Piston pour cylindre de moteur. L'invention a pour objet un piston pour cylindre de moteur, avec tête rigide et man chon rendu élastique par une fente longitu dinale.
Ce piston est caractérisé en ce qu'il pré sente des pièces reliant la tête rigide avec le manchon, ces pièces étant rigides dans la di rection axiale et élastiques dans la direction radiale, et aboutissant au manchon de chaque côté de sa fente longitudinale.
De cette façon, les deux éléments du pis ton (tête et manchon) sont reliés solidement ensemble sans préjudice de la plus complète élasticité du manchon qui peut s'adapter au cylindre du moteur dans les conditions .de fonctionnement.
Sur les dessins annexés sont représentées, à titre d'exemple, quelques formes d'exécu tion du piston selon l'invention.
La fig. 1 est une élévation latérale d'une première forme d'exécution constituée par un piston obtenu en une seule pièce par coulée; Fig. 2 en est une coupe axiale par un plan qui passe par l'axe des coussinets du tourillon; Fig. 3 en est une coupe axiale par un plan perpendiculaire au plan de coupe de la fig. 2; Fig. 4 en est une -coupe transversale sui vant la ligne 4-4 de la fi-. 2; Fig. 5 en est une coupe transversale sui vant la ligne 5-5 de la fig. 2;
Fig. 6 est une coupe axiale d'une seconde forme d'exécution avec manchon rapporté, dont la F'ig. 7 est la vue d'extrémité; Fig. 8 à 13 montrent d'autres formes d'exécution constituées par des pistons mou lés en une seule pièce; Fi-. 14 à 16 se rapportent à des formes d'exécution, dans lesquelles la contraction élastique,du manchon est limitée; Fig. 17 montre une autre forme -d'exécu tion avec manchon rapporté sur la tête ri gide, et Fig. 18 et 19 montrent un détail et la con nexion élastique entre la tête et le manchon de deux autres formes d'exécution.
Dans la forme d'exécution -des fig. 1 à 5, le piston est constitué, d'une part, par une tête rigide comprenant un fond 1, une cou ronne 2 parcourue extérieurement par des gorges 8 pour des segments élastiques et, d'autre part, par un manchon lisse 4. Du fond 1, parcouru à l'intérieur par des ner vures 5, et -de la couronne 2, sont solidaires des blocs 6, 6' percés de trous coaxiaux qui constituent des coussinets pour le tourillon de la bielle.
Pour relier solidement les deux blocs 6, 6' avec le fond 1 et avec la couronne 2, la tête -du piston comprend des ailettes 7, 7' qui se prolongent dans l'espace limité par le man chon 4 et qui se relient à ce manchon en deux régions longitudinales.
De l'autre côté, par rapport à l'axe des blocs 6, 6', le manchon 4 est parcouru par une fente longitudinale 8 et deux flèches 9, 9' se relient à la surface interne :du manchon de part et d'autre -de cette fente, ces flèches par tant de la tête, où elles sont reliées au fond 1 et à la couronne 2 et s'étendant dans l'es pace limité par le manchon 4.
Les deux flèches 9, 9' sont relativement larges et minces et leur côté le plus large est substantiellement parallèle à un plan dia métral,de symétrie du piston.
Le manchon 4 et la couronne 2 sont sépa rés l'un de l'autre par un intervalle 10 qui entoure les blocs 6, 6' -du côté le plus éloigné du fond 1 et qui s'étend sur une grande par tie -de la circonférence, jusque contre les flans extérieurs des ailettes 7, 7' entre les quelles, comme visible à la fig. 5, la paroi comporte urne nervure interne 11 qui relie le manchon 4 à la couronne 2.
Cette nervure 11 et les ailettes 7, 7' écar- tées l'une de l'autre et qui s'étendent -sur une certaine longueur dans la direction longitudi nale du manchon 4, créent entre la tête et le manchon -du piston une liaison rigide limitée à une région étroite -du manchon, dont le reste peut, au contraire, céder élastiquement à cause de la fente 8 et de sa séparation cir- conférentielle par rapport à la tête.
En effet, les flèches 9, 9', tout en servant à relier, dans la direction axiale, la tête -du piston avec le manchon 4, n'entravent pas la. 4éformabilité transversale du manchon 4 à cause de leur flexibilité due à leur longueur et à leur fai ble section, et à cause de leur position.
La nervure 11 pourrait aussi être sup- primée,dans lequel cas l'intervalle 10 se pro longerait entre les ailettes 7, 7'.
Les ailettes 7, 7' peuvent être plus ou moins écartées l'une de l'autre et être reliées au manchon 4 sur une portion plus ou moins longue; il pourrait aussi y avoir une seule ailette ou elles pourraient être en nombre plus grand que deux. De façon analogue, les flèches 9, 9' peuvent avoir une longueur plus ou moins grande.
Le piston décrit possède donc la rigidité nécessaire dans la tête et dans un secteur plus ou moins étendu du manchon 4, où s'exerce la pression latérale la plus forte, tandis que pour le reste le manchon 4 peut se déformer librement dans la direction radiale en lais sant inaltérée la position relative des coussi nets 6, 6' pour le tourillon.
On peut -donc don ner à .ce manchon un diamètre légèrement su périeur à celui du cylindre, pour assurer son parfait contact avec la surface interne du cy lindre, même après une .certaine usure, ce qui fait que malgré les variations dues à l'échauf fement, le piston ne se coince pas dans le cylindre.
Le manchon, au lieu d'@être moulé en une seule pièce avec la tête, pourrait former une pièce à part et être fixé à une carcasse que comprend la tête du piston.
Une forme U'exécution..de ce type est re présentée .dans les fia. 6 et 7 où 1 indique encore le fond -du piston, -2 sa couronne rai nurée et 6, 6' les coussinets pour le tourillon de la bielle. Les ailettes 7, 7' qui relient ces coussinets 6, 6' avec le fond 1 et avec la cou ronne 2, ainsi que les flèches 9, 9', forment une seule pièce avec la couronne 2 et elles sont limitées, le long de leurs bords exté rieurs, par des portions .de surfaces cylin- driques qui forment les appuis pour le mon tage du manchon 4'.
Dans la forme d'exécution représentée, les ailettes 7, 7' sont réunies à l'extrémité ex terne par un secteur cylindrique 11' qui peut être relié ou non à la couronne 2 et qui cons titue l'appui pour le manchon 4', les flèches 9, 9' formant à leur extrémité libre -des pattes constituées par .des appendices repliés 12, 12'. Les ailettes 7, 7' pourraient aussi être s6pa- rées l'une de l'autre sur leurs bords externes et former éventuellement des expansions sur lesdits bords; lesdites flèches 9, 9' pourraient comporter, à leur extrémité, des portions -de forme différente pour leur connexion avec le manchon 4'.
Ce manchon 4', qui peut être en métal laminé ou tréfilé, est fixé aux ailettes 7, 7' ou au secteur 11' et aux flèches 9, 9' à l'aide de vis ou rivets 13 engagés dans des trous cor respondants du manchon et des ailettes ou des flèches.
Les fig. 8 et 9 montrent, en -coupe axiale, deux formes d'exécution analogues à ,celle re présentée dans les fig. 1 à 5, avec la diffé rence que l'union élastique entre la tête ri gide 1, 2 -et le manchon 4, -dans la région parcourue par la fente longitudinale 8, est effectuée par des flèches 16, chacune reliée par une extrémité au manchon 4 et par l'au tre extrémité à un des ,coussinets 6, 6' soli daires du fond 1 et,de la couronne 2.
Les flèches 16 doivent être suffisamment flexibles dans la direction transversale .du manchon 4, ce qui est obtenu soit à cause .de leur faible section transversale, soit à cause de leur longueur, soit à cause ,de ces deux -con ditions à la fois, tandis que dans la direction longitudinale du piston, les flèches ont des dimensions suffisantes à assurer une con nexion rigide entre la tête rigide et le man chon.
Les flèches 16 partent des blocs 6, 6' et elles sont déviées pour se relier au manchon 4 à, proximité du bord adjacent à la couronne 2 (fig. 8) ou à proximité du bord opposé (fig. 9).
Ces flèches 16, comme celles 9, 9' .des formes d'exécution décrites précédemment, sont relativement larges et minces et dispo sées avec leur côté le plus large substantielle ment parallèle à un plan diamétral -de symé trie -du piston.
Dans les fig. 10 et 11, qui montrent res- pectivement en coupe axiale et en vue d'extré mité une autre forme d'exécution du piston, le manchon 4 et la couronne 2 sont séparés par un intervalle 10 qui s'étend sur toute la circonférence, et lesdites parties sont reliées par les coussinets 6, 6' qui, d'une part, se re lient au fond 1 par -des ailettes 17, 17' et, d'autre part, se relient au manchon 4 par des ailettes 7, 7'.
L'union élastique avec le manchon 4, aux deux côtés de la fente longitudinale 8, est ef fectuée par deux lames 18, 18' parallèles au plan axial perpendiculaire à l'axe -du tou rillon, ces lames se reliant, par une extrémité, avec le manchon 4 dans la région comprise entre les racines -des ailettes 7, 7' et, par l'au tre extrémité, avec le manchon 4 de part et d'autre -de la fente 8.
,Ces lames 18, 18' sont séparées des cous sinets 6, 6', étant percées -de trous où pren nent place avec jeu lesdits coussinets, et, à -cause de leur faible épaisseur et -de leur lon gueur, elles permettent au manchon 4 de cé der élastiquement dans la direction transver sale.
Les fig. 12 et 13 montrent, en coupe axiale, .deux formes d'exécution qui diffèrent de la farine d'exécution représentée dans les fig. 1 à 5 par la façon -de relier é lastiquement le manchon 4 à la tête rigide. Dans le piston de la fig. 12, les flèches 9 sont reliées, par une extrémité, au manchon 4 et, par l'autre extrémité, aux ailettes 17 qui relient le fond 1 et 1a couronne 2 aux blocs 6 constituant les coussinets pour le tourillon.
Dans le piston de la fi-. 13, les flèches 9 sont reliées, par une extrémité, au manchon 4 et, par l'autre extrémité, à la couronne 2.
Les fig. 14 et 15 montrent, respective ment en coupe axiale et en vue d'extrémité, une forme d'exécution semblable à celle re présentée dans les fig. 1 à 5, mais dans la quelle la déformation élastique du manchon 4 ne peut pas dépasser une valeur détermi née.
Dans ce but, vis-à-vis du bord intérieur des flèches 9, 9' sont ménagées, sur les flancs des coussinets 6, 6', des saillies 19, 19' contre lesquelles les flèches 9, 9' viennent appuyer lorsque la manchon 4 a subi la déformation maximum voulue.
De cette façon, le manchon 4 peut céder seulement jusqu'à un certain point et, en fixant convenablement la distance qui existe dans les conditions -de repos entre les bords en regard des saillies 19, 19' et des flèches 9, 9', -on peut obtenir que la -déformation élasti que du manchon 4, lorsqu'il -est en fonction dans le cylindre, ne dépasse pas la limite d'élasticité du métal. On évite ainsi la pos sibilité que, dans le cas où le cylindre est fortement chauffé, le métal du manchon 4 subisse une déformation permanente sous une sollicitation excessive due à un fonctionne ment anormal.
Le piston représenté en fig. 16 présente, dans le même but, des appendices 20, 20' qui font saillie des -coussinets 6, 6'.
Ce résultat peut naturellement être at teint aussi à l'aide d'arrêts disposés en un point quelconque de la partie du - piston qui est rigidement reliée à la tête et sur lesquels le manchon 4 prendra appui après une défor mation d'une ampleur :déterminée. Au lieu d'employer cumulativemuent, comme dans les fig. 14 et 15, -des arrêts 19 et 20, on pour rait aussi adopter seulement l'un des deux types,de -ces arrêts.
Le même résultat peut aussi être réalisé, comme on le voit en fig. 17, aussi bien dans le -cas de pistons moulés en une seule pièce que dans le cas de pistons avec manchon élas tique rapporté, en munissant les coussinets 6, 6' de languettes rapportées 24 qui s'enga gent dans des logements 25 dont est pourvue la face interne du manchon 4', de part et d'autre de sa fente longitudinale.
Dans ce cas, en laissant un jeu convenable entre les extrémités des languettes 24 et le fond des logements 25, on obtient une connexion élas tique entre la tête rigide et le manchon élasti que dans la région de la fente longitudinale 8 et en même temps la limitation des contrac tions du manchon avant qu'elles dépassent la limite élastique du métal.
Enfin, pour améliorer l'élasticité de la connexion entre la tête rigide -du piston et le manchon élastique 4 -ou 4', il est utile de -don ner aux organes qui réalisent cette connexion, une forme qui assure une flexion progressive et, en particulier, de donner aux flèches une section transversale progressivement décrois sante à partir,de leur attache à la tête rigide.
Dans les fig. 18 et 19 est représenté ce détail pour les flèches 9, 9' de deux pistons analogues à -celui représenté aux fig. 1 à 5.
Dans le piston -de la fig. 18, chaque flèche a une épaisseur décroissante, tandis que dans le piston -de la fig. 19 les flèches 9 ont une largeur décroissante. Ces -conditions peuvent être combinées entre elles et appliquées sé parément ou cumulativement à -des flèches de forme différente .destinées à relier élastique- ment le manchon 4 à la tête rigide du piston.
Dans toutes les formes d'exécution dé- crites, le corps -du piston est effectivement élastique, de sorte qu'il peut être introduit déjà élastiquement déformé dans le cylindre du moteur, c'est-à-dire que le manchon 4 ou 4' du piston peut avoir, avant son introduc tion dans le cylindre, un diamètre extérieur légèrement plus grand que le diamètre inté rieur du cylindre.
Il est par conséquent utile, pour réaliser les meilleures conditions d'herméticité du piston, que son corps ait une section exacte ment circulaire et qu'il soit coaxial aux seg ments élastiques de la tête rigide lorsque le piston se trouve dans les conditions normales -de fonctionnement, c'est-à-dire lorsque le pis ton est logé à l'intérieur du cylindre du mo teur et qu'il est dilaté par suite,de l'échauf fement auquel il est soumis.
A cet effet, il est nécessaire -de-construire le manchon 4, de façon qu'à froid il soit ex centré -du côté de la fente longitudinale, d'une quantité correspondant à la déforma tion qu'il doit subir pour son introduction dans le cylindre et après la dilatation -due à son échauffement. Une telle condition peut être réalisée de plusieurs façons.
On peut, par exemple, fabriquer le piston avec le manchon d'un diamètre exactement égal au diamètre intérieur -du cylindre, en ayant soin que, pendant la coulée ou pendant la trempe, ou pendant ces deux opérations, le métal soit refroidi plus tôt à l'intérieur qu'à l'extérieur, par exemple en injectant un fluide froid à l'intérieur du piston.
On ménage ensuite la coupe pour former l'intervalle 10 qui sépare le manchon 4 .de la tête rigide et la coupe former la fente lon gitudinale 8 du manchon 4, après quoi ce manchon se dilate, en prenant la forme lé gèrement ovale et excentrée qui disparaîtra ensuite, lorsque le piston sera introduit dans le cylindre et qu'il sera échauffé.
Il est aussi possible d'effectuer les sépa rations avant la trempe et d'introduire dans la fente longitudinale 8 du manchon 4 une pièce d'épaisseur plus grande que la largeur de la fente, de façon à donner au manchon 4 l'excentricité voulue. On effectue ensuite la trempe en provoquant l'échauffement et le refroidissement, de façon telle que les varia tions thermiques se produisent en même temps aussi bien à l'intérieur qu'à l'extérieur du piston, en plongeant en position convena ble le piston dans le fluide froid. De cette fa çon, on stabilise la forme excentrée que le manchon 4 a pris par suite de l'introduction d'une pièce auxiliaire dans .sa fente longitu dinale 8 et qui disparaîtra lorsque le piston sera placé dans le cylindre.
Ou bien, après avoir effectué la coupe pour séparer la tête rigide du manchon 4 et la fente longitudinale 8 dudit manchon, on provoquera par des moyens mécaniques une déformation permanente du manchon 4 dans sa position dilatée et excentrée.
Dans toutes les formes d'exécution repré sentées, lorsque le piston n'est pas dans le cylindre, le manchon 4 a une forme excentrée et un diamètre légèrement plus grand que le diamètre intérieur -du cylindre, tandis qu'a près l'introduction forcée du piston dans le cylindre et lorsqu'il est échauffé, le manchon prend une section pratiquement circulaire qui s'adapte en tous points à la surface interne du cylindre.