FR3084940A1 - HAPTIC RETURN CONTROL INTERFACE - Google Patents
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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 (3), ledit module (3) comprenant : - un réservoir (5) contenant le fluide magnéto-rhéologique, - un élément rotatif (7) monté mobile sur le réservoir (5), ledit élément rotatif (7) étant en contact avec le fluide magnéto-rhéologique, - un élément de préhension (9) couplé à l'élément rotatif (7), - une unité d'application (11) d'un champ magnétique au fluide magnétorhéologique configurée pour modifier l'intensité du champ magnétique en fonction de la position angulaire de l'élément de préhension (9) pour générer un couple de freinage sur l'élément rotatif (7), dans laquelle l'interface (1) comprend au moins un élément élastique (13) disposé entre l'élément rotatif (7) et l'élément de préhension (9).The present invention relates to a haptic feedback control interface (1), 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 (3), said module (3) comprising: - a reservoir (5) containing the magneto-rheological fluid, - a rotary element (7) movably mounted on the reservoir (5), said rotary element (7) being in contact with the magneto- fluid rheological, - a gripping element (9) coupled to the rotary element (7), - a unit for applying (11) a magnetic field to the magnetorheological fluid configured to modify the intensity of the magnetic field as a function of the angular position of the gripping element (9) for generating a braking torque on the rotary element (7), in which the interface (1) comprises at least one elastic element (13) disposed between the rotary element ( 7) and element d e gripping (9).
Description
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.The present invention relates to a control interface and in particular a rotary or rotary control interface, in particular for a motor vehicle, making it possible to transmit haptic feedback to a user, such as a variable resistance force.
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, il ne nécessite pas que le conducteur détourne son regard de la route.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. Haptic feedback is advantageous in the car in that it requires little attention from the driver, in particular, it does not require the driver to look away from the road.
Afin d'obtenir ce retour haptique, un des moyens connus est d'utiliser un module de fluide magnéto-rhéologique capable de créer un effort de freinage sur un élément rotatif positionné dans le fluide lorsqu’un champ magnétique est appliqué sur le fluide du fait que la viscosité du fluide magnéto-rhéologique change avec l’intensité du champ magnétique appliqué. Les fluides magnéto-rhéologiques peuvent ainsi générer un effort de freinage sur l’élément rotatif baignant dans le fluide magnéto-rhéologique selon l’intensité du champ magnétique appliqué, l'élément rotatif étant relié à la molette.In order to obtain this haptic feedback, one of the known means is to use a magneto-rheological fluid module capable of creating a braking force on a rotary element positioned in the fluid when a magnetic field is applied to the fluid thereby that the viscosity of the magneto-rheological fluid changes with the intensity of the applied magnetic field. Magneto-rheological fluids can thus generate a braking force on the rotary element immersed in the magneto-rheological fluid depending on the intensity of the magnetic field applied, the rotary element being connected to the wheel.
Cependant, avec un tel module, lorsque l'utilisateur commence à appliquer un couple de rotation à la molette, il faut atteindre le ou les incréments suivants du capteur angulaire pour que le module de fluide magnéto-rhéologique détermine le sens de rotation du couple de rotation appliqué par l'utilisateur et applique le champ magnétique correspondant à la position angulaire de la molette. Or, si le module applique un effort de freinage important, par exemple dans le cas d'une butée ou lorsque le couple de freinage appliqué par le module est asymétrique, cet effort de freinage important sera appliqué quel que soit le sens de rotation de la molette jusqu'à ce que l'angle de rotationHowever, with such a module, when the user begins to apply a torque to the wheel, it is necessary to reach the following increment or increments of the angular sensor so that the magneto-rheological fluid module determines the direction of rotation of the torque. rotation applied by the user and applies the magnetic field corresponding to the angular position of the wheel. However, if the module applies a significant braking force, for example in the case of a stop or when the braking torque applied by the module is asymmetrical, this significant braking force will be applied regardless of the direction of rotation of the wheel until the angle of rotation
-2de la molette soit suffisant pour que le module puisse déterminer ce sens de rotation. L'utilisateur devra donc appliquer un couple de rotation important pour permettre la rotation de la molette malgré le couple de freinage généré par le module. L'utilisateur perçoit alors un phénomène de « collage », c'est-à-dire une résistance importante lorsqu'il commence à actionner la molette. Ce « collage » peut être désagréable pour l'utilisateur et dégrade donc le confort de la molette à retour haptique.-2 of the wheel is sufficient for the module to determine this direction of rotation. The user must therefore apply a significant torque to allow the rotation of the wheel despite the braking torque generated by the module. The user then perceives a phenomenon of "sticking", that is to say a significant resistance when he begins to actuate the wheel. This “sticking” can be unpleasant for the user and therefore degrades the comfort of the haptic feedback dial.
Afin d'éviter ce phénomène de « collage » et fournir une molette à retour haptique ne nécessitant pas d'appliquer un fort couple à partir d'une position de repos de la molette, 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 :In order to avoid this “sticking” phenomenon and to provide a haptic feedback wheel not requiring the application of a high torque from a rest position of the wheel, the invention relates to a feedback control interface. haptics, in particular for a motor vehicle, intended to take into account an action of a user by providing him with haptic feedback, comprising a module of magneto-rheological fluid, said module comprising:
- un réservoir contenant le fluide magnéto-rhéologique,- a reservoir containing the magneto-rheological fluid,
- un élément rotatif monté mobile sur le réservoir, ledit élément rotatif étant en contact avec le fluide magnéto-rhéologique,a rotary element mounted mobile on the reservoir, said rotary element being in contact with the magneto-rheological fluid,
- un élément de préhension couplé à l'élément rotatif,- a gripping element coupled to the rotary element,
- une unité d'application d'un champ magnétique au fluide magnétorhéologique configurée pour modifier l'intensité du champ magnétique en fonction de la position angulaire de l'élément de préhension pour générer un couple de freinage sur l'élément rotatif, dans laquelle l'interface comprend au moins un élément élastique disposé entre l'élément rotatif et l'élément de préhension.a unit for applying a magnetic field to the magnetorheological fluid configured to modify the intensity of the magnetic field as a function of the angular position of the gripping element to generate a braking torque on the rotating element, in which l 'interface comprises at least one elastic element disposed between the rotary element and the gripping element.
Selon un autre aspect de la présente invention, l'interface de commande comprend un capteur angulaire relié à l'unité d'application et configuré pour mesurer la rotation de l'élément de préhension par rapport au réservoir et l'élément élastique est configuré pour se déformer pour permettre la rotation de l'élément de préhension par rapport à l'élément rotatif d'un angle supérieur à l'angle d'incrément du capteur angulaire lorsque l'élément de préhension est soumis à un couple de rotation supérieur à unAccording to another aspect of the present invention, the control interface comprises an angular sensor connected to the application unit and configured to measure the rotation of the gripping element relative to the reservoir and the elastic element is configured to deform to allow rotation of the gripping element relative to the rotary element by an angle greater than the increment angle of the angular sensor when the gripping element is subjected to a torque greater than a
-3premier seuil prédéterminé et que le couple de freinage généré par le module de fluide magnéto-rhéologique sur l'élément rotatif est supérieur à un deuxième seuil prédéterminé.-3first predetermined threshold and that the braking torque generated by the magneto-rheological fluid module on the rotary element is greater than a second predetermined threshold.
Selon un aspect supplémentaire de la présente invention, l'élément élastique est configuré pour atteindre sa déformation élastique limite lorsqu'il est déformé d'un angle correspondant à un intervalle compris entre deux et quatre incréments du capteur angulaire.According to a further aspect of the present invention, the elastic element is configured to reach its limit elastic deformation when it is deformed by an angle corresponding to an interval between two and four increments of the angular sensor.
Selon un aspect additionnel de la présente invention, l'élément rotatif et l'élément de préhension sont mobiles en rotation par rapport à un axe commun, l'élément élastique étant situé sur l'axe commun entre l'élément rotatif et l'élément de préhension.According to an additional aspect of the present invention, the rotary element and the gripping element are movable in rotation relative to a common axis, the elastic element being located on the common axis between the rotary element and the element gripping.
Selon un autre aspect de la présente invention, l'élément rotatif et l'élément de préhension sont mobiles en rotation par rapport à un axe commun et comprennent une portion de couplage, la portion de couplage de l'un entourant la portion de couplage de l'autre, l'une des portions de couplage comprenant une ouverture dans laquelle vient s'introduire une protubérance de l'autre portion de couplage, l'élément élastique étant disposé entre une paroi de la protubérance et une paroi de l'ouverture située en regard de la paroi de la protubérance.According to another aspect of the present invention, the rotary element and the gripping element are movable in rotation relative to a common axis and comprise a coupling portion, the coupling portion of one surrounding the coupling portion of the other, one of the coupling portions comprising an opening into which a protuberance of the other coupling portion is introduced, the elastic element being disposed between a wall of the protuberance and a wall of the opening located opposite the wall of the protuberance.
Selon un aspect supplémentaire de la présente invention, l'élément élastique comprend au moins une partie en élastomère.According to a further aspect of the present invention, the elastic element comprises at least one elastomer part.
Selon un aspect additionnel de la présente invention, l'élément élastique comprend au moins un ressort hélicoïdal.According to an additional aspect of the present invention, the elastic element comprises at least one helical spring.
Selon un autre aspect de la présente invention, l'élément rotatif et l'élément de préhension sont mobiles en rotation par rapport à un axe commun et comprennent uneAccording to another aspect of the present invention, the rotary element and the gripping element are movable in rotation relative to a common axis and comprise a
-4portion de couplage, la portion de couplage de l'un entourant la portion de couplage de l'autre, l'élément élastique comprenant une lame flexible métallique ou en carbone disposée entre deux encoches disposées respectivement dans la portion de couplage de l'un et de l'autre.-4 coupling portion, the coupling portion of one surrounding the coupling portion of the other, the elastic element comprising a flexible metal or carbon blade disposed between two notches disposed respectively in the coupling portion of one and on the other.
Selon un aspect supplémentaire de la présente invention, le capteur angulaire est un encodeur optique.According to a further aspect of the present invention, the angular sensor is an optical encoder.
Selon un aspect additionnel de la présente invention, le capteur angulaire est un capteur magnétique.According to an additional aspect of the present invention, the angular sensor is a magnetic sensor.
Selon un autre aspect de la présente invention, le capteur angulaire est un capteur à effet Hall.According to another aspect of the present invention, the angular sensor is a Hall effect sensor.
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 :Other characteristics and advantages of the invention will emerge from the following description, given by way of example and without limitation, with reference to the appended drawings in which:
- la figure 1 représente un schéma d'une interface de commande selon la présente invention ;- Figure 1 shows a diagram of a control interface according to the present invention;
- la figure 2 représente un schéma détaillée d'une interface de commande selon la présente invention ;- Figure 2 shows a detailed diagram of a control interface according to the present invention;
- la figure 3 représente un schéma d'une configuration d'un élément élastique selon un mode de réalisation de la présente invention ;- Figure 3 shows a diagram of a configuration of an elastic element according to an embodiment of the present invention;
- la figure 4 représente un schéma d'une configuration d'un élément élastique selon un autre mode de réalisation de la présente invention ;- Figure 4 shows a diagram of a configuration of an elastic element according to another embodiment of the present invention;
Sur toutes les figures, les mêmes éléments portent les mêmes numéros de référence.In all the figures, the same elements have the same reference numbers.
La figure 1 montre une interface de commande à retour haptique 1, par exempleFigure 1 shows a haptic feedback control interface 1, for example
-5pour 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 3 pouvant transmettre un retour haptique à un utilisateur sous forme d'une force de résistance appliquée sur un élément rotatif 7 couplé à un élément de préhension 9 qui correspond à une molette rotative dans le cas présent. Afin d'éviter le phénomène de collage lorsque l'utilisateur actionne l'élément de préhension 9, un élément élastique 13 est inséré entre l'élément rotatif 7 du module de fluide magnéto-rhéologique 3 et l'élément de préhension 9. Ainsi, du fait de la présence de l'élément élastique 13, l'actionnement de l'élément de préhension 9 par un utilisateur appliquant un couple de rotation supérieur à un seuil prédéterminé entraîne la déformation de l'élément élastique 13 ce qui provoque une légère rotation de l'élément de préhension 9 par rapport au module de fluide magnéto-rhéologique 3 et permet à un capteur angulaire 15 de déterminer le sens de rotation de l'élément de préhension 9. A partir de l'information fournie par le capteur angulaire 15, la résistance à appliquer sur l'élément rotatif 7 par le module de fluide magnéto-rhéologique 3 peut être déterminée.-5for a motor vehicle dashboard, or even for a central console of a motor vehicle, making it possible to control on-board systems of the vehicle. The control interface 1 comprises a magneto-rheological fluid module 3 which can transmit haptic feedback to a user in the form of a resistance force applied to a rotary element 7 coupled to a gripping element 9 which corresponds to a rotary wheel in the present case. In order to avoid the sticking phenomenon when the user actuates the gripping element 9, an elastic element 13 is inserted between the rotary element 7 of the magneto-rheological fluid module 3 and the gripping element 9. Thus, due to the presence of the elastic element 13, the actuation of the gripping element 9 by a user applying a torque greater than a predetermined threshold results in the deformation of the elastic element 13 which causes slight rotation of the gripping element 9 relative to the magneto-rheological fluid module 3 and allows an angular sensor 15 to determine the direction of rotation of the gripping element 9. From the information provided by the angular sensor 15 , the resistance to be applied to the rotary element 7 by the magneto-rheological fluid module 3 can be determined.
Le fonctionnement de l'interface de commande 1 et les différentes configurations de l'élément élastique 13 vont maintenant être décrit en détails à partir des figures 2 à 4.The operation of the control interface 1 and the different configurations of the elastic element 13 will now be described in detail from FIGS. 2 to 4.
La figure 2 représente un exemple de module de fluide magnéto-rhéologique 3 de forme cylindrique selon un axe Z du module de fluide magnéto-rhéologique 3. Le module de fluide magnéto-rhéologique 3 comporte un réservoir 5 sous forme d'une structure de forme générale cylindrique et obturée à l'une de ses extrémités qui comprend un axe central fixe 6 orienté selon l'axe Z autour duquel 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 comprend également un logement circulaire 8 qui entoure au moins partiellement la cavité 23. Le logement circulaire 8 est destiné à recevoir une ou plusieurs bobine(s) qui avec sonFIG. 2 represents an example of a magneto-rheological fluid module 3 of cylindrical shape along an axis Z of the magneto-rheological fluid module 3. The magneto-rheological fluid module 3 comprises a reservoir 5 in the form of a form structure general cylindrical and closed at one of its ends which comprises a fixed central axis 6 oriented along the axis Z around which the rotary element 7 is mounted and a cavity 23 intended to receive on the one hand the magneto-rheological fluid and on the other hand, one end of the rotary element 7. The rotary element 7 is then partially immersed in the magneto-rheological fluid. The structure also comprises a circular housing 8 which at least partially surrounds the cavity 23. The circular housing 8 is intended to receive one or more coil (s) which with its
-6(leurs) alimentation(s) (non représentée(s)) forme(nt) une unité 11 d'application d'un champ magnétique sur le fluide magnéto-rhéologique.-6 (their) supply (s) (not shown) form (s) a unit 11 for applying a magnetic field to the magneto-rheological fluid.
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 magnéto-rhéologique.Indeed, the magnetic field created by a coil is proportional to the current flowing through it so that by varying the supply of the coil, we can vary the intensity of the magnetic field created in the center of the coil and therefore the magnetic field applied to the magneto-rheological fluid, which makes it possible to vary the viscosity of the magneto-rheological fluid.
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 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.Furthermore, the friction force applied by the magneto-rheological fluid on the rotary element 7 varies as a function of the surface of the fluid in contact with the mobile element 7. Thus, the rotary element 7 can comprise several walls 16 which come opposite the 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 surface facing between the rotary element 7 and the walls 16 fixed cavity 23 and thus increase the force torque that can be exerted on the rotary member 7 with a given supply.
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 mécanique avec l'élément rotatif 7 et son mouvement en rotation. Un deuxième joint 26 est également disposé entre l'axe central 6 du réservoir 5 et l'élément rotatif 7.In the embodiment of Figure 2, the cavity 23 is closed by a cover 20 which compresses a seal 22 ensuring the seal so as to avoid any leakage of the magneto-rheological fluid. The cover 20 also includes a housing for accommodating a bearing or ball bearing 24 which provides the mechanical connection with the rotary element 7 and its movement in rotation. A second seal 26 is also disposed between the central axis 6 of the reservoir 5 and the rotary element 7.
Le module de fluide magnéto-rhéologique 5 comporte également un capteur angulaire 15 qui permet de déterminer la position de l'élément de préhension 9 par rapport au réservoir 5 du module de fluide magnéto-rhéologique 3. Le capteur angulaire 15 est par exemple un encodeur de position de l'élément de préhension 9 qui permet de connaître la position angulaire de l'élément de préhension 9 autour de l'axe Z de manière à appliquer un retour haptique par le biais de l'unité d'application 11 en fonction de la position angulaire de l'élément de préhension 9. Le capteur angulaire 15 peut être un capteur optique, un capteur magnétique, par exemple un capteur à effet Hall ou toutThe magneto-rheological fluid module 5 also includes an angular sensor 15 which makes it possible to determine the position of the gripping element 9 relative to the reservoir 5 of the magneto-rheological fluid module 3. The angular sensor 15 is for example an encoder position of the gripping element 9 which allows to know the angular position of the gripping element 9 around the axis Z so as to apply a haptic feedback through the application unit 11 depending on the angular position of the gripping element 9. The angular sensor 15 can be an optical sensor, a magnetic sensor, for example a Hall effect sensor or any
-7autre capteur angulaire connu de l'homme du métier.-7other angular sensor known to those skilled in the art.
Dans le cas d'un capteur optique, un émetteur/récepteur 15a est situé au niveau du réservoir 5 et un disque 15b comprenant une alternance d'éléments ayant des indices de réflexion différents est situé au niveau de l'élément de préhension 9, l'émetteur/récepteur 15a détectant le changement d'intensité lumineuse réfléchie en fonction de l'indice de réflexion de l'élément situé en regard de l'émetteur/récepteur 15a. L'alternance peut par exemple comprendre trois types d'éléments, un premier type d'éléments ayant un indice de réflexion faible comme par exemple des éléments noirs mats, un deuxième type d'éléments ayant un indice de réflexion intermédiaire comme par exemple des éléments de couleur grise et un troisième type d'éléments ayant un indice de réflexion élevé comme par exemple des éléments de couleur blanche ou une surface réfléchissante de type miroir. L'utilisation de trois types d'éléments permettant de détecter le sens de rotation de l'élément de préhension 9 par rapport au réservoir 5 sur lequel est fixé l'émetteur/récepteur 15a du capteur angulaire 15.In the case of an optical sensor, a transmitter / receiver 15a is located at the level of the reservoir 5 and a disc 15b comprising an alternation of elements having different reflection indices is located at the level of the gripping element 9, l the transmitter / receiver 15a detecting the change in reflected light intensity as a function of the reflection index of the element located opposite the transmitter / receiver 15a. The alternation may for example comprise three types of elements, a first type of element having a low reflection index such as for example matt black elements, a second type of element having an intermediate reflection index such as for example elements of gray color and a third type of elements having a high reflection index such as for example elements of white color or a reflecting surface of the mirror type. The use of three types of element making it possible to detect the direction of rotation of the gripping element 9 relative to the reservoir 5 on which the transmitter / receiver 15a of the angular sensor 15 is fixed.
Le capteur angulaire 15 est relié à l'unité d'application d'un champ magnétique 11 qui comprend des moyens de traitement configurés pour déterminer l'intensité du champ magnétique à appliquer en fonction du signal envoyé par le capteur angulaire 15 indiquant la position angulaire de l'élément de préhension 9. Ainsi, l'unité d'application 11 est configurée pour détecter une position angulaire de l'élément de préhension 9, par exemple un certain nombre d'incréments du capteur angulaire 15, et pour modifier l'intensité du champ magnétique lorsqu'une position d'indexage est atteinte. Alternativement, le traitement du signal issu du capteur angulaire 15 peut être réalisé par une unité de traitement indépendante de l'unité d'application 11. L'unité de traitement récupérant alors le signal issu du capteur angulaire 15 et pilotant l'unité d'application 11 pour obtenir le retour haptique désiré.The angular sensor 15 is connected to the unit for applying a magnetic field 11 which comprises processing means configured to determine the intensity of the magnetic field to be applied as a function of the signal sent by the angular sensor 15 indicating the angular position of the gripping element 9. Thus, the application unit 11 is configured to detect an angular position of the gripping element 9, for example a certain number of increments of the angular sensor 15, and to modify the intensity of the magnetic field when an indexing position is reached. Alternatively, the signal from the angular sensor 15 can be processed by a processing unit independent of the application unit 11. The processing unit then collects the signal from the angular sensor 15 and controls the application 11 to obtain the desired haptic feedback.
Différentes formes ou profils de retour haptique peuvent être obtenus en fonction de la configuration de l'unité d'application 11. Par exemple, l'intensité du champ magnétique peut avoir une forme en créneau dans laquelle l'intensité est nulle ou faible 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, laDifferent shapes or haptic feedback profiles can be obtained depending on the configuration of the application unit 11. For example, the intensity of the magnetic field can have a square shape in which the intensity is zero or weak except at level of the indexing positions where this intensity is high so as to create a large friction force when passing the indexing points. Indeed, the
-8viscosité 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 importante 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.-8 viscosity of the magneto-rheological fluid varies under the effect of a variable magnetic field so that the frictional force induced by the magneto-rheological fluid is low when no magnetic field is applied and becomes more and more important when the intensity of the magnetic field increases. Thus, the application of a crenelated intensity makes it possible to create hard points at the level of the indexing points for which the intensity is important.
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.Other patterns or resistance force profiles depending on the position are also possible, for example triangular or sawtooth profiles distributed around the indexing positions, so that these are perceived as a progressive hard point to overcome, once to reach it, and once to move away from it or only to reach it.
L'unité d'application 11 peut être reconfigurée presque instantanément en appliquant un profil différent ce qui permet en particulier de faire varier la position et/ou le nombre de points durs. Ainsi le module de fluide magnéto-rhéologique 3 peut être utilisé pour plusieurs fonctions différentes, avec des nombres différents de positions d’indexage et des profils de retour haptique différents.The application unit 11 can be reconfigured almost instantaneously by applying a different profile, which in particular makes it possible to vary the position and / or the number of hard points. Thus the magneto-rheological fluid module 3 can be used for several different functions, with different numbers of indexing positions and different haptic feedback profiles.
Les forces de résistance peuvent aussi être utilisées pour améliorer la précision du déplacement de l'élément de préhension 9. La résistance du retour haptique peut 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.Resistance forces can also be used to improve the precision of the movement of the gripping element 9. The resistance of the haptic feedback can be adjusted by the user according to whether he wishes a more or less marked haptic feedback, for example by adjusting a resistance parameter in a menu indicating the settings.
Un tel module de fluide magnéto-rhéologique 3 permet donc d'obtenir un module de commande en rotation via une molette ou bouton rotatif correspondant à l'élément de préhension 9 qui est reconfigurable et compact.Such a magneto-rheological fluid module 3 therefore makes it possible to obtain a control module for rotation via a wheel or rotary button corresponding to the gripping element 9 which is reconfigurable and compact.
Par ailleurs, l'élément de préhension 9 est couplé à l'élément rotatif 7 via un élément élastique 13. L'élément élastique 13 permet, lorsque l'utilisateur commence à actionner l'élément de préhension 9 et lorsque le module de fluide magnéto-rhéologique 3 applique un couple résistant important, c'est à dire supérieur à un seuil prédéterminé, par exemple 1 N.m de limiter la résistance de l'élément de préhension 9 à l'action de l'utilisateur qui applique un couple de rotation supérieur à un autre seuil prédéterminé,Furthermore, the gripping element 9 is coupled to the rotary element 7 via an elastic element 13. The elastic element 13 allows, when the user begins to actuate the gripping element 9 and when the magneto fluid module -rheological 3 applies a significant resistant torque, that is to say greater than a predetermined threshold, for example 1 Nm of limiting the resistance of the gripping element 9 to the action of the user who applies a higher torque at another predetermined threshold,
-9par exemple 0.5 N.m, du fait de la déformation de l'élément élastique 13. Cette déformation permet de faire tourner l'élément de préhension 9 d'un angle correspondant à deux incréments du capteur angulaire 15 sans que l'utilisateur n'ait besoin d'appliquer un couple supérieur au couple résistant appliqué par le module de fluide magnétorhéologique lorsque ce dernier applique un couple résistant important. La rotation de deux incréments du capteur angulaire 15 permet aux moyens de traitement de l'unité d'application 11 de déterminer le sens de rotation de l'élément de préhension 9 et donc de déterminer l'intensité du champ magnétique à appliquer. Ainsi, les caractéristiques de l'élément élastique 13 (dimensions, élasticité...) doivent être déterminées en fonction des caractéristiques du capteur angulaire 15 et du couple de résistance maximal qui doit être appliqué à l'élément de préhension 9 pour éviter une résistance trop forte lorsque l'utilisateur commence à manipuler l'élément de préhension 9.For example 0.5 Nm, due to the deformation of the elastic element 13. This deformation makes it possible to rotate the gripping element 9 by an angle corresponding to two increments of the angular sensor 15 without the user having need to apply a torque greater than the resistive torque applied by the magnetorheological fluid module when the latter applies a significant resistive torque. The rotation of two increments of the angular sensor 15 allows the processing means of the application unit 11 to determine the direction of rotation of the gripping element 9 and therefore to determine the intensity of the magnetic field to be applied. Thus, the characteristics of the elastic element 13 (dimensions, elasticity, etc.) must be determined as a function of the characteristics of the angular sensor 15 and of the maximum resistance torque which must be applied to the gripping element 9 to avoid resistance. too strong when the user begins to handle the gripping element 9.
Les différents modes de réalisation de l'élément élastique 13 vont maintenant être décrits plus en détail.The different embodiments of the elastic element 13 will now be described in more detail.
Selon un premier mode de réalisation représenté sur les figures 1 et 2 , l'élément élastique 13 est un élément en élastomère comme le polyuréthane et fixé à une première extrémité sur l'élément rotatif 7 et à l'autre extrémité sur l'élément de préhension 9. De plus, l'élément élastique 13 est situé sur l'axe de rotation commun Z de l'élément de préhension 9 et de l'élément rotatif 7. La fixation pouvant être réalisée par collage, par sertissage ou par tout autre moyen de fixation connu de l'homme du métier. L'élément élastique 13 en élastomère est par exemple de forme cylindrique ou conique et son élasticité, sa longueur et son épaisseur sont déterminées de manière à ce que la déformation de l'élément élastique 13 permette une rotation aisée de l'élément de préhension 9 sur un angle correspondant à deux incréments du capteur angulaire 15 et pour que la limite de déformation de l'élément élastique 13 soit atteinte rapidement audelà de l'angle correspondant à deux incréments du capteur angulaire 15. En effet, audelà de l'angle correspondant à deux incréments du capteur angulaire 15, l'élément élastique 13 devra avoir une résistance supérieure à un seuil prédéterminé de manière àAccording to a first embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the elastic element 13 is an elastomer element such as polyurethane and fixed at one end to the rotary element 7 and to the other end to the element gripping 9. In addition, the elastic element 13 is located on the common axis of rotation Z of the gripping element 9 and of the rotary element 7. The fixing can be carried out by gluing, by crimping or by any other fixing means known to those skilled in the art. The elastic element 13 made of elastomer is for example of cylindrical or conical shape and its elasticity, its length and its thickness are determined so that the deformation of the elastic element 13 allows easy rotation of the gripping element 9 on an angle corresponding to two increments of the angular sensor 15 and so that the limit of deformation of the elastic element 13 is quickly reached beyond the angle corresponding to two increments of the angular sensor 15. Indeed, beyond the corresponding angle at two increments of the angular sensor 15, the elastic element 13 must have a resistance greater than a predetermined threshold so as to
-10ne pas perturber la sensation par l'utilisateur du retour haptique appliqué par le module de fluide magnéto-rhéologique 3. La limite élastique de l'élément élastique est par exemple atteinte pour une déformation d'un angle compris dans un intervalle de deux à quatre incréments du capteur angulaire 15.Does not disturb the feeling by the user of the haptic feedback applied by the magneto-rheological fluid module 3. The elastic limit of the elastic element is for example reached for a deformation of an angle comprised in an interval from two to four increments of the angle sensor 15.
Selon un deuxième mode de réalisation, l'élément de préhension 9 et l'élément rotatif 7 sont montés rotatif autour d'un axe commun Z et comprennent chacun une portion de couplage, la portion de couplage de l'un entourant la portion de couplage de l'autre. La figure 3 représente une vue en coupe de l'interface de commande au niveau des portions de couplage de l'élément rotatif 7 et de l'élément de préhension 9. l'élément élastique 13 comprend au moins un ressort hélicoïdal 19, deux dans le cas présent. En effet, un seul ressort hélicoïdal 19 travaillant en compression dans un sens et en allongement dans l'autre sens peut suffire pour obtenir l'effet désiré. Dans ce mode de réalisation, l'élément rotatif 7 et l'élément de préhension 9 sont montés rotatif sur un axe de rotation commun Z qui est perpendiculaire aux axes X et Y. Les portions de couplage formant une portion interne et une portion périphérique. Sur la figure 3, la portion de couplage de l'élément de préhension 9 est située au centre et constitue la portion interne qui est entourée par la portion de couplage de l'élément rotatif 7 qui constitue la portion périphérique mais la configuration inverse est également possible. De plus, l'un des éléments 7 ou 9, l'élément de préhension 9 dans le cas présent, comprend une protubérance 21 s'étendant dans une ouverture 29 de l'autre élément, l'élément rotatif 7 dans le cas présent, les ressorts hélicoïdaux 19 étant disposés dans l'ouverture 29 entre une paroi de la protubérance 21 de l'élément de préhension 9 et une paroi de l'élément rotatif 7 délimitant l'ouverture 29 et situé en regard de la paroi de la protubérance 21 de l'élément de préhension 9. La position des ressorts hélicoïdaux 19 permet ainsi de contraindre la rotation de l'élément de préhension 9 par rapport à l'élément rotatif 7. La raideur et la longueur des ressorts hélicoïdaux 19 sont déterminées de manière à permettre une rotation aisée de l'élément de préhension 9 sur un angle correspondant à deux incréments du capteur angulaire 15 quelle que soit la résistance appliquée par le module de fluide magnéto-rhéologique 3. Les ressorts hélicoïdaux 19 sont égalementAccording to a second embodiment, the gripping element 9 and the rotary element 7 are rotatably mounted around a common axis Z and each comprise a coupling portion, the coupling portion of one surrounding the coupling portion the other. 3 shows a sectional view of the control interface at the coupling portions of the rotary element 7 and the gripping element 9. the elastic element 13 comprises at least one helical spring 19, two in the present case. Indeed, a single helical spring 19 working in compression in one direction and in elongation in the other direction may be sufficient to obtain the desired effect. In this embodiment, the rotary element 7 and the gripping element 9 are rotatably mounted on a common axis of rotation Z which is perpendicular to the axes X and Y. The coupling portions forming an internal portion and a peripheral portion. In FIG. 3, the coupling portion of the gripping element 9 is located in the center and constitutes the internal portion which is surrounded by the coupling portion of the rotary element 7 which constitutes the peripheral portion but the reverse configuration is also possible. In addition, one of the elements 7 or 9, the gripping element 9 in the present case, comprises a protrusion 21 extending in an opening 29 of the other element, the rotary element 7 in the present case, the coil springs 19 being arranged in the opening 29 between a wall of the protuberance 21 of the gripping element 9 and a wall of the rotary element 7 delimiting the opening 29 and situated opposite the wall of the protuberance 21 of the gripping element 9. The position of the helical springs 19 thus makes it possible to constrain the rotation of the gripping element 9 relative to the rotary element 7. The stiffness and the length of the helical springs 19 are determined so as to allow easy rotation of the gripping element 9 over an angle corresponding to two increments of the angular sensor 15 whatever the resistance applied by the magneto-rheological fluid module 3. The helical springs x 19 are also
-11configurés pour arriver rapidement en limite de compression au-delà de la compression correspondant à un angle de deux incréments du capteur angulaire 15, par exemple pour un angle compris entre deux et quatre incréments du capteur angulaire 15. Alternativement, les ressorts hélicoïdaux 19 peuvent être remplacés par des éléments en élastomère ayant des propriétés (raideur, longueur...) similaires aux ressorts hélicoïdaux.-11configured to quickly reach the compression limit beyond the compression corresponding to an angle of two increments of the angular sensor 15, for example for an angle between two and four increments of the angular sensor 15. Alternatively, the coil springs 19 can be replaced by elastomer elements having properties (stiffness, length, etc.) similar to coil springs.
Selon un troisième mode de réalisation représenté sur la figure 4, l'élément élastique 13 comprend une lame flexible 17, par exemple une lame métallique ou une lame en carbone. Comme pour le deuxième mode de réalisation, l'élément rotatif 7 et l'élément de préhension 9 sont montés rotatif autour d'un axe commun Z qui est perpendiculaire aux axes X et Y et comprennent chacun une portion de couplage, l'une des portions de couplage, ici celle de l'élément rotatif 7 est placé autour de l'autre, ici celle de l'élément de préhension 9 et les deux éléments 7, 9 sont séparés d'une distance minimale, par exemple quelques millimètres. La lame flexible 17 est maintenue dans deux encoches 27 situées respectivement sur l'élément de préhension 9 et l'élément rotatif 7 et disposées en regard l'une de l'autre. La raideur de la lame flexible est déterminée de manière à permettre une rotation aisée de l'élément de préhension 9 sur un angle correspondant à deux incréments du capteur angulaire 15 quelle que soit la résistance appliquée par le module de fluide magnéto-rhéologique 3 sur l'élément rotatifAccording to a third embodiment shown in FIG. 4, the elastic element 13 comprises a flexible blade 17, for example a metal blade or a carbon blade. As for the second embodiment, the rotary element 7 and the gripping element 9 are rotatably mounted around a common axis Z which is perpendicular to the axes X and Y and each comprise a coupling portion, one of the coupling portions, here that of the rotary element 7 is placed around the other, here that of the gripping element 9 and the two elements 7, 9 are separated by a minimum distance, for example a few millimeters. The flexible blade 17 is held in two notches 27 located respectively on the gripping element 9 and the rotary element 7 and arranged opposite one another. The stiffness of the flexible blade is determined so as to allow easy rotation of the gripping element 9 over an angle corresponding to two increments of the angular sensor 15 whatever the resistance applied by the magneto-rheological fluid module 3 to 1 '' rotating element
7. Ainsi, lorsque l'utilisateur commence à actionner l'élément de préhension 9 alors que le module de fluide magnéto-rhéologique applique une résistance importante sur l'élément rotatif 7, cela va entraîner la flexion de lame flexible 17 et permettre à l'élément de préhension 9 de tourner d'un angle correspondant à deux incréments du capteur angulaire 15. Les caractéristiques de la lame flexible 17 sont également choisies de manière à arriver rapidement en limite de flexion de la lame flexible lorsque la rotation de l'élément de préhension 9 dépasse un angle correspondant à deux incréments du capteur angulaire 15, la limite d'élasticité de la lame flexible 17 est par exemple atteinte pour un angle compris entre deux et quatre incréments du capteur angulaire 15.7. Thus, when the user begins to actuate the gripping element 9 while the magneto-rheological fluid module applies significant resistance to the rotating element 7, this will cause the flexible blade 17 to bend and allow the gripping element 9 to rotate by an angle corresponding to two increments of the angular sensor 15. The characteristics of the flexible blade 17 are also chosen so as to quickly reach the bending limit of the flexible blade when the rotation of the element grip 9 exceeds an angle corresponding to two increments of the angular sensor 15, the elastic limit of the flexible blade 17 is for example reached for an angle between two and four increments of the angular sensor 15.
Ainsi, l'utilisation d'un élément élastique 13 disposé entre le module de fluideThus, the use of an elastic element 13 disposed between the fluid module
-12magnéto-rhéologique 3 et l'élément de préhension 9 permet à l'utilisateur de pouvoir faire tourner l'élément de préhension d'un angle minimal permettant au module de fluide magnéto-rhéologique 3 de déterminer, grâce à un capteur angulaire 15 mesurant la rotation de l'élément de préhension 9, le sens de rotation de l'élément de préhension 9 5 par l'utilisateur et donc d'appliquer la résistance associée à la position angulaire de l'élément de préhension 9 ce qui évite à l'utilisateur d'avoir à passer un point dur lorsqu'il commence à faire tourner l'élément de préhension 9 et donc d'éviter le phénomène de «collage». L'élément élastique 15 permet donc d'améliorer le confort d'utilisation d'une interface de commande 1 comprenant un module de fluide magnéto10 rhéologique 3.-12magneto-rheological 3 and the gripping element 9 allows the user to be able to rotate the gripping element by a minimum angle allowing the magneto-rheological fluid module 3 to determine, thanks to an angular sensor 15 measuring the rotation of the gripping element 9, the direction of rotation of the gripping element 9 5 by the user and therefore of applying the resistance associated with the angular position of the gripping element 9 which prevents the user having to pass a hard point when he begins to rotate the gripping element 9 and therefore avoid the phenomenon of "sticking". The elastic element 15 therefore makes it possible to improve the comfort of use of a control interface 1 comprising a magneto-rheological fluid module 3.
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