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Segments de pistons
La présente invention a trait aux segments de pistons et vise plus spécialement les segments de piston dits feuilletés, c'est-à-dire ceux disposés au nombre de plusieurs dans une même rainure du piston.
On a déjà proposé un certain nombre de disposi- tifs à segments feuilletés, mais dans tous les dispositifs proposés an@érieurement, les segments individuels étaient, en section transversale, très minces, ou relativement min- ces. Or, on sait qu'une plaque ou bague relativement mince prend, lorsqu'elle subit des compressions, la forme d'une
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cuvette, ou, plus généralement, se déforme, puisque la partie extérieure de la plaque ou de la bague est dis- tendue, tandis que la partie intérieure est comprimée et gonfle sous l'action de cette compression.
Certains fabricants ont déjà réalisé systémati- quement des bagues feuilletées, en forme de cuvette, puis- que ce mode de fabrication donne certains avantages. Néan- moins, cette déformation en cuvette laisse encore beaucoup à désirer, notamment lors de son application aux segments feuilletés. En effet, une plaque mince, même si elle n'a pas été déformée en cuvette en cours de fabrication, de même qu'une plaque plus épaisse qui, en cours de fabrica- tion a subi une légère déformation, finit par se déformer très sensiblement lors de sa compression contre la paroi du cylindre, ou môme exagérément, sous l'action des dépla- cements du piston. Cette déformation excessive provoque l' usure d'une partie des parois de la rainure et d'une partie du segment en contact aveo celle-ci, et augmente par ail- leurs la dilatation normale du segment.
La pression exercée sur la paroi du cylindre devient ainsi trop grande lorsque le piston y effectue ses déplacements alternatifs. Il en résulte que le frottement est augmenté et que l'usure des parois du piston et des segments augmente inutilement.
Cette dilatation excessive se poursuit jusqu'à ce que la déformation continuelle des éléments constitutifs du seg- ment provoque, sous l'action des nombreuses courses quelsu- bit chaque segment par minute, le dépassement de la limite d'élasticité de la matière constitutive, après quoi le seg- ment est sans effet. Par ailleurs, la force d'expansion d' an segment ainsi agenoé n'est pas constante, puisque la di-
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latation du segment est plus importante à chaque fin de oourse du piston qu'à d'autres moments. Il en résulte que les parois du cylindre voisines des positions de fin de course du segment de piston présentent des ondulations annulaires.
La présente invention a donc principalement pour bbjet un segment feuilleté pour piston, qui résiste à cet- te tendance à la déformation en cuvette, et évite ainsi les Inconvénients précités des segments feuilletés antérieurs.
Les segments feuilletés utilisés jusqu'à présent ne remplissent pas entièrement l'espace ménagé entre les parois supérieure et inférieure de la rainure du piston, en aucun des points de celle-ci. Il en résulte que le seg- ment peut jouer dans son logement, tout au moins jusqu'à un certain point, dans tous les moteurs ainsi équipés, puisque les segments quittent la paroi voisine de la rai- nure du piston lors des mouvements ascendants ou desoen- dants du piston.
Le brevet américain 1 982 286 @u demandeur dé- crivait un segment de piston feuilleté dans lequel chaque élément du feuilletage est déformé en ouvette et compor- tait une section médiane de plus grande épaisseur, pour réduire la compression et les claquements, mais il y a lieu de noter que dans le dispositif objet dudit brevet, les sections médianes des éléments ne remplissent pas en- tièrement la section médiane de la rainure de piston dans laquelle est monté le segment. De plus, à aucun moment, aucune fraction de grande surface des différents éléments n'est en oontaot avec un autre ou aveo une paroi de la ramure.
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L'invention vise donc un segment de piston feuilleté qui empêche les flottements ou déplacements du segment. Ce résultat est obtenu en donnant aux parties oentrales des éléments constitutifs une épaisseur telle que l'espace entre les parois opposées des rainures de piston soit effectivement rempli par ces parties centra- les et en donnant au segment une forme telle que toutes les surfaces de contact soient parallèles au plan du seg- ment. Une telle construction ne permet pas aux surfaces de contact des éléments constitutifs du segment de se quitter, ou de quitter lesparois voisines des rainures de piston dans lesquelles elles sont montées.
Dans les segments de piston feuilletés employés jusqu'à présent, seules des parties annulaires étroites et de faible surface de chaque élément présentaient une ligne de contact avec les parois des rainures ou avec les éléments voisins. L'huile pouvait ainsi s'accumuler plus facilement derrière les segments où elle pouvait former des dépôts sous l'action de la chaleur considérable rayon- née par le piston et par des gaz chauds s'éohappant du premier segment d'étanchéité. Les dépôts ainsi formés pro- voquaient souvent le collage des segments dans leur rainu- re, c'est-à-dire anihilaient leur effet. En raison de la faible surface de contact entre les parois, les rainures et les éléments du segment feuilleté, on pouvait souvent remarquer uhe fuite d'oxyde de carbone au delà des seg- ments et dans la tubulure du reniflard.
Cette fuite cons- titue un danger très sérieux, notamment en raison de la compression très élevée que présentent la plupart des mo- teurs. Il est donc important que cette fuite so it réduite au minimum ou même empêché effectivement.
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L'invention vise donc également un segment feuilleté agencé de manière à empêcher le collage du segment dans sa rainure et à réduire effectivement les fuites ci-dessus mentionnées.
Le dispositif objet de l'invention présente encore de nombreux autres avantages, parmi lesquels il y a lieu de citer: une moindre fatigue du métal constitutif du segment, puisque sa compression est limitée; une moindre usure des faces des segments et des faces des parois opposées des rainures, et une durée plus grande du segment.
D'autres particularités et avantages ressorti- ront de la description donnée ci-après, en se référant aux dessins annexés dans lesquels: la fig. 1 est une coupe verticale de la partie supérieure d'un piston pourvu de segments de piston feuil- letés du type conforme à l'invention; la fig. 2 est une coupe perspective à plus gran- de échelle de l'un des éléments d'un segment feuilleté et la fig. 3 une coupe partielle à très grande é- ohelle de la paroi d'un piston, montrant une rainure de piston et le détail des éléments du segment feuilleté lo- gé dans cette rainure.
Comme le montrent les dessins, un piston 1, de forme courante, comporte à sa partie supérieure des rai- nures annulaires 2 dans lesquelles sort disposés des seg- ments feuilletés 3 dont un mode de réal isation est repré- senté à, plus grande éohelle à la fig. 3 qui montre un segment composé de trois éléments 3a, 3b et 30.
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Le segment feuilleté conf orme à l'invention pour- ra être composé de deux, trois ou plus de trois éléments, mais il y a avantage à ne pas dépasser le nombre de qua- tre éléments pour chaque rainure, sauf pour la rainure la plus rapprochée du fond du piston dans laquelle on uti- lisera le segment plein habituel, suivant la largeur de la rainure de piston à prévoir. On peut néanmoins utili- ser un segment simple, présentant uns forme analogue à celle des éléments des segments feuilletés, si cet élé- ment simple remplit l'espace ménagé entre les parois de la rainure.
Pour faciliter la description, la fig. 3 com- porte un axe méaian a...a qui subdivise les éléments en moitiés, tandis que d'autres axes b...b constituent les lignes axiales de chaque élément.
Conformément à l'invention, chaque élément cons- titutif des segments feuilletés est réalisé de telle sorte qu'en section transversale, la partie médiane présente une plus grande épaisseur et va en s'amincissent vers les bords internes et externes, comme indiqué aux éléments 3a et 3c. L'axe de la coupe transversale de chacun des élé- ments est par ailleurs incliné par rapport au plan du seg- ment. L'élément 3b est laminé de la mime manière et est ensuite retourné face pour face de sorte que son axe trans- versal soit incliné à l'inverse du plan des segments, les surfaces de ces parties amincies formant des angles appo- sés par rapport à ceux formés par les parties amincies des éléments 3a et 3c.
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Si maintenant on prend l'élément 3a comme exem- ple, on voit qu'en commençant à son intersection avec l' axe a...a et en continuant vers le fond de la rainure, cet élément est en contact avec la paroi supérieure de la rai- nur@ 2, puisque cette fraction de l'élément est parallèle- aer@ ligne centrale b...b, de même d'ailleurs que sa por- tée inférieure. Les deux autres surfaces supérieure et in- férieure de l'élément sont disposées sous un certain angle par rapport à la ligne b..,b, cet angle étant suffisant pour constituer des rainures qui permettent une ventilation en vue du refroidissement des segments, et suffisant pour réduire la surface de frottement et constituer une rainure d'halle qui améliore la lubrification.
Le degré d'incli- naison des surfaces ne portant pas sur les autres peut ê- tre variable, mais il y a avantage tonner à cette incli- naison un angle d'environ quatre à six degrés.
On voit que chaque élément du segment feuilleté comporte une porté.supérieure, parallèle à une portée in- férieure. Les bards périphériques de chaque élément sont perpendiculaires à la ligne b...b, autrement dit parallè- les à l'axe médian a...a. Les angles de chaque élément sont avantageusement arrondis, comme indiqué aux figures, pour réduire le frottement.
Les parties qui ne sont pas en contact ne doi- vent pas nécessairement être parallèles, et peuvent pré- senter toute forme appropriée permettant la ventilation et la réduction de l'importance des surfaces périphéri- ques.
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On voit par ailleurs que leséléments oonstitu- tifs sont plus épais, notamment en leur milieu que les é- léments figurés dans le brevet américain antérieur du de- mandeur, les dimensions des éléments étant par ailleurs telles que leur section médiane remplit entièrement la partie médiane de l'espace compris entre les parois su- périeure et inférieure de la rainure du piston à laquel- le le segment est destiné. Comme le montre la fig. 3, le long de la ligne a...a, la rainure est entièrement rem- plie. Le jeu admis est de l'ordre du centième de milli- mètre pour chaque élément, afin de permettre la dilata- tion due à l'augmentation de température.
Ce qui précède montre que les éléments ne sont pas déformés en cuvette et que leur épaisseur médiane, ainsi que les grandes surfaces de contact leur permettent de rédister effectivement à la tendance à la déformation lors de la compression en assurant en même temps une é- tanohéité à l'égard des fuites dangereuses, des faites d' oxyde de carbone par exemple. On obtient ainsi une oom- pression plus élevée et une moindre consommation d'huile et de combustible.