FR2828443A1 - Volant pour vehicule automobile - Google Patents

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Abstract

L'invention se rapporte à un volant (1) pour véhicule automobile comprenant un corps (2) et une jante (3) reliée audit corps comprenant un dispositif de commande d'accélération et un dispositif de commande de freinage dudit véhicule caractérisé en ce que ladite jante est un tube sensiblement en forme de demi-cercle dont chaque extrémité comporte un dispositif de préhension tournant (4) comprenant lesdits dispositifs de commandes d'accélération et de freinage permettant au conducteur, tout en effectuant les mouvements communs de direction, d'accélérer et de freiner sans pédalier. L'invention trouve son application notamment dans le domaine des directions électriques.

Description

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Volant pour véhicule automobile
L'invention se rapporte à un volant pour véhicule automobile et plus particulièrement un volant comprenant des commandes d'accélération et de freinage.
Dans le milieu de l'automobile, on assiste à l'émergence des systèmes dits par câble)). Ils ont pour but d'éliminer les liaisons mécaniques entre les différents organes du véhicules en les remplaçant par des liaisons électriques en vue de faciliter la conception des véhicules, d'améliorer la sécurité passive ou encore d'améliorer les lois de commandes de ces organes. Ainsi on peut déjà rencontrer des applications par câble aux systèmes de freinage, d'accélération, de suspension ou de direction d'un véhicule.
Le prototype nommé FILO est la plus connue des applications précédemment citées. Dans ce prototype, le pédalier est supprimé grâce à l'adoption de commandes d'accélération et de freinage directement implantées sur le volant. L'accélération est commandé par la rotation de poignées et le freinage par l'écrasement d'une membrane située le long de ces mêmes poignées. Ces commandes sont cependant complexe à piloter, le lâcher brutal des poignées n'est pas géré et le volant oblige, pour être implantable, à de profondes modifications de l'intérieur de l'habitacle.
Le but de la présente invention est de pallier tout ou partie les inconvénients précédemment cités en proposant, dans un premier temps, un volant à structure traditionnelle comprenant des moyens simples et robustes commandant l'accélération et le freinage puis dans un deuxième temps un procédé de gestion de ce volant.
A cet effet, l'invention concerne un volant pour véhicule automobile comprenant un corps et une jante reliée audit corps comprenant un dispositif de commande d'accélération et un dispositif de commande de freinage dudit véhicule caractérisé
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en ce que ladite jante est un tube sensiblement en forme de demi-cercle dont chaque extrémité comporte un dispositif de préhension tournant comprenant lesdits dispositifs de commandes d'accélération et de freinage permettant au conducteur, tout en effectuant les mouvements communs de direction, d'accélérer et de freiner sans pédalier.
Avantageusement, la jante, selon l'invention, comporte en plus un câble reliant mécaniquement les deux dispositifs de préhension tournants permettant une recopie identique de l'angle d'un dispositif de préhension tournant par rapport à l'autre. Cela permet de simplifier la construction et la gestion du volant en ayant la même consigne au même moment sur les deux dispositifs de préhension tournants.
Selon l'invention, lesdits dispositifs de préhension tournants comportent chacun en plus, de manière avantageuse, un support fixe solidaire à ladite jante qui est traversé par ledit câble et un élément sensiblement cylindrique, fermé à une extrémité, qui est solidaire du câble et qui recouvre partiellement ledit support fixe en coopérant avec lui au moyen de roulements permettant ainsi la rotation dudit élément par rapport audit support fixe. Cette construction mécanique simple a l'avantage d'être très robuste tout en limitant les jeux lors des rotations.
Les dispositifs de préhension tournants, selon l'invention, comportent de plus chacun, avantageusement, un dispositif de centrage dudit élément recouvrant par rapport audit support fixe permettant d'offrir une position déterminée de repos lorsque les deux dispositifs de préhension tournants ne sont pas soumis à une contrainte. Cela va permettre de distinguer la position dite de repos qui lorsqu'elle sera dépassée dans un sens commandera l'accélération et dans l'autre sens commandera le freinage.
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De manière avantageuse, le dispositif de centrage, selon l'invention, est situé entre ledit support fixe et ledit élément recouvrant et comporte une pièce cylindrique rainurée en deux endroits, lesdites rainures correspondant à deux autres rainures situées à l'extrémité non fermée de l'élément recouvrant, et un ressort situé à l'intérieur de la pièce cylindrique dont les deux extrémités sensiblement parallèles et longilignes viennent chacune correspondre avec un des deux bords de la double paroi formée entre lesdites rainures permettant le retour mécanique à la position déterminée de repos lors du relâchement de la contrainte exercée sur des dispositifs de préhension tournants. Cela permet par une structure mécanique simple de repositionner les éléments recouvrants par rapport au support fixe lors du lâcher des dispositifs de préhension tournants par le conducteur du véhicule.
Selon l'invention, au moins un support fixe comporte avantageusement, en prolongement d'une de ses extrémités, un ergot en arc de cercle apte à glisser à l'intérieur d'un évidement associé en arc de cercle opéré sur la face fermant le cylindre dudit élément recouvrant de manière à ce que ledit ergot forme une butée limitant angulairement la rotation des dispositifs de préhension tournants dans les deux sens par rapport à ladite position déterminée de repos. Ledit évidement associé dudit élément recouvrant est de surface sensiblement trois fois supérieure par rapport à la surface dudit ergot du support fixe de manière à ce que ladite limitation angulaire puisse être suffisante dans les deux sens.
Cela permet de préserver le ressort de contraintes mécaniques trop fortes et de limiter l'angle que le conducteur aura à appliquer pour commander la pleine charge moteur ou le freinage maximum dudit véhicule.
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Avantageusement, les dispositifs de commande de freinage et d'accélération, selon l'invention, sont accouplés, le dispositif double ainsi résultant comportant au moins un potentiomètre dont le corps est solidaire d'au moins un desdits supports fixes et dont la tige de commande est reliée audit élément recouvrant associé permettant de traduire l'angle dudit élément recouvrant par rapport audit support fixe par une valeur de sortie du potentiomètre, laquelle selon sa valeur induira la consigne de freinage ou celle de la charge moteur. C'est une solution simple et robuste pour détecter les instructions du conducteur.
Enfin, l'invention concerne également un procédé de gestion du volant tel qu'exposé précédemment comprenant un système de vitesse de croisière automatique caractérisé en ce qu'il comporte les étapes consistant à : - Déterminer l'angle de rotation des dispositifs de préhension tournants ; - Mesurer la vitesse du véhicule ; - Déterminer si le système de vitesse de croisière automatique est actionné afin de quantifier la charge moteur nécessaire.
De manière avantageuse, les dispositifs de préhension tournants sont, selon l'invention, recouverts d'une enveloppe en matière adhérente apte à en améliorer la préhension.
D'autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description ci-après faite en référence aux figures dans lesquelles : - la figure 1 est une vue de face du volant ; - la figure 2 est une section longitudinale d'une partie du volant ; - la figure 3 est une vue en perspective du système de centrage ;
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- la figure 4 est une section selon la coupe A-A de la figure 2 ; - la figure 5 est une courbe correspondant à la sollicitation du moteur en fonction de l'angle appliqué aux poignées ; - la figure 6 est un organigramme simplifié du procédé de gestion du volant.
L'invention concerne un volant (1) et un procédé de gestion de ce volant. Dans l'exemple illustré à la figure 1, on peut voir que le volant (1) comporte principalement un corps (2), une jante (3) et deux poignées (4).
La jante (3) dans l'exemple illustré est solidaire du corps (2) grâce à des branches (5). Le corps (2) lui-même étant relié préférentiellement au tableau de bord (non représenté) d'un véhicule automobile. Les poignées (4) sont montées tournantes par rapport à la jante (3) du volant (1). L'une des originalités du volant (1) est que la tubulure de la jante (3) comporte un câble (6) comme représenté à la figure 2. Ledit câble sert à relier les poignées (4) de manière à les rendre totalement solidaires l'une de l'autre au niveau de leur mouvement. Ces mouvements synchrones seront détaillés ciaprès.
Comme illustré dans l'exemple de la figure 2, chaque poignée (4) comporte un système de rotation (7), un système de centrage (8), un système de limitation de rotation (9) et peut comporter un système de détection d'angle de rotation des poignées (10).
Le système de. rotation (7) est composé principalement d'un support de poignée (11), d'un corps de poignée (12) et de roulements (13). Le support de poignée (11) est sensiblement en forme de corps tubulaire dont l'intérieur est apte à recevoir ledit câble. Ce dernier (6) n'est pas monté solidaire du support de poignée (11) si bien qu'il est apte à bouger indépendamment de lui.
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Les deux extrémités (14,15) du support de poignée (11) sont spécifiques. La première extrémité (14) est formée par trois anneaux accolés (14a, 14b, 14c) de diamètre respectif différent. Les deux premiers anneaux (14a, 14b) servent à solidariser, par vissage par exemple, le support de poignée (11) sur l'extrémité de la jante (3) du volant (1) permettant audit support d'offrir une pièce fixe pour l'ensemble des systèmes (7,8, 9,10) précédemment cités. Le troisième anneau (14c) est dimensionné en vue de recevoir le câble (6) passant au travers dudit support. La deuxième extrémité (15) du support de poignée (11) sera exposée ci-après.
Le corps de poignée (12) est un cylindre dont une extrémité (12a) est fermée partiellement. Ce corps (12) est monté en recouvrement du support de poignée (11) au moyen de roulements (13) qui permettent la rotation de l'un (12) par rapport à l'autre (11). Avantageusement, le câble (6) qui passe au travers de chaque support de poignée (11) va pouvoir être solidarisé à chaque corps de poignée (12) de manière à permettre la recopie à l'identique de la rotation d'une des poignées par rapport à l'autre. Donc même si le conducteur n'agit que sur une des poignées (4), l'autre affichera quand même une rotation correspondante identique.
Comme illustré dans les exemples des figures 2 et 3, le système de centrage (8) est composé principalement par une pièce cylindrique rainurée (16) et un ressort (17). Ladite pièce cylindrique est montée entre le support de poignée (11) et le corps de poignée (12) et est bloquée entre le premier anneau (14a) de la première extrémité (14) du support de poignée (11) et les roulements (13).
Cette pièce cylindrique rainurée (16) comporte deux rainures (18) venant correspondre à d'autres (19) présentes sur l'extrémité non fermée (12b) du corps de poignée (12). Elle comporte également deux diamètres intérieurs (20a, 20b) dont le premier (20a) coopère avec le support de poignée (11) et dont le deuxième (20b) plus grand offre un interstice apte à contenir le ressort (17).
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Les extrémités (21) de ce ressort (17) sont longilignes et sensiblement parallèles de sorte que lorsque le ressort (17) est monté à l'intérieur de la pièce cylindrique (16), le long du plus grand diamètre (20b), il s'oppose à l'écartement des extrémités (21) correspondant à la largeur de la paroi (22) entre les deux rainures (18). Après leur montage, les extrémités (21) du ressort (17) sont donc contre les bords de la double paroi (22,23) en traversant les deux séries de rainures superposées (18,19). Chaque extrémité (21) du ressort (17) touche donc un bord du corps de poignée (12) et un bord de la pièce cylindrique (16).
Lorsque le conducteur impose un mouvement du système de rotation (7), le corps de poignées (12) opère un mouvement de rotation par rapport au support de poignées (11) et donc également par rapport à la pièce cylindrique rainurée (16).
Suivant le sens de rotation, un des bords de la rainure (19) correspondant au mouvement va entraîner l'extrémité (21) du ressort (17) avec laquelle il est en contact tandis que l'autre extrémité va rester uniquement en contact avec le bord de la rainure (18) de la pièce cylindrique (16) auquel elle coopérait avant ladite rotation.
Les extrémités (21) du ressort (17) seront alors respectivement contre le bord d'une rainure (19) du corps de poignée (12) et contre le bord d'une rainure (18) de la pièce cylindrique (16). Cette rotation grâce au câble (6) va être deux fois plus facile si le conducteur se sert de ses deux mains en même temps pour tourner chacune des poignées (4).
Lorsque le conducteur lâche les poignées (4), le ressort (17) va alors tendre à retrouver sa position de repos. Cela se traduit par un repositionnement en vis à vis des rainures (19) du corps de poignée (12) avec celles (18) de la pièce cylindrique rainurée (16). Le système de centrage (8) permet donc d'avoir une position dite de repos à partir de laquelle le conducteur pourra imposer une rotation dans un sens ou dans un autre, cette position étant retrouvée lors du lâcher des poignées (4).
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Le système de limitation de rotation (9) se compose essentiellement de la deuxième extrémité (15) du support de poignée (11) et de l'extrémité fermée (12a) du corps de poignée (12). Comme illustrée dans les exemples aux figures 2 et 4, cette extrémité fermée (12a) comporte un trou circulaire (24) apte à laisser passer le câble (6) et un évidement (25) sensiblement en arc de cercle servant à limiter le débattement du corps de poignée (12) par rapport au support de poignées (11).
Préférentiellement, le système de centrage (8) est monté de tel sorte que la position de repos du corps de poignée (12) par rapport au support de poignée (11) est dans la configuration telle que représentée à la figure 4. Ainsi dans l'exemple illustré lorsque le conducteur imposera une rotation des poignées dans un sens, le mouvement du corps de poignée (12) par rapport au support de poignée (11) va se traduire pour l'extrémité fermée (12a) par un coulissement de l'évidemment (25) par rapport à la deuxième extrémité (15) du support de poignée (11). La limitation de rotation est réalisée lorsqu'un des bords de l'évidemment (25) arrive en contact avec un des bords de ladite deuxième extrémité du support de poignée (11).
Cela permet d'éviter au conducteur de se tordre le poignet pour commander la pleine charge du moteur ou pour commander le freinage. Ainsi dans l'exemple illustré à la figure 4, l'arc de cercle de la deuxième extrémité (15) du support de poignée (11) s'étend sur sensiblement 60 degrés et les débattements de chaque côté de cette deuxième extrémité (15) sensiblement sur 45 degrés. Ces mesures correspondent à une ouverture angulaire de l'évidemment (25), réalisé sur l'extrémité fermée (12a) du corps de poignée (12), d'environ 150 degrés. Par conséquent dans l'exemple illustré à la figure 4, une rotation de 45 degrés effectuée sur les poignées (4) suffit pour accélérer au maximum. En relâchant lesdites poignées et après repositionnement dit de repos des deux poignées (4), le conducteur n'a également que 45 degrés à
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appliquer dans l'autre sens pour freiner avec le plus de puissance possible.
Le système de détection d'angle de rotation des poignées (10) se compose essentiellement dans l'exemple illustré à la figure 2 d'un potentiomètre (26) et d'un support associé (27). Le corps dudit potentiomètre est relié audit support lui-même solidarisé à la deuxième extrémité (15) du support de poignée (11). La tige du potentiomètre est solidarisée au corps de poignée (12). Par conséquent, le potentiomètre, piloté en courant ou en tension, délivre une valeur caractéristique en fonction de la rotation des poignées (4). Il reste donc uniquement à relier la valeur de sortie du potentiomètre (26) à un calculateur pour traduire l'instruction du conducteur.
Préférentiellement dans l'exemple illustré à la figure 5, ledit calculateur suit la courbe qui en fonction de l'angle des poignées (4) donne l'angle du papillon moteur du moteur à appliquer, cet angle du papillon influant directement sur le régime moteur.
Enfin, les poignées (4) exposées précédemment sont recouvertes préférentiellement d'une enveloppe (non représentée) permettant d'améliorer l'adhérence et/ou l'ergonomie des poignées (4). Ces enveloppes sont bien évidemment fixées sur chaque corps de poignée (12).
Un procédé de gestion du volant (1) intégrant un système de vitesse de croisière automatique appelé communément en anglais"cruise control"est décrit ci-après à titre d'exemple. Ce dernier, lorsqu'il est enclenché, gère, sans intervention du conducteur, la charge du moteur (Cmot) de manière à ce que le véhicule garde une vitesse instantanée constante (Vcc). Cela permet au conducteur de ne plus avoir à accélérer. Le système de vitesse de croisière automatique, de manière générale, s'arrête lorsque le conducteur agit sur le frein.
Préférentiellement, il se déclenche uniquement lorsque la vitesse sera d'au moins 60 Km/h.
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Dans l'exemple illustré à la figure 6, les trois détections principales du procédé de gestion du volant (1) sont : - l'enclenchement du système de vitesse de croisière automatique dénommé "cruise contrai" sur la figure 6 ; - la vitesse instantanée (Vi) du véhicule ; - la valeur de sortie du potentiomètre (Vpot).
Le procédé détecte, dans un premier temps, la valeur de sortie du potentiomètre (vpot) correspondant à l'angle de rotation des poignées (4).
Si cette valeur correspond à la position dite de repos, il convient tout d'abord de déterminer la configuration du véhicule. Dans le cas où le système de vitesse de croisière automatique est déconnecté, le procédé détecte, dans l'exemple illustré à la figure 6, si la vitesse instantanée du véhicule (Vi) est supérieure à 60 Km/h. Si c'est le cas, cela veut dire que le conducteur a lâché les poignées (4) juste après avoir accéléré. Le système de vitesse de croisière automatique est alors enclenché, la valeur cible (Vcc) devenant la vitesse instantanée (Vi) détectée précédemment. Si la vitesse instantanée (Vi) est inférieure à 60 Km/h, elle (Vi) est donc jugée insuffisante pour enclencher le système de vitesse de croisière automatique et le moteur n'est plus sollicité. Il sera expliqué ci-après la gestion du volant (1) dans la situation où le système de vitesse de croisière automatique est enclenché.
Si la valeur de sortie du potentiomètre (spot) correspond à une volonté du conducteur d'accélérer, il pourra y avoir deux cas de figure. Premier cas, le système de vitesse de croisière automatique est déconnecté, l'angle appliqué aux poignées (4) détermine, en suivant par exemple la courbe de la figure 5, la charge moteur (Cmot) ou un équivalent (l'angle du papillon pour la figure 5).
Deuxième cas, le système de vitesse de croisière automatique est enclenché, la vitesse cible (Vcc) va alors pouvoir être dépassée. Cette valeur cible est en fait reprise
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comme point d'origine de la courbe du type illustré à la figure 5. Ainsi, le conducteur accélère de façon relative par rapport à la vitesse de consigne (Vcc). Pour cette raison lorsque le conducteur lâche les poignées (4), le procédé doit détecter si la vitesse instantanée (Vi) est supérieure à la vitesse de consigne du système de vitesse de croisière automatique (Vcc).
Si c'est le cas alors cette dernière est recalibrée comme étant égale à la vitesse instantanée (Vj), sinon la vitesse de consigne (Vcc) reste identique.
Si la valeur de sortie du potentiomètre (spot) correspond à une volonté du conducteur de freiner, le freinage sera mis en route. Comme pour l'accélération, l'intensité du freinage est fonction de l'angle appliqué aux poignées (4). Le système de vitesse de croisière automatique est déconnecté et le moteur n'est plus sollicité.
Dans le but d'améliorer l'ergonomie du volant (1), le procédé de gestion n'oblige donc pas le conducteur à toujours tourner les poignées (4) pour faire avancer le véhicule. En effet, il serait contraignant d'avoir à le faire sur une grande distance. Sur autoroute par exemple, le conducteur peut donc allonger les jambes en ayant à s'occuper que de la direction du véhicule.
Bien entendu, l'invention ne saurait se limiter à l'exemple exposé dans les paragraphes précédents. Ainsi, le débattement de l'évidement (25) par rapport à la deuxième extrémité (15) peut différer en vue par exemple d'augmenter l'angle à accomplir pour que le moteur soit à pleine charge. La jante (2) et les poignées (4) peuvent avoir chacune une forme différente. Enfin, le procédé de gestion peut être différent en modifiant, par exemple, la vitesse de déclenchement du système de vitesse de croisière automatique, la courbe de sollicitation du moteur en fonction de l'angle aux poignées (4) ou le pilotage de la décélération lors du lâcher de ces mêmes poignées.

Claims (9)

  1. REVENDICATIONS 1. Volant (1) pour véhicule automobile comprenant un corps (2) et une jante (3) reliée audit corps comprenant un dispositif de commande d'accélération et un dispositif de commande de freinage dudit véhicule caractérisé en ce que ladite jante est un tube sensiblement en forme de demi-cercle dont chaque extrémité comporte un dispositif de préhension tournant (4) comprenant lesdits dispositifs de commandes d'accélération et de freinage permettant au conducteur, tout en effectuant les mouvements communs de direction, d'accélérer et de freiner sans pédalier.
  2. 2. Volant (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la jante (3) comporte en plus un câble (6) reliant mécaniquement les deux dispositifs de préhension tournants (4) permettant une recopie identique de l'angle d'un dispositif de préhension tournant par rapport à l'autre.
  3. 3. Volant (1) selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits dispositifs de préhension tournants (4) comportent chacun en plus un support fixe solidaire (11) à ladite jante qui est traversé par ledit câble et un élément sensiblement cylindrique (12), fermé à une extrémité (12a), qui est solidaire du câble (6) et qui recouvre partiellement ledit support fixe en coopérant avec lui au moyen de roulements (13) permettant ainsi la rotation dudit élément par rapport audit support fixe.
  4. 4. Volant (1) selon la revendication 3, caractérisé en ce que les dispositifs de préhension tournants (4) comportent de plus chacun un dispositif de centrage (8) dudit élément recouvrant par rapport audit support fixe permettant d'offrir une position déterminée de repos lorsque les deux dispositifs de préhension tournants ne sont pas soumis à une contrainte.
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  5. 5. Volant (1) selon la revendication 4, caractérisé en ce que le dispositif de centrage (8) situé entre ledit support fixe et ledit élément recouvrant comporte une pièce cylindrique rainurée (16) en deux endroits (18), lesdites rainures correspondant à deux autres rainures (19) situées à l'extrémité non fermée (12b) de l'élément recouvrant (12), et un ressort (17) situé à l'intérieur de ladite pièce cylindrique dont les deux extrémités (21) sensiblement parallèles et longilignes viennent chacune correspondre avec un des deux bords de la double paroi (22, 23) formée entre lesdites rainures permettant le retour mécanique à la position déterminée de repos lors du relâchement de la contrainte exercée sur au moins un des dispositifs de préhension tournants.
  6. 6. Volant (1) selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce qu'au moins un support fixe (11) comporte, en prolongement d'une de ses extrémités, un ergot (15) en arc de cercle apte à glisser à l'intérieur d'un évidement (25) associé en arc de cercle opéré sur la face fermant le cylindre dudit élément recouvrant de manière à ce que ledit ergot forme une butée limitant angulairement la rotation des dispositifs de préhension tournants (4).
  7. 7. Volant selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit évidemment associé dudit élément recouvrant est de dimension sensiblement trois fois supérieure par rapport à la dimension dudit ergot du support fixe (11) de manière à ce que ladite limitation angulaire puisse être suffisante dans les deux sens.
    <Desc/Clms Page number 14>
  8. 8. Volant (1) selon l'une des revendications 3 à 7, caractérisé en ce que les dispositifs de commande de freinage et d'accélération sont accouplés, le dispositif double ainsi résultant comportant au moins un potentiomètre (26) dont le corps est solidaire d'au moins un desdits supports fixes et dont la tige de commande est reliée audit élément recouvrant associé permettant de traduire l'angle dudit élément recouvrant par rapport audit support fixe par une valeur de sortie du potentiomètre, laquelle selon sa valeur induira la consigne de freinage ou celle de la charge moteur.
  9. 9. Volant (1) selon l'une des revendications 3 à 8, caractérisé en ce que les dispositifs de préhension tournants (4) sont recouverts d'une enveloppe en matière adhérente apte à en améliorer la préhension.
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