FR2616484A1

FR2616484A1 - COMPOSITE, LIQUID-COOLED PISTON FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES

Info

Publication number: FR2616484A1
Application number: FR8807120A
Authority: FR
Inventors: Dieter Messmer
Original assignee: Mahle GmbH
Current assignee: Mahle GmbH
Priority date: 1987-06-11
Filing date: 1988-05-27
Publication date: 1988-12-16
Anticipated expiration: 2008-05-27
Also published as: DE3719469A1; GB2205922B; GB2205922A; FR2616484B1; JPS643252A; GB8810717D0

Abstract

Le piston 1 comporte une douille 8 vissée au centre du corps 4 de ce piston et sur laquelle s'appuie, par un bloc-ressort 6, une vis 5, 10 montée en position axiale et qui relie la tête 3 et le corps 4 du piston. Application : meilleur appui mutuel des éléments et meilleure répartition des tensions mécaniques dans un piston pour moteur à combustion interne.The piston 1 comprises a sleeve 8 screwed into the center of the body 4 of this piston and on which rests, by a spring block 6, a screw 5, 10 mounted in an axial position and which connects the head 3 and the body 4 of the piston. piston. Application: better mutual support of the elements and better distribution of mechanical stresses in a piston for an internal combustion engine.

Description

L'invention concerne un piston composite, à dispo-The invention relates to a composite piston,

sitif incorporé de refroidissement par liquide, pour des moteurs à combustion interne. Ce piston comporte une tête comprenant des gorges annulaires pour segments, ainsi qu'un corps, ces deux éléments étant reliés l'un incorporated liquid cooling system, for internal combustion engines. This piston comprises a head comprising annular grooves for segments and a body, these two elements being connected to one another.

à l'autre par un vissage central élastique. to the other by a central elastic screwing.

On connaît un tel piston grâce au document de brevet DE-T-3 249 290. Dans le piston antérieur décrit, Such a piston is known from patent document DE-T-3 249 290. In the prior piston described,

la tête et le corps du piston sont reliés par l'inter- the piston head and body are connected through the

médiaire d'une vis médiane, la tête de cette vis s'appu- median of a median screw, the head of this screw

yant,par l'intermédiaire d'un bloc-ressort ou dispositif élastiquetsur une rainure du corps du piston, et la tige yant, via a spring block or elastic device on a groove of the piston body, and the rod

filetée de la vis étant vissée dans la t te de ce piston. threaded screw being screwed into the head of this piston.

Dans cette forme de réalisation, il est désavantageux d'une part que, pour garantir une solidité suffisante, on soit obligé de choisir une très grande épaisseur axiale de paroi du corps de piston, sur lequel la tête de vis s'appuie par l'intermédiaire du bloc-ressort, de sorte que la hauteur du piston devient dans l'ensemble très grande et, d'autre part, la force du ressort et, lors du fonctionnement du moteur, également les forces engendrées par les masses s'appuient, par l'intermédiaire In this embodiment, it is disadvantageous on the one hand that, to ensure sufficient strength, it is necessary to choose a very large axial wall thickness of the piston body, on which the screw head is supported by the intermediate spring block, so that the height of the piston is generally very large and, secondly, the force of the spring and, during operation of the engine, also the forces generated by the masses are based, through

d'une surface annulaire relativement petite, sur la rai- of a relatively small annular surface, on the basis of

nure du corps de piston sur laquelle s'appuie le bloc of the piston body on which the block rests

ressort, de sorte qu'il apparaît en cet endroit des ten- spring, so that there appear in this place

sions mécaniques inadmissibles et que des endommagements mechanical damage and damage

risquent de se produire.may occur.

La présente invention a donc notamment pour objet de proposer un piston composite, comportant un dispositif incorporé de refroidissement par du liquide, ayant une faible hauteur de construction - c'est-à-dire une faible hauteur de compression -, et d'en améliorer l'appui par rapport aux forces qui s'exercent ou risquent de s'exercer. On atteint cet objet, selon l'invention, grâce à un piston dans lequel une douille, logeant dans sa partie interne un bloc-ressort ou un dispositif élastique est reliée par vissage central au corps de ce piston et une vis, s'appuyant axialement sur le bloc-ressort The present invention therefore has the particular object of proposing a composite piston, comprising an incorporated liquid cooling device, having a low height of construction - that is to say a low compression height - and of improving it. support in relation to the forces exercised or likely to be exercised. This object is achieved, according to the invention, by means of a piston in which a sleeve, housing in its internal part a spring block or an elastic device is connected by central screwing to the body of this piston and a screw, axially supported. on the spring block

et traversant la douille, est fixée à la tête de ce pis- and through the bushing, is attached to the head of this pis-

ton. - Selon d'autres caractéristiques avantageuses de l'invention: le bloc-ressort (ou dispositif élastique) s'appuie par sa périphérie externe sur la périphérie interne de your. According to other advantageous features of the invention: the spring block (or elastic device) is supported by its outer periphery on the inner periphery of

la douille du piston, afin de guider les diverses ron- the piston bushing, to guide the various

delles élastiques; pour permettre le retour de l'huile liquide de elastics; to allow the return of the liquid oil from

refroidissement à partir de l'espace central de refroi- cooling from the central cooling space

dissement du piston, le bloc-ressort entoure à une cer- of the piston, the spring block surrounds at a certain

taine distance la tige de la vis reliant le corps à la tête du piston, et un disque circulaire, présentant des rainures radiales, est prévu entre la tête de la vis de liaison et le bloc-ressort; et the shaft of the screw connecting the body to the piston head is spaced apart, and a circular disc, having radial grooves, is provided between the head of the connecting screw and the spring block; and

le filetage de la douille est dirigé en sens in- the thread of the sleeve is directed in the direction

verse de celui de la vis reliant le corps à la tête du poured from that of the screw connecting the body to the head of the

piston.piston.

On peut encore citer, comme témoignant de l'état We can also mention, as testifying of the state

général de la technique, la demande de brevet DE-B- of the art, the patent application DE-B-

2 212 922, qui a fait connaître un piston composite com- 2,212,922, which disclosed a composite composite piston

portant, du fait de la présence d'une bague filetée ou d'un boulon, deux filetages dirigés en sens contraire, afin de relier la tête au corps du piston. Dans ce piston antérieur, la liaison est cependant rigide et elle n'est nullement réalisée en vue de présenter une élasticité quelconque. L'invention sera maintenant décrite plus en détail, à titre d'exemple illustratif et nullement limitatif, carrying, due to the presence of a threaded ring or a bolt, two threads directed in opposite directions, to connect the head to the body of the piston. In this anterior piston, however, the connection is rigid and it is not carried out in any way to provide any elasticity. The invention will now be described in more detail, by way of illustrative and in no way limiting example,

en regard du dessin annexé dont la figure unique repré- with reference to the attached drawing, the single figure of which

sente, avec coupes partielles, une partie de piston selon l'invention. Le piston 1 composite comprend une tête 3, logeant des segments dans des gorges annulaires 2, et réalisée with partial cuts, a piston portion according to the invention. The composite piston 1 comprises a head 3, housing segments in annular grooves 2, and realized

en un matériau pouvant, en raison de sa solidité, suppor- material which, because of its strength, can support

ter des efforts élevés, comme, par exemple, de l'acier, et un corps 4 constitué d'un alliage léger, par exemple un alliage d'aluminium. La liaison de la tête 3 et du corps 4 s'effectue à l'aide d'une vis 5 à disposition centrale qui /d'une part, par l'intermédiaire d'un bloc- high forces, such as, for example, steel, and a body 4 made of a light alloy, for example an aluminum alloy. The connection of the head 3 and the body 4 is effected by means of a centrally disposed screw 5 which, on the one hand, via a block

ressort (ou dispositif élastique) 6, constitué de ron- spring (or elastic device) 6, consisting of

delles élastiques 7 montées sur une douille 8 vissée en position centrale dans le corps 4, est en liaison active avec le corps 4 du piston et, d'autre part, est vissée, par son filetage 9, réalisé sur la partie de la vis 5 éloignée de sa tête 10, dans la tête 3 du piston. La douille 8 est réalisée en acier et elle elastic dies 7 mounted on a bushing 8 screwed centrally in the body 4, is in active connection with the body 4 of the piston and, on the other hand, is screwed, by its thread 9, made on the part of the screw 5. remote from its head 10, in the head 3 of the piston. The socket 8 is made of steel and it

comporte, à son extrémité tournée vers la tête 3 du pis- has, at its end facing the head 3 of the piston

ton, un rebord annulaire 11 qui, après le montage de la douille 8, s'appuie avec précontrainte sur le corps 4 du piston. La douille 8 est en prise, par son filetage 12 externe, ici par exemple un filetage à gauche your, an annular rim 11 which, after mounting the sleeve 8, is biased against the body 4 of the piston. The bushing 8 is engaged by its external thread 12, here for example a left-hand thread

M 48 x 1,5, avec un taraudage réalisé de façon correspon- M 48 x 1.5, with a tapping made correspondingly

dante dans un évidement 13 central du corps 4 du piston. in a central recess 13 of the body 4 of the piston.

Les rondelles élastiques 7 du bloc-ressort 6 s'appuient d'une part par leur périphérie externe sur la périphérie interne de la douille 8 pour les guider et en fixer la position et, d'autre part, elles ménagent, par rapport à la tige de la vis 5, un intervalle permettant à l'huile de refroidissement, dont la circulation est nécessaire pour le refroidissement du piston, de partir vers la The spring washers 7 of the spring block 6 are supported on the one hand by their outer periphery on the inner periphery of the sleeve 8 to guide them and fix their position and, on the other hand, they provide, with respect to the screw shaft 5, an interval allowing the cooling oil, the circulation of which is necessary for the cooling of the piston, to leave towards the

zone du vilebrequin ou le carter. Cette huile de refroi- Crankshaft area or crankcase. This cooling oil

dissement est introduite, par une buse d'injection non is introduced by an injection nozzle not

représentée, dans un conduit 14 d'arrivée, selon la flè- represented, in a conduit 14 of arrival, according to the

che 15, pour passer dans un canal 16 annulaire externe de refroidissement d'o cette huile emprunte des rainures 17 radiales, dans le sens de la flèche 18, ménagées dans 15, to pass into an outer annular cooling channel 16 of o this oil borrows radial grooves 17 in the direction of the arrow 18, formed in

le corps 4 du piston, pour parvenir à un espace 19 inter- the body 4 of the piston, to achieve a space 19 inter-

ne de refroidissement. De là, cette huile circule, dans le sens de la flèche 20, entre la vis 5 et les rondelles élastiques 7 en empruntant des rainures radiales 21 d'un disque circulaire 22 (ou rondelle 22) pour revenir dans l'espace du vilebrequin ou carter, ou bien elle pénètre partiellement dans une ouverture de la bielle pour y no cooling. From there, this oil flows, in the direction of the arrow 20, between the screw 5 and the spring washers 7 by taking radial grooves 21 of a circular disc 22 (or washer 22) to return to the space of the crankshaft or casing, or it partially penetrates into an opening of the connecting rod for

jouer un rôle de lubrification.play a role of lubrication.

Lors du montage du piston, la douille 8, compor- When mounting the piston, the sleeve 8, comprising

tant un filetage 12 à gauche, est vissée avec précon- a thread 12 on the left is screwed with

trainte dans le corps 4 du piston. Comme la vis 5 pré- trainte in the body 4 of the piston. As the screw 5 pre-

sente un filetage en sens inverse, un desserrage de la a thread in the opposite direction, loosening the

douille 8 est empêché lors de la réalisation de la liai- socket 8 is prevented during the implementation of the link

son de la tête 3 et du corps 4 de piston grâce à la vis 5. Après l'assemblage du piston 1, sa tâte 3 s'appuie d'une part par une collerette 23 annulaire externe et, d'autre part, par une collerette annulaire 24 interne séparée de la première, sur des buttes de conformation correspondante du corps 4 du piston, les deux collerettes 23 et 24 ayant des cotes telles que, lors du vissage de la vis 5, la collerette 23 externe vienne tout d'abord s'appuyer sur la surface de butée correspondante sur le corps 4 puis la collerette 24 interne vienne à son tour s'appuyer sur la surface de butée correspondante the sound of the head 3 and the body 4 of the piston by means of the screw 5. After the assembly of the piston 1, its feel 3 is supported on the one hand by an external annular collar 23 and on the other hand by a internal ring collar 24 separated from the first, on mounds of corresponding conformation of the body 4 of the piston, the two collars 23 and 24 having dimensions such that, when the screw 5 is screwed, the outer collar 23 comes first rest on the corresponding abutment surface on the body 4 and then the inner flange 24 comes in turn to bear on the corresponding abutment surface

ménagée sur le corps 4 du piston.arranged on the body 4 of the piston.

Une telle configuration de piston permet de réa- Such a piston configuration makes it possible to

liser de façon simple un piston ayant une très petite hauteur, garantissant, lors du fonctionnement du moteur, une répartition uniforme des efforts et tensions sans a piston with a very small height, in a simple way, guaranteeing, during engine operation, a uniform distribution of forces and tensions without

concentrations ponctuelles de ces efforts ou tensions. point concentrations of these efforts or tensions.

Il va de soi que, sans sortir du cadre de l'inven- It goes without saying that, without departing from the scope of the invention,

tion, de nombreuses modifications peuvent être apportées au piston composite, décrit et représenté, à dispositif many modifications can be made to the composite piston, described and shown, with

-incorporé de refroidissement par de l'huile. -incorporated cooling by oil.

Claims

CLAIMS -

1. Composite piston, liquid-cooled, for internal combustion engines, this piston comprising a head comprising annular grooves for segments, and a body, body and head.

being connected to each other by an elastic central

tick, piston characterized in that a bushing (8), inside which there is a spring block (6),

is screwed in the median position in the body (4) of the piston

tone, and in that a screw (5), passing through the bushing (8) and bearing axially on the spring block (6), is

attached to the piston head (3).

2. Composite piston cooled by liquid, according to claim 1, characterized in that, for

guide the various elastic washers (7) of the

spring (6), this block (6) is supported by its outer circumference.

dull on the inner periphery of the socket (8).

3. Composite piston, cooled by

fluid, according to claim 1 or 2, a piston characterized

in that, for the discharge of the coolant oil out of the central space (19) of

the spring block (6) surrounds at a certain

distance between the screw shank (5), and that the circular disk, or washer (22), is disposed between

the head (10) of the screw (5) and the spring block (6),

carries radial grooves (21).

4. Composite piston, liquid-cooled,

according to any one of the preceding claims,

piston characterized in that the thread (12) of the sleeve (8) is directed in the opposite direction of the thread of

the screw (5).