Brevet FR2959034A1 — publié le 20111021

DISPOSITIF DE COMMANDE A INDEXAGE MAGNETIQUE. La présente invention concerne un dispositif de commande à indexage. L'invention propose plus particulièrement un dispositif de commande à indexage de type rotatif, poussoir, basculeurs ou encore touches à enfoncement, particulièrement bien destiné à un ensemble de commande d'un tableau de bord de véhicule automobile. Classiquement, un tel dispositif de commande comprend un organe de commande manuelle, de type bouton, dont l'actionnement par un utilisateur entraîne l'activation d'un organe associé, en fonction des différentes positions occupées par cet organe de commande. Lors de la manipulation de cet organe de commande, il est important que l'utilisateur ressente un effet tactile, par exemple par le passage d'un point dur, de façon à sentir que la manoeuvre a bien été effectuée. Cet effet est communément appelé « indexage » de la position de l'organe de commande. Les dispositifs de commande utilisés dans l'industrie automobile utilisent éventuellement deux mécanismes distincts pour assurer la fonction d'indexage. On connaît des dispositifs de commande dont l'indexage est réalisé mécaniquement au moyen de ressort sur une rampe ou au moyen d'une came crantée. Par exemple, on connaît des dispositifs tels que des boutons rotatifs dont l'indexage est réalisé au moyen d'une bille et d'un ressort, la bille parcourant un profil circulaire comportant des bossages. On connaît également, d'après le document FR-A-2 804 240, un dispositif de commande de fonctions électriques d'un véhicule automobile, par indexage magnétique. Ce dispositif comprend un boîtier, un organe de commande manuelle en rotation et des moyens d'indexage de la position de cet organe de commande. Les moyens d'indexage comprennent une couronne intérieure cylindrique solidaire de l'organe de commande rotatif et munie sur sa périphérie extérieure de plusieurs aimants permanents et une couronne extérieure cylindrique solidaire du boîtier, munie également de plusieurs aimants permanents sur sa face intérieure. Les deux couronnes sont montées coaxiales, la couronne intérieure étant en regard de la couronne extérieure. Un tel dispositif présente un encombrement radial très important limitant les possibilités d'installation, par exemple dans un tableau de bord d'un véhicule automobile, et qui rend son installation difficile, par exemple sur un levier de commande. De plus, l'effet tactile ressenti par l'utilisateur dans ce type de dispositif est identique quelle que soit la position de l'organe de commande ; on parle alors d'indexage symétrique. Il n'est alors pas possible avec ce type de dispositif de proposer à l'utilisateur un indexage asymétrique, c'est-à-dire un effet tactile différent, par exemple, entre une manoeuvre horaire, d'une première position à la position suivante, et une manoeuvre antihoraire entre la première position et une position précédente de l'organe de commande manuelle. Or, du fait de l'évolution des besoins dans l'automobile, on exige de plus en plus des dispositifs de commande présentant des qualités de fonctionnement améliorées en terme d'ergonomie, de confort, de facilité d'utilisation, avec un rendu tactile doux, restant constant avec le temps, et donnant une information tactile à l'utilisateur différente selon le type de commande sélectionnée et selon le sens de sélection d'une commande. Dans ce contexte, l'invention vise à résoudre au moins un des problèmes mentionnés précédemment et vise à remplir les exigences actuelles ne pouvant être satisfaites de façon suffisante par les dispositifs de commande connus notamment de l'industrie automobile. A cette fin, l'invention propose un dispositif de commande à indexage comportant : - un bouton de commande manuelle; - un moyen d'indexage définissant une pluralité de positions indexées dudit bouton de commande et exerçant une résistance au déplacement perceptible par un utilisateur dudit bouton de commande manuelle lorsque ledit bouton se trouve dans une position indexée ; ledit dispositif étant caractérisé en ce que ledit moyen d'indexage comporte : - un premier sous dispositif d'indexage principal produisant une première résistance au déplacement, un second sous dispositif d'indexage d'ajustement produisant une seconde résistance au déplacement d'ajustement, les dispositifs d'indexage étant agencés de sorte que les résistances aux déplacements principal et d'ajustement sont d'une part additionnées et d'autre part déphasées entre elles de sorte que la résistance au déplacement perceptible par un utilisateur du dispositif de commande soit perçue de manière dissymétrique de part et d'autre du point d'indexage. L'invention a pour but la réalisation d'un dispositif de commande à indexage, en particulier pour véhicule automobile permettant de réaliser une fonction d'indexage asymétrique, à partir d'une position indexée, entre un déplacement dans un sens et un mouvement dans le sens contraire. L'indexage asymétrique étant réalisé par la somme de couples résistants au moyen d'au moins deux systèmes créant ainsi une résistance globale au déplacement du bouton de commande. Chacun des systèmes étant composé d'éléments tels que leur interaction créée un couple résistant au mouvement du bouton de commande. Selon une ou plusieurs caractéristiques du dispositif de commande à indexage, prise seule ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles, - au moins un sous dispositif d'indexage produit la résistance au déplacement par des forces magnétiques pour former un dispositif d'indexage magnétique.. - le premier sous dispositif d'indexage est magnétique et comporte une première pluralité de dents ferromagnétiques coopérant avec un premier aimant permanent et en ce que le second sous-dispositif d'indexage est magnétique et comporte une deuxième pluralité de dents ferromagnétiques coopérant avec un deuxième aimant permanent - le premier sous dispositif d'indexage est magnétique et comporte une première pluralité de dents ferromagnétiques coopérant avec un premier aimant permanent et en ce que le second dispositif d'indexage est magnétique et comporte une deuxième pluralité de dents ferromagnétiques coopérant avec ledit premier aimant permanent. - lesdites pluralités de dents ferromagnétiques sont entraînées en mouvement par une action sur ledit bouton de commande. - lesdits aimants permanents sont entraînés en mouvement par une action sur ledit bouton de commande. - lesdites pluralités de dents ferromagnétiques sont réalisées dans un matériau en fer doux. - le bouton de commande manuelle est actionné par un mouvement de 15 rotation et que les sous dispositifs d'indexage produisent des couple de résistance au déplacement en rotation. - le bouton de commande manuelle est actionné par un mouvement de translation et que les sous dispositifs d'indexage produisent des forces de résistance au déplacement en translation. 20 - ledit dispositif comporte : une première couronne solidaire dudit bouton de commande comportant ladite première pluralité de dents ferromagnétiques coopérant avec ledit premier aimant formant le premier sous dispositif d'indexage principal; une deuxième couronne solidaire dudit bouton de commande comportant 25 ladite deuxième pluralité de dents ferromagnétiques coopérant avec ledit deuxième aimant ou ledit premier aimant formant le second sous dispositif d'indexage d'ajustement; ladite première couronne et ladite deuxième couronne sont coaxiales et solidaires d'un axe de rotation. 30 - ledit dispositif comporte une unique couronne portant le premier sous dispositif d'indexage principal et le second sous dispositif d'indexage d'ajustement et comporte, dans sa périphérie extérieure, ladite première pluralité de dents ferromagnétiques et, dans sa périphérie intérieure, ladite deuxième pluralité de dents ferromagnétiques. - au moins une des deux pluralités de dents comporte au moins un premier type de dents et un deuxième type de dents , ledit premier et ledit deuxième type étant différents par la longueur de leur extrémité libre. - lesdits systèmes magnétiques comportent un couple d'anneaux en matériau magnétisé comportant des secteurs aimantés de tailles différentes. - au moins un sous dispositif d'indexage produit la résistance au déplacement par des forces de frottement mécanique pour former un dispositif d'indexage mécanique. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui en est donnée ci-dessous, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux figures annexées, parmi lesquelles : - la figure 1 est une représentation en perspective d'un dispositif de commande à indexage magnétique selon l'invention ; - la figure 2 est une représentation graphique d'un exemple de courbe représentant le couple en fonction de l'angle de rotation du dispositif de commande selon l'invention. La figure 1 représente un exemple non limitatif de dispositif de commande selon l'invention, de type rotatif, pouvant être intégré dans un tableau de bord de véhicule automobile et dont la fonction principale peut être indifféremment la commande de dispositifs de chauffage, de ventilation, et/ou de climatisation, d'écoute radiophonique, de navigation, de télécommunication, ou encore d'autres fonctions présentes classiquement dans un habitacle de véhicule automobile. Ce dispositif de commande peut être indifféremment associé à un écran d'affichage placé à proximité, et sur lequel s'affichent les différents paramètres associés au mode de fonctionnement de cette fonction et éventuellement au mode de fonctionnement d'autres fonctions du véhicule automobile. Plus précisément, la figure 1 illustre en perspective une partie du dispositif de commande et plus particulièrement le mécanisme d'indexage magnétique 11, 12 du dispositif illustré dans son ensemble par la référence 10. Le dispositif de commande 10 comporte notamment : - un bouton de commande manuelle 1 monté sur une extrémité supérieure d'un axe de rotation 6 et dont l'extrémité inférieure coopère par exemple avec un circuit imprimé (non représenté), un moyen d'encodage (non représenté) permettant d'encoder l'information mécanique en information numérique, ou autre dispositif équivalent ; - une première couronne dentée 3 cylindrique solidaire d'un corps 7 lui-même solidaire de l'axe de rotation 6, la couronne dentée 3 comportant une pluralité de dents 31, 32 réparties sur sa périphérie extérieure. - une deuxième couronne 2 dentée, cylindrique, coaxiale à la première couronne 3, et solidaire du corps 7 ; la deuxième couronne 2 comportant une pluralité de dents 21 réparties sur sa périphérie extérieure. Les deux couronnes 2 et 3 sont donc mobiles en rotation selon l'axe de rotation 6, et sont solidaires de la rotation du bouton de commande 1. L'axe de rotation 6 peut coopérer avec un circuit imprimé (non représenté) et des moyens intermédiaires de type potentiomètre, frotteur, ou tout autre type d'encodeur (non représentés) afin de sélectionner sur le circuit imprimé les pistes appropriées et correspondant à la position relative du bouton de commande 1. Dans ce mode de réalisation, le dispositif de commande 10 comporte également deux aimants permanents 4 et 5, décalés axialement et ici superposés, situés en regard d'au moins une dent de chaque couronne cylindrique 2, 3. Les aimants permanents 4, 5 sont fixés sur un corps 8 lui-même fixe par rapport au mouvement du bouton de commande 1. La première couronne dentée 3 coopérant avec un premier aimant permanent 4 forme le premier sous dispositif d'indexage principal. La deuxième couronne dentée coopérant avec un deuxième aimant 5 forme le second sous dispositif d'indexage d'ajustement ou de compensation. Les aimants 4, 5 sont superposés à une distance équivalente à la distance séparant les deux couronnes cylindriques 2, 3 ; la distance entre les deux couronnes 2, 3 étant déterminée de façon à ce que l'aimant permanent 5 de la première couronne cylindrique 3 ne perturbe pas le champ magnétique de l'aimant 4 et l'interaction électromagnétique avec la deuxième couronne cylindrique 2. Ainsi, lors de la rotation du bouton de commande 1, les dents 21 passent successivement devant l'aimant 4 et les dents 31, 32 passent successivement devant l'aimant 5. Les deux couronnes dentées 2 et 3 sont réalisées préférentiellement dans un matériau de type fer doux ou tout autre matériau magnétique à faible rémanence, afin de s'affranchir des effets d'une aimantation permanente des dents 21, 31, 32. Dans les dispositifs de commande à indexage, les positions d'indexage sont définies par les positions d'équilibre mécanique stables du dispositif de commande. L'équilibre mécanique stable est réalisé lorsque les dents 31, 32, 21 se trouvent positionnées au droit des aimants permanents 4, 5, c'est-à-dire lorsque le l'entrefer entre la dent et l'aimant est le plus faible. Cette position correspond à la position d'indexage. Pour sortir d'une position d'indexage, l'utilisateur doit fournir un effort correspondant à un couple au moins égal à la valeur du couple résistif induit par le passage du flux magnétique entre la dent et l'aimant permanent. Le couple à fournir pour sortir de cette position d'indexage est défini en fonction de la taille de la dent, c'est-à-dire de la dimension de la surface soumise au champ magnétique, de la position de la dent sur la couronne mais également en fonction l'entrefer, c'est-à-dire de la distance entre la dent et l'aimant permanent. Les positions d'indexage et les couples d'indexage sont généralement dimensionnées au moyen d'un logiciel de simulation et représentées au moyen d'une courbe représentant le couple, ou l'effort, en fonction de l'angle, nommée classiquement courbe couple/angle, ou encore couple/déplacement si le déplacement du bouton de commande est une translation. Ces courbes couple/angle forment sensiblement une pseudosinusoïdale dont l'amplitude est dimensionnée par l'entrefer de la dent, la finesse par la largeur de la dent, et la phase par la position de la dent sur la couronne. Un exemple de courbe couple/angle est représenté par le graphique illustré en figure 2. Sur les courbes illustrées, les couples nécessaires pour sortir d'une position d'indexage sont représentées par les valeurs maximales des courbes pseudo-sinusoïdales dans un sens de rotation et par les valeurs minimales dans le sens inverse de rotation. Les valeurs de couples sont données à titre indicatif et ne limitent nullement l'invention à ce mode de réalisation. Dans le dispositif 10 selon l'invention, la première couronne 3 est la couronne principale du dispositif comportant les dents 31, 32 dimensionnées de façon à présenter une première courbe couple/angle, représentée par la référence Cl sur la figure 2. La courbe Cl définit pour quatre positions d'indexage P0, P1, P2, P3 les couples à fournir pour passer d'une position d'indexage à une deuxième position d'indexage. Ainsi, par exemple, pour passer de la position P1 à P2, il est nécessaire de fournir un couple de 3 N.cm. Il en est de même pour le passage de la position P1 à P0. La courbe Cl est une courbe symétrique, c'est-à-dire que les couples sont identiques lors du passage d'une position d'indexage à un autre aussi bien pour un mouvement de rotation dans le sens horaire que pour un mouvement de rotation dans le sens antihoraire du bouton de commande 1. La deuxième couronne cylindrique 2 est une couronne d'ajustement dont les dents 21 sont dimensionnées de façon à compenser les couples induits par la première couronne 3. Les dents 21 de la couronne 2 sont dimensionnées de façon à représenter la courbe couple/angle C2 illustrée sur la figure 2. Les dents 21 sont dimensionnées de sorte que leur passage devant l'aimant 4 de la deuxième couronne 2 provoque, à partir du point d'indexage P1, un couple en déphasage par rapport au couple généré par la première couronne cylindrique 3 (courbe Cl). Cela se traduit par le fait que le couple négatif induit par la deuxième couronne 2 compense le couple positif induit par la première couronne 3 de sorte que le couple résultant correspond à la somme des deux couples induits par les couronnes cylindriques 2, 3, la courbe résultante étant illustrée par la courbe couple/angle C3. Dans le mode de réalisation illustré, le couple final, ressenti par l'utilisateur est identique pour le passage des positions PO à pi, P1 à P2, P2 à P3, P3 à P2, P2 à pi, c'est-à-dire 2 N.cm alors que pour le passage de P1 à P0, l'utilisateur doit fournir un effort supplémentaire pour dépasser le couple maximal d'indexage de 3 N.cm. Cet effort supplémentaire à fournir par l'utilisateur permet de s'affranchir d'un passage accidentel à la position P0, si la position PO correspond par exemple à une situation précise où le passage à la position PO peut occasionner une gêne à l'utilisateur. On notera toutefois, que la couronne cylindrique 2 de compensation ou d'ajustement génère également un couple positif équivalent au couple négatif, venant s'ajouter au couple positif généré par la couronne cylindrique 3 principale. Cependant, le couple positif de compensation intervient dans une de zone de transition dans laquelle l'utilisateur ne ressent pas ce sursaut de couple. L'obtention d'un dispositif de commande à indexage magnétique peut par exemple comporter notamment les étapes consistant à : - définir une courbe cible asymétrique correspondant aux couples souhaités lors de la manoeuvre du bouton de commande par un utilisateur ; - équilibrer la courbe cible asymétrique de sorte que la courbe soit de moyenne nulle ; - décomposer la courbe cible équilibrée en une pluralité de courbes 30 sinusoïdales symétriques ; - déterminer au moins une courbe de compensation sinusoïdale symétrique par des moyens classiques d'optimisation logiciels ; - dimensionner le dispositif de commande pour chaque période élémentaire symétrique des courbes sinusoïdales symétriques déterminée sachant que : • l'amplitude de la courbe sinusoïdale est dépendante de la valeur de l'entrefer ; • la finesse de la courbe sinusoïdale est dépendante de la largeur de la dent ; • la phase de la courbe sinusoïdale est dépendante de la position de la dent. L'invention a été particulièrement décrite pour un dispositif de commande rotatif dont les deux couronnes sont montées sur un même axe de rotation permettant ainsi de simplifier la réalisation d'un tel dispositif. Toutefois, il est également possible de réaliser le dispositif selon l'invention avec une couronne unique comportant sur la périphérie d'une demi-couronne les dents de compensation et sur la périphérie de l'autre demi-couronne les dents principales en opposition de phase avec les dents de compensation ; les deux aimants étant alors disposés de part et d'autre de la couronne. Ce mode de réalisation permet notamment de supprimer une pièce pour des dispositifs de commande ne nécessitant pas une rotation supérieure à 90°. Le dispositif selon l'invention peut également être réalisé avec une couronne comportant sur sa périphérie externe une série de dents, par exemple la série de dents principales, et sur sa périphérie interne la série de dents de compensation. Le dispositif selon l'invention peut comporter également une pluralité d'aimants superposés afin d'augmenter l'aimantation des dents et par conséquent le couple nécessaire à l'extraction du bouton de commande manuelle d'une position d'indexage. Le dispositif selon l'invention peut également présenter des roues dentées fixes et des aimants entrainés par le bouton de commande ou encore une première roue dentée et un premier aimant fixes, et une deuxième roue et un deuxième aimant entraînés par le bouton de commande. Enfin, l'invention a été particulièrement décrite pour un dispositif de commande rotatif ; toutefois, l'invention est également applicable à un dispositif de commande linéaire de type, poussoir, basculeurs ou encore touches à enfoncement, ou à un dispositif de commande de forme quelconque. On remplacera alors les relations Couple/Angle par des relations Effort/Déplacement. Tout en restant dans l'esprit de l'invention, il est tout à fait possible d'envisager différents modes de réalisation du premier sous dispositif d'indexage principal et/ou du second sous dispositif d'indexage d'ajustement ou de compensation. Ainsi, au lieu d'être magnétiques, les premiers et seconds dispositifs d'indexage peuvent être mécaniques. Dans le cas d'un dispositif à indexage mécanique, la résistance au déplacement provient des forces de frottement mécaniques. Selon une autre variante de réalisation, les technologies mécaniques et magnétiques peuvent être combinées de manière à avoir un indexage mécanique combiné avec un indexage magnétique. A titre d'exemple non limitatif, l'indexage mécanique pourra être réalisé à l'aide d'un ressort se déplaçant sur une rampe ou au moyen d'une came crantée ou encore au moyen d'une bille contrainte par un ressort, la bille parcourant un profil circulaire comportant des bossages. Dans tous les cas, la résistance au déplacement perceptible par un utilisateur sera perçue de manière dissymétrique de part et d'autre du point d'indexage. REVENDICATIONS1. Dispositif de commande (10) à indexage comportant : - un bouton de commande manuelle (1) ; - un moyen d'indexage définissant une pluralité de positions indexées dudit bouton de commande (1) et exerçant une résistance au déplacement perceptible par un utilisateur dudit bouton de commande manuelle (1) lorsque ledit bouton se trouve dans une position indexée ; ledit dispositif étant caractérisé en ce que ledit moyen d'indexage comporte : un premier sous dispositif d'indexage principal (11) produisant une première résistance au déplacement, - un second sous dispositif d'indexage d'ajustement (12) produisant une seconde résistance au déplacement d'ajustement, les dispositifs d'indexage étant agencés de sorte que les résistances aux déplacements principal et d'ajustement sont d'une part additionnées et d'autre part déphasées entre elles de sorte que la résistance au déplacement perceptible par un utilisateur du dispositif de commande (10) soit perçue de manière dissymétrique de part et d'autre du point d'indexage. 2. Dispositif de commande (10) à indexage selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'au moins un sous dispositif d'indexage (11,12) produit la résistance au déplacement par des forces magnétiques pour former un dispositif d'indexage magnétique.. 3. Dispositif de commande (10) à indexage selon la revendication 2 caractérisé en ce que le premier sous dispositif d'indexage (11) est magnétique et comporte une première pluralité de dents ferromagnétiques (31, 32) coopérant avec un premier aimant (5) permanent et en ce que le second sous-dispositif d'indexage (12) est magnétique et comporte une deuxième pluralité de dents ferromagnétiques (21) coopérant avec un deuxième aimant permanent (4). 12 4. Dispositif de commande (10) à indexage selon la revendication 2 caractérisé en ce que le premier sous dispositif d'indexage (11) est magnétique et comporte une première pluralité de dents ferromagnétiques coopérant avec un premier aimant permanent (5) et en ce que le second dispositif d'indexage est magnétique et comporte une deuxième pluralité de dents ferromagnétiques coopérant avec ledit premier aimant permanent (5). 5. Dispositif de commande (10) à indexage selon l'une quelconque des revendications 3 ou 4 caractérisé en ce que lesdites pluralités de dents ferromagnétiques (21, 31, 32) sont entraînées en mouvement par une action sur ledit bouton de commande (1). 6. Dispositif de commande (10) à indexage selon l'une quelconque des revendications 3 ou 4 caractérisé en ce que lesdits aimants permanents sont 15 entraînés en mouvement par une action sur ledit bouton de commande. 7. Dispositif de commande (10) à indexage magnétique selon l'une des revendications 2 à 6 caractérisé en ce que lesdites pluralités de dents ferromagnétiques (21, 31, 32) sont réalisées dans un matériau en fer doux. 8. Dispositif de commande (10) à indexage selon l'une quelconque des revendication 1 à 7 caractérisé en ce que le bouton de commande manuelle (1) est actionné par un mouvement de rotation et que les sous dispositifs d'indexage produisent des couple de résistance au déplacement en rotation. 25 9. Dispositif de commande (10) à indexage selon l'une quelconque des revendication 1 à 7 caractérisé en ce que le bouton de commande manuelle (1) est actionné par un mouvement de translation et que les sous dispositifs d'indexage produisent des forces de résistance au déplacement en 30 translation. 20 10. Dispositif de commande (10) à indexage selon la revendication 8 prise en combinaison avec l'une quelconque des revendications 2 à 7 caractérisé en ce que ledit dispositif comporte : - une première couronne (3) solidaire dudit bouton de commande (1) comportant ladite première pluralité de dents ferromagnétiques (31, 32) coopérant avec ledit premier aimant (5) formant le premier sous dispositif d'indexage principal; - une deuxième couronne (2) solidaire dudit bouton de commande (1) comportant ladite deuxième pluralité de dents ferromagnétiques (21) coopérant avec ledit deuxième aimant (4) ou ledit premier aimant formant le second sous dispositif d'indexage d'ajustement; 11. Dispositif de commande (10) à indexage selon la revendication précédente caractérisé en ce que ladite première couronne (3) et ladite deuxième couronne (2) sont coaxiales et solidaires d'un axe de rotation (6). 12. Dispositif de commande (10) à indexage selon la revendication 8 prise en combinaison avec l'une quelconque des revendications 2 à 7 caractérisé en ce que ledit dispositif comporte une unique couronne portant le premier sous dispositif d'indexage principal et le second sous dispositif d'indexage d'ajustement et comporte, dans sa périphérie extérieure, ladite première pluralité de dents ferromagnétiques et, dans sa périphérie intérieure, ladite deuxième pluralité de dents ferromagnétiques. 13. Dispositif de commande (10) à indexage selon l'une quelconque des revendications 2 à 12 caractérisé en ce qu'au moins une des deux pluralités de dents (31, 32) comporte au moins un premier type de dents (31) et un deuxième type de dents (32), ledit premier et ledit deuxième type étant différents par la longueur de leur extrémité libre. 14. Dispositif de commande à indexage magnétique selon l'une quelconque des revendications 2 à 13caractérisé en ce que lesdits systèmes magnétiques comportent un couple d'anneaux en matériau magnétisé comportant des secteurs aimantés de tailles différentes. 15. Dispositif de commande (10) à indexage selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'au moins un sous dispositif d'indexage produit la résistance au déplacement par des forces de 5 frottement mécanique pour former un dispositif d'indexage mécanique.