Perfectionnement apporté aux pistons en métaux légers ou alliages de métaux légers, pour moteurs à explosion. La présente invention est relative à un perfectionnement apporté aux pistons en métaux légers ou alliages de métaux légers pour moteurs à explosion, caractérisé en ce que les pistons reçoivent extérieurement au moins une ceinture faite d'un métal autre que celui qui constitue ces pistons; les flancs des gorges à segments étant constitués par le métal de ladite ceinture.
Les pistons en métaux légers ou alliages de métaux légers présentent des avantages sur les pistons constitués par d'autres métaux, en ce que la légèreté du métal permet de réaliser de fortes sections résistantes sous un poids réduit. D'autre part, la conductibilité thermique de métaux ainsi employés permet généralement d'augmenter la compression volumétrique, le rendement, la vitesse et la puissance des moteurs.
Par contre, l'usure et le matage des gorges sont plus rapides, et le frottement du métal du piston, sur le métal constituant le corps du cylindre, n'est pas avantageux. L'application de la présente invention permet de conserver les avantages des pistons légers en supprimant ces inconvénients.
Le dessin annexé représente, à 'titre d'exemple, plusieurs formes de réalisation de l'objet de l'invention.
La fig. 1 est une coupe par un plan dia métral d'un piston, muni d'une ceinture creusée de gorges à segments; La fig. 2 est une coupe analogue avec variante de fixation de la ceinture; La fig. 3 est une coupe analogue d'un autre piston muni de ceintures constituant les flancs des gorges à segments; La fig. 4 est un plan coupe d'uta piston muni de portions de bagues constituant les flancs des gorges- à segments; La fig. 5 montre un piston muni d'une chemise creusée de gorges à segments; La fig. 6 est une variante de fixation d'une ceinture sur un piston;
La fig. 7 est une autre variante, montrant l'application sur un piston de plusieurs cein- turcs creusées de gorges à segments et laissant entre elles une nouvelle gorge à segments; La fig. 8 est une variante de réalisation, nécessitant un segment de forme spéciale; Les fig. 9, 10, Il et 12 représentent trois autres variantes, la fig. 9 étant une coupe, les fig. 10 et 11 une coupe et une élévation correspondantes, la fig. 12 une coupe partielle.
Dans l'exemple représenté par la fig. 1, le piston a peut recevoir une ceinture b, montée et fixée de toute manière convenable, par exemple par forçage à chaud ou à froid (partie de droite de la figure) ou par vissage (partie gauche). Dans les formes de réalisa tion ultérieurement décrites, il sera montré que la fixation des ceintures ou chemises peut avoir lieu d'une autre manière.
Dans la ceinture b, qui est d'un métal autre que celui qui constitue le piston, sont creusées des gorges à segments c. Naturelle ment, le métal de la ceinture b est choisi de manière à satisfaire aussi complètement que possible aux conditions de travail auxquelles sont soumises les gorges des segments.
Dans l'exemple représenté par la fig. 2, la ceinture b porte des saillies cylindriques qui s'engagent dans des gorges correspon dantes du piston, le montage ayant lieu à chaud, la ceinture b étant suffisamment dilatée.
Dans l'exemple représenté par la fig. 3, le piston reçoit une série de ceintures d, qui, dans ce cas particulier, ont été noyées au moulage. Ces ceintures d constituent les flancs des gorges à segments c.
Les ceintures <I>b ou d</I> peuvent ne pas être d'un seul morceau, mais être constituées de plusieurs portions de bague, entre lesquelles existe un intervalle, en forure de chevron par exemple, empli par le métal du piston au moment de son moulage. Un tel dispositif, représenté par la fig. 4, évite les inconvé nients dûs à la différence existant entre les coefficients de dilatation des métaux.
Dans le cas où les ceintures ou portions de ceinture sont ainsi fixées par moulage, les parties noyées peuvent recevoir toutes formes, saillies ou creux convenables permettant d'obtenir une solide fixation. Par exemple, dans le cas de la fig. 3, les ceintures d sont taillées en queue d'hironde et portent en outre des aspérités sur les faces de joint.
Dans l'exemple représenté par la fig. 5, le piston ca reçoit une chemise b recouvrant presque en entier sa surface latérale. Cette chemise pourrait d'ailleurs le recouvrir corn- plétement. Elle comporte, dans l'exemple re présenté, des gorges ainsi que des parties vides de forme quelconque, destinées à diminuer le poids de l'ensemble; elle est fixée au pistou par arrêtage au moyen de vis, mais il est bien évident que les autres modes de fixation pourraient être aussi bien appliqués.
En particulier, dans le cas où elle est fixée au moulage, elle peut être constituée de plu sieurs parties laissant entre elles un intervalle empli par le métal du piston et porter toutes aspérités convenables.
Dans l'exemple représenté par la fig. 6, la ceinture b est noyée dans le métal du piston au moment du moulage et a une sec tion en queue d'hironde assurant cette fixa tion. La ceinture b porte les gorges à segments c; d'autre part, celle-ci porte un rebord cy lindrique e, le diamètre de la partie médiane du piston étant légèrement inférieur à celui dudit rebord, de façon à ménager une pelli cule d'huile de graissage servant à la lubri fication de l'axe et à améliorer l'étanchéité.
Il est possible de modifier la forme de réalisation de la fig. 3 comme il est indiqué par la fig. 7. Les ceintures b et b' sont mu nies chacune d'une gorge à segment et laissent entre elles un espace égal à la largeur d'une de ces gorges. Cet espace peut constituer une nouvelle gorge à segments.
La fir;.8 représente un piston muni de bagues f encastrées au moulage dans le métal du piston. Ces bagues font saillie sur le fond d'une rainure g pratiquée dans le piston s. Sur les bagues f se montent des segments R de forme spéciale creusés de gorges i qui s'emboîtent sur les bagues f. La largeur du segment est inférieure à celle de la rainure g, de manière à ce que le segment ne soit jamais en contact avec le métal du piston, mais seulement avec la bague f. En d'autres termes, dans cette réalisation, le segment porte une gorge se montant sur une saillie du piston, à l'inverse de ce qui a lieu ordinairement.
La fig. 11 montre en coupe une variante de réalisation du dispositif indiqué par la fig. 8; les bagues f sont les ailes d'une couronne Is de section en U, noyée au moulage et portant des trous l permettant à cet effet le passage du métal du piston.
Les fig. 10 et 11 montrent en coupe et élévation partielles une variante du dispositif précédent, dans laquelle la couronne en m comporte des languettes découpées et rabat tues q, disposées préalablement en quinconce et jouant le rôle des bagues f, les orifices ainsi déterminés remplaçant les trous 1. Le nombre de bagues interrompues ainsi formées ne dépend que de la hauteur de l'âme de la couronne.
La fig. 12 montre une disposition dans laquelle le segmente de forme spéciale, appuie sur la couronne ya formant gorge, noyée au moulage et maintenue par l'encastrement partiel de l'épaisseur r de ses ailes.
Il est visible que, par l'application du perfectionnement faisant l'objet de l'invention, les segments sont uniquement en contact par leurs faces latérales, avec un métal résistant au matage, alors que le poids du piston est à peine supérieur à celui d'un piston analogue en métaux légers ou alliages de métaux légers. Ce perfectionnement dans la construc tion des pistons peut être intégralement appli qué à la réparation de pistons constitués d'un métal quelconque, qui sont usés ou dont les gorges sont matées; il suffit de rapporter sur eux une chemise ou des ceintures, fixées par tout moyen approprié et de la manière in diquée précédemment.
Improvement brought to pistons in light metals or alloys of light metals, for internal combustion engines. The present invention relates to an improvement made to pistons made of light metals or alloys of light metals for internal combustion engines, characterized in that the pistons receive on the outside at least one belt made of a metal other than that which constitutes these pistons; the flanks of the segment grooves being formed by the metal of said belt.
Pistons made of light metals or alloys of light metals have advantages over pistons made of other metals, in that the lightness of the metal allows large resistant sections to be produced under reduced weight. On the other hand, the thermal conductivity of metals thus used generally makes it possible to increase the volumetric compression, the efficiency, the speed and the power of the engines.
On the other hand, the wear and the matting of the grooves are faster, and the friction of the metal of the piston, on the metal constituting the cylinder body, is not advantageous. The application of the present invention makes it possible to retain the advantages of light pistons while eliminating these drawbacks.
The accompanying drawing shows, by way of example, several embodiments of the object of the invention.
Fig. 1 is a section through a dia métral plane of a piston, provided with a belt hollowed out of grooves with segments; Fig. 2 is a similar section with a variant of the attachment of the belt; Fig. 3 is a similar section through another piston provided with belts constituting the flanks of the segment grooves; Fig. 4 is a sectional plane of the piston provided with portions of rings constituting the sides of the grooves with segments; Fig. 5 shows a piston provided with a liner hollowed out with segment grooves; Fig. 6 is a variant of fixing a belt on a piston;
Fig. 7 is another variant, showing the application on a piston of several belts hollowed out with grooves with segments and leaving between them a new groove with segments; Fig. 8 is an alternative embodiment, requiring a segment of special shape; Figs. 9, 10, 11 and 12 represent three other variants, FIG. 9 being a section, FIGS. 10 and 11 a corresponding section and elevation, FIG. 12 a partial cut.
In the example represented by FIG. 1, the piston a can receive a belt b, mounted and fixed in any suitable manner, for example by forcing hot or cold (right part of the figure) or by screwing (left part). In the embodiments described later, it will be shown that the fastening of the belts or shirts can take place in another way.
In the belt b, which is of a metal other than that which constitutes the piston, are hollowed out grooves with segments c. Naturally, the metal of the belt b is chosen so as to satisfy as completely as possible the working conditions to which the grooves of the segments are subjected.
In the example represented by FIG. 2, the belt b carries cylindrical projections which engage in corresponding grooves of the piston, the assembly taking place hot, the belt b being sufficiently dilated.
In the example represented by FIG. 3, the piston receives a series of belts d, which, in this particular case, were embedded in the molding. These belts d constitute the flanks of the segment grooves c.
The belts <I> b or d </I> may not be in one piece, but be made up of several ring portions, between which there is an interval, in a chevron bore for example, filled with the metal of the piston at the time of its molding. Such a device, represented by FIG. 4, avoids the drawbacks due to the difference existing between the expansion coefficients of metals.
In the case where the belts or belt portions are thus fixed by molding, the embedded parts can receive any suitable shape, protrusion or hollow making it possible to obtain a solid fixing. For example, in the case of FIG. 3, the belts d are cut in the shape of a dovetail and furthermore have asperities on the joint faces.
In the example represented by FIG. 5, the piston ca receives a jacket b almost entirely covering its side surface. This shirt could also cover it completely. It comprises, in the example shown, grooves as well as empty parts of any shape, intended to reduce the weight of the assembly; it is fixed to the pistou by stopping by means of screws, but it is quite obvious that the other modes of fixing could be applied as well.
In particular, in the case where it is attached to the molding, it can be made up of several parts leaving between them a gap filled by the metal of the piston and bear all suitable roughness.
In the example represented by FIG. 6, the belt b is embedded in the metal of the piston at the time of molding and has a cross-sectional section ensuring this fixing. The belt b carries the segment grooves c; on the other hand, the latter carries a cylindrical rim e, the diameter of the median part of the piston being slightly less than that of said rim, so as to provide a layer of lubricating oil serving for the lubrication of the 'axis and improve sealing.
It is possible to modify the embodiment of FIG. 3 as indicated by FIG. 7. The belts b and b 'are each provided with a segment groove and leave between them a space equal to the width of one of these grooves. This space can constitute a new groove with segments.
The fir; .8 represents a piston provided with rings f embedded in the molding in the metal of the piston. These rings protrude from the bottom of a groove g made in the piston s. Specially shaped segments R are mounted on the rings f with grooves i which fit onto the rings f. The width of the ring is less than that of the groove g, so that the ring is never in contact with the metal of the piston, but only with the ring f. In other words, in this embodiment, the ring has a groove mounting on a projection of the piston, unlike what usually occurs.
Fig. 11 shows in section an alternative embodiment of the device indicated by FIG. 8; the rings f are the wings of a crown Is of U-shaped section, embedded in the molding and carrying holes l allowing for this purpose the passage of the metal of the piston.
Figs. 10 and 11 show in partial section and elevation a variant of the previous device, in which the crown in m comprises cut out tongues and flap tues q, arranged beforehand staggered and playing the role of the rings f, the orifices thus determined replacing the holes 1 The number of interrupted rings thus formed depends only on the height of the core of the crown.
Fig. 12 shows an arrangement in which the segment of special shape presses on the crown forming a groove therein, embedded in the molding and maintained by the partial embedding of the thickness r of its wings.
It can be seen that, by applying the improvement which is the subject of the invention, the segments are only in contact by their lateral faces, with a metal resistant to matting, while the weight of the piston is barely greater than that a similar piston made of light metals or alloys of light metals. This improvement in the construction of pistons can be fully applied to the repair of pistons made of any metal, which are worn or whose grooves are mat; it suffices to bring on them a shirt or belts, fixed by any suitable means and in the manner indicated above.