EP4127857B1

EP4127857B1 - Interface homme-machine

Info

Publication number: EP4127857B1
Application number: EP21704594.7A
Authority: EP
Inventors: Hervé Carton; Morgan Verdier
Original assignee: Crouzet SA
Current assignee: Thales Avionics SAS
Priority date: 2020-03-27
Filing date: 2021-02-17
Publication date: 2024-03-20
Anticipated expiration: 2041-02-17
Also published as: BR112022019340A2; US20230350448A1; WO2021190826A1; CN115668094A; CA3173627A1; EP4127857A1; FR3108773B1; FR3108773A1

Description

L'invention concerne une interface homme-machine.
Des interfaces hommes-machines connues comportent :

un châssis fixe,
un ustensile déplaçable, par un utilisateur, en rotation, autour d'un axe, entre une position neutre et une position inclinée, la position neutre étant la position de l'ustensile en absence de sollicitation extérieure sur cet ustensile, et
un mécanisme de rappel de l'ustensile vers sa position neutre, ce mécanisme de rappel comportant des premier et second ressorts qui sollicitent en permanence l'ustensile vers sa position neutre.

Par exemple, une telle interface homme-machine peut être un bouton à molette ("Thumbwheel" en anglais) tel que décrit dans la demande EP2509090 . Dans le cas de ce bouton à molette, l'ustensile déplaçable à la main par l'utilisateur est une molette. Cette molette est ramenée dans sa position neutre par deux ressorts enroulés autour de l'axe de rotation de la molette. Dans ce type d'interface homme-machine, dès qu'un des deux ressorts casse, la molette ne revient plus dans sa position neutre et l'interface homme-machine n'est plus utilisable.
De l'état de la technique est aussi connu de US2761026A , US2019/189373A1 et JP2009117361A . Dans ces interfaces hommes-machines, lorsque l'ustensile est déplacé en rotation dans un sens, une bascule est déplacée en rotation autour d'un autre axe en sens opposé.
De l'état de la technique est également connu de FR3051927 et JPS5899734U .
L'invention vise à pallier à cet inconvénient en proposant une interface homme-machine plus robuste. Elle a donc pour objet une telle interface homme-machine conforme à la revendication 1.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif et faite en se référant aux dessins sur lesquels :

la figure 1 est une illustration partielle, en perspective, d'une interface homme-machine ;
la figure 2 est une illustration partielle, en perspective, d'un sous-ensemble d'éléments de l'interface homme-machine de la figure 1 ;
la figure 3 est une illustration en perspective et en vue éclatée des différents éléments de l'interface homme-machine de la figure 1 ;
les figures 4 et 5 sont des schémas fonctionnels de l'interface homme-machine de la figure 1 ;
les figures 6 et 7 sont des illustrations partielles, en perspective, d'une autre interface homme-machine ;
les figures 8 et 9 sont des schémas fonctionnels de l'interface homme-machine de la figure 6.

Dans ces figures, les mêmes références sont utilisées pour désigner les mêmes éléments. Dans la suite de cette description, les caractéristiques et fonctions bien connues de l'homme du métier ne sont pas décrites en détail.
Dans cette description, des exemples détaillés de mode de réalisation sont d'abord décrits dans le chapitre I en référence aux figures. Ensuite, dans le chapitre Il suivant, des variantes de ces modes de réalisation sont présentées. Enfin, les avantages des différents modes de réalisation sont présentés dans un chapitre III.

Chapitre I : Exemples de modes de réalisation :

Les figures 1 à 3 représentent une interface homme-machine 2 comportant un ustensile 4 guidé en rotation à l'intérieur d'un châssis 6. Ici, l'ustensile 4 est une molette. L'interface 2 est donc un bouton à molette. L'ustensile 4 est uniquement montée en rotation autour d'un seul axe 10. L'axe 10 est parallèle à une direction X d'un repère orthogonal XYZ. L'axe 10 est systématiquement immobile par rapport au châssis 6.
Dans ce repère XYZ, les directions X et Y sont horizontales et la direction Z est verticale. Par la suite, les termes tels que « haut », « bas », « supérieur », « inférieur » et similaires sont définis par rapport à la direction verticale Z. Les termes "gauche" et "droite" sont définis par rapport à la direction Y et un plan médian vertical 30 de l'interface 2. Ainsi, le terme "droite" désigne ce qui se trouve à droite du plan 30 lorsque la direction Y pointe vers la droite. Par la suite, le repère XYZ est utilisé pour orienter chacune des figures.
L'ustensile 4 est accessible depuis l'extérieur du châssis 6 de manière à être directement actionnable à la main par un utilisateur. A cet effet, dans ce mode de réalisation, l'ustensile 4 comporte une face semi-circulaire 12 dont l'axe de révolution est confondu avec l'axe 10. La face 12 s'étend autour de l'axe 10 depuis un coulisseau inférieur 12A jusqu'à un autre coulisseau inférieur 12B. Ici, ces parties 12A et 12B sont appelées "coulisseau" car, comme décrit plus loin, elles font parties d'une liaison glissière. L'angle entre un premier plan contenant l'axe 10 et le coulisseau 12A et un second plan contenant l'axe 10 et le coulisseau 12B est supérieur à 45° ou 90° et, généralement, inférieur à 270° ou 200°. Ici, cet angle est égal à 180°.
Dans cet exemple de réalisation, des crans 14 (Fig. 1) font saillie vers l'intérieur à partir de la face 12.
Dans ce mode de réalisation, l'ustensile 4 comporte aussi un levier 16 en saillie vers l'extérieur à partir de la face 12. Dans une position neutre, ce levier 16 s'étend essentiellement verticalement. Le levier 16 peut être saisi par les doigts de l'utilisateur pour déplacer l'ustensile 4 en rotation autour de l'axe 10 dans un sens avant S_AV et, en alternance, dans un sens arrière S_AR. Les sens avant S_AV et arrière S_AR sont représentés par des flèches identifiées par, respectivement, les symboles S_AV et S_AR sur la figure 1. Ici, le sens S_AV est le sens antihoraire et le sens S_AR est le sens horaire.
L'ustensile 4 pivote, autour de l'axe 10 et dans le sens S_AV, depuis la position neutre, représentée sur la figure 1, vers une première position inclinée représentée sur la figure 2. L'ustensile 4 est aussi capable de pivoter, autour de l'axe 10 et dans le sens S_AR, depuis la position neutre, vers une seconde position inclinée. Typiquement, cette seconde position inclinée de l'ustensile 4 est le symétrique de la première position inclinée par rapport à un plan vertical 30 (Fig. 1). Le plan 30 contient l'axe 10 et s'étend parallèlement aux directions X et Z. Le plan 30 passe également par le levier 16 lorsque l'ustensile est dans sa position neutre.
La position neutre est la position que l'ustensile 4 occupe en absence de sollicitation extérieure. Le décalage angulaire α_AV entre la position neutre et la première position inclinée est ici compris entre 15° et 90° ou entre 20° et 45°.
Pour limiter les frottements entre l'ustensile 4 et l'axe 10, l'ustensile 4 est monté sur l'axe 10 par l'intermédiaire de deux roulements à billes 20, 22 (Fig. 2 et 3). A cet effet, l'ustensile 4 comporte un arbre 24 qui s'étend le long de l'axe 10. Chaque extrémité de l'arbre 24 est fixée, sans aucun degré de liberté, sur une périphérie intérieure des roulements à billes 20 et 22.
L'arbre 24 est mécaniquement raccordé à la face 12 par une paroi 26. La paroi 26 s'étend dans un plan vertical 28 (Fig. 1) parallèle aux directions Y et Z. Ici, la paroi 26 est un demi-disque dont le centre est situé sur l'axe 10.
Le plan 28 est un plan de symétrie pour l'interface 2. Dans la position neutre, l'interface 2 est également symétrique par rapport au plan 30. Ainsi, par la suite, seuls les éléments de l'interface 2 situés derrière le plan 28 et à droite du plan 30 sont décrits en détail. Les autres éléments se déduisent par symétrie.
La périphérie extérieure des roulements 20, 22 est fixée sans aucun degré de liberté à l'intérieur de trous respectifs aménagés dans des demi-coques rigides, respectivement, 32 et 34 (Fig. 3).
Les demi-coques 32 et 34 s'emboîtent l'une dans l'autre le long d'un plan d'encastrement confondu ici avec le plan 28. Lorsque ces demi-coques 32, 34 sont emboîtées l'une dans l'autre, elles forment le châssis 6.
La demi-coque 32 est conformée pour guider et limiter l'amplitude angulaire du déplacement de l'ustensile 4. Par exemple, la demi-coque 32 comporte une rainure circulaire 36 (Fig. 2) à l'intérieur de laquelle glisse un bord vertical de la face 12 lorsque l'ustensile 4 se déplace entre les première et seconde positions inclinées. L'extrémité de cette rainure 36 forme un arrêtoir qui empêche l'ustensile 4 d'aller au-delà des première et seconde positions inclinées. Ainsi, la rainure 36 délimite l'amplitude angulaire du déplacement de l'ustensile 4.
La demi-coque 32 comporte une face extérieure verticale tournée du côté opposé au plan 28. Cette face extérieure comporte un logement extérieur 38 (Fig. 3) apte à recevoir une carte électronique 40 (Fig. 3). La carte électronique 40 comporte typiquement un capteur qui mesure la position angulaire de l'ustensile 4 autour de l'axe 10.
L'interface 2 comporte aussi un capot 42 (Fig. 3) qui recouvre et protège la carte électronique 40.
De façon similaire, une carte électronique 44 (Fig. 3) est reçue dans le logement extérieur de la demi-coque 34. La carte électronique 44 est recouverte par un capot 46 (Fig. 3). Le circuit électronique 44 est par exemple identique au circuit électronique 40 de manière à assurer une redondance de la mesure de la position angulaire de l'ustensile 4.
Les circuits électroniques 40 et 44 sont électriquement raccordés à un connecteur 48 (Fig. 1) par l'intermédiaire duquel sont délivrées les positions angulaires de l'ustensile 4 mesurées par ces cartes électroniques.
L'interface 2 comporte un mécanisme de rappel qui sollicite en permanence l'ustensile 4 vers sa position neutre. Ce mécanisme comporte deux ressorts de rappel 52 et 54 (Fig. 1 et 3) et une bascule 50 suspendue sur ces deux ressorts de rappel 52 et 54. Par exemple, les ressorts 52 et 54 sont des ressorts hélicoïdaux dont les spires s'enroulent autour d'un axe central respectif. Sur la figure 2, les ressorts 52 et 54 n'ont pas été représentés pour améliorer la lisibilité de cette figure.
La bascule 50 est déplaçable entre :

une position de repos, représentée sur la figure 1,
une première position penchée représentée sur la figure 2, et
une seconde position penchée.

La seconde position penchée est le symétrique de la première position penchée par rapport au plan 30.
Dans la position de repos, la bascule 50 maintient l'ustensile 4 dans sa position neutre. Dans la première position penchée (figure 2), la bascule 50 sollicite en permanence l'ustensile 4 dans le sens S_AR pour le ramener de sa première position inclinée vers sa position neutre. Dans la seconde position penchée, la bascule 50 sollicite en permanence l'ustensile 4 dans le sens S_AV pour le ramener de la seconde position inclinée vers la position neutre.
La partie droite de la bascule 50 comporte une aile 60. L'aile 60 comporte une portion qui, dans la position de repos, s'étend dans un plan horizontal passant par l'axe 10 et dans la direction Y jusqu'à un point d'appui 62. Du côté opposé au point d'appui 62, l'aile 60 comporte une portion en arc de cercle qui contourne l'arbre 24.
L'aile 60 comporte un méplat supérieur 64 et une face inférieure 66 s'étendant tous les deux dans un plan horizontal dans la position de repos. La face inférieure 66 comporte une zone 68 d'accueil pour recevoir l'extrémité supérieure du ressort 52. Ici, la zone 68 comporte un pion cylindrique 70 apte à s'emboîter à l'intérieur des spires du ressort 52. L'extrémité inférieure du ressort 52 repose sur un méplat aménagé dans la partie inférieure de la demi-coque 32. Chacun des ressorts 52 et 54 est dimensionné pour ramener, à lui-seul, la bascule 50 dans sa position de repos et cela à partir de n'importe laquelle des première et seconde positions penchées.
Sur les figures 1 à 3, l'aile symétrique de l'aile 60 dans la position de repos, porte la référence 80.
Dans la position de repos, le point d'appui 62 de l'aile 60 est poussée contre une butée 82 de la demi-coque 32 par le ressort 52. La butée 82 est une saillie formée dans la face intérieure de la demi-coque 32, c'est-à-dire dans la face de la demi-coque 32 tournée vers le plan 28. La butée 82 s'étend horizontalement dans la direction X de sorte que son extrémité est située au-dessus du point d'appui 62. La longueur de la butée 82 dans la direction X est aussi suffisamment courte pour ne pas entraver le déplacement de l'ustensile 4 lorsqu'il se déplace vers la seconde position inclinée. Ainsi, la butée 82 est suffisamment courte pour laisser passer la paroi 26 lorsque l'ustensile 4 est déplacé dans la seconde position inclinée. De même, la butée 82 est aussi agencée pour ne pas entraver le déplacement de la face 12. A cet effet, ici, la butée 82 est située entre le trou qui reçoit le roulement à billes 22 et la rainure 36.
La demi-coque 32 comporte aussi une butée 84 (figure 3) symétrique de la butée 82 par rapport au plan 30.
Le point d'appui 62 et la butée 82 sont également conformées pour former par coopération de forme, lorsque l'ustensile 4 se déplace vers sa première position inclinée, une articulation 85 (Fig. 2). L'articulation 85 permet à la bascule 50 de pivoter autour d'un axe 86 (Fig. 2) depuis sa position de repos jusqu'à sa première position penchée. L'axe 86 est distinct et parallèle à l'axe 10
Pour cela, le point d'appui 62, dans une position active, reste en contact avec la butée 82 alors que la bascule 50 se déplace entre sa position de repos et sa première position penchée. Le point d'appui 62 est alors situé sur l'axe 86. Lorsque, à l'inverse, la bascule 50 se déplace de la position de repos vers sa seconde position penchée, ce point d'appui 62 se déplace vers une position éloignée dans laquelle il n'est plus en contact avec la butée 82.
Dans la position de repos, la projection orthogonale de la zone d'accueil 68 dans le plan horizontal contenant les axes 10 et 86 est entièrement située entre ces deux axes. Ainsi, le point d'application de la force de rappel du ressort 52 sur la bascule 50 est situé entre les axes 10 et 86. Ce point d'application correspond au point où une force ponctuelle de même direction et de même amplitude que celle exercée par le ressort 52 sur la bascule 50 produit exactement les mêmes effets que la force de rappel exercée par le ressort 52. Dans ce mode de réalisation, ce point d'application est situé à l'intersection de l'axe central du ressort 52 et de la face inférieure 66 de l'aile 60. La distance la plus courte entre ce point d'application de la force de rappel et l'axe 86 est supérieure à 1 mm, 2 mm ou 3 mm. Généralement, cette distance la plus courte est également inférieure à 3 cm ou 1 cm.
Pour déplacer la bascule 50 entre sa position de repos et ses première et seconde positions penchées, l'interface 2 comporte une liaison glissière 90 qui relie mécaniquement l'ustensile 4 à la bascule 50. Cette liaison glissière permet à l'ustensile 4 d'entraîner en déplacement la bascule 50 à l'encontre des forces de rappel des ressources 52 et 54. Elle permet aussi à la bascule 50 d'entraîner en déplacement l'ustensile 4.
Ici, la liaison glissière est formée d'une première et d'une seconde parties symétriques l'une de l'autre par rapport au plan 30 dans la position neutre. La première partie est située à droite du plan 30. Cette première partie comporte le méplat 64 de l'aile 60 tourné vers le haut et le coulisseau 12A de la face semi-circulaire 12. Plus précisément, le point d'appui 62 de l'aile 60 se situe au-delà de la rainure 36. Ainsi, lorsque l'ustensile 4 pivote de sa position neutre vers sa seconde position inclinée, le coulisseau 12A vient en appui sur le méplat 64 et glisse sur ce méplat 64 le long d'une direction parallèle au plan 28. A l'inverse, lorsque l'ustensile 4 pivote de sa position neutre vers sa première position, le coulisseau 12A s'éloigne du méplat 64 comme représenté sur la figure 2. Ainsi, la première partie de la liaison glissière est déplaçable, par l'ustensile 4, entre une position montée dans laquelle le coulisseau 12A glisse sur le méplat 64 et une position démontée dans laquelle le coulisseau 12A est éloigné et mécaniquement isolé du méplat 64.
Dans la position de repos, les coulisseaux 12A et 12B de la face 12 sont simultanément en appui sur les méplats, respectivement, des ailes 60 et 80. Ainsi, dès qu'un utilisateur déplace l'ustensile 4 à partir de sa position neutre, dans le sens S_AR ou dans le sens S_AV, cela entraîne immédiatement en rotation, dans le même sens, la bascule 50. En dehors de la position de repos, seule une des coulisseaux 12A, 12B est en appui sur le méplat d'une aile de la bascule 50.
Le fonctionnement de l'interface 2 va maintenant être décrit à l'aide des représentations fonctionnelles des figures 4 et 5. Les figures 4 et 5 représentent l'interface 2 lorsque l'ustensile 4 est, respectivement, dans sa position neutre et dans sa première position inclinée. Dans ces représentations fonctionnelles, les différents éléments de l'interface 2 décrits en référence aux précédentes figures sont représentés sous une forme filaire et portent les mêmes références.
En absence de sollicitation extérieure, les ressorts 52 et 54 maintiennent les points d'appui des ailes 60 et 80 simultanément en appui contre, respectivement, les butées 82 et 84 du châssis 6. La bascule 50 est donc maintenue dans sa position de repos. Lorsque la bascule 50 est dans sa position de repos, les coulisseaux 12A et 12B de l'ustensile 4 sont simultanément en appui sur les méplats des ailes 60 et 80. L'ustensile 4 est donc maintenu dans sa position neutre.
Lorsqu'un utilisateur exerce une force F (Fig. 5) sur l'ustensile 4 dans le sens S_AV, l'ustensile 4 se déplace vers sa première position inclinée en tournant autour de l'axe 10. Le coulisseau 12B est alors en appui et glisse sur le méplat de l'aile 80. La seconde partie de la liaison glissière est alors dans sa position montée. Ainsi, par l'intermédiaire de cette seconde partie de la liaison glissière, l'ustensile 4 pousse l'aile 80 vers le bas. Le ressort 54 se comprime et le point d'appui de l'aile 80 n'est plus en appui sur la butée 84. Le coulisseau 12A s'éloigne du méplat 64 de l'aile 60 et n'est plus en contact avec l'aile 60.
En parallèle, le ressort 52 maintient le point d'appui 62 de l'aile 60 en appui sur la butée 82. La bascule 50 tourne donc autour de l'axe 86 qui passe par le point d'appui 62 de l'aile 60 sur la butée 82. Ce mouvement de rotation de la bascule 50 autour de l'axe 86 comprime aussi le ressort 52 puisque la zone 68 d'accueil est située entre les plans verticaux contenant les axes 10 et 86. La bascule 50 se déplace donc vers sa première position penchée à l'encontre des forces de rappel des ressorts 52 et 54.
Lorsque l'utilisateur relâche l'ustensile 4 et n'exerce plus aucune force sur cet ustensile, les ressorts 52 et 54 ramènent automatiquement la bascule 50 dans sa position de repos. Lorsque la bascule 50 retourne dans sa position de repos, le méplat de l'aile 80 repousse vers le haut le coulisseau 12B, ce qui ramène l'ustensile 4 dans sa position neutre.
Lorsque le ressort 54 est cassé, il n'exerce plus aucune force de rappel sur la bascule 50. Par contre, le ressort 52, qui n'est pas endommagé, reste apte à ramener, à lui seul, la bascule 50 dans sa position de repos et cela aussi bien à partir de la première que de la seconde position penchée. Ainsi, même lorsque le ressort 54 est cassé, l'interface 2 reste utilisable.
De plus, lorsque le ressort 54 est cassé, la force de rappel qui sollicite la bascule 50 vers sa position de repos est plus faible que lorsque les deux ressorts 52 et 54 sont intacts. Ainsi, lorsque le ressort 54 est cassé, la force que doit exercer l'utilisateur pour déplacer l'ustensile 4 entre les première et seconde positions inclinées est plus faible. L'utilisateur ressent alors cette différence dans la force de rappel et peut déclencher les opérations de maintenance appropriées avant que le ressort 52 ne casse à son tour.
Le fonctionnement de l'interface 2 dans le cas où c'est le ressort 52 qui est cassé est le même que celui décrit ci-dessus dans le cas où c'est le ressort 54 qui est cassé.
Les figures 6 et 7 représentent une interface homme-machine 100 identique à l'interface homme-machine 2 sauf que :

l'ustensile 4 est remplacé par un ustensile 104,
le châssis 6 est remplacé par un châssis 106, et
la bascule 50 est remplacée par une bascule 150.

Dans ce mode de réalisation, l'ustensile 104, le châssis 106 et la bascule 150 sont configurés pour que les ressorts 52 et 54 travaillent en traction et non pas en compression. Pour simplifier les figures 6 et 7, seul le ressort 52 a été représenté. La figure 6 représente l'ustensile 104 dans sa position neutre et la bascule 150 dans sa position de repos. La figure 7 représente l'ustensile 104 dans sa seconde position inclinée et la bascule 150 dans sa seconde position penchée.
Comme dans le mode de réalisation des figures 1 à 3, l'interface 100 est symétrique par rapport au plan 28 et, dans la position neutre, également symétrique par rapport au plan 30. Ainsi, par la suite, seuls les éléments situés dans la partie droite du plan 30 sont décrits plus en détails.
L'ustensile 104 est, par exemple, identique à l'ustensile 4 sauf que la paroi 26 comporte un évidement 120. La partie inférieure de l'évidement 120 forme un méplat 122 horizontal dans la position neutre. Un coulisseau 124 de la bascule 150 est en appui sur ce méplat 122 dans la position neutre. Les symétriques du méplat 122 et du coulisseau 124 par rapport au plan 30 portent les références, respectivement, 132 et 134.
Le châssis 106 est identique au châssis 6 sauf que les butées 82 et 84 sont remplacées par des butées, respectivement, 136 et 138 (figure 6). Ces butées 136, 138 sont situées sous des points d'appui respectifs de la bascule 150.
La bascule 150 est identique à la bascule 50 sauf que le point d'appui 62 est remplacé par un point d'appui 142 qui est, dans la position de repos, plaqué contre la butée 136 par la force de rappel du ressort 52. La butée 136 est située sous le point d'appui 142. De façon similaire à ce qui a été décrit précédemment, lorsque la bascule 150 se déplace de sa position de repos vers la seconde position penchée, le point d'appui 142 coopère avec la butée 136 pour former une articulation qui permet à la bascule 150 de tourner autour d'un axe 144 de rotation parallèle à l'axe 10. La projection orthogonale de la zone d'accueil de l'extrémité supérieure du ressort 52 dans un plan contenant les axes 10 et 144, est entièrement située entre ces deux axes. Ainsi, le point d'application de la force de rappel du ressort 52 est situé entre ces deux axes et éloigné de l'axe 144 par une distance supérieure à 1 mm ou 2 mm ou 3 mm. Ici, la zone d'accueil comporte un trou 110 à l'intérieur duquel est reçue l'extrémité d'une spire du ressort 52.
Le fonctionnement de l'interface 100 va maintenant être décrit à l'aide des figures 8 et 9. Les figures 8 et 9 sont des représentations fonctionnelles de l'interface 100. Elles représentent l'interface 100 lorsque l'ustensile 106 est, respectivement, dans sa position neutre et dans sa première position inclinée.
En absence de sollicitation extérieure, les ressorts 52 et 54 plaquent les points d'appui opposés de la bascule 150 contre, respectivement, les butées 136 et 138. Les méplats 122, 132 sont alors simultanément en appui contre les coulisseaux 124 et 134. L'ustensile 104 est donc maintenu dans sa position neutre.
Lorsque l'utilisateur exerce une force F (Fig. 9) qui déplace l'ustensile 104 de sa position neutre vers sa première position inclinée, le méplat 122 tire vers le haut le coulisseau 124. Dans le même temps, le point d'appui gauche de la bascule 150 reste en appui sur la butée 138. La bascule 150 pivote donc, à l'encontre des forces de rappel des ressorts 52 et 54, autour de l'axe horizontal qui passe par ce point d'appui gauche contre la butée 138.
Lorsque l'utilisateur relâche l'ustensile 104, les ressorts 52 et 54 ramènent automatiquement la bascule 150 dans sa position de repos. Lorsque la bascule 150 retourne dans sa position de repos, le coulisseau 124 appuie sur le méplat 122, ce qui ramène en même temps l'ustensile 104 dans sa position neutre.
Comme dans le cas de l'interface 2, si le ressort 54 casse, puisque le point d'application de la force de rappel du ressort 52 est situé entre les axes 10 et 144, le ressort 52 est capable à lui seul de ramener la bascule 150 dans sa position de repos et cela aussi bien à partir de la première que de la seconde position penchée.

Chapitre II : Variantes de l'ustensile :

Variantes de l'ustensile

De nombreuses formes différentes sont possibles pour l'ustensile 4. Par exemple, dans une première variante, le levier 16 est omis. Dans une autre variante, seul le levier 16 est conservé et la face semi-circulaire 12 est omise. Dans ce dernier cas, l'ustensile 4 est un levier et non plus une molette. Cependant, même dans le cas d'un simple levier, ce levier est mécaniquement raccordé à la bascule par une liaison glissière telle que celle décrite dans le cas de l'interface 2 ou 100.
L'ustensile 4 peut également comporter un ou plusieurs boutons-poussoirs déplaçables chacun entre une position sortie et une position enfoncée par un doigt de l'utilisateur lorsque celui-ci agrippe l'ustensile 4.
Dans une variante simplifiée, l'ustensile est seulement déplaçable entre la position neutre et la première position inclinée. Dans ce cas, la position de la zone d'accueil du ressort 54 le long de la partie gauche de la bascule peut être quelconque. Par exemple, dans le cas de la bascule 50, cette zone d'accueil peut être située, en allant vers la gauche, sur une portion de la face inférieure de l'aile 80 qui se trouve au-delà de la butée 84.
Ce qui a été décrit dans le cas particulier où l'ustensile 4 est uniquement apte à pivoter autour d'un seul axe peut aussi être appliqué à des ustensiles aptes à pivoter autour de plusieurs axes de rotation non-parallèles entre eux et qui passent tous par un même point appelé "centre de rotation". Ce centre de rotation est fixé, sans aucun degré de liberté, au châssis de l'interface. Ainsi, ce qui a été décrit s'applique aussi au cas d'un ustensile apte à pivoter autour de l'axe 10 et autour d'un axe horizontal supplémentaire parallèle à la direction Y et coupant l'axe 10. Dans ce cas, tout ce qui a été décrit pour ramener l'ustensile 4 vers sa position neutre après qu'il ait pivoté autour de l'axe 10 est aussi appliqué pour ramener l'ustensile 4 vers sa position neutre après qu'il ait pivoté autour de l'axe supplémentaire. En particulier, le mécanisme de rappel comporte alors une paire de ressorts supplémentaires de rappel, et la bascule comporte en plus deux ailes supplémentaires. Ces ailes supplémentaires s'étendent chacune parallèlement à la direction Y et sont situées de part et d'autre de l'axe supplémentaire. Les ressorts supplémentaires et les ailes supplémentaires sont agencés comme décrit dans le cas des ailes et des ressorts précédemment décrits.
En variante, l'ustensile peut pivoter autour de tous les axes de rotation qui passe par le centre de rotation. Dans ce dernier cas, la liaison mécanique entre l'ustensile 4 et le châssis est typiquement une liaison rotule. Pour assurer le retour de l'ustensile dans sa position neutre, le mécanisme de rappel comporte alors au moins deux paires de ressorts disposées comme décrit dans le paragraphe précédent.
Lorsque l'ustensile peut pivoter autour d'au moins trois axes de rotation non colinéaire, le mécanisme de rappel peut aussi comporter plus de deux paires de ressorts de rappel. Dans tous les cas, chaque paire de ressorts est agencée comme décrit dans le chapitre I afin d'assurer un retour de l'ustensile vers sa position neutre même dans le cas où l'un des ressorts de la paire casse.
L'ustensile peut aussi être conformé pour être déplacé autrement que par la main de l'utilisateur. Par exemple, en variante, l'ustensile est conformé pour être déplacé par un pied de l'utilisateur. L'ustensile peut aussi être déplacé entre sa position neutre et une position inclinée par un robot ou autre.

Autres variantes :

D'autres modes de réalisation de la liaison glissière sont possibles. Par exemple, dans un mode de réalisation particulier, les positions du coulisseau et du méplat sont interverties. L'un du coulisseau et du méplat est alors fixé sur la bascule et l'autre du coulisseau et du méplat est fixé sur l'ustensile.

Chapitre III : Avantages des modes de réalisation décrits :

Lorsque l'un des ressorts 52, 54 casse, il n'exerce plus aucune force de rappel sur la bascule. Toutefois, dans les modes de réalisation décrits ici, cela n'empêche pas de ramener l'ustensile dans sa position neutre en absence de sollicitation extérieure sur ce dernier. Ainsi, même si l'un des ressorts 52, 54 casse, l'interface homme-machine reste utilisable.
De plus, lorsqu'un des ressorts 52, 54 est cassé, la force que doit exercer un utilisateur pour déplacer l'ustensile de sa position neutre vers l'une de ses positions inclinées est plus faible. L'utilisateur perçoit ce retour haptique. Il est donc informé qu'un des deux ressorts 52, 54 est cassé. Cela permet de déclencher les opérations de maintenance nécessaires avant que l'autre ressort casse et donc avant que l'interface soit totalement inutilisable.
Grâce à l'utilisation de la bascule dans le mécanisme de rappel, quel que soit le sens dans lequel est incliné l'ustensile, l'ustensile tourne autour du même axe ou d'un même centre de rotation. Cela facilite la mesure de la position angulaire de l'ustensile. De plus, puisque les ressorts de rappel ne sont pas directement fixés sur l'ustensile, il est possible de démonter l'ustensile sans démonter les ressorts.
Le fait de placer les deux zones d'accueil des ressorts entre, respectivement, l'axe 10 et les axes de rotation de la bascule, permet de conserver la possibilité de ramener l'ustensile dans sa position neutre à partir de n'importe laquelle des première et seconde positions inclinées.

Claims

Interface homme-machine comportant :
- un châssis (6; 106),

- un ustensile (4; 104) déplaçable, par un utilisateur, en rotation dans un premier sens, autour d'un premier axe, depuis une position neutre vers une première position inclinée, la position neutre étant la position de l'ustensile en absence de sollicitation extérieure sur cet ustensile,

- un mécanisme de rappel de l'ustensile vers sa position neutre, ce mécanisme de rappel comportant :
- des premier et second ressorts (52, 54) qui sollicitent en permanence l'ustensile vers sa position neutre,

- une bascule (50; 150) suspendue sur les premier et second ressorts (52, 54), cette bascule étant déplaçable en rotation dans le premier sens, autour d'un deuxième axe (86; 144), entre une position de repos dans laquelle la bascule maintient l'ustensile dans sa position neutre et une première position penchée dans laquelle l'ustensile est dans sa première position inclinée, le deuxième axe étant distinct et parallèle au premier axe,
la bascule comportant une première et une seconde ailes (60, 80) situées chacune d'un côté respectif d'un plan médian (30) contenant le premier axe (10), ces première et seconde ailes comportant, respectivement, des première et seconde zones (68; 110) d'accueil d'une extrémité d'un ressort, la projection orthogonale de la seconde zone (68, 110) d'accueil, dans un plan contenant les premier et deuxième axes (10, 86; 144), étant entièrement située entre les premier et deuxième axes, et

- les premier et second ressorts (52, 54) comportent chacun un première extrémité fixée sur le châssis et une seconde extrémité reçue à l'intérieur, respectivement, de la première et de la seconde zones d'accueil
caractérisé en ce que le mécanisme de rappel comporte une liaison glissière (12A, 12B, 64; 122, 132, 124, 134) entre la bascule et l'ustensile, cette liaison glissière étant apte à transformer le déplacement, en rotation dans le premier sens, de l'ustensile vers la première position inclinée en un déplacement, en rotation dans le premier sens, de la bascule vers la première position penchée et à transformer le déplacement de la bascule vers sa position de repos en un déplacement de l'ustensile vers sa position neutre.
Interface selon la revendication 1, dans laquelle :
- l'ustensile est déplaçable, par l'utilisateur, en rotation dans un second sens opposé au premier sens, autour du premier axe (10) depuis la position neutre vers une seconde position inclinée,

- la bascule est déplaçable en rotation dans le second sens autour d'un troisième axe (144) de rotation depuis sa position de repos vers une seconde position penchée dans laquelle l'ustensile est dans sa seconde position inclinée, le troisième axe étant distinct et parallèle au premier axe et situé, par rapport au plan médian (30), d'un côté opposé au côté où se trouve le deuxième axe,

- la liaison glissière (12A, 12B, 64; 122, 132, 124, 134) est également apte à transformer le déplacement de l'ustensile vers la seconde position inclinée en un déplacement de la bascule vers la seconde position penchée.
Interface selon la revendication 2, dans laquelle :
- le châssis comporte une première et une seconde butées (82, 84; 136, 138) situées aux emplacements, respectivement, du deuxième et du troisième axes,

- la bascule comporte :
- un premier point d'appui (62) déplaçable entre :
- une position active dans laquelle il est en appui sur la première butée (82; 138) pour former, par coopération de forme avec cette première butée, une première articulation qui permet à la bascule de tourner autour du deuxième axe (86) lorsque l'ustensile est déplacé depuis sa position neutre vers sa première position inclinée, et

- une position éloignée dans laquelle le premier point d'appui (62) est éloigné de la première butée (82; 138) lorsque l'ustensile est déplacé depuis sa position neutre vers sa seconde position inclinée,

- un second point d'appui (142) déplaçable entre :
- une position active dans laquelle il est en appui sur la seconde butée (84, 136) pour former, par coopération de forme avec cette seconde butée, une seconde articulation qui permet à la bascule de tourner autour du troisième axe (144) lorsque l'ustensile est déplacé depuis sa position neutre vers sa seconde position inclinée, et

- une position éloignée dans laquelle le second point d'appui (142) est éloigné de la seconde butée (136) lorsque l'ustensile est déplacé depuis sa position neutre vers sa première position inclinée.
Interface selon la revendication 2 ou 3, dans laquelle la liaison glissière comporte :
- une première partie comportant un premier coulisseau (12B; 124) et un premier méplat (122), le premier coulisseau étant formé sur l'un de l'ustensile et de la première aile et le premier méplat étant formée sur l'autre de l'ustensile et de la première aile, cette première partie de la liaison glissière étant déplaçable par l'ustensile entre :
- une position montée dans laquelle le premier coulisseau (12B; 124) glisse sur le premier méplat (122) lorsque l'ustensile est déplacé entre sa position neutre et sa première position inclinée, et

- une position démontée dans laquelle le premier coulisseau est séparé du premier méplat (122) lorsque l'ustensile est déplacé entre sa position neutre et sa seconde position inclinée,

- une seconde partie comportant un second coulisseau (12A; 134) et un second méplat (64; 132), le second coulisseau étant formé sur l'un de l'ustensile et de la seconde aile et le second méplat étant formé sur l'autre de l'ustensile et de la seconde aile, cette seconde partie de la liaison glissière étant déplaçable par l'ustensile entre :
- une position montée dans laquelle le second coulisseau (12A; 134) glisse sur le second méplat (64; 132) lorsque l'ustensile est déplacé entre sa position neutre et sa seconde position inclinée, et

- une position démontée dans laquelle le second coulisseau (12A; 134) est séparée du second méplat (64; 132) lorsque l'ustensile est déplacé entre sa position neutre et sa première position inclinée.
Interface selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, dans laquelle la projection orthogonale de la première zone d'accueil, dans un plan passant par les premier et troisième axes, est entièrement située entre ces premier et troisième axes.
Interface selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle les premières extrémités des premier et second ressorts (52, 54) sont fixés au châssis de manière à ce que ces deux ressorts travaillent en compression lorsque l'ustensile est déplacé de sa position neutre vers l'une quelconque de ses première et seconde positions inclinées.
Interface selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans laquelle les premières extrémités des premier et second ressorts (52, 54) sont fixés au châssis de manière à ce que ces deux ressorts travaillent en traction lorsque l'ustensile est déplacé de sa position neutre vers l'une quelconque de ses première et seconde positions inclinées.
Interface selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle chacun des premier et second ressorts (52, 54) est apte, à lui seul, à ramener la bascule depuis l'une quelconque de ses positions penchées vers sa position de repos en absence de sollicitation extérieure.
Interface selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la distance entre le deuxième axe et un point d'application sur la seconde aile (60) de la force de rappel du second ressort (52) est supérieure à 1 mm.
Interface selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, dans laquelle la distance entre le troisième axe et un point d'application sur la première aile (80) de la force de rappel du premier ressort (54) est supérieure à 1 mm.
Interface selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle l'ustensile est uniquement déplaçable en rotation autour d'un ou plusieurs axes qui passent tous par un même point fixe par rapport au châssis.
Interface selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle
- les premier et second ressorts (52, 54) sont agencés pour exercer sur l'ustensile, par l'intermédiaire de la bascule (50; 150), une première force d'appui dans une première direction perpendiculaire au plan passant par les premier et deuxième axes, et

- l'interface est dépourvue de ressorts complémentaires agencés pour exercer sur l'ustensile une seconde force d'appui dans une seconde direction de sens opposé à la première direction et dont l'amplitude est comprise entre 0,9|F₁| et 1,1|F₁|, où |F₁| est l'amplitude de la première force d'appui.