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La présente invention concerne une machine pour les travaux de mine, et plus particulièrement une machine destinée aux mines de charbon et constituant une combinaison d'une chargeuse et d'une baveuse du type à travail continu.
L'un des buts de l'invention est de réaliser une machine perfectionnée destinée aux mines de charbon et capable d'abattre et de transporter le charbon continuellement et simultanément à partir du gisement.
L'invention se propose aussi de réaliser une machine auto-propulsive et facile à man@suvrer, qui charge et emporte le charbon d'une manière continue.
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L'invention a également pour but de réaliser une machine permettant facilement d'atteindre, d'abattre et de retirer le charbon de certains endroits particulièrement peu accessibles, par exemple des parties surplombantes d'un gise- ment.
@ D'autres buts de l'invention apparaîtront avec évidence au cours de la description qui va suivre, ainsi que sur le dessin annexé. Sur ce dessin :
La figure 1 est une vue latérale, partiellement arrachée et partiellement coupée, d'une machine complète fabriquée conformément à l'invention; la partie avant du cylindre dtabattage n'est pas représentée sur cette vue.
La figure 2 est une vue avant de la machine et montre le cylindre pointé directement vers ltavant; la sec- tion avant du cylindre dtabattage a été retirée.
La figure 3 est une vue latérale et partiellement coupée d'une partie de la section extrême avant du cylindre.
La figure 4 est une vue partielle avant du cylindre, montrant les dents de coupe le long de la périphérie du cylindre.
La figure 5 est une vue transversale obtenue en coupant la figure 1 suivant la ligne 5-5 et en regardant la coupe dans la direction des flèches.
La figure 6 est une vue schématique en plan mon- trant le circuit hydraulique de la machine sous sa forme préférée de réalisation.
La figure 7 est une vue en plan du mode de réali- sation préféré de la machine et montre plus particulièrement le système de transport.
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La figure 8 est une vue schématique d'un travail de mine et montre comment on utilise la machine pour retirer une partie surplombante du gisement.
La figure 9 est une vue schématique montrant comment on utilise la machine comme chargeuse.
Si l'on se réfère à la figure 1, on voit que la machine comporte un cylindre rotatif 10 d'abattage comportant des rampes intérieures de transport 32, qui servent à entrai.. ner le noyau et les débris de charbon vers l'arrière, jusque sur le transporteur arrière 43 ou jusqu'à un autre dispositif récepteur. Le cylindre 10 est monté pivotant à une extrémité sur un châssis automobile 15.
Le dispositif d'abattage comprend le cylindre 10 monté tournant sur le bâti 11. Ce bâti 11 peut être un manchon concentrique au cylindre 10; il comporte des paliers à billes comprenant chacun un chemin intérieur de roulement 12 sur le cylindre 10 et un chemin extérieur de roulement 13 sur la périphérie du bâti 11. Celui-ci est monté sur le châssis 15 au moyen d'un pivot 28,qui permet de faire pivoter verticale- ment le bâti 11 en même temps que le cylindre 10.
Si l'on se réfère maintenant à la figure 2, on voit que le châssis automobile 15 possède deux carters latéraux 75 à section en forme d'U inversé ; les branches de chaque U s'étendent vers le bas de manière à protéger des chenilles 17; les parties supérieures de ces carters en forme d'U constituent des plateformes 76, sur lesquelles l'opérateur peut se tenir debout, et qui servent également à supporter différentes .pièces que l'on désignera plus loin. Les carters 75 sont reliés rigi- dement entre eux par des tirants, dont l'un est représenté en 74 (figure 1) et un autre en 78.
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Le châssis automobile 15 est porté et propulsé par des systèmes bien connus à chenilles, qui comportent des roues arrière d'entraînement 18, des roues avant de roulement 19 et des chenilles 17. Les chenilles 17 sont entraînées par des moteurs 20 et 21 (figure 2), qui sont montés commodément sur les carters 75 du châssis et qui font tourner les roues 18 au moyen de chaînes 45. En commandant indépendamment les moteurs 20 et 21, on peut diriger la machine d'une manière bien connue. Une vis 83 (figure 1) exerce une force longitu- dinale contre le palier 29'de la roue avant de roulement 19, de manière à rattraper le mou pouvant se trouver dans la chenille 17. Cette vis 83 est vissée à travers un manchon 84, qui est fixé sur le carter 75 et qui comporte des contre- écrous 85', vissés sur la vis 83 et bloqués contre le manchon 84.
Dans le mode de réalisation préféré, on utilise un dispositif extensible, par exemple des vérins hydrauliques 16, pour soulever le cylindre 10 en le faisant tourner autour du pivot 28, qui s'étend horizontalement en travers de la partie arrière du châssis 15. Les vérins hydrauliques 16 sont montés à une extrémité sur le châssis 15,au moyen de pivots 60 (figure 2), et à l'autre extrémité sur un arbre 61 supporté de chàque côté du bâti 11 par des supports 91. Chaque vérin hydraulique 16 comporte un cylindre 90 et un piston corres- pondant 63 ; piston comporte une tige 64 traversant un presse-étoupe 92 et fixé sur un bloc articulé 99. Un écrou 100 bloque et verrouille la tige 64 sur le bloc 99 d'articu- lat ion.
On peut faire tourner le cylindre 10 au moyen du moteur 14 ( figure 1); ce moteur comporte un arbre 65
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(figure 5), sur lequel est clavetée une roue dentée 22. Une roue dentée plus grande 66 est entraînée par une chaîne 23 recevant son mouvement de la roue dentée 22. La roue dentée
66 et une roue dentée plus petite 24 sont clavetées toutes les deux sur un arbre 67, qui entraîne lui-même le cylindre 10 au moyen d'une chaîne 2'5, passant sur la roue dentée 26 montée sur la circonférence extérieure du cylindre 10.
Le moteur 14 est monté convenablement sur un socle 27, qui est suspendu au bâti 11 et boulonné sur celui-ci en 110. On peut rattraper.le mou de la chaîne 25 au moyen du dispositif de montage de l'arbre de renvoi 67, en coopération avec une roue dentée folle 69. A cet effet, on monte les paliers 95 de l'arbre 67 sur une plaque 79, articulée à une extrémité sur un pivot 80 monté sur une embase 96 munie de pattes appropriées 111. L'embase 96 est fixée sur le socle 27 par des vis 112 à tête hexagonale, qui traversent des orifices allongés, prévus dans l'embase 96, et qui s'engagent dans des bossages 113 s'étendant vers le haut à partir du socle 27.
Une vis de réglage 114, qui traverse le coté du socle 27 et qui se visse dans le rebord de l'embase 96, permet de régler la position de l'arbre 67, par rapport à l'arbre 65 du moteur, de manière à rattraper le mou de la chaîne. Une roue dentée folle 69 est montée sur des plaques de support 115 (dont une seule est représentée),qui s'étendent vers le haut à partir de la plaque 79, de manière à disposer la roue dentée 69 entre la roue 26 et la roue 24 et à l'engager avec la chaîne 25. Le poids du mécanisme supporté par la plaque 79 tend à abaisser celle-ci et à augmenter la tension de la chaîne 25. On maintient la plaque 79 dans sa position d'abais- sement au moyen d'un goujon 97, traversant la plaque 79 et muni d'écrous de vprrouillage 57.
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Le cylindre 10 (figure 1) constitue la base de l'assemblage d'abattage; une section cylindrique avant 72 est montée sur l'extrémité avant du cylindre 10. A cet effet, on utilise une collerette 70, s'étendant radialement et vers l'extérieur à partir de l'extrémité avant du cylindre 10, ainsi que des boulons 55, qui serrent la collerette 70 contre la collerette 71, s'étendant radialement et vers l'extérieur à partir de l'extrémité arrière de la section 72. Une bague 30 (figures 3 et 4) est disposée à l'extrémité avant de la section 72 ; bague est destinée à entailler le charbon au moyen d'une série de dents 31 qu'elle porte sur son bord avant. La bague 30 est boulonnée sur la périphérie avant de la section 72 au moyen de boulons 81.
Pour entraîner le noyau et les débris de charbon vers l'arrière, à partir de l'extrémité avant de la section 72,on utilise un dispositif constitué par des rampes 32, qui s'étendent en spirale de l'avant vers l'arrière le long de la périphérie intérieure de la section 72'. Le cylindre 10 (figure 1) est également muni de rampes analogues en spirale, qui s'étendent de l'avant vers l'arrière et qui rejoignent les rampes de la section 72, quand celle-ci est fixée sur le cylindre 10, en formant ainsi une série continue de rampes en spirale s'étendant depuis l'extrémité avant de la section 72 jusqu'à l'arrière du cylindre 10.
La hauteur des rampes varie d'une manière continue depuis zéro, à l'extrémité avant de la section 72 du cylindre, jusqu'à environ 25% du diamètre du cylindre 10 à l'extrémité arrière de celui-ci ; pas augmente aussi depuis l'avant de la section 72 jusqu'à l'arrière du cylindre 10. Une rigole 85, à section en forme d'U ouverte vers le haut, est montée sur l'arrière du bâti 11,
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directement sous la partie arrière du cylindre 10, de manière à déverser le charbon sur un transporteur approprié 43.
Dans le mode de réalisation préférée on utilise la machine avec un transporteur 43, comme on le voit sur la figure 7. Le transporteur arrière 43 peut être du type à bande ; il comporte plusieurs roues folles et plusieurs roues de tension 54 (figure 1), dont une seule est représentée sur le dessin ; nombre de ces roues dépend de la longueur du transporteur. Un support 103 du transporteur 43 est fixé sur l'extrémité inférieure d'un pivot 46. Sur ce support est monté horizontalement un axe 104, sur lequel sont montées verticalement les roues de tension 54.
La bande 53 du trans- porteur 43 passe autour des roues 54; elle est disposée de manière à passer directement en dessous de l'extrémité arrière du cylindre 10. Des rebords 47 (figure 7) sont montés de chaque côté du transporteur 43, en haut de celui-ci et près de la machine.
L'autre extrémité du transporteur 43 comporte un dispositif d'accouplement 48 consistant en un châssis formé par des plaques latérales 87 et des traverses 88. Les plaques latérales portent des roues à boudin 51, qui sont guidées sur des rails 52, montés sur le transporteur de taille 44.
Ces roues 51 permettent de déplacer le dispositif 48 longitu- dinalement le long du transporteur 44. Les parties supérieures du dispositif d'accouplement 48 sont munies d'axes courts 49 pour permettre au transporteur 43 de se déplacer verticalement.
L'extrémité arrière du transporteur 43 peut tourner horizon- talement sur une articulation 48, qui repose sur la surface supérieure d'une plaque transversale 109 -fixée sur les plaques latérales 87. La partie centrale de l'articulation 108 est
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constituée par l'ouverture circulaire d'une trémie ouverte 50, qui se trouve directement au-dessus du transporteur 44; ce transporteur peut être aussi du type bien connu à bande sans fin. Sa bande 107 peut changer de direction sur la plateforme d'ancrage 56, qui se trouve dans une position relativement permanente.
Cette plateforme 56 est constituée par des plaques transversales 131 et des plaques latérales 130, entre les- quelles est monté un axe horizontal 140. La bande 107 passe autour des roues verticales de tension 86, qui tournent sur l'axe 140.
L'énergie motrice est fournie à toutes -les parties de la machine par une pompe hydraulique 34 (figure 1) montée sur une embase 73, fixée sur l'arrière du bâti 11. Un moteur électrique 33 est également monté sur l'embase 73; il est relié à la pompe 34 au moyen d'un accouplement d'arbres 132 (figure 7). Un carter de commande 42 (figure 2) est monté sur la plat eforme 76, sur le côté du bâti 11, et contient les valves de commande 38, 39, 40 et 41, qui actionnent les dis- positifs moteurs de la machine.
Le circuit hydraulique préféré pour la machine est représenté schématiquement sur la figure 6. La pompe hydrau- lique 34, entraînée par le moteur électrique 33, aspire de l'huile dans le puisard 35 et la refoule à travers le clapet de retenue 36. Le puisard 35 représenté schématiquement contient une quantité de liquide suffisante pour alimenter tous les dis- positifs moteurs de la machine pendant que celle-ci fonctionne.
L'huile sortant des dispositifs moteurs est ramenée dans le puisard 35 pour être utilisée de nouveau. Tout excès d'huile fourni par la pompe 34 et non utilisé par les dispositifs moteurs de la machine revient dans le puisard 35 à travers
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une valve 37 de court-circuit chargée par un ressort ; valve est réglée pour une pression d'huile prédéterminée.
Ainsi, une pression d'huile constante est maintenue dans le système, quel que soit le nombre des dispositifs moteurs en fonctionnement. L'huile sous pression est dirigée par des conduites 62 vers les différents dispositifs moteurs de la machine.
Les rectangles conventionnels 38, 39, 40 et 41 représentent des valves hydrauliques, qui servent à commander respectivement l'arrivée du fluide à partir de la pompe prin- cipale 34 dans le moteur 14 entraînant le cylindre en rotation, dans les moteurs 20,21 d'entraînement des chenilles et dans les cylindres 90 des vérins. Les flèches intérieures à ces rectangles indiquent la direction d'écoulement du liquide, suivant que les valves sont poussées en avant ou en arrière.
Ces valves de commande sont commandées à la main ; sont du type à inversion et toutes, sauf la valve 38, reviennent d'elles-mêmes en position neutre quand elles sont libérées.
Ainsi, si on pousse la valve de commande 38 vers l'avant, l'huile s'écoule dans la direction des flèches à travers les conduites 62 (comme le montrent les flèches du côté gauche) et arrive dans le moteur 14 du cylindre d'abattage pour le faire tourner. En sortant du moteur 14, l'huile suit la con- duite hydraulique 62 et traverse de nouveau la valve de com- mande 38 pour retourner au puisard 35. Si on pousse la valve de commande 38 vers l'arrière, le sens d'écoulement de l'huile à travers le moteur 14 est inversé (comme l'indiquent les flèches de droite) et le sens de rotation du moteur 14 est donc inversé également. Dans la position neutre de la valve de commande 38, aucun écoulement de l'huile ne se produit et le moteur 14 s'arrête.
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Les moteurs 20 et et 21, qui entraînent les che- nilles 17, sont commandés par des valves 39, 40 analogues à la valve de commande 38. Quand on pousse ces valves 39, 40 dans un sens, l'huile sous pression suit les conduites 62 et traverse les valves dans la direction correspondante des flè- ches ; elle traverse les moteurs 20, 21 en les faisant tourner puis revient à travers les valves 39, 40 et s'écoule dans le puisard 35. Comme on le voit, les moteurs 20,21 sont comman- dés individuellement par les valves 39, 40 et sont réversibles.
La valve de commande 41 actionne les vérins hydrau- liques 16. Quand on pousse cette valve vers l'avant, l'huile est refoulée sous pression suivant la direction des flèches de droite ; suit les conduites 62, pénètre dans les cylin- dres 90 et exerce une force contre la face avant des pistons 63, en refoulant par conséquent ceux-ci et les tiges 64 vers l'extérieur. Pendant ce temps, l'huile se trouvant sur l'autre face de chaque piston 63, dans le cylindre 90, suit la con- duite 62, traverse de.nouveau la valve de commande 41, dans la direction des flèches, et retourne dans le puisard 35.
Quand on pousse la valve de commande 41 dans le sens opposé, auquel correspond les flèches parallèles de gauche, l'huile sous pression s'écoule suivant la direction des flèches à travers les conduites 62 ; ellearrive dans chaque cylindre 90, sur la face inférieure du piston 63, et exerce une force contre celui- ci. Les pistons 63 sont donc refoulés vers l'intérieur. L'huile se trouvant sur la face avant des pistons 63 est refoulée à travers la conduite 62 jusque dans la valve de commande 41 et retourne dans le puisard 35.
. Pendant le fonctionnement, l'opérateur est assis sur un siège 89 et fait face à l'avant ; siège est monté sur
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la plateforme 76, à l'arrière du carter de commande 42 (figu- res 8 et 9), de manière que l'opérateur puisse atteindre faci- lement ce carter. En manipulant la valve de commande 41 (figu- re 2) vers l'avant et vers l'arrière, l'opérateur-peut soulever ou abaisser le bâti 11 au moyen des vérins hydrauliques 16.
Quand il pousse la valve de commande 41 vers l'avant,l'huile sous pression venant de la pompe hydraulique 34 (figure 1) s'écoule à travers la valve de commande 41 (figure 2) et arrive dans les cylindres 90 par les conduites 62 (figure 5); elle exerce une pression sur la face avant de chaque piston 63 (figure 1) et fait par conséquent monter celui-ci dans le cylindre 90. La force est transmise par le piston 63, par l'intermédiaire de la tige 64,à l'arbre 61 et aux supports 91 (figure 2),qui sont fixés sur le bâti 11; il en résulte que celui-ci s'élève en tournant autour du pivot 28 (figure 1).
Si l'opérateur pousse la valve de commande 41 vers l'arrière, il obtient un résultat inverse, c'est-à-dire que le bâti 11 pivote vers le bas.
Les valves 39 et 40 (figure 2) commandent l'arrivée de l'huile dans les moteurs 20, 21, qui entraînent individuel- lement ou ensemble les chenilles 17. En déplaçant vers l'avant les valves 39,,40, on permet à l'huile sous pression de s'é- couler à partir de la pompe 34 dans les moteurs 20,21 pour les faire tourner. Ces moteurs entraînent en rotation les roues arrière 18 des chenilles, par l'intermédiaire des chaînes de transmission 45, comme on le voit sur les figures 1 et 2. Les roues 18 entraînent les chenilles 17 et font avancer la machine.
En déplaçant vers l'arrière les valves 39, 40, on provoque le mouvement de la machine vers l'arrière, et en déplaçant les valves 39,40 dans des directions opposées on fait tourner la machine,
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La valve de commande 38 commande l'écoulement de l'huile dans le moteur 14, qui fait tourner le cylindre 10 (figure 1). En déplaçant vers l'avant la valve de commande 38 (figure 2), l'opérateur permet à l'huile sous pression de péné- trer dans le moteur 14, comme on l'a déjà expliqué, et de le faire tourner.
Ce moteur 14 entraîné par l'huile fait tourner à son tour la roue dentée 22 (figure 5), qui entraîne elle- même, par l'intermédiaire de la chaîne 23, les roues dentées 66 et 24 montées toutes les deux sur l'arbre 67. La roue dentée 24 fait tourner, par l'intermédiaire de la chaîne 25, la roue dentée périphérique 26, fixée sur le cylindre 10, et celui-ci tourne alors sur les chemins de roulement 12 et 13 respecti- vement intérieur et extérieur (figure 1). La réduction de vitesse prévue dans la transmission permet de faire tourner le cylindre 10 à une vitesse beaucoup plus faible que celle du moteur 14, et par conséquent avec un couple élevé. On peut inverser le sens de rotation du cylindre 10 en poussant la valve de commande 38 vers l'arrière.
Quand on désire travailler dans une veine de char- bon, on commence de préférence par élever le cylindre 10 jusqu'à une position horizontale, en agissant sur la valve de commande 41 (figure 2). En agissant sur la valve de com- mande 38, on peut faire tourner la section de cylindre 72, fixée sur le cylindre 10; on peut faire avancer en même temps la machine en ligne droite contre le front de taille grâce aux chenilles 17. Les dents tournantes 31 (figure 3) sont ainsi poussées contre la face de la veine de charbon et entaillent dans cette face une section circulaire.
On comprend que la forme tronconique de l'extrémité avant de la section 72 est avantageuse, car elle permet à cette section d'avancer dans
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Na veine de charbon avec un je# considérable. 11- rftqest pas nécessaire de diriger" 3a'machine avec une gëande- pré*cisf6h: contre le front- de taille.
Les blocs et les débris de charbon,= pénétrant dans la partie avant de la section tournante 72, sont engagés par les rampes 32, sont souvent brisés en morceaux plus petits et progressent vers l'arrière de la section- 72 p'endant qu celle- ci tourner A l'arrière de la section 72, le charbon est engagé par les rampes- du cylindre 10 (figure 1) et il est dirigé plus loin par ces rampes, vers l'arrière du cylindre. Le charbon est ensuite dirigé par la rigole 85 sur le transporteur arrière 83.
Les rebords 47, disposés vers le haut (figure 7) sur le trans- porteur 43, empêchent le charbon de se répandre en dehors.
Le transporteur 43 peut tourner librement dans un plan hori- zontal, autour du pivot 46, et peut par conséquent s'adapter de lui-même au déplacement de la machine tout entière, pendant qu'on manoeuvre celle-ci. La bande 53 transporte le charbon du cylindre 10 jusqu'au dispositif d'accouplement 48. Quand'' le charbon atteint la trémie 50 du' dispositif d'accouplement 48, il tombe verticalement sur le transporteur de taille 44 et il est entraîné sur la bande 107. L'articulation 108 permet au transporteur 43 de tourner horizontalement d'un mouvement circulaire, tout en suivant les mouvements de la machine.
Les roues de tension 106 des axes courts 49, accouplées avec les roues 54 disposées directement en dessous du pivot 46 (figure 1) permettent au transporteur 43 de pivoter verticalement, par exemple dans le cas où la machine se déplace sur un sol inégal.
La souplesse d'emploi de la machine apparaît mainte- mant clair-émeute on peut en effet déplacer la machine longitu- d salement et transversalement, sans interrompre le courant
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constant de charbon allant de la section 72 au transporteur 43 (figure 7). Le dispositif d'accouplement 48 roule longitudina- lement sur les rails 52, quand il est sollicité par les mouve- ments de la machine. Quand on manoeuvre la machine transversa- lement, les accouplements déformables de l'articulation 108 et du pivot 46 se déplacent d'une manière correspondante et per- mettent un écoulement ininterrompu du charbon.
Dans l'exécution des travaux de mines, on peut ut i-. liser la machine pour attaquer une face de la veine de charbon, en entraînant la section 72 p'us ou moins horizontalement jusque dans le front de taille, com on l'a expliqué précédemment, et en retirant ainsi une section cylindrique de charbon, comme par exemple la section A indiquée sur la figure 8. En manoeuvrant la machine, on peut ainsi retirer une série de telles sections de charbon à une même hauteur.
Ensuite, on peut faire pivoter vers le haut la section tournante 72, au moyen des vérins hydrauliques 16, et l'enfoncer alors dans la face de la veine, de manière à en retirer une section, telle que la section B (figure 8); on peut ainsi retirer du front de taille une série de sections, telles que la section B, toutes à la même hauteur; on continue l'exécution de ce procédé, de manière à retirer d'autres sections, telles que les sections C et D. En braquant vers le sol la section tournante 72, on peut retirer la partie inférieure du front de taille, par exemple la section E (figure 8).
Pendant ces opérations, une certaine quantité de charbon peut tomber sur le sol par éboulement et du charbon peut également se répandre à l'extérieur à partir de lien- bouchure de la section 72. On peut recueillir ce charbon en abaissant la section 72 jusqu'au sol et en l'engageant dans
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le charbon en vrac, comme on le voit sur la figure 9Ce charbon est ramassé dans l'extrémité avant de la section 72; puis il est engagé par les rampes 32 et transporté vers l'arrière comme on l'a déjà expliqué. Pendant toutes ces opé- rations d'abattage et de chargement,le charbon est continuel- lement transporté au moyen d.u transporteur 43 sur le trans- porteur de taille 44; les interruptions du travail sont rares.
On voit clairement, d'après ce qui précède, les avantages de la machine. Cette machine peut être utilisée comme une machine travail continu pour extraire le front de taille tout entier, sans avoir recours à des explosifs.
De plus, il est facile de manoeuvrer la machine dans un gisement, là où d'autres machines ne pourraient pas agir efficacement en raison de l'inclinaison du plafond. La machine, fixée au système de transport, possède une grande latitude de déplacement, bien que livrant continuellement le charbon au système de transport. Il y a peu d'interruptions du travail et peu de temps morts, car, quand le travail d'abat- tage est terminé, la machine peut être utilisée immédiatement comme chargeuse, pour ramasser le charbon tombé sur le sol.
D'autre part, les mineurs 'peuvent effectuer le tra- vail de coffrage tout près de la machine, pendant que celle-ci fonctionne. Ainsi, cette machine peut effectuer plus efficace- ment un travail qui exigeait autrefois plusieurs machines.
Il est bien entendu que les détails de construction n'ont été décrits ici qu'à titre d'exemple et qu'on peut utili- ser, si on le préfère, d'autres mécanismes d'entraînement bien connus, sans sortir pour cela du domaine de l'invention.