Brevet FR2990776A1 — publié le 20131122

DISPOSITIF DE COMMANDE DE NAVIGATION DANS UN SYSTEME MULTIMEDIA AVEC UNE BOULE DE COMMANDE La présente invention concerne un dispositif de commande pour la navigation dans des menus sur un écran de restitution d'un système multimédia/navigation d'un véhicule automobile comprenant une boule de commande (track-ball) et d'autres touches de commande. De l'état de la technique connaît des molettes entourées de boutons qui donnent accès directement à un système multimédia/navigation d'un véhicule automobile (téléphone, navigation, radio, etc. ...). La molette sert à naviguer dans les listes, et on valide en appuyant dessus. On retourne 15 en arrière en appuyant sur la touche "Back". Cette molette est généralement orientable selon quatre directions (gauche-droite-avantarrière) en plus de la rotation et de l'appui. On admet que ces molettes ne sont pas toujours de très bonne 20 qualité étant donné que le crantage est assez grossier, les molettes sont difficiles à tourner et à appuyer. La forme de la molette entraîne une succession de mouvements pour les doigts: tourner la molette puis valider. Cette succession de mouvements pourrait être optimisée. 25 Un dispositif de commande destiné à la navigation dans les menus sur un écran d'un système multimédia d'un véhicule automobile est décrit dans la demande de brevet allemand DE 100 13 054 Al dans laquelle un repose-poignet de véhicule automobile est agencé de préférence sur une console centrale située entre les deux sièges avant du véhicule 30 automobile. Dans ce repose-poignet sont intégrées plusieurs touches de commande et une boule de commande (dite "track-ball"). Cet agencement de la boule de commande dans un repose-poignet implique une courbure du poignet quand on utilise l'extrémité de l'index par exemple pour solliciter la boule de commande. L'agencement de la boule de commande n'est donc pas ergonomique, car ce mouvement des doigts n'est pas naturel. C'est le but de la présente invention de remédier à ces inconvénients en proposant un dispositif de commande de navigation dans un système multimédia qui est agencé d'une manière ergonomique et qui permette une interaction entre un utilisateur et un système multimédia/navigation d'une voiture avec des gestes naturels, intuitifs et non fatigants. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de commande pour la navigation dans des menus sur un écran de restitution d'un système multimédia/navigation d'un véhicule automobile comprenant une boule de commande et d'autres touches de commande, dans lequel la boule de commande est agencée sur un manche de maintien sur une console centrale ou sur la partie basse de la façade centrale. Selon un mode de réalisation préféré, la boule de commande est 20 localisée sur le manche à un emplacement où se situe le pouce de la main d'un utilisateur du dispositif quand il prend le manche de maintien en main avec un geste naturel. Avantageusement, deux manches de maintien sont agencés près des 25 bords latéraux d'une console centrale essentiellement au niveau d'un levier de vitesse, le cas échéant, chacun comprenant une boule de commande et d'autres touches de commande. De préférence, une touche pour actionner la fonction "valider" et une 30 touche pour actionner la fonction "retour en arrière" sont agencées l'une au-dessous de l'autre sur la surface inférieure du manche à un emplacement où se posent les extrémités de l'index et du majeur, respectivement, de la main d'un opérateur prenant le manche de maintien en main avec un geste naturel. Selon un mode de réalisation préféré, la boule de commande est 5 encastrée dans une cavité du manche contrainte en degrés de liberté de déplacement par un bras de liaison avec le manche qui lui permet de tourner seulement dans les directions gauche-droite et haut-bas. De préférence, la boule de commande comprend une première rotule 10 extérieure mobile en forme de coque renfermant une deuxième rotule fixe maintenue par le bras de liaison avec le manche. De préférence, la première rotule mobile possède à l'arrière une ouverture en croix traversée par le bras de liaison de la deuxième rotule 15 fixe qui contraint le mouvement de la première rotule mobile dans les directions horizontale et verticale. Un système de ressorts peut relier la première rotule mobile à la cavité du manche permettant à la première rotule de revenir en position 20 neutre après chaque sollicitation. Avantageusement, la première rotule mobile repose sur la deuxième rotule fixe grâce à un palier à billes. 25 Selon un mode de réalisation préféré, le palier à billes comprend cinq billes encastrées, une bille à l'avant, côté opposé du bras, encastrée dans la paroi intérieure de la première rotule mobile pour définir une position de repos stable et dans la surface de la deuxième rotule, et quatre billes réparties du côté bras pour maintenir la rotule intérieure en équilibre 30 dans la rotule extérieure. Avantageusement, la première rotule mobile est soutenue par des patins dans la cavité du manche. De préférence, les mouvements de la première rotule mobile sont reconnus par un système optique comprenant quatre repères inscrits sur la surface extérieure de la première rotule, éclairés par une source de lumière pour obtenir une image de la surface avec un système d'acquisition d'image qui sera analysée ensuite par un calculateur de signaux numériques. L'invention va maintenant être décrite plus en détail, mais de façon non limitative en regard des figures annexées, dans lesquelles: Fig. 1 est une représentation en perspective de l'intérieur d'un habitacle d'un véhicule automobile avec le dispositif de commande agencé sur une console centrale; Fig. 2 représente plusieurs détails concernant la boule de commande qui fait partie de la présente invention; Fig. 3 est une coupe transversale d'une boule de commande selon l'invention encastrée dans une cavité située dans un manche; et Fig. 4 présente schématiquement le système ressort qui fait revenir la boule de commande dans une position neutre après chaque sollicitation. Fig. 1 montre une vue en perspective de l'intérieur d'un habitacle d'un véhicule automobile. On voit essentiellement une console centrale 17 situé dans l'espace entre les deux sièges avant du véhicule sur laquelle sont montés dans sa partie arrière un accoudoir 6, un levier de vitesse 18, essentiellement positionné au milieu et deux manches de maintien 2 sur les bords latéraux de la console centrale, essentiellement au niveau du levier de vitesse 18. Sur la planche de bord au-dessous du pare-brise est agencé également essentiellement au milieu un écran de restitution d'un système multimédia/navigation du véhicule automobile. Comme on voit sur Fig. 1 sont prévus deux manches de maintien, l'un pour le conducteur du véhicule et l'autre pour le passager occupant le siège à côté du conducteur. Les deux manches comprennent chacun un dispositif de commande selon l'invention. Dans chaque manche 2, une boule de commande 1 ainsi qu'au moins deux touches 4, 5 sont intégrées. La boule de commande 1 est agencée dans une cavité 7 (voir Fig. 3) du manche 2. 15 La boule de commande 1 est localisée sur le manche 2 à un emplacement où se situe le pouce de la main d'un utilisateur du dispositif quand il prend en main le manche de maintien 2 d'un geste naturel. C'est-à-dire que le conducteur du véhicule agrippe avec sa main droite le manche 2 en posant son coude et l'avant-bras droit sur l'accoudoir 6. Le 20 manche 2 est agencé d'une manière légèrement inclinée pour assurer une posture naturelle de la main sur le manche 2. Ainsi, le pouce de la main droite du conducteur du véhicule est posé essentiellement dans la partie supérieure du manche 2 dans la partie 25 gauche de cette moitié. Un passager assis à côté du conducteur prend le manche droit 2 dans sa main gauche et le pouce de sa main gauche repose dans la moitié supérieure du manche 2 côté droit. Dans une telle posture de la main d'un utilisateur du dispositif de 30 commande, les extrémités de l'index et du majeur de la main agrippant le manche 2 se posent sur le manche 2 dans la partie inférieure. A ces emplacements, là où se situent les extrémités de l'index et du majeur, 10 sont agencées les touches 4, 5, l'une 4, pour actionner la fonction "valider" et l'autre 5, pour actionner la fonction "retour en arrière". L'utilisateur prend le manche 2 en main, son pouce est alors idéalement positionné sur la boule de commande 1 ce qui lui permet de naviguer sur l'écran de restitution 3 en faisant pivoter la boule par des mouvements contraints gauche-droite et haut-bas. L'index situé au-dessus du manche commande la touche 4 "Valider" tandis que le majeur actionne la touche 5 "Retour en arrière". Fig. 2 à Fig. 4 montrent plus en détail la construction et l'agencement de la boule de commande selon l'invention. La boule 1 est encastrée dans une cavité 7 du manche 2. Elle est contrainte en degrés de liberté de déplacement de la manière suivante: la boule 1 comprend une première rotule mobile (19) sous forme de coque renfermant une deuxième rotule 15 (9) fixe maintenue par un bras 10, qui la relie avec le manche 2. Ladite première rotule mobile 19 possède à l'arrière une ouverture en croix 8 traversée par le bras 10 qui contraint le mouvement de la première rotule mobile 19 dans les directions horizontale et verticale. Un système de ressort 11 (voir Fig. 4) permet à la première rotule extérieure mobile 19 de 20 revenir en position neutre, après chaque sollicitation. Des ressorts sont fixés d'une part près des extrémités libres des ouvertures en croix sur la rotule mobile 19 et d'autre part sur la surface intérieure de la cavité 7 du manche 2. 25 La première rotule extérieure mobile 19 glisse sur la rotule intérieure fixe 9 grâce à cinque billes encastrées. Ces billes forment ensemble un palier à billes. Une première bille 13 est agencée du côté opposé au bras de maintien 10 et elle est encastrée à la fois dans un creux pratiqué sur la surface intérieure de la première rotule mobile 19 et dans un creux 30 pratiqué sur la surface extérieure de la deuxième rotule fixe 9. Cet encastrement permet de définir une position de repos stable. Quatre billes sont agencées du côté du bras de maintien 10 pour maintenir la rotule intérieure 9 dans la rotule extérieure mobile 19. Le glissement des billes sur les surfaces est assuré par lubrification au montage du système. Ce glissement ne peut être altéré puisque ce système est fermé. Ce système de palier à billes 12, 13 permet donc un glissement de la rotule extérieure mobile 19 sur la rotule intérieure fixe et un retour en position stable grâce à l'encastrement dans la rotule extérieure mobile. Comme le montre Fig. 3, l'ensemble des rotules est encastré dans la cavité 7 du manche 2 et est soutenu par des patins 14, par exemple en téflon. Comme le montrent Fig. 3 et Fig. 4, la rotule extérieure 19 est éclairée par une source de lumière qui fait partie d'un système optique 16 intégré dans le manche. Quatre répères 15 (Fig. 4) sont inscrits sur la surface extérieure de la rotule extérieure mobile. L'éclairage de la surface extérieure de la rotule mobile 19 par la source de lumière, une LED par exemple, permet d'obtenir une image de la surface avec un système d'acquisition d'image. Les caractéristiques des répères sont analysées dans un calculateur de signaux numériques en détectant des répères qui indiquent les mouvements de la rotule extérieure 19 dans les quatre directions gauche-droite et haut-bas déterminées par l'orientation et l'agencement de l'ouverture en croix 8. Si on se place dans le cadre de l'utilisateur qui serait le conducteur du véhicule, il utilise la commande avec sa main droite. Son avant-bras est posé sur l'accoudoir 6, sa main arrive naturellement au niveau du manche 2, qui se situe au même niveau que le levier de vitesse 18. Pour naviguer dans les menus affichés sur l'écran de restitution 3, son pouce sollicite la boule 1 située à cet effet. Pour valider ses choix, il appuie avec son index sur la touche 4 "Validation" située en arrière du manche et tombant de manière adéquate sous son index. Pour retourner en arrière, il peut appuyer avec son majeur sur la touche 5 "Retour en arrière" située en arrière du manche et tombant de manière adéquate sous son majeur. La présente invention repose essentiellement sur le fait que c'est le pouce qui pilote la navigation dans l'écran de restitution 3. Le pouce est parfaitement adapté à ce genre de commande. Il est bien entendu possible de prévoir des touches supplémentaires 10 agencées sur le manche 2 pour actionner d'autres fonctions du système multimédia/navigation. Il est également possible d'utiliser différentes technologies de contrainte de la boule dans les quatre directions. Le dispositif de commande selon l'invention n'implique pas de 15 courbure du poignet. Son implantation est ergonomique. En effet, lorque le bras est posé sur l'accoudoir, la main arrive de manière adéquate sur le manche et ce, sans courbure du poignet. Le manche est incliné de manière à correspondre à la position normale du poignet lorsque le bras est en position horizontale. 20 Par ailleurs, ce manche est situé à proximité du levier de vitesse ce qui rend son utilisation très adaptée dans un environnement de conduite. Enfin, ce dispositif de commande est parfaitement adapté à l'habileté particulière du pouce. 25 REVENDICATIONS1. Dispositif de commande pour la navigation dans des menus sur un écran de restitution (3) d'un système multimédia/navigation d'un véhicule automobile comprenant une boule de commande (1) et d'autres touches de commande (4, 5), caractérisé en ce que la boule de commande (1) est agencée sur un manche de maintien (2) sur une console centrale (17) ou sur la partie basse de la façade centrale. 2. Dispositif de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que la boule de commande (1) est localisée sur le manche (2) à un emplacement où se situe le pouce de la main d'un utilisateur du dispositif quand il prend le manche de maintien (2) en main avec un geste naturel. 3. Dispositif de commande selon la revendication 2, caractérisé en ce que deux manches de maintien (2) sont agencés près des bords latéraux d'une console centrale (17) essentiellement au niveau d'un levier de vitesse (18), le cas échéant, chacun comprenant une boule de commande (1) et d'autres touches de commande (4, 5). 4. Dispositif de commande selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'une touche (4) pour actionner la fonction "valider" et une touche (5) pour actionner la fonction "retour en arrière" sont agencées l'une au-dessous de l'autre sur la surface inférieure du manche (2) à un emplacement où se posent les extrémités de l'index et du majeur, respectivement, de la main d'un opérateur prenant en main le manche de maintien (2) d'un geste naturel. 5. Dispositif de commande selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la boule de commande (1) est encastrée dans une cavité (7) du manche (2) contrainte en degrés de liberté de déplacement par un bras de liaison (10) avec le manche (2) qui lui permet de tourner seulement dans les directions gauche-droite et haut-bas. Dispositif de commande selon la revendication 5, caractérisé en ce que la boule de commande (1) comprend une première rotule mobile extérieure mobile (19) en forme de coque renfermant une deuxième rotule fixe (9) maintenue par le bras de liaison (10) avec le manche. Dispositif de commande selon la revendication 6, caractérisé en ce que la première rotule mobile (19) possède à l'arrière une ouverture en croix (8) traversée par le bras de liaison (10) de la deuxième rotule fixe (9) qui contraint le mouvement de la première rotule mobile (19) dans les directions horizontale et verticale. Dispositif de commande selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'un système de ressorts (11) relie la première rotule mobile (19) à la cavité (7) du manche (2) permettant à la première rotule (19) de revenir en position neutre après chaque sollicitation. Dispositif de commande selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que la première rotule mobile (19) repose sur la deuxième rotule fixe (9) grâce à un palier à billes (12, 13). Dispositif de commande selon la revendication 9, caractérisé en ce que le palier à billes (12, 13) comprend cinq billes encastrées, une bille (13) à l'avant, côté opposé du bras (10), encastrée dans la6. 15 7. 20 8. 25 9. 30 10.paroi intérieure de la première rotule mobile (19) pour définir une position de repos stable et dans la surface de la deuxième rotule (9) et quatre billes (12) réparties du côté bras (10) pour maintenir la rotule intérieure (9) en équilibre dans la rotule extérieure (19). 11. Dispositif de commande selon la revendication 10, caractérisé en ce que la première rotule mobile (19) est soutenue par des patins (14) dans la cavité (7) du manche (2). 12. Dispositif de commande selon l'une quelconque des revendications 6 à 11, caractérisé en ce que les mouvements de la première rotule mobile (19) sont reconnus par un système optique (16) comprenant quatre repères (15) inscrits sur la surface extérieure de la première rotule (19) éclairés par une source de lumière pour obtenir une image de la surface avec un système d'acquisition d'image qui est analysée ensuite par un calculateur de signaux numériques.