FR3028341A1 - Systeme de detection de la presence d'une portion de main sur un volant - Google Patents

Systeme de detection de la presence d'une portion de main sur un volant Download PDF

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Pascal Clochard
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Continental Automotive Technologies GmbH
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Abstract

Système de détection de la présence d'au moins une portion de main sur un volant (1) de véhicule, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un ensemble de détection comprenant : • un guide optique (10), • une source de lumière (5), • un capteur optique (20). Le guide optique achemine la lumière émise par la source de lumière jusqu'au capteur optique, par réflexion de la lumière à l'interface entre le guide optique et l'air, ledit ensemble de détection étant configuré de telle façon que la présence d'une portion de main (F) sur le volant annule la réflexion totale de la lumière à l'interface entre le guide optique et l'air en chassant l'air présent au contact du guide optique, de sorte à permettre de quantifier une perte de lumière entre l'entrée et la sortie du guide optique, caractéristique de la présence de ladite portion de main sur le volant.

Description

La présente invention concerne la détection de la présence d'une main, des deux mains ou de doigts d'une main sur un volant de véhicule. Plus précisément, la présente invention propose un système d'interface homme-machine capable de détecter précisément la présence d'au moins une portion de 5 main sur un volant de véhicule. Une problématique bien connue de l'homme du métier réside en effet dans la capacité à détecter la présence effective d'une main ou des deux mains du conducteur sur le volant, notamment afin de déterminer si l'attention et la volonté du conducteur sont de nature à permettre d'évaluer que ledit conducteur est en mesure de prendre ou de 10 conserver le contrôle de la conduite du véhicule, ou non. Il est connu de mesurer le couple exercé par les mains du conducteur sur le volant, par exemple dans les systèmes de direction assistée électrique. Il est également connu, du document US 2014 054 880 A1, d'agencer une pluralité de capteurs à l'intérieur de la jante du volant d'un véhicule, afin de détecter une 15 forte pression exercée par les doigts et les mains du conducteur par exemple pour piloter un système de protection airbag. Toutefois, les systèmes connus ne permettent pas d'accéder à une connaissance précise du nombre de doigts en contact actif sur le volant ; les systèmes connus ne permettent pas non plus de détecter que les mains du conducteur ne sont pas 20 au contact du volant (volant non tenu). Les systèmes détectant un couple exercé sur le volant ne peuvent pas discriminer si le couple est fourni par les mains ou une autre partie du corps comme les genoux par exemple. De plus, les systèmes connus nécessitent l'intégration d'un grand nombre de capteurs, en particulier dans la jante du volant, ce qui introduit une complexité importante, 25 notamment en termes de composants électroniques à intégrer. Il est donc apparu le besoin de proposer une solution améliorée pour permettre d'élaborer une information relative à la tenue en main du volant par le conducteur, notamment pour mise à disposition à un système tiers utilisateur, comme par exemple un système de surveillance de la vigilance du conducteur, et/ou à un système de 30 conduite assistée, voire automatisée. La solution préconisée devrait en outre nécessiter l'introduction d'un minimum de complexité et d'électronique dans le volant. A cette fin, la présente invention propose un système permettant de détecter la présence d'au moins une portion de main sur l'intégralité de la circonférence d'un volant de véhicule.
Plus précisément, à cet effet, la présente invention concerne un système de détection de la présence d'au moins une portion de main sur un volant de véhicule, remarquable en ce qu'il comporte au moins un ensemble de détection comprenant : - un guide optique, en forme d'arc d'anneau, présentant une surface externe au contact de l'air, une entrée et une sortie, et configuré pour être intégré à un volant de véhicule, de façon à être susceptible de se trouver en contact, directement ou indirectement, avec au moins une portion de main posée sur ledit volant, - une source de lumière unique émettant de la lumière dans le guide optique via l'entrée dudit guide optique, - un capteur optique positionné de façon à capter la lumière provenant du guide optique. Le guide optique présente un indice de réfraction supérieur à l'indice de réfraction de l'air et achemine la lumière émise par la source de lumière unique jusqu'au capteur optique, par réflexion totale de la lumière à l'interface entre le guide optique et l'air. L'ensemble de détection comprend par ailleurs une unité électronique de traitement de la lumière captée par le capteur optique. Enfin, l'ensemble de détection est configuré de telle façon que la présence d'une portion de main sur la jante du volant, au contact direct ou indirect du guide optique, annule la réflexion totale de la lumière, en chassant l'air présent au contact du guide optique, de sorte qu'en fonction de la lumière captée par le capteur optique, l'unité électronique de traitement mesure une perte de lumière entre l'entrée et la sortie du guide optique, ladite perte étant caractéristique de l'absorption de lumière due à la présence de ladite portion de main, permettant de déterminer la présence de ladite portion de main sur le volant. Selon divers modes de réalisation, l'ensemble de volant selon l'invention peut en outre comprendre une ou plusieurs des caractéristiques exposées ci-après. Selon un mode de réalisation, la présence d'une portion de main sur la jante du volant entraîne le contact direct entre ladite portion de main et le guide optique, l'indice 30 de réfraction du guide optique étant inférieur à l'indice de réfraction de ladite portion de main. Alternativement, le système de détection de la présence d'au moins une portion de main sur un volant selon l'invention peut comprendre un enrobage externe formant une couche intermédiaire entre le guide optique et l'éventuelle au moins une 35 portion de main, ledit enrobage externe présentant un indice de réfraction supérieur à l'indice de réfraction du guide optique et étant agencé de sorte que, en l'absence de pression exercée sur ledit enrobage externe, une couche d'air est préservée entre le guide optique et ledit enrobage externe, permettant la réflexion totale de la lumière à l'interface entre le guide optique et l'air, et, lorsqu'au moins une portion de main exerce une pression sur ledit enrobage externe, ledit enrobage externe se trouve mis en contact avec le guide optique, chassant la couche d'air entre le guide optique et l'enrobage externe, de façon à annuler la réflexion totale de la lumière, ledit enrobage externe absorbant une partie de la lumière émise par la source de lumière unique et acheminée par le guide optique. En fonction de la lumière captée par le capteur optique, l'unité électronique de traitement mesure une perte de lumière entre l'entrée et la sortie du guide optique, ladite 10 perte étant caractéristique de l'absorption de lumière due à la présence d'un ou plusieurs doigts, permettant de déterminer le nombre de doigts présents sur le volant. Selon un mode de réalisation, le guide optique s'étend sur l'intégralité de la circonférence de la jante d'un volant sensiblement circulaire. Selon un autre mode de réalisation, le système selon l'invention peut 15 comporter une pluralité d'ensembles de détection répartis sur la majeure partie de la circonférence de la jante d'un volant sensiblement circulaire. En tout état de cause, le système de détection selon l'invention est prévu pour détecter la présence d'une portion de main sur l'essentiel de la circonférence de la jante du volant. 20 Selon un mode de réalisation préféré, la lumière est de la lumière infrarouge. La lumière infrarouge n'étant pas perceptible par l'oeil humain, cela permet de ne pas risquer de distraire le conducteur du véhicule. Selon un mode de réalisation, le guide optique présente un indice de réfraction environ égal à 1,5. 25 La présente invention vise également un ensemble de volant de véhicule remarquable en ce qu'il comprend un système de détection de la présence d'au moins une portion de main tel que brièvement décrit ci-dessus. La présente invention vise aussi un véhicule automobile comprenant un tel ensemble de volant. 30 L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, et se référant aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 représente le schéma d'une partie de volant comprenant des éléments du système selon l'invention ; - la figure 2 représente une simulation locale montrant l'émission de lumière à 35 travers l'entrée du guide optique ; - la figure 3 représente une simulation locale montrant la réception de lumière par le capteur optique, en sortie du guide optique ; la figure 4 représente une simulation locale, au niveau d'un renvoi, de la propagation de lumière dans une portion de volant comprenant le système selon l'invention, en l'absence de doigt posé sur le volant. Il faut noter que les figures exposent l'invention de manière détaillée pour en 5 permettre la mise en oeuvre, lesdites figures pouvant bien entendu également servir à mieux définir l'invention. L'invention est présentée principalement en vue d'une intégration dans un véhicule automobile. Cependant, d'autres applications sont également visées par la présente invention, notamment en vue d'une intégration dans tout type de véhicule 10 terrestre ou nautique. La figure 1 représente un schéma d'une portion de volant 1 de véhicule équipé du système selon l'invention. Il s'agit d'un volant de conduite du véhicule, relié au système de direction du véhicule par une colonne de direction d'axe X. Le système de détection de présence d'au moins une portion de main sur un 15 volant de véhicule, selon la présente invention, est ainsi intégré à un volant 1 comprenant, comme tout volant connu, un moyeu, une jante 2 et généralement une ou plusieurs branches, non représentée(s). La jante 2 du volant 1 comprend une armature généralement métallique et qui s'étend de façon sensiblement circulaire autour de l'axe X du volant 1, de sorte que la 20 jante 2 présente une forme d'anneau, comme cela est connu de l'homme du métier. En outre, la jante 2 du volant 1 comprend de préférence un enrobage externe 3, tel qu'un garnissage, en matériau synthétique, le cas échéant recouvert de tissu ou de cuir destiné à permettre l'accroche des mains du conducteur. De façon originale, le système selon l'invention comprend par ailleurs au 25 moins un ensemble comprenant une source de lumière unique, émettant un signal lumineux, un guide optique 10 s'étendant au moins sur une portion d'anneau de la jante 2, et de préférence sur toute la circonférence de ladite jante 2, et un capteur optique apte à recevoir la lumière provenant du guide optique 10 à travers une sortie du guide optique 10. Le guide optique 10 présente une entrée par l'intermédiaire de laquelle la 30 source de lumière unique émet de la lumière dans le guide optique 10. Le guide optique 10 est essentiellement constitué d'un matériau unique, présentant, selon un mode de réalisation préféré, un indice de réfraction environ égal à 1,5. Le guide optique 10, par sa surface externe, est au contact de l'air, d'indice de réfraction environ égal à 1, de sorte qu'un saut d'indice de réfraction existe à l'interface 35 entre la paroi du guide optique 10 et l'air. Il se crée, au niveau de cette interface guide optique / air, une réflexion totale de la lumière, par conséquent confinée dans le guide optique 10, en raison du saut d'indice de réfraction passant d'un indice fort, celui du guide optique 10, à un indice faible, celui de l'air. Conformément à un premier mode de réalisation de la présente invention, le fait de poser la main sur la surface externe du guide optique 10 chasse l'air présent au 5 contact du guide optique 10, de sorte qu'a l'interface entre l'intérieur du guide optique 10 et l'extérieur du guide optique 10, il existe un saut d'indice entre l'indice de réfaction du guide optique, typiquement environ également à 1,5, et l'indice de réfraction de la main, qui lui est très supérieur. De ce fait, au niveau du contact entre la main et le guide optique 10, il n'y a plus de réflexion totale de la lumière, qui n'est plus confinée localement 10 dans le guide optique 10, mais au contraire réfractée vers l'extérieur dudit guide optique 10. En référence à la figure 2, la source de lumière unique 5 émet un signal lumineux à travers l'entrée E du guide optique 10. En référence à la figure 3, le guide optique 10 présente également une 15 sortie S, en provenance de laquelle le capteur optique 20 capte la lumière L émise par la source de lumière unique Set acheminée par le guide optique 10. Il est à noter que, selon un second mode de réalisation de la présente invention, l'enrobage externe 3, souple, peut former une couche intermédiaire entre le guide optique 10 et l'éventuelle au moins une portion de main posée sur le volant, 20 l'enrobage externe 3 présentant un indice de réfraction supérieur à celui du guide optique 10. L'enrobage externe 3 est agencé de telle manière qu'une couche d'air est préservée entre le guide optique 10 et ledit enrobage externe 3 lorsqu'aucune pression n'est exercée par la main du conducteur sur ledit enrobage externe 3. La souplesse de l'enrobage externe 3 est prévue pour que, lorsque la main du conducteur exerce une 25 pression sur ledit enrobage externe 3, l'air séparant le guide optique 10 de l'enrobage externe 3 est chassé, localement, sous l'effet de la pression de ladite main, de sorte que, localement, l'enrobage externe 3, d'indice de réfraction supérieur à celui du guide optique 10, se trouve en contact avec ledit guide optique 10, annulant la réflexion totale qui existait à l'interface guide optique 10 / air, et engendrant la réfraction d'une partie de la 30 lumière vers l'extérieur du guide optique 10. Comme cela a été expliqué précédemment, le guide optique 10 peut, de préférence, être étendu sur toute la circonférence de la jante 2 du volant 1. Alternativement, le système selon l'invention peut comprendre une pluralité d'ensembles source de lumière unique / guide optique / capteur optique, chacun des ensembles 35 couvrant une portion d'anneau afin d'occuper l'intégralité de la jante 2. Par exemple, le système peut comporter trois guides de lumière, avec trois sources de lumière uniques et trois capteurs optiques respectivement associés, couvrant chacun un arc d'anneau d'environ 1200 . Le guide optique 10 est aménagé dans la jante 2 du volant 1 de façon à affleurer à la surface de ladite jante 2 (premier mode de réalisation), sous réserve de la présence de l'enrobage externe 3 (second mode de réalisation), de sorte que la présence d'un doigt d'une main ou d'une portion de main sur la jante 2 du volant 1 implique le contact de ladite main ou portion de main avec le guide optique 10 (premier mode de réalisation), ou implique le contact de l'enrobage externe 3 avec ledit guide optique 10 (second mode de réalisation).
En référence à la figure 4, conformément au premier mode de réalisation, au contact du guide optique 10, la main ou la portion de main F, modélisée sous la forme d'un parallélépipède rectangle, du fait des différences d'indices de réfraction entre celui du guide optique 10 et celui de la main F, induit une perte de lumière dans le guide optique 10. En effet, une partie de la lumière acheminée par le guide optique 10 est réfractée et ainsi absorbée par la main ou portion de main F. Cela se traduit par des fuites de lumière FP représentées à la figure 4. Une unité électronique de traitement de la lumière captée par le capteur optique 20, en sortie du guide optique 10, calcule la perte de signal lumineux éventuelle survenue lors du cheminement de la lumière dans le guide optique 10. En fonction de la perte mesurée, le système selon l'invention détermine si une portion de main F est posée sur le volant 1, et donc sur le guide optique 10, que ce soit directement, ou indirectement, avec l'enrobage externe 3 séparant le guide optique 10 de ladite portion de main F. En outre, le système est de préférence étalonné pour déterminer précisément le nombre de doigts posés sur le guide d'onde, et donc sur la jante 2 du volant 1, en fonction du niveau de la perte introduite dans le signal lumineux. En résumé, la présente invention porte sur un système de détection de la présence d'une main ou d'une portion de main sur la jante 2 d'un volant 1 de véhicule. Le système de détection selon l'invention comprend essentiellement au moins un ensemble de détection intégré à la jante 2 du volant 1, ledit ensemble comprenant une source de lumière unique 5, un guide optique 10 s'étendant de préférence sur l'intégralité de la circonférence de ladite jante 2, un capteur optique 20 réceptionnant la lumière L en sortie du guide optique 10, et une unité électronique de traitement calculant la perte éventuellement introduite sur la lumière émise, durant son cheminement dans le guide optique 10, en raison de la présence d'un doigt ou d'une portion de main sur la jante 2 du volant 1.
Il est précisé, en outre, que la présente invention n'est pas limitée aux exemples décrits ci-dessus et est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art.

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS1. Système de détection de la présence d'au moins une portion de main sur un volant de véhicule, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un ensemble de détection comprenant : - un guide optique (10), en forme d'arc d'anneau, présentant une surface externe au contact de l'air, une entrée (E) et une sortie (S), et configuré pour être intégré à un volant (1) de véhicule, de façon à être susceptible de se trouver en contact, directement ou indirectement, avec au moins une portion de main (F) posée sur ledit volant (1), - une source de lumière unique (5) émettant de la lumière dans le guide optique (10) via l'entrée (E) dudit guide optique (10), - un capteur optique (20) positionné de façon à capter la lumière provenant du guide optique (10), le guide optique (10) présentant un indice de réfraction supérieur à l'indice de réfraction de l'air et acheminant la lumière émise par la source de lumière unique jusqu'au capteur 15 optique (20), par réflexion totale de la lumière à l'interface entre le guide optique et l'air, ledit ensemble de détection comprenant par ailleurs une unité électronique de traitement de la lumière captée par le capteur optique (20), et l'ensemble de détection étant configuré de telle façon que la présence d'une portion de main (F) sur la jante (2) du volant (1), au contact direct ou indirect du guide optique (10), 20 annule la réflexion totale de la lumière, en chassant l'air présent au contact du guide optique (10), de sorte qu'en fonction de la lumière captée par le capteur optique (20), l'unité électronique de traitement mesure une perte de lumière entre l'entrée (E) et la sortie (S) du guide optique (10), ladite perte étant caractéristique de l'absorption de lumière due à la présence de ladite portion de main (F), permettant de déterminer la 25 présence de ladite portion de main (F) sur le volant (1).
  2. 2. Système de détection de la présence d'au moins une portion de main sur un volant selon la revendication 1, caractérisé en ce que la présence d'une portion de main (F) sur la jante (2) du volant (1) entraîne le contact direct entre ladite portion de main (F) et le guide optique (10), l'indice de réfraction du guide optique (10) étant inférieur à l'indice de 30 réfraction de ladite portion de main (F).
  3. 3. Système de détection de la présence d'au moins une portion de main sur un volant selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un enrobage externe (3) formant une couche intermédiaire entre le guide optique (10) et l'éventuelle au moins une portion de main (F), ledit enrobage externe (3) présentant un indice de réfraction 35 supérieur à l'indice de réfraction du guide optique (10), et étant agencé de sorte que, en l'absence de pression exercée sur ledit enrobage externe (3), une couche d'air estpréservée entre le guide optique (10) et ledit enrobage externe (3), permettant la réflexion totale de la lumière à l'interface entre le guide optique (10) et l'air, et, lorsqu'au moins une portion de main (F) exerce une pression sur ledit enrobage externe (3), ledit enrobage externe (3) se trouve mis en contact avec le guide optique (10), chassant la couche d'air entre le guide optique (10) et l'enrobage externe (3), de façon à annuler la réflexion totale de la lumière, ledit enrobage externe (3) absorbant une partie de la lumière émise par la source de lumière unique (5) et acheminée par le guide optique (10).
  4. 4. Système de détection de la présence d'au moins une portion de main sur un volant selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'en fonction de la lumière captée par le capteur optique (20), l'unité électronique de traitement mesure une perte de lumière entre l'entrée (E) et la sortie (S) du guide optique (10), ladite perte étant caractéristique de l'absorption de lumière due à la présence d'un ou plusieurs doigts, permettant de déterminer le nombre de doigts présents sur le volant (1).
  5. 5. Système de détection de la présence d'au moins une portion de main sur un volant 15 selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le guide optique (10) s'étend sur l'intégralité de la circonférence de la jante (2) d'un volant (1) sensiblement circulaire.
  6. 6. Système de détection de la présence d'au moins une portion de main sur un volant selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la 20 lumière est de la lumière infrarouge.
  7. 7. Système de détection de la présence d'au moins une portion de main sur un volant selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une pluralité d'ensembles de détection répartis sur la majeure partie de la circonférence de la jante (2) d'un volant (1) sensiblement circulaire. 25
  8. 8. Système de détection de la présence d'au moins une portion de main sur un volant selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le guide optique (10) présente un indice de réfraction environ égal à 1,5.
  9. 9. Ensemble de volant de véhicule caractérisé en ce qu'il comprend un système de détection de la présence d'au moins une portion de main (F) selon l'une quelconque des 30 revendications 1 à 8.
  10. 10. Véhicule automobile caractérisé en ce qu'il comprend un ensemble de volant selon la revendication 9.
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