Brevet FR2750390A1 — publié le 19980102

L'invention concerne un dispositif d'éléments de commande pour commander le mouvement longitudinal et/ou le mouvement transversal d'un véhicule automobile, dispositif qui comprend deux éléments de commande et par lequel au moins le mouvement longitudinal et, facultati- vement, en plus le mouvement transversal du véhicule au- tomobile peuvent être commandés sélectivement par action- nement de l'un ou de l'autre élément de commande. Conventionnellement, le volant sert, dans une automobile, d'élément pour commander le mouvement trans- versal, tandis que les pédales d'accélérateur et de frein servent d'éléments pour commander le mouvement longitudi- nal du véhicule. Dans l'étude de P. Brânneby et al "Im- proved Active and Passive Safety by Using Active Lateral Dynamic Control and an Unconventional Steering Unit", 13ème Conférence Technique Internationale sur des véhi- cules de sécurité expérimentaux, du 4 au 7 novembre 1991, Comptes-Rendus, tome 1, page 224, il est proposé, comme alternative par rapport au volant classique, un levier de commande installé par exemple sur le tunnel central du véhicule. Il est connu aussi de prévoir un élément commun pour commander la dynamique longitudinale et la dynamique transversale d'un véhicule automobile, le mouvement lon- gitudinal étant commandé de préférence par un actionne- ment de l'élément de commande dans le sens de la longueur du véhicule et le mouvement transversal par un actionne- ment de cet élément dans le sens transversal et en parti- culier par un mouvement rotatif par analogie avec le vo- lant classique. Un tel élément de commande est décrit dans le brevet des E.U.A. 3 022 850 sous la forme d'un manche à balai monté mobile en inclinaison autour d'un axe transversal horizontal sur un cadre qui est lui-même rotatif autour d'un axe longitudinal horizontal. Un autre élément de commande de ce type, mentionné dans l'article de H. Bubb, "Arbeitsplatz Fahrer - Eine ergoncmische Studie", Automobil-Industrie 3/85, page 265, comporte deux poignées discordes placées à faible distance l'une à côté de l'autre et reliées mécaniquement entre elles, qui sont installées au bout d'un étrier lui-même disposé mobile et guidé sur la console centrale du véhicule. Le coulisse- ment de l'étrier dans le sens de la longueur du véhicule commande la dynamique longitudinale du véhicule, tandis que la dynamique transversale est influencée par rotation des deux poignées discordes dans le plan transversal du véhicule. La demande de brevet allemand antérieure, non soumise à l'Inspection Publique, 195 48 717.6, décrit un dispositif d'éléments de commande, du type mentionné au début, dont les deux éléments de commande sont manoeu- vrables indépendamment l'un de l'autre et réalisés de préférence comme des manches à balai actionnables manuel- lement. Un couplage électronique des deux éléments em- pêche des "collisions" d'ordres, par exemple par superpo- sition additive des signaux d'ordres de commande, par la commutation manuelle à un état passif de chaque fois un élément de commande ou par l'attribution de différentes priorités aux deux éléments. Pour obtenir une sûreté fonctionnelle suffisante, des dispositions sont néces- saires dans ce cas pour détecter la défaillance d'un des deux éléments, de sorte que le conducteur du véhicule peut immédiatement lâcher l'élément tombé en panne afin d'effectuer la conduite du véhicule ensuite à l'aide du seul élément de commande fonctionnant encore. La demande de brevet soumise à l'Inspection Pu- blique WO 88/09279, décrit un dispositif d'éléments de commande pour commander le mouvement transversal d'une automobile, dispositif qui comporte deux éléments de com- mande sous forme de manettes placées sur une console ins- tallée à l'endroit o se trouve habituellement un volant classique. Les deux manettes sont montées - à l'état syn- chronisé par un couplage mécanique - inclinables sur la console, des mouvements d'inclinaison vers la droite en- traînant, selon une coordination fonctionnelle évidente, des braquages à droite et des mouvements d'inclinaison vers la gauche entraînant des braquages à gauche. La demande de brevet soumise à l'Inspection Pu- blique EP 0 525 817 Ai décrit un dispositif d'éléments de commande, pour commander le mouvement transversal d'un véhicule, qui comporte deux éléments de commande réalisés comme des manches à balai dont l'un est installé à gauche et l'autre à droite dans la zone latérale voisine du siège du conducteur. Les deux manches sont montés pour être mobiles exclusivement dans le sens de la longueur du véhicule. De plus, ils sont couplés mutuellement à tra- vers un moteur, de même qu'électriquement aux roues du véhicule à braquer, de manière qu'un braquage dans une direction donnée soit provoqué par un mouvement vers l'avant d'un manche et un mouvement simultané en arrière de l'autre manche. Le problème technique à la base de l'invention est la fourniture d'un dispositif d'éléments de commande, du type mentionné au début, par lequel soit réalisée, moyennant une dépense comparativement faible, une haute fiabilité fonctionnelle. L'invention résout ce problème par la fourni- ture d'un dispositif d'éléments de commande qui est ca- ractérisé en ce que les deux éléments de commande sont réalisés comme des manches à balai et sont mécaniquement ou hydrauliquement couplés entre eux, en vue de la trans- mission de mouvements de réglage ou d'efforts de réglage entre les deux éléments, de manière qu'ils soient action- nables de façon dépendante l'un de l'autre. Dans ce dis- positif, les deux éléments de commande, réalisés comme des manches à balai, par lesquels peuvent être commandés parallèlement le mouvement longitudinal du véhicule et aussi, facultativement, le mouvement transversal du véhi- cule automobile, sont mécaniquement ou hydrauliquement couplés entre eux, de manière que les mouvements ou ef- forts de réglage ou de positionnement produits sur un élément soient transmis chaque fois à l'autre élément de commande. Le conducteur peut conduire le véhicule sélec- tivement par actionnement de l'un, de l'autre ou des deux éléments de commande. De ce fait, le dispositif compor- tant les deux éléments de commande à couplage mécanique ou hydraulique de sûreté fonctionnelle, possède une re- dondance inhérente qui augmente la sûreté fonctionnelle, sans qu'il soit nécessaire de prévoir dans ce but des composants particuliers pour détecter la défaillance d'un des deux éléments de commande. Par ailleurs, ce dispositif d'éléments de com- mande procure les avantages connus d'un élément commun pour commander le mouvement longitudinal et le mouvement transversal, comparativement aux dispositifs convention- nels possédant un volant pour commander le mouvement transversal et un système de pédales d'accélérateur et de frein - système qui est découplé du volant - pour comman- der le mouvement longitudinal du véhicule, comme par exemple des vitesses de réglage ou de positionnement plus élevées pour le braquage, l'élimination de risques d'ac- cidents par le volant et le système de pédales, l'absence de nécessité de changer de pédale lors de la commande du mouvement longitudinal, un grand espace libre pour l'ins- tallation des instruments en raison de la suppression du volant et une position confortable du corps, avec la li- berté de choix pour la position des pieds et une position proche du corps de la main tenant l'élément de commande, ainsi que la possibilité de raccourcir le véhicule de la longueur jusqu'à présent nécessaire pour l'installation du volant et des pédales, tout en conservant le même es- pace utile à l'intérieur, et une meilleure montée à bord du véhicule. Un perfectionnement du dispositif d'éléments de commande prévoit que les deux éléments sont constitués par deux manches à balai installés l'un à gauche et l'autre à droite dans la zone latérale voisine du siège du conducteur, qui sont montés pour pouvoir être action- nés dans le sens de la longueur du véhicule, en vue de la commande du mouvement longitudinal du véhicule et, facul- tativement, en plus dans le sens transversal du véhicule en vue de la commande de son mouvement transversal. Ce perfectionnement est avantageux surtout à différents points de vue ergonomiques du fait que les deux éléments de commande sont réalisés comme des manches à balai ins- tallés à côté du siège du conducteur, de préférence à la hauteur de ses bras. Selon ce perfectionnement, les manches sont montés actionnables dans le sens de la lon- gueur du véhicule et aussi, facultativement, dans le sens transversal du véhicule, ce qui permet de créer une coor- dination intuitive de la direction d'actionnement à la fonction de commande du fait que les manches sont action- nés dans le sens transversal pour influencer le mouvement transversal du véhicule et dans le sens longitudinal pour influencer son mouvement longitudinal. Selon un autre développement d'un tel disposi- tif d'éléments de commande, les deux manches sont couplés entre eux mécaniquement, par l'intermédaire d'une timone- rie ou d'un câble Bowden, ou hydrauliquement par l'inter- médiaire d'un système de pistons et de cylindres. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de plusieurs modes de réalisation préférés, mais nullement limitatifs, ainsi que des dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est une vue de face schématique de la zone du siège du conducteur d'un véhicule automo- bile avec deux manches à balai installés à côté du siège, montés inclinables et couplés par l'intermédiaire d'une timonerie mécanique; - la figure 2 est une vue semblable, mais avec un couplage mécanique réalisé par un câble Bowden entre les deux manches; et - la figure 3 est une vue semblable, mais avec un couplage hydraulique des deux manches. Le dispositif d'éléments de commande représenté - seulement de façon schématique avec ses composants d'intérêt ici - sur la figure 1 et servant à commander le mouvement longitudinal et le mouvement transversal d'un véhicule automobile, comprend deux manches à balai 1, 2 dont l'un, celui désigné par 1, se trouve dans la zone latérale longeant le côté droit et dont l'autre élément 2 se trouve dans la zone latérale longeant le côté gauche d'un siège 3 pour le conducteur. Les deux manches 1, 2 ont une extrémité supérieure libre sous la forme d'une poignée la ou 2a que le conducteur peut saisir commodé- ment et ils sont montés mobiles en inclinaison, à la fois dans le sens de la longueur et dans le sens transversal du véhicule, sur la carrosserie de celui-ci, par un point d'articulation lb ou 2b situé dans une partie médiane du manche. Pour simplifier, on a seulement indiqué, sur la figure 1, la mobilité en inclinaison dans le sens trans- versal, par des doubles flèches P. A leurs extrémités in- férieures lc et 2c, les deux manches 1, 2 sont mécanique- ment couplés entre eux par l'intermédiaire d'une barre de couplage 4 qui s'étend parallèlement à la direction transversale du véhicule sous le coussin 3a du siège du conducteur. Comme indiqué sur la figure 1, la barre de cou- plage 4 transmet un mouvement d'inclinaison d'un manche dans le sens transversal du véhicule et produit une in- clinaison transversale correspondante de l'autre manche. Pour le couplage des mouvements longitudinaux des manches, la barre 4 est guidée sur la carrosserie du vé- hicule, ce qui n'est pas représenté, de manière qu'elle puisse être déplacée perpendiculairement à la direction transversale du véhicule, sans effectuer une composante de mouvement rotatif propre, de telle sorte que la barre transmet une inclinaison longitudinale d'un manche en produisant une inclinaison longitudinale de même ampleur de l'autre manche. Cette inclinaison longitudinale com- mande le mouvement longitudinal du véhicule du fait que, de nouveau dans une coordination fonctionnelle associa- tive, un déplacement des poignées la, 2a des manches vers l'avant provoque une accélération positive, c'est-à-dire une élévation de la vitesse du véhicule, tandis que leur déplacement vers l'arrière déclenche une décélération, c'est-à-dire une diminution de la vitesse de marche du véhicule. Il va de soi que, dans ce but, le dispositif d'éléments de commande est équipé, d'une manière clas- sique non représentée en détail ici, d'un système de cap- teurs et d'une commande appropriés pour détecter la posi- tion des poignées la, 2a et par suite celle des manches 1, 2 et pour les transformer en une intervention corres- pondante dans la commande du moteur, le système de frei- nage et/ou la direction en vue de l'accélération, de la décélération et/ou de la direction du véhicule. Suivant les besoins, d'autres organes ou fonctions de commande peuvent être logés dans les poignées la, 2a des manches 1, 2, tels que des boutons de commande pour le système d'éclairage du véhicule, les essuie-glaces et analogues. A côté de la conception décrite des deux manches 1, 2 comme organes de réglage ou de positionne- ment dits passifs, par lesquels la grandeur à commander est réglée en fonction de la déviation ou du déplacement du manche, il est possible aussi de prévoir, en variante, une conception des manches comme des organes de réglage isométriques (statiques) ou actifs. En cas de conception isométrique du système, les manches 1, 2 restent station- naires et la grandeur à commander est réglée en fonction de l'effort d'actionnement exercé dans la direction d'ac- tionnement concernée sur les manches. Avec une conception comme organes de réglage actifs, l'effort d'actionnement ou la déviation détermine la valeur des grandeurs à com- mander, et une déviation ou une application d'une force de réaction aux manches 1, 2 s'effectue en plus, automa- tiquement, en fonction de la valeur réelle instantanée de la grandeur à commander, par exemple en fonction de l'ac- célération ou de la décélération et/ou de l'angle de bra- quage, en tant qu'information en retour pour le conduc- teur. Dans les deux cas, le dispositif d'éléments de com- mande dispose d'un système approprié d'actionneurs pour exercer une force de réaction correspondante sur les manches ou pour la déviation automatique de ceux-ci. Indépendamment de la conception des manches, en raison du couplage cinétique ou dynamique des deux manches 1, 2, les efforts et/ou les mouvements d'action- nement que le conducteur applique à un manche, sont transmis mécaniquement à l'autre manche. Dans le cas d'un actionnement simultané des deux manches 1, 2, le couplage mécanique établit automatiquement une moyenne des efforts d'actionnement ou des déviations des manches. Il suffit par conséquent de coordonner un système adéquat de cap- teurs à un seul des deux manches 1, 2 pour détecter les efforts d'actionnement exercés par le conducteur ou pour détecter les déviations ou déplacements que le conducteur imprime à ce manche. Pour la même raison, s'il s'agit de manches de conception ou de type actif, un système d'ac- tionneurs est nécessaire seulement pour l'un des deux. Il est naturellement possible aussi de prévoir une concep- tion passive pour l'un des deux manches et une conception active ou isométrique pour l'autre. Dans chaque cas, le couplage mécanique des deux manches assure une redondance augmentant la sûreté fonctionnelle. A la place de la commande décrite du mouvement longitudinal et du mouvement transversal du véhicule par les deux manches 1, 2, on peut prévoir aussi, comme al- ternative, la seule commande du mouvement longitudinal du véhicule par ces manches en limitant leur mobilité ou la détection de l'effort d'actionnement exercé sur eux à la direction longitudinale du véhicule. Comme variante sup- plémentaire, on peut envisager de commander le mouvement longitudinal et le mouvement transversal du véhicule de la façon décrite précédemment par les deux manches 1, 2, mais de faire agir leur couplage par la barre 4 dans une fonction de commande seulement. Par exemple, ce couplage peut être limité à la commande du mouvement transversal du fait que la mobilité de la barre de couplage 4 n'est pas limitée par un guidage longitudinal sur la carrosse- rie du véhicule, l'agencement étant tel que la barre transmet seulement des inclinaisons transversales des manches 1, 2. La figure 2 montre une autre variante du dispo- sitif d'éléments de commande de la figure 1, dans la- quelle, pour plus de clarté, les mêmes références sont utilisées pour des éléments fonctionnellement identiques, de sorte qu'on peut se reporter à cet égard aux explica- tions fournies relativement à la figure 1. A la place de la barre de couplage 4 de la figure 1, on a prévu, dans ce dispositif d'éléments de commande, un câble Bowden 5 comme couplage mécanique entre les deux manches 1, 2. Pour que les efforts exercés sur les manches ou les dé- placements de ceux-ci puissent être transmis avec la même fiabilité dans les deux directions d'actionnement suivant le sens transversal indiqué, le câble 5 relie les deux points d'articulation inférieurs lc, 2c des manches 1, 2 à la fois directement par un brin de liaison directe 5a et par un brin de contournement 5b qui est capable d'exercer sur le point d'articulation inférieur lc ou 2c de chaque manche 1 ou 2 des efforts de traction à partir du côté éloigné de l'autre manche. On obtient ainsi, pour ce dispositif, les mêmes propriétés de couplage des deux manches 1, 2 que pour le dispositif d'éléments de commande selon la figure 1. Il va de soi qu'à côté du couplage par câble Bowden montré dans le sens transversal, on a prévu aussi un couplage des deux manches 1, 2 pour ce qui concerne leur direction d'actionnement longitudinale. La figure 3 représente une variante supplémen- taire du dispositif d'éléments de commande de la figure 1, dans laquelle des éléments fonctionnellement iden- tiques sont de nouveau désignés par les mêmes références. Dans ce dispositif, on a prévu, à la place du couplage mécanique comme dans les dispositifs selon les figures 1 et 2, un couplage hydraulique des deux manches 1, 2. Ce couplage hydraulique comprend un système de pistons et de cylindres qui est composé de deux cylindres 6a, 6b et de deux tiges de piston 7a, 7b associées. Les cylindres 6a, 6b sont attachés, par leurs côtés dirigés l'un vers l'autre, à des parties 8a, 8b de la carrosserie du véhi- cule, tandis que leurs tiges de piston 7a, 7b émergent des côtés mutuellement éloignés des cylindres et sont ar- ticulées par leurs bouts aux extrémités inférieures res- pectives lc et 2c des manches 1, 2. Le piston solidaire de chacune des tiges de piston 7a, 7b partage l'espace intérieur de chacun des cylindres 6a et 6b en deux chambres de travail qui sont chacune raccordées à la chambre de travail correspondante de l'autre cylindre par une conduite hydraulique 9a ou 9b coordonnée. L'actionnement d'un manche dans le sens trans- versal du véhicule est transmis par ce système de pistons et de cylindres, plus exactement par une première tige de piston, l'écoulement de fluide hydraulique à travers les conduites hydrauliques 9a, 9b et l'autre tige de piston, jusqu'à l'autre manche. Le couplage hydraulique des deux manches 1, 2 par ce système de pistons et de cylindres a donc le même mode de fonctionnement et les mêmes proprié- tés avantages pour la commande des mouvements longitudi- nal et transversal du véhicule automobile concerné que ceux précédemment décrits en référence aux figures 1 et 2 là et auxquels on peut se référer. Il va de soi que dans le cas du dispositif d'éléments de commande selon la figure 3 aussi, outre le couplage représenté pour les actionne- ments dans le sens transversal, on peut prévoir un cou- plage, de préférence mécanique ou hydraulique, des deux manches 1, 2 pour l'actionnement dans le sens longitudi- nal. Les exemples représentés font clairement res- sortir que par le couplage mécanique ou hydraulique des deux éléments de commande, pour commander le mouvement longitudinal et aussi, facultativement, le mouvement transversal, on obtient une conduite comparativement sûre et fiable du véhicule moyennant une dépense relativement réduite et avec un grand confort pour le conducteur. Grâce au couplage mécanique ou hydraulique, on peut se contenter globalement, en comparaison avec un couplage électronique, d'un système de capteurs et d'actionneurs moins important puisqu'il suffit de seulement coordonner un tel système à l'un des deux éléments de commande. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'éléments de commande pour com- mander le mouvement longitudinal et/ou le mouvement transversal d'un véhicule automobile, dispositif qui com- prend deux éléments de commande (1, 2) et par lequel au moins le mouvement longitudinal et, facultativement, en plus le mouvement transversal du véhicule automobile peu- vent être commandés sélectivement par actionnement de l'un ou de l'autre élément de commande, caractérisé en ce que les deux éléments de commande (1, 2) sont réalisés comme des manches à balai et sont mécaniquement ou hy- drauliquement couplés entre eux, en vue de la transmis- sion de mouvements de réglage ou d'efforts de réglage entre les deux éléments, de manière qu'ils soient action- nables de façon dépendante l'un de l'autre. 2. Dispositif d'éléments de commande selon la revendication 1, caractérisé en outre en ce que les deux éléments de commande sont constitués par deux manches à balai (1, 2) installés l'un à gauche et l'autre à droite dans la zone latérale voisine du siège du conducteur, qui sont montés pour pouvoir être actionnés dans le sens de la longueur du véhicule, en vue de la commande du mouve- ment longitudinal du véhicule et, facultativement, en plus dans le sens transversal du véhicule en vue de la commande du mouvement transversal du véhicule. 3. Dispositif d'éléments de commande selon la revendication 2, caractérisé en outre en ce que les deux manches à balai (1, 2) sont couplés mécaniquement, par l'intermédiaire d'une timonerie (4) ou d'un câble Bowden (5), ou hydrauliquement par l'intermédiaire d'un disposi- tif à pistons et cylindres (6a à 9b).