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La présente invention se rapporte au graissage à circulation forcée pour pistons de machines à pistons, particulièrement les pistons de moteurs à combustion à grande vitesse, et elle a pour but d'assurer un bon graissage permanent de la surface de glissement des pistons.
Le graissage des surfaces de glissement des pistons et des segments de petits moteurs à grande vitesse se fait généralement par l'huile projetée par les paliers de la bielle sur la surface de glissement des cylindres. Ce procédé de graissage a pour inconvénient que,lorsque la vitesse du @@teur est faible et particulièrement lors du départ du moteur froide il n'arrive que pas ou trop peu d'huile sur la surface de glissement du cylindre ce qui, par suite du manque de graissage des segments provoque une usure plus forte. D'autre part, lorsque.l'huile est très chaude, elle sort en plus grande quantité des paliers et la consommation d'huile du moteur augmente.
Un tel graissage variable et irrégulier de la surface de glissement du piston, est désavantageux tant pour la durée de vie du moteur que pour son fonctionnement économique.
La présente invention vise à supprimer ces inconvénients et propose des moyens constructifs dont la combinaison permet de réaliser dans toutes les phases du fonctionnement un graissage suffisant des surfaces de glissement du cylindre et des segments du piston, sans pour autant entraîner une consommation d'huile trop élevée.
L'invention est basée sur l'idée de permettre à l'huile de circuler, non pas dans le sens habituel qui s'effectue après le retour de l'huile de graissage de la paroi du cylindre vers l'intérieur du piston, en passant par les ouvertures prévues dans les segments racleurs d'huile mais bien en sens inverse. En conséquence, l'invention vise le graissage à circulation forcée des pistons de machines à pistons, particulièrement des pistons de moteurs à combustion à grande vitesse, et elle est caractérisée par la combinaison des points suivants :
1' L'huile de graissage est injectée ou projetée par force centrifuge en un ou plusieurs jets à l'intérieur du piston creux.
2. L'injection se fait de manière que l'huile de graissage sorte au moins partiellement par les ouvertures de passage prévues comme d'habitude dans la gorge annulaire des segments racleurs d'huile, cette sortie se faisant en direction de la jupe du piston ou de la paroi du cylindre
3. Dans la jupe du piston sont prévues, dans le sens de l'axe du pistons des rainures relativement larges, d'au moins 0,5 mm de profondeur s'étendant au moins depuis le dessous des ouvertures de sortie jusqu'au bout ou l'extrémité inférieure du corps du piston, ces rainures laissant couler librement vers le bas l'huile arrivant des ouvertures sur la paroi du cylindre et/ou directement dans les rainures.
Suivant une autre caractéristique de l'invention les gorges pour le retour d'huile à la Jupe du piston s'étendent latéralement sur toute la jupe du piston depuis un plan horizontal supposé passant par l'axe de l'axe du piston, sur un angle d'environ 2 x 45 , l'angle de 450 étant alors divisé en deux par l'axe de l'axe du piston. La profondeur de ces rainures doit alors être supérieure à 0,5 mm pour que, sur leur paroi du coté du piston., il puisse toujours se former une couche d'huile dont l'action ne soit pas entravée par la couche d'huile sur la paroi du cylindre.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, les rainures de retour d'huile prévues dans la chemise du piston, s'étendent éventuellement jusqu'au deuxième segment du piston afin d'entraîner également dans le circuit de retour l'huile de graissage des segments supérieurs.
Le graissage à circulation forcée suivant la présente invention s'effectue comme suit :
Le ou les jets d'huile injectés à l'intérieur du piston frappent
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le côté intérieur de la paroi de ce dernier et s'y répandent, une partie de cette huile passe alors par les ouvertures ou trous dans la gorge annulaire du racleur d'huilevers l'extérieur sur la paroi du cylindre, tandis qu'une autre partie est projetée directement par le piston vers l'intérieur du moteur. Le contact du ou des jets d'huile avec la paroi intérieure du piston, refroidit ce dernier.
L'huile arrivant ainsi sur la paroi du cylindre ou la surface de glissement du piston procure tout d'abord un intense graissage de ce piston, mais du fait de la pression exercée par le piston à cet endroit, elle est chassée de la surface de glissement du piston vers l'extérieur dans les rainures de retour prévues dans la chemise du piston, de sorte qu'elle peut alors s'écouler librement vers le bas dans les dites rainures. Grâce à la profondeur suffisante des rainures de retour.9 il se produit un intense effet de dispersion au point mort inférieur, lors du retour du piston, cet effet projetant hors de la fente des gorges et vers le carter du vilebrequin, l'huile ainsi apportée en grande quantité.
Suivant la présente invention., lorsqu'on utilise un piston possédant à son extrémité inférieure une nervure de guidage latérale -comme cela est inévitable dans certains cas - cette nervure fermant vers la chambre du cylindre la chambre lisse autour du palier de l'axe du piston, on assure la circulation d'huile en perçant la nervure de guidage de larges rainures qui forment ensemble un prolongement des rainures de retour prévues dans la jupe du piston, jusqu'à l'extrémité inférieure du corps de ce dernier,ce qui assure à l'huile un passage suffisant vers le bas.
Dans le graissage à circulation forcée du piston suivant l'in- vention il faut évidemment veiller à ce que les surfaces de glissement du piston qui doivent absorber la pression normale de la poussée des gaz sur la paroi du piston soient impeccablement graissées, étant donné que de cela dépend dans une forte mesure la perte par friction du piston.
Suivant une autre caractéristique de l'inventions les nervures d'appui prévues sur le corps ou la jupe du piston sont exécutées de façon que leurs surfaces de glissement du côté pression du piston, c'est-à-dire du côté qui, lors de la course de détente, porte sur la paroi du cylindre s'élargissent depuis l'extrémité du corps vers la tête du piston et que du côté opposé elles s'évasent en sens inverse. Cet évasement de chaque nervure d'appui peut avantageusement être trapézoïdal. Les nervures d'appui de la jupe du piston s'étendent habituellement sur une zone'de 2 x 45 dans le plan d'oscillation de la bielle. Entre ces limites se trouvent les rainures de retour d'huile dans lesquelles l'huile de graissage à circulation forcée peut s'écouler vers le bas dans le piston.
Grâce à cette dernière mesure., on peut avec une circulation intense de l'huile dans le pistons améliorer en même temps le graissage de la surface de glissement du piston. A ce sujets on a constaté qu'avec la disposition du corps de piston utilisée jusqu'ici, on rencontrait des difficultés de graissage du fait qu'au bord de la nervure d'appui, l'huile de graissage était refoulée vers la partie non portante habituelle à ce genre de piston (le corps de piston n'est pas rond, mais ovale); de ce fait., il se produit facilement à ces endroits un frottement des bords., ce qui a pour effet d'augmenter les pertes par frottement.
Lorsque, par contre, les nervures porteuses sont exécutées comme décrit en dernier lieu., et lorsque., par exemple, sous l'effet de la pression d es gaz, le corps du piston porte lors de la course de détente, sur la paroi du cylindre, les parties d'huile de.graissage refoulées par la pression de refoulement à l'extrémité inférieure du corps de piston vers la partie non portante sont redirigées immédiatement vers la nervure d'appui qui, allant en s'élargissant vers le haut du côté pression, remonte en quelque sorte vers l'huile sortie plus bas. On ne peut obtenir cet effet que si la nervure d'appui s'élargit relativement fort.
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Du coté pression du piston, côté qui lors de la course de détente (course de retour), porte contre la paroi du cylindre, la nervure d'appui doit donc s'élargir en sens inverse de celle située du côté opposé du piston, qui lors de la compressions c'est-à-dire lors delà course ascendante du piston, porte sur la paroi du cylindre .
Les dessins annexés montrent à titre d'exemple deux formes de réalisation de l'invention.
La figure 1 montre partiellement en coupe et partiellement en perspective, un piston pourvu du graissage à circulation forcée suivant l'invention; la figure 2 montre en élévation un piston équipé du graissage à circulation forcée suivant l'invention, dont le corps comporte des nervures d'appui trapézoïdales, le piston étant vu du côté pression, c'est- à-dire du côté qui, lors de la course de détente, porte contre la paroi du cylindre; la figure 3 est une vue en plan de la figure 2; la figure 4 montre le même piston que sur la figure 2, mais vu du côté contre-pression c'est-à-dire du côté, qui, lors de la course de compression, porte contre la paroi du cylindre.
Sur la figure 1, le chiffre de référence 1 désigne d'une fa- çon générale le piston dans lequel est alésée la chambre de combustion 2, et le chiffre de référence 3 désigne la bougie d'injection, ces deux derniers éléments ne faisant pas l'objet de l'invention ne seront pas décrits particulièrement. Les segments de piston sont désignés par 4, 5 et 6, et le segment racleur d'huile par 7.
De l'intérieur du piston, les trous 8 dans ce dernier et les fentes 9 dans le segment racleur conduisent vers la gorge annulaire 7a de ce dernier,
Un ou plusieurs gicleurs montés dans le carter du vilebrequin (non représenté dans le dessin), injectent à l'intérieur du piston 1 un ou plusieurs jets d'huile 10 jusqu'à la paroi intérieure supérieure la du piston Au lieu de cela, l'huile pourrait aussi arriver, comme d'habitude, par la bielle 11 qui doit alors avoir un alésage axial et des sorties d'huile convenables, ce qui,pour rendre le dessin plus clair, n'est pas représenté.
L'huile injectée se répartit sur la paroi intérieure la du piston 1, refroidit ce dernier et arrive sur la paroi du cylindre 12 par les trous 8 et les fentes 9 conduisant à la gorge annulaire 7a. Pour évacuer 1'huile, on prévoit dans la jupe du piston deux larges rainures 13 d'une profondeur minimum de 0,5 mm, qui s'étendent dans le sens de l'axe du piston au moins depuis la gorge annulaire 7a au racleur d'huile jusqu'à l'extrémité inférieure de la tige de piston 14. Vues du plan horizontal supposé passant par l'axe de l'axe 15 du piston, les rainures 13 s'étendent latéralement sur toute la jupe du piston sous un angle de préférence de 2 x 45 ,l'angle de 45 étant divisé en deux par l'axe de l'axe de piston.
Pour inclure les segments de piston dans le circuit de retour, les rainures 13 peuvent monter jusqu'au deuxième segment 5.
Le renvoi de l'huile de graissage s'écoulant des trous 8 ou fentes 9 se fait en filets 16, 17, cependant que les filets d'huile de graissage 16 sortant directement du segment racleur 7 sont recueillis par ce segment lui-même ou par le segment 6 situé en dessous, après quoi ils s'écoulent par les rainures 13, tandis qu'après avoir lubrifié la surface de glissement du piston, les filets d'huile 17 sont refoulés latéralement de la surface de glissement du piston vers les rainures 13 - comme indiqué par les flèches 17a - retournant ainsi également en grande partie dans le circuit.
Dans la partie en perspective de la fig. 1, près de l'extrémité inférieure du corps de piston 14, des traits interrompus montrent le cas pouvant se produire avec un piston ne permettant pas de renoncer à une ner-
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vure de guidage latéral inférieure. Dans ce cas, la nervure de guidage 18 doit être traversée par des rainures 19 qui assurent l'écoulement souhai= té de l'huile de la Jupe du piston vers le bas;, et donc la circulation de l'huile.
Les figures 2 à 5 montrent un piston équipé du graissage à cir- culation forcée suivant 1-*invention, qui comporte des nervures d'appui latérales au lieu d'une nervure de guidage à l'extrémité inférieure du pis- tona Sur ces figures, 21 désigne la tête de piston et 22 la partie ou nervure d'appui du corps de piston qui, suivant l'invention, est plus lar- ge à son extrémité supérieure 23 qu'à son extrémité inférieure 24, du cdté pression. 25 désigne la partie non portante du piston et 26 les bords de la nervure d'appuie qui convergent obliquement vers le bas.
La flèche
27 indique le sens de la course du piston., tandis que la flèche 28 indi- que le parcours approximatif d'une particule d'huile 29,depuis sa sortie jusqu'à sa nouvelle entrée en 30 en dessous de la nervure d'appui de la tige du piston.
Sur la figure 4, la nervure d'appui 22 est plus étroite en 23 qu'en 24, étant donné qu'il s'agit ici du côté de cette nervire qui, lors de la course de compression, porte sur la paroi du cylindre. Le sens de la course du piston est désigné par 27a. Le fonctionnement est le suivant Lorsque le piston a dépassé le point mort supérieur, la course de détente commençante il porte du côté pression montré sur la fig. 2 et commence sa course vers le bas.
Par suite de la pression normale sur la nervure d'appui du corps de pistons la particule d'huile 29 sort par exemple suivant la trajectoire 28 indiquée schématiquement, de l'extrémité inférieure de la voie de glissement. Par suite de l'adhérence à la paroi du cylindre et comme, de ce faits il se produit un espace entre la partie non portante 25 et la paroi du cylindre, la particule d'huile sortie n'est plus entraînée par le piston mais reste accrochée à la paroi du cylindre, Vue du piston, elle voyage ainsi en sens inverse de la course du piston qui est indiquée par la flè- che 27 sur la figure 2 ; se dirige donc vers le haut et, en 30, ren- contre le bord oblique 26 de la nervure porteuse venant à sa rencontre.
Les bords 26 des surfaces de pression sont de préférence arrondis, de manière à favoriser la montée. De cette manière, les bords de la nervure d'appui,\! qui souvent frottent, sont toujours réalimentés d'huile, ce qui diminue le frottement total du piston.
La même chose se passe., mais en sens inverse, sur le côté sur lequel le piston porte pendant la course de compression, donc sur le côté de la contre-pression pendant la course ascendante du piston.
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1.- Graissage à circulation forcée pour piston de machines à piston,, spécialement pour piston de moteur à combustion à grande vitesse, caractérisé par la combinaison des points suivants :
1 , l'huile de graissage est injectée ou projetée par force centrifuge en un ou plusieurs jets à l'intérieur du piston creux.
2 . l'injection se fait de manière que l'huile de graissage sorte au moins partiellement par les ouvertures de passage prévues comme d'habitude dans la gorge annulaire des segments racleurs d'huile, cette sortie se faisant en direction de la jupe du piston ou de la paroi du cylindre.
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