Brevet FR3034072A1 — publié le 20160930

La présente invention concerne la communication entre un volant et une planche de bord ou, plus largement, un cockpit de véhicule automobile. Plus précisément, la présente invention propose un ensemble permettant la transmission de données, sous forme de lumière infrarouge, entre un volant, par définition mobile en rotation par rapport à la planche de bord dans un habitacle de véhicule, et des éléments fixes par rapport à ladite planche de bord. La présente invention permet en particulier l'échange de données entre un volant et un tableau de bord de véhicule. Une problématique bien connue de l'homme du métier réside dans la possibilité d'effectuer des transmissions de données entre un volant, qui comporte souvent des éléments d'interface homme-machine, et le combiné d'instrumentation. En général, ces données sont destinées à être centralisées au niveau d'un calculateur central apte à traiter lesdites données en vue de générer d'autres données et/ou d'être transmises à d'autres équipements périphériques. En effet, les volants des véhicules actuels comprennent de plus en plus classiquement des éléments d'interface homme-machine permettant par exemple de contrôler un autoradio, un dispositif de limitation de la vitesse etc. L'intégration de ces éléments d'interface homme-machine au volant permet notamment au conducteur du véhicule d'effectuer un certain nombre de réglages et d'envoyer un certain nombre de commandes au calculateur central du véhicule sans que ses mains ne quittent le volant, ce qui améliore la sécurité. Ainsi, plus précisément, la problématique générale à laquelle se rapporte l'invention concerne le fait que le volant est mobile en rotation par rapport au tableau de bord et au calculateur central, ce qui pose de nombreux et importants problèmes lorsque toutes les liaisons de données sont filaires. Différentes solutions ont été proposées dans l'état de la technique, comprenant l'intégration d'éléments de multiplexage pour diminuer le nombre de fils et de connexions, d'éléments d'interface mécanique, tels que des joints rotatifs avec ou sans unité de multiplexage, pour assurer le passage de fils de la partie mobile en rotation - le volant - à la partie fixe - la planche de bord. Ainsi, différentes liaisons de données existent, permettant notamment des transmissions depuis des interfaces homme-machine intégrées au volant à destination du calculateur central et, in fine, du tableau de bord. Ces liaisons, selon l'état de la technique, nécessitent des câblages et les transmissions correspondantes engendrent, en particulier à cause des nécessaires joints rotatifs, un certain délai, d'autant que la fréquence est intrinsèquement limitée, notamment, du fait du mode de transmission filaire. 3034072 2 De plus, la nécessité de concevoir et déployer des interfaces mécaniques et électroniques permettant le passage des données du volant, mobile en rotation, à la planche de bord fixe, engendre une complexité importante des dispositifs déployés. Selon l'état de l'art récent, une solution à ce problème technique consiste à 5 utiliser des dispositifs de transmission mettant en oeuvre des protocoles de communication de type Bluetooth®. Cependant, ces dispositifs de communication sans fil de type Bluetooth® présentent en particulier l'inconvénient d'être onéreux. Il existe donc un besoin pour un dispositif, tel qu'un ensemble de volant de véhicule automobile, comprenant des moyens permettant la transmission continue, rapide 10 de données, sans fil, entre un volant et un combiné d'instrumentation. A cet effet, la présente invention concerne un ensemble de volant destiné à être intégré à une planche de bord de véhicule, ledit ensemble de volant comprenant un volant et un élément de support fixe, ledit élément de support fixe étant destiné à être fixe par rapport à la planche de bord, tout en étant préférentiellement réglable selon deux 15 axes, et ledit volant étant destiné à être mobile en rotation par rapport à ladite planche de bord. L'ensemble de volant selon l'invention est remarquable en ce que le volant comprend une pluralité de sources d'émission de lumière, aptes à émettre des trames de données sous forme de lumière, lesdites sources d'émission de lumière étant réparties sur le volant et espacées de telle façon que l'une au moins desdites sources ne peut être 20 occultée par aucune des mains du conducteur du véhicule et en ce que l'ensemble de volant comprend une première pluralité de capteurs fixés sur ledit élément de support fixe, lesdits capteurs étant configurés de telle sorte que chacun desdits capteurs est apte à capter la lumière émise par au moins une source d'émission de lumière, lesdites sources d'émission de lumière et lesdits capteurs étant configurés pour former un canal de 25 communication continu, en vue de permettre des échanges de données entre le volant, mobile en rotation par rapport à la planche de bord, et un tableau de bord monté sur ladite planche de bord. Selon divers modes de réalisation, l'ensemble de volant selon l'invention peut en outre comprendre une ou plusieurs des caractéristiques exposées ci-après. 30 Selon un mode de réalisation, le volant est sensiblement circulaire et comprend une jante, les sources d'émission de lumière étant intégrées à ladite jante et réparties de façon sensiblement uniforme. Par exemple, le volant et la jante présentent un diamètre compris entre environ 34 centimètres et environ 38 centimètres et comprend entre dix-huit et trente-six 35 sources d'émission de lumière espacées de façon sensiblement uniforme sur la circonférence du volant. 3034072 3 Selon un mode de réalisation, l'élément de support fixe consiste en une partie de planche de bord, lesdits capteurs de la première pluralité de capteurs étant intégrés à un tableau de bord monté sur ladite planche de bord. Suivant un agencement possible de l'ensemble de volant selon l'invention, ce 5 dernier comprend trois capteurs intégrés dans une partie supérieure d'un tableau de bord monté sur ladite planche de bord, lesdits trois capteurs étant répartis uniformément sur une distance d'environ 40 centimètres, et lesdits trois capteurs présentant un cône de réception ayant un angle au sommet sensiblement égal à 20°. Selon un mode de réalisation avancé, dans l'ensemble de volant destiné à 10 être intégré à une planche de bord de véhicule selon l'invention, le volant comprend par ailleurs une deuxième pluralité de capteurs, intégrés au volant, lesdits capteurs de la deuxième pluralité de capteurs coopérant avec la pluralité de sources d'émission de lumière de telle manière que lesdites sources d'émission de lumière émettent de la lumière à destination des capteurs de la première pluralité de capteurs, ladite lumière 15 étant susceptible d'être réfléchie par une main du conducteur du véhicule posée sur le volant en direction de capteurs de la deuxième pluralité de capteurs, permettant de détecter la présence de ladite main sur le volant, lesdites sources d'émission de lumière et l'ensemble des capteurs des première et deuxième pluralités de capteurs coopérant de façon à assurer une double-fonction de détection de présence d'une main ou des deux 20 mains du conducteur sur le volant, par l'intermédiaire des sources d'émission de lumière occultées par ladite main ou lesdites mains et des capteurs de la deuxième pluralité de capteurs, et de formation d'un canal de communication continu entre le volant et un tableau de bord monté sur ladite planche de bord, par l'intermédiaire des sources d'émissions de lumière non occultées par ladite main ou lesdites mains et des capteurs 25 de la première pluralité de capteurs . Avantageusement, la lumière émise par les sources d'émission de lumière présente une longueur d'onde dans le domaine infrarouge. Par exemple, les sources d'émission de lumière infrarouge sont des diodes infrarouges. 30 Selon un autre mode de réalisation avancé, combinable aux modes de réalisation présentés ci-dessus, les sources d'émission de lumière et les capteurs de la première pluralité de capteurs présentent un identifiant unique, l'identifiant unique des sources d'émission de lumière étant intégré aux trames de données émises, sous forme de lumière, par lesdites sources d'émission de lumière, permettant, lorsqu'un capteur 35 capte de la lumière, de déterminer la source d'émission de lumière ayant émis la lumière captée, et de calculer par interpolation la position angulaire du volant. 3034072 4 La présente invention vise également un ensemble de planche de bord, comprenant une planche de bord, ainsi qu'un ensemble de volant tel que brièvement décrit ci-dessus. L'invention couvre en outre un véhicule automobile comprenant un tel 5 ensemble de planche de bord. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, et se référant aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 représente le schéma d'un ensemble de volant selon l'invention, vu de face ; 10 - la figure 2 représente le schéma d'un ensemble de volant selon l'invention, vu de profil ; - la figure 3 représente le schéma d'un ensemble de volant selon l'invention, vu en perspective. Il faut noter que les figures exposent l'invention de manière détaillée pour en 15 permettre la mise en oeuvre, lesdites figures pouvant bien entendu également servir à mieux définir l'invention. L'invention est présentée principalement en vue d'une intégration dans un véhicule automobile. Cependant, d'autres applications sont également visées par la présente invention, notamment en vue d'une intégration dans tout type de véhicule 20 terrestre ou nautique. Les figures 1 à 3 montrent, selon des angles de vue différents, un même mode de réalisation, non limitatif, de l'ensemble de volant 1 selon l'invention. L'ensemble de volant 1 comprend une première pluralité de capteurs, disposés sur un support fixe, non représenté. Les capteurs de la première pluralité de 25 capteurs sont représentés, sur les figures 1 à 3, sous la forme schématique de zones réceptrices 10 s'identifiant auxdits capteurs pour les besoins des explications qui suivent. Les capteurs 10 sont typiquement intégrés à un tableau de bord. Ils peuvent par exemple être fixés sur la planche de bord ou intégrés au combiné d'instrumentation. Une pluralité de sources 20, aptes à illuminer la pluralité de capteurs 10, sont 30 logées dans le volant 2. En particulier, les sources 20 sont de préférence uniformément réparties sur la circonférence du volant 2, sensiblement circulaire, en étant par exemple intégrées à la jante 3 dudit volant 2. Le nombre de sources 20, leur disposition sur le volant 2, notamment leur éloignement l'une de l'autre, les caractéristiques de propagation de la lumière émise, 35 modélisable par exemple, sous la forme d'un cône d'émission 21, et la position relative des sources 20 de lumière par rapport aux capteurs 10, ainsi que le nombre de capteurs 10, leur position et les caractéristiques du champ de vision desdits capteurs 10, 3034072 5 modélisable sous la forme de cônes de réception de la lumière émise par les sources, sont configurés de façon à ce que, à tout moment, au moins une source 20 ne puisse pas être masquée par une main du conducteur posée sur la jante du volant et au moins un capteur de la première pluralité de capteurs 10 « voit » cette source 20. 5 Ainsi, par choix technologique, le nombre, la forme et le cône d'émission des sources 20 peuvent évoluer. Le nombre de sources 20 peut être compris entre six et quatre-vingts. Selon un mode de réalisation préféré, entre dix-huit et trente-six sources 20 de lumière sont réparties sur les 360° de la jante 3 du volant 2. En particulier, selon un mode de 10 réalisation, les sources 20 de lumière sont au nombre de dix-huit. Les sources 20 de lumière typiques sont des diodes présentant un cône d'émission ayant un angle au sommet égal à environ 20°. Les capteurs 10 peuvent par exemple être au nombre de trois et présenter un cône de réception ayant un angle au sommet de 120°. Selon une configuration possible 15 de l'ensemble de volant 1 selon l'invention, lesdits capteurs 10 peuvent être intégrés au tableau de bord. Les capteurs sont donc typiquement intégrés au tableau de bord et sont répartis une distance de 30 cm à 60 cm, étant alors séparés d'environ 15 cm à 30 cm. Selon le choix technologique, le nombre, la forme et le cône de réception des capteurs 10 peuvent évoluer. Typiquement, les capteurs 10 sont au nombre de trois et 20 peuvent présenter un cône de réception de la lumière émise par les sources 20 de lumière d'angle au sommet égal à environ 120°. Une première fonction de cette combinaison de sources 20 de lumière, intégrées à la jante 3 du volant 2, et de capteurs 10, fixés à la planche de bord, réside dans la possibilité de transmettre des trames données, codées sous forme de signal 25 lumineux, la lumière correspondant à ces signaux lumineux étant émise par les sources 20 de lumière et captée par les capteurs 10. Ces données, relatives par exemple à des commandes reçues via des interfaces homme-machine situées dans la zone du volant, peuvent, une fois reçues par les capteurs 10 disposés sur la planche de bord du tableau de bord, être relayées directement vers des équipements périphériques ou vers 30 un calculateur central apte à traiter ces données. L'agencement et les caractéristiques des sources 20 et des capteurs 10 étant tels que l'une au moins des sources 20 est toujours visible de l'un au moins des capteurs 10, et donc du tableau de bord, le canal de communication ainsi établi entre le volant 2 et le tableau de bord est continu. Dans ce contexte, par canal de communication 35 continu, on entend qu'en fonctionnement nominal, il n'existe pas de moment auquel aucune donnée ne peut être transmise du volant 2 au tableau de bord, étant donné qu'il existe toujours au moins une source 20 apte à émettre des données, c'est-à-dire une 3034072 6 source 20 non occultée par une main du conducteur, qui soit visible par au moins un capteur 10. Selon un mode de réalisation préféré, en outre, les sources 20 de lumière émettent de la lumière ayant une longueur d'onde dans le domaine infrarouge et les 5 capteurs 10 de la première pluralité de capteurs sont aptes à capter la lumière infrarouge correspondante. Par exemple, les sources 20 de lumière peuvent être des diodes infrarouges et les capteurs 10 des capteurs infrarouges. Dans le mode de réalisation selon lequel lesdites sources 20 de lumière sont intégrées à la jante 3 du volant 2, ce dernier est au 10 moins en partie constitué d'un matériau transparent à la longueur d'onde de la lumière émise par lesdites sources 20, et donc à la lumière infrarouge, le cas échéant. Selon un mode de réalisation avancé de la présente invention, les sources 20 de lumière, intégrées au volant, coopèrent avec une deuxième pluralité de capteurs (non représentés), intégrés à la jante 3 du volant 2, pour assurer une deuxième fonction, 15 relative à la détection de présence d'une main, des deux mains, voire d'un ou plusieurs doigts, sur le volant. En effet, la présence d'une main ou d'une portion de main en vis-à-vis d'une source 20 de lumière réfléchit une partie de la lumière. Les capteurs de la deuxième pluralité de capteurs, intégré à la jante 3 du volant 2, typiquement en quinconce avec les sources 20 de lumière, sont configurés pour recevoir la lumière réfléchie par la 20 main ou la portion de main. Des moyens d'analyse de la lumière captée par la deuxième pluralité de capteurs permettent de déterminer la quantité de lumière reçue par la deuxième pluralité de capteurs en raison de la réflexion, par une main ou une portion de main, d'une partie de la lumière émise par ladite source vers un ou plusieurs capteurs de la deuxième 25 pluralité de capteurs. Les capteurs de la deuxième pluralité de capteurs sont par exemple des photodiodes disposés de façon alternée, entre les sources 20 de lumière. Selon un autre mode de réalisation avancé, qui peut tout à fait être combiné avec les modes de réalisation précédemment décrits, l'ensemble de volant 1 selon 30 l'invention permet une détermination précise de la position angulaire du volant 2. En effet, à cette fin, les sources 20 de lumière et les capteurs 10 de la première pluralité de capteurs présentent un identifiant, l'identifiant de la source 20 étant intégré aux trames de données émises sous la forme de lumière à destination des capteurs 10. De ce fait, les données reçues par les capteurs 10 permettent, par calcul, en fonction du signal lumineux 35 reçu et de l'identifiant de la source 20 ayant émis ledit signal lumineux et de l'identifiant du capteur 10 l'ayant reçu, de définir la position relative de ladite source 20, intégrée au 3034072 7 volant mobile en rotation, et dudit capteur 10 fixé à la planche de bord, permettant de déterminer la position angulaire du volant 2. Ainsi, les sources 20 peuvent être indépendantes ou non. Si elles sont indépendantes, cela permet de contrôler de façon indépendante la fréquence d'émission 5 de lumière par lesdites sources et d'optimiser de ce fait la mise en oeuvre du mode de réalisation avancé décrit ci-dessus. Ainsi, lorsqu'une main ou un doigt placé devant une source 20 de lumière empêche cette dernière d'émettre des trames de données, ladite source 20 de lumière est uniquement mobilisée pour la fonction de détection de la présence d'une main ou d'une portion de main sur la jante 3 du volant 2. 10 Ainsi, en résumé, la présente invention concerne un ensemble de volant permettant la mise à disposition d'un canal de communication continu sans fil, en particulier par transmission infrarouge, entre un volant et un tableau de bord. Selon un mode de réalisation avancé, outre l'échange de données entre le volant et le tableau de bord, l'ensemble de volant selon l'invention permet la détection 15 d'une main ou d'une portion de main posée sur le volant. Il est précisé, par ailleurs, que la présente invention n'est pas limitée aux exemples décrits ci-dessus et est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art. REVENDICATIONS1. Ensemble de volant destiné à être intégré à une planche de bord de véhicule, ledit ensemble de volant (1) comprenant un volant (2) et un élément de support fixe, ledit élément de support fixe étant destiné à être fixe par rapport à la planche de bord et ledit volant (2) étant destiné à être mobile en rotation par rapport à ladite planche de bord, ledit ensemble de volant (1) étant caractérisé en ce que le volant (2) comprend une pluralité de sources d'émission de lumière (20), aptes à émettre des trames de données sous forme de lumière, lesdites sources d'émission de lumière (20) étant réparties sur le volant (2) et espacées de telle façon que l'une au moins desdites sources de lumière (20) ne peut être occultée par une main ou une portion de main d'un conducteur du véhicule et en ce que l'ensemble de volant (1) comprend une première pluralité de capteurs (10) fixés sur ledit élément de support fixe, lesdits capteurs (10) étant configurés de telle sorte que chacun desdits capteurs (10) est apte à capter la lumière émise par au moins une source d'émission de lumière (20), lesdites sources d'émission de lumière (20) et lesdits capteurs (10) étant configurés pour former un canal de communication continu, en vue de permettre des échanges de données entre le volant (2), mobile en rotation par rapport à la planche de bord, et un tableau de bord monté sur ladite planche de bord. 2. Ensemble de volant destiné à être intégré à une planche de bord de véhicule selon la revendication 1, caractérisé en ce que le volant (2) est sensiblement circulaire et comprend une jante (3), les sources d'émission de lumière (20) étant intégrées à ladite 20 jante (3) et réparties de façon sensiblement uniforme. 3. Ensemble de volant destiné à être intégré à une planche de bord de véhicule selon la revendication 2, caractérisé en ce que le volant (2) et la jante (3) présentent un diamètre compris entre environ 34 centimètres et environ 38 centimètres et comprend entre dix-huit et trente-six sources d'émission de lumière (20) espacées de façon 25 sensiblement uniforme sur la circonférence du volant (2). 4. Ensemble de volant destiné à être intégré à une planche de bord de véhicule selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'élément de support fixe consiste en une partie de planche de bord, lesdits capteurs de la première pluralité de capteurs (10) étant intégrés à un tableau de bord monté sur ladite planche de bord. 30 5. Ensemble de volant destiné à être intégré à une planche de bord de véhicule selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend trois capteurs (10) intégrés dans une partie supérieure d'un tableau de bord monté sur ladite la planche de bord, lesdits trois capteurs (10) étant répartis uniformément sur une distance d'environ 40 centimètres, et lesdits trois capteurs (10) présentant un cône de réception (11) ayant un angle au 35 sommet sensiblement égal à 120°. 3034072 9 6. Ensemble de volant destiné à être intégré à une planche de bord de véhicule selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le volant (2) comprend par ailleurs une deuxième pluralité de capteurs, intégrés au volant, lesdits capteurs de la deuxième pluralité de capteurs coopérant avec la pluralité de sources d'émission de 5 lumière (20) de telle manière que lesdites sources d'émission de lumière (20) émettent de la lumière à destination des capteurs de la première pluralité de capteurs (10), ladite lumière étant susceptible d'être réfléchie par une main ou une portion de ladite main du conducteur du véhicule posée sur le volant (2) en direction de capteurs de la deuxième pluralité de capteurs, permettant de détecter la présence de ladite main sur le volant (2), 10 lesdites sources d'émission de lumière (20) et l'ensemble des capteurs des première (10) et deuxième pluralités de capteurs coopérant de façon à assurer une double-fonction de détection de présence d'une main ou des deux mains du conducteur sur le volant (2), par l'intermédiaire des sources d'émission de lumière (20) occultées par ladite main ou lesdites mains et des capteurs de la deuxième pluralité de capteurs, et de formation d'un 15 canal de communication continu entre le volant (2) et un tableau de bord monté sur ladite planche de bord, par l'intermédiaire des sources d'émissions de lumière (20) non occultées par ladite main ou lesdites mains et des capteurs (10) de la première pluralité de capteurs. 7. Ensemble de volant destiné à être intégré à une planche de bord de véhicule selon 20 l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la lumière émise présente une longueur d'onde dans le domaine infrarouge, notamment des diodes infrarouges. 8. Ensemble de volant destiné à être intégré à une planche de bord de véhicule selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les sources d'émission 25 de lumière (20) et les capteurs (10) de la première pluralité de capteurs présentent un identifiant unique, l'identifiant unique des sources d'émission de lumière (20) étant intégré aux trames de données émises, sous forme de lumière, par lesdites sources d'émission de lumière (20), permettant, lorsqu'un capteur (10) capte de la lumière, de déterminer la source d'émission de lumière (20) ayant émis la lumière captée, et de calculer par 30 interpolation la position angulaire du volant (2). 9. Ensemble de planche de bord, comprenant une planche de bord destinée à être intégrée dans un cockpit de véhicule, caractérisé en ce qu'il comprend un ensemble de volant (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8. 10. Véhicule automobile caractérisé en ce qu'il comprend un ensemble de planche 35 de bord selon la revendication 9.