Brevet FR2647844A1 — publié le 19901207

La présente invention concerne un DISPOSITIF D' OUVERTURE ST DE F7?- STURn AUTO;ATIQUBS DE PORTE DS GARAGE utilisant 1' énergie produite par le passage du véhicule lui -:nme; de c fait il est autonome et ne nécessite aucun raccordement à une source d énergie extérieure. Traditionnellement, la manoeuvre d' une porte de garage est une opération ennuyeuse, car elle nécessite, par exemple pour entrer: - d' arréter le véhicule - d' en descendre - d' ouvrir la porte - de remonter dans le véhicule - de le remettre en marche pour lui faire franchir quelques mètres - d' en redescendre - de refermer la porte. Le même nombre de manoeuvres est nécessaire pour sortir du garage. De ce fait, de nombreux dispositifs ont été employés pour rendre les manoeuvres automatiques; il a habituellement été fait usage de 1' électricité, soit directement par le réseau, soit par 1' intermédiaire d' une batterie, soit pour faire fonctionner un compresseur d' air. Ces dispositifs offrent des tentations de jeux pour les enfants, et des accidents allant jusqu' à 1' amputation de doigts sont à déplorer. On leur a souvent adjoint des systèmes de télécommande, par rayons infra- rouges, ultra- sons ou autres, dont l'émet- teur est en principe à la disposition exclusive du conducteur du véhicule; cela n' est pas toujours possible. De plus, la grande distance depuis laquelle peut s' effectuer la manoeuvre ne permet pas toujours d' avoir une vision complète des dangers qu' elle peut présenter. Ces dispositifs comportent des organes couteux: motoréducteurs, vérins à vis, etc... Ils consomment tous de 1' énergie, si faible soitelle, et sont tributaires des aléas de sa distribution. Le dispositif selon 1' invention permet de remédier à tous ces inconvénients: 1' énergie est fournie par le cassage du véhicule, à 1' exclusion de toute autre force sauf musculaire; elle est emmagasinée sous forme de pres sion pneumatique, et restituée immédiatement après, sur commande du conducteur; cette dernière pouvant s' e.fec- tuer sans qu' il ait à descendre du véhicule, mais en étant suffisamment près pour qu 'il puisse surveiller la manoeuvre. Il est toutefois-possible d' ajouter, même après coup, 1' un des nombreux dispositifs de télécommande connus. Par ailleurs, le principe est applicable à tous les types de portes existants; enfin, celles- ci peuvent être équipées de tous les accessoires habituels: portillon, serrures diverses, etc... Les prIncipes utilisés sont: -compression péristaltique pour produire 1' énergie; en 1' occurence, le véhicule, en roulant sur un tuyau souple, refoule le fluide qu' il contient; -accumulation de cette énergie dans un réservoir; -libration de 1' énergie par un distributeur; -détente anti- péristaltique dans un autre tuyau souple écrasé par des galets solidaires de la porte ou de son mécanisme de commande, suivant le cas. La planche 1 montre, en perspective, une installation type complète, en 1' occurence avec une porte du type "coulissant" (à déplacement latéral.) La commande s' effectue par manoeuvre manuelle du distributeur. Dans un but de clarté du dessin, les murs du garage, la porte et le véhicule sont supposés transparents. La planche 2 est le schéma hydraulique correspondant. Il a été établi en utilisant les symboles normalisés de 1' Office International de Standardisation (ISO) sauf en ce qui concerne les tuyaux principaux, là aussi dans un souci de clarté. Des modifications mineures suffiraient à le rendre azote à reçevoir une tlcoande, des condar- nations à serrure, ou valable pour un autre type de porte. La planche 3 montre deux sections significatives des tuyaux souples, moteur et récepteur, et de leur environnement. La planche 4 représente un principe de verrou auto- matique, sur lequel on reviendra plus loin, et un principe d' ouverture automatique du portillon. La planche 5 montre le principe de 1' application à différents types de portes. Les mêmes notations ont été utilisées pour toutes les planches. Les tuyaux souples T 11 et T 21 sont-installés au sol, le premier à 1' extérieur du garage, le deuxième à 1' intérieur, de manière qu' une roue au moins du véhicule roule dessus sur toute leur longueur. A titre indicatif, le principe péristaltique mis en jeu ici est largement utilisé, par exemple, pour des pompes de laboratoire quand on ne désire aucun contact du fluide avec un corps solide, liquide ou gazeux autre que celui du tuyau; de nombreux matériaux synthétiques sont utilisables. Par ailleur, des tuyaux en néoprène sont utilisés sur les routes pour compter les passages de milliers de véhicules, ainsi que dans les stations services pour signaler leur présence; les tuyaux dits pompier, en toile imprégnée, peuvent aussi être mis à plat et supporter le passage de véhicules. enfin on trouve des tuyaux d' arrosage qui peuvent être aplatis sans dommage, à condition que les pressions qu 'ils subissent ne soient pas trop élevées; ici, la pression spécifique provoquée par la masse du véhicule est par principe celle de la pression de gonflage des pneumatiques, à la raideur de ces derniers près, soit 1,5 à 2 kg/cm2 dans la majorité des cas; pression très faible, que 1' on augmentera un peu en réduisant la largeur du tuyau. La qualité essentielle demandée à ce dernier sera de conserver sa souplesse malgré l' agression des rayons ultraviolets du soleil, de 1' ozone de 1' air, et du gel. Ces tuyaux sont reliés, via des clapets anti- retour C, C1 et 52 à un accumulateur A. Celui- ci est un réservoir pouvant être mis sous pression. Des distributeurs D1 et D2 permettent de libérer le fluide sous pression de 1' accumulateur A vers le tuyau T 31. Celui- ci est un tuyau souple de même nature que T il et T 21. Dans le cas de porte coulissante, le tuyau T 31 est écrasé par des galets G solidaires de la porte. Selon un mode de réalisation préférentiel, 1' ensemble de 1' installation est rempli sous une pression nulle ou très faible d' un mélange eau + glycol (anti- gel). Ce liquide est mois couteux, moins dangereux, moins polluant et plus facilement remplaçable que les huiles hydrauliques habituellement employées; les performances très faibles demandées au système (pression, vitesse, fréquence) permettent cette utilisation. L' un des problèmes d' utilisation du dispositif pourrait être 1' adresse nécessaire pour rouler sur un tuyau peu large; pour s' en affranchir, selon un mode de réalisation préférentiel, on a utilisé ici un principe existant, et qui ne fait donc pas 1' objet de revendication de la présente invention: des tuyaux T 13 et T 23, sont disposés à quelques centirsètres du sol, parallèlement à T 11 et T 21. Si T 13 et T 23 sont.libres de tourner sur eux- mimes, ils sont quasiment infranchissables par une automobile dont le déplacement forme un angle très petit par rapport à eux; dans la pressente invention, on a utilisé comme axes de rotation les tuyaux T 12 et T 22, qui pour les besoins de la cause sont plus gros et plus épais qu' il n' eut été normalement nécessaire. Selon un mode de réalisation préférentiel, des pièces de raccordement assurent la fixation, à leurs extrémités, des tuyaux T 11, T 12, T 13, T 21, T 22 et T 23, ainsi que leurs connexions hydrauliques. Ces pièces sont semi- enterrées pour ne pas géner le déplacement du véhicule. Les tuyaux T 11 et T 21 sont posés sur des plaques lisses, afin de ne pas être "blessés"; ces plaques forment les couvercles de caniveaux qui protègent les autres tuyaux de circulation du fluide. Selon un mode de réalisation préférentiel, un distributeur D 1 est prévu à 1' extérieur du garage, protégé par une borne; celle- ci est disposée de telle manière que le conducteur puisse manoeuvrer le distributeur depuis son siège, après avoir baissé sa glace, sans descendre de son véhicule, alors que celui- ci est arrété près de la porte. Selon un mode de réalisation préférentiel, le distributeur est du type " à clapets", plus étanche, plus petit et moins couteux que les distributeurs " à tiroir". Les pertes de charge hydrauliques inhérentes à ce genre de distributeur ne sont pas génantes dans la mesure où une manoeuvre de la porte trop rapide provoquait des chocs. Vus les faibles pressions et débits mis en jeu, il est prévu une manoeuvre manuelle directe du distributeur; il est tout à fait possible d' installer un distributeur à commande électrique par solénoïde, même après mise en place, par exemple dans le cas où 1' on désire adopter une télécommande; on peut aussi prévoir une condamnation par serrure de ce distributeur. Si on adopte une télécommande, le distributeur D 1 peut être supprimé, le distributeur D 2, commandé alors électriquement, assurant les mimes fonctions. Ce dernier est installé ddans une deuxième borne, à lt intérieur du garage. île renferme, outre le distributeur, les clapets anti- retour C, r 1 et C 2, et 1' accumulateur A. Selon un mode de réalisation préférentiel, celuici est du type " à vessie ": le fluide à pressuriser est enfermé dans une vessie souple; entre celle- ci et la paroi extérieure, étanche, de 1' air ou un gaz neutre est mis sous pression par le gonflement de la vessie. D' autres types d' accumulateurs ( à piston, etc...) sont utilisables. La borne intérieure renferme aussi des appareils qui sans intervenir dans le fonctionnement, le rendent plus pratique: - un manomètre mesure la pression du fluide, par exemple aprés écrasement du tuyau T 11. - une pompe simplifiée P permet d' augmenter cette pression si des micro- fuites avaient permis une perte de fluide; cette même pompe facilite des ajouts périodiques. - un clapet anti- retour C 3 permet d' ouvrir la pompe, pour ces ajouts, sans que le fluide soit refoulé à 1' air libre par une pression résiduelle. Selon un mode de réalisation préférentiel, le tuyau T 31 est contenu dans un profilé spécifique i, remplaçant le rail traditonnel des portes coulissantes. Ce profilé contient le tuyau tout au long de ses déformations de la forme circulaire à la forme oblongue. Des pièces de raccordement, aux extrémités du profilé, permettent la fixation et le branchement des tuyaux de retour T 32 et T 33. Des pattes spécifiques fixent R, T 32 et T 33 au nur; ainsi, les deux tuyaux participent à la résistance à la flexion du profilé. Fonctionnement: Le conducteur désirant entrer dans le garage roule avec son véhicule sur le tuyau T 11, en maintenant une roue avant légèrement applique sur le tube T 13,. et s' arréte au ras de la porte; ce faisant, le fluide contenu dans T 11 est refoulé, mais ne peut s' échapper par D 1 et D 2, fermés; il peut passer dans les tuyaux T 21 et T 22, puis à travers ç 2, ou bien à travers C 1, dans A, qu' il gonfle. La position du véhicule est alors telle que la première roue a entièrement parcouru T 11, que la deuxième roue du mdme coté n' est pas encore dessus, et que le conducteur peut atteindre l' organe de manoeuvre marqué "O" du distributeur D1: bouton- poussoir, levier, etc.. Il libère alors la pression contenue dans l' accumulateur A, pression qui entre par le tube T32 dans le tuyau souple T31; le gonflement qui s' ensuit provoque le roulement des galets de la porte, qui s' ouvre; le fluide se trouvant déja dans le tuyau T31 est refoulé, sans pression, dans le tube T33, à travers Dl, et dans T11. Le conducteur relache la commande, qui n' est pas du type "maintenue", mais du type ll rappel par ressort'1, et peut alors entrer dans le garage. Le véhicule roule sur le tuyau T21, toujours avec une roue en léger appui contre le tube T23: le fluide est refoulé du tuyau T21, identique au tuyau ^11, et en passant par T22 regonfle 1' accumulateur X de la même manière que précédemment. Le conducteur actionne alors 1' organe "f" du distributeur D2 et ainsi ferme la porte; en mê.me temps, le fluide injecté dans T31 lors de la manoeuvre d' ouverture est refoulé à travers D2 et regarnit T21. Il est à remarquer que les volumes engendrés par chacun des tuyaux T11 et T21 sont supérieurs à celui du volume du tuyau T32, de telle sorte que 1' excés de pression sera sffisant pour permettre une nouvelle mnoeuvre d 'ouverture de la porte, et le cycle pourra recommencer en sens inverse. Par contre, il est possible de conçevoir le système pour qu' il n' y ait jamais de surpression dangereuse, si par exemple le véhicule manoeuvrait plusieurs fois sur T11 sans ouvrir la porte: le tuyau serait alors complètement aplati, aucun fluide ne venant le regarnir. Si au contraire un incident se produisait tbloquåge d' un clapet anti- retour par exemple) tel que la pression dans Tii ou t21 dépassait la pression spécifique de gonflage du pneumatique, celui- ci roulerait sur le tuyau déja gonflé sans provoquer son écrasement. Les divers organes et tuyau teries hydrauliques selon 1' invention sont des fournitures standard du cor.merce, et une pression de 80 kg/ cm2 par exemple correspond à du matériel de bas de gamme. enfin, la pression résiduelle dans 1' accumulateur est suffisante pour permettre une dernière manoeuvre avec un pneu complètement à plat. Cn trouvera ci- aprés quelques calculs de base de 1' installation. Les chiffres cités ici n' ont d' ailleurs de valeur qu' en ce sens, et sont largement sujets à variations. i- ::asse du véhicule: 1 000 kg. Criconsidlèrera cette masse également répartie, soit 250 kg par roue. 2- Empattement du véhicule: 2,4 m. (Petite voiture.) 3- Longueur de chaque tuyau T11 et T21: 2,2 m. (Ainsi, lorsque le véhicule s' arrête, une roue au moins a parcouru toute la longueur du tuyau, et la suivante n' est pas encore dessus; ce qui autorise le re- remplissage du tuyau.) 4- Diamètre de chaque tuyau T11 et T21: 5C mm. 5- Section des tuyaux T11 et T21: (50:2)x(50:2)x3,14= 1 963 mm2= 19,6 cm2. 6- Volume de chaque tuyau T11 et T21: 220x19,6= 4 312 cm3= 4,3 dm3. 7- Périmètre de chaque tuyau T11 et T21: 50x3,14= 157 mm= 15,7 cm. 8- Largeur aplatie de chaque tuyau Tii et T21: 15,7:2= 7,8 cm environ. 9- Course de la porte= longueur de tuyau T31 à rem- plir pour chaque manoeuvre: 3 m= 300 cm. 10- Diamètre du tuyau T3i: 20 == 2 cm. 11- Section du tuyau T31: (2:2)x(2:2)x3,14= 3,14 cm2. 12- Volume du tuyau T31 à remplir pour chaque ma noeuvre: 300x3,14= 0,942 cm3. 13- Force pour déplacer a porte: 5 kb maximum. (Sans inertie, mesurée expérimen- talement.) 14- Pression minimale dans le tuyau T31 pour dépla cer la porte: P1 = 5:3,14 = 1,6 Kg/cm2 environ. 15- Pression initiale de gonflage de 1' accumulateur: PO. On prend généralement PO = C,9P1, soit: PO = 0,9 x 1,6 = 1,44 Kg/cm2. 16- Pression maximale de charge de l' accumulateur: P2 = pression attendue dans les tuyaux T11 et T21 = 3Kg/cm2. 16- Volume restant en fin de restitution: V1 = volume sous la pression P1. Comme on 1' a vu précédemment, il doit rester dans 1' accumu lateur un volume sous pression suffisant pour permettre une dernière manoeuvre. Ce volume est donc le volume généré par 1' écrasement d' un tuyau T11 ou T21, moins deux volumes au tuyau T31, soit: 4,3 - (0,942 x 2) = 2,4 dm3. 17- Différencie des volumes: #V = 0,942 x 2 = 1,88 dm3. 18- Volume restant dans 1' accumulateur sous la pres sion P2: V2 = volume d' un des tuyaux T11 ou T21 = 4,3dm3. (Calculé en 6.) 19- Température minimale de fcnctionnement: Nous considèrerons -20 C, soit: T1 = (-20) + 273 = 2530 K. 20- Température maximale de fonctionnement: Nous considérerons +50 C, soit: T2 = 50 + 273 = 3230 IS. 21- Constante des gaz parfaits: #=1,4. Cn peut considérer que d' un point de vue thermodynamique, le cycle est rapide, et que la transformation du système gazeux est adiabatique; la loi de Mariotte: P x V = Cte est corrigée en relation de Poisson: P xV= = Cte. 22- Volume nominal de 1' accumulateur: P1 #V x&alpha; T2 VO = x x PO (&alpha; - 1) T1 Avec: &alpha; (P2)V = (3)### = 1,566. Donc: P1 1,6 PC = 1,6 x 1,88 x 1,566 x 323 = 1,111 x 2L 44 x 1,276 1,44 (1,566 - 1) 253 0,566 =1,1;1 x 5,201 x 1,276 = 7,373 dm3. Différents tytes de portes Les hypothèses de calcul qui précèdent correspondent à une porte coulissante de trois mètres de largeur; d' autres types de portes, ainsi que d' autres dimensions, nécessitent ll adoption d' autres chiffres, sans que la conduite du calcul soit différente; par exemple: -Figure 6. Porte à double battant; chacun est muni d' un galet G. Le rail P. et le tuyau T31 sont doubles, et cintrés en arc de cercle. -Figure 7. ideau ou grille métallique. Les galets G sont montés en bout de bras, solidaires de 1' axe d' un tambour sur lequel s' enroule le rideau ou la grille. -Figure 8. Porte basculante (à déplacement vertical). Les rails IR et le tuyau T31 sont de préférence doubles, et cintrés dans un plan vertical. On peut aussi appliquer le principe à un portail coulissant, le tuyau T31 étant alors au sol, perpendiculaire aux tuyaux Tii et T21; les possibilités d' adaptation paraissent illimitées. Les portes, portails, grilles, etc, fonctionnant selon le principe de l' invention peuvent reçevoir les équipements habituels, tels que condamnation par serrure à clef, portillon de sécurité, etc. Figure 5, on a représenté, vu de 1' intérieur du garage, un principe de verrouillage d' une porte principale coulissante et de son portillon de sécurité spécifiques à 1' invention. Le dernier panneau articulé de la porte est remplacé par un cadre 1, fermé par un portillon 2. Le premier galet G à subir 1' action de la pression lors de 1' ouverture est monté non pas rigidement sur le cadre 1, nais coulissant verticalement avec la tige 3 sur laquelle il est monté. A 1' autre extrémité, cette tige porte un pène. 4. L' ensemble est rappelé vers le bas, en plus de son poids propre, par un ressort 5. Un levier 6, monté sur un axe 7 traversant le portillon 2, permet, en une seule nanoeuvre, de dégager le pène.4 en soulevant la tige 3, et de libérer une gache 8 de verrouillage du portillon. Le levier 6 trouve son homologue 9 à- 1' extérieur, non visible sur le dessin, monté sur le même axe 7. Le levier 8 peut être condamné par une serrure à clef depuis 1' extérieur, déverrouillable de 1' intérieur. De ceci il ressort que: - une tentative de faire coulisser la porte depuis 1' extérieur, en 1' absence de commande, restera infructueuse, puisqu' elle est immobilisée par le pène 4. - On ne pourra pas non plus manoeuvre le levier 9, tant qu' il est condamné par la serrure. - Par contre, la veine fluide entrant dans le tuyau T31 après une commande d' ouverture automatique le fera gonfler, ce qui soulèvera le galet G, le ressort 5 étant trop faible pour s' y opposer, et dégagera le pêne 4. La porte pourra coulisser librement. - n libérant le levier 9 grace à la clef, il sera possible d' ouvrir le portillon et de pousser la porte à la main, en cas, par exemple, de défaillance du système automatique. -Pnfin, une personne enfermée dans le garage pourra s' en libérer en cas d' impossibilité de faire fonctionner le système automatique, en manoeuvrant le levier 6, après 1' avoir éventuellement déverrouillé. Lors du mouvement de fermeture, le fluide restant dans le tuyau T31, devant le. galet G, sera suffisamment freiné dans les tuyaux pour que le galet reste soulevé; si nécessaire, il sera cependant possible d' ajouter dans le circuit hydraulique, une restriction unidirectionnelle à cette fin. Le dispositif selon 1' invention est destiné ouvrir et fermer, de manière automatique, les ouvertures de bat- ments destinées à titre franchies par des véhicules. REVENDICATIONS Dispositif d' actionnement de portes , portails,battantn,etc..., franchies par un véhicule,applicable notamment aux portes de garages, aux portes d' ateliers,aux portails d' accus à une propriété, caractérisé en ce que l'énergie motrice d' actionnement est procurée par 1' écrasement d' un tuyau souple T11 ou T21 renfermant un fluide, cet crasement Entant provoquE par le passage d'au moins une roue d'un véhicule franchissant ltouverture et nécessitant la manoeuvre de la porte, ou du portail, ou du battant. 2-.Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le fluide sous pression est stocké dans un réservoir accumulateur A. 3- Dispositif selon les revendications 1 et 2, caractérise en ce que le fluide sous pression peut astre libéré par la manoeuvre d'un ou de plusieurs distributeurs D1,D2... 4- Dispositif selon 1' une quelconque des reventicatsons prece- dentes, caracterise en ce que le fluide stocké sous pression est utilisé pour provoquer la manoeuvre de la porte,ou du portail, ou du battant, etc... par déformation anti-péristaltique d' un tuyau souple T31 écasé par des galets G, ceux-ci étant suivant le type de porte soit directement solidaires de celle-ci, soit faisant partie d' un mécanisme d'ac tionnement.