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Dans de nombreuses applications, il peutêtre important de produi- re unmouvement circulaire continu à partir d'un mouvement non circulaire, notamment en vue d'échapper en partie aux inconvénients de la fonction sinu- soidale des efforts appliqués sur un organe tournant.
On sait, en effet, que, dans tout mécanisme moteur ou de propulsion animé par un effort appliqué sur un organe tournant, le couple suit rigoureu- sement une loi sinusoïdale telle que, non seulement chaque élément moteur est alternativement en fonction positive puis négative, mais que le couple moteur, lui-même, passe périodiquement par zéro, ce couple suivant inévita- blement la loi sinusoïdale selon laquelle l'effort réel est progressivement croissant de zéro au maximum lequel dépend de l'effort appliqué et de la dis- tance maximum entre le point d'application dudit effort et l'axe moteur, puis décroissant dudit maximum à zéro et ainsi de suite.
Les inconvénients et le rendement précaire de ce mécanisme sont bien connus et le dispositif de propulsion à pédales des bicyclettes en cons- titue l'un des exemples les plus complets.
Ces inconvénients sont tels que, depuis tout temps, on a cherché à les supprimer, tout au moins à les réduire, en faisant intervenir ' diffé- rents mécanismes tendant à supprimer les inconvénients des points morts et et de ladite loi sinusoidale.
D'une manière générale, les seuls mécanismes quiont retenu l'atten- tion sont ceux qui sollicitent l'organe tournant, fixé sur l'axe moteur, par l'intermédiaire de leviers à mouvement alternatif en vue de profiter, à la fois, des positions les plus favorables de l'élément tournant, et conjointe- ment, de pouvoir faire intervenir des bras de leviers relativement importants susceptibles donc d'augmenter le couple moteur.
Dans ces mécanismes, l'effort se trouve donc directement appliqué sur des leviers oscillants à mouvement alternatif en liaison avec l'organe tournant d'une telle manière que la longueur du levier entre le point d'ap- plication de l'effort moteur et le point de liaison entre le levier et l'or- gane tournant est variable. Dans certains mécanismes, cette variation est très importante en sorte que l'un des inconvénients essentiels du dispositif traditionnel subsiste en grande partie; dans d'autres mécanismes où l'on a tenté de réduire cette variation, la complexité des dispositifs et organes auxiliaires réduit fortement les avantages espérés de la combinaison princi- pale.
De plus, si certains mécanismes maintiennent la susdite distance cons- tante, l'avantage est détruit par l'existence de mouvements parasitaires du levier et plus spécialement de son bout opposé à celui sur lequel s'applique l' effort.
L'invention concerne un mécanisme nouveau de conception extrêmement simple et qui permet d'appliquer l'effort moteur sur des organes animés d'un mouvement non circulaire, mouvement normalementtransformé en un mouvement circulaire continu avec l'avantage appréciable de l'application de leviers qui peuvent être importants et desquels, la distance entre le point d'appli- cation de l'effort moteur et lélément tournant est constante ou pratiquement constante cependant que lesdits leviers peuvent osciller autour de pivots se déplaçant le long d'une trajectoire rectiligne.
Ce mécanisme est substan- tiellement constitué par la combinaison d'au moins un organe tournant fixé sur l'axe moteur d'au moins un levier prenant appui sur ledit organe tournant, ce levier étant articulé à un bout et conditionné pour recevoir l'effort moteur à l'autre bout et, enfin,d'un support mobile pour le pivot d'articu- lation du susdit levier tel que la distance entre le point d'application de l'effort moteur sur ledit levier et le point d'appui de celui-ci sur ledit organe tournant reste constante ou approximativement contante et que ledit
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pivot se déplace selon une trajectoire rectiligne ou approximativement ree- tiligne.
Des variantes extrêmement nombreuses peuvent être aisément imagi- nées, notamment en réalisant le support mobile du pivot, au droit de l'ar- ticulation du levier, par des moyens très divers, Entre autres, on peut le réaliser par le coulissement du support du pivot dans une glissière oscil- lante ou fixe. Ou bien, le pivot d'articulation peut être monté dans une crosse positivement guidée par une glissière fixe. Ou bien encore, ce support mobile peut être réalisé par un jeu de tringles articulées et plus spécia- lement l'articulation d'une bielle entre ledit bout du levier et l'un des bouts d'un balancier dont l'autre bout est monté sur un pivot fixe, ledit balancier portant lui-même sur un point d'appui intermédiaire fixe.
Une autre exécution encore consiste à prévoir la coopération d'un pivot solidaire, à la fois, du bout articulé dudit levier et d'au moins un secteur susceptible de rouler sur un chemin fixe. Ledit secteur roule sur le chemin de guidage par la coopération de l'effort de traction exercé par le levier et l'effort de solidarisation entre lesdits secteurs et leur che- min de roulement. Cet effort de solidarisation peut résulter soit d'un ef- fort de frottement, dans lequel but les surfaces appelées à venir en contact mutuel seront conditionnées en vue d'une adhérence maximum, soit d'une ac- tion d'engrènement dans lequel but les surfaces appelées à venir en contact mutuel sont dentées, crénelées, striées ou conditionnées de toute manière équivalente.
On peut aussi commander les mouvements desdits secteurs par la coopération du levier et d'au moins une bielle articulée d'une part sur le secteur et d'autre part sur un pivot fixe.
De nombreuses autres applications peuvnt encore être réalisées en combinant ces moyens ou tous autres éléments cinématiques.
A titre d'exemple, tant le mécanisme lui-même, dans ses éléments essentiels que certaines variantes et réalisations pratiques, sont décrits ci-après avec référence aux dessins annexés, dans lesquels : la figure 1 schématise aussi sommairement que possible les carac- téristiques essentielles-d'un dispositif connu généralement appliqué pour la transformation d'un mouvement alternatif en un mouvement circulaire conti- nu; la figure 2 schématise un autre mécanisme d'un type connu; les figures 3 à 6 schématisent aussi sommairement que possible les éléments essentiels de variantes de réalisations du mécanisme de l'invention. les figures 7 et 8 représentent en vue perspective, avec coupe partielle, deux applications pratiques du mécanisme de l'invention, comme dispositif de propulsion pour bicyclettes.
Dans la figure 1, on a représenté l'organe tournant 1. solidaire de l'axe moteur 2; en contact avec l'organe tournant 1 se trouve le levier oscillant 3 articulé par un bout sur le pivot fixe 4; l'autre bout dudit le- vier porte l'organe 2 sur lequel est appliqué l'effort moteur. Le levier 3, sous l'effort F appliqué sur l'organe d'about 5, oscille autour du pivot fixe 4 suivant un mouvement alternatif de haut en bas et de bas en haut. Dans ce mouvement, il entraîne l'organe tournant 1 lequel, à son tour, fait tour- ner-l'axe moteur ¯2.
Le couple moteur sur l'organe tournant l,est en l'occur- rence, déterminé par le produit F x L, F étant l'effort appliqué et L, la distance qui sépare le point d'application de cet effort de l'organe tournant 1. D'autre part, le couple effectif appliqué sur l'axe moteur 2 est égal au produit F' x R, dans lequel F' est fonction du couple F x L, et de l'angle [alpha]. Or, le levier L est le plus petit lorsque l'angle [alpha] est le plus favo-
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rable au couple moteur.
La figure 2 schématise un mécanisme déjà perfectionné dans lequel la distance L est constante mais le levier 3est simplement guidé dans son mouvement mixte de rotation et de translation. On remarque, en pratique, que cette disposition n'est pas satisfaisante et que le mécanisme fonction- ne d'une manière irrégulière et avec des à-coups. Dans cet exemple, on a prévu le guidage de l'un des bouts du levier 3 entre deux galets 6-7.
Le but essentiel de l'invention est de réaliser un mécanisme de transforma- tion de mouvement tel que, contrairement à ce qui se passe dans les mécanis- mes traditionnels, non seulement ledit bras de levier L reste constant -ou approximativement constant dans toutes les positions de l'organe tournant mais que le levier est soumis à une loi de mouvement telle que le fonction- nement du mécanisme est parfaitement régulier, sans chocs ni accrochages, souple et continu.
La nouvelle caractéristique introduite dans les mécanismes tradi- tionnels consiste donc à conditionner le levier 3 de manière à maintenir pra- tiquement constante la longueur L du bras de levier entre le point d'appli- cation de l'effort moteur F et l'organe tournant 1 tout en imposant à l'au- tre bout dulevier, un guidage tel que son pivot se déplace exclusivement le long d'une trajectoire rectiligne ou approximativement rectiligne.
Par une telle exécution, on pourra organiser les déplacements du levier 3, suivant les caractéristiques de l' invention.
Des exemples sont schématisés aux figures 5 à 8, dans lesquels on a introduit des moyens particulièrement originaux et simples pour assurer le guidage correct du bout du levier 3 opposé au point d'application de l'effort moteur. Il est important que ce guidage se fasse non pas seule- ment suivant une trajectoire rectiligne mais que soit assurée aussi la sta- bilité du mécanisme par le guidage positif.
Des exemples d'un tel guidage positif utilisant une pluralité de points d'application sont aussi schématisés dans ces figures.
Dans la figure 3, on fait usage de deux secteurs dentés 8-9 ar- ticulés sur un pivot commun 10 sur lequel prend également appui le levier 3 traversé par l'organe tournant 1 solidaire de l'axe moteur 2. Les deux sec- teurs dentés 8-9 prennent appui, chacun, sur un chemin de roulement, respec- tivement 11-12 en forme dé crémaillère. Tout mouvement du levier sera automatiquement accompagné d'un roulement des deux secteurs 8-9 et simulta- nément d'un déplacement angulaire correspondant de l'organe tournant 1.
On retrouve l'illustration d'une application pratique de cette con- ception dans la figure 7, dans laquelle on peut remarquer tous les organes décrits dans le schéma de la figure 3 et dont notamment;: les deux secteurs 8-9, le pivot commun 10, les deux crémaillères 11-12 qui, en l'occurrence, sont dédoublées, le levier 3, l'organe tournant 1 matérialisé par le manne- ton du vilebrequin 13, ce mécanisme étant logé dans un carter compact 14.
Sur l'axe moteur 2 est fixée la roue à chaîne 15 par laquelle l'effort mo- teur est transmis de la manière traditionnelle.
L'exemple de la figure 7 schématise d'ailleurs l'application du mécanisme de l'invention au dispositif de propulsion d'une bicyclette, le second levier 3' étant monté comme le premier et prenant appui sur un second maneton du susdit vilebrequin 13 (non visible). Le carter 14 est solidarisé aux éléments de cadre de la bicyclette, respectivement 16-17-18-19.
La figure 4 schématise une variante de l'exécution de la figure 3 dans laquelle le roulement des secteurs 8-9 sur leur chemin respectif 11-12 non denté est assuré par les bielles, respectivement 20-21; chaque bielle
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est articulée en un point du secteur correspondante et d'autre part, sur un pivot fixe. Toute traction exercée sur le pivot commun 10 produit un mouvement de rotation desdits secteurs 8-9 par le fait qu'ils sont articu- lés en bout des bielles oscillantes, respectivement 20-21.
Une variante de cette réalisation est schématisée à la figure 5 dans laquelle on fait usage d'un seul secteur ou groupe de secteurs 8 mon- tés sur le pivot commun 10 par lequel il est solidarisé au levier oscillant 3. Ce secteur ¯8 est articulé à la fois en bout de deux bielles 22-23, ce qui assure un guidage rectiligne ou approximativement rectiligne du pivot 10, c'est-à-dire du bout correspondant du levier 3.
Par cette disposition, le secteur 8 est forcé de rouler sur son chemin de guidage 11. Une applica- tion pratique de cette combinaison est représentée dans la figure 8, dans laquelle on retrouve les principaux éléments dont notamment : le secteur 8, le pivot commun 10, le chemin de roulement 11, le levier les bielles croisées 22-23, l'organe tournant 1 matérialisé par le maneton du vilebre- quin 13, ce mécanisme étant, en l'occurrence, logé dans un carter compact 14. Sur l'axe moteur 2 est fixée une roue à chaîne 15, cet exemple repré- sentant l'application du mécanisme de l'invention à une bicyclette, le se- cond levier 3' étant monté comme le premier et prenant appui sur un second maneton du susdit vilebrequin 13.
Le carter 14 est solidarisé aux éléments de cadre de la bicyclette, respectivement 16-17-18-19.
La figure 6 schématise une autre variante encore dans laquelle on a substitué au secteur un balancier 24 en forme de T formant la liaison en- tre le pivot commun 10 d'une part et les bouts correspondants des bielles croisées 22-23 d'autre part.
On pourrait ainsi multiplier à l'infini les combinaisons cinémati- ques permettant de guider le pivot du bout postérieur du levier 3 le long d'une trajectoire rectiligne ou approximativement rectiligne.
On pourra conditionner chaque organe au prorata du mécanisme à réa- liser et celui-ci pourra également, dans ses dimensions et dans la position relative de ses pièces constitutives, être conditionné au prorata de l'appli- cation envisagée.
Plus particulièrement, l'invention s'étend au conditionnement du mécanisme comme organe de propulsion pour bicyclettes.
REVENDICATIONS.
1. - Nouveau mécanisme de propulsion pour bicyclettes et similaires, caractérisé en ce qu'il consiste en la combinaison d'au moins un organe tournant fixé sur l'axe moteur,d'au moins un levier prenant appui sur ledit organe tournant, ce levier étant articulé à un bout et conditionné pour re- cevoir l'effort à l'autre bout et, enfin, d'un support mobile pour le pivot du bout articulé du susdit levier tel que la distance entre le point d'appli- cation de l'effort moteur sur ledit levier et le point d'appui de celui-ci sur ledit organe tournant reste constante ou approximativement constante et que ledit pivot puisse se déplacer le long d'une trajectoire rectiligne.
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In many applications, it may be important to produce a continuous circular movement from a non-circular movement, in particular with a view to partially avoiding the drawbacks of the sinusoidal function of the forces applied to a rotating member.
We know, in fact, that, in any motor or propulsion mechanism driven by a force applied to a rotating member, the torque strictly follows a sinusoidal law such that not only is each motor element alternately in a positive and then negative function, but that the motor torque, itself, periodically passes through zero, this torque inevitably following the sinusoidal law according to which the real force is progressively increasing from zero to the maximum which depends on the force applied and on the distance maximum between the point of application of said force and the motor axis, then decreasing from said maximum to zero and so on.
The disadvantages and the precarious efficiency of this mechanism are well known and the pedal propulsion device of bicycles constitutes one of the most complete examples.
These drawbacks are such that, since time immemorial, attempts have been made to eliminate them, at least to reduce them, by bringing into play various mechanisms tending to eliminate the drawbacks of dead points and of said sinusoidal law.
Generally speaking, the only mechanisms which have been taken into account are those which request the rotating member, fixed to the motor shaft, by means of reciprocating levers in order to take advantage, at the same time, the most favorable positions of the rotating element, and at the same time, to be able to bring in relatively large lever arms capable of increasing the engine torque.
In these mechanisms, the force is therefore directly applied to the oscillating levers with reciprocating movement in connection with the rotating member in such a way that the length of the lever between the point of application of the driving force and the point of connection between the lever and the rotating organ is variable. In some mechanisms, this variation is very important so that one of the essential drawbacks of the traditional device largely remains; in other mechanisms where attempts have been made to reduce this variation, the complexity of the auxiliary devices and members greatly reduces the advantages expected from the main combination.
Furthermore, if certain mechanisms keep the aforesaid distance constant, the advantage is destroyed by the existence of parasitic movements of the lever and more especially of its end opposite to that on which the force is applied.
The invention relates to a novel mechanism of extremely simple design and which makes it possible to apply the driving force on members having a non-circular movement, movement normally transformed into a continuous circular movement with the appreciable advantage of the application of levers. which may be large and from which the distance between the point of application of the driving force and the rotating element is constant or practically constant, while said levers can oscillate about pivots moving along a rectilinear path.
This mechanism is essentially constituted by the combination of at least one rotating member fixed to the motor shaft of at least one lever bearing on said rotating member, this lever being articulated at one end and conditioned to receive the force. motor at the other end and, finally, a movable support for the articulation pivot of the aforesaid lever such as the distance between the point of application of the motor force on said lever and the fulcrum point thereof on said rotating member remains constant or approximately constant and that said
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pivot moves in a rectilinear or approximately re-linear path.
Extremely numerous variants can be easily imagined, in particular by producing the movable support of the pivot, to the right of the articulation of the lever, by very diverse means. Among others, this can be achieved by sliding the support of the lever. pivot in an oscillating or fixed slide. Or, the articulation pivot can be mounted in a stock positively guided by a fixed slide. Or again, this mobile support can be produced by a set of articulated rods and more specifically the articulation of a connecting rod between said end of the lever and one of the ends of a balance whose other end is mounted. on a fixed pivot, said balance itself bearing on a fixed intermediate fulcrum.
Yet another embodiment consists in providing for the cooperation of a pivot integral both with the articulated end of said lever and at least one sector capable of rolling on a fixed path. Said sector rolls on the guide path by the cooperation of the tensile force exerted by the lever and the force of securing between said sectors and their rolling track. This bonding force can result either from a friction force, in which the surfaces called to come into mutual contact will be conditioned with a view to maximum adhesion, or from a meshing action in which goal the surfaces called to come into mutual contact are toothed, crenellated, ridged or conditioned in any equivalent manner.
It is also possible to control the movements of said sectors by the cooperation of the lever and at least one articulated rod on the one hand on the sector and on the other hand on a fixed pivot.
Many other applications can still be achieved by combining these means or any other kinematic elements.
By way of example, both the mechanism itself, in its essential elements and certain variants and practical embodiments, are described below with reference to the appended drawings, in which: FIG. 1 is a diagram of the characteristics as briefly as possible. essential - of a known device generally applied for the transformation of a reciprocating movement into a continuous circular movement; FIG. 2 is a diagram of another mechanism of a known type; FIGS. 3 to 6 schematically as briefly as possible the essential elements of variant embodiments of the mechanism of the invention. FIGS. 7 and 8 represent in perspective view, with partial section, two practical applications of the mechanism of the invention, as a propulsion device for bicycles.
In Figure 1, there is shown the rotating member 1. integral with the motor shaft 2; in contact with the rotating member 1 is the oscillating lever 3 articulated by one end on the fixed pivot 4; the other end of said lever carries the member 2 to which the motor force is applied. The lever 3, under the force F applied to the end member 5, oscillates around the fixed pivot 4 in a reciprocating movement from top to bottom and from bottom to top. In this movement, it drives the rotating member 1 which, in turn, turns the motor axis ¯2.
The motor torque on the rotating member 1 is in this case determined by the product F x L, F being the applied force and L the distance which separates the point of application of this force from the rotating member 1. On the other hand, the effective torque applied to the motor axis 2 is equal to the product F 'x R, in which F' is a function of the torque F x L, and of the angle [alpha]. However, the lever L is the smallest when the angle [alpha] is the most favorable.
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adjustable to engine torque.
FIG. 2 shows schematically an already improved mechanism in which the distance L is constant but the lever 3 is simply guided in its mixed movement of rotation and translation. It is noted, in practice, that this arrangement is not satisfactory and that the mechanism operates in an irregular manner and with jerks. In this example, provision has been made for guiding one of the ends of the lever 3 between two rollers 6-7.
The essential aim of the invention is to provide a movement transformation mechanism such that, contrary to what happens in traditional mechanisms, not only said lever arm L remains constant - or approximately constant in all positions of the rotating member but that the lever is subjected to a law of motion such that the operation of the mechanism is perfectly regular, without shocks or snags, flexible and continuous.
The new characteristic introduced in the traditional mechanisms therefore consists in conditioning the lever 3 so as to keep the length L of the lever arm practically constant between the point of application of the motor force F and the member. rotating 1 while imposing on the other end of the lever, a guide such that its pivot moves exclusively along a rectilinear or approximately rectilinear path.
By such an execution, it is possible to organize the movements of the lever 3, according to the characteristics of the invention.
Examples are shown diagrammatically in FIGS. 5 to 8, in which particularly original and simple means have been introduced to ensure the correct guiding of the end of the lever 3 opposite the point of application of the driving force. It is important that this guidance be done not only along a rectilinear path but that the stability of the mechanism is also ensured by the positive guidance.
Examples of such a positive guidance using a plurality of application points are also shown schematically in these figures.
In FIG. 3, use is made of two toothed sectors 8-9 hinged on a common pivot 10 on which also rests the lever 3 through which the rotating member 1 integral with the motor shaft 2. The two sec- Toothed gears 8-9 each rest on a track, 11-12 respectively in the form of a rack. Any movement of the lever will automatically be accompanied by a rolling of the two sectors 8-9 and simultaneously by a corresponding angular displacement of the rotating member 1.
The illustration of a practical application of this design can be found in FIG. 7, in which one can notice all the components described in the diagram of FIG. 3 and of which in particular ;: the two sectors 8-9, the pivot common 10, the two racks 11-12 which, in this case, are split, the lever 3, the rotating member 1 materialized by the crankshaft dummy 13, this mechanism being housed in a compact housing 14.
On the motor shaft 2 is fixed the chain wheel 15 by which the motor force is transmitted in the traditional way.
The example of FIG. 7 also shows schematically the application of the mechanism of the invention to the propulsion device of a bicycle, the second lever 3 'being mounted like the first and bearing on a second crank pin of the aforesaid crankshaft 13 (non visible). The housing 14 is secured to the frame elements of the bicycle, respectively 16-17-18-19.
FIG. 4 shows schematically a variant of the embodiment of FIG. 3 in which the rolling of the sectors 8-9 on their respective non-toothed path 11-12 is provided by the connecting rods, respectively 20-21; each connecting rod
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is articulated at a point of the corresponding sector and on the other hand, on a fixed pivot. Any traction exerted on the common pivot 10 produces a rotational movement of said sectors 8-9 by virtue of the fact that they are articulated at the end of the oscillating rods, respectively 20-21.
A variant of this embodiment is shown diagrammatically in FIG. 5 in which use is made of a single sector or group of sectors 8 mounted on the common pivot 10 by which it is secured to the oscillating lever 3. This sector ¯8 is articulated. both at the end of two connecting rods 22-23, which ensures rectilinear or approximately rectilinear guidance of the pivot 10, that is to say of the corresponding end of the lever 3.
By this arrangement, the sector 8 is forced to roll on its guide path 11. A practical application of this combination is shown in FIG. 8, in which we find the main elements including in particular: the sector 8, the common pivot 10, the raceway 11, the lever the crossed connecting rods 22-23, the rotating member 1 materialized by the crank pin of the crankshaft 13, this mechanism being, in this case, housed in a compact housing 14. On the The motor shaft 2 is attached to a chain wheel 15, this example representing the application of the mechanism of the invention to a bicycle, the second lever 3 'being mounted like the first and resting on a second crank pin of the aforesaid crankshaft 13.
The housing 14 is secured to the frame elements of the bicycle, respectively 16-17-18-19.
FIG. 6 is a diagram of yet another variant in which a T-shaped balance 24 has been substituted for the sector, forming the connection between the common pivot 10 on the one hand and the corresponding ends of the crossed connecting rods 22-23 on the other hand. .
The kinematic combinations making it possible to guide the pivot of the rear end of the lever 3 along a rectilinear or approximately rectilinear path could thus be infinitely multiplied.
Each member can be conditioned in proportion to the mechanism to be produced and the latter may also, in its dimensions and in the relative position of its constituent parts, be conditioned in proportion to the application envisaged.
More particularly, the invention extends to the conditioning of the mechanism as a propulsion member for bicycles.
CLAIMS.
1. - New propulsion mechanism for bicycles and the like, characterized in that it consists of the combination of at least one rotating member fixed on the motor shaft, at least one lever bearing on said rotating member, this lever being articulated at one end and conditioned to receive the force at the other end and, finally, of a movable support for the pivot of the articulated end of the aforesaid lever such as the distance between the point of application of the driving force on said lever and the fulcrum of the latter on said rotating member remains constant or approximately constant and that said pivot can move along a rectilinear path.