FR3057079B1 - Organe de commande rotatif pour habitacle de vehicule - Google Patents

Abstract

L'invention a pour objet un module de retour haptique pour dispositif de commande rotatif, en particulier pour habitacle de véhicule, comprenant un stator (5) et un rotor (3) circulaires, mobile en rotation par rapport au stator (5) et de formes sensiblement complémentaires, l'un portant au moins deux aimants (21), l'autre des éléments ferromagnétiques (23), les éléments ferromagnétiques (23) étant régulièrement répartis sur la partie circulaire du rotor (3) ou du stator (5) avec un espacement angulaire régulier α entre deux éléments ferromagnétiques (23) consécutifs, de sorte que lors de la rotation du rotor (3) les éléments ferromagnétiques (23) défilent devant les au moins deux aimants (21) pour générer un retour haptique, caractérisé en ce que les aimants (21) sont ainsi répartis que, lorsque le rotor (3) et le stator (5) sont dans une position de rotation mutuelle où un des au moins deux aimants (21) est situé en face d'un élément ferromagnétique (23), au moins un du ou des autre(s) aimant(s) (21) est décalé angulairement par rapport à l'élément ferromagnétique (23) le plus proche d'un angle δ valant entre α/2 et α/10, en particulier entre α/2 et α/8

Description

La présente invention concerne un organe de commande rotatif, telqu'utilisé pour contrôler et régler des fonctions diverses, et en particulier pourun habitacle de véhicule.

Dans les habitacles de véhicules, la multiplication des fonctions àcontrôler telles que la climatisation, l'autoradio et les systèmes de navigation aconduit à une multiplication des organes de commandes, comme les boutons etorganes de commandes rotatifs.

Les modules de commande rotatifs, ou molettes, utilisent généralementdes capteurs de position et de déplacement tels que des incrémenteurs optiquesou bien des capteurs à effet Hall pour repérer la position et la rotation d'unrotor du module de commande, et pour appliquer un changement de paramètredes fonctions contrôlées en fonction de la position ou de la rotation du rotor.

Il est connu d'implémenter dans lesdits modules de commande rotatifsun module de retour haptique, comportant généralement un mécanisme deretour haptique, qui émule les commutateurs mécaniques historiquementutilisés en opposant une résistance variable au déplacement du rotor parl'utilisateur du module de commande.

En particulier, un tel retour haptique comporte une première phase derésistance, avec un couple de retour haptique qui s'oppose au mouvement durotor de valeur croissante avec le déplacement jusqu'à atteindre un maximumformant une position dite d'indexation où une modification d'un paramètred'une fonction du véhicule a lieu. Au-delà du maximum, la valeur du couple derésistance diminue brutalement, et le couple de retour haptique peut mêmedevenir un couple moteur dans le sens du déplacement jusqu'à atteindre uneposition d'équilibre, ou position neutre.

De tels modules de retour haptique peuvent être mécaniques, parexemple avec des systèmes bille-ressort ou des lames plastiques. En alternativeles modules de retour haptique tels que précédemment mentionnés peuvent comporter des aimants, généralement des aimants permanents et des élémentsferromagnétiques coopérant avec les aimants, et qui sont disposés sur descontours complémentaires, généralement circulaires, du rotor et du stator dumodule de commande.

Le retour haptique ainsi obtenu présente généralement des pics decouple résistif qui sont aigus : ils présentent une largeur à mi hauteur limitéepar rapport à l'écart angulaire entre les positions d'indexation de l'organe decommande. Ces pics aigus sont perçus par l'utilisateur de façon moins nette, cequi est alors perçu comme indicateur d'une qualité moindre.

Afin de résoudre au moins partiellement le problème précédemmentmentionné, l'invention a pour objet un module de retour haptique pourdispositif de commande rotatif, en particulier pour habitacle de véhicule,comprenant un stator et un rotor circulaires, mobile en rotation par rapport austator et de formes sensiblement complémentaires, l'un portant au moins deuxaimants, l'autre des éléments ferromagnétiques, les éléments ferromagnétiquesétant régulièrement répartis sur la partie circulaire du rotor ou du stator avecun espacement angulaire régulier a entre deux éléments ferromagnétiquesconsécutifs, de sorte que lors de la rotation du rotor les élémentsferromagnétiques défilent devant les au moins deux aimants pour générer unretour haptique, caractérisé en ce que les aimants sont ainsi répartis que, lorsque le rotor et lestator sont dans une position de rotation mutuelle où un des au moins deuxaimants est situé en face d'un élément ferromagnétique, au moins un du ou desautre(s) aimant(s) est décalé angulairement par rapport à l'élémentferromagnétique le plus proche d'un angle δ valant entre a/ 2 et a/10, enparticulier entre a/2 et a/8.

Le module de commande ainsi réalisé permet de varier le retour haptiqueperçu et en particulier d'aplanir les pics de couple des modules de retourhaptique ainsi obtenus.

Ledit organe de commande peut présenter une ou plusieurs descaractéristiques suivantes, prises seules ou en combinaison.

Les éléments ferromagnétiques sont des protubérances radiales d'unecouronne dentée en matériau ferromagnétique.

La couronne ferromagnétique est réalisée en acier.

Les aimants sont des aimants permanents.

Le rotor et le stator sont circulaires et l'angle a vaut 36ο0/N où N est lenombre entier d'éléments ferromagnétiques.

Les aimants sont au nombre de deux, disposés de façon diamétralementopposée sur le rotor ou le stator, et en ce que les éléments ferromagnétiquessont en nombre N impair.

Les aimants sont au nombre de trois, le nombre entier N d'élémentsferromagnétiques est divisible par trois, deux des aimants sont disposés à unedistance angulaire de 120° et le troisième est disposé à une distance angulairede 1200 plus ou moins l'angle δ des deux autres.

Les aimants sont au nombre de trois, le nombre N des élémentsferromagnétiques est divisible par trois, et deux des aimants sont disposés à unedistance angulaire de 120° plus ou moins l'angle δ du troisième.

Les aimants sont solidaires en rotation du rotor, les élémentsferromagnétiques sont solidaires en rotation du stator, et en ce que le rotorentoure le stator.

Les aimants sont solidaires en rotation du stator, les élémentsferromagnétiques sont solidaires en rotation du rotor et le rotor entoure lestator.

Les aimants sont solidaires en rotation du rotor, les élémentsferromagnétiques sont solidaires en rotation du stator, et en ce que le statorentoure le rotor.

Les aimants sont solidaires en rotation du stator, les éléments ferromagnétiques sont solidaires en rotation du rotor, et en ce que le statorentoure le rotor. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plusclairement à la lecture de la description suivante, donnée à titre d'exempleillustratif et non limitatif, et des dessins annexés parmi lesquels : la figure i montre schématiquement une vue en coupe d'un mode deréalisation d'organe de commande rotatif comportant un module de retourhaptique selon l'invention, la figure 2 est un graphe montrant le couple de retour haptique en fonctionde la rotation de l'organe de commande rotatif illustrant deux profils deretours haptiques différents, la figure 3 montre schématiquement un premier mode de réalisation demodule de retour haptique selon l'invention, les figures 4a, 4b, 4c illustrent plus en détail le positionnement relatif desaimants et des protubérances radiales dans différentes positions derotation, la figure 4d est un graphe du couple de retour haptique en fonction de larotation de l'organe de commande, avec des positionnements relatifs desaimants et des protubérances radiales sous ledit graphe, dans le cas dumode de réalisation de la figure 3, la figure 5a montre schématiquement un deuxième mode de réalisation demodule de retour haptique selon l'invention, la figure 5b est un graphe du couple de retour haptique en fonction de larotation de l'organe de commande, avec des positionnements relatifs desaimants et des protubérances radiales sous ledit graphe, dans le cas dumode de réalisation de la figure 5a, les figures 6 et 7 montrent d'autres modes de réalisation alternatifs demodules de retour haptique.

Sur toutes les figures, les mêmes références se rapportent aux mêmeséléments.

Les réalisations décrites en faisant référence aux figures sont desexemples. Bien que la description se réfère à un ou plusieurs modes deréalisation, ceci ne signifie pas nécessairement que chaque référence concernele même mode de réalisation, ou que les caractéristiques s'appliquent seulementà un seul mode de réalisation. De simples caractéristiques de différents modesde réalisation peuvent également être combinées pour fournir d'autresréalisations.

En figure 1 est montré de façon schématique un module de commande 1selon un premier mode de réalisation de l'invention. Un tel module decommande 1 est en particulier indiqué pour un habitacle de véhicule. Le modulede commande 1 est alors utilisé pour le contrôle de fonctions telles que laclimatisation du véhicule, un dispositif multimédia, un assistant de navigation.

Le module de commande 1 comporte un rotor 3, mobile en rotation parrapport à un stator 5, le rotor 3 étant en particulier entraîné en rotation autourd'un axe A par un utilisateur lorsque ledit utilisateur souhaite modifier unparamètre d'une fonction du véhicule.

Le rotor 3 comporte un corps de rotor 7 tubulaire formant enceinteextérieure et molette pour la prise en main du rotor 3 par l'utilisateur.

Le stator 5 comporte un châssis 9, ici une paroi de l'habitacle du véhiculeou de la console centrale du véhicule dans laquelle le module de commande 1 estintégré. Le stator 5 comporte en outre un circuit imprimé 11, situé sous lechâssis 9, qui porte une partie de l'électronique pour le contrôle des fonctionsdu véhicule et le fonctionnement du module de commande 1, comme parexemple des diodes d'un dispositif d'éclairage ou de rétroéclairage du rotor, destransistors, des circuits d'alimentation ainsi qu'une partie des moyens demesure de position et de déplacement du rotor 3.

Le corps de rotor 7 est guidé en rotation par rapport au stator 5 par un palier mécanique 13, par exemple un roulement à billes. La position de rotationΘ du rotor 3 est repérée par un dispositif d'indexation 15 du module d'interface1, qui peut comporter des indexeurs optiques, un capteur à effet Hall, descapteurs piézoélectriques et/ou des contacts électriques qui permettent derepérer la position de rotation du rotor 3 et en particulier si une positiond'indexation est atteinte.

Le stator 5 comporte en outre ici une unité de contrôle 17 qui comporteune mémoire électronique et des moyens de calculs, dédiés ou bienéventuellement partagés dans un réseau électronique ou informatique global duvéhicule. L'unité de contrôle 17 contrôle en particulier une ou plusieursfonctions du véhicule par exemple au moyen de transistors ou commutateursélectroniques, et modifie des paramètres des fonctions lorsque des positionsd'indexation du rotor 3 par rapport au stator 5 sont atteintes.

Le module de commande 1 comporte un module de retour haptique 19,comportant des éléments magnétiques statiques, ici des aimants 21 solidaires enrotation du stator 5 et des éléments magnétiques mobiles, ici des protubérancesradiales 23 ferromagnétiques, solidaires en rotation du rotor 3. Les élémentsmagnétiques statiques et mobiles 21, 23 coopèrent pour former, lors de la miseen rotation du rotor 3 par un utilisateur, un retour haptique tactile sous formed'un couple de résistance s'opposant au moins initialement à la mise enmouvement du rotor 3 par l'utilisateur.

La figure 2 est un graphe montrant deux exemples de profils de retourshaptiques Hb H2, comme étant le couple C en newton mètre (Nm) exercé par lemodule de retour haptique 19 en fonction d'une position de rotation Θ enradians (rad) du rotor 3 par rapport au stator 5.

Dans les deux profils haptiques Hb H2 représentés, le couple exercé C(0)augmente initialement avec Θ, jusqu'à atteindre une valeur maximale Cn dite decouple nominal. La valeur de couple nominale Cn est atteinte une première foisà une première position d'indexation Pb où l'unité de contrôle 17 déclenche lamodification d'un paramètre ou d'une fonction. Le couple C(0) diminue ensuite avec Θ, s'annule en une première position d'équilibre instable, devient négatifpuis s'annule à nouveau à une première position neutre Ni. Les motifs Hb H2 serépètent ensuite de façon cyclique définissant une suite de positionsd'indexation Pb P2, P3... et de positions neutres Nb N2, N3... entre lesditespositions d'indexations Pb P2, P3...

Un utilisateur du module de commande i perçoit donc, en partant d'uneposition initiale où Θ = o, un couple croissant s'opposant à la mise en rotationdu rotor 3 à mesure que le rotor 3 approche de la première position d'indexationPi. Lorsque la première position d'indexation Pi est atteinte puis dépassée, lecouple C(0) exercé par le module de retour haptique 19 diminue jusqu'às'annuler. Lorsque le couple C(0) devient négatif, l'utilisateur perçoit le couplecomme moteur, entraînant le rotor 3 vers la première position neutre Ni quiforme alors une position stable, ou neutre. L'utilisateur perçoit ainsi une résistance, maximale autour de la positiond'indexation Pi suivie d'une chute de la résistance et finalement le rotor 3semble de lui-même adopter la position neutre Ni.

Le premier profil haptique Hi diffère du second profil H2 en ce que lespics de couple autour des positions d'indexation Pb P2, P3 sont plus fins : leurlargeur à mi-hauteur Δι/2 est inférieure. En particulier, la portion angulaire où lecouple est moteur (négatif), est plus importante dans le cas du premier profil Hique dans le cas du second profil de retour haptique H2. La largeur à mi-hauteurest ici définie comme étant la largeur angulaire du pic considéré à la moitié desa valeur maximale Cn c'est-à-dire à i/2*Cn.

La largeur à mi-hauteur Δι/2 des pics de couple des profils de retourhaptique Hb H2 conditionne la qualité perçue du retour haptique et donc dumodule de commande 1 dans son ensemble. Une largeur à mi-hauteur Δι/2importante contribue à ce que le retour haptique et le module de commande 1soient perçus comme étant de qualité plus élevée, en particulier, une courbeaplanie autour des positions d'indexation Pb P2, P3 est un critère qui est établicomme étant gage de qualité.

Les caractéristiques qui permettent de modifier le profil haptique sontl’espacement entre aimant et élément ferromagnétique, l'aimantation desaimants et la susceptibilité du matériau utilisé pour réaliser la couronneferromagnétique.

Un mode de réalisation de module de retour haptique 19 est représentéplus en détail en figure 3. La figure 3 montre le module de retour haptique 19 envue de dessus. Le module de retour haptique 19 comporte une couronneferromagnétique 25, dentée et dont des protubérances radiales forment leséléments magnétiques mobiles 23, et des aimants 21 formant les élémentsmagnétiques fixes disposés sur le stator 5.

La couronne ferromagnétique 25 est de forme générale circulaire, etprésente des protubérances radiales 23 s'étendant radialement depuis uncontour circulaire de rotor Crot délimité par la surface externe du corpscirculaire de la couronne ferromagnétique 25 considérée sans les protubérancesradiales 23.

Les aimants 21, par exemple des aimants permanents néodymes, sontdisposés sur un contour circulaire de stator Cstat de forme complémentaire aucontour circulaire de rotor Crot- Les aimants 21 peuvent en particulier comporterdes électroaimants de magnétisation variable, et dont la magnétisation au coursdu temps peut être utilisée pour moduler le retour haptique fourni.

Le mode de réalisation de module de retour haptique 19 de la figure 3comporte deux aimants permanents 21, soit un nombre pair, et un nombreimpair, ici onze, de protubérances radiales 23. Les protubérances radiales 23 etles aimants 21 sont régulièrement répartis sur le contour circulaire Crot- Parrégulièrement répartis on entend ici que les deux aimants 21 sontdiamétralement opposés et que les onze protubérances radiales 23 sontréparties autour du contour de rotor Crot avec un espacement angulaire réguliera valant 3όο°/ιι soit environ 32,73°.

De la sorte, lors de la rotation du rotor 3 par rapport au stator 5 lesprotubérances radiales 23 passent régulièrement devant les aimants permanents 21, et sont alors attirées par les aimants permanents 21 avec uneforce variant avec l'éloignement entre la protubérance radiale 23 et l'aimantpermanent 21 considérés pour fournir le retour haptique.

Lorsqu'un des aimants 21 est placé face à une protubérance radiale 23,comme l'aimant 21 du haut en figure 3, l'espacement minimal e entre l'aimant21 et la protubérance radiale 23, appelé entrefer, est, comme indiquéprécédemment, un paramètre connu d'ajustement du retour haptique, au mêmetitre que l'aimantation des aimants 21, 21 et la susceptibilité du matériau utilisépour réaliser la couronne ferromagnétique 25, qui est généralement réalisée enacier, éventuellement dopé ou fritté pour un coût réduit.

Du fait que les protubérances radiales 23 sont en nombre impaircontrairement aux aimants 21 qui sont en nombre pair, lorsque l'un des aimants21 est disposé face à une protubérance radiale 23, l'autre aimant 21, qui se situealors entre deux protubérances radiales 23, est décalé par rapport à laprotubérance radiale 23 la plus proche d'un angle δ valant dans le présent modede réalisation a/2. D'autres modes de réalisation peuvent de façon analogue être réalisésavec un décalage angulaire δ valant entre a/2 et a/10, en particulier entre a/ 2 eta/ 8 pour réaliser des profils haptiques différents. En effet, plus le décalageangulaire δ est petit et plus l'effet ressenti diminue, de sorte qu'avec une valeurd'environ a/8 un effet haptique perceptible est encore perceptible maisrelativement faible.

Un cas plus général avec N protubérances radiales 23 (N un nombreentier) et n aimants 21 (n un nombre entier supérieur ou égal à deux), tousrégulièrement répartis sur les contours de rotor et de stator, est obtenu lorsquen ne divise pas N, c'est-à-dire lorsqu'il existe p et k deux entiers tels que :

Du fait de ce décalage angulaire δ non nul, les forces exercées par les

deux protubérances radiales 23 les plus proches de l'aimant 21 sur ledit aimant21 ont une composante tangentielle non-nulle et variable lors du défilement desprotubérances radiales 23. Ces composantes tangentielles des forcesmagnétiques permettent en particulier d'aplanir les pics de couple résistifautour des positions d'indexation Pi, P2, P3.

Les figures 4a, 4b et 4c illustrent schématiquement le défilement desprotubérances radiales 23 devant les aimants 21. Sur les figures 4a, 4b et 4c sontreprésentés alignés verticalement les deux aimants 21 de la figure 3, avec uneportion de la couronne ferromagnétique 25 et les protubérances radiales 23correspondant. Les grandeurs radiales sont ici représentées verticalement, et lesgrandeurs tangentielles sont ici représentées horizontalement.

Ainsi, les aimants 21 et la couronne ferromagnétique 25 sont ici aplaniset représentés linéaires et horizontaux, de sorte que les grandeurs angulairestelles que J et a sont ici représentés par des longueurs proportionnelles auxouvertures angulaires considérées. Les protubérances radiales 23 sont doncreprésentées sous forme de créneaux carrés, de période a.

En particulier, en figure 4a, le premier aimant 21, représenté en haut enfigure 4a, est situé face à une protubérance radiale 23, et le second aimant 21,décalé d'un angle δ valant a/ 2 (cas de la figure 3) se trouve en conséquence faceà un renfoncement entre deux protubérances 23 consécutives. Le déplacementrelatif des aimants 21 et des protubérances radiales 23 est illustré par deuxflèches : l'une indique que la couronne 25 et les protubérances radiales 23 sedéplacent de droite à gauche et/ou que les aimants 21 se déplacent de gauche àdroite en figures 4a, 4b, 4c.

Le premier aimant 21 et la protubérance radiale 23 lui faisant face enfigure 4a se présentent mutuellement une surface de recouvrement Sr valant icila valeur maximale Sm, correspondant au minimum entre la surface tangentiellede l'aimant 21 et la surface tangentielle de la protubérance radiale 23. Dans lecas représenté, l'aimant 21 présente une plus petite surface tangentielle que laprotubérance radiale 23, la surface de recouvrement maximale Sr0 est donc la surface tangentielle de l'aimant 21.

Le second aimant 21 est situé, comme mentionné face à un retrait entredeux protubérances radiales 23 consécutives, la surface de recouvrement Sr qu'ilprésente avec la protubérance radiale 23 la plus proche vaut donc o. La surfacede recouvrement totale des deux aimants est donc égale à Sr0·

La force magnétique exercée entre un aimant 21 et les protubérances 23est toujours orientée dans le sens accroissant la surface de recouvrement Sr etd'intensité croissante avec la surface de recouvrement Sr. La stabilité de laposition, et donc le ressenti haptique lors du défilement des protubérances 23est conditionné par les composantes tangentielles des forces magnétiquesappliquées entre les aimants 21 et les protubérances 23.

Dans le cas de la figure 4a, la disposition des aimants 21 et desprotubérances 23 est symétrique, la résultante des forces tangentielles est doncnulle pour les deux aimants 21 considérés séparément. La position représentéeen figure 4a est donc une position d'équilibre.

La figure 4b représente les aimants 21 et les protubérances radiales 23 dela figure 4a, après un déplacement relatif Θ des protubérances 23 par rapportaux aimants inférieur à a/2. En conséquence le premier aimant 21 (haut de lafigure 4b) ne présente plus qu'une surface de recouvrement de (i-X)*Sro avec laprotubérance radiale 23 la plus proche, tandis que le second aimant 21 (bas dela figure 4b), du fait de son décalage de «/2, présente une surface derecouvrement de X*Sr0 avec la protubérance radiale 23 la plus proche. Dans lecas où le paramètre X, qui quantifie ici le déplacement des protubérances 23 parrapport aux aimants 21 diffère de o, de 1 ou de 1/2 le positionnement desaimants 21 par rapport aux protubérances 23 est asymétrique, il en résulte uncouple résistif puis moteur en partant de X = ο (Θ = o ; figure 4a) jusqu'à X = 1(Θ = «/2).

En effet, pour X compris entre o et 1/2 la surface de recouvrement Sr laplus importante est (i-X)*Sro soit la surface de recouvrement Sr au niveau du premier aimant 21 (haut des figures 4a, 4b). En partant du cas de la figure 4a,correspondant à X = o, lorsque les protubérances radiales 23 sont déplacéesvers la gauche par rapport aux aimants 21, X augmente et la surface (i-X)*Sro auniveau du premier aimant 21 décroît.

Le premier aimant 21 est attiré vers la gauche (sens résistif) par une forcemagnétique proportionnelle à la surface de recouvrement Sr qui vaut (i-X)*Sro,tandis que le second aimant 21 est, lui, attiré vers la droite (sens moteur) avecune force proportionnelle à X*Sro et donc moins importante. Il en résulte uncouple résistif décroissant à mesure que l'utilisateur tourne le rotor 5.

Lorsque X continue de croître et s'approche de la valeur 1/2 (Θ = a/4), lessurfaces de recouvrement Sr des premiers et seconds aimants 21 deviennentcomparable. Le cas où X vaut exactement 1/2 est représenté en figure 4c. Enfigure 4c, la surface de recouvrement Sr au niveau des premier et deuxièmeaimants 21 est sensiblement égale, valant pour chacun Sro/2. Il en résulte queles deux aimants 21 sont attirés par des forces d'intensités sensiblement égales,mais de sens opposé, la position X = 1/2 est une position d'équilibre.

Cependant, la position X = 1/2 est une position d'équilibre instable : dèsqu'un décalage infime a lieu, les forces magnétiques ne s'annuleront plus et laforce résultante sera dirigée dans le sens où la plus grande des surfaces derecouvrement Sr du premier ou deuxième aimant 21 croît, ce qui accentue ledéséquilibre : les forces magnétiques agissent de sorte à augmenter la surface derecouvrement la plus grande, (i-X)*Sro ou X*Sm selon si X >1/2 ou X <1/2, audétriment de la plus petite, respectivement X*Sr0 ou (i-X)*Sro.

La figure 4d est un graphe du couple de résistance C en fonction del'angle Θ de rotation du rotor 3 par rapport au stator 5, en dessous duquel sontreprésentées des configurations particulières des aimants 21 et desprotubérances radiales 23 les plus proches sur le mode des figures 4a, 4b, 4c. Enparticulier, les configurations représentées sont placées sous les valeurs de Θleur correspondant.

Le graphe de la figure 4d montre le couple de résistance C (en newton mètres Nm) en fonction d'un angle de rotation Θ (en radians rad), gradué tousles a/4 de o à a.

La position initiale 0 = 0 correspond à la configuration relative du rotorpar rapport au stator de la figure 4a : le premier aimant 21 et la protubéranceradiale 23 lui faisant face se présentent mutuellement une surface derecouvrement Sr valant ici la valeur maximale Sr0, le second aimant 21 est situéface à un retrait entre deux protubérances radiales 23 consécutives. Commeprécédemment mentionné, dans cette position le couple de retour haptique Cperçu est nul, ce qui définit une position d'équilibre ou position neutre initialeNn-i où le couple résistif est initialement nul mais croît avec le déplacement durotor 3.

Partant de θ = o le couple de retour haptique C augmente, comme illustréprécédemment en figure 4b, jusqu'à atteindre sa valeur maximale ounominale Cn, en une position qui peut avantageusement être définie commeposition d'indexation Pn.

Lorsque Θ augmente entre Pn et a/4, le couple de retour haptique diminuepuis s'annule en a/4, correspondant au cas de la figure 4c, où une positiond'équilibre instable est atteinte lorsque les surfaces de recouvrement Sr auniveau des deux aimants 21 ont une valeur identique (Sr0/2).

Comme discuté précédemment, lorsque Θ dépasse la valeur a/4, le couples'inverse, devenant moteur jusqu'à la position θ = a/2 qui définit un équilibrestable et la position neutre suivante Nn, où une configuration analogue à Θ = oest obtenue, les positions des deux aimants 21 étant juste inversées par rapportau cas de la figure 4a.

Lorsque Θ dépasse a/2 le couple de retour haptique C augmente ànouveau, jusqu'à atteindre autour de 5a/8 une valeur maximale, ce qui définit laposition d'indexation suivante Pn+i.

Entre 5a/ 8 et 30:/4, la valeur du couple de retour haptique C diminuepuis s'annule en 30:/4, la configuration des aimants 21 par rapport aux protubérances 23 étant alors analogue au cas de la figure 4c, avec à nouveau uneinversion des premier et deuxième aimants 21 représentés.

Lorsque Θ dépasse la valeur 30:/4, le couple s'inverse, devenant moteurjusqu'à la position Θ = a qui définit un nouvel équilibre stable et la positionneutre suivante Nn+i, où une configuration analogue à Θ = o est obtenue. On voitdonc qu'un cycle de retour haptique C est effectué tous les a/2 ; contre a lorsqueles aimants 21 et les protubérances 23 sont tous régulièrement répartis.

Le décalage angulaire δ est ainsi un paramètre supplémentaire pourl'ajustement des profils de retour haptique, permettant en particulier de fairevarier le retour haptique C perçu. En particulier, la valeur δ = α/2 permet, avecun nombre similaire (égal ou plus ou moins un) de protubérances radiales 23 etdeux aimants 21 de doubler la fréquence des motifs de retour haptique, et doncd'augmenter le nombre de positions d'indexations Pn par tour de rotor 3 sanschanger le nombre de protubérances radiales 23 ou d'aimants 21, et donc lataille globale du rotor 3. Cette configuration est donc particulièrement indiquéepour les modules d'interface 1 rotatifs de faibles dimensions.

La figure 5a montre un mode de réalisation alternatif de module deretour haptique 19 pour module d'interface 1 tel que précédemment décrit.

Le mode de réalisation de la figure 5a est analogue à celui de la figure 4a,avec des protubérances radiales 23 en nombre impair, ici onze, régulièrementréparties autour de la couronne ferromagnétique 25.

En alternative, les protubérances radiales 23 peuvent être prises ennombre N entier pair, et les aimants 21, au nombre de deux, étant initialementrépartis régulièrement, c'est-à-dire diamétralement opposés, l'un des aimants21 est décalé par rapport à ladite position de répartition régulière d'un angle«/4·

La figure 5b est un graphe montrant le couple C en newton mètre (Nm)exercé par le module de retour haptique 19 en fonction d'une position derotation Θ en radians (rad, de o à a) du rotor 3 par rapport au stator 5, en dessous duquel ont été représentées les configurations relatives des aimants 21et protubérances 23 en des positions relatives notables lorsqu'une rotation surun angle total a est effectuée (correspondant à un cycle de retour haptique entredeux positions d'indexation Pn, Pn+i) avec les conventions précédemmentutilisées dans le cas de la figure 4d.

Dans la première position représentée en figure 5b, le premier aimant 21considéré est situé en face d'une protubérance radiale 23, et présente unesurface de recouvrement maximale Sr0. Le second aimant 21 est décalé de a/4,et se trouve donc face à la protubérance radiale 23 la plus proche en luiprésentant une surface de recouvrement Sr valant Sro/2, la surface derecouvrement totale (sur les deux aimants 21) vaut alors 3*Sro/2. La résultantetangentielle des forces magnétiques est alors une force entraînant la couronne25 dans le sens accroissant la surface de recouvrement Sr au niveau dudeuxième aimant 21 (gauche en figure 4a), c'est à dire dans le sens résistif.

On est alors dans une configuration correspondant à une positiond'indexation Pn avec un couple résistif C qui est à la valeur nominale Cn.

Dans la deuxième position représentée en figure 5b, la couronne 25portant les protubérances radiales 23 est décalée vers la gauche d'un angle a/4.Le premier aimant 21 présente une surface de recouvrement Sr valant Sro/2, etle second aimant 21, qui se trouve face à un renfoncement entre deuxprotubérances 21 consécutives, présente donc une surface de recouvrement Srnulle. La résultante tangentielle des forces magnétiques est alors une forceentraînant la couronne 25 dans le sens résistif avec un amoindrissement de lavaleur du couple C.

En continuant le déplacement de la couronne 25 vers la droite (sensmoteur), la troisième position représentée en figure 5b est atteinte. Dans laditeposition, le premier aimant 21 présente une surface de recouvrement Sr valantSro/2. La portion du premier aimant 21 positionnée au-dessus de laprotubérance radiale 23 la plus proche est la partie du côté résistif, opposé audéplacement de la couronne 25, c'est-à-dire à gauche en figure 5b. Le second aimant 21 est intégralement situé au-dessus d'un renfoncement entre deuxprotubérances 23 consécutives, et présente donc une surface de recouvrementSr nulle. Le couple C résultant est moteur (négatif pour le graphe de la figure5b).

Lorsque la couronne 25 continue son mouvement vers la droite, laconfiguration suivante en 30:/4 est adoptée : le premier aimant 21 est situé au-dessus d'un renfoncement entre deux protubérances 23 consécutives et présentedonc une surface de recouvrement Sr nulle, le deuxième aimant 21 présente unesurface de recouvrement valant Sro/2. La portion du premier aimant 21positionnée au dessus de la protubérance radiale 23 la plus proche est la partiedu côté moteur, dans le sens du déplacement de la couronne 25, c'est-à-dire àdroite en figure 5b. Le couple C de retour haptique est alors moteur (négatif enfigure 5b).

Lorsque le rotor 3 atteint un déplacement de 30:/4, le premier aimant 21présente une surface de recouvrement de Sro/2, la moitié recouvrant laprotubérance radiale 23 étant située côté moteur (droite en figure 5b). Ledeuxième aimant 21 est face à un renfoncement entre deux protubérances 23consécutives, et la surface de recouvrement Sr est nulle. Le couple résultant estmoteur (négatif sur le graphe de la figure 5b).

Le rotor 3 retourne ensuite dans une configuration analogue à la positionde départ lorsqu'un déplacement valant a est atteint, le couple C est alors résistif(positif sur le graphe de la figure 5b) et maximal en étant égal au couplenominal Cn, ce qui définit la position d'indexation suivante Pn+i. Entre 30:/4 et a,le couple C s'annule, ce qui définit la position neutre Nn entre les deux valeursprécédemment mentionnées 30:/4 et a.

La figure 6 montre un mode de réalisation de l'invention dans un modulede retour haptique 19 qui comporte trois aimants 21. Dans le mode deréalisation de la figure 6 les protubérances radiales 23 sont en nombre N, avecN un nombre entier, qui est divisible par trois, le nombre d'aimants 21.

Les protubérances radiales 23, au nombre de douze, sont régulièrementréparties, de sorte que l'espacement angulaire a entre deux protubérancesradiales 23 consécutives vaut 30°. L’angle entre un premier aimant 21 et undeuxième aimant 21 est de 120°, l’angle entre le deuxième aimant 21 et letroisième aimant 21 est de i20°+û et l’angle entre le troisième aimant 21 et lepremier aimant 21 est de 12 o°- δ où δ est l'angle de décalage et est compris entrea/2 et a/8. L'angle δ est ici égal à a/2, et se retrouve, lorsque les deux autresaimants 21 sont face à une protubérance radiale 23, entre l'aimant 21 décalé etla protubérance radiale 23 la plus proche.

De manière générale, un mode de réalisation analogue peut être obtenuavec n aimants 21, et N protubérances 23, avec n et N des nombres entiers,lorsque N est divisible par n, en décalant au moins un des aimants 21 de l'angleδ par rapport à une position de répartition régulière des aimants 21.

La figure 7 montre un autre mode de réalisation de module de retourhaptique 19 comportant trois aimants 21. Les aimants 21 sont ici portés par lerotor 3, et la couronne ferromagnétique 25 est portée par le stator 5 qui entourele rotor 3. En particulier, ce mode de réalisation est indiqué pour le casd'aimants 21 permanents, qui ne nécessitent pas d'alimentation électrique. Lerotor 3 est ici circulaire, placé au centre de la couronne ferromagnétique 25,dont les protubérances radiales 23 pointent vers le centre et le rotor 3, lesaimants 21 pointent radialement vers l'extérieur, en direction de la couronneferromagnétique 25.

Dans le mode de réalisation de la figure 7, deux des aimants 21 sontdisposés à une distance angulaire de 120° plus l'angle δ du troisième. Dans unautre mode de réalisation équivalent deux des aimants 21 peuvent être disposésà une distance angulaire de 120° moins l'angle δ du troisième 21.

Des modes de réalisation équivalents peuvent être obtenus avec quatreou plus aimants 21. Par exemple, pour des modes de réalisation à quatreaimants 21, on peut réaliser deux motifs d'aimants 21 à deux aimants 21 chacun,comme en figures 4a à 4d, et décalés soit d'un angle de 90° soit d'un nombre entier de fois le pas angulaire a des protubérances radiales 23 (deux aimants 21sont alors décalés par rapport à la répartition régulière). En alternative, troisdes aimants 21 peuvent être placés à 90° de leur plus proche voisin, et und'entre eux être décalé de l'angle δ par rapport à l'emplacement de répartitionrégulière à 90° des autres.

Dans les figures 3, 4a à 4d et 5a, 5b et 6, les aimants 21 sont solidaires enrotation du stator 5, les protubérances radiales 23 sont solidaires en rotation durotor 3, et le stator 3 entoure le rotor 5. En figure 7, les aimants 21 sontsolidaires en rotation du rotor 3, les protubérances radiales 23 sont solidaires enrotation du stator 5, et le stator 5 entoure le rotor 3. D'autres modes de réalisation peuvent en particulier prévoir que lesaimants 21 sont solidaires en rotation du stator 3, les protubérances radiales 23sont alors solidaires en rotation du rotor 3, et que le rotor 3 entoure le stator 5 ;ou bien que les aimants 21 sont solidaires en rotation du rotor 3, les élémentsferromagnétiques 23 sont solidaires en rotation du stator 5, et le rotor 3 entourele stator 5. L'invention permet donc d'ajouter l'angle de décalage δ et le nombred'aimants 21 décalés par rapport à la répartition régulière aux paramètres pourl'ajustement et la modulation des retours haptiques fournis par les modules deretour haptique 19.

Claims (3)

1. REVENDICATIONS

   1. Module de retour haptique pour dispositif de commande rotatif, enparticulier pour habitacle de véhicule, comprenant un stator (5) et unrotor (3) circulaires, mobile en rotation par rapport au stator (5) et deformes sensiblement complémentaires, l'un portant au moins deuxaimants (21), l'autre des éléments ferromagnétiques (23), les élémentsferromagnétiques (23) étant régulièrement répartis sur la partiecirculaire du rotor (3) ou du stator (5) avec un espacement angulairerégulier a entre deux éléments ferromagnétiques (23) consécutifs, desorte que lors de la rotation du rotor (3) les éléments ferromagnétiques(23) défilent devant les au moins deux aimants (21) pour générer unretour haptique, caractérisé en ce que les aimants (21) sont ainsi répartis que, lorsque lerotor (3) et le stator (5) sont dans une position de rotation mutuelle oùun des au moins deux aimants (21) est situé en face d'un élémentferromagnétique (23), au moins un du ou des autre(s) aimant(s) (21) estdécalé angulairement par rapport à l’élément ferromagnétique (23) leplus proche d'un angle δ valant entre «/2 et a/10, en particulier entre a/o.et a/8 et en ce que lesdits aimants (21) étant régulièrement répartis, lemodule comporte N éléments ferromagnétiques (23) et n aimants (21)avec N et n étant liés par l’égalité :

   avec N, n, p et k des nombres entiers,
2. 2. Module de retour haptique selon la revendication 1, caractérisé en ce queles éléments ferromagnétiques (23) sont des protubérances radialesd’une couronne (25) dentée en matériau ferromagnétique. 3. Module de retour haptique selon la revendication 2, caractérisé en ce quela couronne ferromagnétique (25) est réalisée en acier.

   4· Module de retour haptique selon l'une des revendications précédentes,caractérisé en ce que les aimants (21) sont des aimants permanents.
3. 5. Module de. retour haptique selon l’une des revendications précédentes,caractérisé en ce que le rotor (3) et le stator (5) sont circulaires et en ceque l'angle a vaut 36o%V où N est le nombre entier d'élémentsferromagnétiques (23). 6. Module de retour haptique selon la revendication 5, caractérisé en ce queles aimants (21) sont au nombre de deux, disposés de façondiamétralement opposée sur le rotor (3) ou le stator (5), et en ce que leséléments ferromagnétiques (23) sont en nombre N impair. 7. Module de retour haptique selon la revendication 5, caractérisé en ce queles aimants (21) sont au nombre de trois, le nombre entier N d'élémentsferromagnétiques (23) est divisible par trois, et en ce que deux desaimants (21) sont disposés à une distance angulaire de 120° et en ce quele troisième est disposé à une distance angulaire de 120° plus ou moinsl’angle δ des deux autres. 8. Module de retour haptique selon la revendication 5, caractérisé en ce queles aimants (21) sont au nombre de trois, le nombre N des élémentsferromagnétiques (23) est divisible par trois, et en ce que deux desaimants (21) sont disposés à une distance angulaire de 120° plus oumoins l'angle δ du troisième. 9. Module de retour haptique selon l'une des revendications .1 à 8,caractérisé en ce que les aimants (21) sont solidaires en rotation du rotor(3), les éléments ferromagnétiques (23) sont solidaires en rotation dustator (5), et en ce que le rotor (3) entoure le stator (5). 10. Module de retour haptique selon l'une des revendications 1 à 8,caractérisé en ce que les aimants (21) sont solidaires en rotation du stator(3), les éléments ferromagnétiques (23) sont solidaires en rotation durotor (3), et en ce que le rotor (3) entoure le stator (5). 11. Module de retour haptique selon l'une des revendications i à 8,caractérisé en ce que les aimants (21) sont solidaires en rotation du rotor(3), les éléments ferromagnétiques (23) sont solidaires en rotation dustator (5), et en ce que le stator (5) entoure le rotor (3). 12. Module de retour haptique selon l'une des revendications 1 à 8,caractérisé en ce que les aimants (21) sont solidaires en rotation du stator (5), les éléments ferromagnétiques (23) sont solidaires en rotation durotor (3), et en ce que le stator (3) entoure le rotor (5).