Brevet FR2858995A1 — publié le 20050225

L'invention se rapporte à un vérin destiné à manoeuvrer, de manière au moins partiellement autonome, un élément de fermeture obturant une ouverture réalisée dans un bâtiment ou une enceinte, tels qu'une habitation, un immeuble commercial, un immeuble de bureaux, une clôture, comprenant une première partie liée à l'élément de fermeture et une deuxième partie liée au bâtiment ou à l'enceinte, l'une des parties du vérin comprenant un moteur électrique à courant continu entraînant en rotation un premier élément d'une liaison hélicoïdale par l'intermédiaire d'un réducteur, l'autre partie du vérin comprenant un deuxième élément coopérant avec le premier élément de la liaison hélicoïdale pour permettre le déplacement en translation de la première partie du vérin par rapport à la deuxième. On connaît, dans le domaine de la manoeuvre de portes et portails, de fenêtres ou de trappes de ventilation, des vérins électromécaniques, comprenant un moteur et une transmission de type roue et vis sans fin, agissant par exemple sur une crémaillère. Alternativement, la crémaillère est remplacée par une vis de grande longueur et un écrou, comme dans la demande de brevet EP 0 325 094. Ce type de vérin est très économique, mais présente un très mauvais rendement électromécanique. Il en est de même des solutions alternatives comprenant un élément de transmission poussé-tiré , comme décrit dans le brevet US Re. 34,287. Le principal problème que pose ces vérins apparaît lorsqu'on veut les faire fonctionner de manière autonome grâce à un accumulateur d'énergie électrique. Ils consomment trop d'énergie et déchargent rapidement l'accumulateur. Ce problème se pose notamment dans le cas de vérins permettant d'actionner un portail isolé alimenté par panneau MS12.S649. 12FR.478.dpt solaire ou un ouvrant d'extraction de fumées alimenté par batterie de secours. Le mauvais rendement électromécanique du vérin conduit alors à surdimensionner le moteur et donc les accumulateurs d'énergie. Lorsqu'un tel vérin n'est pas autonome mais alimenté par le secteur et comprend un convertisseur de tension alternatif-continu, le même problème de dimensionnement se pose. Dans le domaine technique de l'invention, les concepteurs de tels vérins ont alors l'habitude d'adapter le dimensionnement des équipements d'alimentation aux contraintes engendrées par le choix d'une transmission mécanique du vérin à faible coût. Les équipements d'alimentation de ces vérins sont par conséquent encombrants et doivent être disposés à proximité des vérins à alimenter. Cette disposition nécessite la réalisation de différents carters pour protéger le vérin et ses équipements d'alimentation. Le nombre de ces carters à une influence non négligeable sur le coût du vérin, sur les contraintes de câblage et sur la fiabilité. Le but de l'invention est de réaliser un vérin palliant aux inconvénients cités et présentant une amélioration par rapport aux vérins connus de l'art antérieur. En particulier, l'invention propose un vérin autonome dont les dimensions de l'équipement d'alimentation sont minimisées et réduisant le nombre de carters nécessaire pour protéger le vérin et ses équipements d'alimentation. Le vérin selon l'invention est caractérisé en ce que la liaison hélicoïdale comporte un dispositif à recirculation de billes et en ce que l'une des parties du vérin comprend un accumulateur d'énergie électrique destiné à alimenter le moteur. L'utilisation d'une liaison hélicoïdale réalisée par un dispositif visécrou à recirculation de billes permet de diminuer très significativement les efforts MS12.S649.12FR.478.dpt de frottement dans cette liaison et d'augmenter en conséquence le rendement électromagnétique du vérin. Cette augmentation de rendement permet par la réduction des dimensions de l'accumulateur d'énergie électrique d'intégrer celui-ci au vérin. Le surcoût engendré par l'utilisation d'un dispositif vis-écrou à recirculation de billes est compensé par la réduction des coûts de câblage et de protection du dispositif par carters. De préférence, la première partie du vérin comprend un premier carter 10 tubulaire et la deuxième partie du vérin comprend un deuxième carter tubulaire, l'un des carters coulissant dans l'autre. Le vérin peut comprendre un module d'arrêt du moteur débrayable manuellement ou électriquement. Le vérin peut comprendre un convertisseur d'énergie électrique. Le vérin peut comprendre une carte de commande du moteur et un récepteur d'ordres. L'accumulateur peut consister en une ou plusieurs piles. Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, un mode de réalisation d'un vérin selon l'invention. L'unique figure est un schéma d'un mode de réalisation d'un vérin selon l'invention. Le vérin 10 représenté permet l'actionnement d'un élément de fermeture 30 30 obturant une ouverture réalisée dans un bâtiment 20. II est lié à l'élément de fermeture d'une part et au bâtiment d'autre part. L'élément MS12. S 649.12FR.47 8. dpt de fermeture 30 est par exemple articulé sur le bâtiment 20 et est déplacé par modification de la distance entre deux points matérialisés par la liaison du vérin au bâtiment d'une part et par la liaison du vérin à l'élément de fermeture d'autre part. Le vérin 10 comprend principalement deux parties: une première partie 1 comprend un tube cylindrique intérieur la et une deuxième partie comprend un tube cylindrique extérieur 2a, le tube cylindrique intérieur la coulissant dans le tube extérieur 2a. Les tubes cylindriques intérieur et extérieur assurent la fonction de carter et sont respectivement liés à l'élément de fermeture 30 via une liaison 12 et au bâtiment via une liaison 13. Les deux tubes sont en liaison hélicoïdale réalisée par un dispositif de type vis-écrou à recirculation de billes. Un tel système est connu du brevet US 6,393,930 pour un système robotique de précision micrométrique. La vis 7 du dispositif vis-écrou est mobile en rotation par rapport aux tubes intérieur et extérieur, et l'écrou 8 du dispositif vis-écrou est solidaire du tube extérieur. L'écrou 8 est en contact avec la vis 7 par l'intermédiaire de billes, et la structure de la vis 7 permet la recirculation des billes lors de la rotation de la vis et du mouvement de translation qui en découle. De manière préférée, afin de minimiser les coûts, on utilise une piste hélicoïdale de roulement rapportée sur la partie interne du tube extérieur, en remplacement d'une piste directement usinée dans le tube, comme il est connu par exemple de la demande de brevet WO 02/35118. L'utilisation d'un dispositif à billes donne par exemple un rendement au moins deux fois supérieur à celui de l'actionneur miniature linéaire pour applications robotiques connu du brevet US 5,117,700, ou encore du brevet US 6,100,609, basés sur une transmission par vis. MS12. S649.12FR.478.dpt Ainsi, la combinaison de solutions réputées a priori coûteuses de manière individuelle permet-elle de satisfaire une application autonome avec un bilan économique plus favorable que les solutions de l'art antérieur dans le domaine considéré. Le tube cylindrique intérieur la comprend un moteur à courant continu 5 entraînant la vis 7 en rotation par l'intermédiaire d'un réducteur réversible 6 à train épicycloïdal présentant un haut rendement. La rotation du moteur provoque le coulissement des tubes cylindriques l'un dans l'autre et, par conséquent, le mouvement de l'élément de fermeture par rapport au bâtiment. Le tube cylindrique intérieur la comprend en outre une carte de commande 4 de l'alimentation du moteur 5. Cette carte 4 comprend un module 41 de réception d'ordres par exemple d'ordres radioélectriques émis par un émetteur d'ordres nomade destiné à commander le vérin. La carte 4 comprend également un module d'arrêt du moteur 42. Il est à noter que le module de réception d'ordres peut également permettre la réception d'ordres transmis par des moyens filaires. Le module d'arrêt peut analyser le courant absorbé par le moteur à courant continu pour détecter une position de butée. Il comprend nécessairement un moyen de court circuit du moteur, de manière à en assurer le blocage. Le moteur à courant continu peut également comprendre un moyen d'augmentation de l'effort de détente pour assurer le blocage dans une zone de faible réluctance. Le tube cylindrique intérieur la comprend également un accumulateur d'énergie électrique 32 et éventuellement un convertisseur 31 de tension alternatif-continu. Le convertisseur de tension 31 peut être relié au secteur 40 et/ou l'accumulateur d'énergie électrique 32 peut être relié à un panneau photovoltaïque 50. Une carte de contrôle d'alimentation 3 MS\2. S649.12FR.478.dpt sélectionne la source d'énergie appropriée à un instant donné si le vérin est lié à la fois au secteur et à un panneau photovoltaïque. Le module d'arrêt du moteur et le moyen d'augmentation de l'effort de détente permettent d'assurer le verrouillage du vérin en position lorsqu'il n'est pas alimenté. Cependant, l'excellent rendement de la liaison hélicoïdale et le bon rendement du réducteur épicycloïdal permettent, en cas de besoin, un déplacement manuel aisé de l'élément de fermeture 30 en cas de désactivation de la fonction de verrouillage. L'utilisation d'une liaison hélicoïdale réversible présente l'avantage supplémentaire de supprimer les dispositifs de débrayage pour la manoeuvre manuelle de l'élément de fermeture, ces dispositifs étant obligatoires lors d'une association avec les vérins connus de l'art antérieur, qui ne sont pas réversibles. Le vérin précédemment décrit peut être habituellement alimenté par le secteur, l'accumulateur d'énergie électrique ayant la seule fonction d'alimenter le vérin lors de coupures de courant. Le vérin précédemment décrit peut encore être habituellement alimenté par l'accumulateur d'énergie, le raccordement du vérin au secteur ou au panneau photovoltaïque permettant sa recharge. Le vérin peut encore être complètement autonome et présenter pour seule source d'énergie l'accumulateur. Dans ce cas, l'alimentation est assurée par des piles, par exemple de type A ou AA selon le diamètre du vérin dont la forme cylindrique se prête particulièrement bien au logement desdites piles. M S12. S 649.12FR.478. dpt Revendications: 1. Vérin (10) destiné à manoeuvrer, de manière au moins partiellement autonome, un élément de fermeture (30) obturant une ouverture réalisée dans un bâtiment ou une enceinte (20), comprenant une première partie (1) liée à l'élément de fermeture (30) et une deuxième partie (2) liée au bâtiment ou à l'enceinte (20), l'une des parties du vérin comprenant un moteur électrique (5) à courant continu entraînant en rotation un premier élément (7) d'une liaison hélicoïdale par l'intermédiaire d'un réducteur (6), l'autre partie du vérin (2) comprenant un deuxième élément (8) coopérant avec le premier élément (7) de la liaison hélicoïdale pour permettre le déplacement en translation de la première partie (1) du vérin par rapport à la deuxième (2), caractérisé en ce que la liaison hélicoïdale comporte un dispositif (7, 8) à recirculation de billes et en ce que l'une des parties du vérin comprend un accumulateur (32) d'énergie électrique destiné à alimenter le moteur (5). 2. Vérin (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première partie (1) du vérin comprend un premier carter tubulaire (1a) et en ce que la deuxième partie (2) du vérin comprend un deuxième carter tubulaire (2a), l'un des carters coulissant dans l'autre. 3. Vérin (10) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un module d'arrêt (42) du moteur débrayable manuellement ou électriquement. 4. Vérin (10) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un convertisseur d'énergie électrique (31). MS12. S 649.12FR.47 8. dpt 5. Vérin (10) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une carte de commande (4) du moteur et un récepteur d'ordres (41). 6. Vérin (10) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'accumulateur (32) consiste en une ou plusieurs piles. M S12. S 64 9.12FR.47 8. dpt