Brevet FR2719624A1 — publié le 19951110

Procédé et système de commande pneumatique d'une porte et vérin pneumatique adapté. La présente invention concerne un procédé et un système de commande pneumatique d'une porte, notamment d'une porte sur un véhicule de transport en commun de personnes, ainsi qu'un vérin pneumatique adapté comme moyen d'actionnement pneumatique de la porte. Les véhicules de transport en commun de personnes, tels que les autobus et les véhicules sur rails (tramway, métro, train, etc.), sont équipés de portes dont l'ouverture et la fermeture sont commandées par le conducteur du véhicule de façon centralisée. Eventuellement, les passagers peuvent également actionner un bouton à proximité d'une porte pour déclencher l'ouverture de cette porte à condition que le conducteur effectue préalablement une commande d'autorisation. Dans la pratique, il arrive très souvent que la fermeture des portes par le conducteur du véhicule n'est pas synchronisée avec le mouvement de montée et de descente des passagers. Dans ce cas, il y a un risque important qu'un passager qui se trouve sur la trajectoire de la porte soit bloqué par la porte en phase de fermeture. Etant donné que l'effort d'actionnement de la porte est important, le passager qui reçoit l'impact de la porte sur son corps risque d'être blessé. I1 arrive également que la porte en phase de fermeture bloque les sacs ou valises des passagers franchissant la porte. Pour résoudre ce problème, il a été envisagé d'utiliser des dispositifs électropneumatiques de sécurité pour la fermeture des portes d'autobus. Ces dispositifs permettent, en cas de blocage d'un passager ou d'un objet sur le trajet de la porte en phase de fermeture, de déclencher la réouverture automatique de la porte pour permettre le dégagement du passager ou de l'objet bloqué (voir notamment les demandes de brevet français n" 2 489 403 et 2 555 239). Cependant, les dispositifs de sécurité actuellement connus présentent un certain nombre d'inconvénients. En premier lieu en cas de blocage du passager, le déclenchement de la réouverture automatique de la porte ne s'effectue que lorsque la pression du fluide d'actionnement de la porte dépasse une valeur de seuil qui peut être insupportable pour un passager enfant. En second lieu, ces dispositifs de sécurité sont alimentés par la batterie du véhicule. Lorsque le conducteur quitte le véhicule par la porte après avoir ouvert le coupebatterie, l'inhibition des dispositifs de sécurité par manque d'alimentation électrique risque de provoquer le coincement du conducteur dans la porte. En troisième lieu, les dispositifs de sécurité sont commandés par le conducteur à son poste de conduite. Le conducteur risque d'inhiber électriquement les dispositifs de sécurité de porte par inattention. Enfin, les dispositifs de sécurité peuvent être défaillants pendant son utilisation, ce qui supprimerait la réouverture automatique de la porte en cas de blocage d'un passager ou d'un objet. La présente invention a pour objet de remédier aux inconvénients précités en proposant une technique particulièrement simple, efficace et économique pour commander l'ouverture et la fermeture de portes, notamment de portes équipant des véhicules de transport en commun de personnes. L'invention a également pour objet de fournir un système de commande de portes permettant de réduire au minimum l'effort exercé sur un passager se trouvant sur la trajectoire de la porte en phase de fermeture et de supprimer ainsi tout danger de blessure causée au passager par la fermeture de porte. L'invention a en outre pour objet d'utiliser une technique de commande exclusivement pneumatique de façon à supprimer la dépendance des moyens de sécurité de portes par rapport à une source d'alimentation électrique (batterie du véhicule par exemple). Un autre objet de l'invention est de fournir un vérin pneumatique de conception spéciale permettant de mettre en oeuvre le procédé de commande selon l'invention. L'invention propose d'abord un procédé de commande pneumatique pour la fermeture automatique d'une porte, le procédé étant caractérisé en trois étapes successives essentielles: la porte étant complètement ouverte, on procède d'abord à une phase d'approche dans laquelle on exerce un effort pneumatique selon une première valeur prédéterminée, assez importante pour vaincre les forces d'inertie et de frottement de la porte en vue de déclencher la fermeture de la porte; après que le mouvement de fermeture de la porte est déclenchée, on entame une seconde phase ou phase médiane de sécurité en exerçant un effort pneumatique sur la porte selon une seconde valeur prédéterminée qui est très faible comparée à la première valeur prédéterminée pour continuer le mouvement de fermeture de la porte; et lorsque la porte est fermée, on applique une troisième phase ou phase de surcourse pendant laquelle on exerce un effort pneumatique important, par exemple à la même valeur que dans la phase d'approche, afin d'assurer la fermeture complète de la porte. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la description détaillée d'un mode de réalisation pris à titre d'exemple nullement limitatif et illustré par les dessins annexés, sur lesquels la figure 1 est un schéma de principe du système de commande pneumatique de l'invention, la figure 2 est une courbe montrant schématiquement l'effort pneumatique exercé pendant les différentes phases de la fermeture de la porte selon l'invention, les figures 3a à 3d illustrent schématiquement en vue de dessus quatre états de fermeture de la porte selon l'invention, les figures 4 à 7 montrent le vérin pneumatique de l'invention avec les positions du piston correspondant aux positions de porte illustrées sur les figures 3a à 3d. L'exemple choisi pour la description de l'invention est la commande d'une porte d'autobus à deux vantaux symétriques. L'invention s'applique également à d'autres types de portes (portes d'entrée d'immeubles ou de magasins, portes d'ascenseur, portes intérieures de salon, de couloir etc.) qui sont munies d'une source pneumatique et d'une commande associée. Le système de commande pneumatique de l'invention est schématiquement représenté sur la figure 1. Une porte non représentée est commandée par un vérin pneumatique 1 faisant partie d'un circuit pneumatique alimenté par une source d'air sous pression 2. Un boîtier principal de commande pneumatique 3 est intallé au poste de conduite du véhicule et comporte un bouton d'actionnement 3a commandé par le conducteur du véhicule. L'entrée du boîtier principal de commande 3 est reliée à la source pneumatique 2 via une liaison 4. Une première sortie du boîtier principal de commande 3 est reliée directement à une première entrée 23 du vérin pneumatique 1 via une liaison 5. Une seconde sortie du boîtier principal de commande 3 est reliée à une valve de desserrage rapide 6 via une liaison 7. La valve de desserrage rapide 6 est reliée également à une première entrée d'un boîtier de commande de secours pneumatique 8 via une liaison 9. Le boîtier de commande de secours 8 présente une deuxième entrée qui est reliée à la première sortie du boîtier principal de commande 3 via une liaison 5a qui peut présenter une partie commune avec la liaison 5. Le boîtier de commande de secours 8 est installé au voisinage de la porte non représentée et comporte deux boutons d'actionnement 8a, 8b se trouvant respectivement à l'intérieur et à l'extérieur du véhicule. Le boîtier de commande de secours 8 comporte en outre une première sortie qui est reliée à une seconde entrée 30 du vérin pneumatique 1 via une liaison 10, et une ouverture de remise à l'air 11. Le vérin pneumatique 1 comprend un cylindre 12 dans lequel coulisse un piston 13 dont quatre positions représentatives A, B, C, D sont schématisées. Le fonctionnement du système de commande illustré sur la figure 1 peut être résumé comme suit. Pour la fermeture de la porte, le conducteur du véhicule actionne le bouton 3a du boîtier principal de commande 3 pour permettre l'air sous pression de la source pneumatique 2 d'alimenter la première entrée 23 du vérin pneumatique 1 via la liaison 5 et la seconde entrée du boîtier de commande de secours 8 via la liaison Sa. Le piston 13 se trouvant initialement à la position A est poussé alors pneumatiquement vers les positions B, C et D. Lorsqu'un incident survient pendant la phase de fermeture de la porte, les passagers peuvent actionner le bouton 8a ou 8b du boîtier de commande de secours 8 pour permettre l'échappement par l'ouverture 11 de l'air sous pression. Ainsi, la liaison 5 qui est court-circuité par la liaison 5a n'alimente plus le vérin pneumatique 1 et le mouvement du piston 13 dans le cylindre 12 s'arrête, ce qui provoque l'arrêt du mouvement de la porte correspondante. Dans ce cas, étant donné que le vérin pneumatique 1 n'exerce plus aucun effort pneumatique sur la porte, il est alors possible d'ouvrir ou de fermer la porte manuellement pendant et après l'incident. Le mouvement de fermeture de la porte peut être animé de nouveau après la fin de l'incident par l'actionnement du bouton 3a du boîtier principal de commande 3 par le conducteur qui neutralise ainsi le boîtier de commande de secours 8. Un appui supplémentaire sur le bouton 3a du boîtier principal de commande 3 enclenche la poursuite du processus de fermeture pneumatique de la porte. Pendant la phase d'ouverture de la porte, le piston 13 se déplace depuis la position D vers la position A. Le conducteur appuie sur le bouton 3a du boîtier principal de commande 3 pour établir la liaison entre la source pneumatique 2 et la seconde entrée 30 du vérin pneumatique 1 via la liaison 7, la valve de desserrage rapide 6, la liaison 9, le boîtier de commande de secours 8 et la liaison 10. La valve de desserrage rapide 6 permet le sens de circulation de l'air de la liaison 7 vers la liaison 9 et interdit le sens inverse. Comme pour la phase de fermeture, si un incident se produit pendant la phase d'ouverture de la porte, les passagers peuvent déclencher l'arrêt immédiat du mouvement de la porte en actionnant les boutons 8a ou 8b du boîtier de commande de secours 8 qui met le circuit pneumatique à l'air ambiant via l'ouverture 11. Le conducteur peut ensuite neutraliser le boîtier de commande de secours 8 en appuyant une première fois sur le bouton 3a du boîtier principal de commande 3 et entamer une fermeture de la porte en appuyant une seconde fois sur le bouton 3a du boîtier principal de commande 3. n ressort de ce qui précède que le boîtier de commande de secours 8 est une commande de secours exclusivement pneumatique. Cela représente un avantage important dans le cas où un accident se produit et que le conducteur n'est plus en mesure de commander le véhicule à partir de son poste de conduite. Car l'actionnement du bouton 8a ou 8b permet de neutraliser le circuit pneumatique et d'ouvrir les portes manuellement pour permettre aux passagers de quitter le véhicule et aux secouristes d'entrer dans le véhicule. Les figures 2, 3a à 3d montrent le principe de fermeture automatique de portes selon l'invention. La porte comporte deux vantaux 14 identiques à mouvement symétrique. Le vérin pneumatique 1 est installé au-dessus de la porte avec l'extrémité libre de la tige 15 du piston 13 reliée de façon pivotante sur une biellette 16, une rallonge 17 dont une extrémité est fixée au piston 12 présentant l'autre extrémité en pivotement par rapport à une seconde biellette 16, les biellettes 16 s'articulant autour des deux axes de pivotement de porte 16a associées aux deux vantaux 14. Deux bras de commande 18 relient les axes de pivotement 16a aux vantaux 14 de porte. Le mouvement de translation du piston 13 dans le cylindre 12 du vérin pneumatique entraîne un mouvement de pivotement des biellettes 16 autour des axes 16a et entraîne le mouvement d'ouverture et de fermeture des vantaux 14 de porte via les bras 18. La phase de fermeture de la porte est représentée par les positions A, B, C et D successivement. En position A du piston 13, la porte est complètement ouverte (figure 3a). On déclenche la fermeture de la porte en actionnant le bouton 3a du boîtier principal de commande 3 (figure 1). L'alimentation pneumatique du vérin 1 est assurée via la liaison 5, l'effort F1, exercé par le vérin pneumatique 1 pour déclencher le mouvement de fermeture des vantaux 14 doit représenter une valeur importante afin de vaincre l'inertie et les frottements de la porte (figure 2). On déclenche ainsi une phase d'approche AB de la porte qui se termine en position B du piston 13 dans le cylindre 12 du vérin pneumatique 1. A la position B (figure 3b), le vérin pneumatique 1 exerce un effort F2 qui est nettement inférieur à l'effort F1 pour le mouvement de fermeture des vantaux 14, cela jusqu'à ce que le piston 13 du vérin pneumatique 1 atteigne la position C. Cette phase BC d'effort minimum est appelée phase médiane de sécurité. A la position C (figure 3c) du piston 13 dans le vérin pneumatique 1, les deux vantaux 14 se touchent ou presque et la porte est fermée. On exerce alors un effort accru pour déclencher une phase (course supplémentaire) de surcours,vu, squten position D (figure 3d) du piston 13 afin de fermer complètement la porte avec un coefficient de sécurité important. L'effort exercé pendant la phase de surcourse CD peut être équivalent à l'effort F1 pendant la phase d'approche AB. Le mouvement de fermeture de porte en trois étapes telles que décrites précédemment (phase d'approche AB, phase médiane BC, et phase de surcourse CD) selon l'invention permet de réduire le risque de coincement et de blessure des passagers franchissant la porte en cours de fermeture. Un tel découpage en étapes successives n'est pas nécessaire pour la phase d'ouverture de la porte pendant laquelle il suffit d'appliquer un effort constant, par exemple à la valeur F1 précitée, pendant toute la phase d'ouverture. Les figures 4 à 7 illustrent le vérin pneumatique 1 de l'invention pour les positions A, B, C et D du piston 13 respectivement. La tige 15 du piston 13 est composé de deux parties 15a et 15b pourvues toutes deux d'un canal intérieur 20a et 20b s'étendant axialement. Un clapet anti-retour 21 relie les deux canaux intérieurs 20a et 20b pour permettre la circulation de l'air comprimé du canal intérieur 20a de la première partie 15a de la tige 15 vers le canal intérieur 20b la seconde partie 15b de la tige 15 du piston 13. Les canaux intérieurs 20a et 20b présentent chacun un orifice calibré 22a et 22b s'étendant radialement pour permettre la communication des canaux intérieurs 20a et 20b avec le milieu environnant. La seconde partie 15b de la tige 15 traverse concentriquement le piston 13 de façon à ce que les orifices calibrés 22a et 22b se trouvent de part et d'autre du piston 13. Le cylindre 12 présente à sa première extrémité un organe cylindrique 12a qui comporte la première entrée 23 du vérin pneumatique 1. Un limiteur de débit ou gicleur 24 est monté dans la première entrée 23 pour définir l'effort F1 (figure 2) exercé par le vérin pneumatique 1. L'organe d'extrémité 12a présente en outre une portée tubulaire dont l'alésage intérieur 25 présente un diamètre légèrement supérieur au diamètre de la tige 15 la traversant concentriquement, la portée tubulaire étant protégée par un joint d'étanchéité annulaire 26 pour éviter les fuites vers le milieu ambiant. La distance qui sépare les deux orifices calibrés 22a et 22b devrait être telle que d'une part lorsque le piston est en position A, l'orifice calibré 22a destiné au premier compartiment 27a du cylindre 12 se trouve complètement à l'extérieur du cylindre, et d'autre part cette distance est très inférieure à la longueur du cylindre 12 pour que les orifices calibrés 22a et 22b débouchent respectivement dans les compartiments 27a et 27b du cylindre pour une course importante du piston 13. La figure 4 présente le piston 13 en position A, ce qui correspond à l'ouverture totale de la porte. Lorsqu'on déclenche la phase de fermeture de la porte, l'air sous pression est introduite dans le cylindre 12 via le gicleur 24 monté dans la première entrée 23 du vérin pneumatique 1. La pression de l'air contenue dans le premier compartiment 27a du côté gauche (sur le dessin) du piston 13 pousse ce dernier vers la droite du dessin. Le piston 13 s'enfonce donc dans le cylindre 12 sous la force pneumatique F1 jusqu'à ce que l'orifice calibré 22a dépasse le joint d'étanchéité 26 de l'organe d'extrémité 12a du cylindre 12 (figure 5). Le piston 13 se trouve alors en position B. L'air sous pression entrant dans le premier compartiment 27a du cylindre 12 par la première entrée 23 entre alors en partie dans le canal intérieur 20a via le jeu radial entre la paroi intérieure 25 de la portée tubulaire et la tige 15 et l'orifice calibré 22a. Le clapet anti-retour 21 laisse passer l'air sous pression qui s'échappe dans le second compartiment 27b du cylindre 12 via le canal intérieur 20b et l'orifice calibré 22b. Or le second compartiment 27b est communiquant avec la seconde entrée 30 du vérin pneumatique via un canal 19. La seconde entrée 30 qui est équipée d'une valve de desserrage rapide non représentée permet à l'air du second compartiment 27b de s'échapper au milieu ambiant. Ainsi l'effort F2 (figure 2) exercé par le vérin pneumatique 1 est réduit. Le calibrage des orifices 22a et 22b est important pour déterminer l'effort minimum F2. Le mouvement de fermeture de la porte se poursuit jusqu'à ce que le piston 13 du vérin pneumatique 1 se trouve en position C (figure 6) où l'orifice calibré 22b de la seconde partie 15b de la tige 15 arrive au niveau d'un fourreau tubulaire 28 se trouvant à l'autre extrémité du vérin pneumatique. Le fourreau tubulaire 28 présente un diamètre intérieur sensiblement identique au diamètre de la seconde partie 15b de la tige 15 de piston. A cette position C du piston 13 correspond la position illustrée sur la figure 3c pour la porte fermée. Le mouvement du piston 13 dans le cylindre 12 se poursuit jusqu'à ce que le piston 13 entre en butée contre le deuxième organe d'extrémité 29 du cylindre 12 (position D du piston 13 illustrée sur la figure 7). Pendant cette phase de surcourse CD, l'orifice calibré 22b est obturé par le fourreau tubulaire 28 de façon à ce que la fuite d'air à travers les canaux intérieurs 20a et 20b deviennent négligeables. Cela signifie que la pression d'air contenue dans le premier compartiment 27a du cylindre 12 redevient importante à une valeur sensiblement égale à celle F1 pendant la phase d'approche. La porte est alors complètement fermée (figure 3d). Pour déclencher la phase d'ouverture de la porte, l'air comprimé est appliqué à la seconde entrée 30 du vérin pneumatique 1 pour assurer le mouvement de retour du piston 13 dans le cylindre 12. Etant donné que le clapet anti-retour 21 obture complètement le passage pour l'écoulement de l'air comprimé depuis le canal intérieur 20b vers le canal intérieur 20a, aucune fuite d'air ne se produit à travers les canaux intérieurs 20a, 20b de la tige 15 du piston 13 pendant la phase d'ouverture de la porte. Il en résulte que l'effort exercé par le vérin pneumatique 1 sur la porte est sensiblement constant pendant toute la phase d'ouverture de la porte. Dans la pratique il est nécessaire que la phase médiane BC de fermeture de la porte pendant laquelle l'effort d'actionnement de la porte est maintenu à un niveau faible (figure 2) corresponde à une course de débattement de la porte aussi étendue que possible. Ainsi, les passagers peuvent aisément franchir la porte en phase de fermeture sans risque d'être bloqués. Cette course médiane dite également zone de sécurité d'un vantail peut être choisie de l'ordre de 220 mm. L'effort F2 exercé sur la porte pendant la phase médiane de la fermeture doit être déterminé de façon à ce qu'il représente la somme de l'effort nécessaire pour vaincre les frottement de la porte et un effort supplémentaire inférieur à 150 N. En effet, l'effort supplémentaire représente l'effort exercé par la porte sur le passager restant sur la trajectoire de celle-ci et doit être en conséquence minimisé. D'un autre côté, il est préférable dans la pratique que l'effort supplémentaire ne soit pas nul, car dans le cas où le véhicule se trouve sur une pente, il est nécessaire que l'effort F2 puisse vaincre non seulement les forces de frottement de la porte mais également une partie du poids de la porte afin d'assurer sa fermeture. REVENDICATIONS 1. Procédé de commande pneumatique pour la fermeture automatique d'une porte, caractérisé en ce qu'il consiste en trois étapes successives - une phase d'approche (AB) pendant laquelle un effort pneumatique (F1) d'une première valeur prédéterminée est appliquée à la porte, - une phase médiane (BC) pendant laquelle un effort pneumatique (F2) d'une seconde valeur prédéterminée est appliqué à la porte, la seconde valeur prédéterminée étant inférieure à la première valeur prédéterminée, - une phase de surcourse (CD) pendant laquelle un effort pneumatique sensiblement identique à l'effort pneumatique (F1) de la phase - d'approche est appliqué à la porte afin d'assurer sa fermeture complète et de maintenir la porte fermée. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la phase de surcourse n'est déclenchée que lorsque la porte est pratiquement fermée. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'effort pneumatique (F2) pendant la phase médiane est égal à l'effort nécessaire pour vaincre les forces de frottement de la porte plus un effort supplémentaire d'une valeur inférieure ou égale à 150 N. 4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est à commande pneumatique exclusivement. 5: Vérin pneumatique (1) pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications précédentes, comprenant un cylindre (12) séparé en deux compartiments (27a, 27b) par un piston (13), et une première entrée (23) pour l'air comprimé, caractérisé en ce que la tige (15) du piston traverse le piston et présente des canaux intérieurs axiaux (20a, 20b) équipés d'un clapet anti-retour (21) et débouchant dans les deux compartiments de part et d'autre du piston par deux orifices calibrés (22a, 22b), que le second compartiment (27b) du cylindre communique avec une seconde entrée/sortie pneumatique (30) au voisinage d'un fourreau tubulaire (28), d'extrémité qui peut obturer l'orifice calibré (22b) associé lorsque le piston se trouve dans la phase de surcourse (CD), que l'orifice calibré (22a) associé au premier compartiment du cylindre se trouve à l'extérieur du cylindre qui est délimité par un joint d'étanchéité (26) d'extrémité pendant la phase d'approche (AB), et que pendant la phase médiane (BC) les orifices calibrés (22a, 22b) sont en communication avec les premier et second compartiments du cylindre respectivement. 6. Vérin pneumatique selon la revendication 5, caractérisé en ce que la distance séparant les deux orifices calibrés (22a, 22b) est très inférieure à la longueur totale du cylindre (12), de façon à ce qu'ils puissent déboucher respectivement dans les compartiments (27a, 27b) pour une course importante du piston (13) pendant la phase médiane (bd). 7. Vérin pneumatique selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que la première entrée pneumatique (23) est équipée d'un limiteur de débit (24). 8. Système de commande pneumatique de porte comprenant une source d'alimentation pneumatique (2), un vérin pneumatique (1) selon l'une des revendications 5 à 7, un boîtier principal de commande pneumatique (3) assurant la commande directe du vérin pneumatique, et un boîtier de commande de secours pneumatique (8) permettant de neutraliser la commande du vérin pneumatique.