EP4154090A1 - Interface de commande à retour haptique - Google Patents

Interface de commande à retour haptique

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Publication number
EP4154090A1
EP4154090A1 EP14784264.5A EP14784264A EP4154090A1 EP 4154090 A1 EP4154090 A1 EP 4154090A1 EP 14784264 A EP14784264 A EP 14784264A EP 4154090 A1 EP4154090 A1 EP 4154090A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
control interface
module
touch surface
interface
control
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP14784264.5A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Stéphane Vanhelle
Jean-Marc Tissot
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dav SA
Original Assignee
Dav SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dav SA filed Critical Dav SA
Publication of EP4154090A1 publication Critical patent/EP4154090A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/016—Input arrangements with force or tactile feedback as computer generated output to the user
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K35/00—Arrangement of adaptations of instruments
    • B60K35/10—
    • B60K35/25—
    • B60K35/60—
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05G—CONTROL DEVICES OR SYSTEMS INSOFAR AS CHARACTERISED BY MECHANICAL FEATURES ONLY
    • G05G5/00—Means for preventing, limiting or returning the movements of parts of a control mechanism, e.g. locking controlling member
    • G05G5/03—Means for enhancing the operator's awareness of arrival of the controlling member at a command or datum position; Providing feel, e.g. means for creating a counterforce
    • G—PHYSICS
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    • G06F3/033—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor
    • G06F3/0362—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor with detection of 1D translations or rotations of an operating part of the device, e.g. scroll wheels, sliders, knobs, rollers or belts
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    • G06F3/038—Control and interface arrangements therefor, e.g. drivers or device-embedded control circuitry
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    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/044—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H19/00—Switches operated by an operating part which is rotatable about a longitudinal axis thereof and which is acted upon directly by a solid body external to the switch, e.g. by a hand
    • H01H19/54—Switches operated by an operating part which is rotatable about a longitudinal axis thereof and which is acted upon directly by a solid body external to the switch, e.g. by a hand the operating part having at least five or an unspecified number of operative positions

Definitions

  • the present invention relates to a control interface and in particular a rotary control interface or wheel, particularly for a motor vehicle, for transmitting a haptic feedback to a user, such as a variable resistance force.
  • the haptic feedback on knobs for example, is composed of resistance forces of variable values, creating hard points and bearings, which correspond to different commands for the devices controlled via the interface in question.
  • the haptic feedback is advantageous in the car in that it requires little attention from the driver, in particular does not require the driver to look away from the road.
  • a control interface with a defined haptic feedback pattern can only be suitable for a limited number of functions to be controlled, which must have the same number of possible commands, equal for example to the number of hard points on a complete route. of a gripping element.
  • control interfaces are generally bulky and difficult to couple with other controls in a small footprint.
  • the wheels In order to navigate menus and / or validate the selected functions, the wheels must often be coupled to other types of control.
  • control interfaces of the state of the art have a large footprint and require many connections due to the different control elements.
  • the object of the invention is a haptic feedback control interface, in particular for a motor vehicle, intended to take into account an action of a user by providing him with a haptic feedback, comprising a magneto-rheological fluid module, said module comprising:
  • said interface also comprises a control unit having a fixed touch surface located in the center of the gripping element.
  • Such an interface makes it possible to obtain a rotary control comprising a reconfigurable haptic feedback coupled to a tactile surface all in a small footprint.
  • the interface is configured to rotationally block the rotating member via the magnetic field application unit when the touch surface is used.
  • the gripping surface can then serve as a hand rest or finger guide to the user when using the touch surface.
  • the unit for applying a magnetic field to the magneto-rheological fluid is configured to change the intensity of the applied magnetic field as a function of the rotation of the rotating element around the magnetometer.
  • axis (Z) of the module (5) axis (Z) of the module (5).
  • control unit also comprises display means coupled to the touch interface.
  • Such an interface makes it possible to display information relating to the control interface.
  • the touch surface is a capacitive surface. According to a further aspect of the present invention, the touch surface is a resistive surface.
  • the touch surface is coupled to a gesture detection device.
  • Such an interface makes it possible to configure commands according to predetermined gestures.
  • the magnetorheological fluid module has the general shape of a cylinder of which one end is closed and which comprises a fixed central axis on which the tactile surface is mounted, the element rotating device being pivotally mounted about the fixed central axis and being inserted into a cavity of the module comprising the magnetorheological fluid, on the other hand, the unit for applying a magnetic field comprises a coil which surrounds said cavity of the module comprising the magnetorheological fluid.
  • the rotary member is guided in rotation by bearings or ball bearings.
  • the gripping element forms a rotating ring around the touch surface.
  • control unit also comprises an electronic card configured to supply and control the tactile surface, said electronic card being fed via an electrical connection which passes through the central axis.
  • the rotary member is coupled to a position encoder configured to provide a signal representative of the angular position of the rotating member.
  • FIG. 1 represents a control interface comprising a magneto-rheological fluid module comprising a tactile surface according to the present invention
  • FIG. 2 represents a sectional view of a magneto-rheological fluid module according to the present invention.
  • the invention relates to a haptic feedback control interface 1 as shown in Figure 1, for example for a dashboard of a motor vehicle, or for a central console of a motor vehicle, for controlling on-board systems of the vehicle.
  • the control interface 1 comprises a magneto-rheological fluid module 5 capable of transmitting a haptic feedback to a user in the form of a resistance force applied to a gripping element 3.
  • this module 5 comprises a control unit 31 having a touch surface 33.
  • FIG. 2 represents a sectional view of the magnetorheological fluid module 5.
  • the module 5 comprises a structure of cylindrical general shape and closed at one of its ends which comprises a fixed central axis 6 on which the element is mounted.
  • the structure of the module 5 also comprises a circular housing 8 which at least partially surrounds the cavity 23.
  • the circular housing 8 receives one or more coil (s) which with its (their) feed (s) (not shown) form (nt) an application unit 9 of a magnetic field on the magneto-rheological fluid.
  • the magnetic field created by a coil is proportional to the current flowing through it so that by varying the power supply of the coil, it is possible to vary the intensity of the magnetic field created in the center of the coil and therefore the magnetic field applied to the magnetorheological fluid, which makes it possible to vary the viscosity of the fluid.
  • the friction force applied by the magnetorheological fluid to the rotary element 7 varies as a function of the surface of the fluid in contact with the mobile element 7.
  • the rotary element 7 may comprise several walls 16 which are opposite walls of the cavity 23.
  • the cavity 23 may in particular comprise a central wall 18 which is interposed between the walls 16 of the rotary element 7 to increase the facing surface between the rotary element 7 and the walls 16, 18 of the cavity 23 and thus increase the torque that can be exerted on the rotary element 7 with a given power supply.
  • the cavity 23 is closed by a cover 20 which compresses a gasket 22 sealing so as to avoid leakage of the magnetorheological fluid.
  • the cover 20 also comprises a housing for receiving a bearing or ball bearing 24 which provides the connection with the rotary member 7 and its rotational movement.
  • the gripping element 3 is integral, that is rigidly connected to the rotary element 7.
  • the rotary element 7 having an output axis 41 which connects the module 5 to the gripping element 3.
  • the gripping element 3 is for example made of material with the rotary member 7 or clipped on the rotary member 7 or fixed by a pin or by any other fastening means known from the state of the art.
  • the gripping element 3 can be coupled to the rotary element 7 via a gear system or any other mechanical means for ensuring a coupling in rotation between the two.
  • a gear system makes it possible to create a reduction ratio between the rotation of the gripping element and the rotary element 7 to allow more precise rotation control.
  • a retaining element 38 such as a circlip, a pin or any other retaining means known to those skilled in the art.
  • the module 5 also comprises a control unit 31 comprising a touch surface 33 coupled to an electronic card or printed circuit 37 which are mounted on the fixed central axis 6 of the module 5.
  • the touch surface 33 is made for example by a capacitive surface , a resistive surface or by an optical detection of the user's tactile position, ie an optical detection of gestures.
  • the resistive or capacitive touching surfaces make it possible to detect a touch or approach (capacitive) position of the touch surface 33 and have a reduced cost while gesture detection makes it possible to multiply the number of commands related to predetermined gestures.
  • control unit 31 also comprises a display screen 35 positioned facing and under the touch surface 33.
  • the touch surface 33 is transparent.
  • the display screen 35 is placed as close as possible to the touch surface 33.
  • the display screen 35 may be rectangular in shape as shown in FIG. 1 but may also be circular in shape and correspond with
  • a seal or foam (not shown) may be inserted between the edges of the touch surface 33 and the gripping member 3 so as to provide a seal against dust or a liquid.
  • the touch surface 33 and optionally the display screen 37 are powered and controlled by the electronic card 37.
  • the power supply of the electronic card 37 is for example made by an electrical connection 40, for example a flexible link, which crosses the central axis 6.
  • the magneto-rheological fluid module 5 also comprises a position sensor or encoder 21 of the rotary element 7 which makes it possible to know the angular position of the rotary element 7 so as to apply a haptic feedback through the unit. application 9 according to the angular position of the rotary member 7.
  • the position encoder 21 may comprise for example a set of contacts and a brush in contact successively with some of said contacts during the rotation of the element 7 Alternatively, the position encoder 21 may be an optical encoder comprising one or more optical forks or a piezoelectric device or any other position sensor known to those skilled in the art.
  • the position encoder 21 may be located at different locations near the rotary element 7 and in particular on the side of the gripping element 3.
  • the position encoder 21 may also be configured to determine the absolute angular position of the gripping member 3 relative to a reference point.
  • the supply of the module 5 requires the power supply of the control unit 31, the application unit 9 and the position encoder.
  • the power supply is for example made by three connectors 39. Thus, when mounting the module 5, it is sufficient to connect these three connectors 39.
  • the application unit 9 of a magnetic field to the magnetorheological fluid is thus connected to the position encoder 21 and is configured to produce the desired haptic feedback as a function of the signal supplied by the position encoder 21.
  • application unit 9 is configured to receive a signal from the position encoder 21 and to determine a predetermined position of the gripping element 3 as a function of the received signal, for example a number of indexing positions, and to change the intensity of the magnetic field when an indexing position is reached.
  • the intensity of the magnetic field can have a slot shape in which the intensity is zero except at the positions of indexing where this intensity is strong so as to create a large friction force at the passage of the indexing points.
  • the viscosity of the magnetorheological fluid varies under the effect of a variable magnetic field so that the friction force induced by the magnetorheological fluid is low when no magnetic field is applied and becomes moreover more important when the intensity of the magnetic field increases.
  • the application of a slot-shaped intensity makes it possible to create hard points at the indexing points for which the intensity is important.
  • the application unit can be reconfigured almost instantly by applying a different haptic feedback profile which allows in particular to vary the position and / or the number of hard points.
  • the module 5 can be used for several different functions, with different numbers of indexing positions and different haptic feedback profiles.
  • the resistance forces can also be used to improve the accuracy of the displacement of the gripping member 3. For example, if a precise position within a range of positions has to be reached, the resistance force can be decreased or increased depending on the rotational speed of the gripping element 3, for example when scrolling a list by reducing the resistance if the rotation of the gripping element 3 is rapid and by increasing the resistance when approaching from the end of the list. A very large force can also be produced by feeding the coil with a strong current to simulate a stop, for example at the beginning or at the end of a list.
  • the resistance of the haptic feedback can also be adjusted by the user according to whether he desires a haptic feedback more or less marked for example by adjusting a resistance parameter in a menu indicating the settings.
  • the gripping element 3 and the touch surface 33 being mounted on the same module, interactions can be created between the two.
  • the display can also be used when the user actuates the gripping member 33 in rotation.
  • the indexing points of the rotational control may be represented on the screen or the display may vary depending on the position of the grip member.
  • the gripping member 3 can be locked in rotation when using the touch surface 33.
  • the user uses the touch surface 33 to apply a command, he may need to a peripheral surface at the touch surface 33 to serve as a hand rest or finger guide.
  • Such a surface can be achieved by the gripping element 3 when it is locked in rotation.
  • the rotational locking can be achieved by applying a sufficiently large magnetic field to the magnetorheological fluid through the application unit 9.
  • a blocking signal is sent from the control unit 31 to the application unit 9 to lock the rotary member 7 and therefore the gripping element 3 in rotation.
  • the present invention provides a compact control module comprising a rotary control with a reconfigurable haptic feedback coupled with a touch surface for additional commands or validations and an information display.
  • a single module allows to control a multitude of equipment of a vehicle while being easy to install because of the reduced number of connections.

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Abstract

La présente invention concerne une interface de commande à retour haptique (1), notamment pour véhicule automobile, 'destiné à prendre en compte une action d'un utilisateur en lui fournissant un retour haptique, comportant un module de fluide magnéto-rhéologique (5), ledit module comprenant: un élément rotatif (7) autour d'un axe (Z) du module (5), ledit élément rotatif étant en contact avec le fluide magnéto-rhéologique et destiné à être couplé avec un élément de préhension (3), une unité d'application (9) d'un champ magnétique au fluide magnéto-rhéologique configurée pour modifier l'intensité du champ magnétique, dans laquelle ladite interface (1) comprend une unité de commande (31) comportant une surface tactile (33) fixe située au centre de l'élément de préhension (3).

Description

Interface de commande à retour haptique
La présente invention concerne une interface de commande et notamment une interface de commande rotative ou molette, en particulier pour un véhicule automobile, permettant de transmettre un retour haptique à un utilisateur, tel qu'une force de résistance variable.
Le retour haptique, sur des molettes par exemple, est composé de forces de résistance de valeurs variables, créant des points durs et paliers, qui correspondent à différentes commandes pour les dispositifs pilotés via l'interface en question. Le retour haptique est avantageux en voiture en ce qu'il ne nécessite que peu d'attention de la part du conducteur, en particulier ne nécessite pas que le conducteur détourne son regard de la route.
Cependant, une interface de commande avec un motif de retour haptique défini ne peut convenir que pour un nombre restreint de fonctions à commander, celles-ci devant avoir un même nombre de commandes possibles, égal par exemple au nombre de points durs sur un parcours complet d'un élément de préhension.
De plus, de telles interfaces de commande sont généralement volumineuses et difficiles à coupler avec d'autres commandes dans un encombrement réduit.
Par ailleurs afin de naviguer dans des menus et/ou valider les fonctions sélectionnées, les molettes doivent souvent être couplées à d'autres types de commande.
Ainsi, pour obtenir une commande d'un ensemble de fonctions, les interfaces de commande de l'état de la technique présentent un fort encombrement et nécessitent de nombreux branchements dus aux différents éléments de commande.
Afin d'obtenir une interface de commande permettant une sélection et une validation d'une multitude de commande dans un encombrement réduit et avec un montage simple, l'invention a pour objet une interface de commande à retour haptique, notamment pour véhicule automobile, destiné à prendre en compte une action d'un utilisateur en lui fournissant un retour haptique, comportant un module de fluide magnéto-rhéologique, ledit module comprenant :
- un élément rotatif autour d'un axe (Z) du module (5), ledit élément rotatif étant en contact avec le fluide magnéto-rhéologique et destiné à être couplé avec un élément de préhension,
- une unité d'application d'un champ magnétique au fluide magnéto- rhéologique configurée pour modifier l'intensité du champ magnétique, ladite interface comprend également une unité de commande comportant une surface tactile fixe située au centre de l'élément de préhension.
Une telle interface permet d'obtenir une commande rotative comportant un retour haptique reconfigurable couplée à une surface tactile le tout dans un encombrement réduit.
Selon un autre aspect de la présente invention, l'interface est configurée pour bloquer en rotation l'élément rotatif via l'unité d'application d'un champ magnétique lorsque la surface tactile est utilisée. La surface de préhension peut alors servir de repose-main ou de guide-doigt à l'utilisateur lorsqu'il utilise la surface tactile.
Selon un aspect supplémentaire de la présente invention, l'unité d'application d'un champ magnétique au fluide magnéto-rhéologique est configurée pour modifier l'intensité du champ magnétique appliqué en fonction de la rotation de de l'élément rotatif autour de l'axe (Z) du module (5).
Une telle interface permet un montage simple et un retour haptique fournissant un indexage. Selon un aspect additionnel de la présente invention, l'unité de commande comprend également des moyens d'affichage couplés à l'interface tactile.
Une telle interface permet d'afficher des informations relatives à l'interface de commande.
Selon un autre aspect de la présente invention, la surface tactile est une surface capacitive. Selon un aspect supplémentaire de la présente invention, la surface tactile est une surface résistive.
Selon un aspect additionnel de la présente invention, la surface tactile est couplée à un dispositif de détection de geste.
Une telle interface permet de configurer des commandes en fonction de gestes prédéterminés.
Selon un autre aspect de la présente invention, le module de fluide magnéto- rhéologique a la forme générale d'un cylindre dont l'une des extrémités est obturée et qui comprend un axe central fixe sur lequel est montée la surface tactile, l'élément rotatif étant monté pivotant autour de l'axe central fixe et venant s'insérer dans une cavité du module comprenant le fluide magnéto-rhéologique, d'autre part, l'unité d'application d'un champ magnétique comprend une bobine qui entoure ladite cavité du module comprenant le fluide magnéto-rhéologique.
Selon un aspect supplémentaire de la présente invention, l'élément rotatif est guidé en rotation par le biais de paliers ou de roulements à bille.
Selon un aspect additionnel de la présente invention, l'élément de préhension forme une bague rotative autour de la surface tactile.
Selon un autre aspect de la présente invention, l'unité de commande comprend également une carte électronique configurée pour alimenter et piloter la surface tactile, la dite carte électronique étant alimentée via une liaison électrique qui traverse l'axe central.
Selon un aspect supplémentaire de la présent invention, l'élément rotatif est couplé à un encodeur de position configuré pour fournir un signal représentatif de la position angulaire de l'élément rotatif.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description suivante, donnée à titre d'exemple et sans caractère limitatif, en regard des dessins annexés sur lesquels :
- la figure 1 représente une interface de commande comprenant une module de fluide magnéto-rhéologique comprenant une surface tactile selon la présente invention,
- la figure 2 représente une vue en coupe d'un module de fluide magnéto-rhéologique selon la présente invention.
Sur toutes les figures, les mêmes éléments portent les mêmes numéros de référence.
L'invention concerne une interface de commande à retour haptique 1 comme représenté sur la figure 1 , par exemple pour un tableau de bord de véhicule automobile, ou encore pour une console centrale de véhicule automobile, permettant de commander des systèmes embarqués du véhicule. L'interface de commande 1 comprend un module de fluide magnéto-rhéologique 5 pouvant transmettre un retour haptique à un utilisateur sous forme d'une force de résistance appliquée sur un élément de préhension 3. De plus, ce module 5 comprend une unité de commande 31 comportant une surface tactile 33. La figure 2 représente une vue en coupe du module de fluide magnéto- rhéologique 5. Le module 5 comporte une structure de forme générale cylindrique et obturée à l'une de ses extrémités qui comprend un axe central fixe 6 sur lequel est monté l'élément rotatif 7 et une cavité 23 destinée à recevoir d'une part le fluide magnéto- rhéologique et d'autre part une extrémité de l'élément rotatif 7. L'élément rotatif 7 est alors partiellement immergé dans le fluide magnéto-rhéologique. La structure du module 5 comprend également un logement circulaire 8 qui entoure au moins partiellement la cavité 23. Le logement circulaire 8 reçoit une ou plusieurs bobine(s) qui avec son (leurs) alimentation(s) (non représentée(s)) forme(nt) une unité d'application 9 d'un champ magnétique sur le fluide magnéto-rhéologique.
En effet, le champ magnétique créé par une bobine est proportionnel au courant qui la traverse de sorte qu'en faisant varier l'alimentation de la bobine, on peut faire varier l'intensité du champ magnétique créé au centre de la bobine et donc du champ magnétique appliqué au fluide magnéto-rhéologique, ce qui permet de faire varier la viscosité du fluide.
Par ailleurs, la force de frottement appliquée par le fluide magnéto-rhéologique sur l'élément rotatif 7 varie en fonction de la surface de fluide en contact avec l'élément mobile 7. Ainsi, l'élément rotatif 7 peut comprendre plusieurs parois 16 qui viennent en regard de parois de la cavité 23. La cavité 23 peut notamment comprendre une paroi centrale 18 qui vient s'intercaler entre les parois 16 de l'élément rotatif 7 pour augmenter la surface en regard entre l'élément rotatif 7 et les parois 16, 18 fixes de la cavité 23 et ainsi augmenter le couple de force que l'on peut exercer sur l'élément rotatif 7 avec une alimentation donnée.
D'autre part, dans le mode de réalisation de la figure 2, la cavité 23 est fermée par un couvercle 20 qui vient comprimer un joint 22 assurant l'étanchéité de manière à éviter toute fuite du fluide magnéto-rhéologique. Le couvercle 20 comprend également un logement pour accueillir un palier ou roulement à bille 24 qui assure la liaison avec l'élément rotatif 7 et son mouvement en rotation.
Par ailleurs, dans l'exemple représenté sur la figure 2, l'élément de préhension 3 est solidaire, c'est à dire rigidement lié à l'élément rotatif 7. L'élément rotatif 7 présentant un axe de sortie 41 qui relie le module 5 à l'élément de préhension 3. L'élément de préhension 3 est par exemple fait de matière avec l'élément rotatif 7 ou clipsé sur l'élément rotatif 7 ou fixé par une goupille ou par tout autre moyen de fixation connu de l'état de la technique. Alternativement, l'élément de préhension 3 peut être couplé à l'élément rotatif 7 via un système d'engrenages ou tout autre moyen mécanique permettant d'assurer un couplage en rotation entre les deux. Un système d'engrenages permet notamment de créer une démultiplication entre la rotation de l'élément de préhension et l'élément rotatif 7 pour permettre un contrôle en rotation plus précis.
D'autre part, l'élément rotatif 7 est maintenu en translation par un élément de retenue 38 comme par exemple un circlip, une goupille ou tout autre moyen de retenue connu de l'homme du métier.
Le module 5 comprend également une unité de commande 31 comprenant une surface tactile 33 couplée à une carte électronique ou circuit imprimé 37 qui sont montés sur l'axe central fixe 6 du module 5. La surface tactile 33 est réalisée par exemple par une surface capacitive, une surface résistive ou par une détection optique de la position tactile de l'utilisateur, c'est à dire une détection optique de gestes. Les surfaces tactiles résistive ou capacitive permettent de détecter une position de toucher ou d'approche (capacitive) de la surface tactile 33 et ont un coût réduit tandis qu'une détection par geste permet de multiplier le nombre de commandes liées à des gestes prédéterminés.
De manière optionnelle, l'unité de commande 31 comprend également un écran d'affichage 35 positionné en regard et sous la surface tactile 33. Dans ce cas, la surface tactile 33 est transparente. De manière préférentielle, l'écran d'affichage 35 est placé au plus près de la surface tactile 33. L'écran d'affichage 35 peut être de forme rectangulaire comme représenté sur la figure 1 mais peut aussi être de forme circulaire et correspondre avec la forme de l'élément de préhension 3. De plus, un joint ou une mousse (non représenté) peuvent être insérés entre les bords de la surface tactile 33 et l'élément de préhension 3 de manière à assurer une étanchéité vis à vis de la poussière ou d'un liquide.
Ainsi, la surface tactile 33 et optionnellement l'écran d'affichage 37 sont alimentés et pilotés par la carte électronique 37. L'alimentation de la carte électronique 37 est par exemple réalisée par une liaison électrique 40, par exemple une liaison souple, qui traverse l'axe central 6.
Le module 5 de fluide magnéto-rhéologique comporte également un capteur ou encodeur de position 21 de l'élément rotatif 7 qui permet de connaître la position angulaire de l'élément rotatif 7 de manière à appliquer un retour haptique par le biais de l'unité d'application 9 en fonction de la position angulaire de l'élément rotatif 7. L'encodeur de position 21 peut comprendre par exemple un ensemble de contacts et un balai en contact successivement avec certains desdits contacts lors de la rotation de l'élément 7. Alternativement, l'encodeur de position 21 peut être un encodeur optique comportant une ou plusieurs fourches optiques ou un dispositif piézo-électrique ou tout autre capteur de position connu de l'homme du métier. L'encodeur de position 21 peut être situé à différents endroits à proximité de l'élément rotatif 7 et notamment du côté de l'élément de préhension 3.
Par ailleurs, de manière alternative, l'encodeur de position 21 peut également être configuré pour déterminer la position angulaire absolue de l'élément de préhension 3 par rapport à un point de référence.
L'alimentation du module 5 nécessite l'alimentation de l'unité de commande 31 , de l'unité d'application 9 et de l'encodeur de position. L'alimentation est par exemple réalisée par trois connecteurs 39. Ainsi, lors du montage du module 5, il suffit de brancher ces trois connecteurs 39.
L'unité d'application 9 d'un champ magnétique au fluide magnéto-rhéologique est donc reliée à l'encodeur de position 21 et est configurée pour produire le retour haptique désiré en fonction du signal fourni par l'encodeur de position 21. Cette unité d'application 9 est configurée pour recevoir un signal de l'encodeur de position 21 et pour déterminer une position prédéterminée de l'élément de préhension 3 en fonction du signal reçu, par exemple un certain nombre de positions d'indexage, et pour modifier l'intensité du champ magnétique lorsqu'une position d'indexage est atteinte.
Différentes formes de retour haptique peuvent être obtenues en fonction de la configuration de l'unité d'application 9. Par exemple, l'intensité du champ magnétique peut avoir une forme en créneau dans laquelle l'intensité est nulle sauf au niveau des positions d'indexage où cette intensité est forte de manière à créer une force de frottement importante au passage des points d'indexage. En effet, la viscosité du fluide magnéto-rhéologique varie sous l'effet d'un champ magnétique variable de sorte que la force de frottement induite par le fluide magnéto-rhéologique est faible lorsqu'aucun champ magnétique n'est appliqué et devient de plus en plus important lorsque l'intensité du champ magnétique augmente. Ainsi, l'application d'une intensité en forme de créneau permet de créer des points durs au niveau des points d'indexage pour lesquels l'intensité est importante.
D'autres motifs ou profils de force de résistance en fonction de la position sont également possibles, par exemple des profils triangulaires ou en dents de scie répartis autour des positions d'indexage, de sorte que celles-ci soient perçues comme un point dur progressif à surmonter, une fois pour l'atteindre, et une fois pour s'en éloigner ou seulement pour l'atteindre.
L'unité d'application peut être reconfigurée presque instantanément en appliquant un profil de retour haptique différent ce qui permet en particulier de faire varier la position et/ou le nombre de points durs. Ainsi le module 5 peut être utilisé pour plusieurs fonctions différentes, avec des nombres différents de positions d'indexage et des profils de retour haptique différents.
Les forces de résistance peuvent aussi être utilisées pour améliorer la précision du déplacement de l'élément de préhension 3. Par exemple, si une position précise dans une gamme de positions doit être atteinte, la force de résistance peut être diminuée ou augmentée en fonction de la vitesse de rotation de l'élément de préhension 3, par exemple lors du défilement d'une liste en réduisant la résistance si la rotation de l'élément de préhension 3 est rapide et en augmentant la résistance lorsque l'on approche de la fin de la liste. Une force très importante peut également être produite en alimentant la bobine par un fort courant pour simuler une butée, par exemple au début ou à la fin d'une liste. La résistance du retour haptique peut également être ajustée par l'utilisateur selon s'il désire un retour haptique plus ou moins marqué par exemple en ajustant un paramètre de résistance dans un menu indiquant les réglages.
L'élément de préhension 3 et la surface tactile 33 étant montés sur le même module, des interactions peuvent être créées entre les deux. Ainsi, dans le cas où la surface tactile 33 est couplée à une écran d'affichage 35, l'affichage peut également être utilisé lorsque l'utilisateur actionne l'élément de préhension 33 en rotation. Par exemple, les points d'indexage de la commande en rotation peuvent être représentés sur l'écran ou l'affichage peut varier en fonction de la position de l'élément de préhension.
D'autre part, l'élément de préhension 3 peut être bloqué en rotation lors de l'utilisation de la surface tactile 33. En effet, lorsque l'utilisateur utilise la surface tactile 33 pour appliquer une commande, il peut avoir besoin d'une surface périphérique à la surface tactile 33 pour servir de repose-main ou de guide-doigts. Une telle surface peut être réalisée par l'élément de préhension 3 lorsqu'il est bloqué en rotation. Le blocage en rotation peut être réalisé en appliquant une champ magnétique suffisamment important au fluide magnéto-rhéologique par l'intermédiaire de l'unité d'application 9. Ainsi, lorsque l'unité de commande 31 détecte la présence d'utilisateur au niveau de la surface tactile 31, un signal de blocage est envoyé de l'unité de commande 31 vers l'unité d'application 9 pour bloquer l'élément rotatif 7 et par conséquent l'élément de préhension 3 en rotation. Ainsi, la présente invention permet d'obtenir un module de commande compact comprenant une commande rotative avec un retour haptique reconfigurable couplé avec une surface tactile permettant des commandes ou des validations supplémentaires ainsi qu'un affichage d'informations. Un unique module permet donc de commander un multitudes d'équipements d'un véhicule tout en étant facile à installer du fait du nombre réduit de branchements.

Claims

REVENDICATIONS
Interface de commande à retour haptique (1), notamment pour véhicule automobile, destiné à prendre en compte une action d'un utilisateur en lui fournissant un retour haptique, comportant un module de fluide magnéto-rhéologique (5), ledit module comprenant :
- un élément rotatif (7) autour d'un axe (Z) du module (5), ledit élément rotatif étant en contact avec le fluide magnéto-rhéologique et destiné à être couplé avec un élément de préhension (3),
- une unité d'application (9) d'un champ magnétique au fluide magnéto- rhéologique configurée pour modifier l'intensité du champ magnétique, caractérisée en ce ladite interface (1) comprend une unité de commande (31) comportant une surface tactile (33) fixe située au centre de l'élément de préhension (3).
Interface de commande (1) selon la revendication 1 dans laquelle l'interface (1) est configurée pour bloquer en rotation l'élément rotatif (7) via l'unité d'application (9) lorsque la surface tactile (33) est utilisée.
Interface de commande (1) selon la revendication 1 ou 2 dans laquelle l'unité d'application (9) est configurée pour modifier l'intensité du champ magnétique appliqué en fonction de la rotation de l'élément rotatif (7) autour de l'axe (Z) du module (5).
Interface de commande (1) selon l'une des revendications précédentes dans laquelle l'unité de commande (31) comprend également des moyens d'affichage (35) couplés à l'interface tactile (33).
5. Interface de commande (1) selon l'une des revendications précédentes dans laquelle la surface tactile (33) est une surface capacitive.
6. Interface de commande (1) selon l'une des revendications 1 à 4 dans laquelle la surface tactile (33) est une surface résistive.
7. Interface de commande (1) selon l'une des revendications 1 à 4 dans laquelle la surface tactile (33) est couplée à un dispositif de détection de geste. 8. Interface de commande (1) selon l'une des revendications 3 à 7 dans laquelle le module de fluide magnéto-rhéologique a la forme générale d'un cylindre dont l'une des extrémités est obturée et qui comprend un axe central (6) fixe sur lequel est montée la surface tactile (31), l'élément rotatif (7) étant monté pivotant autour de l'axe central (6) et venant s'insérer dans une cavité (23) du module (5) comprenant le fluide magnéto-rhéologique et dans laquelle l'unité d'application (9) comprend une bobine qui entoure ladite cavité (23) du module (5) comprenant le fluide magnéto- rhéologique.
9. Interface de commande (1) selon la revendication 8 dans laquelle l'élément rotatif (7) est guidé en rotation par le biais de paliers ou de roulements à bille.
10. Interface de commande (1) selon la revendication 8 ou 9 dans laquelle l'élément de préhension (3) forme une bague rotative autour de la surface tactile (33). 11. Interface de commande (1) selon l'une des revendication 8 à 10 dans laquelle l'unité de commande (31) comprend également une carte électronique (37) configurée pour alimenter et piloter la surface tactile (33), la dite carte électronique (37) étant alimentée via une liaison électrique (40) qui traverse l'axe central (6). 12. Interface de commande (1) selon l'une des revendications précédentes dans laquelle l'élément rotatif (7) est couplé à un encodeur de position (21) configuré pour fournir un signal représentatif de la position angulaire de l'élément rotatif (7).
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