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"PERFECTIONNEMENTS RELATIFS AUX PISTONS
La présente invention est relative aux pistons et se rapporte plus particulièrement aux pistons destinés aux moteurs à combustion interne.
On sait que dans les moteurs à combustion interne, on est obligé de prévoir des moyens pour empêcher les extrémités de l'axe de piston d'entrer en contact avec les parois du cylindre. A cet effet, il a été d'usage de verrouiller l'axe de piston soit dans le piston, soit dans la bielle, de manière à ménager un intervalle déterminé entre les extrémités de l'axe
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de piston et les parois du cylindre. Le désavantage de cette construction réside dans le fait que, dans ce cas, toute l'usure due aux mouvements oscillatoires de la bielle se produit fatalement entre l'axe de piston et l'organe qui touril- lonne librement sur celui-ci.
Lorsque l'axe de piston est fixé au piston, la totalité de l'usure se produit entre le coussinet de la bielle et l'axe de piston, tandis que, dans le cas où le dit axe est fixé à la bielle, la totalité de l'usure se produit dans le piston. Il a été constaté qu'afin de diminuer l'usure de la bielle, il était préférable de laisser l'axe de piston tourillonner librement et dans les bossages du piston et dans le coussinet de bielle, ce qui a pour effet de doubler presque la surface frottante entre les divers éléments de l'ensemble. Lorsqu'on adopte une telle disposition, il est nécessaire de prévoir des moyens pour empêcher l'axe de piston d'entrer en contact avec les parois du cylindre.
Jusqu'à présent, il a été fait usage de divers dispositifs, en vue de réaliser le but visé ci-dessus. Un de ces dispositifs comporte une construction dans laquelle une bague fendue est partiellement insérée dans une gorge intérieure formée autour du centre du coussinet de la bielle. L'axe de piston présente au centre une gorge annulaire extérieure. De cette façon, la bague fendue retient l'axe de piston élastiquement dans la bielle, sans empêcher une rotation relative.
L'inconvénient de cette construction réside dans le prix de revient très élevé, ainsi que dans le fait que la prévision d'une gorge autour du centre del'axe de piston a pour effet d'affaiblir notablement le dit axe et d'augmenter la flexion de ce dernier, ce qui provoque un coincement dans les coussinets, donnant ainsi lieu à, des pertes par frottement considérables et provoquant une usure excessive des dits coussinets.
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La présente invention a pour objet d'établir des moyens de retenue perfectionnés pour l'axe de piston, cette invention consistant dans la combinaison d'un piston, d'un axe de piston et d'une bielle, combinaison dans laquelle l'axe de piston est monté à rotation et dans le piston et dans la bielle, cette combinaison étant caractérisée par des moyens de retenue en contact avec les extrémités de l'axe de piston, mais restant en dedans du prof il de la surface du piston.
Les entrée caractéristiques de l'invention seront spécifiées dans les revendications.
Dana les dessins annexée :
Fig. 1 est une vue en coupe axiale d'un assemblage compre- nant un piston, une bielle et un axe de piston, ce piston comportant un mode de réalisation perfectionné des moyens de retenue de l'axe de piston.
Fig. 2 est une vue latérale du piston représenté dans la Fige 1, cette vue montrant la forme des lèvres de retenue..
Fig. 3 est une vue en coupe à échelle agrandie de l'une des lèvres de retenue montrées dans les Fige 1 et 2.
Fig. 4 est une vue de l'outil de matage ou matoir qu'il est préférable d'utiliser pour former les lèvres montrées dans les Fig. susmentionnées.
Fig. 5 est une vue en coupe axiale d'un piston et d'un axe de piston, montrant un autre mode d'exécution des moyens de retenue de l'axe de piston.
Fig. 6 est une vue latérale du piston et de l'axe de piston montrés dans la Fig. 5, et Fig. 7 est une vue en coupe axiale d'un piston et d'un axe de piston, cette vue montrant une troisième variante.
Dans les dessins annexés, le chiffre de référence 10 désigne une manchette de piston cylindrique comportant une tête
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11 venue de fonte avec la manchette. Dans la partie supérieure de cette manchette on pratique, de la manière usuelle, plusieurs gorges à segments 12. En outre, on prévoit deux bossages ou coussinets d'axe de piston 13 alignés dans le sens axial et également venus de fonte avec la manchette du piston, chacun de ces bossages s'avançant en saillie depuis la dite manchette jusqu'à un point distant de cette manchette d'un quart environ du diamètre intérieur de cette dernière. Ces bossages sont alésés en vue de permettre le montage à rotation d'un axe de piston. On prévoit des nervures de renforcement appropriées 14 venues de fonte, de la manière connue en soi, avec les bossages et le piston.
Un axe de piston 15 est monté à rotation à l'intérieur des bossages 13, cet axe présentant un alésage conique, de manière à offrir une résistance maximum à la flexion par rapport à son poids. L'ensemble comporte également une bielle 16, dans la partie supérieure de laquelle se trouve prévu un coussinet d'axe de piston 17, la partie médiane de l'axe de piston 15 étant montée à rotation dans le dit coussinet. Par conséquent, l'axe de piston peut tourner librement et dans le piston et dans le coussinet de bielle.
On décrira ci-après les moyens destinés à empêcher l'axe de piston de se déplacer longitudinalement et de venir en contact avec les parois du cylindre dans lequel le dit piston est monté à déplacements alternatifs. Le piston même est de préférence établi en un alliage d'acier possédant un faible coefficient de frottement avec la fonte et ayant à peu près la même ductilité que le fettmalléable. Comme montré dans la Fig. 4, l'invention prévoit un matoir cylindrique 19 d'un diamètre supérieur' d'un huitième de pouce environ à celui de l'axe de piston. L'extrémité de matage du matoir est évidée,
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de telle manière que le bord annulaire de l'évidement forme un angle de 60 degrés avec la paroi extérieure de l'outil.
L'arête formée par la paroi intérieure du dit évidement et la paroi cylindrique extérieure du matoir est arrondie suivant un faible rayon. Le matoir est établi en acier et est trempé de la maniè- re usuelle. Il est monté à rotation dans une machine à mater ou dans une grande foreuse et est entraîné à une vitesse de cent à deux cents tours à la minute. L'axe du tourillon 15 est aligné avec l'axe de l'outil et ce dernier est abaissé vers le piston, de telle manière qu'on obtient une paire de lèvres de retenue 18 de chaque côté du piston. La surface périphérique du piston étant cylindrique, il s'ensuit que le matoir agit en premier lieu sur le piston en deux points, dont l'un est situé au-dessus et l'autre au-dessous de l'axe de piston.
Toutefois, à mesure que le matoir pénètre dans la pièce, l'étendue des surfaces de contact augmente, ces dernières formant finalement les deux lèvres d'arrêt arquées 18, dont chacune présente à l'endroit de sa plus grande largeur, une section transversale comme montré dans la Fig. 3.
La méthode préférée pour effectuer le matage du piston consiste à placer ce dernier dans une matrice présentant une ouverture cylindrique destinée à recevoir le piston. Ce dernier est alors calé de telle manière qu'une ouverture axiale prévue dans la matrice et destinée à recevoir l'outil se trouve en ligne avec l'axe de piston. Un bloc d'espacement est inséré entre les extrémités intérieures des bossages 13, dans le but d'éviter l'aplatissement du piston sous l'effet de la pression exercée par le matoir. L'outil est alors entraîné en rotation dans la matrice et est abaissé jusqu'à ce que les lèvres 18 soient formées* Ceci est réalisé au moment où presque toute la périphérie de l'outil est en contact avec la matière du
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piston.
Le piston est alors enlevé de la matrice, après quoi l'axe de piston 15 et la bielle 16 sont réunis au piston, En- suita, on insère de nouveau le piston dans la matrice et on produit une nouvelle paire de lèvres par-dessus l'extrémité libre de l'axe de piston.
On remarquera qu'une certaine distance est laissée entre les extrémités de l'axe de piston et les lèvres 18,cette distance étant de trente millièmes de pouce environ pour un piston de trois pouces de diamètre. On remarquera également que les extrémités de l'axe de piston sont légèrement arrondies, en vue de correspondre à la forme des lèvres 18.
Dans la Fig. 3, on a représenté par une ligne pointillée 20 une bavure repoussée du piston pendant la pénétration du matoir. Cette bavure doit être enlevée afin de sauvegarder la forme cylindrique du piston. A cet effet, il est préférable d'utiliser une meule prof ilée présentant une face à génératrice arquée, correspondant à la périphérie du piston, et de faire passer le piston dans le sens longitudinal au"dessous de la meule, de manière à enlever la bavure. Il est également prêté** rable de régler la meule de manière à enlever un demi-millième à un millième de pouce de matière de la périphériedu piston à chaque bossage.
Cetenlèvement de matière n'affecte pas l'ajustement du piston dans le cylindre, étant donné que les parties de la manchette du piston qui reçoivent la poussée latérale, sont parfaitement cylindriques.
Les Fig. 5 et 6 montrent une variante des moyens pour maintenir l'axe de piston en place. Dans cette dernière disposition, un outil à dépouiller ou fraise, d'un diamètre égal aux deux tiers environ de celui de l'axe de piston, est utili- sée pour fraiser dans le piston une paire de rainures arquées
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diamétralement opposées et situées près de chaque extrémité de l'axe de piston. Le fond de la fraise est plat, tandis que ses flancs sont inclinés à 45 degrés, comme montré par les traits mixtes 21 dans la Figé 5. L'outil est avancé radialement dans le métal à l'extrémité de chaque bossage 13, en vue de former une rainure arquée 22. Une deuxième rainure, diamétralement opposée à la première, est établie de la même manière.
On remarquera que l'arête extérieure de chaque rainure 22 est située, dans le sens radial, au-delà de la périphérie de l'axe de piston, d'une distance désignée par . dans la Fig. 5..Par conséquent, la plus grande distance entre les deux bords en regard des deux rainures est sensiblement supérieure au diamètre de l'axe de piston.
Pour maintenir l'axe de piston en place, on établit une lame d'acier 23 présentant des extrémités en arc de cercle et une courbure au milieu, comme montré par les traits mixtes 24.
La distance entre les extrémités de cette lame est supérieure au diamètre de l'axe de piston, mais inférieure à la distance entre les deux bords extérieurs opposés des rainures 22, de sorte que la lame peut être placée contre les parois intérieures des dites rainures et ensuite aplatie, comme montré en traits pleins dans la Fig. 5. L'opération d'aplatissement a pour effet que les extrémités de la lame métallique sont forcées d'entrer en contact avec le fond des dites rainures, de telle manière que la dite lame se trouve fixée dans la position voulue. La lame 23 est pressée de manière à être comprise finalement tout entière à l'intérieur du gabarit de la péri.. phérie du piston.
Cette construction est tout aussi avantageuse que celle montrée dans la Fig. 3, l'établissement de chacune de ces constructions ne nécessitant qu'une faible partie de la longueur du coussinet.
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Parmi les nombreux avantages résultant de l'application de la construction perfectionnée suivant l'invention, il y a lieu de mentionner le fait que cette construction ne comporte pas l'emploi d'organes supplémentaires ni l'exécution d'opéra- tions mécaniques difficiles, pour former un dispositif satisfaisant destiné à retenir l'axe de piston. Bien que la disposition suivant l'invention oblige à livrer le piston, la bielle et l'axe de piston, sous tonne d'un ensemble unique, il n'en résulte aucun inconvénient sensible dans les véhicules automobiles modernes, vu que la construction des pièces en question a été perfectionnée dans une telle mesure qu'elles s'usent pratiquement toutes en même temps. Bien entendu, de nouveaux segments de piston peuvent être placés sans nécessiter l'enlèvement de l'axe de piston.
Dans la variante montrée dans la Fig. 7, on prévoit une rainure annulaire 25 à l'extrémité extérieure de chaque bossage 13, dans laquelle une plaque d'arrêt 26 est sertie par dé tente de la manière usuelle. Ce dispositif empêche l'axe de piston de venir en contact avec les parois du cylindre.
On remarquera qu'un orifice 27, d'un diamètre de trois seizièmes de pouce environ, est pratiqué au centre de la plaque d'arrêt 26. Cette ouverture est poinçonnée dans la plaque d'arrêt avant l'assemblage du piston. La prévision de cette ouverture présente une grande importance, vu qu'elle permet l'insertion d'un crochet dans la plaque d'arrêt, de façon à permettre le retrait de cette dernière, lorsqu'il est nécessaire d'enlever l'axe de piston. Un autre avantage de cette ouverture réside dans le fait qu'elle diminue la pression exercée sur le piston lors de l'aplatisemment de la plaque d'arrêt, étant donné qu'une partie du métal se déplace vers l'intérieur de cette ouverture.
Un autre avantage réside dans
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le fait que l'huile s'accumule autour de la plaque d'arrêt et qu'une partie de cette huile traverse la dite ouverture et vient lubrifier les coussinets de l'axe de piston prévus dans le piston*
Certaines modifications peuvent être apportées à la dis- position, la fabrication et la combinaison des divens éléments de la construction perfectionnée suivant l'invention, sans se départir du domaine de cette dernière, les revendications qui suivent étant censées couvrir toutes les modifications suscep- tibles d'être comprises dans les limites des dites revendica- tions.
REVENDICATIONS.
1 - La oombinaison d'un piston, d'un axe de piston et d'une bielle, dans laquelle l'axe de piston est monté rotati- vement à la fois dans le piston et dans la bielle, caractérisée par des moyens de retenue en contact avec les extrémités de l'axe de piston, mais compris à l'intérieur du gabarit de la surface de ce dernier.