Brevet FR2751020A1 — publié le 19980116

La présente invention a pour objet un gond amortisseur hydraulique de la fermeture d'une porte assurée automatiquement par ailleurs par une force élastique. On connaît depuis longtemps plusieurs types de dispositifs ferme-porte. Ils comportent tous la mise en oeuvre d'un ressort ( de traction de compression, ou de torsion ) qui, au moment de l'ouverture de la porte, est bandé et qui, lors de la fermeture de la porte, restitue l'énergie ainsi emmagasinée pour assurer la fermeture automatique de la porte. Tels que, ces dispositifs assurent une fermeture de porte qui peut être trop brutale puisque le ressort restitue sans autre contrôle son énergie emmagasinée pour fermer la porte. C'est pourquoi l'on a cherché à associer ces dispositifs ferme-porte à des dispositifs amortisseurs pour constituer des appareils permettant de réguler la restitution de l'énergie du ressort bandé au fur et à mesure de la fermeture de la porte. La plupart des dispositifs amortisseurs connus et commercialisés jusqu'alors sont tous de type hydraulique et utilisent, accouplé à l'élément de compression du ressort, un piston logé dans un cylindre rempli d'huile et susceptible, lors de l'ouverture de la porte, de se déplacer librement d'une première vers une seconde position à l'intérieur du cylindre puis, lors de la fermeture de la porte sous l'action du ressort, de repasser de cette seconde à la première position avec laminage de l'écoulement d'huile et donc freinage. Dans ces dispositifs, on doit nécessairement prévoir, d'une part, des moyens pour guider le piston dans le cylindre et, d'autre part, des moyens pour contrôler le flux d'huile de part et d'autre du piston et, plus précisément, pour assurer les trois fonctions distinctes d'écoulement libre d'huile dans le sens d'ouverture de la porte, d'écoulement freiné d'huile dans l'autre sens de fermeture, et d'échappement libre d'huile dans ce même autre sens en cas de fermeture accidentelle forcée de la porte. Pour atteindre ces buts, les dispositifs connus à ce jour comportent tous, d'une part, des moyens mécaniques de haute précision pour le guidage du piston dans le cylindre et, d'autre part, des canaux de contrôle de flux d'huile dont au moins une partie est ménagée dans les parois du cylindre qui, de ce fait, a un encombrement important. Si l'on veut garantir l'efficacité de ces dispositifs de fonctionnement et leur perennité, on doit mettre en oeuvre des moyens de fabrication de coût élevé. Par ailleurs, L'ensemble dispositif ferme-porte à ressort associé à un dispositif hydraulique d'amortissement mécanique a des cotes d'encombrement non négligeables de sorte que l'appareil complet ne peut être mis en service qu'en haut des portes, avec jeu de barres triangulaires actionnant à la fois ressort et dispositif hydraulique, ou encore implanté en bas de porte au-dessous du niveau du sol. Enfin, en dehors de ces appareils relativement encombrants, peu esthétiques, on a également proposé sur le marché des gonds à ressort, visant à se substituer aux gonds simples, mais assurant aussi la fonction de fermeture automatique de porte. Mais alors, il est clair que l'encombrement important des dispositifs d'amortissement hydraulique connus ne permet pas leur emploi à l'intérieur du volume de ces gonds à ressort en raison du manque de place pour les y installer. La présente invention a pour but de remédier à tous ces inconvénients. A cet effet, I'invention a pour objet un gond amortisseur hydraulique de la fermeture d'une porte assurée automatiquement par ailleurs par une force élastique, du genre comportant un piston mobile dans un cylindre hydraulique et dont les mouvements sont provoqués par les mouvements de la porte, caractérisé en ce que des colonnes creuses d'axes parallèles à celui du piston traversent celui-ci pour d'une part, assurer son guidage et, d'autre part, permettre en leur intérieur le passage exclusif de toutes les canalisations assurant respectivement un écoulement libre d'huile dans un sens, un écoulement freiné dans l'autre sens, et un échappement libre accidentel dans cet autre sens, et que l'étanchéité entre le piston et le cylindre ainsi conformés sous formes de parois cylindriques absolument lisses coulissant ainsi avec jeu l'un dans l'autre est assurée par au moins un simple joint. On comprend ainsi que la disposition inventive essentielle selon laquelle on concentre à l'intérieur même du piston toutes les fonctions de guidage principal du piston et de contrôle exclusif d'écoulement d'huile permet, d'une part, de mettre en oeuvre un cylindre à paroi mince d'encombrement minimal avec des dimensions externes égales à celles des gonds ressort du commerce , et, d'autre part, de gérer au moindre coût la fabrication du gond de l'invention, puisque l'on n'est plus dans l'obligation de prévoir un montage et un guidage de très haute précision du piston dans son cylindre. Selon une autre caractéristique intéressante de l'invention, le déplacement du piston dans le cylindre est commandé par au moins un doigt solidaire du piston et guidé à l'intérieur d'une lumière d'un manchon cylindrique prolongeant le piston et solidaire en rotation de la porte, la pente en chaque point de la lumière étant adaptée à la force de freinage désirée en fonction de la position angulaire de la porte. L'invention sera encore mieux comprise dans ses principes, ses moyens et ses résultats grâce à la description suivante d'un mode préféré de réalisation et de variantes de certains éléments de cette réalisation. On se reportera au dessin annexé, sur lequel La figure 1, vue en perspective avec arrachement partiel, représente un gond d'amortissement hydraulique selon l'invention, Les figures 2,3, et 4 représentent des vues en coupes axiales par ll-ll, III-lli, et IV-IV, de la figure 5 des colonnes équipant ce gond, La figure 5 est une vue en coupe par V-V de la figure 8, La figure 6 est une vue de dessus d'un piston équipant ce gond, La figure 7 est une vue en coupe de ce piston suivant un plan de coupe axial et brisé à 1200 par VII-VII de la figure 6, La figure 8 est une vue en coupe longitudinale de l'ensemble du gond, La figure 9 montre une adaptation possible de l'invention à un ferme-porte traditionnel à pignon et crémaillère, Les figures 10 et 11 illustrent des variantes de réalisation de l'invention, Les figures 1 2 et 1 3 sont des représentations dans le plan de profils d'hélices utilisées dans le gond, La figure 14 est une coupe par XIV -XIV de la figure 8, et, Les figures 1 5 et 1 6 représentent schématiquement les positions respectivement fermée et ouverte à 1800 d'une porte. On se reportera tout d'abord à la figure 1. Un volet (1) est solidaire de 2 paliers (2) et (3) en ses deux extrémités. Un volet (4) est solidaire d'un tube (5). Dans le palier (2) tourne librement un support (6) avec interposition éventuelle d'un palier cylindrique de frottement ou d'une cage à aiguilles (7). Le support (6) est solidaire du tube (5) par l'intermédiaire d'un moyen mécanique approprié tel qu'une ou plusieurs goupilles (8) dans cet exemple. Le support (6) porte solidairement trois colonnes (9), (10), et (11) représentées chacune séparément en coupe respectivement sur les figures 2, 3, et 4. Un piston (12), coulissant librement à l'intérieur du tube (5), comporte trois alésages (13), (14), et (15) ( figure 6 ) à l'intérieur desquels coulissent librement les colonnes (9), (10), et (11), ce qui empêche ainsi la rotation du piston (12). Le piston (12) comporte à sa partie inférieure deux plats (16) et (17) (figure 14)contre lesquels s'appuient deux galets (18) et (19) supportés par un axe (20) traversant perpendiculairement la base du piston (12). Les deux galets (18) et (19) sont engagés dans deux lumières hélicoïdales (21) et (22) ménagées dans un manchon cylindrique (23). Le manchon (23) se termine à sa partie inférieure par une tige (24) guidée à l'intérieur du tube (5) par une douille (25). La tige (24) comporte une gorge à joint torique (26) assurant l'étanchéité en partie basse dans la douille (25). Cette tige (24) est également guidée par rapport au tube (5) par un roulement à billes (27) et est rendue solidaire du palier (3) avec interposition d'une douille (28) grâce à une goupille (29). Les colonnes (9), (10), et (11) représentées respectivement sur les figures 2,3, et 4, outre leur fonction commune de guidage du piston (12), remplissent respectivement, au sein du dispositif de freinage hydraulique d'une porte, les fonctions de a/ régulation de la vitesse de fermeture de porte par contrôle de l'écoulement d'huile d'une face à l'autre du piston (12), grâce à un pointeau de réglage (30), (fig. 2), bl écoulement libre de l'huile en retour entre la face arrière et avant du piston lors des mouvements d'ouverture de la porte, grâce à une bille (31) pouvant se déplacer entre un siège étanche (32) et une butée de retour (33) (fig.3), et cl échappement libre de i'huile, en cas de surpression accidentelle due à une fermeture forcée de la porte, grâce à une bille (34) bloquée par un ressort taré (35), (fig.4). A partir de la position initiale pour laquelle la porte est fermée, (figure 15), on ouvre la porte dans le sens de la flèche. Ce mouvement de rotation est transmis par le volet (4) au cylindre (5),puis au support (6), et enfin aux colonnes (9), (10), et (11), tous ces éléments formant un ensemble solidaire. (figure 1). Le piston (12) est ainsi entraîné en rotation synchrone avec cet ensemble mais est aussi animé alors d'un mouvement de translation verticale grâce aux galets (18) et (19) engagés dans les lumières hélicoïdales (21) et (22) en roulant sur les rampes supérieures de ces lumières. Le manchon (23), immobile en rotation et solidaire du volet (1) par l'intermédiaire du palier (3) oblige donc la descente du piston (12) par l'action des galets (18) et (19). Lors de cette phase d'ouverture de porte, L'huile est chassée librement, grâce à la soupape à bille (31), (32), (33) (figure 3) de la partie basse à la partie haute du piston (12) par le canal (36) ménagé dans la colonne (10) et l'orifice (37) ménagé dans le support (6). La porte peut être ouverte à toute valeur d'angle comprise entre O et 1800. Le déplacement angulaire des galets (18) et (19) peut en effet s'arrêter en n'importe quel point sur les lumières (21) et (22). A partir d'une position d'ouverture à 1800 (figure 16), on obtient un déplacement vertical inverse du piston (12), repoussé par les galets (18) et (19) roulant en appui sur les rampes inférieures des lumières (21) et (22). Le piston (12) est ainsi repoussé vers le haut en comprimant l'huile dans la chambre délimitée par la face supérieure du piston (12) et la face inférieure du support (6). Cette compression d'huile peut être régulée par i'échappement de cette huile par un orifice (38) dans la colonne (9) et l'orifice (39) dans le support (6), régulation assurée par l'étranglement provoqué par le pointeau réglable (30), (figure 2). En cas de surcharge accidentelle, comme déjà expliqué, L'huile peut aussi s'échapper par l'orifice (40) de la colonne (11) et l'orifice (41) du support (6), et par l'intermédiaire de la soupape de sécurité (34), (35), (figure 4). En fin de fermeture, c'est-à-dire pour un angle d'ouverture de la porte de l'ordre de 200, et si l'on désire avoir une phase finale de claquage de la porte sans freinage, ce qui représente la majeure partie des cas où la porte est équipée d'une fermeture à pêne, les lumières hélicoïdales (21) et (22) comportent une partie (42) et (43) à pente nulle (fig. 12), qui permet la fin de rotation de la porte, sans plus de mouvement de translation du piston. La figure 1 2 représente un profil type des lumières (21) et (22) à avance du piston 1 2 proportionnelle à l'angle de rotation de la porte. Le profil de ces lumières opposées diamétralement sur un même cylindre (23) sont sur cette figure 8 représentées dans un plan. L'angle de 350, choisi ici pour l'inclinaison des lumières (21) et (22) par rapport à l'axe de l'ensemble, donc inférieur à 450, permet une transformation satisfaisante du mouvement de rotation de la porte en un mouvement de translation du piston (12). Si on ne désire pas de claquage ou à-coup final en fin de fermeture de porte, selon une première solution, le profil des lumières (21) et (22) ne comporte alors plus de parties(42) et (43) à pente nulle, ou, selon une seconde solution, le calage angulaire du cylindre (23) par rapport au palier (3) est réglé de sorte que les galets (18) et (19) ne s'engagent pas dans les parties horizontales (42)-(43) des lumières (21)-(22). La figure 13 montre une variante de profil des lumières selon laquelle la pente de celle-ci varie en fonction de l'angle d'ouverture de la porte. Ceci est avantageux, par exemple dans le cas de portes lourdes nécessitant des ressorts de fermeture de force importante, surtout si l'on souhaite une ouverture maximaie à 1800. Dans l'exemple de la figure 13, la pente initiale à l'ouverture de 1800 est de 450 et, en fin de fermeture n'est plus que de 250, avant la partie de claquage à pente nulle (44)-(45). Cela permet d'obtenir une diminution progressive de la force de freinage du système au fur et à mesure que la force de rappel du ressort de fermeture diminue. La figure 7 montre une coupe du piston (12) et un mode de fabrication par exemple par surmoulage d'un seul joint d'étanchéité (46) commun aux colonnes (9), (10), et (11) coulissant dans le piston (12) et au piston (12) coulissant dans le cylindre (5). On peut également mettre en oeuvre un joint d'étanchéité (46) fabriqué séparément. La figure 9 représente en coupe un piston de ferme-porte traditionnel à pignon et crémaillère. L'utilisation d'un tube de régulation de vitesse de fermeture au travers du piston (47), tel que représenté à la figure 2, permet la mise en place d'un simple joint (48) évitant l'usinage à tolérance très étroite entre le piston (47) et le cylindre (49), dans le cas où des canaux débouchent dans la paroi de ce cylindre (49). Le joint (48) peut être un joint torique ou un joint fabriqué séparément comme exposé ci-dessus, (figure 7). Dans la réalisation de la figure 9, le piston (47) comporte une valve (50) de retour libre de l'huile d'une face à l'autre du piston lors de l'ouverture de la porte. Ce piston comporte par ailleurs une soupape (51) à double fonction, une première d'échappement de surpression d'huile en cas de fermeture forcée de la porte, et une seconde de régulation de l'à-coup final grâce à une vis-butée (52). Par rapport aux dispositifs antérieurs existant dans lesquels le réglage de l'à-coup final est obtenu par contrôle de l'écoulement du flux d'huile entre les faces avant et arrière du piston, I'invention utilise un écoulement au travers du siège de la soupape (51) dont l'instant d'ouverture est réglé par la vis-butée (52). La figure 10 représente une autre réalisation selon laquelle trois colonnes G n'ont qu'une fonction de guidage du piston, la fonction de régulation RF étant assurée par une colonne centrale identique à celle de la figure 2. Les fonctions surpression S et retour d'huile à l'ouverture R étant incluses dans le piston. La figure 11 représente une autre version dans laquelle on utilise une seule de deux colonnes de guidage G pour y inclure la fonction RF, les fonctions S et R étant aussi incluses dans le piston. Comme on le voit, l'invention reste valable dans ses grands principes de base tout en admettant diverses réalisations possibles. Revendications 10/ Gond amortisseur hydraulique de la fermeture d'une porte assurée automatiquement par ailleurs par une force élastique, du genre comportant un piston mobile dans un cylindre hydraulique et dont les mouvements sont provoqués par les mouvements de la porte, caractérisé en ce que, des colonnes creuses (9), (10) et (11) d'axes parallèles à celui du piston (12) traversent celui-ci pour d'une part, assurer son guidage et, d'autre part, permettre en leur intérieur le passage exclusif de toutes les canalisations assurant respectivement un écoulement libre d'huile dans un sens (fig.3), un écoulement freiné dans l'autre sens (fig.2), et un échappement libre accidentel dans cet autre sens (fig.4), et que l'étanchéité entre le piston (12) et le cylindre (5) ainsi conformés sous formes de parois cylindriques absolument lisses coulissant ainsi avec jeu l'un dans l'autre est assurée par au moins un simple joint (46, fig.7; 48, fig.9). 20/ Gond amortisseur hydraulique selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le mouvement du piston (12) dans le cylindre (5) est commandé par au moins un doigt (16.18) solidaire du piston (12) et guidé à l'intérieur d'une lumière (21-22) d'un manchon cylindrique (23) prolongeant le piston (12) et solidaire en rotation de la porte, la pente de la lumière étant fonction de la force de freinage désirée en chaque position angulaire de la porte. 30/ Gond amortisseur hydraulique selon la revendication 20, caractérisé en ce que la pente de la lumière (21-22) est variable le long de cette lumière. 40/ Gond amortisseur hydraulique selon la revendication 30, caractérisé en ce qu'une extrémité de la lumière (21-22) est à pente nulle.