EP0439386A1

EP0439386A1 - Dispositif à vérin pour le déplacement d'un organe, et portes à vantail coulissant ainsi équipÀ©es

Info

Publication number: EP0439386A1
Application number: EP91400086A
Authority: EP
Inventors: Jean-Jacques Morvan
Original assignee: Faiveley Transport SA
Current assignee: Faiveley Transport SA
Priority date: 1990-01-24
Filing date: 1991-01-16
Publication date: 1991-07-31
Also published as: FR2657388A1; BR9100298A; CA2034201A1; FI910264A; ZA91355B; PT96551A; FI910264A0

Abstract

Une poulie (37) est assujettie à chaque extrémité d'un équipage mobile 31 et se déplace avec lui. En outre, deux poulies de renvoi (44) d'axes fixes forment avec les poulies mobiles (37) un double mouflage conjugué dans lequel un lien flexible (9) relie les roues de toutes les poulies (37, 39, 44), ce lien étant muni d'un entraîneur (7) pour le déplacement d'un organe (2). Le vérin (4) comprend deux chambres adjacentes (23) contenant le fluide moteur, délimitées chacune par une cloison médiane (27) et l'un respectif de deux pistons de l'équipage (31) reliés par une tige axiale (32) traversant la cloison (27) de façon étanche. Application au déplacement d'un vantail coulissant de voiture ferroviaire accouplé à l'entraîneur dont la course est double de celle de l'équipage mobile (31), la pénétration des poulies mobiles dans le corps du vérin, permettant de placer celles-ci très près des pistons et ainsi de réduire fortement l'encombrement axial du dispositif. <IMAGE>

Description

La présente invention concerne un dispositif pour le déplacement d'un organe, et notamment pour le déplacement d'un vantail coulissant entre ses positions d'ouverture et de fermeture.
La présente invention concerne également des portes à vantail (vantaux) coulissant(s) équipées d'un tel dispositif.
Dans de nombreuses applications et en particulier dans les véhicules de transport ferroviaires ou routiers, il est nécessaire d'ouvrir ou de fermer une porte coulissante par un moyen mécanique de faibles dimensions, compte tenu de l'espace disponible, en exerçant une action positive pour obtenir chacune des configurations, ceci pour des raisons de sécurité de fonctionnement. Dans de telles applications on souhaite éviter les moteurs rotatifs, notamment électriques, au profit des vérins, notamment hydrauliques ou pneumatiques.
On connaît le dispositif dit "vérin sans tige" dans lequel un lien flexible, contournant deux poulies de renvoi, situées aux deux extrémités du corps d'un vérin à double effet, est fixé par ses deux extrémités aux deux extrémités du piston du vérin. Un curseur se déplaçant le long du corps du vérin est fixé au lien entre les deux poulies et transmet le mouvement à l'organe à déplacer. Les vérin sans tige ont l'avantage d'avoir une course utile relativement grande par rapport à leur encombrement en longueur.
Néanmoins, la course reste nettement inférieure à l'encombrement en longueur alors que, dans les applications précitées relatives aux véhicules, on souhaite en général que le dispositif moteur se loge dans la largeur de l'ouverture et communique au vantail une course sensiblement égale à ladite largeur.
De plus, les vérins sans tige sont coûteux et posent de délicats problèmes d'étanchéité susceptibles d'entraîner des opérations d'entretien et des pannes.
On a également proposé un vérin à double effet dont le piston porte une crémaillère engrenant avec une roue dentée ayant son axe solidaire de l'axe d'une poulie motrice de plus grand diamètre. Lapoulie entraîne une courroie reliée au vantail. Un rapport de diamètre approprié entre roue dentée et poulie permet d'utiliser un vérin classique de relativement petite taille compatible avec l'espace disponible, tout en produisant un déplacement d'ampleur suffisante de l'organe à commander.
Mais un tel dispositif a un double inconvénient, car d'une part, il nécessite un système pignon-crémaillère relativement coûteux et, d'autre part, la poulie motrice peut patiner par rapport à la courroie et par conséquent ne pas transmettre à celle-ci le mouvement créé par le vérin. Il faut donc prévoir des dispositions particulières pour éviter le patinage précité sans toutefois que l'on soit certain de s'en prémunir, ce qui peut être gênant du point de vue de la sécurité dans les transports publics.
Ce dispositif a encore l'inconvénient que lorsque la tige du vérin est en position saillante, la crémaillère dépasse au-delà de la poulie motrice, ce qui oblige là encore à prévoir un encombrement en longueur nettement supérieur à la course utile du dispositif.
Par ailleurs, le FR-A-2 522 081 propose par sa figure 5 un vérin à double effet ayant un équipage fixe et un équipage mobile, ce dernier actionnant un lien flexible contournant deux poulies de renvoi aux deux extrémités de la course d'un entraîneur fixé au lien dans une région s'étendant entre les deux poulies, ledit lien passant par deux dispositifs de mouflage disposés fonctionnellement chacun entre l'une des poulies de renvoi et une extrémité d'accrochage respective, ces dispositifs de mouflage comprenant chacun une poulie de mouflage dont l'axe est relié à l'équipage mobile du vérin.
Lorsque l'équipage mobile se déplace, il entraîne avec lui les deux poulies de mouflage dont l'une tire une longueur de lien sensiblement égale à un multiple de la longueur du déplacement de l'équipage mobile (grâce au mouflage), tandis que l'autre poulie de mouflage libère la même longueur multiple de lien.
Il s'ensuit entre les deux poulies de renvoi un déplacement du lien, et par conséquent de l'entraîneur, qui est égal à un multiple de la course de l'équipage mobile du vérin. Aucun patinage n'est possible puisque le déplacement du lien est une conséquence nécessaire du déplacement relatif des axes des diverses poulies du dispositif. De plus, et pour les mêmes raisons, si le vérin est à double effet, ou à simple effet et rappel par ressort, le dispositif transmet l'action du vérin dans les deux sens de mouvement de son équipage mobile.
Le dispositif ci-dessus permet d'éviter les problèmes d'étanchéité propres aux "vérins sans tige" mais n'apporte guère d'amélioration en matière d'encombrement, ni par rapport aux vérins sans tige ni même par rapport aux vérins à crémaillère, car il est nécessaire de prévoir le débattement de la poulie de mouflage à chaque extrémité du corps du vérin.
Le but de la présente invention est ainsi de proposer un dispositif très simple, fiable, compact et économique pour le déplacement d'un organe.
La présente invention a pour objet un dispositif pour le déplacement d'un organe entre deux positions prédéterminées au moyen d'un vérin ayant un équipage fixe et un équipage mobile, ce dernier actionnant un lien flexible contournant deux poulies de renvoi aux deux extrémités de la course d'un entraîneur fixé au lien dans une région s'étendant entre les deux poulies, ledit lien passant par deux dispositifs de mouflage, disposés fonctionnellement chacun entre l'une des poulies de renvoi et une extrémité d'accrochage respective du lien, ces dispositifs de mouflage comprenant chacun une poulie de mouflage dont l'axe est relié à l'équipage mobile du vérin, caractérisé en ce que l'équipage fixe du vérin comprend un corps ayant deux cylindres coaxiaux séparés par une cloison, et l'équipage mobile comprend deux pistons disposés chacun dans l'un des cylindres, en ce que l'un au moins des pistons délimite entre lui et la cloison une chambre de travail à volume variable, les deux pistons étant reliés entre eux par une tige traversant la cloison de manière étanche, chacune des poulies de mouflage étant reliée à une face d'un piston respectif opposée à la cloison, et en ce que, à chaque extrémité de la course de l'équipage mobile, l'une des poulies de mouflage est engagée dans le cylindre correspondant.
Par rapport aux dispositifs connus, le dispositif de l'invention présente des avantages importants et notamment une diminution très sensible de l'encombrement longitudinal, car :

l'équipage mobile, s'appuyant sur deux pistons, est parfaitement guidé de par sa structure même et dans toutes ses positions le long de l'équipage fixe, et l'on peut se contenter de pistons de dimension axiale réduite sans risquer d'effet de basculement et de coincement ;
la pénétration des poulies de mouflage dans le corps du vérin, en fin de course, permet de placer les poulies très près des pistons et ainsi de réduire fortement l'encombrement axial du dispositif par rapport à celui du FR-A-2 522 081.

Selon une version particulière de l'invention, le dispositif est caractérisé en ce qu'il comprend au moins quatre poulies de renvoi, autour desquelles le lien décrit un trajet correspondant à une boucle fermée augmentée d'une demi-boucle de façon à avoir en toute position de l'équipage mobile deux brins se déplaçant en même sens , raccordés par un brin se déplaçant en sens contraire, et en ce qu'un entraîneur est prévu sur chacun des deux brins de la boucle.
Selon un second aspect de l'invention la porte à vantail coulissant est caractérisée en ce que le vantail est relié à l'entraîneur d'un dispositif selon le premier aspect.
Selon un troisième aspect de l'invention, la porte à deux vantaux coulissant en sens contraires est caratérisée en ce que chaque vantail est relié à l'un des entraîneurs de la version particulière précitée du dispositif de l'invention.
D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description que l'on va donner, à titre non limitatif, de divers exemples de réalisation.
Aux dessins annexés :

la figure 1 est une vue schématique en élévation d'une porte à vantail coulissant d'une voiture de chemin de fer, munie d'un dispositif conforme à l'invention, représenté avec arrachement et coupe partielle, la porte étant en position de fermeture ;
la figure 2 est une vue schématique en coupe longitudinale, à échelle agrandie, du dispositif de la figure 1 ;
la figure 3 est une vue analogue à la figure 2, mais représentée dans une position correspondant à la position d'ouverture de la porte ;
la figure 4 est une coupe partielle d'une variante comprenant pour chaque dispositif de mouflage une seconde poulie de mouflage permettant une amplification de mouvement accrue ;
la figure 5 est une coupe schématique d'une autre variante du dispositif conforme à l'invention, avec vue partielle d'une porte à deux vantaux coulissant en sens inverse.

Un dispositif 1 conforme à l'invention, est représenté sur les figures 1 à 3. Le dispositif 1 est monté au-dessus du vantail coulissant 2 d'une porte 3 d'accès à une voiture de chemin de fer, afin d'actionner ce vantail, au moyen d'un vérin à double effet 4, entre une position de fermeture d'un passage entouré par l'encadrement de la porte 3 et une position d'ouverture de ce passage.
La porte 3 est une porte à vantail coulissant unique d'un type connu en soi et qu'il n'est pas utile de décrire en détail. A la partie supérieure de la porte, au voisinage du bord avant (relativement au sens de fermeture), est fixée une console 5 pourvue d'un logement pour recevoir l'extrémité d'un entraîneur 7, la console 5 et l'entraîneur 7 étant rendus solidaires à l'égard des mouvements parallèles à celui du vantail 2. L'entraîneur 7 est fixé en un point approprié d'une région d'actionnement 9a d'un lien flexible 9. Dans la région 9a, le lien 9 se déplace le long de lui-même par le fonctionnement du dispositif 1 et peut prendre deux positions 7a, 7b correspondant respectivement à la fermeture et à l'ouverture du vantail 2 (voir figures 2 et 3). Dans l'exemple représenté, la porte est du type à vantail simplement coulissant (c'est-à-dire que le vantail se déplace sans son propre plan) mais l'invention est également applicable aux portes à vantail dit louvoyant, dans lesquelles le vantail a en début de mouvement d'ouverture et en fin de mouvement de fermeture un mouvement d'extraction et respectivement d'insertion relativement au cadre de la porte. Dans ce cas, l'entraîneur 7, au lieu d'être accouplé directement au vantail, serait par exemple accouplé à un chariot par rapport auquel le vantail subit ses mouvements d'extraction et respectivement d'insertion.
Dans l'exemple représenté à la figure 1, on a omis les moyens de guidage du vantail, qui peuvent par exemple comprendre des galets fixés au vantail et coulissant dans des rails solidaires de l'encadrement de porte, le dispositif selon l'invention n'assurant que l'entraînement, et non le guidage du vantail.
Un équipage fixe 11 du vérin à double effet 4 comprend un corps 13 fixé à l'encadrement de la porte 3 au moyen d'ensembles 19, 21 formant colliers.
Le corps 13 définit à son intérieur deux cylindres 15 (voir figure 2) qui ont même axe parallèle à la direction de coulissement du vantail, même diamètre, et sont séparés de manière étanche par une cloison médiane fixe 27. Dans chaque cylindre 15 une chambre à volume variable 23 est définie entre la cloison 27 et un piston respectif 29 mobile en va-et-vient dans le cylindre 15. Les deux pistons 29 et une tige axiale 32 qui les relie constituent un équipage mobile 31 qui se déplace d'un seul bloc dans le corps 11 du vérin 4. La tige 32 traverse la cloison 27 de façon étanche vis-à-vis de la différence de pression qui peut exister en service entre les deux chambres 22, comme on le comprendra plus loin. Les chambres 23 peuvent sélectivement être reliées par des canalisations 33, à un compresseur 34 ou à l'air libre 35 au moyen d'un distributeur 30, de manière que l'une des chambres 23 se vide à l'air libre 35 lorsque l'autre se remplit sous l'action du compresseur 34 (qui peut être une source de pression du véhicule) ou inversement.
Les faces extérieures des pistons 29 (opposées à la cloison 27) portent chacune une chape 41 supportant une poulie de mouflage 37. Dans ces conditions, les axes des deux poulies 37 sont solidaires de l'équipage mobile 31 du vérin 4.
Deux poulies de renvoi 44 tournent autour d'axes 49 qui sont fixes par rapport à l'équipage fixe du vérin, les deux axes 49 étant sensiblement parallèles et situés en service dans un plan sensiblement parallèle à la direction du coulissement du vantail. Les poulies de renvoi 44 sont situées chacune à l'une des extrémités du dispositif, au-delà de l'une des extrémités respectives du corps 13.
La région 9a du lien 9 s'étend entre les deux poulies de renvoi 44.
De part et d'autre de la région 9a, le lien 9 comprend deux régions de mouflage 9b qui s'étendent chacune entre la poulie de renvoi 44 associée et une extrémité d'accrochage 9c respective. Chaque région de mouflage 9b contourne la poulie de mouflage 37 la plus proche en prenant ainsi une configuration en U s'ouvrant vers l'extérieur du corps 13. Les deux extrémités 9c sont fixées à deux pattes 45 fixes relativement à l'équipage fixe 11 du vérin 4 et situées ssensiblement aux extrémités du dispositif.
Le fonctionnement du dispositif est le suivant :
On suppose que la porte 2 est en position de fermeture, comme représenté sur les figures 1 et 2, et que l'entraîneur 7 se trouve dans son logement situé dans la console 5, en occupant la position 7a (figure 2). La poulie 37 de droite est engagée dans le cylindre 15 correspondant. Pour ouvrir le vantail, on relie la chambre 23 de gauche au compresseur 34 et, simultanément, l'autre chambre 23 à l'air libre 35.
Dans ces conditions, le volume de la première chambre 23 croît, c'est-à-dire que l'équipage mobile 31 du vérin se déplace vers la gauche de la figure 2. La poulie 37 de droite s'éloigne vers l'intérieur du corps 13 relativement à la poulie 44 et à la patte 45 correspondantes, cette poulie 37 pénétrant dans le cylindre 15 voisin. Ceci provoque pour chacun des brins 52 et 53 de la région 9b associée un accroissement de longueur sensiblement égal à la course effectuée par l'équipage mobile, et cette absorption de lien par le dispositif de mouflage de droite doit donc être compensée par un déplacement de la région 9a portant l'entraîneur 7, ce déplacement étant égal à la somme des accroissements de longueur des brins 52 et 53, donc égal au double de la course effectuée par l'équipage mobile 11. Ce déplacement de la région 9a le long d'elle-même vers le dispositif de mouflage de droite est permis par le dispositif de mouflage de gauche car la région 9b voit ses deux brins perdre chacun une longueur sensiblement égale à la course effectuée par l'équipage mobile 31.
Finalement, l'entraîneur 7 passe de la position 7a à la position en pointillés 7b correspondant à l'ouverture de la porte 2, avec une distance L entre les positions initiale et finale de l'entraîneur 7 égale au double du déplacement total de l'équipage mobile du vérin, et sensiblement égale à la longueur du corps 13 du vérin 4.
En d'autres termes, on obtient un effet d'amplification de mouvement de facteur 2.
Pour passer de la position d'ouverture du vantail 2, qui est représentée sur la figure 3, à la position de fermeture, on procède de façon analogue mais symétrique, c'est-à-dire que l'on relie la chambre 23 de droite au compresseur 34 et celle de gauche à l'air libre 35. Ceci produit le déplacement de l'entraîneur de la position 7b à la position 7a et par conséquent la fermeture du vantail 2. Grâce à ses deux pistons 29 rigidement liés l'un à l'autre, l'équipage mobile 31 est très bien guidé dans le corps même si les pistons sont axialement très minces. Ceci permet de réduire encore la longueur axiale du vérin.
Dans la variante de réalisation de l'invention à laquelle se rapporte la figure 4, chaque dispositif de mouflage comprend une seconde poulie de mouflage 39 ayant un axe fixe 43 et qui est contournée par le brin 9b entre la poulie de mouflage mobile 37 et l'extrémité d'accrochage 9c, laquelle est dirigée vers l'équipage mobile et fixée à un crochet 57 porté par le piston 29 respectif à côté de la chape 41.
On comprend qu'ainsi, tout déplacement de l'équipage mobile par exemple vers la gauche (figure 4) augmente d'autant la longueur de chacun des trois brins 61, 63, 65 de la région 9b de droite, et réduit d'autant chacun des trois brins de la région 9b de gauche, de sorte que la course de l'entraîneur 7 est triple de celle de l'équipage mobile 31.
La variante ci-dessus permet d'obtenir aisément un déplacement du vantail coulissant 2 qui soit nettement supérieur à la longueur du vérin associé 4. Une telle variante sera avantageusement utilisée chaque fois que l'espace disponible est strictement limité à la largeur de la porte.
La variante schématisée à la figure 5 concerne une porte à deux vantaux coulissant en sens opposés, la position représentée correspondant à l'ouverture des deux vantaux.
On se bornera à indiquer les différences par rapport au mode de réalisation de la figure 1.
Les deux poulies de renvoi simples 44 des figures 1 à 3 sont remplacées par deux poulies doubles 54 montées sur les axes fixes 49. Le lien flexible 9 est guidé sur les poulies 54 de manière que sa région à géomètrie fixe comprenne une boucle supplémentaire 9e, 9f en plus de la demi-boucle 9a des figures 1 à 3, la longueur du lien 9 étant augmentée en conséquence. Le brin 9a se déplace comme précédemment en sens contraire de l'équipage mobile, le brin 9f se déplace dans le même sens que le brin 9a, tandis que le brin de retour 9e se déplace dans le même sens que l'équipage mobile 31.
Il est prévu deux entraîneurs 7 et 8 fixés chacun à l'un des vantaux. L'entraîneur 7 est en outre fixé au brin 9a, comme précédemment, tandis que l'entraîneur 8 est fixé au brin 9e. Les références 7a et 8a désignent les positions des entraîneurs 7 et 8 lorsque les vantaux sont ouverts et les références 7b et 8b désignent les positions des entraîneurs 7 et 8 lorsque les vantaux sont fermés. A partir de leur vantail respectif, les entraîneurs 7 et 8 sont coudés l'un vers l'autre de manière que les courses respectives de leurs points de fixation aux brins 9a et respectivement 9e soient superposés. Autrement dit, les positions 7a et 7b de l'entraîneur 7 sont sensiblement en regard des positions 8b et respectivement 8a de l'entraîneur 8, ce qui minimise l'encombrement du dispositif dans le sens de la largeur de l'ouverture.
Le fonctionnement est identique à celui du mode de réalisation de la figure 2 avec toutefois la différence que pour un déplacement d de l'ensemble mobile dans un sens déterminé correspondant par exemple à la fermeture de la porte, les deux panneaux se déplacent en sens contraire, chacun de 2d. Au total, pour le déplacement d ci-dessus, le passage libre se referme de la distance 4d.
La présente invention permet de réaliser un dispositif à base de vérin pour déplacer un organe entre deux positions déterminées, par une action positive dans les deux sens, ce dispositif présentant les avantages d'être de dimensions réduites, de construction simple et de fonctionnement sûr.
En particulier, il est possible d'installer dans un espace très limité, tel que celui dont on peut disposer dans un moyen de transport collectif, un dispositif de manoeuvre d'une porte coulissante avec un coefficient d'amplification du mouvement du piston du vérin au moins égal à environ deux, ce dispositif étant de plus d'une très grande fiabilité.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation que l'on vient de décrire, et on peut leur apporter de nombreuses modifications sans sortir du cadre de cette invention.
Ainsi, le nombre de poulies de mouflage pour chaque dispositif de mouflage, pourrait être supérieur à deux, en fonction du diamètre des pistons et de l'amplification de mouvement visée.
En outre, le nombre de poulies de renvoi pourrait être accru pour tenir compte de la disposition relative du vérin et de la porte, éventuellement imposée par la conformation de l'espace disponible.
Le vérin pourrait comporter un corps mobile et un piston fixe, le corps portant sur une paroi latérale extérieure deux chapes pour les deux poulies de mouflage mobile.
On pourrait aussi envisager que le vérin est de type classique avec corps fixe et piston mobile du type à tige, la tige portant à l'extérieur du corps les deux poulies de mouflage mobiles des deux dispositifs de mouflage.

Claims

Dispositif pour le déplacement d'un organe entre deux positions prédéterminées au moyen d'un vérin (4) ayant un équipage fixe (11) et un équipage mobile (31), ce dernier actionnant un lien flexible (9) contournant deux poulies de renvoi (44, 54) aux deux extrémités de la course d'un entraîneur (7, 8) fixé au lien dans une région (9a, 9e), s'étendant entre les deux poulies de renvoi (44, 54), ledit lien (9) passant par deux dispositifs de mouflage (37, 45 ; 37, 39; 57), disposés fonctionnellement chacun entre l'une des poulies de renvoi (44, 54) et une extrémité d'accrochage respective (9c) du lien (9), ces dispositifs de mouflage comprenant chacun une poulie de mouflage (37) dont l'axe est relié à l'équipage mobile (31) du vérin (4), caractérisé en ce que l'équipage fixe (11) du vérin comprend un corps (13) ayant deux cylindres coaxiaux (15) séparés par une cloison (27), et l'équipage mobile (31) comprend deux pistons (29) disposés chacun dans l'un des cylindres (15), en ce que l'un au moins des pistons (29) délimite entre lui et la cloison une chambre de travail à volume variable (23), les deux pistons étant reliés entre eux par une tige (32) traversant la cloison (27) de manière étanche, chacune des poulies de mouflage (37) étant reliée à une face d'un piston respectif (29) opposée à la cloison (27), et en ce que, à chaque extrémité de la course de l'équipage mobile (31), l'une des poulies de mouflage (37) est engagée dans le cylindre correspondant (15).
Dispositif conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que chaque dispositif de mouflage comprend des moyens (45) pour fixer l'extrémité d'accrochage correspondante (9c) du lien (9) en position fixe par rapport à l'équipage fixe (11) du vérin (4).
Dispositif conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que dans chaque dispositif de mouflage, le lien contourne, entre la poulie de mouflage (37) et son extrémité d'accrochage (9c), une seconde poulie de mouflage (39) à axe (43) fixe relativement à l'équipage fixe (11) du vérin (4), et en ce que chaque extrémité d'accrochage (9c) est fixée à l'équipage mobile (31) du vérin (4).
Dispositif conforme à l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend au moins quatre poulies de renvoi (54), autour desquelles le lien (9) décrit un trajet correspondant à une boucle fermée (9e, 9f) augmentée d'une demi-boucle (9a) de façon à avoir en toute position de l'équipage mobile (31) deux brins (9a, 9f) se déplaçant en même sens raccordés par un brin (9e) se déplaçant en sens contraire, et en ce qu'un entraîneur (7, 8) est prévu sur chacun des deux brins de la boucle.
Porte à vantail coulissant, associée à un dispositif conforme à l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le vantail (2) est relié à l'entraîneur (7).
Porte à deux vantaux coulissant en sens inverses, caractérisée en ce que chaque vantail est relié à l'un des entraîneurs (7, 8) d'un dispositif conforme à la revendication 4.