FR2579673A1

FR2579673A1 - Composite piston for IC engine

Info

Publication number: FR2579673A1
Application number: FR8604425A
Authority: FR
Inventors: Jordan Gentscheff
Original assignee: MAN B&W Diesel GmbH
Current assignee: MAN B&W Diesel GmbH
Priority date: 1985-03-30
Filing date: 1986-03-27
Publication date: 1986-10-03
Also published as: NO163875C; FI80764B; DE3511836C1; NO861249L; NO163875B; FR2579673B1; FI861181A; NL8600773A; FI861181A0; NL192690C; FI80764C; NL192690B

Abstract

The composite engine piston comprises top and bottom parts secured together by clamping screws, with one or more rings in the bottom part and the remainder in the top part. An annular groove is formed where the parts butt together by undercuts in their outer walls. The groove (17) is of wedge-section. The top and/or bottom flank (20,19) is at between 5 and 30 deg. to the plane at which the top and bottom parts (2,3) bear against each other (15.16).

Description

L'invention concerne un piston composé pour moteurs à combustion interne à pistons alternatifs, comprenant une partie supérieure et une partie inférieure assemblée à la première par des vis de serrage, et comportant une garniture de segments qui est composée de plusieurs segments dont au moins l'un est logé dans une gorge annulaire de la partie inférieure du piston tandis que les autres sont logées dans des gorges annulaires de la partie supérieure du piston, dans lequel-la partie supérieure du piston est appuyée par le bord inférieur de sa paroi extérieure sur le bord supérieur de la paroi extérieure de la partie inférieure du piston, une fente annulaire circonférentielle radiale étant prévue en avant de ce plan de joint, cette fente étant formée par un évidement du bord inférieur de la paroi extérieure de la partie supérieure du piston et par un évidement du bord supérieur de la paroi extérieure de la partie inférieure du piston, et dans lequel le flanc supérieur annulaire de la première gorge annulaire ménagée dans la partie in férieure du piston est situé à une distance X du flanc inférieur de la fente annulaire. The invention relates to a compound piston for internal combustion engines with reciprocating pistons, comprising an upper part and a lower part assembled to the first by clamping screws, and comprising a ring lining which is composed of several segments of which at least l one is housed in an annular groove in the lower part of the piston while the others are housed in annular grooves in the upper part of the piston, in which the upper part of the piston is supported by the lower edge of its outer wall on the upper edge of the outer wall of the lower part of the piston, a radial circumferential annular slot being provided in front of this joint plane, this slot being formed by a recess in the lower edge of the outer wall of the upper part of the piston and by a recess in the upper edge of the outer wall of the lower part of the piston, and in which the annular upper flank of the prem The annular groove formed in the lower part of the piston is located at a distance X from the lower flank of the annular slot.

Un piston composé de ce genre est connu par le brevet de la R.F.A. DE 3 303 284. On a représenté un piston de ce genre sur les figures 1 et 2 pour bien faire ressortir ses inconvénients. Dans ce cas, le piston composé pour moteurs à combustion interne, désigné dans son ensemble par 1, comprend une partie supérieure 2 et une partie inférieure 3 assemblée à la première par des vis de serrage non représentées. On a représenté en 4 le fond du piston, en 5 la paroi extérieure de la partie supérieure 2 du piston et en 6 la paroi extérieure de la partie inférieure 3.Par ailleurs, il est prévu sur ce piston 1 une garniture de segments qui est composée de plusieurs segments 7, 8, 9 et 10, dont au moins l'un, le segment 10 dans ce cas, est logé dans une gorge annulaire 11 de la partie inférieure 6 tandis que les autres sont montés dans des gorges annulaires 12, 13, 14 de la partie supérieure 2. ta partie supérieure 2 est appuyée, par le bord inférieur 15 de sa paroi extérieure 5, sur le bord supérieur 16 de la paroi extérieure 6 de la partie inférieure 3 du piston.En avant de ce plan de joint des deux parties du piston, qui s'étend perpendiculairement à l'axe longitudinal du piston, est formée une fente annulaire 17 circonférentielle s'étendant radialement qui est formée par un évidement du bord inférieur 15 de la paroi extérieure 5 de la partie supérieure 2 et par un évidement du bord supérieur 16 de la paroi extérieure 6 de la partie inférieure 3. Dans le cas connu, la fente annulaire 17 est caractérisée par des flancs qui sont parallèles entre eux, à la sortie de la fabrication. Par ailleurs, le flanc annulaire supérieur 18 de la première gorge annulaire 11 prévue dans la partie inférieure 3 du piston est placé à la distance X du flanc inférieur 19 de la fente annulaire 17. Le flanc supérieur de la fente annulaire est désigné par 20. A compound piston of this kind is known from R.F.A. patent DE 3,303,284. A piston of this kind is shown in FIGS. 1 and 2 in order to highlight its drawbacks. In this case, the compound piston for internal combustion engines, generally designated by 1, comprises an upper part 2 and a lower part 3 assembled to the first by clamping screws not shown. There is shown at 4 the bottom of the piston, at 5 the outer wall of the upper part 2 of the piston and at 6 the outer wall of the lower part 3. Furthermore, there is provided on this piston 1 a lining of segments which is composed of several segments 7, 8, 9 and 10, at least one of which, the segment 10 in this case, is housed in an annular groove 11 in the lower part 6 while the others are mounted in annular grooves 12, 13, 14 of the upper part 2. the upper part 2 is supported, by the lower edge 15 of its outer wall 5, on the upper edge 16 of the outer wall 6 of the lower part 3 of the piston. In front of this plane joint of the two parts of the piston, which extends perpendicular to the longitudinal axis of the piston, is formed a radially extending circumferential annular slot 17 which is formed by a recess in the lower edge 15 of the outer wall 5 of the part upper 2 and by a recess in the upper edge 1 6 of the outer wall 6 of the lower part 3. In the known case, the annular slot 17 is characterized by flanks which are parallel to each other, at the end of manufacture. Furthermore, the upper annular flank 18 of the first annular groove 11 provided in the lower part 3 of the piston is placed at distance X from the lower flank 19 of the annular slot 17. The upper flank of the annular slot is designated by 20.

Dans ce piston composé déjà connu, on observe en utilisation les inconvénients suivants. Pendant le fonctionnement, la fente annulaire 17 se comble de résidus de combustion imbrQlés, relativement durs, ce qu'on appelle le coke, ainsi que ceci est représenté sur la figure 2 par le remplissage en hachures croisées de la fente annulaire 17. Dans le fonctionnement du moteur à combustion interne, il s'exerce sur ces régions du piston une force qui est indiquée sur la figure 2 par la flèche 21.En raison du remplissage de coke de la fente annulaire 17, cette force (flèche 21) est transmise vers l'extérieur, vers le bord du flanc 19. I1 se développe un moment Pa, ce qui peut conduire à des criques dans la partie inférieure 3 du piston, plus précisément, par suite de contraintes de tension à l'endroit indiqué par la référence 22 et par des refoulements à l'endroit indiqué par la référence 23. In this already known compound piston, the following drawbacks are observed in use. During operation, the annular slot 17 fills with relatively hard, imbricated combustion residues, which is called coke, as this is shown in FIG. 2 by the cross-hatching filling of the annular slot 17. In the operation of the internal combustion engine, a force is exerted on these regions of the piston which is indicated in FIG. 2 by arrow 21. Due to the filling of coke in the annular slot 17, this force (arrow 21) is transmitted outwards, towards the edge of the flank 19. I1 develops a moment Pa, which can lead to cracks in the lower part 3 of the piston, more precisely, due to tension stresses at the location indicated by the reference 22 and by push-backs at the place indicated by reference 23.

Face à cet état de fait, le but de l'invention est de perfectionner ce piston connu, présentant les par ticularités citées au début, de manière qu'on puisse éviter une formation de coke dans les espaces libres cités, critiques pour cette formation et, qu'on puisse éviter de cette façon, la fissuration dans ces régions. Faced with this state of affairs, the object of the invention is to improve this known piston, having the particularities mentioned at the beginning, so that a formation of coke can be avoided in the free spaces mentioned, critical for this formation and , which can be avoided in this way, cracking in these regions.

Selon l'invention, ce problème est résolu, dans un piston du genre cité au début, par le fait que la fente annulaire présente une section en coin ou en tronc de cône et que son flanc supérieur et/ou son flanc inférieur est ou sont incline(s) sur le plan de joint de la partie- supérieure et de la partie inférieure du piston. According to the invention, this problem is solved, in a piston of the kind mentioned at the beginning, by the fact that the annular slot has a wedge or truncated cone section and that its upper flank and / or its lower flank is or are tilt (s) on the joint plane of the upper and lower parts of the piston.

Grâce à la configuration donnée au piston selon l'invention, on dispose maintenant de la possibilité avantageuse de réduire la hauteur X de la nervure, c'est-à-dire de rapprocher la première gorge annulaire de la partie inférieure du piston de la fente annulaire suffisamment pour que la distance Xe mesurée entre le bord extérieur du flanc inférieur de la fente annulaire et le flanc supérieur de la première gorge annulaire formée dans la partie inférieure du piston soit plus petite que la distance X, et puisse être réalisée avec Xe = environ (1/2 à 1/3)X. Thanks to the configuration given to the piston according to the invention, there is now the advantageous possibility of reducing the height X of the rib, that is to say of bringing the first annular groove closer to the lower part of the piston of the slot. sufficiently annular that the distance Xe measured between the outer edge of the lower flank of the annular slot and the upper flank of the first annular groove formed in the lower part of the piston is smaller than the distance X, and can be achieved with Xe = approximately (1/2 to 1/3) X.

Grâce à la configuration donnée selon l'invention à la fente annulaire, les résidus de combustion durs, qui pénètrent dans cette fente pendant le fonctionnement du moteur, sont constamment éjectés de cette fente, en raison de la forme en coin ou en tronc de cône de la section de cette fente et, plus particulièrement, en raison du rapprochement inévitable des deux flancs de la fente annulaire, qui résulte de la déformation, en particulier, de la partie supérieure du piston, qui résulte de l'influence des pressions d'allumage.Toutefois, étant donné que les résidus de combustion imbrûlés ne peuvent jamais remplir totalement la fente annulaire dans la construction selon l'invention, ces résidus ne peuvent non plus jamais exercer sur la nervure annulaire qui subsiste entre la fenté annulaire et la première gorge annulaire de la partie inférieure du piston une force suffisante pour qu'il se produise des fissures.Cette fissurait est donc efficacement évitée par la construction selon L'nventiono Etant donné que, de cette façon, il ne peut pas se manifester de contraintes de flexion préjudiciables dans la nervure désignée par Xe, le flanc supérieur 18 de. la première gorge annulaire li formée dans la partie inférieure 3 du piston reste plan dans une large mesure, c'est-à-dire qu'il ne se produit pas de. torsion entre le flanc supérieur et le flanc inférieur de la fente annulaire. Thanks to the configuration given according to the invention to the annular slot, the hard combustion residues, which penetrate into this slot during the operation of the engine, are constantly ejected from this slot, due to the wedge or truncated cone shape. of the section of this slot and, more particularly, due to the inevitable bringing together of the two sides of the annular slot, which results from the deformation, in particular, of the upper part of the piston, which results from the influence of the pressures of However, since unburnt combustion residues can never completely fill the annular gap in the construction according to the invention, these residues can also never exert on the annular rib which remains between the annular gap and the first groove annular of the lower part of the piston a sufficient force so that cracks occur. This cracking is therefore effectively avoided by the construction according to L'nvent iono Since, in this way, it cannot manifest harmful bending stresses in the rib designated by Xe, the upper flank 18 of. the first annular groove li formed in the lower part 3 of the piston remains plane to a large extent, that is to say that it does not occur. torsion between the upper flank and the lower flank of the annular slot.

Les figures du dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple, feront bien comprendre comment l'in- vent ion peut être réalisée. Les figures 3 à 5 représentent des exemples de réalisation. The figures of the appended drawing, given solely by way of example, will make it clear how the invention can be carried out. Figures 3 to 5 show exemplary embodiments.

Sur ces figures, pour faciliter la comparaison, les éléments du piston selon l'invention qui sont identiques à ceux du piston connu représenté sur la figure 1 sont désignés par les mêmes numéros de référence. In these figures, to facilitate comparison, the elements of the piston according to the invention which are identical to those of the known piston shown in FIG. 1 are designated by the same reference numbers.

Dans la suite, on ne donnera donc qu'un exposé des différences entre le piston selon l'invention et le piston déjà connu. In the following, therefore, only a description of the differences between the piston according to the invention and the already known piston will be given.

Sur les figures 3, 4 et 5, on peut voir que la fente annulaire 17 présente une section en forme de coin ou de tronc de cône. Dans le cas de la forme de réalisation selon la figure 3, le flanc inférieur 19 de la fente annulaire 17 est incliné d'un angle d( d'environ 5 à 300, sur le plan de joint 15, 16 de la partie supérieure 2 et de la partie inférieure 3 du piston. Dans l'exemple de réalisation selon la figure 4, le flanc supérieur 20 de la fente annulaire 17 est incliné d'un angle Oc de 5 à 30 sur le plan de joint 15, 16 de la partie supérieure 2 et de la partie inférieure 3 du piston. Dans l'exemple de réalisation de la figure 5, le flanc supérieur 20 et le flanc inférieur 19 de la fente annulaire 17 sont tous deux inclinés d'un angle d d'environ 5 à 300 sur le plan de joint 15, 16 de la partie supérieure 2 et de la partie inférieure 1 du piston. Ainsi qu'on le voit en outre en comparant les figures 3 à 5 à la figure 1, la première gorge annulaire 11 est plus rapprochée de la fente annulaire, de sorte que la distance Xe mesurée entre le bord extérieur 24 du flanc inférieur 19 de la fente annulaire 17 et le flanc supérieur 18 de la première gorge annulaire 11 de la partie inférieure 3 du piston est inférieure à la dimension X de la nervure et vaut à peu près (1/2 à 1/3) X. In FIGS. 3, 4 and 5, it can be seen that the annular slot 17 has a section in the form of a wedge or a truncated cone. In the case of the embodiment according to FIG. 3, the lower flank 19 of the annular slot 17 is inclined at an angle d (from approximately 5 to 300, on the parting line 15, 16 of the upper part 2 and of the lower part of the piston 3. In the embodiment according to FIG. 4, the upper flank 20 of the annular slot 17 is inclined by an angle Oc from 5 to 30 on the joint plane 15, 16 of the upper part 2 and lower part 3 of the piston In the embodiment of FIG. 5, the upper flank 20 and the lower flank 19 of the annular slot 17 are both inclined by an angle d of approximately 5 at 300 on the joint plane 15, 16 of the upper part 2 and of the lower part 1 of the piston. As can also be seen by comparing FIGS. 3 to 5 to FIG. 1, the first annular groove 11 is closer to the annular slot, so that the distance Xe measured between the outer edge 24 of the lower flank 19 of the annular slot 17 and the upper side 18 of the first annular groove 11 of the lower part 3 of the piston is less than the dimension X of the rib and is approximately (1/2 to 1/3) X.

I1 va de soi que des modifications pourront être apportées par l'homme de l'art au dispositif qui vient d'être décrit uniquement à titre d'exemple non limitatif, notamment par substitution de moyens techniques équivalents, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. It goes without saying that modifications may be made by those skilled in the art to the device which has just been described solely by way of nonlimiting example, in particular by substitution of equivalent technical means, without thereby departing from the scope of the invention.

Claims

R E V E N D I C A T I O N

A-Compound piston for internal combustion engine with reciprocating pistons comprising an upper part and a lower part assembled to the first by clamping screws, and comprising a lining of segments which is composed of several segments of which at least one is housed in an annular groove in the lower part of the piston while the others are housed in annular grooves in the upper part of the piston, in which the upper part is supported by the lower edge of its outer wall on the upper edge of the outer wall of the lower part of the piston, a radial circumferential annular slot being provided in front of this joint plane, this slot being formed by a recess in the lower edge of the outer wall of the upper part of the piston and by a recess in the upper edge of the outer wall of the lower part of the piston, and in which the upper annular flank of the first annular groove formed in the lower part of the piston is located at a distance X from the lower flank of the annular slot, characterized in that the annular slot (17) has a wedge or truncated cone section and in that its upper flank (20) and / or its lower flank (19) is or are inclined (s) at an angle t of 5 to 300 on the joint plane (15, 16) of the upper part (2) and the lower part (3) of the piston.