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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.
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