CA3048544C - Piston pour machine thermique, machine thermique comprenant un tel piston, et procedes - Google Patents

Abstract

Piston de moteur thermique, comprenant une jupe, une tête, et un porte-segments qui comprend au moins deux cordons et au moins deux gorges prévues pour recevoir des segments, incluant un premier cordon jouxtant la tête et un deuxième cordon situe entre le premier cordon et la jupe, dans lequel au moins un des aux moins deux cordons est un cordon de contact : ayant un diamètre supérieur à un diamètre minimal de la jupe afin de constituer une deuxième zone d'appui du piston dans une contre-pièce, comporte un revêtement de surface réducteur de frottement, forme au moins sur un secteur radial couvrant un angle d'au moins 30 degrés, et jusque sur un unique secteur couvrant un angle de 360 degrés, le diamètre dudit cordon étant considère sans le revêtement de surface, et le diamètre minimal de la jupe étant considère sans un alésage de la jupe

Description

5 10 15 20 25 30 35 CA 03048544 2019-06-26 WO 2018/130779 PCT/FR2018/050052 1 PISTON POUR MACHINE THERMIQUE, MACHINE THERMIQUE COMPRENANT UN TEL PISTON, ET PROCEDES La presente invention concerne un piston pour machine thermique, notamment pour moteur thermique a mouvement alternatif et a combustion interne. L’invention concerne egalement une machine thermique comprenant un tel piston. L’invention concerne egalement un procede de revetement d’un tel piston. L’invention concerne enfin un procede de mise en oeuvre d’une telle machine thermique. Le domaine de l’invention est celui des pistons de machines thermiques, notamment de moteurs thermiques a mouvement alternatif et a combustion interne. De maniere connue, un tel piston comprend une jupe, une tete et un portesegments. Au sein du moteur, le piston est anime d’un mouvement de translation alternatif dans la chemise du bloc-cylindres. La jupe est prevue pour guider le piston dans la chemise. La tete est prevue pour etre disposee au contact des gaz de combustion, et recevoir les efforts dus a ladite combustion. Le porte-segments est situe entre la jupe et la tete. Le porte-segments comprend une alternance de cordons et de gorges, lesquelles sont prevues pour recevoir des segments. Les cycles actuels de mesure de la pollution/consommation des vehicules, tels que le NEDC (« New European Driving Cycle » en anglais), ont entraine une tendance a la reduction de cylindree des moteurs (« downsizing »). Les nouveaux moteurs presentent une plus petite cylindree, tout en developpant autant de puissance. A I’horizon 2017, le nouveau cycle WLTP (« Worldwide Harmonized Light Vehicles Test Procedure »)favorisera les moteurs de forte puissance. Ainsi, il s'en suit une augmentation de puissance a iso-cylindree, et done une augmentation des contraintes thermiques et mecaniques au sein des chambres de combustion. La consequence est le remplacement progressif des pistons, qui sont aujourd'hui majoritairement en alliage d'aluminium pour les vehicules legers, par des pistons en acier. Afin de limiter au maximum I'impact de ce changement sur le poids des pistons, leur geometrie est modifiee, conduisant a des pistons courts. Cette modification de geometrie entraine une modification du contact piston/chemise, et done des zones d'appui (contact et frottement).5 10 15 20 25 30 35 CA 03048544 2019-06-26 WO 2018/130779 PCT/FR2018/050052 2 Pour les vehicules equipes de pistons en aluminium, Ie contact piston/chemise est optimise en deposant sur la jupe un revetement en graphite. Pour les vehicules legers grande serie equipes de pistons en aciers, la zone revetue est encore preferentiellement la jupe. Cependant, il parait de plus en plus important de reconsiderer les zones d'appui du piston sur la chemise lors de son mouvement alternatif, qui tendrait a diminuer Ie jeu au niveau des cordons du piston. Par ailleurs, les pistons en aciers sont majoritairement utilises dans les moteurs de vehicules industriels, du fait des pressions de combustion pouvant atteindre 250 bars. Au cours des dernieres annees, il n'y a pas eu de grandes modifications du contact piston/chemise dans ces moteurs. DE 41 13 773 et DE 43 10 491 divulguent des pistons illustrant I’etat de la technique, pourvu de cordons de contact dont Ie diametre est egal au diametre de la jupe. Dans DE 41 13 773, les cordons de contact comportent un revetement d’epaisseur variable autour de I’axe central. Dans DE 43 10 491, les cordons de contact comportent une couche epaisse de resine synthetique. Par exemple, cette resine synthetique est en polyamide, incorporant du graphite et des particules metalliques. La couche de resine a une epaisseur comprise entre 15 et 25 pm. Ces pistons ne sont pas entierement satisfaisants, en termes de reduction de I'usure et du risque de grippage. Le but de la presente invention est de proposer un piston ameliore, en tenant compte du contexte ci-dessus. A cet effet, I’invention a pourobjet un piston de moteur thermique, comprenant : - une jupe qui est prevue pour guider le piston en translation suivant un axe central dans une contre-piece et constitue une premiere zone d’appui du piston dans la contrepiece, - une tete qui s’etend transversalement a I’axe central et est prevue pour etre disposee au contact des gaz de combustion, et - un porte-segments qui comprend au moins deux cordons et au moins deux gorges prevues pour recevoir des segments, incluant un premier cordon jouxtant la tete et un deuxieme cordon situe entre le premier cordon et la jupe,5 10 15 20 25 30 35 CA 03048544 2019-06-26 WO 2(118/130779 PCT/FR2018/050052 3 caracterise en ce que les cordons incident au moins un cordon de contact ayant un diametre superieur a un diametre minimal de la jupe afin de constituer une deuxieme zone d'appui du piston dans la contre-piece, et en ce que I’au moins un cordon de contact comporte un revetement de surface reducteur de frottement, forme au moins sur un secteur radial couvrant un angle d’au moins 30 degres, etjusque sur un unique secteur couvrant un angle de 360 degres. Le demandeur a observe que dans les nouveaux concepts d'attelage mobile, au moins I’un des cordons du porte-segments est susceptible de devenir une zone de contact et de frottement avec la chemise. De tels frottements entrafnent une augmentation de la consommation de carburant et done des emissions de CO2. Dans ce contexte, I’invention permet d’optimiser le contact piston / chemise au sein du moteur. En prevoyant un cordon de contact de diametre superieur, I’invention permet de definir une zone d’appui privilegiee au niveau du porte-segments, complementaires de la zone d'appui definie au niveau de la jupe. En appliquant un revetement de surface au moins sur ce cordon de contact, I’invention permet de reduire le coefficient de frottement entre les deux pieces en contact et en mouvement I'une par rapport a I'autre. En outre, I’invention permet de reduire fortement I'usure et/ou le risque de grippage. Dans le cadre de I’invention, le diametre des cordons de contact est considere sans le revetement, tandis que le diametre de la jupe est considere sans les alesages et renfoncements. Selon d'autres caracteristiques avantageuses de I’invention, prises isolement ou en combinaison : - L'au moins un cordon de contact a un diametre superieur a un diametre moyen de la jupe. - Le piston est un piston court, presentant une hauteur inferieure a son diametre. - Le materiau de base du piston est I’acier. Autrement dit, la jupe, la tete et le porte-segments du piston sont en acier. De preference, cet acier est un acier forge. - Le revetement de surface reducteur de frottement est en carbone amorphe type DLC (« diamond-like carbon » en anglais) a-C:H ou ta-C. - L’au moins un cordon de contact comporte au moins une sous-couche formee sous le revetement de surface reducteur de frottement.5 10 15 20 25 30 35 CA 03048544 2019-06-26 WO 2018/130779 PCT/FR2018/050052 4 - L’au moins un cordon de contact est depourvu de sous-couche formee sous Ie revetement de surface reducteur de frottement. - Le deuxieme cordon a un diametre superieur au premier cordon. - Parmi les cordons du porte-segments, seul le ou les cordons de contact comportent un revetement de surface reducteur de frottement. - Le porte-segments comprend deux cordons de contact. - Les deux cordons de contact sont le deuxieme cordon et un troisieme cordon. - Les deux cordons de contact sont le premier cordon et le deuxieme cordon. - Le revetement de surface reducteur de frottement est forme sur un unique secteur radial couvrant un angle d’au moins 30 degres. - Le revetement de surface reducteur de frottement est forme sur deux secteurs radiaux diametralement opposes par rapport a I’axe central et couvrant chacun un angle d’au moins 30 degres. - Le ou chaque secteur radial couvre un angle limite a 30 degres. - Le ou chaque secteur radial couvre un angle limite a 45 degres. - Le ou chaque secteur radial couvre un angle limite a 60 degres. - Le ou chaque secteur radial couvre un angle limite a 90 degres. - Le ou chaque secteur radial couvre un angle limite a 120 degres. - Le revetement de surface reducteur de frottement est forme sur 360 degres autour de I’axe central. - Le revetement de surface reducteur de frottement a une rugosite maximale Rz inferieure ou egale a 2 pm, de preference inferieure ou egale a 0,5 pm, obtenue par exemple par polissage ou pongage. - Le revetement de surface reducteur de frottement a une epaisseur, definie radialement a I’axe central, comprise entre 1 et 5 pm, de preference entre 2 et 3 pm. - Le revetement de surface reducteur de frottement a une epaisseur inferieure ou egale a 10 pm. - Le premier cordon est depourvu de revetement. - Les gorges sont depourvues de revetement. L’invention a egalement pourobjet une machine thermique, comprenant un piston tel que mentionne ci-dessus, et une contre-piece recevant le piston. Par exemple, la contre-piece peut etre en acier, en acier inoxydable, en fonte, en alliage d’aluminium, etc. De preference, la contre-piece comporte un revetement de surface reducteur de frottement en carbone amorphe type DLC.5 10 15 20 25 30 CA 03048544 2019-06-26 WO 2018/130779 PCT/FR2018/050052 5 Lorsque la machine thermique est un moteur, la contre-piece est une chemise. La chemise peut etre une chemise seche, solidaire d’un carter du bloc-cylindres. En alternative, la chemise peut etre une chemise humide, amovible par rapport au carter du bloc-cylindres, avec un liquide de refroidissement interpose entre la chemise et Ie carter. De preference, la chemise comporte un revetement de surface reducteur de frottement pour reduire I’usure et/ou Ie risque de grippage. Encore de preference, ce revetement est en carbone amorphe type DLC. A titre d’exemple non limitatif, la chemise et son revetement peuvent etre conformes aux enseignements du document WO2013/164690. L’invention a egalement pour objet un procede de revetement d’un piston tel que mentionne ci-dessus. Le procede est caracterise en ce qu’il comprend les etapes suivantes : une etape de positionnement d’un masque sur le porte-segments, et une etape de depot localise d’un revetement de surface reducteur de frottement a travers le masque, au moins sur I’au moins un cordon de contact. L’invention a egalement pour objet un procede de mise en oeuvre d’une machine thermique telle que mentionnee ci-dessus, caracterise en ce que la jupe et I’au moins un cordon de contact comportant le revetement de surface reducteur de frottement constituent les zones d’appui du piston dans la contre-piece. L’invention sera mieux comprise a la lecture de la description qui va suivre, donnee uniquement a titre d’exemple non limitatif et faite en reference aux dessins annexes sur lesquels : la figure 1 est une vue de cote, avec section partielle, d’un piston conforme a l’invention, du type piston court, ou le deuxieme cordon constitue un cordon de contact comportant un revetement de surface ; la figure 2 est une vue en perspective du piston de la figure 1 ; la figure 3 est une coupe partielle a plus grand echelle du porte-segments, montrant le deuxieme cordon ayant un diametre superieur a la jupe, ainsi qu’au premier et troisieme cordon ;5 10 15 20 25 30 35 CA 03048544 2019-06-26 WO 2018/130779 PCI7FR2018/050052 6 la figure 4 est une coupe partielle a plus grand echelle du deuxieme cordon, montrant une variante dans laquelle Ie deuxieme cordon comporte une souscouche formee sous Ie revetement de surface ; la figure 5 est une vue en perspective montrant un masque prevu pour recouvrir Ie piston lors du depot du revetement de surface ; la figure 6 est une coupe du masque dans Ie plan transversal defini par la ligne VI¬ VI a la figure 5 ; les figures 7, 8 et 9 sont des coupes analogues a la figure 6, montrant des variantes de masque ; la figure 10 est une vue analogue a la figure 5, montrant une autre variante de masque ; les figures 11 a 14 sont des coupes partielles analogues a la figure 3, montrant differentes variantes de piston ; la figure 15 est une vue en perspective analogue a la figure 2, montrant une variante dans laquelle Ie porte-segments comporte seulement deux cordons ; et la figure 16 est une vue analogue a la figure 2, montrant une variante dans laquelle Ie piston est du type piston long. Sur les figures 1 a 3 est represente un piston 1 conforme a I’invention. Le piston 1 est prevu pour equiper un moteur thermique, plus precisement un moteur a mouvement alternatif et combustion interne. Le piston 1 est dispose dans une chemise C d un bloc-cylindres B, partiellement representes uniquement a la figure 1 dans un but de simplification. De preference, la chemise C comporte un revetement de surface R reducteur de frottement en carbone amorphe type DLC. Le piston 1 est en materiau metallique, de preference en acier, en alliage d’aluminium, ou forme par assemblage de pieces en differents materiaux metalliques. Le piston 1 presente un axe central longitudinal X1, une hauteur H1 definie parallelement a I’axe X1 et un diametre D1 defini radialement a I’axe X1. Le piston 1 est un piston court, presentant une hauteur H1 inferieure a son diametre D1. Le piston 1 comprend une jupe 2, une tete 3 et un porte-segments 4. Le piston 1 est prevu pour recevoir des segments, non representes dans un but de simplification. Au sein du moteur, le piston 1 est anime d’un mouvement de translation alternatif suivant I’axe X1 dans la contre-piece formee par la chemise C. Plus precisement, le piston 1 se deplace dans la chemise C selon un mouvement principal de translation selon I’axe X1, et des mouvements secondaires qui peuvent se5 10 15 20 25 30 35 Le troisieme cordon 13 est situe a proximite de la jupe 2. CA 03048544 2019-06-26 WO 2018/130779 PCT/FR2018/050052 7 resumer par un mouvement lateral perpendiculaire a I’axe X1 et un mouvement de rotation autour d’un axe perpendiculaire a I’axe X1 (mouvement de basculement). II s’ensuit un guidage du piston 1 dans la chemise C grace a un contact entre sa jupe 2 et la chemise C, contact qui peut etre plus marque entre la chemise C et I’extremite inferieure de la jupe 2. Le mouvement de basculement et les deformations de la jupe 3 entralnent en plus un contact entre la chemise C et la tete 3 et/ou le porte-segments 4 du piston 1 cote basculement. La jupe 2 est constituee par une paroi globalement tubulaire centree sur I’axe X1, ayant un diametre externe D2. La jupe 2 est prevue pour guider le piston 1 dans la chemise C, et constitue une premiere zone d’appui Z2 du piston 1 dans la chemise C. La jupe 2 comporte de preference un revetement de surface reducteur de frottement. De preference, le revetement de la jupe 2 est en carbone amorphe type DLC. En alternative, le revetement de la jupe 2 peut etre en graphite ou tout autre materiau adapte a I’application visee. La tete 3 est constituee par une paroi qui s’etend transversalement a I’axe X1. La tete 3 est prevue pour etre disposee au contact des gaz de combustion, et recevoir les efforts dus a ladite combustion. Sur I’exemple des figures, la tete 3 est constituee par une paroi plane. En alternative, la tete 3 peut etre constituee par une paroi creuse, comportant une cavite borgne ouverte du cote exterieur. Le porte-segments 4 est situe entre la jupe 2 et la tete 3. Le porte-segments 4 comprend trois cordons 11, 12 et 13, ainsi que trois gorges 14, 15 et 16 prevues pour recevoir des segments. Chaque cordon 11, 12 et 13 est constitue par une surface cylindrique. Chaque gorge 14, 15 et 16 est constituee par une surface cylindrique en retrait par rapport aux cordons voisins, ainsi que deux surfaces planes annulaires reliees aux cordons voisins. Le premier cordon 11 est situe au voisinage immediat de la tete 3, en contact avec les gaz et le feu. Le deuxieme cordon 12 est situe dans la partie intermediaire du porte-segments 4 entre la jupe 2 et la tete 3, en etant legerement plus rapproche de la tete 3.5 10 15 20 25 30 35 CA 03048544 2019-06-26 WO 2(118/130779 PCT/FR2018/050052 8 La gorge 14 est situee entre les cordons 11 et 12. La gorge 14 est prevue pour recevoir Ie segment de feu, en contact avec les gaz et Ie feu. La gorge 15 est situee entre les cordons 12 et 13. La gorge 15 est prevue pour recevoir Ie segment d'etancheite, assurant I'etancheite totale des gaz, en bioquant ceux qui auraient passe Ie segment de feu. La gorge 16 est situee entre Ie cordon 13 et la jupe 2. La gorge 16 est prevue pour recevoir Ie segment racleur, assurant Ie raclage du lubrifiant a la surface de la chemise C. Dans les nouveaux concepts d'attelage mobile, Ie porte-segment 4 est susceptible de devenir une deuxieme zone d’appui Z4 du piston 1 dans la chemise C, autrement dit une deuxieme zone de contact et de frottement du piston 1 avec la chemise C. Dans Ie mode de realisation de I’invention illustre aux figures 1 a 3, le cordon 12 a un diametre D12 superieur a un diametre D2 minimal de la jupe 2. Ainsi, Ie cordon 12 est un cordon de contact constituant la deuxieme zone d’appui Z4 du piston 1 dans la chemise C, en complement de la premiere zone d’appui Z2 constituee par la jupe 2. De preference, Ie diametre D12 est superieur au diametre D2 moyen de la jupe 2, qui est susceptible de se deformer en fonctionnement. Par exemple, Ie diametre D12 peut etre superieur de 10 a 50 pm au diametre D2. En outre, Ie cordon 12 comporte un revetement de surface 20 reducteur de frottement, forme sur un secteur couvrant un angle de 360 degres autour de I’axe X1. Autrement dit, Ie revetement 20 est depose sur toute la circonference du cordon 12. Le revetement 20 permet de reduire le coefficient de frottement entre le cordon 12 et la chemise C, en contact et en mouvement I'une par rapport a I'autre. En outre, le revetement 20 permet de reduire fortement I'usure et/ou le risque de grippage. Comme montre a la figure 3, le diametre D12 du cordon 12 est considere sans le revetement 20. Pour sa part, le diametre D2 de la jupe 2 est considere sans les alesages et renfoncements. Plus generalement, dans le cadre de I’invention, le piston 1 comprend au moins un cordon de contact ayant un diametre superieur au diametre externe minimal de la jupe et comportant un revetement reducteur de frottement formee au moins sur un secteur radial couvrant un angle d’au moins 30 degres, et jusque sur un unique secteur couvrant un angle de 360 degres. Autrement dit, le revetement s’etend autour de I’axe X1 au moins sur un secteur radial a 30 degres, au plus sur un secteur a 360 degres, et peut s’etendre sur plusieurs secteurs radiaux couvrant chacun un angle d’au moins 30 degres.5 10 15 20 25 30 35 degres, autour de I’axe X1. CA 03048544 2019-06-26 WO 2018/130779 PCT/FR2018/050052 9 Dans Ie mode de realisation des figures 1 a 3, le revetement 20 est forme uniquement a la surface du cordon 12, sans deborder dans les gorges voisines 14 et 15. En effet, pour certaines applications et/ou pour certains materiaux, Ie revetement 20 present dans les gorges pourrait etre soumis a un phenomene d’arrachement, generant une pollution au contact entre Ie porte-segments 4 et la chemise C. En alternative, Ie revetement 20 peut etre forme a la surface du cordon 12 et dans les gorges voisines 14 et 15. Dans ce cas, Ie depot du revetement 20 est simplifie. En outre, Ie revetement 20 est forme sur toute la hauteur du cordon 12, definie parallelement a I’axe X1. En alternative, Ie revetement 20 peut etre forme seulement sur une partie de la hauteur du cordon 12, notamment en son centre. Cela permet d’eviter tout debordement du revetement 20 dans les gorges 14 et 15, tors de son depot sur Ie cordon 12. Le revetement 20 a une rugosite maximale Rz inferieure ou egale a 2 pm, de preference inferieure ou egale a 0,5 pm, obtenue par exemple par polissage ou ponpage. Le revetement 20 a une epaisseur, definie radialement a I’axe X1, de preference egale a 2 pm. En alternative, cette epaisseur peut etre comprise entre 1 et 5 pm, et de preference entre 2 et 3 pm. L’epaisseur du revetement 20 peut notamment varier en fonction du diametre D1. Par exemple, dans le cas ou le piston 1 equipe un moteur de vehicule poids lourd, il est envisageable que cette epaisseur aille jusqu’a 10 pm. De preference, le revetement 20 a une epaisseur constante, definie radialement a I’axe X1. En pratique, dans la zone d’appui Z4, le cordon 12 peut frotter contre la chemise C sur un seul secteur radial, et non sur toute sa circonference. Ainsi, il est suffisant de deposer le revetement 20 sur un unique secteur radial, couvrant un angle d’au moins 30 degres. En alternative, dans la zone d’appui Z4, le cordon 12 peut frotter contre la chemise C dans deux portions diametralement opposees. Dans ce cas, il est suffisant de deposer le revetement 20 sur deux secteurs radiaux diametralement opposes du cordon 12, couvrant chacun un angle d’au moins 30 degres. Selon d’autres alternatives, le revetement 20 peut etre depose sur un ou deux secteurs radiaux du cordon 12, couvrant chacun un angle limite a 45, 60, 90 ou 1205 10 15 20 25 30 35 CA 03048544 2019-06-26 WO 2018/130779 PCT/FR2018/050052 10 Le revetement 20 presente un coefficient de frottement inferieur au materiau constitutif du porte-segments 4. Ainsi, les frottements entre la chemise C et le cordon 12 pourvu du revetement 20 est reduit, en comparaison avec un cordon 12 depourvu de revetement 20. De preference, le revetement 20 est en carbone amorphe type DLC. Autrement dit, le revetement 20 est une couche de carbone hybride en sp2 ou sp3, avec ou sans hydrogene. Par exemple, le revetement 20 peut etre compose de ta-C, a-C:H ou ta-C:H. Encore de preference, le revetement 20 est en a-C:H. En alternative, le revetement 20 peut etre en graphite ou tout autre materiau adapte a I’application visee. De preference, le revetement 20 est homogene. Sur la figure 4, le deuxieme cordon 12 comporte une sous-couche 22 formee sous le revetement de surface 20. Par exemple, cette sous-couche 22 comporte une base Cr et/ou W et/ou Ni. Sur les figures 5 et 6 est illustre un exemple de procede de revetement d’un piston 1 conforme a I’invention, visant a deposer le revetement 20 sur le cordon 12. Le procede comprend au moins une etape de positionnement d’un masque 40 sur le piston 1, puis une etape de depot du revetement 20 sur le cordon 12 a travers le masque 40. Le procede peut comporter d’autres etapes sans sortir du cadre de I’invention. Le masque 40 est positionne sur le piston 1 selon un mouvement de translation T40 dirige suivant I’axe X1, comme illustre par une fleche a la figure 5. Le masque 40 recouvre alors au moins en partie le piston 1, lors du depot du revetement 20. Le masque 40 comprend une partie tubulaire 42 et une partie plane 43. Lorsque le masque 40 est positionne sur le piston 1, la partie 42 recouvre le porte-segments 4, tandis que la partie 43 recouvre la tete 3. Dans la partie plane 42, une portion intermediaire 44 comprend deux fentes 45 et 46 diametralement opposees, ainsi que deux zones de jonction 47 et 48 diametralement opposees. Les fentes 45 et 46 formees a travers le masque 40 permettent le depot du revetement 20 sur le cordon 12. Les zones 47 et 48 permettent de relier les parties 42 et 43. Comme montre a la figure 6, lorsque le masque 40 est positionne sur le piston 1, la fente 45 definit un secteur d’angle a1 correspondant au secteur radial 21 du revetement5 10 15 20 25 30 35 etapes suivantes, prises isolement ou en combinaison. CA 03048544 2019-06-26 WO 2018/130779 PCT/FR2018/050052 11 20, la fente 46 definit un secteur d’angle a2 correspondant au secteur radial 22 du revetement 20, la zone 47 definit un secteur d'angle 01 et la zone 48 definit un secteur d'angle 02, autour de I’axe X1. La geometric de la portion 44 du masque 40 determine la geometric du revetement 20. En particulier, la geometric des fentes 45 et 46 determine I’etendue des secteurs 21 et 22 du revetement 20 forme sur Ie cordon 12. Sur I’exemple de la figure 6, les angles a1 et a2 mesurent chacun 156 degres. En alternative, les angles a1 et a2 peuvent presenter des valeurs differentes, en fonction de I’etendue souhaitee pour les secteurs 21 et 22. Toujours sur I’exemple de la figure 6, les angles a1 et a2 sont identiques, de meme les angles 01 et 02 sont identiques, neanmoins il est envisageable de prevoir des angles differents pour definir des secteurs 21 et 22 differents. Ainsi, Ie masque 40 permet d’isoler les parties du piston 1 qu’il n est pas prevu de revetir, et de limiter Ie depot de revetement 20 aux portions souhaitees du cordon 12 et a la jupe 3. Le materiau du masque 40 peut etre choisi selon la technique de depot du revetement 20. Par exemple, le masque 40 peut etre realise en acier ou en aluminium. A titre d’exemple non limitatif, I’etape de depot du revetement 20 peut etre realisee selon les enseignements du document WO2012/156647. Selon la forme du piston 1, la nature des materiaux du piston 1 et de la chemise C, et la nature du contact, le frottement piston 1 I chemise C represente 20 a 30% des pertes par frottement moteur. Ainsi, le depot d’un revetement sur la jupe 2 et le cordon 12 peut etre valorise en terme de diminution de frottements, et done de consommation de carburant et d'emission de CO2. En premiere approche, la nouvelle geometric des pistons devrait conduire a attribuer entre 5 et 10% des pertes par frottement moteur au contact entre le cordon 12 et la chemise C. Dans ces conditions, le revetement 20 applique sur le cordon 12 devrait permettre de diminuer les pertes par frottement moteur de I'ordre de 2 a 5%. Avantageusement, le procede de revetement du piston 1 peut comporter les5 10 15 20 25 30 35 aux figures 11 a 16. Dans un but de simplification, les elements constitutifs du piston 1 CA 03048544 2019-06-26 WO 2018/130779 PCT/FR2018/050052 12 Avant I’etape de positionnement du masque 40, Ie procede peut comporter une etape de preparation de la surface du deuxieme cordon 12, par exemple par usinage ou polissage. Avant I’etape de depot du revetement 20, generalement avant I’etape de positionnement du masque 40, Ie procede peut comporter une etape de lavage du piston 1, et en particulier lavage du cordon 12 destine a recevoir Ie revetement 20. Apres I’etape de depot du revetement 20, Ie procede peut comporter une etape de finition de la surface externe du revetement 20, par exemple par polissage. Des variantes de masques 40 pour la fabrication d’un piston 1 conforme a I’invention sont montres aux figures 7 a 10. Dans un but de simplification, les elements constitutifs de ces masques 40 comparables au masque 40 des figures 5 et 6 portent les memes references numeriques, et seules les differences sont detaillees ci-apres. Sur la figure 7, les zones de jonction 47 et 48 sont decalees radialement par rapport au reste du masque 40. Ainsi, Ie masque 40 comporte une unique fente 45 permettant de former Ie revetement 20 sur un secteur a 360 degres autour de I’axe X1, comme pour Ie piston 1 des figures 1 a 3. Sur la figure 8, Ie masque 40 comporte une unique fente 45 presentant un angle a1 de 30 degres. Ainsi, Ie masque 40 permet de deposer Ie revetement sur un unique secteur radial 21 limite a 30 degres. Sur la figure 9, I’angle a1 mesure 90 degres, tandis que I’angle a2 mesure 110 degres. Les fentes 45 et 46 ont des geometries differentes. Sur la figure 10, la partie tubulaire 42 est plus allongee de maniere a recouvrir la jupe 2. Ainsi, la jupe 2 peut recevoir un revetement different du cordon 12, ou etre depourvue de revetement. En alternative, la partie tubulaire 42 peut etre plus ou moins allongee, et done recouvrir une hauteur plus ou moins importante de la jupe 2. D’autres modes de realisation d’un piston 1 conforme a I’invention sont montres5 10 15 20 25 30 35 CA 03048544 2019-06-26 WO 2(118/130779 PCT7FR2018/050052 13 comparables a ceux du premier de realisation decrit plus haut portent les memes references numeriques, et seules les differences sont detaillees ci-apres. Sur la figure 11, Ie premier cordon 11 est Ie cordon de contact ayant un diametre D11 superieur au diametre D2 minimal de la jupe 2 et pourvu d’un revetement 10 reducteur de frottement. Sur la figure 12, Ie troisieme cordon 13 est Ie cordon de contact ayant un diametre D13 superieur au diametre D2 minimal de la jupe 2 et pourvu d’un revetement 30 reducteur de frottement. Sur la figure 13, Ie premier cordon 11 et Ie deuxieme cordon 12 sont les cordons de contact ayant des diametres D11 et D12 superieurs au diametre D2 minimal de la jupe 2 et pourvus de revetements 10 et 20 reducteurs de frottement. Dans ce cas, Ie masque 40 utilise lors du depot des revetements 10 et 20 peut comporter deux portions 44 superposees, munies de fentes 45 et 46. En alternative, les revetements 10 et 20 peuvent etre deposes successivement en utilisant deux masques 40 differents. De preference, Ie revetement 10 est constitue du meme materiau que Ie revetement 20. Optionnellement, Ie cordon 11 peut comporter au moins une sous-couche formee sous Ie revetement 10, comme pour Ie revetement 20. Sur la figure 14, Ie deuxieme cordon 12 et Ie troisieme cordon 13 sont les cordons de contact ayant des diametres D12 et D13 superieurs au diametre D2 minimal de la jupe 2 et pourvus de revetements 20 et 30 reducteurs de frottement. Sur la figure 15, Ie porte-segments 4 comporte uniquement deux cordons 11 et 12, et pas de cordon 13. Seul Ie deuxieme cordon 12 est pourvu d’un revetement 20 reducteur de frottement. Le porte-segments 4 regoit un segment de feu et d’etancheite dans la gorge 14 et un segment racleurdans la gorge 15. Sur la figure 16, le piston 1 est un piston long, presentant une hauteur H1 superieure a son diametre D1. En alternative, le piston 1 peut presenter une hauteur H1 egale au diametre D1 sans sortir du cadre de I’invention.CA 03048544 2019-06-26 WO 2018/130779 PCT/FR2018/050052 14 Par ailleurs, Ie piston 1 et Ie masque 40 peuvent etre conformes differemment des figures 1 a 16 sans sortir du cadre de I’invention. En outre, les caracteristiques techniques des differents modes de realisation et variantes mentionnes ci-dessus peuvent etre, en 5 totalite ou pour certaines d’entre elles, combinees entre elles. Ainsi, Ie piston 1 peut etre adapte en termes de cout, de fonctionnalites et de performance.

Claims (17)

15 REVENDICATIONS 1. Piston de moteur thermique, comprenant : - une jupe qui est prévue pour guider le piston en translation suivant un axe 5 central dans une contre-pièce et constitue une première zone d’appui du piston dans la contre-pièce, - une tête qui s’étend transversalement à l’axe central et est prévue pour être disposée au contact des gaz de combustion, et - un porte-segments qui comprend au moins deux cordons et au moins deux 10 gorges prévues pour recevoir des segments, incluant un premier cordon jouxtant la tête et un deuxième cordon situé entre le premier cordon et la jupe, caractérisé en ce que au moins un des aux moins deux cordons soit un cordon de contact ayant un diamètre supérieur à un diamètre minimal de la jupe afin de 15 constituer une deuxième zone d’appui du piston dans la contre-pièce, en ce que l’au moins un cordon de contact comporte un revêtement de surface réducteur de frottement, formé au moins sur un secteur radial couvrant un angle d’au moins 30 degrés, et jusque sur un unique secteur couvrant un angle de 360 degrés, 20 et en ce que le diamètre dudit au moins un cordon de contact est considéré sans le revêtement de surface, et le diamètre minimal de la jupe est considéré sans un alésage de la jupe.

2. Piston selon la revendication 1, caractérisé en ce que le diamètre de l’au moins un 25 cordon de contact soit supérieur à un diamètre moyen de la jupe.

3. Piston selon l’une quelconque des revendications 1 ou 2, le piston est un piston court, présentant une hauteur inférieure à son diamètre. 30

4. Piston selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le matériau de base du piston est l’acier.

5. Piston selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le revêtement de surface réducteur de frottement est en carbone amorphe type DLC 35 a-C:H. CA 3048544 Date reçue / Received date 2024-07-2616

6. Piston selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le revêtement de surface réducteur de frottement est en carbone amorphe type DLC ta-C. 5

7. Piston selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l’au moins un cordon de contact comporte au moins une sous-couche formée sous le revêtement de surface de frottement.

8. Piston selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le 10 deuxième cordon a un diamètre supérieur au premier cordon.

9. Piston selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que parmi les cordons du porte-segments, seul le ou les cordons de contact comportent un revêtement de surface réducteur de frottement. 15

10. Piston selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le porte-segments comprend un unique cordon de contact.

11. Piston selon la revendication 10, caractérisé en ce que l’unique cordon de contact 20 est le deuxième cordon.

12. Piston selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le porte-segments comprend deux cordons de contact. 25

13. Piston selon la revendication 12, caractérisé en ce que les deux cordons de contact sont le deuxième cordon et un troisième cordon, le troisième cordon étant situé entre le deuxième cordon et la jupe.

14. Piston selon la revendication 12, caractérisé en ce que les deux cordons de 30 contact sont le premier cordon et le deuxième cordon.

15. Machine thermique, comprenant : - un piston selon l’une quelconque des revendications 1 à 14, et - une contre-pièce recevant le piston. 35 CA 3048544 Date reçue / Received date 2024-07-2617

16. Machine thermique selon la revendication 15, caractérisée en ce que la contrepièce comporte un revêtement de surface réducteur de frottement en carbone amorphe type DLC. 5

17. Procédé de revêtement d’un piston selon l’une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que le procédé comprend les étapes suivantes : - une étape de positionnement d’un masque sur le piston, et - une étape de dépôt localisé d’un revêtement de surface réducteur de frottement à travers le masque, au moins sur l’au moins un cordon de 10 contact. CA 3048544 Date reçue / Received date 2024-07-26