Brevet FR2835226A1 — publié le 20030801

.,,.......,......,. .. ..,.,. DESCRIPTION La présente invention se rapporte d'une façon générale à une pédale de frein conçue pour fournir une sensation de freinage simulée. En particulier, la présente invention est une pédale de frein destinée à un système de freinage à transmission électrique dans lequel la pédale de frein est conçue pour foDir un retour de force à un opérateur afin de simuler la sensation d'un système de freinage classique. Dans un véhicule classique, une pédale de frein est relice à un système de freinage hydraulique, d'o il résulte que la pression appliquée à la pédale comprime le liquide de frein à l'intérieur du système de freinage afin d'actionner les freins du véhicule. Dans ce type de système, lorsque la pédale est enfoncée, la force nécessaire pour enfoncer davantage la pédale augmente du fait que la pression du liquide de frein à l'intérieur du système augmente. Ceci fournit une sensation de freinage à l'opérateur. L'opérateur ressent physiquement l'intensité selon laquelle les freins sont appliqués en raison de l'intensité de la force que l'opérateur exerce sur la pédale de frein. Dans des systèmes de frein à transmission électrique, il n'existe aucune relation physique entre la pédale de frein et les freins sur le véhicule. L'intensité de la force que l'opérateur exerce n'est pas le facteur de commande, au lieu de cela des capteurs à l'intérieur de la pédale de frein ou fixés à celle-ci détectent le déplacement de la pédale et émettent un signal au contrôleur ou asservisseur qui active électroniquement les freins du véhicule. Ces systèmes sont typiquement dénués de la sensation de freinage ressentie avec les systèmes traditionnels. Certaines techniques ont été développées pour imiter la sensation de freinage des systèmes de freinage kaditionnels par exemple en reliant la pédale de frein à un moteur électrique pour fournir une résistance modulée. Malheureusement, un grand nombre de ces types de techniques offrent uniquement une résistance de ligne uniforme qui ne simule pas véritablement la résistance croissante d'une pédale de frein traditionnelle. Des systèmes plus complexes impliquent de nombreux composants qui engendrent des soucis de conditionnement et de poids pour le fabricant du véhicule. De ce fait, il existe un besoin d'une pédale de frein conçue pour simuler la sensation de freinage fournie par des systèmes de pétale de frein traditionnels. Conformément à un aspect de la présente invention, un système de pédale de frein comprend une pédale de frein comportant un bras fiexible présentant une première extrémité conçue pour étre montée de façon fixe sur une structure d'un véhicule, et une seconde extrémité comportant un patin pour pied ou coussinet sur celle-ci, au moins un capteur monté sur ladite pédale de frein conçu pour détecter la quantité d'enfoncement, de déviation ou de flexion de la pédale de frein et émettre un signal correspondant, et une butée conçue pour être montée à l'intérieur du véhicule à une certaine distance par rapport à ladite pédale de frein, de sorte que ladite pédale de frein vient en contact avec la butée après avoir été fléchie sur ladite distance. De prétérence, le bras flexible comprend un matériau composite renforcé par des fibres. Le bras flexible peut ainsi comprendre des fibres de verre et de l'époxy, ou encore un matériau présentant une rigidité variable, grâce à quoi un opérateur peut sélectivement augmenter ou diminuer la rigidité de la pédale de frein. En particulier, ladite butée peut être comprimable de sorte que la pédale de frein vient en contact avec ladite butée après flexion ou déviation d'une quantité prédétermince et ladite butée se comprime davantage pour permettre une flexion ou déviation supplémentaire de ladite pédale de frein après que ladite pédale de frein so it venue en contact avec la butée. Plus particulièrement, la butée peut comprendre une pluralité de sections séparces présentant des niveaux variables de rigidité, d'o il résulte que ladite butée fournit une résistance à la rigidité augmentant progressivement lors d'une flexion ou déviation continue de ladite pédale de frein après que ladite pédale de frein soit venue en contact avec ladite butée. De façon préLérée, ledit au moins un capteur peut être situé à l'intérieur de ladite pédale de frein. Conformément à un autre aspect de la présente invention, un système de pédale de frein comprend avantageusement une pédale de frein comportant un bras flexible composite renforcé par des fibres comportant une première extrémité distale conçue pour être montée de façon fixe sur une structure d'un véhicule et une seconde extrémité distale comportant un patin pour pied monté sur celle-ci, au moins un capteur moulé à l'intérieur de ladite pédale de frein conçu pour détecter la quantité d'enfoncement de déviation ou de flexion de ladite pédale de frein et émettre un signal correspondant, une butée conçue pour être montée à l'intérieur du véhicule à une certaine distance par rapport à ladite pédale de frein de sorte que ladite pédale de frein vient en contact avec ladite butée après flexion sur la distance, ladite butée étant comprimable de sorte que ladite butée permet une flexion supplémentaire de ladite pédale de frein après que ladite pédale de frein soit venue en contact avec ladite butée. De façon prétérée, le bras flexible comprend un matériau présentant une rigidité variable grâce à quoi un opérateur peut sélectivement augmenter ou diminuer la rigidité de la pédale de frein. En particulier, ladite butée peut comprendre une pluralité de sections séparces présentant différents niveaux de couches de rigidité, d'o il résulte que ladite butée fournit une résistance à la rigidité augmentant progressivement lors d'une flexion continue de la pédale de frein après que ladite pédale de frein soit venue en contact avec ladite butée. La présente invention sera à présent décrite davantage en détails et à titre d'exemple sur la base des figures qui suivent: La figure 1 est une vue en perspective d'une pédale de frein et d'une butée de la présente invention représentée lorsque la pédale de frein n'est pas fléchie, La figure 2 est une vue en perspective d'une pédale de frein et d'une butée de la figure 1 représentée lorsque la pédale de frein est fléchie vers le point de contact de la butée, La figure 3 est une vue en perspective de la pédale de frein et de la butée de la figure 1 représentée lorsque la pédale de frein est fléchie vers le point de contact de la butée et a comprimé la butée, La figure 4 est un graphe de la force en fonction de la distance pour un premier mode de réalisation préDéré de la présente invention, La figure 5 est un graphe de la force en fonction de la distance pour un second mode de réalisation préféré de la présente invention, La figure 6 est un graphe de la force en fonction de la distance pour une variante du second mode de réalisation préféré, et La figure 7 est un graphe de la force en fonction de la distance pour un troisième mode de réalisation préféré de la présente invention. La description qui suit des modes de réalisation prétérés de l'invention n'est pas destinée à limiter la portée de l'invention à ces modes de réalisation préférés, mais elle est plutôt destinée à permettre à l'homme de l'art de réaliser et d'utiliser l'invention. En se rétérant à la figure 1, un système de pédale de frein de la présente invention est représenté d'une façon générale par la rétérence numérique 10. Le système de pédale de frein 10 comprend une pédale de frein 12 présentant un bras flexible 14. Une première extrémité distale 16 du bras flexible est conçue pour étre montée sur la structure 18 d'un véhicule. Une seconde extrémité distale 20 du bras flexible 14 comporte un patin pour pied 22' monté sur celle-ci, lequel est conçu pour fournir une surface à un opérateur du véhicule pour actionner la pédale de frein 12. De préLérence, le bras flexible 14 de la pédale de frein 12 est constitué d'un composite renforcé par des fibres. Dans le mode de réalisation prétéré, le bras flexible 14 est constitué à partir de fibres de verre à l'intérieur d'une matrice d'époxy. La pédale de frein 12 comprend au moins un capteur 22 monté sur celle-ci. De prétérence, le capteur ou les capteurs 22 sont moulés à l'intérieur de la structure du bras flexible 14. Le fait que le capteur 22 soit moulé à l'intérieur du bras flexible 14 diminue les problèmes de contamination interférant avec les performances du capteur 22 et la possibilité que le capteur 22 soit endommagé. Le capteur 22 est conçu pour détecter la quantité d'enfoncement du bras flexible 14 et pour envoyer un signal correspondant à l'unité de commande (non représentée) qui commande l'intensité selon laquelle les freins du véhicule sont appliqués. De préLérence, plus la déviation à l'intérieur de la pédale de frein 12 est importante, plus l'intensité selon laquelle les freins du véhicule seront appliqués est importante. Une butée 24 est montée sur la structure du véhicule à une certaine distance 26 de la pédale de frein 12 de sorte que la pédale de frein 12 viendra en contact avec la butée 24 après flexion d'une quantité prédéterminée. En se réLérant à la figure 2, lorsque la pédale de frein 12 est actionnée, le bras flexible 14 vient en contact avec la butée après que la pédale de frein 12 s'est déplacée de la distance 26. En se référant à la figure 4, un graphe est représenté, lequel illustre la relation entre la distance selon laquelle la pédale de frein 12 s'est déplacée et l'intensité de la force nécessaire pour déplacer la pédale de frein 12. L'axe des x représente la quantité d'enfoncement de la pédale de frein 12 et l'axe des y représente l'intensité de la force appliquée à la pédale de frein 12. Dans un premier mode de réalisation préLéré de la présente invention, la butée 24 est réalisée à partir d'un matériau rigide non comprimable. La force requise pour courber le bras flexible 14 de la pédale de frein 12 est représentée sous la forme d'une ligne droite 28 débutant à zéro o l'intensité de la force augmente à mesure que la distance sur laquelle la pédale de frein 12 a été fléchie augmente. Le point auquel la pédale de frein 12 vient en contact avec la butée 24 est représenté sur le graphe de la figure 4 en A. La butée non comprimable 24 fournira une butée fixe afin d'empécher la pédale de frein 12 de se déplacer plus loin au niveau du point de contact. A ce point, le bras flexible 14 continuera à se courber, cependant, comme le bras flexible 14 est supporté au niveau de l'extrémité et au niveau du point de contact avec la butée 24, les forces du moment nécessaires pour courber le bras flexible 14 sont plus élevées. Cette force plus élevée est représentée par la ligne droite 30 qui commence au point A. Les forces requises pour poursuivre la flexion de la pédale de frein 12 après le contact avec la butée fixe 24 sont plus élevées, et ainsi le graphe de la force en fonction de la distance devient plus raide. En se rétérant à la figure 3, dans un second mode de réalisation prétéré de la présente invention, la butée 24 est formée à partir d'un matériau comprimable de sorte que la pédale de frein 12 vient en contact avec la butée 24 après flexion d'une quantité prédétermince et la butée 24 permet une flexion supplémentaire de la pédale de frein 12 après que la pédale de frein 12 soit venue en contact avec la butée 24. En se rétérant à la figure 5, un graphe de la force en fonction de la distance pour le second mode de réalisation préféré est représenté. Du fait que la butée 24 est comprimable et permet une flexion supplémentaire de la pédale de frein 12, le graphe de la force en fonction de la distance pour le second mode de réalisation préféré comprend trois phases séparées. Comme avec le premier mode de réalisation préféré, la force requise pour courber le bras flexible 14 de la pédale de frein 12 est représentée sous la forme d'une ligne droite 32 débutant à zéro o l'intensité de la force augmente à mesure que la distance sur laquelle la pédale de frein 12 a été fléchie augmente. Le point auquel la pédale de frein 12 vient en contact avec la butée 24 est représenté sur le graphe de la figure 5 en A. Une fois que la pédale de frein 12 vient en contact avec la butée 24, une application continue de force à la pédale de frein 12 provoquera une flexion supplémentaire de la pédale de frein 12 de méme qu'une compression de la butée 24. La force supplémentaire nécessaire pour comprimer la butée 24 augmente la force globale nécessaire pour continuer la flexion de la pédale de frein 12. Une seconde phase du graphe de la figure 5 est représentée par une ligne droite 34 s'étendant du point A au point B. Les forces requises pour continuer la flexion de la pédale de frein 12 et pour comprimer la butée 24 après contact avec la butée 24, sont plus élevées, et ainsi le graphe de la force en fonction de la distance devient plus raide. Après avoir été comprimée d'une certaine quantité, la butée comprimable atteindra son plus bas niveau. En d'autres termes, le matériau sera comprimé autant que possible sous les forces qui devraient étre exercées par un opérateur du véhicule. A ce point, la butée n'est plus comprimable et devient une butée pratiquement rigide. Le point o la butée atteint son plus bas niveau est représenté sur le graphe de la figure 5 au point B. Comme avec le premier mode de réalisation prétéré, la pédale de frein sera encore fléchie après que la butée atteint son plus bas niveau, cependant les forces sont beaucoup plus élevées. Les forces requises pour poursuivre la flexion de la pédale de frein 12 et pour comprimer la butée 24 après contact avec la butée 24, sont plus élevées et ainsi le graphe de la force en fonction de la distance devient plus raide comme représenté par la ligne droite 36 s'étendant à partir du point B. En variante, la butée comprimable 24 peut comprendre une pluralité de couches de matériaux comprimables présentant différentes rigidités, de sorte que la butée 24 fournit une résistance à la rigidité variable lors d'une flexion continue de la pédale de frein 12 après que la pédale de frein 12 soit venue en contact avec la butée 24. En se référant à la figure 6, un graphe de la force en fonction de la distance est représenté pour un ensemble de pédale de frein ayant une butée comprimable comportant deux couches de matériau comprimable. Chaque couche successive de matériau comprimable à l'intérieur de la butée 24 nécessite une quantité supplémentaire de force pour se comprimer et atteint son plus bas niveau à des instants différents. Comme avec le premier mode de réalisation prétéré, la force augmente légèrement à mesure que la pédale de frein 12 est fléchie jusqu'au point o la pédale de frein 12 vient en contact avec la butée 24. Ceci est représenté par la ligne droite 38 qui s'étend jusqu'au point A qui représente l'endroit o la pédale de frein 12 vient en contact avec la butée 24. Une fois que la pédale de frein vient en contact avec la butée 24, la couche la moins rigide de matériau comprimable commence à se comprimer, en nécessitant ainsi une force supplémentaire pour poursuivre la flexion de la pédale de frein 12. Ceci est représenté par la ligne droite 40 s'étendant depuis le point A vers le point B 1. Finalement, la seconde couche de matériau comprimable commence à se comprimer. Ceci est représenté sur le graphe en B 1. Lorsque la seconde couche commence à se comprimer, la première couche peut atteindre ou non son plus bas niveau. La force supplémentaire nécessaire pour comprimer la seconde couche est représentée par la ligne droite 42 s'étendant de B1 à B2. Comme avec les premier et second modes de réalisation préLérés, la pédale de frein peut encore être fléchie après que les deux couches de la butée 24 ont atteint leur plus bas niveau, cependant, les forces sont beaucoup plus élevées et ainsi le graphe de la force en fonction de la distance devient plus raide comme représenté par la ligne droite 44 s'étendant à partir du point B2. Comme décrit et représenté sur les figures 4 à 7, les phases séparées des graphes de la force en fonction de la distance ont été représentées sous forme de lignes droites. Il doit cependant étre compris cependant que le profil de force à mesure que la pédale de frein 12 est fléchie pourrait étre non linéaire. Par exemple, comme indiqué sur les figures 4, 5 et 6, la force augmente linéairement, comme indiqué par les lignes 28, 32 et 38 respectivement, à mesure que la pédale de frein 12 est fléchie jusqu'au point de contact avec la butée 24 représenté par le point A sur les trois fgures. Il devrait étre évident pour l'homme de l'art que la pédale de frein 12 et la butée 24 peuvent être réalisces à partir d'un matériau o la force augmente non linéairement à mesure que la pédale de frein 12 est fléchie. Dans un troisième mode de réalisation préféré de la présente invention, le bras flexible 14 de la pédale de frein 12 est constitué d'un matériau présentant une rigidité variable grâce à quoi un opérateur peut sélectivement augmenter ou diminuer la rigidité de la pédale de frein 12 conformément à une prétérence personnelle. Des matériaux appropriés sont connus dans l'industrie en tant que "matériaux intelligents". Ce type de matériau permet que la rigidité du matériau soit ajustée en commandant un courant électrique à travers le matériau. Ce courant électrique peut être sélectivement commandé pour permettre à l'opérateur d'un véhicule d'ajuster la sensation de la pédale de frein 12 à une préférence personnelle. En se rétérant à la figure 7, un graphe de la force en fonction de la distance est représenté pour un ensemble de pédale de frein 10 comportant une butée 24 réalisce à partir d'un matériau comprimable tout comme dans le second mode de réalisation préféré. Cependant, la rigidité du matériau du bras flexible 14 du troisième mode de réalisation prétéré peut être sélectivement augmentée ou diminuée conformément au prétérence de l'opérateur. Le profil de force 46 augmenterait jusqu'au point A et jusqu'au point B et au delà tout comme avec le second mode de réalisation préféré, cependant, l'opérateur aurait l'option de décaler la sensation de la pédale de frein 12 vers un profil de force parallèle plus rigide 48 ou un profl de force parallèle moins rigide 50 conformément à sa prétérence personnelle. La présente invention réalise une pédale de frein pour un système de frein à transmission électrique qui fournira une sensation de freinage à l'opérateur qui simule la sensation des systèmes de freinage traditionnels. Le bras flexible 14 et la butée 24 des modes de réalisation prétérés sont adaptés pour fournir divers profils de force en fonction de la distance pour une pédale de frein de sorte que davantage de force est requis depuis l'opérateur du véhicule de manière à augmenter le freinage du véhicule. La présentation qui précède décrit et présente trois modes de réalisation préférés de l'invention. L'homme de l'art se rendra facilement compte à partir d'une telle pré s entati on, et à partir de s de s s ins annex é s, que de s chang ements et de s mo di fi cati ons peuvent être apportés à l'invention sans s'écarter du réel esprit et de la juste portée de l'invention. L'invention a été décrite d'une manière illustrative, mais il doit être compris que la terminologie qui a été utilisée est destince à étre par la nature des mots descriptive plutôt que limitative. REVENDICATIONS 1. Système de pédale de frein caractérisé en ce qu'il comprend: une pédale de frein (12) comportant un bras flexible (14) présentant une première extrémité (16) conçue pour étre montée de façon fixe sur une structure (18) d'un véhicule et une seconde extrémité (20) comportant un patin pour pied (22') sur celle-ci, au moins un capteur (22) monté sur ladite pédale de frein conçu pour détecter la quantité d'enfoncement ou de déviation de ladite pédale de frein et émettre un signal correspondant, et une butée (24) conçue pour être montée à 1'intérieur du véhicule à une certaine distance par rapport à ladite pédale de frein (12) de sorte que ladite pédale de frein (12) vient en contact avec ladite butée (24) après avoir été fléchie sur ladite distance. 2. Système de pédale de frein selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit bras flexible (14) comprend un matériau composite renforcé par des fibres. 3. Système de pédale de frein selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit bras flexible (14) comprend des fibres de verre et de l'époxy. 4. Système de pédale de frein selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit bras flexible (14) comprend un matériau présentant une rigidité variable grâce à quoi un opérateur peut sélectivement augmenter ou diminuer la rigidité de la pédale de frein (12). 5. Système de pédale de frein selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite butée (24) est comprimable de sorte que ladite pédale de frein (12) vient en contact avec ladite butée (24) après flexion ou déviation d'une quantité prédéterminée et ladite butée (24) se comprime davantage pour permettre une flexion ou déviation supplémentaire de ladite pédale de frein (12) après que ladite pédale de frein (12) soit venue en contact avec ladite butée (24). 6. Système de pédale de frein selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite butée (24) comprend une pluralité de sections séparées présentant des niveaux variables de rigidité, d'o il résulte que ladite butée (24) fournit une résistance à la rigidité augmentant progressivement lors d'une flexion ou déviation continue de ladite pédale de frein (12) après que ladite pédale de frein (12) soit venue en contact avec ladite butée (24). 7. Système de pédale de frein selon la revendication 17 caractérisé en ce que ledit au moins un capteur (22) est situé à l'intérieur de ladite pédale de frein (12). 8. Système de pédale de frein caractérisé en ce qu'il comprend: une pédale de frein (12) comportant un bras flexible (14) composite renforcé par des fbres comportant une première extrémité distale (16) conçue pour étre montée de façon fixe sur une structure (18) d'un véhicule et une seconde extrémité distale (20) comportant un patin (22') pour pied monté sur celle-ci, au moins un capteur (22) moulé à l'intérieur de ladite pédale de frein (12) conçu pour détecter la quantité d'enfoncement ou de déviation de ladite pédale de frein (12) et émettre un signal correspondant, une butée (24) conçue pour être montée à l'intérieur du véhicule à une certaine distance par rapport à ladite pédale de frein (12) de sorte que ladite pédale de frein (12) vient en contact avec ladite butée (24) après flexion sur ladite distance, ladite butée (24) étant comprimable de sorte que ladite butée permet une flexion supplémentaire de ladite pédale de frein (12) après que ladite pédale de frein (12) soit venue en contact avec ladite butée (24). 9. Système de péJale de frein selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit bras flexible (14) comprend un matériau présentant une rigidité variable grâce à quoi un opérateur peut sélectivement augmenter ou diminuer la rigidité de la pédale de frein (12). 10. Système de pédale de frein selon la revendication 8, caractérisé en ce que ladite butée (24) comprend une pluralité de sections séparées présentant différents niveaux de couches de rigidité, d'o il résulte que ladite butée fournit une résistance à la rigidité augmentant progressivement lors d'une flexion continue de ladite pédale de frein