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"Perfectionnements apportés à la construction des pistons pour moteurs à combustion interne, compresseurs et autres machines analogues,,. la présente invention concerne des perfectionnements apportés à la construction des pistons ou plongeurs d'acier coulé ou d'aluminium pour moteurs à oombustion interne, oom- presseurs ou autres machines analogues.
Suivant ces perfectionnements, les pistons ou plongeurs en question sont formés d'un support d'acier coulé ou d'alumi-
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nium de forme habituelle, revêtu en substance d'une ou de plusieurs bandes extérieures d'un matériau anti-friotion, géné- ralement constitue par du cuivre ou d'un alliage approprié de ce métalCette ou ces bandes de matériau anti-friotion, exécu- tées sous forme d'anneaux, sont montées sur le piston de manière à envelopper la jupe de ce dernier à partir de la zone occupée par les segments jusqu'à la base, ce qui évidemment a une grande influence sur les facteurs qui conditionnent le mouvement du piston dans le cylindre, et cela tant au point de vue mécanique qu'au peint de vue thermique.
Lesdites bandes de matériau anti- friotion sont oalées sur le piston par frettage, c'est-à-dire qu'elles sont d'abord chauffées et suffisamment dilatées pour pouvoir être chassées sur le piston à la presse, et puis re- froidies de manière à se caler solidement sur le piston et for- mer un assemblage extrêmement solide et parfaitement sûr. Comme le coefficient de dilatation du ouivre est inférieur à celui de l'aluminium, les dilatations que subit le système en question sous l'effet de la chaleur engendrée lors du fonctionnement nor- mal de la maohine, auront pour effet de renforcer davantage la solidité de l'assemblage entre les bandes et leur support.
Enfin, également selon les perfectionnements préconisés par la présente invention, la tête du piston pourra être munie d'un chapeau de matériau anti-friotion, qui sera soit calé sur le piston par frettage, c'est-à-dire par un procédé semblable à
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**-** Úf4 celui employé au montage desdites /sur la jupe du piston, eoit #- vissé sur ce dernier. Ce ohapeau sera muni de rainures pour les segmente destinés à frotter contre la paroi intérieure du oy- lindre.
Dans ces conditions ,les propriétés "anti-friction" du matériau du chapeau ne seront pas mises à profit,par suite du fait que celui-ci ne frotte pas oontre la paroi du cylindre, et cela contrairement aux propriétés thermiques du matériau en question, c'est-à-dire son excellente conductibilité thermique,
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qui seront largement mises à profit pour un refroidissement efficace des parties du système soumises au frottement, ce qui évidemment aura un effet particulièrement favorable sur le fonctionnement du système.
Selon les perfectionnements préconises par la présente invention, les bandes de revêtement du piston peuvent être ob- tenues à partir d'un tube de ouivre ou d'un alliage approprié de oe métal. Oe tube peut être fabriqué par l'un quelconque des procédés habituels, o'est-à-dire par soudage, à la presse, par extrusion, par usinage, eto. Le tube en question est ooupé en "tranches" d'épaisseur appropriée, qui sont usinées tant in- térieurement qu'extérieurement jusqu'aux diamètres requis. Le piston est usiné à son tour jusqu'à un diamètre extérieur légè- rement inférieur à son diamètre définitif.
L'anneau de matériau anti-friction destiné à être monté sur le piston, est alors chauffé pour le dilater et faciliter ainsi l'introduction du piston, opération qui pourra être faite, à la presse ou par tout autre moyen approprié. Une fois refroidi, l'anneau en question se cale solidement sur le corps du piston. Enfin, comme le diamètre de l'anneau a été choisi de manière à être légèrement supérieur au diamètre requis, il y a lieu de pro- céder à un usinage de finition du système ainsi obtenu pour conférer au piston ses dimensions exactes, et cela tant en oe qui concerne sa section circulaire ou ovale, qu'en oe qui oon- cerne les ouvertures pour le boulon, ne perdant jamais de vue que les parties de matériau anti-friotion doivent faire saillie, de préférence de quelques dixièmes de millimètre, par rapport au reste du piston.
L'anneau pourra déjà être muni d'orifices ou d'ouvertures pour le boulon avant qu'il ne soit fretté sur le piston, ou bien ces ouvertures ne seront pratiquées dans le système qu'après son assemblage et avant son usinage définitif.
Un piston pourra ainsi être muni d'un nombre quelconque de ban-
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des ou d'anneaux de matériau anti-frictionb.
Pour augmenter la solidité du système ainsi assemblé en verrouillant l'enveloppe de matériau anti-friotion contre tout déplacement par rapport au piston, l'invention ne se li- mite aucunement à l'un ou l'autre procédé préféré. C'est ainsi que, par exemple, le piston pourra être muni de rainures trans- versales périphériques, dans lesquelles prennent les bords su- périeur et inférieur de l'enveloppe de matériau anti-friotion, les dits bords étant dûment recourbés au moyen d'un outil approprié. Des rainures de ce genre pourront également être prévues en dee zones intermédiaires, ce qui aura pour oonsé- quence que l'enveloppe pénétrera dans ces rainures tout en épousant les formes.
Il est également possible, à titre de me- sure de sécurité supplémentaire ou bien pour remplacer les systèmes d'assemblage déorits ci-dessus, de se servir pour l'assemblage de l'enveloppe et du piston des ouvertures prévues dans le corps de ce dernier pour loger les extrémités du boulon, et cela en recourbant vers l'intérieur de ces ouvertures les bords dee ouvertures correspondantes de l'enveloppe de matériau i anti-friction.
Cela permet un verrouillage particulièrement effi- cace de ladite enveloppe par rapport au piston, ainsi qu'une augmentation de la surface de contact entre les deux éléments ainsi réunis,
On conçoit facilement qu'il s'agit, en l'occurrence, d'un procédé extrêmement simple, permettant d'atteindre de for- tes productions avec des installations relativement modestes, En outre, le procédé en question se prête tant à la fabrication de pistons nouveaux qu'à la réparation de pistons usés.
En effet, dans ce dernier cas, les anneaux de matériau anti-friotion peu- vent être usinés de manière telle que, une fois montés sur le piston, celui-ci peut non seulement recouvrer son diamètre ori- ginal, mais même reoevoir un diamètre légèrement supérieur à ce
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dernier, ce qui permet de compenser l'usure des cylindrée, lors- qu'il s'agit d'effectuer une réparation complète du moteur.
Le procédé en question permet donc la réparation et, par conséquent, la réutilisation de pistons usée de tous genres, dont, dans la grande majorité des cas$ le seul défaut est d'avoir un diamètre trop réduit par usure superficielle, diamètre qui peut être facilement ramené à sa valeur originale en munissant le piston d'une enveloppe par le procédé de la présente invention. Enfin, lorsqu'il s'agit de la réparation de pistons usés, il peut être intéressant de compenser l'excès de poids dû à la présence du matériau anti-friotion constitué par un métal plus lourd que l'aluminium, en munissant la jupe du piston d'orifices ou de creux, qui lieront ultérieurement recouverts par ledit matériau anti-froiction.
A ce même effet, leedite orifices ou creux pour- ront également être prévus dans les parties de l'enveloppe qui pratiquement ne frottent pas contre le cylindre, c'est-à-dire les parties correspondantes aux ouvertures pour le boulon,
Il est également possible d'obtenir l'enveloppe de matériau anti-friction à partir d'une tôle métallique plane, en enroulant celle-ci autour de la zone à revêtir de la jupe du piston.
C'est ainsi qu'on peut tout simplement enrouler autour de ladite zone une bande métallique jusqu'à ce que ses bords extrêmes se touohent, et en fixant cette bande au piston de tel- le manière à éviter tout déplacement dans le sens longitudinal, par l'un quelconque dee systèmes précédemment décrits, maie en la laissant libre de tourner autour du pioton. On pourra égale- ment rendre impossible toute rotation de ladite bande autour du piston par tout moyen approprié, comme, par exemple, en re- oourbant les bords longitudinaux de la bande dans une rainure longitudinale prévue à cet effet dans le piston.
On pourra fi- nalement décomposer ladite bande ou enveloppe en plusieurs ban- des indépendantes ayant la forme de secteurs cylindriques, dont
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les bords sont recourbés vers l'intérieur de rainures longitu- dinales prévues à cet effet dans le piéton. Toutefois, en prin- cipe, ce système ne paraît pas aussi efficace que celui de l'en- veloppe fixée par frottage précédemment décrit, ce qui n'em- pêche qu'en raison de son extrême simplicité il peut être tout indiqué dans certains cas spéciaux.
4%fin, il pourra être utile dans certaine cas, tant pour la fabrication de pistons nouveaux que pour la réparation de pistons usés, de prévoir un chapeau de cuivre ou d'un ailliage de ce métal, appliqué à la tête du piston et muni de rainures pour les segments. Cette pièce pourra, le cas échéant, avoir la forme d'un chapeau proprement dit recouvrant la tète entière
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du piatcn, otent-à-dire la partie supérieur* de la paroi lat4- rale et la base, et fixé au piston soit par le procédé de fret- tage précédemment décrit, soit par vissage, ou bien ne reoou- vrir que la partie supérieure de ladite paroi, tandis que la baae peut ou non être recouverte d'un disque réparé fait du
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même matériau antl-friotiont Dans certaine ans,
as ooouvrem'n1 supérieur pourra former une pièce unique avec celle qui recou- vre la jupe, c'est-à-dire une pièce de revêtement unique re- couvrant l'entièreté du piston. lies caractéristiques et avantages de la présente in- vention ressortiront plue clairement de la description suivante de plusieurs exemples d'exécution, donnée à titre purement in- dicatif sans intention limitative aucune, et illustrée par le)) dessins annexés, dans lesquels : la figure 1 représente une vue latérale d'un piston uainé pour recevoir une enveloppe de matériau anti-friction fixée par frettage;
la figure 2 représente une coupe axiale d'une enveloppe de matériau anti-friction deetinée à revêtir le piston de la
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la figure 3 représente une coupe détaillée d'un sys- terne de fixation de l'enveloppe au piston; la figure 4 représente une variante du système de fixation de la .figure précédente; la figure 5 représente une coupe détaillée d'un troi- sième système de fixation de l'enveloppe au piston; la figure 6 représente une coupe axiale de la zone du piston munie d'ouvertures pour le boulon; la figure 7 représente une coupe transversale d'un piston muni d'une enveloppe de matériau anti-friction selon l'invention; la figure 8 représente une variante de l'exemple d'exé- oution de la figure 7;
la figure 9 représente une autre variante de l'exemple d'exécution des figures précédentes; et la figure 10 représente une coupe axiale d'un piston à tête munie d'un chapeau de matériau anti-friction.
En se référant aux dessins annexés, on voit que la figure 1 représente un piston 1 usiné pour être muni d'une en- . veloppe de matériau nati-friction. Ce piston.. a une tête de forme habituelle munie de rainures 2 pour les segments. La jupe du piston est usinée de manière à former une large zone oentra- le 1 d'un diamètre légèrement inférieur à celui du reste et destinée à porter l'enveloppe. Les chiffres 4 et 1 indiquent des rainures dans lesquelles prennent les bords recourbés de l'enveloppe pour verrouiller celle-ci dans sa position correcte.
Le chiffre 6 indique un orifice pour loger l'extrémité du bou- lon, tandis que les-chiffres 7 indiquent une série d'ouvertures
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ou de creux pratiquée dans la jupe pour alléger le piston. En- prévu am (&-. lu 17", fin, le chiffre 8 indique un biseau/au bord inférieur du piston J. pour faciliter l'introduction de ce dernier dans l'enveloppe. 1 La figure 2 représente une coupe axiale d'une enveloppe
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de matériau anti-friction, conçue de telle manière à s'adapter autour du piston représenté par la figure 1.
Dans cette figure 2, on voit que l'enveloppe 1 en question est munie d'un orifice 2 pour le boulon, disposé de manière à correspondre à l'ouver- ture 6 du piston (voir figure 1).Cet orifice peut également faire défaut dans l'enveloppe non montée, mais être pratiqué après le montage de oelle-oi sur le piston et avant l'usinage définitif du système ainsi assemblé. Le chiffre 1 indique un biseau du bord supérieur de l'enveloppe pour faciliter l'intro- duction du piston.
La figure 3 représente une coupe détaillée d'un sys- tème de fixation de ladite enveloppe au piston'. Dans cette fi- gure, le chiffre 1 indique la paroi latérale du piston munie de la rainure circulaire 2, dans laquelle prend le bord recourbé 2, de l'enveloppe de matériau anti-friction 4.
La figure 4 représente une variante du système de fixation de la figure 3, suivant laquelle la rainure du piston 1 a une section trapézoïdale-rectangulaire (quseud'aronde) assu- rant une fixation plus efficace et plus sûre du rebord 1 de l'enveloppe 4.
La figure 5 représente une coupe détaillée d'un troi- sième système de fixation de l'enveloppe au piston. Suivant ce système, les zones intermédiaires de la jupe g du piston sont munies de gorges 1, dans lesquelles pénètre l'enveloppe 2 soi- gneusement usinée de manière à en épouser parfaitement les formes, tout en formant des plis 4, qui, le cas échéant, pour- ront être effacés lors de la rectification finale de l'ensemble ainsi formé, à condition évidemment d'avoir prévu une épaisseur initiale suffisante.
La figure 6 représente une coupe axiale de la zone du piston munie des orifioes 1 pour le boulon. On voit que ces ori- fices ont dans le corps du piston une section appropriée per-
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mettant la fixation de l'enveloppe 1 en recourbant tout simple- ment les borde 4. des orifices 5 de l'enveloppe sur les borda desdite orifices 1 du piston.
Comme il a déjà été dit précédemment,'le choix de l'un ou l'autre des quatres systèmes de fixation décrits ci-dessus et illustrés par les figures 3,4,5 et 6 est entièrement faoul- tatif et dépend uniquement des circonstances concrètes qui se présentent dans chaque cas particulier.
On pourra aussi, le cas échéant, combiner plusieurs et même tous les systèmes de fixa- tion en question dans un même piston, ou bien renoncer à tout système de fixation de ce genre et se fier exclusivement à l'effi- oaoité et la sûreté du frettage. la figure 7 représente une coupe transversale d'un pis- ton muni d'une enveloppe 2 d'un matériau anti-friction, constituée par une bande de ouivre ou d'un alliage de oe métal, simplement enroulée autour du piston, de manière que ses borde extrêmes se touchent ou ne laissent qu'un intervalle très étroit.
Tout mouvement longitudinal de cette bande est empêché par un certain nombre de rainures prévues dans le piston, dans les-* ' quelles prennent les bords recourbés de l'enveloppe, comme le montrent les figures 3 et 4 ou les figures 5 et 6.
La figure 8 représente une variante du système de la figure précédente. On voit, qu'en l'occurmnce le piston 1 est muni d'une rainure longitudinale 3, par exemple de section trapézoïdale (queue d'aronde), dans laquelle prennent les bords opposés 4-4 de la bande de matériau anti-friotion 2. Dans cet exemple, la bande 2 est verrouillée dans sa position correcte contre toute rotation par rapport au piston. Elle peut également être verouillée contre tout déplacement longitudinal par l'un quelconque des moyens précédemment décrits.
La figure 9 représente une variante de l'exemple d'exé- oution de la figure 8, dans laquelle le piston est muni de
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deux rainures 2, et 3', l'enveloppe étant constituée de deux bandes 2 fixées au piston par le système précédemment décrit.
Il va de soi qu'on pourra multiplier le nombre des rainures et décomposer l'enveloppe en un nombre correspondant de secteurs indépendante.
Enfin, la figure 10 représente une coupe axiale d'un piston 1, dont la jupe est recouverte d'une enveloppe de maté- riau anti-friction 2, fixée au piston par l'un quelconque des systèmes représentés par les figures précédentes, et dont la tête 3 porte un chapeau ± également de matériau anti-friotior qui recouvre la partie supérieure de la paroi latérale, ainsi que la base 2 du piston. Dans cet exemple, le chapeau en question, est fixé au piston par vissage, bien qu'il puisse également être fixé par frettage ou par tout autre système approprié.
Le- dit chapeau pourra également se oomposer de deux parties, c'est- à-dire d'un anneau recouvrant la partie supérieure de la paroi latérale du piston, et d'un disque recouvrant la base et mainte- nu en position par un rebord supérieur correspondant. On pourra également renoncer à ce disque et ne reoouvrir que la partie supérieure de la paroi latérale du piston, c'est-à-dire rempla- cer le chapeau proprement dit par un simple anneau de dimensions appropriées. Quoi qu'il en soit, il est tout indiqué que la pièce en question soit munie de rainures 6, pour la fixation des segments, ce qui présente l'avantage de faciliter l'évaou- ation de la chaleur engendrée par le frottement de ces derniers contre la paroi du cylindre et par la combustion interne dans le moteur.
Inutile de souligner une fois de plus que la présente invention ne se limite aucunement aux exemples d'exécution dé- crits ci-dessus, mais qu'elle en prévoit, de manière absolument générale, toutes les modifications et adaptations de détail res- pectant son principe fondamental et restant dans les limites
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des revendications formulées ci-après.
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1.- Perfectionnements apportés à la construction de pistons de moteurs à combustion interne, compresseurs ou autres machines analogues, suivant lesquels la jupe du piston, lequel est dans son ensemble de forme normale et exécuté en acier cou- lé ou en aluminium, est munie d'une large zone périphérique d'un diamètre inférieur à oelui du reste, destinée à être recouverte d'une ou de plusieurs pièces de tôle de cuivre ou d'un alliage de oe métal, formant une enveloppe faisant saillie de préféren- ce de quelques dixièmes de millimètre par rapport au reste du piston, et conçue de telle manière qu'elle constitue la seule partie de la jupe du piston qui frotte contre les parois du cylindre.