Brevet FR3081905A1 — publié le 20191206

Description Titre de l'invention : ENTRAÎNEMENT POUR UN BATTANT DE PORTE OU DE FENÊTRE mol] L'invention concerne un entraînement pour un battant de porte, fenêtre ou analogue, avec un logement, un piston guidé de manière coulissante dans le logement, sur lequel agit une unité à ressort et un arbre de sortie monté de manière rotative dans le logement, relié au piston par l'intermédiaire d'une transmission pignon-crémaillère. [0002] Un tel entraînement peut consister en particulier, en un ferme-porte. [0003] Dans un entraînement du type mentionné dans l'introduction, lors de l'ouverture et de la fermeture du battant, l'arbre de sortie et donc le pignon sont entraînés en rotation, lors de l'ouverture du battant, le piston étant déplacé par le pignon-crémaillère excentré, dans le logement axialement contre la force de l'unité de ressort, habituellement un ressort de pression. L'unité à ressort génère ainsi le couple d'ouverture et de fermeture de l'entraînement ou du ferme-porte. [0004] Afin de répondre aux exigences d'accessibilité de plus en plus strictes lors du fran- chissement des portes, un couple d'ouverture de la porte, décroissant fortement avec l'ouverture de la porte, et donc de l'entraînement, devient obligatoire. [0005] Les ferme-portes équipés d'une transmission pignon-crémaillère n'atteignent géné- ralement que des couples d'ouverture très légèrement décroissants, avec lesquels les exigences d'accessibilité susmentionnées ne peuvent pas être satisfaites. Dans certains cas, les couples d'ouverture augmentent même avec l'ouverture de la porte. Afin de générer une réduction de couple appropriée, des composants supplémentaires sont donc nécessaires. [0006] En utilisant une transmission de disque à cames dans le ferme-porte, la réduction de couple requise peut en effet être réalisée relativement facilement. Cependant, ces ferme-portes ont une construction plus complexe et sont donc plus coûteux que des ferme-portes à pignon-crémaillère. De plus, l'efficacité et les performances d'amortissement sont souvent plus mauvaises que celles des ferme-portes à pignon-crémaillère. [0007] Le ferme-porte avec un bras compas en tant que dispositif de transmission de puissance entre l'arbre de sortie et le battant de porte ou le cadre a, par suite de la réduction de translation élevée du bras lors de l'ouverture de la porte, un couple d'ouverture décroissant fortement, rendant la transmission dans le ferme-porte exécutable de manière arbitraire. Dans un dispositif de transmission de puissance à levier ou à bras coulissant guidé dans un rail, la translation ne diminue pas autant, de sorte que la transmission dans le ferme-porte doit avoir une réduction de translation 2 plus élevée pour un couple d'ouverture décroissant. Afin de répondre aux exigences croissantes en matière de confort et d'accessibilité, les ferme-portes à transmission intégrale à bras coulissant dans un rail entre l'arbre de sortie et le battant sont presque exclusivement équipés d'une transmission à disque à cames, ce qui permet une translation ou des couples d'ouverture fortement décroissants sur la porte et ce qui rend la porte facile à franchir. La décroissance dont il est question en ce qui concerne la translation ou le couple d'ouverture est, par définition, très prononcée et se produit surtout dans les ferme-portes dont l'angle d'ouverture des portes peut aller jusqu'à 1800, ce qui entraine toutefois un couple de fermeture plus faible, et donc pour les portes extérieures soumises aux charges dues au vent, etc., une fermeture sécurisée de la porte n'est plus garantie. Par conséquent, une réduction moyenne des couples de la porte serait préférable. [0008] De plus, les ferme-portes avec transmission à disque à cames ont des courses de piston nettement inférieures à celles des ferme-portes avec transmission pignon-crémaillère et nécessitent des forces de ressort plus importantes, car le bras de levier effectif de la transmission est plus petit. En conséquence, les ferme-portes équipés d'une transmission à disque à cames ont de moins bonnes propriétés d'amortissement hydraulique et des charges de composants plus élevées. En outre, dans la zone du piston transmetteur de force, les transmissions à disque à cames présentent, intrinsèquement, des forces transversales ou forces de frottement plus élevées que les transmissions à crémaillère, ce qui entraîne une usure plus importante, une longévité moindre des composants et une efficacité moindre du ferme-porte. De plus, les ferme-portes avec transmission à disque à cames ont généralement une construction plus complexe et sont donc plus onéreux que les ferme-portes avec transmission à crémaillère. [0009] Les ferme-portes habituels à transmission pignon-crémaillère génèrent un couple d'ouverture à peine décroissant malgré la crémaillère non circulaire. Dans les demandes de brevet DE 36 38 353 et DE 93 19 547, un ferme-porte à crémaillère à denture non circulaire est décrit, dont le bras de levier effectif de la transmission se réduit à un angle d'ouverture de porte prédéterminé pour produire un couple d'ouverture décroissant. Cependant, le rapport de translation de ces transmissions à crémaillère connus tombe trop bas dans une plage d'ouverture initiale pour permettre une décroissance du couple d'ouverture comparable à celle des transmissions à disques à cames. Dans une plage d'angle d'ouverture initiale du battant, le bras de levier effectif ne se réduit que d'environ 65% de la valeur initiale à un angle d'ouverture du battant de 00. Lors de l'ouverture ultérieure de la porte, le bras de levier effectif reste presque constant aux grands angles d'ouverture de la porte ou se réduit davantage. [0010] De plus, une très faible force de rappel du ressort de pression serait nécessaire pour 3 une forte baisse du couple d'ouverture, les couples de fermeture étant trop petits pour les grands angles d'ouverture des portes en raison de la faible longueur effective du bras de levier de la transmission et de la faible force des ressorts pour ces grands angles d'ouverture des portes. Afin de produire un couple de fermeture suffisant pour les grands angles d'ouverture de porte, il convient de sélectionner ici une force de rappel élevée. Ainsi, le couple d'ouverture de la porte résulte de la translation de la transmission de force entre l'arbre de sortie et le battant ou le bâti et du couple de sortie du ferme-porte sur le pignon du ferme-porte, qui résulte du produit de la longueur effective du bras de levier de la transmission et de la force du ressort. La force de rappel du ressort de pression doit être choisie ici si élevée que l'augmentation de la force du ressort soit suffisante pour compenser la baisse de la translation de la transmission de force et ainsi produire un couple de fermeture suffisant, même à de grands angles d'ouverture de la porte, pour fermer la porte en toute sécurité. En conséquence, lors de l'ouverture de la porte, la force du ressort de pression augmente maintenant plus vite que ce qui peut être compensé par le raccourcissement du bras de levier effectif de la denture non circulaire. La diminution du rapport de translation est trop faible par rapport à l'angle de rotation du pignon, de sorte que seule une faible diminution du couple d'ouverture est obtenue. Le rapport de translation dans la transmission devrait être plus élevé pour une accessibilité suffisante. [0011] La demande de brevet DE 44 44 131 décrit un ferme-porte à crémaillère à denture non circulaire destiné à produire un couple d'ouverture fortement décroissant. À cet effet, le pignon présente une première dent de forme spéciale, qui coopère avec la surface située entre la tête de la dent et le flanc de la dent côté pression, dans la zone de pied de la contre-denture sur le piston. [0012] La réduction principale de la longueur effective du bras de levier de la transmission se faisant par le roulement de la première paire de dents venant en prise sur la deuxième lors de l'ouverture de la porte, la différence de hauteur entre les première et seconde dents du piston doit être très importante, pour permettre un couple d'ouverture décroissant similaire à celui de la transmission à disque à cames. Cependant, avec la construction connue, ceci n'est pas réalisable car l'angle de pression du pignon dans les dents du piston au point de transfert de la première dent à la suivante est trop grand en raison de la grande différence de hauteur des deux premières dents du piston et donc, lors de la fermeture de la porte dans le pire des cas, le système s'auto-bloquera ou se bloquera ou au moins une perte d'efficacité et des signes d'usure se produiraient. Avec la construction connue, le bras de levier effectif se raccourcit dans une plage d'angle d'ouverture initiale du battant seulement jusqu'à environ 64% de la valeur initiale à un angle d'ouverture du battant de 00. De plus, la dent la plus longue est exposée à des efforts de flexion très élevés en raison de sa forme allongée et de la zone de contact au 4 niveau de la pointe de la dent, qui détériorent la robustesse du système. [0013] La zone de contact dans la tête de dent sur le pignon est représentée par un arrondi, qui est géométriquement très petit, pouvant provoquer des pressions de surface extrêmes pouvant rapidement endommager les dents. Le système ne convient donc que pour les ferme-portes soumis à une force de fermeture faible (forces des ressorts plus faibles), dans lesquels un couple d'ouverture décroissant n'est plus d'actualité, car les couples d'ouverture sont déjà très bas. De plus, l'usure des dents est augmentée par les dents principalement coulissantes. [0014] En outre, un tel système a, de par sa conception, un angle de flanc de dent rela- tivement grand (> 350 à un angle d'ouverture de porte de 00) sur la première dent de la denture du piston, ce qui génère des efforts transversaux très élevés qui détériorent l'efficacité du ferme-porte, ce qui augmente considérablement les couples d'ouverture du ferme-porte et a également pour conséquence une usure accrue. [0015] L'invention a pour objet de fournir un entrainement ou un ferme-porte du type mentionné, dans lequel les inconvénients susmentionnés sont éliminés. Dans ce cas, l'entrainement muni d'une transmission pignon-crémaillère doit avoir la structure la plus simple possible et la moins onéreuse, en particulier un couple d'ouverture fortement décroissant, comparable à celui d'un entraînement à disque à cames et garantir ainsi la meilleure accessibilité possible. En outre, l'entrainement doit en particulier également présenter un couple de fermeture suffisant contre le vent, etc., même sans bagues de glissement spéciales sur le piston, avec un rendement aussi élevé que possible et une résistance élevée à l'usure. [0016] Selon l'invention, cet objet est atteint par un entraînement présentant les caracté- ristiques de la revendication 1. Les modes de réalisation préférés de l'entrainement conforme à l'invention sont apparents dans les revendications dépendantes, la présente description, ainsi que les dessins. [0017] L'entraînement selon l'invention pour un battant de porte, fenêtre ou analogue comprend un logement, un piston guidé de manière coulissante dans le logement, sur lequel agit une unité à ressort et un arbre de sortie monté de manière rotative dans le logement, relié au piston par l'intermédiaire d'une transmission pignon-crémaillère. Dans ce cas, la transmission pignon-crémaillère comprend un pignon non circulaire relié à l'arbre de sortie, dont la denture engrène avec une contre-denture côté piston, où une paire de dents respective des engrenages côté pignon et côté piston, entrant mutuellement en prise dans une plage initiale d'angle d'ouverture de battant allant de 0° à un angle d'ouverture de battant prédéterminé, est conçue de sorte que, lors de l'ouverture du battant, il en résulte une ligne d'engagement horizontale, à savoir parallèle au sens de déplacement du piston ou ascendante par rapport à l'horizontale, à savoir le sens de déplacement du piston et la longueur effective du bras de levier de la denture côté pignon diminue dans la plage initiale de l'angle d'ouverture du battant, partant d'une longueur effective maximale du bras de levier à un angle d'ouverture de battant de 00 pour un angle d'ouverture croissant jusqu'à un premier angle d'ouverture prédéterminé et à partir d'un deuxième angle d'ouverture prédéterminé, qui est supérieur ou égal au premier angle d'ouverture prédéterminé et inférieur à l'angle d'ouverture maximal, augmente à nouveau avec l'augmentation de l'angle d'ouverture. [0018] Grâce à cette conception, dans une structure simple et peu onéreuse, l'entraînement muni d'une transmission pignon-crémaillère présente un couple d'ouverture décroissant fortement, comparable à celui d'un entraînement à disque à cames, garantissant ainsi un niveau d'accessibilité élevé, caractérisé par un franchissement confortable de la porte, adapté aux enfants et aux handicapés. En outre, l'entraînement selon l'invention présente un couple de fermeture suffisant contre le vent, etc., même sans bagues de glissement spéciales sur le piston avec un rendement aussi élevé que possible et une résistance élevée à l'usure. [0019] Le premier flanc de dent côté pression de la contre-denture côté piston, qui s'engage avec la denture côté pignon lors de l'ouverture du battant, présente de préférence un angle de flanc de dent inférieur à 25°, de préférence inférieur à 20°. [0020] En raison de la configuration particulière de la denture, l'angle du flanc de la dent du premier flanc côté pression sur le piston, s'engageant sur la denture côté pignon lors de l'ouverture du battant est très petit (inférieur à 25°, de préférence inférieur à 20°). Ainsi, seules des petites forces transversales sont transmises du piston au logement, ce qui réduit les frottements. Grâce au frottement réduit, une grande efficacité de l'entraînement est obtenue tout en réduisant l'usure, ce qui augmente la longévité de l'entraînement. En raison de son rendement élevé, avec le même couple de fermeture de l'entraînement, il est possible d'obtenir un moment d'ouverture initial du battant nettement plus faible que les ferme-portes avec une transmission à disque à cames, ce qui accroît le confort. [0021] De préférence, la course horizontale ou ascendante de la ligne d'engagement de chaque paire de dents s'engageant l'une avec l'autre dans la zone initiale d'angle d'ouverture du battant, des dentures côté pignon et côté piston, est engendrée au moins partiellement par un décalage de profil variable correspondant lors du roulement sur la courbe de roulement et/ou un module variable correspondant lors du roulement sur la courbe de roulement et/ou des angles de flanc variables correspondants lors du roulement sur la courbe de roulement et/ou des rayons de courbure de flanc de dent variables correspondants lors du roulement sur la courbe de roulement, de la denture côté pignon. [0022] Le décalage de profil est une notion venant des dentures et de la transmission. Lors de la conception et de la fabrication d'engrenages à décalage de profil, la forme des 6 dents est modifiée, mais sans modifier la courbe de base sous-jacente. Dans le cas d'une roue dentée avec décalage de profil, une partie différente de la même courbe (généralement involuté ou cycloïde) est utilisée comme flanc de dent par rapport à une roue dentée sans changement de profil. Le module est une mesure de la taille des dents des roues dentées. Il est défini comme le quotient du pas de la roue dentée ou la distance entre deux dents adjacentes et le nombre pi, qui est une constante mathématique définie comme le rapport de la circonférence d'un cercle à son diamètre. [0023] Par le fait que les dents entrant en prise les unes avec les autres dans la plage initiale d'angle d'ouverture du battant, et en particulier la première paire de dents des dents côté pignon et côté piston lorsque le battant est ouvert, par un décalage de profil variable et/ou un module variable et/ou des angles de flanc variables et/ou des rayons de courbure variables des flancs de la dent lors de l'ouverture du battant, présentent une ligne d'engagement horizontale ou ascendante, une distance d'engagement plus courte des paires de dents respectives est partiellement obtenue, ce qui permet une réduction rapide de la longueur effective du bras de levier de la transmission pignon-crémaillère, de sorte que, lors d'une ouverture supplémentaire du battant, le couple du battant diminue brusquement, ce qui permet un franchissement confortable. De plus, un engagement avantageux de la première paire de dents avec des angles de flanc particulièrement réduits est rendu possible par une ligne d'engagement ascendante combinée à la forme spéciale de la première paire de dents avec des angles de flanc variables et/ou des rayons de courbure variables des flancs de dents sur les dents côté pignon et côté piston afin de réduire les efforts transversaux et d'augmenter le rendement. En raison de la forme courbe de la ligne d'engagement, également appelée droite d'engagement, on pourrait également parler de courbe d'engagement. Le point de contact du flanc des dents en prise mutuelle s'étend sur la ligne d'engagement. [0024] Lors de l'engagement, la ligne d'engagement décroit d'abord derrière la ligne médiane du pignon. Par un montage approprié, toutefois, il est possible de s'assurer que l'engagement effectif des dents n'est effectif qu'après la ligne médiane du pignon, la ligne d'engagement augmentant ou s'étendant horizontalement en conséquence. [0025] La longueur effective du bras de levier de la transmission pignon-crémaillère diminue par la forme des dentures selon l'invention, et ainsi, la translation de la transmission diminue brusquement avec l'ouverture du battant (la courbe de roulement augmente extrêmement), de sorte que le couple d'ouverture chute très nettement de manière comparable à celui d'une transmission à disque à cames et ainsi, un franchissement de la porte confortable, adapté aux enfants et aux handicapés, est possible. [0026] La plage initiale de l'angle d'ouverture du battant s'étend de préférence de 0° à un angle d'ouverture de battant prédéterminé d'environ 40°, de préférence jusqu'à un angle d'ouverture prédéterminé d'environ 300 . 7 [0027] Selon un mode de réalisation pratique préféré de l'entraînement selon l'invention, les dentures de la transmission pignon-crémaillère sont conçues pour que la longueur effective du bras de levier de la denture côté pignon diminue lors de l'ouverture du battant, d'une valeur initiale pour le battant fermé, jusqu'à au plus un angle d'ouverture du battant de 400, de préférence au plus un angle d'ouverture de 30°, à au moins 60%, de préférence à au moins 55% de la valeur initiale. Il en résulte un couple d'ouverture du battant fortement décroissant et, par conséquent, une grande accessibilité. Par exemple, un angle d'ouverture du battant de 30° correspond à un angle d'axe d'environ 48° [0028] Il est particulièrement avantageux que la transmission pignon-crémaillère soit conçue de telle sorte que la chute de translation dans une plage d'angle d'ouverture de battant allant de 0° à 30° soit répercutée sur au moins deux flancs de dents et de préférence sur trois flancs de dents. [0029] Grâce à un tel mode de réalisation de la transmission pignon-crémaillère, les flancs des dents de la denture côté pignon et côté piston sont assurés de rouler uniformément les uns sur les autres. [0030] Avantageusement, la transmission pignon-crémaillère peut être conçue de sorte que la longueur effective du bras de levier des dentures côté pignon lors de l'ouverture du battant après la plage initiale d'angle d'ouverture jusqu'à un angle d'ouverture du battant dans la plage d'environ 60° diminue davantage pour permettre un franchissement encore plus facile ou du moins sensiblement constant (courbe de roulement trapézoïdale) pour maintenir faible le couple de la porte tout en permettant un couple de fermeture suffisant contre le vent, etc. [0031] Selon un autre mode de réalisation avantageux de l'entrainement selon l'invention, la transmission pignon-crémaillère peut également être conçue de manière que la longueur effective du bras de levier des dentures côté pignon lors de l'ouverture du battant après la plage initiale d'angle d'ouverture augmente à nouveau jusqu'à un angle d'ouverture du battant de l'ordre de 60°. [0032] Pour augmenter encore la chute du couple d'ouverture, l'unité à ressort comprend de préférence un ressort de pression avec une force de rappel R