Brevet FR2871112A1 — publié le 20051209

Dispositif à pédale articulée sur un châssis avec restitution d'effort. L'invention concerne un dispositif à pédale avec restitution d'effort. 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 premier ressort exerçant un effort entre un premier pivot fixé sur le châssis et un deuxième pivot fixé sur la pédale pour tendre à maintenir la pédale dans la position relevée. Des moyens de modulation de l'effort de restitution comportent un deuxième ressort dont une première extrémité est montée pivotante sur un troisième pivot fixé sur le châssis et des moyens de liaison pour relier la deuxième extrémité du deuxième ressort à la pédale, de telle sorte que la réaction du deuxième ressort passe par un point d'équilibre lorsque la pédale passe de la position relevée à la position enfoncée. Ainsi, le deuxième ressort permet de moduler l'effort de restitution à la pédale de manière non linéaire. Selon un premier mode de réalisation, les moyens de liaisons comportent un bras fixé sur la pédale, la deuxième extrémité du deuxième ressort étant monté pivotante sur un quatrième pivot fixé sur le bras. La deuxième extrémité du ressort suit une trajectoire en arc de cercle. Pour que la réaction du deuxième ressort passe par un point d'équilibre, il est nécessaire que l'axe du troisième pivot soit à l'extérieur de l'arc de cercle, c'est-à-dire à une distance du pivot de pédale supérieure à celle entre le pivot de pédale et le quatrième pivot. Le passage au point d'équilibre est atteint lorsque le pivot de pédale, le troisième et le quatrième pivot sont alignés. Selon un deuxième mode de réalisation, les moyens de liaison comportent une première biellette dont une première extrémité est montée pivotante sur la pédale, une deuxième extrémité comportant un quatrième pivot sur lequel la deuxième extrémité du ressort est montée pivotante, une première extrémité d'une deuxième biellette étant montée pivotante sur un cinquième pivot fixé sur le châssis, une deuxième extrémité de la deuxième biellette étant montée pivotante sur le quatrième pivot. Le passage au point d'équilibre est atteint lorsque le troisième, le quatrième et le cinquième pivot sont alignés. La première biellette permet la transmission de l'effort de réaction du deuxième ressort. Ce mode de réalisation permet, par rapport au précédent, d'avoir plus de liberté dans le choix de la position du deuxième ressort, et donc une meilleure intégration du dispositif. De plus, comme la trajectoire du quatrième pivot a une plus grande courbure, l'amplitude de fonctionnement du ressort est plus grande, ce qui permet d'avoir de plus grande tolérances sur la géométrie des pièces. Selon un troisième mode de réalisation, les moyens de liaison comportent une coulisse montée pivotante et liée au châssis, un coulisseau monté coulissant dans la coulisse, l'une des extrémités du deuxième ressort étant montée pivotante sur un quatrième pivot fixé à une première des extrémités du coulisseau et agissant transversalement à l'axe de la coulisse, la deuxième extrémité du coulisseau étant montée pivotante sur un cinquième pivot fixé à la pédale. Selon une première variante du troisième mode de réalisation, la coulisse est montée pivotante autour d'un premier axe coplanaire avec l'axe du quatrième pivot et l'axe du cinquième pivot. Selon une deuxième variante du troisième mode de réalisation, la coulisse est reliée au châssis par l'intermédiaire d'une biellette. 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. la figure 6 est une vue schématique d'un dispositif selon une première variante d'un troisième mode de réalisation de l'invention; la figure 7 est une vue de l'évolution de la géométrie du dispositif de la figure 6; la figure 8 est une vue schématique d'un dispositif selon une deuxième variante d'un premier mode de réalisation de l'invention; - la figure 9 est une vue de l'évolution de la géométrie du dispositif de la figure 8. Un dispositif de restitution d'effort selon un premier mode de réalisation 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 103, dans une position relevée I et dans une position enfoncée II. Un premier ressort 104 de compression exerce un effort entre un premier pivot 121 du châssis 102 et un deuxième pivot 131 sur la pédale 103 pour tendre à maintenir la pédale 103 dans une position relevée I, telle que représentée sur la figure 3. Des moyens de modulation de l'effort de restitution comportent un deuxième ressort 105 monté pivotant sur un troisième pivot 122 fixé sur le châssis 102 et un quatrième pivot 133 fixé sur un bras 132 solidaire de la pédale 103. Le troisième pivot 122 est situé à une distance du pivot de pédale 130 supérieure à celle du quatrième pivot 133 par rapport au pivot de pédale 130. Le deuxième de ressort 104 est un ressort de compression, mais il pourrait être également un ressort de traction. 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. Le premier ressort 104 s'étend entre un point A, lié au châssis, et un point V évoluant entre un point V1 dans la position relevée I et un point V2 dans la position II selon une trajectoire en arc de cercle centré en T. Le deuxième ressort 105 s'étend entre un point B, lié au troisième pivot 122, et un point P évoluant entre un point P1 dans la position relevée I et un point P2 dans la position II selon une trajectoire 180 en arc de cercle centré en T. L'action du deuxième ressort est dirigée selon la direction du segment BP. Le deuxième ressort 105 passe par une position d'équilibre dans laquelle l'axe du quatrième pivot est dans la position Pe, les points B, Pe et T étant alignés. Le premier ressort 104 contribue à l'effort de restitution F d'une manière sensiblement linéaire. Par contre, le deuxième ressort 105 contribue initialement à augmenter l'effort de restitution F, puis, lors de l'enfoncement de la pédale 103, du fait de la modification de l'orientation du segment BP, et donc du couple transmis à la pédale par le deuxième ressort, la contribution à l'effort de restitution diminue pour s'annuler à la position d'équilibre et s'inverser jusqu'à la position enfoncée II. Le dispositif de restitution d'effort selon un deuxième mode de réalisation est montré sur les figures 4 et 5. Le dispositif 20 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 5, en appui contre la pédale 203 dans une position relevée I, telle que représentée sur la figure 5. Un premier ressort 204 de compression exerce un effort entre un premier pivot 221 du châssis 202 et un deuxième pivot 231 sur la pédale 203 pour tendre à maintenir la pédale 203 dans la position relevée I. Des moyens de modulation de l'effort de restitution comportent un deuxième ressort 205 monté pivotant sur un troisième pivot 222 fixé sur le châssis 202 et un quatrième pivot 260 fixé sur une première biellette 206. La première biellette 206 est montée pivotante également sur un cinquième pivot 232 fixé sur la pédale. Les moyens de modulation comportent également une deuxième biellette 207 montée pivotante d'une part sur un sixième pivot 223 fixé sur le châssis 202 et d'autre part sur le quatrième pivot 260. Le troisième pivot 222 est situé à une distance du sixième pivot 223 supérieure à la longueur de la deuxième biellette 207. Le deuxième ressort 205 est un ressort de compression, mais il pourrait être également un ressort de traction. 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 203 qui parcourt une course de référence entre S1 et S2. Le premier ressort 204 s'étend entre un point C, lié au châssis, et un point U 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. Le deuxième ressort 205 s'étend entre un point D, lié au troisième pivot 122, et un point M évoluant entre un point M1 dans la position relevée I et un point M2 dans la position II selon une trajectoire 270, imposée par la deuxième biellette 207, en arc de cercle centré en un point E, lié au sixième pivot 223. L'action du deuxième ressort 205 est dirigée selon la direction du segment DM. Le deuxième ressort 205 passe par une position d'équilibre dans laquelle l'axe du quatrième pivot est dans la position Me, les points D, E et Me étant alignés. La première biellette 206 s'étend du point M à un point Q, lié au cinquième pivot 232, évoluant entre un point Q1 dans la position relevée I et un point Q2 dans la position II selon une trajectoire 261 en arc de cercle centré en T. Le premier ressort 204 contribue à l'effort de restitution F d'une manière sensiblement linéaire. Par contre, le deuxième ressort 205 contribue initialement à augmenter l'effort de restitution F, puis, lors de l'enfoncement de la pédale 103, du fait de la modification de l'orientation du segment DF, et donc du couple transmis à la pédale par le deuxième ressort 205 avec l'intermédiaire de la première biellette 206, la contribution à l'effort de restitution diminue pour s'annuler à la position d'équilibre et s'inverser jusqu'à la position enfoncée II. Un dispositif de restitution d'effort selon une première variante d'un troisième mode de réalisation est montré sur les figures 6 et 7. Le dispositif 30 comporte une pédale 303 montée pivotante sur un 2871112 10 châssis 102 autour d'un pivot de pédale 330. Le pied d'un utilisateur est représenté en traits mixtes sur la figure 7, en appui contre la pédale 303, dans une position relevée I et dans une position enfoncée II. Un premier ressort 304 de compression exerce un effort entre un premier pivot 321 du châssis 302 et un deuxième pivot 331 sur la pédale 303 pour tendre à maintenir la pédale 303 dans une position relevée I, telle que représentée sur la figure 7. Des moyens de modulation de l'effort de restitution comportent un deuxième ressort 305 monté pivotant sur un troisième pivot 322 fixé sur le châssis 302 et un quatrième pivot 360 fixé sur un coulisseau 306 à une première extrémité 361 du coulisseau 306. Le deuxième de ressort 304 est un ressort de compression, mais il pourrait être également un ressort de traction. Le coulisseau 306 est monté coulissant dans une coulisse 307, elle-même montée pivotante sur un cinquième pivot 323 fixé sur le châssis 302. La deuxième extrémité 362 du coulisseau 306 est montée pivotante sur un sixième pivot 332 fixé sur la pédale 303. La pédale 303 est mobile entre la position relevée I et la position enfoncée II représentée sur la figure 7. 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 premier ressort 304 s'étend entre un point A, lié au châssis, et un point W évoluant entre un point W1 dans la position relevée I et un point W2 dans la position II selon une trajectoire en arc de cercle centré en T. En se référant à la figure 7, le coulisseau s'étend entre un point R lié au sixième pivot 332 et un point N lié au quatrième pivot. Le point R évolue entre un point R1 dans la position relevée I et un point R2 dans la position II selon une trajectoire en arc de cercle centré en T. Le deuxième ressort 305 s'étend entre un point H, lié au troisième pivot 322, et le point N évoluant entre un point N1 dans la position relevée I et un point N2 dans la position II selon une trajectoire 364. La trajectoire 364 du point N est telle que le segment NR est de longueur constante et passe par un point fixe J lié au cinquième pivot 323. L'action du deuxième ressort est dirigée selon la direction du segment HN. Le deuxième ressort 105 passe par une position d'équilibre dans laquelle le point R est dans la position Re et le point N est dans la position Ne. Le premier ressort 304 contribue à l'effort de restitution F d'une manière sensiblement linéaire. Par contre, le deuxième ressort 305 contribue initialement à augmenter l'effort de restitution F en repoussant le coulisseau 306, puis, lors de l'enfoncement de la pédale 303, du fait de la modification de l'orientation du segment HN, et donc de la force transmise à la pédale par le coulisseau, la contribution à l'effort de restitution diminue pour s'annuler à la position d'équilibre et s'inverser jusqu'à la position enfoncée II. Un dispositif de restitution d'effort selon une deuxième variante d'un troisième mode de réalisation est montré sur les figures 8 et 9 dans lesquelles les éléments identiques à la première variante sont désignés avec les mêmes repères que sur les figures 6 et 7. Le dispositif 30' selon cette variante diffère de la première variante par le fait le coulisseau 306' comporte un bras 361 permettant de déporter le quatrième pivot 360 par rapport au coulisseau 306'. De plus, la coulisse 307 est montée pivotante sur un septième pivot 380 d'une biellette 308, elle-même montée pivotante sur le cinquième pivot 323. Le deuxième ressort 305 est obligatoirement un ressort de compression. En se référant à la figure 9, la biellette 308 s'étend entre un point 0 lié au cinquième pivot 323 et un point J' lié au septième pivot 380. Du fait de la compression du deuxième ressort 305, la coulisse 307 tend à glisser sur le coulisseau 306', jusqu'à ce que le segment OJ' soit sensiblement perpendiculaire à la direction de la coulisse 307. Ainsi, le point J' évolue entre un point J'l dans la position relevée I et un point J'2 dans la position enfoncée II. Le coulisseau 306' s'étend entre le point R lié au sixième pivot 332 et un point N' lié au quatrième pivot 360. Le deuxième ressort 305 s'étend entre un point H, lié au troisième pivot 322, et le point N' évoluant entre un point Nil dans la position relevée I et un point N'2 dans la position enfoncée II selon une trajectoire 364'. Le fonctionnement de cette variante est sensiblement similaire à celui de la première variante, avec un passage à une position d'équilibre dans laquelle le point R est en Re, le point J' en J'e et le point N' en N'e. 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 premier ressort (104) exerçant un effort entre un premier pivot fixé sur le châssis (102) et un deuxième pivot fixé sur la pédale 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 deuxième ressort (105) dont une première extrémité est montée pivotante sur un troisième pivot (122) fixé sur le châssis (102) et des moyens de liaison (132) pour relier la deuxième extrémité du deuxième ressort (105) à la pédale (103), de telle sorte que la réaction du deuxième ressort (105) passe par un point d'équilibre lorsque la pédale (103) passe de la position relevée (I) à la position enfoncée (II). 2. Dispositif de restitution d'effort selon la revendication 1, dans lequel les moyens de liaisons comporte un bras (132) fixé sur la pédale (103), la deuxième extrémité du deuxième ressort (105) étant monté pivotante sur un quatrième pivot (133) fixé sur le bras (132). 3. Dispositif de restitution d'effort selon la revendication 1, dans lequel les moyens de liaison comportent une première biellette (206) dont une première extrémité est montée pivotante sur la pédale (203), une deuxième extrémité comportant un quatrième pivot (260) sur lequel la deuxième extrémité du deuxième {205) ressort est montée pivotante, une première extrémité d'une deuxième biellette (207) étant montée pivotante sur le châssis (202), une deuxième extrémité de la deuxième biellette (207) étant montée pivotante sur le quatrième pivot (260). 4. Dispositif de restitution d'effort selon la revendication 1, dans lequel les moyens de liaison comportent une coulisse (307) montée pivotante et liée au châssis, un coulisseau (306) monté coulissant dans la coulisse (307), l'une des extrémités du deuxième ressort (305) étant montée pivotante sur un quatrième pivot (360) fixé à une première des extrémités (361) du coulisseau (306) et agissant transversalement à l'axe de la coulisse (307), la deuxième extrémité (362) du coulisseau (306) étant montée pivotante sur un cinquième pivot (332) fixé à la pédale. 5. Dispositif de restitution d'effort selon la revendication 4, dans lequel la coulisse (307) est montée pivotante autour d'un premier axe coplanaire avec l'axe du quatrième pivot (360) et l'axe du cinquième pivot (332). 6. Dispositif de restitution d'effort selon la revendication 4, dans lequel la coulisse (307) est reliée au châssis (302) par l'intermédiaire d'une biellette (308).