Brevet FR2820819A1 — publié le 20020816

L'invention concerne un dispositif de détection de l'enfoncement local d'une surface flexible, ainsi que diverses utilisations du dispositif. De tels dispositifs doivent pouvoir être utilisés pour fournir des informations sur les personnes ou objets appuyés sur la surface ou pour déclencher des actions en fonction des informations fournies. L'invention répond à un besoin dans l'industrie automobile en capteurs et en systèmes de commande intelligents qui puissent assurer une adaptation de la réponse des organes du véhicule automobile à chaque situation. Ainsi, un domaine d'application de l'invention est les dispositifs de sécurité des véhicules automobile, notamment les dispositifs de déclenchement de coussins gonflables. En effet, l'on connaît de tels dispositifs de déclenchement qui provoquent systématiquement un gonflement du coussin en cas de détection de choc, afin d'empêcher que le passager ou le conducteur du véhicule ne heurte des parties du compartiment passager par suite du choc, notamment à l'avant. Mais de tels dispositifs peuvent avoir un effet différent, voire non souhaité et dangereux sur la personne dans des situations atypiques. Suivant un premier aspect, l'invention vise à remédier à ces inconvénients. Suivant un deuxième aspect, de l'invention, les dispositifs de détection doivent pouvoir être intégrés facilement aux systèmes existants, être légers, peu encombrants et peu onéreux. Suivant un troisième aspect, l'invention doit permettre plus généralement de commander l'action d'un organe par simple enfoncement d'une surface flexible. Un premier objet de l'invention est un dispositif de détection de l'enfoncement local d'une surface flexible, comportant, du côté de la surface, opposé à celui de l'enfoncement, au moins un détecteur apte à fournir un état de sortie différent selon qu'une force d'enfoncement est appliquée ou non sur la surface, caractérisé en ce que le détecteur comprend : - un corps de déformation à composition chargée en matériau conducteur, disposé de manière à être déformé sous l'influence d'une force d'enfoncement appliquée sur la surface, et - des moyens de mesure de la résistance électrique entre au moins des premier et deuxième points distincts du corps de déformation, en tant qu'état de sortie indicateur d'un enfoncement. Grâce à l'invention, on obtient instantanément une information indicatrice de l'état d'enfoncement de la surface flexible. On entend par surface flexible, une surface sensiblement élastique se déformant à l'endroit, délimité ou non, où une force lui est appliquée dans le sens de l'enfoncement. L'on déduit la présence, l'absence ou la profondeur de l'enfoncement de la surface flexible par comparaison de l'état de sortie du détecteur avec celui mesuré en l'absence d'enfoncement. Le dispositif présente l'avantage de pouvoir être caché sous la surface flexible, ce qui améliore l'esthétique et diminue l'encombrement. Par ailleurs, il est possible de déterminer l'endroit de la surface flexible où l'enfoncement a lieu, à force d'enfoncement égale, en fonction de la valeur mesurée de la résistance électrique. En effet, plus le corps de déformation est comprimé, plus sa résistance électrique diminue, une plus grande quantité de matériau conducteur de l'électricité étant dans ce cas en contact électrique avec les premier et deuxième points de mesure. Dans une mode de réalisation, le corps de déformation a une composition comprenant du polyuréthane chargé en carbone qui a l'avantage d'être léger et peu onéreux. Suivant une première disposition, les premier et deuxième points de mesure sont alignés suivant une direction sensiblement normale à la surface flexible. Dans une autre disposition, les premier et deuxième points de mesure sont alignés suivant une direction perpendiculaire à une normale à la surface flexible, passant entre les premier et deuxième points. Dans une réalisation facilement intégrable, le corps de déformation est en forme de plot cylindrique, par exemple circulaire. Dans une autre réalisation, le corps de déformation est en forme de couche en vis-à-vis de la surface flexible, de manière à pouvoir détecter un enfoncement sur une grande partie de celle-ci. Afin d'obtenir une indication de l'enfoncement de la surface par plusieurs moyens, plusieurs premier et deuxième points de mesure sont prévus dans ou sur la couche, par exemple respectivement sur des faces opposées de la couche. Dans une réalisation plus économique, une pluralité de premiers points de mesure distincts et un deuxième point de mesure commun sont prévus dans ou sur la couche. Dans une réalisation, les points de mesure sont formés de fils conducteurs de l'électricité disposés parallèlement aux faces de la couche. Dans une réalisation particulière, plusieurs détecteurs sont disposés du côté de la surface, opposé à celui de l'enfoncement, sous plusieurs endroits correspondants de celle-ci, formant par exemple une matrice par rapport à celleci, ce qui permet d'obtenir une indication plus précise du lieu ou de la profondeur de l'enfoncement de la surface flexible. En outre, il est rendu possible de provoquer un état de sortie indicateur d'un enfoncement de l'un choisi parmi les détecteurs, pour provoquer une action d'un organe sensible à cet état de sortie et relié audit détecteur. En repérant sur la surface flexible l'endroit sous lequel se trouvent les détecteurs, il est possible de commander l'action de l'organe choisi par enfoncement de l'endroit repéré correspondant. Afin d'obtenir une indication plus directe de l'enfoncement, le corps du détecteur affleure à la surface flexible. Dans une réalisation plus esthétique pour l'utilisateur, le corps de déformation du détecteur est enterré dans un matériau en contact avec la surface flexible et apte à transmettre son enfoncement localisé, par exemple en mousse, sous la surface flexible. Suivant une réalisation, les moyens de mesure comprennent un ohmmètre de mesure de la résistance électrique entre les premier et deuxième points de mesure, ou un voltmètre à courant constant de mesure de la tension électrique entre les premier et deuxième points de mesure ou un ampèremètre à tension constante de mesure du courant électrique entre les premier et deuxième points de mesure. Un deuxième objet de l'invention est un élément de siège, notamment un siège de véhicule automobile, comportant un dispositif de détection tel que décrit ci-dessus dans ou sur son rembourrage. Le dispositif de détection est utilisé avantageusement dans ou sur une partie rembourrée de siège pour détecter la présence d'une personne sur le siège, et/ou sa corpulence et/ou sa position par rapport au siège. Il est ainsi permis au dispositif de commande de véhicule automobile de réagir de manière adaptée à la présence, la corpulence ou la position sur le siège du conducteur ou des passagers, en utilisant l'information fournie par le dispositif de détection. Par exemple, le détecteur du dispositif de détection est relié en sortie à un dispositif de commande de gonflage de coussins gonflables, apte à calculer au moins une commande de consigne de gonflage en fonction des états de sortie du détecteur. Un autre objet de l'invention prévoit d'utiliser le dispositif de détection tel que décrit ci-dessus dans un dispositif de commande, par exemple du type bouton de commande ou matrice de touches de commande, notamment sur un tableau de bord de véhicule automobile, le détecteur étant relié en sortie à un moyen d'actionnement dont la commande est sensible au changement d'état de sortie du détecteur. Un autre objet de l'invention est une utilisation du dispositif de détection tel que décrit ci-dessus dans une moquette ou tapis, notamment dans un tapis de sol de véhicule automobile pour détecter la présence d'une personne dessus, et/ou sa corpulence et/ou sa position par rapport à la moquette ou au tapis. Un autre objet de l'invention est une utilisation du dispositif de détection tel que décrit ci-dessus, dans ou sur un jouet comportant une surface extérieure souple, notamment du type peluche rembourrée ou poupée, le détecteur étant relié en sortie à un moyen de déclenchement d'action du jouet, notamment à un émetteur sonore, dont la commande est sensible au changement d'état de sortie du détecteur. L'invention sera mieux comprise à la lumière de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins donnés uniquement à titre d'exemple, sur lesquels : - la figure 1 est une vue schématique d'un premier mode de réalisation du dispositif de détection suivant l'invention ; - la figure 2 est une vue schématique en coupe du dispositif de détection dans des premier, deuxième et troisième modes de réalisation ; - la figure 3 est une vue schématique en coupe des dispositifs de détection suivant la figure 2, dans des situations d'enfoncement de la surface flexible ; - la figure 4 est une vue schématique en perspective d'un quatrième mode de réalisation du dispositif de détection ; - la figure 5 est une vue schématique en coupe d'un cinquième mode de réalisation du dispositif de détection ; - la figure 6 est une vue schématique en perspective d'un siège de véhicule automobile auquel sont intégrés des dispositifs de détection suivant l'invention. A la figure 1, le détecteur 1 du dispositif de détection comporte un corps 2 de déformation en forme de plot cylindrique 3, sur les surfaces circulaires supérieure 4 et inférieure 5 desquelles sont fixées des bornes électrique 6,7 de mesure. Le corps 2 comprend un premier matériau déformable sensiblement élastiquement et isolant électriquement et un second matériau réparti dans le premier matériau et conducteur de l'électricité. Ce second matériau est par exemple réparti en poudre dans le premier matériau et est par exemple du noir de carbone réparti en particules dans du polyuréthane en tant que premier matériau. Les bornes 6,7 de mesure sont reliées par des conducteurs électriques 8,9 à un moyen de mesure 10 de la résistance électrique, ou de la conductance électrique, présente dans le corps 2 entre les bornes 6,7. Le moyen de mesure 10 fournit en sortie une information indicatrice de la résistance aux bornes des conducteurs 8, 9 à un dispositif 11 récepteur par tout moyen approprié, par exemple par des conducteurs électriques 12. Dans la variante représentée en tiret à la figure 1, les bornes 6b, 7b électriques de mesure peuvent également être prévues à l'intérieur du corps 2, les conducteurs 8b et 9b de liaison au moyen 10 de mesure passant au travers du corps 2. Le dispositif récepteur 11 est par exemple un dispositif de commande de véhicule automobile, tel que un dispositif de commande de gonflage de coussins gonflables. Dans ce cas, l'état de sortie du moyen de mesure 10 est envoyé, par tout moyen de conversion et d'échantillonnage, à un microprocesseur de gestion de la commande de déclenchement du coussin gonflable. Dans ce cas, plusieurs détecteurs 1 sont noyés dans le rembourrage de mousse d'un siège 13 du véhicule automobile, par exemple dans son assise 14 et dans son dossier 15 ainsi que représenté à la figure 6. Plusieurs détecteurs 1 représentés en pointillés sont positionnés en des endroits prédéterminés du siège 13, afin de déduire de l'état de sortie de chaque moyen de mesure 10 associé au détecteur 1 une information relative à l'enfoncement de la surface du siège 13, provoqué par exemple par une personne assise dessus. En variante, les détecteurs 1 peuvent également être positionnés dans l'appuitête 16 et/ou dans un accoudoir, sous leur surface flexible tournée vers la personne assise, dans des réalisations non représentées. La figure 2 montre plusieurs dispositions de détecteurs 1, dans lesquelles seuls les plots 3 et les bornes 6,7 électriques sont représentés pour des raisons de clarté. Le corps 2 est disposé sous une surface flexible 17 destinée à être soumise à un enfoncement local et formée à la figure 6 par le milieu de la surface supérieure de l'assise 14 et le milieu de la surface du dossier 15 sur laquelle doit être assise une personne. Le corps 2 est noyé dans un matériau 18 transmettant les déformations de la surface 17 suite à l'enfoncement, dans les exemples représentés de la mousse en polyuréthane. La surface flexible 17 est par exemple formée par une couche de textile ou autre recouvrant la couche de mousse 18. Sur la partie droite de la figure 2, les bornes électriques 6c et 7c sur le corps 2 sont alignées normalement à la surface 17. Au milieu de la figure 2, les bornes électriques 6d et 7d du corps 2 sont alignées suivant une droite perpendiculaire à une normale passant entre elles, sensiblement parallèlement à la surface 17. Sur la partie gauche de la figure 2, les bornes électriques 6e et 7e sur le corps 2 sont prévues sur deux côtés adjacents de celui-ci. Les moyens de connexion 8,9, 8b, 9b passent par exemple dans le matériau 18, les moyens de mesure 10 étant distants et logé dans un boîtier, par exemple dans le tableau de bord dans le cas d'un véhicule automobile. A la figure 3, l'enfoncement localisé sur la surface 17 peut provoquer soit une compression sensiblement parallèle au plan de la surface 17, lorsque cet enfoncement E1 est localisé à côté d'un corps 2a, 2b de détecteur 1, ainsi que représenté à gauche et au milieu de la figure 3, ou une compression normale à la surface 17 lorsque l'enfoncement E2 est situé en vis-à-vis d'un corps 2c de détecteur 1. A la figure 4, le corps 2 de déformation est formé d'une couche. Une pluralité de premières bornes électriques 6 sont disposées en rangées sur une face de la couche. Une deuxième borne 7 électrique, représentée en pointillés, est disposée sur la face opposée de la couche 2. Les moyens de mesure 10 sont reliés d'une part à la deuxième borne 7 commune et en parallèle à chacune des premières bornes 6 pour mesurer la résistance électrique entre chaque première borne 6 et la deuxième borne 7. En variante, à la figure 5, une pluralité de premières bornes électriques 6 ainsi qu'une pluralité de deuxièmes bornes électriques 7 sont prévues sur des faces opposées de la couche 2, en vis-à-vis. Dans une autre variante aux figures 4 et 5, représentée à la figure 7, le corps 2 de déformation en couche est recouvert, sur ses deux faces 2a, 2b, d'un revêtement 25 supérieur tourné vers la surface flexible 17 et d'un revêtement inférieur 26 de l'autre côté. Le revêtement supérieur 25 est par exemple en textile formant la surface 17 flexible d'aspect du siège 13. Les bornes électriques 6,7 sont formées dans les revêtements 25,26, sous formes de fils 27 conducteurs de l'électricité disposés parallèlement aux faces 2a, 2b du corps 2. Une pluralité de fils 27 sont disposés dans les revêtements supérieur 25 et/ou inférieur 26. Les fils 27 sont par exemple rectilignes et disposés parallèlement entre eux de manière équidistante, suivant une première direction 28 dans le revêtement supérieur 25 et suivant une deuxième direction 29 perpendiculaire à la première direction 28 dans le revêtement inférieur 26. Les réalisations selon les figures 4,5 et 7 permettent d'obtenir des détecteurs 1 répartis de façon matricielle sous la surface flexible 17, chaque couple de bornes électriques 6, 7 formant un point de la matrice correspondant à une abscisse et une ordonnée sur la surface flexible 17. Bien entendu, les détecteurs 1 peuvent également être répartis de cette manière sous la surface flexible 17 en ayant chacun des corps 2 de déformation distincts selon les figures 1 à 3. Dans une application, par exemple sur le tableau de bord d'un véhicule automobile, un ou plusieurs des détecteurs 1 est relié en sortie à un moyen d'actionnement dont la commande est sensible au changement d'état de sortie du détecteur 1. Ainsi, les détecteurs 1 peuvent servir de moyens de commande, tels que des boutons de commande ou une matrice de touches de commande, lorsque des emplacements correspondants sont repérés sur la surface flexible 17 pour qu'un utilisateur appuie volontairement dessus afin de déclencher l'action choisie correspondant à cet emplacement. Bien entendu ces moyens de commande peuvent également servir dans toute application. Le cas échéant, des moyens de multiplexage sont prévus entre les moyens 10 de mesure et la pluralité de bornes 6,7 selon les figures 2 à 7, soit pour sélectionner une paire de bornes électriques 6,7, soit pour mesurer séquentiellement la résistance entre cette paire. Les détecteurs 1 sont prévus sous la surface flexible aux endroits où l'on souhaite connaître la présence et/ou la profondeur d'un enfoncement celle-ci. Par exemple, à la figure 6, les détecteurs 1 selon la figure 1 sont prévus sous les endroits de la surface flexible 17 déterminés comme étant représentatifs de la présence ou de l'absence d'un passager sur le siège 13, ou de la position inclinée vers l'avant 19 ou vers l'arrière 20 du siège pour les deux rangées avant 21 et arrière 22 de détecteurs 1 dans l'assise 14 et les détecteurs 1 dans le dossier 15. De même, les deux rangées droite 23 et gauche 24 de détecteurs 1 disposés dans l'assise 14 du siège 13 détectent un enfoncement de la surface flexible 17 représentatif d'une position inclinée respectivement vers la droite ou vers la gauche ou d'une position droite de la personne assise sur le siège 13. L'état de sortie des détecteurs 1 permet de sélectionner, par un dispositif 11 de commande appropriée, le gonflement d'un coussin gonflable non représenté parmi des coussins gonflables avant, latéral droit ou latéral gauche non représentés, par rapport au siège 13. Les détecteurs 1 permettent également de choisir l'amplitude de gonflement des coussins gonflables. REVENDICATIONS 1. Dispositif de détection de l'enfoncement local d'une surface flexible (17), comportant du côté de la surface, opposé à celui de l'enfoncement, au moins un détecteur (1) apte à fournir un état de sortie différent selon qu'une force d'enfoncement est appliquée ou non sur la surface flexible (17), caractérisé en ce que le détecteur (1) comprend : - un corps (2) de déformation à composition chargée en matériau conducteur, disposé de manière à être comprimé sous l'influence d'une force d'enfoncement appliquée sur la surface flexible (17), et - des moyens (10) de mesure de la résistance électrique entre au moins des premier et deuxième points (6,7) de mesure du corps (2) de déformation, en tant qu'état de sortie indicateur d'un enfoncement. 2. Dispositif de détection suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le corps (2) de déformation a une composition comprenant du polyuréthane chargé en carbone. 3. Dispositif de détection suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les premier et deuxième points (6c, 7c) de mesure sont alignés suivant une direction sensiblement normale à la surface flexible (17). 4. Dispositif de détection suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les premier et deuxième points (6d, 7d) de mesure sont alignés suivant une direction sensiblement perpendiculaire à une normale à la surface flexible passant entre lesdits premier et deuxième points (6,7). 5. Dispositif de détection suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le corps (2) de déformation est en forme de plot (3) cylindrique, par exemple circulaire. 6. Dispositif de détection sur l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le corps (2) de déformation est en forme de couche en vis-à-vis de la surface flexible (17). 7. Dispositif de détection suivant la revendication 6, caractérisé en ce que plusieurs premier et deuxième points (6,7) de mesure sont prévus dans ou sur la couche (2), par exemple respectivement sur des faces opposées de la couche (2). 8. Dispositif de détection suivant la revendication 6, caractérisé en ce qu'une pluralité de premiers points (6) de mesure distincts et un deuxième point (7) de mesure commun sont prévus dans ou sur la couche (2). 9. Dispositif de détection suivant l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que les points (6,7) de mesure sont formés de fils (27) conducteurs de l'électricité disposés parallèlement aux faces de la couche (2). 10. Dispositif de détection suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que plusieurs détecteurs (1) sont disposés du côté de la surface flexible (17), opposé à celui de l'enfoncement, sous plusieurs endroits correspondants de celle-ci, formant par exemple une matrice par rapport à celle-ci. 11. Dispositif de détection suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le corps (2) de déformation du détecteur (1) affleure à la surface flexible (17). 12. Dispositif de détection suivant l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le corps (2) de déformation du détecteur (1) est enterré dans un matériau (18) en contact avec la surface flexible (17) et apte à transmettre son enfoncement localisé, par exemple en mousse, sous la surface flexible (17). 13. Dispositif de détection suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens (10) de mesure comprennent un ohmmètre de mesure de la résistance électrique entre les premier et deuxième points (6, 7) de mesure ou un voltmètre à courant constant de mesure de la tension électrique entre les premier et deuxième points (6, 7) de mesure ou un ampèremètre à tension constante pour mesurer le courant entre les premier et deuxième points (6, 7) de mesure. 14. Elément de siège (14, 15, 16), notamment siège (13) de véhicule automobile comportant un dispositif de détection selon l'une quelconque des revendications 1 à 13 dans ou sur son rembourrage (18). 15. Utilisation d'un dispositif de détection suivant l'une quelconque des revendications 1 à 13 dans ou sur une partie rembourrée (14,15, 16) de siège (13), notamment de véhicule automobile, pour détecter la présence d'une personne sur le siège (13), et/ou sa corpulence et/ou sa position par rapport au siège (13). 16. Utilisation d'un dispositif de détection suivant l'une quelconque des revendications 1 à 13 dans ou sur une partie rembourrée (14,15, 16) de siège (13), notamment de véhicule automobile, caractérisé en ce que le détecteur (1) est relié en sortie à un dispositif (11) de commande de gonflage de coussins gonflables, apte à calculer au moins une commande de consigne de gonflage en fonction des états de sortie du détecteur (1). 17. Utilisation d'un dispositif de détection suivant l'une quelconque des revendications 1 à 13 dans un dispositif (11) de commande, par exemple du type bouton de commande ou matrice de touches de commande, notamment sur un tableau de bord de véhicule automobile, caractérisé en ce que le détecteur (1) est relié en sortie à un moyen d'actionnement dont la commande est sensible au changement d'état de sortie du détecteur (1). 18. Utilisation d'un dispositif de détection selon l'une quelconque des revendications 1 à 13 dans une moquette ou tapis, notamment dans un tapis de sol de véhicule automobile, pour détecter la présence d'une personne dessus, et/ou sa corpulence, et/ou sa position par rapport à la moquette ou au tapis. 19. Utilisation d'un dispositif de détection suivant l'une quelconque des revendications 1 à 13, dans ou sur un jouet comportant une surface extérieure souple, notamment du type peluche rembourrée ou poupée, caractérisé en ce que le détecteur (1) est relié en sortie à un moyen de déclenchement d'action du jouet, notamment à un émetteur sonore, dont la commande est sensible au changement d'état de sortie du détecteur (1).