Brevet FR3107013A1 — publié le 20210813

Pièce de décoration assurant une fonction d’interface homme-machine comprenant au moins un capteur de force capacitif, procédé de fabrication d’une telle pièce de décoration L'invention a pour objet une pièce de décoration de conception simple, qui présente une surface tactile homogène, sans reliefs, intégrant la détection de la force d’appui. Cette pièce de décoration comprend une embase (52) configurée pour être reliée à un support, un film de décoration (58) intégrant au moins une première électrode capacitive (60), au moins une deuxième électrode capacitive (64), ainsi qu’une couche de diélectrique déformable (66) intercalée entre les première et deuxième électrodes capacitives (60, 64) afin de former au moins capteur capacitif. Figure 5 Pièce de décoration assurant une fonction d’interface homme-machine comprenant au moins un capteur de force capacitif, procédé de fabrication d’une telle pièce de décoration La présente demande se rapporte à une pièce de décoration assurant la fonction d’interface homme-machine comprenant au moins un capteur de force capacitif ainsi qu’à un procédé de fabrication d’une telle pièce de décoration. Selon une application, des pièces de décoration en matière plastique peuvent être positionnées dans un habitacle d’un véhicule automobile, au niveau de la planche de bord et des panneaux intérieurs des portières par exemple. Ces pièces de décoration peuvent avoir des formes allongées comme des baguettes. Selon une première contrainte, ces pièces de décoration doivent avoir un aspect visuel irréprochable au niveau de leurs faces avant visibles, sans reliefs ou discontinuités de lignes. Selon une autre contrainte, l’ajout de fonctions, comme des boutons de commande ou des voyants par exemple, nécessite des modules indépendants venant s’y insérer. Selon une autre contrainte, ces pièces de décoration doivent être intégrées sans jeu périphérique avec les pièces environnantes. Enfin, elles doivent être reliées à leurs supports par des systèmes de liaison résistants afin de limiter les risques de détachement lors d’un essai de collision ou en cas de chocs violents. Selon un mode de réalisation, chaque pièce de décoration comprend une embase configurée pour être reliée à un support par un système de liaison résistant, ainsi qu’un film de décoration appliqué sur la face visible de l’embase. Selon un mode opératoire, l’embase et le film de décoration sont assemblés grâce, par exemple, à un procédé de surmoulage sur film, également appelé procédé FIM (pour Film Insert Molding en anglais). Certaines pièces de décoration peuvent intégrer au moins une commande tactile déclenchant une action en fonction de la zone de la pièce de décoration touchée par un utilisateur. Selon un premier mode de réalisation visible sur la figure 1, une pièce de décoration 10 comprend un corps 12 en matière plastique rigide, un film de décoration 14 apposé sur la face avant du corps 12 et un film capacitif 16 apposé sur la face arrière du corps 12. Ce premier mode de réalisation permet de respecter les contraintes d’aspect visuel, d’intégration sans jeu périphérique et de solidité. Toutefois, pour certaines applications, il est nécessaire de mesurer la force d’appui en plus de la détection de la zone touchée. Selon un deuxième mode de réalisation visible sur la figure 2, la pièce de décoration 20 comprend, comme précédemment, un corps 22 en matière plastique rigide, un film de décoration 24 apposé sur la face avant du corps 22 et un film capacitif 26 apposé sur la face arrière du corps 22. La pièce de décoration 20 comprend une branche 28 en contact avec un capteur de déplacement 30 configuré pour mesurer un déplacement de la branche 28 selon une direction B perpendiculaire à la direction d’une force d’appui A. Selon ce mode de réalisation, la pièce de décoration 20 est flottante et associée à un mécanisme 32 convertissant un mouvement de la pièce de décoration 20 selon une direction parallèle à la force d’appui A en un mouvement perpendiculaire orienté selon la direction B. Ce deuxième mode de réalisation est encombrant en termes d’épaisseur, complexe à intégrer et nécessite un jeu périphérique pour autoriser un léger flottement de la pièce de décoration 20. Dans le cas d’une pièce de décoration 20 de grande longueur comme une baguette, il n’est pas possible de maîtriser un jeu faible et régulier sur toute sa périphérie. Enfin, une telle pièce de décoration 20 peut très difficilement être homologuée lors d’un essai de collision. Dans le domaine de l’automobile, il existe des écrans tactiles comportant une surface tactile intégrant un capteur d’appui utilisant la technologie FSR (pour Force Sensing Resistor en anglais). Selon un mode de réalisation, un tel capteur comprend une dalle de verre, des premier et deuxième films sur lesquels sont imprimés des motifs résistifs ainsi qu’une couche déformable intercalée entre les premier et deuxième films permettant de les maintenir écartés en l’absence d’appui. Un appui avec un doigt dans une zone présentant des motifs résistifs provoque un rapprochement des premier et deuxième films ce qui conduit à faire varier la résistance de l’ensemble. La mesure de cette variation de résistance permet de déterminer la localisation de l’endroit où l’appui est exercé ainsi que la force de l’appui. Un tel capteur de contact peut difficilement être intégré dans une pièce de décoration 20. En effet, si ce capteur d’appui de type FSR est positionné entre le film de décoration et l’embase, cela génère un défaut d’aspect visuel. S’il est positionné contre la face arrière de la pièce de décoration, la pièce de décoration doit être flottante comme pour le deuxième mode de réalisation rendant complexe, voire impossible, son intégration. La présente invention vise à remédier à tout ou partie des inconvénients de l’art antérieur. A cet effet, l’invention a pour objet une pièce de décoration comprenant une embase configurée pour être reliée à un support, un film de décoration et au moins une première électrode capacitive, caractérisée en ce que la première électrode capacitive est intégrée dans le film de décoration et en ce que la pièce de décoration comprend au moins une deuxième électrode capacitive, espacée de la première électrode capacitive et formant avec cette dernière un capteur capacitif, ainsi qu’une couche déformable, intercalée entre les première et deuxième électrodes capacitives, formant un diélectrique du capteur capacitif. L’invention permet d’obtenir une pièce de décoration de conception simple, qui présente une surface tactile intégrant la détection de la force d’appui. Le fait d’intégrer la première électrode capacitive dans le film de décoration permet de garantir un aspect visuel sans défauts. Selon d’autres caractéristiques prises isolément ou en combinaison: la couche déformable présente une dureté shore A inférieure ou égale à 50, de préférence inférieure ou égale à 10; la pièce de décoration comprend plusieurs capteurs capacitifs répartis sur au moins une partie de la surface de la pièce de décoration, chaque capteur capacitif comprenant une première électrode capacitive et une deuxième électrode capacitive, tous les capteurs capacitifs ayant la même première électrode capacitive; le film de décoration comprend une couche support, au moins une couche de décoration, la première électrode capacitive étant obtenue à partir d’une encre conductrice, transparente ou translucide, appliquée sur l’une des faces de la couche support ou sur la ou l’une des couche(s) de décoration; chaque deuxième électrode capacitive est intégrée dans un film technique qui comprend une couche support, chaque deuxième électrode capacitive étant réalisée à partir d’une encre conductrice imprimée sur au moins l’une des faces de la couche support du film technique; la pièce de décoration comprend au moins un système de mesure d’une caractéristique d’un condensateur formé par chaque couple de première et deuxième électrodes capacitives, ladite caractéristique variant en fonction de l’écrasement de la couche déformable et du rapprochement des première et deuxième électrodes capacitives; l’embase comprend au moins une première partie configurée pour être reliée à un support, une deuxième partie supportant les capteurs capacitifs, au moins une liaison reliant les première et deuxième parties et configurée pour limiter la propagation de vibrations entre les première et deuxième parties ainsi qu’au moins une source de vibrations solidaire de la deuxième partie. L’invention a également pour objet un procédé de fabrication d’une pièce de décoration comprenant : une étape de conformation d’un film de décoration intégrant au moins une première électrode capacitive et d’un film technique intégrant une deuxième électrode capacitive, une étape d’injection d’une couche déformable entre les films de décoration et technique afin d’obtenir un premier assemblage par une technique de surmoulage sur film, une étape de positionnement du premier assemblage contre une paroi délimitant une cavité d’un moule, ladite cavité étant conformée comme la pièce de décoration à obtenir, une étape d’injection de l’embase afin d’obtenir la pièce de décoration par une technique de surmoulage sur film. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description de l’invention qui va suivre, description donnée à titre d'exemple uniquement, en regard des dessins annexés parmi lesquels : est une coupe schématique d’une pièce de décoration illustrant un premier mode de réalisation de l’art antérieur, est une coupe schématique d’une pièce de décoration illustrant un deuxième mode de réalisation de l’art antérieur, est une représentation schématique d’une partie d’un habitacle d’un véhicule automobile intégrant au moins une pièce de décoration selon l’invention, est une coupe schématique d’une pièce de décoration illustrant un premier mode de réalisation de l’invention, est une coupe transversale d’une pièce de décoration illustrant un mode de réalisation de l’invention, et est une coupe schématique d’une pièce de décoration illustrant un deuxième mode de réalisation de l’invention. Selon un mode de réalisation visible sur la figure 3, un véhicule automobile 40 comprend, dans son habitacle, au moins une pièce de décoration 42 positionnée par exemple au niveau de la planche de bord 44, d’un panneau intérieur d’une portière 46. A titre d’exemple, la pièce de décoration 42 peut être une plaque ou une baguette. Bien entendu, l’invention n’est limitée ni à ces emplacements ni au domaine de l’automobile. La pièce de décoration 42 présente un bord périphérique 48 ainsi qu’une face avant 50 visible. Elle comprend, à l’opposé de la face avant 50, une embase 52. Selon un mode de réalisation, cette embase 52 est transparente ou translucide. Pour la pièce de décoration 42, l’embase 52 assure une fonction d’élément de structure et peut être utilisée pour obtenir un rétroéclairage. L’embase 52 peut présenter des formes plus ou moins complexes. L’embase 52 est reliée à un support 54 par un système de liaison 56 assurant une liaison complète entre l’embase 52 et le support 54, comme illustré sur la figure 6. Selon une configuration, l’embase 52 et le support 54 sont reliées par injection plastique. Selon un mode de réalisation, le support 54 est opaque. Il est généralement configuré pour entourer la pièce de décoration 42 et éviter ainsi de potentielles fuites de lumières lors d’un rétroéclairage. Selon une configuration, le support 54 comprend des clips de fixation pour relier la pièce de décoration 42 à une structure d’une portière ou une planche de bord. Le support 54 et le système de liaison 56 ne sont pas plus décrits car ils peuvent être identiques à ceux de l’art antérieur. La pièce de décoration 42 peut potentiellement être fixée sur une structure d’une portière ou une planche de bord de la même manière qu’une pièce de décoration de l’art antérieur. La pièce de décoration 42 comprend un film de décoration 58 sur sa face avant 50. Ce film de décoration 58 comprend au moins une couche de décoration et au moins une première électrode capacitive 60. Selon un mode de réalisation, cette première électrode capacitive est reliée à un élément 62 présentant un premier potentiel de référence, comme une masse dans le cas d’un véhicule automobile 40. Selon une conception, le film de décoration 58 comprend une couche support, également appelée substrat, au moins une couche de décoration ainsi qu’au moins une première électrode capacitive 60. Selon un mode de réalisation, la couche support est une feuille en polycarbonate transparent ou translucide, une ou plusieurs couche(s) de décoration à base d’encre(s) étant imprimée(s) sur au moins l’une des faces du film en polycarbonate. La nature des couches de décoration et leur nombre ne sont pas plus décrits car ils peuvent varier en fonction de l’aspect visuel souhaité. La face du film de décoration 58, orientée à l’opposé de l’embase 52, peut comprendre un revêtement de protection, comme un vernis par exemple. Selon un mode de réalisation, la première électrode capacitive 60 est obtenue à partir d’une encre conductrice, transparente ou translucide, appliquée sur l’une des faces de la couche support ou sur l’une des couches de décoration. A titre d’exemple, la première électrode capacitive 60 peut être métallique, par exemple réalisée à partir de nano-fils d’argent, ou à base de polymères conducteurs, par exemple réalisée en poly(3,4-éthylènedioxythiophène) également appelé PEDOT. Selon une première variante, le film de décoration 58 comprend plusieurs premières électrodes capacitives 60 espacées entre elles. Dans ce cas, le nombre de premières électrodes capacitives 60 est égal au nombre de capteurs capacitifs souhaité qui peut être lui-même égal au nombre souhaité de commandes intégrées dans la pièce de décoration 42. Selon une deuxième variante visible sur les figures 4 et 6, le film de décoration 58 comprend une couche conductrice formant une première électrode capacitive 60 commune à tous les capteurs capacitifs. Les techniques d’impression utilisées pour imprimer la (ou les) couche(s) de décoration et la (ou les) première(s) électrode(s) capacitive(s) ne sont pas plus détaillées car elles peuvent être identiques à celles utilisées pour réaliser les films de décoration des pièces de décoration de l’art antérieur. Par rapport à un film de décoration de l’art antérieur, le film de décoration 58 de l’invention comprend, en plus, au moins une première électrode capacitive 60. Selon une autre caractéristique, la pièce de décoration 42 comprend au moins une deuxième électrode capacitive 64, espacée de la première électrode capacitive 60 intégrée dans le film de décoration 58, ainsi qu’une couche déformable 66, en matériau isolant électrique, intercalée entre les première et deuxième électrodes capacitives 60, 64 assurant la fonction de diélectrique. Selon un mode de réalisation, la couche déformable 66 présente une dureté shore A inférieure ou égale à 50, de préférence de l’ordre de 10. Selon une conception, la couche déformable 66 est réalisée en polyuréthane, en silicone, en élastomère ou en toute autre mousse. Cette couche déformable 66 présente une épaisseur variant en fonction de la dureté du matériau utilisé. Cette épaisseur peut varier de quelques centaines de micromètres à quelques millimètres. Selon un mode de réalisation, la pièce de décoration 42 comprend plusieurs deuxièmes électrodes capacitives 64 réparties sur au moins une partie de la surface de la pièce de décoration 42. Selon une conception, la pièce de décoration 42 comprend autant de capteurs capacitifs que de commandes. Selon une autre conception, la pièce de décoration 42 comprend plusieurs capteurs capacitifs répartis de manière homogène sur au moins une partie de la surface de la pièce de décoration 42 afin d’obtenir une surface tactile, chaque capteur capacitif comprenant une première électrode capacitive 60 ainsi qu’une deuxième électrode capacitive 64 séparées par une couche déformable 66, en matériau isolant électrique, qui forme le diélectrique du capteur capacitif. Comme illustré sur les figures 4 et 6, tous les capteurs capacitifs ont la même première électrode capacitive 60. Selon une configuration, la (ou les) deuxième(s) électrode(s) capacitive(s) 64 est (ou sont) intégrée(s) dans un film technique 68 qui comprend une couche support, par exemple une feuille en polycarbonate. Selon un mode opératoire, chaque deuxième électrode capacitive 64 est réalisée à partir d’une encre conductrice imprimée sur l’une des faces de la couche support du film technique 68. Selon un mode de réalisation, la pièce de décoration 42 comprend au moins un système de mesure 70 d’une caractéristique d’un condensateur formé par chaque couple de première et deuxième électrodes capacitives 60, 64, ladite caractéristique variant en fonction de l’écrasement de la couche déformable 66 et du rapprochement des première et deuxième électrodes capacitives 60, 64. La caractéristique du condensateur mesurée par le système de mesure 70 peut être une variation de capacité ou son image. Selon un mode de réalisation, le système de mesure 70 comprend au moins autant d’entrées/sorties que le nombre de capteurs capacitifs contenus dans le film technique 68. Selon une configuration, le système de mesure 70 comprend au moins un microcontrôleur et/ou un contrôleur capacitif utilisant le principe de la mesure de capacité self et/ou de capacité mutuelle. Selon une autre configuration, les premières électrodes 60, connectées à la masse du système de mesure 70, peuvent aussi être connectées à un autre potentiel de référence. La pièce de décoration 42 peut comprendre, en plus du (ou des) système(s) de mesure 70, d’autres composants électriques/électroniques qui peuvent être communs à plusieurs capteurs capacitifs. Selon les cas, les composants électriques/électroniques et le (ou les) système(s) de mesure 70 peuvent être intégrés dans le film technique 68 et/ou dans l’embase 52. En variante, le ou les système(s) de mesure 70 pourrai(en)t être positionné(s) à l’extérieur de la pièce de décoration 42 et relié(s) au(x) capteur(s) capacitif(s) par un réseau filaire ou tout autre système d’interconnexion. Selon une première variante illustrée sur les figures 4 et 5, l’embase 52 comprend une seule partie ou plusieurs parties reliées entre elles de manière à former un ensemble monobloc rigide. Selon une deuxième variante illustrée sur la figure 6, l’embase 52 comprend au moins une première partie 52.1 reliée au support 54 par le système de liaison 56, une deuxième partie 52.2 supportant les capteurs capacitifs, au moins une liaison 72 reliant les première et deuxième parties 52.1, 52.2 et configurée pour limiter la propagation des vibrations entre les première et deuxième parties 52.1, 52.2 ainsi qu’au moins une source de vibrations solidaire de la deuxième partie 52.2. Selon cette deuxième variante, la deuxième partie 52.2 est flottante et peut être soumise à des vibrations qui sont transmises vers la face avant 50 afin d’être perçues par l’utilisateur. Selon une configuration, la première partie 52.1 est positionnée en périphérie de la deuxième partie 52.2 et l’entoure. Ainsi, le bord périphérique 48 de la pièce de décoration 42 est immobile par rapport aux pièces environnantes et présente un jeu avec ces dernières qui peut être nul. La liaison 72 comprend au moins un élément en élastomère ou en caoutchouc, par exemple de type Silentbloc, reliant les première et deuxième parties 52.1, 52.2. Selon un mode opératoire, le procédé de fabrication de la pièce de décoration 42 comprend une étape de conformation, par thermoformage, du film de décoration 58 comme la face visible 50 de la pièce de décoration 42 et du film technique 68 ainsi qu’une étape d’injection de la couche déformable 66 entre les films de décoration 58 et technique 68. Ainsi, le premier assemblage formé par le film de décoration 58, la couche déformable 66 et la couche technique 68 est obtenu par une technique de surmoulage sur film. Le procédé de fabrication comprend en suivant une étape de positionnement du premier assemblage contre une paroi délimitant une cavité d’un moule, ladite cavité étant conformée comme la pièce de décoration 42 à obtenir puis une étape d’injection de l’embase 52. Ainsi, la pièce de décoration 42 est obtenue par une technique de surmoulage sur film. Le principe de fonctionnement est le suivant: Comme pour l’art antérieur, les deuxièmes électrodes capacitives 64 assurent la fonction de localisation de la zone touchée par un utilisateur. Pour chaque capteur capacitif, les première et deuxième électrodes capacitives 60, 64 assurent la fonction de capteur de force. En fonction de l’effort exercé par l’utilisateur sur la pièce de décoration 42, la couche déformable 66 s’écrase plus ou moins. La valeur de la caractéristique déterminée par le système de mesure 70 étant proportionnelle à l’écrasement de la couche déformable 66, la valeur de la force exercée par l’utilisateur est fonction de cette valeur mesurée par le système de mesure 70. Ainsi, la pièce de décoration 42 permet de déterminer non seulement la zone touchée par l’utilisateur, mais également la force exercée par ce dernier. Le fait de prévoir une seule première électrode capacitive 60 commune aux différents capteurs capacitifs permet de limiter les risques de perturbations des différents capteurs capacitifs entre eux. Le fait de relier chaque première électrode capacitive 60 à une masse 62 permet d’assurer une meilleure mesure de la variation de l’épaisseur de la couche déformable 66 et de limiter les risques de perturbations électromagnétiques. Le fait d’intégrer la (ou les) première(s) électrode(s) capacitive(s) 60 dans le film de décoration 58 permet d’obtenir un aspect visuel sans défaut. L’invention permet d’obtenir une pièce de décoration 42 de conception simple, assurant la fonction d’interface homme-machine, qui présente une surface tactile intégrant la détection de la force d’appui et peut présenter un jeu nul avec les pièces environnantes au niveau de son bord périphérique 48. Selon un autre avantage, il est possible d’utiliser des composants électroniques du commerce pour le système de mesure 70. Enfin, en intégrant les première(s) et deuxième(s) électrodes capacitives 60, 64 dans des films de décoration et technique 58, 68, il est possible d’utiliser la technique de surmoulage sur film pour obtenir la pièce de décoration 42. Cette technique permet de simplifier l’assemblage des différents éléments de la pièce de décoration 42 et d’obtenir un ensemble monobloc résistant et homogène. Pièce de décoration comprenant une embase (52) configurée pour être reliée à un support (54), un film de décoration (58) et au moins une première électrode capacitive (60), caractérisée en ce que la première électrode capacitive (60) est intégrée dans le film de décoration (58) et en ce que la pièce de décoration comprend au moins une deuxième électrode capacitive (64), espacée de la première électrode capacitive (64) et formant avec cette dernière un capteur capacitif, ainsi qu’une couche déformable (66), intercalée entre les première et deuxième électrodes capacitives (60, 64), formant un diélectrique du capteur capacitif. Pièce de décoration selon la revendication 1 caractérisée en ce que la couche déformable (66) présente une dureté shore A inférieure ou égale à 50. Pièce de décoration selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la pièce de décoration comprend plusieurs capteurs capacitifs répartis sur au moins une partie de la surface de la pièce de décoration, chaque capteur capacitif comprenant une première électrode capacitive (60) et une deuxième électrode capacitive (64), tous les capteurs capacitifs ayant la même première électrode capacitive (60). Pièce de décoration selon l’une des revendications précédentes caractérisée en ce que le film de décoration (58) comprend une couche support, au moins une couche de décoration, la première électrode capacitive (60) étant obtenue à partir d’une encre conductrice, transparente ou translucide, appliquée sur l’une des faces de la couche support ou sur la ou l’une des couche(s) de décoration. Pièce de décoration selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce que chaque deuxième électrode capacitive (64) est intégrée dans un film technique (68) qui comprend une couche support, chaque deuxième électrode capacitive (64) étant réalisée à partir d’une encre conductrice imprimée sur au moins l’une des faces de la couche support du film technique (68). Pièce de décoration selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la pièce de décoration (42) comprend au moins un système de mesure (70) d’une caractéristique d’un condensateur formé par chaque couple de première et deuxième électrodes capacitives (60, 64), ladite caractéristique variant en fonction de l’écrasement de la couche déformable (66) et du rapprochement des première et deuxième électrodes capacitives (60, 64). Pièce de décoration selon les revendications 5 et 6, caractérisée en ce que chaque système de mesure (70) est intégré dans le film technique (68) et/ou l’embase (42). Pièce de décoration selon la revendication 6 ou 7, caractérisée en ce que chaque système de mesure (70) comprend au moins un microcontrôleur et/ou un contrôleur capacitif utilisant le principe de la mesure de capacité self et/ou de capacité mutuelle. Pièce de décoration selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce que l’embase (52) comprend au moins une première partie (52.1) configurée pour être reliée à un support (54), une deuxième partie (52.2) supportant les capteurs capacitifs, au moins une liaison (72) reliant les première et deuxième parties (52.1, 52.2) et configurée pour limiter la propagation de vibrations entre les première et deuxième parties (52.1, 52.2) ainsi qu’au moins une source de vibrations solidaire de la deuxième partie (52.2). Pièce de décoration selon la revendication précédente, caractérisée en ce que la première partie (52.1) est positionnée en périphérie de la deuxième partie (52.2) et l’entoure. Procédé de fabrication d’une pièce de décoration selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le procédé comprend: une étape de conformation d’un film de décoration (58) intégrant au moins une première électrode capacitive (60) et d’un film technique (68) intégrant une deuxième électrode capacitive (64), une étape d’injection d’une couche déformable (66) entre les films de décoration (58) et technique (68) afin d’obtenir un premier assemblage par une technique de surmoulage sur film, une étape de positionnement du premier assemblage contre une paroi délimitant une cavité d’un moule, ladite cavité étant conformée comme la pièce de décoration à obtenir, une étape d’injection de l’embase (52) afin d’obtenir la pièce de décoration par une technique de surmoulage sur film.