Brevet FR3017339A1 — publié le 20150814

DISPOSITIF DE COMMANDE D'UN ÉQUIPEMENT DE VÉHICULE, À EXTENSOMÈTRE(S) DE MESURE DE DÉFORMATION RÉSULTANT DE L'APPUI D'UN PIED DU CONDUCTEUR L'invention concerne certains dispositifs de commande qui sont destinés à fournir pour un équipement d'un véhicule, éventuellement de type automobile, une commande représentative de l'appui exercé par un pied du conducteur. la La plupart des dispositifs de commande du type précité comprennent une pédale qui peut être plus ou moins enfoncée par le pied du conducteur et qui est associée à l'équipement qu'elle doit commander via une liaison par câble, un capteur électronique ou un circuit à fluide. La plupart des pédales comprennent un bras muni d'une extrémité 15 libre à laquelle est solidarisé un patin. Dans le cas d'une pédale d'accélérateur ou de frein, l'appui sur le patin induit un enfoncement du bras qui est généralement converti en une valeur d'une grandeur électrique représentative d'un déplacement et qui est à son tour transformée en un signal utilisé pour construire la commande du système d'accélération ou de 20 freinage. Le patin ayant une position fixe et donc non modifiable, il arrive fréquemment que sa position et/ou sa forme ne soi(en)t pas bien adaptée(s) aux conducteurs qui ne présentent pas une morphologie moyenne ou qu'elle ne soi(en)t adaptée(s) que sur une partie seulement de la course du bras de 25 pédale. En d'autres termes, l'ergonomie d'une pédale n'est que rarement entièrement adaptée à un conducteur. Par ailleurs, un objet, comme un tapis de sol ou un téléphone mobile, peut venir malencontreusement se positionner derrière le bras et ainsi empêcher son utilisation correcte, voire le bloquer dans une position pendant 30 une phase de roulage, ce qui peut s'avérer (très) dangereux. De plus, le dispositif de commande comporte des éléments mécaniques et électromécaniques qui peuvent s'user ou présenter une défaillance soudaine, ce qui peut également s'avérer (très) dangereux et nuit à sa pérennité. L'invention a donc notamment pour but d'améliorer la situation en supprimant la pédale. Elle propose notamment à cet effet un dispositif de commande, propre à fournir pour un équipement d'un véhicule une commande représentative d'un appui exercé par un pied d'un conducteur, et comprenant : - un élément destiné à être installé fixement dans la cave à pieds du véhicule qui est dédiée au conducteur, et comportant une partie avant déformable élastiquement par appui du pied, et au moins un extensomètre placé derrière et contre cette partie avant et propre à convertir une déformation de cette partie avant, résultant d'un appui, en une variation de résistance électrique, et - au moins un circuit électronique couplé à cet extensomètre et propre à délivrer sur une sortie un signal pré-conditionné représentatif de la déformation déduite de la variation de résistance électrique et propre à être utilisé pour constituer la commande. On remplace ainsi la pédale par un petit élément fixe qui ne risque plus de s'user ou de se casser du fait qu'il n'est pas mécanique, qui est adapté à quasiment toutes les morphologies, et dont le fonctionnement ne risque pas d'être perturbé par la présence malencontreuse d'un objet. Le dispositif de commande selon l'invention peut comporter d'autres caractéristiques qui peuvent être prises séparément ou en combinaison, et notamment : - son élément peut comprendre deux extensomètres en deux endroits choisis ; - son circuit électronique peut être propre à délivrer sur une sortie un signal pré-conditionné représentatif de la déformation déduite des variations de résistance électrique des deux extensomètres ; - chaque extensomètre peut être du type dit « à jauge de déformation » ; - son élément peut être une sous-partie conformée d'une paroi, ou bien une pièce rapportée destinée à être fixée sur une paroi. L'invention propose également un véhicule, éventuellement de type automobile, et comprenant au moins un équipement propre à être commandé par une commande représentative d'un appui exercé par un pied d'un conducteur logé dans une cave à pieds, et au moins un dispositif de commande du type de celui présenté ci-avant et au moins en partie installé dans la cave à pieds. L'élément de chaque dispositif de commande peut, par exemple, être solidarisé à une face interne d'un tablier situé à l'interface entre le compartiment moteur et l'habitacle et délimitant partiellement la cave à pieds du conducteur. En variante, l'élément de chaque dispositif de commande peut, par exemple, être une sous-partie conformée d'un tablier situé à l'interface entre le compartiment moteur et l'habitacle et délimitant partiellement la cave à pieds du conducteur. Par ailleurs, chaque dispositif de commande peut, par exemple, être propre à fournir une commande pour un équipement choisi parmi (au moins) un système d'accélération, un système de freinage et un embrayage. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés, sur lesquels : la figure 1 illustre schématiquement et fonctionnellement, dans une vue de côté, une partie d'un véhicule automobile équipé d'un exemple de réalisation d'un dispositif de commande selon l'invention couplé à un équipement à commander, - la figure 2 illustre schématiquement et fonctionnellement, dans une vue en coupe, le dispositif de commande de la figure 1, et la figure 3 illustre schématiquement et fonctionnellement, dans une vue de face, le dispositif de commande de la figure 1. L'invention a pour but de proposer un dispositif de commande D destiné à fournir pour un équipement EQ d'un véhicule V une commande représentative de l'appui exercé par un pied du conducteur CD. Dans ce qui suit, on considère, à titre d'exemple non limitatif, que le dispositif de commande D est destiné à fournir une commande pour un système d'accélération EQ d'un véhicule, éventuellement de type automobile. Mais l'invention n'est pas limitée à cette application. Ainsi, le dispositif de commande D pourrait être destiné à fournir une commande pour un système de freinage ou un embrayage d'un véhicule, par exemple. Par ailleurs, l'invention ne concerne pas seulement les véhicules automobiles. Elle concerne en effet, tout type de véhicule pouvant être conduit par un conducteur et dont l'un au moins des équipements st commandé par une commande représentative de l'appui exercé par un pied du conducteur. Par conséquent, elle concerne notamment les véhicules terrestres, les véhicules maritimes (ou fluviaux) et les aéronefs, ainsi que les simulateurs de poste de conduite de véhicule. On a schématiquement représenté sur la figure 1 une partie d'un véhicule V conduit par un conducteur CD, installé dans un habitacle H, et équipé d'un exemple non limitatif de dispositif de commande D selon l'invention, couplé à un équipement EQ à commander (ici un système d'accélération, à titre d'exemple non limitatif). Le véhicule V comprend un tablier T, situé à l'interface entre le compartiment moteur et l'habitacle, et une planche de bord PB, sous une partie de laquelle est installée la colonne de direction qui est couplée au volant. La face interne d'une partie inférieure du tablier T et une partie de la face inférieure de la planche de bord PB délimitent avec le plancher PL du véhicule V une cave à pieds CP dédiée au conducteur CD, et plus précisément au logement des pieds du conducteur CD. Comme illustré sur les figures 1 à 3, un dispositif de commande D, selon l'invention, comprend au moins un élément EA et au moins un circuit électronique CE couplés entre eux. L'élément EA est destiné à être installé fixement dans la cave à pieds CP du conducteur CD, et comporte une partie avant PV déformable élastiquement par appui d'un pied du conducteur CD, et au moins un extensomètre EJ placé derrière et contre cette partie avant PV et propre à convertir une déformation élastique de la partie avant PV, résultant d'un appui du pied, en une variation de résistance électrique. On comprendra que cet élément EA, fixe et dépourvu de sous-partie mécanique, est destiné à remplacer une pédale, et que l'appui exercé par le pied du conducteur CD sur cet élément EA induit une déformation élastique de sa partie avant PV qui se traduit par une variation de la pression exercée sur chaque extensomètre EJ, laquelle est convertie par ce dernier (EJ) en une variation de résistance électrique. On notera que dans l'exemple non limitatif illustré sur les figures 1 à 3, l'élément EA comprend deux extensomètres EJ en deux endroits choisis. Ces deux endroits sont choisis de sorte que les deux extensomètres EJ subissent sensiblement la même déformation élastique lorsque le pied du conducteur CD exerce une force d'appui sur la partie avant PV de l'élément EA. Cette option est destinée à offrir une redondance de mesure de la déformation élastique de la partie avant PV de l'élément EA. Par exemple, et comme illustré non limitativement, les deux extensomètres EJ peuvent être placés symétriquement par rapport à une ligne transversale médiane (sensiblement parallèle à la direction transversale du véhicule V). Mais dans une variante de réalisation n'offrant pas de redondance de mesure, l'élément EA pourrait ne comporter qu'un unique extensomètre EJ. Le circuit électronique CE est couplé à l'extensomètre EJ et propre à délivrer sur une sortie un signal pré-conditionné qui est représentatif de la déformation élastique déduite de la variation de résistance électrique et qui est propre à être utilisé par un module de commande MC de son dispositif D pour constituer la commande de l'équipement EQ (ici un système d'accélération). On comprendra que le circuit électronique CE est agencé de manière à convertir chaque variation de résistance électrique, qu'il reçoit d'un extensomètre EJ, en une déformation élastique représentative de l'appui exercé, et que le module de commande MC est agencé pour convertir chaque déformation élastique, qu'il reçoit du circuit électronique CE sous la forme d'un signal pré-conditionné, en une valeur d'enfoncement ou de déplacement qu'il utilise pour construire une commande. La loi d'évolution de la déformation élastique en fonction de la variation de résistance électrique est déterminée à l'avance, par exemple dans un laboratoire. Elle est fonction notamment du matériau dans lequel est réalisée au moins la partie avant PV de l'élément EA. La loi d'évolution de la valeur d'enfoncement ou de déplacement en fonction de la déformation élastique est également déterminée à l'avance, par exemple dans un laboratoire. Elle est fonction du type du matériau utilisé pour la partie avant PV. On notera que lorsque l'élément EA comprend deux extensomètres EJ, le dispositif de commande D comprend soit un unique circuit électronique CE couplé aux deux extensomètres EJ, soit deux circuits électroniques CE 1 o couplés respectivement aux deux extensomètres EJ. Dans le premier cas, l'unique circuit électronique CE peut, par exemple, délivrer sur une sortie un unique signal pré-conditionné représentatif de la déformation élastique déduite des variations de résistance électrique des deux extensomètres EJ. En variante, l'unique circuit électronique CE peut, par exemple, délivrer sur au 15 moins une sortie deux signaux pré-conditionnés représentatifs respectivement des déformations élastiques déduites des variations de résistance électrique des deux extensomètres EJ, et c'est alors le module de commande MC qui est chargé de construire une commande en fonction des deux signaux pré-conditionnés. Dans le second cas, chaque circuit électronique CE délivre sur 20 une sortie un signal pré-conditionné représentatif de la déformation élastique déduite de la variation de résistance électrique de l'extensomètre EJ associé, et c'est alors le module de commande MC qui est chargé de construire une commande en fonction des deux signaux pré-conditionnés fournis par les deux circuits électroniques CE. 25 A titre d'exemple non limitatif, chaque extensomètre EJ peut être du type dit « à jauge de déformation » (ou en anglais « strain gauge »). Il est rappelé qu'un extensomètre à jauge de déformation est agencé de manière à convertir la déformation élastique de l'élément (ici la partie avant PV), derrière et contre lequel il est placé, en une variation de résistance électrique, selon la 30 relation AR/R = kAL/L, où k est une constante appelée généralement facteur de jauge et qui dépend des matériaux considérés et de la température, R est la résistance électrique de l'extensomètre EJ en l'absence de déformation élastique, et L est l'épaisseur de la partie avant PV en l'absence de pression. Ces extensomètres EJ comprennent généralement des fils ou spires rapproché(e)s dont la résistance électrique augmente en fonction de l'étirement dont ils/elles font l'objet. Ils sont généralement fabriqués comme un circuit imprimé (par exemple par lithographie ou attaque chimique), à partir d'une mince feuille métallique (typiquement quelques pm d'épaisseur) et d'un isolant électrique. La partie avant (ou corps d'épreuve) PV est de préférence réalisée dans un matériau facilement déformable de sorte que son amplitude maximale de déformation élastique soit grande. Par exemple, elle peut être l a réalisée en acier. On notera que la partie avant PV de l'élément EA peut être éventuellement un bossage défini dans le tablier T et donc constituant une sous-partie conformée de ce dernier (T). Dans l'exemple non limitatif illustré sur les figures 1 à 3, l'élément EA 15 est une pièce rapportée qui est fixée sur la paroi du tablier T. Chaque extensomètre EJ est de préférence collé sur la face arrière de la partie avant PV et sur une éventuelle partie arrière PR de l'élément EA. Cette partie arrière PR assure la protection du/des extensomètre(s) EJ et peut également mais éventuellement, comme illustré non limitativement, permettre 20 une solidarisation, par soudage, collage ou vissage, de l'élément EA sur la face interne du tablier T lorsqu'il s'agit d'une pièce rapportée. La colle utilisée est de préférence isolante électriquement. Grâce à l'invention, une pédale peut être très avantageusement remplacée par un petit élément fixe (constituant éventuellement une sous 25 partie du tablier) qui ne risque plus de s'user ou de se casser du fait qu'il n'est pas mécanique. En outre, la forme de ce petit élément fixe peut être choisie de manière à être adaptée à quasiment toutes les morphologies. Enfin, ce petit élément étant fixe, son fonctionnement ne risque pas d'être perturbé par la présence malencontreuse d'un objet. 30 REVENDICATIONS1. Dispositif de commande (D), propre à fournir pour un équipement d'un véhicule (V) une commande représentative d'un appui exercé par un pied d'un conducteur, caractérisé en ce qu'il comprend i) un élément (EA) destiné à être installé fixement dans une cave à pieds (CP) dudit véhicule (V), dédiée audit conducteur, et comportant une partie avant (PV) déformable élastiquement par appui dudit pied, et au moins un extensomètre (EJ) placé derrière et contre ladite partie avant (PV) et propre à convertir une déformation de ladite partie avant (PV), résultant d'un appui, en une variation de résistance électrique, et ii) au moins un circuit électronique (CE) couplé audit extensomètre (EJ) et propre à délivrer sur une sortie un signal pré-conditionné représentatif de ladite déformation déduite de ladite variation de résistance électrique et propre à être utilisé pour constituer ladite commande. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit élément (EA) comprend deux extensomètres (EJ) en deux endroits choisis. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit circuit électronique (CE) est propre à délivrer sur une sortie un signal pré- conditionné représentatif de ladite déformation déduite des variations de résistance électrique desdits extensomètres (EJ). 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que chaque extensomètre (EJ) est du type dit à jauge de déformation. 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit élément (EA) est une sous-partie conformée d'une paroi (T). 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit élément (EA) est une pièce rapportée destinée à être fixée sur une paroi (T). 7. Véhicule (V) comprenant au moins un équipement propre à être commandé par une commande représentative d'un appui exercé par un pied d'un conducteur logé dans une cave à pieds (CP), caractérisé en ce qu'il comprend en outre au moins un dispositif de commande (D) selon l'une des revendications précédentes, au moins en partie installé dans ladite cave àpieds (CP). 8. Véhicule selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'élément (EA) de chaque dispositif de commande (D) est solidarisé à une face interne d'un tablier (T) situé à l'interface entre un compartiment moteur et un habitacle (H) et délimitant partiellement ladite cave à pieds (CP). 9. Véhicule selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'élément (EA) de chaque dispositif de commande (D) est une sous-partie conformée d'un tablier (T) situé à l'interface entre un compartiment moteur et un habitacle (H) et délimitant partiellement ladite cave à pieds (CP). 10. Véhicule selon l'une des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que chaque dispositif de commande (D) est propre à fournir une commande pour un équipement choisi dans un groupe comprenant un système d'accélération, un système de freinage et un embrayage.