7. Pour la mise en place d'un segment, ]'opérateur OP insère le piston PS tête en bas dans l'ouverture OV d'un mécanisme, d'insertion de segment MIS de la machine MS, Le segment est amené jusqu'au mécanisme d'insertion de segment MIS par un mécanisme d'approvisionnement et guidage de segment comprenant une colonne verticale d'approvisionnement de segments CAS et un chariot de guidage de segment COS. Le chariot de guidage de segment CUS est commandé par un vérin longitudinal et guide le segment a mettre en place sur le piston PS jusqu'au mécanisme d'insertion de segment MIS. Dans la machine de segmentation de piston MS, le mécanisme d'insertion de segment MIS comporte notamment un ensemble de mâchoires, un guide et des butées. Les mâchoires sont entretoisées par le guide qui forme une gorge. réceptacle du segment. La mise en place du segment dans la gorge réceptacle est obtenue au moyen d'une butée. La fermeture des mâchoires est commandée par un vérin. Les mâchoires sont portées par un élévateur vertical actionné par vérin. Une pince spéciale à quatre mors assure l'ouverture des mâchoires, l'extension du segment et le maintien du piston. Le positionnement en hauteur du piston PS dans le mécanisme d'insertion de segment MIS doit être assuré de manière précise. En effet, la gorge de segment du piston doit être. en parfaite coïncidence avec le segment afin d'assurer une mise en place correcte de celui-ci. Pour cela, il est prévu un dispositif de réglage de hauteur de segmentation dans le mécanisme d'insertion de segment MIS. 10. En référence aux Figs.3 et 4, le dispositif dc. réglage de hauteur de seg- mentation, repéré RH, comprend notamment une tige verticale TH et une butée de réglage de hauteur BEI qui autorise un réglage pour une hauteur de segmentation du piston. La hauteur de segmentation pour un segment considéré du piston est définie ici comme étant la distance entre le fond de la cuvette de combustion de la tête du piston et la gorge de segment correspondante du piston. A titre d'exemple, à la Fig.4, il est c on~sdéré que la machine de segmentation de piston MS est dédiée à la mise en place du segment racleur SR du piston PS. Au segment racleur SR correspond une hauteur de segmentation HR. La tige verticale TH gardant la même longueur d'une machine MS à une autre, c'est la butée de réglage de hauteur EH qui est calibrée pour obtenir un alignement entre la position du segment racleur SR et celle de la gorge de segment correspondante du piston PS, lorsque le piston PS est en place, c'est-à-dire, en appui sur le haut de la tige verticale TH, comme montré à la 12. La butée de réglage de hauteur 8H est donc calibrée différemment selon que la machine MS est dédiée à la. mise en place du segment coupe-feu SC, du segment d'étanchéité SE ou du segment racleur SR. 13. La machine de la technique antérieure décrite ci-dessus donne globalement satisfaction quant à son fonctionnement et sa fiabilité. Par contre, cette machine peut poser des problèmes de coûts d'investissement et d'implantation dans les unités d'assemblage de. moteur thermique. En effet, le développement de la gamme de véhicules chez les ccmstructeurs automobiles, notamment avec l'introduction des véhicules hybrides, conduit à une plus grande diversité des types de moteurs thermiques et donc des types de pistons et segmentations associés. Compte-tenu que la machine est dédiée à la mise en place d'un seul segment, il en découle une multiplication du nombre des postes de segmentation dans l'unité d'assemblage et, consécutivement, des besoins accrus en termes d'investissement financier et de, superficie d'implantation au sol. 14. Il existe un besoin pour une machine. de segmentation de piston de moteur thermique perfectionnée, ne présentant pas les inconvénients susmentionnés de la technique antérieure. 15. Selon un premier aspect, l'invention concerne une machine de segmentation de piston de moteur thermique comprenant un mécanisme de mise en place de segment sur piston et un mécanisme d'approvisionnement et guidage de segment, le mécanisme de mise en place de segment sur piston comprenant un dispositif de réglage de hauteur de segmentation ayant une tige de réglage de hauteur de segmentation dont une extrémité haute est agencée pour un contact avec une tête de piston. Conformément à l'invention, le dispositif de réglage de hauteur de segmentation comprend des moyens de réglage automatique d'une pluralité de hauteurs de segmentation, en combinaison avec la tige de réglage de hauteur de segmentation et agencés (le façon à déterminer la position de l'extrémité haute de la tige de réglage de hauteur de segmentation. 16. Selon une caractéristique particulière, les moyens de réglage d'une pluralité de hauteurs de segmentation comprennent un module rotatif ayant plusieurs butées de réglage de hauteur de segmentation disposées en cercle et mobiles autour d'un axe central de rotation, chacune des butées de réglage de hauteur de segmentation ayant une hauteur calibrée, 17. Selon une autre caractéristique particulière, le module rotatif comprend un plateau rotatif à indexation à commande pneumatique ayant plusieurs positions angulaires correspondant respectivement aux plusieurs butées de réglage de hauteur de segmentation. 18. Selon une forme de réalisation particulière, le module rotatif comprend six butées de réglage de hauteur de segmentation et le plateau rotatif à indexation à commande pneumatique comprend six positions angulaires correspondant respectivement six huées de réglage de hauteur de segmentation. 19. Selon une autre caractéristique particulière, le plateau rotatif à indexation à commande pneumatique comprend au moins un détecteur inductif et/ou une pluralité de détecteurs inductifs en combinaison utilisé(s) pour la commande de. position angulaire du plateau rotatif. 20. Selon encore une autre caractéristique particulière, le dispositif de réglage de hauteur de segmentation comprend un mécanisme de guidage et suspension de tige qui est associé à la tige de réglage de hauteur de segmentation. 21. Selon encore. une autre caractéristique particulière, le mécanisme de guidage et suspension de tige comprend au moins un ressort de compression. 22. Selon encore une autre caractéristique particulière, le dispositif de réglage de hauteur de segmentation comprend un capteur pneumatique à fuite qui est fixé à une extrémité inférieure de la tige de réglage. de hauteur de segmentation de façon à détecter un contact entre l'extrémité inférieure et une dite butée de réglage de hauteur de segmentation. 23. D'antres avantages et caractéristiques de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-dessous de plusieurs formes de réalisation particulières de l'invention en référence aux dessins annexés, dans lesquels : 24. [Fig. 1] est Une vue en perspective montrant un piston de moteur thermique ses segments ; 25. (Fig. 2] est une vue schématique montrant un opérateur sur un poste de travail équipé d'une machine de segmentation de piston de moteur thermique; 26. [Fig. 3] est une vue en coupe montrant une machine de segmentation de piston de moteur thermique selon la technique antérieure ; 27. [Fig. 4] est une vue en coupe partielle montrant un piston en appui s r une tige de réglage de hauteur de segmentation de la machine de segmentation de piston de moteur thermique de la Fig.3 ; 28, [Fig. 51 est une vue en perspective partielle montrait une forme de réalisation particulière d'une machine de segmentation de piston de moteur thermique selon l'invention 1Fi, 61 est une vue en perspective d'un module rotatif t eurs butées de réglage de hauteur de segmentation inclus dans la machine de segmentation de piston de moteur thermique de la Fig.5; et 30. Fig. 71 est une vue en perspective d'un dispositif réglage de hauteur de segmentation inclus dans la machine de segmentation de piston de moteur thermique de la Fig.5 et incluant le module rotatif de la Fig.6. 31. En référence aux Figs.5 à 7, il est maintenant décrit ci-dessous en détail une forme de réalisation particulière MSP d'une machine de segmentation de piston de moteur thermique perfectionnée selon la présente invention. 32. La machine de segmentation de piston de moteur thermique MSP selon l'invention diffère de la machine MS de la technique antérieure par son dispositif de réglage de hauteur de segmentation RHP, En effet, dans la machine de segmentation de piston de moteur thermique MSP, le dispositif de réglage de hauteur de segmentation RHP autorise plusieurs hauteurs de segmentation préréglées et un changement aisé d'une hauteur de segmentation à une autre. 33. Comme visible à la Fig.5, dans cette forme de réalisai.ion particulière, le dispositif de réglage de hauteur de segmentation RHP comprend un module rotatif MR à plusieurs butées de réglage de hauteur de segmentation. 34. Le dispositif de réglage de hauteur de. segmentation RHP comprend aussi une tige verticale de réglage de hauteur de segmentation THP, mobile verticalement en translation, se prolongeant entre une butée du module rotatif MR et la tête du piston PS (de manière analogue à la tige verticale TH à la Fig.4) et un mécanisme de guidage et suspension de tige OS associé à la tige THP, 35. Le module rotatif MR est fixé sur un plateau formant support PL de la machine de segmentation de piston de moteur thermique MSP, dans une partie basse d'un bâti de celle-ci. Comme bien visible à la Fig,6, le module rotatif -MR. comprend ici six butées Bi à B6 de réglage de hauteur de segmentation. Les butées Bi à B6 sont disposées en cercle autour d'un axe central de rotation A, en étant fixées sur un plateau annulaire rotatif PA du module MR. Les buées Bi à B6 ont des hauteurs calibrées différentes et permettent de régler des hauteurs de segmentation Hl à H6, respectivement. 37. Le plateau annulaire rotatif PA est un plateau à indexation à commande pneumatique comportant ici six positions angulaire correspondant respectivement aux six butées Bi à B6 de réglage de hauteur de segmentation. Dans le plateau PA, un ou plusieurs détecteurs inductifs en combinaison (non représentés) pourront être utilisés pour la commande de position angulaire. On notera que dans d'autres formes de réalisation, il pourra être utilisé un moteur électrique avec une commande d'asservissement en position angulaire. 31. A la Fig.7, le dispositif de réglage de hauteur de segmentation RHP est réglé sur la butée 84, celle-ci étant en position sous l'extrémité inférieure de la tige de réglage de hauteur de segmentation THP. 39. Dans cette forme de réalisation particulière, on notera que des moyens de détection pneumatique de contact sont associés au modifie rotatif ivlR. Ainsi, le contact entre l'extrémité inférieure de la tige de réglage de hauteur de seg- mentation THP et la butée en correspondance (l'une des butée B1 à B6) est détecté de manière pneumatique. .^- cet effet, un capteur pneumatique à fuite CF (Fig.7) est monté à l'extrémité inférieure de la tige de réglage de hauteur de. segmentation THP. Le signal de contact détecté par le capteur pneumatique à fuite CF, de l'extrémité inférieure de la tige 'HW sur la butée, est utilisé avec d'autres informations de capteurs (électroniques, optiques ou d'autres types), pour la ci-minit-ide générale de la machine de segmentation de piston de moteur thermique MSP. 40, On notera que des boîtiers de commande pneumatique ainsi que d'autres dis- pos s de commande éventuels, comme des circuits électriques et électronique, pourront être implantés dans la partie basse du bâti de la machine MSP, comme montré à la Fig.5 (dispositifs repérés CD). 41. Comme bien visible à la Fig.7, le mécanisme de guidage et suspension de tige GS comporte une structure verticale en U inversé, ayant deux colonnettes de guidage Cl et C2 et une barre transversale haute BTH. Les colonnettes de guidage Cl et C2 sont disposées verticalement, en parallèle., et fixées par leurs bases respectives à une plaque support du dispositif de réglage de hauteur de segmentation RHP. La barre transversale haute BTH est fixée sur les extrémités hautes des colonnettes de guidage Ci et C2. Un palier de guidage PG est agencé dans la barre transversale haute BTH, à égaie distance entre les colonnettes de guidage Cl et C2. La tige de réglage de hauteur de segmentation THP est insérée dans le palier de guidage PU. Le palier de guidage PG participe à un guidage de coulissement vertical de la tige THP. Le guidage de coulissement vertical de la tige THP est complété au moyen d'une barre transversale de guidage BTG qui est solidaire de la tige THP. La barre transversale de guidage BTG est fixée à la tige THP qui la traverse perpendiculairement en son. centre, La barre transversale de guidage BTG est montée coulissante entre les colonnettes de guidage Cl et C2, au moyen d'alésages de guidage A I et A2 aménagés à ses deux extrémités opposées. 42. Des ressorts de compression RI et R2 sont montés respectivement sur les colonnettes de guidage CI et C2 et sont comprimés par la descente de la barre transversale de guidage BTG. Les ressorts de compression RI et R2 permettent de repousser vers le haut la tige de réglage de hauteur de segmentation THP lorsqu'aucun effort de poussée vers le bas n'est exercé sur celle-ci. La remontée vers le haut de la tige THP libère l'espace autour des butées BI à B6 pour une rotation de celles-ci. Les ressorts de compression RI et R2 ont également pour fonction d'amortir la descente de la tige THP et le contact avec la. butée en place lors des opérations de segmentation. 43. On notera que dans d'autres formes de réalisation particulière de la présente vention, le modulo rotatif MR à plusieurs butées de réglage de hauteur de segmentation pourra être remplacé par un vérin asservi sur différentes positions correspondant aux différentes hauteurs de segmentation voulues. 'ypiquement, un vérin électrique pourra être utilisé. 44. Bien entendu, l'invention ne se limite pas aux formes de réalisation particulières qui ont été décrites ici à titre d'exemple. L'homme du métier, selon les applications de l'invention, pourra apporter différentes modifications et variantes entrant dans le champ de protection de l'invention. g