Brevet FR3055930A1 — publié le 20180316

DISPOSITIF DE COMMANDE D'ÉQUIPEMENT DE VÉHICULE, À PÉDALE COUPLÉE À UN RESSORT D'ASSISTANCE VIA DES SECTEURS DENTÉS DE DÉMULTIPLICATION L'invention concerne les dispositifs de commande à pédale qui sont chargés de commander un équipement d'un véhicule. Comme le sait l'homme de l'art, dans certains domaines, comme par exemple celui des véhicules (éventuellement de type automobile), on utilise des dispositifs de commande pour commander des équipements de véhicules, comme par exemple des embrayages ou des systèmes de freinage ou encore des moteurs (via l'accélération). Ces dispositifs de commande comprennent une pédale comportant une première extrémité propre à être montée à rotation sur un élément du véhicule et un levier comprenant une première extrémité solidarisée à cette première extrémité de la pédale et une seconde extrémité opposée à la première et propre à être couplée à au moins un ressort d'assistance qui est comprimé de manière à procurer une force d'assistance à la rotation de la pédale au-delà d'un angle prédéfini (parfois dit angle de chevillement). Dans le cas d'une pédale d'embrayage, ce ressort d'assistance est destiné à améliorer le confort d'actionnement de l'embrayage avec un pied (diminution de l'effort à appliquer, dosabilité du ré-embrayage, effet avaloir après débrayage, notamment) et à garantir un fonctionnement correct (libération complète du couplage dans l'embrayage, remontée complète de la pédale, élimination du risque de remontée lente de la pédale lors d'un changement de rapport à haut régime (appelé « stay-out » et dû à la baisse de l'effort de rappel renvoyé par l'embrayage à cause de la centrifugation du diaphragme), notamment). En fait, grâce à ce ressort d'assistance la course de la pédale peut être divisée en deux parties. Dans une première partie de la course de descente de la pédale (appui pour débrayer), le ressort d'assistance comprimé procure (ou délivre) au niveau de la seconde extrémité du levier 3055930 2 une force qui induit un renvoi de la partie d'appui de la pédale vers le haut, afin de la maintenir en position haute quand il n'y a pas d'appui. Dans la deuxième partie de la course de descente de la pédale, l'effet décrit dans le paragraphe précédent s'inverse et s'additionne à l'effort exercé 5 par le pied du conducteur. Plus précisément, le ressort d'assistance comprimé procure (ou délivre) au niveau de la seconde extrémité du levier une force qui induit un renvoi de la partie d'appui de la pédale vers le bas, afin de diminuer l'effort à fournir sur la pédale pour débrayer. En d'autres termes, on obtient une inversion du couple de part et 1 o d'autre d'une position dans laquelle l'axe du ressort d'assistance et l'axe du levier sont alignés, et la pédale fait un angle de chevillement par rapport à sa position angulaire au repos. Dans certains véhicules, notamment lorsque le moteur offre un couple important, la limite de l'assistance offerte au conducteur peut être 15 atteinte, voire dépassée, ce qui empêche d'offrir une bonne prestation de débrayage. En fait, dans la deuxième partie de la course de descente de la pédale l'effort d'assistance n'augmente pas suffisamment rapidement et/ou n'est pas suffisamment élevé pour ramener l'effort à fournir sur la pédale à une valeur optimale. Pour atteindre cette valeur optimale on peut augmenter 20 la longueur du levier afin de disposer d'un plus grand bras de levier. Cependant, dans un véhicule la longueur du levier est généralement très contrainte par l'environnement. On peut également augmenter la raideur du ressort d'assistance, mais cela induit plusieurs inconvénients : une élévation trop importante des contraintes subies par les articulations (usure, flexion, 25 frottement, bruyance), une impossibilité de limiter l'effort d'assistance en fin de course pour éviter le stay-out, une augmentation de l'effort d'attaque au point haut, la nécessité d'une course totale importante de la pédale pour avoir une grande démultiplication entre l'effort sur l'émetteur de la commande hydraulique et l'effort sur la pédale. 30 Ces inconvénients sont encore plus gênants lorsque les exigences de prestation pour le débrayage sont plus sévères. A titre d'exemple illustratif, lorsque l'effort d'attaque maximal admissible de la pédale au point haut (ou de 3055930 3 repos) est égal à 3 daN, et que l'effort maximal admissible en milieu de course est égal à 9 daN, le point haut de la pédale doit être rabaissé de plus de 10 mm, ce qui impose une diminution équivalente de la course de la pédale quasiment impossible à obtenir. 5 Il a certes été proposé dans le document brevet FR 2560316 d'implanter des ressorts et pignons d'engrenage offrant une démultiplication de l'assistance d'embrayage en aval du boîtier de pédalier d'embrayage, et plus précisément dans le compartiment moteur au voisinage de la boîte de vitesses. Mais ces moyens d'assistance au débrayage sont soumis à 10 l'ambiance du compartiment moteur où règnent des températures « extrêmes » et qui est exposé aux aspersions d'eau et à la saleté (poussières, boue, sel), ce qui nuit à leur longévité et peut perturber leur fonctionnement. L'invention a donc notamment pour but d'améliorer la situation. 15 Elle propose notamment à cet effet un dispositif de commande destiné à commander un équipement d'un véhicule et comprenant une pédale comportant une première extrémité propre à être montée à rotation sur un élément du véhicule et un levier comprenant une première extrémité et une seconde extrémité opposée à la première et propre à être couplée à un 20 ressort qui est comprimé de manière à procurer une force d'assistance à la rotation de la pédale au-delà d'un angle prédéfini. Ce dispositif de commande se caractérise par le fait que la première extrémité de sa pédale est montée à rotation sur un élément du véhicule et munie fixement d'un premier secteur denté ayant un premier rayon de 25 courbure R1, et la première extrémité de son levier est munie fixement d'un second secteur denté ayant un second rayon de courbure R2 strictement inférieur au premier rayon de courbure R1 et engrenant ce premier secteur denté, afin d'amplifier un effet de la force d'assistance sur la rotation d'un facteur qui est fonction du rapport entre les premier R1 et second R2 rayons 30 de courbure. On peut ainsi ajuster au mieux le couple d'assistance sur la pédale pour limiter l'effort que doit exercer le conducteur avec son pied. Le dispositif de commande selon l'invention peut comporter d'autres 3055930 4 caractéristiques qui peuvent être prises séparément ou en combinaison, et notamment : le facteur peut être égal au rapport entre les premier R1 et second R2 rayons de courbure ; 5 l'amplification peut être également fonction d'une longueur du levier ; le premier secteur denté peut faire partie intégrante de la première extrémité de la pédale ; - la première extrémité de la pédale peut comprendre un trou traversant délimité par un bord interne comprenant le premier secteur denté dans 10 une zone choisie et propre à loger une partie de la première extrémité du levier qui est munie fixement du second secteur denté ; le second secteur denté peut faire partie intégrante de la première extrémité du levier ; il peut comprendre le ressort ; 15 il peut, par exemple, être destiné à commander un embrayage du véhicule. L'invention propose également un véhicule, éventuellement de type automobile, et comprenant un équipement à commander et au moins un dispositif de commande du type de celui présenté ci-avant et propre à commander cet équipement. 20 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés (obtenus en CAO/DAO (« Conception Assistée par Ordinateur/Dessin Assisté par Ordinateur »), d'où le caractère apparemment discontinu de certaines lignes), sur lesquels : 25 la figure 1 illustre schématiquement et fonctionnellement, dans une vue de côté, un exemple de dispositif de commande selon l'invention solidarisé à un élément d'un véhicule et ayant sa pédale placée dans une position angulaire de repos (ou point haut) dans laquelle elle est soumise à un couple de rappel, 30 la figure 2 illustre schématiquement et fonctionnellement, dans une vue de côté, le dispositif de commande de la figure 1 avec sa pédale placée dans une position angulaire de chevillement dans laquelle elle est soumise à 3055930 5 aucun couple, la figure 3 illustre schématiquement et fonctionnellement, dans une vue de côté, le dispositif de commande de la figure 1 avec sa pédale placée dans une position angulaire intermédiaire dans laquelle elle est soumise à un 5 couple d'assistance important, la figure 4 illustre schématiquement et fonctionnellement, dans une vue de côté, le dispositif de commande de la figure 1 avec sa pédale placée dans une position angulaire d'extrémité dans laquelle elle est soumise à un couple d'assistance très faible, et 10 la figure 5 illustre schématiquement, dans une vue de côté, une partie d'un exemple de réalisation d'un dispositif fonctionnel selon l'invention, avant couplage à un ressort d'assistance. L'invention a notamment pour but de proposer un dispositif de commande DC à pédale PV et destiné à commander un équipement d'un 15 véhicule. Dans ce qui suit, on considère, à titre d'exemple non limitatif, que l'équipement à commander dans le véhicule est un embrayage. Mais l'invention n'est pas limitée à ce type d'équipement. En effet, elle concerne tout équipement de véhicule pouvant être commandé par une pédale 20 assistée. Par conséquent, l'équipement pourra également être un mécanisme de réglage ou de basculement d'un siège de véhicule, ou un volant de manoeuvre de basculement d'une cuve d'une bétonnière, par exemple et non limitativement. Par ailleurs, on considère dans ce qui suit, à titre d'exemple non 25 limitatif, que le véhicule est de type automobile. Il s'agit par exemple d'une voiture. Mais l'invention n'est pas limitée à ce type de véhicule. En effet, elle concerne tout véhicule comprenant au moins un équipement pouvant être commandé par une pédale assistée. Par conséquent, elle concerne les véhicules terrestres, les véhicules maritimes (ou fluviaux), et les aéronefs. 30 On a schématiquement représenté sur les figures 1 à 4 un exemple de dispositif de commande DC selon l'invention, couplé à un élément EV d'un véhicule. On notera que le dispositif de commande DC illustré sur la figure 5 est un exemple de réalisation non limitatif du dispositif de commande DC des 3055930 6 figures 1 à 4 qui illustre fonctionnellement l'invention. Par exemple, l'élément EV est ici un boîtier de pédalier d'embrayage. Comme illustré, un dispositif de commande DC, selon l'invention, comprend au moins une pédale PV, un levier LP, un premier secteur denté 5 S1 et un second secteur denté S2. La pédale PV comprend des première E11 et seconde E12 extrémités opposées. La première extrémité El 1 de la pédale PV est propre à être montée à rotation sur l'élément EV du véhicule (ici un boîtier de pédalier 10 d'embrayage). Elle peut actionner un circuit hydraulique ou un câble couplé, ici, à l'embrayage. Comme cela apparaît mieux sur la figure 5, cette première extrémité El 1 de la pédale PV est munie fixement d'un premier secteur denté S1 ayant un premier rayon de courbure Rl. Par exemple, ce premier secteur denté S1 peut s'étendre sur un 15 secteur angulaire compris entre 20° et 40°. La seconde extrémité E12 de la pédale PV est celle sur laquelle appuie le pied d'un conducteur du véhicule, ici pour débrayer. Le levier LP comprend des première E21 et seconde E22 extrémités opposées. 20 La première extrémité E21 du levier LP est couplée à la première extrémité EU de la pédale PV et montée à rotation sur un élément du véhicule. Ce dernier élément peut, par exemple, être l'élément EV, lequel peut éventuellement faire partie du dispositif de commande DC. La seconde extrémité E22 du levier LP est propre à être couplée à un 25 ressort (d'assistance) RA qui est comprimé de manière à procurer une force d'assistance à la rotation de la pédale PV au-delà d'un angle prédéfini (dit de chevillement) Ac. On notera que l'angle prédéfini de chevillement Ac est l'angle Ap que fait la pédale PV par rapport sa position angulaire de repos dite haute (Ap = 0) 30 lorsque l'axe du ressort RA et l'axe du levier LP sont alignés. La position angulaire de repos (Ap = 0) de la pédale PV est illustrée sur la figure 1, et la position angulaire de chevillement Ac de la pédale PV est illustrée 3055930 7 schématiquement sur la figure 2. Lorsque Ap est compris entre 0 (figure 1) et Ac (figure 2), le ressort RA comprimé procure (ou délivre) au niveau de la seconde extrémité E22 du levier LP une force variable F qui induit un renvoi de la partie d'appui E12 de 5 la pédale PV vers le haut (et donc produit un couple de renvoi cr), afin de la repousser vers sa position haute (Ap = 0). Lorsque Ap est compris entre Ac (figure 2) et Amax (position basse de la pédale PV illustrée sur la figure 4), le ressort RA comprimé procure (ou délivre) au niveau de la seconde extrémité E22 du levier LP une force variable F qui induit un renvoi de la partie d'appui la E12 de la pédale PV vers le bas (et donc produit un couple d'assistance ca), afin de la repousser vers sa position basse (Ap = Amax). On obtient ainsi une inversion du couple de part et d'autre de la position angulaire de chevillement Ac. Le ressort RA est par exemple maintenu dans un état comprimé 15 permanent, quelle que soit la position angulaire Ap de la pédale PV (comprise entre 0 et Amax), grâce à deux coupelles logeant ses première E31 et seconde E32 extrémités opposées et respectivement couplées à la seconde extrémité E22 du levier LP et à un élément du véhicule. Ce dernier élément peut, par exemple, être l'élément EV (mais il pourrait s'agir d'un autre élément voisin de 20 l'élément EV). Par exemple, et comme illustré non limitativement sur la figure 5, la coupelle qui loge la première extrémité E31 du ressort RA peut être couplée à un berceau que comprend la seconde extrémité E22 du levier LP. La première extrémité E21 du levier LP est munie fixement d'un second secteur denté S2 ayant un second rayon de courbure R2 strictement 25 inférieur au premier rayon de courbure R1 et engrenant le premier secteur denté S1. Ce second rayon de courbure R2 est défini par rapport à l'axe de rotation de la première extrémité E21 du levier LP qui est monté à rotation par rapport à un élément du véhicule (éventuellement EV). Par exemple, ce second secteur denté S2 peut s'étendre sur un 30 secteur angulaire compris entre 40° et 80°. Cet engrènement des premier S1 et second S2 secteurs dentés permet d'amplifier (ou démultiplier) l'effet de la force d'assistance F sur la rotation de la pédale PV d'un facteur qui est fonction du rapport R1/R2 entre 3055930 8 les premier R1 et second R2 rayons de courbure. Dans le même temps, les premier S1 et second S2 secteurs dentés permettent d'amplifier (ou démultiplier) l'angle Ab que fait le levier LP par rapport à l'angle Ap de la pédale PV du facteur qui est fonction du rapport 5 R1 /R2. Cela permet par conséquent d'amplifier (ou démultiplier) la variation de longueur du bras de levier B (voir figure 3) de part et d'autre de la position angulaire de chevillement Ac, ce qui facilite le choix de la longueur du levier LP en fonction de la prestation optimale. Toujours dans le même temps, le couple renvoyé sur la pédale PV 1 o est également amplifié du facteur qui est fonction du rapport R1 /R2. On notera que ce facteur d'amplification (ou de démultiplication) peut être simplement égal au rapport R1 /R2 entre les premier R1 et second R2 rayons de courbure. Grâce à la démultiplication assurée par les premier S1 et second S2 15 secteurs dentés, il peut être possible d'utiliser un ressort RA ayant un coefficient de raideur plus faible pour obtenir une prestation optimale, y compris en présence d'exigences de prestation plus sévères (ici pour le débrayage). Egalement, de façon indépendante, plus la longueur du levier LP sera grande, plus on pourra réduire l'effort que devra exercer le ressort RA et 20 donc plus la raideur du ressort RA pourra être petite. On notera également, comme illustré non limitativement sur la figure 5, que le premier secteur denté S1 peut faire partie intégrante de la première extrémité E11 de la pédale PV (qui est alors monobloc). Mais il pourrait également s'agir d'une pièce rapportée réalisée en matière plastique injectée 25 et clippée sur la pédale PV, ou réalisée en métal fritté et solidarisée par boulonnage, soudage ou clippage sur la pédale PV. Dans le cas d'une pédale monobloc, et comme illustré non limitativement sur la figure 5, la première extrémité E11 de la pédale PV peut comprendre un trou traversant TT délimité par un bord interne BI qui 30 comprend le premier secteur denté S1 dans une zone choisie et propre à loger une partie de la première extrémité E21 du levier LP qui est munie fixement du second secteur denté S2. On dispose ainsi d'un engrenage 3055930 9 intérieur (S1, S2) qui permet au dispositif de commande DC de présenter un encombrement compatible avec les espaces généralement disponibles autour des boîtiers de pédalier d'embrayage. Mais dans une variante de réalisation les premier S1 et second S2 secteurs dentés pourraient être extérieurs, et 5 non pas intérieurs comme illustré. A titre d'exemple comparatif et non limitatif, pour obtenir une montée d'effort donnée, il faut : - avec un dispositif de commande DC, selon l'invention, utiliser un premier rayon de courbure égal à 30 mm, un second rayon de courbure égal à 15 10 mm, une longueur de levier LP égale à 35 mm, et un ressort RA ayant une raideur constante égale à 1,5 daN/mm et une tension maximale égale à 37,5 daN au chevillement, et - avec un dispositif de commande de l'art antérieur (c'est-à-dire à ressort simple et sans amplification par engrenage), utiliser une longueur de levier 15 égale à 60 mm, et un ressort RA ayant une raideur constante égale à 1,8 daN/mm et une tension maximale égale à 63 daN au chevillement, ce qui est incompatible avec une bonne prestation. On notera également, comme illustré non limitativement sur la figure 5, que le second secteur denté S2 peut faire partie intégrante de la première 20 extrémité E21 du levier LP (qui est alors monobloc). Mais il pourrait également s'agir d'une pièce rapportée réalisée en matière plastique injectée et clippée sur le levier LP, ou réalisée en métal fritté et solidarisée par boulonnage, soudage ou clippage sur le levier LP. On notera également, comme illustré non limitativement sur la figure 25 5, que la pédale PV (avec son premier secteur denté S1) et le levier LP (avec son second secteur denté S2) peuvent, par exemple, être réalisés par moulage (injection) d'une matière plastique. Mais ils pourraient être également réalisés dans un matériau métallique, par découpage fin (avec poinçon et contre-poinçon), ou par brochage, ou par usinage et éventuellement soudage. 30 On notera également que dans l'exemple illustré non limitativement sur la figure 5 l'engrenage (S1, S2) est placé entre les deux bras d'un berceau 3055 930 10 destiné au couplage de la première extrémité E31 du ressort RA. Mais d'autres agencements peuvent être envisagés. Ainsi, on pourrait n'avoir qu'un seul bras de couplage solidarisé à un engrenage « latéral » ou centré entre deux engrenages identiques. 5 On notera également que le ressort RA peut éventuellement faire partie du dispositif de commande DC. L'invention offre plusieurs avantages, parmi lesquels : - elle permet de réduire l'effort de poussée du ressort et donc de diminuer les contraintes subies par les articulations (usure, flexion, frottement, 10 bruyance), - elle permet d'ajuster au mieux le couple d'assistance sur la pédale pour limiter l'effort que doit exercer le conducteur avec son pied, - elle permet de limiter au mieux l'effort d'attaque au point haut de la pédale grâce à un ajustement de la course jusqu'à la position angulaire de 15 chevillement, - du fait de la possibilité de compensation d'effort par augmentation de l'assistance, elle permet de diminuer la course de la pédale en réduisant la démultiplication par rapport à l'organe à commande, la démultiplication réalisée au niveau du pédalier permet d'éviter d'avoir à 20 modifier le moteur de chaque véhicule, contrairement à la démultiplication décrite dans le document brevet FR 2560316 qui nécessite des adaptations coûteuses des moules en aluminium des carters de boîte de vitesses et des outillages de la fourchette qui supporte les moyens d'amplification, 25 - elle est compatible avec les embrayages qui sont actionnés par des butées concentriques CSC (sans fourchette), - elle utilise au moins un ressort de compression, d'usage courant et éprouvé, et non pas des ressorts de traction qui présentent des faiblesses au niveau des boucles d'accrochage (contraintes mécaniques élevées 30 entre les spires et les boucles), et donc ont une moindre longévité. REVENDICATIONS1. Dispositif de commande (DC) propre à commander un équipement d'un véhicule, ledit dispositif (DC) comprenant une pédale (PV) comprenant une première extrémité (E11) propre à être montée à rotation sur un élément dudit véhicule et un levier (LP) comprenant une première extrémité (E21) et une seconde extrémité (E22) opposée à la première (E21) et propre à être couplée à un ressort (RA) comprimé de manière à procurer une force d'assistance à la rotation de ladite pédale (PV) au-delà d'un angle prédéfini, caractérisée en ce que ladite première extrémité (E11) de la pédale (PV) est munie fixement d'un premier secteur denté (S1) ayant un premier rayon de courbure R1, et ladite première extrémité (E21) du levier (LP) est montée à rotation sur un élément dudit véhicule et munie fixement d'un second secteur denté (S2) ayant un second rayon de courbure R2 strictement inférieur au premier rayon de courbure R1 et engrenant ledit premier secteur denté (S1), afin d'amplifier un effet de ladite force d'assistance sur ladite rotation d'un facteur fonction du rapport entre lesdits premier R1 et second R2 rayons de courbure. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit facteur est égal audit rapport entre lesdits premier R1 et second R2 rayons de courbure. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que ladite amplification est également fonction d'une longueur dudit levier (LP). 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit premier secteur denté (S1) fait partie intégrante de ladite première extrémité (E11) de la pédale (PV). 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite première extrémité (E11) de la pédale (PV) comprend un trou traversant (TT) délimité par un bord interne (BI) comprenant ledit premier secteur denté (S1) dans une zone choisie et propre à loger une partie de ladite première extrémité (E21) du levier (LP) qui est munie fixement dudit second secteur 3055930 12 denté (S2). 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ledit second secteur denté (S2) fait partie intégrante de ladite première extrémité (E21) du levier (LP). 5 7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend ledit ressort (RA). 8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il est destiné à commander un embrayage dudit véhicule. 9. Véhicule comprenant un équipement à commander, caractérisé en 10 ce qu'il comprend en outre un dispositif de commande (DC) selon l'une des revendications précédentes, propre à commander ledit équipement. 10. Véhicule selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il est de type automobile.