Brevet FR2804240A1 — publié le 20010727

Dispositif de commande de fonctions électriques dans l'automobile par commutation magnétique Description L'invention se rapporte à un commutateur rotatif, en particulier du type des commutateurs utilisés dans l'industrie automobile, réalisant simultanément deux fonctions distinctes, une fonction de commutation électrique, d'une part, et une fonction d'indexage. d'autre part. La fonction d'indexage consiste. en particulier, à apporter à l'utilisateur un rendu tactile qui donne la sensation de la man#uvre effectuée et d'un effort associé et qui permet ainsi de contrôler la mise en position correcte du commutateur dans chacune des positions d'indexage correspondant à une position de commutation électrique. Art antérieur Les commutateurs connus utilisés dans l'industrie automobile possèdent deux mécanismes distincts pour assurer ces deux fonctions. Divers types de mécanisme peuvent être utilisés pour la fonction de commutation électrique, tels que : curseurs, basculeurs, peignes. microrupteurs, ressorts, haltères. De son côté, la fonction d'indexage peut être assurée par un autre mécanisme connu, tel que : ressort, doigt d'indexage, came. piston. De tels commutateurs, utilisés actuellement en automobile, présentent l'inconvénient de nécessiter la combinaison de deux mécanismes distincts. En outre, le rendu tactile que procure leur mécanisme d'indexage manque de douceur et de progressivité, et il peut évoluer et se dégrader dans le temps au fur et à mesure de l'utilisation. On connaît également certains commutateurs dont le mécanisme de commutation assure également une fonction d'indexage avec un certain rendu tactile et qui ne comportent pas, par conséquent. un mécanisme distinct supplémentaire pour assurer l'indexation. Mais l'utilisation de tels commutateurs est limitée à certains cas particuliers, et les possibilités de faire varier les paramètres de fonctionnement tels que la course, l'effort de man#uvre, le nombre de positions de commutation, sont faibles. Or, du fait de l'évolution des besoins dans l'automobile, on exige maintenant des mécanismes de commande présentant des qualités de fonctionnement améliorées en termes d'ergonomie. de confort et de facilité d'utilisation, avec un rendu tactile plus doux (rendu tactile "soft") et restant constant dans le temps. De telles exigences ne peuvent pas être satisfaites de façon suffisante par les commutateurs connus utilisables dans l'industrie automobile. Par ailleurs, certains dispositifs comme par exemple des capteurs de commutation électrique comprenant des cellules à effet Hall utilisent des aimants. Les dispositifs de ce type con`,iennent dans les cas d'environnement difficile et pour des applications particulières, mais qui ne sont pas assimilables aux commutateurs à actionnement manuel utilisés en automobile. De plus, les commutateurs combinant ainsi capteurs à effet Hall et aimantation ne sont pas aptes, tels qu'ils sont connus à ce jour, à être directement utilisés dans les applications courantes de l'automobile, qui sont principalement visées par l'invention. Invention L'invention a pour but la réalisation d'un commutateur rotatif en particulier pour l'automobile, combinant en un seul mécanisme la fonction de commutation électrique et la fonction d'indexage, ledit commutateur présentant des caractéristiques de mise en #uvre améliorées en termes d'ergonomie, de confort et facilité d'utilisation avec des rendus tactiles plus doux et progressifs, ainsi qu'une bonne stabilité dans le temps de ces caractéristiques de mise en oeuvre, et présentant également des possibilités élargies d'adaptation à divers types de commutation électrique et de variation des paramètres de fonctionnement. L'invention repose essentiellement sur l'utilisation d'aimants pour réaliser la fonction d'indexage dans un dispositif de commutation électrique rotatif du type de ceux utilisés dans l'industrie automobile, les aimants étant intégrés dans les parties respectivement fixe et mobile qui constituent le commutateur. Il a été trouvé en effet que l'indexage magnétoinécanique ainsi réalisé par le déplacement de la pièce aimantée mobile par rapport à la pièce aimantée fixe. assure la mise en place correcte des organes de commutation électrique tout en fournissant de façon constante dans le temps un rendu tactile doux et progressif. La présente invention a pour objet un dispositif de commande de fonctions électriques dans l'automobile, du type comprenant un boîtier. un organe manuel de commande en rotation solidaire d'un axe de rotation sur lequel est monté un élément comportant des moyens d'indexation de la position de l'organe de commande, des moyens de commutation coopérant avec un circuit de conduction électrique de manière à délivrer une information électrique correspondant aux divers déplacements dudit organe de commande, et il est caractérisé en ce que les moyens d'indexation sont constitués par des aimants permanents dont certains sont fixes et dont les autres sont mobiles en rotation avec l'axe de rotation. Un avantage de la présente invention réside dans le fait que le rendu ou effet tactile est effectué par la répulsion ou l'attraction de pôles d'aimantation lorsqu'ils sont en regard l'un de l'autre. Un autre avantage est que l'encombrement est fortement réduit puisqu'un seul dispositif assure deux fonctions différentes. Selon une autre caractéristique de la présente invention, les aimants permanents fixes et mobiles sont constitués par des couronnes aimantées dont l'une est montée sur un support ou chariot supérieur solidaire de l'axe de rotation et dont l'autre est montée sur la paroi interne du boîtier, en regard de la couronne mobile en rotation, la couronne mobile constituant une partie d'un ensemble aimanté qui comprend notamment une partie basse aimantée coopérant avec des cellules à effet Hall montées sur la face supérieure d'un circuit imprimé. D'autres avantages et caractéristiques ressortiront mieux à la lecture de la description de plusieurs modes de réalisation de l'invention. ainsi que des dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est une vue en coupe d'un premier mode de réalisation de l'invention ; - la figure 2 est une vue en coupe d'un deuxième mode de réalisation de l'invention ; - la figure 3 est une vue en coupe d'un troisième mode de réalisation de l'invention , - la figure 4 est une vue de dessus du dispositif avec les divers repères correspondant à la position de commande des rétroviseurs et de leur rabattement ; - la figure 5 est une vue schématique de dessus de la couronne fixe aimantée avec un champ d'induction ; - la figure 6 est une vue schématique de dessus de la couronne aimantée, mobile en rotation, et les divers champs d'induction. Le dispositif selon l'invention tel que représenté sur la figure 1 comprend un boîtier I en deux parties 2,3; la partie 3 constituant un fond pour le boîtier 1. Un bouton de commande manuelle 4 est monté sur une extrémité supérieure d'un axe de rotation 6 qui traverse la partie supérieure 2 du boîtier 1 et dont l'extrémité inférieure 7 est solidaire d'un chariot inférieur 8, qui est monté dans le fond 3 du boîtier 1. Un chariot supérieur 9 est monté sur l'axe de rotation 6 et constitue un support pour une partie des moyens d'indexation qui sont constitués par au moins un aimant permanent 10 sous forme d'une couronne aimantée intérieure, qui est montée sur le chariot supérieur 9 et qui est donc mobile en rotation avec ce dernier et une couronne aimantée extérieure fixe 11 qui est montée sur la paroi intérieure de la partie supérieure 2 du boîtier 1. Un circuit imprimé 12 est monté dans le fond 3 du boîtier 1. Des haltères supérieurs 13, montées sur le chariot supérieur 9, sont en appui sur le circuit imprimé 12 et permettent de sélectionner sur ledit circuit imprimé, les pistes appropriées et correspondant à la position relative de la couronne intérieure aimantée 10 par rapport à la couronne extérieure aimantée 11 , l'information électrique ainsi créée étant transmise aux moyens électriques adéquats par des languettes 14 serties sur le circuit imprimé 12 et dont les extrémités inférieures de connexion sont accessibles par la face ouverte 1 du fond de boîtier 3. Le chariot inférieur 8 est mobile en translation et comprend également au moins un haltère 16 en contact sur des pistes correspondantes, ménagées sur la face inférieure du circuit imprimé, la translation du chariot inférieur 8 servant à régler la position des miroirs des rétroviseurs gauche et droit. Un ressort inférieur 17, en appui sur une partie 18 du fond 3 et sur le chariot inférieur 8 sert à plaquer ce dernier sur le circuit imprimé 12 et à rappeler élastiquement l'axe de rotation 6 vers la position neutre. Un ressort supérieur 19 est en appui sur une collerette 20 de l'axe de rotation 6 et sert à rappeler élastiquement ce dernier contre un épaulement du support 9 qui est constamment en appui par son bord supérieur contre une portée circulaire interne 21 de la partie 2 du boîtier 1. Le ressort 19 sert également à assurer la pression de contact entre les haltères 13 sur le circuit 12, En se référant à la figure 4, on voit que le repère mobile 22 qui est prévu sur le bouton de commande 4, peut être amené en alignement avec l'un des quatre repères fixes 23 à 26, le repère 23 correspondant à une position neutre, le repère 24 correspondant au rétroviseur droit, le repère 25 correspondant au rétroviseur gauche et le repère 26 correspondant au pilotage du rabattement des rétroviseurs. Les repères 24 et 25 sont à 45 de l'axe de rotation 6 alors que les repères 23 et 26 sont à 180 de l'axe de rotation 6. Sur la f Bure 5 représentant la couronne extérieure ou aimant fixe 11. la partie 27 représente virtuellement l'induction magnétique du pôle Nord. La figure 6 représente la couronne intérieure ou aimant mobile 10. La rotation du bouton de commande 4 entraîne la rotation de l'aimant mobile 10 par l'intermédiaire de l'axe de rotation 6 et le support 9 qui lui est solidaire. Les zones 28 à 31 représentent virtuellement les inductions pour les différentes parties magnétiques de la couronne intérieure 10. Lorsqu'on tourne le bouton de commande, on amène en regard des pôles magnétiques de la couronne intérieure 10 et extérieure 11 et l'effet tactile que l'utilisateur ressent est identique à celui qui serait obtenu par des crans ou des carnes, cet effet tactile provenant de la répulsion et./ou de l'attraction des pôles magnétiques en regard. Suivant un deuxième mode de réalisation représenté sur la figure 2. l'aimant permanent mobile est constitué par un ensemble 32 comportant une partie magnétique supérieure 33 qui est en face de la couronne extérieure 11 et qui joue le même rôle que la couronne intérieure 10 de la figure 1. une partie intermédiaire 34 et une partie basse 35. L'ensemble 32 est monté par sa partie basse 35 dans une couronne de centrage 36, cette dernière étant solidaire du support ou chariot supérieur 9 et donc mobile en rotation avec l'axe de rotation 6. Au-dessous des deux parties basses 35 de l'ensemble 32 formant aimant permanent et sur le circuit imprimé 12, sont montées deux cellules à effet Hall qui codifient les quatre états de la commande, à savoir rétroviseur droit, rétroviseur gauche. position neutre et le rabattement, de la même manière que les haltères 13 du dispositif de la fïuure 1. La position en pointillés de la figure 2 représente le pivotement du bouton de commande 4 et de la tige de rotation 6 qui est assimilable à un "joystick" bien connu dans les jeux vidéo ; le bouton de commande 4 et la tige 6 pouvant être pivotés dans une des quatre directions, terre. ciel. droite, ,,auche. De ce fait. le chariot inférieur 8 peut également être déplacé suivant une de ces quatre directions pour le réglage du miroir associé au rétroviseur gauche ou droit sélectionné par la position relative entre les aimants permanents fixe et mobile. Suivant un troisième mode de réalisation représenté sur la figure 3, la structure est similaire à celle de la figure 2. sauf en ce qui concerne le chariot inférieur. Dans ce troisième mode de réalisation, le chariot inférieur 36 est magnétique, par exemple en plasto-ferrite et il coopère avec des cellules à effet Hall 37 disposés sur la face inférieure 38 du circuit imprimé 12 qui est conçu pour délivrer les informations électriques nécessaires. Le fonctionnement du dispositif selon ce troisième mode de réalisation est analogue à celui de la figure 2, à la différence que le chariot inférieur aimanté 36 excite les capteurs à effet Hall 37. suivant la position qu'il occupe, pour délivrer une information électrique qui est utilisée pour la commande de déplacement des miroirs des rétroviseurs. Les couronnes 10. 1 1 et l'ensemble 32 peuvent également être en plasto-ferrite. Dans tous les modes de réalisation, la commande de rabattement des rétroviseurs est tout ou rien c'est-à-dire que lorsque le repère mobile 22 est au-dessus du repère 26 (figure 4), les deux rétroviseurs gauche et droit sont rabattus simultanément. RE VENDICA TIONS 1. Dispositif de commande de fonctions électriques par commutation magnétique, du type comprenant un boîtier (2). un organe manuel de commande en rotation (4) solidaire d'un axe de rotation (6) sur lequel est monté un élément comportant des moyens d'indexation (10, 11) de la position de l'organe de commande; des moyens de commutation (13) coopérant avec un circuit de conduction électrique (12) de manière à délivrer une information électrique correspondant aux divers déplacements dudit organe de commande, est caractérisé en ce que les moyens d'indexation sont constitués par des aimants permanents (10, 11) dont certains (11) sont fixes et dont les autres (10) sont mobiles en rotation avec l'axe de rotation. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les aimants permanents mobiles sont constitués par une couronne (10) montée sur un chariot (9) solidaire de l'axe de rotation (6) et en ce que les aimants permanents fixes sont constitués par une couronne (11) montée sur la paroi intérieure du boîtier (1) en regard de la couronne aimantée mobile (l 0). 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2. caractérisé en ce que les mo#,,ens de commutation sont constitués par des haltères (13) en appui sur des pistes du circuit de conduction électrique constitué par un circuit imprimé (12). 4. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les aimants permanents mobiles (10) sont constitués par un ensemble (32) comportant une partie magnétique supérieure (33) qui est en regard de la couronne aimantée fixe (11) et au moins une partie basse (35) qui est en regard de cellules à effet Hall (37) montées sur la face supérieure d'un circuit imprimé (12). 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'ensemble aimanté (32) comporte une partie intermédiaire aimantée (34) reliant les parties aimantées supérieure (33) et basse (35). ledit ensemble étant monté dans une couronne de centrage (36) solidaire du chariot (9). 6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un chariot inférieur (8, 36) solidaire de l'axe en rotation (6) et mobile en translation, ledit chariot inférieur (8, 36) coopérant avec des moyens de commutation solidaires de la face inférieure du circuit imprimé (12). 7. Dispositif selon la revendication 6. caractérisé en ce que les moyens de commutation sont constitués par des haltères (16). 8. Dispositif selon la revendication 6. caractérisé en ce que le chariot inférieur est constitué par un chariot magnétique (37) qui coopère avec des cellules à effet Hall (37) disposées sur la face inférieure (38) du circuit imprimé (l2).