Barrière pour le contrôle d'accès de véhicules à dispositif de dégondage

La présente invention a pour objet une barrière levante automatique pour le contrôle d'accès des véhicules, en particulier sur les voies des aires de péages, à l'entrée et sortie des autoroutes, tunnels, ponts etc....

Pour satisfaire aux normes de sécurité, de telles barrières doivent être équipées d'un système dit de « dégondage », permettant au bras de la barrière de s'escamoter en cas de heurt par un véhicule et donc de limiter l'impact et les conséquences du choc.

En cours de fonctionnement, les bras, en position horizontale, sont en effet exposés aux chocs des véhicules qui ne s'arrêtent pas à temps et viennent les heurter. Pour favoriser la sécurité des automobilistes et de leurs véhicules, et éviter la détérioration du bras, de son support et de sa tête mécanique, différents systèmes de dégondage sont utilisés pour libérer le bras en permettant à son extrémité fixée sur la tête mécanique d'entraînement de se désolidariser de son support au-delà d'une certaine force d'impact.

Dans FR-A-2 602 806 ou FR-A-2 759 399, on décrit de telles barrières et parmi les systèmes de dégondage connus, on peut citer ceux de FR-A-2 602 806, FR-A-2 759 399, FR-A-2 800 759.

On peut ainsi considérer comme déjà connu une barrière relevable comprenant une tête mécanique fixée sur un support et entraînant un bras en rotation dans un plan vertical, un dispositif de dégondage permettant au bras de s'escamoter en cas de heurt par un véhicule ou équivalent, le dispositif de dégondage comportant un moyen de solidarisation entre le support et la tête apte à autoriser le pivotement de celle-ci (à priori dans un plan horizontal ou sensiblement horizontal) par rapport audit support, vers une position dégondée.

Dans US 2 352 310, il est par ailleurs prévu un dégondage de la barrière en cas de heurt par un véhicule, avec rotation de la tête dans un plan horizontal. Toutefois, ce document prévoit, avec un ressort et une roulette qui coulisse sur des pans inclinés, un système dans lequel plus la tête pivote, plus la force qui s'oppose à son pivotement augmente.

Ainsi, plus le véhicule pousse la barrière, plus la force de rappel du ressort augmente, ce qui est dangereux.

Dans ce contexte, un problème posé est de réaliser un dispositif de dégondage assurant une sécurité vis-à-vis des véhicules et qui soit assez simple.

Une solution à ce problème est une barrière caractérisée en ce que le dispositif de dégondage comporte un moyen de bridage réglable qui établit une liaison mécanique avec frottement entre la tête et son support avec donc un effet de freinage en rotation de cette tête lorsqu'elle s'escamote et qui est apte à régler le seuil de la force d'impact au-delà duquel cet escamotage s'opère.

Ainsi, la force de frottement en rotation de la tête vis à vis du pied peut être sensiblement constante. Au demeurant, puisqu'en cas de choc le véhicule avance et se déplace le long de la barrière lorsqu'il l'a heurtée et qu'il l'entraîne en rotation, la tête de la barrière se voit imposer, dans l'invention, un effort qui va en diminuant au fur et à mesure que la barrière est poussée en rotation par le véhicule.

Pour éviter trop de pièces additionnelles ou de systèmes mécaniques complexes, tout en permettant donc au bras de s'escamoter en cas de heurt par le véhicule, il est par ailleurs conseillé que le moyen de bridage comporte une plaque dont au moins une surface est de faible coefficient de frottement et est disposée contre une platine solidaire soit de la tête soit du support, la plaque étant alors solidaire soit du support soit de la tête, et un dispositif de compression apte à maintenir un serrage donné entre la platine et ladite plaque.

La force de retenue en pivotement de la tête peut être ainsi en particulier fonction de la force de serrage d'écrous de compression, via des rondelles.

Un problème corollaire concerne le contrôle du mouvement du bras.

A cet égard, il est proposé que le bras soit entraîné en rotation par un moteur, par l'intermédiaire d'un arbre, la barrière comprenant en outre:

• un capteur de position du bras par l'intermédiaire duquel le sens de rotation de l'arbre est fourni, et
• un contacteur par l'intermédiaire duquel est contrôlée la rotation de la platine par rapport au support, le contacteur coupant de préférence l'alimentation du moteur d'entraînement du bras, dès le début de la rotation de ladite tête vers sa position dégondée, le bras remontant alors à la verticale sous l'impulsion d'un ressort de rappel.

Un autre problème posé (que l'on pourrait dissocier de ce qui précède) est de réaliser un retour de la tête mécanique de la barrière en position normale de fonctionnement, après qu'un dégondage l'ait faite pivoter, ceci en utilisant des moyens relativement simples, avec un coût maîtrisé, sans nécessiter d'intervention humaine délicate impliquant une formation particulière d'un opérateur, ni un remontage complexe et tout en respectant les normes de sécurité routière.

Une solution à ce problème est exprimée dans les revendications jointes 11 à 16.

Dans cette solution, les moyens de retour de la tête mécanique en position normale de fonctionnement du bras, après un dégondage, comprennent:

• des moyens de commande du bras en position dégondée de la barrière, pour limiter l'angle de rotation de ce bras par rapport à celui suivant lequel il opère en position normale de fonctionnement et lui faire alors effectuer des oscillations autour d'une position de référence, de préférence verticale,
• et des moyens de poussée pour entraîner en rotation la tête par rapport au support dans ledit plan horizontal, ces moyens de poussée qui comprennent un doigt et une série de butées d'appui disposées sensiblement horizontalement étant liés, l'un, au mouvement d'oscillation du bras, l'autre au support, pour que lors des rotations dans un sens du bras, le doigt et l'une au moins des butées d'appui butent l'un contre l'autre sous l'effet du mouvement rectiligne imposé par le mécanisme.

Un mécanisme de transformation de mouvement, lié au bras et adapté pour transformer un mouvement circulaire d'oscillation de ce bras autour de son axe en un mouvement rectiligne alternatif sensiblement horizontal, est en outre alors avantageusement utilisé, ce mécanisme comprenant une bielle montée sur l'axe de rotation du bras. Dans ce cas, toujours dans le but de prévoir des moyens relativement simples et peu onéreux fondés sur un système mécanique éprouvé, on conseille:

• que le doigt et la série de butée d'appui définissent respectivement un cliquet et une crémaillère,
• et que le mécanisme de transformation de mouvement imprime le mouvement rectiligne alternatif aux dits moyens de poussée, de préférence au doigt.

Pour la fiabilité dans le temps du contact entre le doigt et la série de butée, on conseille en outre que ce doigt définisse une lame élastique présentant de préférence une largeur comprise entre environ 10 et 16 mm.

Selon une autre caractéristique, on conseille que la barrière de l'invention comprenne un moteur d'entraînement en rotation du bras dans le plan vertical, en position normale de fonctionnement, et que le mécanisme de transformation de mouvement soit mû par ce moteur, par l'intermédiaire d'une bielle imprimant le mouvement rectiligne alternatif aux dits moyens de poussée, de préférence au doigt (la bielle étant alors avantageusement en prise sur un arbre auquel est lié le bras pour son entraînement en rotation dans le plan vertical).

Ainsi on peut utiliser le même moteur et le même mécanisme de transformation de mouvement à la fois pour manoeuvrer le bras en fonctionnement normal et pour le retour de la tête après dégondage, favorisant ainsi l'adaptation de la solution de l'invention à des barrières existantes, tout en limitant le nombre de pièces devant être ajoutées pour obtenir la fonction de retour conforme à l'invention.

Encore une autre caractéristique conseille, pour automatiser le retour de la barrière en position normale de fonctionnement (voire permettre une commande à distance de ce retour), d'utiliser en particulier le(s) capteur(s) déjà prévu(s) de position angulaire de la tête par rapport au support et/ou du bras et l'électronique associée d'une manière telle qu'une détection de rotation de dégondage de la tête provoque la commande oscillatoire du bras pendant le mouvement de retour de la tête après dégondage et, de préférence, qu'en fin de course retour du doigt, alors que la tête retourne en position normale de fonctionnement, ces moyens commandent une amplitude d'oscillation plus importante du bras, pour dégager le doigt de la dernière butée de la série, autorisant alors la libre rotation du bras dans son plan normal de fonctionnement.

D'autres caractéristiques intéressantes apparaîtront encore de la description encore plus détaillée qui suit, en référence aux dessins annexés dans lesquels :

• La figure 1 est une vue d'ensemble d'une barrière automatique suivant l'invention dont le bras est disposé en position horizontale de contrôle d'accès des véhicules circulant sur une voie suivant une trajectoire A.
• La figure 2 est une vue éclatée d'un exemple de dispositif de dégondage suivant l'invention dont les différentes pièces sont présentées séparées et disposées suivant l'axe vertical XX' pour plus de compréhension.
• La figure 3 est une vue en perspective de l'ensemble d'une tête mécanique et de son bras pivotant.
• La figure 4 est une autre vue éclatée sous un autre angle de la tête mécanique de la figure 3 disposée juste au dessus de son support,
• La figure 5 est une vue schématique d'une partie du système électronique de commande de la barrière.
• Les figures 6, 7 et 8 montrent successivement et de façon schématique la situation lorsque la barrière est dans la position normale de fonctionnement (figure 6), et lorsque la tête est dans son état dégondé, avec le bras dans son régime oscillatoire (figures 7 et 8).
• La figure 9 correspond à une variante à une autre échelle de l'ensemble cliquet/crémaillère, suivant la vue de la figure 4.
• La figure 10 est un agrandissement local, de face, dudit ensemble montré figure 9.

En position normale de fonctionnement, comme sur les figures 1 à 3, la tête mécanique est conçue pour faire passer le bras 3 de la position horizontale telle que représentée sur la figure 1 dans la position verticale suivant le plan VV', et réciproquement et cela en respectant certains paramètres.

Dans l'exemple de réalisation représenté sur la figure 3 dont le principe de mouvement et d'entraînement est celui décrit dans la demande de brevet FR 2 343 118 de Monsieur HEROUT, le bras 3 est maintenu au repos, dans la position verticale par un ressort 15.

Lorsqu'un ordre d'abaissement du bras vers la position horizontale est donnée le moteur couple 8 est alimenté et son arbre de sortie 8a entraîne en rotation un maneton 12 qui entraîne lui-même dans un mouvement circulaire un roulement ou galet 13 qui se déplace en aller-retour dans une fente 16 de la bielle; par construction, une rotation du maneton de 270° par exemple entraîne une rotation de la bielle de 90°. En fin de course le roulement 13 appuie sur une butée 19 en caoutchouc de haute densité qui sert à amortir les chocs et les vibrations.

L'arbre 9, sur l'une des extrémités duquel est fixée la bielle 11, bande le ressort de torsion 15 (disposé concentriquement) par l'intermédiaire d'un maneton d'accrochage 14 rendu solidaire de l'arbre 9 par serrage, l'autre extrémité 15₁ du ressort venant en appui contre une pièce support 7 de la tête 1. L'arbre 9 tourne sur deux roulements 10 montés en opposition sur cette pièce support 7. L'énergie accumulée par le ressort sert soit à soulager le moteur 8 dans le mouvement de relèvement de la lisse, soit à relever le bras 3 jusqu'à la position verticale, dans l'état dégondé de la tête 1. Cet état est atteint lorsqu'il y a eu coupure d'alimentation électrique du moteur ou dans la solution ci-après.

L'extrémité opposée de l'arbre 9 reçoit un support 6 pour le bras 3. Le support 6 peut être fixé sur l'arbre 9 par deux goupilles et à son autre extrémité l'arbre 9 peut être associé à un capteur de position 17 angulaire qui permet de contrôler à tout moment la position angulaire du bras.

Le dispositif de dégondage de la barrière comporte un moyen 4 de solidarisation entre le support 20 et la tête 1 apte à autoriser le mouvement de celle-ci dans le plan horizontal HH' par rapport au support 20. Le moyen de solidarisation 4 est ici constitué d'une unique vis ou équivalent 4 qui s'étend suivant l'axe vertical XX' et maintient une pièce 7 de la tête, tout en autorisant la rotation de cette pièce par rapport au support, autour dudit axe XX'. La pièce 7 peut servir d'appui pour l'ensemble des éléments mécaniques de la tête contre le support 20, tel que cela est représenté sur la figure 2.

Comme indiqué précédemment, ce support 20 peut être celui du pied coffre 2 quand la tête 1 y est montée: en ce cas le dispositif de dégondage peut être disposé entre la semelle inférieure 21 du pied coffre 2 et le support 20' fixe placé au sol et sur lequel sont alors fixés à la fois la tête 1 et le pied de la barrière, ce dernier pivotant alors avec la tête 1. Ainsi chaque fois que dans la présente demande on décrit le pivotement de la tête 1 par rapport au support 20 cela concerne également la solution du pivotement de l'ensemble de la tête et du pied par rapport au support 20' ancré au sol.

Suivant la figure 2 le dispositif de dégondage comporte un moyen de bridage de la tête mécanique 1 sur le pied 2 apte à régler le freinage et l'amortissement de rotation de la tête 1. Ce moyen de bridage comprend une plaque de glissement 5 (dont au moins une surface plane est de faible coefficient de frottement et disposée contre une platine plane 7₁) et un dispositif de compression 25 apte à maintenir un serrage donné entre la patine 7₁ et la plaque 5.

Le platine 7₁ peut être une pièce solidaire soit de la tête 1, telle que représentée sur la figure 2, soit du support 20 et inversement pour la plaque 5.

La tête mécanique 1 est ainsi bridée par l'intermédiaire de la vis 4 dans un trou situé ici au centre du support 20 qui est la platine supérieure du pied coffre 2. Entre les deux platines 7₁, 20, la plaque ronde 5 (par exemple en polyéthylène), fixée dans l'exemple décrit sur le support 20, facilite le glissement en rotation de la tête 1 vis-à-vis du pied support.

Le dispositif de compression 25 peut être constitué de deux rondelles élastiques 25₁, immobilisées et comprimées par un écrou freiné 25₂ vissé sur la vis 4, avec une force de serrage appropriée. Dès qu'une force horizontale est appliquée au bras 3 l'ensemble de la tête mécanique 1 et du bras 3 tourne alors suivant cette vis axe 4 ; la force de serrage de celle-ci par le dispositif de compression 25 permet le ralentissement du mouvement de rotation.

Comme illustré la platine 7 peut avoir une forme de U asymétrique constitué d'une seule pièce dont la grande branche 7₃ du U reçoit le moteur 8 d'entraînement du bras, la petite branche 7₂ reçoit dans une échancrure ouverte 24 un roulement support de l'arbre 9 d'entraînement du bras 3 et l'âme 7₁ du U reçoit le moyen de solidarisation du dispositif de dégondage, telle qu'à travers un trou carré pour positionner la vis-axe 4 épaulée.

Dès qu'une force horizontale est appliquée au bras 3 l'ensemble de la tête mécanique 1 et du bras 3 tourne suivant l'axe de la vis 4, la force de serrage de celle-ci par le dispositif de compression 25 permettant de ralentir la rotation.

La rotation de dégondage est limitée à un quart de tour par une butée mécanique solidaire de la platine 7 et coulissant dans une longue fente 22 de la plaque 5 (qui peut avoir la forme de la figure 2 ou de la figure 4). Sous l'effet de la force horizontale qui le heurte, le bras en pivotant dégage le passage A (figure 1) : en fin de rotation le bras peut éventuellement continuer de fonctionner librement sans engendrer le moindre problème puisqu'il est toujours solidaire de la tête 1 et se trouve parallèle à la voie d'accès A le long de la bordure du trottoir.

Un capteur 18 de position angulaire autour de l'axe vertical XX' de la tête par rapport au support 2, 20, fixé à la platine 7 et tournant dans la fente 22 agit sur le moteur 8 d'entraînement du bras 3 dès le début de rotation de dégondage de la tête 1 (par exemple 5°) et le bras 3 remonte alors à la verticale sous l'impulsion du moteur 8 en petite vitesse. Le contacteur 18 peut aussi signaler la position dégondée au poste de surveillance.

Le contacteur 18 qui contrôle donc la rotation de dégondage/retour de la platine 7 par rapport au pied 2 (support 20) et le capteur de position 17 qui donne le sens de rotation de l'arbre 9 participent ainsi à la gestion électronique des paramètres de mouvement du bras et de la tête, tant en fonctionnement normal qu'en situation dégondée.

Le système de dégondage peut être verrouillé:

• en position de fonctionnement normal par un index escamotable et
• quand la tête 1 est en position dégondée par un index anti-retour 23 qui peut être constitué par un logement réalisé dans la pièce support 20 et un doigt mobile solidaire de la platine support 7 à travers la plaque 5.

Toutefois, un retour automatique est envisagé.

Sur la figure 4, on constate ainsi que le côté de son extrémité proche de sa fixation sur l'arbre 9 la bielle 11 porte un doigt 30 adapté pour engrener avec les dents d'une crémaillère 31, à la manière d'un cliquet. La crémaillère 31 est fixée à la périphérie du pied support 2, vers son extrémité supérieure de telle sorte que ses dents s'étendent les unes à la suite des autres, sensiblement horizontalement.

Un tel ensemble bielle/cliquet/crémaillère définit, avantageusement avec le moteur 8 et la logique de contrôle associée (notamment les capteurs 17, 18), l'essentiel des moyens de retour qui vont permettre de rappeler la tête 1, et en particulier le bras 3 en position normale de fonctionnement, après dégondage, en tirant parti de la possibilité de faire alors osciller le bras 3 de quelques degrés autour d'une position établie, laquelle position est typiquement sa position de sécurité verticale ou sensiblement verticale, comme sur la figure 4.

Au demeurant, en utilisant un mécanisme de transformation de mouvement 40, construit ici autour de la bielle 11, et transformant un mouvement circulaire d'oscillation du bras autour de l'axe horizontal 3a de son bras 3 en un mouvement rectiligne alternatif sensiblement horizontal, ceci en combinaison avec les moyens de poussée constitué dans l'exemple de réalisation par le doigt 30 et la crémaillère 31, on va pouvoir aisément gérer la rotation retour de la tête 1 par rapport au support 2, 20, puisque lors des rotations dans un sens du bras 3, le doigt et l'une au moins des butées d'appui de la crémaillère viendront buter l'un contre l'autre sous l'effet du mouvement rectiligne imposé par le mécanisme 40.

Si, avantageusement et comme illustré sur la figure 4, on utilise le moteur 8 et le dispositif moto-réducteur associé (non représenté) pour la manoeuvre du bras 3 tant lors de son fonctionnement normal que de son mouvement oscillatoire permettant donc à la tête 1 de revenir dans la position normale de fonctionnement du bras, on va pouvoir à la fois limiter le nombre de pièces rajoutées pour assurer cette fonction de retour automatique, n'utiliser qu'un seul moteur et un seul mécanisme pour les deux types de mouvement du bras 3 et permettre ainsi d'adapter sur des barrières existantes le dispositif de retour automatique conforme à l'invention, sans modification importante.

On peut également noter qu'avec la solution de l'invention, on dispose vis-à-vis de l'axe de pivotement 3a du bras d'un moment qui, compte tenu de la dimension réelle de la barrière, compense sensiblement le couple à vaincre du fait du freinage du dégondage ( typiquement 5 m.kg).

Sur la figure 5, on a représenté très schématiquement une partie de la logique électronique de commande de la barrière.

Les capteurs 17 et 18 sont liés à l'unité électronique de contrôle 33 qui commande la manoeuvre du bras 3, via le moteur 8, en fonction de la position angulaire de la tête 1 (position normale de fonctionnement ou plus ou moins dégondée).

Via les capteurs, l'unité électronique de contrôle 33 pourvue d'un microprocesseur programmable et d'une unité mémoire définit donc deux modes de mouvement angulaire du bras 3 : fonctionnement oscillatoire de quelques degrés autour de la verticale en mode dégondé ou rotation entre la verticale et l'horizontale en mode « normal ».

Si le bras 3 est heurté par un véhicule, la tête 1 pivote donc d'un certain angle autour de l'axe XX' à partir de sa position initiale (normale de fonctionnement).

L'unité électronique de contrôle 33 est alors informée par le capteur 18 qu'un certain angle de rotation de dégondage a été appliqué à la tête 1 et que le mouvement du bras 3 doit être modifié.

Le bras 3 remonte alors en position verticale.

Puisque la tête 1 a tourné, le doigt 30 engrène en outre avec l'une des butées (dents) 31.

L'unité électronique de contrôle 33 active alors le moteur 8 pour qu'en liaison avec le capteur 17, le bras oscille d'environ 5 à 10° par rapport à la verticale, autour de 3a (figures 6 et 7). Ainsi, le bras 3 commence sa première oscillation. Le doigt 30 se déplace alors sous l'effet de la bielle 11 et applique une force sensiblement horizontale sur l'une des butées de la denture 31 qui peut être située radialement à environ 10 à 20 cm de l'axe XX'. La réaction de la dent engendre un couple qui provoque la rotation de la tête 1 tendant à la ramener vers sa position angulaire initiale.

En pratique, l'angle de rotation pas à pas de la tête permettra d'avancer dent par dent, voire plus, ceci étant fonction du débattement toléré du bras par rapport à la verticale et des dimensions d'engrènement entre le doigt et les dents.

Ainsi, après une oscillation typiquement d'environ 10°, le bras s'arrête et revient en arrière (figure7). Le doigt 31 a alors fait tourner la tête d'un angle correspondant à un peu plus d'un pas de denture de la crémaillère. Le bras 3 revient en arrière vers sa position verticale. Le cliquet 30 revient aussi en arrière, en sautant une dent.

Le mouvement recommence ainsi jusqu'à ce que la tête soit revenue angulairement à sa position initiale.

Dans cet état, le doigt 30 se trouve alors avantageusement en face de la partie 31a sans denture, permettant ainsi au bras 3 de retrouver sa possibilité de libre mouvement entre ses positions horizontale et verticale de fonctionnement normal (figure 8).

Au passage, le capteur 18 a avantageusement transmis une information de fin de course du doigt 30 vers les moyens de contrôle 33, de sorte que via le microprocesseur un ordre de commande du moteur 8 a été généré pour qu'au moment de cette fin de course une amplitude d'oscillation plus importante soit appliquée au bras 3 (par exemple jusqu'à 15°) afin de dégager le doigt de la dernière dent et autoriser ainsi la libre rotation du bras (le doigt étant alors a une distance suffisante de la dernière dent).

En alternative, voire en complément à cette solution, on pourrait utiliser un moyen de rappel de fin de course, tel qu'un électro-aimant 39 (voir figure 4) ou un ressort 41 (figure 10) pour écarter entre eux le doigt 30 et la série de butées 31 lorsque la tête 1 est revenue dans sa position angulaire normale de fonctionnement.

Pour que les opérations de dégondage/retour de la tête mécanique 1 puissent s'opérer par rotation vers la gauche ou vers la droite, en fonction de l'installation souhaitée, la barre 41 qui porte la crémaillère 31 pourrait être réalisée avec une double crémaillère: une crémaillère sur la tranche supérieure et une crémaillère sur la tranche inférieure, pour un montage à gauche ou à droite.

Après le dégagement du doigt et une fois que la tête est donc retournée dans sa position angulaire normale, l'unité électronique de contrôle 33 commande le moteur 8 pour que le bras puisse alors de nouveau normalement évoluer sur environ 90° entre ses positions horizontale d'interdiction et verticale de libre circulation.

Sur les figures 6 à 8 et sur la figure 4, le doigt 30 est une lame élastique et les dents de la crémaillère présentent une pente plus marquée du côté de l'appui de la lame que de l'autre.

Sur les figures 9 et 10, le doigt, repéré 43, entraîné par la bielle est un cliquet en forme de virgule concave en direction de la fin sans dent de la crémaillère et qui peut engrener avec une crémaillère 45 dont les dents ont la même pente des deux côtés. Une « double crémaillère » n'est alors plus nécessaire. En outre, l'usure et le bruit sont moindres par rapport à la lame. Le ressort de rappel 41, monté à l'arrière du cliquet, est une sécurité en fin de course. Le fonctionnement de cet ensemble cliquet 43 / crémaillère 45 correspond à celui des figures 6 à 8.

On notera encore que grâce au dispositif de la présente invention qui est assez simple à réaliser et permet même de simplifier d'autres parties mécaniques de la barrière telles que décrites, le pivotement de l'ensemble mécanique et bras par rapport à l'axe vertical du support de celui-ci permet au bras de libérer le passage en se retrouvant parallèle à la chaussée sans avoir été endommagé et, restant maintenu solidaire de sa tête mécanique et donc dans une position contrôlée, ne pouvant pas heurter d'autres équipements autour de la barrière.

Sur la figure 4, s'il n'y avait pas de retour automatique, la bielle 11 serait dépourvue de son embout porteur de la lame 30, de même sur les figures 9 et 10.