Brevet FR2829436A1 — publié le 20030314

La présente invention est relative à un procédé de commande à hystérésis variable et plus particulièrement à une pédale d'accélérateur pour véhicules automobiles présentant une hystérésis variable dans la relation entre la pression exercée sur ladite pédale et la valeur de la commande d'accélération. Il est connu de réaliser un dispositif de commande d'accélération à l'aide d'une pédale munie de ressorts de rappel, connectée via un câble au papillon des gaz ou à la commande d'injection du moteur. Les évolutions récentes de ce type de dispositif de commande ont amené la suppression dudit câble et à son remplacement par une commande électrique. Cependant, ce câble assurait une fonction non négligeable d'hystérésis via son frottement dans sa gaine. Ce frottement permettait notamment un confort certain dans la conduite. L'hystérésis se substituait ainsi partiellement à la force exercée sur la pédale par la jambe du conducteur et lui permettait de se reposer. La suppression de ce frottement et de cette hystérésis induit donc une relation directe et immédiate entre la force exercée sur la pédale et la position de ladite pédale. Ceci implique une très grande difficulté à maintenir un régime constant, chaque petite variation de pression générant immédiatement une variation de régime moteur, rendant la conduite d'un véhicule ainsi équipé très inconfortable et heurtée. Le problème que la présente invention se propose de résoudre est donc de restituer une hystérésis comparable à celle générée par le câble tout en se dispensant de ce câble. En outre, l'hystérésis est variable en fonction de la pression. A cet effet, la présente invention concerne un procédé de commande à hystérésis variable d'une pédale de véhicule automobile, ladite pédale étant fixée sur un axe de rotation et associée à au moins un ressort de rappel en position initiale de la pédale, caractérisé en ce qu'il consiste à : - exploiter la variation de longueur du ressort lorsqu'il est soumis à un effort de torsion induit par la pédale et sensiblement perpendiculaire à son axe de symétrie et, - générer une force de friction entre une butée de friction déplacée par la variation de longueur du ressort et une partie fixe du châssis du véhicule, de manière à créer une hystérésis lors du rappel de la pédale vers sa position initiale Avantageusement, on utilisera en tant que ressort de rappel un ressort hélicoïdal de compression. Avantageusement encore, il sera tiré profit de l'allongement desdits ressorts hélicoïdaux qui viennent mettre en pression deux butées de friction et ainsi générer l'hystérésis recherchée. La présente invention concerne également le dispositif associé pouvant intégrer un ou deux ressorts assurant la mise sous contrainte des butées de friction. D'autres caractéristiques et avantages du dispositif de commande suivant l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre et à l'examen des dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique explicative de l'hystérésis selon l'art antérieur, - la figure 2 est un schéma de principe d'un dispositif de commande conforme à l'invention, muni de deux ressorts, en position de repos, - la figure 3 représente le même dispositif qu'à la figure 2, en position friction maximale cette fois-ci, - les figures 4a et 4b représentent le boîtier du dispositif de commande vu de côté montrant les extrémités des ressorts respectivement en position de repos et en position friction maximale , - la figure 5 représente une variante de l'invention consistant en un dispositif de commande muni d'un seul ressort, - la figure 6 représente une variante de l'invention dans laquelle les butées extrêmes sont parties intégrantes du boîtier, - la figure 7 représente un des diagrammes d'hystérésis possible avec un dispositif de commande conforme à l'invention, La Figure 1 permet d'illustrer le phénomène d'hystérésis attendu des dispositifs de commande. Lorsque la pédale d'accélérateur est enfoncée, le régime moteur augmente de manière linéaire et proportionnelle à la force appliquée (portion a de la courbe). Une fois la vitesse souhaitée atteinte, et donc au régime moteur approprié, la pression sur la pédale se stabilise afin de maintenir le régime moteur. Mais la plupart du temps, de légères variations de pression sont communes. Le dispositif de commande doit permettre au conducteur de maintenir un régime moteur constant, même si la pression sur la pédale diminue légèrement. C'est ce phénomène qui est appelé hystérésis (portion b de la courbe). Il est quantifié par le pourcentage de la valeur de la force qui va entraîner une réelle diminution du régime moteur par rapport à la valeur de la force qui a été nécessaire pour atteindre le régime moteur. Par exemple, supposons qu'il faille 20 N pour atteindre le régime moteur en fin de portion a de la courbe de la figure 1 et que le régime moteur ne commence à diminuer réellement que si la force exercée sur la pédale est inférieure à 15 N, l'hystérésis de ce dispositif de commande sera de (20-15) 1 20 = 25%. Bien évidemment, lorsque le conducteur annule toute pression sur la pédale ou que la pression devient inférieure à la valeur de la fin de portion b , le régime moteur va décroître et revenir à sa position de ralenti (portion c de la courbe). Nous nous reportons maintenant aux figures 2 et 3 pour illustrer un mode de réalisation de l'invention permettant d'atteindre cet objectif. Le dispositif de commande 10 objet de la présente invention comporte un axe de rotation 30 sur lequel viennent se monter les autres pièces constitutives du dispositif. Sur cet axe de rotation 30 vient se fixer la pédale de commande 120 qui va permettre, via le mouvement de rotation de l'axe 30 qu'elle génère, d'actionner le dispositif de commande d'accélération. A l'intérieur du dispositif de commande 10, deux ressorts hélicoïdaux 50,70 sont placés sur l'axe de rotation 30 et pour chacun d'entre eux, une de leurs extrémités 90b, 100b est solidaire du disque meneur 60 et l'autre 90a, 100a est fixée à un référentiel indépendant de la rotation de l'axe 30, par exemple le boîtier 110 accueillant le dispositif. Ces deux ressorts 50,70 sont placés entre deux butées extrêmes 80,40. Lorsque le conducteur appuie sur la pédale de commande 120, l'enfoncement de la pédale va entraîner en rotation la butée de friction 40, la butée solidaire de l'axe 80 et le disque meneur 60 montés sur l'axe 30. Ces 3 éléments sont solidaires en rotation de l'axe 30. Le disque meneur 60 va donc créer un effort de rotation sur les ressorts hélicoïdaux 50 et 70 puisque leurs extrémités respectives 90a et 100a, solidaires du boîtier 110, ne sont pas libres en rotation, comme mis en évidence à la figure 4 où les extrémités des ressorts 90a, 100a sont empêchées dans un mouvement de rotation autour de l'axe 30. La contrainte de rotation du ressort a donc pour effet de générer un allongement desdits ressorts 50,70 et sous l'effet de cet allongement, la butée de friction 40 et le disque meneur 60 se déplacent vers une butée de friction solidaire du châssis du véhicule 20, dite contre butée. En effet la butée solidaire de l'axe 80, dite butée d'axe, fixe en rotation et en translation par rapport à l'axe 30, les oblige à se déplacer dans le sens de la flèche F. Au fur et à mesure que l'effort sur la pédale 120 augmente, la pression que la butée de friction 40 exerce sur la contre butée 20 croît. Cette contre butée 20 est solidaire du boîtier et la friction qui s'exerce entre elle et la butée de friction 40 restitue le phénomène d'hystérésis constaté avec un câble. Le choix de l'état et de la nature des surfaces de contact entre la butée de friction 40 et la contre butée 20 permet ainsi de gérer à souhait l'hystérésis en fonction des attentes du concepteur de l'automobile en générant une force de friction prédéterminée. L'hystérésis obtenue avec un tel dispositif de commande est variable et non plus linéaire (cf. Fig. 7). Le dispositif de commande conforme à ce mode de réalisation de l'invention permet en outre de garantir un fonctionnement sûr, même en cas de rupture d'un des ressorts hélicoïdaux. Dans ce cas de figure, le retour à la position de régime minimal est garanti par le second ressort qui ne joue alors que sa fonction de rappel, sans aucune hystérésis sur la commande. Il est à noter que, la figure 2 représente, pour une meilleure clarté de la description, une position à friction nulle (aucun contact entre la butée de friction 40 et la contre butée 20) mais on préférera avantageusement un contact afin de toujours présenter une friction-et par voie de conséquence une hystérésis-même au régime du ralenti, toujours dans le but de garantir une conduite la moins heurtée possible. Cette friction minimale peut notamment être obtenue par une précontrainte des ressorts 50,70 afin d'obtenir un allongement suffisant assurant un contact entre la butée de friction 40 et la contre butée 20 et, partant de là, une friction. La figure 3 présente un dispositif de commande en position de friction maximale, c'est à dire que la rotation de l'axe 30 a induit l'allongement des ressorts et que la butée de friction 40 et la contre butée 20 sont comprimées l'une contre l'autre par la force d'appui générée par cet allongement. Il est à noter également que les ressorts 50,70 remplissent une double fonction dans tous les modes de réalisation de la présente invention ; une première fonction, connue en soi, de rappel de la pédale de commande 120 et une deuxième fonction de contrôle de l'hystérésis via la force de friction qu'ils induisent par leur allongement. La figure 5 représente une variante du dispositif de commande 10 conforme à l'invention qui ne possède qu'un seul ressort 70. Ce ressort 70 va donc agir, via son extrémité 90b solidaire de la butée de friction 40, directement sur cette butée et la déplacer vers la contre butée 20 afin de créer l'hystérésis recherchée. Il est à noter qu'un tel mode de réalisation ne garantit pas la fonction de rappel en cas de rupture du ressort. Un mode de réalisation préférentiel de l'invention intègre (cf. Figure 6) la butée d'axe 80 et la contre butée 20 au boîtier 110 contenant le dispositif de commande 10, réduisant ainsi le nombre de pièces constitutives de l'ensemble. La partie coopérant avec la butée de friction 40 et remplissant les fonctions de la contre butée 20 présente un état de surface différent du reste du boîtier 110 afin de coopérer avec la butée de friction 40 et de générer l'hystérésis recherchée. Le dispositif et ses variantes ci-dessus permettent avantageusement de mettre en oeuvre un procédé de commande à hystérésis variable d'une pédale 10 de véhicule automobile, ladite pédale 10 étant fixée sur un axe de rotation 30 et associée à au moins un ressort 50,70 de rappel en position initiale de la pédale, caractérisé en ce qu'il consiste à : - exploiter la variation de longueur du ressort 50,70 lorsqu'il est soumis à un effort de torsion induit par la pédale 10 et sensiblement perpendiculaire à son axe de symétrie et, - générer une force de friction entre une butée de friction 40 déplacée par la variation de longueur du ressort et une partie fixe du châssis du véhicule 20. de manière à créer une hystérésis lors du rappel de la pédale vers sa position initiale. En d'autres termes, le procédé de la présente invention consiste à utiliser, outre la force de rappel du ressort, l'allongement que présente un ressort hélicoïdal, habituellement utilisé en compression ou en extension, lorsqu'il est soumis à un effort de rotation autour de son axe de symétrie pour créer une force parallèle à son axe de symétrie qui comprime deux butées et génère ainsi une force de friction et une hystérésis lors du retour de la commande vers sa position de repos. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. Ainsi, la présente invention s'applique à tout type de commande nécessitant une hystérésis et non pas exclusivement à une commande d'accélérateur par pédale. Elle peut très bien être appliquée par l'homme du métier à une poignée tournante de moto par exemple. Certaines modifications peuvent y être apportées sans en réduire la teneur ou porté ; les butées 40 et 80 peuvent par exemple être libres en rotation par rapport à l'axe 30, seule leur translation libre et non gênée étant importante. revendications 1. Procédé de commande à hystérésis variable d'une pédale (10) de véhicule automobile, ladite pédale (10) étant fixée sur un axe de rotation (30) et associée à au moins un ressort (50,70) de rappel en position initiale de la pédale, caractérisé en ce qu'il consiste à : - exploiter la variation de longueur du ressort (50,70) lorsqu'il est soumis à un effort de torsion induit par la pédale (10) et sensiblement perpendiculaire à son axe de symétrie et, - générer une force de friction entre une butée de friction (40) déplacée par la variation de longueur du ressort et une partie fixe du châssis du véhicule (20). de manière à créer une hystérésis lors du rappel de la pédale vers sa position initiale. 2. Procédé de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que les ressorts utilisés sont du type hélicoïdal. 3. Procédé de commande selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la variation de longueur est un allongement. 4. Procédé de commande selon les revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'on génère une force de friction minimale entre la butée de friction (40) et la partie fixe du châssis du véhicule (20) en position initiale de la pédale (10). 5. Procédé de commande selon la revendication 4, caractérisé en ce que la force de friction minimale est créée par une précontrainte du ressort (50,70). 6. Dispositif de commande à hystérésis variable (1) associé à une pédale de véhicule automobile (10) fixée sur un axe de rotation (30), ledit dispositif comportant un moyen élastique (50,70) de rappel en position initiale de la pédale (10) monté sur l'axe de rotation (30), caractérisé en ce qu'il comprend : - le moyen élastique (50,70) adapté pour présenter une variation de longueur lors de la rotation de l'axe, - un moyen de friction entre une butée de friction (40) déplacée par la variation de longueur du moyen élastique (50,70) et une partie fixe du châssis du véhicule (20), de manière à créer une hystérésis lors du rappel de la pédale vers sa position initiale. 7. Dispositif de commande selon la revendication 6, caractérisé en ce que le moyen élastique est constitué de deux ressorts hélicoïdaux de compression associés sur le même axe (30) présentant deux extrémités chacun, dont : - une première extrémité (90b) d'un premier ressort (70) est solidaire en rotation et libre en translation par rapport à l'axe de rotation (30), une deuxième extrémité (90a) du premier ressort (70) est bloquée en translation et en rotation par rapport à l'axe de rotation (30), la première extrémité (90b) étant solidaire d'un disque meneur (60), une première extrémité (100b) d'un second ressort (50) est solidaire du disque meneur (60), - une seconde extrémité (100a) du second ressort (50) est bloquée en rotation et libre en translation par rapport à l'axe de rotation (30), La seconde extrémité (100a) étant solidaire d'une butée de friction (40) adaptée pour venir en contact avec une partie solidaire du châssis du véhicule (20) par variation de longueur des ressorts (70), en réponse à une rotation de l'axe (30). 8. Dispositif de commande selon la revendication 6, caractérisé en ce que le moyen élastique est constitué d'un ressort hélicoïdal de compression présentant deux extrémités dont : - une première extrémité (90b) est solidaire en rotation et libre en translation par rapport à l'axe de rotation (30), - une deuxième extrémité (90a) est bloquée en translation et en rotation par rapport à l'axe de rotation (30), la première extrémité (90b) étant solidaire d'une butée de friction (40) adaptée pour venir en contact avec une partie solidaire du châssis du véhicule (20) par variation de longueur du ressort (70), en réponse à une rotation de l'axe (30). 9. Dispositif de commande selon les revendications 6 à 8, caractérisé en ce que la butée de friction (40) et/ou la butée de friction solidaire du châssis du véhicule (20) sont munis de surfaces de contact aptes à générer une force de friction prédéterminée. 10. Dispositif de commande selon les revendications 6 à 9, caractérisé en ce que le ou les ressorts hélicoïdaux de compression sont mis en précontrainte entre la butée solidaire de l'axe (80) et la butée de friction (40). 11. Dispositif de commande selon les revendications 5 à 10, caractérisé en ce que la butée solidaire de l'axe (80) et la butée de friction solidaire du châssis du véhicule (20) sont intégrés au boîtier (110) contenant ledit dispositif de commande.