Brevet FR2940845A1 — publié le 20100709

-1- Dispositif de commande à retour haptique La présente invention concerne un dispositif de commande pour véhicule automobile, permettant notamment de transmettre un retour haptique à un utilisateur, tel 5 qu'un retour vibratoire. Dans le domaine automobile, des dispositifs de commande multifonction, réalisés par exemple sous la forme d'un joystick ou d'un bouton rotatif, sont de plus en plus utilisés pour commander des systèmes électriques ou électroniques, tels qu'un système de climatisation, un système audio ou encore un système de navigation. 10 De tels dispositifs peuvent être associés à un écran d'affichage et permettre une navigation dans des menus déroulants comportant différentes commandes relatives aux systèmes à commander. Pour augmenter le confort ergonomique, l'utilisation d'une technologie à capteur à surface tactile au niveau de la surface de commande de tels dispositifs de commande 15 peut être considérée comme un développement intéressant. Lorsqu'un utilisateur exerce une pression sur la surface tactile d'un tel capteur, on peut mesurer la pression appliquée et/ou déterminer la localisation de l'endroit où la pression est exercée par application d'une tension électrique adaptée. Dans ce cas, un appui de l'utilisateur sur la surface tactile est par exemple associé à la sélection d'une 20 commande. En outre, pour signaler à l'utilisateur que sa commande a bien été prise en compte, notamment en conduite de nuit ou lors d'une manipulation en aveugle, il est important que l'utilisateur ait un retour haptique de manière à rester concentré sur la route. 25 Pour cela, on connaît déjà des dispositifs de commande à retour haptique comportant des actionneurs, tels que des actionneurs électromagnétiques, reliés une plaque de support du capteur à surface tactile du dispositif de commande pour transmettre un mouvement de vibration à la surface tactile, de manière que l'utilisateur perçoive un retour haptique l'informant que sa commande a bien été prise en compte. 30 Ces dispositifs de commande doivent en outre pouvoir répondre à des contraintes spécifiques de certains domaines, comme le domaine automobile, pour BRT0265FR (SFR 5129) 2940845 -2- lequel les dispositifs de commande doivent être capables de résister à d'importants efforts, tel qu'un coup accidentel donné à un dispositif de commande situé près du siège du conducteur. Pour cela, certains dispositifs de commande connus utilisent des moyens de guidage et de maintien fixés à un châssis du dispositif. Ces moyens permettent donc le guidage en translation de la plaque de support et le maintien de la plaque de support dans le châssis de manière à éviter la détérioration de l'actionneur fixé à la plaque de support en cas d'effort brutal appliqué au dispositif. En outre, de manière à augmenter le confort d'utilisation des actionneurs dans de tels dispositifs de commande, certains actionneurs électromagnétiques comportent un ressort de rappel intégré directement dans l'actionneur pour emmagasiner l'énergie et la restituer en cas de coupure, ce ressort de rappel permet également d'amortir les vibrations et ainsi réduire le bruit généré par les vibrations. Toutefois ces actionneurs présentent un encombrement important, ce qui peut 15 limiter la mise en place de tels dispositifs dans un véhicule automobile où les volumes disponibles sont de plus en plus restreints. L'invention a donc pour objectif de proposer un dispositif de commande à retour haptique amélioré ne présentant pas les inconvénients de l'art antérieur, tout en optimisant l'encombrement et en réduisant le bruit généré par les vibrations. 20 À cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de commande à retour haptique comprenant : une plaque de support configurée pour transmettre un retour haptique à un utilisateur, un capteur à surface tactile porté par la plaque de support, configuré pour détecter 25 un appui de l'utilisateur sur la surface tactile, au moins un actionneur relié à ladite plaque et configuré pour entraîner en mouvement ladite plaque lorsqu'un appui est détecté, de manière à générer le retour haptique à l'utilisateur, un châssis comportant au moins un premier moyen de guidage coopérant avec un 30 second moyen de guidage complémentaire de ladite plaque pour guider ladite plaque BRT0265FR (SFR 5129) 2940845 -3- en translation lorsque ladite plaque est entraînée par ledit actionneur, caractérisé en ce que ledit premier moyen de guidage comporte au moins une butée de fin de course de ladite plaque et en ce que ledit dispositif comporte au moins un élément de rappel disposé entre ladite plaque et ladite butée, pour exercer une force de rappel sur 5 ladite plaque et pour amortir ledit mouvement appliqué à ladite plaque en fin de course. On réalise ainsi un dispositif de commande avec un faible encombrement comportant un actionneur et un élément de rappel dissocié de l'actionneur, tout en réduisant le bruit provoqué par le mouvement de la plaque relativement au châssis. En outre, l'actionneur et l'élément de rappel peuvent être adaptés indépendamment en 10 fonction du dispositif. En outre, ledit élément de rappel se déforme suivant l'axe dudit premier moyen de guidage, ce qui permet d'augmenter la durée de vie de l'élément de rappel et donc du dispositif de commande. Le dispositif de commande peut en outre comporter une ou plusieurs 15 caractéristiques suivantes, prises séparément ou en combinaison : ledit premier moyen de guidage comporte une première et une seconde butées de fin de course, ledit actionneur entraînant alternativement ladite plaque en translation vers les première et seconde butées, et un premier et un second éléments de rappel sont fixés d'une part à ladite plaque et d'autre part respectivement aux première et 20 seconde butées de fin de course, de manière à amortir les éventuels contacts entre ladite plaque et lesdites butées ; ledit premier moyen de guidage comporte au moins une rainure et ledit second moyen de guidage complémentaire comporte au moins une nervure associée pour coulisser dans la rainure, de manière à guider en translation ladite plaque ; 25 ledit second moyen de guidage complémentaire est ménagé sur une bordure de ladite plaque, la bordure comporte deux nervures saillantes qui coopèrent avec une rainure commune associée dudit premier moyen de guidage, de manière à limiter les frottements entre ledit premier moyen de guidage et ladite plaque ; 30 deux seconds moyens de guidage complémentaires sont ménagés respectivement sur BRT0265FR (SFR 5129) 2940845 -4- deux bordures opposées de ladite plaque et le châssis comporte deux premiers moyens de guidage associés agencés respectivement en regard des deux seconds moyens de guidage complémentaires, de sorte que le guidage mécanique et le maintien de ladite plaque sont optimisés ; 5 au moins un élément de rappel comporte au moins un des éléments suivants : un ressort de forme hélicoïdale, un ressort présentant une forme en spirale, au moins une lame élastique, de manière à faciliter l'intégration dudit élément de rappel entre ladite butée et ladite plaque ; au moins un élément de rappel comporte un premier et un second aimants de pôle 10 identique agencés en regard l'un de l'autre, le premier aimant étant fixé à ladite plaque et le second aimant étant fixé à ladite butée, au moins un décrochement est ménagé dans un angle de ladite plaque pour loger au moins partiellement au moins un élément de rappel, ledit actionneur est réalisé sous la forme d'un actionneur électromagnétique comportant une partie fixe reliée au châssis, et une partie mobile dans un entrefer de la partie fixe, reliée à ladite plaque pour entraîner en translation ladite plaque de manière à générer le retour haptique. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description suivante, donnée à titre d'exemple, sans caractère limitatif, en regard des dessins 20 annexés sur lesquels : la figure 1 est une vue de côté du dispositif de commande selon l'invention, la figure 2 est une vue de dessus du dispositif de commande de la figure 1, la figure 3 représente une vue partielle d'un dispositif de commande de la figure 1, la figure 4 représente plus en détail la liaison entre un actionneur et une plaque 25 permettant un retour haptique pour le dispositif de commande de la figure 1, et la figure 5 représente plus en détail la liaison entre un élément de rappel, la plaque et une butée du dispositif de commande de la figure 1. L'invention concerne un dispositif de commande à retour haptique, par exemple pour un tableau de commande de véhicule automobile, ou encore pour console centrale 30 de véhicule automobile, permettant de commander des systèmes électriques ou BRT0265FR (SFR 5129) 2940845 -5- électroniques du véhicule, et pouvant transmettre un retour haptique à un utilisateur ayant par exemple modifié ou sélectionné une commande de manière à assurer à l'utilisateur la prise en compte de la commande modifiée ou sélectionnée. Comme l'illustrent les figures 1 à 3, le dispositif de commande 1 comporte : 5 une plaque 3 de support configurée pour transmettre un retour haptique à un utilisateur, par exemple à un doigt d'un utilisateur, un capteur 5 à surface tactile porté par la plaque 3 et configuré pour détecter un appui de l'utilisateur sur la surface tactile, au moins un actionneur 7 relié à la plaque 3 pour appliquer un mouvement de 10 vibration à la plaque 3 lorsqu'un appui est détecté, de manière à générer le retour haptique à l'utilisateur, et un châssis 9 comportant au moins un premier moyen de guidage 11 coopérant avec un second moyen de guidage 13 complémentaire de la plaque 3 pour guider la plaque 3 en translation lorsque cette dernière est entraînée par l'actionneur 7 ; les 15 premier 11 et second 13 moyens de guidage permettent en outre de maintenir la plaque 3 dans le châssis 9, de sorte que l'actionneur 7 ne soit pas détérioré par un effort brutal appliqué sur la surface tactile. Le capteur 5 à surface tactile est par exemple un capteur de pression utilisant la technologie FSR pour "Force Sensing Resistor" en anglais, c'est-à-dire utilisant des 20 résistances sensibles à la pression. On pourrait également choisir un capteur utilisant une technologie capacitive ou optique pour détecter un appui de l'utilisateur. Une unité de pilotage (non représentée) reliée au capteur 5 et à l'actionneur 7 est par exemple utilisée pour fournir un signal de commande à l'actionneur 7 de façon à 25 entraîner la plaque 3 en mouvement, lorsqu'un appui est détecté sur la surface tactile. Le signal de commande est par exemple sinusoïdal ou comporte un ou une succession de pulses. Pour une meilleure répartition des efforts appliqués à la plaque 3, on pourrait prévoir deux (ou plusieurs) actionneurs 7 disposés l'un en regard de l'autre par rapport à 30 la plaque 3. BRT0265FR (SFR 5129) 2940845 -6- Selon un mode de réalisation, l'actionneur 7 est un actionneur électromagnétique. Dans ce cas, l'actionneur 7 comprend une partie fixe 7A, et une partie mobile 7B dans un entrefer (non représenté) de la partie fixe 7A. Par exemple, la partie fixe comporte une armature à laquelle est fixée une bobine 5 électromagnétique apte à fournir un champ magnétique lorsqu'elle est alimentée, et la partie mobile comporte un noyau coulissant à l'intérieur de l'armature sous l'effet du champ magnétique créé. Selon un autre exemple de réalisation, l'actionneur 7 est un actionneur de type "voice coil" en anglais, comportant une bobine mobile coulissant autour d'un aimant 10 fixe, ou en variante, comportant au moins un aimant fixe et une bobine mobile coulissant lorsqu'elle est alimentée. On pourrait prévoir également un actionneur piézoélectrique ou encore un actionneur comportant une masselotte entraînée en rotation par un moteur électrique. En référence aux figures 1 à 4, la partie fixe 7A est solidaire du châssis 9 et la 15 partie mobile 7B est fixée à la plaque 3 pour l'entraîner en mouvement lorsqu'un appui est détecté. Pour cela, la partie fixe 7A est reliée au châssis 9 par vissage ou par encliquetage, et la partie mobile 7B présente des moyens de fixation 15 à la plaque 3, par exemple pour une fixation par vissage ou par encliquetage. En outre, le premier moyen de guidage 11 comporte au moins une butée 17,19 20 de fin de course de la plaque 3. Dans l'exemple illustré sur la figure 1, le premier moyen de guidage 11 comporte une première 17 et une seconde 19 butées. L'actionneur 7 entraîne alors la plaque 3 en translation dans une direction D, alternativement vers la première butée 17 et vers la seconde butée 19. Le mouvement de translation de la plaque 3 dans les deux sens opposés de la direction D génère alors un 25 retour haptique vibratoire. De plus, pour le guidage mécanique de la plaque 3, le premier moyen de guidage 11 peut comporter une nervure qui coopère avec une rainure associée du second moyen de guidage 13 complémentaire. En variante, le premier moyen de guidage 11 comporte au moins une rainure qui 30 coopère avec une nervure associée du second moyen de guidage 13 complémentaire, de BRT0265FR (SFR 5129) 2940845 -7- sorte que la nervure associée coulisse dans la rainure, lorsque la plaque 3 est entraînée en translation par l'actionneur 7. Dans l'exemple illustré sur les figures, le second moyen de guidage 13 complémentaire est ménagé sur une bordure de la plaque 3, présentant par exemple une 5 forme générale en parallélépipède ou encore une forme quelconque avec au moins une bordure rectiligne. Selon un mode de réalisation représenté sur les figures 1 et 2, la plaque 3 présente deux seconds moyens de guidage 13 complémentaires ménagés respectivement sur deux bordures opposées de la plaque 3. Dans ce cas, le châssis 9 comporte deux 10 premiers moyens de guidage 11 associés agencés respectivement en regard des deux seconds moyens de guidage 13 complémentaires. Comme on le constate sur la figure 2, la plaque 3 peut présenter sur une bordure deux nervures saillantes 13A,13B qui coopèrent avec une rainure commune associée d'un premier moyen de guidage 11, de manière à limiter les frottements lors du 15 mouvement de vibration de la plaque 3. En outre, le dispositif 1 comporte au moins un élément de rappel 21,23 disposé entre la plaque 3 et une butée 17,19 correspondante. Cet élément de rappel 21,23 est configuré pour emmagasiner de l'énergie et pour la restituer en cas de coupure de manière à éviter un arrêt brutal de la plaque 3, et pour exercer une force de rappel sur la plaque 3 et amortir le mouvement de la plaque 3 en fin de course. Comme l'illustre la figure 5, l'élément de rappel 21,23 peut être ménagé dans le premier moyen de guidage de sorte que l'élément de rappel se déforme suivant l'axe A (voir figure 2) du premier moyen de guidage pour solliciter la plaque 3 ou pour amortir le mouvement de la plaque 3, ce qui augmente la fiabilité de l'élément de rappel 21,23. Selon le mode de réalisation représenté sur les figures 1, 2 et 5, le dispositif 1 comporte quatre éléments de rappel 21,23 fixés respectivement à quatre butées 17,19 des deux premiers moyens de guidage 11. Comme on le constate sur la figure 5, les éléments de rappel 21,23 peuvent être 30 réalisés sous la forme de ressorts, par exemple de forme hélicoïdale. Chaque ressort BRT0265FR (SFR 5129) 2940845 -8- 21,23 comporte respectivement une première extrémité fixée à la plaque 3 et une seconde extrémité fixée à une butée 17,19 correspondante. La plaque 3 est donc entraînée par l'actionneur 7 en translation entre les butées 17,19 à l'encontre de la force de rappel exercée par les ressorts 21,23 agencés au niveau de chaque butée 17,19. 5 En variante, on pourrait prévoir des ressorts présentant une forme de spirale, ou au moins une lame élastique. Selon une alternative non représentée, on pourrait prévoir des éléments de rappel de type magnétique comportant chacun un premier aimant fixé à la plaque 3 et un second aimant fixé à une butée 17,19 correspondante. Dans ce cas, les premier et second 10 aimants agencés en regard l'un de l'autre, présentent un pôle identique et agissent en répulsion. Par ailleurs, en se référant aux figures 2 et 3, la plaque 3 présente par exemple au moins un décrochement 25 ménagé dans un angle de la plaque 3 pour loger au moins partiellement un élément de rappel 21,23. Dans le mode de réalisation illustré sur la 15 figure 2, la plaque 3 présente quatre décrochements 25 associés respectivement aux quatre éléments de rappel 21,23. Ainsi, en fonctionnement normal, la plaque 3 est dans une position d'équilibre et aucun retour haptique n'est généré. Lorsqu'un appui est détecté sur la surface tactile du capteur 5, un signal de 20 commande approprié est envoyé à l'actionneur 7 pour générer un retour haptique à l'utilisateur. La force motrice alors générée par l'actionneur 7 entraîne la plaque 3 en translation alternativement entre les premières 17 et les secondes 19 butées à l'encontre des forces de rappel exercées par les éléments de rappel 21,23. De plus, les éléments de rappel 21,23, amortissent le mouvement de la plaque 3 en fin de course, ce qui diminue 25 le bruit provoqué par le mouvement de vibration de la plaque 3 par rapport au châssis 9 pour générer le retour haptique à l'utilisateur. Ainsi, l'actionneur 7 et les éléments de rappel 21,23, agissent de façon distincte sur la plaque 3. Ceci autorise d'une part un assemblage séparé dans le dispositif de commande 1 et d'autre part une modification aisée des éléments de rappel 21,23, suivant la configuration du dispositif de commande 1. BRT0265FR (SFR 5129) 2940845 -9- On comprend donc qu'un tel dispositif de commande permet de fournir, sans perte de rendement et à moindre coût, un effet haptique à un utilisateur en faisant vibrer la plaque de support, tout en limitant le bruit résultant des mouvements de la plaque 3 par rapport au châssis 9. BRT0265FR (SFR 5129) REVENDICATIONS1. Dispositif de commande à retour haptique comprenant : une plaque (3) de support configurée pour transmettre un retour haptique à un utilisateur, un capteur (5) à surface tactile porté par la plaque de support, configuré pour détecter un appui de l'utilisateur sur la surface tactile, au moins un actionneur (7) relié à ladite plaque et configuré pour entraîner en mouvement ladite plaque lorsqu'un appui est détecté, de manière à générer le retour haptique à l'utilisateur, un châssis (9) comportant au moins un premier moyen de guidage (11) coopérant avec au moins un second moyen de guidage (13) complémentaire de ladite plaque (3) pour guider ladite plaque en translation lorsque ladite plaque (3) est entraînée par ledit actionneur, caractérisé en ce que ledit premier moyen de guidage (11) comporte au moins une butée (17,19) de fin de course de ladite plaque (3) et en ce que ledit dispositif (1) comporte au moins un élément de rappel (21,23) disposé entre ladite plaque (3) et ladite butée (17,19), pour exercer une force de rappel sur ladite plaque (3) et pour amortir ledit mouvement appliqué à ladite plaque (3) en fin de course. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que : ledit premier moyen de guidage (11) comporte une première (17) et une seconde (19) butées de fin de course, ledit actionneur (7) entraînant alternativement ladite plaque (3) en translation vers les première (17) et seconde (19) butées, et un premier (21) et un second (23) éléments de rappel sont fixés d'une part à ladite plaque (3) et d'autre part respectivement aux première (17) et seconde (19) butées de fin de course. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit premier moyen de guidage (11) comporte au moins une rainure et en ce que BRT0265FR (SFR 5129) 2940845 -11- ledit second moyen de guidage (13) complémentaire comporte au moins une nervure associée pour coulisser dans la rainure. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit second moyen de guidage (13) complémentaire est ménagé sur une 5 bordure de ladite plaque (3). 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la bordure comporte deux nervures saillantes (13A,13B) qui coopèrent avec une rainure commune associée dudit premier moyen de guidage (11). 6. Dispositif selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que deux 10 seconds moyens de guidage (13) complémentaires sont ménagés respectivement sur deux bordures opposées de ladite plaque (3) et en ce que le châssis (9) comporte deux premiers moyens de guidage (11) associés agencés respectivement en regard des deux seconds moyens de guidage (13) complémentaires. 15 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'au moins un élément de rappel (21,23) comporte au moins un des éléments suivants : un ressort de forme hélicoïdale, un ressort présentant une forme en spirale, au moins une lame élastique. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce 20 qu'au moins un élément de rappel (21,23) comporte un premier et un second aimants de pôle identique agencés en regard l'un de l'autre, le premier aimant étant fixé à ladite plaque (3) et le second aimant étant fixé à ladite butée (17,19). 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce 25 qu'au moins un décrochement (25) est ménagé dans un angle de ladite plaque (3) pour loger au moins partiellement au moins un élément de rappel (21,23). 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que ledit actionneur (7) est réalisé sous la forme d'un actionneur électromagnétique comportant : 30 ù une partie fixe (7A) reliée au châssis (9), et BRT0265FR (SFR 5129) 2940845 -12- une partie mobile (7B) dans un entrefer de la partie fixe, reliée à ladite plaque pour entraîner en translation ladite plaque de manière à générer le retour haptique. BRT0265FR (SFR 5129)