Brevet FR2671820A1 — publié le 19920724

L'invention concerne un lanterneau du type comprenant un dormant, un ouvrant monté basculant sur un côté du dormant, un mécanisme d'ouverture ayant sa propre énergie motrice, des moyens de manoeuvre de l'ouvrant, et des moyens de verrouillage de l'ouvrant en position fermée. Les lanterneaux de ce type sont destinés, par exemple, au désenfumage, à la ventilation et/ou à l'é- clairement et sont posés, en général, sur des toitures terrasses. Pour ouvrir un lanterneau, il est connu d'utili- ser des mécanismes d'ouverture à ressort métallique hélicoïdal ou à ressort oléopneumatique ayant leur propre énergie motrice Dès que les moyens de verrouillage et de fermeture de l'ouvrant sont désactivés, l'énergie motrice du mécanisme d'ouverture se libère et assure l'ouverture de l'ouvrant. Un ressort métallique hélicoïdal de traction constitue une réserve d'énergie permettant d'ouvrir l'ouvrant du lanterneau Cependant, pour tenir compte des surcharges qui se déposent éventuellement sur l'ouvrant, par exemple de la neige, ainsi que de la force du vent qui peut s'opposer éventuellement à l'ouverture de l'ouvrant, il convient d'utiliser des ressorts mécaniques de dimension suffisante pour fournir-la force nécessaire à l'ouverture de l'ouvrant. Le ressort métallique, qui est tendu lorsque l'ouvrant est en position fermée, libère son énergie d'ouverture de façon relativement brutale L'angle d'ou- verture de l'ouvrant étant limité, en général, par une butée mécanique, il se produit un choc contre cette butée - Par ailleurs, une fois son énergie libérée au cours de l'ouverture de l'ouvrant, le ressort métallique ne peut pas s'opposer à la fermeture de l'ouvrant provo- quée, par exemple, par la poussée du vent. D'autre part, il existe dans le commerce des ressorts oléopneumatiques dont on charge l'énergie en comprimant la tige Lorsque la tige est libérée, l'exten- sion du ressort oléopneumatique fournit une force qui est amortie en fin de course de la tige. Ainsi, le ressort oléopneumatique constitue un réserve d'énergie permettant d'ouvrir l'ouvrant de telle manière que le mouvement d'ouverture s'amortisse en fin d'ouverture Lorsque l'ouverture maximale de l'ouvrant est limitée par une butée, on réduit ainsi notablement le choc contre la butée Par ailleurs, le ressort oléopneu- matique peut lui-même constituer un compas de limitation d'ouverture lorsqu'il est en position d'extension maxima- le, tout en maintenant en permanence une force qui s'oppose à la fermeture de l'ouvrant. Cependant, il n'est en pratique pas possible sous un encombrement raisonnable d'obtenir l'ouverture souhai- tée de l'ouvrant par l'utilisation d'un unique ressort oléopneumatique. L'invention a pour but de fournir un lanterneau dont le mécanisme d'ouverture assure, sous un encombre- ment réduit, un large mouvement d'ouverture convenable- ment amorti. A cet effet, l'invention a pour objet un lanter- neau du type précité, caractérisé en ce que le mécanisme d'ouverture comporte un ressort oléopneumatique dont une première extrémité est articulée sur le dormant et dont la seconde extrémité est articulée sur l'ouvrant, et un ressort métallique hélicoïdal *de traction dont une première extrémité est reliée au dormant et dont la seconde extrémité est reliée à l'ouvrant par l'intermé- diaire d'un dispositif de transmission agencé de manière que la tension du ressort métallique favorise l'ouverture de l'ouvrant jusqu'à une position prédéterminée de cet ouvrant et s'oppose à l'ouverture de L'ouvrant au-delà de cette position. Selon d'autres caractéristiques de l'invention l'extension du ressort oléopneumatique permet une ouverture de l'ouvrant jusqu'à un angle égal ou supérieur à 110 par rapport à sa position fermée; le dispositif de transmission comprend une tringlerie en saillie sur la face interne de l'ouvrant et contenue dans la hauteur du dormant en position fermée de l'ouvrant; la tringlerie comprend un bras fixé sur l'ou- vrant et faisant saillie perpendiculairement à la face interne de l'ouvrant et un avant-bras articulé sur le bras de manière qu'il ne puisse se plier que dans le sens opposé au sens d'ouverture de l'ouvrant; en position d'ouverture maximale de l'ouvrant, le ressort oléopneumatique exerce sur l'ouvrant dans le sens de l'ouverture une force supérieure aux forces pouvant s'exercer en sens inverse sur l'ouvrant; le lanterneau comprend un deuxième mécanisme d'ouverture identique au premier, les deux mécanismes étant disposés de façon symétrique sur les deux côtés du dormant adjacents au côté autour duquel bascule l'ou- vrant; les moyens de manoeuvre comprennent un vérin à fluide, notamment à double effet, monté entre le dormant et l'ouvrant; le vérin comprend des moyens d'autoverrouillage en positions d'extension maximale et de retrait complet; les moyens de manoeuvre comprennent un treuil relié à l'ouvrant, ce treuil permettant d'effectuer sa fermeture manuelle à distance et de reconstituer les réserves d'énergie motrice du mécanisme d'ouverture; le ressort oléopneumatique, en position d'ex- tension maximale, forme compas de limitation de l'ouver- ture de l'ouvrant. Un exemple de réalisation de l'invention va être décrit plus en détail ci-dessous en se référant aux dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 est une vue de dessus schématique d'un lanterneau selon l'invention; la figure 2 est une vue en coupe selon la ligne II-II de la figure 1; la figure 3 est une vue en coupe selon la ligne III-III de la figure 1; la figure 4 est une vue de face d'une tringle- rie du mécanisme d'ouverture du lanterneau; la figure 5 est une vue en coupe selon la ligne V-V de la figure 4; les figures 6, 7 et 8 sont des vues schémati- ques en coupe longitudinale d'un ressort oléopneumatique dans différentes positions d'extension; la figure 9 est une vue de détail du lanterneau montrant les moyens de verrouillage en position fermée de l'ouvrant; la figure 10 est une vue en coupe selon la ligne X- X de la figure 9 montrant la position des moyens de verrouillage juste avant la fermeture du lanterneau; la figure 11 est une vue en coupe selon la ligne XI-XI de la figure 9; les figures 12 à 14 sont des vues schématiques du mécanisme d'ouverture de l'ouvrant du lanterneau dans différentes positions d'ouverture de l'ouvrant. On voit aux figures 1 et 2 un lanterneau compre- nant essentiellement un dormant 20 de forme rectangulaire fixé sur un plan de pose 21, par exemple un toit terras- se, un ouvrant 22, deux mécanismes d'ouverture 24, 26 et des moyens de manoeuvre de l'ouvrant 28. Pour la commodité de la description, on supposera le plan de pose 21 horizontal. On décrira tout d'abord le lanterneau dans la position fermée de l'ouvrant illustrée aux figures 1 et 2. L'ouvrant comporte un cadre mobile 30 sur lequel est monté un dôme 32 à double paroi 34 et 36 Un côté 31 du cadre mobile 30 est monté basculant sur un côté 33 du dormant 20 autour d'un axe 38 représenté schématiquement par une croix sur la figure 2 et matérialisé par deux charnières 41 et 43 représentées à la figure 1. Dans l'exemple représenté, les côtés 31 et 33 sont situés à gauche sur les figures 1 et 2. Les mécanismes d'ouvertures 24, 26 sont disposés symétriquement sur les deux côtés 40, 42 du dormant 20 adjacents au côté 33 et sur les côtés correspondants 44, 46 du cadre mobile 30; ils comportent chacun un ressort oléopneumatique 48 et un ressort métallique hélicoïdal de traction 50, situés dans deux plans verticaux parallèles et voisins, le plan du ressort oléopneumatique étant le plus à l'extérieur. Le ressort oléopneumatique 48 est un vérin oléop- neumatique fonctionnant sans alimentation de fluide et comprenant un corps 52 et une tige 54 Sa structure et son fonctionnement seront décrits plus en détail dans la suite. L'extrémité libre 56 de la tige 54 est articulée sur le dormant 20, à peu près à mi-longueur du côté 40, 42 (ou, pour certaines dimensions de lanterneau, à droite de ce point), et l'extrémité libre 58 du corps 52 est articulée sur le côté 44, 46 du cadre mobile 30, à une petite distance dl du côté 31 du dormant. Le ressort métallique 50 a une première extrémité reliée au dormant 20 à peu près à mi-longueur du côté 40, 42 (ou, pour certaines dimensions de lanterneau, à droite de ce point), et une seconde extrémité 62 reliée au cadre mobile 30 par l'intermédiaire d'un dispositif de transmission 64. Le dispositif de transmission 64 comporte une tringlerie 66 en saillie sur la face interne de l'ouvrant 22 et une biellette 67 qui relie la seconde extrémité du ressort métallique 50 à l'extrémité libre de la tringle- rie 66. La tringlerie 66 comprend un bras 68 fixé sur l'ouvrant au voisinage du côté 33 du dormant, à une distance d 2 de celui-ci petite, et faisant saillie vers le bas sur la face interne de cet ouvrant, et un avant- bras 70 articulé sur le bras 68. Les figures 4 et 5 montrent un exemple de réali- sation de la tringlerie 66 du dispositif de transmission 64. Le bras 68 est de section sensiblement rectangu- laire, avec une extrémité inférieure arrondie Il est fixé par son extrémité supérieure au cadre mobile 30 par l'intermédiaire d'un support tubulaire 74. L'avant-bras 70 a une section en U formant une gorge 75 à l'intérieur de laquelle s'emboîte la partie inférieure du bras 68. L'avant-bras comporte à un niveau intermédiaire des orifices 76 et 78, alignés avec un orifice 80 du bras percé à proximité de son extrémité libre, de manière à recevoir un axe de pivotement de l'avant-bras sur le bras, non représenté sur les figures. Du fait de l'orientation vers la gauche de l'ouverture de la gorge 75, opposée au sens de traction du ressort métallique 50, l'avant-bras ne peut pivoter autour'du bras que dans le sens de la flèche f indiquée sur la figure 4. En position fermée de l'ouvrant, le bras 68 et l'avant-bras 70 sont sensiblement verticaux, le ressort oléopneumatique 48 est sensiblement horizontal, et le ressort métallique 50 est incliné L'agencement de la tringlerie et des deux ressorts o léopneumatique et métallique est tel que le mécanisme d'ouverture 24, 26 ne dépasse pas au-dessous du dormant. Le ressort oléopneumatique 48 est un organe disponible dans le commerce Les figures 6, 7 et 8 illustrent schématiquement sa structure et son fonction- nement. A l'intérieur du corps 52 du vérin, un piston 84 solidaire de la tige 54 se déplace dans un milieu fluide comprenant du gaz sous-pression 86 et un liquide 88 Un orifice calibré 90 traverse le piston 84 de manière à permettre un écoulement à débit limité de fluide d'un côté à l'autre du piston. La pression différentielle qui s'exerce sur les faces opposées du piston 84 tend constamment à mettre le vérin en extension Pendant cette extension, le piston se déplace dans le gaz 86 puis, en fin de course, dans le liquide 88 Ce dernier amortit notablement la fin du déplacement du piston et donc le mouvement de sortie de la tige 54, le reste du mouvement s'effectuant à vitesse limitée. Les moyens de manoeuvre 28 comportent un vérin pneumatique 94 à double effet, représenté de façon schématique aux figures 1 et 3, comprenant une tige 96 et un corps 98 La tige du vérin pneumatique 94 s'autover- rouille en position d'extension maximale et en position de retrait maximal. L'extrémité libre 100 de la tige 96 est articulée sur une entretoise 102 disposée sensiblement dans le plan longitudinal médian du lanterneau et reliant le côté 31 du cadre mobile 30 à son côté opposé 103 L'articulation de l'extrémité libre 100 est adjacente au côté 103. L'extrémité libre 104 du corps 98 est reliée d'une part à l'entretoise 102 à proximité du côté 31 du cadre mobile, par l'intermédiaire d'une première bielle , et, d'autre part, à la base du côté 33 du dormant, par l'intermédiaire d'une seconde bielle 106. Les bielles 105, 106 et le vérin pneumatique 94 sont disposés sensiblement dans le plan longitudinal médian du lanterneau, sous l'entretoise 102 du cadre mobile 30, et sont compris dans la hauteur du dormant lorsque l'ouvrant est en position fermée La bielle 106 se trouve alors à peu près dans le prolongement du vérin 94. Les figures 9 à 11 montrent un exemple de réali- sation de moyens de verrouillage du lanterneau. L'extrémité libre 100 de la tige du vérin pneuma- tique comporte un organe de verrouillage 108 qui coopère avec un corps de verrou 110 monté sur le côté 111 du dormant opposé à l'axe de basculement 38 de l'ouvrant. L'entretoise 102 a une section transversale en forme de U renversé Deux lumières oblongues horizontales 112, 114 sont ménagées symétriquement dans les ailes de l'entretoise 102 à proximité du corps de verrou 110. L'organe de verrouillage 108 comporte une tige horizontale 116 montée par son milieu dans une bague 118 solidaire de l'extrémité 100 de la tige du vérin pneuma- tique et coulissant par ses extrémités 119, 120 dans les deux lumières 112, 114 de l'entretoise 102, formant guide. Le corps de verrou 110 comprend deux mâchoires 121, 122, articulées sur le côté 111 du dormant, sollici- tées élastiquement l'une vers l'autre par n ressort 124. A la fin de la fermeture de l'ouvrant, les deux extrémités 119, 120 de la tige 116, qui font saillie de part et d'autre des bords latéraux de l'entretoise 102, par les lumières 112, 114, agissent sur des rampes de cames 126, 128 des deux mâchoires du corps de verrou pour les écarter l'une de l'autre, puis s'encliquettent en position fermée de l'ouvrant, dans deux encoches 130, 132 ménagées respectivement dans le côté droit des mâchoires 121, 122. Les deux mécanismes d'ouverture 24, 26 fournis- sent principalement une énergie motrice nécessaire pour ouvrir l'ouvrant depuis sa position fermée jusqu'à une position maximale d'ouverture, en l'absence de surchar- ges. Les moyens de manoeuvre 28 assurent le verrouil- lage et le déverrouillage de l'ouvrant et fournissent principalement l'énergie motrice nécessaire à la ferme- ture de l'ouvrant et, de façon secondaire, une énergie motrice auxiliaire, s'ajoutant à celle des deux mécanis- mes d'ouverture, pour permettre l'ouverture en cas de surcharges sur l'ouvrant, dues par exemple à un dépôt de neige, pouvant atteindre 25 kg/m 2, et à la force du vent s'opposant à l'ouverture de l'ouvrant, soufflant à une vitesse pouvant atteindre 10 m/s. Les mécanismes d'ouverture et les moyens de manoeuvre sont disposés de manière à ouvrir l'ouvrant d'un angle supérieur à 1100 par rapport à sa position fermée, par exemple de 1350 La hauteur du dormant est par exemple 300 mm. Le fonctionnement du lanterneau est décrit ci- dessous. En position fermée du lanterneau, l'ouvrant 22 est verrouillé, le vérin pneumatique 94 n'est pas alimen- té, et la tige 96 du vérin, en position de retrait maximal, est autoverrouillée. En alimentant le vérin pneumatique, du côté de l'extrémité libre du corps de vérin, par un fluide sous pression, par exemple de l'air ou du gaz carbonique, on provoque le déplacement vers la droite de l'organe de verrouillage 108, solidaire de l'extrémité 100 de la tige, qui est guidé par les lumières 112, 114 de l'entre- toise 102. L'organe de verrouillage 108, dont la course est limitée par la longueur des lumières 112, 114, sort des encoches 130, 132 du corps du verrou 110 L'ouvrant est alors déverrouillé, et les deux mécanismes d'ouverture 24, 26 libèrent leur énergie motrice pour ouvrir l'ou- vrant, assistés par le vérin 94. La figure 3 montre le déplacement du vérin pneumatique entre la position initiale fermée et la position finale ouverte. Les figures 12 à 14 montrent les déplacements des différents éléments d'un des deux mécanismes d'ouverture du lanterneau, au cours de l'ouverture de l'ouvrant. Entre la position initiale fermée et une position à peu près verticale de l'ouvrant (figure 12), le bras 68 et l'avant-bras 70 sont bloqués entre eux et transmettent la force de traction fournie par le ressort métallique 50 à l'ouvrant, dont on voit le cadre mobile 30 sur les figures 11 à 14, qui bascule autour de l'axe 38. Simultanément, le ressort oléopneumatique 48 exerce également une force d'ouverture sur le cadre mobile 30, conjointement au ressort métallique 50, résul- tant du déplacement de son piston interne 84 dans le gaz 86. A l'équilibre instable de l'ouvrant, qui corres- pond dans ce cas à sa position à peu près verticale, le ressort métallique 50, le bras 68 et l'avant-bras 70 sont alignés; le piston 84 du ressort oléopneumatique entame sa course dans le liquide 88. Entre la position d'équilibre instable et la position d'ouverture maximale de l'ouvrant, laquelle est limitée par l'extension maximale du ressort oléopneumati- que 48 formant compas, le ressort métallique 50 s'oppose il à l'ouverture de l'ouvrant et l'avant-bras 70 pivote autour de l'extrémité libre du bras 68 de manière à réduire l'effet de levier de la tringlerie 66 (figure 13). En même temps, le ressort oléopneumatique 48 continue d'exercer une force d'ouverture sur le cadre mobile 30 de l'ouvrant tout en assurant un mouvement d'ouverture très amorti résultant du déplacement du piston 84 dans le liquide 88. En position d'ouverture maximale de l'ouvrant (figure 14), la tige 96 du vérin pneumatique 94 s'auto- verrouille en position d'extension maximale, et l'alimen- tation en fluide sous pression est arrêtée La bielle 105 a alors une position à peu près horizontale, et la bielle 106 une position presque verticale, comme indiqué en traits mixtes à la figure 3. Par ailleurs, le ressort oléopneumatique 48, en extension presque maximale, maintient une force dans le sens de l'ouverture s'opposant aux forces pouvant s'exer- cer dans le sens de la fermeture de l'ouvrant comme la force de traction du ressort métallique 50 ou la force du vent. La fermeture de l'ouvrant est obtenue en alimen- tant le côté tige du corps du vérin pneumatique 94 en fluide sous pression de manière à déverrouiller la tige 96 et à provoquer son retrait. Le retrait de la tige 96 du vérin pneumatique 94 ramène l'ouvrant vers sa position fermée en reconstituant l'énergie motrice des deux mécanismes d'ouverture En fin de fermeture, comme décrit plus haut, l'organe de ver- rouillage 108, sous l'effet du mouvement de fermeture de l'ouvrant, écarte les mâchoires 121, 122 du corps de verrou 110 dans un premier temps, puis loge ses extrémi- tés 119, 120 dans les encoches 130, 132 du corps de vérin, dans un deuxième temps La tige 96 est alors complètement rétractée et s'autoverrouille. Comme on le comprend, on peut utiliser plusieurs ensembles de manoeuvre 28 à vérin pneumatique montés parallèlement les uns aux autres. Une variante de l'invention consiste à remplacer le vérin pneumatique par un treuil, non représenté sur les figures, relié à l'ouvrant et permettant d'effectuer sa fermeture manuelle ou motorisée à distance et de reconstituer les réserves d'énergie motrice du mécanisme d'ouverture Ceci suppose bien entendu que les mécanismes 24, 26 sont dimensionnés de façon à pouvoir, dans toutes les situations de surcharges climatiques définies, ouvrir le lanterneau et s'opposer à sa refermeture Dans ce cas, on remarque que les ressorts oléopneumatiques 48 servent également de compas limiteurs d'ouverture. REVENDICATIONS 1 Lanterneau du type comprenant un dormant ( 20), un ouvrant ( 22) monté basculant sur un côté du dormant ( 20), un mécanisme d'ouverture ( 24,26) ayant sa propre énergie motrice, des moyens de manoeuvre ( 28) de l'ouvrant ( 22), et des moyens de verrouillage de l'ouvrant ( 22) en position fermée, caractérisé en ce que le méca- nisme d'ouverture ( 24,26) comporte un ressort oléopneuma- tique ( 48) dont une première extrémité ( 56) est articulée sur le dormant ( 20) et dont la seconde extrémité ( 58) est articulée sur l'ouvrant ( 22), et un ressort métallique hélicoïdal de traction ( 50) dont une première extrémité ( 60) est reliée au dormant ( 20) et dont la seconde extré- mité ( 62) est reliée à l'ouvrant ( 22) par l'intermédiaire d'un dispositif de transmission ( 64) agencé de manière que la tension du ressort métallique ( 50) favorise l'ouverture de l'ouvrant ( 22) jusqu'à une position prédéterminée de cet ouvrant et s'oppose à l'ouverture de l'ouvrant ( 22) au-delà de cette position. 2 Lanterneau selon la revendication 1, caracté- risé en ce que l'extension du ressort oléopneumatique ( 48) permet une ouverture de l'ouvrant ( 22) jusqu'à un angle égal ou supérieur à 1100 par rapport à sa position fermée. 3 Lanterneau selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le dispositif de transmission comprend une tringlerie ( 66) en saillie sur la face interne de l'ouvrant ( 22) et contenue dans la hauteur du dormant ( 20) en position fermée de l'ouvrant. 4 Lanterneau selon la revendication 3, caracté- risé en ce que la tringlerie ( 66) comprend un bras ( 68) fixé sur l'ouvrant et faisant saillie perpendiculairement à la face interne de l'ouvrant et un avant-bras ( 70) articulé sur le bras ( 68) de manière qu'il ne puisse se plier que dans le sens opposé au sens d'ouverture de l'ouvrant ( 22) Lanterneau selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 4, caractérisé en ce que, en position d'ou- verture maximale de l'ouvrant ( 22), le ressort oléopneu- matique ( 48) exerce sur l'ouvrant dans le sens de l'ou- verture une force supérieure aux forces pouvant S 'exercer en sens inverse sur l'ouvrant. 6 Lanterneau selon l'une quelconque des revendi- cations précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un deuxième mécanisme d'ouverture ( 24,26) identique au premier, les deux mécanismes ( 24,26) étant disposés de façon symétrique sur les deux côtés du dormant ( 20) adjacents au côté autour duquel bascule l'ouvrant ( 22). 7 Lanterneau selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 6, caractérisé en ce que les moyens de manoeuvre ( 28) comprennent un vérin à fluide ( 94), notamment à double effet, monté entre le dormant ( 20) et l'ouvrant ( 22). 8 Lanterneau selon la revendication 7, caracté- risé en ce que le vérin ( 94) comprend des moyens d'auto- verrouillage en positions d'extension maximale et de re- trait complet. 9 Lanterneau selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 6, caractérisé en ce que les moyens de manoeuvre comprennent un treuil relié à l'ouvrant ( 22), ce treuil permettant d'effectuer sa fermeture manuelle à distance et de reconstituer les réserves d'énergie motrice du mécanisme d'ouverture ( 24,26). 10 Lanterneau selon la revendication 9, caracté- risé en ce que le ressort oléopneumatique ( 48), en position d'extension maximale, forme compas de limitation de l'ouverture de l'ouvrant ( 22).