Brevet FR2618006A1 — publié le 19890113

SIMULATEUR POUR LA CONDUITE DES VEHICULES TERRESTRES A MOTEUR. L'invention concerne un simulateur pour la conduite des véhicules terrestres à moteur. Le problème qui se pose aux moniteurs d'autoécoles est notamment l'entraînement des élèves conducteurs aux premières manoeuvres de conduite automobile. Le débutant doit, en effet, apprendre une succession d'actions qui ne sont pas évidentes pour lui : mettre le moteur en route, regarder dans son rétroviseur, passer la première vitesse, mettre le clignotant, etc... Mais surtout il doit acquérir la maîtrise de l'action conjuguée de l'embrayage et de l'accélérateur pour démarrer son véhicule, et à passer ses vitesses correctement. Pour arriver à ce résultat, le moniteur entraîne son élève dans un véhicule roulant, le plus souvent, dans des conditions réelles de circulation. I1 doit donc jongler avec les lignes droites de la route et les pièges de la circulation. Dans les agglomérations à forte densité de trafic, les lieux propices à cet entraînement se font de plus en plus rares. Dans un temps donné, l'élève n'a pas toujours le loisir de multiplier le nombre d'essais autant que nécessaire. De plus, les véhicules coûtent chers, et dans ces conditions d'utilisation, les risques des dommages sont importants. Le coût des leçons d'entraînement doit donc tenir compte de ces paramètres. Le temps d'apprentissage, avant que l'élève n'atteigne le niveau, est dans certains cas très long. On a proposé un certain nombre de simulateurs, destinés à remplacer la conduite réelle, mais tous ces .ispositifs sont extremement compliqués; comportent des commandes électroniques élaborées, donc chères. On ne trouve pas sur le marché de simulateur simple, relativement peu coûteux et particulièrement adapté à leur fonction. La présente invention a pour but de résoudre tous ces problèmes, et concerne un simulateur pour la conduite des véhicules terrestres à moteur, notamment des automobiles, simulateur qui met l'élève en véritable situation et lui permet de s'entraîner autant de fois qu il le veut. I1 peut ainsi, pour un coût raisonnable, multiplier ses exercices, et atteindre une maîtrise qui lui permet d'aborder la phase réelle de conduite dans de bonnes conditions. Lorsqu'il prend réellement les commandes du véhicule, il a déjà acquis dés automatismes. L'invention concerne plus précisément un simulateur pour la conduite des véhicules terrestres à moteur, comportant notamment, un poste de pilotage équipé d'un siège (2) ; d'un volant (3) ; d'une pédale d'embrayage (41), de frein (42), d'accélérateur (4) ; d'un frein à main (5) ; d'un levier de vitesses (6) ; d'un tableau de bord (7) ; simulateur caractérisé en ce qu'il comprend en outre, une roue motrice (11) reliée mécaniquement au volant (3) d'une part, et aux moyens d'entraînement (8) et (9), commandés par les pédales d'embrayage (41) et d'accélérateur (4) d'autre part ;; cette roue motrice (11) servant d'organe d'asservissement pour une caméra vidéo (17), chargée de filmer et de transmettre sur un écran (18) le défilement d'un profil routier diffusé sur un tapis roulant (16 ? dont la vitesse de défilement est ellemême asservie aux moyens d'entraînement (8) et (9). L'invention sera mieux comprise à l'aide des explications qui vont suivre, et des figures jointes parmi lesquelles - la figure 1 est une illustration schématique du simulateur conforme à l'invention - la figure 2 est une coupe, vue de face, de l'organe reliant la roue motrice selon l'invention, à la caméra vidéo du simulateur - la figure 3 illustre schématiquement un accessoire susceptible d'être combine au simulateur selon la revendication. Pour plus de clarté, les mêmes éléments portent les mêmes références dans toutes les figures. Comme le montrent les figures auxquelles on se reporte simultanément pour mieux comprendre l'invention, un simulateur (100), conforme à l'invention, est essentiellement constitué d'un châssis (1) comportant un poste de conduite équipé d'un siège (2), d'un volant (3), d'une pédale d'embrayage (41), d'une pédale de frein (42) et d'une pédale d'accélérateur (4), d'un frein à main (5), d'un sélecteur ou levier de vitesse (6) et d'un tableau de bord (7). Comme on le voit donc, il s'agit de la reproduction d'un poste de pilotage classique que l'on rencontre dans la réalité. D'ailleurs, il comporte également une manette de commande des feux, des clignotants de l'avertisseur sonore, des essuie-glaces, etc..., éléments non représentés sur la figure.L'élève, lorsqu'il est assis dans ce poste de pilotage, se trouve donc exactement dans la situation d'un conducteur dans sa voiture. Il va pouvoir agir respectivement sur - le levier de changement de vitesse (6) qui est relié à une boite (9) à quatre vitesses par exemple - la pedale de débrayage (41) qui permet d'actionner un mécanisme classique (non représenté) d'embrayage situé entre la boîte de vitesses (9) et la source d'énergie (8) reliées à la pédale d'accélérateur (4) - la pédale de freinage (4) et le frein à main (5) réliés au système de freinage de la roue motrice (11). Selon-une caractéristique importante de l'invention, tous ces éléments sont agencés pour agir sur une roue dite motrice (11). D'une part, grâce à un système de crémaillère (31), cette roue (11) s'oriente à droite, ou à gauche selon que l'on tourne le volant (3) à- droite ou à gauche, son-angle de braquage dépendant de la rotation de ce dernier. D'autre part, l'axe de cette roue (11) étant relié à l'une des sorties différentielles (10) de la boîte de vitesses (9), elle est mise en rotation et son mouvement est fonction de l'énergie mise en jeu, ellemême commandée par la pédale d'accélérateur (4).La fonction essentielle de cette roue motrice (11) est, conformément à l'invention, une fonction de pilotage, c'est-à-dire d'asservissement de la position d'une caméra vidéo (17), dont la mission est de saisir l'image d'un tracé de route réalisé sur un tapis roulant (16) pour la transmettre sur un écran de télévision (18) comme cela est expliqué ci-dessous, notamment au moyen de la figure 2. Pour cela, en effet, conformément à l'invention, cette roue motrice (11) est mise en contact, par simple appui, avec un tube (12) monté librement et coaxialement sur un axe (13) parallèle à l'axe d'entraînement de la roue (11), équipé de roulements à billes (14) dont on a supprimé la cage extérieure. Dans ces conditions, la roue motrice (11), lorsqu'elle tourne, assure la rotation du tube (12).D'autre part, si la roue motrice (11) est braquée à droite ou à gauche, comme cela a été décrit précédemment, le tube (12) va subir un mouvement de translation dans un sens ou dans l'autre. Ce mouvement est repris et transmis grâce. à un étrier (55) monté sur le tube (12) et une tringlerie (66) (ou tout moyen équivalent) à la caméra (17). Cette dernière portant une roulette (111), repose sous son propre poids sur le tapis roulant (16) entraîné par un rouleau (120) supporté par un châssis (121), et entraîné en rotation autour d'un axe (130). La caméra (17) est soutenue et guidée à l'autre extrémité par un support (80), glissant d'une part, sur un rail (70), et comportant d'autre part, un roulement à billes (90) qui lui assure un degré de liberté en pivotement. L'axe (130) du rouleau d'entraînement (120) est entraîné en rotation grâce à sa liaison à la seconde sortie (15) du différentiel de la boîte de vitesses (9) (voir figure 1) . La caméra (17) s'oriente ainsi automatiquement en fonction de l'angle de braquage de la roue motrice (11), lorsque celle-ci est mise en rotation. I1 y a donc un véritable asservissement entre l'accélérateur qui agit sur la source d'énergie (8), moyen d'entraînement à la fois, de la roue motrice (11) et du rouleau (120), entraînant le tapis roulant (16 Y, donc le défilement de la route. La largeur du tapis roulant peut varier selon les besoins. I1 représente une route droite ou sinueuse avec ses marquages. Dans ces conditions, l'élève conducteur peut donc se familiariser avec l'utilisation des commandes d'un véhicule automobile, tout en visualisant sur l'écran (18) les réactions du véhicule, notamment au niveau de l'allure en appuyant sur l'accélérateur ou le frein, et en utilisant les différents rapports -de la boîte de vitesses (9), ou au niveau de la position du véhicule sur la chaussée en tournant le volant (3) vers la gauche ou vers la droite. Les autres commandes sont rappelées ci-dessous: - La pédale de débrayage (41) permet, comme cela a été dit précédemment, d'actionner le mécanisme d'embrayage situé entre la boîte de vitesses et la source d 'énergie (18) qui, dans l'exemple de réalisation, est ici un moteur électrique. - La pédale de frein et le frein à main actionnent le dispositif de freinage de la roue motrice-directrice (11), soit par câble, soit par maître-cylindre + cylindre de roue, soit par les deux selon le système de freinage dont la roue est équipée. - La pédale d'accélérateur (4) est reliée au moteur (8) destiné à produire l'énergie nécessaire à l'entraînement des organes de transmission et de la roue motrice-directrice (11). Sur un véhicule automobile, l'énergie est produite par un moteur thermique; sur le simulateur (100) conforme à l1invention, on utilise un moteur électrique dont la vite-sse de rotation est réglée, à la place du carburateur du moteur thermique, par un variateur électronique de vitesse. La mise en route du moteur se fait au niveau de la clé de contact (non représentée), en actionnant un interrupteur-disjoncteur. En tournant la clé de contact, on place l'interrupteur-disjoncteur en position marche. Le moteur se met en marche et tourne au ralenti. La pédale d'accélérateur augmente ou diminue l'intensité du courant envoyé dans le moteur par l'intermédiaire du variateur. En tournant la clé de contact dans le sens inverse, on place 1'interrupteur-disjoncteur en position arrêt. Si, en cours d'utilisation du simulateur (100), le moteur électrique (8) subit une baisse de régime trop importante, correspondant au niveau de calage d'un moteur d'automobile, le disjoncteur provoque l'arrêt du moteur, notamment si l'élève, pour partir, enclenche une autre vitesse que la première, ou s'il oublie de desserrer le frein à main, ou s'il ne donne pas au moteur (8), en accélérant suffisamment, un régime de départ correct, ou s'il lâche trop brutalement l'embrayage. - L'indicateur de vitesse et le compteur kilométrique sur le tableau de bord (7) sont reliés à la sortie de la boite de vitesses (6) à l'emplacement prévu à cet effet. Selon une autre caractéristique de l'invention, comme le montre la figure 3, un volant d'inertie d'un certain poids (44), entraîné au moyen d'un renvoi d'angle (150) par la rotation de la seconde sortie du différentiel (15) de la boîte de vitesses (9), produit l'énergie cinétique, correspondant à l'énergie cinétique d'un véhicule en mouvement. (En effet, si à 90km/h, on débraye à fond, le véhicule doit continuer à rouler, entrainé par son propre poids, sur une certaine distance, alors que sur le simulateur (100), l'énergie cinétique de la seule roue motrice (11) ne peut compenser une telle force, et s'arrête presque instantanément suite à l'action du débrayage). Sur l'axe du volant d'inertie (44), on installe un ralentisseur électrique (55), du type des systèmes utilisés sur les poids-lourds, destiné à reproduire la résistance d'un véhicule à la pénétration dans l'air. (Sur un véhicule automobile, l'énergie produite par le moteur est en partie consommée par la résistance de l'air à l'avancement du véhicule, et ce d'autant plus, que le véhicule augmente de vitesse). L'intensité du courant envoyé dans le ralentisseur (55) sera réglée par la vitesse de rotation de la sortiedu différentiel. Un simulateur (100) conforme à l'invention, est donc un dispositif simple, mettant en oeuvre une combinaison de moyens mécaniques, agencé-s de manière originale pour commander l'orientation d'une caméra vidéo, filmant un profil de route. Ces moyens sont simples, fiables, faciles à mettre en oeuvre, et conduisent à un dispositif final relativement peu coûteux. Toute agence d'auto-école peut en être équipée, et s'en servir pour entraîner ses candidats aux premières manoeuvres : mise en route, freinage, etc..., autant d'opérations dont il est difficile d'acquérir l'automatisme, surtout lorsque l'entraînement doit se faire dans un véhicule circulant en zone urbaine à trafic de grande densité. C'est un outil très avantageux, à la fois, pour l'élève conducteur et pour son moniteur. REVENDICATIONS 1) Simulateur pour la conduite des véhicules terrestres à moteur, comportant notamment, un poste de pilotage équipé d'un siège (2), d'un volant (3), d'une pédale d'embrayage (41), de frein (42), d'accélérateur (4), d'un frein à main (5), d'un levier de vitesses (6), d'un tableau de bord (7) ; simulateur caractérisé en ce qu'il comprend en outre, une roue motrice (11) reliée mécaniquement au volant (3) d'une part, et aux moyens d'entraînement (8) et (9), commandés par les pédales d'embrayage (41) et d'accélérateur (4) d'autre part cette roue motrice (11) servant d'organe d'asservissement pour une caméra vidéo (17), chargée de filmer et de transmettre sur un écran (18) le défilement d'un profil routier diffusé sur un tapis roulant (16) dont la vitesse de défilement est asservie aux moyens d'entraînement (8) et (9). 2) Simulateur selon la revendication 1 ; caractérisé en ce que cette roue motrice (11) est reliée à la première sortie différentielle (10) de la boîte de vitesses (9), et appuie sur un tube (12) concentrique d'un axe (13) et porté par lui au moyen de roulements à billes (14) démunis de leur cage de roulement extérieur, axe (13) parallèle à l'axe d'entraînement de la roue (11), de telle sorte que cette dernière, par simple appui sur ce tube (12), l'entraîne en mouvement. 3) Simulateur selon l'une des revendications 1 et 2 ; caractérisé en ce que la combinaison d'un mouvement autour de son axe de la roue motrice. (11) et d'un mouvement de braquage à droite ou à gauche de ladite roue, provoque un mouvement de rotation et de translation du tube (12) sur l'axe (13). 4) Simulateur selon la revendication 3 ; caractérisé en ce que ce tube (12) est équipé d'un étrier (55), coopérant avec des moyens de liaison (66) pour transmettre les mouvements du tube (12) à la caméra (17), assurant ainsi son orientation en fonction des paramètres régissant le fonctionnement de la roue motrice (11). 5) Simulateur selon l'une des revendications précédentes ; caractérisé en ce que la pédale d'accélérateur (4) est reliée aux bornes de commande d'un moteur électrique (8) alimenté via un variateur de vitesse électronique. 6 > Simulateur selon l'une des revendications précédentes ; caractérisé en ce qu'il.comporte en outre un volant d'inertie (44) entraîné par la rotation de la seconde sortie (15) du différentiel de la boîte de vitesses (9), volant d'inertie (44) dont la fonction est de simuler l'énergie cinétique emmaganisée par un véhicule en mouvement 7) Simulateur selon la revendication 6 ; caractérisé en ce que sur l'axe du volant d'inertie (44) est prévu un ralentisseur électrique (55) destiné à reproduire la résistance de pénétration à l'air d'un véhicule. 8) Simulateur selon l'une des revendications précédentes ; caractérisé en ce que, si en cours d'utilisation, le moteur électrique (8) subit une baisse de régime trop importante correspondant au niveau de calage d'un moteur automobile, un disjoncteur provoque l'arrêt du moteur.