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BREVET D'INTENTION Segment de piston en tôle.
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La présente invention concerne des segments de piston et' plus spécialement des segments de type à commande de l'huile.
Dans la fabrication de segments de piston du type à com- mande de l'huile, pn a l'habitude de prévoir un ou-' plusieurs
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bords cireonférentiels pour radar l'huile d'une paroi du cy- lindre. Dans les segments en fonte, on produit cet effet en taillant les périphéries extérieures des segments. Les par- ties périphériques dégagées se bouchent toutefois éventuelle- ment au moyen de carbone et ensuite les ségments ne fonction- nent plus convenablement.
Un autre développement de la technique est l'emploi de segments en acier dans les cylindres et en particulier la com- binaison de segments d'acier très mince avec un organe d'espa- cement et un organe de déploiement. Ces segments minces pro- curent des bords circonférentiels pour racler l'huile et ,bien qu'ils soient affectés dans une mesure moindre par la formation de carbone, ils sont peu efficaces, difficiles à assembler autour d'un piston et usent les parois du cylindre
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de façon excessive et de la manière non uniforme caractêristi- que de tous les segments de piston du type en C.
Un but principal de la présente invention est de perfec- tionner les segments de piston et de procurer des constructions annulaires faites d'une pièce comportant des bords circonfê- rentiels sensiblement continus espacés l'un de l'autre pour traiter l'huile et pour prendre la place de segments séparés du type en C ou d'autres types de bords de mesure de l'huile, pour améliorer ceux-ci. L'invention vise également à produire des constructions de segment de nature nouvelle, flexible et extensible qui sont peu coûteuses, efficaces et durables et qui réduisent l'expulsion d'huile entre le segment et sa rainure dans le piston.
La nature de l'invention sera mieux comprise d'après la description des dessins donnée ci-après et d'après la discus- sion relative à ceux-ci.
La fig. 1 est une vue en perspective partielle de la ma- tière en tôle employée pour former des segments de piston suivant la présente invention.
La fig. 2 est une vue en plan partielle montrant une pha- se de la fabrication d'un segment suivant la présente invention.
La fig. 3 est une vue en plan partielle montrant une au- tre phase dans la formation d'un segment de piston à partir de la matière en tôle.
La fig. 4 est une vue en perspective partielle de la ma- tière en tôle montrant une autre opération de façonnage dans la méthode en question.
La fig. 5 est une vue en perspective partielle montrant une autre opération de façonnage encore, ayant pour résultat un segment terminé.
La fig. 6 est une vue en plan du segment achevé.
La fig. 7 est une vue partielle d'une forme modifiée de
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matière en tôle.
La fig, 8 est une vue en perspeotive partielle d'une ma- tière en tôle montrant une variante de la méthode de façonna- ge de la tôle.
Les fig. 9-13 inclusivement montrent une variante de la construction de segment et de son procédé de fabrication.
Les fig. 14 à 17 inclusivement montrent d'autres cons- tructions modifiées de segments én tôle du type indiqué sur les figures précédentes.
Dans la construction indiquée aux fig, 1 6 inclusive=- . ment, le chiffre 1¯ désigne une bande de tôle employée pour la' fabrication des segments suivant la présente invention. La matière est de nature élastique et peut être par exemple de l'acier à ressort, un alliage ou un autre métal ou une autre substance appropriée. Conformément à la présente invention, la bande 1 est façonnée de façon à fournir des parties formant un anneau disposées de façon contiguë l'une par rapport à l'autre pour constituer un nouveau corps de segment, Comme le montrent.les fig. 2 et 3, la bande est poinçonnée pour créer des ouvertures 2 s'étendant transversalement entre ses bords, ce qui laisse des parties pleines 3.
Sur les bords de la bande se trouvent des entailles ou des fentes supplé- mentaires 4 et 5 qui, le long de chaque bord, sont en commu- nication alternativement avec une ouverture 2. On remarquera que les entailles 4 le long d'un des bords sont décalées par rapport aux entailles 5 le long du bord opposé ce qui a pour résultat que l'on crée des parties 6 et 7 en forme de segmenta de circonférences ou de couronnes, se présentant également en disposition relative décalée aux bords opposés de la bande.
La matière, façonnée est repliée dans le sens de la longueur de la bande pour fournir un organe en forme d'U ou ayant une au- tre conformation ouverte dans laquelle les segments 6 d'un
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bord de la bande sont espacés des segments 7'du bord opposé, par exemple comme le montre la fig. 4. Ceci fournit une lon- gueur de matière rectiligne qui est mise sous la forme d'un corps annulaire comme le montrent les fig. 5 et 6. Ensuite une longueur de matière convenant pour produire un segment de piston désiré est créée et l'on peut avoir recours à diffé- rentes opérations de finissage telle qu'un meulage ou une opé- ration analogue pour obtenir le segment complet représenté à la fig. 6.
Le segment peut être formé au moyen d'appareils du type connu habituellement sous le nom de machines outils, tels qu'un mécanisme de poinçonnage à la presse, des matrices de découpa- ge ou de cisaillement, un mécanisme de pressage ou de roula- ge, etc..
Dans la construction indiquée on a créé un système de supports annulaires constitués par des parties pleines 3 re- pliées pour former la périphérie interne de l'annéau. Dans la position repliée de la tôle, les ouvertures 2 s'étendent à la fois radialement et verticalement dans l'anneau et font en sorte que les parties pleines repliées soient espacées dans une position relative compressible l'une par rapport à l'autre.
Les segments de circonférence 6 et 7 s'étendent radiale- ment vers l'extérieur à partir du système de support et cha- cun d'eux est supporté par deux parties pleines 3; ils sont disposés de façon contiguë l'un par rapport à l'autre pour former des bords circonférentiels espacés supérieur et infé- rieur. Les entailles ou ouvertures 4 et 5 s'étendent, dans la position repliée de la bande, radialement vers l'intérieur et procurent des segments de circonférence adjacents dans cha- cun des bords mentionnés ci-dessus qui sont également espacés en position compressible circonférentiellement l'un par rap- port 4 l'autre.
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Les ouvertures 4 du bord circonférentiel supérieur sont décalées par rapport aux ouvertures 5 du bord circonfêrentiel inférieur, de sorte que le contact avec la'pa-rtie d'une paroi de cylindre non atteinte par un bord circonférentiel est trai- tée par l'antre bord. Les ouvertures 4 et 5 communiquent éga- lement avec des ouvertures alternées 2 pour former des passa- ges s'étendant radialement dans le segment.
La construction de segment est caractérisée par une élas-' ticité nouvelle. Celle-ci est produite par le fait que les entailles ou ouvertures 2, 4, 5 sont disposées dans des posi- tions se recouvrant.' Ces ouvertures ou ces entailles permet- tent aux'sections ou parties intermédiaires de la matière dé- coupée d'être repliées ou recourbées l'une vers l'autre dans' le plan de la bande. L'élasticité du métal dont la bande est composée fait que ces parties reviennent ensuite élastiquement dans leur position normale.
Dans le segment suivant la pré- sente invention, ceci procure une extensibilité et une possi-. bilité de contraction circonférentielles et radial-s,
Outre la flexibilité circonférentielle et radiale, le segment suivant la présente invention procure encore une nou- velle élasticité axiale des bords circonférentiels l'un par rapport à l'autre. Ceci résulte de la disposition ouverte ou en forme d'U de la matière en bande élastique. Cette élasti- cité peut être employée pour engager le' segment dans une rai- nure de piston, pour empêcher le jeu du segment dans sa rai- nure et pour obtenir d'autres buts désirables, par exemple pour maintenir le segment dans une position étanche des deux cotés de sa rainure, en tous les points de la course du pis- ton.
La construction des segments représentée aux fig-. 1 à 6 inclusivement présente des bords étendus de raclage de 1'.huile incorporés dans un segment de piston d'une pièce..Ces bords
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se présentent en relation espacée et forment un réservoir dans lequel de l'huile peut être recueillie par les bords et envoyée à travers ceux-ci vers le carter du moteur. On a trouvé que des bords périphériques sensiblement continus, constitués par des segments de circonférence disposés en continuité comme on l'a représenté, conviennent pour prendre la place de segments en acier mince du type en C ou d'autres constructions mention- nées plus haut.
Les couches de segments 'de cercle disposés côte à côte forment de nouvelles surfaces d'appui ou surfaces d'étanchéité qui procurent un appui satisfaisant ou l'étanchéité d'un seg- ment à huile dans une rainure de piston. Les surfaces sensi- blement continues composées par les segments de cercle disposés cote à cote sont efficaces pour appuyer et rendre étanche un segment contre une rainure de piston en vue d'empêcher le pas- sage de l'huile entre le segment et un côté de la rainure de piston dans laquelle il est engagé.
En fonctionnement, le segment se comporte comme un anneau sans brèche ayant ses extrémités destinées à buter l'une contre l'autre. Par suite de son extensibilité circonférentielle, le segment vient complètement en prise avec la paroi d'un cylindre en s'adaptant à tout défaut d'uniformité et aux surfaces usées du cylindre et en exerçant une pression sensiblement uniforme en tous les points de la longueur du cylindre. Il est à remar- quer que la nature extensible du segment est obtenue sans l'em- ploi d'organes de déploiement disposés entre le dos du segment et sa rainure. Il en résulte qu'il y a moins de transmission de cognement du piston et qu'on obtient une réduction de l'usu- re provenant ordinairement de ce cognement du piston.
Bien que les détails constituant les phases représentées aient été décrits en relation avec une longueur ou une bande de matière en tôle, il va de soi que ces opérations peuvent
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être effectuées sur différentes autres matières se présentant sous d'autres formes par exemple en feuilles ou en nappe ou en rouleau. La matière peut elle-même varier de section trans- versale pour présenter des parties médianes relativement plus épaisses, comme on l'a représenté pour la matière 9 à la fig.
7. Une semblable section transversale peut être utilisée pour procurer des parties pleines plus solides lorsqu'elles, sont repliées de la manière indiquée aux fig. 1 à 4. D'autres moyens peuvent être utilisés pour modifier la nature des cons- tructions de segment, par exemple l'emploi d'un certain nom- bre de bandes ou de feuilles de matière. Les opérations de découpage et de façonnage peuvent être modifiées par exemple de la manière représentée à la fig. 8 dans laquelle on ut ilise des fentes ou des entailles 10 et 11 ayant sensiblement la même largeur partout, à la place des ouvertures représentées aux fig. 8 et 3.
On.peut avoir recours encore à d'autres changements dans les ouvertures ou les entailles ; les ouvertu- res peuvent par exemple être disposées diagonalement ou sous un angle par rapport à une bande de la matière, ou d'autres manières. Les ..opérations de découpage ou ,de 'façonnage peu- vent, si on le désire, être effectuées dans d'autres phases de la méthode de fabrication du segment, par exemple après qu'une bande de matière de segment a été pliée ou façonnée jusque dans l'une ou l'autre des positions intermédiaires ou permanentes, ou en un autre point:
En outre, il peut être désire, conformément à la présente invention, d'employer les opérations de découpage ou de façonnage pour fournir des por- tions constituant-les segments complètement sépares les unes des autres et destinées à être séparément assemblées pièce par pièce sur une forme quelconque de.système de support an- nulaire.
On a indiqué aux fig. 9-17 un certain nombre de varian-
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tes de segments. Pour ce qui concerne la variante représen- tée aux fig. 9 à 13 inclusivement, une bande de matière élas- tique 12 est traitée par des opérations appropriées de façon- nage telles que celles représentées aux fig. 10 et 11 pour fournir une ébauche de la même nature que précédemment, ayant des parties 13 et 14 en forme de segments de cercle ou de cou- ronnes, des ouvertures 15, des parties pleines 16 et des en- tailles 17 et 18. Dans la suite, la phase de repliement de la matière pour produire des bords circonférentiels espacés partant d'un système de support est modifiée par le fait qu'on replie avec renversement la matière dans sa longueur, comme on l'a représenté aux fig. 12 et 13.
Les parties pleines re- pliées avec renversement sont disposées de façon espacée par rapport aux bords circonférentiels constitués par les segments 13 et 14, de sorte que la même position d'extension de ces bords est conservée. Comme précédemment, les parties repliées des traverses 16 constituent la périphérie intérieure du seg- ment et dans le présent exemple elles comprennent deux ran- gées de plis espacés. La construction repliée avec renverse- ment des parties pleines 16 augmente l'élasticité verticale du segment et sa capacité de venir en prise aux cotés opposés d'une rainure de segment de piston, par l'addition à la lon- -gueur disponible des parties pleines de liaison.
D'autres changements se produisent tels qu'un agrandissement de la section de passage d'huile, une augmentation de la hauteur du segment et d'autres encore qui tous sont destiné à montrer la diversité de la construction de segment de piston en tôle.
La fig. 14 montre une variante de segment obtenue en ren- dant compacts les segments de cercle 13 et 14 du segment de piston décrit ci-dessus pour former un corps sensiblement plein. Si on le désire, les points de repliement se produi- sant le long de la périphérie extérieure du segment peuvent
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être façonnés de manière à présenter des cotés carrés 19, comme on l'a représenté. On. obtient par cette construction condensée un segment plus lourd, plus solide.
Les fig. 15 à 17 inclusivement se rapportent à une va- riante de segment dans laquelle les bords ciroonférentiels du haut et du bas sont constitués par des segments de cercle 20 et 21, des parties pleines 22 et des ouvertures 23, les ou- vertures 23 s'étendant seulement sur la partie du segment qui peut être considérée comme constituant la périphérie intérieu- re.
Il en résulte qu'on obtient des côtés supérieur et infé- rieur sensiblement continus pour le segment constitué au .moyen des couronnes ou des segments de cercle. Une autre va- riante des ouvertures est représentée à la fig. 16, où de i minces fentes telles que 26 et 27 se présentent seulement en chaque point du segment.- On obtient cet effet facilement en découpant une bande de tôle de la manière indiquée précédem- ment et représentée à la fig. 8 des dessins.
Différents avantages sont procurés par la construction de segment de piston représentée aux fig. 1 à 17. On obtient un segment d'une pièce qui est destiné à être manipulé commo- dément et assemblé rapidement dans une rainure de piston.
Le segment possède une caractéristique nouvelle extensible et compressible le rendant particulièrement apte à se conformer à des surfaces usées ou irrégulières des cylindres., On ob- tient également des bords minces de raclage d'huile, d'une nature imitant fortement les bords des segments séparés en acier du type en C ou d'autres segments à huile façonnés.
La construction toute entière convient pour être faite au moyen d'une matière mince résistante, telle que l'acier, dont des quantités relativement petites sont seulement nécessaires.
Ceci fournit un segment léger et durable. En outre l'emploi de matériaux de la nature indiquée et la construction com-
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plète produite au moyen de ceux-ci conviennent fortement pour des procédés de fabrication peu coûteux qui peuvent être exécutés au moyen de mécanismes de façonnage usuels tels que des poinçons, des matrices de façonnage et de cisaillement, des mécanismes de pressage et de roulage, etc.. Des capitaux relativement peu importants doivent également être investis dans l'achat de l'outillage pour faire les segments et des investissements relativement minimes sont nécessaires pour l'entretien à tout moment, en comparaison des frais correspon- dants pour la fabrication de segments en fonte.
Le segment est également avantageux en ce sensqu'il fournit une pression efficace sur la paroi. Par l'emploi de la construction représentée on peut atteindre n'importe quel- le pression désirée sur la paroi sans réduire la nature .uni- formément extensible du segment, et en outre il est passible de procurer une portée accrue et améliorée de possibilité de dilatation en .tout point où la pression du segment contre la paroi agit de façon satisfaisante. Le segment est en outre caractérisé par un mesurage efficace de l'huile, une longue durée de fonctionnement et une réduction notable de l'usure du cylindre.