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Perfectionnements aux pistons
La présente invention a trait aux pistons et se propose l'établissement d'un piston perfectionné pourvu d'un tablier interrompu, constitué par une matière appropriée pos- sédant un coefficient de dilatation élevé, les sections dudit tablier étant supportées par une matière possédant un coeffi- cient de dilatation capable de contrôler le jeu du piston dans le cylindre selon les besoins.
Les parties ou éléments de support sont situés, de préférence, dans un ou plusieurs plans perpendiculaires à l'axe du tourillon de pied-de-bielle ou tout au moins inclinés par rapport à lui de telle sorte que la dilatation des sections ou flasques constitutives du-
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2.- dit tablier s'opère dans le sens circonférentiel bien plutôt que dans le sens diamétral nar rapport au piston.En d'autres termes,la matière constitutive des sections ou flasques for- mant le tablier du piston glisse pour s'épanouir en quelque sorte le long de la paroi du cylindre selon des sens opposes au lieu de ne marquer un mouvement que vers ladite paroi dia- métralement au piston.
La matière constitutive de ce piston applicable U des moteurs de divers types est, de préférence, un alliage d'aluminium tandis que les entretoises formant les organes supporteurs des flasques sont, de préférence,consti- tuées par des pièces de tôle d'acier embouties, des tubes d'acier ou des barres d'acier. Pour obtenir une très faible dilatation on a avantage 1 usiner ces entretoises en acier Invar.
Un autre but visé par l'invention est l'établisse- ment d'un piston dont la tête présente, d'une part,des renfle- ments dans lesquels se loge le tourillon de pied-de-bielle, ces renflements faisant partie intégrante de ladite tête et d'autre part,un tablier indépendant supporta par les extrémi- tés d'entretoises noyées à mi-longueur dans l'épaisseur du métal dont sont constituée les dits renflements.
Dans les dessins annexés où. les mêmes numéros de ré- férence s'appliquent aux mêmes organes :
Fig. 1 est une élévation latérale de ce piston perfectionné.
Fig. 2 est une coupe verticale pratiquée par l'axe du tourillon de pied-de-bielle.
Fig. 3 est une coupe horizontale similaire.
Fig. 4 est une élévation d'une variante de ce pis- ton.
Fig. 5 est une vue de détail d'une des entretoises.
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Fig. 6 est une coupe verticale pratiquée par la ligne 6-6 de la Fig. 4.
Fig. 7 est une coupe horizontale d'une autre varian- te de construction de ce piston.
Fig. 8 est une élévation d'une autre variante enco- re de ce piston.
Fig. 9 est une coupe pratiquée par la ligne 9-9 de la Fig.8.
Fig. 10 est une coupe pratiquée par la ligne 10-10 de la Fig.8.
Fig. 11 est une élévation d'une variante des en- tretoises.
Fig. 12 est une élévation d'une dernière variante de construction du piston.
Dans ces diverses figures. 10 désigne la tête du piston creusée dans sa hauteur de rainures annulaires il pro- p res à loger les segments. Cette tête est creuse et façonnée immédiatement au-dessous de sa paroi rainurée selon des ren- flements latéraux 13 évidés pour faire office de paliers dans lesquels se loge le tourillon de pied-de-bielle et qui sont reliés à la tête 10 proprement dite par un collet 16.
Dans l'épaisseur de chacun des renflements latéraux évidés 13 est encastrée une entretoise 17 dont la structure est montrée en détails dans la Fig. 5. Ces entretoises sont, de préférence, embouties à même de la tale et présentent une ouverture centrale ²contour crénelé selon un certain nombre de dents-8 destinées à permettre une légère contrac- tion du métal sur chacune d'elles, tandis que le renflement 13 se contracte en diamètre du fait de son refroidissement.
A ses extrémités opposées, chaque entretoise est découpée selon un certain nombre de queues d'abondé 198'qui servent
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à la solidariser fermementà des flasques 20 qui forment le tablier du piston.De préférence,ces entretoises sont percées aux endroits indiqués d'un certain nombre d'ouvertures 19.
Chaque entretoise placée d'un c8té du piston peut être cons- tituée par deux ou un plus grand nombre de pièces embouties, de tubes ou de barres et chaque groupe ainsi formé peut être déporté par rapport à un plan commun. Les plans d'un groupe peuvent être parallèles ou non parallèles aux plans du groupe constitutif de l'autre entretoise placée de l'autre côté du piston.
On congoit que lorsque le piston est complètement usiné,les deux flasques et la tête sont entièrement séparées et ne sont plus solidarisées que par les entretoises.Durant le moulage du piston, le tablier est généralement façonna d'une seule pièce avec la tête et le reste jusqu'après que la périphérie externe du tablier a été usinée et détachée de la tête en pratiquant les fentes 25 après quoi les parties indiquées par le pointillé 21 en Fig.l sont enlevées par des traits de scie pratiqués selon les lignes 22. Dans certains cas, ces parties peuvent être laissées intactes, des reliefs étant coulés ou fagonnés sur le diamètre externe du piston à ces mêmes endroits ou encore le tablier peut être détaché au centre selon le trait de scie 22'.
La tête 10 et les flasques 20 sont établies en al- liage d'aluminium ou en toute autre matière propre à la con- struction des pistons. Cette tête peut, du reste,être égale- ment coulée en toute matière propre au façonnage des surfaces frotteuses des pistons ou encore les entretoises peuvent être façonnées à même une partie des côtés d'untube cylindrique grêle en acier formant le tablier, les paliers du tourillon de pied-de-bielle étant coulés autour des parties destinées à
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former les entretoises.
Le plus souvent, du reste, ces entre- toises sont constituées par des pièces indépendantes en acier ou matière analogue possédant un faible coefficient de dilata- tion de fagon à ne donner lieu qu'à une dilatation relative- ment faible dans le sens perpendiculaire à l'axe du tourillon du pied-de-bielle tandis que les flasques 20 étant séparées permettent la dilatation circonférentielle, le métal consti- tutif desdites flasques s'épanouissait en quelque sorte contre le cylindre ce qui permet de les ajuster très exactement dans ledit cylindre lorsqu'il est froid sans que le piston y grippe lorsqu'il s'échauffe.
La dilatation diamétrale du nisto est contrôlée de trois manières indépendantes du métal du tablier du piston: d'abord du fait du coefficient de dilatation des entretoises comme Sadique plus haut, ensuite du fait de la distance qui les sépare et enfin du fait de leur forme tel- le qu'elle est représentée par exemple en 17' en Fig. 7.
Plus les entretoises sont rapprochées, moins le pis- ton manifeste de dilatation diamétrale, cette dilatation étant diminuée proportionnellement puisque le glissement ou "cheminement" entre les points 24 (Fig.7) sera moindre ce qui amènera les extrémités desdites entretoisse adjacentes au cylindre très peu plus près de ses parois en ces points.
Lorsque les entretoises affectent la forme repré- sentée en 17'. comme en se dilatant la tête du piston les en- traîne vers l'extérieur le long de l'axe des paliers du tou- rillon de pied-de-bielle, lesdites entretoises se trouvent courbées (aux extrémités) vers le centre du piston ce qui a pour effet d'amener également les flasques du tablier vers le centre du piston et par là même de diminuer la dilatation de ce dernier au moment où il s'échauffe.
Il peut être désirable dans certains cas de renfor-
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cer le lien entre les renflements formant les paliers du tourillon de pied-de-bielle et les flasques ou la partie cy- lindrique du tablier. On peut y parvenir comme représenté en Fig.4 et 6 en méageant des nervures au cours de la coulée du métal, ces nervures attendant desdits renflements jusqu'à, la partie des flanquas immédiatement adjacente à l'extrémité des entretoises, sur l'un de leurs côtés ou sur les deux. Lorsque ces nervures sont suffisamment robustes, les queues d'aronde et les languettes des entretoises peuvent être omises ce qui simplifie d'autart leur établissement.
Durant le façonnage du piston, les plaiers du tou- rillon de pied-de-bielle ainsi que le tablier sont coulés de fgon à envelopper les entretoises cornue représenté en Fig.4.
Il est évident que le métal des renflements, les nervures et le tablier en se refroidissant se contractent de telle sorte qu'ils se trouvent sous une forte tension sur lesdites entre- toises mêmes aux températures telles que celles qu'engendre le moteur en marche. En d'autres termes, les rvures 23 et les paliers 13 du tourillon de pied-de-bielle ne se dilatent pas au point de tendre à séparer les flasques des extrémités de l'entretoise adjacente à la paroi du cylindre.
Dans certains cas où les paliers du tourillon de pied -de-bielle sont courts, comme représenté par 13' en Fig.7 il peut être désirable de cintrer les entretoises, comme re- présenté par 17. Ce cintrage peut être opéré soit selon un arc, soit selon une forme qui épouse un contour approprié quelconque et notamment selon le galbe représenté en Fig. 7.
Un avantage de cette forme c'est qu'ainsi on réduit la dis- tance séparant les points de liaison des entretoises et de la flasque en 24 ce qui permet la dilatation latérale de la matière constitutive des flasques avec mojss d'épatement .des dites entretoises qu'avec les autres formes décrites.
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Il est évident que chaque entretoise n'a pas besoin de passer entièrement à travers le piston en une seule pièce mais qu'elle peut être en deux pièces réunies par le mé- tal de la tête ou des renflements dans lesquels se loge le tourillon de pied-de-bielle aux extrémités adjacentes, les autres extrémités assurant leur réunion avec les flasques du tablier.
Une autre originalité de ce piston c'est qu'une des flasques peut être laissée telle qu'elle a été venue de fon- derie avec la tête, tandis que l'autre peut être entièrement indépendante sauf qu'elle est solidarisée aux autres parties du piston par le système d'entretoises.
Il est également évident que le piston peut être façonne de manière à ne posséder qu'un seul renflement propre à loger le tourillon de pied-de-bielle situé en son centre, ce qui est le cas quand on utilise une bielle four- chue à son extrémité supérieure pour venir s'enfourcher sur ledit tourillon à chacune de ses extrémités. En pareil cas une seule ou plusieurs entretoises peuvent être façonnées en partant d'une ou plusieurs piècesestampées des barres, des tubes ou plus généralement des pièces moulées pouvant être utilisées pour solidariser la tête du piston, les ren- flements de son tourillon de pied-de-bielle et les deux flas- ques arquées formant son tablier.
Il est non moins évident que le ou les renflements dans lesquels se loge le tourillon de pied-de-bielle n'ont pas besoin d'être venus de fonderie avec la tête de ce piston et que celle-ci ainsi que les autres parties en saillie qu'il peut présenter peuvent être venues de fonderie séparément par rapport à eux, ceux-ci étant ensuite assujettis au systè- me d'entretoises ou venus de métal avec lui, cette dernière
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solution étant préférable notamment quand le tablier a une faible dilatation thermique ce qui permet de faire venir de fonderie lesdites entretoises et ledit tablier.
Pour ce ty- pe de tablier, les deux flasques peuvent être laissées in- tactes en une seule pièce, c'est-à-dire que les parties re- présentées en pointillé par 21 en Fig. 1 n'ont pas besoin d'être séparées par des traits de scie pratiqués selon les lignes 22.
L'invention n'est, du reste, aucunement limitée 'à une solidarisation des diverses pièces constitutives du pis- ton opérée en coulant simplement du métal autour du système d'entretoises étant donné qu'il est évident que le même type de piston peut être réalisé en fagonnant chaque pièce consti- tutive ou certains organes sénarément et en les assujetissant ensuite au reste de la structure par l'une quelconque des méthodes bien connues des hommes du métier et notamment par soudure ou à l'aide de 'coulons, de vis, etc...
Dans les Figs. 8 à 11, 26 désigne la tête du piston qui peut affecter une forme conventionnelle ou la forme désirable et qui présente des parties pendantes formant des sortes de renflements évidés pour constituer des paliers 27 de réception du tourillon de pied-de-bielle. Ces paliers sont représentés ici reliés à la partie cylindrique inférieu- re 28 du tablier au moyen d'une palmette 24.
La liaison entre les renflements récepteurs du tou- rillon de pied-de -bielle et sa tête est renfarcée au moyen d'une colonnette comprenant une palmette interne radiale 30 et une palmette externe radiale 31, lesdites palmettes étant placées approximativement dans le plan de l'axe dudit tou- rillon, une colonnette de ce genre étant prévue de chaque côté du piston. La liaison entre le renflement dans laquel
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se loge le tourillon et la partie inférieure du tablier est pareillement renforcée par une palmette 32.
Le tablier est muni sur ses c8tés imposés de prolon- gements 33,dirigés vers le haut et espacés tant l'un de l'au- tre que des paliers du tourillon de elle. Le mou- vement radial de ces prolongements est limité par des entre- toises 34 qui sont constituées par une matière relativement moins dilatable que celle dont sont faites la tête et le tablier. C'est ainsi, par exemple, que cette tête et ce tablier peuvent être constitués par un alliage d'aluminium tandis que les entretoises peuvent être des pièces embouties en acier et notamment en un acier à haute teneur en nickel, choisi pour sa non dilatabilité.
Comme représenté ici, les carties des entretoises situées au-dessus et au-dessous des plaiers du tourillon de pied-de-bielle sont chaînées à leurs extrémités par des jambettes 35 (Fig.8) de sorte qu'elles forment un tout qui pour plus de commodité est ici appelé plus simplement "en- tretoise".
Ces extrémités des entretoises sont découpées selon des saillies 36 en forme de queues d'aronde ce qui leur permet d'être fixées invariablement à la matière constituti- ve du tablier du piston qui est coulé autour d'elles, Au- dessus du palier 27 auquel elle correspond l'entratoise est moyée par sa partie' supérieure dans la passe de matière formant le renflement dans lequel est ménagé ledit palier ou plus exactement formant le collet qui solidarise ledit palier à la tête. ladite partie supérieure de l'entretoise :présentant autant que possible quelques irrégularité tel- les que celles 37 destinées à la mettre invariablement à l'abri de tout déplacement longitudinal par rappel au ren- flement.
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La partie inférieure de l'entretoise (voir Fig.9) peut être libre par rapport au renflement assujetti à la par- tie inférieure du tablier par' la palmette 29. cette partie de l'entretoise servant uniquement à relier les prolongements dudit tablier. Comme représenté en Fig. 10, les entretoises peuvent être cintrées à leurs extrémités pour mouvoir se fi- ;car invariablement dans la Matière constitutive du tablier
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ce Qui 'f.)f1:rtJlt?t de sU:o)::cjl,1<:"l' la construction avec saillies en queues d'aronde.
Une autre originalité de l'invention réside, du reste, dans la forme de l'entretoise qui lui permet d'être posée directement dans le moule. L'entretoise représentée en.
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Fig. 11 est maintenue verticale par cr:3 piecl& 34 (c1st-&- dire par les parties non recouvertes par le métal du piston) et maintenue, par ailleurs, dans le sens de la longueur du fait que les bords internes des jambettes 35 se raccordent aux extrémités des pieds 34. De fagon générale, ces entretoi-
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ses ont avantage z. être percées de troua (connue bu F\$, 2.) r.u façonnées-selon des ressauts des indentations, une (certaine courbure (comme en Fig. 7) toutes ces Parties n'étant pas recouvertes de métal et destinées à assurer auxdites entre- toises la bonne position.
Un moyen de faire varier la dilatation d e l'entre- toise est représente en Fig. 11. Ici la partie inférieure 34 est coupée en 40 et ses deux tronçons sont pourvus d'irrégu-
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larités 39 foime 6e tâtons destinées 1.. J... .La.cJ..ves en .LOl1ue de ve ons liefjvJJ:1le(3 1J.611 en place leurs extrémités dans le renflement ou le collet du piston. La dilatation totale de la partie inférieure de l'entre- toise est donc contrôlée par la distance qu'on ménage entre les bouts 40. Des irrégularités 37' également en forme de té- tons, servent au même but due celles 37 de la Fig. 8.
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Les proportions de chaque entretoise peuvent varier, comme cela se conçoit, pour se conformer aux proportions des divers pistons; il en est de même pour son modede fixation au métal coule autour d'elle. Le cas échéant, le métal cor- stitutif du tablier -placé aux extrémités de l'entretoise peut faire tout le tour de la partie de cette entretoise située au-dessus du renflement où se loge le tourillon de pied-de- bielle, comme représenté en Ils* 9.
Il est par ailleurs évident que l'entretoise peut être établie en plusieurs morceaux ayant toute section droi- te désirée à raison d'un au-dessus et d'un au dessous du renflement ou selon tout autre espacement et que, par ailleurs ces morceaux peuvent être courbés à leurs extrémités ou au- trement façonnes pour donner plus de solidité à la fixation
La partie de l'entretoise placée en dessus du l'en- flement est,'de préférence, solidement implantée dans le collet qui surmonte ledit renflement comme représenté en Fig.9 tan- dis que sa partie placée en dessous nta pas besoin d'être fi- . xée puisque le tablier y est chaîne en cet endroit.
La fixa- tion de lentretoise au-dessus du renflement prévient la nais- sance d'efforts parasitaires dans la partie inférieure du ta- blier, Cette construction bien qu'étant à adopter de préfé- rence nest du reste nullement limitative des modes de fixa- tion de l'entretoise au-dessus du renflement. Elle ntexclut pas non plus une fixation éventielle au-dessous dudit renfle- ment et même tous moyens propres à permettre aux entretoises de contribuer à l'espacement du tablier par rapport au reste du piston, notamment en prévoyant des palmettes moulées syant une certaine souplesse entre les renflements et le tablier.
Par ailleurs, les entretoises peuvent être fixées si fermement dans les renflements formant les paliers du touril-
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lon de pied-de-bielle et dans le tablier qu'on peut les admet- tre somme support unique de ce dernier, comme si en Fig. 8 les palmettes 29 et les supports 32 étaient supprimes. Il ne doit pas être pardu de vue, en effet, que le rôle principal des entretoises est de contrôler en la. diminuant la dilatation du tablier du piston et que leur rôle subsidiaire est d'être les uniques organes dtespacement par rapport aux autres par- ties dudit piston.
Dans certains cas, les membrures inférieures d'une entretoise, telle que celle représentée en Fig.ll, peuvent être supprimées ce qui réduit ladite entretoise à une barre plane raccordant en quelque sorte l'extrémité supérieure du tablier ou de ses sections, si ce tablier est en plusieurs morceaux, aux renflements formant les paliers du tourillon de pied-de-bielle.
Les entretoises sont, de préférence, noyées à leurs extrémités dans le métal des sections du tablier ad- jacentes aux côtés libres desdibes sections tandis que leur partie médiane est noyée dans un renflement, chaque entretoi- se étant soit droite, soit arquée, soit encore recourbée an- gulairement, comme représenté en Fig.7, et comportant, en ou- tre, toutes irrégularités propres à augmenter la prise entre ladite entretoise et le métal constitutif du tablier-
Un tablier distinct mais non sectionnel peut être découpé aux côtés adjacents des renflements formant les pa- liers du tourillon de pied-de-bielle de fagon à donner nais- sance vers le bas à un anneau formant une sorte de jante à membrures en saillie vers le haut, ces membrure étant reliées par les entretoises,
ledit anneau ou jante étant fendu ou sjouréà sa partie inférieure pour en permettre la dilata- tion.
Selon un autre mode de réalisation de l'invention
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(représenté en Fig.12) le piston a une tête 41 et un tablier 42. Des prolongements 43 de cette tête sont perforés pour fai- re officemde paliers de réception du tourillon de pied-de- bielle,ces prolongements étant, de préférence, venus de fonde- rie avec ladite tête qui elle-même est constituée par n'impor- te quelle matière aporopriée au travail gutelle doit fournir.
Le tablier est généralement constitué par un métal plus dila- table et il est réuni à la tête au moyen d'une ou plusieurs entretoises 44 en métal relativement non dilatable. Le plus souvent le piston comprend deux entretoises dont la partie médiane est noyée au sein de la masse de membrures 45 diri- gées vers le haut du tablier. Celui-ci peut être conforméà son extrémité inférieure selon un anneau continu formant,une sorte de jante, ou encore tronçonne par des traits de scie 46 faisant, autant que possible, un angle faible avec l'axa du piston.
Tout homme du métier concevra que diverses modifica- tions pourraient être apportées à ces constructions perfec- tionnées de pistons sans que pour autant n s'écartât du do- maine de la présente invention.