FR2977334A1 - Module d'interface tactile a retour haptique - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un actionneur de module d'interface tactile à retour haptique pour une dalle tactile apte à détecter un appui d'un utilisateur, relié à la dalle tactile , apte à générer un retour haptique en fonction de l'appui détecté et comprenant un châssis, un noyau mobile coopérant avec le châssis, destiné à être entraîné en mouvement entre des positions extrémales pour générer le retour haptique, et des moyens d'actionnement électromagnétiques pour entraîner en mouvement le noyau mobile et dans lequel l'actionneur comporte en outre au moins une lame ressort précontrainte disposée transversalement par rapport au mouvement du noyau mobile et dépassant latéralement dudit noyau mobile.

Description

-1- Module d'interface tactile à retour haptique La présente invention concerne un module d'interface tactile pour véhicule automobile, permettant notamment de transmettre un retour haptique à un utilisateur, tel qu'un retour vibratoire.

Dans le domaine automobile, des modules de commande multifonction, réalisés par exemple sous la forme d'un joystick ou d'un bouton rotatif, sont de plus en plus utilisés pour commander des systèmes électriques ou électroniques, tels qu'un système de climatisation, un système audio ou encore un système de navigation. De tels modules peuvent être associés à un écran d'affichage et permettre une 10 navigation dans des menus déroulants comportant différentes commandes relatives aux systèmes à commander. Cependant, la présence de fonctions de plus en plus nombreuses et complexes entraîne une multiplication de ces modules. Aussi, pour augmenter le nombre de fonctions intégrées et l'ergonomie des interfaces homme-machine, l'utilisation d'un 15 module d'interface à dalle tactile, au niveau d'une surface de commande ou bien d'un écran tactile, est considérée comme un développement intéressant. Lorsqu'un utilisateur exerce une pression sur la dalle tactile d'un tel capteur, on peut mesurer la pression appliquée et/ou déterminer la localisation de l'endroit où la pression est exercée. Dans ce cas, un appui de l'utilisateur est par exemple associé à la 20 sélection d'une commande. En outre, pour signaler à l'utilisateur que sa commande a bien été prise en compte, que cela soit en situation normale de conduite ou d'arrêt mais également en situation dégradée (manipulation en aveugle, charge cognitive importante), il est important que l'utilisateur ait un retour haptique de manière à rester concentré sur la 25 route en diminuant l'effort cognitif associé à la vérification de la réalisation de son action sur la dalle tactile. Pour cela, on connaît déjà des modules de commande à retour haptique comportant des actionneurs, tels que des actionneurs électromagnétiques, reliés au module d'interface pour transmettre un mouvement de vibration, de manière que 2977334 -2- l'utilisateur perçoive un retour haptique l'informant que sa commande a bien été prise en compte. Ces actionneurs électromagnétiques comportent une bobine et un ou plusieurs aimants mobiles en translation par rapport à la bobine. En alimentant la bobine, les 5 aimants sont mis en mouvement, et ce mouvement est transmis à la dalle tactile. Un second montage, appelé "voice-coil", "bobine acoustique" puisqu'associé aux haut-parleurs, s'obtient en montant à l'inverse la bobine mobile par rapport à un ou plus aimants relativement fixes. Cependant, lorsque les noyaux mobiles arrivent en bout de course, ils heurtent des butoirs ou bien le châssis de l'actionneur. Ces chocs répétés, outre le bruit indésirable qu'ils produisent, contribuent à l'usure des pièces. Ils diminuent ainsi l'efficacité du retour haptique et peuvent à terme rendre nécessaire le remplacement de tout ou partie de l'actionneur. Pour pallier à ce défaut, il est connu d'implémenter des éléments amortisseurs, entre les pièces appelées à s'entrechoquer. Cependant, du fait même de leur fonction d'amortisseurs, ces pièces absorbent de l'énergie qui aurait servi à la mise en mouvement. Cette absorption d'énergie diminue donc le rendement global de l'actionneur. Cependant, ces éléments amortisseurs restent difficile à implémenter, et rendent l'assemblage du module d'interface compliqué. À cet effet, l'invention a pour objet un actionneur de module d'interface tactile à retour haptique comprenant une dalle tactile apte à détecter un appui d'un utilisateur, relié à la dalle tactile, apte à générer un retour haptique en fonction de l'appui détecté et comprenant : -un châssis, - un noyau mobile coopérant avec le châssis, destiné à être entraîné en mouvement entre des positions extrémales pour générer le retour haptique, et - des moyens d'actionnement électromagnétiques pour entraîner en mouvement le noyau mobile ; caractérisé en ce que l'actionneur comporte en outre au moins une lame ressort 2977334 -3- précontrainte disposée transversalement par rapport au mouvement du mobile et dépassant latéralement dudit noyau mobile. L'actionneur peut en outre présenter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison. 5 La au moins une lame ressort définit une position de repos flottante du noyau mobile. Il comporte deux lames ressort disposées de part et d'autre d'une base plane du noyau mobile. Les deux lames ressort sont deux branches parallèles d'un moyen de maintien 10 élastique métallique. Le moyen de maintien élastique est une lame métallique repliée en U. Le moyen de maintien élastique comporte un perçage destiné à coopérer avec des moyens de clipsage du châssis. Le noyau mobile comporte un étrier métallique, ledit étrier métallique 15 comportant une base d'un côté de laquelle partent deux branches latérales formant support pour des aimants, et une branche centrale autour de laquelle coulisse une bobine solidaire du châssis, et en ce que les lames ressort sont disposées de part et d'autre de la base de l'étrier métallique. Les lames ressort sont convexes, les sommets des courbes étant en vis-à-vis, et 20 contraintes en écartement. Les lames ressort sont concaves, les sommets des courbes étant orientés vers l'extérieur, et contraintes en compression. La lame de ressort du côté de la base de l'étrier métallique duquel partent les lames ressort présente une portion fendue entourant la branche centrale. 25 II comporte des surmoulages sur le noyau mobile formant un guidage par coopération avec des formes correspondantes du châssis.

L'invention a aussi pour objet un module d'interface tactile à retour haptique comprenant une dalle tactile apte à détecter un appui d'un utilisateur, et au moins un 30 actionneur relié à la dalle tactile, apte à générer un retour haptique en fonction de l'appui 2977334 -4- détecté et comprenant : - un châssis, - un noyau mobile coopérant avec le châssis, destiné à être entraîné en mouvement entre des positions extrémales pour générer le retour haptique, et 5 - des moyens d'actionnement électromagnétiques pour entraîner en mouvement le noyau mobile ; caractérisé en ce que l'actionneur comporte en outre au moins une lame ressort précontrainte disposée transversalement par rapport au mouvement du noyau mobile et dépassant latéralement dudit noyau mobile. 10 Ledit module d'interface peut en outre comporter une pluralité d'actionneurs et un contrôleur commun pour leur actionnement selon des motifs prédéterminés. D'autres avantages et caractéristiques apparaîtront à la lecture de la description 15 des figures suivantes, données à titre d'exemple non limitatif. la figure 1 est une vue en coupe schématique d'un mode de réalisation de module d'interface tactile selon l'invention, la figure 2 est une vue latérale d'un actionneur selon l'invention monté dans un module d'interface tactique. 20 La figure 3 est une vue simplifiée d'un moyen élastique selon l'invention, la figure 4 est une vue en coupe schématique d'un mode de réalisation alternatif d'un module d'interface selon l'invention. Sur toutes les figures les mêmes références s'appliquent aux mêmes éléments. 25 En figure 1 est montré de façon schématique en coupe un module d'interface tactile à retour haptique 1, par exemple pour un tableau de commande de véhicule automobile, ou encore pour une console centrale de véhicule automobile, permettant de commander des systèmes électriques ou électroniques du véhicule, et pouvant transmettre un retour haptique à un utilisateur ayant par exemple modifié ou sélectionné 2977334 -5- une commande de manière à assurer à l'utilisateur la prise en compte de la commande modifiée ou sélectionnée. Le module d'interface comprend une dalle tactile 3, par exemple utilisant une technologie capacitive, ou de résistances sensibles à la pression (Force Sensing Resistor, 5 FSR), pour détecter la localisation du doigt d'un utilisateur sur une position de sa surface correspondant à une commande. Il est aussi possible d'utiliser une dalle tactile, transparent et superposé à un écran d'affichage, fonctionnant par exemple par détection des ondes de surface. Sur la figure 1, la dalle tactile est liée de manière flottante au bâti 5 du module 10 d'interface tactile 1. La liaison entre la surface 3 et le bâti 5 se fait par une liaison 7 de type membrane semi-rigide, ou tout autre moyen de fixation permettant des mouvements limités, notamment en vibration le long de l'axe A -A perpendiculaire à la dalle tactile 3. La dalle tactile 3 est reliée à un actionneur 9 qui provoque le retour haptique lors 15 de la détection de l'appui de l'utilisateur. Cet actionneur 9 comporte d'une part un châssis 11, rendu solidaire de la dalle tactile 3, et un noyau mobile 13 coopérant avec le châssis 11. Le noyau mobile 13, logé dans le châssis 11 est mis en mouvement entre des positions extrémales par des moyens d'actionnement électromagnétiques 15, 17. Lors de 20 ce mouvement de va-et-vient, le noyau mobile 13 alterne des phases d'accélération et de décélération, lors desquelles ledit noyau mobile 13 entraîne la mise en mouvement de la dalle tactile 3, et donc le retour haptique. En outre, l'actionneur 9 comporte des lames ressort 19 précontraintes. Le noyau mobile 13 est pris entre ces lames ressort 19 précontraintes. Ces lames ressort sont 25 disposées transversalement par rapport au mouvement 20 du noyau mobile 13 et dépassent latéralement dudit noyau mobile 13, afin de permettre leur fixation au châssis 11. Les lames ressort 19 assistent les moyens d'actionnement électromagnétiques, ici une bobine 15, et des aimants 17 en ce qu'ils stockent une partie de l'énergie cinétique 30 communiquée au noyau mobile 13 lors de ses phases de décélération sous forme -6- d'énergie potentielle élastique, pour ensuite la restituer lors des phases d'accélération. Les lames ressort 19 précontraintes définissent en l'absence d'alimentation de la bobine 15 une position de repos du noyau mobile 13. La position de repos est flottante : le noyau mobile 13 n'est en contact avec aucun autre composant de l'actionneur 9.

L'exemple de mode de réalisation de la figure 1 place les lames ressort 19 de manière symétrique autour de l'axe A -A, qui est parallèle à la direction du mouvement du noyau mobile 13, matérialisée par la flèche 20, et qui passe par le centre de gravité G du noyau mobile 13. Ainsi, ils ne génèrent aucun couple sur le noyau mobile 13. Ceci a pour effet d'éviter la mise en rotation dudit noyau mobile 13, qui peut impliquer qu'il se coince ou bien qu'il heurte d'autres pièces mécaniques.

Pour réaliser les moyens d'actionnement électromagnétiques 15, 17, le châssis 11 porte une bobine 15 pouvant fournir un champ magnétique et le noyau mobile 13 porte au moins un aimant 17, préférentiellement plusieurs, disposés au plus près de la bobine 15 et libres en translation le long de l'axe A-A. La figure 1 montre un mode de réalisation d'un actionneur dit "suspendu". Par suspendu, on entend que l'actionneur 9 n'est pas relié au bâti 5 du module d'interface tactile 1, et le châssis 11 est solidaire de la dalle tactile 3.

Dans le montage suspendu c'est le noyau mobile 13 qui met en mouvement la dalle tactile 3 pour générer le retour haptique. Le châssis 11 fait support pour la fixation à la dalle tactile 3. Le châssis 11 forme un réceptacle accueillant le reste de l'actionneur 9. L'actionneur 9 forme alors un bloc fonctionnel bien défini, aisément montable et démontable du module d'interface 1. En effet, ce bloc fonctionnel est simplement vissé ou clipsé à la dalle tactile 3, et peut donc être interchangé rapidement.

Le noyau mobile 13 comporte deux aimants 17, qui sont maintenus en vis-à-vis des côtés de la bobine 15, et un étrier 21, auxquels sont fixés les aimants 17 par clipsage ou collage. L'étrier 21 a une section transversale en E, dont la branche centrale 23 est 2977334 -7- enchâssée dans la bobine 15. Les deux branches latérales 25 portent les aimants 17. Les branches 23, 25 sont portées par une base 27 relativement plane, que les lames ressort 19, disposées de part et d'autre, enserrent.

5 En figure 2 est montré un second mode de réalisation d'un module d'interface tactile 1. Le châssis 11 est composé de deux parties : une bobine 15 et un support fixe 29. Le support fixe 29, forme un cadre et entoure la bobine 15. Il accueille aussi les autres pièces de l'actionneur 9. La bobine 15, en prise avec le noyau mobile 13 est en 10 particulier introduite latéralement dans le cadre formé par le support fixe 29, et y est maintenue par des languettes 31 disposées sur le côté de la bobine 15 qui coopèrent avec des sites d'encliquetage 33. Sur cette figure on peut voir que les lames ressort 19 peuvent être deux branches parallèles d'un moyen de maintien élastique métallique 35, inséré par des ouvertures 15 latérales 37 pratiqués dans le support fixe 29. Un mode de réalisation non représenté prévoit que le noyau mobile 13 comporte des surmoulages formant un guidage par coopération avec des formes correspondantes du châssis 11.

20 Le moyen de maintien élastique métallique 35 est montré plus en détail en figure 3. On peut voir sur cette figure que le moyen de maintien élastique est composé d'une lame métallique, repliée en U à fond 39 plat, les deux branches parallèles partant du fond 39 formant les lames ressort 19. En particulier, l'une des branches comporte en son milieu une fente longitudinale 41, dans laquelle vient la branche centrale 23 lors du 25 montage. On peut voir en figure 3 que les lames ressort 19 ont une forme courbe. Les lames ressort 19 sont convexes, les sommets des courbes en vis-à-vis, ce qui permet par un pincement de la base plane 27 d'appliquer une contrainte en écartement sur les lames ressort 19 et ainsi de définir la position de repos du noyau mobile 13. 30 Un mode de réalisation alternatif prévoit que les lames ressort 19 soient à 2977334 -8- l'inverse concaves, les sommets des courbes vers l'extérieur. Dans ce cas la position de repos du noyau mobile 13 est définie par une contrainte en compression des lames ressort 19. Le fond 39 plat du moyen de maintien élastique métallique 35 comporte en outre 5 des moyens de fixation sur le support fixe 29. Ces moyens de fixation se présentent ici sous forme d'un perçage 43 destiné à coopérer avec un doigt de clipsage de forme correspondante situé sur le support fixe 29 du châssis 1.1 entre les ouvertures latérales 37. Alternativement, les moyens de fixation peuvent comprendre une vis insérée dans le perçage 43, ou bien un rivetage, ou un bouterollage à chaud. 10 La figure 4 montre un exemple de mode réalisation alternatif de module d'interface 1, dans lequel les lames ressort 19 enserrent les extrémités du noyau mobile 13, en particulier la branche centrale 23 de l'étrier 21.

15 Un module d'interface 1 peut en outre comporter une pluralité d'actionneurs et un contrôleur commun pour leur actionnement selon des motifs prédéterminés.

L'invention permet d'obtenir un actionneur à l'assemblage simplifié. En effet les lames ressort 19 peuvent être insérées latéralement dans le châssis 11, et la 20 précontrainte se fait automatiquement tandis que des ressorts hélicoïdaux doivent être mis en place et contraints durant toute l'opération de montage.

Claims (15)

1. REVENDICATIONS1. Actionneur de module d'interface (1) tactile à retour haptique, pour une dalle tactile (3) apte à détecter un appui d'un utilisateur, relié à la dalle tactile (3), apte à générer un 5 retour haptique en fonction de l'appui détecté et comprenant : -un châssis (11), - un noyau mobile (13) coopérant avec le châssis (11), destiné à être entraîné en mouvement entre des positions extrémales pour générer le retour haptique, et - des moyens d'actionnement électromagnétiques (15, 17) pour entraîner en 10 mouvement le noyau mobile (13) ; caractérisé en ce que l'actionneur comporte en outre au moins une lame ressort (19) précontrainte disposée transversalement par rapport au mouvement du noyau mobile (13) et dépassant latéralement dudit noyau mobile (13). 15
2. 2. Actionneur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la au moins une lame ressort (19) définit une position de repos flottante du noyau mobile (13).
3. 3. Actionneur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte deux lames ressort (19) disposées de part et d'autre d'une base plane (27) du 20 noyau mobile (13).
4. 4. Actionneur selon la revendication 3, caractérisé en ce que les deux lames ressort (19) sont deux branches parallèles d'un moyen de maintien élastique métallique (35). 25
5. 5. Actionneur selon la revendication 4, caractérisé en ce que le moyen de maintien élastique (35) est une lame métallique repliée en U.
6. 6. Actionneur selon l'une au moins des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que le moyen de maintien élastique (35) comporte des moyens de fixation (43) au châssis (11). 30-10-
7. 7. Actionneur selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de fixation (43) au châssis (11) comportent un perçage (43) destiné à coopérer avec des moyens de clipsage du châssis (11).
8. 8. Actionneur selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de fixation (43) au châssis (11) comportent un perçage (43) destiné à coopérer avec une vis ou un rivetage ou un bouterollage à chaud.
9. 9. Actionneur selon l'une des revendications 3 à 8, caractérisé en ce que le noyau mobile (13) comporte un étrier métallique (21), ledit étrier métallique (21) comportant une base plane (27) d'un côté de laquelle partent deux branches latérales (25) formant support pour des aimants (17), et une branche centrale (25) autour de laquelle coulisse une bobine (15) solidaire du châssis (11), et en ce que les lames ressort (19) sont disposées de part et d'autre de la base plane (27) de l'étrier métallique.
10. 10. Actionneur selon la revendication 9, caractérisé en ce que les lames ressort (19) sont convexes, les sommets des courbes étant en vis-à-vis, et contraintes en écartement.
11. 11. Actionneur selon la revendication 9, caractérisé en ce que les lames ressort (19) 20 sont concaves, les sommets des courbes étant orientés vers l'extérieur, et contraintes en compression.
12. 12. Actionneur selon la revendication 9, caractérisé en ce que la lame ressort (19) du côté de la base plane (27) de l'étrier métallique duquel partent les branches (23, 25) 25 présente une fente (41) dans laquelle est logée la branche centrale (25).
13. 13. Actionneur selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte des surmoulages sur le noyau mobile (13) formant un guidage par coopération avec des formes correspondantes du châssis (11). 30 2977334 -11-
14. 14. Module d'interface (1) tactile à retour haptique comprenant une dalle tactile (3) apte à détecter un appui d'un utilisateur, et au moins un actionneur relié à 1a dalle tactile (3), apte à générer un retour haptique en fonction de l'appui détecté et comprenant : - un châssis (11), 5 - un noyau mobile (13) coopérant avec le châssis (11), destiné à être entraîné en mouvement entre des positions extrémales pour générer le retour haptique, et - des moyens d'actionnement électromagnétiques (15, 17) pour entraîner en mouvement le noyau mobile (13) ; 10 caractérisé en ce que l'actionneur comporte en outre au moins une lame ressort (19) précontrainte disposée transversalement par rapport au mouvement du noyau mobile (13) et dépassant latéralement dudit noyau mobile (13).
15. 15. Module d'interface (1) selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'il comporte 15 une pluralité d'actionneurs et un contrôleur commun pour leur actionnement selon des motifs prédéterminés.