Brevet FR3010949A1 — publié le 20150327

Titre de l'invention Combiné d'instruments pour planche de bord de véhicule automobile Domaine de l'invention La présente invention concerne un combiné d'instruments pour planche de bord de véhicule automobile. Arrière-plan de l'invention Classiquement composés d'une pluralité de cadrans analogiques à aiguilles associés à des voyants lumineux, les combinés d'instruments sont utilisés pour fournir au conducteur une multitude de données relatives au fonctionnement d'un véhicule automobile, telles que par exemple, ses vitesses instantanée et moyenne, son régime moteur, son niveau de carburant ou bien encore sa consommation moyenne. Ils permettent également d'afficher des signaux d'alerte (température moteur excessive, niveau d'huile insuffisant ou encore non fermeture d'une portière) et des témoins signalant l'activation de certains dispositifs du véhicule (clignotants, frein à main, feux de position, de croisement ou de route). Le milieu des années 1990 a vu naître de nouveaux types de combinés d'instruments dénués de cadrans à aiguilles et comportant un écran rectangulaire plat à cristaux liquides (LCD) affichant l'ensemble des informations nécessaires au conducteur. Un tel combiné est par exemple décrit dans la demande de brevet allemande DE 196,23,406. Depuis peu, certains véhicules moyen et haut de gamme sont équipés de combinés d'instruments numériques comportant une dalle d'affichage couleur LCD à matrice active (LCD-TFT), du même genre que celles que l'on retrouve sur les téléviseurs et les moniteurs pour 30 ordinateurs. Ces derniers qui offrent une très bonne qualité d'image en termes de résolution, de contraste et de luminosité, sont en outre configurables par le conducteur du véhicule via des commandes situées sur le volant ou en dessous de la dalle d'affichage. Celui-ci peut donc choisir au moins en partie les modules qu'il souhaite voir s'afficher sur l'écran ainsi que leur style et l'ambiance de fond. Cependant, de par la planéité de leur affichage, ces combinés d'instruments numériques ne permettent pas à l'heure actuelle de fournir au conducteur une expérience visuelle optimale. En outre, l'incorporation d'un tel écran plat rectangulaire de dimension conséquente au sein d'une planche de bord, induit une limitation conséquente des possibilités de style et impose ainsi un effort d'intégration particulièrement élevé dans la phase de conception de cette planche de bord. Bien de récents développements laissent entrevoir la perspective de dalles LCD-TFT courbes et non rectangulaires, les difficultés techniques sont encore nombreuses et le coût associé à ce type d'écran demeurera prohibitif pendant de longues années avant que l'on puisse envisager leur utilisation en série dans le domaine automobile. Objet et résumé de l'invention La présente invention vise donc à proposer un combiné d'instruments numérique procurant une expérience visuelle plus agréable pour le conducteur et dont l'intégration sur la planche de bord d'un véhicule automobile est facilitée. Elle propose à cet effet un combiné d'instruments pour planche de bord de véhicule automobile caractérisé en ce qu'il comporte : - un écran de rétroprojection avant constitué par une première couche mince diffusante apposée contre le dos d'une glace transparente avant ; - une écran de rétroprojection arrière situé au second plan et constitué par une deuxième couche mince diffusante apposée contre le dos d'une glace transparente arrière qu'elle recouvre entièrement, à l'exception d'une portion centrale non recouverte et présentant une forme identique à celle de l'écran de rétroprojection avant mais de dimensions réduites ; - un vidéoprojecteur permettant de projeter depuis l'arrière et en direction des deux écrans, une image numérique générée par un calculateur graphique et représentant une multitude de modules indicateurs à destination du conducteur du véhicule ; - le rapport d'agrandissement entre la portion centrale non recouverte de la glace arrière et l'écran de rétroprojection avant, étant prédéterminé en fonction de la distance entre les deux écrans de rétroprojection ainsi qu'en fonction de l'angle de projection du vidéoprojecteur, de sorte que la surface de projection sur la glace avant de la partie du faisceau lumineux traversant la portion centrale non recouverte de la glace arrière coïncide avec la surface de l'écran de rétroprojection avant. La conformation particulière des deux écrans permet de moduler quasiment sans limites leur formes, leurs tailles ainsi que leur rayon de courbure afin que le combiné d'instruments selon l'invention s'accorde au mieux à la configuration et au style de la planche de bord du véhicule automobile. L'expérience visuelle offerte est ainsi bien plus riche et agréable que l'affichage plat et rectangulaire des combinés numériques actuels. D'autre part, grâce à la présence de deux écrans de rétroprojection situés à des plans différents permettant de fait un affichage de l'image projetée sur deux niveaux, le combiné d'instruments selon l'invention offre la possibilité de hiérarchiser l'affichage des modules d'information. Ainsi, les modules essentiels tels que celui indiquant la vitesse instantanée ou encore ceux destinés à afficher des signaux d'avertissement peuvent être disposés au premier plan où ils seront perçus plus rapidement par le conducteur du véhicule. Selon des caractéristiques préférées de l'invention, prises seules ou en combinaison : - l'écran de rétroprojection avant recouvre uniquement une portion centrale de la glace avant ; - le combiné d'instruments comporte un boîtier délimité par une paroi de fond arrière et une paroi périphérique, le boîtier logeant le vidéoprojecteur et la glace arrière supportant l'écran de rétroprojection arrière ; le boîtier étant fermé à l'avant par la glace avant supportant l'écran de rétroprojection avant ; - le combiné d'instruments comporte également deux bandeaux d'encadrement translucides logés à l'intérieur du boîtier, ces bandeaux d'encadrement prenant respectivement racine le long des bords supérieur et inférieur de la glace arrière et s'étendant en s'évasant radialement jusqu'à l'extrémité avant de la paroi périphérique du boîtier, leurs extrémités avant venant alors au contact de la bordure périphérique de la glace avant ; - l'écran de rétroprojection avant recouvre entièrement le dos de la glace avant, cette dernière formant un insert monté sur la glace arrière par l'intermédiaire d'un support de fixation s'évasant vers l'avant selon l'angle de projection du vidéoprojecteur ; - la distance entre les deux écrans de rétroprojection est inférieure ou égale à 5 cm ; - le combiné d'instruments comporte au moins un miroir de déviation renvoyant le faisceau lumineux issu du vidéoprojecteur en direction des deux écrans de rétroprojection de telle sorte que ce faisceau soit centré sur l'axe optique de ces écrans ; - le combiné d'instruments comporte des moyens permettant au conducteur du véhicule de modifier au moins partiellement la configuration d'affichage de l'image numérique projetée par le vidéoprojecteur ; - le vidéoprojecteur est un modèle miniature de type pico ou mini-projecteur offrant une luminosité d'au moins 500 lumens et un contraste supérieur ou égal à 10000:1 ; et/ou - les glaces avant et arrière sont réalisées dans un polyméthacrylate de méthyle (PMMA) et présentent une épaisseur comprise entre 2 et 4 mm. Brève description des dessins L'exposé de l'invention sera maintenant poursuivi par la description détaillée d'un exemple de réalisation, donnée ci-après à titre illustratif mais non limitatif, en référence aux dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 représente une vue éclatée en perspective de trois quart avant d'un combiné d'instruments selon un mode de réalisation préféré de l'invention ; - la figure 2 représente une vue en perspective de trois quart avant du combiné d'instruments de la figure 1 dans sa configuration de service ; - la figure 3 représente une vue schématique en coupe longitudinale illustrant les chemins optiques à l'intérieur du combiné d'instruments de la figure 1; et - La figure 4 représente une vue semblable à la figure 3 d'un combiné d'instruments selon une première variante de réalisation de l'invention. Description détaillée de plusieurs modes de réalisation La figure 1 montre une vue éclatée d'un combiné d'instruments 1 pour planche de bord d'un véhicule automobile selon un mode de réalisation préféré de l'invention. Le combiné d'instruments 1 comporte un boîtier 10 réalisé de préférence dans un matériau thermoplastique opaque et non diffusant, un vidéoprojecteur 20, deux écrans de rétroprojection avant 30 et arrière 40, deux glaces transparentes avant 31 et arrière 41, deux bandeaux translucides 50, 60 qui encadrent la glace arrière 41, ainsi qu'un liseré décoratif gris métallisé 70 qui entoure la glace avant 31. L'écran de rétroprojection avant est constitué par une première couche mince diffusante 30 apposée contre le dos de la glace avant 31 dont elle recouvre uniquement une portion centrale 32 présentant une forme globalement rectangulaire. L'écran de rétroprojection arrière est constitué de manière similaire par une deuxième couche mince diffusante 40 apposée contre le dos de la glace arrière 41 qu'elle recouvre entièrement, à l'exception d'une portion centrale 42 non recouverte et présentant une forme identique à celle de l'écran de rétroprojection avant 30 mais de dimensions réduites. Plus précisément, il convient de noter que le rapport d'agrandissement entre la portion centrale non recouverte 42 de la 5 glace arrière 41 et l'écran de rétroprojection avant 30, est prédéterminé en fonction de la distance entre les deux écrans de rétroprojection 30, 40 ainsi qu'en fonction de l'angle de projection du vidéoprojecteur 20, de sorte que la surface de projection sur la glace avant 31 de la partie du faisceau lumineux traversant la portion 10 centrale non recouverte 42 de la glace arrière 41 coïncide avec la surface de l'écran de rétroprojection avant 30. Comme cela est visible sur la figure 1, l'écran de rétroprojection avant 30 et la glace avant 31 sont légèrement incurvées vers l'avant tandis qu'au contraire, l'écran de rétroprojection arrière 40 et la glace 15 arrière 41 sont légèrement incurvées vers l'arrière. Les couches diffusantes constituant les écrans de rétroprojection 30 et 40 sont formées classiquement par des microparticules minérales semi-transparentes agglomérées dans un liant. Elles se présentent sous la forme d'un film translucide mince présentant de préférence une 20 couleur gris foncé tendant sur le noir pour une meilleure luminance, que l'on vient déposer à la surface de la glace correspondante 31, 41 dans sa phase finale de moulage. Les glaces avant 31 et arrière 41 sont réalisées dans de préférence à partir d'un polyméthacrylate de méthyle (PMMA), ce 25 matériau offrant l'avantage de présenter une excellente transparence et d'être peu sensible aux rayures. Son épaisseur est comprise entre 2 et 4 mm, et de préférence égale à 3 mm. Le boîtier 10, ouvert sur sa face avant 11, est délimité par une paroi de fond arrière 12 et une paroi périphérique 13 présentant une 30 section en forme d'hexagonale allongé. Le vidéoprojecteur 20, la glace arrière 41 supportant l'écran de rétroprojection arrière 40 et les bandeaux d'encadrement 50, 60 sont logés à l'intérieur de ce boîtier 10, tandis que la glace avant 31 supportant l'écran de rétroprojection avant 30 le referme et constitue la façade avant du combiné d'instruments 1. Situé à l'arrière du boîtier 10 à proximité de sa paroi de fond 12, le vidéoprojecteur 20 est un modèle miniature de type pico ou mini- projecteur offrant une luminosité d'au moins 500 lumens et un contraste supérieur ou égal à 10000:1. Il est en outre relié à un calculateur graphique, non représenté sur les figures, qui lui transmet en temps réel une image numérique comprenant d'un certain nombre de modules indicateurs (module central de vitesse instantanée, module radio FM, module jauge de carburant, module compte tours, etc...) dessinés dans un certain style (par exemple « classique » reproduisant l'affichage des cadrans analogiques ou bien « digital » dans lequel l'ensemble des informations sont affichées sous la forme de nombres digitaux). Cette image numérique est bien entendue actualisée en temps réel en fonction de l'évolution des données recueillies par le boîtier de servitude intelligent (BSI) du véhicule auquel ce calculateur graphique est relié. Elle est également configurable par le conducteur du véhicule à l'aide de commandes situées par exemple sur le volant ou en dessous du combiné d'instruments 1, de sorte que ce dernier peut sélectionner au moins partiellement les modules indicateurs à afficher et choisir le style à leur appliquer. Le vidéoprojecteur 20 projette l'image ainsi générée vers l'avant du boîtier 10, via un faisceau lumineux centré sur l'axe optique des écrans de rétroprojection avant 30 et arrière 40. Les deux bandeaux d'encadrement supérieur 50 et inférieur 60 prennent respectivement racine le long des bords supérieur et inférieur de la glace arrière 41. Ils s'étendent en s'évasant radialement jusqu'à l'extrémité avant de la paroi périphérique 13 du boîtier 10, leurs extrémités avant venant alors au contact de la bordure périphérique de la glace avant 31. Ces bandeaux 50, 60 sont réalisés dans un matériau thermoplastique translucide diffusant bleuté, tel que par exemple un PMMA teinté ayant été préalablement traité pour être diffusant. On va maintenant décrire, à l'aide de la figure 3, les chemins optiques des rayons formant le faisceau lumineux projeté par le vidéoprojecteur 20. Les rayons Rp situés à la périphérie du faisceau lumineux viennent frapper les deux bandeaux d'encadrement 50, 60 translucides diffusants. Les rayons Rcl, Rc2 formant la partie principale du faisceau sont projetés en direction de l'écran de rétroprojection arrière 40 et de la glace arrière 41. Plus précisément, les rayons Rc1 qui arrivent au niveau la portion centrale 42 non recouverte par l'écran arrière 40 ne font que traverser la glace arrière 41 et viennent ensuite frapper l'écran de rétroprojection avant 30 où ils sont diffusés, tandis que les autres rayons Rc2 qui atteignent l'écran de rétroprojection arrière 40 sont diffusés au niveau de cet écran 40. La figure 2 illustre la vision qu'offre le combiné d'instruments 1 lorsqu'il est dans sa configuration de service où le vidéoprojecteur 20 est allumé. Sur cette figure, on peut constater que l'agencement des modules indicateurs sur l'image générée par le calculateur graphique est prédéterminé de sorte que l'ensemble de ces modules soit projeté à l'emplacement voulu. Ainsi, le conducteur visionne au premier plan sur le l'écran de rétroprojection avant 30, le module indicateur central 100 de l'image projetée qui affiche la vitesse instantanée du véhicule, la température extérieure, l'heure, ainsi que le kilométrage du véhicule. Au second plan, ce dernier visionne sur l'écran de rétroprojection arrière 40, l'ensemble des autres modules indicateurs que comprend l'image projetée. Du fait que le module indicateur central soit visionné par le conducteur depuis l'écran de rétroprojection avant 30 situé dans un plan plus proche de lui (mais plus éloigné du vidéoprojecteur 20), ce dernier apparait donc légèrement zoomé. En outre, la mise au point du vidéoprojecteur 20 étant réglée sur l'écran de rétroprojection arrière 40, ce module indicateur central apparait également légèrement flouté. Il est cependant à noter que ces effets optiques ne sont quasiment pas perceptibles tant que la distance entre les deux écrans 30 et 40 est inférieure ou égale à 5 cm, ce qui est de préférence le cas. Lorsque cette distance est supérieure à 5 cm, ces effets peuvent être corrigés en amont sur l'image générée par le calculateur graphique. Dans la zone périphérique matérialisée par les deux bandeaux d'encadrement 50, 60 s'étendant entre ces deux plans, le conducteur visionne la partie périphérique de l'image projetée. Celle-ci apparait floue du fait de la diffraction des rayons lumineux traversant ces bandeaux translucides, ce qui donne l'effet d'un éclairage périphérique d'ambiance. On va maintenant décrire rapidement et à l'appui de la figure 4, le combiné d'instruments 1' selon une première variante de réalisation de l'invention. Dans la suite et sur cette figure 4, on a gardé les mêmes références pour les éléments identiques à l'exemple de réalisation qui vient d'être décrit et on a ajouté un prime pour les éléments similaires. Le combiné d'instruments 1' est semblable au combiné 1 décrit précédemment, si ce n'est que la glace avant 31 est remplacée par une glace avant 31' constituée par un simple insert transparent reprenant la forme et les dimensions de la portion centrale 32 de cette glace avant 31 et dont le dos est recouvert entièrement par l'écran de rétroprojection avant 30. Cette glace avant 31' est montée sur une entretoise support 35' s'évasant vers l'avant afin de tenir compte de l'angle de projection du vidéoprojecteur 20, et qui est fixée sur la glace arrière 40. Selon une deuxième variante de réalisation non représentée, le combiné d'instruments comporte au moins un troisième écran de rétroprojection supplémentaire décalé en profondeur vis-à-vis des deux autres, de sorte à proposer au moins trois plans de projections dédiés chacun à l'affichage d'une catégorie spécifique de modules d'information (l'un de ces plans pouvant par exemple être consacré exclusivement à l'affichage d'un message ou voyant d'alerte explicite à l'attention du conducteur). Selon encore d'autres variantes de réalisation non représentées : - les glaces avant 31 et arrière 41 sont réalisés dans un matériau thermoplastique différent du PMMA, tel que par exemple le polycarbonate qui présente également une excellente transparence et dispose d'une meilleure résistance mécanique que le PMMA mais dont la sensibilité aux rayures est plus importante ; - le combiné d'instruments comporte au moins un miroir de déviation logé à l'arrière du boîtier 10 et qui permet d'améliorer sa compacité. Ce miroir renvoie le faisceau lumineux issu du vidéoprojecteur 20 en direction des écrans de rétroprojection avant 30 et arrière 40 de telle sorte que ce faisceau soit centré sur l'axe optique de ces écrans ; et/ou - le dépôt des couches diffusantes formant les écrans 30, 40 sur les faces arrière des glaces 31, 41 est réalisé par d'autres méthodes connues telles que l'adhésivage d'un film autocollant, la sérigraphie, l'enduction de peinture, la pulvérisation ou encore le « spin-coating ». Bien entendu, la présente invention ne se limite pas aux formes de réalisation décrites et représentées, mais elle englobe toute autre variante d'exécution. En particulier, la forme et la taille des glaces et des couches diffusantes formant les écrans de rétroprojection, ainsi que leur courbure peuvent être différentes de celles qui viennent d'être décrites pour le combiné d'instruments 1. L'invention permet ainsi, par le simple apport de quelques modifications mineures à une version de base (les éléments non visibles du combiné d'instruments tels que le vidéoprojecteur et le boîtier), d'offrir à faible coût une grande diversité de modèles de combinés d'instruments esthétiquement très différents les uns des autres. Il est notamment envisageable de proposer de tels combinés d'instruments présentant des affichages de grande dimensions et ce pour un surcoût peu important, contrairement aux combinés actuels dont le prix de revient augmente de façon exponentielle avec la taille de la dalle d'affichage. REVENDICATIONS1. Combiné d'instruments pour planche de bord de véhicule automobile caractérisé en ce qu'il comporte : - un écran de rétroprojection avant (30) constitué par une première couche mince diffusante apposée contre le dos d'une glace transparente avant (31 ; 31') ; - une écran de rétroprojection arrière (40) situé au second plan et constitué par une deuxième couche mince diffusante apposée contre le dos d'une glace transparente arrière (41) qu'elle recouvre entièrement, à l'exception d'une portion centrale (42) non recouverte et présentant une forme identique à celle de l'écran de rétroprojection avant (30) mais de dimensions réduites ; - un vidéoprojecteur (20) permettant de projeter depuis l'arrière et en direction des deux écrans (30, 40), une image numérique générée par un calculateur graphique et représentant une multitude de modules indicateurs à destination du conducteur du véhicule ; - le rapport d'agrandissement entre la portion centrale non recouverte (42) de la glace arrière (41) et l'écran de rétroprojection avant (30), étant prédéterminé en fonction de la distance entre les deux écrans de rétroprojection (30, 40) ainsi qu'en fonction de l'angle de projection du vidéoprojecteur (20), de sorte que la surface de projection sur la glace avant (31 ; 31') de la partie du faisceau lumineux traversant la portion centrale non recouverte (42) de la glace arrière (41) coïncide avec la surface de l'écran de rétroprojection avant (30). 2. Combiné d'instruments selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'écran de rétroprojection avant (30) recouvre uniquement une portion centrale (32) de la glace avant (31). 3. Combiné d'instruments selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte un boîtier (10) délimité par une paroi de fond arrière (12) et une paroi périphérique (13), le boîtier (10) logeant levidéoprojecteur (20) et la glace arrière (41) supportant l'écran de rétroprojection arrière (40) ; le boîtier (10) étant fermé à l'avant par la glace avant (31) supportant l'écran de rétroprojection avant (30). 4. Combiné d'instruments selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte également deux bandeaux d'encadrement translucides (50, 60) logés à l'intérieur du boîtier (10), ces bandeaux d'encadrement (50, 60) prenant respectivement racine le long des bords supérieur et inférieur de la glace arrière (41) et s'étendant en s'évasant radialement jusqu'à l'extrémité avant de la paroi périphérique (13) du boîtier (10), leurs extrémités avant venant alors au contact de la bordure périphérique de la glace avant (31). 5. Combiné d'instruments selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'écran de rétroprojection avant (30) recouvre entièrement le dos de la glace avant (31'), cette dernière formant un insert monté sur la glace arrière (41) par l'intermédiaire d'un support de fixation (35') s'évasant vers l'avant selon l'angle de projection du vidéoprojecteur (20). 6. Combiné d'instruments selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la distance entre les deux écrans de rétroprojection (30, 40) est inférieure ou égale à 5 cm. 7. Combiné d'instruments selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un miroir de déviation renvoyant le faisceau lumineux issu du vidéoprojecteur (20) en direction des deux écrans de rétroprojection (30, 40) de telle sorte que ce faisceau soit centré sur l'axe optique de ces écrans (30, 40). 8. Combiné d'instruments selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens permettant au conducteur du véhicule de modifier au moins partiellement la configuration d'affichage de l'image numérique projetée par le vidéoprojecteur (20). 9. Combiné d'instruments selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le vidéoprojecteur (20) est un modèle miniature de type pico ou mini-projecteur offrant une luminosité d'au moins 500 lumens et un contraste supérieur ou égal à 10000:1. 10. Combiné d'instruments selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que les glaces avant (31 ; 31') et arrière (41) sont réalisées dans un polyméthacrylate de méthyle (PMMA) et présentent une épaisseur comprise entre 2 et 4 mm.5