<Desc/Clms Page number 1>
"PISTON PERFECTIONNE"
Cette invention a pour objet une construction perfectionnée des pistons, en particulier de ceux constitués par des matériaux de faible poids comme les alliages d'aluminium. On sait que ces alliages présentent de nombreux avantages bien connus pour l'établissement des pistons pour moteurs à combustion interne, mais que leur principal inconvénient par rapport à la fonte autrefois utilisée exclusivement est leur plus grand taux de dilatation thermique. Le piston perfectionné que prévoit la présente invention comporte des particularités de construction qui sont conjuguées pour obvier à cet inconvénient.
Une caractéristique importante de ce piston c'est qu'il comporte des parties arquées non interrompues au-dessous des bossages de l'axe de la bielle et une paire de fenêtres ou fentes en forme d'L pratiquées dans la jupe du piston,
<Desc/Clms Page number 2>
chacune de ces fenêtres étant placée de façon à comporter une branche horizontale s'étendant au-dessous d'un bossage de l'axe et une branche verticale s'étendant entre ce bossage et une face de poussée, ce qui augmente la flexi- bilité d'une portion de la jupe.
Du côté de chacun des bossages de l'axe placé vis-à- vis des fenêtres en L est prévue une paroi ou flasque qui relie ce bossage à l'une des faces de poussée, et une nervure descendante s'étend selon un certain angleà partir de ce bossage et le long de cette paroi en vue de conférer à la région inférieure de la jupe un pouvoir de torsion profitable.
La face de poussée située du côté opposé aux fenêtres en L est séparée de la tête par une fente, et une fente s'étend vers le bas à travers cette face de poussée jusqu'à un point situé en-dessous des extrémités supérieures de ces fenêtres. C'est l'amplitude du chevauchement de cette fente dirigée vers le bas et des fenêtres en L qui détermine la flexibilité de la jupe dans une grande mesure.
La jupe est finie de façon à posséder une forme externe ovale dans toute sa longueur, son petit diamètre coïncidant avec l'axe géométrique des bossages logeant l' axe reliant la bielle au piston. La dilatation de la tête du piston par suite des températures de travail agit par l'intermédiaire de nervures inclinées pour contribuer à "l'arrondissement" de la forme ovale, ce qui empêche un accroissement nuisible du calibre de la jupe à la hauteur du diamètre perpendiculaire à l'axe géométrique des bossages.
La partie supérieure de la jupe est protégée contre les effets d'une dilatation nuisible par des reliefs courbes
<Desc/Clms Page number 3>
et avec la forme ovale de la jupe. La partie inférieure de la jupe est protégée par les fenêtres en L et par l'action des nervures inclinées sur la jupe ovale.
Ce piston perfectionné comporte également, à titre de particularité, une entretoise nervurée reliant chaque bossage porteaxe à la tête, de façon à assurer une résistance maximum aux efforts qui s'exercent sur cette entretoise pendant le fonctionnement du moteur.
Le but de l'invention est également de fournir aux constructeurs un piston dont une au moins des faces de poussée soit séparée de la tête par une fente et dont la tête comporte une rainure destinée à recevoir un segment racleur et placée au-dessus de cette fente ainsi que des trous pour l'huile traversant la paroi de la tête au fond de cette rainure , ces trous pour l'huile étant placés de façon à éviter un affaiblissement de la tête et à assurer une meilleure lubrification des faces de poussée.
Divers autres buts et avantages de l'invention décou- leront de la suite de cette description.
Les dessins annexés, qui matérialisent l'invention, en représentent une réalisation à adopter de préférence, mais qui est uniquement illustrative mais pas limitative, divers changements pouvant, en effetlui être apportés sans s'écarter de l'esprit de l'invention.
La Figure 1 est une vue en élévation latérale d'un piston établi conformément à l'invention.
La Figure 2 est une vue en coupe verticale partielle à la hauteur de la ligne 2-2 de la Figure 1.
La Figure 3 est une vue en coupe verticale à la hauteur de la ligne 3-3 de la Figure 2.
La Figure 4 est une vue en coupe au niveau de la
<Desc/Clms Page number 4>
ligne 4-4 de la Figure 3.
La Figure 5 est une vue en coupe au niveau de la ligne 5-5 de la Figure 1.
La Figure 6 est une vue en coupe au niveau de la ligne 6-6 de la Figure 2.
La Figure 7est une vue en coupe au niveau de la ligne 7-7 de la Figure 3.
Les Figures 8 et 9 sont des vues schématiques mettant en évidence l'action de l'anneau cylindrique inférieur du piston.
Le piston qui est représenté dans les dessins comprend une tête ou fond 10 comportant une paroi sommitale et une paroi latérale cylindrique, une jupe 11 comportant des flasques 12 qui représentent des cordes sous-tendant des arcs du pourtour du piston, une partie cylindrique infé- rieure 13 et des faces de poussée 14 et 15. Les bossages 16 recevant l'axe reliant la bielle au piston sont portés par les flasques sous-tendantes 12.
Lorsque ce piston fonctionne dans un moteur, la totalité de la force appliquée contre son sommet est transmise à la bielle par l'intermédiaire des parties de ce piston qui relient les bossages 16 à la tête 10. Une caractéristique du présent piston réside dans une entretoise nervurée perfectionnée reliant la tête 10 à chacun des bossages 16.
Ces entretoises nervurées doivent avoir un poids minimum pour une résistance maximum contre la rupture et spécialement contre les efforts tendant à cintrer ou gauchir les bossages 16 vers l'intérieur -oar rapportà la tête 10. En ce qui concerne ces efforts, l'axe neutre de l'entretoise
EMI4.1
.........
<Desc/Clms Page number 5>
qui est représentée dans la Figure 4 et qui est perpendicu- 1-aire à l'axe géométrique des bossages 16. Pour assurer une robustesse maximum, les parties du piston sont étudiées de façon que de grandes masses de métal se trouvent de part et d'autre de l'axe neutre en question et en soient considérablement espacées. Dans la réalisation mécanique qui est représentée, ce but est atteint par la combinaison de parties décrite ci-après.
Un montant fuselé 17 est relié par son extrémité la plus large à la paroi latérale de la tête et est assujettie par son extrémité inférieure à l'extrémité externe des bossages 16. Ce montant 17 est placé à l'extérieur de l'axe neutre de l'entretoise nervurée. Les régions des flasques sous-tendantes 12 qui s'étendent entre la tête 10 et les bossages 16 sont situées à l'intérieur, c'est-à-dire en retrait par rapport à l'axe neutre de l'entretoise. Une nervure renforçatrice centra.le 18 s'étend vers le haut le long de la face interne du montant 17 depuis le bossage,
16 jusqu'à, la tête 10, se continue en travers de la face inférieure de cette tête puis longe de haut en bas le montant 17 qui se trouve du côté opposé du piston.
Deux nervures latérales inclinées 19 partent du bossage 16 et longent la paroi latérale de la tête jusqu'à sa paroi sommitale. Ces nervures 19 font saillie vers l'intérieur à partir des côtés latéraux du montant fuselé 17 et, au- delà de leur liaison avec le flasque 12, se prolongent plus avant vers l'intérieur pour donner lieu à une plus grande masse de métal déportée vers l'intérieur par rapport à l'axe neutre de l'entretoise. Cette disposition donne naissance à une sorte de poutrelle en U dont les jambages traversent l'axe neutre de l'entreto ise , la, nervure ren-
<Desc/Clms Page number 6>
forçatrice supplémentaire 18 étant disposée verticalement dans la gouttière formée par cette poutrelle en U.
Grâce à cette construction, degrandes masses de métal se trouvent disposées de part etd'autre de l'axe neutre de l'entretoise tout en étant espacées et offrent une résistance maximum aux efforts de compression et de tension résultant des forces qui tendent à tordre cette entretoise par rapport à cet axe neutre.
L'extrémité supérieure de la face de poussée 14 est séparée de la tête par une fente 20 ; uneautre fente 21 s'étend vers le bas partiellement à travers cette face de poussée 14. Quant à la face de poussée 15, elle ne comporte pas de fente et demeure attachée à la tête. Les bords latéraux de chacune des faces de poussée sont en relief et forment des lignes courbes qui convergent vers le sommet de la face de poussée.
Chacune des flasques sous-tendantes 12 est coupée d'une fenêtre 23 en forme d'L obtenue le plus souvent au cours de la coulée du piston. La branche horizontale de chacune de ces fenêtres 23 en L s'étend du côté de la face de poussé 15 entre le bord supérieur de l'embase circulaire 13 et le bossage 16, tandis que la branche verticale de chaque fenêtre 23 s'étend vers le haut entre le bossage 16 et la face de poussée 15. Les branches verticales de ces fenêtres 23 s'étendent vers le haut au-delà de l'extrémité inférieure de la fente 21 et c'est l'amplitude du chevauchement de cette fente descendante 21 et des branches verticales des fenêtres 23 en L qui détermine dans une large mesure la flexibilité relative de la jupe du piston.
Dans la construction qui est représentée ici, ce chevauchement représente 40% du diamètre de la jupe, mais
<Desc/Clms Page number 7>
Une nervure fuselée 22 descend à partir de chacun des bossages 16 en faisant un certain angle par rapport à la verticale et à l'horizonta.le. Chacune de ces nervures 22 s'étend le long de la face externe d'une des flasques sous... tendantes 12 et est dirigée vers la face de poussée fendue 14. Un des rôles des nervures 22 est de renforcer les flasques 12 pour les mettre à l'abri d'une fêlure possible ; un autre rôle est de donner à la jupe du piston un pouvoir de torsion profitable,, ainsique cela va maintenant être décrit.
Dans l'hypothèse où la tête d'un piston est séparée de sa jupe par une ou plusieurs fentes, la tête, en se dilatant sous l'action de la chaleur due au fonctionnement, écarte les bossages de l'axe du piston, de sorte que si une liaison rigide s'étend en droite ligne de haut en bas depuis ces bossages jusqu'à la partie inférieure circulaire} cette dernière partie se trouve tirée vers l'extérieur sous les bossages, cette torsion de la jupe diminuant son diamètre à la hauteur du diamètre perpendiculaire à l'axe des bossages.
C'est ainsi que, dans la Figure 8, les lettres B re-oré- sentent des points situés sur l'anneau inférieur, juste au-dessous des bossages de l'axe du piston. Si la dilatation de ces bossages se transmet directement aux points B, la paroi de la jupe en ces points se trouvera déportée vers l'extérieur d'une distance G, et le diamètre perpendiculaire à l'axe des bossages sera diminué de façon correspondante de la quantité D.
Par contre, dans le piston rpnrésenté ici, le mouvement vers l'extérieur des bossages 16 n'est pas transmis aux points B, mais est supporté par les nervures 22 jusqu'aux points A (comme le montre la Figure 9),ce qui a pour effet
<Desc/Clms Page number 8>
de faire dévier la jupe de la distance G en ces points.
Cette action se traduit par une déviation F de la jue à la hauteur de l'axe des bossages 16, laquelle déviation est plus grande que la distance G et occasionne une déviation
EMI8.1
corresnondante E à la hauteur du diamètre perpendiculaire à l'axe des bassages, cette distance E étant plus grande que la distance D de la Figure 8.
Dans les deux cas , la partie inférieure circulaire est meulée pour avoir une forme ovale, le petit axe de cet cvcle correspondant à l'axe des bossages de façon à permet-
EMI8.2
tre le f:iOl;ve.:ls:1t de la paroi vers l'exté1-ieur le long de cet axe. Les nervures 22 prévues ici transmettent le mouvement des bossages vers l'extérieur à la partie inférieure circulaire en des points espacés de l'axe des bossages, les deux points se trouvant du même côté de cet axe, ce qui utilise un plus grand bras de levier et occasionne une diminution plus grande du diamètre effectif de la jupe que s'il y avait une liaison verticale entre les bossages et la partie inférieure circulaire.
Cette torsion profitable produit une diminution relativement grande du diamètre effectif de la jupe grâce aux forces qui se manifestent à l'intérieur du piston et sans faire appel à la pression exercée par la paroi du cylindre contre la jupe.
Au cours de son meulage, la jupe acquiert une forme ovale dans toute sa longueur, le petit diamètre de l'ovale devant coïncider avec l'axe des bossages du piston. Il est désirable que l'cvalisation soit aussi faible que possible aux faces de poussée par ce que moins il y a d'ovalisation, mieux ces faces de poussée portent. L'ovalisation peut être
<Desc/Clms Page number 9>
permettre le réglage convenable du diamètre perpendiculaire à ces bossages, ainsi qu'il a été décrit ci-dessus.
Des parties de l'embase cylindrique 13 constituent des arcs non interrompus au-dessous des bossages 16 ; ces arcs coopèrent avec les fenêtrez en L pour permettre la torsion profitable qui a été décrite plus haut.
La construction de la jupe telle qu'elle a été décrite ci-dessus tient compte de la dilatation excessive de l'alliage de faible poids à la base de la jupe, grâce aux fenêtres en L et à la torsion profitable, et au sommet de la jupe grâce à la fente en.T, aux reliefscourbes et à la torsion profitable. Ce sont ces particularités constructives qui se conjuguent pour réaliser la dilatation convenable de la région médiane de la jupe.
La tête du piston est creusée de rainures 24 destinées à recevoir les segments d'étanchéité, et d'une rainure 25 destinée à loger un segment racleur d'huile. Des trous 26 sont pratiqués au fond de cette rainure 25 pour permettre à l'huile ainsi raclée de s'échapper à l'intérieur du piston.
La disposition particulière de ces trous pour l'huile constitue une des caractéristiques particulières de ce piston perfectionné.
On sa.it que, dans un piston de construction usuelle, huit à douze trous à huile sont uniformément espacés sur le pourtour de la tête du piston. Là où une des faces de poussée ou les deux sont fendues à partir de la tête, la présence des trous à huile dans le voisinage de la ligne centrale traversant les faces de poussée (P-P dans la Figure 7) se traduit par un affaiblissement de la tête du piston au-dessus de la fente. C'est là un innonvénient qui est évité dans le présent piston. En effet, cet affaiblissement
<Desc/Clms Page number 10>
est évité en espaçant inégalement les trous à huile dans la têtes les deux trous les plus voisins de la ligne centrale P-P latéralement à la fente 20 étant plus espacés l'un de l'autre que le reste des trous.
Selon la réalisation qui est représentée, ces trous sont espacés d'environ 30 par rapport à la ligne centrale. Cet espacement plus grand des trous pour l'huile peut être prévu au-dessus d'une seule des faces de poussée ou des deux. Des expériences permettent de constater que de semblables trous pour l'huile sont sensi- blement aussi efficaces que des trous uniformément espacés en ce qui concerne l'économie d'huile, la disposition ici décrite ayant, au surplus, l'avantage d'augmenter notablement la robustesse de la tête du piston.
Si l'on considère, par exemple , l'hypothèse d'un certain piston comportant une face de poussée fendue à partir de la tête et des trous pour l'huile uniformément espacés sur son pourtour, la tête se fend ou se fêle lorsqu'on exerce une pression approximative de 3825 Kgs. en travers du centre de la tête du piston perpendiculairement à l'axe. Au con- tre,ire, quand les trous pour l'huile sont disposés comme représenté ici, le même piston résiste à des pressions supérieures à 5400 Kgs. Il s'agit là de résultats moyens d'expériences portant sur plusieurs pistons identiques mesurant à peu près 75 m/m. de diamètre.
Un autre avantage de ce mode de placement des trous pour l'huile c'est qu'une plus grande quantité d'huile reste sur la paroi du cylindre dans le trajet de la face de poussée. Ce résultat est dû à ce fait que l'huile n'est pas drainée hors de la rainure 25 logeant le segment racleur aussi rapidement au-dessus de la face de poussée et que cette
<Desc/Clms Page number 11>
cette façon, les faces de poussée qui supportent les charges de portée principales contre la paroi cylindrique bénéficient d'une meilleure lubrification sans que pour autant soit réduite l'efficacité du segment racleur sur les côtés de la chambre qui ne supportent pas les charges de poussée.