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Perfectionnement aux pistons.
La présente invention concerne des pistons de ma- chines ou moteurs, et en particulier des pistons du type utilisé dans les moteurs à combustion interne et elle vise des perfectionnements à la construction de ces pistons.
Un but particulier consiste à réaliser la construc- tion d'un piston en matière légère dont la dilatation est régie par des entretoises en matière relativement indilatable, la chemise du piston étant de construc- tion perfectionnée de façon qu'on obtienne une rigidi- té aussi uniforme que possible dans tous les sens.
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L'invention comporte l'utilisation de rebords en forme d'arc de cercle dirigés vers l'intérieur sur le bord inférieur de la chemise du piston de façon à assu- rer la rigidité aux endroits voulus. Ces rebords for- ment aussi une surface qui peut être perforée en vue de l'usinage, de sorte que les parois de la chemise peuvent être plus minces qu'elles ne devraient l'être autrement.
Une autre caractéristique de l'invention consiste en ce que les entretoisessont montées par rapport à l'extrémité supérieure de la chemise du piston de fa- çon à assurer au piston l'ajustage voulu dans les con- ditions de marche.
Bien que le dessin représente à titre d'exemple des modes de réalisation préférés de l'invention, il est bien entendu que différents changements peuvent être apportés à la construction sans qu'on sorte pour autant du cadre de l'invention.
La figure loes dessins est une élévation, partie en coupe, d'un piston construit suivant l'invention.
La figure 2 est une coupe par la ligne 2-2 de la figure 1.
La figure 3 est une coupe par la ligne 3-3 de la figure 4., La. figure 4 est une vue semblable à la figure 1 et montre une variante du piston.
La figure 5 est une coupé de l'extrémité inférieu- re du piston et montre le mode de fabrication.
La figure 6 est un diagramme montrant la dilata- tion de.la chemise.
La figure 7 est un croquis montrant l'action de la chemise dans une certaine position verticale des
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centre toi se s.
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La figure 8 est un croquis semblable à celui de la figure 7 et montre les entretoises dans une position différente.
En se référant plus particulièrement aux dessins, on voit que le piston, qui est de préférence en matiè- re légère telle qu'un alliage à base d'aluminium, com- porte une tête 10 et une chemise 11 dont l'extrémité supérieure est séparée de la/tâte par des fentes 12 sur la plus grande partie de la circonférence du piston.
Des fiches 10 partant de la tête et dirigées vers le bas sont reliées par leurs extrémités inférieures à la partie circulaire 14 de la chemise, ces fiches as- surant une liaison homogène et d'une seule pièce entre la tête et la chemise. Un -moyen d'axe de piston 15 est venu de fabrication dams la partie médiane de cha- que axe.
Les parties 16 et 17 qui portent sur le cylindre sont dirigées vers le haut entre les fiches à partir de l'extrémité circulaire 14 de la chemise, et les ex- trémités supérieures de ces parties qui portent sur les cylindres sont reliées par des entretoises 18 en matiè- re moinsdilatable que la matière dont est faite la chemise, en acier par exemple. Une des extrémités de chaque entretoise est noyée dans la partie portante 16 et l'extrémité opposée est noyée dans la partie por- tante 17, tandis que sa partie médiane est noyée dans la fiche 13. Les entretoises jouent le rôle de pièces d'écartement et de supports pour les extrémités su- périeures des parties portant sur le cylindre et elles ont une influence déterminante sur la dilatatinn dis- symétrique des, surfaces de poussée.
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Pour renforcer le fond de la chemise chaque côté de la chemise comporte au-dessous du moyeu de l'axe de piston un rebord 19 en forme d'arc de cercle formant saillie intérieure sur les parois de la chemise. 'Une fente 20 partant du bord inférieur del la chemise monte jusqu'à la surface portante 16.
La chemise du piston représenté par les figures let 2 est aussi renforcée par une nervure 21 en forme de segment qui relie l'extrémité inférieure de chaque fiche 13 à la partie circulaire 14 de la chemise. Cet- te nervure est supprimée dans le type représenté par les figures 3 et 1{. et dans ce cas l'extrémité inférieu- re de chaque fiche est reliée directement à l'extrémi- té inférieure de la chemise.
Les caractéristiques du type de piston qui fait l'objet de l'invention ont un certain nombre d'avan- tages importants qui contribuent à faire de ce piston un piston perfectionné. Les rebords de renforcement 19 sont placés exactement au fond du piston., de sorte que le métal de renforcement a le plus grand avantage possible et qu'on peut donner au piston le maximum de rigidité avec le poids minimum de métal. Du fait que ces rebords sont en forme d'arc de cercle et espacés entre eux, ils n'empêchent pas de fabriquer le piston dans un moule permanent avec un simple noyau en trois pièces. La figure 5 montre clairement comment ces re- bords peuvent être faits sur les noyaux en forme de secteur seulement.
Après le moulage on peut faire glis- ser le noyau central 22 verticalement pour le sortir du piston, après quoi on peut laisser les noyaux 23 en forme de secteur tomber l'un sur l'autre pour les dégager des rebords 19
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Les rebords 19 jouent un rôle important en supportant les côtés de la chemise pendant l'usinage, ce qui facilite la fabrication à la machine. En outrer comme la chemise est munie de rebords sur sa face intérieure qui petit être alésée en vue de l'usinage, on peut donner aux parois de la chemise une épaisseur plus petite que l'épaisseur habituelle, puis- qu'il n'y a pas lieu de faire des perforations enlevant du métal à l'intérieur de la chemise et au fond.
La fente 20 peut avoir une longueur telle qu'on obtienne en tenant compte des moyens de renforcement de la chemise, une chemise ayant perpendiculairement à l'axe de piston.la même rigidité que parallèlement à cet axe, c'est-à-dire donnant pour des charges égales des flexionségales en A-A ou B-B (fig. 5) ou des flexions ayant entre elles tout rap- port désiré.
Les rebords semi-circulaires19 contribuent à maintenir la forme circulaire exacte de la chemise et empêchent tout grippement de la chemise au-dessous des moyeux d'axes, tandis que la coupure des rebords en 24, figures 2 et 4, rend la chemise assez flexible pour permettre la fermeture de la fen te.
Le diagramme de la figure 6 montre l'effet des divers organes de renforcement du fond de la chemise sur la dila- tation du piston, la ligne E représentant le diamètre nor- mal de la chemise. Si le piston comporte une nervure 21 fortement saillante et si les rebords 19 sont supprimés, la chemise se dilate suivant la ligne C (la zone de la ner- / vure 21) jusqu'à la limite indiquée, et comme l'extrémité supérieure de la chemise est retenue intérieurement par les entretoises 18, la partie inférieure de la chemise sera en- traînée jusqu'aux points F.
D'autre part si les nervures 21 sont supprimées, laissant la chemise relativement faible dans cette zone, et si l'on utilise de forts rebords 19,la. che- mise sedilateura suivant la ligne D (la zone
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des rebords 19) jusqu'à la limite indiquée et l'extrémité inférieure de la chemise se dilatera considérablement main s que dans le premier cas, la dilatation n'allant que jusquaux points f'
Les figures 7 et 8 montrent schématiquement comment on peut faire varier la distance entre ltentretoise et l'extré- mité supérieure de la chemise pour obtenir différentes ac- tions de la chemise aux changements de température. Dans la fig. 7 l'entretoise est placée tout à fait à l'extrémité supérieure de la chemise.
Dans ce cas, lorsque le piston est refroidi par une journée très froide, le diamètre B se contracte, tandis que le diamètre A est maintenu par les entretoises. Dans la figure 8 les entretoises sont placées plus bas, plus près du milieu de la chemise. Dans ce cas lorsque le diamètre B se contracte, le diamètre A se dilate et devient plus grand que le diamètre C à l'endroit de l'en- tretoise. L'application précise sur le diamètre A compensera alors la diminution d'application sur le diamètre D et em- pêchera le piston de cogner. Ces pistons travaillent exac- tement de la façon inverse lorsqu'ils sont portés au-dessus de la température normale. Chacun de ces espacements par entretoises convient pour une certaine série de conditions.
Revendications
1. Un piston composé d'une tête et d'une chemise carac- térisé par ce fait qu'il comporte une paire de rebords en forme d'arc de cercle dirigés vers l'intérieur à la partie inférieure de la chemise, ces rebords étant espacés entre eux et placés sur des cotés opposés du piston.
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Improvement to pistons.
The present invention relates to pistons of machines or engines, and in particular to pistons of the type used in internal combustion engines, and it relates to improvements in the construction of these pistons.
A particular object is to achieve the construction of a piston of light material, the expansion of which is governed by spacers of relatively unalterable material, the sleeve of the piston being of improved construction so as to obtain rigidity. as uniform as possible in all directions.
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The invention involves the use of inwardly directed arcuate rims on the lower edge of the piston liner so as to provide rigidity where desired. These flanges also form a surface which can be perforated for machining, so that the walls of the liner may be thinner than they otherwise would be.
Another feature of the invention is that the spacers are mounted relative to the upper end of the piston liner so as to provide the piston with the desired adjustment under operating conditions.
Although the drawing shows by way of example preferred embodiments of the invention, it is understood that various changes can be made to the construction without thereby departing from the scope of the invention.
The drawings are an elevation, partly in section, of a piston constructed in accordance with the invention.
Figure 2 is a section taken along line 2-2 of Figure 1.
Figure 3 is a section taken on line 3-3 of Figure 4. Figure 4 is a view similar to Figure 1 and shows a variant of the piston.
Figure 5 is a cutaway of the lower end of the piston and shows the method of manufacture.
Figure 6 is a diagram showing the expansion of the liner.
Figure 7 is a sketch showing the action of the shirt in a certain vertical position of the
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center you s.
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Figure 8 is a sketch similar to that of Figure 7 and shows the spacers in a different position.
Referring more particularly to the drawings, it is seen that the piston, which is preferably made of a light material such as an aluminum-based alloy, has a head 10 and a sleeve 11, the upper end of which is separated from the / head by slots 12 over most of the circumference of the piston.
Pins 10 extending from the head and directed downwards are connected at their lower ends to the circular part 14 of the sleeve, these pins providing a homogeneous and one-piece connection between the head and the sleeve. A piston pin means 15 has been manufactured in the middle part of each pin.
The parts 16 and 17 which bear on the cylinder are directed upwards between the pins from the circular end 14 of the sleeve, and the upper ends of these parts which bear on the cylinders are connected by spacers 18 in a less expandable material than the material from which the jacket is made, steel for example. One end of each spacer is embedded in the supporting part 16 and the opposite end is embedded in the supporting part 17, while its middle part is embedded in the plug 13. The spacers act as spacers. and supports for the upper ends of the parts bearing on the cylinder and they have a determining influence on the asymmetric expansion of the thrust surfaces.
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To strengthen the bottom of the liner, each side of the liner has, below the hub of the piston pin, a rim 19 in the form of an arc of a circle forming an interior projection on the walls of the liner. A slit 20 extending from the lower edge of the liner rises to the bearing surface 16.
The liner of the piston shown in Figures let 2 is also reinforced by a rib 21 in the form of a segment which connects the lower end of each plug 13 to the circular part 14 of the liner. This rib is omitted in the type shown in Figures 3 and 1 {. and in this case the lower end of each plug is connected directly to the lower end of the sleeve.
The characteristics of the type of piston which is the subject of the invention have a number of important advantages which contribute to making this piston an improved piston. The reinforcing flanges 19 are placed exactly at the bottom of the piston, so that the reinforcing metal has the greatest possible advantage and that the maximum rigidity can be given to the piston with the minimum weight of metal. Because these flanges are in the shape of a circular arc and spaced from each other, they do not prevent the piston from being manufactured in a permanent mold with a simple three-piece core. Figure 5 clearly shows how these edging can be made on sector-shaped cores only.
After molding the central core 22 can be slid vertically out of the piston, after which the sector-shaped cores 23 can be allowed to fall on top of each other to release them from the flanges 19.
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The flanges 19 play an important role in supporting the sides of the liner during machining, which facilitates machine manufacture. In addition, as the liner is provided with flanges on its inner face which can be bored for machining, the walls of the liner can be given a thickness smaller than the usual thickness, since there is no do not need to make perforations removing metal inside the liner and at the bottom.
The slot 20 may have a length such that, taking into account the means for reinforcing the liner, a liner having the same rigidity perpendicular to the axis of the piston as parallel to this axis, that is to say giving for equal loads equal bending in AA or BB (fig. 5) or bending having any desired relationship between them.
The semi-circular flanges19 help maintain the exact circular shape of the liner and prevent seizure of the liner below the axle hubs, while cutting the flanges at 24, Figures 2 and 4, makes the liner quite flexible to allow the window to close.
The diagram in Figure 6 shows the effect of the various liner bottom reinforcers on piston expansion, line E representing the normal liner diameter. If the piston has a strongly protruding rib 21 and the flanges 19 are removed, the liner expands along line C (the rib area 21) to the limit shown, and like the upper end of the liner is retained internally by the spacers 18, the lower part of the liner will be pulled up to points F.
On the other hand if the ribs 21 are removed, leaving the liner relatively weak in this zone, and if strong flanges 19 are used, the. sedilateura jacket following line D (the zone
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flanges 19) up to the limit indicated and the lower end of the liner will expand considerably only in the first case, the expansion only going up to points f '
Figures 7 and 8 show schematically how the distance between the spacer and the upper end of the liner can be varied to achieve different liner actions at changes in temperature. In fig. 7 the spacer is placed at the very top end of the liner.
In this case, when the piston is cooled on a very cold day, the diameter B contracts, while the diameter A is held by the spacers. In figure 8 the spacers are placed lower, closer to the middle of the liner. In this case when the diameter B contracts, the diameter A expands and becomes larger than the diameter C at the location of the spacer. Precise application on diameter A will then compensate for the decrease in application on diameter D and prevent the piston from knocking. These pistons work exactly the opposite way when they are raised above normal temperature. Each of these strut spacings is suitable for a certain range of conditions.
Claims
1. A piston composed of a head and a sleeve, characterized by the fact that it has a pair of edges in the form of an arc of a circle directed inwards at the lower part of the sleeve, these edges being spaced apart and placed on opposite sides of the piston.