FR3039671A1 - Dispositif d'amortissement, dispositif et procede de retour haptique pour vehicule automobile - Google Patents

Dispositif d'amortissement, dispositif et procede de retour haptique pour vehicule automobile Download PDF

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Abstract

L'invention concerne un dispositif d'amortissement (5) comportant un organe amortisseur (8) comportant un élément souple susceptible d'amortir des vibrations dans une direction de compression (Z), caractérisé en ce que le dispositif d'amortissement (5) comporte en outre un capteur (15) configuré pour mesurer un paramètre représentatif d'une force exercée sur l'organe amortisseur (8) dans la direction de compression (Z), le capteur (15) étant porté par l'organe amortisseur (8). L'invention concerne également un dispositif de retour haptique (1) pour véhicule automobile et un procédé de contrôle de retour haptique.

Description

DISPOSITIF D’AMORTISSEMENT, DISPOSITIF ET PROCEDE DE RETOUR HAPTIQUE POUR VEHICULE
AUTOMOBILE
La présente invention concerne un dispositif d’amortissement. L’invention concerne aussi un dispositif de retour haptique pour véhicule automobile générant un retour haptique à un utilisateur en réponse à un contact sur une interface tactile. L’invention concerne également un procédé de contrôle de retour haptique.
Dans le domaine automobile, les interfaces de commande multifonctions à dalle 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.
Afin de restituer une information par retour mécanique confirmant à l’utilisateur un contact sur la dalle tactile similaire au retour d’un système mécanique, 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 dalle tactile, piloté pour faire vibrer la dalle tactile en réponse à un contact de la surface.
Il existe plusieurs types de dalles tactiles, les plus courantes étant les dalles tactiles résistives et les dalles tactiles capacitives. Contrairement aux dalles tactiles résistives, les dalles tactiles capacitives sont constituées d’éléments configurés pour qu’elles présentent une rigidité telle qu’elles ne se déforment pas lorsque l’on appuie dessus. Cependant, les dalles tactiles capacitives ne permettent pas de détecter la force d’appui avec laquelle l’utilisateur appuie sur la surface. Cette information peut être utile dans certains cas pour mieux interpréter les commandes de l’utilisateur. Les dalles tactiles résistives ne permettent pas non plus d’accéder à l’information de la force d’appui exercée par l’utilisateur sans nécessiter l’utilisation de capteurs résistifs complexes, présentant plusieurs couches résistives superposées.
Un but de la présente invention est de proposer un dispositif de retour haptique à interface tactile amélioré. A cet effet, la présente invention a pour objet un dispositif d’amortissement comportant un organe amortisseur comportant un élément souple susceptible d’amortir des vibrations dans une direction de compression, caractérisé en ce que le dispositif d’amortissement comporte en outre un capteur configuré pour mesurer un paramètre représentatif d’une force exercée sur l’organe amortisseur dans la direction de compression, le capteur étant porté par l’organe amortisseur.
Selon une ou plusieurs caractéristiques du dispositif d’amortissement, prise seule ou en combinaison, - le capteur est au moins partiellement logé dans l’organe amortisseur, - le capteur est un capteur de force de type résistif ou piézoélectrique ou un capteur de déplacement de type capacitif ou inductif, - l’organe amortisseur présente une dureté comprise entre 20 et 70 shore A, - l’organe amortisseur comporte un matériau à résistance variable en fonction de la pression chargé de particules conductrices, le capteur étant un capteur de force de type résistif comprenant des contacts électriques agencés de part et d’autre de l’organe amortisseur dans la direction de compression, pour la mesure d’une résistance ohmique de l’organe amortisseur, - le dispositif d’amortissement comporte un organe de fixation passant à travers l’organe amortisseur. L’invention a aussi pour objet un dispositif de retour haptique pour véhicule automobile comportant : - une partie mobile comprenant : - une interface tactile comportant au moins un capteur tactile pour détecter au moins un contact d’un utilisateur sur la surface de l’interface tactile, et au moins un actionneur vibratoire suspendu à l’interface tactile pour faire vibrer l’interface tactile, - une partie fixe destinée à être fixée au véhicule automobile, - au moins un dispositif d’amortissement comportant un organe amortisseur interposé entre l’interface tactile et la partie fixe, pour relier la partie mobile à la partie fixe, - le dispositif d’amortissement comporte en outre un capteur configuré pour mesurer un paramètre représentatif d’une force d’appui exercée par un utilisateur sur l’interface tactile porté par l’organe amortisseur.
On peut ainsi accéder à la force d’appui exercée sur l’interface tactile avec un capteur en contact avec l’organe amortisseur, donc sans transmission des vibrations de la partie mobile à la partie fixe. Le dispositif de retour haptique présente une plus grande compacité. En outre, l’intégration du capteur dans le dispositif de retour haptique est facilitée.
Selon un exemple de réalisation, le capteur est au moins partiellement logé dans l’organe amortisseur.
Selon un exemple de réalisation, le dispositif de retour haptique comporte une unité de retour haptique reliée au capteur et à l’actionneur vibratoire, l’unité de retour haptique étant configurée pour piloter l’actionneur vibratoire en fonction du déplacement de l’interface tactile et/ou de la force d’appui mesurée par le capteur. La mesure de la force d’appui et/ou du déplacement de la partie mobile vers la partie fixe permet de contrôler le retour haptique en fonction de la force d’appui exercée par l’utilisateur. On peut ainsi paramétrer le retour haptique en fonction de la force d’appui exercée sur l’interface tactile.
Selon un exemple de réalisation, l’organe amortisseur présente une dureté comprise entre 20 et 70 shore A. Cela permet de limiter la course de déplacement de la partie mobile par rapport à la partie fixe, tout en assurant la fonction amortissement des vibrations. En effet, il a été constaté qu’un enfoncement qui n’est pas perceptible par un utilisateur permet que le dispositif de retour haptique apparaisse de qualité supérieure tout en assurant les fonctions d’amortissement des vibrations.
Selon une ou plusieurs caractéristiques du dispositif de retour haptique, prise seule ou en combinaison, - le dispositif d’amortissement comporte un organe de fixation pour fixer la partie mobile à la partie fixe à travers l’organe amortisseur, - le capteur est un capteur de force interposé entre l’organe amortisseur et la partie mobile, comprenant une première partie en contact avec l’organe amortisseur et une deuxième partie en contact avec la partie mobile, - le capteur est un capteur de force interposé entre la partie fixe et l’organe amortisseur, comprenant une première partie en contact avec la partie fixe et une deuxième partie en contact avec l’organe amortisseur, - le capteur est un capteur de déplacement interposé entre la partie fixe et la partie mobile, comprenant une première partie en contact avec la partie fixe et une deuxième partie en contact avec la partie mobile, - le capteur est un capteur de force de type résistif ou piézoélectrique ou un capteur de déplacement de type capacitif ou inductif, - l’organe amortisseur comporte un matériau à résistance variable en fonction de la pression, chargé de particules conductrices, le capteur étant un capteur de force de type résistif comprenant des contacts électriques agencés de part et d’autre de l’organe amortisseur pour la mesure d’une résistance ohmique de l’organe amortisseur entre la partie fixe et la partie mobile, - l’interface tactile comporte en outre un écran d’affichage disposé sous le capteur tactile et le capteur tactile est transparent, - l’écran d’affichage est fixé par collage au capteur tactile, - le capteur tactile est un capteur capacitif et le dispositif de retour haptique comporte une plaque de contact agencée sur le capteur capacitif. L’invention a encore pour objet un procédé de contrôle de retour haptique d’un dispositif de retour haptique pour véhicule automobile tel que décrit précédemment, caractérisé en ce qu’on pilote l’actionneur vibratoire pour générer un retour haptique en fonction de la force d’appui et/ou du déplacement de l’interface tactile mesuré par le capteur.
Selon un exemple de réalisation, on pilote l’actionneur vibratoire pour générer un retour haptique lorsque la force d’appui et/ou le déplacement mesuré est supérieur à un seuil de déclenchement. La programmation du retour haptique en fonction de seuils de déclenchements permet notamment de différencier la promenade du doigt de l’utilisateur sur l’interface tactile, de l’appui intentionnellement réalisé pour activer ou sélectionner une commande par exemple. On évite également des générations intempestives de retour haptique qui pourraient survenir en réponse à un frôlement involontaire de l’interface tactile.
DESCRIPTION SOMMAIRE DES DESSINS 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 premier exemple de dispositif de retour haptique pour véhicule automobile, - la figure 2 représente une vue schématique d’un deuxième exemple de dispositif de retour haptique, - la figure 3 représente une vue schématique agrandie et en coupe d’un dispositif d’amortissement, - la figure 4 représente une vue schématique agrandie et en coupe d’un dispositif d’amortissement selon un autre mode de réalisation, - la figure 5 une vue schématique agrandie et en coupe d’un dispositif d’amortissement selon un autre mode de réalisation, et - la figure 6 une vue schématique agrandie et en coupe d’un dispositif d’amortissement selon un autre mode de réalisation.
Sur ces figures, les éléments identiques portent les mêmes numéros de référence.
Les réalisations suivantes sont des exemples. Bien que la description se réfère à un ou plusieurs modes de réalisation, ceci ne signifie pas nécessairement que chaque référence concerne le même mode de réalisation, ou que les caractéristiques s'appliquent seulement à un seul mode de réalisation. De simples caractéristiques de différents modes de réalisation peuvent également être combinées pour fournir d'autres réalisations.
On désigne le plan horizontal (X, Y) et la direction verticale Z par le trièdre (X, Y, Z) indiqué sur la figure 1, fixe par rapport au dispositif de retour haptique.
La figure 3 représente un dispositif d’amortissement 5 destiné à relier une partie mobile 2 à une partie fixe 3.
Le dispositif d’amortissement 5 comporte un organe amortisseur 8 et un capteur 15 configuré pour mesurer un paramètre représentatif d’une force d’appui P exercée sur l’organe amortisseur 8 dans la direction de compression Z. L’organe amortisseur 8 comporte un élément souple tel qu’un plot de silicone, d’élastomère ou de caoutchouc, travaillant en compression pour amortir des vibrations dans une direction de compression Z.
La dureté de l’organe amortisseur 8 est de préférence comprise entre 20 et 70 shore A, tel que 30 shA en moyenne, ce qui permet de comprimer l’organe amortisseur 8 sur une distance de l’ordre de 0,2 millimètres pour une force d’appui P de 2,5N.
Le diamètre du plot cylindrique de l’élément souple de l’organe amortisseur 8 est par exemple compris entre 6 et 10 millimètres.
Le capteur 15 est porté par l’organe amortisseur 8.
Le paramètre représentatif d’une force d’appui P exercée sur l’organe amortisseur 8 dans la direction de compression Z mesuré par le capteur 15 peut être la force d’appui P exercée sur la partie mobile 2 reliée à la partie fixe 3 par le dispositif d’amortissement 5 dans la direction de compression Z ou peut être le déplacement de la partie mobile 2 par rapport à la partie fixe 3.
Le capteur 15 peut être un capteur de force de type résistif ou piézoélectrique ou un capteur de déplacement de type capacitif ou inductif.
Le capteur 15 est par exemple fixé par collage à l’organe amortisseur 8. Il est par exemple fixé à une extrémité de l’organe amortisseur 8 ou il peut être au moins partiellement logé dans l’organe amortisseur 8.
Selon un exemple particulier de réalisation, l’organe amortisseur 8 comporte un matériau à résistance variable en fonction de la pression chargé de particules conductrices. Lorsqu’une pression est exercée sur le matériau, les particules conductrices se rapprochent, ce qui fait diminuer la résistance ohmique du matériau. Le capteur 15 comprend alors des contacts électriques agencés de part et d’autre de l’organe amortisseur 8 dans la direction de compression Z, pour la mesure de la résistance ohmique de l’organe amortisseur 8.
Le dispositif d’amortissement 5 peut en outre comporter un organe de fixation 11 passant à travers l’organe amortisseur 8.
Le dispositif d’amortissement 5 sera décrit plus en détail ci-après en référence à un exemple d’application dans un dispositif de retour haptique 1 pour véhicule automobile.
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 bord du véhicule.
Le dispositif de retour haptique 1 comporte une partie mobile 2, une partie fixe 3 destinée à être fixée au véhicule automobile et au moins un dispositif d’amortissement 5 comportant un organe amortisseur 8 interposé entre la partie mobile 2 et la partie fixe 3.
La partie mobile 2 comporte une interface tactile 6 et au moins un actionneur vibratoire 7 suspendu à l’interface tactile 6, pour faire vibrer l’interface tactile 6. L’actionneur vibratoire 7 est uniquement fixé à l’interface tactile 6 à laquelle il est tenu par exemple en étant fixé à une plaque de support 13 de l’interface tactile 6, directement ou indirectement via des éléments de support intermédiaires. La partie mobile 2 comprenant l’actionneur vibratoire 7, le capteur tactile 9 et la plaque de contact 13, est reliée à la partie fixe 3 via le au moins un amortisseur vibratoire 8, par un montage « flottant ». Dans le montage flottant, l’actionneur vibratoire 7 n’est pas fixé à la partie fixe 3 par opposition à un montage « rattaché » dans lequel il aurait été solidaire du bâti de la partie fixe 3.
La vibration peut être dirigée dans le plan de l’interface tactile 6 (plan horizontal (X, Y) en référence à la position du dispositif 1 sur la figure 1) ou orthogonalement au plan de l’interface tactile 6 (dans la direction verticale Z sur la figure 1), ou encore dirigée selon une combinaison de deux ou trois directions X, Y, Z. L’interface tactile 6 comporte au moins un capteur tactile 9.
Le capteur tactile 9 peut par exemple détecter un contact ou un déplacement du doigt d’un utilisateur sur la surface tactile de l’interface tactile 6, tel qu’un appui ou un déplacement de son doigt ou tout autre moyen d’activation (par exemple un stylet).
Le capteur tactile 9 est par exemple un capteur capacitif.
Pour cela, le capteur capacitif comporte par exemple un réseau d’électrodes s’étendant sur tout ou partie d’un support présentant une surface plane par exemple de forme rectangulaire et rigide.
Selon un autre exemple, le capteur capacitif comporte une antenne capacitive localisée, par exemple agencée sur une carte électronique, tel qu’un PCB pour « Printed circuit Board » en anglais. La carte électronique porte par exemple un ou plusieurs capteurs capacitifs disposés en différents endroits de la surface de la carte électronique. L’interface tactile 6 peut comporter en outre une plaque de contact 13, rigide, telle qu’une plaque de verre ou de plastique, par exemple d’une épaisseur supérieure à 0,5 millimètres, agencée sur le capteur capacitif et permettant de procurer la rigidité souhaitée à l’interface tactile 6. La surface tactile de l’interface tactile 6 est ainsi formée par la surface de la plaque de contact 13.
Selon un autre exemple, le capteur tactile 9 de l’interface tactile 6 est un capteur résistif, utilisant par exemple la technologie FSR pour « Force Sensing Resistor » en anglais, c'est-à-dire utilisant des résistances sensibles à la pression.
De manière générale, un contact sur l’interface tactile 6, capacitive ou résistive, permet notamment à un utilisateur de sélectionner ou d’activer une fonction, telle qu’une fonction du système de climatisation, de navigation, de l’autoradio ou le défilement et la sélection d’un choix parmi une liste, telle qu’une liste téléphonique.
Dans le premier exemple de réalisation du dispositif de retour haptique 1 visible sur la figure 1, la plaque de contact 13 couvrant le capteur capacitif ou le film protecteur couvrant le capteur résistif, peut être peinte d’une couleur opaque de manière à cacher les éléments disposés derrière. L’interface tactile 6 peut alors former ce qui est appelé un pavé tactile ou « Touchpad >> en anglais ou un bouton poussoir ou « Push » en anglais.
Selon un deuxième exemple de réalisation du dispositif de retour haptique 1 représenté sur la figure 2, l’interface tactile 6 comporte également un écran d'affichage 23, tel qu’un écran TFT (« Thin-Film transistor » en anglais), disposé sous le capteur tactile 9 de l’interface tactile 6 de manière à former un écran tactile (« touchscreen » en anglais). L’écran d’affichage 23 est par exemple fixé par collage au dos d’un support du au moins un capteur tactile 9 détectant un contact d’un utilisateur en face avant. L’interface tactile 6, c’est-à-dire le au moins un capteur tactile 9 et la plaque de contact 13, sont alors transparents. La partie mobile 2 comprenant alors l’actionneur vibratoire 7, l’écran d’affichage 23, le capteur tactile 9 et la plaque de contact 13, est ainsi reliée à la partie fixe 3 au moyen du au moins un organe amortisseur 8, formant un montage flottant.
La vibration de l’interface tactile 6 permet de fournir un retour haptique à l’utilisateur en réponse à un contact, tel qu’un appui ou un déplacement de son doigt.
Le retour est dit « haptique », car il est perceptible par le toucher de l’interface tactile 6. L’actionneur vibratoire 7 est par exemple de type ERM (pour « Eccentric Rotating-Mass » en anglais) également appelé « moteur vibrant » ou moteur à masselotte. Selon un autre exemple, l’actionneur vibratoire 7 est de type électromagnétique. Il repose par exemple sur une technologie similaire à celle du Haut-Parleur (en anglais : « Voice-Coil »). L’actionneur vibratoire 7 est par exemple un LRA (pour « Linear Résonant 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 fixe, la partie mobile et la partie fixe coopérant par effet électromagnétique. Selon un autre exemple, l’actionneur vibratoire 7 est de type piézoélectrique.
Outre le montage flottant de la partie mobile 2, l’organe amortisseur 8 permet d’une part, d’amortir les vibrations de la partie mobile 2 générées par l’actionneur vibratoire 7 en isolant la partie mobile 2 de la partie fixe 3 et permet d’autre part, de limiter le déplacement en Z de la partie mobile 2 vers la partie fixe 3.
Pour cela, l’organe amortisseur 8 comporte un élément souple tel qu’un plot de silicone, d’élastomère ou de caoutchouc, travaillant en compression.
La dureté de l’organe amortisseur 8 est de préférence comprise entre 20 et 70 shore A, tel que 30 shA en moyenne, ce qui permet de comprimer l’organe amortisseur 8 sur une distance de l’ordre de 0,2 millimètres pour une force d’appui P de 2,5N. On limite ainsi la course de déplacement de la partie mobile 2 par rapport à la partie fixe 3, c’est-à-dire le déplacement en enfoncement de la partie mobile 2 (dans la direction verticale Z sur la figure 1 ).
En effet, il a été constaté qu’un déplacement aussi faible que possible est associé à un dispositif de bonne qualité par l’utilisateur et qu’un déplacement perceptible est associé à un dispositif de faible qualité. Un enfoncement qui n’est pas perceptible par un utilisateur permet donc que le dispositif de retour haptique 1 apparaisse de qualité supérieure tout en assurant les fonctions d’amortissement des vibrations.
Le diamètre du plot cylindrique de l’organe amortisseur 8 est par exemple compris entre 6 et 10 millimètres. L’organe amortisseur 8 interposé entre la partie mobile 2 et la partie fixe 3, peut être fixé, par exemple par collage, d’une part, à la partie mobile 2, par exemple à la plaque de contact 13, directement ou indirectement via des éléments de support intermédiaires, et d’autre part, à la partie fixe 3.
Selon un autre exemple de réalisation, le dispositif d’amortissement 5, également appelé « silentbloc », comporte également un organe de fixation 11 pour fixer la partie mobile 2 à la partie fixe 3 à travers l’organe amortisseur 8. L’organe de fixation 11 permet de fixer la partie mobile 2 à la partie fixe 3 à travers l’organe amortisseur 8. L’organe de fixation 11 sert à maintenir la partie mobile 2 dans une position précise et assure la tenue mécanique de la partie mobile 2. L’organe de fixation 11 comporte par exemple une vis 12, comportant une tête 12a surmontant une tige 12b, pour fixer la partie mobile 2 à la partie fixe 3 à travers l’organe amortisseur 8. L’organe de fixation 11 peut également comporter une entretoise 24 ainsi qu’une rondelle 25, par exemple métallique ou en matériau rigide équivalent. L’entretoise 24 présente la même hauteur que l’organe amortisseur 8 après montage et entoure la tige 12b de la vis 12. La rondelle 25 est agencée entre la tête 12b de la vis 12 et l’entretoise 24. La rondelle 25 et l’entretoise 24 peuvent être réalisées en une seule pièce. L’organe de fixation 11 est fixé à la partie fixe 3 et isolé de la partie mobile 2 par l’organe amortisseur 8 comme représenté sur la figure 3 sur laquelle l’extrémité de la tige 12b de l’organe de fixation 11 s’insère dans la partie fixe 3. A l’inverse, l’organe de fixation 11 peut être fixé à la partie mobile 2 et isolé de la partie fixe 3 par l’organe amortisseur 8, l’extrémité de la tige 12b de l’organe de fixation 11 s’insérant alors dans la partie mobile 2 (non représenté).
Le plot de l’organe amortisseur 8 comporte par exemple une première portion 8b interposée entre la partie mobile 2 et la partie fixe 3, une deuxième portion 8a interposée entre la partie mobile 2 et la tête 12a de l’organe de fixation 11 et une rainure annulaire pour l’agencement de la partie mobile 2. L’organe amortisseur 8 est par exemple réalisé en une seule pièce et présente un trou central axial pour le passage de la tige 12b de l’organe de fixation 11. On peut aussi prévoir que l’organe amortisseur 8 surmoule l’organe de fixation 11.
On prévoit par exemple que le dispositif de retour haptique 1 comporte quatre dispositifs d’amortissement 5 agencés aux quatre coins de l’interface tactile 6.
Le dispositif d’amortissement 5 comporte en outre un capteur 15 configuré pour mesurer un paramètre représentatif d’une force d’appui P exercée par un utilisateur sur l’interface tactile 6. Le paramètre représentatif peut être la force d’appui P exercée sur l’interface tactile 6 ou le déplacement de la partie mobile 2 par rapport à la partie fixe 3 dans la direction perpendiculaire au plan de l’interface tactile 6, c’est-à-dire dans la direction verticale Z sur les figures.
Le capteur 15 peut être un capteur de force de type résistif ou piézoélectrique ou un capteur de déplacement de type capacitif ou inductif.
Le capteur 15 est porté par l’organe amortisseur 8. Le capteur 15 est par exemple fixé par collage à l’organe amortisseur 8.
Chaque capteur 15 est par exemple fixé à une extrémité de l’organe amortisseur 8 ou peut être au moins partiellement logé dans un organe amortisseur 8 associé du dispositif d’amortissement 5.
On peut ainsi accéder à la force d’appui P exercée sur l’interface tactile 6 avec un capteur 15 en contact avec l’organe amortisseur 8, donc sans transmission des vibrations de la partie mobile 2 à la partie fixe 3.
Le dispositif de retour haptique 1 présente en outre une plus grande compacité et l’intégration du capteur 15 dans le dispositif de retour haptique 1 est facilitée.
Le dispositif de retour haptique 1 peut comporter en outre une unité de retour haptique 16 reliée au capteur 15 et à l’actionneur vibratoire 7 (figure 1). L’unité de retour haptique 16, tel qu’un microprocesseur ou un microcontrôleur, peut être configurée pour piloter l’actionneur vibratoire 7 afin de faire vibrer l’interface tactile 6 en fonction de la force et/ou du déplacement de l’interface tactile 6 mesuré par le capteur 15.
La mesure du déplacement de la partie mobile 2 en enfoncement, c’est-à-dire dans la direction verticale Z sur la figure 1, ou la mesure de la force d’appui P exercée par l’utilisateur sur l’interface tactile 6, permet de contrôler le retour haptique relativement à cette information. On peut ainsi paramétrer le retour haptique en fonction de la force d’appui P exercée sur l’interface tactile 6 sans transmission des vibrations de la partie mobile 2 à la partie fixe 3.
Un retour haptique peut être généré en réponse à l’appui détecté, par exemple lorsque la durée et la force de l’appui franchissent un seuil respectif alors que le doigt de l’utilisateur est toujours en contact ou lorsque la mesure du déplacement indique que l’utilisateur est en train de relâcher son doigt de l’interface tactile 6, cette détermination pouvant être réalisée par la mesure d’une diminution de la force d’appui exercée sur l’interface tactile 6.
Plus précisément, l’unité de retour haptique 16 peut par exemple définir l’allure (ou forme), la fréquence, le déphasage, l’amplitude de l’accélération, la durée de la vibration par exemple en relation avec la force d’appui et/ou le déplacement de la partie mobile 2 et donc relativement à la force d’appui exercée par l’utilisateur. Cette dépendance est par exemple une relation proportionnelle ou une loi mathématique ou peut être prédéfinie dans un tableau de correspondance préalablement stocké dans la mémoire de l’unité de retour haptique 16.
On peut aussi prévoir par exemple que l’unité de retour haptique 16 soit configurée pour piloter l’actionneur vibratoire 7 afin de générer un retour haptique uniquement lorsque le déplacement et/ou la force mesuré est supérieur à un seuil de déclenchement. La programmation du retour haptique en fonction de seuils de déclenchements permet notamment de différencier la promenade du doigt de l’utilisateur sur l’interface tactile 6, de l’appui intentionnellement réalisé pour activer ou sélectionner une commande par exemple. On évite également des générations intempestives de retour haptique qui pourraient survenir par frôlement involontaire de l’interface tactile 6.
Le capteur 15 peut être un capteur de contact ou un capteur sans contact. Etant donné que le capteur 15 est reçu dans l’organe amortisseur 8, les vibrations de la partie mobile 2 générées par l’actionneur vibratoire 7 ne sont pas transmises à la partie fixe 3 par un capteur de contact car amorties par l’organe amortisseur 8.
Selon un exemple de réalisation, le capteur 15 est un capteur de contact, tel qu’un capteur de force de type résistif.
Le capteur de force de type résistif utilise par exemple la technologie FSR pour « Force Sensing Resistor » en anglais, c'est-à-dire utilise des résistances sensibles à la pression.
Selon une conception de la technologie FSR, le capteur fonctionne en mettant en contact deux couches conductrices par exemple par l’action du doigt. Des plots isolants et transparents maintiennent un interstice entre les couches. Un appui sur la surface tactile produit un léger enfoncement de la couche supérieure qui vient en contact avec la couche conductrice inférieure. Le contact local des deux couches conductrices entraîne une modification du courant électrique appliqué.
Selon un autre exemple, le capteur de contact comprend des couches semi-conductrices souples prises en sandwich entre par exemple une couche conductrice et une couche résistive. En exerçant une pression ou un glissé sur la couche FSR, sa résistance ohmique diminue permettant ainsi, par application d’une tension électrique adaptée, de mesurer la pression appliquée.
Selon un autre exemple de réalisation, le capteur de contact est un capteur de force de type piézoélectrique. Le capteur de force piézoélectrique utilise l’effet piézoélectrique pour détecter une variation de force. Le capteur piézoélectrique comporte par exemple un matériau piézoélectrique disposé entre deux électrodes métalliques. La force exercée sur le capteur produit une charge électrique aux bornes des électrodes, qui peut être mesurée et qui est proportionnelle à la force appliquée.
Selon un autre exemple de réalisation, le capteur 15 est un capteur de déplacement sans contact de type capacitif (également appelé capteur de proximité).
Le capteur de déplacement capacitif utilise l’effet capacitif pour détecter une variation de distances. Le capteur de déplacement capacitif peut être réalisé par une électrode en forme de disque appelée « antenne capacitive >>. L’antenne capacitive forme un condensateur avec un élément cible conducteur situé à distance. Ainsi, lorsque l’élément cible conducteur s’approche de l’antenne capacitive alimentée, la capacité entre l’antenne capacitive et l’élément cible conducteur est modifiée.
Selon un autre mode de réalisation, le capteur sans contact est un capteur de déplacement de type inductif, tel qu’un capteur inductif à réluctance variable ou un capteur inductif à courant de Foucault.
Les capteurs inductifs produisent un champ magnétique permettant de détecter le déplacement d’un objet conducteur dans le champ magnétique produit.
Le capteur inductif à réluctance variable comporte un aimant permanent mis à l’intérieur d’une bobine. Lorsqu’un objet métallique est mis à proximité du capteur, la réluctance magnétique du circuit (capacité d’un circuit à s’opposer à l’entrée d’un champ magnétique) varie, et permet la création d’un courant dans la bobine.
Les capteurs inductifs à courant de Foucault produisent un champ magnétique oscillant. Lorsqu’un objet métallique passe dans ce champ magnétique, celui-ci est soit atténué, soit perturbé selon la nature du métal. Lors du passage d’un objet métallique dans le champ magnétique, des courants de Foucault sont créés et atténuent le champ magnétique.
Comme nous allons le voir ci-après, ces différents modes de réalisation du capteur 15 peuvent être associés à un agencement particulier dans l’organe amortisseur 8.
Selon un premier mode de réalisation visible sur la figure 3, le capteur 15 est un capteur de force interposé entre l’organe amortisseur 8 et la partie mobile 2. Le capteur de force comporte une première partie en contact avec l’organe amortisseur 8 et une deuxième partie en contact avec la partie mobile 2.
Dans le cas d’un capteur de force de type résistif tel que décrit précédemment, la première et la deuxième parties du capteur en contact avec l’organe amortisseur 8 et la partie mobile 2 peuvent être les deux couches conductrices en regard séparées par les plots isolants ou la couche conductrice et la couche résistive prenant en sandwich les couches semi- conductrices.
Dans le cas d’un capteur de force de type piézoélectrique tel que décrit précédemment, les parties du capteur en contact avec l’organe amortisseur 8 et la partie mobile 2 peuvent être les électrodes métalliques.
En fonctionnement, l’utilisateur déplace ou appuie son doigt sur la plaque de contact 13 de l’interface tactile 6 par exemple pour sélectionner ou activer une fonction (flèche P sur la figure 3).
Le capteur tactile 9 de l’interface tactile 6 détecte ce contact et peut déterminer sa position en X, Y pour exécuter la commande correspondante.
Simultanément, la force d’appui P qui est exercée par l’utilisateur sur l’interface tactile 6 est mesurée par le capteur de force en contact avec la partie mobile 2. L’unité de retour haptique 16 reliée au capteur de force et à l’actionneur vibratoire 7, pilote alors l’actionneur vibratoire 7 afin de faire vibrer l’interface tactile 6 par exemple uniquement dans le cas où le déplacement mesuré est supérieur à un seuil de déclenchement.
La vibration générée fournit un retour haptique à l’utilisateur perceptible par son doigt en contact avec l’interface tactile 6. La fréquence et/ou l’accélération de la vibration générée peuvent aussi par exemple, être modulés en fonction du déplacement mesuré et donc en fonction de la pression d’appui exercée par l’utilisateur sur l’interface tactile 6.
Cette vibration n’est pas transmise par le capteur de force à la partie fixe 3 car elle est amortie par l’organe amortisseur 8.
On comprend qu’avec le dispositif de retour haptique 1, on peut paramétrer le retour haptique en fonction de la force d’appui P exercée sur l’interface tactile 6 de manière qu’il soit mieux représentatif de l’intention de l’utilisateur.
Cette mesure représentative de la force d’appui P exercée sur l’interface tactile 6 réalisée avec un déplacement extrêmement faible de l’interface tactile 6 augmente la qualité perçue du dispositif de retour haptique 1. En outre, l’intégration du capteur 15 dans l’organe amortisseur 8 permet d’accéder à l’information de la force d’appui P exercée sur l’interface tactile 6 sans transmission des vibrations de la partie mobile 2 à la partie fixe 3.
Selon un deuxième mode de réalisation représenté sur la figure 4, le capteur 15 est un capteur de force interposé entre la partie fixe 3 et l’organe amortisseur 8. Le capteur de force comprend une première partie en contact avec la partie fixe 3 et une deuxième partie en contact avec l’organe amortisseur 8.
En fonctionnement, la force d’appui P qui est exercée par l’utilisateur sur l’interface tactile 6 comprime légèrement l’organe d’amortissement 8 situé entre la partie mobile 2 et la partie fixe 3, transmettant ainsi la force d’appui P exercée au capteur de force à travers l’organe d’amortissement 8.
En revanche, la vibration générée en retour sur l’interface tactile 6 n’est pas transmise par le capteur de force à la partie fixe 3 car elle est amortie par l’organe amortisseur 8.
Selon un troisième mode de réalisation représenté sur la figure 5, le capteur 15 est un capteur de déplacement interposé entre la partie fixe 3 et la partie mobile 2. Le capteur de déplacement comprend une première partie en contact avec la partie fixe 3 et une deuxième partie en contact avec la partie mobile 2.
Dans le cas d’un capteur de déplacement de type capacitif tel que décrit précédemment, les deux parties du capteur en contact avec la partie fixe 3 et la partie mobile 2 peuvent être respectivement l’électrode et l’élément cible conducteur. L’élément cible conducteur peut être une surface métallisée, comme un revêtement aluminium. L’espace situé entre la première et la deuxième parties du capteur de déplacement de type capacitif est rempli d’air (capteur sans contact). Il est par exemple formé par une encoche ménagée latéralement dans l’organe amortisseur 8.
Dans le cas d’un capteur de déplacement de type inductif tel que décrit précédemment, les deux parties du capteur en contact respectif avec la partie fixe 3 et la partie mobile 2 peuvent être respectivement l’aimant permanent et la bobine.
En fonctionnement, le déplacement de la partie mobile 2 vers la partie fixe 3 provoqué par la force d’appui P qui est exercée par l’utilisateur sur l’interface tactile 6, est mesuré par le capteur de déplacement.
La vibration générée en retour sur l’interface tactile 6 n’est pas transmise par le capteur de déplacement à la partie fixe 3 puisque le capteur de déplacement est sans contact.
Selon un quatrième mode de réalisation représenté sur la figure 6, l’organe amortisseur 8 comporte un matériau à résistance variable en fonction de la pression, chargé en particules conductrices. Le matériau est par exemple une silicone à résistance variable chargée de nanoparticules métalliques. Lorsqu’une pression est exercée sur le matériau, on rapproche les particules conductrices, ce qui fait diminuer la résistance du matériau.
Le capteur 15 est alors un capteur de force de type résistif comprenant des contacts électriques agencés de part et d’autre de l’organe amortisseur 8 pour la mesure d’une résistance ohmique de l’organe amortisseur 8 entre la partie fixe 3 et la partie mobile 2.
Lorsque l’utilisateur exerce une force d’appui P sur l’interface tactile 6, le matériau chargé en particules conductrices de l’organe amortisseur 8 se comprime légèrement. Cette compression fait diminuer la résistance ohmique de l’organe amortisseur 8 permettant ainsi, par application d’une tension électrique adaptée entre les contacts électriques du capteur 15, d’accéder à une information représentative de la force d’appui P exercée par un utilisateur sur l’interface tactile 6.

Claims (21)

  1. REVENDICATIONS
    1. Dispositif d’amortissement (5) comportant un organe amortisseur (8) comportant un élément souple susceptible d’amortir des vibrations dans une direction de compression (Z), caractérisé en ce que le dispositif d’amortissement (5) comporte en outre un capteur (15) configuré pour mesurer un paramètre représentatif d’une force exercée sur l’organe amortisseur (8) dans la direction de compression (Z), le capteur (15) étant porté par l’organe amortisseur (8).
  2. 2. Dispositif d’amortissement (5) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le capteur (15) est au moins partiellement logé dans l’organe amortisseur (8).
  3. 3. Dispositif d’amortissement (5) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le capteur (15) est un capteur de force de type résistif ou piézoélectrique ou un capteur de déplacement de type capacitif ou inductif.
  4. 4. Dispositif d’amortissement (5) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’organe amortisseur (8) présente une dureté comprise entre 20 et 70 shore A.
  5. 5. Dispositif d’amortissement (5) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’organe amortisseur (8) comporte un matériau à résistance variable en fonction de la pression chargé de particules conductrices, le capteur (15) étant un capteur de force de type résistif comprenant des contacts électriques agencés de part et d’autre de l’organe amortisseur (8) dans la direction de compression (Z), pour la mesure d’une résistance ohmique de l’organe amortisseur (8).
  6. 6. Dispositif d’amortissement (5) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif d’amortissement (5) comporte un organe de fixation (11) passant à travers l’organe amortisseur (8).
  7. 7. Dispositif de retour haptique (1 ) pour véhicule automobile comportant : - une partie mobile (2) comprenant : une interface tactile (6) comportant au moins un capteur tactile (9) pour détecter au moins un contact d’un utilisateur sur la surface de l’interface tactile (6), et au moins un actionneur vibratoire (7) suspendu à l’interface tactile (6) pour faire vibrer l’interface tactile (6), - une partie fixe (3) destinée à être fixée au véhicule automobile, - au moins un dispositif d’amortissement (5) comportant un organe amortisseur (8) interposé entre l’interface tactile (6) et la partie fixe (3), pour relier la partie mobile (2) à la partie fixe (3), - caractérisé en ce que le dispositif d’amortissement (5) comporte en outre un capteur (15) configuré pour mesurer un paramètre représentatif d’une force d’appui (P) exercée par un utilisateur sur l’interface tactile (6) porté par l’organe amortisseur (8).
  8. 8. Dispositif de retour haptique (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le capteur (15) est au moins partiellement logé dans l’organe amortisseur (8).
  9. 9. Dispositif de retour haptique (1) selon l’une des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce que le dispositif de retour haptique (1) comporte une unité de retour haptique (16) reliée au capteur (15) et à l’actionneur vibratoire (7), l’unité de retour haptique (16) étant configurée pour piloter l’actionneur vibratoire (7) en fonction du déplacement de l’interface tactile (6) et/ou de la force d’appui (P) mesurée par le capteur (15).
  10. 10. Dispositif de retour haptique (1 ) selon l’une des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que l’organe amortisseur (8) présente une dureté comprise entre 20 et 70 shore A.
  11. 11. Dispositif de retour haptique (1) selon l’une des revendications 7 à 10, caractérisé en ce que le dispositif d’amortissement (5) comporte un organe de fixation (11) pour fixer la partie mobile (2) à la partie fixe (3) à travers l’organe amortisseur (8).
  12. 12. Dispositif de retour haptique (1) selon l’une des revendications 7 à 11, caractérisé en ce que le capteur (15) est un capteur de force interposé entre l’organe amortisseur (8) et la partie mobile (2), comprenant une première partie en contact avec l’organe amortisseur (8) et une deuxième partie en contact avec la partie mobile (2).
  13. 13. Dispositif de retour haptique (1) selon l’une des revendications 7 à 11, caractérisé en ce que le capteur (15) est un capteur de force interposé entre la partie fixe (3) et l’organe amortisseur (8), comprenant une première partie en contact avec la partie fixe (3) et une deuxième partie en contact avec l’organe amortisseur (8).
  14. 14. Dispositif de retour haptique (1) selon l’une des revendications 7 à 11, caractérisé en ce que le capteur (15) est un capteur de déplacement interposé entre la partie fixe (3) et la partie mobile (2), comprenant une première partie en contact avec la partie fixe (3) et une deuxième partie en contact avec la partie mobile (2).
  15. 15. Dispositif de retour haptique (1) selon l’une des revendications 7 à 14, caractérisé en ce que le capteur (15) est un capteur de force de type résistif ou piézoélectrique ou un capteur de déplacement de type capacitif ou inductif.
  16. 16. Dispositif de retour haptique (1) selon l’une des revendications 7 à 15, caractérisé en ce que l’organe amortisseur (8) comporte un matériau à résistance variable en fonction de la pression, chargé de particules conductrices, le capteur (15) étant un capteur de force de type résistif comprenant des contacts électriques agencés de part et d’autre de l’organe amortisseur (8) pour la mesure d’une résistance ohmique de l’organe amortisseur (8) entre la partie fixe (3) et la partie mobile (2).
  17. 17. Dispositif de retour haptique (1) selon l’une des revendications 7 à 16, caractérisé en ce que l’interface tactile (6) comporte en outre un écran d’affichage (23) disposé sous le capteur tactile (9) et en ce que le capteur tactile (9) est transparent.
  18. 18. Dispositif de retour haptique (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l’écran d’affichage (23) est fixé par collage au capteur tactile (9).
  19. 19. Dispositif de retour haptique (1) selon l’une des revendications 7 à 18, caractérisé en ce que le capteur tactile (9) est un capteur capacitif et le dispositif de retour haptique (1) comporte une plaque de contact (13) agencée sur le capteur capacitif (9).
  20. 20. Procédé de contrôle de retour haptique d’un dispositif de retour haptique (1) pour véhicule automobile selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’on pilote l’actionneur vibratoire (7) pour générer un retour haptique en fonction de la force d’appui (P) et/ou du déplacement de l’interface tactile (6) mesuré par le capteur (15).
  21. 21. Procédé de contrôle selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu’on pilote l’actionneur vibratoire (7) pour générer un retour haptique lorsque la force d’appui (P) et/ou le déplacement mesuré est supérieur à un seuil de déclenchement.
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