FR2829436A1

FR2829436A1 - Accelerator pedal for a motor vehicle simulates the hysteresis of a cable operated accelerator pedal without the need for a cable with the hysteresis varying as a function of pressure

Info

Publication number: FR2829436A1
Application number: FR0111833A
Authority: FR
Inventors: Gerard Mouaici
Original assignee: Siemens VDO Automotive SAS
Current assignee: Continental Automotive France SAS
Priority date: 2001-09-13
Filing date: 2001-09-13
Publication date: 2003-03-14
Anticipated expiration: 2021-09-13
Also published as: FR2829436B1; DE10240144A1

Abstract

Command method using a pedal (10) with variable hysteresis, the pedal being fixed to a rotation axis (30) and connected to a return spring (50, 70). The method involves exploitation of the variation in spring length when it is submitted to a torsion force induced by the pedal and effectively perpendicular to its symmetry axis, and generation of a friction force between a friction abutment (40) displaced by the length variation of the spring and a fixed part of the vehicle chassis (20). The invention also relates to a corresponding pedal command device.

Description

La présente invention est relative à un procédé de commande à hystérésis variable et plus particulièrement à une pédale d'accélérateur pour véhicules automobiles présentant une hystérésis variable dans la relation entre la pression exercée sur ladite pédale et la valeur de la commande d'accélération. The present invention relates to a variable hysteresis control method and more particularly to an accelerator pedal for motor vehicles having a variable hysteresis in the relationship between the pressure exerted on said pedal and the value of the acceleration control.

Il est connu de réaliser un dispositif de commande d'accélération à l'aide d'une pédale munie de ressorts de rappel, connectée via un câble au papillon des gaz ou à la commande d'injection du moteur. Les évolutions récentes de ce type de dispositif de commande ont amené la suppression dudit câble et à son remplacement par une commande électrique. Cependant, ce câble assurait une fonction non négligeable d'hystérésis via son frottement dans sa gaine. Ce frottement permettait notamment un confort certain dans la conduite. L'hystérésis se substituait ainsi partiellement à la force exercée sur la pédale par la jambe du conducteur et lui permettait de se reposer. La suppression de ce frottement et de cette hystérésis induit donc une relation directe et immédiate entre la force exercée sur la pédale et la position de ladite pédale. Ceci implique une très grande difficulté à maintenir un régime constant, chaque petite variation de pression générant immédiatement une variation de régime moteur, rendant la conduite d'un véhicule ainsi équipé très inconfortable et heurtée. It is known to produce an acceleration control device using a pedal provided with return springs, connected via a cable to the throttle valve or to the engine injection control. Recent developments in this type of control device have led to the removal of said cable and to its replacement by an electric control. However, this cable provided a significant hysteresis function via its friction in its sheath. This friction notably allowed a certain comfort in driving. The hysteresis thus partially replaced the force exerted on the pedal by the driver's leg and allowed him to rest. The elimination of this friction and of this hysteresis therefore induces a direct and immediate relationship between the force exerted on the pedal and the position of said pedal. This implies a very great difficulty in maintaining a constant speed, each small variation in pressure immediately generating a variation in engine speed, making driving a vehicle thus equipped very uncomfortable and hit.

Le problème que la présente invention se propose de résoudre est donc de restituer une hystérésis comparable à celle générée par le câble tout en se dispensant de ce câble. En outre, l'hystérésis est variable en fonction de la pression. The problem that the present invention proposes to solve is therefore to restore a hysteresis comparable to that generated by the cable while dispensing with this cable. In addition, the hysteresis is variable depending on the pressure.

A cet effet, la présente invention concerne un procédé de commande à hystérésis variable d'une pédale de véhicule automobile, ladite pédale étant fixée sur un axe de rotation et associée à au moins un ressort de rappel en position initiale de la pédale, caractérisé en ce qu'il consiste à : - exploiter la variation de longueur du ressort lorsqu'il est soumis à un effort de torsion induit par la pédale et sensiblement perpendiculaire à son axe de symétrie et, - générer une force de friction entre une butée de friction déplacée par la variation de longueur du ressort et une partie fixe du châssis du véhicule, de manière à créer une hystérésis lors du rappel de la pédale vers sa position initiale Avantageusement, on utilisera en tant que ressort de rappel un ressort hélicoïdal de compression. To this end, the present invention relates to a variable hysteresis control method for a motor vehicle pedal, said pedal being fixed on an axis of rotation and associated with at least one return spring in the initial position of the pedal, characterized in what it consists of: - exploiting the variation in length of the spring when it is subjected to a torsional force induced by the pedal and substantially perpendicular to its axis of symmetry and, - generating a friction force between a friction stop displaced by the variation in length of the spring and a fixed part of the vehicle chassis, so as to create a hysteresis when the pedal is returned to its initial position Advantageously, a helical compression spring will be used as the return spring.

Avantageusement encore, il sera tiré profit de l'allongement desdits ressorts hélicoïdaux qui viennent mettre en pression deux butées de friction et ainsi générer l'hystérésis recherchée. Advantageously also, it will be taken advantage of the elongation of said helical springs which come to press two friction stops and thus generate the desired hysteresis.

La présente invention concerne également le dispositif associé pouvant intégrer un ou deux ressorts assurant la mise sous contrainte des butées de friction. The present invention also relates to the associated device which can integrate one or two springs ensuring the stressing of the friction stops.

D'autres caractéristiques et avantages du dispositif de commande suivant l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre et à l'examen des dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique explicative de l'hystérésis selon l'art antérieur, - la figure 2 est un schéma de principe d'un dispositif de commande conforme à l'invention, muni de deux ressorts, en position de repos, - la figure 3 représente le même dispositif qu'à la figure 2, en position friction maximale cette fois-ci, - les figures 4a et 4b représentent le boîtier du dispositif de commande vu de côté montrant les extrémités des ressorts respectivement en position de repos et en position friction maximale , - la figure 5 représente une variante de l'invention consistant en un dispositif de commande muni d'un seul ressort, - la figure 6 représente une variante de l'invention dans laquelle les butées extrêmes sont parties intégrantes du boîtier, - la figure 7 représente un des diagrammes d'hystérésis possible avec un dispositif de commande conforme à l'invention, La Figure 1 permet d'illustrer le phénomène d'hystérésis attendu des dispositifs de commande. Lorsque la pédale d'accélérateur est enfoncée, le régime moteur augmente de manière linéaire et proportionnelle à la force appliquée (portion a de la courbe). Other characteristics and advantages of the control device according to the invention will appear on reading the description which follows and on examining the appended drawings in which: - Figure 1 is a schematic explanatory view of the hysteresis according to l prior art, - Figure 2 is a block diagram of a control device according to the invention, provided with two springs, in the rest position, - Figure 3 shows the same device as in Figure 2, in the maximum friction position this time, - Figures 4a and 4b show the control device housing seen from the side showing the ends of the springs in the rest position and in the maximum friction position respectively, - Figure 5 shows a variant of the invention consisting of a control device provided with a single spring, - figure 6 represents a variant of the invention in which the extreme stops are integral parts of the housing, - fig ure 7 represents one of the hysteresis diagrams possible with a control device according to the invention, FIG. 1 makes it possible to illustrate the hysteresis phenomenon expected from the control devices. When the accelerator pedal is depressed, the engine speed increases linearly and proportional to the force applied (portion a of the curve).

Une fois la vitesse souhaitée atteinte, et donc au régime moteur approprié, la pression sur la pédale se stabilise afin de maintenir le régime moteur. Mais la plupart du temps, de légères variations de pression sont communes. Le dispositif de commande doit permettre au conducteur de maintenir un régime moteur constant, même si la pression sur la pédale diminue légèrement. C'est ce phénomène qui est appelé hystérésis (portion b de la courbe). Il est quantifié par le pourcentage de la valeur de la force qui va entraîner une réelle diminution du régime moteur par rapport à la valeur de la force qui a été nécessaire pour atteindre le régime moteur. Par exemple, supposons qu'il faille 20 N pour atteindre le régime moteur en fin de portion a de la courbe de la figure 1 et que le régime moteur ne commence à diminuer réellement que si la force exercée sur la pédale est inférieure à Once the desired speed is reached, and therefore at the appropriate engine speed, the pressure on the pedal stabilizes in order to maintain the engine speed. But most of the time, slight variations in pressure are common. The control device must enable the driver to maintain a constant engine speed, even if the pressure on the pedal decreases slightly. It is this phenomenon which is called hysteresis (portion b of the curve). It is quantified by the percentage of the value of the force which will cause a real decrease in the engine speed compared to the value of the force which was necessary to reach the engine speed. For example, suppose that it takes 20 N to reach the engine speed at the end of portion a of the curve in FIG. 1 and that the engine speed does not really start to decrease unless the force exerted on the pedal is less than

15 N, l'hystérésis de ce dispositif de commande sera de (20-15) 1 20 = 25%. Bien évidemment, lorsque le conducteur annule toute pression sur la pédale ou que la pression devient inférieure à la valeur de la fin de portion b , le régime moteur va décroître et revenir à sa position de ralenti (portion c de la courbe). 15 N, the hysteresis of this control device will be (20-15) 1 20 = 25%. Obviously, when the driver cancels any pressure on the pedal or the pressure becomes lower than the value at the end of portion b, the engine speed will decrease and return to its idle position (portion c of the curve).

Nous nous reportons maintenant aux figures 2 et 3 pour illustrer un mode de réalisation de l'invention permettant d'atteindre cet objectif. Le dispositif de commande 10 objet de la présente invention comporte un axe de rotation 30 sur lequel viennent se monter les autres pièces constitutives du dispositif. Sur cet axe de rotation 30 vient se fixer la pédale de commande 120 qui va permettre, via le mouvement de rotation de l'axe 30 qu'elle génère, d'actionner le dispositif de commande d'accélération. We now refer to Figures 2 and 3 to illustrate an embodiment of the invention to achieve this objective. The control device 10 object of the present invention comprises an axis of rotation 30 on which are mounted the other component parts of the device. On this axis of rotation 30 is fixed the control pedal 120 which will allow, via the rotation movement of the axis 30 which it generates, to actuate the acceleration control device.

A l'intérieur du dispositif de commande 10, deux ressorts hélicoïdaux 50,70 sont placés sur l'axe de rotation 30 et pour chacun d'entre eux, une de leurs extrémités 90b, 100b est solidaire du disque meneur 60 et l'autre 90a, 100a est fixée à un référentiel indépendant de la rotation de l'axe 30, par exemple le boîtier 110 accueillant le dispositif. Ces deux ressorts 50,70 sont placés entre deux butées extrêmes 80,40. Inside the control device 10, two helical springs 50, 70 are placed on the axis of rotation 30 and for each of them, one of their ends 90b, 100b is integral with the driving disc 60 and the other 90a, 100a is fixed to a reference frame independent of the rotation of the axis 30, for example the housing 110 accommodating the device. These two springs 50.70 are placed between two extreme stops 80.40.

Lorsque le conducteur appuie sur la pédale de commande 120, l'enfoncement de la pédale va entraîner en rotation la butée de friction 40, la butée solidaire de l'axe 80 et le disque meneur 60 montés sur l'axe 30. Ces 3 éléments sont solidaires en rotation de l'axe 30. Le disque meneur 60 va donc créer un effort de rotation sur les ressorts hélicoïdaux 50 et 70 puisque leurs extrémités respectives 90a et 100a, solidaires du boîtier 110, ne sont pas libres en rotation, comme mis en évidence à la figure 4 où les extrémités des ressorts 90a, 100a sont empêchées dans un mouvement de rotation autour de l'axe 30. When the driver presses on the control pedal 120, depressing the pedal will rotate the friction stop 40, the stop secured to the axis 80 and the drive disc 60 mounted on the axis 30. These 3 elements are integral in rotation with the axis 30. The drive disc 60 will therefore create a rotational force on the helical springs 50 and 70 since their respective ends 90a and 100a, integral with the housing 110, are not free to rotate, as put highlighted in FIG. 4 where the ends of the springs 90a, 100a are prevented in a rotational movement around the axis 30.

La contrainte de rotation du ressort a donc pour effet de générer un allongement desdits ressorts 50,70 et sous l'effet de cet allongement, la butée de friction 40 et le disque meneur 60 se déplacent vers une butée de friction solidaire du châssis du véhicule 20, dite contre butée. En effet la butée solidaire de l'axe 80, dite butée d'axe, fixe en rotation et en translation par rapport à l'axe 30, les oblige à se déplacer dans le sens de la flèche F. The constraint of rotation of the spring therefore has the effect of generating an elongation of said springs 50, 70 and under the effect of this elongation, the friction stop 40 and the driving disc 60 move towards a friction stop integral with the chassis of the vehicle. 20, said against stop. Indeed, the stop integral with the axis 80, called the axis stop, fixed in rotation and in translation relative to the axis 30, forces them to move in the direction of the arrow F.

Au fur et à mesure que l'effort sur la pédale 120 augmente, la pression que la butée de friction 40 exerce sur la contre butée 20 croît. Cette contre butée 20 est solidaire du boîtier et la friction qui s'exerce entre elle et la butée de friction 40 restitue le phénomène d'hystérésis constaté avec un câble. Le choix de l'état et de la nature des surfaces de contact entre la butée de friction 40 et la contre butée 20 permet ainsi de gérer à souhait l'hystérésis en fonction des attentes du concepteur de l'automobile en générant une force As the force on the pedal 120 increases, the pressure that the friction stop 40 exerts on the counter stop 20 increases. This counter stop 20 is integral with the housing and the friction which is exerted between it and the friction stop 40 restores the hysteresis phenomenon observed with a cable. The choice of the state and nature of the contact surfaces between the friction stop 40 and the counter stop 20 thus makes it possible to manage hysteresis as desired according to the expectations of the designer of the automobile by generating a force.

de friction prédéterminée. L'hystérésis obtenue avec un tel dispositif de commande est variable et non plus linéaire (cf. Fig. 7). of predetermined friction. The hysteresis obtained with such a control device is variable and no longer linear (cf. Fig. 7).

Le dispositif de commande conforme à ce mode de réalisation de l'invention permet en outre de garantir un fonctionnement sûr, même en cas de rupture d'un des ressorts hélicoïdaux. Dans ce cas de figure, le retour à la position de régime minimal est garanti par le second ressort qui ne joue alors que sa fonction de rappel, sans aucune hystérésis sur la commande. The control device according to this embodiment of the invention also makes it possible to guarantee safe operation, even in the event of a rupture of one of the coil springs. In this case, the return to the minimum speed position is guaranteed by the second spring which only plays its return function, without any hysteresis on the control.

Il est à noter que, la figure 2 représente, pour une meilleure clarté de la description, une position à friction nulle (aucun contact entre la butée de friction 40 et la contre butée 20) mais on préférera avantageusement un contact afin de toujours présenter une friction-et par voie de conséquence une hystérésis-même au régime du ralenti, toujours dans le but de garantir une conduite la moins heurtée possible. Cette friction minimale peut notamment être obtenue par une précontrainte des ressorts 50,70 afin d'obtenir un allongement suffisant assurant un contact entre la butée de friction 40 et la contre butée 20 et, partant de là, une friction. La figure 3 présente un dispositif de commande en position de friction maximale, c'est à dire que la rotation de l'axe 30 a induit l'allongement des ressorts et que la butée de friction 40 et la contre butée 20 sont comprimées l'une contre l'autre par la force d'appui générée par cet allongement. It should be noted that, in FIG. 2, for better clarity of the description, a position with zero friction (no contact between the friction stop 40 and the counter stop 20), but a contact will advantageously be preferred in order to always present a friction - and consequently hysteresis even at idle speed, always with the aim of guaranteeing the least impacted driving possible. This minimum friction can in particular be obtained by prestressing the springs 50, 70 in order to obtain sufficient elongation ensuring contact between the friction stop 40 and the counter stop 20 and, from there, friction. FIG. 3 presents a control device in the position of maximum friction, that is to say that the rotation of the axis 30 has induced the elongation of the springs and that the friction stop 40 and the counter stop 20 are compressed. one against the other by the support force generated by this elongation.

Il est à noter également que les ressorts 50,70 remplissent une double fonction dans tous les modes de réalisation de la présente invention ; une première fonction, connue en soi, de rappel de la pédale de commande 120 et une deuxième fonction de contrôle de l'hystérésis via la force de friction qu'ils induisent par leur allongement. It should also be noted that the springs 50, 70 fulfill a double function in all the embodiments of the present invention; a first function, known per se, for recalling the control pedal 120 and a second function for controlling the hysteresis via the friction force which they induce by their elongation.

La figure 5 représente une variante du dispositif de commande 10 conforme à l'invention qui ne possède qu'un seul ressort 70. Ce ressort 70 va donc agir, via son extrémité 90b solidaire de la butée de friction 40, directement sur cette butée et la déplacer vers la contre butée 20 afin de créer l'hystérésis recherchée. Il est à noter qu'un tel mode de réalisation ne garantit pas la fonction de rappel en cas de rupture du ressort. FIG. 5 represents a variant of the control device 10 according to the invention which has only one spring 70. This spring 70 will therefore act, via its end 90b secured to the friction stop 40, directly on this stop and move it towards the counter stop 20 in order to create the hysteresis sought. It should be noted that such an embodiment does not guarantee the return function in the event of the spring breaking.

Un mode de réalisation préférentiel de l'invention intègre (cf. Figure 6) la butée d'axe 80 et la contre butée 20 au boîtier 110 contenant le dispositif de commande 10, réduisant ainsi le nombre de pièces constitutives de l'ensemble. La partie coopérant avec la butée de friction 40 et remplissant les fonctions de la contre butée 20 présente un état de surface différent du reste du boîtier 110 afin de coopérer avec la butée de friction 40 et de générer l'hystérésis recherchée. A preferred embodiment of the invention integrates (cf. FIG. 6) the axis stop 80 and the counter stop 20 in the housing 110 containing the control device 10, thus reducing the number of component parts of the assembly. The part cooperating with the friction stop 40 and fulfilling the functions of the counter stop 20 has a different surface condition from the rest of the housing 110 in order to cooperate with the friction stop 40 and generate the desired hysteresis.

Le dispositif et ses variantes ci-dessus permettent avantageusement de mettre en oeuvre un procédé de commande à hystérésis variable d'une pédale 10 de véhicule automobile, ladite pédale 10 étant fixée sur un axe de rotation 30 et associée à au moins un ressort 50,70 de rappel en position initiale de la pédale, caractérisé en ce qu'il consiste à : - exploiter la variation de longueur du ressort 50,70 lorsqu'il est soumis à un effort de torsion induit par la pédale 10 et sensiblement perpendiculaire à son axe de symétrie et, - générer une force de friction entre une butée de friction 40 déplacée par la variation de longueur du ressort et une partie fixe du châssis du véhicule 20. de manière à créer une hystérésis lors du rappel de la pédale vers sa position initiale. En d'autres termes, le procédé de la présente invention consiste à utiliser, outre la force de rappel du ressort, l'allongement que présente un ressort hélicoïdal, habituellement utilisé en compression ou en extension, lorsqu'il est soumis à un effort de rotation autour de son axe de symétrie pour créer une force parallèle à son axe de symétrie qui comprime deux butées et génère ainsi une force de friction et une hystérésis lors du retour de la commande vers sa position de repos. The device and its variants above advantageously make it possible to implement a variable hysteresis control method for a pedal 10 of a motor vehicle, said pedal 10 being fixed on an axis of rotation 30 and associated with at least one spring 50, 70 for returning to the initial position of the pedal, characterized in that it consists in: - exploiting the variation in length of the spring 50.70 when it is subjected to a torsional force induced by the pedal 10 and substantially perpendicular to its axis of symmetry and, - generate a friction force between a friction stop 40 displaced by the variation in length of the spring and a fixed part of the chassis of the vehicle 20. so as to create a hysteresis when the pedal returns to its position initial. In other words, the method of the present invention consists in using, in addition to the return force of the spring, the elongation that a helical spring exhibits, usually used in compression or in extension, when it is subjected to a stress rotation around its axis of symmetry to create a force parallel to its axis of symmetry which compresses two stops and thus generates a friction force and a hysteresis when the control returns to its rest position.

Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. Ainsi, la présente invention s'applique à tout type de commande nécessitant une hystérésis et non pas exclusivement à une commande d'accélérateur par pédale. Elle peut très bien être appliquée par l'homme du métier à une poignée tournante de moto par exemple. Certaines modifications peuvent y être apportées sans en réduire la teneur ou porté ; les butées 40 et 80 peuvent par exemple être libres en rotation par rapport à l'axe 30, seule leur translation libre et non gênée étant importante.Of course, the invention is not limited to the embodiments described and shown which have been given only by way of example. Thus, the present invention applies to any type of control requiring hysteresis and not exclusively to an accelerator control by pedal. It can very well be applied by a person skilled in the art to a rotary handle of a motorcycle for example. Certain modifications can be made without reducing the content or worn; the stops 40 and 80 may for example be free to rotate relative to the axis 30, only their free and unimpeded translation being important.

Claims

Claims 1. Method for controlling a variable hysteresis of a pedal (10) of a motor vehicle, said pedal (10) being fixed on an axis of rotation (30) and associated with at least one return spring (50, 70). initial position of the pedal, characterized in that it consists in: - exploiting the variation in length of the spring (50.70) when it is subjected to a torsional force induced by the pedal (10) and substantially perpendicular to its axis of symmetry and, - generating a friction force between a friction stop (40) displaced by the variation in length of the spring and a fixed part of the vehicle chassis (20). so as to create hysteresis when the pedal is returned to its initial position.

2. Control method according to claim 1, characterized in that the springs used are of the helical type.

3. Control method according to claim 1 or 2, characterized in that the variation in length is an elongation.

4. Control method according to claims 1 to 3, characterized in that a minimum friction force is generated between the friction stop (40) and the fixed part of the vehicle chassis (20) in the initial position of the pedal ( 10).

5. Control method according to claim 4, characterized in that the minimum friction force is created by a preload of the spring (50,70).

6. Variable hysteresis control device (1) associated with a motor vehicle pedal (10) fixed on an axis of rotation (30), said device comprising an elastic means (50, 70) for returning to the initial position of the pedal (10) mounted on the axis of rotation (30), characterized in that it comprises: - the elastic means (50, 70) adapted to present a variation in length during the rotation of the axis, - a means friction between a friction stop (40) displaced by the variation in length of the elastic means (50,70) and a fixed part of the chassis of the vehicle (20), so as to create a hysteresis when the pedal returns to its initial position.

7. Control device according to claim 6, characterized in that the elastic means consists of two helical compression springs associated on the same axis (30) having two ends each, including: - a first end (90b) of a first spring (70) is integral in rotation and free in translation relative to the axis of rotation (30), a second end (90a) of the first spring (70) is locked in translation and in rotation relative to the axis of rotation (30), the first end (90b) being secured to a drive disc (60), a first end (100b) of a second spring (50) is secured to the drive disc (60),

- A second end (100a) of the second spring (50) is locked in rotation and free in translation relative to the axis of rotation (30), the second end (100a) being integral with a friction stop (40) adapted to come into contact with an integral part of the vehicle chassis (20) by varying the length of the springs (70), in response to a rotation of the axis (30).

8. Control device according to claim 6, characterized in that the elastic means consists of a helical compression spring having two ends of which: - a first end (90b) is integral in rotation and free in translation relative to l 'axis of rotation (30), - a second end (90a) is locked in translation and in rotation relative to the axis of rotation (30), the first end (90b) being integral with a friction stop (40 ) adapted to come into contact with an integral part of the vehicle chassis (20) by varying the length of the spring (70), in response to a rotation of the axis (30).

9. Control device according to claims 6 to 8, characterized in that the friction stop (40) and / or the friction stop integral with the chassis of the vehicle (20) are provided with contact surfaces capable of generating a force of predetermined friction.

10. Control device according to claims 6 to 9, characterized in that the helical compression spring or springs are prestressed between the stop integral with the axis (80) and the friction stop (40).

11. Control device according to claims 5 to 10, characterized in that the stop integral with the axis (80) and the friction stop integral with the chassis of the vehicle (20) are integrated into the housing (110) containing said device. ordered.