Une pédale à retour d'effort est utilisée dans le domaine de I'assistance à la conduite d'un véhicule automobile et sert alors d'interface entre le véhicule et son conducteur.

Ce type de pédale est par exemple utilise dans le domaine de la régulation de vitesse. II existe des régulateurs qui gèrent automatiquement la vitesse du véhicule. II suffit alors de sélectionner une vitesse de croisière et un système de gestion électronique assure le maintien du véhicule à cette vitesse.

La regulation de vitesse peut également s'effectuer en créant un point dur lors de l'enfoncement de la pedale d'accelerateur. Lorsque la vitesse de consigne est alors atteinte, le conducteur ressent un point dur dans cette pédale et il sait ainsi que la vitesse de consigne est atteinte.

La pédale à retour d'effort agit dans ce cas comme une alarme lumineuse ou sonore qui avertit le conducteur. Le conducteur a alors la liberté de tenir compte ou non de cette alarme. Ce type de moyen d'information a pour avantage d'tre uniquement perçu par le conducteur, et non pas par les autres passagers.

Le document FR 2 685 667 révèle une pédale à retour d'effort. Un mécanisme de retour d'effort comportant un moto-réducteur commande le déplacement d'un levier qui coopère avec un ressort. En fonction de la position du levier, le ressort exerce un effort de traction plus ou moins important tendant à rappeler la pedale de commande dans sa position de repos.

Le document FR 2 460 224 révèle également un dispositif régulateur d'allure pour un véhicule automobile comportant une pédale de commande pour laquelle un point dur est ressenti par l'utilisateur aux deux tiers de la course de la pedale. Le mécanisme de retour d'effort utilise ici met en oeuvre un train epicycloidal.

Les mécanismes utilises présentent l'inconvénient d'etre d'un encombrement relativement important et d'un prix de revient élevé et d'une rapidité limitée.

Actuellement, dans certains véhicules automobiles, la pédale d'accélérateur fait partie d'un module qui est simplement visse sur le plancher du véhicule et connecte électriquement. Ceci permet d'avoir un montage simple et rapide de la pédale d'accélérateur. L'encombrement important des mécanismes de retour d'effort de I'art antérieur interdit toute integration d'un tel mécanisme dans un module de pédale d'accélérateur.

La présente invention a alors pour but de fournir un mécanisme de retour d'effort d'encombrement moindre de façon à pouvoir intégrer ce mécanisme dans un module de pédale d'accélérateur sans gnez la pédale de frein voisine.

A cet effet, le mécanisme qu'elle propose est un mécanisme de retour d'effort destine à une pédale à retour d'effort comportant un moteur électrique pour le positionnement d'un organe de commande par l'intermédiaire de moyens de transmission.

Selon l'invention, les moyens de transmission comportent au moins un câble dont une extrémité est fixée à une première poulie, puis qui s'enroule autour d'une seconde poulie et dont la seconde extrémité est fixée sur la première poulie.

L'utilisation de cables dans la transmission a plusieurs avantages.

Cette solution permet tout d'abord d'avoir un mécanisme d'encombrement réduit. En fait, ce n'est pas tant par la compacité des moyens de transmission que 1'encombrement global peut tre réduit mais grace au fait que l'utilisation de câbles permet de limiter les pertes par frottement dans la transmission. Ainsi, le moteur utilisé peut tre un moteur moins puissant et d'un encombrement restreint. De plus, la démultiplication peut tre minimale, ce qui permet d'avoir des temps de reaction du mécanisme très faibles. La souplesse des câbles permet également d'utiliser au mieux l'espace disponible car il est très facile de faire des renvois avec un cable. Enfin, une telle transmission est aussi fiable que des engrenages et ne nécessite aucun entretien.

Pour limiter les glissements du câble sur la deuxième poulie, ledit câble est de preference enroulé d'au moins deux tours autour de ladite poulie.

Dans le mme but, on peut prévoir de munir le cable d'une surepaisseur disposée dans un logement correspondant réalise à la peripherie de la seconde

poulie.

Une forme de réalisation préférentielle prévoit que chaque extrémité de câble est munie d'un embout placé dans un logement correspondant réalisé à la peripherie de la première poulie.

Pour une meilleure transmission du mouvement du moteur, des moyens sont avantageusement prévus pour tendre le câble. Selon une forme de réalisation de ces moyens de tension, la première poulie est une poulie double constituée de deux poulies jumelles, chaque extrémité de cable est fixée sur une poulie jumelle distincte et des moyens élastiques agissent en torsion entre les deux poulies jumelles pour tendre le câble.

La présente invention concerne également une pédale à retour d'effort comportant un dispositif de commande présentant un organe de commande mobile entre une position de repos relevée et une position d'enfoncement maximum, des moyens de rappel du dispositif de commande rappelant l'organe de commande dans sa position de repos ainsi qu'un mécanisme de retour d'effort destine à créer un point dur lors de 1'enfoncement de l'organe de commande dans laquelle le mécanisme de retour d'effort est un mécanisme tel que décrit ci-dessus.

L'utilisation d'un tel mécanisme de retour d'effort est particulièrement avantageux dans une pédale à retour d'effort dans laquelle le mécanisme de retour d'effort agit sur le dispositif de commande par l'intermédiaire de moyens de liaison unidirectionnels dans le mme sens que les moyens de rappel du dispositif de commande, la liaison unidirectionnelle interdisant toute action du mécanisme de retour d'effort sur le dispositif de commande dans le sens oppose au sens d'action des moyens de rappel.

Les details et avantages de la présente invention ressortiront mieux de la description qui suit, faite en reference au dessin schématique annexe sur lequel : Figure 1 est une vue en perspective d'une pedale à retour d'effort selon l'invention, Figure 2 est une vue de cote du dispositif de la figure 1, Figure 3 est une vue en coupe selon la ligne de coupe ttt-ttt de la figure 2,

Figure 4 est une vue en perspective à échelle agrandie d'un detail d'une transmission par cable et poulies, Figure 5 est une courbe de réponse d'une pédale classique sans retour d'effort, et Figure 6 est une courbe de réponse de la pédale à retour d'effort représentée sur les figures 1 à 3.

La pédale à retour d'effort représentée au dessin comprend d'une part un mécanisme d'actionnement 2, appelé aussi par la suite dispositif de commande, et d'autre part un mécanisme de retour d'effort 4. Ces deux mécanismes sont reliés par une liaison unidirectionnelle décrite plus loin et sont montes tous deux sur un mme support.

Le mécanisme d'actionnement 2 est un mécanisme connu de l'homme du métier. De tels mécanismes sont montes en serie sur de nombreux véhicules automobiles.

Le dispositif de commande représenté au dessin comporte une pédale de commande 6 montée pivotante autour d'un arbre 8. Du cote oppose à I'arbre 8, la pedale est reliée par l'intermédiaire d'une rotule à une bielle 10 pour agir sur une bague 12 montée pivotante autour d'un arbre fixe 14. La liaison entre la bielle 10 et la bague 12 est réalisée elle aussi par une rotule articulée au niveau de l'extrémité d'un bras 16 solidaire de la bague 12. Grace à cette liaison, lorsque la pédale de commande 6 pivote autour de l'arbre 8, elle induit une rotation de la bague 12 autour de son arbre fixe 14. Un capteur de position 18 à effet Hall est monte sur I'arbre fixe 14 et mesure la position de la bague 12 par rapport à cet arbre fixe 14.

Deux ressorts de rappel 20 agissent sur la bague 12 pour ramener celle-ci en position de repos, correspondant à la position prise par le mécanisme d'actionnement lorsqu'aucun effort n'est exerce sur la pédale de commande 6. Les ressorts de rappel 20 agissent sur la bague 12 par l'intermédiaire de cables 22 fixes à l'une de leurs extrémités sur la bague 12, I'autre extrémité étant fixée à chaque fois à un ressort de rappel 20. Chaque ressort de rappel 20 est en outre attache à un point fixe du support de la pedale à retour d'effort. Sur le dessin, les ressorts de rappel agissent sur la bague 12

et tendent a faire tourner celle-ci dans le sens trigonométrique inverse (vu dans le mme sens que sur la figure 2).

La position de repos de la pédale de commande 6 est définie (figure 2) par un crochet 24 fixe sous la pédale de commande 6 et coopérant avec une butée 26 fixe. Les liaisons entre la bague 12 et la pédale de commande 6 étant des liaisons rotules, les efforts exerces par les cables 22 et les ressorts 20 sur la bague 12 sont retransmis à la pedale de commande 6 et inversement (aux frottements-faibles-des rotules prés).

Le mécanisme d'actionnement tel que décrit ci-dessus correspond à un mécanisme classique. Le conducteur du véhicule automobile correspondant agit sur la pédale de commande 6. On considère dans la suite de la description qu'il s'agit d'une pédale d'accélérateur. En fonction de la puissance que le moteur doit délivrer, le conducteur enfonce plus ou moins la pédale de commande 6. Le capteur de position 18 permet de connaître exactement la position de cette pédale de commande 6 et son enfoncement. Cette information est alors fournie à un dispositif de gestion du moteur et est utilisée pour réguler par exemple l'angle d'ouverture d'un papillon d'admission d'air frais.

Le mécanisme de retour d'effort 4 comporte un moteur 28 électrique utilise pour réaliser le réglage en position d'un arbre pivotant 30. Ce dernier est parallèle à l'arbre fixe 14. Chacun de ces arbres 14,30 porte respectivement une poulie 32,34, les deux poulies se faisant face. La poulie 32 montée sur l'arbre fixe 14 est solidaire de la bague 12 tandis que la poulie 34 ne forme qu'une seule piece avec l'arbre pivotant 30. Les deux poulies 32 et 34 sont reliées l'une à l'autre par une bande souple 36 réalisée par exemple en acier (clinquant) ou en matière composite.

La bande 36 est fixée sur la poulie 32 de telle sorte que, quel que soit le sens de rotation de la poulie 34, la bande 36 ne puisse agir sur la bague 12 que dans le sens d'un rappel de la pédale de commande 6 vers sa position de repos. Dans la forme de réalisation représentée au dessin, la bague 12 et donc aussi la poulie 32 associee, présentent une course angulaire de l'ordre de 60°, c'est-a-dire bien inférieure à 180°. Dans ce cas, il existe une zone de la poulie 32 qui ne fait jamais face à la poulie 34 et lui est toujours opposée. La bande souple 36 vient alors se fixer sur une telle zone tangentiellement à la

poulie 32. Lorsque la bague 12 pivote suite à un enfoncement de la pédale de commande 6, la bande souple 36 s'enroule à plat sur une partie de la peripherie de la poulie 32, sans faire de pli. Cette bande souple 36 est fixée de façon similaire sur la poulie 34. Toutefois, comme I'amplitude du mouvement de cette poulie 34 peut tre superieure a 180°, la zone d'attache de la bande souple 36 ne se trouve pas forcement à l'opposé de la poulie 32. Le dispositif de gestion de la pédale à retour d'effort veillera à ce que le moteur 28 commande le mouvement de la poulie 34 de telle sorte que la bande souple 36 s'enroule sans faire de pli autour de la poulie 34.

Le moteur 28 agit sur I'arbre pivotant 30 par l'intermédiaire d'un reducteur. Pour des raisons d'encombrement, I'axe du moteur 28 n'est pas monte parallèlement, mais perpendiculairement, à I'axe de I'arbre pivotant 30.

Deux étages de reduction sont prévus entre le moteur 28 et l'arbre pivotant 30.

Le moteur électrique 28 comporte un arbre de sortie 38 solidaire d'une poulie 40 de faible diamètre. Un câble métallique relie cette poulie 40 à une poulie de grand diamètre 42. Cette dernière est montée pivotante sur un arbre intermediaire 44 parallèle aux arbres pivotant 30 et fixe 14. Des poulies de renvoi 46 sont prévues pour le cable 48 reliant les poulies 40 et 42.

L'arbre intermédiaire 44 porte également une poulie 50 de petit diamètre coopérant par l'intermédiaire d'un cable 52 avec une poulie de grand diamètre 54. Cette dernière poulie est solidaire de I'arbre pivotant 30.

A chaque cable 48,52 correspond un etage de démultiplication. Un tel etage est représenté sur la figure 4. 11 s'agit de l'étage faisant intervenir le câble 52.

La poulie 54 est constituée de deux demie poulies 54a et 54b. Ces deux demie poulies sont de diamètre identique et sont montées coaxialement sur l'arbre pivotant 30. Un ressort 56 agissant en torsion relie les deux demie poulies 54a et 54b.

Chaque extrémité du cable 52 est munie d'une bille d'arret 58 et chaque demie poulie 54a et 54b est equipee d'un logement 60 correspondant destine à recevoir une bille d'arret 58. Ainsi, une extrémité du cable 52 est fixée sur la demie poulie 54a par l'intermédiaire d'une bille d'arrt 58 et du logement 60 correspondant. Le câble s'enroule alors sur une partie de la peripherie de

cette demie poulie 54a, puis est enroule de plusieurs tours autour de la poulie de petit diamètre 50 et est enfin enroule autour d'une partie de la peripherie de la seconde demie poulie 54b, I'autre extremite du cable 52 étant fixée sur cette demie poulie 54b par l'intermédiaire de la seconde bille d'arret 58 et du logement 60 correspondant. Grace au ressort 56 et au degré de liberté de rotation entre les deux demie poulies 54a et 54b, le cable 52 est toujours tendu.

On remarque sur la figure 4 que le cable 52 comporte une troisième bille d'arrt 62. Cette dernière est placée par exemple a mi-longueur sur le câble 52. Elle prend place dans un logement 64 correspondant realise dans la poulie 50. De cette manière, aucun glissement ne peut venir perturber la transmission du mouvement du moteur 28 de la poulie 50 vers la poulie 54, ou plus précisément la demie poulie 54a.

La transmission entre la poulie 40 et la poulie 42 est réalisée de la mme manière. Comme déjà indique plus haut, on a dans cette transmission des poulies de renvoi 46 qui, mis à part le changement d'orientation, ne modifient en rien la cinématique du mécanisme. Une autre difference mineure est que le câble 48 n'est pas muni de bille d'arrt en son centre. Bien entendu, une telle bille et un logement correspondant pourraient tre prévus mais ils sont optionnels compte tenu des efforts moindres exerces sur le cable 48 et donc du risque très faible de glissement de ce cable autour de la poulie 40.

La position de I'arbre pivotant 30 est mesurée à l'aide d'un potentiomètre 66. Les informations fournies par ce potentiomètre 66 permettent de connaître exactement la position angulaire de I'arbre pivotant 30 et donc aussi de la poulie 34. Ces informations, combinées avec celles données par le capteur 18 à effet Hall, permettent de connaître le jeu existant au niveau de la bande souple 36.

Le fonctionnement de la pédale à retour d'effort décrite ci-dessus en reference aux figures 1 à 4 est alors le suivant.

Cette pédale à retour d'effort peut tout d'abord fonctionner comme une pédale classique. On suppose ici qu'il s'agit d'une pédale d'accélérateur. 11 suffit alors de positionner I'arbre pivotant 30 dans une position telle que, quelle que soit la position de la bague 12 et donc de la poulie 32, la bande souple 36 ne soit jamais tendue. 11 suffit de prévoir alors une bande souple 36 de longueur

suffisante. Cette longueur est calculée en fonction de la distance séparant les axes fixe 14 et pivotant 30, les diamètres des poulies 32 et 34 ainsi que les positions d'attache de la bande souple 36 sur ces poulies.

Le comportement de la pédale de commande 6, non équipée d'un mécanisme de retour d'effort, est schématisé sur la figure 5. Sur cette figure, on a porte en abscisse I'angle d'enfoncement A de la pédale qui correspond à la position de la pédale de commande 6 par rapport à son arbre 8, position directement proportionnelle à l'angle de rotation de la bague 12. Sur I'axe des ordonnées, on a reporte la force F appliquée par le pied d'un conducteur sur la pédale de commande 6. 11 apparaît sur la courbe de cette figure 5 que la force à appliquer pour actionner la pédale de commande 6 doit dans un premier temps (cf ref 80) vaincre la force de rappel des ressorts 20 destines au retour à la position de repos de ladite pedale, puis la loi suit une forme linéaire (cf ref 82).

Lors du relâchement de la pédale de commande 6, le retour à la position suit également une loi linéaire (cf ref 84). La courbe de la figure 5 met en evidence un hysteresis de la pédale de commande 6 du notamment aux frictions se produisant entre les cables 22 et la bague 12. Ce comportement est recherche afin d'augmenter le confort et t'ergonomie de cette pédale de commande 6.

Lorsqu'on souhaite que le conducteur ressente un point dur lors de 1'enfoncement de la pedale, on agit sur le moteur électrique 28 et on vient tendre la bande souple 36 de telle sorte que lorsque la pédale de commande 6 arrive dans la position à laquelle le point dur doit apparaître, la bande souple 36 soit alors tendue. Lorsque la pédale de commande 6 arrive alors dans la position ou la bande souple 36 est juste tendue, pour continuer à enfoncer la pédale de commande 6 il faut d'une part continuer à vaincre la force de rappel des ressorts 20 et d'autre part faire pivoter I'arbre pivotant 30 à l'encontre de l'effort exerce sur cet arbre par le moteur 28, qui agit par l'intermédiaire des moyens de démultiplication décrits plus haut.

On retrouve alors un comportement schématisé sur la figure 6. Sur cette figure, il a été reporte pour mémoire le comportement d'une pedale classique sans retour d'effort tel que représenté sur la figure 5. La nouvelle courbe fait apparaître la presence d'un point dur pour un angle d'enfoncement a

de la pédale de commande 6. Ce point dur se traduit sur la courbe par des portions quasi verticales 86 de la courbe.

Au-delà du point dur, la loi de comportement suit une forme linéaire classique avec presence d'un hysteresis (cf ref 88).

On remarque que le point dur apparaît sans transition. La raideur ressentie par le conducteur varie brusquement. En effet, ici le mécanisme de retour d'effort travaille indépendamment du mécanisme d'actionnement. Si la consigne donnée est de réaliser un point dur lorsque l'angle d'enfoncement de la pédale de commande 6 vaut a le moteur électrique 28 agit en consequence pour positionner correctement l'arbre pivotant 30. Ce réglage est effectue des que la valeur de consigne est connue et est realise avant que la pédale de commande 6 atteigne la position correspondante. Le retour d'effort est alors present lorsque la pedale de commande 6 arrive à la position déterminée et ne se met pas en place uniquement lorsque la pédale de commande arrive dans cette position.

Une fois la bande souple 36 tendue, en agissant sur l'intensité du courant alimentant le moteur électrique 28, il est possible de faire varier I'amplitude du point dur. Ces différentes amplitudes sont schématisées sur la figure 6 par des lignes en pointilles (enfoncement de la pedale 6) et en trait mixte (relâchement de la pédale 6). On peut ainsi créer un point dur facilement surmontable ou un point dur difficilement surmontable par le conducteur. Ceci permet de fournir au conducteur des informations différentes.

Le mécanisme de retour d'effort selon l'invention permet également de faire parvenir au conducteur, via la pédale de commande 6, des vibrations dans le pied. Pour ce faire, il suffit d'alimenter alternativement en courant le moteur électrique 28. Ainsi, un moyen supplémentaire est disponible pour fournir des informations au conducteur.

Dans un cas extreme, on peut mme imaginer que le moteur exerce sur I'arbre pivotant 30 et donc ainsi sur la bande souple 36 et la bague 12, un effort suffisant pour ramener la pédale de commande 6 dans sa position de repos. Ceci peut tre par exemple envisage en cooperation avec un dispositif de sécurité, détectant par exemple l'endormissement du conducteur ou d'autres paramètres.

On remarque que si, pour une raison ou une autre, le mécanisme de retour d'effort est défaillant, il ne provoque en aucun cas le blocage de la pédale de commande 6 et permet toujours le retour de celle-ci dans sa position de repos.

Pour le cas exceptionnel ou une force importante serait exercée sur la pédale de commande 6 alors que la bande souple 36 est tendue, afin de ne pas transmettre cet effort important au moteur électrique 28 et pour protéger celui-ci, un dispositif de débrayage 68 est prévu entre I'arbre pivotant 30 et le moteur électrique 28. Ce dispositif de débrayage 68 est par exemple dispose entre l'arbre pivotant 30 et la poulie 54. I est ainsi garanti qu'aucun couple supérieur à un couple predetermine ne puisse tre transmis au moteur électrique 28.

Dans la pedale a retour d'effort décrite ci-dessus, le moteur électrique agit directement sur la pédale de commande 6. Grace å la transmission originale par câbles et poulies mise en oeuvre ici, le moteur électrique n'a quasiment pas d'effort de frottement à vaincre et peut tre choisi dans une gamme de moteurs de faible encombrement dont le coot est avantageusement relativement peu élevé. Un autre mode de transmission, par engrenages par exemple, nécessiterait un moteur plus volumineux et plus onéreux. Bien entendu, la démultiplication choisie est telle que 1'effort d'appui du pied du conducteur sur la pédale de commande 6, mme lorsque le conducteur decide de passer outre t'avertissement donne par le mécanisme de retour d'effort, ne va pas générer de surintensité au niveau du moteur et ainsi ne pas risquer de t'endommager.

La liaison unidirectionnelle, réalisée ici par la bande souple 36, entre le mécanisme de retour d'effort et le mécanisme d'actionnement de la pédale de commande, permet aux ressorts de rappel 20 d'agir librement sur la pédale de commande, indépendamment du mécanisme de retour d'effort. Ceci garantit tout d'abord que seul 1'enfoncement de la pédale de commande au-delà du point dur soit freine mécaniquement alors que le retour à la position de repos est libre de tout frein, la bande souple ne s'opposant pas au travail des ressorts de rappel. Ce découplage total entre le mécanisme de retour d'effort et le mécanisme d'actionnement de la pédale de commande permet une grande

souplesse dans la gestion (électronique) de la pédale à retour d'effort selon l'invention.

La pedale de retour d'effort telle que décrite ci-dessus peut tre réalisée sous la forme d'un module que) on vient simplement visser et connecter à i'empiacement dedie a ia pedate d'acceterateur dans un véhicule automobile. Ce dispositif peut tre assez compact pour ne pas gner la pédale de commande de frein voisine.

Cette pédale présente également I'avantage qu'un seul et mme dispositif permet d'avoir des lois de comportement très variables : position du point dur sur toute la plage d'enfoncement de la pédale de commande, amplitude du point dur, envoi de vibrations dans la pédale de commande, etc....

La présente invention ne se limite pas à la forme de réalisation décrite ci-dessus à titre d'exemple non limitatif. Elle concerne également toutes les variantes de réalisation à la portée de I'homme du métier dans le cadre des revendications ci-après.

Ainsi, l'invention a une application principale concernant les pédales d'accélérateur de véhicule automobile. Toutefois, d'autres applications sont envisageables : manette de commande pour tout type de machine, industrielle ou domestique, manette de jeux, etc....

Le nombre d'étages de démultiplication est de deux dans l'exemple décrit ci-dessus. Un seul etage, ou au contraire plusieurs étages peuvent également tre envisages.

La bande souple réalisant une liaison unidirectionnelle entre le mécanisme d'actionnement de la pedale et le mécanisme de retour d'effort pourrait tre remplacée par exemple par une roue libre.

La tension du brin mou dans chaque etage de démultiplication pourrait tre réalisée de façon différente qu'en utilisant, comme décrit plus haut, des poulies dédoublées intégrant un ressort de tension.