EP2984269B1

EP2984269B1 - Mecanisme d'ouverture et de fermeture de vantaux coulissants

Info

Publication number: EP2984269B1
Application number: EP14702032.5A
Authority: EP
Inventors: Christophe Proust
Original assignee: Faiveley Transport Tours SAS
Current assignee: Faiveley Transport Tours SAS
Priority date: 2013-03-12
Filing date: 2014-01-31
Publication date: 2017-01-11
Anticipated expiration: 2034-01-31
Also published as: FR3003289B1; FR3003289A1; EP2984269A1; WO2014139726A1

Description

L'invention concerne un mécanisme d'ouverture et de fermeture d'au moins un vantail coulissant de porte d'accès d'un véhicule de transport permettant à des passagers d'entrer et de sortir.
Un tel mécanisme est connu de WO 2009/149484 .
Un tel véhicule comprend un bâti par rapport auquel le (chaque) vantail est mobile entre des positions respectivement ouverte et fermée.
Il a déjà été proposé que des mécanismes de ce type, en particulier pour l'ouverture et la fermeture de portes de métro fortement galbées, soient, faute de place pour installer le mécanisme en partie supérieure du véhicule, réalisés à partir d'un moteur fixe dont l'axe est perpendiculaire au flanc du véhicule et le traverse. Le moteur entraine une barre en rotation. Cette barre, assez longue, est fixée à une extrémité à un axe fixe et se déplace dans un rail vertical fixé au vantail à l'autre extrémité. La rotation de la barre qui est entrainée par un système d'embiellage lui-même actionné par un moteur pneumatique ou électrique permet ainsi de déplacer le vantail dans le sens de la fermeture ou de l'ouverture.
Le système de bielle permet de verrouiller la porte en position fermée grâce à un arc-boutement.
Parmi les défauts que posent notamment l'art antérieur ci-avant décrit et que souhaite surmonter l'invention, on note ce qui suit :

l'installation d'un matériel volumineux à l'intérieur du véhicule (sous les sièges typiquement),
la nécessité d'augmenter fortement la taille du vantail afin de cacher le mouvement de balancier de la barre de commande qui, sans cela, serait visible de l'extérieur,
un poids de porte important et une limitation de la surface vitrée du véhicule,
une limitation de l'espace sous siège (pour intégrer d'autres équipements),
une distance importante vantail - bâti pour intégrer le bras d'entrainement.

Afin de surmonter une partie au moins de ces inconvénients et y apporter une solution pertinente, il est proposé que le mécanisme d'ouverture et de fermeture du vantail (des vantaux) comprenne:

une crémaillère disposée dans ou sur le vantail (l'un au moins des vantaux) et fixée à lui, sensiblement parallèlement à la direction de coulissement du vantail,
un moteur fixé au bâti du véhicule et dont une sortie est pourvue d'un réducteur épicycloïdal ayant une première sortie,
une première roue dentée engagée avec la première sortie du réducteur épicycloïdal et entraînant en rotation une deuxième roue dentée, laquelle est engagée avec la crémaillère, permettant ainsi, en tournant, de faire coulisser le vantail
et en ce que le mécanisme comprend en outre un levier de verrouillage du vantail engagé avec une seconde sortie, différente de la première, du réducteur épicycloïdal et qui, vers le bout de la course de coulissement de fermeture du vantail est ainsi entraîné en pivotement jusqu'a s'engager derrière une butée qui est fixe vis-à-vis du vantail.

Cette solution permet :

une suppression de toute barre de commande volumineuse, donc encombrante,
une suppression de tout rail vertical situé sur le vantail, système d'embiellage pour générer un mouvement rotatif de la barre de commande,
une interface mécanique simple avec le véhicule : un trou de passage de l'axe moteur et quelques points de fixation.

Pour un guidage précis, fiable et mécaniquement performant, sans encombrement excessif, on recommande :

que soit en outre prévu un rail de guidage fixe vis-à-vis du vantail et où est guidé en coulissement un premier galet monté sur la deuxième roue dentée, en maintenant ainsi la deuxième roue dentée engagée avec la crémaillère, et/ou
que le levier de verrouillage engage la butée par l'intermédiaire d'un second galet qui, lors du coulissement du vantail, est engagé dans un rail de guidage dont il sort pour atteindre la butée.

La crémaillère installée pourra être horizontale et montée avec le rail de guidage dans l'épaisseur du vantail ou sur le vantail.
On recommande par ailleurs que les premier et second galets soient engagés dans le même rail de guidage lors du coulissement du vantail.
Pour faciliter avec un minimum d'encombrement le montage de la butée précitée, on conseille qu'elle soit disposée au-delà de l'une des extrémités du rail de guidage et de la crémaillère et soit fixée à ce rail de guidage ou à la crémaillère.
Pour sécuriser un verrouillage vantail (vantaux) fermé (s), il est conseillé que cette butée présente une surface d'appui orientée pour créer vis-à-vis du levier un effet d'encastrement par encoche qui, lors d'une sollicitation exercée sur le vantail dans le sens de l'ouverture, mais autre que provenant alors du moteur, repousse le levier dans une direction telle qu'il ne peut pas sortir de l'encoche.
Pour sécuriser encore davantage la solution, il est proposé qu'un moyen de rappel tende à maintenir le levier au contact de la surface d'appui afin de confirmer l'encastrement de verrouillage du levier, en position fermée du vantail.
Par souci de simplicité de montage et d'efficacité mécanique, il est proposé que le moteur, qui est électrique, présente un axe de rotation transversal à la direction de coulissement du vantail et porte coaxialement le réducteur épicycloïdal (27) sur la première sortie duquel sera disposée coaxialement la première roue dentée (15).
Les roues dentées devant être parallèles à la crémaillère, le moteur sera ainsi transversal à la direction de coulissement du (de chaque) vantail.
Est également concerné par la présente invention un véhicule de transport ferroviaire comprenant :

un bâti par rapport auquel le vantail est mobile entre des positions respectivement ouverte et fermée, et,
le mécanisme d'ouverture et de fermeture que l'on vient de présenter, dans tout ou partie de ses détails.

D'autres caractéristiques et avantages des solutions ici présentées ressortiront encore si nécessaire de la description qui suit, à titre d'exemple(s) non limitatif(s), en référence aux dessins annexés dans lesquels :

la figure 1 schématise une partie de voiture de train ou métro vue de l'extérieur et présentant une porte (fermée) à deux vantaux coulissants, le vantail de gauche étant un vantail traditionnel connu dans l'art antérieur et celui de droite étant pourvu du mécanisme ici proposé ;
la figure 2 montre deux vantaux ouverts vus de l'intérieur du véhicule, avec le mécanisme ici proposé ;
la figure 3 montre le bas de l'illustration de la figure 2, vantaux fermés ;
les figures 4,5,6 montrent trois états successifs lors d'une fermeture de vantail ;
la figure 7 montre notamment le rail où coulissent de préférence les galets ;
les figures 8,9,10 montrent, sur une porte à deux vantaux, des alternatives d'entrainement en déplacements des vantaux,
et les figures 11,12 montrent des alternatives de positionnement du moteur est des organes qui lui sont liés.

Figure 1, on voit en partie un véhicule de transport ferroviaire 1 comprenant un bâti 3 par rapport auquel au moins un vantail 5a de porte est mobile (ici deux vantaux 5a,50b) entre des positions respectivement ouverte (traits mixtes pointillés) et fermée (traits pleins) ; voir flèches 7 parallèles à l'axe longitudinal 9 du véhicule.
Chaque vantail s'ouvre et se ferme par translation (au moins) le long de la paroi extérieure latérale dressée 13 du bâti 3 du côté de laquelle la porte 14 est montée pour obturer ou libérer l'ouverture 17 ménagée dans la paroi 13 pour laisser entrer et sortir les passagers du véhicule.
Le véhicule 1 peut en particulier être une voiture de véhicule ferroviaire, telle une voiture de métro ou de train.
On a pris le parti de ne se référer qu'à un vantail ; mais on peut lire indifféremment des vantaux, et en particulier deux vantaux.
Au sujet de ces vantaux, la figure 1, schématise à gauche un vantail 50b coulissant traditionnel de taille importante, tel qu'il pourrait être s'il était contrôlé par un mécanisme d'ouverture et de fermeture de portes fortement galbées évoqué en début de description, et à droite un vantail 5a coulissant de taille réduite contrôlé par le mécanisme 19 ici proposé et dont les figures suivantes illustrent un mode préféré de réalisation.
Figures 2 à 4 notamment, on constate que ce mécanisme 19 d'ouverture et de fermeture comprend, du côté intérieur du vantail 5a:

une crémaillère 21,
un moteur 25 dont une sortie est pourvue d'un réducteur épicycloïdal 27 ayant une première sortie 29,
une première roue dentée 31 engagée avec la première sortie 29 du réducteur épicycloïdal et entraînant en rotation une deuxième roue dentée 33, laquelle est engagée avec la denture de la crémaillère 21.

La crémaillère 21 est ainsi a priori horizontale.
Elle est disposée dans ou sur le vantail (ici 5a) et fixée à lui, sensiblement parallèlement à la direction 23 de coulissement du vantail, cette direction étant elle-même sensiblement parallèle à l'axe longitudinal 9 du véhicule.
Le moteur 25 est fixé au bâti 3 du véhicule.
La deuxième roue dentée 33 permet, en tournant, de faire coulisser le vantail 5a.
Le long du bâti, pour ouvrir et fermer l'ouverture 17, dans le cas d'une porte à deux vantaux, on trouve un vantail 5b à côté du vantail 5a, les deux vantaux étant symétriques l'un de l'autre (sauf pour la crémaillère).
On préfèrera par ailleurs qu'une entretoise 34, ou bielle, soit disposée entre les première et deuxième roues dentées 31,33, pour maintenir la distance entre elles.
Un levier de verrouillage 35 est par ailleurs prévu, engagé avec une seconde sortie 36, différente de la première (typiquement la sortie latérale), du réducteur épicycloïdal 27.
Figures 5, 6, on constate en outre que, vers le bout de la course de coulissement de fermeture du vantail concerné, le levier de verrouillage 35 est entraîné en pivotement jusqu'à s'engager derrière une butée 37 qui est fixe vis-à-vis du vantail.
Le levier 35 permet donc de verrouiller et de déverrouiller le vantail.
Cette situation montrée figures 4, 5, 6 vue de l'extérieur du véhicule sans le panneau de face extérieure du vantail se retrouve figure 3 vue de l'intérieur du véhicule.
Comme montré figure 7, est de préférence en outre prévu un rail de guidage 39 (non monté sur les figures 4, 5, 6) fixe vis-à-vis du vantail (a priori fixé à lui) et où est guidé en coulissement un premier galet 41 monté sur la deuxième roue dentée 33.
Ainsi, la deuxième roue dentée 33 est maintenue engagée avec la crémaillère 21.
Figures 5, 6 on voit aussi que, favorablement, la butée 37 est située au-delà de l'une des extrémités du rail 39 de guidage et de la crémaillère 21 et est fixée au rail.
En variante, elle pourrait être fixée à la crémaillère 21.
Il faut qu'elle soit fixée à un élément qui soit lui-même fixé au vantail situé en face.
La flèche F de la figure 6 matérialise la force (ici horizontale) exercée sur le levier de verrouillage 35 en cas d'effort appliqué dans le sens de l'ouverture, sur le vantail (ici le vantail 5).
De préférence, le levier 35 engagera la butée 37 par l'intermédiaire d'un second galet 43 qui, lors du coulissement du vantail, s'engagera dans un rail, de préférence le rail 39 dont il sortira pour atteindre la butée.
Ainsi, le verrouillage pourra être assuré par l'effet d'encastrement créé par l'appui du galet 43 sur une pièce fixe par rapport au vantail et par l'orientation de la surface d'appui du galet qui, lors d'une pression exercée sur le vantail concerné dans le sens de l'ouverture repoussera le galet dans une direction telle qu'il ne pourra pas sortir de l'encoche 45 créée par la surface d'appui 450.
En d'autres termes, on conseille que la butée 37 présente une surface d'appui 450 orientée pour créer vis-à-vis du levier 35 un effet d'encastrement par encoche qui, lors d'une sollicitation :

exercée sur le vantail, ici 5a, dans le sens de l'ouverture de ce dernier,
mais autre que provenant alors du moteur 25, repousse le levier dans une direction telle qu'il ne peut pas sortir de l'encoche 45.

Pour maintenir le levier 35 au contact de la surface d'appui 450 afin de confirmer cet encastrement de verrouillage du levier en position fermée du vantail, on conseille l'emploi d'un moyen de rappel 47. On peut ainsi confirmer le verrouillage et l'encastrement du galet.
Grâce au réducteur épicycloïdal, le déverrouillage et le déplacement du vantail, ici 5a, dans le sens de l'ouverture se feront en pilotant la rotation du moteur 25 dans le même sens. Il en sera de même pour le déplacement (coulissement) dans le sens de la fermeture et le verrouillage.
Par ailleurs, lors du déplacement du vantail, le levier 35, et donc le galet de verrouillage s'il est prévu, auront tendance à remonter lors des mouvements de fermeture du vantail et à descendre lors de son/ses mouvement(s) d'ouverture. Il sera donc favorablement guidé pendant toute la phase de coulissement par le rail de guidage 39.
A la fin du mouvement de fermeture, le rail de guidage 39 s'arrête et libère ainsi le mouvement du levier/galet de verrouillage qui peut alors entrer dans l'encastrement 450, grâce au réducteur épicycloïdal.
Par souci de compacité et simplicité de montage, on recommande que les premier et second galets 41, 43 soient engagés dans le même rail de guidage, ici 39, lors du coulissement du vantail.
La disposition du galet de verrouillage 43 et/ou du levier 35 pourrait être modifiée afin d'optimiser le verrouillage. Par exemple, une alternative serait de positionner le galet à l'opposé de la position représentée figures 5,6, c'est-à-dire en dessous du galet 41. Un deuxième rail serait alors positionné en dessous du rail de guidage 39 permettant de guider le galet de verrouillage 43 pendant les phases de coulissement du vantail. Le verrouillage serait alors assuré par une encoche disposée vers le bas au droit de la position du galet de verrouillage 13, en fin du mouvement de fermeture du vantail.
Concernant la manière de monter le moteur 25, que l'on conseille électrique, une solution simple et efficace de procéder est que son axe de rotation 250 soit disposé transversalement à la direction 23 de coulissement du vantail, ici 5a, et porte coaxialement le réducteur épicycloïdal 27 sur la première sortie duquel est disposée coaxialement la première roue dentée 31, comme montré figure 3.
En alternative, est prévue la possibilité de disposer le moteur avec un axe sensiblement parallèle au vantail via un renvoi d'angle pour que les roues demeurent parallèles au vantail et à la crémaillère.
Ainsi :

figure 11 l'axe de rotation du moteur 25b est horizontal, comme figure 3, mais sensiblement parallèle à l'axe 23 (principal) de coulissement et/ou à l'axe 9,
et, figure 12, l'axe de rotation du moteur 25c est sensiblement vertical.

Dans chaque cas un renvoi d'angle 52 permet de positionner les éléments 31, 33, 34, 35, 41, 43 du mécanisme 19 comme dans le premier cas (la figure 4 s'applique, hormis pour les éléments 25,27).
Dans ce qui précède, il a été fait référence à une porte pourvue d'un seul vantail ou de plusieurs vantaux coulissants.
Dans le cas où il y a deux vantaux, le mécanisme 19 sert à déplacer et verrouiller directement l'un des vantaux, tel le vantail 5a. Le mouvement du vantail 5b, alors mené, est alors conjugué avec celui du vantail 5a menant par exemple grâce à un système vis-écrou, comme figure 8, ou grâce à un système à courroie, comme figure 9.
Figure 8, le système vis-écrou permet d'entraîner en coulissement suivant l'axe 49 le vantail menant 5a et le vantail mené 5b, grâce aux écrous 55,56 portant les bras d'entraînement respectivement 51,53 fixés respectivement aux vantaux 5a,5b et à la vis de conjugaison 57 sur laquelle se déplacent les écrous et qui s'étend coaxialement à l'axe 49. On a schématisé en 21 et 25 deux éléments du mécanisme 19 (crémaillère et moteur) par ailleurs prévu du côté intérieur du vantail 5a.
Sur l'alternative de la figure 9 on retrouve le vantail mené 5b et le vantail menant 5a pourvu du mécanisme 19. Une courroie de conjugaison et ses deux poulies 61,63 entraînent le vantail menant via le bras d'entrainement 65 et vantail mené via bras d'entrainement 67. Chacun des deux bras est en prise sur la courroie de conjugaison.
L'alternative de la figure 10 prévoit quant à elle d'installer un mécanisme 19a, 19b par vantail et de ne pas conjuguer les deux vantaux 5a,5b. Chaque mécanisme 19a, 19b est identique au mécanisme 19 présenté ci-avant, aux orientations près (gauche/droite).
Parmi les avantages à la solution ici proposée dans tout ou partie de ses caractéristiques, on relève la possibilité de :

réduire fortement la taille du vantail car la surface de vantail nécessaire pour recouvrir la zone où s'effectue le mouvement de balancier de la barre de commande du mécanisme traditionnel est devenue inutile (voir comparaison vantaux 5a selon la solution ici proposée et 50b selon une solution antérieure, figure 1).
faciliter le réglage du mécanisme d'ouverture et de fermeture du(des) vantail(aux) et son positionnement en Z (axe vertical) par rapport au vantail, car le fonctionnement du mécanisme n'impose pas de position angulaire stricte des roues et est donc tolérant par rapport à la position verticale du mécanisme vis-à-vis du vantail,
réduire fortement la taille dudit mécanisme installé à l'intérieur du véhicule bien qu'il ne supprime pas le besoin de traverser le bâti (ou caisse) pour installer le moteur,
optimiser la taille des vitres sur le véhicule,
réduire le poids global de la porte,
réduire le gabarit extérieur pour une même épaisseur de vantail.

Claims

Mécanisme d'ouverture et de fermeture d'au moins un vantail coulissant de porte d'accès d'un véhicule de transport permettant à des passagers d'entrer et de sortir, le véhicule (1) comprenant un bâti par rapport auquel le vantail est mobile entre des positions respectivement ouverte et fermée, le mécanisme (19) comprenant:
- une crémaillère (21) disposée dans ou sur le vantail et fixée à lui, sensiblement parallèlement à la direction de coulissement du vantail,

- un moteur (25,25b,25c) fixé au bâti du véhicule,

- une première roue dentée (31) engagée avec une première sortie du moteur et entraînant en rotation une deuxième roue dentée (33), laquelle est engagée avec la crémaillère, permettant ainsi, en tournant, de faire coulisser le vantail,
caractérisé en ce que le moteur (25, 25b, 25c) présente une sortie qui est pourvue d'un réducteur épicycloïdal (27) ayant la première sortie (29) engagée avec la première roue dentée (31), et en ce que le mécanisme comprend en outre un levier de verrouillage (35) du vantail engagé avec une seconde sortie (36), différente de la première, du réducteur épicycloïdal (27) et qui, vers le bout de la course de coulissement de fermeture du vantail est ainsi entraîné en pivotement jusqu'à s'engager derrière une butée (37) qui est fixe vis-à-vis du vantail.
Mécanisme selon la revendication 1 qui comprend en outre un rail (39) de guidage fixe vis-à-vis du vantail et où est guidé en coulissement un premier galet (41) monté sur la deuxième roue (33) dentée en maintenant ainsi la deuxième roue dentée engagée avec la crémaillère (21).
Mécanisme selon les revendications 1 et 2, où la butée (37) est située au-delà de l'une des extrémités du rail (39) de guidage et de la crémaillère (21) et est fixée au rail de guidage ou à la crémaillère.
Mécanisme selon l'une des revendications 1 à 3, où la butée (37) présente une surface d'appui orientée pour créer vis-à-vis du levier (35) un effet d'encastrement par encoche qui, lors d'une sollicitation exercée sur le vantail (5a,5b) dans le sens de l'ouverture, mais autre que provenant alors du moteur (25,25b,25c), repousse le levier dans une direction telle qu'il ne peut pas sortir de l'encoche.
Mécanisme selon la revendication 4, où un moyen de rappel (47) tend à maintenir le levier (35) au contact de la surface d'appui (450) afin de confirmer l'encastrement de verrouillage du levier, en position fermée du vantail.
Mécanisme selon l'une des revendications 1 à 5, où une entretoise (34) est disposée entre les première et deuxième roues dentées (31,33), pour maintenir la distance entre elles.
Mécanisme selon la revendication 1, où le levier de verrouillage (35) engage la butée (37) par l'intermédiaire d'un second galet (43) qui, lors du coulissement du vantail, est engagé dans un rail (39) de guidage dont il sort pour atteindre la butée.
Mécanisme selon les revendications 2 et 7, où les premier et second galets (41,43) sont engagés dans le même rail (39) de guidage lors du coulissement du vantail.
Mécanisme selon l'une des revendications 1 à 8, où le moteur (25,25b,25c), qui est électrique, présente un axe de rotation (250,250b,250c) transversal à la direction (9) de coulissement du vantail et porte coaxialement le réducteur épicycloïdal (27) sur la première sortie duquel est disposée coaxialement la première roue dentée (31).
Véhicule de transport ferroviaire comprenant :
- un bâti (3) par rapport auquel le vantail (5a,5b) est mobile entre des positions respectivement ouverte et fermée, et,

- le mécanisme (19,19a,19b) d'ouverture et de fermeture d'au moins un vantail coulissant selon l'une des revendications 1 à 9.