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REVENDICATIONS
1. Procédé de fabrication d'un segment de piston comprenant le fait de réaliser une ébauche de segment dont le diamétre de la surface périphérique extérieure est supérieur et le diamètre de la surface périphérique intérieure est inférieur à ceux que doit présenter le segment terminé, de découper une fente dans l'ébauche de segment pour réaliser deux extrémités libres et d'usiner les surfaces périphériques intérieure et extérieure de l'ébauche de segment, caractérisé en ce que, après l'opération de découpage de la fente, on maintient l'ébauche de segment en position fermée par application d'une force uniquement à chacune des extrémités libres de l'ébauche de segment,
puis on serre une ou plusieurs des ébauches de segment dans la position fermée entre un élément de serrage fixe et une pièce annulaire de serrage appartenant à une tête d'usinage en approchant la tête d'usinage de la ou des ébauches de segment pour amener l'élément annulaire de serrage en engagement avec l'ébauche de segment ou une ébauche de segment, et en ce que l'opération d'usinage comprend le déplacement de parties intérieure et extérieure de la tête d'usinage portant des outils d'alésage et de tournage respectifs disposés respectivement à l'intérieur et à l'extérieur de l'élément annulaire de serrage, ce déplacement étant axial par rapport à l'élément annulaire de serrage jusqu'à une position permettant l'usinage du ou des ébauches de segment,
puis la rotation des parties intérieure et extérieure de la tête d'usinage pour simultanément usiner les surfaces périphériques intérieure et extérieure de la ou des ébauches de segment de façon à les rendre circulaires.
2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que l'opération d'usinage comprend le fait de faire tourner les outils d'alésage et de tournage en synchronisme en contact avec des points respectifs des surfaces intérieure et extérieure de l'ébauche de segment, respectivement, les points étant situés sur un rayon commun de l'ébauche de segment, tout en tournant autour de celleci.
3. Procédé suivant l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que, avant de serrer l'ébauche ou les ébauches de segment, on les centre en déplaçant deux bras à partir d'une position rétractée dans laquelle ils sont placés symétriquement par rapport à un plan dans lequel se trouve la position désirée du centre de l'ébauche et des ébauches de segment fermées, lorsqu'elles sont serrées, et qui est perpendiculaire au plan ou aux plans de la ou des ébauches de segment, de quantités égales, vers une position dans laquelle ces bras coopèrent avec la ou les ébauches de segment pour les centrer.
4. Appareil pour la mise en oeuvre du procédé suivant la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens (51) pour maintenir les deux extrémités libres de l'ébauche de segment en position fermée par application d'une force à chacune des extrémités libres de l'ébauche de segment seulement, et une tête d'usinage (78) présentant un élément annulaire de serrage (80) et qui est montée de façon à pouvoir se déplacer en direction de l'ébauche de segment pour amener l'élément annulaire de serrage en engagement avec l'ébauche de segment et serrer les faces latérales de cette dernière entre l'élément annulaire (80) et un élément de serrage fixe (60), la tête d'usinage (78) comprenant également des parties intérieure et extérieure (79; 82) portant respectivement des outils d'alésage et de tournage (91;
92), ces parties intérieure et extérieure étant coaxiales à l'élément annulaire de serrage (80) et étant disposées à l'intérieur et à l'extérieur, respectivement, de celui-ci, et étant mobiles axialement par rapport audit élément annulaire de serrage (80) et rotativement par rapport à ce dernier pour réaliser l'usinage.
5. Appareil suivant la revendication 4, caractérisé par le fait que l'élément annulaire de serrage (80) comprend une première partie annulaire présentant, à une extrémité, une face (87) destinée à coopérer avec l'ébauche de segment et présentant, à son extrémité opposée, une surface convexe en forme de segment de sphère (88) dont le centre se trouve dans le plan de la face (87) et une seconde partie annulaire (90) ayant, à une extrémité, une surface concave en forme de segment de sphère (89) dont le centre et le rayon de courbure sont sensiblement les mêmes que ceux de ladite surface convexe en forme de segment de sphère (88) et qui coopère avec elle pour permettre un mouvement angulaire relatif desdites première et seconde parties autour du centre.
6. Appareil suivant l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé par le fait que l'élément annulaire de serrage (80) est sollicité par des moyens élastiques (85) vers une position dans laquelle une face de l'élément annulaire de serrage s'étend axialement au-delà des outils d'alésage et de tournage (91; 92), lé serrage de l'ébauche de segment entre l'élément annulaire de serrage (80) et l'élément fixe de serrage (60) étant assuré par l'action des moyens élastiques de rappel (85) lorsque les parties intérieure et extérieure (79; 82) de la tête d'usinage (78) sont déplacées en direction de l'ébauche de segment afin de déplacer les outils d'alésage et de tournage (91; 92) en regard des surfaces périphériques intérieure et extérieure de l'ébauche de¯ segment pour en assurer l'usinage.
7. Appareil suivant l'une des revendications 4 à 6, caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens de serrage comprenant deux bras mobiles (73) qui peuvent être déplacés - à partir d'une position rétractée dans laquelle les bras sont situés de part et d'autre du plan dans lequel se trouvent les positions requises du centre de l'ébauche de segment fermée, lorsqu'elle est serrée, et qui est perpendiculaire à ce plan de l'ébauche de segment - de quantités égales, pour être amenés dans une position dans laquelle les bras coopèrent avec l'ébauche de segment pour centrer celle-ci.
8. Segment de piston obtenu par le procédé suivant l'une des revendications 1 à 3.
9. Segment de piston selon la revendication 8, caractérisé par le fait qu'il présente une fente qui y est découpée pour former deux extrémités libres, un trou étant pratiqué au voisinage de chaque extrémité libre et s'étendant parallèlement à l'axe du segment de piston.
La présente invention a pour objet un procédé de fabrication d'un segment de piston comprenant le fait de réaliser une ébauche de segment dont le diamètre extérieur est supérieur et le diamètre intérieur est inférieur à ce qui est désiré pour le segment fini, à couper une fente dans l'ébauche de segment pour former deux extrémités libres, puis à usiner les surfaces périphériques intérieure et extérieure de l'ébauche de segment, ce procédé étant appelé ci-après procédé du type mentionné; I'invention a également pour objet un appareil pour la mise en oeuvre du procédé du type mentionné et un segment de piston pour des moteurs ou compresseurs à mouvements alternatifs.
Il est à remarquer que, lorsqu'un segment de piston, en particulier mais non exclusivement un segment de compression qui présente une seule fente, de section droite rectangulaire ou de toute autre section droite connue ou convenable, est monté dans un moteur, la périphérie extérieure du segment doit être circulaire et doit exercer une pression élastique vers l'extérieur de telle manière qu'il maintienne un contact étanche avec l'alésage du cylindre sur toute sa périphérie. Lorsque le segment et l'alésage sont neufs, la fente doit être faible ou même fermée.
Il est également désirable que, au fur et à mesure que l'alésage du cylindre et/ou le segment de piston s'usent au cours de la marche du moteur, le contact étanche élastique entre le segment et l'alésage soit maintenu sur toute la périphérie, encore qu'il soit évident que, lorsque le diamètre du segment augmente de 0,5% par exemple, le jeu augmentera de façon correspondante. En outre, pour réaliser une bonne étanchéité et réduire le frottement, il est désirable que la force élastique dirigée vers l'extérieur soit aussi uniforme que possible sur toute la périphérie.
Dans la description qui suit et dans les revendications, le terme diamètre est utilisé pour désigner les surfaces périphériques intérieure et extérieure d'une ébauche de segment, bien que ces surfaces périphériques de l'ébauche puissent ne pas être absolument circulaires mais puissent, avant l'usinage, être légèrement ovales ou ellipti
ques. Néanmoins, les surfaces périphériques de l'ébauche de segment seront approximativement circulaires, de sorte que le terme de diamètre sera utilisé dans un but de commodité. Aussi les références, dans la description et dans les revendications, au diamètre de l'ébauche de segment doivent-elles être considérées en conséquence.
Le terme fermé utilisé ici pour définir l'état de l'ébauche de segment présentant une fente désigne l'état de l'ébauche selon lequel la fente est réduite, par comparaison avec une position de l'ébauche de segment dans laquelle elle est libre, non soumise à des forces extérieures, ou dans laquelle les extrémités libres butent légèrement l'une contre l'autre. Dans la plupart des cas, cependant, il reste encore un petit jeu entre les extrémités libres à l'état fermé. Le segment terminé, lorsqu'il est contracté pour s'adapter à un alésage de cylindre, peut être dans l'état fermé tel que défini ci-dessus.
Le terme circulaire utilisé ici pour désigner l'usinage d'une ou de plusieurs ébauches de segment serrées doit être considéré comme signifiant que la circularité se trouve dans les limites des tolérances que les moyens d'usinage sont capables d'atteindre.
Jusqu'à présent, afin de résoudre ce problème, les segments de piston ont été réalisés par l'un ou l'autre de deux procédés du type mentionné, qui peuvent être décrits comme suit.
Selon la première méthode, le segment de piston est usiné de façon à avoir ses diamètres intérieur et extérieur tous deux circulaires avant que soit découpée la fente. La fente est alors découpée et le segment de piston est formé à chaud en le plaçant sur un mandrin et en le soumettant à une haute température, de telle manière qu'il soit dilaté dans sa limite d'élasticité afin de recevoir un écartement permanent. La valeur de celui-ci est telle que, lors du montage du segment de piston dans un moteur, la fente étant fermée, le diamètre extérieur est circulaire et que le segment a une force élastique intrinsèque qui le maintient en contact avec l'alésage du cylindre.
La seconde méthode connue consiste à tourner le segment de piston avant de couper sa fente, de telle manière que ses diamètres intérieur et extérieur ont une forme non circulaire, conditionnée habituellement par la forme d'une came de la machine dont l'outil de coupe suit le mouvement du suiveur de came. Une fente est alors coupée, agencée de façon que, lors du montage, lorsque cette fente est fermée, la périphérie extérieure du segment soit circulaire et exerce une force élastique extérieure.
Cette dernière méthode présente l'inconvénient que les calculs de la forme non circulaire impliquent que le matériau soit homogène, ce qui, en pratique, n'est jamais le cas.
Il a été proposé, dans l'exposé de la République fédérale allemande No 1025751, un procédé du type susmentionné dans lequel on utilise une pluralité de rouleaux agencés de façon à être espacés les uns des autres autour de la périphérie extérieure de l'ébauche de segment pour resserrer et maintenir cette dernière, L'usinage étant réalisé par une meule à rectifier rectifiant la surface périphérique extérieure de l'ébauche de serment.
Cette machine présente de nombreux et sérieux désavantages: tout d'abord, les extrémités libres de l'ébauche de segment ne sont pas maintenues à la même distance prédéterminée tout au cours de l'usinage. Ensuite, au lieu que l'ébauche de segment puisse prendre, entre ses extrémités libres, sa forme naturelle, tenant compte des tensions intérieures et de la non-homogénéité du matériau, elle est sollicitée par un certain nombre, en l'occurrence douze, de rouleaux distants les uns des autres, de telle sorte que la périphérie aura une petite mais non négligeable ondulation, le rayon étant le plus petit aux points de contact avec les rouleaux et le plus grand entre ceux ci. Troisièmement, L'ébauche de segment n'est pas serrée entre les éléments de serrage agissant sur ses faces parallèles, afin de l'empêcher de se déplacer lors de l'usinage.
Quatrièmement, L'ébauche de segment, dans cette machine, est meulée pour atteindre sa cote, progressivement, tout autour de sa périphérie. Dès lors, la partie de l'ébauche qui a été meulée et qui, par conséquent, a un rayon plus petit que la partie qui n'a pas encore été meulée, doit se déplacer vers l'extérieur pour maintenir le contact avec les rouleaux. Cela implique que le centre de l'ébauche de segment se déplace progressivement, au fur et à mesure que l'ébauche de segment est déplacée en rotation, pour que les parties successives de sa circonférence soient amenées en position d'usinage. Mais, à moins que le centre de l'ébauche de segment reste dans la même partie, le meulage de sa périphérie n'aura pas pour effet de réaliser un segment dont la surface extérieure est un cercle parfait.
Le but de l'invention est de réduire ou d'éliminer ces inconvénients.
Selon l'invention, le procédé de fabrication d'un segment de piston du type susmentionné est caractérisé en ce que, après l'opération de découpage de la fente, on maintient l'ébauche de segment en position fermée par application d'une force uniquement à chacune des extrémités libres de l'ébauche de segment puis on serre une ou plusieurs des ébauches de segment dans la position fermée entre un élément de serrage fixe et une pièce annulaire de serrage appartenant à une tête d'usinage en approchant la tête d'usinage de la ou des ébauches de segment pour amener l'élément annulaire de serrage en engagement avec l'ébauche de segment ou une ébauche de segment,
et en ce que l'opération d'usinage comprend le déplacement des parties intérieure et extérieure de la tête d'usinage portant des outils d'alésage et de tournage respectifs disposés respectivement à l'intérieur et à l'extérieur de l'élément annulaire de serrage, ce déplacement étant axial par rapport à l'élément annulaire de serrage jusqu'à une position permettant l'usinage de la ou des ébauches de segment, puis la rotation des parties intérieure et extérieure de la tête d'usinage pour simultanément usiner les surfaces périphériques intérieure et extérieure de la ou des ébauches de segment de façon à les rendre circulaires.
L'appareil pour la mise en oeuvre de ce procédé, selon l'invention, est caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens pour maintenir les deux extrémités libres de l'ébauche de segment en position fermée par application d'une force à chacune desdites extrémités libres de l'ébauche de segment seulement, et une tête d'usinage présentant un élément annulaire de serrage et qui est montée de façon à pouvoir se déplacer en direction de l'ébauche de segment pour amener l'élément annulaire de serrage en engagement avec l'ébauche de segment et serrer les faces latérales de cette dernière entre ledit élément annulaire et un élément de serrage fixe, la tête d'usinage comprenant également des parties intérieure et extérieure portant respectivement des outils d'alésage et de tournage,
ces parties intérieure et extérieure étant coaxiales audit élément annulaire de serrage et étant disposées à l'intérieur et à l'extérieur, respectivement, de celui-ci, et étant mobiles axialement par rapport audit élément annulaire de serrage et rotativement par rapport à ce dernier pour réaliser ledit usinage.
Un troisième aspect de l'invention consiste en un segment de piston, notamment pour moteur ou compresseur à mouvements alternatifs, obtenu par le procédé défini ci-dessus.
Une forme d'exécution de l'objet de l'invention sera décrite ciaprès de façon spécifique, à titre d'exemple, en se référant aux dessins annexés dans lesquels:
la fig. 1 est une vue en élévation d'une ébauche de segment de piston;
la fig. 2 est une vue en élévation de l'ébauche de segment de piston de la fig. 1, illustrant les trous percés dans l'ébauche et une fente découpée dans celle-ci;
la fig. 3 est une vue en élévation, avec coupe partielle, d'une partie d'un appareil pour fermer et maintenir les ébauches de segments de piston dans cette position;
la fig. 4 est une coupe de l'appareil de la fig. 3, représentant une unité de perçage de celui-ci;
la fig. 5 est une vue similaire à celle de la fig. 3, mais représentant l'ébauche de segment de piston munie d'une fente qui y est ménagée;
;
la fig. 6 est une coupe de l'appareil dans l'état représenté à la fig. 5 et qui illustre une unité de sciage;
la fig. 7 est une vue similaire à celle des fig. 3 et 5, mais représentant l'ébauche de segment de piston dans une position dans laquelle elle doit être serrée et usinée, et une paire de bras pour la centrer, et
la fig. 8 est une vue latérale en élévation, partiellement en coupe, d'une machine pour serrer, aléser et tourner une ébauche de segment de piston.
Dans la technique des segments de piston, il est usuel de désigner la dimension radiale du segment comme étant son épaisseur et la dimension axiale du segment comme étant sa longueur.
Le rapport du diamètre à l'épaisseur d'un segment de piston varice habituellement de 20:1 à 30:1 suivant le matériau utilisé.
La fig. 1 représente un segment de piston typique 10 qui présente, lorsqu'il est terminé, sortant d'usinage, un diamètre extérieur de 60 mm, une épaisseur de 2,5 mm et une largeur de 2 mm. Il est décrit et représenté comme étant un segment de compression de section droite rectangulaire, mais il pourrait présenter une section droite de toute forme connue ou utile. Le segment de piston peut être un segment de compression ou racleur, bien qu'il puisse également, dans les cas désirés, être un segment de retenue d'huile, par exemple un segment de retenue d'huile en une ou en plusieurs pièces.
L'ébauche de segment peut être coulée ou réalisée par tout autre procédé convenable et aura, de préférence, un faible degré d'ovalité, quoique, dans certains cas, c'est-à-dire lorsque la fente requise est faible, elle pourra être parfaitement circulaire. Les ébauches de segments ainsi réalisées auront une tolérance d'usinage dont la raison apparaîtra plus loin. Ainsi, le diamètre extérieur sera plus grand et le diamètre intérieur plus petit que les dimensions finales, par exemple de 1 mm. L'ébauche de segment de piston peut présenter une encoche ou une saillie 12 à un point de sa circonférence, permettant son orientation correcte lors de l'usinage. Les faces latérales de l'ébauche, désignées par 11, sont alors rectifiées de façon à être pa allèles, à la largeur voulue.
Les fig. 2 à 6 illustrent l'ébauche de segment 10 sous la forme d'un anneau plein, placée dans une unité où elle est initialement positionnée en reposant sur une tige faisant saillie 48 qui peut, si désiré, coopérer avec le repère 12 de l'ébauche, et où elle est centrée au moyen de deux pièces d'appui 49 disposées symétriquement. L'unité comprend une paire de coulisseaux 50 montés de façon à se déplacer sur des coulisses convergentes 52. Deux chevilles 51 sont prévues, une sur chaque coulisseau, et peuvent être rétractées et déployées dans des perçages de guidage 53 ménagés dans les coulisseaux 50. A cet effet, les chevilles 51 sont fixées aux extrémités de leviers pivotants 55.
Ces derniers sont sollicités par des ressorts 56 dans la position dans laquelle les chevilles 51 sont rétractées et peuvent être amenés, au moyen d'autres leviers 57 et de chevilles 58, dans la position dans laquelle elles sont déployées. Le déploiement des chevilles 51 est effectué au moyen d'un actuateur 59 agissant sur les leviers 57.
L'unité comprend une base 60 qui est sensiblement annulaire et qui a le même rayon moyen, mais qui est légèrement inférieur en épaisseur aux dimensions du segment terminé, et qui présente une partie découpée 61 à son sommet (fig. 3). La surface de la base 60 est coplanaire avec la surface des extrémités des coulisseaux 50 dans lesquels les perçages de guidage 53 sont pratiqués.
Les axes de rotation de deux forets 62 sont alimentés sur les axes des perçages de guidage 53 (fig. 4). Les forets 62 sont entraînés de toute manière convenable, l'unité de perçage 63 comprenant une plaque de serrage 64 de l'ébauche de segment et un actuateur associé 65 qui serre l'ébauche de segment 10 contre la surface de la base 60 et contre les extrémités des coulisseaux 50 avant le perçage. L'unité de perçage 63 est alors avancée et mise en service pour percer deux trous 13 dans l'ébauche de segment 10 à une distance l'un de l'autre prédéterminée, telle que ces trous 13 soient situés au voisinage des extrémités libres du segment après qu'une fente y a été ménagée et approximativement à mi-distance entre ses surfaces périphériques intérieure et extérieure.
Lorsque les forets 62 sont retirés, l'actuateur 59 est actionné pour amener les deux chevilles 51 à se déployer, s'engageant chacune dans un trou 13. Pour faciliter cette opération, les chevilles 51 peuvent être d'un diamètre légèrement inférieur à celui des forets 62. Ainsi, l'ébauche de segment 10 est placée dans une position dans laquelle elle n'est soumise à aucune force extérieure.
L'unité de perçage 63 est alors retirée et une unité de sciage 66 est ensuite utilisée (fig. 5 et 6). Une plaque de serrage 67 de l'ébauche de segnient et un actuateur 68 serrent l'ébauche de segment 10 contre la surface de la base 60 et contre les extrémités des coulisseaux 50, comme décrit ci-dessus en référence aux fig. 3 et 4. La tige d'orientation 48 est retirée par l'actuateur 48a (fig. 4), de même que les pièces d'appui 49. La fente est alors découpée, par exemple au moyen de deux scies circulaires 69 (fig. 2 et 6) placées de part et d'autre de l'axe de symétrie, de telle manière que la partie de l'ebau- che 10 présentant le repère 12 est éliminée. La plaque de serrage 67 est alors relâchée.
Les deux coulisseaux 50 sont ensuite déplacés sur leurs coulisses convergentes 52 jusqu'à ce que leurs faces opposées 71, qui servent de butées, viennent en contact l'une avec l'autre. Ainsi, au moyen des chevilles faisant saillie 51,1'ébauche de segment est amenée en position fermée dans laquelle la fente est réduite, les extrémités libres 15 pouvant même être légèrement en appui l'une contre l'autre. En outre, l'ébauche de segment 10 est amenée, par ce mouvement des coulisseaux 50, dans une position dans laquelle elle coïncide sensiblement avec la base 60, bien que l'épaisseur radiale de cette dernière soit inférieure à celle de l'ébauche de segment pour permettrèl'usi- nage.
Les extrémités des coulisseaux 50 remplissent sensiblement la partie découpée 61 de la base 60,1'épaisseur radiale de ces extrémités étant aussi inférieure à celle de l'ébauche de segment.
Les coulisses 52 étant disposées symétriquement par rapport au plan vertical, le mouvement des deux coulisseaux 50 peut être synchronisé au moyen d'une traverse horizontale 45 engagée dans une gorge correspondante 44 que présentent les coulisseaux 50, et d'un bras vertical 46 attaché à la traverse horizontale qui peut être soulevé ou abaissé au moyen d'un vérin pneumatique convenable 47.
La traverse 45 est emprisonnée entre la face postérieure du bâti dans lequel les coulisses 52 sont ménagées et un couvercle, la face antérieure des coulisseaux 50 affleurant la face antérieure de la traverse 45.
L'ébauche de segment 10 étant en position fermée, appliquée contre la base 60 et maintenue par les chevilles 51, elle est ensuite centrée au moyen d'une unité de centrage représentée à la fig. 7, qui comprend une paire de pignons 74 en prise l'un avec l'autre, montés rotativement dans des paliers non représentés et portant chacun un bras 73. Un actuateur 75 est relié à l'un des pignons 74 pour amener les bras 73 à se déplacer symétriquement, en raison de l'engagement des dentures des pignons 74, de chaque côté d'un plan dans lequel se trouve la position désirée du centre de l'ébauche de segment 10, ce plan étant perpendiculaire au plan de la base 60.
Les extrémités libres 76 des bras sont agencées de façon à venir en contact avec l'ébauche de segment 10 dans des positions angulaires distantes d'enyiron 120 des extrémités libres 15 supportées sur les chevilles 51, de manière à centrer l'ébauche de segment 10.
La fig. 8 illustre une unité de tournage et d'alésage 78 qui est ensuite alignée sur l'axe central de l'ébauche de segment 10 ainsi maintenue. Cette unité 78 est mobile comme un tout, ce qui permet de l'approcher et de l'éloigner de l'ébauche de segment 10, par exemple sur des coulisses. La tête d'usinage de cette unité présente trois parties concentriques. La partie intérieure 79 et la partie extérieure 81 sont fixées l'une à l'autre et sont montées sur un élément coulissant 82 au moyen de paliers 83. La partie extérieure 81 porte un manchon 84 qui coulisse dans ladite partie intérieure à l'encontre de l'action d'un ressort à boudin 85.
Un élément annulaire de serrage intermédiaire 80 est monté rotativement à l'intérieur de la partie 81 et peut tourner par rapport aux parties intérieure et extérieure, étant monté sur un palier de butée 86 interposé entre l'élément de serrage et le manchon 84. L'élément intermédiaire 80 comporte une première partie annulaire 80a présentant une face annulaire de serrage 87 de rayon moyen et d'épaisseur qui sont sensiblement les mêmes que ceux de la base 60. La partie 80a présente une surface convexe en forme de segment de sphère 88 coopérant avec une surface concave en forme de segment de sphère 89 que présente une seconde partie, annulaire, 90 de l'élément inter médiaire 80, le centre commun de ces deux surfaces se trouvant dans le plan de la face de serrage 87.
La partie intérieure 79 est munie d'un outil d'alésage 91 et la partie extérieure 81 d'un outil de tournage 92, ces deux outils étant montés à leurs extrémités, au voisinage des faces annulaires de serrage de l'élément intermédiaire 80.
En fonctionnement, l'unité 78 est avancée vers l'ébauche de segment 10 et la face 87 coopère avec ladite ébauche pour la presser et la serrer contre la base 60 et contre les surfaces des extrémités inférieures des coulisseaux 50 sur lesquels l'ébauche de segment 10 est maintenue. Les bras 73 sont retirés soit avant cet engagement, soit au cours de celui-ci. La poursuite du mouvement de l'unité 78 serre les faces latérales 11 de l'ébauche de segment 10 entre la face de serrage 87 et la base 60, laquelle constitue un élément fixe de serrage.
La force de serrage est partiellement fournie par le ressort 85.
Les parties intérieure et extérieure 79 et 81, y compris le manchon 84 et le ressort à boudin 85, sont entraînés en rotation par tout moyen d'entraînement convenable et, l'avance de l'unité 78 se poursuivant, l'outil d'alésage 91 usine la surface périphérique intérieure et l'outil de tournage 92 usine la surface périphérique extérieure de l'ébauche de segment 10 en se déplaçant le long de la largeur de celle-ci. L'avance de l'unité 78 comprime le ressort 85 à l'intérieur du manchon 84 et produit ainsi un accroissement de la force de serrage qui s'exerce par l'intermédiaire du palier de butée 86 et de l'élément intermédiaire 80 sur l'ébauche de segment 10.
Les surfaces en forme de segments de sphère coopérant l'une avec l'autre 88 et 89 permettent à la face 87 de porter de façon égale sur l'ébauche de segment 10 sur toute la circonférence de celle-ci, même si l'axe de la face 60 n'est pas exactement en alignement avec l'axe de l'élément intermédiaire 80. L'outil d'alésage 91 et l'outil de tournage 92 agissent en des points respectifs des surfaces de l'ébauche de segment se trouvant sur un rayon commun de celle-ci lorsqu'ils tournent autour de ladite ébauche. Cela assure que la somme des forces appliquées par les outils sur l'ébauche de segment ne comporte pas de composante radiale.
Si désiré, on pourra prévoir que l'appareil comporte une unité de tournage et d'alésage grossiers suivie d'une unité de tournage et d'alésage fins. Il résulte de la rétraction de l'élément 80 que l'ébauche de segment 10 sera desserrée entre le fonctionnement des deux unités susmentionnées. Toute discontinuité telle que gorge, épaulement, chanfrein, etc., de la section peut également être usinée au moyen d'un outil convenable et de façon similaire.
Des segments de piston présentant une circularité supérieure à 3 Cc ont été ainsi réalisés.
Il a été constaté que, avec des segments réalisés comme décrit cidessus en se référant aux dessins, l'action élastique du segment contre l'alésage du cylindre se maintient sur toute la périphérie pendant une plus longue durée - compte tenu de l'usure de l'alésage du cylindre - qu'avec un segment usuel. Par exemple, avec un segment de 60 mm de diamètre tel que décrit ci-dessus, un segment usuel peut maintenir un bon contact étanche pour une dimension de l'alésage du cylindre s'accroissant de 0,15 mm en diamètre. Mais dans le cas de segments réalisés selon la présente invention, ceux-ci conservent leur caractère d'étanchéité jusqu'à environ le double de cette valeur d'usure.
En outre, le fait que les segments peuvent être usinés par un tournage normal pour être circulaires plutôt qu'au moyen d'une machine spéciale destinée à leur donner une forme particulière non circulaire tend à réduire le coût de l'usinage.
Au lieu que les trous soient percés de part en part à travers la largeur axiale du segment, lorsque celui-ci est suffisamment large, les trous peuvent être percés seulement sur une partie de sa largeur. Le critère est que les chevilles, qu'elles soient montées sur un outil à main ou sur la face d'une machine-outil, lorsqu'elles sont engagées dans ces trous, aient une surface de portée suffisante pour permettre à la fente d'être maintenue à la dimension fermée prédéterminée. En outre, lorsque des trous sont percés sur toute la largeur du segment, les chevilles peuvent être engagées dans les trous avec jeu, la partie saillante des chevilles permettant à la fente d'être fermée par un outil convenable ou des coulisseaux, cette partie saillante étant ensuite meulée.
Il est à remarquer qu'avant que l'ébauche de segment 10 ne soit serrée, elle est libre de toute distorsion produite par des forces dirigées radialement et qu'elle peut être serrée dans cet état, comme décrit ci-dessus. En variante, L'ébauche de segment peut être volontairement déformée radialement par des forces dirigées radialement, avant son serrage. Ces déformations radiales sont alors maintenues par le serrage. Elles sont choisies de telle manière que, après que les surfaces périphériques intérieure et extérieure ont été usinées de façon à être circulaires et que l'ébauche de segment est desserrée, pour relâcher les déformations radiales, les surfaces périphériques du segment aient la forme requise pour l'engagement du segment terminé dans l'alésage d'un cylindre.
Par exemple, des segments terminés peuvent être réalisés de cette manière, où les extrémités libres du segment sont déviées soit vers l'intérieur, par exemple dans les moteurs Diesel, soit vers l'extérieur, par exemple dans les moteurs à essence.
En variante, des segments ayant de telles extrémités déviées vers l'intérieur ou vers l'extérieur peuvent être réalisés en usinant une ébauche de segment sans déformation radiale de façon à être circulaires, mais d'un diamètre supérieur ou inférieur, respectivement, au diamètre de l'alésage du cylindre.
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CLAIMS
1. A method of manufacturing a piston ring comprising the fact of making a segment blank whose diameter of the outer peripheral surface is greater and the diameter of the inner peripheral surface is less than those which the finished segment must have, cut a slot in the segment blank to make two free ends and machine the inner and outer peripheral surfaces of the segment blank, characterized in that, after the cutting operation of the slot, the segment blank in the closed position by applying a force only to each of the free ends of the segment blank,
then one or more of the segment blanks are clamped in the closed position between a fixed clamping element and an annular clamping part belonging to a machining head by approaching the machining head of the segment blank (s) to bring the annular clamping element in engagement with the segment blank or a segment blank, and in that the machining operation comprises moving internal and external parts of the machining head carrying boring tools and of respective turning disposed respectively inside and outside of the annular clamping element, this displacement being axial relative to the annular clamping element to a position allowing the machining of the segment blank (s) ,
then the rotation of the inner and outer parts of the machining head to simultaneously machine the inner and outer peripheral surfaces of the segment blank (s) so as to make them circular.
2. Method according to claim 1, characterized in that the machining operation comprises rotating the boring and turning tools in synchronism in contact with respective points of the inner and outer surfaces of the blank segment, respectively, the points being located on a common radius of the segment blank, while rotating around it.
3. Method according to one of claims 1 or 2, characterized in that, before tightening the blank or the segment blanks, they are center by moving two arms from a retracted position in which they are placed symmetrically with respect to a plane in which is the desired position of the center of the blank and the closed segment blanks, when tightened, and which is perpendicular to the plane or planes of the segment blank (s), equal amounts, to a position in which these arms cooperate with the segment blank (s) to center them.
4. Apparatus for implementing the method according to claim 1, characterized in that it comprises means (51) for maintaining the two free ends of the segment blank in the closed position by application of a force to each of the free ends of the segment blank only, and a machining head (78) having an annular clamping element (80) and which is mounted so as to be able to move in the direction of the segment blank to bring the annular clamping element in engagement with the segment blank and clamp the lateral faces of the latter between the annular element (80) and a fixed clamping element (60), the machining head (78) also comprising inner and outer parts (79; 82) respectively carrying boring and turning tools (91;
92), these inner and outer parts being coaxial with the annular clamping element (80) and being arranged inside and outside, respectively, thereof, and being axially movable relative to said annular element clamping (80) and rotatably relative to the latter to carry out the machining.
5. Apparatus according to claim 4, characterized in that the annular clamping element (80) comprises a first annular part having, at one end, a face (87) intended to cooperate with the segment blank and having, at its opposite end, a convex surface in the form of a segment of a sphere (88) the center of which lies in the plane of the face (87) and a second annular part (90) having, at one end, a concave surface in the form of segment of sphere (89) whose center and radius of curvature are substantially the same as those of said convex surface in the form of segment of sphere (88) and which cooperates with it to allow relative angular movement of said first and second parts around the center.
6. Apparatus according to one of claims 4 or 5, characterized in that the annular clamping element (80) is biased by elastic means (85) towards a position in which one face of the annular clamping element extends axially beyond the boring and turning tools (91; 92), the clamping of the segment blank between the annular clamping element (80) and the fixed clamping element (60) being provided by the action of elastic return means (85) when the inner and outer parts (79; 82) of the machining head (78) are moved in the direction of the segment blank in order to move the cutting tools bore and turning (91; 92) facing the inner and outer peripheral surfaces of the blank segment to ensure machining.
7. Apparatus according to one of claims 4 to 6, characterized in that it comprises clamping means comprising two movable arms (73) which can be moved - from a retracted position in which the arms are located on either side of the plane in which the required positions of the center of the closed segment blank are located, when tightened, and which is perpendicular to this plane of the segment blank - of equal quantities, for be brought into a position in which the arms cooperate with the segment blank to center the latter.
8. Piston ring obtained by the process according to one of claims 1 to 3.
9. Piston ring according to claim 8, characterized in that it has a slot which is cut therein to form two free ends, a hole being made in the vicinity of each free end and extending parallel to the axis of the piston ring.
The present invention relates to a method of manufacturing a piston ring comprising the fact of making a segment blank whose outer diameter is greater and the inner diameter is less than what is desired for the finished segment, to cut a slot in the segment blank to form two free ends, then to machine the inner and outer peripheral surfaces of the segment blank, this method being hereinafter called method of the mentioned type; The invention also relates to an apparatus for implementing the method of the type mentioned and a piston ring for motors or compressors with reciprocating movements.
It should be noted that, when a piston ring, in particular but not exclusively a compression segment which has a single slot, of rectangular cross section or of any other known or suitable cross section, is mounted in a motor, the periphery outside of the segment must be circular and must exert an elastic pressure towards the outside in such a way that it maintains a tight contact with the bore of the cylinder over its entire periphery. When the segment and the bore are new, the slot must be weak or even closed.
It is also desirable that, as the cylinder bore and / or the piston ring wear out during engine operation, the elastic tight contact between the segment and the bore is maintained throughout. the periphery, although it is obvious that, when the diameter of the segment increases by 0.5% for example, the clearance will increase correspondingly. In addition, to achieve a good seal and reduce friction, it is desirable that the elastic force directed towards the outside is as uniform as possible over the entire periphery.
In the following description and in the claims, the term diameter is used to designate the inner and outer peripheral surfaces of a segment blank, although these peripheral surfaces of the blank may not be absolutely circular but may, before the machining, be slightly oval or elliptical
ques. However, the peripheral surfaces of the segment blank will be approximately circular, so the term diameter will be used for convenience. Also the references, in the description and in the claims, to the diameter of the segment blank should be considered accordingly.
The closed term used here to define the state of the segment blank having a slot designates the state of the blank according to which the slot is reduced, compared with a position of the segment blank in which it is free. , not subject to external forces, or in which the free ends abut slightly against each other. In most cases, however, there is still a small clearance between the free ends in the closed state. The completed segment, when contracted to fit a cylinder bore, may be in the closed state as defined above.
The circular term used here to designate the machining of one or more tight segment blanks should be taken to mean that the circularity is within the limits of the tolerances that the machining means are capable of achieving.
Hitherto, in order to solve this problem, the piston rings have been produced by one or the other of two methods of the type mentioned, which can be described as follows.
According to the first method, the piston ring is machined so as to have its internal and external diameters, both circular before the slot is cut. The slit is then cut and the piston ring is hot formed by placing it on a mandrel and subjecting it to a high temperature, so that it is expanded in its elastic limit in order to receive a permanent spacing. The value thereof is such that, when mounting the piston ring in an engine, the slot being closed, the outside diameter is circular and the segment has an intrinsic elastic force which keeps it in contact with the bore of the cylinder.
The second known method consists in turning the piston ring before cutting its slot, so that its inside and outside diameters have a non-circular shape, usually conditioned by the shape of a machine cam including the cutting tool. follows the movement of the cam follower. A slit is then cut, arranged so that, during assembly, when this slit is closed, the outer periphery of the segment is circular and exerts an external elastic force.
The latter method has the disadvantage that the calculations of the non-circular shape imply that the material is homogeneous, which, in practice, is never the case.
It has been proposed, in the presentation of the German Federal Republic No. 1025751, a method of the aforementioned type in which a plurality of rollers are used arranged so as to be spaced from each other around the outer periphery of the blank of segment to tighten and maintain the latter, The machining being carried out by a grinding wheel rectifying the outer peripheral surface of the blank oath.
This machine has many serious disadvantages: first of all, the free ends of the segment blank are not kept at the same predetermined distance throughout the machining. Then, instead of the segment blank being able to assume its natural shape between its free ends, taking into account the internal tensions and the non-homogeneity of the material, it is requested by a certain number, in this case twelve, rollers distant from each other, so that the periphery will have a small but not insignificant undulation, the radius being the smallest at the points of contact with the rollers and the largest between them. Thirdly, the segment blank is not clamped between the clamping elements acting on its parallel faces, in order to prevent it from moving during machining.
Fourth, The segment blank, in this machine, is ground to gradually reach its dimension all around its periphery. Therefore, the part of the blank which has been ground and which, therefore, has a smaller radius than the part which has not yet been ground, must move outwards to maintain contact with the rollers . This implies that the center of the segment blank gradually moves, as the segment blank is rotated, so that the successive parts of its circumference are brought into the machining position. But, unless the center of the segment blank remains in the same part, the grinding of its periphery will not have the effect of producing a segment whose outer surface is a perfect circle.
The object of the invention is to reduce or eliminate these drawbacks.
According to the invention, the method of manufacturing a piston ring of the aforementioned type is characterized in that, after the cutting operation of the slot, the segment blank is kept in the closed position by application of a force only at each of the free ends of the segment blank then one or more of the segment blanks are clamped in the closed position between a fixed clamping element and an annular clamping part belonging to a machining head by approaching the head d machining of the segment blank (s) to bring the annular clamping element into engagement with the segment blank or a segment blank,
and in that the machining operation comprises moving the inner and outer parts of the machining head carrying respective boring and turning tools disposed respectively inside and outside the annular element clamping, this displacement being axial relative to the annular clamping element to a position allowing the machining of the segment blank (s), then the rotation of the internal and external parts of the machining head to simultaneously machine the inner and outer peripheral surfaces of the segment blank (s) so as to make them circular.
The apparatus for implementing this method, according to the invention, is characterized in that it comprises means for maintaining the two free ends of the segment blank in the closed position by application of a force to each of said free ends of the segment blank only, and a machining head having an annular clamping element and which is mounted so as to be able to move in the direction of the segment blank to bring the annular clamping element in engagement with the segment blank and clamp the lateral faces of the latter between said annular element and a fixed clamping element, the machining head also comprising internal and external parts carrying respectively boring and turning tools,
these inner and outer parts being coaxial with said annular clamping element and being arranged inside and outside thereof, respectively, and being axially movable relative to said annular clamping element and rotatable relative to the latter to carry out said machining.
A third aspect of the invention consists of a piston ring, in particular for an engine or compressor with reciprocating movements, obtained by the process defined above.
An embodiment of the object of the invention will be described below specifically, by way of example, with reference to the accompanying drawings in which:
fig. 1 is an elevational view of a piston ring blank;
fig. 2 is an elevational view of the piston ring blank of FIG. 1, illustrating the holes drilled in the blank and a slot cut out therein;
fig. 3 is an elevational view, partly in section, of part of an apparatus for closing and holding the blanks of piston rings in this position;
fig. 4 is a section through the apparatus of FIG. 3, representing a drilling unit thereof;
fig. 5 is a view similar to that of FIG. 3, but showing the piston ring blank provided with a slot therein;
;
fig. 6 is a section through the device in the state shown in FIG. 5 and which illustrates a sawing unit;
fig. 7 is a view similar to that of FIGS. 3 and 5, but showing the piston ring blank in a position in which it must be tightened and machined, and a pair of arms to center it, and
fig. 8 is a side elevational view, partially in section, of a machine for clamping, reaming and turning a piston ring blank.
In the piston ring technique, it is usual to designate the radial dimension of the segment as being its thickness and the axial dimension of the segment as being its length.
The ratio of diameter to thickness of a piston ring usually ranges from 20: 1 to 30: 1 depending on the material used.
Fig. 1 shows a typical piston ring 10 which, when it is finished, leaving machining, has an outside diameter of 60 mm, a thickness of 2.5 mm and a width of 2 mm. It is described and represented as being a compression segment of rectangular cross section, but it could have a cross section of any known or useful form. The piston ring can be a compression or scraper segment, although it can also, in the desired cases, be an oil retaining segment, for example a one or more piece oil retaining segment.
The segment blank can be cast or produced by any other suitable method and will preferably have a low degree of ovality, although in certain cases, that is to say when the required gap is small, it may be perfectly circular. The segment blanks thus produced will have a machining tolerance, the reason of which will appear later. Thus, the outside diameter will be larger and the inside diameter smaller than the final dimensions, for example 1 mm. The piston ring blank may have a notch or a projection 12 at a point on its circumference, allowing its correct orientation during machining. The lateral faces of the blank, designated by 11, are then rectified so as to be pa alleles, to the desired width.
Figs. 2 to 6 illustrate the segment blank 10 in the form of a solid ring, placed in a unit where it is initially positioned resting on a protruding rod 48 which can, if desired, cooperate with the reference 12 of the blank, and where it is centered by means of two support pieces 49 arranged symmetrically. The unit comprises a pair of slides 50 mounted so as to move on converging slides 52. Two pins 51 are provided, one on each slide, and can be retracted and deployed in guide holes 53 formed in the slides 50. To this end, the pins 51 are fixed to the ends of pivoting levers 55.
The latter are biased by springs 56 in the position in which the pins 51 are retracted and can be brought, by means of other levers 57 and pins 58, into the position in which they are deployed. The pins 51 are deployed by means of an actuator 59 acting on the levers 57.
The unit comprises a base 60 which is substantially annular and which has the same mean radius, but which is slightly less in thickness than the dimensions of the finished segment, and which has a cut part 61 at its top (fig. 3). The surface of the base 60 is coplanar with the surface of the ends of the slides 50 in which the guide holes 53 are made.
The axes of rotation of two drills 62 are supplied on the axes of the guide holes 53 (FIG. 4). The drills 62 are driven in any suitable manner, the drilling unit 63 comprising a clamping plate 64 of the segment blank and an associated actuator 65 which clamps the segment blank 10 against the surface of the base 60 and against the ends of the slides 50 before drilling. The drilling unit 63 is then advanced and put into service for drilling two holes 13 in the segment blank 10 at a predetermined distance from each other, such that these holes 13 are located in the vicinity of the free ends of the segment after a slot has been made therein and approximately halfway between its inner and outer peripheral surfaces.
When the drills 62 are removed, the actuator 59 is actuated to cause the two pins 51 to deploy, each engaging in a hole 13. To facilitate this operation, the pins 51 may be of a diameter slightly smaller than that drills 62. Thus, the segment blank 10 is placed in a position in which it is not subjected to any external force.
The drilling unit 63 is then removed and a sawing unit 66 is then used (FIGS. 5 and 6). A clamping plate 67 of the segment blank and an actuator 68 clamp the segment blank 10 against the surface of the base 60 and against the ends of the slides 50, as described above with reference to FIGS. 3 and 4. The orientation rod 48 is removed by the actuator 48a (fig. 4), as are the support pieces 49. The slot is then cut, for example by means of two circular saws 69 (fig. 2 and 6) placed on either side of the axis of symmetry, so that the part of the blank 10 having the mark 12 is eliminated. The clamping plate 67 is then released.
The two slides 50 are then moved on their converging slides 52 until their opposite faces 71, which serve as stops, come into contact with one another. Thus, by means of the projecting dowels 51, the segment blank is brought into the closed position in which the slot is reduced, the free ends 15 even being able to bear lightly against one another. In addition, the segment blank 10 is brought, by this movement of the slides 50, into a position in which it substantially coincides with the base 60, although the radial thickness of the latter is less than that of the blank segment to allow machining.
The ends of the slides 50 substantially fill the cut-out portion 61 of the base 60, the radial thickness of these ends also being less than that of the segment blank.
The slides 52 being arranged symmetrically with respect to the vertical plane, the movement of the two slides 50 can be synchronized by means of a horizontal crosspiece 45 engaged in a corresponding groove 44 presented by the slides 50, and of a vertical arm 46 attached to the horizontal cross member which can be raised or lowered by means of a suitable pneumatic cylinder 47.
The cross member 45 is trapped between the rear face of the frame in which the slides 52 are formed and a cover, the front face of the slides 50 flush with the front face of the cross member 45.
The segment blank 10 being in the closed position, applied against the base 60 and held by the pins 51, it is then centered by means of a centering unit shown in FIG. 7, which comprises a pair of pinions 74 engaged with each other, rotatably mounted in bearings not shown and each carrying an arm 73. An actuator 75 is connected to one of the pinions 74 to bring the arms 73 to move symmetrically, due to the engagement of the teeth of the pinions 74, on each side of a plane in which the desired position of the center of the segment blank 10 is located, this plane being perpendicular to the plane of the base 60.
The free ends 76 of the arms are arranged so as to come into contact with the segment blank 10 in angular positions distant from about 120 from the free ends 15 supported on the pins 51, so as to center the segment blank 10 .
Fig. 8 illustrates a turning and boring unit 78 which is then aligned on the central axis of the segment blank 10 thus maintained. This unit 78 is movable as a whole, which makes it possible to approach it and move it away from the segment blank 10, for example on slides. The machining head of this unit has three concentric parts. The internal part 79 and the external part 81 are fixed to each other and are mounted on a sliding element 82 by means of bearings 83. The external part 81 carries a sleeve 84 which slides in said internal part against the action of a coil spring 85.
An intermediate annular clamping element 80 is rotatably mounted inside the part 81 and can rotate relative to the interior and exterior parts, being mounted on a thrust bearing 86 interposed between the clamping element and the sleeve 84. L the intermediate element 80 comprises a first annular part 80a having an annular tightening face 87 of medium radius and thickness which are substantially the same as those of the base 60. The part 80a has a convex surface in the form of a segment of a sphere 88 cooperating with a concave surface in the form of a segment of a sphere 89 which has a second annular part 90 of the intermediate element 80, the common center of these two surfaces being in the plane of the clamping face 87.
The inner part 79 is provided with a boring tool 91 and the outer part 81 with a turning tool 92, these two tools being mounted at their ends, in the vicinity of the annular tightening faces of the intermediate element 80.
In operation, the unit 78 is advanced towards the segment blank 10 and the face 87 cooperates with said blank to press and tighten it against the base 60 and against the surfaces of the lower ends of the slides 50 on which the blank of segment 10 is maintained. The arms 73 are withdrawn either before this engagement, or during it. The continued movement of the unit 78 clamps the side faces 11 of the segment blank 10 between the clamping face 87 and the base 60, which constitutes a fixed clamping element.
The clamping force is partially provided by the spring 85.
The inner and outer parts 79 and 81, including the sleeve 84 and the coil spring 85, are rotated by any suitable drive means and, with the advance of the unit 78 continuing, the tool bore 91 machines the inner peripheral surface and the turning tool 92 machines the outer peripheral surface of the segment blank 10 by moving along the width thereof. The advance of the unit 78 compresses the spring 85 inside the sleeve 84 and thus produces an increase in the clamping force which is exerted via the thrust bearing 86 and the intermediate element 80 on segment 10 draft.
The surfaces in the form of sphere segments cooperating with each other 88 and 89 allow the face 87 to bear equally on the segment blank 10 over the entire circumference thereof, even if the axis of the face 60 is not exactly in alignment with the axis of the intermediate element 80. The boring tool 91 and the turning tool 92 act at respective points on the surfaces of the segment blank finding on a common radius thereof when they rotate around said blank. This ensures that the sum of the forces applied by the tools on the segment blank does not have a radial component.
If desired, provision may be made for the apparatus to include a coarse turning and boring unit followed by a fine turning and boring unit. It follows from the retraction of the element 80 that the segment blank 10 will be loose between the operation of the two above-mentioned units. Any discontinuity such as groove, shoulder, chamfer, etc., of the section can also be machined using a suitable tool and in a similar manner.
Piston rings having a circularity greater than 3 Cc were thus produced.
It has been found that, with segments produced as described above with reference to the drawings, the elastic action of the segment against the bore of the cylinder is maintained over the entire periphery for a longer duration - taking into account the wear of the cylinder bore - only with a usual segment. For example, with a segment of 60 mm in diameter as described above, a usual segment can maintain good tight contact for a dimension of the cylinder bore increasing by 0.15 mm in diameter. However, in the case of segments produced according to the present invention, these retain their sealing character up to approximately double this wear value.
In addition, the fact that the segments can be machined by normal turning to be circular rather than by means of a special machine intended to give them a particular non-circular shape tends to reduce the cost of machining.
Instead of the holes being drilled right through the axial width of the segment, when the latter is sufficiently wide, the holes can be drilled only over part of its width. The criterion is that the dowels, whether mounted on a hand tool or on the face of a machine tool, when they are engaged in these holes, have a sufficient surface area to allow the slot to be maintained at the predetermined closed dimension. In addition, when holes are drilled over the entire width of the segment, the pegs can be engaged in the holes with play, the protruding part of the pegs allowing the slot to be closed by a suitable tool or slides, this protruding part then being ground.
It should be noted that before the segment blank 10 is tightened, it is free from any distortion produced by radially directed forces and that it can be tightened in this state, as described above. As a variant, the segment blank can be deliberately deformed radially by forces directed radially, before it is tightened. These radial deformations are then maintained by tightening. They are chosen in such a way that, after the inner and outer peripheral surfaces have been machined so as to be circular and the segment blank is loosened, to release the radial deformations, the peripheral segment surfaces have the shape required for engaging the finished segment in the bore of a cylinder.
For example, completed segments can be made in this manner, where the free ends of the segment are deflected either inward, for example in diesel engines, or outward, for example in gasoline engines.
As a variant, segments having such ends deflected inwards or outwards can be produced by machining a segment blank without radial deformation so as to be circular, but of a diameter greater or less, respectively, than the diameter of the cylinder bore.