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Perfectionnements aux mécanismes à manivelle.
Cette invention est relative aux mécanismes à manivelle pour la transformation du mouvement alternatif ou oscillant en mouvement rotatif et vice-versa, et a pour objet de procu- rer une construction de tels mécanismes dans laquelle l'effet de "point mort" est réduit ou éliminé.
L'invention consiste, d'une façon générale, en mécanisme du type dont il est question dans lequel il est prévu entre le pivot de manivelle et l'organe par lequel le mouvement est communiqués a la manivelle, ou vice-versa, un excentrique formé sur, ou rigidement relié au pivot de manivelle.
D'une manière plus spécifique, l'invention consiste en un mécanisme du type en question dans lequel l'organe qui com- munique le mouvement à la manivelle, ou vice-versa, est dis- posé en corrélation avec un deuxième organe de façon qu'un mouvement rotatif relatif puisse se produire entre les deux
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organes, et le second mentionné des deux organes est rigide- ment fixé au pivot de manivelle, ou forme partie intégrante de celui-ci, et d'un arbre de manivelle de machine sur un axe qui est différent de l'axe autour duquel peut se produire le mouvement relatif entre les deux organes.
Par exemple, dans le cas d'un arbre de manivelle action- né par une pédale, la pédale est montée librement sur un or- gane monté excentriquement et fixé rigidement au pivot de ma- nivelle ou en faisant partie intégrante.
Donc, quand, en concordance avec l'invention, des ma- nivelles d'un cycle sont associées à la roue à chaîne d'une bicyclette à pédales, le pivot de manivelle de chacune des manivelles est engagé exoontriquement dans un organe autour duquel la pédale peut tourner librement. Avec une telle cons- truction il sera normalement prévu sur chacun des pivots de manivelle, deux organes dans lesquels les pivots de manivel- le sont rigidement engagés, les deux membres étant séparés dans le sens de la:longueur des pivots de manivelle et por- tant librement un organe support prévu dans la pédale elle- même.
Normalement, des roulements à billes ou à rouleaux seront prévus, et, dans ce cas, les organes fixés rigidement et ex- centriquement aux pivots de manivelle ou en faisant partie formeront en fait le cône ou la bague intérieur du roulement qui coopéreront avec le cône ou la bague extérieur logé dans la pédale.
Dans le cas d'une tringle de connexion ou de bielles d'une machine alternative, il est prévu, en concordance avec l'invention, sur le ou les pivots de manivelle, un organe fixé excentriquement sur le ou les pivots de manivelle ou en fai- sant partie intégrante, qui est à son tour librement connecté avec le gros bout de la, ou des tringles de connexion.
Dans le cas de locomotives ayant des roues couplées, les liaisons avec les bielles latérales et les pivots de mani- velles correspondants associés aux roues remorquées et biel- les latérales sont de même assurées par la présence, à un an-
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gle déterminé, sur chaque pivot de manivelle, d'organes fixés excentriquement de façon rigide, qui t sont à leur tour enga- gés librement dans des roulements dans la ou les billes.
Le montage, ou la réalisation des organes excentriques formant les pivots de manivelles excentrés est fait de pré- férence de façon que le centre géométrique de l'organe soit en arrière de l'axe de sa liaison avec le pivot de manivelle vu dans le sens de la rotation.
Dans le cas cependant ou il est prévu sur un même arbre de manivelle plusieurs manivelles, le centre géométrique de certains organes exoentrés peuvent être disposés de façon à être en retard et les autres en avance, ou, dans certains cas, les centres de tous les organes excentrés peuvent être en avance.
Dé plus, le montage ou la formation des organes exaen- trés formant le ou les pivots de manivelle excentrés est nor- malement tel que l'angle de la droite joignant le contre du pivot au centre de 1'excentrique et une droite perpendiculaire à la manivelle et passant par le centre du pivot de manivelle, soit compris entre j0 et 45 et soit de préférence 40 , avec , égard à la direction du mouvement de l'organe alternatif avec lequel la manivelle est reliée.
Dans certaines constructions confirmes aveo l'invention, l'organe qui communique le mouvement à la manivelle, ou vice- versa, peut être denté intérieurement, engrené suivant le cer- ole primitif et disposé en engrènement rotatif avec plusieurs pignons également espacés engrènant également une couronne dentée fixée rigidement à l'excentrique, les engrènements intérieurs se faisant de même convenablement suivant les cer- cles primitifs de façon à favoriser une rotation convenable des engrenages dans le train d'engrenage quand la manivelle est mise en rotation.
Dans le cas d'un entraînement des bielles de liaison de l'arbre d'un moteur d'automobile multicylindrique, d'un moteur d'avion, de locomotive e à l'arbre de manivelle de/?
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ceux-ci, les bielles de connexion seront disposées en rela- tion avec les pivots de manivelle excentriques intégralement formés de la manière décrite plus haut, et de plus, dans cer- tains cas les pivots de manivelle peuvent être en retraite par rapport à l'axe du trou du gros bout des bielles de connexion et la ou les pivots excentrés intégralement formés, et, dans de cas où il y a plusieurs bielles de connexions et plusieurs manivelles la retraite de l'une peut être dans un sens diffé- rent de la retraite des autres.
L'invention peut être évidemment appliquée aux machines à simple ou double course attaquées à la main ou au pied, par exemple aux machines à tordre ou aux machines à coudre dans quel cas l'excentrique est monté ou formé sur le pivot de manivelle fixée rigidement au volant de la calandre et sur ce pivot de manivelle excentré la poignée est fixée librement.
Dans le cas d'une pédale conduite au pied, comme appliqué à une machine à coudre ou à un mécanisme analogue la ou les bielles de connexion seront rotativement couplées à un pivot de manivelle excentré monté rigidement sur ou faisant partie intégrante de l'arbre de manivelle,, avec un angle prédéter- miné comme spécifié ci-dessus.
Les pivots de manivelles excentrés ou les blocs excen- triques peuvent être places sur la manivelle ou y être fixés à tout angle qui apparaît le plus convenable quand le pivot de manivelle est couplé avec l'organe par lequel le mouvement est communiqué à la manivelle.
En montant la pédale d'une bicyclette ou les bielles de connexion d'une machine ou autre analogue sur des pivots ex- centrés de manivelle, on constate que les résultats de sup- pression des points morts sont obtenus quand la ou les mani- velles atteignent les positions inférieures et supérieures de la course.
Différentes réalisations de l'invention sont illustrées,
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pour exemple,,dans les dessins annexés, dans lesquels:
Fig. 1 est une élévation illustrant l'applicatioin de l'invention aux pivots,de manivelle d'une bicyclette.
Fig. 2 est une vue en plan d'une pédale.
Fig. 3 est une section en élévation-d'une pédale.
Fig. 4 est une élévation illustrant, en partie en seo- tion, l'application de l'invention à l'arbre de manivelle d'une locomotive.
Fig. 5 est une élévation schématique des manivelles et de l'arbre de manivelle d'un moteur multicylindrique.
Fig. 6 est une élévation illustrant l'application de l'invention aux bielles latérales des roues couplées d'une locomotive.
Fig. 7 est une élévation, partiellement en section, il- lustrant l'application de l'invention dans une forme modifiée à l'arbre moteur d'une locomotive.
Fig. 8 et 9 sont respectivement une élévation latérale et une section illustrant l'application de l'invention au gros bout d'une bielle de connexion et comprenant une cou- ronne dentée, des galets dentés et un pivot de manivelle denté.
Fig. 10 est une élévation illustrant l'invention appli- quée à une machine à tordre.
Fig. 11 montre schématiquement les positions relatives des bielles de connexion, des pivots de manivelle normaux et excentrés et des manivelles sur un mécanisme à manivelle à effets multiples inoorporant des bielles de connexion et des pistons quand les manivelles sont aux points morts haut et bas.
Fig. 12 montre schématiquement les positions relatives de la bielle de connexion, des pivots de manivelle excentré et normal et de la manivelle dans un mécanisme à manivelle à simple effet incorporant une bielle et un piston, quand la manivelle est au point mort bas,
Fig. 13 est une élévation latérale d'une manivelle à double effet dessinée confermément à l'invention.
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Dans la forme de l'invention représentée aux figures 1, 2 et 3 et appliquée à la roue à chaîne 12 d'une bicyclette à pédale, cette roue à chaîne 12 est montée sur un axe 11 auquel sont fixées les manivelles 13. Sur les pivots de ma- nivelle 14 montés sur chaque bras de manivelle 13 sont mon- tés excentriquement des organes 15 autour desquels les pé- dales 17 peuvent tourner librement, ces organes excentriques 15 étant fixés rigidement chacun sur les pivots de toute ma- nière quelconque connue ou formés intégralement avec ceux-ci.
Ces organes excentriques 15 forment en fait les cônes ou bagues intérieures de roulements à billes coopérant avec les bagues extérieures 16 placées dans un logement 18 qui forme le moyeu de la pédale 17. Les cônes peuvent être rigi- dement fixés sur les pivots de manivelle de toute façon con- nue, telle que par cale ou emboîtement.
Dans la fig. 4 qui illustre l'application de l'invention aux roues motrices d'une machine alternative de locomotive, la roue motrice 21 est montée sur un arbre 22 muni de mani- velles 23-23, et sur le pivot de manivelle de chacune de ces manivelles 23, et fixés contre la rotation, sont prévus des organes 26 montés rigidement sur ces pivots ou en faisant partie intégrante, et dont l'un est montré sur la figure en connexion avec un palier 27 dans le gros bout 28 de la bielle 25.
Dans la construction montrée à la fig. 5, deux manivel- les diamétralement opposées 31 sont montées sur un arbre 32, avec des organes 35 fixés exoentriquement et rigidement sur le pivot de manivelle 33. Les gros bouts de deux bielles de connexions sont chacun en prise avec un des organes 34.
La figure 6 illustre l'application de l'invention aux bielles latérales d'une locomotive ayant des roues couplées 42 montées sur des axes 41, auxquels sont fixés des bras de manivelle 43, chacun de ceux-ci étant pourvu d'un organe excentrique 45 fixé rigidement sur -un pivot 44, ce membre
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excentrique 45 étant engagé dans un support 46 forme dans la bielle 47.
La figure 7 illustre un arbre 51, de la roue 52, d'une locomotive, par exemple, munie de deux manivelles 53 placées à 90 et, sur chaque pivot de manivelle 54, un organe ex- centré 55 est fixé, ou en fait partie intégrante, qui est engagé dans un roulement 56 du gros bout 57 de la bielle 59.
Dans toutes les formes de l'invention, les organes dis- posés excentriquement procurent en fait des pivots ex- oentrés par rapport aux axes radiaux ou longitudinaux des manivelles.
L'organe excentrique formant le pivot excentré est placé de préférence entre les bras formant les manivelles de façon que le centre géométrique de l'organe excentré soit en re- tard par rapport à l'axe de la manivelle vue dans la direc- tion du mouvement. Dans les cas cependant où. il existe sur un arbre de manivelle commun plusieurs manivelles et plu- sieurs bielles de connexion, le centre géométrique de oer- tains des organes excentriques formant les pivots de mani- velle excentrés peuvent être disposés pour être en retard par rapport à l'axe des manivelles et les autres en avance par rapport à cet axe de façon qu'une marche avant et une marche arrière-convenables puissent être obtenues si désiré.
Comme spéoifié antérieurement, la disposition des organes excentriques formant les pivots de manivelle excentrés est de préférence telle que l'angle entre-les,droites joignant les centres du pivot de manivelle normal et du pivot de ma- nivelle excentré et l'axe de la manivelle, soit compris entre 120 et 135 et soit de préférence 130 . La position angu- laire des pivots de manivelle excentrés formés intégralement avec l'arbre de manivelle peut être modifiée si désiré.
Les fig. 8 et 9 illustrent une construction dans laquelle l'extrémité 66 d'une bielle de connexion 65 est munie d'un
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engrenage à denture intérieure 67, denté en 70, qui engrène intérieurement avec des pignons dentés 68 également espacés, dentés en 71, une roue dentée 64, dentée en 69 et rigidement fixée sur un organe 63 qui est fixé excentriquement et rigi- dement sur, ou formé intégralement avec, un pivot 61 d'un bras de manivelle 62.
La fig. 10 illustre l'application de l'invention à une machine à tordre ou une maohine similaire manoeuvrée à la main, et, dans ce cas, un organe 84 est monté excentriquement sur, ou fait partie intégrante., de, un pivot 83 fixé au vo- lant 81. La manivelle 85 peut tourner librement autour de cet organe 84.
On peut voir sur la figure 11 que, quand les manivelles opposées 31 et les centres 95 des pivots de manivelle 33 sont ensembles en alignement avec les axes des pistons 90,91 et que les manivelles sont à leurs positions de points morts haut et bas, les pistons 90 et 91 n'ont pas encore atteint les positions extérieures de leur course, les centres 92 de l'extrémité des bielles 93-94, qui sont aussi les centres des organes excentriques 34 ayant encore un petit déplacement an- gulaire à effectuer avant qu'ils ne soient alignés avec les axes des pistons et le centre de l'arbre de manivelle 32.
Similairement, comme on peut le voir dans la figure 12, le centre 92 de l'extrémité de la bielle de con- nexion et de l'organe excentrique 34 a encore un petit dépla- cement angulaire à effectuer pour être aligné avec l'axe du piston 91 et le centre de l'arbre de manivelle 32 et pour amener le piston 91 à la position inférieure de la course, après que la manivelle 31 soit alignée avec le centre 95 du pivot de manivelle 30 et l'axe du piston et que la manivelle atteigne son point mort bas.
Dans le but d'obtenir l'effet excentrique vrai il est né- aessaire de prévoir du jeu en 96, fig. 13, entre les membres excentriques 34 et les bras de la manivelle 31, les pivots de manivelle 33 étant disposés dans cet espace.
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Dans l'action, comme appliquée à la propulsion d'une bicyclette à pédales, quand la pédale est abaissée et que l'axe de manivelle tourne de façon que la pédale atteigne la position.inférieure de la course, on voit que l'axe de l'excentrique et l'axe du pivot normal de manivelle étant éloignés ou déplacés l'un de l'autre, l'axe de l'excentri- que,
sous l'action du pied du cycliste prendra automatique- ment une position de "point mort" apparent sur une ligne verticale passant par le centre de l'arbre de manivelle dont l'action et le degré d'avance procurent une avance pour les manivelles par laquelle les axes des deux pivots de manivelle haut et bas sont négociée la position de point mort" à cause des moyens procurés par l'excentricité entre la pédale et la manivelle quand cette manivelle est mise en mouvement par une pédale montée sur un axe déplacé par rapport à l'axe du pivot de manivelle comme illustré sur les dessins et décrit ci-dessus pour le seul but d'obtenir une plus grande vivacité des manivelles quand elles atteignent les positions supérieures et inférieures de leur course.
De plus, quand on couple les bielles de connexion d'une machine à l'arbre de manivelle d'une machine ayant des pi- vots de manivelle excentrés intégralement formés dans les- quels les axes des excentriques sont déplacés par rapport aux axes des pivots de manivelle et dans lesquels le degré d'ex- oentrioité est'formé ou façonné par tout moyen quelconque connu et rigidement fixé et prédéterminé à un angle donné comme spécifié, on voit que, quand l'arbre de manivelle est mis en rotation une action d'excentricité est assurée entre les pivots de manivelle et,le trou de l'extrémité des biel- les de connexion, dûe à la rotation des pivots de manivelle excentriques auxquels les extrémités des bielleside con- nexion sont librement attachées, et, par ces moyens,
les bielles de connexion et les pivots de manivelle coopérants obtiennent convenablement une position en retrait ou hors centre entre le trou dans l'extrémité des bielles de conne-
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xion eg les axes des pivots de manivelle propres quand les manivelles atteignent les positions haut et bas de la course durant le cycle ordinaire d'opérations, et s'il est désiré de procurer des moyens convenables et efficaces par lesquels la manivelle ou les manivelles de tout arbre de manivelle de machine peut être facilement aidée à passer le point mort, sans recours à l'assistance d'un volant, dans le premier exemple, quoique, évidemment,
l'accouplement de l'unité d'un volant aux mécanismes à manivelle dans les- quels des pivots de manivelle excentrés sont incorporés dans la désignation de mécanismes du type particulier il- lustré par les dessins et spécifiés ci-dessus, doit produire des résultats encore supérieurs dans le passage de la posi- tion de "point mort" particulièrement au moment où les ma- nivelles de la machine tournent en vitesse.
En montant une pédale de bicyclette, ou une bielle de connexion de machine ou autre sur des pivots excentrés de manivelle, des résultats de passage de points morts sont obtenus quand la manivelle, ou les manivelles, atteint les positions haute et basse de la course.
Dans certains cas, comme celui des broches de manivelle de bicyclette, la position angulaire des excentriques sur les broches ou pivots de manivelle peut être fixée par un quelconque des moyens connus.
L'application de pivots excentriques de manivelle n'est pas limitée aux arbres de manivelle du type rotatif spécifié jusqu'ici, et, sans s'éloigner du domaine de l'invention, les pivots de manivelle peuvent convenablement être formé intégralément sur les manivelles d'un arbre de manivelle de moteur fixe, autour duquel plusieurs cylindres moteurs peuvent tourner librement.
La base de cette invention est d'éliminer ou de réduire les effets de point mort pendant la rotation de l'arbre de manivelle en disposant hors du centre du pivot de manivelle l'organe par lequel le mouvement est communiqué à la mani-
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velle, ou par lequel la manivelle communique le mouvement.
Dans les arbres de manivelles du type spécifié, le pi- vot, ou les pivots, de manivelle peut être intégralement formé ou façonné entre les bras de la manivelle de n'importe quelle manière.
Il est évident que l'introduction de pivots de manivelle excentriques peut avantageusement être faite dans beaucoup de types de méoanismes à manivelle utilisés pour la trans- formation du mouvement alternatif ou oscillant en mouvement rotatif.
L'invention inclut spécifiquement les dispositifs cons- truotifs illustrés par les dessins, mais elle n'est pas li- mitée à ceux-ci.
En utilisant un pivot, ou des pivots, de manivelle ex- centré comme illustré et décrite on voit que 1',organe appli- quant la force est rejeté hors du centre quand les manivel- les atteignent leur point mort haut et bas dans le cycle nor- mal des.opérations.
R e v e n d i a a t i o n s .
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1/ Mécanisme à manivelle pour la conversion du mouvement alternatif ou oscillant en mouvement rotatif, et vice-versa, caractérisé en ce que, entre le pivot de manivelle et l'or- gane par lequel le mouvement est oommuniqué à la manivelle ou vice-versa, il est prévu un excentrique monté sur, ou formant partie intégrante avec, la manivelle ou le pivot de manivelle auquel il est rigidement fixé.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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Improvements to crank mechanisms.
This invention relates to crank mechanisms for transforming reciprocating or oscillating motion into rotary motion and vice versa, and its object is to provide a construction of such mechanisms in which the effect of "dead center" is reduced or eliminated.
The invention consists, in general, of a mechanism of the type in question in which there is provided between the crank pivot and the member by which the movement is communicated to the crank, or vice versa, an eccentric formed on, or rigidly connected to, the crank pivot.
More specifically, the invention consists of a mechanism of the type in question in which the organ which communicates the movement to the crank, or vice versa, is arranged in correlation with a second organ in such a manner. that a relative rotary motion can occur between the two
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organs, and the second mentioned of the two organs is rigidly attached to the crank pivot, or forms an integral part thereof, and to a machine crank shaft on an axis which is different from the axis around which can occur the relative movement between the two organs.
For example, in the case of a crank shaft actuated by a pedal, the pedal is mounted freely on a member mounted eccentrically and rigidly fixed to the crank pivot or forming an integral part thereof.
Therefore, when, in accordance with the invention, cranks of a cycle are associated with the chain wheel of a pedal bicycle, the crank pivot of each of the cranks is exoontrically engaged in a member around which the pedal. pedal can turn freely. With such a construction there will normally be provided on each of the crank pivots, two members in which the crank pivots are rigidly engaged, the two members being separated in the direction of: length of the crank pivots and door- both freely a support member provided in the pedal itself.
Normally, ball or roller bearings will be provided, and, in this case, the members fixed rigidly and eccentrically to the crank pivots or forming part of them will in fact form the cone or the inner ring of the bearing which will cooperate with the cone. or the outer ring housed in the pedal.
In the case of a connecting rod or connecting rods of a reciprocating machine, there is provided, in accordance with the invention, on the crank pivot (s), a member fixed eccentrically on the crank pivot (s) or in forming an integral part, which in turn is freely connected with the large end of the, or connecting rods.
In the case of locomotives having coupled wheels, the connections with the side connecting rods and the corresponding crank pivots associated with the towed wheels and side connecting rods are likewise ensured by the presence, at one year-
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gle determined, on each crank pivot, members eccentrically fixed in a rigid manner, which are in turn freely engaged in bearings in the ball or balls.
The assembly, or the production of the eccentric members forming the eccentric crank pivots is preferably done so that the geometric center of the member is behind the axis of its connection with the crank pivot seen in the direction of rotation.
In the case, however, where several cranks are provided on the same crank shaft, the geometric center of certain exoentrated members can be arranged so as to be late and the others ahead, or, in certain cases, the centers of all eccentric organs can be ahead.
Moreover, the mounting or the formation of the explored members forming the eccentric crank pivot (s) is normally such that the angle of the straight line joining the counter of the pivot to the center of the eccentric and a straight line perpendicular to the axis. crank and passing through the center of the crank pivot, either between j0 and 45 and is preferably 40, with regard to the direction of movement of the reciprocating member with which the crank is connected.
In certain constructions confirmed with the invention, the member which communicates the movement to the crank, or vice versa, may be internally toothed, meshed along the primary circle and arranged in rotary meshing with several equally spaced pinions also meshing a Crown gear rigidly fixed to the eccentric, the internal meshes being likewise suitably following the pitch circles so as to promote proper rotation of the gears in the gear train when the crank is rotated.
In the case of a drive of the connecting rods of the shaft of a multi-cylinder automobile engine, of an aircraft engine, of a locomotive e to the crank shaft of /?
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these, the connecting rods will be disposed in relation to the eccentric crank pivots integrally formed as described above, and further, in some cases the crank pivots may retreat from the 'axis of the hole of the big end of the connecting rods and the fully formed eccentric pivot (s), and, in cases where there are several connecting rods and several cranks the retreat of one may be in a different direction of the retirement of others.
The invention can obviously be applied to single or double stroke machines driven by hand or foot, for example twisting machines or sewing machines in which the eccentric is mounted or formed on the rigidly fixed crank pivot. at the steering wheel of the grille and on this eccentric crank pivot the handle is freely fixed.
In the case of a foot driven pedal, as applied to a sewing machine or similar mechanism, the connecting rod or rods will be rotatably coupled to an eccentric crank pivot rigidly mounted on or forming an integral part of the shaft. crank, with a predetermined angle as specified above.
Eccentric crank pivots or eccentric blocks may be placed on or attached to the crank at any angle which appears most convenient when the crank pivot is coupled with the member through which motion is imparted to the crank.
By mounting the pedal of a bicycle or the connecting rods of a machine or the like on eccentric crank pivots, it can be seen that the results of the elimination of dead points are obtained when the crank (s) reach the lower and upper positions of the stroke.
Different embodiments of the invention are illustrated,
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for example ,, in the accompanying drawings, in which:
Fig. 1 is an elevation illustrating the application of the invention to the crank pivots of a bicycle.
Fig. 2 is a plan view of a pedal.
Fig. 3 is a sectional elevation of a pedal.
Fig. 4 is an elevational view illustrating, partly in section, the application of the invention to the crank shaft of a locomotive.
Fig. 5 is a schematic elevation of the cranks and crankshaft of a multi-cylinder engine.
Fig. 6 is an elevation illustrating the application of the invention to the side links of the coupled wheels of a locomotive.
Fig. 7 is an elevation, partially in section, illustrating the application of the invention in modified form to the drive shaft of a locomotive.
Fig. 8 and 9 are respectively a side elevation and a section illustrating the application of the invention to the large end of a connecting rod and comprising a toothed crown, toothed rollers and a toothed crank pivot.
Fig. 10 is an elevational view illustrating the invention as applied to a twisting machine.
Fig. 11 schematically shows the relative positions of connecting rods, normal and off-center crank pivots and cranks on a multi-effect crank mechanism inoorporant connecting rods and pistons when the cranks are at the top and bottom dead centers.
Fig. 12 schematically shows the relative positions of the connecting rod, the eccentric and normal crank pivots and the crank in a single-acting crank mechanism incorporating a connecting rod and a piston, when the crank is at bottom dead center,
Fig. 13 is a side elevation of a double acting crank drawn in accordance with the invention.
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In the form of the invention shown in Figures 1, 2 and 3 and applied to the chain wheel 12 of a pedal bicycle, this chain wheel 12 is mounted on a pin 11 to which the cranks 13 are fixed. crank pivots 14 mounted on each crank arm 13 are eccentrically mounted members 15 around which the pedals 17 can rotate freely, these eccentric members 15 each being rigidly fixed to the pivots in any known manner. or fully trained with them.
These eccentric members 15 in fact form the cones or inner rings of ball bearings cooperating with the outer rings 16 placed in a housing 18 which forms the hub of the pedal 17. The cones can be rigidly fixed to the crank pivots of the pedal. any known way, such as by wedge or interlocking.
In fig. 4 which illustrates the application of the invention to the driving wheels of a reciprocating locomotive machine, the driving wheel 21 is mounted on a shaft 22 provided with cranks 23-23, and on the crank pivot of each of these cranks 23, and fixed against rotation, are provided members 26 rigidly mounted on these pivots or forming an integral part, and one of which is shown in the figure in connection with a bearing 27 in the large end 28 of the connecting rod 25 .
In the construction shown in fig. 5, two diametrically opposed cranks 31 are mounted on a shaft 32, with members 35 fixed exoentrically and rigidly on the crank pivot 33. The large ends of two connecting rods are each engaged with one of the members 34.
Figure 6 illustrates the application of the invention to the lateral connecting rods of a locomotive having coupled wheels 42 mounted on axles 41, to which are fixed crank arms 43, each of these being provided with an eccentric member 45 rigidly fixed on a pivot 44, this member
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eccentric 45 being engaged in a support 46 formed in the connecting rod 47.
Figure 7 illustrates a shaft 51, of the wheel 52, of a locomotive, for example, provided with two cranks 53 placed at 90 and, on each crank pivot 54, an eccentric member 55 is fixed, or in fact integral part, which is engaged in a bearing 56 of the large end 57 of the connecting rod 59.
In all the forms of the invention, the members disposed eccentrically in fact provide exoentrated pivots with respect to the radial or longitudinal axes of the cranks.
The eccentric member forming the eccentric pivot is preferably placed between the arms forming the cranks so that the geometric center of the eccentric member is behind with respect to the axis of the crank seen in the direction of the crank. movement. However, in cases where. there are several cranks and several connecting rods on a common crank shaft, the geometric center of some of the eccentric members forming the eccentric crank pivots can be arranged to be lagging behind the axis of the cranks. cranks and the like in advance of this axis so that proper forward and reverse travel can be obtained if desired.
As previously specified, the arrangement of the eccentric members forming the eccentric crank pivots is preferably such that the angle between them, straight lines joining the centers of the normal crank pivot and of the eccentric crank pivot and the axis of the crankshaft. crank, either between 120 and 135 and is preferably 130. The angular position of the eccentric crank pivots formed integrally with the crank shaft can be changed if desired.
Figs. 8 and 9 illustrate a construction in which the end 66 of a connecting rod 65 is provided with a
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internally toothed gear 67, toothed at 70, which internally meshes with toothed pinions 68 equally spaced, toothed at 71, a toothed wheel 64, toothed at 69 and rigidly fixed on a member 63 which is fixed eccentrically and rigidly on, or formed integrally with, a pivot 61 of a crank arm 62.
Fig. 10 illustrates the application of the invention to a twisting machine or similar machine operated by hand, and, in this case, a member 84 is eccentrically mounted on, or is an integral part of, a pivot 83 fixed to the steering wheel 81. The crank 85 can rotate freely around this member 84.
It can be seen in Figure 11 that when the opposing cranks 31 and the centers 95 of the crank pivots 33 are together in alignment with the axes of the pistons 90,91 and the cranks are at their top and bottom dead center positions, the pistons 90 and 91 have not yet reached the outer positions of their stroke, the centers 92 of the end of the connecting rods 93-94, which are also the centers of the eccentric members 34 still having a small angular displacement to perform before they are aligned with the axes of the pistons and the center of the crankshaft 32.
Similarly, as can be seen in figure 12, the center 92 of the end of the connecting rod and of the eccentric member 34 still has a small angular displacement to make to be aligned with the axis. of piston 91 and the center of crank shaft 32 and to bring piston 91 to the lower stroke position, after crank 31 is aligned with center 95 of crank pivot 30 and piston pin and that the crank reaches its bottom dead center.
In order to obtain the true eccentric effect it is necessary to provide clearance at 96, fig. 13, between the eccentric members 34 and the arms of the crank 31, the crank pivots 33 being arranged in this space.
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In action, as applied to the propulsion of a pedal bicycle, when the pedal is lowered and the crank shaft rotates so that the pedal reaches the lower stroke position, it is seen that the axis the eccentric and the axis of the normal crank pivot being moved away from or displaced from each other, the axis of the eccentric,
under the action of the cyclist's foot will automatically assume an apparent "neutral" position on a vertical line passing through the center of the crank shaft, the action of which and the degree of advance provide an advance for the cranks by which the axes of the two top and bottom crank pivots are negotiated the neutral position "because of the means provided by the eccentricity between the pedal and the crank when this crank is set in motion by a pedal mounted on a displaced axis with respect to the axis of the crank pivot as illustrated in the drawings and described above for the sole purpose of obtaining greater liveliness of the cranks when they reach the upper and lower positions of their stroke.
Further, when coupling connecting rods of a machine to the crank shaft of a machine having integrally formed eccentric crank pins in which the axes of the eccentrics are displaced relative to the axes of the pins crankshaft and in which the degree of ex- oentrioity is formed or shaped by any known means and rigidly fixed and predetermined at a given angle as specified, it is seen that when the crank shaft is rotated an action of eccentricity is ensured between the crank pins and, the hole in the end of the connecting rods, due to the rotation of the eccentric crank pivots to which the ends of the connecting rods are freely attached, and, by these means,
the connecting rods and cooperating crank pivots suitably achieve a recessed or off-center position between the hole in the end of the connecting rods
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xion eg the crank pivot pins proper when the cranks reach the up and down stroke positions during the ordinary cycle of operations, and if it is desired to provide suitable and efficient means by which the crank or cranks any machine crankshaft can be easily helped to shift to neutral, without recourse to the assistance of a flywheel, in the first example, although, of course,
the coupling of a flywheel unit to crank mechanisms in which eccentric crank pivots are incorporated in the designation of mechanisms of the particular type shown by the drawings and specified above, shall produce results even greater in the passage from the "neutral" position, particularly when the machine levers are turning at high speed.
By mounting a bicycle pedal, or machine connecting rod or the like on eccentric crank pivots, dead center shift results are obtained when the crank, or cranks, reach the high and low stroke positions.
In some cases, such as that of bicycle crank pins, the angular position of the eccentrics on the crank pins or pivots can be fixed by any of the known means.
The application of eccentric crank pivots is not limited to crank shafts of the rotary type specified heretofore, and, without departing from the scope of the invention, the crank pivots may suitably be formed integrally on the cranks. a fixed engine crank shaft, around which several engine cylinders can rotate freely.
The basis of this invention is to eliminate or reduce the effects of dead center during rotation of the crank shaft by disposing outside the center of the crank pivot the member by which motion is imparted to the crank.
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velle, or by which the crank communicates movement.
In crankshafts of the type specified, the crank pivot, or pivots, may be integrally formed or formed between the crank arms in any manner.
It is evident that the introduction of eccentric crank pivots can advantageously be made in many types of crank mechanisms used for the transformation of reciprocating or oscillating motion into rotary motion.
The invention specifically includes the constructive devices illustrated by the drawings, but is not limited to them.
Using an off-center crank pivot, or pivots, as illustrated and described, it is seen that the force-applying member is thrown out of center when the cranks reach their top and bottom dead center in the cycle. normal operations.
R e v e n d i a t i o n s.
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1 / Crank mechanism for converting reciprocating or oscillating movement into rotary movement, and vice versa, characterized in that, between the crank pivot and the organ by which the movement is communicated to the crank or vice versa versa, there is provided an eccentric mounted on, or forming an integral part with, the crank or the crank pivot to which it is rigidly fixed.
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