Mécanisme de commande automatique d'une porte coulissante légère équipée d'au moins un vantail mobile

Abstract

 Un mécanisme de commande d'ouverture et de fermeture du vantail 1 coulissant d'une porte à fonctionnement en mode manuel ou automatique, comporte une corde 5 de transmission souple et lisse conformée selon une boucle fermée après enroulement sur une poulie motrice lisse entraînée directement en rotation par un moteur 6 à courant continu à vitesse variable et à inversion du sens de rotation. La corde 5 est constituée d'un matériau plastique ayant un coefficient d'adhérence et d'élasticité apte à assurer soit l'entraînement du vantail 1 en service normal entre les positions de fermeture et d'ouverture, soit le patinage de la corde 5 sur la poulie motrice en cas d'un blocage ou d'une poussée manuelle inverse au sens d'avance. La corde 5 est maintenue enroulée sur la poulie motrice 7 par une première poulie de renvoi 9 et une poulie de tension 8 fixées avec le moteur 6 en bout du rail 4 fixe, le retour de la corde 5 s'effectuant sur une deuxième poulie de renvoi 10 située à l'opposé du moteur 6.
Applications : commande de portes légères pour l'intérieur.

Description

DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION

[0001] L'invention est relative à un mécanisme de commande d'ouverture et de fermeture d'une porte automatique légère munie d'au moins un vantail coulissant pour une utilisation en intérieur, et à fonctionnement en mode manuel ou automatique, ledit mécanisme comprenant :

• des moyens de suspension et de guidage du vantail le long d'un rail de roulement horizontal et fixe,
• un moteur d'entraînement du vantail par l'intermédiaire d'une liaison de transmission souple associée à un dispositif à poulies,
• et des moyens de retenue du vantail en position de fermeture et d'ouverture.

ETAT DE LA TECHNIQUE

[0002] Les documents FR-A-2742474 et WO 90/13723 décrivent des portes coulissantes équipées de dispositifs d'ouverture ou de fermeture de secours faisant usage d'un ressort à boudin ou d'un tendeur à corde élastique, susceptible d'être armé pendant le mouvement de fermeture, et maintenu tendu par l'action d'un frein ou embrayage, soit par le moteur de commande, soit par un électro-aimant auxiliaire. En cas de coupure du réseau d'alimentation, le frein ou l'électro-aimant sont débloqués, entraînant la détente du ressort ou du tendeur qui assure l'ouverture automatique de la porte.

[0003] La cinématique du mécanisme comporte généralement un moto réducteur couplé à une courroie crantée de transmission, laquelle est conformée selon une boucle fermée , ou ouverte. En cas de rupture ou d'incident mécanique du réducteur empêchant la rotation de l'arbre de sortie du réducteur ou de la poulie associée, la courroie reste bloquée, interdisant toute ouverture ou fermeture malgré la présence de dispositifs de sécurité.

[0004] L'usage d'une courroie crantée en boucle fermée est rendu nécessaire par la présence de contacteurs électromécaniques ou électroniques de fin de course pour contrôler l'ouverture et la fermeture de la porte, et afin d'arrêter le moteur en cas de coincement. Il est également nécessaire de contrôler, notamment de décélérer, la vitesse d'ouverture de la porte pour éviter les chocs sur la butée en fin de course d'ouverture. Pour éviter les chocs de fermeture, et respecter les normes de force maximum en cas de coincement, le déplacement dans le sens de la fermeture doit aussi être contrôlé, ce qui nécessite généralement un moteur équipé d'un régulateur de couple et de vitesse qui augmente le coût de revient du mécanisme.

[0005] Si ces équipements sont coûteux, c'est aussi en relation avec le cahier des charges retenu, c'est-à-dire : portes lourdes, pouvant atteindre 100 kg par vantail, installées en extérieur, donc pouvant subir des contraintes climatiques sévères...Ces contraintes ont amené les constructeurs à équiper ces portes d'une motorisation suffisamment puissante, ce qui a entraîné les sécurités de seuil d'effort en cas de coincement, de vitesse contrôlée, d'ouverture automatique en cas de coupure électrique, puisque la porte peut s'avérer trop lourde pour être manoeuvrée en mode manuel.

[0006] Un constructeur italien connu sous le nom commercial DITEC, propose une porte coulissante légère pour l'intérieur, dans laquelle le moyen de transmission est une courroie crantée en boucle ouverte, laquelle est entraînée par une poulie motrice, également crantée. Deux poulies installées de part et d'autre de la poulie motrice, maintiennent la courroie enroulée sur la poulie motrice, la courroie étant fixée à chaque extrémité de la porte. Le moto réducteur est fixé au mur, dans l'encombrement de la porte, le long de celle-ci et du rail de roulement horizontal, fixé également au mur ou au plafond.

Les inconvénients d'un tel mécanisme sont les suivants :

[0007] L'usage d'une courroie crantée, et d'un moto réducteur, si réversible soit-il, rend solidaire en toutes circonstances la transmission et le moto réducteur. Il en résulte que la manoeuvre manuelle de la porte n'aura pas la même douceur, et que par conséquent, ce mécanisme peut gêner l'ouverture de la porte en mode manuel.

[0008] De même, dans ses instructions d'emploi, le constructeur interdit de faire fonctionner la porte manuellement à contresens de la marche automatique, faute de risquer d'endommager le mécanisme, ce qui peut se comprendre, car cette manoeuvre, grâce à la courroie crantée transmettant positivement le mouvement, opposerait au réducteur un couple résistant incompatible avec ses capacités. Or, en usage privé, il est impossible de s'assurer qu'une telle manoeuvre ne sera jamais tentée, ne serait-ce que par jeu.

[0009] En outre, le moto réducteur étant situé dans l'encombrement de la porte, la course d'ouverture de celle-ci ne sera pas égale à sa largeur, mais amputée de 10 cm au minimum, à cause de cette disposition. Ainsi, la porte ne pourra pas s'effacer totalement dans un galandage, ce qui est regrettable pour une porte coulissante. De même, la disposition du moto réducteur en avant du rail, crée une saillie nuisant à l'encombrement et à l'esthétique du mécanisme.

[0010] Enfin, en cas de blocage avec coincement en fermeture, le couple maximum disponible est instantanément transmis à la porte par le réducteur et la courroie crantée ; l'électronique va commander un arrêt, mais le choc, non amorti, a déjà eu lieu.

[0011] Le document US 4050189 concerne un mécanisme d'entraînement d'une porte au moyen d'un câble de transmission non élastique guidé entre une poulie motrice et une poulie de renvoi avec interposition d'un ressort de tension. La poulie motrice est entraînée par un motoréducteur réversible, rendant difficile le fonctionnement de la porte en mode manuel. Le patinage du câble sur la poulie motrice ne peut intervenir qu'après relâchement de la tension du ressort, lequel est décomprimé lors d'un blocage accidentel de la porte dans le sens de la fermeture.

OBJET DE L'INVENTION

[0012] Un premier objet de l'invention consiste à concevoir un mécanisme de commande d'une porte d'intérieur ayant au moins un vantail de poids modéré, et pouvant être manoeuvrée à tout instant en mode manuel ou en mode automatique.

[0013] Un deuxième objet de l'invention consiste à réaliser un mécanisme de porte automatique doté d'une cinématique simple et fiable, et bénéficiant d'une sûreté optimum de fonctionnement sans avoir recours à des composants de sécurité coûteux, et à une commande d'ouverture de secours.

[0014] Le mécanisme de commande selon l'invention est caractérisé en ce qu'à la courroie de transmission traditionnellement crantée en boucle fermée ou ouverte et maintenue tendue entre deux poulies, sera préférée une transmission par corde souple, avantageusement légèrement élastique, faite d'un matériau plastique lisse, adhérant et résistant, notamment du polyamide ou polyuréthane, conformée en boucle fermée sur deux poulies de renvoi également lisses. La corde est maintenue enroulée sur la poulie motrice par une première poulie de renvoi et une poulie de tension fixées avec le moteur en bout du rail fixe, le retour de la corde s'effectuant sur une deuxième poulie de renvoi située à l'opposé du moteur.

[0015] Le moteur, de très faible encombrement (de l'ordre de 50x50 mm), est monté horizontalement à une extrémité de la porte, en étant fixé en extrémité et en alignement du rail de roulement. Il en résulte un mécanisme esthétique de faible encombrement sans aucune saillie. En outre, ce montage permet d'utiliser une course de déplacement identique à la largeur de la porte, et donc permet à celle-ci de s'effacer totalement dans le galandage en position ouverte. Un tel mécanisme de commande selon l'invention est prévu pour actionner une porte à un vantail. Dans le cas d'une porte à deux vantaux, on utilisera deux mécanismes identiques distincts fonctionnant en synchronisme.

[0016] Dans le mode de transmission retenu, la corde, tout en adhérant à la poulie motrice pour la transmission du couple, peut néanmoins patiner en cas de besoin, en particulier en cas de blocage pendant son mouvement de fermeture ou d'ouverture, ou encore si elle est manoeuvrée manuellement, par exemple à contresens de son avance automatique.

[0017] En outre, le choix d'une corde de transmission élastique et adhérente, permet d'obtenir un entraînement sans glissement avec une faible tension, l'élasticité de la courroie compensant les allongements. Ceci permet d'envisager d'entraîner cette corde élastique avec un moteur économique de faible puissance, donc équipé d'un arbre de sortie de petit diamètre, et de roulements ne supportant pas des charges radiales importantes. Pour la même raison, les poulies de tension et de renvoi, faiblement chargées, n'auront pas lieu d'être équipées de roulements. Ce type de corde élastique, très souple, s'accommode parfaitement de poulies de faible diamètre (de 30 à 50mm), ce qui est très favorable à la réduction de l'encombrement, et favorise une vitesse de rotation plus importante. La chaîne cinématique de transmission comprenant la courroie, la poulie motrice, et les poulies de tension et de renvoi, constitue un ensemble très économique.

[0018] Le moteur d'entraînement de la poulie motrice est de type courant continu à basse tension, sans réducteur, et de puissance relativement faible, afin de rester économique, et de très faible encombrement.

[0019] Les avantages du mécanisme selon l'invention sont les suivants:

Le moteur à courant continu permet de remplacer un moto-réducteur classique, si son bobinage et sa vitesse de sortie sont convenablement adaptés (par exemple 1500 t/mn) et compatibles avec les vitesses requises par le mécanisme objet de l'invention. La réduction de vitesse sera obtenue grâce au circuit électronique de pilotage du moteur, ce qui se révèle beaucoup plus économique que le surcoût d'un réducteur mécanique.

Le moteur, par construction, n'oppose à vide, aucune résistance mécanique, contrairement à un moto-réducteur, aussi réversible soit-il. De plus, la transmission par corde se traduit par une très grande douceur de fonctionnement, grâce à des frottements très faibles. Ces caractéristiques associées permettent donc de manoeuvrer la porte en mode manuel aussi facilement qu'une porte coulissante traditionnelle, non automatique.

[0020] Une autre caractéristique remarquable d'un moteur à courant continu de construction appropriée, est qu'il peut rester sous tension indéfiniment sans échauffement. Sa position, qui est réinitialisée à chaque mise sous tension, est pilotée par un circuit électronique qui gère également sa vitesse, ses accélérations et décélérations. Cette solution reste très économique, car elle utilise des moteurs du commerce fabriqués en très grande série.

[0021] La porte est dépourvue de tout dispositif de secours en cas de panne électrique, puisqu'elle offrira dans ce cas la même sécurité qu'une porte normale. En particulier, la force appliquée en cas de coincement en fermeture, de l'ordre de 20 N, correspondant à la poussée maximum du moteur, sera bien inférieure à un coincement produit lorsque la porte est manoeuvrée manuellement, généralement à une vitesse et une poussée bien supérieures.

[0022] La puissance du moteur, et donc son couple sera inférieur au couple maximum défini par les normes de sécurité, ce qui rendra inutile le contrôle électronique du seuil de couple.

[0023] En cas de coincement, la corde de transmission va immédiatement patiner malgré la faible force de fermeture. Le moteur enregistrera une augmentation progressive de son ampérage, mais sans opposer de couple résistant. L'élasticité de la cinématique de transmission, associée au moteur sans réducteur, donc à très faible inertie, permet d'amortir très sensiblement le choc, en comparaison avec une transmission positive associée à un réducteur. Simultanément, le circuit électronique aura détecté l'effet de patinage de la corde, et commandera la réouverture immédiate de la porte.

[0024] A cet effet, il est prévu un ou deux détecteurs optiques à fourche montés sur une des poulies de renvoi, afin de contrôler en permanence la position de la porte, et pour que le moteur puisse se réinitialiser, et compenser les glissements éventuels. En effet, un patinage de la corde de transmission sur la poulie motrice n'interfèrera pas sur la position d'arrêt de la porte, puisque la corde ne peut pas patiner sur une poulie libre, sur laquelle est monté le détecteur.

[0025] Le dispositif de contrôle et de sécurité à détecteur optiques peut être remplacé avantageusement par un encodeur placé directement à l'arrière du moteur.

[0026] S'agissant d'une porte destinée à l'intérieur d'un bâtiment, il ne sera plus nécessaire de refermer la porte rapidement, mais au contraire en douceur (par exemple, moins de 0,2 m/s), de sorte que les chocs ou coincements accidentels soient sans aucun danger. La vitesse d'ouverture pourra avantageusement être accélérée (par exemple, jusqu'à 1 m/s), en particulier si des contraintes de circulation l'imposent.

[0027] La porte pourra, si nécessaire, être maintenue fermée, et/ou ouverte par le moteur de commande, qui restera sous tension permanente sans dommage.

[0028] La phase d'ouverture est déclenchée par un signal d'émission de présence, type radar hyper fréquence ou détecteur à infrarouge, ou encore par un contacteur à touche sensitive, ou une télécommande radio.

[0029] Selon une caractéristique de l'invention, le moteur est avantageusement alimenté en basse tension, et est équipé d'un circuit électronique comptabilisant les tours, donc la distance parcourue par la corde de traction. Il sera alors aisé de stopper le mouvement avec précision et reproductibilité tant en phase d'ouverture que de fermeture.

[0030] De même, l'électronique de commande associée au moteur à courant continu permet d'obtenir des accélérations et décélérations propres à assurer un mouvement doux en fin de fermeture et d'ouverture.

[0031] En cas de rupture de la corde de transmission, ou panne du moteur, ou défaillance du circuit électronique, la porte s'ouvrira librement, rien n'entravant son mouvement.

DESCRIPTION SOMMAIRE DES DESSINS

[0032] D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un mode de réalisation de l'invention donné à titre d'exemple non limitatif, et représenté aux dessins annexés, dans lesquels :

La figure 1 est une vue schématique du mécanisme de commande automatique selon l'invention d'une porte coulissante à un vantail, équipée d'un moteur en position fixe et d'une chaîne cinématique de transmission en boucle fermée, le vantail étant représenté en position de fermeture ;

La figure 2 montre le mécanisme de la figure 1 en position d'ouverture ;

La figure 3 représente le montage du moteur fixe, correspondant aux figures 1 et 2.

DESCRIPTION D'UN MODE DE REALISATION PREFERENTIEL

[0033] En référence aux figures 1 à 3, une porte automatique à un vantail 1, est actionnée par un mécanisme de commande MC comprenant un moteur 6 du type basse tension à courant continu, destiné à entraîner le vantail 1, par l'intermédiaire d'une corde de transmission 5. Le vantail 1 est porté par un chariot à galets 2, 3, de roulement destinés à rouler sur un rail 4 de guidage horizontal et fixe, de manière à déplacer le vantail 1, selon des mouvements opposés de translation entre la position de fermeture (figure1) et la position d'ouverture (figure2).

[0034] La corde de transmission 5 est avantageusement lisse , de section ronde, constituée d'un matériau à faible élasticité, tel que le polyuréthane, ou le polyamide, favorisant un mode de fonctionnement silencieux associé à une bonne adhérence. Elle est agencée en boucle fermée s'étendant au-dessus du vantail 1, après enroulement sur une poulie motrice 7 lisse entraînée en rotation par le moteur 6. La corde 5 est maintenue enroulée sur la poulie motrice 7 par une première poulie de renvoi 9, et une poulie de tension 8. Le retour de la corde 5 s'effectue sur une deuxième poulie de renvoi 10 située à l'opposé du moteur 6.

[0035] Le matériau plastique de la corde 5 possède un coefficient d'adhérence et d'élasticité apte à assurer soit l'entraînement du vantail 1 en service normal entre les positions de fermeture et d'ouverture, soit le patinage de la corde 5 sur la poulie motrice 7 en cas d'un blocage ou d'une poussée manuelle en contresens de son avance automatique.

[0036] Un entraîneur 11 du vantail 1 est fixé au brin inférieur du câble 5 par une patte d'attache 17. Le moteur 6 et les poulies 8 et 9 sont fixés au rail 4 par une patte d'attache 12.(voir figure 3).

[0037] En position de fermeture ou d'ouverture, l'immobilisation du vantail 1 est assurée si nécessaire par le maintien de l'alimentation électrique du moteur 6. Le circuit électronique (non représenté) de pilotage du moteur 6 est prévu pour assurer l'accostage en douceur du vantail 1, en fin de course de fermeture et d'ouverture.

[0038] Le signal de fermeture engendre l'alimentation du moteur 6, et l'entraînement de la corde 5, jusqu'à la position fermée de la porte (figure 2).

[0039] L'émission du signal d'ouverture par le détecteur de passage (non représenté) du type radar ou à émetteur infra rouge, ou contacteur manuel ou télécommande radio, coupe et inverse la tension d'alimentation du moteur 6, entraînant une ouverture du vantail 1. Les positions respectives de fin d'ouverture et fin de fermeture sont avantageusement obtenues par un disque à fentes 14 solidaire de la première poulie libre 9, dont la rotation dans un sens est enregistrée par un détecteur optique à fourche 15, et dans l'autre sens par un second détecteur optique 16, tous deux fixés cote à cote sur la patte d'attache 12 (voir fig 3).

[0040] Le comptage de la rotation du disque 14 est transmis au circuit électronique de pilotage du moteur 6. Ce dispositif permet de connaître en permanence l'état d'ouverture et de fermeture de la porte, et n'est pas perturbé par le glissement éventuel de la corde 5 d'entraînement sur la poulie motrice 7, puisque aucun glissement n'est possible entre la corde 5 et une poulie libre, notamment la poulie de renvoi 9. De plus l'utilisation de deux détecteurs optiques 15, 16 permet, en cas de défaillance ou occultation de l'un d'eux, (par exemple à cause de poussières), de transmettre un signal de défaut, tout en maintenant un fonctionnement normal de la porte.

[0041] En cas de coupure accidentelle de l'alimentation électrique, le moteur 6 n'étant plus sous tension, l'ouverture manuelle est facilitée par la totale réversibilité du moteur 6, et les très faibles frottements engendrés par la corde 5 de transmission.

[0042] Lors d'une rupture de la corde de transmission 5, le vantail 1 peut toujours s'ouvrir et se fermer en mode manuel.

[0043] En cas de coincement ou blocage du vantail 1 pendant la course de fermeture, le couple moteur engendré par le moteur 6 est trop faible pour atteindre les seuils imposés par les normes de sécurité. Cependant, le blocage momentané de la porte sera enregistré par le circuit électronique de pilotage du moteur 6, puisque si la porte est immobilisée, donc également la première poulie de renvoi 9, et que le moteur 6 tourne, la corde 5 patinant sur la poulie motrice 7, alors le circuit électronique analyse les informations reçues, et commande une réouverture immédiate du vantail 1, afin de libérer le passage.

[0044] On note que la présente invention a l'avantage de répondre à tous les cas normalisés de rupture accidentelle d'un organe électrique ou mécanique, et permet d'opérer avec facilité une ouverture ou une fermeture manuelle du vantail 1.

[0045] La corde 5 peut bien entendu être remplacée par une courroie ou câble élastique de section circulaire, ou par tout type de bande souple susceptible d'entraîner le vantail en service normal, et de patiner sur la poulie motrice 7 lisse lors d'un incident.

[0046] Les deux poulies 9, 8 de renvoi et de tension sont montées libres en rotation, et alignées selon une direction orthogonale à l'axe de la poulie motrice 7, de manière à positionner le moteur 6 dans l'alignement du rail 4.

[0047] Il est clair que la présente invention s'applique également à une porte à deux vantaux coulissants, le même dispositif étant dupliqué pour chacun des vantaux. Le dispositif de contrôle et de sécurité à détecteur optiques peut être remplacé avantageusement par un encodeur placé directement à l'arrière du moteur.

Revendications

1. Mécanisme de commande d'ouverture et de fermeture d'une porte automatique légère munie d'au moins un vantail (1) coulissant à fonctionnement en mode manuel ou automatique pour une utilisation en intérieur, ledit mécanisme comprenant :

- des moyens de suspension et de guidage du vantail (1) le long d'un rail (4) de roulement horizontal et fixe,

- un moteur (6) d'entraînement du vantail (1) par l'intermédiaire d'une liaison de transmission souple associée à un dispositif à poulies,

- et des moyens de retenue du vantail (1) en position de fermeture et d'ouverture,

caractérisé en ce que la liaison de transmission souple comporte une corde (5) lisse conformée selon une boucle fermée après enroulement sur une poulie motrice (7) lisse entraînée directement en rotation par un moteur (6) à courant continu à vitesse variable et à inversion du sens de rotation, ladite corde étant constituée d'un matériau plastique ayant un coefficient d'adhérence et d'élasticité apte à assurer soit l'entraînement du vantail (1) en service normal entre les positions de fermeture et d'ouverture, soit le patinage de la corde (5) sur la poulie motrice (7) en cas d'un blocage ou d'une poussée manuelle en contresens de son avance automatique, et que la corde (5) est maintenue enroulée sur la poulie motrice (7) par une première poulie de renvoi (9) et une poulie de tension (8) fixées avec le moteur (6) en bout du rail (4) fixe, le retour de la corde (5) s'effectuant sur une deuxième poulie de renvoi (10) située à l'opposé du moteur (6).

2. Mécanisme de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première poulie de renvoi (9) et la poulie de tension (8) sont montées libres en rotation, et alignées selon une direction orthogonale à l'axe de la poulie motrice (7), de manière à positionner le moteur (6) dans l'alignement du rail (4).

3. Mécanisme de commande selon la revendication 2, caractérisé en ce que la première poulie de renvoi (9) libre coopère avec des détecteurs optiques (15, 16) pour assurer le contrôle de position de fin d'ouverture et de fin de fermeture, et la sécurité de réouverture en cas de coincement.

4. Mécanisme de commande selon la revendication 3, caractérisé en ce que la première poulie de renvoi (9) est équipée d'un disque à fentes (14) dont la rotation dans un sens est enregistrée par l'un des détecteurs optiques (15), et dans le sens opposé par l'autre détecteur optique (16), les deux détecteurs (14, 15) étant fixés côte à côte sur la patte d'attache (12).

5. Mécanisme de commande selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la corde (5) possède une section circulaire.

6. Mécanisme de commande selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la corde (5) lisse est en polyuréthane.

7. Mécanisme de commande selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la corde (5) lisse est en polyamide.

8. Mécanisme de commande selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le moteur (6) est un moteur basse tension piloté par un circuit électronique agencé pour assurer un accostage en douceur du vantail (1) en fin de course de fermeture et d'ouverture.

Dessins