EP1116842A1 - Dispositif de compensation pour porte à relevage vertical - Google Patents

Dispositif de compensation pour porte à relevage vertical Download PDF

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EP1116842A1
EP1116842A1 EP01400030A EP01400030A EP1116842A1 EP 1116842 A1 EP1116842 A1 EP 1116842A1 EP 01400030 A EP01400030 A EP 01400030A EP 01400030 A EP01400030 A EP 01400030A EP 1116842 A1 EP1116842 A1 EP 1116842A1
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EP
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shaft
rotation
spring
door
nut
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Michel Bachmatiuk
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Systemes dAutomatismes Fermetures Industrielles et Rapides SAS
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E05—LOCKS; KEYS; WINDOW OR DOOR FITTINGS; SAFES
    • E05D—HINGES OR SUSPENSION DEVICES FOR DOORS, WINDOWS OR WINGS
    • E05D13/00—Accessories for sliding or lifting wings, e.g. pulleys, safety catches
    • E05D13/10—Counterbalance devices
    • E05D13/12—Counterbalance devices with springs
    • E05D13/123—Counterbalance devices with springs with compression springs
    • E05D13/1238—Counterbalance devices with springs with compression springs specially adapted for overhead wings
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E05—LOCKS; KEYS; WINDOW OR DOOR FITTINGS; SAFES
    • E05Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES E05D AND E05F, RELATING TO CONSTRUCTION ELEMENTS, ELECTRIC CONTROL, POWER SUPPLY, POWER SIGNAL OR TRANSMISSION, USER INTERFACES, MOUNTING OR COUPLING, DETAILS, ACCESSORIES, AUXILIARY OPERATIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, APPLICATION THEREOF
    • E05Y2900/00—Application of doors, windows, wings or fittings thereof
    • E05Y2900/10—Application of doors, windows, wings or fittings thereof for buildings or parts thereof
    • E05Y2900/106—Application of doors, windows, wings or fittings thereof for buildings or parts thereof for garages

Definitions

  • the present invention relates to a device intended to compensate for the mass of an object driven in a vertical, upward or descending.
  • the type of device according to the invention is intended to compensate, during the opening and closing, vertical lift doors, such as for example doors garage.
  • the doors are balanced, or compensated, by different devices, such as counterweights for example.
  • These devices employ for example a torsion spring associated with a drum on which the door actuation cable is wound.
  • the axial displacement of the nut compresses the spring, creating a return torque on the screw and therefore on the motor shaft, torque aimed at balancing the door.
  • this balancing torque increases in the closing phase and decreases in the opening phase.
  • this type of device cannot balance doors whose mass does not vary or very little during lifting, such as doors tilting or stacked sections.
  • the present invention provides a device capable of balance vertically lifted doors whose mass does not vary or very little during the opening and closing phases, providing an effort of constant compensation with a minimum of parts.
  • the device for compensating for the mass of a object during an upward or downward vertical movement due to the rotation of a tree is characterized in that it comprises means elastic capable of being compressed or decompressed between two stops, each stop being movable in translation during the rotation of the shaft.
  • the elastic means comprise a spring and the shaft is threaded, each stop being made up of a nut immobilized in rotation.
  • the thread made on the shaft has a different pitch for each of the two nuts.
  • motor means are designed to activate the rotation of the shaft.
  • the device according to the invention is applied to the door lift at constant or very variable mass.
  • the horizontal direction is defined by the ground S, the vertical direction being substantially perpendicular to the direction horizontal.
  • Figure 1 shows, in schematic side view, a first type of vertical lift door on which the device according to the invention, more particularly called tilting door.
  • the assembly consists of two vertical rails 1, of known type and located in the ground S (only the vertical rail 1a being visible in FIG. 1).
  • Each vertical rail 1 is associated with a horizontal rail 2, arranged at the free end of it, opposite the ground S.
  • a apron 3 slides in the rails 1, 2 to take different positions 3a, 3b, 3c between a closed position where the deck 3 is parallel to the rails vertical 1 and an open position where the deck 3 is parallel to the rails horizontal 2.
  • the opening of the up-and-over door is done by the rise of the apron 3 in the direction and direction of the arrow f1, the closing being effected by means of the lowering of the deck 3 in the direction and direction of the arrow f2.
  • Figure 2 is a schematic side view of a second type of door to which the device according to the invention can be applied.
  • This type of door comprises a flexible articulated apron 4 or rigid mounted in a known manner on a pair of vertical rails 1 fixed on the ground S serving as guide means.
  • the articulated apron 4 of classical architecture, comprises sections 4a connected together by pivot links 4b.
  • Actuating means allow opening the door by driving the hinged apron 4 upwards (direction of arrow f1).
  • the different sections 4a fold in accordion on top of each other.
  • Closing is carried out by lowering (direction of arrow f2) the sections 4a of the articulated deck 4.
  • FIG 3 is a perspective view of the swing door 3 Figure 1, showing the layout of the device 5 according to the invention.
  • the device according to the invention 5 is arranged at the level of the upper part a vertical rail (rail 1b in the embodiment of FIG. 3), substantially at the junction of rails 1b and 2b.
  • a second device 5 can be arranged symmetrically at the junction of rails 1a and 2a.
  • Actuating means 6, consisting for example of a strap 7 or a cable winding on a drum 8 or any other similar means, are connected at one end to device 5 and at the other end to the base apron 3.
  • actuating means 6 can either be coupled to a motor, either operate manually.
  • Figure 4 shows, in schematic side view, the detail of the device 5 applied to a particular embodiment where the means actuation 6 include a strap 7 adapted to be wound on a drum 8 when the door is opened.
  • the device 5 comprises a shaft 9, of substantially horizontal axis X, coupled in a known manner at one of its ends to the drum 8, and to the other end either to motor means or to support means such as a bearing, both known and not shown.
  • the shaft 9 has, on a first part, a first thread 10 on which is screwed a first nut 11, of generally known shape and having a bearing face 11a, perpendicular to the shaft 9 and turned towards the drum 8.
  • the shaft 9 has, on a second part, a second thread 12 onto which is screwed a second nut 13, of generally known shape and having a bearing face 13a, also perpendicular to the shaft 9 and disposed opposite the bearing face 11a of the nut 11.
  • the first thread 10, on which the first nut 11 is screwed is made at the end opposite to that where the drum 8 is located, while the second thread 12, on which the second nut 13 is screwed, is adjacent drum 8.
  • the nuts 11, 13 are immobilized in rotation by all types of process known but are free in translation, and during the rotation of the shaft 9, the nuts 11, 13 move in translation relative to said shaft 9.
  • Threads 10 and 12 are the same direction but not different, the pitch of the second thread 12 being weaker than that of the first thread 10.
  • the spring 14 is therefore in abutment against the bearing faces 11a and 13a nuts 11 and 13.
  • the compression of the spring 14 induces a torque on the shaft 9, by through the nuts 11, 13 against which the spring 14 is in support.
  • this induced torque increases (compression of spring 14) or decreases (decompression of spring 14) and thus, either facilitates or thwarts said rotation.
  • the spring 14 is generally compressed or decompressed according to the direction of movement of the nuts 11, 13, and therefore according to the direction of rotation of the shaft 9.
  • the first nut 11 compresses the spring 14, while the second nut 13 tends to slightly decompress it in order to limit the amplitude of the variation in torque induced on the shaft 9.

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Abstract

Dispositif pour compenser la masse d'un objet lors d'un mouvement vertical ascendant ou descendant dû à la rotation d'un arbre (9) caractérisé en ce qu'il comporte des moyens élastiques aptes à être comprimés ou décomprimés entre deux butées (11, 13), chaque butée (11, 13) étant mobile en translation lors de la rotation de l'arbre (9). <IMAGE>

Description

La présente invention concerne un dispositif destiné à compenser la masse d'un objet entraíné dans un mouvement vertical, ascendant ou descendant.
Plus particulièrement, mais non exclusivement, le type de dispositif selon l'invention est destiné à compenser, pendant les phases d'ouverture et de fermeture, les portes à relevage vertical, telles que par exemple les portes de garage.
Les portes à relevage vertical, selon le type de technologie utilisé, possèdent une masse, soit constante, soit variable, lors de leur fonctionnement.
Afin de faciliter leur manipulation ou d'aider le moteur qui les actionne, les portes sont équilibrées, ou compensées, par différents dispositifs, tels que des contrepoids par exemple.
Cependant, ces derniers sont lourds (puisque leur poids doit être le même que celui de la porte), difficiles à manipuler lors du montage et encombrants.
D'autres dispositifs connus visent à créer un couple constant ou variable sur la porte, afin d'équilibrer celle-ci lors de son fonctionnement.
Ces dispositifs emploient par exemple un ressort de torsion associé à un tambour sur lequel s'enroule le câble d'actionnement de la porte.
Ces systèmes nécessitent un nombre de pièces important, et les ressorts de torsion restent difficiles à installer sur les sites puis à mettre en oeuvre.
D'autres dispositifs connus emploient un ressort de compression comportant une vis à bille accouplée à l'arbre moteur de la porte, et munie d'un écrou à recirculation externe.
Lors, par exemple, de la phase de fermeture, le déplacement axial de l'écrou comprime le ressort, créant ainsi un couple de retour sur la vis et donc sur l'arbre moteur, couple visant à équilibrer la porte.
Cependant, ce couple d'équilibrage croít en phase de fermeture et décroít en phase d'ouverture.
Par conséquent, ce type de dispositif ne peut équilibrer les portes dont la masse ne varie pas ou très peu lors du relevage, telles que les portes basculantes ou à empilements de sections.
Dans ce contexte, la présente invention propose un dispositif apte à équilibrer les portes à relevage vertical dont la masse ne varie pas ou très peu lors des phases d'ouverture et de fermeture, fournissant un effort de compensation constant avec un minimum de pièces.
A cette fin, selon l'invention, le dispositif pour compenser la masse d'un objet lors d'un mouvement vertical ascendant ou descendant dû à la rotation d'un arbre est caractérisé en ce qu'il comporte des moyens élastiques aptes à être comprimés ou décomprimés entre deux butées, chaque butée étant mobile en translation lors de la rotation de l'arbre.
Avantageusement, les moyens élastiques comprennent un ressort et l'arbre est fileté, chaque butée étant constituée d'un écrou immobilisé en rotation.
De préférence, le filetage réalisé sur l'arbre possède un pas différent pour chacun des deux écrous.
Selon une forme particulière de réalisation, des moyens moteurs sont prévus pour actionner la rotation de l'arbre.
De façon avantageuse le dispositif selon l'invention est appliqué au relevage de porte à masse constante ou très peu variable.
L'invention sera mieux comprise à la lumière de la description qui suit, se rapportant à des exemples de réalisation illustratifs mais en aucun cas limitatifs, en référence aux dessins annexés dans lesquels :
  • La figure 1 est une vue schématique de côté d'un premier type de porte à relevage vertical sur laquelle est susceptible d'être appliqué le dispositif selon l'invention ;
  • La figure 2 est une vue schématique de côté d'un second type de porte sur laquelle est susceptible d'être appliqué le dispositif selon l'invention ;
  • La figure 3 est une vue en perspective de la porte de la figure 1 montrant l'implantation du dispositif selon l'invention ;
  • La figure 4 est une vue schématique de côté du dispositif selon l'invention.
Dans ce qui suit, la direction horizontale est définie par le sol S, la direction verticale étant sensiblement perpendiculaire à la direction horizontale.
Les termes "haut" et "bas" se rapportent à des éléments respectivement "éloignés" et "proches" du sol S.
La figure 1 représente, en vue schématique de côté, un premier type de porte à relevage vertical sur laquelle est susceptible d'être appliqué le dispositif selon l'invention, plus particulièrement appelé porte basculante.
L'ensemble est constitué de deux rails verticaux 1, de type connu et implantés dans le sol S (seul le rail vertical 1a étant visible sur la figure 1).
Chaque rail vertical 1 est associé à un rail horizontal 2, disposé à l'extrémité libre de celui-ci, opposée au sol S.
Grâce à tous moyens d'actionnement connus et non représentés, un tablier 3 coulisse dans les rails 1, 2 pour prendre différentes positions 3a, 3b, 3c entre une position fermée où le tablier 3 est parallèle aux rails verticaux 1 et une position ouverte où le tablier 3 est parallèle aux rails horizontaux 2.
L'ouverture de la porte basculante se fait par la montée du tablier 3 dans la direction et le sens de la flèche f1, la fermeture s'opérant grâce à la descente du tablier 3 dans direction et le sens de la flèche f2.
La figure 2 est une vue schématique de côté d'un second type de porte sur laquelle est susceptible d'être appliqué le dispositif selon l'invention.
Ce type de porte, dite à empilement, comporte un tablier articulé 4 souple ou rigide monté de façon connue sur une paire de rails verticaux 1 fixés sur le sol S servant de moyens de guidage.
Le tablier articulé 4, d'architecture classique, comprend des sections 4a reliées entre elles par des liaisons pivot 4b.
Des moyens d'actionnement, connus et non représentés, permettent l'ouverture de la porte par l'entraínement du tablier articulé 4 vers le haut (sens de la flèche f1). Les différentes sections 4a se replient en accordéon les unes sur les autres.
La fermeture s'effectue par la descente (sens de la flèche f2) des sections 4a du tablier articulé 4.
La figure 3 est une vue en perspective de la porte à tablier 3 basculant de la figure 1, montrant l'implantation du dispositif 5 selon l'invention.
On retrouve les deux paires de rails verticaux (1a, 1b) et horizontaux (2a, 2b) guidant le tablier 3.
Le dispositif selon l'invention 5 est disposé au niveau de la partie haute d'un rail vertical (le rail 1b dans l'exemple de réalisation de la figure 3), sensiblement au niveau de la jonction des rails 1b et 2b.
Il est à noter qu'avantageusement un second dispositif 5 peut être disposé symétriquement à la jonction des rails 1a et 2a.
Des moyens d'actionnement 6, constitués par exemple d'une sangle 7 ou d'un câble s'enroulant sur un tambour 8 ou de tout autre moyen similaire, sont reliés, à une extrémité, au dispositif 5, et à l'autre extrémité, à la base du tablier 3.
Ces moyens d'actionnement 6 peuvent être soit accouplés à un moteur, soit actionner manuellement.
La figure 4 montre, en vue schématique de côté, le détail du dispositif 5 appliqué à une forme de réalisation particulière où les moyens d'actionnement 6 comprennent une sangle 7 apte à s'enrouler sur un tambour 8 lors de l'ouverture de la porte.
Le dispositif 5 comprend un arbre 9, d'axe X sensiblement horizontal, accouplé de façon connue à l'une de ses extrémités au tambour 8, et à l'autre extrémité soit à des moyens moteurs, soit à des moyens de support tels qu'un palier, tous deux connus et non représentés.
L'arbre 9 comporte, sur une première partie, un premier filetage 10 sur lequel est vissé un premier écrou 11, de forme générale connue et présentant une face d'appui 11a, perpendiculaire à l'arbre 9 et tournée vers le tambour 8.
En outre, l'arbre 9 comporte, sur une seconde partie, un second filetage 12 sur lequel est vissé un second écrou 13, de forme générale connue et présentant une face d'appui 13a, également perpendiculaire à l'arbre 9 et disposée en regard de la face d'appui 11a de l'écrou 11.
Dans la forme de réalisation montrée sur la figure 4, le premier filetage 10, sur lequel est vissé le premier écrou 11, est réalisé au niveau de l'extrémité opposée à celle où se trouve le tambour 8, tandis que le second filetage 12, sur lequel est vissé le second écrou 13, est adjacent au tambour 8.
Les écrous 11, 13 sont immobilisés en rotation par tous types de procédé connu mais sont libres en translation, et lors de la rotation de l'arbre 9, les écrous 11, 13 se déplacent en translation par rapport au dit arbre 9.
Les filetages 10 et 12 sont de même sens mais de pas différents, le pas du second filetage 12 étant plus faible que celui du premier filetage 10.
Entre les écrous 11 et 13, servant de moyens de butée, est disposé un moyen élastique constitué dans l'exemple de réalisation de la figure 4, par un ressort à spirales 14 engagé sur l'arbre 9.
Le ressort 14 se trouve donc en appui contre les faces d'appui 11a et 13a des écrous 11 et 13.
La compression du ressort 14 induit un couple sur l'arbre 9, par l'intermédiaire des écrous 11, 13 contre lesquels le ressort 14 est en appui.
Selon le sens de rotation du dit arbre 9, ce couple induit croít (compression du ressort 14) ou décroít (décompression du ressort 14) et ainsi, soit facilite soit contrarie la dite rotation.
Du fait de la configuration des filetages 10, 12, la rotation de l'arbre 9 provoque un déplacement différentiel en translation des écrous 11, 13.
Sous l'action des butées mobiles à déplacement différentiel constituées par les écrous 11, 13, le ressort 14 se trouve globalement comprimé ou décomprimé selon le sens de déplacement des écrous 11, 13, et donc selon le sens de rotation de l'arbre 9.
Dans un premier sens de rotation de l'arbre 9, le premier écrou 11 comprime le ressort 14, tandis que le second écrou 13 a tendance à légèrement le décomprimer afin de limiter l'amplitude de la variation du couple induit sur l'arbre 9.
De même, dans le sens de rotation inverse de l'arbre 9, le premier écrou 11 décomprime le ressort 14, tandis que le second écrou 13 a tendance à légèrement le comprimer, toujours afin de limiter l'amplitude de la variation du couple induit sur l'arbre 9.
  • Pendant la phase de fermeture de la porte : La rotation de l'arbre 9 entraíne le dévidage de la sangle 7 du tambour 8 (position représentée en traits pleins).Le premier écrou 11 a tendance à comprimer le ressort 14 contre la face 13a du second écrou 13.En raison de la différence de pas des filetages 10 et 12, les écrous 11, 13 se déplacent dans le sens de la flèche f3, mas à des vitesses différentes. Le second écrou 13 a donc tendance lui à décomprimer le ressort 14.La différence de course des écrous 11 et 13 provoque globalement une compression du ressort 14, qui emmagasine ainsi de l'énergie susceptible d'être restituée à l'arbre 9 lors de la phase d'ouverture. L'écrou 13, en décomprimant légèrement le ressort 14, diminue l'amplitude de la variation du couple sur l'arbre 9 lors de la compression du ressort 14.
  • Pendant la phase d'ouverture de la porte : La rotation de l'arbre 9 entraíne l'enroulement de la sangle 7 autour du tambour 8 (pour atteindre la position représentée en traits interrompus).
    Les écrous se déplacent tous deux suivant la flèche f4.Le premier écrou 11, en se déplaçant, entraíne la décompression du ressort 14, légèrement comprimé par le second écrou 13.Le pas du filetage 10 étant supérieur à celui du filetage 12, la course de l'écrou 11 est plus importante que celle de l'écrou 13, entraínant globalement une décompression du ressort 14.Cette décompression du ressort 14 libère ainsi l'énergie nécessaire à la compensation de la masse du tablier de la porte et selon un couple résultant sur l'arbre 9 sensiblement constant.L'ouverture de la porte s'en trouve ainsi facilitée. Si cette ouverture est réalisée manuellement, l'effort nécessaire pour lever le tablier 3 est moins important.Si l'ouverture est réalisée par un moteur, l'aide que constitue le dispositif 5 permet de diminuer la puissance du moteur.En outre, le dispositif 5 est réglable, et ce sur plusieurs niveaux. D'une part, en jouant sur le pas des filetages 10, 12, la vitesse relative de déplacement des écrous 11, 13, et donc leur course respective, varient.L'importance de la compression ou de la décompression du ressort 14 varie donc en conséquence.D'autre part, les caractéristiques intrinsèques de l'élément élastique (ressort ou autre) influent directement sur la compression et donc sur la quantité d'énergie transmise à l'arbre 9.Le dispositif est donc adaptable à tous types de porte à relevage vertical, de masse constante ou variant peu, et ce quelle que soit la masse du tablier.

Claims (7)

  1. Dispositif pour compenser la masse d'un objet lors d'un mouvement vertical ascendant ou descendant dû à la rotation d'un arbre (9) présentant deux filetages (10, 12), comportant un ressort (14) apte à être comprimé ou décomprimé entre deux butées (11, 13) mobiles en translation lors de la rotation de l'arbre (9), chaque butée (11, 13) étant constituée d'un écrou immobilisé en rotation, caractérisé en ce que les filetages (10, 12) réalisés sur l'arbre (9) possèdent un pas différent pour chacun des deux écrous (11, 13).
  2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les filetages (10, 12) sont de même sens.
  3. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le ressort (14) est engagé sur l'arbre (9).
  4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est associé à des moyens d'actionnement (6).
  5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens d'actionnement (6) comprennent un tambour (8).
  6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que des moyens moteurs sont prévus pour actionner la rotation de l'arbre (9).
  7. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que qu'il est appliqué au relevage de porte à masse constante ou très peu variable.
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FR (1) FR2803588B1 (fr)

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