Brevet FR2743341A1 — publié le 19970711

L'invention concerne un dispositif d'élément de commande pour commander le mouvement longitudinal d'un véhicule automobile, comprenant un élément de commande actionnable par l'utilisateur, qui produit une augmenta- tion du mouvement longitudinal du véhicule s'il est ac- tionné dans une première direction d'actionnement et une réduction du mouvement longitudinal du véhicule s'il est actionné dans une seconde direction d'actionnement contraire à la première, l'effort d'actionnement exercé sur l'élément de commande déterminant le changement à produire dans le mouvement longitudinal et la position de repos de l'élément de commande se décalant en fonction du mouvement longitudinal du véhicule. Avec de tels dispositifs, l'élément de commande actionnable par l'utilisateur, de préférence sous la forme d'un manche à balai manoeuvrable à la main, sert à la fois à l'accélération et à la décélération du véhi- cule, le système conventionnel de pédales d'accélérateur et de frein étant supprimé. Un dispositif d'élément de commande du type in- diqué au début, est décrit dans l'article de H. Bubb, "Arbeitsplatz Fahrer - Eine ergonomische Studie", Automo- bil-Industrie 3/95, page 265. Le dispositif qui y est dé- crit, permet de commander d'une part la dynamique trans- versale par la rotation de deux poignées discordes re- liées mécaniquement entre elles de l'élément de commande et d'autre part la dynamique longitudinale par le dépla- cement par coulissement de l'élément, guidé par l'inter- médiaire d'un étrier dans une console centrale. Le glis- sement en avant de l'élément de commande correspond à une augmentation de la vitesse longitudinale du véhicule et l'ampleur de l'effort de commande dirigé vers l'avant dé- terminant l'accélération à introduire dans le système de commande. De façon analogue, la décélération est détermi- née, au moyen d'un processus de freinage, par l'effort de commande avec lequel l'élément est tiré en arrière. La vitesse instantanée du véhicule est mesurée et l'élément de commande est décalé au moyen d'une servocommande ap- propriée à une position proportionnelle à la vitesse. Par la demande de brevet DE 44 04 594 Ai sou- mise à l'Inspection Publique, on connaît un manche à ba- lai pour accélérer et/ou freiner ainsi que pour diriger un véhicule automobile. Le manche à balai est inclinable, pour commander le véhicule, suivant deux degrés de li- berté de rotation dont les axes sont perpendiculaires à l'axe longitudinal du manche à balai et forment entre eux un angle de 90 . Il peut être prévu que les forces de frottement ou de rappel du manche à balai, pour ce qui concerne le degré de liberté de réglage coordonné à la direction, augmentent à mesure que la vitesse de marche du véhicule croît. Par le brevet US. 3 022 850, on connaît un dispositif d'élément de commande qui comprend un manche à balai pour commander à la fois la dynamique transversale et la dynamique longitudinale d'un véhicule automobile. En inclinant vers l'avant le manche à balai, monté de façon articulée, à partir de sa position de re- pos essentiellement verticale et dont l'emplacement est invariable, le conducteur demande une accélération longi- tudinale du véhicule, tandis qu'un tirage vers l'arrière du manche à balai équivaut de façon correspondante à une demande de décélération du véhicule. Le problème technique à la base de l'invention est la fourniture d'un dispositif d'élément de commande du type mentionné au début, qui permette au conducteur du véhicule une commande relativement confortable du mouve- ment longitudinal du véhicule. L'invention résout ce problème par un disposi- tif d'élément de commande pour commander le mouvement longitudinal d'un véhicule automobile selon deux modes de réalisation. Un premier mode de réalisation part d'un dispo- sitif comme indiqué au début et est caractérisé en ce que l'élément de commande peut être amené par l'effort d'ac- tionnement exercé, à l'encontre de l'effet d'une force de réaction exercée sur l'élément de commande, à une posi- tion déviée correspondant à la vitesse de consigne dési- rée du véhicule, la force de réaction diminuant, en fonc- tion de la différence entre la vitesse de consigne et la vitesse réelle du véhicule, à mesure que cette différence devient plus petite. Le second mode de réalisation part d'un dispo- sitif d'élément de commande pour commander le mouvement longitudinal d'un véhicule automobile, comprenant un élé- ment de commande actionnable par l'utilisateur, qui pro- duit une augmentation de la vitesse longitudinale du vé- hicule s'il est actionné dans une première direction d'actionnement et une réduction de la vitesse longitudi- nale du véhicule s'il est actionné dans une seconde di- rection d'actionnement contraire à la première, l'effort d'actionnement exercé sur l'élément de commande détermi- nant le changement du mouvement longitudinal à produire, et est caractérisé en ce que l'élément de commande est agencé de manière qu'il ne soit pas déplacé, par rapport à la carrosserie du véhicule, par l'effort d'actionnement exercé. Avec ces dispositifs, l'effort d'actionnement exercé sur l'élément de commande actionnable par l'utili- sateur, détermine le changement demandé du mouvement lon- gitudinal du véhicule, par exemple de la vitesse longitu- dinale du véhicule ou de l'accélération longitudinale du véhicule, changement auquel le véhicule répond par un processus d'accélération ou de freinage correspondant. Dans le cas du dispositif selon le premier mode de réalisation, la position de repos de l'élément de com- mande est décalée en fonction du mouvement longitudinal du véhicule, de préférence parallèlement à l'effort d'actionnement exercé sur l'élément de commande, en particulier parallèlement à la direction longitudinale du véhicule. De cette manière, le conducteur du véhicule reçoit, par l'emplacement instantané de la position de repos de l'élément de commande, une information en retour sur le mouvement longitudinal du véhicule; en d'autres termes, par le décalage de la position de repos de l'élément de commande, il reçoit une information sensible (perceptible par le toucher) et/ou visible sur la vitesse ou l'accélération de consigne et/ou réelle du véhicule. L'élément de commande peut être dévié par l'effort d'actionnement exercé à chaque fois et la position déviée atteinte est coordonnée chaque fois à une vitesse de consigne déterminée, désirée. Le dispositif exerce sur l'élément de commande une force de réaction qui s'oppose à l'effort d'actionnement appliqué, force qui décroit jusqu'à devenir nulle à mesure que la différence entre les vitesses de consigne et réelle du véhicule devient plus petite. L'utilisateur reçoit ainsi une information en retour sous la forme d'une force sur l'écart instantané de la vitesse réelle par rapport à la vitesse de consigne désirée et, par conséquent, sur l'accéléra- tion ou la décélération à commander au véhicule; autre- ment dit, le conducteur du véhicule actionne l'élément de commande avec un effort d'autant plus grand que la nou- velle vitesse désirée par lui s'écarte de la vitesse à laquelle le véhicule roule jusqu'alors. Dès que la vitesse réelle a atteint la vitesse de consigne désirée, la force de réaction exercée sur l'élément de commande est réduite à une force minimale, de préférence à une force nulle, et la nouvelle position de repos de l'élément de commande, à laquelle le conducteur n'exerce pas d'effort sur cet élément, représente la vitesse longitudinale désirée et atteinte du véhicule. Il est possible aussi de coordonner une force de réaction résiduelle supérieure à une force nulle à l'état o la différence de réglage de vitesse est infiniment petite ou évanouissante, ceci afin d'obtenir une information en retour perçue avec plus de sensibilité encore. Une autre caractéristique du premier mode de réalisation de l'invention prévoit que la position de re- pos de l'élément de commande est décalée parallèlement à la direction de l'effort d'actionnement en fonction de la vitesse réelle du véhicule. Tant que le conducteur ac- tionne l'élément de commande, il détecte donc le décalage de la position de repos de l'élément de commande et sent, par exemple par sa main entourant l'élément de commande, comment la vitesse réelle s'approche de la vitesse de consigne désirée par l'accélération ou la décélération du véhicule. Le second mode de réalisation utilise un élé- ment de commande isométrique en ce sens que l'intensité de l'effort d'actionnement sert directement, dans ce dis- positif, comme mesure pour le changement du mouvement longitudinal du véhicule, l'élément de commande n'étant pas déplacé par rapport à la carrosserie du véhicule par l'effort d'actionnement exercé, mais étant maintenu en une position fixe. D'autres caractéristiques et avantages ressor- tiront plus clairement de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation préféré, mais nullement limi- tatif, ainsi que de la figure unique du dessin annexé, qui est une vue de côté schématique d'un dispositif d'élément de commande du mouvement longitudinal d'une au- tomobile. Le dessin montre un dispositif d'élément de commande 1 comprenant, comme élément de commande action- nable par l'utilisateur, un coulisseau 4 sur lequel est supporté inclinable, par l'intermédiaire d'une articula- tion 3, un manche à balai 2 manoeuvrable à la main. Le coulisseau 4 est guidé parallèlement à la direction lon- gitudinale du véhicule sur un rail 5 monté de façon non représentée sur une console centrale de l'automobile et présentant une échelle à traits 5a à l'aide de laquelle la position du coulisseau 4 de l'élément de commande est lisible sur le rail 5. Sur le coulisseau 4, se trouve en outre une unité de pilotage 6 de l'élément de commande, laquelle comprend un capteur dynamométrique détectant l'effort d'actionnement F exercé sur le manche à balai 2 par un palpeur 7 relié au manche à balai 2. De tels capteurs sont en eux-mêmes connus et ne demandent donc pas une ex- plication plus détaillée ici. Le palpeur 7 peut être conçu comme un élément essentiellement rigide ou aussi comme un élément élastique. A partir de l'effort d'ac- tionnement F détecté, l'unité de pilotage 6 détermine, d'après une caractéristique mémorisée de manière appro- priée, une accélération de consigne aco cordonnée. A cet égard, des accélérations positives correspondent à une accélération proprement dite du véhicule, tandis que des accélérations négatives correspondent à une décélération du véhicule, c'est-à-dire à un freinage. En accord avec les sensations perçues par le conducteur par le toucher, le dispositif d'élément de commande 1 est conçu pour que la poussée vers l'avant du manche à balai 2 produise une demande d'accélération du véhicule et qu'une traction vers l'arrière sur le manche à balai 2 produise une de- mande de décélération du véhicule. A travers une sortie de signal associée, l'unité de pilotage 6 transmet l'in- formation obtenue quant à l'accélération de consigne aco à produire à un appareil de commande central du véhicule qui commande le système de propulsion ou le système de freinage de l'automobile en conséquence. L'information relative à la vitesse réelle ins- tantanée vré de l'automobile est transmissible à l'unité de pilotage 6 de l'élément de commande à travers une en- trée de signal associée. Cette information sur la vitesse réelle est obtenue de manière habituelle par des moyens prévus à bord du véhicule, par exemple par un système de capteurs de vitesse de rotation des roues. L'unité de pi- lotage 6 utilise cette information sur la vitesse réelle pour décaler le coulisseau 4 et par suite également la position de repos - obtenue en l'absence d'effort d'ac- tionnement - du manche à balai 2 parallèlement à la di- rection x, c'est-à-dire à la direction longitudinale du véhicule, sur le rail de guidage 5 en fonction de la vi- tesse. Différentes variantes sont possibles pour la ca- ractéristique de ce décalage du coulisseau en fonction de la vitesse du véhicule. Une première possibilité de réalisation consiste à asservir la position du coulisseau 4 suivant une dépendance fonctionnelle directe de la vitesse réelle vré, de manière qu'une vitesse réelle corresponde chaque fois à une position déterminée du coulisseau 4 et par suite aussi du manche à balai 2 dans la direction x le long du rail 5. Il va de soi que le dispositif d'élément de commande 1 comprend à cet effet une unité de déplace- ment et de blocage, commandée par l'unité de pilotage 6, par laquelle le coulisseau 4, sous la commande de l'unité de pilotage 6, peut être déplacé le long du rail 5 et im- mobilisé sur ce rail, sans possibilité de déplacement par le seul effort d'actionnement F exercé sur le manche à balai 2. Il convient qu'un mouvement du coulisseau 4 et par suite du manche à balai 2 vers l'avant dans la direc- tion longitudinale du véhicule, c'est-à-dire vers la droite sur la figure, corresponde à une élévation de la vitesse et qu'un déplacement du coulisseau 4 vers l'ar- rière dans la direction longitudinale du véhicule, c'est- à-dire vers la gauche sur la figure, corresponde à une réduction de la vitesse. Selon une autre possibilité de réalisation, lorsqu'un effort d'actionnement F agit sur le manche à balai 2, l'unité de pilotage 6 autorise le déplacement du coulisseau 4 le long du rail 5 sous l'effet de cet effort F et applique simultanément, par la commande appropriée d'un mécanisme de force de réaction - non représenté - prévu dans ce but entre le coulisseau 4 et le rail 5, une force de réaction au coulisseau 4, force qui dépend de la différence entre la vitesse de consigne désirée et la vitesse réelle Vré et s'oppose à l'effort d'actionnement F. L'intensité de la force de réaction fournit à l'utilisateur une information en retour palpable sur l'écart existant encore entre la vitesse réelle vré et la vitesse de consigne. A mesure que la vitesse réelle vré s'approche de la vitesse de consigne du véhicule, l'unité de pilotage 6 réduit cette force de réaction, jusqu'à cette dernière devienne nulle au moment o le véhicule a atteint la vitesse de consigne désirée. Le conducteur peut ensuite lâcher le manche à balai 2 et le coulisseau 4 avec le manche à balai 2 restent ensuite à la nouvelle position sur le rail 5, laquelle correspond donc au nouvel emplacement de la position de repos - sans application d'effort manuel - de l'élément de commande 2, 4, emplacement qui représente la nouvelle vitesse désirée du véhicule. Le dispositif d'élément de commande montré fournit au conducteur du véhicule, dans toutes les va- riantes de conception décrites, par la position instanta- née de l'élément de commande dans la direction longitudi- nale du véhicule, une information en retour palpable (perceptible au toucher) et visible sur la vitesse longi- tudinale du véhicule. Par sa main entourant le manche à balai 2, le conducteur sent, par le mouvement de transla- tion longitudinale du manche à balai 2 relié au coulis- seau 4, et éventuellement en plus par l'effet produit sur le manche à balai 2 par la force de réaction, de quelle manière le véhicule réagit au changement de vitesse de- mandé, c'est-à-dire de quelle manière la vitesse réelle s'approche de la vitesse de consigne. Dans ce système, la position de repos de l'élément de commande, dans laquelle le conducteur n'exerce pas d'effort sur cet élément, re- présente chaque fois, si le véhicule n'est pas en état d'accélération, la vitesse désirée du véhicule. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'élément de commande pour com- mander le mouvement longitudinal d'un véhicule automo- bile, comprenant un élément de commande (2, 4) action- nable par l'utilisateur, qui produit une augmentation du mouvement longitudinal du véhicule s'il est actionné dans une première direction d'actionnement et une réduction du mouvement longitudinal du véhicule s'il est actionné dans une seconde direction d'actionnement contraire à la pre- mière, l'effort d'actionnement (F) exercé sur l'élément de commande déterminant le changement à produire dans le mouvement longitudinal,et la position de repos de l'élé- ment de commande (2, 4) se décalant en fonction du mouve- ment longitudinal du véhicule, caractérisé en ce que l'élément de commande (2, 4) peut être amené par l'effort d'actionnement (F) exercé, à l'encontre de l'effet d'une force de réaction exercée sur l'élément de commande (2, 4), à une position déviée cor- respondant à la vitesse de consigne désirée du véhicule, la force de réaction diminuant, en fonction de la diffé- rence entre la vitesse de consigne et la vitesse réelle du véhicule, à mesure que cette différence devient plus petite. 2. Dispositif d'élément de commande selon la revendication 1, caractérisé en outre en ce que la posi- tion de repos de l'élément de commande (2, 4) est déca- lée, parallèlement à la direction de l'effort d'actionne- ment (F), en fonction de la vitesse réelle (vré) du véhi- cule. 3. Dispositif d'élément de commande pour com- mander le mouvement longitudinal d'un véhicule automo- bile, comprenant un élément de commande actionnable par l'utilisateur, qui produit une augmentation de la vitesse longitudinale du véhicule s'il est actionné dans une pre- mière direction d'actionnement et une réduction de la vi- tesse longitudinale du véhicule s'il est actionné dans une seconde direction d'actionnement contraire à la pre- mière, l'effort d'actionnement exercé sur l'élément de commande déterminant le changement du mouvement longitu- dinal à produire,5 caractérisé en ce que l'élément de commande est agencé de manière qu'il ne soit pas déplacé, par rapport à la car- rosserie du véhicule, par l'effort d'actionnement exercé.