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Dispositif de transformation d'un mouvement de rotation en mou - vement rectiligne et inversement .
La présente invention a trait aux dispositifs de transmis- sion mécanique et a pour but de construire un système compor - tant une bielle et une manivelle par exemple un pilon de course variable, dans lequel un mouvement de rotation peut être conver- ti en un mouvement rectiligne ou bien un mouvement alternatif être converti en un mouvement de rotation, et dans lequel pilon la course imprimée à. l'organe à mouvement alternatif varie au - tomatiquement de façon à automatiquement augmenter au moment voulu l'effet de choc en damant, bourrant ou en écrasant, ou de façon à modifier la course dans les moteurs à explosion ou autres dans lesquels une variation de la longueur effective de course peut être utile.
Un autre but de l'invention est de pré- voir un dispositif recevant et absorbant les chocs dans la transformation d'un mouvement rectiligne en mouvement de rota - tion.
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Au dessin annexé donné à titre mentimitatif
Fig.l est une vue en élévation, partie en coupe, d'un dispositif suivant l'invention.
Fig.2 montre séparément les organes de la fig.l.
Fig.3 est une coupe suivant la ligne 3-3 de la fig.2.
Fig. 4 est une vue d'une variante.
Fig.5 est une vue analogue à la fig.2 mais montrant les organes tels que dans la variante fig.4.
Fig.6 est une vue analogue aux figs.1 et 4, mais montrant une autre variante, et Fig.? est une coupe suivant la ligne 7-7 de la fig.6.
1 désigne un arbre à manivelle avec maneton désigné par 3.
4 désigne un plateau d'excentrique, composé d'une partie supé - rieure plus petite 41 et d'une partie inférieure plus grande et plus lourde 42,et monté fou sur le maneton 3. Les deux parties 41 et 42 sont réunies par des boulons mais pourraient être d' une seule pièce. Le plateau d'excentrique comporte une rainure périphérique 5.
Autour du plateau d'excentrique se trouve le collier 6 comprenant une. partie supérieure 61 et une partie inférieure 62 maintenues ensemble par des boulons 7 , mais qui pourraient être d'une seule pièce. La partie inférieure 62 du collier porte la tige 8, dont l'extrémité inférieure est articulée par un tou - rillon 9 à la pièce qui doit être mue alternativement et est illustrée sous forme d'un pilon 10.
Tous moyens connus pour réduire les frottements entre le plateau d'excentrique et le collier peuvent être employés. Si le plateau et le collier sont chacun d'une seule pièce, on peut facilement utiliser des coussinets anti-friction.
La partie inférieure 42 de l'excentrique étant plus grosse que la partie 41 et par conséquent plus lourde aura tendance par son Poids @ pendre sur le maneton, dans une position ver - ticale si la manivelle se trouve juste au-dessus du pilon, de
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façon que l'axe ou la ligne médiane du plateau coïncide avec 1' axe de la tige 8 ; dansces conditions si l'arbre 1 tourne, le maneton 3 étant libre de tourner dans l'excentrique fera monter et descendre celui-ci dans l'axe du mouvement reotiligne de la tige 8 et donnera au pilon 10 un mouvement de montée et.de descente correspondant au diamètre du cercle suivant lequel se meut le maneton 3.
A vitesse réduite le maneton peut tourner dans son coussinet dans le plateau de l'excentrique sans forcer celui-ci à tourner dans le collier 6. A vitesse plus élevée il se développera de la force centrifuge qui obligera la partie la plus lourde du plateau d'excentrique à se déplacer de sorte que la ligne médiane comme indiqué en a-a sortira de l'axe de mouvement de la tige 8 , et ce plateau d'excentrique s'élèvera à chaque tour en faisant commencer la course descendante en un point plus élevé que celui d'où elle partirait si le plateau d'excentrique ne prenait pas ce mouvement de rotation.
Aussi longtemps que la résistance de la matière sur laquelle agit le pilon est à peu près uniforme, le mouvement de l'excentrique indiqué par le déplacement de la ligne médiane a-a, sera rela - tivement faible, dépendant de la vitesse à laquelle l'arbre de manivelle tourne et de la force centrifuge produite.
Mais si une résistance inopinée se produit dans la masse sur laquelle agit le pilon, par exempl:e un caillou se trouvant sur la sur - face de béton, la descente complète du pilon sera contrariée et la résistance, agissant suivant la ligne verticale de dé - placement du pilon, réagira sur l'excentrique dont la ligne médiane forme déjà un angle avec la verticale, ce qui aura pour effet de faire basculer davantage la dite ligne médiane et con- séquemment soulever davantage le collier en faisant commencer la course descendante à un point plus élevé que celui d'où elle partirait sans la résistance due au caillou. L'effet résultant sera que partant d'un point plus élevé la force imprimée au pilon sera plus grande et aura tendance à enfoncer le caillou
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au niveau du béton qui l'entoure.
A toute vitesse autre que très lente il se produira un plus ou moins grand déplacement de la partie la plus lourde de l'excentrique par le fait de la force centrifuge, lequel dépla- cement décale la ligne a-a hors de l'axe du mouvement de l'or- gane alternatif. La partie la plus lourde du pipeau d'excen - trique sert à cet effet comme dans la construction illustrée à la fig.6 , ou bien des dispositifs spéciaux peuvent être em - ployés pour produire directement le déplacement même à très faible vitesse, telle par exemple que la construction montrée aux figs.1,2 et 3 , ou celle montrée aux figs.4 et 5.
Dans la construction illustrée aux figs.l, 2 et 3 la partie la plus lourde 4 du plateau d'excentrique est munie, d'un côté de la ligne médiane, d'une chambre 11 destinée à contenir du mercure ou quelqu'autre substance de poids spécifique plus élevé que la matière dont est fait le plateau d'excentrique, et cette chambre possède un couvercle vissé 12. De l'autre côté de la ligne médiane le poids est réduit en perforant des trous 13, qui sont montrés ici au nombre de trois, ou en enlevant de toute autre façon une partie de la matière.
Bien- entendu la chambre qui contient le mercure ou autre substance spécifiée peut être disposée sans former simultané - ment des trous 13 dans la matière ou autrement ou la matière peut être creusée, par des trous 13 ou autrement sans ajouter du poids de l'autre^côté de la ligne médiane. L'effet obtenu en changeant ainsi le poids normal de chaque coté de la ligne médiane, soit en augmentant le poids d'un côté, soit en rédui- sant le poids de l'autre, est de décaler la ligne médiane a-a en dehors de l'axe de déplacement de l'organe alternatif. A cause du décrément de la ligne médiane a-a l'action de la for- ce centrifuge sera plus prononcée que si le poids d'un coté de la ligne médiane est le même que de l'autre.
Dans les figs.4 et 5 une forme de construction modifiée
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tout en ayant le même but est illustrée, décalant la ligne mé - diane. Dans cette construction, au lieu d'alourdir la partie 42 pour faire sortir la ligne médiane a-a de l'axe du pilon, le même effet est obtenu par un ressort interposé entre le plateau d'excentrique 4 et le collier 6. Deux ressorts sont illustrés,
18 et 19, placés en partie dans une rainure 20 dans la périphé- rie de l'excentrique et en partie dans une rainure 21 dans la face interne de la partie 61 du collier 6 ; les deux rainures renfermant ensemble les ressorts. Une cheville 22 fait saillie sur le pourtour de la partie inférieure 42 de l'excentrique environ au point de jonction des parties 61 et 62 du collier 6 quand le plateau et le collier sont en position normale (de repos).
A partir de cette cheville 22 la rainure 20 s'étend vers le bas sur une petite distance comme il est illustré, et la rai- nure 21 s'étend inférieurement sur une distance correspondante à partir de la jonction des parties 61 et 62 du collier 6. Dans les parties de rainures 20 et 21 est placé un ressort 18 qui porte d'un côté contre l'extrémité inférieure de la rainure 21 et de l'autre contre la cheville 22 de façon à maintenir la partie inférieure 42 du plateau dans une position telle que sa ligne médiane a-a soit décalée par rapport à l'axe du pilon, vers la gauche dans la fig. 4.
La rainure 21 s'étend sur toute la face interne de la partie 61 du collier 6, et la rainure 20 dans la périphérie du plateau a la même longueur, de sorte que une extrémité du res - sort 19 logé dans les rainures 20 et 21 s'appuiera contre la face supérieure de la partie inférieure 62 et appuiera à son autre extrémité contre la cheville 22 de sorte que le dit res - sort opposera une résistance élastique à la cheville 22 et ten- dra à maintenir l'excentrique en position normale.
Dans la fig.6 on a montré une forme modifiée qui diffère de celle montrée à la fig.l seulement par le fait que l'excen - trique 4 n'est pas muni du poids 12 ni des trous 13, la partie
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la plus lourde du plateau étant destinée à produire le déplace- ment voulu de la ligne médiane a-a.
Dans la fig.? le vilebrequin est montré en deux parties 11 et 12, reliées par un tourillon séparé 31. Ceci permet à l' excentrique 43 d'être fabriqué d'une seule pièce. Comme il est illustré celui-ci est muni d'épaulements 44 portés dans des coussinets 45.
On comprendra que lorsque la partie plus lourde de l'ex - centrique est ainsi déplacée, que ce soit par l'effet de la force centrifuge sur un excentrique dans lequel la ligne mé - diane n'est pas décalée par rapport à l'axe de déplacement de l'organe alternatif, ou bien sur un excentrique qui est muni, tel que montré aux figs.l,2 et 3 et aux figs.4 et 5, de dispo - si tifs spéciaux dans ce but, l'effet de cette résistance inéga- le et intermittente provoquera un plus grand déplacement et un plus fort décalage de la ligne médiane de sorte que le soulève- ment donné à l'organe alternatif par l'excentrique ainsi dé - placé sera plus grand que le soulèvement qui lui serait autre - ment donné.
Dans l'emploi du dispositif suivant l'invention dans un compresseur à air ou un moteur à combustion interne, le fonc - tionnement est essentiellement le même que décrit ci-dessus con- cernant le fonctionnement d'un pilon ; la force centrifuge pro- voque de même la rotation de l'excentrique sur le maneton et augmente ainsi la course, celle-ci variant proportionnellement au rapport entre l'inertie des pièces mobiles et la résistance de compression, le plus grand développement de la course n'ayant pas lieu à chaque course excepté si l'inertie des pièces mobi - les est suffisante pour surmonter la compression dans le cylin - dre. Si cette inertie n'est pas suffisante, le plateau d'excen - trique ne fera pas un tour complet autour de son maneton mais oscillera entre-deux positions extrêmes.
Tandis que le dispositif suivant l'invention est illustré
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dans une disposition telle que l'élément rotatif se trouve di- rectement au-dessus de l'organe déplacé de façon rctiligne, il est aussi adapté et destiné a être employé dans des disposi- tions dans lesquelles la partie rotative et la partie à mouve- ment rectiligne sont disposées suivant l'horizontale ou en toute inclinaison entre l'horizontale et la verticale. Dans une telle disposition la ligne médiane de l'excentrique se trouvera à angles droits ou à un angle quelconque par rapport à la ligne de déplacement.
REVENDICATIONS.
1. Dispositif pour la transformation d'un mouvement de rotation en un mouvement rectiligne alternatif et inversement caractérisé en ce que, pour faire varier automatiquement la course de l'organe en mouvement alternatif celui-ci est commandé par une bielle et un excentrique monté fou sur le maneton d'une manivelle, la dite course étant déterminée aux faibles vitesses de rotation uniquement par le diamètre de manivelle tandis qu' elle est allongée progressivement avec l'augmentation de la vitesse de rotation par l'entrée en jeu de l'excentrique dont le plateau oscille sur le maneton à chaque tour jusqu'à faire une rotation complète en même temps que la rotation de la ma - nivell e.
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Device for transforming a rotational movement into a rectilinear movement and vice versa.
The present invention relates to mechanical transmission devices and aims to construct a system comprising a connecting rod and a crank, for example a ram of variable stroke, in which a rotational movement can be converted into a movement. rectilinear or alternatively a reciprocating motion be converted into a rotational motion, and in which drumstick the stroke imparted to. the reciprocating member varies automatically so as to automatically increase the shock effect at the desired moment by tamping, tamping or crushing, or so as to modify the stroke in internal combustion engines or others in which a variation of effective stroke length can be helpful.
Another object of the invention is to provide a device receiving and absorbing shocks in the transformation of a rectilinear movement into a rotational movement.
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To the appended drawing given for information only
Fig.l is an elevational view, partly in section, of a device according to the invention.
Fig.2 shows separately the parts of fig.l.
Fig.3 is a section taken along line 3-3 of Fig.2.
Fig. 4 is a view of a variant.
Fig.5 is a view similar to Fig.2 but showing the members such as in the variant Fig.4.
Fig.6 is a view similar to Figs.1 and 4, but showing another variant, and Fig.? is a section taken along line 7-7 of fig.6.
1 designates a crank shaft with crank pin designated by 3.
4 designates an eccentric plate, composed of a smaller upper part 41 and a larger and heavier lower part 42, and mounted idle on the crankpin 3. The two parts 41 and 42 are joined by bolts but could be in one piece. The eccentric plate has a peripheral groove 5.
Around the eccentric plate is the collar 6 comprising a. upper part 61 and a lower part 62 held together by bolts 7, but which could be in one piece. The lower part 62 of the collar carries the rod 8, the lower end of which is articulated by a cylinder 9 to the part which must be moved alternately and is illustrated in the form of a pestle 10.
Any known means for reducing the friction between the eccentric plate and the collar can be used. If the plate and collar are each in one piece, one can easily use anti-friction pads.
The lower part 42 of the eccentric being larger than the part 41 and consequently heavier will tend by its Weight @ to hang on the crankpin, in a vertical position if the crank is located just above the pestle, of
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so that the axis or the center line of the plate coincides with the axis of the rod 8; under these conditions if the shaft 1 turns, the crankpin 3 being free to turn in the eccentric will cause the latter to rise and fall in the axis of the reotilinear movement of the rod 8 and will give the ram 10 an upward movement and. descent corresponding to the diameter of the circle along which the crankpin 3 moves.
At reduced speed, the crankpin can turn in its bearing in the eccentric plate without forcing the latter to rotate in the collar 6. At higher speed, centrifugal force will develop which will force the heaviest part of the plate to turn. 'eccentric to move so that the center line as shown in aa will come out of the axis of movement of rod 8, and this eccentric plate will rise with each revolution starting the downstroke at a higher point than the one from which it would start if the eccentric plate did not take this rotational movement.
As long as the resistance of the material on which the rammer acts is roughly uniform, the movement of the eccentric indicated by the displacement of the center line aa, will be relatively small, depending on the speed at which the shaft crank rotates and centrifugal force produced.
But if an unexpected resistance occurs in the mass on which the pestle acts, for example: e a pebble lying on the concrete surface, the complete descent of the pestle will be thwarted and the resistance, acting along the vertical line of thimble. - placement of the pestle, will react on the eccentric whose center line already forms an angle with the vertical, which will have the effect of tilting the said center line more and consequently raising the collar more by starting the downward stroke at a point higher than where it would start without the resistance due to the stone. The resulting effect will be that starting from a higher point the force applied to the pestle will be greater and will tend to drive the stone.
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at the level of the surrounding concrete.
At any speed other than very slow there will be a greater or lesser displacement of the heaviest part of the eccentric by the fact of the centrifugal force, which displacement shifts the line aa out of the axis of the movement of. the alternative organ. The heaviest part of the eccentric pipe serves for this purpose as in the construction shown in fig. 6, or special devices can be employed to directly produce the displacement even at very low speed, such as example that the construction shown in figs. 1,2 and 3, or that shown in figs. 4 and 5.
In the construction illustrated in figs. 1, 2 and 3, the heaviest part 4 of the eccentric plate is provided, on one side of the center line, with a chamber 11 intended to contain mercury or some other substance of specific gravity higher than the material of which the eccentric plate is made, and this chamber has a screwed cover 12. On the other side of the center line the weight is reduced by punching holes 13, which are shown here at number of three, or otherwise removing some of the material.
Of course the chamber which contains the mercury or other specified substance can be arranged without simultaneously forming holes 13 in the material or otherwise or the material can be hollowed out, by holes 13 or otherwise without adding weight of the other. ^ side of center line. The effect obtained by thus changing the normal weight on each side of the midline, either by increasing the weight on one side or by reducing the weight on the other, is to shift the midline aa out of the axis of movement of the reciprocating member. Because of the decrement of the midline a-a the action of the centrifugal force will be more pronounced than if the weight on one side of the midline is the same as on the other.
In figs. 4 and 5 a modified form of construction
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while having the same purpose is illustrated, shifting the middle line. In this construction, instead of making the part 42 heavier in order to make the center line aa out of the axis of the pestle, the same effect is obtained by a spring interposed between the eccentric plate 4 and the collar 6. Two springs are illustrated,
18 and 19, placed partly in a groove 20 in the periphery of the eccentric and partly in a groove 21 in the internal face of the part 61 of the collar 6; the two grooves enclosing the springs together. A pin 22 protrudes around the periphery of the lower part 42 of the eccentric approximately at the junction point of the parts 61 and 62 of the collar 6 when the plate and the collar are in the normal (rest) position.
From this pin 22 the groove 20 extends down a small distance as shown, and the groove 21 extends below a corresponding distance from the junction of the parts 61 and 62 of the collar. 6. In the groove parts 20 and 21 is placed a spring 18 which bears on one side against the lower end of the groove 21 and on the other against the pin 22 so as to hold the lower part 42 of the plate in. a position such that its center line aa is offset relative to the axis of the pestle, to the left in FIG. 4.
The groove 21 extends over the entire internal face of the part 61 of the collar 6, and the groove 20 in the periphery of the plate has the same length, so that one end of the spring 19 housed in the grooves 20 and 21 will rest against the upper face of the lower part 62 and will rest at its other end against the ankle 22 so that the said spring will oppose an elastic resistance to the ankle 22 and will tend to maintain the eccentric in the normal position .
In fig. 6 a modified form has been shown which differs from that shown in fig. 1 only by the fact that the eccentric 4 is not provided with the weight 12 nor with the holes 13, the part
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the heaviest of the chainring being intended to produce the desired displacement of the midline a-a.
In fig.? the crankshaft is shown in two parts 11 and 12, connected by a separate journal 31. This allows the eccentric 43 to be made in one piece. As illustrated, this is provided with shoulders 44 carried in bearings 45.
It will be understood that when the heavier part of the eccentric is thus displaced, whether by the effect of centrifugal force on an eccentric in which the median line is not offset with respect to the axis. of displacement of the reciprocating member, or else on an eccentric which is provided, as shown in figs. 1, 2 and 3 and in figs. 4 and 5, with special devices for this purpose, the effect of this uneven and intermittent resistance will cause a greater displacement and a greater shift of the midline so that the lift given to the reciprocating organ by the eccentric thus displaced will be greater than the lift which it receives. would be given otherwise.
In the use of the device according to the invention in an air compressor or an internal combustion engine, the operation is essentially the same as described above concerning the operation of a pestle; the centrifugal force also causes the rotation of the eccentric on the crankpin and thus increases the stroke, the latter varying in proportion to the ratio between the inertia of the moving parts and the compressive resistance, the greatest development of the stroke not taking place in each stroke unless the inertia of the moving parts is sufficient to overcome the compression in the cylinder. If this inertia is not sufficient, the eccentric plate will not make a complete turn around its crankpin but will oscillate between two extreme positions.
While the device according to the invention is illustrated
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in such an arrangement that the rotating member is located directly above the linearly displaced member, it is also suitable and intended to be employed in arrangements in which the rotating part and the part to be moved. - ment rectilinear are arranged horizontally or in any inclination between the horizontal and the vertical. In such an arrangement the center line of the eccentric will be at right angles or at any angle to the line of displacement.
CLAIMS.
1. Device for the transformation of a rotational movement into a reciprocating rectilinear motion and vice versa, characterized in that, to automatically vary the stroke of the member in reciprocating motion, the latter is controlled by a connecting rod and an eccentric mounted idle on the crank pin of a crank, said stroke being determined at low rotational speeds only by the crank diameter while it is gradually lengthened with the increase in rotational speed by the entry into play of the eccentric the plate of which oscillates on the crankpin at each turn until it makes a complete rotation at the same time as the rotation of the ma - level.