Brevet FR3032396A1 — publié le 20160812

DISPOSITIF DE RETOUR HAPTIQUE POUR VEHICULE AUTOMOBILE La présente invention concerne un dispositif de retour haptique pour véhicule automobile, générant un retour haptique à l'utilisateur en réponse à un contact sur une surface tactile. Dans le domaine automobile, les interfaces de commande multifonctions à surface tactile sont de plus en plus utilisées pour commander des systèmes électriques ou électroniques, tels qu'un système de climatisation, un système audio ou encore un système de navigation. De telles interfaces peuvent être associées à un écran d'affichage et permettre une navigation dans des menus déroulants comportant différentes commandes relatives aux systèmes à commander. Afin de compenser la perte d'informations par retour mécanique confirmant à l'utilisateur un contact sur la surface tactile, on prévoit la génération d'un retour haptique, comme rétroaction à l'utilisateur. Le retour haptique est généralement obtenu par l'action d'un actionneur vibratoire fixé à la surface tactile et piloté par une unité de pilotage afin de faire vibrer la surface tactile en réponse à un contact. Cependant, lorsque la surface tactile présente de grandes dimensions, le retour haptique peut ne pas être perçu sur toute la surface. En effet, plus le point de contact de l'utilisateur avec la surface tactile est éloigné de l'actionneur et plus le retour haptique est atténué. Plusieurs actionneurs vibratoires peuvent alors être utilisés pour transmettre un retour haptique qui puisse être ressenti sur toute la surface tactile. Ces actionneurs sont pilotés simultanément. Plus la dimension de la surface tactile est importante et plus le nombre d'actionneurs augmente. Par exemple, on prévoit l'emploi de quatre actionneurs vibratoires pour faire vibrer une surface tactile de neuf pouces et huit actionneurs pour faire vibrer une surface tactile de quinze pouces. Un inconvénient de ces systèmes est qu'ils présentent une architecture complexe. Un autre inconvénient est la difficulté de mise en oeuvre de la synchronisation de commande de cette pluralité d'actionneurs. Une autre solution consiste à augmenter sensiblement la dimension de l'actionneur vibratoire. Ainsi, plus la surface tactile présente de grandes dimensions et plus l'actionneur est 30 volumineux. Un actionneur volumineux permet d'augmenter l'amplitude de la vibration de la surface tactile de sorte que celle-ci puisse être ressentie même dans les zones éloignées de 3032396 -2- l'actionneur. Cependant, un tel actionneur augmente l'encombrement du système. De plus, il est plus couteux. Par ailleurs, il peut s'avérer difficile d'obtenir des retours haptiques d'« aspect franc » avec ces solutions, c'est-à-dire présentant une forte accélération sur une courte durée. 5 Un but de la présente invention est de proposer un dispositif de retour haptique pour surfaces tactiles de relativement grande dimension, présentant un coût modéré, une architecture simple et compacte, facile à mettre en oeuvre, pouvant générer un retour haptique d'aspect franc qui soit bien ressenti sur toute la surface tactile. A cet effet, la présente invention a pour objet un dispositif de retour haptique pour 10 véhicule automobile comportant une surface tactile destinée à détecter un contact d'un utilisateur et au moins un actionneur vibratoire à commande électrique destiné à faire vibrer la surface tactile, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un résonateur passif, disposé à distance de l'actionneur vibratoire à commande électrique et configuré pour entrer en vibration du fait de la vibration de la surface tactile générée par l'actionneur vibratoire à commande 15 électrique. Le résonateur passif est un actionneur ayant une fréquence de résonance propre sans alimentation électrique. Cela permet d'augmenter l'amplitude de la vibration générée par l'actionneur vibratoire à commande électrique de sorte que le retour haptique puisse être ressenti sur toute la surface tactile. En outre, on s'affranchit des problèmes de synchronisation 20 de commande. Le dispositif de retour haptique est donc simplifié et compact. Selon une ou plusieurs caractéristiques du dispositif de retour haptique, prise seule ou en combinaison, le dispositif de retour haptique comporte un résonateur passif et un actionneur vibratoire à commande électrique disposés sur une diagonale de la surface 25 tactile, le dispositif de retour haptique comporte un résonateur passif et deux actionneurs vibratoires à commande électrique, disposés en triangle, les deux actionneurs vibratoires à commande électrique étant agencés dans deux coins de la surface tactile, le dispositif de retour haptique comporte deux résonateurs passifs et deux actionneurs vibratoires à commande électrique, disposés aux quatre coins de la surface tactile, 3032396 -3- l'actionneur vibratoire à commande électrique et le résonateur passif présentent la même fréquence de résonnance. La vibration générée est ainsi homogène sur toute la surface tactile, le résonateur passif présente une fréquence de résonnance de l'ordre de celle 5 de la surface tactile. La vibration du résonateur passif permet alors d'amplifier l'effet haptique, le dispositif de retour haptique comporte une unité de pilotage reliée à l'actionneur vibratoire à commande électrique et le résonateur passif comporte un actionneur vibratoire à commande électrique non relié à l'unité de pilotage. 10 Les actionneurs vibratoires à commande électrique peuvent donc être identiques. Cela facilite l'assemblage et le montage du dispositif de retour haptique. le dispositif de retour haptique comporte une unité de pilotage reliée à l'actionneur vibratoire à commande électrique et le résonateur passif comporte 15 un actionneur vibratoire à commande électrique relié à l'unité de pilotage, l'unité de pilotage étant configurée pour piloter la mise en vibration d'un seul actionneur vibratoire à commande électrique à la fois, l'actionneur vibratoire à commande électrique non piloté formant le résonateur passif. On conserve alors la possibilité de générer des retours haptiques complexes. 20 les actionneurs vibratoires à commande électrique sont identiques, au moins un actionneur vibratoire à commande électrique est de type électromagnétique ou piézo-électrique, le résonateur passif comporte résonateur de type masse-ressort. Le coût et l'encombrement du résonateur passif peuvent ainsi être réduits et le câblage 25 simplifié. la diagonale de la surface tactile est supérieure à 25,4 centimètres. L'invention a aussi pour objet un procédé de retour haptique pour dispositif de retour haptique de véhicule automobile tel que décrit précédemment, caractérisé en ce qu'on pilote la mise en vibration d'un seul actionneur vibratoire à commande électrique à la fois pour faire 30 vibrer la surface tactile en réponse à un contact de la surface tactile. DESCRIPTION SOMMAIRE DES DESSINS 3032396 -4- D'autres avantages et caractéristiques apparaîtront à la lecture de la description de l'invention, ainsi que sur les figures annexées qui représentent un exemple de réalisation non limitatif de l'invention et sur lesquelles : - la figure 1 représente une vue schématique d'un exemple de dispositif de retour 5 haptique pour véhicule automobile, - la figure 2 représente une vue schématique de l'agencement d'actionneurs vibratoires à commande électrique et d'un résonateur passif sous une surface tactile, - la figure 3 est un graphique montrant l'amplitude de l'accélération en fonction de 10 la position d'un doigt de l'utilisateur le long d'une dimension de la surface tactile, pour un dispositif de retour haptique (courbe A) et pour un système de l'art antérieur (courbe B), - la figure 4 illustre un exemple de réalisation de résonateur passif, - la figure 5 montre trois exemples de lame élastique du résonateur passif de la 15 figure 4, - la figure 6 illustre un autre exemple de réalisation de résonateur passif, et - la figure 7 représente une vue schématique d'un autre exemple de dispositif de retour haptique pour véhicule automobile. Sur ces figures, les mêmes éléments portent les mêmes numéros de référence. 20 DESCRIPTION DÉTAILLÉE La figure 1 représente un exemple de réalisation d'un dispositif de retour haptique 1 pour véhicule automobile, par exemple agencé dans un tableau de commande du véhicule. 25 Le dispositif de retour haptique 1 comporte une surface tactile 2, au moins un actionneur vibratoire à commande électrique 3 solidaire de la surface tactile 2, par exemple fixé à un support de la surface tactile 2, et une unité de pilotage 5 reliée à l'actionneur vibratoire à commande électrique 3. La surface tactile 2 est par exemple une surface plane. Elle comporte un capteur, tel que 30 résistif ou capacitif, pour détecter un contact d'un utilisateur sur la surface et déterminer la position du contact. Le capteur est relié à l'unité de pilotage 5. La surface tactile 2 permet notamment à un utilisateur de sélectionner, d'activer ou de valider une fonction, telle qu'une fonction du système de climatisation, de navigation, de 3032396 -5- l'autoradio ou le défilement et la sélection d'un choix parmi une liste, telle qu'une liste téléphonique. La surface tactile 2 est par exemple associée à un écran d'affichage pour former un écran tactile et permettre une navigation dans des menus déroulants comportant différentes commandes relatives aux systèmes à commander. 5 La surface tactile 2 peut présenter de grandes dimensions, la diagonale étant par exemple supérieure à 10 pouces (ou 25,4cm). L'unité de pilotage 5 est configurée pour piloter la mise en vibration de l'actionneur vibratoire à commande électrique 3 en réponse à un contact de la surface tactile 2. La vibration de la surface tactile 2 permet de fournir un retour haptique à l'utilisateur en réponse à un 10 contact, tel qu'un appui ou une rotation ou un déplacement linéaire... par son doigt ou tout autre moyen d'activation (par exemple un stylet). Le retour est dit « haptique », car il est perceptible par le toucher de la surface tactile 2. Le dispositif de retour haptique 1 comporte en outre au moins un résonateur passif 4, disposé à distance de l'actionneur vibratoire à commande électrique 3 et configuré pour entrer 15 en vibration du fait de la vibration de la surface tactile 2 générée par l'actionneur vibratoire à commande électrique 3. Le résonateur passif 4 est un actionneur ayant une fréquence de résonance propre sans alimentation électrique. Cela permet d'augmenter l'amplitude de la vibration générée par l'actionneur vibratoire à commande électrique 3 de sorte que le retour haptique puisse être 20 ressenti sur toute la surface tactile 2. En outre, on s'affranchit des problèmes de synchronisation de commande. Le dispositif de retour haptique 1 est donc simplifié et compact. Le dispositif de retour haptique 1 peut ainsi comporter un ou plusieurs actionneur(s) vibratoire(s) à commande électrique 3 et un ou plusieurs résonateur(s) passif(s) 4, avec un nombre similaire ou distinct d'actionneurs vibratoires à commande électrique 3 et de 25 résonateurs passifs 4. Les actionneurs vibratoires 3 et les résonateurs passifs 4 sont par exemple fixés à la surface tactile 2 de manière régulièrement alternée. Le dispositif de retour haptique 1 comporte par exemple un résonateur passif 4 et un actionneur vibratoire à commande électrique 3, par exemple disposés de part et d'autre de la 30 surface tactile 2, à l'opposé l'un de l'autre, par exemple sur la diagonale de la surface tactile 2, dans un coin respectif. Selon un autre exemple illustré sur la figure 2, le dispositif de retour haptique 1 comporte un résonateur passif 4 et deux actionneurs vibratoires à commande électrique 3, disposés en 3032396 -6- triangle, les deux actionneurs vibratoires à commande électrique 3 étant agencés dans deux coins de la surface tactile 2. Selon un autre exemple, le dispositif de retour haptique 1 comporte deux résonateurs passifs 4 et deux actionneurs vibratoires à commande électrique 3, disposés aux quatre coins 5 de la surface tactile 2, les résonateurs passifs 4 étant disposés sur une même diagonale et les actionneurs vibratoires à commande électrique 3 étant disposés sur l'autre diagonale. L'actionneur vibratoire à commande électrique 3 et le résonateur passif 4 présentent par exemple la même fréquence de résonnance. La vibration générée est ainsi homogène sur toute la surface tactile 2. 10 Selon un autre exemple, le résonateur passif 4 présente une fréquence de résonnance de l'ordre de celle de la surface tactile 2. La vibration du résonateur passif 4 permet alors d'amplifier l'effet haptique. Selon un premier exemple de réalisation, le résonateur passif 4 comporte un actionneur vibratoire à commande électrique non relié à l'unité de pilotage 5. Cet actionneur vibratoire à 15 commande électrique non piloté entre en vibration du fait de la vibration de la surface tactile 2. L'actionneur vibratoire à commande électrique 3 relié à l'unité de pilotage 5 et l'actionneur vibratoire à commande électrique du résonateur passif 4 peuvent donc être identiques. Cela facilite l'assemblage et le montage du dispositif de retour haptique 1. Les actionneurs vibratoires à commande électrique sont par exemple de type 20 électromagnétique. Ils reposent par exemple sur une technologie similaire à celle du Haut-Parleur (en anglais : « Voice-Coil »). Les actionneurs vibratoires à commande électrique comportent par exemple un LRA (pour « Linear Resonant Actuator » en anglais), également appelé « moteur linéaire ». La partie mobile est par exemple formée par un aimant mobile coulissant à l'intérieur d'une bobine fixe ou par une bobine mobile coulissant autour d'un aimant 25 fixe, la partie mobile et la partie fixe coopérant par effet électromagnétique. Selon un autre exemple, les actionneurs vibratoires à commande électrique sont de type piézoélectrique. Il est aussi possible d'associer un actionneur vibratoire à commande électrique de type piézoélectrique avec un actionneur vibratoire à commande électrique de type 30 électromagnétique, l'actionneur vibratoire à commande électrique de type piézoélectrique pouvant être le résonateur passif 4 ou l'actionneur vibratoire à commande électrique 3 piloté. L'actionneur vibratoire à commande électrique 3 et le résonateur passif 4 sont destinés à faire vibrer la surface tactile 2, par exemple dans une direction de vibration Z perpendiculaire au 3032396 -7- plan de la surface tactile 2 (figure 1). Ainsi et comme on peut le voir sur la figure 3, l'amplitude de la vibration de la surface tactile 2 est augmentée (courbe A en traits pleins), comparé à l'amplitude de la variation d'une surface tactile 2 à laquelle n'est fixé qu'un seul actionneur (courbe B en pointillés), pour un 5 dispositif de retour haptique 1 comportant deux actionneurs vibratoires à commande électrique identiques et donc présentant la même fréquence de résonnance. Selon un autre exemple de réalisation, le résonateur passif 4 comporte un résonateur de type masse-ressort 41 ; 42. Le résonateur de type masse-ressort 41 ; 42 comporte un élément élastique, tel qu'une lame 6 et une masselotte 8 fixée à l'élément élastique. Il entre en vibration 10 du fait de sa structure mécanique et de la vibration à laquelle il est soumis. La figure 4 représente ainsi un premier exemple de résonateur de type masse-ressort 41. Le résonateur de type masse-ressort 41 comporte une lame élastique 6, présentant une forme sensiblement bombée au repos (figure 5), fixée à ses deux extrémités à un montant 7 du 15 résonateur 41. Le montant 7 est lui-même fixé à la surface tactile 2 ou à son support. Le résonateur 41 comporte en outre une masselotte 8 fixée à la lame élastique 6, par exemple sensiblement au centre de la lame élastique 6. Le poids de la masselotte 8 et sa position sur la lame élastique 6 permettent de régler la fréquence de résonnance du résonateur 41. Le montant 7 est fixé à la surface tactile 2 de sorte que la masselotte 8 et la lame élastique 6 20 vibrent dans la même direction de vibration Z que la surface tactile 2, c'est-à-dire sensiblement perpendiculairement à la surface tactile 2. La figure 6 représente un autre exemple de résonateur de type masse-ressort 42. Le résonateur 42 comporte une lame élastique 6, présentant une forme sensiblement linéaire au repos, dont une première extrémité est fixée à un montant 7 du résonateur 42. Le 25 montant 7 est lui-même fixé à la surface tactile 2 ou à son support. Le résonateur 42 comporte en outre une masselotte 8 fixée la deuxième extrémité de la lame élastique 6. Le poids de la masselotte 8 et sa position sur la lame élastique 6 permettent de régler la fréquence de résonnance du résonateur 42. Le montant 7 est fixé à la surface tactile 2 de sorte que la masselotte 8 et la lame élastique 6 vibrent dans la même direction de vibration Z que la surface 30 tactile 2, c'est-à-dire sensiblement perpendiculairement à la surface tactile 2. On comprend que le coût et l'encombrement du résonateur passif peuvent ainsi être réduits et le câblage simplifié. Selon un autre exemple de réalisation illustré sur la figure 7, le résonateur passif 4 3032396 -8- comporte un actionneur vibratoire à commande électrique 43 relié à l'unité de pilotage 5. Les actionneurs vibratoires à commande électrique 3, 43 sont par exemple identiques. L'unité de pilotage 5 est alors configurée pour piloter la mise en vibration d'un seul actionneur vibratoire à commande électrique 3, 43 à la fois, l'actionneur vibratoire à commande 5 électrique non piloté formant le résonateur passif 4. On conserve alors la possibilité de générer des retours haptiques complexes. REVENDICATIONS1. Dispositif de retour haptique (1) pour véhicule automobile comportant une surface tactile (2) destinée à détecter un contact d'un utilisateur et au moins un actionneur vibratoire à commande électrique (3) destiné à faire vibrer la surface tactile (2), caractérisé en ce qu'il comporte au moins un résonateur passif (4 ; 41 ; 42 ; 43), disposé à distance de l'actionneur vibratoire à commande électrique (3) et configuré pour entrer en vibration du fait de la vibration de la surface tactile (2) générée par l'actionneur vibratoire à commande électrique (3). 2. Dispositif de retour haptique selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comporte un résonateur passif (4 ; 41 ; 42 ; 43) et un actionneur vibratoire à commande électrique (3) disposés sur une diagonale de la surface tactile (2). 3. Dispositif de retour haptique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un résonateur passif (4 ; 41 ; 42 ; 43) et deux actionneurs vibratoires à commande électrique (3), disposés en triangle, les deux actionneurs vibratoires à commande électrique (3) étant agencés dans deux coins de la surface tactile (2). 4. Dispositif de retour haptique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte deux résonateurs passifs (4 ; 41 ; 42 ; 43) et deux actionneurs vibratoires à commande électrique (3), disposés aux quatre coins de la surface tactile (2). 5. Dispositif de retour haptique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'actionneur vibratoire à commande électrique (3) et le résonateur passif (4 ; 41 ; 42 ; 43) présentent la même fréquence de résonnance. 6. Dispositif de retour haptique selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le résonateur passif (4 ; 41 ; 42 ; 43) présente une fréquence de résonnance de l'ordre de celle de la surface tactile (2). 7. Dispositif de retour haptique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une unité de pilotage (5) reliée à l'actionneur vibratoire à commande électrique (3) et en ce que le résonateur passif (4) comporte un actionneur vibratoire à commande électrique non relié à l'unité de pilotage (5). 8. Dispositif de retour haptique selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte une unité de pilotage (5) reliée à l'actionneur vibratoire à commande électrique (3) et en ce que le résonateur passif (4) comporte un actionneur vibratoire à commande électrique (43) relié à l'unité de pilotage (5), l'unité de pilotage (5) étant configurée pour piloter la mise en vibration d'un seul actionneur vibratoire à commande électrique (3, 43) 3032396 -10- à la fois, l'actionneur vibratoire à commande électrique (43) non piloté formant le résonateur passif (4). 9. Dispositif de retour haptique selon l'une des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce que les actionneurs vibratoires à commande électrique (3, 43) sont identiques. 5 10. Dispositif de retour haptique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins un actionneur vibratoire à commande électrique (3, 43) est de type électromagnétique ou piézo-électrique. 11. Dispositif de retour haptique selon l'une des revendications 1 à 6 ou 10, caractérisé en ce que le résonateur passif (41 ; 42) comporte résonateur de type masse-ressort. 10 12. Dispositif de retour haptique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la diagonale de la surface tactile (2) est supérieure à 25,4 centimètres. 13. Procédé de retour haptique pour dispositif de retour haptique (1) de véhicule automobile selon l'une des revendications 8 à 10, caractérisé en ce qu'on pilote la mise en vibration d'un seul actionneur vibratoire à commande électrique (3, 43) à la fois pour faire vibrer la 15 surface tactile (2) en réponse à un contact de la surface tactile (2).