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Brevet d'Invention. perfectionnements apportés dans l'établissement des pistons pour moteurs 4 explosions ou à combustion.
Alexandre G A U S S E , 29 avenue de Nancy, Lunéville (oselle) Franoe.
La présente invention a pour objet des per- fectionnements apportes dans l'établissement des pistons de moteurs à explosions ou à combustion. Ces perfectionnements permettent d'obtenir des pistons qui sont montés sans jeu dans leur cylindre et qui sont cependant libres de se dilater aux points recevant la chaleur de l'explosion ou de la combustion.
Ces pistons permettent d'obtenir l'accéléra- tion des échanges de chaleur avec les'parois du cylindre, et la conservation, avec celui-ci, d'un contact intime et per-
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manent, sans jeu d'aucune sorte, sur les deux faces rece- vant les réactions normales de la bille, aux temps de compression et d'explosion.
Ils sont absolument etanches, une disposition permettant l'obturation des joints des segments, quelle que soit leur ouverture, causée par l'usure normale.
L'augmentation de diamètre consécutive aux différences de température par l'effet de dilatation, ainsi que le rattrapage dujeu consécutif à l'usure normale du cylindre et du piston sont compensées par une disposition particulière et par la forme du piston.
Ils sont construits de façon à empêcher tout cognement, consécutif aux changements d'obliquité de la bielle. Pour obtenir ce resultat, ils tiennent appli- quée en permanence sur la paroi du cylindre leur face qui reçoit les réactions de l'explosion. Cette face a comme portée la hauteur totale du piston.
La dilatation du fond du piston recevant la chaleur de l'explosion est laissée libre de s'exercer, sans agir s ur la dilatation do l'ensemble, ni modifier les portées de reaction.
Ces perfectionnements se caractérisent en ce que, entre le fond du piston portant les gorges des segments et la jupe de guidage, est prevue une solutation de conti- nuite qui se developpe sous un angle au centre d'au moins 180 , cette solution de continuite définissant ainsi une lèvre deformable qui s'oppose à la partie du piston que la réaction due à l'obliquite de la bielle maintient on contact avec la paroi du cylindre.
L'avantage en est qu'ils assurent au piston un fonctionnement absolument silencieux, un pouvoir diather- mique maximum, unetempérature de fonctionnement à peine supérieure à celle des parois du cylindre et une usure des
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segments et des cylindres nulle, évitant le basculement du piston.
La presente invention concerne encore d'autres perfectionnements qui ont notamment pour but de réduire le porte-à-faux du centre do réaction do la face de la jupe qui se trouve à gauche dans la figure 1 ou 5 c'est-à-dire la face qui est appuyee contre le cylindre pendant la periode de compression. Ces modifications visent aussi une augmen- tation do la section verticale comprise entre la partie inférieure de l'echancrure ou la fente pratiquée dans la jupe et le bord inférieur de celle-ci.
L'avantage qui résul- te de ce perfectionnement consiste en ce qu'elle permet d'utiliser la dilatation normale des pistons en alliage léger à basa d'aluminium, de façon que la différence des températures des faces de réaction, modifie la forme, du piston, froid ou à température uniforme, cette modification de forme d'exerçant de telle façon que les génératrices du piston restent parallèles à elles-mêmes, et que le diamètre passant par l'axe du bossage subisse un accroissement supé- rieur à celui que subit le diamètre perpendiculaire, ce dernier devant rester, d'après l'invention, constamment egal à celui du cylindre.
Il va sans dire que toute autre disposition que celle ddcrite ci-après permettait d'obtenir ce résultat, soit par incorporation dans la face 3 ou 2 (fig. 5) d'un métal de dilatation différente qui pourrait augmenter l'effet de réduction du diamètre A-B, soit par des fentes localisées, sont comprises dans cette invention.
Ce, mode de construction du piston de cette fig.5 pouvant''se traduire de la façon suivante : Etant donne un piston dont la tête est circulaire! et de diamètre a, la hauteur de cette tête étant limitée par le' bord superieur de la lèvre déformable, Lui
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faisant suite,. une jupe elliptique dont le petit axe est égal à a, Un des sommets du grand, axe de l'ellipse est; oppo- sé à la lèvre deformable, et s'appuie sur une génératrice de la tête. De plus, la projection du centre de la tête sur le plan de l'ellipse se trouve sur le grand axe.
L'effet de dilatation naturelle du piston décrit présente cette particularité'que l'ellipse de la jupe se dilate davantage selon son petit axe, de sorte que, en admettant que le diamètre de la tête arrive, sous l'ef- fet de la chaleur reçue, à égaler celui du cylindre, l'ellip- se de la jupe continue à se deformer pour arriver à former un cercle'parfait, sans qu'il y ait pour cela de pression sur les parois du cylindre.
De plus, la forme donnée au piston lui permet de corriger, dans une mesure appréciable, l'usure des faces de réactions occasionnée par le frottement contre le cylindre cette correction étant obtenue par la tension moléculaire que subit le piston pendant son fonctionnement.
L'invention est représentée aux dessins annexés à titre d'exemple et schématiquement.
La figure 1 est une vue en élévation d'un piston établi d'après les perfectionnements qui font l'objet de la présenteinvention.
La figure 2 représente le même piston vu de profil.
La figure 3 est la projection horizontale de la figure 1.
La figure 4 est une coupe horizontale sui- vant la ligne 4-4 de la fig.2.
La figure 5 est une vue en élévation d'un piston perfectionné par rapport à celui représenté aux figures 1 à 4.
La figure 6 montre le même piston. mais dans
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une vue tournee d'un angle de 90 par rapport à la figure 5.
La figure 7 est une coupe suivant la ligne 7-7 de la figure 5.
La figure 8 est une vue analogue à celle de la figure 6, une partie de la paroi du piston étant arrachée afin de faire voir l'intérieur de celui-ci et le détail de l'attache de la face à l'ensemble.
Les figures 9 et 10 montrent deux variantes extrêmes;
Le piston étant tourné à la cote d'alésage du cylindre, on designera (Fig. 1 et 2) par A, la face recevant les réactions du cylindre causées par l'obliquité de la bielle pendant l'explosion et B la face opposee.
E représente une échancrure (Fig.l et 2) qui isole en partie la face B de la masse du piston. ette face B est reliee à l'ensemble par les parties diamétrales F-G.
La chaleur de l'explosion reçue en D par le piston se répandra dans sa masse, mais ne pourra passer en B que par les parties F-G, avec une intensité décroissante do F vers G.
La dilatation consécutive à l'accroissement du température s'écoulant par ces parties fera augmenter le diamètre B-A, avec un maximum en J suivant le pointillé I.
Cette reaction de la partie B appliquera inti- moment la face A contrela paroidu cylindre ,
Ainsi se trouvent réalises l'absence et le rattrapage de jeu.
Cette disposition favorise aussi l'accélération des échanges de température entre le piston et les parois
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#du cylindre.
Le pouvoir diathermiq'ue' de ce piston sera doncmaximum.
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L'élévation de température du fond du piston causant sa dilatation, celle-ci, aéra libre de s'exercer si on pratique sur la longueur, .du piston localises entre le fond D et la partie supérieure de l'echancrure E une excen- tration (fig.3) ayant une valeur supérieure à celle de la dilatation normale. Le cercle excentre devra avoir son centre sur le diamètre A-B et couper le cercle primitif aux points L et M definis par l'angle au centrer qui est l' angle de portée do la face du piston dans le cylindre.
Le ou les segments d'etancheite seront ergo- tés de façon que les joints se trouvent aux environs du point A (fig. 3), la coïncidence des cercles.. portant du pis- ton et des segments etant délimitée par L-M, les gaz sous pression sont dans l'impossibilité de trouver une issue à partie de cette limite L-M vers A.
Dans la deuxième forme de realisation du piston suivant les figures 5 à 10, 1 désigne le piston tourne à la cote d'alésage du cylindre de manière à être monte sans jeu, Par 1 est désignée la face recevant les reactions du cylindre causées par l'obliquité de la bielle pendant la période de l'explosion et 3 indique la face opposee, c'est-à-dire celle qui reçoit les réactions du cylindre pendant la période de compression. Dans ce piston est pratiquée une fente 4 delimitant la lèvro deformable 5.
Cette fente prend naissance dans l'alésage 6 de la portée de l'axe du piston pour se terminer dans l'alesage opposé 7.
Elle isole partiellement la face 3 de la masse du piston, face qui est reliee à l'ensemble par les parties diamétra- les comprises entre les points 8,9. On remarque que la section verticale entre ces deux points est, dans cette forme d'exécution, beaucoup plus grande que dans les pis- tons connus de ce genre, ce qui contribue à renforcer la solidité du piston à cet endroit. Comme on le voit, la fente
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présente tout d'abord une partie horizontale 10, puis une partie inclinée 11 et final ornent une partie horizontale 12 passant sous la tête du piston, mais cette forme n'est qu'indicative, elle peut être quelconque.
Le développement de cette fente n'est pas nécessairement limite selon la valeur des réactions auxquelles la face 3 doit être soumise, elle pourra se prolonger au delà des alésages 6,7 ou encore déboucher dans le haut de ces alésages comme indiqué dans les figures et 10 en passant par tous les intermédiaires, Cette fente isolant thermiquement la face 2. de la face 3, doit permettre les déformations du piston par flexion élas- tique, la face 3 etant considérée comme un arc oscillant à partir de ses points d'attache délimités selon la généra- trice du cylindre.
Dans ce but, elle est détachée des bossa- ges selon le quadrillé (Figs.5,9,10). on remarque en A (fig. 8) la section de cette attache selon la ligne 8-9, fig.5, et en 14 l'isolement du bossage.
De plus, un autre point réside dans la réduc- tion comparative du diamètre A-B par rapport au diamètre C-D, réduction qui est obtenue par le jeu normal de la dilatation inherente à l'augmentation de la température arrivant par le fond du piston. Afin de favoriser la diminution du diamè- tre A-B et, de ce fait, l'augmentation du diamètre C-D, la paroide la face 3 est, en 13, fig.7, quelque peu amincie par rapport à la paroi de la face 2. Cet amincissement s' étend de.préférence sur toute la partie intérieure de la lèvre deformable '5 comprise dans l'angle [alpha]. La face 2 rece- vant du fond du ..piston la chaleur, se dilate et, sous l'effet de cette dilatation,
le diamètre C-D augmentera sans con- trainte et l'arc dé cette face prendra la position comme indi- que en pointille dans la figure 7, par contre le diamètre A-B, dont la moitie est représentée pa.r la partie isolee thermiquement, ne suivra pas cette progression, mais l'arc
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délimitant la face 3 s'ouvrira,/la corde de cet arc etant solidaire du diamètre C-D. De ce fait, la flèche de cet arc diminuera en fonction de;la. différence de température des faces 2 et et suivant le coefficient de dilatation du métal employé; si le piston est tourné ovale - le grand axe correspondant au diamètre C-D - rien ne s'oppose à cette déformation du piston dans le cylindre.
La compensation de l'usure par frottement dans le cylindre des faces 2 et 3 est obtenue par la tension moléculaire s'exerçant dans les parties opposées, la face 2 (fig. 7) s'ouvrant selon le diamètre C-D sous l'effet de la dilatation alots que la face tond à s'opposer à cette ouverture. Les tensions de la face 2 tendront, sous l'influ- ence répétée, à réduire le diamètre G-D, tandis que l'iner- tie de la face 3 tendra à l'augmenter. Si on établit le pis- ton de façon que la masse de métal répartie dans la face 2 soit suffisante pour annuler les tensions de la face 3, la déformation permanente tendra à contracter la partie C-A-D et à augmenter A-B.
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