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Dispositif support d'élément de mobilier urbain
escamotable à actionneur électrique
L'invention concerne un,.dispositif support d'élément de mobilier
urbain escamotable à actionneur électrique.
Daris la suite de la description, par souci de simplicité, on consi-
dérera principalement l'exemple d'une borne escamotable, par exem-
ple destinée, selon qu'elle est escamotée ou non, à autoriser ou inter-
dire l'accès à une zone urbaine déterminée ; mais cet exemple ne
doit en aucune façon être considéré comme limitatif, 'les enseigne-
ments de l'invention pouvant être appliqués à d'autres éléments de
mobilier urbain escamotables de types très variés tels que panneaux
indicateurs, coffrets techniques, conteneurs, poubelles, etc.
Les dispositifs supports de borne escamotable (ou autre élément
de mobilier urbain escamotable), lorsqu'ils comportent un action-
neur, se répartissent en deux~types, à savoir d'une part les disposi-
tifs à actionneur électro-pneumatique ou électro-hydraulique, ac-
tionnés par un vérin alimenté en fluide sous pression par un com-
presseur, et d'autre part les dispositifs électro-mécaniques - catégo-
rie à laquelle se rattache la présente invention.
Un tel dispositif à actionneur électrique est par exemple décrit
dans le FR-A-2 850 009, qui décrit un caisson installé dans une
excavation du sol et logeant une borne escamotable dont le déploie-
ment est commandé par un actionneur électrique du type "vérin
électrique", c'est-à-dire dans lequel un moteur électrique actionne
une tige mobile par l'intermédiaire d'un mécanisme du type vis
- écrou ou vis sans fin. Cet actionneur (qui inclut le moteur électrique,
le train réducteur, la transmission, etc.) est placé en position basse,
au fond du caisson, et la tige mobile, verticale, est tournée vers le
haut et reliée à un plateau relevable portant la borne.
Ce dispositif de fart antérieur, compte tenu d'un certain nombre
' de limitations inhérentes à sa structure, ne permet pas de répondre
aux contraintes de plus en plus sévères imposées, entre autres, par
les collectivités locales pour ce type d'appareils.
En effet, en premier lieu, on considère qu'un tel dispositif ne doit
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pas nécessiter d'excavation profonde de plus de 80 cm, pour éviter
tout risque de rencontre avec des canalisations, câbles, etc. Ceci
impose donc une compacité maximale du dispositif, tout particuliè-
rement si l'on souhaite que, en position déployée, la borne ou l'élé-
ment de mobilier urbain présente une hauteur suffisante pour lui
permettre de jouer son rôle d'obstacle. Ä cet égard, le dispositif du
FR-A-2 650 009, du fait de sa structure dans laquelle (actionneur
situé au fond du caisson est surmonté par le plateau mobile suppor-
tant la borne, limite la hauteur possible de la borne à une valeur
inférieure à la moitié de la profondeur du trou recevant le caisson, ce
qui est particulièrement restrictif ; ainsi, le texte de ce document
cite comme valeur typique une profondeur d'excavation d'un mètre
pour une borne de hauteur 400 mm - proportions inappropriées à
la plupart des situations.
En second lieu, les contraintes de sécurité civile imposent que la
borne puisse fonctionner en "sécurité positive", c'est-à-dire qu'en cas
de coupure de l'alimentation électrique, notamment en cas de panne
du réseau de distribution, une borne se trouvant en position relevée
redescende immédiatement et d'elle-même en position escamotée,
afin par exemple de permettre sans entrave le passage des services
d'urgence. Le dispositif de borne électrique escamotable du docu-
ment précité ne permet pas de répondre à cette exigence, la borne
étant seulement, en cas de panne, escamotable à la main (c'est-à-
dire qu'une personne doit actionner un dispositif mécanique prévu à
cet effet sur la borne pour la faire rentrer dans son caisson) ; une
"sécurité positivé' au sens indiqué ci-dessus imposerait, si l'on vou-
lait que la borne revienne automatiquement à sa position escamotée
en cas de panne secteur, la mise en place de batteries de secours et
d'un système de détection d'une coupure de l'alimentation secteur ;
un tel équipement additionnel compliquerait à la fois la conception
et l'entretien de la borne (du fait des batteries notamment) et en
grèverait le coût de façon notable, sans pour autant procurer une
fiabilité totale - une véritable sécurité positive devant pouvoir être
obtenue sans recours à des batteries de secours.
En troisième lieu, il est très souhaitable que la vitesse de déploie-
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ment ou d'escamotage de la borne soit élevée, typiquement de l'ordre
de deux secondes dans un sens comme dans l'autre. Les bornes élec-
tro-pneumatiques répondent parfaitement à cette exigence ; en re-
vanche, les bornes électriques connues ne permettent pas d'attein-
dre une telle rapidité, leur vitesse de déploiement ou d'escamotage
étant typiquement de l'ordre de huit secondes, c'est-à-dire quatre
fois plus élevée.
En quatrième lieu, il est indispensable que le dispositif soit pro
tégé à-l'encontre des risques d'immersion du fait d'une accumulation
d'eau ou de boue en fond de caisson. Le fond de caisson est en effet
la région naturellement la plus exposée et la plus susceptible de
recueillir les infiltrations indésirables, malgré les précautions géné-
ralement prises pour assurer l'évacuation des fluides ; pour ce faire,
le dispositif du document précité décrit une structure complexe des-
tinée à procurer une isolation renforcée du moteur et des autres par-
ties de l'actionneur électrique, toutes situées en fond de caisson,
notamment par une structure en tubes télescopiques concentriques
venant protéger l'actionneur situé en position axiale.
En cinquième lieu, compte tenu des besoins très variables des
utilisateurs, il apparaît souhaitable de pouvoir équiper le dispositif
support avec des bornes ou autres éléments de mobilier urbain de
types très variés en fonction de la demande, tout en gardant un
même support de base universel. Il est également souhaitable de
pouvoir changer la borne sans difficulté, par exemple après une col
lision, sans avoir à changer pour autant (ensemble du dispositif.
Ceci impose d'avoir une structure de support élévateur qui soit
essentiellement indépendante de la structure de la borne - ce qui
n'est pas le cas du dispositif du document précité, où la conception
mentionnée plus haut en tubes télescopiques concentriques mêle
intimement la structure de la borne à celle du dispositif élévateur.
En sixième lieu, il apparaît en pratique souhaitable de pouvoir
alimenter directement le dispositif par la tension du secteur (220 V),
et non en basse tension (12 ou 24 V), afin d'éviter les transforma-
teurs, redresseurs, alimentations tampon de sécurïté avec batterie
(voir ci-dessus), etc. L'alimentation directe par la tension secteur
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impose cependant une structure qui, de façon intrinsèque, évite les
risques électriques liés à cette alimentation directe. Ici encore, le
dispositif du document précité, compte tenu de sa structure où les
organes électriques sont en fond de caisson, oblige à prévoir la tra-
versée d'une multitude de parois par des presse-étoupe, ce qui com-
plique la réalisation et n'assure pas pour autant une sécurité maxi-
male en raison des possibilités d'infiltrations à tous les niveaux.
Enfin, il va de soi que, compte tenu de leur contexte d'utilisation,
tous ces dispositifs doivent présenter une robustesse et une fiabilité
très grandes en dépit des conditions et des cadences sévères d'utili
sation, typiquement 600 manoeuvres quotidiennes avec des pointes
supérieures à 120 manoeuvres par heure.
Les différentes exigences que l'on vient d'exposer sont en fait si
contraignantes que, jusqû à présent, aucune borne escamotable élec
trique ri a été en mesure de répondre à l'ensemble de celles-ci.
C'est pour cette raison qû à ce jour les bornes escamotables élec-
tro-pneumatiques dominent largement le marché, malgré leur plus
grande complexité (due à la présence d'une transformation d'énergie
électrique en énergie pneumatique par un compresseur) et un entre-
tien et une installation plus délicats (car il est nécessaire de faire
appel à des personnes connaissant bien la technologie des appareils
pneumatiques).
L'invention a pour but de proposer un dispositif support d'élé
ments de mobilier urbain escamotable, tel qû une borne escamota
ble, à actionneur électrique, qui réponde à l'ensemble des exigences
précitées et notamment à celle de sécurité positive, tout en présen-
tant une structure à la fois simple et robuste, donc peu coûteuse et
fiable.
Le dispositif de l'invention est du type général décrit dans le FR
A-2 650 009 précité, c'est-à-dire comportant : un caisson fixe,
installé dans le sol ; un équipage mobile, logé dans ce caisson, com
portant en partie supérieure un plateau support de l'élément de
mobilier urbain, cet équipage étant mobile entre une position haute,
où cet élément de mobilier urbain émerge du caisson au-dessus du
niveau du sol, et une position basse, où l'élément de mobilier urbain
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est escamoté à l'intérieur du caisson de manière que sa partie supé-
rieure ne dépasse pas le niveau du sol ; un moto-réducteur électri-
que ; et une transmission, pour convertir le mouvement de rotation
du moto-réducteur en un mouvement de translation de l'équipage
5 mobile entre sa position haute et sa position basse.
Selon l'invention, il est caractérisé en ce que le moto-réducteur et
la transmission forment un ensemble réversible, tel que, en
(absence d'alimentation du moteur et de freinage ou verrouillage
appliqué de l'extérieur à cet ensemble, l'équipage mobile redescende
de lui-même par gravité à sa position basse.
Selon des caractéristiques subsidiaires avantageuses
- le moto-réducteur est porté par l'équipage mobile ;
- le moto-réducteur comporte un frein d'arbre à commande élec-
trique, dit "à appel de courant", c'est-à-dire activé en perma-
nence après que l'équipage ait atteint sa position haute et tant
qu'une tension d'alimentation électrique du dispositif est dis-
ponible en amont de ce dernier ;
- la transmission comprend au moins un un organe linéaire
déformable d'entraînement tel que câble, sangle, courroie ou
chaîne à rouleaux coopérant avec l'arbre de sortie du moto-
réducteur et dont fane au moins des extrémités est fixée en
un point haut du caisson ;
- l'autre extrémité de l'organe linéaire déformable est soit reliée
à un tambour monté en sortie du moto-réducteur et sur lequel
elle vient s'enrouler, soit fixée en un point bas du caisson,
l'organe linéaire déformable venant en prise avec une roue
menante montée en sortie du moto-réducteur ;
- l'équipage mobile est configuré en forme de cloche susceptible,
en cas de submersion du dispositif, d'enfermer un volume d'air
résiduel, le moto-réducteur étant monté à l'intérieur de cette
cloche à un niveau lui permettant de se trouver en toutes cir-
constances dans ce volume d'air résiduel.
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On va maintenant décrire des exemples de réalisation du disposi-
tif de l'invention, en référence aux figures annexées.
La figure 1 montre, de façon schématique, un dispositif à borne
escamotable réalisée selon les enseignements de l'invention.
La figure 2 illustre une variante possible de mise en oeuvre du
dispositif de la figure 1.
La figure 3 montre un autre mode de réalisation du dispositif
selon l'invention.
La figure 4 illustre une variante du mode de réalisation de la
figure 1, permettant notamment de préserver les organes électriques
du dispositif à l'encontre des risques d'inondation.
La figure 5 illustre schématiquement, vu de dessus, le mode de
réalisation de la figure 1.
La figure 6 illustre schématiquement, vu de dessus, le mode de
réalisation de la figure 3.
La figure 7 est une variante de mise en oeuvre des modes de réa-
lisation précédents.
La figure 8 est un exemple de schéma électrique du circuit de
commande du dispositif de l'invention.
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Sur la figure 1, on a représenté un dispositif à borne escamotable
selon l'invention, où la référence 1 désigne un caisson enfoui dans le
sol 2 de manière à définir un volume intérieur clos 3 dans lequel
peut être escamotée la borne 4. Cette borne est portée par un équi-
page mobile 5 qui avantageusement, outre son rôle de support de
borne, supporte aussi un moteur 6 et un réducteur ? (visibles notam-
ment de dessus sur la figure 5). Le réducteur 7 est, de façon caracté-
ristique de l'invention, un organe réversible constitué par exemple
d'un train d'engrenages 8, 9, 10 entraînant en sortie un arbre 11 à
f extrémité duquel est fixé, dans ce mode de réalisation, un tambour
12 avec, de préférence, avec un tambour à chacune des extrémités de
(arbre, par raison de symétrie pour équilibrer le fonctionnement du
dispositif. Sur chaque tambour 12,12' vient s'enrouler (ou se dérou-
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ler, selon le sens d'entraînement) une sangle respective 13, 13' qui,
après passage sur une poulie de renvoi respective 14, 14', est fixée
par son extrémité 15,15' en partie supérieure du caisson 1.
11 est également prévu (figure 5) des moyens de guidage de l'équi
page mobile dans son mouvement de translation verticale, par exem
ple des patins 16 coopérant avec des rails ou colonnes 17.
Selon un aspect caractéristique de l'invention, le moteur com-
porte également, en bout d'arbre, un frein électromagnétique 18
dont le rôle et la commande seront explicités plus loin.
Grâce à la structure que fon vient de décrire, la rotation du tam-
bour 12 (ou des tambours 12,12', s'il est prévu deux tambours symé-
triques) va provoquer la réduction de la longueur de la sangle 13 (ou
des deux sangles 13, 13') et donc le relevage de l'équipage mobile 5,
et, par conséquent, de la borne 4 qui va ainsi sortir du sol.
En sens inverse, du fait du caractère réversible du réducteur 7, la
simple coupure de l'alimentation du moteur va libérer les tambours
12, 12', et la borne va retomber d'elle-même, par gravité, en position
escamotée au fond du logement ; bien entendu, des moyens amortis-
seurs appropriés (non représentés) peuvent être prévus pour ralen-
t':r la descente de la borne et/ou rendre moins brutale son arrivée en
fond de caisson ; en tout état de cause, cette phase de descente reste
très brève, typiquement de l'ordre de deux secondes, et intervient
dès la coupure de l'alimentation, sans aucune manoeuvre active, ce
qui est parfaitement conforme au concept de sécurité positive men
tionné plus haut.
En outre, la structure illustrée assure une très grande compacité,
notamment en ce qui concerne la profondeur hors-tout du dispositif,
ce qui permet de prévoir un rapport relativement élevé entre la hau-
teur de la borne escamotable et la profondeur de l'excavation néces-
safre pour loger le dispositif, à la différence des dispositifs électri-
ques de l'art antérieur où ce rapport ëtait limité à une valeur de
50 % environ.
En ce qui concerne la vitesse de montée, il est possible de choisir,
pour une puissance de moteur raisonnable, un rapport de démulti
plication du réducteur tel que le relevage soit opéré en deux secon
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s
des environ, valeur en tout état de cause très inférieure aux durées
habituellement rencontrées avec les dispositifs électriques connus.
Enfin, on voit que la structure proposée est totalement indépen
dante du type de borne ou même de la nature de (élément de mobi
lier urbain utilisé, qui est donc très aisément adaptable ou inter
changeable sans qû il ne soit en aucune façon nécessaire d'intervenir
sur les divers éléments du dispositif élévateur proprement dit.
On notera par ailleurs que la configuration de motoréducteur
illustré figure 5 présente deux aspects extrêmement intéressants, à
savoir : (i) qu'elle est réversible en raison de l'utilisation d'un train
d'engrenages au lieu de vis tangentes (comme dans la plupart des
réducteurs utilisés dans ce type de motoréducteur) ; et (ü) qû elle
permet d'avoir un arbre de sortie 21 parallèle à l'arbre 20 à Taxe du
moteur, ce qui assure la symétrie du mécanisme et assure en outre
une meilleure compacité d'ensemble.
Par exemple, pour un système de relevage d'une borne en béton
de 60 kg, on peut utiliser un motoréducteur de puissance de sortie
400 W alimenté par un moteur asynchrone monophasé 220 'V. La
vitesse nominale du moteur peut être alors de 1500 tours/minute,
donnant en sortie de réducteur une vitesse de 100 tours/minute et
un couple nominal de 35 N.m, suffisant pour permettre le relevage
complet de la borne en moins de deux secondes.
En ce qui concerne la sangle 13, il est possible, en variante, de la
remplacer par un autre élément déformable linéaire fonctionnelle
ment semblable, par exemple un simple câble, une chaîne à rou
leaux, une courroie crantée, etc.
Par ailleurs, il est également possible de prévoir une configura-
tion telle que celle illustrée figure 2, où l'organe 13, qui est ici de
préférence une chaîne à rouleaux ou une courroie crantée, est de lon-
gueur fixe et fixée à ses deux extrémités 15 et 19 en haut et en bas
du caisson. L'organe 12, au lieu d'être un tambour d'enroulement
comme dans le mode de réalisation précédent, est alors une roue
dentée ou crantée venant en prise avec (organe 13, une poulie de
renvoi 14 pouvant être prévue pour assurer une coopération des
organes 12 et 13 sur une plus grande étendue. Les roues 12 et 14 ont
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leurs axes bien entendu solidaires de l'équipage mobile 5, la rotation
da la roue 12 venant déplacer en translation verticale cet équipage
mobile 5. Dans le même ordre d'idées, l'organe 13 pourrait être en
variante un organe rigide tel qu'une crémaillère disposée du haut en
bas du caisson et sur laquelle viendrait engrener la roue dentée 12.
D'autres formes de réalisation peuvent être envisagées, par
exemple celles illustrées sur les figures 3 (vue en élévation) et 6 (vue
de dessus) : dans ce cas, l'enroulement des sangles 13, 13' se fait
directement sur les tambours 12,12' sans interposition de poulies de
renvoi. On notera également que, dans cette variante, l'axe 20 du
moteur et 21 des poulies 12, 12' sont parallèles et perpendiculaires
au plan défini par les rails de guidage 17 (à la différence par exem-
ple de la configuration de la figure 5).
Dans la variante des figures 4 (vue en élévation) et 7 (vue de des
sus), la structure de base est semblable à celle de la figure 21, avec
des tambours 12,12' sur lesquels viennent s'enrouler des sangles 13,
13' passées sur des poulies 14, 14' solidaires de l'équipage mobile 5,
mais ce dernier est réalisé sous la forme d'une cloche comportant,
sous le plateau supportant la borne, une paroi latérale continue 22
définissant un volume 23 ouvert vers le bas et susceptible d'empri
,... sonner un volume d'air résiduel même en cas de submersion du dis
positif (orage violent, etcJ. Ainsi, le moteur 6 et le réducteur 7, qui
sont montés sur un châssis support 24, demeurent en toutes circon
stances hors d'eau, à l'intérieur de la poche d'air.
On va maintenant décrire plus en détail le frein électromagné-
tique 18, qui est avantageusement du type "à appel de courant"
(c'est-à-dire qui agit en blocage lorsqu'il est alimenté et en Libération
dès qu'il ne l'est plus). Ce frein, placé en tête de l'arbre du moteur,
offre une très bonne résistance à l'effort en sortie du réducteur, car
le réducteur multiplie Ia résistance ôfferte. On peut ainsi se conten-
ter d'un frein basse tension et basse consommation (typiquement,
24 V et 7 W). Ce frein reste alimenté en permanence tant que la
borne sera en position haute ; en cas de coupure de courant, il libère
immédiatement (arbre du moteur ce qui aura pour effet, du fait de
la réversibilité de Ia transmission, de laisser la borne redescendre
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dans son logement par simple gravité.
Sur la figure 8, on a représenté un exemple de circuit d'alimenta-
tion et de commande du dispositif de l'invention. Celui-ci comprend
deux interrupteurs, à savoir un interrupteur commandé (manuelle-
s ment ou automatiquement) 25 pour déclencher le relevage de la
borne (cet interrupteur étant ensuite maintenu fermé) et un inter-
rupteur de fin de course haute 26, par exemple un capteur de type
inductif, qui se fermera lorsque la borne aura atteint son point mort
haut et restera fermé tant que la borne demeurera en~ ce point.
10' L'ensemble peut être alimenté directement en 27 par le secteur
220 V, tout particulièrement lorsque fon choisit le mode de réalisa-
tion de la figure 4, qui permet d'être certain qû en aucun cas le
moteur et ses organes électriques associés ne seront en contact avec
l'eau. Le secteur alimente le moteur 6 par l'intermédiaire d'un triac
29 commandé par un optocoupleur 29 disposé en sortie d'une porte
30 agissant sous contrôle des interrupteurs 25 et 26 (la compréhen-
sion du circuit apparaîtra immédiatement à l'homme de l'art et ne
sera pas décrite plus en détail). Quant au frein électromagnétique
18, il est alimenté en basse tension par un transformateur abaisseur
31 et un circuit de redressement et de filtrage 32 par l'intermédiaire
d'un Darlington 33 commandé par une porte 34 également contrôlée
par la position des interrupteurs 25 et 26 de telle manière que, lors-
que la borne arrive en position haute (fermeture de l'interrupteur
26) le circuit vienne couper l'alimentation du moteur et armer le
frein électromagnétique.
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