Brevet FR2851520A1 — publié le 20040827

L'invention concerne un dispositif intégré de pilotage d'un véhicule automobile, ainsi qu'un véhicule automobile équipé de ce dispositif de pilotage. De manière à augmenter l'espace disponible pour le conducteur dans l'habitacle d'un véhicule automobile, il est souhaitable, aujourd'hui, de regrouper 5 les différents organes de pilotage du véhicule automobile dans un seul et même dispositif de faible encombrement. Plus précisément, il est souhaitable par exemple de regrouper ensemble les organes de pilotage des systèmes de freinage, d'accélération et de direction du véhicule automobile. Actuellement, ces systèmes sont respectivement pilotés au moyen de pédales de frein et 10 d'accélération, ainsi qu'au moyen d'un volant de direction du véhicule. De plus, un tel dispositif, intégrant différents organes de pilotage du véhicule, doit être robuste et manoeuvrable par le conducteur à l'aide d'une seule main pour réduire l'espace occupé dans l'habitacle. L'invention vise à satisfaire ce besoin en proposant un dispositif de 15 pilotage d'un véhicule automobile manoeuvrable à l'aide d'une seule main et ayant un haut degré d'intégration. L'invention a donc pour objet un dispositif intégré de pilotage d'un véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comporte: - une première articulation pivotante formée d'une première partie fixe 20 solidaire de la structure du véhicule automobile, et d'une première partie pivotante autour d'un premier axe solidaire de ladite première partie fixe, - une deuxième articulation pivotante qui définit un deuxième axe de pivotement non colinéaire avec ledit premier axe et solidaire de ladite première partie pivotante, cette deuxième articulation comportant une deuxième partie 25 pivotante autour dudit deuxième axe, cette deuxième partie pivotante formant support pour un pivot, et - un manche formant moyen de préhension pour une main du conducteur, une première extrémité de ce manche étant montée à rotation autour dudit pivot. Le dispositif ci-dessus présente trois degrés de liberté en rotation, respectivement autour des premier et deuxième axes de pivotement, ainsi qu'autour du pivot supporté par la deuxième partie pivotante. Chacun de ces degrés de liberté peut donc être associé à une commande de pilotage du véhicule automobile indépendante des autres. De plus, puisque le manche est supporté par deux articulations ayant des axes de pivotement non colinéaires, il est possible de le basculer autour de 5 ces deux axes et donc de fixer la position angulaire des parties pivotantes de ces deux articulations en manoeuvrant uniquement ce manche. Enfin, le conducteur peut tourner le manche sur lui-même. Ainsi, ce dispositif permet au conducteur, en manoeuvrant uniquement le manche d'une seule main, de fixer les positions du dispositif de pilotage autour de chacun des axes de rotation 10 indépendamment les unes des autres. Ce dispositif est donc apte à remplacer simultanément au moins trois organes de pilotage conventionnels du véhicule, tels que par exemple les pédales de frein et d'accélération ainsi que le volant de direction. En effet, bien que regroupant les fonctions de trois organes de pilotage conventionnels en un seul et même dispositif manoeuvrable d'une 15 seule main, ces trois fonctions restent commandables indépendamment les unes des autres. Suivant d'autres caractéristiques du dispositif conforme à l'invention il comporte un calculateur et un frein magnéto-réhologique associé à ladite première partie pivotante de manière à freiner les déplacements de la 20 première partie pivotante sous la commande du calculateur; - il comporte une troisième articulation pivotante comportant une troisième partie pivotante montée sur le manche, cette troisième partie pivotante formant une gâchette déplaçable par un doigt du conducteur; - il comporte au moins un bouton-poussoir monté sur une surface 25 voisine de l'extrémité libre du manche; - il comporte un capteur de position de la partie pivotante associé à chacune des articulations pivotantes de manière à mesurer la position angulaire de la partie pivotante de cette articulation; - le capteur de position de la deuxième partie pivotante est un capteur 30 d'efforts; - il comporte un capteur de la position angulaire du manche autour dudit pivot; - il comporte un organe de rappel apte à exercer une force de rappel sur la partie pivotante associée à chacune des articulations pivotantes de manière à solliciter la partie pivotante vers une position de repos; - il comporte un organe de rappel apte à déplacer le manche en 5 rotation autour dudit pivot de manière à solliciter ce manche vers une position angulaire de repos. L'invention a également pour objet un véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il est équipé d'un dispositif de pilotage conforme à l'invention, disposé à droite et/ou à gauche du siège conducteur. Suivant d'autres caractéristiques du véhicule conforme à l'invention, l'axe de pivotement de la première articulation est parallèle à la direction de déplacement du véhicule automobile et en ce que l'axe de pivotement de la deuxième articulation est perpendiculaire à celui de la première articulation. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va 15 suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, et faite en se référant aux dessins, sur lesquels: - la figure 1 est une vue de côté, partiellement en coupe suivant la ligne l-l de la figure 2, d'un dispositif de pilotage conforme à l'invention dont certaines parties sont représentées en coupe; - les figures 2 et 3 sont des vues en coupe du dispositif de la figure 1, prises respectivement suivant les lignes 11-Il et 111-111 de cette figure 1; et - la figure 4 est une vue à plus grande échelle de la partie IV de la figure 2. Les figures 1 à 4 représentent, dans sa position de repos, un 25 dispositif de pilotage d'un véhicule automobile, désigné par la référence générale 2. Ce dispositif 2 est destiné à regrouper un grand nombre des fonctionnalités dévolues actuellement à des organes de pilotage du véhicule distincts et indépendants les uns des autres, dans un encombrement réduit. Il est actuellement envisagé d'équiper les véhicules automobiles de deux de ces 30 dispositifs 2, respectivement placés à droite et à gauche du siège conducteur. Le dispositif 2 comporte principalement deux articulations pivotantes 4, 6 et un pivot 8 sur lequel est monté à rotation un manche 10 formant poignée pour le conducteur. L'articulation 4 est formée d'un ensemble 12 formant palier et d'un pivot 14. L'ensemble 12 comporte ici un frein magnéto-réhologique conventionnel 16 fixé rigidement à un support 18, lui-même soudé sur une platine inférieure 20 sensiblement horizontale, solidaire de la structure du 5 véhicule. Cette articulation 4 est fixée par rapport à la structure du véhicule de manière à ce que l'axe de rotation X-X de l'articulation 4 soit parallèle à la direction de déplacement du véhicule, et le pivot 8 sensiblement aligné, au repos, sur la verticale du véhicule. Le frein magnéto-réhologique est monté de manière à freiner la 10 rotation du pivot 14 sous la commande d'un calculateur électronique 26. Ce frein 16 est conventionnel et correspond par exemple à ceux vendus par la société Lord Corporation, Cary, NC 27511 USA, jdcarlson@crd.lord.com. On rappellera ici seulement qu'un tel frein magnéto-réhologique est équipé d'une chambre hermétique remplie d'un liquide magnétique, cette 15 chambre étant traversée de part en part par le pivot à freiner, ici le pivot 14. Ce liquide magnétique présente une viscosité qui est fonction de l'intensité d'un champ magnétique auquel il est soumis. Ainsi, pour freiner la rotation du pivot 14, le calculateur 26 commande une augmentation de l'intensité du champ magnétique auquel est soumis le liquide magnétique, ce qui augmente la 20 viscosité du liquide magnétique et freine la rotation du pivot 14. Un basculeur 30 est rigidement fixé à l'extrémité libre du pivot 14 de manière à permettre le basculement de gauche à droite du manche 10. Ce basculeur comporte trois palettes 32 qui font saillie en direction de la platine 20. Ces palettes 32 sont destinées à coopérer avec un système d'amortissement 25 34 représenté en coupe suivant la ligne de coupe 111-111 sur la figure 3. Ce système d'amortissement 34 comporte deux pistons 38, 39 montés déplaçables en translation dans une direction perpendiculaire à l'axe du pivot 14. A cet effet, chaque piston 38, 39 est monté à coulissement sur une tige centrale 40 de guidage. Les déplacements des pistons en translation sont 30 limités de chaque côté par des plaques 44, 45 formant butée et fixées rigidement à la platine 20. L'espacement entre ces plaques 44 et 45 définit le débattement angulaire a de gauche à droite du manche 10. aE est, par exemple, supérieur à 250. L'extrémité de l'une des tiges de guidage 40 est fixée à la plaque 44 5 par l'intermédiaire d'un manchon borgne 46, tandis que l'extrémité opposée de l'autre tige est fixée de façon similaire à la plaque 45. Chaque piston 38, 39 comporte une extrémité montée à coulissement à l'intérieur d'une chemise cylindrique 48 traversant de part en part l'une des plaques formant butée et solidaire de cette plaque. L'autre extrémité de chaque 10 piston 38, 39 présente un rebord 50 faisant saillie vers l'extérieur du piston. L'une des faces de ce rebord est destinée à venir en butée contre la plaque 44, 45 correspondante, tandis que la face opposée sert de surface d'appui pour deux des palettes 32 du basculeur 30. Un perçage borgne 49 est ménagé à l'intérieur de chacun des pistons. Les pistons 38, 39 sont montés tête-bêche, de sorte que l'ouverture du perçage borgne du piston 38 est tournée vers la plaque 44, tandis que l'ouverture du perçage borgne du piston 39 est tournée vers la plaque 45. Des ressorts 54, 55 sont montés respectivement dans chacun des pistons 38, 39 autour de la tige de guidage correspondante, en appui d'un côté sur le fond du 20 perçage borgne du piston et de l'autre côté sur le fond du manchon borgne 46 de fixation de la tige de guidage de ce piston. Ces ressorts 54, 55 sollicitent leur piston respectif 38, 39 dans des sens opposés et avec la même force, de manière à ramener, en l'absence de toute sollicitation extérieure, les palettes 32 vers une position de repos illustrée sur la figure 3 par la ligne en traits mixtes 25 58. Sur la figure 3, les pistons 38 et 39 sont représentés dans une position extrême dans laquelle le piston 38 est en butée sur la plaque 44. Un capteur 62 de position angulaire est monté de manière à mesurer la position angulaire du basculeur 30 par rapport à la verticale. A cet effet, une partie mobile en rotation du capteur 62 est solidaire du basculeur 30, tandis 30 qu'une partie fixe du capteur 62 est montée sur un support 64 solidaire de la platine 20. A titre d'illustration, ce capteur 62 est raccordé à un dispositif électrique 63 de commande du braquage des roues du véhicule en fonction de la position angulaire délivrée par le capteur 62. Un perçage, traversant de part en part le basculeur 30, est réalisé 5 dans la partie supérieure de celui-ci. Dans ce perçage est fixé un pivot 70 monté qui fait partie de l'articulation 6. Ce perçage est réalisé dans un plan qui, au repos, est parallèle au plan général de la platine 20 et disposé au-dessus de l'axe du pivot 14. Dans ce plan, le perçage est réalisé dans une direction perpendiculaire à celle de l'axe du pivot 14, de sorte que l'axe y-y du pivot 70 10 est disposé perpendiculairement au pivot 14. Un second basculeur 72 est monté à rotation sur le pivot 70, de manière à permettre des basculements du manche 10 d'avant en arrière. A cet effet, le pivot 8 est fixé sur ce basculeur 72, en saillie sur la face supérieure de celui-ci, de manière à ce que ce pivot 8 soit vertical lorsque le manche 10 est 15 au repos. Un capteur d'effort 76 est monté entre une biellette 78 et une lame verticale 80 formant ressort. Une extrémité de la biellette 78 est reliée à rotation au basculeur 72, via un pivot 73 parallèle au pivot 70, tandis que son autre extrémité est solidaire d'une première face du capteur 76. La face 20 opposée du capteur 76 est rigidement fixée à l'extrémité supérieure de la lame 80. L'extrémité inférieure de la lame 80 est solidaire du basculeur 30. Ce capteur 76 est apte à mesurer l'effort qu'exerce le conducteur sur le manche 10 pour basculer ce dernier soit vers l'avant, soit vers l'arrière. Cet effort est proportionnel à la position angulaire du basculeur 72 par rapport au basculeur 25 30. De plus, sous l'action de la lame 80, ce capteur 76 est apte à ramener le manche 10 dans sa position de repos. Le capteur d'effort 76 est ici raccordé à un dispositif électrique 77 de commande de l'accélération/décélération du véhicule automobile, de sorte que lorsque le manche 10 est penché vers l'avant le véhicule accélère, tandis que 30 lorsque le manche 10 est penché vers l'arrière le véhicule décélère. L'extrémité de la lame 80 proche du capteur 76, passe à travers une ouverture 81 ménagée dans le basculeur 30. Le débattement de la lame 80 dans cette ouverture 81 définit la course maximale D d'avant en arrière du manche 10. D est par exemple supérieur à 25 . Un fourreau 86 est emboîté et fixé sur le pivot 8. Le manche 10 est monté à rotation autour de ce fourreau 86. Un ressort hélicodal 88 est entouré autour du fourreau 86 et possède une extrémité solidaire de ce fourreau, tandis que son autre extrémité est solidaire du manche 10, de manière à ramener le manche 10 dans une position angulaire de repos autour du pivot 8 en l'absence de sollicitation par le conducteur. Un capteur 90 de position angulaire est logé dans une cavité ménagée à l'intérieur du manche 10. La partie fixe de ce capteur 90 est alignée sur le pivot 8 et rigidement fixée au fourreau 86 au moyen d'une vis 92. La partie mobile de ce capteur 90 est fixée rigidement à l'intérieur de la cavité du manche 10, de manière à mesurer la position angulaire de la rotation du 15 manche 10 autour de l'axe 8. A titre d'illustration, le capteur 90 est raccordé à un dispositif 91 de commande de l'allumage des phares du véhicule. L'extrémité supérieure du manche 10, comporte deux boutonspoussoirs 100 (dont un seul est représenté), ainsi qu'une gâchette 104 montée 20 à rotation autour d'un axe 106, horizontal au repos. Les boutons-poussoirs 100 sont placés sur une surface arrière inclinée du manche 10, tandis que la gâchette 104 est placée sur une surface avant opposée à celle-ci. Chaque bouton-poussoir est associé à un détecteur 110 25 d'enfoncement du bouton-poussoir correspondant logé à l'intérieur du manche 10. Ces boutons-poussoirs sont respectivement raccordés à des dispositifs électriques 111 d'activation des clignotants droit et gauche du véhicule. La gâchette 104 est formée de deux flasques 112, 113 parallèles disposés chacun dans un plan vertical parallèle à l'axe du pivot 14. Ces deux flasques 112, 113 sont reliés par une face avant concave 114 destinée à recevoir un doigt du conducteur et sont solidaires d'un moyeu 116 monté à rotation autour de l'axe 106. Un ressort 118 de rappel de la gâchette 104 en position saillante, s'entoure autour du moyeu 116. Une extrémité de ce ressort 118 est en appui 5 sur une surface intérieure du manche 10, tandis qu'une autre extrémité de ce même ressort 118 est en appui sur la face 114 de la gâchette. Un capteur 122 de la position angulaire de la gâchette 104, est logé à l'intérieur du moyeu 116. Une partie fixe de ce capteur 122 est solidaire du manche 10, tandis que le corps mobile de ce capteur est solidaire de la 10 gâchette 104. Finalement, une ouverture 124 est ménagée dans le manche 110 pour recevoir la gâchette 104 lorsque celle-ci est déplacée par le conducteur dans une position rétractée. Le capteur 122 est ici raccordé à titre d'illustration à un dispositif 123 15 propre à freiner le véhicule proportionnellement à l'enfoncement de la gâchette 104 à l'intérieur du manche 10. Le fonctionnement du dispositif 2 va maintenant être décrit à l'aide des figures 1 à 4. En l'absence de sollicitation par le conducteur, le manche 10 est 20 maintenu en position verticale par le système d'amortissement 34, et par la lame 80. Ensuite, lors de l'utilisation de ce dispositif 2, l'articulation 4 permet au conducteur de basculer le manche 10 autour du pivot 14 de droite à gauche et vice-versa. Lors d'une telle manoeuvre, le déplacement angulaire a du 25 basculeur 30 est mesuré par le capteur 62 et transmis, par exemple, au dispositif électrique de commande du braquage des roues du véhicule qui, en réponse, braque les roues du véhicule d'un angle correspondant. De manière à simuler la résistance de la direction du véhicule, le calculateur 26 commande le frein magnéto-réhologique 16 en fonction 30 d'informations acquises sur les conditions de fonctionnement du système de direction et/ou les conditions de déplacement du véhicule. Par exemple, plus l'angle de braquage, commandé par le conducteur à l'aide du manche 10, est important, plus le calculateur 26 freine, de façon importante, la rotation du basculeur 30. Lorsque le conducteur déplace le manche 10 dans le sens avantarrière, par exemple vers l'avant, le basculeur 72 pivote vers l'avant autour du 5 pivot 70. Cette rotation P vers l'avant du basculeur 72 est transformée par la biellette 78 en un mouvement de translation qui tire une extrémité du capteur 76 vers l'avant. Ainsi, en cas de déplacement du manche 10 vers l'avant, le capteur 76 est soumis à une force d'écartement entre, d'une part, la biellette 78 qui se déplace vers l'avant et, d'autre part, la lame 80 qui le tire vers l'arrière. De façon similaire, lorsque le conducteur bascule le manche 10 vers l'arrière, le capteur 76 est soumis à une force de compression entre la biellette 78 qui se déplace vers l'arrière et la lame 80 qui résiste à ce déplacement vers l'arrière. L'intensité de cette force est transmise par le capteur 76 au dispositif 15 électrique de commande de l'accélération/décélération du véhicule, qui agit en conséquence sur le moteur du véhicule. De plus, dans l'exemple de mode de réalisation décrit ici, le conducteur commande l'activation des clignotants à l'aide des boutonspoussoirs 100, celle des phares en tournant le manche 10 autour du pivot 8, et 20 freine le véhicule automobile en enfonçant la gâchette 104 à l'intérieur de l'ouverture 124. Le dispositif de pilotage 2 a été décrit ici dans le cas particulier o les capteurs 62, 76, 90, 122 sont respectivement associés à des dispositifs de commande du braquage des roues, de l'accélération/décélération du véhicule, 25 et du freinage du véhicule. En variante, ces capteurs sont associés chacun à d'autres dispositifs de commande du véhicule automobile. En particulier, le capteur 90 est en variante associé au dispositif de commande du braquage des roues du véhicule automobile à la place du capteur 62. REVENDICATIONS 1. Dispositif intégré de pilotage d'un véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comporte: - une première articulation pivotante (4) formée d'une première partie 5 fixe (12) solidaire de la structure du véhicule automobile, et d'une première partie pivotante (30) autour d'un premier axe (x-x) solidaire de ladite première partie fixe, - une deuxième articulation pivotante (6) qui définit un deuxième axe de pivotement (y-y) non colinéaire avec ledit premier axe (x-x) et solidaire de 10 ladite première partie pivotante (30), cette deuxième articulation comportant une deuxième partie pivotante (72) autour dudit deuxième axe (y-y), cette deuxième partie pivotante formant support pour un pivot (8), et - un manche (10) formant moyen de préhension pour une main du conducteur, une première extrémité de ce manche étant montée à rotation 15 autour dudit pivot (8). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un calculateur (26) et un frein magnéto-réhologique (16) associé à ladite première partie pivotante (14) de manière à freiner les déplacements de la première partie pivotante sous la commande du calculateur (26). 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte une troisième articulation pivotante comportant une troisième partie pivotante (104) montée sur le manche (10), cette troisième partie pivotante (104) formant une gâchette déplaçàble par un doigt du conducteur. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte 25 au moins un bouton-poussoir (100) monté sur une surface voisine de l'extrémité libre du manche. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un capteur (62, 76, 122) de position de la partie pivotante associé à chacune des articulations pivotantes de manière à mesurer 30 la position angulaire de la partie pivotante de cette articulation. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le capteur (76) de position de la deuxième partie pivotante (72) est un capteur d'efforts. il 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un capteur (30) de la position angulaire du manche (10) autour dudit pivot (8). 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, 5 caractérisé en ce qu'il comporte un organe de rappel (54, 80, 118) apte à exercer une force de rappel sur la partie pivotante associée à chacune des articulations pivotantes de manière à solliciter la partie pivotante vers une position de repos. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, 10 caractérisé en ce qu'il comporte un organe de rappel (88) apte à déplacer le manche (10) en rotation autour dudit pivot (8) de manière à solliciter ce manche (10) vers une position angulaire de repos. 10. Véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il est équipé d'un dispositif de pilotage conforme à l'une quelconque des revendications 15 précédentes, disposé à droite et/ou à gauche du siège conducteur. 11. Véhicule selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'axe de pivotement (x-x) de la première articulation (4) est parallèle à la direction de déplacement du véhicule automobile et en ce que l'axe de pivotement (y-y) de la deuxième articulation (6) est perpendiculaire à celui de la première 20 articulation.