Brevet FR2831503A1 — publié le 20030502

"Groupe d'actionnement avec transmission unidirectionnelle de frein de véhicule automobile" L'invention concerne un groupe d'actionnement, comprenant un organe d'entrée mobile recevant une force appliquée par un opérateur, notamment sous forme d'une pédale recevant la force du pied de l'opérateur, monté mobile avec une course déterminée sur un support fixe, un actionneur linéaire monté sur le support fixe, et un moyen de transmission entre l'organe d'entrée mobile et un élément mobile de l'actionneur linéaire afin de transmettre les mouvements de l'organe d'entrée à l'élément mobile de l'actionneur. On utilise de tels groupes d'actionnement en particulier pour la commande des freins dans un véhicule, de même que pour la commande de l'embrayage ou encore d'autres appareils. Traditionnellement, l'actionneur linéaire est un maître-cylindre hydraulique et l'élément mobile est le piston de ce maîtrecylindre, ou un composant relié à ce piston. Ce type de disposition permet des réalisations compactes et garantit la sécurité de fonctionnement. Il présente cependant l'inconvénient que les organes hydrauliques doivent être disposés dans une relation géométrique bien déterminée vis-à-vis de l'organe d'entrée mobile, avec les contraintes qui en découlent pour la réalisation technique, notamment l'encombrement. Les progrès de l'électronique, de l'électrotechnique et de l'informatique mènent dans le secteur automobile, après l'aéronautique et d'autres secteurs, à des réalisations nouvelles dans lesquelles les actionneurs sont de plus en plus découplés matériellement des appareils qu'ils actionnent. Il subsiste alors uniquement un "fil" ou câble de liaison entre le groupe d'actionnement et l'appareil concerné. Les hommes de métier parlent ici de mode"drive by wire", ou mode de"conduite électrique"dit aussi"conduite par câble". L'actionneur a alors pour fonctions : A) de mesurer la course (ou l'effort) de l'organe mobile d'entrée (de la pédale), qui est l'expression de la volonté de l'opérateur de déclencher le fonctionnement de l'appareil concerné, et B) de restituer un effort (pour assurer un retour sensoriel au conducteur). L'actionneur lui-même peut être soit du type passif, c'est-àdire qu'il restitue simplement l'effort du conducteur sans y ajouter d'effort supplémentaire, soit du type actif ou assisté, c'est-à-dire qui est capable de générer en sortie un effort plus important que celui qu'a fourni le conducteur sur l'organe d'entrée. Dans les nouveaux systèmes"drive by wire", il est prévu aussi une unité logicielle, dont le rôle est non seulement de contrôler le fonctionnement du groupe d'actionnement, mais aussi de déclencher certaines fonctions spéciales, en dépendance de signaux fournis par divers capteurs et unités annexes. S'agissant d'un groupe d'actionnement destiné aux freins, une telle fonction spéciale pourra être un actionnement d'urgence des freins, par exemple sous la commande d'un système anticollisions, ou la survenance d'une autre condition critique exigeant le déclenchement du freinage complet, sans action de la part du conducteur. Cependant, on ne peut pas exclure l'apparition de dysfonctionnements, soit de l'actionneur, soit de l'unité logicielle qui le commande, menant à un tel actionnement du freinage hors de la volonté du conducteur. Comme le conducteur n'est pas conscient de l'imminence de cette situation, il pourra se produire qu'il ait posé son pied droit sur le plancher du véhicule pour le reposer, et que son pied se trouve, comme dans un grand nombre de modèles de voitures véhicule, sous la pédale de frein. L'actionnement d'urgence des freins, c'est-à-dire le déclenchement de l'actionneur, a alors pour conséquence que la pédale de frein est violemment entraînée par la tige qui sert habituellement d'organe de transmission, et cela avec la force prévue pour un freinage maximum. Il s'ensuit que le pied du conducteur sera bloqué entre la pédale de frein et le plancher, sous une force importante. Cela est non seulement douloureux, mais provoque chez le conducteur un état de panique tel qu'il ne sait plus comment réagir et peut même le mener à des réactions contraires et dangereuses. Il peut également en découler un danger réel pour le conducteur si son pied reste coincé sous la pédale après un accident. Ce type de situation peut aussi bien se présenter s'il s'agit d'un groupe d'actionnement pour l'embrayage, lorsque l'unité logicielle détermine quand doit se produire un débrayage d'urgence ; de même s'il s'agit d'un groupe de commande de papillon pour le carburateur (ou le système d'injection) et que l'unité logicielle déclenche une ouverture d'urgence complète du papillon. Comme déjà évoqué, il pourra également se produire des dysfonctionnements dans un cas comme dans l'autre. Le but de l'invention est d'éviter l'apparition d'une telle situation dangereuse. Pour cela, l'invention prévoit que les moyens de transmission incluent une liaison mécanique unidirectionnelle autorisant uniquement la transmission d'efforts de poussée de l'organe d'entrée sur l'élément mobile de l'actionneur, et non pas d'efforts de traction. Grâce à cette liaison unidirectionnelle, on est assuré que l'organe d'entrée-en l'occurrence la pédale-ne sera pas brutalement tiré dans le sens de l'actionnement lors d'un ordre de l'unité logicielle, et que si le pied du conducteur se trouve à ce moment là derrière cet organe d'entrée, il ne pourra pas être coincé violemment entre l'organe d'entrée et le plancher (ou toute autre partie fixe du véhicule). Selon d'autres caractéristiques de l'invention - les moyens de transmission comprennent une tige de poussée et l'élément mobile de l'actionneur est un piston, et la liaison mécanique unidirectionnelle est réalisée en prévoyant une tête hémisphérique sur la tige, en simple contact contre une surface associée, de préférence conique, du piston ; - la surface associée du piston est aménagée dans un évidement dont la profondeur est une fraction de la course du piston ; - il comprend un soufflet protecteur monté sur la tige de poussée et sur une douille de guidage fixe pour le piston, assurant une protection de la tige et du piston vis-à-vis de l'environnement ; - la tige de poussée comprend un dispositif de rattrapage d'usure, et ce dispositif est abrité dans le soufflet protecteur. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit, pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 est une vue latérale schématique d'un groupe d'actionnement selon l'invention, appliqué à titre d'exemple à une pédale de freinage ; - la figure 2 est une vue latérale analogue d'un groupe d'actionnement de l'état de la technique, dans une situation d'actionnement présentant un danger potentiel ; - la figure 3 est une vue latérale du groupe d'actionnement de l'invention, illustrant son fonctionnement dans la même situation ; et - la figure 4 est une vue latérale et en coupe partielle d'une réalisation pratique de l'invention. Le groupe d'actionnement 10 illustré dans la figure 1 comprend un organe d'entrée 12, ici sous la forme d'une pédale de frein, articulé au voisinage de son extrémité supérieure autour d'un axe 14 solidaire d'une partie fixe du véhicule, d'une manière non représentée mais bien connue des hommes de métier. Comme connu également, la pédale 12 qui s'étend sensiblement verticalement vers le bas depuis son axe 14 comprend à son extrémité inférieure une palette 16 revêtue d'un matériau antidérapant, comme un matériau à base de caoutchouc ou de néoprène, destiné à appliquer un pied d'un conducteur, désigné par la référence 18. En avant de la pédale 12, le groupe d'actionnement 10 comprend encore un actionneur 20, fixé sur une partie fixe du véhicule, ici en partie basse de la cloison pare-feu 22 qui sépare l'habitacle (du côté de la pédale, c'est-à-dire à droite dans les figures) du compartiment moteur (à gauche). L'actionneur comprend un élément d'entrée 24, sous la forme d'un piston cylindrique guidé en coulissement dans une douille tubulaire 26 dont l'axe s'étend sensiblement horizontalement en avant de la pédale et dans une situation intermédiaire entre l'axe 14 et la palette 16 de la pédale 12, considérée dans le sens vertical. Le groupe d'actionnement 10 comprend enfin des moyens de transmission entre la pédale 12 et l'actionneur 20, sous forme d'une tige de poussée 28 disposée également généralement horizontalement entre la pédale 12 et l'élément d'entrée 24 de l'actionneur. Elle comporte du côté pédale une chape 30, articulée via un pivot 32 sur la pédale 12. Elle comporte du côté actionneur une tête 34 de forme générale hémisphérique, reçue dans un évidement 36 de forme générale conique du piston 24. La distance de la palette 16 à l'axe 14 et la distance du pivot 32 à l'axe 14 sont dans un rapport qui représente aussi le facteur d'amplification entre la force appliquée par l'opérateur sur la palette 16 de la pédale 12, et la force que celle-ci applique à la tige de poussée 28 qui la transmet via sa tête 34 à l'élément d'entrée 24 de l'actionneur 20. La tige de poussée 28 s'étend généralement horizontalement. Son rôle est de transmettre des forces depuis la pédale 12 vers l'élément d'entrée 24 de l'actionneur, et de convertir le mouvement en arc de cercle du pivot 32 sur la pédale 12 en un mouvement linéaire du piston 24. Un ressort de rappel 38, en appui sur une partie fixe du véhicule, rappelle la pédale 12 constamment en direction de l'actionneur 20, de manière à conserver en toutes circonstances la tête 34 de la tige de poussée 28 en contact contre le piston 24 dans l'évidement conique 36 de celui-ci. Pour des raisons qui tiennent à l'essence de l'invention, il est prévu d'ici un contact simple entre la tige de poussée 28 et le piston 24, ce qui autorise uniquement la transmission d'efforts de poussée entre la pédale 12 et l'élément mobile 24 de l'actionneur, et non pas d'efforts de traction. En d'autres termes, il s'agit d'une liaison mécanique unidirectionnelle. Pour expliquer la raison de cet agencement, on se reporte maintenant aux figures 2 et 3. Dans la figure 2, on a représenté le même groupe d'actionnement 10, excepté que la tête 34 de la tige de poussée 28 et le piston 24 sont reliés d'une manière permettant de transmettre aussi des efforts de traction entre eux. Pour symboliser cette liaison, on a représenté une rondelle 40, fixée à l'arrière du piston 24 de manière à entourer le fût de la tige de poussée 28 et s'appliquer contre un d'épaulement postérieur de sa tête 34. Comme l'illustre cette figure, si l'actionneur venait à fonctionner, soit en raison d'un dysfonctionnement soit parce que l'unité logicielle a déterminé qu'un freinage complet d'urgence est nécessaire et qu'elle a envoyé l'ordre correspondant à l'actionneur, la pédale 12 sera tirée violemment vers le bas et le vers l'avant du véhicule. Cependant, si le conducteur a entre-temps reposé son pied 18 sur le plancher 42, ce déplacement de la pédale va venir coincer violemment le pied 18 contre le plancher 42, comme symbolisé dans la figure par l'emplacement de choc 44. Au contraire, dans le groupe d'actionnement de l'invention illustré dans la même situation dans la figure 3, la liaison mécanique entre la tige de poussée 28 et le piston 24 est unidirectionnelle, de sorte que l'avance soudaine du piston 24 lors d'un déclenchement de l'actionneur va ne va pas se traduire par l'application d'une traction à la tige de poussée 28 et finalement à la pédale 12. Sous l'action du ressort de rappel de 38, cette pédale 12 se déplace certes pour suivre le piston 24, mais lorsqu'elle rencontre l'obstacle représenté par le pied 18 du conducteur, elle va simplement rester arrêtée dans son mouvement et l'effort subi par le pied 18 sera très faible. Cela évite d'une part un coincement douloureux du pied. Le conducteur en sera tout au plus surpris, mais pas effrayé au point de commettre des réactions dangereuses. Surtout, son pied ne restera pas bloqué et il pourra le libérer au prix d'un effort modeste. La figure 4 montre quelques détails d'un mode de réalisation pratique de l'invention. On y voit que le ressort de rappel a, comme habituel, la forme d'un ressort spiralé qui entoure l'axe 14 et se termine par deux bras, dont l'un coopère avec une butée fixe du véhicule et l'autre pousse sur la pédale 12. Un contacteur 46 est disposé à proximité de la position de repos-ou position reculée-de la pédale 12, de manière à détecter que la pédale se trouve dans cette position, ou qu'elle l'a quittée, et cette information est envoyée aux unités de commande et d'affichage concernées du véhicule, y compris l'unité logicielle qui commande le fonctionnement de l'actionneur. L'évidement 36 dans le piston 24 présente une certaine longueur. Il en résulte que lors de la perte de contact entre la tête de 34 de la tige de poussée 28 et le fond conique de l'évidement 36, la tête va rester dans celui-ci, et sera guidée en retour vers le fond de l'évidement lorsque la situation décrite à l'aide des figures 2 et 3 a été résolue, par exemple parce que le conducteur a retiré son pied. Ainsi, la tige de poussée 28 reviendra automatiquement dans la position dans laquelle sa tête 34 est en contact avec le fond conique de l'évidement 36, sans perte d'alignement. Pour assurer ce retour guidé en toutes circonstances, il faudrait prévoir un évidement 36 dont la profondeur est égale à la course maximum du piston 24. Ce n'est pas toujours acceptable pour des raisons d'encombrement. Ainsi, ce mode de réalisation comprend un soufflet 48 généralement cylindrique, fixé à une extrémité sur la douille de guidage 26 du piston 24 et à l'autre extrémité sur la tige de poussée 28. Le soufflet 48 assurera maintien de la tête 34 sensiblement en alignement avec l'évidement 36 si le piston 24 venait à parcourir la totalité de sa course et que la tête sorte de l'évidement 36. Grâce à cela, lorsque la pédale a été débloquée, elle pourra revenir sans problème dans l'évidement, même si la profondeur de celui-ci est égale à une fraction seulement de la course du piston 24, comme par exemple environ 1/5 à 1/2. Le soufflet 48 assure de plus une fonction de protection vis-à-vis de l'environnement. Il s'agit d'une part de protéger les surfaces de coulissement de la douille 26 et du piston 24, de même que les surfaces de contact de la tête hémisphérique 34 et de l'évidement conique 36. Comme le montre encore cette figure, il s'agit d'autre part de protéger un mécanisme de rattrapage 50 intégré à la tige de poussée 28, dont le rôle est de compenser une usure éventuelle apparue au niveau de l'actionneur et de maintenir la position de la pédale 12 constante en toutes circonstances, en modifiant la longueur de la tige de poussée 28. Ce type de mécanisme est bien connu des hommes de métier et ne sera pas décrit plus en détails. Le fait de l'abriter dans le soufflet 48 est ici un avantage. REVENDICATIONS 1. Groupe d'actionnement (10), notamment d'un frein de véhicule automobile, comprenant un organe d'entrée mobile (12) recevant une force appliquée par un opérateur, notamment sous forme d'une pédale recevant une force du pied d'un opérateur, monté mobile avec une course déterminée sur un support fixe (14), un actionneur linéaire (20) monté sur ledit support fixe (22), et des moyens de transmission (28) entre ledit organe d'entrée mobile (12) et un élément mobile (24) dudit actionneur (20) afin de transmettre les mouvements dudit organe d'entrée (12) audit élément mobile (24) de l'actionneur, caractérisé en ce que les moyens de transmission incluent une liaison mécanique unidirectionnelle (24,36, 34,28) autorisant uniquement la transmission d'efforts de poussée de l'organe d'entrée (12) sur l'élément mobile (24) de l'actionneur, mais non pas d'efforts de traction. 2. Groupe d'actionnement (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de transmission comprennent une tige de poussée (28) et l'élément mobile de l'actionneur est un piston (24), et en ce que la liaison mécanique unidirectionnelle est réalisée en prévoyant une tête (34) hémisphérique sur la tige, en simple contact contre une surface (36) associée, de préférence conique, du piston (24). 3. Groupe d'actionnement (10) selon la revendication 2, caractérisé en ce que la surface associée (36) du piston (24) est aménagée dans un évidement dont la profondeur est une fraction de la course du piston (24). 4. Groupe d'actionnement (10) selon l'une ou l'autre des revendications 2 et 3, caractérisé en ce qu'il comprend un soufflet protecteur (48) monté sur la tige de poussée (28) et sur une douille de guidage (26) fixe pour le piston (24), assurant une protection de la tige et du piston vis-à-vis de l'environnement. 5. Groupe d'actionnement (10) selon la revendication 4, caractérisé en ce que la tige de poussée (28) comprend un dispositif de rattrapage d'usure (50), et en ce que ce dispositif est abrité dans le soufflet protecteur (48). 6. Groupe d'actionnement (10) selon l'une ou l'autre des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que le soufflet protecteur (48) maintint la tête (34) de la tige de poussée (28) sensiblement en alignement avec l'évidement (36) du piston (24).