Brevet FR2910104A1 — publié le 20080620

Dispositif d'avertissement de l'imminence d'un changement de rapport de vitesse d'un véhicule La présente invention concerne un dispositif propre à transmettre au seul conducteur d'un véhicule, notamment d'un véhicule automobile, une information l'avertissant d'un changement de rapport de vitesse imminent. Elle s'applique aux boîtes de vitesses dont le contrôle s'effectue par un calculateur et vise à diminuer le phénomène de hochement de tête du conducteur, causé par une rupture de vitesse non sollicitée du véhicule. Les véhicules automobiles actuels comportent, selon des réalisations de plus en plus sophistiquées, divers moyens qui avertissent le conducteur d'évènements liés à la conduite du véhicule. A titre d'exemples, on citera : un dépassement de seuil de vitesse autorisé, un surrégime du nombre de tours du moteur dans un rapport donné de la boîte de vitesses, une détection de la présence d'un autre véhicule dans l'angle mort de vision du conducteur au moment du déboîtement de son véhicule pour dépassement d'un autre véhicule ou un franchissement d'un obstacle quelconque. Cette liste n'est pas limitative, les événements pouvant provenir de toute autre cause extérieure ou être directement issus des paramètres du véhicule. Parmi les évènements propres à l'allure d'un véhicule, les changements de rapport de vitesse entraînant une rupture d'accélération soudaine peuvent créer un phénomène indésirable correspondant à un hochement de tête du conducteur. Selon certains types de boîtes de vitesses, comme les boîtes de vitesses manuelles, le conducteur peut anticiper le hochement de la tête puisque c'est lui qui décide du changement de rapport approprié. En revanche, dans le cas des boîtes de vitesses automatiques et plus précisément dans le cas des boîtes de vitesses dont le contrôle s'effectue par un calculateur, par exemple les boîtes dites BVMP, dont l'acronyme signifie boîte de vitesses mécanique pilotée , le conducteur est souvent surpris désagréablement par un changement de rapport qu'il n'a pas sollicité. L'énergie causée par la décélération ou 2910104 2 l'accélération, non appréhendée, contraint alors le conducteur à effectuer malgré lui un hochement de tête. La figure 1 représente les effets de changements de rapports successifs contrôlés activement par le conducteur lors d'une accélération longitudinale, c'est par exemple le cas d'une boîte de vitesses manuelle. Une première courbe relative à l'accélération du véhicule est représentée en trait plein et une seconde courbe relative à l'accélération de la tête du conducteur est représentée en pointillés. Les changements de rapport sont identifiés, sur le tracé, par les variations d'accélération visibles sur les deux courbes pendant un court instant. La figure 2 représente les effets de changements de rapport subis passivement par le conducteur lors d'une accélération longitudinale, c'est par exemple le cas d'une boîte de vitesses automatique, du type BVMP. Une première courbe relative à l'accélération du véhicule est représentée en trait plein et une seconde courbe relative à l'accélération de la tête du conducteur est représentée en pointillés. Les changements de rapports sont identifiés, sur le tracé, par les variations d'accélération visibles sur les deux courbes pendant un court instant. L'écart entre les deux courbes de la figure 2, comparé au même écart considéré de la figure 1, permet de comprendre le phénomène de hochement de tête. Ce phénomène résulte de la compensation de l'écart d'accélération entre le véhicule et la tête du conducteur qui n'est pas fixée au véhicule. Par ailleurs, concernant les moyens d'anticipation d'un événement donné, les avertisseurs sont, généralement, actionnés par un capteur porté par le véhicule. Celui-ci détecte l'événement lorsqu'il se produit, émettant un signal qui actionne une alarme. Cette alarme peut être sonore ou visuelle, et se manifeste au tableau de bord ou en tout autre endroit de l'habitacle du véhicule pour avertir le conducteur de cet événement. Cette alarme risque aussi de perturber les passagers et de nuire à leur confort. 2910104 3 De plus, dans le cas d'une alarme visuelle, celle-ci n'est pas nécessairement perçue par le conducteur qui regarde la route en avant de son véhicule et n'a pas en permanence ses yeux dirigés vers le tableau de bord, de sorte que dans certains cas, il peut être averti trop tard de l'événement et n'a plus le temps matériel d'une réaction adéquate dans son mode de conduite. Il existe, également, des moyens haptiques tels que des moyens vibratoires ou des dispositifs à retour d'effort, telles que les pédales à retour d'effort. On entend par moyens haptiques des moyens sollicitant le corps humain, et en particulier les récepteurs du toucher. Le brevet de référence EP 617674 concerne une pédale d'accélérateur à retour d'effort, mais celle-ci est combinée avec un dispositif de limitation ou de régulation de vitesse. Ainsi à un événement donné, il est intéressant d'associer une alarme appropriée pour le conducteur. Les changements de rapports intervenant, généralement, souvent lors d'un trajet quelconque, une alarme visuelle sollicite beaucoup trop l'attention du conducteur. Le dispositif selon l'invention a pour but de combiner les avantages d'un dispositif de pédales à retour d'effort à la prédiction d'évènements de changements de rapport sur des boîtes de vitesses, lesdites boîtes étant contrôlées par un calculateur. Le dispositif selon l'invention permet à un conducteur d'un véhicule comprenant une boîte de vitesses automatique, d'anticiper une décélération ou une accélération de son véhicule. L'anticipation de l'information permet de réduire l'effet indésirable de hochement de tête non contrôlé qui résulte du changement de rapport. L'invention a, notamment, pour principaux avantages de déclencher une stimulation haptique sur le pied du conducteur dans le but de le prévenir qu'un changement de rapport va se produire. La stimulation haptique est réalisée à l'aide d'une pédale d'accélérateur à retour d'effort. 2910104 4 Selon l'invention, le dispositif d'avertissement par retour d'effort exercé sur une pédale, destiné à informer le conducteur d'un véhicule, notamment d'un véhicule automobile, de l'imminence d'un événement, comporte : • une pédale d'accélération ; • un capteur de détection de butée ; • au moins un ressort de rappel ; • au moins un moteur de réglage ; • un calculateur pouvant générer un premier signal analogique destiné au moteur de réglage, ledit calculateur traitant au moins une information relative au changement de rapport ; l'événement étant un changement de rapport de vitesse et l'information étant relative à l'imminence d'un changement de rapport. Avantageusement, l'intensité d'une première force, exercée par le retour d'effort de la pédale, est comprise entre 35 Newton et 40 Newton. Avantageusement, un signal numérique est généré par le capteur de détection de butée et transmis au calculateur, ledit calculateur générant, à partir de la détection de ce signal, un second signal analogique sommé au premier signal, la somme desdits signaux étant destinée au moteur de réglage. Avantageusement, les signaux transmis au moteur de réglage permettent audit moteur de produire un couple générant une force dont l'intensité est supérieure à l'intensité de la première force. Avantageusement, l'intensité de la seconde force est comprise entre 45 et 50 Newton. Avantageusement, l'information de changement de rapport est transmise au calculateur dans un temps proche de quelques dixièmes de secondes. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'aide de la description qui suit faîte en regard des dessins annexés qui représentent : • la figure 1 : Comparaison entre l'accélération du véhicule et celle de la tête du conducteur lorsque les changements de rapports sont contrôlés activement ; 2910104 • la figure 2 : Comparaison entre l'accélération du véhicule et celle de la tête du conducteur quand les changements de rapports sont subis passivement par le conducteur ; • la figure 3: Sensation d'effort ressentie par un conducteur moyen ; • la figure 4: Représentation schématique d'un mode de réalisation d'une pédale à retour d'effort selon l'invention. Quelque soit l'allure d'un véhicule, lorsqu'un changement de rapport de la boîte de vitesses BVMP va se produire, le dispositif selon l'invention propose d'en avertir le conducteur au moyen d'une stimulation haptique exercée par la pédale d'accélération. Celle-ci étant enfoncée, exerce une force de rappel d'une intensité nominale, la situation nominale étant définie lorsqu'aucun changement de rapport ne se produit. Le changement de rapport étant imminent, le dispositif permet d'augmenter la force de rappel de la pédale d'accélération de manière à avertir le conducteur sans en perturber sa conduite. La figure 3 représente la sensation d'effort en fonction de la force en Newton exercée sur la pédale chez un conducteur moyen. Si celle-ci est augmentée sous certaines conditions, selon un événement donné, le changement d'effort subi par le pied d'un conducteur assimile cette force supplémentaire à cet événement donné. La description suivante illustre un mode de réalisation préférentiel mais non limitatif de la pédale d'accélérateur à contrôle de force de rappel intégré en application d'un système préventif de changement de rapport imminent. Le dessin de la figure 4 représente une pédale de type pendulaire, mais les mêmes principes de réalisation s'appliquent évidemment au mécanisme d'une pédale articulée au sol. La figure 4 donne une représentation schématique de la pédale d'accélérateur et du système comprenant le calculateur permettant de fournir une force de rappel supplémentaire pendant un court instant en cas de changement de rapport imminent. Nous désignerons par la suite la pédale 2910104 6 haptique comme l'ensemble comprenant la pédale d'accélérateur et le système comprenant le calculateur permettant de fournir une force de rappel supplémentaire par le biais d'un moteur de réglage. La pédale d'accélérateur est représentée sous forme d'un assemblage linéaire de blocs de fonctions. Les détails de construction sont connus de l'homme de l'art et ils ne sont pas représentés pour la clarté de la représentation. La pédale comprend un bras de pédale d'accélérateur 41, un capteur de butée 42, un dispositif d'hystérésis 43, un ressort de rappel 45 et un autre ressort de rappel de réglage 44, ainsi qu'un moteur de réglage 46. Par ailleurs un calculateur 47 permet de fournir des commandes analogiques sous forme de signaux électriques au moteur de réglage permettant de piloter notamment la force de rappel. Ces commandes peuvent être générées à partir d'un traitement numérique effectué par le calculateur et d'informations fournies au calculateur. Une extrémité des ressorts de rappel 45 et 44 est solidaire des déplacements du bras de la pédale d'accélération 1. Le ressort de rappel 45 peut être formé de un ou de deux ressorts, dont les forces de réaction agissent sur le dispositif d'hystérésis 43. Le capteur de détection de butée, le dispositif d'hystérésis et le ressort de rappel 45 sont conformes aux solutions connues en soi pour la construction de ce type de pédale. Il va de soi que le capteur de détection de butée pourrait être séparé du mécanisme de la pédale sans que les principes de l'invention soient mis en cause. Une telle pédale d'accélérateur est détaillée dans le brevet français ayant comme référence FR 2841505. Le calculateur 47 traite différentes informations, notamment la vitesse du véhicule, l'enfoncement de la pédale ou encore la pente. L'information de changement de rapport peut être, selon le mode de réalisation, issu d'un calculateur externe ou bien du traitement dudit calculateur intégré au dispositif. En cas d'un changement de rapport imminent, résultant de l'analyse des données propres à l'allure du véhicule, l'information de changement de rapport est transmise au moteur de réglage. Cette information est transmise sous forme de signal analogique représentant une tension. 2910104 7 Le moteur de réglage est alors capable, par le biais d'un dispositif de liaison connu de l'homme du métier, de traduire cette tension, à l'aide de ressorts, en une force de rappel. Celle-ci pourra, dans un mode de réalisation non restrictif, être comprise entre 35 et 40 Newton, introduisant un point dur sur la pédale indiquant ainsi au conducteur que le changement de rapport va se produire. Cette force de rappel est transitoire, elle ne s'exerce donc qu'un court instant. Dans le cas d'une utilisation où le pied du conducteur est en bout de course, cas correspondant à un enfoncement total de la pédale d'accélération, le conducteur ne détectera plus aisément le point dur de ladite pédale. Dans cette configuration, le changement de rapport étant imminent, le capteur de détection de butée génère alors, un signal indiquant la fin de course au calculateur. Dans un cas de réalisation non restrictif, ce signal peut être un signal numérique et peut être transmis au calculateur par le biais d'une liaison électrique. Dans ce dernier cas, le calculateur intègre le signal et génère un second signal analogique transmis au moteur de réglage. Dans un cas de réalisation, ce signal peut être sommé au premier, la tension peut, dans ce cas, générer une force de rappel globale comprise entre 45 et 50 Newton. Cette solution présente l'avantage, lorsque le pied du conducteur est en butée, d'introduire une force supplémentaire pour contrecarrer la pression sur la pédale. Cette force de rappel indique au conducteur l'imminence d'un changement de rapport. De manière générale, il est important que l'indication de changement de rapport soit envoyée dans un laps de temps suffisant pour que l'information puisse être interprétée par le conducteur. Par ailleurs, l'information ne doit pas être envoyée dans un laps de temps trop long avant que le changement ne survienne, le décalage provoquant un inconfort pour le conducteur. Avantageusement le laps de temps peut être de l'ordre de quelques dixièmes de secondes avant le changement effectif de rapport. Un avantage de ce dispositif est la qualité de perception par stimulation haptique qui peut être perçue dans tous les cas, contrairement à un signal visuel qui n'est pas perçu systématiquement. 2910104 8 Avec l'expérience et l'habitude, le conducteur diminuera son hochement de tête par adaptation en réponse à la stimulation haptique exercée sur son pied. Un des avantages réside, notamment, dans le coût d'un tel dispositif qui ne nécessite que des adaptations simples de dispositifs existants. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'avertissement par retour d'effort exercé sur une pédale d'accélérateur (41), destiné à informer le conducteur d'un véhicule, notamment d'un véhicule automobile, de l'imminence d'un événement, comportant au moins : • un calculateur (47) pouvant générer un premier signal analogique à partir d'une information relative à l'événement ; • un moteur de réglage (46), traitant le signal provenant du calculateur et générant un couple sur un axe mécanique lié à la pédale d'accélérateur ; • un ressort de rappel de réglage (44), fixé audit axe mécanique, générant une force de rappel sur la pédale d'accélérateur; caractérisé en ce que l'événement est un changement de rapport de vitesse et l'information est une commande calculée en anticipation dudit changement de rapport. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'intensité d'une première force, exercée par le retour d'effort de la pédale, est comprise entre 35 Newton et 40 Newton. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'intensité du retour d'effort est supérieure à l'intensité d'un retour d'effort nominal exercé sur la pédale lorsque aucun événement n'est détecté. 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le retour d'effort s'exerce pendant un laps de temps transitoire avant de revenir à un retour d'effort nominal. 30 5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'information de changement de rapport est transmise au calculateur avec une avance voisine de quelques dixièmes de secondes avant que l'événement ne se produise. 2910104 10 6. Dispositif selon la revendication 1, comprenant un capteur (42) de détection de butée, ledit capteur détectant la fin de course de la pédale d'accélérateur, caractérisé en ce qu'un second signal 5 numérique est généré par ledit capteur lorsque la butée est détectée et transmis au calculateur. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le calculateur génère, à partir de la détection de ce signal, un troisième 1 o signal analogique, ledit signal étant sommé au premier signal analogique, la somme desdits signaux étant destinée au moteur de réglage. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que les signaux, 15 transmis au moteur de réglage, permettent audit moteur de produire un couple générant une seconde force, dont l'intensité est supérieure à l'intensité de la première force. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'intensité de 20 la seconde force est comprise entre 45 et 50 Newton. 25