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Dispositif mécanique permettant la transformation d'un mouvement de rotation en un mouvement rectiligne alternatif.
La présente invention est relative à un dispositif mécanique permettant la transformation d'un mouvement de rotation en un mouvement rectiligne alternatif.
L'invention à pour but de réaliser un dispositif mécanique qui permette entre autres applications de remplacer avan- tageusement dans tous les cas où on l'utilise, la liaison vtlebrequin-bielles, ce dispositif présentant le gros avantage d'etre d'une fabrication plus simple, d'un rendement meilleur et
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d'une plus grande sécurité de fonctionnement.
Le dispositif suivant l'invention est essentiellement caractérisé en ce qu'il comporte deux manetons combinés avec deux chemins de roulement parallèles ayant un profil quelconque, et correspondant chacun à l'un des manetons, ces derniers étant calés sur un même organe entratné en rotation et étant astreints à se déplacer de façon permanente en contact avec lesdits chemins de roulement.
Suivant une première forme de réalisation de l'invention les deux chemins de roulement sont fixes l'organe rotatif portant les manetons étant astreint lui-même à se déplacer d'un mouvement rectiligne alternatif.
Suivant une autre forme de réalisation l'organe portant les manetons est animé seulement d'un mouvement de rotation, les chemins de roulement étant formés sur le ou les organes à commander d'un mouvement rectiligne alternatif.
D'autres avantages et particularités de l'invention ressortiront de la description qui va suivre en regard du dessin annexé qui représente, schématiquement et simplement à titre d'exemple, diverses formes de réalisation de l'invention.
Sur ce dessin : la fig. 1 est une vue en coupe longitudinale d'une première for- me de réalisation de l'invention, la fig. 2 est une vue en coupe longitudinale montrant une va- riante de réalisation du dispositif appliqué à la com- mande d'un piston, la fig. 3 est une vue analogue à celle de la fig. 2, montrant l'application du dispositif à la commande de deux pis- tons opposés.
En se reportant à la fig. le désigne un arbre entratné en rotation par tous moyens appropriés et monté sur des paliers de manière à pouvoir coulisser. L'arbre 1 est muni d'un bras
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sur lequel sont calés deux manetons excentrés ?, et .
L'axe longitudinal des manetons S. et :1 est rigoureusement parallèle à l'axe de l'arbre 1 Par ailleurs, les manetons 2: et 3 sont rigoureusement identiques et symétriques par rapport à l'axe du bras 4 les reliant à l'arbre 1. L'extrémité de chaque maneton 2 et lest filetée de manière à recevoir un sabot 5. monté sur bille 6.
L'axe de chaque sabot 5. est décalé angulairement par rapport à l'axe du maneton correspondant, ce décalage étant de l'ordre de quelques degrés (10 par exemple).
Cette disposition à pour effet de décaler légèrement le point d'appui de la bille sur un plan incliné 1 correspondant, dont il sera-parlé ci-dessous.
La distance des billes 2 à l'axe de fixation des manetons et 3. sur 1'arbre 1 est égale et invariable.
Chaque sabot à billes est en contact avec un plan incliné 7 solidaire d'un bâti fixe 8 de plan incliné est monté sur un roulement à bille .
Les chemins de roulement des deux plans inclinés 7 sont rigoureusement parallèles, leur rayon étant égal à celui des manetons, et leur largeur étant suffisante pour l'appui de la bille 6.
Comme représenté, les plans inclinésont alésés en leur centre de manière à laisser passer librement l'arbre 1 sans aucun frottement.
Le fonctionnement du dispositif est le suivant :
Le sabot à bille des manetons 2 et 3 étant en contact avec le chemin de roulement du plan incliné 7 correspondant, on comprend aisément que si on entratne l'arbre 1 en rotation, ce dernier se trouve animé, en plus de son mouvement de rotation , d'un mouvement de translation rectiligne alternatif.
En effet, l'arbre 1 tournant dans le sens de la flèche 10,
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pendant le premier demi-tour de l'arbre 1 la bille correspondant au dans le sens déplace sur le Pendant l'autre et déplace l'arbre 1 dans le sens de la flèche 11 Pendant l'autre demitour, la bille correspondant au maneton se déplaçant sur le plan incliné 1 aveclequel elle est en contact, l'arbre 1 se déplace dans le sens de la flèche Il*
On voit donc ainsi qu'on le disait plus haut, que l'ar- bre se trouve animé de deux mouvements :
1 - un mouvement de rotation,
2 - un mouvement de va-et-vient.
Grâce au dispositif décrit, il est donc possible de transformer un mouvement de rotation en un mouvement de translation rectiligne alternatif. Le dispositif en question est donc appli- de câble à la commande tous organes devant âtre animés d'un mouvement alternatif de va-et-vient, à partir d'un organe de commande animé d'un mouvement de rotation. C'est le cas par exemple des pistons dans les moteurs, pompes, compresseurs, etc...
On a représenté à la fig. 2 une variante de construction du dispositif décrit, dans le cas de son application à un piston se déplaçant dans un cylindre.
Dans cet exemple, les deux chemins de roulement 13 et 14 sont montés dos à dos sur le même plateau incliné fixe 15 Par ailleursf. les deux manetons identiques 16 et 17 calés sur la tige 1$ du piston, sont disposés de part et d'autre du plateau fixe 15
Comme représenté, la tige la est reliée au piston 19 par l'intermédiaire d'un-roulement à billes 20, l'entratnement en rotation de ladite tige la étant assuré par une poulie 21 commandée elle-même par tous moyens appropriés.
Le plateau fixe 15 est percé en son centre d'une ouverture de diamètre suffisant pour permettre le déplacement sans frottement de la tige 18
La tige du piston 18 étant entraînée en rotation, et le
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sabot à bille das manetons 16 et 17 étant astreint à se déplacer, respectivement, sur les chemins de roulement 13 et !4 1a tige du piston 18 est animée d'un mouvement alternatif de translation.
Pendant le premier demi-tour de l'arbre 18,le maneton 16 passe de la position dans laquelle il est représenté en traits pleins à la fig. 2 à la position dans laquelle il est représenté en traits pointillés sur cette même figure.
Il s'en suit que le piston 19 se déplace de la position dans laquelle il est représenté en traits pleins à la position dans laquelle il est représenté en traits pointillés.
Pendant le demi-tour suivant de la tige 18; le piston 19 se déplace en sens inverse pour revenir à sa position initiale dans laquelle il est représenté en¯traits pleins fig. 2.
Dans les exemples qui précèdent, on a supposé que c'était l'organe entraîné en rotation qui était aussi animé d'un mouvement de translation rectiligne alternatif. Sur la fig. 3 on a repré- senté une variante de construction qui montre que le dispositif précédemment décrit est réversible.
Dans cet exemple, les deux manetons 22 et 23 munis de leur sabot à bille, sont montés sur un volant 24 entratné en rotation par tous moyens appropriés, et solidaire de la carcasse 25 d'un cylindre.
Le volant 24 est traversé en son centre par un axe 26 solidaire à chacune de ses extrémités d'un piston 27 et 28 respectivement, et se déplaçant à l'intérieur du cylindre 25
Chaque piston 27 et 28 est muni sur sa face en regard du volant 24 d'un chemin de roulement incliné 29 venant en contact avec la bille du sabot monté sur le maneton correspondant .
Le fonctionnement de ce dispositif est le suivant :
Le volant 24 étant entratné en rotation par tous moyens appropriés, et le sabot à billes des manetons 22 et 23 étant astreint à se déplacer sur le chemin de roulement incliné 29 cor-
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respondant, il ressort de ce qui a été dit que les pistons 27 et 28 sont animés d'un mouvement de translation alternatif à l'intérieur du cylindre 25
Il résulte de ce qui précède que le mécanisme objet de l'invention est susceptible de nombreuses applications ; il peut notamment être utilisé dans la construction des pompes, compresseurs, amortisseurs, et d'une manière plus générale, il peut être utilisé dans toutes les constructions dans lesquelles intervient un système vilebrequin-bielle.
Dans cette application, il permet de réduire dans de fortes proportions le prix de revient des constructions. Par ailleurs le rendement du dispositif est de beaucoup supérieur à celui d'un système vilebrequin-bielle, car il n'existe aucun point mort.
Il y a lieu de remarquer également que les organes du dispositif travaillent uniquement à la compression et nullement à la flexion.
Bien entendu, le dispositif n'a été décrit qu'à titre explicatif mais nullement limitatif. Il serait possible de lui apporter diverses modifications de construction sans qu'on sorte pour cela du domaine de l'invention. C'est ainsi, en particulier, que les chemins de roulement au lieu d'être plans, pourraient avoir un profil différent qui permettrait d'augmenter le nombre de courses de l'organe commandé pour un seul tour de l'organe de commande.
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Mechanical device allowing the transformation of a rotational movement into an alternating rectilinear movement.
The present invention relates to a mechanical device allowing the transformation of a rotational movement into a reciprocating rectilinear movement.
The object of the invention is to provide a mechanical device which allows, among other applications, to advantageously replace, in all cases where it is used, the crankshaft-connecting rod connection, this device having the great advantage of being of manufacture. simpler, more efficient and
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greater operational safety.
The device according to the invention is essentially characterized in that it comprises two crankpins combined with two parallel raceways having any profile, and each corresponding to one of the crankpins, the latter being wedged on the same rotating member. and being forced to move permanently in contact with said raceways.
According to a first embodiment of the invention the two raceways are fixed, the rotary member carrying the crankpins itself being forced to move in a reciprocating rectilinear movement.
According to another embodiment, the member carrying the crankpins is driven only by a rotational movement, the raceways being formed on the member or members to be controlled by a reciprocating rectilinear movement.
Other advantages and features of the invention will emerge from the description which follows with reference to the appended drawing which represents, schematically and simply by way of example, various embodiments of the invention.
In this drawing: fig. 1 is a view in longitudinal section of a first embodiment of the invention, FIG. 2 is a view in longitudinal section showing an alternative embodiment of the device applied to the control of a piston, FIG. 3 is a view similar to that of FIG. 2, showing the application of the device to the control of two opposed pistons.
Referring to fig. le designates a shaft driven into rotation by any suitable means and mounted on bearings so as to be able to slide. Shaft 1 has an arm
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on which are wedged two eccentric crank pins?, and.
The longitudinal axis of the crankpins S. and: 1 is strictly parallel to the axis of the shaft 1 Furthermore, the crankpins 2: and 3 are strictly identical and symmetrical with respect to the axis of the arm 4 connecting them to the 'shaft 1. The end of each crankpin 2 and threaded ballast so as to receive a shoe 5. mounted on a ball 6.
The axis of each shoe 5 is angularly offset with respect to the axis of the corresponding crankpin, this offset being of the order of a few degrees (10 for example).
This arrangement has the effect of slightly shifting the fulcrum of the ball on a corresponding inclined plane 1, which will be discussed below.
The distance of the balls 2 to the fixing axis of the crankpins and 3. on the shaft 1 is equal and invariable.
Each ball shoe is in contact with an inclined plane 7 integral with a fixed frame 8 with an inclined plane mounted on a ball bearing.
The raceways of the two inclined planes 7 are strictly parallel, their radius being equal to that of the crankpins, and their width being sufficient to support the ball 6.
As shown, the inclined planes are bored in their center so as to allow the shaft 1 to pass freely without any friction.
The operation of the device is as follows:
The ball shoe of the crankpins 2 and 3 being in contact with the raceway of the corresponding inclined plane 7, it is easily understood that if the shaft 1 is rotated, the latter is animated, in addition to its rotational movement , with an alternating rectilinear translational movement.
Indeed, the shaft 1 rotating in the direction of arrow 10,
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during the first half-turn of shaft 1 the ball corresponding to in the direction moves on the During the other and moves the shaft 1 in the direction of the arrow 11 During the other half-turn, the ball corresponding to the crankpin is moving on the inclined plane 1 with which it is in contact, the shaft 1 moves in the direction of arrow Il *
We can therefore see, as we said above, that the tree is animated by two movements:
1 - a rotational movement,
2 - a back and forth movement.
Thanks to the device described, it is therefore possible to transform a rotational movement into an alternating rectilinear translational movement. The device in question is therefore applied by cable to the control of all elements having to be hearth driven by a reciprocating back-and-forth movement, from a control device driven by a rotational movement. This is the case, for example, with pistons in engines, pumps, compressors, etc.
There is shown in FIG. 2 an alternative construction of the device described, in the case of its application to a piston moving in a cylinder.
In this example, the two raceways 13 and 14 are mounted back to back on the same fixed inclined plate 15. the two identical crankpins 16 and 17 wedged on the piston rod $ 1, are placed on either side of the fixed plate 15
As shown, the rod 1a is connected to the piston 19 by means of a ball bearing 20, the rotational training of said rod 1a being provided by a pulley 21 itself controlled by any suitable means.
The fixed plate 15 is pierced in its center with an opening of sufficient diameter to allow movement without friction of the rod 18
The piston rod 18 being driven in rotation, and the
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ball shoe with crankpins 16 and 17 being forced to move, respectively, on the raceways 13 and! 4 the piston rod 18 is provided with a reciprocating translational movement.
During the first half-turn of the shaft 18, the crankpin 16 passes from the position in which it is shown in solid lines in FIG. 2 in the position in which it is shown in dotted lines in the same figure.
It follows that the piston 19 moves from the position in which it is shown in solid lines to the position in which it is shown in dotted lines.
During the next half-turn of rod 18; the piston 19 moves in the opposite direction to return to its initial position in which it is shown in solid lines fig. 2.
In the preceding examples, it was assumed that it was the organ driven in rotation which was also driven by an alternating rectilinear translational movement. In fig. 3 an alternative construction has been shown which shows that the device described above is reversible.
In this example, the two crankpins 22 and 23 provided with their ball shoe, are mounted on a flywheel 24 rotated by any suitable means, and secured to the carcass 25 of a cylinder.
The flywheel 24 is crossed at its center by a pin 26 integral at each of its ends with a piston 27 and 28 respectively, and moving inside the cylinder 25
Each piston 27 and 28 is provided on its face facing the flywheel 24 with an inclined raceway 29 coming into contact with the ball of the shoe mounted on the corresponding crankpin.
The operation of this device is as follows:
The flywheel 24 being rotated by any suitable means, and the ball shoe of the crank pins 22 and 23 being forced to move on the inclined raceway 29 cor-
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respondent, it emerges from what has been said that the pistons 27 and 28 are driven by an alternating translational movement inside the cylinder 25
It follows from the foregoing that the mechanism which is the subject of the invention is capable of numerous applications; it can in particular be used in the construction of pumps, compressors, shock absorbers, and more generally, it can be used in all constructions in which a crankshaft-connecting rod system is involved.
In this application, it makes it possible to significantly reduce the cost price of the constructions. Furthermore, the efficiency of the device is much higher than that of a crankshaft-connecting rod system, because there is no dead point.
It should also be noted that the members of the device work only in compression and in no way in bending.
Of course, the device has only been described for explanatory purposes, but in no way limiting. It would be possible to make various construction modifications to it without going beyond the scope of the invention. Thus, in particular, the raceways, instead of being flat, could have a different profile which would make it possible to increase the number of strokes of the controlled member for a single revolution of the control member.