Brevet FR2806995A1 — publié le 20011005

Restituteur d'effort pour 'dale, notamment de frein La présente invention concerne restituteur d'effort pour pédale, et notamment pour pédale de freinage 'hicule automobile. Pour des raisons d'ergonomie, confort de conduite, de sécurité, l'industrie automobile développe aujourd'hui l'électrification du freinage. Avec ce nouveau concept de freinage, le conducteur perd la sensation de transmission d'effort puisque l'enfoncement de la pédale n'est relevé que par un ou des capteurs qui commandent par une loi appropriée, l'action de moteurs électriques qui agissent directement sur les disques de freins. La pédale de frein se trouve donc libre effort. En effet cette dernière n'est reliée à aucun système qui nécessite un apport d'énergie mécanique. Cependant le conducteur doit pouvoir jauger son freinage en fonction de son besoin (freinage attendu ou freinage d'urgence). Pour ce faire, il lui est difficile de contrôler la position exacte de la pédale de frein. C'est pour cela qu'il est nécessaire d'introduire un restituteur d'effort afin que le conducteur puisse conserver ses automatismes de conduite. Plusieurs dispositifs restituteurs ont déjà été proposés. Selon le document FR 2 768 , la pédale de frein électrique est sollicitée selon une loi non linéaire par un ressort courbé en arc fixé d'un côté à un support et de l'autre à la pédale au travers d'une articulation. Mais un tel dispositif comporte des difficultés de montage, engendre des frottements, et ne permet pas de maîtriser correctement les caractéristiques du ressort à spires. Le document EP 0 771 705 fait connaîÎtre un dispositif dans lequel la caractéristique force/course de la pédale de frein est engendrée par un empilement de ressorts à disque de structure compacte. Ce dispositif permet dans une certaine mesure de choisir loi d'effort/course prédéterminée, à condition toutefois de s'en tenir à une de type exponentiel, ce qui n'est pas toujours désiré. D'autre part, le dispositif, quoique relativement compact, demande à être encore amélioré sur le, plan de l'encombrement. Le document EP 0 956 223 montre un dispositif à caractéristique de réponse non linéaire progressivement croissante, afin d'obtenir une course de pédale opposée à la force exercée sur la pédale de frein similaire à celle d'un systeme de freinage hydraulique classique, au moyen & un ressort conique doté d'un angle d'hélice non uniforme. Ce mécanisme occupe le logement d'un maître-cylindre, ce qui le rend assez encombrant, et d'autre part il ne 'adapte qu'à un type de loi effort/course. Enfin, le document EP 0 929 425 montre un dispositif d'actionnement de freinage pour véhicule du type "frein par ^blé", comprenant une pédale de commande et un simulateur de course de 'dale coopérant avec la pédale de frein, le piston de ce simulateur étant en liaison par transmission de force avec la pédale de commande et étant soumis à une précontrainte par un ressort. Ce simulateur comprend aussi des moyens d'amortissement du déplacement du piston du simulateur en fonction de la course de la pédale de commande. Mais ce dispositif est encombrant de plus recourt à une technologie hydraulique qu'il est souhaitable de supprimer dans l'électrification du freinage. Le but de l'invention est de proposer un nouveau dispositif restituteur d'effort, de construction simple et peu encombrante, facilement adaptable à divers types de lois effort/course. Le but de l'invention est atteint grâce à un dispositif restituteur d'effort pour une pédale solidaire d'un arbre tournant autour d'un comprenant des moyens élastiques pour exercer sur l'arbre un moment rotation de rappel, caractérisé en ce que lesdits moyens comprennent un organe monté en appui élastique contre une zone de l'arbre conformée en came excentrée. organe peut être par exemple une lame élastique encastrée s'appuyant tangentiellement sur la came, ou bien une broche guidée en coulissement et sollicitée par un ressort, notamment de compression, en appui contre une zone de l'arbre conformée en came excentrée. le choix du profil de la came, il est aisé d'obtenir des types de lois effort/course extrêmement variés. Même en s'en tenant à un profil simple, tel qu'un profil circulaire, il est possible d'obtenir une réponse sensiblement sinusoïdale en fonction de l'angle de rotation et de choisir dans la réponse sinusoïdale des portions de courbe donnant des réponses d'allure très différentes, quasi-linéaires ou non. Pour une came à profil circulaire, il est possible de l'entourer d'une chemise tournante qui réduit le frottement entre la broche et la came. La broche peut porter sur la came ou sa chemise soit l'intermédiaire de sa pointe, soit par l'intermédiaire d'une plaque solidaire qui appuie sur came, ce qui élargit encore les possibilités de réponse. La came peut être prévue dans une zone axiale de dimensions réduites de l'arbre, ou dans plusieurs zones axiales, ou sur presque toute longueur de l'arbre. On peut placer plusieurs restituteurs d'efforts en parallèle sur même arbre. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages et caractéristiques seront mis en évidence à la lecture de la description suivante, se 'férant aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une vue schématique en coupe transversale d'un premier mode de réalisation de dispositif conforme à l'invention ; - la figure 2 est une vue schématique d'un second mode de réalisation de dispositif conforme à l'invention ; - la figure 3 est une vue schématique d'un troisième mode réalisation de dispositif conforme à l'invention ; - la figure 4 est un graphique de la course de la broche en fonction de l'angle de rotation de l'arbre. La figure 1 montre la pédale de frein 1 solidaire d'un arbre cylindrique d'axe 0 et monté en rotation à ses extrémités autour d'un axe excentré ûû (le profil de l'arbre 2 constitue alors le profil de carne selon l'invention). En enfonçant la pédale, on peut faire tourner l'arbre 2 d'un angle a autour de co, de sorte que l'axe 0 prend la nouvelle position 0' et l'arbre 2 prend la position représentée en pointillés 2'. Le restituteur d'efforts comprend une broche 3 poussée par un ressort de compression 4 et guidée en translation par un guidage 5 de manière que la broche 3 soit rappelée en permanence vers l'arbre 2, en se maintenant sur un axe fixe XX. La broche 3 peut s'appuyer directement sur l'arbre 2, lequel peut avoir reçu dans la région d'appui (la came) un traitement de renforcement et/ou de lubrification destiné à faciliter le glissement de la broche sur surface de l'arbre quand la pédale est enfoncée. L'arbre peut aussi comme représenté être revêtu, au moins dans la région d'appui (came) du restituteur d'une chemise toumante 6 en acier ou autre matériau dur, montée sur bague lubrifiante en plastique ou un roulement à aiguilles 7. Lorsque la pédale est en position neutre (0 se trouve sur l'axe #OC), le ressort 4 applique à la broche 3 peu ou pas de compression, et la broche est en contact quasi ponctuel au point A sur l'arbre 2 (ou sur la chemise 6 si elle existe). L'effort, même s'il n'est pas nul, n'engendre pas de moment de rotation sur l'arbre 2. Lorsque l'arbre 2 a tourné de l'angle a pour occuper la position 2', le contact la broche 3 et de l'arbre 2' ou de la chemise s'est déplacé de A en A', éloigné d'une distance d de A, et le ressort 4 exerce une compression plus grande sur la broche et l'arbre, se traduisant cette fois-ci par un moment de rotation de rappel de l'arbre 2 autour de son axe (0, tendant à faire regagner position neutre. Le déplacement du point de contact A' sur l'axe XX, à savoir la grandeur de la distance d, suit une loi de type sinusoïdal en fonction de l'angle ct de rotation de l'arbre (cf figure 4), minimum pour un angle de 0' et maximum pour un angle de 180' (à supposer cette rotation possible). 11 est possible de n'utiliser en pratique qu'une partie de cette courbe sinusoidale, et de choisir la partie en fonction du type de réponse voulue ; par exemple, on peut distinguer les parties 1, 11, Ill de type sensiblement exponentiel, linéaire et logarithmique. Pour choisir l'une ou l'autre partie, il suffit de définir la position neutre de la pédale en choisissant de placer l'axe 0 non pas coupant l'axe XcoX' (comme représenté sur les figures), mais par exemple déjà dans la position 0' (auquel cas, il faut régler le ressort de compression 4 pour qu'il n'exerce pas d'effort de rappel dans cette position là, ou bien prévoir une butée de la pédale pour l'empêcher de remonter). La capacité d'adaptation de type de course du ressort permet non seulement de concevoir un restituteur d'effort de pédale de frein mais aussi d'autres types de pédales. D'autre part, l'encombrement faible du systeme de l'invention permet de le placer dans l'habitacle sans changer la position des pédales. Il est naturellement possible de concevoir plusieurs modifications de ce mode de réalisation sans sortir du cadre de l'invention. Tout d'abord, il est possible de placer plusieurs broches et ressorts en parallèle le long de l'arbre de manière à étendre le champ des lois efforts/courses restituées. L'arbre 2, ou du moins sa partie de came, a été représenté avec un profil circulaire, mais il pourrait avoir un profil elliptique, ou toute autre courbe excentrée, permettant par rotation autour d'un axe non de révolution d'obtenir déplacement du point de contact A de la broche sur l'arbre fonction l'angle a (et donc un effort restitué), selon une loi qui dépend la courbe profil retenue. La figure 2 montre une autre modification possible. La broche 3, toujours guidée par des guidages 5 et poussée par un ressort de compression 4 porte à extrémité une plaque (pas nécessairement plane) rigide 8 qui vient s'appuyer de manière tangentielle sur la partie de came de l'arbre 2 (ou la chemise 6 si elle est prévue). Dans ce cas, l'action de la broche sur l'arbre ne slexerce plus sur un point situé toujours sur l'axe XX, mais sur un point de tangence entre la plaque 8 et l'arbre 2 dont le lieu est une courbe confondue avec l'axe XX. La loi d'effort par rapport à l'angle de rotation la pédale est modifiée en conséquence. La figure 3 illustre un autre mode de réalisation dans lequel l'organe appuyant sur la came de l'arbre 2 est une lame élastique 9 (pouvant prendre une position déformée 9' lorsque la came de l'arbre 2 tourne), encastrée a son extrémité supérieure. De manière avantageuse, la position d'encastrement peut être réglée (flèches 10) ce qui permet de régler la force d'appui élastique de la lame 9 sur la came. REVENDICATIONS 1. Dispositif restituteur d'effort pour une pédale (1), notamment une 'dale de frein de véhicule automobile, solidaire d'un arbre (2) tournant autour d'un axe (co), comprenant des moyens élastiques pour exercer sur l'arbre un moment de rotation de rappel, caractérisé en ce que lesdits moyens comprennent un organe (3, 9) monté en appui élastique contre zone de l'arbre (2) conformée en carne excentrée. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit organe est une broche (3) guidée en coulissement et sollicitée par un ressort en appui contre une zone de l'arbre (2) conformée en came excentrée. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la broche (3) appuie sur ladite zone par l'intermédiaire de sa pointe. 4. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la broche (3) appuie sur la dite zone par l'intermédiaire d'une plaque (8) qui lui est solidaire. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que le ressort (4) est un ressort de compression. 6. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe est une lame élastique (9) encastrée s'appuyant tangentiellement sur la came. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le profil de came de l'arbre (2) est circulaire. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que la came de l'arbre (2) est entourée d'une chemise tournante (6).