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PISTON A FOURREAU.
L'invention concerne les moteurs alternatifs et particulièrement les pistons avec axe de piston destinés principalement aux moteurs Diesel.
Les moteurs de ce type comportent couramment des pistons à four- reau, dans lesquels l'axe de piston est monté dans le piston proprement dit.
Dans ce cas, le piston remplit aussi la fonction d'une crosse. Cependant, dans certains cas, il convient que la crosse et les glissières soient dis- tinctes du piston. Les formes de construction des axes de piston convenant à ces deux types de moteurs actuellement en usage sont tout à fait diffé- rentes et dépendent notablement de l'usage auquel elles sont destinées.
L'invention est basée sur le fait qu'un constructeur de ces deux types de moteurs doit être à même de réaliser des économies considérables de fabrication en construisant une forme d'axe de piston normalisée pouvant être monté dans l'un ou l'autre de ces types de moteurs. Ce problème n'est pas simple à résoudre, étant donné que les charges sont lourdes,.les conditions d'encombrement sont rigoureuses (en particulier dans un piston à fourreau), l'accessibilité est une condition indispensable, 'et des mesures doivent être prises pour faire arriver, en passant par l'axe de piston, le fluide de re- froidissement (huile) nécessaire à la tête du piston. Evidemment, un axe de piston fortement chargé doit être fabriqué avec précision et par suite est une pièce, coûteuse.
La normalisation de cette pièce permet donc de réaliser des économies considérables dans le prix de revient et de diminuer les ris- ques de défaillance, étant donné que le comportement d'une pièce normalisée peut être prévu à la suite d'essais de normalisation appropriés.
Une forme de réalisation choisie de préférence, appliquée aux pistons à fourreau et aux crosses, est décrite ci-après, avec le dessin ci- joint à l'appui, sur lequel :
La figure 1 est une coupe par l'axe d'un piston à fourreau auquel l'invention est appliquée; le plan de la coupe passe par l'axe géométrique
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de l'axe de piston.
La figure 2 est une coupe semblable par un plan perpendiculaire à l'axe géométrique de l'axe de piston.
La figure 3 est une coupe suivant la ligne 3-3 de la figure 1.
La figure 4 est une coupe suivant la ligne 4-4 de la figure 2.
La figure 5 est une coupe suivant la ligne 5-5 de la figure 1.
La figure 6 est une vue en perspective de l'axe de piston.
La figure 7 représente un dispositif à vis et à écrous normalisé servant à assembler l'axe de piston avec un piston à fourreau ou une crosse, suivant le cas.
La figure 8 est une élévation partielle du bâti d'un moteur avec glissière'de crosse, crosse et piston assemblés. L'axe de piston et la biel- le sont identiques aux pièces correspondantes des figures 1 à 6.
La figure 9 est une coupe à plus grande échelle du piston et de l'axe de piston de la figure 8, par un plan commun à l'axe du piston et à l'axe géométrique de l'axe de piston.
Suivant les figures 1 à 7 incluses, le piston à fourreau se com- pose de deux éléments principaux, une portion de tête 11 et une portion de manchon principale 12; la portion de tête 11 comportant des rainures 13 de logement des segments de piston ordinaires et la portion de manchon 12 des rainures 14 de logement d'autres segments, qui sont généralement des segments râcleurs d'huile.
Un épaulement circulaire 15 sert à centrer la tête et le manchon qui sont maintenus assemblés par six boulons 16, dont deux sont visibles dans le plan de la coupe de la figure 2. Ces boulons se vissent dans la tête, tra- versent une portion plus épaisse du manchon et leurs extrémités sont à dé- couvert dans des logements 17. Deux de ces logements apparaissent sur la fi- gure 2 et ils sont tous visibles sur la figure 4.
Un écrou principal 18 et un contre-écrou 19 se vissent sur les boulons dans chaque logement. Etant donné que le piston est à simple effet, la charge portée par les boulons n'est pas considérable.
Des segments d'usure désignés d'une manière générale par 21 sont montés dans des rainures fraisées dans la périphérie du manchon conformé- ment à la forme de construction courante.
Deux traverses 22 contre lesquelles s'applique l'axe de piston désigné d'une manière générale par 23, sont disposées entre les côtés de l'intérieur du manchon 12 et sont limitées par des sécantes parallèles. La surface inférieure de ces traverses est plane et transmet directement la pres- sion aux portions planes 24 des extrémités de l'axe de piston 23.
Suivant la figure 6, l'axe de piston a une forme générale cylin- drique avec surface de portée cylindrique 25 et extrémités cylindriques s'a- daptant à la périphérie intérieure du manchon 12 et désignées sur la figu- re 6 par 26. On obtient ainsi une surface de portée maximum 24 entre les li- mites imposées par les dimensions intérieures du manchon 12. L'axe de pis- ton est fixé sur les traverses 22 par quatre boulons 27. La forme de construc- tion de ces boulons et des écrous montés sur eux ressort de la figure 7.
Chaque boulon comporte une extrémité filetée 28 et un collet 29, la portion filetée pénétrant dans des trous filetés d'une traverse correspon- dante 22 et le collet 29 se posant dans un emboîtement découpé dans cette traverse. Le diamètre de chaque boulon diminue au-dessous du collet 29, puis augmente au point 31 de façon à former un élément de centrage de l'axe de piston. Au-dessous de la portion 31, le boulon comporte une portion co- nique de courte longueur se raccordant avec une portion de diamètre plus petit 32. Il comporte, à une distance correspondant à l'épaisseur de la por- tion de l'extrémité de l'axe de piston, des filets 33 sur lesquels se visse
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un écrou 34 en forme de manchon.
Cet écrou a une forme allongée, ainsi qu'on peut le voir, et se termine par une portion hexagonale 35 de façon à y appli- quer une clef à écrou. Le diamètre du boulon est encore réduit au-delà des filets 33 et son extrémité 36 est filetée pour permettre d'y visser un contre- éçrou 37. La présente de l'écrou 34 en forme de manchon amène la tête hexago- nale 35 au-dessous de la surface de portée 25 de l'axe de piston et assez près de l'extrémité inférieure du manchon 12 du piston pour permettre de 1. atteindre au moyen d'une clef à douille prolongée. On envisage l'emploi d' une clef spéciale pour serrer ces écrous en forme de manchons et d'une au- tre clef spéciale pour serrer les contre-écrous 37.
On remarquera que les boulons sont disposés symétriquement dans le plan des portions planes 24 des extrémités, de faço'n à faciliter l'as- semblage et à éviter de transmettre des efforts de flexion aux boulons.
La bielle, désignée d'une manière générale par 38, comporte un coussinet de portée 39 serré et maintenu en place par une vis de repérage 41, figures 1 et 2.La bielle 38 est percée d'un trou 42 suivant son axe qui, conformément à la pratique antérieure, reçoit l'huile sous pression du vi- lebrequin non représenté. Un canal 43, percé à partir du trou 42, aboutit dans une rainure 44 de la surface intérieure du coussinet 39 et cette rainu- re communique avec un trou 45 percé dans l'axe de piston 23 au moyen d'un canal 46. Lès extrémités du trou 45 sont fermées par des bouchons filetés 47, figures 1 et 60
Suivant la figure 5, les trous percés dans les extrémités et 1' axe de piston 23 et servant à loger les boulons 27 ne communiquent pas avec le trou 45.
Un canal 48, partant du trou 45, communique avec un canal 49 percé dans la traverse 22 du côté gauche de la figure 1. Un canal semblable au canal 48, mais plus grand, est percé dans l'autre extrémité de l'axe de piston et traverse cette extrémité. Mais il est isolé du trou 45 par un tu- be 51, enfoncé à force et formant un joint étanche au passage du fluide avec l'axe de piston. Le tube 51 est visible à droite de l'axe de piston sur la figure 1, ainsi que sur la figure 5. Le tube 51 communique directement avec un tube 52 de même diamètre, enfoncé à force dans des trous percés dans le manchon 12, figure 1.
Une cloison conique ouverte au milieu et désignée par 53 est en une seule pièce avec le manchon 12 et se dirige vers le haut à partir des traverses 22. Un réservoir de remplissage 55 en forme de cuvette, monté sur le bord supérieur de la cloison 53 et assemblé avec elle par des vis à métaux 54,comporte une extrémité supérieure 56 de plus grand diamètre et un canal de passage tubulaire 57 en diagonale, en une seule pièce avec lui et disposé comme l'indiquent les figures 1 et 2. Ce réservoir de remplis- sage coopère avec des rebords et des nervures formés à l'intérieur de la tê- te 11 et avec des portions du manchon 12, de façon à former des chambres et canaux de passage dans lesquels l'huile circule.
La tête 11 a une forme générale en cuvette et la tête de plus grand diamètre 56 du réservoir 55 est logée dans la tête 11. Une cloison en forme de spirale 58 est disposée sur la surface intérieure de la tête 11 et forme, en combinaison avec le réservoir 55, un canal de passage 59 en spirale, avec l'extrémité intérieure duquel communique le canal tubulai- re 57 Le canal de passage en spirale 59 communique, à son extrémité ex- térieure, avec un canal annulaire 60, au-dessous duquel se trouve un second canal annulaire 61 ayant la forme d'une rainure intérieure de la tête 11.
Le canal 61 et la portion inférieure du canal 60 entourent la portion de plus grand diamètre 56 du réservoir de remplissage 55. Le canal 60 communique, avec le canal 61 par un tube 62 enfoncé à force dans la cloison qui les-sépare.
L'extrémité supérieure du tube 62 se trouve à proximité de la partie supérieu- re du canal 60, de sorte que le canal en spirale et le canal 60 doivent être à peu près complètement remplis d'huile pour qu'elle commence à s'écouler.
Le trajet de la circulation de l'huile est le suivant :
L'huile monte par le canal 42, passe par le canal 43, la rainure
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44 et le canal 46 et arrive dans le trou 45 de l'axe de piston . Puis elle passe par les canaux 48 et 49 dans l'espace annulaire 50 du manchon 12 au- tour de la portion inférieure du réservoir de remplissage 55. En sortant de cet espace annulaire, l'huile passe par le canal tubulaire 57, arrive- à l'extrémité intérieure du canal en spirale 59, puis suit le canal en spi- rale et arrive dans le canal 60 par le tube 62, puis par le canal 61 dans le tube 52 et dans le tube 51. L'huile sort du tube 51 par l'extrémité in- férieure du piston directement dans le carter du vilebrequin, non repré- senté.
Il en résulte que l'huile en circulation, non seulement lubrifie l'axe de piston, mais encore circule dans la partie supérieure du fourreau du piston, puis suit un trajet sinueux dans la tête du piston et revient finalement dans le carter du vilebrequin d'où l'huile en circulation est aspirée.
Les figures 8 et 9 représentént une variante qui comporte cepen- dant certains éléments des figures 1 et 2, qui lorsqu'ils sont les mêmes, sont désignés par les mêmes références sur les figures 8 et 9. Les autres éléments sont désignés par d'autres références. La portion cylindrique de tête 11 est la même que sur les figures 1 et 2 et comporte,, comme précédem- ment, des rainures de segments 13. Elle comporte la rainure annulaire 61, le canal 60, la nervure en spirale 58, le canal en spirale 59 et le tube de communication 62. Ces canaux sont complétés par une cuvette rapportée 156 qui remplit là même fonction que la tête de plus grand diamètre 56 des fi- gures 1 et 2.
La portion du manchon 112 du piston comporte des rainures 114 sur sa surface intérieure et ne comporte pas de rainures de segments. Elle est assemblée par des boulons 116, figure 8 avec une crosse 71. La crosse est guidée dans des glissières 72 qui sont portées par une portion du bâti 73 du moteur. La forme des glissières de crosse et du bâti du moteur n'a pas d'importance, mais est facile à voir sur le dessin.
La crosse 71 comporte deux épaulements parallèles 122 dont la fonction est semblable à celle des traverses 22 des figures 1 et 2. L'axe de piston 23 est monté comme ces épaulements et est identique à celui des figures 1 et 2. Il est combiné avec une bielle 38, qui est identique et qui, dans tous les cas, fonctionne d'une manière identique, à la bielle des figures 1 et 2. La bielle comporte un trou axial 42, un canal 43, une rainure 44 un trou axial 45, un canal 46, des bouchons 47, un canal 48 et un tube rapporté 51. Mais dans ce cas, le tube 51 ne sert à rien.
Le canal 48 communique avec un canal 149 percé dans la crosse et communiquant par un tube 157 avec un canal qui traverse la cuvette 156 et aboutit à l'extrémité intérieure du canal en spirale 59 de la tête 11.
L'orifice de sortie du canal 61, qui dans la forme de réalisation des figures 1 et 2, communique avec le tuyau 52, communique sur les figu- res 8 et 9 avec un canal percé dans le manchon 112 et auquel se raccorde un tuyau 152. L'extrémité inférieure du tuyau 152 communique avec.un canal 153 percé dans le second épaulement 122 de la crosse. L'extrémité inférieure du canal 153 est fermée par un bouchon à vis 154 et comporte un orifice d' échappement latéral communiquant avec un coude 155.
Le coude 155 se raccorde à un tuyau d'échappement 156 dont 1' extrémité est logée dans le tuyau 157 qui aboutit au réservoir d'huile du moteur.
On voit que pour un diamètre d'alésage donné du cylindre? la tête de piston, l'axe de piston et, dans certains cas, la bielle sont interchan- geables et peuvent être fabriqués d'après une norme unique et utilisés dans les deux types de moteurs.
Il parait inutile d'indiquer le trajet de circulation de l'huile dans la forme de réalisation de la figure 9, étant donné qu'il est tout à fait analogue à celui des figures 1 et 2 et que la seule différence consiste dans l'absence d'une chambre correspondant à la chambre 50, figures 1 et 2,
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de sorte que le piston ne contient d'huile dans aucune portion du fourreau 112, et que la circulation de refroidissement est limitée à la tête 11.
La forme de réalisation décrite a pour but d'obtenir une surface de portée 24 aussi grande que possible pour un axe de piston du diamètre maximum possible. Ces dimensions sont étroitement limitées dans le piston du type à fourreau, mais étant donné que la surface efficace du piston est la même, avec ou sans crosse, l'axe de piston qui résiste aux efforts subis dans un des types de moteur est- susceptible de résister aux efforts analo- gues subis dans l'autre.
Les boulons 32 maintiennent les pièces assemblées, mais étant don- né que le piston est à simple effet, ces boulons ne transmettent jamais la poussée de l'effort moteur qui s'exerce sur la tête du piston.
La forme allongée des écrous 34 en forme de manchons les rend ac- cessibles, même dans un piston à fourreau et il est extrêmement avantageux de pouvoir se servir des mêmes boulons, écrous et contre-écrous dans les deux typesde moteurs, car comme dans le cas de l'axe de piston, la norma- lisation permet de prévoir leur comportement.
L'invention étant appliquée aux pistons à fourreau a l'avantage d'éviter qu'aucune partie de l'axe de piston ne traverse le manchon 12, ni qu'aucune ouverture ne doive être percée dans ce manchon. L'axe de piston peut être démonté et remonté pendant que le piston se trouve dans le cylin- dre, ce qui est très avantageux au point de vue de l'entretien, car il est possible dans ces conditions de démonter la bielle sans tirer le piston et de tirer le piston par la culasse du cylindre sans démonter la bielle. On peut ainsi réduire la hauteur de la salle des machines étant donné qu'il suffit de prévoir l'espace qui est nécessaire pour tirer le piston seule- ment et non comme précédemment le piston et la bielle.
La disposition décrite ci-dessus, qui permet de donner à l'axe de piston les dimensions maximum possibles entre les limites d'encombrement imposées par le piston à fourreau, constitue une caractéristique importan- te de l'invention et peut subir de légères modifications tout en restant conforme au principe de l'invention. Au contraire, la disposition des parti- cularités accessoires qui ne subissent pas des limites d'encombrement peut subir d'importantes modifications évidentes pour les spécialistes, de sor- te que, quoique l'invention ait été décrite d'une manière très détaillée, cette description doit être considérée comme étant donnée à titre d'exemple et non de limitation.
REVENDICATIONS.
1. Piston à fourreau,destiné principalement aux moteurs Diesel, caractérisé en ce qu'il comporte une tête et un manchon de guidage formant un élément animé d'un mouvement de va-et-vient, la tête comportant un canal de circulation de l'huile et le manchon, des traverses de support de l'axe de piston, ces traverses comportant un canal qui communique avec les ex- trémités opposées du canal de la tête, un axe de piston comportant une por- tée cylindrique en son milieu et des extrémités arrondies, qui sont des por- tions d'un cylindre droit, dont le diamètre est voisin du diamètre intérieur du manchon et qui a même axe que lui, les portions des extrémités de l'axe de piston étant découpées de façon à former des sièges en contact avec les traverses, l'axe de piston comportant un canal de passage de l'huile,
le traversant à partir de la surface de portée jusqu'à un de ses sièges et si- tué en face de la traverse correspondante, des boulons filetés maintenant les sièges de l'axe du piston contre les traverses correspondantes du manchon, et une bielle comportant un coussinet monté à rotation sur l'axe du piston et percée d'un canal de passage d'huile aboutissant au coussinet et communi- . quant avec le passage de l'huile de l'axe de piston.