Brevet FR2871114A1 — publié le 20051209

Dispositif à pédale 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 c 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 à 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 destinée à être actionnée par le pied d'un utilisateur et montée pivotante sur un châssis autour d'un pivot de pédale, un premier ressort exerçant un effort entre un appui fixe du châssis et un élément mobile lié à la pédale pour tendre à maintenir la pédale dans une position relevée. Le dispositif comporte en outre des moyens de modulation de l'effort de restitution comportant une came et un doigt monté coulissant sur un support de doigt, le doigt étant maintenu contre la came par des moyens de pression, les moyens de modulation étant liés à l'élément mobile pour transmettre un effort de modulation à la pédale. Le premier ressort exerce un effort de rappel sensiblement linéaire sur la pédale. Les moyens de modulation permettent de modifier l'effort de rappel par un profil de came adapté. En effet, lorsque le doigt appuie sur la came, un effort tangentiel est généré en réaction, ce qui permet de générer l'effort de modulation transmis à l'élément mobile. La conception du dispositif permet de moduler librement l'effort de modulation en ajustant le profil de la came. De manière particulière, les moyens de pression comportent un deuxième ressort. Le deuxième ressort permet de générer une force de modulation de la force générée par le premier ressort. Dans un premier mode de réalisation, le support de doigt est monté pivotant sur un premier pivot fixé sur le châssis, l'élément mobile est fixé sur la pédale, les moyens de modulation comportant une biellette dont une première extrémité est montée pivotante sur un deuxième pivot fixé sur la pédale, la deuxième extrémité de la biellette étant montée pivotante sur un troisième pivot fixé sur le doigt. Dans un deuxième mode de réalisation, l'élément mobile est monté coulissant, le support de doigt étant fixé sur l'élément mobile, les moyens de modulation comportant une biellette dont une première extrémité est montée pivotante sur un deuxième pivot fixé sur la pédale, la deuxième extrémité de la biellette étant montée pivotante sur un troisième pivot fixé sur le support de doigt. De manière particulière, la direction de coulissement du doigt est sensiblement perpendiculaire à la direction de coulissement de l'élément mobile. Cette disposition permet la plus grande latitude dans la modulation de l'effort. Dans un troisième mode de réalisation, le support de doigt est monté pivotant sur le châssis, l'élément mobile est monté coulissant parallèlement à la pédale, et le doigt est monté pivotant sur l'élément mobile de telle sorte que le premier ressort réalise les moyens de pression. Lorsque la pédale est enfoncée, le contact du doigt évolue le long de la came, ce qui d'une part fait évoluer l'intensité de la réaction du ressort, et d'autre part, la direction et l'intensité de la réaction de la came sur le doigt. De manière particulière, la force d'application du ressort passe par les axes de pivotement respectivement du doigt sur l'élément mobile et du support du doigt sur le châssis. 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 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. Un dispositif de restitution d'effort selon un premier mode de réalisation de l'invention est montré sur les figures 2 et 3. Le dispositif 1 comporte une pédale 3 montée pivotante sur un châssis 2 autour d'un pivot de pédale 30. Le pied d'un utilisateur est représenté en traits mixtes sur la figure 3, en appui contre la pédale 3. Un premier ressort 4 de compression exerce un effort entre un appui fixe 21 du châssis et un élément mobile 31 fixé sur la pédale pour tendre à maintenir la pédale dans une position relevée I, telle que représentée sur la figure 3. Des moyens de modulation de l'effort de restitution comportent une came 8 fixée sur le châssis 2, un support de doigt 6 monté pivotant sur un premier pivot 22 fixé sur le châssis 2 et un doigt 7 monté coulissant sur le support de doigt 6. Les moyens de modulation comportent en outre une biellette 9 dont une première extrémité 90 est montée pivotante sur un deuxième pivot 32 fixé sur la pédale, la deuxième extrémité 91 de la biellette étant montée pivotante sur un troisième pivot 70 fixé sur le doigt 7. Le doigt 7 est maintenu contre la came 8 par un deuxième ressort 5. La pédale 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 4 s'étend entre un point A, lié à l'appui fixe 21, 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 5 s'étend entre un point B, lié au premier pivot 22, 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 80 imposée par la came 8. La biellette 9 s'étend entre le point P et un point U lié au deuxième pivot 32 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. Du fait de l'inclinaison de la surface de la came 8, celle-ci exerce une réaction sur le doigt 7 ayant une composante tangentielle Tr. La composante tangentielle est transmise par la biellette 9 vers la pédale 3 et influence la force de restitution F. La variation de l'inclinaison de la surface de la came 8 en fonction du degré d'enfoncement de la pédale 3 entraîne une variation de l'intensité et de la direction de la composante tangentielle Tr, ce qui modifie le taux de variation de la force de restitution F. Le dispositif de restitution d'effort selon un deuxième mode de réalisation est montré sur les figures 4 et 5. Le dispositif 10 comporte une pédale 13 montée pivotante sur un châssis 12 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 13, dans une position relevée I et dans une position enfoncée II. Un premier ressort 14 de compression exerce un effort entre un appui fixe 121 du châssis et un élément mobile 16 monté coulissant horizontalement. Le dispositif 10 comporte en outre une biellette 19 dont une première extrémité 190 est montée pivotante sur un deuxième pivot 132 fixé sur la pédale 13, la deuxième extrémité 191 de la biellette étant montée pivotante sur un troisième pivot 160 fixé sur l'élément mobile 16. Des moyens de modulation de l'effort de restitution comportent une came 18 fixée sur le châssis 12, l'élément mobile 16 qui fait fonction de support de doigt et un doigt 17 monté coulissant sur l'élément mobile 16 selon une direction sensiblement perpendiculaire à la direction de coulissement de l'élément mobile 16. Le doigt 17 est maintenu contre la came 8 par un deuxième ressort 15. La pédale 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 deuxième ressort 15 s'étend entre un point C, lié à l'élément mobile, évoluant entre un point Cl dans la position relevée I et un point C2 dans la position II selon une trajectoire rectiligne, et un point D évoluant entre un point Dl dans la position relevée I et un point D2 dans la position II selon une trajectoire 180 imposée par la came 18. La biellette 19 s'étend entre un point X lié au deuxième pivot 132 évoluant entre un point X1 dans la position relevée I et un point X2 dans la position II selon une trajectoire en arc de cercle centré en T, et un point Y lié au troisième pivot 160, évoluant entre un point Y1 dans la position relevée I et un point Y2 dans la position II selon une trajectoire rectiligne. Du fait de l'inclinaison de la surface de la came 18, celle-ci exerce une réaction sur le doigt 17 ayant une composante tangentielle Tr. La composante tangentielle est transmise par la biellette 19 vers la pédale 13 et influence la force de restitution F. La variation de l'inclinaison de la surface de la came 18 en fonction du degré d'enfoncement de la pédale 3 entraîne une variation de l'intensité et de la direction de la composante tangentielle Tr, ce qui modifie le taux de variation de la force de restitution F. Le dispositif de restitution d'effort selon un troisième mode de réalisation est montré sur les figures 6 et 7. Le dispositif 200 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 7, en appui contre la pédale 203, dans une position relevée I et dans une position enfoncée II. Un élément mobile 216 est monté coulissant sur la pédale 203 selon une direction parallèle à la pédale selon la flèche F1. Un ressort 204 de compression exerce un effort entre un pivot 221 du châssis 202 et un pivot 217 de l'élément mobile 216. Un support de doigt 209 est monté pivotant sur le châssis 202 autour du même axe que celui du pivot 221. Un doigt 207 est monté coulissant sur le support de doigt 209 et pivotant autour du même axe que celui du pivot 217. Une came 208 est fixée sur le châssis 202, le doigt 207 étant maintenu en pression contre la came 208 par le ressort 206. Comme représenté sur la figure 7, le ressort 206 s'étend entre un point E et un point G qui, lors du passage de la pédale d'une position relevée I à une position enfoncée II, passe d'une position G1 à une position G2 selon une trajectoire 280. L'effort de restitution ressenti en S varie en fonction de la compression du ressort 206, de la variation de son orientation par rapport à la pédale 203, et de la variation de l'orientation de la réaction de la came 208 sur le doigt 207. BBL100169FROO REVENDICATIONS 1. Dispositif de restitution d'effort comportant une pédale (3) destinée à être actionnée par le pied d'un utilisateur et montée pivotante sur un châssis (2) autour d'un pivot de pédale (30), un premier ressort (4) exerçant un effort entre un appui fixe (21) du châssis (2) et un élément mobile (31) lié à la pédale pour tendre à maintenir la pédale (3) dans une position relevée (I), caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de modulation de l'effort de restitution comportant une came (8) et un doigt (7) monté coulissant sur un support de doigt (6), le doigt (7) étant maintenu contre la came (8) par des moyens de pression (5), les moyens de modulation étant liés à l'élément mobile (6) pour transmettre un effort de modulation à la pédale (3). 2. Dispositif de restitution d'effort selon la revendication 1, dans lequel les moyens de pression comportent un deuxième ressort (5, 15). 3. Dispositif de restitution d'effort selon la revendication 2, dans lequel le support de doigt (6) est monté pivotant sur un premier pivot (22) fixé sur le châssis (2), l'élément mobile (31) est fixé sur la pédale (3), les moyens de modulation comportant une biellette (9) dont une première extrémité (90) est montée pivotante sur un deuxième pivot (32) fixé sur la pédale, la deuxième extrémité de la biellette (91) étant montée pivotante sur un troisième pivot (32) fixé sur le doigt. 4. Dispositif de restitution d'effort selon la revendication 2, dans lequel l'élément mobile (16) est monté coulissant, le support de doigt (16) étant fixé sur l'élément mobile, les moyens de modulation comportant une biellette (16) dont une première extrémité (190) est montée pivotante sur un deuxième pivot (132) fixé sur la pédale (13), la deuxième extrémité (191) de la biellette (19) étant montée pivotante sur un troisième pivot (160) fixé sur le support de doigt (16). 5. Dispositif de restitution d'effort selon la revendication 4, dans lequel la direction de coulissement du doigt (17) est sensiblement perpendiculaire à la direction de coulissement de l'élément mobile (16). 6. Dispositif de restitution d'effort selon la revendication 1, dans lequel le support de doigt est monté pivotant sur le châssis, l'élément mobile est monté coulissant parallèlement à la pédale, et le doigt est monté pivotant sur l'élément mobile de telle sorte que le premier ressort réalise les moyens de pression. 7. Dispositif de restitution d'effort selon la revendication 6, dans lequel la force d'application du ressort (206) passe par les axes de pivotement (217, 221) respectivement du doigt (207) sur l'élément mobile (216) et de son support (209) sur le châssis (202).