FR2699600A1

FR2699600A1 - Piston rings produced from metallic strips

Info

Publication number: FR2699600A1
Application number: FR9315380A
Authority: FR
Inventors: Russell E Hite
Original assignee: Dana Inc
Current assignee: Dana Inc
Priority date: 1992-12-22
Filing date: 1993-12-21
Publication date: 1994-06-24
Also published as: JPH06281009A; MX9400120A

Abstract

The piston rings are mounted in a slot, machined for this purpose in the piston, such that they can move to and fro in an axial direction, in order to produce a hermetic seal against the wall of the cylinder containing the piston. The rings are produced from a strip of metallic material.The strip has a profile such that it has a sealing face, a rear edge and first and second faces. The strip is produced to have a series of elongated grooves (42) in at least one of the faces. The grooves are separated by a series of radial ribs (48). When the piston ring is applied in the piston grooves the elongated grooves (42) extend circumferentially around the piston ring (20).

Description

La présente invention se rapporte à des segments de piston, à une méthode de fabrication de segments de piston ainsi qu'à un assemblage d'un piston utilisant ces segments de piston. Plus particulièrement, la présente invention se rapporte à des segments de piston, à une méthode de fabrication de segments de piston et à un assemblage d'un piston, où les faces latérales des segments de piston sont modifiées pour avoir une configuration autre qu'une surface plate continue. The present invention relates to piston rings, a method of manufacturing piston rings as well as an assembly of a piston using these piston rings. More particularly, the present invention relates to piston rings, a method of manufacturing piston rings and a piston assembly, where the side faces of the piston rings are modified to have a configuration other than a continuous flat surface.

Les moteurs à combustion interne emploient typiquement un assemblage de pistons et cylindres, où les pistons ont un mouvement de va-et-vient longitudinalement dans les cylindres parce qu'ils sont entraînés par la dilatation des gaz résultant de la combustion du carburant. Typiquement, le mouvement du piston est récupéré par un vilebrequin pour faire tourner un arbre d'entraînement. Le diamètre du piston est plus petit que celui du cylindre avec lequel il a un mouvement de va-et-vient afin de faciliter le mouvement de glissement du piston par rapport au cylindre. Afin d'obturer l'espace résultant entre le piston et la paroi du cylindre, un piston typique utilisé dans un moteur à combustion interne a un certain nombre de segments de piston qui s'étendent entre la surface cylindrique du piston et celle de la paroi. Internal combustion engines typically employ an assembly of pistons and cylinders, where the pistons reciprocate longitudinally in the cylinders because they are driven by the expansion of gases resulting from the combustion of fuel. Typically, the movement of the piston is recovered by a crankshaft to rotate a drive shaft. The diameter of the piston is smaller than that of the cylinder with which it has a reciprocating movement in order to facilitate the sliding movement of the piston relative to the cylinder. In order to seal the resulting space between the piston and the cylinder wall, a typical piston used in an internal combustion engine has a number of piston rings which extend between the cylindrical surface of the piston and that of the wall .

Chaque segment de piston est fait en un matériau élastique et il présente une fente radiale, que l'on peut appeler espace d'extrémité, qui permet la dilatation du segment pendant l'assemblage et qui compense l'usure. Comme, pendant la combustion, les gaz se détendant passent à travers l'espace, il y a usuellement un certain nombre de segments de piston avec des espaces normalement non alignés de façon que le passage des gaz de combustion au-delà des segments de piston sont minimisés. Comme les gaz de combustion se dilatant appliquent une pression aux segments de piston, on peut utiliser les gaz eux-mêmes pour améliorer le joint.Each piston ring is made of an elastic material and has a radial slot, which can be called end space, which allows the segment to expand during assembly and which compensates for wear. Since, during combustion, the expanding gases pass through the space, there are usually a number of piston rings with normally unaligned spaces so that the passage of combustion gases past the piston rings are minimized. Since the expanding combustion gases apply pressure to the piston rings, the gases themselves can be used to improve the seal.

Récemment, on a porté une attention considérable sur la réduction des agents polluants émis par les moteurs à combustion interne. Un mode de réduction des agents polluants émis consiste à rapprocher les segments de piston du sommet du piston. Afin de pouvoir effectuer cela sans effet délétère, il est nécessaire de réduire le poids des segments de piston afin de diminuer leur inertie. Les pistons changent de direction jusqu'à 4000-8000 fois par minute pendant le fonctionnement d'un véhicule de tourisme ordinaire. Comme les pistons se déplacent à des vitesse de l'ordre de 600-1200 mètres par minute, de légères réductions du poids des segments de piston peuvent mener à des réductions sensibles des forces d'inertie des segments.En plus de permettre la mise en place des segments plus près du sommet des pistons, la réduction de l'inertie des segments réduit la tendance des segments à s'immerger dans les fentes du segment du piston tandis que les pistons changent de direction, ce qui réduit l'usure. Recently, considerable attention has been paid to the reduction of pollutants emitted by internal combustion engines. One way of reducing the pollutants emitted consists in bringing the piston rings closer to the top of the piston. In order to be able to do this without deleterious effect, it is necessary to reduce the weight of the piston rings in order to reduce their inertia. The pistons change direction up to 4000-8000 times per minute during the operation of an ordinary passenger vehicle. As the pistons move at speeds of the order of 600-1200 meters per minute, slight reductions in the weight of the piston rings can lead to appreciable reductions in the inertia forces of the rings. places the rings closer to the top of the pistons, reducing the inertia of the rings reduces the tendency of the rings to immerse in the slots in the piston segment as the pistons change direction, reducing wear.

Etant donné les considérations ci-dessus mentionnées, la présente invention a pour objet de procurer de nouveaux segments perfectionnés de piston présentant un moindre poids, permettant de compenser l'usure et ayant une meilleure dynamique des gaz. Given the above-mentioned considerations, the object of the present invention is to provide new improved piston rings having a lower weight, making it possible to compensate for wear and having better gas dynamics.

La présente invention concerne un segment de piston à monter dans une gorge d'un piston pour venir hermétiquement contre une paroi d'un cylindre contenant le pistonn, où le segment de piston comprend un ruban d'un matériau métallique ayant un certain nombre de gorges allongées dans au moins l'un de ses côtés. Les gorges allongées sont séparées par des nervures s'étendant radialement. The present invention relates to a piston ring to be mounted in a groove of a piston to come hermetically against a wall of a cylinder containing the piston, where the piston segment comprises a strip of metallic material having a number of grooves lying in at least one of its sides. The elongated grooves are separated by radially extending ribs.

Selon un mode de réalisation de l'invention, les gorges allongées s'étendent près et au travers du bord arrière des segments pour définir des barrages proches et tournés au loin de la face avant des segments, ainsi la pression des gaz dans les gorges, développée par la pression dans le cylindre contenant le piston, est appliquée contre les barrages, sollicitant la face du segment de piston contre la paroi du cylindre. According to one embodiment of the invention, the elongated grooves extend near and across the rear edge of the segments to define close and turned dams far from the front face of the segments, thus the pressure of the gases in the grooves, developed by the pressure in the cylinder containing the piston, is applied against the dams, urging the face of the piston ring against the wall of the cylinder.

La présente invention envisage de plus une méthode de fabrication du segment ci-dessus mentionné de piston, où les segments présentent un poids et un prix réduits. La méthode comprend les étapes de faire passer des ébauches d'acier entre deux rouleaux pour produire des bornes d'une épaisseur plus petite que celle des ébauches. En même temps que l'on lamine les ébauches, on y forme une série circonférentielle de protubérances allongées et circonférentiellement espacées pour former des rubans avec des gorges allongées et longitudinalement espacées. Les rubans sont alors formés en segments fendus pour insertion dans les fentes d'un piston, prévues pour les segments. The present invention further contemplates a method of manufacturing the above-mentioned piston ring, where the segments have reduced weight and price. The method includes the steps of passing steel blanks between two rollers to produce terminals thinner than the blanks. At the same time as the blanks are laminated, a circumferential series of elongated and circumferentially spaced protrusions is formed therein to form ribbons with elongated and longitudinally spaced grooves. The ribbons are then formed into slotted segments for insertion into the slots of a piston, provided for the segments.

L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement dans la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant plusieurs modes de réalisation de l'invention et dans lesquels
- la figure 1 est une vue en élévation latérale montrant un mode de réalisation d'un segment de piston configuré selon les principes de la présente invention, monté dans une fente d'un piston et engageant une paroi de cylindre
- la figure 2 est une vue en plan du segment de piston de la figure 1
- la figure 3 est une vue en élévation latérale montrant un piston avec un certain nombre de segments de piston en engagement avec une paroi du cylindre ;;
- la figure 4 est une vue en perspective montrant une ébauche d'acier où sont formées des gorges pour obtenir un ruban qui reçoit subséquemment la forme d'un segment de piston circulaire
- la figure 5 est une vue en coupe transversale faite à travers le ruban de la figure 4
- la figure 6 est une vue similaire à la figure 4 mais montrant la formation de gorges d'une configuration différente
- la figure 7 est une vue en coupe transversale faite à travers un ruban estampé des deux côtés en utilisant les rouleaux tels que ceux de la figure 6
- la figure 8 est une vue en coupe transversale d'un ruban estampé sur une seule face en utilisant les rouleaux de la figure 6 ;
- la figure 9 est une vue en perspective montrant une ébauche estampée tandis qu'elle est formée en un ruban avec des gorges d'une forme différente de celle des figures 4 et 6 ; et
- la figure 10 est une vue en coupe transversale à travers le ruban de la figure 9.The invention will be better understood and other objects, characteristics, details and advantages thereof will appear more clearly in the explanatory description which follows, made with reference to the appended schematic drawings given solely by way of example illustrating several embodiments of the invention and in which
- Figure 1 is a side elevational view showing an embodiment of a piston ring configured according to the principles of the present invention, mounted in a slot of a piston and engaging a cylinder wall
- Figure 2 is a plan view of the piston ring of Figure 1
- Figure 3 is a side elevational view showing a piston with a number of piston rings in engagement with a wall of the cylinder;
- Figure 4 is a perspective view showing a steel blank in which grooves are formed to obtain a ribbon which subsequently takes the form of a circular piston ring
- Figure 5 is a cross-sectional view made through the ribbon of Figure 4
- Figure 6 is a view similar to Figure 4 but showing the formation of grooves of a different configuration
- Figure 7 is a cross-sectional view made through a ribbon stamped on both sides using the rollers such as those of Figure 6
- Figure 8 is a cross-sectional view of a ribbon stamped on one side using the rollers of Figure 6;
- Figure 9 is a perspective view showing a stamped blank while it is formed into a ribbon with grooves of a shape different from that of Figures 4 and 6; and
- Figure 10 is a cross-sectional view through the ribbon of Figure 9.

En se référant maintenant à la figure 1, elle montre un segment de piston 20 configuré selon les principes de la présente invention qui est monté dans une fente 22 dans un piston 24 ayant un mouvement de va-et-vient axial. Le piston 24 a son mouvement de va-et-vient longitudinal dans la direction de la flèche 26 dans une paroi 28 de cylindre. Le segment de piston 20 glisse hermétiquement contre la surface 30 de la paroi 28 du cylindre dans un film 32 de lubrifiant. Referring now to Figure 1, it shows a piston ring 20 configured in accordance with the principles of the present invention which is mounted in a slot 22 in a piston 24 having an axial reciprocating motion. The piston 24 has its longitudinal reciprocating movement in the direction of the arrow 26 in a cylinder wall 28. The piston ring 20 slides hermetically against the surface 30 of the wall 28 of the cylinder in a film 32 of lubricant.

I1 existe un espace 36 entre la surface 30 de la paroi et la surface latérale 38 du piston, lequel espace est occupé par le segment 20 du piston. There is a space 36 between the surface 30 of the wall and the lateral surface 38 of the piston, which space is occupied by the segment 20 of the piston.

Comme on peut le voir sur la figure 2, le segment de piston 20 est de configuration circulaire et il présente un espace radial 40 pour faciliter son montage dans la fente 22 prévue à cet effet et pour permettre au segment de piston de tenir compte de l'usure en se dilatant radialement contre la paroi 30. As can be seen in FIG. 2, the piston ring 20 is of circular configuration and it has a radial space 40 to facilitate its mounting in the slot 22 provided for this purpose and to allow the piston ring to take account of the wear by expanding radially against the wall 30.

Selon les principes de la présente invention, le segment de piston 20 a une série de gorges 42 qui y sont disposées dans une surface latérale supérieure qui s'étend dans une direction normale jusqu'à une face périphérique externe 46. Les gorges 42 sont de préférence des gorges allongées et circonférentiellement espacées qui s'étendent sur le bord périphérique interne 47 du segment de piston 20 et qui sont séparées par des nervures radiales 48 disposées entre chaque gorge. Les nervures radiales 48 accomplissent les deux fonctions d'interface de la surface latérale supérieure 44 du segment de piston 20 avec la surface supérieure 50 de la fente 22 du segment de piston et de conserver la résistance du segment de piston.Le segment de piston 20 ne s'adapte pas hermétiquement dans la fente 22 il y a donc un léger espace supérieur entre la surface latérale supérieure 44 et la surface supérieure 50 de la fente quand le piston remonte et un léger espace inférieur entre la surface latérale inférieure 51 du segment de piston et la surface inférieure 52 de la fente du segment de piston quand le piston descend. According to the principles of the present invention, the piston ring 20 has a series of grooves 42 which are arranged therein in an upper lateral surface which extends in a normal direction to an external peripheral face 46. The grooves 42 are of preferably elongated and circumferentially spaced grooves which extend on the inner peripheral edge 47 of the piston segment 20 and which are separated by radial ribs 48 disposed between each groove. The radial ribs 48 perform the two functions of interfacing the upper lateral surface 44 of the piston ring 20 with the upper surface 50 of the slot 22 of the piston ring and of maintaining the resistance of the piston ring. The piston ring 20 does not fit tightly in the slot 22 so there is a slight upper space between the upper lateral surface 44 and the upper surface 50 of the slot when the piston rises and a slight lower space between the lower lateral surface 51 of the segment of piston and the bottom surface 52 of the piston ring slot when the piston descends.

Comme il y a de petits espaces supérieur et inférieur entre le segment 20 et la fente 22, le segment de piston 20 peut se dilater radialement mais il est également libre de monter et descendre légèrement dans la fente du segment de piston. En conséquence, tandis que le piston 24 a son mouvement de va-et-vient, le segment de piston 20 a tendance à s'immerger dans la fente 22 du segment de piston ce qui provoque son usure. En réduisant le poids du segment de piston 20, l'impulsion qui lui est impartie par cet enfoncement est réduite, ce qui diminue l'usure et prolonge la durée de vie du segment de piston. As there are small upper and lower spaces between the segment 20 and the slot 22, the piston segment 20 can expand radially but it is also free to move up and down slightly in the slot of the piston segment. Consequently, while the piston 24 is reciprocating, the piston segment 20 tends to immerse in the slot 22 of the piston segment which causes it to wear. By reducing the weight of the piston ring 20, the impulse imparted to it by this depression is reduced, which reduces wear and prolongs the life of the piston ring.

En prolongeant la durée de vie des segments de piston 20, cela étend la durée de vie du moteur utilisant les segments parce que les produits de combustion ne peuvent entrer dans le carter du vilebrequin du moteur où ils dégradent les paliers et les joints. De plus, si un véhicule reste en service pendant de longues périodes de temps, le moment auquel les segments de piston 20 doivent être remplacés est retardé ce qui repousse une très grande dépense d'entretien qui nécessite le démontage du moteur du véhicule. By extending the life of the piston rings 20, this extends the life of the engine using the rings because the products of combustion cannot enter the crankcase of the engine where they degrade the bearings and seals. In addition, if a vehicle remains in service for long periods of time, the time at which the piston rings 20 must be replaced is delayed, which postpones a very large maintenance expense which requires the disassembly of the engine of the vehicle.

Si le démontage d'un moteur pour remplacer les segments de pistons 20 peut être retardé pendant la durée effective d'un véhicule, cela représente des économies considérables pour le propriétaire du véhicule. If the disassembly of an engine to replace the piston rings 20 can be delayed for the effective life of a vehicle, this represents considerable savings for the vehicle owner.

Un avantage additionnel de la présente invention réside dans l'amélioration de la dynamique des gaz des agencements d'étanchéification des segments de piston avec l'amélioration de l'efficacité du joint entre le segment de piston 20 et la surface de la paroi 30. Comme on peut le voir sur les figures 1 et 3, la combustion dans le cylindre 28 a pour résultat une pression 60 des gaz contre la face 62 du piston 24 qui déplace le piston vers le bas dans la direction de la flèche 26. Comme on peut mieux le voir à la figure 1, tandis que les gaz de combustion se dilatent, ils se déplacent contre les surfaces supérieures 49 des segments de piston 20 et s'écoulent également latéralement dans les gorges 42. Les gorges 42 permettent une accumulation des gaz pressurisés de combustion qui appliquent une pression dans la direction des flèches 64 contre les faces internes 66 des gorges.Comme la paroi de fond 68 de la fente 22 du segment de piston est fixe relativement au segment de piston 20, la pression appliquée dans la direction des flèches 64 a tendance à forcer tout le segment 20 à se dilater radialement, donc la surface périphérique externe 46 du segment se trouve pressée en engagement très étanche avec le film d'huile 32 revêtant la surface 30 de la paroi 28 du cylindre. Comme les gorges 42 sont sensiblement régulièrement espacées sur le segment de piston 20, cette force radiale se trouve régulièrement distribuée autour du segment de piston. An additional advantage of the present invention lies in the improvement of the gas dynamics of the sealing arrangements of the piston rings with the improvement of the efficiency of the seal between the piston ring 20 and the surface of the wall 30. As can be seen in Figures 1 and 3, combustion in the cylinder 28 results in a pressure 60 of the gases against the face 62 of the piston 24 which moves the piston down in the direction of the arrow 26. As we can best see in Figure 1, while the combustion gases expand, they move against the upper surfaces 49 of the piston rings 20 and also flow laterally in the grooves 42. The grooves 42 allow an accumulation of gases pressurized combustion which apply pressure in the direction of the arrows 64 against the internal faces 66 of the grooves. As the bottom wall 68 of the slot 22 of the piston ring is fixed relative to the piston ring piston 20, the pressure applied in the direction of the arrows 64 tends to force the entire segment 20 to expand radially, therefore the outer peripheral surface 46 of the segment is pressed into very tight engagement with the oil film 32 coating the surface 30 of the wall 28 of the cylinder. As the grooves 42 are substantially regularly spaced on the piston ring 20, this radial force is regularly distributed around the piston ring.

Comme on peut le voir sur la figure 3, il y a un certain nombre de segments de piston 20 qui sont identifiés par les chiffres de référence 20, 20' et 20" sur chaque piston 24. En utilisant un certain nombre de segments de piston 20, les espaces 40 sont rarement alignés donc la pression des gaz, qui est identifiée par la flèche 60, passe rarement sinon jamais par tous les espaces 40 dans le carter du vilebrequin (non représenté) en dessous du piston 24. As can be seen in Figure 3, there are a number of piston rings 20 which are identified by the reference numerals 20, 20 'and 20 "on each piston 24. Using a number of piston rings 20, the spaces 40 are rarely aligned, therefore the gas pressure, which is identified by the arrow 60, seldom if ever never passes through all the spaces 40 in the crankshaft casing (not shown) below the piston 24.

Selon les principes de la présente invention, tous les pistons 20 peuvent avoir une configuration sensiblement similaire à celle montrée à la figure 1 ou bien ils peuvent avoir différentes configurations, les configurations étant sélectionnées pour rendre maximale l'efficacité des considérations de dynamique des gaz dans le maintien du joint entre les segments de piston 20 et la paroi 30 du cylindre.According to the principles of the present invention, all the pistons 20 can have a configuration substantially similar to that shown in FIG. 1 or they can have different configurations, the configurations being selected to maximize the efficiency of the gas dynamics considerations in maintaining the seal between the piston rings 20 and the wall 30 of the cylinder.

En se référant maintenant aux figures 4-10, on peut y voir trois exemples d'ébauches d'acier 80 qui sont laminées en rubans 82, 84 et 86 respectivement, pour former subséquemment les segments circulaires de piston 20 que l'on peut voir à la figure 2. Comme on peut le voir aux figures 5, 7, 8 et 10, les rubans 82, 84 et 86 ont une grande variété de sections transversales résultant des surfaces des rouleaux 90 et 92. Selon la pratique conventionnelle, les rubans 82, 84 et 86 sont enroulés sur des tambours, non représentés, tandis qu'ils émergent d'entre les rouleaux 90 et 92. Les enroulements sont configurés en "enroulements minces". Pour former les segments séparés de piston, les enroulements minces sont découpés pour former les espaces 40, ce qui divise les enroulements minces en segments individuels de piston. Referring now to Figures 4-10, there are shown three examples of steel blanks 80 which are rolled into strips 82, 84 and 86 respectively, to subsequently form the circular piston rings 20 which can be seen in Figure 2. As can be seen in Figures 5, 7, 8 and 10, the ribbons 82, 84 and 86 have a wide variety of cross sections resulting from the surfaces of the rollers 90 and 92. According to conventional practice, the ribbons 82, 84 and 86 are wound on drums, not shown, as they emerge from the rollers 90 and 92. The windings are configured in "thin windings". To form the separate piston rings, the thin windings are cut to form the gaps 40, which divides the thin windings into individual piston rings.

En se référant maintenant plus particulièrement aux figures 4 et 5, on peut voir que les rouleaux 90 et 92 tournent en directions opposées 94 et 96 tandis qu'ils forment le ruban 82 à partir de l'ébauche 80. En général, l'épaisseur de l'ébauche 80 diminue tandis que son matériau s'écoule sous pression pour augmenter sa longueur. Le rouleau 90 a un certain nombre de faces d'estampage 98 qui dépassent radialement et qui sont circonférentiellement espacées, qui sont proches d'un premier épaulement 100, lesquelles faces estampent l'ébauche 80 pour former les gorges 42 (voir également figures 1 et 2). L'épaulement opposé 102 ne présente pas les faces d'estampage 98 et détermine la configuration de la face 46 du segment de piston qui s'étend perpendiculairement à la surface inférieure 49 et la surface supérieure 44 du segment de piston 20. Referring now more particularly to Figures 4 and 5, it can be seen that the rollers 90 and 92 rotate in opposite directions 94 and 96 while they form the ribbon 82 from the blank 80. In general, the thickness of the blank 80 decreases while its material flows under pressure to increase its length. The roller 90 has a number of stamping faces 98 which protrude radially and which are circumferentially spaced, which are close to a first shoulder 100, which faces stamp the blank 80 to form the grooves 42 (see also FIGS. 1 and 2). The opposite shoulder 102 does not have the stamping faces 98 and determines the configuration of the face 46 of the piston segment which extends perpendicular to the lower surface 49 and the upper surface 44 of the piston segment 20.

En moulant les gorges 42, il faut moins d'acier pour former les rubans 82, ce qui diminue le prix du matériau. De plus, les gorges 42 donnent des segments de piston 20 qui sont plus légers, offrant les avantages ci-dessus mentionnés de contrôle de la pollution et de réduction de l'usure. Par ailleurs, la nécessité d'usiner ou de meuler les segments individuels 20 pendant le procédé de fabrication est éliminée ce qui rend le procédé de fabrication des segments de piston plus rapide et moins coûteux. En utilisant le procédé de laminage, les sections transversales des segments 20 peuvent être facilement configurées pour tenir compte des avantages tels que les avantages de dynamique des gaz ci-dessus mentionnés de la gorge 42, lesquels avantages ne peuvent être obtenus à peu de frais en utilisant des procédés normaux d'usinage. By molding the grooves 42, less steel is required to form the ribbons 82, which decreases the price of the material. In addition, the grooves 42 provide piston rings 20 which are lighter, offering the above-mentioned advantages of pollution control and reduction of wear. Furthermore, the need to machine or grind the individual segments during the manufacturing process is eliminated which makes the manufacturing process of the piston rings faster and less expensive. By using the rolling process, the cross sections of the segments 20 can be easily configured to take into account advantages such as the advantages of the above-mentioned gas dynamics of the groove 42, which advantages cannot be obtained inexpensively by using normal machining processes.

En se référant maintenant à la figure 6, un certain nombre d'estampes 110 sont placées en relation espacée vis-àvis des épaulements 100 et 102 de manière à former les gorges 112 dans un ruban 84 formé de l'ébauche d'acier 80. Comme on peut le voir sur les figures 7 et 8, les gorges 112 dans le ruban 84 ne s'étendent pas à travers le pourtour interne 114 du segment de piston 20. Comme on peut le voir à la figure 7, les gorges 112 peuvent être formées des deux côtés du segment de piston 20 au lieu d'un seul côté comme le montre la figure 8. Referring now to FIG. 6, a certain number of stamps 110 are placed in spaced relation with respect to the shoulders 100 and 102 so as to form the grooves 112 in a ribbon 84 formed from the steel blank 80. As can be seen in FIGS. 7 and 8, the grooves 112 in the ribbon 84 do not extend through the internal periphery 114 of the piston segment 20. As can be seen in FIG. 7, the grooves 112 can be formed on both sides of the piston ring 20 instead of one side as shown in Figure 8.

En se référant maintenant aux figures 9 et 10, un certain nombre de protubérances 120 sont montrées sur le rouleau supérieur 90 et elles sont placées en aboutement avec l'épaulement annulaire 100 tandis que l'épaulement annulaire 102 n'a pas les protubérances. Le ruban résultant 86 a une gorge rectangulaire 122 qui traverse le pourtour interne 124 du segment de piston résultant 20. Referring now to Figures 9 and 10, a number of protrusions 120 are shown on the upper roller 90 and are placed in abutment with the annular shoulder 100 while the annular shoulder 102 does not have the protrusions. The resulting ribbon 86 has a rectangular groove 122 which crosses the internal periphery 124 of the resulting piston segment 20.

On peut par conséquent voir que la série des gorges 42 formées dans les segments de piston 20 peut avoir une grande variété de configurations. Une configuration préférée pour l'amélioration de la dynamique des gaz avec au moins le segment supérieur 20 est montrée aux figures 1, 3, 5 et 10, où il y a une augmentation du volume des gaz se dilatant pour solliciter radialement au moins le segment de piston supérieur 20 contre la paroi 30. Comme la pression des gaz aux segments de piston 20' et 20" est sensiblement réduite, les avantages obtenus par l'emploi des gorges 42 (figures 1 et 5) et 122 (figure 10) sont minimisés ce qui permet de recourir à d'autres formes avantageuses pour les gorges 42. It can therefore be seen that the series of grooves 42 formed in the piston rings 20 can have a wide variety of configurations. A preferred configuration for improving the gas dynamics with at least the upper segment 20 is shown in FIGS. 1, 3, 5 and 10, where there is an increase in the volume of the gases expanding to stress radially at least the segment piston 20 against the wall 30. As the gas pressure at the piston rings 20 'and 20 "is significantly reduced, the advantages obtained by the use of grooves 42 (Figures 1 and 5) and 122 (Figure 10) are minimized which makes it possible to use other advantageous forms for the grooves 42.

I1 est préférable que les ébauches d'acier 80 utilisées dans la fabrication des segments de piston 20 soient faites en acier tel qu'un acier inoxydable martensitique avec une teneur en chrome comprise entre 13 et 17 %. Afin de maintenir les surfaces des segments de piston 20 résistantes à l'usure, il est préférable qu'après avoir formé les segments par les rouleaux 90 et 92, ceux-ci soient trempés par nitruration au gaz des surfaces pour produire des surfaces dures solides et résistantes à l'usure. It is preferable that the steel blanks 80 used in the manufacture of the piston rings 20 are made of steel such as martensitic stainless steel with a chromium content of between 13 and 17%. In order to maintain the surfaces of the piston rings 20 resistant to wear, it is preferable that after having formed the segments by the rollers 90 and 92, these are quenched by gas nitriding of the surfaces to produce solid hard surfaces. and wear resistant.

Le procédé de nitruration au gaz consiste à maintenir les segments de piston en acier dans un four fermé, à une température comprise entre 510 et 5660C, tout en dosant des quantités préétablies d'azote et d'ammoniac gazeux dissociées dans le four. L'azote se diffuse dans la surface et réagit avec la matrice de l'acier inoxydable pour donner la surface dure souhaitée. Pendant le procédé, le contrôle est maintenu de manière qu'aucun composé ou couche "blanche" ne se trouve dans le composant fini. La profondeur de la couche de diffusion est comprise entre 0,076 mm et 0,127 mm, la profondeur étant une fonction dépendant du temps du procédé. The gas nitriding process consists in maintaining the steel piston rings in a closed oven, at a temperature between 510 and 5660C, while dosing preset amounts of nitrogen and ammonia gas dissociated in the oven. The nitrogen diffuses into the surface and reacts with the stainless steel matrix to give the desired hard surface. During the process, control is maintained so that no "white" compound or layer is present in the finished component. The depth of the diffusion layer is between 0.076 mm and 0.127 mm, the depth being a function dependent on the time of the process.

Claims

1. Piston segment to be mounted in a slot provided for this purpose in a piston having an axial reciprocating movement to come hermetically against a wall of a cylinder containing said piston, characterized in that it consists of a tape of metallic material, the tape having a sealing face, a rear edge and first and second sides and the tape having a series of elongated grooves (42) in at least one of the sides, the elongated grooves being separated by radial ribs (48).

2. Piston ring according to claim 1, characterized in that the elongated grooves (42) extend more in the circumferential direction than in the radial direction, relative to the piston segment (20).

3. Piston ring according to claim 1, characterized in that the metallic material is steel.

4. Piston ring according to claim 1, characterized in that the elongated grooves (42) extend near and through the rear edge of the segment, said grooves defining close dams and turned away from the front face of the segment, thus the pressure of the gases in the grooves developed by the pressure in the cylinder containing the piston using the segment (20) is applied against the dams urging the face of the piston segment against the wall of the cylinder.

5. Piston ring according to claim 3, characterized in that the material is steel.

6. Piston ring according to claim 1, characterized in that the grooves (112) are arranged on both sides of the piston.

7. Assembly of a piston comprising a piston with a number of slots for piston rings and a number of piston rings, each of which has an external peripheral face and opposite sides, said segments being arranged in said slots, characterized by a series of elongated grooves (42) in at least one side of each of said segments, said grooves being separated by ribs (48) extending radially, said grooves of at least one piston ring being configured differently from those of other piston rings.

8. An assembly according to claim 7, characterized in that the grooves of each piston ring (20, 20 ', 20 ") are configured differently from the grooves of the other piston rings.

9. Method for reducing the weight and the price of a piston ring made of steel, having an outer peripheral face and opposite sides, said piston segment fitting into a slot in a piston, characterized in that it comprises the stages of

laminate a steel blank between two rollers to produce ribbons thinner than the blank

while laminating the blank, forming in at least one side of the blank a circumferential series of elongated and circumferentially spaced protrusions to form a ribbon having elongated and longitudinally spaced grooves; and

form the ribbons into split segments to be inserted into the slots.

10. Method according to claim 9, characterized in that the elongated grooves are formed on one side of the ribbon.

11. Method according to claim 10, characterized in that the elongated grooves are formed on both sides of the ribbon.

12. Method according to claim 9, characterized in that the grooves are formed close to and extend through an edge of the ribbon.