Brevet FR3077036A1 — publié le 20190726

«SYSTEME DE PÉDALE D'ACCÉLÉRATEUR POUR VÉHICULE AUTOMOBILE COMPORTANT UN DISPOSITIF DE RESTITUTION D'EFFORT» [0001] La présente invention concerne un système de pédale d'accélérateur pour véhicule automobile comportant un dispositif actif de restitution d'effort sur la pédale, des procédés de contrôle de ce système de pédale, ainsi qu'un véhicule automobile équipé d'une tel système de pédale. [0002] Les véhicules automobiles comportent généralement un système de pédale comprenant une pédale d'accélérateur présentant une extrémité supérieure reliée par un pivot transversal au plancher du véhicule, l'autre extrémité disposant d'un patin recevant l'appui du pied du conducteur. [0003] Les pédales d'accélérateur peuvent transmettre l'information de position à un système de contrôle du moteur thermique par une liaison mécanique comprenant un câble, ou par une liaison électrique comprenant un capteur de position de la pédale qui délivre un signal électrique à un calculateur gérant la puissance délivrée par le moteur. Dans ce dernier cas le système de pédale comporte un moyen de restitution d'effort, en particulier un ressort appliquant une force de retour sur la pédale croissante avec son enfoncement, qui donne au conducteur un ressenti facilitant la conduite. [0004] Un type de système de pédale d'accélérateur connu, présenté notamment par le document FR-A1-3025146, comporte un actionneur électrique comprenant un moteur délivrant par des engrenages une force sur un ressort hélicoïdal travaillant en torsion suivant son axe principal, qui est transmis ensuite par un galet sur une came formée directement sur la pédale. [0005] Le moteur électrique permet d'exercer une force variable sur la pédale d'accélérateur, par exemple pour délivrer au conducteur une information sur un risque, ou pour optimiser sa conduite afin de réduire la consommation d'énergie. La pédale peut notamment recevoir une vibration du moteur électrique délivrant cette information. [0006] Toutefois le système mécanique de restitution d'effort comportant un ressort hélicoïdal disposé parallèlement au pivot de la pédale, dépassant nettement sur un côté de cette pédale, présente un encombrement important qu'il peut être difficile de loger sous le tableau de bord du véhicule, au niveau du plancher. 2 [0007] La présente invention a notamment pour but d'éviter ces inconvénients de la technique antérieure. [0008] Elle propose à cet effet un système de pédale d'accélérateur pour véhicule automobile, comportant une pédale reliée à un support par un pivot transversal, et un 5 dispositif de restitution d'effort sur la pédale comprenant une motorisation électrique pilotée par un calculateur, disposant d'un arbre de sortie rotatif qui applique par un ressort de charge une force variable de retour de la pédale vers sa position de repos, ce système étant remarquable en ce que l'arbre de sortie de la motorisation comporte une came radiale comprenant un contour extérieur présentant un rayon variable par rapport à l'axe 10 de cet arbre de sortie, qui applique la force variable de retour sur la pédale par l'intermédiaire du ressort de charge. [0009] Un avantage de ce système de pédale est que la came radiale constitue un moyen simple et compact permettant en ajustant la position angulaire de l'arbre de sortie de la motorisation, d'appliquer directement une force sur le ressort qui prend appui de 15 l'autre côté sur la pédale. En particulier, la force peut être appliquée suivant l'axe principal d'un ressort hélicoïdal. On peut ainsi facilement comprimer ou détendre le ressort pour respectivement augmenter ou réduire sa raideur, afin de modifier l'effort ressenti par le conducteur. [0010] Le système de pédale d'accélérateur suivant l'invention peut de plus comporter 20 une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre elles. [0011] En particulier, le contour extérieur de la came radiale peut former un cercle présentant un décentrage par rapport à l'arbre de sortie. [0012] Avantageusement, l'arbre de sortie est disposé perpendiculairement à un alésage du support, la came radiale venant radialement en appui sur le dessus d'une 25 coupelle de charge coulissant dans cet alésage. [0013] Avantageusement, le ressort de charge est un ressort hélicoïdal. [0014] Dans ce cas, avantageusement le dessous de la coupelle de charge comporte un téton axial de centrage du ressort de charge hélicoïdale, la pédale présentant un centrage de l'autre extrémité de ce ressort de charge. 3 [0015] Avantageusement, dans une position de la motorisation comprimant le ressort de charge au-dessus d'un seuil de compression, cette motorisation réalise une butée limitant la course de déplacement de la pédale. [0016] Dans ce cas, avantageusement la butée limitant la course de déplacement est 5 formée par le téton axial de centrage venant en appui sur la pédale. [0017] L'invention a aussi pour objet un procédé de contrôle d'un système de pédale comprenant l'une quelconque des caractéristiques précédentes, remarquable en ce qu'en fonction d'informations sur les conditions de roulage du véhicule, il commande une position statique de la motorisation parmi plusieurs positions prédéfinies. 10 [0018] L'invention a aussi pour objet un autre procédé de contrôle d'un système de pédale comprenant l'une quelconque des caractéristiques précédentes, remarquable en ce qu'en fonction d'informations sur les conditions de roulage du véhicule, il commande une position dynamique de la motorisation comprenant des variations périodiques de cette position. 15 [0019] L'invention a de plus pour objet un véhicule automobile équipé d'un système de pédale comprenant une pédale d'accélérateur, un capteur de position et un dispositif actif de restitution d'effort, remarquable en ce que ce système de pédale comporte l'une quelconque des caractéristiques précédentes. [0020] L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et 20 avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement dans la description explicative qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention, et dans lesquels : - les figures 1 et 2 sont des vues respectivement d'ensemble et de détail d'un système de pédale d'accélérateur selon l'invention ; 25 - la figure 3 est une vue en coupe de ce système de pédale, passant par un plan médian perpendiculaire au pivot de la pédale ; - la figure 4 présente la même vue en coupe comprenant les forces appliquées sur un ressort de charge ; - les figures 5 et 6 présentent pour une restitution d'effort habituelle, respectivement 30 des courbes d'effort en fonction de la course, et une vue en coupe du système de pédale ; 4 - les figures 7 et 8 présentent pour un blocage de la pédale, respectivement des courbes d'effort en fonction de la course, et une vue en coupe du système de pédale ; et - les figures 9 et 10 présentent des courbes d'effort en fonction du temps, délivrant sur la pédale des signaux formant respectivement des oscillations d'effort et des créneaux 5 d'effort. [0021] Les figures 1, 2 et 3 présentent un système de pédale comportant une pédale d'accélérateur allongée 2, présentant d'un côté appelé par convention côté arrière indiqué par la flèche AR, un patin 4 recevant l'appui du pied du conducteur. [0022] La partie avant de la pédale 2 est insérée dans un support 6 sensiblement fermé, 10 comprenant un pivot transversal 14 fixé à cette pédale un peu avant son extrémité avant pour réaliser un guidage de son pivotement. Le support 6 est recouvert par un couvercle 8 comprenant vers l'avant une partie cylindrique verticale 16, fermée sur le dessus par un bouchon 10. Une motorisation électrique 12 est fixée sur le couvercle 8, en arrière de la partie cylindrique 16. 15 [0023] Un capteur de position 34 disposé à l'avant du support 6, reçoit le mouvement de l'extrémité avant de la pédale 2 pour mesurer la position de cette pédale, et délivrer un signal à un calculateur de contrôle de la pédale correspondant à la demande du conducteur. [0024] La partie avant de la pédale 2, en avant du pivot transversal 14, comporte sur le 20 dessus un bossage circulaire 20 présentant une face supérieure plate, formant un centrage de l'extrémité inférieure d'un ressort hélicoïdal de charge 22. [0025] Une coupelle de charge 24 coulissant dans un alésage de la partie cylindrique 16, présente une face inférieure comportant une rainure circulaire entourant un téton axial 26, recevant l'extrémité supérieure du ressort hélicoïdal 22. Une bague d'arrêt 28 forme 25 un anneau présentant un filetage sur son contour extérieur, qui est vissé dans un taraudage formé dans l'alésage de la partie cylindrique 16 du couvercle 8, pour constituer une butée arrière limitant la remontée de la coupelle de charge 24 à un niveau supérieur maximum. [0026] De cette manière le ressort de charge 22 guidé d'un côté par le bossage 30 circulaire 20 de la pédale 2 et de l'autre côté par le téton axial 26 de la coupelle de charge 24, présente quand la pédale est au repos une compression minimum donnée par la 5 position de la bague d'arrêt 28 appliquant par la coupelle de charge 24 une précontrainte sur ce ressort, qui est transmise à cette pédale pour la remonter dans sa position de repos. [0027] La motorisation 12 comprenant un moteur électrique à commande pas à pas et 5 un réducteur à engrenages, fixée par deux vis latérales sur le couvercle 8, comporte un arbre de sortie 30 tourné vers l'avant, qui se termine par une came radiale 32 disposant d'un contour extérieur présentant un rayon variable par rapport à l'axe de cet arbre de sortie, qui est en appui sur la face supérieure plane de la coupelle de charge 24. [0028] En particulier le contour extérieur de la came 32 peut être circulaire, avec un 10 montage excentré par rapport à l'arbre de sortie 30. La came 32 tourne dans un sens ou dans l'autre, de manière linéaire ou suivant des fractions de tours prédéfinies, pour fixer une position statique, ou pour délivrer une position dynamique suivant une courbe prédéfinie. [0029] Avantageusement la cinématique du mouvement entre la motorisation 12 et la 15 coupelle de charge 24 est irréversible, ce qui permet à ce mouvement de rester immobile sans alimenter le moteur électrique pour garder la position de cette coupelle quand le ressort de charge 22 applique un effort important sur la coupelle de charge. [0030] L'arbre de sortie 30 de la motorisation 12 pénètre dans la partie cylindrique 16 par un perçage présentant une étanchéité à la poussière. Le bouchon 10 est fixé en haut 20 de la partie cylindrique 16 par tout moyen, comme un vissage, un clipsage ou un collage. De cette manière on assure une étanchéité dans la partie cylindrique 16, évitant l'introduction de poussières qui pourraient perturber le mouvement de la coupelle de charge 24. [0031] La motorisation 12 commandée par le calculateur de contrôle de la pédale, qui 25 peut être en particulier le calculateur de contrôle du moteur thermique du véhicule, reçoit des consignes de ce calculateur pour établir une position angulaire définie de son arbre de sortie 30, disposant par l'intermédiaire de la came 32 une hauteur particulière de la coupelle de charge 24. [0032] La figure 4 présente le ressort de charge 22 qui est comprimé à la fois par un 30 appui sur la pédale d'accélérateur 2 remontant son extrémité avant, donnant la force F1, et par une descente de la coupelle de charge 24 venant de la motorisation 12, donnant la force F2. 6 [0033] La figure 5 présente l'effort E sur la pédale en fonction de sa course C, comprenant après un déplacement préliminaire jusqu'à la course Cl rattrapant des jeux, un effort sur la pédale E sensiblement linéaire jusqu'à la course 02, suivant une courbe d'effort modéré 40 ou une courbe d'effort élevé 42, puis une montée de l'effort 44 avec la 5 pédale arrivant sur une butée de fin de course. [0034] La figure 6 présente la motorisation 12 fonctionnant en statique, en établissant une hauteur fixe de la coupelle de charge 24, donnant une précontrainte définie sur le ressort de charge 22. [0035] Suivant une première position statique haute de la coupelle de charge 24, on 10 obtient l'effort linéaire modéré 40 sur la pédale 2. Suivant une deuxième position statique basse de la coupelle de charge 24, on obtient l'effort linéaire élevé 42 sur la pédale. [0036] De cette manière la pédale d'accélérateur 2 présente une certaine résistance prédéfinie pour le conducteur, qui peut comporter plusieurs réglages venant chacun d'une position statique particulière de la motorisation 12, par exemple trois réglages, pour 15 s'adapter à différents conducteurs ou à des conditions de roulage variées. On peut en particulier augmenter l'effort sur la pédale 2 en cas de dépassement de la vitesse autorisée sur la route. [0037] La figure 8 présente la motorisation 12 disposant la coupelle de charge 24 dans une position basse de butée, de manière à ce que son téton axial 26 forme une butée en 20 hauteur pour la face supérieure plate du bossage 20 en avant de la pédale 2, le ressort de charge 22 étant comprimé au-dessus d'un seuil de compression. [0038] La figure 7 présente à partir d'un roulage comprenant un effort linéaire modéré 40 ou un effort linéaire élevé 42 sur la pédale 2, au moment où la motorisation 12 dispose la coupelle de charge 24 dans sa position basse de butée, une limitation absolue à la 25 course 03 du déplacement de cette pédale, donnant une courbe d'effort verticale 46. La course C de la pédale s'arrête alors avant la montée de l'effort 44 correspondant à sa fin de course normale. [0039] On peut ainsi en particulier limiter la vitesse du véhicule en fonction de la vitesse permise sur la route, ou pour augmenter la distance avec un véhicule précédent afin 30 d'assurer la sécurité. 7 [0040] La figure 9 présente l'effort sur la pédale E en fonction du temps t, comprenant à partir d'un effort constant El donné par une position de la pédale 2 maintenue constante par le conducteur, du temps t 1 jusqu'au temps t2 une oscillation de cet effort donné par un mouvement dynamique de la motorisation 12 faisant osciller la position de la coupelle 5 de charge 24, pour envoyer un signal au conducteur. [0041] La figure 10 présente l'effort sur la pédale E en fonction du temps t, comprenant aussi à partir d'un effort constant El donné par une position de la pédale 2 maintenue constante, du temps t 1 jusqu'au temps t2 une succession de créneaux qui s'ajoutent à l'effort constant pour envoyer un autre signal au conducteur. 10 [0042] On peut ainsi faire vibrer la pédale d'accélérateur 2 de différentes manières, pour lui adresser des signaux pouvant par exemple lui indiquer une demande de changement du rapport de vitesse dans le cas d'une boîte de vitesses manuelle afin d'optimiser la consommation du véhicule, ou tout autre type d'information. [0043] Par ailleurs, en cas de défaillance de la motorisation 12 ou de son système de 15 commande, on choisit alors une position prédéfinie moyenne de la coupelle de charge 24 afin de revenir à un fonctionnement normal de la pédale d'accélérateur, REVENDICATIONS1. Système de pédale d'accélérateur pour véhicule automobile, comportant une pédale (2) reliée à un support (6) par un pivot transversal (14), et un dispositif de restitution d'effort sur la pédale comprenant une motorisation électrique (12) pilotée par un calculateur, disposant d'un arbre de sortie rotatif (30) qui applique par un ressort de charge (22) une force variable (F2) de retour de la pédale (2) vers sa position de repos, caractérisé en ce que l'arbre de sortie (30) de la motorisation (12) comporte une came radiale (32) comprenant un contour extérieur présentant un rayon variable par rapport à l'axe de cet arbre de sortie (30), qui applique la force variable (F2) de retour sur la pédale (2) par l'intermédiaire du ressort de charge (22). 2. Système de pédale selon la revendication 1, caractérisé en ce que le contour extérieur de la came radiale (32) forme un cercle présentant un décentrage par rapport à l'arbre de sortie (30). 3. Système de pédale selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'arbre de sortie (30) est disposé perpendiculairement à un alésage du support (6), la came radiale (32) venant radialement en appui sur le dessus d'une coupelle de charge (24) coulissant dans cet alésage. 4. Système de pédale selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le ressort de charge (22) est un ressort hélicoïdal. 5. Système de pédale selon les revendications 3 et 4, caractérisé en ce que le dessous de la coupelle de charge (24) comporte un téton axial de centrage (26) du ressort de charge hélicoïdale (22), la pédale présentant un centrage (20) de l'autre extrémité de ce ressort de charge (22). 6. Système de pédale selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que dans une position de la motorisation (12) comprimant le ressort de charge (22) au-dessus d'un seuil de compression, cette motorisation (12) réalise une butée limitant la course de déplacement (C) de la pédale (2). 7. Système de pédale selon les revendications 5 et 6, caractérisé en ce que la butée limitant la course de déplacement (C) est formée par le téton axial de centrage (26) venant en appui sur la pédale (2). 9 8. Procédé de contrôle d'un système de pédale selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'en fonction d'informations sur les conditions de roulage du véhicule, il commande une position statique de la motorisation (12) parmi plusieurs positions prédéfinies. 5 9. Procédé de contrôle d'un système de pédale selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'en fonction d'informations sur les conditions de roulage du véhicule, il commande une position dynamique de la motorisation (12) comprenant des variations périodiques de cette position. 10. Véhicule automobile équipé d'un système de pédale comportant une pédale 10 d'accélérateur (2), un capteur de position (34) et un dispositif actif de restitution d'effort, caractérisé en ce que ce système de pédale est selon l'une quelconque des revendications 1 à 7.