FR3079458A1 - Interface pour vehicule automobile - Google Patents

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Abstract

L'invention concerne une interface (100), en particulier pour habitacle de véhicule automobile, comportant au moins un organe de commande (3) comprenant : • au moins un corps mobile (31), mobile entre au moins deux positions par rapport à un cadre, et comportant une surface métallisée (33) sur laquelle un utilisateur appuie pour déplacer le corps mobile entre les au moins deux positions, • au moins un détecteur capacitif (7), comportant une électrode antenne (73) reliée à la surface métallisée du corps mobile (31) par une liaison électrique souple (9) et une électrode excitatrice (71) et/ou de couplage avec laquelle l'électrode antenne (73) est couplée capacitivement, Caractérisée en ce que les électrodes antenne (73), excitatrice (71) et/ou de couplage sont immobiles par rapport au cadre (5), et en ce que l'électrode antenne (73) est reliée à la surface métallisée (33) du corps mobile (31) par une liaison électrique souple (9).

Description

-1La présente invention concerne une interface pour la commande de fonctions d’organes d'un véhicule automobile.
Les interfaces de véhicules automobiles comprennent souvent un écran d'affichage ou tactile, combinant un écran d'affichage et une surface tactile transparente sur ledit écran, et/ou une ou plusieurs molettes, associé à différentes options, différents organes du véhicule ou bien différents menus dans lesquels naviguer.
Les organes, options et menus disponibles pour un même véhicule sont en nombre de plus en plus important : climatisation, système audio, assistant de navigation, éclairage intérieur, sièges motorisés ou chauffants, etc. Pour pouvoir utiliser un même élément d'interface principal tel qu'une surface tactile ou une molette, il est connu de contextualiser leur utilisation, c'est à dire leur associer différentes fonctions, menus ou commandes en fonction d'un autre élément d'interface secondaire, notamment un ensemble de touches à bascule.
Par exemple, un écran tactile ou une molette associé à un ensemble de touche servira à contrôler un système de climatisation lorsqu'une première touche est enfoncée, et à contrôler un système audio lorsqu'une autre touche est enfoncée. D'autres touches associeront ainsi le même écran tactile ou la même molette à différentes options et menus.
Pour permettre notamment une meilleure navigation parmi ces menus disponibles, il est connu de détecter un « pré-appui » de l'utilisateur sur les touches, notamment au moyen d'un capteur capacitif.
Ce capteur capacitif possède au moins deux électrodes, dont l'une est disposée à proximité de la touche pour que la présence de la main ou du doigt de l'utilisateur soit détectée et utilisée, par exemple pour afficher une indication visuelle de la fonction ou du menu qui sera associée à l'élément d'interface à l'enfoncement de la touche. En alternative, une des électrodes peut être reliée à une couche métallisée du corps mobile de la touche sur laquelle l'utilisateur appuie son doigt ou sa main pour enfoncer la touche.
-2On connaît pour ce faire des structures où une des électrodes du capteur capacitif est portée par le corps mobile de la touche, l'autre étant portée par un châssis fixe. Les électrodes sont alors parallèles au mouvement de la touche, et positionnées et conformées de sorte à se présenter mutuellement une surface constante lors du mouvement du corps mobile.
Cette configuration avec une touche mobile empêche en particulier d'encapsuler les électrodes, ce qui rend notamment difficile de protéger les électrodes des décharges électrostatiques qui sont causées par la décharge d'électricité accumulée par l'utilisateur par frottement avec ses vêtements lorsqu'il entre en contact avec la couche métallisée des touches.
Il est aussi notable qu'une des électrodes est généralement surdimensionnée, pour que l'autre électrode soit intégralement en vis-à-vis de celle-ci sur toute la course du corps mobile de la touche. Ce surdimensionnement rend le capteur capacitif plus volumineux et potentiellement plus coûteux.
Un des buts de la présente invention est donc de proposer une interface améliorée qui résolve au moins en partie ces inconvénients.
A cette fin, l'invention propose une interface, en particulier pour habitacle de véhicule automobile, comportant au moins un organe de commande comprenant :
• au moins un corps mobile, mobile entre au moins deux positions par rapport à un cadre, et comportant une surface métallisée sur laquelle un utilisateur appuie pour déplacer le corps mobile entre les au moins deux positions, • au moins un détecteur capacitif, comportant une électrode antenne reliée à la surface métallisée du corps mobile par une liaison électrique souple et une électrode excitatrice et/ou de couplage avec laquelle l'électrode antenne est couplée capacitivement, caractérisée en ce que les électrodes antenne, excitatrice et/ou de couplage sont immobiles par rapport au cadre, et en ce que l'électrode antenne est reliée
-3à la surface métallisée du corps mobile par une liaison électrique souple.
Les électrodes du détecteur capacitif sont alors déportées des parties mobiles, et peuvent être encapsulées. Elles sont alors aussi toutes deux fixes.
L'interface peut alors présenter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison.
Elle comporte en outre au moins une électrode anti-décharge située en vis-à-vis de l'électrode antenne avec un entrefer e vérifiant e<O,9eo où ©o est l'entrefer entre l'électrode antenne et l'électrode de excitatrice ou de couplage à laquelle elle est couplée.
L'électrode antenne est située en vis-à-vis d'une électrode excitatrice.
Les électrodes antenne et excitatrice sont disposées sur deux faces opposées d'une lame en matériau isolant.
L'électrode antenne et l'électrode excitatrice sont couplées de façon capacitive via une électrode de couplage les recouvrant chacune au moins partiellement.
La lame en matériau isolant est un support isolant de circuit imprimé.
L'électrode antenne est encapsulée dans un matériau isolant, avec une portion dénudée en contact avec la liaison souple électrique.
L'électrode anti-décharge est située en vis-à-vis de la portion dénudée de l'électrode antenne.
Les électrodes anti-décharge sont réalisées sous forme de languettes dépassant d'un bus métallique raccordé à un châssis du véhicule formant une masse électrique.
La liaison électrique souple est un ressort hélicoïdal ou une lame ressort.
La liaison électrique souple forme un moyen de rappel élastique des touches dans une position de repos.
L'interface comporte un écran tactile, et l'au moins un organe de commande est un ensemble de touches servant à contextualiser l'écran tactile en modifiant un menu affiché sur l'écran tactile en fonction de la touche enfoncée.
-4L'interface comporte une unité de contrôle électronique configurée pour afficher, lors de la détection d'un appui sur l'écran tactile une icône en relation avec un menu qui sera affiché sur l'écran tactile si l'utilisateur enfonce la touche sur laquelle le contact de l'utilisateur est détecté.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description suivante, donnée à titre d'exemple et sans caractère limitatif, en regard des dessins annexés sur lesquels :
- la figure 1 représente une vue d'une portion de l'habitacle intérieur d'un véhicule automobile comprenant une interface,
- la figure 2 montre l’interface de la figure 1,
- la figure 3 est une vue en coupe schématique de l'interface,
- la figure 4 une vue en coupe schématique d'un autre mode de réalisation de l'interface.
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.
La figure 1 montre des éléments d’une partie avant d'habitacle de véhicule automobile.
En figure 1, l'interface 100 est disposée au niveau d'une console avant du véhicule, c'est à dire la surface sensiblement verticale ou inclinée entre le conducteur et le passager à l'avant du véhicule. L'interface 100 permet la commande d'organes du véhicule tels qu'un système de climatisation, un système audio ou multimédia, un système de téléphonie embarqué, un assistant de navigation. En outre ou en alternative, l'interface 100 peut servir à contrôler les lève-vitres, le positionnement des rétroviseurs extérieurs ou
-5intérieurs, un verrouillage central, un toit ouvrant, le déplacement de sièges motorisés, un éclairage intérieur, configurer une cartographie moteur.
Un utilisateur U qui est ici le conducteur du véhicule est représenté en train d'interagir avec l'interface 100. Son emplacement au niveau de la console centrale du véhicule permet à l'utilisateur U d'interagir avec l'interface 100 sans détourner son regard de la circulation tout en l'ayant en périphérie de son champ de vision.
L'interface 100 est montrée en dehors de la console centrale en figure 2. L'interface 100 comporte un premier élément d'interface, ici sous forme d'écran tactile S. En alternative, le premier organe de commande peut notamment être une molette, éventuellement associée à un écran d'affichage simple, un ensemble d'afficheurs à segments et/ou un ensemble de guides de lumière rétroéclairés et portant des symboles sur leur face avant.
L'interface 100 comporte un deuxième organe de commande 2, ici sous forme d'un alignement de touches 3 à bascule. Les touches 3 comprennent chacune un corps mobile, mis en mouvement par l'utilisateur U entre au moins deux positions, ici deux : une position relevée de repos, et une position active enfoncée. Les touches 3 sont alignées le long d'un bord inférieur de l'écran S, et basculent autour d'un axe parallèle à celui-ci.
En alternative, le deuxième organe de commande 2 peut être un ensemble de touches à enfoncement en translation, un ensemble de touches à glissière. Les touches 3 peuvent servir à sélectionner une fonction ou un organe à contrôler, ou bien un menu dans lequel naviguer au moyen de l'écran tactile S. Les touches 3 sont stables en position abaissée, et retournent à la position de repos relevée par l'action d'un élément de rappel tel qu'un ressort hélicoïdal ou une lame ressort, par exemple lorsqu'une autre touche 3 est enfoncée.
Les touches à bascule 3 peuvent en particulier servir à contextualiser l'écran S. Par exemple, lorsqu'aucune touche 3 n'est enfoncée, l'écran S peut être éteint. Selon la touche 3a, 3b ou 3c enfoncée par l'utilisateur, l'écran S affichera, par exemple, un menu en relation avec un système de climatisation
-6pour une première touche 3a, un système audio ou multimédia pour une deuxième touche 3b, un système de téléphonie embarqué pour une troisième touche 3c et ainsi de suite. L'utilisateur U peut alors utiliser l'écran S unique pour contrôler un grand nombre de fonctions et organes du véhicule.
Le premier organe de commande S et le deuxième organe de commande 3 sont disposés et portés par un cadre 5 rigide, servant à positionner et maintenir l'interface 100 dans la console centrale.
En particulier, les touches 3 et l'écran tactile S sont reliés à une unité de contrôle électronique ECU (« electronic control unit » en anglais), qui contrôle l'affichage sur l'écran tactile S, et modifie les paramètres des différents organes du véhicule en fonction de l'interaction de l'utilisateur U avec les touches 3 et l'écran tactile S.
L'unité de contrôle électronique ECU est alors configurée pour modifier le menu affiché à l'écran S et donc les paramètres et fonctions modifiables, en fonction de la touche 3 enfoncée. L'unité de contrôle électronique ECU peut notamment être intégrée dans une électronique de bord du véhicule, sous forme d'unité dédiée ou bien partagée entre plusieurs organes du véhicule.
Les touches 3 sont représentées schématiquement en coupe longitudinale en figure 3.
Les touches 3 comportent chacune un corps mobile 31, recouvert au moins partiellement d'une couche métallisée 33, qui est représentée avec une épaisseur exagérée en figure 3 pour permettre une meilleure compréhension.
En particulier, la couche métallisée 33 couvre une portion du corps mobile 31 sur laquelle l'utilisateur U vient appuyer avec son doigt ou sa main. En alternative, la couche métallisée 33 peut couvrir la surface apparente du corps mobile 31, c'est à dire la surface apparaissant à l'utilisateur U, ou bien la totalité de la surface du corps mobile 31. Cette couche métallique 31 peut être alors en particulier une couche métallisée de décoration.
La couche métallisée 33 peut notamment être obtenue par dépôt autocatalytique, par application d'une suspension de particules métalliques
-7dans des solvants puis évaporation des solvants, par application d'un feuillet métallique, ou bien au moins une portion du corps mobile 31 peut directement être réalisée en métal, puis clipsée ou collée à une base en plastique moulé.
L'interface 100 comporte aussi un détecteur capacitif 7, pour chacune des touches 3. Le détecteur capacitif 7 comporte une électrode antenne 73, reliée la couche métallisée 33 du corps mobile 31, et une électrode excitatrice 71, qui est excitée par application d'une tension alternative provenant de l'électronique de bord du véhicule. Les électrodes antenne 73 et excitatrice 71 sont portées par le cadre 5, par rapport auquel elles sont immobiles.
Le détecteur capacitif 7 comporte également un générateur de courant alternatif, ainsi qu'une électronique logique intégrée par exemple dans l'unité de contrôle électronique ECU pour la détermination de la présence d'un utilisateur U en contact avec les touches 3, qui est notamment déportée de l'interface 100, et reliée à celle-ci par un raccord.
Lorsque le détecteur capacitif 7 détecte le contact de l'utilisateur avec une des touches 3, l'unité de contrôle électronique ECU affichera sur l'écran S une icône en relation avec le menu qui sera affiché si l'utilisateur U enfonce la touche sur laquelle le contact est détecté, ou bien agrandira une icône correspondante dans un menu, et/ou déclenchera la lecture d'une indication audio relative au menu qui sera affiché.
En complément ou en alternative, la détection d'un contact peut servir à déclencher une sortie d'un état de veille d'un ou plusieurs éléments électriques et électroniques de l'interface 100, par exemple, si l'écran est initialement éteint parce qu'aucune des touches 3 n'est enfoncée, la détection d'un contact de l'utilisateur U sur une des touches 3 peut causer la mise sous tension de l'écran S.
L'électrode antenne 73 et l'électrode excitatrice 71 sont disposées de part et d'autre d'une lame en matériau isolant 75, par exemple une lame de plastique ou de résine. La lame en matériau isolant 75 est collée ou fixée dans un emplacement de forme correspondante, l'électrode antenne 73, qui est
-8disposée entre une paroi de remplacement et la lame 75, est alors encapsulée.
En alternative, l'électrode antenne 73 peut être encapsulée en étant coulée dans la masse par surmoulage d'une couche de plastique, par exemple, et l'électrode excitatrice 71 serait déposée à la surface de ladite couche de plastique dans un deuxième temps.
Selon un autre mode de réalisation, l'électrode antenne 73 est réalisée dans l'emplacement occupé par la lame 75, puis recouverte par ladite lame 75 en matériau isolant.
Les électrodes 71, 73 sont par exemple réalisées par application d'un feuillet métallique, ou par dépôt autocatalytique sur la lame de matériau isolant pour l'électrode excitatrice 71 et dans le logement pour l'électrode antenne 73. Une portion 73a de l'électrode antenne 73 au niveau de son extrémité du côté des touches 3 n'est pas recouverte par la lame en matériau isolant 75, et est donc apparente ou dénudée afin de permettre un contact électrique.
La lame en matériau isolant 75 peut notamment être un support isolant circuit imprimé, portant par ailleurs d'autres éléments électriques ou électroniques de l'interface 100.
La couche métallisée 33 et l'électrode antenne 73 sont reliées par une liaison électrique souple 9, ici sous forme d'un ressort hélicoïdal métallique, dont une extrémité est en appui contre la surface métallisée 33 du corps mobile 31 d'une des touches 3, et dont l'autre extrémité est en appui contre la portion dénudée 73a de l'électrode antenne 73.
La liaison électrique souple 9 est contrainte en compression, une de ses extrémités étant en appui contre la surface métallisée 33, et l'autre extrémité étant en appui contre la portion dénudée 73a de l'électrode antenne 73.
Pour maintenir les extrémités de la liaison électrique souple 9 en place, le corps mobile 31 des touches 3 peut comporter un logement tubulaire ou un retrait, dans lequel une portion du ressort formant la liaison électrique souple 9 est inséré. De même, la portion dénudée 73a peut former le fond d'une ouverture tubulaire dans laquelle l'extrémité de la liaison électrique souple 9 est
-9insérée.
En alternative, la liaison électrique souple 9 peut être une lame ressort métallique, un élastomère conducteur, une mousse conductrice. La liaison électrique souple 9, en particulier lorsqu'elle est réalisée sous forme de ressort hélicoïdal ou de lame ressort, peut également former un élément de rappel élastique des touches 3, dont le retour à un état de moindre déformation cause le retour à la position de repos relevée des corps mobiles 31 des touches 3.
Pour protéger le détecteur capacitif 7 contre les décharges électrostatiques, l'interface 100 comporte au moins une électrode anti-décharge 11, en particulier une par électrode antenne 73 reliée à la surface métallisée 31 des touches 3. Les électrodes anti-décharge 11 sont reliées à une masse du circuit électrique du véhicule, généralement par un contact avec un châssis métallique dudit véhicule, qui sert de masse commune à tous les éléments électriques du véhicule. Les électrodes anti-décharge 11 sont situées en vis-àvis des électrodes antenne 73, en particulier de la portion dénudée 73a proche de la liaison électrique souple 9.
Les électrodes anti-décharge 11 présentent avec les électrodes antenne 73 un entrefer e inférieur à 90%, en particulier 80% de l'entrefer de référence e0 entre l'électrode excitatrice 71 et l'électrode capacitivement couplée à celle ci, ici l'électrode antenne 73 : e<O,9eo voire e<O,8eo.
Les électrodes anti-décharge 11 sont ici réalisées sous forme de bus métallique relié à la masse, avec des languettes qui forment les électrodes 11 en s'approchant des électrodes antenne 73, par exemple en cuivre, avec une épaisseur de 0,5 à 2mm, et une largeur de 5 à 25mm. Les électrodes antidécharge 11 peuvent alors conduire une décharge importante vers la masse du véhicule. La résistance relativement basse du bus permet de rendre la voie de décharge qu'il représente plus probable pour l'électricité statique, à la manière d'un paratonnerre.
Le couple électrode antenne 73 et électrode anti-décharge 11 présente ainsi une tension de claquage inférieure à celle du couple électrode antenne 73
-10et électrode excitatrice 71.
Lors d'une décharge électrostatique, le claquage aura donc lieu de façon maîtrisée entre l'électrode antenne 73 et l'électrode anti-décharge 11, ce qui conduit le courant de décharge vers la masse du système électrique du véhicule et protège ainsi les éléments électriques en aval (dans le sens de la décharge électrique de l'utilisateur U vers les éléments intérieurs), et en particulier l'électronique du détecteur capacitif 7.
La figure 4 est une représentation schématique, semblable à celle de la figure 3, des principaux éléments d'un mode de réalisation alternatif d'interface 100.
En figure 4, le couplage entre l'électrode antenne 73 et l'électrode excitatrice 71 est assurée par un couplage capacitif indirect.
Pour ce faire, l'électrode antenne 73 et l'électrode excitatrice 71 sont couplées de façon capacitive via une électrode de couplage 77, elle aussi immobile par rapport au cadre 5. L'électrode excitatrice 71 et l'électrode antenne 73 sont par exemple disposées côte-à-côte de façon sensiblement coplanaire, écartées d’une distance supérieure à ©o ou e, et l'électrode de couplage 77 est en vis-à-vis, et recouvre au moins partiellement les deux électrodes antenne 73 et excitatrice 71.
D'autres modes de réalisation sont possibles avec notamment un empilement des trois électrodes excitatrice 71, antenne 73 et de couplage 77. Cependant, dans le mode de réalisation décrit, les trois électrodes 71, 73, 77 peuvent être réalisées par gravure d'un seul circuit imprimé sur ses deux faces.
Les électrodes anti-décharge 11 présentent avec les électrodes antenne 73 un entrefer e inférieur à 90%, en particulier 80% de l'entrefer de référence eo entre, ici, les électrodes excitatrices 71 et de couplage 77 de chaque détecteur capacitif 7 : e<O,9eo voire e<O,8eo.
Ainsi un claquage en cas de décharge électrostatique aura de nouveau lieu de façon privilégiée et contrôlée entre le l'électrode antenne 73 et l'électrode anti-décharge 11 de la touche 3 avec laquelle l'utilisateur U est en
-11contact.
L'architecture du détecteur capacitif 7 permet donc d'une part d'encapsuler l'électrode antenne 73, et d'autre part de réaliser l'entrefer e0 entre l'électrode antenne 73 et l'électrode excitatrice 71 en matériau isolant tel que du plastique, 5 ce qui diminue les risques de claquage entre ces électrodes 71, 73.
La présence des électrodes anti-décharge 11 qui forment une voie de décharge privilégiée permet d'évacuer les décharges électrostatiques de façon contrôlée vers une masse du circuit.
Le détecteur capacitif 7 est alors plus robuste par rapport aux décharges 10 électrostatiques, tout en pouvant être intégré dans une architecture d'interface 100 compacte.

Claims (13)

  1. REVENDICATIONS
    1. Interface (100), en particulier pour habitacle de véhicule automobile, comportant au moins un organe de commande (2) comprenant :
    • au moins un corps mobile (31), mobile entre au moins deux positions par rapport à un cadre (5), et comportant une surface métallisée (33) sur laquelle un utilisateur appuie pour déplacer le corps mobile entre les au moins deux positions, ° au moins un détecteur capacitif (7), comportant une électrode antenne (73) reliée à la surface métallisée du corps mobile (31) par une liaison électrique souple (9) et une électrode excitatrice (71) et/ou de couplage (77) avec laquelle l'électrode antenne (73) est couplée capacitivement, caractérisée en ce que les électrodes antenne (73), excitatrice (71) et/ou de couplage (77) sont immobiles par rapport au cadre (5), et en ce que l'électrode antenne (73) est reliée à la surface métallisée (33) du corps mobile (31) par une liaison électrique souple (9).
  2. 2. Interface selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre au moins une électrode anti-décharge (11) située en vis-à-vis de l'électrode antenne (73) avec un entrefer e vérifiant e<O,9eo où θο est l'entrefer entre l'électrode antenne (73) et l'électrode de excitatrice (71) ou de couplage (77) à laquelle elle est couplée.
  3. 3. Interface selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que l'électrode antenne (73) est située en vis-à-vis d'une électrode excitatrice (71).
  4. 4. Interface selon la revendication 3, caractérisé en ce que les électrodes antenne (73) et excitatrice (71) sont disposées sur deux faces opposées d'une lame en matériau isolant (75).
  5. 5. Interface selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que l'électrode antenne (73) et l'électrode excitatrice (71) sont couplées de façon
    -13capacitive via une électrode de couplage (77) les recouvrant chacune au moins partiellement.
  6. 6. Interface selon la revendication 4, caractérisée en ce que la lame en matériau isolant (75) est un support isolant de circuit imprimé.
  7. 7. Interface selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'électrode antenne (73) est encapsulée dans un matériau isolant, avec une portion dénudée (73a) en contact avec la liaison souple électrique (9).
  8. 8. Interface selon la revendication 7, caractérisée en ce que l'électrode antidécharge (11) est située en vis-à-vis de la portion dénudée (73a) de l'électrode antenne (73).
  9. 9. Interface selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que l’électrode anti-décharge (11) est réalisée sous forme de languettes adaptées à dépasser d'un bus métallique raccordé à un châssis du véhicule formant une masse électrique.
  10. 10. Interface selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la liaison électrique souple (9) est un ressort hélicoïdal ou une lame ressort.
  11. 11. Interface selon la revendication 10, caractérisée en ce que la liaison électrique souple (9) forme un moyen de rappel élastique des corps mobiles (31) dans une position de repos.
  12. 12. Interface (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu’elle comporte un écran tactile (S), en ce que l'au moins un organe de commande (3) est un ensemble de touches servant à contextualiser l'écran tactile (S) en modifiant un menu affiché sur l'écran tactile (S) en fonction de la touche (3) enfoncée.
  13. 13. Interface selon la revendication 12, caractérisée en ce qu'elle comporte une unité de contrôle électronique (ECU) configurée pour afficher, lors de la détection d'un appui sur l'écran tactile (S) une icône en relation avec un menu qui sera affiché sur l'écran tactile (S) si l'utilisateur enfonce la
    -14touche (3) sur laquelle le contact de l'utilisateur est détecté.
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