FR3052570A1 - CLUTCH PEDAL SYSTEM WITH EFFORT RESTITUTION FOR ELECTRIC CLUTCH CONTROL - Google Patents
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Abstract
Système de pédale d'embrayage prévu pour commander un actionneur automatisé d'un mécanisme d'embrayage de véhicule automobile, comportant une pédale (20) équipée d'un dispositif de restitution d'effort comprenant un premier ressort (30) travaillant en compression, reliant directement cette pédale (20) à un support fixe, le premier ressort (30) délivrant en fin de course un effort de rappel sur la pédale (20) décroissant restant positif, ce système de pédale comportant un deuxième ressort (40) agissant uniquement en fin de course quand le premier ressort (30) applique un effort décroissant, délivrant sur cette pédale (20) un effort de rappel présentant une croissance de plus en plus importante.Clutch pedal system for controlling an automated actuator of a clutch mechanism of a motor vehicle, comprising a pedal (20) equipped with a force feedback device comprising a first spring (30) working in compression, directly connecting this pedal (20) to a fixed support, the first spring (30) delivering at the end of the stroke a return force on the pedal (20) decreasing remaining positive, the pedal system having a second spring (40) acting only at the end of the race when the first spring (30) applies a decreasing force, delivering on this pedal (20) a return force having a growing growth.
Description
SYSTEME DE PEDALE D’EMBRAYAGE AVEC RESTITUTION D’EFFORT POUR UNE COMMANDE ELECTRIQUE D’EMBRAYAGECLUTCH PEDAL SYSTEM WITH EFFORT RESTITUTION FOR ELECTRIC CLUTCH CONTROL
La présente invention concerne un système de pédale pour commander un actionneur automatisé d’un mécanisme d’embrayage d’un véhicule automobile, comportant un dispositif de restitution d’effort, ainsi qu’un véhicule automobile équipé d'un tel système de pédale.The present invention relates to a pedal system for controlling an automated actuator of a clutch mechanism of a motor vehicle, comprising a force feedback device, and a motor vehicle equipped with such a pedal system.
Les embrayages des véhicules automobiles comportent généralement un ressort de pression appelé diaphragme, exerçant une charge sur un plateau de pression mobile pour serrer un disque de friction, et maintenir l’embrayage fermé permettant de transmettre le couple du moteur thermique à la boîte de vitesses. Le ressort de pression comprend une partie conique formant un ressort du type rondelle Belleville, disposant à l’intérieur de doigts de commande radiaux.Clutches of motor vehicles generally comprise a pressure spring called diaphragm, exerting a load on a movable pressure plate to tighten a friction disc, and keep the clutch closed to transmit the torque of the engine to the gearbox. The pressure spring comprises a conical portion forming a Belleville spring type spring, having radial control fingers inside.
Pour débrayer l’enfoncement de la pédale d’embrayage applique une force axiale sur une butée transmettant cette force aux doigts de commande, qui font basculer la rondelle Belleville en prenant appui sur des articulations, de manière à soulever le plateau de pression et à libérer le disque.To disengage the depression of the clutch pedal applies an axial force on an abutment transmitting this force to the control fingers, which tilt the Belleville washer by pressing on the joints, so as to lift the pressure plate and release the disc.
On a alors une courbe d’effort particulière sur la pédale lors d’un mouvement de débrayage, donnée par la réaction de la rondelle Belleville, comprenant d’abord une montée progressive de la force, puis une légère diminution de cette force au cours du décollement du plateau de pression, et enfin une montée finale comprenant une forte rampe en fin de course de la pédale.We then have a particular stress curve on the pedal during a disengagement movement, given by the reaction of the Belleville washer, comprising first a gradual increase in the force, then a slight decrease in this force during the detachment of the pressure plate, and finally a final climb including a strong ramp end of the pedal stroke.
Par ailleurs de manière connue les commandes d’embrayage en cours de développement comprenant un actionneur qui peut être électrique ou hydraulique, comportent un capteur disposé sur une pédale d’embrayage délivrant un signal traduisant la volonté du conducteur, et un actionneur automatisé piloté en fonction de ce signal, qui agit sur le mécanisme d’embrayage pour contrôler son mouvement.Furthermore, in a known manner, the clutch controls under development comprising an actuator which may be electric or hydraulic, comprise a sensor disposed on a clutch pedal delivering a signal reflecting the driver's will, and an automated actuator driven according to of this signal, which acts on the clutch mechanism to control its movement.
On a ainsi un découplage entre la course et l’effort appliqués par le conducteur sur la pédale, et ceux restitués par l’actionneur sur le mécanisme. La pédale d’embrayage comporte alors un dispositif de restitution d’effort donnant une courbe d’effort en fonction de son déplacement, qui doit être optimisée pour obtenir à la fois une bonne précision, un confort de commande, et une similitude d’effort avec les courbes habituelles.There is thus a decoupling between the stroke and the force applied by the driver on the pedal, and those restored by the actuator on the mechanism. The clutch pedal then comprises a force feedback device giving a curve of effort as a function of its displacement, which must be optimized to obtain at the same time a good accuracy, a comfort of control, and a similarity of effort with the usual curves.
Un type de pédale comportant un dispositif de restitution d’effort, présenté notamment par le document FR-A1-2871114, comporte des ressorts et un doigt se déplaçant sur une came afin d’obtenir une courbe particulière d’effort. Toutefois ce type de pédale comprenant de nombreux éléments est complexe et onéreux à réaliser. De plus le coulissement du doigt sur la came introduit des frottements et un risque d’usure.A type of pedal including a force feedback device, presented in particular by the document FR-A1-2871114, comprises springs and a finger moving on a cam in order to obtain a particular curve of effort. However this type of pedal with many elements is complex and expensive to achieve. In addition, the sliding of the finger on the cam introduces friction and a risk of wear.
Un autre type de pédale connu comporte un premier ressort travaillant en compression, reliant directement la pédale au support de cette pédale en délivrant sur toute la course un effort de rappel de la pédale.Another type of known pedal comprises a first spring working in compression, connecting the pedal directly to the support of this pedal by delivering a pedal return force throughout the race.
Un deuxième ressort travaillant aussi sur toute la course la pédale, présente un pivot avant tourné vers l’avant du véhicule fixé au support, et un pivot arrière lié à la pédale disposé de manière à dépasser en fin de course de débrayage un point d’équilibre où ce pivot se trouve sur la droite reliant le pivot avant à l’articulation de la pédale. Ce premier ressort délivre alors un effort de rappel de la pédale jusqu’au point d’équilibre, puis après ce point en fin de course un effort d’enfoncement de cette pédale.A second spring also working on the entire pedal stroke, has a front pivot facing the front of the vehicle attached to the support, and a rear pivot connected to the pedal arranged to exceed at the end of the release stroke a point of balance where this pivot is on the right connecting the front pivot to the articulation of the pedal. This first spring then delivers a return force of the pedal to the equilibrium point, then after this point at the end of the race a force of depression of this pedal.
On obtient sur la pédale une courbe d’effort proche de celle délivrée par le mécanisme d’embrayage. Toutefois le deuxième ressort délivrant en fin de course un effort d’enfoncement, il faut alors un premier ressort délivrant une force de rappel plus élevée afin de compenser cet effort antagoniste d’enfoncement.We obtain on the pedal a force curve close to that delivered by the clutch mechanism. However, the second spring delivering at the end of the stroke a driving force, it then takes a first spring delivering a higher restoring force to compensate for this opposing driving force.
Le système de pédale est soumis à des efforts relativement élevés, qui posent des problèmes de conception des différents composants, notamment des articulations, entraînant des coûts plus importants afin d’éviter des risques d’usure et de bruit sur ce système.The pedal system is subjected to relatively high efforts, which pose design problems of the various components, including joints, resulting in higher costs to avoid the risk of wear and noise on this system.
La présente invention a notamment pour but d’éviter ces inconvénients de la technique antérieure.The present invention is intended to avoid these disadvantages of the prior art.
Elle propose à cet effet un système de pédale d’embrayage prévu pour commander un actionneur automatisé d’un mécanisme d’embrayage de véhicule automobile, comportant une pédale équipée d’un dispositif de restitution d’effort comprenant un premier ressort travaillant en compression, reliant directement cette pédale à un support fixe, ce système de pédale étant remarquable en ce que le premier ressort délivre en fin de course un effort de rappel sur la pédale décroissant restant positif, et en ce qu’il comporte un deuxième ressort agissant uniquement en fin de course quand le premier ressort applique un effort décroissant, délivrant sur cette pédale un effort de rappel présentant une croissance de plus en plus importante.It proposes for this purpose a clutch pedal system designed to control an automated actuator of a clutch mechanism of a motor vehicle, comprising a pedal equipped with a force feedback device comprising a first spring working in compression, directly connecting this pedal to a fixed support, this pedal system being remarkable in that the first spring delivers at the end of the stroke a return force on the decreasing pedal remaining positive, and in that it comprises a second spring acting only in end of stroke when the first spring applies a decreasing force, delivering on this pedal a return effort with a growth increasingly important.
Un avantage de ce système de pédale est que l’on obtient de manière simple et efficace une superposition des deux efforts venant des deux ressorts, donnant une courbe résultante proche de celle du mécanisme d’embrayage. Les deux ressorts délivrant toujours un effort positif de rappel de la pédale, on évite à l’un de ces ressorts de devoir appliquer une force plus importante pour compenser une force de l’autre ressort dans le cas où elle serait négative.An advantage of this pedal system is that one obtains in a simple and effective way a superposition of the two forces coming from the two springs, giving a resultant curve close to that of the clutch mechanism. The two springs always delivering a positive force of return of the pedal, one of these springs is avoided having to apply a greater force to compensate for a force of the other spring in the case where it would be negative.
Le système de pédale présentant peu de composants, subissant chacun des contraintes modérées, est simple et peu onéreux.The pedal system with few components, each subject to moderate stresses, is simple and inexpensive.
Le système de pédale d’embrayage suivant l’invention peut de plus comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre elles.The clutch pedal system according to the invention may further comprise one or more of the following features, which may be combined with each other.
Avantageusement, le premier ressort est un ressort hélicoïdal de compression.Advantageously, the first spring is a helical compression spring.
En particulier, le premier ressort hélicoïdal peut être serré axialement entre deux collerettes transversales d’un guide avant et d’un guide arrière, ces guides formant un guidage interne du premier ressort, le guide avant comprenant un pivot relié au support et le guide arrière un pivot relié à la pédale.In particular, the first coil spring can be clamped axially between two transverse flanges of a front guide and a rear guide, these guides forming an internal guide of the first spring, the front guide comprising a pivot connected to the support and the rear guide a pivot connected to the pedal.
Dans ce cas, avantageusement les pivots sont disposés pour qu’au déplacement maximum de la pédale, le pivot arrière ne dépasse pas une droite reliant le pivot avant à une articulation de cette pédale.In this case, advantageously the pivots are arranged so that at maximum displacement of the pedal, the rear pivot does not exceed a straight line connecting the front pivot to an articulation of this pedal.
Avantageusement, le deuxième ressort est une butée en élastomère.Advantageously, the second spring is an elastomeric stop.
Dans ce cas, la pédale peut comporter un appui recevant directement la force de la butée formant le deuxième ressort.In this case, the pedal may comprise a support directly receiving the force of the abutment forming the second spring.
Avantageusement, la butée formant le deuxième ressort comporte un embout arrondi appliquant un effort de rappel progressif sur la pédale.Advantageously, the abutment forming the second spring comprises a rounded tip applying a progressive biasing force on the pedal.
Avantageusement, le deuxième ressort commence à appliquer une restitution d’effort juste après la restitution d’effort maximum délivrée par le premier ressort.Advantageously, the second spring begins to apply a restitution of effort just after the return of maximum force delivered by the first spring.
Avantageusement, le système de pédale comporte un capteur électrique de déplacement. L’invention a aussi pour objet un véhicule automobile comportant un embrayage disposé entre un moteur et une transmission, et un système de pédale pour la commande de cet embrayage comprenant l’une quelconque des caractéristiques précédentes. L’invention sera mieux comprise et d’autres caractéristiques et avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après donnée à titre d’exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 présente un système de pédale selon l’invention, relié à un actionneur de commande d’un mécanisme d’embrayage ; - la figure 2 est un schéma présentant le système de pédale vue de côté, en début de course de débrayage ; - la figure 3 présente ce système de pédale dans une position suivante où le premier ressort applique sur la pédale un couple croissant ; - la figure 4 présente ce système de pédale dans une position suivante où le premier ressort applique sur la pédale un couple maximum ; - la figure 5 présente ce système de pédale dans une position suivante où le premier ressort applique sur la pédale un couple décroissant ; et - la figure 6 est un graphique présentant les efforts des deux ressorts sur la pédale.Advantageously, the pedal system comprises an electric displacement sensor. The invention also relates to a motor vehicle having a clutch disposed between a motor and a transmission, and a pedal system for controlling the clutch comprising any one of the preceding features. The invention will be better understood and other features and advantages will appear more clearly on reading the following description given by way of example, with reference to the accompanying drawings in which: - Figure 1 shows a pedal system according to the invention, connected to a control actuator of a clutch mechanism; - Figure 2 is a diagram showing the pedal system seen from the side, at the start of the disengagement stroke; - Figure 3 shows the pedal system in a next position where the first spring applies on the pedal a growing torque; - Figure 4 shows the pedal system in a next position where the first spring applies on the pedal a maximum torque; - Figure 5 shows the pedal system in a next position where the first spring applies on the pedal a decreasing torque; and - Figure 6 is a graph showing the efforts of the two springs on the pedal.
La figure 1 présente une boîte de vitesses 2 comportant en entrée un mécanisme d’embrayage 4 recevant le mouvement d’un moteur thermique non représenté, qui est commandé par une fourchette de débrayage 6 pivotant sur un axe fixé au carter de cette boîte de vitesses.FIG. 1 shows a gearbox 2 comprising as input a clutch mechanism 4 receiving the movement of a not shown thermal engine, which is controlled by a clutching fork 6 pivoting on an axis fixed to the casing of this gearbox .
Un actionneur électrique 8 commandé par un boîtier électronique 10, actionne la fourchette de débrayage 6 pour réaliser des cycles complets comprenant un débrayage puis un embrayage du mécanisme.An electric actuator 8 controlled by an electronic box 10 actuates the clutch release fork 6 to perform complete cycles including disengagement then a clutch mechanism.
Un système de pédale 12 comporte un capteur de déplacement 14 qui peut mesurer directement le pivotement de la pédale, ou le coulissement axial d’une tige déplacée par cette pédale, pour envoyer son signal par une liaison 16 au boîtier électronique 10 afin d’obtenir un mouvement de l’actionneur 8 dépendant de celui de cette pédale.A pedal system 12 comprises a displacement sensor 14 which can directly measure the pivoting of the pedal, or the axial sliding of a rod displaced by this pedal, to send its signal via a link 16 to the electronic unit 10 in order to obtain a movement of the actuator 8 depending on that of this pedal.
La figure 2 présente le système de pédale 12 comprenant un côté avant indiqué par la flèche notée « AV >>, qui est tourné vers l’avant du véhicule.Figure 2 shows the pedal system 12 including a front side indicated by the arrow marked "AV", which is turned towards the front of the vehicle.
La pédale 20 fixée à un support du pédalier lié à la caisse du véhicule par une articulation 22 disposée transversalement, comporte à son extrémité arrière un patin 24 recevant une force pédale Fp appliquée par le pied du conducteur. L’extrémité avant de la pédale 20 comporte un levier 26 partant de l’articulation 22, tourné vers le bas et l’avant, qui agit sur un ressort hélicoïdal 30 travaillant en compression.The pedal 20 attached to a support of the pedal linked to the vehicle body by a hinge 22 arranged transversely, has at its rear end a pad 24 receiving a pedal force Fp applied by the driver's foot. The front end of the pedal 20 comprises a lever 26 extending from the hinge 22, turned downwards and forward, which acts on a helical spring 30 working in compression.
Un guide avant 32 comporte en partant de l’avant, un pivot avant 34 parallèle à l’articulation 22, fixé à la caisse du véhicule, une collerette transversale sur laquelle l’extrémité avant du ressort 30 prend appui, et un tube ajusté dans le ressort pour former un guidage rectiligne de ce ressort.A forward guide 32 comprises starting from the front, a front pivot 34 parallel to the hinge 22, fixed to the vehicle body, a transverse collar on which the front end of the spring 30 bears, and a tube adjusted in the spring to form a rectilinear guidance of this spring.
Un guide arrière 36 comporte en partant de l’avant une tige coulissant dans le tube du guide avant 32, une collerette transversale sur laquelle l’extrémité arrière du ressort 30 prend appui, et un pivot arrière 38 parallèle à l’articulation 22, fixé au bout du levier 26 de la pédale 20.A rear guide 36 comprises, starting from the front, a rod sliding in the tube of the front guide 32, a transverse collar on which the rear end of the spring 30 bears, and a rear pivot 38 parallel to the hinge 22, fixed at the end of the lever 26 of the pedal 20.
De cette manière un déplacement de la pédale 20 entraîne une avancée du pivot arrière 38 qui comprime le ressort hélicoïdal 30, avec une rotation des pivots d’extrémité 34, 38 permettant à ce ressort de rester aligné suivant l’axe passant par ces deux pivots.In this way a movement of the pedal 20 causes an advance of the rear pivot 38 which compresses the coil spring 30, with a rotation of the end pivots 34, 38 allowing this spring to remain aligned along the axis passing through these two pivots .
Le ressort 30 développe une force Fr suivant son axe A, qui génère sur la pédale 20 un couple de rappel de cette pédale proportionnel à cette force multipliée par le rayon d’application de la force qui est la distance G entre l’axe A et l’articulation 22.The spring 30 develops a force Fr along its axis A, which generates on the pedal 20 a return torque of the pedal proportional to this force multiplied by the force application radius which is the distance G between the axis A and articulation 22.
La pédale 20 comporte sur son rebord inférieur un appui 42 qui vient en fin de course de cette pédale sur une butée en élastomère 40 fixée sur le support du pédalier, présentant un embout arrondi tourné vers cet appui.The pedal 20 has on its lower edge a support 42 which comes to the end of this pedal stroke on an elastomeric abutment 40 fixed on the support of the pedal, having a rounded end turned towards this support.
Les figures 2, 3, 4 et 5 présentent quatre positions successives de la pédale au cours d’un mouvement de débrayage.Figures 2, 3, 4 and 5 show four successive positions of the pedal during a disengagement movement.
La figure 6 présente en fonction du déplacement angulaire D de la pédale, la force pédale Fp appliquée par le conducteur, correspondant à la restitution d’effort 50 délivrée par le ressort hélicoïdal 30 à laquelle s’ajoute celle 62 délivrée par la butée 40.FIG. 6 shows, as a function of the angular displacement D of the pedal, the pedal force Fp applied by the driver, corresponding to the restitution of force 50 delivered by the helical spring 30 to which is added that 62 delivered by the stop 40.
En particulier la première position 54 du déplacement D correspond à celle présentée figure 2, la deuxième position 56 à celle présentée figure 3, la troisième position 58 à celle présentée figure 4 et la quatrième position 60 à celle présentée figure 5.In particular the first position 54 of the displacement D corresponds to that presented in FIG. 2, the second position 56 to that presented in FIG. 3, the third position 58 to that presented in FIG. 4 and the fourth position 60 to that presented in FIG.
Pour la première position 54 présentée figure 2, la distance G est maximum, mais le ressort 30 faiblement compressé développe une force faible, ce qui donne une restitution d’effort 50 de ce ressort et une force pédale Fp1 minimum.For the first position 54 shown in FIG. 2, the distance G is maximum, but the slightly compressed spring 30 develops a weak force, which gives a restitution of effort 50 of this spring and a minimum pedal force Fp1.
Pour la deuxième position 56 présentée par la figure 3 après environ un tiers du déplacement D total de la pédale 20, la distance G s’est un peu réduite mais le ressort 30 comprimé développe une force plus importante, ce qui donne une restitution d’effort 50 de ce ressort et une force pédale Fp2 moyenne.For the second position 56 shown in FIG. 3 after about one-third of the total displacement D of the pedal 20, the distance G has been reduced a little but the compressed spring 30 develops a greater force, which gives a restitution of 50 force of this spring and a pedal force Fp2 average.
Pour la troisième position 58 présentée par la figure 4 après environ les deux tiers du déplacement D total de la pédale 20, la distance G s’est encore un peu réduite mais le ressort 30 fortement comprimé développe une force importante, ce qui donne une restitution d’effort 50 de ce ressort et une force pédale Fp3 qui sont au maximum.For the third position 58 shown in FIG. 4 after about two-thirds of the total displacement D of the pedal 20, the distance G is further reduced a little, but the highly compressed spring 30 develops a large force, which gives a restitution. of effort 50 of this spring and a pedal force Fp3 which are at most.
A partir de cette troisième position 58, en fonction du déplacement D de la pédale 20 le ressort 30 se comprime de moins en moins et la distance G se réduit de manière importante, ce qui fait que la restitution d’effort 50 de ce ressort et la force pédale Fp correspondante décroît régulièrement.From this third position 58, as a function of the displacement D of the pedal 20 the spring 30 compresses less and less and the distance G is reduced significantly, so that the effort restitution 50 of this spring and the corresponding pedal force Fp decreases regularly.
Toutefois pour le déplacement D maximum de la pédale 20, le pivot arrière 38 du ressort 30 ne dépassant pas la droite reliant le pivot avant 34 à l’articulation 22 de la pédale, on n’atteint pas la position neutre d’alignement de ces trois axes qui donnerait une restitution d’effort de ce ressort qui est nulle.However, for the maximum displacement D of the pedal 20, the rear pivot 38 of the spring 30 does not exceed the straight line connecting the front pivot 34 to the hinge 22 of the pedal, it does not reach the neutral position of alignment of these three axes which would give a restitution of effort of this spring which is null.
Juste après la troisième position 58, l’appui 42 de la pédale 20 vient en contact de la butée 40 qui commence à développer une restitution d’effort 62 s’ajoutant à celle du ressort 50, pour donner la courbe de restitution d’effort total 52. A partir de ce point, la restitution d’effort 62 de la butée 40 augmente de plus en plus en fonction de l’écrasement de cette butée, et de sa forme avant arrondie particulière qui est calculée pour donner cette progressivité.Just after the third position 58, the support 42 of the pedal 20 comes into contact with the stop 40 which begins to develop a restitution of effort 62 added to that of the spring 50, to give the effort restitution curve total 52. From this point, the effort restitution 62 of the abutment 40 increases more and more depending on the crushing of this abutment, and its particular rounded front shape which is calculated to give this progressivity.
Pour la quatrième position 60 présentée par la figure 5, un peu avant le déplacement D maximum de la pédale 20, la restitution d’effort total 52 est donnée environ pour moitié par le ressort 30 et pour moitié par la butée 40.For the fourth position 60 shown in FIG. 5, a little before the maximum displacement D of the pedal 20, the restitution of the total force 52 is given approximately half by the spring 30 and half by the stop 40.
On notera que le ressort hélicoïdal 30 développe un effort 50 qui n’est jamais supérieur à la restitution d’effort total 52 développée par les deux éléments élastiques 40, 50 ensemble, ce qui limite son effort délivré et préserve la mécanique agissant dessus.Note that the coil spring 30 develops a force 50 which is never greater than the restitution of total effort 52 developed by the two elastic members 40, 50 together, which limits its effort delivered and preserves the mechanism acting on it.
On obtient de manière simple et efficace avec peu d’éléments en mouvement, comprenant un ressort hélicoïdal de compression 30 et une butée en élastomère 40 présentant des coûts réduits, une courbe de restitution d’effort total 52 sensiblement équivalente à celle donnée directement par le ressort de pression du mécanisme d’embrayage, qui correspond aux habitudes des conducteurs et à un confort de conduite.In a simple and effective manner with few moving elements, a helical compression spring 30 and an elastomer abutment 40 having reduced costs are obtained, a total effort restitution curve 52 substantially equivalent to that given directly by the pressure spring of the clutch mechanism, which corresponds to the habits of drivers and driving comfort.
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