Brevet FR2871113A1 — publié le 20051209

Dispositif à pédale avec restitution d'effort avec un ressort. L'invention concerne un dispositif à pédale avec restitution d'effort avec un ressort. Les véhicules automobiles comportent classiquement une pédale d'embrayage pour commander le désaccouplement entre un moteur et une transmission, par exemple lors d'un changement de rapport de transmission. Le système de commande de l'embrayage comporte un câble dont le coulissement dans une gaine est commandé par l'enfoncement de la pédale d'embrayage. Le coulissement du câble permet le déplacement d'une butée d'embrayage et la mise sous tension d'un diaphragme. Dans une réalisation particulière, le câble est remplacé par un système hydraulique. En mesurant l'effort exercé par le pied d'un utilisateur sur la pédale au cours de la phase d'embrayage, on obtient un relevé similaire à celui exposé sur la figure 1, dans lequel une courbe 1 représente l'effort en Newton mesuré en un point de la pédale à une distance prédéterminée de l'axe de pivotement en fonction du déplacement en millimètres dudit point. Dans une première phase de la course, l'augmentation de l'effort est très rapide, jusqu'au point A de la courbe. Puis, dans une deuxième phase, l'effort diminue légèrement, jusqu'au point B. Enfin, dans une troisième phase, l'effort remonte de nouveau de manière rapide. Dans les projets de véhicules dits X-by-wire, ou à commande électrique, les liaisons mécaniques ou hydrauliques sont supprimées pour être remplacées par des systèmes comportant des dispositifs de commande à capteur, un calculateur et des actionneurs électriques. Le document EP 1 074 420 montre un dispositif de commande à capteur comportant une pédale d'accélérateur articulée au niveau du plancher et destinée à délivrer un signal électrique. Pour restituer un effort au pied de l'utilisateur, deux ressorts montés coaxialement dans un guide du dispositif agissent sur la pédale de manière à tendre à la ramener vers une position relevée. Cependant, l'effort restitué évolue de manière sensiblement linéaire. Une telle pédale utilisée comme pédale d'embrayage ne permet pas à l'utilisateur d'avoir la même sensation qu'avec un système classique. C'est donc un objectif de l'invention de fournir un dispositif de restitution d'effort utilisable comme pédale d'embrayage dans un système à commande électrique, permettant à l'utilisateur de ressentir un effort similaire à celui d'un système classique. Avec cet objectif en vue, l'invention a pour objet un dispositif de restitution d'effort comportant une pédale montée pivotante sur un châssis autour d'un pivot de pédale, et destinée à être actionnée par le pied d'un utilisateur entre une position relevée et une position enfoncée, un ressort exerçant un effort dans une direction d'action entre le châssis et la pédale pour tendre à maintenir la pédale dans la position relevée. Le dispositif comporte des moyens de modulation de l'effort de restitution comportant un élément mobile lié à une première des extrémités du ressort, la deuxième extrémité du ressort étant liée à la pédale, et des moyens de liaison modifiant la position de l'élément mobile en fonction de la position de la pédale. En faisant varier ainsi la position d'une extrémité du ressort, on fait varier l'effort qu'il exerce sur la pédale. De plus, cette variation peut ne pas être linéaire. Dans un premier mode de réalisation, les moyens de liaison comportent un vilebrequin et une bielle montée rotative sur un maneton du vilebrequin et pivotante sur l'élément mobile, le vilebrequin étant entraîné en rotation par la pédale. Le système bielle-vilebrequin permet de faire évoluer de manière cyclique la position de la première extrémité du ressort. L'entraînement du vilebrequin par la pédale influence également l'effort ressenti par le pied d'un utilisateur qui enfonce la pédale. Le vilebrequin est par exemple une roue dentée entraînée en rotation par un secteur denté fixé à la pédale. De manière particulière, le vilebrequin effectue un tour complet lorsque la pédale passe de la position relevée à la position enfoncée. Pendant le tour complet, l'élément mobile évolue entre deux positions extrêmes, ce qui permet d'obtenir des phases dans lesquelles la force opposée par le ressort est soit renforcée, soit amoindrie. Par ailleurs, un coulisseau peut être monté coulissant sur le châssis, une biellette étant montée pivotante d'une part sur la pédale et d'autre part sur le coulisseau, la deuxième extrémité du ressort étant fixée sur le coulisseau. Ainsi, le ressort peut être monté parallèlement au plancher, ce qui limite son encombrement en hauteur. Plus particulièrement, l'élément mobile est dans une position médiane entre deux positions extrêmes lorsque la pédale est dans la position relevée ou dans la position enfoncée. Le système bielle et vilebrequin entraîne l'élément mobile entre deux positions extrêmes. En choisissant une position médiane comme position initiale, la variation d'effort en fonction du déplacement de la pédale est la plus forte pour la position relevée et pour la position enfoncée. Selon un perfectionnement, l'élément mobile est monté coulissant sur le châssis. Dans un deuxième mode de réalisation, les moyens de liaison comportent un doigt solidaire de l'élément mobile et une came fixée sur le châssis, l'élément mobile étant monté coulissant sur un support de doigt solidaire de la pédale. Ainsi, l'appui du ressort évolue selon le profil de la came, ce qui permet de moduler la longueur du ressort, et donc sa force de réaction. La réalisation du dispositif est en plus très simple. De manière particulière, l'élément mobile coulisse dans une direction sensiblement perpendiculaire à la pédale. L'invention sera mieux comprise et d'autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, la description faisant référence aux dessins annexés parmi lesquels: la figure 1 est un diagramme représentant une courbe de restitution d'effort, déjà décrite précédemment; la figure 2 est une vue schématique d'un dispositif selon un premier mode de réalisation de l'invention; la figure 3 est une vue de l'évolution de la géométrie du dispositif de la figure 2; la figure 4 est une vue schématique d'un dispositif selon un deuxième mode de réalisation de l'invention; la figure 5 est une vue de l'évolution de la géométrie du dispositif de la figure 4. Un dispositif de restitution 10 d'effort selon un premier mode de réalisation de l'invention est montré sur les figures 2 et 3. Le dispositif 10 comporte une pédale 103 montée pivotante sur un châssis 102 autour d'un pivot de pédale 130. Le pied d'un utilisateur est représenté en traits mixtes sur la figure 3, en appui contre la pédale 3, dans une position relevée I et dans une position enfoncée II. Un coulisseau 105 est monté coulissant sur le châssis 102 dans une direction d'action, sensiblement horizontale. Le coulisseau 105 est relié à la pédale par l'intermédiaire d'une biellette 106 articulée d'une part sur un premier pivot 150 solidaire du coulisseau et d'autre part sur un deuxième pivot 160 fixé sur la pédale 103. Un élément mobile 107 est monté coulissant dans la direction d'action sur un élément 108 du châssis 102. Un ressort 104 de compression comporte une première extrémité 141 fixée sur l'élément mobile 107 et une deuxième extrémité 142 fixée sur le coulisseau 105 pour exercer un effort entre l'élément mobile 107 et le coulisseau 105. Des moyens de modulation de l'effort de restitution comportent, en plus de l'élément mobile 107, un secteur denté 111 engrenant avec une roue dentée 110 montée rotative sur le châssis, et une bielle 109 montée pivotante sur un troisième pivot 170 solidaire de l'élément mobile 107, et rotative sur un maneton 112 de la roue dentée 110. La roue dentée 110 et le maneton 112 forment ainsi un vilebrequin. Le maneton 112 est décalé par rapport à l'axe de rotation de la roue dentée 110. Le maneton 112 est dans une position initiale Q1 dans laquelle il est au-dessus de l'axe de rotation de la roue dentée 110, vu sur la figure 2. Le secteur denté 111 est solidaire de la pédale 103. La pédale 103 est mobile entre la position relevée I et une position enfoncée II représentée sur la figure 3. Un effort de restitution F peut être mesuré en un point prédéterminé S de la pédale qui parcourt une course de référence entre S1 et S2. La biellette 106 s'étend entre un point U lié au deuxième pivot 160 évoluant entre un point U1 dans la position relevée I et un point U2 dans la position II selon une trajectoire en arc de cercle centré en T, et un point P lié au premier pivot 150 évoluant entre un point Pl dans la position relevée I et un point P2 dans la position enfoncée II selon une trajectoire rectiligne. Par ailleurs, le maneton 112 effectue un déplacement circulaire depuis le point Q1 pour revenir à la même position Ql après un tour complet, en passant par les positions Q3 après un quart de tour et Q4 après trois quarts de tour. La bielle 109, conduite par le maneton 112, entraîne l'élément mobile 107 de telle sorte que le troisième pivot 170 passe d'une position R1 quand le maneton 112 est en Q1, à une position R3 quand le maneton 112 est en Q3, à une position R4 quand le maneton 112 est en Q4, puis revient à la position R1 quand le maneton 112 est revenu en Q1. Les points R1, R3, R4 se projettent sur une droite s'étendant selon la direction d'action à partir de Pl, en des points nommés respectivement 01, 03 et 04. Le ressort 104 s'étend donc sur une longueur représentée sur la figure 3 par un segment P1-01 quand le maneton 112 est en Q1, par un segment P3-03 quand le maneton 112 est en Q3, par un segment P4-04 quand le maneton 112 est en Q4, puis par le segment P2-01 quand le maneton 112 est revenu en Q1. La longueur des segments conditionne la force de réaction du ressort 104, et donc d'une part la force transmise à la pédale 103 par la biellette 106, et d'autre part la force exercée par le secteur denté 111 sur la pédale 103 par l'intermédiaire de l'élément mobile 107, de la bielle 109 et de la roue dentée 110. Le dispositif de restitution d'effort 20 selon un deuxième mode de réalisation est montré sur les figures 4 et 5. Le dispositif 10 comporte une pédale 203 montée pivotante sur un châssis 202 autour d'un pivot de pédale 230. Le pied d'un utilisateur est représenté en traits mixtes sur la figure 3, en appui contre la pédale 203, dans une position relevée I et dans une position enfoncée II. Un élément mobile 207 est monté coulissant sur un support de doigt 206 solidaire de la pédale 203, dans une direction sensiblement perpendiculaire à la pédale 203. Une came 208 est fixée sur le châssis 202 en regard d'un doigt 205 solidaire de l'élément mobile 207. Un ressort 204 s'étend parallèlement au support de doigt 206 en s'appuyant d'une part sur la pédale, et d'autre part sur l'élément mobile 207. La pédale 203 est mobile entre la position relevée I et une position enfoncée II représentée sur la figure 5. Un effort de restitution F peut être mesuré en un point prédéterminé S de la pédale qui parcourt une course de référence entre S1 et S2. Le ressort 204 s'étend entre un point C, lié à la pédale, évoluant entre un point Cl dans la position relevée I et un point C2 dans la position II selon une trajectoire en arc de cercle centrée en T, et un point D lié à la pédale 203 évoluant entre un point D1 dans la position relevée I et un point D2 dans la position II selon une trajectoire 280 imposée par la came 208. Du fait de l'évolution de la position du point d'appui du ressort 204, évolution imposée par la came 208, la force de réaction du ressort 204 sur la pédale 203 n'évolue pas linéairement en fonction du degré d'enfoncement de la pédale 203. On peut déterminer une loi d'effort en fonction de degré d'enfoncement par un dessin judicieux de la forme de la came 208. Le support de doigt n'est pas nécessairement orienté perpendiculairement à la pédale, mais il pourrait être incliné. REVENDICATIONS 1. Dispositif de restitution d'effort comportant une pédale (103) montée pivotante sur un châssis (102) autour d'un pivot de pédale (130), et destinée à être actionnée par le pied d'un utilisateur entre une position relevée (I) et une position enfoncée (II), un ressort (104) exerçant un effort dans une direction d'action entre le châssis (102) et la pédale (103) pour tendre à maintenir la pédale (103) dans la position relevée (I) , caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de modulation de l'effort de restitution comportant un élément mobile (107) lié à une première des extrémités du ressort (104), la deuxième extrémité du ressort étant liée à la pédale (103), et des moyens de liaison (109, 110, 111) modifiant la position de l'élément mobile (107) en fonction de la position de la pédale (103). 2. Dispositif de restitution d'effort selon la revendication 1, dans lequel les moyens de liaison comportent un vilebrequin (110) et une bielle (109) montée rotative et sur un maneton (112) du vilebrequin (110) et pivotante sur l'élément mobile (107), le vilebrequin (110) étant entraîné en rotation par la pédale (103) . 3. Dispositif de restitution d'effort selon la revendication 2, dans lequel le vilebrequin est une roue dentée (110) entraînée en rotation par un secteur denté (111) fixé à la pédale (103). 4. Dispositif de restitution d'effort selon la revendication 2, dans lequel le vilebrequin (110) effectue un tour complet lorsque la pédale (103) passe de la position relevée (I) à la position enfoncée (II). 5. Dispositif de restitution d'effort selon la revendication 2, dans lequel un coulisseau (105) est monté coulissant sur le châssis (102), une biellette (106) étant montée pivotante d'une part sur la pédale (103) et d'autre part sur le coulisseau (105), la deuxième extrémité (142) du ressort (104) étant fixée sur le coulisseau (105). 6. Dispositif de restitution d'effort selon les revendications 4 et 5 prises en combinaison, dans lequel l'élément mobile (107) est dans une position médiane entre deux positions extrêmes lorsque la pédale (103) est dans la position relevée (I) ou dans la position enfoncée (II). 7. Dispositif de restitution d'effort selon la revendication 2, dans lequel l'élément mobile (107) est monté coulissant sur le châssis (102). 8. Dispositif de restitution d'effort selon la revendication 1, dans lequel les moyens de liaison comportent un doigt solidaire (205) de l'élément mobile (207) et une came (208) fixée sur le châssis (202), l'élément mobile (207) étant monté coulissant sur un support de doigt (206) solidaire de la pédale (203). 9. Dispositif de restitution d'effort selon la revendication 8, dans lequel l'élément mobile (207) coulisse dans une direction sensiblement perpendiculaire à la pédale (203).