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Mécanisme de transmission et de transformation de mouvement.
La présente invention a pour objet un mécanisme de trans- formation de mouvement rectiligne alternatif en mouvement de rotation continu.
L'invention s'applique à tous les cas où cette transfor - mation doit avoir lieu, et elle a pour but essentiel de sup - primer toutes les articulations nécessitées jusqu'ici dans ces mécanismes de transformation. Une application très géné - rale, et, en fait, principale, est celle de la transformation du mouvement rectiligne d'un piston relié à un arbre rotatif.
Jusqu'ici, une telle transmission de puissance, avec transfor- mation du mouvement, nécessitait un arbre coudé (vilebrequin) relié au piston par bielle articulée à ses deux extrémités (moteurs à explosions, pompes), ou un arbre avec excentrique et bielle d'articulation (machines à vapeur). Ces mécanismes de transformation sont encombrants, et d'un faible rendement par suite des articulations et des coudés. Ils sont soumis à
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des effort s dangereux, , qui¯ , entraînent une rapide usure et du jeu aux articulations ; dans les moteurs à explosions pour véhicules automobiles, par exemple, il est presque matérielle- ment impossible - sauf à admettre des complications coûteuses de construction et de montage - d'appliquer les roulements à billes si avantageux.
Un autre défaut en ce qui concerne les moteurs à explosions est le danger que présente la rupture d'une articulation : la bielle ou biellette traverse alors le carter, ce qui entraîne des réparations longues et coûteu- se s.
Le but principal de l'invention est de supprimer tous les intermédiaires articulés entre l'arbre rotatif et l'organe en mouvement alternatif, c'est-à-dire de supprimer toutes bielles, biellettes, arbres coudés, rotules; l'organe en mouvement alternatif rectiligne étant relié à l'arbre rotatif par une liaison libre, donc, ni rigide ni articulée.
Essentiellement, un mécanisme conforme à l'invention comporte un organe en mouvement alternatif rectiligne, un arbre supporté, à mettre en mouvement de rotation continu par transmission entre le dit organe et le dit arbre, un pla- teau calé excentriquement sur cet arbre, ou en faisant partie intégrale , et comportant une forme de segment avantageusement circulaire, et un organe transmetteur agissant sur la péri - phérie de cette came. Cet organe transmetteur peut être l'or - gane même à mouvement alternatif, ou être une pièce rapportée à celui-ci et maintenu dans son axe longitudinal ; il comporte une lumière longitudinale, dont la longueur est égale à la longueur d'une course complète de l'organe à mouvement alter - natif, augmentée du diamètre de l'arbre à entraîner, et dont la largeur est égale au diamètre de cet arbre.
L'arbre à en - traîner est logé dans cette lumière ; l'organetransmetteur porte en outre à ses deux extrémités un galet monté sur billes, ces deux galets roulant sur le bord de la came solidaire
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de l'arbre et emprisonnant cette came entre eux.
Afin de bien faire comprendre l'invention, on en a repré - senté diverses variantes de réalisation au dessin annexé : fig.l est une vue de face et fig.2 une vue de profil de la première forme, fig.3 et 4 sont les vues correspondantes d'une deuxième forme, fig.5 est une vue de face d'une troisième variante.
1 est l'arbre à entraîner en mouvement continu de rotation et 2 est l'organe en mouvement alternatif rectiligne, par exem- ple un piston de moteur ou de pompe. On comprend que, dans l'application pratique, il y aura généralement, mais non néces- sairement - plusieurs organe s 2 attaquant l'arbre 1, mai s l'in- vention se comprend sans plus en supposant un seul organe 2.
Sur l'arbre 1 est calée une came 3 qui peut d'ailleurs être venue directement avec l'arbre. Cette came a un profil sensiblement en demi-cercle, c'est-à-dire comporte une partie 4 en demi-circonférence, et une partie rectiligne 5, ces deux parties étant reliées par congés 6. Il est à observer que la forme en demi-cercle n'est pas limitative, et que même dans ce cas, la partie 4 peut s'étendre sur plus d'une demi-circon- férence ; l'invention englobe toutes les formes de cames comportant une portion de courbe et la corde correspondante.
L'organe 2, en l'espèce un piston de moteur à explosions, porte, par ses masselottes 7, deux bras 8 , situés dans son prolongement, et prenant entre eux la came 3. Chacun de ces bras est pourvu d'une boutonnière allongée 9, dans laquelle est engagé l'arbre 1. Ces boutonnières, identiques et se recouvrant exactement, ont une largeur égale au diamètre de l'arbre l,ou de la bague de roulement éventuellement montée sur cet arbre, et une longueur égale au diamètre de l'arbre augmenté de la course totale du piston 2. Les bras µ. supportent entre eux, à chaque extrémité, l'axe 10 d'un galet 11 monté sur billes, ces
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galets roulant donc sur la périphérie de la came 3.
La distance entre les galets est telle que, pour la position de la fig.1, où la came 3 est coupée à sa plus grande dimension par la ligne des centres des galets 11, ceux-ci soient tous deux en contact avec elle.
Si l'on considère la position de la fig.l, pour laquelle le piston 2 est à fond de course de compression, et le galet supérieur en contact avec le début de la partie rectiligne 5 de la came, on comprend qu'au moment où l'explosion se produit, l'ensemble rigide piston 2 et bras 8 se déplaçant suivant la flèche A, le galet supérieur roule le long de la partie 5 et force la came 3 et l'arbre 1 à tourner. Le bras de levier de l'effort ainsi imparti sur la came 3 est maximum au début et diminue rapidement pour tomber à zéro quand l'arbre 1 a tourné de presqu'un demi- tour ; pour le mouvement du piston dans le sens opposé, c' est le galet inférieur 11 qui agit sur la partie rectiligne 5.
Les deux galets ne sont simultanément en contact avec la came 3 qu'aux fins de course ; à ces moments, ils roulent chacun sur une partie sensiblement concentrique à l'arbre 1, lequel tourne alors par inertie, ou mieux ( cas géné- ral) grâce à un volant habituel, ou (et) à d'autres organes 2 agissant en décalage.
On comprend qu'un tel mécanisme peut s'appliquer directe- ment à toutes pompes, machines à vapeur, et à tous moteurs à explosions ou autres, quelque soit le nombre de cylindres, en passant par les moteurs en V, de tous degrés d'inclinaison, les moteurs verticaux, couchés, doubles, multiples, jumelés, etc. Cette application - qui supprime toutes les causes de perte de rendement de transmission - n'affecte en rien le ré - gime du moteur, dont le fonctionnement est d'une grande sou - plesse, puisqu'il n'y a plus d'articulations ni de porte-à- faux.
Des essais ont démontré que la puissance effective augmen- te con sidérab lement , l'usure est pratiquement nulle, les grip -
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pages complètement éliminés, La transformation est peu coû - teuse et ne nécessite aucun changement au restant de la transmission. Il est expressément entendu que l'invention s'étend à tous les cas de transformation de mouvement recti - ligne alternatif en mouvement de rotation, aussi bien dans des machines existantes que dans d'autres à créer.
Ce mécanisme permet la création de nouveaux types de moteurs à explosions, à grand rendement, faible consommation et surtout encombrement extrêmement réduit.
L'exemple des fig.3 et 4 ne diffère du précédent qu'en ce que l'arbre 1 porte deux cames 3 identiques tandis qu'il n'y a plus qu'un bras 8 logé entre ces cames. C'est somme toute la réalisation inverse de la précédente.
Un point intéressant, au point de vue encombrement, est la possibilité de faire pénétrer la ou les cames 3 dans le fond du piston, comme le montrent les dessins, ce qui permet de gagner, par rapport aux moteurs existants, par exemple, non seulement la longueur des biellettes, mais encore la longueur de pénétration de la came dans le piston. Pratiquement ceci revient à un gain de plus de la moitié de la longueur d'excentricité des arbres coudés. De toute façon, dans toutes ces applications, l'encombrement est diminué d'au moins la longueur des organes reliant l'excentrique ou le coude à l'organe en mouvement alternatif.
L'invention s'applique évidemment au cas de cylindres jumelés ; cette application est représentée à la fig.5 , où les pièces de transformation et de transmission servent à, la fois pour deux pistons 2-2' montés dans l'axe l'un de l'autre, et décalés de 180 pour l'explosion. Cette application permet la construction de moteurs très puissants, à faible vitesse,avec cylindres surfaciaux jumelés. Tous les cylindres, accouplés comme à la fig. 5, sont portés entre les deux flasques consti - tuant corps de moteur, et sont répartis uniformément et concen-
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triquement autour d'un arbre central à entraîner.
Tous les arbres des paires de cylindres sont dirigés radialement et sont en prise, par pignons cônes, avec une couronne calée sur l'arbre à entraîner ; chaque paire de cylindres entraîne donc son arbre propre et l'ensemble de ces arbres agit sur l'arbre principal à commander.
REVENDICATIONS.
1. Mécanisme de transformation de mouvement rectiligne alternatif en mouvement rotatif continu, caractérisé en ce que l'organe en mouvement alternatif est solidaire d'un bras qui le prolonge, le dit bras comportant une lumière allongée dont la largeur est égale au diamètre de l'arbre à entraîner et la longueur égale à ce diamètre augmenté de la longueur de course de l'organe en mouvement alternatif, l'arbre à entraîner tra - versant la dite lumière et portant, parallèlement au plan du bras, une came en forme de segment de préférence circulaire sur la périphérie duquel agissent deux galets rotatifs portés par le bras, de part et d'autre de la lumière allongée.
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Movement transmission and transformation mechanism.
The present invention relates to a mechanism for transforming reciprocating rectilinear motion into continuous rotational motion.
The invention applies to all cases where this transformation must take place, and its essential aim is to eliminate all the joints required hitherto in these transformation mechanisms. A very general application, and in fact the main one, is that of transforming the rectilinear motion of a piston connected to a rotating shaft.
Until now, such a power transmission, with transformation of the movement, required an elbow shaft (crankshaft) connected to the piston by a connecting rod articulated at both ends (explosion engines, pumps), or a shaft with eccentric and connecting rod. articulation (steam engines). These transformation mechanisms are bulky, and of low efficiency due to the joints and elbows. They are subject to
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dangerous efforts,, which lead to rapid wear and play in the joints; in automotive explosion engines, for example, it is almost materially impossible - except to admit costly construction and assembly complications - to apply the advantageous ball bearings.
Another defect with regard to explosion engines is the danger presented by the rupture of a joint: the connecting rod or rod then passes through the crankcase, which leads to long and expensive repairs.
The main object of the invention is to eliminate all the intermediates articulated between the rotary shaft and the member in reciprocating motion, that is to say to eliminate all connecting rods, rods, bent shafts, ball joints; the member in rectilinear reciprocating motion being connected to the rotary shaft by a free connection, therefore neither rigid nor articulated.
Essentially, a mechanism in accordance with the invention comprises a member in rectilinear reciprocating motion, a supported shaft, to be set in continuous rotational motion by transmission between said member and said shaft, a plate wedged eccentrically on this shaft, or being an integral part, and comprising the shape of an advantageously circular segment, and a transmitting member acting on the periphery of this cam. This transmitting member can be the organ itself with reciprocating movement, or be a part attached to it and maintained in its longitudinal axis; it has a longitudinal slot, the length of which is equal to the length of a complete stroke of the reciprocating member, increased by the diameter of the shaft to be driven, and the width of which is equal to the diameter of this shaft .
The tree to be dragged is lodged in this light; the trans-transmitting organ also carries at its two ends a roller mounted on balls, these two rollers rolling on the edge of the integral cam
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of the shaft and trapping this cam between them.
In order to make the invention fully understood, various variant embodiments have been shown in the appended drawing: fig.l is a front view and fig.2 a profile view of the first form, fig.3 and 4 are the corresponding views of a second form, Fig.5 is a front view of a third variant.
1 is the shaft to be driven in continuous rotational movement and 2 is the member in rectilinear reciprocating motion, for example a motor or pump piston. It will be understood that, in the practical application, there will generally, but not necessarily - several members 2 attacking the shaft 1, but the invention is easily understood by assuming a single member 2.
On the shaft 1 is wedged a cam 3 which can moreover have come directly with the shaft. This cam has a profile substantially in a semi-circle, that is to say comprises a part 4 in a semi-circumference, and a rectilinear part 5, these two parts being connected by fillets 6. It should be observed that the shape in semi-circle is not limiting, and that even in this case, part 4 can extend over more than a semi-circumference; the invention encompasses all forms of cams comprising a portion of a curve and the corresponding chord.
The member 2, in this case an explosion engine piston, carries, by its weights 7, two arms 8, located in its extension, and taking between them the cam 3. Each of these arms is provided with a buttonhole elongated 9, in which is engaged the shaft 1. These buttonholes, identical and overlapping exactly, have a width equal to the diameter of the shaft l, or of the rolling ring possibly mounted on this shaft, and a length equal to shaft diameter increased by the total stroke of piston 2. The arms µ. support between them, at each end, the axis 10 of a roller 11 mounted on balls, these
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rollers therefore rolling on the periphery of cam 3.
The distance between the rollers is such that, for the position of fig.1, where the cam 3 is cut to its greatest dimension by the line of the centers of the rollers 11, the latter are both in contact with it.
If we consider the position of fig.l, for which the piston 2 is at the bottom of the compression stroke, and the upper roller in contact with the start of the rectilinear part 5 of the cam, we understand that at the time where the explosion occurs, the rigid piston 2 and arm 8 assembly moving along arrow A, the upper roller rolls along part 5 and forces cam 3 and shaft 1 to rotate. The lever arm of the force thus imparted to the cam 3 is maximum at the start and decreases rapidly to fall to zero when the shaft 1 has turned almost half a turn; for the movement of the piston in the opposite direction, it is the lower roller 11 which acts on the rectilinear part 5.
The two rollers are simultaneously in contact with the cam 3 only at the end of travel; at these times, they each roll on a part substantially concentric with the shaft 1, which then rotates by inertia, or better (general case) thanks to a usual flywheel, or (and) to other members 2 acting in shift.
It will be understood that such a mechanism can be applied directly to all pumps, steam engines, and to all explosive or other engines, whatever the number of cylinders, passing through V engines, of all degrees of d tilt, vertical, recumbent, double, multiple, twin motors, etc. This application - which eliminates all the causes of loss of transmission efficiency - in no way affects the speed of the engine, the operation of which is very flexible, since there are no more joints. nor overhang.
Tests have shown that the effective power increases considerably, the wear is practically zero, the grip -
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pages completely eliminated. Conversion is inexpensive and does not require any change to the remainder of the transmission. It is expressly understood that the invention extends to all cases of transformation of recti - line reciprocating movement into rotational movement, both in existing machines and in others to be created.
This mechanism allows the creation of new types of explosion engines, high efficiency, low consumption and above all extremely small footprint.
The example of Figs. 3 and 4 differs from the previous one only in that the shaft 1 carries two identical cams 3 while there is only one arm 8 housed between these cams. It is all in all the opposite realization of the previous one.
An interesting point, from the point of view of size, is the possibility of making the cam (s) 3 penetrate into the bottom of the piston, as shown in the drawings, which makes it possible to gain, compared with existing engines, for example, not only the length of the connecting rods, but also the length of penetration of the cam into the piston. Practically this amounts to a gain of more than half of the eccentricity length of the bent shafts. In any case, in all these applications, the bulk is reduced by at least the length of the members connecting the eccentric or the elbow to the member in reciprocating motion.
The invention obviously applies to the case of twin cylinders; this application is shown in fig. 5, where the transformation and transmission parts serve, both for two pistons 2-2 'mounted in the axis of each other, and offset by 180 for the explosion. This application allows the construction of very powerful engines, at low speed, with twin surface cylinders. All the cylinders, coupled as in fig. 5, are carried between the two flanges constituting the engine body, and are distributed uniformly and concen-
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triqually around a central shaft to be driven.
All the shafts of the pairs of cylinders are directed radially and are engaged, by cone pinions, with a crown wedged on the shaft to be driven; each pair of cylinders therefore drives its own shaft and all of these shafts act on the main shaft to be controlled.
CLAIMS.
1. Mechanism for transforming reciprocating rectilinear motion into continuous rotary motion, characterized in that the reciprocating member is integral with an arm which extends it, the said arm comprising an elongated slot whose width is equal to the diameter of the shaft to be driven and the length equal to this diameter increased by the stroke length of the reciprocating member, the shaft to be driven passing through said slot and carrying, parallel to the plane of the arm, a cam in the form of a segment preferably circular on the periphery of which act two rotating rollers carried by the arm, on either side of the elongated slot.