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"PISTON EN METAL LEGER AVEC DOUILLE DE COUSSINET DE L'AXE
DU PIED DE BIELLE NOYEE PAR COULEE ".
Il est connu de munir les pistons en métal léger d'une douille en acier dans les coussinets de l'axe du pied de bielle afin d'obtenir une meilleure portée de l'axe du pied debielle. Des douilles de ce genre peuvent être soit emmanchées à froid dans le piston en métal léger chauffé, de sorte qu'elles y sont fixées par une certaine tension de frettage, ou il est recommandable de les rapporter par coulées Mais dans les deux modes d'exécution l'axe du pied de bielle était supporté par la douille.
De plus,il n'est plus nouveau de disposer entre l'axe du pied de bielle et la douille en acier rapportée par coulée une boî te ou un fourreau de frottement, flottant ou fixe, qui permet à
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l'axe du pied de bielle de tourner d'une manière irréprochable à l'état de travail chaud*Cependant,, des exécutions de ce gen- re, particulièrement dans leurs applications aux pistons de grandes dimensions ne permettent pas d'utiliser les bonnes pro- priétés de glissement du matériau constitutif du piston en l'utilisant comme matériau constitutif du coussinet de l'axe du pied de bielle.
Des essais de réalisation d'un piston en métal léger d'un type relativement grand sans douille ont montré qu'à l'état chaud de travail il existe un jeu de frottement telle- ment grand entre l'axe du pied de bielle et le coussinet de l'axe du pied de bielle que la pellicule de graissage était dé- truite au cours du travail.
C'est pourquoi on a déjà essayé par des constructions correspondantes de l'axe du pied de bielle de compenser la dilatation thermique du trou de forage ou de l'alésage du coussinet de l'axe du pied de bielle: De plus, on a déjà proposé aussi de diminuer les dilatations thermiques de grandeurs inadmissibles par la disposition d'une armature à la périphérie extérieure du coussinet de l'axe du pied de biel- le, cette armature étant constituée par un matériau d'un moindre coefficient de dilatation thermique.
Dans le but de surmonter ces difficultés l'invention fait également usage de l'idée de prévoir dans les coussinets de l'a- xe du pied de bielle une douille rapportée par coulée. Cepen- dant, la douille est disposée dans ce cas non pas, comme jusqu' ici, de manière qu'elle supporte l'axe du pied de bielle, mais elle est noyée dans le matériau constitutif des coussinets de l'axe du pied debielle de manière que l'axe du pied de bielle soit supporté par le matériau constitutif du piston et que ce matériau serve de couche de frottement ou de glissement au dit axe.
La douille est utilement fermée suivant toute sa périphé- rie ou sur tout son pourtour,de manière à pouvoir supporter les tensions ou efforts de traction qui se produisent lors de l'échauffement du piston* Le matériau constitutif de la douille
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est choissi de manière que sa dilatation thermique correspon- de à celle de l'axe du pied de bielle ou lui soit même infé- rieure.
Par la disposition d'une douille en forme de bague fermée à l'intérieur ,de l'épaisseur de la paroi du coussinet de l'a- xe du pied de bielle il se formera,lors de la solidification du matériau du piston un faible intervalle du coté intérieur de cette bague. Mais lors de l'échauffement du piston à la tempé- rature de travail cette fente est compensée de sorte que le matériau du piston se pose contre la face intérieure de la baguer Or, lors du refroidissement du matériau du piston, après la coulée de ce dernier,le matériau du piston enserre aussi par rétrécissement simultanément la face extérieure de la bague, de sorte qu'il se produit dans la bague des tensions de pression et dans le matériau du coussinet de l'axe du pied de bielle des tensions de traction.
Ces tensions se compensent jusqu'à un certain degré pendant le travail, de sorte qu'à l'état chaud de travail la bague noyée par coulée est presqu'exempte de ten- 'sions, ou s'applique avec une tension essentiellement moindre qu'à l'état froid par sa périphérie extérieure dans le coussinet de l'axe du pied de bielle.
Le jeu de frottement entre l'axe du pied de bielle et l'alé- sage du coussinet de l'axe du pied de bielle ne peut s'agrandir lors de l'échauffement du piston que seulement d'autant que le permet l'interstice ou l'espace d'air entre le diamètre intérieur de la bague noyée par coulée et le matériau du piston. Cette différence est relativement petite et admissible sans restric- tions.
Du reste, par le fait que la bague est noyée par coulée à une certaine température,l'interstice peut être réglé de manière qu'il soit tel que . nécessaire ou qu'on en a besoin dans chaque cas.' L'élasticité du matériau intérieur, donc du matériau du piston, peut être essentiellement accrue par le fait que la bague est noyée par coulée seulement sur trois cotés et que
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le matériau du piston est absent ou supprimé du côté de l'ex- trémité tournée vers la bielle.
Cependant, si ce moyen ne permet pas d'obtenir une élasticité suffisamment grande de la paroi intérieure dans le coussinet de l'axe du pied de bielle,il est en outre possible d'augmenter l'élasticité du coussinet de l'axe du pied de bielle,à l'intérieur, par la disposition de fentes longitudinales et transversales, dans une telle mesure que les efforts excessifs dans le matériau du piston soient évités et que les tensions de grandeur inadmissible soient com- pensées.
De plus, il est recommandable de régler aussi la dila- tation effective de l'alésage lors de l'échauffement du piston, en faisant varier le rapport de l'épaisseur de la paroi du coussinet de l'axe du pied de bielle:
Les dessins représentent des exemples d'exécution non limitatifs de l'inventions
La figure I représente en coupe longitudinale un piston a avec un axe de pied de bielle b, une bielle c, deux bagues d'ar- rêt d de l'axe du pied de bielle et deux douilles noyées par coulée e disposées de manière que l'axe du pied de bielle soit suppor- té des deux côtés par le matériau constitutif de piston sans qu'il se produise¯un contact avec les douilles e.
Dans le coussinet gauche de l'axe du pied de bielle la douille est noyée de toute part par coulée,alors que dans le coussinet droit de l'axe du pied de bielle elle est noyée par coulée seulement de trois côtés.
La figure 2 représente à nouveau le même piston.des fentes longitudinales f étant prévues suivant cette forme d'exécution dans le coussinet gauche de l'axe du pied de bielle,ces fentes servant à rendre élastique le matériau disposé à l'intérieur de la douille. Dans le coussinet droit de l'axe du pied de bielle on a représenté des fentes radiales g.
Suivant la figure 3 on a prévu dans le coussinet gauche de l'axe du pied de bielle des fentes h se présentant sous forme
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d'angle droit ou de T, en étant formées partiellement par des fentes radiales et partiellement par des fentes longitudinales.
Dans le coussinet de droite de l'axe du pied de bielle les fentes 1 ont une forme curviligne, par exemple en spirale. Par des fentes de ce genre qui peuvent être configurées àvolonté suivant le genre d'efforts subis on parvient à ce que l'inté- rieur de l'alésage du coussinet de l'axe du pied de bielle devien- ne tellement élastique qu'à l'état chaud de travail il se pro- duit un jeu de frottement suffisamment petit et qu'un élargis- sement de l'alésage du coussinet de l'axe du pied de bielle par battement ainsi qu'un cliquetis de l'axe du pied de bielle, sont évités avec certitude.;
Par des procédés particuliers la bague ou la douille décrite plus haut peut aussi être noyée par forgeage dans le coussinet en métal léger de l'axe du pied de bielle de sorte qu'avec des pistons forgés le même effet est obtenu aux mêmes conditions.
Les douilles noyées par coulée n'ont pas besoin d'être en acier .,telles que les présentent généralement les exécutions connues, mais peuvent aussi être constituées d'un matériau métal- lique différent de celui du piston, par exemple en fonte grise ou en bronze.
REVENDICATIONS
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I) Piston¯en métal léger avec douille de coussinet d'axe de pied de bielle,rapportée par coulée,caractérisé en ce que la douille est disposée dans le matériau constitutif du coussinet de l'axe du pied de bielle de manière à se trouver ou a être logée à l'intérieur du matériau constitutif du coussinet de l'axe du pied de bielle.
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"LIGHT METAL PISTON WITH SHAFT BUSHING
OF THE CONNECTING ROD FLOODED BY CAST ".
It is known practice to provide the light metal pistons with a steel sleeve in the bearings of the connecting rod axis in order to obtain a better range of the connecting rod axis. Bushes of this kind can either be cold pressed into the heated light metal piston, so that they are fixed there by a certain shrinking tension, or it is advisable to return them by casting. But in both modes of execution the axis of the small end was supported by the sleeve.
In addition, it is no longer new to have between the axis of the small end and the steel bush added by casting a box or a friction sleeve, floating or fixed, which allows
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the axis of the connecting rod to rotate flawlessly in the hot working condition * However, executions of this kind, particularly in their applications to large pistons do not allow the use of the correct ones. sliding properties of the constituent material of the piston by using it as the constituent material of the bearing of the axle of the small end.
Tests of a light metal piston of a relatively large type without a sleeve have shown that in the hot working state there is such a large friction clearance between the axis of the connecting rod end and the bearing of the connecting rod axle that the lubricating film was destroyed during work.
This is why we have already tried by corresponding constructions of the small end axis to compensate for the thermal expansion of the borehole or of the bearing bore of the connecting rod axle: In addition, we have It has also already been proposed to reduce the thermal expansions of inadmissible magnitudes by the arrangement of a reinforcement at the outer periphery of the bearing of the axis of the connecting rod, this reinforcement being made of a material with a lower coefficient of thermal expansion .
In order to overcome these difficulties, the invention also makes use of the idea of providing in the bearings of the small end of the connecting rod a sleeve inserted by casting. However, the bush is in this case not arranged, as before, so that it supports the axis of the connecting rod small end, but it is embedded in the material constituting the bearings of the connecting rod axle. so that the axis of the small end is supported by the material constituting the piston and that this material acts as a friction or sliding layer for said axis.
The sleeve is usefully closed along its entire periphery or over its entire periphery, so as to be able to withstand the tensions or tensile forces which occur when the piston heats up. * The material of which the sleeve is made
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is chosen so that its thermal expansion corresponds to that of the axis of the small end or is even less than it.
By the arrangement of a bush in the form of a closed ring inside, the thickness of the wall of the bearing of the pin of the connecting rod small end will form, during the solidification of the material of the piston a small interval on the inner side of this ring. However, when the piston heats up to the working temperature, this slot is compensated so that the material of the piston rests against the inner face of the ring Or, when the material of the piston cools, after the casting of this last, the material of the piston also shrinks simultaneously the outer face of the ring, so that pressure stresses occur in the ring and in the material of the bearing of the connecting rod shaft axle tension tensions .
These tensions compensate to a certain degree during working, so that in the hot working state the cast-in ring is almost tension-free, or is applied with substantially less tension than. 'in the cold state by its outer periphery in the bearing of the axis of the small end.
When the piston heats up, the friction clearance between the small end axis and the bearing bore of the connecting rod axle bearing may increase only as much as possible. gap or air space between the inside diameter of the cast-embedded ring and the piston material. This difference is relatively small and permissible without restrictions.
Moreover, by the fact that the ring is embedded by casting at a certain temperature, the gap can be adjusted so that it is. necessary or needed in each case. ' The elasticity of the internal material, therefore of the material of the piston, can be essentially increased by the fact that the ring is embedded by casting only on three sides and that
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piston material is absent or removed from the side of the end facing the connecting rod.
However, if this means does not make it possible to obtain a sufficiently large elasticity of the inner wall in the bearing of the axis of the connecting rod, it is also possible to increase the elasticity of the bearing of the axis of the foot. of connecting rod, inside, by the arrangement of longitudinal and transverse slots, in such a way that the excessive forces in the material of the piston are avoided and that the tensions of inadmissible magnitude are compensated.
In addition, it is advisable to also adjust the effective expansion of the bore during heating of the piston, by varying the ratio of the wall thickness of the bearing to the connecting rod pin:
The drawings represent non-limiting examples of execution of the inventions
FIG. I represents in longitudinal section a piston a with a small end pin b, a connecting rod c, two stop rings d of the small end pin and two casing embedded by casting e arranged so that the connecting rod axis is supported on both sides by the material constituting the piston without any contact with the bushings e.
In the left bearing of the small end axis, the sleeve is embedded on all sides by casting, while in the right bearing of the connecting rod axis it is embedded by casting only on three sides.
FIG. 2 again represents the same piston. Longitudinal slots f being provided according to this embodiment in the left bearing of the axis of the small end, these slots serving to make elastic the material placed inside the rod. socket. Radial slots g have been shown in the right bearing of the connecting rod axis.
According to Figure 3 there are provided in the left bearing of the axis of the small end of the slots h in the form
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of right angle or T, being formed partially by radial slots and partially by longitudinal slots.
In the bearing on the right of the axis of the connecting rod, the slots 1 have a curvilinear shape, for example in a spiral. By slits of this kind which can be configured at will according to the kind of forces undergone, it is possible that the inside of the bore of the bearing of the connecting rod axle becomes so elastic that when working hot, there is a sufficiently small frictional play and a widening of the bearing bore of the connecting rod pin shaft by beating as well as a rattling of the shaft pin. connecting rod, are avoided with certainty .;
By special processes, the ring or sleeve described above can also be embedded by forging in the light metal bearing of the axis of the small end so that with forged pistons the same effect is obtained under the same conditions.
Cast-in bushings do not need to be made of steel, as generally known in known designs, but can also be made of a metallic material different from that of the piston, for example gray cast iron or in bronze.
CLAIMS
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I) Light metal piston with connecting rod end bearing bush, added by casting, characterized in that the bushing is arranged in the material constituting the connecting rod axle bearing so that it is or be housed inside the material constituting the bearing of the axis of the small end.