Brevet FR2967270A1 — publié le 20120511

DISPOSITIF POUR L'ACTIONNEMENT D'UN LEVIER PIVOTANT AUTOUR D'UN AXE FIXE Domaine de l'invention La présente invention concerne un dispositif pour l'actionnement d'un levier pivotant autour d'un axe fixe, un procédé de fabrication d'un moyen de guidage de ce dispositif, et une pédale de débrayage incorporant le dispositif. En particulier, l'invention se rapporte à un dispositif d'assistance à l'actionnement d'un levier de commande d'au moins un organe mécanique de véhicule automobile apte à pivoter autour d'un axe fixe entre une position de repos et un ensemble de positions actives correspondant à un angle de chevillement. Etat de l'art Dans un véhicule automobile, plusieurs leviers pivotant autour d'un axe fixe, tels que le frein à main ou la pédale de débrayage, sont employés afin de transmettre des commandes du conducteur aux organes concernés. Un mécanisme de débrayage avec assistance au débrayage standard est constitué d'une pédale de débrayage couplée à une tige qui actionne un piston émetteur. Ce piston agit comme un vérin qui envoie du liquide dans un récepteur. Cela permet le déplacement du piston du récepteur et une assistance lors de l'actionnement du mécanisme de débrayage. On connaît des dispositifs d'assistance, notamment pour les pédales de débrayage, qui sont constitués d'un ensemble de ressort et de coupelles entre la pédale et le bâti, de manière à ce que le ressort exerce un effort complémentaire à l'effort de manoeuvre ou d'actionnement du levier. Ainsi, pour déplacer la pédale de la position initiale jusqu'à un angle de chevillement, il faut comprimer le ressort et donc contrer le couple de l'assistance qui est résistant jusqu'à ce point de fonctionnement. Par angle de chevillement, on entend l'angle que décrit la pédale lors de son déplacement entre une position de repos et une première position active Ce couple résistant permet également d'assurer la remontée de la pédale lors du retour de celle-ci à sa position de repos. Après avoir parcouru cet angle de chevillement, le couple de l'assistance devient "moteur" et aide l'utilisateur à enfoncer la pédale. L'assistance permet de réguler l'effort à appliquer sur la pédale pour 5 débrayer. Cependant, la loi course/effort à la pédale dépend en partie du type de motorisation du véhicule. Ainsi, l'inconvénient de la solution d'assistance par un système de ressort et de coupelles est que, pour chaque motorisation, il faut incorporer une assistance différente au pédalier, ce qui a pour effet 10 d'augmenter la diversité des pédaliers. La présente invention vise à remédier à tout ou partie à ces inconvénients. Exposé de l'invention 15 A cet effet, la présente invention a pour premier objet, un dispositif pour l'actionnement d'un levier pivotant autour d'un axe fixe entre une position initiale de repos et un ensemble de positions actives, ledit levier présentant un couple résistant prédéterminé fonction de l'angle de déplacement du levier autour de l'axe, et des moyens d'assistance pour l'actionnement du levier 20 comportant un moyen élastique, caractérisé en ce qu'il comporte : - un moyen de guidage fixé au levier et présentant un profil déterminé en fonction de la force d'assistance délivré par les moyens d'assistance et du couple résistant présenté par le levier, et - un moyen d'appui faisant partie des moyens d'assistance, ledit 25 moyen d'appui étant apte à se déplacer suivant le profil du moyen de guidage et exerçant une force d'assistance sur le moyen de guidage. Ainsi, lorsque l'on actionne le levier selon un premier sens de rotation, le moyen de guidage appuie et déplace le moyen d'assistance suivant un axe orienté vers l'avant du véhicule. Cela à pour effet de comprimer ou de détendre 30 le moyen élastique suivant l'endroit du profil du moyen de guidage où se trouve le point de contact entre l'appui du moyen d'assistance et le moyen de guidage. Dans le cas présent, il faut comprimer le moyen élastique pour déplacer ce point de contact jusqu'au point neutre. L'amplitude de ce déplacement correspond à l'angle de chevillement d'une assistance classique. De la même manière, dans le cas d'un levier constituant une pédale de débrayage, une fois ce point de fonctionnement dépassé, le moyen élastique se détend et apporte de l'énergie à la pédale pour actionner le mécanisme de débrayage. On note que dans la suite de la description on utilisera indifféremment les termes « pédale » et « levier » sans restriction de la portée de l'invention. Au sens de la description, le terme « pédale » couvre l'ensemble de la pièce rigide qui va du patin jusqu'à l'axe de rotation. La pédale est constituée d'une âme de pédale et d'une pièce de réception d'un appui. Grace à cet agencement, on peut constituer une âme de pédale générique sur laquelle vient se fixer un moyen de guidage associé selon les différents leviers mis en oeuvre. La présente invention permet ainsi de résoudre le problème de la diversité des pédaliers liée à la diversité des motorisations, en permettant d'incorporer le dispositif selon l'invention en bord de ligne de montage avant de monter le pédalier. L'avantage du dispositif selon l'invention est qu'il permet d'arriver beaucoup plus vite à la solution quasi idéale vis-à-vis des contraintes 20 ergonomiques. De plus, le dispositif selon l'invention permet une grande souplesse de modification en cas d'imprévu entre les maquettes numériques et les réalisations réelles. En effet, il peut survenir des décalages au niveau des conditions mécaniques de caisse qui peuvent être difficilement corrigeables à 25 l'heure actuelle. Ainsi, le dispositif selon l'invention peut s'avérer plus simple pour certains véhicules pour lesquels on se retrouve avec des assistances complexes. Selon des caractéristiques particulières, le moyen de guidage est une 30 came ayant un profil à rayons variables définissant la loi d'assistance de la pédale. Grace à ces dispositions, la came permet de regrouper la diversité des différents pédaliers. Selon des caractéristiques particulières, le moyen d'appui des moyens d'assistance sur le profil du moyen de guidage est un moyen de roulage. Grace à ces dispositions, le moyen d'assistance est en contact avec le profil du moyen de guidage par ce moyen de roulage. Cela permet avantageusement au moyen d'assistance de se déplacer selon le profil particulier du moyen de guidage et ainsi d'avoir une action sur le moyen élastique lors de l'actionnement ou du relâchement de la pédale. Selon des caractéristiques particulières, le moyen de roulage est constitué d'au moins un galet qui est disposé dans une chape constituée de deux branches parallèles solidaires d'un plot de guidage et est fixé à cette dernière par l'intermédiaire d'un axe de pivotement qui traverse de part et d'autre le galet et les branches de la chape. Selon des caractéristiques particulières, les moyens d'assistance comportent une tige d'assistance en liaison glissière par rapport au bâti avec 15 un corps d'assistance, ladite tige portant le moyen d'appui. Selon des caractéristiques particulières, le corps d'assistance est un cylindre de révolution permettant la liaison glissière avec la tige d'assistance à l'aide de galets en contact avec une surface de révolution présents aux deux extrémités de la tige d'assistance, l'un desdits galets situé à l'extrémité de la 20 tige ne portant pas le moyen d'appui étant en contact avec une agrafe de guidage qui permet l'arrêt en rotation, une des surfaces de ladite agrafe servant de surface d'appui pour un ressort. Selon des caractéristiques particulières, le cylindre de révolution constituant le corps d'assistance est en métal. 25 L'avantage de ce mode de réalisation est qu'il permet de faciliter la fixation du cylindre de révolution sur le pédalier. En effet, le métal offre plus de choix de procédés pour la fixation sur un pédalier en acier tels que le clinchage ou différents types de soudure. Le fait de réaliser le corps d'assistance en métal permet également de 30 mieux résister aux efforts auxquels il sera soumis car le métal a une meilleure tenue. Selon des caractéristiques particulières, l'agrafe de guidage est montée en force dans le corps d'assistance et comporte deux ailettes permettant d'empêcher l'ensemble de sortir du corps d'assistance. Selon des caractéristiques particulières, le moyen élastique est constitué d'un ressort à spirales comprimé permettant au moyen de roulage d'exercer un contact permanent avec le profil du moyen de guidage. Ainsi, le ressort est comprimé ou détendu suivant l'endroit du profil du moyen de guidage où se trouve le point de contact entre l'appui des moyens d'assistance et le moyen de guidage. Dans le cas présent, il faut comprimer le ressort pour déplacer ce point de contact jusqu'au point neutre. Une fois ce point de fonctionnement dépassé, le couple de l'assistance devient "moteur" et aide l'utilisateur à enfoncer la pédale. Selon des caractéristiques particulières, le moyen élastique est une 15 lamelle élastique. Selon des caractéristiques particulières, la partie déformable de la lamelle est découpée en « V » de manière à ce que Mil soit constant, avec M le moment appliqué sur la lamelle et /moment d'inertie de la lamelle. La présente l'invention a pour deuxième objet, un procédé de 20 détermination du profil d'une came apte à être utilisée en tant que moyen de guidage dans un dispositif tel qu'introduit ci-dessus. Ce procédé comprend au moins : - une étape de détermination de la loi course/effort du levier sans assistance, 25 - une étape dans laquelle on définit une loi course/effort type qui respecte les caractéristiques ergonomiques, - une étape de calcul du travail de l'assistance Wa en fonction de la course du levier, - une étape dans laquelle l'énergie de l'assistance est exprimée en 30 fonction de la course du ressort, - une étape dans laquelle on exprime la course de l'assistance en fonction de la course du levier, et - une étape consistant à déterminer le profil de la came dans le repère associé au levier. La présente invention a pour troisième objet, une pédale de débrayage comportant un dispositif d'assistance tel qu'introduit ci-dessus. Enfin, la présente invention a pour quatrième objet un véhicule automobile comprenant un levier comportant un dispositif d'assistance tel qu'introduit ci-dessus. Les avantages, buts et caractéristiques particulières de ce procédé et de ces applications étant similaires à ceux du dispositif objet de la présente invention, ils ne sont pas rappelés ici. Présentation des figures D'autres avantages, buts et caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée à titre d'exemple nullement limitatif, et faite en se référant aux figures dans lesquelles: - la Figure 1 représente un schéma global d'un mode de réalisation particulier du dispositif pour l'actionnement d'un levier, appliqué à une pédale de débrayage d'un véhicule, - la Figure 2 représente un mode de réalisation particulier du dispositif objet de l'invention dans l'environnement du pédalier, - les Figures 3a à 3c représentent un mode de réalisation particulier d'un moyen d'assistance du dispositif objet de l'invention. La Figure 3a représente une vue d'ensemble de ce mode de réalisation. La Figure 3b montre en détail les galets et la Figure 3c montre en détail l'agrafe de guidage, - les Figures 4a à 4c représentent un mode de réalisation du dispositif objet de l'invention comprenant un moyen élastique constitué par une lamelle flexible. La Figure 4a représente une vue d'ensemble de ce mode de réalisation. La Figure 4b représente en détail la lamelle flexible constituant le moyen élastique du dispositif objet de l'invention. La Figure 4c est un schéma de la partie flexible de la lamelle constituant le moyen élastique du dispositif objet de l'invention figurant les paramètres nécessaires pour déterminer sa découpe, - la Figure 5 représente, sous forme de logigramme, les étapes du procédé de détermination du profil de la came apte à être utilisée comme moyen de guidage dans le dispositif objet de l'invention, - la Figure 6 est un graphique représentant l'obtention de la loi course/effort d'assistance, - la Figure 7 est un graphique représentant la loi course/effort d'assistance dans le repère associé à la pédale, - la Figure 8 est un graphique représentant la loi course/effort d'assistance dans le repère associé à l'assistance, - la Figure 9 est un graphique représentant l'évolution de la course de l'émetteur en fonction de la course de la pédale, - la Figure 10 est un graphique représentant le profil de la came. 15 Description détaillée de l'invention On note que les figures ne sont pas à l'échelle. La présente invention permet de résoudre le problème de la diversité des pédaliers liée à la diversité des motorisations par la mise en oeuvre d'un 20 dispositif pour l'actionnement d'un levier pivotant 17 autour d'un axe fixe 19 entre une position initiale de repos et un ensemble de positions actives. Dans cet exemple, le levier est la pédale de débrayage 17 d'un véhicule, fixée selon un axe 19 au bâti du véhicule. Par « bâti » on entend l'ensemble des pièces immobiles par rapport au 25 repère associé au véhicule. Dans le mode particulier de réalisation illustré par la Figure 1, le dispositif objet de l'invention comporte une âme de pédale 17 sur laquelle est fixé un moyen de guidage 11. On note que, dans ce mode de réalisation, le moyen de guidage est 30 une came 11 ayant un profil à rayons variables. Ce profil de came permet de définir une loi d'assistance prédéterminée pour le couple de la pédale auquel le profil de came est associé. La came 11 est en contact avec une tige d'assistance 16 par un moyen d'appui qui est un galet 15 dans cet exemple. Ce galet 15 permet avantageusement à la tige d'assistance 16 de se déplacer selon le profil de la came 11 et ainsi d'avoir une action sur un ressort 14 lors de l'actionnement ou du relâchement de la pédale 17. Le galet 15 est détaillé davantage dans la figure 3b où on observe un galet 317 disposé dans une chape 302 constituée de deux branches parallèles solidaires d'un plot de guidage 303. Le galet 317 est fixé à ce dernier par l'intermédiaire d'un axe 304 de pivotement qui traverse de part et d'autre le galet 317 et les branches de la chape 302. On note que, dans l'exemple détaillé ici, le moyen d'assistance comprend une tige d'assistance 16 qui est maintenue sur le bâti par une liaison glissière 12 et peut se déplacer en translation selon l'axe de la liaison glissière 12. Un moyen élastique constitué par un ressort à spirales 14 est monté sur la tige d'assistance 16. Le ressort 14 est bordé par deux arrêts. Un des arrêts est solidaire de la tige d'assistance tandis que l'autre est un arrêt 13 solidaire du bâti. Ainsi, lorsque l'on actionne la pédale 17 dans le sens anti horaire, la came 11 appuie et déplace la tige d'assistance 16 suivant l'axe de la glissière 12 vers l'avant AV du véhicule. Cela à pour effet de comprimer ou de détendre le ressort 14 suivant l'endroit de la came 11 où se trouve le point de contact entre le galet 15 et la came 11. Dans le cas présent, il faut comprimer le ressort 14 pour déplacer ce point de contact jusqu'au point neutre 10. L'angle décrit par le déplacement de ce point de contact jusqu'au point de fonctionnement correspond à l'angle de chevillement d'une d'assistance classique. De la même manière, une fois ce point de fonctionnement dépassé, le ressort 14 se détend et apporte de l'énergie à la pédale 17 pour actionner le mécanisme de débrayage. Dans un premier mode de réalisation du dispositif objet de la présente invention, illustré à la figure 2 dans l'environnement du pédalier, les moyens d'assistance 21 sont fixés sur le support du pédalier 25. La pédale 23 est montée sur le support du pédalier 25 via un axe de pédale 24. La came 22 est fixée sur la pédale de débrayage 23. Dans cette variante de réalisation, détaillée davantage dans les figures 3a à 3c, le moyen d'assistance comporte un corps 311 creux définissant un cylindre de révolution; l'intérieur du corps creux définissant la liaison glissière permettant le guidage en translation de la tige d'assistance 315 à l'aide de galets disposés aux deux extrémités de la tige : le galet 312, le galet 313 et le galet 314. Le galet 312 et le galet 313 étant en contact avec une surface de révolution, c'est le galet 314 en contact avec une agrafe de guidage 316 qui permet l'arrêt en rotation de la tige. L'appui de la tige d'assistance 315 sur la came 318 fixée au corps de la pédale 320 est un galet 317. Ce galet 317 est disposé dans une chape 302 constituée de deux branches parallèles solidaires d'un plot de guidage 303 et est fixé à ce dernier par l'intermédiaire d'un axe 304 de pivotement qui traverse de part et d'autre le galet et les branches de la chape. Dans un mode de réalisation préféré, le cylindre de révolution 311 constituant le corps des moyens d'assistance est en métal, ce qui permet avantageusement de faciliter la fixation du cylindre de révolution sur le pédalier et de mieux résister aux efforts auxquels il sera soumis. L'agrafe de guidage 316 est en plastique et elle est montée en force dans le cylindre de révolution 311. Une des surfaces 321 de l'agrafe 316 sert de surface d'appui pour le ressort 322. De plus, l'agrafe 316 comporte deux ailettes 330 permettant d'empêcher l'ensemble de sortir du corps 311 des moyens d'assistance. Dans un deuxième mode de réalisation du dispositif objet de l'invention illustrée par les figures 4a à 4c, le moyen élastique est une lamelle élastique 401 pourvue d'un galet 406, le galet permettant le contact avec la came 405. La base 402 de cette lamelle est fixée de manière rigide sur le support du pédalier 403. La partie déformable 404 de la lamelle est découpée en « V » de manière à ce que le rapport M/1 soit constant, avec M le moment applique sur la lamelle et /moment d'inertie de la lamelle. On définit : 1 = b*e"3/12 où e est l'épaisseur 407 et b est la largueur 408 de la lamelle, et M=Fcame/galet * d avec d la distance 409. L'expression devient alors : 12 * Fcame/galet * d/ b*e"3 = constante. Le plus simple et donc de garder une épaisseur de lamelle 407 constante et de faire évoluer la largeur b 408 de la lamelle en fonction de la longueur d 409. Finalement, si on pose : 12 * Fcame/galet / e"3 = constante, on en déduit que la largeur b 408 est inversement proportionnelle à la longueur d 409 ce qui nous donne la géométrie représentée sur la figure 4c. Un autre objet de l'invention est un procédé de détermination du profil d'une came apte à être utilisée en tant que moyen de guidage dans un dispositif objet de l'invention. Comme le montre le logigramme de la Figure 5, le procédé comprend au moins : - une étape 51 de détermination de la loi course/effort du levier sans assistance, - une étape 52 dans laquelle on définit une loi course/effort type qui respecte les caractéristiques ergonomiques, - une étape 53 de calcul du travail de l'assistance Wa en fonction de la course du levier, - une étape 54 dans laquelle l'énergie de l'assistance est exprimée en fonction de la course du ressort, - une étape 55 dans laquelle on exprime la course de l'assistance en fonction de la course du levier, et - une étape 56 consistant à déterminer le profil de la came dans le repère associé au levier. Nous allons détailler ici le procédé objet de l'invention dans le cas de la détermination du profil d'une came associée à une pédale de débrayage. La première étape 51 consiste à déterminer la loi course/effort de la pédale sans assistance. On note que la loi course/effort de la pédale sans assistance correspond à la loi course/effort du diaphragme du mécanisme de débrayage exprimée dans le repère associé à la pédale. Dans l'étape 52, une loi course/effort type qui respecte les caractéristiques ergonomiques est définie. La loi course/effort de l'assistance seule 61 est donc la différence entre la loi course/effort avec assistance 62 et la loi course effort sans assistance 63 comme illustré dans la Figure 6. Ainsi, on choisit d'exprimer ces lois courses/effort par un couple de pédale (en N.m) et en fonction de la position angulaire de la pédale (en radian). Ensuite, dans l'étape 53, le calcul du travail de l'assistance Wa en fonction de la course de la pédale s'exprime par : \va,.. r Y ~;. L,= Avec Ça le couple le l'assistance et 0 la position angulaire de la 15 pédale. Pour un couple constant, cela correspond: Wa = Ça * 0. Puisque notre couple Ça n'est pas constant, cela correspond à l'aire sous la courbe du couple entre 0 et 0 On peut donc tracer l'évolution de l'énergie fournie par l'assistance en 20 fonction de la course de la pédale. L'énergie de l'assistance est exprimée en fonction de la course du ressort dans l'étape 54. Dans le cas présent, l'expression de la force du ressort est : F(x)=K*x +FO 25 où F est la force du ressort (N), K est la raideur du ressort (N/m), x est la course du ressort (m) et FO est la force initiale du ressort. Ensuite, dans l'étape 55 on exprime la course de l'assistance en fonction de la course de la pédale. En effet, sur le graphique de la Figure 7, pour une course de pédale 0 30 71 correspond une énergie d'assistance 72 et sur le graphique de la Figure 8, pour une énergie d'assistance 82 correspond une course d'assistance. Ainsi, si en balayant l'ensemble de la course de la pédale, on obtient le graphique 91 montré en Figure 9. Enfin, dans l'étape 56, on détermine le profil de la came dans le repère associé à la pédale. Dans la Figure 10, la courbe 103 matérialise la trajectoire du profil de la came en fonction de la trajectoire de la pédale 102 et de l'axe de la pédale 101 dans le repère des coordonnées du véhicule (en mm). REVENDICATIONS1 - Dispositif pour l'actionnement d'un levier (17 ; 23 ; 320) pivotant autour d'un axe fixe (19 ; 24) entre une position initiale de repos et un ensemble de positions actives, ledit levier présentant un couple résistant prédéterminé fonction de l'angle de déplacement du levier autour de l'axe, et des moyens d'assistance (21) pour l'actionnement du levier comportant un moyen élastique (14 ; 322 ; 401), caractérisé en ce qu'il comporte : - un moyen de guidage (11; 22 ; 318, 405) fixé au levier et présentant un profil déterminé en fonction de la force d'assistance délivrée par les moyens d'assistance (21) et du couple résistant présenté par le levier, et - un moyen d'appui (15 ; 317 ; 406) faisant partie des moyens d'assistance (21), ledit moyen d'appui étant apte à se déplacer suivant le profil du moyen de guidage et exerçant une force d'assistance sur le moyen de guidage. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de guidage est une came (11) ayant un profil à rayons variables définissant la loi d'assistance du levier (17 ; 23 ; 320). 3 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que le moyen d'appui (15) des moyens d'assistance (21) sur le profil du moyen de guidage (11) est un moyen de roulage. 4 - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le moyen de roulage est constitué d'au moins un galet (317) qui est disposé dans une chape (302) constituée de deux branches parallèles solidaires d'un plot de guidage (303) et est fixé à ce dernier par l'intermédiaire d'un axe (304) de pivotement qui traverse de part et d'autre le galet et les branches de la chape. 5 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les moyens d'assistance (21) comportent une tige d'assistance (315) en liaison glissière par rapport au bâti avec un corps d'assistance (311), ladite tige portant le moyen d'appui (15 ; 317; 401; 306). 6 - Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyensd'assistance (21) comportent un corps (311) cylindrique de révolution définissant une liaison glissière avec la tige d'assistance (315) à l'aide de galets (312, 313, 314) en contact avec une surface de révolution présents aux deux extrémités de la tige d'assistance, l'un desdits galets (314) situé à l'extrémité de la tige ne portant pas le moyen d'appui étant en contact avec une agrafe de guidage (316) qui permet l'arrêt en rotation, une des surfaces de ladite agrafe (321) servant de surface d'appui pour un ressort (322). 7 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le moyen élastique est constitué d'un ressort à spirales (14,322) comprimé permettant au moyen de roulage (15,317) d'exercer un contact permanent avec le profil du moyen de guidage (11,318). 8 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le moyen élastique est une lamelle élastique (401). 9 - Procédé de détermination du profil d'une came apte à être utilisée en tant que moyen de guidage (11 ; 22 ; 318) dans un dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comprend au moins : - une étape (51) de détermination de la loi course/effort du levier sans assistance, - une étape (52) dans laquelle on définit une loi course/effort type qui respecte les caractéristiques ergonomiques, - une étape (53) de calcul du travail de l'assistance Wa en fonction de la course du levier, - une étape (54) dans laquelle l'énergie de l'assistance est exprimée en fonction de la course du ressort, - une étape (55) dans laquelle on exprime la course de l'assistance en fonction de la course du levier, et - une étape (56) consistant à déterminer le profil de la came (103) dans le repère associé au levier. 10 - Pédale de débrayage caractérisée en ce qu'elle comporte un dispositif d'assistance selon l'une des revendications 1 à 8.