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Variateur de vitesse
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La presente invention est relative à un varia- teur de vitesse commandé automatiquement par les variations du couple résistant, caractérisé par le fait qu'il comporte un organe de transmission monté sur un arbre par clavetage coulissant à pas reversible et équilibré axialement par un ressort, les déplacements de cet organe par rapport à son arbre étant utilises pour commander le rapport de réduction de la transmission, par exemple agissant sur le baladeur d'une boite de vitesse.
Dans le cas où l'on désire obtenir une variation continue, le variateur suivant l'invention est du type comportant un organe tournant tel que poulie, constitué par deux éléments coniques tels que disques dont on peut faire varier l'écartement en vue de modifier le diamètre effectif de cet organe, et il est caractérisé par le fait que ces éléments sont montés sur l'arbre au moyen d'un clavetage hélicoïdal à pas réversible et équilibré axiale- ment par des ressorts, les déplacements relatifs de ces éléments par rapport à l'arbre, lors des variations du couple résistant étant utilisés pour raire varier le dia- mètre effectif ae la poulie ou du galet.
On a déjà proposé certains variateurs du type à éléments coniques, mais dans ces variateurs connus l'écar- tement de ces éléments s'effectue automatiquement, non pas en fonction du couple résistant, mais en fonction d'un phé- nomène physique quelconque ou en fonction du couple moteur à transmettre.
Dans le premier cas l'un des disques est solidaire de l'arbre portant le variateur et ne peut se déplacer sur cet arbre,alors que le second disque est solidaire en ro- tation de cet arbre sur lequel il peut ëtre aeplace axiale- ment, le déplacement axial dans un sens ou dans l'autre étant commandé à l'aide d'un poussoir commandé en fonction
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du phénomène puysique contrôlant la brans mission, ce dspo-
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sitïif étant par exemple apbe à contrôler la vitesse de rota- tion atutl ventilateur en l'onc Gion de la uempérajure qui rè-.
--ne dans l'enceinte. fans le second cas, les deux cônes ,.t'une même pou-
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lie sont montas liorement sur l'arbre et chacun d'eux est relié, par l'intercalaire L'un fort ressort de compression et de torsion, à un plateau solidaire en rota.lion de l'arbre.
Dans un tel variateur comportant une telle poulie sur chacun
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des arbres menanb et mené, la. variation de la transmission est ioncGion du couple à (Iluand celui-ci croit au-delà d'une valeur limite, la tension de l'organe reliant les deux poulies à cônes, c'est-à-dire de la courroie trapé-
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zoîdale, croit dans une mesure telle qu'elle s'insère entre les cônes ue la poulie montre sur l'arbre menant, en se raz- procnü.nG de celui-ci et en provoquant l'écartement des cônes contre l'action o.<2S re.ssorts qui se trouvent comprimés, zain d'obtenir un bon serrage de la courroie, en fonction de la lensiori de cebje dernière, donc en fonction du couple Moteur, on -Dj2uvoi-'U-,--,ur les côxic,,des rampe's coopérant avec des C;D.let::
, montés sur les plateaux associés, de manière à rapprocher les cônes quana ces derniers tournent par rapport aux pla- teaux.
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La vbriaueur commande en fonction du couple vzw sistant, tel que défini ci-dessus peut comporter de nombreu- ses applications dans lesquelles une variation automatique et; continue de le. vitesse en fonction du couple résistant est
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désirable, notamment pour le cl'..:r.l.:J.1."rüc.;e de machines à t;I'Dnde inertie et à vitesse de r-ii ie élevée, elle8 que les esso- reuses.
L'invention s'applique e;.ii e,.i :";t à la réalisation de changements de vitesse n -j. =Ü.,:;, ;'ci continus sur des véhicules de uoutec cort3, et plus .1 1 motocyclettes, les bicclei; à mouëur auxiliaire ù entraînement par [}J.let sur le pneumatique r;. 11J¯',; 2:;lC:, .¯.1
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1 d'une façon plus générale, à tous les cas où on peut utili- ser une transmission de puissance par friction et dans les- quels la vitesse est commandée par la variation du diamètre effectif d'un organe tournant.
A titre d'exemple, on a décrit ci-dessous et re- présenté au dessin annexé plusieurs formes de réalisation de 1-' invention.
Les figures 1 à 4'illustrent le principe de l'invention en application à une transmission par poulies et courroies trapézoïdales, les figures 1 et 2 représentant la transmission respectivement en coupe axiale et en élé- vation en position de démultiplication minime. (couple ré- sistant minimum), et les figures 3 et 4 étan les vues co- respondantes en position de démultiplication!maxima (couple résistant maximum).
La figure 5 °représente en coupe axiale une poulie multiple formant variateur de vitesse pour transmission de puissances importantes.
Les figures 6 et ? représentent respectivement en perspective et en coupe axiale une première forme de réali- sation d'un variateur automatique applicable aux bicyclettes à moteur auxiliaire à entraînement par galet sur un pneumati- que d'une roue.
Les figures 8, 9, 10 et 11 representent une autre forme de réalisation de ce variateur, respectivement en vue éclatée, en perspective et en coupe axiale dans les deux positions extrêmes.
La figure 12 est une coupe axiale d'une autre forme de realisation du galet suivant la presente invention, la partie supérieure de cette coupe représentant les éléments de galet dans leur position écartée et la partie inferieure montrant ces éléments dans leur position rapprochée.
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La figure 13 représente en plan, avec coupe par- tielle, l'un des éléments du clavetage coulissant hélicoïdal à pas réversible.
La figure 14 est une vue en plan d'une bague des... tinée à porter les nervures.
La iigure 15 est une vue perspective d'un auget maGérialisant les nervures.
La figure 16 est une vue perspective partielle du galet suivant la figure 12.
La figure 17 représente de manière identique à la figure 12 une variante du galet.
La figure 18 est un vue perspective d'un fourreau destiné à être monte dans le galet pour empêcher l'encrasse- ment des rainures hélicoïdales*
Dans la figure 1,on a représente un arbre moteur :'Il sur lequel est montée une poulie constituée par deux plateaux coniques intérieurement 2, 2' montes indépendamment l'un de l'autre sur l'arbre 1, au moyen de tétons 3, 3' fixés dans leurs alésages internes et engagés dans des rainures heli- coïdales opposées 4,4', ae pas réversibles et opposes, ménagées sur l'arbre 1.
Deux ressorts hélicoïdaux 5, 5', prenant appui sur des butees 6, 6' solidaires de l'arbre, repoussent les plateaux 2, 2' l'un contre'l'autre, de iaçon à réduire au minimum la largeur de la gorge 7 qui se trouve ménagée entre eux, et dans laquelle est engagée la courroie trapézoïdale 8, par exemple en caoutchouc, qui, lorsque les plateaux 2,2'sont dans la position rapprochée représentée en figure 1, se trouve tout à fait à l'exterieur de cette gorge 7, la poulie 2, 2' ayant ainsi son diamètre maximum.
L'arbre 1 tournant dans le sens indiqué par les flèches (sens des aiguilles d'une montre en figure 2), le sens des rainures hélicoïdales 4, 4' est choisi de velle façon que, lorsque ces plaueaux sont lreinés, leur rotation relative par rap- port ù. l'arpre tend à les @carter l'un de l'autre à l'encor-
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tre d'- ! 9- ::u.see des ressorts 5, 51 qui sont calcules de façon à equz ? :;ter le couple résistant normal pour lequel la tranission est prevue.
Si le couple résistant devient supérieur au couple noceur disponible sur l'arbre, l'ef- fort rendant à .aire Tourner les plateaux par rapport à l'arbre devient supérieur à la composante de la poussée des ressorts 5, 5' et les plateaux tournent par rapport à l'arbre en s'écartant l'un de l'autre jusqu'à venir prendre, en bout de course, la position représentée en figure 3 et 4, où la largeur de la gorge 7 de la poulie est maxima, et
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la courroie 8 se 'crouve donc en COnoGélC1j avec une surface d'entraînement d'un diamètre beaucoup plus petit, d'où di- minution ae la vitesse transmise.
Afin d'augmenter l'intervalle ae variation de vi- cesse sans augmenter exagérément le diamètre et le déplace- ment latéral des deux plateaux formant la poulie, auxquels on serait d'ailleurs ame a donner dans ce cas une conici-
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tue sirop aible pour obgenir un jeu correcu de la courroie, l'invention prévit.! la possibi1i6 (Le monter une autre poulie de diamè@re variable en sens inverse sur l'arbre
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en-brui-ne '('1 . -fe te poulie est constituée, comme la poulie ci, Par :
ux plateaux 1, 'i2g., également montés sur l'arbre ai-'aoyen de tétons 13, 13* et de rainures hélicoï- dales 14 14' à pas réversibles opposés, mais dont le sens est chsis cette fois de façon que l'augmentation de l'ef- for r@ istant provoque le rapprochement des deux plateaux,
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t.;/dis que les ressorts 15 fil5', travaillant dans ce cas à -br, a-tion,, et non plus à la compression comme pour la pouj,e 2, .=' , tendent au contraire à écarter le4+ deux pla- teaux l'un de l'autre.
Dans ces conditions, tant que le peuple résistant ne dépasse pas la valeur normale prévue,
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.e diamètre de la poulie 12, 12 est minimum (fin. 1 et 2), et il commence à augmenter dès que le couple résistant iépasse celui trans;iissible par la courroie 7, jusqu'à f t'ceindre le diamètre maximum dans la position représentée
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en figures 3 et 4, où le diamètre de la poulie motrice 2,
2' est au contraire minimum.
On comprend aisément que, pour toute valeur du couple résistant, la composante latérale qui, du fait des rainures hélicoïdales réversibles 4, 4' ou 14, 14', tend à écarter ou rapprocher les plateaux 2, 2' ou 12, 12', se trouve équilibrée par la poussée ou la traction des ressorts 5,5' ou 15, 15', de sorte que la diamètre des poulies, et donc la vitesse de la transmission se règlent d'une façon entièrement automatique et continue en fonction du couple résistant.
Bien entendu, au lieu d'être ménagées directement sur les arbres, les rainures hélicoïdales peuvent être dis- posées sur des douilles ou manchons clavetés sur ces arbres, ce qui permet de réaliser un appareil complet prêt à être monté.
Dans le cas de la transmission de puissances im- portantes, le variateur conforme à l'invention peut compor- ter des poulies multiples entraînant simultanément plusieurs courroies trapézoïdales parallèles, comme représenté en fig. 5. A cet effet, la poulie est constituée par deux pla- teapx d'extrémité 9, 9' intérieurement coniques, montés sur l'axe 10 à l'aide de tétons 18, 18' engagés dans les rainu- res hélicoïdales à pas réversibles et opposées 19, 19', ces plateaux étant soumis à l'action des ressorts d'équilibrage 20, 20', et par plusieurs plateaux biconiques intermédiaires, par exemple deux, 21, 22, dans l'exemple représenté, qui peuvent se déplacer latéralement sur l'arbre 10, sans tour- ner par rapport à lui, par exemple à l'aide de têtons 23,
24 engagés dans une rainure longitudinale 25, de façon à for- mer trois Gorges de largeur variable dans lesquelles sont engagées les courroies trapézoïdales 26, 27, 28. On comprend
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immédiatement que le fonctionnement de ce dispositif est exactement le même que celui des poulies simples des fig.
1 à 4. Ce dispositif peut être avantageusement utilisé pour le démarrage progressif de machines à grande inertie tour- nant à grande vitesse, notamment les essoreuses, et il peut remplacer avantageusement les poulies connues à masses centrifuges,en donnant lieu à un entraînement beaucoup plus progressif, sans le moindre à-coup.
Les figures 6 et 7 représentent une première forme de réalisation de l'invention en application à un changement de vitesse, continu et automatique pour bicyclette à moteur auxiliaire à entraînement par galet de friction tournant en contact avec,le pneumatique d'une roue, le diamètre de ce galet étant rendu, suivant l'invention, variable automa- tiquement en fonction du couple résistant-.
Ce problème, rendu difficile du fait de la nécessité d'une adhérence particuliè- rement bonne entre le galet de faible diamètre et le pneu d'une part et, d'autre part, par l'espace extrêmement réduit dont on dispose généralement, est résolu, conformément à l'invention, par les moyens suivants :
Le galet, à diamètre automatiquement variable en fonction du couple résistant, est constituée comme visible au dessin, par deux plateaux ou couronnes 29, 30 montées sur l'arbre 31 entraîné par le moteur, à l'aide de tétons 32, 33 engagés dans les rainures hélicoïdales 34, 35 de l'arbre, ces plateaux étant soumis à la poussée axiale des ressorts 36, 37 prenant appui sur les butées 38, 39 calées sur l'arbre 31.
Les plateaux 29, 30 portent chacun, sur leurs faces internes, un certain nombre de nervures radiales de hauteur décroissante 40, 40', 40".. etc , et 41, 41', 41".. etc, les nervures d'un des plateaux s'engageant entre les nervures de l'autre avec un jeu réduit au minimum. L'un des plateaux, par exemple 29, est solidaire d'une douille 42
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avec laquelle font corps, à leur base,, les nervures corres- pondantes 40, tandis que les nervures 41 du plateau 30 sont en porte-à-faux, mais guidées en déplacements axiaux sur la ,douille 42.
Lorsque le couple résistant n'est pas inférieur au couple moteur disponible sur l'arbre 31, les deux jeux de nervures se trouvent complètement, engagés l'un dans l'autre, comme représente en figures 6 et 7, et le pneuma- tique 43 de la roue entrainée, en contact avec la partie centrale du galet, est entraîné à la vitesse maxima.
Lors- que le couple resistant augmente au-delà de la valeur maxi- ma du couple moteur, les plateaux 29, 30 s'écartent l'un de l'autre en se "dévissant" sur l'arbre, grâce aux rainures hélicoïdales 34, 35, et grâce à la hauteur décroissante des nervures, le diamètre de la partie centrale du galet dimi- nue et le moteur peut continuer à entraîner la roue en tour- nant à son régime normal et en fournissant sa puissance ma- xima, ce qui permet aux usagers des cyclomoteurs à faible cylindrée de monter aisément- les cotes dans lesquelles ils étaient obliges, avec un galet de diamètre fixe, de pédaler pour fournir l'apport de puissance nécessaire.
Bien entendu, il est nécessaire de prévoir un dis- positif assurant une pression de contact constante entre le galet a diamètre variable et le pneumatique, ce dispositif existant d'ailleurs sur la plupart des cyclomoteurs de ce type où la pression de contact est assurée soit par,des res- sorts, soit par le poids du moteur pivote sur le châssis.
Les figures 8 à 11 representent une autre réalisa- tion d'un galet d'entraînement à diamètre variable, permets tant de réduire l'encombremenb axial du dispositif en dis- posant les ressorts d'équilibrage à l'intérieur du galet, ce qui les protège en oure contre l'humidité, la boue et la poussière et en améliore la conservation.
Le galet se compo- se dans ce cas ae deux douilles 44, 45 clavetées ou serrées sur l'arbre 46 à l'aide d'ecrous 47, 48, ces douilles étant munies d'un rebord 49, 50 à leur extreemite externe etpor-
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tant des rainures hélicoïdales 51, 52 à pas réversibles op- posés.
Sur ces deux aouilles solidaires de l'arbre, sont montées, au moyen de tétons 53, 54 s'engageant dans les rai- nures 51, 52, 'deux bagues 55,56 portant joutes les deux des dentures en porte-à-faux 57, 58,chaque dent ou nervure comportant une partie basse à diamètre constant 59, suivie par une rampe inclinée 60 se raccordant à une partie haute 61 a diamètre constant, les dentures des deux bagues étant engagées l'une dans l'autre et la partie haute, en porte-à- t'aux, de craque aent ou .nervure de l'une des bagues, étant guidée en déplacements axiaux sur l'autre bague. Cnaque Dague 55, 56 est percée d'un certain nombre de trous lon- gitudinaux régulièrement espaces tels que 62, 63...et 64,65 etc..
presentant un epaulement intérieur et rebouchant à l'extérieur par des perçages de diamètre moindre 62',63'... et 64', 65' . Des ressorts hélicoïdaux 66, 6. il etc.., en nombre convenable suivant la valeur du couple moteur à transmettre, prennent appui par leurs extrémités sur les bpaulements des trous opposés 2-64, 63-65 aes deux bagues et sont guidas sur des tiges ou aiguilles 68,69... etc, traversant les perçages 62'-64', 63'-65'..etc., les ressorts 66, 67 travaillant à la compression.
Les rainures hélicoïdales 51, 52 ont un sens tel que, lorsque le couple résistant n'est pas supérieur au couple moteur disponible sur l'arbre, les bagues 55, 56 sont complètement écartées et viennent buter sur les rebords 29, 50 des douilles 44, 45, de sorte que les parties hautes 61 des dents 5?, 58 sontau contr&ire rapprochées et que le diamètre uile du galet est maximum (fig.10).
Au contraire, l'augmentation du couple résistant provoque le rapproche- ment des deux bagues et l'écartement des parties hautes des nervures, de sore que le diamètre utile du galet devient, à la limite, égal à celui de la partie basse 55 des nervures (fig.11). Dans les positions intermédiaires,. le diamètre du
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galet prend des valeurs variant suivant le point de contact du pneumatique avec les raupes inclinées 60.
Les nervures de chacune des bagues sont jumelées par paires ce qui, d'une part, facilite l'usinage et, d'autre part, augmente la rsisance des nervures à la flexion.
L'expérience montre que l'adhérence d'un tel Galet sur le pneumatique est excellente malgré la disposition alternée, à droite et à fauche, des nervures en contact à tout instant avec le pneumatique, et que l'entraînement s'effectue sans aucun glissement appreciable.
Le mode de construction représente en figures 6 à
11 d'un organe à diamètre variable l'aide de deux systèmes de nervures radiales de hauteur décroissante engagées l'une' 'dans l'autre, se prête également à la réalisation d'une pou- lie multiple pour transmission de grandes puissances du type représenté en figure 5 : il suffit pour cela de prévoir des nervures du type des figures 8 à 11, mais présentant chacune une succession de parties hautes et basses raccordées par des rampes inclinées, formant ainsi une série de gorges de largeur variable pouvant recevoir des courroies trapézoïdales.
Bien entendu, les modes de réalisation de l'inven- 'lion décrite ci-dessus n'ont été donnés qu' à titre d'exemples non limitatifs et peuvent être modifiés de- différentes ma- nières. Par exemple, l'invention est applicable aux trans- missions du type à plateau et galet, dans lesquelles un ga- %et moteur ou récepteur est monté sur un arbre disposé sui- 'vant le diamètre d'un plateau récepteur ou moteur, dont l'ar- bre est perpendiculaire à celui du galet dont le déplacement sur son arbre permet de modifier le diamètre du cercle de contact sur le plateau, et donc le coefficient de réduction ou de multiplication.
Suivant l'invention, ce Galet peut être monts sur son arbre par un clavetage coulissant hélicoïdal
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et équilibré par des ressorts, de façon à raire varier au- tomatiquement sa position par rapport au plateau en fonc- tion du couple résistant*
Ces remarques s'appliquent également à la forme de réalisation du galet des figures 12 à 18 qui permet une fabrication simple tout en assurant un meilleur guidage des pièces coulis-santés.
Dans la figure 12, la référence 71 désigne l'arbre du moteur auxiliaire. Sur cet arbre sont clavetées en 72 et serrées l'une contre l'autre au moyen des écrous 73 et 74, les deux douilles identiques 75 et 76 munies respectivement des rainures hélicoïdales 77 et 78 décalées l'une par rapport
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a l'autre de 'i80 . Comme visible en figure li, chaque douil- le comporte une partie tubulaire 79 raccordée à une partie 80 diamétralement elargie, au moyen d'une rainure angulaire 81 créant un épaulement 82, les deux douilles assemblées for-
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maint enCre les parties exbremes 80, un évidement dans lequel sont logés les éléments qui vont être décrits.
Sur chaque douille 752 76 est monbee une bague 83t 84 (voir fig. 14) portant trois paires de dents 85, 86, 87 uniformément reparties; sur le bord inférieur la bague 83 porte un jeton 88 pénétrant dans la saignée hélicoïdale 77 et sur le bord extérieur sont prévus''entre les dents d'une
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même paire des tétons 89, 90 et 9fui servant à sertdr sur la bague 83 des augets tels que,, celui représenté en figure 15,
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ces augets é'jant placés cïarL3 les creux entre les paires de dens 8>, 86 et 87. Le sev:issage de chaque auget se fait par une ouverture 92 dans son fond.
Le sertissage
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des augecs sur les bagues 't)eut- être remplacé par une soudure par points?
Les augets sont, relativement longs pour que leurs deux extrémités portent le façon permanente sur les parties
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80, 80, des deux douille,-i t\ et 76 et ils sont munis de deux bords latéraux 9) 94 pez'1"ts se terminant vers l'exté-
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rieur par des a.ilettes de plus grande hauteur 95-96. Entre chaque bague 83, 83' et l'opaulement 82,82' correspondant, est dispose un ressort hélicoïdal 97 - 97' qui a tendance à rapprocher l'une de l'autre les bagues 83, 84 (dans la position inférieure ae la figure 12).
Afin d'avoir un galet d'entraînement ayant un bon coefficient ue frottement pour lu transmission de la puis- sance au pneumatique de la roue, les augets sont garnis d'une manière de remplissage appropriée, par exemple une ma- tiere synthétique mélangée à du corindon, et pour augmenter la plage de variation, la matière de remplissage forme, du cote élevé d'un même jeu a'augets, comme visible en figure 16.
une couronne continue 98 dont le diamètre intérieur, entre deux augets voisins est suffisamment grand pour per- mettre le passage libre des extrémités basses des augets 99, 99' solidaires de la bague opposée, la face intérieure desdites couronnes 98 et 98' étant inclinée vers le bas et vers l'intérieur du galet 'suivant une pente suffisante pour ne pas être en contact avec le pneumatique 100 de la roue en position carte du galet (partie supérieure de la fig.
12) qui prend alors appui sur le pneumatique uniquement sur la surface cylindrique de petit diamètre formée par les par- ties basses des augets.
La forme de réalisation ae la figure 17 diffère ae celle de la figure 12 uniquement pr la disposition exte- rieure des ressorts 82,82'. Dans ce cas chaque ressort hé- licoîdal prend appui d'une part sur une collerette 101-101' prévue sur chaque douille 80-80' et d'autre part contrele zona d'un dégagement 102-102' prvu dans la matière de rem- plissage, au niveau de la tranche exterieure des augets.
Pour que les extremites libres 103 des augets ne gênent pas la détente des ressorts (voir partie inférieure ae la figure 17), la longueur axiale des augets est plus faible que celle des dugets de la figure 12, et ces augets se terminent par
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un biseau 104. Toutefois, malgré ce raccourcissement des/ augets, ces derniers sont non seulement bien guides comme dans le cas de la figure 12, 'mais également portes correc-
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tement pour éviter un porce-à-iaux, car les augets de chaque jeu portent d'une part sur les parties 80 de leur douille correspondante, eu, d'autre paru,, sur la bague 83 de l'au- tre jeu d'augets.
Les rainures telles que la rainure 81 étant dans la réalisation de la figure 17 rendues libres par la aispo- sition extérieure du ressort, elles peuvent, si chacune d'elles communique avec la rainure hélicoïdale associée, servir ae dégagement pour le téton 88 correspondant, celui-ci pénétrant dans ladite rainure annulaire à l'arrêt des Vehi-
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cules par blocage des freins afin ae perme-c'cre le dobrayage du moteur. Ce dégagement pourra d'ailleurs également ê-cre prévu dunes La réalisation de la figure 1 en prévoyant dans la partie tubulaire des douilles d'autres rainures que les rainures 81.
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Lmi3n.s amans les diverses formes de réalisation représentées on pourra prévoir sur le galet des moyens empê- chant l'encrassement des rainures hélicoïdales, Ces moyens
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sonu c011SG1'GLI;.S voir figures 17 er 'ses par un iourreau !05 monte sur les parûtes centrales des douilles z5 et ?6 eu muni de deux saignées droites (08 et l07 a.ec.les ae "s80 et par lesqueii,s passent les tétons 88, 88' des deux Dagues 83 eu 8-i-. eour améliorer .La. tenue des auge-US2 on prévoit en les auge-cs d'un même jeu des entretoises, par exemple en for- me de pontets constitués par des lames de tôle cintrées dont les extrémités repliées sont soudées aux ailettes des par- ties hautes des augets.
D'autre part, on peut dans certains cas se dispenser de la couronne continue en matière agglomé- rée et se borner à garnir les augets dont les ailettes 95, 56 seront dans ce cas plus élevées de façon à maintenir la matière de garnissage entre-'eux sur toute sa hauteur.
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Speed variator
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The present invention relates to a speed variator controlled automatically by the variations of the resistive torque, characterized in that it comprises a transmission member mounted on a shaft by sliding keying with reversible pitch and axially balanced by a spring, the movements of this member relative to its shaft being used to control the reduction ratio of the transmission, for example acting on the sliding gear of a gearbox.
In the case where it is desired to obtain a continuous variation, the variator according to the invention is of the type comprising a rotating member such as a pulley, consisting of two conical elements such as discs, the spacing of which can be varied in order to modify the effective diameter of this member, and it is characterized by the fact that these elements are mounted on the shaft by means of a helical keying with reversible pitch and axially balanced by springs, the relative displacements of these elements with respect to to the shaft, when the resistive torque varies, being used to vary the effective diameter of the pulley or of the roller.
Certain variators of the type with conical elements have already been proposed, but in these known variators the separation of these elements takes place automatically, not as a function of the resistive torque, but as a function of any physical phenomenon whatsoever. depending on the engine torque to be transmitted.
In the first case, one of the discs is integral with the shaft carrying the variator and cannot move on this shaft, while the second disc is integral in rotation with this shaft on which it can be moved axially. , the axial displacement in one direction or the other being controlled by means of a pusher controlled in function
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of the puysic phenomenon controlling the brans mission, this dspo-
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sitïif being for example able to control the speed of rotation atutl the fan in the onc Gion of the prevailing temperature.
--ne in the enclosure. fans the second case, the two cones,. you have the same
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They are mounted on the shaft and each of them is connected, by the spacer A strong compression and torsion spring, to a plate integral with the shaft rota.lion.
In such a variator comprising such a pulley on each
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menanb and led trees, the. variation of the transmission is ioncGion of the torque to (When this increases beyond a limit value, the tension of the member connecting the two cone pulleys, that is to say of the V-belt
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zoidal, grows to such an extent that it fits between the cones ue the pulley shows on the driving shaft, by raz- procnü.nG thereof and causing the spacing of the cones against the action o . <2S re.ssorts which are compressed, zain to obtain a good tightening of the belt, according to the lensiori of the last cebje, therefore according to the engine torque, on -Dj2uvoi-'U -, -, ur côxic ,, des rampe's cooperating with C; D.let ::
, mounted on the associated plates, so as to bring the cones together when the latter rotate relative to the plates.
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The vbriaueur controls as a function of the vzw sistant torque, as defined above can include many applications in which automatic variation and; keep doing it. speed as a function of the resistive torque is
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desirable, in particular for the cl '..: r.l.:J.1."rüc.;e of machines with t; I'Dnde inertia and at high speed of r-ii ie, it8 that the spinners.
The invention applies e; .ii e, .i: "; t to the realization of gear changes n -j. = Ü.,:;,; 'Ci on vehicles of uoutec cort3, and more. 1 1 motorcycles, the bicclei; with auxiliary mooring ù driven by [} J.let on the tire r ;. 11J¯ ',; 2:; lC :, .¯.1
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1 more generally, in all cases where it is possible to use a power transmission by friction and in which the speed is controlled by the variation of the effective diameter of a rotating member.
By way of example, several embodiments of the invention have been described below and shown in the accompanying drawing.
FIGS. 1 to 4 illustrate the principle of the invention in application to a transmission by pulleys and trapezoidal belts, FIGS. 1 and 2 showing the transmission respectively in axial section and in elevation in the minimum reduction position. (minimum resistant torque), and figures 3 and 4 show the corresponding views in the maximum reduction position (maximum resistant torque).
FIG. 5 shows an axial section of a multiple pulley forming a speed variator for transmission of large powers.
Figures 6 and? respectively show in perspective and in axial section a first embodiment of an automatic variator applicable to bicycles with an auxiliary motor driven by a roller on a tire of one wheel.
Figures 8, 9, 10 and 11 show another embodiment of this variator, respectively in exploded view, in perspective and in axial section in the two extreme positions.
FIG. 12 is an axial section of another embodiment of the roller according to the present invention, the upper part of this section showing the roller elements in their separated position and the lower part showing these elements in their close position.
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FIG. 13 is a plan, with partial section, of one of the elements of the helical sliding key with reversible pitch.
Figure 14 is a plan view of a rib bearing ring.
The iigure 15 is a perspective view of a bucket materializing the ribs.
Figure 16 is a partial perspective view of the roller according to Figure 12.
FIG. 17 shows, in an identical manner to FIG. 12, a variant of the roller.
Figure 18 is a perspective view of a sleeve intended to be mounted in the roller to prevent fouling of the helical grooves *
In Figure 1, we represent a motor shaft: 'II on which is mounted a pulley consisting of two internally conical plates 2, 2' mounted independently of one another on the shaft 1, by means of pins 3 , 3 'fixed in their internal bores and engaged in opposite helical grooves 4,4', ae not reversible and opposite, provided on the shaft 1.
Two helical springs 5, 5 ', bearing on stops 6, 6' integral with the shaft, push the plates 2, 2 'against each other, so as to reduce the width of the groove to a minimum. 7 which is arranged between them, and in which is engaged the trapezoidal belt 8, for example of rubber, which, when the plates 2, 2 ′ are in the close position shown in FIG. 1, is completely at the bottom. outside this groove 7, the pulley 2, 2 'thus having its maximum diameter.
The shaft 1 rotating in the direction indicated by the arrows (clockwise in figure 2), the direction of the helical grooves 4, 4 'is chosen so that, when these plates are lreiné, their relative rotation with respect to ù. the arpre tends to move them away from each other even
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be of-! 9- :: u.see of springs 5, 51 which are calculated so as to equz? :; ter the normal resistive torque for which the transmission is planned.
If the resistive torque becomes greater than the spoiler torque available on the shaft, the force to turn the plates relative to the shaft becomes greater than the thrust component of the springs 5, 5 'and the plates rotate relative to the shaft, moving away from each other until they take, at the end of their travel, the position shown in figures 3 and 4, where the width of the groove 7 of the pulley is maximum , and
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the belt 8 is therefore crouve COnoGélC1j with a drive surface of a much smaller diameter, whereby the speed transmitted is reduced.
In order to increase the interval ae variation of velocity without excessively increasing the diameter and the lateral displacement of the two plates forming the pulley, to which one would moreover be able to give in this case a conici-
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kills aible syrup to obtain a correct play of the belt, the invention prevents.! the possibility (Fit another pulley of variable diameter in reverse on the shaft
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en-brui-ne '(' 1. -fe te pulley is made, like the pulley ci, By:
ux trays 1, 'i2g., also mounted on the shaft with pins 13, 13 * and helical grooves 14 14' with opposite reversible pitches, but the direction of which is chosen this time so that the The increase in the strain causes the two plates to come together,
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t.; / say that the springs 15 fil5 ', working in this case at -br, a-tion ,, and no longer in compression as for pouj, e 2,. =', tend on the contrary to separate the4 + two plates from each other.
Under these conditions, as long as the resistant people do not exceed the expected normal value,
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The diameter of the pulley 12, 12 is minimum (end. 1 and 2), and it begins to increase as soon as the resistive torque exceeds that trans; iissible by the belt 7, until the maximum diameter is reached in the position represented
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in figures 3 and 4, where the diameter of the driving pulley 2,
2 'is on the contrary minimum.
It is easily understood that, for any value of the resistive torque, the lateral component which, due to the reversible helical grooves 4, 4 'or 14, 14', tends to separate or bring together the plates 2, 2 'or 12, 12', is balanced by the push or pull of the springs 5.5 'or 15, 15', so that the diameter of the pulleys, and therefore the speed of the transmission are adjusted in a fully automatic and continuous way according to the torque resistant.
Of course, instead of being provided directly on the shafts, the helical grooves can be arranged on sockets or keyed sleeves on these shafts, which makes it possible to produce a complete device ready to be assembled.
In the case of the transmission of large powers, the variator according to the invention can include multiple pulleys simultaneously driving several parallel trapezoidal belts, as shown in FIG. 5. For this purpose, the pulley consists of two end plates 9, 9 'internally conical, mounted on the axis 10 by means of pins 18, 18' engaged in the helical grooves with pitch. reversible and opposed 19, 19 ', these plates being subjected to the action of the balancing springs 20, 20', and by several intermediate biconical plates, for example two, 21, 22, in the example shown, which can be move laterally on the shaft 10, without turning in relation to it, for example using nipples 23,
24 engaged in a longitudinal groove 25, so as to form three grooves of variable width in which the trapezoidal belts 26, 27, 28 are engaged.
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immediately that the operation of this device is exactly the same as that of the simple pulleys of FIGS.
1 to 4. This device can be advantageously used for the progressive starting of machines with great inertia rotating at high speed, in particular the wringers, and it can advantageously replace the known pulleys with centrifugal masses, giving rise to a much higher drive. progressive, without the slightest jerk.
FIGS. 6 and 7 represent a first embodiment of the invention in application to a continuous and automatic speed change for a bicycle with an auxiliary motor driven by a friction roller rotating in contact with the tire of a wheel, the diameter of this roller being made, according to the invention, variable automatically as a function of the resistive torque.
This problem, made difficult by the need for particularly good adhesion between the small diameter roller and the tire on the one hand and, on the other hand, by the extremely small space which is generally available, is solved, according to the invention, by the following means:
The roller, with an automatically variable diameter according to the resistive torque, is constituted as visible in the drawing, by two plates or rings 29, 30 mounted on the shaft 31 driven by the motor, using pins 32, 33 engaged in the helical grooves 34, 35 of the shaft, these plates being subjected to the axial thrust of the springs 36, 37 bearing on the stops 38, 39 wedged on the shaft 31.
The plates 29, 30 each carry, on their internal faces, a number of radial ribs of decreasing height 40, 40 ', 40 "... etc, and 41, 41', 41" ... etc, the ribs of a trays engaging between the ribs of the other with minimal play. One of the plates, for example 29, is integral with a socket 42
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with which are integral, at their base, the corresponding ribs 40, while the ribs 41 of the plate 30 are cantilevered, but guided in axial movements on the sleeve 42.
When the resistive torque is not less than the motor torque available on the shaft 31, the two sets of ribs are fully engaged, one in the other, as shown in Figures 6 and 7, and the tire 43 of the driven wheel, in contact with the central part of the roller, is driven at maximum speed.
When the resistant torque increases beyond the maximum value of the engine torque, the plates 29, 30 move away from each other by "unscrewing" on the shaft, thanks to the helical grooves 34 , 35, and thanks to the decreasing height of the ribs, the diameter of the central part of the roller decreases and the motor can continue to drive the wheel while turning at its normal speed and providing its maximum power, this which allows users of low-displacement mopeds to easily climb the heights in which they were obliged, with a roller of fixed diameter, to pedal to provide the necessary power input.
Of course, it is necessary to provide a device ensuring a constant contact pressure between the roller of variable diameter and the tire, this device also existing on most mopeds of this type where the contact pressure is ensured either by, springs, or by the weight of the engine pivots on the frame.
FIGS. 8 to 11 show another embodiment of a drive roller with variable diameter, allowing the axial bulkiness of the device to be reduced by placing the balancing springs inside the roller, which protects them against humidity, mud and dust and improves their preservation.
The roller in this case consists of two bushings 44, 45 keyed or clamped on the shaft 46 by means of nuts 47, 48, these bushes being provided with a flange 49, 50 at their external end and for -
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both helical grooves 51, 52 with opposed reversible pitches.
On these two wings integral with the shaft, are mounted, by means of studs 53, 54 engaging in the grooves 51, 52, 'two rings 55,56 carrying the two cantilevered teeth together 57, 58, each tooth or rib comprising a lower part of constant diameter 59, followed by an inclined ramp 60 connecting to a high part 61 of constant diameter, the teeth of the two rings being engaged one in the other and the upper part, door-to-door, of crack aent or .nervure of one of the rings, being guided in axial movements on the other ring. Cnaque Dague 55, 56 is pierced with a number of longitudinal holes regularly spaces such as 62, 63 ... and 64,65 etc.
having an inner shoulder and ending on the outside with holes of smaller diameter 62 ', 63' ... and 64 ', 65'. Helical springs 66, 6.it, etc., in a suitable number according to the value of the engine torque to be transmitted, are supported by their ends on the bpaulements of the opposite holes 2-64, 63-65 with the two rings and are guided on rods or needles 68,69 ... etc, passing through the holes 62'-64 ', 63'-65' ... etc., the springs 66, 67 working in compression.
The helical grooves 51, 52 have a direction such that, when the resistive torque is not greater than the motor torque available on the shaft, the rings 55, 56 are completely apart and come up against the flanges 29, 50 of the bushes 44 , 45, so that the upper parts 61 of the teeth 5?, 58 are at contr & ire close together and that the uile diameter of the roller is maximum (fig.10).
On the contrary, the increase in the resistive torque causes the two rings to come together and the upper parts of the ribs to move apart, so that the useful diameter of the roller becomes, at the limit, equal to that of the lower part 55 of the ribs (fig. 11). In the intermediate positions ,. the diameter of
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The roller takes on values that vary according to the point of contact of the tire with the inclined raupes 60.
The ribs of each of the rings are twinned in pairs which, on the one hand, facilitates machining and, on the other hand, increases the resistance of the ribs to bending.
Experience shows that the adhesion of such a roller on the tire is excellent despite the alternating arrangement, to the right and to the mower, of the ribs in contact at all times with the tire, and that the drive takes place without any appreciable slip.
The construction method is shown in Figures 6 to
11 of a variable-diameter member using two systems of radial ribs of decreasing height engaged one '' in the other, also lends itself to the realization of a multiple pulley for transmission of great powers of the type shown in Figure 5: it suffices for this to provide ribs of the type of Figures 8 to 11, but each having a succession of upper and lower parts connected by inclined ramps, thus forming a series of grooves of variable width that can receive trapezoidal belts.
Of course, the embodiments of the invention described above have only been given by way of non-limiting examples and can be modified in various ways. For example, the invention is applicable to transmissions of the plate and roller type, in which a drive and motor or receiver is mounted on a shaft arranged along the diameter of a receiver or motor plate, of which the shaft is perpendicular to that of the roller, the movement of which on its shaft makes it possible to modify the diameter of the contact circle on the plate, and therefore the reduction or multiplication coefficient.
According to the invention, this roller can be mounted on its shaft by a helical sliding key
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and balanced by springs, so as to automatically vary its position in relation to the plate as a function of the resistive torque *
These remarks also apply to the embodiment of the roller of FIGS. 12 to 18 which allows simple manufacture while ensuring better guidance of the grout-healthy parts.
In Figure 12, the reference 71 designates the shaft of the auxiliary motor. On this shaft are keyed at 72 and tightened against each other by means of nuts 73 and 74, the two identical bushings 75 and 76 respectively provided with helical grooves 77 and 78 offset with respect to one another.
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to the other of 'i80. As can be seen in FIG. 11, each socket comprises a tubular part 79 connected to a diametrically enlarged part 80, by means of an angular groove 81 creating a shoulder 82, the two sockets assembled together for-
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maint enCre the exbreme parts 80, a recess in which are housed the elements which will be described.
On each socket 752 76 is mounted a ring 83t 84 (see fig. 14) carrying three pairs of teeth 85, 86, 87 uniformly distributed; on the lower edge the ring 83 carries a chip 88 penetrating into the helical groove 77 and on the outer edge are provided `` between the teeth of a
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same pair of nipples 89, 90 and 9fui serving to crimp on the ring 83 of the buckets such as ,, the one shown in FIG. 15,
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these troughs é'jant placed cïarL3 the hollow between the pairs of dens 8>, 86 and 87. The sev: issage of each trough is done through an opening 92 in its bottom.
Crimping
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augecs on the rings' t) could be replaced by spot welding?
The buckets are, relatively long so that their two ends bear the permanent way on the parts
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80, 80, of the two bushings, -i t \ and 76 and they are provided with two lateral edges 9) 94 pez'1 "ts ending outwards-
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laughing by fins of greater height 95-96. Between each ring 83, 83 'and the corresponding shoulder 82, 82', is disposed a helical spring 97 - 97 'which tends to bring the rings 83, 84 closer to one another (in the lower position ae the figure 12).
In order to have a drive roller having a good coefficient of friction for the transmission of power to the tire from the wheel, the buckets are lined in a suitable filling manner, for example a synthetic material mixed with. corundum, and to increase the range of variation, the filling material forms, from the high dimension of the same set of augers, as shown in figure 16.
a continuous ring 98 whose internal diameter, between two neighboring buckets is large enough to allow free passage of the lower ends of the buckets 99, 99 'integral with the opposite ring, the internal face of said rings 98 and 98' being inclined towards the bottom and towards the inside of the roller 'following a sufficient slope so as not to be in contact with the tire 100 of the wheel in the card position of the roller (upper part of FIG.
12) which then bears on the tire only on the cylindrical surface of small diameter formed by the bottom parts of the buckets.
The embodiment of Fig. 17 differs from that of Fig. 12 only in the outer arrangement of the springs 82, 82 '. In this case each helical spring is supported on the one hand on a flange 101-101 'provided on each sleeve 80-80' and on the other hand against the area of a clearance 102-102 'provided in the material of rem. - pleating, at the level of the outer edge of the buckets.
So that the free ends 103 of the buckets do not interfere with the relaxation of the springs (see the lower part of FIG. 17), the axial length of the buckets is shorter than that of the buckets of FIG. 12, and these buckets end in
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bevel 104. However, despite this shortening of the / buckets, the latter are not only well guided as in the case of FIG. 12, but also correct doors.
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in order to avoid a gap, because the buckets of each set bear on the one hand on the parts 80 of their corresponding bush, had, on the other hand, appeared, on the ring 83 of the other set of 'buckets.
The grooves such as the groove 81 being in the embodiment of FIG. 17 made free by the external arrangement of the spring, they can, if each of them communicates with the associated helical groove, serve as a clearance for the corresponding stud 88, the latter penetrating into said annular groove when the vehicles are stopped.
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cules by locking the brakes to allow the engine to disengage. This clearance may also also be provided for dunes The embodiment of Figure 1 by providing in the tubular part of the bushings other grooves than the grooves 81.
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Lmi3n.s amans the various embodiments shown, means can be provided on the roller preventing the fouling of the helical grooves.
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sonu c011SG1'GLI; .S see figures 17 er 'ses by an iourreau! 05 mounted on the central sides of the sockets z5 and? 6 eu provided with two straight grooves (08 and l07 a.ec.les ae "s80 and by lesqueii , s pass the nipples 88, 88 'of the two Daggers 83 and 8-i-. to improve. The holding of the troughs-US2 is provided in the troughs-cs of the same set of spacers, for example in the form bridges made up of bent sheet metal blades, the folded ends of which are welded to the fins of the upper parts of the buckets.
On the other hand, in certain cases it is possible to dispense with the continuous ring made of agglomerated material and limit oneself to lining the buckets, the fins 95, 56 of which will in this case be higher so as to keep the packing material between. 'them to its full height.