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" PERFECTIONNEJ:.#:NT AUX SI:;Cr.#iEI11 DE PIS2LN "
Cette invention a pour objet des perfectionnements apportés aux segments de pistons.
Bien que cette invention soit principalement des- tinée aux pistons des moteurs à combustion interne, elle est également applicable, dans de nombreux cas, à d'autres types de moteurs et de compresseurs.
L'objet principal de cette invention est un segment de piston qui retient .Le gaz comprimé dans le cylindre et, en même temps, régit l'écoulement de l'hui@e sur la paroi du cylindre sans provoquer un frottement exagéré qui risquerait de rayer la paroi du cylindre.
La tendance récente, dans la construction des moteurs pour automobiles, est d'appliquer
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ces compressions ob vibesses Je L) ,.us en plus élevées, ce qui el ¯;r'c.uâmrenb mis à conbrioution L' iO,;8niosiüé des fabri- cant; ce -;<.¯ments ue pistons, étant donné qu'un segment de cons'urucbion aODnE' Jt êtrE entièrement propre à résister '3 .:.:: compression et a empecner le pompage de L'huile dans nu Ill. ,-,CU.L' GL'ê.v,..1.LLôlJl; ::::Ou> une compression et un nombre de .,: UJ.S U:J[]Ll,'}3 Ge.lut cn IeVf¯nac;t entièrement impropre à fonc- GLOW m:-1 .ltürlf3 '.::11.!.,iC fvi¯SL:.l.;j.11'Ge lorsque la CUfll(1r6'S.;lOn et/ oj ¯f: OJ¯ uiFW C..:Oa.W , ï.1' hitaube 0.u:;ment,-ul:; l2.yrel4etlt.
Le .,dL .il .;e1.:i L, V. ;.7¯O11 est de s::..ctÜjfè:1.L.re il tous les ..E;r1¯tE;i:.W - .i'':t .,:-;umLv ",8 pi'jcon ([uOS un moteur fonctionnant ,II):..'" .0\ : ,o:,:.ms¯ i..em it ,ite8,38;::; supérieures à ('.8.1.1e8 de te. #,ti'lué: ,::'iur0,::ce;;, afin 'cue ce ,"3fo..;lent soit capable Je 0 1- r( l o¯mE,a.;Lene;rt mÊrae #1 ces compressions et vi- ;;c¯ ¯.¯..., ..¯ ú:,.v:.i':, é,:)i1l> U ;pu:,s2es. Bien entendu, il faut .;ue E :,E-;111Fto 'm;i,¯OC1::-C' cLl;E:1 Lit-le i'cüt1 ',si.,lel1Kot satisfai- ..,-."Ge ;3U,H) ,3j ,jc)ini.)r"'b:...on.:3 eG viu'usses inférieures. En 1\ """CrE:'L'; c,'Tme,3, il faut ;ju'i .- .soit efficace en tous les joi 1-.j Ge écLielle uravail au moteur dans lequel il est 1<-,.5z.>lié.
Le ,-'le Liij :e-;nen we cette construction est .'e.ta.lir un joint .é.Ll!!écL1ue qui e111pêche .L'huile et ie gaz ut ;u:..E.C' onurc la 1:W .t', )ér'l.pl1.érLiue du serment et la paroi uu ceindre et qui ooture éiU3i .:u- rainure de façon que Le o'Á6 e0 L'huiLë ne puissent pas passer sous le segment.
Il n'est u.:, 1/.ré.:.tL1IAe d'établir un segment d'acier rmlicoidal de belle manière ..u'il repose parfaitement sur .La face tacerale Je -La rainure. Par contre, il est possible
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u'usiner exactement un serment ordinaire en'fonte de fer, avec des tolérances minima, en assurant une portée exacte du
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segment sur la face latérale de la rainure et en permettant une largeur axiale exacte et un espacement précis dans la rainure. Par suite, l'application d'un segment en fonte de fer usiné empêche les fuites sous le segment.
Un des inconvénients du segment habituel en fonte de fer réside dans le fait que les extrémités du segment flé- chissent aux vitesses élevées et permettent les fuites enLre la périphérie du segment et la paroi du cylindre. L'applica- tion du segment d'acier hélicoïdal en combinaison avec le segment de fonte évite cet inconvénient.
Le segment hélicoïdal à deux spires est fait d'une bande d'acier et peut être considéré comme consistant en une seule spire dont les extrémités sont prolongées chacune sur une moitié de,la circonférence, ce qui supprime deux ex- trémités qui seraient ordinairement non supportées et qui tendraient à fléchir et à ne plus faire partie d'un cercle exact lorsque le diamètre du segment augmente en raison du fonctionnement du piston dans .un cylindre allant en s'élar- gissant. En se développant dans un cylindre allant en s'é- largissant, le segment hélicoïdal reste dans son ensemble un cercle véritable et fermement supporté, sauf aux extrémités.
Cependant, la partie de l'hélice qui est adjacente aux ex- trémités de la spire constituant -Le cercle est solide et circulaire, ce qui rend -L'hélice apte à empêcher le passage de gaz comprimé et d'une quantité excessive d'huile.
La demanderesse a ébabli un tel segment en combi- nant de diverses façons un segment hélicoïdal mince en acier avec un segment en funbe, que celui-ci soit du type à com- pression ou du type à huile et, par ce moyen, elle a réalisé des résultats qui n'avaient pas encore étéobtenus jusqu'à ce jour.
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L-1; demanderesse n'ignore jas ue l'élément; mince encrier et i'é: {meoG Hélicoïdal sont ¯.'un et l'autre connus uc ¯'no::::..e '-<cA luêGcLCI', li- preoticr étanb décrit dans Le brevet a:. ér.icain ÚO 2U';)1')47 du % L. 1 j x et le second étant dôcjlu i-i.> . c i >.r<..;ii .Clilc;J:1Gain HO L165U64 du é/ ' $ /fj4S ..?oL=Jcioi#, au lieu u'un àc¯;r:iewt de l'orbe incurvée, la aemauaeresse u'jiliLie uc:e hé-Lice )arfÓ¯tement plate parce >.¯wo' eile él dôcouverb iiue, do. S "éJ. pracique, les oords exté- rieurs =au 3e ;1:1(:: nI:; incurvé r.vo.luent une usure excessive sur la rainure dal.s Lamelle e se.,ment est logé et détruit fi- u ¯¯E.'!nE'C1V la 1Gl';;'e Je ra rainure, ce qui a des effets nuisibles.
Oti )L uu .La1Z'C- Le Ilê:u(3 itp.-:ci.i>. au .38c}118tl:; hélicordal qui exerce une =jiis. io:> latérale sur les cotés ce la rainure à ",C ;f;fnl; en raioon "c sou efi'et i,t'Glß:ui1610(i dans ceLte rainure. jjc-us le résLnt 0E:",,'Ll1t; perfectionrié, .L'ensembLe des divers i,.>:;.=pi.w.s 1:' .):):08 liorc:ment (sans jeu e=xcezsif ) dans la l'uiourc -.t se "ieut .,,0 ,i5tor, ue sorte '"U 'il existe entre bouges es surf-..ces qui entrent en contact un film d'huile ,;,Ii m rrr.Et ,LE: lijre ;,.>.i-v<,,:e;it des dits éléments sans qu'ils s'usenc éJ.r .L8urs surfaces de contact.
Ces c ractér,.stiue, ainsi que d'autres avantages
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de l'invention, seront mis en évidence au cours de la des-
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criution détaij.ée qui sera 0.00,,8e ci-après en se référant au dessin annexé, sur iequel :
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La figure Lest une vue de côté de la partie supé-
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rieure ct'un piston Kuni je <eux différentes formes de réalisa-
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tion du présent serment perfectionné.
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La figure .d représenL'c parsie en vue de côté et ))1'0iL l:.t1;\)LqJC trcr:ver5.le L'application de l'invention à
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un segment de piston du 'type compression.
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La figure 3 est une vue analogue à la figure 2, mais
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représentant l'application de l'invention à un segment de pis- ton du type à huile.
La figure 4 est un détail en coupe transversale par la ligne 4-4 de la figure 3.
La figure 5 représente un autre mode de réalisa- tion de -L'invention, principalement destiné à être utilisé comme segment à compression.
La figure 6 représente un autre mode de réalisation de l'invention principalement destiné à être utilisé comme segment à huile.
La figure 7 est une vue en plan d'un fragment du segment de la figure 6.
Sur ce dessin, P représente un piston coulissant dans un cylindre C. Ce piston présente une série de rainures à segment g, g', g" dans lesquelles sont respectivement dis- posés un segment à compression ordinaire 1, un segment à compression 2 établi suivant l'invention et un segment du type à huile 2. établi suivant l'invention. Le présent segment à compression 2 (représenté à plus grande échelle sur la fig.
2) est un segment compound comprenant un élément en fonte ordinaire à face conique 4 au-dessus duquel est disposé un élément en acier 2. enroulé sous forme d'une hélice.
Dans cet exemple de réalisation, le segment 2 est composé de deux spires ou convolutions plates a-a qui sont relativement minces (0,8 mm environ)', ce segment étant assem- blé avec le segment en fonte 4 avec un faible jeu latéral dans la rainure g', de façon que .Les deux éléments 4 et 2 puissent se dilater et se contracter librement dans leur passage sur la paroi du cylindre, pendant le fonctionnement du piston.
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Ce serment compound, -=o,;<pr.enant ces ùeux c:lments 4 et:=2., c =.i pourvu a'un re :ort ..r;iàseur intérieur 6, mais ce res- ,j(H't t u' e: icui.¯Lerneut en ¯;oncÜCt qu'avec 'L'élément 4 en vue '-.: 1 &Ui.;rr,euLer a tension de cet é-Lément et, par suite, La pré ;si0[i unitaire exercée par la face conique sur ,¯a
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)al':Ji au cylindre. om .e il ressort ae la figure 2, la largeur ou iI1len3ion radiale e .e -' ë .éi1=eat ± est; plus faible que celle de ..'élémenc 4, afin "iue '.e l'e;3:30rt 2. n'eatre en contact avec l'clémeüt q.-i'api'cs que la face i' s'est usée dans une ".e<,ure ..;,¯c --a différence nés largeurs des deux éléments.
L:xi;s le aeßment du type compression représenté sur la figure <.i..' µl.ìmcnt h61icoldal mince en acier est placé sur l'Ó'é- #¯<.n.i; e fonbp 1, :.., c ':':. ')0n a mieux retenir le yaz comprimé 1 l'intéripur du cylindre, "llors que, dans le segment du tY)f' '1 h(l i1..e que l'on va décrire, l'élément hélicoïdal en a;#ier. ± est placé au-dessous de l'élément en fonte Z.
L'élément en funte Z comporte deux portions 8-8 d0tiGc entre.!'- m. contact avec le cylindre et maintenues µ; un E,r''-ri.. i: /. c i; >, 1- <: ,> : m l'une de l'autre par des blocs trian- "l1l"1-T.ì Q 'll.1i ;>l'f21±?ÉlÉi llt chacun, en travers de leur sommet, ."1-' fnt¯eil¯7.e 10 ,1,,',1t .L.l; -.::'\le csc '"e permettre à l'huile de )'-'.3:'' i'atîlC:.9e;¯ d'un ces conduits :11uile 11 ¯.I7 conduit 11 ¯ ¯ , . etc:,' ( n '- 1:1 j: les bords extérieurs des portions .J:, ,..,: E"; C\c('']]):.c, les bords extérieurs des portions ,--C ,,1) z- ,j;,iEr.8 Ul fonte ? qui entrent en contact avec le cvlin- :.:0: e -: rt DiG ]\1;:'::!, (; OUli"e indiqué en c-c, ce qui diminue ''rendue Je 1.' ',11':'::lce initialement en contact avec la paroi Ju cylindre et 8 l.':?(' [lt; ainsi la pression unitaire.
En même
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temps, le biseau inférieur .± facilite grandement l'opération consistant à insérer le piston dans le cylindre. Sans ce
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biseau c, le bord vif présenté au cylindre risquerait d'être détérioré par snn contact avec le cylindre au moment où l'on introduit le piston et ses segments dons lecylindre.
Dans la variante de la figure 5, le segment com- pound comprend un élément d'acier hélicoïdal 5 logé entre deux éléments d'acier ordinaires 12,12 dont les face!'] latérales tournées l'une vers l'autre 13, 13 présentent desparties en creux 14,14 destinées à recevoir les portions extrêmes 15, 15 de l'élément hélicoïdal pour permettre à celui-ci d'être disposé en contact intime avec les éléments ordinaires exté- rieurs 12, 12.
Dans la. variante des figures 6 et 7, un segment hélicoïdal 16 est entrelacé avec un segment en fonte 17, le segment hélicoïdal étant composé de deux spires a, a reposant respectivement contre les deux faces latérales b-b du serment en fonte, la portion de liaison oblique 18 des spires a, a passant à travers une coupure 19 du segment de fonte. Bien entendu, la coupure 19 du segment de fonte est de largeur .telle que, après que ce segment a été contracté en service, il subsiste un léger, jeu entre les faces obliques 20-20 des extrémités du dit segment et la portion oblique 18 du serment 16.
Le segment 17 est un segment du type à huile ana- logue au segment 7. de la figure 3, mais on pourrait combiner un segment du type compression, tel que le segment 4 de la figure 2, avec le segment hélicoïdal 16, tout en obtenant des résultats également avantageux.
Dans tous les modes de réalisation représentés et décrits de l'invention, il y a lieu de noter que le segment hélicoïdal est composé de deux minces spires d'acier. L'avan- tage de cette construction hélicoïdale à deux spires est
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y ' c i! y),:;e une j>1;=:# ;r.;;; ;lc t. tm7¯on inhérente, de #.?<.te ",1(', ):1," ¯e¯ 'ri;:;C''èC,'3 très élevées du moteur, elle obéit; ins- t. n'-'¯.ru,rrc.r'. ';. 1:-; ';', régularités du cylindre et reste en I-;"'Il" t.<.=g<# c!" ¯ ^:nr-:t Inbime c'r8C la p?roi du dit cylinc1r('.
Lorsque 2n ..< #ment '^'"' ¯;o'!al ;1:f ::7r?in vcc un SC'rlent en fontm, ."..ir<. ,:e,rcscuté, on ooie[jt; un se,r::ent compound qui résiste i'ficac:e, ent =à ¯.a c;m,res ¯ion ce c ré it l'écoulement de l'huile à ¯'intcriEm..r du cyliodre sur toute -L'échelle des vitesses du ùioté,, ;ui peuve[.b intervenir dans les moteurs modernes 0/automoui.Ls et sous es taux de omression élevés auxquels travaillent ces moteurs.
L'avantage d'un serment hélicoïdal sur un segment plat ordinaire est qu'il permet d'utiliser un segment hélicoï- dal dont le diamètre est plus grand que celui du cylindre.
Aucours du montage d'un tel segment, celui-ci s'enroule à la Façon d'un fessort ue montre, de sorte que son diamètre peut
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être réduit suffisamment pour per-.,ettre son montage dans le c,y iirmti E-, après quoi il se Ji",t6 et fait pression contre la paroi du cylindre avec une force suffisante pour épouser éLroite: erW cettc p.'iroi en tous les points. Lorsqu'on utilise un serment d'acier qui ne comporte qu'une seule boucle, ce 5<. ¯,'llllll;, ,..iUI, que uirculaLrc avant sa contraction, prend une forme ovale lorsqu'il est contracté pour être ensuite élargi contre la paroi du cylindre, alors que le segment hélicoïdal conserve sa forme circulaire outre qu'il est capa-
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-'j-e ;' é,oc.,scn La {'cH'u,e '.,8 cy Liuores ovalisés.
Dans ¯0 :#ésèllt serment comoiné, les avantages du e,;m&'nL; hélicoïdal soub Er,tia:rement oocenus en raison de la lijcrté de niouventenbs que ce sc: ;c;ent josscde dans sa rainure, comme il a été expliqué précédemment. Lorsque les segments
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hélicoïdaux sont utilisés d'une façon indépendante, comme décrit dans des constructions antérieures, ils sont impro- pres à résister à la compression en raison de la coupure de l'hélice, qui permet la flexion des extrémités et le passage du gaz sous pression.
Par contre, lorsque'le segment héli- coïdal est combiné avec le segment en fonte ordinaire ou avec un segment du type à huile, le chemin offert au gaz com- primé est barré et l'on tire parti de la pleine efficacité du segment hélicoïdal. Pour obtenir ces résultats, il faut que le segmenthélicoïdal soit plat, de façon qu'il repose franche- ment contre le segment en fonte et sans qu'il risque de heur- ter les parois latérales cte -La rainure du segment. En d'autres termes, il faut que la combinaison entière soit libre de "flotter" avec le film d'huile utilisé comme agent intermé- diaire, et qu'il contribue enmême temps à résister à la compression.
Quelques-uns des avantages du présent segment perfectionné sont résumés ci-après. l.- Le segment épouse la forme des cylindres ovalisés, ce qui assure son contact intime avec la paroi du cylindre sur toute l'étendue de sa circonférence.
2. - Il travaille efficacement entre les limites d'une petite échelle de diamètres des cylindres, étant donné qu'il est capable de s'élargir jusqu'à un diamètre de beaucoup supérieur à celui du cylindre. En d'autres termes, le présent segment s'adapte à des cylindres ayant un diamètre plus grand que le diamètre nominal.
3.- Il régit l'écoulement de l'huile aux vitesses élevées du piston.
4. - Il empêche le passage du gaz comprimé.
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5.- Ces divers avantages s'ajoutent lorsqu'un seg- ment en foute uu type compression est combiné avec le segment hélicoïdal pour une des rainures du piston et lorsque ce der- nier est comoiné avec un segment en fonte du type à huile pour une rainure inférieure du piston. Comme représenté, sur le dessin, les résultats -Les plus avantageux sont obtenus, dans cette combinaison, lorsque le segment hélicoïdal est placé au-dessus au segment du type à compression et au-dessous au se;;ment du type à nulle.
Les avantages de ..L'élément d'acier hélicoïdal com- pensent les inconvénients du segment de fonte ordinaire. In- versement, l'élément en fonte compense les inconvénients de l'élément hélicoïdal en acier. La combinaison des deux éléraents réalise un résultat; marquant et désiré.