Brevet FR2622035A2 — publié le 19890421

FR 2622035 A2 19890421 FR 8714572 A 19871019 PERFECTIONNEMENT AU SIMULATEUR POUR LA CONDUITE DES VEHICULES TERRESTRES A MOTEUR. L'invention concerne un perfectionnement au simulateur pour la conduite des véhicules terrestres à moteur et constitue une demande de Certificat d'Addition à la demande de brevet principal nO 8710006 déposée le 09 septembre 1987 par la Demanderesse. Le problème qui se pose aux moniteurs d'auto-écoles 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. Il 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 entratnement 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 de 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 dispositifs sont extrêmement 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. Le but de la demande de brevet principal référencée ci-dessus est précisément de pallier ces inconvénients et concerne un simulateur pour la conduite des véhicules terrestres à moteur tel que représenté sur la figure 1 de la présente demande. Dans ce système, la transmission de l'orientation des roues est assurée par le déplacement direct d'un tube (12) en fonction de l'orientation d'une roue (11). Ce système permet de reproduire le déplacement latéral réel d'un véhicule sur une route droite, tant que le véhicule n'effectue pas de déplacement latéral important par rapport à sa position de départ. En effet, sur un véhicule réel, l'orientation des roues directrices provoque d'abord un déplacement de l'avant du véhicule vers la gauche ou vers la droite, plaçant ainsi le véhicule entier dans une position oblique par rapport à sa position initiale. Le déplacement latéral du véhicule entier par rapport à sa position initiale est ainsi assuré par cette position oblique même si les roues directrices sont remises en position droite. Dans ce système, la remise de la roue (11) en position droite arrête le déplacement latéral de la caméra (17) sur le tapis roulant (16). La présente invention a pour but de pallier cet inconvénient et permet de reproduire un déplacement latéral beaucoup plus important d'un véhicule par rapport à sa position de départ initiale, notamment sur route sinueuse. Elle 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), et comportant 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; 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) selon la revendication 1 de la demande de brevet principal; simulateur caractérisé en ce que la dite roue motrice (11) est mise en appui sur une succession de cylindres (21) libres en rotation autour de leur axe propre, ces cylindres (21) étant fixés sur un support (20) capable de pivoter autour d'un axe (22) et d'entraîner au moyen d'une poulie (24) et d'un câble (25), un caisson (27) portant un tube (12) relié à la caméra (17) et coopérant avec une seconde roue (28) pour guider, en fonction de son mouvement de translation, l'orientation selon l'angle de braquage de la première roue (11). L'invention sera mieux comprise à l'aide des explications qui vont suivre et des figures jointes parmi lesquelles: - la figure 1 illustre un dispositif selon la A mande de brevet principal; - les figures 2 et 3 illustrent le perfectionnement apporté au dispositif de la figure 1; - la figure 4 est un schéma illustrant un simulateur selon la présente invention. Pour plus de clarté, les mêmes éléments portent les mêmes références dans toutes les figures. Comme le montre la figure 1, un simulateur selon la demande de brevet principal 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 essuieglaces, etc. éléments non représentés sur la figure. Un système de crémaillère (31) oriente cette roue (11) 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, elle-même commandée par la pédale d'accélérateur (4). La fonction essentielle de cette roue (11) est 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).Pour cela, cette roue 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 (11), lorsqu'elle tourne, assure la rotation du tube (12). D'autre si Si la roue (11) est braquée à droite ou à gauche, le tube (12) subit un mouvement de translation dans un sens ou dans l'autre. Ce mouvement est repris et transmis grâce à un étrier monté sur le tube (12) et une tringlerie à la caméra (17). Cette dernière portant une roulette repose sous son propre poids sur le tapis roulant (16) entraîné par un rouleau supporté par un châssis et entraîné en rotation autour d'un axe. La caméra (17) est soutenue et guidée à l'autre extrémité par un support, glissant d'une part sur un rail, et comportant d'autre part un roulement à billes qui lui assure un degré de liberté en pivotement. L'axe du rouleau dte ement est entraîné en rotation grâce à sa liaison à la seconde sortie (15i - > différentiel de la boîte de vitesses (9). La caméra (17) s'oriente ainsi automatiquement en fonction de l'angle de braquage de la roue (11) lorsque celle-ci est mise en rotation. Les inconvénients de ce système ont déjà été cités précédemment et le perfectionnement décrit dans la présente demande de Certificat d'Addition, illustré au moyen des figures 2, 3, 4 et 5, permet d'y remédier. Une des caractéristiques de la présente invention réside dans le fait que la roue (11) est ici mise en appui sur une succession de cylindres (21) libres en rotation autour de leur axe propre. Cette succession de cylindres forme une couronne. Cette architecture fait que la roue (11), par son orientation vers la gauche ou vers la droite, fait pivoter un plateau (20) sur lequel les cylindres (21) sont fixés. Elle n'est plus seulement motrice mais également directrice. Ce plateau (20) pivote autour d'un axe (22). Sous ce plateau, une butée circulaire (23) (figure 3) sur laquelle une poulie (24) équipée d'une gorge prend appui, va permettre à la dite poulie (24) de tourner autour de son centre sous l'effet de la rotation du plateau (20). Dans une gorge de la poulie (24), un câble (25) enroulé et relié aux deux extrémités d'un caisson (27) va faire pivoter le dit caisson autour d'un axe (26) en fonction de la rotation de la poulie (24). A l'intérieur du caisson, on retrouve un tube (12) similaire à celui qui a été décrit dans la demande de brevet principal, tube qui tourne librement autour d'un axe (13) muni de roulements à billes (14) dont on a supprimé la cage extérieure, l'axe (13) étant solidaire du caisson (27) à ses deux extrémités. Sur le tube (12), une roue (28) ayant une seule fonction motrice, entraînée par la seconde sortie (15) du différentiel, permet le déplacement latéral du tube (12) en fonction de l'orientation du caisson (27). Le tube (12) entraînant dans son déplacement un étrier (55) permet, par l'intermédiaire d'une tringlerie (66), ou tout autre moyen équivalent, de diriger la caméra vidéo (17) (figure 4). On a donc deux roues, l'une (11) motrice et directrice coopérant avec une seconde roue (28) dite motrice seulement. Conformément à l'invention, l'orientation vers la gauche ou la droite de la roue motrice directrice (11) qui, sur un véhicule réel provoquerait une orientation du véhicule entier par rapport à sa position initiale, va, sur ce système, provoquer une rotation du plateau (20) autour de son axe (22), et ce, tant que la roue (11) conservera sa position oblique. Tant que le plateau (20) continuera sa rotation, il commandera la rotation de la poulie (24) qui, elle-même, continuera d'orienter de plus en plus le caisson (27), lui donnant une position de plus en plus oblique par rapport à la roue (28), et provoquant un déplacement de plus en plus important du tube (12). Si on replace la roue (11) dans sa position droite, le plateau (20) interrompt sa rotation ainsi que celle de la poulie (24), mais le caisson (27) conserve son orientation oblique, continuant à provoquer le déplacement latéral du tube (12) et de la caméra vidéo, conformément à la réaction d'un véhicule réel qui continuerait à s'éloigner de plus en plus de son axe longitudinal de départ, à la suite du braquage de ses roues directrices qui aurait provoqué l'orientation du véhicule. La figure 4 illustre schématiquement l'ensemble des éléments essentiels d'un simulateur (100) conforme à l'invention. 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 boîte (9) à quatre vitesses par exemple; - la pédale 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 (42) et le frein à main (5) reliés au système de freinage de la roue motrice directrice (11). Un système de crémaillère (31) oriente cette première roue (11) qui coopère comme cela a été dit précédemment avec une succession de cylindres (21) capables de faire pivoter le plateau (20). L'axe de cette roue (11) étant relié à l'une des sorties du différentiel (10) de la boîte de vitesses (9), elle est mise en rotation et son mouvement est fonction de l'énergie mise en jeu. Comme dans la demande principale, cette dernière est commandée par la pédale d'accélérateur (4). Le mouvement du tube (12) est repris et transmis grâce à un étrier (55) et une tringlerie (66) (ou tout moyen équivalent) à la caméra (17). La caméra (17) est soutenue et guidée à l'autre extrémité par un support. 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). La caméra (17) s'oriente automatiquement en fonction de l'angle de braquage de la roue motrice directrice (11), lorsque celle-ci est mise en rotation. Il 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 directrice (11) et du rouleau (120) entraînant le tapis roulant (16), donc le défilement de la route. La largeur du tapis roulant peut varier selon les besoins. il 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 récran (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 (8) 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 plus un 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 l'invention, on utilise un moteur électrique (8) dont la vitesse 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 de 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 l'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 (9) à l'emplacement prévu à cet effet. Un simulateur (100) conforme à l'invention est donc un dispositif simple, mettant en oeuvre une combinaison de moyens mécaniques agencés 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. On peut, avec un tel simulateur, retrouver à l'infini les possibilités de déplacement latéral d'un véhicule réel, notamment l'orientation vers la gauche ou vers la droite du véhicule, la remise en ligne dans une position parallèle mais décalée par rapport à sa position de départ, le redéplacement latéral vers la gauche ou la droite du véhicule, le retour sur son axe longitudinal de départ, et ainsi de suite. 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), et comportant 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; 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) selon la revendication 1 de la demande de brevet principal; simulateur caractérisé en ce que la dite roue motrice (11) est mise en appui sur une succession de cylindres (21) libres en rotation autour de leur axe propre, ces cylindres (21) étant fixés sur un support (20) capable de pivoter autour d'un axe (22) et d'entraîner au moyen d'une poulie (24) et d'un câble (25), un caisson (27) portant un tube (12) relié à la caméra (17) et coopérant avec une seconde roue (28) pour guider, en fonction de son mouvement de translation, l'orientation selon l'angle de braquage de la première roue (11). 2. Simulateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'axe de la seconde roue (28) est relié à la seconde sortie (15) du différentiel.