WO2009016058A1 - Dispositif de commande à surface tactile sensible à la pression - Google Patents

Dispositif de commande à surface tactile sensible à la pression Download PDF

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WO2009016058A1 PCT/EP2008/059510 EP2008059510W WO2009016058A1 WO 2009016058 A1 WO2009016058 A1 WO 2009016058A1 EP 2008059510 W EP2008059510 W EP 2008059510W WO 2009016058 A1 WO2009016058 A1 WO 2009016058A1
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support
cooperating
dead zone
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Patrice Laurent
Xavier Drouin
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Dav
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    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/94—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the way in which the control signals are generated
    • H03K17/96—Touch switches
    • H03K17/9625—Touch switches using a force resistance transducer
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
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    • H03K2217/94—Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00 characterised by the way in which the control signal is generated
    • H03K2217/96—Touch switches
    • H03K2217/96015—Constructional details for touch switches

Definitions

  • the present invention relates to an electrical control device by tactile surface using pressure sensitive resistors (also known as FSR sensor for "Force Sensing Resistor” in English), particularly for control devices of motor vehicles such as a motorized mechanism for opening and / or closing at least one opening or an electronic element for a multimedia screen or an air conditioning system. More recently, it has been proposed to use, for these commands, tactile surfaces making it possible to detect a simple support of the finger to trigger a particular type of action or control, such as for a vehicle member control, as a function of the position of the detected support and / or the subsequent displacement of this support on the surface. These touch surfaces are increasingly using the technology of pressure-sensitive resistors, which outpace other equivalent technologies, such as capacitive or optical technologies, thanks to its ease of implementation and its robustness.
  • Such sensors are for example known under the name “digitizing tablet” (English name “Digitizer pad”) and are cited as prior art the following documents: US 4,810,992, US 5,008,497, FR 2683649 or EP 0 541 102.
  • These sensors comprise semiconductor layers sandwiched between, for example, a conductive layer and a resistive layer.
  • a pressure on the FSR layer By exerting a pressure on the FSR layer, its ohmic resistance decreases, thus making it possible, by application of a suitable voltage, to measure the applied pressure and / or the location of the place where the pressure is exerted.
  • the bottom surface of the sensor can be fixed by gluing on a support provided for this purpose.
  • this joining technique can cause problems.
  • partial detachment of the sensor can be observed for significant variations in the temperature fluctuating between -40 ° C. and 85 ° C.
  • the object of the present invention is therefore to provide an electrical control device having a better behavior in the face of variations in the outside temperature.
  • the subject of the invention is a tactile surface control device comprising a sensor whose surface is sensitive to a variation in tactile pressure and a support carrying the sensor, characterized in that the sensor is mounted floating on the support. and in that the support comprises positioning means cooperating with a dead zone of the sensor for positioning the sensor on the support.
  • FIG. 1 is a perspective view of the control device according to a first embodiment of the invention
  • FIG. 2 is a perspective view of the control device according to a second embodiment of the invention
  • FIG. 3 is a perspective view of the control device according to a third embodiment of the invention.
  • the identical elements bear the same reference numbers.
  • FIG. 1 shows a control device 1 according to the invention, for example suitable for controlling a motorized mechanism (not shown) for opening and / or closing an opening, such as for example a window of a motor vehicle, a sunroof or the boot / tailgate / motorized sliding door of a vehicle.
  • a motorized mechanism for opening and / or closing an opening
  • this type of device can be adapted to any other electrical control of a motor vehicle such as an electric seat control or light controls such as a ceiling lamp or ambient lighting.
  • the electrical control device with a tactile surface 1 comprises a sensor 3 carried by a support 5 in particular intended to be covered with a protective coating and assembled with a printed circuit board, in a not shown housing.
  • the support 5 made of plastic for example, comprises, in particular, snap-fitting means 6 to the casing as well as lateral notches 8 allowing the passage of screws for fixing a cover and a bottom that fits together. in the other to form the housing (not shown).
  • the sensor 3 has a sensitive surface 7 to a variation of tactile pressure (also known as FSR sensor for "Force Sensing Resistor” in English), that is to say using pressure sensitive resistors.
  • tactile pressure also known as FSR sensor for "Force Sensing Resistor” in English
  • These sensors comprise flexible semiconductor layers sandwiched between, for example, a conductive layer and a resistive layer. By exerting pressure or sliding on the FSR layer, its ohmic resistance decreases allowing, by applying a suitable voltage, to measure the pressure applied and / or the location of the place where the pressure is exerted.
  • the touch sensor comprises two flexible support sheets spaced from each other by elastic spacers and on mutually opposite faces of the elements making it possible to make an electrical contact during the compression. of the sensor.
  • the sensitive surface 7 comprises three adjacent active zones 7a, 7b, 7c corresponding to the active zones for controlling a specific electrical function in these zones.
  • the tactile surface 7 comprises two inactive transverse regions 9a and 9b, and a peripheral region 11, composed of the lateral regions 11a to Hd, also called dead zones.
  • the transverse dead zones 9a and 9b are traversed by passages
  • the touch surface 7 of the sensor 3 comprises connecting means 15 at its end, to provide the electrical connection with, for example, the printed circuit board (not shown).
  • the connection means 15 are flexible.
  • the connection means 15 are formed by an extension of the sensor 3.
  • the senor 3 is mounted floating on the support 5 and the support 5 comprises a positioning means 17 cooperating with a dead zone 11 of the sensor 3 to position the sensor 3 on the support 5.
  • the sensor 3 mounted floating on the support 5 makes it possible to overcome the problems related to the differences in thermal expansion coefficients between the sensor 3, the support 5 and the glue, which occur in the devices of the prior art. Indeed, the sensor 3 can move slightly sliding on its support 5 when the control device 1 is subject to significant thermal variations.
  • the positioning means is essential to ensure that the location of the active area of the surface 7 of the sensor 3 corresponds to the location of the specific command requested by the user.
  • the device 1 solves the problems of the prior art related to the fixing means of the sensor 3 to the support 5 by gluing.
  • the positioning means 17 cooperates with a dead zone 11 of the sensor 3, which makes it possible to optimize the space requirement of the control device 1 while avoiding a loss of the active surface 7 of the sensor 3.
  • the senor 3 is removably positioned at the support 5, which makes it possible to change it or reposition it easily if necessary. It is expected that the surface 7 of the sensor 3 fits into the support 5.
  • the surface 7 and the support 5 have a parallelepipedal shape and the positioning means 17 and the corresponding dead zones 11b and Hd are located on the opposite lateral edges of the longitudinal ends of the device 1, to better position the sensor 3 on the support 5.
  • FIG. 1 illustrates a first embodiment of the device 1 in which the positioning means 17 comprises at least one centering pin 19 cooperating with at least one corresponding hole 21 formed in a dead zone 11 of the sensor 3.
  • the hole 21 has an opening, for example circular, slightly larger than the section of the centering pin 19, so as to allow a slight sliding of the sensor 3 around the pin 19.
  • the positioning means 17 of the device 1 comprises two centering pins 19 located on the opposite side edges of the support 5 which cooperate respectively with two corresponding holes 21 formed in a dead zone 11a, 11b of the sensor 3.
  • a compact manufacturing unit comprising the sensor 3 assembled to the support 5, advantageously connected to a printed circuit board, which can be handled independently during the assembly phases of the manufacturing processes. It is also possible to use the lateral notches 8 of the support 5 as additional positioning means by providing corresponding cuts in the dead zones 11a, 11c of the sensor 3.
  • the device 1 to comprise fastening means not shown in this figure, in order to removably fix the sensor 3 to the support 5.
  • these fixing means are formed by the housing of the device 1, taking the sensor 3 sandwiched between the support 5 and the protective coating.
  • the positioning means 17 comprise at least one holding hook 23 which cooperates with a peripheral dead zone 11 of the sensor 3.
  • the senor 3 advantageously comprises a peripheral dead zone 11 around the active zone 7. whose lateral dimension is sufficient to allow its cooperation with the holding hook 23.
  • the support comprises a raised peripheral edge 24 surrounding the sensor 3 in which the holding hooks 23 are formed.
  • the border 24 and the holding hooks 23 form a positioning means 17 of the sensor 3 in the support 5 and the holding hooks 23 further allow the retention of the sensor 3 in the device 1.
  • two holding hooks 23 cooperate with a peripheral dead zone Hd of the lateral face opposite to the electrical connection means 15 of the sensor 3.
  • the flexible connection means 15 already form a positioning means on this face of the sensor 3.
  • the device 1 also comprises at least one holding hook 23 cooperating with a peripheral dead zone Ha, Hc of each longitudinal face of the sensor 3.
  • the positioning means 17 comprises at least one centering pin 25 cooperating with a corresponding hole 26 and at least one attachment tooth 27 cooperating with a corresponding oblong hole 28.
  • the pin 25 and the hooking tooth 27 make it possible to position the sensor 3 on the support 5 and the hooking tooth 27 also makes it possible to retain the sensor 3 on the support 5.
  • the oblong hole 28 allows the lateral positioning of the sensor 3 to the support 5, while allowing a slight longitudinal sliding of the sensor 3 around the attachment tooth 27.
  • the centering pin 25 and the hooking tooth 27 are located on opposite edges of the support 5 and cooperate with corresponding holes 26 and 28 formed in corresponding dead zones Hb and Hd, opposite one another. other in the length of the sensor 3.

Abstract

L'invention concerne un dispositif de commande à surface tactile (1) comprenant un capteur (3) dont la surface (7) est sensible à une variation de pression tactile et un support (5) portant le capteur (3), caractérisé en ce que le capteur (3) est monté flottant sur le support (5) et en ce que le support (5) comporte un moyen de positionnement (17) coopérant avec une zone morte (11) du capteur (3) pour positionner le capteur (3) sur le support (5).

Description

Dispositif de commande à surface tactile sensible à la pression
La présente invention concerne un dispositif de commande électrique par surface tactile utilisant des résistances sensibles à la pression (également connu sous le nom de capteur FSR pour « Force Sensing Resistor » en anglais), notamment pour les dispositifs de commande de véhicules automobiles tel qu'un mécanisme motorisé d'ouverture et/ou de fermeture d'au moins un ouvrant ou un organe électronique pour un écran multimédia ou un système de climatisation. On a proposé plus récemment, d'utiliser pour ces commandes, des surfaces tactiles permettant de détecter un appui simple du doigt pour déclencher un type particulier d'action ou de commande, comme pour une commande d'organe de véhicule, en fonction de la position de l'appui détecté et/ou du déplacement ultérieur de cet appui sur la surface. Ces surfaces tactiles utilisent de plus en plus la technologie des résistances sensibles à la pression, qui devancent d'autres technologies équivalentes, comme par exemple des technologies capacitives ou encore optiques, grâce à sa facilité de mise en œuvre et à sa robustesse.
De tels capteurs sont par exemple connus sous le nom « tablette digitalisante » (dénomination anglaise "Digitizer pad") et on cite comme art antérieur les documents suivants : US 4,810,992, US 5,008,497, FR 2683649 ou encore EP 0 541 102.
Ces capteurs comprennent des couches semi-conductrices prises en sandwich entre par exemple une couche conductrice et une couche résistive. En exerçant une pression sur la couche FSR, sa résistance ohmique diminue, permettant ainsi, par application d'une tension adaptée, de mesurer la pression appliquée et/ou la localisation de l'endroit où la pression est exercée.
Lors de l'assemblage du capteur dans le dispositif de commande, la surface inférieure du capteur peut être fixée par collage sur un support prévu à cet effet. Toutefois, cette technique d'assemblage peut poser des problèmes. Notamment, en fonction des matériaux à coller et de la colle utilisée, on peut observer un décollement partiel du capteur pour des variations importantes de la température fluctuant entre -40 C et 85 C.
Le but de la présente invention est donc de proposer un dispositif de commande électrique ayant un meilleur comportement face aux variations de la température extérieure.
A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de commande à surface tactile comprenant un capteur dont la surface est sensible à une variation de pression tactile et un support portant le capteur, caractérisé en ce que le capteur est monté flottant sur le support et en ce que le support comporte un moyen de positionnement coopérant avec une zone morte du capteur pour positionner le capteur sur le support.
D'autres avantages et caractéristiques apparaîtront à la lecture de la description de l'invention, ainsi que des dessins annexés sur lesquels : la figure 1 est une vue en perspective du dispositif de commande selon un premier mode de réalisation de l'invention, la figure 2 est une vue en perspective du dispositif de commande selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, - la figure 3 est une vue en perspective du dispositif de commande selon un troisième mode de réalisation de l'invention. Sur ces figures, les éléments identiques portent les mêmes numéros de référence.
La figure 1 montre un dispositif de commande 1 selon l'invention par exemple apte à commander un mécanisme motorisé (non représenté) d'ouverture et/ou de fermeture d'un ouvrant, tel que par exemple une vitre d'un véhicule automobile, un toit ouvrant ou encore le coffre / hayon / porte coulissante motorisé d'un véhicule. Bien entendu, ce type de dispositif peut être adapté à toute autre commande électrique de véhicule automobile comme une commande de siège électrique ou des commandes de lumière telles qu'une liseuse de plafonnier ou un éclairage d'ambiance. Le dispositif de commande électrique à surface tactile 1 comprend un capteur 3 porté par un support 5 notamment destiné à être recouvert d'un revêtement de protection et assemblé avec une carte à circuit imprimé, dans un boîtier non représenté. Pour cela, le support 5, en plastique par exemple, comporte notamment des moyens d'encliquetage 6 au boîtier ainsi que des encoches latérales 8 permettant le passage de vis de fixation d'un couvercle et d'un fond s'emboitant l'un dans l'autre pour former le boîtier (non représenté).
Le capteur 3 possède une surface sensible 7 à une variation de pression tactile (également connu sous le nom de capteur FSR pour « Force Sensing Resistor » en anglais), c'est-à-dire utilisant des résistances sensibles à la pression.
Ces capteurs comprennent 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 et / ou la localisation de l'endroit où la pression est exercée.
Selon une conception différente de la technologie FSR, le capteur tactile comprend deux feuilles souples de support espacées l'une de l'autre par des entretoises élastiques et portant sur des faces mutuellement en regard des éléments permettant de réaliser un contact électrique lors de la compression du capteur.
La surface sensible 7 comporte trois zones actives adjacentes 7a, 7b, 7c correspondant aux zones actives pour commander dans ces zones une fonction électrique spécifique.
De préférence, la surface tactile 7 comporte deux régions transversales inactives 9a et 9b, et une région périphérique 11, composée des régions latérales lia à Hd, également appelées zones mortes. Les zones mortes transversales 9a et 9b sont traversées par des passages
13a, 13b du signal du capteur 3.
La surface tactile 7 du capteur 3 comprend des moyens de connexion 15 à son extrémité, pour assurer la liaison électrique avec par exemple, la carte à circuit imprimé (non représentée). Avantageusement, on prévoit que non seulement le capteur à surface tactile 3, mais aussi les moyens de connexion 15, soient souples. Ainsi, on peut envisager que les moyens de connexion 15 soient formés par une prolongation du capteur 3. De même, on peut avantageusement prévoir une protubérance de guidage
16, réalisée d'une seule pièce sur une face latérale du support 5, pour guider les moyens de connexion 15.
Selon l'invention, le capteur 3 est monté flottant sur le support 5 et le support 5 comporte un moyen de positionnement 17 coopérant avec une zone morte 11 du capteur 3 pour positionner le capteur 3 sur le support 5.
Le capteur 3 monté flottant sur le support 5 permet de s'affranchir des problèmes liés aux différences de coefficients de dilatation thermiques entre le capteur 3, le support 5 et la colle, qui surviennent dans les dispositifs de l'art antérieur. En effet, le capteur 3 peut ainsi se déplacer légèrement en coulissement sur son support 5 lorsque le dispositif de commande 1 est soumis à d'importantes variations thermiques.
Etant donné que le capteur 3 est monté flottant, le moyen de positionnement est indispensable pour garantir que l'emplacement de la zone active de la surface 7 du capteur 3 corresponde bien à l'emplacement de la commande spécifique demandée par l'utilisateur.
Ainsi, le dispositif 1 permet de résoudre les problèmes de l'art antérieur liés au moyen de fixation du capteur 3 au support 5 par collage.
Par ailleurs, le moyen de positionnement 17 coopère avec une zone morte 11 du capteur 3, ce qui permet d'optimiser l'encombrement du dispositif de commande 1 en évitant une perte de la surface active 7 du capteur 3.
En outre, le capteur 3 est positionné de manière amovible au support 5, ce qui permet de pouvoir le changer ou de le repositionner facilement si nécessaire. On prévoit que la surface 7 du capteur 3 s'ajuste dans le support 5.
Selon le mode de réalisation illustré sur les figures, la surface 7 et le support 5 présentent une forme parallélépipédique et le moyen de positionnement 17 et les zones mortes 11b et Hd correspondantes sont situés sur les bordures latérales opposées des extrémités longitudinales du dispositif 1, pour mieux positionner le capteur 3 sur le support 5.
La figure 1 illustre un premier mode de réalisation du dispositif 1 dans lequel le moyen de positionnement 17 comporte au moins un pion de centrage 19 coopérant avec au moins un trou 21 correspondant formé dans une zone morte 11 du capteur 3.
On prévoit que le trou 21 présente une ouverture, par exemple circulaire, de taille légèrement supérieure à la section du pion de centrage 19, de manière à autoriser un léger coulissement du capteur 3 autour du pion 19. Avantageusement, le moyen de positionnement 17 du dispositif 1 comporte deux pions de centrage 19 situés sur les bordures latérales opposées du support 5 qui coopèrent respectivement avec deux trous 21 correspondants formés dans une zone morte lia, 11b du capteur 3.
Ainsi, la surface tactile 7 du capteur 3 est étirée sur le support 5 par les deux pions de centrage 19.
On obtient ainsi une unité de fabrication compacte comprenant le capteur 3 assemblé au support 5, avantageusement reliée à une carte à circuit imprimé, qui peut être manipulée de façon indépendante lors des phases d'assemblage des procédés de fabrication. On peut également prévoir d'utiliser les encoches latérales 8 du support 5 comme moyen supplémentaire de positionnement en prévoyant des découpes correspondantes dans les zones mortes latérales lia, lie du capteur 3.
Avantageusement, on prévoit que le dispositif 1 comporte des moyens de fixation non représentés sur cette figure, pour fixer de manière amovible le capteur 3 au support 5.
Par exemple, on prévoit que ces moyens de fixation sont formés par le boîtier du dispositif 1, prenant le capteur 3 en sandwich entre le support 5 et le revêtement de protection.
Selon un second mode de réalisation du dispositif 1 schématisé par la figure 2, le moyen de positionnement 17 comporte au moins un crochet de maintien 23 qui coopère avec une zone morte périphérique 11 du capteur 3.
On prévoit dans ce mode de réalisation que le capteur 3 comporte avantageusement une zone morte périphérique 11 autour de la zone active 7 dont la dimension latérale est suffisante pour permettre sa coopération avec le crochet de maintien 23.
De même, on prévoit avantageusement que le support comporte une bordure périphérique surélevée 24 entourant le capteur 3 dans laquelle sont formés les crochets de maintien 23.
La bordure 24 et les crochets de maintien 23 forment un moyen de positionnement 17 du capteur 3 dans le support 5 et les crochets de maintien 23 permettent en outre la retenue du capteur 3 dans le dispositif 1.
Avantageusement, deux crochets de maintien 23 coopèrent avec une zone morte Hd périphérique de la face latérale opposée aux moyens de connexion électriques 15 du capteur 3.
En effet, les moyens de connexion 15 souples forment déjà un moyen de positionnement sur cette face du capteur 3.
De préférence, le dispositif 1 comporte également au moins un crochet de maintien 23 coopérant avec une zone morte périphérique Ha, Hc de chaque face longitudinale du capteur 3.
Selon un troisième mode de réalisation illustré sur la figure 3, le moyen de positionnement 17 comporte au moins un pion de centrage 25 coopérant avec un trou 26 correspondant et au moins une dent d'accrochage 27 coopérant avec un trou oblong 28 correspondant.
Le pion 25 et la dent d'accrochage 27 permettent de positionner le capteur 3 sur le support 5 et la dent d'accrochage 27 permet en outre de retenir le capteur 3 sur le support 5.
Par ailleurs, le trou oblong 28 permet le positionnement latérale du capteur 3 au support 5, tout en autorisant un léger coulissement longitudinal du capteur 3 autour de la dent d'accrochage 27.
De préférence, le pion de centrage 25 et la dent d'accrochage 27 sont situés sur des bordures opposées du support 5 et coopèrent avec des trous 26 et 28 correspondants formés dans des zones mortes correspondantes Hb et Hd, opposées l'une à l'autre dans la longueur du capteur 3.
On comprend qu'avec un tel dispositif de commande 1 à surface tactile ayant un capteur 3 monté flottant sur le support 5 et un moyen de positionnement 17 coopérant avec une zone morte 11 du capteur 3 pour positionner de manière amovible le capteur 3 au support 5, on améliore la résistance du dispositif de commande 1 aux contraintes thermiques et on augmente ainsi sa durée de vie.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de commande à surface tactile comprenant un capteur (3) dont la surface (7) est sensible à une variation de pression tactile et un support (5) portant le capteur (3), caractérisé en ce que le capteur (3) est monté flottant sur le support (5) et en ce que le support (5) comporte un moyen de positionnement (17) coopérant avec une zone morte (11) du capteur (3) pour positionner le capteur (3) sur le support (5).
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de positionnement (17) et les zones mortes (11b et lld) correspondantes, sont situés sur les bordures latérales opposées des extrémités longitudinales du dispositif (1).
3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le moyen de positionnement (17) comporte au moins un pion de centrage (19) coopérant avec au moins un trou (21) correspondant formé dans une zone morte (11) du capteur (3).
4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le trou (21) présente une ouverture de taille supérieure à section du pion de centrage (19), de manière à autoriser un coulissement du capteur (3) autour du pion (19).
5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce qu'il comporte deux pions de centrage (19) situés sur chaque bordure des faces latérales du support (5) et coopérant respectivement avec deux trous (21) correspondants formés dans une zone morte (11b, lld) du capteur (3).
6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que le moyen de positionnement (17) comporte en outre au moins une dent d'accrochage (27) coopérant avec un trou oblong (28) correspondant formé dans une zone morte du capteur (3).
7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le moyen de positionnement (17) comporte au moins un crochet de maintien (23) coopérant avec une zone morte périphérique (11) du capteur (3).
8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte deux crochets de maintien (23) coopérant avec une zone morte périphérique (lld) de la face latérale opposée aux moyens de connexion électriques (15) du capteur (3).
9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un crochet de maintien (23) coopérant avec une zone morte périphérique (lia, Ile) de chaque face longitudinale du capteur (3).
10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens de fixation pour fixer de manière amovible le capteur au support.
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