Brevet FR2732284A1 — publié le 19961004

La présente invention concerne un dispositif pour la commande de différentes fonctions dans un véhicule automobile comportant un organe de commande fixe par rapport au volant. Les dispositifs de commande comportant des Jrganes de commande autour du volant comprennent traditionnellement un ou plusieurs organes de commutation destiné(s) à transmettre des instructions à différents éléments du véhicule, par exemple pour la commande de l'éclairage, de l'essuyage, du lavage, du désembuage, etc. La figure 1 illustre un exemple d'une organisation classique de différents organes de commutation 1 à 4 autour d'un volant 5. Le commutateur 1 commande l'éclai- rage et la signalisation du véhicule. Le commutateur 2 est communément attribué aux commandes d'essuyage et de lavage du pare-brise et de la lunette arrière. Le commutateur 3 supplémentaire est attribué à des fonctions connexes, comme par exemple des commandes déportées pour l'autoradio. Les organes référencés par 4 sont ceux qui sont placés dans le volant 5 (avertisseur sonore par exemple). Le volant 5 doit bien entendu être libre de pouvoir effectuer un ou plusieurs tours sur son axe. A cet effet, la liaison électrique entre les organes 4 placés dans le volant 5 et les éléments qu'ils commandent est traditionnellement réalisée par l'intermédiaire de contacteurs tournants 6. Généralement, notamment lorsque le nombre des organes 4 est faible, un tel contacteur tournant 6 est constitué de pistes et de curseurs complémentaires associés - les uns solidaires du volant 5, les autres fixes à l'intérieur de la carrosserie du véhicule - assurant un contact frottant sur 3600 et sur plusieurs tours de rotation du volant. L'introduction sur les véhicules modernes de coussins gonflables de sécurité ("airbag" selon la terminologie anglo-saxonne couramment utilisée) a modifié la technologie de ces contacteurs tournants. Les éJ'.izents, tels que les curseurs, susceptibles d'être à l'origine de microcoupures sur les coussins sont en effet prohibés. On utilise désormais généralement, pour réaliser la liaison électrique des organes de commande intégrés au volant, une nappe enroulée sur plusieurs tours dans un boîtier placé annulairement autour de la colonne de direction. Les deux extrémités de la nappe sont reliées respectivement à un point fixe placé dans l'habitacle et à un point à l'intérieur du volant 5 et solidaire de celuici. Le boîtier annulaire placé autour de la colonne permet de maintenir et de guider les spires enroulées de la nappe lorsque le volant tourne, de façon qu'elles s'enroulent et se déroulent sans difficultés e 5GiI intérieur et assurent ainsi une liaison électrique fiable entre les deux points précités. Bien entendu, il est déjà connu d'intégrer dans le volant 5 d'autres organes de commande que celui de l'avertisseur. On a illustré sur la figure 2 une organisation en ce sens. Le commutateur connexe y a été référencé par 7 et est disposé à l'intérieur ou à la périphérie du volant 5 en étant solidaire de celui-ci. L'intérêt d'organes de commande du type du commutateur 7 placés dans le volant est de permettre des commandes dites de confort : le conducteur n'a pas à les chercher ; il n'a pas non plus à lâcher le volant pour les actionner. C'est pourquoi ces organes de commande 7 sont dévolus à des fonctions telles que les commandes de l'autoradio, les commandes du dispositif de régulation de vitesse, les commandes de réglage de la climatisesion, etc. Un tel organe de commande 7 peut être dédié à une fonction particulière ou au contraire être un organe de commande commun à plusieurs fonctions. Dans ce deuxième cas, on parle alors de commutateur polyvalent. Un tel organe 7 est alors actionné selon un menu dans lequel l'utilisateur peut entrer pour réaliser une fonction particulière. Par exemple, un même organe de commande 7 permet d'augmenter ou de diminuer le volume de la radio, ou d'augmenter ou de diminuer la ventilation du dispositif de climatisation, de diminuer ou d'augmenter la vitesse de consigne du dispositif de régulation de vitesse, etc. On utilise classiquement entre un tel organe de commande 7 polyvalent et les différents élémen'~e outil commande une architecture de liaison multiplexée du type de celle illustrée sur la figure 3. Avec une telle architecture, les instructions fournies par l'opérateur à l'organe de commande 7 sont transmises à un bus de multiplexage à quatre voies 9 par l'intermédiaire de quatre fils de liaison 8 reliant l'organe de commande 7 au contacteur tournant 6. Les quatre voies se répartissent en une liaison d'alimentation positive, une liaison à la masse et une ou deux voies de données. L'organe de commande 7 est à cet effet associé à une unité M de multiplexage, comportant en particulier une unité de gestion de protocole GP et des moyens D d'interface pour les données. Les commandes associées à chacun des cozmeçateurs (commutateur d'éclairage 1, commutateur d'essuyage et de lavage 2, etc.) placés de chaque côté du volant 5 peuvent également être multiplexées, ces différents commutateurs étant eux aussi associés à des unités de multiplexage M. Toutefois, cette configuration, si elle est très souple, nécessite que le contacteur tournant réalise une liaison à au moins quatre voies. Elle nécessite e- outre au moins trois électroniques de multiplexage distinctes. Elle est par conséquent très coûteuse. L'invention propose une solution qui permet de pallier ces inconvénients. Plus particulièrement, l'invention propose un dispositif pour la commande de différentes fonctions dans un véhicule automobile comportant au moins un organe de commande fixe par rapport au volant et au moins un organe de commande qui est situé au voisinage du volant, par exemple en dessous de celui-ci, et qui est sensiblement fixe par rapport à l'habitacle, les instructions engendrées par l'actionnement de ces organes étant transmises aux différents éléments correspondant aux fonctions commandées par l'intermédiaire d'une laison série codée, l'organe de commande fixe par rapport au volant étant relié à ladite liaison série codée par l'intermédiaire d'une unité de gestion de protocole et d'un contacteur tournant disposé autour de la colonne du volant, caractérisé en ce que l'unité de gestion de protocole est fixe par rapport à l'habitacle du véhicule et est reliée à l'organe de commande fixe par rapport au volant par l'intermédiaire d'une liaison bifilaire passant par le contacteur tournant, cet organe de commande comportant des moyens pour émettre en entrée de ladite liaison bifilaire des tensions de commande correspondant à son actionnement, l'unité de gestion de protocole étant reliée à des moyens pour la réception de ces tensions de commande en sortie de la liaison bifilaire, ces moyens de réception recevant également des tensions de commande en provenance de l'organe de commande au voisinage du volant. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront encore de la description qui suit. Cette description est purement illustrative et non limitative. Elle doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels la figure 1 et la figure 2, déjà analysées, illustrent deux types d'organisation connus pour des organes de commande autour d'un volant de véhicule automobile la figure 3, également déjà analysée, est une représentation schématique illustrant une architecture déjà connue assurant une liaison multiplexée entre les organes de commande de l'organisation de la figure 2 et les différents éléments du véhicule automobile qu'ils commandent la figure 4 est une figure semblable à la figure 2 pour un dispositif conforme à un mode de réalisation de l'invention la figure 5 est un schéma d'un montage électrique possible pour l'architecture de la liaison bifilaire de la figure 4 les figures 6a et 6b représentent des séquences d'impulsions mises en oeuvre avec le montage de la figure 5 la figure 7 est un schéma d'un montage électrique associé à un organe de commande disposé sous le volant du dispositif illustré sur la figure 4 la figure 8 illustre l'implantation mécanique des différents éléments de l'architecture de la figure 4 la figure 9 est une vue en coupe selon la ligne IX-IX de la figure 8 la figure 10 est une vue de dessus schématique illustrant la forme du circuit imprimé de l'architecture de la figure 8. Le dispositif de commande illustré sur la figure 4 ne comporte qu'une seule station M de multiplexage. Cette station M n'est pas solidaire du volant 5, mais est une station externe fixe par rapport à l'habitacle du véhicule. Une liaison bifilaire 10 assure le transfert des informations entre l'organe de commande 7 fixe par rapport au volant et cette station de multiplexage externe M, à travers un contacteur tournant 11. A cet effet, l'organe de commande 7 placé dans le volant 5 est associé à une électronique d'émission 12 qui envoie sur un microprocesseur 13 de l'unité M des signaux codés en tension, par l'intermédiaire de la liaison bifilaire 10. Le microprocesseur 13 est lui-même relié à un gestionnaire de protocole GP qui réalise l'interface avec le bus 9. Ce microprocesseur 13 reçoit en outre des signaux de tension que lui envoient des électroniques 14 et 15 associées aux autres organes de commande disposés autour du volant, et en particulier au commutateur 1 de commande d'éclairage et au commutateur 2 de commande d'essuieglace. Avantageusement, ces électroniques 14, 15 sont constituées par des circuits du type à résistances variables. De tels circuits seront décrits plus loin plus en détails en référence à la figure 7. Avantageusement également, le dispositif de commande peut comporter, outre les éléments illustrés sur la figure 4, des moyens (non représentés) pour commander les différents mouvements possibles pour la colonne de direction : mouvement longitudinal d'avance ou de recul, réglage de hauteur (montée ou descente de la colonne). Les organes de commande prévus à cet effet sont alors également associés à des électroniques dont les sorties de tension sont envoyées sur des convertisseurs analo giques/numériques en entrée du microprocesseur 13. Sur la figure 5, on a représenté un montage particulier correspondant à des circuits de l unite 12 et du microprocesseur 13 pour le transfert d'informations entre l'organe de commande 7 solidaire du volant 5 et les différents éléments du véhicule automobile qu'il commande. Sur ce montage, l'unité 12 associée à l'organe de commande 7 est une unité à la fois d'émission et de réception. Elle comporte un circuit intégré 14 de type ASIC pour l'émission et la réception de signaux de tension codés. Ce circuit ASIC 14 est relié aux sorties d'interrupteurs référencés par 16 dans leur ensemble, qui sont commutés à partir de l'organe de commande 7 et dont les états contrôlent les différentes fonctions commandées par ledit organe 7. L'une des sorties de ce circuit ASIC i4 est reliée à la base d'un transistor d'émission 15, dont l'émetteur est relié à la masse et dont le collecteur est relié à une extrémité d'une résistance 17. L'autre extrémité de cette résistance 17 est reliée à l'un, référencé par 10a, des deux fils de la liaison 10 passant par le contacteur tournant 11. A son autre extrémité, ce fil 10a est lui-même relié, en entrée du microprocesseur 13, d'une part, à une source d'alimentation en tension continue +Vc par l'intermédiaire d'une résistance 18 et, d'autre part, à l'une des entrées d'un amplificateur opérationnel 19, par l'intermédiaire d'une résistance 20. L'autre entrée de cet amplificateur 19 est reliée à une première résistance 21 elle-même reliée à la masse, ainsi qu'à une deuxième résistance 22 elle-même reliée à la source de tension d'alimentation +Vc. Comme on l'aura compris, l'autre fil de la liaison 10 est relié à la masse. Par ailleurs, la sortie du collecteur du transistor 15 est reliée à l'anode d'une diode z4 dont la cathode est reliée à une entrée d'alimentation du circuit ASIC 14. La cathode de la diode 24 est en outre reliée à la masse par l'intermédiaire d'un condensateur 25 monté en parallèle avec une diode Zener 26. Ainsi, le circuit ASIC 14 est alimenté en tension par la source de tension +Vc, qui alimente également le microprocesseur 13, à travers les deux résistances 17 et 18 et la diode 24. Le condensateur 25, dont la tension est régulée par la diode zener 26 maintient en entrée du circuit ASIC 14 la tension d'alimentation souhaitée. Egalement, le circuit ASIC 14 est relié à une extrémité d'un condensateur 23, dont l'autre extrémit est à la masse. Ce condensateur 23 fournit au circuit ASIC 14 l'oscillation de référence. Bien entendu, d'autres solutions peuvent être utilisées (circuit résonateur ou quartz oscillateur par exemple). Avec un tel montage, lorsque la sortie du circuit ASIC 14 envoie sur le transistor 15 un signal d'émission, le potentiel en sortie de la résistance 17 descend en dessous d'un seuil imposé par les deux résistances 21 et 22 et est détecté par le comparateur que constitue l'amplificateur opérationnel 19. Lorsque le circuit ASIC 14 n'émet pas, on comprend qu'il est possible d'utiliser l'unité que constitue le circuit 13 pour commander des éléments situés au voisinage du volant ou fixes par rapport à celui-ci en fonction d'informations transmises par la liaison série cod6 que constitue le bus 9. En particulier, l'unité 13 peut transmettre, par l'intermédiaire de la liaison bifilaire 10, des tensions de commande à un ou plusieurs éléments intégrés à l'organe de commande 7 fixe par rapport au volant, ces éléments étant par exemple des éléments de visualisation d'informations destinées au conducteur du véhicule. A cet effet, sur le montage représenté sur la figure 5, il est prévu un circuit d'émission 27 commandant la base d'un transistor 28, dont l'émetteur est relié à la masse et dont le collecteur est relié à une extrémité d'une résistance 29 dont l'autre extrémité est reliée au noeud N, entre les résistances 18 et 20, auquel est reliée la ligne 10a. Une résistance 30 relie l'extrémité de la résistance 17 qui est par ailleurs reliée à la diode 24 et au transistor 15, à une entrée 31 que présente le circuit ASIC 14 pour la réception d'un signal en provenance du microprocesseur 13. Cette entrée 31 est en outre protégée contre les surtensions par des moyens 32 comportant un condensateur et une diode zener reliés en parallèle à la masse. Le circuit ASIC 14 comporte des moyens de réception analogues à ceux en entrée du microprocesseur 13 pour détecter la modulation commandée par le transistor 28. Des diodes électroluminescentes 33 sont montées en série avec des résistances de limitation de Col;-?-t 34 entre la cathode de la diode 24 et des sorties du circuit ASIC 14. Ces sorties sont commandées par ledit circuit ASIC 14 en fonction des messages que son entrée 31 reçoit de façon à allumer ou éteindre ces diodes 33 qui servent ainsi de voyant-témoin. La figure 6a donne un exemple d'un signal S1 émis par le circuit ASIC 14 en direction du comparateur 19. Ce signal S1 se décompose en une pluralité de signaux élémentaires successifs Sla, Slb, etc., chacun de durée égale à une période d'un signal de référence. Chacun de ces signaux élémentaires Sla, Slb, etc. porte une information binaire 0 ou 1 qui correspond à l'état d'un des interrupteurs 16 commandés par l'organe de commande 7 solidaire du volant. Par exemple, le signal élémentaire Sla correspond à l'interrupteur 16a, le signal élémentaire Slb à l'interrupteur 16b, le signal élémentaire Slc à l'interrupteur 16c. Sur la figure 1, les signaux Sla et Slb sont à l'état logique 1, le signal Slc étant à l'état logique 0. Chaque signal émis S1 est suivi par une durée importante T sans émission, c'est-à-dire pendant laquelle le transistor 15 n'est pas commandé. Après avoir détecté un laps de temps T1 sans émission, le microprocesseur 13 peut à son tour émettre en direction du circuit 14. Lorsque cette émission en sens contraire est terminée, le circuit 14 émet à nouveau lorsqu'il a détecté un temps T2 suffisamment long sans signal. Sur la figure 6b, on a illustré la variation dans le temps du signal de tension S au noeud N, ce signal correspondant à la superposition des signaux émis respectivement en sortie du transistor 15 et du transistor 28. est choisie faible devant la capacité procurée par le condensateur 25 et la diode Zener 26, de façon que, pendant une séquence d'émission, la tension d'alimentation du circuit ASIC 27 reste à peu près constante. Sur la figure 7, on a illustré un mode de réalisation possible d'un circuit à résistances variables qui peut être utilisé pour constituer l'un des circuits de commande 14 et 15. Le circuit plus particulièrement illustré sur cette figure 7 correspond à un circuit associé à un commutateur d'essuie-glace (organe de commande 2 sur la figure 4). Ce circuit comprend une résistance 35 dçnt une extrémité est alimentée à la tension +Vc par le microcontrôleur 13. L'autre extrémité de cette résistance 35 est reliée à un sous-circuit qui comprend, d'une part, une résistance 36, dont la tension V est envoyée en entrée du microcontrôleur 13, et, d'autre part, une pluralité de résistances, référencées de R1 à R5. Un interrupteur I1 de commande d'essuie-glace à plusieurs positions est constitué par des plots de contacts associés à la position angulaire du commutateur 2 pour court-circuiter ces différentes résistances selon le type de fonctionnement désiré pour le (ou les) essuieglace(s). Dans sa position de repos illustrée sur la figure 7 (essuie-glaces à arrêt), l'interrupteur Il ne courtcircuite aucune des résistances R1 à R5. La résistance 36 est alors montée en parallèle avec ces résistances R1 à R5 en série. Lorsque le commutateur 2 est dans sa position correspondant à la commande en petite vitesse des essuieglaces, l'interrupteur I1 est basculé dans une position où il court-circuite les résistances R4 et R5. La résistance 36 est alors montée en parallèle avec les résistances R1 à R3 en série. La tension relevée aux bornes de la résistance 36 est donc différente de celle relevée dans le cas où l'interrupteur I1 est dans sa position illustrée sur la figure 7 correspondant à la commande d'arrêt des essuie-glaces. L'interrupteur I1 peut encore être basculé sur deux autres positions, correspondant à la commande de l'état de fonctionnement en grande vitesse ou par intermittence. Egalement, un autre interrupteur I2 commandé de façon indépendante par rapport à l'interrupteur I1 est prévu pour court-circuiter les résistances R2 à pr. Cet interrupteur I2 commande le fonctionnement en mode lavage. On se réfère maintenant aux figures 8 à 10 sur lesquelles on a illustré un exemple de disposition mécanique pour les différents éléments des architectures illustrées sur les figures 4 et suivantes. La colonne de direction a été référencée par C. Une pièce support P est traversée par ladite colonne C et porte les organes 1 et 2 de commande d'éclairage et d'essuyage. Un logement 39 est ménagé dans cette pièce support P pour recevoir le circuit imprimé 40 qui correspond au microprocesseur 13. Ce circuit 40 est protégé par un capot formant réceptacle. Les organes de commande 1 et 2, d'une par et le circuit imprimé 40, d'autre part, présentent des moyens de connectique 37, 38 complémentaires tels que la liaison entre les commutateurs 1 et 2 et le microprocesseur 13 soit réalisée directement par construction, sans liaison filaire intermédiaire. En sa partie inférieure, la pièce support P est conformée de façon à permettre la connexion du circuit imprimé 40 avec une source d'alimentation du véhicule (moyens de connectique 43). La partie supérieure de la pièce support P positionne et reçoit le contacteur tournant '1 ; ruban enrouleur bifilaire. Avantageusement, le contacteur tournant 11 présente des moyens de connectique 41 destinés à coopérer avec des moyens de connectique complémentaires 42 que porte le circuit imprimé 40. Le contacteur 11 porte également des moyens de connectique 44 destinés à coopérer avec des moyens de connectique complémentaires (non représentés) que présente l'organe de commande 7 destiné à être fixé sur le volant. Une forme avantageuse possible pour le circuit imprimée 40 a été illustrée sur la figure 10. Le circuit 40 y a une forme d'anneau prolongé par deux oreilles de forme rectangulaire diamétralement opposées. Il est traversé en son centre par la colonne de direction C. he circuit 40 peut également être un demi-anneau prolongé par deux oreilles. En variante, le circuit 40 pourra être disposé parallèlement à l'axe de la colonne. Il est alors avantageusement constitué en deux parties placées de chaque côté de la colonne et reliées par un câble plat ou un circuit flexible par exemple. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour la commande de différentes fonctions dans un véhicule automobile comportant au moins un organe de commande (7) fixe par rapport au volant et au moins un organe de commande (1, 2) qui est situé au voisinage du volant, par exemple en dessous de c~;;-ci, et qui est sensiblement fixe par rapport à l'habitacle, les instructions engendrées par l'actionnement de ces organes (1, 2, 7) étant transmises aux différents éléments correspondant aux fonctions commandées par l'intermédiaire d'une liaison série codée (9), l'organe de commande (7) fixe par rapport au volant étant relié à ladite liaison série codée par l'intermédiaire d'une unité de gestion de protocole et d'un contacteur tournant disposé autour de la colonne du volant, caractérisé en ce que l'unité de gestion de protocole (GP) est fixe par rapport à l'habita- cle du véhicule et est reliée à l'organe de commande (7) fixe par rapport au volant par l'intermédiaire d'une liaison bifilaire (10) passant par le contactel 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe de commande (1, 2) au voisinage du volant comprend des moyens du type à variation de résistance (figure 7) qui génèrent lesdites tensions de commande en fonction de l'actionnement dudit organe de commande au voisinage du volant (1, 2). 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs tels organes (1, 2) de commande au voisinage du volant, les mys de réception (13) reliés à l'unité de gestion de protocole (GP) recevant des tensions de commande en provenance de chacun de ces différents organes. 4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de réception (13) reliés à l'unité de gestion de protocole (GP) comprennent une unité apte à commander des éléments (33) situés au voisinage du volant ou fixes par rapport à celui-ci en fonction d'informations transmises par la liaison série codée (9). 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite unité transmet par l'intermédiaire de la liaison bifilaire (10) des tensions de commande à un ou plusieurs éléments (33) intégrés à j'organe de commande (7) fixe par rapport au volant, ces éléments étant des éléments de visualisation d'informations destinées au conducteur du véhicule. 6. Dispositif selon l'une des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que ladite unité (13) commande le réglage électrique de la colonne de direction. 7. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de réception (13) sont intégrés à un circuit électronique (40) de type circuit intégré disposé dans un logement (39) que présente une pièce (P) formant support pour l'organe de commande (1, 2) au voisinage du volant, ledit circuit électronique (40) et ledit organe de commande (1, 2) comportant des moyens de connectique complémentaires (37, 38) permettant leur liaison électrique sans liaison filaire intermédiaire. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le contacteur tournant (11) est supporté par ladite pièce (P) formant support, ledit circuit électronique (40) et ledit contacteur tournant (11) présentant des moyens de connectique complémentaires (41, 42) permettant leur liaison électrique sans liaison filaire intermédiaire. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que le contacteur tournant (11) et l'organe de commande (7) fixe par rapport au volant présentent des moyens de connectique complémentaires (44, et non représentés pour l'organe de commande 7) permettant leur liaison électrique sans liaison filaire intermédiaire. 10. Dispositif selon l'une des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que le circuit électronique (40) est constitué par un circuit intégré sur un substrat monobloc présentant une forme annulaire prolongée par deux oreilles diamétralement opposées et traversée par la colonne de direction (C) (figure 10).