Brevet FR2914445A1 — publié le 20081003

Dispositif de pointage mobile en rotation autour de trois axes . L'invention concerne un dispositif de pointage destiné par exemple à la manipulation d'un appareil d'assistance à la navigation équipant un véhicule automobile. Un tel dispositif de pointage, encore appelé désignateur d'interface homme machine, permet entre autres à un utilisateur de naviguer dans un menu d'une interface afin d'interagir avec le système en question qui est par exemple un système d'aide à la navigation du type GPS. Un dispositif de pointage est un organe de commande qui traduit les déplacements qu'offre sa cinématique en ordres fonctionnels électroniques, ces derniers étant interprétés par un logiciel. Un tel dispositif de pointage comprend typiquement un bâti portant un pointeur qui est mobile en rotation autour de trois axes, deux de ces axes permettant à l'utilisateur d'incliner le pointeur respectivement vers la droite ou vers la gauche, et vers le haut ou vers le bas. Le troisième axe, correspond à une possibilité de 25 faire pivoter le pointeur sur lui-même, par exemple pour faire défiler un menu déroulant de l'interface. Pour faciliter la manipulation du dispositif de pointage lors de la conduite de nuit, il est nécessaire que le pointeur lui-même soit rétro-éclairé, ce qui 30 permet à l'utilisateur de le localiser facilement, pour éviter de le déconcentrer de la conduite. Il apparaît que les dispositifs de pointage connus mettent en oeuvre des technologies complexes et par là même coûteuses, comme par exemple des capteurs de 35 mouvements à bobine inductive, à effet Hall, ou encore optiques. Le but de l'invention est de remédier à ces inconvénients en proposant une architecture de dispositif de pointage de technologie simple autorisant sa production pour un faible coût de fabrication. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de pointage comprenant un bâti portant un pointeur mobile en rotation autour d'un premier, d'un second et d'un troisième axe perpendiculaires les uns aux autres, ce pointeur comprenant un pied creux ayant une forme de révolution autour du premier axe, ce pied creux étant entouré par un anneau auquel il est solidarisé par une liaison pivot orientée selon le second axe, cet anneau étant entouré par une couronne crantée à laquelle il est solidarisé par une liaison pivot orientée selon le troisième axe, cette couronne étant liée au bâti par une liaison pivot orientée selon le premier axe, ce pied creux portant une calotte au moins partiellement opaque, et comprenant également un circuit imprimé portant différents commutateurs électriques (16, 24, 26, 27, 28, 29, 31) liés en mouvement au pied creux pour identifier les mouvements du pointeur autour des trois axes ainsi qu'au moins une diode pour éclairer la calotte à travers le pied creux. L'invention concerne également un dispositif tel que défini ci-dessus, dans lequel la calotte est solidarisée au pied creux par une liaison glissière orientée selon le premier axe, et comprenant une tige centrale traversant le pied creux et située en vis-à-vis d'un commutateur pour identifier un enfoncement de la calotte le long du premier axe, cette tige étant solidarisée au bâti par une liaison glissière orientée selon le premier axe. L'invention concerne également un dispositif tel que défini ci-dessus, dans lequel la tige centrale est fabriquée en un matériau opaque ou transparent pour guider la lumière émise par la diode vers la calotte. L'invention concerne également un dispositif tel que défini ci-dessus, dans lequel le circuit imprimé porte quatre commutateurs dits périphériques situés au droit d'un bord circulaire inférieur du pied creux pour identifier la position en rotation du pointeur autour du second axe et autour du troisième axe. L'invention concerne également un dispositif tel que défini ci-dessus, dans lequel le circuit imprimé porte un indexeur comprenant une bascule portant une roue en appui sur la surface crantée de la couronne crantée, et deux commutateurs pour détecter l'inclinaison de la bascule. L'invention concerne également un dispositif tel que défini ci-dessus, dans lequel le maintien en position dite de repos du pointeur est assuré par les éléments élastiques des commutateurs. L'invention concerne également un dispositif tel que défini ci-dessus, dans lequel la calotte comprend un capot central entouré par un capot latéral, et dans lequel le capot central est lié au capot latéral par une liaison pivot orientée selon le premier axe, et dans lequel le capot central est lié à la tige par une liaison rotule qui interdit une rotation relative autour du premier axe, et dans lequel le centre de cette liaison rotule coïncide avec le centre de la liaison rotule liant le pied creux au bâti. L'invention sera maintenant décrite plus en détail, et en référence aux figures annexées. La figure 1 est une vue en coupe du dispositif de 30 pointage selon l'invention ; La figure 2 montre un doigt de blocage en rotation de la liaison pivot reliant le capot central à la tige dans le dispositif selon l'invention ; La figure 3 montre un dispositif d'indexation à 35 bascule de la rotation du pointeur autour du premier axe dans le dispositif selon l'invention ; La figure 4 est une première représentation schématique du circuit imprimé du dispositif selon l'invention ; La figure 5 est une seconde représentation 5 schématique du circuit imprimé du dispositif selon l'invention. Comme visible dans la figure 1, le dispositif de pointage selon l'invention qui est repéré par 1 comprend 10 un pointeur 2 qui est porté par un bâti 3. Le pointeur 2 comprend un pied creux 4 ayant une forme de révolution autour d'un premier axe, à savoir l'axe repéré par z, et une calotte 6 portée par l'extrémité libre de ce pied creux 4, c'est-à-dire 15 l'extrémité de ce pied 4 qui dépasse du bâti. La calotte 6 comprend un capot central 7 situé en vis-à-vis de l'intérieur de pied 4, et un capot latéral ou périphérique 8 qui entoure le capot central 7 ainsi que l'extrémité supérieure du pied. Le capot central 7 et 20 le capot latéral 8 sont liés l'un à l'autre par une liaison pivot orientée selon l'axe z, alors que capot latéral est lié à l'extrémité libre du pied 4 par une liaison glissière orientée selon l'axe z. Le bâti 3 du dispositif porte un circuit imprimé 25 fixe repéré par 9, situé dans le fond de ce bâti. Une tige centrale 11 s'étend parallèlement à l'axe z, depuis une face inférieure du capot central 7, jusqu'au circuit imprimé 9 qui est situé en vis-à-vis du pied creux 4. Cette tige 11 est liée au circuit imprimé et/ou au 30 bâti 3 par une liaison de type glissière orientée selon l'axe z. Elle est d'autre part liée au capot central 7 par une liaison pivot prévue pour interdire une rotation du capot central 7 par rapport à la tige 11 autour de l'axe z. 35 Ce blocage en rotation est assuré par un ou plusieurs doigts radiaux 12 et 13 de la tige 11, qui s'engagent dans des encoches complémentaires, parallèles à l'axe z et réalisées au niveau du capot central 7, comme l'encoche 14 représentée sur la figure 2. Cette liaison pivot a son centre qui coïncide avec le centre d'une autre liaison pivot, détaillée plus bas, et par laquelle le pied creux 4 est lié au bâti 3. L'ensemble de la calotte 6 peut être enfoncé le long de l'axe z, en étant déplacé en translation par rapport au pied creux 4. Dans ce mouvement, la tige 11 qui a son extrémité supérieure en appui sur une face interne du capot central 7 est également déplacée en translation le long de l'axe z, de sorte qu'elle vient enfoncer un ou plusieurs des quatre commutateurs électriques repérés par 16. Ces commutateurs 16 sont portés par le circuit imprimé 9, et ils sont dédiés à la détection de l'enfoncement du pointeur. Ces commutateurs sont du type bouton poussoir, de sorte qu'ils assurent le maintien du pointeur 2 en position sortie lorsque celui-ci est relâché. La tige 11 et le capot central 7 sont réalisés dans un matériau opaque de manière à assurer également le rétroéclairage du pointeur. A cet effet, le circuit imprimé 9 porte quatre diodes électroluminescentes repérées par 17 qui sont situées au niveau de la base de la tige. La lumière émise par ces diodes est conduite par la tige 11 jusqu'au capot central 7 pour rétroéclairer le pointeur. Le capot périphérique 8 est libre de pivoter autour de l'axe z, en entraînant en rotation le pied 4 auquel il est lié par une liaison glissière d'axe z. Durant ce mouvement, le capot central 7 reste immobile en rotation, du fait qu'il est lié au capot périphérique 8 par une liaison pivot d'axe z et du fait qu'il est lié à la tige 11 par une liaison interdisant une rotation autour de l'axe z, cette tige 11 étant elle-même liée au bâti 3 par une liaison glissière d'axe z interdisant par définition une rotation autour de l'axe z. Le pied creux 4 est lié au bâti 2 par une liaison de type rotule, c'est-à-dire permettant de tourner par rapport au bâti 2 autour des trois axes x, y et z correspondant à un repère orthonormé direct. Plus particulièrement, le pied 4 est entouré par un anneau 18 en étant lié à celui-ci par une liaison pivot orientée selon l'axe x dans les figures. Cet anneau 18 est lui-même entouré par une couronne crantée 19 à laquelle il est lié par une autre liaison pivot orientée selon l'axe y. L'anneau 19 est lié au bâti 2 par une liaison pivot orientée selon l'axe z, de sorte que lorsque le pointeur pivote autour de l'axe z, la couronne 19 pivote elle aussi autour de l'axe z. Les mouvements de rotation de la couronne 19 autour de l'axe z sont détectés par un indexeur à bascule 21, représenté en figure 3, incluant une bascule 22 portant une roue en caoutchouc 23 et deux commutateurs 24 et 26. La bascule est portée par le circuit imprimé 9 en étant apte à pivoter autour d'un axe parallèle à l'axe x, elle présente deux bras s'étendant respectivement au droit du commutateur 24 et du commutateur 26, et elle porte dans sa partie centrale la roue 23 qui est en appui sur la face inférieure crantée de l'anneau 19. Lorsque cet anneau est entraîné en rotation, son crantage se déplace par rapport à la bascule 22, ce qui fait pencher cette bascule pour enfoncer selon le sens de rotation, le commutateur 24 ou 26. Ainsi, l'indexeur à bascule permet de détecter les mouvements de rotation du pointeur autour de l'axe z : lorsque le pointeur tourne autour de l'axe z, le commutateur 24 ou 26 passe alternativement de l'état électriquement ouvert à l'état électriquement fermé du fait du crantage de la couronne 19. Ceci permet d'une part d'assurer une détection des mouvements de rotation du pointeur autour de l'axe z, et d'autre part de cranter ce mouvement pour faire de ce pointeur une roue cloquante. Les mouvements de rotation du pointeur 2 autour de l'axe x et de l'axe y sont quant à eux identifiés par un autre ensemble de commutateurs ; repérés par 27, 28, 29 et 31 portés par le circuit imprimé 9. Ces quatre commutateurs sont situés au droit d'un bord circulaire 32 du pied creux 4 qui correspond à l'extrémité de ce pied creux située en vis-à-vis du circuit imprimé 9, en étant uniformément répartis le long de ce bord circulaire, c'est-à-dire en étant espacés les uns des autres d'un quart de tour. Lorsque le autour de l'axe commutateur 31. autour de l'axe commutateur 29. Lorsque le autour de l'axepointeur 2 pivote dans le sens direct x, le bord 32 vient en appui sur le Lorsqu'il pivote dans le sens indirect x, le bord 32 vient en appui sur le pointeur 2 pivote dans le sens direct y, le bord 32 vient en appui sur le commutateur 28, et lorsqu'il pivote dans le sens indirect autour de l'axe y, ce bord vient en appui sur le 20 commutateur 27. Ainsi, l'ensemble des commutateurs portés par le circuit imprimé 9 et qui sont aussi représentés sur les figures 4 et 5 sont reliés à une unité de contrôle qui est capable d'identifier à tout moment la position du 25 pointeur autour des axes x et y grâce à ces quatre commutateurs. Ces commutateurs sont du type bouton poussoir : ils comprennent des moyens élastiques de rappel tendant à les maintenir en position sortie. Ainsi, le maintien du 30 pointeur en position de repos, c'est à dire parallèlement à l'axe z est assuré par ces commutateurs. En ce qui concerne l'enfoncement de la calotte 6, celui-ci est identifié par les capteurs repérés par 16. La position du pointeur 2 en rotation autour de l'axe z 35 est quant à elle déterminée avec les commutateurs 24 et 26. Les différents commutateurs utilisés sont par exemple du type poussoir, de sorte qu'ils comprennent des moyens élastiques de rappel en position de repos. Le retour en position de repos du pointeur 2 est ainsi assuré directement par les éléments de rappel de ces commutateurs. Ces commutateurs sont par exemple du type microswitch, à contact or-carbone via silicone. La ou les diodes électroluminescentes assurant le rétroéclairage sont par exemple des diodes du type LED. REVENDICATIONS 1. Dispositif de pointage (1) comprenant un bâti (3) portant un pointeur (2) mobile en rotation autour d'un premier, d'un second et d'un troisième axe (x, y, z) perpendiculaires les uns aux autres, ce pointeur comprenant un pied creux (4) ayant une forme de révolution autour du premier axe (z), ce pied creux (4) étant entouré par un anneau (18) auquel il est solidarisé par une liaison pivot orientée selon le second axe (x), cet anneau (18) étant entouré par une couronne crantée (19) à laquelle il est solidarisé par une liaison pivot orientée selon le troisième axe (y), cette couronne (19) étant liée au bâti (3) par une liaison pivot orientée selon le premier axe (z), ce pied creux (4) portant une calotte (6) au moins partiellement opaque, et comprenant également un circuit imprimé (9) portant différents commutateurs électriques (16, 24, 26, 27, 28, 29, 31) liés en mouvement au pied creux (4) pour identifier les mouvements du pointeur (2) autour des trois axes ainsi qu'au moins une diode (17) pour éclairer la calotte (6) à travers le pied creux (4). 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel la calotte (6) est solidarisée au pied creux (4) par une liaison glissière orientée selon le premier axe (z), et comprenant une tige centrale (11) traversant le pied creux (4) et située en vis-à-vis d'un commutateur (16) pour identifier un enfoncement de la calotte (6) le long du premier axe (z), cette tige (11) étant solidarisée au bâti (3) par une liaison glissière orientée selon le premier axe (z). 3. Dispositif selon la revendication 2 dans lequel la tige centrale (11) est fabriquée en un matériau opaque ou transparent pour guider la lumière émise par la diode (17) vers la calotte (6). 4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le circuit imprimé (9) portequatre commutateurs (27, 28, 29, 31) dits périphériques situés au droit d'un bord circulaire inférieur (32) du pied creux (4) pour identifier la position en rotation du pointeur (2) autour du second axe (y) et autour du troisième axe (x). 5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le circuit imprimé (9) porte un indexeur (21) comprenant une bascule (22) portant une roue (23) en appui sur la surface crantée de la couronne crantée (19), et deux commutateurs (24, 26) pour détecter l'inclinaison de la bascule (22). 6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le maintien en position dite de repos du pointeur (2) est assuré par les éléments élastiques des commutateurs (16, 24, 26, 27, 28, 29, 31). 7. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la calotte (6) comprend un capot central (7) entouré par un capot latéral (8), et dans lequel le capot central (7) est lié au capot latéral (8) par une liaison pivot orientée selon le premier axe (z), et dans lequel le capot central (7) est lié à la tige (11) par une liaison rotule qui interdit une rotation relative autour du premier axe (z), et dans lequel le centre de cette liaison rotule coïncide avec le centre de la liaison rotule liant le pied creux (4) au bâti (3).