Brevet FR2855465A1 — publié le 20041203

SYSTEME DE GENERATION DE FORCE DE RAPPEL VARIABLE POUR PEDALE D'ACCELERATEUR DESCRIPTION Système pour générer une force sur une pédale de commande d'un organe de réglage de moteur thermique de véhicule automobile. L'invention concerne un système pour générer 10 une force sur une pédale de commande d'un organe de réglage de la puissance délivrée par un moteur thermique de véhicule automobile, comprenant un moteur électrique tournant délivrant un couple de sortie ou un moteur linéaire délivrant une force de sortie à un 15 mécanisme de transmission qui relie le moteur électrique à l'organe de réglage du moteur thermique pour exercer une force (ou un couple) sur cet organe; une unité de pilotage qui reçoit des informations pour asservir le moteur électrique en fonction de la force à 20 exercer sur la pédale de commande de l'organe de réglage de la puissance délivrée par le moteur thermique. Les moteurs des véhicules automobiles sont équipés d'un organe de réglage qui permet de contrôler 25 leur puissance, généralement un volet papillon ou une pompe à injection. Cet organe de réglage est commandé par le conducteur au moyen d'une pédale appelée pédale d'accélérateur. Un ressort de rappel pousse la pédale d'accélérateur en position de ralenti lorsque le 30 conducteur n'exerce aucune pression sur elle. On connaît des systèmes pour générer une force de rappel sur la pédale d'accélérateur afin, notamment, B 14291 AP de lui transmettre une information ou pour l'aider à respecter une limite de vitesse. Le brevet WO 00/56 566 décrit un système de régulation de la vitesse d'un véhicule qui comprend une 5 unité de contrôle reliée à la pédale d'accélérateur. Cette unité peut passer d'une position dans laquelle la pédale d'accélérateur peut être actionnée sans difficulté et une position dans laquelle elle est difficile à actionner parce qu'une force de résistance 10 générée par l'unité de contrôle doit être surmontée. Le brevet WO 93/12 949 décrit un dispositif d'assistance au contrôle de la puissance d'un moteur de véhicule qui comprend une unité électronique de contrôle. Un servomoteur commandé par l'unité 15 électronique déplace une biellette de manière à faire varier l'angle entre cette biellette et un ressort de rappel. La force de rappel exercée par le ressort est fonction de l'écart entre la vitesse réelle du véhicule automobile et la consigne de vitesse limite. Elle peut 20 également être déterminée par une exigence de sécurité. Toutefois, ces dispositifs actuellement connus présentent plusieurs inconvénients. Ils sont basés sur des mécanismes mécaniques utilisant des ressorts ou des vérins. Outre leur complexité, leur coût de fabrication 25 peut être élevé. Ils ne permettent ni de doser la force avec précision ni de la faire varier avec un faible temps de réaction. La présence du ressort dans la chaîne cinématique limite ou perturbe la restitution de forces variables dans le temps en introduisant des 30 phénomènes transitoires. De plus, ils ne s'appliquent pas aux pédales d'accélérateur dont le déplacement est B 14291 AP mesuré électriquement et qui sont aujourd'hui de plus en plus utilisées dans les véhicules modernes. La présente invention a pour objet un système pour générer une force sur une pédale de commande d'un 5 organe de réglage de moteur thermique de véhicule automobile qui remédie à ces inconvénients. Ce but est atteint par le fait que la force exercée sur la pédale est égale, à un facteur de proportionnalité près, au couple de sortie du moteur tournant ou à la force de 10 sortie du moteur linéaire. En effet, le mécanisme de transmission est constitué exclusivement de biellettes, à l'exclusion de ressorts ou autres moyens élastiques. L'effort du moteur (son couple ou sa force de sortie) est donc 15 transmis instantanément, avec la même intensité (à un facteur multiplicatif près), à la pédale de commande. On peut donc, selon l'invention, exercer une force, notamment de rappel complètement réglable puisqu'elle ne dépend que de la sortie du moteur électrique, 20 laquelle peut être programmée selon une loi choisie: variation continue, cran, point dur, rampe régulière, etc. La force exercée sur la pédale est le plus souvent une force de rappel qui la sollicite vers sa 25 position relâchée. Mais ce peut être également une force de sens inverse, qui tend à l'enfoncer davantage, par exemple lorsqu'il s'agit de la maintenir dans une position déterminée. Par ailleurs, le terme "force" doit être compris comme signifiant également "couple". 30 En effet, en pratique, le système agit sur une biellette solidaire de l'axe de la pédale, ce qui se B 14291 AP traduit par un couple, par exemple un couple de rappel, exercé sur cette pédale. Lorsque le moteur électrique est un moteur tournant, le mécanisme de transmission transforme son 5 couple en une force proportionnelle à son couple de sortie. Avantageusement, le couple de sortie du moteur électrique est piloté par sa tension ou son courant d'alimentation qui sont générés par l'unité de 10 pilotage. Le moteur électrique tournant peut également être asservi en position par l'unité de pilotage. Le système est apte à générer une force permettant de maintenir une position constante de la 15 pédale. Dans ce cas, un effort supérieur à la force exercée par le système pour le maintien de la pédale en position constante fournit à l'unité de pilotage un signal qui désactive l'application de la force sur la pédale. Enfin, le système comporte de préférence, mais de manière non impérative, un capteur de mesure de la position de la pédale qui fournit à l'unité de pilotage un signal représentatif de cette position. D'autres caractéristiques et avantages de 25 l'invention apparaîtront encore à la lecture de la description qui suit d'exemples de réalisation donnés à titre illustratif en référence aux figures annexées. Sur ces figures: - la figure 1 est une vue schématique d'un 30 premier mode de réalisation de l'invention comportant un moteur électrique linéaire; B 14291 AP - la figure 2 est une vue schématique d'un second mode de réalisation de l'invention comportant un moteur électrique tournant; Sur la figure 1, la référence 2 désigne une 5 pédale de commande d'un organe de réglage de la puissance du moteur thermique du véhicule sur lequel le système d'aide à la conduite de l'invention est monté. Cet organe de réglage peut être un papillon de réglage de l'admission d'air dans les chambres du moteur 10 thermique ou une pompe d'injection de carburant. La pédale 2, aussi appelée pédale d'accélérateur, est montée pivotante sur le véhicule automobile autour d'un axe 4. Un ressort de rappel 6, schématiquement représenté, rappelle la pédale dans sa position de 15 repos. Le système comprend par ailleurs une unité de pilotage électronique 10. Cette unité peut être spécifique au système de l'invention ou être une unité déjà présente sur le véhicule automobile. L'unité de 20 pilotage 10 reçoit des informations sur le véhicule automobile et sur son environnement d'un ensemble de capteurs 12, par exemple la vitesse du véhicule ou la distance séparant le véhicule automobile d'un autre véhicule automobile qui le précède. L'unité de pilotage 25 10 reçoit également du capteur 14 un signal de position de la pédale d'accélérateur 2. Le signal de position de la pédale d'accélérateur peut être utilisé pour piloter également l'organe de réglage de la puissance du moteur thermique du véhicule automobile. Ou bien, l'organe de 30 réglage peut être commandé classiquement par un câble. B 14291 AP Enfin, le système comprend un moteur électrique linéaire 16 dont le stator est articulé sur le tablier 18 du véhicule automobile par l'intermédiaire d'une rotule ou d'un pivot 20. Le 5 moteur linéaire comporte une tige 22 (le "rotor") articulée à l'extrémité 24 d'une biellette 26 solidaire de la pédale d'accélérateur 2. Une traction exercée sur la tige 22 dans le sens de la flèche F permet de créer une force de rappel sur la pédale qui s'ajoute à la 10 force de rappel, toujours présente, du ressort de rappel 6. L'unité de pilotage 10 permet d'asservir les déplacements de la tige 22 en fonction des signaux reçus. Une relation simple existe en effet entre le 15 signal d'alimentation du moteur électrique 16 et la force de rappel additionnelle créée sur la pédale 2. Cette relation simple permet de piloter la force de rappel à travers l'unité de pilotage électronique 10 et autorise donc une très grande diversité de lois de 20 force de rappel. Le système permet d'obtenir des temps de réaction courts et une bonne précision sur la valeur de la force de rappel. En outre, comme on l'a rappelé, elle est compatible avec les pédales d'accélérateur sans câble, de plus en plus utilisées actuellement. On a représenté sur la figure 2 un second mode de réalisation d'un système pour générer une force de rappel sur une pédale 2 de commande d'un organe de réglage de moteur thermique de véhicule automobile. Ce système comprend, comme le précédent, une 30 unité électronique 10 qui reçoit des informations sur le véhicule automobile et sur son environnement d'un capteur 12, par exemple la vitesse du véhicule ou la B 14291 AP distance séparant le véhicule automobile d'un autre véhicule automobile qui le précède et également un signal de position de la pédale d'accélérateur 2 émis par le capteur 14. Le système comprend un moteur 5 électrique tournant 30. Un pignon menant 32 est monté sur l'arbre de sortie du moteur électrique 30 et un capteur 34 de la position angulaire de cet arbre de sortie est solidaire du pignon 32. Le capteur 34 envoie un signal de position angulaire à l'unité de pilotage 10 électronique 10. Un pignon mené 36 est entraîné par le pignon menant. Une biellette 38 est fixée au pignon mené 36. Son extrémité 40 est fixée à une biellette intermédiaire 42 dont la seconde extrémité 24 est articulée sur une biellette 26 solidaire de la pédale 15 d'accélérateur 2. Une traction exercée sur la tige 22 dans le sens de la flèche F permet de créer une force de rappel sur la pédale. Cette force de rappel s'ajoute à la force de rappel, toujours présente, du ressort de rappel 6. Le moteur électrique 30 peut être un moteur à courant continu. Le moteur électrique 30 peut également être un moteur à courant alternatif. Quel que soit le cas, le moteur peut être piloté de manière à délivrer un couple voulu permettant d'exercer une force de 25 rappel d'intensité voulue. Si le moteur est alimenté en courant continu, une relation de proportionnalité existe entre le courant d'alimentation du moteur électrique 30 et la force de rappel additionnelle créée sur la pédale 2. Si le moteur est un moteur à courant 30 alternatif, il peut également être commandé de manière à délivrer un couple voulu. B 14291 AP Le système de l'invention permet, de manière générale, de communiquer une information au conducteur du véhicule automobile de manière à l'assister dans sa conduite. De nombreuses applications sont possibles. Le système peut aider à maintenir une distance de sécurité entre un véhicule automobile et celui qui le précède. Dans cette application, un dispositif, généralement un télémètre, permet de mesurer la distance entre les deux véhicules. Cette information 10 est transmise à l'unité de pilotage 10 dans laquelle on a implémenté, de préférence sous forme logicielle, un modèle mathématique qui calcule une force de rappel à exercer sur la pédale 2. Plus la distance avec le véhicule automobile qui précède diminue, plus la force 15 de rappel augmente selon une loi proportionnelle ou autre, ce qui incite le conducteur à ralentir pour augmenter cette distance. Le système peut également aider au respect d'une consommation de carburant. Pour cela, on modélise 20 un mode de consommation économique, notamment en fonction du régime moteur. L'unité de pilotage 10 reçoit des informations sur le fonctionnement du moteur (régime). Lorsque le conducteur s'écarte du mode de consommation économique, la force de rappel sur la 25 pédale d'accélérateur augmente. Le système de l'invention peut également servir de limiteur de vitesse. Un capteur de vitesse renseigne l'unité de pilotage 10 sur la vitesse du véhicule automobile. Lorsque le véhicule automobile la 30 dépasse, la pédale 2 se durcit, ce qui incite le conducteur à ralentir. B 14291 AP Le moteur électrique tournant 30 peut également être asservi en position. Le capteur de position 34 informe l'unité de pilotage 10 sur la position du pignon menant 32 et, par suite, sur la 5 position de la pédale 2 à laquelle il est relié. Le moteur électrique tourne jusqu'à atteindre une orientation angulaire voulue, puis maintient cette position par une forte augmentation de son couple de sortie. Il faut alors appuyer fortement sur la pédale 2 10 pour la faire sortir de cette position. On crée ainsi un cran ou point dur artificiel. Le conducteur peut alors reposer son pied sur la pédale sans avoir à faire l'effort de retenir son pied pour ne pas enfoncer l'accélérateur. Un avantage du système est qu'il permet 15 de programmer aisément un tel point dur à un emplacement quelconque de la course de la pédale alors que, dans un dispositif mécanique, le cran est généralement en bout de course de la pédale. On peut également, selon l'invention, asservir 20 le moteur linéaire 16 en position. La fonction "point dur" peut également permettre un débrayage du système d'assistance. Si le conducteur veut reprendre la main pour revenir à un mode de conduite manuelle, il enfonce fortement la 25 pédale au-delà du point dur (kick down), ce qui transmet un signal à l'unité de pilotage 10 qui interrompt la force de rappel sur la pédale 2. B 14291 AP REVENDICATIONS 1. Système pour générer une force sur une pédale de commande d'un organe de réglage de la 5 puissance délivrée par un moteur thermique de véhicule automobile comprenant un moteur électrique (30) tournant délivrant un couple de sortie ou un moteur linéaire (16) délivrant une force de sortie à un mécanisme de transmission qui relie le moteur 10 électrique (16, 30) à l'organe de réglage du moteur thermique pour exercer une force sur cet organe; une unité de pilotage (10) qui génère le courant d'alimentation du moteur (16, 30) et qui reçoit des informations pour asservir le moteur électrique (16, 15 30) en fonction de la force à exercer sur la pédale de commande l'organe de réglage de la puissance délivrée par le moteur thermique, caractérisé en ce la force exercée sur la pédale est égale, à un facteur de proportionnalité près, au couple de sortie du moteur 20 tournant ou à la force de sortie du moteur linéaire. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moteur électrique est un moteur électrique tournant (30) et en ce que et en ce 25 que le mécanisme de transmission transforme le couple du moteur tournant en une force proportionnelle à son couple de sortie par le moteur électrique. 3. Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que le couple de sortie du moteur électrique est piloté par sa tension ou son courant B 14291 AP d'alimentation qui sont générés par l'unité de pilotage (10). 4. Système selon l'une des revendications 1 à 5 3, caractérisé en ce que le moteur électrique tournant (30) est asservi en position par l'unité de pilotage. 5. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moteur électrique est un 10 moteur linéaire (16). 6. Système selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il est apte à générer une force permettant de maintenir une position constante de la 15 pédale (2). 7. Système selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'un effort supérieur à la force exercée par le système pour le maintien de la pédale en 20 position constante fournit à l'unité de pilotage (10) un signal qui désactive l'application de la force sur la pédale (2). 8. Système selon l'une des revendications 1 à 25 7, caractérisé en ce qu'il comporte un capteur (14) de mesure de la position de la pédale (2) qui fournit à l'unité de pilotage un signal représentatif de cette position. B 14291 AP