FR2955404A1 - Actionneur fluidique et dispositif d'affichage a actionneurs fluidiques - Google Patents

Abstract

Cet actionneur fluidique (12) comporte une chambre (32B) remplie d'un fluide, un élément mobile (36) par rapport à la chambre (32B) et en contact avec le fluide, ainsi qu'un passage (44) de circulation du fluide entre l'intérieur et l'extérieur de la chambre (32B) pour faire varier la quantité de fluide dans la chambre et provoquer ainsi le déplacement de l'élément mobile (36). Le fluide est magnéto rhéologique et l'actionneur fluidique (12) comporte des moyens de génération de champ magnétique (26, 28) disposés pour engendrer, dans le passage (44), un champ magnétique commandé.

Description

La présente invention concerne un actionneur fluidique. Elle concerne également un dispositif d'affichage comportant une pluralité d'actionneurs fluidiques. Plus précisément, l'invention concerne un actionneur fluidique comportant une chambre remplie d'un fluide, un élément mobile par rapport à la chambre et en contact avec le fluide, ainsi qu'un passage de circulation du fluide entre l'intérieur et l'extérieur de la chambre pour faire varier la quantité de fluide dans la chambre et provoquer ainsi le déplacement de l'élément mobile. Un tel actionneur fluidique est notamment utilisé dans des dispositifs d'affichage bidimensionnels à écran déformable, tels que celui décrit dans le brevet publié sous le numéro US 5,222,895. Le mécanisme mis en oeuvre dans ce document repose sur les propriétés électro rhéologiques du fluide utilisé. Une valve fluidique est réalisée par la disposition d'électrodes autour d'un passage de circulation du fluide, fermant le passage par augmentation de la viscosité apparente du fluide lorsque ces électrodes sont suffisamment alimentées en courant. Ainsi, en ouvrant ou fermant le passage, on permet ou on bloque le déplacement de l'élément mobile, pour changer ou maintenir une déformation de l'écran d'affichage. Cette technologie nécessite une mise sous tension significative des électrodes lorsque l'on souhaite fermer le passage, c'est-à-dire lorsque l'on souhaite maintenir une certaine déformation de l'écran d'affichage. Il devient ainsi indispensable, par souci de sécurité, de prévoir une bonne isolation électrique entre l'intérieur de l'actionneur et la surface extérieure du dispositif d'affichage. Enfin, on observe que la mise sous tension des électrodes doit être maintenue tant que l'on souhaite bloquer le passage, en d'autres termes tant que l'on souhaite maintenir la valve fluidique en position fermée, ce qui implique une certaine consommation d'énergie. Un actionneur fluidique utilisant la même technologie est également décrit dans le brevet publié sous le numéro US 5,496,174. Ce type d'actionneur peut notamment être utilisé pour la conception d'un dispositif d'affichage à surface déformable, tel que par exemple un écran d'affichage d'informations pour personnes aveugles en braille ou autre, une pluralité d'actionneurs étant alors répartie sur la surface de l'écran d'affichage. Différentes formes peuvent ainsi être affichées à l'écran de manière reconfigurable. La réalisation de ce type d'écran nécessite des actionneurs à faible coût et des procédés d'assemblage simples pour maintenir un prix de fabrication raisonnable. En effet, une interface tactile de taille 32 cm x 24 cm ayant une résolution de 1 mm compte 76800 actionneurs à actionner indépendamment ou par groupes. De plus, de nombreux actionneurs peuvent devoir être activés simultanément, ce qui pose des problèmes de consommation d'énergie. Avec la technologie proposée dans les documents précités, la consommation d'énergie n'est pas optimisée. D'autres technologies peuvent être envisagées pour la fabrication d'actionneurs à intégrer dans un dispositif d'affichage à surface déformable, mais elles n'apportent généralement pas de solution satisfaisante en termes soit de complexité de la structure, soit de consommation électrique, soit des deux. Ainsi, on connaît des actionneurs pneumatiques, mais la conception des valves et la connectique sont complexes. On connaît également des actionneurs bilames piézoélectriques, mais ces derniers sont très onéreux. Ils sont en plus très volumineux. On connaît également des solutions à base de fils d'alliage à mémoire de forme, mais l'actionnement se fait par transfert thermique et il faut maintenir le fil à une température prédéterminée, ce qui consomme beaucoup d'énergie. Il en est de même pour les solutions utilisant la dilatation thermique de matériaux pour faire gonfler une cavité : il faut maintenir une certaine température dans la cavité. Par ailleurs, le temps de réponse de chaque actionneur dépend du temps de refroidissement des éléments actifs ce qui limite considérablement les performances dynamiques du système. Il peut ainsi être souhaité de prévoir un actionneur fluidique qui permette de s'affranchir d'au moins une partie des problèmes et contraintes précités. L'invention a donc pour objet un actionneur fluidique comportant une chambre remplie d'un fluide, un élément mobile par rapport à la chambre et en contact avec le fluide, un passage de circulation du fluide entre l'intérieur et l'extérieur de la chambre pour faire varier la quantité de fluide dans la chambre et provoquer ainsi le déplacement de l'élément mobile, dans lequel le fluide est magnéto rhéologique et dans lequel l'actionneur fluidique comporte des moyens de génération de champ magnétique disposés pour engendrer, dans le passage, un champ magnétique commandé. Un fluide magnéto rhéologique comporte des particules ferromagnétiques en suspension dans un solvant liquide. Sous l'action d'un champ magnétique, ces particules forment des chaînes de résistance à la casse proportionnelle à l'intensité du champ. La viscosité apparente du fluide magnéto rhéologique est ainsi modifiée.

On peut alors contrôler l'écoulement du fluide dans le passage dans lequel un champ magnétique commandé est engendré. La conception d'un tel actionneur est très simple et nécessite peu de pièces mécaniques en mouvement, ce qui permet d'obtenir un mécanisme robuste. En outre une tension d'alimentation inférieure à celle des fluides électro rhéologiques est suffisante. Enfin, le problème d'isolation électrique entre l'intérieur de l'actionneur et la surface extérieure du dispositif est moins sensible en présence d'un champ magnétique que lorsqu'un champ électrique est engendré. De façon optionnelle, un actionneur fluidique selon l'invention, dans lequel les moyens de génération de champ magnétique comprennent un électro-aimant, peut comporter un dispositif d'alimentation en courant électrique de l'électro-aimant conçu pour: fournir temporairement, à une bobine de l'électro-aimant, un courant électrique d'intensité suffisamment élevée pour engendrer un champ magnétique de saturation d'éléments magnétisables de l'actionneur, générateur d'un champ magnétique rémanent subsistant après la fourniture du courant électrique et dont l'intensité est suffisante pour maintenir le passage fermé par action sur la viscosité du fluide magnéto rhéologique situé dans le passage, fournir temporairement, à la bobine de l'électro-aimant, une excitation coercitive de désaimantation des éléments magnétisables de l'actionneur par annulation du champ magnétique rémanent. Dans ce cas, seuls les moments où l'on souhaite ouvrir et fermer le passage pour provoquer un déplacement de l'élément mobile nécessitent de consommer de l'énergie électrique, ce qui rend l'actionneur particulièrement peu gourmand en énergie. De façon optionnelle également, un actionneur fluidique selon l'invention peut en outre comporter un aimant permanent générateur, dans le passage, d'un champ magnétique permanent dont l'intensité est suffisante pour maintenir le passage fermé par action sur la viscosité du fluide magnéto rhéologique situé dans le passage, et les moyens de génération de champ magnétique peuvent être configurés pour que le champ magnétique commandé compense au moins partiellement l'effet du champ magnétique permanent, lorsqu'ils sont activés.

Dans ce cas, seuls les moments où l'on souhaite ouvrir le passage pour provoquer un déplacement de l'élément mobile nécessitent de consommer de l'énergie, ce qui rend également l'actionneur peu gourmand en énergie. De façon optionnelle également, un actionneur fluidique selon l'invention peut comporter deux électro-aimants disposés de part et d'autre de l'aimant permanent de manière à canaliser, entre les deux électro-aimants, le champ magnétique permanent engendré par l'aimant permanent lorsque les deux électro-aimants sont alimentés électriquement. De façon optionnelle également, un actionneur fluidique selon l'invention peut comporter une plaque munie d'un conduit traversant et formant l'une des parois de la chambre, l'élément mobile comportant un piston déplaçable dans le conduit. De façon optionnelle également, un actionneur fluidique selon l'invention peut comporter une plaque munie d'un conduit traversant et formant l'une des parois de la chambre, l'élément mobile comportant une membrane déformable fixée hermétiquement sur une surface de la plaque opposée à l'intérieur de la chambre, la membrane recouvrant le conduit. L'invention a également pour objet un dispositif d'affichage à surface déformable comportant une pluralité d'actionneurs fluidiques tels que celui défini précédemment, dont les éléments mobiles sont répartis, notamment régulièrement de façon matricielle, sur la surface déformable. De façon optionnelle, un dispositif d'affichage selon l'invention peut comporter un écran d'affichage comprenant une plaque, cette plaque étant munie d'une pluralité de conduits traversants en vis-à-vis desquels sont disposées les chambres remplies de fluide magnéto rhéologique des actionneurs fluidiques.

De façon optionnelle également, un dispositif d'affichage selon l'invention peut comporter un réseau de canalisations commun d'alimentation des chambres des actionneurs fluidiques en fluide magnéto rhéologique sous une pression réglable. De façon optionnelle également, un dispositif d'affichage selon l'invention peut comporter un circuit électronique de commande individuelle de chacun des moyens de génération de champ magnétique de chaque actionneur fluidique et de commande commune de la pression du fluide magnéto rhéologique dans les canalisations du réseau commun. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés dans lesquels : la figure 1 représente schématiquement un actionneur fluidique selon un premier mode de réalisation de l'invention, les figures 2 à 5 représentent l'actionneur fluidique de la figure 1 dans plusieurs situations de fonctionnement, la figure 6 représente schématiquement un actionneur fluidique selon un second mode de réalisation de l'invention, la figure 7 représente schématiquement en perspective éclatée un dispositif d'affichage à surface déformable selon un mode de réalisation de l'invention, la figure 8 représente un détail d'une pièce du dispositif d'affichage de la figure 7, la figure 9 représente schématiquement en perspective le dispositif d'affichage de la figure 7 lorsqu'il est monté, et la figure 10 représente schématiquement en perspective un dispositif portable muni d'un dispositif d'affichage à surface déformable selon un mode de réalisation de l'invention. L'actionneur fluidique 12 représenté sur la figure 1 comporte une enceinte 14 conçue dans un matériau capable de guider des lignes de champ magnétique, par exemple du fer ou de l'acier, ou plus généralement un matériau ferromagnétique doux. Cette enceinte 14 comporte par exemple une base pleine circulaire 16, une paroi latérale cylindrique 18 et une plaque supérieure pleine circulaire 20 percée d'un trou traversant 22 centré sur l'axe longitudinal de symétrie D de la paroi latérale cylindrique 18. Dans un mode de réalisation de l'invention, à l'intérieur de l'enceinte 14 un aimant permanent cylindrique 24 est disposé sur la base 16, centré autour de l'axe D. Son rayon est nettement inférieur au rayon intérieur de la paroi latérale cylindrique 18. Sur cet aimant permanent 24 est disposé un noyau central cylindrique 26 de même rayon, également centré autour de l'axe D et s'étendant le long de cet axe jusqu'à une certaine hauteur H à l'intérieur de l'enceinte 14. Ce noyau central 26 est par exemple également constitué de fer ou d'acier, plus généralement d'un matériau ferromagnétique doux, de manière à guider des lignes de champ dans une direction parallèle à l'axe D. Autour du noyau central 26, une bobine 28 s'étend entre la surface extérieure du noyau central et la surface intérieure de la paroi latérale 18, sans pour autant atteindre cette dernière. La bobine 28 est constituée d'un fil conducteur d'électricité s'enroulant autour du noyau central 26 pour former avec celui-ci un électro-aimant. Ainsi, l'aimant permanent 24 engendre un premier champ magnétique permanent B1 dont les lignes de champ peuvent être guidées par le noyau central 26, la plaque supérieure 20, la paroi latérale 18 et la base 16, tandis que l'électro-aimant 26, 28 est capable d'engendrer, sur commande électrique, un second champ magnétique commandé B2 dont les lignes de champ peuvent également être guidées par le noyau central 26, la plaque supérieure 20, la paroi latérale 18 et la base 16.

La hauteur H qui s'étend de la base 16 jusqu'à la face supérieure libre du noyau central 26 à l'intérieur de l'enceinte 14 définit un premier volume intérieur 30, dans lequel se trouvent l'aimant permanent 24, le noyau central 26 et la bobine 28, rempli d'un milieu diélectrique. Au-delà de cette hauteur H, dans une réserve 32 dont le volume est complémentaire du premier volume intérieur 30 dans le volume global de l'enceinte 14, celle-ci est remplie d'un fluide magnéto rhéologique. Le fluide magnéto rhéologique est introduit sous une pression réglable dans la réserve 32 par un conduit 34 percé dans la paroi latérale 18 au-delà de la hauteur H. Enfin, malgré la présence du trou traversant 22 dans la plaque supérieure 20, la réserve 32 est isolée de l'extérieur de l'enceinte 14 par la disposition hermétique d'un élément mobile sur le trou traversant 22, cet élément mobile étant ainsi en contact avec le fluide magnéto rhéologique de la réserve 32. Plus précisément, dans le mode de réalisation illustré sur la figure 1, l'élément mobile est une membrane déformable 36 fixée hermétiquement sur la surface extérieure 38 de la plaque supérieure 20 opposée à l'intérieur de l'enceinte 14. Cette membrane déformable 36 recouvre le trou traversant 22. Il s'agit par exemple d'une membrane fine élastique, telle qu'une membrane de nitrile, à la fois souple et résistante à la corrosion provoquée par le fluide magnéto rhéologique. Le milieu diélectrique remplissant le premier volume intérieur 30 de l'enceinte 14 est par exemple une résine ou une colle qui noie l'aimant permanent 24, le noyau central 26 et la bobine 28. Il peut s'agir également tout simplement d'air, mais dans ce cas une séparation 40 rigide et hermétique doit être prévue entre le premier volume intérieur 30 et la réserve 32. Cette séparation 40 peut être constituée d'une membrane plastique ou en aluminium, plus généralement d'une membrane en un matériau rigide et ne conduisant pas le champ magnétique. Le milieu diélectrique remplissant le premier volume intérieur 30 peut également être du fluide magnéto rhéologique. Dans ce cas il n'y a pas de séparation entre la réserve 32 et le premier volume intérieur 30. Comme cela est illustré sur la figure 2, les lignes de champ 42 engendrées par le champ B1 ou B2 sont guidées par le noyau central 26, la plaque supérieure 20, la paroi latérale 18 et la base 16. Dans ce parcours des lignes de champ, un entrefer annulaire 44 est défini entre la plaque supérieure 20 et la face supérieure du noyau central 26, le rayon du trou traversant 22 étant inférieur au rayon du noyau central 26. Cet entrefer 44 constitue un passage de circulation du fluide magnéto rhéologique dans la réserve 32, entre une première chambre 32A d'amenée de fluide par le conduit 34 et une seconde chambre 32B d'actionnement de la membrane déformable 36. La seconde chambre 32B est ainsi délimitée par la plaque supérieure 20, la membrane déformable 36, l'entrefer 44 et la face supérieure du noyau central 26. Le fluide magnéto rhéologique qu'elle contient est en contact avec la membrane déformable 36 et peut donc déformer plus ou moins cette dernière en fonction de son volume. Comme cela va maintenant être détaillé en référence à la figure 2, mais également aux figures 3, 4 et 5, le volume de fluide dans la seconde chambre 32B est en effet réglable sous l'effet des champs B1 et/ou B2 et de la pression d'amenée de fluide dans la réserve 32 par le conduit 34.

Dans le mode de réalisation illustré sur les figures 1 à 5, la présence de l'aimant permanent 24 assure par défaut la présence d'un champ magnétique permanent B1 d'intensité suffisante pour bloquer l'écoulement de fluide magnéto rhéologique dans le passage/entrefer 44. Ainsi, comme illustré sur la figure 2, lors d'une première étape, le volume de fluide dans la seconde chambre 32B est par défaut maintenu constant de sorte que la membrane déformable est maintenue dans une première position de déformation constante sans aucune consommation d'énergie électrique. Bien sûr, l'aimant permanent 24 n'est pas indispensable à la réalisation de l'invention, le blocage et le déblocage du passage 44 pouvant être complètement gérés par l'électro-aimant 26, 28, mais grâce à sa présence une quantité substantielle d'énergie électrique est économisée puisque celle-ci n'est consommée que lors de changements de déformation de la membrane déformable 36. Comme illustré sur la figure 3, lors d'une deuxième étape, une pression supérieure à la pression dans la seconde chambre 32B est fournie en entrée (i.e. au niveau du conduit 34) de la première chambre 32A et une intensité électrique traverse la bobine 28 de manière à engendrer un champ magnétique commandé B2 dont l'effet compense au moins partiellement, de préférence totalement, l'effet du champ magnétique permanent B1 dans le passage 44. Grâce au champ magnétique commandé B2 compensant le champ B1, le passage 44 s'ouvre à l'écoulement de fluide magnéto rhéologique et grâce à la surpression fournie au niveau du conduit 34, l'écoulement se fait de la première chambre 32A vers la seconde chambre 32B. Il en résulte que la membrane déformable 36 se déforme vers une seconde position haute. Concrètement, le champ magnétique B2 provoque la canalisation des lignes de champ B1 entre la base de l'électro-aimant 26, 28 et la base 16 de l'enceinte 14.

Comme illustré sur la figure 4, lors d'une troisième étape, la bobine 28 n'est plus alimentée en courant de sorte que le passage 44 se referme. La membrane déformable 36 est ainsi maintenue, sans consommation électrique, dans sa seconde position haute. Enfin, comme illustré sur la figure 5, lors d'une quatrième étape, une pression inférieure à la pression dans la seconde chambre 32B est fournie en entrée (i.e. au niveau du conduit 34) de la première chambre 32A et une intensité électrique est fournie dans la bobine 28 de manière à engendrer un champ magnétique commandé B2 dont l'effet compense l'effet du champ magnétique permanent B1 dans le passage 44. Grâce au champ magnétique commandé B2 compensant le champ B1, le passage 44 s'ouvre de nouveau à l'écoulement de fluide magnéto rhéologique et grâce à la dépression fournie au niveau du conduit 34, l'écoulement se fait de la seconde chambre 32B vers la première chambre 32A. Il en résulte que la membrane déformable 36 se déforme vers sa première position ou vers une troisième position basse. De nouveau, le champ magnétique B2 provoque à cette étape la canalisation des lignes de champ B1 entre la base de l'électro-aimant 26, 28 et la base 16 de l'enceinte 14. Séquentiellement, cette quatrième étape peut être exécutée de la façon suivante : le passage 44 est tout d'abord ouvert par compensation du champ magnétique B1 par le champ magnétique B2 ; puis la pression fournie en entrée 34 de la première chambre 32A est progressivement abaissée pour réduire la déformation de la membrane déformable 36 de façon régulée. En l'absence d'aimant permanent 24, comme indiqué précédemment, le blocage et le déblocage du passage 44 peuvent être complètement gérés par l'électro-aimant 26, 28.

Dans ce cas, pour ne pas avoir besoin de consommer d'énergie électrique en permanence tant que l'on souhaite maintenir le passage 44 fermé, le protocole suivant, utilisant les propriétés de rémanence d'un champ magnétique, peut être mis en oeuvre pour fermer puis ouvrir le passage 44 : fourniture temporaire, à la bobine 28, d'un courant électrique d'intensité suffisamment élevée pour engendrer un champ magnétique de saturation des éléments magnétisables de l'actionneur, générateur d'un champ magnétique rémanent subsistant après la fourniture du courant électrique et dont l'intensité est suffisante pour maintenir le passage 44 fermé, fourniture temporaire, à la bobine 28, d'une excitation coercitive de désaimantation des éléments magnétisables de l'actionneur par annulation du champ magnétique rémanent. L'excitation coercitive de désaimantation peut par exemple consister en la fourniture d'un courant électrique de sens inversé par rapport à celui qui est fourni pour fermer le passage ou d'un courant électrique alternatif sinusoïdal amorti de façon logarithmique. Ainsi, grâce à ce protocole, une quantité substantielle d'énergie électrique est économisée puisque celle-ci n'est consommée que lors des commandes d'ouverture et de fermeture du passage 44. Ce protocole est mis en oeuvre par un dispositif d'alimentation en courant électrique (non représentée) relié électriquement à la bobine 28. Selon un autre mode de réalisation possible de l'invention, l'actionneur fluidique 12' représenté sur la figure 6 diffère de l'actionneur 12 décrit précédemment sur deux aspects. On notera que ces deux aspects sont indépendants l'un de l'autre de sorte qu'ils pourraient faire l'objet de modes de réalisations distincts, mais un seul mode de réalisation incluant ces deux aspects va maintenant être décrit par souci de concision. Tout d'abord, la membrane déformable 36 est remplacée par un piston 36' déplaçable hermétiquement dans le trou traversant 22 de la plaque supérieure 20, en tant qu'élément mobile de l'actionneur 12'. Ensuite, l'actionneur 12' comporte deux électro-aimants 26A, 28A et 26B, 28B disposés de part et d'autre de l'aimant permanent 24 de manière à canaliser, entre ces deux électro-aimants 26A, 28A et 26B, 28B, le champ magnétique permanent B1 engendré par l'aimant permanent 24 lorsque les deux électro-aimants sont alimentés électriquement.

Concrètement, à l'intérieur de l'enceinte 14, un noyau central cylindrique 26A est disposé sur la base 16, centré autour de l'axe D. Son rayon est nettement inférieur au rayon intérieur de la paroi latérale cylindrique 18. Ce noyau central 26A est par exemple constitué de fer ou d'acier, plus généralement d'un matériau ferromagnétique doux, de manière à guider des lignes de champ dans une direction parallèle à l'axe D. Autour de ce noyau central 26A, une bobine 28A s'étend entre la surface extérieure du noyau central 26A et la surface intérieure de la paroi latérale 18, sans pour autant atteindre cette dernière. La bobine 28A est constituée d'un fil conducteur d'électricité s'enroulant autour du noyau central 26A pour former avec celui-ci un premier électro-aimant 26A, 28A. Sur ce premier électro-aimant 26A, 28A est disposé l'aimant permanent cylindrique 24 de même rayon que le noyau central 26A, également centré autour de l'axe D. Sur l'aimant permanent 24 est disposé un autre noyau central cylindrique 26B de même rayon, également centré autour de l'axe D et s'étendant le long de cet axe jusqu'à la hauteur H définie précédemment à l'intérieur de l'enceinte 14. Ce noyau central 26B est par exemple, comme le noyau central 26A, constitué de fer ou d'acier, plus généralement d'un matériau ferromagnétique doux, de manière à guider des lignes de champ dans une direction parallèle à l'axe D. Autour de ce noyau central 26B, une bobine 28B s'étend entre la surface extérieure du noyau central 26B et la surface intérieure de la paroi latérale 18, sans pour autant atteindre cette dernière. La bobine 28B est constituée d'un fil conducteur d'électricité s'enroulant autour du noyau central 26B pour former avec celui-ci le second électro-aimant 26B, 28B.

Ainsi, l'aimant permanent 24 engendre le champ magnétique permanent B1 dont les lignes de champ peuvent être guidées par les noyaux centraux 26A et 26B, la plaque supérieure 20, la paroi latérale 18 et la base 16, tandis que les électro-aimants 26A, 28A et 26B, 28B sont capables d'engendrer, sur commande électrique, des champs magnétiques commandés B2A et B2B dont les lignes de champ peuvent également être guidées par les noyaux centraux 26A et 26B, la plaque supérieure 20, la paroi latérale 18 et la base 16. Dans ce second mode de réalisation, on peut s'attendre à ce que les lignes de champ soient mieux canalisées, entre les deux électro-aimants lorsque ceux-ci sont alimentés en courant, que dans le premier mode de réalisation.

A partir d'un actionneur tel que l'un de ceux décrits précédemment, il est possible de concevoir un dispositif d'affichage à surface déformable comportant une pluralité de tels actionneurs dont les éléments mobiles sont répartis sur la surface déformable. Ces éléments mobiles sont par exemple répartis régulièrement de façon matricielle sur la surface déformable du dispositif d'affichage. Un dispositif d'affichage 50 réalisé à partir d'actionneurs tels que celui de la figure 1 est par exemple illustré en perspective éclatée sur la figure 7. Il est monté par exemple selon une conception multi couches (qui est l'une des méthodes possibles d'assemblage en matrice) par assemblage des éléments suivants : une première plaque rectangulaire 52, constituée de fer ou d'acier, plus généralement d'un matériau ferromagnétique doux de manière à guider des lignes de champ magnétique, formant l'ensemble des bases 16 des actionneurs du dispositif d'affichage 50, un châssis 54 rectangulaire percé de trous cylindriques traversants, constitué de fer ou d'acier, plus généralement d'un matériau ferromagnétique doux de manière à guider des lignes de champ magnétique, formant l'ensemble des parois latérales 18 des actionneurs du dispositif d'affichage 50, une deuxième plaque rectangulaire 56, constituée de fer ou d'acier, plus généralement d'un matériau ferromagnétique doux de manière à guider des lignes de champ magnétique, formant l'ensemble des plaques supérieures 20 des actionneurs du dispositif d'affichage 50, une membrane déformable rectangulaire 58 posée sur la face extérieure opposée au châssis 54 de la seconde plaque rectangulaire 56, et - une troisième plaque rectangulaire 60 dont la fonction est de maintenir assemblé le dispositif d'affichage 50 et de maintenir hermétiquement sous pression la membrane déformable 58 contre la deuxième plaque rectangulaire 56, tout en permettant à cette membrane de se déformer localement au travers de trous disposés régulièrement de façon matricielle sur cette troisième plaque 60 en vis-à-vis des chambres aménagées dans les trous cylindriques traversants du châssis 54. Plus précisément, la troisième plaque rectangulaire 60 est par exemple munie de tiges disposées régulièrement sur sa surface et destinées à traverser des trous correspondants aménagés dans les plaques 52, 56, le châssis 54 et la membrane 58 pour un maintien sous pression de l'ensemble. Le maintien sous pression peut être assuré par vissage lorsque par exemple au moins une partie des tiges est taraudée et que les dimensions du dispositif le permettent, ou par toute autre technique classique appropriée à la portée de l'homme de l'art. Dans ce mode de réalisation, le maintien hermétique sous pression de la membrane 58 entre les deuxième et troisième plaques 56 et 60, ainsi que la déformation possible localement de cette membrane 58 au travers de chaque trou de la troisième plaque 60 assure à la fois l'étanchéité des actionneurs et la présence d'éléments mobiles en contact avec le fluide magnéto rhéologique de chaque actionneur.

On notera qu'à l'intérieur de chaque trou cylindrique traversant percé dans le châssis 54 sont disposés un aimant permanent 24, un noyau central 26 et une bobine 28 pour former l'actionneur correspondant. La figure 8 représente un détail du châssis 54 en vue de dessous. Elle illustre un mode de réalisation d'un réseau 62 de canalisations commun d'alimentation des chambres des actionneurs en fluide magnéto rhéologique sous une pression prédéterminée réglable. Ce réseau 62 de canalisations est creusé dans le fond du châssis 54 et alimente chaque chambre d'actionneur aménagée dans chaque trou cylindrique traversant percé dans le châssis 54 en fluide magnéto rhéologique. Il est relié à des conduits latéraux 64 percés sur les bords du châssis 54 pour la fourniture de fluide magnéto rhéologique sous pression. La figure 9 représente le dispositif d'affichage 50 de la figure 7 en position montée. Grâce à la technologie utilisée pour les actionneurs, un dispositif compact peut être obtenu, notamment d'épaisseur inférieure à 5 mm. De plus, en raison du faible nombre de pièces mécaniques en mouvement, le dispositif est fiable. On notera que, bien que ce dispositif d'affichage et certains éléments qui le composent aient été présentés comme étant de forme rectangulaire, il peut plus généralement être de forme quelconque. Enfin, la figure 10 représente de façon schématique un dispositif portable 70 muni d'un dispositif d'affichage à surface déformable tel que celui (50) de la figure 9. Le dispositif portable 70, qui est par extension lui-même un dispositif d'affichage, est par exemple un dispositif de télécommunication, un dispositif d'assistance numérique personnel ou tout autre dispositif électronique portable. Dans ce cas, un circuit électronique 72 de commande du dispositif d'affichage 50, associé à celui-ci, peut être également intégré dans le dispositif portable 70.

Plus précisément, ce circuit électronique 72 est conçu pour commander individuellement chaque électro-aimant 26, 28 de chaque actionneur fluidique 12 et pour commander de façon commune la pression du fluide magnéto rhéologique dans les canalisations du réseau commun 62. Un nombre quasi infini de configurations de la surface déformable et donc de formes sur l'écran du dispositif portable 70 peut ainsi être obtenu en jouant sur l'alimentation différenciée des électro-aimants et sur la pression du fluide magnéto rhéologique utilisées pour modifier la position de l'élément mobile (membrane déformable ou piston) de chaque actionneur, entre une position haute (déformation locale maximale de la surface) et une position basse (par exemple, surface localement plane), en passant par toutes les positions intermédiaires entre ces deux positions extrêmes. Comme cela est d'ailleurs illustré à titre d'exemple non limitatif, le plan d'une zone géographique peut ainsi être représenté en relief sur la surface déformable du dispositif portable 70, avec par exemple ses routes 74, ses itinéraires sélectionnés 76, ses éléments de structure tels que des bâtiments 78, un indicateur 80 de position actuelle et un indicateur 82 de position de destination. D'autres applications sont évidemment envisageable telles que l'affichage dynamique de boutons tactiles en fonction de l'évolution d'un menu contextuel ou l'affichage d'images, de vidéos en relief. Ces applications peuvent être envisagées dans des contextes d'affichage public, d'accessibilité aux handicapés, d'écran Braille, d'interfaces homme-machine dans le secteur de l'automobile, etc. Il apparaît clairement qu'un actionneur tel que l'un de ceux décrits précédemment est de conception simple et à consommation d'énergie réduite. Son intégration dans un dispositif d'affichage à surface déformable est donc avantageuse.

On notera par ailleurs que l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits précédemment. Il apparaîtra en effet à l'homme de l'art que diverses modifications peuvent être apportées aux modes de réalisation décrits ci-dessus, à la lumière de l'enseignement qui vient de lui être divulgué. Notamment, les électro-aimants décrits précédemment peuvent être remplacés par d'autres moyens techniques équivalents, c'est-à-dire capables comme eux d'engendrer sur commande un champ magnétique non permanent. Dans les revendications qui suivent, les termes utilisés ne doivent pas être interprétés comme limitant les revendications aux modes de réalisation exposés dans la présente description, mais doivent être interprétés pour y inclure tous les équivalents que les revendications visent à couvrir du fait de leur formulation et dont la prévision est à la portée de l'homme de l'art en appliquant ses connaissances générales à la mise en oeuvre de l'enseignement qui vient de lui être divulgué.

Claims (10)

1. REVENDICATIONS1. Actionneur fluidique (12 ; 12') comportant une chambre (32B) remplie d'un fluide, un élément mobile (36 ; 36') par rapport à la chambre (32B) et en contact avec le fluide, un passage (44) de circulation du fluide entre l'intérieur et l'extérieur de la chambre (32B) pour faire varier la quantité de fluide dans la chambre et provoquer ainsi le déplacement de l'élément mobile (36 ; 36'), caractérisé en ce que le fluide est magnéto rhéologique et en ce que l'actionneur fluidique (12 ; 12') comporte des moyens de génération de champ magnétique (26, 28 ; 26A, 26B, 28A, 28B) disposés pour engendrer, dans le passage (44), un champ magnétique commandé.
2. 2. Actionneur fluidique (12) selon la revendication 1, dans lequel les moyens de génération de champ magnétique comprennent un électro-aimant, comportant un dispositif d'alimentation en courant électrique de l'électro-aimant (26, 28) conçu pour: fournir temporairement, à une bobine (28) de l'électro-aimant, un courant électrique d'intensité suffisamment élevée pour engendrer un champ magnétique de saturation d'éléments magnétisables de l'actionneur, générateur d'un champ magnétique rémanent subsistant après la fourniture du courant électrique et dont l'intensité est suffisante pour maintenir le passage (44) fermé par action sur la viscosité du fluide magnéto rhéologique situé dans le passage, fournir temporairement, à la bobine (28) de l'électro-aimant, une excitation coercitive de désaimantation des éléments magnétisables de l'actionneur par annulation du champ magnétique rémanent.
3. 3. Actionneur fluidique (12 ; 12') selon la revendication 1, comportant en outre un aimant permanent (24) générateur, dans le passage (44), d'un champ magnétique permanent dont l'intensité est suffisante pour maintenir le passage (44) fermé par action sur la viscosité du fluide magnéto rhéologique situé dans le passage, et dans lequel les moyens de génération de champ magnétique (26, 28 ; 26A, 26B, 28A, 28B) sont configurés pour que le champ magnétique commandé compense au moins partiellement l'effet du champ magnétique permanent, lorsqu'ils sont activés.
4. 4. Actionneur fluidique (12') selon la revendication 3, comportant deux électro-aimants (26A, 26B, 28A, 28B) disposés de part et d'autre de l'aimant permanent (24) de manière à canaliser, entre les deux électro-aimants (26A, 26B,28A, 28B), le champ magnétique permanent engendré par l'aimant permanent (24) lorsque les deux électro-aimants (26A, 26B, 28A, 28B) sont alimentés électriquement.
5. 5. Actionneur fluidique (12 ; 12') selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, comportant une plaque (20) munie d'un conduit traversant (22) et formant l'une des parois de la chambre (32B), et dans lequel l'élément mobile (36') comporte un piston déplaçable dans le conduit.
6. 6. Actionneur fluidique (12 ; 12') selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, comportant une plaque (20) munie d'un conduit traversant (22) et formant l'une des parois de la chambre (32B), et dans lequel l'élément mobile (36) comporte une membrane déformable fixée hermétiquement sur une surface de la plaque opposée à l'intérieur de la chambre, la membrane recouvrant le conduit (22).
7. 7. Dispositif d'affichage (50, 70) à surface déformable comportant une pluralité d'actionneurs fluidiques (12 ; 12') selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dont les éléments mobiles (36 ; 36') sont répartis, notamment régulièrement de façon matricielle, sur la surface déformable.
8. 8. Dispositif d'affichage (50, 70) à surface déformable selon la revendication 7, comportant un écran d'affichage (58, 60) comprenant une plaque (60), cette plaque étant munie d'une pluralité de conduits traversants en vis-à-vis desquels sont disposées les chambres (32B) remplies de fluide magnéto rhéologique des actionneurs fluidiques (12 ; 12').
9. 9. Dispositif d'affichage (50, 70) à surface déformable selon la revendication 7 ou 8, comportant un réseau (62) de canalisations commun d'alimentation des chambres (32B) des actionneurs fluidiques en fluide magnéto rhéologique sous une pression réglable.
10. 10. Dispositif d'affichage (50, 70) à surface déformable selon la revendication 9, comportant un circuit électronique (72) de commande individuelle de chacun des moyens de génération de champ magnétique (26, 28 ; 26A, 26B, 28A, 28B) de chaque actionneur fluidique (12 ; 12') et de commande commune de la pression du fluide magnéto rhéologique dans les canalisations du réseau commun (62).