La présente invention concerne une unité d'indexage et un dispositif de commande comprenant une telle unité d'indexage.
Cette unité d'indexage ainsi que le dispositif de commande trouvent une application particulière dans l'industrie automobile, sans toutefois que celle-ci soit limitative.
Ils peuvent être utilisés notamment sur le tableau de bord d'un véhicule pour commander le fonctionnement des feux, des rétroviseurs, des essuie-glaces, de la radio ou d'un dispositif multimédia, par exemple.
Un dispositif de commande connu dans l'état de la technique comprend de façon générale un organe de commande manuelle dont l'actionnement par un utilisateur entraîne l'activation d'un élément électrique ou le déplacement d'une pièce mécanique, en fonction des différentes positions occupées par cet organe.
Il est important que l'utilisateur ressente un effet tactile, par exemple par le passage d'un point dur, lorsqu'il agit sur cet organe de commande, de façon à avoir la sensation que la manoeuvre a bien été effectuée. Cet effet est dénommé « indexage » de la position de l'organe de commande.
On connaît déjà d'après l'état de la technique, des dispositifs de commande, tels que des micro-contacteurs ou des poussoirs, munis d'un ressort, dont la position est indexée sur une rampe crantée. Toutefois, dans de tels dispositifs, le frottement des pièces métalliques entre elles provoque généralement des efforts parasites et leur usure prématurée.
On connaît également d'après le document
Ce dispositif comprend un boîtier, un organe de commande manuelle rotatif et des moyens d'indexage de la position de cet organe de commande.
Les moyens d'indexage comprennent une couronne intérieure cylindrique, solidaire de l'organe de commande rotatif et munie sur sa périphérie extérieure de plusieurs aimants permanents et une couronne extérieure cylindrique, solidaire du boîtier, munie également de plusieurs aimants sur sa face intérieure. Les deux couronnes sont montées coaxiales, les aimants de la couronne intérieure étant situés en regard de ceux de la couronne extérieure.
Un tel dispositif présente l'inconvénient que les deux couronnes peuvent être difficiles à centrer l'une par rapport à l'autre et que le moindre décalage des couronnes entraîne un disfonctionnement, voire un blocage du dispositif.
En outre, il nécessite la fabrication de deux pièces aimantées de structures différentes.
Enfin, l'encombrement radial est élevé afin d'obtenir un effet tactile assez important.
L'invention a pour objectif de résoudre les inconvénients précités de l'état de la technique et de fournir un dispositif de commande dont les moyens d'indexage des différentes positions de fonctionnement ne s'usent pratiquement pas et conservent ainsi un rendu tactile constant au cours du temps.
L'invention a également pour objectif de fournir une unité d'indexage et un dispositif de commande, qui présentent un encombrement réduit, qui soient d'une structure simple et peu coûteux à fabriquer et à monter.
A cet effet, l'invention concerne une unité d'indexage en rotation d'un organe de commande manuelle, comprenant deux pièces d'indexage dont un rotor solidaire en rotation dudit organe de commande et un stator destiné à être maintenu fixe par rapport au rotor, le rotor et le stator étant montés coaxialement et comportent une pluralité de secteurs angulaires dont au moins certains sont aimantés de façon à définir des positions stables et instables pour ledit organe de commande, caractérisé en ce que le rotor et le stator possèdent une forme conique ou tronconique pour réduire l'encombrement radial et augmenter les surfaces dites actives d'interaction entre les aimants.
Les documents
L'unité d'indexage peut en outre comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :
L'invention concerne de plus un dispositif de commande d'un élément, notamment un circuit électrique ou un organe mécanique, comprenant un support fixe, un organe de commande manuelle rotatif, des moyens d'indexage de la position de cet organe de commande et des moyens d'activation dudit élément qui agissent sur celui-ci, en fonction des différentes positions occupées par ledit organe de commande, caractérisé en ce que lesdits moyens d'indexage comprennent un unité d'indexage comme définie ci-dessus et en ce que le stator est solidaire du support et le rotor est solidaire en rotation de l'organe de commande manuelle rotatif.
Le dispositif selon l'invention peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront de la description qui va maintenant en être faite, en référence aux dessins annexés, qui en représentent, à titre indicatif mais non limitatif, un mode de réalisation possible.
Sur ces dessins :
En se reportant à la
Dans le mode de réalisation ici représenté, l'élément à commander 5 est un circuit électrique et ses moyens d'activation 4 sont constitués par un contact électrique mobile, à plusieurs ailettes, ou "frotteur".
Les différents éléments constitutifs de ce dispositif vont maintenant être décrits plus en détail.
Le support 1 comprend une partie principale 11 et une partie secondaire 12 en forme de couvercle.
La partie principale 11 est destinée à être fixée par exemple sur le tableau de bord d'un véhicule automobile. Elle constitue donc un référentiel fixe pour la commande.
Selon d'autres variantes non représentées, on prévoit de cette partie principale 11 soit fixée au niveau du volant de véhicule, par exemple sur une branche du volant, au niveau du coussin ou encore sur une branche des commandes autour du volant comme par exemple un satellite de commande radio.
La partie principale 11 comprend deux flasques parallèles 110 et 111, chacun d'entre eux étant percé d'un trou 112, respectivement 113. Ces trous 112 et 113 sont alignés selon un axe longitudinal X-X'.
Les deux flasques 110 et 111 sont reliés entre eux par deux barrettes longitudinales 114, 115 formant entretoise. Ces deux barrettes 114 et 115 sont perpendiculaires au plan des deux flasques 110 et 111 et s'étendent parallèlement à l'axe X-X'.
En outre, le flasque 110 est traversé de part en part, par deux perçages 117, 117', diamétralement opposés par rapport au trou 112. Leur rôle sera décrit ultérieurement.
Le circuit électrique 5 est fixé sur la face intérieure 119 du flasque 111, c'est-à-dire la face orientée en direction du flasque 110.
La barrette longitudinale 115 comporte en outre une patte de connexion 116, à l'intérieur de laquelle sont regroupées les extrémités des pistes conductrices 50 du circuit électrique 5. Cette patte de connexion 116 apparaît mieux sur la
La partie secondaire 12 va maintenant être décrite conjointement avec les
Elle comprend une embase 120 concave, comportant une partie cylindrique 121 obturée par un fond 122.
La zone située au niveau de l'intersection entre la partie cylindrique 121 et le fond 122 est biseautée et porte la référence numérique 123.
La partie secondaire 12 comprend en outre une tige centrale 124, qui s'étend perpendiculairement au fond 122, à l'intérieur de l'embase concave 120.
Un plot de centrage 126 fait saillie vers l'extérieur, depuis le fond 122. Il est situé dans le prolongement de l'axe de la tige 124.
De plus, la partie cylindrique 121 comporte plusieurs doigts d'encliquetage 127, au nombre de quatre dans ce mode de réalisation. Ces doigts 127 s'étendent depuis le rebord de l'embase concave 120, dans la direction opposée au fond 122, parallèlement à la tige 124.
De préférence, la partie secondaire 12 est réalisée dans un matériau souple, par exemple une matière plastique, pour que les doigts d'encliquetage 127 présentent une certaine flexibilité.
Enfin, deux tétons 125, 125' font saillie vers l'extérieur, depuis le fond 122. Ils sont diamétralement opposés par rapport au plot de centrage 126.
Lorsque la partie secondaire 12 est montée à l'intérieur de la partie principale 11, le plot de centrage 126 est logé à l'intérieur du trou 112 du flasque 110 et les deux tétons 125, 125',respectivement à l'intérieur des deux perçages 117, 117'.
Comme on peut le voir sur la
Dans cette position, la partie secondaire 12 est donc solidaire de la partie principale 11 fixe et la tige 124 s'étend selon l'axe longitudinal X-X'.
Dans le mode de réalisation ici décrit, l'organe de commande manuelle rotatif 2 se présente sous la forme d'une molette. Il va maintenant être décrit plus en détail en faisant référence aux
L'organe de commande 2 comprend un manchon cylindrique extérieur 20, obturé à l'une de ses extrémités, par un fond circulaire 22. L'axe longitudinal du manchon 20 est coaxial à l'axe X-X' de la partie principale 11, lorsque tous les éléments du dispositif de commande sont assemblés.
L'organe de commande comprend également un manchon cylindrique intérieur 21, coaxial au manchon extérieur 20 et qui s'étend à l'intérieur de celui-ci, depuis le fond 22. Ce manchon intérieur 21 est d'une longueur inférieure à celle du manchon extérieur 20.
Un tourillon 23 fait saillie vers l'extérieur, depuis le fond 22. Il s'étend selon l'axe X-X'. En position assemblée, ce tourillon 23 est reçu à l'intérieur du trou 113 du flasque 111.
De préférence, la surface extérieure du manchon 20 est crantée, de façon à améliorer la préhension par l'utilisateur.
Enfin, le manchon intérieur 210 présente sur sa surface extérieure, des nervures longitudinales 210, ici au nombre de trois, qui s'étendent parallèlement à l'axe X-X'. Ces nervures 210 apparaissent mieux sur la
Comme on peut le voir en se reportant à la
Ainsi, lorsque la partie secondaire 12 et l'organe de commande 2 sont assemblés, la tige 124 pénètre partiellement à l'intérieur du manchon intérieur 21, de façon à assurer le guidage en rotation de l'organe 2 par rapport à cette partie secondaire 2.
Un utilisateur peut faire tourner l'organe de commande 2 par rapport à ladite partie secondaire 12, autour de l'axe X-X' qui constitue son axe de rotation.
L'unité d'indexage 3 de la position de l'organe de commande 2 comprennent deux pièces d'indexage dont un rotor 32 et un stator 31. Ces deux pièces ont une structure identique, seule leur aimantation peut différer.
Dans un premier exemple de réalisation, seule la pièce 31, le stator, sera décrite en détail, en faisant référence aux
Le stator 31 présente une forme générale tronconique et possède une certaine épaisseur. De ce fait, elle comprend une ouverture circulaire 311 de grand diamètre et une ouverture 310 de plus faible diamètre et de forme cylindrique.
L'ouverture 310 présente sur sa paroi intérieure cylindrique, trois rainures longitudinales 312, parallèles à l'axe de révolution X-X' de la pièce tronconique, comme on peut le voir sur la
La surface intérieure tronconique de la pièce 31 porte la référence 313.
La surface extérieure de la pièce tronconique 31 comprend une partie cylindrique 314 et une partie tronconique 315.
Enfin, comme on peut le voir sur les
La surface intérieure 313, tronconique, de la pièce d'indexage 31 est aimantée. Elle est dénommée ci-après "surface active en creux".
En se reportant à la
Inversement, la surface extérieure tronconique 325, de la pièce d'indexage 32, dite "surface active en saillie", comporte une pluralité de secteurs angulaires aimantés 327, 328, dont les polarités sont également alternativement contraires avec des polarités « N » et « S ».
Les secteurs aimantés peuvent être des éléments séparés, collés sur les pièces d'indexage 31, 32 ou intégrés dans celles-ci, par exemple par surmoulage. Il peut également s'agir d'éléments magnétiques avec des secteurs, obtenus par un procédé de frittage.
Les deux pièces d'indexage 31 et 32 étant de dimensions identiques, la surface active en creux 313 de la pièce 31 est d'une forme complémentaire de la surface active en saillie 325 de la pièce d'indexage 32. On constate de plus, que la surface active est de dimension supérieure à celle qui serait obtenu par une disposition radiale.
Ces deux pièces d'indexage sont assemblées comme représenté sur la
La pièce d'indexage 31 est montée fixe et solidaire de la partie secondaire 12 du support 1, par encliquetage. Elle est disposée à l'intérieur de cette partie secondaire 12, de façon que les doigts d'encliquetage 127 pénètrent dans les encoches 316.
Le diamètre intérieur de l'ouverture 310 est nettement plus grand que celui du diamètre extérieur de la tige 124, de sorte que celle-ci peut pénétrer à l'intérieur de la pièce d'indexage 31.
Par ailleurs, la pièce 32 est montée autour du manchon intérieur 21 de l'organe 2, de façon que ses rainures 322 coopèrent avec les nervures longitudinales 210 de ce manchon 21.
Ce montage assure la solidarisation en rotation de la pièce d'indexage 32 avec l'organe de commande 2, tout en permettant sa libre translation axiale, sur une course limitée, par rapport au manchon intérieur 21.
Lorsqu'elles sont assemblées, les axes de révolution des deux pièces d'indexage 31 et 32 sont coaxiaux à l'axe de rotation X-X' de l'organe de commande 2.
Par ailleurs, un ressort hélicoïdal 6 est monté autour du manchon intérieur 21. L'une de ses extrémités vient en butée contre le fond 22 de l'organe 2, tandis que son extrémité opposée repose sur la surface intérieure tronconique 323 de la pièce d'indexage 32.
Ce ressort 6 tend en permanence à déplacer la pièce d'indexage 32 en direction de la pièce 31.
Le frotteur 4 est solidaire en rotation de l'organe de commande manuelle 2. Il est fixé autour du tourillon 23 et fait saillie vers l'extérieur, depuis le fond 22, de façon à frotter contre les pistes conductrices du circuit électrique 5.
Le fonctionnement du dispositif va maintenant être décrit plus en détail.
Dans la position initiale stable de repos, illustrée sur la
Le frotteur 4 est dans une position donnée, par rapport aux pistes du circuit électrique 5 et l'information délivrée par celui-ci correspond à un premier état. A titre d'exemple purement illustratif, si ce dispositif permet de commander les feux d'un véhicule automobile, ces feux peuvent par exemple être éteints.
Lorsque l'utilisateur souhaite activer le circuit 5, il fait tourner l'organe de commande 2. Les pôles nord du disque 32 passent de façon transitoire dans une position, dans laquelle ils sont situés en regard des pôles nord de la pièce d'indexage 31. Les champs magnétiques se repoussent et cette position est instable.
Dans cette position, la pièce d'indexage 32 recule très légèrement en coulissant le long du manchon 21, et en comprimant légèrement le ressort 6. ,
Lorsque les secteurs angulaires de même polarité des deux pièces d'indexage 31 et 32 se trouvent en regard l'un de l'autre et se repoussent, l'opérateur ressent une résistance et le passage d'un point dur.
Lorsque l'opérateur poursuit le mouvement de rotation de l'organe 2, la pièce d'indexage 32 passe dans la position stable suivante, dans laquelle ses secteurs aimantés de pôles nord sont en regard des pôles sud de ceux de la pièce d'indexage 31. Les aimants s'attirent et la pièce 32 coulisse le long de l'axe X-X', en direction de la pièce 31, aidée en cela par la force de rappel du ressort hélicoïdal 6.
L'opérateur ressent qu'il a franchi un point dur et a la sensation tactile que le déplacement de l'organe 2 a bien été effectué.
Par ailleurs, le frotteur 4 a changé de position, par rapport aux pistes conductrices du circuit électrique 5 et l'information délivrée par celui-ci correspond à un second état, distinct du premier. Dans l'exemple précité, les feux du véhicule automobile sont alors allumés.
Le nombre de secteurs angulaires aimantés est adapté en fonction du nombre de positions différentes que l'on veut pouvoir sélectionner à l'aide de l'organe de commande 2.
Selon une variante de réalisation non représentée sur les figures, les secteurs angulaires aimantés peuvent être prévus sur une portion seulement des surfaces actives tronconiques 313, 325, le nombre de positions susceptibles d'être occupées par l'organe de commande 2 étant alors limité en conséquence.
Le réglage de la largeur de l'entrefer e entre les deux pièces d'indexage 31 et 32 permet de moduler la force d'attraction des aimants et consécutivement, d'adapter la valeur de l'effort que l'opérateur devra exercer sur l'organe de commande 2 pour le faire tourner.
L'entrefer e est obtenu par une surépaisseur de moulage sur l'une des deux pièces d'indexage 31, 32.
Enfin, on notera que d'autres variantes de réalisation de l'invention sont envisageables.
Ainsi, les deux pièces d'indexage 31 et 32 pourraient présenter une forme conique au lieu de tronconique.
En référence à la
Ainsi, on peut prévoir que pour la pièce 31 seuls les secteurs 318 sont aimantés par exemple par un pôle « Nord », les secteurs 317 restant « magnétiquement » neutres et, de façon analogue, sur la pièce 32, seuls les secteurs 327 sont aimantés par exemple par un pôle « Nord ». Cette variante présente un avantage en termes de coût, étant donné que seule la moitié des secteurs formant la surface active sont aimantés.
Dans cette variante, la position stable sera définie quand un pôle « Nord » sera en face d'un secteur non aimanté.
Bien entendu, on peut également prévoir que les secteurs 327 sont par exemple aimantés par un pôle « Sud », et alors, la position stable sera définie quand un pôle « Sud » sera en face d'un pôle « Nord », et les positions dans lesquelles les secteurs neutres des pièces 31 et 32 seront en face à face correspondent à des positions instables.
Selon la variante de la
Ainsi la pièce 32 peut être réalisée entièrement en plastique avec un seul secteur magnétique apposé par exemple par collage.
La
Selon cet exemple, la pièce 31 possède deux secteurs 318a aimantés par un pôle « Nord » avec un secteur 317a soit magnétiquement neutre, soit possédant une aimantation « Sud » et correspondant à la position de repos. Les autres secteurs 317 et 318 ne sont pas aimantés.
La pièce 32 possède un secteur 327a aimanté et sa rotation par rapport à la pièce 31 est mécaniquement limitée, par exemple par des butées 329 représentées schématiquement, de manière que le pôle « Nord » 327a ne peut se déplacer qu'en étant au dessus des secteurs 318a et 317a.
Ainsi, on a crée une unité d'indexage avec deux positions instables de commande correspondant de préférence à une position du frotteur 4 établissant un contact électrique de manière à former un signal dit « impulsionnel » pour incrémenter ou décrémenter un paramètre d'un module de commande et une position stable de repos au milieu et une position médiane stable correspondant de préférence à une position du frotteur 4 n'établissant aucun contact électrique.
Dans cette configuration, la molette revient de façon automatique dans sa position neutre après qu'une impulsion a été créée, cette dernière pouvant être exploitée par tout unité de traitement appropriée.
La variante de la
Ainsi, on a crée une unité d'indexage bistable, car seule les deux positions où le pôle « Sud » du secteur 327a est au dessus d'un des pôles « Nord » des secteurs 318a sont des positions stables.
Cette unité d'indexage bistable convient par exemple au pour une commande de mise en service ou mise hors service du régulateur automatique de vitesses.
Par ailleurs, pour une meilleure définition des positions stables et instables, en particulier quand seulement une partie des secteurs est aimantés, l'autre partie restant neutre, on prévoit que les secteurs possèdent une étendue angulaire différente.
Ainsi, en prévoyant des secteurs « neutres » moins larges, par exemple moitié moins large que les secteurs aimantés, on peut définir la position stable de façon plus précise.
La pièce d'indexage 31 pourrait également être venue de matière avec la pièce secondaire 12 du support 1.
Le circuit électrique 5 pourrait par exemple, être remplacé par un organe mécanique et le frotteur 4, par un doigt de commande, dont la rotation entraînerait le déplacement de l'organe mécanique précité.
Enfin, le support 1 et notamment sa partie principale 11 pourrait présenter une forme différente. Le tourillon 23 et le flasque 111 pourraient être supprimés et le frotteur 4 et le circuit 5 disposés ailleurs, de façon que l'utilisateur ait accès au fond 22 de l'organe de commande 2. L'organe de commande 2 se présente alors sous la forme d'une molette de commande, du type de celles servant à commander une radio à l'intérieur d'un véhicule automobile.
Le dispositif de commande qui vient d'être décrit présente de nombreux avantages par rapport aux dispositifs de l'état de la technique.
La forme tronconique des pièces d'indexage 31 et 32 permet d'avoir un auto-centrage de ces pièces et de pouvoir augmenter l'aire des surfaces aimantées et donc le couple du mouvement de rotation, sans augmenter le diamètre des pièces 31,32.
De plus, la pièce d'indexage 32 étant mobile en translation axiale, ceci permet de conserver un mouvement de recul entre les surface actives aimantées 313, 325, et de régler la courbe effort/déplacement.
La présente invention n'est pas limitée à une construction avec un support 11. En effet, la configuration décrite ci-dessus pour réaliser l'indexage avec deux pièces aimantées tronconiques est de faible encombrement et permet une intégration facile et aisée dans un levier de commande par exemple pour des feux ou des essuies glaces d'un véhicule automobile.
La présente invention a été décrite avec un indexage rotatif pour une molette de commande.
Bien entendu, la présente invention peut aussi être appliquée dans un bouton de commande rotatif, par exemple pour des commandes multifonctions et de navigation dans un véhicule automobile. Dans ce cas aussi, le faible encombrement radial du présent mécanisme d'indexage avec deux pièces tronconiques permet de loger de façon aisée une des deux pièces tronconiques dans le bouton même tandis que l'autre pièce est maintenue par le support du bouton.
Cette liste de références citées par le demandeur vise uniquement à aider le lecteur et ne fait pas partie du document de brevet européen. Même si le plus grand soin a été accordé à sa conception, des erreurs ou des omissions ne peuvent être exclues et l'OEB décline toute responsabilité à cet égard.