FR2652898A1

FR2652898A1 - Machine for fatigue testing of segments of pistons

Info

Publication number: FR2652898A1
Application number: FR8913022A
Authority: FR
Inventors: Fefeu Michel Alain; Mwokoye Donatus-Okey
Original assignee: Floquet Monopole SRL
Current assignee: Perfect Circle Europe SA
Priority date: 1989-10-05
Filing date: 1989-10-05
Publication date: 1991-04-12
Anticipated expiration: 2009-10-05
Also published as: FR2652898B1

Abstract

The machine makes it possible to subject a segment (1) to combined bending (column 7, plates 12, stops 19-20) and twisting (removable and articulated arms 8, lever arm 11) forces when the plates (4, 6) are displaced with respect to each other. By withdrawing the arms (8), the forces become only bending forces. By untightening the stops (20) and refitting the arms (8), the forces become only twisting forces. Application to fatigue testing of segments.

Description

La présente invention concerne une machine d'essai de segments de pistons en fatigue, en particulier des segments pour pistons de moteurs à combustion interne, de compresseurs et analogues. The present invention relates to a machine for testing piston rings in fatigue, in particular piston rings for internal combustion engines, compressors and the like.

On sait que les segments assurent, dans ces types de machines, l'étanchéité aux gaz et à l'huile entre piston et cylindre, ceci avec des caractéristiques de friction sévères, devant répondre aux exigences croissantes des machines modernes, tant sur le plan de la longévité que sur celui des performances, notamment le rendement et la consommation spécifique. We know that the segments ensure, in these types of machines, gas and oil tightness between piston and cylinder, this with severe friction characteristics, having to meet the increasing requirements of modern machines, both in terms of longevity than that of performance, in particular yield and specific consumption.

Du fait des frottements, de leur battement dans les gorges du piston et des différentes déformations auxquelles ils sont soumis lors de leur fonctionnement, les segments sont sujets à diverses sortes d'usure et de sollicitations, et ceci d'autant plus que la température de fonctionnement est élevée. Due to the friction, their flapping in the grooves of the piston and the different deformations to which they are subjected during their operation, the segments are subject to various kinds of wear and stresses, and this all the more so as the temperature of operation is high.

Pour limiter l'usure, et en particulier celle qui affecte la périphérie des segments par suite des frottements sur la paroi du cylindre, on dépose sur cette périphérie une couche résistant au frottement, couramment à base de chrome ou de molybdène. Ces revêtements résistent bien à l'usure mais les fatigues mécaniques et thermiques auxquelles sont soumis les segments peuvent faire apparaître à la longue, dans ces revêtements, des fissures, des écaillages ou encore des décollements. To limit wear, and in particular that which affects the periphery of the segments as a result of friction on the cylinder wall, a friction-resistant layer is deposited on this periphery, commonly based on chromium or molybdenum. These coatings are resistant to wear but the mechanical and thermal fatigue to which the segments are subjected can in the long term appear in these coatings, cracks, flaking or even detachments.

I1 convient par suite d'examiner, en particulier, à quelles déformations peuvent être soumis les segments par suite des sollicitations mécaniques. It is therefore appropriate to examine, in particular, to which deformations can be subjected to the segments as a result of mechanical stresses.

Tout d'abord, les becs du segment, c'est-à-dire ses extrémités, peuvent s'écarter l'un de l'autre dans une direction normale à son plan, par suite de frottements non uniformes sur toute la périphérie du segment. First of all, the beaks of the segment, that is to say its ends, can deviate from one another in a direction normal to its plane, as a result of non-uniform friction over the entire periphery of the segment.

Cela soumet ses deux branches à des efforts de flexion, et sa charnière (partie par laquelle ces deux branches se rejoignent à l'opposé des becs) à une torsion.This subjects its two branches to bending forces, and its hinge (part by which these two branches meet opposite the spouts) to a twist.

Des contraintes complexes, également du type flexion-torsion, peuvent aussi apparaître par suite d'une "mise en parapluie" ou en cône du segment, causée par un frottement plus important à proximité de l'arête supérieure ou inférieure de ce segment. Complex stresses, also of the bending-torsion type, can also appear as a result of an "umbrella setting" or cone of the segment, caused by greater friction near the upper or lower edge of this segment.

Enfin, les segments subissent des chocs thermiques dans le cas des moteurs à combustion interne, et les déformations qui en résultent sont encore accentuées par les différences des dilatations thermiques entre les différentes pièces. Finally, the segments undergo thermal shocks in the case of internal combustion engines, and the resulting deformations are further accentuated by the differences in thermal expansion between the different parts.

Les déformations que peuvent subir les segment s en cours de fonctionnement sont donc complexes et variées, et l'analyse théorique des différents modes de sollicitations a montré que les contraintes produites en différents points du segment, en particulier dans la zone de la charnière, ne pouvaient pas être définies par un calcul simple. The deformations that the segments s can undergo during operation are therefore complex and varied, and the theoretical analysis of the different modes of stresses has shown that the stresses produced at different points of the segment, in particular in the area of the hinge, do not could not be defined by a simple calculation.

Par ailleurs, les essais directement sur moteurs sont trop croûteux pour être envisageables systématiquement dans la pratique, et les essais simples existants, consistant à solliciter les deux becs de segment normalement à son plan, pour les écarter l'un de l'autre sous une forte amplitude, caractérisent insuffisamment l'ensemble des sollicitations mécaniques auxquelles un segment est soumis au cours de son fonctionnement, lors duquel les déplacements des becs sont en réalité très faibles. In addition, the tests directly on motors are too crusty to be systematically possible in practice, and the existing simple tests, consisting of stressing the two segment tips normally in its plane, to separate them from one another under a high amplitude, insufficiently characterize all of the mechanical stresses to which a segment is subjected during its operation, during which the displacements of the spouts are actually very small.

Le but de la présente invention est de remédier à ces lacunes de la technique actuelle, et d'élaborer une machine permettant de soumettre un segment à des efforts - simples ou complexes, de flexion et de torsion - très semblables à ceux auxquels il est soumis en cours de fonctionnement normal, et de mesurer ses déformations sous ces efforts. The aim of the present invention is to remedy these shortcomings of the current technique, and to develop a machine making it possible to subject a segment to forces - simple or complex, of bending and torsion - very similar to those to which it is subjected. during normal operation, and to measure its deformations under these forces.

A cet effet, une machine conforme à l'invention est essentiellement caractérisée en ce qu'elle comporte une paire de pinces de serrage des becs du segment et au moins une troisième pince de serrage du segment disposée à l'opposé des becs, ces trois pinces étant solidarisées d'une première structure de support, et en ce qu'il est prévu en outre au moins une paire de dispositifs de préhension du segment, ces deux dispositifs étant disposés l'un à l'opposé de l'autre, chacun entre ladite paire de pinces de serrage des becs et ladite troisième pince, et étant solidarisés d'une seconde structure de support, lesdites première et seconde structures étant, grâce à des moyens moteurs, rendues mobiles l'une par rapport à l'autre dans les deux sens, selon une direction (Z) perpendiculaire au plan du segment au repos. To this end, a machine in accordance with the invention is essentially characterized in that it comprises a pair of pliers for clamping the beaks of the segment and at least a third clamping clamp for the segment arranged opposite the beaks, these three clamps being secured to a first support structure, and in that it is further provided at least one pair of segment gripping devices, these two devices being arranged one opposite the other, each between said pair of spout clamps and said third clamp, and being secured to a second support structure, said first and second structures being, by means of motors, made movable relative to each other in both directions, in a direction (Z) perpendicular to the plane of the segment at rest.

On conçoit que grâce à ces dispositions générales on puisse soumettre le segment à des déformations répétitives notablement plus complexes que celles qui sont produites par les machines d'essai de la technique antérieure. En effet, le segment peut être retenu en trois points, à savoir au niveau des deux becs et en un point opposé à ceux-ci, et il peut être sollicité répétitivement, dans un sens ou dans l'autre, dans une direction (Z) perpendiculaire à son plan, en au moins deux autres points, chacun situé entre l'un des becs et le point opposé à ce bec. It is understood that thanks to these general provisions it is possible to subject the segment to repetitive deformations significantly more complex than those produced by the testing machines of the prior art. Indeed, the segment can be retained at three points, namely at the level of the two spouts and at a point opposite to them, and it can be repeatedly requested, in one direction or the other, in a direction (Z ) perpendicular to its plane, at least two other points, each located between one of the spouts and the point opposite this spout.

Pour éviter une rupture du segment au niveau des becs, qui sont encastrés dans les pinces respectives de ladite paire de pinces, on monte ces pinces de sorte à ce qu'elles puissent pivoter librement autour d'un axe (X) radial, ce qui évite les contraintes excessives à ce niveau du segment. To avoid rupture of the segment at the level of the nozzles, which are embedded in the respective pliers of said pair of pliers, these pliers are mounted so that they can pivot freely around a radial (X) axis, which avoids excessive stress at this level of the segment

Par ailleurs, pour reproduire, dans la mesure du possible, le jeu d'un segment et son battement dans sa gorge, on peut prévoir en outre que ladite troisième pince de serrage est pourvue de moyens de réglage du jeu entre elle et le segment. Furthermore, in order to reproduce, as far as possible, the play of a segment and its flapping in its throat, provision may also be made for said third clamp to be provided with means for adjusting the clearance between it and the segment.

Avantageusement aussi, lesdites pinces de serrage sont solidarisées de ladite première structure de support par des équerres associées à des moyens de réglage de leur distance radiale, ce qui permet d'en régler l'écartement pour l'adapter au diamète du segment testé. Advantageously also, said collets are secured to said first support structure by brackets associated with means for adjusting their radial distance, which makes it possible to adjust the spacing to adapt it to the diameter of the segment tested.

Une machine conforme à l'invention pourra encore se caractériser en ce que lesdits dispositifs de préhension comprennent, de part et d'autre du plan défini par lesdites pinces, une plaque dont le centre est relié par une colonne à ladite seconde structure de support, chacune de ces deux plaques étant pourvue de butées propres à transmettre les efforts au segment selon ladite direction (Z) perpendiculaire à son plan. A machine according to the invention may also be characterized in that said gripping devices comprise, on either side of the plane defined by said clamps, a plate whose center is connected by a column to said second support structure, each of these two plates being provided with stops capable of transmitting the forces to the segment in said direction (Z) perpendicular to its plane.

Avantageusement aussi, lesdits dispositifs de préhension comportent chacun un couple de mâchoires pourvues de moyens de serrage sur le segment, et par l'intermédiaire desquelles lesdites butées transmettent au segment lesdits efforts. Advantageously also, said gripping devices each comprise a pair of jaws provided with clamping means on the segment, and by means of which said stops transmit said efforts to the segment.

Pour pouvoir tester des segments de différentes grosseurs, on prévoit aussi que lesdits couples de mâchoires sont amovibles, de sorte à pouvoir être adaptés à chaque fois à la section dudit segment. To be able to test segments of different sizes, it is also provided that said pairs of jaws are removable, so that they can be adapted each time to the section of said segment.

Selon encore une autre caractéristique de l'invention, dont l'utilité sera vue plus bas, cette machine peut encore se caractériser en ce que lesdites butées sont réglables en position dans ladite direction (Z), de sorte à laisser un espace variable, éventuellement nul, entre leurs extrémités d'appui et lesdites mâchoires. According to yet another characteristic of the invention, the utility of which will be seen below, this machine can also be characterized in that said stops are adjustable in position in said direction (Z), so as to leave a variable space, possibly zero, between their bearing ends and said jaws.

Encore une autre caractéristique importante d'une machine d'essai conforme à l'invention réside dans le fait que chacun desdits couples de mâchoires est relié à ladite seconde structure de support par un bras amovible articulé à ses deux extrémités et par un bras de levier permettant de déporter l'application des efforts à l'écart desdites mâchoires. Yet another important characteristic of a testing machine according to the invention lies in the fact that each of said pairs of jaws is connected to said second support structure by a removable arm articulated at its two ends and by a lever arm allowing to offset the application of forces away from said jaws.

Cette disposition, combinée à celle qui a été précédemment décrite, permettra d'obtenir les importantes possibilités suivantes
1") lorsque le segment sera sollicité, grâce à un déplacement relatif, dans la direction Z, des première et seconde structures de support, à la fois par ladite colonne et par lesdits bras articulés, il sera immédiatement soumis à la fois à des déformations de torsion et de flexion si l'on a réglé lesdites butées pour qu'il nty ait aucun jeu entre leurs extrémités d'appui et lesdites mâchoires ; la flexion du segment entre ses becs et ladite troisième pince sera causée directement par les efforts de la colonne dans la direction Z, tandis que la torsion de ces mêmes parties du segment sera causée par la légère rotation à laquelle seront alors soumis les couples de mâchoires du fait des bras articulés ;
2") en laissant en place les bras articulés mais en desserrant les butées pour qu'il y ait un certain espace entre leurs extrémités d'appui et les mâchoires, les bras soumettront ces mêmes parties du segment à une torsion pure, à laquelle se combinera ensuite, éventuellement, une flexion, si l'amplitude du déplacement en Z est suffisante pour que les mâchoires viennent en appui sur les butées ;;
3 ) si les bras articulés amovibles sont démontés, le segment ne pourra plus être soumis à une torsion, et il ne sera plus alors soumis qu'à des déformations de flexion pure.This arrangement, combined with that which has been previously described, will make it possible to obtain the following important possibilities
1 ") when the segment is stressed, thanks to a relative displacement, in the direction Z, of the first and second support structures, both by said column and by said articulated arms, it will be immediately subjected both to deformations torsion and bending if the said stops have been adjusted so that there is no play between their bearing ends and the said jaws; the bending of the segment between its beaks and the said third clamp will be caused directly by the forces of the column in the Z direction, while the torsion of these same parts of the segment will be caused by the slight rotation to which the pairs of jaws will then be subjected due to the articulated arms;
2 ") by leaving the articulated arms in place but by loosening the stops so that there is a certain space between their bearing ends and the jaws, the arms will subject these same parts of the segment to a pure twist, to which then possibly combine a bending, if the amplitude of the displacement in Z is sufficient for the jaws to bear on the stops;
3) if the removable articulated arms are disassembled, the segment can no longer be subjected to torsion, and it will then only be subjected to pure bending deformations.

On voit donc qu'une machine conforme à l'invention offre de multiples possibilités. It can therefore be seen that a machine according to the invention offers multiple possibilities.

L'invention sera de toute façon mieux comprise, et d'autres caractéristiques et avantages apparaitront mieux à la lecture de la description suivante d'une machine conforme à l'invention, description donnée seulement à titre d'exemple, avec référence aux figures du dessin ci-annexé, dans lequel
- la figure 1 est un schéma cinématique d'une machine conforme à l'invention, montrant le principe des différents essais possibles ;
- la figure 2 est une vue en coupe axiale de la machine, selon la ligne Il-Il de la figure 3 (plan ZOY);
- la figure 3 est une vue en coupe axiale selon la ligne III-III de la figure 4 (plan ZOX) ; et
- la figure 4 est une demi-vue en coupe horizontale selon la ligne IV-IV de la figure 3.The invention will in any case be better understood, and other characteristics and advantages will appear better on reading the following description of a machine according to the invention, description given only by way of example, with reference to the figures of attached drawing, in which
- Figure 1 is a kinematic diagram of a machine according to the invention, showing the principle of the various possible tests;
- Figure 2 is an axial sectional view of the machine, along the line Il-Il of Figure 3 (ZOY plane);
- Figure 3 is an axial sectional view along line III-III of Figure 4 (ZOX plane); and
FIG. 4 is a half-view in horizontal section along the line IV-IV of FIG. 3.

Sur la figure 1, dans laquelle les organes essentiels de la machine sont très schématisés, le segment est référencé en 1 et les pinces de serrage des becs de ce segment en 2. La troisième pince de serrage, à l'opposé des becs dans la direction X, est référencée 3. Ces trois pinces son solidarisées d'une première structure de support 4, laquelle est mobile et reliée à des moyens moteurs, par exemple à un vérin hydraulique, propre à la soumettre à des déplacements dans les deux sens (flèche f) dans la direction Z perpendiculaire au plan du segment 1. La machine comporte en outre deux dispositifs de préhension 5 opposés l'un à l'autre dans la direction Y, ces dispositifs se situant ainsi à peu près à mi-distance entre la pince 3 et le bec correspondant du segment.Ces dispositifs 5 sont reliés à une seconde structure 6, laquelle est fixe, d'une part par une colonne centrale et rigide 7, d'autre part par des bras à longueur réglable 8, articulés à leurs extrémités, en 9 et 10 et symétriques l'un de l'autre par rapport au plan ZOX. In FIG. 1, in which the essential organs of the machine are very schematized, the segment is referenced in 1 and the pliers for the jaws of this segment in 2. The third clamp, opposite the jaws in the direction X, is referenced 3. These three clamps are secured to a first support structure 4, which is movable and connected to motor means, for example to a hydraulic cylinder, capable of subjecting it to displacements in both directions ( arrow f) in the direction Z perpendicular to the plane of the segment 1. The machine further comprises two gripping devices 5 opposite one another in the direction Y, these devices thus being situated approximately halfway between the clamp 3 and the corresponding spout of the segment. These devices 5 are connected to a second structure 6, which is fixed, on the one hand by a central and rigid column 7, on the other hand by arms of adjustable length 8, articulated at their ext repeated, in 9 and 10 and symmetrical to each other with respect to the ZOX plane.

Bien entendu, les différents organes destinés à saisir le segment 1 sont réglables en position, notamment en direction radiale, en fonction du rayon R du segment, ainsi qu'en hauteur. En outre, les pinces 2 sont libres de pivoter selon un axe parallèle à l'axe X pour éviter toute contrainte du segment au niveau du serrage des becs lorsque le segment est soumis à des déformations. Of course, the various members intended to grip the segment 1 are adjustable in position, in particular in the radial direction, as a function of the radius R of the segment, as well as in height. In addition, the grippers 2 are free to pivot along an axis parallel to the X axis to avoid any stress on the segment when clamping the spouts when the segment is subjected to deformations.

On voit déjà, grâce à cette figure 1, que les déformations du segment, entre chacun de ses becs et la troisième pince 3, pourront être à la fois de flexion, grâce à la colonne 7, et de torsion, grâce aux bras articulés 8, du fait de leurs liaisons, entre les articulations 10 et les dispositifs de préhension 5, par des bras de levier 11 déportant vers l'extérieur du segment l'application de la force 2F du vérin. We can already see, thanks to this figure 1, that the deformations of the segment, between each of its beaks and the third clamp 3, can be both bending, thanks to the column 7, and torsion, thanks to the articulated arms 8 , due to their connections, between the joints 10 and the gripping devices 5, by lever arms 11 offset towards the outside of the segment the application of the force 2F of the jack.

En conséquence, la suppression des efforts directs exercés sur le segment dans la direction Z par la colonne 7 (par un désaccouplement quelconque entre cette colonne et les dispositifs 5) permettra de ne plus soumettre le segment qu'à des efforts de torsion dans les deux sens (flèches C), par l'intermédiaire des bras 8, tandis qu'au contraire le démontage de ces bras permettra de ne plus soumettre le segment qu'à des efforts de flexion, par l'intermédiaire de la colonne 7. Consequently, the elimination of the direct forces exerted on the segment in the direction Z by the column 7 (by any uncoupling between this column and the devices 5) will make it possible to subject the segment only to torsional forces in both direction (arrows C), by means of the arms 8, while on the contrary the dismantling of these arms will make it possible to submit the segment only to bending forces, by means of the column 7.

On constate donc que l'on peut reproduire les efforts simples ou complexes qui s'exercent dans la réalité sur les segments. On peut également simuler les battements du segment dans sa gorge, en prévoyant un jeu - avantageusement réglable - au niveau de la troisième pince 3, c'est-à-dire au niveau de la charnière du segment. We can therefore see that we can reproduce the simple or complex efforts that are exerted in reality on the segments. It is also possible to simulate the beats of the segment in its groove, by providing a play - advantageously adjustable - at the level of the third clamp 3, that is to say at the level of the hinge of the segment.

Pour contrôler les déformations du segment, on disposera des appareils de mesure aux emplacements appropriés. On mesurera notamment la flèche du segment au niveau de l'axe Y, c'est-à-dire au niveau des dispositifs 5, et l'angle de torsion autour de l'axe X, par exemple par une mesure de la rotation des bras de levier 11. L'analyse mécanique permettra de déterminer les déformations produites au niveau de la charnière. To check the deformations of the segment, measuring devices will be available at the appropriate locations. In particular, the deflection of the segment will be measured at the level of the Y axis, that is to say at the level of the devices 5, and the angle of twist around the axis X, for example by measuring the rotation of the lever arm 11. Mechanical analysis will determine the deformations produced at the hinge.

La connaissance de la tenue du segment en pratique ou sous des sollicitations quasi-statiques pour des états de contraintes complexes proches de la réalité permettra ainsi de parvenir à un choix optimal quant à l'élaboration et au dimensionnement des segments et quant à la nature de leur revêtement. Knowledge of the behavior of the segment in practice or under quasi-static stresses for states of complex stresses close to reality will thus enable an optimal choice to be reached as regards the development and sizing of the segments and as to the nature of their coating.

Dans les figures 2 à 4, qui montrent le détail de réalisation de la machine, on a repris les références de la figure 1 pour désigner les mêmes organes ou des organes équivalents. In Figures 2 to 4, which show the detail of embodiment of the machine, we have used the references of Figure 1 to designate the same bodies or equivalent bodies.

On voit sur les figures 2 et 4 que la seconde structure de support 6, à savoir la structure fixe, est constituée par un plateau circulaire au centre duquel est fixée la colonne 7 de transmission des efforts de flexion, l'extrémité inférieure de cette colonne portant deux plaques de flexion 12 serrées sur une entretoise intermédiaire 13 par des boulons 14 vissés en bout de colonne. Les alésages 15 du plateau 6 permettent de le relier à la partie fixe d'une machine d'essai en fatigue appropriée, comportant le vérin hydraulique engendrant les efforts, les organes de contrôle de son alimentation et divers appareils de mesure, cette machine pouvant en elle-même être classique et n'ayant donc pas besoin d'être décrite. We see in Figures 2 and 4 that the second support structure 6, namely the fixed structure, is constituted by a circular plate in the center of which is fixed the column 7 for transmitting bending forces, the lower end of this column carrying two bending plates 12 tightened on an intermediate spacer 13 by bolts 14 screwed at the end of the column. The bores 15 of the plate 6 make it possible to connect it to the fixed part of an appropriate fatigue testing machine, comprising the hydraulic cylinder generating the forces, the organs for controlling its supply and various measuring devices, this machine being able to itself be conventional and therefore does not need to be described.

Au niveau du plan ZOY, le segment 1 est enserré, de chaque côté, par un couple de mâchoires 16-17 du dispositif de préhension 5 correspondant, la mâchoire inférieure 16 constituant le prolongement du bras de levier 11 cité plus haut et la mâchoire 17 pouvant être serrée sur la précédente par des vis 18. Le segment 1 est enserré entre ces mâchoires par l'intermédiaire de pastilles de bridage interchangeables 19. Les efforts de flexion peuvent être transmis des plaques 12 au segment 1 par des butées vissables 20 à contre-écrous 21. Les extrémités d'appui de ces butées 20 peuvent ainsi être amenées en contact avec les extrémités en regard des pastilles 19, ou au contraire un certain espace peut être ménagé entre ces extrémités. At the level of the ZOY plane, the segment 1 is enclosed, on each side, by a pair of jaws 16-17 of the corresponding gripping device 5, the lower jaw 16 constituting the extension of the lever arm 11 mentioned above and the jaw 17 can be tightened on the previous one by screws 18. The segment 1 is clamped between these jaws by means of interchangeable clamping pads 19. The bending forces can be transmitted from the plates 12 to the segment 1 by screwable stops 20 against -nuts 21. The bearing ends of these stops 20 can thus be brought into contact with the opposite ends of the pads 19, or on the contrary a certain space can be provided between these ends.

Les mâchoires 16-17 des dispositifs de préhension 5 peuvent aussi être reliées au plateau fixe 6 par des mécanismes propres à soumettre le segment 1 à des déformations de torsion. Ces mécanismes comprennent les bras 8 mentionnés plus haut, articulés en 9 sur une chape 22 solidaire du plateau, et en 10 sur le bras de levier 11. The jaws 16-17 of the gripping devices 5 can also be connected to the fixed plate 6 by mechanisms capable of subjecting the segment 1 to torsional deformations. These mechanisms include the arms 8 mentioned above, articulated at 9 on a yoke 22 secured to the plate, and at 10 on the lever arm 11.

Chaque bras 8 comporte un manchon à vis 23 permettant d'en régler la longueur, en fonction du rayon R du segment. Les deux bras 8 sont en principe symétriques l'un de l'autre par rapport au plan ZOX, selon les côtés inclinés d'un trapèze isocèle, de sorte que les deux branches du segment 1 puissent être soumises exactement aux mêmes efforts de torsion.Each arm 8 comprises a screw sleeve 23 making it possible to adjust the length thereof, as a function of the radius R of the segment. The two arms 8 are in principle symmetrical to each other with respect to the ZOX plane, along the inclined sides of an isosceles trapezoid, so that the two branches of segment 1 can be subjected to exactly the same torsional forces.

Les bras 8 sont maintenus sur leurs axes respectifs 9 et 10 par des circlips 24-25, ce qui permet de les démonter facilement. The arms 8 are held on their respective axes 9 and 10 by circlips 24-25, which makes it possible to dismantle them easily.

La figure 3 montre de quelle manière les becs et la charnière du segment 1 sont reliés, par l'intermédiaire de leurs pinces respectives 2 et 3, à la première structure, constituée par un plateau inférieur mobile 4, lequel peut être fixé, grâce aux trous taraudés 26, à l'organe mobile du vérin de la machine d'essai citée plus haut. Figure 3 shows how the spouts and the hinge of segment 1 are connected, via their respective clamps 2 and 3, to the first structure, constituted by a movable lower plate 4, which can be fixed, thanks to the threaded holes 26, in the movable member of the jack of the test machine mentioned above.

Les pinces 2 et 3 sont reliées au plateau 4 par des équerres 27 fixées au plateau par des vis 28, ces dernières passant dans des trous oblongs 29 des équerres, grâce à quoi l'écartement radial respectif de ces dernières et par suite des pinces 2 et 3 peut être réglé, en fonction du rayon R du segment. The clamps 2 and 3 are connected to the plate 4 by brackets 27 fixed to the plate by screws 28, the latter passing through oblong holes 29 of the brackets, whereby the respective radial spacing of the latter and consequently of the clamps 2 and 3 can be adjusted, depending on the radius R of the segment.

Sur la figure 3 on voit par ailleurs que les pinces 2 sont constituées également de deux mâchoires 30-31 propres à être serrées sur le segment 1 et sur une cale réglable 32 par une vis 33. Chaque pince 2 peut pivoter librement, par un axe 34, sur le support 35 par lequel elle est maintenue, à hauteur réglable, par un système vis-écrou 36, sur l'équerre correspondante 27. In Figure 3 we also see that the clamps 2 also consist of two jaws 30-31 adapted to be clamped on the segment 1 and on an adjustable shim 32 by a screw 33. Each clamp 2 can pivot freely, by an axis 34, on the support 35 by which it is held, at an adjustable height, by a screw-nut system 36, on the corresponding bracket 27.

Au niveau de la charnière du segment, la pince 3 comporte deux mâchoires 37-38 propres à être serrées sur le segment, mais éventuellement avec un certain jeu, par une vis 39. Le support 40 de cette pince est de même fixé, à hauteur réglable, sur l'équerre correspondante 27 par un système à vis-écrou 41. At the hinge of the segment, the clamp 3 has two jaws 37-38 adapted to be clamped on the segment, but possibly with a certain play, by a screw 39. The support 40 of this clamp is likewise fixed, at height adjustable, on the corresponding bracket 27 by a screw-nut system 41.

Le fonctionnement de la machine qui vient d'être décrite a déjà été expliqué plus haut, de sorte qu'il n'a besoin d'être rappelé ici que succinctement :
- dans la position de la figure 2, un déplacement du plateau 4 dans la direction Z soumet immédiatement le segment 1 à des efforts de flexion par la colonne 7 et à des efforts de torsion par les bras 8
- si l'on desserre les butées 20 pour les écarter des pastilles 19, le segment n'est plus soumis tout d'abord qu'à des efforts de torsion, puis seulement ensuite - éventuellement - à des efforts de flexion si le déplacement du plateau 4 est suffisant pour que le jeu entre les extrémités d'appui des butées 20 et les pastilles 19 s'annule
- enfin, si l'on resserre les butées 20 et si l'on démonte les bras articulés 8, le segment n'est plus soumis qu'à des efforts de flexion.The operation of the machine which has just been described has already been explained above, so that it need only be briefly recalled here:
- In the position of FIG. 2, a displacement of the plate 4 in the direction Z immediately subjects the segment 1 to bending forces by the column 7 and to torsional forces by the arms 8
- if the stops 20 are loosened in order to separate them from the pads 19, the segment is no longer subjected first of all to torsional forces, then only then - possibly - to bending forces if the displacement of the plate 4 is sufficient for the clearance between the bearing ends of the stops 20 and the pads 19 to be canceled
- Finally, if we tighten the stops 20 and if we disassemble the articulated arms 8, the segment is no longer subjected to bending forces.

On a ainsi une très grande latitude quant au choix des efforts de fatigue rapide alternés auxquels on peut soumettre un segment. There is thus a great deal of latitude as to the choice of the alternate rapid fatigue forces to which a segment can be subjected.

On pourra ainsi tester rapidement la tenue mécanique des segments, et observer commodément comment se produisent ou progressent les fissurations ou décollements des revêtements qui se produisent du fait des déformations répétitives du métal. We can thus quickly test the mechanical strength of the segments, and conveniently observe how the cracks or detachments of the coatings which occur due to repetitive deformations of the metal occur or progress.

Il est à noter également que ces essais peuvent s'effectuer aussi bien à froid qu'à chaud, la machine pouvant être disposée dans un four. On pourra ainsi se rapprocher encore plus des conditions réelles régnant dans un moteur à combustion interne. It should also be noted that these tests can be carried out both cold and hot, the machine being able to be placed in an oven. This will allow us to get even closer to the real conditions prevailing in an internal combustion engine.

Claims

1. Fatigue piston ring testing machine, characterized in that it comprises a pair of pliers (2) for clamping the beaks of the segment (1) and at least one third clamp (3) for clamping the segment arranged opposite the nozzles, these three clamps being secured to a first support structure (4), and in that there is further provided at least one pair of gripping devices (5) of the segment, these two devices being arranged one opposite the other, each between said pair of clamps (2) for clamping the spouts and said third clamp (3), and being integral with a second support structure (6), said first and second structures being, by means of motor means, made movable relative to each other in both directions, in a direction (Z) perpendicular to the plane of the segment (1) at rest.

2. Machine according to claim 1, characterized in that the clamps (2) of said pair of clamps for clamping the spouts can pivot freely around a radial axis (X).

3. Machine according to claim 1 or 2, characterized in that said third clamp (3) is provided with means for adjusting the clearance between it and the segment (1).

4. Machine according to any one of the preceding claims, characterized in that said clamps (2, 3) are secured to said first support structure by brackets (27) associated with adjustment means (28, 29) of their radial distance.

5. Machine according to any one of the preceding claims, characterized in that said gripping devices (5) comprise, on either side of the plane defined by said clamps (2, 3), a plate (12), the center is connected by a column (7) to said second support structure (6), each of these two plates (12) being provided with stops (20) suitable for transmitting the forces to the segment (1) in said direction (Z) perpendicular to its plane.

6. Machine according to claim 5, characterized in that said gripping devices (5) each comprise a pair of jaws (16-19) provided with clamping means (18) on the segment (1), and through which said stops (20) transmit said efforts to the segment (1).

7. Machine according to claim 6, characterized in that said pairs of jaws (16-19) are removable, so that they can be adapted each time to the section of said segment (1).

8. Machine according to claim 6 or 7, characterized in that said stops (20) are adjustable in position in said direction (Z), so as to leave a variable space, possibly zero, between their ex bearing ends and said jaws (16-19).

9. Machine according to any one of claims 6 to 8, characterized in that each of said pairs of jaws (16-19) is connected to said second support structure (6) by a removable arm (8) articulated at its two ends (9, 10) and by a lever arm (11) making it possible to offset the application of the forces away from said jaws.

10. Machine according to claim 9, characterized in that said articulated arms (8) are provided with means (23) for adjusting their length.